(57)【要約】【課題】ワークの円筒内面に対してレーザビームを略直交するように照射し、前記円筒内面に溝を高精度に形成する。【解決手段】ケーシング１１の内部にレーザビーム１２を発振するレーザ発振器１４が配設され、前記レーザ発振器１４と同軸上に筒状のヘッド１６が設けられている。そして、レーザ発振器１４から出射されたレーザビーム１２が、ヘッド１６に設けられた集光レンズ１８によって集光された後、前記ヘッド１６の内部に配設された反射鏡２４によって前記ヘッド１６の軸線２９と略直交する方向に屈折する。この屈折したレーザビーム１２が、ワーク２０の内周面２２に対して略直交して照射され、前記レーザビーム１２による加熱作用下に溝４０ａ（４０ｂ）が形成される。【選択図】図２
2005125359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から出力されたレーザビームを集光してワークへ照射することにより加工を行うレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームが集光レンズによって集光された後、前記ワークの円筒内面の軸線に対して所定角度傾斜して設けられたミラーによって前記レーザビームを略直角に屈折させて前記円筒内面へ略垂直に照射すると共に、前記レーザビームが照射された円筒内面の近傍にガスを噴射する工程と、
前記レーザビームが前記円筒内面に対して照射された状態で前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って一体的に変位させ、前記レーザビームによって前記円筒内面に軸線方向に沿った溝を一直線上に形成する工程と、
を有することを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【請求項２】
レーザ発振器から出力されたレーザビームを集光してワークへ照射することにより加工を行うレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームが集光レンズによって集光された後、前記ワークの円筒内面の軸線に対して対称となるように所定角度傾斜した一対の鏡面を有するミラーによって前記レーザビームを二等分に分光すると共に直角に屈折させ、前記レーザビームを前記円筒内面における２箇所に略同時且つ略垂直に照射すると共に、前記レーザビームが照射された円筒内面における２箇所にそれぞれガスを噴射する工程と、
前記レーザビームが円筒内面に対して照射された状態で前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って一体的に変位させ、前記レーザビームによって前記円筒内面に軸線方向に沿った一対の溝を略同時にそれぞれ一直線上に形成する工程と、
を有することを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレーザビームによる溝の加工方法において、
前記レーザビームは、ＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザからなり、連続発振動作又は１００Ｈｚ以上の周波数での変調パルス動作であることを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ミラーは、タングステン材料又はモリブデン材料、若しくは、前記タングステン材料又はモリブデン材料が表面に被覆された部材からなることを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載のレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ガスは、空気、窒素、アルゴン、酸素のいずれか一つからなることを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載のレーザビームによる溝の加工方法において、
前記溝は、前記円筒内面の周方向に沿った幅方向の寸法が０．１〜０．４ｍｍの範囲内に形成されると共に、前記円筒内面の半径外方向への溝深さが０．２〜０．７ｍｍの範囲内となるように形成されることを特徴とするレーザビームによる溝の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザビームを照射して金属製材料からなるワークの円筒内面に沿って一直線状に溝を形成するレーザビームによる溝の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属製材料から形成されるワークにレーザビームを照射し、前記レーザビームによる加熱作用下に前記ワークを切断又は加工する方法が知られている。
【０００３】
例えば、このようなレーザビームによる加工方法では、図６に示されるように、レーザ発振器から発射されたレーザビーム１が、該レーザ発振器と同軸上に設けられた照射ノズル２の集光レンズ３へと導かれ、前記レーザビーム１が集光レンズ３によって集光された後、前記照射ノズル２から金属製材料から形成されるワーク４の表面へと一直線上に照射される。なお、レーザビーム１を照射する照射ノズル２をワーク４の表面に対して所定角度傾斜するように設け、前記レーザビーム１をワーク４に対して所定角度傾斜した状態で照射されている。そして、前記レーザビーム１をワーク４へ照射することにより、そのエネルギによってワーク４が加熱され、前記ワーク４の表面が切削加工されて溝が形成される。
【０００４】
その際、ワーク４の表面をレーザビーム１によって加工する際、前記ワーク４の加熱作用下にスケールが発生する。そのため、前記ワーク４の表面におけるレーザビーム１が照射される部位の近傍に噴射ノズル５を設けると共に、前記照射ノズル２の側部に供給管路７を設け、前記噴射ノズル５及び供給管路７を介してアシストガス６を噴射することにより前記スケールを吹き飛ばして除去している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１２５３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、レーザビームによって金属製材料等からなるワークに加工を行う場合には、前記レーザビームをワークの加工面に対して略直交するように照射することにより高精度で且つ安定した加工を行うことができる。
【０００７】
ところで、特許文献１に係る加工方法においては、レーザビーム１を発射するレーザ発振器と照射ノズル２とが同軸上に設けられ、且つ前記照射ノズル２から照射されるレーザビーム１が前記照射ノズル２から一直線上に照射されている。そのため、レーザビーム１をワーク４に照射する際に前記ワーク４の加工面の上方にレーザ発振器及び照射ノズル２を配置するための十分なスペースを必要とする。
【０００８】
そのため、例えば、円筒状に形成されるワークの孔部（例えば、車両用エンジンにおけるコネクティングロッドの大端孔）にレーザビームによって溝加工を行う場合、ワークの孔部の大きさによっては照射ノズル２等を該孔部の内壁面と略直交する位置まで挿入することができない場合がある。
【０００９】
その場合には、ワークの内壁面に対してレーザ発振器及び照射ノズル２の軸線を所定角度だけ傾斜させ、前記レーザ発振器及び照射ノズル２が孔部の外部になるように配設することにより、前記ワークの孔部の内部にレーザ発振器及び照射ノズル２を挿入するスペースがない場合においても孔部の内部にレーザビームによって溝等の加工を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、ワークにおける孔部の内壁面に対してレーザビームが所定角度傾斜した状態で照射されるため、前記レーザビームによって加工される溝の深さが略一定となるように制御することが困難であるという不具合がある。
【００１１】
そのため、例えば、この加工方法を用いて車両用エンジンにおけるコネクティングロッドの大端孔の内壁面に溝を形成し、前記溝を起点として前記コネクティングロッドの軸部とキャップ部とに分離する際、前記溝の深さを略一定とすることが困難であるため、前記コネクティングロッドを分割する際に付与される圧力を大きめに設定する必要が生じ、設備コストが増大すると共に、分割した際にコネクティングロッドの不良が発生して歩留まりが低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、前記の種々の問題等を考慮してなされたものであり、ワークにおける円筒内面に対してレーザビームを略直交するように照射し、前記円筒内面における溝を高精度に形成することが可能なレーザビームによる溝の加工方法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】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明は、レーザ発振器から出力されたレーザビームを集光してワークへ照射することにより加工を行うレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームが集光レンズによって集光された後、前記ワークの円筒内面の軸線に対して所定角度傾斜して設けられたミラーによって前記レーザビームを略直角に屈折させて前記円筒内面へ略垂直に照射すると共に、前記レーザビームが照射された円筒内面の近傍にガスを噴射する工程と、
前記レーザビームが前記円筒内面に対して照射された状態で前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って一体的に変位させ、前記レーザビームによって前記円筒内面に軸線方向に沿った溝を一直線上に形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ワークにおける円筒内面と同軸に照射されたレーザビームを集光した後、ミラーによって略直角に屈折させてワークにおける円筒内面へ略垂直に照射し、前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って変位させることにより前記円筒内面の軸線方向に沿って一直線上に同一の溝深さからなる溝が形成される。その際、円筒内面における溝近傍にガスを噴射してレーザビームによって加熱された際に生じる溶融した付着物を吹き飛ばして好適に除去している。
【００１５】
従って、前記レーザ発振器及びミラーを円筒内面内に変位させて該円筒内面に対して略垂直にレーザビームを照射することができるため、前記円筒内面に形成される溝の溝深さを高精度に制御することができる。そのため、例えば、ワークとしてコネクティングロッドを軸部とキャップ部とに分割する際、前記コネクティングロッドに付与される圧力を省力化することができると共に、前記溝を起点として好適且つ確実に分割することができ、歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
また、本発明は、レーザ発振器から出力されたレーザビームを集光してワークへ照射することにより加工を行うレーザビームによる溝の加工方法において、
前記ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームが集光レンズによって集光された後、前記ワークの円筒内面の軸線に対して対称となるように所定角度傾斜した一対の鏡面を有するミラーによって前記レーザビームを二等分に分光すると共に直角に屈折させ、前記レーザビームを前記円筒内面における２箇所に略同時且つ略垂直に照射すると共に、前記レーザビームが照射された円筒内面における２箇所にそれぞれガスを噴射する工程と、
前記レーザビームが円筒内面に対して照射された状態で前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って一体的に変位させ、前記レーザビームによって前記円筒内面に軸線方向に沿った一対の溝を略同時にそれぞれ一直線上に形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、ワークにおける円筒内面と同軸に照射されたレーザビームを集光した後、ミラーによって二等分に分光されたレーザビームをそれぞれ直角に屈折させてワークにおける円筒内面へ略同時且つ略垂直に照射し、前記レーザ発振器及びミラーを軸線方向に沿って変位させることにより前記円筒内面に沿って同一の溝深さからなる一対の溝が略同時に形成される。その際、円筒内面における一対の溝の近傍にガスを同時に噴射してレーザビームによって加熱された際に生じる溶融した付着物を吹き飛ばして好適に除去している。
【００１８】
従って、ミラーによって二等分に分光されたレーザビームによってワークの円筒内面に対して略同一形状からなる一対の溝を略同時に形成することができるため、一対の溝を加工するための加工工程を減少させることができ、ワークの製造時間の短縮化を図ることができると共に、それに伴ってコストを削減することができる。
【００１９】
さらに、レーザビームは、ＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザからなり、連続発振動作又は１００Ｈｚ以上の周波数で変調パルス動作させるとよい。
【００２０】
さらにまた、ミラーをタングステン材料又はモリブデン材料、若しくは、前記タングステン材料又はモリブデン材料が表面に被覆された部材とするとよい。
【００２１】
またさらに、ガスは、空気、窒素、アルゴン、酸素のいずれか一つとするとよい。すなわち、前記ガスは、レーザビームによって加工されるワークの材質によって空気、窒素、アルゴン、酸素のいずれか一つから選択するとよい。
【００２２】
また、溝を円筒内面の周方向に沿った幅方向の寸法が０．１〜０．４ｍｍの範囲内に形成すると共に、前記円筒内面の半径外方向への溝深さが０．２〜０．７ｍｍの範囲内となるように形成するとよい。このようにすることにより、前記円筒内面に一対の溝を、例えば、ワークとしてコネクティングロッドにおける大端孔に略一定深さで高精度に形成することができるため、従来のワークの内壁面に所定角度傾斜して照射されたレーザビームによって形成された溝と比較して、この一対の溝を起点としてコネクティングロッドを確実且つ簡便に分割することができる。そのため、ワークであるコネクティングロッドの加工工程における歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２４】
すなわち、ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームを集光した後に、前記レーザビームをミラーによって略直角に屈折させることにより前記円筒内面へと略垂直に照射し、前記円筒内面に沿った変位作用下に該円筒内面に同一の溝深さからなる溝を高精度に形成することができる。その際、円筒内面における溝近傍にガスを噴射してレーザビームによって加熱された際に生じる付着物を吹き飛ばして好適に除去することができる。
【００２５】
また、ワークの円筒内面の軸線と同軸に照射されたレーザビームをミラーによって二等分に分光した後、それぞれ直角に屈折させてワークにおける円筒内面へ略同時且つ略垂直に照射することにより、前記円筒内面に沿った変位作用下に該円筒内面に同一の溝深さからなる複数の溝を略同時に高精度に形成することができるため、一対の溝を加工するための加工工程を減少することができ、ワークの製造時間の短縮化を図ることができると共に、それに伴ってコストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係るレーザビームによる溝の加工方法に関し、それを実施する溝の加工装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１及び図２において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工装置（以下、単に加工装置１０という）を示す。
【００２８】
この加工装置１０は、産業用の多関節型のロボット（例えば、数値制御装置）のアームの端部に設けられるケーシング１１と、前記ケーシング１１の内部に設けられ、レーザビーム１２を照射するレーザ発振器１４と、前記レーザ発振器１４と同軸上に配設され、ケーシング１１の下端部に連結される筒状のヘッド１６と、前記ヘッド１６の上部に保持され、前記レーザ発振器１４から照射されたレーザビーム１２を下方に向かって集光するための集光レンズ１８と、前記ヘッド１６の内部に所定角度傾斜して配設され、前記レーザビーム１２の照射角度をワーク（例えば、車両用エンジンにおけるコネクティングロッド）２０の内周面（円筒内面）２２に対して略直交するように屈折させる反射鏡（ミラー）２４と、図示しないガス供給源からアシストガス２５が供給される第１及び第２ガス管路２６、２８とからなる。
【００２９】
レーザ発振器１４は、連続発振（ＣＷ）又はパルス発振してレーザビーム１２をヘッド１６の内部に向かって出力する。このレーザビーム１２は、連続発振又はパルス発振することができるＣＯ2レーザ又はパルス発振することができるＹＡＧレーザからなる。
【００３０】
また、レーザビーム１２を１００Ｈｚ以上の周波数からなる高周波変調パルスで発振させるようにしてもよい。
【００３１】
ヘッド１６は、下方に向かって徐々に縮径した断面略円錐状の筒状部材からなり、レーザ発振器１４の下方に所定間隔離間して同軸上に設けられている。ヘッド１６の上端部にはレーザ発振器１４側に開口した開口部を閉塞するように集光レンズ１８が装着され、ヘッド１６の下端部には前記ヘッド１６の軸線２９と略直交した底面部３０が形成され、ヘッド１６の下部を囲繞している。
【００３２】
また、ヘッド１６の側壁３２には、孔部３４を介してアシストガス２５が供給される第１ガス管路２６が略直交するように連結され、前記第１ガス管路２６とヘッド１６の内部とが連通している。すなわち、第１管路を介して図示しないガス供給源から供給されたアシストガス２５が、ヘッド１６の内部に形成される空間部３６へと導入される。
【００３３】
さらに、ヘッド１６の下部における側壁３２には、ヘッド１６の内部に配設された反射鏡２４によって９０°屈折したレーザビーム１２が外部へと照射される照射孔３８が形成されている。この照射孔３８は底面部３０の上面より側壁３２側に向かって略水平方向に開口し、前記照射孔３８の開口部は、この照射孔３８を通過するレーザビーム１２の直径より大きく形成されている。
【００３４】
一方、ヘッド１６は、前記ロボットにレーザ発振器１４と一体的に連結され、このロボットの動作によって、前記ロボットに一体的に連結された加工装置１０がＸＹＺの３軸を含む任意の位置に移動可能であって、且つ任意の向きに設定可能である。
【００３５】
略円盤状に形成される集光レンズ１８は、その上面側が凸状に形成されると共に、下面側が略平面状に形成された平凸レンズが使用され、ヘッド１６の上部に装着溝３９を介して装着されている。すなわち、前記凸状に形成された集光レンズ１８の上面からレーザビーム１２が内部を透過することにより前記レーザビーム１２を一点に集光することができる。なお、平凸レンズの代わりにその上面及び下面が共に凸状に形成された両凸レンズを採用するようにしてもよい。
【００３６】
反射鏡２４は略矩形状のプレート材からなり、ヘッド１６の内部における底面部３０と側壁３２との間に配設され、ヘッド１６の軸線２９に対して約４５°傾斜した状態で固定されている。また、反射鏡２４は、ヘッド１６の内部に照射されるレーザビーム１２の中心線が、反射鏡２４の上面における略中央位置に照射されるように設けられている。
【００３７】
この反射鏡２４は、タングステン材料又はモリブデン材料から形成してもよいし、前記タングステン及びモリブデンによって表面のみを被覆するように形成してもよい。
【００３８】
すなわち、ヘッド１６の内部に上方よりレーザビーム１２が反射鏡２４へと照射され、照射孔３８に対向するようにヘッド１６の軸線２９に対して約４５°傾斜して設けられた反射鏡２４によって前記レーザビーム１２の照射角度が９０°屈折し、前記照射孔３８より外部に設けられたワーク２０へと照射される。
【００３９】
第１ガス管路２６は、ヘッド１６の上部側の側壁３２に孔部３４を介して略直交するように接続され、その一端部側に接続される図示しないガス供給源から前記ヘッド１６の内部にアシストガス２５を供給している。そして、前記第１ガス管路２６を介してヘッド１６の内部に供給されたアシストガス２５は、照射孔３８を介してワーク２０の内周面２２へと供給されている。
【００４０】
また、第２ガス管路２８は、ヘッド１６から所定間隔離間して略平行に設けられ、その一端部側が図示しないガス供給源と接続されると共に、吐出口である他端部側がワーク２０に向かって縮径するテーパ状に形成されると共に、前記ワーク２０の上面と対向する位置に配設されている。詳細には、第２ガス管路２８の吐出口は、レーザビーム１２によって溝４０ａ、４０ｂが形成される内周面２２から所定間隔離間した上方となるように配設されている。
【００４１】
この第１ガス管路２６及び第２ガス管路２８に供給されるアシストガス２５は、空気、窒素、アルゴン、酸素のいずれかからなり、溝４０ａ、４０ｂの加工が行われるワーク２０の材質によって選択される。
【００４２】
本発明の第１の実施の形態に係る溝の加工装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図示しない載置台にワーク２０となるコネクティングロッドが載置され、一体的に製造されたコネクティングロッドを前記軸部とキャップ部とに分離する目的で、加工装置１０によって大端孔４２の内周面２２に一対の破断促進用の溝４０ａ、４０ｂを形成する場合について説明する。
【００４３】
先ず、前記載置台に載置された状態で固定されたワーク２０の上方に加工装置１０が待機した状態を初期位置とする。初期位置において前記ワーク２０の上方に待機した加工装置１０を、図示しないロボットの制御作用下にワーク２０の大端孔４２の中心と、加工装置１０におけるヘッド１６の軸芯とが一致する位置まで略水平方向（矢印Ａ方向）に移動させる。
【００４４】
次に、ワーク２０の大端孔４２の中心とヘッド１６の軸芯とが一致した位置まで加工装置１０を移動させた後、前記ロボットの制御作用下に加工装置１０を軸線方向に沿って下方（矢印Ｂ方向）に移動させる。なお、加工装置１０を移動させることにより、ケーシング１１の内部に囲繞されたレーザ発振器１４と、ヘッド１６及びヘッド１６の内部に設けられる反射鏡２４が一体的に下方（矢印Ｂ方向）へと変位する。
【００４５】
その際、図示しない電源よりレーザ発振器１４に電流を供給することにより、前記レーザ発振器１４が、連続発振又はパルス発振して該レーザ発振器１４よりヘッド１６に向かってレーザビーム１２が出射される。そして、レーザビーム１２が、レーザ発振器１４と同軸上に設けられたヘッド１６の空間部３６を通過して反射鏡２４の上面に照射され、前記反射鏡２４が約４５°傾斜して固定されているため、前記レーザビーム１２が前記反射鏡２４に照射された後にその照射角度がヘッド１６の軸線２９に対して９０°、すなわち略水平方向に屈折して、ヘッド１６の側壁３２に形成された照射孔３８より外部へと出射される。
【００４６】
次に、ヘッド１６の軸線２９に対して略直交する方向にレーザビーム１２が出射された状態で、加工装置１０をさらに軸線方向に沿って下方（矢印Ｂ方向）へと徐々に移動させることにより、加工装置１０のヘッド１６が大端孔４２の内部へと変位し、前記ヘッド１６の照射孔３８より出射されるレーザビーム１２がワーク２０における大端孔４２の内周面２２に対して略直交するように照射される。そして、前記レーザビーム１２による加熱作用下に大端孔４２の内周面２２に半径外方向に所定深さだけ窪んだ断面略Ｖ字状の溝４０ａが形成される（図３参照）。
【００４７】
そして、前記加工装置１０をさらに軸線方向に沿って下方（矢印Ｂ方向）へと移動させることにより、大端孔４２の内周面２２に沿って略一定深さの溝４０ａが一直線状に形成される。
【００４８】
その際、大端孔４２の内周面２２における溝４０ａの近傍にレーザビーム１２によって加熱されて溶融した付着物（ドロス）が発生するため、図示しないガス供給源から第１ガス管路２６を介して照射孔３８からワーク２０の内周面２２へとアシストガス２５を噴射すると共に、第２ガス管路２８よりワーク２０の内周面２２へとアシストガス２５を噴射することにより、ワーク２０に形成された溝４０ａの近傍に発生した付着物を吹き飛ばして好適に除去することができる。
【００４９】
一方、コネクティングロッドの大端孔４２に形成される破断促進用の溝４０ａ、４０ｂは、大端孔４２の内周面２２における対向する位置に一対となるように形成されるため、一方の溝４０ａと対向する位置に同様に加工装置１０によって他方の溝４０ｂを形成する。
【００５０】
その場合には、図示しないロボットの制御作用下に加工装置１０を前記位置から１８０°回転させ、大端孔４２の中心とヘッド１６の軸芯とを一致させた後に加工装置１０を下方（矢印Ｂ方向）へと移動させて大端孔４２の内部に挿入させることにより、レーザビーム１２によってワーク２０の内周面２２における一方の溝４０ａと対向する位置に他方の溝４０ｂを一直線状に形成している。その結果、一対の破断促進用の溝４０ａ、４０ｂが略一定深さで大端孔４２の内周面２２に形成される。
【００５１】
なお、その際にも同様に、他方の溝４０ｂの近傍に発生する付着物を、図示しないガス供給源から第１ガス管路２６を介して照射孔３８よりワーク２０の内周面２２へと噴射されるアシストガス２５と、第２ガス管路２８よりワーク２０の内周面２２へと噴射されるアシストガス２５とによって吹き飛ばして好適に除去することができる。
【００５２】
この大端孔４２の内周面２２に形成される一対の溝４０ａ、４０ｂの深さは、０．２〜０．７ｍｍの範囲内となるように設定されると共に、その溝４０ａ、４０ｂの幅方向の寸法は０．１〜０．４ｍｍの範囲内となるように設定される。また、溝深さの増減が５０％の範囲内となるように設定される。
【００５３】
すなわち、一対の溝４０ａ、４０ｂがワーク２０における大端孔４２の内周面２２に略一定深さで高精度に形成されているため、従来のワークの内壁面に所定角度傾斜して照射されたレーザビーム１によって形成された溝と比較して、前記溝４０ａ、４０ｂの溝深さを浅くしても、内周面２２に形成された一対の溝４０ａ、４０ｂを起点としてコネクティングロッドを確実且つ簡便に分割することができる。そのため、ワーク２０であるコネクティングロッドの加工工程における歩留まりを向上させることができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態では、レーザ発振器１４と同軸上に設けられたヘッド１６の内部に反射鏡２４を約４５°傾斜させて設け、前記レーザ発振器１４から出力されたレーザビーム１２の照射角度を反射鏡２４によって９０°屈折して略水平方向に照射可能とすることにより、溝４０ａ、４０ｂを加工するワーク２０の孔部の直径が小さな場合においても、前記レーザ発振器１４が設けられたケーシング１１及びヘッド１６の角度を傾斜させる必要がなく、前記ヘッド１６を孔部の内部に挿入して好適にワーク２０の内周面２２にレーザビーム１２を略直交するように照射して略同一の溝深さを有する溝４０ａ、４０ｂを高精度に形成することができる。
【００５５】
また、ワーク２０の内周面２２に対してレーザビーム１２を所定角度傾斜して直接照射することにより溝を形成する場合と比較して、反射鏡２４を設けることによりワーク２０の内周面２２に対してレーザビーム１２を略直交するように照射することができるため、レーザビーム１２によって形成される溝深さ及び溝形状等を高精度に制御することができる。
【００５６】
そのため、ワーク２０であるコネクティングロッドを前記溝４０ａ、４０ｂを介して分割する際、前記溝形状が略一定に形成されているためより小さな圧力で前記コネクティングロッドを分割することができ、大端孔４２に付与される圧力を省力化することができると共に、前記溝深さ等を常に安定して略一定とすることができるため、コネクティングロッドを分割する際に必要とされる溝深さを浅くすることが可能となる。
【００５７】
さらに、例えば、ワーク２０であるコネクティングロッドの大端孔４２の内周面２２に対して機械加工（例えば、ブローチ加工）によって溝を形成する場合と比較して、溝４０ａ、４０ｂの形状を断面略Ｖ字状の鋭角形状に形成することができるため、前記溝４０ａ、４０ｂを起点としてコネクティングロッドを破断分割させる際に容易に分割することが可能となり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００５８】
次に、第２の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工装置５０を図４及び図５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
この第２の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工装置５０（以下、単に加工装置５０という）では、断面略円錐状に形成されるヘッド５２の底面部３０に、該ヘッド５２の軸線２９に対して対称となるように所定角度傾斜した一対の鏡面５６ａ、５６ｂを有する反射鏡（ミラー）５８を設け、前記反射鏡５８によってレーザ発振器１４より出射されたレーザビーム１２を二等分となるように分光している。そして、前記分光されたレーザビーム６０ａ、６０ｂをそれぞれ前記ヘッド５２の側壁３２に形成された一対の照射孔６２ａ、６２ｂからワーク２０の内周面２２へと照射することにより、前記内周面２２に対して略同時に一対の溝６４ａ、６４ｂを加工している点で、第１の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工装置１０と相違している。
【００６０】
図４に示されるように、この加工装置５０におけるヘッド５２の底面部３０には、断面略三角形状の反射鏡５８が固定されている。この反射鏡５８は、その頂線６６がヘッド５２の軸線２９上となるように設けられると共に、前記頂線６６を中心として下方に向かって４５°ずつ傾斜した各鏡面５６ａ、５６ｂがそれぞれ軸線２９に対して４５°傾斜するように形成されている。
【００６１】
また、ヘッド５２の下部における側壁３２には、ヘッド５２の内部に配設された反射鏡５８によって照射角度が９０°屈折したレーザビーム６０ａ、６０ｂがそれぞれ外部へと照射される一対の照射孔６２ａ、６２ｂが形成されている。この照射孔６２ａ、６２ｂは底面部３０の上面より側壁３２側に向かって略水平方向に開口すると共に、一方の照射孔６２ａと他方の照射孔６２ｂとが、ヘッド５２の中心を通る一直線上に形成されている（図５参照）。すなわち、前記照射孔６２ａ、６２ｂは、反射鏡５８の鏡面５６ａ、５６ｂとそれぞれ対向する位置に形成されている。
【００６２】
さらに、ワーク２０の内周面２２へとアシストガス２５を噴射する第２ガス管路６８ａ、６８ｂが、ヘッド５２を中心として、その両側にそれぞれ所定間隔離間して略平行となるように設けられている。詳細には、レーザビーム６０ａ、６０ｂによって溝６４ａ、６４ｂが形成されるワーク２０の上方に位置するように配設されている。
【００６３】
すなわち、このような構成とすることにより、図示しない載置台にワーク２０となるコネクティングロッドが固定された状態で、前記コネクティングロッドの上方に待機した加工装置５０を、図示しないロボットの制御作用下にワーク２０の大端孔４２の中心と、加工装置５０におけるヘッド５２の軸芯とが一致する位置まで略水平方向（矢印Ａ方向）に移動させた後、前記ロボットの制御作用下に加工装置５０を軸線方向に沿って下方（矢印Ｂ方向）に移動させる。
【００６４】
そして、レーザ発振器１４より出射されたレーザビーム１２がヘッド５２の空間部３６を通過して反射鏡５８の一対の鏡面５６ａ、５６ｂ上にそれぞれ照射され、前記鏡面５６ａ、５６ｂがその頂線６６を中心としてそれぞれ対称形状となるように４５°傾斜して形成されているため、前記レーザビーム１２の照射角度がヘッド５２の軸線２９に対して９０°、すなわち水平方向に屈折されて、軸線２９に対してそれぞれ左右方向へと分光される。そして、分光された前記レーザビーム６０ａ、６０ｂが、それぞれヘッド５２の側壁３２に形成された照射孔６２ａ、６２ｂよりそれぞれ外部へと出射される。
【００６５】
その後、加工装置５０を軸線方向に沿って下方（矢印Ｂ方向）へと移動させることにより、加工装置５０のヘッド５２が大端孔４２の内部へと変位し、前記ヘッド５２の照射孔６２ａ、６２ｂより出射されるレーザビーム６０ａ、６０ｂがワーク２０における大端孔４２の内周面２２に対して略直交するように照射される。そして、前記レーザビーム６０ａ、６０ｂによる加熱作用下に大端孔４２の内周面２２に所定深さだけ窪んだ一対の溝６４ａ、６４ｂが大端孔４２の内周面２２に沿って一直線状に形成される。なお、一対の溝６４ａ、６４ｂは断面略Ｖ字状に形成されると共に、同一の溝深さからなる略同一形状に形成される。
【００６６】
その際、大端孔４２の内周面２２における溝６４ａ、６４ｂの近傍にレーザビーム６０ａ、６０ｂによって加熱されて溶融した付着物（ドロス）が発生するため、図示しないガス供給源より第１ガス管路２６を介して照射孔６２ａ、６２ｂからワーク２０の内周面２２へとアシストガス２５を噴射すると共に、一対の第２ガス管路６８ａ、６８ｂよりそれぞれワーク２０の内周面２２へとアシストガス２５を噴射することにより、ワーク２０に形成された溝６４ａ、６４ｂの近傍に発生した付着物を吹き飛ばして好適に除去することができる。
【００６７】
すなわち、ワーク２０であるコネクティングロッドにおける大端孔４２の内周面２２に対して略同時に、且つ略同一形状からなる一対の溝６４ａ、６４ｂを形成することができる。そのため、溝６４ａ、６４ｂを加工するための工程を減少させることにより製造時間の短縮化を図ることができると共に、それに伴ってコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工方法に用いられる加工装置の斜視図である。
【図２】図１の加工装置における縦断面図である。
【図３】図２の加工装置におけるヘッド、反射鏡の近傍を示す一部省略平面図である。
【図４】第２の実施の形態に係るレーザビームによる溝の加工方法に用いられる加工装置の縦断面図である。
【図５】図４の加工装置におけるヘッド、反射鏡の近傍を示す一部省略平面図である。
【図６】従来技術に係るレーザ加工方法に用いられる加工装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０、５０…加工装置                １１…ケーシング
１２、６０ａ、６０ｂ…レーザビーム  １４…レーザ発振器
１６、５２…ヘッド                  １８…集光レンズ
２０…ワーク                        ２４、５８…反射鏡
２６…第１ガス管路                  ２８、６８ａ、６８ｂ…第２ガス管路
３８、６２ａ、６２ｂ…照射孔        ４０ａ、４０ｂ、６４ａ、６４ｂ…溝
５６ａ、５６ｂ…鏡面
【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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【図６】
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