(57)【要約】【課題】レーザ光を加工されるワークに安定に照射してワークの加工部分を急加熱することが可能で、また急冷することで焼入れ等の熱処理が可能な熱処理装置および熱処理方法を提供することにある。【解決手段】冷却液体が内部に充満される本体部、熱処理加工されるワークの所定箇所に冷却液体を供給するノズル部、冷却液体が本体部に流入される流入部、および、ノズル部に対向する位置に配置されレーザ光が入射するための入射窓部を有する冷却ノズルユニットと、冷却液体を本体部へ所定の流入量で流入させる冷却液体供給ユニットと、入射窓部から本体部の内部を透過し、ノズル部からワークの所定箇所にレーザ光を照射するレーザ照射ユニットと、を有するレーザ熱処理装置が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液体が内部に充満される本体部、熱処理加工されるワークの所定箇所に前記冷却液体を供給するノズル部、前記冷却液体が前記本体部に流入される流入部、および、前記ノズル部に対向する位置に配置されレーザ光が入射するための入射窓部を有する冷却ノズルユニットと、
前記冷却液体を前記本体部へ所定の流入量で流入させる冷却液体供給ユニットと、
前記入射窓部から前記本体部の前記内部を透過し、前記ノズル部から前記ワークの前記所定箇所に前記レーザ光を照射するレーザ照射ユニットと、
を有することを特徴とするレーザ熱処理装置。
【請求項２】
前記冷却液体供給ユニットは、前記冷却ノズルユニットの前記流入部から前記本体部に流入される前記冷却液体の流入量を、前記ノズル部から前記ワークに供給される前記冷却液体の流出量よりも大きく設定して構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ熱処理装置。
【請求項３】
熱処理加工されるワークの所定箇所に冷却液体を供給すると共に、前記冷却液体を透過して前記ワークの所定箇所にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ熱処理方法。
【請求項４】
前記ワークは、前記ワークの所定箇所を、前記レーザ光により所定温度まで加熱され、所定時間だけ略前記所定温度に保持された後、前記冷却液体により冷却されることにより焼入れされることを特徴とする請求項３記載のレーザ熱処理方法。
【請求項５】
前記ワークは、前記ワークの所定箇所を、前記レーザ光により所定温度まで加熱され、所定時間だけ略前記所定温度に保持された後、前記冷却液体および冷却気体により冷却されることにより焼入れされることを特徴とする請求項３記載のレーザ熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ熱処理装置およびレーザ熱処理方法に関し、特に、加工されるワークに冷却液を透過させてレーザ照射することにより熱処理を行なうレーザ熱処理装置およびレーザ熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属ワークの熱処理は、そのワークの材質、形状等を基に固有の温度に加熱し、加熱後に冷却することにより処理される。ワーク全体を加熱する装置としては、電気加熱方式、燃焼加熱方式等により、大型の加熱炉を用いて複数のワークを一度に加熱するバッチ式と、加熱炉内をコンベアで流しながら処理する連続式の加熱炉が一般的に使用される。
【０００３】
一方、ワークの一部あるいは表面層を熱処理する装置として、ワークの外周面にレーザ光を照射して熱処理を行なうものがある。
【０００４】
例えば、ワークを透過可能な冷却液体（例えば水）の中に配置した状態で、その冷却液体を透過させながらワークにレーザ光を照射し、レーザ照射された部分を周囲の冷却液体により急冷することによってレーザ照射部分に硬化層を形成する熱処理方法および熱処理装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
これによれば、冷却液体中に配置されたワークにレーザを照射するため、レーザ照射直後からレーザ照射部位を照射部位に接する冷却液体によって急速に冷却することができる。この方法では熱の内部拡散と同時にワークの表面側からも強制的に熱を奪うことができるので、比較的深い焼入れ部分であってもその全体を急激に冷却することが可能となり、深焼入れが可能となる。
【０００６】
しかし、特許文献１に示された熱処理装置は、ワーク全体を冷却液体中に浸し、冷却液体を透過させながらワークにレーザ光を照射する構成であるので、レーザ照射により加熱されたワークの急冷には適しているが、ワークを急加熱するには限度があり、また、ワークの徐冷には適さないという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−３１５８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、レーザ光を加工されるワークに安定に照射してワークの加工部分を急加熱することが可能で、また急冷することで焼入れ等の熱処理が可能な熱処理装置および熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明は、上記目的を達成するために、冷却液体が内部に充満される本体部、熱処理加工されるワークの所定箇所に前記冷却液体を供給するノズル部、前記冷却液体が前記本体部に流入される流入部、および、前記ノズル部に対向する位置に配置されレーザ光が入射するための入射窓部を有する冷却ノズルユニットと、前記冷却液体を前記本体部へ所定の流入量で流入させる冷却液体供給ユニットと、前記入射窓部から前記本体部の前記内部を透過し、前記ノズル部から前記ワークの前記所定箇所に前記レーザ光を照射するレーザ照射ユニットと、を有することを特徴とするレーザ熱処理装置を提供する。
［２］前記冷却液体供給ユニットは、前記冷却ノズルユニットの前記流入部から前記本体部に流入される前記冷却液体の流入量を、前記ノズル部から前記ワークに供給される前記冷却液体の流出量よりも大きく設定して構成されることを特徴とする上記［１］に記載のレーザ熱処理装置であってもよい。
［３］本発明は、上記目的を達成するために、熱処理加工されるワークの所定箇所に冷却液体を供給すると共に、前記冷却液体を透過して前記ワークの所定箇所にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ熱処理方法を提供する。
［４］前記ワークは、前記ワークの所定箇所を、前記レーザ光により所定温度まで加熱され、所定時間だけ略前記所定温度に保持された後、前記冷却液体により冷却されることにより焼入れされることを特徴とする上記［３］に記載のレーザ熱処理方法であってもよい。
［５］また、前記ワークは、前記ワークの所定箇所を、前記レーザ光により所定温度まで加熱され、所定時間だけ略前記所定温度に保持された後、前記冷却液体および冷却気体により冷却されることにより焼入れされることを特徴とする請求項３記載のレーザ熱処理方法上記［３］に記載のレーザ熱処理方法であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザ光を加工されるワークに安定に照射してワークの加工部分を急加熱することが可能で、また急冷することで焼入れ等の熱処理が可能な熱処理装置および熱処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（本発明の第１の実施の形態）
［熱処理装置１の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニットの詳細を示す断面図である。レーザ熱処理装置１は、ベース１０、ワーク支持ユニット２０、送り機構３０、冷却ノズルユニット４０、冷却液体供給ユニット５０、レーザ照射ユニット６０と、を有して構成される。
【００１１】
ベース１０は、その上にワーク支持ユニット２０、および、送り機構３０が載置されると共に、ワーク支持ユニット２０に対応した領域に冷却液体２００が溜まるための凹部として回収溝１０ａが形成されている。尚、冷却液体供給ユニット５０、および、レーザ照射ユニット６０は、ベース１０上に載置されてもよく、また、ベース１０以外の場所に載置されていてもよい。
【００１２】
ワーク支持ユニット２０は、ワークＷを、主軸２１および心押軸２２で両センターにより回転可能に支持し、主軸モータ２３により図示しない回し金等により所定の回転速度で回転させる構成とされている。
【００１３】
送り機構３０は、冷却ノズルユニット４０が搭載されたキャリッジ３１がガイド軸３２と送りネジ３３に支持されて、ワークＷに平行（図１に示すＺ方向）に移動される構成とされている。キャリッジ３１には、送りネジ３３に対応する図示しないボールネジ取り付けられ、または、雌ネジが形成され、送りモータ３４の回転を制御することで所定の送り速度で移動される。尚、送り機構３０は、上記示した送りネジ３３によらず、例えば、リニアモータ駆動あるいはリンク機構等によるものであってもよい。
【００１４】
また、Ｙステージ３５により、冷却ノズルユニット４０とレーザヘッド６１をキャリッジ３１に対して上下方向（図１に示すＹ方向）に移動できる構成としているので、ノズル部４２とワークＷの距離、あるいは、ワークＷ上のレーザ光ＬＢのレーザスポット径を一定に調節あるいは制御できる。
【００１５】
冷却ノズルユニット４０は、本体部４１、ノズル部４２、流入部４３、および、入射窓部４４からなる。
【００１６】
本体部４１は、冷却液体２００が充満されるように内部に空間が形成された円筒、矩形等の中空形状とされている。本体部４１には、熱処理加工されるワークＷの所定箇所に冷却液体２００を供給するノズル部４２、冷却液体２００が本体部４１に流入される流入部４３、および、ノズル部４２に対向する位置に配置されレーザ光ＬＢが入射するための入射窓部４４が形成されている。尚、本体部４１は、ノズル部４２または流入部４３を除いて、水密および気密になっている。
【００１７】
冷却液体２００は、ワークＷを冷却するための液体であって、透過率の高い液体が好ましい。特に、水が好ましく使用でき、本実施の形態では冷却液体２００として冷却水を使用する。水の場合は、約８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長範囲で、透過率約０．９／ｃｍである。尚、透過率を考慮して、本体部４１のレーザ光ＬＢが透過する光路長は、短いものが好ましい。
【００１８】
ノズル部４２には、ワークＷの加工箇所に冷却液体２００を供給するための供給孔４２ａが形成されている。供給孔４２ａは、レーザ光ＬＢが通過でき、かつ、ワークＷの加工箇所に冷却に必要な量の冷却液体２００を供給できるだけの孔径であればよく、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍに形成される。また、ノズル部４２、特に、供給孔４２ａの内壁部分は、流出する冷却液体２００が乱流となってレーザ光ＬＢの波面に光学的に影響しないように平滑であることが好ましい。尚、上記の条件の下、本体部４１に一定圧をもたせ気泡の発生を抑制するため、ノズル部４２の供給孔４２ａは小さい方が好ましい。
【００１９】
流入部４３は、本体部４１の内部に所定の流量の冷却液体２００を流入する部分であり、後述する供給管５１がパッキング２３０を介して水密および気密な状態で取り付けられている。
【００２０】
入射窓部４４は、ノズル部４２に対向する位置、図２では本体部４１の上部に配置されて形成されている。入射窓部４４は、レーザ光ＬＢが透過できるように透過率の高い材質で形成されており、本体部４１に孔を形成して透過率の高い材質であるウインドウガラス４４０を水密な状態で埋設して形成されている。尚、本体部４１が透過率の高い材質で形成されている場合は、入射窓部４４を本体部４１と一体に形成することができる。また、ウインドウガラス４４０は、収束するレーザ光ＬＢの光学系の一部の要素となっているので、入射面４４０ａおよび出射面４４０ｂの面精度を高精度に形成するのが好ましい。
【００２１】
冷却液体供給ユニット５０は、ユニット本体内のポンプ５３により供給管５１に冷却液体２００を送出して、冷却ノズルユニット４０の流入部４３から本体部４１の内部へ供給する。ワークＷへ供給された後、ベース１０の回収溝１０ａに溜まった冷却液体２００は、ユニット本体内のポンプ５３により回収管５２を介して冷却液体供給ユニット５０側へ回収される。回収された冷却液体２００は、図示しないフィルタ装置、温度制御槽等を経由して再び供給管５１から冷却ノズルユニット４０側へ送出される。
【００２２】
ポンプ５３は、冷却液体２００の送出量、すなわち、冷却ノズルユニット４０の本体部４１への流入量を設定できるように、ポンプ送出圧力を制御できるように構成されている。また、供給管５１の一部あるいは冷却ノズルユニット４０の流入部４３に流量計を設置して本体部４１への冷却液体２００の流入量を計測してこれに基づいてポンプ５３のポンプ送出圧力を制御する構成としてもよい。
【００２３】
レーザ照射ユニット６０は、レーザヘッド６１とレーザ光源ユニット６２を光ファイバカップラ６３を介して光ファイバ６４で光学的に接続した構成とされ、レーザヘッド６１はキャリッジ３１に搭載されている。レーザヘッド６１は、ワークＷに対して所定の距離（ワーキングディスタンス）で調整あるいは制御され、ワークＷを所定のスポット径のレーザ光ＬＢで局所的に加熱する。
【００２４】
レーザとして、高出力の半導体レーザをレーザヘッド６１に内蔵した構成も可能であるが、本実施の形態では、ワークＷの表面から深く、かつ、急加熱を行なうために、レーザヘッド６１とは別途レーザ光源ユニット６２を備える構成としている。尚、その他に、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等を使用することができる。
【００２５】
レーザヘッド６１は、ワークＷに対する距離を制御して所定のレーザスポット径でレーザ光源ユニット６２から導光したレーザ光ＬＢを照射するため、集光レンズ６５を有する。レーザヘッド６１の入射側は、光ファイバカップラ６３により集光レンズ６５と光ファイバ６４の距離および中心が調整されて集光レンズ６５にレーザ光源ユニット６２からのレーザ光ＬＢが効率よく導光され、一方、出射側は、開口部６１ａが形成され、レーザ光ＬＢが所定のレーザスポット径で出射できる構成とされている。
【００２６】
レーザ光源ユニット６２は、レーザスタックモジュール６６ａ、６６ｂ、６６ｃ及び６６ｄ、偏光カップリング板６７、波長カップリング板６８を有して構成されている。レーザスタックモジュール６６は、レーザ発光素子を多数積層（スタック）して高出力化したものである。各レーザスタックモジュール６６は、ビーム整形し、所定の直線偏光状態のコリメート光にした後、偏光カップリング板６７によりビーム合成を行う。
【００２７】
合成されるレーザスタックモジュール６６ａと６６ｂの偏光方向は互いに直交しており、例えばポラロイドフィルムで構成された偏光カップリング板６７では、レーザスタックモジュール６６ａから出射するレーザ光は透過し、６６ｂから出射するレーザ光は反射することで、１つのレーザ光に合成される。６６ｃ及び６６ｄのレーザ光も同様に合成される。
【００２８】
レーザスタックモジュール６６ａ、６６ｂの発振波長と、レーザスタックモジュール６６ｃ、６６ｄの発振波長とを異なる発振波長に設定しておき、波長カップリング板６８を上記異なる発振波長の一方を透過し他の一方を反射する波長フィルタで構成することにより、波長カップリング板６８の出射側で１つのレーザ光に合成される。
【００２９】
このように構成されたレーザ光源ユニット６２は、例えば、発光点間隔２ｍｍで２５段スタックとすることにより、合成されたレーザ光の光出力は１ｋＷとなる。また、発振波長は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光であり、本構成では、８００ｎｍと８３０ｎｍの２波長を有する構成となっている。
【００３０】
レーザ照射ユニット６０は、光ファイバカップラ６３を介して光ファイバ６４から導光されたレーザ光ＬＢをワークＷの加工表面に所定のレーザスポット径で集光させる。集光されるレーザスポット径は、レーザ照射ユニット６０のワークＷの加工表面に対する位置（Ｙ方向）により制御することができ、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍまで変化するよう設定できる。
【００３１】
（第１の実施の形態の作用）
［第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置を使用した鋼材の焼入処理］
熱処理される鋼材（例えば、Ｓ４５Ｃ）であるワークＷを、ワーク支持ユニット２０により両センターで回転可能に支持し、主軸モータ２３により所定の回転速度で回転させる。
【００３２】
レーザヘッド６１を、Ｙステージ３５により、ワークＷに対して所定の距離に設定すると共に、ワークＷの加工開始位置（Ｚ方向）に移動させる。
【００３３】
冷却液体２００（水）を冷却ノズルユニット４０の流入部４３から本体部４１の内部に流入させ、流入した冷却液体２００の一部が本体部４１の内部に滞留すると共に、一部はノズル部４２からワークＷの加工部分に供給される。ここで、冷却液体供給ユニット５０のポンプ５３は、冷却液体２００が所定の流出量でノズル部４２からワークＷの加工部分に供給され、かつ、本体部４１の内部に冷却液体２００が充満されるように、冷却液体２００の送出量を調節して運転する。すなわち、冷却液体供給ユニット５０のポンプ５３は、冷却ノズルユニット４０の流入部４３から本体部４１に流入される冷却液体２００の流入量を、ノズル部４２からワークＷに供給される冷却液体２００の流出量よりも大きくなるよう制御する。上記の準備の後（時刻ｔ１の後）、ワークＷを急速加熱、急速冷却することによりワークＷに焼入処理を行なう。
【００３４】
尚、ワークＷの温度測定は、例えば、赤外線放射温度計により行なう。赤外線放射温度計は、局所的に加熱される位置の温度を測定するためのスポット温度計であり、ワークＷの局所的加熱位置の温度を非接触で測定できる。
【００３５】
図３は、第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置１を使用して鋼材の焼入処理をする場合の時間と加工部分の温度の関係を示す図である。
【００３６】
［急速加熱工程］ｔ１≦ｔ≦ｔ２
レーザ光源ユニット６２を所定の光出力となるように動作させて、レーザヘッド６１からワークＷの所定箇所を加熱する。
【００３７】
レーザヘッド６１から出射するレーザ光ＬＢは、冷却ノズルユニット４０の入射窓部４４から本体部４１へ略垂直に入射し、本体部４１に充満された冷却液体２００を透過して、ノズル部４２から所定のレーザスポット径でワークＷの外周面に照射され、ワークＷの所定箇所を急速加熱する。時間ｔ２には、加熱部分の温度がオーステナイト変態温度（約７３０℃）以上となる約８００℃まで上昇する。
【００３８】
［レーザヘッド６１の送り工程］ｔ２≦ｔ≦ｔ３
上記のように、ワークＷの所定箇所をレーザ光ＬＢの照射により約８００℃まで上昇させた状態で、レーザヘッド６１を送り動作させる。送り機構３０によりキャリッジ３１が所定の速度でＺ方向に移動するので、レーザヘッド６１は、冷却ノズルユニット４０と共に上記のキャリッジ３１と一緒にＺ方向に所定の送りピッチで移動する。移動量は、ワークＷの所定の加工範囲（焼入れ範囲）だけレーザヘッド６１を移動させる。
【００３９】
［急速冷却工程］ｔ３≦ｔ≦ｔ４
レーザヘッド６１の移動に伴いレーザ光ＬＢによる加熱が行なわれなくなるので、レーザヘッド６１により加熱されたワークＷの加熱部分は、ノズル部４２から供給される冷却液体２００により、レーザヘッド６１の移動と共に順次急速冷却される。時間ｔ４には、ワークＷは約常温まで冷却される。
【００４０】
以上の急速加熱、急速冷却工程により、ワークＷの所定範囲に所定の深さだけ焼入れ処理が施される。
【００４１】
（第１の実施の形態の効果）
本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置によれば、次のような効果を有する。
（１）レーザ光ＬＢによりワークＷを急速加熱し、冷却液体２００の供給により急速冷却することができるので、ワークＷの表面から深い位置までの焼入れ、いわゆる、深焼入れが可能となる。
（２）レーザ光ＬＢによるワークＷの急速加熱と同時に冷却液体（水）による急速冷却を行ないながら、送り機構によってレーザ光ＬＢの重複加熱なく熱処理可能となるので、２度加熱による焼戻し現象を抑制でき、ワーク全体の焼入れが可能となる。
（３）ワークＷが多段形状であった場合、ノズル部からワークＷに対して一定の冷却液体を供給できるので、冷却液体層の厚さを一定に保ちながら、かつ、レーザ光の距離も一定に保つことができ、安定した熱処理加工が可能となる。
（４）冷却ノズルユニット４０の本体部４１は、内部に冷却液体２００が充満されるように冷却液体供給ユニット５０側で制御するので、レーザ光の光路での気泡の発生等を抑制でき、レーザ光が冷却液体２００を光学的に安定に透過できる。これにより、ワークＷに対して高精度な熱処理加工、特に、高精度な焼入れが可能となる。
【００４２】
（本発明の第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態における冷却液体供給ユニット５０の内部に、冷却液体２００（水）とは別に、冷却気体２０１を供給できるようにしたものである。尚、本実施の形態では、冷却気体２０１としてエアー（空気）を使用するが、その他の気体でも冷却気体として使用することができる。
【００４３】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニットの詳細を示す断面図である。図４において、冷却ノズルユニット４０は、本体部４１、ノズル部４２、流入部４３、入射窓部４４、および、エアー流入部４５からなる。
【００４４】
エアー流入部４５は、本体部４１の内部に所定の流量の冷却気体２０１（エアー）を流入する部分であり、エアー供給管５０１がパッキング２３０を介して気密および水密な状態で取り付けられている。エアー供給管５０１からは図示しないエアー供給装置（エアーコンプレッサ）から所定空気圧のエアーが本体部４１の内部に供給される。
【００４５】
その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
（第２の実施の形態の作用）
［第２の実施の形態に係るレーザ熱処理装置を使用した鋼材の焼入処理］
図５は、第２の実施の形態に係るレーザ熱処理装置を使用して鋼材の焼入処理をする場合の時間と加工部分の温度の関係を示す図である。時間ｔ３までは第１の実施の形態と同様であるので、時間ｔ３以降について説明する。
【００４７】
［急速冷却工程］ｔ３≦ｔ≦ｔ４
レーザヘッド６１の移動に伴いレーザ光ＬＢによる加熱が行なわれなくなるので、レーザヘッド６１により加熱されたワークＷの加熱部分は、ノズル部４２から供給される冷却液体２００により、レーザヘッド６１の移動と共に順次急速冷却される。この急速冷却は、焼割れの発生しやすい危険区域（約２５０℃）まで行なう。
【００４８】
［エアーによる徐冷工程］ｔ４≦ｔ≦ｔ５
ワークＷの温度が危険区域（約２５０℃）に達したら、冷却液体供給ユニット５０のポンプ５３からの本体部４１への冷却液体２００の供給を停止する。この後、エアー供給管５０１からエアーを供給し、ノズル部４２からワークＷへエアーを吹き付けることでワークＷを徐冷する。時間ｔ５には、ほぼ常温に達して、冷却工程を終了する。
【００４９】
以上の急速加熱、急速冷却、エアーによる徐冷工程により、ワークＷの所定範囲に所定の深さだけ焼入れ処理が施される。
【００５０】
（第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態に係る熱処理装置によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、次のような効果を有する。
（１）ワークＷの加熱後の冷却工程を急速冷却と徐冷工程の２段階とし、危険区域（約２５０℃）まで冷却された後は、エアーによる徐冷工程によるので、焼割れの発生が抑制でき、作業性、生産性の向上を図ることができる。
（２）冷却ノズルユニット４０の内部にエアーを供給できる構成としているので、エアーパージにより不要な冷却液体（水）を除去して、短時間に湿式と乾式の切り替えが可能となる。
（３）エアーの供給量を調整することで、ノズル部４２からワークＷへエアーを吹き付けるエアー量を調整でき、徐冷工程における冷却速度を制御できる。
（４）エアーパージにより不要な冷却液体（水）を除去できるので、レーザヘッド６１によるレーザ光を使用する場合に、水滴や水蒸気等による光学系への影響を抑制できるという効果を有する。
【００５１】
（本発明の第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態において、レーザ光ＬＢによりワークＷをレーザ切断する実施の形態である。
【００５２】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニット部分の詳細を示す断面図である。
【００５３】
図６において、レーザ光ＬＢは、ワークＷの外周表面に微小なピームスポットに絞られ、高いエネルギー密度を加工箇所に与える。その他においては、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。尚、レーザ光ＬＢを微小なビームスポットに絞り高いエネルギー密度とすることにより、上記のレーザ切断以外にも、例えば、レーザ溶接等にも適用可能である。
【００５４】
（第３の実施の形態の効果）
本発明の第３の実施の形態に係る熱処理装置によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、次のような効果を有する。
（１）レーザ切断時に、切断による加工屑（スパッタ、煙等）を冷却液体２００により除去できるという効果を有する。
（２）ワークＷに冷却液体２００を供給することでレーザ切断時に発生する熱を抑制でき、ワークＷへの熱的影響を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニットの詳細を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ熱処理装置を使用して、ワークに焼入れを行なう場合の時間と温度の関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニットの詳細を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ熱処理装置を使用して、ワークに焼入れを行なう場合の時間と温度の関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係るレーザ熱処理装置の冷却ノズルユニット部分の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１     レーザ熱処理装置
１０   ベース
１０ａ 回収溝
２０   ワーク支持ユニット
２１   主軸
２２   心押軸
２３   主軸モータ
３０   送り機構
３１   キャリッジ
３２   ガイド軸
３３   送りネジ
３４   送りモータ
３５   Ｙステージ
４０   冷却ノズルユニット
４１   本体部
４２   ノズル部
４２ａ 供給孔
４３   流入部
４４   入射窓部
４５   エアー流入部
５０   冷却液体供給ユニット
５１   供給管
５２   回収管
５３   ポンプ
６０   レーザ照射ユニット
６１   レーザヘッド
６１ａ 開口部
６２   レーザ光源ユニット
６３   光ファイバカップラ
６４   光ファイバ
６５   集光レンズ
６６   レーザスタックモジュール
６７   偏光カップリング板
６８   波長カップリング板
２００ 冷却液体
２０１ 冷却気体
２３０ パッキング
４４０ ウインドウガラス
４４０ａ      入射面
４４０ｂ      出射面
５０１ エアー供給管
Ｗ     ワーク
ＬＢ   レーザ光
【図１】
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【図２】
2008196007.tif 000004
【図３】
2008196007.tif 000005
【図４】
2008196007.tif 000006
【図５】
2008196007.tif 000007
【図６】
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