JPS5952035B2 - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
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- JPS5952035B2 JPS5952035B2 JP56092519A JP9251981A JPS5952035B2 JP S5952035 B2 JPS5952035 B2 JP S5952035B2 JP 56092519 A JP56092519 A JP 56092519A JP 9251981 A JP9251981 A JP 9251981A JP S5952035 B2 JPS5952035 B2 JP S5952035B2
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- Japan
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- laser
- laser oscillator
- processing
- workpiece
- pulse
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は被加工物の穴あけ加工中にその穴の面積に比
例した光量を測定してＬ・−ザ発振器を制御するレーザ
加工装置に関する。
例した光量を測定してＬ・−ザ発振器を制御するレーザ
加工装置に関する。
パルスレーザを用いた穴あけ加工では、加工が不連続な
ために常に所定の形状寸法にすること’は、通常の加工
では困難である。
ために常に所定の形状寸法にすること’は、通常の加工
では困難である。
そこで、レーザで加工する穴をできるだけ所定の形状に
するために、特許第８６８８９２号のレーザ加工機があ
る。これは、加工用のレーザと測定用の光とを同軸上に
配置させ、加工途中に加工穴を通過した測定用の光を検
出し、この単位時間の検出量の大小により、加工用レー
ザのエネルギーを制御して、穴あけ加工を行うものであ
る。ところが、この加工機では、いくつか不備な点があ
る。それは、通常のレーザ加工機では、レーザ発振器か
ら出力されたレ’−ザ光を集光レンズで被加工物上に集
光させて加工を行うのであるが、この加工中には被加工
物から飛散物が発生し、これが集光レンズに付着すると
、加工用レーザが一部遮断されるとともにレンズが破損
しかねないことになり、これを防止するために、集光レ
ンズと被加工物の間に保護ガラスを挿入し、レンズを保
護しているのであるが、上記飛散物は、この保護ガラス
に付着することになる。このことは、測定用の光も一部
遮断されることと同じであり、これによつて、加工穴を
通過し′た光量も、その分減衰する。すなわち、検出量
が減衰することは、常に所定の形状に加工することが困
難になることを意味する。また、加工用のレーザを制御
するものとしては、エネルギーも重要な要素であるが、
これでは不充分である。それ：は、パルス加工の場合、
１パルス毎の穴径への影響が非常に不連続的であるため
で通常はパルス数を増やせばそれに応じて大きくなると
思われるが、上記加工では、除去物と溶融物の両方に分
けられて特に溶融物は、加工穴を防ぐ場合も起こるので
ある。したがつて、エネルギーを制御した場合には、加
工中に所定の寸法になる前に前記穴が防がると、エネル
ギーを増大させることになり、次のパルスでの加工量は
、その前の加工量より大きくなる。すなわち、１パルス
の穴径への変化量が大きくなることになり、所定の寸法
に仕上げるには不適当である。この発明は上記事情に着
目してなされたもので、その目的とするところは、加工
穴を通過する測定光光量を加工中に測定し、その量を基
準値と比べて判別し、レーザ照射パルスを制御すること
により、加工穴のばらつきの少ないレーザ加工を行うこ
とができるレーザ加工装置を提供しようと，するもので
ある。
するために、特許第８６８８９２号のレーザ加工機があ
る。これは、加工用のレーザと測定用の光とを同軸上に
配置させ、加工途中に加工穴を通過した測定用の光を検
出し、この単位時間の検出量の大小により、加工用レー
ザのエネルギーを制御して、穴あけ加工を行うものであ
る。ところが、この加工機では、いくつか不備な点があ
る。それは、通常のレーザ加工機では、レーザ発振器か
ら出力されたレ’−ザ光を集光レンズで被加工物上に集
光させて加工を行うのであるが、この加工中には被加工
物から飛散物が発生し、これが集光レンズに付着すると
、加工用レーザが一部遮断されるとともにレンズが破損
しかねないことになり、これを防止するために、集光レ
ンズと被加工物の間に保護ガラスを挿入し、レンズを保
護しているのであるが、上記飛散物は、この保護ガラス
に付着することになる。このことは、測定用の光も一部
遮断されることと同じであり、これによつて、加工穴を
通過し′た光量も、その分減衰する。すなわち、検出量
が減衰することは、常に所定の形状に加工することが困
難になることを意味する。また、加工用のレーザを制御
するものとしては、エネルギーも重要な要素であるが、
これでは不充分である。それ：は、パルス加工の場合、
１パルス毎の穴径への影響が非常に不連続的であるため
で通常はパルス数を増やせばそれに応じて大きくなると
思われるが、上記加工では、除去物と溶融物の両方に分
けられて特に溶融物は、加工穴を防ぐ場合も起こるので
ある。したがつて、エネルギーを制御した場合には、加
工中に所定の寸法になる前に前記穴が防がると、エネル
ギーを増大させることになり、次のパルスでの加工量は
、その前の加工量より大きくなる。すなわち、１パルス
の穴径への変化量が大きくなることになり、所定の寸法
に仕上げるには不適当である。この発明は上記事情に着
目してなされたもので、その目的とするところは、加工
穴を通過する測定光光量を加工中に測定し、その量を基
準値と比べて判別し、レーザ照射パルスを制御すること
により、加工穴のばらつきの少ないレーザ加工を行うこ
とができるレーザ加工装置を提供しようと，するもので
ある。
以下、この発明の図面に示す一実施例にもとづいて説明
する。
する。
第１図中１は第１のパルスレーザ発振器で、レーザ電源
２に接続されている。第１のパルスレーザ発振器１から
発振されたパルスレｉーザ光Ｌ１の光路上にはダイクロ
イツクミラー３が設けられ、上記パルスレーザ光Ｌ１を
反射させ集光レンズ４に入光するようになつている。こ
の集光レンズ４の前部には保護ガラス５が設けられ、集
光レンズ４によつて集光されたパルスレーノザ光Ｌ１は
保護ガラス５を透過して被加工物６に照射されるように
なつている。また、被加工物６の設置個所には被加工物
６の有無を検出する検出スイツチ７が設けられている。
さらに、８は第２の測定用レーザ発振器で、これから発
振されたレ．ーザ光Ｌ２はミラー９，］０によつて反射
され、上記被加工物６の加工側の反対側に入射するよう
になつている。したがつて、このレーザ光Ｌ２は被加工
物６の加工穴６ａが貫通したとき、被加工物６の加工穴
６ａ、保護ガラス５、集光レンズ４．およびダイクロイ
ツクミラー３を透過し、中間レンズ１１を介して反射ミ
ラー１２に入光するようになつている。この反射ミラー
１２は上記レーザ光Ｌ２を反射して受光部であるセンサ
１３に入射し、そのときの光量が制御装置１４に入力さ
れる・ようになつている。この制御装置１４にはスター
ト信号発生器１５からの信号によつて作動する光量信号
処理回路１６が設けられ、この光量信号処理回路１６に
は上記被加工物６を取り除いたときに作動する検出スイ
ツチ７により、第２の測定用レーザ発振器８からのレー
ザ光Ｌ２の全光量が入力され、ホールドされるようにな
つている。そして、この全光量値と被加工物６の加工穴
６ａを通過した測定光光量値とを割算するようになつて
いる。また、この光量信号処理回路１６は遅延回路１７
を介して比較回路１８に接続され、この比較回路１８は
上記演算結果の値Ｘと、任意に設定することのできる基
準値ｙ（所定の穴径を通過する測定光の光量に相当する
値）を比較し、Ｘ＜ｙではＮＯの信号が得られ、逆にＸ
≧ｙでＹＥＳの信号が得られるようになつている。そし
て、このＮＯの信号は直接レーザトリガコントロール回
路１９に、ＹＥＳの信号はストツプ信号発生器２０によ
つて上記レーザトリガコントロール回路１９に入力され
、レーザ電源２を０Ｎから０ＦＦに切換えるように構成
されている。つぎに、上述のように構成されたレーザ加
工装置の作用について説明する。
２に接続されている。第１のパルスレーザ発振器１から
発振されたパルスレｉーザ光Ｌ１の光路上にはダイクロ
イツクミラー３が設けられ、上記パルスレーザ光Ｌ１を
反射させ集光レンズ４に入光するようになつている。こ
の集光レンズ４の前部には保護ガラス５が設けられ、集
光レンズ４によつて集光されたパルスレーノザ光Ｌ１は
保護ガラス５を透過して被加工物６に照射されるように
なつている。また、被加工物６の設置個所には被加工物
６の有無を検出する検出スイツチ７が設けられている。
さらに、８は第２の測定用レーザ発振器で、これから発
振されたレ．ーザ光Ｌ２はミラー９，］０によつて反射
され、上記被加工物６の加工側の反対側に入射するよう
になつている。したがつて、このレーザ光Ｌ２は被加工
物６の加工穴６ａが貫通したとき、被加工物６の加工穴
６ａ、保護ガラス５、集光レンズ４．およびダイクロイ
ツクミラー３を透過し、中間レンズ１１を介して反射ミ
ラー１２に入光するようになつている。この反射ミラー
１２は上記レーザ光Ｌ２を反射して受光部であるセンサ
１３に入射し、そのときの光量が制御装置１４に入力さ
れる・ようになつている。この制御装置１４にはスター
ト信号発生器１５からの信号によつて作動する光量信号
処理回路１６が設けられ、この光量信号処理回路１６に
は上記被加工物６を取り除いたときに作動する検出スイ
ツチ７により、第２の測定用レーザ発振器８からのレー
ザ光Ｌ２の全光量が入力され、ホールドされるようにな
つている。そして、この全光量値と被加工物６の加工穴
６ａを通過した測定光光量値とを割算するようになつて
いる。また、この光量信号処理回路１６は遅延回路１７
を介して比較回路１８に接続され、この比較回路１８は
上記演算結果の値Ｘと、任意に設定することのできる基
準値ｙ（所定の穴径を通過する測定光の光量に相当する
値）を比較し、Ｘ＜ｙではＮＯの信号が得られ、逆にＸ
≧ｙでＹＥＳの信号が得られるようになつている。そし
て、このＮＯの信号は直接レーザトリガコントロール回
路１９に、ＹＥＳの信号はストツプ信号発生器２０によ
つて上記レーザトリガコントロール回路１９に入力され
、レーザ電源２を０Ｎから０ＦＦに切換えるように構成
されている。つぎに、上述のように構成されたレーザ加
工装置の作用について説明する。
まず、被加工物６をそのセツト位置から取り外すと、検
出スイツチ７が作動してスタート信号発生器１５に入力
される。したがつて、第２の測定用レーザ発振器８から
のレーザ光Ｌ２はミラー９，１０を介して保護ガラス５
、集光レンズ４、ダイクロイツクミラー３、中間レンズ
１０を透過し、反射ミラー１２を介してセンサ１３に入
射する。したがつて、このときの光量すなわち第２測定
用レーザ発振器８からのレーザ光Ｌ２の全光量が光量信
号処理回路１６にホールドされる。つぎに、被加工物６
をセツトし、第１のパルスレーザ発振器１を発振すると
、パルスレーザ光Ｌ１はダイタロイツタミラ一３によつ
て反射され、さらに集光レンズ４によつて集光されたの
ち保護ガラス５を透過して被加工物６に照射される。こ
のとき、測定用のレーザ光Ｌ２は被加工物６によつてし
や光され、センサ１３には入射しないが、加工用のパル
スレーザ光Ｌ１によつて被加工物６に加工穴６ａが形成
されると、測定用のレーザ光Ｌ２は加工穴６ａを通過し
、上述した光路を経てセンサ１３に入射する。したがつ
て、光量信号処理回路１６は既にホールドされている全
光量値Ａと加工穴６ａを通過した測定光光量値Ｂとを割
算し、Ｂ／Ａで演算結果の値ｘが得られる。この値Ｘは
遅延回路１７を介して比較回路１８に入力され、比較回
路１８は任意に設定することのできる基準値ｙとを比較
する。すなわち、レーザ加工がまだ行なわれていないと
きにはＢの値は０で演算結果の値Ｘも０である。この比
較回路１８の条件判断としてはＸ＜ｙではＮＯの信号が
得られ、逆にＸ≧ｙでＹＥＳの信号が得られるため、比
較回路１８からの信号がＮＯの場合にはレーザトリガコ
ントロール回路１９は通常の０ＦＦから０Ｎとなり、レ
ーザ電源２を介して第１のパルスレーザ発振器１からパ
ルスレーザ光Ｌ，を発振させてレーザ加工する。そして
、レーザ加工が進行し、Ｘ≧ｙになつたとき比較回路１
８からの信号がＹＥＳになるとストツプ信号発光器２０
からストツプ信号が得られ、レーザトリガコントロール
回路１９に入力される。したがつて、このレーザトリガ
コントロール回路１９は０Ｎから０ＦＦに変り、レーザ
発振が停止する。このように、被加工物６の加工穴６ａ
が所定の穴径に到達するまでレーザ加工サイクルを継続
し、その穴径が設定値またはそれ以上になつたときレー
ザ発振を停止してレーザ加工を終了することにより、穴
径にばらつきのない加工穴６ａを得ることができる。第
２図は従来の加工とこの発明の加工との穴径のばらつき
を示したもので、横軸が穴径、縦軸が個数である。
出スイツチ７が作動してスタート信号発生器１５に入力
される。したがつて、第２の測定用レーザ発振器８から
のレーザ光Ｌ２はミラー９，１０を介して保護ガラス５
、集光レンズ４、ダイクロイツクミラー３、中間レンズ
１０を透過し、反射ミラー１２を介してセンサ１３に入
射する。したがつて、このときの光量すなわち第２測定
用レーザ発振器８からのレーザ光Ｌ２の全光量が光量信
号処理回路１６にホールドされる。つぎに、被加工物６
をセツトし、第１のパルスレーザ発振器１を発振すると
、パルスレーザ光Ｌ１はダイタロイツタミラ一３によつ
て反射され、さらに集光レンズ４によつて集光されたの
ち保護ガラス５を透過して被加工物６に照射される。こ
のとき、測定用のレーザ光Ｌ２は被加工物６によつてし
や光され、センサ１３には入射しないが、加工用のパル
スレーザ光Ｌ１によつて被加工物６に加工穴６ａが形成
されると、測定用のレーザ光Ｌ２は加工穴６ａを通過し
、上述した光路を経てセンサ１３に入射する。したがつ
て、光量信号処理回路１６は既にホールドされている全
光量値Ａと加工穴６ａを通過した測定光光量値Ｂとを割
算し、Ｂ／Ａで演算結果の値ｘが得られる。この値Ｘは
遅延回路１７を介して比較回路１８に入力され、比較回
路１８は任意に設定することのできる基準値ｙとを比較
する。すなわち、レーザ加工がまだ行なわれていないと
きにはＢの値は０で演算結果の値Ｘも０である。この比
較回路１８の条件判断としてはＸ＜ｙではＮＯの信号が
得られ、逆にＸ≧ｙでＹＥＳの信号が得られるため、比
較回路１８からの信号がＮＯの場合にはレーザトリガコ
ントロール回路１９は通常の０ＦＦから０Ｎとなり、レ
ーザ電源２を介して第１のパルスレーザ発振器１からパ
ルスレーザ光Ｌ，を発振させてレーザ加工する。そして
、レーザ加工が進行し、Ｘ≧ｙになつたとき比較回路１
８からの信号がＹＥＳになるとストツプ信号発光器２０
からストツプ信号が得られ、レーザトリガコントロール
回路１９に入力される。したがつて、このレーザトリガ
コントロール回路１９は０Ｎから０ＦＦに変り、レーザ
発振が停止する。このように、被加工物６の加工穴６ａ
が所定の穴径に到達するまでレーザ加工サイクルを継続
し、その穴径が設定値またはそれ以上になつたときレー
ザ発振を停止してレーザ加工を終了することにより、穴
径にばらつきのない加工穴６ａを得ることができる。第
２図は従来の加工とこの発明の加工との穴径のばらつき
を示したもので、横軸が穴径、縦軸が個数である。
従来の加工の場合には破線で示すように、一定の適正条
件下では目標の穴径（たとえば３０μｍ）のものがいち
ばん多いガウス分布状になる。しかし、この発明の加工
の場合には実線に示すように、幅の狭い分布、すなわち
寸法ばらつきを大幅に減少することができる。また、加
工中に発生する飛散物等が加工光学系、特に保護ガラス
に付着し、これにより測定光の光量が減衰すると、見掛
上の穴径が減少し、異常穴径判定をすることがあるが、
この発明は全光量値Ａと測定光光量値Ｂとを割算するよ
うにしたから、Ｂ／Ａ×１０において、たとえば仝光量
値Ａが１０％減衰したとすると、測定値Ｂも１０％だけ
減衰し、相手の減衰比はまつたく等しいのでＢ−＾ＢＡ
−＾Ａ×１０は元のＢ ／ＡｘｌＯと等し＜なることが
解る。
件下では目標の穴径（たとえば３０μｍ）のものがいち
ばん多いガウス分布状になる。しかし、この発明の加工
の場合には実線に示すように、幅の狭い分布、すなわち
寸法ばらつきを大幅に減少することができる。また、加
工中に発生する飛散物等が加工光学系、特に保護ガラス
に付着し、これにより測定光の光量が減衰すると、見掛
上の穴径が減少し、異常穴径判定をすることがあるが、
この発明は全光量値Ａと測定光光量値Ｂとを割算するよ
うにしたから、Ｂ／Ａ×１０において、たとえば仝光量
値Ａが１０％減衰したとすると、測定値Ｂも１０％だけ
減衰し、相手の減衰比はまつたく等しいのでＢ−＾ＢＡ
−＾Ａ×１０は元のＢ ／ＡｘｌＯと等し＜なることが
解る。
したがつて、測定光の時間的変動や飛散物の光学系への
付着による穴径測定への影響をおさえ、精度よく、しか
も自動的に穴径の判定が行なえる。また、レーザ発振時
から比較回路での判定時期を遅延させることにより、加
工後の飛散物や加工穴の溶融部の変化による穴径への影
響が受けにくいので安定した加工および穴径測定が行な
える。以上説明したように、この発明によれば、測定用
のレーザ光の全光量値と加工穴を通過した光量値とを演
算した信号によつて加工用のパルスレーザ発振器のパル
ス発振を制御するようにしたから、穴径のばらつきの少
ない正確なレーザ加工を自動的に行なうことができると
いう効果を奏する。
付着による穴径測定への影響をおさえ、精度よく、しか
も自動的に穴径の判定が行なえる。また、レーザ発振時
から比較回路での判定時期を遅延させることにより、加
工後の飛散物や加工穴の溶融部の変化による穴径への影
響が受けにくいので安定した加工および穴径測定が行な
える。以上説明したように、この発明によれば、測定用
のレーザ光の全光量値と加工穴を通過した光量値とを演
算した信号によつて加工用のパルスレーザ発振器のパル
ス発振を制御するようにしたから、穴径のばらつきの少
ない正確なレーザ加工を自動的に行なうことができると
いう効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例を示すレーザ加工装置の概
略的構成図、第２図は従来とこの発明との加工穴径の分
布を示すグラフ図である。 １ ・・・・・・第１のパルスレーザ発振器、６・・・
・・・被加工物、６ａ・・・・・・加工穴、８・・・・
・・第２の測定用レーザ発振器、１３・・・・・・セン
サ（受光部）、１４・・・・・・制御装置。
略的構成図、第２図は従来とこの発明との加工穴径の分
布を示すグラフ図である。 １ ・・・・・・第１のパルスレーザ発振器、６・・・
・・・被加工物、６ａ・・・・・・加工穴、８・・・・
・・第２の測定用レーザ発振器、１３・・・・・・セン
サ（受光部）、１４・・・・・・制御装置。
Claims (1)
- １ 被加工物を穴あけ加工する第１のパルスレーザ発振
器と、上記被加工物の加工穴の穴径を測定するために上
記第１のパルスレーザ発振器の光軸と同軸上に配置した
第２の測定用レーザ発振器と、この第２の測定用レーザ
発振器から出力されたレーザの加工穴を通過した光を受
光する受光部とを備えたレーザ加工装置において、上記
第１のパルスレーザ発振器から発振されるエネルギーを
一定として被加工物をパルス加工するとともに、各パル
ス毎に上記第２の測定用レーザ発振器から出力されたレ
ーザ光の全光量値と加工穴を通過した光量値とを演算し
た信号によって任意の加工径に到達するまで第１のパル
スレーザ発振器のパルス発振を継続させる制御装置を設
けたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56092519A JPS5952035B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56092519A JPS5952035B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586785A JPS586785A (ja) | 1983-01-14 |
| JPS5952035B2 true JPS5952035B2 (ja) | 1984-12-17 |
Family
ID=14056572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56092519A Expired JPS5952035B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952035B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2547519B1 (fr) * | 1983-06-15 | 1987-07-03 | Snecma | Procede et dispositif de percage par laser |
| JPS62115305A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 差動式熱感知器のリ−ク孔径測定方法 |
| DE3623409A1 (de) * | 1986-07-11 | 1988-01-21 | Bias Forschung & Entwicklung | Verfahren zur ueberwachung des bearbeitungsprozesses mit einer hochleistungsenergiequelle, insbesondere einem laser, und bearbeitungsoptik zur durchfuehrung desselben |
| WO2003076150A1 (fr) * | 2002-03-12 | 2003-09-18 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | Procede et systeme d'usinage d'un materiau fragile |
| DE10305875A1 (de) * | 2003-02-13 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Prozesssicherung bei einem Bohrprozess |
-
1981
- 1981-06-16 JP JP56092519A patent/JPS5952035B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS586785A (ja) | 1983-01-14 |
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