JPH01170591A - 工作物加工装置 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
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- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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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。
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]
本発明は工作物加工装置に係り、さらに詳細にはほぼ単
一の波長を有する光線を発生させるレーザと光線検出器
とを備え、前記レーザの光路には反射ミラーと反射され
たレーザ光を集束させる焦点調節装廣が設けられており
、また前記光線検出器は加熱された工作物の放射する熱
放射線を検出して、この熱放射線の強さに関係する信号
を出力し、この信号が処理されてレーザの出方制御が行
われる、特に工作物の表面硬化を行う工作物加工装置に
間するものである。
一の波長を有する光線を発生させるレーザと光線検出器
とを備え、前記レーザの光路には反射ミラーと反射され
たレーザ光を集束させる焦点調節装廣が設けられており
、また前記光線検出器は加熱された工作物の放射する熱
放射線を検出して、この熱放射線の強さに関係する信号
を出力し、この信号が処理されてレーザの出方制御が行
われる、特に工作物の表面硬化を行う工作物加工装置に
間するものである。
[従来の技術]
ドイツ特許公開公報第2200696号に記載されてい
るレーザ光を使用する工作物加工装置によれは、加工す
べき工作物の加熱された部分の温度を直接正確に測定す
ることができる。このために前記装置には、レーザ光に
よって加熱された工作物の熱放射線を検出する光線検出
器が設けられている。
るレーザ光を使用する工作物加工装置によれは、加工す
べき工作物の加熱された部分の温度を直接正確に測定す
ることができる。このために前記装置には、レーザ光に
よって加熱された工作物の熱放射線を検出する光線検出
器が設けられている。
この光線検出器からは熱放射線の強さに関係する出力信
号が発生され、この信号を処理してレーザのレーザ出力
を制御している。工作物の例えば硬化処理などの加工を
行おうとする部分は、反射ミラーによって工作物へ照射
された比較的長波長のほぼ単一の波長を有するレーザ光
によって加熱される。工作物が部分的に加熱されること
によって放射される熱放射線の強さが測定され、この測
定された熱放射線の強さに関係してレーザ光の出力が制
御される。測定された熱放射線の強さが所定のしきい値
に達するとすぐに、工作物の加熱が停止される。このた
めにレーザのスイッチがオフにされ、あるいはレーザ光
が光路に挿入可能なシャッタによって遮断される。それ
によって良好な結果が得られる。というのは工作物の表
面が、それぞれの加工に必要な時間と温度を越えてそれ
以上加熱されないからである。
号が発生され、この信号を処理してレーザのレーザ出力
を制御している。工作物の例えば硬化処理などの加工を
行おうとする部分は、反射ミラーによって工作物へ照射
された比較的長波長のほぼ単一の波長を有するレーザ光
によって加熱される。工作物が部分的に加熱されること
によって放射される熱放射線の強さが測定され、この測
定された熱放射線の強さに関係してレーザ光の出力が制
御される。測定された熱放射線の強さが所定のしきい値
に達するとすぐに、工作物の加熱が停止される。このた
めにレーザのスイッチがオフにされ、あるいはレーザ光
が光路に挿入可能なシャッタによって遮断される。それ
によって良好な結果が得られる。というのは工作物の表
面が、それぞれの加工に必要な時間と温度を越えてそれ
以上加熱されないからである。
[発明が解決しようとする課題]
この公知の装置においては、光線検出器は工作物から放
射される熱放射線を直接受けるように配置されている。
射される熱放射線を直接受けるように配置されている。
このことは光線検出器が「見る」ことができる工作物の
外側部分を加工する場合にだけ、レーザの制御機能が満
足に行われることを示している。孔、雌ネジなど工作物
の内部にある面を加工することに間しては、余り通して
おらず、あるいは全く適していない。というのは熱放射
線が検出器に達する前に工作物によって遮閉されてしま
うからである。
外側部分を加工する場合にだけ、レーザの制御機能が満
足に行われることを示している。孔、雌ネジなど工作物
の内部にある面を加工することに間しては、余り通して
おらず、あるいは全く適していない。というのは熱放射
線が検出器に達する前に工作物によって遮閉されてしま
うからである。
この公知の装置の欠点を除去するためここ、まだ公開さ
れていない特許出願によれは、レーザの光路にレーザ光
の波長を有する光線を透過する反射体を配置し、この反
射体によって工作物から放射される熱放射線を光路の外
に配置された光線検出器へ導く装置が提案されている。
れていない特許出願によれは、レーザの光路にレーザ光
の波長を有する光線を透過する反射体を配置し、この反
射体によって工作物から放射される熱放射線を光路の外
に配置された光線検出器へ導く装置が提案されている。
この装置によれは、一定の温度測定精度で工作物の外側
も内側も温度制御されたレーザ光によって加工すること
ができる。すなわち工作物のそれぞれの熱処理工程にお
いて温度制御を行うことができる。
も内側も温度制御されたレーザ光によって加工すること
ができる。すなわち工作物のそれぞれの熱処理工程にお
いて温度制御を行うことができる。
本発明の課題は上記の構成をさらに改良し、光学素子を
通過することによるレーザ光の出力損失を防止できる冒
頭で述べた装置を提供することである。
通過することによるレーザ光の出力損失を防止できる冒
頭で述べた装置を提供することである。
[課題を解決するための手段]
上記の課題を解決するために本発明によれは、ほぼ単一
の波長を有する光線を発生させるレーザと光線検出器と
を備え、前記レーザの光路には反射ミラーと反射された
レーザ光を集束させる焦点調節装置が設けられており、
また前記光線検出器は加熱された工作物の放射する熱放
射線を検出して、この熱放射線の強さに関係する信号を
出力し、この信号が処理されてレーザの出力制御が行わ
れる工作物加工装置において、レーザの光路に配置され
た反射ミラーの反射層が、工作物から放出される熱放射
線の波長を有する光線を透過するように構成されており
、光線検出器が透過した熱放射線の光路に配置されてい
る構成が採用されている。
の波長を有する光線を発生させるレーザと光線検出器と
を備え、前記レーザの光路には反射ミラーと反射された
レーザ光を集束させる焦点調節装置が設けられており、
また前記光線検出器は加熱された工作物の放射する熱放
射線を検出して、この熱放射線の強さに関係する信号を
出力し、この信号が処理されてレーザの出力制御が行わ
れる工作物加工装置において、レーザの光路に配置され
た反射ミラーの反射層が、工作物から放出される熱放射
線の波長を有する光線を透過するように構成されており
、光線検出器が透過した熱放射線の光路に配置されてい
る構成が採用されている。
[作用]
本発明の工作物加工装置によれは、高エネルギのレーザ
光の照射によって工作物から反射される熱放射線を分離
させるために他の光学素子を通過させる必要がない。そ
れによってレーザ光の出力の損失を最小限に抑えること
ができ、本装置はレーザ光の偏光方向とはほとんど無間
係に作動することができる。さらに光学素子材を減らす
ことによって装置の構造を簡略化できる。
光の照射によって工作物から反射される熱放射線を分離
させるために他の光学素子を通過させる必要がない。そ
れによってレーザ光の出力の損失を最小限に抑えること
ができ、本装置はレーザ光の偏光方向とはほとんど無間
係に作動することができる。さらに光学素子材を減らす
ことによって装置の構造を簡略化できる。
本発明の特に好ましい実施例によれは、反射層は反射フ
ィルタによって形成されており、この反射フィルタは工
作物から放射される熱放射線はほぼ透過させるが、レー
ザ光の波長を有する光線はほとんど透過させない。
ィルタによって形成されており、この反射フィルタは工
作物から放射される熱放射線はほぼ透過させるが、レー
ザ光の波長を有する光線はほとんど透過させない。
[実施例コ
本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。
図において符号1で示すものは公知の構造を有するレー
ザであって、このレーザはほぼ単一の波長を有する光束
を発生する。孔4を有する加工すべき工作物3は、孔4
の底6の縁部分5が例えば表面硬化のためにレーザ光束
2で照射されろように不図示の回転可能な支持体上に配
置されている。
ザであって、このレーザはほぼ単一の波長を有する光束
を発生する。孔4を有する加工すべき工作物3は、孔4
の底6の縁部分5が例えば表面硬化のためにレーザ光束
2で照射されろように不図示の回転可能な支持体上に配
置されている。
レーザ光束2の光路には、レーザ光を工作物3方向に反
射させるミラー7が配置されている。例えは集光レンズ
8として形成された焦点調節装置がミラー7と工作物3
の間のレーザ光束2の光路内に設けられ、レーザ光束を
工作物3の孔4の底6あるいは他の所望の箇所に結像さ
せる。加熱時に工作物3から放出された熱放射線(波長
780nm〜5μmの赤外線)は、この光線の波長領域
に感度を有する光線検出器9によって検出される。この
ためにレーザ1の光路に配置された反射ミラー7には反
射層10がコーティングされている。この反射層は工作
物3から放射される熱放射線110波長は透過するが、
レーザ光2は工作物3方向へ反射させる。光線検出器9
からは熱放射線11の強さに比例する電気的な出力信号
が出力され、この出力信号は増幅器12で増幅された後
に実際値として制御回路13に印加され、この制御回路
の出力端子はレーザ1と接続されている。制御回路13
によってレーザ出力、すなわちレーザ光2のエネルギは
予め制御回路に人力されている目標値となるように制御
される。レーザ1としては、好ましくは約10.6μm
の波長の光線を有する二酸化炭素(CO2)レーザが使
用される。光線検出器としては、800 nm−5μm
の波長に最大の感度を有するパイロ電気検出器が使用さ
れる。工作物3の熱放射線の波長と強さは温度に関係す
る。温度が上昇すると熱放射線の強さは増加し、その波
長はより短波長の方向へ移動する。しかしこの値は常に
レーザ光2の波長とは明確に区別され、C02レーザの
場合には工作物3の熱放射線に比べて波長が非常に長い
。従って工作物が加熱される領域の温度を直接測定する
ことが可能になる。従って工作物をレーザの出力とは無
関係に同じ温度に維持することができる。
射させるミラー7が配置されている。例えは集光レンズ
8として形成された焦点調節装置がミラー7と工作物3
の間のレーザ光束2の光路内に設けられ、レーザ光束を
工作物3の孔4の底6あるいは他の所望の箇所に結像さ
せる。加熱時に工作物3から放出された熱放射線(波長
780nm〜5μmの赤外線)は、この光線の波長領域
に感度を有する光線検出器9によって検出される。この
ためにレーザ1の光路に配置された反射ミラー7には反
射層10がコーティングされている。この反射層は工作
物3から放射される熱放射線110波長は透過するが、
レーザ光2は工作物3方向へ反射させる。光線検出器9
からは熱放射線11の強さに比例する電気的な出力信号
が出力され、この出力信号は増幅器12で増幅された後
に実際値として制御回路13に印加され、この制御回路
の出力端子はレーザ1と接続されている。制御回路13
によってレーザ出力、すなわちレーザ光2のエネルギは
予め制御回路に人力されている目標値となるように制御
される。レーザ1としては、好ましくは約10.6μm
の波長の光線を有する二酸化炭素(CO2)レーザが使
用される。光線検出器としては、800 nm−5μm
の波長に最大の感度を有するパイロ電気検出器が使用さ
れる。工作物3の熱放射線の波長と強さは温度に関係す
る。温度が上昇すると熱放射線の強さは増加し、その波
長はより短波長の方向へ移動する。しかしこの値は常に
レーザ光2の波長とは明確に区別され、C02レーザの
場合には工作物3の熱放射線に比べて波長が非常に長い
。従って工作物が加熱される領域の温度を直接測定する
ことが可能になる。従って工作物をレーザの出力とは無
関係に同じ温度に維持することができる。
本発明の工作物加工装置においては、ミラー7によって
反射されたレーザ光2に対して同軸ないし平行に延びる
熱放射線11の同一部分が検出され、処理される。熱放
射線11のこの部分は反射ミラー7の反射層10を通過
して、池の反射ミラー14を介して光線検出器9へ反射
される。熱放射線11とレーザ光2の波長は明確に異な
っているので、反射層10を形成する反射フィルタによ
って完全に分離することができる。前記反射フィルタは
到着するレーザ光は工作物3の方向へ反射・させろが、
工作物3から放射される熱放射線はほぼ透過させる。反
射層10を形成する反射フィルタは、例えはカラス板1
5など熱放射線11を透過する支持体上に例えは蒸着層
として塗布される。
反射されたレーザ光2に対して同軸ないし平行に延びる
熱放射線11の同一部分が検出され、処理される。熱放
射線11のこの部分は反射ミラー7の反射層10を通過
して、池の反射ミラー14を介して光線検出器9へ反射
される。熱放射線11とレーザ光2の波長は明確に異な
っているので、反射層10を形成する反射フィルタによ
って完全に分離することができる。前記反射フィルタは
到着するレーザ光は工作物3の方向へ反射・させろが、
工作物3から放射される熱放射線はほぼ透過させる。反
射層10を形成する反射フィルタは、例えはカラス板1
5など熱放射線11を透過する支持体上に例えは蒸着層
として塗布される。
好ましくはこの反射フィルタは、レーザ光2を遮断する
遮断領域と熱放射線を透過する透過領域とを有する多層
干渉フィルタとして構成することもできる。
遮断領域と熱放射線を透過する透過領域とを有する多層
干渉フィルタとして構成することもできる。
以上説明した工作物加工装置は好ましくは工作物の表面
を硬化させるのに使用され、例えば孔など内側にある部
分も熱を制御して硬化させることができるという利点を
有する。さらにこの装置は材料を切断しかつ溶接するの
にも使用することができ、この場合には光線検出器9に
よってレーザ1の出力がそれぞれ所定の目標値に合わせ
られるように制御される。表面処理も接合および分離も
、レーザ光を余分に使用することなく最小限の熱を使用
して行うことができる。この場合に、上述したように光
線をガイドすることζこよって接近し難い箇所でも熱制
御処理を行うことができろ。
を硬化させるのに使用され、例えば孔など内側にある部
分も熱を制御して硬化させることができるという利点を
有する。さらにこの装置は材料を切断しかつ溶接するの
にも使用することができ、この場合には光線検出器9に
よってレーザ1の出力がそれぞれ所定の目標値に合わせ
られるように制御される。表面処理も接合および分離も
、レーザ光を余分に使用することなく最小限の熱を使用
して行うことができる。この場合に、上述したように光
線をガイドすることζこよって接近し難い箇所でも熱制
御処理を行うことができろ。
上記の好ましい実施例において選択されたレーザは約1
0.671mの波長を有するC O2レーザであるが、
他の波長で作動するレーザを使用することも可能である
。すなわち約1.0611mの波長の光線を有するYA
Gレーザを使用することもできる。重要なことは、レー
ザ光の波長が加熱された工作物3から放射される赤外線
の波長と異なっていることである。熱放射線11をレー
ザ光2に対して平行に案内することによって、工作物の
それぞれレーザ光を照射される部位を正確に熱処理する
ことができろ。
0.671mの波長を有するC O2レーザであるが、
他の波長で作動するレーザを使用することも可能である
。すなわち約1.0611mの波長の光線を有するYA
Gレーザを使用することもできる。重要なことは、レー
ザ光の波長が加熱された工作物3から放射される赤外線
の波長と異なっていることである。熱放射線11をレー
ザ光2に対して平行に案内することによって、工作物の
それぞれレーザ光を照射される部位を正確に熱処理する
ことができろ。
図に点線で示すように光線検出器9が反射ミラー7の上
方で熱放射線11の光路に配置されている場合には、熱
放射線11を反射させる反射ミラー14を省くことがで
きる。
方で熱放射線11の光路に配置されている場合には、熱
放射線11を反射させる反射ミラー14を省くことがで
きる。
[発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明によれはほぼ一
定の温度測定精度で工作物の外側も内側も温度制御され
たレーザ光によって加工することができる。すなわち工
作物のそれぞれの熱処理工程において温度制御を行うこ
とができる。そして高エネルギのレーザ光を工作物から
反射される熱放射線を分離するために他の光学素子を通
過させる必要がないので、レーザ光の出力の損失を最小
限に抑えることができ、かつ本発明装置はレーザ光の偏
光方向とはほとんど無間係に作動することができる。さ
らに光学素子材を減らすことによって装置の構造を簡略
化できるという利点が得られる。
定の温度測定精度で工作物の外側も内側も温度制御され
たレーザ光によって加工することができる。すなわち工
作物のそれぞれの熱処理工程において温度制御を行うこ
とができる。そして高エネルギのレーザ光を工作物から
反射される熱放射線を分離するために他の光学素子を通
過させる必要がないので、レーザ光の出力の損失を最小
限に抑えることができ、かつ本発明装置はレーザ光の偏
光方向とはほとんど無間係に作動することができる。さ
らに光学素子材を減らすことによって装置の構造を簡略
化できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、工作物加工装置の全体を概略的に−示す構成
図である。
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ほぼ単一の波長を有する光線を発生させるレーザと
光線検出器とを備え、前記レーザの光路には反射ミラー
と反射されたレーザ光を集束させる焦点調節装置が設け
られており、また前記光線検出器は加熱された工作物の
放射する熱放射線を検出して、この熱放射線の強さに関
係する信号を出力し、この信号が処理されてレーザの出
力制御が行われる工作物加工装置において、 レーザ(1)の光路に配置された反射ミラー(7)の反
射層(10)が、工作物(3)から放出される熱放射線
(11)の波長を有する光線を透過するように構成され
ており、 光線検出器(9)が透過した熱放射線の光路に配置され
ていることを特徴とする工作物加工装置。 2)前記反射層(10)が反射フィルタによって形成さ
れており、この反射フィルタは、工作物(3)から放射
される熱放射線(11)はほぼ透過させ、レーザ光(2
)の波長を有する光線はほぼ透過させないことを特徴と
する請求項第1項に記載の工作物加工装置。 3)前記反射層(10)が、レーザ光(2)を遮断する
遮断領域と、工作物(3)から放射される熱放射線(1
1)を通過させる通過領域とを有する多層干渉フィルタ
によって形成されていることを特徴とする請求項第2項
に記載の工作物加工装置。 4)前記レーザ(1)が、約10.6μmの波長を有す
るレーザ光(2)を発生させる二酸化炭素レーザである
ことを特徴とする請求項第1項から第3項のいずれか1
項に記載の工作物加工装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3739862.8 | 1987-11-25 | ||
DE19873739862 DE3739862A1 (de) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | Werkstueckbearbeitungsvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01170591A true JPH01170591A (ja) | 1989-07-05 |
JP2753284B2 JP2753284B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=6341181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63294856A Expired - Lifetime JP2753284B2 (ja) | 1987-11-25 | 1988-11-24 | 工作物加工装置 |
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