JP2015007262A - Laser hardening apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ照射面にワークを移動し、効率よくワークに焼入れを行うレーザ焼入れ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser quenching apparatus that moves a workpiece to a laser irradiation surface and efficiently quenches the workpiece.
従来より、ワークに局所焼入れを行うレーザ焼入れ装置としては、アーム先端からレーザ光を出力可能なレーザ加工ロボットが知られている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a laser quenching apparatus that locally quenches a workpiece, a laser processing robot that can output laser light from an arm tip is known (Patent Document 1).
しかしながら、このようなレーザ加工ロボットでは、レーザ光を伝達するファイバケーブルに対し、曲げや伸びによる負荷を与えてしまうことから、レーザ光の出力を低減させる危険性があった。
また、ワーク形状に沿った加工を行う際には、ロボットを動かす必要があり、この時には、レーザ光が反射して様々な方向へと拡散することから、装置全体をカバーで覆わなければ作業者に反射光が照査される恐れがあり、非常に危険であった。
他にも、ロボットを使用しないシステムでは、構造が複雑なことに加え、ロボットに比べてユニット点数が多くなることから、結果として高価なシステムになってしまうという問題があった。加えて、レーザ焼き入れを行うワークとして、例えばギヤの歯の部分等は、細かく複雑な形状であり、一様な面への焼き入れではないことから、ワークのハンドリングはシステムが複雑になるという問題もあった。
However, in such a laser processing robot, there is a risk of reducing the output of the laser beam because a load caused by bending or stretching is applied to the fiber cable that transmits the laser beam.
Also, when processing along the workpiece shape, it is necessary to move the robot. At this time, the laser beam is reflected and diffuses in various directions. It was very dangerous because the reflected light could be checked.
In addition, in a system that does not use a robot, in addition to the complicated structure, the number of units is larger than that of the robot, resulting in an expensive system. In addition, as a workpiece to be laser-hardened, for example, the gear teeth and the like have a fine and complicated shape and are not hardened to a uniform surface, so the handling of the workpiece is complicated. There was also a problem.
そこで、本発明の目的は、上記従来のレーザ焼入れ装置の問題点を解消し、ファイバケーブルに負荷を与えることがなく、装置全体をカバーで覆う必要もないことに加え、ロボットを使用することから構造がシンプルであり、安価に制作可能なレーザ焼入れ装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the conventional laser hardening device, not to apply a load to the fiber cable, and to cover the entire device with a cover, and to use a robot. The object is to provide a laser hardening apparatus having a simple structure and capable of being produced at low cost.
本発明のうち、請求項1に記載された発明は、レーザ光照射装置と、ワークをクランプしてハンドリングするワーク移動用ロボットと、を備えたレーザ焼入れ装置であって、
前記レーザ光照射装置を床面に固定して特定方向から照射するレーザ光に対して、前記ワーク移動用ロボットが前記ワークをハンドリングすることで前記ワークに焼き入れすることを特徴とするものである。
Of the present invention, the invention described in claim 1 is a laser hardening apparatus comprising a laser beam irradiation device and a workpiece moving robot for clamping and handling the workpiece,
The laser beam irradiating apparatus is fixed to a floor surface, and the workpiece moving robot quenches the workpiece by handling the workpiece with respect to the laser beam irradiated from a specific direction. .
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記レーザ光照射装置は、少なくともレーザ光照射部とレーザ発生装置とで構成され、
前記レーザ光照射部と前記レーザ発生装置とを、ファイバケーブルを介して接続したことを特徴とするものである。
The invention described in
The laser beam irradiation unit and the laser generator are connected via a fiber cable.
請求項1に記載されたレーザ焼入れ装置は、レーザ光が特定方向から照査されることから、様々な方向に拡散することがなく、照射方向と反射方向との特定が容易であるため、不測の反射によって人体に照射されることを防止する。加えて、出力の高いレーザ光(レベル4以上)を使用しても、局所化が可能であることから必要な箇所を覆うだけで済み、装置全体を覆う必要がない。また、ワーク移動用ロボットがワークの形状に応じて移動や調整を行い、ワークの供給・排出も行うことから構造がシンプルで済み、装置の小型化や安価に制作することが可能である。他にも、ロボットを使用することから、焼き入れ不良を防ぎ、品質の安定に貢献する。
In the laser hardening apparatus according to claim 1, since the laser light is collated from a specific direction, it is not diffused in various directions, and it is easy to specify the irradiation direction and the reflection direction. Prevents the human body from being irradiated by reflection. In addition, even if a laser beam having a high output (
請求項2に記載されたレーザ焼入れ装置は、ファイバケーブルに対して曲げや伸びによる負荷を与えることがなく、レーザ光の出力が低減することを防止する。
The laser hardening apparatus described in
以下、本発明のレーザ焼入れ装置の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a laser hardening apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、レーザ焼入れ装置1の全体図を示したものである。図2は、ワークにレーザ光を照射する状態を示したものである。 FIG. 1 shows an overall view of the laser hardening apparatus 1. FIG. 2 shows a state in which the workpiece is irradiated with laser light.
先ず初めに、このレーザ焼入れ装置1は、図1に示すように、レーザ光照射装置10と、ワークをクランプし、移動させるワーク移動用ロボット2とを備える構成である。
このうち、レーザ光照射装置10は、フレーム11に固定したレーザ光照射部12と、レーザ発生装置13とで構成し、これらはファイバケーブル14を介して接続されている。一方、ワーク移動用ロボット2は、サーボモータ等で駆動する複数の軸を有する多関節ロボットで、ワーク20をクランプするクランプ装置3が先端に設けられている。
First, as shown in FIG. 1, the laser hardening apparatus 1 includes a laser
Among these, the laser
また、ワーク移動用ロボット2とレーザ光照射装置10とは、共にベース5上に固定されており、このベース5が床面に固定されていることから、レーザ焼入れ装置1は床面に対して移動することがない。
In addition, since the
このようにして構成されるレーザ焼入れ装置1によるワーク20の焼き入れ処理は、以下のように行われる。
先ず初めに、ワーク受け台4上に載置された未処理のワーク20を、クランプ装置3でクランプする(図示せず)。
The quenching process of the
First, the
次に、図2に示すように、ワーク20の焼き入れ予定箇所を、レーザ光照射部12のレーザ照射面まで移動させる。その後、レーザ発生装置13からファイバケーブル14を介してレーザ光照射部12へとレーザ光が出力されることで、ワーク20への焼き入れ処理が開始される。
ここで、ワーク20の他の箇所にも焼き入れ処理を行う場合には、レーザ光照射部12から照射されるレーザ光に対し、ワーク移動用ロボット2がハンドリングすることで、ワーク20の形状に合わせた焼き入れ処理が行われる。
Next, as shown in FIG. 2, the part to be quenched of the
Here, in the case where the quenching process is performed also on other parts of the
このようにして、ワーク20への焼き入れ処理が完了すると、レーザ光の照射が停止した後、ワーク移動用ロボット2がワーク受け台4へと移動する。その後、クランプ装置3によるワーク20のクランプが解除されると、焼き入れ処理済みのワーク20がワーク受け台4に載置されることとなる。
また、ワーク20の焼き入れ箇所が広域に渡るときや点在するとき、現在照射している面の反対側にあるとき等には、一旦ワーク受け台4にワーク20を載置し、クランプ装置3でワーク20を別の方向からクランプし直すことで、焼き入れ面の変更を行う。なお、その後の焼き入れ処理は、上記と同様に行う。
When the quenching process on the
Further, when the hardened portions of the
上記の如く構成されたレーザ焼入れ装置1は、レーザ光照射装置10を床面に固定して特定方向から照射するレーザ光に対して、ワーク移動用ロボット2がワーク20をハンドリングすることでワーク20に焼き入れすることにより、レーザ光が特定方向から照査されることから、様々な方向に拡散することがなく、照射方向と反射方向との特定が容易であるため、不測の反射によって人体に照射されることを防止する。加えて、出力の高いレーザ光(レベル4以上)を使用しても、局所化が可能であることから必要な箇所を覆うだけで済み、装置全体を覆う必要がない。また、ワーク移動用ロボット2がワーク20の形状に応じて移動や調整を行い、ワーク20の供給・排出も行うことから構造がシンプルで済み、装置の小型化や安価に制作することが可能である。他にも、ロボットを使用することから、焼き入れ不良を防ぎ、品質の安定に貢献する。
In the laser hardening apparatus 1 configured as described above, the
また、レーザ光照射装置10は、少なくともレーザ光照射部12とレーザ発生装置13とで構成され、レーザ光照射部12とレーザ発生装置13とを、ファイバケーブル14を介して接続したことにより、ファイバケーブル14に対して曲げや伸びによる負荷を与えることがなく、レーザ光の出力が低減することを防止する。
In addition, the laser
なお、本発明にかかるレーザ焼入れ装置1の構造は、上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、レーザ光を照射する角度や位置、アームの形状や大きさ、材質等を適宜変更することができる。 The structure of the laser hardening apparatus 1 according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the angle and position at which the laser beam is irradiated and the shape of the arm without departing from the spirit of the present invention. The size, material, etc. can be changed as appropriate.
例えば、ワーク移動用ロボット2、ワーク受け台4、フレーム11は、必ずしもワーク受け台5上に固定する必要はなく、レーザ光照射部12とレーザ発生装置13とが移動しないように固定し、ファイバケーブル14に対して曲げや伸びの負荷を与えない構成であれば、適宜変更可能である。
For example, the
他にも、レーザ光照射部12には、照射時の焦点調整機構や位置調整機構を設けても良く、レーザ光が特定方向から照査され、様々な方向に拡散することのないものであれば適宜変更可能である。
In addition, the laser
また、クランプ装置3によるワーク20のクランプの直しは、必ずしもその都度ワーク受け台4に載置する必要はなく、ワーク20のクランプする方向を変更するものであれば、適宜変更可能である。
In addition, the clamping of the
加えて、ワーク20のクランプ方法は、必ずしもワーク20外周を挟持するものである必要はなく、内周を挟持するものであっても良く、適宜変更可能である。
In addition, the method of clamping the
1・・レーザ焼入れ装置、2・・ワーク移動用ロボット、3・・クランプ装置、4・・ワーク受け台、5・・ベース、10・・レーザ光照射装置、11・・アーム、12・・レーザ光照射部、13・・レーザ発生装置、14・・ファイバケーブル、20・・ワーク。
1 ..
Claims (2)
前記レーザ光照射装置を床面に固定して特定方向から照射するレーザ光に対して、前記ワーク移動用ロボットが前記ワークをハンドリングすることで前記ワークに焼き入れすることを特徴とするレーザ焼入れ装置。 A laser hardening device comprising a laser beam irradiation device and a workpiece moving robot for clamping and handling a workpiece,
A laser quenching apparatus characterized in that the workpiece moving robot quenches the workpiece by handling the workpiece with respect to a laser beam irradiated from a specific direction with the laser beam irradiation device fixed to a floor surface. .
前記レーザ光照射部と前記レーザ発生装置とを、ファイバケーブルを介して接続したことを特徴とする請求項1に記載のレーザ焼入れ装置。 The laser beam irradiation device is composed of at least a laser beam irradiation unit and a laser generator,
The laser hardening apparatus according to claim 1, wherein the laser beam irradiation unit and the laser generator are connected via a fiber cable.
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