JPH0639575A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH0639575A
JPH0639575A JP4197053A JP19705392A JPH0639575A JP H0639575 A JPH0639575 A JP H0639575A JP 4197053 A JP4197053 A JP 4197053A JP 19705392 A JP19705392 A JP 19705392A JP H0639575 A JPH0639575 A JP H0639575A
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JP
Japan
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kaleidoscope
laser light
laser
workpiece
laser beam
Prior art date
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Pending
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JP4197053A
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English (en)
Inventor
Susumu Ito
進 伊藤
Akihiko Oshima
昭彦 大島
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カライドスコープを用いたレーザ加工装置に
おいて、被加工物を如何なる方向へ移動させても均一に
加熱可能で、良好な加工品質を得る。 【構成】 カライドスコープ11を内蔵した筒体9は、
レーザ光7の光軸を中心に駆動モータ17によって回転
運動が可能である。被加工物21はXYテーブル4上に
配置され、レーザ光7により照射される。駆動モータ制
御装置6は、NC制御装置5の制御内容をモニタするこ
とによりXYテーブル4の移動方向(角度)を検知し、
筒体9を回転させるために駆動モータ17を駆動する。
以上の構成により、カライドスコープ11によって形成
される矩形状のレーザ光7の任意の一辺が、被加工物2
1の移動方向に垂直または平行となるように、常にカラ
イドスコープ11を駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
さらに詳細にはレーザ発振器から出射されるレーザ光の
強度分布をカライドスコープによって均一にした後、被
加工物に照射することにより、被加工物を加工するレー
ザ加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のレーザ加工装置は、被加
工物に対して焼入れなどの熱処理を施すために用いられ
ている。このような装置の一例を図6を参照して説明す
る。
【0003】レーザ発振器51から出力されたレーザ光
52は、反射鏡53によって方向転換され、入射レンズ
54によって集光した後、カライドスコープ55に入射
する。カライドスコープ55は、4枚の平面反射鏡56
を四角柱形状に構成したものであり、その四角柱の内面
が反射鏡となるような構造であり、レーザ光52は、カ
ライドスコープ55内を多重反射することで強度分布が
均一化され、矩形状となる。カライドスコープ55から
出射したレーザ光52は、結像レンズ57によって所定
の寸法で被加工物58上に照射される。
【0004】被加工物58は移動装置59に配置されて
おり、レーザ光52に対して相対移動が可能である。被
加工物58の表面には、レーザ光52の吸収率を高める
ための黒鉛系のレーザ光吸収剤60が塗布されている。
レーザ光52の照射によって焼入れ温度まで急加熱され
た被加工物58は、その内部への熱伝導によって急速に
冷却され、焼入れ硬化層61を形成する。
【0005】焼入れ等の熱処理においては、このように
レーザ光52の強度を均一化することが望ましく、カラ
イドスコープ55による上記従来の方法は、他の方法に
比べて簡易な構成であり、被加工物58の表面に集光す
るレーザ光52の寸法の調整も比較的容易であるといっ
た利点を有する。
【0006】このような構成のレーザ加工装置において
は、カライドスコープ55がレーザ加工装置に固定され
ている。このため、例えば、図7に示すように矩形状で
照射されるレーザ光52の任意の一辺に対し、平行また
は垂直方向に被加工物58を相対移動する場合は、被加
工物58が均一に加熱される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示すように上記と異なる方向に被加工物58を移動させ
る場合、下記のような問題が生じる。即ち、図7に示す
ようにレーザ光52の任意の一辺に対し、平行または垂
直方向に被加工物58を相対移動する場合は、矩形状の
レーザ光52が通過する任意の2点、A点及びB点での
レーザ光の照射時間は同一であるのに対し、図8に示す
ように、レーザ光52の任意の一辺に対し、平行または
垂直方向以外の方向へ被加工物58を相対移動する場合
は、矩形状のレーザ光52が通過する任意の2点、A点
及びB点でのレーザ光の照射時間は明らかに異なる。こ
のため被加工物58の加熱は不均一となり、焼入れ硬化
層61は不均一な状態で形成される。
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、被加工物を如何なる方向へ移動
させても均一に加熱可能で、良好な加工品質を得ること
ができるレーザ加工装置を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器から出射さ
れるレーザ光の強度分布をカライドスコープによって均
一にした後、被加工物に照射することにより、被加工物
を加工するレーザ加工装置であって、前記被加工物を前
記レーザ光に対して相対移動可能に支持する移動手段
と、前記カライドスコープを前記レーザ光の光軸を中心
として装置本体に対し回転可能に支持する回転支持手段
と、前記回転支持手段を装置本体に対し回転させるため
の駆動手段と、前記移動手段による被加工物の相対移動
方向に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備
える。
【0010】
【作用】上記の構成を有する本発明のレーザ加工装置に
よれば、カライドスコープにより、レーザ光の強度分布
が均一化され、矩形状となって被加工物に照射される。
カライドスコープは、回転支持手段とその駆動手段によ
り、レーザ光の光軸を中心に、装置本体に対して回転運
動が可能である。制御手段は、被加工物を配置した移動
手段の動作に基づき、レーザ光に対する被加工物の移動
方向を認識し、その結果をもとに、カライドスコープに
よって形成される矩形状のレーザ光の任意の一辺が被加
工物の移動方向と平行または垂直となるように駆動手段
を駆動するものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
【0012】最初に図1及び図2を参照して、本発明を
具体化したレーザ加工装置の概略を説明する。
【0013】本実施例のレーザ加工装置は、CO2レー
ザ発振器1、反射鏡2、加工ヘッド3、XYテーブル
4、NC制御装置5及び駆動モータ制御装置6から構成
される。CO2レーザ発振器1から出力されるレーザ光
7は、波長が10.6μm(マイクロ・メートル)であ
る。また、反射鏡2及び加工ヘッド3は、レーザ光7の
光軸上に配置されている。
【0014】加工ヘッド3内には、入射レンズ8、筒体
9、結像レンズ10が配置されており、筒体9の内部に
はカライドスコープ11が内蔵されている。カライドス
コープ11は、4枚の平面反射鏡12を四角柱形状とな
るように構成したものでありが対向し、その四角柱の内
面が反射鏡であるような構造である。
【0015】カライドスコープ11の回転支持手段とし
ての筒体9は、ベアリング14及び保持部15によって
加工ヘッド3に支持されている。なお、カライドスコー
プ11の重心軸と筒体9の中心軸は、前記レーザ光7の
中心軸と一致するように配置されており、その中心軸を
中心として回転運動が可能である。
【0016】さらに、加工ヘッド3には前記筒体9を回
転させる駆動手段としての駆動モータ17が配置されて
いる。この駆動モータ17と筒体9とは、筒体9の外側
面のプーリ18、駆動モータ17の出力端のプーリ19
及びタイミングベルト20によって連結されている。
【0017】加工ヘッド3の下方には移動手段である周
知のXYテーブル4が配置されており、該XYテーブル
4上には被加工物21が配置されている。なお、被加工
物21は鉄系材料であり、その表面にはレーザ光7の吸
収率を高めるための黒鉛系のレーザ光吸収剤22が塗布
されている。
【0018】XYテーブル4は、図示しないX方向回転
軸及びY方向回転軸を含んで構成されており、周知のモ
ータ等からなるNC制御装置5によりX方向回転軸及び
Y方向回転軸を回転させることにより、所望の方向へ移
動させることが可能である。このようにして、レーザ光
7に対してXYテーブル4上の被加工物21を相対移動
させることで被加工物21に対する加工が完了する。ま
た、NC制御装置5と駆動モータ17とは、制御手段で
ある駆動モータ制御装置6によって連結されている。
【0019】次に図3乃至図5を参照して、本発明のレ
ーザ加工装置を用いた焼入れ加工の状態を説明する。
【0020】CO2レーザ発振器1から出射されたレー
ザ光7は、円形であり、その中心へ向かうほどレーザ光
強度が強くなるような強度分布を有している。該レーザ
光7は、その光軸上に配置された反射鏡2によって方向
転換された後、加工ヘッド3内の入射レンズ8に入射す
る。入射レンズ8で集光されたレーザ光7は、カライド
スコープ11の入力端23より入射し、平面反射鏡12
により多重反射された後、出力端24より出射される。
そして、結像レンズ10により結像されて被加工物21
の表面に照射される。この時、レーザ光7はカライドス
コープ11の形状の影響により矩形状となり、またレー
ザ光7の強度分布も均一化される。なお、カライドスコ
ープ11から出射するレーザ光7の寸法は、入射レンズ
8、カライドスコープ11、結像レンズ10の各部品の
特性及び各部品間の距離等で定まるものであり、予め所
望の寸法になるよう、調節しておくものである。
【0021】このレーザ光7が被加工物21の表面に照
射されると、被加工物21の表面は焼入れ温度まで急加
熱される。また、被加工物21はXYテーブル4がNC
制御装置5によって移動するのに伴って移動するので、
レーザ光7の照射を受けた部分は所定時間の経過後にレ
ーザ光7の照射を受けなくなる。そのため、加熱された
部分は、被加工物21内部への熱伝導によって急速に冷
却され、焼入れ硬化層25となる。以上の過程が継続す
ることで、所定のパターンの焼入れ加工が完了するもの
である。
【0022】この時、例えば図4に示すように、XYテ
ーブル4がX方向のみに移動する場合、被加工物21上
に形成されるレーザ光7の任意の一辺26は、移動方向
に対して平行である。この結果、矩形状のレーザ光7が
通過する被加工物21上の任意の2点、A点及びB点で
のレーザ光の照射時間は同一であり、均一に加熱される
ため、この照射により得られる焼入れ硬化層25は均一
である。
【0023】次に、図5に示すように、図4に示す被加
工物21の移動に対して+45度の角度でXYテーブル
4が移動する場合を考える。
【0024】NC制御装置5により上記のようにXYテ
ーブル4を移動させた場合、駆動モータ制御装置6はX
Yテーブル4のX方向及びY方向の移動量からその移動
方向(角度)を検出し、その角度に基づいて駆動モータ
17を駆動し、カライドスコープ11をレーザ光7の光
軸を中心として+45度回転させる。この結果、被加工
物21上に形成されるレーザ光7の任意の一辺26は、
図5に示すように、移動方向に対して平行となる。この
結果、矩形状のレーザ光7が通過する被加工物21上の
任意の2点、C点及びD点でのレーザ光7の照射時間は
同一となり、被加工物21の表面は均一に加熱されるた
め、この照射により得られる焼入れ硬化層25は均一と
なる。
【0025】以上に示すように、NC制御装置5により
XYテーブル4を任意の方向へ移動するように制御して
も、常に駆動モータ制御装置6が駆動モータ17を駆動
してカライドスコープ11を回転させる。これにより、
被加工物21上に形成されるレーザ光7の任意の一辺2
6は、XYテーブル4の移動方向に対して常に平行とな
るように追従するので、被加工物21を均一に加熱する
ことができ、その結果、均一な加工品質を得ることが可
能となる。
【0026】本発明は、以上詳述した実施例に限定され
ることなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々の
変更を加えることができる。
【0027】例えば、被加工物21の移動手段として
は、レーザ光7が被加工物21に対して相対的に移動す
ればよい。すなわち、固定された被加工物21に対して
加工ヘッド3が移動するような構造でもよい。
【0028】また、カライドスコープ11の前後に配置
される入射レンズ8及び結像レンズは、同等の機能を有
する光学部品であればよい。さらに、これらの光学部品
がカライドスコープ11に連結され、駆動モータ17に
よって連動するように構成されていても、本発明の効果
には影響しない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のレーザ加工装置によれば、被加工物を如何なる方
向へ移動させても、カライドスコープによって被加工物
上に結像されるレーザ光の形状を移動方向に常に追従さ
せることが可能である。この結果、被加工物を均一に加
熱することができ、均一な加工品質を得られるといった
産業上著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化したレーザ加工装置の概略を示
す断面図である。
【図2】本実施例のレーザ加工装置の加工ヘッド周辺の
詳細を示す断面図である。
【図3】本実施例のレーザ加工装置を用いた焼入れ加工
の状態を示した概略図である。
【図4】本実施例のレーザ加工装置を用いた焼入れ加工
の状態を示した平面図である。
【図5】本実施例のレーザ加工装置を用いた焼入れ加工
の状態を示した平面図である。
【図6】従来のレーザ加工装置の概略を示す断面図であ
る。
【図7】従来のレーザ加工装置を用いた焼入れ加工の状
態を示した平面図である。
【図8】従来のレーザ加工装置を用いた焼入れ加工の状
態を示した平面図である。
【符号の説明】
1 CO2レーザ発振器 3 加工ヘッド 4 XYテーブル 5 NC制御装置 6 駆動モータ制御装置 7 レーザ光 9 筒体 11 カライドスコープ 17 駆動モータ 21 被加工物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器から出射されるレーザ光の
    強度分布をカライドスコープによって均一にした後、被
    加工物に照射することにより、被加工物を加工するレー
    ザ加工装置において、 前記被加工物を前記レーザ光に対して相対移動可能に支
    持する移動手段と、 前記カライドスコープを前記レーザ光の光軸を中心とし
    て装置本体に対し回転可能に支持する回転支持手段と、 前記回転支持手段を装置本体に対し回転させるための駆
    動手段と、 前記移動手段による被加工物の相対移動方向に基づいて
    前記駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴
    とするレーザ加工装置。
JP4197053A 1992-07-23 1992-07-23 レーザ加工装置 Pending JPH0639575A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4197053A JPH0639575A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 レーザ加工装置

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JP4197053A JPH0639575A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 レーザ加工装置

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JPH0639575A true JPH0639575A (ja) 1994-02-15

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ID=16367934

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JP (1) JPH0639575A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225015B1 (en) 1998-06-04 2001-05-01 Mitsubishi Paper Mills Ltd. Oxytitanium phthalocyanine process for the production thereof and electrophotographic photoreceptor to which the oxytitanium phthalocyanine is applied
JP2006296892A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Shibuya Kogyo Co Ltd レーザ光成形装置とそれを用いた治療装置
US8465890B2 (en) 2010-08-30 2013-06-18 Sharp Kabushiki Kaisha Electrophotographic photoconductor and image forming apparatus including the same, and coating solution for undercoat layer formation in electrophotographic photoconductor
US8568946B2 (en) 2009-03-19 2013-10-29 Sharp Kabushiki Kaisha Electrophotographic photoreceptor and image formation device comprising same
US8709690B2 (en) 2009-07-27 2014-04-29 Sharp Kabushiki Kaisha Electrophotographic photoreceptor and image forming apparatus including the same

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