(57)【要約】【課題】  エキシマレーザにより機械部品に輪郭が可変の孔または形を加工する装置を提供する。【解決手段】  エキシマレーザ（１０）とレーザビームの集束装置（３０）との間に介在させた所定の形の開口部を備えたスクリーン（５０）を含む。このスクリーンは、レーザビーム（４０）に垂直な面を移動する。制御手段（６０、７０、８０）は、機械部品の孔の加工中に、レーザビームが送るパルス数に応じてリアルタイムでスクリーンの移動を自動的に制御する。【選択図】図２
2007061915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスとしてビームを送るエキシマレーザにより、機械部品に輪郭が可変の孔または形を加工する装置であって、エキシマレーザ（１０）とビームの集束装置（３０）との間に介在させた所定の形の開口部を備えるスクリーン（２０）を含み、該スクリーン（２０）が、レーザビーム（４０）に垂直な面を移動することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
レーザビームに垂直な面のスクリーンの移動を制御する手段を含み、このスクリーンの移動が、機械部品における孔の加工中にリアルタイムで行われることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
スクリーンは、開口部が可変のシャッタを含むダイヤフラムに代えられることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項４】
機械部品における孔の加工中にリアルタイムで、ダイヤフラムの開口部を自動的に制御する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の加工装置。
【請求項５】
ダイヤフラムの開口部の制御手段は、各シャッタで独立して作動することを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【請求項６】
ダイヤフラムの開口部の制御手段は、エキシマレーザ（１０）から送られるパルスのカウント装置（６０）を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の加工装置。
【請求項７】
ダイヤフラムの開口部の制御手段は、ダイヤフラムの開口部断面の機械的な調整手段（８０）と、エキシマレーザにより送られるパルス数に応じて、ダイヤフラムの開口部の機械的な調整手段を制御するための制御装置（７０）とを含むことを特徴とする請求項６に記載の加工装置。
【請求項８】
制御装置は、エキシマレーザから送られるパルス数に応じて回転速度が変動されるステッピングモータを含むことを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
【請求項９】
加工する機械部品に向けてパルスとしてレーザビームを送り、エキシマレーザにより機械部品に輪郭が可変の孔または形を加工する方法であって、前記レーザビームの所定の断面を選択するためにレーザビームの一部を遮蔽し、次いで加工中にリアルタイムでレーザビームの前記断面を変え、機械部品に設ける孔の輪郭に応じて所定の変化規則に従って自動的に断面を変えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザにより機械部品に輪郭が可変の孔または形を加工する方法および装置に関する。本発明は特に、航空学におけるタービンエンジンの羽および燃焼室の冷却孔の穿孔に適用される。
【背景技術】
【０００２】
輪郭が可変の孔を加工する場合、ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ、放電加工）技術と称される、放電加工による穿孔技術を使用することは周知である。この技術の主な欠点は、穿孔する穴に対して必要とされる形と同じ形の電極を使用しなければならないことにあり、こうした電極は、それ自体を加工しなければならない。しかも、この加工方法は非常に遅い。
【０００３】
またフランス特許第２６３７５２４号によれば、レーザビームと、円錐形の母線に沿ったビームの回転手段とを用いることにより、輪郭が可変の孔を穿孔することが同じく既知である。孔は漏斗型に形成されるが、円錐部分の寸法と、円錐部分の後段に配置される円筒部分の長さとは、工業的に制御が難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、既知の方法および装置の欠点を解消できる、輪郭が可変の孔または形の加工方法と加工装置とを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、本発明は、エキシマレーザを用いた加工方法および加工装置に関し、この加工は、機械部品に対してレーザビームを相対的に移動せずに行われる。エキシマレーザから送られるビームは、所望の寸法と形の断面を持つビームだけを通すように、所定の形の開口部を備えたダイヤフラムまたはスクリーンを、ビームの軌道の非集束部分に介在させることによって形成される。
【０００６】
本発明によれば、パルスとしてビームを送るエキシマレーザにより、機械部品に任意の断面の孔または形を加工する装置は、エキシマレーザとビームの集束装置との間に介在させた所定の形の開口部を備えるスクリーンを含み、スクリーンが、レーザビームに垂直な面を移動することを特徴とする。
【０００７】
本発明はまた、加工する機械部品に向けてパルスとしてレーザビームを送り、エキシマレーザにより機械部品に輪郭が可変の孔または形を加工する方法に関し、この方法は、前記レーザビームの所定の断面を選択するためにレーザビームの一部を遮蔽し、次いで加工中にリアルタイムでレーザビームの前記断面を変え、機械部品に設ける孔の輪郭に応じて断面の変化を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の特徴または長所は、添付図面に関して限定的ではなく例として挙げられた以下の説明により明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示した装置は、加工する機械部品２０に向けてパルスとして放射ビームを送るエキシマレーザ光線源１０と、加工部品にビームを集束するようにビーム４０の行程に取り付けられるレーザビーム集束装置３０と、光線源１０および集束装置３０の間に介在するスクリーンまたはダイヤフラム５０とを含む。スクリーンは、レーザビーム４０の軌道の非集束部分に配置される所定の形の開口部を備える。集束前にビームの軌道にスクリーンを介在させることによって、所望の寸法および形の断面を持つビームだけを通過させるように、ビームの一部を遮蔽してビームの非遮蔽部分を形成することができる。
【００１０】
図２に示された装置は、図１に関して説明した装置と同じ手段を含む。さらに、スクリーンの移動またはダイヤフラムの変形を制御する手段を含み、この手段は、それぞれ、加工中に、レーザビームの軸に垂直な面におけるスクリーンの位置およびダイヤフラムの開口部を変えることができる。制御手段は、エキシマレーザ１０から送られるパルスのカウント装置６０を含み、この装置は、エキシマレーザから送られるパルス数に応じて、スクリーンの移動またはダイヤフラムの開口部を機械的に調整する手段８０を制御するための制御装置７０に結合される。スクリーンの移動またはダイヤフラムの変形は、レーザから送られるパルスの時間または数に応じて、リアルタイムで行われるが、これは、機械部品の表面の幾つかのゾーンが、異なる持続時間のあいだレーザビームにより照射されることを意味する。その場合、こうしたゾーンでレーザビームにより加工される深さは、これらのゾーンの照射時間またはこれらのゾーンに当たるレーザパルス数に応じる。スクリーンの移動またはダイヤフラムの変形により、レーザビームと機械部品の相互作用の際に得られる焦点を変化させることで、輪郭が可変の孔または形が得られ、加工される深さが、機械部品の表面の各点でこうした相互作用の持続時間に依存するようにすることができる。
【００１１】
たとえば、所定の規則に従って、図３ａ、図３ｂに示したような、断面が単調に減少する孔を設けることができる。
【００１２】
スクリーンの位置を変えるには、たとえばレーザビームの軸に垂直な面で移動するキャリッジにスクリーンを取り付けることができる。キャリッジの制御は、たとえば、コンピュータによる所定のプログラムに従って、レーザから送られるパルス数に応じて回転が変動するステッピングモータにより、自動的に実施可能である。
【００１３】
スクリーンは、可変開口式のシャッタを備えたダイヤフラムに代えることもできる。この場合、スクリーンの移動制御手段は、各シャッタで独立して作用可能なダイヤフラムの変形の制御手段に代わる。ダイヤフラムの変形の制御手段は、レーザビームの断面、従って加工される形を変化させるように、ダイヤフラムの開閉を管理する役割を果たす制御装置を含む。
【００１４】
ビームの断面の変化は、所定の変化規則に従って自動的に行われる。ダイヤフラムの変形は、穿孔中にリアルタイムで行われる。ダイヤフラムを徐々に閉じると、輪郭が変わる孔が発生し、断面は穴の深さに従って小さくなり、たとえば孔を円錐形または漏斗型にすることができる。孔の断面は、ダイヤフラムの形に応じて、円形、正方形、多角形その他にすることができる。
【００１５】
図４ａ、図４ｂは、ダイヤフラムの複数のシャッタで独立する制御と共に得られるか、またはスクリーンの移動によって得られる孔の例を示している。
【００１６】
制御装置は、たとえばステッピングモータによって構成することができ、ステッピングモータの回転は、所定のプログラムに従ってレーザから送られるパルス数に応じて変動する。このプログラムは、コンピュータによって管理され、ダイヤフラムの制御レバーまたはリング（図示せず）を介して作動する。
【００１７】
このような加工装置はさらに、孔が円筒形である場合、所望の直径よりも小さい直径の円筒孔を得るようにダイヤフラムの開口部を適合させ、次いで孔が通じた場合、孔の所望の断面を得るべくレーザパルス数に応じてダイヤフラムを開けるようにすることにより、形成される孔のキャリブレーションを行うことができる。こうしたキャリブレーションによって、形成される孔の寸法精度を改善するとともに、孔の壁への加工による材料の付着をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による円筒形の孔または形を穿孔可能な装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による輪郭が可変の孔を穿孔可能な装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３ａ】ダイヤフラムの規則的な閉鎖により得られる、輪郭が可変の孔の一例を示す図である。
【図３ｂ】ダイヤフラムの規則的な閉鎖により得られる、輪郭が可変の孔の一例を示す図である。
【図４ａ】ダイヤフラムの複数のシャッタの独立制御またはスクリーンの中心の移動により得られる、輪郭が可変の孔の一例を示す図である。
【図４ｂ】ダイヤフラムの複数のシャッタの独立制御またはスクリーンの中心の移動により得られる、輪郭が可変の孔の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  エキシマレーザ光線源
２０  機械部品
３０  集束装置
４０  レーザビーム
５０  スクリーン
６０  カウント装置
７０  制御装置
８０  調整手段
【図１】
2007061915.tif 000003
【図２】
2007061915.tif 000004
【図３ａ】
2007061915.tif 000005
【図３ｂ】
2007061915.tif 000006
【図４ａ】
2007061915.tif 000007
【図４ｂ】
2007061915.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月12日(2006.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスとしてビームを送るエキシマレーザにより、機械部品に輪郭及び断面が可変の孔または形を加工する装置であって、エキシマレーザ（１０）とビームの集束装置（３０）との間に介在させた開口部が可変の複数のシャッタを備えるダイヤフラムと、機械部品における孔の加工中に各シャッタで自動的に且つ独立して作動するダイヤフラムの開口部の制御手段を含むことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
ダイヤフラムの開口部の制御手段は、エキシマレーザ（１０）から送られるパルスのカウント装置（６０）と、ダイヤフラムの開口部断面の機械的な調整手段（８０）と、エキシマレーザにより送られるパルス数に応じて、ダイヤフラムの開口部の機械的な調整手段を制御するための制御装置（７０）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
制御装置（７０）は、レ−ザパルスのカウント装置（６０）に接続されるステッピングモータを含むことを特徴とする請求項２に記載の加工装置。