JPH0124202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ硬化方法および装置に関する。

一般に航空機用の平歯車等の高品質の鋼製品に
あつては消耗を最小限にし耐久性を持たせるため
他の歯車との接触面を硬化する必要がある。一
方、歯車の内部は衝撃を受けて破損しないよう非
硬化状態に置く必要がある。高品質の歯車の製造
には歯車の歯部の外形並びに歯高を損わず且適切
な硬度を与えるように浸炭、硬化若しくは誘導硬
化のいずれかの構成がとられる。

浸炭は炉中に低炭素鋼の部品を入れ炭素物質と
接しせしめて加熱することにより表層に炭素を浸
入させるものであり、炭素は低炭素鋼の表面から
内部に拡散し部品の表層が高炭素鋼に変換され
る。表層が高炭素鋼に変化した部品を次に炉より
取り出して冷却し、変換点以上の高温で迅速に熱
処理して焼き入れをすることにより高炭素鋼表層
をマルチンサイトを含む硬質の層とすると共に、
中心部は低炭素に維持して充分な耐衝性を持たせ
る。この場合加熱された部品に対しては周知の如
く気体や液体による急速冷却が必要であつた。

また浸炭においては、硬化対象部分以外を硬化
しないように部分的にマスキングする必要があり
且このマスキングを化学的に除去する要があつ
た。更に焼き入れ工程において部品に歪みが生
じ、これを矯正するため最終的に研磨処理が必要
となり、特に極めて高品質で製造公差の許容度が
厳しい航空機用歯車では高精度に研磨処理する必
要があつた。更にこの種の高品質の歯車の製造時
には焼き入れ作業時の歪みを最小限にするために
焼き入れダイスが用いられる。即ち歯車が、これ
を完全に固定し得る焼き入れダイスに入れられて
変換点以上の温度で加熱される。これにより焼き
入れ作業が行なわれた後歯車は焼き入れダイスか
ら取り出されることになる。

従つて、浸炭による硬化方法はエネルギー消費
量が大で作業が煩雑である上、極めてコスト高に
なつていた。また浸炭には作業に長時間を要する
上、炉、各種の部品に適合させ得る多様の焼き入
れダイス、マスキング装置並びに研磨装置の如き
別途の製造設備が必要であり、多様な欠点を伴つ
ていた。

浸炭に代わる硬化構成として誘導硬化が挙げら
れ、この誘導硬化においては部品が交流電流の通
電するコイル内に置かれる。電磁誘導により部品
内において急速に熱が発生し硬化が生じ、この硬
化層の厚さはコイル内の電流の周波数により調節
され得る。且部品は焼き入れされるが誘導硬化に
おいて既に部品に歪みが生じ最終的に研磨処理が
必要となり、従つて誘導硬化にあつても作業に長
時間を要する上、コスト高になつていた。

一方工業用のレーザの独特の特性を利用して鋼
材等の部品の表面の急速硬化を図ることができ
る。レーザ光線が当てられる表面には前処理とし
て吸収性の被覆が施されレーザ光線により硬化さ
れる部品内部の熱エネルギーの伝達が促進せしめ
られる。部品表面の急速加熱にレーザを用いる場
合、表層のみが加熱されるから従来の硬化構成の
如く気体若しくは液体による冷却が不要となる。
部品においてはレーザにより加熱される表層と部
品の大部分の他部との間に極めて高い温度差が生
じるから実際上焼き入れを行なつたと同様にな
る。これにより部品は単一の作業工程により加熱
硬化され、浸炭や誘導硬化の如く気体若しくは液
体を利用して焼き入れする要がないから、極めて
簡便である。

従来歯車等の部品表面の熱処理に工業用レーザ
を用いる構成が、例えば米国特許第4250372号並
びに4250374号に開示されている。米国特許第
4250374号には単一のレーザ光線を用いた歯車の
硬化構成が開示されており、一方米国特許第
4250372号には歯車の歯部を加熱するために２以
上のレーザ光線を用いる構成が開示されている。

しかしながら、上記の２件の米国特許には共通
して実用性に乏しい点がある。即ちこれらの硬化
構成にあつては歯車の一の歯部歯面とこれと隣接
する歯面並びに両歯面間の底部を含む歯部のＶ字
状の谷部全体を硬化し、次いで次段のＶ字状の谷
部を硬化するが歯車の一つの歯部の歯面を硬化し
た後反対側の歯面を硬化する際、この反対側の歯
面の硬化時に生じた熱により前段の歯面の一部の
強度が低下する危惧があつた。従つて低品質の歯
車以外には適用できなかつた。

従つて上記２米国特許によつて浸炭に代わる構
成を提供できるものの低品質の歯車以外に適用で
きないから非実用的であつた。即ち航空機用の高
品質が要求される歯車は上記２米国特許に開示さ
れた構成によつては製造不可能であつた。

また米国特許第4250372号に開示された２つの
レーザ光線を与える構成では極めて僅かな寸法誤
差があつても２光線相互間の強度に差異を生じ、
この２レーザ光線による加熱熱に差ができ不都合
であつた。且２つの別個のレーザ源を用いる場
合、装置が煩雑となる上コスト高となつていた。
従つてレーザを歯車等の部品の表面硬化に適用す
る場合はこれらの欠点を除去する新たな硬化構成
が望まれていた。

しかして本発明においては単一のレーザ光線を
正確に２つの同一の光線に分割し、歯車の一の歯
部の両歯面に２つの光線を同時に照射する同期光
線発生装置が適用される。歯車の一の歯部の両歯
面を単一工程で硬化することにより歯車の歯部に
焼き戻しが生ずる危惧を除去できる。また歯車の
歯部を２つ置きに硬化させ、次いで硬化された歯
部間の歯部を順次硬化することにより歯車の一部
に熱が蓄積され、焼き戻しが生ずることも除去さ
れる。

更に２つに分割された光線を用いることによ
り、光線を正確に歯車の歯部に向けることがで
き、且２つの光線により歯車の歯部表面が均一に
硬化されるように歯部を照射できる。

本発明のレーザ硬化構成で硬化されず、所望に
応じて浸炭処理で硬化する必要のある部分は歯車
の歯部間の歯部の谷底部と歯先だけである。この
場合硬化されない谷底部は極めて狭い領域であり
且歯車において負荷の加わらない部分であると共
に歯先は実際上作用しない部分であるから硬化し
なくとも問題はない。

本発明の同期光線発生装置には全面積の実質的
に半分を占める孔を有した回転ホイールが採用さ
れる。この場合、レーザ光線は回転ホイールの表
面に向つて照射されたとき半分の光線がホイール
を通過するように設けられる。またレーザ源に向
いた回転ホイール表面は高反射機能が持たせられ
孔を通過しない実質的に半分の光線が回転ホイー
ルにより反射される。即ちレーザ源からのレーザ
光線をある角度をもつて置かれた回転ホイールに
照射することにより回転ホイールの孔を通過する
光線と、ホイールにより反射される光線との２つ
の同一の分割光線が得られることになる。

次いで２つの光線は焦点レンズと照射位置を定
める鏡体を経て、歯車の歯部の表面を照射する。
この場合一方の光線が歯車の一の歯部の一歯面
を、また他方の光線が同一の歯部の他面を照射す
る。両光線は歯車の歯部の全てに当り得るように
軸方向に対し直角方向から歯車に対し照射され
る。

上述のような構成をとることにより、硬化され
る表面のみが加熱されるので、浸炭処理構成の如
く多大のコストがかからず、硬化表面のみ加熱さ
れるため加熱時に歪みを来たさず歪矯正のための
研磨が不要である。

更にレーザ硬化構成によれば作業時間を短かく
でき且単一の作業で硬化を実現できるため時間と
労力を大巾に低減し得る。またレーザ光線による
硬化構成は浸炭、あるいは誘導硬化構成に比し廉
価にできる。実際上本発明により高品質の歯車の
製造費用を40％低減し得た。

且本発明のレーザ光線による歯車等の硬化構成
によれば、上記米国特許第4250372号並びに第
4250374号に開示された構成において生じていた
焼き戻し現象を完全に除去し得る。

本発明においては２つのレーザ光線を全く均一
になし得るから本発明による光線分割構成は極め
て高度のものといえる。また本発明によれば従来
の伝導式光線分割装置の如く光線の入射角の変化
によつて動作状態が大きく左右されない。即ち角
錐状反射体を用いて光線を分割するというような
周知の構成では入射角の変化により２つの光線の
特性が変化することになり、両光線の強さが均一
ではなくなる。実際上両光線のエネルギー差は全
エネルギーの数パーセントに達することもある。

加えて本発明によれば大規模な装置を必要とせ
ず、高コストを招くことなく各種の部品の表面硬
化に適用でき、特にサイズの異なつた歯車に迅速
に対応でき、且、全機構をコンピユータにより管
理できる。総じて本発明によれば従来技術に比し
低コストで、省エネルギー化を図ると共に作業工
数を大巾に低減し得、且製品の均一化を充分に図
る等々の顕著な効果を期待できる。

以下、本発明を添付の図面に沿つて説明する。

先ず本発明の理解を図るために歯車等での機械
部品における表面硬化の実現にレーザを使用した
従来例について述べる。第１図を参照するに単一
のレーザ光線を用いて一の歯部面毎に硬化するよ
うに歯車１０の複数の歯のうち一の歯部１２を硬
化せしめる状態が示されている。歯車の歯部１２
の右歯面１４はレーザ照射によつて既に硬化さ
れ、図示の状態においては歯部１２の左歯面１６
がレーザ光線２０の照射により硬化されている。
この場合歯車１０の歯部の巾が不充分であると、
歯部１２の左歯面１６を硬化する際レーザ光線２
０により発生する熱によつて前記歯部１２の既に
硬化された右歯面１４の一部２２が焼き戻しされ
ることになる。従つてこの焼き戻された部分２２
は所定の硬度を持たなくなり、過度の負荷が加わ
らなくとも通常の作業状態で摩耗し易くなる。即
ち第１図に示す如く個別に歯部の面毎に硬化を図
る構成においては充分な硬化作用を得れなかつ
た。

第２図を参照するに、米国特許第4250374号に
開示された歯車の歯部の硬化構成が示されてい
る。この構成においては歯車３０のＶ字状の谷部
全体が１回で硬化されるものであり、これと同様
の構成が米国特許第4250372号にも開示されてい
る。第２図に示されている硬化工程の前段におい
ては第１の歯部３４と第２の歯部３６間の第１の
Ｖ字状の谷部３２がレーザ光線の照射によつて硬
化されている。

図示の状態ではレーザ光線４０により第２の歯
部３６と第３の歯部４４間の第２のＶ字状の谷部
４２が照射されている。即ち第２の歯部３６と第
３の歯部４４間の第２のＶ字状の谷部４２がレー
ザ光線４０による発生熱で硬化せしめられるが、
一方第２のＶ字状の谷部４２の焼き入れ後冷却す
る際、硬化時に発生した熱により先に硬化された
Ｖ字状の谷部３２の一部４６が焼き戻しされる。
この焼き戻しを受けた部分４６は充分な耐力が損
われる。従つて第２図に示されるような上記２件
の米国特許に開示された構成によつても高品質
の、歯車を提供できない危惧があつた。

しかして第３図を参照し本発明の原理を説明す
るに、本構成においては歯車５０を第１のレーザ
光線５２と第２のレーザ光線５４で硬化せしめ
る。第３図に示される硬化工程の前段においては
第１の歯部６０はその右歯面６２と左歯面６４の
両方が対をなす第１のレーザ光線５２と第２のレ
ーザ光線５４の照射により既に硬化されている。

図示の状態では、第１のレーザ光線５２と第２
のレーザ光線５４により第２の歯部７４の右歯面
７０と左歯面７２が照射されている。この場合第
２の歯部７４の両歯面７０，７２は第１、第２の
レーザ光線５２，５４により同時に加熱されるた
め、両歯面７０，７２はいずれも焼き戻しを来た
さず適切に硬化され得る。ここで焼き入れ時に外
部から空気あるいは水液を導入することは、非常
に精巧な歯車の硬化時以外では不要である。

このとき第１の歯部６０と第２の歯部７４間の
谷底部８０が焼き戻しされる危惧がある。即ち第
２の歯部７４の右歯面７０に第１のレーザ光線５
２を照射する際第１の歯部６０の左歯面６４の硬
化部分の僅かの部分が焼き戻しされる可能性があ
る。しかしながら谷底部８０に焼き戻しが生じて
も谷底部は機械的な接触面を構成せず、負荷は
左，右歯面に加わるから大きな問題とはならな
い。

上述から明らかなように歯車の歯部を硬化する
最良の構成は両歯面に２レーザ光線をもつて同時
に照射すること、即ち機能上重要な硬化部分の焼
き戻しを避けるため各歯面を同一作業工程におい
て硬化せしめることにある。歯車に一対の光線を
照射する構成の第１の方法は２つのレーザ装置を
使用することが挙げられる。

しかしながらこの構成では２つのレーザ装置を
有するから製造コストが過大となり且装置が大型
化する欠点があつた。また歯車の歯部の均一な外
形、歯の深さを損なわず且硬度の一定した歯面を
与えるには一対のレーザ光線５２と５４の物理的
特性をでき得る限り同一に近い状態にする必要が
ある。この場合単一のレーザ光線を１対の光線に
完全に分割することにより実質的に同一の物理的
特性を有する２つの光線を得ることは理解されよ
う。

単一のレーザ光線を２分割するものとして高精
度のピラミツド型の分割器が既に提案されてい
る。このような機械的な分割器においては分割器
によりレーザ光線の中心点を定める必要がある。
レーザ光線が高精度に２分割されず、両者間に若
干の誤差があつても分割された２つの光線相互に
は硬化作用を与える際大きな差異となる。従つて
実際上この種の既提案の分割器は工場生産が不可
能であり、実験室段階にとどまらざるを得なかつ
た。

本発明によれば、これらの欠点を解決し且第３
図の如き１対のレーザ光線５２，５４により歯車
等を硬化可能な構成が提供され得る。

本発明の好適な実施例を示す第４図を参照して
これを詳述するに、本発明のレーザ硬化装置には
同期光線発生機１００が包有されており、同期光
線発生機１００はレーザ源１０６から放射される
高出力のレーザ光線１０４を分割し、焦点の合つ
た一対のレーザ光線１１０，１１２として出力す
る部材群が組み込まれたハウジング１０２を具備
している。前記レーザ光線１１０，１１２は歯車
１１６の歯部１１４表面を硬化すべく歯部１１４
の歯面に照射される。

この場合レーザ源１０６から放射されたレーザ
光線１０４は第６図に詳示するような回転ホイー
ル１２０に向けられる。回転ホイール１２０自体
はその中心１２４を貫通する軸１２４に装着され
ている。また第６図に示す如く回転ホイール１２
０には扇状部１３２によつて区画された３つの扇
状の孔１３０が具備され、且夫々の扇状部１３２
と孔１３０とは中心１２４を挾んで対称に位置す
る、即ち中心１２４に対し回転対称をなすように
設けられている。回転ホイール１２０の扇状部１
３２は鏡面の如き高反射性を持つように設けら
れ、特に高反射性の金若しくは銀メツキされるか
あるいは回転ホイール１２０全体を銅、タングス
テン又はモリブデンで形成することが好ましい。
実際上は反射性物質であつても極く少量（即ち１
〜２％）レーザ光線１０４を吸収してしまうの
で、扇状の孔１３０は扇状部１３２より面積が僅
かに小さくされている。これにより回転ホイール
１２０がレーザ光線１０４の放射路において回転
される時、２つの等しいレーザ光線、即ち回転ホ
イール１２０の孔１３０を通過する第１の光線１
７０と回転ホイール１２０の扇状部１３２により
反射された第２の光線１７２が発生され得る。

回転ホイール１２０を固設した軸１２２は、第
５図に示す如き回転支持体１４０に回転可能に装
着される。即ち回転支持体１４０は底部１４２と
アーム部１４４，１４６とが包有され、且アーム
部１４４，１４６には各々軸受１５０，１５２が
装着されている。従つて回転ホイール１２０は軸
１２２を介して回転支持体１４０に付設された軸
受１５０，１５２間に回転自在に装荷されること
になる。また回転支持体１４０の底部１４２には
複数の取付穴１５４が具備されており、取付穴１
５４にボルト１５６を挿通させて回転支持体１４
０をハウジング１０２に固定され得る。

またこの場合回転ホイール１２０は、軸１２２
の一端に装荷されたプーリ１６４に懸架される駆
動ベルト１６２を介してモータ（図示せず）によ
り回転される。モータは回転ホイール１２０を毎
分1000回転以上の極めて高速で回転させ得る。

上述の構成によりレーザ源１０６から放射され
たレーザ光線１０４は、２つの同一の光線として
回転ホイール１２０を通過する第１の光線１７０
と回転ホイール１２０の反射面により反射される
第２の光線１７２に円滑に分割されることにな
る。次いで第１の光線１７０と第２の光線１７２
は各々焦点レンズ１７４，１７６を通過するよう
に設けられている。この焦点レンズ１７４，１７
６には光束が円筒状に集中されるように機能する
球面状若しくは光束が線状に集中されるように機
能する円筒状のものかあるいは光束が線状に集中
されると共にこの集中される位置を変化し得るよ
う機能する球面状のものと円筒状のものの組合体
のいずれも採用できるが、前述の組合体の焦点レ
ンズ１７４，１７６を用いることが好ましい。

第１、第２の光線１７０，１７２は夫々焦点レ
ンズ１７４，１７６を通過した後平坦な鏡体に向
つて照射されこの鏡体はコンピユータにより調節
される水平器台上に装着される。即ち第１の光線
１７０はモータ１８４により位置決めされる水平
器台１８２に装着された鏡体１８０において反射
される。一方第２の光線１７２は、モータ１９４
により位置決めされる水平器台１９２上に装着さ
れた鏡体１９０で反射される。また各モータ１８
４，１９４は形状の異なる歯車に適用し得るよう
に光線の位置を迅速に修正可能にコンピユータに
より調節され得る。

更に第１、第２の光線１７０，１７２は孔１９
６を通つてハウジング１０２外に送出され、各々
光線１１０，１１２として歯部１１４に照射され
る。この場合光線１１０，１１２は歯部１１４の
歯面１インチ（2.54cm）平方に対し1000〜100000
ワツトの出力をもつて照射されるように、焦点を
合わせて照射位置が特定される。

また光線１１０，１１２は歯車１１６にその軸
方向に対し直角に照射され、一の歯部１１４全体
が照射されることになる。レーザの光線１１０，
１１２を歯車１１６に対しその軸線に直角に照射
するにはレーザ源１０６側を変位させることな
く、歯車１１６を軸回転させればよい。光線は歯
部１１４の角隅部を溶融しないように歯車１１６
の端部から約1/8インチ（約0.3cm）手前において
焦点が合うように設定される。これにより歯車１
１６の歯部全体が熱伝導により充分硬化され得
る。且歯車１１６は適切な位置決めしてからレー
ザ源１０６を付勢すると同時に回転される。周知
のコンピユータシステムに簡単にプログラムでき
る歯車の構成に応じて全作業工程をコンピユータ
により調節しつつ実行できる。

また焼き戻しを避けるためには第１回の回転時
に歯車１１６の歯部１１４を２つおきに硬化し、
次に第２回の回転時に第１図の回転時に硬化せし
めた歯部の隣りの歯部のみを硬化し更に第３回の
回転時に残りの歯部を硬化することが好ましい。
各歯部を順次硬化せしめないことにより歯車の小
さな領域に過熱を生じることが避けられ得、歯部
の歯面の焼き戻しの危惧を払拭できる。またこの
構成により歯車の歯部は自然冷却で充分冷却され
得、極めて精巧な歯車に対してのみ気体や水液に
よる冷却作用が必要となる。

しかして本発明によれば浸炭、硬化作業におい
て消費エネルギーを増大させず、且設備に掛る費
用も最少限に抑え得る歯車の硬化構成を実現でき
る。

また本発明の硬化構成は例えばベアリングなど
他の部品の硬化にも適用可能である。且上述の同
期光線発生機１００は好適な一実施例を示すもの
に過ぎず、例えばその光学系は同一の機能を有す
る他の構成に置換できる。例えば、鏡体を焦点機
能を持つ鏡体に替えれば焦点レンズは不要とな
る。また焦点レンズは鏡体と歯車との間の反射路
に設置することも可能である。

上述のように構成された本発明によれば、歯車
の歯部の硬化に適用して従来の欠点を実質的に不
利益を生ずることなく除去でき、浸炭、硬化に要
するエネルギーも最少限にし得、実際上高品質の
歯車を40％コストダウンして製造可能である。即
ち本発明によれば所定の形状を損うことなく充分
な強度と耐久性を持つ高品質の硬化面を供するこ
とができ、総じて量産性に富み、生産性が高く安
価にできる等々の顕著な効果を実現する。

本発明の実施態様を簡略に記載すれば次の通り
である。

１ レーザ光線を送出する工程と、レーザ光線を
周期的に機械的に遮断し、且レーザ光線を第１
の部分として周期的に通過させる工程と、レー
ザ光線の機械的に遮断された部分を反射してレ
ーザ光線の第１の部分と実質的に同一の強さの
第２の部分を得る工程と、レーザ光線の第１の
部分を焦点合せして硬化対象部の第１の面を照
射する工程とレーザ光線の第２の部分を焦点合
せして硬化対象部の第２の面を照射する工程
と、硬化対象部の第１、第２の面を横切る方向
にレーザ光線を当て第１、第２の面の表層を熱
する工程とを包有してなる、第１の面と第２の
面とが離間した硬化対象部第１、第２の面を同
時に硬化するレーザ硬化方法。

２ 硬化対象部が歯車の歯部であり、第１の面が
歯部の作用面であり、第２の面が歯部の他の作
用面である上記第１項記載のレーザ硬化方法。

３ 上記第１項記載の全工程を歯車の複数の歯部
を硬化するように繰り返してなる上記第２項記
載のレーザ硬化方法。

４ 歯車の全歯部を３歯部１組にして第２の歯
部、第３の歯部を第１の歯部の硬化に続き順次
硬化し歯車の一部に熱が蓄積することを防ぎ
つゝ一は歯部を他の歯部の加熱時に硬化してな
る上記第３項記載のレーザ硬化方法。

５ 上記第２項記載の方法により硬化された作用
面を有する歯車の歯部。

６ レーザ光線を送出する工程と、前記レーザ光
線を２つの実質的に同一の光線に分割する工程
と、前記の実質的に同一の２つのレーザ光線を
歯車の歯部の作用面に焼きもどしを起こすこと
なく照射して歯車の歯部を硬化する工程とを包
有してなる歯車の歯部のレーザ硬化方法。

７ 第１レーザ光線を送出する工程と、第１のレ
ーザ光線の光路を選択的に且周期的に遮断して
第１のレーザ光線を実質的に同一強さの第２の
レーザ光線並びに第３のレーザ光線に分割する
工程と、第２のレーザ光線の焦点合せを行ない
歯車の歯部の一側を照射する工程と、第３のレ
ーザ光線の焦点合せを行ない歯車の歯部の他側
を照射する工程と、第２のレーザ光線と第３の
レーザ光線を歯車の歯部を横切るように当て歯
部の凹表面を一様に熱する工程とを包有してな
る歯車の歯部のレーザ硬化方法。

８ レーザ光線を送出する工程とレーザ光線の光
路に、レーザ光線の第１の部分が通過する孔を
有し且孔間の部分の高反射性面によりレーザ光
線の第２の部分を反射せしめると共に第１、第
２の部分を同一の強さになすように回転ホイー
ルを挿入する工程と、レーザ光線の第１の部分
の焦点合せを行ない歯車の歯部の一側を照射す
る工程と、レーザ光線の第２の部分の焦点合せ
を行ない歯車の歯部の他側を照射する工程とを
包有してなる歯車の歯部のレーザ硬化方法。

９ 回転ホイールと、レーザ光線源からのレーザ
光線の第１部分並びに第２の部分を、焦点合せ
を行なつて歯車の各歯部の第１の側面並びに第
２の側面に照射する装置と、レーザ光線の第１
部分並びに第２の部分の焦点合せされ照射され
たレーザ光線を歯車の歯部を横切る方向に当て
る装置とを備え、前記回転ホイールは孔を有す
ると共にレーザ光線源からのレーザ光線の光路
に位置し、レーザ光線の第１の部分が孔を通過
せしめられ、レーザ光線の第２の部分が回転ホ
イールの孔と別表面部で反射され、レーザ光線
の第１、第２の部分が実質的に同一の強さにさ
れてなるレーザ硬化装置。

10 実質的に同一の強さのレーザ光線を送出する
工程と、２つの実質的に同一の強さのレーザ光
線を歯車の歯部の両作用面に同時に照射して歯
車の歯部の作用面に焼きもどしを起こすことな
く硬化する工程を包有する歯車の歯部のレーザ
硬化方法。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の説明図、第３図は
本発明の原理説明図、第４図は本発明による装置
の一実施例の簡略平面図、第５図は同部分拡大斜
視図、第６図は同部分拡大平面図である。 １０……歯車、１２……歯部、１４……右歯
面、１６……左歯面、２０……レーザ光線、２２
……部分、３０……歯車、３２……Ｖ字状部、３
４……第１の歯部、３６……第２の歯部、４０…
…レーザ光線、４２……第２のＶ字状の谷部、４
４……第３の歯部、４６……部分、５０……歯
車、５２……第１のレーザ光線、５４……第２の
レーザ光線、６０……第１の歯部、６２……右歯
面、６４……左歯面、７０……右歯面、７２……
左歯面、７４……歯部、８０……谷底部、１００
……同期光線発生機、１０２……ハウジング、１
０４……レーザ光線、１０６……レーザ源、１１
０，１１２……レーザ光線、１１４……歯部、１
１６……歯車、１２０……回転ホイール、１２２
……軸、１２４……中心、１３０……孔、１３２
……扇状部、１４０……回転支持体、１４２……
底部、１４４，１４６……アーム部、１５０，１
５２……軸受、１５４……取付穴、１５６……ボ
ルト、１６２……駆動ベルト、１６４……プー
リ、１７０……第１の光線、１７２……第２の光
線、１７４，１７６……焦点レンズ、１８０……
鏡体、１８２……水平器台、１８４……モータ、
１９０……鏡体、１９２……水平器台、１９４…
…モータ、１９６……孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光線を送出する工程と、レーザ光線を
   実質的に周期的に遮断するように機械的な遮蔽体
   を高速でレーザ光線の光路に挿入する工程と、レ
   ーザ光線を遮蔽体により遮断しないときレーザ光
   線を第１の光路に進行させる工程と、遮蔽体に具
   備された反射面により遮断したレーザ光線を第２
   の光路に進行させると共に第１の光路におけるレ
   ーザ光線と第２の光路におけるレーザ光線とを実
   質的に同一の強さを持たせて進行させる工程と、
   第１の光路のレーザ光線を硬化対象部の一側に向
   ける工程と、硬化対象部の一側に向ける第１の光
   路のレーザ光線に対し所定の強さと大きさを持た
   せるように焦点合せを行なう工程と、第２の光路
   のレーザ光線を硬化対象部の他側に向ける工程
   と、硬化対象部の他側に向ける第２の光路のレー
   ザ光線に対し所定の強さと大きさを持たせるよう
   に焦点合せを行なう工程と、第１、第２のレーザ
   光線を硬化対象部に対し横切る方向に当てゝなる
   工程とを包有してなる、硬化対象部の二側を同時
   に硬化するレーザ硬化方法。 ２ 遮蔽体をレーザ光線の光路に挿入する工程は
   レーザ光線の光路上に位置せしめた、少くとも１
   つの孔を有する回転ホイールを高速で回転させる
   工程を包有し、レーザ光線を回転ホイールの孔を
   経て通過させて第１の光路へ送ると共に、回転ホ
   イールに具備させた孔以外の部分でなる反射面を
   レーザ光線の光路に対しある角度をもつて配設
   し、前記レーザ光線を反射して第２の光路へ送つ
   てなる特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方
   法。 ３ 銅、タングステン、モリブデンのいずれか一
   でなる回転ホイールを回転してなる特許請求の範
   囲第２項記載のレーザ硬化方法。 ４ 反射面に金，銀メツキのいずれか一を施した
   遮蔽体をレーザ光路に挿入してなる特許請求の範
   囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ５ 第１の光路のレーザ光線を硬化対象部に向け
   る工程には第１の光路上に鏡体を置き、第１の光
   路を進行するレーザ光線を硬化対象部に向けて反
   射する工程と、硬化対象部品の大きさに合わせて
   コンピユータにより調節されるモータにより鏡体
   を位置決めする工程とを包有してなる特許請求の
   範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ６ 第２の光路のレーザ光線を硬化対象部に向け
   る工程には第２の光路上に鏡体を置き、第２の光
   路を進行するレーザ光線を硬化対象部に向けて反
   射する工程と、硬化対象部品の大きさに合わせて
   コンピユータにより調節されるモータにより鏡体
   を位置決めする工程を包有してなる特許請求の範
   囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ７ 第１の光路のレーザ光線に対し焦点合せを行
   なう工程には第１の光路に円筒状レンズと球面状
   レンズの両方を置き、円筒状レンズと球面状レン
   ズとにより硬化対象部に照射されるレーザ光線の
   焦点合せを行ない且光束が線状で且長さが可変の
   レーザ光線になしてなる工程を包有する特許請求
   の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ８ 第２の光路のレーザ光線に対し焦点合せを行
   なう工程には第２の光路に円筒状レンズと球面状
   レンズの両方を置き、円筒状レンズと球面状レン
   ズにより硬化対象部に照射されるレーザ光線の焦
   点合せを行ない且光束が線状で且長さが可変のレ
   ーザ光線になしてなる特許請求の範囲第１項記載
   のレーザ硬化方法。 ９ 焦点合せを行なう工程並びにレーザ光線を硬
   化対象部に向ける工程を鏡体によつて同時に行な
   つてなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ レーザ光線を硬化対象部に向ける工程には
   硬化対象部の端縁部の溶融を避けるように端縁部
   から離れた個所にレーザ光線を照射する工程が包
   有されてなる特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   硬化方法。 １１ レーザ光線を送出する工程はレーザ光線を
   硬化対象部品上に照射するとき開始し、硬化完了
   時に終了してなる特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ硬化方法。 １２ 硬化対象面を光吸収物質により被覆し、第
   １、第２のレーザ光線から硬化対象部へのエネル
   ギー伝達を促進する工程を包有してなる特許請求
   の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 １３ レーザ光線源から送出されるレーザ光線を
   高反復速度で周期的に遮断し且レーザ光線の一部
   を第１の光路に通過可能な遮蔽装置と、遮蔽装置
   に付設されレーザ光線を遮断すると共に第２の光
   路に反射せしめ、第２の光路に進行するレーザ光
   線の他部を第１の光路に進行するレーザ光線の一
   部に対し実質的に同一強さにする反射装置と、第
   １の光路のレーザ光線を歯車の一の歯部の一側に
   照射する第１の照射装置と、第１の光路における
   レーザ光線の焦点合せを行なつて所定の強さにし
   第１の光路のレーザ光線を歯車の歯部の一側に対
   し横切る方向に当てると共に第１の光路のレーザ
   光線を所定の断面を持つようになす第１のレンズ
   装置と、第２の光路のレーザ光線を歯車の歯部の
   一の歯部の他側に照射する第２の照射装置と、第
   ２の光路におけるレーザ光線の焦点合せを行なつ
   て所定の強さにし第２の光路のレーザ光線を歯車
   の歯部の他側に対し横切る方向に当てると共に第
   ２の光路のレーザ光線を所定断面を持つようにな
   す第２のレンズ装置と、歯車の歯部と第１、第２
   光路とを所定の位置関係にする作動装置とを備え
   てなるレーザ硬化装置。 １４ 遮蔽装置は少くとも１つの孔を有する回転
   ホイールを備え、回転ホイールがレーザ光線の光
   路に挿入され、第１の回転角位置にある時にレー
   ザ光線が孔を通過し第１の光路に進行可能に設け
   られてなる特許請求の範囲第１３項記載のレーザ
   硬化装置。 １５ 反射装置はレーザ光線源からのレーザ光線
   の光路に向いた鏡面を有し、鏡面は回転ホイール
   が第２の回転角位置にある時にレーザ光線を遮断
   し、第２の光路へと反射するように設けられてな
   る特許請求の範囲第１４項記載のレーザ硬化装
   置。 １６ 鏡面は高反射性の金、銀のいずれか一でメ
   ツキされてなる特許請求の範囲第１５項記載のレ
   ーザ硬化装置。 １７ 銅、タングステン、モリブデンの一で形成
   された回転ホイールを具備してなる特許請求の範
   囲第１４項記載のレーザ硬化装置。 １８ 複数の孔を有し、少くとも毎分1000回転の
   速度で回転される回転ホイールを具備してなる特
   許請求の範囲第１４項記載のレーザ硬化装置。 １９ 第１の照射装置は変位可能な鏡体を備え、
   第１の光路からのレーザ光線を寸法の異なる歯車
   に合わせて歯車の歯部に照射可能に設けられてな
   る特許請求の範囲第１３項記載のレーザ硬化装
   置。 ２０ 第２の照射装置は変位可能な鏡体を備え、
   第２の光路からのレーザ光線を寸法の異なる歯車
   に合わせて歯車の歯部に照射可能に設けられてな
   る特許請求の範囲第１３項記載のレーザ硬化装
   置。 ２１ 第１のレンズ装置は円筒状レンズと球面状
   レンズを組合せてなり、歯車の歯部に光束が線状
   で長さが可変のレーザ光線を照射可能に設けられ
   てなる特許請求の範囲第１３項記載のレーザ硬化
   装置。 ２２ 第２レンズ装置は円筒状レンズと球面状レ
   ンズを組合せてなり、歯車の歯部に光束線状で長
   さが可変のレーザ光線を照射可能に設けられてな
   る特許請求の範囲第２１項記載のレーザ硬化装
   置。