JPH0124598B2 - - Google Patents

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JPH0124598B2
JPH0124598B2 JP59158963A JP15896384A JPH0124598B2 JP H0124598 B2 JPH0124598 B2 JP H0124598B2 JP 59158963 A JP59158963 A JP 59158963A JP 15896384 A JP15896384 A JP 15896384A JP H0124598 B2 JPH0124598 B2 JP H0124598B2
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JP
Japan
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workpiece
laser
processing
focusing lens
electromagnet
Prior art date
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JP59158963A
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JPS6137391A (ja
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Kyoshi Inoe
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Inoue Japax Research Inc
Original Assignee
Inoue Japax Research Inc
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Publication date
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Publication of JPH0124598B2 publication Critical patent/JPH0124598B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least two axial directions, e.g. in a plane

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工方法に関する。
〔従来の技術〕
レーザ発振器から発振されたレーザ光を集束レ
ンズによつて集束し、被加工体に上記レーザ光を
照射しつつ切断、溝、凹部、表面削り又は溶接等
の加工を行うレーザ加工は公知であり現在様々な
分野で利用されている。
然しながら、従来のレーザ加工は、例えば、被
加工体に切断又は溶接等の加工を施した場合に、
上記被加工体の加工部分が滑らかに仕上らず、加
工の目的によつては上記加工部分を研摩仕上げし
なければならない場合があつた。
而して、レーザ加工は被加工体の切断、溶接又
は精密な加工等を容易且つ短時間に行なうことが
できるのであるが、上述の如く加工終了後に研摩
等を行なつて加工面荒さを整えなければならない
が、通常レーザ加工の対象となる微細加工に於て
は、このような仕上を行なうことは困難であると
云う問題点があつた。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、被加工体にレー
ザ光を照射して被加工体を切断又は溶接した場合
に上記被加工体の加工部分が滑らかに仕上り、加
工終了時にも上記加工部分に研摩等を施す必要が
無いレーザ加工方法を提供しようとするものであ
る。
〔問題点う解決するための手段〕
而して、上記の目的は、上記被加工体のレーザ
光照射部分に磁界をかけつつ加工を行なうことに
よつて達成される。
〔作 用〕
叙上の如く、レーザ加工を一定の強さの磁界内
で加工を行なうことにより、上記被加工体の加工
面部分を滑らかに仕上げることができ、加工終了
時に上記被加工体のレーザ加工部分に研摩等を施
す必要がなくなるので、加工の応用範囲が拡大さ
れ、また、加工時間を短縮できるものである。
以下、図面により本発明方法を実施するための
装置を参照しつつ具体的に説明する。
第1図は、本発明方法を実施するための装置の
一実施例を示す説明図、第2図は、第1図中A―
A断面図、第3図は、他の実施例を示す説明図で
ある。
先ず、第1図及び第2図について説明する。
第1図中、1はレーザ発振器、2はハウジン
グ、2aは上記ハウジング2に形成された孔、3
a,3b,3c及び3dは相互に焦点を異にする
集束レンズ、4は上記集束レンズ3a,3b,3
c及び3dを固定する集束レンズ固定部材、5は
ハウジング2の外周壁面に取り付けられたモー
タ、6は仕切板、7及び8は加工用ガス及び加工
屑、蒸気等排除用のガス供給管、9及び10は上
記加工用ガス供給管7及び8を介してハロゲンガ
ス等の加工用ガス及び加工蒸気、ガス及び加工屑
除去用の空気や不活性ガス等を供給する加工用等
ガス供給装置、11は上記ハウジング2の先端部
分に被加工体12に相対向して取り付けられた電
磁石、13及び14はクロススライドテーブル、
15は上記クロススライドテーブル13及び14
が搭載される基台、16及び17は上記クロスス
ライドテーブル13及び14をX軸方向及びY軸
方向に移動させるモータ、18は必要に応じて設
けられる電磁石で被加工体12を介して上記電磁
石11と相対向して設けられ、この場合上記電磁
石11と共に上記被加工体12の加工部分に磁界
を作用させる。19は上記電磁石11を固定する
電磁石固定部材、20は予め定められたプログラ
ムに従つてレーザ発振器1、集束レンズ固定部材
を駆動するモータ5、ガス供給装置9,10、ク
ロススライドテーブル13及び14を駆動するモ
ータ16及び17、電磁石11及び18へ電圧を
供給する図示されていない電源装置等を一括して
制御する数値制御装置を含む制御装置である。
而して、レーザ発振器1はハウジング2内にそ
のレーザ光発振出力方向に被加工体12と相対向
するように納められており、上記レーザ発振器1
から発振されたレーザ光が、反射鏡等によつて光
路変更せしめられることなく、レーザ発振器1か
ら出力光が直接集束レンズ3a,3b,3c又は
3dで集束せしめられ、被加工体12の加工部分
に照射されるように構成されている。
上記レーザ発振器1にはCO2レーザやHe―Ne
レーザ等の気体レーザ、ルビーレーザやYAGレ
ーザ等の固体レーザその他を用い、また必要に応
じてはQスイツチ法等によつてより出力を高める
ことができるように構成されている。なお、上記
レーザ発振器1は制御装置20によつてその出力
及び焦点が適宜に制御せしめられると共に、上記
レーザ発振器1のレーザ光出力を連続又は強弱若
しくはパルス状とすることができる。
4枚の集束レンズ3a,3b,3c及び3dは
それぞれ集束率が異なり、円板状の集束レンズ固
定部材4に取り付けられると共に、上記集束レン
ズ固定部材4の中心にはモータ5のシヤフトが固
定されている。
而して、被加工体12の材質、加工形状又は加
工状態等に応じて上記モータ5を駆動して集束レ
ンズ固定部材4を回転せしめることにより、上記
集束レンズ3a,3b,3c及び3dのうちから
所望の集束率を有する集束レンズを選択し、上記
レーザ発振器1から発振されたレーザ光を上記集
束レンズで所望の大きさのビームスポツトとなる
よう集束して加工を行なうことができる。即ち、
精密な切断加工等を行なう場合には、レーザ発振
器1から発振されたレーザ光を充分に集束する必
要があるので集束率の高い集束レンズを選択して
行ない、溶接作業等の場合には集束率の低い集束
レンズを選択して行なう。
また、加工によつては同種のレンズを多数用意
しておき、輪番的に使用することによりレンズが
レーザ光吸収により高温となることを防止しつつ
加工を行なうこともある。
ハウジング2の先端部分には被加工体12と相
対向して電磁石11が取り付けられており、ま
た、上記被加工体12を介して上記電磁石11と
相対向する位置には電磁石18が電磁石固定部材
19によつて支承されている。
被加工体12が取り付けられるクロススライド
テーブル13,14及び上記クロススライドテー
ブル13及び14が取り付けられる基台15の中
央部は刳り貫かれて枠状に形成されており、上記
両電磁石11,18からの磁界が被加工体12の
加工部分に、例えば被加工体12の板面を貫通す
る方向の磁束として、更に所定の磁束密度に集束
した状態で作用するのを妨げることがないように
なつている。
而して、被加工体12と相対向したレーザ発振
器1から発振されたレーザ光は、制御装置20に
よつて選択された集束レンズ3aによつて被加工
体12の加工すべき部分に、加工に最適なビーム
スポツトにされて照射されると共に、上記部分に
加工用及び加工屑、蒸気等排除用のガス供給管7
及び8を介してガス供給装置9及び10からハロ
ゲンガス等の加工用ガス及びその他のガスが供給
されて加工が施され、更に電磁石11及び12に
図示されていない電源装置から電圧が供給されて
上記被加工体12のレーザ光照射部分に被加工体
12の厚さ方向に磁界が加えられて加工が行なわ
れる。
なお、被加工体の加工部分に加えられる磁界の
強さ、磁束密度、磁束印加のオン・オフ及びその
オン・オフの周期等の条件等は、加工の進行等に
伴い適宜調整される。また、加工用ガスとしては
ハロゲンガスに限定されず、被加工体12の材質
及び加工形状等に応じて各種のフロン系ガス、水
蒸気、酸素ガス等又はこれらを適宜に混合した混
合ガス等が利用される。
被加工体12の加工送りは、上記制御装置20
中の数値制御装置が予め定められたプログラムに
従つて、クロススライドテーブル13及び14を
それぞれ移動させるモータ16及び17に信号を
送り、加工送り速度が制御されつつ加工が行われ
るので、上記被加工体12には短時間に極めて精
度の高い加工が施される。
而して、上述の如く、被加工体12のレーザ光
照射部分に磁界を加えつつ加工を行なうことによ
り、上記被加工体12の加工部分は滑らかに仕上
り、加工終了時に上記加工部分を研摩する必要も
無いのである。
次に、第3図について説明する。
第3図中、第1図及び第2図中に付した番号と
同一の番号を付したものは同一の構成要素を示し
ており、21はレーザ発振器、22はハウジン
グ、23a,23b,23c及び23d(但し、
図では23b及び28dは省略されている。)は
集束レンズ、24は上記集束レンズ23a,23
b,23c及び23dを固定する集束レンズ固定
部材、25モータ、26は仕切板、27及び28
は加工用及び加工屑、蒸気等排除用のガス供給
管、29及び30はハロゲンガス等の加工用ガス
その他を供給するガス供給装置、31は前記電磁
石18と同様に必要に応じて設けられるもので、
上記ハウジング21の先端部分に被加工体12を
介して電磁石11と相対向して設けられ、上記電
磁石11と共に上記被加工体12のレーザ光照射
部分に磁界を作用させる電磁石、32は予め定め
られたプログラムに従つてレーザ発振器1及び2
1、集束レンズ固定部材4,24を駆動するモー
タ5及び25、ガス供給装置9,10,29及び
30、クロススライドテーブル13及び14を駆
動するモータ16及び17、電磁石11及び31
へ電圧を供給する図示されていない電源装置等を
一括して制御する数値制御装置を含む制御装置で
ある。
而して、本実施例に於ては、レーザ発振器1及
び21を相対向して設け、その間に被加工体12
を取り付けて上記被加工体の両面からレーザ光を
照射すると共に、上記被加工体12のレーザ光照
射部分に磁界を作用させつつ加工を行うものであ
る。
レーザ加工を行う場合には、第1図の装置と同
様に、被加工体12の材質及び加工形状等に応じ
て制御装置32が予め定められプログラムに従つ
て、モータ5及び25に信号を送り、集束レンズ
固定部材4及び24を回動し、レーザ発振器1及
び21からのレーザ光を集束するための集束レン
ズを集束レンズ固定部材4及び24に取り付けら
れた集束レンズ3a,3b,3c,3d及び23
a,23b,23c,23dのうちからプログラ
ムによつて定められた所定のものが選択された後
に加工が行われる。
而して、レーザ発振器1及び21から発振され
たレーザ光は、選択された集束レンズ3a及び2
3aによつて充分に集束され被加工体12の加工
すべき部分に照射される。そして、制御装置32
が予め定められたプログラムに従つて、上記レー
ザ発振器1及び21の発振周波数を制御すると共
に、電磁石11及び12に電圧を供給する図示さ
れていない電源回路、ガス供給装置9,10,2
9及び30、クロススライドテーブル13及び1
4をそれぞれ移動させるモータ16及び17に信
号を送り制御し、上記被加工体12のレーザ光照
射部分には被加工体12の厚さ方向に磁界が加え
られつつ加工が行なわれるので、磁界の作用によ
つて上記被加工体12には精度が高くしかも仕上
面が滑らかな加工が短時間に施される。
特に、本実施例に於てはレーザ発振器1及び2
1が相対向して設けられているので、一方のレー
ザ発振器1からのレーザ光が被加工体12の加工
すべき部分に供給されると、他方のレーザ発振器
21からは上記被加工体12の裏面から上記レー
ザ発振器1によつて照射された照射点に対応する
位置若しくはその加工進行方向に多少先行する位
置に照射がなされて加工が行われるので、上記被
加工体12に短時間でより精度の高い加工を施す
ことができる。
〔実施例〕
(1) 厚さ50μのステンレススチールに、YGAレー
ザの出力を50Wととし、そのビームスポツトを
8μφに集束すると共に、4Kガウスの磁界内で
切断加工を行なつた。
切断中の切断面の荒さは32μRmaxであり、
切断後の切断面の荒さは11μRmaxであつた。
これに対して磁界をかけないで上記と同様な
ステンレススチールを切断加工した場合には、
切断中の切断面の荒さは82μRmaxであり、切
断後の切断面の荒さは18μRmaxであつた。
(2) 厚さ50μのステンレススチールに、CO2レー
ザの出力を650Wととし、そのビームスポツト
を35μφに集束すると共に、8Kガウスの磁界内
で溶接加工を行なつた。
溶接後の面の荒さは16μRmaxであつた。
これに対して磁界をかけないで上記と同様な
ステンレススチールを溶接加工した場合には、
溶接後の面の荒さは35μRmaxであつた。
〔発明の効果〕
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときには、磁界内でレーザ加工を行なうこと
により、磁界とレーザ加工時発生するプラズマの
相互作用により上記被加工体の加工部分は滑らか
な仕上面となり、加工終了後に上記被加工体の加
工部分に研摩等を施す必要がなくなるので、加工
の応用範囲が拡大され、又加工時間を短縮するこ
とができると共に、加工コストを大幅に下げるこ
とができる。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。即ち、例えば、本実施例に於てはレー
ザ発振器及び電磁石を固定しておき被加工体をク
ロススライドテーブルによつてX軸及びY軸方向
に移動させるようにしたが、被加工体を固定して
おきレーザ発振器及び電磁石を移動させるように
構成してもよい。また、電磁石の取り付け位置も
実施例に限定されるものではなく、被加工体のレ
ーザ光照射部分に磁界を与えることができるので
あれば他の位置であつてもよい。更に、集束レン
ズ固定部材をモータによつて駆動するようにした
が、これは他の公知の駆動装置を利用することが
できるものであつて、使用中の集束レンズ、又は
使用後か使用中の所定の加工中断期間中に、上記
集束レンズを冷却ガスや冷却液によつて冷却する
冷却装置を付設するようにしたり、集束レンズと
レーザ発振器又は被加工体間の距離の一方又は両
方をレーザ光の集束度や集束位置の調整設定のた
めに相対的に変更調整可能に構成するようにして
もよい。その他、電磁石へ交流、直流又はパルス
状の励磁電流を供給する図示されていない電源装
置の制御の仕方、加工用等のガス供給装置からの
ガス供給方法等は本発明の目的の範囲内で自由に
設計変更できるものであつて、本発明はそれらの
総てを包摂するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明方法を実施するための装置の
一実施例を示す説明図、第2図は、第1図中A―
A断面図、第3図は、他の実施例を示す説明図で
ある。 1,21……レーザ発振器、2,22……ハウ
ジング、3a,3b,3c,3d,23a,23
c……集束レンズ、4,24……集束レンズ固定
部材、5,25,16,17……モータ、6,2
6……仕切板、7,8,27,28……ガス供給
管、9,10,29,30……ガス供給装置、1
1,18,31……電磁石、12……被加工体、
13,14……クロススライドテーブル、15…
…基台、19……電磁石固定部材、20,32…
…制御装置。
【特許請求の範囲】
1 20〜47重量%のSn、2〜12重量%のBi、
0.03〜0.5重量%のCu、残部Pbからなることを特
徴とする耐疲労特性にすぐれたはんだ合金。
JP15896384A 1984-07-31 1984-07-31 レ−ザ加工方法 Granted JPS6137391A (ja)

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CN111702353B (zh) * 2020-06-30 2022-04-05 松山湖材料实验室 激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法

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