JP5920871B2 - レーザ熱処理システム - Google Patents
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Description
なお、レーザ光走査装置としては、前記熱処理領域に沿って前記加工ヘッドを3次元的に移動させることができるロボット装置を用いることが好適である。
前記熱処理としては、焼入れ、窒化、浸炭、焼なまし、焼戻し、又は焼ならしが例示できる。
また、前記標準熱処理条件には、前記レーザ光の標準走査速度が含まれ、前記曲率半径が所定の閾値よりも小さな場合に、前記走査速度を前記標準走査速度よりも遅くすることが好ましい。
さらに、前記第1補正手段は、前記走査速度を遅くするほど、前記レーザ光の出力を下げることが特に好ましい。
また、前記表面凹凸の大きさが所定の閾値よりも大きな場合に、前記焦点位置を前記標準焦点位置からシフトさせることが好ましい。
或いは、前記熱処理領域の温度を計測する放射温度計を備え、前記制御装置は、前記レーザ光の出力を下げて前記熱処理領域に酸化膜を形成しながらトライアルを行い、前記酸化膜における前記レーザ光の吸収率を取得する手段を有し、前記補正手段は、前記トライアルにおいて取得された前記吸収率に応じて前記標準熱処理条件又は補正された前記標準熱処理条件を変更する第3補正手段を含むことができる。
レーザ焼入れシステム10は、レーザ装置20と、加工ヘッド30と、ロボット装置40と、メインコントローラ50とを備える。ロボット装置40は、ワーク100と加工ヘッド30との位置関係を相対的に変化させるレーザ光走査装置である。メインコントローラ50は、レーザ焼入れシステム10の各構成要素の動作を制御する制御装置であって、且つ入力装置および表示装置としても機能する。
上記制御モードは、加工精度および加工速度に基づいて予め設定されたものである。制御モードM1は、高い加工精度が要求される場合に好適である。但し、制御モードM1では、高い加工精度を追求するため加工速度が遅くなる。一方、焼入れ領域101の形状が単純である場合には、制御モードM3が好適であり、これにより高速加工が可能となる。制御モードM2は、M1とM3との中間的なモードである。後述の焼入れ条件演算手段60は、選択された制御モードに基づいて、適切な焼入れ条件を演算する。
同図では、焼入れ領域101の平面図(紙面左側)、および焼入れ領域101のA線に沿ってワーク100を切断した断面図(紙面右側)を示す。断面図では、紙面の左右方向がワーク100の厚み方向である。また、断面図の紙面右側に、焦点位置をP0,P1,P2のそれぞれに設定する範囲を示す。
図4および図5は、かかる制御手順を示すフローチャートである。同図では、オペレータによる手順を鎖線で囲み、制御部53による手順を実線で囲んでいる。
Claims (5)
- レーザ光を出力するレーザ装置と、
ワークの熱処理領域に前記レーザ光を照射するための加工ヘッドと、
前記ワークと前記加工ヘッドとの位置関係を相対的に変化させるレーザ光走査装置と、
前記熱処理領域の温度を計測する放射温度計と、
前記ワークの材質に応じた熱処理温度を設定し、当該熱処理温度と、前記ワークのCADデータとに基づいて、標準熱処理条件を演算する手段を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記熱処理領域の曲率半径および前記熱処理領域の表面凹凸に基づいて、前記標準熱処理条件を変更する補正手段と、前記レーザ光の出力を下げて前記熱処理領域に酸化膜を形成しながらトライアルを行い、前記酸化膜における前記レーザ光の吸収率を取得する手段とを有し、
前記補正手段は、
前記CADデータに基づいて前記熱処理領域の曲率半径が所定の閾値Rz以下であるか否かを判定し、当該曲率半径が閾値Rz以下であると判定されたときには当該曲率半径に応じて前記レーザ光の走査速度を遅くすると共に、当該走査速度を遅くするほど前記レーザ光の出力を下げる第1補正手段と、
前記CADデータに基づいて前記熱処理領域の表面凹凸の大きさが所定の閾値Hz以上であるか否かを判定し、当該表面凹凸の大きさが閾値Hz以上であると判定されたときには当該表面凹凸の大きさに応じて、前記レーザ光の焦点位置を前記標準熱処理条件の標準焦点位置から大きくシフトさせる第2補正手段と、
前記トライアルにおいて取得された前記吸収率に応じて前記標準熱処理条件又は補正された前記標準熱処理条件を変更する第3補正手段と、
を含むことを特徴とするレーザ熱処理システム。 - 請求項1に記載のレーザ熱処理システムにおいて、
加工精度および加工速度に基づいて予め設定された制御モードの選択を可能とし、
前記制御装置は、選択された前記制御モードに応じて前記標準熱処理条件を演算することを特徴とするレーザ熱処理システム。 - 請求項1又は2に記載のレーザ熱処理システムにおいて、
熱処理中に操作が可能な前記熱処理温度の設定を変更するための操作部を備え、
前記補正手段は、オペレータによる前記操作部の操作に基づいて、前記標準熱処理条件又は補正された前記標準熱処理条件を変更するオンライン補正手段を含むことを特徴とするレーザ熱処理システム。 - 請求項3に記載のレーザ熱処理システムにおいて、
前記第3補正手段及び前記オンライン補正手段は、前記レーザ光の出力のみを変更して前記標準熱処理条件又は補正された前記標準熱処理条件を変更することを特徴とするレーザ熱処理システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ熱処理システムにおいて、
前記熱処理は、焼入れ、窒化、浸炭、焼なまし、焼戻し、又は焼ならしであることを特徴とするレーザ熱処理システム。
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