JPS60196282A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

レ−ザ加工装置

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JPS60196282A
JPS60196282A JP59052762A JP5276284A JPS60196282A JP S60196282 A JPS60196282 A JP S60196282A JP 59052762 A JP59052762 A JP 59052762A JP 5276284 A JP5276284 A JP 5276284A JP S60196282 A JPS60196282 A JP S60196282A
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JP
Japan
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laser
oscillator
laser light
oscillators
oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP59052762A
Other languages
English (en)
Inventor
Takafumi Nakayama
隆文 中山
Kazuhiro Kono
和宏 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP59052762A priority Critical patent/JPS60196282A/ja
Publication of JPS60196282A publication Critical patent/JPS60196282A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ光の照射により被加工物の切断、溶
接等を行なうレーザ加工装置に関する。
〔従来技術〕
一般に、レーザ加工装置等に使用されるQスイッチ式の
YAGレーサ発振器は第1図に示すように構成されてい
る。同図において、+llは全反射筒、(2)は反射筒
fll内の中央部に配置されたYAGロッド、(、()
は反射筒(1)内のロッド(2)に並設された励起用ク
リプトンアークランプ、f4j、 +5)はそれぞれロ
ッド(2)の左方および右方に配設された固定反射鏡お
よび全反射鏡、(6)はロンド(2)と全反射鏡(5)
との間に設けられたカーセル、超音波セルからなるQス
イッチ素子であり、トリガ回路(7)から一定時間ごと
に出力されるトリガパルスにより駆動され、反射筒(1
)、ロッド(2)、ランプ(311反射鏡+41 、 
+5)およびQスイッチ素子(6]からなるYAGレー
サ発振器(8)のQ値を急激に変化さゼ、発振器(8)
をQスイッチ発振させるようになっており、図示されて
いないが、反射筒(1)、ロッド(2)、ランプ[31
、Qスイッチ素子(6)が筒体内に収納され、反射鏡+
41 、 +51が前記筒体の両端面に装着されている
ところでこのように構成されたレーザ発振器(8)の発
振動作について説明すると、ランプ(3)の光によりロ
ッド(2)の原子がエネルギを吸収して低エネルギ準位
から高エネルギ準位に励起され、発振器(8)のQ値が
小さいと、レーザ発振を起こすことはなく、多数の原子
が高エネルギ準位である励起準位に留まり、Qスイッチ
素子(6)により発振器(8)のQ値が大きくなると、
励起準位にあった多数の原子がエネルギを放出しながら
一度に低エネルギ準位に遷移し、レーサ発振が起こり、
パルス幅が短くピーク値の高いレーザ光(以下レーザパ
ルスという)が発振器(8)の反射鏡(4)を介して出
力されるようになっており、たとえばパルス幅が100
nsQi後でピーク出力値10KWというYAGレ−サ
が実用化されている。
そして、前記したように瞬時に出力される高エネルギを
有するレーザパルスをたとえば鉄板なとの被加工物に集
光して照射した場合に、被加工物がレーザパルスにより
集中的に瞬時に蒸発あるいは昇華して除去されるため、
被加工物を、レーザパルスの照射部分9、外が蒸発する
などの熱影響を最小限にとどめた微細加工を行なうこと
が可能となり、近年被加工物の切断、溶接等のほかに、
カラス基板上の薄膜の切断、抵抗の1〜II Eンク等
の加工を目的としたレーサ加工装置の開発が進められて
いる。
この場合、レーザパルスを集光レンズ等により加工点に
集光し、第2図に示すように、′集光されたレーザパル
スのスボツ1−(S)が重複するように。
レーサ発振器の発振用波数で定まる加工速度で矢印方向
へ加工が行なわれる。すなわち、第1図に示すようなY
AGレーサ発振器の場合、レーサ発振周波数はせいぜい
l QQ K H’、 z程度であり、発振周波μmに
集光すればよく、このときのレーザパルスのスポットの
移動速度である加工速度■はV = 0.05 x 1
(15= 5000[−zs〕となり、しかもスポット
の重複度を50%とすると、加工速度■は、 ■=5000×05=2500 [廉/S〕となり、2
500 e/S’lが加工速度の限界となり、加工に長
時間を要すことになる。
したがって、前記と同一条件で発做周波数が10KI−
1z、IKHzと小さくなれば、加工速度の限界は25
0闘/S、25MM/Sと遅くなり、逆に発振周波数が
高くなれば加工速度Vは大きくなるが、発振周波数が高
くなり過ぎると、レーザパルスの半値幅が大きくなると
同時に、出力のピーク値が低下するため、加工点への入
力エネルギが減少して良好な加工を行なうことができな
くなる。
ところですでに実施、提案されているレーサ加工装置と
して、たとえば特公昭58−2753号公報や実公昭5
5−7345号公報に記載のものがあり、前者の装置は
、被加工物を溶接する一際に、被加工物の材質や形状9
表面状態等に関係なく再現性のよい溶接を行なえるよう
、波形制御回路により所定時間ごとに繰り返される一定
出カの期間中にピークの高いレーザ光を出力するように
レーザ光の出力波形を制御し、あるいは連続発振を行な
うレーサ発振器および断続発振を行なうレーサ発振器を
並設し、連続発振用レーザ発振器による一定出カのレー
ザ光に、所定時間ごとに断続発振用レーサ発振器による
出力ピーク値の高いパルス状のレーザ光を重畳して被加
工物に照射するものであり、あくまでも被加工物の材質
等に関係なく再現性のよい溶接を行なうことを目的とし
ているが、この場合溶接時の加工速度は前記したように
断続発振用レーサ発振器の発振周波数で決まり、断続発
振用レーサ発振器がYAGレーサ発振器であるときには
、加工速度は250OR/Sが限界となり、溶接に長時
間を要するという問題がある。
一方、後者すなわち実公昭55−7345Ft公報に記
載の装置は、間1χ的に回転される1個の回転軸に複数
個のパルスレーサ発生ヘッドを取り付け、前記回転軸の
回転により選択された前記ヘッドからのレーザ光を集光
レンズにより被加工物上の1点に集光するものであり、
前記各ヘッドからのレーザ光を交互に前記1点に集める
ようにして被加工物へのレーザ光の照射周波数を高くし
、加工速度を速くして加工能率を向上することを目的と
しているが、各ヘッドそのものを回転させるため、装置
が非常に大型化し、しかも前記回転軸に大きな荷重がか
かり、各ヘッドを高速回転させることが困難であり、し
かも各ヘッドの発振をQスイッチではなくレーザ励起用
光源を点滅させる充放電用コンデンサの充放電により制
御しているため、エネルギ損失が大きくなるという欠点
がある。
〔発明の目的〕
この発明は、前記の諸点に留意してなされたものであり
、レーザ光のエネルギが票少することなく、簡単な装置
により容易に加工速度を速くできるようにすることを目
的とする。
〔発明の構成〕
この発明は、Qスイッチ発振を行なう複数のレーザ発振
器と、前記各発振器のQスイッチ素子の駆動タイミンク
をp−r定時間すつずらして前記各発振器を順次発振さ
せるトリガ回路と、前記各発振器からのレーザ光を加工
点に対し同一光軸に導く光学系とを備えたことを特徴と
するレーザ加工装置である。
〔発明の効果〕
したかつて、この発明のレーザ加工装置によると、各レ
ーザ発振器のQスイッチ素子の駆動タイミングを所定時
間すっすらして各発振器を順次発振さぜるl−IJガ回
路を設け、各発振器がらのし一す光を加工点に対し同一
光軸に導く光学系を設けたことにより、各発振器の発振
周波数を変えずに加工点へのレーザ光の照射周波数を高
めることが可能となり、装置の大型化を防止することが
でき、加工点へのレーザ光のエネルギが減少することな
く、簡単な装置により容易に加工速度を速くすることが
でき、実用性の優れたレーザ加工装置を提供することが
できる。
〔実施例〕
つぎに、この発明を、その1実施例を示した第3図以下
の図面とともに詳細に説明する。
第3図において、(A) 、 (B)は第1.第2YA
Gレーサ発振器(以下第1.第2発振器という)であり
、それぞれ前記の第1図に示すYAGレーザ発振器(8
)と同様に、反射筒fil 、 t+1’ 、ロッド1
21 、 t21′、ランプ(:う+ 、 +31 、
反射鏡!4+ 、 i5i 、 t4i’ 、 を訂お
よびQスイッチ素子t[i+ 、 t6f’により構成
され、前記第1図中のトリカ回路(7)によるトリ力パ
ルスの半周期に相当する所定時間ごとに正のトリ力パル
スおよび負のトリ力パルスを交互に出力するトリガ回路
(9)が設けられており、トリガ回路(9)からの正、
負のトリ力パルスにより、それぞれ両Qスイッチf6+
 、 1lliどが前記所定時間ずつずれて駆動され、
詞兄振器(A)。
(13)から、iiJ記第1図に示すレーザ発振器(8
)の発振周期のAに相当する時間ごとにp 100ns
削後のパルス幅の短いピーク値の高い1ノ−サ光が交互
に出力される。
no+ 、 t+orはそれぞれ光軸が詞兄振器(A)
、(13)の光軸に一致して配置され詞兄振器(A) 
、 (B)からのレー→ノー光を同一ビーム径に広げ平
行光として出力する凹しンス、凸しンスからなるコリメ
ータレンズ基、(11)はコリメータレンズ系tlfl
+の光軸」二に配置され第1発振器()N)からのレー
ザ光を反射して光路を変更する全反射鏡、(12(は反
射鏡(11)による反射光の光路J−ユiこ配置され詞
兄振器(A)、(B)からのレーザ光を被加工物上の加
工点に集光させる集光レンズ、(131はεiチ2発i
!ff 器(Iのからのレーザ光の光路」二に設けられ
4個の反射面を有する断面正方形の回4Ei 多面鏡で
あり、1−リカ回路(9)によるトリカバルスの出力周
波数をfとしたときに、 1.5 f(=、X60)[
rpmlの回転数で回転する回転軸(14)に装着され
、Xが、多面鏡[+31の断面の正方形における1辺の
長さの半分の距離Yよりも大きくなるように、がっ多面
鏡(13)の1面による第2発振器(b)がらのレーザ
光の反射光が前記光路Oに一致するように、多面鏡(1
3)が配設されており、反射鏡(11) 、レンズ(1
2)および多面鏡(13)により、詞兄振器(A、)、
(B)からのレーザ光を前記光路0すなオっち加工点に
対する固−光軸であるレンズ(I2)の光軸に導く光学
系(15)が構成されている。
つぎに、前記実施例の動作について説明する。
まず、トリガ回路(9)からの正のトリ力パルスが出力
されると、前記正のトリ力パルスにより第1発振器(A
)のQスイッチ紫子(6)が駆動され、第1発振器(A
)がQスイッチ発振して第1発振器(A、)からレーザ
光が出力され、コリメータレンズ系1o) 。
反射itu+およびレンズ(12)を介して加工点に集
光される。
このとき多面鏡(13)は、第4図中の破線に示すよう
に、第1発振器(A)からのレーザ光の光路Oからずれ
た状態にあるため、第1発振器(A)からのレーザ光は
多面1f13)に遮られることなく加工点に集光される
つぎに、トリガ回路(9)から前記圧のトリガパルスt
こ続いて負の1−リカパルスが出力されると、前記負の
トリガパルスにより第2発振器(B)のQスイッチ素子
((・(が駆動され、第2発振器(B)がQスンプ(1
2)を介して加工点lこ集光される。
このとき多面鏡(13iは、第4図中の破線に示す状態
から実線に示すように、第2発振QH(B)からのレー
ザ光を反射し、当該反射光の光路をレンズ(12jの光
軸に一致させる状態に回転し、さらに被加工物あるいは
レーザ加工装置自体が加工線方向に移動しており、第2
図に示したように、第1発振器(A)からのレーザ光の
被加工物上におけるスポットに重複して第2発振器(B
)からのレーザ光が被加工物上に集光される。
そしてこれらの動作が繰り返され、両売振器(ハ)。
(I3)からのレーザ光が加工点に交互に集光されて被
加工物の加工が行なわれる。
ところでトリガ回路(9)によるトリガパルスの出力周
波数が第1図におけるトリガ回路(7)によるトリ力パ
ルスの出力周波数と同じであれば、両売振器(A)、(
B)それぞれの発振周波数は前記の発振器(8)の発振
周波数と同じになり、両売振器(A) 、 (B)から
のレーザ光それぞれの加工点における照射周波数も前記
第1図の場合と同じになるが、両売振器(A)、(B)
からのレーザ光が加工点に交互に集光されるため、加工
点には前記の発振器(8)によるレーザ光の照射周波数
の2倍の周波数でレーザ光が照射されることになり、前
記の発振器(8)による加工速度■の2倍の速度で加工
を行なえることになる。
ガ回路(9)によるトリガパルスの半周期に相当する時
間ずつずらし、光学系(15jにより両売振器(A)。
(B)からのレーザ光をレンズ(12)の光軸に導くよ
うにしたため、両売振器(A) 、 CB)の発振周波
数を変えずに加工点へのレーザ光の照射周波数を前記発
振周波数の2倍に高めることが可能となり、従来のよう
に装置が大型化することを防圧することができ、レーザ
発振周波数の増大にょるレーザ光の出力エネルギの減少
もなく、簡単な装置により容易に加工速度を速くするこ
とができ、実用性の優れたレーザ加工装置を提供するこ
とができる。
さらに、回転+WI+Hの回転により回転する多面鏡(
13)を設けたため、従来のようにレーザ発生ヘッドを
回転させる際に回転軸に加わる大きな荷重に比べ、多面
@(1:++の回転時に回転軸(14)に加わる荷重を
大幅に低減することができ、多面鏡f+ :s+を高速
回転させることか可能となる。
なお、発振器(八)、(B)はY A Gレーザ以外の
ガラスレーサやルヒーレーサ等の固体し・−サ発振器に
より構成してもよい。
またレーザ発振器を3個以上設けても、この発明を同様
に実施することができる。
さらに、回転多面鏡(13)は3個あるいは5個以上の
反射面を有するものであってもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般のYAGレーレー振器の構成図、第2図は
一般のレーザ加工時の動作説明図、第3図以下の図面は
この発明のレーザ加工装置の1実施例を示し、第3図は
構成図、第4図は一部の動作説明図である。 (A) 、 (B) 第1.第2発振器、(61、(6
1′Qスイツチ素子、(9! −1−II力回路、(1
5) 光学系。 代理人 弁理士 藤田龍太部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■ Qスイッチ発振を行なう複数のレーザ発振器と、前
    記各発振器のQスイッチ素子の駆動タイミングを所定時
    間ずつずらして前記各発振器を順次発振させるトリカ回
    路と、前記各発振器からのレーザ光を加工点に対し同一
    光軸に導く光学系とを備えたことを特徴とするレーザ加
    工装置。
JP59052762A 1984-03-19 1984-03-19 レ−ザ加工装置 Pending JPS60196282A (ja)

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JP59052762A JPS60196282A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 レ−ザ加工装置

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JP59052762A JPS60196282A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 レ−ザ加工装置

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JPS60196282A true JPS60196282A (ja) 1985-10-04

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JP (1) JPS60196282A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3642386A1 (de) * 1985-12-12 1987-08-13 Mitsubishi Electric Corp Dual-polarisierungs-, dual-frequenz-schneidmaschine
US6031201A (en) * 1993-06-04 2000-02-29 Seiko Epson Corporation Laser machining apparatus with rotatable phase grating

Cited By (3)

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DE3642386A1 (de) * 1985-12-12 1987-08-13 Mitsubishi Electric Corp Dual-polarisierungs-, dual-frequenz-schneidmaschine
US6031201A (en) * 1993-06-04 2000-02-29 Seiko Epson Corporation Laser machining apparatus with rotatable phase grating
US6635850B2 (en) 1993-06-04 2003-10-21 Seiko Epson Corporation Laser machining method for precision machining

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