JPS6142978A - セグメントミラ− - Google Patents
セグメントミラ−Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- segment
- substrate
- cooling
- heat generation
- Prior art date
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- Granted
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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
- 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
-
- 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
- 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
- H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
にその冷却構造に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
４４４８６号報に開示されているような。
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。
ている。第４図は、この方式の説明図で。
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。
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。
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。
トを介して間接水冷を行なう方法も提案されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の作用について１図面に基いて説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
ントミラーに用いた冷却構造の例を示す。
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。
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。
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。
にも変動は見られなかった。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- レーザビームの集光ミラーとして使用されるレーザ加工
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164360A JPS6142978A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | セグメントミラ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164360A JPS6142978A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | セグメントミラ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142978A true JPS6142978A (ja) | 1986-03-01 |
| JPH0546713B2 JPH0546713B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=15791665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164360A Granted JPS6142978A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | セグメントミラ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142978A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377178A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Fanuc Ltd | レ−ザ用集光鏡 |
| JP2022084640A (ja) * | 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 | 反射光学素子を製造する方法、反射光学素子および反射光学素子の使用 |
-
1984
- 1984-08-06 JP JP59164360A patent/JPS6142978A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377178A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Fanuc Ltd | レ−ザ用集光鏡 |
| JP2022084640A (ja) * | 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 | 反射光学素子を製造する方法、反射光学素子および反射光学素子の使用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546713B2 (ja) | 1993-07-14 |
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