(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対する加工を行う複数の工作機械の加工エリアの上方を通過する形で設けられるガイド手段を有し、
該ガイド手段に、サドルを該ガイド手段に沿って移動自在に設け、
前記サドルに、ヘッドを前記複数の工作機械の加工エリアに対して選択的に挿入退避自在に設け、
前記ヘッドに、レーザ光を射出し得るノズルを着脱自在に設け、
前記ノズルを着脱自在に保持し得るノズルホルダを設け、
前記ノズルを前記ヘッドとノズルホルダとの間で交換させるノズル交換手段を設けて構成した、レーザ焼入れ装置。
【請求項２】
前記工作機械の一つはマシニングセンタであり、並びに、前記工作機械の一つは数値制御旋盤である、請求項１記載のレーザ焼入れ装置。
【請求項３】
前記ノズル交換手段は、前記ノズルホルダと前記ヘッドとを相対的に近接離反自在に駆動する駆動手段を有する、請求項１記載のレーザ焼入れ装置。
【請求項４】
前記ノズルホルダは、前記サドルと共に、ガイド手段に沿って移動し得るように設けられている、請求項１記載のレーザ焼入れ装置。
【請求項５】
前記ノズル交換手段は、前記ノズルホルダが複数設けられたマガジンを有している、請求項１記載のレーザ焼入れ装置。
【請求項６】
前記ノズルは複数設けられており、それらノズルには、レーザ光の射出態様が異なる形の光路が形成されている、請求項１記載のレーザ焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの一部に焼入れを行なうレーザ焼入れ装置に係り、特に、工作機械上でワークに焼入れを行うのに好適なレーザ焼入れ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークに部分的な焼入れを行うための装置として、レーザ焼入れ装置がある。従来のレーザ焼入れ装置では、加工ヘッドから照射されるレーザ光の照射方向が一定であるため、ワークの形状や焼入れ箇所、範囲など作業条件や作業方法の設定にかなりの経験が必要になる。
【０００３】
レーザ焼入れするワークが大規模・多量生産である場合には、そのワーク専用のレーザ焼入れ装置を設置すれば、作業者の経験に左右されず一定品質のワークを加工することは可能である。しかし、ワークが多品種少量生産（特に、一品生産）の場合、経済的にそのワーク専用のレーザ焼入れ装置を設置することはできない。
【０００４】
また、高精度が要求されるワークについては、焼入れ時の熱ひずみにより再研磨などの後工程が必要になることがある。この場合、工作機械から取り出したワークを焼入れ後再び工作機械に取り付けて加工することになり、結果として焼入れ工程の作業時間が長くなる。また、ワークを工作機械に取り付ける際の位置の再現性のバラツキで加工精度が低下してしまうことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の事情に鑑み、本発明は、特別な熟練度を必要とすることなく、しかも焼入れ工程の時間を短縮してワークの生産性を向上させることができるレーザ焼入れ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、ワークに対する加工を行う複数の工作機械（１、２）の加工エリアの上方を通過する形で設けられるガイド手段（１６）を有し、該ガイド手段（１６）に、サドル（１８）を該ガイド手段（１６）に沿って移動自在に設け、前記サドル（１８）に、ヘッド（３３）を前記複数の工作機械（１、２）の加工エリア（ＭＡ）に対して選択的に挿入退避自在に設け、前記ヘッド（３３）に、レーザ光（５１）を射出し得るノズル（４８）を着脱自在に設け、前記ノズル（４８）を着脱自在に保持し得るノズルホルダ（５０ａ）を設け、前記ノズル（４８）を前記ヘッド（３３）とノズルホルダ（５０ａ）との間で交換させるノズル交換手段（２３、３０、５０）を設けて構成した。
【０００７】
本発明のうち請求項２は、請求項１の発明において、前記工作機械の一つ（１）はマシニングセンタであり、並びに、前記工作機械の一つ（２）は数値制御旋盤である。
【０００８】
本発明のうち請求項３は、請求項１の発明において、前記ノズル交換手段は、前記ノズルホルダ（５０ａ）と前記ヘッド（３３）とを相対的に近接離反自在に駆動する駆動手段を有する。
【０００９】
本発明のうち請求項４は、請求項１の発明において、前記ノズルホルダ（５０ａ）は、前記サドル（１８）と共に、ガイド手段（１６）に沿って移動し得るように設けられている。
【００１０】
本発明のうち請求項５は、請求項１の発明において、前記ノズル交換手段は、前記ノズルホルダ（５０ａ）が複数設けられたマガジン（５０）を有している。
【００１１】
本発明のうち請求項６は、前記ノズル（４８）は複数設けられており、それらノズル（４８、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ）には、レーザ光（５１）の射出態様が異なる形の光路が形成されている。
【００１２】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１３】
【発明の効果】
以上の構成により、請求項１の発明では、各工作機械の加工エリアに設置されたワークに対し、ワークの焼入れ箇所に適合するノズルを装着したレーザ焼入れ機のヘッドを移動させ、ワークの所要箇所にレーザ光を照射して焼入れを行うことができるので、特別な熟練度を必要とすることなく焼入れを行いことができる。また、焼入れ時の熱ひずみにより研磨などの後工程が必要な場合も、ワークが工作機械上に設置されているので、そのまま後工程を実施することができ、工作機械にワークを取付ける際の取付位置の再現性のバラツキに起因する加工精度の低下をなくし、しかも、焼入れ工程の時間を短縮してワークの生産性を向上させることができる。また、ヘッドは複数の工作機械の加工エリアに対して選択的に挿入退避自在なことから、１台のレーザ焼入れ装置で複数台の工作機械に対して連続的に焼入れ作業を行うことができ、作業効率が高い。
【００１４】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、ガイド手段を複数の工作機械の加工エリアの上方を通過する形で設けたので、請求項１の発明の効果に加え、各工作機械に対するワークの搬入・搬出、工作機械のメンテナンスなどの邪魔になることがない。
【００１５】
また、請求項３の発明では、請求項１の発明において、ノズル交換手段は、ノズルホルダと前記ヘッドとを相対的に近接離反自在に駆動する駆動手段を有しているので、請求項１の効果に加え、ヘッドの姿勢の自由度を上げ、複雑な形状のワークへの対応が可能になる。
【００１６】
また、請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記ノズルホルダを、前記サドルと共に、ガイド手段に沿って移動し得るように設けているので、請求項１の発明の効果に加え、ノズルの交換に際してサドルをガイド手段に沿って移動させる必要がなく、ノズルの交換を短時間で行うことができ、作業性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項５の発明では、請求項１の発明において、前記ノズル交換手段は、前記ノズルホルダが複数設けられたマガジンを有しているので、請求項１の発明の効果に加え、複数のノズルの交換を短時間で行うことができ、作業性を向上させることが出きる。
【００１８】
また、請求項６の発明では、請求項１の発明において、前記ノズルは複数設けられており、それ等ノズルには、レーザ光の射出態様が異なる形の光路が形成されているので、請求項１の発明の効果に加え、焼入れ作業の対象となるワークの焼き入れ箇所に適した複数のノズルを配置することができ、より複雑な形状のワークにも対応することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明によるレーザ焼入れ装置と工作機械の配置を示す斜視図、図２は、図１におけるレーザ焼入れ装置の可動部を示す斜視図、図３は、図２におけるスリーブの駆動部を示す側面断面図、図４は、図２における加工ヘッド部の駆動機構を示す構成図、図５は、図２における加工ヘッドとマガジンの関係を示す正面図、図６は、ワークの焼入れ箇所とノズルの形状を示す斜視図である。
【００２０】
同図において、それぞれ数値制御装置を備え、数値制御装置の指令によりワーク３、４を加工する工作機械としてのマシニングセンタ１と数値制御旋盤2は、それぞれが加工するワーク３、４が略同一直線上に位置させられるように配置されている。なお、マシニングセンタ１のワークに対する加工が行われる加工エリアＭＡ内に配置されたテーブルに支持されたワーク３は、矢印Ｘ方向（もしくは直交する水平方向である矢印Ｘ、Ｙ方向）に移動可能であり、数値制御旋盤２のワークに対する加工が行われる加工エリアＭＡに配置された主軸に支持されているワーク４は、矢印Ｃ方向に回転自在である。
【００２１】
ＣＡＤ５は、ワーク３、４を含む複数のワークの設計情報が入力されている。
【００２２】
ＣＡＭ６は、ＣＡＤ５から加工すべきワーク３（４）の設計情報を引き出し、使用する加工装置（マシニングセンタ１、数値制御旋盤２）を指定し、ディスプレイ６ａ上に表示される３次元ＣＡＤイメージに基づいてワーク３（４）の加工位置を指定する。さらに、キーボード６ｂから、加工量、加工条件（使用する工具、工具の回転速度、切込み深さ、送り速度等）と、ワーク３（４）に対する焼入れの要否、焼入れ後の再加工の要否とその加工条件などを入力し、マシニングセンタ１や数値制御旋盤２の数値制御装置へ入力する入力装置として使用される。
【００２３】
ＣＡＭ７は、ＣＡＤ５から加工すべきワーク３（４）の設計情報を引き出し、ディスプレイ７ａ上に表示される３次元ＣＡＤイメージに基づいて、設計図上で指定されているワーク３（４）の焼入れ位置を指定する。さらに、キーボード７ｂから入力されたワーク３（４）の材質（寸法）、焼入れ幅、焼入れ深さ等に基づき、予め登録されたデータベースから、レーザ出力、周波数、デューティー、アシストガス、デフォーカス量、ビーム振幅、ビーム振幅周波数、軸送り量等焼入れ作業条件を算出し、その焼入れ位置と作業条件をレーザ焼入れ装置８の数値制御装置に入力する入力装置として使用される。
【００２４】
数値制御装置を備えたレーザ焼入れ装置８の本体９は、レーザ発振器とその制御手段を備えている。また、本体９には、その側面にレーザ発振機から発振されたレーザ光５１を後述するガイドと平行になるように導くための一対の反射鏡１０、１１を備えた光路１２が設けられている。なお、反射鏡１１に絞り機構などにより構成されるビーム径調整装置１３を設けることにより、光路１２から射出されるレーザビームの径を調整することができる。
【００２５】
ガイド１４は、３本の支柱１５により前記マシニングセンタ１と数値制御旋盤２で加工されるワーク３、４の配列と略平行になるように、それら複数の工作機械の加工エリアＭＡの上方を通過する形で、矢印Ｘ方向（水平方向）に配置されている。このガイド１４には、ガイド手段を構成する一対のレール１６と、このレール１６に沿って配置されたラック１７が設けられている。
【００２６】
サドル１８は、図２に示すように、ラック１７と噛み合うピニオン（図示せず）とそれを駆動するサーボモータ１９とを備え、レール１６に矢印Ｘ方向に移動自在に支持されている。そして、サーボモータ１９の作動によりピニオンを回転させることにより矢印Ｘ方向の任意の位置へ移動する。このサドル１８には、矢印Ｘ方向から入射したレーザ光５１を矢印Ｙ方向へ射出させるための光路が形成され、その交点に反射鏡２０が設けられている。また、このサドル１８と光路１２の間は、伸縮自在に構成された光路２１が接続されている。
【００２７】
スライダ２２は、サドル１８の下面に、サドル１８の場合と同様の案内手段（図示せず）を介して前記矢印Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向（水平方向）に移動自在に支持されている。このスライダ２２の上面には案内手段のレールと平行にラック（図示せず）が固定されている。このラックと噛み合うピニオンを固定したサーボモータ２３はサドル１８に配置され、その作動によりスライダ２２が矢印Ｙ方向の任意の位置へ移動する。このスライダ２２には、サドル１８から矢印Ｙ方向に射出されたレーザ光５１を入射させ矢印Ｚ方向へ射出させるための光路が形成され、その交点に反射鏡２４が設けられている。なお、サドル１８のレーザ光５１の射出口とスライダ２２のレーザ光５１の入射口との間には、前記光路２１と同様に伸縮自在に構成された光路（図示せず）が配置されている。
【００２８】
スリーブ２５は、スライダ２２に矢印Ｚ方向（鉛直方向）に摺動自在に嵌挿される上スリーブ２６と、この上スリーブ２６に摺動自在に嵌挿される下スリーブ２７で構成されている。図３に示すように、上スリーブ２６の内面には矢印Ｚ方向に延びるラック２８が設けられ、下スリーブ２７には、このラック２８と所定の間隔で平行に矢印Ｚ方向に延びるラック２９が設けられている。スライダ２２に設けられたサーボモータ３０には、ラック２８と噛み合う小径のピニオン３１と、ラック２９と噛み合う大径（直径が小径ピニオン３１の２倍）のピニオン３２が設けられ、サーボモータ３０が作動したとき、下スリーブ２７は上スリーブ２６の２倍の速さで移動するように構成されている。このスリーブ２５には、スライダ２２から矢印Ｚ方向へ射出されたレーザ光５１を通過させ、矢印Ｚ方向へ射出させるための光路が形成されている。
【００２９】
加工ヘッド３３は、下スリーブ２７の下端に、下スリーブ２７の鉛直な軸心ＣＬ１を中心として矢印Ａ方向に旋回可能に支持されたベース３４と、このベース３４の側面に、ベース３４の旋回中心と直交する水平な中心線ＣＬ２を中心として矢印Ｂ方向に旋回可能に支持された先端部３５とからなる。
【００３０】
加工ヘッド３３のベース３４は、下スリーブ２７の下端に固定される固定部３６と、図４に示すように、この固定部３６内に回転自在に支持された歯車３７と、この歯車３７に支持された可動部３８と、固定部３６に支持されたサーボモータ３９と、歯車３７と噛み合うようにサーボモータ３９に固定された歯車４０とからなる。そして、サーボモータ３９の作動により可動部３８が水平面内で鉛直な軸心ＣＬ１を中心に矢印Ａ方向に任意の角度旋回する。このベース３４には、下スリーブ２７から入射する矢印Ｚ方向のレーザ光５１を水平方向に向けて射出するための光路が形成され、その交点に反射鏡４１が設けられている。
【００３１】
加工ヘッド３３の先端部３５は、可動部３８の反射鏡４１と対向する側面に固定される固定部４２と、この固定部４２に回転自在に支持された歯車４３（図４参照）と、この歯車４３に支持された可動部４４と、固定部４２に支持されたサーボモータ４５と、歯車４３と噛み合うようにサーボモータ４５に固定された歯車４６とからなる。そして、サーボモータ４５の作動により可動部４４が鉛直面内で水平な中心線ＣＬ２を中心に矢印Ｂ方向に任意の角度旋回する。この先端部３５には、ベース３４から水平方向に向けて入射するレーザ光５１を鉛直方向に向けて射出するための光路が形成され、その交点には、レーザ光５１に所要のビーム振幅、ビーム振幅周波数を与えるように、矢印Ｄ方向に振動自在なガルバノミラー４７が反射鏡として配置されている。
【００３２】
なお、図示していないが、加工ヘッド３３の先端部３５には、アシストガスの供給口が形成され、アシストガス供給源に接続されている。
【００３３】
ノズル４８は、外周にフランジ４８ａが形成され、加工ヘッド３３の先端部３５に着脱自在に支持される。このノズル４８は、図４に示すように、加工ヘッド３３に着脱する側に集光レンズ４９を備え、軸心にガルバノミラー４７で反射され垂直方向に入射してくるレーザ光５１を通過させワーク３（４）に照射するための光路が形成されている。
【００３４】
なお、ノズル４８側には、前記加工ヘッド３３の先端部３５に形成されたアシストガスの供給口と連通するアシストガス供給口が形成され、ノズル４７を加工ヘッド３３に取り付けたとき、加工ヘッド３３側のアシストガス供給口とノズル４８側のアシストガス供給口が接続され、ノズル４８内の集光レンズ４９の下方（集光レンズ４９とワーク３（４）の間）にアシストガスが供給されるようになっている。
【００３５】
このノズル４８は、マシニングセンタ１や数値制御旋盤２上に取り付けられたワーク３（４）の、ガルバノミラー４７と対向する表面の焼入れに使用されるタイプであり、ガルバノミラー４７で反射されたレーザ光５１は、集光レンズ４８を通してワーク３（４）上に直接照射される。
【００３６】
マガジン５０は、図２に示すように、図示しない案内手段により前記サドル１８に矢印Ｘ方向に移動自在に支持され、図示しない駆動源により駆動される。このマガジン５０には、図２及び図５に示すように、ノズル４８の上部が嵌挿される平面から見てＵ字状の溝５０ｂと、ノズル４８のフランジ４８ａが嵌挿される側面から見てＩ字状の溝５０ｃが形成され、Ｙ軸方向に配列された複数のノズルホルダ５０ａを備えている。これらのノズルホルダ５０ａには、レーザ光５１の射出態様がそれぞれ異なる形で光路が形成された複数種のノズル４８ｂ、４８ｃ、４８ｄなどが着脱自在に支持されている。なお、マガジン５０とその駆動源によりノズル交換手段を構成する。
【００３７】
そして、ＣＡＭ６により、ＣＡＤ５から加工すべきワーク３（４）の設計情報を引き出し、ワーク３（４）の加工位置、加工量、加工条件（使用する工具、工具やワーク４の回転速度、切込み深さ、送り速度等）を入力し、マシニングセンタ１（数値制御旋盤２）の数値制御装置へ入力する。マシニングセンタ１や数値制御旋盤２は、数値制御装置に制御されてワーク３、４の加工を行う。
【００３８】
ワーク３（４）に部分焼入れが必要な場合には、ＣＡＭ７でＣＡＤ５から焼入れ加工すべきワーク３（４）の設計情報を引き出し、３次元ＣＡＤイメージをそのディスプレイ上に表示させて、ディスプレイ上でワーク３（４）の焼入れ位置を指定すると共に、キーボードを介してワーク３（４）の材質（寸法）、焼入れ幅、焼入れ深さを入力する。
【００３９】
ＣＡＭ７は、入力された情報によって、そのメモリー内に予め登録されたデータベースに基づき、レーザ出力、周波数、デューティー、アシストガス、デフォーカス量、ビーム振幅、ビーム振幅周波数、軸送り量等焼入れ作業条件を算出し、その焼入れ作業条件をレーザ焼入れ装置８の数値制御装置に入力する。
【００４０】
このとき、レーザ焼入れ装置８は、加工ヘッド３３に焼入れに使用するノズル４８を取り付け、マシニングセンタ１や数値制御旋盤２から加工終了信号が出力されるまで待機する。
【００４１】
マシニングセンタ１もしくは数値制御旋盤２が加工終了信号を出力すると、レーザ焼入れ装置８の数値制御装置は、サーボモータ１９を作動させ、サドル１８をガイド１４に沿って矢印Ｘ方向に、これから焼入れすべきワーク３、４が搭載された工作機械１、２の上方の所定の位置まで移動させる。次に、サーボモータ２３を作動させ、スライダ２２を矢印Ｙ方向に移動させ、図１に示すように、加工ヘッド３３を数値制御旋盤２の加工エリアＷＡ内に挿入させ、ワーク４の焼入れ箇所の上方へ移動させる。次いで、サーボモータ３０を作動させ、加工ヘッド３３を下降させ、ノズル４８の射出口４８ｅをワーク４の焼入れ箇所に対向させる。
【００４２】
この状態で、レーザ焼入れ装置８は、レーザ発振器を作動させレーザ光５１を発振する。すると、発振されたレーザ光５１は、光路１２内の反射鏡１０、１１で反射されると共に、ビーム径調整装置１３により所要の径に調整されて、光路２１を通してサドル１８に入射する。サドル１８に入射したレーザ光５１は、反射鏡２０で反射され、図示しない光路を通してスライダ２２に入射し、更にスライダ２２内の反射鏡２４で反射され、スリーブ２５を通して加工ヘッド３３のベース３４に入射する。このベース３４内に入射したレーザ光５１は、反射鏡４１で水平方向に反射され先端部３５に入射しガルバノミラー４７で反射された後、集光レンズ４９を通しノズル４８の先端の射出口４８ｃから射出され、ワーク４に照射される。
【００４３】
このとき、数値制御旋盤２がワーク４を所要の速度で回転させると、ワーク４の外周面に環状に焼き入れを行うことができる。また、ガルバノミラー４７を図４の矢印Ｄ方向に振動させると、ガルバノミラー４７で反射されるレーザ光５１の光路が変わり、ワーク４に対するレーザ光５１の集光位置をワーク４の軸方向（矢印Ｅ方向）に移動させることができるので、焼入れ箇所の軸方向の幅を変えることができる。
【００４４】
また、サーボモータ３９を作動させることにより、スリーブ２５に対する加工ヘッド３３の位置を、矢印Ａ方向に軸心ＣＬ１を中心に旋回させる形で変えることができ、サーボモータ４５を作動させることによりノズル４８の角度を、中心軸ＣＬ２を中心に矢印Ｂ方向に変えることができるので、図１に示すように、ワーク３に対して斜め方向からもレーザ光５１を照射することができ、的確な焼入れを行うことができる。
【００４５】
ワーク４（３）の焼入れが終了すると、レーザ発振器を待機状態に移行させると共に、各サーボモータ１９、２３、３９、４５を作動させ加工ヘッド３３加工エリアＭＡから図１上方に退避させ、所定の待機位置へ移動させる。なお、引き続き、別の工作機械で加工されたワーク３又は４の焼入れがＣＡＭ７から指令されている場合には、レーザ焼入れ装置８は、加工ヘッド３３を前述と同様の手順でガイド１４に沿って指令に対応するワーク３又は４に向けて移動させ、同様の焼入れ動作を行う。
【００４６】
マシニングセンタ１及び数値制御旋盤２は、焼入れが終了するとワーク３、４を次工程に向けて搬出する。また、焼入れ後に追加工が指示されている場合、その指示に従って焼入れ箇所の追加工を行った後、ワーク３、４を次工程に向けて搬出する。このとき、ワーク３、４をマシニングセンタ１や数値制御旋盤２上に設置したままの状態で焼入れを行っているので、ワーク３、４をマシニングセンタ１や数値制御旋盤２に着脱する際の取付位置のバラツキによる加工誤差が発生することがなく、高精度に加工を行うことができる。また、焼入れ作業を含むワークの加工時間を大幅に短縮することができる。
【００４７】
加工ヘッド３３に取り付けるノズル４８を交換する際には、サーボモータ３０の作動によりスリーブ２５を矢印Ｚ方向に収縮させ、図５に示すように、ノズル４８のフランジ４８ａがノズルホルダ５０ａの溝５０ｃと対向する位置まで加工ヘッド３３を接近上昇させると共に、サーボモータ２３の作動によりスライダ２２を矢印Ｙ方向へ移動させて、図５に示すように、空席となっている所定のノズルホルダ５０ａとノズル４８を対向させ、マガジン５０をノズル４８側Ｘ軸方向に移動させてノズルホルダ５０ａの溝５０ｃをフランジ４８ａに嵌挿させる。
【００４８】
この状態で、サーボモータ３０を作動させスリーブ２５を収縮させると加工ヘッド３３がノズルホルダ５０ａに対して上昇離反する。一方、ノズル４８はノズルホルダ５０ａに移動が阻止されるため、加工ヘッド３３に結合していたノズル４８を切り離し、ノズル４８を加工ヘッド３３からマガジン５０へ渡すことができる。
【００４９】
サーボモータ２３の作動によりスライダ２２を矢印Ｙ方向に移動させ、加工ヘッド３３を次に使用するノズル４８の上方へ移動させる。そして、サーボモータ３０の作動によりスリーブ２５を伸長させ、加工ヘッド３３をノズル４８に嵌合させて結合する。ついで、図示しない駆動源によりマガジン５０を加工ヘッド３３から離反する矢印Ｘ方向に移動させると、ノズルホルダ５０ａがノズル４８から後退してマガジン５０から加工ヘッド３３へノズル４８を渡すことができる。なお、ノズルホルダ５０ａと加工ヘッド３３との間の相対移動の態様は各種のものが考えられ、それの応じてその駆動系も変更されるものである。
【００５０】
図６はワークの焼入れ箇所とその焼入れ箇所に適したノズルの形状を例示するものである。同図において（ａ）は、円筒形のワークＷａにその軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に形成された穴Ｗｈの内周面Ｗｈｓに焼入れを行うのに好適な形状のノズル４８ｂを示す。このノズル４８ｂは、光路がＬ字状に形成され、その屈曲部と先端部に反射鏡５２と反射鏡５３が設けられ、レーザ光５１はノズル４８ｂの先端部下面から図中下方に射出されるようになっている。このような構成であるから、ノズル４８ｂの先端部を穴Ｗｈの中に挿入して、矢印Ａ、Ｂ方向に移動させると共に、ワークＷａを数値制御旋盤２などによりその軸心を中心として旋回させて焼入れを行うことができる。
【００５１】
図６（ｂ）は、ワークＷｂの外周面に、ワークＷｂの軸心方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に形成されたキー溝などの溝Ｗｉの側面Ｗｉｓの焼入れ加工に好適な形状のノズル４８ｃを示す。このノズル４８ｃは、光路が直線状に形成され、ワークＷｂの溝Ｗｉに挿入可能な大きさに形成された先端部に反射鏡５３を設け、ノズル４８ｃの軸心ＣＬ３と直交する方向にレーザ光５１を射出するようになっている。このような構成であるから、ワークＷｂを固定した状態で、ノズル４８ｃの先端部を溝Ｗｉに挿入して矢印Ａ、Ｂ方向に移動することにより、溝Ｗｉの側面Ｗｉｓに焼入れ加工することができる。
【００５２】
図６（ｃ）は、ワークＷｃの端面に形成された溝Ｗｊの側面Ｗｊｓに焼入れ加工に好適な形状のノズル４８ｄを示す。このノズル４８ｄは、光路がＬ字状に形成され、その屈曲部と先端部に反射鏡５２と反射鏡５３が設けられ、レーザ光５１はノズル４８ｂの先端部側面から射出されるようになっている。このような構成であるから、ノズル４８ｄの先端部を溝Ｗｊに挿入して、その側面Ｗｊｓと平行に矢印Ｃ、Ｄ方向に移動することにより、溝Ｗｊの側面Ｗｊｓに焼入れ加工することができる。
【００５３】
前記図６で示した各ノズル４８ｂ、４８ｃ、４８ｄを使用する場合においても、ガルバノミラー４７を振動させることによりレーザ光５１の照射位置を振動させることができ、レーザ光５１の集光径より広い幅で焼入れを行うことができる。なお、図６では、３種類のノズルの形状を示したが、ノズルの形状はこれらに限定されるものではなく、焼入れ加工部の形状に合わせて適宜形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザ焼入れ装置の設置状態を示す斜視図。
【図２】図１におけるレーザ焼入れ装置の可動部を示す斜視図。
【図３】図２におけるスリーブの駆動部を示す側面断面図。
【図４】図２における加工ヘッド部の駆動機構を示す構成図。
【図５】図２における加工ヘッドとマガジンの関係を示す正面図。
【図６】ワークの焼入れ箇所とノズルの形状を示す斜視図。
【符号の説明】
１…マシニングセンタ
２…数値制御旋盤
１６…ガイド手段（レール）
１８…サドル
３３…加工ヘッド
４８…ノズル
５０…マガジン
５０ａ…ノズルホルダ
５１…レーザ光
ＭＡ…加工エリア
【図１】
0003597488.tif 000002
【図２】
0003597488.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003597488.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003597488.tif 000007