JPH01114816A - レーザ光束の転向装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 皮丘圀１ 本発明はレーザ光束の転向装置に関する。

良未弦逝 とくにベルギー特許公開第８７０，６０９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０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８９４．０４２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ｉ
ｌｌ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
光束の通過オリフィ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ったく効果を有しない。

１匪立１１ 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０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って、複数の通過オリフィスを備
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
フィ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ィスの
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
通過オリフィ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ィスを通過するレーザ光束
によっ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って異なる。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
リフィスの数、オリフィスの大きさと連続する２つのオ
リフィ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
の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って、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な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。

ｉ」Ｌ勇 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図はディスク１からなる穴あき回転部材を示し、デ
ィスク内には平面部分または歯３により分離された通過
オリフィス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ィス２はディ
スク１の周縁付近の冠部に沿って配置される。さらに、
切込みがディスク１の周縁にまで達する構造になってい
ても本発明に影響を与えることはない、オリフィス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
通過オリフィスの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図かられかるように、通過オ
リフィス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、ディスク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Ｏ′に移動され、ここで予熱が行われる。ｔＩＩＩ
３が軸６の光束の遮断を中止したとき、衝当領域は０に
なるが、この時間内に領域Ｏ′がＯに到達することは不
可能である。この遅延は大きいがしかし避けることがで
きないディスク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は実際にはネ動とみな
しうるようなものである。したがって、０′で与えられ
た予熱は領域Ｏ′がＯ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Ｏ′
がすでにほぼ冷えきっ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’を呈示すディスク１の場合は全く別であ
る。このようなディスクを第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Ｏと一致する。い
ずれにせよデイ゛スク１と表面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、したがっ
て、転向された光束９は領域Ｏ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。したがって、予熱の有効度は
ディスク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ったが、記号の意味は第３図に
示されるとおりである。

α＝３６°　　したがって β＝１２°５０′　　（α−β）＝２３°１０′ｆ＝１
２７ｍ＋（５“） Ｊｌ＝１．３６ｍ＋ ｅ＝３ｒｘｍ ｈ　＝　２　ｍ Ｄ＝３．３６圓 ディスク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Ｏ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。ディスク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
いるので、等方性を有し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
牽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図は通過オリフィスの冠部を設けたディスク； 第２図は、従来技術による通過オリフィス形状を有する
、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ィス形状を有する第
１図の線Ａ−Ａによる円周断面図を示す。 １・・・回転部材（ディスク） ２・・・通過オリフィス 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）の転向装置であって、複数の通過オリフィス（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
   過オリフィ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
   オリフィスの半径方向側面（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ィス（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
   記通過オリフィス（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、前記回転部材がディスクであること；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
   。