JPS613695A - レ−ザ加工方法および装置 - Google Patents
レ−ザ加工方法および装置Info
- Publication number
- JPS613695A JPS613695A JP59123686A JP12368684A JPS613695A JP S613695 A JPS613695 A JP S613695A JP 59123686 A JP59123686 A JP 59123686A JP 12368684 A JP12368684 A JP 12368684A JP S613695 A JPS613695 A JP S613695A
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- JP
- Japan
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- hole
- processing
- laser
- laser beam
- machining
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- Pending
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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
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は中空状の被加工物に貫通した孔を加工するのに
好適なレーザ加工方法および装置に関する。
好適なレーザ加工方法および装置に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕三次元的に複雑
な形状で、しかも中空状の被加工物に中空部に通じる貫
通した所定の直径の孔をレーザ光で加工する場合、この
孔径を加工中に検出することは難しかった。従来は所定
の孔径が得られる加工条件を予め設定し、加工終了後に
孔径を測定する方法がとられている。またＨｅＮｅレー
ザを使用し、加工中、加工部を照射、走査させ、その反
射光銖よ多孔径を検出し、レーザの発振を制御する方法
を用いている例もある。
な形状で、しかも中空状の被加工物に中空部に通じる貫
通した所定の直径の孔をレーザ光で加工する場合、この
孔径を加工中に検出することは難しかった。従来は所定
の孔径が得られる加工条件を予め設定し、加工終了後に
孔径を測定する方法がとられている。またＨｅＮｅレー
ザを使用し、加工中、加工部を照射、走査させ、その反
射光銖よ多孔径を検出し、レーザの発振を制御する方法
を用いている例もある。
しかるに、被加工物にレーザ光により孔あけする場合に
所定の一定条件で加工を行っても、熱加工のため孔径に
ばらつきを生じ、極端な場合には孔詰りという現象も起
る。このように孔径にばらつきがあるので、加工後には
孔径を測定し、もし孔詰シがある場合は、再加工を行わ
なければならない。従って加工時間も加工、測定、再加
工、再測定というように長時間を要する不都合は避けら
れないのが現状である。また複雑な形状の被加工物の場
合には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光で加工部表面を照射、走査
しても、照射面状態によっては反射光を検出するのが困
難な場合があるという不都合があった０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、複雑な形状や中空な被加工物に対して
も短い加工時間で精度よ〈透孔が容易に形成できるレー
ザ加工方法およびこれを実施する装置を得ることにある
。
所定の一定条件で加工を行っても、熱加工のため孔径に
ばらつきを生じ、極端な場合には孔詰りという現象も起
る。このように孔径にばらつきがあるので、加工後には
孔径を測定し、もし孔詰シがある場合は、再加工を行わ
なければならない。従って加工時間も加工、測定、再加
工、再測定というように長時間を要する不都合は避けら
れないのが現状である。また複雑な形状の被加工物の場
合には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光で加工部表面を照射、走査
しても、照射面状態によっては反射光を検出するのが困
難な場合があるという不都合があった０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、複雑な形状や中空な被加工物に対して
も短い加工時間で精度よ〈透孔が容易に形成できるレー
ザ加工方法およびこれを実施する装置を得ることにある
。
本発明は加工用レーザ光により加工部位に孔加工を行な
った後、測定用レーザ光を照射して、その反射光により
加工孔が貫通したかどうかを検出し、貢通後、測定用レ
ーザ光を透孔に照射して、透孔の後方にある部材を加熱
により自発光させ、この光により透孔の内径を測定し、
精度のよい所望の透孔を得るレーザ加工方法である。
った後、測定用レーザ光を照射して、その反射光により
加工孔が貫通したかどうかを検出し、貢通後、測定用レ
ーザ光を透孔に照射して、透孔の後方にある部材を加熱
により自発光させ、この光により透孔の内径を測定し、
精度のよい所望の透孔を得るレーザ加工方法である。
また他の発明は、レーザ発振器と、と共のレーザ光を加
工部位に集束させる光学系と、加工部位に透孔を形成す
る加工用レーザ光を発振させる加工用電源と、加工部位
に集束する測定用レーザ光を発振させる測定用電源と、
測定用レーザ光の加工部位における反射光を測定し、て
加工孔が貫通したかどうかを検出する第１の検出装置と
、測定用レーザ光が貫通した加工孔を通−・てその後の
部材を加熱して生じる自発光により加工孔の内径を測定
する第２の検出装置と、これら検出装置の信号に基づい
て加工用電源を制御する制御装置とを具備したレーザ加
工装置で、上記レーザ加工方法を実施する装置である。
工部位に集束させる光学系と、加工部位に透孔を形成す
る加工用レーザ光を発振させる加工用電源と、加工部位
に集束する測定用レーザ光を発振させる測定用電源と、
測定用レーザ光の加工部位における反射光を測定し、て
加工孔が貫通したかどうかを検出する第１の検出装置と
、測定用レーザ光が貫通した加工孔を通−・てその後の
部材を加熱して生じる自発光により加工孔の内径を測定
する第２の検出装置と、これら検出装置の信号に基づい
て加工用電源を制御する制御装置とを具備したレーザ加
工装置で、上記レーザ加工方法を実施する装置である。
以下本発明の詳細を第１図ないし第４図に示す一実施例
により説明する。先ず装置につき述べ、その作動ととも
に本発明方法の一実施態様を説明する。第１図において
、（１）はレーザ発振器で、加工用電源（２）およびこ
れよシ出力の小さい測定用電源（３）が接続されている
っ加工用電源（２）は出力が大きく、加工用レーザ光（
４）を出力させるためのもので、測定用電源（３）は測
定用レーザ光（５）を出力させるためのものである。光
路上にはダイクロイックミラー（６）が４５度に傾斜し
て設置され、両レーザ光（４） 、 （５）を下方に偏
向させる。ダイクロイックミラ束 −（６）の下方には果実レンズ（７）が被加工物（８）
の加工部位（９）に対向して設けられていて、ダイクロ
イックミラー（６）、集束レンズ（７）で集束光学系（
１０）を構成している。（１１１は検出装置で、第１の
検出装置（ｌｌａ）と、第２の検出装置（ｌｌｂ）とか
ら形成されている。
により説明する。先ず装置につき述べ、その作動ととも
に本発明方法の一実施態様を説明する。第１図において
、（１）はレーザ発振器で、加工用電源（２）およびこ
れよシ出力の小さい測定用電源（３）が接続されている
っ加工用電源（２）は出力が大きく、加工用レーザ光（
４）を出力させるためのもので、測定用電源（３）は測
定用レーザ光（５）を出力させるためのものである。光
路上にはダイクロイックミラー（６）が４５度に傾斜し
て設置され、両レーザ光（４） 、 （５）を下方に偏
向させる。ダイクロイックミラ束 −（６）の下方には果実レンズ（７）が被加工物（８）
の加工部位（９）に対向して設けられていて、ダイクロ
イックミラー（６）、集束レンズ（７）で集束光学系（
１０）を構成している。（１１１は検出装置で、第１の
検出装置（ｌｌａ）と、第２の検出装置（ｌｌｂ）とか
ら形成されている。
第１の検出装置（ｌｌａ）は貫通検出体（１５）と結像
レンズ山林ａ９の光電変換体（図示しない）に入力し、
その強弱をこれに対応した電気信号〈変換して送出する
。第２の検出装置０１ｂ）はハーフミラ−錦と、結像レ
ンズＯＩと、孔径検出体（至）とを有している。
レンズ山林ａ９の光電変換体（図示しない）に入力し、
その強弱をこれに対応した電気信号〈変換して送出する
。第２の検出装置０１ｂ）はハーフミラ−錦と、結像レ
ンズＯＩと、孔径検出体（至）とを有している。
これは加工孔が貫通した後にその孔径を測定するもので
、測定用レーザ光（５）が透孔（９３）を通って。
、測定用レーザ光（５）が透孔（９３）を通って。
その後方の部材（８ａ）、例えば本実施例においては中
空部（８ｂ）を隔てた対向壁部を加熱して自発光させ、
との光によ多孔径を測定する。自発光（５ｂ）は−・−
フミラーαｌ経て結像レンズ（ｔｌに入り、孔径検出体
■に入る。これには光電変換体をマトリクス状に配設し
た測定部（図示しない）があシ、ここに透孔の像が結像
し、これにより内径が電気信号に変換されて出力される
ようになっている。これら第１および第２の検出装置Ｎ
Ｑｌａ）、 Ｑｌｂ）と加工用電源（２）との間には
制御装置（２）が介在している。
空部（８ｂ）を隔てた対向壁部を加熱して自発光させ、
との光によ多孔径を測定する。自発光（５ｂ）は−・−
フミラーαｌ経て結像レンズ（ｔｌに入り、孔径検出体
■に入る。これには光電変換体をマトリクス状に配設し
た測定部（図示しない）があシ、ここに透孔の像が結像
し、これにより内径が電気信号に変換されて出力される
ようになっている。これら第１および第２の検出装置Ｎ
Ｑｌａ）、 Ｑｌｂ）と加工用電源（２）との間には
制御装置（２）が介在している。
これは比較回路を内蔵していて、貫通検出体（１９から
の電気信号と設定値（加工孔貫通時の反射光強度）とを
比較し、加工孔が貫通する迄加工用電源（２）Ｋよる加
工用レーザ光（４）の照射をするかしないかを制御する
。また孔径検出体（イ）からの電気信号と他の設定値（
所定の孔径）とを比較し、差に応じて加工用電源（２）
の出力を制御するようになっている。
の電気信号と設定値（加工孔貫通時の反射光強度）とを
比較し、加工孔が貫通する迄加工用電源（２）Ｋよる加
工用レーザ光（４）の照射をするかしないかを制御する
。また孔径検出体（イ）からの電気信号と他の設定値（
所定の孔径）とを比較し、差に応じて加工用電源（２）
の出力を制御するようになっている。
次に本装置の作動とともに、本発明方法の実施例を述べ
る。先ず制御装置（２）に、所望の透孔（９ａ）の内径
に対応した設定値と加工孔貫通時の反射光強度に対応し
た設定値を入力する。次に加工用電源（２）によりレー
ザ発振器（１）を作動させると、加工用レーザ光（４）
はダイクロイックミラー（６）で反射し下方に向い、集
束レンズ（７）により加工部位（９）に集束照射する。
る。先ず制御装置（２）に、所望の透孔（９ａ）の内径
に対応した設定値と加工孔貫通時の反射光強度に対応し
た設定値を入力する。次に加工用電源（２）によりレー
ザ発振器（１）を作動させると、加工用レーザ光（４）
はダイクロイックミラー（６）で反射し下方に向い、集
束レンズ（７）により加工部位（９）に集束照射する。
ここで次に測定用電源（３）によりレーザ発振器（１）
を作動させると、小出力の測定用レーザ光（５）はダイ
クロイックミラー（６）で反射し、加工部位（９）に集
束する。第２図に示すように加工孔（ハ）が貫通してい
ない場合はその底部（ハ）において、加工しない程度に
加熱されるとともに一部反射光（５ａ）としてダイクロ
インクミラー（６）を通って貫通検出体０９に入射され
る。ここで、第３図に示すように測定用レーザ光（５）
の反射光強度と孔形状の関係について述べる。すなわち
、加工孔（至）がまだ貫通していない場合には１パルス
に対する反射光強度は曲線Ａのように非常に高い強度が
得られ、これが貫通すると曲線Ｂのように非常に小さく
なることがわかった。したがってこの反射光強度の設定
により加工孔Ｃつが貫通したかどうかを判別できるので
ある、これから第２図に示すように加工孔（２９が未貫
通の場合、すなわち透孔を形成していない場合は後記す
る孔径測定することなく優先的に加工用電源（２）を作
動させ、加工用レーザ光（４）が出力され孔加工が行わ
れる。このように加工孔（ホ）からの反射光強度が設定
値以下になるまで（加工孔（２つが貫通するまで）孔加
工が行われる１、第４図に示すように加工孔（ハ）が貫
通した場合、測定用電源α０） （３）を作動させると孔径検出体韓からの像入力として
の電気信号が制御装置（２のに入る。
を作動させると、小出力の測定用レーザ光（５）はダイ
クロイックミラー（６）で反射し、加工部位（９）に集
束する。第２図に示すように加工孔（ハ）が貫通してい
ない場合はその底部（ハ）において、加工しない程度に
加熱されるとともに一部反射光（５ａ）としてダイクロ
インクミラー（６）を通って貫通検出体０９に入射され
る。ここで、第３図に示すように測定用レーザ光（５）
の反射光強度と孔形状の関係について述べる。すなわち
、加工孔（至）がまだ貫通していない場合には１パルス
に対する反射光強度は曲線Ａのように非常に高い強度が
得られ、これが貫通すると曲線Ｂのように非常に小さく
なることがわかった。したがってこの反射光強度の設定
により加工孔Ｃつが貫通したかどうかを判別できるので
ある、これから第２図に示すように加工孔（２９が未貫
通の場合、すなわち透孔を形成していない場合は後記す
る孔径測定することなく優先的に加工用電源（２）を作
動させ、加工用レーザ光（４）が出力され孔加工が行わ
れる。このように加工孔（ホ）からの反射光強度が設定
値以下になるまで（加工孔（２つが貫通するまで）孔加
工が行われる１、第４図に示すように加工孔（ハ）が貫
通した場合、測定用電源α０） （３）を作動させると孔径検出体韓からの像入力として
の電気信号が制御装置（２のに入る。
すなわち、測定用レーザ光（５）は加工孔（９ａ）を通
過し、中空部（８ｂ）をも通過して被加工物（８）の対
向壁部（８ａ）に照射され、ここがわずかに溶融される
程度で自発光（５ｂ） Ｌ、、透孔（９ａ）を対向壁部
（８ａ）から照明することになる。
過し、中空部（８ｂ）をも通過して被加工物（８）の対
向壁部（８ａ）に照射され、ここがわずかに溶融される
程度で自発光（５ｂ） Ｌ、、透孔（９ａ）を対向壁部
（８ａ）から照明することになる。
シタがって透一孔（９ａ）の像をダイクロイックミラー
（６）を通して孔径検出体［株］の光電変換部上に結像
し、その直径は電気信号として制御装置（２２に送出さ
れ、設定値より小と判断された場合は再度加工用電源（
２）が作動し、設定値との差に応じて、その出力が制御
され、再加工し、これを繰返して所望の内径の透孔（９
ａ）となって加工は停止する。
（６）を通して孔径検出体［株］の光電変換部上に結像
し、その直径は電気信号として制御装置（２２に送出さ
れ、設定値より小と判断された場合は再度加工用電源（
２）が作動し、設定値との差に応じて、その出力が制御
され、再加工し、これを繰返して所望の内径の透孔（９
ａ）となって加工は停止する。
Ｃ発明の効果〕
以上詳述したように、本発明のレーザ加工方法は、加工
部位に加工用レーザ光を照射して被加工物に透孔を形成
した後°測定用レーザ光により透孔の後の部材を加熱し
て自発光させ、この光により孔径を測定して所望の透孔
を得るように構成したので、正確に孔径が計れ、しかも
孔内壁を測定によ）加工することがないので精度のよい
透孔を得ることができ、また被加工物が中空の場合のよ
う釦、裏面から孔径が計れないときでも、極めてＩＥ確
に容易に測定できるなどの効果を奏する。
部位に加工用レーザ光を照射して被加工物に透孔を形成
した後°測定用レーザ光により透孔の後の部材を加熱し
て自発光させ、この光により孔径を測定して所望の透孔
を得るように構成したので、正確に孔径が計れ、しかも
孔内壁を測定によ）加工することがないので精度のよい
透孔を得ることができ、また被加工物が中空の場合のよ
う釦、裏面から孔径が計れないときでも、極めてＩＥ確
に容易に測定できるなどの効果を奏する。
本発明のレーザ加工装置は上記発明方法を実施するだめ
の装置で、上述の発明と同様な効果を奏するが、検出装
置を貫通検出体と孔径検出体とを設けて構成したので、
確実に貫通を検出して再加工し、その孔径を測定しなが
ら加工できるので、精度のよい透孔を短時間で得ること
ができる。また同一発振器を用いて加工用レーザ光と測
定用し〜ザ光とを発振させるので操作が容易で、しかも
同軸なので精度もよい。
の装置で、上述の発明と同様な効果を奏するが、検出装
置を貫通検出体と孔径検出体とを設けて構成したので、
確実に貫通を検出して再加工し、その孔径を測定しなが
ら加工できるので、精度のよい透孔を短時間で得ること
ができる。また同一発振器を用いて加工用レーザ光と測
定用し〜ザ光とを発振させるので操作が容易で、しかも
同軸なので精度もよい。
なお本実施例においては中空部をもった被力Ｕ工物につ
いて述べたが、これに限定されず、透孔の後方に測定用
レーザ光により自発光する部材がある場合なら何でもよ
い。
いて述べたが、これに限定されず、透孔の後方に測定用
レーザ光により自発光する部材がある場合なら何でもよ
い。
第１図は本発明装置の一実施例の構成図、第２図は本発
明方法の一実施例における貫通孔検出方法の説明図、第
３図は同じく反射光の変化説明図。 第４図は同じく透孔内径測定方法の説明図である。 （１）・・・レーザ発振器、（２）・・・加工用電源、
（３）・・・測定用電源、（４）・・・加工用レーザ光
（５）・・・測定用レーザ光、（５ａ）・・・反射光、
（５１））・・・自発光、（８）・・被加工物、（８ａ
）・・部材（対向壁部） 、 （９）・・・加工部位、
（９ａ）・・・透孔、 （＋ｒＩｌ・・・集束光学
系、（ｌｌａ）・第１の検出装置、（ｌｌｂ）・・・第
２の検出装置、αＦ・・集束レンズ、 ＠・・・制御装
置。
明方法の一実施例における貫通孔検出方法の説明図、第
３図は同じく反射光の変化説明図。 第４図は同じく透孔内径測定方法の説明図である。 （１）・・・レーザ発振器、（２）・・・加工用電源、
（３）・・・測定用電源、（４）・・・加工用レーザ光
（５）・・・測定用レーザ光、（５ａ）・・・反射光、
（５１））・・・自発光、（８）・・被加工物、（８ａ
）・・部材（対向壁部） 、 （９）・・・加工部位、
（９ａ）・・・透孔、 （＋ｒＩｌ・・・集束光学
系、（ｌｌａ）・第１の検出装置、（ｌｌｂ）・・・第
２の検出装置、αＦ・・集束レンズ、 ＠・・・制御装
置。
Claims (4)
- （１）被加工物の加工部位に加工用レーザ光を照射し孔
加工を行なう工程と、上記照射後上記加工部位に測定用
レーザ光を照射しその反射光により上記加工部位に透孔
が形成されたか否かを検出する工程と、透孔が形成され
た後上記加工部位に上記測定用レーザ光を照射して上記
透孔の後方にある部材を加熱し自発光させる工程と、上
記自発光により上記透孔の最小内径を測定する工程とを
具備したことを特徴とするレーザ加工方法。 - （２）加工用レーザ光と測定用レーザ光とは同一のレー
ザ発振器を用いて発振させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のレーザ加工方法。 - （３）レーザ発振器と、上記レーザ発振器のレーザ光を
被加工物の加工部位に集束照射する集束光学系と、上記
レーザ発振器を作動して上記加工部位に透孔を形成する
加工用レーザ光を発振させる加工用電源と、上記レーザ
発振器を作動して上記加工部位に集束する測定用レーザ
光を発振させる測定用電源と、上記測定用レーザ光の上
記加工部位における反射光により上記加工部位に透孔が
形成されたか否かを検出しこれに対応した電気信号を送
出する第１の検出装置と、上記測定用レーザ光が透孔を
通過してその後方の部材を加熱して生じる自発光により
上記透光の内径を測定しこれに対応した電気信号を送出
する第２の検出装置と、上記第１の検出装置および上記
第２の検出装置のそれぞれの上記電気信号に基づき上記
加工用電源を制御する制御装置とを具備したことを特徴
とするレーザ加工装置。 - （４）第２の検出装置は光電変換素子をマトリクス状に
配設した測定部と、この測定部に透孔の光学像を結ぶ集
束レンズを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
第３項に記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123686A JPS613695A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | レ−ザ加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123686A JPS613695A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | レ−ザ加工方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613695A true JPS613695A (ja) | 1986-01-09 |
Family
ID=14866807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123686A Pending JPS613695A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | レ−ザ加工方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613695A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4737613A (en) * | 1987-08-24 | 1988-04-12 | United Technologies Corporation | Laser machining method |
| EP0470583A2 (en) * | 1990-08-07 | 1992-02-12 | Amada Company Limited | A device for detecting cutting states in laser beam machining |
| JP2005230913A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-09-02 | Daimler Chrysler Ag | レーザ溶接継目を検査するための方法 |
| CN110340552A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 上海维宏智能技术有限公司 | 用于实现穿透检测功能的激光头 |
-
1984
- 1984-06-18 JP JP59123686A patent/JPS613695A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4737613A (en) * | 1987-08-24 | 1988-04-12 | United Technologies Corporation | Laser machining method |
| EP0470583A2 (en) * | 1990-08-07 | 1992-02-12 | Amada Company Limited | A device for detecting cutting states in laser beam machining |
| JP2005230913A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-09-02 | Daimler Chrysler Ag | レーザ溶接継目を検査するための方法 |
| CN110340552A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 上海维宏智能技术有限公司 | 用于实现穿透检测功能的激光头 |
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