穴あけ装置
【課題】本発明は、より高い精度でレーザ光が内周面に照射されることを防ぐことのできる穴あけ装置の提供を課題とする。
【解決手段】ワーク６６の外から中空部６７に向かってレーザ光７０を照射することにより、ワーク６６に貫通穴７５を形成する穴あけ装置１０であって、中空部６７に充填されレーザ光７０により溶融されない充填体６５と、この充填体６５に接触するように配置され充填体を振動させる振動機構５６とを備えたことを特徴とする。
【効果】レーザ光７０は充填体６５に衝突する。この衝突により、充填体６５はレーザ光７０のエネルギを吸収する。充填体６５がエネルギを吸収することにより、レーザ光７０が内周面７６に照射されることを防ぐことができる。
【解決手段】ワーク６６の外から中空部６７に向かってレーザ光７０を照射することにより、ワーク６６に貫通穴７５を形成する穴あけ装置１０であって、中空部６７に充填されレーザ光７０により溶融されない充填体６５と、この充填体６５に接触するように配置され充填体を振動させる振動機構５６とを備えたことを特徴とする。
【効果】レーザ光７０は充填体６５に衝突する。この衝突により、充填体６５はレーザ光７０のエネルギを吸収する。充填体６５がエネルギを吸収することにより、レーザ光７０が内周面７６に照射されることを防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射することにより、ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料噴射ノズルを製造する際に、壁部に貫通穴を形成するため、レーザ光を照射して穴あけを行う。壁部に穴があいた後に、レーザ光が貫通穴を通り燃料噴射ノズルの内周面に達すると、除去する必要のない内周面まで除去してしまう。このため、レーザ光で内周面が削られることを防止するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１によれば、燃料噴射ノズルの先端部に流体を配置し、ここでキャビテーションを起こさせることにより、レーザ光を散乱させる。これにより、レーザ光で内周面が削られることの防止を図っている。
【０００４】
しかし、レーザ光を散乱させた場合であっても、散乱したレーザ光の一部が内周面に到達することがある。このレーザ光の出力が大きい場合には、レーザ光により内周面が傷つくことが考えられる。
【０００５】
より高い精度でレーザ光が内周面に照射されることを防ぐことのできる穴あけ装置の提供が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５２６９６１公報（段落［００２９］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、より高い精度でレーザ光が内周面に照射されることを防ぐことのできる穴あけ装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、中空状のワークの外から中空部に向かってレーザ光を照射することにより、前記ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置であって、
前記中空部に充填され前記レーザ光により溶融されない充填体と、
この充填体に接触するように配置され当該充填体を振動させる振動機構と、
前記中空部に繋げられ前記中空部の気圧を前記壁部の外側よりも低くするための低圧手段と、
前記ワークのうち前記レーザ光が照射される被照射部を囲うように形成され前記被照射部に向かって、前記レーザ光を導入する照射する照射室と、
この照射室に繋げられ当該照射室内に圧縮ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記照射室内へ先端部が伸ばされ前記レーザ光の照射により発生するちりを含め当該照射室内のガスを前記照射室の外へ排出する排出手段と、
前記振動機構、前記低圧手段、前記ガス供給手段、及び前記排出手段を制御する制御機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ワークは、ワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸がワークを通過することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の穴あけ装置であって、
制御機構は、貫通穴が形成されるまでは、照射室内の気圧を、中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項記載の穴あけ装置であって、
制御機構は、貫通穴が形成された後は、排出手段の排出機能を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の穴あけ装置であって、
充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、レーザ光により溶融されない充填体が中空部に充填される。このため、壁部に穴をあけたレーザ光は、中空部に充填された充填体に衝突する。この衝突により、充填体はレーザ光のエネルギを吸収する。充填体がエネルギを吸収することにより、レーザ光が内周面に照射されることを防ぐことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、ワークはワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸がワークを通過する。即ち、回転軸上にワークが配置される。これにより、照射されるレーザ光に対するワークの角度は、ワーク回転テーブルを回動させることにより変えることができる。即ち、１台の装置で様々な角度からの穴あけを行うことができ、有益である。
【００１５】
請求項３に係る発明では、制御機構は、貫通穴が形成されるまでは、照射室内の気圧を、中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御する。気圧の差を生じさせることにより照射室内に気流が発生する。この気流により効率よくちりが外部へ排出される。
【００１６】
請求項４に係る発明では、貫通穴が形成された後は、排出手段の排出機能を停止させる。ちりを排出するための気流を一つに絞ることにより、効率よくちりを外部へ排出することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明では、充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍである。充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍである。この大きさであれば、中空部内に充填体を振動させるために程良いスペースが空く。また、前述の振動条件で振動させることにより充填体をよく振動させることができるため、充填体の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る穴あけ装置の全体図である。
【図２】本発明に係る穴あけ装置の要部断面図である。
【図３】ワークのセットについて説明する図である。
【図４】ワーク支持部の作業位置までの移動について説明する図である。
【図５】作業部の移動について説明する図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】レーザの照射角について説明する図である。
【図８】本発明の実施例と過去の比較例との比較図である。
【図９】図２のクランプ機構の別実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、穴あけ装置１０は、ワークをクランプするためのワーククランプ機構１１と、このワーククランプ機構１１によりクランプされるワークを支持するワーク支持部材１２と、このワーク支持部材１２を回転可能に支持しワークを回動するためのワーク回転機構１３と、ワーク支持部材１２にかぶせられる蓋部１４を昇降させるための昇降機構１５と、この昇降機構１５及び蓋部１４を一体的に回転させるための蓋部回転機構１６と、蓋部１４の位置決めを行うための位置決めブロック１８と、この位置決めブロック１８及び蓋部回転機構１６を支持する作業台２０とからなる。
【００２１】
ワーククランプ機構１１は、クランプシリンダ２３の先端に板体２４が接続され、クランプシリンダ２３を作動させることにより、この板体２４を矢印（１）に示すように昇降させる。これにより、ワークのクランプ及びクランプ解除を操作する。
【００２２】
詳細は後述するが、図に示されるような状態では、ワーク支持部材１２内に配置されるワークがクランプされる。ここからクランプシリンダ２３を作動させ板体２４を上昇させることにより、クランプ状態が解除される。
【００２３】
ワーク回転機構１３は、回転機構支持部２６と、この回転機構支持部２６に回転可能に支持されワーク支持部材１２を支持するＬ字形のワーク回転テーブル２７とからなる。
ワーク回転テーブル２７は、矢印（２）で示すように回転軸２８を中心に回動される。この回転軸２８は、ワーク支持部材１２内に支持されるワークに接触する。即ち、ワークは、ワーク回転テーブル２７の回転軸２８上に配置されている。
【００２４】
昇降機構１５は、蓋部昇降シリンダ３２が矢印（３）に示すように上方下方に作動することにより、蓋部１４と、この蓋部１４を支持する蓋部支持体３３と、この蓋部支持体３３の底面に配置される位置決めピン３４が一体的に昇降される。
【００２５】
図に示す状態から蓋部昇降シリンダ３２を作動させ、蓋部１４、蓋部支持体３３、位置決めピン３４を降下させる。蓋部１４はワーク支持部材１２に被せられ、位置決めピン３４は位置決めブロック１８に挿入される。
【００２６】
蓋部回転機構１６は、蓋部１４を水平方向に旋回させるための蓋部回転モータ３６と、この蓋部回転モータ３６の上面に配置され蓋部昇降シリンダ３２を支持するための支持柱３７とからなる。
蓋部回転モータ３６を作動させることにより、矢印（４）に示すように支持柱３７が回転軸３８を中心に回転する。これにより支持柱３７に支持される蓋部昇降シリンダ３２、蓋部支持体３３、蓋部１４、位置決めピン３４が一体的に回動される。
【００２７】
例えば、ワーク回転テーブル２７を作動させる（矢印（２））際には、蓋部１４にクランプシリンダ２３が接触しないようにする必要がある。このような場合に、蓋部１４等を想像線で示す待機位置３９に移動させておく。
次図で本発明の要部について説明する。
【００２８】
図２に示すように、蓋部１４は、上面の支持枠４２に支持されレーザ光を通す透過板４３と、この透過板４３を通過したレーザ光が通過する通路４４とを備える。この通路４４を通過したレーザ光により照射されるワークを、収容する照射室６３の空間を形成する隔壁４１に、当該通路４４が開口している。更に、蓋部１４は、この通路４４に繋げられガス供給手段４５から供給される圧縮ガスが通される圧縮ガス供給路４６と、ノズル状に形成されレーザ光が照射される方向に必ず向けられて配置される先端部４８と、この先端部４８からレーザ光の照射により発生するちりを吸い込む排出手段４９と、ワーク支持部材１２に蓋部１４を被せた際にワーク支持部材１２に接触するシール材５１とを備える。
【００２９】
なお、レーザ光の照射により発生するちりとは、プリュームと呼ばれる、レーザ加工時にワークの表面の金属が熱で蒸発してできた金属蒸気や、イオン化した混合気体のことである。
また、矢印（１）と矢印（３）は、図１の矢印（１）、矢印（３）と同じである。
【００３０】
蓋部１４は、上部基体５２と下部基体５３とから構成され、シール材５１はこれらの上部基体５２と下部基体５３とに挟まれるように配置される。
ガス供給手段４５から供給されるガスとしては、空気の他、窒素等の不活性ガスを用いることもでき、圧縮ガスの種類は問わない。
【００３１】
一方、ワーク支持部材１２は、シール材５１に接触する外壁部４７と、隔壁４１に対向する位置に照射室６３の空間を形成する内壁部５４を有する凹部６２と、この凹部６２の底部にワークが載置される第１ワークポケット５５と、この第１ワークポケット５５に向かって先端が延ばされる超音波振動子を用いた振動機構５６と、この振動機構５６の先端付近に繋げられ第１ワークポケット５５の下側を低圧にする低圧手段（詳細は後述）とからなる。
【００３２】
板体２４を降下させることにより、この板体２４に接続される支持板５７、支持柱５８、５８、クランプ板５９が一体的に降下される。ワークは、想像線で示すようにクランプ板５９の下面に形成される第２ワークポケット６１と、第１ワークポケット５５でクランプされる。
【００３３】
この後、矢印（３）で示すように蓋部１４を降下させワーク支持部材１２に被せる。このとき蓋部１４とワーク支持部材１２とで囲われた領域が、レーザ光の照射を行う照射室６３である。即ち、ガス供給手段４５は、照射室６３に繋げられ照射室６３内に圧縮ガスを供給するということができる。また、排出手段４９は、ノズル状に形成された先端部４８が照射室６３内に伸ばされているということができる。
次図でワークのセットについて説明する。
【００３４】
図３（ａ）に示すように振動機構５６の先端が上を向いている状態から、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を作動させ、振動機構５６の先端が下を向く、図３（ｂ）に示す状態にワーク支持部材１２を回転させる。
なお、図３は回転軸２８が図面表裏に延びる方向からワーク支持部材１２を見ている。
【００３５】
次に（ｂ）に示す状態で、前述の第１ワークポケット５５における振動機構５６側を低圧にする低圧手段６４を作動させる。そして、レーザ光で溶融しないジルコニア製ボールを充填体６５として、ワーク６６の中空部６７に充填し、第１ワークポケット５５に配置する。
【００３６】
このとき、低圧手段６４の作用により、ワーク６６には上向きに引っ張られる力が掛かる。従って、クランプ板５９でクランプする前にワーク６６から手を離しても、ワーク６６が落下することはない。
【００３７】
充填体６５たるジルコニア製ボールは、酸化物セラミックであるジルコニアからなる。周知の通りジルコニアは、融点が極めて高く、このためレーザ光が入射しても溶融することはない。なお、充填体６５においてレーザ光が入射した箇所は、崩壊を起こす。その結果微粉末が発生する。
【００３８】
なお、充填体にはジルコニア製ボールの他に、粉体を用いることもできる。即ち、ジルコニア製の粉体を含む充填体５６の直径は、レーザ光の照射時間や発振周波数に基づいて設定される。換言すると、レーザ光が照射される前のジルコニア製の充填体５６の体積をＶ０、パルス毎に崩壊する体積をＺ、レーザ光の発振周波数をｆ、レーザ光の照射時間をｔ、とするとき、最低限必要な充填体の半径Ｒは、下記の式（１）で表されるとおりである。
Ｒ＝｛３Ｖ０−ｔｆＺ／４π｝１／３・・・（１）
【００３９】
更に換言すると、充填体５６としては、式（１）で求められる半径Ｒよりも半径が大きいものが選定される。また、式（１）のパルス毎に崩壊する体積Ｚは、予め実験により求められる体積であるから、ジルコニア製の粉体を含む充填体以外のもので、例えば素材がジルコニアの充填体であっても予め実験によりパルス毎に崩壊する体積Ｚが求めることができれば選定することができる。
【００４０】
なお、レーザ光がワークに照射される間に、該ワークの壁部に貫通穴を形成して、該貫通穴を通る該レーザ光が、貫通穴が形成された壁部と対向するワークの内周面に到達することを回避するべく、充填体５６は設けられたものであり、レーザ光を照射して溶融しないもので且つ、前記ワークに形成される貫通穴の直径、及び上述の式（１）で求められるＲよりも半径が大きいものであれば、充填体の素材、形状は特に限定されない。
【００４１】
貫通穴の直径は３μｍ〜２００μｍであり、少なくとも貫通穴よりも大きい粉体を用いる必要があり、ジルコニア製ボールを用いる場合、ジルコニア製ボールの直径は直径３０μｍ〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００４２】
次に（ｃ）の矢印（１）で示すようにクランプ板５９を上昇させて、ワーク６６をクランプする。これでワーク６６のセットが完了する。
この図に示されるとおり、低圧手段６４は、中空部６７に繋げられ、この中空部６７の気圧を壁部６８の外側よりも低くしている。
【００４３】
低圧手段６４により、中空部６７の気圧を壁部６８の外側よりも低くする。これにより、ワーク６６を低圧側に引っ張る力が作動する。穴あけ前には、この力によりワーク６６がしっかり抑えられる。
次図でワーク支持部の作業位置までの移動について説明する。
【００４４】
図４（ａ）に示されるように、ワーク６６をクランプした後は、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を作動させ、（ｂ）に示すように再び振動機構５６の先端が上向きになるような位置まで、ワーク支持部材１２を移動させる。
次図で、ワーク支持部材１２に蓋部１４を被せる際の作用について説明する。
【００４５】
図５に示されるように、待機位置（図１符号３９）からワーク支持部材１２の上に蓋部１４を移動させ、その後、矢印（３）で示すように蓋部１４を降下させる。この動作により、蓋部１４の隔壁４１及びシール材５１、並びにワーク支持部材１２の内壁部５４及びクランプ板５９の上面により照射室６３が形成される。このようにして照射室６３を形成した上で、ワークにレーザ光を照射する。
【００４６】
図６に示すようにレーザ光７０を照射する際は、ガス供給手段４５で圧縮ガスを供給しつつ、レーザ光７０を照射することにより発生するちりを排出手段４９で排出する。ガス供給手段４５で圧縮ガスを供給することにより照射室６３内の気圧は高くなる。このため、排出手段４９を作動させることにより、照射室６３内を大気圧と同じ気圧に保つことができる。
振動機構５６、低圧手段６４、ガス供給手段４５及び排出手段４９は、それぞれが接続される制御機構によって制御され、作動される。
【００４７】
レーザ光は、ナノ秒レーザ光やピコ秒レーザ光を用いることができる。また、レーザ加工ヘッドにナノ秒レーザ光の照射機及びピコ秒レーザ光の照射機の両方を支持させることもできる。この場合には、ナノ秒レーザ光により大まかな穴あけを行った後、ピコ秒レーザ光で仕上げを行うことにより、精度の高い穴あけ作業を短時間で行うことができる。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、レーザ光７０に対して、振動機構５６の軸線Ｌ１がなす角度θを、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を回転させることにより変えることができる。例えば、（ａ）の場合のθ１は２７°で、これを回転させることにより（ｂ）に示すようにθ２を４５°とすることができる。
これにより、ワーク６６に対してレーザ光７０の当たる照射角度を変えることができる。
【００４９】
図面表裏方向に延びる回転軸２８上にワーク６６が配置される。これにより、照射されるレーザ光７０に対するワーク６６の角度は、ワーク回転テーブルを回動させることにより変えることができる。即ち、１台の装置で様々な角度での穴あけを行うことができ、有益である。
【００５０】
仮に、回転軸２８に対してワーク６６を離して配置した場合は、ワーク支持部材１２を回転させることにより、ワーク６６は大きく移動し、レーザ光７０の照射されない位置までワーク６６が移動してしまう。逆に、本発明の穴あけ装置１０は、回転軸２８上にワーク６６を配置することにより、簡便な構成でレーザ光７０の照射角度を変えることができる穴あけ装置ということができる。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、排出手段４９を作動させながらワーク６６にレーザ光７０を照射することにより、被照射部７１で発生するちり７２を素早く回収することが出来る。
貫通穴（（ｃ）符号７５）が形成されるまでの間、制御機構は、照射室６３内の気圧が、中空部６７の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御している。
【００５２】
即ち、ガス供給手段４５の単位時間当たりのガスの供給量よりも多く排出手段４９で吸引している。加えて、この排出手段４９の単位時間当たりの吸引量よりも多く、低圧手段６４で吸引している。
気圧の差を生じさせることにより照射室６３内に気流が発生する。この気流により効率よくちりが外部へ排出される。
【００５３】
一方、（ｂ）に示すように、排出手段を有しない比較例では、蒸発したちり７２がその場に止まることにより、穴に再付着することがある。従って、再付着したちり７３を再度削りながら穴あけを行うため、時間がかかる。
即ち、（ａ）に示すように排出手段４９を作動させながらワーク６６にレーザ光７０を照射することにより、ちり７２の再付着を防ぐことができ、早く穴を貫通させることができる。
【００５４】
換言すると、穴あけ装置は、図示しない制御機構を備え、照射室６３を、大気圧若しくは大気圧よりも若干低圧に保った状態にすることができる。前記いずれかの状態で図示しないレーザ加工ヘッドからレーザ光７０を発射し、中空状のワーク６６の外側面に照射する。加工によりちり（プリューム）７２が発生する。
【００５５】
なお、貫通穴７５が形成されるまでは、照射室６３に気体の逃げ場がない場合（ｂ）は、加圧しすぎると加工が透過板４３または密閉部材に負荷をかける。また、加圧しすぎると空気がちり７２を押さえてしまい、加工されるべき箇所からちり７２が除去されずに、そのちり７２がレーザ光７０を遮ってしまうおそれがある。更に換言すると、加圧しすぎない方が加工が進むからである。
【００５６】
（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成されると、レーザ光７０は充填体６５に衝突する。この衝突により、充填体６５はレーザ光７０のエネルギを吸収する。充填体６５がエネルギを吸収することにより、レーザ光７０が内周面７６に照射されることを防ぐことができる。
【００５７】
また、レーザ光７０を照射された充填体６５は、振動機構５６により振動を与えられている。例えば、このときの振動周波数は３０ｋＨＺ〜１００ｋＨｚであり、振幅は５μｍ〜３０μｍである。この振動により充填体６５が動かされ、レーザ光７０の照射される場所を少しずつ変えることができる。
【００５８】
具体的には、このような振動条件の下では、図８（ｃ）における鉛直方向に沿って約０．１ｍｍ上方移動ないし下方移動しながら、回転動作をすることができる。即ち、レーザ光７０の照射される場所が充填体６５の１箇所に集中しないようにすることにより、レーザ光７０によるダメージの分散を図ることができ、充填体６５の長寿命化を図ることができる。
【００５９】
レーザ光７０での加工が進むと、（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成され、その後は、弁７７を閉じ、排出手段４９を停止させる。穴が貫通した後は、低圧手段６４によりちり７２が回収される。穴あけ後には、低圧手段６４によりレーザ光７０の照射により発生したちり７２が回収され、貫通穴７５付近にちり７２が留まらない。
【００６０】
なお、（ａ）の状態では、内周面７６で形成されるワークの中空部の気圧を、ワークの壁部６８の外側よりも低くされて制御されている。そして、（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成されると、圧力差で空気がワークの中空部内を矢印の用に流れ、この流れに伴いちり７２は低圧手段に押し流される。
【００６１】
また、弁７７を切替えると、照射室６３は（ａ）の状態よりも気圧が高圧になり、照射室６３の気圧とワークの中空部の気圧との圧力差が更に大きくなり、図（ｃ）の矢印のように示されるワークの中空部内の空気の流れがよりいっそう円滑になる。
ちり７２の貫通穴７５付近への再付着を防ぐことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００６２】
貫通穴７５が形成された後は、排出手段４９の排出機能を停止させる。これにより、気流がガス供給手段４５から低圧手段６４に向かう気流のみになる。ちり７２を排出するための気流を一つに絞ることにより、効率よくちり７２を外部へ排出することができる。
【００６３】
充填体６５の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構５６が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍである。充填体６５の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍである。この大きさであれば、ワーク６６に燃料噴射ノズルを用いた場合に中空部６７内に充填体を振動させるための程良いスペースが空く。また、前述の振動条件で振動させることにより充填体６５をよく振動させることができるため、充填体６５の長寿命化を図ることができる。
【００６４】
（ｄ）の比較例に示すように、充填体を充填しない場合は、レーザ光７０がワーク６６の内周面７６に接触し、その部分を除去してしまう。
【実施例２】
【００６５】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図９に示されるように、クランプ機構に蝶ボルト７８、７８を用いた。蝶ボルト７８、７８を用いた場合はクランプ機構を簡易に構成することができる。
このようなクランプ機構を用いた場合であっても、充填体がエネルギを吸収することにより、レーザ光が内周面に照射されることを防ぐことができるという本発明の効果を得ることができる。
【００６６】
尚、本発明に係る穴あけ装置は、実施の形態では燃料噴射ノズルに適用したが、細い貫通穴があけられる部材であれば、その他の機械部品等にも適用可能であり、用途はこれらに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る穴あけ装置は、燃料噴射ノズルの穴あけに好適である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…穴あけ装置、２７…ワーク回転テーブル、２８…回転軸、４５…ガス供給手段、４８…先端部、４９…排出手段、５６…振動機構、６３…照射室、６４…低圧手段、６５…充填体、６６…ワーク、６７…中空部、６８…壁部、７０…レーザ光、７１…被照射部、７２…ちり、７５…貫通穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射することにより、ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料噴射ノズルを製造する際に、壁部に貫通穴を形成するため、レーザ光を照射して穴あけを行う。壁部に穴があいた後に、レーザ光が貫通穴を通り燃料噴射ノズルの内周面に達すると、除去する必要のない内周面まで除去してしまう。このため、レーザ光で内周面が削られることを防止するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１によれば、燃料噴射ノズルの先端部に流体を配置し、ここでキャビテーションを起こさせることにより、レーザ光を散乱させる。これにより、レーザ光で内周面が削られることの防止を図っている。
【０００４】
しかし、レーザ光を散乱させた場合であっても、散乱したレーザ光の一部が内周面に到達することがある。このレーザ光の出力が大きい場合には、レーザ光により内周面が傷つくことが考えられる。
【０００５】
より高い精度でレーザ光が内周面に照射されることを防ぐことのできる穴あけ装置の提供が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５２６９６１公報（段落［００２９］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、より高い精度でレーザ光が内周面に照射されることを防ぐことのできる穴あけ装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、中空状のワークの外から中空部に向かってレーザ光を照射することにより、前記ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置であって、
前記中空部に充填され前記レーザ光により溶融されない充填体と、
この充填体に接触するように配置され当該充填体を振動させる振動機構と、
前記中空部に繋げられ前記中空部の気圧を前記壁部の外側よりも低くするための低圧手段と、
前記ワークのうち前記レーザ光が照射される被照射部を囲うように形成され前記被照射部に向かって、前記レーザ光を導入する照射する照射室と、
この照射室に繋げられ当該照射室内に圧縮ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記照射室内へ先端部が伸ばされ前記レーザ光の照射により発生するちりを含め当該照射室内のガスを前記照射室の外へ排出する排出手段と、
前記振動機構、前記低圧手段、前記ガス供給手段、及び前記排出手段を制御する制御機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ワークは、ワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸がワークを通過することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の穴あけ装置であって、
制御機構は、貫通穴が形成されるまでは、照射室内の気圧を、中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項記載の穴あけ装置であって、
制御機構は、貫通穴が形成された後は、排出手段の排出機能を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の穴あけ装置であって、
充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、レーザ光により溶融されない充填体が中空部に充填される。このため、壁部に穴をあけたレーザ光は、中空部に充填された充填体に衝突する。この衝突により、充填体はレーザ光のエネルギを吸収する。充填体がエネルギを吸収することにより、レーザ光が内周面に照射されることを防ぐことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、ワークはワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸がワークを通過する。即ち、回転軸上にワークが配置される。これにより、照射されるレーザ光に対するワークの角度は、ワーク回転テーブルを回動させることにより変えることができる。即ち、１台の装置で様々な角度からの穴あけを行うことができ、有益である。
【００１５】
請求項３に係る発明では、制御機構は、貫通穴が形成されるまでは、照射室内の気圧を、中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御する。気圧の差を生じさせることにより照射室内に気流が発生する。この気流により効率よくちりが外部へ排出される。
【００１６】
請求項４に係る発明では、貫通穴が形成された後は、排出手段の排出機能を停止させる。ちりを排出するための気流を一つに絞ることにより、効率よくちりを外部へ排出することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明では、充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍである。充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍである。この大きさであれば、中空部内に充填体を振動させるために程良いスペースが空く。また、前述の振動条件で振動させることにより充填体をよく振動させることができるため、充填体の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る穴あけ装置の全体図である。
【図２】本発明に係る穴あけ装置の要部断面図である。
【図３】ワークのセットについて説明する図である。
【図４】ワーク支持部の作業位置までの移動について説明する図である。
【図５】作業部の移動について説明する図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】レーザの照射角について説明する図である。
【図８】本発明の実施例と過去の比較例との比較図である。
【図９】図２のクランプ機構の別実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、穴あけ装置１０は、ワークをクランプするためのワーククランプ機構１１と、このワーククランプ機構１１によりクランプされるワークを支持するワーク支持部材１２と、このワーク支持部材１２を回転可能に支持しワークを回動するためのワーク回転機構１３と、ワーク支持部材１２にかぶせられる蓋部１４を昇降させるための昇降機構１５と、この昇降機構１５及び蓋部１４を一体的に回転させるための蓋部回転機構１６と、蓋部１４の位置決めを行うための位置決めブロック１８と、この位置決めブロック１８及び蓋部回転機構１６を支持する作業台２０とからなる。
【００２１】
ワーククランプ機構１１は、クランプシリンダ２３の先端に板体２４が接続され、クランプシリンダ２３を作動させることにより、この板体２４を矢印（１）に示すように昇降させる。これにより、ワークのクランプ及びクランプ解除を操作する。
【００２２】
詳細は後述するが、図に示されるような状態では、ワーク支持部材１２内に配置されるワークがクランプされる。ここからクランプシリンダ２３を作動させ板体２４を上昇させることにより、クランプ状態が解除される。
【００２３】
ワーク回転機構１３は、回転機構支持部２６と、この回転機構支持部２６に回転可能に支持されワーク支持部材１２を支持するＬ字形のワーク回転テーブル２７とからなる。
ワーク回転テーブル２７は、矢印（２）で示すように回転軸２８を中心に回動される。この回転軸２８は、ワーク支持部材１２内に支持されるワークに接触する。即ち、ワークは、ワーク回転テーブル２７の回転軸２８上に配置されている。
【００２４】
昇降機構１５は、蓋部昇降シリンダ３２が矢印（３）に示すように上方下方に作動することにより、蓋部１４と、この蓋部１４を支持する蓋部支持体３３と、この蓋部支持体３３の底面に配置される位置決めピン３４が一体的に昇降される。
【００２５】
図に示す状態から蓋部昇降シリンダ３２を作動させ、蓋部１４、蓋部支持体３３、位置決めピン３４を降下させる。蓋部１４はワーク支持部材１２に被せられ、位置決めピン３４は位置決めブロック１８に挿入される。
【００２６】
蓋部回転機構１６は、蓋部１４を水平方向に旋回させるための蓋部回転モータ３６と、この蓋部回転モータ３６の上面に配置され蓋部昇降シリンダ３２を支持するための支持柱３７とからなる。
蓋部回転モータ３６を作動させることにより、矢印（４）に示すように支持柱３７が回転軸３８を中心に回転する。これにより支持柱３７に支持される蓋部昇降シリンダ３２、蓋部支持体３３、蓋部１４、位置決めピン３４が一体的に回動される。
【００２７】
例えば、ワーク回転テーブル２７を作動させる（矢印（２））際には、蓋部１４にクランプシリンダ２３が接触しないようにする必要がある。このような場合に、蓋部１４等を想像線で示す待機位置３９に移動させておく。
次図で本発明の要部について説明する。
【００２８】
図２に示すように、蓋部１４は、上面の支持枠４２に支持されレーザ光を通す透過板４３と、この透過板４３を通過したレーザ光が通過する通路４４とを備える。この通路４４を通過したレーザ光により照射されるワークを、収容する照射室６３の空間を形成する隔壁４１に、当該通路４４が開口している。更に、蓋部１４は、この通路４４に繋げられガス供給手段４５から供給される圧縮ガスが通される圧縮ガス供給路４６と、ノズル状に形成されレーザ光が照射される方向に必ず向けられて配置される先端部４８と、この先端部４８からレーザ光の照射により発生するちりを吸い込む排出手段４９と、ワーク支持部材１２に蓋部１４を被せた際にワーク支持部材１２に接触するシール材５１とを備える。
【００２９】
なお、レーザ光の照射により発生するちりとは、プリュームと呼ばれる、レーザ加工時にワークの表面の金属が熱で蒸発してできた金属蒸気や、イオン化した混合気体のことである。
また、矢印（１）と矢印（３）は、図１の矢印（１）、矢印（３）と同じである。
【００３０】
蓋部１４は、上部基体５２と下部基体５３とから構成され、シール材５１はこれらの上部基体５２と下部基体５３とに挟まれるように配置される。
ガス供給手段４５から供給されるガスとしては、空気の他、窒素等の不活性ガスを用いることもでき、圧縮ガスの種類は問わない。
【００３１】
一方、ワーク支持部材１２は、シール材５１に接触する外壁部４７と、隔壁４１に対向する位置に照射室６３の空間を形成する内壁部５４を有する凹部６２と、この凹部６２の底部にワークが載置される第１ワークポケット５５と、この第１ワークポケット５５に向かって先端が延ばされる超音波振動子を用いた振動機構５６と、この振動機構５６の先端付近に繋げられ第１ワークポケット５５の下側を低圧にする低圧手段（詳細は後述）とからなる。
【００３２】
板体２４を降下させることにより、この板体２４に接続される支持板５７、支持柱５８、５８、クランプ板５９が一体的に降下される。ワークは、想像線で示すようにクランプ板５９の下面に形成される第２ワークポケット６１と、第１ワークポケット５５でクランプされる。
【００３３】
この後、矢印（３）で示すように蓋部１４を降下させワーク支持部材１２に被せる。このとき蓋部１４とワーク支持部材１２とで囲われた領域が、レーザ光の照射を行う照射室６３である。即ち、ガス供給手段４５は、照射室６３に繋げられ照射室６３内に圧縮ガスを供給するということができる。また、排出手段４９は、ノズル状に形成された先端部４８が照射室６３内に伸ばされているということができる。
次図でワークのセットについて説明する。
【００３４】
図３（ａ）に示すように振動機構５６の先端が上を向いている状態から、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を作動させ、振動機構５６の先端が下を向く、図３（ｂ）に示す状態にワーク支持部材１２を回転させる。
なお、図３は回転軸２８が図面表裏に延びる方向からワーク支持部材１２を見ている。
【００３５】
次に（ｂ）に示す状態で、前述の第１ワークポケット５５における振動機構５６側を低圧にする低圧手段６４を作動させる。そして、レーザ光で溶融しないジルコニア製ボールを充填体６５として、ワーク６６の中空部６７に充填し、第１ワークポケット５５に配置する。
【００３６】
このとき、低圧手段６４の作用により、ワーク６６には上向きに引っ張られる力が掛かる。従って、クランプ板５９でクランプする前にワーク６６から手を離しても、ワーク６６が落下することはない。
【００３７】
充填体６５たるジルコニア製ボールは、酸化物セラミックであるジルコニアからなる。周知の通りジルコニアは、融点が極めて高く、このためレーザ光が入射しても溶融することはない。なお、充填体６５においてレーザ光が入射した箇所は、崩壊を起こす。その結果微粉末が発生する。
【００３８】
なお、充填体にはジルコニア製ボールの他に、粉体を用いることもできる。即ち、ジルコニア製の粉体を含む充填体５６の直径は、レーザ光の照射時間や発振周波数に基づいて設定される。換言すると、レーザ光が照射される前のジルコニア製の充填体５６の体積をＶ０、パルス毎に崩壊する体積をＺ、レーザ光の発振周波数をｆ、レーザ光の照射時間をｔ、とするとき、最低限必要な充填体の半径Ｒは、下記の式（１）で表されるとおりである。
Ｒ＝｛３Ｖ０−ｔｆＺ／４π｝１／３・・・（１）
【００３９】
更に換言すると、充填体５６としては、式（１）で求められる半径Ｒよりも半径が大きいものが選定される。また、式（１）のパルス毎に崩壊する体積Ｚは、予め実験により求められる体積であるから、ジルコニア製の粉体を含む充填体以外のもので、例えば素材がジルコニアの充填体であっても予め実験によりパルス毎に崩壊する体積Ｚが求めることができれば選定することができる。
【００４０】
なお、レーザ光がワークに照射される間に、該ワークの壁部に貫通穴を形成して、該貫通穴を通る該レーザ光が、貫通穴が形成された壁部と対向するワークの内周面に到達することを回避するべく、充填体５６は設けられたものであり、レーザ光を照射して溶融しないもので且つ、前記ワークに形成される貫通穴の直径、及び上述の式（１）で求められるＲよりも半径が大きいものであれば、充填体の素材、形状は特に限定されない。
【００４１】
貫通穴の直径は３μｍ〜２００μｍであり、少なくとも貫通穴よりも大きい粉体を用いる必要があり、ジルコニア製ボールを用いる場合、ジルコニア製ボールの直径は直径３０μｍ〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００４２】
次に（ｃ）の矢印（１）で示すようにクランプ板５９を上昇させて、ワーク６６をクランプする。これでワーク６６のセットが完了する。
この図に示されるとおり、低圧手段６４は、中空部６７に繋げられ、この中空部６７の気圧を壁部６８の外側よりも低くしている。
【００４３】
低圧手段６４により、中空部６７の気圧を壁部６８の外側よりも低くする。これにより、ワーク６６を低圧側に引っ張る力が作動する。穴あけ前には、この力によりワーク６６がしっかり抑えられる。
次図でワーク支持部の作業位置までの移動について説明する。
【００４４】
図４（ａ）に示されるように、ワーク６６をクランプした後は、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を作動させ、（ｂ）に示すように再び振動機構５６の先端が上向きになるような位置まで、ワーク支持部材１２を移動させる。
次図で、ワーク支持部材１２に蓋部１４を被せる際の作用について説明する。
【００４５】
図５に示されるように、待機位置（図１符号３９）からワーク支持部材１２の上に蓋部１４を移動させ、その後、矢印（３）で示すように蓋部１４を降下させる。この動作により、蓋部１４の隔壁４１及びシール材５１、並びにワーク支持部材１２の内壁部５４及びクランプ板５９の上面により照射室６３が形成される。このようにして照射室６３を形成した上で、ワークにレーザ光を照射する。
【００４６】
図６に示すようにレーザ光７０を照射する際は、ガス供給手段４５で圧縮ガスを供給しつつ、レーザ光７０を照射することにより発生するちりを排出手段４９で排出する。ガス供給手段４５で圧縮ガスを供給することにより照射室６３内の気圧は高くなる。このため、排出手段４９を作動させることにより、照射室６３内を大気圧と同じ気圧に保つことができる。
振動機構５６、低圧手段６４、ガス供給手段４５及び排出手段４９は、それぞれが接続される制御機構によって制御され、作動される。
【００４７】
レーザ光は、ナノ秒レーザ光やピコ秒レーザ光を用いることができる。また、レーザ加工ヘッドにナノ秒レーザ光の照射機及びピコ秒レーザ光の照射機の両方を支持させることもできる。この場合には、ナノ秒レーザ光により大まかな穴あけを行った後、ピコ秒レーザ光で仕上げを行うことにより、精度の高い穴あけ作業を短時間で行うことができる。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、レーザ光７０に対して、振動機構５６の軸線Ｌ１がなす角度θを、ワーク回転テーブル（図１符号２７）を回転させることにより変えることができる。例えば、（ａ）の場合のθ１は２７°で、これを回転させることにより（ｂ）に示すようにθ２を４５°とすることができる。
これにより、ワーク６６に対してレーザ光７０の当たる照射角度を変えることができる。
【００４９】
図面表裏方向に延びる回転軸２８上にワーク６６が配置される。これにより、照射されるレーザ光７０に対するワーク６６の角度は、ワーク回転テーブルを回動させることにより変えることができる。即ち、１台の装置で様々な角度での穴あけを行うことができ、有益である。
【００５０】
仮に、回転軸２８に対してワーク６６を離して配置した場合は、ワーク支持部材１２を回転させることにより、ワーク６６は大きく移動し、レーザ光７０の照射されない位置までワーク６６が移動してしまう。逆に、本発明の穴あけ装置１０は、回転軸２８上にワーク６６を配置することにより、簡便な構成でレーザ光７０の照射角度を変えることができる穴あけ装置ということができる。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、排出手段４９を作動させながらワーク６６にレーザ光７０を照射することにより、被照射部７１で発生するちり７２を素早く回収することが出来る。
貫通穴（（ｃ）符号７５）が形成されるまでの間、制御機構は、照射室６３内の気圧が、中空部６７の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御している。
【００５２】
即ち、ガス供給手段４５の単位時間当たりのガスの供給量よりも多く排出手段４９で吸引している。加えて、この排出手段４９の単位時間当たりの吸引量よりも多く、低圧手段６４で吸引している。
気圧の差を生じさせることにより照射室６３内に気流が発生する。この気流により効率よくちりが外部へ排出される。
【００５３】
一方、（ｂ）に示すように、排出手段を有しない比較例では、蒸発したちり７２がその場に止まることにより、穴に再付着することがある。従って、再付着したちり７３を再度削りながら穴あけを行うため、時間がかかる。
即ち、（ａ）に示すように排出手段４９を作動させながらワーク６６にレーザ光７０を照射することにより、ちり７２の再付着を防ぐことができ、早く穴を貫通させることができる。
【００５４】
換言すると、穴あけ装置は、図示しない制御機構を備え、照射室６３を、大気圧若しくは大気圧よりも若干低圧に保った状態にすることができる。前記いずれかの状態で図示しないレーザ加工ヘッドからレーザ光７０を発射し、中空状のワーク６６の外側面に照射する。加工によりちり（プリューム）７２が発生する。
【００５５】
なお、貫通穴７５が形成されるまでは、照射室６３に気体の逃げ場がない場合（ｂ）は、加圧しすぎると加工が透過板４３または密閉部材に負荷をかける。また、加圧しすぎると空気がちり７２を押さえてしまい、加工されるべき箇所からちり７２が除去されずに、そのちり７２がレーザ光７０を遮ってしまうおそれがある。更に換言すると、加圧しすぎない方が加工が進むからである。
【００５６】
（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成されると、レーザ光７０は充填体６５に衝突する。この衝突により、充填体６５はレーザ光７０のエネルギを吸収する。充填体６５がエネルギを吸収することにより、レーザ光７０が内周面７６に照射されることを防ぐことができる。
【００５７】
また、レーザ光７０を照射された充填体６５は、振動機構５６により振動を与えられている。例えば、このときの振動周波数は３０ｋＨＺ〜１００ｋＨｚであり、振幅は５μｍ〜３０μｍである。この振動により充填体６５が動かされ、レーザ光７０の照射される場所を少しずつ変えることができる。
【００５８】
具体的には、このような振動条件の下では、図８（ｃ）における鉛直方向に沿って約０．１ｍｍ上方移動ないし下方移動しながら、回転動作をすることができる。即ち、レーザ光７０の照射される場所が充填体６５の１箇所に集中しないようにすることにより、レーザ光７０によるダメージの分散を図ることができ、充填体６５の長寿命化を図ることができる。
【００５９】
レーザ光７０での加工が進むと、（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成され、その後は、弁７７を閉じ、排出手段４９を停止させる。穴が貫通した後は、低圧手段６４によりちり７２が回収される。穴あけ後には、低圧手段６４によりレーザ光７０の照射により発生したちり７２が回収され、貫通穴７５付近にちり７２が留まらない。
【００６０】
なお、（ａ）の状態では、内周面７６で形成されるワークの中空部の気圧を、ワークの壁部６８の外側よりも低くされて制御されている。そして、（ｃ）に示すように貫通穴７５が形成されると、圧力差で空気がワークの中空部内を矢印の用に流れ、この流れに伴いちり７２は低圧手段に押し流される。
【００６１】
また、弁７７を切替えると、照射室６３は（ａ）の状態よりも気圧が高圧になり、照射室６３の気圧とワークの中空部の気圧との圧力差が更に大きくなり、図（ｃ）の矢印のように示されるワークの中空部内の空気の流れがよりいっそう円滑になる。
ちり７２の貫通穴７５付近への再付着を防ぐことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００６２】
貫通穴７５が形成された後は、排出手段４９の排出機能を停止させる。これにより、気流がガス供給手段４５から低圧手段６４に向かう気流のみになる。ちり７２を排出するための気流を一つに絞ることにより、効率よくちり７２を外部へ排出することができる。
【００６３】
充填体６５の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構５６が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍである。充填体６５の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍである。この大きさであれば、ワーク６６に燃料噴射ノズルを用いた場合に中空部６７内に充填体を振動させるための程良いスペースが空く。また、前述の振動条件で振動させることにより充填体６５をよく振動させることができるため、充填体６５の長寿命化を図ることができる。
【００６４】
（ｄ）の比較例に示すように、充填体を充填しない場合は、レーザ光７０がワーク６６の内周面７６に接触し、その部分を除去してしまう。
【実施例２】
【００６５】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図９に示されるように、クランプ機構に蝶ボルト７８、７８を用いた。蝶ボルト７８、７８を用いた場合はクランプ機構を簡易に構成することができる。
このようなクランプ機構を用いた場合であっても、充填体がエネルギを吸収することにより、レーザ光が内周面に照射されることを防ぐことができるという本発明の効果を得ることができる。
【００６６】
尚、本発明に係る穴あけ装置は、実施の形態では燃料噴射ノズルに適用したが、細い貫通穴があけられる部材であれば、その他の機械部品等にも適用可能であり、用途はこれらに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る穴あけ装置は、燃料噴射ノズルの穴あけに好適である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…穴あけ装置、２７…ワーク回転テーブル、２８…回転軸、４５…ガス供給手段、４８…先端部、４９…排出手段、５６…振動機構、６３…照射室、６４…低圧手段、６５…充填体、６６…ワーク、６７…中空部、６８…壁部、７０…レーザ光、７１…被照射部、７２…ちり、７５…貫通穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状のワークの外から中空部に向かってレーザ光を照射することにより、前記ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置であって、
前記中空部に充填され前記レーザ光により溶融されない充填体と、
この充填体に接触するように配置され当該充填体を振動させる振動機構と、
前記中空部に繋げられ前記中空部の気圧を前記壁部の外側よりも低くするための低圧手段と、
前記ワークのうち前記レーザ光が照射される被照射部を囲うように形成され前記被照射部に向かって、前記レーザ光を導入する照射する照射室と、
この照射室に繋げられ当該照射室内に圧縮ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記照射室内へ先端部が伸ばされ前記レーザ光の照射により発生するちりを含め当該照射室内のガスを前記照射室の外へ排出する排出手段と、
前記振動機構、前記低圧手段、前記ガス供給手段、及び前記排出手段を制御する制御機構と、を備えたことを特徴とする穴あけ装置。
【請求項２】
前記ワークは、ワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸が前記ワークを通過することを特徴とする請求項１記載の穴あけ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の穴あけ装置であって、
前記制御機構は、前記貫通穴が形成されるまでは、前記照射室内の気圧を、前記中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御することを特徴とする穴あけ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の穴あけ装置であって、
前記制御機構は、前記貫通穴が形成された後は、前記排出手段の排出機能を停止させることを特徴とする穴あけ装置。
【請求項５】
請求項１記載の穴あけ装置であって、
前記充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、前記振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、前記発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする穴あけ装置。
【請求項１】
中空状のワークの外から中空部に向かってレーザ光を照射することにより、前記ワークの壁部に貫通穴を形成する穴あけ装置であって、
前記中空部に充填され前記レーザ光により溶融されない充填体と、
この充填体に接触するように配置され当該充填体を振動させる振動機構と、
前記中空部に繋げられ前記中空部の気圧を前記壁部の外側よりも低くするための低圧手段と、
前記ワークのうち前記レーザ光が照射される被照射部を囲うように形成され前記被照射部に向かって、前記レーザ光を導入する照射する照射室と、
この照射室に繋げられ当該照射室内に圧縮ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記照射室内へ先端部が伸ばされ前記レーザ光の照射により発生するちりを含め当該照射室内のガスを前記照射室の外へ排出する排出手段と、
前記振動機構、前記低圧手段、前記ガス供給手段、及び前記排出手段を制御する制御機構と、を備えたことを特徴とする穴あけ装置。
【請求項２】
前記ワークは、ワーク回転テーブルにより回動可能に支持され、このワーク回転テーブルの回転軸が前記ワークを通過することを特徴とする請求項１記載の穴あけ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の穴あけ装置であって、
前記制御機構は、前記貫通穴が形成されるまでは、前記照射室内の気圧を、前記中空部の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御することを特徴とする穴あけ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の穴あけ装置であって、
前記制御機構は、前記貫通穴が形成された後は、前記排出手段の排出機能を停止させることを特徴とする穴あけ装置。
【請求項５】
請求項１記載の穴あけ装置であって、
前記充填体の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、前記振動機構が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、前記発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする穴あけ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２０１４４９（Ｐ２０１０−２０１４４９Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８３１２（Ｐ２００９−４８３１２）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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