JPH06142971A - 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置 - Google Patents

紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置

Info

Publication number
JPH06142971A
JPH06142971A JP4295537A JP29553792A JPH06142971A JP H06142971 A JPH06142971 A JP H06142971A JP 4295537 A JP4295537 A JP 4295537A JP 29553792 A JP29553792 A JP 29553792A JP H06142971 A JPH06142971 A JP H06142971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
workpiece
water
laser light
pulsed laser
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.)
Pending
Application number
JP4295537A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Mori
実紀夫 森
Yoichi Kenmochi
庸一 剣持
Shigeru Yamaguchi
滋 山口
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.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP4295537A priority Critical patent/JPH06142971A/ja
Publication of JPH06142971A publication Critical patent/JPH06142971A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum

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】 【目的】 被加工物の屑(ダスト)を被加工物の表面か
ら効率よく除去することができ、ダストによるレーザ光
の散乱、吸収を低減し、レンズへのダストの付着とダス
トによる傷を防止することができ、更に、レンズと被加
工物の両方を十分に冷却することができる紫外パルスレ
ーザ光を用いた水中加工装置を提供する。 【構成】 紫外パルスレーザ光1を発生するレーザ発振
器10と、紫外パルスレーザ光を焦点2に集光するレン
ズ12と、レーザ発振器とレンズとの間の光路を気密に
囲み、内部が不活性ガスで満たされた導入光ダクト14
と、レーザ光の焦点に被加工物3の加工部分を位置決め
する移動テーブル16と、レンズと被加工物との間を水
密に囲む加工ハウジング18と、被加工物の加工部分に
沿ってレンズと被加工物との間に水を流通させる水流通
装置20とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外パルスレーザ光を
用いた水中加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】紫外パルスレーザ光、例えばエキシマレ
ーザ光は、XeCl* ,KrF* (*印は励起状態を示
す)などの励起状態の分子(エキシマ分子)が励起状態
から基底状態に戻るときに発生する波長の短い紫外光で
あり、フォトンエネルギーが大きい特徴を有している。
よって分子鎖の直接切断による熱影響の少ない加工が可
能となり、FRP、半導体材料などの微細加工、例えば
穴開け、切断等に適している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる紫外パ
ルスレーザ光(以下、単にレーザ光という)を用いた従
来の微細加工では、例えばFRP等の被加工物に穴開け
や切断を行うと、被加工物の加工部分が瞬間的に外部に
飛散するため、飛散した被加工物の屑(ダスト)が被加
工物の表面を覆い、レーザ光がこのダストにより散乱、
吸収され、加工部分まで到達するレーザ光のエネルギー
密度が小さくなる問題点があった。また、飛散した被加
工物の屑(ダスト)はレーザ光を集光するレンズにも付
着し、レンズの透過性が損なわれる問題点があった。
【0004】更に、レーザ光を集光するレンズがレーザ
光の一部を吸収して高温になり変形したり透過率が低下
する問題点があった。また、被加工物自体もレーザ光の
照射により高温になり、変形や炭化が生じる問題点もあ
った。これらの問題点を解決するため、従来の加工で
は、不活性ガス等を被加工物とレンズの表面に吹き付け
ているが、ダストがガス中に飛散するため十分なダスト
除去はできず、また冷却効果もレンズや被加工物の表面
部のみであり、十分な冷却ができなかった。その上、ガ
スによりダストが被加工面に衝突したり、ガス自体の圧
力により被加工面の表面に傷が付く問題点があった。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の第1の目的
は、被加工物の屑(ダスト)を被加工物とレンズ間の光
路上から効率よく除去することができ、ダストによるレ
ーザ光の散乱、吸収を低減し、レンズ等へのダストの付
着とダストによる傷を防止することができる紫外パルス
レーザ光を用いた水中加工装置を提供することにある。
更に、本発明の第2の目的は、レンズと被加工物の両方
を十分に冷却することができる紫外パルスレーザ光を用
いた水中加工装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、紫外パ
ルスレーザ光を発生するレーザ発振器と、紫外パルスレ
ーザ光を焦点に集光するレンズと、前記レーザ発振器と
前記レンズとの間の光路を気密に囲み、内部が不活性ガ
スで満たされた導入光ダクトと、前記レーザ光の焦点に
被加工物の加工部分を位置決めする移動テーブルと、前
記レンズと被加工物との間を水密に囲む加工ハウジング
と、被加工物の加工部分に沿って前記レンズと被加工物
との間に水を流通させる水流通装置と、からなることを
特徴とする紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置が
提供される。
【0007】前記水の流通は、渦や泡が発生しない最大
速度である。更に、前記水流通装置は、加工ハウジング
内に水を供給するための吐出口と、被加工物の加工部分
を通過した水を加工ハウジング外に排出するための排出
口と、水を排出口から吐出口まで循環させる循環ポンプ
と、排出口と循環ポンプとの間に設けられダストを除去
するフィルタとからなるのがよい。
【0008】
【作用】本発明の発明者は、被加工物の表面に水流を発
生させ、その水流を通して紫外パルスレーザ光を照射す
ると、ガス中の通常の場合よりも効率良く加工できると
いう知見を得ている。この原因は、水滴によりダストの
飛散が少なくなり、レーザ光のダストによる散乱や吸収
が低減したためと想定される。また、紫外パルスレーザ
光は水にほとんど吸収されないため、水中で被加工物を
加工しても、レーザ光のエネルギー密度の低下はほとん
どなく、良好な加工ができることがわかった。本発明は
かかる新規の知見に基ずくものである。
【0009】すなわち、上記本発明の構成によれば、本
発明による紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置
は、紫外パルスレーザ光を発生するレーザ発振器と、紫
外パルスレーザ光を焦点に集光するレンズと、前記レー
ザ発振器と前記レンズとの間の光路を気密に囲み、内部
が不活性ガスで満たされた導入光ダクトと、前記レーザ
光の焦点に被加工物の加工部分を位置決めする移動テー
ブルと、前記レンズと被加工物との間を水密に囲む加工
ハウジングと、被加工物の加工部分に沿って前記レンズ
と被加工物との間に水を流通させる水流通装置とからな
るので、被加工物の加工部分は常に加工部分に沿って流
通する水で覆われている。上述のように紫外パルスレー
ザ光は水にほとんど吸収されないため、レンズで集光さ
れたレーザ光の焦点では、エネルギー密度の低下はほと
んどなく、FRP等の被加工物の加工部分を瞬間的に飛
散させることができる。飛散した被加工物すなわちダス
トは従来と同様に被加工物の外に飛び出すが、水の密度
はガスに較べて大きいため、ダストは水中にあまり飛散
せず、被加工物の表面付近で水流により流される。従っ
て水のダストによる汚染は被加工物の表面付近に限ら
れ、レーザ光はダストによりほとんど散乱、吸収され
ず、加工部分までエネルギー密度を保持したまま到達す
ることができる。また、被加工物から間隔を隔てたレン
ズまでダストが到達することはほとんどなく、レンズに
ダストが付着してレンズの透過性が損なわれることはな
い。また、水が被加工物の加工部分に沿って前記レンズ
と被加工物との間を流れるので、レンズと被加工物の表
面が常に新しい水で洗い流され、レンズへのダストの付
着やダストによる傷を防ぐことができる。
【0010】更に、水は被加工物の加工部分に沿って前
記レンズと被加工物との間を流通するので、レンズと被
加工物の両方を直接水で冷却することができる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は本発明による紫外パルスレーザ光
を用いた水中加工装置の全体構成図である。図1におい
て、本発明による水中加工装置は、紫外パルスレーザ光
1を発生するレーザ発振器10と、紫外パルスレーザ光
1を焦点2に集光するレンズ12と、レーザ発振器10
とレンズ12との間の光路を気密に囲み、内部が不活性
ガスで満たされた導入光ダクト14と、レーザ光1の焦
点2に被加工物3の加工部分を位置決めする移動テーブ
ル16と、レンズ12と被加工物3との間を水密に囲む
加工ハウジング18と、被加工物3の加工部分に沿って
レンズ12と被加工物3との間に水を流通させる水流通
装置20とからなる。
【0012】レーザ発振器10は、例えばエキシマレー
ザ発振器であり、248nm、282nm、308nm
等の波長の紫外パルスレーザ光を発生する。かかる紫外
パルスレーザ光は、数cmの厚さの水に対して99%以
上が透過し、実質的にほとんど吸収されない。導入光ダ
クト14は、例えば図示のように水平部と垂直部より構
成され、水平部と垂直部の交差部分には反射ミラー15
が45度の角度で設けられている。これにより水平に放
射されたレーザ光1を反射ミラー15で垂直方向に変向
することができる。また、導入光ダクト14の内部の不
活性ガスは、例えばAr(アルゴン)、He(ヘリウ
ム)、N2 (窒素)である。これにより、エキシマレー
ザ光の減衰を最小限にすることができる。また、経済的
にはN2 を用いることにより、運転費用を低減すること
ができる。なお、不活性ガスは、導入光ダクト14内に
封入(密封)してもよく、或いは流通させて流してもよ
い。
【0013】図1の実施例において、水流通装置20
は、加工ハウジング18内に水を供給するための吐出口
22と、被加工物3の加工部分を通過した水を加工ハウ
ジング18の外に排出するための排出口24と、水を排
出口24から吐出口22まで循環させる循環ポンプ26
と、排出口24と循環ポンプ26との間に設けられダス
トを除去するフィルタ28とからなる。
【0014】また、渦や泡が発生すると、レーザ光1が
水中で散乱、屈折し、焦点2におけるレーザ光のエネル
ギー密度が低下する。一方、水の密度はガスに比較して
大きいため、水の流速は小さくてもダストを効率よく除
去することができる。冷却効果を高めるため、水の流通
は、渦や泡が発生しない最大速度であるのがよい。ま
た、水の循環経路の途中、例えば吐出口22の上流に適
当な整流装置23を備えてもよい。更に、この整流装置
23内に渦や泡を除去する装置を備えてもよい。
【0015】なお、本発明かかかる構成に限定されず、
例えば水を循環させず、ワンスルーで用いる水流通装置
であってもよい。これにより、循環ポンプやフィルタを
簡略化或いは省略することができる。
【0016】
【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、本発明による紫外パルスレーザ光を用いた水中加工
装置は、紫外パルスレーザ光を発生するレーザ発振器
と、紫外パルスレーザ光を焦点に集光するレンズと、前
記レーザ発振器と前記レンズとの間の光路を気密に囲
み、内部が不活性ガスで満たされた導入光ダクトと、前
記レーザ光の焦点に被加工物の加工部分を位置決めする
移動テーブルと、前記レンズと被加工物との間を水密に
囲む加工ハウジングと、被加工物の加工部分に沿って前
記レンズと被加工物との間に水を流通させる水流通装置
とからなるので、被加工物の加工部分は常に加工部分に
沿って流通する水で覆われている。上述のように紫外パ
ルスレーザ光は水にほとんど吸収されないため、レンズ
で集光されたレーザ光の焦点では、エネルギー密度の低
下はほとんどなく、FRP等の被加工物の加工部分を瞬
間的に飛散させることができる。飛散した被加工物すな
わちダストは従来と同様に被加工物の外に飛び出すが、
水の密度はガスに較べて大きいため、ダストは水中にあ
まり飛散せず、被加工物の表面付近で水流により流され
る。従って水のダストによる汚染は被加工物の表面付近
に限られ、レーザ光はダストによりほとんど散乱、吸収
されず、加工部分までエネルギー密度を保持したままレ
ーザ光は到達することができる。また、被加工物から間
隔を隔てたレンズまでダストが到達することはほとんど
なく、レンズにダストが付着せずレンズの透過性が損な
われることはない。また、水が被加工物の加工部分に沿
って前記レンズと被加工物との間を流れるので、レンズ
と被加工物の表面が常に新しい水で洗い流され、レンズ
へのダストの付着やダストによる傷を防ぐことができ
る。
【0017】更に、水は被加工物の加工部分に沿って前
記レンズと被加工物との間を流通するので、レンズと被
加工物の両方を直接水で冷却することができる。
【0018】従って、本発明の紫外パルスレーザ光を用
いた水中加工装置によれば、被加工物の屑(ダスト)を
被加工物の表面から効率よく除去することができ、ダス
トによるレーザ光の散乱、吸収を低減し、レンズへのダ
ストの付着とダストによる傷を防止することができ、更
に、レンズと被加工物の両方を十分に冷却することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による紫外パルスレーザ光を用いた水中
加工装置の全体構成図である。
【符号の説明】
1 紫外パルスレーザ光 2 焦点 3 被加工物 10 レーザ発振器 12 レンズ 14 導入光ダクト 15 反射ミラー 16 移動テーブル 18 加工ハウジング 20 水流通装置 22 吐出口 23 整流装置 24 排出口 26 循環ポンプ 28 フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 滋 神奈川県横浜市磯子区新中原町1 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外パルスレーザ光を発生するレーザ発
    振器と、 紫外パルスレーザ光を焦点に集光するレンズと、 前記レーザ発振器と前記レンズとの間の光路を気密に囲
    み、内部が不活性ガスで満たされた導入光ダクトと、 前記レーザ光の焦点に被加工物の加工部分を位置決めす
    る移動テーブルと、 前記レンズと被加工物との間を水密に囲む加工ハウジン
    グと、 被加工物の加工部分に沿って前記レンズと被加工物との
    間に水を流通させる水流通装置と、からなることを特徴
    とする紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置。
  2. 【請求項2】 前記水の流通は、渦や泡が発生しない最
    大速度で水流発生が可能である、ことを特徴とする請求
    項1に記載の紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装
    置。
  3. 【請求項3】 前記水流通装置は、加工ハウジング内に
    水を供給するための吐出口と、被加工物の加工部分を通
    過した水を加工ハウジング外に排出するための排出口
    と、水を排出口から吐出口まで循環させる循環ポンプ
    と、排出口と循環ポンプとの間に設けられダストを除去
    するフィルタと、からなることを特徴とする請求項1に
    記載の紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置。
JP4295537A 1992-11-05 1992-11-05 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置 Pending JPH06142971A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4295537A JPH06142971A (ja) 1992-11-05 1992-11-05 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4295537A JPH06142971A (ja) 1992-11-05 1992-11-05 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06142971A true JPH06142971A (ja) 1994-05-24

Family

ID=17821924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4295537A Pending JPH06142971A (ja) 1992-11-05 1992-11-05 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06142971A (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003506216A (ja) * 1999-08-03 2003-02-18 イクシィル・テクノロジー・リミテッド 回路シンギュレーションシステム及び方法
JP2007537881A (ja) * 2004-05-19 2007-12-27 シノヴァ エスアー 工作物のレーザ加工
CN102166686A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 三菱综合材料株式会社 激光加工装置及激光加工方法
JP2012006064A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd 被加工物の加工方法、被加工物の分割方法およびレーザー加工装置
WO2012114923A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 株式会社奈良機械製作所 液相レーザーアブレーション方法及び装置
CN103894739A (zh) * 2014-03-26 2014-07-02 华中科技大学 一种高质量氧化铝陶瓷的刻蚀加工方法及装置
CN107932084A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 李嘉棋 体育教学器材的切割机
CN109967896A (zh) * 2019-03-27 2019-07-05 上海理工大学 短脉冲激光诱导超声水流等离子体超精细切割装置及方法
JP2019529125A (ja) * 2016-09-23 2019-10-17 タタ、スティール、ネダーランド、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップTata Steel Nederland Technology Bv 移動する鋼ストリップの液体利用レーザーテクスチャリング方法及び装置
CN113649714A (zh) * 2021-08-25 2021-11-16 江苏大学 一种液体介质辅助温度可控可监测装置
CN116352265A (zh) * 2023-03-24 2023-06-30 北京石油化工学院 L型激光头水下密封装置及激光水下焊接装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003506216A (ja) * 1999-08-03 2003-02-18 イクシィル・テクノロジー・リミテッド 回路シンギュレーションシステム及び方法
JP2007537881A (ja) * 2004-05-19 2007-12-27 シノヴァ エスアー 工作物のレーザ加工
CN102166686A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 三菱综合材料株式会社 激光加工装置及激光加工方法
JP2011177738A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Mitsubishi Materials Corp レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2012006064A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd 被加工物の加工方法、被加工物の分割方法およびレーザー加工装置
US9339891B2 (en) 2011-02-21 2016-05-17 Nara Machinery Co., Ltd. Liquid phase laser ablation method and apparatus
WO2012114923A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 株式会社奈良機械製作所 液相レーザーアブレーション方法及び装置
CN103894739A (zh) * 2014-03-26 2014-07-02 华中科技大学 一种高质量氧化铝陶瓷的刻蚀加工方法及装置
JP2019529125A (ja) * 2016-09-23 2019-10-17 タタ、スティール、ネダーランド、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップTata Steel Nederland Technology Bv 移動する鋼ストリップの液体利用レーザーテクスチャリング方法及び装置
CN107932084A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 李嘉棋 体育教学器材的切割机
CN109967896A (zh) * 2019-03-27 2019-07-05 上海理工大学 短脉冲激光诱导超声水流等离子体超精细切割装置及方法
CN113649714A (zh) * 2021-08-25 2021-11-16 江苏大学 一种液体介质辅助温度可控可监测装置
CN116352265A (zh) * 2023-03-24 2023-06-30 北京石油化工学院 L型激光头水下密封装置及激光水下焊接装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5359176A (en) Optics and environmental protection device for laser processing applications
JPH06142971A (ja) 紫外パルスレーザ光を用いた水中加工装置
US3626141A (en) Laser scribing apparatus
JP5073485B2 (ja) 工作物のレーザ加工
EP0129603A1 (en) Laser machining apparatus
CN103182603A (zh) 一种激光扫描加工装置
WO1991010533A1 (fr) Procede de decoupage au laser
US5316970A (en) Generation of ionized air for semiconductor chips
TWI855090B (zh) 雷射加工裝置
JP2019072762A (ja) レーザー加工装置
US11460787B2 (en) Apparatus and a method of forming a particle shield
CN109702334B (zh) 激光加工装置
CN203227924U (zh) 一种激光扫描加工装置
JPH07256479A (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2003245791A (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP3268052B2 (ja) 水中レーザー加工装置
CN112088067B (zh) 激光加工装置、激光加工系统和激光加工方法
CN106425108A (zh) Rfid标签天线的激光刻蚀方法及系统
JP2003080390A (ja) 高強度レーザビーム用光吸収装置
JP2757649B2 (ja) レーザ加工ヘッド
KR960703361A (ko) 레이저 가공장치와 레이저 가공방법 및 댐바 가공방법(laser processing apparatus, laser processing method and dam bar processing method)
JP2956759B2 (ja) レーザビームダンパ
JP2604395B2 (ja) レーザー加工方法
EP3919978A1 (en) Apparatus and a method of forming a particle shield
JPS5819395B2 (ja) レ−ザ加工方法およびその装置