JPH059766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーザ光束の転向装置に関する。

従来技術 とくにベルギー特許公開第870609号明細書によ
り、間欠レーザ光束を用いて圧延機シリンダの表
面にマーキングを設ける方法は既知である。間欠
レーザ光束はきわめて近接した順序衝撃で構成さ
れ、この衝撃が自軸のまわりに回転運動をするよ
うに駆動されたシリンダの表面をたたく。各衝撃
は表面のきわめて小さい領域を溶融しこれにより
そこに盛上り部で一部または完全に囲まれたくぼ
みからなる起伏すなわち微小クレータが形成され
る。シリンダの回転とシリンダに対するレーザ光
束の並進運動とにより、この既知の方法はシリン
ダ表面にほぼ均一に分離微小クレータを形成して
シリンダ表面にほぼ等方性にかつ均一に制御され
た粗さを設けることを可能にする。

とくにベルギー特許公開第894042号明細書によ
り、とくに圧延機シリンダの表面にマーキングを
設けるために使用されるレーザ光束の転向方法が
さらに提案されている。この方法によれば、レー
ザ光束を間欠的にするために、光束を順次に遮断
しかつ通過させるように光束内で回転される穴あ
き回転部材が使用される。直射光束すなわち穴あ
き部材を通過してシリンダ表面に直接到達する光
束は、光束軸内に存在する第１の領域内にてこの
表面をたたく。一方穴あき部材を貫通するレーザ
光束の通過オリフイスにはレーザ光束の軸に対し
傾けられた半径方向側面が設けられたている；こ
のように光束の少なくとも一部は光束の遮断工程
の間に表面の他の領域に転向され、その領域は穴
あき回転部材の回転方向に応じて一種の予熱また
は焼もどしを受ける。

いずれにしても、この他の領域は一般的には直
射光束を受ける前記の第１の領域とは一致しな
い。この結果、この予熱は直射光束により形成さ
れるマーキング作業にはほとんど効果がないかま
たはまつたく効果を有しない。

発明の概要 本発明は上に記載のような種類のレーザ光束の
転向装置を提供することを目的とする。反射光束
のエネルギーが所定の粗さの形成に寄与するよう
に最適に利用されるようにした本発明の装置は周
知である。

本発明によれば、移動中の表面上に焦点が結ば
れるレーザ光束の転向装置であつて、複数の通過
オリフイスを備えかつ前記レーザ光束の少なくと
も一部を前記通過オリフイスを通して間欠的に通
過させるように前記光束内で回転する回転部材を
含み、ここで前記通過オリフイスの半径方向側面
が前記レーザ光束の軸に対し傾いているようにし
たレーザ光束の転向装置は、少なくとも１つの前
記通過オリフイスの向かい合い半径方向側面のた
傾き角がお互いに異なること；およびこの傾きの
差は、１つの前記半径方向側面により転向された
レーザ光束が、転向されることなく前記通過オリ
フイスを通過するレーザ光束によつて到達される
前記表面の領域の方向に向かい合い半径方向側面
により続いて反射されるようなものであること；
とを特徴とする。

前記の傾きの差は周知のように、加工装置のい
くつかの幾何的および投写的パラメータによつて
異なる。この点に関してはとくに、レーザ光束の
焦点を結ぶレンズの焦点距離、回転部材の加工表
面に対する相対位置、通過オリフイスの数、オリ
フイスの大きさと連続する２つのオリフイスの分
離間隔との比、および回転部材の加工表面に対す
る相対速度があげられる。

それにもかかわらず一般に遭遇する加工条件に
おいては、この傾きの差は15°ないし30°の範囲に
含まれるのが有利であり、さらには20°ないし25°
の範囲に含まれるのが好ましいようである。

本発明の請求項の中で使用される「表面上に焦
点が結ばれる光束」という表現においては、光束
の焦点はこの表面にごく接近した位置に結ばれ、
この表面上にゼロではないある広がりを有する衝
当領域を形成するように表面に少し下方に焦点が
結ばれるのが好ましいと理解すべきである。

本発明の範囲内において、前記回転部材の回転
軸は前記レーザ光束の軸に対し任意の傾きをもた
せてもよい。さらに、レーザ光束は表面上の衝当
領域に対して任意の入射角を示してもよい。

一方、前記の２つの軸は相互に平行であつて、
レーザ光束の軸は光束の衝当領域において面に垂
直であることが有利であることは明らかである。
実際には、前記衝当領域は圧延機シリンダのよう
な本体の表面に比較してきわめてわずかに広がり
しかもたないので、これを平面とみなして差し支
えない。

同様に本発明によれば、少なくとも１つの前記
側面は前記レーザ光束の反射を助ける材料で被覆
される。

本発明の他の特徴および利点は、以下に示す簡
単な図面を用いた実施例の説明で明らかになろ
う。

実施例 これらの図は簡略図であるが、ここでは本発明
をよく理解するのに直接必要な部材のみが示され
ている。さらに、同一または類似の部材はすべて
の図において同一参照番号で示されている。

第１図はデイスク１からなる穴あき回転部材を
示し、デイスク内には平面部分または歯３により
分離された通過オリフイス２が設けられている。
一部のみが図示されているこれらのオリフイス２
はデイスク１の周縁付近の冠部に沿つて配置され
る。さらに、切込みがデイスク１の周縁にまで達
する構造になつていても本発明に影響を与えるこ
とはない。オリフイス２は半径方向を向く２つの
向かい合う側面を含む規則的な断面を呈している
のが好ましく、これらの２つの側面には通過オリ
フイスの２つの向かい合い面、いわゆる半径方向
側面が対応する。

従来技術においては、第２図からわかるよう
に、通過オリフイス２はお互いに平行な半径方向
側面４，５′により境界が形成される。これらの
面４，５′は加工すべきシリンダの表面７の面に
垂直な入射レーザ光束の軸６の方向に対し角αで
傾けられている。結局、デイスク１の回転軸はレ
ーザ光束の軸６に平行である。直接入射において
は、レーザ光束はレンズ８によりその焦点が表面
７上に結ばれる。平行な面４，５′はレーザ光束
の二重反射を確実に行わせて出力光束を元どおり
に直し、その軸９は入射光束の軸６に平行にな
る。光束の衝当領域は０から０′に移動され、こ
こで予熱が行われる。歯３が軸６の光束の遮断を
中止としたき、衝当領域は０になるが、この時間
内に領域０′が０に到達ることは不可能である。
この遅延は大きいがしかし避けることができない
デイスク１と表面７との間の速度差が原因であ
る；この差は、３，3′というような連続する２つ
の歯による光束遮断の中間では表面７は実際には
不動とみなしうるようなものである。したがつ
て、０′で与えられた予熱は領域０′が０に到達し
たときのみ効果を有することになろうが、ここに
到達するのはすなわち領域０′がすでにほぼ冷え
きつた時間の後であろう。この時間はさらに、前
記の速度差が大きければ大きいほどそれだけ長く
なろう。

本発明のように、歯３，３′が相互に傾いてい
る面４，５，４′，５′を呈示すデイスク１の場合
は全く別である。このようなデイスを第３図に略
図で示す。

この場合も同様に面４はレーザ光束の軸６に対
し角αで傾き、面４は第２図の場合と全く同様に
このときこの光束を面５′の方向へ転向する。し
かしながらこの場合は面５′は入射光束の軸６に
対して角βで傾き、この角βは、歯３が存在しな
ければ入射光束が到達するであろう表面７の領域
の方向に面５′がレーザ光束９を送り出すような
角度である。言いかえると、転向された光束９の
衝当領域０′は直射光束６の衝当領域０と一致す
る。いずれにせよデイスク１の表面７との間に速
度差があるので、領域０は、歯３による光束６の
遮断を中断するのに必要な時間の間は実際的には
移動されない。したがつて、転向された光束９は
領域０の有効な予熱を確実に行なう。この時間内
の領域０の移動は、速度差が大きければ大きいほ
ど小さくなる。したがつて、予熱の有効度はデイ
スク１と加工されるシリンダの表面７との間の速
度差と共に増大する。

考え方を確立するために、下記のような幾何形
状を有する装置を用いて作業を行つたが、記号の
意味は第３図に示されるとおりである。

α＝36° したがつて β＝12°50′ （α−β）＝23°10′ ｆ＝127mm（5″） ｌ＝1.36mm ｅ＝３mm ｈ＝２mm Ｄ＝3.36mm デイスク１と表面７との間の速度差の種々の値
に対して常に衝当領域０と０′との間の良好な一
致が得られ、かつ微小クレータの形成領域のきわ
めて有効な予熱が得られた。

上記の説明は、微小クレータの形成領域の予熱
の例を実施例で示している。デイスク１の回転方
向を逆にすれば、同様に有効に加工領域の焼戻ど
し作業を可能にすることは当然である。

本発明は同様に、以上で説明した装置を用いて
加工された圧延機シリンダにも関する。このよう
なシリンダは、微小クレータとその盛上り部とが
最適条件で形成されているの、等方性を有してか
つ均一な粗さを有するだけでなく、同時に寿命も
延長される。その結果、シリンダの摩耗はきわめ
て遅くなり、このようなシリンダで圧延された薄
板はきわめて規則的な表面品質を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は通過オリフイスの冠部を設けたデイス
ク；第２図は、従来技術による通過オリフイス形
状を有する、第１図の線Ａ−Ａによる円周断面
図；および第３図は、本発明による通過オリフイ
ス形状を有する第１図の線Ａ−Ａによる円周断面
図を示す。 １……回転部材（デイスク）、２……通過オリ
フイス、４，５……半径方向側面、６，９……レ
ーザ光束、７……表面、０……直射レーザ光束の
衝当領域、０′……転向レーザ光束の衝当領域、
α，β……半径方向側面の傾き角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動中の表面７上に焦点が結ばれるレーザ光
   束６の転向装置であつて、複数の通過オリフイス
   ２を備えかつ前記レーザ光束の少なくとも一部を
   前記通過オリフイスを通して間欠的に通過させる
   ように前記光束内で回転する回転部材１を含み、
   ここで前記通過オリフイスの半径方向側面４，５
   が前記レーザ光束の軸に対し傾いているようにし
   たレーザ光束６の転向装置において： 少なくとも１つの前記通過オリフイス２の向か
   い合い半径方向側面４，５の傾き角α，βがお互
   いに異なること；および この傾きの差は、１つの前記半径方向側面４に
   より転向されたレーザ光束６が、転向されること
   なく前記通過オリフイス２を通過するレーザ光束
   ６によつて到達される前記表面７の領域の方向
   へ、向かい合い半径方向側面５′により続いて反
   射されるようなものであること： とを特徴とするレーザ光束６の転向装置。 ２ 前記傾きの差が15°ないし30°の範囲に含まれ
   ることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３ 前記傾きの差が20°ないし25°の範囲に含まれ
   ることを特徴とする請求項１記載の装置。 ４ 少なくとも１つの前記側面が前記レーザ光束
   の反射を助ける材料で被覆されることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ５ 前記レーザ光束６の軸が表面７に対し表面上
   のその衝当点において実質的に垂直であることを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   装置。 ６ 前記回転部材がデイスクであること；および その回転軸が入射レーザ光束の軸に平行である
   こと； とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
   載の装置。 ７ 圧延機のシリンダの表面にマーキングを設け
   るために、請求項１ないし６のいずれかに記載の
   装置を用いた加工方法。 ８ 請求項１ないし６のいずれかに記載の装置を
   用いてマーキングが設けられた表面を有する圧延
   機のシリンダ。