(57)【要約】【課題】  被加工材の内部における孔が交差する部分に存在するバリを確実に除去することができる高密度エネルギービームによるバリ除去方法およびバリ除去装置を提供する。【解決手段】  被加工材Ｗの内部における孔１，２が交差する部分に存在するバリに対しレーザビームＬｂを照射してバリを除去する際に、被加工材Ｗに形成した孔１，２の外部においてレーザビームＬｂを集光レンズ１３で絞って孔１内に入れ、孔１内に配した反射ミラー１４で向きを変えてバリに照射する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材（Ｗ）の内部における孔（１，２）が交差する部分に存在するバリ（３）に対し高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を照射して当該バリ（３）を除去する高密度エネルギービームによるバリ除去方法であって、
被加工材（Ｗ）に形成した孔（１，２）の外部において高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を集光レンズ（１３）で絞って孔（１）内に入れ、当該孔（１）内に配した反射ミラー（１４）で向きを変えてバリ（３）に照射するようにしたことを特徴とする高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項２】
集光レンズ（１３）と反射ミラー（１４）との距離を変更して高密度エネルギービーム（Ｌｂ）における照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項３】
集光レンズ（１３）への高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の拡がり角を変更して高密度エネルギービーム（Ｌｂ）における照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項４】
反射ミラー（６５）の反射面での曲率を変更して高密度エネルギービーム（Ｌｂ）における照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項５】
バリ（３）に高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を照射して除去する際に、前記孔（１）内にガスを供給し、当該ガスをバリ（３）が存在する部位を通過させるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項６】
バリ（３）に高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を照射して除去する際に、前記孔（１）内にガスを供給し、当該ガスを反射ミラー（１４）の反射面を通過させるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項７】
前記孔（２）から強制的にガスを吸引するようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項８】
孔（１，２）の交差部のエッジ部分に形成されたバリ（３）に対し高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を走査して照射するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項９】
反射ミラー（１４）の向きを変更して高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を走査するようにしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項１０】
孔（１，２）の交差部のエッジ部分に形成されたバリ（３）に対し高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を全て含む大きさで一括して照射するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項１１】
高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の光学系の途中にモニター光学系を分岐させ、モニター光学系により孔（１，２）の内部をモニターするようにしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項１２】
高密度エネルギービームはレーザビームであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法。
【請求項１３】
被加工材（Ｗ）の内部における孔（１，２）が交差する部分に存在するバリ（３）に対し高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を照射して当該バリ（３）を除去する高密度エネルギービームによるバリ除去装置であって、
高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を発生する高密度エネルギービーム発生器（１１）と、
前記孔（１）内に差し込まれる筒状ハウジング（２６）と、
被加工材（Ｗ）の外部に配置され、前記高密度エネルギービーム発生器（１１）からの高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を絞って前記筒状ハウジング（２６）の内部に入れる集光レンズ（１３）と、
前記筒状ハウジング（２６）の内部に配置され、前記筒状ハウジング（２６）の内部を通る高密度エネルギービーム（Ｌｂ）を反射してバリ（３）に向かわせる反射ミラー（１４）と、
を備えたことを特徴とする高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１４】
前記集光レンズ（１３）と反射ミラー（１４）との距離（Ｌ２）は、前記筒状ハウジング（２６）を差し込む孔（１）における孔（１，２）の交差部の深さ（Ｌ１）より大きいことを特徴とする請求項１３に高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１５】
少なくとも前記筒状ハウジング（２６）と反射ミラー（１４）とをユニット化し、当該光学ユニット（７０）を装置本体（１６）に対し着脱可能としたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１６】
前記光学ユニット（７０）は、切削工具（８０）を保持する工具ホルダ（８１）に代わるアタッチメントとして装置本体（１６）に対し着脱可能であることを特徴とする請求項１５に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１７】
前記光学ユニット（７０）を、装置本体（１６）に対し凹凸関係により位置決めしたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１８】
前記光学ユニット（９０）の筒状ハウジング（２６）の延設方向は、集光レンズ（１３）に入射する高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の軸に対し角度を有し、
集光レンズ（１３）を通過した後の高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の軸が、２つ以上の反射ミラー（９１，９２）で筒状ハウジング（２６）の延設方向と平行となっていることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項１９】
高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の軸上において前記集光レンズ（１３）を反射ミラー（１４）に接離する方向に移動可能に支持するビーム径調整機構（２７）を設けたことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２０】
前記集光レンズ（１３）における高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の入射側に、曲面の曲率が変化可能なレンズ部（５２，５３，５４）を配置するとともに、レンズ部（５２，５３，５４）の曲面の曲率を変化させるビーム径調整用アクチュエータ（５６）を設けたことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２１】
反射ミラー（６５）として反射面の曲率を変更可能なものを用いたことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２２】
反射ミラー（１４）の向きを変更させるアクチュエータ（６０）を設けたことを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２３】
筒状ハウジング（２６）の内部にガスを供給して当該ガスを反射ミラー（１４）の反射面を通過させ筒状ハウジング（２６）における高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の出射口（３１）から排出するためのガス供給装置（３２）を設けたことを特徴とする請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２４】
前記筒状ハウジング（２６）を差し込む孔（１）の開口部から孔（１）の内壁と筒状ハウジング（２６）の外周面との間にガスを供給して孔（１，２）でのバリ（３）が存在する部位を通過させるためのガス供給装置（３５）を設けたことを特徴とする請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２５】
前記被加工材（Ｗ）における孔（２）の開口部に接続され、強制的にガスを吸引するガス吸引部材（４０）を設けたことを特徴とする請求項２３または２４に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２６】
高密度エネルギービーム（Ｌｂ）の光学系の途中にビームスプリッタ（３３）を配置するとともにビームスプリッタ（３３）により分岐させた光学系に孔内モニター用撮像装置（３４）を設けたことを特徴とする請求項１３〜２５のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【請求項２７】
高密度エネルギービームはレーザビームであることを特徴とする請求項１３〜２６のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材に対し切削加工を行った際に発生するバリを除去する技術、特に被加工材の内部における孔と孔が交差した部分に発生するバリを除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプや燃料ポンプ等の部品は、油や燃料を供給するための小径孔（直径が１〜１０ｍｍ程度）が複雑にあけられている。この中の多くは孔と孔が交差したものが多く存在しており、以下の問題がある。
【０００３】
第１の問題として、これらの孔は主に切削加工であけられるが、その際には孔が交差する部分に必ずバリが発生する。バリは油や燃料の供給に支障を与えるばかりか、剥離してバルブ等に詰まれば製品機能をストップさせる危険がある。
【０００４】
このため、ブラシで擦り取ったり、電解バリ除去装置を用いて除去している。ブラシによる除去では、バリの倒れ発生による内部への残留の危険性がある。また、電解除去は、設備費が高く、しかも形状に合わせた多種多様な電極製作が必要であり、消耗による再製作によるコストアップの問題がある。また、近年、環境の問題から電解液の廃液処理が困難な状況になっている。これらのことから信頼性が高く、安価で環境負荷の小さいバリの除去手段が望まれている。
【０００５】
第２の問題として、ポンプ部品等は近年、内部の高圧化が進んでいる。このため、孔の交差部には、応力を緩和するためにＲ形状が望まれている。表面に露出した角部であれば、加工が容易だが、ポンプ部品などのように細く深い孔の奥では、加工が困難である。
【０００６】
これらの問題に対して、電極が不要で高速な除去可能な方法として、特許文献１においてレーザによるバリ取り技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１７６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１による技術によれば、孔の交差部のバリが除去可能であるとの記載がある。しかしながら、孔の内部のバリを除去することについての具体的なやり方は開示されていない。特許文献１の方法は、多関節ロボットに被加工材を保持し、ガルバノを使用したレーザ照射を被加工材の外側から行っているが、この方法では表面に存在するバリの除去には有効であるが、孔の内部のバリを除去することは困難である。また、多関節ロボットにファイバを支持させてバリを除去する方法が記されているが、孔の内部の交差した部位に細いファイバの先端を正確に位置決めすることは難しい。この特許文献１の構成から孔内部のバリを除去可能な範囲を考えると、直径が数１０ｍｍの大口径の孔を対象としたもので、直径が数ｍｍの微細な孔に存在するバリを除去することは困難である。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工材の内部における孔が交差する部分に存在するバリを確実に除去することができる高密度エネルギービームによるバリ除去方法およびバリ除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法は、被加工材に形成した孔の外部において高密度エネルギービームを集光レンズで絞って孔内に入れ、当該孔内に配した反射ミラーで向きを変えてバリに照射するようにしたことを特徴としている。このように、高密度エネルギービームを微細な孔の内部に確実に導くべく、光学系を孔の内部に挿入し、かつ、この挿入する光学系は細い孔の内部で的確な方向性を得ることができる反射ミラーを使うこととし、その反射ミラーは照射スポット径に近い大きさがあればよく、挿入する孔のサイズに合わせ小さくすることができる。また、高密度エネルギービーム発生装置から供給される高密度エネルギービームは孔に対し太い、もしくは、エキスパンダ等により太くなっている場合がほとんどである。そのため、その高密度エネルギービームを最終的に加工する集光径まで絞り込む集光レンズは、直径が数１０ｍｍ程度となることから、集光レンズを被加工材の孔の外部に位置した状態とすることで、微細な孔でのバリを除去することが可能になる。このようにして、被加工材の内部における孔が交差する部分に存在するバリを確実に除去することができることとなる。
【００１０】
そのための高密度エネルギービームによるバリ除去装置として、請求項１３に記載のように、高密度エネルギービームを発生する高密度エネルギービーム発生器と、孔内に差し込まれる筒状ハウジングと、被加工材の外部に配置され、高密度エネルギービーム発生器からの高密度エネルギービームを絞って筒状ハウジングの内部に入れる集光レンズと、筒状ハウジングの内部に配置され、筒状ハウジングの内部を通る高密度エネルギービームを反射してバリに向かわせる反射ミラーと、を備えたものを用いるとよい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、集光レンズと反射ミラーとの距離を変更して高密度エネルギービームにおける照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴としている。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、集光レンズへの高密度エネルギービームの拡がり角を変更して高密度エネルギービームにおける照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴としている。請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、反射ミラーの反射面での曲率を変更して高密度エネルギービームにおける照射箇所でのビーム径を調整するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２，３，４に記載の発明によれば、例えば、除去するバリの周辺の状況により高密度エネルギービームの集光径を調整することができる。このとき、高密度エネルギービームの集光径を調整すべく反射ミラーを孔の内部において径方向に移動させる場合には微細な孔の中では移動できる範囲は極わずかであり、調整は難しいが、請求項２，３，４に記載の発明においては、ビームの集光径を容易に調整することができる。
【００１３】
そのための装置として、請求項１９に記載のように、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、高密度エネルギービームの軸上において集光レンズを反射ミラーに接離する方向に移動可能に支持するビーム径調整機構を設けたものを用いると、容易にビーム径を調整することができる。また、請求項２０に記載のように、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、集光レンズにおける高密度エネルギービームの入射側に、曲面の曲率が変化可能なレンズ部を配置するとともに、レンズ部の曲面の曲率を変化させるビーム径調整用アクチュエータを設けたものを用いると、容易にビーム径を調整することができる。また、請求項２１に記載のように、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、反射ミラーとして反射面の曲率を変更可能なものを用いると、容易にビーム径を調整することができる。
【００１４】
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、バリに高密度エネルギービームを照射して除去する際に、孔内にガスを供給し、当該ガスをバリが存在する部位を通過させる。これにより以下の効果を奏する。
【００１５】
バリ除去加工において、孔の内部で高密度エネルギービームをバリに照射した時には、照射した周辺に溶融・昇華した材料が付着しやすい（バリ除去部分とは別の箇所において再び固体化してしまう）。被加工材の孔内に溶融した材料が付着することは、除去工程を更に必要とするため好ましくない。
【００１６】
これに対し請求項５に記載の発明においては、孔内にガスを供給し、当該ガスをバリが存在する部位を通過させることで、被加工材の孔内に溶融した材料が付着することを防止することができる。
【００１７】
また、付着する領域は被加工材だけではなく、反射ミラーにも付着しやすく、反射ミラーに付着することは、高密度エネルギービームの出力を充分かつ確実に加工点に供給することが困難になる。
【００１８】
そこで、請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、バリに高密度エネルギービームを照射して除去する際に、孔内にガスを供給し、当該ガスを反射ミラーの反射面を通過させると、反射ミラーへの付着を防止することができる。
【００１９】
そのための装置として、請求項２３に記載のように、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、筒状ハウジングの内部にガスを供給して当該ガスを反射ミラーの反射面を通過させ筒状ハウジングにおける高密度エネルギービームの出射口から排出するためのガス供給装置を設けたものを用いるとよい。また、請求項２４に記載のように、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、筒状ハウジングを差し込む孔の開口部から孔の内壁と筒状ハウジングの外周面との間にガスを供給して孔でのバリが存在する部位を通過させるためのガス供給装置を設けたものを用いるとよい。
【００２０】
請求項７に記載のように、請求項５または６に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、孔から強制的にガスを吸引すると、バリ除去に伴い溶融・昇華した材料が被加工材へ付着するのを防止することができる。また、この時、反射ミラーへの付着防止効果も高くなる。
【００２１】
そのための装置として、請求項２５に記載のように、請求項２３または２４に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、被加工材における孔の開口部に接続され、強制的にガスを吸引するガス吸引部材を設けたものを用いるとよい。
【００２２】
請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、孔の交差部のエッジ部分に形成されたバリに対し高密度エネルギービームを走査して照射すると、例えば、微細なバリの除去や、バリを除去した部位にＲ形状加工が必要な場合などに有用である。
【００２３】
請求項９に記載のように、請求項１〜８のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、反射ミラーの向きを変更して高密度エネルギービームを走査するとよい。
【００２４】
そのための装置として、請求項２２に記載のように、請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、反射ミラーの向きを変更させるアクチュエータを設けたものを用いることにより、反射ミラーの向きを変更させてレーザビームを走査してバリに向かわせることができる。
【００２５】
請求項１０に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、孔の交差部のエッジ部分に形成されたバリに対し高密度エネルギービームを全て含む大きさで一括して照射すると、さほど形状や精度を必要とせず、早く除去したい場合などに有用である。
【００２６】
請求項１１に記載のように、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去方法において、高密度エネルギービームの光学系の途中にモニター光学系を分岐させ、モニター光学系により孔の内部をモニターすると、例えば、バリの除去後の評価を行うことができる。
【００２７】
そのための装置として、請求項２６に記載のように、請求項１３〜２５のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、高密度エネルギービームの光学系の途中にビームスプリッタを配置するとともにビームスプリッタにより分岐させた光学系に孔内モニター用撮像装置を設けたものを用いると、容易にモニターすることができる。
【００２８】
請求項１４に記載のように、請求項１３に高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、集光レンズと反射ミラーとの距離は、筒状ハウジングを差し込む孔における孔の交差部の深さより大きいと、反射ミラーを確実に照射する位置に位置決めできるため確実にバリを除去することができる。
【００２９】
請求項１５に記載のように、請求孔１３または１４に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、少なくとも筒状ハウジングと反射ミラーとをユニット化し、当該光学ユニットを装置本体に対し着脱可能にすると、以下の効果を奏する。
【００３０】
多種多様な被加工材（部品）にあけられた孔の直径、角度、バリの形状、また交差の仕方による除去部位の大きさや形状等の複雑な加工に対応するために、それぞれの形状に適合した光学ユニットを用意しておき、形状に合わせた光学ユニットを装着する。これにより、多種多様な被加工材（部品）に対処することができる。
【００３１】
また、請求項１６に記載のように、請求項１５に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、光学ユニットは、切削工具を保持する工具ホルダに代わるアタッチメントとして装置本体に対し着脱可能であると、高額な設備を有効に活用する上で、切削工具を保持した工具ホルダを回転させて被加工材の内部に孔加工を行う切削加工が終了した後に、光学ユニットに交換し、被加工材に形成した孔に存在するバリを除去することができ、これにより低コストで高効率な部品加工が可能となる。
【００３２】
請求項１７に記載のように、請求項１５または１６に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、光学ユニットを、装置本体に対し凹凸関係により位置決めすると、装置本体に対し光学ユニットを適切に位置決めすることができる。
【００３３】
請求項１８に記載のように、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の高密度エネルギービームによるバリ除去装置において、光学ユニットの筒状ハウジングの延設方向は、集光レンズに入射する高密度エネルギービームの軸に対し角度を有し、集光レンズを通過した後の高密度エネルギービームの軸が、２つ以上の反射ミラーで筒状ハウジングの延設方向と平行となっていると、被加工材の表面に対し斜めにあけられた孔のバリを除去する場合において、孔の軸方向と差し込む筒状ハウジングの軸を平行にすることで、筒状ハウジングの孔内への挿入が可能になる。
【００３４】
請求項１２，２７に記載のように、高密度エネルギービームはレーザビームであると、高密度エネルギービームとして、ランプ照射ビーム、レーザビーム、電子ビームなどがあるが、レーザビームを用いることは、取り扱いが容易で一般的な加工設備として普及しているので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１に、本実施形態における高密度エネルギービームによるバリ除去装置１０の概略構成を示す。図２には、被加工材Ｗの内部の状態を示す。図３には、バリ除去装置１０の全体構成を示す。図４にはバリ除去装置１０の要部構成を示す。高密度エネルギービームとしてレーザビームを用いている。
【００３６】
図１に示すように、被加工材Ｗは自動車部品（例えば燃料噴射ポンプ）用ハウジングブロックであり、アルミ製である。この被加工材Ｗには孔１，２が交差する状態で形成されている。孔１は被加工材Ｗの上面から下方に向けて所定の深さで形成されている。孔２は被加工材Ｗの側面から横方向（水平方向）に延び、孔１と交差（詳しくは直交）している。孔１の直径は１０ｍｍで、孔１の深さ７０ｍｍの位置に直径が３ｍｍの孔２が直交してあけられている。孔１，２の交差部において図２に示すように約０．３ｍｍの高さのバリ３が切削加工で発生している。
【００３７】
なお、図１は実施形態を説明するために簡略化して表しているが、被加工材Ｗには複雑に孔があけられている。
バリ除去装置１０の概略構成として、図１に示すように、バリ除去装置１０は、高密度エネルギービーム発生器としてのレーザ発振器１１とミラー１２と集光レンズ１３と反射ミラー１４とを具備している。反射ミラー１４は被加工材Ｗの孔１の内部に配置され、その他の部材１１，１２，１３は被加工材Ｗの孔１の外部に配置されている。レーザ発振器１１から出力（発生）されるレーザビームＬｂは、ミラー１２、集光レンズ１３および反射ミラー１４を経て、被加工材Ｗの内部における孔１，２が交差する部分に存在するバリ３（図２参照）に照射される。この光学系において被加工材Ｗの孔１，２の外部に配置された集光レンズ１３により、レーザ発振器１１からのレーザビームＬｂが絞られ、当該レーザビームＬｂは被加工材Ｗの孔１の内部に入って下方に進み、反射ミラー１４によって反射して水平方向に進み、バリ３にスポット的に照射される。このレーザビームＬｂの照射によりバリ３が除去される。このとき、集光レンズ１３を通過した後のレーザビームＬｂの軸は反射ミラー１４を挿入する孔１と同軸となっている。
【００３８】
以下、バリ除去装置１０の詳しい構成を説明していく。
図３に示すように、レーザ発振器１１は、波長が１．０６４μｍのＹＡＧレーザを出力する。また、バリ除去装置１０は、レーザ発振器１１等を支持するレーザ発振器支持部材１５と、上下位置決め部材１６と、被加工材Ｗを支持するテーブル１７と、上下位置決め部材１６に取り付けられた光学ユニット１８を備えている。テーブル１７の上方において上下位置決め部材１６が配置され、上下位置決め部材１６の横にレーザ発振器支持部材１５が配置されている。レーザ発振器支持部材１５内のレーザ発振器１１からのレーザビームＬｂが上下位置決め部材１６内のミラー１２により下方に向かう。上下位置決め部材１６は上下方向（Ｚ軸方向）に移動することができるようになっている。テーブル１７はＸ，Ｙ，θ方向（θは回転を指す）に移動することができるようになっている。テーブル１７には、孔１，２を形成した後の被加工材Ｗが載置・固定され、当該被加工材Ｗはテーブル１７の動作に伴ってＸ，Ｙ，θ方向に移動することになる。
【００３９】
上下位置決め部材１６および光学ユニット１８の詳細を、図４を用いて説明する。
上下位置決め部材１６に関して、上下位置決め部材１６にはレーザ通路２０が形成され、レーザ通路２０の水平部２０ａと垂直部２０ｂの角部にミラー１２が配置されている。光学ユニット１８に関して、上下位置決め部材１６の下面に光学ユニット１８が取り付けられている。光学ユニット１８は、上側のレンズハウジング２５と下側の筒状ハウジング２６を具備している。筒状ハウジング２６は孔１に差し込まれる。上下位置決め部材１６におけるレーザ通路２０の垂直部２０ｂと光学ユニット１８のレンズハウジング２５の内部とが連通している。光学ユニット１８のレンズハウジング２５内には集光レンズ１３が配置されている。集光レンズ１３は、焦点距離ｆが１００ｍｍである。集光レンズ１３は上下スライド機構２７により上下方向（ビームの入射の際の軸上）に移動可能に支持されている。つまり、バリ除去装置１０に設けられたビーム径調整機構としての上下スライド機構２７は、レーザビームＬｂの軸上において集光レンズ１３を反射ミラー１４に接離する方向に移動可能に支持している。上下スライド機構２７にはモータ２８が連結され、モータ２８により集光レンズ１３を上下に移動させることができるようになっている。集光レンズ１３の移動によりレーザビームＬｂの照射箇所におけるビーム径が調整される。
【００４０】
筒状ハウジング２６は、上下方向に真っ直ぐに延びる有底円筒状をなしている。筒状ハウジング２６の外径は７ｍｍであり、当該ハウジング２６が直径１０ｍｍの孔１内に差し込まれる。筒状ハウジング２６は被加工材Ｗの外部から孔１の内部に当該孔１に沿って延設されている。筒状ハウジング２６とレンズハウジング２５とは連結支持され、集光レンズ１３からのレーザビームＬｂが筒状ハウジング２６内に導入される。筒状ハウジング２６とレンズハウジング２５との間には保護ガラス板２９が介在され、筒状ハウジング２６の内部とレンズハウジング２５の内部とは保護ガラス板２９により分離されている。
【００４１】
筒状ハウジング２６の内部における底面は斜状面となっており、当該斜状面には反射ミラー１４が取り付けられている。反射ミラー１４は銅製で、表面を超精密切削加工で平面の鏡面状態に仕上げたものを使用している。筒状ハウジング２６の内部を通るレーザビームＬｂが反射ミラー１４により反射してバリ３に向かうことになる。反射ミラー１４は調整ネジ３０により向きを調整することができるようになっている。つまり、鉛直方向に入射したレーザビームＬｂを水平方向にすべく９０°曲げるようにネジ３０で調整し固定している。反射ミラー１４の外径は４ｍｍであり、孔１の内径より小さい。また、筒状ハウジング２６の下部での側面にはビーム出射口３１が形成され、反射ミラー１４で反射したレーザビームＬｂがビーム出射口３１から筒状ハウジング２６の外部に出力される（バリに向かう）。ビーム出射口３１はその径が５ｍｍである。
【００４２】
筒状ハウジング２６における上部にはガス供給装置としてのガス導入管３２が接続され、このガス導入管３２から筒状ハウジング２６内にガスが供給される。このガスとして空気を用いており、その圧力は０．６ＭＰａである。筒状ハウジング２６内に供給された空気は反射ミラー１４の反射面を通過してビーム出射口３１から筒状ハウジング２６の外部に排出される。また、筒状ハウジング２６内に供給されるガスは保護ガラス板２９により集光レンズ１３側には流れない。保護ガラス板２９は、バリ除去加工に影響の出ない程度のビーム透過率を持つ材質であれば何を用いてもよい。また、ガスとして空気を用いたが、ガスの種類・圧力は反射ミラー１４の反射面を通過させるガス流が発生して、後記するレーザビームＬｂを照射した時に溶融物が反射ミラー１４に付着するのを防止できるように選定すればよい。
【００４３】
レーザビームＬｂの光学系の途中、詳しくは、レーザビームＬｂの光軸におけるレーザ通路２０の垂直部２０ｂには（ミラー１２と集光レンズ１３の間には）、ビームスプリッタ３３が配置されている。これにより、レーザビームＬｂの光学系の途中にモニター光学系が分岐され、モニター光学系により孔１，２の内部をモニターすることができるようになっている。ビームスプリッタ３３により分岐させたモニター光学系には孔内モニター用撮像装置としてのカメラ３４がレーザ通路２０の外部に設置されている。カメラ３４により、ビームスプリッタ３３と集光レンズ１３と反射ミラー１４を介してバリ除去加工部が撮像される。つまり、このカメラ３４によりバリ除去加工部の状態を見ながら、加工する位置の調整や集光レンズ１３の移動によるビーム径の調整等を行うことができる。
【００４４】
被加工材Ｗの上面での孔１の開口部における光学ユニット１８を挿入した部位の近傍には、ガス供給装置としてのガス供給ノズル３５が配置され、ガス供給ノズル３５から孔１の内部における孔１の内壁と筒状ハウジング２６の外周面との間にガスが供給される。ガスには０．５ＭＰａの空気を用いている。筒状ハウジング２６を差し込む孔１の開口部からノズル３５にて供給されたガスは、孔１の内壁と筒状ハウジング２６の外周面との間を通って孔１，２でのバリの存在する部位を通過して孔２の開口部（被加工材Ｗの外周面側の開口部）から排出される。
【００４５】
このようにして、バリ除去装置１０は、筒状ハウジング２６を差し込む孔１の開口部から孔１の内壁と筒状ハウジング２６の外周面との間にガスを供給して孔１，２でのバリ３が存在する部位を通過させるガス供給装置（３５）を備えている。
【００４６】
この時、筒状ハウジング２６のビーム出射口３１から排出されるガス圧に対し、被加工材Ｗの孔１の開口部からノズル３５にて供給するガスの圧力を低くしている。これにより、ノズル３５にて供給するガスが筒状ハウジング２６のビーム出射口３１から筒状ハウジング２６内に流入することを回避することができる。
【００４７】
次に、バリ除去装置１０の作用、即ち、バリ除去方法を説明する。
切削加工によって交差する孔１，２があけられた被加工材Ｗを、図３のテーブル１７の上にセットする（固定する）。そして、図３のテーブル１７のＸ，Ｙ，θ方向への移動機構および上下位置決め部材１６の上下移動機構を用いて、光学ユニット１８を上下方向（Ｚ軸）に移動するとともに被加工材Ｗを回転させて被加工材Ｗの内部における孔１，２が交差する部分に存在するバリ３に対しレーザビームＬｂを照射して当該バリ３を除去する。この際、被加工材Ｗに形成した孔１，２の外部においてレーザビームＬｂを集光レンズ１３で絞って、交差する孔１，２のうちの一方の孔１内に入れ、当該孔１内に配した反射ミラー１４で向きを変えて、交差する孔１，２のうちの他方の孔２の開口部に存在するバリ３に照射する。詳しくは、被加工材Ｗに形成した孔１，２の外部においてレーザビームＬｂを集光レンズ１３で絞って、交差する孔１，２のうちの大きい方の孔１内に入れ、当該孔１内に配した反射ミラー１４で向きを変えて、交差する孔１，２のうちの小さい方の孔２の開口部に存在するバリ３に照射する。
【００４８】
このレーザビームＬｂをバリ３に照射する際に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、孔１，２の交差部のエッジ部分に形成されたバリ３に対しレーザビームＬｂを走査して照射する。この走査は、図３のテーブル１７のＸ，Ｙ，θ方向への移動機構および上下位置決め部材１６の上下移動機構を用いて、光学ユニット１８の上下方向への移動およびテーブル１７（被加工材Ｗ）の回転にて行う。このような走査の際の位置決めは予めプログラミングしておいたもの（ＮＣ機能）を使用する。また、その時のレーザ条件は、出力１００Ｗ、周波数：５０Ｈｚ、送り速度３００ｍｍ／ｍｉｎとするにより、バリを除去することができる。このように、バリ３を除去する際に、微細なバリの除去やバリを除去した部位にＲ形状加工が必要な場合などは、孔１，２の交差部のエッジ部分（孔の稜線）に形成されたバリに対しレーザビームＬｂを走査して照射することによりバリを除去する。
【００４９】
また、孔２が小さい場合、さほど形状や精度を必要とせず早く除去したい場合は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、レーザビームＬｂを、孔２を含むようなビーム径になるように集光レンズ１３の上下位置を調整して照射する。つまり、孔１，２の交差部のエッジ部分（孔の稜線）に形成されたバリ３に対しレーザビームＬｂを全て含む大きさで一括して照射する。
【００５０】
このように、高密度エネルギービームとしてのレーザビームＬｂをバリ３に照射して被加工材Ｗの内部に形成した孔１，２に存在するバリ３を除去する方法として、被加工材Ｗに形成した孔１，２の外部においてレーザビームＬｂを集光レンズ１３で絞って孔１内に入れ、当該孔１内に配した反射ミラー１４で向きを変えてバリ３に照射する。
【００５１】
つまり、レーザビームＬｂを微細な孔の内部に確実に導くためには光学系を孔１の内部に挿入する必要があり、挿入する光学系は細い孔１の内部で的確な方向性を得ることができる反射ミラー１４を使う固定光学系が適しており、その反射ミラー１４は照射スポット径に近い大きさがあればよいので挿入する孔１のサイズに合わせ小さくすることができる。また、レーザ発振器１１から供給されるレーザビームは孔１に対し太い（もしくはエキスパンダ等により太くなっている）場合がほとんどである。そのため、そのレーザビームＬｂを最終的に加工する集光径まで絞り込む集光レンズは直径が数１０ｍｍ程度となることから、集光レンズ１３を被加工材Ｗの孔１の外部に位置した状態とすることで、微細な孔でのバリを除去することができる。このようにして、被加工材Ｗの内部における孔１，２が交差する部分に存在するバリ３を確実に除去することができる。
【００５２】
ここで、図４に示すように、その時の集光レンズ１３と反射ミラー１４との距離Ｌ２は、筒状ハウジング２６を差し込む孔１における孔１，２の交差部の深さＬ１より大きいので、光学ユニット１８の反射ミラー１４を確実に照射する位置に位置決めできる。そのため、確実にバリを除去することができる。
【００５３】
また、バリ３を除去する際にビーム径調整機構としてのスライド機構２７およびモータ２８を用いて、集光レンズ１３と反射ミラー１４との距離Ｌ２を変更（調整）することによりレーザビームＬｂにおける照射箇所でのビーム径（バリに照射するレーザビームの集光径）を調整する。ここで、除去するバリの周辺の状況によりレーザビームＬｂの集光径を調整する方法として、光学ユニット１８の筒状ハウジング２６（反射ミラー１４）を孔１の内部において径方向（図４の左右方向）に移動させる方法があるが、微細な孔１の中では移動できる範囲は極わずかであり、調整は難しい。これに対し本実施形態では、光学ユニット１８の内部に配置した集光レンズ１３と反射ミラー１４との距離を調整することによりレーザビームＬｂの集光径の調整を容易に行うことができる。
【００５４】
この調整の際に、レーザ発振器１１と光学ユニット１８との間に配したビームスプリッタ３３、およびカメラ３４を用いる。つまり、バリ除去加工部を画像により状態を確認しながら最適となる集光レンズ位置（ビーム径）に設定する。
【００５５】
なお、モータを用いることなく手動により行うようにしてもよいが、モータ２８を用いることにより作業性に優れている。
また、バリ除去加工時に孔１，２の内部でレーザビームＬｂをバリ３に照射した時に、照射した部位の周辺に溶融・昇華した材料が付着することがある。つまり、バリ除去部分とは別の箇所において再び固体化しやすい。被加工材Ｗの孔内に溶融した材料が付着することは、除去工程を更に必要とするため好ましくない。そこで、バリ３にレーザビームＬｂを照射して除去する際に、ガス供給ノズル３５からガスを孔１内に供給し、このガスをバリ３が存在する部位を通過させる。このように、ノズル３５を通して孔１の開口部から孔１の内部にガスを導入して、孔１の内壁および孔２の内部を通して孔２の開口部から排出する。これにより、孔１，２の内部に付着物を付きにくくすることができる（被加工材Ｗの孔１，２内に、溶融した材料が付着することを防止することができる）。
【００５６】
このとき、上述のモニター機構（ビームスプリッタ３３、カメラ３４）を用いて、バリ３を除去する際に周辺に付着した付着物の状況やバリの除去後の評価を行う。
また、レーザビーム照射時に溶融・昇華した材料が付着するのは被加工材Ｗだけではなく、光学ユニット１８の反射ミラー１４にも付着しやすい。反射ミラー１４に付着することは、レーザビームＬｂの出力を充分に確実に加工点に供給することが困難になる。この問題は、孔１が細くなり筒状ハウジング２６と孔１の隙間が小さくなることでより顕著となり、このことが光学ユニット１８の筒状ハウジング２６を孔１に入れて使用する時の大きな課題である。
【００５７】
このため、バリ３にレーザビームＬｂを照射して除去する際に、ガスを孔１内、詳しくは光学ユニット１８の筒状ハウジング２６内に供給し、このガスを反射ミラー１４の反射面を通過させた後、ビーム出射口３１から排出することで反射ミラー１４への付着が防止される。
【００５８】
以下、変形例を説明する。
ガスを孔１に導入してバリ除去加工部を経由して排出する場合、図７に示すように、被加工材Ｗにおける孔２の開口部にガス吸引部材（吸引システム）４０を接続して強制的にガスを吸引してもよい。図７においては、ガス吸引部材４０は、吸引ポンプ４１とアダプタ４２とパイプ４３とフィルタ４４を備えている。アダプタ４２により被加工材Ｗにパイプ４３が接続され、パイプ４３によりフィルタ４４を介して吸引ポンプ４１が接続されている。また、水平方向に延び、孔１に連通する孔４５がある場合にはキャップ４６で塞ぐ。
【００５９】
このようにするのは以下の理由による。直径１０ｍｍの孔１は、真っ直ぐあけられており、途中遮るものもないので、ノズル３５やガス導入管３２からのガスの流し方で、溶融物の付着が防止できるが、図８に示すように孔１が深く形成され、かつ、貫通孔でない場合には、孔１内における孔２との交差部よりも下の部分において、ガスの流れＦ１が滞り溶融物の付着が起きやすい。これに対し、図７のように、被加工材Ｗにおける直径３ｍｍの孔２が開口する部位に、ガス吸引部材４０の吸引用アダプタ４２を取り付けて、ガス供給ノズル３５と光学ユニット１８から排出されるガスを吸引することにより、孔１内における孔２との交差部よりも下の部分においてガスの流れが滞ることを回避して溶融物の付着を防止することができる。また、他の水平方向に延びる孔４５に栓をすることにより、吸引効果が低下するのを防止できる。
【００６０】
このようにして、被加工材Ｗへの付着防止を図るべく、被加工材Ｗの内部にバリ３の存在する孔１，２のうちの光学ユニット１８のない側から強制的にガスを吸引し、バリ３の存在する部位を通過して被加工材Ｗの外部に排出することで、バリ除去に伴い溶融・昇華した材料が被加工材Ｗへ付着するのを防止することができる。この時に、反射ミラー１４への付着防止効果も高くなる。なお、孔２の開口部ではなく孔１の開口部（光学ユニット１８のある側）から吸引すると、バリ除去に伴い溶融・昇華した材料が光学ユニット１８に付着しやすくなるため好ましくない。
【００６１】
図４においては集光レンズ１３をスライド機構２７およびモータ２８により上下動してビーム径を調整した。これに代わり、図９（ａ），（ｂ）に示すように、集光レンズ１３の入射側（上側）に、可変焦点レンズ装置５０を設け、可変焦点レンズ装置５０での焦点距離をｆ１〜ｆ２の範囲で変更して、集光レンズ１３へのレーザビームＬｂの拡がり角をα１〜α２の範囲で調整することにより、ビーム径を調整してもよい。
【００６２】
詳しくは、可変焦点レンズ装置５０は、第１リング部材５１と、第１リング部材５１の上下両面に貼り付けられたガラス製透明弾性板５２，５３と、これらの部材５１，５２，５３により形成された密閉空間に封入された作動流体５４と、透明弾性板５３の外周部に貼り付けられた第２リング部材５５と、４枚の環状をなす圧電バイモルフ５６と、圧電バイモルフ５６の内周部に接合されるとともに軸方向の一端が透明弾性板５２に接合された筒状の内周連結部材５７と、圧電バイモルフ５６の外周部に接合されるとともに一端がリング部材５１に接合された棒状の外周連結部材５８とを備えている。外周連結部材５８はリング部材５１の全周方向において等間隔に設けられている。作動流体５４として透明弾性板５２，５３とほぼ同じ屈折率のシリコンオイルを用いている。作動流体５４と透明弾性板５２，５３によりレンズ部を構成している。圧電バイモルフ５６は、共通電極を兼ねる弾性板の両面に圧電材料よりなる環状の圧電板を接合するとともに、各圧電板の表面にそれぞれ膜状電極を形成したものである。圧電バイモルフ５６の一方の表面電極は内周連結部材５７と電気的に接続され、また、圧電バイモルフ５６の他方の表面電極は外周連結部材５８と電気的に接続されている。
【００６３】
そして、圧電バイモルフ５６は内周連結部材５７と外周連結部材５８を介して電圧を印加することにより変形して内周連結部材５７を印加電圧に応じた高さに位置させる。例えば、圧電バイモルフ５６に対し電圧を印加しないときには、図９（ａ）に示すように、内周連結部材５７が最も下に位置し、このとき、第２リング部材５５の内方において透明弾性板５２，５３が下に凸となっている。これに対し圧電バイモルフ５６に対し内周連結部材５７と外周連結部材５８を介して最も高い電圧を印加することにより、図９（ｂ）に示すように、透明弾性板５２，５３が上に凸となる。このようにして、ビーム径調整用アクチュエータとしての圧電バイモルフ５６に印加する電圧に応じて透明弾性板５２，５３の形状を調整して、作動流体５４と透明弾性板５２，５３よりなるレンズ部の焦点距離をｆ１〜ｆ２の範囲で調整することができる。即ち、第２リング部材５５の内方を通過するレーザビームＬｂの焦点位置を調整してビーム径を調整することができる。
【００６４】
このように、集光レンズ１３におけるレーザビームＬｂの入射側に、曲面の曲率が変化可能なレンズ部（５２，５３，５４）を配置するとともに、レンズ部（５２，５３，５４）の曲面の曲率を変化させるビーム径調整用アクチュエータ（５６）を設けた設備になっている。そして、集光レンズ１３へのレーザビームＬｂの拡がり角をα１〜α２の範囲で変更してレーザビームＬｂにおける照射箇所でのビーム径を調整する。つまり、レンズの曲面の曲率が変化可能な可変焦点レンズを使って、集光レンズ１３を固定した状態で前記レンズ部の曲率を変化させる。この手法は、ビーム径の調整をモータで行うと振動の発生や、軸上を移動する際の真直性が問題となる場合や、モータ駆動よりも速く焦点移動を行いたい場合などに有効である。
【００６５】
また、図４においては反射ミラー１４の向きはネジ３０により調整した。これに代わり、図１０に示す構成としてもよい。図１０において、回動プレート６２には軸６１が設けられ、回動プレート６２は軸６１により回動可能となっている。回動プレート６２には反射ミラー１４が固設されている。これにより、反射ミラー１４はその向きが変更可能に支持されている。軸６１にはモータ６０が駆動連結されている。そして、モータ６０により反射ミラー１４の向きを変更してレーザビームＬｂを走査する。このようにアクチュエータとしてのモータ６０により反射ミラー１４の向きを変更させて図５（ａ），（ｂ）に示したようにレーザビームを走査してバリに向かわせるようにしてもよい。
【００６６】
また、ビーム径の調整機構として、図１１に示す構成としてもよい。図１１において、反射ミラー６５として凹面鏡を用いている。その反射面６５ａは薄板にて構成している。反射面構成用の薄板の裏面には圧電素子（例えばＰＺＴ）６６が接合されている。そして、アクチュエータとしての圧電素子（例えばＰＺＴ）６６への印加電圧を調整することにより反射面構成用の薄板を所望の曲率に変形させることができるようになっている。このようにして、反射ミラー６５として反射面の曲率を変更可能なものを用い、反射ミラー６５の反射面での曲率を変更してレーザビームＬｂにおける照射箇所でのビーム径を調整するようにしてもよい。なお、反射ミラー６５は凹面鏡であったが、これに代わり凸面鏡を用い、かつ、その反射面の曲率を変更可能なものを用いてもよい。
【００６７】
また、図１等においては、集光レンズ１３で絞ったレーザビームＬｂを、交差する孔１，２のうちの大きい方の孔１内に入れ、反射ミラー１４で向きを変えてバリ３に照射したが、交差する孔１，２のうちの小さい方の孔２内に入れ、反射ミラー１４で向きを変えてバリ３に照射してもよい。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００６８】
図１２には、図３に代わる本実施形態におけるバリ除去装置の全体構成図を示す。
本実施形態においては、図１３に示すごとく、切削装置におけるドリル８０を保持する工具ホルダ８１に対し、この工具ホルダ８１を自動で取り外した後に、図１２に示すように、アタッチメントとしての光学ユニット７０を自動で取り付けて切削加工の後に切削装置に備えられた位置調整機能を用いてバリ除去加工を行う。また、アタッチメントとしての光学ユニット（７０）は複数用意されており自動で交換する。つまり、多種多様な部品（被加工材Ｗ）にあけられた孔の直径、角度、バリの形状、また交差の仕方による除去部位の大きさや形状等の複雑な加工に対応するために、複数の光学ユニットを自動で交換可能な光学ツール交換機能を有する。
【００６９】
図１４には、図４に代わる本実施形態のバリ除去装置の要部構成を示す。
光学ユニット７０の内部構成は、第１の実施形態で説明した光学ユニット１８と同じであり、集光レンズ１３、保護ガラス板２９、反射ミラー１４等を具備している。
【００７０】
図１３において上下位置決め部材１６には回転ハウジング８２が設けられ、回転ハウジング８２の孔８２ａに、切削工具としてのドリル８０を保持する工具ホルダ８１が嵌入される。回転ハウジング８２は一対のプーリー８３，８４およびベルト８５を介してモータ８６と連結され、モータ８６の駆動により回転ハウジング８２が回転し、これにより工具ホルダ８１（ドリル８０）が回転して孔があけられる。
【００７１】
図１６に示すように、光学ユニット７０の上部ハウジング７１は、図１３の回転ハウジング８２の孔８２ａに嵌入できる形状（円錐形）をなしている。また、光学ユニット７０の上部ハウジング７１の外周部には図１５（図１４のＡ−Ａ断面図）に示すように、凹凸による位置決め部材としてのキー溝７２が形成され、回転ハウジング８２の突起７３と係合する。よって、光学ユニット７０の上部ハウジング７１を回転ハウジング８２の孔８２ａに嵌入する際にキー溝７２と突起７３が嵌め合うように挿入することにより正確に光学ユニット７０を位置決めすることができる。
【００７２】
このようにして、光学ユニット７０のハウジング部と、装置本体としての上下位置決め部材１６との相対位置関係を決定すべく光学ユニット７０をレーザビームＬｂの照射方向と移動する方向、筒状ハウジングの孔の差し込む方向を定めるために、装着する光学ユニット７０にキー溝７２を、また、光学ユニットが保持される保持部（上下位置決め部材１６）に突起７３を設け、特定の方向で固定されるように構成されている。即ち、光学ユニット７０を、装置本体（１６）に対し凹凸関係により位置決めしており、これにより光学ユニット７０を装置本体（１６）に対し適切に位置決めすることができる。
【００７３】
図１７には、アタッチメントとしての光学ユニット９０を示し、この光学ユニット９０は被加工材Ｗの表面に斜めに延びる孔１が形成されている場合に用いられる。詳しくは、光学ユニット９０は、筒状ハウジング２６内に二つの反射ミラー９１，９２が配置されている。光学ユニット９０の筒状ハウジング２６の延設方向は、集光レンズ１３に入射するレーザビームＬｂの軸に対し角度を有し、集光レンズ１３を通過した後のレーザビームＬｂの軸が、２つ以上の反射ミラー９１，９２で筒状ハウジング２６の延設方向と平行となっている。よって、光学ユニット９０の筒状ハウジング２６の内部は、集光レンズ１３を通過した後のレーザビームＬｂの軸が２つの反射ミラー９１，９２を用いて孔１の軸と平行となっている。このようにして、孔１の軸方向と差し込む筒状ハウジング２６の軸が平行であり、筒状ハウジング２６の孔内への挿入が可能となっている。なお、レーザビームＬｂの照射位置の微調整は、ネジ３０を用いて行う。
【００７４】
このように、多種多様な部品（被加工材Ｗ）にあけられた孔の直径、角度、バリの形状、また交差の仕方による除去部位の大きさや形状等の複雑な加工に対応すべく、それぞれの形状に適合した光学ユニット７０，９０が用意されている。各光学ユニット７０，９０は図１３に示すように台８７にセットされ、台８７はテーブル１７と共にＸ，Ｙ，θ方向に移動する。
【００７５】
形状に合わせた光学ユニット７０，９０の交換は次のようにして行う。上下位置決め部材１６の孔８２ａから光学ユニットまたは工具ホルダ８１を取り外した状態で、図１３のテーブル１７及び台８７のＸ，Ｙ，θ方向への移動機構を用いて、光学ユニット７０（９０）と上下位置決め部材１６とを上下に対向するように位置させる。そして、上下位置決め部材１６の上下移動機構を用いて上下位置決め部材１６を下動させて、選択した光学ユニット７０（９０）を上下位置決め部材１６の孔８２ａ内に挿入する。この際、図１５のキー溝７２に合わせる位置で固定する。これにより、光学ユニットでのビームの照射方向と移動する方向、筒状ハウジングの孔の差し込む方向が定められる。その後、被加工材Ｗと上下位置決め部材１６（光学ユニット）とを上下に対向するように位置させる。
【００７６】
こうしてから、バリの除去を行う。つまり、孔１と任意に選択した光学ユニット７０，９０の位置を特定し、目的の箇所へレーザビームＬｂを導いてバリ３を除去する。更に、前述したようにレーザビームＬｂを走査（例えば被加工材Ｗもしくは光学ユニットをθ方向へ移動、即ち、回転する等）してバリを除去する。
【００７７】
このように、予め孔の大きさ、形状に合わせて用意した光学ユニット７０，９０を交換しながら加工を進めていく。このようにすることで、多種製品の多様な加工箇所のバリ除去が可能になる。例えば、図１７に示すように、斜めにあけられた孔１などのバリを除去する場合、孔１の軸方向と差し込む筒状ハウジング２６の軸を平行にすることで筒状ハウジング２６の孔内への挿入が可能になる。
【００７８】
また、切削装置における工具ホルダ８１が嵌入される回転ハウジング８２を流用することにより、切削加工とその加工で発生したバリの除去を同一の設備で行うことが可能になる（高密度エネルギービームを照射する装置として高額な設備を有効に活用する）。つまり、ドリル８０を保持した工具ホルダ８１を回転させて被加工材Ｗの内部に孔加工を行う切削加工が終了した後に、光学ユニット７０に交換し、被加工材Ｗの内部に形成した孔１，２に存在するバリ３を除去するバリ除去工程で加工を行うことで、低コストで高効率な部品加工が可能となる。
【００７９】
以上のように本実施形態は下記の特徴を有している。
少なくとも筒状ハウジング２６と反射ミラー１４とをユニット化し、光学ユニット７０を装置本体（１６）に対し着脱可能としたので、形状に合わせた光学ユニットを装着することにより多種多様な被加工材（部品）に対処することができる。特に、光学ユニット７０は、ドリル（切削工具）８０を保持する工具ホルダ８１に代わるアタッチメントとして装置本体（１６）に対し着脱可能である。よって、高額な設備を有効に活用する上で、ドリルによる切削加工が終了した後に、光学ユニットに交換し、被加工材に形成した孔に存在するバリを除去することができ、これにより低コストで高効率な部品加工が可能となる。
【００８０】
次に、応用例を説明する。
図１６で説明した光学ユニット７０はハウジング２５内にスライド機構２７とモータ２８を備えているが、これは、切削加工機能を備えた場合において、回転ハウジング８２の回転時の振動などで、破損する危険を防ぐためである。しかし、必ずしも交換可能なユニット７０内に納める必要はなく、図１９に示すように、装置本体としての上下位置決め部材１６側に集光レンズ１３とスライド機構２７とモータ２８を設置し、光学ユニット７０に２枚のミラー７４，７５を配置する。そして、図１８に示すように、集光レンズ１３を通過したレーザビームＬｂを光学ユニット７０内においてミラー７４，７５で反射して筒状ハウジング２６内に導入してもよい。
【００８１】
また、これまでの説明においては高密度エネルギービームとしてレーザビームを用いたが、他にも、ランプ照射ビーム、電子ビーム等を使用してもよい。ただ、レーザビームは、取り扱いが容易で一般的な加工設備として普及しているので使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施の形態における高密度エネルギービームによるバリ除去装置の概略構成図。
【図２】被加工材の内部の状態を示す断面図。
【図３】バリ除去装置の全体構成図。
【図４】バリ除去装置の要部構成図。
【図５】（ａ），（ｂ）はレーザビームの照射領域を示す断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）はレーザビームの照射領域を示す断面図。
【図７】強制排気を行う場合における断面図。
【図８】強制排気を行わない場合における断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は可変焦点装置を示す断面図。
【図１０】光学ユニットの要部拡大図。
【図１１】光学ユニットの要部拡大図。
【図１２】第２の実施の形態における高密度エネルギービームによるバリ除去装置の全体構成図。
【図１３】第２の実施の形態における高密度エネルギービームによるバリ除去装置の全体構成図。
【図１４】バリ除去装置の要部構成図。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線での断面図。
【図１６】光学ユニットを分離した状態での断面図。
【図１７】バリ除去装置の要部構成図。
【図１８】バリ除去装置の要部構成図。
【図１９】光学ユニットを分離した状態での断面図。
【符号の説明】
【００８３】
１…孔、２…孔、３…バリ、１１…レーザ発振器、１３…集光レンズ、１４…反射ミラー、１６…上下位置決め部材、２６…筒状ハウジング、２７…上下スライド機構、３１…ビーム出射口、３２…ガス導入管、３３…ビームスプリッタ、３４…カメラ、３５…ガス供給ノズル、４０…ガス吸引部材、５０…可変焦点レンズ装置、５１…第１リング部材、５２…ガラス製透明弾性板、５３…ガラス製透明弾性板、５４…作動流体、５５…第２リング部材、５６…圧電バイモルフ、５７…内周連結部材、５８…外周連結部材、７０…光学ユニット、７２…キー溝、８０…ドリル、８１…工具ホルダ、９０…光学ユニット、９１…反射ミラー、９２…反射ミラー、Ｌｂ…レーザビーム。
【図１】
2006095563.tif 000003
【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】
2006095563.tif 000009
【図８】
2006095563.tif 000010
【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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