JPH0356615A - レーザ焼入れ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ焼入れ装置に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］従来、レ
ーザ光を利用した焼入れにおいて、レーザ加工条件を設
定する上で、加エスピード，レーザバワーといった焼入
れとは直接関係のない２次的パラメータを設定しており
、実際の焼入れ温度が何度になるか不明であった。よっ
て本来管理されるべき温度が明確でないためレーザバヮ
ー材料，レーザ吸収剤といった緒因子により焼入れ深さ
がバラックなどの問題点があった。更に加工の無人化等
において必要となる異状を検出する方法がなかった。

又、焼入れの深さを検査する方法において非破壊で精度
良く測定する方法は難しく、特に複雑部品ではほとんど
不可能であった。

即ち、熱処理において、リアルタイムで管理することは
従来からの理想であり、他の熱処理（炉、又は高周波に
おける加熱）にはできない、レーザ加熱の一つのメリッ
トともなる。従来、２次的パラメータの管理のみであっ
たレーザ熱処理では、出力一ＩＩＩ定のみでは出てこな
いビーム中のパワー分布の変動、バワーメータの経年変
化による出力の変動など管理しずらい内容が多く、レー
ザ取扱者の熟練も必要であった。又、その他の因子にお
けるレーザ吸収剤の膜厚変動管理も現状では膜厚の変動
をインラインでＡｐｌ定する方法がない。

又、レーザ焼入れを応用しようとする部品は複雑形状部
品が多く、後で焼入れ部の検査することは難しい。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたち
のであり、レーザ照射部の表面温度検出器である赤外線
センサーを使用することにより加熱部の温度を検出し、
熱処理の異常状態を発見できる。更に、あらかじめ設定
しておいた温度以上又は以下になった場合、レーザの出
力をコントロールし、加熱塩度を一定に保つものである
。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の表面温度検出装置と
して赤外線センサーと、出力を電圧もしくは電流値に変
換する変換器と、その出力された値か、設定値の上下限
内にあるかどうかを判定するコンパレー夕とその変動分
に合わせてレーザ出力を制御するレーザ制御装置とから
なることを特徴としている。

また、コンパレータ出力に応じて加工スピードをコント
ロールし、更に該出力の増減に比例して加工スピードを
コントロールする制御装置を有していてもよい。

［作用］ 上記の横成を有する本発明は、前記表面温度検出装置（
赤外線センサー）にて、レーザ照射部から発生する赤外
線を感知し、赤外線の量に応じた電圧、もしくは電流を
発生する。その電圧、もしくは電流を増幅させ、初期設
定値に対し上下限を判定して、その範囲外にある時に異
常温度であることを知らせるためブザー、もしくはラン
プを点燈させ作業者に知らせる。更に、初期設定値に対
する変動分をフィードバックさせ、温度が低い場合はレ
ーザ出力を１曽し、高い場合は、出力を低下させるもの
である。又、他方法として温度が低い場合は加工スピー
ドを遅＜シ、高い場合は速くするものである。

［丈施例］ 以下、本発明を具体化したー実施例を図面を参魚して説
明する。

まず、第１図を用いて、本発明の一実施例を説明する。

レーザ発振器１より発振されたレーザ光２はペンドミラ
−３により直角に曲げられる。本実施例のレーザはＣＯ
２レーザであり、一般的にＦｅ系材料において吸収特性
は１００％程度であるため披加工物５の面上にはレーザ
吸収剤としてカーボンが塗布されている。前記レーザ光
は披加工物５に照射され加熱領域４が形成される。この
加熱領域４により、温度に応じて赤外線６が放出され、
赤外線センサー７に入光する。赤外線センサーの設定位
置は放出赤外線の放射率があまり変化しない角度として
、照射レーザ光２に対して０〜４５°程度とする。赤外
線センサー７より人光赤外線量に応じて微弱な電流が出
力され変換器８を通して電流は電圧に変換され増幅され
る。その電圧値はコンパレータ９に入力され、温度に応
した初期設定値の上下限外であれば異常を知らせるラン
ブ１１を点燈させる。更に、設定値外に温度が変化した
場合、コンパレータ９によりレーザ出力の増加，威少を
電圧信号でレーザ制御装置１０に送り、レーザ発振器１
の出力を制御するものである。第２図にビーム径φ１２
のＣＯ２レーザ光を表面にカーボンが塗布されている５
４５Ｃの材料に２秒間照射したＩ！ｉの表面温度を熱雷
対（クロメルーアルメル）と赤外線センサー（検出素子
Ｓｌ，検出波長λ−０．９６μｍ）で同時に測定したデ
ータを示す。赤外線センサーの放射率は０．８５と設定
した。第２図よりレーザ加熱時の昇温曲線において良い
一致がみられ、温度計測として赤外線センサーは有効で
あることがわかる。更に、８４５Ｃの材料にレーザ焼入
れを行っている時の表面温度を計測したデータを第３図
に示す。レーザ加工簗件は、レーザパヮ−Ｐ−１６００
Ｗ，加工スピードＶ−０．２ｍ／ｍｉｎ　　レーザビー
ム径はψ１２である。最總点を除いて、中心温度１０１
０℃に対し±３％以内に１ｐ１定温度かおさまっている
ことにより、十分測定は可能でノイズの心配もない。最
終点は加工か終了した時、被加工物か伜止したためレー
ザビームが一時的に停留して温度が上昇したもので、こ
の部分は加工用ＮＣのプログラム、或いはハードの一部
を改良することによりａｌｌ＋定データから省くことは
可能である。

［発明の効果〕 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、レーザ熱処理中にその表面温度をＡｌｌｌ定すること
で、加工後の面倒な抜き取り検査もする必要がなく、更
にレーザ熱処理で問題になっていたレーザビーム中のパ
ワー変動も監視でき、管理の難しいレーザ吸収剤の膜厚
変動による焼入れのバラツキも低く抑えることが可能と
なるため、不良を少なくでき生産コストをトータル的に
低くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は、本発明の装置の概略構成図、第２
図は、赤外線センサーによる温度側定と熱電対による温
度ｆｌｌｌｌ定との比較図、第３図は、赤外線センサー
により測定したレーザ熱処理中の表面温度図である。 図中、１はレーザ発振器、２はレーザ光、３はペンドミ
ラー、４は加熱部、５は披加工物、６は赤外線、７は赤
外線センサー、８は変換器、９はコンバレー夕、１０は
レーザ制御装置、１１はランプである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を加工エネルギーとする加工装置において
   、レーザ光が照射され加熱された加工エリアから加熱温
   度に応じて放出される赤外線を感知する赤外線センサー
   と、 該赤外線センサーから赤外線量に応じて出された電気信
   号出力を変換し、増幅する変換器と、予め初期設定され
   た温度範囲に応じて決められた電気信号が入力され、前
   記増幅された信号がその範囲外にある場合、出力信号を
   出すコンパレータと、 出力された信号に反応する警報装置とを有することを特
   徴とするレーザ焼入れ装置。 ２、請求項１記載のレーザ焼入れ装置において、前記コ
   ンパレータより出力された信号に応じてレーザ出力をコ
   ントロールするレーザ出力制御装置を有することを特徴
   とするレーザ焼入れ装置。 ３、請求項１記載のレーザ焼入れ装置において、前記コ
   ンパレータより出力された信号に応じて加工スピードを
   コントロールするＮＣ制御装置を有することを特徴とす
   るレーザ焼入れ装置。 ４、請求項１記載のレーザ焼入れ装置において、前記変
   換器を経て出力された電気信号が、前記予め初期設定さ
   れた温度範囲に応じて決められた電気信号外になった場
   合、その増加・減少の割合に比例して出力信号の値を出
   す制御装置と、 その出力信号に応じてレーザ出力をコントロールするレ
   ーザ出力制御装置とを有することを特徴とするレーザ焼
   入れ装置。 ５、請求項１記載のレーザ焼入れ装置において、前記変
   換器を経て出力された電気信号が、前記予め初期設定さ
   れた温度範囲に応じて決められた電気信号外になった場
   合、その増加・減少の割合に比例して出力信号の値を出
   す制御装置と、 その出力信号に応じて加工スピードをコントロールする
   ＮＣ制御装置とを有することを特徴とするレーザ焼入れ
   装置。