JP2023028063A - Laser hardening apparatus - Google Patents

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Hirofumi Harada
武志 村木
Takeshi Muraki
昭宏 鈴木
Akihiro Suzuki
真宏 高林
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Abstract

To provide a laser hardening apparatus capable of improving accuracy of hardening treatment by preventing overheating when a laser beam is applied to a workpiece.SOLUTION: A laser hardening apparatus 100 includes a laser drive unit 114 that controls an operation of a laser light source 110. The laser drive unit 114 includes a laser control unit 114a that controls an intensity (an output value) of a laser light L, an output value storage unit 114b that stores a hardening output value, and an operation panel 114c. The hardening output value is constituted by a magnitude with respect to the intensity of the laser light L that can heat a surface of a workpiece WK to a hardening temperature. The laser hardening apparatus 100 stores the hardening output value in the output value storage unit 114b by executing a hardening output value setting subprogram. When the laser hardening apparatus 100 irradiates the workpiece WK with the laser light L, the laser hardening apparatus 100 emits the laser light L according to the hardening output value stored in the output value storage unit 114b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被加工物に対してレーザ光を照射することにより被加工物に対して焼入れ処理を行うレーザ焼入れ装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser hardening apparatus that hardens a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam.

従来から、炭素鋼などの被加工物の表面にレーザ光を照射することによりレーザ光を照射した部分をオーステナイト状態まで加熱して焼入れ処理を行うレーザ焼入れ装置が知られている。この場合、被加工物におけるオーステナイト状態まで加熱された部分の急冷は、レーザ光が通過した後における被加工物の内部や周辺への熱拡散および熱伝導によって自己的に行われる。例えば、下記特許文献１には、レーザ光を照射した被加工物の加熱部分の温度に応じてレーザ光の出力を増減させるようにしたレーザ焼入れ装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a laser quenching apparatus that irradiates a surface of a workpiece such as carbon steel with a laser beam and heats the irradiated portion to an austenitic state for quenching. In this case, the quenching of the portion heated to the austenite state in the work piece is performed automatically by heat diffusion and heat conduction into and around the work piece after the laser beam has passed through. For example, Patent Literature 1 below discloses a laser hardening apparatus that increases or decreases the output of laser light according to the temperature of a heated portion of a workpiece irradiated with laser light.

特開平３－５６６１５号公報JP-A-3-56615

しかしながら、上記特許文献１に示されたレーザ焼入れ装置においては、被加工物に対してレーザ光の照射直後に加熱部分の温度が焼入れに適した温度よりも高くなるオーバーシュートが生じて被加工物が溶融してしまうことがあり、焼入れ処理の精度が低下するという問題があった。 However, in the laser hardening apparatus disclosed in Patent Document 1, an overshoot occurs in which the temperature of the heated portion becomes higher than the temperature suitable for hardening immediately after irradiation of the laser beam to the workpiece, and the workpiece is may be melted, and there is a problem that the accuracy of the quenching treatment is lowered.

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、被加工物に対してレーザ光を照射した際に過熱されることを防止して焼入れ処理の精度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にある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above problems, and an object of the present invention is to prevent overheating of a workpiece when it is irradiated with a laser beam, thereby improving the accuracy of the quenching process. An object of the present invention is to provide a hardening device.

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物の表面にレーザ光による光スポットを形成して同表面の焼入れ加工を行うレーザ焼入れ装置において、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光の出力を制御する制御装置と、被加工物の表面を焼入れ温度まで加熱することができるレーザ光の出力値である焼入れ出力値を記憶する焼入れ出力値記憶部とを備え、制御装置は、焼入れ出力値で被加工物に対してレーザ光の出射を開始することにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a laser quenching apparatus for quenching the surface of a workpiece by forming a light spot with a laser beam on the surface of the workpiece, comprising: a laser light source for emitting a laser beam; a control device for controlling the output of laser light emitted from a light source; In addition, the control device starts emitting the laser beam to the workpiece at the hardening output value.

このように構成した本発明の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、被加工物の表面を焼入れ温度まで加熱することができるレーザ光の出力値である焼入れ出力値でレーザ光の照射を開始するため、被加工物におけるレーザ光の照射部分が焼入れ温度を超えて過熱されることを防止することができ、焼入れ処理の精度を向上させることができる。また、本発明に係るレーザ焼入れ装置によれば、被加工物の表面を迅速に焼入れ温度まで加熱することができる。 According to the features of the present invention configured as described above, the laser hardening apparatus starts irradiation of the laser beam at the hardening output value that is the output value of the laser beam that can heat the surface of the workpiece to the hardening temperature. Therefore, it is possible to prevent the portion of the workpiece to be irradiated with the laser beam from being overheated beyond the quenching temperature, thereby improving the accuracy of the quenching process. Moreover, according to the laser hardening apparatus according to the present invention, the surface of the workpiece can be rapidly heated to the hardening temperature.

ここで、被加工物の表面を焼入れ温度まで加熱することができる焼入れ出力値とは、レーザ光の出力を変化させることなく被加工物の表面を焼入れ温度の下限以上かつ上限以下まで加熱することができる出力である。この場合、焼入れ出力値は、被加工物の表面を焼入れ温度まで加熱した後、この温度を維持できる出力値と経時的に焼入れ温度以下に低下してしまう出力値とがある。 Here, the quenching output value capable of heating the surface of the workpiece to the quenching temperature means that the surface of the workpiece is heated to the lower limit or higher and the upper limit of the quenching temperature without changing the output of the laser beam. is the output that can be In this case, the quenching output value includes an output value that can maintain this temperature after the surface of the workpiece is heated to the quenching temperature, and an output value that decreases below the quenching temperature over time.

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ焼入れ装置において、焼入れ出力値は、被加工物の表面の温度を焼入れに必要な温度を維持できる値であることにある。 Another feature of the present invention is that in the laser hardening apparatus, the hardening output value is a value that can maintain the temperature of the surface of the workpiece at a temperature necessary for hardening.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、焼入れ出力値が被加工物の表面の温度を維持できる値に設定されているため、被加工物における焼入れ部分の温度が焼入れ温度に達した後においても焼入れ温度を維持するための制御がなくても精度のよい焼入れ処理を行うことができる。 According to another feature of the present invention configured as described above, since the laser hardening apparatus has a hardening output value set to a value that can maintain the temperature of the surface of the workpiece, the temperature of the hardened portion of the workpiece is Even after reaching the quenching temperature, accurate quenching can be performed without control for maintaining the quenching temperature.

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ焼入れ装置において、出力値記憶部は、被加工物の種類ごと、光スポットの大きさごと、光スポットの送り速度ごとおよび焼入れ温度ごとのうちの少なくとも１つについて焼入れ出力値を複数記憶することにある。 Another feature of the present invention is that in the laser hardening apparatus, the output value storage unit stores at least one of each type of workpiece, each light spot size, each light spot feed speed, and each hardening temperature. To store a plurality of hardening output values for each one.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、出力値記憶部が被加工物の種類ごと、光スポットの大きさ、光スポットの送り速度ごとおよび焼入れ温度ごとのうちの少なくとも１つについて焼入れ出力値を複数記憶しているため、被加工物の種類または焼入れ処理の仕様に応じた焼入れ出力値を適宜選択して焼入れ処理を行うことができる。 According to another feature of the present invention configured as described above, the laser hardening apparatus has an output value storage section for each type of workpiece, light spot size, light spot feed speed, and hardening temperature. Since a plurality of quenching output values are stored for at least one of , a quenching output value can be appropriately selected according to the type of workpiece or the specification of the quenching process, and the quenching process can be performed.

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ焼入れ装置において、さらに、レーザ光源から照射されて光スポットが形成された対象物の表面の温度を表す温度検出信号を出力する対象物温度検出器を備え、制御装置は、被加工物と同一または同種の対象物に対して焼入れ温度まで加熱できない出力値でレーザ光源からレーザ光を出射させる小出力レーザ光出射ステップと、対象物温度検出器が出力する温度検出信号を用いて検出した温度が焼入れ温度に達するまでの間、レーザ光源から出射するレーザ光の出力値を増加させるレーザ出力増加ステップと、対象物温度検出器が出力する温度検出信号を用いて検出した温度が焼入れ温度に達したときのレーザ光の出力値を焼入れ出力値として出力値記憶部に記憶することにある。 Another feature of the present invention is that the laser hardening apparatus further includes an object temperature detector that outputs a temperature detection signal representing the temperature of the surface of the object irradiated from the laser light source to form the light spot. The control device emits a laser beam from the laser light source at an output value that cannot be heated to the quenching temperature for the same or similar object as the workpiece, and the object temperature detector outputs Until the temperature detected using the temperature detection signal reaches the hardening temperature, a laser output increase step for increasing the output value of the laser light emitted from the laser light source and the temperature detection signal output by the object temperature detector The output value of the laser beam when the temperature detected using the laser reaches the quenching temperature is stored as the quenching output value in the output value storage unit.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、被加工物と同一または同種の対象物に対して焼入れ温度まで加熱できない出力値から焼入れ温度に達するまでの間レーザ光の出力値を増大させていき、焼入れ温度に達した際の出力値を焼入れ出力値として取得しているため、精度のよい焼入れ出力値を得ることができる。 According to another feature of the present invention configured as described above, the laser hardening apparatus is capable of heating an object the same as or of the same type as the workpiece to the hardening temperature until the hardening temperature is reached. is increased, and the output value when the quenching temperature is reached is obtained as the quenching output value.

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ焼入れ装置において、さらに、レーザ光源から照射されて光スポットが形成された被加工物の表面の温度を表す温度検出信号を出力する被加工物温度検出器を備え、制御装置は、レーザ光源に対してレーザの駆動電力を供給するレーザ駆動部に設けられており、被加工物温度検出器が出力する温度検出信号を用いてレーザ光が照射された被加工物の表面の温度が焼入れ温度を維持するようにレーザ駆動部の作動を制御することにある。 Another feature of the present invention is that the laser hardening apparatus further includes a workpiece temperature detector that outputs a temperature detection signal representing the temperature of the surface of the workpiece irradiated with the laser light source to form the light spot. The control device is provided in a laser drive section that supplies laser drive power to the laser light source, and the laser light is irradiated using the temperature detection signal output by the workpiece temperature detector. The object of the present invention is to control the operation of a laser driving section so that the temperature of the surface of a workpiece maintains the hardening temperature.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、レーザ光の出射強度の制御をレーザ駆動部内で行うため、被加工物の焼入れ部分の温度状況に応じて出射強度の制御を迅速に行うことができる。 According to another feature of the present invention configured as described above, since the laser hardening apparatus controls the emission intensity of the laser beam in the laser driving section, the emission intensity is adjusted according to the temperature condition of the hardened portion of the workpiece. Control can be done quickly.

また、本発明の他の特徴は、前記レーザ焼入れ装置において、制御装置は、被加工物に対するレーザ光の出力値の変更履歴を記憶することにある。 Another feature of the present invention is that in the laser hardening apparatus, the control device stores a change history of the output value of the laser beam for the workpiece.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、レーザ焼入れ装置は、被加工物に対するレーザ光の出力値の変更履歴を記憶するため、被加工物の加工内容を記録として残して後日の追跡を可能とするトレーサビリティ性を向上させることができる。また、本発明に係るレーザ焼入れ装置においては、レーザ光の出力値の変更履歴を確認することでレーザ光の出射時における焼入れ出力値の妥当性を検証することもできる。 According to another feature of the present invention configured as described above, the laser hardening apparatus stores the change history of the output value of the laser beam for the workpiece, so that the details of the machining of the workpiece can be saved as a record for future use. Traceability that enables tracking can be improved. Further, in the laser hardening apparatus according to the present invention, it is possible to verify the validity of the hardening output value when the laser light is emitted by checking the change history of the output value of the laser light.

本発明の一実施形態に係るレーザ焼入れ装置の構成を模式的に示したブロック図である。1 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser hardening apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 図１に示すレーザ焼入れ装置が試験片または被加工物の各表面に形成する光スポットに対して温度検出器が温度を測定する位置を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing positions at which temperatures are measured by temperature detectors with respect to light spots formed on each surface of a test piece or a workpiece by the laser hardening apparatus shown in FIG. 1; 図１に示すレーザ焼入れ装置における総合制御装置が実行する焼入れ出力値設定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。2 is a flow chart showing the flow of processing of a hardening output value setting program executed by a general controller in the laser hardening apparatus shown in FIG. 1; 図１に示すレーザ焼入れ装置におけるレーザ制御部が実行する焼入れ出力値設定サブプログラムの処理の流れの一部を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing part of the flow of processing of a hardening output value setting subprogram executed by a laser control unit in the laser hardening apparatus shown in FIG. 1; 図１に示すレーザ焼入れ装置におけるレーザ制御部が実行する焼入れ出力値設定サブプログラムの処理の流れの他の一部を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing another part of the processing flow of the hardening output value setting subprogram executed by the laser control unit in the laser hardening apparatus shown in FIG. 1; 図１に示すレーザ焼入れ装置におけるレーザ制御部が実行するレーザ出力調整プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。2 is a flow chart showing a processing flow of a laser output adjustment program executed by a laser control unit in the laser hardening apparatus shown in FIG. 1;

（レーザ焼入れ装置１００の構成）
以下、本発明に係るレーザ焼入れ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るレーザ焼入れ装置１００の構成を模式的に示したブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このレーザ焼入れ装置１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって炭素鋼などの金属材からなる被加工物ＷＫ上にレーザ光Ｌを照射して表層に焼入れ処理を行うレーザを用いた熱処理装置である。 (Configuration of laser hardening device 100)
An embodiment of a laser hardening apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser hardening apparatus 100 according to the present invention. It should be noted that the drawings referred to in this specification are schematically represented by exaggerating some of the constituent elements to facilitate understanding of the present invention. For this reason, the dimensions, ratios, and the like between each component may differ. This laser hardening apparatus 100 is a heat treatment apparatus using a laser that irradiates a laser beam L onto a workpiece WK made of a metal material such as carbon steel under computer control (NC control) to harden the surface layer.

レーザ焼入れ装置１００は、テーブル１０１を備えている。テーブル１０１は、被加工物ＷＫを着脱自在に保持する板状の載置台であり、ＸＹ送り装置１０２によって支持されている。ＸＹ送り装置１０２は、後述する総合制御装置１２０による作動制御によってテーブル１０１を同一平面内にて互いに直交する図示Ｘ軸方向および図示Ｙ軸方向の２軸方向にそれぞれ変位させるための機械装置であり、送りねじ機構を備えて構成されている。 A laser hardening apparatus 100 includes a table 101 . The table 101 is a plate-like mounting table that detachably holds the workpiece WK, and is supported by the XY feeder 102 . The XY feeding device 102 is a mechanical device for displacing the table 101 in two axial directions, i.e., the illustrated X-axis direction and the illustrated Y-axis direction, which are perpendicular to each other, within the same plane under operation control by a general control device 120, which will be described later. , and a feed screw mechanism.

この場合、送りねじ機構は、雄ねじが形成されて図示Ｘ軸方向および図示Ｙ軸方向にそれぞれ延びる送りねじ軸（図示せず）と、これらの各雄ねじに噛み合う雌ねじがそれぞれ形成されてテーブル１０１に直接的または間接的に連結されるナット部（図示せず）とをそれぞれ備えて構成されている。なお、図１においてＸ軸方向は左右方向であり、Ｙ軸方向は紙面の奥行方向である。 In this case, the feed screw mechanism includes a feed screw shaft (not shown) having a male screw formed thereon and extending in the illustrated X-axis direction and the illustrated Y-axis direction, and a female screw that meshes with each of these male screws. and a nut portion (not shown) that is directly or indirectly connected. In FIG. 1, the X-axis direction is the horizontal direction, and the Y-axis direction is the depth direction of the paper surface.

この送り機構における図示Ｘ軸方向および図示Ｙ軸方向にそれぞれ延びる送りねじ軸には、図示しない送りモータがそれぞれ接続されている。これらの各送りモータは、各送りねじ軸を正回転方向および逆回転方向にそれぞれ回転駆動する電動モータ（本実施形態においてはサーボモータ）であり、総合制御装置１２０によって作動がそれぞれ制御される。 Feed motors (not shown) are connected to feed screw shafts extending in the illustrated X-axis direction and the illustrated Y-axis direction in this feed mechanism. These feed motors are electric motors (servo motors in this embodiment) that rotate the feed screw shafts in forward and reverse directions, respectively, and their operations are controlled by the general control device 120 .

テーブル１０１の上方には、レーザ光源１１０が設けられている。レーザ光源１１０は、テーブル１０１上に保持された被加工物ＷＫに対してレーザ光Ｌを出射して加熱するための光学装置であり支持具１１２によって支持されている。本実施形態においては、波長が９４０ｎｍ、出力が２ｋＷの半導体レーザで構成されている。このレーザ光源１１０は、レーザ駆動部１１４を介して総合制御装置１２０によって作動制御されて、被加工物ＷＫの表面に一辺が５ｍｍ四方の方形の光スポットＳＰを形成する。 A laser light source 110 is provided above the table 101 . The laser light source 110 is an optical device for emitting a laser beam L to heat the workpiece WK held on the table 101 and is supported by a support 112 . In this embodiment, a semiconductor laser having a wavelength of 940 nm and an output of 2 kW is used. This laser light source 110 is operated and controlled by a general control device 120 via a laser driving section 114 to form a rectangular light spot SP having a side of 5 mm on the surface of the workpiece WK.

なお、光スポットＳＰの形状および大きさ、レーザの種類および出力は、焼入れ処理の仕様に応じて適宜設定されるものであり、本実施形態に限定されるものではない。このレーザ光源１１０には、温度検出器１１１が設けられている。 The shape and size of the light spot SP, and the type and output of the laser are appropriately set according to the specifications of the hardening process, and are not limited to the present embodiment. This laser light source 110 is provided with a temperature detector 111 .

温度検出器１１１は、被加工物ＷＫの表面における前記光スポットＳＰが照射された部分の温度に対応する電気信号である温度検出信号をレーザ駆動部１１４に出力する温度検出装置である。本実施形態においては、温度検出器１１１は、レーザ光源１１０が出射するレーザ光の光軸と同軸上で温度を検出する放射温度計で構成されている。この温度検出器１１１は、レーザ光源１１０の側方に取り付けられている。 The temperature detector 111 is a temperature detection device that outputs a temperature detection signal, which is an electrical signal corresponding to the temperature of the portion of the surface of the workpiece WK irradiated with the light spot SP, to the laser driving section 114 . In this embodiment, the temperature detector 111 is composed of a radiation thermometer that detects the temperature coaxially with the optical axis of the laser beam emitted by the laser light source 110 . This temperature detector 111 is attached to the side of the laser light source 110 .

この場合、温度検出器１１１は、温度の測定範囲が被加工物ＷＫの表面における前記光スポットＳＰが形成された領域内における任意の位置に測定位置ＭＰを調整することができる。本実施形態においては、温度検出器１１１は、図２に示すように、温度の測定位置ＭＰが被加工物ＷＫの表面における光スポットＳＰが形成された領域内における光スポットＳＰの進行方向の後方側（光スポットＳＰの中心よりも光スポットＳＰの進行方向の後方側）に位置するように調整される。この場合、温度の測定位置ＭＰは、被加工物ＷＫの表面における光スポットＳＰが形成された領域内における光スポットＳＰの進行方向に対して最後尾部分が好適である。 In this case, the temperature detector 111 can adjust the measurement position MP to an arbitrary position within the area where the light spot SP is formed on the surface of the workpiece WK within the temperature measurement range. In the present embodiment, the temperature detector 111, as shown in FIG. 2, has a temperature measurement position MP located behind the light spot SP in the direction in which the light spot SP is formed on the surface of the workpiece WK. side (rear side in the traveling direction of the light spot SP from the center of the light spot SP). In this case, the temperature measurement position MP is preferably the rearmost portion with respect to the traveling direction of the light spot SP within the region where the light spot SP is formed on the surface of the workpiece WK.

支持具１１２は、テーブル１０１の上方でレーザ光源１１０を支持するための金属製の部品であり、Ｚ送り装置１１３によって支持されている。この支持具１１２は、テーブル１０１に対するレーザ光源１１０のテーブル１０１の表面に対する角度を変更可能な状態でレーザ光源１１０を支持する。 The support 112 is a metal part for supporting the laser light source 110 above the table 101 and is supported by the Z feeder 113 . This support 112 supports the laser light source 110 in a state in which the angle of the laser light source 110 with respect to the surface of the table 101 can be changed.

Ｚ送り装置１１３は、総合制御装置１２０による作動制御によってテーブル１０１を図示Ｘ軸方向および図示Ｙ軸方向にそれぞれ直交する図示Ｚ軸方向（図示上下方向）に変位させるための機械装置であり、送りねじ機構を備えて構成されている。なお、本実施形態においては、レーザ光源１１０に対してテーブル１０１が図示Ｘ軸方向および図示Ｙ軸方向に変位し、テーブル１０１に対してレーザ光源１１０が図示Ｚ軸方向に変位するように構成した。しかし、テーブル１０１とレーザ光源１１０とは、互いに相対変位するように構成されていればよいため、少なくともどちらか一方が他方に対して変位するように構成されていればよい。 The Z-feeding device 113 is a mechanical device for displacing the table 101 in the Z-axis direction (vertical direction in the drawing) perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction in the drawing, respectively, under operation control by the general control device 120. It is configured with a screw mechanism. In this embodiment, the table 101 is displaced with respect to the laser light source 110 in the illustrated X-axis direction and the illustrated Y-axis direction, and the laser light source 110 is configured to be displaced with respect to the table 101 in the illustrated Z-axis direction. . However, since the table 101 and the laser light source 110 need only be configured to be displaced relative to each other, at least one of them may be configured to be displaced with respect to the other.

レーザ駆動部１１４は、図示しない外部電源から供給される電力を総合制御装置１２０の作動制御に応じてレーザ光源１１０に供給することによってレーザ光源１１０の作動を制御するためのドライバとして機能する定電流電源である。このレーザ駆動部１１４は、総合制御装置１２０からの指示に従って前記定電流電源の作動を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されたレーザ制御部１１４ａを備えている。 The laser drive unit 114 supplies electric power supplied from an external power supply (not shown) to the laser light source 110 in accordance with the operation control of the general control device 120, thereby functioning as a driver for controlling the operation of the laser light source 110. Power supply. The laser driving section 114 has a laser control section 114a which is constituted by a microcomputer comprising a CPU, ROM, RAM, etc., for controlling the operation of the constant current power supply in accordance with instructions from the integrated control device 120. FIG.

レーザ制御部１１４ａは、レーザ光Ｌの出射の可否およびレーザ光Ｌの出力強度をそれぞれ独立して制御してレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを連続発振させる。また、レーザ制御部１１４ａは、焼入れ出力値を記憶しておくための出力値記憶部１１４ｂを備えている。ここで、焼入れ出力値は、被加工物ＷＫに対してレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射する際における出射開始時のレーザ光Ｌの強度を規定する出力値である。この焼入れ出力値は、レーザ制御部１１４ａが図４および図５にそれぞれ示す焼入れ出力値設定サブプログラムを実行することで出力値記憶部１１４ｂに記憶される。また、レーザ制御部１１４ａは、図６に示すレーザ出力制御プログラムを実行して被加工物ＷＫの焼入れ処理中におけるレーザ光Ｌの出力制御を行う。 The laser control unit 114a independently controls whether or not to emit the laser light L and the output intensity of the laser light L, and continuously oscillates the laser light L from the laser light source 110 . The laser control unit 114a also includes an output value storage unit 114b for storing hardening output values. Here, the hardening output value is an output value that defines the intensity of the laser light L at the start of emission of the laser light L from the laser light source 110 to the workpiece WK. This hardening output value is stored in the output value storage unit 114b when the laser control unit 114a executes the hardening output value setting subprogram shown in FIGS. 4 and 5, respectively. The laser control unit 114a also executes the laser output control program shown in FIG. 6 to control the output of the laser light L during the hardening process of the workpiece WK.

このレーザ制御部１１４ａには、操作パネル１１４ｃが接続されている。操作パネル１１４ｃは、作業者からの指示を受け付けてレーザ制御部１１４ａに入力するスイッチ群からなる入力装置（図示せず）およびレーザ制御部１１４ａの作動状況を表示する液晶表示装置（図示せず）を備えたレーザ制御部１１４ａ専用の入出力インターフェースである。 An operation panel 114c is connected to the laser control section 114a. The operation panel 114c includes an input device (not shown) consisting of a group of switches for receiving instructions from the operator and inputting them to the laser control section 114a, and a liquid crystal display device (not shown) for displaying the operation status of the laser control section 114a. is an input/output interface dedicated to the laser control unit 114a.

総合制御装置１２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、レーザ焼入れ装置１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない焼入れ処理プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）に従ってレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射させながらテーブル１０１とレーザ光源１１０とを相対変位させることにより被加工物ＷＫの熱処理加工を制御する。 The general control device 120 is composed of a microcomputer comprising a CPU, ROM, RAM, etc., and comprehensively controls the overall operation of the laser hardening device 100. A hardening processing program (not shown) prepared by an operator ( The heat treatment of the workpiece WK is controlled by relatively displacing the table 101 and the laser light source 110 while emitting the laser light L from the laser light source 110 according to a so-called NC (Numerical Control) program.

この総合制御装置１２０は、図３に示す焼入れ出力値設定プログラムを実行することで焼入れ出力値の初期値を設定する。また、この総合制御装置１２０は、総合制御装置１２０に対して作業者からの操作を受付けるための操作スイッチ群からなる操作盤１２１、作業者に対して総合制御装置１２０の作動状況を表示するための液晶ディスプレイからなる表示装置１２２をそれぞれ備えている。 This integrated control device 120 sets the initial value of the hardening output value by executing the hardening output value setting program shown in FIG. Further, the integrated control device 120 has an operation panel 121 consisting of a group of operation switches for receiving operations from the operator to the integrated control device 120. display device 122 consisting of a liquid crystal display.

（レーザ焼入れ装置１００の作動）
次に、上記のように構成したレーザ焼入れ装置１００の作動について説明する。まず、被加工物ＷＫに対して焼入れ処理を行う作業者は、被加工物ＷＫに対して焼入れ処理を行う際に使用する焼入れ出力値を特定する。ここで、焼入れ出力値の特定は、図３に示すように、作業者が焼入れ出力値設定プログラムを実行することで行われる。 (Operation of laser hardening device 100)
Next, operation of the laser hardening apparatus 100 configured as described above will be described. First, an operator who performs the hardening process on the workpiece WK specifies a hardening output value to be used when performing the hardening process on the workpiece WK. Here, as shown in FIG. 3, the quenching output value is specified by an operator executing a quenching output value setting program.

具体的には、作業者は、レーザ制御部１１４ａに対して焼入れ温度および焼入れ出力値の初期値をそれぞれ設定するとともに被加工物ＷＫと同じ金属材料からなる試験片ＴＰを用意してテーブル１０１上にセットした後、総合制御装置１２０に対して焼入れ出力値設定プログラムの実行を指示する。この場合、試験片ＴＰは、被加工物ＷＫと同一または同種の金属材料で表面性状および形状が同一の材料であり、本発明に係る対象物に相当する。 Specifically, the operator sets the initial values of the hardening temperature and the hardening output value for the laser control unit 114a, prepares the test piece TP made of the same metal material as the workpiece WK, and puts it on the table 101. , the integrated control device 120 is instructed to execute the hardening output value setting program. In this case, the test piece TP is made of the same or similar metal material as the workpiece WK and has the same surface properties and shape, and corresponds to the object according to the present invention.

なお、ここで、同種の金属材料とは、比較する２つの金属材料において主成分（最も含有量が多い元素）が同じ材料である。例えば、純鉄と炭素鋼とは鉄（Ｆｅ）を主成分としている点で同種の金属材料である。また、同一の材料とは、必ずしも完全同一のみを意味するものではなく、多少異なる部分があるとしても異なる部分が無視できる程度に互いに同視できる材料であり実質的に同一とみることができる材料である。また、表面性状とは、表面の凹凸、表面粗さまたは表面の色である。 Here, the metal material of the same kind means that two metal materials to be compared have the same main component (the element with the largest content). For example, pure iron and carbon steel are the same metal material in that they contain iron (Fe) as their main component. In addition, the same material does not necessarily mean only completely the same material, and even if there is a slightly different part, it is a material that can be regarded as the same material to the extent that the different part can be ignored, and can be regarded as substantially the same material. be. Further, the surface texture is surface unevenness, surface roughness, or surface color.

また、焼入れ温度は、試験片ＴＰの組織がオーステナイト状態となって焼入れ処理が適正に行われる特定された１つの温度または温度範囲である。したがって、作業者は、試験片ＴＰの焼入れ温度を操作パネル１１４ｃを介してレーザ制御部１１４ａに対して入力する。本実施形態においては、作業者は、試験片ＴＰを焼入れすることができる最低温度および最高温度からなる焼入れ温度範囲をレーザ制御部１１４ａに対して入力する。この場合、作業者は、試験片ＴＰを焼入れすることができる最低温度および最高温度をそれぞれ入力してもよいが、ある特定の温度とその特定の温度に対して許容される範囲（例えば、±１０℃）とを入力することもできる。焼入れ温度は、例えば、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）および低合金工具鋼材（ＳＫＳ材）の場合には８００℃程度、合金工具鋼材（ＳＫＤ材）の場合には１０００℃～１０５０℃程度、高速度工具鋼材（ＳＫＨ材）の場合には１２００℃以上が好適である。 The quenching temperature is a specified temperature or temperature range at which the structure of the test piece TP becomes austenitic and the quenching process is properly performed. Accordingly, the operator inputs the quenching temperature of the test piece TP to the laser controller 114a via the operation panel 114c. In this embodiment, the operator inputs to the laser control unit 114a a quenching temperature range consisting of the lowest temperature and the highest temperature at which the test piece TP can be quenched. In this case, the operator may input the minimum temperature and maximum temperature at which the test piece TP can be quenched. 10°C) can also be entered. The quenching temperature is, for example, about 800° C. for carbon tool steel (SK material) and low alloy tool steel (SKS material), and about 1000° C. to 1050° C. for alloy tool steel (SKD material). In the case of speed tool steel (SKH material), a temperature of 1200°C or higher is suitable.

また、焼入れ出力値の初期値とは、レーザ光源１１０が試験片ＴＰに対して最初にレーザ光Ｌを照射する際の出力値であり、試験片ＴＰの焼入れ温度まで加熱することができない大きさの値である。したがって、作業者は、試験片ＴＰに対して焼入れ温度まで加熱することができないレーザ光Ｌの強度となる出力値を操作パネル１１４ｃを介してレーザ制御部１１４ａに対して入力する。 Further, the initial value of the hardening output value is the output value when the laser light source 110 first irradiates the test piece TP with the laser light L, and is a size that cannot heat the test piece TP to the hardening temperature. is the value of Therefore, the operator inputs to the laser control unit 114a via the operation panel 114c an output value that is the intensity of the laser light L that cannot heat the test piece TP to the hardening temperature.

なお、作業者は、試験片ＴＰにおける焼入れ処理の開始位置、試験片ＴＰに対するレーザ光源１１０の焦点距離および試験片ＴＰの送り速度（換言すれば、光スポットＳＰの送り速度）などの試験片ＴＰに対する焼入れ処理に必要な他のパラメータについても総合制御装置１２０に適宜設定するが、これらのパラメータについては本発明に直接関らないためその説明は省略する。 Note that the operator can determine the starting position of the quenching process on the test piece TP, the focal length of the laser light source 110 with respect to the test piece TP, and the feed speed of the test piece TP (in other words, the feed speed of the light spot SP). Other parameters necessary for the quenching process are also appropriately set in the integrated control device 120, but since these parameters are not directly related to the present invention, the description thereof will be omitted.

総合制御装置１２０は、焼入れ出力値設定プログラムの実行をステップＳ１００にて開始して、ステップＳ１０２にて、試験片ＴＰに対する焼入れ処理を開始する。具体的には、総合制御装置１２０は、ＸＹ送り装置１０２およびＺ送り装置１１３の各作動をそれぞれ制御して試験片ＴＰをレーザ光源１１０に対して位置決めした後、レーザ駆動部１１４に対してレーザ光Ｌの出射を指示する。この指示に応答してレーザ駆動部１１４のレーザ制御部１１４ａは、図４および図５にそれぞれに示す焼入れ出力値設定サブプログラムの実行を開始するが、この焼入れ出力値設定サブプログラムの説明は後述する。 The integrated controller 120 starts executing the hardening output value setting program in step S100, and starts hardening processing for the test piece TP in step S102. Specifically, the integrated controller 120 controls the operations of the XY feeding device 102 and the Z feeding device 113 to position the test piece TP with respect to the laser light source 110, and then causes the laser driving section 114 to feed the laser beam. The emission of light L is instructed. In response to this instruction, the laser control unit 114a of the laser driving unit 114 starts executing the hardening output value setting subprograms shown in FIGS. 4 and 5, respectively, which will be described later. do.

次に、総合制御装置１２０は、ステップＳ１０４にて、焼入れ処理の終了を判定する。このステップＳ１０４における焼入れ処理の終了の判定処理は、試験片ＴＰに対する焼入れ処理の完了を判定する処理である。この場合、総合制御装置１２０は、試験片ＴＰにおける焼入れ部分の最終位置までレーザ光Ｌが移動したことを検出することによって焼入れ処理の終了を判定する。 Next, in step S104, the integrated control device 120 determines the end of the quenching process. The process of determining the end of the quenching process in step S104 is a process of determining the completion of the quenching process for the test piece TP. In this case, the integrated controller 120 determines the end of the quenching process by detecting that the laser beam L has moved to the final position of the quenched portion of the test piece TP.

したがって、総合制御装置１２０は、レーザ光Ｌが焼入れ部分の最終位置に到達するまで「Ｎｏ」と判定し続けて焼入れ処理の終了指示の検出を待つ。一方、総合制御装置１２０は、レーザ光Ｌが焼入れ部分の最終位置に到達した場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１０６に進む。 Therefore, the integrated control device 120 continues to judge "No" until the laser beam L reaches the final position of the quenched portion, and waits for the detection of an instruction to end the quenching process. On the other hand, when the laser beam L has reached the final position of the hardened portion, the general control device 120 determines "Yes" and proceeds to step S106.

次に、総合制御装置１２０は、ステップＳ１０６にて、焼入れ終了処理を実行する。具体的には、総合制御装置１２０は、レーザ駆動部１１４に対してレーザ光Ｌの照射の停止を指示するとともに、ＸＹ送り装置１０２およびＺ送り装置１１３の各作動をそれぞれ終了させる。 Next, in step S106, the integrated control device 120 executes hardening end processing. Specifically, the integrated control device 120 instructs the laser drive unit 114 to stop the irradiation of the laser light L, and terminates the operations of the XY feeding device 102 and the Z feeding device 113, respectively.

そして、総合制御装置１２０は、ステップＳ１０８にて、この焼入れ出力値設定プログラムの実行を終了する。したがって、作業者は、テーブル１０１上から試験片ＴＰを撤去して焼入れ出力値の設定作業を終了する。 Then, in step S108, the integrated control device 120 terminates the execution of this hardening output value setting program. Therefore, the operator removes the test piece TP from the table 101 and completes the work of setting the hardening output value.

一方、この焼入れ出力値設定プログラムのステップＳ１０２にて、総合制御装置１２０からレーザ光Ｌの出射の指示を受けたレーザ駆動部１１４のレーザ制御部１１４ａは、図４および図５にそれぞれ示す焼入れ出力値設定サブプログラムの実行をステップＳ２００にて開始して、ステップＳ２０２にて、レーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射させる。 On the other hand, in step S102 of the hardening output value setting program, the laser control unit 114a of the laser driving unit 114 receives an instruction to emit the laser beam L from the general control device 120, and the hardening output shown in FIGS. Execution of the value setting subprogram is started at step S200, and the laser beam L is emitted from the laser light source 110 at step S202.

この場合、レーザ制御部１１４ａは、前記レーザ制御部１１４ａに予め設定された焼入れ出力値の初期値によってレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射させる。この焼入れ温度まで加熱することができないレーザ光Ｌの強度となる出力値でレーザ光Ｌの出射を開始する工程が、本発明に係る小出力レーザ光出射ステップに相当する。 In this case, the laser control unit 114a causes the laser light source 110 to emit the laser beam L according to the initial hardening output value preset in the laser control unit 114a. The step of starting the emission of the laser light L at an output value at which the intensity of the laser light L cannot be heated to the quenching temperature corresponds to the low-output laser light emission step according to the present invention.

これにより、試験片ＴＰ上には、試験片ＴＰを焼入れ温度にまで加熱することができない強度のレーザ光Ｌによる光スポットＳＰが形成される。また、レーザ制御部１１４ａは、温度検出器１１１の作動を制御して光スポットＳＰ内における試験片ＴＰの表面温度を表す温度検出信号を入力して試験片ＴＰの表面温度の検出を開始する。そして、総合制御装置１２０は、ＸＹ送り装置１０２の作動を制御して試験片ＴＰをレーザ光源１１０に対して変位させることによって試験片ＴＰ上における光スポットＳＰの位置を変位させる。また、光スポットＳＰの変位の方向は、実際の被加工物ＷＫに対する焼入れ処理における光スポットＳＰの変位方向と必ずしも同一である必要はないが同一であることが好ましい。 As a result, a light spot SP is formed on the test piece TP by the laser beam L having an intensity that cannot heat the test piece TP to the quenching temperature. Further, the laser control unit 114a controls the operation of the temperature detector 111 to input a temperature detection signal representing the surface temperature of the test piece TP within the light spot SP, and starts detecting the surface temperature of the test piece TP. The integrated controller 120 then controls the operation of the XY feeding device 102 to displace the test piece TP with respect to the laser light source 110, thereby displacing the position of the light spot SP on the test piece TP. Further, the direction of displacement of the light spot SP does not necessarily have to be the same as the direction of displacement of the light spot SP during the hardening process on the actual workpiece WK, but it is preferably the same.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２０４にて、レーザ光の停止指示の有無を判定する。このステップＳ２０４におけるレーザ光の停止指示の有無の判定処理は、試験片ＴＰに対する焼入れ処理の終了によるレーザ光Ｌの停止指示の有無を判定する処理である。この場合、レーザ光Ｌの停止指示は、試験片ＴＰにおける焼入れ部分に対するレーザ光Ｌの照射の完了の検出によって行われる。 Next, in step S204, the laser control unit 114a determines whether or not there is an instruction to stop the laser beam. The process of determining whether or not there is an instruction to stop the laser light in step S204 is a process of determining whether or not there is an instruction to stop the laser light L due to the end of the quenching process for the test piece TP. In this case, the instruction to stop the laser beam L is issued by detecting the completion of the irradiation of the laser beam L to the quenched portion of the test piece TP.

したがって、レーザ制御部１１４ａは、レーザ光Ｌの停止指示を検出するまで「Ｎｏ」と判定し続けてステップＳ２０６に進む。一方、レーザ制御部１１４ａは、レーザ光Ｌの停止指示を検出した場合には「Ｙｅｓ」と判定して図５の「５－１」に示すステップＳ２２６に進む。 Therefore, the laser control unit 114a continues to determine "No" until an instruction to stop the laser light L is detected, and proceeds to step S206. On the other hand, when the laser control unit 114a detects an instruction to stop the laser light L, the laser control unit 114a determines "Yes" and proceeds to step S226 indicated by "5-1" in FIG.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２０６にて、温度エラー回数カウンタ値を「０」にリセットする。この場合、温度エラー回数カウンタ値は、後述する加工位置温度が焼入れ温度範囲内になかった加工位置温度エラーの回数を計数するための整数値である。 Next, the laser control unit 114a resets the temperature error frequency counter value to "0" in step S206. In this case, the temperature error frequency counter value is an integer value for counting the number of machining position temperature errors in which the machining position temperature, which will be described later, was not within the hardening temperature range.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２０８にて、試験片ＴＰ上における光スポットＳＰの形成位置（すなわち、焼入れ処理の位置）における温度（以下、「加工位置温度」ということがある）が焼入れ温度に達したか否かを判定する。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、温度検出器１１１から出力される温度検出信号を用いて試験片ＴＰ上における光スポットＳＰの形成位置における温度を特定するとともに、この光スポットＳＰの形成位置の温度が前記レーザ制御部１１４ａに予め設定された焼入れ温度に達したか否かを判定する。 Next, in step S208, the laser control unit 114a adjusts the temperature (hereinafter sometimes referred to as “processing position temperature”) at the formation position of the light spot SP on the test piece TP (that is, the position of the quenching process) to the quenching temperature. Determine whether the temperature has been reached. Specifically, the laser control unit 114a uses the temperature detection signal output from the temperature detector 111 to identify the temperature at the formation position of the light spot SP on the test piece TP, and also determines the temperature at the formation position of the light spot SP. has reached the hardening temperature preset in the laser control unit 114a.

この場合、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度に達して焼入れ温度範囲内である場合には「Ｙｅｓ」と判定して図５の「５－２」に示すステップＳ２１６に進む。一方、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲内にない場合には「Ｎｏ」と判定してステップＳ２１０に進む。この場合、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲よりも低いのかまたは高いのかを表す情報を記憶する。このステップＳ２０８における判定処理において、加工位置温度が焼入れ温度範囲内になかったと判定された場合が加工位置温度エラーである。 In this case, when the processing position temperature reaches the hardening temperature and is within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "Yes" and proceeds to step S216 shown in "5-2" in FIG. On the other hand, if the processing position temperature is not within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "No" and proceeds to step S210. In this case, the laser control unit 114a stores information indicating whether the processing position temperature is lower or higher than the hardening temperature range. A processing position temperature error occurs when it is determined in the determination processing in step S208 that the processing position temperature is not within the hardening temperature range.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２１０にて、加工位置温度エラーの回数が所定の回数に達したか否かを判定する。ここで、所定の回数は、作業者によって操作パネル１１４ｃを介してレーザ制御部１１４ａに予め設定される。本実施形態においては、所定回数は、３回に設定されている。レーザ制御部１１４ａは、温度エラー回数カウンタ値が所定の数値以下である場合には「Ｎｏ」と判定してステップＳ２１２に進んで温度エラー回数カウンタ値をインクリメント処理（「１」を加算する処理）した後、ステップＳ２０８に戻る。 Next, in step S210, the laser control unit 114a determines whether or not the number of processing position temperature errors has reached a predetermined number. Here, the predetermined number of times is preset in the laser control section 114a via the operation panel 114c by the operator. In this embodiment, the predetermined number of times is set to 3 times. If the temperature error frequency counter value is equal to or less than the predetermined value, the laser control unit 114a determines "No" and proceeds to step S212 to increment the temperature error frequency counter value (processing to add "1"). After that, the process returns to step S208.

一方、レーザ制御部１１４ａは、温度エラー回数カウンタ値が所定の数値を超えた場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２１４に進む。すなわち、このステップＳ２１０による処理は、加工位置温度エラーが突発的または偶然など一時的に生じたエラーなのか、加工位置温度エラーが継続的に生じている確実なエラーなのかを判定するための処理である。 On the other hand, if the temperature error frequency counter value exceeds the predetermined value, the laser control unit 114a determines "Yes" and proceeds to step S214. That is, the process of step S210 is a process for determining whether the machining position temperature error is a temporary error, such as a sudden or accidental error, or whether the machining position temperature error is a definite error that occurs continuously. is.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２１４にて、焼入れ出力値の更新処理を行う。このステップＳ２１４による焼入れ出力値の更新処理は、前記ステップＳ２０８で記憶した焼入れ温度に対する加工位置温度の高低に応じて焼入れ出力値の値を変更する処理である。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度に対して低い場合には焼入れ出力値に所定の値を加算して新たな焼入れ出力値とし、加工位置温度が焼入れ温度に対して高い場合には焼入れ出力値から所定の値を減算して新たな焼入れ出力値とする。 Next, in step S214, the laser control unit 114a updates the hardening output value. The process of updating the quenching output value in step S214 is a process of changing the quenching output value according to the level of the machining position temperature with respect to the quenching temperature stored in step S208. Specifically, when the processing position temperature is lower than the quenching temperature, the laser control unit 114a adds a predetermined value to the quenching output value to obtain a new quenching output value. If it is high, a predetermined value is subtracted from the quenching output value to obtain a new quenching output value.

この場合、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、加工位置温度を所定の温度だけ上昇または低下させることができる大きさに設定される。本実施形態においては、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、１Ｗに設定されている。この所定の値は、レーザ制御部１１４ａに固定的に設定されていてもよいし、作業者が任意に設定することができるようにしてもよい。なお、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、焼入れ出力値に加える値と減ずる値とで絶対値で同じ値でもよいし互いに異なる値でもよい。このステップＳ２１６による焼入れ出力値の更新処理によってレーザ光源１１０から出力されるレーザ光Ｌの強度が変更される。 In this case, the predetermined value to be added to or subtracted from the hardening output value is set to a magnitude that allows the processing position temperature to be increased or decreased by a predetermined temperature. In this embodiment, the predetermined value to be added to or subtracted from the hardening power value is set to 1W. This predetermined value may be fixedly set in the laser control unit 114a, or may be arbitrarily set by the operator. The predetermined value to be added to or subtracted from the hardening output value may be the same absolute value as the value to be added to the hardening output value or the value to be subtracted from the hardening output value, or may be different values. The intensity of the laser light L output from the laser light source 110 is changed by the process of updating the hardening output value in step S216.

このステップＳ２１４による焼入れ出力値の更新処理においては、焼入れ出力値の当初の値が試験片ＴＰの表面を焼入れ温度まで加熱することができない大きさに設定されているため、試験片ＴＰの表面温度が焼入れ温度に達するまでの間、焼入れ出力値が増加することになる。そして、焼入れ出力値が焼入れ温度に達したときのレーザ光Ｌの出力値を焼入れ出力値として出力値記憶部１１４ｂに記憶している。すなわち、ステップＳ２０８およびステップＳ２１４の各処理が、本発明に係るレーザ出力増加ステップに相当する。このステップＳ２１４を実行した後、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２０４に戻る。 In the process of updating the quenching power value in step S214, the initial value of the quenching power value is set so that the surface of the test piece TP cannot be heated to the quenching temperature. The quenching output value will increase until reaches the quenching temperature. Then, the output value of the laser light L when the hardening output value reaches the hardening temperature is stored in the output value storage unit 114b as the hardening output value. That is, each process of step S208 and step S214 corresponds to the laser output increasing step according to the present invention. After executing step S214, the laser control unit 114a returns to step S204.

一方、前記ステップＳ２０８における光スポットＳＰの形成位置における加工位置温度の判定処理にて加工位置温度が焼入れ温度に達したと判定された場合においては、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２１６にて、適温経過時間の計測処理を開始する。ここで、適温経過時間は、加工位置温度が焼入れ温度に達してからの経過時間である。したがって、レーザ制御部１１４ａは、自身が内蔵するタイマー機能を使って時間の計測を開始する。 On the other hand, if it is determined that the processing position temperature has reached the quenching temperature in the process for determining the processing position temperature at the formation position of the light spot SP in step S208, the laser control unit 114a Start the elapsed time measurement process. Here, the appropriate temperature elapsed time is the elapsed time after the processing position temperature reaches the quenching temperature. Therefore, the laser control unit 114a starts measuring time using its own built-in timer function.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２１８にて、適温経過時間が所定の時間経過したか否かの判定処理を実行する。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、前記ステップＳ２１６にて計測を開始した適温経過時間が予め設定した時間に達していない場合には、この判定処理にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２０に進む。一方、レーザ制御部１１４ａは、適温経過時間が予め設定した時間に達した場合には、この判定処理にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２２４に進む。そして、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２２４にて、適温経過時間の値をリセットしてステップＳ２２４に進む。 Next, in step S218, the laser control unit 114a executes determination processing as to whether or not the appropriate temperature elapsed time has elapsed for a predetermined time. Specifically, if the appropriate temperature elapsed time that started measuring in step S216 has not reached the preset time, the laser control unit 114a makes a "No" determination in this determination process, and performs step S220. proceed to On the other hand, if the appropriate temperature elapsed time has reached the preset time, the laser control unit 114a determines "Yes" in this determination process, and proceeds to step S224. Then, in step S224, the laser control unit 114a resets the value of the appropriate temperature elapsed time, and proceeds to step S224.

すなわち、このステップＳ２１８による適温経過時間の判定処理は、加工位置温度が焼入れ温度に所定の時間だけ維持されているか否かを判定する処理である。なお、ここで所定の時間は、作業者によって予めレーザ制御部１１４ａに設定される。この所定時間は、特に限定されるものではないが、本発明者らの実験によれば０．１秒以上かつ１秒以下が好適である。 That is, the appropriate temperature elapsed time determination process in step S218 is a process of determining whether or not the machining position temperature is maintained at the quenching temperature for a predetermined period of time. Here, the predetermined time is set in the laser control section 114a in advance by the operator. This predetermined time is not particularly limited, but according to experiments by the present inventors, it is preferably 0.1 second or more and 1 second or less.

次に、レーザ制御部１１４ａは、適温経過時間が予め設定した時間に達していない場合には、ステップＳ２２０にて、光スポットＳＰの形成位置における加工位置温度が焼入れ温度に達したか否かを判定する。このステップＳ２２０における判定処理は、前記ステップＳ２０８における判定処理と同じ処理であるため、その説明を省略する。このステップＳ２２０における判定処理は、適温経過時間が所定の時間に達するまでの間に加工位置温度が焼入れ温度から外れることを検出するための処理である。 Next, if the appropriate temperature elapsed time has not reached the preset time, in step S220, the laser control unit 114a checks whether the processing position temperature at the formation position of the light spot SP has reached the hardening temperature. judge. Since the determination processing in step S220 is the same as the determination processing in step S208, description thereof will be omitted. The determination processing in step S220 is processing for detecting that the processing position temperature deviates from the quenching temperature before the proper temperature elapsed time reaches a predetermined time.

この判定処理において、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲内である場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２１８に戻る。一方、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲内にない場合には「Ｎｏ」（すなわち、「加工位置温度エラー」）と判定してステップＳ２２２に進む。この場合、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲よりも低いのかまたは高いのかを表す情報を記憶する。そして、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２２２にて、適温経過時間の値をリセットして図４の「４－１」にステップＳ２１４に戻る。 In this determination process, if the processing position temperature is within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "Yes" and returns to step S218. On the other hand, if the processing position temperature is not within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "No" (that is, "processing position temperature error"), and proceeds to step S222. In this case, the laser control unit 114a stores information indicating whether the processing position temperature is lower or higher than the hardening temperature range. Then, in step S222, the laser control unit 114a resets the value of the appropriate temperature elapsed time, and returns to "4-1" in FIG. 4 to step S214.

一方、レーザ制御部１１４ａは、前記ステップＳ２０４にてレーザ光Ｌの停止指示を検出した場合、または前記ステップＳ２２０における判定処理にて適温経過時間が予め設定した時間に達したと判定した場合には、ステップＳ２２６にて、レーザ駆動部１１４の作動を制御してレーザ光Ｌの出射を停止させる。 On the other hand, when the laser control unit 114a detects an instruction to stop the laser beam L in step S204, or determines in the determination process in step S220 that the appropriate temperature elapsed time has reached the preset time, , in step S226, the operation of the laser drive unit 114 is controlled to stop the emission of the laser light L. FIG.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２２８にて、焼入れ出力値の確定処理を実行する。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、現時点の焼入れ出力値をこの焼入れ出力値設定サブプログラムの実行結果としての焼入れ出力値として出力値記憶部１１４ｂに記憶する。すなわち、この焼入れ出力値設定サブプログラムにおいては、試験片ＴＰに照射するレーザ光の出力値を変化させる過程において、加工位置温度が焼入れ温度に所定の時間だけ維持された最初のレーザ光Ｌの出力値を焼入れ出力値として記憶する。 Next, in step S228, the laser control unit 114a executes processing for determining the hardening output value. Specifically, the laser control unit 114a stores the current hardening output value in the output value storage unit 114b as a hardening output value as a result of executing this hardening output value setting subprogram. That is, in this quenching output value setting subprogram, in the process of changing the output value of the laser light irradiated to the test piece TP, the initial output of the laser light L is maintained at the quenching temperature for a predetermined time. Store the value as the quench output value.

そして、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ２３０にて、この焼入れ出力値設定サブプログラムの実行を終了する。その後、総合制御装置１２０は、前記したように、ステップＳ１１２にてこの焼入れ出力値設定プログラムの実行を終了する。 Then, in step S230, the laser control unit 114a terminates execution of this hardening output value setting subprogram. After that, the general control device 120 terminates the execution of the hardening output value setting program in step S112, as described above.

次に、作業者は、被加工物ＷＫの焼入れ処理を行う。具体的には、作業者は、被加工物ＷＫを用意してテーブル１０１上にセットした後、総合制御装置１２０に対して焼入れ処理の実行を指示する。この指示に応答して総合制御装置１２０は、焼入れ処理プログラムの実行を開始して被加工物ＷＫに対して焼入れ処理を行う。 Next, the worker performs a quenching process on the workpiece WK. Specifically, the operator prepares the workpiece WK and sets it on the table 101, and then instructs the general control device 120 to perform the quenching process. In response to this instruction, the integrated control unit 120 starts executing the hardening treatment program to harden the workpiece WK.

具体的には、総合制御装置１２０は、ＸＹ送り装置１０２およびＺ送り装置１１３の各作動をそれぞれ制御して被加工物ＷＫをレーザ光源１１０に対して位置決めした後、レーザ駆動部１１４に対してレーザ光Ｌの出射を指示する。そして、総合制御装置１２０は、テーブル１０１上にセットした被加工物ＷＫに対してレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射させて光スポットＳＰを形成した状態でテーブル１０１の位置を図示Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ変位させることで被加工物ＷＫにおける作業者が指示した部分に焼入れ処理を行う。 Specifically, after the integrated control device 120 controls each operation of the XY feeding device 102 and the Z feeding device 113 to position the workpiece WK with respect to the laser light source 110, the laser driving unit 114 The emission of the laser light L is instructed. Then, the general control device 120 causes the laser light source 110 to emit the laser light L to the workpiece WK set on the table 101 to form the light spot SP, and moves the position of the table 101 in the illustrated X-axis direction. By displacing in the Y-axis direction and the Z-axis direction, a portion of the workpiece WK designated by the operator is quenched.

この焼入れ処理の実行過程において、レーザ駆動部１１４におけるレーザ制御部１１４ａは、図６に示すレーザ出力調整プログラムを実行する。レーザ出力調整プログラムは、焼入れ処理プログラムの実行過程において被加工物ＷＫ上に照射するレーザ光ＬのＯＮ－ＯＦＦ制御および強度制御をそれぞれ行う。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、レーザ出力制御プログラムの実行をステップＳ３００にて開始して、ステップＳ３０２にて、レーザ駆動部１１４の作動を制御してレーザ光Ｌを出射させる。 In the process of executing this hardening process, the laser control section 114a in the laser driving section 114 executes a laser output adjustment program shown in FIG. The laser output adjustment program performs ON-OFF control and intensity control of the laser light L irradiated onto the workpiece WK during the execution process of the hardening processing program. Specifically, the laser control unit 114a starts executing the laser output control program in step S300, and controls the operation of the laser driving unit 114 to emit the laser light L in step S302.

この場合、レーザ制御部１１４ａは、前記した焼入れ出力値設定サブプログラムの実行によって設定した焼入れ出力値によってレーザ光源１１０からレーザ光Ｌを出射させる。これにより、被加工物ＷＫ上には、加工位置温度が焼入れ温度まで加熱することができる強度の光スポットＳＰが形成される。本発明者らの実験によれば、被加工物ＷＫにおける加工位置温度を０．５秒～１秒で焼入れ温度まで加熱することができることを確認した。また、レーザ制御部１１４ａは、温度検出器１１１の作動を制御して光スポットＳＰ内における試験片ＴＰの表面温度を表す温度検出信号を入力して試験片ＴＰの表面温度の検出を開始する。 In this case, the laser control unit 114a causes the laser light source 110 to emit the laser beam L according to the hardening output value set by executing the hardening output value setting subprogram. As a result, a light spot SP is formed on the workpiece WK with an intensity that allows the processing position temperature to be heated to the quenching temperature. According to experiments by the present inventors, it was confirmed that the working position temperature in the workpiece WK can be heated to the quenching temperature in 0.5 seconds to 1 second. Further, the laser control unit 114a controls the operation of the temperature detector 111 to input a temperature detection signal representing the surface temperature of the test piece TP within the light spot SP, and starts detecting the surface temperature of the test piece TP.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３０４にて、焼入れ処理の終了を判定する。このステップＳ３０４における焼入れ処理の終了の判定処理は、被加工物ＷＫに対する焼入れ処理の終了を判定する処理である。この場合、レーザ制御部１１４ａは、被加工物ＷＫにおける焼入れ部分の最終位置までレーザ光Ｌが移動したことを検出することによって焼入れ処理の終了を判定する。 Next, in step S304, the laser control unit 114a determines the end of the hardening process. The process of determining the end of the quenching process in step S304 is a process of determining the end of the quenching process for the workpiece WK. In this case, the laser control unit 114a determines the end of the quenching process by detecting that the laser beam L has moved to the final position of the quenched portion of the workpiece WK.

したがって、レーザ制御部１１４ａは、レーザ光Ｌが焼入れ部分の最終位置に到達するまで「Ｎｏ」と判定し続けてステップＳ３０６に進む。一方、レーザ制御部１１４ａは、レーザ光Ｌが焼入れ部分の最終位置に到達した場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３１８に進む。 Therefore, the laser control unit 114a continues to determine "No" until the laser beam L reaches the final position of the hardened portion, and proceeds to step S306. On the other hand, when the laser beam L reaches the final position of the quenched portion, the laser control unit 114a determines "Yes" and proceeds to step S318.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３０６にて、温度エラー回数カウンタ値を「０」にリセットする。この場合、温度エラー回数カウンタ値は、加工位置温度が焼入れ温度範囲内でなかった加工位置温度エラーの回数を計数するための整数値である。 Next, the laser control unit 114a resets the temperature error frequency counter value to "0" in step S306. In this case, the temperature error frequency counter value is an integer value for counting the number of machining position temperature errors in which the machining position temperature was not within the hardening temperature range.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３０８にて、被加工物ＷＫ上における光スポットＳＰの形成位置（すなわち、焼入れ処理の位置）における温度である加工位置温度が焼入れ温度範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、温度検出器１１１から出力される温度検出信号を用いて被加工物ＷＫ上における光スポットＳＰの形成位置における温度を特定するとともに、この光スポットＳＰの形成位置の温度が焼入れ温度範囲内にあるか否かを判定する。 Next, in step S308, the laser control unit 114a determines whether or not the processing position temperature, which is the temperature at the position where the light spot SP is formed (that is, the position of the hardening process) on the workpiece WK, is within the hardening temperature range. determine whether Specifically, the laser control unit 114a uses the temperature detection signal output from the temperature detector 111 to specify the temperature at the position where the light spot SP is formed on the workpiece WK, and also determines the temperature at which the light spot SP is formed. Determine whether the temperature of the location is within the quenching temperature range.

この場合、焼入れ温度範囲は、前記レーザ制御部１１４ａに予め設定された焼入れ温度の範囲である。したがって、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲内である場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３０４に戻る。一方、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲内にない場合には「Ｎｏ」と判定してステップＳ３１０に進む。この場合、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度範囲よりも低いのかまたは高いのかを表す情報を記憶する。このステップＳ３０８における判定処理において、加工位置温度が焼入れ温度範囲内になかったと判定された場合が加工位置温度エラーである。 In this case, the hardening temperature range is the range of hardening temperatures preset in the laser control unit 114a. Therefore, when the processing position temperature is within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "Yes" and returns to step S304. On the other hand, if the processing position temperature is not within the hardening temperature range, the laser control unit 114a determines "No" and proceeds to step S310. In this case, the laser control unit 114a stores information indicating whether the processing position temperature is lower or higher than the hardening temperature range. A processing position temperature error occurs when it is determined in the determination processing in step S308 that the processing position temperature is not within the hardening temperature range.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３１０にて、加工位置温度エラーの回数が所定の回数に達したか否かを判定する。ここで、所定の回数は、作業者によってレーザ制御部１１４ａに操作パネル１１４ｃを介して予め設定される。本実施形態においては、所定回数は、３回に設定されている。レーザ制御部１１４ａは、温度エラー回数カウンタ値が所定の数値以下である場合には「Ｎｏ」と判定してステップＳ２１２に進んで温度エラー回数カウンタ値をインクリメント処理（「１」を加算する処理）した後、ステップＳ３０８に戻る。 Next, in step S310, the laser control unit 114a determines whether or not the number of processing position temperature errors has reached a predetermined number. Here, the predetermined number of times is preset in the laser control unit 114a by the operator via the operation panel 114c. In this embodiment, the predetermined number of times is set to 3 times. If the temperature error frequency counter value is equal to or less than the predetermined value, the laser control unit 114a determines "No" and proceeds to step S212 to increment the temperature error frequency counter value (processing to add "1"). After that, the process returns to step S308.

一方、レーザ制御部１１４ａは、温度エラー回数カウンタ値が所定の数値を超えた場合には「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３１４に進む。すなわち、このステップＳ３１０による処理は、加工位置温度エラーが突発的または偶然など一時的に生じたエラーなのか、加工位置温度エラーが継続的に生じている確実なエラーなのかを判定するための処理である。 On the other hand, if the temperature error frequency counter value exceeds the predetermined value, the laser control unit 114a determines "Yes" and proceeds to step S314. That is, the process of step S310 is a process for determining whether the machining position temperature error is a temporary error such as sudden or accidental error, or whether the machining position temperature error is a definite error that occurs continuously. is.

次に、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３１４にて、焼入れ出力値の更新処理を行う。このステップＳ３１４による焼入れ出力値の更新処理は、前記ステップＳ３０８で記憶した焼入れ温度に対する加工位置温度の高低に応じて焼入れ出力値の値を変更する処理である。具体的には、レーザ制御部１１４ａは、加工位置温度が焼入れ温度に対して低い場合には焼入れ出力値に所定の値を加算して新たな焼入れ出力値とし、加工位置温度が焼入れ温度に対して高い場合には焼入れ出力値から所定の値を減算して新たな焼入れ出力値として出力値記憶部１１４ｂに記憶する。 Next, in step S314, the laser control unit 114a updates the hardening output value. The quenching output value updating process in step S314 is a process of changing the quenching output value according to the level of the machining position temperature with respect to the quenching temperature stored in step S308. Specifically, when the processing position temperature is lower than the quenching temperature, the laser control unit 114a adds a predetermined value to the quenching output value to obtain a new quenching output value. If it is higher, a predetermined value is subtracted from the hardening output value and stored as a new hardening output value in the output value storage section 114b.

この場合、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、加工位置温度を所定の温度だけ上昇または低下させることができる大きさに設定される。本実施形態においては、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、１Ｗに設定されている。この所定の値は、レーザ制御部１１４ａに固定的に設定されていてもよいし、作業者が任意に設定することができるようにしてもよい。なお、焼入れ出力値に対して加えるまたは減ずる所定の値は、焼入れ出力値に加える値と減ずる値とで絶対値で同じ値でもよいし互いに異なる値でもよい。 In this case, the predetermined value to be added to or subtracted from the hardening output value is set to a magnitude that allows the processing position temperature to be increased or decreased by a predetermined temperature. In this embodiment, the predetermined value to be added to or subtracted from the hardening power value is set to 1W. This predetermined value may be fixedly set in the laser control unit 114a, or may be arbitrarily set by the operator. The predetermined value to be added to or subtracted from the hardening output value may be the same absolute value as the value to be added to the hardening output value or the value to be subtracted from the hardening output value, or may be different values.

このステップＳ３１４による焼入れ出力値の更新処理によってレーザ光源１１０から出力されるレーザ光Ｌの強度が変更される。そして、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３０４に戻る。これにより、被加工物ＷＫ上に照射されるレーザ光Ｌの強度は、常に焼入れ温度を維持するように調整される。このステップＳ３１４を実行した後、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３０４に戻る。 The intensity of the laser light L output from the laser light source 110 is changed by the process of updating the hardening output value in step S314. Then, the laser control unit 114a returns to step S304. Thereby, the intensity of the laser beam L irradiated onto the workpiece WK is adjusted so as to always maintain the quenching temperature. After executing step S314, the laser control unit 114a returns to step S304.

一方、前記ステップＳ３０４におけるレーザ光Ｌの停止指示の判定処理にてレーザ光Ｌの停止指示を検出した場合においては、レーザ制御部１１４ａは、ステップＳ３１６にて、レーザ駆動部１１４の作動を制御してレーザ光Ｌの出射を停止させてＳ３１８にてこのレーザ光Ｌの出力制御プログラムの実行を終了する。この場合、総合制御装置１２０は、焼入れ処理プログラムの実行を終了して被加工物ＷＫに対する焼入れ処理を終了する。したがって、作業者は、テーブル１０１上から被加工物ＷＫを撤去して焼入れ作業を終了する。 On the other hand, when the stop instruction of the laser light L is detected in the determination process of the stop instruction of the laser light L in the step S304, the laser control unit 114a controls the operation of the laser driving unit 114 in step S316. to stop the emission of the laser light L, and the execution of the output control program for the laser light L is terminated at S318. In this case, the integrated control device 120 terminates the execution of the hardening processing program and terminates the hardening processing for the workpiece WK. Therefore, the worker removes the workpiece WK from the table 101 and finishes the quenching work.

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、レーザ焼入れ装置１００は、被加工物ＷＫの表面を焼入れ温度まで加熱することができるレーザ光Ｌの出力値である焼入れ出力値でレーザ光Ｌの照射を開始するため、被加工物ＷＫにおけるレーザ光Ｌの照射部分が焼入れ温度を超えて過熱されることを防止することができ、焼入れ処理の精度を向上させることができる。 As can be understood from the above explanation of the operation, according to the above embodiment, the laser hardening apparatus 100 can heat the surface of the workpiece WK to the hardening temperature at the hardening output value, which is the output value of the laser light L. Since the irradiation of the laser beam L is started, it is possible to prevent the portion of the workpiece WK irradiated with the laser beam L from being overheated beyond the hardening temperature, thereby improving the accuracy of the hardening process.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例の説明および参照する図においては、上記実施形態と同様の構成部分について同じ符号を付して、その説明を省略する。 Furthermore, the implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the object of the present invention. In addition, in the following description of each modified example and in the drawings to be referred to, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

例えば、上記実施形態においては、レーザ焼入れ装置１００は、被加工物ＷＫに照射するレーザ光Ｌの焼入れ出力値を焼入れ出力値設定サブプログラムを実行することで取得した。しかし、被加工物ＷＫに照射するレーザ光Ｌの焼入れ出力値は、焼入れ出力値設定サブプログラムを実行する以外の方法で特定することもできる。被加工物ＷＫに照射するレーザ光Ｌの焼入れ出力値は、例えば、被加工物ＷＫの過去の焼入れ処理の経験に基づいて特定してもよいし、レーザ焼入れ装置１００の仕様、被加工物ＷＫの仕様および焼入れ処理の処理条件に基づいて理論的に特定することもできる。 For example, in the above-described embodiment, the laser hardening apparatus 100 acquires the hardening output value of the laser beam L with which the workpiece WK is irradiated by executing the hardening output value setting subprogram. However, the hardening output value of the laser beam L with which the workpiece WK is irradiated can also be specified by a method other than executing the hardening output value setting subprogram. The hardening output value of the laser beam L with which the workpiece WK is irradiated may be specified, for example, based on past hardening processing experience of the workpiece WK, or may be determined depending on the specifications of the laser hardening device 100 and the workpiece WK. It can also be specified theoretically based on the specifications of and the treatment conditions of the quenching treatment.

また、上記実施形態においては、焼入れ出力値は、被加工物ＷＫの表面の温度を焼入れに必要な時間維持できる値とした。これにより、レーザ焼入れ装置１００は、被加工物ＷＫにおける焼入れ部分の温度が焼入れ温度に達した後においても少なくとも焼入れに必要な時間だけ焼入れ温度を維持するための制御がなくても精度のよい焼入れ処理を行うことができる。しかし、焼入れ出力値は、被加工物ＷＫの表面の温度を焼入れに必要な時間維持できない値であってもよい。例えば、焼入れ出力値を被加工物ＷＫの表面の温度を焼入れ温度の下限温度または上限温度に加熱する値とする場合がある。これらの場合、レーザ焼入れ装置１００は、上記実施形態のように、レーザ出力制御プログラムを実行することで焼入れ部分の温度が焼入れ温度に達した後においても焼入れに必要な時間だけ焼入れ温度を維持することができる。 In the above embodiment, the quenching output value is set to a value that can maintain the temperature of the surface of the workpiece WK for the time required for quenching. As a result, even after the temperature of the quenched portion of the workpiece WK reaches the quenching temperature, the laser quenching apparatus 100 can perform accurate quenching even without control for maintaining the quenching temperature for at least the time required for quenching. can be processed. However, the hardening output value may be a value that cannot maintain the temperature of the surface of the workpiece WK for the time required for hardening. For example, the hardening output value may be a value for heating the surface temperature of the workpiece WK to the lower limit temperature or upper limit temperature of the hardening temperature. In these cases, the laser hardening apparatus 100 maintains the hardening temperature for the time required for hardening even after the temperature of the hardened portion reaches the hardening temperature by executing the laser output control program as in the above embodiment. be able to.

また、上記実施形態においては、焼入れ出力値設定サブプログラムは、試験片ＴＰに照射するレーザ光の出力値を変化させる過程において、加工位置温度が焼入れ温度に所定の時間だけ維持された最初のレーザ光Ｌの出力値を焼入れ出力値にするように構成した。すなわち、焼入れ出力値設定サブプログラムは、試験片ＴＰに対して照射するレーザ光Ｌの強度（出力値）が所定の時間変更されず安定した場合に、その時点の出力値を焼入れ出力値にするように構成した。しかし、焼入れ出力値設定サブプログラムは、上記実施形態以外の手法によって焼入れ出力値を決定するように構成することもできる。 In the above embodiment, the quenching output value setting subprogram includes the first laser beam in which the processing position temperature is maintained at the quenching temperature for a predetermined time in the process of changing the output value of the laser beam irradiated to the test piece TP. The output value of the light L is configured to be the quenching output value. That is, the hardening output value setting subprogram sets the output value at that point in time to the hardening output value when the intensity (output value) of the laser beam L applied to the test piece TP is stable without being changed for a predetermined period of time. configured as However, the hardening output value setting subprogram can also be configured to determine the hardening output value by a method other than the above embodiment.

例えば、焼入れ出力値設定サブプログラムは、試験片ＴＰに対して照射するレーザ光Ｌの強度（出力値）を変更する過程において常に最も大きな出力値であるか否かを監視して焼入れ出力値を更新しながら記憶して、焼入れ出力値設定サブプログラムの実行を終了する際にレーザ光Ｌの出力値のうちで最も大きな出力値を焼入れ出力値にするように構成することもできる。 For example, the quenching output value setting subprogram monitors whether the output value is always the largest in the process of changing the intensity (output value) of the laser beam L irradiated to the test piece TP, and sets the quenching output value. It is also possible to store while updating, and set the largest output value among the output values of the laser light L as the hardening output value when the execution of the hardening output value setting subprogram is finished.

また、焼入れ出力値設定サブプログラムは、試験片ＴＰに対して照射するレーザ光Ｌの強度（出力値）を変更する毎に各出力値の変更の履歴を記憶しておき、焼入れ出力値設定サブプログラムの実行を終了する際に各出力値の変更の履歴のうちで最も大きな出力値を焼入れ出力値にするように構成することもできる。 Further, the quenching output value setting subprogram stores the change history of each output value each time the intensity (output value) of the laser beam L irradiated to the test piece TP is changed, and stores the quenching output value setting subprogram. It is also possible to set the largest output value in the change history of each output value as the hardening output value when the execution of the program ends.

また、上記実施形態においては、焼入れ出力値設定サブプログラムは、複数回（３回）に亘って測定した加工位置温度が焼入れ温度から外れている場合に焼入れ出力値を更新するように構成した（ステップＳ２０８、Ｓ２１２、Ｓ２１４）。しかし、焼入れ出力値設定サブプログラムは、１回の測定による加工位置温度が焼入れ温度から外れている場合に焼入れ出力値を更新するように構成することもできる。すなわち、焼入れ出力値設定サブプログラムは、ステップＳ２０８、Ｓ２１２、Ｓ２１４の各処理を省略して構成することもできる。なお、レーザ出力調整プログラムについても、焼入れ出力値設定サブプログラムと同様に、ステップＳ３０６、Ｓ３１０、Ｓ３１２の各処理を省略して構成することもできる。 In the above embodiment, the quenching output value setting subprogram is configured to update the quenching output value when the machining position temperature measured a plurality of times (three times) deviates from the quenching temperature ( Steps S208, S212, S214). However, the hardening output value setting subprogram can also be configured to update the hardening output value when the machining position temperature obtained by one measurement deviates from the hardening temperature. That is, the hardening output value setting subprogram can be configured by omitting the processes of steps S208, S212, and S214. As with the hardening output value setting subprogram, the laser output adjustment program can also be constructed by omitting the processes of steps S306, S310, and S312.

また、上記実施形態においては、レーザ焼入れ装置１００は、１つの種類の被加工物ＷＫに対する焼入れ出力値を記憶するように構成した。しかし、レーザ焼入れ装置１００は、被加工物ＷＫの種類ごと、光スポットＳＰの大きさごとおよび焼入れ加工深さごとのうちの少なくとも１つについて焼入れ出力値を複数記憶しておくこともできる。これによれば、レーザ焼入れ装置１００は、被加工物ＷＫの種類または焼入れ処理の仕様に応じた焼入れ出力値を適宜選択して焼入れ処理を行うことができる。 In the above embodiment, the laser hardening apparatus 100 is configured to store hardening output values for one type of workpiece WK. However, the laser hardening apparatus 100 can also store a plurality of hardening output values for at least one of each type of workpiece WK, each size of the light spot SP, and each hardening depth. According to this, the laser hardening apparatus 100 can perform the hardening process by appropriately selecting the hardening output value according to the type of the workpiece WK or the specification of the hardening process.

また、上記実施形態においては、レーザ焼入れ装置１００は、出力値記憶部１１４ｂをレーザ駆動部１１４に設けてレーザ制御部１１４ａが焼入れ出力値設定サブプログラムおよびレーザ出力調整プログラムを実行するように構成した。すなわち、レーザ制御部１１４ａが、本発明に係る制御装置に相当する。これにより、レーザ焼入れ装置１００は、レーザ光Ｌの出力値の制御をレーザ駆動部１１４内で行うため、被加工物ＷＫの焼入れ部分の温度状況に応じて出射強度の制御を迅速に行うことができる。しかし、レーザ焼入れ装置１００は、出力値記憶部１１４ｂを総合制御装置１２０に設けて総合制御装置１２０が焼入れ出力値設定サブプログラムおよびレーザ出力調整プログラムを実行するように構成することもできる。すなわち、総合制御装置１２０が、本発明に係る制御装置に相当する。この場合、温度検出器１１１は、総合制御装置１２０に対して温度検出信号を出力するように構成する。 In the above embodiment, the laser hardening apparatus 100 is configured such that the output value storage unit 114b is provided in the laser drive unit 114, and the laser control unit 114a executes the hardening output value setting subprogram and the laser output adjustment program. . That is, the laser control section 114a corresponds to the control device according to the present invention. As a result, since the laser hardening apparatus 100 controls the output value of the laser beam L within the laser drive unit 114, it is possible to quickly control the emission intensity in accordance with the temperature condition of the hardened portion of the workpiece WK. can. However, the laser hardening apparatus 100 can also be configured such that the output value storage unit 114b is provided in the general controller 120 so that the general controller 120 executes the hardening output value setting subprogram and the laser output adjustment program. That is, the integrated control device 120 corresponds to the control device according to the present invention. In this case, the temperature detector 111 is configured to output a temperature detection signal to the integrated control device 120 .

また、上記実施形態においては、温度検出器１１１は、試験片ＴＰおよび被加工物ＷＫの各表面における光スポットＳＰが形成された領域内における光スポットＳＰの進行方向の後方側（光スポットＳＰにおける半分より進行方向後ろ側）の温度を測定位置ＭＰとして検出するように構成した。これにより、温度検出器１１１は、光スポットＳＰ内で十分に加熱された試験片ＴＰおよび被加工物ＷＫの温度を検出することができ、温度検出精度を向上させることができる。しかし、温度検出器１１１は、試験片ＴＰおよび被加工物ＷＫの各表面における光スポットＳＰが形成された領域内の温度を検出するように構成されていればよい。 In the above-described embodiment, the temperature detector 111 detects the rear side of the traveling direction of the light spot SP in the area where the light spot SP is formed on each surface of the test piece TP and the workpiece WK ( It is configured to detect the temperature of the rear side of the half in the direction of travel) as the measurement position MP. Thereby, the temperature detector 111 can detect the temperatures of the test piece TP and the workpiece WK that are sufficiently heated within the light spot SP, and the temperature detection accuracy can be improved. However, the temperature detector 111 may be configured to detect the temperature within the area where the light spot SP is formed on each surface of the test piece TP and the workpiece WK.

また、上記実施形態においては、温度検出器１１１は、試験片ＴＰおよび被加工物ＷＫにおける光スポットＳＰが形成された部分の温度を検出した。すなわち、温度検出器１１１は、本発明に係る対象物温度検出器および被加工物温度検出器にそれぞれ相当し、これら２つの検出器を兼ねている。しかし、温度検出器１１１は、本発明に係る対象物温度検出器および被加工物温度検出器についてそれぞれ別個独立して設けられてもよいことは当然である。 Moreover, in the above embodiment, the temperature detector 111 detects the temperature of the portion of the test piece TP and the workpiece WK where the light spot SP is formed. That is, the temperature detector 111 corresponds to the object temperature detector and the workpiece temperature detector according to the present invention, respectively, and also serves as these two detectors. However, the temperature detectors 111 may of course be provided independently for the object temperature detector and the workpiece temperature detector according to the present invention.

また、上記実施形態においては、レーザ焼入れ装置１００は、焼入れ出力値設定サブプログラムおよびレーザ出力調整プログラムにおいて焼入れ出力値の変更履歴を記憶しないように構成した。しかし、レーザ焼入れ装置１００は、焼入れ出力値設定サブプログラムおよび／またはレーザ出力調整プログラムにおいて焼入れ出力値の変更履歴を記憶する出力値変更履歴記憶ステップを実行することで被加工物ＷＫの加工内容を記録として残して後日の追跡を可能とするトレーサビリティ性を向上させることができる。また、作業者は、レーザ光Ｌの出力値の変更履歴を確認することでレーザ光Ｌの出射時における焼入れ出力値の妥当性を検証することもできる。 Further, in the above-described embodiment, the laser hardening apparatus 100 is configured not to store the hardening output value change history in the hardening output value setting subprogram and the laser output adjustment program. However, the laser hardening apparatus 100 executes an output value change history storage step for storing the change history of the hardening output value in the hardening output value setting subprogram and/or the laser output adjustment program. It is possible to improve the traceability by leaving it as a record and enabling tracking at a later date. The operator can also verify the validity of the hardening output value when the laser beam L is emitted by checking the change history of the output value of the laser beam L. FIG.

ＷＫ…被加工物、ＴＰ…試験片、Ｌ…レーザ光、ＳＰ…光スポット、ＭＰ…温度検出器による温度の測定位置、
１００…レーザ焼入れ装置、
１０１…テーブル、１０２…ＸＹ送り装置、
１１０…レーザ光源、１１１…温度検出器、１１２…支持具、１１３…Ｚ送り装置、１１４…レーザ駆動部、１１４ａ…レーザ制御部、１１４ｂ…出力値記憶部、１１４ｃ…操作パネル、
１２０…総合制御装置、１２１…操作盤、１２２…表示装置。 WK... work piece, TP... test piece, L... laser beam, SP... light spot, MP... temperature measurement position by temperature detector,
100... Laser hardening device,
101... table, 102... XY feeding device,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110... Laser light source, 111... Temperature detector, 112... Support tool, 113... Z feeder, 114... Laser drive part, 114a... Laser control part, 114b... Output value storage part, 114c... Operation panel,
120... General control device, 121... Operation panel, 122... Display device.

Claims (6)

被加工物の表面にレーザ光による光スポットを形成して同表面の焼入れ加工を行うレーザ焼入れ装置において、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射される前記レーザ光の出力を制御する制御装置と、
前記被加工物の表面を焼入れ温度まで加熱することができる前記レーザ光の出力値である焼入れ出力値を記憶する焼入れ出力値記憶部とを備え、
前記制御装置は、
前記焼入れ出力値で前記被加工物に対して前記レーザ光の出射を開始することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 In a laser hardening device that hardens the surface of a workpiece by forming a light spot with a laser beam on the surface of the workpiece,
a laser light source that emits the laser light;
a control device for controlling the output of the laser light emitted from the laser light source;
a quenching output value storage unit that stores a quenching output value that is an output value of the laser beam capable of heating the surface of the workpiece to a quenching temperature;
The control device is
A laser hardening apparatus, wherein the laser beam is started to be emitted to the workpiece at the hardening output value. 請求項１に記載したレーザ焼入れ装置において、
前記焼入れ出力値は、
前記被加工物の表面の温度を前記焼入れに必要な温度を維持できる値であることを特徴とするレーザ焼入れ装置。 In the laser hardening apparatus according to claim 1,
The quenching output value is
A laser hardening apparatus, wherein the temperature of the surface of the workpiece is a value capable of maintaining the temperature required for the hardening. 請求項１または請求項２に記載したレーザ焼入れ装置において、
前記出力値記憶部は、
前記被加工物の種類ごと、前記光スポットの大きさごと、前記光スポットの送り速度ごとおよび焼入れ温度ごとのうちの少なくとも１つについて前記焼入れ出力値を複数記憶することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 In the laser hardening apparatus according to claim 1 or claim 2,
The output value storage unit
A laser hardening apparatus, characterized in that a plurality of hardening output values are stored for at least one of each type of workpiece, each size of said light spot, each speed of feeding of said light spot, and each hardening temperature. . 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したレーザ焼入れ装置において、さらに、
前記レーザ光源から照射されて前記光スポットが形成された対象物の表面の温度を表す温度検出信号を出力する対象物温度検出器を備え、
前記制御装置は、
前記被加工物と同一または同種の前記対象物に対して前記焼入れ温度まで加熱できない出力値で前記レーザ光源から前記レーザ光を出射させる小出力レーザ光出射ステップと、
前記対象物温度検出器が出力する前記温度検出信号を用いて検出した温度が前記焼入れ温度に達するまでの間、前記レーザ光源から出射する前記レーザ光の出力値を増加させるレーザ出力増加ステップと、
前記対象物温度検出器が出力する前記温度検出信号を用いて検出した温度が前記焼入れ温度に達したときの前記レーザ光の出力値を前記焼入れ出力値として前記出力値記憶部に記憶することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 The laser hardening apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
an object temperature detector that outputs a temperature detection signal representing the temperature of the surface of the object irradiated from the laser light source and formed with the light spot;
The control device is
a low-output laser beam emitting step of emitting the laser beam from the laser light source at an output value that cannot heat the object that is the same as or of the same type as the workpiece to the quenching temperature;
a laser output increasing step of increasing the output value of the laser light emitted from the laser light source until the temperature detected using the temperature detection signal output by the object temperature detector reaches the hardening temperature;
The output value of the laser beam when the temperature detected using the temperature detection signal output by the object temperature detector reaches the hardening temperature is stored as the hardening output value in the output value storage unit. Characteristic laser hardening equipment. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したレーザ焼入れ装置において、さらに、
前記レーザ光源から照射されて前記光スポットが形成された前記被加工物の表面の温度を表す温度検出信号を出力する被加工物温度検出器を備え、
前記制御装置は、
前記レーザ光源に対してレーザの駆動電力を供給するレーザ駆動部に設けられており、前記被加工物温度検出器が出力する前記温度検出信号を用いて前記レーザ光が照射された前記被加工物の表面の温度が前記焼入れ温度を維持するように前記レーザ駆動部の作動を制御することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 The laser hardening apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
a workpiece temperature detector that outputs a temperature detection signal representing the temperature of the surface of the workpiece irradiated from the laser light source to form the light spot;
The control device is
The workpiece is provided in a laser driving unit that supplies laser driving power to the laser light source, and the workpiece is irradiated with the laser beam using the temperature detection signal output by the workpiece temperature detector. and controlling the operation of the laser drive unit so that the temperature of the surface of the laser maintains the hardening temperature. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載したレーザ焼入れ装置において、
前記制御装置は、
前記被加工物に対する前記レーザ光の出力値の変更履歴を記憶することを特徴とするレーザ焼入れ装置。 In the laser hardening apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The control device is
A laser hardening apparatus, wherein a change history of the output value of the laser beam for the workpiece is stored.
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