JPH01246324A - 互いに関して規則的に分離され且つ共通する構造と一体的な均等に独立した構成要素を硬化する方法及び装置 - Google Patents

互いに関して規則的に分離され且つ共通する構造と一体的な均等に独立した構成要素を硬化する方法及び装置

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JPH01246324A
JPH01246324A JP1019933A JP1993389A JPH01246324A JP H01246324 A JPH01246324 A JP H01246324A JP 1019933 A JP1019933 A JP 1019933A JP 1993389 A JP1993389 A JP 1993389A JP H01246324 A JPH01246324 A JP H01246324A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、互いに関して規則的に離隔され且つ共通する
構造と一体的な独立した均等な構成要素、を硬化させる
方法に関し、特に、レーザービームが形成され、上記構
成要素の移動の経路が形成され、このレーザービームが
この経路上の一点にむけられ、そしてこれらの構成要素
により反射される光が再度この経路に指向せしめられる
ような方法に関係する鋸歯状部材の歯に関する。
〔従来技術と発明が解決しようとする課題〕以下の開示
において、独立した均等な構成要素の硬化に関して、ま
た例示する目的のため、歯の構成要素、更に詳しくはワ
イヤークロスの歯について実質的な言及がなされる。
しかしながら、この方法が多くの種類の小さい構成要素
、例えば共通経路に沿い移動可能ならしめる共通する構
造に取外し自在にリンク結合される微小な機械工学的な
部品に適用自在である、ということは当業者に自明であ
る。歯の基部は硬化しないまま維持しながら歯の先端の
み硬化されねばならず、また硬化部分及び非硬化部分間
の硬度の変化領域は出来る限り少なく維持されねばなら
ないので、ワイヤークロスの歯を硬化させることは極め
て微妙な作業となる。現在まで、この作業は伝承されて
いる。この加熱形態においては最大速度がlow/ak
inである。硬度の変化するこう配領域は比較的に狭く
、しかしながら所望にそれらをさらに減少させることは
可能でない。確かに、明白に、この硬化処理は何十年も
の間利用されてきたので、この加熱形態に固有の制限は
、速度に関して、並びに変化領域の硬度及び限定に関し
て達してきた。
ガラス板を介して伝達される光エネルギの一部はこのガ
ラス板に対してミラーにより反射されるというレーザー
ビームの手段による熱衝撃下のガラス切断装置を利用す
ることがG B 2139614に既に提案されている
。反射エネルギの一部分はこのガラス板により吸収され
、他の部分はそれを貫通して伝達される。この残りのエ
ネルギ部分はその位置が作用に影響するレーザーに対し
て戻される。
レーザービームの手段により軌道に沿って移動する金属
部品を仕上げる装置を利用することがE P −017
4915に提案されており、この装置は半楕円形状のボ
ディ部分の内部表面上に配置されたミラーを有する。こ
のボディ部分は金属部分の移動経路に沿って位置された
楕円体の一焦点にむけられたレーザービームを伝達する
開口を有し、これは光エネルギの反射部分がレーザーに
対して戻されることを防止するために曲がった角度にあ
る。この例において、第1の焦点で集中するエネルギは
ミラーにより第2の焦点に向かって反射されるが、それ
からは楕円形ミラーにより再度反射された残りのビーム
は入口開口を介して送り戻される。
この第2の例は先の第1の例の欠点を回避するのだが、
しかしながら異なった角度で人口を通って最終的に流出
するレーザービームの全エネルギを捕獲することを許さ
ず、また金属部品により追従される経路の同一の所定の
点にこのビームの反射部分を戻すことを可能とせず、各
反射の後に、光エネルギはこの経路の異なった点に向か
って駆逐される。
それにもかかわらず、例えばワイヤーの縁部から切断さ
れた歯の場合において硬化が一様であり良好に輪郭が描
かれ硬度のこう配を実質的に伴わないようにするため、
供給されたエネルギの高密度に漏み、短時間に歯の全面
を同時に加熱することが必要である。この加熱形態は、
加熱が均等に分配され、そして効率が増大するので放射
時間を減少でき、また歯の縁部が焦げることを回避でき
る、ということを保証する。
本発明の目的は、このような加熱形態を具現化する方法
を提案し、そして製造の品質及び生産性に関して著しい
進展を達成することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために本発明によれば、共通する支
持構造と一体的な均等に独立形成され且つ互いに関して
規則的に離隔された構成要素、特に鋸歯状部材の歯を硬
化する方法であって、レーザービームが形成され、これ
らの構成要素のための走行経路が確定され、レーザービ
ームがこの経路の一点に狙われ、そしてこれらの構成要
素により反射された光が同一経路に対して戻されるもの
において、中空球体の内部表面上にはミラーが形成され
、上記経路に一致するこの球体の直径上に位置された少
な(とも1つの開口と、半径上でこれらと傾斜角を形成
するこの経路を包含する直径面に位置された他の開口、
とがこの球体を貫通して設けられ、上記構成要素間のス
ペースの一部に対応する球体の中心から所定距離に位置
されたこの経路の一点に対して上記他の開口を介してレ
ーザービームが指向され、これにより上記ビームの全て
の連続する反射は球体内に収容され、これらの全ての反
射は、ある場合においては2つの隣接する上記構成要素
間のスペースを横切った後に2つの相対する方向から交
互にそれらが出現するときの上記経路のこの点に向かっ
て収斂し、他の場所においてはミラーの中心に関して第
1の点に対称なこの経路上に位置されたこの経路の他の
点に向かって収斂し、このことは上記構成要素の1つが
阻止するか、あるいは上記ビームの前方の球体を貫通す
る上記ビームが上記ミラーの表面に当たるかに依存する
ことを特徴とする、共通する構造と一体的な均等に独立
し且つ互いに関して規則的に分離された構成要素を硬化
する方法及び装置が提供される。
〔実施例〕
第1図に示された装置は、レーザービーム発生源lと、
コヒーレント光のビームを合焦させるためのレンズ2と
、ワイヤークロス5の歯4により追従される経路に対し
てビームBを向けるための円筒の一部からなる形状の第
1ミラー3、とを有する。この円筒形状のミラーは、長
軸がワイヤークロス5の長手方向に平行に配置される楕
円形状をビームBに与える。ミラー3及びワイヤークロ
ス5間において、ビームBは中空球体7に設けられた開
口6を横断し、その内部表面はワイヤークロス5によっ
て追従された経路部分を取囲み且つ入口開口8及び出口
開口9を有する。ビームBが中空球体7の壁を貫通する
ことを可能ならしめる開口6、並びにワイヤークロス5
の入口開口8及び出口開口9は中空球体7の同一の直径
面にある。
球形ミラー7から出ると、ワイヤークロス5は水噴霧ノ
ズル10を有する冷却ステーション通過する。
中空球体7の上流側には、ワイヤー5をブリヒ−卜する
ためのガスバーナ11がある。プリヒートの目的は2つ
ある。1つはワイヤーの温度を上昇させることであり、
これによりレーザービームにより提供されるべきエネル
ギが低下し作動速度がそれに応じて増大され得る。他の
1つはスチールの表面が暗青色(ダークブルー)になる
ことであり、この色はレーザービームから光線をより良
(吸収し、そして効率を増大させる。
ワイヤークロス5の鋸歯状縁部4の6育定領域を正確に
強化し、また強化部分及び非強化部分間の変化を出来る
限り鮮明にするため、強化されるべき部分の加熱が出来
る限り迅速且つ均一にあることが必要である。このこと
が、ワイヤー5が中空球体7を貫通する理由であり、そ
の内部表面はワイヤー5の歯4によって反射された光の
断片を同一の歯に対して反射させるための鏡面反射体で
ある。各歯の間のスペースを考慮することにより、歯4
の上部により反射される光B1が2つの歯の間のスペー
スを通り経路B2に沿って球形ミラー7により反射され
、線B3に従って歯4の下方面に対して送り戻されるこ
とが生じせしめられる。
これらの光の反射は第28及び2b図に示される如く、
増強され得る。第2a図は、歯4に直接光たるためにビ
ームが球形ミラーを貫通する場合の光ビームBの反射を
示す。第2b図は、進入ビームが2つの歯4の間を通過
して先ずミラー4に当たる場合の反射を示す。図示の如
(、球形ミラー7は進入する光ビームの明確な仕掛けと
して機能する。明らかなことに、歯4による各反射は歯
を加熱するためのレーザービームの光エネルギの断片を
吸収することに対応する。レーザービームBのこの種の
多重反射を達成するため、後者がワイヤー5の歯に向け
られ、その経路は球体7の直径面内に適合し、そして球
体の中心の上流あるいは下流側の歯ピッチの断片の所定
距離でこの経路に当たる。この実施例において、その断
片は好ましくは2ピツチである。この対策を用いると、
2つの歯4の間を通る光線の部分は、歯が同種的に加熱
されることを保証するため、これらの歯4の反対面に対
して球体7により反射される。第2a及び2b図を比較
することにより理解され得る如く、ビームBが投射され
る歯4により追従される経路の点は球体7の中心に関し
て対称に置かれる。
確かに、これらの点は、ビームが先ず歯(第2a図)ま
たはミラー7(第2b図)に当たるかに依存し、球体7
の中心の右あるいは左のいずれかにある。好ましくは、
ワイヤー5の経路に向けられたレーザービームはこの経
路上を垂直に降下する線とともに僅かな角度を形成し、
このことは影響される放射源に向かって反射されること
が回避されることである。
歯が反射領域を去るとき、歯の先端に集中された熱は鋸
歯状縁部を備えたワイヤー及び歯基部に還流する。スチ
ールの熱伝導性、並びにワイヤーの冷却部及び加熱領域
の質量比のため、ワイヤーへの熱の還流は極めて速(、
そして強化は歯の端部4に制限され、これはワイヤー5
がノズルIOによって噴射された水の流れによりさらに
冷却される以前のことである。
250Wのレーザービームを使用して歯ピッチ1、5 
rrmのワイヤークロスによりその方法は結果的になし
遂げられた。歯は厚さ0.2 am、高さ0.6 am
であり、コヒーレント光の楕円形状の個所の寸法は0.
2〜0.3 X 1 閤であり、長軸はワイヤークロス
5に平行である。その個所の中心はワイヤ5の進行方向
Fに関して球形ミラー7の中心から上流側0.375m
m (ピッチ距離のス)である。ワイヤの速度は15i
/11inである。
第3図の図表は縦座標において歯の先端がらの距離に関
する硬度のHV値(ビッカース単位)を示す。この図表
は、強化部分及び非強化部分間の変化が驚くほど鮮明で
あることを示す。500 Wのレーザーを備えたレーザ
ーの力により生産性が二倍となり得るこの実施例におい
ては、製造速度は制限される。現在の光輝処理の10m
/minと比較して、生産性におけるこの段階の増加は
レーザーへの投資の実行を正当化し、これは無理のない
期間内に償却される。生産性における改善はより良い再
生性及び品質を伴い、従って市場の評価は増大する。伝
統的技術が旧式になるにつれ、品質ならびに生産性にお
ける功績はもはや良好に改善され得す、むしろ全体的な
手段が未だ完全に探究されていない現在の技術のものか
ら蟲かに離れているということが認められ得る。
〔発明の効果] 先の記載から示された如く、本発明に関係する方法及び
装置は重要な利点を有する。これらの利点は放射エネル
ギの利用を拡大する球形ミラーの使用に主として帰着す
る。照射面により反射されるこの放射エネルギの一部は
同一の対象に対してミラーにより放射され、その結果、
この対象の表面は光沢を有することが可能となり、その
吸収能力が均一でないような吸収層を備えた被覆は不要
である。この方法及びミラーはさらに一様に加熱される
同一対象物の様々の面を同時に照射することを可能とす
る。この特徴は、明示された品質改善が重大な生産性増
大を伴う理由を説明している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本装置の図解的斜視図、 第2a図及び第2b図は反射態様を示す図、第3図は構
成要素により追従された経路に対して横断方向であり且
つ構成要素を貫通する線に関する硬度データを示す図で
ある。 1・・・レーザービーム発生源、  2・・・レンズ、
3・・・ミラー、       4・・・歯、5・・・
ワイヤークロス、   6・・・開口、7・・・中空球
体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、互いに関して規則的に離隔され且つ共通する支持構
    造と一体的な均等に独立形成された構成要素、特に鋸歯
    状部材の歯を硬化する方法であって、レーザービームが
    形成され、これらの構成要素のための走行経路が確定さ
    れ、レーザービームがこの経路の一点に狙われ、そして
    これらの構成要素により反射された光が同一経路に対し
    て戻されるものにおいて、中空球体の内部表面上にはミ
    ラーが形成され、上記経路に一致するこの球体の直径上
    に位置された少なくとも1つの開口と、半径上でこれら
    と傾斜角を形成するこの経路を包含する直径面に位置さ
    れた他の開口、とがこの球体を貫通して設けられ、上記
    構成要素間のスペースの一部に対応する球体の中心から
    所定距離に位置されたこの経路の一点に対して上記他の
    開口を介してレーザービームが指向され、これにより上
    記ビームの全ての連続する反射は球体内に収容され、こ
    れらの全ての反射は、ある場合においては2つの隣接す
    る上記構成要素間のスペースを横切った後に2つの相対
    する方向から交互にそれらが出現するときの上記経路の
    この点に向かって収斂し、他の場合においてはミラーの
    中心に関して第1の点に対称なこの経路上に位置された
    この経路の他の点に向かって収斂し、このことは上記構
    成要素の1つが阻止するか、あるいは上記ビームの前方
    の球体を貫通する上記ビームが上記ミラーの表面に当た
    るかに依存することを特徴とする、互いに関して規則的
    に離隔され且つ共通する構造と一体的な均等に独立した
    構成要素を硬化する方法及び装置。 2、上記レーザービームを形成し、それを楕円形状断面
    に形成し、この楕円形状断面の長軸を上記構成要素の進
    行経路に平行に配置しながら、上記構成要素の1つの面
    に対してこのビームを指向せしめることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の方法。 3、上記構成要素は上記レーザービームが向けられると
    きにそれらがあるところの上流側の所定位置においてプ
    リヒートされることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 4、レーザービーム発生源と、この発生源から流出する
    コヒーレント光のビームを形成し且つ上記構成要素の移
    動により形成される経路に対してこのビームを指向せし
    める光学的手段と、構成要素の表面により反射される光
    を熱め且つ2つの構成要素を分離するスペースを介して
    他のミラーの面に対してそれを指向せしめるミラー面と
    を有し、この他のミラー面は上記発生源の光が最初に指
    向せしめられるその面に対して反対の構成要素の面に対
    してこの光を反射させるように配置されることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法を具現化する装置
    。 5、上記ミラー面は、コヒーレント光の上記ビームの通
    路と上記支持構造の入口及び出口とを有する中空球体の
    内部表面上に形成されることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項記載の装置。 6、上記レーザービームは支持構造上の落下する垂直線
    に関して所定角度を形成することにより支持構造の面に
    対して指向せしめられ、光ビームの中心は上記構成要素
    間のピッチ距離の1/4で球体の中心の上流側あるいは
    下流側において支持構造の経路を遮ることを特徴とする
    特許請求の範囲第5項記載の装置。
JP1019933A 1988-02-02 1989-01-31 互いに関して規則的に分離され且つ共通する構造と一体的な均等に独立した構成要素を硬化する方法及び装置 Expired - Fee Related JP2863537B2 (ja)

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