JP2002301581A - レーザによる溝加工方法及びハニカム構造体成形用金型の製造方法 - Google Patents
レーザによる溝加工方法及びハニカム構造体成形用金型の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 幅狭で溝深さが深く，有底の溝をレーザを用
いて形成する方法，およびこれを利用してハニカム構造
体成形用金型を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 レーザを用いて被加工物７の表面に有底
の溝７０を形成する方法であって，被加工物７に照射す
るレーザ光１の照射位置を，溝形成位置に沿って相対的
に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動させる。このよう
に，レーザ光１の照射位置を高速移動させることによ
り，レーザ光１による溶融部の分離，冷却，除去が容易
となる。
いて形成する方法，およびこれを利用してハニカム構造
体成形用金型を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 レーザを用いて被加工物７の表面に有底
の溝７０を形成する方法であって，被加工物７に照射す
るレーザ光１の照射位置を，溝形成位置に沿って相対的
に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動させる。このよう
に，レーザ光１の照射位置を高速移動させることによ
り，レーザ光１による溶融部の分離，冷却，除去が容易
となる。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，金属などの表面に細い幅の底を
有する溝をレーザを使って形成する溝加工方法，および
この方法を利用したハニカム構造体成形用金型の製造方
法に関する。
有する溝をレーザを使って形成する溝加工方法，および
この方法を利用したハニカム構造体成形用金型の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，レーザを使った加工は，被加工物の
溶接や切断に利用されているが，底部のある，すなわち
有底の溝を加工することに利用された例はない。レーザ
を用いた切断方法では，被加工物にレーザ光を照射して
溶融させ，この溶融部をアシストガスまたは高圧水によ
り除去するものである。具体的には，まずレーザ光を一
ヶ所に集中して照射して貫通穴をあけ，次いでレーザ光
の照射位置を移動して再び貫通穴を形成する。この貫通
穴が連続的に形成されることによって被加工物が切断さ
れる。
溶接や切断に利用されているが，底部のある，すなわち
有底の溝を加工することに利用された例はない。レーザ
を用いた切断方法では，被加工物にレーザ光を照射して
溶融させ，この溶融部をアシストガスまたは高圧水によ
り除去するものである。具体的には，まずレーザ光を一
ヶ所に集中して照射して貫通穴をあけ，次いでレーザ光
の照射位置を移動して再び貫通穴を形成する。この貫通
穴が連続的に形成されることによって被加工物が切断さ
れる。
【０００３】この方法を溝形成に利用した場合，底をも
たない貫通した溝を設けることは可能であるが，有底の
溝を形成することはできなかった。また，高圧水を噴射
して溶融部を除去する方法では，被加工物の表面に水が
溜まり，レーザ光の進行経路が水によって変えられて精
度よく所望の位置に照射できないという問題もある。
たない貫通した溝を設けることは可能であるが，有底の
溝を形成することはできなかった。また，高圧水を噴射
して溶融部を除去する方法では，被加工物の表面に水が
溜まり，レーザ光の進行経路が水によって変えられて精
度よく所望の位置に照射できないという問題もある。
【０００４】一方，セラミック製のハニカム成形体を押
出成形するためのハニカム構造体成形用金型には，格子
状のスリット溝が設けられる。このスリット溝はその大
部分が有底の深底狭幅のものである。このスリット溝の
形成方法としては，研削加工や放電加工が利用されてい
たが，スリット溝幅の１００μｍ以下という狭幅化が進
むにつれ，物理的な砥石や電極を用いる上記研削加工や
放電加工の利用が難しくなってきた。
出成形するためのハニカム構造体成形用金型には，格子
状のスリット溝が設けられる。このスリット溝はその大
部分が有底の深底狭幅のものである。このスリット溝の
形成方法としては，研削加工や放電加工が利用されてい
たが，スリット溝幅の１００μｍ以下という狭幅化が進
むにつれ，物理的な砥石や電極を用いる上記研削加工や
放電加工の利用が難しくなってきた。
【０００５】
【解決しようとする課題】本発明はかかる従来の問題点
に鑑みてなされたもので，幅狭で溝深さが深く，有底の
溝をレーザを用いて形成する方法，およびこれを利用し
てハニカム構造体成形用金型を製造する方法を提供しよ
うとするものである。
に鑑みてなされたもので，幅狭で溝深さが深く，有底の
溝をレーザを用いて形成する方法，およびこれを利用し
てハニカム構造体成形用金型を製造する方法を提供しよ
うとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，レーザを用いて
被加工物の表面に有底の溝を形成する方法であって，上
記被加工物に照射するレーザ光の照射位置を，溝形成位
置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動さ
せることを特徴とするレーザによる溝加工方法にある。
被加工物の表面に有底の溝を形成する方法であって，上
記被加工物に照射するレーザ光の照射位置を，溝形成位
置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動さ
せることを特徴とするレーザによる溝加工方法にある。
【０００７】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の溝加工方法では，上記のごとくレーザ光の照射
位置の相対的移動速度を１５０ｍｍ／分以上という高速
にする。これにより，レーザ光を照射させて溶融した溶
融部を，例えば，溝に沿ってアシストガスで吹き飛ばす
ことにより，容易に分離，冷却，除去することができ
る。すなわち，貫通穴をあけることなく容易に溶融部を
分離，冷却，除去することができる。そのため，従来，
切断や溶接にしか利用されていなかったレーザ加工を有
底の溝加工に適用することができる。
本発明の溝加工方法では，上記のごとくレーザ光の照射
位置の相対的移動速度を１５０ｍｍ／分以上という高速
にする。これにより，レーザ光を照射させて溶融した溶
融部を，例えば，溝に沿ってアシストガスで吹き飛ばす
ことにより，容易に分離，冷却，除去することができ
る。すなわち，貫通穴をあけることなく容易に溶融部を
分離，冷却，除去することができる。そのため，従来，
切断や溶接にしか利用されていなかったレーザ加工を有
底の溝加工に適用することができる。
【０００８】次に，請求項２の発明のように，上記被加
工物に対して水を噴射して水柱を形成すると共に，該水
柱の中を通して上記レーザ光を上記被加工物に照射する
ことが好ましい。この場合には，レーザ光が上記水柱中
に閉じこめられた状態で被加工物に照射され，レーザ光
により溶融された溶融部がその周囲の水によって効率よ
く分離し，冷却除去される。それ故，より一層精度よく
有底の溝加工を行うことができる。
工物に対して水を噴射して水柱を形成すると共に，該水
柱の中を通して上記レーザ光を上記被加工物に照射する
ことが好ましい。この場合には，レーザ光が上記水柱中
に閉じこめられた状態で被加工物に照射され，レーザ光
により溶融された溶融部がその周囲の水によって効率よ
く分離し，冷却除去される。それ故，より一層精度よく
有底の溝加工を行うことができる。
【０００９】また，請求項３の発明のように，上記レー
ザ光の照射位置の移動は上記溝形成位置上を複数回通過
するように繰り返して行うことが好ましい。この場合に
は，１回のレーザ照射による加工量を少なく設定でき
る。そのため，レーザ照射によって溶融する溶融部が少
量である。それ故，その溶融部を，例えば，溝に沿って
アシストガスで吹き飛ばすことにより，上記溶融部を容
易に分離，冷却，除去することができる。したがって，
より一層精度よく有底の溝加工を行うことができる。
ザ光の照射位置の移動は上記溝形成位置上を複数回通過
するように繰り返して行うことが好ましい。この場合に
は，１回のレーザ照射による加工量を少なく設定でき
る。そのため，レーザ照射によって溶融する溶融部が少
量である。それ故，その溶融部を，例えば，溝に沿って
アシストガスで吹き飛ばすことにより，上記溶融部を容
易に分離，冷却，除去することができる。したがって，
より一層精度よく有底の溝加工を行うことができる。
【００１０】また，請求項４の発明のように，上記被加
工物は金属材料であってもよい。上記レーザによる溝加
工方法は，被加工物がセラミックス，その他の材料の場
合にも適用できるが，特に金属材料の場合に有効であ
る。すなわち，被加工物が金属材料の場合には，レーザ
光照射により部分が溶融した溶融部がそのままもとの位
置で固まって溝加工が難しくなり易い。しかし，上記の
ごとくレーザ照射位置の１５０ｍｍ／分以上の相対的な
高速移動を実施することによって，上述した優れた作用
効果が得られ，金属材料上での溝加工を可能とすること
ができる。
工物は金属材料であってもよい。上記レーザによる溝加
工方法は，被加工物がセラミックス，その他の材料の場
合にも適用できるが，特に金属材料の場合に有効であ
る。すなわち，被加工物が金属材料の場合には，レーザ
光照射により部分が溶融した溶融部がそのままもとの位
置で固まって溝加工が難しくなり易い。しかし，上記の
ごとくレーザ照射位置の１５０ｍｍ／分以上の相対的な
高速移動を実施することによって，上述した優れた作用
効果が得られ，金属材料上での溝加工を可能とすること
ができる。
【００１１】また，請求項５の発明のように，上記有底
の溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するものであ
っても良い。この場合には，上記の優れた作用を特に有
効に利用することができる。すなわち，本発明によれ
ば，上記被加工物に照射するレーザ光の照射位置を，溝
形成位置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で
移動させている。そのため，レーザ光を照射させて溶融
した溶融部を，例えば，溝に沿ってアシストガスで吹き
飛ばすことにより，容易に分離，冷却，除去することが
できる。それ故，溝幅に対して深い上記有底の溝の加工
をより一層精度よく行うことができる。したがって，本
発明によれば，溝幅の１０倍以上の溝深を有する有底の
溝を形成することができる。なお，本発明によれば，溝
幅の２０倍以上の溝深さを有する有底の溝であっても形
成できる。
の溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するものであ
っても良い。この場合には，上記の優れた作用を特に有
効に利用することができる。すなわち，本発明によれ
ば，上記被加工物に照射するレーザ光の照射位置を，溝
形成位置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で
移動させている。そのため，レーザ光を照射させて溶融
した溶融部を，例えば，溝に沿ってアシストガスで吹き
飛ばすことにより，容易に分離，冷却，除去することが
できる。それ故，溝幅に対して深い上記有底の溝の加工
をより一層精度よく行うことができる。したがって，本
発明によれば，溝幅の１０倍以上の溝深を有する有底の
溝を形成することができる。なお，本発明によれば，溝
幅の２０倍以上の溝深さを有する有底の溝であっても形
成できる。
【００１２】また，請求項６の発明のように，上記有底
の溝がＵ溝であっても良い。ここで，Ｕ溝とは，溝の断
面曲線の両方の溝側壁と溝底とにそれぞれ接する円Ｒを
想定した場合，上記溝側壁と溝底とを結ぶ断面曲線が上
記円Ｒの必ず外側を通るものと定義することができる。
この場合にも，上記の優れた作用を特に有効に利用する
ことができる。
の溝がＵ溝であっても良い。ここで，Ｕ溝とは，溝の断
面曲線の両方の溝側壁と溝底とにそれぞれ接する円Ｒを
想定した場合，上記溝側壁と溝底とを結ぶ断面曲線が上
記円Ｒの必ず外側を通るものと定義することができる。
この場合にも，上記の優れた作用を特に有効に利用する
ことができる。
【００１３】次に，請求項７の発明は，材料供給用の供
給穴と，該供給穴に連通して格子状に設けられ材料をハ
ニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し，かつ
各スリット溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有する
ハニカム構造体成形用金型を製造する方法において，金
型素材に対して上記スリット溝をレーザを用いて加工す
るに当たり，上記供給穴を設けた面と反対側の面に照射
するレーザ光の照射位置を，溝形成位置に沿って移動さ
せることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造
方法にある。
給穴と，該供給穴に連通して格子状に設けられ材料をハ
ニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し，かつ
各スリット溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有する
ハニカム構造体成形用金型を製造する方法において，金
型素材に対して上記スリット溝をレーザを用いて加工す
るに当たり，上記供給穴を設けた面と反対側の面に照射
するレーザ光の照射位置を，溝形成位置に沿って移動さ
せることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造
方法にある。
【００１４】本発明の製造方法では，上記スリット溝を
加工する際に，上記レーザ光を相対的に移動させる方法
をとる。これにより，上記のごとくその溝幅に対して深
いスリット溝を容易に製造することができる。
加工する際に，上記レーザ光を相対的に移動させる方法
をとる。これにより，上記のごとくその溝幅に対して深
いスリット溝を容易に製造することができる。
【００１５】すなわち，金型用素材にスリット溝を設け
る場合には，単にレーザ光を照射するだけでは，レーザ
光を受けて形成された溶融部がそのまま固まって溝の形
成が困難である。ここで，本発明の方法では，上記のご
とく，上記レーザ光を相対的に移動させる。これによ
り，例えば，溶融部を溝に沿ってアシストガスで分離し
冷却固化して除去することにより，溶融部を容易に分
離，冷却，除去することができる。したがって，溝幅が
狭く，深いスリット溝を，レーザを用いて容易に精度よ
く形成することができる。
る場合には，単にレーザ光を照射するだけでは，レーザ
光を受けて形成された溶融部がそのまま固まって溝の形
成が困難である。ここで，本発明の方法では，上記のご
とく，上記レーザ光を相対的に移動させる。これによ
り，例えば，溶融部を溝に沿ってアシストガスで分離し
冷却固化して除去することにより，溶融部を容易に分
離，冷却，除去することができる。したがって，溝幅が
狭く，深いスリット溝を，レーザを用いて容易に精度よ
く形成することができる。
【００１６】次に，請求項８の発明のように，レーザ光
の照射位置を相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動
させることが好ましい。この場合には，レーザ光を受け
て形成された溶融部を溝に沿って，例えば，アシストガ
スで分離し冷却固化して除去することにより，溶融部を
容易に分離，冷却，除去することができる。したがっ
て，上記のごとくその溝幅に対して深いスリット溝を，
より一層精度よく形成することができる。
の照射位置を相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で移動
させることが好ましい。この場合には，レーザ光を受け
て形成された溶融部を溝に沿って，例えば，アシストガ
スで分離し冷却固化して除去することにより，溶融部を
容易に分離，冷却，除去することができる。したがっ
て，上記のごとくその溝幅に対して深いスリット溝を，
より一層精度よく形成することができる。
【００１７】また，請求項９の発明のように，上記金型
素材に対して水を噴射して水柱を形成すると共に，該水
柱の中を通して上記レーザ光を上記金型素材に照射する
ことが好ましい。この場合には，レーザ光が上記水柱中
に閉じこめられた状態で金型素材に照射され，レーザ光
により溶融された溶融部がその周囲の水によって効率よ
く分離し，冷却除去される。それ故，より一層精度よく
スリット溝の加工を行うことができる。
素材に対して水を噴射して水柱を形成すると共に，該水
柱の中を通して上記レーザ光を上記金型素材に照射する
ことが好ましい。この場合には，レーザ光が上記水柱中
に閉じこめられた状態で金型素材に照射され，レーザ光
により溶融された溶融部がその周囲の水によって効率よ
く分離し，冷却除去される。それ故，より一層精度よく
スリット溝の加工を行うことができる。
【００１８】また，請求項１０の発明のように，上記レ
ーザ光の照射位置の移動は上記溝形成位置上を複数回通
過するように繰り返して行うことが好ましい。この場合
には，１回のレーザ照射による加工量を少なく設定でき
る。そのため，レーザ照射によって溶融する溶融部が少
量である。それ故，その溶融部を，例えば，溝に沿って
アシストガスで吹き飛ばすことにより，上記溶融部を容
易に分離，冷却，除去することができる。したがって，
上記のごとくその溝幅に対して深いスリット溝を，より
一層精度よく形成することができる。
ーザ光の照射位置の移動は上記溝形成位置上を複数回通
過するように繰り返して行うことが好ましい。この場合
には，１回のレーザ照射による加工量を少なく設定でき
る。そのため，レーザ照射によって溶融する溶融部が少
量である。それ故，その溶融部を，例えば，溝に沿って
アシストガスで吹き飛ばすことにより，上記溶融部を容
易に分離，冷却，除去することができる。したがって，
上記のごとくその溝幅に対して深いスリット溝を，より
一層精度よく形成することができる。
【００１９】また，請求項１１の発明のように，上記ス
リット溝は丸形状，三角形状，四角形状または六角形状
を連ねた格子形状とすることができる。いずれの形状の
場合でも，上記の優れた作用を特に有効に利用すること
ができる。そして，コストの高い放電加工を避けて，こ
のレーザを用いたスリット溝の加工を実用化することに
よって，スリット溝加工工程を大幅に合理化することが
できる。
リット溝は丸形状，三角形状，四角形状または六角形状
を連ねた格子形状とすることができる。いずれの形状の
場合でも，上記の優れた作用を特に有効に利用すること
ができる。そして，コストの高い放電加工を避けて，こ
のレーザを用いたスリット溝の加工を実用化することに
よって，スリット溝加工工程を大幅に合理化することが
できる。
【００２０】また，請求項１２の発明のように，上記ハ
ニカム構造体成形用金型の材料が超硬又は合金工具鋼で
あることが好ましい。上記レーザによる溝加工方法は，
被加工物がセラミックス，その他の材料の場合にも適用
できるが，特に，上記超硬，又は合金工具鋼（例えばＳ
ＫＤ６１など），あるいはその他の鉄鋼材料の場合に有
効である。すなわち，被加工物が上記材料の場合には，
レーザ光照射により部分が溶融した溶融部がそのままも
との位置で固まって溝加工が難しくなり易い。しかし，
上記のごとくレーザ照射位置が相対的に移動することに
よって，上述した優れた作用効果が得られ，金属材料上
での溝加工を可能とすることができる。なお，上記超硬
とは，バインダーとしてコバルト粉を含有するタングス
テンカーバイト粉をプレスなどで固めた後，焼結した粉
末冶金合金をいう。
ニカム構造体成形用金型の材料が超硬又は合金工具鋼で
あることが好ましい。上記レーザによる溝加工方法は，
被加工物がセラミックス，その他の材料の場合にも適用
できるが，特に，上記超硬，又は合金工具鋼（例えばＳ
ＫＤ６１など），あるいはその他の鉄鋼材料の場合に有
効である。すなわち，被加工物が上記材料の場合には，
レーザ光照射により部分が溶融した溶融部がそのままも
との位置で固まって溝加工が難しくなり易い。しかし，
上記のごとくレーザ照射位置が相対的に移動することに
よって，上述した優れた作用効果が得られ，金属材料上
での溝加工を可能とすることができる。なお，上記超硬
とは，バインダーとしてコバルト粉を含有するタングス
テンカーバイト粉をプレスなどで固めた後，焼結した粉
末冶金合金をいう。
【００２１】また，請求項１３の発明のように，上記ス
リット溝の幅が４０〜１５０μｍであって，深さが２．
０〜３．５ｍｍであることが好ましい。このような幅狭
深溝の場合には，上記の優れた作用を特に有効に利用す
ることができる。
リット溝の幅が４０〜１５０μｍであって，深さが２．
０〜３．５ｍｍであることが好ましい。このような幅狭
深溝の場合には，上記の優れた作用を特に有効に利用す
ることができる。
【００２２】また，請求項１４の発明のように，上記ス
リット溝の深さの誤差を０．３ｍｍ以下とすることもで
きる。この場合には，上記の優れた作用を特に有効に利
用することができる。すなわち，本発明による方法で
は，上記スリット溝を加工する際に，上記レーザ光を相
対的に移動させる方法をとる。これにより，溶融部を溝
に沿ってアシストガスで分離し冷却固化して除去するこ
とにより，溶融部を容易に分離，冷却，除去することが
できる。したがって，上記移動速度の最適化を図ること
によって，深さ誤差が０．３ｍｍ以下の上記有底の溝を
形成することもできる。
リット溝の深さの誤差を０．３ｍｍ以下とすることもで
きる。この場合には，上記の優れた作用を特に有効に利
用することができる。すなわち，本発明による方法で
は，上記スリット溝を加工する際に，上記レーザ光を相
対的に移動させる方法をとる。これにより，溶融部を溝
に沿ってアシストガスで分離し冷却固化して除去するこ
とにより，溶融部を容易に分離，冷却，除去することが
できる。したがって，上記移動速度の最適化を図ること
によって，深さ誤差が０．３ｍｍ以下の上記有底の溝を
形成することもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるレーザによる溝加工方法に
つき，図１を用いて説明する。本例では，レーザを用い
て被加工物７の表面に有底の溝７０を形成する。その
際，被加工物７に照射するレーザ光１の照射位置を，溝
形成位置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で
移動させる。
つき，図１を用いて説明する。本例では，レーザを用い
て被加工物７の表面に有底の溝７０を形成する。その
際，被加工物７に照射するレーザ光１の照射位置を，溝
形成位置に沿って相対的に１５０ｍｍ／分以上の高速で
移動させる。
【００２４】以下，これを詳説する。本例では，図１に
示すレーザ加工装置２を用いる。このレーザ加工装置２
は，レーザ光を発生させるレーザ発生部２１と発生した
レーザ光を所望の径に絞るレーザヘッド２２と，これら
の間を結びレーザ光を導く光ファイバー部２３と，レー
ザ光１の周囲に噴射するアシストガスをレーザヘッド２
２に供給するアシストガス供給部２５を有する。また，
被加工物７を保持すると共に平面上で移動可能なベッド
２６を有する。このベッドにはベッド駆動部が内蔵され
ており，このベッド駆動部，アシストガス供給部２５，
およびレーザ発生部２１はこれらを操作するための操作
盤２９に接続されている。
示すレーザ加工装置２を用いる。このレーザ加工装置２
は，レーザ光を発生させるレーザ発生部２１と発生した
レーザ光を所望の径に絞るレーザヘッド２２と，これら
の間を結びレーザ光を導く光ファイバー部２３と，レー
ザ光１の周囲に噴射するアシストガスをレーザヘッド２
２に供給するアシストガス供給部２５を有する。また，
被加工物７を保持すると共に平面上で移動可能なベッド
２６を有する。このベッドにはベッド駆動部が内蔵され
ており，このベッド駆動部，アシストガス供給部２５，
およびレーザ発生部２１はこれらを操作するための操作
盤２９に接続されている。
【００２５】被加工物７は，同図に示すごとく，厚さ１
５ｍｍ，幅×長さが２００×２００ｍｍの四角形の金属
板であり，材質はＳＫＤ６１よりなる。もちろん，これ
と異なるサイズ，材質の被加工物を用いることも可能で
ある。この被加工物７に対して，本例では，幅０．１ｍ
ｍ，深さ２．０ｍｍの有底溝を形成する。
５ｍｍ，幅×長さが２００×２００ｍｍの四角形の金属
板であり，材質はＳＫＤ６１よりなる。もちろん，これ
と異なるサイズ，材質の被加工物を用いることも可能で
ある。この被加工物７に対して，本例では，幅０．１ｍ
ｍ，深さ２．０ｍｍの有底溝を形成する。
【００２６】具体的には，図示しない支持装置に上記被
加工物７を平面方向に移動可能に保持する。そして，図
１の矢印Ａの方向に被加工物７を移動させながら，レー
ザ加工装置２からレーザ光１およびアシストガス１５を
発射する。このとき，被加工物７の移動速度は，１５０
ｍｍ／分以上の２４０ｍｍ／分とした。なお，上記レー
ザ加工装置２は従来の切断加工に用いることもできる
が，その場合には１００ｍｍ／分の移動速度が最高であ
る。本例ではこの速度を大きく上回る高速でレーザ光１
の照射位置を相対的に移動させた。
加工物７を平面方向に移動可能に保持する。そして，図
１の矢印Ａの方向に被加工物７を移動させながら，レー
ザ加工装置２からレーザ光１およびアシストガス１５を
発射する。このとき，被加工物７の移動速度は，１５０
ｍｍ／分以上の２４０ｍｍ／分とした。なお，上記レー
ザ加工装置２は従来の切断加工に用いることもできる
が，その場合には１００ｍｍ／分の移動速度が最高であ
る。本例ではこの速度を大きく上回る高速でレーザ光１
の照射位置を相対的に移動させた。
【００２７】これにより，上記レーザ光１を照射した部
分が順次溶融された後，この溶融部が分離，冷却，除去
される。そして，この結果，１回のレーザ光１の照射に
よって，深さが非常に浅い有底溝７０が形成される。そ
して，本例では，レーザ光１の照射位置の移動は，溝形
成位置上を１５０回通過するように繰り返して行った。
これにより，上記のごとく幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍ
ｍのサイズを有する幅狭深底の有底溝７０が精度よく得
られた。
分が順次溶融された後，この溶融部が分離，冷却，除去
される。そして，この結果，１回のレーザ光１の照射に
よって，深さが非常に浅い有底溝７０が形成される。そ
して，本例では，レーザ光１の照射位置の移動は，溝形
成位置上を１５０回通過するように繰り返して行った。
これにより，上記のごとく幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍ
ｍのサイズを有する幅狭深底の有底溝７０が精度よく得
られた。
【００２８】実施形態例２ 本例は，実施形態例１のレーザ加工装置２に代えて，図
２に示すごとく，水柱３５を噴射できるレーザ加工装置
３を用いた。このレーザ加工装置３は，同図に示すごと
く，レーザ光を発生させるレーザ発生部３１と発生した
レーザ光を所望の径に絞るレーザヘッド３２と，これら
の間を結びレーザ光を導く光ファイバー部３３と，レー
ザ光１の周囲において噴射する水柱１８用の高圧水をレ
ーザヘッド３２部分に供給する高圧水供給部３５と，高
圧水を水柱１８として噴射するノズル３６とを有する。
また，実施形態例１の場合と同様に，被加工物７を保持
すると共に平面上で移動可能なベッド２６を有する。こ
のベッドに内蔵されたベッド駆動部，高圧水供給部３
５，およびレーザ発生部３１はこれらを操作するための
操作盤３９に接続されている。
２に示すごとく，水柱３５を噴射できるレーザ加工装置
３を用いた。このレーザ加工装置３は，同図に示すごと
く，レーザ光を発生させるレーザ発生部３１と発生した
レーザ光を所望の径に絞るレーザヘッド３２と，これら
の間を結びレーザ光を導く光ファイバー部３３と，レー
ザ光１の周囲において噴射する水柱１８用の高圧水をレ
ーザヘッド３２部分に供給する高圧水供給部３５と，高
圧水を水柱１８として噴射するノズル３６とを有する。
また，実施形態例１の場合と同様に，被加工物７を保持
すると共に平面上で移動可能なベッド２６を有する。こ
のベッドに内蔵されたベッド駆動部，高圧水供給部３
５，およびレーザ発生部３１はこれらを操作するための
操作盤３９に接続されている。
【００２９】そして，このレーザ加工装置３を用い，被
加工物７に対して水を噴射して水柱１８を形成すると共
に，水柱１８の中を通して上記レーザ光１を被加工物７
に照射した。そしてまた，レーザ光１の照射位置は，実
施形態例１と同様に２４０ｍｍ／分の高速で相対移動さ
せた。また，レーザ光１の照射回数も実施形態例１と同
様に１５０回とした。
加工物７に対して水を噴射して水柱１８を形成すると共
に，水柱１８の中を通して上記レーザ光１を被加工物７
に照射した。そしてまた，レーザ光１の照射位置は，実
施形態例１と同様に２４０ｍｍ／分の高速で相対移動さ
せた。また，レーザ光１の照射回数も実施形態例１と同
様に１５０回とした。
【００３０】この場合には，レーザ光１が上記水柱１８
中に閉じこめられた状態で被加工物７に照射され，レー
ザ光１により溶融された溶融部がその周囲の水によって
効率よく分離し，冷却除去される。それ故，より一層精
度よく有底の溝加工を行うことができる。この結果，本
例でも，幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍｍのサイズを有す
る幅狭深底の有底溝７０が精度よく得られた。
中に閉じこめられた状態で被加工物７に照射され，レー
ザ光１により溶融された溶融部がその周囲の水によって
効率よく分離し，冷却除去される。それ故，より一層精
度よく有底の溝加工を行うことができる。この結果，本
例でも，幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍｍのサイズを有す
る幅狭深底の有底溝７０が精度よく得られた。
【００３１】実施形態例３ 本例は，実施形態例２のレーザによる溝加工方法を利用
して，ハニカム構造体成形用金型を製造した。本例で製
造するハニカム構造体成形用金型８は，図３，図４に示
すごとく，材料供給用の供給穴８１と，該供給穴８１に
連通して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形す
るためのスリット溝８２とを有し，かつ各スリット溝８
２がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するものであ
る。また，本例のスリット溝８２は，周囲よりも突出し
た溝形成部８２０に対して四角形格子状に設ける。
して，ハニカム構造体成形用金型を製造した。本例で製
造するハニカム構造体成形用金型８は，図３，図４に示
すごとく，材料供給用の供給穴８１と，該供給穴８１に
連通して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形す
るためのスリット溝８２とを有し，かつ各スリット溝８
２がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するものであ
る。また，本例のスリット溝８２は，周囲よりも突出し
た溝形成部８２０に対して四角形格子状に設ける。
【００３２】このような形状のハニカム構造体成形用金
型８を製造するに当たっては，まず，突出した上記溝形
成部８２０を有する金型素材を準備する。そして，その
裏面，すなわち溝形成部８２０と反対側の面に，ドリル
を用いて上記供給穴８１（図４）を設ける。次いで，上
記溝形成部８２０に実施形態例２と同様の方法によりス
リット溝８２を設ける。
型８を製造するに当たっては，まず，突出した上記溝形
成部８２０を有する金型素材を準備する。そして，その
裏面，すなわち溝形成部８２０と反対側の面に，ドリル
を用いて上記供給穴８１（図４）を設ける。次いで，上
記溝形成部８２０に実施形態例２と同様の方法によりス
リット溝８２を設ける。
【００３３】すなわち，図２のレーザ加工装置３のベッ
ド３６に金型素材８０をセットし，上記レーザ光１の照
射位置の移動を，縦横の格子状に繰り返し行った。この
ときの照射位置の相対移動速度は２４０ｍｍ／分，繰り
返し回数は１５０とし，実施形態例２と同様とした。こ
れにより，幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍｍのサイズのス
リット溝８２を有するハニカム構造体成形用金型８が精
度よく得られた。
ド３６に金型素材８０をセットし，上記レーザ光１の照
射位置の移動を，縦横の格子状に繰り返し行った。この
ときの照射位置の相対移動速度は２４０ｍｍ／分，繰り
返し回数は１５０とし，実施形態例２と同様とした。こ
れにより，幅０．１ｍｍ，深さ２．０ｍｍのサイズのス
リット溝８２を有するハニカム構造体成形用金型８が精
度よく得られた。
【００３４】実施形態例４ 本例は，図５に示すごとく，実施形態例３におけるハニ
カム構造体成形用金型８のスリット溝８２の格子形状を
六角形に変更した例である。本例では，実施形態例３と
レーザ光１の照射位置の移動経路を変更した以外は同様
の条件でハニカム構造体成形用金型８を製造した。この
場合には，特に，従来放電加工でしか成形できなかった
六角格子状のスリット溝８２を，上記レーザによる溝加
工方法によって効率よく，かつ精度よく行うことがで
き，スリット溝形成工程を大幅に合理化することができ
る。それ故，ハニカム構造体成形用金型の製造コストの
低減及び製造期間の短縮を図ることができる。
カム構造体成形用金型８のスリット溝８２の格子形状を
六角形に変更した例である。本例では，実施形態例３と
レーザ光１の照射位置の移動経路を変更した以外は同様
の条件でハニカム構造体成形用金型８を製造した。この
場合には，特に，従来放電加工でしか成形できなかった
六角格子状のスリット溝８２を，上記レーザによる溝加
工方法によって効率よく，かつ精度よく行うことがで
き，スリット溝形成工程を大幅に合理化することができ
る。それ故，ハニカム構造体成形用金型の製造コストの
低減及び製造期間の短縮を図ることができる。
【００３５】実施形態例５ 本例は，以下のレーザ加工条件によって，実施形態例３
における上記ハニカム構造体成形用金型８のスリット溝
８２を形成した例である。本例では，実施形態例３にお
けるレーザ加工装置３において，周波数４００Ｈｚ，パ
ルス１２０μｍｓｅｃ，電圧７００Ｖ，水圧１００ｂａ
ｒ，ＳＴＥＰ１０μｍ，移動速度２４０ｍｍ／ｍｉｎ，
スキャン回数８０〜１３０回の加工条件で，上記スリッ
ト溝８２を形成した。その結果，上記ハニカム構造体成
形用金型８において，幅が４０〜１５０μｍであって，
深さが２．０〜３．５ｍｍである上記スリット溝８２を
形成することができた。
における上記ハニカム構造体成形用金型８のスリット溝
８２を形成した例である。本例では，実施形態例３にお
けるレーザ加工装置３において，周波数４００Ｈｚ，パ
ルス１２０μｍｓｅｃ，電圧７００Ｖ，水圧１００ｂａ
ｒ，ＳＴＥＰ１０μｍ，移動速度２４０ｍｍ／ｍｉｎ，
スキャン回数８０〜１３０回の加工条件で，上記スリッ
ト溝８２を形成した。その結果，上記ハニカム構造体成
形用金型８において，幅が４０〜１５０μｍであって，
深さが２．０〜３．５ｍｍである上記スリット溝８２を
形成することができた。
【００３６】実施形態例６ 本例では，実施形態例２におけるレーザ加工装置３を用
いて，上記レーザ光１の照射位置の移動速度と，上記有
底の溝７０の溝深さ及び溝幅との関係を求める実験を行
った。なお，レーザ加工条件は，上記レーザ光１の照射
位置の移動速度を除いて，実施形態例５と同様である。
その結果を図６に示す。同図において，横軸は，上記レ
ーザ光１の照射位置の移動速度を示し，縦軸は，上記有
底の溝７０の溝深さ及び溝幅を示す。
いて，上記レーザ光１の照射位置の移動速度と，上記有
底の溝７０の溝深さ及び溝幅との関係を求める実験を行
った。なお，レーザ加工条件は，上記レーザ光１の照射
位置の移動速度を除いて，実施形態例５と同様である。
その結果を図６に示す。同図において，横軸は，上記レ
ーザ光１の照射位置の移動速度を示し，縦軸は，上記有
底の溝７０の溝深さ及び溝幅を示す。
【００３７】なお，同図より知られるごとく，上記レー
ザ光１の照射位置の移動速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎ以上
とすることにより，１スキャンあたりの加工時間の短縮
効果が得られるのに加えて，同じスキャン回数であって
も上記有底の溝７０をより深く形成できるという効果が
得られる。その結果，上記レーザ光１を照射して上記有
底の溝７０を形成するに当たっては，上記レーザ光１の
照射位置の移動速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎ以上とするこ
とにより，大幅な能率向上を図ることができる。
ザ光１の照射位置の移動速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎ以上
とすることにより，１スキャンあたりの加工時間の短縮
効果が得られるのに加えて，同じスキャン回数であって
も上記有底の溝７０をより深く形成できるという効果が
得られる。その結果，上記レーザ光１を照射して上記有
底の溝７０を形成するに当たっては，上記レーザ光１の
照射位置の移動速度を１５０ｍｍ／ｍｉｎ以上とするこ
とにより，大幅な能率向上を図ることができる。
【図１】実施形態例１におけるレーザ加工装置の構成を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】実施形態例２におけるレーザ加工装置の構成を
示す説明図。
示す説明図。
【図３】実施形態例３におけるハニカム構造体成形用金
型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
【図４】実施形態例３におけるハニカム構造体成形用金
型の断面を，図３のＡ−Ａ線矢視から見た説明図。
型の断面を，図３のＡ−Ａ線矢視から見た説明図。
【図５】実施形態例３におけるハニカム構造体成形用金
型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
【図６】実施形態例６におけるレーザ光の照射位置の移
動速度と，形成される有底の溝の溝深さ及び溝幅との関
係。
動速度と，形成される有底の溝の溝深さ及び溝幅との関
係。
【符号の説明】 １．．．レーザ光， ２，３．．．レーザ加工装置， ７．．．被加工物， ７０．．．溝， ８．．．ハニカム構造体成形用金型， ８１．．．供給穴， ８２．．．スリット溝， ８２０．．．溝形成部，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:02 Ｂ２３Ｋ 101:02 103:04 103:04 Ｆターム(参考） 4E068 CE02 CE04 CH08 CJ07 DA00 DB00 DB01 4G054 AA05 AB09 BD19
Claims (14)
- 【請求項１】 レーザを用いて被加工物の表面に有底の
溝を形成する方法であって，上記被加工物に照射するレ
ーザ光の照射位置を，溝形成位置に沿って相対的に１５
０ｍｍ／分以上の高速で移動させることを特徴とするレ
ーザによる溝加工方法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記被加工物に対し
て水を噴射して水柱を形成すると共に，該水柱の中を通
して上記レーザ光を上記被加工物に照射することを特徴
とするレーザによる溝加工方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記レーザ光
の照射位置の移動は上記溝形成位置上を複数回通過する
ように繰り返して行うことを特徴とするレーザによる溝
加工方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
上記被加工物は金属材料よりなることを特徴とするレー
ザによる溝加工方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
上記有底の溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有する
ことを特徴とするレーザによる溝加工方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
上記有底の溝がＵ溝であることを特徴とするレーザによ
る溝加工方法。 - 【請求項７】 材料供給用の供給穴と，該供給穴に連通
して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形するた
めのスリット溝とを有し，かつ各スリット溝がその溝幅
の１０倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金
型を製造する方法において，金型素材に対して上記スリ
ット溝をレーザを用いて加工するに当たり，上記供給穴
を設けた面と反対側の面に照射するレーザ光の照射位置
を，溝形成位置に沿って移動させることを特徴とするハ
ニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７において，上記レーザ光の照射
位置を，溝形成位置に沿って移動させるにあたってはレ
ーザ光の照射位置を，上記溝形成位置に沿って相対的に
１５０ｍｍ／分以上の高速で移動させることを特徴とす
るハニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項９】 請求項７又は８において，上記金型素材
に対して水を噴射して水柱を形成すると共に，該水柱の
中を通して上記レーザ光を上記金型素材に照射すること
を特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれか１項におい
て，上記レーザ光の照射位置の移動は上記溝形成位置上
を複数回通過するように繰り返して行うことを特徴とす
るハニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項７〜１０のいずれか１項におい
て，上記スリット溝は丸形状，三角形状，四角形状また
は六角形状を連ねた格子形状であることを特徴とするハ
ニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項７〜１１のいずれか１項におい
て，上記ハニカム構造体成形用金型の材料は，超硬又は
合金工具鋼であることを特徴とするハニカム構造体成形
用金型の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項７〜１２のいずれか１項におい
て，上記スリット溝の幅が４０〜１５０μｍであって，
深さが２．０〜３．５ｍｍであることを特徴とするハニ
カム構造体成形用金型の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項７〜１３のいずれか１項におい
て，上記スリット溝の深さの誤差が０．３ｍｍ以下であ
ることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358313A JP3925168B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-11-22 | レーザによる溝加工方法及びハニカム構造体成形用金型の製造方法 |
| US10/059,245 US6765174B2 (en) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | Method for machining grooves by a laser and honeycomb structure forming die and method for producing the same die |
| DE10204428A DE10204428B4 (de) | 2001-02-05 | 2002-02-04 | Laser-Vertiefungsabtragunsverfahren sowie Verfahren zum Herstellen eines Wabenstrukturformwerkzeugs |
| BE2002/0066A BE1016830A5 (fr) | 2001-02-05 | 2002-02-05 | Procede de faconnage de rainures au moyen d'un laser, filiere pour la production de structures en nid d'abeille et procede de production de cette filiere. |
| US10/857,943 US7164098B2 (en) | 2001-02-05 | 2004-06-02 | Method for machining grooves by a laser and honeycomb structure forming die and method for producing the same die |
| BE2007/0286A BE1017633A5 (fr) | 2001-02-05 | 2007-06-08 | Procede de production de filiere de formage de structure en nid d'abeille et filiere ainsi obtenue. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028492 | 2001-02-05 | ||
| JP2001-28492 | 2001-02-05 | ||
| JP2001358313A JP3925168B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-11-22 | レーザによる溝加工方法及びハニカム構造体成形用金型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002301581A true JP2002301581A (ja) | 2002-10-15 |
| JP3925168B2 JP3925168B2 (ja) | 2007-06-06 |
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ID=26608934
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001358313A Expired - Fee Related JP3925168B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-11-22 | レーザによる溝加工方法及びハニカム構造体成形用金型の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3925168B2 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006088556A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Hitachi Metals Ltd | セラミックハニカム構造体成形用金型 |
| WO2007069519A1 (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-21 | Scivax Corporation | 微細構造物およびその製造方法 |
| JP2008110535A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Denso Corp | ハニカム構造体成形用金型及びその製造方法、並びにハニカム構造体の製造方法 |
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| WO1994029069A1 (fr) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Seiko Epson Corporation | Appareil et procede d'usinage au laser, et panneau a cristaux liquides |
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| JPH11156579A (ja) * | 1996-11-15 | 1999-06-15 | Amada Co Ltd | レーザー切断方法、レーザーピアス方法、レーザー溶接方法、およびレーザー加飾方法並びに前記各方法に使用するレーザー加工ヘッド |
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| JP2000326318A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-11-28 | Denso Corp | ハニカム構造体成形用金型及びその製造方法 |
| JP2000334590A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-12-05 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ加工装置の加工ヘッド |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001358313A patent/JP3925168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO1994029069A1 (fr) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Seiko Epson Corporation | Appareil et procede d'usinage au laser, et panneau a cristaux liquides |
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| JP2008110535A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Denso Corp | ハニカム構造体成形用金型及びその製造方法、並びにハニカム構造体の製造方法 |
| US7807943B2 (en) | 2007-02-08 | 2010-10-05 | Denso Corporation | Method of producing molding die for use in producing a ceramic honeycomb structure body |
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| JP3925168B2 (ja) | 2007-06-06 |
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