(57)【要約】【課題】効率よく金属粉を回収する。【解決手段】金属粉を吸引する吸引部と、前記吸引部内に収納され、先端側方向に向けて気体を噴射可能な気体噴射部と、を備える粉吸引装置を用いた粉吸引方法であって、シリンダヘッドに形成された吸気ポートのバルブシート部に、金属粉を供給しながらレーザ光を照射して、前記バルブシート部にレーザクラッド加工を行った後に、前記吸引部の中心軸を、前記吸気ポート及び排気ポートの一方の中心軸から前記吸気ポート及び前記排気ポートの他方側にオフセットさせて、前記吸引部を前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に配置し、前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に残存する前記金属粉を吸引する。【選択図】図４
2019118945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉を吸引する吸引部と、前記吸引部内に収納され、先端側方向に向けて気体を噴射可能な気体噴射部と、を備える粉吸引装置を用いた粉吸引方法であって、
シリンダヘッドに形成された吸気ポートのバルブシート部に、金属粉を供給しながらレーザ光を照射して、前記バルブシート部にレーザクラッド加工を行った後に、前記吸引部の中心軸を、前記吸気ポート及び排気ポートの一方の中心軸から前記吸気ポート及び前記排気ポートの他方側にオフセットさせて、前記吸引部を前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に配置し、
前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に残存する前記金属粉を吸引する
粉吸引方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉吸引方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッドにバルブシートを形成する工程では、バルブシートを形成する部分に金属粉を供給しながらレーザ光線を照射し金属を溶接肉盛りするレーザクラッド加工方法が用いられている。
【０００３】
加工部位（例えば、バルブシート形成部）には、周辺への落下を見込んで多めに金属粉を供給するため、レーザクラッド加工後には、ワーク（例えば、シリンダヘッド）の上面や、上面側に形成されている穴部に金属粉が残留する。これらが後工程に持ち出されると、コンベアや加工機などの各設備の可動部に金属粉が噛み込み、故障の原因となる可能性がある。
【０００４】
また、残留粉が多いと、レーザクラッド加工直後の検査において、金属の肉盛量を正しく測定できない。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１では、レーザクラッド加工中、バルブシートに直結する吸排気ポートから吸気して、加工部位から発生するヒュームや余剰粉末を吸引している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置では、残留した金属粉が多いと金属粉を吸引しきれず、バルブシート部に金属粉が残留してしまい、金属粉が後工程に持ち出されてしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、本明細書開示の粉吸引方法は、残留した金属粉を効率よく回収することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために、本明細書に開示された粉吸引方法は、金属粉を吸引する吸引部と、前記吸引部内に収納され、先端側方向に向けて気体を噴射可能な気体噴射部と、を備える粉吸引装置を用いた粉吸引方法であって、シリンダヘッドに形成された吸気ポートのバルブシート部に、金属粉を供給しながらレーザ光を照射して、前記バルブシート部にレーザクラッド加工を行った後に、前記吸引部の中心軸を、前記吸気ポート及び排気ポートの一方の中心軸から前記吸気ポート及び前記排気ポートの他方側にオフセットさせて、前記吸引部を前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に配置し、前記吸気ポート及び前記排気ポートの前記一方に残存する前記金属粉を吸引する。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書開示の粉吸引方法によれば、残留した金属粉を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）は、レーザクラッド加工前のバルブシートの断面を示す図、図１（Ｂ）は、残留粉が少ない状態での肉盛量の測定を示す図、及び図１（Ｃ）は、残留粉が多い状態での肉盛量の測定を示す図である。
【図２】図２は、シリンダヘッドの下面を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る粉吸引方法において使用される粉吸引装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ断面において吸気ポート付近を拡大した断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面においてウォータジャケット穴付近を拡大した断面図であり、図５（Ｂ）は粉吸引装置を作動させた状態を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、オフセット量に対する残留粉の回収率を示す図であり、図６（Ｂ）は、吸引部の傾きθに対する残留粉の回収率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
【００１３】
図１（Ａ）は、レーザクラッド加工前のバルブシート２８の断面を示す図、図１（Ｂ）は、残留粉が少ない状態での肉盛量の測定を示す図、図１（Ｃ）は、残留粉が多い状態での肉盛量の測定を示す図である。
【００１４】
レーザ測定装置４０を用いて肉盛量を計測する場合、図１（Ｂ）に示すように、残留粉が少ない状態では、矢印Ａで示すように肉盛量を正しく計測できるが、図１（Ｃ）に示すように、残留粉が多い場合、測定される肉盛量（矢印Ｂ）が実際の肉盛量よりも大きくなってしまう。
【００１５】
また、残留粉が後工程に持ち出されると、コンベアや加工機などの各設備の可動部に金属粉が噛み込み、故障の原因となる可能性がある。
【００１６】
したがって、レーザクラッド加工後の金属粉の残留量をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００１７】
図２は、シリンダヘッド２０の下面を概略的に示す図である。シリンダヘッド２０の下面には、ウォータジャケット穴２２、吸気ポート２４、及び排気ポート２６が形成されている。ここで、レーザクラッド加工後の金属粉の残留量の分布を調査すると、ウォータジャケット穴２２と吸気ポート２４に金属粉が多く残留していることが判明した。
【００１８】
次に、本実施形態に係る粉吸引方法において、レーザクラッド加工後の残留粉を吸引するのに使用される粉吸引装置について説明する。
【００１９】
図３は、本実施形態に係る粉吸引方法において使用される粉吸引装置１００Ａ及び１００Ｂの構成を模式的に示す図である。粉吸引装置１００Ａは、吸気ポート２４に残留する金属粉を吸引する粉吸引装置であり、粉吸引装置１００Ｂは、ウォータジャケット穴２２に残留する金属粉を吸引する粉吸引装置である。なお、粉吸引装置１００Ａ及び１００Ｂは、同様の構成を備えるため、特に区別する必要のない限り、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
【００２０】
図３に示すように、粉吸引装置１００Ａ及び１００Ｂは、金属粉を吸引する吸引部１０と、先端側方向に向けて気体（例えば空気）を噴射する気体噴射部１４とを備える。図３では、吸引部１０を一部透視して図示している。吸引部１０には、吸引通路１２が接続されている。また、気体噴射部１４には、空気供給通路１６が接続されている。
【００２１】
吸引部１０は、吸引口１１を備える。粉吸引装置１００Ａにおいて、吸引口１１の直径は、吸気ポート２４の直径よりも大きく設定されており、例えば、５０ｍｍである。粉吸引装置１００Ｂにおいて、吸引口１１の直径は、吸引口１１がウォータジャケット穴２２を覆うことができるように設定されており、例えば、２０ｍｍである。
【００２２】
気体噴射部１４は、例えば、吸引部１０内に収納され、吸引部１０の外部から連通する空気供給通路１６を通して供給される空気を、噴射口１５から噴射する。気体噴射部１４の直径は、例えば、６ｍｍである。
【００２３】
次に、粉吸引装置１００Ａ及び１００Ｂを用いた残留粉の吸引方法について説明する。
＜吸気ポート２４に残留した金属粉を取り除く場合＞
【００２４】
図４は、図２のＡ−Ａ断面において吸気ポート２４付近を拡大した断面図である。
【００２５】
吸気ポート２４では、重力によって排気ポート２６側に金属粉がたまりやすいため、吸気ポート２４に残留した金属粉を取り除く場合、吸引部１０の中心軸１３を、吸気ポート２４の中心軸２５から、排気ポート２６側にオフセットさせて吸引部１０を配置する。また、気体噴射部１４が排気ポート２６側に位置するように、吸引部１０を配置する。中心軸１３の中心軸２５からのオフセット量は、例えば、排気ポート２６側に３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。また、吸気ポート２４の開口部と、吸引部１０の吸引口１１との間に２〜３ｍｍの隙間（クリアランス）を設ける。
【００２６】
図４に示す状態で、粉吸引装置１００Ａを作動させると、気体噴射部１４から空気が噴射され、吸気ポート２４に残留している金属粉が巻き上げられる。巻き上げられた金属粉は、吸引部１０により吸引される。重力の影響で金属粉がたまりやすい排気ポート２６側に気体噴射部１４を設け、さらに、吸引部１０の中心軸１３を吸気ポート２４の中心軸２５から排気ポート２６側にオフセットさせているため、効率よく金属粉を巻き上げ、効率よく金属粉を回収することができる。
＜ウォータジャケット穴２２に残留した金属粉を取り除く場合＞
【００２７】
図５（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面においてウォータジャケット穴２２付近を拡大した断面図である。
【００２８】
ウォータジャケット穴２２に残留した金属粉を取り除く場合、吸引口１１がウォータジャケット穴２２を覆うように、吸引部１０を配置した後、気体噴射部１４が配置された側とは反対側を持ち上げて、吸引部１０を図５（Ａ）に示すようにθ傾ける。これにより、気体噴射部１４が配置された側とは反対側が開口し、外気吸い込み口として機能する。このとき、θが小さすぎると、吸引部１０内が閉鎖空間となり金属粉を吸引することができず、θが大きすぎると、吸引する外気量が多すぎて、金属粉を吸引することができない。したがって、θは、例えば、１０°以上２０°以下とすることが好ましく、１５°以上２０°以下とすることがより好ましい。
【００２９】
図５（Ａ）に示す状態で、粉吸引装置１００Ｂを作動させると、図５（Ｂ）に示すように、気体噴射部１４から空気が噴射され、ウォータジャケット穴２２の底部に残留している金属粉３０が巻き上げられる。なお、図５（Ｂ）では、空気の流れを矢印にて示している。巻き上げられた金属粉３０は、吸引部１０により吸引される。気体噴射部１４が外気吸い込み口と反対側にあるため、効率よく金属粉を巻き上げられるので、気体噴射部１４が外気吸い込み口と同じ側にある場合に比べて、効率よく金属粉を回収することができる。
＜実施例＞
【００３０】
粉吸引装置１００Ａを用い、吸引部１０の中心軸１３の吸気ポート２４の中心軸２５からのオフセット量を変えて、残留粉の回収率の変化を確認した。また、粉吸引装置１００Ｂにおいて、吸引部１０の傾きθを変えて、ウォータジャケット穴２２に残留した金属粉の回収率の変化を確認した。なお、粉吸引装置１００Ａ，１００Ｂとして、株式会社オオサワ製のＷ１０１−ＹＺを用い、作動圧を０．５ＭＰａとした。
【００３１】
図６（Ａ）は、オフセット量に対する残留粉の回収率を示す図である。図６（Ａ）において、縦軸は残留粉の回収率を示し、横軸はオフセット量を示す。なお、オフセット量は、吸気ポート２４の中心軸２５の位置を０とし、排気ポート２６側へのオフセット量を正の値、ウォータジャケット側へのオフセット量を負の値で表している。図６（Ａ）に示すように、オフセット量が排気ポート２６側に３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である場合に、回収率が良いことが確認された。
【００３２】
図６（Ｂ）は、吸引部１０の傾きθに対する残留粉の回収率を示す図である。図６（Ｂ）において、縦軸は残留粉の回収率を示し、横軸は吸引部１０の傾きθ［°］を示す。図６（Ｂ）に示すように、傾きθが１０°以上２０°以下の場合、回収率が良く、傾きθが１５°以上２０°以下の場合、回収率がさらに良いことが確認された。
【００３３】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、金属粉を吸引する吸引部１０と、吸引部１０内に収納され、先端側方向に向けて気体を噴射可能な気体噴射部１４と、を備える粉吸引装置１００Ａを用いた粉吸引方法であって、シリンダヘッド２０に形成された吸気ポート２４のバルブシート部に、金属粉を供給しながらレーザ光を照射して、バルブシート部にレーザクラッド加工を行った後に、吸引部１０の中心軸１３を、吸気ポート２４の中心軸２５から排気ポート２６側にオフセットさせて、吸引部１０を吸気ポート２４に配置し、吸気ポート２４に残存する金属粉を吸引する。これにより、効率よく金属粉を巻き上げ、金属粉を効率的に回収することができる。
【００３４】
なお、排気ポート２６においてレーザクラッド加工は行われないが、吸気ポート２４においてレーザクラッド加工を行った際に金属粉が飛散して、排気ポート２６に金属粉が残留する場合もある。したがって、上記実施形態では、粉吸引装置１００Ａを吸気ポート２４の残留粉を吸引するのに用いていたが、粉吸引装置１００Ａを用いて排気ポート２６の残留粉を吸引してもよい。この場合、気体噴射部１４を吸気ポート２４側に配置し、吸引部１０の中心軸１３を排気ポート２６の中心軸から吸気ポート２４側にオフセットさせて、吸引部１０を排気ポート２６に配置すればよい。
【００３５】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  吸引部
１３  吸引部の中心軸
１４  気体噴射部
２０  シリンダヘッド
２４  吸気ポート
２５  吸気ポートの中心軸
２６  排気ポート
１００Ａ  粉吸引装置
【図１】
2019118945.tif 000003
【図２】
2019118945.tif 000004
【図３】
2019118945.tif 000005
【図４】
2019118945.tif 000006
【図５】
2019118945.tif 000007
【図６】
2019118945.tif 000008