JPH03133588A - レーザビーム発生装置を用いた高精度貫通孔作製方法及び装置 - Google Patents

レーザビーム発生装置を用いた高精度貫通孔作製方法及び装置

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JPH03133588A
JPH03133588A JP2276585A JP27658590A JPH03133588A JP H03133588 A JPH03133588 A JP H03133588A JP 2276585 A JP2276585 A JP 2276585A JP 27658590 A JP27658590 A JP 27658590A JP H03133588 A JPH03133588 A JP H03133588A
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workpiece
hole
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diameter
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JP2276585A
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Robert Schmidt-Hebbel
ロベルト・シユミツト‐ヘツベル
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザビーム発生装置を用いて、工作物に高
精度の貫通孔、例えば燃料噴射用の流量規定する噴射孔
部を噴射ノズルに作製する方法に関する。
従来の技術 ＥＰ−ＡＯ２９９１４３から、小さな直径を有する孔部
を噴射ノズルに作製する方法および装置が公知である。
この方法では先ず、レーザビームにより比較的に小さな
孔部を作製する。
つまり、目標直径よりも小さな直径を有する孔部を作製
する。引き続きレーザ孔部は電気的放電穿孔によりその
目標直径にもたらされる６そのためにレーザ孔部にワイ
ヤ電極が挿入され、この電極が孔部壁にて火花侵食によ
り材料切除部を所定の大きさにもたらす。電極のジャケ
ットと孔部壁との間のリング状領域は電解液により貫流
され、電解液が侵食粒子を洗浄除去する。
それにより平滑で円筒状の孔部が高精度で工作物に作製
される。工作物の孔部を含む壁は、発生する負荷、例え
ば高圧のため比較的厚くなければならない。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、比較的に大きな肉厚を有し、専らレー
ザビームによって十分な精度で、唯一つの作業行程によ
り作製することのできる、工作物の貫通孔作製方法を提
供することである。
課題を解決するための手段 上記課題は、貫通孔の一部を目標直径よりも大きな直径
に作製することにより解決される。
連続して同じ幾何学的構成を有する穴をレーザ加工処理
により作製する従来の方法に対して、孔部の流量を規定
する部分の長さが工作物の壁厚の一部でしかないため高
精度が得られる。それによりレーザビームの幾何構成に
起因する孔部の偏差が、目標形状および目標直径に関し
て許容できる最小に低減される。
請求項２以下に記載された手段により、請求項１に記載
の方法の有利な発展形態および改善が可能である。第１
の穿孔フェーズでは、比較的に大きな直径を有する盲孔
を工作物横断面部の一部にわたって作製し、それに続い
て第２の穿孔フェーズでは、工作物の残余の横断面部を
目標直径で貫通穿孔することができる。逆の作業行程も
可能である。すなわち、第１の穿孔フェーズでは、目標
直径を有する盲孔を工作物横断面部の一部にわたって作
製し、それに続く第２の穿孔フェーズでは、工作物の残
余の横断面部を比較的に大きな直径で貫通穿孔するので
ある。貫通孔の２つの部分は工作物の一方の側からも、
片側からも作製することができる。
そのために２つのレーザを使用することができる。しか
し有利には、２つの孔部を１つのレーザで形成する。そ
のためにレーザビームは複数の種々異なる焦点および／
または開口角度を有する穿孔ビームに分割される。この
穿孔ビームは異なるビーム出力を有することができる。
その際、比較的に大きな直径を有する穿孔部を作製する
のに用いる穿孔ビームは、工作物の残余の横断面部を目
標直径で貫通穿孔するのに用いる穿孔ビームよりも高い
ビーム出力を有する。
実施例 ・本発明の実施例が図面に示されており、以下詳細に説
明する。
第１図によれば、工作物、例えば自動単一噴射ノズルの
比較的厚い壁に貫通孔２が照射により形成される。工作
物は図示しない保持器により所定の位置に保持される。
貫通孔２は２つの相互に同心的関係にある部分３と４か
らなる（第２図）。穿孔部または穿孔横断面部３は盲孔
として構成され、盲孔はそれに続く穿孔横断面部４より
も大きな直径を有する。穿孔横断面部は孔部に対する所
定の目標直径を有する円筒形状またはほぼ円筒形状を有
する。貫通孔２を作製するために、レーザ５により発生
されたビームを用いる。第１図かられかるように、レー
ザ５から発射された円筒状のビーム束６はミラー７に達
する。ミラーはビームを工作物の壁ｌの方向に偏向する
。偏向角は実施例では９０度である。レーザビームは別
の偏向角度または偏向ミラーを省略して直接工作物の壁
１に向けることもできる。
第１図から明らかなように、レーザ５により発生された
ビーム束６は、偏向ミラー７と工作物の壁１との間に配
置された調整可能なレンズ系８により、比較的に大きな
開口角度を有する第１穿孔ビームおよび比較的に小さな
開口角度を有する第２穿孔ビームに変換される。それら
の焦点はＰｌないしＰ２で示されている。第１穿孔ビー
ム９の焦点ＰＩは、目標直径よりも大きな直径を有する
盲孔３の最深下部内の壁ｌ下方にある。第２穿孔ビーム
１０の焦点Ｐ２は壁１外にある。それにより目標直径を
有する穿孔横断面部４は可能な限り円部形状を有する。
その他、焦点の正確な位置は、材料の種類、孔部の所望
の形状およびその直径に依存して経験的に検出される。
貫通孔２の作製の際に、第１の穿孔フェーズでは、穿孔
ビーム９により先ず穿孔３を、所定のエネルギ分散を有
する１つまたは複数のレーザパルスを用いて作製する。
その際工作物の壁ｌは第１図に実線で示したようにレン
ズ系８の下方にある。それに続いてレンズ系８の調整の
後、第２の穿孔フェーズでは、穿孔ビームｌＯにより壁
ｌの残余の横断面部を目標直径（穿孔横断面部４）に貫
通穿孔する。工作物の壁１は前爪て、レンズ系８の光学
軸の方向で、第１図に点線で示された位置に移される。
穿孔ビーム９、ＩＯのビーム出力並びに穿孔横断面部３
を作製するために必要なレーザパルスの数は材料の種類
およびレーザ５の個所の工作物の壁厚に依存して選択可
能である。レーザを制御するために必要なパラメータを
加工処理中に直接工作物に問い合わせし、レーザに人力
することも考えられる。
別の手法では貫通孔２を、壁１の片側から作製すること
ができる。そのために２つのレーザ装置を使用するか、
または孔部３．４を唯一つのレーザを用い、壁ｌの上側
および下側に相応のビーム偏向またはビーム案内して形
成される。盲孔３はその際有利には、ビーム切り換え器
および光導体ケーブル（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザビー
ムの場合）により、目標直径を有する孔部４はレンズ光
学系を介して作製される。
る。
逆の加工処理手順も同様に可能である。先ず、目標直径
を有する盲孔を作製する。それに続いて、盲孔に一列に
続きこれから突出する、比較的大きな直径の孔部を壁の
他方の側から作製する。第２の方法ステップ中、第１孔
部は適切に、例えば保護ガス等で溶解および材料の沈殿
から保護される。この変形方法は、レーザ穿孔された盲
孔が貫通孔よりも高い精度を有する場合にあてはまる。
焦点Ｐ１とＰ２の位置を工作物に関し、加工処理中に所
定の限界でレンズ系８のＲ整によりおよび／または工作
物の壁１を第１図に二重矢印で示した方向へ移動するこ
とにより無段階で変化させ、それにより貫通孔の所望の
形状を作製することも考えられる。
目標直径を有する孔部４の長さは、燃料噴射に対する孔
部のビーム作用方向が維持されるように保持しなければ
ならない。従来の噴射ノズルではほぼ壁厚の三重の−で
十分である。
発明の効果 本発明により、比較的に大きな壁厚を有し、専らレーザ
ビームによって十分な精度で、唯一つの作業行程により
作製することのできる貫通孔の作製方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法により動作する、工作物への貫通
孔作製装置の模式図−第２図は穿孔された完成工作物の
拡大して示した断面図である。 ｌ・・・工作物の壁、 ・貫通孔、 ３゜ ４・・・穿孔部 分、 ５・・・レーザ、 ・・光学系 Ｆ旧、１ しＰ２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビーム発生装置を用いて工作物に高精度の貫
    通孔を作製する方法において、 貫通孔（２）の一部（３）を、目標直径よりも大きな直
    径に作製することを特徴とするレーザビーム発生装置を
    用いた高精度貫通孔作製方法。 ２、第１の穿孔フェーズでは、比較的に大きな直径を有
    する盲孔（３）を工作物横断面部の一部にわたって作製
    し、引き続き第２の穿孔フェーズでは、工作物（１）の
    残余の横断面部を比較的に大きな直径で貫通穿孔する請
    求項１記載の方法。 ３、第１の穿孔フェーズでは、目標直径を有する盲孔を
    、工作物横断面部の一部にわたって作製し、引き続き第
    ２の穿孔フェーズでは、工作物（１）の残余の横断面部
    を比較的に大きな直径で貫通穿孔する請求項１記載の方
    法４、貫通孔（２）の２つの部分（３、４）は工作物（
    １）の片側から作製する請求項１から３までのいずれか
    １記載の方法。 ５、貫通孔（２）の２つの部分（３、４）は工作物（１
    ）の相対する側から作製する請求項１から３までのいず
    れか１記載の方法。 ６、レーザビーム（６）を複数の種々異なる焦点および
    ／または開口角度を有する穿孔ビームに分割する請求項
    １から５までのいずれか１記載の方法。 ７、比較的に大きな直径を有する穿孔部（３）を作製す
    るのに用いる穿孔ビーム（９）と、目標直径を有する工
    作物の残余の横断面部を貫通穿孔するのに用いる穿孔ビ
    ームとは異なる位置的および時間的エネルギ分布を有す
    る請求項６記載の方法。 ８、加工処理レーザ（５）は調整可能なレンズ系（８）
    を有しており、該レンズ系はレーザビーム（６）を、異
    なる直径を有する少なくとも２つの穿孔ビーム（９、１
    ０）に分割し、穿孔ビームの焦点（Ｐ１、Ｐ２）は光学
    軸と一致する請求項１に記載の方法を実施するための装
    置。
JP2276585A 1989-10-17 1990-10-17 レーザビーム発生装置を用いた高精度貫通孔作製方法及び装置 Pending JPH03133588A (ja)

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