JPS6199622A - レ−ザビ−ム加工装置 - Google Patents
レ−ザビ−ム加工装置Info
- Publication number
- JPS6199622A JPS6199622A JP59220396A JP22039684A JPS6199622A JP S6199622 A JPS6199622 A JP S6199622A JP 59220396 A JP59220396 A JP 59220396A JP 22039684 A JP22039684 A JP 22039684A JP S6199622 A JPS6199622 A JP S6199622A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- workpiece
- laser
- lens holder
- lens
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被加工物の表面溶融の発生を制御するととも
に硬化層幅を自由に変化させてレーザ焼入れをおこなう
レーザビーム加工装置に関するＯ〔従来の技術〕 第４図は従来のレーザビーム加工装置の加工ヘッドの一
例を示す縦断面図である。（１）はレーザ発振器（図示
せず）から出射されたレーザビーム、（２）はレーザビ
ーム（１）を加工の目的にあったエネルギー密度に集光
する集光レンズで（２＆）で示す保持部により保持され
てｉる。（３）はアシストガス供給口、（４）は集光レ
ンズ（２）の下部にもうけられレーザビーム（１３と同
軸で円筒状のアシストガスノズルであり、（５）は被加
工物、（６）は焼入れに適したエネルギー密度にディフ
ォーカスされた集光レーザビームである。
に硬化層幅を自由に変化させてレーザ焼入れをおこなう
レーザビーム加工装置に関するＯ〔従来の技術〕 第４図は従来のレーザビーム加工装置の加工ヘッドの一
例を示す縦断面図である。（１）はレーザ発振器（図示
せず）から出射されたレーザビーム、（２）はレーザビ
ーム（１）を加工の目的にあったエネルギー密度に集光
する集光レンズで（２＆）で示す保持部により保持され
てｉる。（３）はアシストガス供給口、（４）は集光レ
ンズ（２）の下部にもうけられレーザビーム（１３と同
軸で円筒状のアシストガスノズルであり、（５）は被加
工物、（６）は焼入れに適したエネルギー密度にディフ
ォーカスされた集光レーザビームである。
第５図は被加工物（５）上のレーザ照射面における集光
レーザビーム（６）のパワー密度分布を示す線図である
。縦軸は被加工物（５）の表面における集光レーザビー
ム（６）のパワー密度を示し横軸は被加工物（５）の表
面における光軸からの距ｌ１ｌｌを示している。
レーザビーム（６）のパワー密度分布を示す線図である
。縦軸は被加工物（５）の表面における集光レーザビー
ム（６）のパワー密度を示し横軸は被加工物（５）の表
面における光軸からの距ｌ１ｌｌを示している。
またＤＲは集光レーザビーム（６）のビーム径を示して
゛いる。なお曲線Ａはガウス分布を示しビーム中心部
が高くなっているが、このことはレーザビーム（１）を
ディフォーカスにして焼入れを行う場合、集光レーザビ
ーム（６）の中心部と七の近傍のパワー密度が高くなり
、被加工物（５）の表面に対し過剰熱量を与えることに
なる〇 第６図は第４図で示す装置により、被加工物（５）を焼
入れした場合の焼入れ部を示した断面図である０ある一
定の硬化層（７）を得ようとする場合、レーザ出力、加
工速度、ビームのディフォーカス量等の加工条件を−か
に適正に制御しても、中心部ノパワー密度の高い集光レ
ーザビーム（６］の加熱に工り被加工物（５）の硬化層
（７）の中心部近傍には溶融部（７＆）が発生する。
゛いる。なお曲線Ａはガウス分布を示しビーム中心部
が高くなっているが、このことはレーザビーム（１）を
ディフォーカスにして焼入れを行う場合、集光レーザビ
ーム（６）の中心部と七の近傍のパワー密度が高くなり
、被加工物（５）の表面に対し過剰熱量を与えることに
なる〇 第６図は第４図で示す装置により、被加工物（５）を焼
入れした場合の焼入れ部を示した断面図である０ある一
定の硬化層（７）を得ようとする場合、レーザ出力、加
工速度、ビームのディフォーカス量等の加工条件を−か
に適正に制御しても、中心部ノパワー密度の高い集光レ
ーザビーム（６］の加熱に工り被加工物（５）の硬化層
（７）の中心部近傍には溶融部（７＆）が発生する。
上記のように構成した従来のレーザビーム加工装置によ
れば、被加工物に対する焼入れを行う場合硬化層の表面
が溶融しやすく、それらを除去するためＫは後加工が必
要とされ、このため加工工数、加工コストが上昇し、特
に接触駆動面を持つ１ 部品においては重畳な問題
となって−た０また被加工物の硬化層幅を自由に変化で
きないという点も問題となっていた。
れば、被加工物に対する焼入れを行う場合硬化層の表面
が溶融しやすく、それらを除去するためＫは後加工が必
要とされ、このため加工工数、加工コストが上昇し、特
に接触駆動面を持つ１ 部品においては重畳な問題
となって−た０また被加工物の硬化層幅を自由に変化で
きないという点も問題となっていた。
本発明は上記のような問題Ａを解決するためＫなされた
もので、被加物の表面溶融の発生を制御し、かつ硬化層
幅を自由に変化させてレーザ焼入れをおこなうレーザビ
ーム加工装置を得ることを目的とする。
もので、被加物の表面溶融の発生を制御し、かつ硬化層
幅を自由に変化させてレーザ焼入れをおこなうレーザビ
ーム加工装置を得ることを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
レーザビームを発生させるレーザ発振器、該レーザ発振
器から出射されたレーザビームを集光する集光大学系、
該集ｙｔ賞学系に入射するレーザビームの角度を自由に
変化させるレンズホルダー及び該レンズホルダーを前記
レーザビームと同軸状に回転させる駆動装置を備えたレ
ーザビーム加工装置を提供するものである。
レーザビームを発生させるレーザ発振器、該レーザ発振
器から出射されたレーザビームを集光する集光大学系、
該集ｙｔ賞学系に入射するレーザビームの角度を自由に
変化させるレンズホルダー及び該レンズホルダーを前記
レーザビームと同軸状に回転させる駆動装置を備えたレ
ーザビーム加工装置を提供するものである。
集光レンズに入射するレーザビームの角度を変化させる
レンズホルダー管ビームと同軸状に回転させ、被加工物
表面上でのエネルギ−９Ｒ度を調整して被加工物のレー
ザ焼入れを行う、 〔実施例〕 第１図は本発明の実施例を示す断面図である。
レンズホルダー管ビームと同軸状に回転させ、被加工物
表面上でのエネルギ−９Ｒ度を調整して被加工物のレー
ザ焼入れを行う、 〔実施例〕 第１図は本発明の実施例を示す断面図である。
なお第４図と同じ機能の部分には同じ記号を付し説明を
省略する。（８）は集光レンズ（２）の保持部（２ｂ）
を上下動させレーザビーム（１）の入射角度を自由に変
えることができるレンズホルダーである。なおこのレン
ズホルダー（８）はさらにレーザビーム（１）と同軸状
に回転するようになってりる。（９）は駆動モーターで
あシ、（２）は駆動モーター（９）の駆動をレンズホル
ダー（８）に伝えレンズホルダー（８）をレーザビーム
（１７と同軸状に回転させるギア、（６ａ）はレーザビ
ーム（１）と同軸状に回転するディフォーカスビームで
ある。
省略する。（８）は集光レンズ（２）の保持部（２ｂ）
を上下動させレーザビーム（１）の入射角度を自由に変
えることができるレンズホルダーである。なおこのレン
ズホルダー（８）はさらにレーザビーム（１）と同軸状
に回転するようになってりる。（９）は駆動モーターで
あシ、（２）は駆動モーター（９）の駆動をレンズホル
ダー（８）に伝えレンズホルダー（８）をレーザビーム
（１７と同軸状に回転させるギア、（６ａ）はレーザビ
ーム（１）と同軸状に回転するディフォーカスビームで
ある。
一般に第２図に示すように、集光レンズ（２）のウェッ
ジ角θが付くと、集＋＋学的中心がδ＝Ｒθだけ平行移
動することになる。この移動した光学的中心を入射レー
ザビームと同軸状に回転させると、パワー密度の均一な
リング状のモードを得ることができる０ 上記のように構成した本発明の詳細な説明すれば次の通
りである。まず保持部（２ｂ）？上下動させ集光レンズ
（２）を一定の角度（ウェッジ角）θだけ傾斜させる。
ジ角θが付くと、集＋＋学的中心がδ＝Ｒθだけ平行移
動することになる。この移動した光学的中心を入射レー
ザビームと同軸状に回転させると、パワー密度の均一な
リング状のモードを得ることができる０ 上記のように構成した本発明の詳細な説明すれば次の通
りである。まず保持部（２ｂ）？上下動させ集光レンズ
（２）を一定の角度（ウェッジ角）θだけ傾斜させる。
この状態で駆動モーター（９）を駆動させると、この駆
動はギア翰を介してレンズホルダー（８）ニ伝ｂｂ、レ
ンズホルダー（８）がレーザビーム（１）と同軸状に回
転する。このためレーザ発振器よシ出射されたレーザビ
ーム（１）は集光レンズ（２）で光軸とずれて集光され
、被加工物（５）の表面にディフォーカス状態で照射さ
れ、さらに回転される。
動はギア翰を介してレンズホルダー（８）ニ伝ｂｂ、レ
ンズホルダー（８）がレーザビーム（１）と同軸状に回
転する。このためレーザ発振器よシ出射されたレーザビ
ーム（１）は集光レンズ（２）で光軸とずれて集光され
、被加工物（５）の表面にディフォーカス状態で照射さ
れ、さらに回転される。
なおディフォーカスビーム（６ａ）の回転径は、集光レ
ンズ（２）の傾きを調整することによシ自由に変えるこ
とができ、このため被加工物（５）の焼入れ幅も自由Ｋ
ｆえることができる、 第３図は第１図に示すレーザビーム加工装置によシ焼入
れを行った場合の暁入れ部を示した断面図である。本発
明によれば幅が広くしかも表面溶融の生じない硬化層（
７ａ）を得ることができる。
ンズ（２）の傾きを調整することによシ自由に変えるこ
とができ、このため被加工物（５）の焼入れ幅も自由Ｋ
ｆえることができる、 第３図は第１図に示すレーザビーム加工装置によシ焼入
れを行った場合の暁入れ部を示した断面図である。本発
明によれば幅が広くしかも表面溶融の生じない硬化層（
７ａ）を得ることができる。
なお、上記の説明ではレーザ焼入れについて示゛シ九が
、本発明はこれに限定するものではなくギャップ裕度の
広い場合の突合せ溶接や、焼入れ以外のタラツデイング
合金化、コーティングなどのレーザ熱処理であってもよ
い。
、本発明はこれに限定するものではなくギャップ裕度の
広い場合の突合せ溶接や、焼入れ以外のタラツデイング
合金化、コーティングなどのレーザ熱処理であってもよ
い。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、被加工
物表面で均一なエネルギー分布を得るために、モータに
より集光レンズの回転運動をおこなうようＫしたため、
従来のビームオシレート装置などく比べて安価なうえ装
置の機能が安定しており、さらに高品質な焼入れ硬化層
が得られる等の顕著な効果がある。
物表面で均一なエネルギー分布を得るために、モータに
より集光レンズの回転運動をおこなうようＫしたため、
従来のビームオシレート装置などく比べて安価なうえ装
置の機能が安定しており、さらに高品質な焼入れ硬化層
が得られる等の顕著な効果がある。
第１因は本発明の実施例を示す縦断面図・第２図はレン
ズウェッジ角と焦点のずれ量の関係を示す説明図、第３
図は本発明装置により形成された焼入部の断面図、第４
図は従来のレーザビーム加工装置の児エヘッドの一例を
示す縦断面図、第５図は従来装置による被加工物表面で
のパワー密度を示す線■、第６図は従来装置くよシ形成
された焼入部の断面図である〇 （ＩＪ・・・レーザビーム、（２）・・・集光レンズ、
（３）・・・アシストガス供給口、（４）・・・ノズル
、（５）・・・被加工物、（６ａ）・・・ディフォーカ
スビーム、（７）・・・焼入れ硬化層、（８）・・・レ
ンズホルタ−１（９１・・・モーター、（ＸＯ・・・ギ
アＣ なお各図中、同一符号は同−又は相当部分管示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 」 第２図 第３図 ７ｔ３ ’ ｌ、 ＞ｋ ５’ｌｌ＋ヒ１第４図 第５ 図 第６図
ズウェッジ角と焦点のずれ量の関係を示す説明図、第３
図は本発明装置により形成された焼入部の断面図、第４
図は従来のレーザビーム加工装置の児エヘッドの一例を
示す縦断面図、第５図は従来装置による被加工物表面で
のパワー密度を示す線■、第６図は従来装置くよシ形成
された焼入部の断面図である〇 （ＩＪ・・・レーザビーム、（２）・・・集光レンズ、
（３）・・・アシストガス供給口、（４）・・・ノズル
、（５）・・・被加工物、（６ａ）・・・ディフォーカ
スビーム、（７）・・・焼入れ硬化層、（８）・・・レ
ンズホルタ−１（９１・・・モーター、（ＸＯ・・・ギ
アＣ なお各図中、同一符号は同−又は相当部分管示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 」 第２図 第３図 ７ｔ３ ’ ｌ、 ＞ｋ ５’ｌｌ＋ヒ１第４図 第５ 図 第６図
Claims (1)
- 高エネルギー密度のレーザビームを用いて金属材料の加
工を行う装置において、レーザビームを発生させるレー
ザ発振器、該レーザ発振器から出射されたレーザビーム
を集光する集光光学系、該集光光学系に入射するレーザ
ビームの角度を自由に変化させるレンズホルダー及び該
レンズホルダーを前記レーザビームと同軸状に回転させ
る駆動装置を備えたことを特徴とするレーザビーム加工
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220396A JPS6199622A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | レ−ザビ−ム加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220396A JPS6199622A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | レ−ザビ−ム加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199622A true JPS6199622A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16750457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220396A Pending JPS6199622A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | レ−ザビ−ム加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199622A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109924A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Komatsu Ltd | レ−ザ焼入れ方法 |
| JPH0463223A (ja) * | 1990-06-30 | 1992-02-28 | Okuma Mach Works Ltd | レーザービームのスキャニング方法 |
| US5196604A (en) * | 1989-11-09 | 1993-03-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fluorinated poly(ether sulfones) |
| US7564006B2 (en) * | 2003-05-16 | 2009-07-21 | Lasag Ag | Apparatus for generating a rotating laser beam |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP59220396A patent/JPS6199622A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109924A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Komatsu Ltd | レ−ザ焼入れ方法 |
| US5196604A (en) * | 1989-11-09 | 1993-03-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fluorinated poly(ether sulfones) |
| JPH0463223A (ja) * | 1990-06-30 | 1992-02-28 | Okuma Mach Works Ltd | レーザービームのスキャニング方法 |
| US7564006B2 (en) * | 2003-05-16 | 2009-07-21 | Lasag Ag | Apparatus for generating a rotating laser beam |
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