激光处理方法

专利名称：激光处理方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在工件上照射激光而对工件进行处理的激光处理技术。
背景技术：
10 在例如制造盘驱动设备、主轴电机或轴承装置的过程中，进行激光
处理，其中通过在所述设备或装置中所用的各种精密部件上照射激光而对这些精密部件进行处理。所进行的激光处理的具体例子包括通过激光将两个精密部件焊接在一起的激光焊接，通过激光对精密部件的姿势进行调整的激光成形，用激光对精密部件的表面进行切削的激光微调，
15以及用激光在精密部件的表面上刻出字母或标记的激光标识。
传统上，以如下方式进行激光处理，BP:在朝向工件喷射氮气的同时照射激光。这是为了防止待处理的精密部件(工件)因激光照射而被氧化。
但是，由于在工件的目标处理点上照射激光，所以目标处理点的温20度升高并从目标处理点产生烟雾(或金属蒸汽)。这带来的问题是，烟雾在目标处理点附近附着在工件的表面上。具体而言，若如传统情况中那样在朝向工件喷射氮气的同时照射激光，则从目标处理点产生的烟雾与氮气一起朝向工件的表面喷射。这样加重了烟雾附着的问题。
图20是一显微照片，表示在根据传统方法对轴承装置中采用的套筒25和帽进行激光焊接之后在目标处理点附近的工件的表面。在图20中可以看出，在已进行了传统的激光焊接的工件的表面上存在因烟雾附着而产生的多个白点。
对于该传统方法，如上所述，在激光处理期间烟雾附着在工件的表面上。因此，需要在激光处理之后执行用于从工件的表面擦除烟雾的处理(清洁操作)。另一问题在于，该激光处理不能应用于精密部件的难以清洁的内部区域。

发明内容
5 本发明提供了一种激光处理技术，其能够减少烟雾在工件表面附近
的散布并能够防止工件的表面被烟雾污染。
根据本发明的一方面，提供了一种激光处理方法，该激光处理方法包括如下步骤a)相对于具有激光通过孔的夹具设定工件，并将所述夹具和所述工件的相对位置确定成使得所述激光通过孔可面向所述工件上10的目标处理点；以及b)在所述步骤a)之后，通过所述激光通过孔在所
述目标处理点上照射激光，并同时形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处理点流动并通过所述激光通过孔从所述工件流走的惰性气体流。
通过本发明的激光处理方法，从所述目标处理点产生的烟雾可以与
15惰性气体一起通过激光通过孔排离工件。这样可以减少烟雾在工件的表面附近的散布，从而防止工件的表面被烟雾污染。
从下面结合附图对本发明优选实施方式的详细描述中，将更清楚本发明的其它特征、要素、步骤、特性和优点。
20


图1是表示盘驱动设备的纵剖视图。
图2是表示主轴电机的纵剖视图。 '图3是表示用于实现根据本发明第一实施方式的激光焊接处理的布
置的图。
25 图4是沿图3中的线IV-IV剖的横剖视图，表示从隔离件的中间平
面看的下板部件。
图5是沿图3中的线V-V剖的横剖视图，表示从隔离件的中间平面看的上板部件。
图6是示出了第一实施方式的激光焊接处理的顺序的流程图。
6图7是表示在第一实施方式的激光焊接处理期间在目标处理点周围形成的状态的图。
图8是表示其中目标处理点移出工件装配孔而进入内部空间的状态的图。
图9是表示具有不同形状的隔离件的夹具的另一实施例的图。图IO是表示具有不同形状的隔离件的夹具的又一实施例的图。图11是表示具有不同形状的隔离件的夹具的再一实施例的图。图12是表示用于实现根据本发明第二实施方式的激光焊接处理的布置的图。
图13是示出了第二实施方式的激光焊接处理的顺序的流程图。
图14是表示在第二实施方式的激光焊接处理期间在目标处理点周
围形成的状态的图。
图15是表示用于实现根据本发明第三实施方式的激光焊接处理的
布置的图。
图16是表示从工件侧看时在第三实施方式的激光焊接处理中所用的夹具的图。
图17是示出了第三实施方式的激光焊接处理的顺序的流程图。
图18是表示在第三实施方式的激光焊接处理期间在目标处理点周围形成的状态的图。
图19是一显微照片，表示在进行了第二实施方式的激光焊接处理之后在目标处理点附近的工件表面。
图20是一显微照片，表示在根据传统方法进行了激光焊接之后在目标处理点附近的工件表面。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
首先将对可适当地应用本发明的激光处理方法的盘驱动设备和主轴电机进行描述。在以下描述中，术语"上侧"是指转子单元4沿中心轴线L所位于的那一侧，术语"下侧"是指定子单元3沿中心轴线L所位于的那一侧。但是，这并不旨在限制与本发明相关的轴承装置、盘驱动设备和主轴电机的安装姿势。 '〈1、盘驱动设备的结构〉
图1是表示可适当地应用本发明的激光处理方法的盘驱动设备2的5纵剖视图。盘驱动设备2是硬盘驱动器，其在使两个磁盘22旋转的同时从这两个磁盘读信息并在这两个磁盘上写信息。如图1所示，盘驱动设备2主要包括设备壳体21、两个磁盘(以下简称为"盘")22、存取单元23和主轴电机1。
〈2、主轴电机的结构〉io 下面将对主轴电机1的详细结构进行描述。图2是表示主轴电机1
的纵剖视图。如图2所示，主轴电机1主要包括固定于盘驱动设备2的设备壳体21的定子单元3，以及保持盘22并绕中心轴线L旋转的转子单元4。
定子单元3包括基底部件31、定子芯32、线圈33和套筒34。15 套筒34是大致筒形部件，其布置在轴41的外周表面上从而使其内
周表面可环绕轴41。套筒34固定于基底部件31的保持部311的内周表面。在套筒34的下端的内周部中形成有凹部34a，帽35可装配于该凹部中。帽35附接于凹部34a，之后通过下面将描述的激光焊接将套筒34的下端的内周表面和帽35的外周表面彼此固定。20 套筒34和帽35用作支撑轴41使其绕中心轴线L旋转的固定轴承部
件(支撑部件)。套筒34、帽35和轴41构成了流体动压轴承装置5。
转子单元4设有轴41、毂42和转子磁体43。
<3、激光焊接(第一实施方式)〉
通过激光焊接将套筒34和帽35彼此固定。下面将对在轴承装置5、25主轴电机1或盘驱动设备2的制造过程中，通过激光焊接将套筒34和帽35固定在一起的过程进行描述。
在当前实施方式及稍后将描述的第二和第三实施方式中，在进行激光焊接之前，将轴41插入套筒34的轴承孔中并将毂42固定于轴41的上端部。将帽35暂时固定于套筒34的下表面。当进行激光焊接时，将包括套筒34、帽35、轴41和毂42在内的单元视为激光焊接的对象，即工件6。
图3表示用于实现当前实施方式的激光焊接处理的布置。如图3所示，在当前实施方式的激光焊接处理中使用夹具7和激光源79。夹具75可拆卸地附接于工件6。夹具7包括上板部件(第一板部件)71、下板部件(第二板部件)72和隔离件73。上板部件71和下板部件72彼此相对，隔离件73介于二者之间。在上板部件71和下板部件72之间形成有薄内部空间74。
图4是表示从图3中的线IV-IV表示的位置看时下板部件72的图。
io参照图4，下板部件72具有工件插入孔72a和进气口 72b，套筒34的包括目标处理点61 (位于套筒34与帽35之间的接触表面上的点)的端部插入工件插入孔72a中，通过进气口 72b将氮气引入夹具7的内部空间74中。氮气供应管721连接至进气口 72b，氮气源722接合至氮气供应管721的上游端部。在氮气供应管721上设有截流阀723。因此，如果打
15开截流阀723，则通过氮气供应管721和进气口 72b从氮气源722向夹具7的内部空间74中供应氮气。
图5是表示从图3中的线V-V表示的位置看时上板部件71的图。参照图5，上板部件71具有激光通过孔71a，从激光源79照射的激光通过该激光通过孔71a。激光通过孔71a形成在这样的位置，即当将套筒
20 34的端部插入下板部件72的工件插入孔72a中时，该位置面向工件6的目标处理点61。在当前实施方式的激光焊接处理中，在使工件6绕中心轴线L旋转的同时，套筒34与帽35之间的环形接触表面在其整个圆周上被焊接。目标处理点61设在一点处，在工件6的旋转期间所述接触表面经过该点。激光通过孔71a布置在目标处理点61的上方。
25 如从图3可以看出，激光通过孔71a具有朝向下板部件72 (工件6)
会聚的锥形边缘部71b。参照图5,在上板部件71的面向下板部件72的表面上形成有多个在激光通过孔71a周围径向延伸的引导槽71c。
如图3中示意性所示，用于使夹具7垂直运动的升降机构75连接至夹具7。可以通过例如使用电机和滚珠螺杆的组合机构来实现升降机构75。可以使用现有技术中熟知的许多其它驱动装置来实现升降机构75。如图3中示意性所示，通过用于使工件6绕中心轴线L旋转的旋转机构76支撑工件6。可以通过例如将用于保持工件6的卡盘和用于使该卡盘旋转的电机组合来实现旋转机构76。5 下面将参照图6中所示的流程图对当前实施方式的激光焊接处理的
顺序进行描述。
当进行当前实施方式的激光焊接处理时，首先，以目标处理点61可面向上的姿势将工件6附接于旋转机构76 (步骤Sll)。然后，操作升降机构75以使位于工件6上方的夹具7下降，从而将套筒34的端部插入io下板部件72的工件插入孔72a中。因而，确定工件6相对于夹具7的位置，以确保上板部件71的激光通过孔71a面向工件6上的目标处理点61(步骤S12)。
接着，将布置在氮气供应管721上的截流阀723打开。作为响应，通过氮气供应管721和进气口 72b从氮气源722向夹具7的内部空间74
15中供应氮气(步骤S13)。通过下板部件72的进气口 72b引入的氮气从进气口 72b如图4中白色箭头AR1所示径向散布，并填充在内部空间74中。在激光通过孔71a周围，氮气形成了如图4中白色箭头AR2所示沿着上板部件71的引导槽71c朝向激光通过孔7la流动的流。氮气通过激光通过孔71a排放到夹具7的外部。
20 随后，操作旋转机构76以使工件6绕中心轴线L旋转(步骤S14)。
在保持供应氮气并使工件6旋转的同时，激光源79能连续地照射激光(步骤S15)。因此，在工件上的目标处理点61处进行焊接。套筒34与帽35之间的接触表面随着工件6的旋转而移动经过目标处理点61，该接触表面的整个圆周被焊接。
25 在工件6的目标处理点61上照射激光时，从目标处理点61产生烟
雾。在当前实施方式的步骤S15中，如图7所示在工件6的目标处理点61周围形成朝向目标处理点61流动的氮气流。形成在目标处理点61与激光通过孔71a之间的空间SPl (第一空间)中的压力，大于形成在激光通过孔71a的与工件6相反侧上的空间SP2 (第二空间)中的压力。这样形成了通过激光通过孔71a从空间SP1向空间SP2流动的氮气流。由于 该特征，防止了在目标处理点61处产生的烟雾在工件6的表面附近散布， 并使该烟雾与惰性气体一起通过激光通过孔71a向空间SP2排放。这样 保持工件6的表面(主要是套筒34和帽35的表面)不会被烟雾污染。 5 在当前实施方式中，供应到夹具7的内部空间74的氮气用于防止工
件6的目标处理点61的氧化，还用作将在目标处理点61处产生的烟雾 引离工件6的载气。
如上所述，当前实施方式的激光通过孔71a具有朝向下板部件72(工 件6)会聚的锥形边缘部71b。由于该特征，激光通过孔71a表现出比在
io不存在锥形边缘部71b时所获得的流阻小的流阻。这确保了氮气和烟雾 通过激光通过孔71a顺畅地排放。
当前实施方式的夹具7设计成可拆卸地附接于工件6。这样可以相 对于夹具7容易且快速地设定工件6，从而提高激光焊接处理中的生产效 率。另外，若将氮气仅供应到夹具7的薄内部空间74中也是可行的，这
15样可以快速稳定地形成氮气流。
优选的是，将工件插入孔72a的尺寸设定为使得当套筒34的端部插 入下板部件72的工件插入孔72a中时，形成在工件插入孔72a的边缘部 与工件6之间(的环形形状)的间隙变得尽可能小。例如，工件插入孔 72a和激光通过孔71a的尺寸优选设定为确保形成在工件插入孔72a的边
20缘部与工件6之间的间隙的尺寸(平面图中的孔径面积)小于上板部件 71的激光通过孔71a的尺寸(平面图中的孔径面积)。这样可以防止氮气 和烟雾朝向工件6流出夹具7的内部空间74，从而促使它们朝向激光通 过孔71a流动。
在图3和图7中，工件6和夹具7的垂直位置设定为确保工件6的 25包含目标处理点61的表面与下板部件72的上表面大致齐平。可选的是， 工件6的包含目标处理点61的表面可以从工件插入孔72a伸入内部空间 74，如图8所示。在这种情况下，目标处理点61与工件插入孔72a的边 缘部分离，同时目标处理点61和激光通过孔71a彼此靠近。这样可以更 可靠地防止在目标处理点61处产生的烟雾通过工件插入孔72a的边缘部
ii与工件6之间向工件6流动。
如上所述，当前实施方式的上板部件71设有在激光通过孔71a周围 径向延伸的引导槽71c。即使不存在引导槽71c，供应给夹具7的内部空 间74的氮气也通过激光通过孔71a向外排放，由此形成从目标处理点61 5的周围区域朝向目标处理点61流动的氮气流。但是，相比于不存在引导 槽71c，优选存在引导槽71c，这是因为引导槽71c有助于将氮气流顺畅 地向激光通过孔71a引导。可以在下板部件72中在不会与工件插入孔72a 重叠的范围上，形成与上板部件71的引导槽相同的引导槽。
为了有效地在夹具7的内部空间74中形成从目标处理点61的周围 io区域向目标处理点61流动的氮气流，可以改变隔离件73的形状。图9 至图11示出了具有不同形状的隔离件73的夹具7的其它实施例。正如 图4那样，图9至图11是从隔离件73的中间平面看时下板部件72的横 剖视图。
图9所示的夹具7包括隔离件73，该隔离件具有环绕内部空间74 15的外周的间隔件731，以及布置在目标处理点61周围的三个间隔件732、 733和734。间隔件731具有用于引导从进气口 72b引入的氮气流的引导 表面731a,以及与目标处理点61大致同心的弧形引导表面731b。在三 个间隔件732、 733和734之间形成有流道74a至74c，氮气通过这些流 道向目标处理点61流动。因而，通过进气口 72b引入内部空间74中的 20氮气如箭头AR3所示沿着间隔件731的内周表面散布。之后，如箭头AR4 所示有效地形成通过流道74a至74c向目标处理点61流动的氮气流。
图10所示的夹具7包括隔离件73，该隔离件具有形成关于目标处 理点61径向延伸的三叉形内部空间74的幵口 。下板部件72在三叉形内 部空间74的三个末端部附近具有三个进气口 72b，通过这些进气口引入 25氮气。与图4所示相同的氮气供应管721连接到三个进气口 72b中的每 一个。若通过三个进气口 72b向三叉形内部空间74中引入氮气，则如箭 头AR5所示有效地形成通过三叉形内部空间74向目标处理点61流动的 氮气流。
图11所示的夹具7包括隔离件73，该隔离件具有环绕内部空间74的外周的间隔件735，以及布置在目标处理点61周围的多个间隔件736。 间隔件735具有用于引导通过进气口 72b引入的氮气流的引导表面735a， 以及与目标处理点61大致同心的弧形引导表面735b。间隔件736以均匀 间距环形地布置在目标处理点61周围。因而，通过进气口72b引入夹具 5 7的内部空间74的氮气如箭头AR6所示沿着间隔件735的内周表面散布。 之后，如箭头AR7所示有效地形成通过间隔件736之间向目标处理点61 流动的氮气流。
〈4、激光焊接(第二实施方式)〉
下面将对根据本发明第二实施方式的激光焊接处理进行描述。 10 图12是表示用于实现根据第二实施方式的激光焊接处理的布置的
图。如图12所示，在当前实施方式的激光焊接处理中使用腔室式夹具8 和激光源89。夹具8适于在其中容纳工件6。夹具8包括具有侧壁81a 和底壁81b的下箱部件81，以及用于闭合下箱部件81的顶部开口的上板 部件82。
15 在夹具8的由下箱部件81和上板部件82环绕的内部空间83中设有
卡盘单元84，该卡盘单元用于以如下姿势保持工件6， g卩确保工件6 的目标处理点61面向上板部件82。在卡盘单元84的底侧附接有通过下 箱部件81的底壁81b延伸到下箱部件81的外侧的轴841。电机845在操 作上连接至轴841，该电机通过从动带轮842、环形带843和驱动带轮844
20向轴841赋予旋转动力。如果在将工件6保持于卡盘单元84中的情况下 操作电机845，则使得卡盘单元84和工件6绕中心轴线L旋转。
在当前实施方式中，在工件6的套筒34的外周表面附接有大致筒形 的整流器部件85。整流器部件85的上表面在工件6的包含目标处理点 61的表面(套筒34和帽35的表面)周围延伸，并在二者之间留有很小
25或没有留有台阶。整流器部件85的上表面与上板部件82的下表面相对。 在下箱部件81的侧壁81a中形成有进气口 81c，通过该进气口将氮 气引入夹具8的内部空间83中。氮气供应管811连接至进气口 81c，氮 气源812接合至氮气供应管811的上游端部。在氮气供应管811上设有 截流阀813。因此，如果打开截流阀813，则通过氮气供应管811和进气
13口 81c从氮气源812向夹具8的内部空间83中供应氮气。
上板部件82具有激光通过孔82a，从激光源89照射的激光通过该 激光通过孔82a。激光通过孔82a形成在这样的位置，即当由卡盘单元 84保持工件6时，该位置面向工件6的目标处理点61。在当前实施方式 5的激光焊接处理中，正如第一实施方式那样，在使工件6绕中心轴线L 旋转的同时，套筒34与帽35之间的环形接触表面在其整个圆周上被焊 接。目标处理点61设在一点处，在工件6的旋转期间所述接触表面经过 该点。激光通过孔82a布置在目标处理点61的上方。如从图12可以看 出，激光通过孔82a具有朝向内部空间83 (工件6)会聚的锥形边缘部 io 82b。
用于使上板部件82垂直运动的升降机构86连接至上板部件82。可 以通过例如使用电机和滚珠螺杆的组合机构来实现升降机构86。可以使 用现有技术中熟知的许多其它驱动装置来实现升降机构86。当提升上板 部件82时，下箱部件81的顶部开口打开，从而可以将工件6加载到夹 15具8的内部空间83中或从夹具8的内部空间83卸载。当使上板部件82 下降时，下箱部件81的顶部幵口被上板部件82关闭。
下面将参照图13中所示的流程图对当前实施方式的激光焊接处理 的顺序进行描述。
当进行当前实施方式的激光焊接处理时，首先将整流器部件85附接 20于工件6的套筒34的外周表面(步骤S21)。然后，将保持整流器部件 85的工件6加载到下箱部件81中，并以确保工件6的目标处理点61面 向上的姿势将工件6附接于卡盘单元84 (步骤S22)。 一旦由卡盘单元84 将工件6保持在适当位置，操作升降机构86就使位于下箱部件81上方 位置处的上板部件82下降，从而关闭下箱部件81'的顶部开口。因而， 25确定工件6相对于夹具8的位置，以使上板部件82的激光通过孔82a可 面向工件6上的目标处理点61 (步骤S23)。
接着，将布置在氮气供应管811上的截流阀813打开，以通过氮气 供应管811和进气口 81c从氮气源812向夹具8的内部空间83中供应氮 气(步骤S24)。通过下箱部件81的进气口 81c引入的氮气被填充在夹具
148的内部空间83中。在工件6与上板部件82之间的空间中，形成从激光 通过孔82a的周围区域朝向激光通过孔82a流动的氮气流。通过激光通 过孔82a将氮气排放到夹具8的外部。
随后，操作电机845，以通过驱动带轮844、环形带843和从动带轮 5 842向卡盘单元84赋予旋转动力，从而使卡盘单元84和工件6绕中心轴 线L旋转(步骤S25)。在保持供应氮气且使工件6旋转的同时，从激光 源89连续地照射激光(步骤S26)。因此，在工件6上的目标处理点61 处进行焊接。套筒34与帽35之间的接触表面随着工件6的旋转而移动 经过目标处理点61，该接触表面的整个圆周被焊接。
io 在工件6的目标处理点61上照射激光时，从目标处理点61产生烟
雾。在当前实施方式的步骤S26中，如图14所示，形成从目标处理点61 的周围区域向目标处理点61流动的氮气流。形成在目标处理点61与激 光通过孔82a之间的空间SPl (第一空间)中的压力，大于形成在激光通 过孔82a的与工件6相反侧上的空间SP2 (第二空间)中的压力。这样形
15成了通过激光通过孔82a从空间SP1向空间SP2流动的氮气流。由于该 特征，防止了在目标处理点61处产生的烟雾在工件6的表面附近散布， 并使该烟雾与惰性气体一起通过激光通过孔82a向空间SP2排放。这样 保持工件6的表面(主要是套筒34和帽35的表面)不会被烟雾污染。 在当前实施方式中，供应给夹具8的内部空间83的氮气用于防止工
20件6的目标处理点61的氧化，还用作将在目标处理点61处产生的烟雾 引离工件6的载气。
在当前实施方式中，整流器部件85附接于工件6。因此，在工件6 的包含目标处理点61的表面与上板部件82的下表面之间、以及在工件6 周围延伸的整流器部件85与上板部件82的下表面之间形成有薄空间。
25在该空间内，有效地形成了从目标处理点61的周围区域向目标处理点61 流动的氮气流。
当前实施方式的夹具8构造成将工件6隔离在腔室中。由于该特征， 即使通过激光通过孔82a流出的烟雾散布到夹具8外部，烟雾也不可能 到达工件6的表面。换言之，当前实施方式的夹具8能够保护工件6免受排到外部的烟雾的影响。这样可以更可靠地防止工件6的表面被烟雾 污染。
当前实施方式的激光通过孔82a具有朝向内部空间83 (工件6)会 聚的锥形边缘部82b。由于该特征，激光通过孔82a表现出比在不存在锥 5形边缘部82b时所获得的流阻小的流阻。这确保了氮气和烟雾通过激光 通过孔82a顺畅地排放。
正如第一实施方式中形成在上板部件71的下表面上的引导槽71c那 样，可以在当前实施方式的上板部件82的下表面上形成多个在激光通过 孔82a周围径向延伸的引导槽。设置这些引导槽可以更有效地形成朝向 10激光通过孔82a流动的氮气流。
图19是一显微照片，表示在通过当前实施方式的激光焊接处理将套 筒34和帽35结合在一起之后在目标处理点61附近的工件6的表面。在 图19所示的实施例中，在如下状态下进行激光焊接，BP:将工件6上的 目标处理点61与上板部件82之间的间隙设为等于0. 3mm，并将上板部件 15 82的激光通过孔82a的孔径设为等于1. 0mm。将图19所示的实施例与图 20所示的传统实施例进行比较可以注意到，在图19所示的实施例中未出 现白点，而在图20所示的传统实施例中观察到由于烟雾附着于工件6的 表面而产生的大量白点。这意味着与传统的激光焊接相比，当前实施方 式的激光焊接可以防止烟雾附着于工件6的表面。 20 <5、激光焊接(第三实施方式)>
下面将对根据本发明第三实施方式的激光焊接处理进行描述。
图15是表示用于实现根据第三实施方式的激光焊接处理的布置的 图。如图15所示，在当前实施方式的激光焊接处理中使用用于朝向工件 6上的目标处理点61喷射氮气的喷嘴型夹具9、以及用于在目标处理点 25 61上照射激光的激光源99。
图16是表示从夹具9的下表面(g卩，从工件6)看时的夹具9的图。 如图15和图16所示，在夹具9的下表面上形成有环形喷射口 9a。在夹 具9内形成有与喷射口 9a连通的管形气体流道9b。如从图15可以看出， 氮气供应管921连接至气体流道9b的外周端，氮气源922接合至氮气供
16应管921的上游端部。在氮气供应管921上设有截流阀923。因此，如果 打开截流阀923,通过氮气供应管921从氮气源922向夹具9的气体流道 9b中供应氮气。接着从喷射口9a向下喷射氮气。
与喷射口 9a连通的气体流道9b具有朝向喷射口 9a会聚的倾斜空 5间。由于该特征，在焊接操作期间从喷射口9a喷射的氮气可以朝向位于 夹具9下方的单个会聚点，即朝向工件6的目标处理点61所处的点喷射。 在夹具9的喷射口 9a的内侧形成有激光通过孔9c，从激光源的照 射的激光通过该激光通过孔9c。可以通过运动机构(未示出)使夹具9 运动。夹具9的位置被确定为确保在激光焊接操作期间激光通过孔9c面 io向工件6的目标处理点61。如图15所示，在激光通过孔9c周围形成有 朝向工件6会聚的锥形边缘部9d。
如图15中示意性所示，通过用于使工件6绕中心轴线L旋转的旋转 机构93支撑工件6。可以通过例如将用于保持工件6的卡盘和用于使该 卡盘旋转的电机组合来实现旋转机构93。在当前实施方式的激光焊接处 15理中，正如第一和第二实施方式那样，在使工件6绕中心轴线L旋转的 同时，套筒34与帽35之间的环形接触表面在其整个圆周上被焊接。目 标处理点61设在一点处，在工件6的旋转期间所述接触表面经过该点。 在当前实施方式中，在工件6的套筒34的外周表面附接有大致筒形 的整流器部件94。当将整流器部件94附接于工件6时，整流器部件94 20的上表面在工件6的包含目标处理点61的表面(套筒34和帽35的表面) 周围延伸，并在二者之间留有很小或没有留有台阶。整流器部件94的上 表面与夹具9的喷射口 9a相对。
下面将参照图17中所示的流程图对当前实施方式的激光焊接处理 的顺序进行描述。
25 当进行当前实施方式的激光焊接处理时，首先将整流器部件94附接
于工件6的套筒34的外周表面(步骤S31)。然后，以确保工件6的目标 处理点61面向上的姿势将保持整流器部件94的工件6安装于旋转机构 93 (步骤S32)。通过运动机构(未示出)使夹具9运动以确定工件6相 对于夹具9的位置，从而使激光通过孔9c可面向工件6上的目标处理点
1761，而且还使激光源99的光轴可以与激光通过孔9c的中心重合(步骤 S33)。
接着，打开布置在氮气供应管921上的截流阀923，以通过氮气供 应管921从氮气源922向夹具9的气体流道9b中供应氮气(步骤S34)。 5供应到气体流道9b中的氮气从喷^1"口 9a朝向工件6的目标处理点61喷 射。在工件6与夹具9之间的空间中，形成从激光通过孔9c的周围区域 朝向激光通过孔9c流动的氮气流。通过激光通过孔9c将氮气向夹具9 上方排放。
随后，操作旋转机构93以使工件6绕中心轴线L旋转(步骤S35)。
io在保持供应氮气且使工件6旋转的同时，从激光源99连续地照射激光(步 骤S36)。因此，在工件6上的目标处理点61处出现焊接。套筒34与帽 35之间的接触表面随着工件6的旋转而移动经过目标处理点61，该接触 表面的整个圆周被焊接。
在工件6的目标处理点61上照射激光时，从目标处理点61产生烟
15雾。在当前实施方式的步骤S36中，如图18所示，形成从目标处理点61 的周围区域向目标处理点61流动的氮气流。形成在目标处理点61与激 光通过孔9c之间的空间SPl (第一空间)中的压力，大于形成在激光通 过孔9c的与工件6相反侧上的空间SP2 (第二空间)中的压力。这样形 成了通过激光通过孔9c从空间SP1向空间SP2流动的氮气流。由于该特
20征，防止了在目标处理点61处产生的烟雾在工件6的表面附近散布，并 使该烟雾与惰性气体一起通过激光通过孔9c向空间SP2排放。这样保持 工件6的表面(主要是套筒34和帽35的表面)不会被烟雾污染。
在当前实施方式中，从夹具9的喷射口 9a喷射的氮气用于防止工件 6的目标处理点61的氧化，还用作将在目标处理点61处产生的烟雾引离
25工件6的载气。
在当前实施方式中，整流器部件94附接于工件6。因此，从夹具9 的喷射口 9a喷射的氮气，沿着工件6的包含目标处理点61的表面并沿 着在工件6周围延伸的整流器部件94的上表面流动。这样有效地形成了 从目标处理点61的周围区域向目标处理点61流动的氮气流。在当前实施方式的激光通过孔9c周围形成有朝向工件6会聚的锥形 边缘部9d。由于该特征，激光通过孔9c表现出比在不存在锥形边缘部 9d时所获得的流阻小的流阻。这确保了氮气和烟雾通过激光通过孔9c顺 畅地排放。
5 自由确定当前实施方式的夹具9相对于工件6的位置。这样可以自
由地调整夹具9相对于工件6上的目标处理点61的位置和姿势，从而夹 具9可以应用于具有许多不同形状的工件。
正如第一实施方式中形成在上板部件71的下表面上的引导槽71c那 样，可以在当前实施方式的夹具9中在气体流道9b的壁面上(例如在边 io缘部9d的后表面上)形成多个在激光通过孔9c周围径向延伸的引导槽。 设置这些引导槽可以更有效地形成朝向激光通过孔9c流动的氮气流。 <6、修改实施例〉
尽管上面已经对本发明的一些主要实施方式进行了描述，但本发明 并不限于此。例如，尽管在前述实施方式中在进行激光焊接操作时将包
15括套筒34、帽35、轴41和毂42的单元用作工件6，但待激光焊接的工 件可以不必限于该单元。在轴41不具有凸缘部件411的情况下，例如在 进行激光焊接操作时可以将由套筒34和帽35构成的单元用作工件。可 以在激光焊接操作结束时，将轴41插入套筒34中。
尽管前述实施方式针对通过激光焊接将套筒34和帽35结合在一起
20的情况，在本发明的激光处理方法中对于目标处理点可以选择工件6上 的其它点。具体而言，在诸如轴承装置5、主轴电机l、盘驱动设备2、 风扇等的遇到烟雾附着问题的这类物品的制造过程中，可以使用这些物 品的任意精密部件作为工件。在这种情况下，可以在工件上的任意目标 处理点处进行激光处理。
25 尽管在前述实施方式中将激光焊接描述为激光处理的一个实施例， 但本发明的激光处理方法可以应用于除了激光焊接之外的其它激光处 理，例如通过照射激光对工件的姿势进行调整的激光成形，通过照射激 光对工件的表面进行切削的激光微调，以及通过照射激光在工件的表面 上刻出字母或标记的激光标识。在本发明的激光处理方法中，若采用如下结构则可以获得进一步增 5强的效果。
夹具包括板部件，在将工件设在适当位置时，该板部件与工件的包 含目标处理点的表面相对，该板部件具有激光通过孔。该结构使得可以 有效地形成从目标处理点的周围区域朝向目标处理点流动的惰性气体 流。
10 在板部件的面向工件的表面上形成有在激光通过孔周围径向延伸的 引导槽。这样可以在工件与板部件之间有效地形成从目标处理点的周围 区域朝向目标处理点流动的惰性气体流。
激光通过孔具有朝向工件会聚的锥形边缘部。该结构有助于减少激 光通过孔的流阻，从而使得烟雾通过激光通过孔良好地排放。
15 在使工件绕指定的中心轴线旋转的同时连续地照射激光。该结构使
得可以在工件的弧形目标处理区域上进行激光处理。
通过在工件的第一部件和第二部件彼此接触所处的目标处理点上照 射激光，而将第一部件和第二部件结合在一起。该结构使得可以将第一 部件和第二部件结合在一起，并同时防止工件的表面被烟雾污染。
20 夹具是包括第一板部件和第二板部件的中空部件，该中空部件在第
一板部件和第二板部件之间形成有厚度有所减少的内部空间，第一板部 件具有激光通过孔，第二板部件具有工件插入孔，工件的包含目标处理 点的部分插入该工件插入孔中。在将工件的包含目标处理点的部分插入 该工件插入孔中之后，向所述中空部件中引入惰性气体，以在该中空部
25件内形成从目标处理点的周围区域朝向目标处理点流动的流。该结构使 得可以容易地附接和拆卸工件和夹具，而且还可以快速地形成惰性气体 流。
当相对于夹具将工件设定在适当位置时，在工件插入孔的边缘部与 工件之间形成有间隙，该间隙的尺寸小于激光通过孔的尺寸。该结构可
20以防止在目标处理点处产生的烟雾通过工件插入孔的边缘部与工件之间 的间隙朝向工件流动。
使得工件的包含目标处理点的部分从工件插入孔伸出而进入中虫部 件。该结构使得可以更可靠地防止在目标处理点处产生的烟雾通过工件 5插入孔的边缘部与工件之间的间隙朝向工件流动。
夹具是包括板部件的腔室，在将工件容纳于腔室内时该板部件与工 件的包含目标处理点的表面相对，该板部件具有激光通过孔。在将工件 设在腔室内的适当位置以使激光通过孔可面向工件上的目标处理点之 后，将惰性气体引入腔室中以在工件与板部件之间形成从目标处理点的 10周围区域朝向目标处理点流动的流。该结构使得可以隔离腔室内的工件， 以保护工件不会受排放到腔室外的烟雾影响。
整流器部件附接于工件，该整流器部件具有在将整流器部件附接于 工件时在目标处理点周围延伸的表面。该结构使得可以有效地形成在工 件和板部件之间的惰性气体流。 15 夹具是具有环形喷射口的喷嘴，从该喷射口朝向指定的会聚点喷射
惰性气体，该喷嘴具有形成在喷射口内侧的激光通过孔。在将喷嘴和工 件布置成使得激光通过孔可面向工件上的目标处理点之后，从喷嘴喷射 惰性气体以在喷嘴与工件之间形成从目标处理点的周围区域朝向目标处 理点流动的流。该结构使得可以不管工件的形状如何，在目标处理点附 20近都有效地形成惰性气体流。
权利要求
1、一种激光处理方法，该激光处理方法包括如下步骤a)相对于具有激光通过孔的夹具设定工件，并将所述夹具和所述工件的相对位置确定成使得所述激光通过孔可面向所述工件上的目标处理点；以及b)在所述步骤a)之后，通过所述激光通过孔在所述目标处理点上照射激光，并同时形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处理点流动并通过所述激光通过孔从所述工件流走的惰性气体流。
2、根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，在所述步骤b)中，通过所述激光通过孔在所述目标处理点上照射激光，并同时保持形成在 所述目标处理点与所述激光通过孔之间的第一空间中的惰性气体的压力 大于形成在所述激光通过孔的与所述工件相反侧上的第二空间中的压 力，从而允许所述惰性气体流通过所述激光通过孔从所述第一空间朝向15所述第二空间流动。
3、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述夹具包括板部 件，在将所述工件设定在适当位置时所述板部件与所述工件的包含所述 目标处理点的表面相对，所述激光通过孔形成在所述板部件中。
4、 根据权利要求3所述的激光处理方法，其中，在所述板部件的面 20向所述工件的表面上形成有多个在所述激光通过孔周围径向延伸的引导槽。
5、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述激光通过孔具 有朝向所述工件会聚的锥形边缘部。
6、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，在所述步骤b)中，25在使所述工件绕指定的中心轴线旋转的同时，连续地照射激光。
7、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述工件包括第一 部件和第二部件，所述目标处理点是所述第一部件和第二部件之间的接 触点，并且其中在所述步骤b)中在所述目标处理点上照射激光以将所述 第一部件和第二部件结合在一起。
8、根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述夹具包括中空 部件，该中空部件包括第一板部件和第二板部件，所述中空部件具有形 成在所述第一板部件和第二板部件之间的厚度减少的内部空间，所述激 光通过孔形成在所述第一板部件中，所述第二板部件具有工件插入孔，5所述工件的包含所述目标处理点的部分插入该工件插入孔中，其中在所述步骤a)中将所述工件的包含所述目标处理点的所述部分插入所述工件 插入孔中，并且其中在所述步骤b)中向所述中空部件中引入惰性气体， 以在所述中空部件内形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处 理点流动的流。
9、根据权利要求8所述的激光处理方法，其中，当相对于所述夹具将所述工件设在适当位置时在所述工件插入孔的边缘部与所述工件之间 形成有间隙，该间隙的尺寸小于所述激光通过孔的尺寸。
10、 根据权利要求8所述的激光处理方法，其中，在所述步骤a) 中，使所述工件的包含所述目标处理点的所述部分从所述工件插入孔伸15出而进入所述中空部件。
11、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述夹具包括具 有板部件的腔室，在将所述工件容纳于所述腔室内时，所述板部件与所 述工件的包含所述目标处理点的表面相对，所述激光通过孔形成在所述 板部件中，其中在所述步骤a)中将所述工件设定在所述腔室内的适当位20置，并且其中在所述步骤b)中向所述腔室中引入惰性气体，以在所述工 件与所述板部件之间形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处 理点流动的流。
12、 根据权利要求ll所述的激光处理方法，该方法在所述步骤b) 之前还包括将整流器部件附接于所述工件的步骤，所述整流器部件具有25在将该整流器部件附接于所述工件时在所述目标处理点周围延伸的表 面。
13、 根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述夹具包括具 有环形喷射口的喷嘴，从该喷射口朝向指定的会聚点喷射惰性气体，该 喷嘴具有形成在所述喷射口内侧的激光通过孔，其中在所述步骤a)中将所述喷嘴和所述工件布置成使得所述激光通过孔可面向所述工件上的目 标处理点，并且其中从所述喷嘴喷射惰性气体，以在所述喷嘴与所述工 件之间形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处理点流动的 流。
14、 一种轴承装置，该轴承装置包括轴和用于可旋转地支撑所述轴的支撑部件，其中通过用权利要求1所述的激光处理方法对所述轴或所 述支撑部件上的目标处理点进行处理而制造成该轴承装置。
15、 一种主轴电机，该主轴电机包括定子单元和用于支撑盘的转子 单元，该转子单元相对于所述定子单元可旋转，其中通过用权利要i 1io所述的激光处理方法对所述定子单元或所述转子单元上的目标处理点进 行处理而制造成该主轴电机。
16、 一种盘驱动设备，该盘驱动设备包括用于使盘旋转的主轴电机、 用于从所述盘读信息和/或向所述盘写信息的存取单元、以及用于容纳所 述主轴电机和所述存取单元的壳体，其中通过用权利要求1所述的激光15处理方法对所述主轴电机、所述存取单元或所述壳体上的目标处理点进 行处理而制造成该盘驱动设备。
全文摘要
本发明涉及一种激光处理方法。在该激光处理方法中，相对于具有激光通过孔的夹具设定工件，并将所述夹具和所述工件的相对位置确定成使得所述激光通过孔可面向所述工件上的目标处理点。然后，通过所述激光通过孔在所述目标处理点上照射激光，并同时形成从所述目标处理点的周围区域朝向所述目标处理点流动并通过所述激光通过孔从所述工件流走的惰性气体流。
文档编号B23K26/00GK101486127SQ20091000265
公开日2009年7月22日 申请日期2009年1月14日 优先权日2008年1月15日
发明者冈田崇幸, 滨田胜俊, 福田重树 申请人:日本电产株式会社