YAGレーザビームの整形と加工・造形・マニピュレーションへの応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650149
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮崎 俊行 千葉工業大学, 工学部, 教授 (10087455)
• Keywords: YAGレーザ / 整形ビーム / 線状ビーム / 加工 / 造形 / 光圧力 / マニピュレーション

Research Abstract

本年度は,微小物体のマニピュレーションと加工に関する研究を行った.
まず,ビームをエクスパンダによって拡大し,光路中に矩形スリットを配置し,そこを通過したビームを矩形化した.このビームを顕微鏡光学系で集光し,その中央にイ-スト菌と捕捉したままスリットをその重心を中心として回転させ,イ-スト菌を回転させることに成功した.この単純な方法が,寸法がμmオーダの軸に対して非対称物体の回転駆動に適用できる可能性があることを示すことができた.
さらに,本システムの周波数特性を求めた.すなわち,この場合は,ガウス分布ビームを用いた.ビームを振動させ,このときの周波数と粒子の振動振幅の変化,粒子とビームの相対位置の変化の関係を求めた.これは,制御系としての本システムの基本特性であり,このシステムを力学的モデルによって解析・設計するための基礎データとなり,今後の新しい展開に不可欠のものである.
加工に関しては,スリット,円筒レンズの併用により,強度分布がガウス分布であるビームを線状に整形し,そのビームによりセラミックスの加工を試みた.従来のレーザビームによる除去加工は,スポットビームによるものであり,加工面を滑らかにするためには,ビームの走査を細かくしなければならない.しかし,強度分布が一様になるようにビームを整形することにより,比較的容易に滑らかにできることを確認した.また,NC装置との併用によって,三次元加工にも適用できることが分かった.
さらに,この線状ビームにレーザ励起用ランプの発光強度制御を併用してレーザ出力を制御すれば,加工能率を向上できることが分かった.

Research Products

• [Publications] 田崎 仁: "光圧力によるマニピュレーション-整形ビームの適用-" 1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 251-252 (1994)
• [Publications] 白井靖幸: "光圧による微小物体の回転" 精密工学会誌. 60. 1137-1138 (1994)
• [Publications] 徳永 剛: "整形線状ビームによる3次元レーザ加工 レーザ励起ランプの電流変調による加工" 1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 281-282 (1994)
• [Publications] T.Miyazaki: "Linear-Shaped YAG Laser Beam with Uniform Power Density Distribution Appled to Machining of Ceramics" Annals of the CIRP. 43. 167-170 (1994)