(57)【要約】【課題】加工時に被加工物を移動速度と同期的に揺動させながら加工することで、加工精度を向上させた、機構部品における微細溝の加工方法および機構部品における微細溝の加工装置を提供する。【解決手段】機構部品１０に対し、微細溝１６を形成するための機構部品１０における微細溝１６の加工方法であって、微細溝１６を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、機構部品１０を移動速度と同期的に揺動させながら加工を行うようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機構部品(１０)に対し、微細溝（１６）を形成するための機構部品(１０)における微細溝（１６）の加工方法であって、
前記微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、前記機構部品(１０)を揺動させながら加工を行うようにしたことを特徴とする機構部品における微細溝の加工方法。
【請求項２】
前記微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、機構部品（１０）を当初、加工テーブル（８）に、前記微細溝（１６）を形成すべき部位の中心軸が鉛直軸と一致し、且つ、レーザ光の照射点が一致するように載置し、
次いで加工テーブル８を、鉛直軸を中心として、所定角度、揺動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の機構部品における微細溝の加工方法。
【請求項３】
前記レーザ加工は、レーザ発生部(２)からレーザ光を照射すると共に高圧水供給部(６)から高圧水を供給し、これらレーザ光および高圧水をノズル(７)から機構部品(１０)に照射および噴射して加工を行うウォータジェットレーザ加工であることを特徴とする請求項１または２に記載の機構部品における微細溝の加工方法。
【請求項４】
前記機構部品（１０）における加工部位は、揺動加工により、扇形状となっていることを特徴とする請求項１ないし３記載のうち、いずれか１に記載の機構部品における微細溝の加工方法。
【請求項５】
前記機構部品(１０)は、インジェクタであり、前記微細溝（１６）は噴孔であることを特徴とする請求項１ないし４記載のうち、いずれか１に記載の機構部品における微細溝の加工方法。
【請求項６】
機構部品(１０)に対し、微細溝（１６）を形成するための機構部品(１０)における微細溝（１６）の加工装置であって、
前記微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、前記機構部品(１０)を載置して揺動させながら加工を行うための加工テーブル（８）を備えたことを特徴とする機構部品における微細溝の加工装置。
【請求項７】
前記加工装置は、レーザ発生部（２）と、
高圧水を水柱（５）として発生する高圧水供給部（６）と、
前記レーザ発生部(２)からのレーザ光を照射すると共に高圧水供給部(６)から高圧水を供給し、これらレーザ光と高圧水とを、前記機構部品(１０)を載置して揺動させながら、前記機構部品(１０)における前記微細溝（１６）を形成すべき部位に照射および噴射して加工を行うための加工テーブル（８）と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の機構部品における微細溝の加工装置。
【請求項８】
前記機構部品(１０)は、インジェクタであり、前記微細溝（１６）は噴孔であることを特徴とする請求項６または７記載のうち、いずれか１に記載の機構部品における微細溝の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機構部品における微細溝の加工方法および機構部品における微細溝の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の機構部品において、精密加工を施す必要がある、細溝加工部位には、ワイヤ放電加工が用いられてきた。
しかしながら、ワイヤ放電加工は、加工部位が外形上からの加工であれば、不要であるが、製品の内形部位であれば、ワイヤ線の通過する下穴が必須となるのと相俟って、ワイヤの通り道が必要で、微細複雑形状では配線処理が困難である。
【０００３】
一方、特許文献１にあるように、いわゆるウォータジェットレーザ加工方法で、加工部位に細溝を加工する場合、複数回、レーザ光と高圧水による走査を繰り返して行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに、ウォータジェットレーザ加工は、上述した放電加工では得られない利点を有するものであるが、特許文献１に記載されている方法では、ウォータジェットレーザ加工を、複数回、繰り返し行っているのにもかかわらず、加工壁面粗度は６〜１２μｍと、満足のいく加工精度が得られていない。
かかる要因としては、複数回、レーザ光と高圧水とを走査した場合でも、加工表面に近い所は、レーザーパワー値は入力値に比較して、あまり減衰しないが、深潭部ではパワーの減衰率が大きいと思われる。このウォータジェットレーザ加工法は、細いウォータジェットをレーザの導波路として利用する方法なので、このウォータジェットが極微細幅の中を壁面に干渉しながら、深潭部に到達することから、深潭領域においてはウォータジェットが乱れる故に、有効性が低下するものと考えられる。すなわち、被加工物の表面近傍より、深潭近傍の面粗度は荒くなる傾向があると思われる。
本発明は、以上のような背景から提案されたものであって、加工時に被加工物を揺動させながら加工することで、加工精度を向上させた、機構部品における微細溝の加工方法および機構部品における微細溝の加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、機構部品(１０)に対し、微細溝（１６）を形成するための機構部品(１０)における微細溝（１６）の加工方法であって、微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、機構部品(１０)を揺動させながら加工を行うようにしたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、機構部品(１０)に微細溝（１６）を形成すべき部位に、機構部品(１０)を揺動させることで、機構部品（１０）の揺動範囲でレーザ光が照射されるため、断面扇形状の微細溝（１０）が形成される。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、機構部品（１０）を当初、加工テーブル（８）に、微細溝（１６）を形成すべき部位の中心軸が鉛直軸と一致し、且つ、レーザ光の照射点が一致するように載置し、次いで加工テーブル８を、鉛直軸を中心として、所定角度、揺動させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、機構部品(１０)に微細溝（１６）を形成すべき部位に、鉛直軸を中心として、機構部品(１０)を揺動させることで、断面扇形状に拡開する微細溝（１０）が形成される。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、レーザ加工は、レーザ発生部(２)からレーザ光を照射すると共に高圧水供給部(６)から高圧水を供給し、これらレーザ光および高圧水をノズルから機構部品(１０)に照射および噴射して加工を行うウォータジェットレーザ加工であることを特徴とする。
【００１１】
これにより、ノズルから水柱(５)が噴射されると共にレーザ光が照射されることで、微細溝（１６）を形成すべき部位に、ビーム痕が形成され、対応する溝幅の加工溝が形成される。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、機構部品（１０）における加工部位は、揺動加工により、扇形状となっていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、機構部品（１０）における加工部位を揺動させることで、ビームが加工部位に対し、扇形状に当たり、この結果、加工部位には、断面扇形状の微細溝となって形成されるのである。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、機構部品(１０)はインジェクタであり、微細溝（１６）は噴孔であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、インジェクタ(１０)の噴孔（１６）を、断面扇形状に加工することで、インジェクタ（１０）を、燃料噴霧時に抵抗なく、また、広角度な噴霧が可能で噴霧性能を向上させたものとすることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、機構部品(１０)に対し、微細溝（１６）を形成するための機構部品(１０)における微細溝（１６）の加工装置であって、微細溝（１６）を形成すべき部位にレーザ加工を施す際に、機構部品(１０)を載置して揺動させながら加工を行うための加工テーブル（８）を備えたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、機構部品(１０)を載置した加工テーブル（８）を揺動させることで、微細溝（１６）を形成すべき部位に、レーザ光が揺動範囲で照射され、この結果、微細溝（１６）を形成すべき部位には、断面扇形状の微細溝（１６）となって形成される。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、加工装置は、レーザ発生部（２）と、高圧水を水柱（５）として発生する高圧水供給部（６）と、レーザ発生部(２)からのレーザ光を照射すると共に高圧水供給部(６)から高圧水を供給し、これらレーザ光と高圧水とを、機構部品(１０)を載置して揺動させながら、機構部品(１０)における微細溝（１６）を形成すべき部位に照射および噴射して加工を行うための加工テーブル（８）とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、機構部品(１０)における微細溝（１６）を形成すべき部位には、水柱(５)が噴射されると共にレーザ光が照射されて、ビーム痕が形成され、対応する溝幅の加工溝が形成される。
【００２０】
さらに請求項８に記載の発明では、機構部品(１０)はインジェクタであり、微細溝（１６）は噴孔であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、インジェクタ(１０)の噴孔（１６）を、断面扇形状に加工することで、インジェクタ（１０）を、燃料噴霧時に抵抗なく、また、広角度な噴霧が可能で噴霧性能を向上させたものとすることができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００２３】
機構部品に微細溝を形成すべき部位に、機構部品を揺動させることで、断面扇形状の微細溝を形成することができる。機構部品がインジェクタである場合、断面線形状の噴孔として形成することができ、燃料噴霧時に抵抗なく、また、広角度な噴霧が可能で噴霧性能を向上させたインジェクタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる機構部品における細溝の加工方法を実施するにあたり用いられる、ウォータジェットレーザ加工装置の一例を示した、模式的な構成説明図である。
【図２】被加工物を具備する機構部品の対象としてのインジェクタの一例を示す、要部断面説明図である。
【図３】図２で示すインジェクタの上方から観た、平面図である。
【図４】図１で示すウォータジェットレーザ加工装置で加工される加工範囲である、レーザ光の照射範囲を示した、線図である。
【図５】加工部位を一定速度で移動させた場合の加工範囲である、レーザ光の照射範囲を示した、線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明にかかる機構部品における細溝の加工方法を実施するにあたり用いられる、ウォータジェットレーザ加工装置１の一例を示す。
このウォータジェットレーザ加工装置１（以下、レーザ加工装置１）は、機構部品の被加工部位（後述）に対し微細溝を形成するに際し、微細溝を形成すべき被加工部位にレーザ加工を施す際に、機構部品を揺動させながら加工を行うようにしたものである。
すなわちこのレーザ加工装置１は、レーザ光を発生させるレーザ発生部２と発生したレーザ光を所望の径に絞るレーザヘッド３と、これらの間を結びレーザ光を導く光ファイバ４と、レーザ光の周囲において噴射する水柱５用の高圧水をレーザヘッド３部分に供給する高圧水供給部６と、高圧水を水柱５として噴射するノズル７とを有する。
また、レーザ加工装置１は、被加工物Ｗを揺動可能に保持する加工テーブル８を有する。なお、上述の高圧水供給部６、レーザ発生部２および加工テーブル８はこれらを制御するための制御盤(図示省略)に接続されている。
以上のようなレーザ加工装置１によりなされる加工は、加工テーブル８に揺動可能に保持された被加工物Ｗの被加工部位に、水を噴射して水柱５を形成すると共に、該水柱５の中を通してレーザ光を照射するようにしている。
【００２６】
ここで、かかる被加工物Ｗを具備する機構部品１０の対象としては、図２に示すように、例えばインジェクタを一例として挙げることができる。
機構部品１０（以下、インジェクタ１０）は、詳細は説明しないが燃料噴射先端側に円筒形状のノズルボディ１１と、ノズルボディ１１先端に嵌着可能な、被加工物Ｗである蓋部１２と、後端側にインジェクタ本体（図示省略）に取り付けてなる取付部１３とを有している。
【００２７】
ノズルボディ１１は横断面円形状で軸方向に延び、その中空部１１ａに針状のニードル弁１４が軸方向に移動可能に挿通されている。
また、蓋部１２は、図に示すように、先端側が内側に空間を有する略円錐形状のドーム部１５を有する。ドーム部１５の内側空間には、円錐台状の弁座部１５ａを形成している。
【００２８】
そしてドーム部１５の先端には、ドーム部１５を肉厚方向に貫通させた長さｌの異径噴孔１６が形成されている。かかる噴孔１６は、図３に示すように左右一対の側壁１６ａ、横壁１６ｂにより区画されている。異径噴孔１６の溝幅ｈは全長に亘って一定である。溝幅ｈは、４０μ〜２００μとする設定である。
これに対して、幅は図２に示すように内周面側のｗ１から外周面側のｗ２まで拡開しており、異径噴孔１６は扇形状の縦断面形状を有する。よって、左右の側壁１６ａは細長い矩形状を持つが、横壁１６ｂは扇形状を有する。この場合、幅の最大限である外周面側のｗ２は、０．６〜２ｍｍとする設定である。
【００２９】
ニードル弁１４はノズルボディ１０の案内孔１１ａの内径よりも小さい外径を有し、両者間には環状の燃料流通路１７が画成される。また、ニードル弁１４はその先端に、ドーム部１５の内側空間の弁座部１５ａに着座する弁部１８を有する。ニードル弁１４は軸方向に進退（図１において上下動）され、上方に移動したとき弁部１８が弁座部１５ａから離れて異径噴孔１６を開放する。その結果、燃料流通路１７内の燃料が異径噴孔１６から扇形状の噴霧分布形状で噴射されるようになっている。
【００３０】
次に、ウォータジェットレーザ加工装置１を用いた、上述のインジェクタ１０のノズルボディ１１先端の蓋部１２における微細溝である、異形噴孔１６の加工手順について説明する。
先ず、被加工物Ｗである蓋部１２を、加工テーブル８に保持しておく。この場合、加工テーブル８は、当初は頂部の被加工物である蓋部１２の載置面は、略水平状態にあり、かかる載置面に蓋部１２が置かれると、蓋部１２の中心軸が鉛直軸と一致し、且つ、ウォータジェットレーザ加工装置１におけるレーザ発生部２からのレーザ光および高圧水供給部６からの水柱５と一致するようになっている（ニュートラル状態）。
【００３１】
次いで操作指令を、レーザ加工装置１における制御盤により、加工テーブル８、高圧水供給部６、およびレーザ発生部２に対し与え、蓋部１２の異形噴孔１６を形成すべき部位に、水を噴射して水柱５を形成すると共に、水柱５の中を通してレーザ光を照射するようにする。
これにより、高圧水供給部６から水柱５用の高圧水が、ノズル７を通じて蓋部１２の異形噴孔１６を形成すべき部位に、鉛直軸方向から水柱５となって当たる。
一方、レーザ発生部２から出射されたレーザ光は、レーザ発生部２から光ファイバ４を通じて、レーザヘッド３に導かれて所望の径に絞られ、水柱５に沿って水柱５と共に蓋部１２の異形噴孔１６を形成すべき部位に導かれる。
ここで、加工テーブル８は、図示しない駆動機構により、鉛直軸を中心として、すなわち、ドーム部１５の内側空間における中心軸上の一点を揺動中心として（図１参照）所定角度スイングするように、一定速度で揺動している。
これにより、被加工物Ｗである、蓋部１２の異形噴孔１６を形成すべき部位には、水柱５と共にレーザ光が、図４に示すように、加工テーブル８のニュートラル状態における開始点から、加工テーブル８の揺動動作に基づいて、左右に、扇形状に噴射、照射され、所望の異形噴孔１６が貫通形成されるのである。
【００３２】
ところで、以上のように、加工テーブル８の揺動動作下に、水柱５と共にレーザ光が蓋部１２の異形噴孔１６を形成すべき部位に照射されると、レーザ光のパワー値が適切な入力値であっても、実加工上のパワー値は、表面＞深潭であることから、深潭近傍の面粗度は悪化傾向となる。
しかしながら、上述のような揺動加工を実施することで、深潭部周辺は、レーザ光の照射点の移動速度Ｖ２が、表面寄りのレーザ光の照射点の移動速度Ｖ１に比較して低下することで、レーザ光のパワー値が落ちても、加工度合いを所定の水準に維持することができる。
言い換えれば、深潭部周辺は、レーザ光の照射点がより狭い範囲で密集し、重なり合うことになるため、加工面の仕上がり向上につながる。
【００３３】
反対に上述のような揺動加工でない加工では、図５に示すように、深潭部近傍では、レーザパワーが減衰しているにもかかわらず、レーザ光の照射点の移動速度Ｖは、表面側と同一であることから、加工能力が追従することができず、面粗度の悪化は避けられないことは、容易に諒解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上、本発明にかかる機構部品における細溝の加工方法を実施するにあたり、被加工物Ｗを具備する機構部品の対象として、インジェクタ１０を挙げ、蓋部１２における微細溝である、異形噴孔１６の加工手順を説明したが、もちろん、被加工物Ｗを具備する機構部品の対象として、インジェクタ１０に限るものではなく、微細溝を有する様々な機構部品(気化器噴出孔、流体流量調整用オリフィス、印字機噴射ノズル等)も可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１    ウォータジェットレーザ加工装置
２    レーザ発生部
３    レーザヘッド
４    光ファイバ
５    水柱
６    高圧水供給部
７    ノズル
８    加工テーブル
１０    インジェクタ
１１    ノズルボディ
１１ａ    中空部
１２    蓋部
１３    取付部
１４    ニードル弁
１５    ドーム部
１５ａ    弁座部
１６    噴孔
１６ａ    側壁
１６ｂ    横壁
１７    燃料流通路
１８    弁部
１９    ニードル
Ｗ    被加工物
ｈ    溝幅
【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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