JPH0241154Y2 - - Google Patents
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- JPH0241154Y2 JPH0241154Y2 JP1987104421U JP10442187U JPH0241154Y2 JP H0241154 Y2 JPH0241154 Y2 JP H0241154Y2 JP 1987104421 U JP1987104421 U JP 1987104421U JP 10442187 U JP10442187 U JP 10442187U JP H0241154 Y2 JPH0241154 Y2 JP H0241154Y2
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- laser
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Description
【考案の詳細な説明】
[考案の目的]
(産業上の利用分野)
本考案は、レーザビームを利用してワークの表
面の特性を改善するレーザ表面処理装置に係り、
さらに詳細には、ワークの表面に焼入れを行なう
装置に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Field of industrial application) The present invention relates to a laser surface treatment device that uses a laser beam to improve the surface characteristics of a workpiece.
More specifically, the present invention relates to an apparatus for hardening the surface of a workpiece.
(従来の技術)
レーザビームをワークの表面に照射して、ワー
ク表面を急加熱し、ワークの自己冷却により硬化
層を形成するレーザ焼入れ技術は、ワークの必要
箇所のみの局部焼入れができること、焼入時の形
状の熱変形が極めて小さいこと、冷却のための
油、水等が不要であること、等の特徴がある。(Prior technology) Laser hardening technology, which irradiates the workpiece surface with a laser beam to rapidly heat the workpiece surface and form a hardened layer by self-cooling the workpiece, has the following advantages: It has the following characteristics: thermal deformation of the shape at the time of insertion is extremely small, and no oil, water, etc. are required for cooling.
ところで、従来、ワークの表面に焼入れを行な
う場合、焦点はずし等を行なつて、スポツト径が
所定の径になるようにしていた。また、レーザビ
ームの断面形状は円形が一般的であつた。さら
に、ワークの加工位置や加工条件のデータは、ワ
ークに応じてその都度入力している。 By the way, conventionally, when hardening the surface of a workpiece, defocusing or the like is performed so that the spot diameter becomes a predetermined diameter. Further, the cross-sectional shape of the laser beam has generally been circular. Furthermore, data on the machining position and machining conditions of the workpiece are input each time depending on the workpiece.
(考案が解決しようとする問題点)
焦点はずしを行なつてワークの表面に焼入れを
行なう場合、ワーク表面におけるレーザビームの
スポツト径が常に一定である必要がある。したが
つて、レーザビームのスポツトを形成するための
集光レンズとワークの処理表面との距離が変化し
易く、均一的な焼入れを行なうことが困難である
という問題点があつた。(Problems to be Solved by the Invention) When hardening the surface of a workpiece by defocusing, the spot diameter of the laser beam on the surface of the workpiece must always be constant. Therefore, there is a problem in that the distance between the condensing lens for forming the laser beam spot and the processing surface of the workpiece tends to change, making it difficult to uniformly harden the workpiece.
また、レーザビームの断面形状が円形状である
ために、例えば円柱の外周面に焼入れを行なう場
合、焼入れ開始位置と終了位置は円弧が接触する
態様となるので、焼入れ開始位置と終了位置との
境界はくびれた態様となり、焼入れ幅が狭いもの
となる。そこで、焼入れ幅がほぼ一定となるよう
に、焼入れ開始位置と終了位置とを重ね合わせる
と、焼入れ開始位置は焼入れの開始時と終了時と
の2回加熱されることとなり、質的に均一な焼入
れを行なうことが困難であるという問題点があつ
た。 In addition, since the cross-sectional shape of the laser beam is circular, when hardening the outer circumferential surface of a cylinder, for example, the hardening start position and end position will be in a manner where the arcs touch, so the hardening start position and end position will be in contact with each other. The boundary becomes constricted and the quenched width becomes narrow. Therefore, by overlapping the quenching start position and end position so that the quenching width is approximately constant, the quenching start position will be heated twice, at the start and end of quenching, resulting in a qualitatively uniform There was a problem in that it was difficult to harden.
さらに、ワークに応じて加工条件等をその都度
設定するのでは、加工の無人化を図る上において
問題がある。そこで、適宜のセンサーを用いてワ
ークの加工位置を検出し、その都度加工条件等を
設定することも考えられるが、加工条件の設定に
時間を要し、非能率的であるという問題点があ
る。 Furthermore, setting machining conditions and the like each time depending on the workpiece poses a problem in achieving unmanned machining. Therefore, it is possible to use an appropriate sensor to detect the machining position of the workpiece and set the machining conditions each time, but this has the problem that setting the machining conditions takes time and is inefficient. .
本考案は、上述のごとき問題点に鑑みてなされ
たものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems.
[考案の構成]
(問題点を解決するための手段)
前述のごとき従来の問題点を解決するために、
本考案は、表面処理すべきワークを支承するワー
クテーブルと、上記ワークへ照射すべきレーザビ
ームを発振するレーザ発振器と、レーザ発振器か
ら発振されたレーザビームの断面形状を、所望の
断面形状に変形すると共に断面形状内におけるビ
ームの強度分布をほぼ均一化するビーム変形手段
と、ビーム変形手段を経過したレーザビームを平
行光線化する平行化手段と、平行化されたレーザ
ビームを前記ワークの処理すべき表面に照射する
加工ヘツドと、前記ワークの加工位置データを得
るためにワークを撮像する撮像手段と、ワークの
加工位置および加工条件のデータを予め記憶して
おくメモリー手段と、を備えてなるものである。[Structure of the invention] (Means for solving the problems) In order to solve the conventional problems as mentioned above,
The present invention includes a work table that supports a workpiece to be surface-treated, a laser oscillator that oscillates a laser beam to irradiate the workpiece, and a cross-sectional shape of the laser beam oscillated from the laser oscillator that is transformed into a desired cross-sectional shape. At the same time, a beam deforming means for substantially uniformizing the intensity distribution of the beam within the cross-sectional shape, a collimating means for collimating the laser beam that has passed through the beam deforming means, and a collimating means for converting the collimated laser beam into a parallel beam, which is used to process the workpiece. a processing head that irradiates the surface to be processed, an imaging device that images the workpiece in order to obtain processing position data of the workpiece, and a memory device that stores data on the processing position and processing conditions of the workpiece in advance. It is something.
(作用)
前記構成により、レーザ発振器から発振された
レーザビームは平行光線化されてワークに照射さ
れるので、加工ヘツドとワークとの間の距離が変
化したような場合であつても、ワークへの照射部
のエネルギー密度は一定である。したがつて、ワ
ークの表面に均一的な焼入れを行なうことができ
る。(Function) With the above configuration, the laser beam oscillated from the laser oscillator is collimated and irradiated onto the workpiece, so even if the distance between the processing head and the workpiece changes, the laser beam emitted from the laser oscillator will not reach the workpiece. The energy density of the irradiated part is constant. Therefore, uniform hardening can be performed on the surface of the workpiece.
前述のごとくレーザビームをワークに照射する
に際し、レーザビームの断面形状は、1部分に平
行状部分を有する断面形状に形成され、かつ断面
形状内におけるビームの強度分布をほぼ均一化さ
れているので、幅広く焼入れを行なうことができ
ると共に、焼入れ開始位置と終了位置とを重ね合
わせることなしに、全体の焼入れ幅を均一的にで
きる。 As mentioned above, when irradiating a workpiece with a laser beam, the cross-sectional shape of the laser beam is formed to have a parallel portion in one part, and the intensity distribution of the beam within the cross-sectional shape is made almost uniform. In addition to being able to perform hardening over a wide range, the entire hardening width can be made uniform without overlapping the hardening start and end positions.
また、ワークのレーザ焼入れを行なうに際して
の加工位置は撮像手段がワークを撮像して、メモ
リー手段に予め記憶されている加工パターンと比
較のともに加工位置及び加工条件を選定し、ワー
クの必要箇所にレーザ焼入れを行なう。 In addition, when performing laser hardening on a workpiece, the processing position is determined by imaging the workpiece using an imaging means, comparing it with a processing pattern previously stored in the memory means, and selecting the processing position and processing conditions. Perform laser hardening.
(実旋例)
第1図、第2図を参照するに、本実旋例に係る
レーザ表面処理装置1は、表面処理すべきワーク
Wを支承するワークテーブル3を備え、かつワー
クテーブ3の側方位置には、ワークWへ照射すべ
きレーザビームLBを発振するレーザ発振器5を
備えている。このレーザ発振器5は、一般的なも
のでよいので、その詳細については説明を省略す
る。(Actual example) Referring to FIGS. 1 and 2, a laser surface treatment apparatus 1 according to this example includes a work table 3 that supports a workpiece W to be surface-treated. A laser oscillator 5 that oscillates a laser beam LB to irradiate the workpiece W is provided at a side position. Since this laser oscillator 5 may be of a general type, a detailed explanation thereof will be omitted.
上記ワークテーブル3は、ワークWの着脱を行
なう着脱位置とレーザ焼入れを行なう加工位置と
の間を、X軸サーボモータ(図示省略)の駆動に
よつてX軸方向(第1図,第2図において左右方
向)に移動しかつ位置決めされる移動テーブル7
および移動テーブル7に支承され、旋回,割出用
のサーボモータ(図示省略)の駆動によつて水平
に回転自在な回転テーブル9を備えてなるもので
ある。上記回転テーブル9上にワークWが適宜の
取付具、例えばマグネツトチヤツク等(図示省
略)を介して水平に取付けられる。本実旋例にお
いて、上記ワークWは、適数箇所に孔Hを備えた
円盤を例示してある。 The work table 3 is moved in the X-axis direction (see Figs. 1 and 2) by driving an A movable table 7 that is moved and positioned in the horizontal direction)
The rotary table 9 is supported by a movable table 7 and is horizontally rotatable by driving a servo motor (not shown) for turning and indexing. The workpiece W is horizontally mounted on the rotary table 9 via a suitable fixture, such as a magnetic chuck (not shown). In this example, the work W is illustrated as a disk having holes H at an appropriate number of locations.
上記構成において、移動テーブル7の移動位置
決め及び回転テーブル9の回転および回転位置決
め等をNC装置の制御のもとに自動的に行なうこ
とにより、ワークWの所望の孔Hを所定位置に位
置決めできるものである。 In the above configuration, the desired hole H of the work W can be positioned at a predetermined position by automatically performing the movement positioning of the movable table 7 and the rotation and rotational positioning of the rotary table 9 under the control of the NC device. It is.
第1図、第2図より理解されるように、前記ワ
ークテーブル3の移動領域の側方位置にはコラム
11が立設してあり、このコラム11には、ワー
クテーブル3の移動領域の上方を横切つてY軸方
向に延伸したガイド部材13が片持式に支承され
ている。上記ガイド部材13には、前記レーザ発
振器5からのレーザビームLBを前記ワークWの
所望位置へ照射する加工ヘツド15がY軸方向へ
移動自在に支承されている。この加工ヘツド15
は、前記コラム11に装着したサーボモータSM
の駆動によつてY軸方向へ移動、位置決めされる
ものである。 As can be understood from FIGS. 1 and 2, a column 11 is provided upright at a side position of the movement area of the work table 3. A guide member 13 extending across the Y-axis direction is supported in a cantilevered manner. A processing head 15 that irradiates a desired position of the workpiece W with a laser beam LB from the laser oscillator 5 is supported on the guide member 13 so as to be movable in the Y-axis direction. This processing head 15
is the servo motor SM attached to the column 11.
It is moved and positioned in the Y-axis direction by driving.
上記構成により、加工ヘツド15をY軸方向に
移動位置決めしてワークWの所望位置と対応せし
め、レーザ発振器5からのレーザビームLBをワ
ークWに照射することにより、ワークWの所望位
置の焼入れが行なわれ得ることが理解されよう。 With the above configuration, the processing head 15 is moved and positioned in the Y-axis direction to correspond to the desired position of the workpiece W, and the workpiece W is irradiated with the laser beam LB from the laser oscillator 5, thereby hardening the desired position of the workpiece W. It will be understood that it can be done.
ところで、ワークWの表面にレーザ焼入れを行
なうに当り、ワーク表面の反射率が高い場合に
は、ワーク表面に適宜のコーテイング処理を行な
う必要がある。したがつて本実旋例においては、
前記ワークテーブル3の移動領域の側方位置、表
面コーテイング装置16が配置してある。この表
面コーテイング装置16は、例えばリン酸マンガ
ン、カーボン粉末、炭化硅素等のごとき適宜のコ
ーテイング材料をワークWの所望表面に塗布する
作用をなすもので、例えば一般的な塗装ロボツト
等よりなるものである。 By the way, when performing laser hardening on the surface of the workpiece W, if the reflectance of the workpiece surface is high, it is necessary to perform an appropriate coating treatment on the workpiece surface. Therefore, in this practical example,
A surface coating device 16 is located on the side of the movement area of the work table 3. This surface coating device 16 acts to apply a suitable coating material such as manganese phosphate, carbon powder, silicon carbide, etc. to the desired surface of the workpiece W, and may be composed of, for example, a general coating robot or the like. be.
ワークWの所望箇所にレーザ焼入れを行なうに
際し、レーザビームLBの断面形状を所望の断面
形状となし、かつ断面形状内におけるビームの強
度分布をほぼ均一化してレーザ焼入れを均一的に
行なうために、前記加工ヘツド13にはビーム変
形手段が設けられている。また、加工ヘツド13
には、ワークWに予め穿設された孔Hの数や配置
パターンを検出するための撮像手段として、例え
ばCCDカメラのごとき撮像装置17が取付けら
れている。 When performing laser hardening on a desired location of the workpiece W, in order to make the cross-sectional shape of the laser beam LB the desired cross-sectional shape and to make the intensity distribution of the beam approximately uniform within the cross-sectional shape to uniformly perform laser hardening, The processing head 13 is provided with beam deforming means. In addition, the processing head 13
An imaging device 17 such as a CCD camera, for example, is installed as an imaging means for detecting the number and arrangement pattern of holes H previously drilled in the workpiece W.
より詳細には、第3図に示されるように、前記
加工ヘツド13内には垂直な支持板19が設けら
れており、この支持板19に前記ビーム変形手段
が設けられている。すなわち、前記支持板19に
は、前記レーザ発振器5から発振されたレーザビ
ームLBを下方向に反射する第1のベンドミラー
21が装着してある。また、支持板19の下部付
近には、上記第1のベンドミラー21に対応して
インテグレーシヨンミラー23が反射方向を微調
節自在に装着してある。 More specifically, as shown in FIG. 3, a vertical support plate 19 is provided within the processing head 13, and the beam deformation means is provided on this support plate 19. That is, a first bend mirror 21 is mounted on the support plate 19 to reflect the laser beam LB emitted from the laser oscillator 5 downward. Further, near the lower part of the support plate 19, an integration mirror 23 is mounted in correspondence with the first bend mirror 21 so that the direction of reflection can be finely adjusted.
上記インテグレーシヨンミラー23は、レーザ
発振器5からのレーザビームLBの断面形状を、
本実旋例においては丸から四角形状に変形すると
共に、レーザビームLBの断面形状内におけるビ
ームの強度分布をほぼ均一化するためのもので、
凹面基板25上に矩形状の平面鏡27を多数取付
けて構成してある。すなわち、多数の平面鏡27
は、焦点面が四角形状になり、かつビーム強度が
均一化するように、それぞれ適宜に配置してあ
る。したがつて、換言すれば、インテグレーシヨ
ンミラー23の焦点面において、レーザビーム
LBの断面形状は四角形状となり、かつビーム強
度は断面の領域に亘つて均一的になる。なお、上
記インテグレーシヨンミラー23の焦点距離は大
きく設定してある。 The integration mirror 23 changes the cross-sectional shape of the laser beam LB from the laser oscillator 5.
In this practical example, the laser beam LB is transformed from a round shape to a square shape, and the beam intensity distribution within the cross-sectional shape of the laser beam LB is made almost uniform.
A large number of rectangular plane mirrors 27 are mounted on a concave substrate 25. That is, a large number of plane mirrors 27
are appropriately arranged so that the focal plane has a rectangular shape and the beam intensity is uniform. Therefore, in other words, at the focal plane of the integration mirror 23, the laser beam
The cross-sectional shape of the LB is square, and the beam intensity is uniform over the cross-sectional area. Note that the focal length of the integration mirror 23 is set to be large.
上記インテグレーシヨンミラー23において、
凹面基板25を支持したサポートプレート29
は、それぞれ付勢方向の異なる複数のスプリング
31および複数のボルト33を介して、支持板1
9に取付けたブラケツト35に揺動可能に支持さ
れている。また、上記サポートプレート29は、
ブラケツト35に装着した複数のマイクロメータ
37によつて微調節自在に支承されている。した
がつて、マイクロメータ37を操作することによ
り、レーザビームLBの反射方向を微調節するこ
とができる。 In the integration mirror 23,
Support plate 29 supporting concave substrate 25
supports the support plate 1 through a plurality of springs 31 and a plurality of bolts 33, each biased in a different direction.
It is swingably supported by a bracket 35 attached to 9. Further, the support plate 29 is
It is supported by a plurality of micrometers 37 attached to a bracket 35 for fine adjustment. Therefore, by operating the micrometer 37, the direction of reflection of the laser beam LB can be finely adjusted.
さらに前記支持板19の上部付近には、第2の
ベンドミラー39が装着してある。この第2のベ
ンドミラー39は、前記インテグレーシヨンミラ
ー23からのレーザビームLBを垂直下方向に反
射するもので、反射方向を微調節自在に設けられ
ている。第の2ベンドミラー39を微調節するた
めの構成は、前記インテグレーシヨンミラー23
の構成と同様の構成である。 Furthermore, a second bend mirror 39 is attached near the top of the support plate 19. This second bend mirror 39 reflects the laser beam LB from the integration mirror 23 vertically downward, and is provided so that the reflection direction can be finely adjusted. The configuration for finely adjusting the second bend mirror 39 includes the integration mirror 23
The configuration is similar to that of .
上記第2のベンドミラー39の下方位置には、
レーザビームLBを平行光線化する平行化手段と
して凹レンズ41が配置してある。この凹レンズ
41の焦点位置は、前記インテグレーシヨンミラ
ー23の焦点に合わせてある。したがつて、この
凹レンズ41を経たレーザビームLBは断面形状
が四角形状の平行光線となつて垂直下方向に照射
されることとなる。 At the lower position of the second bend mirror 39,
A concave lens 41 is arranged as a collimating means for collimating the laser beam LB. The focal position of this concave lens 41 is aligned with the focal point of the integration mirror 23. Therefore, the laser beam LB passing through the concave lens 41 becomes a parallel light beam with a square cross section and is irradiated vertically downward.
レーザビームLBをワークWの周面あるいはワ
ークWの孔Hの内周面へ照射するために、前記凹
レンズ41の下方位置には、レーザビームLBを
水平に反射するベンドミラー43を下端部に備え
たミラー支持部材45が上下動自在かつ水平に回
転自在に支承されている。 In order to irradiate the laser beam LB onto the peripheral surface of the workpiece W or the inner peripheral surface of the hole H of the workpiece W, a bend mirror 43 is provided at the lower end of the concave lens 41 to horizontally reflect the laser beam LB. A mirror support member 45 is supported so as to be vertically movable and horizontally rotatable.
より詳細には、第4図に示されるように、前記
支持板19の背面には、軸承ブロツク47を介し
てボールネジのごとき螺子杆49が垂直にかつ回
転自在に支承されてる。この螺子杆49に螺合し
たナツト部材51を備えた昇降ブラケツト53
が、支持板19の背面に垂直に設けられたガイド
部材55に上下動自在に案内支承されている。し
たがつて、前記螺子杆49と出力軸が連結され、
支持板19に装着されたサーボモータ57の駆動
により、昇降ブラケツト53が上下動されること
となる。 More specifically, as shown in FIG. 4, a threaded rod 49 such as a ball screw is vertically and rotatably supported on the back surface of the support plate 19 via a bearing block 47. Lifting bracket 53 equipped with a nut member 51 screwed into this threaded rod 49
is guided and supported by a guide member 55 vertically provided on the back surface of the support plate 19 so as to be vertically movable. Therefore, the screw rod 49 and the output shaft are connected,
The lifting bracket 53 is moved up and down by driving a servo motor 57 mounted on the support plate 19.
上記昇降ブラケツト53の下部に水平に取付け
た支持ブラケツト59に前記ミラー支持部材45
が支承されている。すなわち、上記支持ブラケツ
ト59は、垂直なレーザビームLBの光路を横切
る位置迄延伸しており、レーザビームLBに対応
する位置には透孔61が穿設してある。この支持
ブラケツト59の下面には、ボス部63を中央部
に備えたフランジ部材65が取付けてあり、フラ
ンジ部材65の下部には円筒形状の外筒部材67
が取付けてある。この外筒部材67の内部には環
状の内筒部在69が回転自在に支承されている。 The mirror support member 45 is attached to a support bracket 59 horizontally attached to the lower part of the lift bracket 53.
is supported. That is, the support bracket 59 extends to a position that crosses the optical path of the vertical laser beam LB, and a through hole 61 is bored at a position corresponding to the laser beam LB. A flange member 65 having a boss portion 63 in the center is attached to the lower surface of the support bracket 59, and a cylindrical outer cylinder member 67 is attached to the lower part of the flange member 65.
is installed. An annular inner cylinder member 69 is rotatably supported inside the outer cylinder member 67.
上記内筒部材69の上部には、前記フランジ部
材65のボス部63に回転自在に支承された従動
プーリ71が一体的に取付けてある。この従動プ
ーリ71に掛回したベルト73は、前記支持ブラ
ケツト59に装着したモータ75に取付けた駆動
プーリ77に掛回してある。上記内筒部材69の
下部には、環状の水冷室79を備えた環状部材8
1が一体的に取付けてあり、この還状部材81の
下部にパイプ状の前記ミラー支持部材45が取付
けてある。 A driven pulley 71 rotatably supported by the boss portion 63 of the flange member 65 is integrally attached to the upper part of the inner cylinder member 69. A belt 73 that is wound around the driven pulley 71 is wound around a drive pulley 77 that is attached to a motor 75 that is attached to the support bracket 59. An annular member 8 provided with an annular water cooling chamber 79 at the lower part of the inner cylindrical member 69
1 is integrally attached, and the pipe-shaped mirror support member 45 is attached to the lower part of this circular member 81.
上記ミラー支持部材45の下部には、例えば銅
のごとく熱伝導性の良い材料よりなるミラー台部
材83が取付けてあり、このミラー台部材83に
前記ベンドミラー43が支持されている。上記ベ
ンドミラー43は、本実旋例においては45゜の傾
斜をもつて保持されており、ミラー支持部材45
の1部には、ベンドミラー43によつて反射され
たレーザビームLBの出口が形成してある。 A mirror base member 83 made of a material with good thermal conductivity, such as copper, is attached to the lower part of the mirror support member 45, and the bend mirror 43 is supported on this mirror base member 83. In this example, the bend mirror 43 is held at an angle of 45 degrees, and the mirror support member 45
An exit of the laser beam LB reflected by the bend mirror 43 is formed in a part of the mirror 43 .
上記ベンドミラー43を冷却するために、前記
ミラー支持部材45にはヒートパイプ85が支持
されている。このヒートパイプ85の一端部は、
前記ミラー台部材83およびベンドミラー43に
接触してあり、このヒートパイプ85の他端部は
前記水冷室79内に臨ませてある。したがつて、
ベンドミラー43の冷却が効果的に行なわれるこ
ととなる。 In order to cool the bend mirror 43, a heat pipe 85 is supported on the mirror support member 45. One end of this heat pipe 85 is
The heat pipe 85 is in contact with the mirror base member 83 and the bend mirror 43, and the other end of the heat pipe 85 faces into the water cooling chamber 79. Therefore,
The bend mirror 43 is effectively cooled.
第5図に示されるように、前記撮像装置17
は、撮像用インターフエース87を介してCPU
89に接続してある。上記CPU89は、データ
バスを介してRAM91,ROM93に接続して
あると共に、さらにインターフエース95をNC
装置97と接続してある。 As shown in FIG. 5, the imaging device 17
is connected to the CPU via the imaging interface 87.
It is connected to 89. The CPU 89 is connected to the RAM 91 and ROM 93 via a data bus, and also connects an interface 95 to the NC
It is connected to device 97.
前記撮像装置17によつてワークWの撮像が行
なわれると、第6図に示すステツプS1において
CPU89へ画像の取込みが行なわれる。そして、
CPU89に取込まれたワークWの画像データは
RAM91に格納される。また、CPU89におい
ては、画像を取込んだ後に、ワークWにおける孔
Hの配置パターンを解読し(ステツプS2)、
ROM93に予め格納されている各配置パターン
と比較して、同一の配置パターン及びこの配置パ
ターンに対応した加工位置及び加工条件のデータ
を取込む。そして、上記加工データをインターフ
エース95を介してNC装置97へ出力する(ス
テツプS3)ことにより、NC装置97の制御の
もとにワークWのレーザ焼入れが自動的に行なわ
れる。 When the workpiece W is imaged by the imaging device 17, in step S1 shown in FIG.
The image is loaded into the CPU 89. and,
The image data of the work W taken into the CPU89 is
It is stored in RAM91. Furthermore, after capturing the image, the CPU 89 decodes the arrangement pattern of the holes H in the workpiece W (step S2).
A comparison is made with each arrangement pattern previously stored in the ROM 93, and data on the same arrangement pattern and the machining position and processing conditions corresponding to this arrangement pattern are fetched. Then, by outputting the processing data to the NC device 97 via the interface 95 (step S3), the workpiece W is automatically laser hardened under the control of the NC device 97.
ところで、前記構成において、ワークテーブル
3上に載置されたワークWの上方位置に撮像装置
17を位置せしめてワークWの撮像が行なわれ、
その後に、ワークWの孔Hとミラー支持部材45
とが自動的に対向される。そして、サーボモータ
57の駆動により昇降ブラケツト53が自動的に
下降され、ミラー支持部材45の下部が前記孔H
に自動的に挿入される。ミラー支持部材45がワ
ークWの孔H内に挿入され、所定位置に位置決め
された後に、レーザ発振器5からレーザビーム
LBが自動的に発振されると、レーザビームLBは
インテグレーシヨンミラー23等によつて断面形
状が四角形状の平行光線に変形された後に、ベン
ドミラー43に入射される。したがつてベンドミ
ラー43により反射され、孔Hの内周面を照射す
る。 By the way, in the above configuration, the imaging device 17 is positioned above the workpiece W placed on the worktable 3 to capture an image of the workpiece W.
After that, the hole H of the workpiece W and the mirror support member 45 are
are automatically opposed. Then, the lifting bracket 53 is automatically lowered by driving the servo motor 57, and the lower part of the mirror support member 45 is aligned with the hole H.
automatically inserted into. After the mirror support member 45 is inserted into the hole H of the workpiece W and positioned at a predetermined position, a laser beam is emitted from the laser oscillator 5.
When the LB is automatically oscillated, the laser beam LB is transformed into a parallel beam having a rectangular cross section by the integration mirror 23 and the like, and then enters the bend mirror 43. Therefore, it is reflected by the bend mirror 43 and illuminates the inner peripheral surface of the hole H.
レーザビームLBが孔Hの内周面を照射時に、
モータ75が駆動されてミラー支持部材45が回
転され、レーザビームLBが孔Hの内周面を一周
する。したがつてワークWの孔Hの内周面に焼入
れを行なうことができる。 When the laser beam LB irradiates the inner peripheral surface of the hole H,
The motor 75 is driven, the mirror support member 45 is rotated, and the laser beam LB goes around the inner peripheral surface of the hole H. Therefore, the inner peripheral surface of the hole H of the workpiece W can be hardened.
また、前記ミラー支持部材45をワークWの外
周面に対向せしめ、ワークWを回転しつつレーザ
ビームLBを外周面に照射することにより、ワー
クWの外周面にレーザ焼入れを行なうことができ
る。 Furthermore, by arranging the mirror support member 45 to face the outer peripheral surface of the workpiece W and irradiating the outer peripheral surface with the laser beam LB while rotating the workpiece W, the outer peripheral surface of the workpiece W can be laser hardened.
前述のごとくワークWの孔Hの内周面あるいは
ワークWの外周面のレーザ焼入れを行なうに際
し、レーザビームLBは平行光線化されているの
で、ベンドミラー43とワークWの照射位置との
距離に変化があつても、照射幅の変化が極めて少
なく、かつ照射面は均一的に加熱されることとな
り、均質的な焼入れを容易に行なうことができ
る。また、レーザビームLBの断面形状が四角形
状に形成されているので、ワークWにおける孔H
の内周面や外周面の焼入れを行なうとき、焼入れ
開始位置と終了位置とを重ね合わせることなく接
することにより、焼入れ幅を均一にかつ均質な焼
入れを行なうことができる。 As mentioned above, when laser hardening the inner circumferential surface of the hole H of the workpiece W or the outer circumferential surface of the workpiece W, since the laser beam LB is made into a parallel beam, the distance between the bend mirror 43 and the irradiation position of the workpiece W is Even if there is a change, the change in the irradiation width is extremely small, and the irradiation surface is heated uniformly, making it possible to easily perform homogeneous hardening. In addition, since the laser beam LB has a rectangular cross-sectional shape, the hole H in the work W
When hardening the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the steel, by making the hardening start position and the hardening end position contact each other without overlapping each other, uniform hardening can be performed with a uniform hardening width.
なお、本考案は、前述の実施例のみに限ること
なく、適宜の変更を行なうことにより、その他の
態様でも実施可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in other embodiments by making appropriate changes.
[考案の効果]
以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、本考案によれば、レーザビームが平行光線化
された後にワークの所望位置へ照射されるので、
ワーク照射幅は常にほぼ一定であり、照射面は均
一的に加熱されることとなり、均質的な焼入れを
容易に行なうことができる。また、円柱の外周面
や孔の内周面等をレーザ焼入れする場合、焼入れ
開始位置と終了位置とを重ね合わせることなし
に、全体を均一的な幅で焼入れを行なうことがで
きる。[Effects of the invention] As understood from the description of the embodiments above, according to the invention, the laser beam is collimated and then irradiated to a desired position on the workpiece.
The irradiation width of the workpiece is always approximately constant, and the irradiation surface is uniformly heated, making it possible to easily harden the workpiece uniformly. Further, when laser hardening the outer circumferential surface of a cylinder, the inner circumferential surface of a hole, etc., the entire hardening can be performed with a uniform width without overlapping the hardening start position and end position.
さらに、ワークのレーザ焼入れに先立つてワー
クの孔の配置パターンを解読し、予め格納してあ
る配置パターンの加工位置、加工条件のデータに
基いてレーザ焼入れが行なわれるので、孔の配置
が多種類のワークを不規則的にレーザ焼入れする
場合であつても、正確かつ確実に能率よく実施し
得るものである。 Furthermore, prior to laser hardening the workpiece, the hole arrangement pattern of the workpiece is decoded, and laser hardening is performed based on the pre-stored data of the processing position and processing conditions of the arrangement pattern, so the hole arrangement can be made in many different ways. Even when irregularly laser hardening a workpiece, the process can be performed accurately, reliably, and efficiently.
第1図は本実施例に係る装置の正面図、第2図
は同平面図である。第3図は第1図における−
線に沿つた拡大断面図、第4図は第3図の左側
面図で1部省略してある。第5図は実施例のブロ
ツク図、第6図はフローチヤートである。
3……ワークテーブル、5……レーザ発振器、
13……加工ヘツド、17……撮像装置、23…
…インテグレーシヨンミラー、41……凹レン
ズ。
FIG. 1 is a front view of the apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is a plan view thereof. Figure 3 is - in Figure 1.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along the line, and is a left side view of FIG. 3, with a portion omitted. FIG. 5 is a block diagram of the embodiment, and FIG. 6 is a flowchart. 3...Work table, 5...Laser oscillator,
13... Processing head, 17... Imaging device, 23...
...Integration mirror, 41...Concave lens.
Claims (1)
ルと、上記ワークヘ照射すベきレーザビームを発
振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振さ
れたレーザビームの断面形状を、所望の断面形状
に変形すると共に断面形状内におけるビームの強
度分布をほぼ均一化するビーム変形手段と、ビー
ム変形手段を経過したレーザビームを平行光線化
する平行化手段と、平行化されたレーザビームを
前記ワークの処理すべき表面に照射する加工ヘツ
ドと、前記ワークの加工位置データを得るために
ワークを撮像する撮像手段と、ワークの加工位置
および加工条件のデータを予め記憶しておくメモ
リー手段と、を備えてなることを特徴とするレー
ザ表面処理装置。 A work table that supports a workpiece to be surface-treated; a laser oscillator that emits a laser beam to be irradiated to the workpiece; and a cross-sectional shape that transforms the cross-sectional shape of the laser beam emitted from the laser oscillator into a desired cross-sectional shape. a beam deforming means for substantially uniformizing the intensity distribution of the beam within the beam, a collimating means for collimating the laser beam that has passed through the beam deforming means, and irradiating the parallelized laser beam onto the surface of the workpiece to be processed. A processing head for processing the workpiece, an imaging means for capturing an image of the workpiece in order to obtain data on the processing position of the workpiece, and a memory means for storing data on the processing position and processing conditions of the workpiece in advance. Laser surface treatment equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1987104421U JPH0241154Y2 (en) | 1987-07-09 | 1987-07-09 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1987104421U JPH0241154Y2 (en) | 1987-07-09 | 1987-07-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6410062U JPS6410062U (en) | 1989-01-19 |
JPH0241154Y2 true JPH0241154Y2 (en) | 1990-11-01 |
Family
ID=31336118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1987104421U Expired JPH0241154Y2 (en) | 1987-07-09 | 1987-07-09 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0241154Y2 (en) |
-
1987
- 1987-07-09 JP JP1987104421U patent/JPH0241154Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6410062U (en) | 1989-01-19 |
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