JPS63207484A - 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 - Google Patents
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Info
- Publication number
- JPS63207484A JPS63207484A JP62040777A JP4077787A JPS63207484A JP S63207484 A JPS63207484 A JP S63207484A JP 62040777 A JP62040777 A JP 62040777A JP 4077787 A JP4077787 A JP 4077787A JP S63207484 A JPS63207484 A JP S63207484A
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- JP
- Japan
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- pulse
- laser
- pulse waveform
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- pulses
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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
- B23K26/06—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (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〕
本発明はレーザ光を利用したロールのダル加工に用いる
Ｑスイッチレーザのパルス波形の制御法に関する。
Ｑスイッチレーザのパルス波形の制御法に関する。
ロールのダル加工法には、ショツトブラスト法、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う装置
については特公昭５８−２５５５７ 。
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６
０−２１５６の装置はＹＡＧレーザ、ルビーレーザなど
の光源をＱスイッ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。
０−２１５６の装置はＹＡＧレーザ、ルビーレーザなど
の光源をＱスイッ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（チョッパー、
シャッター等）でパルス化する方法とパルス励起あるい
はＱスイッチパルス（第３図）などのパルスレーザを使
用する方法がある。
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（チョッパー、
シャッター等）でパルス化する方法とパルス励起あるい
はＱスイッチパルス（第３図）などのパルスレーザを使
用する方法がある。
Ｑスイッ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。
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スイッチは第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先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（Ｐｌ）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スイッチパルスは尖頭値が１０５−１０３ワ
ツト（Ｗ）、半値幅（ｔ ｐ）が１ｂ秒以下であり、尖
頭値をパワー強度（ｗ／ｃｎ）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。
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先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（Ｐｌ）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スイッチパルスは尖頭値が１０５−１０３ワ
ツト（Ｗ）、半値幅（ｔ ｐ）が１ｂ秒以下であり、尖
頭値をパワー強度（ｗ／ｃｎ）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。
ついて示されていない。
そこで本発明は上記に示したＱスイッチパルスレーザの
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。
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。
Ｑスイッ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
ーザロッド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、レーザロッド１と反射鏡４との間にレ
ーザ発振光軸に対し成る角度をもって配置された溶融石
英、吸収体、電気音響素子からなるＱスイッチ素子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。
用いて説明する。即ち反射鏡３，４の中間に位置したレ
ーザロッド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、レーザロッド１と反射鏡４との間にレ
ーザ発振光軸に対し成る角度をもって配置された溶融石
英、吸収体、電気音響素子からなるＱスイッチ素子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
ッド１にエネルギーが蓄積される。次にＱスイッチ素子
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、レーザロッド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Ｅ
ｍａｘ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Ｐ
ｗｉｎからｐ ｗａｘの高い尖頭値を有するレーザパル
スを形成する。
ッド１にエネルギーが蓄積される。次にＱスイッチ素子
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、レーザロッド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Ｅ
ｍａｘ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Ｐ
ｗｉｎからｐ ｗａｘ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（Ｅ
ｍａｘ）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。
ｍａｘ）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Ｐ
２〜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。
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Ｐ
２〜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ッド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Ｅ ｍａｘ −Ｅ ｍ１ｎ（＃ｏｗ）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。
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Ｅ ｍａｘ −Ｅ ｍ１ｎ（＃ｏｗ）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スイッチ素子２の取付は角度１位置を変える
方法。
方法。
■−２：レーザロッド１への励起エネルギーをＱスイッ
チ素子２の透過阻止上限以上 に高める方法。
チ素子２の透過阻止上限以上 に高める方法。
■−３：Ｑスイッチ素子２に印加するＲＦのパワーを低
下する方法。
下する方法。
実験の結果上記３つのいづれの方法によっても、第１ｂ
図のような定常的な連続出力ＰＬ″ が発生し、全出力
Ｐ工に対するＰＬの比率はこれらの方法によって調整出
来ること、先頭パルスＰ１′の尖頭値が減少しくＰ１″
〈Ｐｌ）、これに伴いグループ内パルス尖頭値Ｐ１１〜
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ｔ ｐＴ が広くなる（ｔ ｐ’ ＞ｔ
ｐ）ことを見い出した。尚■−１の方法は角度２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。
図のような定常的な連続出力ＰＬ″ が発生し、全出力
Ｐ工に対するＰＬの比率はこれらの方法によって調整出
来ること、先頭パルスＰ１′の尖頭値が減少しくＰ１″
〈Ｐｌ）、これに伴いグループ内パルス尖頭値Ｐ１１〜
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ｔ ｐＴ が広くなる（ｔ ｐ’ ＞ｔ
ｐ）ことを見い出した。尚■−１の方法は角度２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。
本発明および従来の手法を用いた場合のＹＡＧレーザＱ
スイッチパルスの特性を表■に比較して示す。表１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スイッ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。
スイッチパルスの特性を表■に比較して示す。表１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スイッ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スイッチパルスを用いてロールのダル加工を行っ
た場合、ロール表面には第７図に示したようなりレータ
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は凹凸を件わ
ないので鋼板圧延に支障はない。
た場合、ロール表面には第７図に示したようなりレータ
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は凹凸を件わ
ないので鋼板圧延に支障はない。
本発明により、連続励起固体レーザのＱスイッチパルス
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
った。
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
った。
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スイッチパルス波形の比較を示す波形図、第２
図は機械装置（チョッパー）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スイッチ素子を含む固体レーザ発振器の構成
を示すブロック図、第４ａ図および第４ｂ図はそれぞれ
Ｑスイッ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スイッ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。
によるＱスイッチパルス波形の比較を示す波形図、第２
図は機械装置（チョッパー）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スイッチ素子を含む固体レーザ発振器の構成
を示すブロック図、第４ａ図および第４ｂ図はそれぞれ
Ｑスイッ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スイッ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。
Claims (1)
- 連続励起固体レザーをＱスイッ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
性および尖頭値、半値幅をダル加工に適した領域に制御
することを特徴とするロールダル加工に適したＱスイッ
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 true JPS63207484A (ja) | 1988-08-26 |
| JPH0369636B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002066773A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-05 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ加工方法及びその装置 |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002066773A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-05 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ加工方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369636B2 (ja) | 1991-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |