JPS6142978A - Segment mirror - Google Patents
Segment mirrorInfo
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- JPS6142978A JPS6142978A JP59164360A JP16436084A JPS6142978A JP S6142978 A JPS6142978 A JP S6142978A JP 59164360 A JP59164360 A JP 59164360A JP 16436084 A JP16436084 A JP 16436084A JP S6142978 A JPS6142978 A JP S6142978A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0401—Arrangements for thermal management of optical elements being part of laser resonator, e.g. windows, mirrors, lenses
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ加工装置における集光ミラーに関し、特
にその冷却構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a condensing mirror in a laser processing device, and particularly to a cooling structure thereof.
鉄鋼の熱処理等、金鹿のレーザ熱処理の集光ミラーとし
て、第３図に示されるようなセグメントミラー（インテ
グレーションミラー）がよく用いられる。このミラーは
、第３図に示すように、入射したレーザ光を受ける各セ
グミン１へ２の傾きが１つ１つ調整されて、それぞれの
反射光がセグメントミラーの焦点位！（図中Ｃ点）にお
いて、すべて重なるようになっている。その結果、焦点
Ｃにおいて、レーザビームはミラーセグメントの形状に
対応した光束となり、かつその位置での断面エネルギ分
布はほぼ一様となる。A segment mirror (integration mirror) as shown in FIG. 3 is often used as a condensing mirror for laser heat treatment of gold deer, such as heat treatment of steel. As shown in FIG. 3, the inclination of each segment 1 to 2 that receives the incident laser beam is adjusted one by one, so that each reflected light is aligned to the focal point of the segment mirror. They all overlap at point C (point C in the figure). As a result, at the focal point C, the laser beam becomes a luminous flux corresponding to the shape of the mirror segment, and the cross-sectional energy distribution at that position becomes almost uniform.
さて、一様に大出力レーザビームを伝送、集光する反射
鏡は高反射率を有するが、その上限値は９９％程度であ
り、若干のビーム吸収が存在する。Now, a reflecting mirror that uniformly transmits and focuses a high-output laser beam has a high reflectance, but its upper limit is about 99%, and there is some beam absorption.
更にセグメントミラーの場合、複数のセグメントをはり
あわせていることから、それらの境界でのエネルギ吸収
が大きく１反射率の上限は９５〜９６％である。その結
果１反射鏡の冷却を行なわないと、温度上昇に起因する
熱歪からレーザ集光特性に変動をきたし、加工特性の安
定性が得られない、という問題点があった。Furthermore, in the case of a segment mirror, since a plurality of segments are glued together, energy absorption at the boundaries between them is large, and the upper limit of one reflectance is 95 to 96%. As a result, unless the reflecting mirror 1 is cooled, thermal distortion caused by temperature rise causes fluctuations in laser focusing characteristics, making it impossible to obtain stability in processing characteristics.
こういった問題点に対処するため、従来は特開昭５８−
４４４８６号報に開示されているような。In order to deal with these problems, previously Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-
As disclosed in No. 44486.
ガス吹付は方式によるミラー表面冷却の方法が提案され
ている。第４図は、この方式の説明図で。A method of cooling the mirror surface using gas blowing has been proposed. Figure 4 is an explanatory diagram of this method.
伝送、集光用ミラーの表面にガスノズル７からガス吹付
けを行ない、放射損失の増大化によってミラー冷却を行
なうものである。Gas is sprayed from a gas nozzle 7 onto the surface of the transmission and condensing mirror to cool the mirror by increasing radiation loss.
更に従来法の他の例としては、ミラー表面をクールシー
トを介して間接水冷を行なう方法も提案されている。Furthermore, as another example of the conventional method, a method has been proposed in which the mirror surface is indirectly cooled with water via a cool sheet.
しかしながら、セグメントミラーの場合、前述の如くレ
ーザ吸収率が通常の反射鏡より大きいためより高い冷却
能が要求され、従来の方式では、長時間安定に一定のレ
ーザ集光性能が得られないという問題点があった。However, in the case of segment mirrors, as mentioned above, the laser absorption rate is higher than that of ordinary reflecting mirrors, so higher cooling capacity is required, and the conventional method has the problem of not being able to stably maintain constant laser focusing performance over a long period of time. There was a point.
本発明は、大出力レーザビームをセグメントミラーで集
光するにあたって、ビーム吸収による発熱分を効率良く
冷却することによって、長時間の使用に際しても安定し
たレーザ集光性能を得るためになされたものである。The present invention was made in order to obtain stable laser focusing performance even during long-term use by efficiently cooling the heat generated by beam absorption when focusing a high-power laser beam with a segment mirror. be.
本発明の特徴とするところは、レーザビームの集光ミラ
ーとして使用されるセグメントーミラーにおいて： ミ
ラー基板とセグメントの間に熱伝導性の良い材料を介在
させ基板を直接水冷するとともに、ミラー表面をガス吹
付けにより冷却するようにしたことにある。The features of the present invention are that in a segment mirror used as a condensing mirror for a laser beam, a material with good thermal conductivity is interposed between the mirror substrate and the segment, the substrate is directly cooled with water, and the mirror surface is The reason is that it is cooled by blowing gas.
本発明の作用について１図面に基いて説明する。 The operation of the present invention will be explained based on one drawing.
第１図は、本発明にかかるセグメントミラーの主要部を
示す断面図である。レーザビームがセグメントミラーに
入射すると、セグメントーミラーを構成する各セグメン
ト２の境界での吸光、ならびにセグメント自体の吸光に
より発熱が生ずる。FIG. 1 is a sectional view showing the main parts of a segment mirror according to the present invention. When a laser beam is incident on a segment mirror, heat is generated due to light absorption at the boundaries of each segment 2 constituting the segment mirror and light absorption by the segment itself.
この発熱分は、まず冷却用ガス配管６より噴出される冷
却用ガス１２により、ある程度は放射損失により除去さ
れる。This exothermic component is first removed by the cooling gas 12 ejected from the cooling gas pipe 6 due to radiation loss.
更に、熱伝導によってミラー内部に伝導した発熱分は、
銀ロウ等熱伝導性の良い材料９を介してミラー基板１に
伝達される。ここで、ミラーホルダ３とミラー基板１と
の間には冷却水流路４が設けられ、冷却水１１によりミ
ラー基板１の周囲を直接冷却する。Furthermore, the heat generated inside the mirror by thermal conduction is
It is transmitted to the mirror substrate 1 via a material 9 with good thermal conductivity such as silver solder. Here, a cooling water flow path 4 is provided between the mirror holder 3 and the mirror substrate 1, and the area around the mirror substrate 1 is directly cooled by the cooling water 11.
なお、冷却水流路４の付近には、０リング５が設置され
、ミラー表面に冷却水１１がもれないような構造となっ
ている。Note that an O-ring 5 is installed near the cooling water flow path 4, so that the structure is such that the cooling water 11 does not leak onto the mirror surface.
したがって、セグメントミラー表面で発生した熱は、表
面からの放射損失とミラー基板１からの冷却水による抜
熱によって、効率良くとり去られ、セグメントミラーの
過熱が防止される。Therefore, heat generated on the surface of the segment mirror is efficiently removed by radiation loss from the surface and heat removed by the cooling water from the mirror substrate 1, and overheating of the segment mirror is prevented.
本発明の実施例として、ｌ０ＫＷレ一ザ加工機用セグメ
ントミラーに用いた冷却構造の例を示す。As an embodiment of the present invention, an example of a cooling structure used in a segment mirror for a 10KW laser processing machine will be shown.
ミラー基板は銅製の凹面鏡を用い、セグメントは０．５
インチ角の銅ミラーに金蒸着をほどこしたものであり、
焦点距蒲は６００田である。形状は第１図の通りで、冷
却用ガス（１２）はＮ２ガスを用いた０以上の構成にて
、セグメン１−２に熱電対を装着した上、レーザ出力Ｌ
ＯＫＷにて１０分間の連続加工を行ない温度監視をした
ところ。The mirror board uses a copper concave mirror, and the segment is 0.5
It is an inch square copper mirror coated with gold vapor deposition.
The focal length is 600mm. The shape is as shown in Figure 1, with a configuration of 0 or more using N2 gas as the cooling gas (12), a thermocouple attached to segment 1-2, and laser output L.
The temperature was monitored after 10 minutes of continuous processing at OKW.
セグメント２の最高到達温度は４０℃であり、集光性能
にも変動は見られなかった。The maximum temperature reached by segment 2 was 40° C., and no change was observed in the light gathering performance.
第２図は本発明の別の実施例を示したものであり、ミラ
ー基板１の直接冷却について、ミラー基板１本体に冷却
水流路４を設は直接冷却を行なう構成どしたものである
。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a cooling water passage 4 is provided in the main body of the mirror substrate 1 for direct cooling of the mirror substrate 1.
実施例において述べたように、本発明による冷却構造を
用いれば、長時間のセグメントミラーによるレーザ加工
に際してもミラーの過熱、ならびにそれに起因するミラ
ー歪も、更には集光性能の変動をも防止することができ
、安定したレーザ加工性能を得ることが可能である。As described in the examples, by using the cooling structure according to the present invention, even during long-time laser processing using a segment mirror, overheating of the mirror, mirror distortion caused by this, and furthermore, fluctuations in light focusing performance can be prevented. It is possible to obtain stable laser processing performance.
第１図および第２図は、それぞれ本発明の一実例である
セグメントミラーの主要部を示す断面図第３図は従来よ
り知られているセグメントミラーの主要部外観を示す斜
視図、第４図は、従来のセグメントミラーの、特に冷却
系の構成を示す縦断面図である。
１：セグメントミラー基板 ２：セグメント３：ミ
ラーホルダー ４＝冷却水流路５：Ｏリング
６：冷却用ガス配管７、：冷却用ガスノズル
８：全反射ミラー９：熱伝導材 １０
：レーザビーム１１：冷却水 １２：冷却用
ガス銅１図
東２図
東３図
穿４図
手続補正書
昭和５９年 ９月 ６日
２、発明の名称 セグメントミラー
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称
（６６５）新日本製鐵株式會社代表者 武 １
） 豊
４、代理人 〒１０３ 電話 ０３−８６４−６
０５２住所 東京都中央区東日本橋２丁目２７番
６号６、補正の内容
明細書第６頁第１７〜１β行の「セグメントミラー」を
「レーザビーム伝送・集光ミラー」と訂正する。1 and 2 are cross-sectional views showing the main parts of a segment mirror that is an example of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the main parts of a conventionally known segment mirror. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a conventional segment mirror, particularly the cooling system. 1: Segment mirror substrate 2: Segment 3: Mirror holder 4 = Cooling water flow path 5: O ring 6: Cooling gas piping 7, : Cooling gas nozzle 8: Total reflection mirror 9: Thermal conductive material 10
: Laser beam 11: Cooling water 12: Cooling gas Copper 1 Figure East 2 Figure East 3 Figure Drill 4 Procedural amendment September 6, 1982 2, Title of invention Segment mirror 3, Amendment person case Related Patent Applicant Address 2-6-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (665) Nippon Steel Corporation Representative Takeshi 1
) Yutaka 4, Agent 103 Telephone 03-864-6
052 Address: 2-27-6, Higashi Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo, "Segment mirror" on page 6, lines 17-1β of the statement of contents of the amendment is corrected to "laser beam transmission/collecting mirror."
Claims (1)
機用のセグメントミラーにおいて：ミラー基板とセグメ
ントの間に熱伝導性の良い材料を介在させ、ミラー基板
を直接水冷する冷却機構をミラー基板に付設するととも
に、ミラー表面をガス吹付けにより冷却する冷却ガス噴
射装置を設けたことを特徴とするレーザ加工機用のセグ
メントミラー。In segment mirrors for laser processing machines that are used as laser beam focusing mirrors: A material with good thermal conductivity is interposed between the mirror substrate and the segments, and a cooling mechanism that directly cools the mirror substrate with water is attached to the mirror substrate. A segment mirror for a laser processing machine, further comprising a cooling gas injection device that cools the mirror surface by blowing gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164360A JPS6142978A (en) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | Segment mirror |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164360A JPS6142978A (en) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | Segment mirror |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142978A true JPS6142978A (en) | 1986-03-01 |
| JPH0546713B2 JPH0546713B2 (en) | 1993-07-14 |
Family
ID=15791665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164360A Granted JPS6142978A (en) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | Segment mirror |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142978A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377178A (en) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Fanuc Ltd | Pumping reflector for laser |
| JP2022084640A (en) * | 2015-01-22 | 2022-06-07 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Method for producing reflective optical element, reflective optical element, and use of reflective optical element |
-
1984
- 1984-08-06 JP JP59164360A patent/JPS6142978A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377178A (en) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Fanuc Ltd | Pumping reflector for laser |
| JP2022084640A (en) * | 2015-01-22 | 2022-06-07 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Method for producing reflective optical element, reflective optical element, and use of reflective optical element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546713B2 (en) | 1993-07-14 |
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