JPH0369636B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0369636B2 JPH0369636B2 JP62040777A JP4077787A JPH0369636B2 JP H0369636 B2 JPH0369636 B2 JP H0369636B2 JP 62040777 A JP62040777 A JP 62040777A JP 4077787 A JP4077787 A JP 4077787A JP H0369636 B2 JPH0369636 B2 JP H0369636B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- pulse
- switch
- peak value
- waveform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
-
- 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
- B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
- B23K26/355—Texturing
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〕
本発明はレーザ光を利用したロールのダル加工
に用いるＱスイツチレーザのパルス波形の制御法
に関する。 〔従来の技術〕 ロールのダル加工法には、シヨツトブラスト
法、放電加工法やレーザを用いてロール表面を加
工する方法などがある。レーザを用いてロール表
面のダル加工を行なう装置については特公昭58−
25557、特公昭60−2156により公告されている。
特公昭60−2156の装置はYAGレーザ、ルビーレ
ーザなどの光源をＱスイツチを用いてパルスレー
ザを発生させてロール表面にダル加工を行う装置
である。 ロールのダル加工においては所定の周波数、パ
ルス幅、尖頭値などをもつパルスレーザを用い
て、ロール表面に周期的な加工を施す必要があ
る。このようなパルスレーザ出力を得る方法とし
ては第２図に示したように連続発振（CW）レー
ザ出力を機械的光学装置（チヨツパー、シヤツタ
ー等）でパルス化する方法とパルス励起あるいは
Ｑスイツチパルス（第３図）などのパルスレーザ
を使用する方法がある。 Ｑスイツチパルスは機械装置を必要としないた
め前者に比較して装置を小型、簡素化出来ると同
時に周波数制御が容易でかつ制御範囲が広いとい
う特徴を有している。しかしながらＱスイツチは
第４ａ図、第４ｂ図に示しているように周波数を
変化させると発振励起条件が変化するためパルス
波形や尖頭出力などが同時に変化し安定したダル
加工が出来ない。また第１ａ図に示したように先
頭パルスの尖頭値（P1）が後続のパルス（P2、
P3、P4…）よりも極度に大きくなる。更に、一
般的に通常のＱスイツチパルスは尖頭値が105〜
103ワツト（Ｗ）、半値幅（tp）が1μ秒以下であ
り、尖頭値をパワー強度（Ｗ／cm2）に換算したも
のを第５図に示したがダル加工に適した加工（穴
あけ）領域ではないなどの短所を有している。ま
た特公昭60−2156に於ても上記短所の解決法につ
いて示されていない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで本発明は上記に示したＱスイツチパルス
レーザの短所であるパルス波形の不均一性および
尖頭値、半値幅の値をロールダル加工に適した領
域に制御しようとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 Ｑスイツチパルスレーザの発生の機構について
第３図を用いて説明する。即ち反射鏡３，４の中
間に位置したレーザロツド１に所望の励起エネル
ギー（光源）を連続的に付加しておき、レーザロ
ツド１と反射鏡４との間にレーザ発振光軸に対し
或る角度をもつて配置された溶融石英、吸収体、
電気音響素子からなるＱスイツチ素子２に、高周
波信号源（RF）５を与えると溶融石英内部に回
折格子が形成され回折光６が発生する。 その結果共振器７内部における損失が増大し、
レーザロツド１にエネルギーが蓄積される。次に
Ｑスイツチ素子２に印加していたRFをOFFにす
ると溶融石英内の回折格子が消滅、回折光６が消
失し、共振器７の損失が減少する。その結果、レ
ーザロツド１に蓄積されたエネルギーが瞬時に放
光され高い尖頭値を有するレーザパルスが得られ
る。即ち第６図に示したように共振器１にEmax
のエネルギーが蓄積されており、これがEmin（≒
ｏ ｗ）に瞬時に放出されるとレーザ出力は
PminからPmaxの高い尖頭値を有するレーザパ
ルスを形成する。 そこで本発明者等は共振器１のエネルギー蓄積
状態（Emax）を制御することにより、後続パル
スの尖頭値および半値幅等を制御できると考え以
下の具体的な手段を検討した。 共振器１を励起させる光源励起エネルギーを
減少させる方法；この方法は最も簡単な方法で
あるが第１ａ図、第１ｂ図のように複数のパル
スをグルーピングして発生させる場合は励起エ
ネルギー低下とともに後続パルスP2〜P4が消
失し、加工に必要なパルス数を確保出来ないこ
とが判明した。 パルスオフ時の共振器損失を低減させレーザ
ロツド１内のエネルギーの過剰な蓄積を抑制す
る方法；この方法は第６図のEmax−Emin（≒
ｏ ｗ）の値を減少させる、即ちEmaxを小さ
くする方法であるが、これは次の３つの方法が
考えられる。 −１：Ｑスイツチ素子２の取付け角度、位置
を変える方法。 −２：レーザロツド１への励起エネルギーを
Ｑスイツチ素子２の透過阻止上限以上に高め
る方法。 −３：Ｑスイツチ素子２に印加するRFのパ
ワーを低下する方法。 実験の結果上記３つのいずれの方法によつて
も、第１ｂ図のような定常的な連続出力PL′が発
生し、全出力PTに対するPLの比率はこれらの方
法によつて調整出来ること、先頭パルスP1′の尖
頭値が減少し（P1′＜P1）、これに伴いグループ内
パルス尖頭値P1′〜Pi′を同レベルに調整すること
が可能となること、パルス半値幅tp′が広くなる
（tp′＞tp）ことを見い出した。尚−１の方法は
角度、位置の調整に非常に高度の技術を要するこ
と、−２の方法はエネルギーの消費量が多くな
るなどの欠点であり、−３の方法が最も簡単で
望ましい方法である。 以下−３の方法を用いた実施例について示
す。 〔実施例〕 本発明および従来の手法を用いた場合のYAG
レーザＱスイツチパルスの特性を表に比較して
示す。表および第５図を比較することにより、
本発明の手法を用い、Ｑスイツチパルス波形をダ
ル加工に適した領域に制御できることが判る。 このＱスイツチパルスを用いてロールのダル加
工を行つた場合、ロール表面には第７図に示した
ようなクレータ状の穴１１および、もれ出力によ
る熱影響部１２が形成される。このクレータ状穴
の凸部により、圧延鋼板に所定の粗度を付与でき
る。また熱影響部１２は凹凸を伴わないので鋼板
圧延に支障はない。 〔発明の効果〕 本発明により、連続励起固体レーザのＱスイツ
チパルス波形をダル加工に適した条件に制御する
ことが可能となつた。 【表】
に用いるＱスイツチレーザのパルス波形の制御法
に関する。 〔従来の技術〕 ロールのダル加工法には、シヨツトブラスト
法、放電加工法やレーザを用いてロール表面を加
工する方法などがある。レーザを用いてロール表
面のダル加工を行なう装置については特公昭58−
25557、特公昭60−2156により公告されている。
特公昭60−2156の装置はYAGレーザ、ルビーレ
ーザなどの光源をＱスイツチを用いてパルスレー
ザを発生させてロール表面にダル加工を行う装置
である。 ロールのダル加工においては所定の周波数、パ
ルス幅、尖頭値などをもつパルスレーザを用い
て、ロール表面に周期的な加工を施す必要があ
る。このようなパルスレーザ出力を得る方法とし
ては第２図に示したように連続発振（CW）レー
ザ出力を機械的光学装置（チヨツパー、シヤツタ
ー等）でパルス化する方法とパルス励起あるいは
Ｑスイツチパルス（第３図）などのパルスレーザ
を使用する方法がある。 Ｑスイツチパルスは機械装置を必要としないた
め前者に比較して装置を小型、簡素化出来ると同
時に周波数制御が容易でかつ制御範囲が広いとい
う特徴を有している。しかしながらＱスイツチは
第４ａ図、第４ｂ図に示しているように周波数を
変化させると発振励起条件が変化するためパルス
波形や尖頭出力などが同時に変化し安定したダル
加工が出来ない。また第１ａ図に示したように先
頭パルスの尖頭値（P1）が後続のパルス（P2、
P3、P4…）よりも極度に大きくなる。更に、一
般的に通常のＱスイツチパルスは尖頭値が105〜
103ワツト（Ｗ）、半値幅（tp）が1μ秒以下であ
り、尖頭値をパワー強度（Ｗ／cm2）に換算したも
のを第５図に示したがダル加工に適した加工（穴
あけ）領域ではないなどの短所を有している。ま
た特公昭60−2156に於ても上記短所の解決法につ
いて示されていない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで本発明は上記に示したＱスイツチパルス
レーザの短所であるパルス波形の不均一性および
尖頭値、半値幅の値をロールダル加工に適した領
域に制御しようとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 Ｑスイツチパルスレーザの発生の機構について
第３図を用いて説明する。即ち反射鏡３，４の中
間に位置したレーザロツド１に所望の励起エネル
ギー（光源）を連続的に付加しておき、レーザロ
ツド１と反射鏡４との間にレーザ発振光軸に対し
或る角度をもつて配置された溶融石英、吸収体、
電気音響素子からなるＱスイツチ素子２に、高周
波信号源（RF）５を与えると溶融石英内部に回
折格子が形成され回折光６が発生する。 その結果共振器７内部における損失が増大し、
レーザロツド１にエネルギーが蓄積される。次に
Ｑスイツチ素子２に印加していたRFをOFFにす
ると溶融石英内の回折格子が消滅、回折光６が消
失し、共振器７の損失が減少する。その結果、レ
ーザロツド１に蓄積されたエネルギーが瞬時に放
光され高い尖頭値を有するレーザパルスが得られ
る。即ち第６図に示したように共振器１にEmax
のエネルギーが蓄積されており、これがEmin（≒
ｏ ｗ）に瞬時に放出されるとレーザ出力は
PminからPmaxの高い尖頭値を有するレーザパ
ルスを形成する。 そこで本発明者等は共振器１のエネルギー蓄積
状態（Emax）を制御することにより、後続パル
スの尖頭値および半値幅等を制御できると考え以
下の具体的な手段を検討した。 共振器１を励起させる光源励起エネルギーを
減少させる方法；この方法は最も簡単な方法で
あるが第１ａ図、第１ｂ図のように複数のパル
スをグルーピングして発生させる場合は励起エ
ネルギー低下とともに後続パルスP2〜P4が消
失し、加工に必要なパルス数を確保出来ないこ
とが判明した。 パルスオフ時の共振器損失を低減させレーザ
ロツド１内のエネルギーの過剰な蓄積を抑制す
る方法；この方法は第６図のEmax−Emin（≒
ｏ ｗ）の値を減少させる、即ちEmaxを小さ
くする方法であるが、これは次の３つの方法が
考えられる。 −１：Ｑスイツチ素子２の取付け角度、位置
を変える方法。 −２：レーザロツド１への励起エネルギーを
Ｑスイツチ素子２の透過阻止上限以上に高め
る方法。 −３：Ｑスイツチ素子２に印加するRFのパ
ワーを低下する方法。 実験の結果上記３つのいずれの方法によつて
も、第１ｂ図のような定常的な連続出力PL′が発
生し、全出力PTに対するPLの比率はこれらの方
法によつて調整出来ること、先頭パルスP1′の尖
頭値が減少し（P1′＜P1）、これに伴いグループ内
パルス尖頭値P1′〜Pi′を同レベルに調整すること
が可能となること、パルス半値幅tp′が広くなる
（tp′＞tp）ことを見い出した。尚−１の方法は
角度、位置の調整に非常に高度の技術を要するこ
と、−２の方法はエネルギーの消費量が多くな
るなどの欠点であり、−３の方法が最も簡単で
望ましい方法である。 以下−３の方法を用いた実施例について示
す。 〔実施例〕 本発明および従来の手法を用いた場合のYAG
レーザＱスイツチパルスの特性を表に比較して
示す。表および第５図を比較することにより、
本発明の手法を用い、Ｑスイツチパルス波形をダ
ル加工に適した領域に制御できることが判る。 このＱスイツチパルスを用いてロールのダル加
工を行つた場合、ロール表面には第７図に示した
ようなクレータ状の穴１１および、もれ出力によ
る熱影響部１２が形成される。このクレータ状穴
の凸部により、圧延鋼板に所定の粗度を付与でき
る。また熱影響部１２は凹凸を伴わないので鋼板
圧延に支障はない。 〔発明の効果〕 本発明により、連続励起固体レーザのＱスイツ
チパルス波形をダル加工に適した条件に制御する
ことが可能となつた。 【表】
第１ａ図および第１ｂ図はそれぞれ通常法およ
び本発明によるＱスイツチパルス波形の比較を示
す波形図、第２図は機械装置（チヨツパー）によ
る連続レーザ光のパルス化の方法を示す斜視図、
第３図はＱスイツチ素子を含む固体レーザ発振器
の構成を示すブロツク図、第４ａ図および第４ｂ
図はそれぞれＱスイツチパルスの周波数とパルス
波形の相関を示すグラフ、第５図はレーザ照射条
件と加工現象の相関を示すグラフ、第６図はＱス
イツチパルス波形の形成機構を示す波形図、第７
図は本発明手法によるロール表面レーザ加工状態
を示す断面図および平面図である。 １：レーザロツド、２：Ｑスイツチ素子、３，
４：反射鏡、５：高周波信号源、６：回折光、
７：共振器、１１：穴、１２：熱影響部。
び本発明によるＱスイツチパルス波形の比較を示
す波形図、第２図は機械装置（チヨツパー）によ
る連続レーザ光のパルス化の方法を示す斜視図、
第３図はＱスイツチ素子を含む固体レーザ発振器
の構成を示すブロツク図、第４ａ図および第４ｂ
図はそれぞれＱスイツチパルスの周波数とパルス
波形の相関を示すグラフ、第５図はレーザ照射条
件と加工現象の相関を示すグラフ、第６図はＱス
イツチパルス波形の形成機構を示す波形図、第７
図は本発明手法によるロール表面レーザ加工状態
を示す断面図および平面図である。 １：レーザロツド、２：Ｑスイツチ素子、３，
４：反射鏡、５：高周波信号源、６：回折光、
７：共振器、１１：穴、１２：熱影響部。
Claims (1)
- １ 連続励起固体レーザをＱスイツチを用いてパ
ルスレーザを連続的に出力する方法において、パ
ルスオフ時の共振器損失を低減させ、レーザ発振
媒体内の励起状態分子の過剰な蓄積を抑制するこ
とによりパルス波形の不均一性及び尖頭値、半値
幅をダル加工に適した領域、パワー密度Ｐ＝５×
105〜５×106W／cm2、半値幅tp＝５×1/107〜1/1
０５sec、に制御することを特徴とするロールダル
加工に適したＱスイツチパルスレーザのパルス波
形制御法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62040777A JPS63207484A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | ロ−ルダル加工に適したｑスイツチパルスレ−ザのパルス波形制御法 |
| EP88902201A EP0308512B1 (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Apparatus for dull finish of roll with pulse laser |
| DE3850330T DE3850330T2 (de) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Gerät zur mattveredelung einer rolle mittels impulslaser. |
| PCT/JP1988/000194 WO1988006504A1 (fr) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Procede et installation de finition mate de cylindres a l'aide d'un laser pulse |
| US07/305,121 US4947023A (en) | 1987-02-24 | 1988-10-18 | Method and apparatus for roll dulling by pulse laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62040777A JPS63207484A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | ロ−ルダル加工に適したｑスイツチパルスレ−ザのパルス波形制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207484A JPS63207484A (ja) | 1988-08-26 |
| JPH0369636B2 true JPH0369636B2 (ja) | 1991-11-01 |
Family
ID=12590058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62040777A Granted JPS63207484A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | ロ−ルダル加工に適したｑスイツチパルスレ−ザのパルス波形制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63207484A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4610059B2 (ja) * | 2000-08-25 | 2011-01-12 | 株式会社アマダエンジニアリングセンター | レーザ加工方法及びその装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6030594A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 圧延ロール表面のインラインレーザ溶削加工方法 |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62040777A patent/JPS63207484A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63207484A (ja) | 1988-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |