JPH0525535A - レーザ焼入れ装置 - Google Patents

レーザ焼入れ装置

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JPH0525535A
JPH0525535A JP17525391A JP17525391A JPH0525535A JP H0525535 A JPH0525535 A JP H0525535A JP 17525391 A JP17525391 A JP 17525391A JP 17525391 A JP17525391 A JP 17525391A JP H0525535 A JPH0525535 A JP H0525535A
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JP
Japan
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laser light
laser
reflected
processed
hardening
Prior art date
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Pending
Application number
JP17525391A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidenobu Matsuyama
山 秀 信 松
Kimihiro Shibata
田 公 博 柴
Hironori Sakamoto
元 宏 規 坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP17525391A priority Critical patent/JPH0525535A/ja
Publication of JPH0525535A publication Critical patent/JPH0525535A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光の偏光効果を活用したレーザ焼入れ
であっても、レーザ焼入れ装置や被加工部材等に反射レ
ーザ光による損傷を与えないでレーザ焼入れを行えるよ
うにする。 【構成】 ビーム形状を成形した直線偏光のレーザ光3
の偏光方向を入射面に対して平行に照射する光学系4,
5,6を備えると共に、被加工部材9から反射するレー
ザ光3aを減衰させるビームダンパー11,21,3
1,41を備えたレーザ焼入れ装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工部材の表面にレ
ーザ光を照射してレーザ焼入れを行うのに利用されるレ
ーザ焼入れ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のレーザ焼入れ装置としては、例え
ば、図5に示すようなものがあった。
【0003】すなわち、図5に示すレーザ焼入れ装置5
1は、レーザ発振器52と、前記レーザ発振器52より
発振されたレーザ光53を反射する反射鏡54と、前記
反射されたレーザ光53を適当な大きさにディフォーカ
スして被加工部材55の表面に照射する集光レンズ56
と、前記集光レンズ56を保持するレンズホルダ57を
備え、あらかじめ被加工部材55の表面にレーザ吸収塗
布剤58を塗布した状態にして被加工部材55の表面に
レーザ光53を照射するものである。
【0004】このような従来使用されてきたレーザ焼入
れ装置51にあっては、レーザ焼入れに際して、レーザ
光53の吸収率を高めるためにあらかじめ被加工部材5
5の表面にレーザ吸収塗布剤58を塗布する必要があっ
たことから、加工コストが割高にならざるを得ず、実用
化の大きな妨げとなっていた。
【0005】そこで、本発明者らはレーザ光の偏光効果
を活用し、直線偏光のレーザ光の偏光方向を入射面に対
して平行に照射することにより被加工部材の表面を加熱
すると共に、シールドガスを供給してレーザ光の照射部
分をシールドするレーザ焼入れ方法を提案してきた(特
願平2−132287号,特願平2−132291号
等)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
光の偏光効果を活用してレーザ吸収塗布剤を塗布しない
で焼入れ加工を行う方法においては、図6に示すよう
に、得られる吸収率は最大でも70〜75%程度である
ことから、残りの25〜30%のエネルギーは被加工部
材の表面で反射されてレーザ焼入れ装置あるいは被加工
部材ないしはその他の部分に照射されることとなって、
損傷を与えることがありうるという問題が残されてお
り、このような問題を解決することが課題となってい
た。
【0007】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたもので、レーザ光の偏光効果を活用した
レーザ焼入れであっても、被加工部材に吸収されること
なく反射した残りのレーザ光のもつエネルギーによって
レーザ焼入れ装置や被加工部材ないしはその他の部分に
損傷を与えないでレーザ焼入れを行うことが可能である
レーザ焼入れ装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ焼
入れ装置は、レーザ光を被加工部材の表面に照射してレ
ーザ焼入れを行うレーザ焼入れ装置において、ビーム形
状を成形した直線偏光のレーザ光の偏光方向を入射面に
対して平行に照射する光学系を備えると共に、被加工部
材から反射するレーザ光を減衰させるビームダンパーを
備えた構成としたことを特徴としており、実施態様にお
いて、ビームダンパーはレーザ光を吸収して減衰させる
レーザ光吸収体よりなる構成とし、同じく実施態様にお
いて、ビームダンパーはレーザ光を散乱して減衰させる
レーザ光散乱体よりなる構成としたことを特徴としてお
り、上記したレーザ焼入れ装置の発明に係わる構成をも
って前述した従来の課題を解決するための手段としてい
る。
【0009】
【発明の作用】本発明に係わるレーザ焼入れ装置は、上
記した構成を有しているので、被加工部材から反射した
レーザ光は、レーザ光吸収体やレーザ光散乱体などより
なるビームダンパーによって減衰されることとなり、し
たがって、反射したレーザ光のもつエネルギーによって
レーザ焼入れ装置や被加工部材ないしはその他の部分に
損傷を与えるようなことがなくなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0011】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施
例を示す図である。
【0012】図1に示すレーザ焼入れ装置1において、
2はレーザ発振器、3はレーザ発振器2より発振された
直線偏光のレーザ光、4はレーザ光3を反射する固定の
反射鏡(光学系)、5,6はレーザ光3を入射面に対し
て平行な方向と垂直な方向でそれぞれ独立して成形する
のに用いられる凹面鏡(光学系)であって、各凹面鏡
5,6はそれぞれミラーホルダ7,8に保持されてい
て、入射角の調整機能を備えるものとなっている。
【0013】また、9は被加工部材、10は被加工部材
9を位置決めして回転させるための被加工部材位置決め
用治具である。
【0014】さらに、11は被加工部材9から反射する
レーザ光3aを吸収して減衰させるビームダンパーとし
て機能するレーザ光吸収体であり、このレーザ光吸収体
11の表面は反射したレーザ光3aを吸収するための黒
化処理がなされている。そして、レーザ光吸収体11に
は水冷のためのパイプ12がロウ付け接合されており、
冷却水供給パイプ12aより供給した冷却水によってレ
ーザ光吸収体11を冷却したのち、冷却水排出パイプ1
2bより排出する構成となっている。なお、矢印A1
2 はそれぞれの位置での偏光面の向きを示している。
【0015】このような構成をもつレーザ焼入れ装置1
において、レーザ発振器2から出射されたレーザ光3
は、最初の光学系である反射鏡4によって方向を変えら
れ、つぎに同じく光学系である凹面鏡5,6によってビ
ーム形状を成形され、かつ直線偏光のレーザ光3の偏光
方向を入射面に対して平行にして被加工部材9の表面9
aに照射される。
【0016】このとき、凹面鏡5,6はミラーホルダ
7,8に保持されているため、必要なビームサイズは曲
率の異なる凹面鏡に交換することによって任意に得るこ
とができる。さらに、レーザ光3の被加工部材9への入
射角は、偏光の効果を高めるため、一般的には60〜8
5度に設定されるのが望ましいが、凹面鏡5,6はそれ
ぞれミラーホルダ7,8に保持されているため、入射角
の設定は容易に行うことが可能である。
【0017】したがって、本発明者らが先に提案したレ
ーザ光の偏光効果を活用した加熱方向を実施することが
できる。
【0018】このとき投入されたレーザ光3のもつエネ
ルギーの約70%は、被加工部材9の加工に使われ、残
りの約30%のエネルギーは反射レーザ光3aとなって
ビームダンパーであるレーザ光吸収体11へ照射され
る。そして、反射レーザ光3aはレーザ光吸収体11で
完全に吸収され、温度が上昇したレーザ光吸収体11は
水冷により冷却される。
【0019】したがって、反射レーザ光3aは、被加工
部材位置決め用治具10や被加工部材9ないしはその他
の部分に損傷を与えることなくレーザ加工が行われる。
【0020】(実施例2)図2は本発明の第2実施例を
示すものであって、実施例1と同様に、2はレーザ発振
器、3はレーザ光、4は反射鏡、5,6は凹面鏡、7,
8はミラーホルダ、9は被加工部材、10は被加工部材
位置決め用治具であって、第1実施例と同様の構造をな
している。
【0021】さらに、13は被加工部材9の中にあって
この被加工部材9から反射した反射レーザ光3aをもう
一度反射する反射鏡、21は被加工部材9より離れた位
置に設けてあって前記反射鏡13で反射された反射レー
ザ光3aを吸収して減衰させるビームダンパーとして機
能するレーザ光吸収体であり、このレーザ光吸収体21
の表面は反射レーザ光3aを吸収するための黒化処理が
なされている。そして、レーザ光吸収体21には水冷の
ためのパイプ22がロウ付け接合されており、冷却水供
給パイプ22aより供給した冷却水によってレーザ光吸
収体21を冷却したのち、冷却水排出パイプ22bより
排出する構成となっている。
【0022】このような構成をもつレーザ焼入れ装置1
においても、レーザ発振器2から出射されたレーザ光3
の一部が被加工部材9で反射して反射レーザ光3aが発
生するところまでは前記第1実施例と同じである。
【0023】そして、この反射レーザ光3aは再び反射
鏡13で反射されて加熱部から離れた位置に設置された
ビームダンパーであるレーザ光吸収体21に照射され、
この反射レーザ光3aはレーザ光吸収体21で完全に吸
収されて、温度が上昇したレーザ光吸収体21は水冷に
より冷却される。
【0024】この第2実施例では、反射鏡13が新たに
必要となるが、反射鏡13では大部分の反射レーザ光3
aを反射するため熱的負荷が小さく、特別な水冷機構が
不用であるため、第1の実施例におけるレーザ光吸収体
11と比較して小型に設計されている。したがって、被
加工部材9が小型の部品であってレーザ光吸収体11を
設置するスペースのないときでも設置が可能となる。
【0025】さらに、レーザ光吸収体21よりなるビー
ムダンパーの部分をレーザ焼入れの部分から離すことに
よって形状を大きく設計することができるため、ビーム
ダンパーの熱的負荷が減って寿命が長くなるという効果
も得られる。この場合でも、反射レーザ光3aが被加工
部材位置決め用治具10や被加工部材9ないしはその他
の部分に損傷を与えることなくレーザ加工が行われるこ
とは明かである。
【0026】(実施例3)図3は本発明の第3実施例に
よるレーザ焼入れ装置1を示すものであって、2はレー
ザ発振器、3はレーザ光、4は反射鏡、5,6は凹面
鏡、7,8はミラーホルダ、9は被加工部材、10は被
加工部材位置決め用治具であって、第1実施例と同様の
構造をなしている。
【0027】さらに、31は被加工部材9の中にあって
前記被加工部材9から反射したレーザ光3aを散乱して
減衰させるビームダンパーとして機能するレーザ光散乱
体であり、このレーザ光散乱体31の表面は反射レーザ
光3aを散乱するためにローレット加工が施されてい
る。さらに、レーザ光散乱体31は、反射レーザ光3a
を良く反射するために銅あるいはモリブデンを素材とし
て加工されたものとなっている。
【0028】このような構成をもつレーザ焼入れ装置1
においても、レーザ発振器2から出射されたレーザ光3
の一部が被加工部材9で反射して反射レーザ光3aが発
生するところまでは前記第1実施例と同じである。
【0029】そして、この反射レーザ光3aはレーザ光
散乱体31に照射されるが、このレーザ光散乱体31の
表面にはローレット加工が施されているため、反射レー
ザ光3aは散乱され、反射レーザ光3aの持つ単位面積
当りのエネルギーは被加工部材位置決め用治具10や被
加工部材9ないしはその他の部分に損傷を与えない程度
にまで減少する。したがって、被加工部材位置決め用治
具10や被加工部材9ないしはその他の部分に損傷を与
えることなくレーザ加工が行われるようになる。
【0030】(実施例4)図4は本発明の第4実施例に
よるレーザ焼入れ装置1を示すものであって、2はレー
ザ発振器、3はレーザ光、4は反射鏡、5,6は凹面
鏡、7,8はミラーホルダ、9は被加工部材、10は被
加工部材位置決め用治具であって、第1実施例と同様の
構造をなしている。
【0031】さらに、13は被加工部材9の中にあって
前記被加工部材9から反射したレーザ光3aをもう一度
反射する反射鏡、41は被加工部材9より離れた位置に
設けてあって前記反射鏡13から反射した反射レーザ光
3aを散乱して減衰させるビームダンパーとして機能す
るレーザ光散乱体であり、このレーザ光散乱体41の表
面は反射レーザ光3aを散乱するためにローレット加工
がなされている。このレーザ光散乱体41は、反射レー
ザ光3aの反射を良くするために銅やモリブデンにより
成形されている。
【0032】このような構成をもつレーザ焼入れ装置1
においても、レーザ発振器2から出射されたレーザ光3
の一部が被加工部材9で反射して反射レーザ光3aが発
生するところまでは前記第1実施例と同じである。
【0033】そして、この反射レーザ光3aは再び反射
鏡13で反射されて加熱部から離れた位置に設置された
レーザ光散乱体31に照射されるが、このレーザ光散乱
体31の表面にはローレット加工が施されているため、
反射レーザ光3aは散乱され、反射レーザ光3aの持つ
単位面積当りのエネルギーは被加工部材位置決め用治具
10や被加工部材9ないしはその他の部分に損傷を与え
ない程度にまで減少する。したがって、被加工部材位置
決め用治具10や被加工部材9ないしはその他の部分に
損傷を与えることなくレーザ加工が行われるようにな
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
るレーザ焼入れ装置は、ビーム形状を成形した直線偏光
のレーザ光の偏光方向を入射面に対して平行に照射する
光学系を備えると共に、被加工部材から反射するレーザ
光を減衰させるビームダンパーを備えた構成としたこと
から、レーザ光の偏光効果を活用したレーザ焼入れであ
っても焼入れ装置や被加工部材ないしはその他の部分に
損傷を与えないでレーザ焼入れを行うことができるよう
になるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザ焼入れ装置の第1実施例
における基本構成を示す説明図である。
【図2】本発明に係わるレーザ焼入れ装置の第2実施例
における基本構成を示す説明図である。
【図3】本発明に係わるレーザ焼入れ装置の第3実施例
における基本構成を示す説明図である。
【図4】本発明に係わるレーザ焼入れ装置の第4実施例
における基本構成を示す説明図である。
【図5】従来のレーザ焼入れ装置の基本構成を示す説明
図である。
【図6】レーザ光の入射角と吸収率との関係を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 レーザ焼入れ装置 2 レーザ発振器 3 レーザ光 3a 反射レーザ光 4 反射鏡(光学系) 5,6 凹面鏡(光学系) 9 被加工部材 11 レーザ光吸収体(ビームダンパー) 13 反射鏡 21 レーザ光吸収体(ビームダンパー) 31 レーザ光散乱体(ビームダンパー) 41 レーザ光散乱体(ビームダンパー)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を被加工部材の表面に照射して
    レーザ焼入れを行うレーザ焼入れ装置において、ビーム
    形状を成形した直線偏光のレーザ光の偏光方向を入射面
    に対して平行に照射する光学系を備えると共に、被加工
    部材から反射するレーザ光を減衰させるビームダンパー
    を備えたことを特徴とするレーザ焼入れ装置。
  2. 【請求項2】 ビームダンパーはレーザ光を吸収して減
    衰させるレーザ光吸収体よりなる請求項1に記載のレー
    ザ焼入れ装置。
  3. 【請求項3】 ビームダンパーはレーザ光を散乱して減
    衰させるレーザ光散乱体よりなる請求項1に記載のレー
    ザ焼入れ装置。
JP17525391A 1991-07-16 1991-07-16 レーザ焼入れ装置 Pending JPH0525535A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17525391A JPH0525535A (ja) 1991-07-16 1991-07-16 レーザ焼入れ装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP17525391A JPH0525535A (ja) 1991-07-16 1991-07-16 レーザ焼入れ装置

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JPH0525535A true JPH0525535A (ja) 1993-02-02

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ID=15992935

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JP17525391A Pending JPH0525535A (ja) 1991-07-16 1991-07-16 レーザ焼入れ装置

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JP (1) JPH0525535A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011119200A (ja) * 2009-04-15 2011-06-16 Ushio Inc レーザー駆動光源
KR20140094354A (ko) * 2013-01-22 2014-07-30 삼성디스플레이 주식회사 레이저 어닐링 장치
CN113458596A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 三星显示有限公司 激光结晶化装置及利用其的显示装置的制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011119200A (ja) * 2009-04-15 2011-06-16 Ushio Inc レーザー駆動光源
KR20140094354A (ko) * 2013-01-22 2014-07-30 삼성디스플레이 주식회사 레이저 어닐링 장치
CN113458596A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 三星显示有限公司 激光结晶化装置及利用其的显示装置的制造方法

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