(57)【要約】【課題】  軽合金鋳物の加工に際して生じるピンホールを局所的に加熱し肉盛りするため、レーザーを用いようとする場合、細いレーザー光をピンホールへ正確かつ安全に誘導できる手段がなかった。【解決手段】  開閉蓋によって開閉可能な開口部を設けた筐体の上部に、その筐体の内部を指向する顕微鏡を設け、その顕微鏡に光軸方向へレーザー光を放射するレーザー加熱手段を付設するとともに、前記筐体の内部に前記顕微鏡の光軸方向前方に軽合金鋳物を支持する支持手段を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉蓋によって開閉可能な開口部を設けた筐体の上部に、その筐体の内部を指向する顕微鏡を設け、その顕微鏡に光軸方向へレーザー光を放射するレーザー加熱手段を付設するとともに、前記筐体の内部に前記顕微鏡の光軸方向前方に軽合金鋳物を支持する支持手段を設けてなる軽合金鋳物のピンホール修正装置。
【請求項２】
請求項１において、前記開閉蓋には操作者の腕を挿入するための２個の操作孔が設けられ、その操作孔の周縁には拡大可能な伸縮孔を備えた遮光部材が取り付けられている軽合金鋳物のピンホール修正装置。
【請求項３】
請求項１において、前記筐体と開閉蓋とは金属製である軽合金鋳物のピンホール修正装置。
【請求項４】
請求項１において、前記レーザー加熱手段はレーザー光を断続的に照射するための制御装置を備えている軽合金鋳物のピンホール修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製鋳造車輪、マグネシウム合金製鋳造車輪などの軽合金鋳物の製造に好適な、ピンホールの修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軽合金鋳物の製造は、アルミニウム合金のインゴットを加熱溶解し、鋳型内へ注入して製造した素材に機械加工を加え、装飾用にクロムめっきや透明塗装などの表面処理をした上、検査を終えて製品化される。
【０００３】
軽合金の鋳造品には、鋳造に際して鋳巣や亀裂を生じることがあり、それら鋳巣や亀裂のうち微細なもの（以下、ピンホールという）については、現在の鋳造技術によっても完全に回避することができないとされている。そこで、前記素材、機械加工、表面処理など、製造過程の各工程が終了する都度、目視により、あるいは図９で示すように、顕微鏡ｍを使用して検査し、ピンホールが表面に表われたものを工程から取り出し、再度、溶解して鋳造し直したり、溶接によって肉盛りし修正している。
【０００４】
しかし、機械加工や表面処理を終えたものについてピンホールが発見されたときに、これを工程から排除してしまうと、それまでに行った工程で要した経費が無駄になるので、機械加工以後でないと発見できないようなピンホールは修正除去して、再び、工程中へ戻そうとする試みがなされている。すなわち、図１０で示すように、軽合金の鋳造品ａの表面に生じたピンホールｐの上から小径のドリルで穿孔して、ピンホールｐを周辺の肉とともに除去した後、穿孔してできた孔ｈへ、同質の材料ｚを肉盛りした後、余剰の肉ｙを切除して平滑に仕上げる方法が行われている。
【０００５】
従来、この修正工程ではピンホールｐを除去するため、そのピンホールｐより大きな径の孔を穿孔する必要があった。また、材料を肉盛りするのに電気溶接法を用いていたため、加熱される範囲が大きくなり、肉盛りした後の形状を正確に維持することが困難で、この工程における歩留まりの向上が課題とされていた。
【０００６】
この改善策として、小さい範囲を深く溶融できるレーザー溶接機を用いてピンホールｐへ直接に熱を加え、糸状の細いアルミはんだを充填して修正することが考えられた
【特許文献１】。しかし、レーザー光を光沢のある軽合金鋳物に当てると、表面で反射したレーザー光が周囲に散乱して、作業者や周囲の人に障害を与えるおそれがあった
【特許文献２】。
【特許文献１】特開平１０−３４３６０号公報
【特許文献２】特開平９−９９３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする従来の問題点は、軽合金鋳物に生じたピンホールを肉盛り修正するに際し、加熱し修正する範囲を最少にすることであった。しかし、その目的を達成するため肉盛りの熱源としてレーザー光を用いると、機械加工された軽合金鋳物の表面に投射されたレーザー光が乱反射して作業をしている本人や、周囲にいる他の作業員に障害を与えることがあること、および微細なピンホールへ正確にレーザー光を誘導できる構造簡単な装置が入手できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、開閉蓋によって開閉可能な開口部を設けた筐体の上部に、その筐体の内部を指向する顕微鏡を設け、その顕微鏡に光軸方向へレーザー光を放射するレーザー加熱手段を付設するとともに、前記筐体の内部に前記顕微鏡の光軸方向前方に軽合金鋳物を支持する支持手段を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る軽合金鋳物のピンホール修正装置は、レーザー光によってピンホールだけを加熱し、熱の影響を与える範囲が小さく、軽合金鋳物に無用に熱歪を生じないから修正作業を効率よく行うことができる。また、装置はレーザー光を反射しやすい軽合金鋳物を、レーザー光を利用して修正する装置であるにも関わらず、レーザー光は筐体の中に閉じ篭められ、外部へ散乱することがないので、作業を安全に行うことができる、などの利点がある。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明に係る軽合金鋳物のピンホール修正装置の一例を示す概念図である。図中、ピンホール修正装置１０は被検査物である軽合金鋳物としてアルミ車輪ｗを収納する筐体１２と、その筐体１２の上部に支持された顕微鏡１４を有する。Ｐはピンホール修正装置１０を用いて作業する操作者である。
【００１１】
前記ピンホール修正装置１０は光ファイバー１８を介して前記顕微鏡１４へ接続される市販のレーザー発振器１６を有する。なお、１４ａは顕微鏡１４の対物レンズを昇降させ焦点を合わせるための調節つまみである。レーザー発振器１６はレーザー光を連続的に、あるいは所定の間隔で間欠的に発生させる。１７は足踏み式のレーザースイッチであり、踏み込まれたときにレーザー発振器１６を動作させる常開形である。
【００１２】
図２〜図４で示すように、前記筐体１２は操作者の側に位置する前面が開く、金属製の閉じた筐体からなり、その開口部１２ａは引き戸式の開閉蓋１２ｂによって開閉可能に閉じられている。１２ｃは前記開閉蓋１２ｂに設けられた操作孔であり、拡大縮小可能な伸縮シール１２ｄによって閉じられている。なお、この伸縮シール１２ｄは遮光性のゴム状材料からなり、常時、閉じ方向に作用する弾力を付与したものである。
【００１３】
筐体１２の内部にはアルミ車輪ｗを支持する鋳鉄製の支持枠２０が収納されている。支持枠２０はアルミ車輪ｗの車軸孔に嵌合可能な、水平方向へ突出した支軸２０ａを有し、前記アルミ車輪ｗはその支軸２０ａに緩く嵌合し、回動および軸方向へ移動可能に支持される。
【００１４】
前記顕微鏡１４には、その光軸方向へレーザー光を放射するためのレーザー加熱手段２２が付設されている。レーザー加熱手段２２は図５で示すように、顕微鏡１４の鏡筒１４ｂと前記光ファイバー１８とを接続するレーザー光鏡筒１４ｃと、その先方に設けられたプリズム１４ｄを有する。かくて、レーザー発振器１６から光ファイバー１８を通して入射するレーザー光は、プリズム１４ｄによって屈折し顕微鏡１４の光軸と合流し、レーザー光は操作者Ｐが顕微鏡で見ている部分へ投射される。なお、この実施例ではレーザー光が毎秒数回のパルスとして投射される。
【００１５】
次に、このピンホール修正工程を含むアルミ車輪ｗの製造方法を、図７で示す流れ図によって説明する。まず、精錬されたアルミニウム合金からなるインゴットを溶解して金型鋳造する。鋳造品は目視検査され鋳造欠陥が目視され、不良品と判定されたときは、再度溶解され鋳造の素材とされる。
【００１６】
欠陥なしと判定されたものは機械加工に移動され、リムの内外面やハブなどが切削される。切削が終了した段階で目視で検査される他、図９で示す実体顕微鏡ｍによって顕微鏡検査される。顕微鏡検査において、アルミ車輪ｗは支持枠２０から水平方向へ突出させた支軸２０ａに支持して検査される。実体顕微鏡ｍの視野はアルミ車輪ｗの幅よりずっと狭いが、アルミ車輪ｗが車軸方向へ若干移動できることと、鋳造欠陥の生じる位置であって、その欠陥が商品性を欠くことになる部分は、そんなに広くないのでこの方法で足りる。
【００１７】
この検査でピンホールｐが修正不能と判定されたときは、再度溶解されて鋳造の素材とされる。また、欠陥のないものは良品と判断されてメッキ工程へ送られる。さらに、発見されたピンホールｐが微細で修正可能と判断されたときは、そのピンホールｐの位置をマジックインキで囲んでマーキングした上、肉盛り修正工程へ送られる。なお、以上の工程は従来のアルミ車輪ｗの製造工程と大差はない。
【００１８】
この実施例では、肉盛り修正にピンホール修正装置１０が使用される。肉盛り修正はピンホール修正装置１０の開閉蓋１２ｂを開いて、前記マーキングされた部分を上にして支持枠２０に支持させ開閉蓋１２ｂを閉じる。
【００１９】
次いで、伸縮シール１２ｄを押し拡げつゝ操作孔１２ｃから腕を差込んで、アルミ車輪ｗを移動させ、ピンホールｐの位置と顕微鏡１４の光軸をピンホールに合わせる。そして、顕微鏡１４を操作してマーキングされた部分に焦点を合わせた後、レーザー光のスイッチ１７を踏むと、レーザー発振器１６から発せられるレーザー光が、光ファイバー１８を通して顕微鏡１４に入り、その光軸方向へ投射される。
【００２０】
アルミ車輪ｗのピンホールｐへ投射されるレーザー光は、レーザー発振器１６によって、レーザー光を毎秒2〜４回の周期で断続させる設定になっている。図８は断続するレーザー光によりアルミ車輪ｗの表面にできたピンホールｐが溶けた溶融池を示し、図中、ａ１、ａ２、ａ３と順次に溶融した部分の直径を大きく増すことなく、深さが増す。すなわち、ピンホールｐの溶融される範囲と深さとを適切にする。なお、修正できる範囲を拡大するため顕微鏡１４、あるいは車輪ｗを図中矢印で示すように、支軸２０ａの軸方向へ移動可能に構成すると、装置の汎用性が一層向上する。
【００２１】
レーザー光の大きさは修正すべきピンホールｐより細いため、ピンホールｐの周縁部が溶融しないことがあるので、レーザー光の断続する周期を調節し、一旦、レーザー光を投射した後、それによって与えられる熱が必要な範囲に伝播した時期に、再度、レーザー光が投射され、以後は同様にして断続を継続し、必要な深さまで溶融できる設定とする。このようなレーザー光の操作により、図８で示すように、ピンホールｐの底部からａ１、ａ２、ａ３と、次第に深く溶融し酸化皮膜も除去されるから、その時点でアルミハンダ２４を供給し、溶融させて補給し肉盛りする。
【００２２】
肉盛りが終わると、従来と同様にやすりやエメリーペーパーを用いて表面を平滑に手仕上げし、メッキその他の表面処理をした上で、圧洩れ検査をして合格品のみが出荷される。
【００２３】
ピンホール修正装置１０は以上のように構成されているので、アルミ車輪ｗを筐体１２の内部に支持してレーザー光により肉盛りするから、アルミ車輪ｗに当たって散乱するレーザー光は筐体１２によって遮光され外部へ放散しないから、作業者Pが危険に曝されることがない。
【００２４】
レーザー光は顕微鏡の光軸に沿って投射されるから、顕微鏡でピンホールを捕捉した後、その位置でレーザー光を照射すれば、微細なピンホールへ正確にレーザー光が導かれ、しかもピンホールの周辺を無用に加熱することなく、深く加熱できるから、エネルギーの効率がよく経済性にすぐれている、などの効果がある。  
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アルミ車輪のピンホール修正装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１の要部を示す図４中のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】ピンホール修正装置の正面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３中のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】アルミ車輪に肉盛りする工程を示す流れ図である。
【図８】溶解工程を示す図６中の要部の拡大断面図である。
【図９】顕微鏡検査の工程を示す図１相当の概念図である。
【図１０】従来の肉盛り工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    ピンホール修正装置
１２    筐体
１２ａ  開口部
１２ｂ  開閉蓋
１２ｃ  操作孔
１２ｄ  伸縮シール
１４    顕微鏡
１４ａ  昇降つまみ  
１４ｂ  鏡筒
１４ｃ  レーザー光鏡筒
１４ｄ  プリズム
１６    レーザー発振器
１７    レーザースイッチ
１８    光ファイバー
２０    支持枠
２０ａ  支軸
２２    レーザー加熱手段
２４    アルミハンダ
Ｐ    操作者
ｈ  穿孔した孔
ｍ  実体顕微鏡
ｐ    ピンホール
ｗ    アルミ車輪
ｙ  余剰の肉
ｚ  同質の材料
【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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