JPS609828A - レ−ザ硬化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ硬化方法および装置に関する。

一般に航空機用の平歯車等の高品質の鋼製品にあっては
消耗を最小限にし耐久性を持たせるため他の歯車との接
触面を硬化する必要がある。一方、歯車の内部は衝撃を
受けて破損しないよう非硬化状態に置く必要がある。高
品質の歯車の製造には歯車の歯部の外形並びに歯高を損
わす且適切な硬度を与えるように浸炭、硬化若しくは誘
導硬化のいずれかの構成がとられる。

浸炭は炉中に低炭素鋼の部品を入れ炭素物質と接しせし
めて加熱することにより表層に炭素を浸入させるもので
あり、炭素は低炭素鋼の表面から内部に拡散し部品の表
層が高炭素鋼に変換される。

表層が高炭素鋼に変化した部品を次に炉より取り出して
冷却し、変換点以上の高温で迅速に熱処理して焼き入れ
をすることにより高炭素鋼表層をマルテンサイトを含む
硬質の層とすると共に、中心部は低炭素に維持して充分
な耐衝性を持たせる。

この場合加熱された部品に対しては周知の如く気体や液
体による急速冷却が必要であった。

また浸炭においては、硬化対象部分以外を硬化しないよ
うに部分的にマスキングする必要があり且このマスキン
グを化学的に除去する要があった。

更に焼き入れ工程において部品（二歪みが生じ、これを
矯正するため最終的に研磨処理が必要となり、特に極め
て高品質で製造公差の許容度が厳しい航空機用歯車では
高精度に研磨処理する必要があった。更にこの種の高品
質の歯車の製造時に＋３焼き入れ作業時の歪みを最小限
にするために焼き入れダイスが用いられる。即ち歯車が
、これを完全に固定し得る焼き入れダイスに入れられて
変換点以上の温度で加熱される。これにより焼き入れ作
業が行なわれた後歯車は焼き入れダイスから取り出され
ることになる。

従って、浸炭による硬化方法はエネルギー消費量が大で
作業が煩雛である上、極めてコスト高になっていた。ま
た浸炭には作業に長時間を要する（９） 上、炉、各種の部品に適合させ得る多様の焼き入れダイ
ス、マスキング装置並びに研磨装置の如き別途の製造設
備が必要であり、多様な欠点を伴っていた。

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

一方工業用のレーザの独特の特性を利用して鋼材等の部
品の表面の急速硬化を図ることができる。

レーザ光線が当てられる表面には前処理として吸収性の
被覆が施されレーザ光線により硬化される部品内部の熱
エネルギーの伝達が促進せしめられる。部品表面の急速
加熱にレーザな用いる場合、表層のみが加熱されるから
従来の硬化構成の如く（１０） 気体若しくは液体による冷却が不要となる。部品におい
てはレーザにより加熱される表層と部品の大部分の他部
との間に極めて高い温度差が生じるから実際上焼き入れ
を行なったと同様になる。これにより部品は単一の作業
工程により加熱硬化され、浸炭や誘導硬化の如く気体若
しくは液体を利用して焼き入れする要がないから、極め
て簡便である。

従来歯車等の部品表面の熱処理（二工業用レーザを用い
る構成が、例えば米国特許第４，２５０，３７２’号並
びに４，２５０，３７４号に開示されている。米国特許
第４，２５０，３７４号には単一のレーザ光線を用いた
歯車の硬化構成が開示されており、一方米国特許第４，
２５０，３７２号には歯車の歯部を加熱するために２以
上のレーザ光線を用いる構成が開示されている。

しかしながら、上記の２件の米国特許には共通して実用
性に乏しい点がある。即ちこれらの硬化構成にあっては
歯車の−の歯部歯面とこれと隣接する歯面並びに両歯面
間の底部を含む歯部の７字状の谷部全体を硬化し、次い
で次段のＶ字状の谷部を硬化するが歯車の一つの歯部の
歯面を硬化した後反対側の歯面な硬化する際、この反対
側の歯面の硬化時に生じた熱により前段の歯面の一部の
強度が低下する危惧があった。従って低品質の歯車以外
には適用できなかった。

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

また米国特許第４，２５０，３７２号に開示された２つ
のレーザ光線を与える構成では極めて僅かな寸法誤差が
あっても２光線相互間の強度に差異を生じ、この２レー
ザ光線による加熱熱に差ができ不都合であった。且２つ
の別個のレーザ源を用いる場合、装置が煩雑となる上コ
スト高となっていた。

従ってレーザを歯車等の部品の表面硬化に適用する場合
はこれらの欠点を除去する新たな硬化構成が望まれてい
た。

しかして本発明においては単一のレーザ光線を正確に２
つの同一の光線に分割し、歯車の−の歯部の両歯面に２
つの光線を同時に照射する同期光線発生装置が適用され
る。歯車の−の歯部の両歯面を単一工程で硬化すること
により歯車の歯部に焼き戻しが生ずる危惧を除去できる
。また歯車の歯部を２つ置きに硬化させ、次いで硬化さ
れた歯部間の歯部な順次硬化することにより歯車の一部
（二熱が蓄積され、焼き戻しが生ずることも除去される
。

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

本発明のレーザ硬化構成で硬化されず、所望に応じて浸
炭処理で硬化する必要のある部分は歯車の歯部間の歯部
の谷底部と歯先だけである。この場合硬化されない谷底
部は極めて狭い領域であり且歯車において９荷の力０わ
らない部分であると共（二歯先は実際上作用しない部分
であるから硬化しく１３） なくとも問題はない。

本発明の同期光線発生装置には全面積の実質的に半分を
占める孔を有した回転ホイールが採用される。この場合
、レーザ光線は回転ホイールの表面１：向って照射され
たとき半分の光線がホイールを通過するように設けられ
る。またレーザ源に向いた回転ホイール表面は高反射機
能が持たせられ孔を通過しない実質的に半分の光線が回
転ホイールにより反射される。即ちレーザ源からのレー
ザ光線をある角度をもって置かれた回転ホイールに同一
の分割光線が得られることになる。

次いで２つの光線は焦点レンズと照射位置を定める鏡体
を経て、歯車の歯部の表面を照射する。

この場合一方の光線が歯車の−の歯部の一歯面を、また
他方の光線が同一の歯部の他面を照射する。

両光線は歯車の歯部の全てに当り得るように軸方向に対
し直角方向から歯車に対し照射される。

上述のような構成をとることにより、硬化され（１４） る表面のみが加熱されるので、浸炭処理構成の如く多大
のコストがかからず、硬化表面のみ加熱されるため加熱
時に歪みを来たさず歪矯正のための研磨が不要である。

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

見本発明のレーザ光線による歯車等の硬化構成によれば
、上記米国特許第４，２５０，３７２号並びに第４，２
５０，３７４号に開示された構成において生じていた焼
き戻し現象を完全に除去し得る。

本発明においては２つのレーザ光線を全く均一になし得
るから本発明による光線分割構成は極めて高度のものと
いえる。また本発明によれば従来の伝導式光線分割装置
の如く光線の入射角の変化によって動作状態が大きく左
右されない。即ち角錐状反射体を用いて光線を分割する
というような周知の構成では入射角の変化により２つの
光線の特性が変化することになり、両光線の強さが均一
ではなくなる。実際上両光線のエネルギー差は全エネル
ギーの数パーセントに達することもある。

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

以下、本発明を添付の図面に沿って説明する。

先ず本発明の理解を図るために歯車等での機械部品にお
ける表面硬化の実現にレーザを使用した従来例について
述べる。第１図を参照するに単一のレーザ光線を用いて
−の歯部面毎に硬化するように歯車１０の複数の歯のう
ち−の歯部１２を硬化せしめる状態が示されている。歯
車の歯部１２の右歯面１４はレーザ照射によって既に硬
化され、図示の状態においては歯部１２の左歯面１６が
レーザ光線２０の照射により硬化されている。この場合
歯車１０の歯部の巾が不充分であると、歯部１２の左歯
面１６を硬化する際レーザ光線２０により発生する熱に
よって前記歯部１２の既に硬化された右歯面１４の一部
２２が焼き戻しされること（二なる。従ってこの焼き戻
しされた部分２２は所定の硬度を持たなくなり、過度の
負荷が加わらなくとも通常の作業状態で摩耗し易くなる
。即ち第１図に示す如く個別に歯部の面毎に硬化を図る
構成においては充分な硬化作用を得れなかった。

第２図を参照するに、米国特許第４，２５０，３７４号
に開示された歯車の歯部の硬化構成が示されている。こ
の構成においては歯車３ｏの７字状の谷部全体が１回で
硬化されるものであり、これと同様の構成が米国特許第
４，２５０，３７２号にも開示されている。第２図に示
されている硬化工程の前段においては第１の歯部３４と
第２の歯部３６間の第１のＶ字状の谷部３２がレーザ光
線の照射１票よって硬化されている。

（１７） 図示の状態ではレーザ光線４ｏにより第２の歯部３６と
第３の歯部４４間の第２のＶ字状の谷部４２が照射され
ている。即ち第２の歯部３６と第３の歯部４４間の第２
のＶ字状の谷部４２がレーザ光線４０による発生熱で硬
化せしめられるが、一方第２のＶ字状の谷部４２の焼き
入れ後冷却する際、硬化時に発生した熱により先に硬化
された７字状の谷部３２の一部４６が焼き戻しされる。

この焼き戻しを受けた部分４６は充分な耐力が損われる
。従って第２図に示されるような上記２件の米国特許に
開示された構成によっても高品質の、歯車を提供できな
い危惧があった。

しかして第３図を参照し本発明の詳細な説明するに、本
構成においては歯車５ｏを第１のレーザ光線５２と第２
のレーザ光線５４で硬化せしめる。

第３図に示される硬化工程の前段においては第１の歯部
６０はその一右歯面６２と左歯面６４の両方が対をなす
第１のレーザ光線５２と第２のレーザ光線５４の照射に
より既に硬化されている。

図示の状態では、第１のレーザ光線５２と第２（１８） のレーザ光線５４により第２の歯部７４の右歯面７０と
左歯面７２が照射されている。この場合第２の歯部７４
の両歯面７０　、７２は第１．第２のレーザ光線５２　
、５４により同時に加熱されるため、両歯面７０　、７
２はいずれも焼き戻しを来たさず適切に硬化され得る。

ここで焼き入れ時に外部から空気あるいは水液を導入す
ることは、非常に精巧な歯車の硬化時り、外では不要で
ある。

このとき第１の歯部６０と第２の歯部７４間の谷底部８
０が焼き戻しされる危惧がある。即ち第２の歯部７４の
右歯面７０に第１のレーザ光線５２を照射する際第１の
歯部６０の左歯面６４の硬化部分の僅かの部分が焼き戻
しされる可能性がある。

しかしながら谷底部８０に焼き戻しが生じても谷底部は
機械的な接触面を構成せず、負荷は左、右歯面に力口わ
るから大きな問題とはならない。

上述から明らかなように歯車の歯部な硬化する最良の構
成は両歯面に２レーザ光線をもって同時に照射すること
、即ち機能上重要な硬化部分の焼き戻しを避けるため各
歯面な同一作業工程において硬化せしめることにある。

歯車に１対の光線を照射する構成の第１の方法は２つの
レーザ装置を使用することが挙げられる。

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

単一のレーザ光線を２分割するものとして高精度のピラ
ミッド型の分割器が既に提案されている。

このような機械的な分割器においては分割器によリレー
ザ光線の中心点を定める必要がある。レーザ光線が高精
度に２分割されず、両者間に若干の誤差があっても分割
された２つの光線相互にνす硬化作用を与える際大きな
差異となる。従って実際上この種の既提案の分割器は工
場生産が不可能であり、実験室段階にとどまらざるを得
なかった。

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

本発明の好適な実施例を示す第４図を参照してこれを詳
述するに、本発明のレーザ硬化装置には同期光線発生機
１００が包有されており、同期光線発生機１００はレー
ザ源１０６から放射される高出力のレーザ光線１０４を
分割し、焦点の合った一対のレーザ光線１１０　、１１
２として出力する部材群が組み込まれたハウジング１０
２を具備している。前記レーザ光線１１０　、１１２は
歯車１１６の歯部１１４表面を硬化すべく歯部１１４の
歯面に照射される。

この場合レーザ源１０６から放射されたレーザ光線１０
４は第６図に詳示するような回転ホイール１２０に向け
られる。回転ホイール１２０１体はその中心１２４を貫
通する軸１２４に装着されている。また第６図に示す如
く回転ホイール１２０には扇状部１３２によって区画さ
れた３つの扇状の孔１３０が具（２１） 備され、且夫々の扇状部１３２と孔１３０とは中心１２
４を挾んで対称に位置する、即ち中心１２４に対し回転
対称をなすように設けられている。回転ホイール１２０
の扇状部１３２は鏡面の如き高反射性を持つように設け
られ、特に高反射性の金若しくは銀メッキされるかある
いは回転ホィール１２０全体を銅、タングステン又はモ
リブデンで形成することが好ましい。実際上は反射性物
質であっても極く少量（即ち１〜２ｘ）レーザ光線１０
４を吸収してしまうので、扇状の孔１３０は扇状部１３
２より面積が僅かに小さくされている。これにより回転
ホイール１２０がレーザ光線１０４の放射路において回
転される時、２つの等しいレーザ光線、即ち回転ホイー
ル１２０の孔１３０を通過する第１の光線１７０と回転
ホイール１２０の扇状部１３２により反射された第２の
光線１７２が発生され得る。

回転ホイール１２０を固設した軸１２２は、第５図に示
す如き回転支持体１４０に回転可能に装着される。即ち
回転支持体１４０は底部１４２とアーム呻１４４　、１
４６とが包有され、且アー′ム部１４４　、１４６（２
２） には各々軸受１５０　、１５２が装着されている。従っ
て回転ホイール１２０は軸１２２を介して回転支持体１
４０に付設された軸受１５０　、１５２間に回転自在に
装荷されることになる。また回転支持体１４０の底部１
４２には６Ｌ数の取付穴１５４が具備されており、取付
穴１５４にボルト１５６を挿通させて回転支持体１４０
をハウジング１０２に固定され得る。

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

上述の構成によりレーザ源１０６から放射されたレーザ
光線１０４は、２つの同一の光線として回転ホイール１
２０を通過する第１の光線１７０と回転ホイール１２０
の反射面により反射される第２の光線１７２に円滑に分
割されることになる。次いで第１の光線１７０と第２の
光線１７２は各々焦点レンズ１７４　、１７６を通過す
るように設けられている。、この焦点レンズ１７４　、
１７６には光束が円筒状に集中されるように機能する球
面状若しくは光束が線状に集中されるように機能する円
筒状のものかあるいは光束が線状に集中されると共にこ
の集中される位置を変化し得るよう機能する球面状のも
のと円筒状のものの組合体のいずれも採用できるが、前
述の組合体の焦点レンズ１７４　、１７６を用いること
が好ましい。

第１．第２の光線１７０　、１７２は夫々焦点レンズ１
７４　、１７６を通過した後平坦な鏡体に向って照射さ
れこの鏡体はコンピュータにより調節される水平器台上
に装着される。即ち第１の光線１７０はモータ１８４に
より位置決めされる水平器台１８２に装着された鏡体１
８０において反射される。一方第２の光線１７２は、七
−夕１９４により位置決めされる水平器台１９２上に装
着された鏡体１９０で反射される。また各モータ１８４
　、１９４は形状の異なる歯車に適用し得るように光線
の位置を迅速に修正可能にコンピュータにより調節され
得る。

更に第１．第２の光線１７０　、１７２は孔１９６を通
ってハウジング１０２外に送出され、各々光線１１０゜
１１２として歯部１１４に照射される。この場合光線１
１０　、１１２は歯部１１４の歯面１インチ（２５４嗣
）平方に対し１，０００〜１００　、０００ワツトの出
力をもって照射されるように、焦点を合わせて照射位置
が特定される。

また光線１１０　、１１２は歯車１１６にその軸方向に
対し直角に照射され、−の歯部１１４全体が照射される
ことになる。レーザの光線１１０　、１１２を歯車１１
６に対しその軸線に直角に照射するにはレーザ源１０６
側を変位させることなく、歯車１１６を軸回転させれば
よい。光線は歯部１１４の角隅部を溶融しないように歯
車１１Ｇの端部から約百インチ（約０．３濡）手前にお
いて焦点が合うように設定される。これにより歯車１１
６の歯部全体が熱伝導により充分硬化され得る。且歯車
１１６は適切な位置決めしてからレーザ源１０６を付勢
すると同時に回転される。周知のコンピュータシステム
に簡単にプログラムできる歯車の構成に応じて全作業工
程をコンピュータ（二より調節しつつ実行できる。

また焼き戻しを避けるためには第１図の回転時（２５） に歯車１１６の歯部１１４を２つおきに硬化し、次に第
２図の回転時に第１図の回転時に硬化せしめた歯部の隣
りの歯部のみを硬化し更に第３図の回転時に残りの歯部
を硬化することが好ましい。各歯部な順次硬化せしめな
いことにより歯車の小さな領域に過熱を生じることが避
けられ得、歯部の歯面の焼き戻しの危惧を払拭できる。

またこの構成により歯車の歯部は自然冷却で充分冷却さ
れ得、極めて精巧な歯車に対してのみ気体や水液による
冷却作用が必要となる。

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

また本発明の硬化構成は例えばベアリングなど他の部品
の硬化にも適用可能である。且上述の同期光線発生機１
００は好適な一実施例を示すものに過ぎず、例えばその
光学系は同一の機能を有する他の構成に置換できる。例
えば、鏡体を焦点機能を持つ鏡体に替えれば焦点レンズ
は不要となる。

（２６） また焦点レンズは鏡体と歯車との間の反射路に設置する
ことも可能である。

上述のように構成された本発明によれば、歯車の歯部の
硬化に適用して従来の欠点を実質的に不利益を生ずるこ
となく除去でき、浸炭、硬化に要するエネルギーも最少
限にし得、実際上高品質の歯車を４０％コストダウンし
て製造可能である。

即ち本発明によれば所定の形状を損うことなく充分な強
度と耐久性を持つ高品質の硬化面を供することができ、
総じて量産性に富み、生産性が高く安価にできる等々の
顕著な効果を実現する。

本発明の実施態様を簡略に記載すれば次の通りである。

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

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

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

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

５上記第２項記載の方法により硬化された作用面を有す
る歯車の歯部。

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

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

８、レーザ光線を送出する工程とレーザ光線の光路に、
レーザ光線の第１の部分が通過する孔を有し且孔間の部
分の高反射性面によりレーザ光線め第２の部分を反射せ
しめると共に第１、第２の部（２９） 分を同一の強さになすように回転ホイールを挿入する工
程と、レーザ光線の第１の部分の焦点合せを行ない歯車
の歯部の一側を照射する工程と、レーザ光線の第２の部
分の焦点合せを行ない歯車の歯部の他側を照射する工程
とを包有してなる歯車の歯部のレーザ硬化方法。

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

１０実質的に同一の強さのレーザ光線を送出する工程と
、２つの実質的に同一の強さのレーザ光線（３０） を歯車の歯部の両作用面に同時に照射して歯車の歯部の
作用面に焼きもどしを起こすことなく硬化する工程を包
有する歯車の歯部のレーザ硬化方法。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の説明図、第３図は本発明の
原理説明図、第４図は本発明による装置の一実施例の簡
略平面図、第５図は同部分拡大斜視図、第６図は同部分
拡大平面図である。 】０・・・歯車、１２・・・歯部、１４・・・右歯面、
１６・・・左向ｉｆａ、２０・・・レーザ光線、２２・
・・部分、３０・・・歯車、３２・・・Ｖ字状部、３４
・・・紀１の歯部、３６・・・第２の歯部、４０・・・
レーザ光線、４２・・・第２のＶ字状の谷部、４４・・
・第３の歯部、４６・・・部分、５０・・・歯車、５２
・・・第１のレーザ光線、５４・・・第２のレーザ光線
、６０・・・第１の歯部、６２・・・右歯面、６４・・
・左歯面、７０・・・右南面、７２・・・左歯面、７４
・・・歯部、８０・・・谷底部、１．００・・・同期光
線発生機、１０２・・・ハウジング、１０４・・・レー
ザ光線、１０６・・・レーザ源、１１０　、１１２・・
・レーザ光線、１１４・・・歯部、１１６・・・歯車、
１２０・・・回転ホイール、１２２・・・軸、１２４・
・・中心、１３０・・・孔、１３２・・・扇状部、１４
０・・・回転支持体、】４２・・・底部、１４４　、１
４６・・・アーム部、１５０　、１５２・・・軸受、１
５４・・・取付穴、】５６・・・ボルト、１６２・・・
駆動ベル）、１６４・・・プーリ、１７０・・・第１の
光線、１７２・・・第２の光線、１７４　、１７６・・
・焦点レンズ、１８０・・・鏡体、１８２・・・水平器
台、１８４・・・モータ、１９０・・・鏡体、１９２・
・・水平器台、１９４・・・モータ、１９６・・・孔 特許出願人 ザ　ギヤレット　コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光線を送出する工程と、レーザ光線を実質的
   に周期的に遮断するように機械的な遮蔽体− を高速でレーザ光線の光路挿入する工程と、レーザ光線
   を遮蔽体により遮断しないときレーザ光線を第１の光路
   に進行させる工程と、遮蔽体に具備された反射面により
   遮断したレーザ光線を第２の光路に進行させると共に第
   １の光路におけるレーザ光線と第２の光路におけるレー
   ザ光線とを実質的に同一の強さを持たせて進行させる工
   程と、第１の光路のレーザ光線を硬化対象部の一側に向
   ける工程と、硬化対象部の一側に向ける第１の光路のレ
   ーザ光線に対し所定の強さと大きさを持たせるように焦
   点合せを行なう工程と、第２の光路のレーザ光線を硬化
   対象部の他側に向ける工程と、硬化対象部の他側に向け
   る第２の光路のレーザ光線に対し所定の強さと大きさを
   持たせるように焦点合せを行なう工程と、第１．第２の
   レーザ光線を硬化対象部に対し横切る方向に当て＼なる
   工程とを包有してなる、硬化対象部の二側を同時に硬化
   するレーザ硬化方法。 ２遮蔽体をレーザ光線の光路に挿入する工程はレーザ光
   線の光路上に位置せしめた、少くとも１つの孔を有する
   回転ホイールを高速で回転させる工程を包有し、レーザ
   光線を回転ホイールの孔を経て通過させて第１の光路へ
   送ると共に、回転ホイールに具備させた孔以外の部分で
   なる反射面をレーザ光線の光路に対しある角度をもって
   配設し、前記レーザ光線を反射して第２の光路へ送って
   なる特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ３、銅、タングステン、モリブデンのいずれか−でなる
   回転ホイールを回転してなる特許請求の範囲第２項記載
   のレーザ硬化方法。 ４、反射面に金、銀メッキのいずれか−を施した遮蔽体
   をレーザ光路に挿入してなる特許請求の範囲第１項記載
   のレーザ硬化方法。 ５、第１の光路のレーザ光線を硬化対象部に向ける工程
   には第１の光路上に鏡体を置き、第１の光路を進行する
   レーザ光線を硬化対象部に向けて反射する工程と、硬化
   対象部品の大きさに合わせてコンピュータにより調節さ
   れるモータにより鏡体を位置決めする工程とを包有して
   なる特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ６第２の光路のレーザ光線を硬化対象部に向ける工程に
   は第２の光路上に鏡体を置き、第２の光路を進行するレ
   ーザ光線を硬化対象部に向けて反射する工程と、硬化対
   象部品の大きさに合わせてコンピュータにより調節され
   るモータにより鏡体を位置決めする工程を包有してなる
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ｌ第１の光路のレーザ光線に対し焦点合せを行なう工程
   には第１の光路に円筒状レンズと球面状レンズの両方を
   置き、円筒状レンヌと球面状レンズとにより硬化対象部
   に照射されるレーザ光線の焦点合せを行ない且光束が線
   状で且長さが可変のレーザ光線になしてなる工程を包有
   する特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ８、第２の光路のレーザ光線に対し焦点合せを行なう工
   程には第２の光路に円筒状レンズと球面状レンズの両方
   を置き、円筒状レンズと球面状レンズにより硬化対象部
   に照射されるレーザ光線の焦点合せを行ない且光束が線
   状で且長さが可変のレーザ光線になしてなる特許請求の
   範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 ９、焦点合せを行なう工程並びにレーザ光線を硬化対象
   部に向ける工程を鏡体によって同時に行なってなる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 １０、レーザ光線を硬化対象部に向ける工程には硬化対
   象部の端縁部の溶融を避けるように端縁部から離れた個
   所にレーザ光線を照射する工程が包有されてなる特許請
   求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 １１゜レーザ光線を送出する工程はレーザ光線を硬化対
   象部品上に照射するとき開始し、硬化完了時に終了して
   なる特許請求の範囲第１項記載のレーザ硬化方法。 １２硬化対象面を光吸収物質により被覆し、第１゜第２
   のレーザ光線から硬化対象部へのエネルギー伝達を促進
   する工程を包有してなる特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ硬化方法。 １３　レーザ光線源から送出されるレーザ光線を高反復
   速度で周期的に遮断し且レーザ光線の一部を第１の光路
   に通過可能な遮蔽装置と、遮蔽装置に付設されレーザ光
   線を遮断すると共に第２の光路に反射せしめ、第２の光
   路に進行するレーザ光線の他部を第１の光路に進行する
   レーザ光線の一部に対し実質的に同−強さにする反射装
   置と、第１−ザ光線の焦点合せを行なって所定の強さに
   し第１の光路のレーザ光線を歯車の歯部の一側に対し横
   切る方向に当てると共に第１の光路のレーザ光線を所定
   の断面を持つようになす第１のレンズ装置と、第２の光
   路のレーザ光線を歯車の歯部の−の歯部の他側に照射す
   る第２の照射装置と、第２の光路におけるレーザ光線の
   焦点合せを行なって所定の強さにし第２の光路のレーザ
   光線を歯車の（５） 歯部の他側に対し横切る方向に当てると共に第２の光路
   のレーザ光線を所定断面を持つようになす第２のレンズ
   装置と、歯車の歯部と第１．第２光路とを所定の位置関
   係にする作動装置とを備えてなるレーザ硬化装置。 １４、遮蔽装置は少くとも１つの孔を有する回転ホイー
   ルを備え、回転ホイールがレーザ光線の光路に挿入され
   、第１の回転角位置（二ある時にレーザ光線が孔を通過
   し第１の光路に進行可能に設けられてなる特許請求の範
   囲第１３項記載のレーザ硬化装置。 １５、反射装置はレーザ光線源からのレーザ光線の光路
   に向いた鏡面を有し、鏡面は回転ホイールが第２の回転
   角位置書＝ある時にレーザ光線を遮断し、第２の光路へ
   と反射するように設けられてなる特許請求の範囲第１４
   項記載のレーザ硬化装置。 １ａ鏡面は高反射性の金、銀のいずれか−でメッキされ
   てなる特許請求の範囲第１５項記載のレーザ硬化装置。 １ｚ銅、タングステン、モリブデンの−で形成さく６） れた回転ホイールを具備してなる特許請求の範囲第１４
   項記載のレーザ硬化装置。 １８複数の孔を有し、少くとも毎分１０００回転の速度
   で回転される回転ホイールを具備してなる特許請求の範
   囲第１４項記載のレーザ硬化装置。 １９第１の照射装置は変位可能な鏡体を備え、第１の光
   路からのレーザ光線を寸法の異なる歯車に合わせて歯車
   の歯部に照射可能に設けられてなる特許請求の範囲第１
   ３項記載のレーザ硬化装置。 ２０、第２の照射装置は変位可能な鏡体を備え、第２の
   光路からのレーザ光線を寸法の異なる歯車に合わせて歯
   車の歯部に照射可能に設けられてなる特許請求の範囲第
   １３項記載のレーザ硬化装置。 ２１、第１のレンズ装置は円筒状レンズと球面状レンズ
   を組合せてなり、歯車の歯部に光束が線状で長さが可変
   のレーザ光線を照射可能に設けられてなる特許請求の範
   囲第１３項記載のレーザ硬化装置。 ２２第２レンズ装置は円筒状レンズと球面状レンズを組
   合せてなり、歯車の歯部に光束線状で長さが可変のレー
   ザ光線を照射可能に設けられてなる特許請求の範囲第２
   １項記載のレーザ硬化装置。