JPH1085977A - 非円形開口のレーザー加工 - Google Patents

非円形開口のレーザー加工

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JPH1085977A
JPH1085977A JP9122731A JP12273197A JPH1085977A JP H1085977 A JPH1085977 A JP H1085977A JP 9122731 A JP9122731 A JP 9122731A JP 12273197 A JP12273197 A JP 12273197A JP H1085977 A JPH1085977 A JP H1085977A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ガスタービンエンジン構成部材に、ディフュー
ザー及び供給孔を形成するレーザー加工法。 【解決手段】金属製構成部材の壁２１に、ディフューザ
ー１５の底から壁の第一表面へ上方且つ外方に開いたデ
ィフューザーを有する開口１４を形成する方法であっ
て、金属を蒸発するに十分なパルス繰り返し率及び出力
を有するレーザービーム２４ｂを生じるレーザー２４を
用いて壁をレーザー加工し、ディフューザーの予定の第
一側縁に向けてディフューザーの中心線から始まって、
単一パスで前記表面を横切って好ましくは鋭角でレーザ
ービームを発射し横断させ、前記パス期間中、相次ぐレ
ーザー・スポットが互い実質的に重なりその重なりが減
少していくように、増加する速度でレーザービームを横
断させて、各ビームパルスがレーザースポットの所で金
属を蒸発させて、連続した溝が表面より下に形成される
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【本発明の技術分野】本願発明は、レーザービーム加工
に関し、特に、非円形断面開口のレーザービーム加工に
関する。ガスタービンエンジンは、燃焼器で高温燃焼ガ
スを発生するために、燃料と混合され、点火される空気
を圧縮する圧縮機を有し、圧縮機を駆動し且つ出力動力
を発生するために燃焼器の下流に配置されたタービンで
ガスからエネルギを抽出する。各種の構成部材が高温燃
焼ガスを囲んでいるので、従って、有用な寿命を得るた
めに運転中は、これらは一般的には冷却される。従来の
冷却の構成は、構成部材を貫通して典型的には鋭角で傾
斜しているフィルム冷却孔を含み、フィルム冷却孔を通
る圧縮空気の一部を構成部材の一方の側から受け取り、
運転中構成部材の有効なフィルム冷却を生じる冷却空気
フィルムを構成部材の片側に沿って形成する。フィルム
冷却孔は、燃焼ライナー、タービンノズル静翼及び動
翼、タービンシュラウド、並びに、効果的な冷却を要す
る各種の遮蔽にきまって見ることができる。フィルム冷
却孔の具体的な形状は、ディフューザー孔、或いは、或
成形孔である。典型的には、ディフューザー孔、又は、
スロットが冷却される構成部材の表面の出口領域に形成
され、出口領域は入口領域より大きい。しばしば、円形
又は他の形状の一定面積の供給孔が構成部材の他の表面
から開口のディフューザー部分の入口領域まで形成され
る。構成部材を冷却するために境界内に連続冷却空気フ
ィルムを生じるため、開口から冷却表面に沿って冷却空
気を放出する。
【０００３】記載したガスタービン構成部材に貫通孔を
形成するための従来の方法があり、孔は、工業用レーザ
ー、又は、放電機械加工（ＥＤＭ）を用いるドリル加工
により設けることができる。従来のレーザー加工は、レ
ーザービームが金属を蒸発しながら貫通孔が完成するま
で適当に付勢されたレーザービームを所望の位置に保持
させる。ＮＤ：ＹＡＧレーザーのようなレーザーは典型
的には適当なパルス繰り返し率で動作され、完全な孔が
完成するまで各パルスが金属の一部を蒸発する。
【０００４】しかし、改良したフィルム冷却ディフュー
ザー開口或いはスロットに対する、構成部材のこのよう
ないわゆる止まり開口を形成する方法は、重大な問題と
経費を生じる。効果的なフィルム冷却ができて、なお、
費用のかからない方法で開口の非円形断面のディフュー
ザー部分を形成したいと言う要望もある。効率的なフィ
ルム冷却動作のために、スロットの側壁及び底は空気力
学的理由で好ましくは比較的に滑らかにすべきである。
側壁及び底は、長寿命を得るため、動作中の構成部材の
最大応力を制限するために望ましくない応力集中を避け
るのに十分な滑らかさもなければならない。
【０００５】典型的なＹＡＧパルス・レーザーでは、各
パルスは典型的にはその値がプラス・マイナス５％の変
動がある振幅と有限の持続時間を有する。各パルスの電
力を時間で積分することにより、各パルスのエネルギの
量を決定することができ、これらはパルス振幅と持続時
間のプラス・マイナス５％の最悪の変動の組み合わに基
づいて、プラス・マイナス約２０％の変動がある。この
かなりのエネルギの変動は、パルス当たりの蒸発される
金属の量がパルスによりかなり変動することを意味し、
相次ぐパルスによって形成される対応する開口は、処理
中に形状がかなり変動する。このパルスのエネルギがか
なり変動することは、対象が貫通孔又は切り口の形成で
あり、形成中の孔又は切り口の形状は重要でないから、
ドリル加工或いはレーザー切削加工にとっては一般に大
きな問題ではない。
【０００６】しかし、このパルスのエネルギがかなり変
動することは、金属構成部材を完全に貫通しない非円形
止まり孔或いはスロットを形成しようとするにはかなり
重要である。従って、従来の方法でレーザーを用いて止
まり孔をドリル加工をし、そして、その加工を続けて延
長した非円形孔或いは止まりスロットを形成しようとす
ると、開口のディフューザー部分に幅、深さ、表面輪郭
にかなりの偏差を有するものをもたらす。生じるぎざぎ
ざの輪郭のディフューザー部分は空気力学及び強度の理
由で好ましくない。ぎざぎざの輪郭は実質的に滑らかで
一様な冷却空気フィルムを形成する能力を減じ、スロッ
トのぎざぎざの底部はスロット底部より下の構成部材の
基部の実効強度を望ましくなく減ずる。タービンのフィ
ルム冷却される構成部材は全体の厚さが比較的薄いのが
典型的であり、この事は止まり開口及びディフューザー
孔又はスロットの精確な配置及び深さが要求される。デ
ィフューザー部分より下の残りの基部材料があまりにも
薄いと、構成部材は不所望に低い強度を有することにな
り、その有効寿命を減ずるか、製造過程でその構成部材
を排除しなければならないであろう。
【０００７】代わりに、従来のＥＤＭ機械加工を止まり
ディフューザー部分を精確に形成するのに用いることが
でき、引き続き、所要の貫通孔をスロット内に、従来の
ＥＤＭ機械加工又は従来のレーザードリル加工を用いて
形成することができる。これら２つの方法は、典型的に
は、２つの別々の異なる工程で、同じ機械か異なる機械
に構成部材を再設定して、異なる形状の止まりスロット
及び貫通孔を構成部材に形成することになる。再設定す
ることは、止まりディフューザー部とその供給孔との精
確な整合を保たなければならない別な問題を呈する。従
って、その結果得られる製造法は、タービン動翼、ター
ビン静翼、或いは、燃焼ライナーなどの典型的な構成部
材はかなりの数のフィルム冷却貫通孔を有し、それに対
応した多数の関連した止まり開口があり、多くの動翼と
静翼はフィルム冷却開口を付して製造しなければならな
いから、比較的複雑で費用が嵩むことになる。
【０００８】
【発明の概要】金属製構成部材の壁に、ディフューザー
を有する開口を形成する方法であって、ディフューザー
がディフューザーの底から壁の第一表面へ上方且つ外方
に開いているものに於いて、その方法が、次の諸工程を
含むものである。Ａ）金属を蒸発するに十分なパルス繰
り返し率及び出力を有するレーザービームを生じるレー
ザーを用いて壁をレーザー加工し、Ｂ）ディフューザー
の予定の第一側縁に向けてディフューザーの中心線から
始まって、単一パスで表面を横切って好ましくは鋭角で
レーザービームを発射し横断させ、そして、Ｃ）パス期
間中、相次ぐレーザー点が互いに実質的に重なりながら
その重なりが減少していくように、速度を増加させてレ
ーザービームを横断させ、パルスが金属を少しづつ削っ
て連続した溝が表面より下に形成されるように各ビーム
パルスがレーザースポットの所で金属を蒸発させる。
【０００９】横断は、全ての横断期間中鋭角を一定に保
って直線的に行い、ディフューザーの予定の第一側縁に
向かって中心線から開始し、先に形成した第一の溝につ
ながり且つ同じ直線上に在る第二の溝を、レーザービー
ムをディフューザーの反対側の予定の第二の側縁に向か
って表面上を横断させて同じように形成して、一つの長
い連続した溝を形成するのが望ましい。複数の隣接する
長い溝が、側縁の一方から他方の側縁にレーザービーム
を直線的に横断させ、スポットの隣接する複数の列が少
なくとも接し、好ましくは重なり合うようにしたスポッ
トの複数の平行な列に沿って金属を蒸発させて形成され
る。隣接する長い溝は異なる長さにすることができる。
より具体的な実施例では、実質的に台形のディフューザ
ーを形成するため、溝の長さ方向に直角な方向では長さ
が狭められる。ディフューザーは複数の横断からなるシ
ーケンスを２回以上行うことにより形成することができ
るが、各横断はディフューザーのほぼ中心線から開始し
て、側縁の一方に外方に向かって進む。
【００１０】一実施例によれば、中心合わせ孔がディフ
ューザーのほぼ中心で壁の第一表面上にレーザービーム
を少なくとも一回当てて形成される。レーザーを用いて
供給孔を壁を完全に貫通してドリル加工するさらに具体
的な方法では、全開口が完了すると、供給孔は反対側の
表面から壁の第一表面へ壁中の約半分のような途中ま
で、且つディフューザーの底まで延びている。本発明の
方法は、動翼或いは静翼の冷却式タービン翼又は燃焼器
ライナーのような金属製の壁を貫通する複数の冷却開口
を形成するのに用いることができる。
【００１１】
【発明の詳しい説明】本発明の新規と思われる特徴は、
特許請求の範囲に記載され特徴づけられている。本願発
明の他の目的及び利点は添付の図面と共により具体的に
記載されている。本発明の原理を説明するために好適実
施例を十分に記載しているが、特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲を逸脱することなく、好適実施例に様々
な改変或いは変更が可能であることを理解されたい。
【００１２】図１に略図的に示す従来の多軸機械１０
は、典型的には、例えば翼１２を有するガスタービンエ
ンジンのロータ動翼８のような金属構成部材の３乃至８
軸運動を生じる構成とすることができる。例示の実施例
では、動翼８は一体に形成され、翼１２は全体に中空で
あり従来のダブティール１１とその間のプラットフォー
ム１３に一体に結合され、プラットフォームから翼は半
径方向Ｒに延在する。翼１２には、通常、前縁ＬＥ及び
後縁ＴＥ、凹圧力側ＣＣ、及び凸吸込む側ＣＶが形成さ
れる。翼１２は、翼壁２１を貫通して長軸又は半径方向
に離隔してレーザーで形成された複数の止まり開口１４
の幾つかの列があることを除けば従来のものである。各
開口１４は、供給孔１６に接続され流体が供給されるよ
うに連通した、全体に下流Ｖに面する非円形断面のディ
フューザー１５を有し、図２に詳細に示すように内側空
洞或いはチャンネル１８と流通するように配置される。
チャンネル１８には、通常、運転中にフィルム冷却空気
２０が図１の流れ矢印に示すように供給され、この空気
は翼１２の内側からいくつかの供給孔１６を通して放出
され、ディフューザー１５に供給され、エンジン運転中
に翼の上を流れる高温燃焼ガスの熱に対抗して、運転中
に翼１２を冷却する半径方向に連続する冷却空気のフィ
ルムを形成する。
【００１３】開口１４及びそのフィルム冷却ディフュー
ザー１５、並びにそれらに冷却空気２０を供給する供給
孔１６が翼１２の圧力側表面に示されているが、それら
は、構成部材のフィルム冷却をするために、その吸込み
側表面に、或いは、ガスタービンエンジンの他の高温構
成部材、又は、燃焼ガスの様な高温流体に曝される他の
構造に用いることもできる。例えば、ディフューザー１
５及び供給孔１６を、他の点では通常のガスタービンエ
ンジン燃焼ライナー、タービンノズル静翼、タービンロ
ータのシュラウド、又は、フィルム冷却を用いるように
設計された他の構成部材に同じように構成することがで
きる。
【００１４】本発明によれば、典型的な個々のガスター
ビンエンジン構成部材には、非常に多くのディフューザ
ー１５及びそれに対応する数の供給孔１６、更にかなり
の数の個々の構成部材を形成しなければならないので、
製造コストを減少するために、ディフューザー１５及び
供給孔１６を比較的安価に、比較的速く、比較的精確に
形成或いは機械加工することが望まれている。図２及び
図３はより具体的に、開口１４及びそれに対応する貫通
供給孔１６がディフューザー１５と翼１２の内側チャン
ネル１８との間に配置された例示的に最終的な形で示さ
れている。
【００１５】図１に簡略示すように、動翼８は多軸機械
１０内に略図的に示されているジグ２２に適当に固定し
て支持されて、典型的には並進及回転運動軸が３乃至８
軸である機械１０の運動のいろいろな程度で動くことが
できるようにされる。ジグ２２は、製造中に動翼８を固
定して保持するために従来の任意の形状とすることがで
きる。機械１０は、製造工程中動翼８の精確な運動を生
じるため従来のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）の形式
のものである。
【００１６】機械１０は更にそれに対して適当に固定的
に結合された従来の工業用レーザー２４を含む。レーザ
ー２４自体も焦束レンズ２４ａの様な各種のブレードを
含み、形状は通常のものであるが、これから記述するよ
うに本発明に従って動作される。本発明によれば、レー
ザー２４は順に各開口１４に対する個々の非円形断面の
ディフューザー１５及びそれに対応する供給孔１６を簡
単で、安価に、精確な製造方法で機械加工即ち形成する
ために動作される。図１に示す実施例では、対応する供
給孔１６とディフューザー１５を順に機械加工するため
に、本発明に従って構成された好ましくは従来のＮＤ：
ＹＡＧレーザーである。本発明は、供給孔を用いない
か、及び／又は、例示のディフューザー１５とは目的及
び使用が異なる他の形式の非円形断面の開口或いは穴の
形成に用いることができる。
【００１７】例示の開口１４は軸１７を有する円形断面
の供給孔１６と台形断面のディフューザー１５を有す
る。ディフューザー１５は、軸１７と交差し、且つ、デ
ィフューザーの第一側縁３２及び第二側縁３４と平行な
中心線３０を有する。ディフューザー１５の平行な前縁
３６及び後縁３８は中心線３０に垂直であり、第一側縁
３２及び第二側縁３４に対してそれぞれ鋭角をなしてい
る。図９により具体的に示されているように、ディフュ
ーザー１５の台形断面は側壁Ｗと傾斜壁ＷＲとの間の角
Ｃでかなり丸みを付けられていることに注意されたい。
各ディフューザー１５はディフューザーの底２３から壁
２１の外側表面２５まで外方に広がっている。
【００１８】本発明は、金属から作られている壁２１に
開口１４を形成するレーザー機械加工法を提供する。好
ましくは、レーザー２４を最初に用いてレーザービーム
２４ｂを発生し、そのレーザービームを軸１７に沿って
向けて供給孔が完了するまで放射して、円形断面の供給
孔１６を形成する。供給孔１６は中心合わせ孔としても
作用するので、好ましくは最初に供給孔１６をレーザー
２４でドリル加工し、ディフューザー１５の機械加工中
ディフューザー１５を適正に形成する助けとする。次
に、レーザー２４を用いて壁２１の金属を少しづつ蒸発
するに十分なパルス繰り返し率及び出力を有するレーザ
ービーム２４ｂを発生させ、外表面２５を横切って、好
ましくは一定の鋭角Ａで、ディフューザー１５の中心線
から開始して一回のパスでディフューザーの予定の第一
側縁３２までレーザービームを照射し横断させてディフ
ューザーが形成される。
【００１９】図４及び図６に示すように、レーザービー
ム２４ｂの最初の横断１は中心線３０から第一側縁３２
まで行われる。最初の横断１とそれに続く横断は、各ビ
ームパルスが円で記された様にレーザースポットＳの所
で金属を蒸発し、相次ぐレーザースポットが互いに実質
的に重なり合いその重なり程度が減少していくように横
断期間中その速度を増加しながら行われる。これは、パ
ルスが金属を少しづつ削り取って、外表面２５より下で
幅ＷＴを有する第一の溝４０を形成し、ディフューザー
１５の形状が側壁Ｗと傾斜壁ＷＲの間の角Ｃで滑らかな
一体性を与える。横断は好ましくは直線状に行い、且
つ、鋭角Ａは、第一側縁３２、第二側縁３４、及び前縁
３６、後縁３８によって画定されるディフューザー１５
の出口面１５Ｅに対して好ましくは一定に保たれる。鋭
角Ａは中心合わせ且つ供給孔１６の軸１７と同じ角度に
するのが好ましい。横断期間中の速度の増加は、多軸機
械１０の送り速度を一定の設定値に設定し、それから、
多軸機械とレーザーパルス動作を同時に始動して、横断
が設定値に向かって加速を開始するが、実際にその設定
値に達する前に停止し、レーザーも照射を終える様にし
て行うことができる。
【００２０】先に形成した第一の溝４０と同じ幅ＷＴを
有し同一線上の第二の溝は、同様に中心線３０から第二
側縁３４までのレーザービーム２４ｂの第二の横断２に
よって形成して、平均第一長さＬ１を有する第一の長い
溝４３を形成する。複数の、本実施例では３、隣接した
長い溝が、それぞれレーザービームを直線的に横断さ
せ、スポットＳの平行な列に沿って金属を蒸発させて、
スポットの複数の列が少なくとも接し、好ましくは重な
り合うようにして複数の隣接した長い溝を形成すること
により、第一側縁３２と第二側縁３４との間に形成され
る。図４、７、及び８に図示しているのはそれぞれ順次
更に短い長さＬ２及びＬ３を有する第２及び第３の重な
り合う隣接溝４４及び４６である。第２の長い溝４４は
第三及び第四の横断３及び４によって形成され、第三の
長い溝４６は第五及び第六の横断５及び６によってそれ
ぞれ形成される。典型的な実施例に示すように隣接する
長い溝は異なる長さ（Ｌ１−Ｌ３）とし、略台形断面形
状のディフューザー１５を形成するために、溝の長さと
直角の方向、即ち、前縁３６から後縁３８の方向、で隣
接溝の長さを狭めることができる。ディフューザーは上
記横断１−６からなるシーケンスを２回以上、或いは他
の数の横断を、利用することにより少しづつ削った層を
形成することができるが、その際、各横断はディフュー
ザーのほぼ中心線から開始して、側縁の一方に外方に向
かって進み、且つ、鋭角Ａは、ディフューザー１５の出
口面１５Ｅに対して好ましくは一定に保たれる。
【００２１】横断のシーケンスを複数回行い、且つ、パ
ルス繰り返し率及び送り速度を適当に選択することによ
り、スポットの位置のパルスエネルギが離散するように
互いに十分離隔させるために、相次ぐスポットが順次互
いに重ならない。従来のドリル加工作業では、例えば、
相次ぐパルスは同じスポットの上に働き、同一のスポッ
トの所で材料を蒸発するためパルスエネルギは加わり合
い、材料を貫通して孔をドリル加工する。この従来のド
リル加工作業はレーザーエネルギを集中させ、且つ、典
型的には、集中した熱及びその比較的大な熱影響領域の
ために、作業中パルスの公称直径よりもスポットの寸法
を大きくする。このことは、溝の制御を難しくし、且つ
ギザギザの表面を生じる。これに対して、本発明はレー
ザービーム２４ｂを急速に横断することにより何れのス
ポットの所でもパルスエネルギが集中するのを防ぎ、こ
のためパルスエネルギ及びそれに対応するスポットＳは
横方向に離散してエネルギを分散する。レーザービーム
２４ｂの一連のパスを利用し、個々のパス内ではなく、
相次ぐパス間でスポットが結局は互いに重なりあってデ
ィフューザー１５を形成することにより、レーザービー
ムパルスエネルギはディフューザーに沿って分布し全体
に効果的に平均化することができる。これは、前述した
プラス・マイナス約２０％の大きさになりうるパルスエ
ネルギの大きな変動を、それにも拘わらずディフューザ
ー１５を精確に形成するように効果的に調節する。パル
スエネルギをディフューザー１５に沿って長さ方向に分
布するので、その結果得られる溝の直径は、個々のスポ
ットＳの直径に略等しく、ディフューザーの寸法を精確
に加工して、それぞれ略真っ直ぐな前縁３６及び後縁３
８並びに第一側縁３２及び第二側縁３４をを得ることが
できる。横断期間中の速度を増加することは、形成され
る長さ方向のディフューザー１５の側壁Ｗ及び壁傾斜Ｗ
Ｒはそれにより比較的表面が平滑で、所期のフィルム冷
却をする環境でディフューザーの動作中適当な滑らかな
空気力学的性能を得るために、比較的にほとんどでこぼ
こがない。
【００２２】典型的な実施例では冷却用開口はレーザー
ビーム２４ｂの直径Ｄを有し、それに対応するスポット
Ｓの一つは７−１５ミルの典型的な範囲にある。典型的
なＮＤ：ＹＡＧの形式のレーザー２４は、本発明による
好ましいパルス繰り返し率は約１０−５０Ｈｚの範囲が
好ましく、パルス持続期間は約０．６−２．０ミリ秒（ｍ
ｓ）の従来の範囲で、約３０−３００ワットの範囲の従
来の平均出力で動作させることができる。本発明によれ
ば、完全な横断の少なくとも２回のシーケンスでディフ
ューザーを形成するために、機械１０の送り速度を毎分
約１０−５０インチの好ましい範囲に設定し、レーザー
ビーム２４ｂを加速して横断させるために、静止レーザ
ー２４に対し翼１２を横断するのに機械１０を従来のよ
うに動作させることができる。
【００２３】レーザー２４及びレーザービーム２４ｂを
用いて、壁２１を貫通して供給孔１６をドリル加工する
さらに具体的な方法では、全開口が終了すると、供給孔
は内側表面２６から壁の外側表面２５へ壁中へ約半分の
ような途中まで、且つディフューザー１５の底まで延び
ている。本発明の方法は、動翼或いは静翼の冷却式ター
ビン翼又は燃焼器ライナーのような金属製の壁を貫通す
る複数の冷却用開口を形成するのに用いることができ
る。
【００２４】以上、本発明の好適且つ典型的実施例と考
えられるものについて説明したが、本発明の他の改変は
ここに教示したことから当業者に明らかであり、従っ
て、そのような改変は全て本発明の思想及び範囲に在る
ものとして、特許請求の範囲で保証されることを要望す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例に従って、典型的な中空
冷却可能なガスタービンエンジンのロータ動翼のような
構成部材を対応するジグに保持する典型的な多軸機械
と、構成部材にスロット及び孔のような開口を機械加工
するレーザービームの略図を示す。
【図２】図１に示すガスタービンの動翼の翼の一部分を
そこに形成した典型的な冷却用開口を通して線２−２に
沿ってとった断面図。
【図３】図１に示す翼のスロットの一部を通って線３−
３に沿ってとった断面図。
【図４】壁を貫通してレーザー機械加工される冷却用開
口のディフューザー部分の線４−４に沿ってとった正面
図であり、非円形ディフューザー部分のレーザービーム
での形成を示すが、これは引き続きディフューザーの下
の壁の残りを貫通して供給孔をレーザーでドリル加工さ
れる。
【図５】本発明の実施例による、供給及び中心合わせ孔
のレーザーでの形成を示す斜視図。
【図６】本発明の実施例による、ディフューザーの第１
の溝のレーザーによる形成を示す斜視図。
【図７】本発明の実施例による、ディフューザーの隣接
し重なり合う第２の溝をレーザーでの形成を示す斜視図
【図８】本発明の実施例による、図４に示すレーザービ
ームの複数の横断からなる第１のシーケンスで形成させ
たディフューザーの隣接し重なり合う第３の溝のレーザ
ーでの形成を示す斜視図
【図９】本発明の実施例による、図４に示すレーザービ
ームの横断の２回のシーケンスで形成させた完成した開
口を示す斜視図
【符号の説明】
１，２，３，４，５，６：レーザービームの横断 １４：開口 １５：ディフューザー１５ ２１：金属製構成部材の壁 ２４：レーザー ２４ｂ：レーザービーム ３０：ディフューザーの中心線 ３２：ディフューザーの第一側縁 ３４：ディフューザーの第二の側縁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェムズ・ジョージ・ケリー アメリカ合衆国、ケンタッキー州、カリフ ォルニア、クライヤー・ロード（番地な し) (72)発明者 トッド・ジェイ・ロックストロー アメリカ合衆国、オハイオ州、メインビ ル、スプリング・ミル・ウェイ、3691番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属製構成部材の壁（２１）に、ディフュ
    ーザー（１５）の底（２３）から壁（２１）の第一表面
    （２５）へ上方且つ外方に開いているようなディフュー
    ザー（１５）を有する開口（１４）を形成する方法であ
    って、 Ａ）金属を蒸発するに十分なパルス繰り返し率及び出力
    を有するレーザービーム（２４ｂ）を生じるレーザー
    （２４）を用いて壁（２１）をレーザー加工し、 Ｂ）ディフューザー（１５）の予定の第一の側縁（３
    ２）に向けてディフューザー（１５）の中心線（３０）
    から始まって、単一パスで表面を横切って鋭角（Ａ）で
    レーザービーム（２４ｂ）を発射し横断させ、そして、 Ｃ）前記パス期間中、増加する速度でレーザービーム
    （２４ｂ）を横断させて、相次ぐレーザー・スポット
    （Ｓ）が互いに実質的に重なりながらその重なりが減少
    していくようにし、且つ、パルスが金属を少しづつ削っ
    て連続した溝が前記表面より下（４０）に形成されるよ
    うに各ビームパルスがレーザースポット（Ｓ）の所で金
    属を蒸発させる、ことからなる方法。
  2. 【請求項２】第二の溝（４２）を、レーザービーム（２
    ４ｂ）をディフューザー（１５）の反対側の予定の第二
    の側縁（３４）に向かって表面を横切って横断させて同
    じように形成して、一つの長い連続した溝（４３）を形
    成する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】レーザービーム（２４ｂ）を直線的に横断
    させ、スポット（Ｓ）の隣接する複数の列が少なくとも
    接するように、スポット（Ｓ）の複数の平行な列に沿っ
    て金属を蒸発させて複数の隣接する長い溝（４３，４
    ４，４６）が一方の側縁（３６）から他方の側縁（３
    ８）まで形成される請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】隣接する複数のスポット（Ｓ）の列が重な
    り合い、実質的に台形のディフューザー（１５）を形成
    するため、隣接する長い溝は異なる長さ（Ｌ１，Ｌ２，
    Ｌ３）を有し、溝の長さ方向に直角な方向では長さを狭
    めた請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】更に、横断（１，２）からなるシーケンス
    を少なくとも２回以上含み、前記横断はそれぞれディフ
    ューザー（１５）のほぼ中心線（３０）から開始して、
    側縁（３２，３４）の一方に外方に向かって進み、鋭角
    （Ａ）は全横断期間中一定に保たれる請求項３記載の方
    法。
  6. 【請求項６】中心合わせ孔（１６）がディフューザー
    （１５）のほぼ中心で壁（２１）の第一表面（２５）上
    にレーザービーム（２４ｂ）を少なくとも一回当てて最
    初に形成される請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】レーザー（２４）を用いてディフューザー
    （１５）に供給孔（１６）をドリル加工する更なる工程
    が、供給孔（１６）は第二の表面（２６）から壁（２
    １）の第一表面（２５）に対して、且つディフューザー
    （１５）の底（２３）まで延びていて、ディフューザー
    （１５）より前に供給孔（１６）が形成され、供給孔
    （１６）が中心合わせ孔として用いられる請求項６記載
    の方法。
  8. 【請求項８】金属製で且つ外及び内表面（２５及び２
    ６）有する壁（２１）を貫通して複数の冷却用開口（１
    ４）を形成する方法であって、開口（１４）は、長さ方
    向に離隔した前及び後縁（３６及び３８）並びに横方向
    に離隔した第一及び第二側縁（３２及び３４）を有する
    ディフューザー（１５）を含み、ディフューザー（１
    ５）はその底（２３）から構成部材の壁（２１）の第一
    の表面（２５）まで上方外方に広がっているものにおい
    て、各開口（１４）に対する工程が、 Ａ）金属を蒸発するためのパルス繰り返し率及び出力を
    有するレーザービーム（２４ｂ）を生じるレーザー（２
    ４）を用いて壁（２１）をレーザー加工し、 Ｂ）供給且つ中心合わせ孔（１６）をディフューザー
    （１５）のほぼ中心で壁（２１）の第一表面（２５）上
    をレーザービーム（２４ｂ）でレーザー機械加工し、 Ｃ）ディフューザー１５の長さ方向に延びる中心線（３
    ０）から開始してディフューザー（１５）の第一側縁
    （３２）まで後縁（３８）に沿って１回のパスで前記表
    面を横方向に横切って、鋭角（Ａ）でレーザービーム２
    ４ｂを増加する速度で横断させて、各ビームパルスがス
    ポット（Ｓ）の所で前記壁の金属を蒸発し、相次ぐレー
    ザー（２４）の当たるスポット（Ｓ）が互いに実質的に
    重なり合って重なり程度が減少していくようにして前記
    パルスが金属を少しづつ削り取り、集合的に前記表面よ
    り下に深さが減少していく溝（４０）の連続した部分を
    形成し、次いで、 Ｄ）ディフューザー（１５）の長さ方向に延びる中心線
    （３０）から開始してディフューザー（１５）の反対側
    の第二側縁（３４）まで１回のパスで前記表面を横方向
    に横切って、鋭角（Ａ）でレーザービーム（２４ｂ）を
    増加する速度で横断させて、各ビームパルスがスポット
    （Ｓ）の所で前記金属を蒸発し、相次ぐレーザー（２
    ４）の当たるスポット（Ｓ）が互いに実質的に重なり合
    ってその重なり程度が減少していくようにして前記パル
    スが金属を少しづつ削り取り、集合的に前記表面より下
    に深さが減少していく溝（４４）の連続した残りの部分
    を形成する、ことからなる、方法。
  9. 【請求項９】複数の隣接した重なり合う溝（４０，４
    ４）が、先に形成された溝から始まって前縁（３６）ま
    で並べて形成されて、中空にされたディフューザー（１
    ５）を形成する請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】隣接する前記溝が異なる長さ（Ｌ１，Ｌ
    ２，Ｌ３）を有し、前記溝の長さと直角の方向の長さが
    狭められて、平行な前及び後縁（３６及び３８）並びに
    その間の鋭角の側壁（３２及び３４）を有する略台形の
    ディフューザー（１５）を形成するように、一連の前記
    横断（１，２，３，４，５，６）が一連以上行われる請
    求項９記載の方法。
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