JP2020176307A - Laser hardening device and laser hardening method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ焼入れ装置およびレーザ焼入れ方法に関する。 The present invention relates to a laser quenching apparatus and a laser quenching method.
鋼製部品の製造過程では、鋼製部品の基材(ワーク)に焼入れ硬化処理を施し、必要とされる機械的強度や硬度(耐摩耗性)を付与するのが一般的である。焼入れ硬化処理は、ワーク全体を焼入れする全体焼入れと、ワークを部分的に焼入れする部分焼入れ(表面焼入れ)とに大別され、要求特性等に応じて使い分けられている。表面焼入れの方法としては、高周波焼入れやレーザ焼入れなどがある。このうち、レーザ焼入れは、焼入れ対象部位(焼入れ対象面)にレーザビームを照射することによって焼入れ対象面を狙い温度(焼入れ温度)に加熱した後、レーザビームの照射を停止すると、ワークの自己冷却によって表面硬化層を形成することができる。そのため、高周波焼入れの場合に必要とされる加熱後のワークを強制的に冷却するための装置や工程を省略できる、という利点がある。 In the manufacturing process of steel parts, it is common to perform quench hardening treatment on the base material (work) of steel parts to impart the required mechanical strength and hardness (wear resistance). The quench hardening treatment is roughly classified into whole quenching in which the entire work is quenched and partial quenching (surface quenching) in which the work is partially quenched, and is used properly according to required characteristics and the like. Surface hardening methods include induction hardening and laser hardening. Of these, in laser quenching, the work is self-cooled when the laser beam irradiation is stopped after heating the quenching target surface to the target temperature (quenching temperature) by irradiating the quenching target site (quenching target surface) with a laser beam. Can form a surface hardened layer. Therefore, there is an advantage that the device and process for forcibly cooling the work after heating, which is required in the case of induction hardening, can be omitted.
従来のレーザ焼入れは、例えば下記の特許文献1,2に記載されているように、レーザ照射装置と焼入れ対象のワークを相対移動させつつ、一点に集光したレーザビームをワークの焼入れ対象面に沿って走査させることにより行われるのが一般的である。
In the conventional laser quenching, for example, as described in
しかしながら、特許文献1,2に開示された従来のレーザ焼入れ方法では、ビームスポットの面積が小さいため、焼入れ対象面の面積が大きい場合には焼入れに時間がかかり過ぎるという問題がある。また、焼入れ対象面の全域をムラ無く焼入れしようとすると、レーザビーム(ビームスポット)を焼入れ対象面に沿って精度良く走査する必要があることから、レーザ照射装置および/またはワークの動作を極めて高精度に制御する必要がある。そのため、焼入れ対象面の面積が大きい場合、焼入れ対象面の全域を精度良く焼入れするのは困難である。
However, in the conventional laser quenching method disclosed in
上記の実情に鑑み、本発明は、ワークの焼入れ対象面の面積が大きい場合でも、レーザ焼入れを効率良くかつ精度良く実行可能とする技術手段を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a technical means that enables efficient and accurate laser quenching even when the area of the work surface to be hardened is large.
上記の目的を達成するために創案された本発明に係るレーザ焼入れ装置は、レーザビームをワークの焼入れ対象面に照射することにより、焼入れ対象面を焼入れするレーザ焼入れ装置であって、レーザビームを出射するレーザ発振器と、レーザ発振器と焼入れ対象面との間に配置された光学系と、を備えるものにおいて、光学系は、焼入れ対象面の第1方向に沿って延び、第1方向の寸法Z以上の長手方向寸法Lを有する線状のビームスポットを焼入れ対象面上に形成する帯状レンズ部を有し、レーザビームの出射時に、ワークが、帯状レンズ部に対し、上記第1方向と交差する焼入れ対象面の第2方向に沿って相対移動することを特徴とする。 The laser quenching device according to the present invention, which was devised to achieve the above object, is a laser quenching device that quenches the surface to be hardened by irradiating the surface to be hardened with a laser beam with the laser beam. In those comprising an emitting laser oscillator and an optical system arranged between the laser oscillator and the surface to be hardened, the optical system extends along the first direction of the surface to be hardened and has a dimension Z in the first direction. It has a band-shaped lens portion that forms a linear beam spot having the above longitudinal dimension L on the surface to be hardened, and when the laser beam is emitted, the work intersects the band-shaped lens portion in the first direction. It is characterized by relatively moving along the second direction of the surface to be hardened.
上記構成を有するレーザ焼入れ装置によれば、レーザ発振器から出射されるレーザビームのビーム強度の他、ワークと帯状レンズ部の相対移動速度等を適切に設定しておけば、レーザビームの出射時に、ワークと帯状レンズ部とを焼入れ対象面の第1方向と交差(直交)する焼入れ対象面の第2方向に沿って相対移動させるだけで焼入れ対象面の全域をムラ無くレーザ焼入れすることができる。そのため、ワークの焼入れ対象面の面積が大きい場合でも、焼入れ対象面に対するレーザ焼入れを効率良くかつ精度良く実行することができる。 According to the laser quenching apparatus having the above configuration, if the beam intensity of the laser beam emitted from the laser oscillator and the relative moving speed of the work and the band-shaped lens portion are appropriately set, the laser beam can be emitted at the time of emission. The entire area of the quenching target surface can be laser-quenched evenly only by relatively moving the work and the band-shaped lens portion along the second direction of the quenching target surface intersecting (orthogonal) with the first direction of the quenching target surface. Therefore, even when the area of the quenching target surface of the work is large, laser quenching on the quenching target surface can be performed efficiently and accurately.
光学系には、帯状レンズ部の長手方向に沿って配置され、それぞれの出口側端部を帯状レンズ部のビーム入射面に対向させた複数の光ファイバーを設けることができる。このようにすれば、レーザ発振器から出射されるレーザビームを分岐して帯状レンズ部の長手方向各部に入射させることができるので、レーザ発振器の設置台数を減じることができる。 The optical system may be provided with a plurality of optical fibers arranged along the longitudinal direction of the band-shaped lens portion and having their respective outlet side ends facing the beam incident surface of the band-shaped lens portion. By doing so, the laser beam emitted from the laser oscillator can be branched and incident on each portion in the longitudinal direction of the band-shaped lens portion, so that the number of installed laser oscillators can be reduced.
このとき、光学系には、レーザ発振器から出射されたレーザビームを平行光にするコリメート部をさらに設け、平行光が各光ファイバーに入射されるようにするのが好ましい。これにより、レーザビームの指向性を高めることができるので、レーザビームが帯状レンズ部に入射されるまでの間(焼入れ対象面に照射されるまでの間)にビーム強度が減衰し、焼入れ不良が生じる可能性を減じる上で有利になる。 At this time, it is preferable that the optical system is further provided with a collimated portion that makes the laser beam emitted from the laser oscillator parallel light so that the parallel light is incident on each optical fiber. As a result, the directivity of the laser beam can be improved, so that the beam intensity is attenuated until the laser beam is incident on the band-shaped lens portion (until the surface to be hardened is irradiated), resulting in poor quenching. It is advantageous in reducing the possibility of occurrence.
帯状レンズ部は、例えば、継ぎ目のない帯状のシリンドリカルレンズで構成することができる他、長手方向寸法Laが上記長手方向寸法Lよりも小さい複数の帯状シリンドリカルレンズを上記第1方向に沿って連ねて設けることで形成することもできる。このようにすれば、帯状レンズ部の長手方向(焼入れ対象面の第1方向)に沿う形状を任意形状に形成し易くなる。 The band-shaped lens portion can be formed of, for example, a seamless band-shaped cylindrical lens, and a plurality of band-shaped cylindrical lenses having a longitudinal dimension La smaller than the longitudinal dimension L are connected along the first direction. It can also be formed by providing it. By doing so, it becomes easy to form an arbitrary shape along the longitudinal direction (first direction of the surface to be hardened) of the strip-shaped lens portion.
帯状シリンドリカルレンズとしては、長手方向の各部で焦点距離(断面形状)が一定のものを使用することができる他、長手方向の両端部と中央部とで焦点距離が互いに異なるもの(例えば、長手方向の両端部では焦点距離が相対的に長く、長手方向の中央部では焦点距離が相対的に短いもの)を使用することもできる。 As the strip-shaped cylindrical lens, a lens having a constant focal length (cross-sectional shape) at each part in the longitudinal direction can be used, and a lens having different focal lengths at both ends and the center portion in the longitudinal direction (for example, in the longitudinal direction). The focal length is relatively long at both ends of the lens, and the focal length is relatively short at the center in the longitudinal direction).
上記構成において、焼入れ対象面は、例えば軸状(棒状)ワークの外径面とすることができる。すなわち、本発明に係るレーザ焼入れ装置は、軸状ワークの外径面にレーザビームを照射することにより、軸状ワークの外径側表層部に筒状の表面硬化層を形成する際に好ましく使用することができる。このとき、上記第1方向を軸状ワークの周方向とすると、上記第2方向は、軸状ワークの軸方向(長手方向)とすることができる。 In the above configuration, the surface to be quenched can be, for example, the outer diameter surface of a shaft-shaped (rod-shaped) work. That is, the laser quenching apparatus according to the present invention is preferably used when a tubular surface hardened layer is formed on the outer diameter side surface layer of the shaft work by irradiating the outer diameter surface of the shaft work with a laser beam. can do. At this time, if the first direction is the circumferential direction of the axial work, the second direction can be the axial direction (longitudinal direction) of the axial work.
また、本発明では、上記の目的を達成するため、ワークの焼入れ対象面をレーザ焼入れするに際し、焼入れ対象面の第1方向に沿って延び、第1方向の寸法Z以上の長手方向寸法Lを有する線状のビームスポットが焼入れ対象面上に形成されるように、帯状レンズ部を透過させたレーザビームを焼入れ対象面に照射しつつ、ワークを、帯状レンズ部に対して第1方向と交差する焼入れ対象面の第2方向に相対移動させることを特徴とするレーザ焼入れ方法を提供する。 Further, in the present invention, in order to achieve the above object, when the quenching target surface of the work is laser-quenched, it extends along the first direction of the quenching target surface and has a longitudinal dimension L equal to or larger than the dimension Z in the first direction. While irradiating the surface to be hardened with a laser beam transmitted through the band-shaped lens portion so that the linear beam spot having the beam spot is formed on the surface to be hardened, the workpiece intersects the first direction with respect to the band-shaped lens portion. Provided is a laser quenching method characterized in that the surface to be hardened is relatively moved in a second direction.
このようなレーザ焼入れ方法によれば、本発明に係るレーザ焼入れ装置を採用した場合と同様の作用効果を享受することができる。 According to such a laser quenching method, it is possible to enjoy the same effects as when the laser quenching apparatus according to the present invention is adopted.
以上から、本発明によれば、ワークの焼入れ対象面の面積が大きい場合でも、焼入れ対象面のレーザ焼入れを効率良くかつ精度良く実行することが可能となる。 From the above, according to the present invention, even when the area of the quenching target surface of the work is large, it is possible to efficiently and accurately perform laser quenching of the quenching target surface.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、動力伝達装置の一種であるドライブシャフト1の一部を抽出して示す。このドライブシャフト1は、例えば自動車に搭載され、エンジンや電動モータ等の回転駆動源から出力される回転動力(トルク)を駆動車輪に伝達するものであり、車幅方向内側(インボード側)に配置される摺動式等速自在継手2と、車幅方向外側(アウトボード側)に配置される図示外の固定式等速自在継手と、摺動式等速自在継手2と固定式等速自在継手をトルク伝達可能に連結する中間シャフト10とを備える。
FIG. 1 shows an extraction of a part of a
図1に示す摺動式等速自在継手2はいわゆるトリポード型であり、カップ部4および中実の軸部5を有する外側継手部材3と、カップ部4の内周に収容された内側継手部材としてのトリポード部材7と、トルク伝達部材としてのローラ6とを備える。トリポード部材7には径方向に延びる脚軸8が周方向等間隔で3本設けられており、各脚軸8の外周にローラ6が1個ずつ回転自在に嵌合されている。
The sliding constant velocity
図示は省略しているが、外側継手部材3のカップ部4の内径面には、ローラ6の転動を案内するための案内溝が周方向に離間した三箇所に形成されている。外側継手部材3の軸部5の自由端側の外径面には、図示しない他部材(例えば差動装置のサイドギヤ)と外側継手部材3とをトルク伝達可能に連結するためのスプライン9が形成されている。
Although not shown, guide grooves for guiding the rolling of the
外側継手部材3のカップ部4および軸部5は、例えば、炭素鋼や合金鋼などといった炭素含有量0.20〜0.45質量%の鋼材で形成されており、その中でも高い機械的強度や硬度が必要とされる部位には焼入れ(表面焼入れ)が施され、表面硬化層Qが形成されている。詳しくは、図1中にクロスハッチングで示すように、軸部5の自由端側の表層部に筒状(円筒状)の表面硬化層Qが形成されている。なお、実際にはカップ部4の内径面にも表面硬化層が形成されるが、図1では図示を省略している。そして、本発明に係るレーザ焼入れ装置(レーザ焼入れ方法)は、例えば軸部5に設けるべき表面硬化層Qを形成する際に好ましく使用することができる。
The
以下、本発明の実施形態に係るレーザ焼入れ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the laser quenching apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2に、本発明の一実施形態に係るレーザ焼入れ装置19の全体構成を概念的に示す。レーザ焼入れ装置19は、レーザ照射装置20と、焼入れ対象のワークをレーザ照射装置20(詳しくは、後述する帯状レンズ部23)に対して相対移動させる図示外の駆動機構とを備える。本実施形態のレーザ照射装置20は、図3等に示すように、中実軸状のワークWの外径面WaにレーザビームLBを照射することにより、ワークWの表層部に円筒状の表面硬化層(例えば、図1に示すような表面硬化層Q)を形成するように構成されている。従って、本実施形態では、ワークWの外径面Waが焼入れ対象面Sである。また、本実施形態の駆動機構には、ワークWをその長手方向(図3中に矢印Bで示す方向であり、ワークWの軸方向とも言える。)に沿って移動させるものが採用される。具体的には、搬送コンベアや、ワークWを把持した状態で直線運動するリニア駆動装置などを採用することができる。
FIG. 2 conceptually shows the overall configuration of the
レーザ照射装置20は、レーザ発振器21と、レーザ発振器21から出射されるレーザビームLBの進行経路上(レーザ発振器21とワークWの外径面Waの間)に配置された光学系22とを備える。光学系22は、帯状レンズ部23と、複数の光ファイバー25と、コリメート部26とを備える。
The
レーザ発振器21は、ワークWの外径面Waを狙い温度(焼入れ温度)に加熱し得るようなビーム強度を有するレーザビームLBを出射可能である限りにおいて、任意のものを使用することができる。すなわち、レーザ発振器21としては、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、あるいは半導体レーザ等、公知の各種レーザの発振器を使用することができる。但し、コスト面や装置のコンパクト化を重視するのであれば、上記の各種レーザのうち半導体レーザが好ましい。
Any
帯状レンズ部23は、ワークWの外径面Waの第1方向Aに沿って延び、第1方向Aの寸法Z以上の長手方向寸法Lを有する線状のビームスポットBS(第1方向Aに沿って切れ目のないビームスポットBS)を外径面Wa上に形成するものである。本実施形態では、図3および図4に示すように、ワークWの周方向を第1方向Aとしているので、第1方向Aの寸法ZとはワークWの外径面Waの周長である。そのため、本実施形態では、全体として環状(真円)形態をなした帯状レンズ部23であって、長手方向寸法Lが外径面Waの第1方向Aの寸法Zと同寸の線状(真円形)のビームスポットBSをワークWの外径面Wa上に形成可能な帯状レンズ部23が使用される(図4および図6を参照)。
The band-shaped
上記のようなビームスポットBSを形成するための帯状レンズ部23として、全体として環状(真円)形態をなしたシリンドリカルレンズが使用される。本実施形態では、図4および図6に示すように、長手方向寸法Laが上記長手方向寸法Lよりも小さい線状のビームスポットBSを形成可能な帯状(円弧状)のシリンドリカルレンズ24を第1方向Aに沿って複数個(ここでは、シリンドリカルレンズ24A〜24Dの計4個)連ねて設けることで帯状レンズ部23を形成している。各シリンドリカルレンズ24は、図5(a)(b)に示すように半円形の断面形状を有しており、平坦面が帯状レンズ部23に対するレーザビームLBの入射面(ビーム入射面)23aとして機能する。この場合、図5(c)に示すように、ビーム入射面23aの長手方向各部にレーザビームLBが入射されると、ビーム入射面23aの反対側に線状のビームスポットBSが形成される。
As the band-shaped
図2〜図4に示すように、光ファイバー25は、帯状レンズ部23の長手方向に沿って複数(多数)配置されており、各光ファイバー25の出口側端部25aは、帯状レンズ部23のビーム入射面23aに対向している。係る態様で光ファイバー25を設けていることにより、レーザ発振器21から出射された一条のレーザビームLBは、複数条に分岐された上で帯状レンズ部23の長手方向各部に入射する。これにより、レーザ発振器21の設置台数をむやみに増加させずとも、ワークWの外径面Wa上に、線状(円形)のビームスポットBSを形成することができる。
As shown in FIGS. 2 to 4, a plurality (many)
図2に示すコリメート部26は、レーザ発振器21から出射されたレーザビームLBを平行光LB’にした上で各光ファイバー25の入口側端部に入射させるために設けている。このようにすれば、レーザビームLBの指向性を高めることができるので、レーザビームLBが帯状レンズ部23に入射されるまでの間(外径面Waに照射されるまでの間)にビーム強度が減衰し、その結果、焼入れ不良が生じるのを可及的に防止することができる。図2では、レーザビームLBの進行経路上に配置した2つのレンズ(凹レンズおよび凸レンズ)でコリメート部26を構成しているが、コリメート部26の構成はこれに限られない。すなわち、コリメート部26は、例えばレンズとミラーの組み合わせで構成することも可能である。
The collimating
以上の構成を有する本実施形態のレーザ焼入れ装置19を用いてワークWの焼入れ対象面S(外径面Wa)にレーザ焼入れを施す際には、図3に示すように、ワークWの外径面Waの周方向(焼入れ対象面Sの第1方向A)に延びた円形のビームスポットBSがワークWの外径面Wa上に形成されるように、帯状レンズ部23に向けてレーザビームLBを照射しつつ、ワークWをその軸方向(第1方向Aと交差する焼入れ対象面Sの第2方向B)に沿って移動させる。このとき、ワークWの移動速度は、ワークWの外径面Waのうち、円形のビームスポットBSの形成部(レーザビームLBの被照射部)が焼入れ温度に加熱されるように設定する。これにより、ワークWが移動するのに伴ってワークWの外径面Waの軸方向各部が連続的に加熱および冷却されて焼入れされるので、ワークWの軸方向移動が完了すると、ワークWの表層部に筒状の表面硬化層が形成される。
When laser quenching the quenching target surface S (outer diameter surface Wa) of the work W using the
以上で説明したレーザ焼入れ装置19によれば、レーザ発振器21からレーザビームLBが出射されているときに、ワークWを帯状レンズ部13に対して相対移動(ここでは、ワークWを環状形態をなした帯状レンズ部13の内側を通過)させるだけでワークWの焼入れ対象面Sの全域をムラ無くレーザ焼入れすることができる。このような作用効果は、上記のようなビームスポットBSを形成可能な帯状レンズ部23を用いれば、あとはレーザ発振器21から出射するレーザビームLBのビーム強度やワークWの移動速度等を適当に設定するだけでワークWの焼入れ対象面Sの面積の大小に関わらず同様に享受することができる。
According to the
従って、本発明に係るレーザ焼入れ装置19によれば、ワークWの焼入れ対象面Sの面積が大きい場合でも、焼入れ対象面Sのレーザ焼入れを効率良くかつ精度良く実行することができる。
Therefore, according to the
以上、本発明の一実施形態に係るレーザ焼入れ装置19およびレーザ焼入れ方法について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限られない。
Although the
例えば、以上で説明した実施形態では、真円形態の帯状レンズ部23(シリンドリカルレンズ)を使用するようにしたが、帯状レンズ部23は、図7に示すように、非真円形態とすることも可能である。すなわち、図7に示す帯状レンズ部23は、以上で説明した実施形態と同様に、それぞれが円弧状をなす4つのシリンドリカルレンズ24(24A〜24D)をワークWの周方向(焼入れ対象面Sの第1方向A)に沿って連ねて設けることで形成したものであるが、各シリンドリカルレンズ24A〜24Dの曲率(曲率半径)をワークWの外径面Waのそれとは異ならせることで非真円形態としている。
For example, in the embodiment described above, the strip-shaped lens portion 23 (cylindrical lens) having a perfect circular shape is used, but the strip-shaped
この場合、ワークWの外径面Waに形成される線状(円形)のビームスポットBSの強度がワークWの周方向で不均一になるのを回避するため、各シリンドリカルレンズ24(24A〜24D)には、長手方向の両端部と中央部とで焦点距離が互いに異なるもの、より具体的には、図8(a)〜(c)に示すように、長手方向の中央部から長手方向の端部に向けて焦点距離が徐々に遠くなるものを使用している。これにより、以上で説明した実施形態と同様に、ワークWの外径面Waを効率良くかつ精度良くレーザ焼入れすることが、すなわちワークWに焼入れ深さ(厚み)が均一の表面硬化層を形成することができる。 In this case, in order to prevent the intensity of the linear (circular) beam spot BS formed on the outer diameter surface Wa of the work W from becoming non-uniform in the circumferential direction of the work W, each cylindrical lens 24 (24A to 24D) ) Have different focal lengths at both ends in the longitudinal direction and the central portion, more specifically, as shown in FIGS. 8A to 8C, from the central portion in the longitudinal direction to the longitudinal direction. I am using a lens whose focal length gradually increases toward the end. As a result, similarly to the embodiment described above, the outer diameter surface Wa of the work W can be laser-quenched efficiently and accurately, that is, a surface hardened layer having a uniform quenching depth (thickness) is formed on the work W. can do.
また、以上で説明した実施形態では、ワークWを駆動側(駆動機構の駆動力を受けて移動する側)とし、帯状レンズ部23(レーザ照射装置20)を静止側としたが、これとは反対に、帯状レンズ部23を駆動側とし、ワークWを静止側としても構わない。
Further, in the embodiment described above, the work W is set to the driving side (the side that moves by receiving the driving force of the driving mechanism), and the band-shaped lens portion 23 (laser irradiation device 20) is set to the stationary side. On the contrary, the band-shaped
また、以上で説明した実施形態では、軸状のワークWの外径面Waを囲繞するように環状形態の帯状レンズ部23を配置し、円形のビームスポットBSをワークWの外径面Wa上に形成するようにしたが、帯状レンズ部23は、ワークWの軸方向に延びた直線状のビームスポットBSを形成するように、直線状形態をなすものとしても良い(図示省略)。この場合、「焼入れ対象面Sの第1方向A」はワークWの軸方向であり、「第1方向Aと交差(直交)する焼入れ対象面Sの第2方向B」はワークWの周方向である。要するに、この場合、ワークWの軸方向に延びた直線状の帯状レンズ部23に対し、ワークWをその軸線回りに相対回転させれば、以上で説明した実施形態と同様にしてワークWの表層部に筒状の表面硬化層を効率良くかつ精度良く形成することができる。係る構成を採用する場合、駆動機構としては、ワークWおよび帯状レンズ部23の何れか一方を他方に対して相対回転させるものが使用される。
Further, in the embodiment described above, the
また、以上では、ワークWの外径面Waをレーザ焼入れする(ワークWに筒状の表面硬化層を形成する)に際して本発明に係る技術手段を適用したが、本発明は、例えば図9に模式的に示すように、平坦面状をなした焼入れ対象面Sにレーザ焼入れを施す際にも適用することができる。 Further, in the above, the technical means according to the present invention was applied when laser quenching the outer diameter surface Wa of the work W (forming a tubular surface hardened layer on the work W). As schematically shown, it can also be applied when laser quenching is performed on the quenching target surface S having a flat surface shape.
図9は、平板状をなすワークWの上面にレーザ焼入れを施す場合の一例を模式的に示すものであり、焼入れ対象面Sの第1方向AをワークWの幅方向、第1方向Aと交差(直交)する焼入れ対象面Sの第2方向BをワークWの長手方向としている。この場合、帯状レンズ部23としては、第1方向Aの寸法Z以上の長手方向寸法L(図示例ではL>Zとしている)を有する線状(直線状)のビームスポットBSを焼入れ対象面S上に形成可能なものが使用され、駆動機構としては、ワークWと帯状レンズ部23とをワークWの長手方向に沿って相対移動させるものが使用される。
FIG. 9 schematically shows an example in which laser quenching is performed on the upper surface of the flat work W, and the first direction A of the surface S to be hardened is defined as the width direction of the work W and the first direction A. The second direction B of the quenching target surfaces S that intersect (orthogonally) is the longitudinal direction of the work W. In this case, as the band-shaped
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be further implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and further includes the equal meaning described in the scope of claims, and all modifications within the scope.
3 外側継手部材
5 軸部
19 レーザ焼入れ装置
20 レーザ照射装置
21 レーザ発振器
22 光学系
23 帯状レンズ部
23a ビーム入射面
24 シリンドリカルレンズ
25 光ファイバー
25a 出口側端部
26 コリメート部
A 第1方向
B 第2方向
BS ビームスポット
L 長手方向寸法
La 長手方向寸法
LB レーザビーム
LB’ 平行光
Q 表面硬化層
S 焼入れ対象面
W ワーク
Wa 外径面
3 Outer
Claims (6)
前記光学系は、前記焼入れ対象面の第1方向に沿って延び、前記第1方向の寸法Z以上の長手方向寸法Lを有する線状のビームスポットを前記焼入れ対象面上に形成する帯状レンズ部を有し、
前記レーザビームの出射時に、前記ワークが、前記帯状レンズ部に対し、前記第1方向と交差する前記焼入れ対象面の第2方向に沿って相対移動することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 A laser quenching device that quenches the quenching target surface by irradiating the quenching target surface of the work with a laser beam, and is arranged between the laser oscillator that emits the laser beam and the laser oscillator and the quenching target surface. In those equipped with an optical system
The optical system extends along the first direction of the quenching target surface, and forms a linear beam spot having a longitudinal dimension L equal to or larger than the first direction dimension Z on the quenching target surface. Have,
A laser quenching apparatus characterized in that when the laser beam is emitted, the work moves relative to the band-shaped lens portion along a second direction of the quenching target surface intersecting with the first direction.
前記焼入れ対象面の第1方向に沿って延び、前記第1方向の寸法Z以上の長手方向寸法Lを有する線状のビームスポットが前記焼入れ対象面上に形成されるように、帯状レンズ部を透過させたレーザビームを前記焼入れ対象面に照射しつつ、前記ワークを、前記帯状レンズ部に対して前記第1方向と交差する前記焼入れ対象面の第2方向に相対移動させることを特徴とするレーザ焼入れ方法。 When laser quenching the surface to be hardened of the work,
The strip-shaped lens portion is formed so that a linear beam spot extending along the first direction of the quenching target surface and having a longitudinal dimension L equal to or larger than the dimension Z in the first direction is formed on the quenching target surface. While irradiating the quenching target surface with the transmitted laser beam, the work is relatively moved in the second direction of the quenching target surface intersecting the first direction with respect to the band-shaped lens portion. Laser quenching method.
Priority Applications (1)
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