JP2005324248A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被加工物50に対するレーザ光60の焦点位置61を所定位置として孔加工し、所定の孔51を形成する孔形成工程と、孔形成工程後、光軸を略同一としたまま、レーザ光60の焦点位置61を所定位置とは異なる位置に少なくとも1回変更して孔加工し、所定の孔51を整形する整形工程とを備え、孔形成工程と整形工程の少なくとも一方において、被加工物50の内部におけるレーザ光60の拡散と、被加工物50の内壁面で反射されたレーザ光60の収束とにより、孔51の断面が、少なくとも反射により拡散から収束に転じる広部を1つ有する所定のパターンとなるように孔加工した。
【選択図】 図3
Description
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態に示すレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、例えば金属板に所定形状の孔(例えば貫通孔)を形成するのに適しており、具体的にはエンジンの噴射ノズル形成に適用することができる。
次に、本発明の第2の実施形態を図7に基づいて説明する。図7は、本実施の形態におけるレーザ加工装置100の構成を示す概略図である。
20・・・可変焦点レンズ装置
40・・・出力部
50・・・被加工物
51・・・貫通孔
60・・・レーザ光
61,61a,61b・・・焦点位置
70・・・検出部
80・・・制御部
100・・・レーザ加工装置
Claims (20)
- レーザ光を被加工物に照射して、孔加工するレーザ加工方法であって、
前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を所定位置として孔加工し、所定の孔を形成する孔形成工程と、
前記孔形成工程後、光軸を略同一としたまま、前記レーザ光の焦点位置を前記所定位置とは異なる位置に少なくとも1回変更して孔加工し、前記所定の孔を整形する整形工程とを備え、
前記孔形成工程と前記整形工程の少なくとも一方において、前記被加工物の内部における前記レーザ光の拡散と、前記被加工物の内壁面で反射された前記レーザ光の収束とにより、前記被加工物を所定パターンに孔加工することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記レーザ光は、集光レンズを介して前記被加工物に照射され、
前記所定パターンは、前記集光レンズからの出射径、前記集光レンズから前記焦点位置までの焦点距離、および前記レーザ光のエネルギ密度の少なくとも1つにより調整されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 - 前記所定パターンを、前記被加工物の内部において前記レーザ光が収束から拡散に転じる狭部と、前記反射により拡散から収束に転じる広部とが、交互に繰り返される形状とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工方法。
- 前記孔形成工程において、前記孔として貫通孔を形成することを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記レーザ光の焦点位置は、前記被加工物の内部及び外部の少なくとも一方に設定されることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記整形工程において、前記レーザ光の焦点位置をすべてが異なる位置となるように複数回変更することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記整形工程において、前記レーザ光の焦点を固定した状態で前記被加工物を移動させることにより、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を変更することを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記整形工程において、前記被加工物の位置を固定した状態で前記レーザ光の焦点を移動させることにより、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を変更することを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記整形工程において、前記レーザ光の焦点位置の変更とともに前記レーザ光のエネルギ密度を変化させて、前記孔を整形することを特徴とする請求項1〜8いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記被加工物は金属材料からなることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- レーザ光を出力する出力部と、
被加工物に前記レーザ光を集光照射する集光レンズとを備え、前記被加工物に所定形状の貫通孔を形成するレーザ加工装置において、
前記被加工物を貫通した前記レーザ光を検出する検出部と、
前記検出部からの検出信号に基づいて、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を同軸上で変化させる焦点可変機構とをさらに備え、
前記レーザ光の焦点位置を所定位置とし、前記被加工物の内部における前記レーザ光の拡散と、前記被加工物の内壁面で反射された前記レーザ光の収束とにより、所定パターンの貫通孔を形成し、
前記レーザ光の焦点位置を前記所定位置とは異なる位置に少なくとも1回変化させて、前記貫通孔を整形することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記集光レンズから出射される前記レーザ光の出射径を調整する出射径調整部と、前記レーザ光のエネルギ密度を調整するエネルギ密度調整部とをさらに備え、
前記出射径調整部、前記エネルギ密度調整部、および前記焦点可変機構の少なくとも1つにより、前記所定パターンが調整されることを特徴とする請求項11に記載のレーザ加工装置。 - 前記焦点可変機構は、前記レーザ光の焦点位置を前記被加工物の内部及び外部の少なくとも一方に設定することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載のレーザ加工装置。
- 前記焦点可変機構は、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を1回だけ変化させることを特徴とする請求項11〜13いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記焦点可変機構は、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を、すべてが異なる位置となるように複数回変化させることを特徴とする請求項11〜13いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記焦点可変機構は、前記レーザ光の焦点を固定した状態で前記被加工物を移動させて、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする請求項11〜15いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記出力部と前記集光レンズとの間に、曲面の曲率が変化可能なレンズ部をさらに備え、
前記焦点可変機構は、前記被加工物の位置を固定した状態で前記レンズ部の曲率を変化させて、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする請求項11〜15いずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - 前記焦点可変機構は、前記被加工物の位置を固定した状態で前記集光レンズを前記レーザ光の光軸に沿って移動させて、前記被加工物に対する前記レーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする請求項11〜15いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記整形時において、前記焦点可変機構により前記レーザ光の焦点位置を変化させ、前記エネルギ密度調整部により前記レーザ光のエネルギ密度を変化させて、前記貫通孔を整形することを特徴とする請求項11〜18いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記被加工物は金属材料からなることを特徴とする請求項11〜19いずれか1項に記載のレーザ加工装置。
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