(57)【要約】【課題】  シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができるバルブシート形成用レーザ肉盛り装置を提供する。【解決手段】  移載ロボット６２により、支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８にレーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されるシリンダヘッド１０のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０を挿入し、レーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されたシリンダヘッド１０を支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８から抜き出し、次にレーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されるシリンダヘッド１０のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０に支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８が挿入されるようにシリンダヘッド１０を支持装置３０から離間して移動させる。【選択図】  図４
2010099678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに配列された複数のバルブシート部に金属粉末を供給しながら該金属粉末にレーザ光を照射して溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成するバルブシート形成用レーザ肉盛り装置であって、
前記シリンダヘッドを支持する支持手段と、
前記支持手段に設けられ、前記シリンダヘッドの前記肉盛り部が形成されるバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴に挿入される位置決めピンを基準として前記シリンダヘッドを位置決めする位置決め手段と、
前記位置決め手段で位置決めされた前記シリンダヘッドを前記バルブステムのガイド穴の軸線回りに回転させる回転手段と、
前記位置決め手段により位置決めされた前記バルブシート部に金属粉末を供給する金属粉末供給手段と、
前記金属粉末供給手段により供給された金属粉末にレーザ光を照射して前記回転手段で回転される前記バルブシート部にリング状の肉盛り部を形成するレーザ光照射手段と、
前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴を挿入し、前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成された前記シリンダヘッドを前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンから抜き出し、次に前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴に前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンが挿入されるように前記シリンダを前記支持手段から離間して移動させる移載ロボットと
を備えることを特徴とするバルブシート形成用レーザ肉盛り装置。
【請求項２】
シリンダヘッドに配列された複数のバルブシート部に金属粉末を供給しながら該金属粉末にレーザ光を照射して溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成するバルブシート形成用レーザ肉盛り方法であって、
前記シリンダヘッドを支持する支持手段、前記支持手段に設けられ、前記シリンダヘッドの前記肉盛り部が形成されるバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴に挿入される位置決めピンを基準として前記シリンダヘッドを位置決めする位置決め手段、及び前記シリンダヘッドを移動させる移載ロボットを有し、
移載ロボットにより前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに前記肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴を挿入する挿入工程と、
前記挿入工程により前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに挿入された前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に金属粉末を供給すると共に、該金属粉末にレーザ光を照射して前記バルブシート部に肉盛り部を形成するレーザ光照射工程と
を備えることを特徴とするバルブシート形成用レーザ肉盛り方法。
【請求項３】
請求項２記載のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法において、
前記レーザ光照射工程では、前記挿入工程により前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに挿入された前記シリンダヘッドを前記バルブステムのガイド穴の軸線回りに回転させる回転工程を同時に実施することを特徴とするバルブシート形成用レーザ肉盛り方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法において、
移載ロボットにより前記レーザ光照射手段により肉盛りが形成された前記シリンダヘッドを前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンから抜き出す抜出工程と、
移載ロボットにより次に前記レーザ光照射手段により肉盛りが形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴に前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンが挿入されるように前記シリンダヘッドを前記支持手段から離間して移動させる移動工程と
を備えることを特徴とするバルブシート形成用レーザ肉盛り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドに配列された複数のバルブシート部に金属粉末を供給しながら該金属粉末にレーザ光を照射して溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成するバルブシート形成用レーザ肉盛り装置及びレーザ肉盛り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッドに直線状に配列して設けた複数のバルブシート部のそれぞれのレーザ肉盛り加工による被形成面を実質的に水平となるよう支持するシリンダヘッド支持台及び、シリンダヘッドを、形成すべきバルブシート部の軸線を中心にシリンダヘッド支持台と共に、レーザ肉盛り加工時に回転させる回転駆動機構をそれぞれ備えた支持部と、シリンダヘッド支持台に対し係脱可能とする連結部を備え、かつこの連結部をシリンダヘッド支持台に対して連結した状態でシリンダヘッドを、バルブシート部の配列方向にシリンダヘッド支持台と共に、形成すべきバルブシート部の軸線に回転駆動機構の回転軸線が整合した状態となるようスライド移動させて移動位置決めする位置決め部とを有するバルブシート形成用レーザ肉盛り装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
尚、従来から前記形成すべきバルブシート部、すなわち肉盛り部のシリンダヘッドの母材料と肉盛り部にできあがった組織との材料的な品質の向上及び安定のために、シリンダヘッド全体を常温よりも高い一定の温度にするように、一定の温度の予熱を掛けることが実施されている。
【特許文献１】特許第３６４１９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、比較的高温のレーザ光による肉盛り加工により、シリンダヘッドに熱変形が生じてバルブシート部の位置が変位することがある。従って、シリンダヘッドをスライド移動させて移動位置決めしてするレーザ肉盛り加工はバルブシート部の位置に対して位置精度が低い加工となる場合がある。
【０００５】
そこで、シリンダヘッドの熱変形の影響を除去するために、シリンダヘッドのレーザ肉盛り加工前に、シリンダヘッド全体を常温よりも高い一定の温度にしてレーザ光による熱影響を受ける肉盛り部とシリンダヘッド全体の温度との差温を小さくするように、材料的な品質の向上及び安定を兼ねた、位置精度的な品質の向上及び安定のための一定の温度の予熱を均一に掛けて予め熱変形したシリンダヘッドのバルブシート部の位置を予測することが考えられる。
【０００６】
しかし、予熱温度にばらつきがある場合には、熱変形したシリンダヘッドのバルブシート部の位置を予測することが困難になる。また、シリンダヘッドに掛ける予熱はシリンダヘッド全体が均一の温度になることによって、熱変形したシリンダヘッドのバルブシート部の位置を予測する精度が高まるが、シリンダヘッド全体が均一の温度になるのには時間が掛かるという問題がある。
【０００７】
本発明は、シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができるバルブシート形成用レーザ肉盛り装置及びレーザ肉盛り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置は、シリンダヘッドに配列された複数のバルブシート部に金属粉末を供給しながら該金属粉末にレーザ光を照射して溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成するバルブシート形成用レーザ肉盛り装置であって、  前記シリンダヘッドを支持する支持手段と、前記支持手段に設けられ、前記シリンダヘッドの前記肉盛り部が形成されるバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴に挿入される位置決めピンを基準として前記シリンダヘッドを位置決めする位置決め手段と、  前記位置決め手段で位置決めされた前記シリンダヘッドを前記バルブステムのガイド穴の軸線回りに回転させる回転手段と、前記位置決め手段により位置決めされた前記バルブシート部に金属粉末を供給する金属粉末供給手段と、前記金属粉末供給手段により供給された金属粉末にレーザ光を照射して前記回転手段で回転される前記バルブシート部にリング状の肉盛り部を形成するレーザ光照射手段と、前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴を挿入し、前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成された前記シリンダヘッドを前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンから抜き出し、次に前記レーザ光照射手段により肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴に前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンが挿入されるように前記シリンダヘッドを前記支持手段から離間して移動させる移載ロボットとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、移載ロボットにより、支持手段に設けられている位置決め手段の位置決めピンにレーザ光照射手段により肉盛り部が形成されるシリンダヘッドのバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴を挿入し、レーザ光照射手段により肉盛り部が形成されたシリンダヘッドを支持手段に設けられている位置決め手段の位置決めピンから抜き出し、次にレーザ光照射手段により肉盛り部が形成されるシリンダヘッドのバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴に支持手段に設けられている位置決め手段の位置決めピンが挿入されるようにシリンダヘッドを支持手段から離間して移動させる。このため、支持手段に挿入されたシリンダヘッドがレーザ光照射手段により加熱されて肉盛り部が形成され、レーザ光照射手段により肉盛り部が形成されたシリンダヘッドが支持手段から抜き出され、次にレーザ光照射手段によりバルブシート部に肉盛り部を形成するためにシリンダヘッドが支持手段から離間されて移動されるので、シリンダヘッドが冷却されてシリンダヘッドの熱変形の影響を小さくすることができる。また、移載ロボットにより、支持手段に設けられている位置決め手段の位置決めピンで位置決めされたシリンダヘッドが、シリンダヘッドの肉盛り部が形成されるバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴の軸線回りに回転されて、金属粉末供給手段により供給された金属粉末にレーザ光を照射してバルブシート部にリング状の肉盛り部が形成される。従って、移載ロボットにより、支持手段にシリンダヘッドの挿入及び支持手段からシリンダヘッドの抜き出しを繰り返すことにより、シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができる。
【００１０】
本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法は、シリンダヘッドに配列された複数のバルブシート部に金属粉末を供給しながら該金属粉末にレーザ光を照射して溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成するバルブシート形成用レーザ肉盛り方法であって、前記シリンダヘッドを支持する支持手段、前記支持手段に設けられ、前記シリンダヘッドの前記肉盛り部が形成されるバルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴に挿入される位置決めピンを基準として前記シリンダヘッドを位置決めする位置決め手段、及び前記シリンダヘッドを移動させる移載ロボットを有し、移載ロボットにより前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに前記肉盛り部が形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴を挿入する挿入工程と、前記挿入工程により前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに挿入された前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に金属粉末を供給すると共に、該金属粉末にレーザ光を照射して前記バルブシート部に肉盛り部を形成するレーザ光照射工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、バルブシート部に対応するバルブステムのガイド穴を基準としてシリンダヘッドを移載ロボットにより位置決めするため支持手段に挿入する。そして、挿入されたシリンダヘッドのバルブシート部に金属粉末を供給すると共に、この金属粉末にレーザ光を照射してバルブシート部に肉盛り部を形成する。従って、移載ロボットにより支持手段にシリンダヘッドを挿入することにより、シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができる。
【００１２】
また、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法は、前記レーザ光照射工程では、前記挿入工程により前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンに挿入された前記シリンダヘッドを前記バルブステムのガイド穴の軸線回りに回転させる回転工程を同時に実施することが好ましい。
【００１３】
この好ましい形態によれば、レーザ光照射工程では、支持手段に挿入されたシリンダヘッドをバルブステムのガイド穴の軸線回りに同時に回転されるので、バルブシート部にリング状の肉盛り部が形成され、シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができる。
【００１４】
また、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法は、移載ロボットにより前記レーザ光照射手段により肉盛りが形成された前記シリンダヘッドを前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンから抜き出す抜出工程と、移載ロボットにより次に前記レーザ光照射手段により肉盛りが形成される前記シリンダヘッドの前記バルブシート部に対応する前記バルブステムのガイド穴に前記支持手段に設けられている前記位置決め手段の位置決めピンが挿入されるように前記シリンダヘッドを前記支持手段から離間して移動させる移動工程とを備えることが好ましい。
【００１５】
この好ましい形態によれば、レーザ光照射手段により肉盛り部が形成されたシリンダヘッドが支持手段から抜き出され、次にレーザ光照射手段によりバルブシート部に肉盛り部を形成するためにシリンダヘッドが支持手段から離間されて移動される。このため、シリンダヘッドが冷却されてシリンダヘッドの熱変形の影響を小さくすることができる。従って、移載ロボットにより支持手段にシリンダヘッドの挿入及び支持手段からシリンダヘッドの抜き出しを繰り返すことにより、シリンダヘッドの部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に適用されるシリンダヘッドを示す斜視図である。シリンダヘッド１０は、直方体状に形成されている。シリンダヘッド１０には、複数のシリンダに対応するシリンダヘッド凹部１２が形成されている。シリンダヘッド凹部１２には、シリンダに給気するため又はシリンダから排気するための一方のポート１４と他方のポート１５が形成されている。また、シリンダヘッド１０には、シリンダに給気するため又はシリンダから排気するための通路で一方のポート１４又は他方のポート１５と連通しているマニホールド１６が形成されている。一方のポート１４及び他方のポート１５の内周面には、バルブが当接するバルブシート部１８が形成されている。
【００１７】
シリンダヘッド１０は、パレット２０に４箇所のクランプアーム２１で固定されている。パレット２０は、下端に２対の基準面２２，２４を有すると共に上端に有するこの水平な基準面２６を有する。シリンダヘッド１０は、パレット２０の上端に水平な基準面２６に固定されている。パレット２０の下端に２対の基準面２２，２４は、１対の基準面２２が、パレット２０の左側の２本の脚２２ａ，２２ｂの下面に形成され、他の１対の基準面２４が、パレット２０の右側の２本の脚２４ａ，２４ｂの下面に形成されている。
【００１８】
図２、図６は、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置を説明するための図である。バルブシート形成用シリンダヘッド支持装置３０は、パレット２０、位置決め機構３２、シリンダヘッド回転機構３４、チルト機構３５、及び支持台４２から概略構成されている。尚、パレット２０を有していない構成を単に支持装置３０とする。
【００１９】
位置決め機構３２は、シリンダ３６及び位置決めピン３８から構成されている。位置決めピン３８は、シリンダヘッド１０の後述するレーザ肉盛り加工がされるバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０に嵌合するように挿入されてシリンダヘッド１０を位置決めする。位置決め機構３２の位置決めピン３８はシリンダ３６で進退されるように構成されている。
【００２０】
前述のシリンダに吸気するため又はシリンダから排気するためのバルブは、この軸線を中心に径方向に対照である。この軸線に延在するバルブステムは、シリンダヘッドに設けられたバルブステムのガイド穴４０を摺接して、バルブを支えている。バルブステムが摺動しつつバルブが開閉しながら、バルブが開状態のときに、バルブシート部にバルブが当接する訳である。バルブステムのガイド穴４０の軸線に当該バルブシート部は、対象形状をしている。
【００２１】
パレット２０は、下端に設けられている１対の基準面２２又は他の１対の基準面２４が支持台４２により支持されると共に、支持台４２に設けられているクランパ４４により固定される。
【００２２】
支持台４２は、シリンダヘッド１０、パレット２０、位置決め機構３２、シリンダヘッド回転機構３４、及びチルト機構３５を支持する。位置決め機構３２は、シリンダ３６が支持台４２に固定されることで支持台４２に支持されている。シリンダヘッド回転機構３４は、例えば、位置決め機構３２と同軸である支持台４２の回転テーブルに固定されているウォームホイールを、支持台４２に固定され駆動源に連結されているウォームにより回転する機構から構成される。チルト機構３５は、支持台４２を左右方向に回転させる機構である。
【００２３】
パレット２０と支持台４２との間には、パレット２０を介してシリンダヘッド１０を加熱する加熱部４６が設けられている。加熱部４６の温度は、例えば、温度測定手段によって測定されたバルブシート部１８の近傍の温度に基づいて、シリンダヘッド１０を所定温度に維持するように制御される。
【００２４】
図３は、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるレーザ光照射装置と金属粉末供給装置を示す図である。レーザ光照射装置５２は、レーザ肉盛り加工をする。レーザ肉盛り加工は、金属粉末供給装置５４による金属粉末及びアルゴンガス供給装置によるアルゴンガスを供給しながら金属粉末にレーザ光を照射して、シリンダヘッド回転機構３４で回転されるバルブシート部１８にリング状の肉盛り部を形成する。
【００２５】
また、レーザ肉盛り加工は、金属粉末を溶融した後に固化させることにより肉盛り部を形成する。従って、レーザ肉盛り加工に際しては、溶融した金属粉末を冷却するように、シリンダヘッド１０のマニホールド１６を介してバルブシート部１８に対してガスを供給するか、又はマニホールド１６を介してバルブシート部１８近傍の大気を吸引する。
【００２６】
尚、金属粉末としては、耐熱性及び耐摩耗性に優れた例えば銅合金の金属粉末が挙げられる。肉盛り層形成後は、機械加工によって平滑なバルブシート面が形成される。
【００２７】
また、図３は、支持装置３０並びに、レーザ光照射装置５２及び金属粉末供給装置５４を駆動させる駆動源を示している。支持装置３０は、Ｘ軸方向（図中斜め上下方向）に第１の駆動源５５で駆動される。また、支持装置３０は、Ｙ軸方向（図中斜め左右方向）に第２の駆動源５６で駆動される。また、支持装置３０は、Ｃ軸回り（図中斜め上下方向）に第３の駆動源５７で回転駆動される。また、支持装置３０は、Ｂ軸回り（位置決めピン３８の軸回り）に駆動源で回転駆動される。また、レーザ光照射装置５２及び金属粉末供給装置５４は、Ｚ軸方向（図中上下方向）に第４の駆動源５８で駆動される。
【００２８】
図４は、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置を示す図である。バルブシート形成用レーザ肉盛り装置６０は、パレット２０、支持装置３０、シリンダヘッド回転機構３４、支持台４２、レーザ光照射装置５２、金属粉末供給装置５４、及び移載ロボット６２から概略構成されている。
【００２９】
移載ロボット６２は、前工程から搬送されたシリンダヘッド１０を、図１０に示すように移載ロボット６２のロボットハンド６４により把持して、図１１に示すようにパレット２０に固定する。また、移載ロボット６２は、パレット２０に固定されたシリンダヘッド１０を移載ロボット６２のロボットハンド６４により把持して、図１２に示すように位置決め機構３２で位置決めされるように支持装置３０に挿入する。
【００３０】
図５は、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法を示すフローチャートである。
【００３１】
まず、移載ロボット６２により、前工程から搬送された搬送部に載置されているシリンダヘッド１０を、移載ロボット６２のロボットハンド６４により把持してパレット２０に固定する（ＳＴ１００）。
【００３２】
次いで、移載ロボット６２により、パレット２０に固定されたシリンダヘッド１０を移載ロボット６２のロボットハンド６４により把持して、レーザ肉盛り加工をする一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブヘッド部１８が位置決め機構３２で位置決めされるように支持装置３０に挿入する（ＳＴ１０１）。
【００３３】
そして、パレット２０と支持台４２との間に設けられている加熱部４６により、パレット２０を介してシリンダヘッド１０が加熱された温度を測定する（ＳＴ１０２）。加熱部４６の温度は、例えば、支持装置３０の近傍に配置されたロボット６６に搭載されているシリンダヘッド１０の表面温度を非接触で測定する温度測定器で測定され、シリンダヘッド１０を所定温度に維持するように制御される。
【００３４】
その後、加熱部４６により加熱されたシリンダヘッド１０の温度が所定の温度であるか否かを判定する（ＳＴ１０３）。ＳＴ１０３の判定結果がＮＯの場合、シリンダヘッド１０の温度が所定の温度になるまで待機する。
【００３５】
ＳＴ１０３の判定結果がＹＥＳの場合、パレット２０に固定され支持装置３０に挿入されたシリンダヘッド１０を支持装置３０と共に、図３に示すＸ軸上の＋方向（図中下方向）に移動させて、レーザ光照射装置５２によりレーザ肉盛り加工をする（ＳＴ１０４）。
【００３６】
次いで、パレット２０に固定され支持装置３０に挿入されたシリンダヘッド１０を支持装置３０と共に、図３に示すＸ軸上の−方向（図中上方向）に移動させて、レーザ光照射装置５２によるレーザ肉盛り加工で残留した金属粉末を除去する（ＳＴ１０５）。レーザ肉盛り加工で残留した金属粉末の除去は、例えば、支持装置３０の近傍に配置されたロボット６６に搭載されている粉末吸引器で除去される。
【００３７】
そして、シリンダヘッド１０の一方のポート１４及び他方のポート１５の数（ｎ）が、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０５までの処理を実行した回数（ｍ）と同じであるか否かを判定する（ＳＴ１０６）。
【００３８】
ＳＴ１０６の判定結果がＮＯの場合、移載ロボット６２によりパレット２０に固定されているシリンダ１０を支持装置３０から抜き出して、次にレーザ肉盛り加工がされる一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブヘッド部１８が位置決め機構３２で位置決めされるように、移載ロボット６２によりパレット２０に固定されているシリンダ１０を移動する（ＳＴ１０７）。その後ＳＴ１０１に戻る。
【００３９】
一方、ＳＴ１０６の判定結果がＹＥＳの場合、パレット２０に固定されたシリンダヘッド１０のパレット２０に対する固定を解除し、移載ロボット６２のロボットハンド６４でシリンダ１０を把持して、シリンダヘッド１０を次の工程に搬送する搬送部に排出する（ＳＴ１０８）。
【００４０】
次に、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置３０の動作について説明する。
【００４１】
図６は、バルブシート形成用シリンダヘッド支持装置の動作について説明するための図である。
【００４２】
まず、図６（ｂ）に示すように、移載ロボット６２により、パレット２０に固定されたシリンダヘッド１０のレーザ肉盛り加工がされる一方のポート１４のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０に、垂直状態の位置決めピン３８を挿入する。これにより、パレット２０に固定されているシリンダヘッド１０が支持装置３０に挿入される。
【００４３】
次いで、図６（ａ）に示すように、図３に示す第３の駆動源５７により支持装置３０のチルト機構３５を駆動して左側に傾けると共に、バルブシート部１８の被加工面が実質的に水平となるように支持装置３０を略４５°にする。そして、支持装置３０のシリンダヘッド回転機構３４を位置決めピン３８の軸回りに回転させてレーザ肉盛り加工をする。その後、再び図６（ｂ）のように戻して更に、図６（ｃ）に示すように、移載ロボット６２により、シリンダヘッド１０を位置決めピン３８から抜いてパレット２０に固定されているシリンダヘッド１０を位置決めピン３８の上方に移動する。
【００４４】
そして、図６（ｄ）に示すように、移載ロボット６２により、図６（ａ）でレーザ肉盛り加工された一方のポート１４と対となる他方のポート１５のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０が、支持装置３０の位置決めピン３８の真下となるようにシリンダヘッドが固定されたパレット２０を回転する。
【００４５】
その後、図６（ｅ）に示すように、移載ロボット６２により、図６（ｄ）の他方のポート１５のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０に位置決めピン３８を挿入してシリンダヘッド１０を位置決めする。
【００４６】
そして、前記図６（ａ）での肉盛り加工と同様の位置関係で図６（ｄ）の他方のポート１５のバルブシート部１８の被加工面にレーザ肉盛り加工ができるように、図６（ｆ）に示すように、支持装置３０のシリンダヘッド回転機構３４を位置決めピン３８の軸回りに回転させる。その後、図６（ｇ）に示すように、図６（ａ）と同様に、図３に示す第３の駆動源５７により支持装置３０のチルト機構３５を駆動して左側に傾けると共に、バルブシート部１８の被加工面が実質的に水平となるように支持装置３０を略４５°にする。そして、支持装置３０のシリンダヘッド回転機構３４を位置決めピン３８の軸回りに回転させてレーザ肉盛り加工をする。
【００４７】
その後、再び図６（ｆ）のように戻して、図６（ｃ）と同様に、シリンダヘッド１０を位置決めピン３８から抜き出す。これにより、パレット２０に固定されているシリンダヘッド１０が支持装置３０から抜き出される。
【００４８】
尚、図６（ａ）及び図６（ｇ）のレーザ肉盛り加工時には、シリンダヘッド１０の、肉盛り部が形成されるべきバブルシート部１８に対応するバブルステムのガイド穴４０を、位置決め手段の位置決めピン３８により、直接的に支承する。ところで、当該バルブシート部１８は、シリンダヘッド１０が暖められると、該シリンダヘッド１０の長手方向の端部からの位置が大きく変位することがある。比較的高温のレーザ光による肉盛り加工によれば、シリンダヘッド１０に熱膨張が生じる。しかしながら、シリンダヘッド１０の、肉盛り部が形成されるべきバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０を、位置決め手段の位置決めピンにより、直接的に支承するので、比較的高温のレーザ光による肉盛り加工により、シリンダヘッド１０に熱変形が生じたとしても、当該肉盛り部が形成されるべきバルブシート部１８は、バルブステムのガイド穴４０の軸線に対して対象形状をしているから、バルブシート部１８の被加工面と、照射するレーザ光の位置とは、比較的ズレず許容できる範囲に収まる。また、シリンダヘッド回転機構３４に付設した図示しない金属粉末を冷却するための、マニホールド１６を介してバルブシート部１８近傍の大気を吸引する吸引手段や又はマニホールド１６を介してのガスの供給手段が、シリンダヘッド１０をも冷却するので、バルブシート部１８の被加工面と、照射するレーザ光の位置とは、よりズレずに許容できる範囲に収まり易い。
【００４９】
尚、図７は、図６（ａ）及び図６（ｇ）の拡大図である。
【００５０】
図８は、本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置に固定されるシリンダヘッドが固定されたパレットを示す図である。
【００５１】
図８（ａ）は、最右部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際に、支持台４２に固定されるシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０を示す図である。
【００５２】
最右部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際には、支持台４２のクランパ４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆの４箇所でシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０が固定される。
【００５３】
図８（ｂ）は、中央部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際に、支持台４２に固定されるシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０を示す図である。
【００５４】
中央部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際には、支持台４２のクランパ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆの６箇所でシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０が固定される。
【００５５】
図８（ｃ）は、最左部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際に、支持台４２に固定されるシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０を示す図である。
【００５６】
最左部に位置する一方のポート１４又は他方のポート１５のバルブシート部１８を加工する際には、支持台４２のクランパ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの４箇所でシリンダヘッド１０が固定されたパレット２０が固定される。
【００５７】
図９は、シリンダヘッドをパレットに固定又は解除する方法を示す図である。シリンダヘッド１０は、パレット２０に上下端の左右にそれぞれに設けられているクランプアーム２１で固定されている。クランプアーム２１は、側面視でパレット２０を上端部にパレット２０を基準面２６に押し付ける爪部を有してパレット２０の側方で上下方向に延びると共に、パレット２０の下方で上下のクランプアーム２１が隣接するように水平方向に延びている。そして、パレット２０の側方で上下方向に延びている部位Ａで回転可能にパレット２０に支持されている。
【００５８】
クランプアーム２１は、爪部でパレット２０を基準面２６に押し付けるようにばね等の付勢部材４８で付勢されている。
【００５９】
シリンダヘッド１０をパレット２０から解除は、パレット２０の下部で上下のクランプアーム２１が隣接する部位をシリンダ５０で押圧することでクランプアーム２１の部位Ａを中心に回転することによりなされる。
【００６０】
以上、本実施形態によれば、移載ロボット６２により、支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８にレーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されるシリンダヘッド１０のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０を挿入し、レーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されたシリンダヘッド１０を支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８から抜き出し、次にレーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されるシリンダヘッド１０のバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０に支持装置３０に設けられている位置決め機構３２の位置決めピン３８が挿入されるようにシリンダヘッド１０を支持装置３０から離間して移動させる。このため、支持装置３０に挿入されたシリンダヘッド１０がレーザ光照射装置５２により加熱されて肉盛り部が形成され、レーザ光照射装置５２により肉盛り部が形成されたシリンダヘッド１０が支持装置３０から抜き出され、次にレーザ光照射装置５２によりバルブシート１８部に肉盛り部を形成するためにシリンダヘッド１０が支持装置３０から離間されて移動されるので、シリンダヘッド１０が冷却されてシリンダヘッド１０の熱変形の影響を小さくすることができる。また、移載ロボット６２により、支持装置３０における位置決め機構３２の位置決めピン３８で位置決めされたシリンダヘッド１０が、シリンダヘッド１０の肉盛り部が形成されるバルブシート部１８に対応するバルブステムのガイド穴４０の軸線回りに回転されて、金属粉末供給装置５４により供給された金属粉末にレーザ光を照射してバルブシート部１８にリング状の肉盛り部が形成される。従って、移載ロボット６２により、支持装置３０にシリンダヘッド１０の挿入及び支持装置３０からシリンダヘッドの抜き出しを繰り返すことにより、シリンダヘッドのバルブシート部に対するレーザ肉盛り加工の位置精度を向上することができる。
【００６１】
尚、本実施形態のパレット２０及び支持台４２、又は支持装置３０が、本発明の支持手段に相当する。また、本実施形態の位置決め機構３２が、本発明の位置決め手段に相当する。また、本実施形態のシリンダヘッド回転機構３４が、本発明の回転手段に相当する、また、本実施形態のレーザ光照射装置５２が、本発明のレーザ光照射手段に相当する。また、本実施形態の金属粉末供給装置５４が、本発明の金属粉末供給手段に相当する。
【００６２】
また、本実施形態のＳＴ１０１の処理が、本発明の挿入工程に相当する。また、本実施形態のＳＴ１０４の処理が、本発明のレーザ光照射工程及び回転工程に相当する。また、本実施形態のＳＴ１０７の処理が、本発明の抜出工程及び移動工程に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に適用されるシリンダヘッドを示す斜視図である。
【図２】本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置を説明するための図である。
【図３】本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置の構成要素であるレーザ光照射装置と金属粉末供給装置を示す図である。
【図４】本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り装置を示す図である。
【図５】本発明のバルブシート形成用レーザ肉盛り方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明のバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置の動作について説明する図である。
【図７】図６（ａ）及び図６（ｇ）の拡大図である。
【図８】本発明のバルブシート形成用シリンダヘッド支持装置に固定されるシリンダヘッドが固定されたパレットを示す図である。
【図９】シリンダヘッドをパレットに固定又は解除する方法を示す図である。
【図１０】移載ロボットのロボットハンドにより、シリンダヘッドが把持されている状態を示す図である。
【図１１】移載ロボットのロボットハンドにより、シリンダヘッドが固定されているパレットが把持されている状態を示す図である。
【図１２】移載ロボットのロボットハンドにより、シリンダヘッドが固定されているパレットを把持して位置決め機構で位置決めされるように支持装置に挿入する状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…シリンダヘッド、１２…シリンダヘッド凹部、１４…一方のポート、１５…他方のポート、１６…マニホールド、１８…バルブシート部、２０…パレット、２２，２４，２６…基準面、２１…クラアアンクアーム、２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ…脚、３０…バルブシート形成用シリンダヘッド支持装置（支持装置）、３２…位置決め機構、３４…シリンダヘッド回転機構、３６…シリンダ、３８…位置決めピン、４０…ガイド穴、４２…支持台、４４，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｄ…クランパ、４６…加熱部、４８…付勢部材、５０…シリンダ、５２…レーザ光照射装置、５４…金属粉末供給装置、５５…第１の駆動源、５６…第２の駆動源、５７…第３の駆動源、５８…第４の駆動源、６０…バルブシート形成用レーザ肉盛り装置移載、６２…移載ロボット、６４…ロボットハンド、６６…ロボット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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