JPH07204872A - レーザマーキング方法 - Google Patents
レーザマーキング方法Info
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- JPH07204872A JPH07204872A JP6006168A JP616894A JPH07204872A JP H07204872 A JPH07204872 A JP H07204872A JP 6006168 A JP6006168 A JP 6006168A JP 616894 A JP616894 A JP 616894A JP H07204872 A JPH07204872 A JP H07204872A
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- laser beam
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-
- 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
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
- B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧延用ロール刻印など文字線幅が大きく、深
彫りを必要とするマーキング方法において、低コストで
ドロス堆積が少なく均一な断面を有する文字線形状が得
られるマーキング方法を提供する。 【構成】 レーザマーキング装置において、パルス励起
レーザとこれを集光し加工表面を溶融させる集光レンズ
と、アシストガスをレーザビームと同軸に加工表面へ照
射するアシストガス照射装置を備え、加工表面でのレー
ザビーム加工径と文字線幅を同一とし、レーザパルスを
重ね照射しながら文字や図形パターンを描くように走査
させることを特徴とする。また、加工表面に照射するア
シストガスの照射方向を、レーザビームの進行方向と同
じになるように制御するアシストガス照射装置を備える
ことを特徴とする。
彫りを必要とするマーキング方法において、低コストで
ドロス堆積が少なく均一な断面を有する文字線形状が得
られるマーキング方法を提供する。 【構成】 レーザマーキング装置において、パルス励起
レーザとこれを集光し加工表面を溶融させる集光レンズ
と、アシストガスをレーザビームと同軸に加工表面へ照
射するアシストガス照射装置を備え、加工表面でのレー
ザビーム加工径と文字線幅を同一とし、レーザパルスを
重ね照射しながら文字や図形パターンを描くように走査
させることを特徴とする。また、加工表面に照射するア
シストガスの照射方向を、レーザビームの進行方向と同
じになるように制御するアシストガス照射装置を備える
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延ロールの軸端面等
に施される太幅文字、図形のマーキング方法に関するも
のである。
に施される太幅文字、図形のマーキング方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】圧延用ロールなどの製造工程において、
鋳造番号やロール識別のため、軸両端面に文字や数字等
を刻印する必要がある。この刻印文字は、油膜が付着し
たり、打ちキズ等が発生しても判読できるように、３ｍ
ｍ以上の太線で１ｍｍ以上の深彫りを行なっている。従
来この刻印は、エアーチッパ等の振動切削工具を用い、
文字形状や文字位置決めに熟練技術を要した、人手作業
で行なわれている。
鋳造番号やロール識別のため、軸両端面に文字や数字等
を刻印する必要がある。この刻印文字は、油膜が付着し
たり、打ちキズ等が発生しても判読できるように、３ｍ
ｍ以上の太線で１ｍｍ以上の深彫りを行なっている。従
来この刻印は、エアーチッパ等の振動切削工具を用い、
文字形状や文字位置決めに熟練技術を要した、人手作業
で行なわれている。
【０００３】太線文字加工を行なう方法として、エンド
ミルなどを用いた機械的な切削加工方法がある。しかし
このような装置を使用する場合、大重量のロールを搭
載、把持する機構や、切削時の反力を受ける構造が必要
であり、装置が大型化しコストが高くなる。
ミルなどを用いた機械的な切削加工方法がある。しかし
このような装置を使用する場合、大重量のロールを搭
載、把持する機構や、切削時の反力を受ける構造が必要
であり、装置が大型化しコストが高くなる。
【０００４】一方、ＩＣパッケージやドリル工具等の線
幅０．２ｍｍ程度の微細文字の加工に近年レーザが多用
されている。このレーザマーキング装置は、レーザを集
光した高パワー密度を利用し、非接触で非加工物表面を
焼き付け、または蒸発させマーキングを施す装置であ
る。レーザマーキングの方法としてはマスクにレーザビ
ームを通過させ、レーザビーム形状を文字状に整形し、
非加工物表面を焼き付ける方法である。またレーザビー
ムを走査させる方法として、特開昭６０−１０６６８６
の様にガルバノスキャナにより一筆書き状に非加工物表
面を焼き付けていく方法や特公昭６３−２０６３８の様
にＸＹ駆動装置によるものがある。このような従来のレ
ーザマーキング法は、線幅の比較的小さい微細文字を対
象としており、本願が目的とする太線深彫りマーキング
を効率よく行なう方法について述べられていない。
幅０．２ｍｍ程度の微細文字の加工に近年レーザが多用
されている。このレーザマーキング装置は、レーザを集
光した高パワー密度を利用し、非接触で非加工物表面を
焼き付け、または蒸発させマーキングを施す装置であ
る。レーザマーキングの方法としてはマスクにレーザビ
ームを通過させ、レーザビーム形状を文字状に整形し、
非加工物表面を焼き付ける方法である。またレーザビー
ムを走査させる方法として、特開昭６０−１０６６８６
の様にガルバノスキャナにより一筆書き状に非加工物表
面を焼き付けていく方法や特公昭６３−２０６３８の様
にＸＹ駆動装置によるものがある。このような従来のレ
ーザマーキング法は、線幅の比較的小さい微細文字を対
象としており、本願が目的とする太線深彫りマーキング
を効率よく行なう方法について述べられていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】圧延用ロール刻印にお
いては、文字線幅を大きく、深彫りの刻印を必要とす
る。上記従来技術の様に機械式では装置が大型となり装
置コストが大きくなる。また微細文字に適した従来レー
ザマーキング方法で文字線幅を大きくするために文字線
幅方向にレーザビームを走査すると、既に加工済み面に
加工中のドロスが堆積し、均一な深さを有す文字線を形
成できない。
いては、文字線幅を大きく、深彫りの刻印を必要とす
る。上記従来技術の様に機械式では装置が大型となり装
置コストが大きくなる。また微細文字に適した従来レー
ザマーキング方法で文字線幅を大きくするために文字線
幅方向にレーザビームを走査すると、既に加工済み面に
加工中のドロスが堆積し、均一な深さを有す文字線を形
成できない。
【０００６】本発明は、文字線幅を大きく、深彫りの刻
印を必要とする圧延ロール等刻印を行なう装置におい
て、低コストでドロス堆積が少なく均一な文字線形状が
得られる刻印装置を提供することを目的とする。
印を必要とする圧延ロール等刻印を行なう装置におい
て、低コストでドロス堆積が少なく均一な文字線形状が
得られる刻印装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明は、レーザマーキング装置によ
り照射する方法において、パルス励起レーザとこれを集
光し加工表面を溶融させる集光レンズと、アシストガス
をレーザビームと同軸に加工表面へ照射するアシストガ
ス照射装置を備え、加工表面でのレーザビーム径と文字
線幅と同一とし、レーザパルスを重ね照射しながら文字
や図形パターンを描くように走査させることを特徴とす
るレーザ刻印方法である。
に、本発明の第１の発明は、レーザマーキング装置によ
り照射する方法において、パルス励起レーザとこれを集
光し加工表面を溶融させる集光レンズと、アシストガス
をレーザビームと同軸に加工表面へ照射するアシストガ
ス照射装置を備え、加工表面でのレーザビーム径と文字
線幅と同一とし、レーザパルスを重ね照射しながら文字
や図形パターンを描くように走査させることを特徴とす
るレーザ刻印方法である。
【０００８】また、本発明の第２の発明は、加工表面に
照射するアシストガスの照射方向を、レーザビームの進
行方向と同じになるようにアシストガスを制御すること
を特徴とする第１の発明方法である。
照射するアシストガスの照射方向を、レーザビームの進
行方向と同じになるようにアシストガスを制御すること
を特徴とする第１の発明方法である。
【０００９】
【作用】以下、本発明方法を実施するための装置を図面
に示す例により説明する。図１は、ミラー伝送方式でレ
ーザビーム４を走査し、ロール１の軸端面２に刻印を施
している状態を示している。パルス励起レーザ３から放
出されるレーザビーム４をＸＺ移動装置５に搭載した折
曲げ鏡６，７で加工ヘッド８に伝送している。加工ヘッ
ドには、レーザビーム４を文字線幅に集光する集光レン
ズ９とアシストガスを照射するアシストガスノズル１０
及びロール１の軸端面２と加工ヘッド８の距離を測定す
る距離測定センサ１１を搭載している。
に示す例により説明する。図１は、ミラー伝送方式でレ
ーザビーム４を走査し、ロール１の軸端面２に刻印を施
している状態を示している。パルス励起レーザ３から放
出されるレーザビーム４をＸＺ移動装置５に搭載した折
曲げ鏡６，７で加工ヘッド８に伝送している。加工ヘッ
ドには、レーザビーム４を文字線幅に集光する集光レン
ズ９とアシストガスを照射するアシストガスノズル１０
及びロール１の軸端面２と加工ヘッド８の距離を測定す
る距離測定センサ１１を搭載している。
【００１０】本発明の第１の発明では図１の様に装置を
パルス励起レーザ３と集光レンズ９及びアシストガスノ
ズル１０を備え、これらをロール軸端面２に並行した平
面ＸＺに沿って文字、図形状に走査する駆動装置５を備
えると共に、図２に示すようにレーザビーム４による加
工径を文字線幅に調整し、文字や図形のパターンに沿っ
て加工ヘッド７を走査している。
パルス励起レーザ３と集光レンズ９及びアシストガスノ
ズル１０を備え、これらをロール軸端面２に並行した平
面ＸＺに沿って文字、図形状に走査する駆動装置５を備
えると共に、図２に示すようにレーザビーム４による加
工径を文字線幅に調整し、文字や図形のパターンに沿っ
て加工ヘッド７を走査している。
【００１１】図４は従来の集光ビームを文字幅方向に走
査させながら加工をする場合と比較した様子を模式的に
示している。従来の方法では、微細穴の集合で文字線形
状を構成することから、文字線底部の凹凸が大きく、既
に加工済み穴１２に加工中のドロスが堆積し、加工済み
穴１２をふさぐため、均一な断面をもつ文字線形状が得
られない。これに対し、本発明では、レーザビーム４を
デフォーカス状に広げ加工径と文字線幅を同一にして重
ね照射しているため、線底部が均一な文字線形状が得ら
れる。
査させながら加工をする場合と比較した様子を模式的に
示している。従来の方法では、微細穴の集合で文字線形
状を構成することから、文字線底部の凹凸が大きく、既
に加工済み穴１２に加工中のドロスが堆積し、加工済み
穴１２をふさぐため、均一な断面をもつ文字線形状が得
られない。これに対し、本発明では、レーザビーム４を
デフォーカス状に広げ加工径と文字線幅を同一にして重
ね照射しているため、線底部が均一な文字線形状が得ら
れる。
【００１２】図５はレーザビーム４のパルス幅とパワー
密度に対する金属の溶融状態図を示している。金属表面
の溶融に必要なレーザパワー密度はパルス幅の短縮に従
い高くなる。パルス励起レーザの場合パルス幅が１〜１
０ｍｓｅｃ程度でこの時の溶融に必要なパワー密度は１
０8 〜１０9 Ｗ／ｍ2 となる。この時の必要パルス出力
Ｐは Ｐ＝ＰｄｘπＤ２／４ Ｐｄ：パワー密度 Ｄ ：文字線幅 で表され、文字線幅Ｄが３〜５ｍｍ程度とすると、必要
パルス出力は数ｋＷとなる。パルス励起ＹＡＧレーザで
は平均出力１００Ｗ程度のもので必要パルス出力が得ら
れる。
密度に対する金属の溶融状態図を示している。金属表面
の溶融に必要なレーザパワー密度はパルス幅の短縮に従
い高くなる。パルス励起レーザの場合パルス幅が１〜１
０ｍｓｅｃ程度でこの時の溶融に必要なパワー密度は１
０8 〜１０9 Ｗ／ｍ2 となる。この時の必要パルス出力
Ｐは Ｐ＝ＰｄｘπＤ２／４ Ｐｄ：パワー密度 Ｄ ：文字線幅 で表され、文字線幅Ｄが３〜５ｍｍ程度とすると、必要
パルス出力は数ｋＷとなる。パルス励起ＹＡＧレーザで
は平均出力１００Ｗ程度のもので必要パルス出力が得ら
れる。
【００１３】これに対し、Ｑスイッチパルスレーザで
は、パルス幅が１００ｎｓｅｃオーダとなり、必要パワ
ー密度が飛躍的に増加し、溶融除去加工が困難となる。
また連続発振レーザでは、必要な平均出力が数ｋＷ以上
となりレーザ発振器が高価なものとなる。
は、パルス幅が１００ｎｓｅｃオーダとなり、必要パワ
ー密度が飛躍的に増加し、溶融除去加工が困難となる。
また連続発振レーザでは、必要な平均出力が数ｋＷ以上
となりレーザ発振器が高価なものとなる。
【００１４】したがって本発明が目的とする低コストで
文字線幅の大きな深彫り刻印を施す場合、パルス励起レ
ーザが適当である。
文字線幅の大きな深彫り刻印を施す場合、パルス励起レ
ーザが適当である。
【００１５】本発明の第２の発明では、前記第１の発明
において、図３の様にアシストガスノズル９をレーザビ
ーム４の進行方向に向け、進行方向の変化に従ってノズ
ルの位置を変化させ、アシストガス照射方向をレーザビ
ーム４の進行方向に合わせ制御する装置を有している。
これにより第１の発明において、わずかに堆積し除去処
理を必要とする加工中ドロスの飛散方向を制御でき、後
処理が不要な刻印ができる。
において、図３の様にアシストガスノズル９をレーザビ
ーム４の進行方向に向け、進行方向の変化に従ってノズ
ルの位置を変化させ、アシストガス照射方向をレーザビ
ーム４の進行方向に合わせ制御する装置を有している。
これにより第１の発明において、わずかに堆積し除去処
理を必要とする加工中ドロスの飛散方向を制御でき、後
処理が不要な刻印ができる。
【００１６】
【実施例】図１に示す本発明方法を実施するための装置
に、次に示すレーザ装置をもちいて、刻印を行なった。
に、次に示すレーザ装置をもちいて、刻印を行なった。
【００１７】（レーザ装置仕様） 平均出力：３００Ｗ パルス出力：１０ｋＷ パルス幅 ：３ｍｓｅｃ パルス周波数：１００ｐｐｓ デフォ−カス量：１０〜４０ｍｍ（焦点距離１００ｍ
ｍ） 図６にデフォーカス量に対する文字線幅の変化、図７に
文字線幅の異なる条件において、走査速度に対する文字
線深さの変化を示している。
ｍ） 図６にデフォーカス量に対する文字線幅の変化、図７に
文字線幅の異なる条件において、走査速度に対する文字
線深さの変化を示している。
【００１８】上記レーザ装置を用い、文字線幅３ｍｍ、
深さ１ｍｍの図形パターンをデフォーカス１０ｍｍ、レ
ーザビーム走査速度３ｍｍ／ｓｅｃで加工した。加工後
文字線底にドロスがわづかに堆積したが、グラインダで
容易に除去できた。加工中のアシストガスとしてエアー
を用いたが、図３の様にアシストガスの照射方向をレー
ザビーム進行方向と同一としたら、文字線底のドロス堆
積の無い加工が可能であった。
深さ１ｍｍの図形パターンをデフォーカス１０ｍｍ、レ
ーザビーム走査速度３ｍｍ／ｓｅｃで加工した。加工後
文字線底にドロスがわづかに堆積したが、グラインダで
容易に除去できた。加工中のアシストガスとしてエアー
を用いたが、図３の様にアシストガスの照射方向をレー
ザビーム進行方向と同一としたら、文字線底のドロス堆
積の無い加工が可能であった。
【００１９】更に、使用するレーザの出力を大きくする
又はアシストガスに酸素を使用する等により、加工速度
をより高速にできる。
又はアシストガスに酸素を使用する等により、加工速度
をより高速にできる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、圧延用ロール刻印など
の文字線幅が大きく、深彫りの刻印を必要とする場合で
もパルス励起レーザとこれを集光し加工表面を溶融させ
る集光レンズとアシストガスをレーザビームと同軸に加
工表面へ照射するアシストガス照射装置を備え、加工表
面でのレーザビーム加工径と文字線幅を同一とし、レー
ザパルスを重ね照射しながら文字や図形パターンを描く
ように走査させるレーザ刻印装置により、低コストでド
ロス堆積が少なく均一な文字線形状が得られる。更に、
加工表面に照射するアシストガスの照射方向を、レーザ
ビームの進行方向と同じになるように制御するアシスト
ガス照射装置を備えることにより後処理の不要な装置を
提供できる。
の文字線幅が大きく、深彫りの刻印を必要とする場合で
もパルス励起レーザとこれを集光し加工表面を溶融させ
る集光レンズとアシストガスをレーザビームと同軸に加
工表面へ照射するアシストガス照射装置を備え、加工表
面でのレーザビーム加工径と文字線幅を同一とし、レー
ザパルスを重ね照射しながら文字や図形パターンを描く
ように走査させるレーザ刻印装置により、低コストでド
ロス堆積が少なく均一な文字線形状が得られる。更に、
加工表面に照射するアシストガスの照射方向を、レーザ
ビームの進行方向と同じになるように制御するアシスト
ガス照射装置を備えることにより後処理の不要な装置を
提供できる。
【図１】本発明の第１発明の実施態様例を示す図。
【図２】本発明の第１発明の実施態様例を示す図。
【図３】本発明の第２発明の実施態様例を示す図。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明を、（ｃ），（ｄ）は
従来技術を示す図。
従来技術を示す図。
【図５】金属表面の溶融状態の例を示す図。
【図６】本発明の実施例条件を示す図。
【図７】本発明の実施例条件を示す図。
１…圧延用ロール ２…ロール軸端面 ３…パルス励起レーザ ４…レーザビーム ５…ＸＺ平面駆動装置 ６…折曲げ鏡１ ７…折り曲げ鏡２ ８…加工ヘッド ９…集光レンズ １０…アシストガス
ノズル １１…距離測定センサ １２…加工済み穴 １３…デフォーカス量
ノズル １１…距離測定センサ １２…加工済み穴 １３…デフォーカス量
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザビームを照射してマーキングする
方法において、照射レーザをパルス励起し、該パルス励
起レーザを集光して被加工表面を照射する如くなし、被
加工表面でのレーザビーム径を文字線幅と同一とし、レ
ーザパルスを重ね照射しながら文字や図形パターンを描
くように走査させることを特徴とするレーザマーキング
方法。 - 【請求項２】 加工表面に照射するアシストガスの照射
方向が、レーザビームの走査方向と同じになるように制
御することを特徴とする請求項１記載のレーザマーキン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6006168A JPH07204872A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | レーザマーキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6006168A JPH07204872A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | レーザマーキング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204872A true JPH07204872A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11631020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6006168A Withdrawn JPH07204872A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | レーザマーキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07204872A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012139701A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jfe Steel Corp | レーザマーキング方法 |
| JP2012139698A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jfe Steel Corp | レーザマーキング方法 |
-
1994
- 1994-01-25 JP JP6006168A patent/JPH07204872A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012139701A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jfe Steel Corp | レーザマーキング方法 |
| JP2012139698A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jfe Steel Corp | レーザマーキング方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |