(57)【要約】  エッジを有する部材のレーザ加工方法を開示する。この方法では、エッジを有し、エッジ領域に突起物が形成されている部材の、前記エッジを挟んで交差する二つの面のうち、前記突起物が存在する一方の面と前記エッジ領域にレーザ光を照射して、前記突起物および前記エッジ領域を溶融させ、生じた溶融体を他方の面に移動させる。レーザ加工方法を好適にオイルリングに適用できる。オイルリングは、左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有する。ウェブ部は、溶融によって形成された複数の貫通孔を有し、該貫通孔の壁面に再溶融凝固物が付着しており、ウェブ部の外表面には、溶融凝固物としての突起部が存在しない。
2008153028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジを有し、エッジ領域に突起物が存在する部材の、前記エッジを挟んで交差する二つの面のうち、前記突起物が存在する一方の面と前記エッジ領域にレーザ光を照射して、前記突起物および前記エッジ領域を溶融させ、生じた溶融体を他方の面に移動させる、エッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項２】
前記溶融体の移動は重力による請求項１に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記溶融体の移動はアシストガスによる請求項１または請求項２に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記部材の一面に向けてレーザ光を照射し貫通孔を形成する貫通孔穿孔工程によって、エッジを有し、エッジ領域に突起物が存在する前記部材が作成される請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記溶融体を形成させるために照射されるレーザ光のエネルギー密度は、前記貫通孔穿孔工程で照射されるレーザ光のエネルギー密度よりも低い請求項４に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記溶融体を移動させるために用いられるアシストガスの設定圧力は、前記貫通孔穿孔工程で用いられるアシストガスの設定圧力よりも低い請求項４または請求項５に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記部材が、左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有するオイルリング用線材であり、前記貫通孔穿孔工程で、前記ウェブ部に前記貫通孔が形成される請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載されたエッジを有する部材のレーザ加工方法。
【請求項８】
左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有するオイルリング用線材であって、前記ウェブ部は、溶融によって形成された複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の壁面に溶融体が凝固した再溶融凝固物が付着しており、前記ウェブ部の外表面には、溶融体による突起部が存在しないオイルリング用線材。
【請求項９】
溶融体が貫通孔壁面に移動する側のエッジ領域が、窪み状または面取り状になっている請求項８に記載されたオイルリング用線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材に形成された突起物をレーザ光によって除去する、部材のレーザ加工方法およびそれによって加工されたオイルリング用線材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部材を加工すると、除去された部材の一部がエッジ領域（ここで、エッジ領域とは、エッジとその近傍を含む部分を言う）に突起状に残存することがある。例えば、平板状の部材にレーザ光を照射して貫通孔を開ける場合、アシストガスを噴出して溶融体や蒸発したガスを除去するが、溶融体は、孔が貫通するまではスパッタとしてレーザ光照射面（表面）側に飛散し、貫通後はレーザ光通過面（背面）側にドロスとして流出し、貫通孔の開口周辺に付着する。アシストガスの噴射圧力を最適化することでスパッタまたはドロスの付着を相当なレベルまで防止することができるが、その圧力が必ずしも貫通孔加工にとって最適な圧力であるとは限らず、また部材の材質、厚さ等に応じた適切なガス圧を規定することは難しく、完全に付着させないようにすることは難しい。また、部材面にスパッタまたはドロス付着防止剤を塗布することも効果があるが、やはり完全に防止できるとは言い難い。【０００３】
そこで、貫通孔加工時にスパッタまたはドロスが付着することは許容し、その後に除去することが考えられ、例えば特許文献１、２、３にその技術が開示されている。
特許文献１におけるレーザ加工方法を図９Ａ，図９Ｂに示す。特許文献１は、加工対象物の加工箇所に対して、図９Ａに示すように、レーザ光とアシストガスを照射して加工を行う加工工程と、図９Ｂに示すように、前記加工箇所のドロスを除去するために、再度前記加工箇所に前記レーザ光とアシストガスを照射してドロス除去を行うドロス除去工程とを含む技術思想を開示している。この技術の目的は、加工形状の精度を向上させることにあり、技術的特徴は、加工面即ち孔の側壁に付着したドロスを吹き飛ばして除去する点にある。【０００４】
また、特許文献２におけるレーザ切断方法は、レーザ光を照射してピアッシングを行った後、この孔を起点としてレーザ切断を行うものであり、レーザ切断に先立ち、ピアッシング時に孔の周囲に付着したノロを、孔の周囲を含む範囲にレーザを照射して溶融させるとともに、高い圧力を持ち、かつ酸化性の低いガスを噴射することで吹き飛ばし、鋼板の表面から排除することに技術的特徴を有している。
また、特許文献３におけるレーザ加工方法は、対象物の被加工部分にレーザ光を照射して加工した後、被加工部分を含む周辺領域にレーザ光を照射して加熱し、被加工部分近傍に付着した昇華物からなる付着物を溶融させ、ワークの母材と一体化させることに技術的特徴を有しており、ガラスの切断に有効であるとされている。
【特許文献１】特開２００３−２８５１９１号公報（段落番号００２１〜００２２）
【特許文献２】特開２００１−３２１９７５号公報（段落番号０００８〜０００９）
【特許文献３】特開２００４−２５２２８号公報（段落番号００１０〜００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加工後の部材を、例えば重ね合わせて使用する場合には、部材の重ね合わせ表面に突起物が残存しないようにしなければならない。特許文献１においては、孔側壁に付着したドロスを除去できても、レーザ入射面側とは反対側の背面に付着したドロスを除去することができない。研磨で除去するとしているが、全く別工程の作業が必要であり、能率的でないだけでなく、背面全面が研磨代分除去されてしまうため好ましくない場合がある。
また、特許文献２においては、表面に付着していたノロを溶融させ高圧ガスで吹き飛ばすのであるが、ノロは孔周辺からは排除されるにしても、表面の別の場所に再付着したり、孔を通過して背面に付着したりする恐れがあり、表面または背面から突起物を除去するという点では信頼性に欠ける。また、特許文献３においては、昇華物のように付着物が微小体に対して母材に溶け込む作用を利用しているが、バリやドロスのような、エッジ領域に形成される突起物に対しての作用は考慮されていない。【０００６】
かくして、本発明の目的は、エッジを有する部材における当該エッジ領域の一方の面に形成された突起物を、レーザ光によって溶融体とし、他方の面に移動させるレーザ加工方法、および、それによって加工されたオイルリング用線材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主たる観点によれば、以下のレーザ加工方法が提供される。
エッジを有し、エッジ領域に突起物が存在する部材の、前記エッジを挟んで交差する二つの面のうち、前記突起物が存在する一方の面と前記エッジ領域にレーザ光を照射して、前記突起物および前記エッジ領域を溶融させ、生じた溶融体を他方の面に移動させることを特徴とするエッジを有する部材のレーザ加工方法。
前記溶融体は、重力により移動させることができる。
前記溶融体は、アシストガスの運動エネルギーで移動させることもできる。【０００８】
本発明のレーザ加工方法では、部材の一面に向けてレーザ光を照射し貫通孔を形成する貫通孔穿孔工程によって、エッジを有しエッジ領域に突起物が形成されている部材を得ることが好ましい。
前記溶融体の形成で照射されるレーザ光のエネルギー密度は、貫通孔穿孔工程で照射されるレーザ光のエネルギー密度よりも小さくすることが好ましい。
前記溶融体を移動させるために用いられるアシストガスの設定圧力は、貫通孔穿孔工程で用いられるアシストガスの設定圧力よりも低くすることが好ましい。
応用例として、本発明のレーザ加工方法を、オイルリング用線材の加工に好適に利用できる。オイルリング用線材は、左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有し、本発明方法の適用によって、前記ウェブ部に、前記貫通孔穿孔工程で貫通孔が形成される。【０００９】
本発明の別の観点によれば、以下のオイルリング用線材が提供される。
左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有するオイルリング用線材であって、前記ウェブ部は、溶融によって形成された複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の壁面に溶融体が凝固した再溶融凝固物が付着しており、前記ウェブ部の外表面には、溶融体による突起部が存在しない。
本発明によるオイルリング用線材の一好適形態によれば、溶融体が貫通孔壁面に移動する側のエッジ領域が、窪み状または面取り状になされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エッジ領域の一方の面に形成された突起物を、被加工部材のレーザ光照射面とは反対側の被加工部材背面に付着させることなく、他方の面に移動することができるため、被加工部材に形成される突起物の影響を低減化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施例１
本実施例では、孔加工、溝加工、切断加工などの加工により、被加工物にエッジが形成され、かつエッジ領域に突起物が生じているような部材に対し、エッジを挟んだ二面のうち一方の面に生じている突起物を、レーザ光を照射することにより溶融体とし、他方の面に移動させるものである。前記突起物は、加工がレーザ加工であればドロスであり、切削加工であればバリ（カエリとも言う）である。以下、切削により貫通孔を加工したときに生じたバリを除去する場合を例に説明する。【００１２】
図４に示すように、例えば金属平板１０のＡ面に対し、ドリルを概ね直角に送り込み、貫通孔１１を加工すると、反対面であるＢ面に開口したエッジ１２近傍のＢ面上に、バリ１３が拡がるように形成される。バリ１３がＢ面上に突出していると、作業者が手を切る恐れがあり、危険であるだけでなく、該平板１０を組立品の部材として用いたり、積層品の部材として用いたりする場合には、正しい組立ができなくなる。貫通孔１１の数が少なければ、手作業によりヤスリでバリ１３を除去してもよいが、貫通孔の数が多い場合には、能率的でなく、自動化可能な本発明を適用するのがよい。【００１３】
本実施例は、図１、図２に示すように、金属平板（以下母材と称す）１０をバリ１３が突出しているＢ面側を上にし、レーザ光１５をＢ面に向けて照射することで、Ｂ面から突出しているバリ１３を溶融体１３ａとし、貫通孔１１の壁面Ｃに移動させるものである。レーザ光１５は、バリ１３が広がっている範囲を含むスポット径とされ、貫通孔１１を中心にして照射される。レーザ光１５は、バリ１３が溶融されるようなエネルギー密度と時間で照射される。バリ１３は、熱容量が小さいために、短時間で加熱されて流動性を有する溶融体１３ａとなる。
また、レーザ光１５の照射で、エッジ１２が高温になり、表層部が溶融されると、溶融体１３ａが、エッジ領域の溶融体に吸収されて一体になり、貫通孔１１の壁面Ｃに薄く拡がる。この一体化した溶融体は流動性が高く、図２に示すように貫通孔１１の壁面Ｃに沿って移動し、温度勾配に従って冷却され、壁面Ｃと強固に結合する。即ち、バリ１３は、溶融体１３ａになって貫通孔１１の壁面Ｃへと移動するので、Ｂ面上から突起物が消滅したかのごとくに見える。なお、エッジ１２の溶融体の一部は、一緒に壁面Ｃへと移動するので、エッジ領域が窪み状或いは面取り状になる。
本発明のレーザ加工方法は、突起物が形成される一方の面と前記エッジ領域を含む領域にレーザ光を照射するだけでよく、簡潔である。また、本発明によれば、レーザ加工で、孔加工や溝加工、切断加工などを行った後、引き続いてレーザ加工で突起物の除去を行うことができ、効率的な加工が可能である。【００１４】
実施例２
実施例１は、溶融したバリをエッジ１２の溶融体と一体化させ、これを重力によって貫通孔の壁面に移動させるものであり、特別のアシストガスを使用しない例であるが、流体の運動エネルギーを用いて、溶融したバリを貫通孔の壁面に移動させることもできる。本実施例２では、図３に示すように、レーザ光１５を、母材１０のＢ面に向けて照射するとともに、アシストガス１６をＢ面に向けて噴射する手段をとる。ここで、レーザ光１５に関しては、実施例１における場合とほぼ同様に、少なくともバリ１３が溶融されるようなエネルギー密度と時間でその照射が行なわれる。本実施例２では、少なくとも突起物溶融体を含むエッジ１２近傍の溶融体が、アシストガスによって他方の面へと押し流されるように移動するので、一方の面から突起物が除去される。【００１５】
アシストガス１６は、図３に示すように、バリ１３が形成されている範囲を含んで貫通孔１１に沿うように照射される。アシストガス１６は、レーザ光１５による溶融体１３ａが母材面Ｂ上を移動できる程度の低い圧力になされ、溶融体１３ａを薄く広く移動させるが、溶融体１３ａを吹き飛ばさないようにすることが好ましい。溶融体１３ａが吹き飛ばされると、母材１０のＢ面側に飛散して他の場所に付着し、あるいはまた、貫通孔１１を通過して母材１０のＡ面側に飛散して付着するので好ましくない。
アシストガス１６は、例えば先細り状のノズルから、バリの大きさ、材質、貫通孔の大きさ、長さなどに合わせて設定した圧力や速度で貫通孔１１に向けて照射させることが好ましい。また、本発明では、アシストガスの運動エネルギーを利用し、溶融体をあたかも押し流すがごとくに移動させるので、部材の配置が自由である。また、突起物が溶融されていれば、必ずしもエッジ１２は溶融されなくてもよい。【００１６】
レーザ光１５により、バリ１３が流動性を有する程度に溶融されると、溶融体１３ａは貫通孔１１壁面Ｃ方向へと移動し、エッジ１２を経て貫通孔壁面Ｃへと拡がりながら移動し、壁面Ｃの温度勾配に従って冷却されて凝固し、壁面Ｃと強固に結合される。このとき、エッジ領域も溶融されていると、実施例１におけると同様、溶融体１３ａはエッジ領域溶融体に吸収されて流動性が高まるとともに広く拡散されるので好ましい。溶融体１３ａの濡れる程度にエッジ領域の温度が高くなっていれば、溶融体１３ａはエッジ１２上を貫通孔１１方向へと移動することができるので、エッジ１２は必ずしも溶融せずともよい。この場合、レーザ光１５の出力を低くしたり、照射時間を短くしたりすることにより、エッジ１２の「だれ」を小さくすることができる。【００１７】
アシストガス１６の噴射タイミングは、必ずしもレーザ光１５の照射タイミングに合せる必要はなく、個別に設定できるようにしてもよい。例えば、バリ１３が溶融する頃にアシストガスの噴射を開始し、レーザ光１５の照射停止後もさらに少しの時間流すようにしてもよい。本実施例では、流体の運動エネルギーで溶融体を移動させるので、母材１０を、必ずしもＢ面が上向きになるように設定する必要はなく、Ｂ面を、下向き、横向き、または、傾斜姿勢にしてもよい。レーザの照射方向およびアシストガスの噴射方向は、Ｂ面に対してほぼ直角になる方向に合わせばよい。また、アシストガスの圧力または速度等を、溶融したバリ１３ａが吹き飛ばされない範囲で調節することにより、貫通孔１１内でのバリ付着領域を制御できる。【００１８】
実施例３
本実施例３は、被加工物の貫通孔をレーザ加工により穿孔する貫通穴穿孔工程を適用し、これにより生じた突起物をさらにレーザ加工により貫通孔壁面に移動させるものである。ここで、突起物としてはドロスを対象とし、例えば小径貫通孔を多数加工するとともに、ドロスを被加工物表面から除去するような自動化システムに好適である。【００１９】
図５Ａに示すように、本発明のレーザ加工方法は、被加工物２０のＡ面（下面）にレーザ光２５とアシストガス２６を照射および噴射して貫通孔２１を形成する貫通孔穿孔工程によって、エッジを有しエッジ領域に突起物が形成されている部材を得る。図５Ｂに示すように、被加工物２０のＢ面（上面）に開口した貫通孔２１のエッジ２２を含む領域にレーザ光３５とアシストガス３６を照射および噴射し、前記貫通孔２１のエッジ２２近傍のＢ面に形成されたドロス２３を壁面Ｃに移動させることが好ましい。
貫通孔穿孔工程において、レーザ光２５は、穿孔すべき貫通孔２１直径とほぼ同径のスポット径とし、スポット領域の被加工物２０を溶融させるエネルギー密度とされ、被加工物のＡ面に向けて照射される。アシストガス２６は、被加工物２０のＡ面に向けてレーザ光２５のスポット径とほぼ同じ範囲に噴射され、溶融体を吹き飛ばすような運動エネルギーとされる。これにより、貫通孔２１が形成されるまでの溶融体はスパッタとして被加工物２０のＡ面側に飛び散るが、被加工物２０の表面にあらかじめスパッタ付着防止剤を塗布したり、レーザヘッドにスパッタ回収用のフードを設け真空吸引したりする等により、被加工物２０のＡ面側への付着を防止することができる。
貫通孔２１が形成されると、溶融体は貫通孔２１を通じてＢ面側に排出され、ドロスとしてエッジ２２に付着する。【００２０】
溶融体の形成は、前述した実施例２と同様な技術を用いる。すなわち、レーザ光３５はＢ面に付着したドロス２３の付着領域を含む大きさのスポット径とし、Ｂ面のドロス２３を溶融するような熱エネルギーで被加工物２０のＢ面に向けて照射される。ここで、被加工物２０の照射面におけるエネルギー密度は、前記貫通孔穿孔工程におけるエネルギー密度よりも低いエネルギー密度が好ましい。なお、エッジ２２のダレ量を減らしたい場合には、レーザ光３５のエネルギー密度を下げるようにしてもよい。
アシストガス３６は、溶融したドロス２３がＢ面上を移動できるような運動エネルギーとされ、Ｂ面のドロス付着領域を含む範囲から貫通孔２１に向けて照射する。
また、アシストガス３６の運動エネルギーは、前記貫通孔穿孔工程における運動エネルギーよりも小さいエネルギーが好ましく、例えば設定圧力を貫通孔穿孔工程における設定圧力よりも低くすることで運動エネルギーを小さくすることができる。なお、Ｂ面に付着したドロス２３が溶融されるときには、通常、貫通孔壁面Ｃに付着したドロスも溶融され、かつエッジ２２の表面は溶融されているか、少なくとも溶融ドロスが濡れるに十分の温度に高められているので、溶融されたＢ面のドロス２３は容易に壁面Ｃへと移動して冷却凝固される。【００２１】
前述したように、溶融体の形成におけるレーザ光３５およびアシストガス３６は、貫通孔穿孔工程と比較して、レーザ光のエネルギー密度、スポット径およびアシストガスの噴射範囲、運動エネルギーを違えて、かつ貫通孔穿孔工程とは反対側の面に向けて被加工物に照射および噴射することが好ましく、被加工物の形態、貫通孔の仕様などに応じてレーザ加工設備を構築するとよい。例えば、被加工物が角状または円形状の板材で貫通孔を平面の所定範囲に形成するのであれば、レーザヘッドまたはワークセット台が３軸方向に制御される一般的なレーザ加工機を用いることが好ましい。このとき、先ず、貫通孔穿孔工程で貫通孔の全数を穿孔し、次に、被加工物を反転してセットし、レーザ光のエネルギーと焦点位置、およびアシストガスの圧力とノズル位置を調整し、溶融体の形成で貫通孔全数に対するドロスの移動を行うようにすることもできる。【００２２】
また、被加工物が長尺部材で貫通孔を部材に沿って形成するのであれば、被加工物を図５Ａ、図５Ｂで矢視したように移動させ、この移動経路に沿って、貫通孔穿孔工程用のレーザ光およびアシストガス照射および噴射用ステーションと、溶融体の形成用のレーザ光およびアシストガス照射および噴射用ステーションを順に設けたシステムにするとよい。この場合、貫通孔穿孔工程と溶融体の形成のレーザ光およびアシストガス照射および噴射方向は、図５Ａ、図５Ｂに示す以外に図６Ａ、図６Ｂで示すような態様にしてもよい。図５Ｂのように溶融体の形成に用いるレーザ光およびアシストガス照射および噴射方向を下向きにすると、ドロス除去に重力の作用も利用できるので、アシストガスの圧力をより小さくしたり、除去時間を短縮できたり、また特別のアシストガスを用いない実施例１の技術を適用することもできるので好ましい。【００２３】
前記実施例１、２、３において、溶融体を貫通孔壁面へ移動させるレーザ光のスポット径よりも小さな直径の貫通孔に対するもので説明したが、溝加工および切断加工は、貫通孔穿孔作業を連続的に行ったものに相当し、同様に本発明を適用することができる。例えば、実施例１、２の技術、または、実施例３における溶融体形成技術は、図７Ａに示すように、貫通孔３１の直径と同じ幅を有する溝３７に対しては、レーザ光３５およびアシストガス３６を、溝幅を含む範囲に照射および噴射し、被加工物に対し相対的に溝の長さ方向に移動させるようにして適用すればよい。
また、図７Ｂに示すように、貫通孔直径よりも大きな切断部４７に対しては、レーザ光４５およびアシストガス４６を、切断エッジ４２を包含する範囲に照射および噴射し、被加工物に対し相対的に切断エッジ４２に沿って移動させるようにするとよい。また、突起物除去のためのレーザ光は、必ずしも、前記のようにＢ面に対して概ね直角方向で照射する必要性はなく、斜め方向から照射してもよく、母材端部の切断エッジに対しては、概ね水平方向の照射でもよい。また、対象部材の材質は、金属に限らず、セラミックス、樹脂等であってもよい。【００２４】
本発明のレーザ加工方法を適用する加工対象物としての好適部材は、左右のレール部と該レール部を連結するウェブ部とを有し、前記ウェブ部は前記貫通孔穿孔工程で貫通孔が形成されているオイルリング用線材である。特に、質量％で８〜２５％のＣｒを含むステンレス鋼製オイルリング用線材が好適である。
本発明における部材をオイルリング用線材に適用する場合は、例えば、図８Ａ、図８Ｂに示すような形状とする。このとき、代表的な寸法は、例えばウェブ部の厚さ５１が０．５ｍｍ以下、ウェブ部に形成する貫通孔の幅５２が０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ、貫通孔の長さ５３が０．５〜１．２ｍｍ、貫通孔のピッチ５４が３〜１０ｍｍである。【００２５】
試験
前記実施例３に基づいて、先ず、連続的に走行している、質量％で、Ｃ：０．５％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．３％、Ｃｒ：１０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有するステンレス鋼製オイルリング用線材に、レーザ加工によって、オイル流通用の長円形貫通孔を連続的に多数穿孔した。次いで、レーザ加工により溶融体を貫通孔壁面へ移動させる加工を行った。対象としたオイルリング用線材は、図８Ａに示すように、横断面略Ｈ字形状で、左右レール間の幅５５が１．５ｍｍ、厚さ５６が１．５ｍｍ、レール部を連結するウェブ部の平坦面幅５７が１ｍｍ、厚さ５１が０．４ｍｍの線材である。また、図８Ｂに示すように、ウェブ部に幅５２が０．５ｍｍ、長さ５３が０．８ｍｍの長孔状貫通孔５８をピッチ５４が１０ｍｍで直列に形成すべくレーザ加工を行った。【００２６】
レーザ加工設備は、前述した図５に示したものと同様、貫通孔穿孔工程用と溶融体の形成用のレーザ加工設備をオイルリング用線材の走行ラインに沿って直列に設置した。以下、類似要素には同じ符号を用いて、図５Ａ、図５Ｂを基に説明する。
オイルリング用線材２０は、ウェブ面が上下になるような姿勢で走行させており、図５Ａ、図５ＢにおけるＡ面、Ｂ面がウェブの両面に対応する。貫通孔穿孔工程では、図５Ａで説明したときと同様に、オイルリング用線材２０の下方からウェブ面Ａに向けて、出力４．５ｋＷのパルスＹＡＧレーザ２５を、Ａ面とＢ面の中間点に焦点を結ばせるようにしてスポット径約０．４５ｍｍで照射するとともに、アシストガスとして圧力０．７ＭＰａの窒素ガス２６を噴射して貫通孔２１を穿孔した。なお、貫通孔穿孔工程では小径の孔を穿孔した後に所定寸法の孔を形成する、２段階の穿孔を行った。このとき、貫通孔２１は、Ａ面からＢ面に向けて狭まった形状となり、Ｂ面側のエッジ２２にドロス２３が数ヶ所点状に付着した。図１０に貫通孔穿孔工程後のドロスが付着したオイルリング用線材の貫通孔外観の一例を示す。【００２７】
溶融体の形成では、図５Ｂで説明したと同様に、オイルリング用線材の上方からウェブ面Ｂに向けて、出力１．５ｋＷのパルスＹＡＧレーザ３５を、Ｂ面上にスポット径約０．６ｍｍとなるようにデフォーカスし、レーザ光が貫通孔とその周辺部を含むようにするとともにエネルギー密度を下げて照射した。また、アシストガス３６としては、窒素ガスを貫通孔穿孔工程における圧力よりも下げてレーザ照射範囲に噴射した。具体的には、設定圧力を０．０１ＭＰａ、０．０３ＭＰａ、０．０５ＭＰａ、０．１ＭＰａと変えて噴射し、ドロス２３の除去状態を観察した。なお、アシストガス３６を噴射しない場合も行った。【００２８】
上記溶融体の形成を行ったオイルリング用線材２０は、どのアシストガス３６の圧力の場合も、貫通孔穿孔工程後に形成されたドロス２３は、ほぼウェブ面Ｂ上から貫通孔２１壁面Ｃに移動し、ドロスが貫通孔２１壁面Ｃのほぼ全周に亘って付着していた。貫通孔２１内での凝固体の付着状態を見ると、アシストガス３６の圧力が高くなるほど貫通孔壁面Ｃの下方まで達して広く付着しており、かつ貫通孔２１のＢ面側のエッジ領域が多くえぐられる傾向があった。なお、アシストガス３６の圧力が０．１ＭＰａの場合は、わずかではあったがウェブ面Ａ上に付着している凝固体が見られ、圧力が若干高過ぎるものと思われる。
アシストガス３６を噴射しない場合には、ドロスのほとんどが貫通孔壁面ＣのＢ面近傍に留まっていた。【００２９】
本発明の適用例を図１１（写真）に示す。図１１に示されるように、オイルリング用線材の貫通孔の周囲に付着していたドロスは、レーザの照射により、溶融されて面取り状をなしており、ドロスが脱落しないことを確認できた。【００３０】
本発明の別の適用例として、出力０．７ｋＷのパルスＹＡＧレーザ３５を、圧力が０．０３ＭＰａのアシストガス３６と同時に噴射して、ドロスを貫通孔の壁面に移動させる加工を行なった。
図１２に本発明オイルリング用線材の外観写真の一例を示す。図１２に示すように、オイルリング用線材の貫通孔の周囲に付着していたドロスは、溶融体の形成でのレーザ照射により溶融され面取り状をなしており、ドロスが脱落しないことを確認できた。
図１３に貫通孔断面のミクロ組織写真の一例を示す。図１３に示すように、ドロスが溶融貫通孔の壁面に移動し、ドロスが脱落しないことが確認できた。これにより、オイルリング用線材として最適な線材を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のレーザ加工方法は、内燃機関用オイルリング等の機械部品を含む各種部材の各種加工で生じるエッジの状態を改善する技術であり、エッジ領域に存在する突起物をレーザ照射によって除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明の一実施例を示す模式図であり、貫通孔を有する金属平板の、貫通孔の軸線に沿う断面図（実施例１）。
【図１Ｂ】図１Ａに示される金属平板の模式的平面図（実施例１）。
【図２】図１Ａ、図１Ｂにおける貫通孔の入口部分に存在する突起物の流動状況を示す模式的断面図（実施例１）。
【図３】本発明の一実施例を示す模式図であり、貫通孔を有する金属平板の、貫通孔の軸線に沿う模式的断面図（実施例２）。
【図４】実施例１、２における突起物を有する貫通孔の形成例を説明する模式的断面図。
【図５Ａ】被加工物に多数の貫通孔を形成する、本発明の一実施例を示す模式図であり、貫通孔の軸線に沿う断面図（実施例３）。
【図５Ｂ】図５Ａにおける貫通孔の入口部分に存在する突起物をレーザ光照射で流動させるためにアシストガスを用いた状態を示す模式的断面図（実施例３）。
【図６Ａ】図５Ａに示す例の代替例を示す模式的断面図（実施例３）。
【図６Ｂ】図６Ａにおける貫通孔の入口部分に存在する突起物をレーザ光照射で流動させるためにアシストガスを用いた状態を示す模式的断面図（実施例３）。
【図７Ａ】本発明例として、レーザ光照射によって被加工物に、溝または切断部を形成する状態を示す模式的平面図。
【図７Ｂ】図７Ａに示す溝または切断部の端縁部分に存在する突起物を移動するレーザ光照射で流動させる状態を示す模式的平面図。
【図８Ａ】試験で用いたオイルリング用線材の横断面形状を示す断面図。
【図８Ｂ】図８Ａに示すオイルリング用線材の平面図。
【図９Ａ】被加工物にレーザ光を照射して貫通孔を形成する、特許文献１に開示された先行技術を示す模式的断面図。
【図９Ｂ】図９Ａに示す技術で形成された貫通孔の端縁に存在する突起物を、先行技術によるレーザ光照射で流動させる状態を示す模式的断面図。
【図１０】実施例３における貫通孔穿孔工程後のオイルリング用線材の一例を示す外観写真。
【図１１】実施例３における本発明のオイルリング用線材の一例を示す外観写真。
【図１２】実施例３における本発明のオイルリング用線材の一例を示す外観写真。
【図１３】実施例３における本発明のオイルリング用線材の貫通孔断面の一例を示すマイクロ組織写真。
【符号の説明】
【００３３】
１０、２０  被加工物
１５、３５、４５  突起物溶融用レーザ光
２５  貫通孔形成用レーザ光
１６、３６、４６  溶融突起物流動用アシストガス
２６  貫通孔形成用アシストガス
１３  バリ
２３  ドロス
１１、２１、３１  貫通孔
３７  溝
１２、２２、４２  エッジ
Ａ  突起物非形成面
Ｂ  突起物形成側面（突起物除去対象面）
Ｃ  貫通孔壁面
５１  ウェブ部の厚さ
５２  貫通孔の幅
５３  貫通孔の長さ
５４  貫通孔のピッチ
５５  オイルリング用線材の幅
５６  オイルリング用線材の厚さ
５７  ウェブ部の平坦面幅
５８  貫通孔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2008153028.tif 000004
【図２】
2008153028.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2008153028.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2008153028.tif 000016
【図９Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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