(57)【要約】【課題】焼入れ層の偏りの発生を抑制可能な機械部品の製造方法および機械部品の製造装置を提供する。【解決手段】機械部品の製造方法は、螺旋状のねじ山が設けられた軸部材を準備する工程（Ｓ１０）と、螺旋状のねじ山の延在方向に沿って螺旋状のねじ山を焼入する工程（Ｓ２０）とを有している。螺旋状のねじ山は、第１側面と、第１側面と反対側の第２側面とを含んでいる。螺旋状のねじ山を焼入れする工程（Ｓ２０）においては、第１側面の一部に対して第１出力を有する第１レーザが照射されつつ、第２側面の一部に対して第２出力を有する第２レーザが照射されながら、第１レーザおよび第２レーザの各々の照射箇所が、軸部材の軸線に沿いかつ第２側面から第１側面に向かう方向に移動する。第２出力は、第１出力よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のねじ山が設けられた軸部材を準備する工程と、
前記螺旋状のねじ山の延在方向に沿って前記螺旋状のねじ山を焼入する工程とを備え、
前記螺旋状のねじ山は、第１側面と、前記第１側面と反対側の第２側面とを含み、
前記螺旋状のねじ山を焼入れする工程においては、前記第１側面の一部に対して第１出力を有する第１レーザが照射されつつ、前記第２側面の一部に対して第２出力を有する第２レーザが照射されながら、前記第１レーザおよび前記第２レーザの各々の照射箇所が、前記軸部材の軸線に沿いかつ前記第２側面から前記第１側面に向かう方向に移動し、
前記第２出力は、前記第１出力よりも小さい、機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記螺旋状のねじ山を焼入する工程において、前記第１レーザは第１レーザ発振器により照射され、かつ前記第２レーザは前記第１レーザ発振器とは異なる第２レーザ発振器により照射される、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記螺旋状のねじ山を焼入する工程において、前記第１レーザおよび前記第２レーザの各々の断面形状は、前記延在方向の幅が、前記延在方向に対して垂直な方向の幅よりも大きくなるように整形されている、請求項１または請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【請求項４】
前記第１出力および前記第２出力の各々は、時間の経過につれて低減する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法を実施可能な機械部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械部品の製造方法および機械部品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−１３０４１７号公報（特許文献１）には、ボールねじの軸部材のねじ山を焼入れするレーザ焼入方法が開示されている。当該レーザ焼入方法においては、ねじ山の一方側の転送面がレーザで焼入れされた後、一回目のレーザ照射方向とは逆の方向から、ねじ山の他方側の転送面がレーザで焼入れされる。しかしながら、当該レーザ焼入方法においては、レーザでねじ山の一方側を焼入した後に他方側を焼入する際、すでに焼入された組織が焼戻されてしまうという課題があった。また当該レーザ焼入方法においては、２回に分けてレーザを照射するため生産性が低いという課題があった。
【０００３】
特開平７−２６８４４８号公報（特許文献２）には、ボールねじの軸部材のねじ山を焼入れする他のレーザ焼入方法が開示されている。当該レーザ焼入方法においては、一つのレーザ発振器から出力されるレーザを分光板によって２分割し、ねじ山を両側からレーザ焼入れしている。当該レーザ焼入れ方法においては、ねじ山を両側からレーザ焼入れするため、すでに焼入された組織は焼戻されない。また当該レーザ焼入れ方法においては、レーザ照射を２回に分ける必要がないため、生産性を向上することができる。つまり、特開平７−２６８４４８号公報に記載のレーザ焼入方法は、特開２００２−１３０４１７号公報に記載のレーザ焼入方法の課題を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３０４１７号公報
【特許文献２】特開平７−２６８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平７−２６８４４８号公報に記載のレーザ焼入方法においては、一つのレーザを２つに分岐させて、ねじ山の両側からレーザが照射される。そのため、照射するレーザ出力を、ねじ山の両側の各々において調整することが困難であった。結果として、ねじ山の一方側の側面と他方側の側面とにおいて焼入れ層に偏りが発生することがあった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、焼入れ層の偏りの発生を抑制可能な機械部品の製造方法および機械部品の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る機械部品の製造方法は、螺旋状のねじ山が設けられた軸部材を準備する工程と、螺旋状のねじ山の延在方向に沿って螺旋状のねじ山を焼入する工程とを備えている。螺旋状のねじ山は、第１側面と、第１側面と反対側の第２側面とを含んでいる。螺旋状のねじ山を焼入れする工程においては、第１側面の一部に対して第１出力を有する第１レーザが照射されつつ、第２側面の一部に対して第２出力を有する第２レーザが照射されながら、第１レーザおよび第２レーザの各々の照射箇所が、軸部材の軸線に沿いかつ第２側面から第１側面に向かう方向に移動する。第２出力は、第１出力よりも小さい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、焼入れ層の偏りの発生を抑制可能な機械部品の製造方法および機械部品の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る機械部品の製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る機械部品の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】軸部材の構成を示す平面模式図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面模式図である。
【図５】レーザの進行方向に対して垂直な断面におけるレーザの形状である。
【図６】ねじ山を焼入する工程を示す斜視模式図である。
【図７】レーザ出力と焼入れ方向との関係を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る機械部品の製造方法のおけるレーザの断面形状である。
【図９】第３実施形態に係る機械部品の製造方法のおけるレーザ出力と焼入れ方向との関係を示す図である。
【図１０】焼入れ後のねじ山の構成を示す断面模式図である。
【図１１】サンプル１に係る軸部材のねじ山の第１側面および第２側面における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１２】サンプル２に係る軸部材のねじ山の第１側面および第２側面における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１３】サンプル３に係る軸部材のねじ山の第１側面および第２側面における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１４】サンプル４に係る軸部材のねじ山の第１側面および第２側面における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１５】軸部材の構成を示す平面模式図である。
【図１６】サンプル５に係る軸部材の位置Ｐ１における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１７】サンプル５に係る軸部材の位置Ｐ２における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１８】サンプル５に係る軸部材の位置Ｐ３における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図１９】サンプル６に係る軸部材の位置Ｐ１における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図２０】サンプル６に係る軸部材の位置Ｐ２における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【図２１】サンプル６に係る軸部材の位置Ｐ３における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１１】
＜機械部品の製造装置＞
図１は、本実施形態に係る機械部品の製造装置１００の構成を示す模式図である。本実施形態に係る機械部品の製造装置１００は、たとえばレーザ焼入装置１００である。レーザ焼入装置１００は、たとえば第１レーザ発振器１と、第２レーザ発振器２と、第１ビームホモジナイザー３と、第１集光レンズ４と、第２ビームホモジナイザー５、第２集光レンズ６と、チャック回転用モータ７と、固定用チャック８と、センターピン１０と、リニアガイド１１と、台部１２と、第１支持部１３と、第２支持部１４と、保持部１５とを主に有している。
【００１２】
第１支持部１３および第２支持部１４は、台部１２上に設けられている。第１ビームホモジナイザー３および第１集光レンズ４は、第１支持部１３の上方に取り付けられている。第２ビームホモジナイザー５および第２集光レンズ６は、第１支持部１３の下方に取り付けられている。第１レーザ発振器１は、第１ビームホモジナイザー３に繋がっている。第１レーザ発振器１からの第１レーザＬ１は、第１ビームホモジナイザー３によって整形された後、第１集光レンズ４で集光されて、軸部材９に照射される。同様に、第２レーザ発振器２からの第２レーザＬ２は、第２ビームホモジナイザー５によって整形された後、第２集光レンズ６で集光されて、軸部材９に照射される。第２レーザ発振器２は、第１レーザ発振器１とは異なるものである。
【００１３】
リニアガイド１１は、第２支持部１４に取り付けられている。リニアガイド１１には、保持部１５が取り付けられている。保持部１５の上方には固定用チャック８が設けられている。固定用チャック８は、軸部材９を保持することができる。保持部１５の下方にはセンターピン１０が設けられている。センターピン１０は、軸部材９を回転可能に支持することができる。軸部材９は、センターピン１０と、固定用チャック８との間に配置される。
【００１４】
チャック回転用モータ７は、固定用チャック８の上方に設けられている。チャック回転用モータ７は、固定用チャック８を軸線Ｘの周りに回転させることができる。これにより、軸部材９が軸線Ｘの周りを回転する。チャック回転用モータ７は、リニアガイド１１と同期している。軸部材９は、軸線Ｘの周りを回転しながら、軸線Ｘに平行な方向Ａに沿って上下に移動することができる。これにより、螺旋状のねじ山の延在方向に沿って、ねじ山に対する焼入れが行われる。
【００１５】
機械部品は、たとえばボールねじの軸部材９である。機械部品は、ボールねじであってもよい。ボールねじは、たとえば軸部材９と、軸部材９のねじ山によって構成される転送面上に設けられたボール（図示せず）及びナット(図示せず)とを有する。本実施形態に係る機械部品の製造装置１００は、後述する機械部品の製造方法を実施可能である。
【００１６】
＜機械部品の製造方法＞
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る機械部品の製造方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る機械部品の製造方法を示すフローチャートである。図３は、軸部材９の構成を示す平面模式図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面模式図である。
【００１７】
第１実施形態に係る機械部品の製造方法では、図２に示すように、まず軸部材を準備する工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、軸部材を準備する工程（Ｓ１０）において、焼入前の軸部材９が準備される（図３参照）。軸部材９は、たとえばＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃからなる。
【００１８】
図３および図４に示されるように、軸部材９には、螺旋状のねじ山３０が設けられている。具体的には、ねじ山３０は、軸部材９の軸線Ｘの周りを螺旋状に延在している。軸部材９は、一方端部３４と、中央部３５と、他方端部３６とを有している。中央部３５は、一方端部３４と、他方端部３６との間に設けられている。ねじ山３０は、中央部３５に設けられている。ねじ山３０は、一方端部３４および他方端部３６に設けられていなくてもよい。一方端部３４、中央部３５および他方端部３６の各々は、略円柱状である。
【００１９】
図４に示されるように、軸部材９は、ねじ山３０と、本体部３７とを有している。ねじ山３０は、本体部３７に連なっている。ねじ山３０は、第１側面３１と、第２側面３２と、頂面３３とを有している。第２側面３２は、第１側面３１と反対側に位置している。軸部材９の軸線Ｘに平行な方向において、第２側面３２は、第１側面３１から離間している。第１側面３１および第２側面３２の各々は、軸線Ｘの周りを螺旋状に延在している。頂面３３は、第１側面３１および第２側面３２の各々に連なっている。頂面３３は、第１側面３１と第２側面３２との間にある。頂面３３は、第１側面３１と第２側面３２とを繋いでいる。ねじ山３０は、本体部３７を転造または切削で成形されている。
【００２０】
次に、ねじ山を焼入れする工程（Ｓ２０）が実施される。具体的には、図１に示されるように、軸部材９が、センターピン１０と、固定用チャック８との間に配置される。第１レーザＬ１が、第１レーザ発振器１から照射される。第１レーザＬ１は、第１ビームホモジナイザー３によって整形された後、第１集光レンズ４で集光されて、軸部材９に照射される。図４に示されるように、第１レーザＬ１は、軸部材９の第１側面３１の一部に照射される。同様に、第２レーザＬ２が、第２レーザ発振器２から照射される。第２レーザＬ２は、第２ビームホモジナイザー５によって整形された後、第２集光レンズ６で集光されて、軸部材９に照射される。図４に示されるように、第２レーザＬ２は、軸部材９の第２側面３２の一部に照射される。別の観点から言えば、ねじ山３０の両側の一方から第１レーザＬ１が照射され、かつ他方から第２レーザＬ２が照射される。第１レーザＬ１と第２レーザＬ２とは同時にねじ山３０に照射される。
【００２１】
図５は、レーザの進行方向に対して垂直な断面におけるレーザの形状である。図５に示されるように、第１レーザＬ１は、第１レーザＬ１の進行方向に対して垂直な断面において、略長方形の形状を有している。図５におけるハッチングは、エネルギー密度を示している。同じハッチングの領域は、ほぼ同じエネルギー密度を有する領域である。内側から外側に向かうにつれてエネルギー密度は減少している。第１レーザＬ１の断面形状の長手方向Ｄは、ねじ山３０の第１側面３１の延在方向に沿った方向である。別の観点から言えば、第１レーザＬ１の断面形状の長手方向Ｄは、第１側面３１の焼入れが進行する方向に沿った方向である。
【００２２】
第１レーザＬ１の断面形状の短手方向Ｅは、長手方向Ｄに垂直な方向である。第１レーザＬ１の断面形状の長手方向Ｄおよび短手方向Ｅの各々は、第１レーザＬ１の進行方向に対して垂直である。螺旋状のねじ山を焼入する工程において、第１レーザＬ１の断面形状は、ねじ山３０の延在方向（長手方向Ｄ）の幅が、ねじ山３０の延在方向に対して垂直な方向（短手方向Ｅ）の幅よりも大きくなるように整形されている。第１レーザＬ１は、第１ビームホモジナイザー３（図１参照）により整形される。図５に示されるように、第１レーザＬ１の断面形状の長手方向Ｄの幅は、短手方向Ｅの幅の２倍以上であってもよい。
【００２３】
同様に、第２レーザＬ２は、第２レーザＬ２の進行方向に対して垂直な断面において、略長方形の形状を有している。第２レーザＬ２の断面形状の長手方向Ｄは、ねじ山３０の第２側面３２の延在方向に沿った方向である。別の観点から言えば、第２レーザＬ２の断面形状の長手方向Ｄは、第２側面３２の焼入れが進行する方向に沿った方向である。第２レーザＬ２の断面形状の短手方向Ｅは、長手方向Ｄに垂直な方向である。第２レーザＬ２の断面形状の長手方向Ｄおよび短手方向Ｅの各々は、第２レーザＬ２の進行方向に対して垂直である。螺旋状のねじ山を焼入する工程において、第２レーザＬ２の断面形状は、ねじ山３０の延在方向（長手方向Ｄ）の幅が、延在方向に対して垂直な方向（短手方向Ｅ）の幅よりも大きくなるように整形されている。第２レーザＬ２は、第２ビームホモジナイザー５（図１参照）により整形される。図５に示されるように、第２レーザＬ２の断面形状の長手方向Ｄの幅は、短手方向Ｅの幅の２倍以上であってもよい。
【００２４】
図６は、ねじ山を焼入する工程（Ｓ２０）を示す斜視模式図である。図１に示されるように、軸部材９は、チャック回転用モータ７によって軸線Ｘの周りを回転しながら、リニアガイド１１によって軸線Ｘに平行な方向Ａに沿って下降する。別の観点から言えば、ねじ山を焼入れする工程においては、軸部材９が、軸部材９の軸線Ｘの周りを回転しながら、軸線Ｘに沿って移動する。軸部材９は、他方端部３６から一方端部３４に向かう方向から見て、たとえば時計回りに回転していてもよい。これにより、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の照射位置は、軸部材９の回転方向とは反対方向に移動する。図６において、矢印Ｃは、第１レーザＬ１の照射位置の移動方向を示している。以上のように、ねじ山３０の延在方向に沿って、ねじ山３０が一方端部３４側から他方端部３６側まで焼入れされる。別の観点から言えば、ねじ山３０において焼入れされる部分は、一方端部３４側から他方端部３６側まで螺旋状に移動する。
【００２５】
螺旋状のねじ山を焼入れする工程においては、第１側面３１の一部に対して第１出力を有する第１レーザＬ１が照射されつつ、第２側面３２の一部に対して第２出力を有する第２レーザＬ２が照射されながら、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の照射箇所（言い換えれば、焼入れされる部分）が、軸部材９の軸線Ｘに沿いかつ第２側面３２から第１側面３１に向かう方向（言い換えれば、一方端部３４側から他方端部３６側に向かう方向）に移動する（図３参照）。図１に示されるように、軸部材９は、たとえば方向Ａに向かって移動する。これにより、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の照射箇所は、方向Ａとは反対側の方向Ｂに向かって移動する。つまり、焼入れは、一方端部３４側から他方端部３６側に向かって進行する。
【００２６】
螺旋状のねじ山を焼入れする工程においては、第２レーザ発振器２により照射される第２レーザＬ２の出力（第２出力）は、第１レーザ発振器１により照射される第１レーザＬ１の出力（第１出力）よりも小さい。つまり、第２出力が第１出力よりも小さくなるように、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の出力が調整されている。
【００２７】
図７は、レーザ出力と焼入れ方向との関係を示す図である。図７において、焼入れ方向の左側および右側は、それぞれ軸部材９の一方端部３４側および他方端部３６側である。図３に示されるように、軸部材９の中央部３５は、一方端部３４に連なる第１領域Ｒ１と、他方端部３６に連なる第３領域Ｒ３と、第１領域Ｒ１および第３領域Ｒ３の間にある第２領域Ｒ２とを有している。図７に示されるように、第１領域Ｒ１においては、焼入れが進行していくにつれてレーザ出力は単調に減少している。具体的には、第１領域Ｒ１においては、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、時間の経過につれて低減する。第２領域Ｒ２においては、レーザ出力は一定である。具体的には、第２領域Ｒ２においては、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、一定である。
【００２８】
図７に示されるように、第３領域Ｒ３においては、焼入れが進行していくにつれてレーザ出力は単調に減少している。具体的には、第３領域Ｒ３においては、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、時間の経過につれて低減する。つまり、螺旋状のねじ山を焼入れする工程においては、第１出力および第２出力の各々は、時間の経過につれて低減する。別の観点から言えば、焼入開始時点における第１出力は、焼入終了時点における第１出力よりも大きく、かつ焼入開始時点における第２出力は、焼入終了時点における第２出力よりも大きくてもよい。第１出力および第２出力の各々は、時間の経過につれて、段階的に低減してもよいし、単調に低減してもよい。全長の長いボールねじを焼入れする場合、軸端までの距離が長く、熱がたまりにくいため、図7に示されるように、第1出力および第2出力の各々は、焼入開始時点から焼入終了時点までの間のある時間だけ一定に維持されてもよい。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る機械部品の製造方法について説明する。第２実施形態に係る機械部品の製造方法は、レーザの断面形状において、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と異なっており、その他の構成においては、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と同様である。以下、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と異なる点を中心に説明する。
【００３０】
図８に示されるように、第１レーザＬ１の進行方向に垂直な断面における第１レーザＬ１の形状は、略円形であってもよい。同様に、第２レーザＬ２の進行方向に垂直な断面における第２レーザＬ２の形状は、略円形であってもよい。第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々は、ビームホモジナイザーによって整形されていなくてもよい。第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の断面形状においては、ねじ山３０の延在方向Ｄの幅が、ねじ山３０の延在方向に対して垂直な方向Ｅの幅とほぼ同じであってもよい。図８におけるハッチングは、エネルギー密度を示している。同じハッチングの領域は、ほぼ同じエネルギー密度を有する領域である。内側から外側に向かうにつれてエネルギー密度は減少している。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る機械部品の製造方法について説明する。第３実施形態に係る機械部品の製造方法は、レーザ出力が焼入れ位置によらず一定である点において、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と異なっており、その他の構成においては、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と同様である。以下、第１実施形態に係る機械部品の製造方法と異なる点を中心に説明する。
【００３２】
図９に示されるように、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、焼入れ位置によらず一定であってもよい。言い換えれば、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、一方端部３４側から他方端部３６側まで変化せずに一定であってもよい。別の観点から言えれば、第１レーザＬ１の第１出力および第２レーザＬ２の第２出力の各々は、焼入開始時点から焼入終了時点まで変化せずに一定であってもよい。
【００３３】
上記各実施形態においては、第１レーザ発振器１および第２レーザ発振器２の各々を固定した状態で、軸部材９を移動させることによって焼入を行う方法について説明したが、本発明は上記方法に限定されない。すなわち、軸部材９を固定した状態で、第１レーザ発振器１および第２レーザ発振器２の各々を移動させることで焼入を行ってもよい。
【００３４】
次に、本実施形態に係る機械部品の製造方法の作用効果について説明する。
第１側面３１の一部に対して第１出力を有する第１レーザＬ１が照射されつつ、第２側面３２の一部に対して第２出力を有する第２レーザＬ２が照射されながら、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の照射箇所が、軸部材９の軸線Ｘに沿いかつ第２側面３２から第１側面３１に向かう方向に移動して焼入が行われる場合、照射開始時においては、照射位置から一方端部３４側（第２側面３２側）に位置する軸部材９の長さは、照射位置から他方端部３６側（第１側面３１側）に位置する軸部材９の長さよりも短い。そのため、照射位置から一方端部３４側（第２側面３２側）に位置する軸部材９の熱容量は、照射位置から他方端部３６側（第１側面３１側）に位置する軸部材９の熱容量よりも小さい。結果として、第２側面３２は、第１側面３１よりも熱が蓄積されやすい。従って、第１主面３１および第２主面３２の各々に対して同じ熱量が加えられる場合、第２側面３２は、第１側面３１よりも焼入れされやすくなる。第１側面３１を焼入れした際、隣の第２側面３２を予熱する状態となる。
【００３５】
本実施形態に係る機械部品の製造方法によれば、第２側面３２に照射される第２レーザＬ２の出力（第２出力）は、第１側面３１に照射される第１レーザＬ１の出力（第１出力）よりも小さい。これにより、第１側面３１に蓄積される熱は、第２側面３２に蓄積される熱と同等になる。結果として、第１側面３１と第２側面３２とにおいて焼入れ層の厚みまたは硬度の偏りが発生することを抑制することができる。
【００３６】
また本実施形態に係る機械部品の製造方法によれば、螺旋状のねじ山３０を焼入する工程において、第１レーザＬ１は第１レーザ発振器１により照射され、かつ第２レーザＬ２は第１レーザ発振器１とは異なる第２レーザ発振器２により照射される。これにより、第１レーザＬ１の出力（第１出力）と第２レーザＬ２の出力（第２出力）とを独立に設定することができる。
【００３７】
さらに本実施形態に係る機械部品の製造方法によれば、螺旋状のねじ山３０を焼入する工程において、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の断面形状は、ねじ山の延在方向の幅が、ねじ山の延在方向に対して垂直な方向の幅よりも大きくなるように整形されている。これにより、焼入れ前の入熱を増やすことができる（言い換えれば、予熱が可能である）。結果として、レーザ照射位置の移動速度を高速化することができる。そのため、加工時間を短縮することができる。
【００３８】
さらに本実施形態に係る機械部品の製造方法によれば、第１出力および第２出力の各々は、時間の経過につれて低減する。焼入開始時点から焼入終了時点まで第１出力および第２出力の各々を一定に維持すると、焼入開始時点と比較して焼入終了時点には軸部材９に多量の熱が蓄積されているため、ねじ山３０が過度に加熱されて溶融してしまう場合がある。第１出力および第２出力の各々を時間の経過につれて低減させることにより、焼入終了時点付近において、ねじ山３０が溶融してしまうことを抑制することができる。また焼入開始時点から焼入終了時点まで、焼入れ層の厚みまたは硬度が変動することを抑制することができる。
【００３９】
（第１実施例）
＜焼入条件＞
焼入対象の試料として、図３に示す軸部材９を準備した。軸部材９の材質は、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃとした。表１に示されるように、４つの異なる条件を用いて、軸部材９に対して焼入を行った。具体的には、上述の実施形態に係る機械部品の製造方法に従って、軸部材９のねじ山３０に対する焼入れを行った。サンプル１〜４に係る軸部材９の回転速度は、それぞれ２０ｒｐｍ、２０ｒｐｍ、４０ｒｐｍおよび６０ｒｐｍとした。サンプル１〜４に係る軸部材９の軸送り速度は、それぞれ０．０８ｍ／分、０．０８ｍ／分、０．１６ｍ／分および０．２４ｍ／分とした。サンプル１〜４に係る軸部材９の焼入時間は、それぞれ４４．５秒、４４．５秒、２２．３秒および１４．８秒であった。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
第２側面３２に照射する第２レーザＬ２の出力（第２出力）は、第１側面３１に照射する第１レーザＬ１の出力（第１出力）よりも低くなるよう設定した。具体的には、サンプル１〜４に係る軸部材９の第１側面３１に照射する第１レーザＬ１の出力（第１出力）は、それぞれＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３およびＬ１−４とした。第１出力は、１５０Ｗ以上７５０Ｗ以下である。なお、第１出力は、Ｌ１−１＜Ｌ１−２＜Ｌ１−３＜Ｌ１−４との関係式を満たす。サンプル１〜４に係る軸部材９の第２側面３２に照射する第２レーザＬ２の出力（第２出力）は、それぞれＬ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３およびＬ２−４とした。第２出力は、１５０Ｗ以上５００Ｗ以下である。第２出力は、Ｌ２−１＜Ｌ２−２＜Ｌ２−３＜Ｌ２−４との関係式を満たす。
【００４２】
サンプル１に係る軸部材９に対しては、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の断面形状を円形とした。サンプル２〜４に係る軸部材９に対しては、第１レーザＬ１および第２レーザＬ２の各々の断面形状を長方形とした。長方形の長手方向の幅と、長方形の短手方向の幅の比は１：４とした。
【００４３】
＜硬度測定方法＞
焼入れ終了後、サンプル１〜４について、ねじ山３０の第１側面３１および第２側面３２の各々における深さ方向でのビッカース硬度分布を測定した。具体的には、図１０に示されるように、第１側面３１に対して略垂直な方向４１と、第２側面３２に対して略垂直な方向４２においてビッカース硬度分布を測定した。ビッカース硬度測定は、試験荷重を２．９４２Ｎとし、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４）に準拠した。図１０に示されるように、第１領域５１および第２領域５２は、それぞれ焼入れされた領域および焼入れされていない領域である。つまり、ねじ山３０の部分が局所的に焼入れされている。
【００４４】
＜硬度測定結果＞
図１１、図１２、図１３および図１４は、それぞれサンプル１〜４に係る軸部材９のねじ山３０の第１側面３１および第２側面３２における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。図１１〜図１４の横軸は、表面（第１側面３１または第２側面３２）からの深さ（単位：ｍｍ）を示し、縦軸はビッカース硬度（単位：ＨＶ）を示している。図１１および図１２に示されるように、サンプル１に係る軸部材９においては表面から０．５ｍｍ程度以下の深さまで高いビッカース硬度を維持しているのに対して、サンプル２に係る軸部材９においては、表面から０．９ｍｍ程度以下の深さまで高いビッカース硬度を維持している。つまり、レーザの断面形状を長方形にすることにより、同じ加工時間で、より深くまで高いビッカース硬度を維持することができる。
【００４５】
図１２〜図１４に示されるように、加工時間が短くなるにつれて、高いビッカース硬度を維持可能な表面からの深さが小さくなる。しかしながら、サンプル４に係る軸部材９においても、表面から０．６ｍｍ程度以下の深さまで高いビッカース硬度を維持している。この深さは、サンプル１に係る軸部材９と同等以上である。つまり、レーザの断面形状を長方形にし、かつレーザ出力を高くすることで、より短い加工時間で、同程度の深さまで高いビッカース硬度を実現することができる。
【００４６】
（第２実施例）
＜焼入条件＞
焼入対象の試料として、図３に示す軸部材９を準備した。軸部材９の材質は、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃとした。表２に示されるように、２つの異なる条件を用いて、軸部材９に対して焼入を行った。具体的には、サンプル５および６に係る軸部材９に対して、それぞれ図９および図７に示したレーザ出力のプロファイルを用いて焼入を行った。具体的には、サンプル５および６に係る軸部材９の回転速度は、２０ｒｐｍとした。サンプル５および６に係る軸部材９の軸送り速度は、０．０８ｍ／分とした。サンプル５および６に係る軸部材９の焼入時間は、４０秒であった。レーザの断面形状は、長方形とした。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
サンプル５に係る軸部材９に対しては、焼入開始時点から焼入終了時点までレーザの出力を一定に維持した。具体的には、第１側面３１に照射する第１レーザＬ１の出力（第１出力）を、焼入開始時点から焼入終了時点まで一定出力(Ｌ１−５)で維持した。また第２側面３２に照射する第２レーザＬ２の出力（第２出力）を、焼入開始時点から焼入終了時点まで一定出力(Ｌ２−５)で維持した。なお、Ｌ１−５よりＬ２−５は小さい。
【００４９】
サンプル６に係る軸部材９に対しては、時間の経過につれてレーザの出力を低減した。具体的には、第１側面３１に照射する第１レーザＬ１の出力（第１出力）を、第１領域Ｒ１においてはＬ１−６(Ｒ１)からＬ１−６(Ｒ２)まで単調に変化させ、第２領域Ｒ２においてはＬ１−６(Ｒ２)で維持し、第３領域Ｒ３においてはＬ１−６(Ｒ２)からＬ１−６(Ｒ３)まで単調に変化させた。また第２側面３２に照射する第２レーザＬ２の出力（第２出力）を、第１領域Ｒ１においてはＬ２−６(Ｒ１)からＬ２−６(Ｒ２)まで単調に変化させ、第２領域Ｒ２においてはＬ２−６(Ｒ２)で維持し、第３領域Ｒ３においてはＬ２−６(Ｒ２)からＬ２−６(Ｒ３)まで単調に変化させた。
【００５０】
＜硬度測定方法＞
焼入れ終了後、サンプル５および６について、ねじ山３０の第１側面３１および第２側面３２の各々における深さ方向でのビッカース硬度分布を測定した。具体的には、図１５に示されるように、第１領域Ｒ１における位置Ｐ１と、第２領域Ｒ２における位置Ｐ２と、第３領域Ｒ３における位置Ｐ３とにおいて、第１側面３１および第２側面３２の各々における深さ方向でのビッカース硬度分布を測定した。つまり、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれの軸方向長さの中間位置で測定した。ビッカース硬度測定は、試験荷重を２．９４２Ｎとし、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４）に準拠した。
【００５１】
＜硬度測定結果＞
図１６、図１７および図１８は、それぞれサンプル５に係る軸部材９の位置Ｐ１、位置Ｐ２および位置Ｐ３における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。図１９、図２０および図２１は、それぞれサンプル６に係る軸部材９の位置Ｐ１、位置Ｐ２および位置Ｐ３における深さ方向でのビッカース硬度の分布を示す図である。図１６−図２１の横軸は、表面（第１側面３１または第２側面３２）からの深さ（単位：ｍｍ）を示し、縦軸はビッカース硬度（単位：ＨＶ）を示している。
【００５２】
図１６−図１８に示されるように、位置Ｐ２において高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）は、位置Ｐ１において高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）よりも大きい。また位置Ｐ３において高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）は、位置Ｐ２において高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）よりも大きい。つまり、焼入開始時点から焼入終了時点までレーザ出力を一定に維持する場合には、焼入れが進行する（言い換えれば時間の経過）につれて、高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）は大きくなる。
【００５３】
図１９−図２１に示されるように、位置Ｐ１、位置Ｐ２および位置Ｐ３において、高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）は、あまり変化しない。つまり、焼入開始時点から焼入終了時点までレーザ出力を低減させる場合には、焼入れの進行（言い換えれば時間の経過）にかかわらず、高いビッカース硬度を維持している表面からの距離（焼入れ深さ）は一定に維持される。
【００５４】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また本発明の範囲は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  第１レーザ発振器、２  第２レーザ発振器、３  第１ビームホモジナイザー、４  第１集光レンズ、５  第２ビームホモジナイザー、６  第２集光レンズ、７  チャック回転用モータ、８  固定用チャック、９  軸部材、１０  センターピン、１１  リニアガイド、１２  台部、１３  第１支持部、１４  第２支持部、１５  保持部、３０  ねじ山、３１  第１側面、３２  第２側面、３３  頂面、３４  一方端部、３５  中央部、３６  他方端部、３７  本体部、５１  第１領域、５２  第２領域、１００  製造装置（焼入装置）、Ｌ１  第１レーザ、Ｌ２  第２レーザ、Ｒ１  第１領域、Ｒ２  第２領域、Ｒ３  第３領域、Ｘ  軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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