JPH08157967A - レーザ焼入れ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数個のシリンダブロックの孔を同時に焼入
れすることができて焼入れ時間を短縮し、且つ、１台に
レーザ発振器が故障した場合でも焼入れ作業を継続する
ことができる。 【構成】 加工ヘッド２５がシリンダブロック１の孔７
内へ昇降動作すると共にレーザ光軸を中心に回転して孔
７の内周面にレーザビームを照射する機構を有した複数
のレーザ発振器２と、これらレーザ発振器２により焼入
れ加工される各レーザ発振器２毎のシリンダブロック１
を隣接するレーザ発振器２の加工ヘッド２５へ同時に搬
送するシャトルバー２６、このシャトルバー２６に備え
られ、載置されたシリンダブロック１の各焼入れ箇所を
加工ヘッド２５下で移動させるワークピッチ送り装置２
８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に焼入されるワー
クが複数個の孔を有する場合に孔の内周面をレーザビー
ムで焼入れするレーザ焼入れ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば特開昭６１−１５３２３
３号公報に示された従来の孔内面用焼入装置の概略構成
を示す概念図である。図において、１はシリンダブロッ
クであり、図１０にその断面構造を示すシリンダ７が複
数個設けられている。７ａ〜７ｄは各シリンダ内におい
てレーザビームで焼入れ行う孔（シリンダウォール）を
示す。

【０００３】２は焼入れのためのレーザビーム６を射出
するレーザ発振器であり、水平に射出されたレーザビー
ム６は光路ダクト内に配置されたベンドミラー３により
垂直に下方に折り曲げられ集光レンズ５で集光された後
に再びベンドミラー４で水平方向に折り曲げられてシリ
ンダ内周面に照射される。尚、レーザ発振器２の射出口
から始まるベンドミラー４に至るレーザビームの経路は
図示しない光路ダクトで囲まれている。

【０００４】また、９８はレーザ発振器２に対してレー
ザ出力量を設定するレーザ出力設定器、９１は焼入れ位
置を検出する焼入れ位置検出器であり、レーザ発振器２
は焼入れ位置検出器９１より入力された焼入れ開始信号
に従い、レーザ出力設定器９８で設定された出力のレー
ザビームを射出する。

【０００５】図１１は図１０に示すシリンダブロック１
の孔７に焼入れを施すための焼入れ用の加工ヘッドであ
る回転ヘッド２５である。図９で示すならば、ベンドミ
ラー４の周辺の詳細を示す。回転ヘッド２５において、
８はミラーホルダであってベンドミラー４が先端に取り
付けられている。

【０００６】また、９はミラーホルダ８に取り付けられ
た回転リングであり、この回転リング９には回転駆動用
のベルト歯車１０が取り付けられている。１１はモータ
であってモータ１１の回転軸に設けられたベルト歯車１
２と回転リング９駆動用のベルト歯車１０とに掛けられ
たベルト１３を介してミラーホルダ８は回転駆動され
る。

【０００７】１４，１５は回転リング９に取り付けられ
た回転用のベアリング１６を支持するための取付部材、
１７はベンドミラー４を冷却する冷却液１８の通路を形
成するための流路部材であり、この流路部材１７と回転
リング９との間はＯリング１９で水密されている。

【０００８】次に、上記各図を参照しながら従来装置の
動作について説明する。レーザ発振器２は焼入れ位置検
出器９１からの焼入れ開始信号により、レーザ出力設定
器９８で設定されているレーザ出力設定値に相当するレ
ーザビーム６を射出する。そして、レーザビーム６はベ
ンドミラー３、集光レンズ５、及びベンドミラー４によ
り方向転換されると共にビームは集光されてシリンダブ
ロック１の孔７ａの内周面に照射される。

【０００９】この時、ミラーホルダ８は図１１の機構に
より孔７の内側を昇降しながら光軸を中心に回転させら
れることで、孔７ａの内周面はベンドミラー４により直
角方向に変向されたレーザビームで焼入れされる。ミラ
ーホルダ８を固定した回転リング９は、モータ１１によ
りベルト歯車１２、ベルト１３、及びベルト歯車１０を
駆動することで回転する。

【００１０】従って、ミラーホルダ８の回転と共にベン
ドミラー４を回転させながらレーザビーム６を、孔７ａ
の内壁面に照射して焼入れを行う。ベンドミラー４は、
通常は冷却水１８の循環により冷却されている。

【００１１】このような手順で孔７ａをの焼入れが終了
すると、シリンダブロック１の移動、或いは加工ヘッド
の移動によりレーザビーム６の位置を移動させて、隣接
する孔７ｂの焼入れを行う。そして、順次、同様の手順
によって孔７ｃ，７ｄの焼入れを行う。

【００１２】各孔７ａ〜７ｄの焼入れを施すに際して
は、例えば図１０に示すシリンダブロック１の場合、レ
ーザビーム６を吸収し易くするために、内壁面の焼入れ
部分２１にレーザビーム６の吸収を促進する所定の塗料
２０を塗布する。

【００１３】図１２はレーザ発振器２にレーザガス冷却
用の冷却水を循環させる冷水循環回路図である。図にお
いて、５０はチラーユニット５１とこのチラーユニット
５１で冷却された冷却水をレーザ発振器２に循環させる
冷却水循環ポンプ５２より構成された冷却装置。

【００１４】レーザ発振器２の構成として、長手方向に
向け所定の間隙を設けて対向配置された放電電極５４
ａ，５４ｂ、放電電極５４ａ，５４ｂ間にレーザガス５
９を循環させるブロアー５５を備えたレーザガス冷却用
の熱交換器５３、放電電極５４ａ，５４ｂ、レーザガス
循環用ブロアー５５、熱交換機５３を配設し、大気と遮
断された発振器筺体６３、放電電極５４ａ，５４ｂの放
電電流によって励起されたレーザ光を放電電極５４ａ，
５４ｂに沿って交互に反射させると共に、レーザビーム
６として外部に射出する部分反射ミラー５６ａ，部分反
射ミラー５６ａより反射したレーザビーム６を全反射す
る全反射ミラー５６ｂ、部分反射ミラー５６ａと全反射
ミラー５６ｂをそれぞれ支持するミラー支持部材５７
ａ，５７ｂ、各ミラー５６ａ，５６ｂの間隔を正確に保
つために各ミラー支持部材５７ａ，５７ｂを支持するミ
ラー支持用インバー５８から構成されている。

【００１５】尚、冷却水循環ポンプ５２より吐出された
冷却水はパイプＰ１を通して熱交換器５３の冷却水導入
口及び放電電極５４ｂに送られた後に熱交換器５３の冷
却水吐出口及び放電電極５４ａよりパイプＰ２を通して
チラーユニット５１へ戻される。

【００１６】このようなレーザ発振器２において、発振
器筺体６３内はレーザガス循環用ブロワー５５にて加速
されたレーザガス５９が、対向する放電電極５４ａ，５
４ｂの間を通過する時に放電電流によって励起されて発
生したレーザ光は、全反射ミラー５６ｂと部分反射ミラ
ー５６ａとの間で反射を繰り返しながら増幅され、レー
ザビーム６として部分反射ミラー５６ａより部分的に透
過して発振器筺体６３の外部に射出される。レーザビー
ム６の強弱つまり出力の大きさは放電電極５４ａと５４
ｂ間に流れる放電電流の大きさで制御される。

【００１７】一方、放電電極５４ａ，５４ｂの間を通る
レーザガス５９は放電電流によって加熱されるため熱交
換器５３によって冷却されている。冷却方法としては、
チラーユニット５１より一定温度にコントロールされた
冷却水は冷却水循環ポンプ５２よりパイプＰ１を通して
熱交換器５３に送り出され、加熱されたレーザガス５９
より熱を奪って冷却する。温度上昇した冷却水はパイプ
Ｐ２を通して再びチラーユニット５１に戻されて冷却さ
れる。

【００１８】図１３はレーザ発振器２のレーザビーム射
出口に設けた光路ダクトＤ内にドライエアーを供給する
ドライエアー供給回路図である。尚、図中、図１０，１
１と同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、
２５は図示しない駆動装置により矢印方向に上下移動し
ながら回転する可動加工ヘッド、Ｄはレーザビーム６の
射出経路に沿って設けられた光路ダクト、７３はドライ
エアー供給ユニット、７７はドライエアー供給ユニット
７３より光路ダクトＤに供給されるドライエアーの流量
を調節する流量調節弁である。

【００１９】次ぎに動作について説明する。加工ヘッド
２５は図示しない駆動装置により規定ストローク分矢印
方向に移動して孔内のレーザビーム照射位置を更新す
る。加工ヘッド２５に対してレーザビームを送る光路ダ
クトＤ内にはベンドミラー３が設置されている。また、
光路ダクトＤに含まれるベンドミラー３及び集光レンズ
５は常にレーザビーム６に照射されている。そのため、
光路ダクトＤの隙間等から入り込んだ塵等がベントミラ
ー３又は集光レンズ５に付着すると、塵等がレーザビー
ム６を吸収してミラーが発熱することによりベンドミラ
ー３又は集光レンズ５の焼損が起きる。そこで、光路ダ
クトＤへ塵等が侵入するのを防ぐために光路ダクトＤに
清浄なドライエアーを供給して外部に比較して圧力を高
め塵の混入を防いでいる。

【００２０】ドライエアーの供給としては、ドライエア
ーユニット７３で生成されたドライエアーが流量調節弁
７７を介して少量づつ連続して光路ダクトＤに供給され
ている。そして、光路ダクトＤはレーザ発振器２の部分
反射ミラー５６ａの取り付け部分と加工ヘッド２５内に
装着されている集光レンズ５によって、簡易的に封止さ
れてドライエアーがリークしにくい構造となっている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ焼入れ装
置は以上のように、構成されているので例えば４個の孔
内面の内、１個の孔７の内面の焼き入れを終了した後に
次の孔の内面の焼き入れに移るため、１台のシリンダブ
ロックの焼き入れ終了時間が孔の数に比例した多大な時
間を要する共に、レーザ発振器が故障した場合には、バ
ックアップする機能がないためシリンダブロックの生産
が全面的に停止してしまうという問題点があった。

【００２２】隣接孔へ加工ヘッドを移動させる場合にレ
ーザビームは停止した状態で加工ヘッドを移動させる。
その時、加工ヘッドは孔から出して移動するため、万一
トラブルが発生してレーザビームが射出された場合レー
ザビームの射出方向向は水平方向であるため作業員に向
けて照射する可能性があり安全性の面で問題点があっ
た。

【００２３】また、従来のレーザ発振器では制御系の電
源を投入すれば冷却水循環ポンプ、チラーユニット、レ
ーザガス循環用ブロワーが運転され、放電電極間の放電
の有無や放電電流の大きさに無関係にレーザガスが熱交
換器により冷却される。そのため、レーザガスと直接接
触している全反射ミラー、部分反射ミラー、発振器筺体
の温度変化により、ミラーであれば曲率の変化、発振器
筺体であれば熱歪みを起こしてビームモードが不安定と
なって焼入品質に悪影響を与えるという問題点があっ
た。

【００２４】また、孔内の焼入れ箇所を更新するために
加工ヘッドを下方に急速に延ばした場合、光路ダクトの
内容積が増加する。従って、光路ダクトに供給されるド
ライエアーの量が少量でしかも一定量であれば、急激な
内容積の増加に伴って光路ダクトの圧力は大気圧より低
い負圧となり光路ダクトの僅かな隙間からでも光路ダク
ト外周囲のエアーを吸い込む。

【００２５】そのため、光路ダクト周辺のエアーに含ま
れているミスト（汚染状粒子）或いはゴミ等の不純物が
ベンドミラー、又は集光レンズを汚したり、レーザガス
に混入した異種ガスによりレーザ光の正常の伝送を妨げ
出力低下を起こすという問題点があった。

【００２６】また、従来装置は、焼入れ前のワーク温度
が変動するとその温度変化に応じてレーザ出力設定値を
変更して焼入れ品質を保っていた。従って、焼入れ品質
を保つためにワークの温度変化に応じてレーザ出力設定
値を設定するという煩わしい作業を要するという問題点
があった。

【００２７】また、従来装置は、ワーク焼入れ前、或い
は焼入れ中に装置の動作が停止して時間経過と共にワー
クの温度が変化した場合、焼入れ品質を一定に保つため
に装置の再起動前にレーザ出力設定器の設定値を変更す
るといったワークの温度管理を含む煩わしい作業を要す
るという問題点があった。

【００２８】この発明は上記のような各問題点を解決す
るためになされたもので、以下のようなレーザ焼入装置
を得ることを目的とする。 (１) 複数個のワークの孔を同時に焼入れして複数ワー
クに対する焼入れ時間の短縮を実現できると共に、レー
ザ発振器が故障した場合でも焼入れ作業を継続でき、更
に人に対するレーザビーム照射の安全対策を行ったレー
ザ焼入れ装置を提供する。 (２) レーザガスの過冷却に起因するビームモードの変
化を極めて小さく抑えて安定した焼入れが行えるレーザ
焼入れ装置を提供する。 (３) 光路ダクト内の雰囲気やベンドミラーを清浄に保
ちレーザビームを安定してワークに伝送できるレーザ焼
入れ装置を提供する。 (４) 焼入れ前のワークの温度差に起因する焼入れ品質
の変動を抑えるための入熱補正を個々ワークに対して行
う際でもレーザ出力設定値を変える必要がないレーザ焼
入れ装置を提供する。 (５) 再起動前に焼入れ装置停止により生じる停滞中ワ
ークの温度変化に起因する焼入れ品質の変動を抑える入
熱補正を行う際に、マニュアル操作でレーザ出力設定値
を変更する必要がないレーザ焼入れ装置を提供する。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ーザ焼入れ装置は、加工ヘッドがワークの孔内へ昇降動
作すると共に、レーザ光軸中心に回転して前記孔の内周
面にレーザビームを照射する機構を有した複数のレーザ
発振器と、これらレーザ発振器により焼入れ加工される
各レーザ発振器毎のワークを隣接するレーザ発振器の加
工ヘッドへ同時に搬送するワーク搬送手段と、このワー
ク搬送手段に備えられ、載置された前記ワークの各焼入
れ箇所を前記加工ヘッド下で移動させるワーク移動手段
とを備えたものである。

【００３０】請求項２の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項１のレーザ焼入れ装置において、ワーク搬送
装置は、ワーク搬送後に逆方向に移動して新たなワーク
を載置して加工ヘッドへ搬送するようにしたものであ
る。

【００３１】請求項３の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項１または請求項２のレーザ焼入れ装置におい
て、加工ヘッドの外周にはレーザビーム取り出し用の開
口部を覆うように環状のビーム遮光手段を摺動自在に備
え、前記加工ヘッドを孔より上昇時に前記ビーム遮光手
段を前記開口部周囲に摺動させ、前記孔への下降時には
この孔の縁に前記ビーム遮光手段の縁部を当接させるよ
うにしたものである。

【００３２】請求項４の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項１のレーザ焼入れ装置において、レーザ発振
器の冷却水循環回路に冷却水の温度を検出する温度セン
サと、前記冷却水循環回路へ冷却水を吐出させる冷却水
循環ポンプと、前記温度センサの温度検出値に基づいて
前記冷却水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御手
段とを備えたものである。

【００３３】請求項５の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項１のレーザ焼入れ装置において、レーザ発振
器の放電を検出する放電検出手段と、前記レーザ発振器
の冷却水循環回路へ冷却水を吐出させる冷却水循環ポン
プと、前記冷却水循環ポンプの運転を前記放電検出手段
の放電検出結果に基づいて起動、停止制御するポンプ起
動制御手段とを備えたものである。

【００３４】請求項６の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項１のレーザ焼入れ装置において、レーザ発振
器より加工ヘッドへレーザビームを伝送する光路ダクト
に対してドライエアーを供給するエアー供給手段と、こ
のエアー供給手段と前記光路ダクトとの間に、前記加工
ヘッドが急下降して前記光路ダクトの容積が大きくなる
時に適量づつ供給していたドライエアーの量を一気に増
加させるエアー流量制御手段とを設けたものである。

【００３５】請求項７の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、焼入れ用にレーザビームをワークへ出力するレーザ
発振器と、予め設定されたワークの既知温度に対応した
レーザ出力設定値を保管した出力設定器と、焼入れ時に
前記ワークの温度を測定する温度センサと、この温度セ
ンサによる測定温度と前記既知温度との差に基づいて前
記保管したレーザ出力設定値を補正する設定値補正手段
と、補正されたレーザ出力設定値の出力で前記レーザ発
振器の出力を制御するレーザ出力制御回路とを備えたも
のである。

【００３６】請求項８の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項７のレーザ焼入れ装置において、設定値補正
手段は、既知温度と測定温度との差を演算すると共に、
予め設定された各温度差によるレーザ出力補正値より前
記演算された温度差に対応するレーザ出力補正値を選択
する補正出力設定器と、選択されたレーザ出力補正値を
出力設定器に保管されたレーザ出力設定値に加算してレ
ーザ出力設定値を補正する補正出力加算器とを備えたも
のである。

【００３７】請求項９の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、焼入れ用にレーザビームをワークへ出力するレーザ
発振器と、予め設定されたワークの既知温度に対応した
レーザ出力設定値を保管した出力設定器と、焼入れ前も
しくは焼入れ中のビーム照射停止から再起動までの停止
時間をカウントするタイマと、停止時間より予測される
ワーク温度変化に基づいて前記保管したレーザ出力設定
値を補正する設定値補正手段と、補正されたレーザ出力
設定値の出力で前記レーザ発振器の出力を制御するレー
ザ出力制御回路とを備えたものである。

【００３８】請求項１０の発明に係るレーザ焼入れ装置
は、請求項９のレーザ焼入れ装置において、設定値補正
手段は、ビーム照射停止時間よりワークの温度変化を予
測すると共に、予め設定された各ワーク温度変化による
レーザ出力補正値より前記予測されたワーク温度変化に
対応するレーザ出力補正値を選択する補正出力設定器
と、選択されたレーザ出力補正値を出力設定器に保管さ
れたレーザ出力設定値に加算してレーザ出力設定値を補
正する補正出力加算器とを備えたものである。

【００３９】

【作用】請求項１の発明におけるレーザ焼入れ装置は、
複数のワークをそれぞれ隣接する加工ヘッドへ同時に搬
送できるため複数のワークの焼入れを同時に行うことが
できると共に、ワーク移動手段にワークを載置して加工
ヘッドの下でワークの焼入れ箇所を移動させることで他
の加工ヘッドによる焼入れを代わって行うことができ
る。

【００４０】請求項２の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、ワーク搬送装置は１個のワークの全焼入れが完了し
て搬送したならば、新たなワークを空いた加工ヘッドに
搬入してくるため複数のワークを自動搬入及び搬出でき
る。

【００４１】請求項３の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、加工ヘッドの周囲に摺動自在に環状のビーム遮光手
段を設け、このビーム遮光手段を加工ヘッドの上昇には
下方に摺動させてレーザビーム取り出し用の開口部を覆
うようにしたことで周囲へのレーザビーム照射を防げ
る。

【００４２】請求項４の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、冷却水循環回路の冷却水の温度を検出することでレ
ーザガスの温度上昇の度合いを検知し、温度上昇の度合
いが低い間は冷却水循環ポンプの回転数を低めて冷却水
の循環量を減らしてレーザガスの過冷却を避ける。

【００４３】請求項５の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、レーザ発振器の放電開始に伴って冷却水循環ポンプ
の運転、停止を制御して冷却水循環回路への冷却水の吐
出を制御することで無用にレーザガスを冷却することが
避けられる。

【００４４】請求項６の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、加工ヘッドが孔内へ急降下して光路ダクト内容積を
急増加させるような時に、常時少量づつ光路ダクトにド
ライエアーを供給していたエアー供給量制御手段は予め
設定された多量のドライエアーを一気に光路ダクトに供
給することで、光路ダクトは負圧にならず、塵等が混入
した外気を吸引することはない。

【００４５】請求項７の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、予め設定されたワークの既知温度と実際に測定した
実温度との差で補正されたレーザ出力設定値にレーザ発
振器の出力を制御することで、焼入れ前のワークの温度
差に起因する焼入れ品質の変動を抑えるための入熱補正
が自動化され、マニュアルでのレーザ出力値設定変更が
不要となる。

【００４６】請求項８の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、予め設定されたワークの既知温度と実際に測定した
実温度との差に応じたレーザ出力補正値を選択し、この
レーザ出力補正値を既知温度に対して設定されたレーザ
出力値に加算してレーザ出力値を補正することで焼入れ
前のワークの温度差に対応した出力値のレーザを出力す
ることができる。

【００４７】請求項９の発明におけるレーザ焼入れ装置
は、焼入れ前もしくは焼入れ中のビーム照射停止から再
起動までの停止時間より予測されるワークの温度変化を
基に補正されたレーザ出力設定値でレーザ発振器の出力
を制御することで、装置停止からのワーク温度変化に起
因する焼入れ品質の変動を抑えるための入熱補正が自動
化され、マニュアルでのレーザ出力値設定変更が不要と
なる。

【００４８】請求項１０の発明におけるレーザ焼入れ装
置は、焼入れ前もしくは焼入れ中のビーム照射停止から
再起動までの停止時間より予測されるワークの温度変化
を基にレーザ出力補正値を選択し、このレーザ出力補正
値を既知温度に対して設定されたレーザ出力値に加算し
てレーザ出力値を補正することで装置停止からのワーク
の温度変化に対応した出力値のレーザを出力することで
きる。

【００４９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本実施例におけるレーザ焼入れ装置の全体
構成を示す図である。図において、２ａ〜２ｄはそれぞ
れ加工ヘッド２５を備えたレーザ発振器であり、各レー
ザ発振器２ａ〜２ｄにより第１ステーションＳＴ１〜第
４ステーションＳＴ４を構成している。尚、各ステーシ
ョンは通常シリンダブロック１の決められた孔７の焼入
れを行う。

【００５０】２３は焼入れ加工用のシリンダブロック１
ａを搬入するストックコンベアであり、このストックコ
ンベア２３の端部にはシリンダブロック１ａの移動を停
止するワークストッパ２３Ｓが設けられている。２４は
加工が終了したシリンダブロック１ｆを次の加工工程へ
搬送するワーク搬送コンベアである。

【００５１】２６はシャトルバーであり、このシャトル
バー２６はストックコンベア２３で搬入されてきたシリ
ンダブロックを第１ステーションＳＴ１へ送り出し、ま
た焼入れが完了したシリンダブロックを次のステーショ
ンへ送り出し、さらに総ての孔の焼入れが完了したシリ
ンダブロック１ｆをワーク搬送コンベア２４に送り出
す。

【００５２】２７はシャトルバー２６を上下駆動及び左
右に移動させる駆動部を有するトランスファーマシンで
あってシャトルバー２６で送られて来たシリンダブロッ
ク１を加工ヘッド２５下に載置する。２８ａ〜２８ｄは
各ステーションＳＴ１〜ＳＴ４毎に配置されたピッチ送
り装置であり、このピッチ送り装置２８ａ〜２８ｄはト
ランスファーマシン２７に載置されたシリンダブロック
の低部に嵌着自在に係合してシリンダブロックをトラン
スファーマシン２７に沿って左右方向に移動させ、同一
シリンダブロック１の１つ以上の孔の焼入れを単一の加
工ヘッド２５にて行なわす。

【００５３】図２はシャトルバー２６とシリンダブロッ
ク１にピッチ送り装置２８が係合した状態を示す図であ
る。シャトルバー２６はシリンダブロック１をストック
コンベア２３よりトランスファーマシン２７へ、或いは
トランスファーマシン２７よりワーク搬送コンベア２４
へ送り出す際に、図１に示す矢印方向に上昇させてガイ
ドピン２６Ｐをシリンダブロック１の低部に形成した搬
送用位置決めピン穴１Ｄに嵌着させて両者を係合する。

【００５４】シャトルバー２６は係合状態を保持した状
態で図１に示す右方向に移動し、第１ステーションＳＴ
１に対応するピッチ送り装置２８ａへ送り出す。シリン
ダブロック１の左右には図２に示すように位置ピン用穴
１Ｐが形成されており、各位置ピン用穴１Ｐがピッチ送
り装置２８ａに設けたワーク位置決めピン２８Ｐで嵌入
される位置に来たならば、シャトルバー２６は降下して
シリンダブロック１をピッチ送り装置２８ａに係合させ
る。

【００５５】図３は加工ヘッド２５の先端の外周面に摺
動自在に設けられたビーム遮光リング２９を示す断面図
である。加工ヘッド２５の先端部の外周にはフランジ状
にストッパ２５Ｓが設けられている。従って、加工ヘッ
ド２５の先端の外周面に摺動自在に設けられたビーム遮
光リング２９は、同図（ａ）に示すように落下すること
なくビーム取り出し用の開口部２５Ａを遮蔽している。

【００５６】また、焼入れのために、加工ヘッド２５が
シリンダブロック１の孔７内に下降するとビーム遮光リ
ング２９の端部は、同図（ｂ）のようにシリンダブロッ
ク１の上面にて係止されて加工ヘッド２５がビーム遮光
リング２９の内周面を摺動して焼入れ箇所に下降する。
そして、焼入れが完了すると加工ヘッド２５はストッパ
２５Ｓでビーム遮光リング２９を引き上げながら上昇し
て同図（ａ）のような状態となり、射出されているレー
ザビーム６はビーム遮光リング２９にて周囲への照射が
遮断される。尚、ビーム遮光リング２９に冷却水３０が
封入され、レーザビーム６による熱的ダメージを防いで
いる。

【００５７】次に、本実施例の動作について説明する。
シリンダブロック供給先からシリンダブロック１ａがス
トックコンベア２３にて送られてくると、シリンダブロ
ック１ａはワークストップ２３Ｓに当たり移動停止して
位置決めされる。シリンダブロック１ａが位置決めされ
ると、シャトルバー２６が上昇して、上面に設けたガイ
ドピン２６Ｐをシリンダブロック１ａの低部に形成した
搬送位置決めピン穴１Ｄに嵌着させて係合する。

【００５８】次に、シャトルバー２６は係合されたシリ
ンダブロック１ａを第１ステーションＳＴ１へ送り出
す。送り出されたシリンダブロック１ａ（図１における
１ｂ）は、シャトルバー２６の下降によりピッチ送り装
置２８ａに載置される。ピッチ送り装置２８ａの載置面
には、シリンダブロック１ｂの底面の左右に形成された
位置決め穴１Ｐ間隔寸法に合わせてワーク位置決めピン
２８Ｐが４個形成されている。

【００５９】従って、ワーク位置決めピン２８Ｐに位置
決め穴１Ｐが嵌入すると、シリンダブロック１ｂはピッ
チ送り装置２８ａに位置決め固定される。ここで、第１
ステーションＳＴ１における加工ヘッド２５が、シリン
ダブロック１ｂの孔７ａ内に降下、光軸を中心に回転し
ながらレーザビーム６を内周面の焼入れ箇所に照射して
焼入れを行う。

【００６０】焼入れを行っている間、シャトルバー２６
はストックコンベア２３へ移動し、次に供給されるシリ
ンダブロックの送り出し準備に入る。次に、シリンダブ
ロック１ｂの孔７ａの焼入れが完了し、加工ヘッド２５
が上昇したならば、再びシャトルバー２６は上昇してワ
ークストッパ２３Ｓにて停止している新たなシリンダブ
ロック１ａと第１ステーションＳＴ１に停止しているシ
リンダブロック１ｂを前記同様に、シリンダブロック１
ａをピッチ送り装置２８ａへ、そしてシリンダブロック
１ｂを第２ステーションＳＴ２におけるピッチ送り装置
２８ｂに位置決め固定する。

【００６１】シリンダブロック１ｂ（図１における１
ｃ）がピッチ送り装置２８ｂに固定されると、第２ステ
ーションＳＴ２における加工ヘッド２５が、シリンダブ
ロック１ｂの孔７ｂ内に降下、回転しながらレーザビー
ム６をシリンダウオールに照射して焼入れを行う。最終
的に、最初に供給されたシリンダブロック１ａが第４ス
テーションＳＴ４に送り出され孔７ｄの焼入れが完了し
たならば、シリンダブロック１ａ（図１における１ｆ）
はシャトルバー２６によってワーク搬送用コンベア２４
に載置される。

【００６２】この時、当然、ストックコンベア２３、各
ステーション毎のピッチ送り装置２８ａ〜２８ｄにはシ
リンダブロック１ａ〜１ｅが載置されている。従って、
以降、レーザ発振器が１台の場合に比較して１台のシリ
ンダブロックの焼入れ完了から次のシリンダブロックの
焼き入れ完了までの時間が１／４となり、トータル的に
見れば１台のシリンダブロックの焼入れ時間が１／４に
短縮される。

【００６３】また、例えば第２ステーションＳＴ２にお
けるレーザ発振器が故障してシリンダブロック１におけ
る孔７ｂの焼入れが不能となった場合は、シリンダブロ
ック１を第３ステーションＳＴ３に移動させてピッチ送
り装置２８ｃに固定して孔７ｃの焼入れが完了した後
に、シリンダブロックを孔７ｃと７ｂとの間のピッチ分
逆送りして孔７ｂを加工ヘッドの位置にあわせ、加工ヘ
ッドを孔７ｂに下降させて焼入れさせる。

【００６４】従って、第１及び第２ステーションＳＴ
１，ＳＴ２のレーザ発振器が故障した場合でも、第３及
び第４ステーションＳＴ３，ＳＴ４のレーザ発振器でそ
れぞれ孔を２個づつ焼入れすることで焼入れ作業が停滞
することなく継続される。

【００６５】尚、加工ヘッド２５はレーザビーム６を射
出しながら孔７より上昇する。その時、万一トラブルが
発生して孔の外でレーザビームが射出された場合、レー
ザビームの射出方向は水平であるため作業している人に
レーザビーム２５を照射する恐れがある。そこで、本実
施例では図３の（ａ）に示すように加工ヘッド２５を上
昇した際に開口部２５Ａがビーム遮光リング２９で覆わ
れるようにする。

【００６６】その動作として、加工ヘッド２５の上昇時
には、加工ヘッド２５の先端部に設けたフランジ状のス
トッパー２５Ｓまで口径が孔７の径より大きいビーム遮
光リング２９がスライドして開口部２５Ａを覆う。

【００６７】次に、孔７の内面を焼入れ時に、加工ヘッ
ド２５を孔７に降下させると、同図の（ｂ）に示すよう
にビーム遮光リング２９の端面はシリンダブロック１の
上面に当接して残り、加工ヘッド２５のみがビーム遮光
リング２９の内周面をスライドして焼入れ箇所に下降す
る。焼入れが完了して加工ヘッド２５が上昇すると、ス
トッパー２５Ｓでビーム遮光リング２９を引き上げるた
め、孔７より加工ヘッド２５が引き上げられた時には開
口部２５Ａはビーム遮光リング２９で覆われる。

【００６８】従って、加工ヘッド２５の上昇時に、誤っ
てレーザビーム６を人に照射するという危険性がなくな
る。また、ビーム遮光リング２９には冷却水３０が封入
されているためレーザビーム６の照射による発熱でダメ
ージを受けることはない。

【００６９】実施例２．従来のレーザ焼入れ装置におけ
る冷却装置は、放電電極間の放電或いは放電電流の大き
さに拘わらず、装置電源を投入すると稼働して一定低温
の冷却水を熱交換器に循環させるとレーザガスは過冷却
される。従って、このレーザガスに直接触れる全反射ミ
ラー、部分反射ミラーの鏡面の曲率の歪み、或いは発振
器筺体の歪みによる各ミラー間の光軸の変形によりビー
ムモードが不安定になるという問題点があった。

【００７０】従って、本実施例では熱交換器５３及び放
電電極５４ａ，５４ｂを循環する冷却水の温度を一定に
保つことでレーザガス５９の温度を一定に保つ。図４は
本実施例におけるレーザ発振器２と冷却装置５０Ａの構
成を示す図である。尚、図中、図１２と同一符号は同一
又は相当部分を示す。本実施例における冷却装置５０Ａ
は、パイプＰ２を介してレーザ発振器２より冷却装置５
０Ａに戻ってきた冷却水の温度を検出する冷却水温度検
知センサ６０、冷却水温度検知センサ６０で検出した温
度に従って冷却水循環ポンプ５２の回転数を制御する回
転数制御用インバータ６１を新たに備えている。

【００７１】次に、本実施例の動作について説明する。
レーザ発振装置２の稼働と共に、冷却装置５０Ａは運転
を開始して冷却水循環ポンプ５２より吐出された冷却水
をパイプＰ１を介して熱交換器５３、放電電極５４ａ，
５４ｂに送り出す。このように熱交換器５３に冷却水を
流すことで循環するレーザガス５９の温度を下げて温度
上昇を抑え励起を安定させる。

【００７２】このように送り出された冷却水はパイプＰ
２を介して再び冷却装置５０Ａのチラーユニット５１に
戻されて冷却されて再度、冷却水循環ポンプ５２により
パイプＰ１に吐出される。レーザ発振器２が稼働を開始
した当初は放電電流によるレーザガス５９の温度上昇は
低く抑えられているため、熱交換器５３を流れてパイプ
Ｐ２に戻った冷却水の温度は著しく上昇していない。

【００７３】従って、この時点ではレーザガス５９の温
度を一定にすべく冷却水の温度を一定するには多量の冷
却水を循環させる必要はない。しかし、レーザ発振器２
の稼働時間が経過するに連れてレーザガスは放電電極５
４ａ，５４ｂ間に流れる放電電流により温度上昇する。
この温度上昇したレーザガス５９が熱交換器５３を通る
と冷却水の温度も上昇して冷却効果が低下するようにな
る。

【００７４】そこで、熱交換器５３よりパイプＰ２に流
れ出した冷却水の温度は、冷却装置５０Ａにおいて冷却
水温度検知センサ６０にて検知され、冷却水の温度がレ
ーザガス５９の温度を一定温度に保つべく一定温度以上
に上昇した場合は熱交換器５３内の冷却水の温度を所定
温度に下げる。そのために、冷却水温度検知センサ６０
より検知信号を受けた回転数制御用インバータ６１は、
冷却水循環ポンプ５２の回転数の上昇制御を行なって冷
却水の吐出量を制御する。

【００７５】その結果、冷却水循環ポンプ５２は熱交換
機５３中の水温を一定温度に保つべく最適量の冷却水を
パイプＰ１に送り出す。また、レーザ発振器２の稼働が
停止して放電電流による発熱が低下したならば、冷却水
の温度上昇も抑えられる。そこで、冷却水循環ポンプ５
２はレーザガス５９の過冷却防止のために熱交換器５３
に送り出す冷却水の量を抑える。この結果、冷却水の温
度、即ち、レーザガス５９の温度は常に一定に保たれる
ため安定したビームモードを得ることができる。

【００７６】実施例３．上記、実施例２では回転数制御
用インバータを用いて冷却水循環量をきめ細かく制御し
て冷却水温の調整を行ったが、量産ラインに適用されて
所定の出力で使用されるレーザ焼入れ装置では、レーザ
発振器の出力のＯＮ／ＯＦＦによってほぼ定まった冷却
水温度変化を示す。従って、レーザガスの過冷却を防ぐ
ため、レーザ出力のＯＮ／ＯＦＦつまり放電の有無を判
別して冷却水循環ポンプ５２をＯＮ／ＯＦＦすることに
より、簡易的にレーザガスの過冷却を防ぎ、強いてはビ
ームモードの安定化を図ることができる。

【００７７】図５は本実施例におけるレーザ発振器２と
冷却装置５０Ｂの構成を示す図である。尚、図中、図１
２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例にお
ける冷却装置５０Ｂは、放電の有無を検出して冷却水循
環ポンプ５２の稼働をＯＮ／ＯＦＦするポンプ制御装置
６２を新たに備えている。

【００７８】次に、本実施例の動作について説明する。
例えば、図示しない放電励起用電源装置の出力をポンプ
制御装置６２で検出したならば、放電開始を判定して冷
却水循環ポンプ５２を稼働させて放電電極５４ａ，５４
ｂ及び熱交換器５３へ冷却水を送り出す。また、放電停
止を判定したならば冷却水循環ポンプ５２を稼働を停止
して放電電極５４ａ，５４ｂ及び熱交換器５３への冷却
水送り出しを停止する。従って、簡易な構成で放電時は
レーザガス５９を適正に冷却し、放電停止時はレーザガ
ス５９の過冷却を防ぐことができ、強いては簡易な構成
でビームモードの安定化を図ることができる。

【００７９】実施例４．従来装置では光路ダクトＤ内に
少量づつ連続してドライエアーを供給して内圧を高めて
外部からの塵等の混入を防ぎ、ベンドミラー３等の清浄
を維持した。しかし、少量づつドライエアーを供給した
場合、加工ヘッド２５を孔７内に降下させた場合に光路
ダクトＤの容積が大きくなると、光路ダクトＤ内が負圧
となり隙間より塵、或いは異種ガス等が混入する恐れが
ある。

【００８０】そこで、本実施例は光路ダクトＤの容積が
大きくなっても光路ダクトＤの圧力が負圧になることが
防ぐようにしたものである。図６は本実施例のレーザ焼
入れ装置におけるドライエアー供給装置を示す構成図で
ある。尚、図中、図１３と同一符号は同一又は相当部分
を示す。ドライエアー供給ユニット７３より光路ダクト
Ｄに常時、少量づつドライエアーを供給している流量調
節弁７７の上流側と下流側間には電磁弁７８と光路ダク
トＤに多量のドライエアーを供給する流量調節弁７９が
直列に接続されている。

【００８１】次に、本実施例の動作を説明する。流量調
節弁７７は予め設定された少量のドライエアーをドライ
エアー供給ユニット７３から光路ダクトＤに供給するよ
うに弁開口度が調整されている。また、流量調節弁７９
は流量調節弁７７に比べて多量のドライエアーがドライ
エアー供給ユニット７３から光路ダクトＤに供給される
ように弁開口度が調整されている。また、電磁弁７８は
加工ヘッド２５が降下したことを図示しない検出手段で
検出した時に弁を開き、ドライエアー供給ユニット７３
より流量調節弁７９にドライエアーを送り出す。

【００８２】加工ヘッド２５が矢印方向Ａに上昇してい
る場合は、電磁弁７８は閉成しているためドライエアー
供給ユニット７３から供給されるドライエアーは流量調
節弁７７を通して光路ダクトＤに供給される。従って、
光路ダクトＤ内の圧力は適度に高められているため、外
部より塵や異種ガスが混入することがないため清浄を維
持できる。

【００８３】しかし、孔内面の焼入れのために加工ヘッ
ド２５は矢印Ｂのように降下すると、光路ダクトＤの容
積が増加し、光路ダクトＤ内の圧力が負圧に反転して外
部より塵や異種ガスを吸入する恐れがある。そこで、電
磁弁７８は図示しない検出手段で加工ヘッド２５の降下
を検出したならば、弁を開口してドライエアー供給ユニ
ット７３より流量調節弁７９にドライエアーを送り出
す。

【００８４】流量調節弁７９は多量のドライエアーを光
路ダクトＤに供給できるように弁の開口度を調節してあ
るため、加工ヘッド２５の下降と同時に多量のドライエ
アーを一気に光路ダクトＤに供給して光路ダクトＤを高
圧に維持する。

【００８５】従って、光路ダクトＤ内への外気の吸入が
阻止されるため、部分反射ミラー５６ａ、ベンドミラー
３、集光レンズ５に塵等は付着して焼き付き汚損を発生
させることがない。また、外気中に含まれる異種ガスも
吸入されることがないため、レーザビーム６が異種ガス
により散乱させられたり、吸収されたりすることがない
ため正常のレーザビームの伝送が維持される。

【００８６】実施例５．レーザ焼入れ前のシリンダブロ
ックの温度に応じてレーザ出力値を変更することで焼入
れ品質を保つことができる。図７は本実施例に係るレー
ザ焼入れ装置の全体構成を示す図である。尚、図におい
て図９と同一符号は同一又は相当部分を示す。図におい
て、９０はシリンダブロック１の既知温度での孔内各所
のレーザ出力値を設定する出力設定器、９２はシリンダ
ブロック１の温度を計測する例えば放射温度計、熱電対
等の温度センサである。

【００８７】９３は補正出力設定器であり、この補正出
力設定器９３は孔内各所の既知温度と温度センサ９２で
計測された実測温度との差を計算してレーザ出力値の補
正値を自動選択する。尚、既知温度に対してシリンダブ
ロックの実際の温度が高低した場合、各温度差に対する
孔内各所のレーザ出力値の補正値は予め設定されてい
る。

【００８８】９４は出力設定値加算器であり、この出力
設定値加算器９４は出力設定器９０で設定したレーザ出
力設定値に補正出力設定器９３で選択された補正量を加
算してシリンダブロック１の温度の高低に応じたレーザ
出力値を設定する。９５はレーザ発振器２に内蔵された
レーザ出力制御回路であり、出力設定値加算器９４で設
定されたレーザ出力値でレーザビーム６が射出されるよ
うに例えば放電電極（図４参照）間の放電電流の値を制
御する。

【００８９】次に、本実施例の動作について説明する。
鋳物で成型されたシリンダブロック１の孔７の内周面を
レーザビーム６で焼入れする場合、焼入れする前のシリ
ンダブロック１の温度を考慮してレーザビーム６の出力
を決めないと、出力が高い場合などは急激な温度上昇に
より素材表面がチル化（溶損）することがある。

【００９０】出力が低い場合は内周面を加熱するに留ま
り焼入れが不完全となることがある。そこで、通常は季
節に応じてシリンダブロック１の孔内各所の温度を１０
°〜３０°の既知温度を決め、その既知温度に応じて出
力設定器９０はレーザ出力値を設定する。しかし、実
際、焼入れ行程に入ったシリンダブロック１の実温度と
既知温度との間に差がでることがある。

【００９１】そこで、温度差に起因する焼入れ品質の低
下を排除するため、装置が運転を開始すると、温度セン
サ９２はシリンダブロック１の温度を計測して実温度デ
ータを補正出力設定器９３へ出力する。補正出力設定器
９３は入力された実温度と予め設定された既知温度との
差を計算する。

【００９２】更に、補正出力設定器９３は、前記計算さ
れた温度差より実温度と既知温度との差に応じて設定し
た孔内各所のレーザ出力補正値を自動選択する。自動選
択されたレーザ出力補正値は、出力設定値加算器９４に
おいて出力設定器９０で設定された既知温度でのレーザ
出力設定値に加算されてレーザ出力設定値を補正して保
管する。

【００９３】次に、焼入れ位置検出器９１より焼入れ位
置信号が出力設定値加算器９４に入力されると、保管し
てある補正済みのレーザ出力設定値をレーザ出力制御回
路９５に出力する。その結果、レーザ出力制御回路９５
はレーザ出力設定値の出力値のレーザビームが射出され
ように放電電流を制御する。従って、シリンダブロック
１の温度の高低に基づいて入熱制御されたレーザビーム
が孔１の内周面の焼入れ位置に照射される。

【００９４】実施例６．上記、実施例５では予め設定さ
れたシリンダブロックの既知温度と実際に計測した実温
度との差に基づいてレーザビームの入熱制御を行った
が、焼入れ前から焼入れ開始に至るまで、或いは焼入れ
中止から焼入れ再開に至るまでの時間経過に伴う温度変
化に基づいてレーザビームの入熱制御を行っても良い。

【００９５】図８は本実施例に係るレーザ焼入れ装置の
全体構成を示す図である。尚、図中、図７と同一符号は
同一又は相当部分を示す。図において、１１２はレーザ
焼入れ前もしくは焼入れ中の停止から焼入れ再開までの
停止時間をカウントする停止時間タイマー、１１３は補
正出力設定器であり、この補正出力設定器１１３は焼入
れ停止時間の長短により予測されるシリンダブロック１
の温度変化に相当する孔内各所のレーザ出力の補正量が
設定されており、この補正量を停止時間タイマーでカウ
ントされた停止時間をもとに選択する。

【００９６】１１４は出力設定値加算器であり、出力設
定値加算器１１４は出力設定器９０で設定したレーザ出
力設定値に補正出力設定器１１３で選択された補正量を
加算して焼入れ停止時間後のシリンダブロック１の温度
変化に応じたレーザ出力値を設定する。

【００９７】例えば、焼入れ作業が途中で中止して再開
する予定が決まっている場合、停止時間タイマ１１２は
焼入れ中止時より焼入れ再開に至るまでの停止時間をカ
ウントする。そして停止時間がカウントされたならば、
停止時間データを補正出力設定器１１３へ出力する。補
正出力設定器１１３には予め停止時間の長短により予測
されるシリンダブロック温度の変化に相当するレーザ出
力値の補正量が設定されている。

【００９８】従って、補正出力設定器１１３は入力され
た停止時間をもとにレーザ出力補正量を自動選択する。
自動選択されたレーザ出力補正値は、出力設定値加算器
１１４において出力設定器９０で設定された既知温度で
の孔内各所焼入れ位置でのレーザ出力設定値に加算され
てレーザ出力設定値を補正して保管する。

【００９９】次に、焼入れ位置検出器９１より焼入れ位
置信号が出力設定値加算器１１４に入力されると、保管
してある補正済みのレーザ出力設定値をレーザ出力制御
回路９５に出力する。その結果、レーザ出力制御回路９
５はレーザ出力設定値の出力値のレーザビームが射出さ
れるように放電電流を制御する。従って、焼入れ停止後
の温度変化に基づいて入熱制御されたレーザビームが孔
１の内周面の焼入れ位置に照射される。

【０１００】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、加工ヘッドが
ワークの孔内へ昇降動作すると共に、レーザ光軸を中心
に回転して前記孔の内周面にレーザビームを照射する機
構を有した複数のレーザ発振器と、これらレーザ発振器
により焼入れ加工される各レーザ発振器毎のワークを隣
接するレーザ発振器の加工ヘッドへ同時に搬送するワー
ク搬送手段と、このワーク搬送手段に備えられ、載置さ
れた前記ワークの各焼入れ箇所を前記加工ヘッド下で移
動させるワーク移動手段とを備えたので、複数個の孔を
同時に焼入れすることができるため焼入れ時間が短縮す
ると共に、１台のレーザ発振器が故障した場合でも全ワ
ークに対する焼入れ工程を継続させることができ生産性
の低下を防ぐことができるという効果がある。

【０１０１】請求項２の発明によれば、ワーク搬送装置
は、ワーク搬送後に逆方向に移動して新たなワークを載
置して加工ヘッドへ搬送することで、請求項１の効果に
加えて搬送効率と共に生産性を向上させることができる
という効果がある。

【０１０２】請求項３の発明によれば、加工ヘッドの外
周にはレーザビーム取り出し用の開口部を覆うように環
状のビーム遮光手段を摺動自在に備え、前記加工ヘッド
を孔より上昇時に前記ビーム遮光手段を前記開口部周囲
に摺動させ、前記孔への下降時にはこの孔の縁に前記ビ
ーム遮光手段の縁部を当接させるようにしたもので、請
求項１または２の効果に加えて、加工ヘッドの誤動作に
よりレーザビームが射出されても外部に漏れないため安
全性が向上するという効果がある。

【０１０３】請求項４の発明によれば、レーザ発振器の
冷却水循環回路に冷却水の温度を検出する温度センサ
と、前記冷却水循環回路へ冷却水を吐出させる冷却水循
環ポンプと、前記温度センサの温度検出値に基づいて前
記冷却水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御手段
とを備えたので、請求項１の効果に加えてレーザ発振器
内の温度変化を極めて小さく抑えることができるため安
定したビームモードとそれに伴う高品質な焼入れができ
るという効果がある。

【０１０４】請求項５の発明によれば、請求項１のレー
ザ焼入れ装置において、レーザ発振器の放電を検出する
放電検出手段と、前記レーザ発振器の冷却水循環回路へ
冷却水を吐出させる冷却水循環ポンプと、前記冷却水循
環ポンプの運転を前記放電検出手段の放電検出結果に基
づいて起動、停止制御するポンプ起動制御手段とを備え
たので、請求項１の効果に加えて簡易な構成でレーザ発
振器内の温度変化を極めて小さく抑えることができるた
め安定したビームモードとそれに伴う高品質な焼入れが
できるという効果がある。

【０１０５】請求項６の発明によれば、レーザ発振器よ
り加工ヘッドへレーザビームを伝送する光路ダクトに対
してドライエアーを供給するエアー供給手段と、このエ
アー供給手段と前記光路ダクトとの間に、前記加工ヘッ
ドが急下降して前記光路ダクトの容積が大きくなる時に
適量づつ供給していたドライエアーの量を一気に増加さ
せるエアー流量制御手段とを設けたので、請求項１の効
果に加えて光路ダクト内が常に清浄に維持され、レーザ
ビームが正常に伝送されるので出力が安定した信頼性の
高いレーザ焼入れ装置が得られるという効果がある。

【０１０６】請求項７の発明によれば、焼入れ用にレー
ザビームをワークへ出力するレーザ発振器と、予め設定
されたワークの既知温度に対応したレーザ出力設定値を
保管した出力設定器と、焼入れ時に前記ワークの温度を
測定する温度センサと、この温度センサによる測定温度
と前記既知温度との差に基づいて前記保管したレーザ出
力設定値を補正する設定値補正手段と、補正されたレー
ザ出力設定値の出力で前記レーザ発振器の出力を制御す
るレーザ出力制御回路とを備えたので、焼入れ前のワー
クの温度差により実施必要な入熱補正を自動化できると
いう効果がある。

【０１０７】請求項８の発明によれば、設定値補正手段
は、既知温度と測定温度との差を演算すると共に、予め
設定された各温度差によるレーザ出力補正値より前記演
算された温度差に対応するレーザ出力補正値を選択する
補正出力設定器と、選択されたレーザ出力補正値を出力
設定器に保管されたレーザ出力設定値に加算してレーザ
出力設定値を補正する補正出力加算器とを備えたので、
請求項７の効果に加えて焼入れ前のワークに温度差があ
った場合でも温度差に対応したレーザ出力を得られると
いう効果がある。

【０１０８】請求項９の発明によれば、焼入れ用にレー
ザビームをワークへ出力するレーザ発振器と、予め設定
されたワークの既知温度に対応したレーザ出力設定値を
保管した出力設定器と、焼入れ前もしくは焼入れ中のビ
ーム照射停止から再起動までの時間をカウントするタイ
マと、停止時間より予測されるワーク温度変化に基づい
て前記保管したレーザ出力設定値を補正する設定値補正
手段と、補正されたレーザ出力設定値の出力で前記レー
ザ発振器の出力を制御するレーザ出力制御回路とを備え
たので、装置停止によるワーク温度変化のために実施必
要な入熱補正を自動化できるという効果がある。

【０１０９】請求項１０の発明によれば、設定値補正手
段は、ビーム照射停止時間よりワークの温度変化を予測
すると共に、予め設定された各ワーク温度変化によるレ
ーザ出力補正値より前記予測されたワーク温度変化に対
応するレーザ出力補正値を選択する補正出力設定器と、
選択されたレーザ出力補正値を出力設定器に保管された
レーザ出力設定値に加算してレーザ出力設定値を補正す
る補正出力加算器とを備えたので、請求項９の効果に加
えて、焼入れ前もしくは焼入れ中に装置が停止し時間経
過と共にワークの温度が変化した場合でも温度変化に対
応したレーザ出力が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例によるレーザ焼入れ装置
の全体構成を示す図である。

【図２】 本実施例によるトランスファーマシンにシリ
ンダブロックを載置した場合の断面図である。

【図３】 本実施例による加工ヘッドの先端部分に摺動
自在に設けた遮光リングの断面図である。

【図４】 この発明の一実施例によるレーザ発振器の冷
却水循環回路の概念図である。

【図５】 この発明の他の実施例によるレーザ発振器の
冷却水循環回路の概念図である。

【図６】 この発明の一実施例による光路ダクトのドラ
イエアー供給回路の概念図である。

【図７】 この発明の一実施例によるレーザ焼入れ装置
の模式図である。

【図８】 この発明の他の実施例によるレーザ焼入れ装
置の模式図である。

【図９】 従来のレーザ焼入れ装置の模式図である。

【図１０】 レーザ焼入れを行うシリンダブロックの縦
断面図である。

【図１１】 加工ヘッドに備えられた焼入れ用回転機構
の断面図である。

【図１２】 従来のレーザ発振器の冷却水循環回路の概
念図である。

【図１３】 従来の光路ダクトのドライエアー供給回路
の概念図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｆ シリンダブロック、２ａ〜２ｄ レーザ発
振器、６ レーザビーム、７ａ〜７ｄ 孔（シリンダボ
ア）、２５ 加工ヘッド、２６ シャトルバー、２７
トランスファーマシン、２８ａ〜２８ｄ ピッチ送り装
置、２９ ビーム遮光リング、５０Ａ，５０Ｂ 冷却装
置、５１ チラーユニット、５２ 冷却水循環ポンプ、
６０ 水温検知センサ、６１ インバータ、６２ 放電
検出器、６３ 発振器筺体、Ｄ 光路ダクト、７３ ド
ライエアー供給ユニット、７７，７９ 流量調節弁、７
８ 電磁弁、９０ 出力設定器、９１ 位置検出器、９
２温度センサ、９３，１１３ 補正出力設定器、９４，
１１４ 出力設定値加算器、９５ レーザ出力制御回
路、１１２ 停止時間タイマ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ (72)発明者 竹川 一郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工ヘッドがワークの孔内へ昇降動作す
   ると共にレーザ光軸を中心に回転して前記孔の内周面に
   レーザビームを照射する機構を有した複数のレーザ発振
   器と、これらレーザ発振器により焼入れ加工される各レ
   ーザ発振器毎のワークを隣接するレーザ発振器の加工ヘ
   ッドへ同時に搬送するワーク搬送手段と、このワーク搬
   送手段に備えられ、載置された前記ワークの各焼入れ箇
   所を前記加工ヘッド下で移動させるワーク移動手段とを
   備えたことを特徴とするレーザ焼入れ装置。
2. 【請求項２】 ワーク搬送装置は、ワーク搬送後に逆方
   向に移動して新たなワークを載置して加工ヘッドへ搬送
   することを特徴とする請求項１に記載のレーザ焼入れ装
   置。
3. 【請求項３】 加工ヘッドの外周にはレーザビーム取り
   出し用の開口部を覆うように環状のビーム遮光手段を摺
   動自在に備え、前記加工ヘッドを孔より上昇時に前記ビ
   ーム遮光手段を前記開口部周囲に摺動させ、前記孔への
   下降時にはこの孔の縁に前記ビーム遮光手段の縁部を当
   接させるようにしたことを特徴とする請求項１または２
   に記載のレーザ焼入れ装置。
4. 【請求項４】 レーザ発振器の冷却水循環回路の冷却水
   の温度を検出する温度センサと、前記冷却水循環回路へ
   冷却水を吐出させる冷却水循環ポンプと、前記温度セン
   サの温度検出値に基づいて前記冷却水循環ポンプの回転
   数を制御する回転数制御手段とを備えたことを特徴とす
   る請求項１に記載のレーザ焼入れ装置。
5. 【請求項５】 レーザ発振器の放電を検出する放電検出
   手段と、前記レーザ発振器の冷却水循環回路へ冷却水を
   吐出させる冷却水循環ポンプと、前記冷却水循環ポンプ
   の運転を前記放電検出手段の放電検出結果に基づいて起
   動、停止制御するポンプ起動制御手段とを備えたことを
   特徴とする請求項１に記載のレーザ焼入れ装置。
6. 【請求項６】 レーザ発振器より加工ヘッドへレーザビ
   ームを伝送する光路ダクトに対してドライエアーを供給
   するエアー供給手段と、このエアー供給手段と前記光路
   ダクトとの間に、前記加工ヘッドが急下降して前記光路
   ダクトの容積が大きくなる時に適量づつ供給していたド
   ライエアーの量を一気に増加させるエアー流量制御手段
   とを設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ焼
   入れ装置。
7. 【請求項７】 焼入れ用のレーザビームをワークへ出力
   するレーザ発振器と、予め設定されたワークの既知温度
   に対応したレーザ出力設定値を保管した出力設定器と、
   焼入れ時に前記ワークの温度を測定する温度センサと、
   この温度センサによる測定温度と前記既知温度との差に
   基づいて前記保管したレーザ出力設定値を補正する設定
   値補正手段と、補正されたレーザ出力設定値の出力で前
   記レーザ発振器の出力を制御するレーザ出力制御回路と
   を備えたことを特徴とするレーザ焼入れ装置。
8. 【請求項８】 設定値補正手段は、既知温度と測定温度
   との差を演算すると共に、予め設定された各温度差によ
   るレーザ出力補正値より前記演算された温度差に対応す
   るレーザ出力補正値を選択する補正出力設定器と、選択
   されたレーザ出力補正値を出力設定器に保管されたレー
   ザ出力設定値に加算してレーザ出力設定値を補正する補
   正出力加算器とを備えたことを特徴とする請求項７に記
   載のレーザ焼入れ装置。
9. 【請求項９】 焼入れ用のレーザビームをワークへ出力
   するレーザ発振器と、予め設定されたワークの既知温度
   に対応したレーザ出力設定値を保管した出力設定器と、
   焼入れ前もしくは焼入れ中のビーム照射停止から再起動
   までの停止時間をカウントするタイマと、停止時間より
   予測されるワークの温度変化に基づいて前記保管したレ
   ーザ出力設定値を補正する設定値補正手段と、補正され
   たレーザ出力設定値の出力で前記レーザ発振器の出力を
   制御するレーザ出力制御回路とを備えたことを特徴とす
   るレーザ焼入れ装置。
10. 【請求項１０】 設定値補正手段は、ビーム照射停止時
    間よりワークの温度変化を予測すると共に、予め設定さ
    れた各ワークの温度変化によるレーザ出力補正値より前
    記予測されたワーク温度変化に対応するレーザ出力補正
    値を選択する補正出力設定器と、選択されたレーザ出力
    補正値を出力設定器に保管されたレーザ出力設定値に加
    算してレーザ出力設定値を補正する補正出力加算器とを
    備えたことを特徴とする請求項７に記載のレーザ焼入れ
    装置。