JPH0640587Y2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、円柱形状をなす被加工物を送り回転させなが
らその周面に環状に形成された溝部の内側面にレーザ光
を照射して熱処理を施すレーザ加工装置に関する。

（従来の技術） 近年、例えばエンジンのシリンダピストンのリング溝の
対向する両内側面にレーザ光による熱処理（焼入れ）を
施すことが行なわれている。このような熱処理を行うた
めの装置として、第４図に示すような回転テーブル１と
レーザ光を照射する加工ヘッド２とを備えたものがあ
る。このものは、円柱形状をなすピストン３を回転テー
ブル１上の所定位置にセットした後、回転テーブル１に
よりこのピストン３をその軸心ａを中心として送り回転
しつつ、ピストン３の周面に環状に形成されたリング溝
４の内側面4aに加工ヘッド２から斜めにレーザ光を照射
して焼入れを行うように構成されている。

而して、この場合、リング溝４の対向する両方の内側面
4a,4bに焼入れを行うには、一方の内側面4aの焼入れを
行った後他方の内側面4bにレーザ光照射を切換える必要
がある。このための構成としては、加工ヘッド２側を固
定即ちレーザ光の照射位置を一定とし、ピストン３側
（回転テーブル１側）を移動させることが考えられる
が、この場合、一方の内側面4aの焼入れが終った後、他
方の内側面4bをレーザ光に対向させるためには、作業者
がその都度ピストン３を上下反転させてセットし直さな
ければならないので、自動化が困難な欠点があった。従
って、従来ではピストン３の位置を一定とし、加工ヘッ
ド２側を移動させてレーザ光照射位置を切換えることが
行なわれていた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような加工ヘッド２を移動させる
ものの場合、加工ヘッド２の位置によりレーザ光の照射
モードが変化するので、両内側面4a,4bにおいて焼入れ
巾，焼入れ深さ等が異なり均質な焼入れができないとい
う欠点があった。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、被加工物の溝部の対向する両内側面に均質な熱処理
を施すことができるレーザ加工装置を提供するにある。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案のレーザ加工装置は、被加工物を支持しこの被加
工物をその軸心を中心として送り回転させる送り回転装
置と、この送り回転装置を被加工物の軸心と直交する旋
回軸を中心に回転させる旋回テーブルと、この旋回テー
ブルを旋回軸と直交する平面上を移動させるXYテーブル
と、被加工物の溝部の内側面に所定角度からレーザ光を
照射する加工ヘッドとを備え、被加工物を送り回転装置
によって回転させながら溝部の一方の内側面に加工ヘッ
ドからレーザ光を照射し、その後、旋回テーブル及びXY
テーブルを作動させて溝部の他方の内側面を加工ヘッド
からのレーザ光の照射位置に移動させるように構成した
ことを特徴とする。

（作用） 上記手段によれば、被加工物の溝部の一方の内側面の熱
処理を行った後、その被加工物を旋回テーブルにより旋
回軸回りに回動させると共にXYテーブルにより平面移動
させることにより、溝部の他方の内側面を同一のレーザ
光照射位置に移動させることができる。このとき照射さ
れるレーザ光の照射モードは前回と同様で変化すること
はないので、自動的に溝部の両内側面に均質な熱処理を
施すことができる。

（実施例） 以下本考案をピストンのリング溝の内側面に焼入れを施
す加工装置に適用した一実施例につき、第１図乃至第３
図を参照して説明する。

第１図は本考案に係るレーザ加工装置11の主要部の構成
を示しており、このレーザ加工装置11は、後に詳述する
加工テーブル12、及びこの加工テーブル12に対して固定
的に配置された加工ヘッド13を備えて構成されている。
この加工ヘッド13は、集光レンズ14,ベンドミラー15等
から成り、図示しないレーザ発振器から発振されたレー
ザ光16を加工テーブル12上の所定位置に向けて略水平方
向に出力するようになっている。一方、17は被加工物た
るピストンであり、これは第２図及び第３図にも示すよ
うに、円柱形状をなし、その先端側の外周面に例えば３
本のピストンリング装着用の溝部18が環状に形成されて
いる。

さて、前記加工テーブル12は次のように構成されてい
る。即ち、19はXYテーブルであり、これは、Ｘ軸移送装
置20及びこのＸ軸移送装置20上に直交するように設けら
れたＹ軸移送装置21から構成されている。Ｘ軸移送装置
20は、略水平状態で固定的に設けられており、周知のよ
うに、基部20a上に図示しないレール及びモータ，ボー
ルねじ等から成る駆動機構を備え、この駆動機構により
Ｙ軸移送装置21をレールに沿って第１図に示すＸ方向に
移動させるようになっている。Ｙ軸移送装置21は、前記
Ｘ軸移送装置20と同様に基部21a上に図示しないレール
及び駆動機構を備え、移動体22をレールに沿って前記Ｘ
方向と直交するＹ方向に移動させるようになっている。
以て、XYテーブル19は移動体22をXY平面上の任意の位置
に移動させることができるものである。尚、これらＸ軸
移送装置20及びＹ軸移送装置21は夫々上方を蛇腹状のカ
バー20b及び21bに覆われて内部への異物の侵入が防止さ
れるようになっている。23は前記移動体22の上面に取付
けられる旋回テーブルであり、これは、移動体22に固定
された基部23a上の偏平な円筒状の旋回部23bが図示しな
いモータにより回転するように構成されている。この回
転中心となる旋回軸Ｚは前記XYテーブル19の移動体22が
移動する平面に対し直交するように設定されている。24
はこの旋回テーブル23の旋回部23b上に取付けられた送
り回転装置であり、その一側面にチャック部25を有して
いる。この送り回転装置24は第１図に示すように、前記
ピストン17をその軸心Ａが前記旋回軸Ｚと直交するよう
に略水平にしてチャック部25の把持により支持するよう
になっていると共に、そのチャック部25を図示しないモ
ータにより回転させてピストン17をその軸心Ａを中心と
して送り回転するように構成されている。以て、加工テ
ーブル12は送り回転装置24を移動及び旋回させることが
でき、ピストン17を前記加工ヘッド13に対してそのレー
ザ光16の出力方向に沿う平面上を移動させることができ
ると共に、その出力方向に対する軸心Ａの角度を自由に
変更させることができるようになっている。

以上のように構成された加工テーブル12は、マイクロコ
ンピュータ等から成る図示しない制御装置により、予め
設定されたプログラムに従って各機構の駆動が行なわ
れ、チャック部25によるピストン17の把持及びその解
除，送り回転装置24によるピストン17の送り回転，旋回
テーブル23による送り回転装置24の旋回角度,XYテーブ
ル19による旋回テーブル23の移動量が夫々制御されるよ
うになっている。そして、これと同時に、制御装置は加
工ヘッド13からのレーザ光16の出力制御も行い、後述す
るように自動的にレーザ光16によるピストン17への焼入
れ加工を施すように構成されている。

次に上記構成の作用につき第２図及び第３図をも参照し
て説明する。

ピストン17は、まず第１図に示すようにその基端部分が
チャック部25により把持されて送り回転装置24にその軸
心Ａを略水平にして支持される。この状態では、１本の
溝部18のうちの一方の内側面18aが加工ヘッド13に対し
て所定距離及び所定角度で対向するように位置決めされ
ている。これにより、その内側面18aが、第２図に示す
ように予め設定された加工ヘッド13からのレーザ光16の
照射位置に配置されるようになる。次に、その位置で固
定状態にある送り回転装置24により、ピストン17が例え
ば第２図中矢印Ｂ方向に軸心Ａを中心に一定速度で送り
回転されると共に、溝部18の内側面18aに加工ヘッド13
からレーザ光16が照射される。これにより、溝部18の内
側面18a全周にレーザ光16が所定角度から一定の強度で
照射され、この内側面18a全体に均一な焼入れが施され
る。この内側面18aへの焼入れ加工が終了すると、加工
ヘッド13からのレーザ光16の出力及び送り回転装置24に
よる送り回転が停止され、ピストン17がXYテーブル19に
より軸心Ａに沿った方向である第２図中矢印Ｃ方向に移
動され、他の溝部18の一方の内側面18aの焼入れ加工が
同様に順次施される。

そして、溝部18の一方の内側面18aの焼入れが終了した
後、ピストン17は、XYテーブル19により矢印Ｄ方向（第
２図参照）に移動されると共に旋回テーブル23を角度θ
（第３図参照）だけ旋回させてピストン17の位置決めが
なされる。このとき、第３図に示すように溝部18の他方
の内側面18bが上記一方の内側面18aと同様の照射位置に
配置されるようになる。そして、上記と同様にピストン
17が送り回転されると共にその内側面18bにレーザ光16
が照射されて、その内側面18b全体に均一な焼入れが施
される。この焼入れ加工も全ての溝部18の内側面18bに
対して順次施される。尚、この場合、ピストン17を矢印
Ｄ方向に移動すると共に旋回テーブル23を角度θだけ旋
回させるようにしたが、XYテーブル19によりピストン17
を矢印Ｃ方向に移動すると共に旋回テーブル23を180°
旋回させるようにしても良い。

このような本実施例によれば、送り回転装置24が支持し
たピストン17を、旋回テーブル23及びXYテーブル19によ
って、加工ヘッド13に対しての角度及び位置を自在に移
動させることができる。従って、加工ヘッド13を固定し
レーザ光16照射位置を一定としたままで、ピストン17の
溝部18の各面にレーザ光16を照射して熱処理を施すこと
ができる。この結果、従来のような回転テーブル１上の
ピストン３を上下反転させなければならないものと異な
り、自動運転による溝部18の両内側面18a,18bへの焼入
れ加工が可能となり、しかも、レーザ光16の照射位置を
固定としてその照射モードが変化することはないので、
全ての内側面18a,18bに均質な焼入れを施すことができ
る。

［考案の効果］ 以上の説明にて明らかなように、本考案のレーザ加工装
置によれば、被加工物の溝部の一方の内側面にレーザ光
を照射した後、旋回テーブル及びXYテーブルを作動させ
て溝部の他方の内側面を加工ヘッドからのレーザ光の照
射位置に移動させるように構成したので、被加工物の溝
部の対向する両内側面に均質な熱処理を施すことができ
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本考案の一実施例を示すもので、第
１図はレーザ加工装置の主要部の斜視図、第２図は溝部
の一方の内側面へのレーザ光照射時のレーザ光とピスト
ンとの位置関係を示す上面図、第３図は溝部の他方の内
側面へのレーザ光照射時の第２図相当図であり、第４図
は従来例を示す概略的な正面図である。 図面中、13は加工ヘッド、16はレーザ光、17はピストン
（被加工物）、18は溝部、18aは一方の内側面、18bは他
方の内側面、19はXYテーブル、23は旋回テーブル、24は
送り回転装置、Ａは軸心、Ｚは旋回軸を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】周面に環状に溝部が形成された円柱形状を
   なす被加工物を支持しこの被加工物の溝部の対向する両
   内側面にレーザ光を照射して熱処理を施すものであっ
   て、被加工物を支持しこの被加工物をその軸心を中心と
   して送り回転させる送り回転装置と、この送り回転装置
   を前記被加工物の軸心と直交する旋回軸を中心に回転さ
   せる旋回テーブルと、この旋回テーブルを前記旋回軸と
   直交する平面上を移動させるXYテーブルと、前記被加工
   物の溝部の内側面に所定角度からレーザ光を照射する加
   工ヘッドとを備え、前記被加工物を前記送り回転装置に
   よって回転させながら前記溝部の一方の内側面に前記加
   工ヘッドからレーザ光を照射し、その後、前記旋回テー
   ブル及びXYテーブルを作動させて前記溝部の他方の内側
   面を前記加工ヘッドからのレーザ光の照射位置に移動さ
   せるように構成したことを特徴とするレーザ加工装置。