JPH0238255Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案はレーザ光分割用光学装置に係り、特に
レーザ焼入れ処理を行う際に使用するに好適なレ
ーザ光分割用光学装置に関する。

〔考案の背景〕

金属部材の表面処理法の一つとしてレーザ焼入
れがある。これは、レーザビームを、レーザビー
ムと被処理面とを相対的に移動させながら、被処
理面に照射して加熱すると共に、レーザビームが
通過した後の素材中への熱の拡散により急冷する
ようにしたものである。

このレーザ焼入れは、 薄い表面層だけの加熱でよいため全入熱量が
少なく、硬化物に熱歪による変形を殆んど与え
ないために面倒な後処理加工が不要もしくは軽
減される。そして、従来焼き割れを恐れて焼き
入れを避けていた鋳鉄等にも焼入れすることが
できる、 光の到達し得るところであれば、複雑な形状
の一部、例えば、パイプの内面、幅の狭い溝の
ようなものの部分的な焼入れが可能である、 大気中で加工することができるので電子ビー
ム加工時における真空槽、あるいは普通硬化時
の漫炭炉等が不要となり、加工物の寸法にも制
限がない、 水や油等を要しない清潔な無公害焼入れであ
る、 硬化深さ、硬化面積等が精密に制御できる、 短時間加工であるのでオンライン処理が可能
である、 などの特徴がある。

しかして、このレーザ焼入れを行うに際して
は、レーザビームと被処理面とを相対移動するよ
うにしているところから、多数の平行な焼入れ硬
化帯を形成するに際しては、レーザビームを走査
して焼入れ硬化帯を一本ごとに形成するようにし
ており、そのためこのような多数の平行な焼入れ
硬化帯を形成する場合には、処理時間が長くな
る。

処理時間を短縮するには、レーザ出力を増大さ
せると共にビーム移動速度を大きくすることが考
えられるが、移動機構が複雑化したり、焼入れの
精度が低下するおそれも考えられると共に焼入れ
深さが浅くなるので、適当な方法とはいえない。

〔考案の目的〕

本考案は上記実情に鑑みてなされたものであつ
て、その目的とするところは、同時に複数の箇所
に焼入れを行うことができるレーザ光分割用光学
装置を提供することにある。

〔考案の構成〕

この目的を達成するために、本考案の光学装置
は特定形状の反射鏡を間隔的に配列してレーザ光
を分割するようにしたものであり、 入射された光をそのまま又は反射させた後通過
させるための間隔を、相互の間に設けて配列され
た複数個の反射鏡を備えた光学装置であつて、該
反射鏡は断面形状が角度20度以下の尖鋭な一頂角
を有する三角形又はほぼ三角形の三角柱状であ
り、かつこれら反射鏡はその尖鋭頂角が同一側を
指向して配列されていることを特徴とするレーザ
光分割用光学装置、 を要旨とするものである。

〔考案の実施例〕

以下に本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第４図は本考案の実施例に係るレ
ーザ光分割用光学装置を示す図である。

この実施例に係るレーザ光分割用光学装置で
は、第１図に示す如く、断面形状が尖鋭な一頂角
を有する三角形又はほぼ三角形の三角柱状でその
両側面が鏡面３とされた複数個（本実施例では４
個）の反射鏡１が、相互の間に間隔を置いてかつ
その尖鋭頂角２が同一側（第１図の例では上側）
を指向するように配列されている。なおこれらの
反射鏡はその三角柱高さ方向の端部８が枠状の支
持部材９に接続され一体化されている。なお枠体
９のうち、鏡面３と対向する面９ｍは、鏡面３と
同様に傾斜した反射鏡面とされている。

このように反射鏡１を配列することにより、第
２図に示す如く、レーザ光４は反射鏡１の鏡面３
で反射されて分割されると共に均一なエネルギ密
度となる。しかして焼入れが施される被焼入れ部
材５の表面６に近接して、このレーザ光分割用光
学装置を設置することにより、該表面６の複数箇
所に同時に焼入れ処理を施すことができる。（第
２図中７は焼入れ中の箇所を示す。）そのため、
本考案の装置を、被焼入れ部材５の表面近傍でレ
ーザ光源と一体的に移動させることにより（ある
いは、部材５を移動させることにより）、多数の
焼入れ硬化帯を一度の移動で形成することができ
る。

第３図は本考案のレーザ光分割用光学装置の他
の実施例を示す図であり、ａは平面図、ｂはａの
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、ｃはａのＣ−Ｃ線の断面
図である。第３図において反射鏡１はその三角柱
高さ方向の両端部が支持部材９に接続されて保持
されている。しかしてこの実施例においては、支
持部材９の反射鏡接続側の側面１０は反射鏡の尖
鋭頂角２の指向方向にひらいて傾斜した鏡面とさ
れている。このように側面１０をも鏡面とするこ
とにより、レーザ光のエネルギ分布がさらに均一
になりレーザ光の集光特性が一段と向上される。

第１図ないし第３図の実施例においては、反射
鏡１はその断面形状が角度20度以下の尖鋭な一頂
角を有する三角形とされているが、本考案におい
ては反射鏡１の断面形状はほぼ三角形、即ち三角
形に近似した形状のもの、であつても良い。この
ようなものとして、例えば第４図ａ〜ｂに示す如
き断面形状のものが挙げられる。第４図ａは反射
面１１が凹状に湾曲した三角形状のもの１２、ｂ
は反射面１３が凸状に湾曲した三角形状のもの１
４を示している。

第４図ａ又はｂの如く、反射面の湾曲した反射
鏡を備えたレーザ光分割用光学装置では、種々の
強度分布を有するレーザ光の分割とエネルギの均
一化が可能となる。そのため、種々の強度分布を
有するレーザ光から適切な焼入れの深さ、幅の焼
入れ施行が可能となる。

また本考案において反射鏡の断面の三角の頂角
の角度（第３図ｂにおいてθで示される角度）は
20度以下、好ましくは10度以下とする。

なお、レーザ光の加熱による影響を防ぐため
に、反射鏡の内部に冷却手段（例えば冷却用配
管）を設置するようにしてもよい。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り、本考案のレーザ光分割用光
学装置によれば、レーザ光を極めて容易に複数の
光線に分割することができる。従つて、本考案の
レーザ光分割用光学装置を用いることにより、複
数箇所に同時に焼入れを施すことができ、作業効
率が大幅に向上する。また反射鏡の間隔、角度等
を適当に選定することにより、様々な焼入れ模様
を形成することができ、工業的に極めて有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のレーザ光分割用光学装置の一
実施例を示す断面見取り図、第２図は第１図の装
置のレーザ光分割の状況を示す断面図、第３図は
本考案の装置の他の実施例を示す図であり、第３
図ａは平面図、第３図ｂは第３図ａのＢ−Ｂ線断
面図、第３図ｃは第３図ａのＣ−Ｃ線断面図であ
る。第４図ａ及びｂはさらに他の実施例に係る反
射鏡の断面図である。 １……反射鏡、２……尖鋭頂角、３……鏡面、
４……レーザ光、５……被焼入れ部材、７……焼
入れ、８……端部、９……支持部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 入射された光をそのまま又は反射させた後通
   過させるための間隔を、相互の間に設けて配列
   された複数個の反射鏡を備えた光学装置であつ
   て、該反射鏡は断面形状が角度20度以下の尖鋭
   な一頂角を有する三角形又はほぼ三角形の三角
   柱状であり、かつこれら反射鏡はその尖鋭頂角
   が同一側を指向して配列されていることを特徴
   とするレーザ光分割用光学装置。 (2) 前記各反射鏡はその三角柱高さ方向の端部が
   支持部材に接続されており、該支持部材の反射
   鏡接続側の側面は前記尖鋭頂角指向方向にひら
   いて傾斜した鏡面であることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載のレーザ光分
   割用光学装置。