特許 5783742 穿孔装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5783742

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】穿孔装置

(51)【国際特許分類】

   B28D 1/14 20060101AFI20150907BHJP

   B23B 35/00 20060101ALI20150907BHJP

   B23B 41/00 20060101ALI20150907BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20150907BHJP

【ＦＩ】

   B28D1/14

   B23B35/00

   B23B41/00 A

   B23K26/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-27615(P2011-27615)

(22)【出願日】2011年2月10日

(65)【公開番号】特開2012-166390(P2012-166390A)

(43)【公開日】2012年9月6日

【審査請求日】2014年1月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】390006585

【氏名又は名称】株式会社三共製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】加藤 平三郎

(72)【発明者】

【氏名】武藤 樹紀

【審査官】 矢澤 周一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２７１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９４０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１１８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１０５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２９０７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３５／００

Ｂ２３Ｂ ３９／００

Ｂ２３Ｂ ４１／００

Ｂ２３Ｂ ４７／３４

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／０８

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２８Ｄ １／１４

Ｂ２８Ｄ ５／０２

Ｅ２１Ｂ ３／００

Ｅ２１Ｂ ７／１４

Ｅ２１Ｄ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、回転軸を中心として回転可能な主軸部と、前記主軸部を回転駆動させる駆動部と、前記主軸部に設けられ、前記回転軸から径方向に離れた偏心軸を中心として回転可能な偏心回転部と、ある部位が前記ハウジングに固着されると共に他の部位が前記偏心回転部の前記偏心軸上に固着され、前記ある部位から前記他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバーと、を有する偏心回転機構と、
前記主軸部と一体となって前記回転軸周りに回転し、被穿孔物を穿孔する穿孔工具であって、前記偏心軸に沿って設けられ、前記光ファイバーにより伝送された前記レーザー光が通る光路となる偏心孔を内部に1つのみ有する穿孔工具と、
前記レーザー光を照射するためのレーザー照射部と、
前記穿孔工具を前記回転軸周りに回転させることにより該回転軸を中心に前記偏心孔のレーザー照射口を回転させつつ、前記レーザー照射部に前記被穿孔物に対してレーザー光を照射させることにより、前記レーザー光が照らす照射スポットを前記回転軸周りに偏心回転させ、
前記照射スポットを偏心回転させることにより形成されるドーナツ形状に強度劣化した前記被穿孔物の部位を、前記駆動部に前記主軸部を回転させることにより前記穿孔工具で穿孔する制御を行なう制御部と、
を備えたことを特徴とする穿孔装置。

【請求項2】

請求項１に記載の穿孔装置であって、
前記光ファイバーは、
前記ハウジングに固着された前記ある部位に第一直線部を形成し、前記偏心回転部に固着された前記他の部位に第二直線部を形成し、前記第一直線部と前記第二直線部との間に所定の曲率半径を有する曲線部を形成することを特徴とする穿孔装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏心回転機構及び穿孔装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートや岩石等の被穿孔物に対しレーザー発振器から光ファイバーを介して伝送されるレーザー光を照射して、レーザー光の照射により強度を低下させた脆弱層を被穿孔物に形成した後、振動ドリル等の穿孔工具でその脆弱層を除去する穿孔方法が知られている（たとえば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−１９７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような穿孔方法によれば、レーザー光の照射により強度を低下させた脆弱層を穿孔工具により除去するため、被穿孔物を穿孔する際に生ずる騒音や振動を極力抑えることができるものの、作業者は、レーザーガンを用いてレーザー光を被穿孔物に照射して脆弱層を形成した後、レーザーガンから穿孔工具へと道具を持ち換え、穿孔工具の刃先を当該脆弱層に合わせるようにして穿孔しなければならず、効率的に作業を進めることができなかった。

【0005】

また、この穿孔方法においては、光ファイバーを介してレーザー発振器からレーザーガンまでレーザー光を伝送させている。このように、レーザー光の照射において、光ファイバーを使用すれば、その光ファイバーに沿ってレーザー光を進行させることができることが知られている。そして、光ファイバーを曲げ・ねじる等すれば、フレキシブルに光の進行方向を変えることができるが、曲げ・ねじれによって生じる応力が作用して光ファイバーを破断させる虞がある。

【0006】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被穿孔物を穿孔する際に生ずる騒音や振動を軽減させつつも、作業効率を向上させる偏心回転機構及び穿孔装置を提供することにある。また、光ファイバーを用いて光の進行方向を変えてレーザー光を照射しても破断が発生しにくい偏心回転機構及び穿孔装置を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための主たる発明は、
ハウジングと、回転軸を中心として回転可能な主軸部と、前記主軸部を回転駆動させる駆動部と、前記主軸部に設けられ、前記回転軸から径方向に離れた偏心軸を中心として回転可能な偏心回転部と、ある部位が前記ハウジングに固着されると共に他の部位が前記偏心回転部の前記偏心軸上に固着され、前記ある部位から前記他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバーと、を有する偏心回転機構と、
前記主軸部と一体となって前記回転軸周りに回転し、被穿孔物を穿孔する穿孔工具であって、前記偏心軸に沿って設けられ、前記光ファイバーにより伝送された前記レーザー光が通る光路となる偏心孔を内部に1つのみ有する穿孔工具と、
前記レーザー光を照射するためのレーザー照射部と、
前記穿孔工具を前記回転軸周りに回転させることにより該回転軸を中心に前記偏心孔のレーザー照射口を回転させつつ、前記レーザー照射部に前記被穿孔物に対してレーザー光を照射させることにより、前記レーザー光が照らす照射スポットを前記回転軸周りに偏心回転させ、
前記照射スポットを偏心回転させることにより形成されるドーナツ形状に強度劣化した前記被穿孔物の部位を、前記駆動部に前記主軸部を回転させることにより前記穿孔工具で穿孔する制御を行なう制御部と、
を備えたことを特徴とする穿孔装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】穿孔装置１の構成例を示す概略図である。

【図2】穿孔装置１の構成例を示すブロック図である。

【図3】スピンドルユニット１０の構成例を示す概略図である。

【図4】ドリル１１の構成例を説明する図である。

【図5】レーザー光を照射した被穿孔物２の部位について説明する図である。

【図6】スピンドルユニット１０の他の構成例を示す概略図である。

【図7】ドリル１１の他の構成例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
即ち、ハウジングと、
回転軸を中心として回転可能な主軸部と、
前記主軸部を回転駆動させる駆動部と、
前記主軸部に設けられ、前記回転軸から径方向に離れた偏心軸を中心として回転可能な偏心回転部と、
ある部位が前記ハウジングに固着されると共に他の部位が前記偏心回転部の前記偏心軸上に固着され、前記ある部位から前記他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバーと、
を備えたことを特徴とする偏心回転機構である。
このような偏心回転機構によれば、光ファイバーを用いて偏心軸に沿う光路へ変更しても、偏心回転部が回転するため、光ファイバーが破断するのを抑えることができる。

【0010】

また、かかる偏心回転機構であって、
前記光ファイバーは、
前記ハウジングに固着された前記ある部位に第一直線部を形成し、前記偏心回転部に固着された前記他の部位に第二直線部を形成し、前記第一直線部と前記第二直線部との間に所定の曲率半径を有する曲線部を形成することとしてもよい。
このような偏心回転機構によれば、光ファイバーに直線部を形成することによって、光の直進性を維持することができる。また、光ファイバーに曲線部を形成することによって、簡素化した構造により光路を変更することができる。

【0011】

また、ハウジングと、回転軸を中心として回転可能な主軸部と、前記主軸部を回転駆動させる駆動部と、前記主軸部に設けられ、前記回転軸から径方向に離れた偏心軸を中心として回転可能な偏心回転部と、ある部位が前記ハウジングに固着されると共に他の部位が前記偏心回転部の前記偏心軸上に固着され、前記ある部位から前記他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバーと、を有する偏心回転機構と、
前記主軸部と一体となって前記回転軸周りに回転し、被穿孔物を穿孔する穿孔工具であって、前記偏心軸に沿って設けられ、前記光ファイバーにより伝送された前記レーザー光が通る光路となる偏心孔を内部に有する穿孔工具と、
前記レーザー光を照射するためのレーザー照射部と、
前記レーザー照射部に前記被穿孔物に対してレーザー光を照射させ、前記レーザー光の照射により強度劣化した前記被穿孔物の部位を、前記駆動部に前記主軸部を回転させることにより前記穿孔工具で穿孔する制御を行なう制御部と、
を備えたことを特徴とする穿孔装置である。
このような穿孔装置によれば、被穿孔物を穿孔する際に生ずる騒音や振動を軽減しつつも、穿孔時においてもレーザー光の照射することができるため、作業効率を向上させることが可能となる。また、光ファイバーを用いて偏心軸に沿う光路へ変更しても、偏心回転部が回転するため、光ファイバーが破断するのを抑えることができる。

【0012】

さらに、かかる穿孔装置であって、
前記光ファイバーは、
前記ハウジングに固着された前記ある部位に第一直線部を形成し、前記偏心回転部に固着された前記他の部位に第二直線部を形成し、前記第一直線部と前記第二直線部との間に所定の曲率半径を有する曲線部を形成することとしてもよい。
このような穿孔装置によれば、光ファイバーに直線部を形成することによって、光の直進性を維持することができる。また、光ファイバーに曲線部を形成することによって、簡素化した構造により光路を変更することができる。

【0013】

＝＝＝第一実施形態＝＝＝
以下、本発明の実施形態に係る穿孔装置１について説明する。

【0014】

＜＜＜穿孔装置１の構成例について＞＞＞
穿孔装置１の構成例について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、穿孔装置１の構成例を示す概略図である。図２は、穿孔装置１の構成例を示すブロック図である。なお、図１において、右図は穿孔装置１の側面図であり、左図は穿孔装置１のうちのスピンドルユニット１０のみを正面図にしたものであって、各図とも一部を断面図で示したものである。

【0015】

本実施の形態に係る穿孔装置１は、コンクリート（鉄筋を含むコンクリート等）や岩石等の被穿孔物２に対しレーザー光を照射することにより強度劣化した当該被穿孔物２の部位を穿孔するためのものである。

【0016】

この穿孔装置１は、図１及び図２に示すように、穿孔ユニットの一例としてのスピンドルユニット１０と、レーザー照射部の一例としてのレーザー照射ユニット４０と、給気を行うための給気ユニット５０と、排気を行うための排気ユニット６０と、スライド部の一例としてのスライドユニット７０と、操作ユニット８０と、センサー群９０と、これらのユニット等を制御し穿孔装置１としての動作を司る制御部の一例としてのコントローラー１００と、を有している。

【0017】

＜＜スピンドルユニット１０＞＞
本実施の形態に係る穿孔装置１に備えられたスピンドルユニット１０の構成例について、図３乃至図５を用いて説明する。図３は、スピンドルユニット１０の構成例を示す概略図である。図４は、ドリル１１の構成例を説明する図である。なお、図４において、左上図はドリル１１の正面図、右上図はドリル１１の側面図（横断面図）を示し、左下図は右下図のＢ−Ｂ断面図、右下図は右上図のＡ−Ａ断面図を示している。図５は、レーザー光を照射した被穿孔物２の部位について説明する図である。なお、図５において、上図はドリル１１の断面を示しており、下図は被穿孔物２の上面（レーザー光が照射される表面）を示している。

【0018】

スピンドルユニット１０は、ドリル１１を回転させて被穿孔物２に孔を形成するためのものである。このスピンドルユニット１０は、図３に示すように、穿孔工具の一例としてのドリル１１と、ドリル１１を保持するための工具保持部１６と、工具保持部１６を保持すると共に工具保持部１６及びドリル１１と一体となって回転可能な主軸部１９と、主軸部１９を回転駆動させる駆動部の一例としてのモーター２２と、工具保持部１６及び主軸部１９を回転可能に支持しつつ複数のボルトによりスライドベース７１に取り付けられたハウジング２５と、を有している。

【0019】

＜ドリル１１＞
ドリル１１は、工具保持部１６を介して主軸部１９と一体となって回転しながら刃先を被穿孔物２に押し当てることにより、当該被穿孔物２に孔を形成する工具である。このドリル１１は、図３に示すように、主軸部１９の回転軸１９ＣＬと同心である回転軸１１ＣＬを中心として回転するものであって、この回転軸１１ＣＬ（回転軸１９ＣＬ）から径方向に偏心された仮想直線１３ａ、１４ａに沿って設けられた２つの偏心孔（第一偏心孔１３、第二偏心孔１４）を内部に有している。

【0020】

第一偏心孔１３は、ドリル１１の軸方向に貫通して設けられており、レーザー照射ユニット４０により被穿孔物２に対して照射されるレーザー光が通る光路となると共に、給気ユニット５０により供給されるエアーが通る給気路となるものである。そして、この第一偏心孔１３は、ドリル１１を正面から見ると分かるように（図４の左上図参照）、エアーを流出させる給気出口１３ｂに繋がっている。この給気出口１３ｂは、レーザー光を被穿孔物２に照射するためのレーザー照射口１３ｂを兼ねている。

【0021】

第二偏心孔１４は、ドリル１１の軸方向に貫通して設けられており、排気ユニット６０により排気される切粉（被穿孔物２を穿孔することによって発生する）がエアーと共に通る排気路となる。そして、この第二偏心孔１４は、ドリル１１を正面から見ると分かるように（図４の左上図参照）、エアーを流入させる排気入口１４ｂに繋がっている。

【0022】

したがって、給気路としての第一偏心孔１３を通過したエアーが給気出口１３ｂから被穿孔物２に向って流出すると、被穿孔物２を穿孔することにより発生する切粉がエアーと共に排気入口１４ｂから瞬時に吸引され、排気路としての第二偏心孔１４を通じて排気されることになる。また、光路としての第一偏心孔１３を通過したレーザー光がレーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から被穿孔物２に向って照射されると、レーザー光に照らされた被穿孔物２の部位の強度が低下（強度劣化）するため、ドリル１１は小さなトルクで被穿孔物２の当該部位を切削することができる。

【0023】

ドリル１１は、図４に示すように、第一偏心孔１３と第二偏心孔１４とを連通させる連通孔１５を先端付近に有している。このため、第一偏心孔１３から供給されるエアーを瞬間的に停止させた状態で、発生した切粉を排気する場合には、排気入口１４ｂのみならず給気出口１３ｂからも切粉を吸引することができるようになるため、一度に多くの切粉を第二偏心孔１４に導くことが可能となる。

【0024】

ここで、被穿孔物２に対してレーザー光を照射する際、以下のような問題が生じる虞がある。すなわち、ドリル１１を用いて被穿孔物２を穿孔するときに多数の切粉が発生するため、これらの切粉がレーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から照射されるレーザー光を遮ることで、照射されるべき被穿孔物２の部位（強度劣化させたい部位）にレーザー光が十分に届かない虞がある。そして、レーザー光を遮る多数の切粉は、レーザー光に照らされて瞬時にガスを発生させる。発生したガスは、レーザー光に照らされることによりプラズマとなって周囲に飛散する。そして、このプラズマは、ドリル１１内の偏心孔１３、１４に付着すると、付着したその部分を溶かしてしまう虞がある。

【0025】

しかしながら、本実施形態におけるドリル１１は、上述したように、第一偏心孔１３を通じてレーザー光を照射するのみならずエアーも供給し、かつ、第二偏心孔１４を通じて発生した切粉をエアーと共に吸引しているため、当該切粉が第一偏心孔１３へ逆流するのを抑えて、瞬時に当該切粉を第二偏心孔１４へ排出することにより、当該切粉がレーザー光を遮ることを抑制することができる。なお、レーザー光を照射するためのレーザー照射ユニット４０、エアーを供給するための給気ユニット５０、及び、切粉をエアーと共に排気するための排気ユニット６０の具体的構成については、追って詳述する。

【0026】

そして、ドリル１１は、先端に刃先部１２を有している。刃先部１２は、図４の左上図に示すように、２枚の切刃１２ａ、１２ｂを連ねてチゼル部分を形成してなる。このため、被穿孔物２を切削する際、各切刃１２ａ、１２ｂに均等な力を加えることができるため、切削バランスが良い。この刃先部１２は、ドリル１１本体にネジ止めされている。このため、磨耗等により劣化した際には、劣化後の刃先部１２をドリル１１本体から取り外し、劣化前の良好な刃先部１２に交換することが可能となる。

【0027】

なお、本実施形態では、２枚の切刃１２ａ、１２ｂを用いて１つの刃先部１２を形成しているが、これに限られるものではない。たとえば、４枚の切刃を用いて２つの刃先部１２を形成し、この２つの刃先部１２を十字状に配置するようにしてもよい。

【0028】

また、本実施形態では、刃先部１２はドリル１１本体に対して着脱可能にネジ止めさているが、これに限られるものではない。たとえば、ロウ付け等によりドリル１１本体と一体となるように構成してもよい。

【0029】

＜工具保持部１６＞
工具保持部１６は、チャック１６ｃによりドリル１１を着脱可能に保持し、同心の回転軸１１ＣＬ回りにドリル１１と一体となって回転するものである。この工具保持部１６は、図３に示すように、主軸部１９の貫通孔２０及び第一偏心孔１３に連通する第一孔部１７と、第二偏心孔１４に連通する第二孔部１８と、を内部に有し、エアー導入口である給気入口１６ａと、切粉及びエアー排出する排気出口１６ｂと、を外周面に有している。

【0030】

第一孔部１７は、レーザー照射ユニット４０により被穿孔物２に対して照射されるレーザー光が通る光路となると共に、給気ユニット５０により供給されるエアーが通る給気路となるものである。

【0031】

この第一孔部１７は、図３に示すように、仮想直線１３ａに沿って設けられた縦孔１７ａと、仮想直線１３ａに対して直交する横孔１７ｂからなる。

【0032】

縦孔１７ａは、第一偏心孔１３を通じて給気出口１３ｂに繋がり、横孔１７ｂは、給気入口１６ａに繋がっている。したがって、給気入口１６ａから導入されたエアーは、横孔１７ｂを経由して縦孔１７ａに流入し、第一偏心孔１３を通じて給気出口１３ｂから流出することになる。

【0033】

また、この縦孔１７ａは、主軸部１９の貫通孔２０及び第一偏心孔１３に接続されている。したがって、主軸部１９の貫通孔２０を通過したレーザー光は、縦孔１７ａを経由して第一偏心孔１３に到達し、第一偏心孔１３のレーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から照射されることになる。

【0034】

第二孔部１８は、排気ユニット６０により排気される切粉（被穿孔物２を穿孔することによって発生する）がエアーと共に通る排気路となる。この第二孔部１８は、図３に示すように、仮想直線１３ａに沿って設けられた縦孔１８ａと、仮想直線１３ａに対して傾きをなした傾斜孔１８ｂからなる。

【0035】

縦孔１８ａは、第二偏心孔１４を通じて排気入口１４ｂに繋がり、傾斜孔１８ｂは、排気出口１６ｂに繋がっている。したがって、排気入口１４ｂから吸引された切粉及びエアーは、第二偏心孔１４を経由して縦孔１８ａに流入し、傾斜孔１８ｂを通じて排気出口１６ｂから排出されることになる。

【0036】

ここで、本実施形態における工具保持部１６では、第一偏心孔１３に供給するエアーを、仮想直線１３ａに対して直交する横孔１７ｂを通じて給気する一方で、第二偏心孔１４から排出するエアーを、仮想直線１４ａに対して傾きをなした傾斜孔１８ｂを通じて排気するようにしている。これは、第二偏心孔１４からエアーを排出する際、穿孔時に発生する切粉も同時に排出されるため、切粉が第二偏心孔１４を経由して第二孔部１８に到達したときに、直角よりも緩やかな傾斜角を持つ傾斜孔１８ｂを通過することによって排出し易くなり、切粉が内部に詰まるのを抑制することができるからである。

【0037】

＜主軸部１９＞
主軸部１９は、ドリル１１を保持する工具保持部１６を保持し、モーター２２を駆動源として回転軸１９ＣＬ周りに工具保持部１６と一体となって回転するものである。すなわち、主軸部１９がモーター２２の駆動により回転すると、ドリル１１も主軸部１９と一体となって同心の回転軸周りに回転する。

【0038】

この主軸部１９は、図３に示すように、回転軸１９ＣＬの軸方向に貫通する貫通孔２０と、貫通孔２０の内周面に第一プリズム４２ａ及び第二プリズム４２ｂを支持する支持部１９ａと、外周面に取付けられたプーリー２１と、を有している。

【0039】

貫通孔２０は、レーザー照射ユニット４０により被穿孔物２に対して照射されるレーザー光が通る光路となるものである。この貫通孔２０は、図３に示すように、第一孔部１７に接続されている。したがって、貫通孔２０を通過したレーザー光は、第一孔部１７（縦孔１７ａ）を経由して第一偏心孔１３に到達し、第一偏心孔１３のレーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から照射されることになる。

【0040】

支持部１９ａは、図３に示すように、回転軸１９ＣＬに沿う光路を通るレーザー光の光軸と第一プリズム４２ａの入射面とが直交するように第一プリズム４２ａを支持し、かつ、第一プリズム４２ａの出射面から出射したレーザー光の光軸と第二プリズム４２ｂの入射面とが直交するように第二プリズム４２ｂを支持している。これにより、主軸部１９が回転した場合であっても、回転軸１９ＣＬに沿う光路を通るレーザー光を、仮想直線１３ａに沿う光路を通るレーザー光に整形させることができる。このため、貫通孔２０を通過したレーザー光は、そのまま直進することにより、第一孔部１７に進入することができる。

【0041】

プーリー２１は、主軸部１９と一体になって回転可能に取付けられており、モーター２２の駆動軸の先端にはプーリー２３が嵌着されている。そして、プーリー２１、２３の間には、ループ状の駆動ベルト２４が架け渡されている。したがって、モーター２２が回転すると、駆動ベルト２４を介して動力が伝達され、主軸部１９は回転軸１９ＣＬを中心として回転することができる。このため、主軸部１９の回転に連動してドリル１１が回転することによって、ドリル１１の刃先が接触する被穿孔部２の部位を切削することができる。

【0042】

＜ハウジング２５＞
ハウジング２５は、工具保持部１６及び主軸部１９を回転可能に支持し、スライドベース７１に対し回転不能に固定されるものであり、ハウジング部材２５Ａと、ハウジング部材２５Ｂと、ハウジング部材２５Ｃと、を有している。

【0043】

ハウジング部材２５Ａは、内周面に設けられた軸受け部材２６と、給気用環状溝部２７と、排気用環状溝部２８と、を有している。このハウジング２５Ａは、図３に示すように、その内部において工具保持部１６を収容し、その工具保持部１６を軸受け部材２６により回転可能に支持している。

【0044】

給気用環状溝部２７は、工具保持部１６の外周面に沿う環状の空間を形成し、給気ポートから送られたエアーを給気入口１６ａへ導くためのガイドとして機能するものである。すなわち、図３に示すように、給気用環状溝部２７の上下方向における位置を給気入口１６ａの上下方向における位置に一致させることにより、工具保持部１６の回転中に給気入口１６ａがどの方向を向いても給気できるようになっている。

【0045】

排気用環状溝部２８は、工具保持部１６の外周面に沿う環状の空間を形成し、傾斜部１８ｂを経由して排気出口１６ｂから飛び出した切粉及びエアーを排気ポートへ導くためのガイドとして機能するものである。すなわち、図３に示すように、排気用環状溝部２８の上下方向における位置を排気出口１６ｂの上下方向における位置に一致させることにより、工具保持部１６の回転中に排気出口１６ｂがどの方向を向いても排気できるようになっている。

【0046】

ハウジング部材２５Ｂは、内周面に設けられた２つの軸受け部材２９、３０と、切欠部３１と、を有している。このハウジング２５Ｂは、図３に示すように、その内部において主軸部１９を収容し、その主軸部１９を２つの軸受け部材２９、３０により回転可能に支持している。切欠部３１は、駆動ベルト２４との干渉を回避するためのものである。

【0047】

ハウジング部材２５Ｃは、光ファイバー４１を固定する固定部３２と、コリメーションレンズ４３を保持するレンズ保持部３３と、を有している。

【0048】

固定部３２は、光ファイバー４１の端部を回転軸１９ＣＬに沿わせて固定し、レーザー光の直進性を維持するためのものである。

【0049】

レンズ保持部３３は、回転軸１９ＣＬ上に配置されたコリメーションレンズ４３を保持するものである。このため、コリメーションレンズ４３を通過したレーザー光は、回転軸１９ＣＬに沿う平行光線に変換される。

【0050】

＜＜レーザー照射ユニット４０＞＞
レーザー照射ユニット４０は、被穿孔物２にレーザー光を照射するためのものである。このレーザー照射ユニット４０は、不図示のレーザー光源と、伝送部の一例としての光ファイバー４１と、光路を変更する光路変更部４２と、光学レンズの一例としてのコリメーションレンズ４３と、を有している。

【0051】

＜光ファイバー４１＞
光ファイバー４１は、レーザー光源から発せられたレーザー光を伝送するものであり、中心のコアを樹脂等で被覆して構成される。

【0052】

＜光路変更部４２＞
光路変更部４２は、ある光路から入射した光線を他の光路へ向けて出射させるものであり、第一プリズム４２ａと第二プリズム４２ｂを有している。

【0053】

本実施形態においては、先ず、第一プリズム４２ａが、回転軸１９ＣＬに沿う方向から入射したレーザー光を、回転軸１９ＣＬ側から仮想直線１３ａ側に向う方向に屈折させて出射する。次に、第二プリズム４２ｂが、第一プリズム４２ａから出射されたレーザー光を入射させ、入射したレーザー光を仮想直線１３ａに沿う方向に屈折させて出射する。これにより、回転軸１９ＣＬに沿う光路を通るレーザー光を、仮想直線１３ａに沿う光路を通るレーザー光に整形させることができるため、レーザー照射ユニット４０は、レーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から被穿孔物２に向けてレーザー光を照射することができるようになる。したがって、レーザー光源から発せられたレーザー光が、主軸部１９の貫通孔２０→工具保持部１６の第一孔部１７→ドリル１１の第一偏心孔１３、の順に通過することにより、光路が形成されることになる。

【0054】

このようにして、被穿孔物２に向けてレーザー光を照射する際、ドリル１１が回転軸１１ＣＬ周りに回転すると、レーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）も回転軸１３ＣＬを中心にして回転するため、図５に示すように、レーザー光が照射された被穿孔物２の部位はドーナツ形状（レーザー光が照らす照射スポット（円形）を回転軸１１ＣＬ周りに偏心回転させることにより形成される形状）に強度劣化される。すなわち、レーザー光の照射スポット（円形）の直径はドリル穴の半径（ドリル１１の半径）より小さくても、ドリル穴の直径（ドリル１１の直径）とほぼ同じ広い範囲を照射することが可能となる。

【0055】

＜コリメーションレンズ４３＞
コリメーションレンズ４３は、光ファイバー４１からのレーザー光を平行光線に変換するためのものである。このように、被穿孔物２に照射するレーザー光を平行光線にすることで、レーザー光が照らす照射範囲を点から面へ広げることができるため、レーザー光により照らされる被穿孔物２の部位を効率良く強度劣化させることが可能となる。

【0056】

＜＜給気ユニット５０＞＞
給気ユニット５０は、ドリル１１内にエアーを供給して給気出口１３ｂからエアーを流出させるためのものであり、給気部の一例としての空気供給部（不図示）を有している。空気供給部は、給気用ファン等により圧縮空気を送るためのものであり、給気ポートを介してハウジング２５Ｂに接続されている。このため、空気供給部から供給された圧縮空気が、給気用環状溝部２７→工具保持部１６の横孔１７ｂ→工具保持部１６の縦孔１７ａ→ドリル１１の第一偏心孔１３、の順に通過することにより、給気路が形成されることになる。

【0057】

＜＜排気ユニット６０＞＞
排気ユニット６０は、ドリル１１の切削により発生した切粉をエアーと共に排気入口１４ｂから吸引して排気するものであり、排気部の一例としての空気吸引部（不図示）を有している。空気吸引部は、排気用ファン等によりエアーを吸引するものであり、排気ポートを介してハウジング２５Ｂに接続されている。このため、空気吸引部によって吸引された切粉及びエアーが、ドリル１１の第二偏心孔１４→工具保持部１６の縦孔１８ａ→工具保持部１６の傾斜孔１８ｂ→排気用環状溝部２８、の順に通過することにより、排気路が形成されることになる。

【0058】

＜＜スライドユニット７０＞＞
スライドユニット７０は、スピンドルユニット１０を上下方向に移動させるものであり、回転するドリル１１を上下方向下側へ直進させることにより被穿孔部２にドリル穴を深く掘り下げていくことができる。このスライドユニット７０は、図１に示すように、スライドベース７１と、スライド機構７２と、を有している。スライドベース７１にはスピンドルユニット１０が複数のボルトによって固定されているため、スライドベース７１はこのスピンドルユニット１０一体となって上下方向にスライドすることができる。スライド機構７２は、スライドベース２に固定されたスピンドルユニット１０を上下方向に案内するためのガイド（不図示）と、ガイドに沿ってスピンドルユニット１０を上下方向に直進駆動させるためのモーター（不図示）と、を有している。

【0059】

＜＜操作ユニット８０＞＞
操作ユニット８０は、操作者が操作入力を行うためのものであり、操作画面等の表示部及び操作ボタン等の操作部によって構成されている。操作部は、ドリル１１の回転開始・停止させる操作入力や、ドリル１１の回転速度、ドリル１１による掘り下げ量（ドリル穴の深さ）、レーザー光の照射時間等を設定するための操作入力を受け付けるものである。この操作部から入力された操作情報は、コントローラー１００に送信される。

【0060】

＜＜センサー群９０＞＞
センサー群９０は、穿孔装置１内の状況を監視するものであり、例えば、スピンドルユニット１０の回転量を検出しドリル１１の回転速度の制御に利用されるエンコーダーや、ドリル１１（スライドベース７１）の上下方向における位置を検出しドリル１１による掘り下げ量の制御に利用されるセンサーなどがある。

【0061】

＜＜コントローラー１００＞＞
コントローラー６０は、穿孔装置１の制御を行うための制御ユニットである。このコントローラー６０は、ＣＰＵと、メモリーと、ユニット制御回路と、を有している。ＣＰＵは、穿孔装置１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリーは、ＣＰＵのプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。ＣＰＵは、メモリーに格納されているプログラムに従ったユニット制御回路により各ユニットを制御する。

【0062】

＜＜＜穿孔装置１の動作について＞＞＞
次に、穿孔装置１の動作例について、説明する。
本実施形態にかかる穿孔装置１を用いた穿孔動作（穿孔方法）は、被穿孔物２にレーザー光を照射する工程と、レーザー光の照射により強度を低下させた脆弱層を被穿孔物２に形成する工程と、当該脆弱層をドリル１１により切削する工程と、切削により発生した切粉を除去する工程と、を有している。そして、これらの工程を１サイクルとして繰り返すことによって、被穿孔物２に深いドリル穴を形成することができる。

【0063】

各工程における穿孔装置１の各種動作は、主としてコントローラー１００により実現される。特に、本実施の形態においては、メモリーに格納されたプログラムをＣＰＵが処理することにより実現される。そして、このプログラムは、以下に説明する各種の動作を行うためのコードから構成されている。

【0064】

先ず、コントローラー１００は、操作者の操作に応じてドリル１１を回転させる。すなわち、コントローラー１００は、操作ユニット８０からドリル１１の回転を開始させる操作信号を受け取ると、モーター２２を駆動させてスピンドルユニット１０を予め設定した回転速度で回転させる。本実施形態におけるドリル１１の回転速度は、１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲内の値に予め設定されている。この際、コントローラー１００は給気ユニット５０、排気ユニット６０、及びレーザー照射ユニット４０も同時に作動させる。

【0065】

次いで、コントローラー１００は、操作者の操作に応じてドリル１１を上下方向下側へスライドさせる。すなわち、コントローラー１００は、スライドユニット７０のモーターを駆動させてドリル１１をガイドに沿って上下方向下側へスライドさせる。そして、スライドしたドリル１１の刃先が被穿孔物２に接触すると、ドリル１１は回転しているため刃先部１２により被穿孔物２の表面を削ることができる。

【0066】

このとき、この被穿孔物２の表面には、レーザー照射ユニット４０によるレーザー光の照射によってドーナツ状の脆弱層が形成されているため（図５の下図参照）、ドリル１１は被穿孔物２を容易に削ることができ、切削により生ずる騒音や振動を抑えることが可能となる。

【0067】

なお、このドーナツ状の脆弱層は、レーザー光の照射による温度上昇に伴い強度劣化して形成されたものであり、完全に溶融化（ガラス化）する前の状態にある。すなわち、本実施形態におけるレーザー光の出力は、脆弱層を完全に溶融化させない程度の大きさに予め設定されているため（０．５ｋｗ〜５．０ｋｗの範囲内の値に予め設定されているため）、当該脆弱層は、上述した回転速度（１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲内の値）で回転軸１１ＣＬ周りに偏心回転するレーザー光の照射を受けても、完全に溶融化することはない。したがって、ドリル１１は、レーザー光の照射を受けた当該脆弱層を連続して切削することができるため、穿孔速度を高めることが可能となる。

【0068】

また、このとき、この切削により発生する切粉は、給気ユニット５０により給気出口１３ｂからエアーが流出すると、排気ユニット６０により排気入口１４ｂから瞬時に吸引されるため（図５参照）、切粉のプラズマ化等の悪影響を抑えることができると共に、切粉が周囲に飛散するのを軽減することが可能となる。

【0069】

次いで、コントローラー１００は、被穿孔物２に空けられたドリル穴の深さをセンサー群９０からの検出信号に基づき計測し、そのドリル穴の深さが予め設定した掘り下げ量に達したか否かを判定する。そして、コントローラー１００は、予め設定した掘り下げ量に達した場合には、スピンドルユニット１０が上下方向上側へ移動するようにスライドユニット７０のモーターを駆動させる。これにより、被穿孔物２からドリル１１が引き抜かれて、予め設定した深さ（掘り下げ量）のドリル穴が形成される。

【0070】

一方、コントローラー１００は、予め設定した掘り下げ量に達していない場合には、引き続き各ユニットを作動させて、穿孔動作を継続させる。

【0071】

次いで、コントローラー１００は、操作ユニット８０からドリル１１の回転を停止させる操作信号を受け取ると、モーター２２の駆動を停止させてスピンドルユニット１０の回転を停止させる。この際、コントローラー１００は、給気ユニット５０、排気ユニット６０、及びレーザー照射ユニット４０についても同時にその動作を停止させる。

【0072】

なお、上記の動作例においては、コントローラー１００は、ドリル１１の回転中、レーザー照射ユニット４０にレーザー光を連続照射させているが、これに限定されない。

【0073】

たとえば、コントローラー１００は、ドリル１１の回転中に、レーザー光の照射を一時的に停止させる制御を行ってもよい。具体的には、たとえば深さ２０ｍｍのドリル穴を被穿孔物２に空ける場合、コントローラー１００は、２００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍの回転速度でドリル１１を回転させる。そして、当該ドリル１１が１回転するまでに１．０ｋｗの出力で７ｍｍのビーム径を持つレーザー光を照射させ、その後、当該レーザー光の照射を一時的に停止させる。この１回転の間に、被穿孔物２にはドーナツ状の脆弱層（例：厚さ２ｍｍ）が形成される。つまり、このときの回転速度は、２００〜３００ｒｐｍであるから、１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲内の値となり、このときのレーザー出力は、１．０ｋｗであるから、０．５ｋｗ〜５．０ｋｗの範囲内の値となる。このため、当該脆弱層は、完全に溶融化する手前の状態となる。そして、コントローラー１００は、引き続きドリル１１を回転させながら下降させて、ドリル穴を２ｍｍ掘り下げた場合に（センサー群９０からの検出情報に基づき、ドリル１１が２ｍｍ下降したことを検出した場合に）、ドリル１１が次の１回転するまで再び当該レーザー光を照射させるようにする。このようにドリル穴を２ｍｍ掘り下げると、すでに形成された脆弱層がドリル１１により全て削り取られるため、次の１回転の間に再び当該レーザー光を照射することによって新たな脆弱層を形成することができる。これを繰り返すことにより、騒音・振動を軽減させつつ、深さ２０ｍｍのドリル穴を被穿孔物２に形成することが可能となる。

【0074】

＜＜＜本実施の形態に係る穿孔装置１の有効性について＞＞＞
上述したとおり、本実施形態に係る穿孔装置１に備えられたスピンドルユニット１０は、回転軸１９ＣＬを中心として回転可能な主軸部１９と、主軸部１９を回転駆動させるモーター２２と、主軸部１９と一体となって回転軸１９ＣＬ周りに回転し、被穿孔物２を穿孔するドリル１１であって、回転軸１９ＣＬから径方向に偏心された仮想直線１３ａに沿って設けられ、被穿孔物２を照射するレーザー光が通る光路となる第一偏心孔１３を内部に有するドリル１１と、を備えている。そして、このことにより、被穿孔物２を穿孔する際に生ずる騒音や振動を軽減しつつも、穿孔時においてもレーザー光の照射することができるため、作業効率を向上させることが可能となる。また、回転軸１９ＣＬから径方向に偏心された第一偏心孔１３を通じてレーザー光を照射しても、ドリル１１が回転軸１９ＣＬ周りに回転するため（第一偏心孔１３が回転軸１９ＣＬ周りに偏心回転するため）、より広い範囲に照射することができる。

【0075】

また、本実施形態においては、第一偏心孔１３は、レーザー光の光路となると共に、被穿孔物２へ向う噴射されるエアーを供給する給気路となるものであり、第一偏心孔１３と異なる第二偏心孔１４は、被穿孔物２をドリル１１で穿孔することによって発生した切粉をエアーと共に排気する排気路となることとした。そのため、被穿孔物２を穿孔する際に生ずる騒音や振動を軽減することができると共に、穿孔により発生する切粉が周囲に飛散するのを軽減することができる。また、ドリル穴に切粉が詰まるのを回避できる。また、プラズマ化した切粉が第一偏心孔１３、第二偏心穴１４に付着するのを抑えて、ドリル１１の劣化を軽減することができる。

【0076】

＝＝＝第二実施形態＝＝＝
次いで、本発明の第二実施形態に係る穿孔装置１について説明する。

【0077】

＜＜＜穿孔装置１の構成例について＞＞＞
第二実施形態に係る穿孔装置１は、上述した第一実施形態に係る穿孔装置１と同様に、スピンドルユニット１０と、レーザー照射ユニット４０と、給気ユニット５０と、排気ユニット６０と、スライドユニット７０と、操作ユニット８０と、センサー群９０と、コントローラー１００と、を有している。
しかしながら、第二実施形態に係る穿孔装置１においては、スピンドルユニット１０及びレーザー照射ユニット４０の構成が、第一実施形態に係る穿孔装置１のものと異なる。
従って、第一実施形態とは異なる構成のスピンドルユニット１０及びレーザー照射ユニット４０について、具体的に説明する。

【0078】

＜＜スピンドルユニット１０＞＞
本実施の形態に係る穿孔装置１に備えられたスピンドルユニット１０の構成例について、図６を用いて説明する。図６は、スピンドルユニット１０の他の構成例を示す概略図である。

【0079】

スピンドルユニット１０は、ドリル１１を回転させて被穿孔物２に孔を形成するためのものである。このスピンドルユニット１０は、穿孔工具の一例としてのドリル１１と、ドリル１１を保持するための工具保持部１６と、工具保持部１６を保持すると共に工具保持部１６及びドリル１１と一体となって回転可能な主軸部１９と、主軸部１９を回転駆動させる駆動部の一例としてのモーター２２と、工具保持部１６及び主軸部１９を回転可能に支持しつつ複数のボルトによりスライドベース７１に取り付けられたハウジング２５と、を有している。

【0080】

なお、本実施形態におけるスピンドルユニット１０においては、上記の各構成部品のうち、ドリル１１と工具保持部１６とを除いた各構成部品により偏心回転機構を形成している。この偏心回転機構によれば、光ファイバー４１を用いて回転軸１９ＣＬから偏心回転軸１９０ＣＬに沿う光路へ変更しても、偏心回転部１９０が自らも回転するため、光ファイバー４１が曲げ応力等の作用を受けて破断するのを抑制することができる。偏心回転部１９０等の具体的構成については、追って詳述する。

【0081】

第二実施形態に係るスピンドルユニット１０においては、主軸部１９及びハウジング２５の構成が、上述した第一実施形態に係るスピンドルユニット１０のものと異なるため、主軸部１９及びハウジング２５について、具体的に説明する。

【0082】

＜主軸部１９＞
主軸部１９は、ドリル１１を保持する工具保持部１６を保持し、モーター２２を駆動源として回転軸１９ＣＬ周りに工具保持部１６と一体となって回転するものである。すなわち、主軸部１９がモーター２２の駆動により回転すると、ドリル１１も主軸部１９と一体となって同心の回転軸周りに回転する。

【0083】

この主軸部１９は、図６に示すように、外周面に取付けられたプーリー２１と、コリメーションレンズ４３を保持するレンズ保持部３３と、回転軸１９ＣＬから径方向に離れた偏心回転軸１９０ＣＬ周りに回転する偏心回転部１９０と、を有している。

【0084】

偏心回転部１９０は、図６に示すように、２つの軸受け部材１９１、１９２を有しており、光ファイバー４１の直線部４１ｃを偏心回転軸１９０ＣＬ周りに回転可能に支持するものである。この偏心回転軸１９０ＣＬは、回転軸１９ＣＬから径方向に離れた位置に設定されている。そして、偏心回転部１９０は、偏心回転軸１９０ＣＬとレーザー光の光軸とが一致するように光ファイバー４１の直線部４１ｃを支持し、レーザー光の直進性を維持させている。

【0085】

また、偏心回転部１９０は、主軸部１９に設けられているため、モーター２２の駆動により主軸部１９が回転軸１９ＣＬ周りに回転すると、これに連動して回転軸１９ＣＬ周りに偏心回転する。このため、光ファイバー４１の直線部４１ｃから出射したレーザー光は、主軸部１９がドリル１１と一体となって回転軸１９ＣＬ周りに回転しても、偏心回転軸１９０ＣＬと仮想直線１３ａとが常に一致するため、ドリル１１の第一偏心孔１３を通過することができる（図６では、レーザー光が工具保持部１６の第一孔部１７（縦孔１７ａ）を通過してドリル１１の第一偏心孔１３に到達する構成は省略されている）。

【0086】

プーリー２１は、主軸部１９と一体になって回転可能に取付けられており、モーター２２の駆動軸の先端にはプーリー２３が嵌着されている。そして、プーリー２１、２３の間には、ループ状の駆動ベルト２４が架け渡されている。したがって、モーター２２が回転すると、駆動ベルト２４を介して動力が伝達され、主軸部１９は回転軸１９ＣＬを中心として回転することができる。このため、主軸部１９の回転に連動してドリル１１が回転することによって、ドリル１１の刃先が接触する被穿孔部２の部位を切削することができる。

【0087】

レンズ保持部３３は、図６に示すように、コリメーションレンズ４３を通過するレーザー光の光軸と偏心回転軸１９０ＣＬとが一致するように、コリメーションレンズ４３を保持するものである。そして、コリメーションレンズ４３を通過したレーザー光は、回転軸１９ＣＬに沿う平行光線に変換される。

【0088】

このレンズ保持部３３は、主軸部１９に設けられているため、モーター２２の駆動により主軸部１９が回転軸１９ＣＬ周りに回転すると、これに連動して回転軸１９ＣＬ周りに偏心回転する。このため、レンズ保持部３３は、主軸部１９がドリル１１と一体となって回転軸１９ＣＬ周りに回転しても、コリメーションレンズ４３により変換された平行光線をドリル１１の第一偏心孔１３に入射させることができる。

【0089】

＜ハウジング２５＞
ハウジング２５は、工具保持部１６及び主軸部１９を回転可能に支持し、スライドベース７１に対し回転不能に固定されるものであり、ハウジング部材２５Ａと、ハウジング部材２５Ｂと、ハウジング部材２５Ｃと、を有している。

【0090】

第二実施形態に係るハウジング２５においては、ハウジング部材２５Ｂ及びハウジング部材２５Ｃの構成が、上述した第一実施形態に係るハウジング２５のものと異なるため、ハウジング部材２５Ｂ及びハウジング部材２５Ｃについて、具体的に説明する。

【0091】

ハウジング部材２５Ｂは、図６に示すように、その内部において主軸部１９を収容し、その主軸部１９を内周面に設けられた軸受け部材２９により回転可能に支持している。また、ハウジング部材２５Ｂは、駆動ベルト２４との干渉を回避するための切欠部３１を有している。

【0092】

ハウジング部材２５Ｃは、光ファイバー４１の直線部４１ａを固定する固定部３２を有している。固定部３２は、レーザー光の光軸と回転軸１９ＣＬとが一致するように光ファイバー４１の直線部４１ａを固定し、レーザー光の直進性を維持させている。

【0093】

＜＜レーザー照射ユニット４０＞＞
レーザー照射ユニット４０は、被穿孔物２にレーザー光を照射するためのものである。このレーザー照射ユニット４０は、不図示のレーザー光源と、伝送部の一例としての光ファイバー４１と、を有している。

【0094】

第二実施形態に係るレーザー照射ユニット４０においては、光ファイバー４１自体が光路を変更させる光路変更部としての機能を兼ねているため、上述した第一実施形態に係るレーザー照射ユニット４０のものと異なる。従って、第二実施形態に係る光ファイバー４１について、具体的に説明する。

【0095】

＜光ファイバー４１＞
光ファイバー４１は、レーザー光源から発せられたレーザー光を伝送するものであり、中心のコアを樹脂等で被覆して構成される。この光ファイバー４１は、図６に示すように、ハウジング部材２５Ｃの固定部３２に固定される部位に直線部４１ａ（第一直線部）を有し、かつ、偏心回転部１９０に回転可能に支持される端部に直線部４１ｃ（第二直線部）を有している。そして、この光ファイバー４１は、直線部４１ａと直線部４１ｃとの間の部位に所定の曲率半径を有する曲線部４１ｂを有している。

【0096】

直線部４１ａは、図６に示すように、光ファイバー４１の部位を所定の厚みを持つ固定部３２に固定することによって形成され、主軸部１９の回転軸１９ＣＬに沿っている。そして、この直線部４１ａは、レーザー光がハウジング２５内に進入する際に、その光の直進性を維持させることができる。

【0097】

直線部４１ｃは、図６に示すように、光ファイバー４１の端部を所定の厚みを持つ偏心回転部１９０に固定することによって形成され、偏心回転軸１９０ＣＬ（仮想直線１３ａ）に沿っている。そして、直線部４１ｃは、レーザー光がコリメーションレンズ４３に向けて出射する際に、その光の直進性を維持させることができる。

【0098】

曲線部４１ｂは、図６に示すように、直線部４１ａと直線部４１ｃとの間の部位を弛ませた状態にすることにより形成されている。すなわち、直線部４１ａと直線部４１ｃとの間の部位が湾曲するように、直線部４１ａ及び直線部４１ｃの上下方向における固定位置を設定している。

【0099】

ここで、直線部４１ａ及び直線部４１ｃを固定することによって、このような曲線部４１ｂを形成すると、モーター２２の駆動により主軸部１９が回転軸１９ＣＬ周りに回転したときに、直線部４１ａは固定部３２により回転軸１９ＣＬ上において固定される一方で、直線部４１ｃは偏心回転部１９０と一体となって回転軸１９ＣＬ周りに偏心回転するため、光ファイバー４１の曲線部４１ｂにおいてねじれが生じてしまう。

【0100】

しかしながら、直線部４１ａは固定部３２に回転不能に固定されているものの、直線部４１ｃは偏心回転部１９０に偏心回転軸１９０ＣＬ周りに回転可能に支持されている。このため、曲線部４１ｂにねじれが生じたとしても、直線部４１ｃが偏心回転軸１９０ＣＬ周りに回転（自転）することによって生じたねじれを解消することができるため、光ファイバー４１が破断することはない。

【0101】

また、曲線部４１ｂは、光ファイバー４１を曲げた際に所定の曲率半径をもつ円弧形状となるように形成されている。この所定の曲率半径は、光ファイバー４１を湾曲させても破断しない範囲内に設定している。このため、主軸部１９を回転させることにより曲線部４１ｂが回転軸１９ＣＬを中心として偏心回転しても、光ファイバー４１は破断することはない。

【0102】

また、曲線部４１ｂは、回転軸１９ＣＬに沿う光路を通るレーザー光を、仮想直線１３ａに沿う光路を通るレーザー光に整形させる光路変更部として機能する。このため、レーザー照射ユニット４０は、光ファイバー４１を通過したレーザー光を、レーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）から被穿孔物２に向けて照射することができるようになる。

【0103】

このようにして、被穿孔物２に向けてレーザー光を照射する際、ドリル１１が回転軸１１ＣＬ周りに回転すると、レーザー照射口１３ｂ（給気出口１３ｂ）も回転軸１３ＣＬを中心にして回転するため、図５に示すように、レーザー光が照射された被穿孔物２の部位はドーナツ形状（レーザー光が照らす照射スポット（円形）を回転軸１１ＣＬ周りに偏心回転させることにより形成される形状）に強度劣化される。すなわち、レーザー光の照射スポット（円形）の直径はドリル穴の半径（ドリル１１の半径）より小さくても、ドリル穴の直径（ドリル１１の直径）とほぼ同じ広い範囲を照射することが可能となる。

【0104】

＜＜＜穿孔装置１の動作について＞＞＞
次に、第二実施形態に係る穿孔装置１の動作例について、説明する。
第二実施形態に係る穿孔装置１を用いた穿孔動作（穿孔方法）は、上述した第一実施形態に係る穿孔装置１と同様に、被穿孔物２にレーザー光を照射する工程と、レーザー光の照射により強度を低下させた脆弱層を被穿孔物２に形成する工程と、当該脆弱層をドリル１１により切削する工程と、切削により発生した切粉を除去する工程と、を有している。そして、これらの工程を１サイクルとして繰り返すことによって、被穿孔物２に深いドリル穴を形成することができる。
なお、第二実施形態に係る穿孔装置１の動作例の具体的な説明については、上述した第一実施形態に係る穿孔装置１の動作例と同様であるので省略する。

【0105】

＜＜＜本実施形態に係る穿孔装置１の有効性について＞＞＞
上述したとおり、本実施形態に係る穿孔装置１に備えられた偏心回転機構は、ハウジング２５と、回転軸１９ＣＬを中心として回転可能な主軸部１９と、主軸部１９を回転駆動させるモーター２２と、主軸部１９に設けられ、回転軸１９ＣＬから径方向に離れた偏心回転軸１９０ＣＬを中心として回転可能な偏心回転部１９０と、ある部位がハウジング２５に固着されると共に他の部位が偏心回転部１９０の偏心回転軸１９０ＣＬ上に固着され、該ある部位から該他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバー４１と、を備えている。そして、このことにより、光ファイバー４１を用いて回転軸１９ＣＬから偏心回転軸１９０ＣＬに沿う光路へ変更しても、偏心回転部１９０が自らも回転するため、光ファイバー４１が曲げ応力等の作用を受けて破断するのを抑制することができる。

【0106】

また、本実施形態においては、光ファイバー４１は、ハウジング２５に固着された当該ある部位に直線部４１ａを形成し、偏心回転部１９０に固着された当該他の部位に直線部４１ｃを形成し、直線部４１ａと直線部４１ｃとの間に所定の曲率半径を有する曲線部４１ｂを形成することとしている。そのため、光ファイバー４１に直線部４１ａ、４１ｂを形成することによって、光の直進性を維持することができる。また、光ファイバー４１に曲線部４２ａを形成することによって、簡素化した構造により光路を変更することができる。

【0107】

また、本実施形態に係る穿孔装置１は、ハウジング２５と、回転軸１９ＣＬを中心として回転可能な主軸部１９と、主軸部１９を回転駆動させるモーター２２と、主軸部１９に設けられ、回転軸１９ＣＬから径方向に離れた偏心回転軸１９０ＣＬを中心として回転可能な偏心回転部１９０と、ある部位がハウジング２５に固着されると共に他の部位が偏心回転部１９０の偏心回転軸１９０ＣＬ上に固着され、該ある部位から該他の部位へ向ってレーザー光を伝送する光ファイバー４１と、を有する偏心回転機構と、主軸部１９と一体となって回転軸１９ＣＬ周りに回転し、被穿孔物２を穿孔するドリル１１であって、偏心回転軸１９０ＣＬに沿って設けられ、光ファイバー４１により伝送された当該レーザー光が通る光路となる第一偏心孔１３を内部に有するドリル１１と、レーザー光を照射するためのレーザー照射ユニット４０と、レーザー照射ユニット４０に被穿孔物２に対してレーザー光を照射させ、レーザー光の照射により強度劣化した被穿孔物２の部位（脆弱層）を、モーター２２に主軸部１９を回転させることによりドリル１１で穿孔する制御を行なうコントローラー１００と、を備えている。そして、このことにより、被穿孔物２を穿孔する際に生ずる騒音や振動を軽減しつつも、穿孔時においてもレーザー光の照射することができるため、作業効率を向上させることが可能となる。また、回転軸１９ＣＬから径方向に偏心された第一偏心孔１３を通じてレーザー光を照射しても、ドリル１１が回転軸１９ＣＬ周りに回転するため（第一偏心孔１３が回転軸１９ＣＬ周りに偏心回転するため）、より広い範囲に照射することができる。また、光ファイバー４１を用いることによって、簡素化した構造により光路を変更することができる。さらに、偏心軸１９０ＣＬ周りに回転する偏心回転部１９０に光ファイバーを固着することにより、光ファイバー４１にねじれが生じた場合でもそれを解消し、光ファイバー４１が破断するのを抑えることができる。

【0108】

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

【0109】

＜ドリル１１＞
上記の実施形態においては、穿孔工具の一例としてのドリル１１について、図４を用いて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、図７に示す構成のドリル１１を穿孔ユニット及び穿孔装置に適用することができる。
具体的には、上記の実施形態におけるドリル１１は、第一偏心孔１３と第二偏心孔１４とを連通させる連通孔１５を有していたが、この連通孔１５を設けなくてもよい。

【0110】

また、図７に示すように、ドリル１１の先端にある刃先部１２について、２枚の切刃１２ａ、１２ｂのそれぞれに空気孔１２ｃ、１２ｄを設けてもよい。この空気孔１２ｃ、１２ｄからエアーを逃がすことによって、切刃１２ａ、１２ｂに加えられる風圧を減らし、ドリル１１をスムーズに回転させることができる。

【0111】

＜偏心回転機構＞
上記の実施形態においては、偏心回転機構を利用して、穿孔工具の一例としてのドリル１１に設けられた第一偏心孔１３にレーザー光を通す場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、金属を加工する場合において、この偏心回転機構を利用してレーザー光を偏心回転させながら板金等の被加工素材に照射することにより、円形の部品を形成するようにしてもよい。このようにすれば、被加工素材の厚みが大きい場合でも、被加工素材から円形の部品を抜き取ることができるため、タレットパンチプレス加工を行って円形の部品を形成する場合に比べて有効な手段となる。

【符号の説明】

【0112】

１ 穿孔装置、１０ スピンドルユニット１０、１１ ドリル、
１１ＣＬ 回転軸、１２ 刃先部、１３ 第一偏心孔、
１３ａ 仮想直線、１３ｂ 給気出口、１４ 第二偏心孔、
１４ａ 仮想直線、１４ｂ 排気入口、１５ 連通孔、
１６ 工具保持部、１６ａ 給気入口、１６ｂ 排気出口、
１７ 第一孔部、１７ａ 縦孔、１７ｂ 横孔、
１８ 第二孔部、１８ａ 縦孔、１８ｂ 傾斜孔、
１９ 主軸部、１９ＣＬ 回転軸、２０ 貫通孔、
２１ プーリー、２２ モーター、２３ プーリー、
２４ ベルト、２５ ハウジング、２６ 軸受け部材、
２７ 給気用環状溝部、２８ 排気用環状溝部、２９ 軸受け部材、
３０ 軸受け部材、３１ 切欠部、３２ 固定部、
３３ レンズ保持部、４０ レーザー照射ユニット、
４１ 光ファイバー、４１ａ 直線部、４１ｂ 曲線部、
４１ｃ 直線部、４２ 光路変更部、４２ａ 第一プリズム、
４２ｂ 第二プリズム、４３ コリメーションレンズ、
５０ 給気ユニット、６０ 排気ユニット、
７０ スライドユニット７０、７１ スライドベース、
７２ スライド機構、８０ 操作ユニット、９０ センサー群、
１００ コントローラー、１９０ 偏心回転部、
１９０ＣＬ 偏心回転軸、１９１ 軸受け部材、１９２ 軸受け部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図6】

【図7】

【図5】