JPH0253485B2 - - Google Patents

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JPH0253485B2
JPH0253485B2 JP62169767A JP16976787A JPH0253485B2 JP H0253485 B2 JPH0253485 B2 JP H0253485B2 JP 62169767 A JP62169767 A JP 62169767A JP 16976787 A JP16976787 A JP 16976787A JP H0253485 B2 JPH0253485 B2 JP H0253485B2
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JP
Japan
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workpiece
laser beam
laser
mirror
cross
Prior art date
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Application number
JP62169767A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6415312A (en
Inventor
Takayuki Sugibatake
Masayuki Shimizu
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Amada Machinics Co Ltd
Original Assignee
Amada Sonoike Co Ltd
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Publication date
Application filed by Amada Sonoike Co Ltd filed Critical Amada Sonoike Co Ltd
Priority to JP62169767A priority Critical patent/JPS6415312A/en
Publication of JPS6415312A publication Critical patent/JPS6415312A/en
Publication of JPH0253485B2 publication Critical patent/JPH0253485B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、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] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) 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、等の特徴があること
が知られている。
(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 is known that it has characteristics such as extremely small thermal deformation of the shape when inserted, and no need for oil, water, etc. 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。
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.

(発明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
つてワーク表面が平面である場合には大きな問題
はないが、ワーク表面にうねり等がある場合、或
はワークに段付きの穴が穿設されている場合にお
いて、穴内の段部の焼入れを行なう場合には、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, if the workpiece surface is flat, there is no major problem, but if the workpiece surface has undulations or a stepped hole is drilled in the workpiece, hardening of the step inside the hole may cause problems. In this case, there was a problem in that it was difficult to uniformly harden the steel.

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.

本発明は、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.

[発明の構成] (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、
本発明は、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、断面に
おける1部分に平行状部分を有する断面形状に変
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
ワーク表面に照射する加工ヘツドと、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 described 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 be irradiated to the workpiece, and a cross-sectional shape of the laser beam oscillated from the laser oscillator that is parallel to one part of the cross-section. a beam deforming means for deforming the laser beam into a cross-sectional shape having a shaped portion and 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 processing head that irradiates the surface of the workpiece with a laser beam.

(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
ークの表面にうねりや段部等が有る場合であつて
も、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 emitted 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, even if the surface of the workpiece has undulations, steps, etc., uniform hardening can be performed.

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
きるものである。
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.

(実施例) 第1図、第2図を参照するに、本実施例に係る
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
クテーブル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。
(Example) Referring to FIGS. 1 and 2, a laser surface treatment apparatus 1 according to the present example includes a work table 3 that supports a work W to be surface-treated, and a side surface of the work table 3. At the position is a laser oscillator 5 that oscillates a laser beam LB to irradiate the workpiece W.
It is equipped with 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、X軸方向(第1図、
第2図において左右方向)に移動自在な移動テー
ブル7および移動テーブル7に支承されて水平に
回転自在な回転テーブル9を備えてなるもので、
この回転テーブル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。本実施例において、
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 mounted in the X-axis direction (Fig. 1,
It comprises a movable table 7 that is movable in the left-right direction in FIG. 2 and a rotary table 9 that is supported by the movable table 7 and can freely rotate horizontally.
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 workpiece W is exemplified 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, by automatically performing the movement and positioning of the movable table 7 and the rotation and rotational positioning of the rotary table 9, a desired hole H of the workpiece W can be positioned at a predetermined position.

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12が片持式に支承され
ている。上記ガイド部材12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13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13
は、前記コラム11に装着したサーボモータ15
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 12 extending in the Y-axis direction across is supported in a cantilevered manner. A processing head 13 that irradiates a desired position of the work W with a laser beam LB from the laser oscillator 5 is supported on the guide member 12 so as to be movable in the Y-axis direction. This processing head 13
is a servo motor 15 attached to the column 11.
It is moved and positioned in the Y-axis direction by.

上記構成により、加工ヘツド13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 13 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。したがつて本実施例においては、
前記ワークテーブル3の移動領域の側方位置に、
表面コーテイング装置17が配置してある。この
表面コーテイング装置17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 example,
At a side position of the movement area of the work table 3,
A surface coating device 17 is arranged. This surface coating device 17 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. 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。
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.

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には、前記レーザ発振
器5から発振されたレーザビームLBが下方向に
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 in the processing head 13, and a laser beam LB oscillated from the laser oscillator 5 is attached to the support plate 19. A first bend mirror 21 that reflects the light downward is attached. Further, near the bottom of the support plate 19, the first
An integration mirror 23 is attached to the 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、
本実施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 example, the purpose is to transform the laser beam LB from a round shape to a square shape, and to make the beam intensity distribution approximately uniform within the cross-sectional shape of the laser beam LB.
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2のベンドミラー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
状の内筒部材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、この環状部材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 annular 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、本実施例においては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 embodiment, 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.

以上のごとき構成において、ワークテーブル3
上に載置されたワークWの孔Hとミラー支持部材
45とを対向せしめた後、サーボモータ57の駆
動により昇降ブラケツト53を下降せしめると、
ミラー支持部材45の下部が前記孔Hに挿入され
る。ミラー支持部材45をワークWの孔H内に挿
入し、所望位置に位置決めした後に、レーザ発振
器5からレーザビームLBを発振すると、レーザ
ビームLBは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。
In the above configuration, the work table 3
After the hole H of the workpiece W placed above and the mirror support member 45 are made to face each other, when the lifting bracket 53 is lowered by driving the servo motor 57,
The lower part of the mirror support member 45 is inserted into the hole H. After inserting the mirror support member 45 into the hole H of the workpiece W and positioning it at a desired position, the laser beam LB is emitted from the laser oscillator 5. After the laser beam LB is transformed into a parallel beam with a rectangular cross-sectional shape, , is incident on 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を駆動すると、ミラー支持部材45が
回転されて、レーザビームLBが孔Hの内周面を
一周することとなる。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,
When 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 hole H in the workpiece W
It is possible to harden the inner circumferential surface of the

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, it is possible to uniformly harden the hardening width and to perform homogeneous hardening.

ところで、ワークWの上面に焼入れを行なう場
合には、前記ミラー支持部材45等をレーザビー
ムLBの光路から退避可能な構成となして、レー
ザビームLBがワークWの上面に直接照射される
ように構成すれば良い。すなわち、例えば第5図
に示されるように、前記昇降ブラケツト53の下
部にガイドレール部材87を設け、このガイドレ
ール部材87に前記支持ブラケツト59を移動自
在に支持し、かつ支持ブラケツト59を移動する
ための流体圧シリンダ89を設けた構成とする。
By the way, when hardening the upper surface of the workpiece W, the mirror support member 45 and the like are configured to be retractable from the optical path of the laser beam LB so that the upper surface of the workpiece W is directly irradiated with the laser beam LB. Just configure it. That is, as shown in FIG. 5, for example, a guide rail member 87 is provided below the lifting bracket 53, and the support bracket 59 is movably supported by the guide rail member 87, and the support bracket 59 is moved. The configuration includes a fluid pressure cylinder 89 for this purpose.

上記のごとき構成とすることにより、ミラー支
持部材45等をレーザビームLBの光路から退避
することができ、レーザビームLBをワークWの
上面に直接照射できるものである。
With the above configuration, the mirror support member 45 and the like can be retracted from the optical path of the laser beam LB, and the upper surface of the workpiece W can be directly irradiated with the laser beam LB.

なお、本発明は、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。例えば、レーザビーム
断面形状は、四角形に限ることなく、例えば、1
部に平行状部分を備えた長円形状に形成してもよ
いものである。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in other embodiments by making appropriate changes. For example, the cross-sectional shape of the laser beam is not limited to a rectangular shape.
It may be formed into an elliptical shape with parallel portions.

[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、本発明によれば、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。したがつて、レンズの焦点位
置等を気にすることなしに、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、
全体が均一的な幅で焼入れを行なうことができ
る。
[Effects of the Invention] As can be understood from the above description of the embodiments, according to the present invention, the laser beam is parallelized and then irradiated onto the desired position of the workpiece.
The workpiece irradiation width is always approximately constant, and the irradiation surface is uniformly heated. Therefore, uniform hardening can be easily performed without worrying about the focal position of the lens. In addition, when laser hardening the outer circumferential surface of a cylinder or the inner circumferential surface of a hole, the hardening start position and end position do not overlap.
Hardening can be done with uniform width throughout.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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図は第2実施例の
説明図である。 3……ワークテーブル、5……レーザ発振器、
13……加工ヘツド、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 an explanatory diagram of the second embodiment. 3...Work table, 5...Laser oscillator,
13... Processing head, 23... Integration mirror, 41... Concave lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 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、断面における
1部分に平行状部分を有する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
表面に照射する加工ヘツドと、を備えてなること
を特徴とするレーザ表面処理装置。 2 加工ヘツドは、ワークに穿設された孔内へ進
入自在で、かつ上記孔の内周面へレーザビームを
反射するベンドミラーを先端部付近に備えたミラ
ー支持部材を備えてなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載のレーザ表面処理装置。 3 ミラー支持部材は、レーザビームの光路に対
して退避自在であることを特徴とする特許請求の
範囲第2項に記載のレーザ表面処理装置。
[Claims] 1. A work table that supports a workpiece to be surface-treated, a laser oscillator that oscillates a laser beam to be irradiated to the workpiece, and a cross-sectional shape of the laser beam oscillated from the laser oscillator. a beam deforming means that deforms the beam into a cross-sectional shape having parallel portions and substantially uniformizes the intensity distribution of the beam within the cross-sectional shape; a collimating means that converts the laser beam that has passed through the beam deforming means into parallel beams; 1. A laser surface treatment apparatus comprising: a processing head that irradiates the surface of the workpiece with a converted laser beam. 2. The processing head is characterized by being equipped with a mirror support member that can freely enter into a hole drilled in the workpiece and has a bend mirror near its tip that reflects the laser beam to the inner peripheral surface of the hole. A laser surface treatment apparatus according to claim 1. 3. The laser surface treatment apparatus according to claim 2, wherein the mirror support member is retractable with respect to the optical path of the laser beam.
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