JP5199823B2 - Laser overlaying apparatus and laser overlaying method for forming valve seat - Google Patents

Laser overlaying apparatus and laser overlaying method for forming valve seat Download PDF

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Description

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。   The present invention relates to a valve seat forming laser for forming a build-up portion by supplying a metal powder to a plurality of valve seat portions arranged in a cylinder head and solidifying the metal powder after irradiating and melting the laser light. The present invention relates to an overlay apparatus and a laser overlay method.

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)。   A cylinder head support and a cylinder head that support the formation surface of each of the plurality of valve seat portions arranged in a straight line on the cylinder head by laser overlay processing so as to be substantially horizontal should be formed. A cylinder head support base around the axis of the valve seat part, a support part provided with a rotation drive mechanism that rotates during laser overlay processing, and a connecting part that can be engaged with and disengaged from the cylinder head support base. The cylinder head is connected to the cylinder head support base with the cylinder head support base aligned with the cylinder head support base in the arrangement direction of the valve seat part, and the rotational axis of the rotary drive mechanism is aligned with the axis of the valve seat part to be formed A valve seat forming laser build-up device having a positioning part that moves and positions so as to slide is known. And it has (see Patent Document 1).

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。
特許第3641904号公報
Conventionally, in order to improve and stabilize the material quality of the valve seat portion to be formed, that is, the base material of the cylinder head of the build-up portion and the structure formed in the build-up portion, the entire cylinder head is kept at room temperature. In order to obtain a high and constant temperature, preheating at a constant temperature is performed.
Japanese Patent No. 3641904

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。   In the above-described conventional technology, the cylinder head may be thermally deformed due to the build-up processing with a relatively high temperature laser beam, and the position of the valve seat portion may be displaced. Therefore, the laser build-up processing in which the cylinder head is slid and moved and positioned may be processing with low positional accuracy with respect to the position of the valve seat portion.

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。   Therefore, in order to eliminate the influence of the thermal deformation of the cylinder head, before the laser build-up processing of the cylinder head, the build-up portion and the cylinder which are affected by the heat of the laser light by setting the entire cylinder head to a constant temperature higher than room temperature. In order to reduce the temperature difference from the temperature of the entire head, preheat at a certain temperature for the purpose of improving and stabilizing the quality of the position accuracy, which also improves and stabilizes the material quality. It is conceivable to predict the position of the valve seat part of the deformed cylinder head.

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。   However, when the preheating temperature varies, it is difficult to predict the position of the valve seat portion of the cylinder head that is thermally deformed. In addition, the preheating applied to the cylinder head increases the accuracy of predicting the position of the valve seat portion of the thermally deformed cylinder head by making the entire cylinder head at a uniform temperature. Has the problem of taking time.

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。   It is an object of the present invention to provide a valve seat forming laser build-up device and a laser build-up method that can improve the position accuracy of laser build-up processing with respect to a valve seat portion of a cylinder head.

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を、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。
The laser build-up device for forming a valve seat according to the present invention is formed by supplying metal powder to a plurality of valve seat portions arranged in a cylinder head, irradiating the metal powder with laser light, and melting and solidifying the metal powder. A laser seating device for forming a valve seat for forming a part,
Support means for supporting the cylinder head;
Positioning means for positioning the cylinder head based on a positioning pin provided in the support means and inserted into a guide hole of a valve stem corresponding to a valve seat portion in which the build-up portion of the cylinder head is formed;
A rotating means for rotating the cylinder head positioned by the positioning means around an axis of a guide hole of the valve stem;
Metal powder supply means for supplying metal powder to the valve seat portion positioned by the positioning means;
Laser light irradiation means for irradiating the metal powder supplied by the metal powder supply means with laser light to form a ring-shaped buildup portion on the valve seat portion rotated by the rotation means;
Inserting a positioning pin of the positioning means provided in the support means into a guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat part of the cylinder head in which the build-up part is formed by the laser light irradiation means, The cylinder head in which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means is extracted from the positioning pin of the positioning means provided in the support means, and then the build-up portion is formed by the laser light irradiation means. as the positioning pins of the positioning means provided on said support means in the guide hole of the valve stem which corresponds to the valve seat of the cylinder head is inserted, moved apart the cylinder head from said support means And a transfer robot.

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を、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、支持手段へのシリンダヘッドの挿入支持手段からのシリンダヘッドの抜き出しと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。
According to the present invention, the guide of the valve stem corresponding to the valve seat portion of the cylinder head in which the positioning portion of the positioning means provided on the support means is formed by the laser beam irradiation means by the transfer robot. A cylinder head that is inserted into the hole and the cylinder head on which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means is extracted from the positioning pin of the positioning means provided on the support means, and then the cylinder portion on which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means as the positioning pins of the positioning means provided on the supporting means into the guide hole of the valve stem which corresponds to the valve seat portion of the head is inserted, it is moved apart the cylinder head from the support means. For this reason, the cylinder head inserted into the support means is heated by the laser light irradiation means to form a built-up portion, and the cylinder head on which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means is extracted from the support means. In addition, since the cylinder head is moved away from the support means in order to form the built-up portion in the valve seat portion by the laser beam irradiation means, the cylinder head is cooled and the influence of thermal deformation of the cylinder head can be reduced. it can.
In addition, the cylinder head positioned by the transfer robot with the positioning pin of the positioning means provided in the support means is the axis of the guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat part where the build-up part of the cylinder head is formed The metal powder supplied by the metal powder supply means is irradiated with a laser beam so as to form a ring-shaped overlay on the valve seat portion. Therefore, by repeating the insertion of the cylinder head into the support means and the extraction of the cylinder head from the support means by the transfer robot, it is possible to improve the position accuracy of the laser build-up processing with respect to the valve seat portion of the cylinder head. .

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備え前記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を、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。
According to the laser beam forming method for forming a valve seat of the present invention, the metal powder is supplied to a plurality of valve seat portions arranged in a cylinder head, and the metal powder is irradiated with laser light to be melted and then solidified. A laser seating method for forming a valve seat for forming a portion,
The cylinder on the basis of a positioning pin provided in the guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat portion corresponding to the valve seat portion on which the support portion for supporting the cylinder head and the build-up portion of the cylinder head is formed. positioning means for positioning the head, and provided with a transfer robot for moving the cylinder head, the positioning pins of the positioning means provided on said support means by the transfer robot, the padding portion is formed the An insertion step of inserting into a guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat portion of the cylinder head;
Supplies metal powder to the valve seat portion of the cylinder head the positioning pins are inserted in said positioning means provided on said support means by said insertion step, the valve is irradiated with a laser beam to the metal powder And a laser beam irradiation step of forming a build-up portion on the sheet portion.

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、移載ロボットにて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。 According to the present invention, the cylinder head is inserted into the support means for positioning by the transfer robot with reference to the guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat portion. And while supplying metal powder to the valve seat part of the inserted cylinder head, this metal powder is irradiated with a laser beam, and a built-up part is formed in a valve seat part. Therefore, by inserting the cylinder head to the support means by the transfer robot, it is possible to improve the positional accuracy of the laser padding processing relative to the valve seat of the cylinder head.

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。 In the laser beam forming method for forming a valve seat according to the present invention, in the laser beam irradiation step, the cylinder head into which the positioning pin of the positioning unit provided in the support unit is inserted in the valve step is inserted into the valve. It is preferable to simultaneously perform the rotation step of rotating around the axis of the guide hole of the stem.

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。   According to this preferred embodiment, in the laser light irradiation step, the cylinder head inserted into the support means is simultaneously rotated around the axis of the guide hole of the valve stem, so that a ring-shaped build-up portion is formed on the valve seat portion. In addition, it is possible to improve the position accuracy of the laser overlay processing with respect to the valve seat portion of the cylinder head.

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の照射によって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の照射によって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。
The valve seat forming laser padding method of the present invention, the transfer robot, the cylinder head padding is formed by the irradiation of the laser beam, positioning of the positioning means provided on said support means and extraction step of extracting from the pin, the transfer robot, then provided on the supporting means in the guide hole of the valve stem which corresponds to the valve seat portion of the cylinder head padding is formed by the irradiation of the laser beam as the positioning pins of the positioning means is inserted which is preferably comprises a moving step of moving apart said cylinder head from said support means.

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。   According to this preferred embodiment, the cylinder head in which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means is extracted from the support means, and then the cylinder head is used to form the build-up portion in the valve seat portion by the laser light irradiation means. Is moved away from the support means. For this reason, a cylinder head is cooled and the influence of the thermal deformation of a cylinder head can be made small. Therefore, by repeating the insertion of the cylinder head into the support means and the extraction of the cylinder head from the support means by the transfer robot, it is possible to improve the position accuracy of the laser build-up processing with respect to the cylinder head portion.

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。   FIG. 1 is a perspective view showing a cylinder head applied to the present invention. The cylinder head 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The cylinder head 10 is formed with cylinder head recesses 12 corresponding to a plurality of cylinders. One port 14 and the other port 15 for supplying air to the cylinder or exhausting from the cylinder are formed in the cylinder head recess 12. Further, the cylinder head 10 is formed with a manifold 16 communicating with one port 14 or the other port 15 through a passage for supplying air to the cylinder or exhausting it from the cylinder. On the inner peripheral surface of one port 14 and the other port 15, a valve seat portion 18 with which the valve abuts is formed.

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。   The cylinder head 10 is fixed to the pallet 20 with four clamp arms 21. The pallet 20 has two pairs of reference surfaces 22, 24 at the lower end and this horizontal reference surface 26 at the upper end. The cylinder head 10 is fixed to a reference surface 26 that is horizontal to the upper end of the pallet 20. Two pairs of reference surfaces 22, 24 are formed at the lower end of the pallet 20, and a pair of reference surfaces 22 is formed on the lower surfaces of the two legs 22 a, 22 b on the left side of the pallet 20, and another pair of reference surfaces 24 is formed. The right side of the pallet 20 is formed on the lower surface of the two legs 24a, 24b.

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。   2 and 6 are views for explaining a valve seat forming cylinder head support device which is a constituent element of the valve seat forming laser build-up device of the present invention. The valve seat forming cylinder head support device 30 is generally composed of a pallet 20, a positioning mechanism 32, a cylinder head rotating mechanism 34, a tilt mechanism 35, and a support base 42. A configuration that does not include the pallet 20 is simply referred to as a support device 30.

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。   The positioning mechanism 32 includes a cylinder 36 and a positioning pin 38. The positioning pin 38 is inserted so as to fit in the guide hole 40 of the valve stem corresponding to the valve seat portion 18 of the cylinder head 10 to be laser-embedded, which will be described later, and positions the cylinder head 10. The positioning pin 38 of the positioning mechanism 32 is configured to be advanced and retracted by the cylinder 36.

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。   The aforementioned valve for taking in or out of the cylinder is a reference in the radial direction about this axis. The valve stem extending to the axis supports the valve by slidingly contacting a guide hole 40 of the valve stem provided in the cylinder head. The valve contacts the valve seat when the valve is open while the valve stem slides and the valve opens and closes. The valve seat portion has a target shape along the axis of the guide hole 40 of the valve stem.

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。   In the pallet 20, a pair of reference surfaces 22 provided at the lower end or another pair of reference surfaces 24 are supported by a support base 42 and fixed by a clamper 44 provided on the support base 42.

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。   The support base 42 supports the cylinder head 10, the pallet 20, the positioning mechanism 32, the cylinder head rotating mechanism 34, and the tilt mechanism 35. The positioning mechanism 32 is supported by the support base 42 by fixing the cylinder 36 to the support base 42. The cylinder head rotating mechanism 34 includes, for example, a mechanism in which a worm wheel fixed to a rotating table of a support base 42 coaxial with the positioning mechanism 32 is rotated by a worm fixed to the support base 42 and connected to a drive source. Composed. The tilt mechanism 35 is a mechanism that rotates the support base 42 in the left-right direction.

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。   A heating unit 46 for heating the cylinder head 10 via the pallet 20 is provided between the pallet 20 and the support base 42. The temperature of the heating unit 46 is controlled so as to maintain the cylinder head 10 at a predetermined temperature based on, for example, the temperature in the vicinity of the valve seat unit 18 measured by the temperature measuring unit.

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。   FIG. 3 is a view showing a laser beam irradiation device and a metal powder supply device, which are components of the laser beam building apparatus for forming a valve seat according to the present invention. The laser beam irradiation device 52 performs laser overlay processing. The laser build-up processing is performed by irradiating the metal powder with laser light while supplying the metal powder by the metal powder supply device 54 and the argon gas by the argon gas supply device to the valve seat portion 18 rotated by the cylinder head rotating mechanism 34. A ring-shaped build-up part is formed.

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。   In the laser build-up process, the metal powder is melted and then solidified to form a build-up portion. Accordingly, in laser build-up processing, gas is supplied to the valve seat portion 18 via the manifold 16 of the cylinder head 10 or the valve seat portion via the manifold 16 so as to cool the molten metal powder. The air in the vicinity of 18 is sucked.

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。   Examples of the metal powder include copper alloy metal powder excellent in heat resistance and wear resistance. After the build-up layer is formed, a smooth valve seat surface is formed by machining.

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。   FIG. 3 shows a driving source that drives the support device 30, the laser beam irradiation device 52, and the metal powder supply device 54. The support device 30 is driven by the first drive source 55 in the X-axis direction (oblique vertical direction in the drawing). The support device 30 is driven by the second drive source 56 in the Y-axis direction (diagonal left and right direction in the drawing). Further, the support device 30 is rotationally driven by the third drive source 57 around the C axis (oblique vertical direction in the figure). The support device 30 is rotationally driven by a drive source around the B axis (around the positioning pin 38). The laser light irradiation device 52 and the metal powder supply device 54 are driven by a fourth drive source 58 in the Z-axis direction (vertical direction in the drawing).

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。   FIG. 4 is a view showing a laser build-up device for forming a valve seat according to the present invention. The valve seat forming laser build-up device 60 is generally composed of a pallet 20, a support device 30, a cylinder head rotating mechanism 34, a support base 42, a laser beam irradiation device 52, a metal powder supply device 54, and a transfer robot 62. Yes.

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。   The transfer robot 62 grips the cylinder head 10 conveyed from the previous process by the robot hand 64 of the transfer robot 62 as shown in FIG. 10, and fixes it to the pallet 20 as shown in FIG. Further, the transfer robot 62 holds the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 by the robot hand 64 of the transfer robot 62 and positions it on the support device 30 so as to be positioned by the positioning mechanism 32 as shown in FIG. insert.

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。   FIG. 5 is a flowchart showing the laser beam building method for forming a valve seat according to the present invention.

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)。   First, the transfer robot 62 holds the cylinder head 10 mounted on the transfer unit transferred from the previous process by the robot hand 64 of the transfer robot 62 and fixes it to the pallet 20 (ST100).

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)。   Next, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 is gripped by the robot hand 64 of the transfer robot 62 by the transfer robot 62, and the valve head portion of the one port 14 or the other port 15 that performs laser overlay processing. 18 is inserted into the support device 30 so as to be positioned by the positioning mechanism 32 (ST101).

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。   Then, the temperature at which the cylinder head 10 is heated via the pallet 20 is measured by the heating unit 46 provided between the pallet 20 and the support base 42 (ST102). The temperature of the heating unit 46 is measured by, for example, a temperature measuring device that measures the surface temperature of the cylinder head 10 mounted on the robot 66 disposed in the vicinity of the support device 30 in a non-contact manner. Controlled to maintain.

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。   Thereafter, it is determined whether or not the temperature of the cylinder head 10 heated by the heating unit 46 is a predetermined temperature (ST103). If the determination result in ST103 is NO, the process waits until the temperature of the cylinder head 10 reaches a predetermined temperature.

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)。   If the determination result in ST103 is YES, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 and inserted into the support device 30 is moved together with the support device 30 in the + direction on the X axis shown in FIG. Then, laser build-up processing is performed by the laser beam irradiation device 52 (ST104).

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。   Next, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 and inserted into the support device 30 is moved together with the support device 30 in the negative direction on the X axis shown in FIG. The residual metal powder is removed by laser overlay processing (ST105). For example, the metal powder remaining after the laser overlaying process is removed by a powder suction device mounted on the robot 66 disposed in the vicinity of the support device 30.

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)。   Then, it is determined whether or not the number (n) of the one port 14 and the other port 15 of the cylinder head 10 is the same as the number (m) of execution of the processes from ST101 to ST105 (ST106).

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。   When the determination result of ST106 is NO, the cylinder 10 fixed to the pallet 20 is extracted from the support device 30 by the transfer robot 62, and the next port 15 or the other port 15 where the laser build-up processing is performed next. The cylinder 10 fixed to the pallet 20 is moved by the transfer robot 62 so that the valve head unit 18 is positioned by the positioning mechanism 32 (ST107). Thereafter, the process returns to ST101.

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)。   On the other hand, when the determination result in ST106 is YES, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 is released from being fixed to the pallet 20, the cylinder 10 is gripped by the robot hand 64 of the transfer robot 62, and the cylinder head 10 is moved to the next. The paper is discharged to a transport section that transports to the process (ST108).

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。   Next, the operation of the valve seat forming cylinder head support device 30 which is a component of the valve seat forming laser build-up device of the present invention will be described.

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。   FIG. 6 is a view for explaining the operation of the valve seat forming cylinder head support device.

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。   First, as shown in FIG. 6B, the transfer stem 62 of the valve stem corresponding to the valve seat portion 18 of the one port 14 on which the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 is laser-embedded is processed. A vertical positioning pin 38 is inserted into the guide hole 40. Thereby, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 is inserted into the support device 30.

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。   Next, as shown in FIG. 6A, the tilt mechanism 35 of the support device 30 is driven by the third drive source 57 shown in FIG. 3 and tilted to the left, and the work surface of the valve seat portion 18 is substantially the same. The support device 30 is set to approximately 45 ° so as to be horizontal. Then, the cylinder head rotating mechanism 34 of the support device 30 is rotated around the axis of the positioning pin 38 to perform laser overlay processing. Thereafter, the cylinder head 10 is returned again as shown in FIG. 6B, and further, as shown in FIG. 6C, the cylinder head 10 is removed from the positioning pin 38 by the transfer robot 62 and fixed to the pallet 20. 10 is moved above the positioning pin 38.

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。   Then, as shown in FIG. 6 (d), the transfer robot 62 corresponds to the valve seat portion 18 of the other port 15 paired with the one port 14 that has been laser-embedded in FIG. 6 (a). The pallet 20 to which the cylinder head is fixed is rotated so that the guide hole 40 of the valve stem is directly below the positioning pin 38 of the support device 30.

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。   Thereafter, as shown in FIG. 6E, the transfer robot 62 inserts the positioning pin 38 into the guide hole 40 of the valve stem corresponding to the valve seat portion 18 of the other port 15 in FIG. 6D. The cylinder head 10 is positioned.

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。   Then, in order to perform laser overlay processing on the processing surface of the valve seat portion 18 of the other port 15 in FIG. 6 (d) in the same positional relationship as the overlay processing in FIG. 6 (a), FIG. As shown in (f), the cylinder head rotating mechanism 34 of the support device 30 is rotated around the axis of the positioning pin 38. Thereafter, as shown in FIG. 6G, the tilt mechanism 35 of the support device 30 is driven by the third drive source 57 shown in FIG. The support device 30 is set to approximately 45 ° so that the work surface of the portion 18 is substantially horizontal. Then, the cylinder head rotating mechanism 34 of the support device 30 is rotated around the axis of the positioning pin 38 to perform laser overlay processing.

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。   Thereafter, the cylinder head 10 is returned again as shown in FIG. 6 (f), and the cylinder head 10 is extracted from the positioning pin 38 in the same manner as in FIG. 6 (c). Thereby, the cylinder head 10 fixed to the pallet 20 is extracted from the support device 30.

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。   6 (a) and 6 (g), the guide hole 40 of the bubble stem corresponding to the bubble sheet portion 18 in which the build-up portion of the cylinder head 10 is to be formed is positioned by the positioning means. The positioning pins 38 are used for direct support. By the way, when the cylinder head 10 is warmed, the position of the valve seat portion 18 from the end portion in the longitudinal direction of the cylinder head 10 may be greatly displaced. According to the build-up processing with a relatively high temperature laser beam, thermal expansion occurs in the cylinder head 10. However, since the guide hole 40 of the valve stem corresponding to the valve seat portion 18 in which the build-up portion of the cylinder head 10 is to be formed is directly supported by the positioning pin of the positioning means, the relatively high temperature laser beam Even if thermal deformation occurs in the cylinder head 10 due to the build-up process, the valve seat part 18 where the build-up part is to be formed has a target shape with respect to the axis of the guide hole 40 of the valve stem. Therefore, the processing surface of the valve seat portion 18 and the position of the laser beam to be irradiated are within a permissible range without relatively misalignment. Further, there is a suction means for sucking the air in the vicinity of the valve seat portion 18 via the manifold 16 or a gas supply means via the manifold 16 for cooling the metal powder (not shown) attached to the cylinder head rotating mechanism 34. Since the cylinder head 10 is also cooled, the surface to be processed of the valve seat portion 18 and the position of the laser beam to be irradiated are likely to fall within an allowable range without any deviation.

尚、図7は、図6(a)及び図6(g)の拡大図である。   FIG. 7 is an enlarged view of FIGS. 6 (a) and 6 (g).

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。   FIG. 8 is a view showing a pallet on which a cylinder head fixed to a valve seat forming cylinder head support device, which is a component of the valve seat forming laser build-up device of the present invention, is fixed.

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。   FIG. 8A shows the pallet 20 to which the cylinder head 10 fixed to the support base 42 is fixed when the valve seat 18 of one port 14 or the other port 15 located at the rightmost part is processed. FIG.

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。   When machining the valve seat 18 of one port 14 or the other port 15 located at the rightmost part, the cylinder head 10 was fixed at four locations of the clampers 44c, 44d, 44e, 44f of the support base 42. The pallet 20 is fixed.

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。   FIG. 8B shows the pallet 20 to which the cylinder head 10 fixed to the support base 42 is fixed when the valve seat portion 18 of one port 14 or the other port 15 located at the center portion is processed. FIG.

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。   When machining the valve seat 18 of one port 14 or the other port 15 located at the center, the cylinder head 10 is moved at six locations of the clampers 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f of the support base 42. The fixed pallet 20 is fixed.

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。   FIG. 8C shows the pallet 20 to which the cylinder head 10 fixed to the support base 42 is fixed when the valve seat portion 18 of the one port 14 or the other port 15 located at the leftmost portion is processed. FIG.

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。   When machining the valve seat 18 of one port 14 or the other port 15 located at the leftmost part, the cylinder head 10 was fixed at four locations of the clampers 44a, 44b, 44c, 44d of the support base 42. The pallet 20 is fixed.

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。   FIG. 9 is a diagram showing a method of fixing or releasing the cylinder head on the pallet. The cylinder head 10 is fixed to the pallet 20 by clamp arms 21 provided on the left and right sides of the upper and lower ends. The clamp arm 21 has a claw portion that presses the pallet 20 to the upper end portion and presses the pallet 20 against the reference surface 26 in a side view, and extends vertically on the side of the pallet 20. Extend in the horizontal direction so as to be adjacent to each other. And it is supported by the pallet 20 so that it can rotate in the part A extended in the up-down direction at the side of the pallet 20.

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。   The clamp arm 21 is urged by an urging member 48 such as a spring so as to press the pallet 20 against the reference surface 26 at the claw portion.

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。   The cylinder head 10 is released from the pallet 20 by rotating a portion around the portion A of the clamp arm 21 by pressing a portion of the lower portion of the pallet 20 adjacent to the upper and lower clamp arms 21 with the cylinder 50.

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。   As described above, according to the present embodiment, the valve seat of the cylinder head 10 in which the build-up portion is formed by the laser beam irradiation device 52 on the positioning pin 38 of the positioning mechanism 32 provided in the support device 30 by the transfer robot 62. The guide hole 40 of the valve stem corresponding to the portion 18 is inserted, and the cylinder head 10 on which the build-up portion is formed by the laser light irradiation device 52 is extracted from the positioning pin 38 of the positioning mechanism 32 provided in the support device 30. Next, the positioning pin 38 of the positioning mechanism 32 provided in the support device 30 is inserted into the guide hole 40 of the valve stem corresponding to the valve seat portion 18 of the cylinder head 10 where the build-up portion is formed by the laser light irradiation device 52. As described above, the cylinder head 10 is moved away from the support device 30. For this reason, the cylinder head 10 inserted into the support device 30 is heated by the laser light irradiation device 52 to form a build-up portion, and the cylinder head 10 with the build-up portion formed by the laser light irradiation device 52 is the support device 30. Then, the cylinder head 10 is moved away from the support device 30 in order to form a built-up portion on the valve seat 18 by the laser light irradiation device 52, so that the cylinder head 10 is cooled and the cylinder is cooled. The influence of thermal deformation of the head 10 can be reduced. Further, the cylinder head 10 positioned by the transfer robot 62 with the positioning pin 38 of the positioning mechanism 32 in the support device 30 corresponds to the valve seat portion 18 on which the build-up portion of the cylinder head 10 is formed. Rotating about the axis of the hole 40 and irradiating the metal powder supplied by the metal powder supply device 54 with laser light, a ring-shaped build-up portion is formed on the valve seat portion 18. Accordingly, by repeating the insertion of the cylinder head 10 into the support device 30 and the extraction of the cylinder head from the support device 30 by the transfer robot 62, it is possible to improve the position accuracy of the laser overlay processing with respect to the valve seat portion of the cylinder head. it can.

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。   In addition, the pallet 20 and the support stand 42, or the support apparatus 30 of this embodiment are equivalent to the support means of this invention. Further, the positioning mechanism 32 of the present embodiment corresponds to the positioning means of the present invention. Further, the cylinder head rotating mechanism 34 of the present embodiment corresponds to the rotating means of the present invention, and the laser light irradiation device 52 of the present embodiment corresponds to the laser light irradiation means of the present invention. Further, the metal powder supply device 54 of the present embodiment corresponds to the metal powder supply means of the present invention.

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。   Further, the processing of ST101 of the present embodiment corresponds to the insertion step of the present invention. Further, the process of ST104 of this embodiment corresponds to the laser light irradiation process and the rotation process of the present invention. Further, the process of ST107 of this embodiment corresponds to the extraction process and the movement process of the present invention.

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。It is a perspective view which shows the cylinder head applied to this invention. 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。It is a figure for demonstrating the cylinder head support apparatus for valve seat formation which is a component of the laser build-up apparatus for valve seat formation of this invention. 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。It is a figure which shows the laser beam irradiation apparatus and metal powder supply apparatus which are the components of the laser build-up apparatus for valve seat formation of this invention. 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。It is a figure which shows the laser build-up apparatus for valve seat formation of this invention. 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。It is a flowchart which shows the laser build-up method for valve seat formation of this invention. 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。It is a figure explaining operation | movement of the cylinder head support apparatus for valve seat formation of this invention. 図6(a)及び図6(g)の拡大図である。It is an enlarged view of Drawing 6 (a) and Drawing 6 (g). 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。It is a figure which shows the pallet with which the cylinder head fixed to the cylinder head support apparatus for valve seat formation of this invention was fixed. 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。It is a figure which shows the method of fixing or canceling | releasing a cylinder head to a pallet. 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。It is a figure which shows the state in which the cylinder head is hold | gripped by the robot hand of a transfer robot. 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。It is a figure which shows the state in which the pallet to which the cylinder head is fixed is gripped by the robot hand of the transfer robot. 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。It is a figure which shows the state inserted in a support apparatus so that the pallet with which the cylinder head is fixed may be hold | gripped with the robot hand of a transfer robot, and it may be positioned by a positioning mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cylinder head, 12 ... Cylinder head recessed part, 14 ... One port, 15 ... Other port, 16 ... Manifold, 18 ... Valve seat part, 20 ... Pallet, 22, 24, 26 ... Reference plane, 21 ... Claire Ank arm, 22a, 22b, 24a, 24b ... leg, 30 ... cylinder head support device (support device) for valve seat formation, 32 ... positioning mechanism, 34 ... cylinder head rotation mechanism, 36 ... cylinder, 38 ... positioning pin, 40 ... Guide hole, 42 ... Support base, 44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44d ... Clamper, 46 ... Heating part, 48 ... Biasing member, 50 ... Cylinder, 52 ... Laser light irradiation device, 54 ... Metal Powder supply device, 55 ... first drive source, 56 ... second drive source, 57 ... third drive source, 58 ... fourth drive source, 60 ... valve seat Forming laser buildup equipment transfer, 62 ... transfer robot, 64 ... robot hand, 66 ... robot.

Claims (4)

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を、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。
A valve seat forming laser build-up device for forming a build-up portion by supplying metal powder to a plurality of valve seat portions arranged in a cylinder head while solidifying the metal powder by irradiating it with laser light. There,
Support means for supporting the cylinder head;
Positioning means for positioning the cylinder head based on a positioning pin provided in the support means and inserted into a guide hole of a valve stem corresponding to a valve seat portion in which the build-up portion of the cylinder head is formed;
A rotating means for rotating the cylinder head positioned by the positioning means around an axis of a guide hole of the valve stem;
Metal powder supply means for supplying metal powder to the valve seat portion positioned by the positioning means;
Laser light irradiation means for irradiating the metal powder supplied by the metal powder supply means with laser light to form a ring-shaped buildup portion on the valve seat portion rotated by the rotation means;
Inserting a positioning pin of the positioning means provided in the support means into a guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat part of the cylinder head in which the build-up part is formed by the laser light irradiation means, The cylinder head in which the build-up portion is formed by the laser light irradiation means is extracted from the positioning pin of the positioning means provided in the support means, and then the build-up portion is formed by the laser light irradiation means. as the positioning pins of the positioning means provided on said support means in the guide hole of the valve stem which corresponds to the valve seat of the cylinder head is inserted, it is moved apart the cylinder from the support means A laser build-up device for forming a valve seat, comprising: a transfer robot.
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備え前記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を、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。
A valve seat forming laser build-up method for forming a build-up portion by supplying metal powder to a plurality of valve seat portions arranged in a cylinder head while solidifying the metal powder by irradiating the metal powder with laser light. There,
The cylinder on the basis of a positioning pin provided in the guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat portion corresponding to the valve seat portion on which the support portion for supporting the cylinder head and the build-up portion of the cylinder head is formed. positioning means for positioning the head, and provided with a transfer robot for moving the cylinder head, by the transfer robot, the positioning pins of the positioning means provided on the supporting means, the padding portion is formed An insertion step of inserting into the guide hole of the valve stem corresponding to the valve seat portion of the cylinder head;
Supplies metal powder to the valve seat portion of the cylinder head the positioning pins are inserted in said positioning means provided on said support means by said insertion step, the valve is irradiated with a laser beam to the metal powder And a laser beam irradiating step of forming a build-up portion on the sheet portion.
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。
In the laser embedding method for valve seat formation according to claim 2,
In the laser beam irradiation step, a rotation step of simultaneously rotating the cylinder head into which the positioning pin of the positioning unit provided in the support unit is inserted in the insertion step around the guide hole of the valve stem is performed. A method of laser embedding for forming a valve seat.
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、
前記移載ロボットにより前記レーザ光の照射によって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、
前記移載ロボットにより次に前記レーザ光の照射によって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。
In the laser cladding method for valve seat formation according to claim 2 or 3,
By the transfer robot, and an extraction step for extracting the cylinder head padding is formed by the irradiation of the laser beam, from the positioning pins of the positioning means provided on said supporting means,
Wherein the transfer robot, then the valve stem guide the positioning means provided on said support means in a hole corresponding to the valve seat portion of the cylinder head padding is formed by the irradiation of the laser beam And a moving step of moving the cylinder head away from the support means so that a positioning pin is inserted.
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