JP6244151B2 - Laser hardening method - Google Patents
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Description
本発明は、軸部材の外周面にレーザによって焼入れを行うレーザ焼入れ方法に関するものである。 The present invention relates to a laser quenching method in which the outer peripheral surface of a shaft member is quenched by laser.
一般に、鋼材などの金属の硬度を向上させるために、レーザ等を用いた焼入れを行う。レーザ焼入れは、焼入れする部位にレーザを照射して加熱し、加熱された部位から内部への熱伝導によって被加熱部位が急速に冷却されて焼入れ（硬化層の形成）されるものである。棒状または円筒状に形成されたシャフト等の軸部材の外周面にレーザの照射によって焼入れを行う場合、硬度のばらつきが生じるのを防止するため、軸部材の周方向に均一な硬化層を形成する必要がある。そのため、従来、所定方向から軸部材の一点に向けてレーザを照射させつつ、軸部材を一定速度で回転させることにより、軸部材の外周面の周方向に均一にレーザを照射する方法が採用されている。 In general, in order to improve the hardness of a metal such as steel, quenching using a laser or the like is performed. In laser quenching, a part to be quenched is irradiated with a laser to be heated, and the heated part is rapidly cooled and quenched (formation of a hardened layer) by heat conduction from the heated part to the inside. When hardening the outer peripheral surface of a shaft member, such as a rod-shaped or cylindrical shaft, by laser irradiation, a uniform hardened layer is formed in the circumferential direction of the shaft member in order to prevent variation in hardness. There is a need. Therefore, conventionally, a method of irradiating the laser uniformly in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the shaft member by rotating the shaft member at a constant speed while irradiating the laser from a predetermined direction toward one point of the shaft member has been adopted. ing.
ここで、レーザを照射しながら被照射物である軸部材を一回転させる場合、照射の開始位置と終了位置との間に隙間が生じないように、被照射物を一回転よりも多めに（例えば３７０°）回転させる。しかしながら、この場合、軸部材においてレーザの照射が２回行われる部分が生じ、この部分は、一回目の照射後に冷却されて２回目の照射によって再加熱されることになる。そのため、焼戻しが発生して硬度が低下し、均一な焼入れができないという問題があった。 Here, when the shaft member, which is the object to be irradiated, is rotated once while irradiating the laser, the object to be irradiated is more than one rotation so that there is no gap between the irradiation start position and the end position ( For example, 370 °). However, in this case, a portion where the laser irradiation is performed twice occurs in the shaft member, and this portion is cooled after the first irradiation and reheated by the second irradiation. As a result, tempering occurs, the hardness decreases, and uniform quenching cannot be achieved.
これに対し、例えば、特許文献１には、被照射物を高速で回転させながら一定時間レーザを照射することにより、被照射物の周方向に均一な加熱を行う技術が開示されている。すなわち、モータによって回転する回転台に被照射物を載置し、この回転台を５００ｒｐｍで高速回転させながら、所定の方向から１１５秒間継続してレーザを照射する。これにより、被照射位置が高速で移動していくので、被照射物の該表面に均一な厚さの硬化層を形成している。そして、高速で回転させることにより、照射後に冷却される前に再度加熱させることができるので、焼戻しの発生を抑えることが可能である。 On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a technique for performing uniform heating in the circumferential direction of the irradiated object by irradiating the irradiated object with a laser for a certain period of time while rotating the irradiated object at high speed. That is, an object to be irradiated is placed on a rotating table that is rotated by a motor, and laser irradiation is continued for 115 seconds from a predetermined direction while rotating the rotating table at a high speed of 500 rpm. As a result, the irradiated position moves at high speed, so that a cured layer having a uniform thickness is formed on the surface of the irradiated object. And by rotating at high speed, it can be heated again before being cooled after irradiation, so that occurrence of tempering can be suppressed.
しかしながら、このように高回転で被照射物である軸部材を回転させて同一箇所に複数回レーザを照射する場合、被照射物の径が大きいと焼入れ深さが浅くなってしまい、形成される硬化層が薄くなってしまう。そのため、高速回転する被照射物にレーザ焼入れを行う場合は、被照射物の焼入れの深さを確保するために、照射するレーザの出力を大きくする必要がある。そのため、レーザを照射するためのレーザ発振器等のコストが増大してしまうという問題があった。 However, when the shaft member, which is the object to be irradiated, is rotated at such a high speed as described above and the laser beam is irradiated to the same location a plurality of times, the quenching depth becomes shallower if the diameter of the object to be irradiated is large. The hardened layer becomes thin. Therefore, when laser quenching is performed on an object to be rotated at high speed, it is necessary to increase the output of the laser to be irradiated in order to ensure the depth of quenching of the object to be irradiated. Therefore, there has been a problem that the cost of a laser oscillator or the like for irradiating the laser increases.
そこで、本発明は、軸部材の外周に均一にレーザ焼入れを行う方法であって、照射するレーザの出力を大きくせずとも焼戻しの発生を抑止することが可能なレーザ焼入れ方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a laser quenching method that uniformly performs laser quenching on the outer periphery of a shaft member and can suppress the occurrence of tempering without increasing the output of the laser to be irradiated. Objective.
本発明に係るレーザ焼入れ方法は、レーザを軸部材に向けて照射して軸部材の外周部に焼入れを行うレーザ焼入れ方法であって、軸部材の周囲に配置されてレーザを軸部材に照射する複数の照射源を用い、複数の照射源のうち少なくとも一部の照射源による軸部材に対するレーザの照射方向を変化させ、且つ、複数の照射源のうちその他の照射源による軸部材に対する照射方向を固定すると共に軸部材を周方向に回転可能とし、軸部材における照射源によって最初に照射される位置を他の照射源によって最初に照射される位置と近傍とするとともに、照射源によって最後に照射される位置を他の照射源によって最後に照射される位置と近傍とすることを特徴とする。 The laser quenching method according to the present invention is a laser quenching method in which a laser is irradiated toward a shaft member to quench the outer periphery of the shaft member, and the laser is disposed around the shaft member to irradiate the shaft member with the laser. Using a plurality of irradiation sources, changing the irradiation direction of the laser to the shaft member by at least some of the plurality of irradiation sources, and changing the irradiation direction to the shaft member by the other irradiation sources among the plurality of irradiation sources It is fixed and the shaft member can be rotated in the circumferential direction . The first irradiation position of the shaft member by the irradiation source is set close to the position of the first irradiation by the other irradiation source, and the last irradiation is performed by the irradiation source. And a position near the position last irradiated by another irradiation source.
これにより、高速で軸部材を回転させて何度も同部位に照射しなくとも、軸部材の周方向に均一に焼入れすることができる。また、軸部材における照射源によるレーザ照射の開始位置と終了位置とを重ならないようにすることができる。 Thus, the shaft member can be uniformly hardened in the circumferential direction without rotating the shaft member at high speed and irradiating the same portion many times. In addition, the start position and the end position of laser irradiation by the irradiation source in the shaft member can be prevented from overlapping.
本発明によれば、高速で軸部材を回転させて何度も同部位に照射する必要が無いため、レーザの出力を大きくしなくとも、軸部材における焼入れ深さを確保することができる。また、レーザ照射の開始位置と終了位置とが重ならないため、焼戻しの発生による軸部材の硬度低下を防止することができる。 According to the present invention, since it is not necessary to rotate the shaft member at high speed and irradiate the same part many times, the quenching depth in the shaft member can be ensured without increasing the laser output. In addition, since the start position and the end position of laser irradiation do not overlap, it is possible to prevent a decrease in the hardness of the shaft member due to the occurrence of tempering.
図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。 1 to 4 show an embodiment of the present invention.
図１に示すように、焼入れ装置１は、レーザＬを被照射物に照射するレーザ照射部２と、レーザ照射部２によるレーザＬの照射位置を移動させるレーザ移行機構３と、焼入れ作業の制御を行う焼入れ制御装置４と、レーザ移行機構３の制御を行うロボットコントローラ５とを有している。 As shown in FIG. 1, a quenching apparatus 1 includes a laser irradiation unit 2 that irradiates an object to be irradiated with a laser L, a laser transfer mechanism 3 that moves an irradiation position of the laser L by the laser irradiation unit 2, and a quenching operation control. And a robot controller 5 for controlling the laser transfer mechanism 3.
図１および図２に示すように、レーザ照射部２は、レーザＬを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１と光ファイバ２２を介して接続する第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂと、第１レーザヘッド２３ａおよび第２レーザヘッド２３ｂに装着されてレーザＬを被照射物である軸部材Ｗに向けて照射するレンズユニット２４と、軸部材Ｗを保持するワーク保持部２５と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the laser irradiation unit 2 includes a laser oscillator 21 that oscillates a laser L, and a first laser head 23 a and a second laser head 23 b that are connected to the laser oscillator 21 via an optical fiber 22. A lens unit 24 that is mounted on the first laser head 23a and the second laser head 23b and irradiates the laser L toward the shaft member W that is an object to be irradiated; and a work holding unit 25 that holds the shaft member W. I have.
レーザ発振器２１が発振するレーザＬは、半導体レーザやＹＡＧレーザ等の、一般的にレーザ焼入れ作業に用いられる種類のレーザである。レーザ発振器２１から発振されたレーザＬは、光ファイバ２２を介して第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとに案内される。第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとが有するレンズユニット２４は、集合レンズ等を有し、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとに案内されたレーザＬを、焼入れ部位に向けて照射する。ワーク保持部２５は、軸部材Ｗの軸方向に移動可能な２個のプレート２５ａ，２５ｂを有しており、このプレート２５ａ，２５ｂがそれぞれ円筒形状の軸部材Ｗの長手方向両端部を把持することによって、軸部材Ｗを保持する。 The laser L oscillated by the laser oscillator 21 is a type of laser generally used for laser hardening work, such as a semiconductor laser or a YAG laser. The laser L oscillated from the laser oscillator 21 is guided to the first laser head 23a and the second laser head 23b through the optical fiber 22. The lens unit 24 included in the first laser head 23a and the second laser head 23b includes a collective lens and the like, and directs the laser L guided by the first laser head 23a and the second laser head 23b toward the quenching portion. Irradiate. The work holding unit 25 includes two plates 25a and 25b that are movable in the axial direction of the shaft member W, and the plates 25a and 25b respectively hold both ends in the longitudinal direction of the cylindrical shaft member W. Thus, the shaft member W is held.
レーザ移行機構３は、多軸アーム型ロボットであり、焼入れ装置１はレーザ移行機構３を２台有している。一方のレーザ移行機構３のアーム３１先端部のハンド３２ａには第１レーザヘッド２３ａが設けられ、他方のレーザ移行機構３のアーム３１先端部のハンド３２ｂには第２レーザヘッド２３ｂが設けられている。レーザ移行機構３の動作によって第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとをそれぞれ移動させることができる。 The laser transfer mechanism 3 is a multi-axis arm type robot, and the quenching apparatus 1 has two laser transfer mechanisms 3. The first laser head 23a is provided in the hand 32a at the tip of the arm 31 of one laser transfer mechanism 3, and the second laser head 23b is provided in the hand 32b at the tip of the arm 31 of the other laser transfer mechanism 3. Yes. The first laser head 23a and the second laser head 23b can be moved by the operation of the laser transfer mechanism 3, respectively.
焼入れ制御装置４は、レーザ発振器２１と、レーザ移行機構３の動作を制御するロボットコントローラ５と、ワーク保持部２５と接続している。これにより、焼入れ制御装置４は、レーザ発振器２１によるレーザＬの発振と、レーザ移行機構３による第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの移動と、ワーク保持部２５のプレート２５ａ，２５ｂの移動を制御可能となっている。 The quenching control device 4 is connected to the laser oscillator 21, the robot controller 5 that controls the operation of the laser transfer mechanism 3, and the work holding unit 25. Thereby, the quenching control device 4 oscillates the laser L by the laser oscillator 21, the movement of the first laser head 23a and the second laser head 23b by the laser transfer mechanism 3, and the plates 25a and 25b of the work holding unit 25. The movement can be controlled.
次に、図２および図３を用いて、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの移動について説明する。第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、レーザ移行機構３によって、ワーク保持部２５によって保持された軸部材Ｗの周囲を、軸部材Ｗの中心軸を中心に周方向に水平に等速で旋回可能となっている。第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回速度は同速度である。第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回軌道は上下方向にずれており、互いの旋回を妨げないようになっている。また、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、軸部材Ｗの周囲を旋回している間、常に軸部材Ｗの中心軸に向かってレーザＬを照射するように、ハンド３２ａ，３２ｂによって回転する。 Next, the movement of the first laser head 23a and the second laser head 23b will be described with reference to FIGS. The first laser head 23 a and the second laser head 23 b are arranged such that the periphery of the shaft member W held by the work holding unit 25 is horizontally aligned in the circumferential direction around the central axis of the shaft member W by the laser transfer mechanism 3. It can turn at high speed. The turning speeds of the first laser head 23a and the second laser head 23b are the same. The turning trajectories of the first laser head 23a and the second laser head 23b are deviated in the vertical direction so as not to prevent mutual turning. Further, the first laser head 23a and the second laser head 23b are configured to irradiate the laser L toward the central axis of the shaft member W while turning around the shaft member W. Rotate by.
軸部材Ｗにおける第１レーザヘッド２３ａから照射されるレーザＬの照射位置は、第１レーザヘッド２３ａの旋回に伴って第１の軌道Ａに沿って移動する。また、軸部材Ｗにおける第２レーザヘッド２３ｂから照射されるレーザＬの照射位置は、第２レーザヘッド２３ｂの旋回に伴って第２の軌道Ｂに沿って移動する。 The irradiation position of the laser L irradiated from the first laser head 23a on the shaft member W moves along the first trajectory A as the first laser head 23a turns. Further, the irradiation position of the laser L irradiated from the second laser head 23b on the shaft member W moves along the second trajectory B as the second laser head 23b turns.
第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、それぞれ旋回を開始してからある所定の地点に到達したときに焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射を開始する。したがって、第１レーザヘッド２３ａが焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射を開始する時の軸部材ＷにおけるレーザＬの照射位置が、第１の軌道Ａの始点となる。一方、第２レーザヘッド２３ｂが焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射を開始する時の軸部材ＷにおけるレーザＬの照射位置が、第２の軌道Ｂの始点となる。また、焼入れ可能な出力量のレーザＬを照射しながら旋回する第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、それぞれある所定の位置に到達したときに、焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射を終了する。したがって、第１レーザヘッド２３ａによる焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射終了時におけるレーザＬの照射位置が、第１の軌道Ａの終点となる。一方、第２レーザヘッド２３ｂによる焼入れ可能な出力量のレーザＬの照射終了時におけるレーザＬの照射位置が、第２の軌道Ｂの終点となる。 The first laser head 23a and the second laser head 23b start irradiating the laser L with an output amount that can be hardened when reaching a predetermined point after starting to turn. Therefore, the irradiation position of the laser L on the shaft member W when the irradiation of the laser L with an output amount that can be quenched by the first laser head 23a is the starting point of the first trajectory A. On the other hand, the irradiation position of the laser L on the shaft member W when the irradiation of the laser L having an output amount that can be quenched by the second laser head 23b is the starting point of the second trajectory B. Further, the first laser head 23a and the second laser head 23b that rotate while irradiating the laser L with a hardenable output amount of the laser L having a hardenable output amount when reaching a predetermined position respectively. End irradiation. Therefore, the irradiation position of the laser L at the end of irradiation of the laser L with an output amount that can be quenched by the first laser head 23a is the end point of the first trajectory A. On the other hand, the irradiation position of the laser L at the end of irradiation of the laser L with an output amount that can be quenched by the second laser head 23b is the end point of the second trajectory B.
第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとはそれぞれ等速で旋回し、第１の軌道Ａと第２の軌道Ｂとは、それぞれ軸部材Ｗの中心軸を中心とした円周上を半周する。そして、第１の軌道Ａの始点は第２の軌道Ｂの始点の近傍であり、第１の軌道Ａの終点は第２の軌道Ｂの終点の近傍である。 The first laser head 23a and the second laser head 23b each turn at a constant speed, and the first orbit A and the second orbit B each have a half circumference on the circumference around the central axis of the shaft member W. To do. The start point of the first trajectory A is in the vicinity of the start point of the second trajectory B, and the end point of the first trajectory A is in the vicinity of the end point of the second trajectory B.
ここで、本実施形態における近傍とは、互いに密接して隣り合った位置をいう。すなわち、第１の軌道Ａの始点における第１レーザヘッド２３ａによるレーザＬの照射範囲と、第２の軌道Ｂの始点における第２レーザヘッド２３ｂによるレーザＬの照射範囲とは密接している。また、第１の軌道Ａの終点における第１レーザヘッド２３ａによるレーザＬの照射範囲と、第２の軌道Ｂの終点における第２レーザヘッド２３ｂによるレーザＬの照射範囲とは密接している。 Here, the vicinity in this embodiment means the position which adjoined mutually closely. That is, the irradiation range of the laser L by the first laser head 23a at the start point of the first trajectory A and the irradiation range of the laser L by the second laser head 23b at the start point of the second trajectory B are intimate. Further, the irradiation range of the laser L by the first laser head 23a at the end point of the first trajectory A and the irradiation range of the laser L by the second laser head 23b at the end point of the second trajectory B are in close contact.
次に、図４を用いて、軸部材Ｗの外周面にレーザＬを照射して焼入れを行うレーザ焼入れ処理について説明する。 Next, a laser quenching process in which the outer peripheral surface of the shaft member W is quenched by irradiating the laser L with reference to FIG.
まず、ステップＳ１において、焼入れ制御装置４は、ワーク保持部２５のプレート２５ａ，２５ｂによって、所定位置に軸部材Ｗがセットされているか否かを判断する。軸部材Ｗをセットする位置には、軸部材Ｗを検出する図示しないセンサが設けられている。そして、軸部材Ｗが所定位置にセットされていることを該センサによって検出された場合はステップＳ２に処理を移し、軸部材Ｗが所定位置にセットされていることを検出しない場合はステップＳ１の処理を繰り返し実行する。 First, in step S <b> 1, the quenching control device 4 determines whether or not the shaft member W is set at a predetermined position by the plates 25 a and 25 b of the work holding unit 25. A sensor (not shown) for detecting the shaft member W is provided at a position where the shaft member W is set. If it is detected by the sensor that the shaft member W is set at a predetermined position, the process proceeds to step S2, and if it is not detected that the shaft member W is set at a predetermined position, the process proceeds to step S1. Repeat the process.
ステップＳ２において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとを旋回開始位置に移動させる処理を行う。焼入れ制御装置４は、ロボットコントローラ５に、ロボット３を動作させて第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとを移動させるための制御信号を送信する。これにより、ロボット３によって第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがそれぞれ旋回開始位置に移動する。なお、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回開始位置は、軸部材Ｗにおける焼入れ部位によって上下方向に変更することができる。 In step S2, the quenching control device 4 performs a process of moving the first laser head 23a and the second laser head 23b to the turning start position. The quenching control device 4 transmits to the robot controller 5 a control signal for operating the robot 3 to move the first laser head 23a and the second laser head 23b. Thereby, the robot 3 moves the first laser head 23a and the second laser head 23b to the turning start positions, respectively. In addition, the turning start position of the first laser head 23a and the second laser head 23b can be changed in the vertical direction by the quenching portion in the shaft member W.
ステップＳ３において、焼入れ制御装置４は、旋回開始位置に移動した第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回を開始させる処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、ロボットコントローラ５へと制御信号を出力し、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとを、軸部材Ｗの中心軸を中心に互いに同速度かつ等速で水平に旋回させる。 In step S3, the quenching control device 4 executes a process for starting the turning of the first laser head 23a and the second laser head 23b moved to the turning start position. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal to the robot controller 5, and causes the first laser head 23 a and the second laser head 23 b to have the same speed and the like around the central axis of the shaft member W. Turn horizontally at high speed.
ステップＳ４において、焼入れ制御装置４は、レーザＬの照射を開始する処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、レーザ発振器２１にレーザＬの発振を開始する制御信号を出力する。これにより、レーザ発振器２１から発振されたレーザＬが光ファイバ２２を介して第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとに案内され、レンズユニット２４から軸部材Ｗ向けて照射される。なお、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、常にレーザＬの照射方向が軸部材Ｗの中心軸に向かうように向きを調整しながら旋回する。 In step S4, the quenching control device 4 executes a process for starting the irradiation of the laser L. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal for starting the oscillation of the laser L to the laser oscillator 21. Thereby, the laser L oscillated from the laser oscillator 21 is guided to the first laser head 23a and the second laser head 23b through the optical fiber 22, and is irradiated from the lens unit 24 toward the shaft member W. The first laser head 23a and the second laser head 23b rotate while adjusting the direction so that the irradiation direction of the laser L is always directed toward the central axis of the shaft member W.
ステップＳ５において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがレーザＬを照射する位置が、それぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点に到達したか否かを判断する。具体的には、ロボットコントローラ５が第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがそれぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点に到達したか否かを判断し、ロボットコントローラ５から焼入れ制御装置４へと信号が出力される。そして、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがそれぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点に到達した場合にはステップＳ６に処理を移し、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがまだそれぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点に到達していない場合は、ステップＳ５の処理を繰り返し実行する。 In step S5, the quenching control device 4 determines whether or not the positions where the first laser head 23a and the second laser head 23b irradiate the laser L have reached the start points of the first trajectory A and the second trajectory B, respectively. Determine whether. Specifically, the robot controller 5 determines whether the first laser head 23a and the second laser head 23b have reached the start points of the first trajectory A and the second trajectory B, respectively. A signal is output to the quench control device 4. When the first laser head 23a and the second laser head 23b reach the starting points of the first trajectory A and the second trajectory B, respectively, the process proceeds to step S6, where the first laser head 23a and the second laser head 23b When the laser head 23b has not yet reached the start points of the first trajectory A and the second trajectory B, the process of step S5 is repeatedly executed.
ステップＳ６において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとから照射されるレーザＬが軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量にするためにレーザＬの出力を調整する処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、レーザ発振器２１に制御信号を出力し、レーザ発振器２１のレーザＬの発振出力を上げる。これにより、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとから照射されるレーザＬは、軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量となる。 In step S6, the quenching control device 4 sets the output of the laser L so that the laser L irradiated from the first laser head 23a and the second laser head 23b has a sufficient output amount to quench the shaft member W. Execute the adjustment process. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal to the laser oscillator 21 to increase the oscillation output of the laser L of the laser oscillator 21. Thereby, the laser L irradiated from the first laser head 23a and the second laser head 23b has an output amount sufficient to quench the shaft member W.
ステップＳ７において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがレーザＬを照射する位置が、第１の軌道Ａ，第２の軌道Ｂの終点に到達したか否かを判断する。具体的には、ロボットコントローラ５が第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがそれぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの終点に到達したか否かを判断し、ロボットコントローラ５から焼入れ制御装置４へと信号が出力される。そして、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがレーザＬを照射する位置がそれぞれ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの終点に到達した場合にはステップＳ８に処理を移し、まだ第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの終点に到達していない場合は、ステップＳ７の処理を繰り返し実行する。 In step S7, the quenching control device 4 determines whether or not the positions where the first laser head 23a and the second laser head 23b irradiate the laser L have reached the end points of the first trajectory A and the second trajectory B. Judging. Specifically, the robot controller 5 determines whether the first laser head 23a and the second laser head 23b have reached the end points of the first trajectory A and the second trajectory B, respectively. A signal is output to the quench control device 4. When the positions where the first laser head 23a and the second laser head 23b irradiate the laser L reach the end points of the first trajectory A and the second trajectory B, respectively, the process proceeds to step S8. If the end points of the first trajectory A and the second trajectory B have not been reached, the process of step S7 is repeated.
ステップＳ８において、焼入れ制御装置４は、レーザＬの照射を終了する処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、レーザ発振器２１にレーザＬの発振を終了する制御信号を出力する。これにより、レーザ発振器２１がレーザＬの発振を停止し、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂからのレーザＬの照射が終了する。 In step S <b> 8, the quenching control device 4 executes a process for ending the laser L irradiation. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal for terminating the oscillation of the laser L to the laser oscillator 21. Thereby, the laser oscillator 21 stops the oscillation of the laser L, and the irradiation of the laser L from the first laser head 23a and the second laser head 23b is completed.
ステップＳ９において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回を終了させる処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、ロボットコントローラ５へと制御信号を出力し、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂの軸部材Ｗ周囲の旋回を終了させる。旋回を終了した第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、それぞれ所定の待機位置へと移動する。本処理が終了するとレーザ焼入れ処理が終了する。 In step S <b> 9, the quenching control device 4 executes a process for terminating the turning of the first laser head 23 a and the second laser head 23 b. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal to the robot controller 5 and ends the turning of the first laser head 23a and the second laser head 23b around the shaft member W. The first laser head 23a and the second laser head 23b that have finished turning move to predetermined standby positions, respectively. When this process ends, the laser quenching process ends.
以上のように構成されたレーザ焼入れ方法によれば、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、レーザＬを軸部材Ｗの中心軸に向けて照射しながら、軸部材Ｗの周囲を水平に旋回する。第１レーザヘッド２３ａから照射される焼入れ可能な出力量のレーザＬによる照射位置の第１の軌道Ａと、第２レーザヘッド２３ｂから照射される焼入れ可能な出力量のレーザＬによる照射位置の第２の軌道Ｂとは、軸部材Ｗの外周に沿った軌道となる。そして、第１の軌道Ａの始点と第２の軌道Ｂの始点とが近傍であるとともに、第１の軌道Ａの終点と第２の軌道Ｂの終点とが近傍であり、第１の軌道Ａと第２の軌道Ｂとは重複しない。したがって、軸部材Ｗの焼入れ部位において、第１レーザヘッド２３ａによってレーザＬが照射された部位が冷却された後にさらに第２レーザヘッド２３ｂによってレーザＬが照射されることはない。そのため、高出力のレーザを高速で何度も同一部位にレーザを照射しなくとも、再加熱することによって生じる硬度低下を防ぎ、均一な焼入れを行うことができる。 According to the laser quenching method configured as described above, the first laser head 23a and the second laser head 23b irradiate the periphery of the shaft member W while irradiating the laser L toward the central axis of the shaft member W. Turn horizontally. The first trajectory A of the irradiation position by the laser L with the quenchable output amount irradiated from the first laser head 23a and the first irradiation position of the laser L with the quenchable output amount irradiated from the second laser head 23b. The second track B is a track along the outer periphery of the shaft member W. The start point of the first trajectory A and the start point of the second trajectory B are in the vicinity, the end point of the first trajectory A and the end point of the second trajectory B are in the vicinity, and the first trajectory A And the second trajectory B do not overlap. Therefore, after the portion irradiated with the laser L by the first laser head 23a is cooled in the quenched portion of the shaft member W, the laser L is not further irradiated by the second laser head 23b. Therefore, even if a high-power laser is not irradiated to the same site many times at high speed, it is possible to prevent a decrease in hardness caused by reheating and perform uniform quenching.
また、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、それぞれレーザヘッド自体が移動することによってレーザＬの照射方向を変化させることによって、軸部材Ｗにおける照射位置を移動させる。これにより、軸部材Ｗを回転させなくとも、軸部材Ｗの全周囲に焼入れを行うことができる。 Further, the first laser head 23a and the second laser head 23b move the irradiation position on the shaft member W by changing the irradiation direction of the laser L as the laser head itself moves. Thereby, it is possible to quench the entire periphery of the shaft member W without rotating the shaft member W.
なお、第１の軌道Ａの始点と第２の軌道Ｂの始点、および第１の軌道Ａの終点と第２の軌道Ｂの終点とは、それぞれ一部または全部が重なってもよい。この場合は、照射範囲が重なる部分は、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとによって同時に加熱される。そのため、第１レーザヘッド２３ａによるレーザＬの照射によって加熱された部分が、第２レーザヘッド２３ｂによるレーザＬの照射によって再加熱されることはない。また、レーザＬの出力が高く、軸部材ＷにおいてレーザＬが照射された部分の周囲も熱伝導によって加熱される場合は、第１の軌道Ａの始点と第２の軌道Ｂの始点、および第１の軌道Ａの終点と第２の軌道Ｂの終点とは、加熱範囲内であれば離れた位置となってもよい。 The start point of the first trajectory A and the start point of the second trajectory B, and the end point of the first trajectory A and the end point of the second trajectory B may be partially or entirely overlapped. In this case, a portion where the irradiation ranges overlap is simultaneously heated by the first laser head 23a and the second laser head 23b. Therefore, the portion heated by the laser L irradiation by the first laser head 23a is not reheated by the laser L irradiation by the second laser head 23b. Further, when the output of the laser L is high and the periphery of the portion of the shaft member W irradiated with the laser L is also heated by heat conduction, the start point of the first orbit A, the start point of the second orbit B, and the first The end point of the first orbit A and the end point of the second orbit B may be separated from each other as long as they are within the heating range.
また、上記実施形態では、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとを旋回させるレーザ移行機構３は多軸アーム型ロボットである。しかし、これに限らず、例えば、軸部材Ｗの周囲を円形に囲むレールを設け、該レール上を第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとがスライド移動するようにしてもよい。また、軸部材Ｗを中心に回転するテーブルを設け、該回転テーブルに設けられた第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとが、回転テーブルの回転とともに軸部材Ｗの周囲を回転するようにしてもよい。その他、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとを軸部材Ｗの周囲を周方向に移動させることが可能な手段を用いてもよい。 In the above embodiment, the laser transfer mechanism 3 that rotates the first laser head 23a and the second laser head 23b is a multi-axis arm type robot. However, the present invention is not limited to this. For example, a rail surrounding the shaft member W in a circle may be provided, and the first laser head 23a and the second laser head 23b may slide on the rail. Further, a table that rotates around the shaft member W is provided, and the first laser head 23a and the second laser head 23b provided on the rotation table rotate around the shaft member W along with the rotation of the rotary table. May be. In addition, a means capable of moving the first laser head 23a and the second laser head 23b around the shaft member W in the circumferential direction may be used.
また、上記実施形態では、２個のレーザヘッドから軸部材ＷにレーザＬを照射して焼入れを行っているが、レーザヘッドの数は、偶数であれば４個であったり６個であったりしてもよい。この場合であっても、隣り合うレーザヘッドが照射するレーザＬの軌道の始点と終点とは、隣り合うレーザヘッドが照射するレーザＬの軌道の始点または終点と近傍となるようにするものとする。 In the above embodiment, the laser beam L is applied to the shaft member W from two laser heads for quenching. However, if the number of laser heads is an even number, the number may be four or six. May be. Even in this case, the start point and the end point of the orbit of the laser L irradiated by the adjacent laser head are set to be close to the start point or end point of the orbit of the laser L irradiated by the adjacent laser head. .
さらに、上記実施形態では、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとは、旋回を開始してから第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点に到達してから、軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量のレーザＬを照射する（上記ステップＳ６，Ｓ７参照）。しかし、これに限らず、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回開始位置におけるレーザＬの照射位置を第１の軌道Ａおよび第２の軌道Ｂの始点とし、旋回開始とともに軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量のレーザＬの照射を開始してもよい。この場合、第１レーザヘッド２３ａと第２レーザヘッド２３ｂとの旋回開始位置におけるレーザＬの照射位置を互いに近傍とする。 Furthermore, in the above-described embodiment, the first laser head 23a and the second laser head 23b are moved to the shaft member W after reaching the starting points of the first trajectory A and the second trajectory B after starting to turn. A laser L having an output amount sufficient for quenching is applied (see steps S6 and S7). However, the present invention is not limited to this, and the irradiation position of the laser L at the turning start position of the first laser head 23a and the second laser head 23b is set as the starting point of the first trajectory A and the second trajectory B, and the shaft member is started with the turning. You may start irradiation of the laser L of the output amount sufficient to quench to W. In this case, the irradiation positions of the laser L at the turning start positions of the first laser head 23a and the second laser head 23b are close to each other.
（変形例）
次に、図５乃至図７を用いて、焼入れ装置１の変形例である焼入れ装置１００について説明する。なお、上記実施例と重複または同一の部分の説明については省略し、また、上記実施例と同一の構成部分は、同一の符号を付して示す。
(Modification)
Next, a quenching apparatus 100, which is a modification of the quenching apparatus 1, will be described with reference to FIGS. Note that the description of the same parts as those in the above embodiment is omitted, and the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals.
図５に示すように、ワーク保持部１２５は、軸部材Ｗの軸方向に移動可能な２個のプレート１２５ａ，１２５ｂを有しており、このプレート１２５ａ，１２５ｂがそれぞれ軸部材Ｗの長手方向両端部を把持する。また、プレート１２５ａ，１２５ｂは、回転モータ１２５ｃによって回転自在の回転軸１２５ｄに接続しており、軸部材Ｗを保持した状態で、軸部材Ｗの周方向に回転可能になっている。 As shown in FIG. 5, the work holding unit 125 includes two plates 125 a and 125 b that are movable in the axial direction of the shaft member W, and the plates 125 a and 125 b are both ends in the longitudinal direction of the shaft member W. Grip the part. The plates 125a and 125b are connected to a rotatable rotating shaft 125d by a rotating motor 125c, and can rotate in the circumferential direction of the shaft member W while holding the shaft member W.
レーザ照射部１０２は、レーザ発振器２１と光ファイバ２２を介して接続する第１レーザヘッド１２３ａと第２レーザヘッド１２３ｂとを有している。第１レーザヘッド１２３ａは、レーザ移行機構１０３のハンド１３２ａに設けられ、ワーク保持部１２５によって保持された軸部材Ｗの周囲を水平に等速で旋回可能となっている。一方、第２レーザヘッド１２３ｂは、第１レーザヘッド１２３ａの旋回軌道上に設けられたブラケット１２６に、レーザＬを軸部材Ｗの中心軸に向けて照射可能に設けられている。すなわち、第１レーザヘッド１２３ａは、軸部材Ｗの周囲を旋回可能に設けられ、第２レーザヘッド１２３ｂは、軸部材Ｗから第１レーザヘッド１２３ａの旋回半径と同距離の位置に固定されている。 The laser irradiation unit 102 includes a first laser head 123 a and a second laser head 123 b that are connected to the laser oscillator 21 via the optical fiber 22. The first laser head 123a is provided on the hand 132a of the laser transfer mechanism 103, and can turn horizontally around the shaft member W held by the work holding unit 125 at a constant speed. On the other hand, the second laser head 123b is provided on the bracket 126 provided on the orbit of the first laser head 123a so that the laser L can be irradiated toward the central axis of the shaft member W. That is, the first laser head 123a is provided so as to be able to turn around the shaft member W, and the second laser head 123b is fixed at a position that is the same distance as the turning radius of the first laser head 123a from the shaft member W. .
図６に示すように、軸部材Ｗにおける第１レーザヘッド１２３ａから照射されるレーザＬによる照射位置は、第１レーザヘッド１２３ａの旋回に伴って軌道Ｃに沿って移動する。一方、第２レーザヘッド１２３ｂは固定されているため、同一箇所に向けてレーザＬを照射する。軌道Ｃは略円形であり、軌道Ｃの始点および終点は、第２レーザヘッド１２３ｂによってレーザＬが照射される位置の近傍となる。なお、第１レーザヘッド１２３ａの旋回速度はワーク保持部１２５の回転速度の２倍であり、ワーク保持部１２５が軸部材Ｗを半周回転させる間に、第１レーザヘッド１２３ａは軸部材Ｗの周囲を一周旋回する。 As shown in FIG. 6, the irradiation position by the laser L irradiated from the first laser head 123a on the shaft member W moves along the trajectory C as the first laser head 123a turns. On the other hand, since the second laser head 123b is fixed, the laser L is emitted toward the same location. The trajectory C is substantially circular, and the start point and end point of the trajectory C are in the vicinity of the position where the laser L is irradiated by the second laser head 123b. The turning speed of the first laser head 123a is twice the rotational speed of the work holding unit 125, and the first laser head 123a is rotated around the shaft member W while the work holding unit 125 rotates the shaft member W by a half turn. Make a round.
次に、図７を用いて、軸部材Ｗの外周面にレーザＬを照射して焼入れを行うレーザ焼入れ処理について説明する。 Next, a laser quenching process in which the outer peripheral surface of the shaft member W is quenched by irradiating the laser L with reference to FIG.
まず、ステップＳ１１において、焼入れ制御装置１０４は、軸部材Ｗを保持したワーク保持部１２５の回転を開始するために、回転モータ１２５ｃに制御信号を出力する。これにより、軸部材Ｗが周方向への回転を開始する。 First, in step S11, the quenching control device 104 outputs a control signal to the rotation motor 125c in order to start the rotation of the work holding unit 125 holding the shaft member W. As a result, the shaft member W starts to rotate in the circumferential direction.
ステップＳ１２において、焼入れ制御装置１０４は、ロボットコントローラ５に制御信号を送信して、第１レーザヘッド１２３ａを旋回開始位置に移動させる処理を行う。 In step S12, the quenching control device 104 transmits a control signal to the robot controller 5, and performs a process of moving the first laser head 123a to the turning start position.
ステップＳ１３において、焼入れ制御装置１０４は、ロボットコントローラ１０５へと制御信号を出力し、第１レーザヘッド１２３ａの旋回を開始させる処理を実行する。これにより、第１レーザヘッド１２３ａは、軸部材Ｗの中心軸を中心に等速で水平に旋回する。 In step S <b> 13, the quenching control device 104 outputs a control signal to the robot controller 105 and executes a process for starting the turning of the first laser head 123 a. Accordingly, the first laser head 123a rotates horizontally at a constant speed around the central axis of the shaft member W.
ステップＳ１４において、焼入れ制御装置１０４は、レーザＬの照射を開始する処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置１０４は、レーザ発振器１２１にレーザＬの発振を開始する制御信号を出力し、第１レーザヘッド１２３ａと第２レーザヘッド１２３ｂとからレーザＬを軸部材Ｗの中心軸に向けて照射させる。 In step S <b> 14, the quenching control device 104 executes a process for starting the irradiation of the laser L. Specifically, the quenching control device 104 outputs a control signal for starting the oscillation of the laser L to the laser oscillator 121, and the laser L is transmitted from the first laser head 123a and the second laser head 123b to the central axis of the shaft member W. Irradiate toward
ステップＳ１５において、焼入れ制御装置１０４は、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が、第２レーザヘッド１２３ｂがレーザＬを照射する位置の近傍である軌道Ｃの始点に到達したか否かを判断する。そして、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が軌道Ｃの始点に到達した場合にはステップＳ１６に処理を移し、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が軌道Ｃの始点に到達していない場合は、ステップＳ１５の処理を繰り返し実行する。 In step S15, the quenching control device 104 determines whether or not the position where the first laser head 123a irradiates the laser L has reached the start point of the trajectory C that is near the position where the second laser head 123b irradiates the laser L. Judging. When the position where the first laser head 123a irradiates the laser L reaches the start point of the trajectory C, the process proceeds to step S16, and the position where the first laser head 123a irradiates the laser L becomes the start point of the trajectory C. If not, the process of step S15 is repeated.
ステップＳ１６において、焼入れ制御装置１０４は、第１レーザヘッド１２３ａと第２レーザヘッド１２３ｂとから照射されるレーザＬが軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量にするためにレーザＬの出力を調整する処理を実行する。これにより、第１レーザヘッド１２３ａと第２レーザヘッド１２３ｂとから照射されるレーザＬは、軸部材Ｗに焼入れするのに十分な出力量となる。 In step S16, the quenching control device 104 sets the output of the laser L so that the laser L irradiated from the first laser head 123a and the second laser head 123b has a sufficient output amount to quench the shaft member W. Execute the adjustment process. As a result, the laser L emitted from the first laser head 123a and the second laser head 123b has an output amount sufficient to quench the shaft member W.
ステップＳ１７において、焼入れ制御装置１０４は、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が、第２レーザヘッド１２３ｂがレーザＬを照射する位置の近傍である軌道Ｃの終点に到達したか否かを判断する。そして、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が軌道Ｃの終点に到達した場合にはステップＳ１８に処理を移し、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射する位置が軌道Ｃの終点に到達していない場合は、ステップＳ１７の処理を繰り返し実行する。 In step S <b> 17, the quench control device 104 determines whether or not the position where the first laser head 123 a irradiates the laser L has reached the end point of the trajectory C that is near the position where the second laser head 123 b irradiates the laser L. Judging. When the position where the first laser head 123a irradiates the laser L reaches the end point of the trajectory C, the process proceeds to step S18, and the position where the first laser head 123a irradiates the laser L reaches the end point of the trajectory C. If not, the process of step S17 is repeated.
ステップＳ１８において、焼入れ制御装置１０４は、レーザＬの照射を終了する処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置４は、レーザ発振器１２１にレーザＬの発振を終了する制御信号を出力する。これにより、レーザ発振器１２１がレーザＬの発振を停止し、第１レーザヘッド１２３ａと第２レーザヘッド１２３ｂからのレーザＬの照射が終了する。 In step S <b> 18, the quenching control device 104 executes a process for ending the laser L irradiation. Specifically, the quenching control device 4 outputs a control signal for terminating the oscillation of the laser L to the laser oscillator 121. Thereby, the laser oscillator 121 stops the oscillation of the laser L, and the irradiation of the laser L from the first laser head 123a and the second laser head 123b is completed.
ステップＳ１９において、焼入れ制御装置４は、第１レーザヘッド１２３ａの旋回を終了させるとともに、ワーク保持部１２５の回転を終了させる処理を実行する。具体的には、焼入れ制御装置１０４は、ロボットコントローラ１０５へと制御信号を出力し、第１レーザヘッド１２３ａの旋回を終了させ、回転モータ１２５ｃに制御信号を出力してワーク保持部１２５の回転を終了させる。本処理が終了するとレーザ焼入れ処理が終了する。 In step S <b> 19, the quenching control device 4 performs a process of ending the turning of the first laser head 123 a and ending the rotation of the work holding unit 125. Specifically, the quenching control device 104 outputs a control signal to the robot controller 105, ends the turning of the first laser head 123a, outputs a control signal to the rotary motor 125c, and rotates the work holding unit 125. Terminate. When this process ends, the laser quenching process ends.
以上のように、第１レーザヘッド１２３ａがレーザＬを照射しながら軸部材Ｗの周囲を一周旋回する間に、第２レーザヘッド１２３ｂは、半回転する軸部材Ｗに照射する。このように、第１レーザヘッド１２３ａは旋回移動する一方で、第２レーザヘッド１２３ｂは移動しないため、軌道Ｃの始点と終点との位置決めが容易となる。 As described above, the second laser head 123b irradiates the half-rotating shaft member W while the first laser head 123a rotates around the shaft member W while irradiating the laser L. As described above, the first laser head 123a rotates while the second laser head 123b does not move, so that the start point and the end point of the trajectory C can be easily positioned.
なお、上記実施形態では、レーザヘッドが軸部材Ｗの周囲を旋回しながら軸部材ＷにレーザＬを照射するが、これに限らず、レーザヘッドを旋回させずに軸部材Ｗにレーザ焼入れを行ってもよい。 In the above embodiment, the laser head irradiates the shaft member W with the laser L while turning around the shaft member W. However, the present invention is not limited to this, and laser hardening is performed on the shaft member W without turning the laser head. May be.
例えば、図８に示すように、第１レーザヘッド２２３ａ、第２レーザヘッド２２３ｂ、第３レーザヘッド２２３ｃ、および第４レーザヘッド２２３ｄの４個のレーザヘッドを、それぞれ互いに等間隔で軸部材Ｗの周囲に配置するようにしてもよい。この場合、レーザヘッド２２３ａ〜２２３ｄが照射位置を同時に等速で移動させ、軸部材Ｗの外周を４分の１ずつ照射する。この第１レーザヘッド２２３ａ〜第４レーザヘッド２２３ｄの移動する照射位置の始点と終点は、それぞれ隣り合う第１レーザヘッド２２３ａ〜第４レーザヘッド２２３ｄの照射位置の始点または終点と近傍とする。 For example, as shown in FIG. 8, four laser heads, ie, a first laser head 223a, a second laser head 223b, a third laser head 223c, and a fourth laser head 223d, are connected to the shaft member W at equal intervals. You may make it arrange | position around. In this case, the laser heads 223a to 223d simultaneously move the irradiation positions at a constant speed, and irradiate the outer circumference of the shaft member W by a quarter. The start point and the end point of the irradiation position where the first laser head 223a to the fourth laser head 223d move are set close to the start point or end point of the irradiation position of the adjacent first laser head 223a to the fourth laser head 223d, respectively.
このように、第１レーザヘッド２２３ａ〜第４レーザヘッド２２３ｄ自体は移動せず、それぞれの照射位置のみを移動させるので、レーザ移行機構を使用せずにシンプルな制御で軸部材Ｗの周囲に均一な焼入れを行うことができる。 In this way, the first laser head 223a to the fourth laser head 223d themselves do not move, and only the respective irradiation positions are moved, so that the uniform around the shaft member W by simple control without using the laser transfer mechanism. Quenching can be performed.
また、図９に示すように、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとを、それぞれ照射位置を同時に等速で移動させつつ、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとが、直線的に移動していくようにしてもよい。この場合、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとは、それぞれ軸部材Ｗの外周の半分ずつを照射するようにする。すなわち、まず、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとは、軸部材Ｗの外周の互いに近傍の位置にレーザＬを照射させる。次に、それぞれ直線的に軸部材Ｗの側方を移動しつつ、レーザＬの照射位置を移動させていく。そして、第１レーザヘッド３２３ａのレーザＬの照射位置と、第２レーザヘッド３２３ｂのレーザＬの照射位置とが近傍となると、レーザＬの照射を終了する。なお、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとを、それぞれ照射位置を同時に等速で移動させつつ、軸部材Ｗが第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとの間を直線的に移動するようにしてもよい。この場合であっても、第１レーザヘッド３２３ａと第２レーザヘッド３２３ｂとは、それぞれ軸部材Ｗの外周の半分ずつを照射するようにする。 Further, as shown in FIG. 9, the first laser head 323a and the second laser head 323b are linearly moved while the irradiation positions of the first laser head 323a and the second laser head 323b are simultaneously moved at a constant speed, respectively. You may make it move. In this case, each of the first laser head 323a and the second laser head 323b irradiates half of the outer periphery of the shaft member W. That is, first, the first laser head 323a and the second laser head 323b irradiate laser L to positions near the outer periphery of the shaft member W. Next, the irradiation position of the laser L is moved while linearly moving the side of the shaft member W. Then, when the irradiation position of the laser L of the first laser head 323a and the irradiation position of the laser L of the second laser head 323b come close to each other, the irradiation of the laser L is terminated. The shaft member W linearly moves between the first laser head 323a and the second laser head 323b while simultaneously moving the irradiation positions of the first laser head 323a and the second laser head 323b at a constant speed. You may make it move. Even in this case, the first laser head 323a and the second laser head 323b irradiate half of the outer circumference of the shaft member W, respectively.
１，１０１ 焼入れ装置
２，１０２ レーザ照射部
３，１０３ レーザ移行機構
４，１０４ 焼入れ制御装置
５，１０５ ロボットコントローラ
２１，１２１ レーザ発振器
２２ 光ファイバ
２３ａ，１２３ａ，２２３ａ，３２３ａ 第１レーザヘッド
２３ｂ，１２３ｂ，２２３ｂ，３２３ｂ 第２レーザヘッド
２４ レンズユニット
２５，１２５ ワーク保持部
２５ａ，２５ｂ，１２５ａ，１２５ｂ プレート
３１ アーム
３２ａ，３２ｂ，３２ａ，３２ｂ ハンド
１２５ｃ 回転モータ
１２５ｄ 回転軸
１２６ ブラケット
２２３ｃ 第３レーザヘッド
２２３ｄ 第４レーザヘッド
Ａ 第１の軌道
Ｂ 第２の軌道
Ｃ 軌道
Ｌ レーザ
Ｗ 軸部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Hardening apparatus 2,102 Laser irradiation part 3,103 Laser transfer mechanism 4,104 Quenching control apparatus 5,105 Robot controller 21, 121 Laser oscillator 22 Optical fiber 23a, 123a, 223a, 323a 1st laser head 23b, 123b , 223b, 323b Second laser head 24 Lens unit 25, 125 Work holders 25a, 25b, 125a, 125b Plate 31 Arm 32a, 32b, 32a, 32b Hand 125c Rotating motor 125d Rotating shaft 126 Bracket 223c Third laser head 223d First 4 Laser head A First track B Second track C Track L Laser W Shaft member
Claims (3)
軸部材の周囲に配置されてレーザを軸部材に照射する複数の照射源を用い、
複数の照射源のうち少なくとも一部の照射源による軸部材に対するレーザの照射方向を変化させ、且つ、複数の照射源のうちその他の照射源による軸部材に対する照射方向を固定すると共に軸部材を周方向に回転可能とし、
軸部材における照射源によって最初に照射される位置を他の照射源によって最初に照射される位置と近傍とするとともに、照射源によって最後に照射される位置を他の照射源によって最後に照射される位置と近傍とすることを特徴とするレーザ焼入れ方法。 A laser quenching method in which a laser is irradiated toward a shaft member to quench the outer periphery of the shaft member,
Using a plurality of irradiation sources arranged around the shaft member to irradiate the shaft member with a laser,
The irradiation direction of the laser with respect to the shaft member by at least a part of the plurality of irradiation sources is changed , and the irradiation direction to the shaft member by the other irradiation sources among the plurality of irradiation sources is fixed and the shaft member is rotated. Can rotate in the direction ,
In the shaft member, the position irradiated first by the irradiation source is set close to the position irradiated first by the other irradiation source, and the position irradiated last by the irradiation source is finally irradiated by the other irradiation source. A laser quenching method characterized by having a position and a vicinity.
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