专利名称：激光淬火控制方法及激光淬火装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以正确测定淬火部位的温度而进行管理的激光淬火控制方法及激光淬火装置。
然而，以往的激光淬火装置中，不进行这样的温度管理。另外，虽然也考虑红外线传感器等从外部检测淬火部位，测定淬火部位的温度的方法等，但如上所述，射出激光光束的喷咀使得激光束在与进给方向交叉的方向上摆动，而可以三维淬火，进行复杂的动作，所以让传感器追踪是困难的，不实用。
再有，借助使激光束在与进给方向交叉的方向上摆动，对工件进行规定宽度的淬火处理的方法中，虽然可以以任意的幅度对工件进行淬火处理，但进行淬火的激光光束的相对工件的移动速度成为总是变化的。因此，如只将规定输出的激光光束照射在工件上，在激光相对工件的相对速度降低的位置上，工件淬火部位的单位面积的照射能量会过高，工件熔化；相反，在激光相对工件的相对速度处于上升位置时，单位面积照射能量过低，工件的温度不能上升到规定的淬火温度，产生不能淬火的不便之处。因此，在测定上述淬火部位的正确温度之上，不适当控制激光光束相对工件的照射能量与激光光束的振幅配合，就不能进行适宜的淬火动作。
发明内容
因此，希望提供一种可以配合激光光束的振幅，适当控制激光光束相对工件的照射能量，进行适宜的淬火动作的激光淬火控制方法及激光淬火装置。
另外，希望提供一种即使喷咀如上述那样复杂地移动，也可以准确地测定淬火部位的温度，进行该部位的温度管理的激光淬火装置。
本发明是，在利用使激光束以规定振幅振动的形式照射工件，借助摆动的上述激光束以规定的淬火幅度加热上述述工件，进行淬火的激光淬火中，其特征在于，可以形成控制上述激光束的上述振幅两端部{例如，图4的时间点(1)、(5)、(6)、(10)等}的激光输出比上述振幅中央部{例如，图4的时间点(3)、(4)、(7)、(8)等}的激光输出低的结构。
由于控制激光束的振幅两端部{例如，图4的时间点(1)、(5)、(6)、(10)等}的激光输出比上述振幅中央部{例如，图4的时间点(3)、(4)、(7)、(8)等}的激光输出低，激光束相对工件的相对移动速度降低，可以使激光束的能量投入密度增高的振幅的两端部的能量投入量减少，整个淬火周期中照射能量均匀。因此，可以进行适宜的淬火动作。
本发明的特征在于，被上述激光束照射进行加热时的工件的淬火温度，在该工件的整个淬火部位上，可以调整上述激光的输出以达到规定的淬火温度。
由此，在工件的整个淬火部位上，淬火温度根据调整上述激光的输出而达到规定的淬火温度，在整个淬火周期内照射能量可以均匀，并且可以进行适宜的淬火动作。
本发明的特征在于，通过获取上述工件上照射的激光束的反射光来测定上述工件的淬火温度。
由此，利用获取上述工件上照射的激光的反射光来测定上述工件的淬火温度，可以准确把握淬火部位的温度，进行适宜的淬火动作成为可能。
本发明的特征在于，准备有对应于淬火动作的激光输出模式，根据该激光输出模式，控制激光束的上述振幅两端部上的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低。
由于根据该激光输出模式，控制激光的上述振幅两端部上的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低，即使不使用复杂的反馈控制，也可以简单的进行淬火部位的温度控制，可以进行适当的淬火动作。
本发明，在根据使激光以规定振幅振动的形式照射工件，利用上述激光的轨迹形成淬火周期，借助执行多个周期的该淬火周期而对上述工件进行淬火的激光淬火中，其特征在于，在上述淬火周期中的某个时间点{例如，图4的淬火周期的cycle 0的时间点(1)}上，检测上述工件的淬火部位的温度，根据该检测出的温度与规定的淬火温度的偏差，在检测出上述淬火部位的温度后，在淬火周期(例如图4的淬火周期Cycle m)中调整上述激光束的激光输出，可以控制上述激光束相对上述淬火周期中的工件的能量投入密度在之后的淬火周期中成为均匀而构成。
因此，在淬火周期的某个时间点{例如，图4的淬火周期的cycle 0的时间点(1)}，检测上述工件淬火部位的温度，根据该被检测出的温度与规定的淬火温度的偏差，在上述淬火部位的温度在被检测出后的淬火周期(例如图4的淬火周期Cycle m)中，由于可以调整上述激光束的激光输出而进行控制，即使使用极高速的淬火周期，也可以进行适宜的激光输出调整，可以进行高可靠性的淬火动作。
本发明的特征在于，在上述其后的淬火周期中进行激光输出调整的时间点{例如，图4的淬火周期的Cycle m的时间点(1′)}，与检测出上述工件的淬火部位温度的时间点{例如，图4的淬火周期的cycle 0的时间点(1)}在上述淬火周期中为同相位。
由于在其后的淬火周期中进行激光输出调整的时间点{例如，图4的淬火周期的Cycle m的时间点(1′)}，与检测出上述工件的淬火部位温度的时间点{例如，图4的淬火周期的cycle 0的时间点(1)}在上述淬火周期中为同相位，对于淬火周期中同相位这样条件相似的淬火部位，可用反映了之前的淬火周期的温度检测的形式进行激光输出调整，可靠性高。
本发明，在具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元上配置聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位进行淬火的激光淬火装置中，可设有使得上述激光束以规定振幅振动的光束摆动单元，及设有控制上述激光的上述振幅的两端部的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低的激光输出控制单元而构成。
本发明，在具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元上配置聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位进行淬火的激光淬火装置中，可设有使得上述激光束以规定振幅振动的光束摆动单元；检测上述工件的淬火部位温度的温度检测单元；目标激光输出计算单元，基于上述温度检测单元检测出的淬火周期中的某个时间点的上述工件的淬火部位的温度，根据该被检测出的温度与规定的淬火温度的偏差计算作为目标的目标激光输出；及激光输出控制单元，基于上述计算出的目标激光输出，在检测出上述淬火部位温度后的淬火周期中调整上述激光束的激光输出而构成。
本发明，在具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元上配置聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位进行淬火的激光淬火装置中，可具有光束分离器，设于上述激光振荡器与聚光透镜之间的导光单元中，用于筛选从上述淬火部位反射回来的反射光；及温度测定单元，设于上述光束分离器上，用于通过该光束分离器筛选的反射光测定上述淬火部位的温度而构成。
由于借助光束分离器，可以直接采集从淬火部位反射回来的反射光进行测定温度，无论聚光透镜与工件如何相对移动，都可以切实地采集从淬火部位反射的反射光，不设置复杂的追踪机构，淬火部位的正确的温度测定也成为可能。
本发明可以在上述光束分离器与聚光透镜之间设置使得上述激光束以规定振幅振动的光束摆动单元而构成。
由于光束摆动单元设置于光束分离器与聚光透镜之间，光束分离器位于光束摆动单元的上流侧，即使由光束摆动单元摆动控制激光束，也可以准确采集其反射光。
本发明的上述温度测定单元可以由红外线温度计构成。
由于在利用光波的温度测定中一般使用红外线温度计，以简单的构成就可以进行温度的测定。
本发明的上述聚光透镜可以设置为相对上述工件，自由地在3维方向上相对移动驱动而构成。
即使聚光透镜在3维方向上相对自由移动驱动，向温度测定单元筛选供给反射光的光束分离器由于设置于导光单元中，无论聚光透镜采取何种姿势都可以准确进行淬火部位的温度测定。
图2是NC(数控)装置的主要部分的方块图。
图3是显示激光输出值存储器内容的模式图。
图4是激光束的淬火轨迹的示意图。
图5是显示激光输出值内存内的各数据块的内容的模式图。
图6(a)是表示激光束的轨迹(淬火周期)的图表；(b)是表示对应(a)的激光束的工件的相对速度的图表；(c)是表示一例对应(a)的激光输出模式的图表；(d)是表示另外一例对应(a)的激光输出模式的图表。
图1是表示适用于本发明的激光淬火装置的主要部分的概略斜视图，图2是表示NC装置的主要部分方块图，图3是显示激光输出值存储器内容的模式图，图4是激光束的淬火轨迹的示意图，图5是显示激光输出值存储器内的各数据块的内容的模式图，图6(a)是表示激光束的轨迹(淬火周期)的图表；(b)是表示对应(a)的激光束的相对工件的速度的图表；(c)是表示一例对应(a)的激光输出模式的图表；(d)是表示另外一例对应(a)的激光输出模式的图表。
如图1所示，激光淬火装置1具有激光振荡器2，通过激光振荡器2中自由伸缩设置的导管3与滑鞍5连接。滑鞍5设置为，通过未图标的支柱等引导单元沿水平方向的Y轴方向自由移动驱动，滑鞍5上设有淬火头7，淬火头7还具有固定于滑鞍5上的上部反射筒6。
上部反射筒6上设置有第1反射镜9，并且，在上部反射筒6上，导管10可沿上下方向的Z轴方向自由伸缩定位，且以该Z轴为中心在A轴方向自由转动驱动定位。导管10的图中下方位置设有下部反射筒11，下部反射筒11上设有第2反射镜12。
下部反射筒11上，导管13设置为沿水平方向延伸的形状，导管13前端设有侧部反射筒15。侧部反射筒15上设有第3反射镜16，第3反射镜16上的镜摆动装置17，以垂直于第2反射镜12和第3反射镜16间的激光光路19的摆动轴VA为中心沿箭头D、E方向摆动自如地连接在第3反射镜16上。第3反射镜16与第2反射镜12间的导管13的激光光路19中设有光束分离器20，再有，聚光透镜21介由安装于侧部反射筒15下部的喷咀24设置于侧部反射筒15的下部上。
光束分离器20上通过传感器22a连接红外线温度计22，红外线温度计22上则连接NC装置23。NC装置23上连接与上述镜摆动装置17连接的镜控制装置25，另外，NC装置23还与驱动淬火头7的头驱动装置26及激光振荡器2连接。
如图2所示，NC装置23具有主控制部30，主控制部30上，通过总线31与镜控制装置25上连接的反射镜位置计算部32、头驱动装置26上连接的头驱动控制部33、红外线温度计22上连接的温度偏差计算部35、目标激光输出计算部36、激光输出值存储器37、激光输出同步控制部39及激光振荡器2上连接的激光振荡器控制部40相连接。
由于激光淬火装置1具有以上构成，工件27进行淬火时，如图1所示，工件27装载于喷咀24下方未图标的工作台上，在该状态下，通过NC装置23对应要进行淬火的工件27，根据预先生成的淬火程序执行淬火动作。
首先，NC装置23驱动未图标的工作台，使得工件27沿与Y轴垂直相交的水平方向的X轴方向移动驱动的同时，驱动头驱动装置26，使得包含喷咀24的淬火头7沿Y轴及Z轴方向移动驱动，下部反射筒11与侧部反射筒15共同沿箭头A方向适宜的转动驱动，另外使得侧部反射筒15沿箭头B方向适宜的转动驱动，喷咀24与工件27进行淬火的部位相对。
接着，NC装置23指令激光振荡器2发出规定输出的激光束29的振荡，激光振荡器2接受该指令射出激光束29。射出的激光束29从导管3入射到第1反射镜9，借助该第1反射镜9向图中的下方位置反射，用第2反射镜12更进一步向水平方向反射，并通过光束分离器20入射到第3反射镜16。
入射到第3反射镜16的激光束29，利用第3反射镜向图中的下方位置，即工件27的方向反射，用聚光透镜21聚光，照射工件27。工件27借助该激光束29的照射，被急遽加热而进行淬火。
此时，工件27借助被NC装置23驱动的未图示的驱动机构以规定的进给速度向箭头X方向输送，同时NC装置23根据淬火程序指示的淬火幅度W1，通过镜控制装置25驱动镜摆动装置17，使得第3反射镜16沿箭头D、E方向振动。如此，入射至第3反射镜16的激光束29在与工件27的进给方向的箭头X方向垂直相交的方向(Y轴方向)上以幅度W1振动，工件27借助摆动的激光束29以幅度W1的范围，一直加热到规定温度而进行淬火。而且，为了简略说明，工件27的相对喷咀24的移动方向虽然作为X轴方向，但喷咀24的相对工件27定位时的控制轴，在X、Y、Z轴的正交3控制轴之上，还作为绕Z轴旋转的转动轴A轴及绕Y轴旋转的转动轴B轴的控制轴，因此对工件27进行任意的3维定位成为可能，工件27的淬火方向在3维空间的任何方向均可。
而且，对工件27的淬火部位27a进行适宜的淬火时，必须正确测定该淬火部位27a的温度，淬火部位27a的温度借助红外线温度计22进行测定。红外线温度计22测定的红外线为，激光束29的从当前激光束29照射的部位27b反射回来的反射光29a的红外线成分，该反射光29a为，从工件27的照射部位27b通过聚光透镜21、第3反射镜16入射到光束分离器20，利用该光束分离器20反射到图中上方位置，入射至红外线温度计22的传感器22a并被采集的光线。
红外线温度计22借助传感器22a，可以实时地快速的测定被当前的激光束29照射而实际进行淬火的淬火部位27a的温度。即，在传感器22a上将反射光29a分光的光束分离器20，配置于激光振荡器2与使激光束29相对工件27的淬火部位27a摆动的作为光束摆动反射镜的第3反射镜16之间的光路上，由于没有配置在比摆动激光束29的第3反射镜16更下流侧的聚光透镜21一侧，自工件27的反射光29a必须沿与工件27的淬火部位27a的入射路径相反的路径追寻，从聚光透镜返回第3反射镜16，入射到光束分离器20。因此，即使没设有特别的追踪机构，传感器22a总可以采集来自淬火部位27a的反射光29a，可以正确测定该淬火部位27a的温度。而且，若考虑到反射光29a的衰减，优选光束分离器20尽可能地配置于作为光束摆动反射镜的第3反射镜16一侧。
再有，这样的结构也可以适用于喷咀24对由上述5轴控制被移动驱动的工件27采取各种姿势的情况，无论喷咀24采取何种姿势，红外线温度计22可以通过光束分离器20采集淬火部位27a的温度。
而且，光束分离器20在淬火装置未设置使得激光束29摆动的光束摆动反射镜时，虽然配置于聚光透镜21与激光振荡器2之间的任何位置均可，但若考虑到反射光29a的衰减等，优选尽可能配置于聚光透镜21一侧。
在用红外线温度计22测定了淬火部位27a的温度时，NC装置23判断该温度是否达到淬火程序所设定的淬火温度，如后面所述，调整适当的激光振荡器2的输出，适宜的控制淬火部位27a达到淬火程序中指定的淬火温度。
还有，淬火温度的控制，可一边调整工件27的进给速度，还可一边调整镜摆动装置17的激光摆动周期。
上述实施例中，光束分离器20采取来自激光振荡器2的激光原样透过，从工件27的淬火部位27a反射回来的反射光29a为反射的形式，但光束分离器20的反射形式采用任何反射形式均可。
作为淬火部位27a的温度测定单元，除红外线温度计22以外，只要是可以从反射光29a的波长测定淬火部位27a的温度，何种温度计均可。
如图4所示，借助激光束29对工件27进行的淬火动作以幅度W1进行，而且，激光束29在工件27上的轨迹TR，由于借助第3反射镜16使得激光束29沿与工件27的进给方向成直角的箭头D、E方向摆动驱动，且工件27沿X轴方向以规定的进给速度被输送，振幅为近似于W1/2的正弦波。
此时，若表示激光束29的轨迹TR的相对工件的相对速度V(不考虑X轴方向的进给速度)，如图6(b)所示，激光束29的速度V在轨迹TR达到其振幅的顶点PK时为零，在振幅的中央值MP附近最大。因此，激光振荡器2的输出一定时，激光束29照射工件27，在相对速度V慢的振幅的顶点PK附近，工件27被照射投入的单位面积的激光能量密度增高，而在相对速度v快的振幅的中央值MP附近，工件27被照射投入的单位面积的激光能量密度降低。在这种状态下，若激光束29照射工件27进行淬火动作，由于能量投入密度的偏差，以至于轨迹TR的全长上均生成淬火不均匀。
因此，NC装置23将第3反射镜16的箭头D、E方向的摆动周期，即激光的轨迹TR，如图4所示，以规定的抽样时间SP进行分割。图4所示的例子中，轨迹TR的1个周期(第3反射镜16的一次往复所需时间，例如10ms的激光在工件上的轨迹，以后将该周期称为「淬火周期」)分割为10份，各时间点(1)～(10)，即在每1ms内，指令温度偏差计算部35取得利用红外线温度计22测定的工件27的淬火部位27a的计测温度TP。
而且，利用激光的淬火，在该淬火周期反复进行多个周期的同时，通过工件27在向淬火周期的规定行进方向(图4中为X轴方向)进给而进行。
温度偏差计算部35计算从红外线温度计22输入的淬火部位27a的计测温度TP与淬火程序中预先指定的指定淬火温度TD之间的偏差DF，向目标激光输出计算部36输出。目标激光输出计算部36根据该偏差DF，计算若使淬火部位27a达到指定的淬火温度TD，激光振荡器2的输出多少为最佳，求出目标激光输出ROT。目标激光输出计算部36将得到的目标激光输出ROT、对应的计测温度TP与显示温度计测时间点的资料{图中的(1)～(10)}一起，如图5(a)所示，存储于激光输出值存储器37的数据块n0的对应地址中。
即，时间点(1)的计测温度TP及当时的目标激光输出ROT存储于地址n01中；时间点(2)的计测温度TP及当时的目标激光输出ROT存储于地址n02中；时间点(3)的计测温度TP及当时的目标激光输出ROT存储于地址n03中，依次类推，时间点(10)的计测温度TP及当时的目标激光输出ROT存储于地址n00中，存储1周期份的淬火部位27a的计测温度TP及目标激光输出ROT。图5(a)中，各地址中的n0k(k1～9、0)的温度表示的部分包括存储的计测温度TP，「温度」右方的括号数字为表示抽样时间点的符号，更右方位置，被存储的目标激光输出ROT为「600W」。
由此，对于图4的「周期0」所表示的第3反射镜16的一个摆动周期，在时间点(1)～(10)中，计算并存储各淬火部位27a的温度及作为为使该淬火部位27a达到淬火程序中指定的规定淬火温度的激光输出的目标激光输出ROT。
NC装置23根据所存储的「周期0」相关的各淬火部位27a的温度，及为使该淬火部位27a达到淬火程序中指定的规定淬火温度的目标激光输出ROT，借助将激光振荡器2的输出调整到目标激光输出ROT，可以使该淬火部位27a达到淬火程序中指定的规定淬火温度，可以对工件27进行适当的淬火动作，但计算出的目标激光输出ROT中控制激光振荡器2的规定滞后时间是必须的，而且，直至计算出某个淬火部位27a的计测温度TP及目标激光输出ROT的时间之间，由于第3反射镜16沿箭头D、E方向被摆动驱动，目标激光输出ROT被计算出后，即使马上调整激光振荡器2的输出，调整至该目标激光输出ROT的激光束29，不照射在该目标激光输出ROT被计算出的淬火部位27a上，而成为照射在偏离位置上。
由于不能进行适当的淬火动作，主控制部30对激光输出同步控制部39进行控制，在第3反射镜16的摆动周期，即淬火周期的至少一个周期后的周期中的同一相位位置，即同一抽样时间点执行与在该某时间点被采集的计测温度TP相对应的目标激光输出ROT。
具体的讲，主控制部30，在激光输出同步控制部39中，在图4的「Cycle0」中，基于所取得的计测温度TP及该计测温度TP对应的目标激光输出ROT，在m周期(m1以上的整数)后的淬火周期，即图4的「Cycle m」中执行激光振荡器2的输出控制。此时，使「Cycle 0」中的各时间点(1)～(10)中所得到的目标激光输出ROT在对应的「Cycle m」中的各时间点(1′)～(10′)中产生那样地对激光振荡器2进行控制。此时的激光输出同步控制部39，由于可以考虑激光振荡器2的控制所需滞后时间而控制激光振荡器2，准确的在m周期后的同相位的淬火部位，激光振荡器2的输出被目标激光输出ROT调整控制，该淬火部位27a则准确的被加热至与淬火程序中指定的淬火温度相近的温度而进行适当的淬火动作。
而且，从Cycle 0到Cycle m间的淬火周期中，主控制部30在连续的Cycle1、Cycle2、......Cycle m-1中，在与上述同样被以1ms分割成10份的时间点(1)～(10)，计算该时间点的淬火部位27a的计测温度TP及目标激光输出ROT，并存储于激光输出值存储器37对应的数据块的地址中。
例如，在与Cycle 0紧接的Cycle 1中，各时间点(1)～(10)的计测温度TP及目标激光输出ROT，分别存储于如图5(b)所示的数据块n1的地址n1k(k1～9、0)中，对于Cycle m紧前面的Cycle m-1中的各时间点(1)～(10)的计测温度TP及目标激光输出ROT，分别存储于如图5(c)所示的数据块n(m-1)的地址n(m-1)k(k1～9、0)中。
在激光输出值存储器37中，那些数据块的存储形态，若模式表示，如图3所示，从数据块n0到数据块n(m-1)的m个数据块，连接配置成环状形态，对于这m个数据块，若计测温度TP及目标激光输出ROT存储完了，激光输出同步控制部39将接着的第m+1个数据块，即存储了Cycle0数据的数据块n0中的数据一并读出，如图5(d)所示，存储于适当的缓冲存储器中。
激光输出同步控制部39在执行Cycle m时，淬火周期到达各时间点(1′)～(10′)的规定时间前，从如图5(d)所示的缓冲存储器读出对应时间点的目标激光输出ROT，向激光振荡器控制部40发出在该时间点将激光输出变为目标激光输出ROT的指令。激光振荡器控制部40接受该指令，控制激光振荡器2的激光输出在该时间点成为目标激光输出ROT。
即，激光输出同步控制部39，例如在时间点(1)得到的目标激光输出ROT为600W，在淬火周期到达与Cycle m的时间点(1)同相位的时间点(1′)的规定时间前，例如5ms前，向激光振荡器控制部40发出将激光振荡器2的输出调整为600W的指令，激光振荡器控制部40马上对激光振荡器2执行将激光振荡器2的输出为600W的指令。由此，在规定时间后的时间点(1′)，600W的激光照射在工件27的淬火部位27a上，该部位以比Cycle 0的时间点更接近淬火程序中指定的一定淬火温度的形式被加热，而进行淬火动作。
在Cycle m中，接着，激光束29到达时间点(2′)、(3′)、……(9′)、(10′)的规定时间前，Cycle 0的时间点(2)、(3)、……(9)、(10)对应的目标激光输出ROT被读出，由于激光输出ROT被控制变为目标激光输出ROT，Cycle m在其所有的抽样时间点上，以比Cycle 0的时间点更接近淬火程序中指定的一定淬火温度的形式被加热，而进行淬火动作。
而且，Cycle m的淬火周期的实行时刻中，如上所述，对于Cycle m，重新进行各抽样时间点(2′)、(3′)、……(9′)、(10′)的淬火部位27a的温度测定及目标激光输出ROT的计算，如图5(a)所示，其结果被重新存储于激光输出值存储器37的，在Cycle m的淬火周期执行时被一并读出的数据块n0中。
如此，以后执行的淬火周期根据过去的m周期前的淬火周期中得到的淬火部位27a的计测温度TP及与该计测温度TP对应的目标激光输出ROT，对该激光输出进行控制，而且，在该被控制的状态下的淬火周期也被测量温度，计算其对应的目标激光输出ROT，由于被反映在接着的m周期后的淬火周期中，重复淬火周期时，各淬火周期中的淬火部位27a的淬火温度被控制为以无限接近在淬火程序中指定的淬火温度的形式。
而且，在各数据块中，从各时间点的目标激光输出ROT可以清楚，但如图6(a)所示，淬火周期的激光束振幅两端部如图6(b)所示，由于激光束29的移动速度接近零，工件27的单位面积能量投入密度增高，如图5的各数据块的时间点(1)、(5)、(6)、(10)所示缩小激光的输出，防止在工件27的淬火部位27a上投入过度的能量而熔融工件27的事态。
再有，淬火周期的激光束振幅中央部，如图6(b)所示，激光束29的移动速度逐渐升高，在振幅为零的位置附近达到最大，其后逐渐降低。因此，工件27的单位面积能量投入密度逐渐降低，在振幅为零的位置最小，之后逐渐上升。
因此，如图5的各数据块的时间点(2)、(3)、(4)、(7)、(8)、(9)所示，从时间点(1)、(6)开始，到接近振幅为零的点使得激光输出上升，使振幅0达到峰值，向时间点(5)、(10)使其下降，借助调整激光输出，工件27的淬火部位27a，其全部激光的振幅即整个淬火周期，投入均匀的能量，对工件27的淬火在整个淬火周期内被控制维持在淬火程序所指定的淬火温度上。
而且，上述实施例虽然阐述了，在目标激光输出计算部36中根据检测出的淬火部位27a的计测温度TP，计算为达到淬火程序等中指定的规定淬火温度的目标激光输出ROT，根据该被计算出的目标激光输出ROT，在至少一个周期后的淬火周期对应的淬火部位27a上，将激光振荡器2的激光输出控制为目标激光输出ROT，淬火部位27a的温度控制为规定的淬火温度的情况，但在通过使得激光束以规定幅度W1振动而进行工件27的淬火的激光淬火中，本发明可仅控制激光振幅两端部的激光输出比中央部的激光输出降低，而不借助上述反馈环，利用开环进行控制。
即，如图2的虚线所示，NC装置23中设置与总线31连接的输出模式存储器41，如图6(c)或(d)所示，输出模式存储器41中，存储降低激光的振幅即淬火周期的两侧激光输出LP而升高中央部的激光输出LP的激光输出模式LOP1或LOP2等。激光输出模式LOP1或LOP2对应工件的形状及材质等，预备多个，适当地选择使用。进行工件27的淬火时，将该激光输出模式LOP1或LOP2从输出模式存储器41中读出，激光输出同步控制部39对应来自反射镜位置计算部32的第3反射镜的摆动位置，即淬火周期中淬火部位27a的位置，根据激光输出模式LOP1或LOP2调整从激光振荡器2射出的激光的输出。由此，可以形成在工件27的淬火部位27a上，向全部激光的振幅即整个淬火周期，投入均匀的能量，控制对工件27进行的淬火在其整个淬火周期中被维持在淬火程序中指定的淬火温度上。
以上虽然根据实施例对本发明进行说明，本发明所记载的实施例为举例说明，并未限定。而且，发明的范围利用所附技术方案进行说明，并不拘泥于实施例的叙述。因此，属于技术方案的变形及变更均属于本发明的范围。
权利要求
1.一种激光淬火控制方法，在通过用激光束照射工件而进行淬火的激光淬火中，其特征在于，通过使上述激光束以规定的振幅振动的形式照射工件，借助摆动的上述激光束以规定的淬火幅度加热上述工件，控制上述激光束的上述振幅的两端部的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低。
2.如权利要求1所述的激光淬火控制方法，其中在该工件的整个淬火部位上，将被上述激光束照射加热时的工件的淬火温度调整为规定的淬火温度。
3.如权利要求2所述的激光淬火控制方法，其特征在于，通过采集照射在上述工件上的激光束的反射光而测定上述工件的淬火温度。
4.如权利要求1所述的激光淬火控制方法，其特征在于，准备有与淬火动作对应的激光输出模式，根据该激光输出模式，控制激光束的上述振幅的两端部的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低。
5.一种激光淬火控制方法，在通过用激光束照射工件而进行淬火的激光淬火中，其特征在于，通过使激光束以规定的振幅振动的形式照射工件，利用上述激光束的轨迹形成淬火周期，通过执行多个周期的该淬火周期而对上述工件进行淬火，在上述淬火周期中的某个时间点上，检测上述工件的淬火部位的温度，根据该检测出的温度与规定的淬火温度的偏差，在检测出上述淬火部位的温度后，在淬火周期中调整上述激光束的激光输出，可以控制上述激光束相对上述淬火周期中的工件的能量投入密度在其后的淬火周期中成为均匀。
6.如权利要求5所述的激光淬火控制方法，其中上述其后的淬火周期中进行激光输出调整的时间点，与检测出上述工件的淬火部位温度的时间点在上述淬火周期中为同相位。
7.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有使得上述激光束以规定振幅振动的光束摆动单元，及设有控制上述激光束的上述振幅两端部的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低的激光输出控制单元而构成。
8.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有光束摆动单元，使得上述激光束以规定振幅振动，设有温度检测单元，检测上述工件的淬火部位温度，设有目标激光输出计算单元，基于上述温度检测单元检测出的淬火周期中的某个时间点的上述工件的淬火部位的温度，依据该被检测出的温度与规定的淬火温度的偏差，计算作为目标的目标激光输出，及设有激光束输出控制单元，基于上述计算出的目标激光输出，在检测出上述淬火部位的温度后的淬火周期中调整上述激光束的激光输出而构成。
9.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光单元，在该导光单元配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有光束分离器，其设于上述激光振荡器与聚光透镜之间的导光单元中，筛选从上述淬火部位反射回来的反射光，及设有温度测定单元，其设于上述光束分离器上，依据通过该光束分离器被筛选的反射光测定上述淬火部位的温度而构成。
10.如权利要求9所述的激光淬火装置，其中上述光束分离器与聚光透镜之间设有使得上述激光束以规定幅度振动的光束摆动单元而构成。
11.如权利要求9所述的激光淬火装置，其中上述温度测定单元为红外线温度计。
12.如权利要求9所述的激光淬火装置，其中上述聚光透镜被设置为相对上述工件，可以自由的在3维方向上相对移动驱动。
13.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光装置，在该导光装置上配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有光束摆动装置，使得上述激光束以规定振幅振动，及设有激光输出控制装置，控制上述激光的上述振幅两端部的激光输出比上述振幅中央部的激光输出低而构成。
14.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设置有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光装置，在该导光装置上配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有光束摆动装置，使得上述激光束以规定振幅振动，设有温度检测装置，检测上述工件的淬火部位温度，设有目标激光输出计算装置，基于上述温度检测装置检测出的淬火周期中的某个时间点的上述工件的淬火部位的温度，依据该被检测出的温度与规定的淬火温度的偏差，计算作为目标的目标激光输出，及设有激光束输出控制装置，基于上述计算出的目标激光输出，在检测出上述淬火部位温度后的淬火周期中调整上述激光束的激光输出而构成。
15.一种激光淬火装置，在激光淬火装置中，具有激光振荡器，设有引导从该激光振荡器射出的激光束的导光装置，在该导光装置上配置有聚光透镜，用该聚光透镜聚集上述激光束，照射工件的淬火部位，设有光束分离器，其设于上述激光振荡器与聚光透镜之间的导光装置中，筛选从上述淬火部位反射回来的反射光，及设有温度测定装置，其设于上述光束分离器上，依据该光束分离器筛选的反射光测定上述淬火部位的温度而构成。
16.如权利要求15所述的激光淬火装置，其中上述光束分离器与聚光透镜之间设有使得上述激光以规定振幅振动的光束摆动装置。
17.如权利要求15所述的激光淬火装置，其中上述温度测定装置为红外线温度计。
全文摘要
本发明在通过使激光束29以规定振幅振动的形式照射工件27，由该激光束以规定淬火幅度对工件加热，进行淬火的激光淬火中，控制上述激光束的振幅两端部{例如，图4的(1)、(5)、(6)、(10)等}的激光输出比振幅中央{例如，图4的(3)、(4)、(7)、(8)}的激光输出低。减少在激光束相对工件的移动速度低，使得激光的能量投入密度增高的振幅两端部的能量的投入量，整个淬火周期中照射能量均匀。因此，可以进行适宜的淬火动作。
文档编号B23K26/42GK1417354SQ0214657
公开日2003年5月14日 申请日期2002年10月22日 优先权日2001年10月30日
发明者山崎恒彦, 宫川直臣, 井上利彦, 利俊彦, 松村勝 申请人:山崎马扎克株式会社