JPS6135867B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6135867B2 JPS6135867B2 JP55186338A JP18633880A JPS6135867B2 JP S6135867 B2 JPS6135867 B2 JP S6135867B2 JP 55186338 A JP55186338 A JP 55186338A JP 18633880 A JP18633880 A JP 18633880A JP S6135867 B2 JPS6135867 B2 JP S6135867B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- pulsed
- oscillation
- time
- workpiece
- 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
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザー光線によつて人体組織を焼
灼してこれを切開切断するレーザーメスや各種材
料の溶融切断などの加工に適用できるレーザー加
工装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser processing device that can be applied to processing such as a laser scalpel that cauterizes human tissue with a laser beam and cuts it, and melt cutting of various materials.
近年レーザーは各種のものが開発されその応用
分野が著しく拡げられてきた。特にレーザーを光
エネルギーの供給源として利用するレーザー加工
分野では、人体を対象としたいわゆるレーザーメ
スや各種材料の切断加工機なども多く出現するに
至つている。 In recent years, various types of lasers have been developed, and their application fields have expanded significantly. Particularly in the field of laser processing, which uses lasers as a source of optical energy, many so-called laser scalpels for the human body and cutting machines for various materials have come into existence.
ところで、この種レーザー加工、特にレーザー
メスにおいては、その切り込み深さを制御するこ
とは安全性さらも重要である、この深さ制御につ
いては従来から種々の方法が提案されているが、
精度よくレーザー加工部分の深さを測定制御しう
るものはない。これはレーザー加工ではレーザー
光を極めて集光して使用するため、その微少な加
工部の深さを計測することの困難さに基因してい
る。従来はレーザー光照射部近傍の深さを光学的
手段によつて計測しているのが実情で安全性上間
題があつた。 By the way, in this type of laser processing, especially in laser scalpels, controlling the depth of cut is even more important than safety, and various methods have been proposed to date to control this depth.
There is no method that can accurately measure and control the depth of a laser-processed part. This is due to the difficulty in measuring the depth of minutely processed parts because laser processing uses extremely focused laser light. Conventionally, the depth near the laser beam irradiation area has been measured by optical means, which has caused safety problems.
本発明の目的はこれらの間題を解決するレーザ
ー加工装置を提供したもので、加工対象物(レー
ザー光照射部)からのパルス状音響を利用し、こ
のパルス状音響の受信測定値からレーザー光の発
振を調節するようにして加工深さを制御するもの
である。 The object of the present invention is to provide a laser processing device that solves these problems.The purpose of the present invention is to provide a laser processing device that uses pulsed sound from the workpiece (laser light irradiation part) and uses the received measurement value of this pulsed sound to generate laser light. The machining depth is controlled by adjusting the oscillation.
加工中にレーザー照射部すなわち加工対象物か
らパルス状の音響を発生させる具体的方式として
は、照射レーザー光出力をパルス状に変調するが
そのためにレーザー発振器内にパルス発振部を設
ける。加工対象物特にレーザー光照射部地点から
の加工時のパルス音響はたとえばレーザー発振器
近傍に設置した指向性の良好なマイクロフオンな
どによつて受信する。この受信信号のパルス状レ
ーザー光発振時からの時間遅れ、すなわちパルス
状レーザー光発振時からパルス状音響受信時まで
の時間を測定することにより加工深さを求めるこ
とができ、設定した時間内にパルス状音響が受信
できなくなつたとき、レーザー光の発振を中止
(中断)するように構成する。 A specific method for generating pulsed sound from the laser irradiation unit, that is, the workpiece during processing, modulates the output of the irradiated laser light into a pulsed form, and for this purpose, a pulse oscillation unit is provided in the laser oscillator. Pulse sound from the object to be processed, particularly from the point where the laser beam is irradiated, is received by, for example, a microphone with good directivity installed near the laser oscillator. The machining depth can be determined by measuring the time delay of this received signal from the time of pulsed laser light oscillation, that is, the time from the time of pulsed laser light oscillation to the time of pulsed sound reception. The device is configured to stop (interrupt) the oscillation of the laser beam when it becomes impossible to receive the pulsed sound.
以下、図面を参照して説明する。 This will be explained below with reference to the drawings.
1はレーザー発振器でその共振器内には連続波
(CW)状レーザー発振部1′とパルス状レーザー
発振部1″が併設されており、したがつてこのレ
ーザー発振器1からのレーザー光出力3は第2図
1に示すとおり加工に有利な連続波(CW)成分
と、照射点から音響を発生させるためのパルス成
分P1、P2を加えた形となる。 1 is a laser oscillator, and a continuous wave (CW) laser oscillation section 1' and a pulsed laser oscillation section 1'' are installed in the resonator. Therefore, the laser light output 3 from this laser oscillator 1 is As shown in FIG. 2, it has a form in which a continuous wave (CW) component, which is advantageous for processing, and pulse components P 1 and P 2 for generating sound from the irradiation point are added.
加工対象物2のレーザー照射点から発生するパ
ルス状音響3′はレーザー発振器1の近傍に設置
した指向性の高いマイクロフオン4で受信する。
マイクロフオン4の出力信号は時間遅れ計測回路
5に入力される。 Pulsed sound 3' generated from the laser irradiation point on the workpiece 2 is received by a highly directional microphone 4 installed near the laser oscillator 1.
The output signal of the microphone 4 is input to a time delay measuring circuit 5.
6はパルス状レーザー発振部1″の励起を行な
うパルスレーザー電源部で、この電源部6はパル
ス状レーザー光の発振時に基準信号を時間遅れ計
測回路5に送信する。この基準信号の発生時は第
2図においてt0,t0′,…で示される。 Reference numeral 6 denotes a pulse laser power supply section that excites the pulsed laser oscillation section 1'', and this power supply section 6 transmits a reference signal to the time delay measuring circuit 5 when the pulsed laser beam is oscillated.When this reference signal is generated, In FIG. 2, they are indicated by t 0 , t 0 ′, . . . .
第2図2はマイクロフオン4からの出力信号す
なわちパルス音響出力Pを示し、第2図1のパル
ス成分P1に対応するパルス音響出力は第2図2の
PO1であり、同様にパルス成分P2に対応する音響
出力はPO2…である。この信号P1とPO1との時間
遅れ△tは前記時間遅れ計測回路5によつて計測
される。この計測値△tによつて後述のように加
工深さが求められ、また△tが設定した遅れ時間
内から外れると制御信号を出力し、レーザー電源
制御回路7を介して連続波状レーザー発振部1′
を励起するレーザー電源8を制御する。すなわ
ち、計測値△tが設定した遅れ時間内から外れる
と、レーザー発振器1からのレーザー光の発振が
中止され結果的に加工深さが制御される。 FIG. 2 shows the output signal from the microphone 4, that is, the pulse acoustic output P, and the pulse acoustic output corresponding to the pulse component P 1 in FIG.
PO 1 , and similarly the acoustic output corresponding to pulse component P 2 is PO 2 . The time delay Δt between the signals P 1 and PO 1 is measured by the time delay measuring circuit 5. The machining depth is determined by this measured value △t as described later, and when △t is outside the set delay time, a control signal is output and the signal is sent to the continuous wave laser oscillation unit via the laser power control circuit 7. 1′
A laser power source 8 that excites is controlled. That is, when the measured value Δt deviates from the set delay time, the oscillation of the laser beam from the laser oscillator 1 is stopped, and as a result, the machining depth is controlled.
上記の設定した遅れ時間は第2図3において△
Tで示されているが、加工深さの制御をより具体
的に説明する。すなわち、パルスレーザー発振時
t0から△T1遅れたゲート幅(設定時間)△T内に
パルス音響PO1が受信されるときのみレーザー光
3を照射するようにし、ゲート幅△Tから外れる
とレーザー電源制御回路7によりCW発振部1′
の励起が中断されレーザー光3の照射が中止され
るようになつている。 The delay time set above is △ in Figure 2 3.
Although indicated by T, the control of the machining depth will be explained in more detail. In other words, during pulsed laser oscillation
The laser beam 3 is emitted only when the pulse sound PO 1 is received within the gate width (set time) △T delayed by △T 1 from t 0 , and when it deviates from the gate width △T, the laser power control circuit 7 CW oscillator 1'
The excitation of the laser beam 3 is interrupted and the irradiation of the laser beam 3 is stopped.
第1図において、L1はレーザー発振器1から
加工対象物2までの距離を示し、L2はレーザー
光照射点からマイクロフオン4までの距離を示
す。いま、加工深さをLとし、光速および音速を
それぞれC、Vaとするとつぎの関係式成立す
る。 In FIG. 1, L 1 indicates the distance from the laser oscillator 1 to the workpiece 2, and L 2 indicates the distance from the laser beam irradiation point to the microphone 4. Now, if the machining depth is L, and the speed of light and the speed of sound are C and Va, respectively, the following relational expression holds true.
△t=(L1+L)/C+(L2+L)/Va……(
1式)
(1式)において光速Cが非常に大きいことを
考慮すると、加工深さLはつぎの関係式で求めら
れる。 △t=(L 1 +L)/C+(L 2 +L)/Va...(
(Equation 1) Considering that the speed of light C in (Equation 1) is very high, the machining depth L is determined by the following relational expression.
L≒△tVa−L2 ……(2式)
すなわち、既述のように遅れ時間△tを知るこ
とにより加工深さが求められる。例えば、L1=
L2=10cm、L=1mmとすると、
△t=△t1+△t2(第2図2に示す)
≒0.3×10−9 sec+3.4×10-4cec
≒3.4×10-4sec
このことは加工深さLが1mm変化すると、△tは
3×10-6sec変化することを示している。 L≒△tVa−L 2 (Equation 2) That is, as described above, the machining depth can be determined by knowing the delay time △t. For example, L 1 =
Assuming L 2 = 10 cm and L = 1 mm, △t = △t 1 + △t 2 (shown in Figure 2 2) ≒0.3×10 -9 sec +3.4×10 -4 cec ≒3.4×10 -4 sec This shows that when the machining depth L changes by 1 mm, Δt changes by 3×10 −6 sec.
なお、前記(2式)から明らかなとおり加工深
さ△Lは△L=Va×△tに制御されることがわ
かる。当然に第2図3で示すゲート出力Gの△
T1、△Tを可変にしそれを調整することにより
加工深さが制御できる。 Note that, as is clear from the above equation (2), the machining depth ΔL is controlled to be ΔL=Va×Δt. Naturally, △ of the gate output G shown in Fig. 2
By making T 1 and ΔT variable and adjusting them, the machining depth can be controlled.
本発明は上記実施例以外にも種々の変形例が可
能である。例えばレーザー光を発振する場合パル
ス状レーザー光を2分し一方を非加工部位(平坦
部)に照射し他方を加工点に照射するようにして
平坦部からの音響と加工部位からの音響との時間
差を利用する方式も可能である。 The present invention can be modified in various ways other than the embodiments described above. For example, when oscillating a laser beam, the pulsed laser beam is divided into two parts, and one side is irradiated onto the non-processed area (flat area) and the other side is irradiated onto the processing point, so that the sound from the flat area and the sound from the processed area are separated. A method using time differences is also possible.
さらに、パルスレーザー光を発振する方式にお
いても第2図1に示すようなレーザー光を出力さ
せる場合、第1図の構成は1つの発振器内にCW
発振部をパルス発振部を併設しているが、たとえ
ば2個のレーザー光源を使用しビーム(光線)を
混合させるように構成してもよい。あるいは、パ
ルス状レーザー発振部を使用せずにCW発振部の
みとして、これをチヨツパー等でパルス状に変形
させて加工対象物に照射することも可能である。 Furthermore, even in the method of oscillating pulsed laser light, when outputting laser light as shown in Fig. 2 1, the configuration shown in Fig. 1 is CW within one oscillator.
Although the oscillation section is provided with a pulse oscillation section, for example, two laser light sources may be used and the beams (light rays) may be mixed. Alternatively, it is also possible to use only the CW oscillation section without using the pulsed laser oscillation section, and to transform the CW oscillation section into a pulsed form using a cutter or the like and irradiate the workpiece with the CW oscillation section.
CW発振部としては炭素レーザなどが用いられ
パルス状発振部としてはアルゴンレーザーなどが
用いられるが、これらのレーザー発振部の種類に
制限はない。加工対象物からの音響信号を受信す
る手段としてのマイクロフオンの設置の仕方も図
示例に定されない。実際にはレーザー発振器は加
工機枠(図示せず)に内設ないし付設される形を
とり、マイクロフオンなどの音響受信手段もその
加工機枠に付設される。 A carbon laser or the like is used as the CW oscillation section, and an argon laser or the like is used as the pulsed oscillation section, but there are no restrictions on the type of these laser oscillation sections. The method of installing the microphone as a means for receiving acoustic signals from the workpiece is also not limited to the illustrated example. In reality, the laser oscillator is installed inside or attached to a processing machine frame (not shown), and an acoustic receiving means such as a microphone is also attached to the processing machine frame.
本発明のレーザー加工装置は、以上詳述のとお
りであるから加工深さをきわめて精度良好に求め
ることができると同時に加工深さの制御を可能と
し、したがつて特にレーザーメスの場合その過度
の切り込み(加工)が防止できて安全性の高いレ
ーザーメスが得られる。すなわち、加工対象物の
加工点からの音響信号を受信するするようにした
から微少部分の深さを光学などで測定する場合に
生じやすい近傍部位の深さを測定することによる
誤差がなく正確で信頼性の高い加工を達成でき
る。 As described in detail above, the laser processing device of the present invention can determine the processing depth with extremely high accuracy, and at the same time, it is possible to control the processing depth, and therefore, especially in the case of a laser knife, excessive A highly safe laser scalpel that can prevent cuts (processing) can be obtained. In other words, since the acoustic signal is received from the processing point of the workpiece, there is no error caused by measuring the depth of nearby parts, which is likely to occur when measuring the depth of a minute part optically, and it is accurate. Highly reliable machining can be achieved.
第1図は本発明の基本的な構成を概略的に示す
図、第2図は動作理を示す図である。
1……レーザー発振器、1′……連続波
(CW)状レーザー発振部、1″……パルス状レー
ザー発振部、2……加工対象物、3……レーザー
光、3′……パルス状音響、4……マイクロフオ
ン、5……時間遅れ計測回路、6……パルス状レ
ーザー電源、7……レーザー電源制御回路、8…
…連続波状レーザー電源、R……レーザ出力、P
……パルス音響出力、G……ゲート出力、△t…
…遅れ時間。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the basic configuration of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the operation principle. 1... Laser oscillator, 1'... Continuous wave (CW) laser oscillation section, 1''... Pulse laser oscillation section, 2... Workpiece, 3... Laser light, 3'... Pulse sound , 4...Microphone, 5...Time delay measurement circuit, 6...Pulsed laser power supply, 7...Laser power supply control circuit, 8...
...Continuous wave laser power supply, R...Laser output, P
...Pulse sound output, G...Gate output, △t...
...delay time.
Claims (1)
なう加工装置において、連続波成分とパルス成分
を含む加工用レーザー光を発振するレーザー発振
手段と、前記パルス成分の照射によつて加工対象
物の照射点から発生されるパルス状音響を受信す
る音響受信手段と、前記パルス成分の発振時から
パルス状音響受信時までの経過時間を測定する手
段と、この測定手段により測定された時間値に基
づいて前記レーザー発振手段の励起を制御する励
起制御手段とを併せ備えたことを特徴とするレー
ザー加工装置。1. A processing device that performs processing by irradiating a workpiece with a laser beam, which includes a laser oscillation means that oscillates a processing laser beam containing a continuous wave component and a pulsed component, and a processing device that processes a workpiece by irradiating the workpiece with a continuous wave component and a pulsed component. acoustic receiving means for receiving pulsed sound generated from the irradiation point; means for measuring elapsed time from the time of oscillation of the pulse component to the time of reception of the pulsed sound; and based on the time value measured by the measuring means. and excitation control means for controlling excitation of the laser oscillation means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55186338A JPS57112858A (en) | 1980-12-30 | 1980-12-30 | Laser processing method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55186338A JPS57112858A (en) | 1980-12-30 | 1980-12-30 | Laser processing method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57112858A JPS57112858A (en) | 1982-07-14 |
| JPS6135867B2 true JPS6135867B2 (en) | 1986-08-15 |
Family
ID=16186595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55186338A Granted JPS57112858A (en) | 1980-12-30 | 1980-12-30 | Laser processing method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57112858A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2717179B2 (en) * | 1988-09-21 | 1998-02-18 | 株式会社ソディック | Laser forming equipment |
-
1980
- 1980-12-30 JP JP55186338A patent/JPS57112858A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57112858A (en) | 1982-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6346687B1 (en) | Energy beam processing method and processing apparatus therefor | |
| EP0650403A1 (en) | Method and apparatus for monitoring weld quality | |
| TWI266669B (en) | Method for controlling laser beam machine and laser beam machine | |
| ES8501275A1 (en) | APPARATUS FOR MACHINING WITH LASER RAYS A WORKED PART | |
| CA2317389A1 (en) | Heavy-duty laser plate cutting machine | |
| EP3595840B1 (en) | Laser device for material processing | |
| ZA895374B (en) | Process and apparatus for machining workpieces using laser irradiation | |
| JPS6135867B2 (en) | ||
| KR20170121944A (en) | Laser processing apparatus and the method for laser processing by using it | |
| JP2004105972A (en) | Laser cutting system | |
| JP2001038482A (en) | Laser processing method | |
| JPH0263103A (en) | Trimming apparatus | |
| JP2505283B2 (en) | Incision depth monitoring device and incision device | |
| KR20010081868A (en) | Method and Apparatus to Control Laser Power by Measuring the Temperature of Melt Pool and its use | |
| JPS57181787A (en) | Laser working method | |
| JPS6120686A (en) | Laser drilling device | |
| JPS63177978A (en) | Surface roughening device for rolling roller | |
| JPH10137960A (en) | Laser drilling device | |
| JPH11245059A (en) | Laser minute processing device | |
| JP2611045B2 (en) | Incision depth monitoring method and incision depth monitoring device | |
| JPS57181182A (en) | Laser oscillator | |
| JPS582719A (en) | Balancing device for rotor | |
| JPS6027164B2 (en) | Laser trimming method | |
| JPS60247489A (en) | Laser beam machining equipment | |
| JPS6116939Y2 (en) |