JPH02290914A - 金属工作物の表面を熱的に硬化する方法並びにこの方法を実施するための装置 - Google Patents
金属工作物の表面を熱的に硬化する方法並びにこの方法を実施するための装置Info
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- JPH02290914A JPH02290914A JP2029364A JP2936490A JPH02290914A JP H02290914 A JPH02290914 A JP H02290914A JP 2029364 A JP2029364 A JP 2029364A JP 2936490 A JP2936490 A JP 2936490A JP H02290914 A JPH02290914 A JP H02290914A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
産業上の利用分野
本発明は金属工作物，特にシャフト端部の表面をレーザ
ー源により熱的に硬化処理する方法であって、必要とさ
れる場合には、工作物とレーザー源との相対運動下で熱
硬化処理しようとする工作物Ａ面をレーザビームにより
局所的に加熱する形式の方法と、この方法を実施するた
めの装置であって，硬化処理しようとする工作物表面上
にレーザビームを放射するためのレーザー源を有し、ま
た必要とされる場合には、工作物とレーザー源との相対
運動を行わせる装置をも有している形式の装置とに関す
る。 従来の技術 金属工作物としての特にシャフト端部の熱的な表面硬化
処理が行われるのは，−・般に，炉内での経済的な焼き
入れを実施するにはその工作物のサイズが大きすぎるか
、或は工作物全体を一貫して焼き入れするにはその処理
時間がかかり過ぎるような場合である．そこで特にシャ
フト端部を硬化処理するためには、焦準されたレーザビ
ームにより工作物表面を加熱して硬化する設備が既に開
発されている． この種の，３２備においては、］二作物としての特にシ
ャフト端部が回動せしめられると同時にその回転方向に
対して垂直に送られ，その際に点状のレーザビームがシ
ャフト端部の周面に沿ってスパイラル状もしくはストリ
ップ状の軌跡を描いてそれに応じた硬化ゾーンを生せし
める。この場合、オーバラップ範囲では更に引き続き硬
化が行われるのに対し、巻き軌跡間のワインディングス
ペースでは加熱が不十分になる恐れがある．そのため従
来の方法によって表面硬化されたシャフト端部では，周
期的に不均一な表面硬化部が生ずることを余儀なくされ
る． 発明が解決しようとする間居点 そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式
による従来の方法および装置に改良を加えて，申し分な
く均質な表面硬化を可能ならしめる点にある。 問題点を解決するための手段 上記の課題を解決すべく提案された本発明の方法によれ
ば、レーザビーｌ＼が硬化処理しようとする少なくとも
ほぼ全工作物表面に互って主方向に延びる硬化処理ゾー
ンでほぼ−様に照射されるようになっている． 更にこの方法を実施するための本発明による装Ｉｄの要
旨は、レーザー源から放射されたレーザビームを面状に
拡敗された光線として形状変換すると共にこの光線を硬
化処理しようとする少なくともほぼ全工作物表面に互っ
て主方向に延びる硬化処理ゾーンに向けて偏向させるた
めに用いられるミラー装置が設けられている点にある．
発明の作用と効果 本発明の特別な利点は、工作物表面を点状に加熱す・る
のではなく硬化処理ゾーンの均等な加熱を行うことが達
成されたところにあり、この場合、硬化処理ゾーンは処
理しようとする工作物の少なくともほぼ全表面に互って
主力向に延びている。 この硬化処理ゾーンが硬化さるべき全領域をカバー出来
ないとしても、工作物とレーザー源との相対運動により
、不均等な加熱が行われることなく処理すべき全工作物
表面が一様に硬化されるまで硬化処理ゾーンを工作物表
面上で移動させることが可能である．斯くして硬化不足
が回避されるのと同様に過剰な硬化処理も避けられる．
本発明による方法および装置におけるその他の有利な構
成は各従属請求項に開示されている．特に円筒形の端部
を処理するため，硬化処理ゾーンは周方向でリング状に
延在せしめられるようになっているので、単にシャフト
を軸力向送りするだけで全シャフト端部の表面を均等に
硬化処理することが出来る． なおこの場合、硬化処理ゾーン内にレーザビームを照射
するために用いるミラー装置が常時保護ガスの保護下に
おかれるようにしておくならば、汚損が回避されるので
殊に有利である．レーザビ−１１を使用する多くの焼入
れ乃至熱処理工場では必ずしもレーザビームを焦市する
必要はなく、従って本発明による措置は極めて大きな直
径範囲の工作物に適用することが出来る．硬度を所望の
値に調節するためには，工作物設計１法と工作物の回転
運動および呟進運動と使用されるレーザ（通常はＣ Ｏ
ｈ−レーザ）の出力とを互いに同調させればよい．本
発明による装置においては、レーザビームを硬化処理ゾ
ーン上に反射させるリング状のミラーが容易に交換され
得るように構成されているので、付加的な直径範囲を効
果的にカバーすることが出来る． 実施例 次に添付図面に示された実施例につき本発明を詳細に説
明する： 硬化処理ヘッド（１）は，例えばほぼ円筒形の外側ケー
シング（７）を有しており、ミラー装置（２）、（３）
．（５）はこの外側ケーシング（７）内に配置されてい
る． 外側ケーシング（７）には開口部が設けられており，そ
の表面を硬化処理しようとするシャフト端部（１１）は
外開口部から硬化処理ヘッド（１）の内部に導入するこ
とが出来る． 外側ケーシング（７）はこの開口部の反対がわにも別の
開口部（７′）を有しており、レーザビーム（６）は硬
化処理ヘッド（１）の外部に位置する図示されてないレ
ーザー源から矢印方向でこの開口部（７′）を経て装置
内に進入する．図から明らかなように，レーザビーム（
６）はシャフト端部（１１）の主軸線に沿って照射され
る．この外側ケーシング（７）の内部には、保持ロッド
（９）により外側ケーシング（７）に固定された内側ケ
ーシング（８）が設けられている．内側ケーシング（８
）と外側ケーシング（７）との間に形成されたスペース
内には、以下に詳しく説明するミラー装ｉＷ （２３
． （３）、（５）が配置されており、このスペース
内にはミラー装置の汚損を防止するための保護ガスを導
入することが可能である． ミラー装置は先づテーパミラー（５）を有しており，テ
ーパミラー（５）はその尖端部がシャフト端部（１１）
のひいてはレーザビーム（６）の軸線上に位置するよう
に内側ケーシング（８）に固定されている．テーパミラ
ー（５）の尖端部は図示されてないレーザー源に向けら
れており、レーザー源は一般に市場に出回っているよう
なー：．酸化炭素（Ｃｏ２）レーザとして構成され，外
側ケーシング（７）の開口部（７′）にフランジ結合可
能である． レーザビーム（６）はテーパミラ−（５）」−に当てら
れてそのテーパ状の周面から外向きに偏向される。この
実施例におけるテーパミラ−（５）のテーパ角度は，９
０゜の偏向が行われるように設定されている．このレー
ザビ−Ａ（６）は、テーパミラー（５）により偏向され
た後で．前記主軸線に対して垂直で平坦なディスク状の
面を形成する．外側ケーシング（７）内における主軸線
から半径方向で見て更に外側には、・１シ坦なミラー面
を有するリング状の偏向ミラー（３）が設けられており
，そのミラー面は主軸線に対して４５＠の傾斜角度を成
している．テーパミラ−（５）から到来したビームはこ
のリング状の偏向ミラー（３）により偏向されるので、
円筒形の中空ビームが形成される．この中空ビームは外
側ケーシング（７）と内側ケーシング（８）との間のス
ペースを通ってシャフト端部（１１）の方向に延び，非
球面状のリングミラー（２）に投射される．このリング
ミラー（２）も矢張り外側ケーシング（７）内に配置さ
れており、ビームをシャフト端部（１１）に向かって内
向きに偏向させる．その際にビームは収斂するので，シ
ャフト端部（１１）においてビームの当てられるリング
状の周面範囲を高温加熱することが出来る．斯くして当
該周面範囲上には硬化処理ゾーン（１０）が形成され、
このゾーンはシャフト端部（１１）の全周に亙り閉じた
リングを形成するように延在せしめられる．ミラー装置
（２）、（３）．（５）は投入されたレーザビーム（６
）が完全に均等に分配されるようにビームの偏向案内を
行うので，硬化処理ゾーン（１０）のどの箇所において
もビームの強度は等しく、従って加熱も均等に行オ）れ
る． シャフ１・端部（１
ー源により熱的に硬化処理する方法であって、必要とさ
れる場合には、工作物とレーザー源との相対運動下で熱
硬化処理しようとする工作物Ａ面をレーザビームにより
局所的に加熱する形式の方法と、この方法を実施するた
めの装置であって，硬化処理しようとする工作物表面上
にレーザビームを放射するためのレーザー源を有し、ま
た必要とされる場合には、工作物とレーザー源との相対
運動を行わせる装置をも有している形式の装置とに関す
る。 従来の技術 金属工作物としての特にシャフト端部の熱的な表面硬化
処理が行われるのは，−・般に，炉内での経済的な焼き
入れを実施するにはその工作物のサイズが大きすぎるか
、或は工作物全体を一貫して焼き入れするにはその処理
時間がかかり過ぎるような場合である．そこで特にシャ
フト端部を硬化処理するためには、焦準されたレーザビ
ームにより工作物表面を加熱して硬化する設備が既に開
発されている． この種の，３２備においては、］二作物としての特にシ
ャフト端部が回動せしめられると同時にその回転方向に
対して垂直に送られ，その際に点状のレーザビームがシ
ャフト端部の周面に沿ってスパイラル状もしくはストリ
ップ状の軌跡を描いてそれに応じた硬化ゾーンを生せし
める。この場合、オーバラップ範囲では更に引き続き硬
化が行われるのに対し、巻き軌跡間のワインディングス
ペースでは加熱が不十分になる恐れがある．そのため従
来の方法によって表面硬化されたシャフト端部では，周
期的に不均一な表面硬化部が生ずることを余儀なくされ
る． 発明が解決しようとする間居点 そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式
による従来の方法および装置に改良を加えて，申し分な
く均質な表面硬化を可能ならしめる点にある。 問題点を解決するための手段 上記の課題を解決すべく提案された本発明の方法によれ
ば、レーザビーｌ＼が硬化処理しようとする少なくとも
ほぼ全工作物表面に互って主方向に延びる硬化処理ゾー
ンでほぼ−様に照射されるようになっている． 更にこの方法を実施するための本発明による装Ｉｄの要
旨は、レーザー源から放射されたレーザビームを面状に
拡敗された光線として形状変換すると共にこの光線を硬
化処理しようとする少なくともほぼ全工作物表面に互っ
て主方向に延びる硬化処理ゾーンに向けて偏向させるた
めに用いられるミラー装置が設けられている点にある．
発明の作用と効果 本発明の特別な利点は、工作物表面を点状に加熱す・る
のではなく硬化処理ゾーンの均等な加熱を行うことが達
成されたところにあり、この場合、硬化処理ゾーンは処
理しようとする工作物の少なくともほぼ全表面に互って
主力向に延びている。 この硬化処理ゾーンが硬化さるべき全領域をカバー出来
ないとしても、工作物とレーザー源との相対運動により
、不均等な加熱が行われることなく処理すべき全工作物
表面が一様に硬化されるまで硬化処理ゾーンを工作物表
面上で移動させることが可能である．斯くして硬化不足
が回避されるのと同様に過剰な硬化処理も避けられる．
本発明による方法および装置におけるその他の有利な構
成は各従属請求項に開示されている．特に円筒形の端部
を処理するため，硬化処理ゾーンは周方向でリング状に
延在せしめられるようになっているので、単にシャフト
を軸力向送りするだけで全シャフト端部の表面を均等に
硬化処理することが出来る． なおこの場合、硬化処理ゾーン内にレーザビームを照射
するために用いるミラー装置が常時保護ガスの保護下に
おかれるようにしておくならば、汚損が回避されるので
殊に有利である．レーザビ−１１を使用する多くの焼入
れ乃至熱処理工場では必ずしもレーザビームを焦市する
必要はなく、従って本発明による措置は極めて大きな直
径範囲の工作物に適用することが出来る．硬度を所望の
値に調節するためには，工作物設計１法と工作物の回転
運動および呟進運動と使用されるレーザ（通常はＣ Ｏ
ｈ−レーザ）の出力とを互いに同調させればよい．本
発明による装置においては、レーザビームを硬化処理ゾ
ーン上に反射させるリング状のミラーが容易に交換され
得るように構成されているので、付加的な直径範囲を効
果的にカバーすることが出来る． 実施例 次に添付図面に示された実施例につき本発明を詳細に説
明する： 硬化処理ヘッド（１）は，例えばほぼ円筒形の外側ケー
シング（７）を有しており、ミラー装置（２）、（３）
．（５）はこの外側ケーシング（７）内に配置されてい
る． 外側ケーシング（７）には開口部が設けられており，そ
の表面を硬化処理しようとするシャフト端部（１１）は
外開口部から硬化処理ヘッド（１）の内部に導入するこ
とが出来る． 外側ケーシング（７）はこの開口部の反対がわにも別の
開口部（７′）を有しており、レーザビーム（６）は硬
化処理ヘッド（１）の外部に位置する図示されてないレ
ーザー源から矢印方向でこの開口部（７′）を経て装置
内に進入する．図から明らかなように，レーザビーム（
６）はシャフト端部（１１）の主軸線に沿って照射され
る．この外側ケーシング（７）の内部には、保持ロッド
（９）により外側ケーシング（７）に固定された内側ケ
ーシング（８）が設けられている．内側ケーシング（８
）と外側ケーシング（７）との間に形成されたスペース
内には、以下に詳しく説明するミラー装ｉＷ （２３
． （３）、（５）が配置されており、このスペース
内にはミラー装置の汚損を防止するための保護ガスを導
入することが可能である． ミラー装置は先づテーパミラー（５）を有しており，テ
ーパミラー（５）はその尖端部がシャフト端部（１１）
のひいてはレーザビーム（６）の軸線上に位置するよう
に内側ケーシング（８）に固定されている．テーパミラ
ー（５）の尖端部は図示されてないレーザー源に向けら
れており、レーザー源は一般に市場に出回っているよう
なー：．酸化炭素（Ｃｏ２）レーザとして構成され，外
側ケーシング（７）の開口部（７′）にフランジ結合可
能である． レーザビーム（６）はテーパミラ−（５）」−に当てら
れてそのテーパ状の周面から外向きに偏向される。この
実施例におけるテーパミラ−（５）のテーパ角度は，９
０゜の偏向が行われるように設定されている．このレー
ザビ−Ａ（６）は、テーパミラー（５）により偏向され
た後で．前記主軸線に対して垂直で平坦なディスク状の
面を形成する．外側ケーシング（７）内における主軸線
から半径方向で見て更に外側には、・１シ坦なミラー面
を有するリング状の偏向ミラー（３）が設けられており
，そのミラー面は主軸線に対して４５＠の傾斜角度を成
している．テーパミラ−（５）から到来したビームはこ
のリング状の偏向ミラー（３）により偏向されるので、
円筒形の中空ビームが形成される．この中空ビームは外
側ケーシング（７）と内側ケーシング（８）との間のス
ペースを通ってシャフト端部（１１）の方向に延び，非
球面状のリングミラー（２）に投射される．このリング
ミラー（２）も矢張り外側ケーシング（７）内に配置さ
れており、ビームをシャフト端部（１１）に向かって内
向きに偏向させる．その際にビームは収斂するので，シ
ャフト端部（１１）においてビームの当てられるリング
状の周面範囲を高温加熱することが出来る．斯くして当
該周面範囲上には硬化処理ゾーン（１０）が形成され、
このゾーンはシャフト端部（１１）の全周に亙り閉じた
リングを形成するように延在せしめられる．ミラー装置
（２）、（３）．（５）は投入されたレーザビーム（６
）が完全に均等に分配されるようにビームの偏向案内を
行うので，硬化処理ゾーン（１０）のどの箇所において
もビームの強度は等しく、従って加熱も均等に行オ）れ
る． シャフ１・端部（１
【）を硬化処理ゾーン（１０）内に
進入させる開口部付近では．外側ケーシング（７）と内
側ケーシング（８）とが互いに接近してリング状ギャッ
プ（４）を形成している．非球面状のリングミラー（２
）から収斂するビームはこのリング状ギャップ（４）を
通って硬化処理ゾーン（１０）上に投射される．このリ
ング状ギャップ（４）が比較的秋く形成されていること
によって得られる効果は、ミラー装置（２）．（３）．
（５）の汚れを防止すべく外側ケーシング（７）と内側
ケーシング（８）との間におかれたスベースに、保護ガ
スを過剰にではなく適正な量だけ通流させ得るところに
ある。更に図面には示されていないが、例えば薄層板か
ら構成したシャッターをリング状ギャップ（４）に取り
付けておくならば，ガスの損失をより一層軽減すること
が可能であり、シャッターは装置の作動時つまり保護ガ
スの通流時に開放され、それ以外の時には閉鎖状態を保
たれる． 操作中にはシャフト端部（１１）がその主軸線方向で硬
化処理ヘッド（】）内に均等に送り込まれるので，硬化
処理ゾーン（１０）はシャフト・の自由端部を起点とし
てシャフ１・端部（１１）の硬化さるべき全表面笥四に
互って移動せしめられる。 シャフト端部（１１）の送り速度は，レーザー源の出力
を考慮したヒで所望の硬化処理が達成されるような値に
設定される． 内側ケーシング（８）と外側ケーシング（７）とを接合
する保持ロンド（９）は、００，−レーザの赤外線を透
過させない材料から構成することが可能である．但しそ
の場合には、ビーム通路の一部に影がさすことにより不
均質性を招く恐れがあるが、この踵のシャドー形成は、
シャフト端部（１［）にその本来の送り運動と共に付加
的な低速回動運動を与えることによって容易に補償する
ことが出来る． またこの措置に対する二者択一的な手段として、リング
状の偏向ミラー（３）と非球面状のリングミラー（２）
とにその数，ポジション、形状が保持ロッド（９）の数
、ポジション，形状に合わされた周期的な企み乃至形状
偏倚部を形成してシャドー形成を回避するようにしてお
くならば，中し分のない硬化処理ゾーンが得られろ．な
おこの場合には，シャフト端部（Ｊ１）を回動させる必
要がない． 更に硬化処理ゾーン（１０）におけろ不均質性を回避す
るための別の措置として，外側ケーシング（７）と内側
ケーシング（８）との継手要素を赤外線透過性の材料か
ら構成することが可ｆ１｝１であって，例えばこの場合
は保持ロンド（９）の代りに赤外線透過性の材料（例え
ば珪素）がら成る円筒形のスベーサ兼保持リングが用い
られる。 ところで、本発明による装置の構成を多くの点で異なる
態様のものとして実施し得ることは言を俟たない．例え
ば、リングミラーを交換し得るように構成することが可
能であって，特に非球面状のリングミラーを異なった鏡
面曲率を有する別のミラーと交換するならば，レーザビ
ームの収斂度を異なる直径の工作物処理に適した値に調
節することが出来る．更にレーザビームは、テーパミラ
ー（５）及び偏向ミラー（３）のところで必ずしも直角
に方向変更を行わなくてもよい．
進入させる開口部付近では．外側ケーシング（７）と内
側ケーシング（８）とが互いに接近してリング状ギャッ
プ（４）を形成している．非球面状のリングミラー（２
）から収斂するビームはこのリング状ギャップ（４）を
通って硬化処理ゾーン（１０）上に投射される．このリ
ング状ギャップ（４）が比較的秋く形成されていること
によって得られる効果は、ミラー装置（２）．（３）．
（５）の汚れを防止すべく外側ケーシング（７）と内側
ケーシング（８）との間におかれたスベースに、保護ガ
スを過剰にではなく適正な量だけ通流させ得るところに
ある。更に図面には示されていないが、例えば薄層板か
ら構成したシャッターをリング状ギャップ（４）に取り
付けておくならば，ガスの損失をより一層軽減すること
が可能であり、シャッターは装置の作動時つまり保護ガ
スの通流時に開放され、それ以外の時には閉鎖状態を保
たれる． 操作中にはシャフト端部（１１）がその主軸線方向で硬
化処理ヘッド（】）内に均等に送り込まれるので，硬化
処理ゾーン（１０）はシャフト・の自由端部を起点とし
てシャフ１・端部（１１）の硬化さるべき全表面笥四に
互って移動せしめられる。 シャフト端部（１１）の送り速度は，レーザー源の出力
を考慮したヒで所望の硬化処理が達成されるような値に
設定される． 内側ケーシング（８）と外側ケーシング（７）とを接合
する保持ロンド（９）は、００，−レーザの赤外線を透
過させない材料から構成することが可能である．但しそ
の場合には、ビーム通路の一部に影がさすことにより不
均質性を招く恐れがあるが、この踵のシャドー形成は、
シャフト端部（１［）にその本来の送り運動と共に付加
的な低速回動運動を与えることによって容易に補償する
ことが出来る． またこの措置に対する二者択一的な手段として、リング
状の偏向ミラー（３）と非球面状のリングミラー（２）
とにその数，ポジション、形状が保持ロッド（９）の数
、ポジション，形状に合わされた周期的な企み乃至形状
偏倚部を形成してシャドー形成を回避するようにしてお
くならば，中し分のない硬化処理ゾーンが得られろ．な
おこの場合には，シャフト端部（Ｊ１）を回動させる必
要がない． 更に硬化処理ゾーン（１０）におけろ不均質性を回避す
るための別の措置として，外側ケーシング（７）と内側
ケーシング（８）との継手要素を赤外線透過性の材料か
ら構成することが可ｆ１｝１であって，例えばこの場合
は保持ロンド（９）の代りに赤外線透過性の材料（例え
ば珪素）がら成る円筒形のスベーサ兼保持リングが用い
られる。 ところで、本発明による装置の構成を多くの点で異なる
態様のものとして実施し得ることは言を俟たない．例え
ば、リングミラーを交換し得るように構成することが可
能であって，特に非球面状のリングミラーを異なった鏡
面曲率を有する別のミラーと交換するならば，レーザビ
ームの収斂度を異なる直径の工作物処理に適した値に調
節することが出来る．更にレーザビームは、テーパミラ
ー（５）及び偏向ミラー（３）のところで必ずしも直角
に方向変更を行わなくてもよい．
図はシャフト端部を硬化する際に用いる硬化処理ヘッド
を概略的に示した断面図である．１ 硬化処理ヘッド、
２・３・５ ミラー装置，４ リング状ギャップ、６
レーザビーム、７外側ケーシング，７′開口部、８ 内
側ケーシング、９ 保持ロッド、１０ 硬化処理ゾーン
，ｊ１ シャフト端部．
を概略的に示した断面図である．１ 硬化処理ヘッド、
２・３・５ ミラー装置，４ リング状ギャップ、６
レーザビーム、７外側ケーシング，７′開口部、８ 内
側ケーシング、９ 保持ロッド、１０ 硬化処理ゾーン
，ｊ１ シャフト端部．
Claims (17)
- （１）金属工作物、特にシャフト端部の表面をレーザー
源により熱的に硬化処理する方法であって、必要とされ
る場合には、工作物とレーザー源との相対運動下で熱硬
化処理しようとする工作物表面をレーザビームにより局
所的に加熱する形式の方法において、硬化処理しようと
する少なくともほぼ全工作物表面に亙って主方向に延び
る硬化処理ゾーンでほぼ一様にレーザビームを照射する
ことを特徴とする方法。 - （２）硬化処理ゾーンをこれが工作物周面をリング状に
囲繞して閉じるように延在させることを特徴とする請求
項（１）記載の方法。 - （３）硬化処理ゾーンのを方向に対して垂直な方向での
工作物とレーザー源との相対運動を生ぜしめることを特
徴とする請求項（１）又は（２）に記載の方法。 - （４）硬化処理ゾーンを保護ガスにより保護された状態
に保っておくことを特徴とする請求項（１）〜（３）の
いづれか１項に記載の方法。 - （５）金属工作物、特にシャフト端部の表面をレーザー
源により熱的に硬化処理する装置であって、硬化処理し
ようとする工作物表面上にレーザビームを放射するため
のレーザー源を有し、また必要とされる場合には、工作
物とレーザー源との相対運動を行わせる装置をも有して
いる形式のものにおいて、レーザー源から放射されたレ
ーザビーム（６）を面状に拡散された光線として形状変
換すると共にこの光線を硬化処理しようとする少なくと
もほぼ全工作物表面に亙って主方向に延びる硬化処理ゾ
ーン（１０）に向けて偏向させるために用いられるミラ
ー装置（２）、（３）、（５）が設けられていることを
特徴とする装置。 - （６）レーザー源がそのレーザビーム（６）を仮想工作
物軸線に沿って放射するように工作物（１１）に対し相
対的に配置されており、ミラー装置がテーパミラー（５
）と偏向ミラー（３）とリングミラー（２）とから構成
されており、仮想工作物軸線に沿って配置されレーザー
源側にテーパ尖端部を有するテーパミラー（５）が、工
作物軸線を中心とした１つのディスク面内でレーザビー
ム（６）を外向きに拡散させ、このディスク面の平面内
でディスク面に対し傾斜配置されたリング状で平坦な偏
向ミラー（３）が、レーザビームを中空のビームとして
形状変換し、更に非球面状のリングミラー（２）がこの
中空ビームを収斂させ硬化処理ゾーン（１０）上に反射
させることを特徴とする請求項（５）記載の装置。 - （７）工作物（１１）とミラー装置（２）、（３）、（
５）とを仮想工作物軸線に沿って相対運動させるための
装置が設けられ、更に必要とされる場合には、工作物（
１１）とミラー装置（２）、（３）、（５）とをこの仮
想工作物軸線を中心として相対回動させるための装置も
設けられていることを特徴とする請求項（６）記載の装
置。 - （８）ミラー装置（２）、（３）、（５）が外側ケーシ
ング（７）内に配置されており、この外側ケーシング（
７）には工作物（１１）を少なくとも部分的に進入させ
るための開口部がもうけられていることを特徴とする請
求項（５）〜（７）のいづれか１項に記載の装置。 - （９）外側ケーシング（７）がその外部に配置されたレ
ーザー源からのレーザビームを進入させるための更に別
の開口部（７′）を有していることを特徴とする請求項
（８）記載の装置。 - （１０）保護ガスを外側ケーシング（７）内に供給する
ための装置が設けられていることを特徴とする請求項（
８）又は（９）に記載の装置。 - （１１）内側ケーシング（８）が外側ケーシング（７）
におけるビーム通路の内側に設けられており、この内側
ケーシング（８）が硬化処理ゾーン（１０）の近くで外
側ケーシング（７）との間にリング状ギャップ（４）を
形成していることを特徴とする請求項（８）〜（１０）
のいづれか１項に記載の装置。 - （１２）保護ガスを外側ケーシング（７）と内側ケーシ
ング（８）との間のスペース内に供給するための装置が
設けられていることを特徴とする請求項（１１）記載の
装置。 - （１３）リング状ギャップ（４）がシャッター、例えば
薄層板シャッターを有しており、硬化処理装置の非稼働
時にはこの薄層板がリング状ギャップ（４）を遮断し、
稼働時にはこれを開放することを特徴とする請求項（１
１）又は（１２）に記載の装置。 - （１４）テーパミラー（５）が内側ケーシング（８）に
固定されていることを特徴とする請求項（１１）〜（１
３）のいづれか１項に記載の装置。 - （１５）内側ケーシング（８）がビーム通路を横断する
要素（９）により外側ケーシング（７）に固定されてい
ることを特徴とする請求項（１１）〜（１４）のいづれ
か１項に記載の装置。 - （１６）要素（９）がレーザービームを透過させる材料
から構成され、特に赤外線透過性の材料から成るスペー
サ兼保持リングを有していることを特徴とする請求項（
１５）記載の装置。 - （１７）レーザビームを殆どあるいは全く透過させない
材料から要素（９）を製作する場合、ミラー装置、それ
も特に平坦な偏向ミラー（２）、（３）には、ビームの
方向で見て要素（９）の先方に位置する周期的な歪みが
設けられ、要素（９）の数とポジションとに応じた数お
よびポジションで設けられるこれらの歪みが、要素（９
）によって形成されるシャドーを相殺するように構成さ
れていることを特徴とする請求項（１５）記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3903616A DE3903616C1 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | |
| DE3903616.2 | 1989-02-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02290914A true JPH02290914A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=6373584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2029364A Pending JPH02290914A (ja) | 1989-02-08 | 1990-02-08 | 金属工作物の表面を熱的に硬化する方法並びにこの方法を実施するための装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5096511A (ja) |
| EP (1) | EP0382125A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02290914A (ja) |
| DE (1) | DE3903616C1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5449879A (en) * | 1993-10-07 | 1995-09-12 | Laser Machining, Inc. | Laser beam delivery system for heat treating work surfaces |
| DE19914826A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-09-14 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen für Röntgenröhren |
| US6362455B1 (en) * | 2000-03-07 | 2002-03-26 | Corning Incorporated | Spinning mirror laser system with focused beam |
| US6860960B1 (en) | 2000-09-05 | 2005-03-01 | Scimed Life Systems, Inc. | Method of applying a laser beam around the circumference of a catheter |
| EP1477264A1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-17 | Lasag Ag | Apparatus for generating a rotating laser beam |
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| CN105397312B (zh) * | 2014-09-11 | 2017-06-27 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种光纤激光高效加工头 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4197157A (en) * | 1975-03-19 | 1980-04-08 | Arthur D. Little, Inc. | Method for forming refractory tubing |
| US4456811A (en) * | 1982-06-21 | 1984-06-26 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | Method of and apparatus for heat treating axisymmetric surfaces with an annular laser beam |
| JPS60149712A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レ−ザ焼入れ方法 |
| DD249428A1 (de) * | 1986-06-02 | 1987-09-09 | Jenaer Glaswerk Veb | Anordnung zum trennen oder fuegen von hohlprofilen mittels laser |
| JPS63188486A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-04 | Japan Tobacco Inc | 帯状シ−ト材料の穿孔方法及び装置 |
| CH674954A5 (ja) * | 1988-02-02 | 1990-08-15 | Graf & Co Ag |
-
1989
- 1989-02-08 DE DE3903616A patent/DE3903616C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-02-03 EP EP90102152A patent/EP0382125A1/de not_active Withdrawn
- 1990-02-06 US US07/475,782 patent/US5096511A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-08 JP JP2029364A patent/JPH02290914A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5096511A (en) | 1992-03-17 |
| DE3903616C1 (ja) | 1990-08-02 |
| EP0382125A1 (de) | 1990-08-16 |
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