JPS6135867B2 - - Google Patents
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- 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
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- JP
- Japan
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- laser
- pulsed
- oscillation
- time
- workpiece
- Prior art date
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- 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
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- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、図面を参照して説明する。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
△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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- １ レーザー光を加工対象物に照射して加工を行
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。
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 (ja) | 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 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2717179B2 (ja) * | 1988-09-21 | 1998-02-18 | 株式会社ソディック | レーザー形成装置 |
-
1980
- 1980-12-30 JP JP55186338A patent/JPS57112858A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57112858A (en) | 1982-07-14 |
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