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JP4331626B2 - Laser hardening method - Google Patents
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Description

本発明は、レーザビームを用いたレーザ焼入れ方法に関し、特に、レーザビームを用いてワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成するレーザ焼入れ方法に関する。   The present invention relates to a laser quenching method using a laser beam, and more particularly to a laser quenching method for forming a circular or annular quenching region on a workpiece using a laser beam.

一般に、金属材料からなるワークに焼入れ処理を施す方法として、レーザビームを用いたレーザ焼入れ方法が知られている。このレーザ焼入れ方法は、レーザビームをワークの表面に照射して該ワークの表面近傍を急加熱し、ワーク内部への熱伝導によって自己冷却を行なうことにより、ワークの表面近傍に硬質な焼入れ層を形成するものである。   In general, a laser quenching method using a laser beam is known as a method for quenching a workpiece made of a metal material. This laser quenching method irradiates the surface of a workpiece with a laser beam, rapidly heats the vicinity of the surface of the workpiece, and performs self-cooling by heat conduction inside the workpiece, thereby forming a hard quenching layer near the surface of the workpiece. To form.

そして、このレーザ焼入れ方法は、ワークのうち焼入れが必要な部位に局部的に焼入れ処理を行なうことができること、焼入れ処理に伴う熱ひずみが極めて少ないこと、焼入れされたワークを冷却するための水、油等が不要であるといった特徴を有するものである。   And this laser quenching method is capable of locally quenching a part of the workpiece that needs to be quenched, that there is very little thermal strain associated with the quenching process, water for cooling the quenched workpiece, It has the characteristic that oil etc. are unnecessary.

ここで、レーザビームを用いてワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成する従来技術として、レーザ発振器から出力されるレーザビームの中心部分を除去し、ワークの表面に照射されるレーザビームのスポット形状を環状とすることにより、ワークの表面近傍に環状な焼入れ領域を形成するレーザ焼入れ方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Here, as a conventional technique for forming a circular or annular quenching region on a workpiece using a laser beam, the laser beam spot irradiated on the surface of the workpiece is removed by removing the central portion of the laser beam output from the laser oscillator. There is known a laser quenching method in which an annular quenching region is formed in the vicinity of the surface of a workpiece by making the shape annular (see, for example, Patent Document 1).

特開平2−133511号公報JP-A-2-133511

一方、ワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成する他の従来技術として、レーザビームとワークとを相対回転させつつレーザビームをワークに向けて照射するレーザ焼入れ方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, as another conventional technique for forming a circular or annular quenching region on a workpiece, there is known a laser quenching method in which a laser beam is irradiated toward the workpiece while rotating the laser beam and the workpiece relative to each other (for example, Patent Document 2).

特開平8−337821号公報JP-A-8-337821

そして、他の従来技術によるレーザ焼入れ方法は、例えば円盤状の鋸(丸鋸)等のワークに環状な焼入れ領域を形成するため、ワークを回転させながら該ワークの表面にレーザビームを照射するものである。これにより、ワークの表面近傍がレーザビームによって環状に加熱され、該ワークの表面近傍に環状な焼入れ領域を形成することができる。   In another conventional laser hardening method, for example, an annular hardened region is formed on a work such as a disk-shaped saw (round saw), and the surface of the work is irradiated with a laser beam while the work is rotated. It is. Thereby, the vicinity of the surface of the workpiece is heated in an annular shape by the laser beam, and an annular quenching region can be formed in the vicinity of the surface of the workpiece.

ところで、上述の特許文献1に記載された従来技術によるレーザ焼入れ方法は、レーザ発振器から出力されるレーザビームの中心部分を除去することにより、ワークの表面に環状なスポット形状を有するレーザビームを照射するものである。従って、ワークに形成すべき環状な焼入れ領域の面積を大きくする場合には、ワーク表面に照射されるレーザビームの焦点をぼかしてスポット形状の面積を拡大する必要がある。このため、ワークの表面に照射される単位面積当たりのレーザビームのエネルギが低下してしまい、ワークの表面近傍を所定の焼入れ温度まで加熱することができなくなる、あるいは、ワークの表面近傍が所定の焼入れ温度に達するまでの加熱時間が長くなるという問題がある。   By the way, the laser quenching method according to the prior art described in Patent Document 1 described above irradiates the surface of the workpiece with a laser beam having an annular spot shape by removing the central portion of the laser beam output from the laser oscillator. To do. Therefore, when increasing the area of the annular quenching region to be formed on the workpiece, it is necessary to enlarge the spot shape area by blurring the focal point of the laser beam irradiated on the workpiece surface. For this reason, the energy of the laser beam per unit area irradiated on the surface of the work is reduced, and it becomes impossible to heat the vicinity of the surface of the work to a predetermined quenching temperature, or the vicinity of the surface of the work is predetermined. There is a problem that the heating time until reaching the quenching temperature becomes long.

一方、上述の特許文献2に記載された他の従来技術によるレーザ焼入れ方法は、ワークを回転させつつ該ワークの表面にレーザビームを照射することにより、ワークの表面近傍に環状な焼入れ領域を形成するものである。このため、回転するワークにレーザビームを照射して環状な焼入れ領域を形成するときに、ワークに対するレーザビームの照射時間は、環状な焼入れ領域の外周側では短くなり、焼入れ領域の内周側では長くなる傾向にある。   On the other hand, in the laser quenching method according to another conventional technique described in Patent Document 2 described above, an annular quenching region is formed near the surface of the workpiece by irradiating the surface of the workpiece with a laser beam while rotating the workpiece. To do. For this reason, when forming an annular quenching region by irradiating a rotating workpiece with a laser beam, the irradiation time of the laser beam on the workpiece becomes shorter on the outer periphery side of the annular quenching region, and on the inner periphery side of the quenching region. It tends to be long.

これにより、ワークに形成される焼入れ領域は、その外周側に比較して内周側ほどレーザビームによる入熱量が大きくなるので、入熱量が大きな焼入れ領域の内周側では焼入れ深さが深く、入熱量が小さな焼入れ領域の外周側では焼入れ深さが浅くなってしまう。このように、他の従来技術によるレーザ焼入れ方法は、ほぼ均一な焼入れ深さをもった円形状または環状な焼入れ領域をワークに形成するのが難しいという問題がある。   Thereby, since the amount of heat input by the laser beam is larger toward the inner peripheral side than the outer peripheral side, the quenching area formed on the workpiece has a deeper quenching depth on the inner peripheral side of the quenching region where the heat input is large, The quenching depth becomes shallow on the outer peripheral side of the quenching region where the heat input is small. As described above, another conventional laser hardening method has a problem that it is difficult to form a circular or annular hardening region having a substantially uniform hardening depth on the workpiece.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、レーザビームを用いてワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成する場合に、その全域に亘ってほぼ均一な焼入れ深さをもった焼入れ領域を形成することができるレーザ焼入れ方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and when a circular or annular quenching region is formed on a workpiece using a laser beam, the quenching depth is almost uniform over the entire region. An object of the present invention is to provide a laser quenching method capable of forming a quenching region.

上述した課題を解決するため本発明は、レーザビームを照射するレーザ照射装置とワークとを相対回転させつつレーザ照射装置からワークに向けてレーザビームを照射し、ワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成してなるレーザ焼入れ方法に適用される。   In order to solve the above-described problems, the present invention irradiates a laser beam from the laser irradiation device toward the workpiece while relatively rotating the laser irradiation device that irradiates the laser beam and the workpiece, and the workpiece is circularly or annularly quenched. It is applied to a laser hardening method formed by forming

そして、請求項1の発明の特徴は、レーザビームは、焼入れ領域の内周側から外周側に亘るスポット形状を有して前記焼入れ領域の外周側と内周側とを同時に照射し、前記焼入れ領域の外周側に照射される前記レーザビームの入熱量は、前記焼入れ領域の内周側に照射されるレーザビームの入熱量よりも大きく設定したことにある。 The invention according to claim 1 is characterized in that the laser beam has a spot shape extending from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the quenching region and irradiates the outer peripheral side and the inner peripheral side of the quenching region at the same time. heat input of the laser beam irradiated on the outer peripheral side of the region is that the set to be larger than the heat input of the laser beam irradiated on the inner peripheral side of the quenching region.

請求項2の発明は、ワークに照射されるレーザビームのスポット形状は、焼入れ領域の外周側が大きく、焼入れ領域の内周側が小さくなるように設定したことにある。   The invention of claim 2 is that the spot shape of the laser beam irradiated to the workpiece is set so that the outer peripheral side of the quenching region is large and the inner peripheral side of the quenching region is small.

請求項3の発明は、ワークに照射されるレーザビームの強度分布は、焼入れ領域の内周側よりも外周側を大きく設定したことにある。   The invention according to claim 3 is that the intensity distribution of the laser beam applied to the workpiece is set larger on the outer peripheral side than on the inner peripheral side of the quenching region.

請求項4の発明は、焼入れ領域に照射されるレーザビームの入熱量は、レーザ照射装置に設けたセグメントミラーによって設定したことにある。   The invention according to claim 4 is that the heat input amount of the laser beam irradiated to the quenching region is set by a segment mirror provided in the laser irradiation apparatus.

請求項5の発明は、焼入れ領域に照射されるレーザビームの入熱量は、レーザ照射装置に設けた回折型レンズによって設定したことにある。   The invention according to claim 5 is that the heat input amount of the laser beam irradiated to the quenching region is set by a diffractive lens provided in the laser irradiation apparatus.

請求項1の発明によれば、レーザ照射装置とワークとを相対回転させつつワークに向けてレーザビームを照射することにより、ワークに対するレーザビームの照射時間は、環状な焼入れ領域の外周側では短く、焼入れ領域の内周側では長くなる。しかし、前記レーザビームは焼入れ領域の内周側と外周側とを同時に照射し、焼入れ領域の外周側に照射されるレーザビームの入熱量を、焼入れ領域の内周側に照射されるレーザビームの入熱量よりも大きく設定することにより、レーザビームの照射時間が短い焼入れ領域の外周側と照射時間が長い焼入れ領域の内周側とを、レーザビームによってほぼ均一に加熱することができる。これにより、ワークに形成される円形状または環状な焼入れ領域の焼入れ深さを、その全域に亘ってほぼ均一化することができ、レーザビームを用いてワークの表面近傍に均一な焼入れ処理を施すことができる。 According to the invention of claim 1, by irradiating the workpiece with the laser beam while relatively rotating the laser irradiation device and the workpiece, the irradiation time of the laser beam on the workpiece is short on the outer peripheral side of the annular quenching region. , It becomes longer on the inner peripheral side of the quenching region. However, the laser beam irradiates the inner peripheral side and the outer peripheral side of the quenching region at the same time , and the amount of heat input of the laser beam irradiated to the outer peripheral side of the quenching region is determined by the laser beam irradiated to the inner peripheral side of the quenching region. By setting the amount larger than the heat input amount, the outer peripheral side of the quenching region where the irradiation time of the laser beam is short and the inner peripheral side of the quenching region where the irradiation time is long can be heated almost uniformly by the laser beam. Thereby, the quenching depth of the circular or annular quenching region formed on the workpiece can be made almost uniform over the entire region, and a uniform quenching process is performed in the vicinity of the surface of the workpiece using the laser beam. be able to.

請求項2の発明によれば、ワークに照射されるレーザビームのスポット形状を、焼入れ領域の外周側で大きく、焼入れ領域の内周側で小さくなるように設定している。これにより、レーザビームとワークとを相対回転させてワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成するときに、レーザビームの照射時間が長い焼入れ領域の内周側での入熱量を小さくすると共に、レーザビームの照射時間が短い焼入れ領域の外周側での入熱量を大きくすることができる。この結果、ワークに形成される焼入れ領域の焼入れ深さを、その全域に亘ってほぼ均一化することができる。   According to the second aspect of the present invention, the spot shape of the laser beam applied to the workpiece is set to be large on the outer peripheral side of the quenching region and to be small on the inner peripheral side of the quenching region. Thereby, when the laser beam and the workpiece are relatively rotated to form a circular or annular quenching region on the workpiece, the amount of heat input on the inner peripheral side of the quenching region with a long irradiation time of the laser beam is reduced, The amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region with a short laser beam irradiation time can be increased. As a result, the quenching depth of the quenching region formed on the workpiece can be made substantially uniform over the entire region.

請求項3の発明によれば、ワークに照射されるレーザビームの強度分布を、焼入れ領域の内周側よりも外周側が大きくなるように設定したので、レーザビームの照射時間が長い焼入れ領域の内周側での入熱量を小さくすると共に、レーザビームの照射時間が短い焼入れ領域の外周側での入熱量を大きくすることができる。この結果、レーザビームによってワークの焼入れ領域をほぼ均一に加熱することができ、ワークに形成される焼入れ領域の焼入れ深さを、その全域に亘ってほぼ均一化することができる。   According to the invention of claim 3, since the intensity distribution of the laser beam irradiated to the workpiece is set so that the outer peripheral side is larger than the inner peripheral side of the quenching region, the laser beam irradiation time is longer in the quenching region. While reducing the amount of heat input on the peripheral side, it is possible to increase the amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region where the laser beam irradiation time is short. As a result, the quenching area of the workpiece can be heated almost uniformly by the laser beam, and the quenching depth of the quenching area formed on the workpiece can be made substantially uniform over the entire area.

請求項4の発明によれば、レーザ照射装置からワークに照射されるレーザビームをセグメントミラーによって調整することにより、焼入れ領域の内周側での入熱量を小さくすると共に、焼入れ領域の外周側での入熱量を大きくすることができる。   According to invention of Claim 4, while adjusting the laser beam irradiated to a workpiece | work from a laser irradiation apparatus with a segment mirror, while reducing the amount of heat inputs in the inner peripheral side of a quenching area | region, on the outer peripheral side of a quenching area | region The amount of heat input can be increased.

請求項5の発明によれば、レーザ照射装置からワークに照射されるレーザビームを回折型レンズによって調整することにより、焼入れ領域の内周側での入熱量を小さくすると共に、焼入れ領域の外周側での入熱量を大きくすることができる。   According to the invention of claim 5, the amount of heat input on the inner peripheral side of the quenching region is reduced by adjusting the laser beam irradiated to the workpiece from the laser irradiation device by the diffraction type lens, and the outer peripheral side of the quenching region. The amount of heat input at can be increased.

以下、本発明に係るレーザ焼入れ方法の実施の形態を、斜板式油圧ポンプに用いられる斜板に焼入れ処理を施す場合を例に挙げ、図1ないし図9を参照しつつ詳細に説明する。まず、図1ないし図6は本発明の第1の実施の形態を示している。   Hereinafter, an embodiment of a laser quenching method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9 by taking as an example a case where a swash plate used in a swash plate hydraulic pump is subjected to a quenching process. First, FIG. 1 to FIG. 6 show a first embodiment of the present invention.

図中、1は固定容量型の斜板式油圧ポンプで、該斜板式油圧ポンプ1は、後述のケーシング2、回転軸5、シリンダブロック8、各ピストン10、斜板13、弁板14等により構成されている。   In the figure, reference numeral 1 denotes a fixed displacement swash plate hydraulic pump. The swash plate hydraulic pump 1 includes a casing 2, a rotating shaft 5, a cylinder block 8, each piston 10, a swash plate 13, a valve plate 14 and the like which will be described later. Has been.

2は斜板式油圧ポンプ1の外殻をなすケーシングで、該ケーシング2は、筒部3Aと底部3Bとから有底筒状に形成されたケーシング本体3と、筒部3Aの開口端側を施蓋する蓋体4とにより大略構成されている。そして、ケーシング本体3の底部3Bには、後述の回転軸5が挿通される軸挿通穴3Cが形成されている。また、蓋体4には二点鎖線で示す如く一対の給排通路4A,4Bが形成されている。   Reference numeral 2 denotes a casing that forms an outer shell of the swash plate hydraulic pump 1. The casing 2 is provided with a casing main body 3 formed into a bottomed cylindrical shape from a cylindrical portion 3A and a bottom portion 3B, and an opening end side of the cylindrical portion 3A. It is roughly constituted by the lid body 4 to be covered. A shaft insertion hole 3 </ b> C through which a rotation shaft 5 described later is inserted is formed in the bottom 3 </ b> B of the casing body 3. In addition, a pair of supply / discharge passages 4A and 4B is formed in the lid 4 as shown by a two-dot chain line.

5はケーシング2に軸受6,7を介して回転可能に設けられた回転軸、8は回転軸5の外周側にスプライン結合されたシリンダブロックで、該シリンダブロック8は、ケーシング2内で回転軸5と一体に回転するものである。そして、シリンダブロック8の一方の端面は後述の斜板13に対向し、他方の端面は後述する弁板14に摺接している。   Reference numeral 5 denotes a rotating shaft rotatably provided on the casing 2 via bearings 6 and 7, and 8 denotes a cylinder block splined to the outer peripheral side of the rotating shaft 5. The cylinder block 8 is a rotating shaft in the casing 2. 5 and rotate together. One end surface of the cylinder block 8 faces a swash plate 13 described later, and the other end surface is in sliding contact with a valve plate 14 described later.

9,9,…はシリンダブロック8に穿設された複数のシリンダで、該各シリンダ9は、回転軸5を中心にしてシリンダブロック8の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック8の軸方向に延びている。そして、各シリンダ9の一端側はシリンダブロック8の端面に開口し、他端側にはシリンダポート9A,9A,…が形成されている。   .. Are a plurality of cylinders drilled in the cylinder block 8. The cylinders 9 are spaced apart from each other at a predetermined interval in the circumferential direction of the cylinder block 8 around the rotating shaft 5. It extends in the axial direction. One end of each cylinder 9 opens to the end face of the cylinder block 8, and cylinder ports 9A, 9A,... Are formed on the other end.

10,10,…は各シリンダ9内に摺動可能に挿嵌された複数のピストンで、各シリンダ9から突出したピストン10の先端側には、シュー11がそれぞれ揺動可能に設けられている。そして、各シュー11は、シュー押え12によって後述する斜板13の摺動面13Bに常に摺接するように支持されている。   .. Are a plurality of pistons slidably fitted in the respective cylinders 9, and shoes 11 are swingably provided on the distal ends of the pistons 10 protruding from the respective cylinders 9. . Each shoe 11 is supported by a shoe presser 12 so as to be in sliding contact with a sliding surface 13B of a swash plate 13 described later.

13は回転軸5に対して傾斜した状態でケーシング1内に設けられた斜板で、該斜板13は、中心部に回転軸5が挿通される軸挿通孔13Aが形成された中空の円板状に形成され、斜板13のうちシリンダブロック8と対向する面には、各シュー11が摺接する環状な摺動面13Bが設けられている。そして、各シュー11は、斜板13の摺動面13B上を円軌道を描くように摺動し、ピストン10をシリンダ9に沿って往復動させるものである。   Reference numeral 13 denotes a swash plate provided in the casing 1 in an inclined state with respect to the rotary shaft 5, and the swash plate 13 is a hollow circle having a shaft insertion hole 13A through which the rotary shaft 5 is inserted. An annular sliding surface 13 </ b> B on which each shoe 11 is slidably contacted is provided on the surface of the swash plate 13 that faces the cylinder block 8. Each shoe 11 slides on the sliding surface 13 </ b> B of the swash plate 13 so as to draw a circular path, and reciprocates the piston 10 along the cylinder 9.

14は蓋体4に固定されてケーシング2内に設けられた弁板で、該弁板14には、ケーシング2(蓋体4)の給排通路4A,4Bと各シリンダ9のシリンダポート9Aとの間を間欠的に連通させる一対の給排ポート(図示せず)が形成されている。   14 is a valve plate fixed to the lid 4 and provided in the casing 2. The valve plate 14 includes supply and discharge passages 4A and 4B of the casing 2 (lid 4) and cylinder ports 9A of the cylinders 9. A pair of supply / discharge ports (not shown) for intermittently communicating between the two are formed.

そして、エンジン等の回転源(図示せず)によって回転軸5とシリンダブロック8とが回転すると、各ピストン10の先端側に設けられたシュー11は、斜板13の摺動面13B上を円軌道を描くように摺動し、ピストン10をシリンダ9に沿って往復動させる。これにより、斜板式油圧ポンプ1は、給排通路4A,4Bから弁板14の給排ポート、シリンダポート9Aを介してシリンダ9内に作動油を吸込み、この作動油をピストン10によって加圧することにより、シリンダポート9A、弁板14の給排ポート、給排通路4A,4Bを通じて高圧な圧油として吐出するものである。   When the rotating shaft 5 and the cylinder block 8 are rotated by a rotation source (not shown) such as an engine, the shoe 11 provided on the tip side of each piston 10 is circular on the sliding surface 13B of the swash plate 13. The piston 10 slides so as to draw a trajectory, and the piston 10 is reciprocated along the cylinder 9. As a result, the swash plate hydraulic pump 1 draws hydraulic oil into the cylinder 9 from the supply / discharge passages 4A and 4B via the supply / discharge port of the valve plate 14 and the cylinder port 9A, and pressurizes the hydraulic oil by the piston 10. Thus, high pressure oil is discharged through the cylinder port 9A, the supply / discharge port of the valve plate 14 and the supply / discharge passages 4A, 4B.

このように、斜板式油圧ポンプ1の作動時において、各ピストン10に設けられたシュー11は、斜板13の摺動面13B上を常時摺動する。このため、斜板13の摺動面13Bは、後述するレーザ焼入れ方法を用いた焼入れ処理が施されており、以下、この斜板13の摺動面13Bに対するレーザ焼入れ方法について、図2ないし図6を参照しつつ説明する。   As described above, when the swash plate hydraulic pump 1 is operated, the shoe 11 provided on each piston 10 always slides on the sliding surface 13 </ b> B of the swash plate 13. For this reason, the sliding surface 13B of the swash plate 13 is subjected to a quenching process using a laser quenching method to be described later. Hereinafter, a laser quenching method for the sliding surface 13B of the swash plate 13 will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.

図中、21はワーク回転装置で、該ワーク回転装置21は、モータ22と、該モータ22によって回転駆動される後述のワークテーブル24とにより大略構成されている。ここで、モータ22は、基台(図示せず)に固定して設けられ、その出力軸22Aにはプーリ23が取付けられている。   In the figure, reference numeral 21 denotes a workpiece rotating device, and the workpiece rotating device 21 is roughly constituted by a motor 22 and a work table 24 (described later) that is rotationally driven by the motor 22. Here, the motor 22 is fixed to a base (not shown), and a pulley 23 is attached to the output shaft 22A.

24はモータ22によって回転駆動されるワークテーブルで、該ワークテーブル24は、例えば銅等の熱伝導率の高い材料を用いて形成され、基台(図示せず)に回転可能に支持されている。そして、ワークテーブル24の上端側には、ワークとしての斜板13が摺動面13Bを上方に向けた状態で着脱可能に固定される。   Reference numeral 24 denotes a work table that is rotationally driven by the motor 22. The work table 24 is formed using a material having high thermal conductivity such as copper, and is rotatably supported on a base (not shown). . A swash plate 13 as a work is detachably fixed to the upper end side of the work table 24 with the sliding surface 13B facing upward.

一方、ワークテーブル24の下端側にはプーリ25が取付けられ、該プーリ25とモータ22に設けられたプーリ23とにはタイミングベルト26が巻回されている。また、ワークテーブル24の内部には、水等の冷却媒体が流通する冷媒通路(図示せず)が設けられ、この冷媒通路に冷却媒体を流通させることにより、ワークテーブル24に固定された斜板13が冷却される。   On the other hand, a pulley 25 is attached to the lower end side of the work table 24, and a timing belt 26 is wound around the pulley 25 and a pulley 23 provided on the motor 22. A coolant passage (not shown) through which a cooling medium such as water flows is provided inside the work table 24, and a swash plate fixed to the work table 24 by circulating the cooling medium through the coolant passage. 13 is cooled.

そして、ワークテーブル24は、モータ22の回転がタイミングベルト26によって伝達されることにより、斜板13と一緒に軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転するものである。   The work table 24 is rotated in the direction indicated by the arrow R around the axis OO together with the swash plate 13 by the rotation of the motor 22 being transmitted by the timing belt 26.

27はレーザ照射装置で、該レーザ照射装置27は、ワークテーブル24によって回転する斜板13に向けて後述のレーザビーム29を照射するものである。そして、レーザ照射装置27は、後述のレーザ発振器28、第1のベンドミラー31、セグメントミラー33、第2のベンドミラー36等により構成されている。   A laser irradiation device 27 irradiates a laser beam 29 (described later) toward the swash plate 13 rotated by the work table 24. The laser irradiation device 27 includes a laser oscillator 28, a first bend mirror 31, a segment mirror 33, a second bend mirror 36, and the like, which will be described later.

28はレーザ発振器で、該レーザ発振器28は、例えばCOレーザ、YAGレーザ、半導体レーザ等の発振器により構成され、レーザビーム29を発振するものである。そして、レーザ発振器28によって発振されたレーザビーム29は、後述する第1のベンドミラー31に向けて照射されるものである。 Reference numeral 28 denotes a laser oscillator. The laser oscillator 28 is constituted by an oscillator such as a CO 2 laser, a YAG laser, or a semiconductor laser, and oscillates a laser beam 29. The laser beam 29 oscillated by the laser oscillator 28 is emitted toward a first bend mirror 31 described later.

30はレーザビーム29の入射口30Aと出射口30Bとを有する筐体で、該筐体30内には、第1のベンドミラー31、セグメントミラー33、第2のベンドミラー36等が配設されている。   Reference numeral 30 denotes a housing having an entrance 30A and an exit 30B for the laser beam 29. In the housing 30, a first bend mirror 31, a segment mirror 33, a second bend mirror 36, and the like are arranged. ing.

31は第1のベンドミラーで、該ベンドミラー31は、筐体30の入射口30A近傍に配置されたミラーマウント32に取付けられている。そして、ベンドミラー31は、入射口30Aを通じて筐体30内に導入されたレーザビーム29を反射し、セグメントミラー33へと導くものである。また、ミラーマウント32は、筐体30に対して位置調整可能に取付けられ、ベンドミラー31によるレーザビーム29の反射方向を、セグメントミラー33に向けて適宜に調整できるようになっている。   Reference numeral 31 denotes a first bend mirror, and the bend mirror 31 is attached to a mirror mount 32 disposed in the vicinity of the entrance 30 </ b> A of the housing 30. The bend mirror 31 reflects the laser beam 29 introduced into the housing 30 through the entrance 30 </ b> A and guides it to the segment mirror 33. The mirror mount 32 is attached to the housing 30 so that the position thereof can be adjusted, and the reflection direction of the laser beam 29 by the bend mirror 31 can be appropriately adjusted toward the segment mirror 33.

33はセグメントミラーで、該セグメントミラー33は、図3に示すように、ミラーマウント34にそれぞれ個別に取付けられた多数の平面鏡33A,33A,…の集合体によって構成されている。ここで、各平面鏡33Aは、球面継手等(図示せず)を介してミラーマウント34にそれぞれ位置調整可能に取付けられ、これら各平面鏡33Aの角度を適宜に調整することができるように構成されている。   Reference numeral 33 denotes a segment mirror, and the segment mirror 33 is constituted by an assembly of a large number of plane mirrors 33A, 33A,... Individually attached to a mirror mount 34 as shown in FIG. Here, each plane mirror 33A is attached to the mirror mount 34 via a spherical joint or the like (not shown) so that the position thereof can be adjusted, and the angle of each plane mirror 33A can be adjusted appropriately. Yes.

そして、セグメントミラー33は、各平面鏡33Aの角度を調整することにより、レーザ発振器28から出力されたレーザビーム29を、任意のスポット形状と強度分布とをもったレーザビームに調整し、この調整レーザビーム35を後述のベンドミラー36に向けて反射するものである。また、ミラーマウント34は、筐体30に対して位置調整可能に取付けられ、セグメントミラー33による調整レーザビーム35の反射方向を、ベンドミラー36に向けて適宜に調整できるようになっている。   The segment mirror 33 adjusts the angle of each plane mirror 33A to adjust the laser beam 29 output from the laser oscillator 28 to a laser beam having an arbitrary spot shape and intensity distribution, and this adjusted laser. The beam 35 is reflected toward a bend mirror 36 described later. The mirror mount 34 is attached to the housing 30 so that the position thereof can be adjusted, and the reflection direction of the adjustment laser beam 35 by the segment mirror 33 can be appropriately adjusted toward the bend mirror 36.

36は第2のベンドミラーで、該ベンドミラー36は、筐体30の出射口30B近傍に配置されたミラーマウント37に取付けられている。そして、ベンドミラー36は、セグメントミラー33によって反射された調整レーザビーム35を反射し、筐体30の出射口30Bを通じて、ワーク回転装置21のワークテーブル24に固定された斜板13へと導くものである。また、ミラーマウント37は、筐体30に対して位置調整可能に取付けられ、ベンドミラー36によるレーザビーム29の反射方向を、斜板13の摺動面13Bに向けて適宜に調整できるものである。   Reference numeral 36 denotes a second bend mirror, and the bend mirror 36 is attached to a mirror mount 37 disposed in the vicinity of the exit 30 </ b> B of the housing 30. The bend mirror 36 reflects the adjustment laser beam 35 reflected by the segment mirror 33 and guides it to the swash plate 13 fixed to the work table 24 of the work rotating device 21 through the emission port 30B of the housing 30. It is. The mirror mount 37 is attached to the housing 30 so that the position thereof can be adjusted, and the reflection direction of the laser beam 29 by the bend mirror 36 can be appropriately adjusted toward the sliding surface 13B of the swash plate 13. .

なお、上述した各ミラーマウント32,34,37には、冷却媒体が流通することによりミラーを冷却する冷却機構と、ミラーに向けてドライエアを吹付けることにより該ミラーの曇りを防止する曇り防止機構(いずれも図示せず)が設けられている。   Each of the above-described mirror mounts 32, 34, and 37 includes a cooling mechanism that cools the mirror by circulating a cooling medium, and a fog prevention mechanism that prevents the mirror from fogging by blowing dry air toward the mirror. (Both not shown) are provided.

そして、レーザ発振器28から出力されたレーザビーム29は、筐体30内のベンドミラー31によって反射されてセグメントミラー33に入射し、このセグメントミラー33からベンドミラー36へと反射されるときに調整レーザビーム35へと調整される。そして、セグメントミラー33からベンドミラー36に向けて反射された調整レーザビーム35は、ベンドミラー36によって反射されることにより、ワーク回転装置21のワークテーブル24に固定された斜板13の摺動面13B上に集光する。   The laser beam 29 output from the laser oscillator 28 is reflected by the bend mirror 31 in the housing 30 and is incident on the segment mirror 33. When the laser beam 29 is reflected from the segment mirror 33 to the bend mirror 36, the adjustment laser is used. It is adjusted to the beam 35. Then, the adjustment laser beam 35 reflected from the segment mirror 33 toward the bend mirror 36 is reflected by the bend mirror 36, whereby the sliding surface of the swash plate 13 fixed to the work table 24 of the work rotating device 21. Focus on 13B.

このとき、斜板13は、ワークテーブル24と一緒に軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転しているので、斜板13の摺動面13Bは、調整レーザビーム35によって環状に加熱され、この摺動面13Bには、図4中に二点鎖線で示す環状な焼入れ領域38が形成される。   At this time, since the swash plate 13 rotates together with the work table 24 in the direction indicated by the arrow R about the axis OO, the sliding surface 13B of the swash plate 13 is heated in an annular shape by the adjusting laser beam 35. In addition, an annular quenching region 38 indicated by a two-dot chain line in FIG. 4 is formed on the sliding surface 13B.

ここで、斜板13の摺動面13B上に集光した調整レーザビーム35のビームスポット35′についてみると、このビームスポット35′は、セグメントミラー33を構成する各平面鏡33Aの角度を調整することにより、図4に示す如くほぼ台形状に形成されている。そして、ビームスポット35′は、図4中に斜線で示されているように焼入れ領域38の内周側から外周側に亘るスポット形状を有し、焼入れ領域38の外周側と内周側とに同時に照射される。この場合、ビームスポット35′は、焼入れ領域38の外周側における幅寸法Aが、焼入れ領域38の内周側における幅寸法Bよりも大きな台形状に形成されている(A>B)。 Here, regarding the beam spot 35 ′ of the adjustment laser beam 35 condensed on the sliding surface 13 B of the swash plate 13, this beam spot 35 ′ adjusts the angle of each plane mirror 33 A constituting the segment mirror 33. Thereby, it is formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. The beam spot 35 ′ has a spot shape extending from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the quenching region 38 as indicated by hatching in FIG. 4, and is formed on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the quenching region 38. Irradiated at the same time. In this case, the beam spot 35 ′ is formed in a trapezoidal shape in which the width dimension A on the outer peripheral side of the quenching region 38 is larger than the width dimension B on the inner peripheral side of the quenching region 38 (A> B).

一方、斜板13の摺動面13Bに照射される調整レーザビーム35の強度分布についてみると、図5に示すように、調整レーザビーム35の強度は、焼入れ領域38の内周側から外周側に亘ってほぼ均一に設定されている。   On the other hand, regarding the intensity distribution of the adjustment laser beam 35 irradiated on the sliding surface 13B of the swash plate 13, the intensity of the adjustment laser beam 35 is changed from the inner periphery side to the outer periphery side of the quenching region 38 as shown in FIG. It is set almost uniformly over the range.

従って、斜板13の摺動面13B上に調整レーザビーム35を照射した状態で、斜板13を軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転させ、斜板13の摺動面13Bに環状な焼入れ領域38を形成することにより、調整レーザビーム35の照射時間が長い焼入れ領域38の内周側での入熱量を小さく抑えると共に、調整レーザビーム35の照射時間が短い焼入れ領域38の外周側での入熱量を大きくすることができるようになっている。   Accordingly, in a state where the adjustment laser beam 35 is irradiated on the sliding surface 13B of the swash plate 13, the swash plate 13 is rotated in the direction indicated by the arrow R about the axis OO, and the sliding surface 13B of the swash plate 13 is moved to the sliding surface 13B. By forming the annular quenching region 38, the amount of heat input on the inner peripheral side of the quenching region 38 with a long irradiation time of the adjustment laser beam 35 is suppressed to a small value, and the outer periphery of the quenching region 38 with a short irradiation time of the adjustment laser beam 35 is shortened. The amount of heat input at the side can be increased.

次に、上述のワーク回転装置21、レーザ照射装置27を用いたレーザ焼入れ方法によって斜板13の摺動面13Bに環状な焼入れ領域38を形成する作業について述べる。   Next, an operation of forming the annular quenching region 38 on the sliding surface 13B of the swash plate 13 by the laser quenching method using the workpiece rotating device 21 and the laser irradiation device 27 described above will be described.

まず、ワーク回転装置21のワークテーブル24に、斜板13を摺動面13Bを上方に向けた状態で固定する。そして、モータ22を作動させてワークテーブル24を回転させることにより、斜板13を軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転させる。   First, the swash plate 13 is fixed to the work table 24 of the work rotation device 21 with the sliding surface 13B facing upward. Then, by operating the motor 22 and rotating the work table 24, the swash plate 13 is rotated in the direction indicated by the arrow R about the axis OO.

一方、レーザ照射装置27は、レーザ発振器28からレーザビームを出力し、このレーザビーム29を、第1のベンドミラー31からセグメントミラー33に向けて反射させ、このセグメントミラー33によって任意のスポット形状と強度分布とをもった調整レーザビーム35に調整(加工)する。そして、セグメントミラー33によって調整された調整レーザビーム35を、第2のベンドミラー36で反射させた後、ワークテーブル24に固定された斜板13の摺動面13Bに照射する。   On the other hand, the laser irradiation device 27 outputs a laser beam from the laser oscillator 28, reflects the laser beam 29 from the first bend mirror 31 toward the segment mirror 33, and the segment mirror 33 generates an arbitrary spot shape. Adjustment (processing) is performed to an adjustment laser beam 35 having an intensity distribution. The adjusted laser beam 35 adjusted by the segment mirror 33 is reflected by the second bend mirror 36 and then irradiated to the sliding surface 13B of the swash plate 13 fixed to the work table 24.

従って、斜板13は、軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転した状態で調整レーザビーム35が照射されることにより、この調整レーザビーム35によって環状に加熱される。これにより、図4中に二点鎖線で示すように、斜板13の摺動面13Bには環状な焼入れ領域38が形成される。   Therefore, the swash plate 13 is heated in an annular shape by the adjustment laser beam 35 by being irradiated with the adjustment laser beam 35 while rotating in the direction indicated by the arrow R about the axis OO. As a result, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 4, an annular quenching region 38 is formed on the sliding surface 13 </ b> B of the swash plate 13.

そして、例えばワークテーブル24に設けた冷媒通路に水等の冷却媒体(いずれも図示せず)を流通させ、加熱された斜板13を冷却することにより、斜板13の摺動面13Bに対するレーザ焼入れ作業が終了する。   Then, for example, a cooling medium such as water (not shown) is circulated through a coolant passage provided in the work table 24 to cool the heated swash plate 13, thereby laser on the sliding surface 13 </ b> B of the swash plate 13. The quenching operation is completed.

ここで、回転する斜板13に調整レーザビーム35を照射することにより、斜板13の摺動面13Bに環状な焼入れ領域38を形成するときには、斜板13に対する調整レーザビーム35の照射時間は、焼入れ領域38の外周側では短くなり、焼入れ領域38の内周側では長くなる。   Here, when the annular quenching region 38 is formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13 by irradiating the rotating swash plate 13 with the adjustment laser beam 35, the irradiation time of the adjustment laser beam 35 on the swash plate 13 is as follows. The outer periphery side of the quenching region 38 is shortened and the inner periphery side of the quenching region 38 is lengthened.

これに対し、本実施の形態では、斜板13の摺動面13Bに照射される調整レーザビーム35のビームスポット35′を、焼入れ領域38の外周側における幅寸法Aが大きく、焼入れ領域38の内周側における幅寸法Bが小さい台形状に形成している。   On the other hand, in the present embodiment, the beam spot 35 ′ of the adjustment laser beam 35 irradiated on the sliding surface 13 B of the swash plate 13 has a large width dimension A on the outer peripheral side of the quenching region 38, and It is formed in a trapezoidal shape with a small width B on the inner peripheral side.

これにより、斜板13の摺動面13Bに環状な焼入れ領域38を形成するときに、調整レーザビーム35の照射時間が長い焼入れ領域38の内周側での入熱量を小さく抑えると共に、調整レーザビーム35の照射時間が短い焼入れ領域38の外周側での入熱量を大きくすることができる。従って、焼入れ領域38の内周側と外周側とを、調整レーザビーム35によってほぼ均一に加熱することができる。   Thus, when the annular quenching region 38 is formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13, the amount of heat input on the inner peripheral side of the quenching region 38 with a long irradiation time of the adjustment laser beam 35 is suppressed, and the adjustment laser is reduced. The amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region 38 with a short irradiation time of the beam 35 can be increased. Therefore, the inner peripheral side and the outer peripheral side of the quenching region 38 can be heated substantially uniformly by the adjustment laser beam 35.

この結果、斜板13の摺動面13Bに形成された環状な焼入れ領域38は、その全域に亘って均等に焼入れされるので、図6に示すように、斜板13の摺動面13Bの近傍部位に、その内周側から外周側に亘ってほぼ等しい焼入れ深さTをもった硬質な焼入れ層39を形成することができる。   As a result, the annular quenching region 38 formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13 is evenly quenched over the entire region, so that as shown in FIG. A hard quenching layer 39 having a substantially equal quenching depth T from the inner periphery side to the outer periphery side can be formed in the vicinity.

次に、図7及び図8は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ワークに照射されるレーザビームの強度分布を、焼入れ領域の内周側よりも外周側が大きくなるように設定したことにある。なお、本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIGS. 7 and 8 show a second embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the intensity distribution of the laser beam irradiated to the workpiece is changed to the outer circumference than the inner circumference side of the quenching region. The side is set to be larger. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図中、41は斜板13の摺動面13Bに照射される調整レーザビームで、該調整レーザビーム41は、第1の実施の形態で用いたレーザ照射装置27のレーザ発振器28から出力されたレーザビーム29を、セグメントミラー33を用いて任意のスポット形状と強度分布とをもったレーザビームに調整したものである。   In the figure, reference numeral 41 denotes an adjustment laser beam irradiated to the sliding surface 13B of the swash plate 13, and the adjustment laser beam 41 is output from the laser oscillator 28 of the laser irradiation apparatus 27 used in the first embodiment. The laser beam 29 is adjusted to a laser beam having an arbitrary spot shape and intensity distribution using the segment mirror 33.

ここで、斜板13の摺動面13B上に集光した調整レーザビーム41のビームスポット41′についてみると、このビームスポット41′は、セグメントミラー33を構成する各平面鏡33Aの角度を調整することにより、図7に示すように、焼入れ領域38の内周側と外周側とで等しい幅寸法Cと、この幅寸法Cよりも大きな長さ寸法Dを有する長方形状に形成されている。   Here, regarding the beam spot 41 ′ of the adjustment laser beam 41 condensed on the sliding surface 13 B of the swash plate 13, the beam spot 41 ′ adjusts the angle of each plane mirror 33 A constituting the segment mirror 33. As a result, as shown in FIG. 7, the hardened region 38 is formed in a rectangular shape having the same width dimension C on the inner peripheral side and outer peripheral side and a length dimension D larger than the width dimension C.

一方、斜板13の摺動面13Bに照射される調整レーザビーム41の強度分布についてみると、図8に示すように、調整レーザビーム41の強度は、焼入れ領域38の内周側では小さく、焼入れ領域38の外周側に向けて徐々に大きくなるように設定されている。   On the other hand, regarding the intensity distribution of the adjustment laser beam 41 applied to the sliding surface 13B of the swash plate 13, the intensity of the adjustment laser beam 41 is small on the inner peripheral side of the quenching region 38, as shown in FIG. It is set to gradually increase toward the outer peripheral side of the quenching region 38.

従って、斜板13を軸線O−Oを中心として矢示R方向に回転させながら、該斜板13の摺動面13Bに調整レーザビーム41を照射して環状な焼入れ領域38を形成するときに、調整レーザビーム41の照射時間が長い焼入れ領域38の内周側での入熱量を小さく抑えると共に、調整レーザビーム41の照射時間が短い焼入れ領域38の外周側での入熱量を大きくすることができるようになっている。   Accordingly, when the swash plate 13 is rotated in the direction indicated by the arrow R about the axis OO, the sliding surface 13B of the swash plate 13 is irradiated with the adjustment laser beam 41 to form the annular quenching region 38. The amount of heat input on the inner peripheral side of the quenching region 38 with a long irradiation time of the adjusting laser beam 41 can be suppressed to a small value, and the amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region 38 with a short irradiation time of the adjusting laser beam 41 can be increased. It can be done.

本実施の形態によるレーザ焼入れ方法は、斜板13の摺動面13Bに照射される調整レーザビーム41のビームスポット41′を長方形状とすると共に、調整レーザビーム41の強度分布を、焼入れ領域38の内周側では小さく、焼入れ領域38の外周側に向けて徐々に大きくなるように設定している。   In the laser hardening method according to the present embodiment, the beam spot 41 ′ of the adjustment laser beam 41 irradiated on the sliding surface 13 </ b> B of the swash plate 13 has a rectangular shape, and the intensity distribution of the adjustment laser beam 41 is changed to the hardening region 38. It is set so that it is small on the inner peripheral side and gradually increases toward the outer peripheral side of the quenching region 38.

これにより、斜板13を回転させながら該斜板13の摺動面13Bに調整レーザビーム41を照射して環状な焼入れ領域38を形成するときに、調整レーザビーム41の照射時間が長い焼入れ領域38の内周側での入熱量を小さくし、調整レーザビーム41の照射時間が短い焼入れ領域38の外周側での入熱量を大きくすることができるので、焼入れ領域38の内周側と外周側とを、調整レーザビーム41によってほぼ均一に加熱することができる。   Thus, when the annular laser beam 41 is formed by irradiating the sliding surface 13B of the swash plate 13 with the adjusting laser beam 41 while rotating the swash plate 13, the quenching region having a long irradiation time of the adjusting laser beam 41 is formed. The amount of heat input on the inner peripheral side of 38 can be reduced, and the amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region 38 with a short irradiation time of the adjustment laser beam 41 can be increased. Can be heated substantially uniformly by the adjustment laser beam 41.

この結果、斜板13の摺動面13Bに形成された環状な焼入れ領域38は、その全域に亘って均等に焼入れされるので、図6に示すように、斜板13の摺動面13Bの近傍部位に、その内周側から外周側に亘ってほぼ等しい焼入れ深さTをもった硬質な焼入れ層39を形成することができる。   As a result, the annular quenching region 38 formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13 is evenly quenched over the entire region, so that as shown in FIG. A hard quenching layer 39 having a substantially equal quenching depth T from the inner periphery side to the outer periphery side can be formed in the vicinity.

次に、図9は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、焼入れ領域に照射されるレーザビームの入熱量を、レーザ照射装置に設けた回折型レンズによって設定することにある。なお、本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the amount of heat input of the laser beam irradiated to the quenching region is set by a diffractive lens provided in the laser irradiation apparatus. There is to do. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図中、51は上述した第1の実施の形態によるレーザ照射装置27に代えて本実施の形態に用いたレーザ照射装置で、該レーザ照射装置51は、レーザ発振器28、後述の回折型レンズ53、集光レンズ55等により大略構成されている。   In the figure, reference numeral 51 denotes a laser irradiation apparatus used in the present embodiment in place of the laser irradiation apparatus 27 according to the first embodiment. The laser irradiation apparatus 51 includes a laser oscillator 28 and a diffractive lens 53 described later. The condenser lens 55 and the like are generally configured.

52はレーザビーム29の入射口52Aと出射口52Bとを有する筐体で、該筐体52内には、回折型レンズ53、集光レンズ55等が配設されている。   Reference numeral 52 denotes a housing having an entrance 52A and an exit 52B for the laser beam 29. In the housing 52, a diffractive lens 53, a condenser lens 55, and the like are arranged.

53は回折型レンズで、該回折型レンズ53は、筐体52の入射口52A近傍に配置されたレンズホルダ54に取付けられている。ここで、回折型レンズ53は、その表面に形成された微細な凹凸形状パターンによって光の位相を自由に変調することができ、レーザ発振器28から出力されたレーザビーム29を、例えば第1の実施の形態と同様な調整レーザビーム35に調整(加工)し、この調整レーザビーム35を斜板13の摺動面13Bに照射するものである。   Reference numeral 53 denotes a diffractive lens. The diffractive lens 53 is attached to a lens holder 54 disposed in the vicinity of the entrance 52A of the housing 52. Here, the diffractive lens 53 can freely modulate the phase of the light by a fine uneven pattern formed on the surface thereof, and the laser beam 29 output from the laser oscillator 28 is, for example, the first embodiment. The adjustment laser beam 35 is adjusted (processed) in the same manner as in the embodiment, and this adjustment laser beam 35 is irradiated onto the sliding surface 13B of the swash plate 13.

55は集光レンズで、該集光レンズ55は、筐体52の出射口52B近傍に配置されたレンズホルダ56に取付けられている。そして、集光レンズ55は、回折型レンズ53を通過した調整レーザビーム35を、ワーク回転装置21のワークテーブル24に固定された斜板13の摺動面13B上に集光させるものである。   Reference numeral 55 denotes a condensing lens, and the condensing lens 55 is attached to a lens holder 56 disposed in the vicinity of the emission port 52 </ b> B of the housing 52. The condensing lens 55 condenses the adjustment laser beam 35 that has passed through the diffractive lens 53 on the sliding surface 13B of the swash plate 13 fixed to the work table 24 of the work rotating device 21.

本実施の形態に用いるレーザ照射装置51は上述の如き回折型レンズ53を備えたもので、レーザ発振器28から出力されたレーザビーム29は、回折型レンズ53を通過する間に調整レーザビーム35となる。そして、この調整レーザビーム35は、集光レンズ55を通過した後、ワーク回転装置21のワークテーブル24に固定された斜板13の摺動面13Bに照射され、該摺動面13B上に台形状のビームスポット35′を形成する。   The laser irradiation device 51 used in the present embodiment includes the diffractive lens 53 as described above, and the laser beam 29 output from the laser oscillator 28 is combined with the adjustment laser beam 35 while passing through the diffractive lens 53. Become. Then, after passing through the condenser lens 55, the adjustment laser beam 35 is applied to the sliding surface 13B of the swash plate 13 fixed to the work table 24 of the work rotating device 21, and the table is placed on the sliding surface 13B. A shaped beam spot 35 'is formed.

これにより、上述した第1の実施の形態と同様に、斜板13の摺動面13Bに環状な焼入れ領域38を形成するときに、斜板13に対する調整レーザビーム35の照射時間が長い焼入れ領域の内周側での入熱量を小さく抑えると共に、調整レーザビーム35の照射時間が短い焼入れ領域の外周側での入熱量を大きくすることができる。   Thus, as in the first embodiment described above, when the annular quenching region 38 is formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13, the quenching region where the irradiation time of the adjustment laser beam 35 on the swash plate 13 is long. The amount of heat input on the inner peripheral side of the laser beam can be reduced, and the amount of heat input on the outer peripheral side of the quenching region where the irradiation time of the adjustment laser beam 35 is short can be increased.

従って、本実施の形態においても、斜板13の摺動面13Bに形成された環状な焼入れ領域の全域に亘って均一な焼入れ処理を施すことができ、斜板13の摺動面13Bの近傍部位に、その内周側から外周側に亘ってほぼ等しい焼入れ深さをもった硬質な焼入れ層を形成することができる。   Therefore, also in the present embodiment, uniform quenching can be performed over the entire area of the annular quenching region formed on the sliding surface 13B of the swash plate 13, and in the vicinity of the sliding surface 13B of the swash plate 13. A hard quenching layer having a substantially equal quenching depth can be formed in the region from the inner circumference side to the outer circumference side.

なお、上述した第1の実施の形態では、斜板13をワークテーブル24によって回転させつつ、該斜板13の摺動面13Bに向けてレーザ照射装置27からレーザビーム29を照射する場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば斜板13を固定し、この斜板13に対してレーザ照射装置27全体を回転させつつ、該レーザ照射装置27から斜板13の摺動面13Bに向けてレーザビーム29を照射するようにしてもよい。このことは、第2,第3の実施の形態についても同様である。   In the first embodiment described above, the laser beam 29 is irradiated from the laser irradiation device 27 toward the sliding surface 13B of the swash plate 13 while the swash plate 13 is rotated by the work table 24. is doing. However, the present invention is not limited to this. For example, the swash plate 13 is fixed, and the entire laser irradiation device 27 is rotated with respect to the swash plate 13, and the sliding surface of the swash plate 13 from the laser irradiation device 27. You may make it irradiate the laser beam 29 toward 13B. The same applies to the second and third embodiments.

また、上述した各実施の形態では、レーザ焼入れ処理が施されるワークとして、斜板式油圧ポンプ1に用いられる斜板13を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば斜板式油圧ポンプに用いられるシュー、弁体が離着座する弁シート等の円形状または環状な焼入れ領域を有する部材に広く適用することができる。   Moreover, in each embodiment mentioned above, the swash plate 13 used for the swash plate type hydraulic pump 1 is illustrated as a workpiece | work to which a laser hardening process is performed. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to members having a circular or annular quenching region such as a shoe used in a swash plate type hydraulic pump, a valve seat on which a valve body is seated and detached.

本発明に係るレーザ焼入れ方法が適用される斜板を備えた斜板式油圧ポンプを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the swash plate type hydraulic pump provided with the swash plate with which the laser hardening method which concerns on this invention is applied. 第1の実施の形態に用いるワーク回転装置、レーザ照射装置を示す外観図である。It is an external view which shows the workpiece | work rotation apparatus and laser irradiation apparatus which are used for 1st Embodiment. 図2中のセグメントミラーを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the segment mirror in FIG. 第1の実施の形態による調整レーザビームのビームスポット形状を図2中の矢示IV−IV方向からみた平面図である。It is the top view which looked at the beam spot shape of the adjustment laser beam by 1st Embodiment from the arrow IV-IV direction in FIG. 第1の実施の形態による調整レーザビームの強度と焼入れ領域との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the intensity | strength of the adjustment laser beam by 1st Embodiment, and a hardening area | region. レーザビームによって焼入れ層が形成された斜板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the swash plate in which the hardening layer was formed by the laser beam. 第2の実施の形態による調整レーザビームのビームスポット形状を示す図4と同様な平面図である。It is a top view similar to FIG. 4 which shows the beam spot shape of the adjustment laser beam by 2nd Embodiment. 第2の実施の形態による調整レーザビームの強度と焼入れ領域との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the intensity | strength of the adjustment laser beam and quenching area | region by 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に用いるワーク回転装置、レーザ照射装置を示す図2と同様な外観図である。It is the same external view as FIG. 2 which shows the workpiece | work rotation apparatus and laser irradiation apparatus which are used for 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

13 斜板(ワーク)
13B 摺動面
21 ワーク回転装置
27,51 レーザ照射装置
28 レーザ発振器
29 レーザビーム
33 セグメントミラー
35,41 調整レーザビーム
38 焼入れ領域
35′,41′ ビームスポット
39 焼入れ層
53 回折型レンズ
13 Swash plate (work)
13B Sliding surface 21 Work rotating device 27, 51 Laser irradiation device 28 Laser oscillator 29 Laser beam 33 Segment mirror 35, 41 Adjusted laser beam 38 Hardened region 35 ', 41' Beam spot 39 Hardened layer 53 Diffractive lens

Claims (5)

レーザビームを照射するレーザ照射装置とワークとを相対回転させつつ前記レーザ照射装置から前記ワークに向けてレーザビームを照射し、前記ワークに円形状または環状な焼入れ領域を形成してなるレーザ焼入れ方法において、
前記レーザビームは、前記焼入れ領域の内周側から外周側に亘るスポット形状を有して前記焼入れ領域の外周側と内周側とを同時に照射し、
前記焼入れ領域の外周側に照射される前記レーザビームの入熱量は、前記焼入れ領域の内周側に照射される前記レーザビームの入熱量よりも大きく設定したことを特徴とするレーザ焼入れ方法。
A laser quenching method in which a laser beam is irradiated from the laser irradiation device toward the workpiece while relatively rotating a laser irradiation device that irradiates a laser beam and the workpiece, and a circular or annular quenching region is formed on the workpiece. In
The laser beam has a spot shape that extends from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the quenching region, and simultaneously irradiates the outer peripheral side and the inner peripheral side of the quenching region,
The laser quenching method according to claim 1, wherein a heat input amount of the laser beam irradiated to the outer peripheral side of the quenching region is set larger than a heat input amount of the laser beam irradiated to the inner peripheral side of the quenching region.
前記ワークに照射される前記レーザビームのスポット形状は、前記焼入れ領域の外周側が大きく、前記焼入れ領域の内周側が小さくなるように設定してなる請求項1に記載のレーザ焼入れ方法。   2. The laser hardening method according to claim 1, wherein the spot shape of the laser beam applied to the workpiece is set so that an outer peripheral side of the quenching region is large and an inner peripheral side of the quenching region is small. 前記ワークに照射される前記レーザビームの強度分布は、前記焼入れ領域の内周側よりも外周側を大きく設定してなる請求項1に記載のレーザ焼入れ方法。   The laser hardening method according to claim 1, wherein an intensity distribution of the laser beam applied to the workpiece is set larger on an outer peripheral side than on an inner peripheral side of the quenching region. 前記焼入れ領域に照射される前記レーザビームの入熱量は、前記レーザ照射装置に設けたセグメントミラーによって設定してなる請求項1,2または3に記載のレーザ焼入れ方法。   4. The laser quenching method according to claim 1, wherein the heat input amount of the laser beam irradiated to the quenching region is set by a segment mirror provided in the laser irradiation apparatus. 前記焼入れ領域に照射される前記レーザビームの入熱量は、前記レーザ照射装置に設けた回折型レンズによって設定してなる請求項1,2または3に記載のレーザ焼入れ方法。   4. The laser hardening method according to claim 1, wherein the heat input amount of the laser beam irradiated to the quenching region is set by a diffractive lens provided in the laser irradiation device.
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