JP5820602B2 - Injection hole machining method for injector body - Google Patents
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本発明は、レーザ光を照射することにより、インジェクタ体の壁部に噴射孔を貫通形成するインジェクタ体の噴射孔加工技術に関する。 The present invention relates to an injection hole machining technique for an injector body that irradiates a laser beam to form an injection hole in a wall portion of the injector body.
燃料噴射ノズルを製造する際、インジェクタ体の壁部に噴射孔を形成するため、例えば壁部にレーザ光を照射して孔開けを行う。燃料噴射ノズルによる燃料噴射は燃料噴射量の精度が要求されるので、燃料が噴射される噴射孔の径の精度を高める必要がある。このため、インジェクタ体の噴射孔加工技術が各種提案されている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。 When manufacturing the fuel injection nozzle, in order to form an injection hole in the wall portion of the injector body, for example, the wall portion is irradiated with laser light to make a hole. Since the fuel injection by the fuel injection nozzle requires the accuracy of the fuel injection amount, it is necessary to increase the accuracy of the diameter of the injection hole into which the fuel is injected. For this reason, various injection hole machining techniques for injector bodies have been proposed (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 1)).
図１５は従来技術に係るインジェクタ体の噴射孔加工技術の基本原理を説明する図であり、インジェクタ体１００には、予めレーザ光等により複数の下孔１０１、１０１が設けられている。下孔１０１、１０１を仕上げるため、インジェクタ体１００を噴射孔加工装置１０２にセットする。
FIG. 15 is a diagram for explaining the basic principle of the injection hole machining technique for an injector body according to the prior art. In the
次に砥粒を含む加工流体１０３を下孔１０１、１０１に流す。下孔１０１、１０１は研磨される。加工流体１０３の流量を流量計１０４で計測すると、噴射孔１０１、１０１の拡径及び面取りに伴い加工流体１０３の流量は増加する。この流量が、目標流量に到達したときに加工流体の流れを停止させるよう制御部１０５でポンプ１０６を制御する。目標流量に到達したときに加工流体の流れを停止することで、適切な径の噴射孔が得られる。
Next, a working
しかし、インジェクタ体１００に噴射孔１０１を形成するために、レーザ加工等による下孔加工工程と、噴射孔加工装置１０２による仕上げ加工工程との２つの工程が必要となり、製造工数が多くなる。すなわち、製造工数を少なくすることができるインジェクタ体の噴射孔加工技術が求められている。
However, in order to form the
本発明は、製造工数を少なくすることができるインジェクタ体の噴射孔加工技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an injection hole machining technique for an injector body that can reduce the number of manufacturing steps.
請求項１に係る発明は、内部に流路を有するインジェクタ体の壁部にレーザ光を照射すると共に前記インジェクタ体のレーザ照射領域にガスを供給し、第１の噴射孔の下孔が貫通した後はレーザ出射側をレーザ入射側より低圧にすることで前記第１の噴射孔を通過する前記ガスの流量を計測し、第２の噴射孔以降はレーザ出射側をレーザ入射側より低圧にすることでそれまで開けた複数の噴射孔を通過する前記ガスの流量を計測するようにしたインジェクタ体の噴射孔加工方法において、前記インジェクタ体の壁部に、予め決められたレーザ光照射時間と孔径の対応関係から求められた一定時間だけレーザ光を照射するレーザ照射工程と、前記レーザ光の照射を停止し、前記噴射孔を通過する気体流量を計測する流量計測工程と、目標流量から計測した前記気体流量を差し引いた値と前記レーザ光の仕上げ照射時間の対応関係から、前記噴射孔の径を調整するための前記レーザ光の仕上げ照射時間を求め、前記下孔に、前記対応関係から求めた前記照射時間だけ前記レーザ光を照射し、前記噴射孔を通過する気体流量を計測し、計測した流量を予め決定した目標流量と比較する比較工程と、計測した流量が前記目標流量に到達したときに前記レーザ光の照射を停止するレーザ停止工程と、を繰り返して孔毎に流量調整を行うことで複数個の噴射孔を形成することを特徴とする
請求項２に係る発明は、内部に流路を有するインジェクタ体の壁部にレーザ光を照射すると共に前記インジェクタ体のレーザ照射領域にガスを供給し、第１の噴射孔の下孔が貫通した後はレーザ出射側をレーザ入射側より低圧にすることで前記第１の噴射孔を通過する前記ガスの流量を計測し、第２の噴射孔以降はレーザ出射側をレーザ入射側より低圧にすることでそれまで開けた複数の噴射孔を通過する前記ガスの流量を計測するようにしたインジェクタ体の噴射孔加工方法において、前記インジェクタ体の壁部に、予め決められたレーザ光照射時間と気体流量の対応関係から求められた一定時間だけレーザ光を照射するレーザ照射工程と、前記レーザ光の照射を停止し、前記噴射孔を通過する気体流量を計測する流量計測工程と、目標流量から計測した前記気体流量を差し引いた絶対値が、前記目標流量の許容範囲内であるか判定し、判定が許容範囲内である場合は、さらに、計測した前記気体流量が前記目標流量以上か否かを判定することで、計測した流量を予め決定した目標流量と比較する比較工程と、計測した前記気体流量が前記目標流量以上である場合、次の下孔の前記レーザ光を照射する一定時間を、一つ前の加工時間から調整時間を引いた値として、次の前記下孔の孔径が目標値より若干小さくなるように調整し、計測した前記気体流量が前記目標流量より小さい場合、次の下孔の前記レーザ光を照射する一定時間を、一つ前の加工時間に調整時間を足した値として、次の前記下孔の孔径が目標値より若干大きくなるように調整し、次の孔加工へ移ることを繰り返して次の孔で流量調整を行うことで複数個の噴射孔を形成することを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, the wall of the injector body having a flow path inside is irradiated with laser light and gas is supplied to the laser irradiation area of the injector body, and the pilot hole of the first injection hole penetrates. After that, the flow rate of the gas passing through the first injection hole is measured by making the laser emission side lower than the laser incidence side, and after the second injection hole, the laser emission side is made lower than the laser incidence side. In the injection hole machining method for an injector body that measures the flow rate of the gas passing through the plurality of injection holes that have been opened so far, a predetermined laser beam irradiation time and a hole diameter are provided on the wall of the injector body. of the laser irradiation step of irradiating only a laser beam constant time obtained from the correspondence relation, and stops the irradiation of the laser beam, the flow rate measuring step of measuring the gas flow rate through the injection holes, or goals flow From the correspondence relationship between the finishing irradiation time and the value obtained by subtracting the gas flow measured the laser beam, it obtains the finishing irradiation time of the laser beam for adjusting the diameter of the injection holes, on the lower hole, the correspondence relation The comparison step of irradiating the laser beam for the irradiation time obtained from the above, measuring the gas flow rate passing through the injection hole, and comparing the measured flow rate with a predetermined target flow rate, and the measured flow rate to the target flow rate The invention according to
請求項３に係る発明では、流量計測工程は、レーザ光を照射する工程から計測した流量を予め決定した目標流量と比較する工程まで、並行して実施することを特徴とする。
The invention according to
請求項４に係る発明では、第１の噴射孔の下孔を形成する際は、気密に形成したチャンバーにインジェクタ体を収納し、チャンバーのインジェクタ体に臨む位置に配置されたガス導入口から高圧ガスを導入し、チャンバーのガス導入口と反対側の位置に配置されたガス導出口からガスを導出することを特徴とする。
In the invention according to
請求項５に係る発明は、レーザ光の照射点に貫通した下孔にレーザ光の照射によって発生する高温ガスを、流路に所定の範囲内の負圧を発生させ、下孔の溶融部から連続的に流路に吸い出すことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a high temperature gas generated by laser beam irradiation is generated in a pilot hole penetrating a laser beam irradiation point, a negative pressure within a predetermined range is generated in a flow path, and a melted portion of the pilot hole is generated. It is characterized by continuously sucking into the flow path.
請求項１に係る発明では、インジェクタ体の壁部にレーザ光を照射するレーザ照射工程と、計測した流量が目標流量に到達したときにレーザ光の照射を停止するレーザ停止工程とを有する。
レーザ光を照射して噴射孔が貫通後に、噴射孔を通過する流量を計測するので、計測した流量が目標流量に到達した時にレーザ光の照射を停止でき、レーザ光を照射する工程で各々の噴射孔の流量を均一にでき、噴射孔全部の流量も目標流量にすることができる。そうすると、砥粒を含む流体による、いわゆる流動研磨による噴射孔の流量調整を施さなくても、レーザ光の照射だけで噴射孔の流量を制御できる。結果、製造工数を少なくすることができるインジェクタ体の噴射孔加工技術を提供することができる。さらに、孔毎に流量調整することができる。
請求項２に係る発明では、レーザ光を照射して噴射孔が貫通後に、噴射孔を通過する流量を計測するので、計測した流量が目標流量に到達した時にレーザ光の照射を停止でき、レーザ光を照射する工程で各々の噴射孔の流量を均一にでき、噴射孔全部の流量も目標流量にすることができる。そうすると、砥粒を含む流体による、いわゆる流動研磨による噴射孔の流量調整を施さなくても、レーザ光の照射だけで噴射孔の流量を制御できる。結果、製造工数を少なくすることができるインジェクタ体の噴射孔加工技術を提供することができる。次の孔で流量調整することができる。
The invention according to claim 1 includes a laser irradiation step of irradiating the wall of the injector body with laser light, and a laser stop step of stopping the irradiation of laser light when the measured flow rate reaches the target flow rate.
Since the flow rate that passes through the injection hole is measured after the injection hole has penetrated by irradiating the laser beam, the irradiation of the laser beam can be stopped when the measured flow rate reaches the target flow rate. The flow rate of the injection holes can be made uniform, and the flow rate of all the injection holes can be set to the target flow rate. If it does so, even if it does not perform flow volume adjustment of the injection hole by what is called fluid polishing by the fluid containing an abrasive grain, the flow volume of an injection hole can be controlled only by irradiation of a laser beam. As a result, it is possible to provide an injection hole machining technique for an injector body that can reduce the number of manufacturing steps. Furthermore, the flow rate can be adjusted for each hole.
In the invention according to
請求項３に係る発明では、流量計測工程は、レーザ光を照射する工程から計測した流量を予め決定した目標流量と比較する工程まで、並行して実施する。ガスの流量を計測する工程分の工数を削減できるので、噴射孔加工の全体の工数を更に少なくすることができる。
In the invention according to
請求項４に係る発明では、第１の噴射孔の下孔を形成する際は、チャンバーのインジェクタ体に臨む位置に配置されたガス導入口から高圧ガスを導入し、ガス導出口からガスを導出する。インジェクタ体へのレーザ光の照射により、インジェクタ体が溶融した溶融ガスが発生するが、高圧ガスで溶融ガスを吹き飛ばすので、インジェクタ体に異物が付着するのを防止でき、噴射孔の孔径がより均一になる。
In the invention according to
請求項５に係る発明では、レーザ光の照射点に貫通した下孔にレーザ光の照射によって発生する高温ガスを、流路に所定の範囲内の負圧を発生させ、下孔の溶融部から連続的に流路に吸い出す。下孔にガスの流れが発生するので、溶融した高温ガスが異物として下孔に付着するのを防止でき、噴射孔の孔径がより一層均一になる。
In the invention according to claim 5 , high temperature gas generated by laser beam irradiation is generated in the pilot hole penetrating the laser beam irradiation point, a negative pressure within a predetermined range is generated in the flow path, and from the melted portion of the pilot hole. Continuously suck out into the flow path. Since a gas flow is generated in the lower hole, it is possible to prevent the molten high-temperature gas from adhering to the lower hole as a foreign substance, and the hole diameter of the injection hole becomes even more uniform.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係るインジェクタ体の噴射孔加工方法を適用するインジェクタ体の説明図である。
（ａ）に示すように、被加工物としての燃料噴射弁１０は、ノズルホルダ１１と、このノズルホルダ１１の先端部に保持されたノズル１２とからなる。なお、１３は燃料を吸入する吸入口である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B are explanatory views of an injector body to which the injection hole machining method for an injector body according to the present invention is applied.
As shown to (a), the
（ｂ）はノズル１２の先端部の要部断面図であり、ノズル１２は、ホール型のものであり、インジェクタ体１４と、このインジェクタ体１４の燃料流路を開閉するノズルニードル１５とからなる。
インジェクタ体１４は、突出する先端の壁部１６に燃料を噴射する複数の噴射孔１７、１７が開けられている。これらの噴射孔１７、１７は、インジェクタ体１４内部の流路１８に連通される。これらの噴射孔１７、１７が、本発明のインジェクタ体の噴射孔加工方法によって開けられる。
(B) is a sectional view of the main part of the tip of the
The
次にインジェクタ体の噴射孔加工装置について説明する。
図２に示されるように、インジェクタ体１４の噴射孔加工装置２０は、レーザ発振器２１と、このレーザ発振器２１の下部に設けられてレーザ光を発射する加工ヘッド２２と、この加工ヘッド２２の下方に配置されインジェクタ体１４を保持するインジェクタ体保持部２３とからなる。
Next, an injection hole machining apparatus for an injector body will be described.
As shown in FIG. 2, the injection
インジェクタ体保持部２３は、ベースとなる保持ベース２４と、この保持ベース２４にベアリング２５、２５を介して回転自在に取り付けられたインジェクタ体保持本体２６と、このインジェクタ体保持本体２６のベアリング２５、２５からの抜け止めをするカラー２７及びナット２８と、ベアリング２５、２５の近くに配置されるシール部材２９と、ベアリング２５、２５を支持するために保持ベース２４に取り付けられた環状部材３１と、保持ベースに取り付けられインジェクタ体保持本体２６を回転させる駆動装置３２と、この駆動装置３２に取り付けられ駆動力を伝える駆動ギヤ３３と、この駆動ギヤ３３から駆動力を得るためにインジェクタ体保持本体２６の基端近くに取り付けられた従動ギヤ３４と、インジェクタ体保持本体２６の基端に配置されるシール部材３５と、インジェクタ体保持本体２６を所定回転角度毎に位置決めするためのインジェクタ体回転角度割出し機構４０と、インジェクタ体１４の外側と内側に圧力差を発生させるための圧力差発生機構５０とからなる。なお、４８はインジェクタ体保持本体２６でインジェクタ体１４を支持するときにインジェクタ体保持本体２６に対してインジェクタ体１４の回転止めをする位置決めピンであり、４９はインジェクタ体１４とインジェクタ体保持本体２６の隙間のガスの流れを遮断するシール部材である。
The injector
インジェクタ体保持本体２６は、インジェクタ体１４内の流路１８に通じる通路３６が形成された部材である。通路３６は、保持ベース２４内に形成された中空部３７に連通する。
The injector
上記流路１８、通路３６及び中空部３７は、レーザ加工中に発生するプリューム（すなわち、インジェクタ体１４が熱で蒸発して出来た金属蒸気やイオン化した混合気体）を吸引するためのプリューム吸引通路３８を構成する部分である。
The
ワーク回転角度割り出し機構４０は、インジェクタ体保持本体２６に設けられた大径部４１の外周面に周方向に所定角度毎に形成された複数の凹部４２と、大径部４１の外周面に対向するように保持ベース２４に設けられたケース４３と、このケース４３内に配置されるとともに複数の凹部４２にそれぞれ嵌合可能なボール４４と、このボール４４を凹部４２に押し付けるためにケース４３内に設けられた圧縮ばね４５とからなる。
隣り合う凹部４２、４２の周方向の間隔（角度）は、インジェクタ体１４の壁部１６に開けられた噴射孔（図１（ｂ）、符号１７）の隣り同士の周方向の角度に一致している。
The workpiece rotation
The interval (angle) in the circumferential direction between the
圧力差発生機構５０は、保持ベース２４に取り付けられインジェクタ体１４を囲う密閉部材５１と、この密閉部材５１の端部に設けられガスの漏れを遮断するシール部材５３と、加工ヘッド２２から照射されたレーザ光５４をチャンバー５２内に透過する透過板５５と、チャンバー５２を大気圧より高圧にするために高圧ガスをガス導入口５６からチャンバー５２に導入する高圧ガス供給源５７と、チャンバー５２に接続されチャンバー５２からガス導出口５８を介してガスを吸引するチャンバー用吸引ポンプ５９とを備える。
The pressure
また、圧力差発生機構５０は、プリューム吸引通路３８に接続されプリューム吸引通路３８から吸引されたガスを導く吸引通路６１と、この吸引通路６１に設けられ吸引されたガスから異物を除去するフィルタ６２と、噴射孔１７を通過するガスの流量を計測する流量計測器６３と、プリューム吸引通路３８からガスを吸引する真空ポンプ６４とからなる。
The pressure
また、噴射孔加工装置２０は、流量計測器６３からの流量情報に基づいて、レーザ発振器２１、駆動装置３２、高圧ガス供給源５７、チャンバー用吸引ポンプ５９及び真空ポンプ６４の動作を制御する制御部６５を備える。
The injection
高圧ガス供給源５７は、ガスが空気であればコンプレッサ、ガスが窒素であればガスボンベが好適である。
窒素ガスは非酸化性ガスであるため、金属における酸化が防止できて、好ましい。ただし、ガスボンベは高価である。この点、空気はコストが掛からない上に、取扱いが容易であり、実用的である。そこで、以下を空気に定めて説明する。
The high-pressure
Since nitrogen gas is a non-oxidizing gas, it is preferable because oxidation in the metal can be prevented. However, gas cylinders are expensive. In this respect, air is not expensive and easy to handle and practical. Therefore, the following will be described with the air.
次にレーザ照射工程について説明する。
図３（ａ）に示されるように、チャンバー５２を大気圧又は若干高圧に保った状態で、加工ヘッド２２からレーザ光５４を発射し、インジェクタ体１４の壁部１６に照射する。加工によりプリューム６６が発生する。
なお、下穴６７が貫通するまでは、チャンバー５２に空気の逃げ場がないため、加圧しすぎると透過板５５又は密閉部材が破損するおそれがある。このため、高圧ガス供給源５７で空気をチャンバー５２に導入する一方で、チャンバー用吸引ポンプ５９でチャンバー５２から空気を吸引する。
また、加圧しすぎると加工がなかなか進まないおそれもある。すなわち、加圧しすぎると空気がプリューム６６を押さえてしまい、加工されるべき箇所からプリューム６６が除去されずに、そのプリューム６６がレーザ光５４を遮ってしまうおそれがある。更に換言すると、加圧しすぎない方が、加工が進むからである。
Next, the laser irradiation process will be described.
As shown in FIG. 3A, a
Until the
In addition, if the pressure is excessively increased, the processing may not be easily performed. That is, if the pressure is too high, the air may press the
レーザ光５４での加工が進むと、（ｂ）に示すように、下穴６７が貫通する。下穴６７が貫通するタイミングで、高圧ガス供給源５７でチャンバー５２（下穴６７の入口側）を加圧して大気圧より高圧にし、真空ポンプ６４で流路１８（下穴６７の出口側）を減圧して大気圧より低圧にする。そうすると、圧力差が生じ、空気が下穴６７内を矢印（１）のように流れる。これに伴い、プリューム６６は流路１８に押し流される。なお、形成されるべき噴射孔１７を二点鎖線で示している。
When the processing with the
次に下孔を拡径する工程を説明する。
図４（ａ）に示されるように、上述した圧力差を保ちながらレーザ光５４を照射し、下穴６７を拡径して仕上げ加工を施す。圧力差により、空気が矢印（２）のように流れ、プリューム６６は流路１８に押し流される。プリューム６６で照射を阻害されないので、レーザ光５４の照射効率は低下しない。
また、矢印（３）のように、レーザ光５４を回転させ、想像線で示すレーザ光５４により、下穴６７が拡径されて噴射孔１７の仕上げ加工が完了する。
Next, the process of expanding the pilot hole will be described.
As shown in FIG. 4A, the
Further, as shown by the arrow (3), the
（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図であり、レーザ光５４を矢印（４）のように高速回転させ、単位時間あたりにレーザ光５４がノズル本体１４に照射される面積を増やすことで、高速加工を行うことができる。
(B) is a view taken in the direction of arrow b in (a). By rotating the
次に第１の噴射孔における加工時間と気体流量の相関について説明する。
図５に示されるように、横軸はレーザ光（図３、符号５４）の照射を開始してからの時間を示し、縦軸は流量計測器（図２、符号６３）で計測される第１の噴射孔（図３、符号１７）を通過したガスの流量を示す。
Next, the correlation between the processing time in the first injection hole and the gas flow rate will be described.
As shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the time from the start of the irradiation of the laser beam (FIG. 3, reference numeral 54), and the vertical axis indicates the time measured by the flow rate measuring device (FIG. 2, reference numeral 63). 1 shows the flow rate of gas that has passed through one injection hole (
図５のグラフ中、図３（ａ）と記した領域は、レーザ光５４が照射が開始され下孔（図３、符号６７）が貫通していない状態である。下孔６７が貫通していないので、ガスが流れず、気体流量Ｑは０である。
図５のグラフ中、図３（ｂ）と記した点は、下孔６７が貫通した直後の状態である。ガスが流れ始めるので、気体流量Ｑが若干計測される。
In the graph of FIG. 5, the region indicated by FIG. 3A is in a state where irradiation with the
In the graph of FIG. 5, the point indicated by FIG. 3B is a state immediately after the
図５のグラフ中、図４（ａ）と記した領域は、下孔６７が拡径されている状態である。下孔６７が拡径されるにつれて、下孔６７を通過するガスの流量Ｑが増加する。そして、計測されるガスの流量Ｑが、目標流量Ｑｓｔになったところでレーザ光５４の照射を停止する。噴射孔（図４、符号１７）が形成され、噴射孔１７の径が一定となるので、計測されるガスの流量もＱｓｔで一定となる。
In the graph of FIG. 5, the region indicated by FIG. 4A is a state in which the diameter of the
次に孔毎に流量調整する場合の任意の噴射孔における加工時間と気体流量の相関を説明する。
図６に示されるように、横軸は時間ｔを示し、縦軸は流量計測器（図２、符号６３）で計測される噴射孔（図３、符号１７）を通過したガスの流量Ｑｎを示す。
レーザ光（図３、符号５４）による下孔（図３、符号６７）の加工を、一定時間ｔ０実施して流量を計測すると、気体流量がＱ１になったことを示す。この噴射孔１７での目標流量をＱｓｔとすると、気体流量Ｑ１は、Ｑｓｔを基準として全噴射孔を開けたときの全体の目標流量値の±２％以内に入る。
Next, the correlation between the processing time and the gas flow rate in an arbitrary injection hole when the flow rate is adjusted for each hole will be described.
As shown in FIG. 6, the horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates the flow rate Qn of the gas that has passed through the injection hole (FIG. 3, reference numeral 17) measured by the flow rate measuring instrument (FIG. 2, reference numeral 63). Show.
When processing of the pilot hole (FIG. 3, reference numeral 67) with laser light (FIG. 3, reference numeral 67) is carried out for a predetermined time t0 and the flow rate is measured, the gas flow rate becomes Q1. Assuming that the target flow rate at the
気体流量Ｑ１が目標流量Ｑｓｔに達していないので、さらに時間ｔ１だけレーザ光５４を照射して噴射孔１７を拡径すると、気体流量が目標流量Ｑｓｔになったことが分かる。以上により、この噴射孔１７での調量加工は終了し、次の下孔６７の加工に移る。
Since the gas flow rate Q1 has not reached the target flow rate Qst, it is understood that when the diameter of the
次に孔毎に流量調整する場合の噴射孔加工方法のフローを説明する。
図７に示されるように、ステップ（以下、ＳＴと記す。）０１で、インジェクタ体（図３、符号１４）の壁部１６に、一定時間ｔ０だけレーザ光５４を照射する（レーザ照射工程）。時間ｔ０は予め決められたレーザ光照射時間ｔｎと孔径Ｄの対応関係から求められる（詳細後述）。
ＳＴ０２で、レーザ光５４の照射を停止する。
Next, the flow of the injection hole machining method when adjusting the flow rate for each hole will be described.
As shown in FIG. 7, in step (hereinafter referred to as ST) 01, the
In ST02, the irradiation of the
ＳＴ０３で、流量計測器（図２、符号６３）で、気体流量Ｑ１を計測する（流量計測工程）。
ＳＴ０４で、目標流量Ｑｓｔとし、（Ｑｓｔ−Ｑ１）の値から噴射孔１７の径を調整するためのレーザ光の照射時間ｔ１を求める。時間ｔ１は予め決められた流量の差（Ｑｓｔ−Ｑ１）とレーザ光５４の仕上げ照射時間ｔｎの対応関係から求められる（詳細後述）。
In ST03, the gas flow rate Q1 is measured with a flow rate measuring device (FIG. 2, reference numeral 63) (flow rate measuring step).
In ST04, the target flow rate Qst, Ru determined irradiation time t1 of the laser beam for adjusting the diameter of the
ＳＴ０５で、下孔６７に、時間ｔ１だけレーザ光５４を照射する。
ＳＴ０６で、流量計測器６３で、気体流量Ｑ２を計測する。
ＳＴ０７で、（Ｑｓｔ−Ｑ１）≧０か否かを判定する（比較工程）。ＹＥＳの場合は、ＳＴ０８に進む。ＮＯの場合は、ＳＴ０４に戻る。
ＳＴ０８で、レーザ光５４の照射を停止し（レーザ停止工程）、次の孔加工へ移る。
In ST05, the
In ST06, the flow
In ST07, it is determined whether (Qst−Q1) ≧ 0 (comparison step). If yes, go to ST08. If NO, the process returns to ST04.
In ST08, the irradiation of the
次に加工時間と孔径の相関について説明する。
図８に示されるように、レーザ光（図３、符号５４）の照射時間をｔｎとし、下孔（図３、符号６７）の孔径をＤとする。レーザ光５４の照射時間ｔｎに対応して、下孔６７は徐々に大きくなることが分かる。下孔６７に、一定時間ｔ０だけレーザ光５４を照射すると孔径Ｄ０となる。目標とする孔径をＤｓｔとすると、孔径Ｄ０はＤｓｔより若干小さい値となる。
Next, the correlation between the processing time and the hole diameter will be described.
As shown in FIG. 8, the irradiation time of the laser beam (FIG. 3, reference numeral 54) is tn, and the hole diameter of the lower hole (FIG. 3, reference numeral 67) is D. It can be seen that the
次に（目標流量と計測流量の差）と仕上げ照射時間の相関について説明する。
図９に示されるように、目標流量をＱｓｔとし、計測した流量をＱ１とし、レーザ光（図３、符号５４）による仕上げ照射時間をｔｎとする。流量の差（Ｑｓｔ−Ｑ１）が大きい程、レーザ光５４の仕上げ照射時間ｔｎが長くなることが分かる。なお、レーザ光５４の仕上げ照射時間ｔｎが長い程、下孔６７の径が大きくなる。
流量の差が（Ｑｓｔ−Ｑ１）である場合、仕上げ照射時間はｔ１となる。
Next, the correlation between (difference between target flow rate and measured flow rate) and finishing irradiation time will be described.
As shown in FIG. 9, the target flow rate is Qst, the measured flow rate is Q1, and the finish irradiation time by the laser beam (FIG. 3, reference numeral 54) is tn. It can be seen that the larger the difference in flow rate (Qst−Q1), the longer the finish irradiation time tn of the
When the difference in flow rate is (Qst−Q1), the finish irradiation time is t1.
次に孔毎の流量調整する場合の複数の孔全部の加工時間と気体流量の相関について説明する。
図１０に示されるように、第１の噴射孔（図１、符号１７）は、レーザ光（図２、符号５４）による加工と流量計測による調量加工によって、計測した流量Ｑｎが目標流量Ｑｓｔ１となる。同様にして、第２の噴射孔１７を開けたときの計測した流量Ｑｎが目標流量Ｑｓｔ２となる。孔毎に目標流量Ｑｓｔとなるようにし、これを第ｎ番目の孔まで繰り返して、最終的な目標流量Ｑｓｔｎとなるようにする。なお、符号ｂは複数の噴射孔１７全部における目標流量をＱｓｔｎとした場合の誤差の許容範囲を示す。本発明においては、ｂは±２％とする。
Next, the correlation between the machining time of all the holes and the gas flow rate when adjusting the flow rate for each hole will be described.
As shown in FIG. 10, the first injection hole (FIG. 1, reference numeral 17) has a measured flow rate Qn of the target flow rate Qst1 by processing with laser light (FIG. 2, reference numeral 54) and metering processing by flow measurement. It becomes. Similarly, the measured flow rate Qn when the
次の孔で流量調整する場合の任意の噴射孔における加工時間と気体流量の相関について次に説明する。
図１１に示されるように、横軸は時間ｔを示し、縦軸は流量計測器（図２、符号６３）で計測される噴射孔（図３、符号１７）を通過したガスの流量Ｑｎを示す。
レーザ光（図３、符号５４）による下孔（図３、符号６７）の加工を、一定時間ｔ３実施して流量を計測すると、気体流量がＱ３になったことを示す。この噴射孔１７での目標流量をＱｓｔ３とすると、気体流量Ｑ３は、Ｑｓｔ３を基準として全噴射孔を開けたときの全体の目標流量値の±２％以内（以下、許容範囲内という。）に入る。
Next, the correlation between the processing time and the gas flow rate in an arbitrary injection hole when the flow rate is adjusted at the next hole will be described.
As shown in FIG. 11, the horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates the flow rate Qn of the gas that has passed through the injection hole (FIG. 3, reference numeral 17) measured by the flow rate measuring device (FIG. 2, reference numeral 63). Show.
When the flow rate is measured by processing the pilot hole (FIG. 3, symbol 67) with the laser beam (FIG. 3, symbol 67) for a predetermined time t3, it indicates that the gas flow rate is Q3. Assuming that the target flow rate at the
気体流量Ｑ３が目標流量Ｑｓｔ３に達していないが、許容範囲内であるので、次の下孔６７の加工に移る。微小時間とΔｔとすると、次の下孔６７の加工においては、一つ前の噴射孔１７の流量不足分を補うため、加工時間がΔｔ分だけ長くなる。次の下孔６７では、レーザ光５４を時間（ｔ３＋Δｔ）だけ照射して、流量Ｑｎを計測すると目標流量Ｑｓｔ４になっていることが分かる。以上により次の噴射孔１７での調量加工は終了し、さらに次の下孔６７の加工に移る。
Although the gas flow rate Q3 does not reach the target flow rate Qst3, but is within the allowable range, the processing of the
次の孔で流量調整する場合の噴射孔加工方法のフローを次に説明する。
図１２に示されるように、ステップ（以下、ＳＴと記す。）０９で、インジェクタ体（図３、符号１４）の壁部１６に、一定時間ｔ３だけレーザ光５４を照射する（レーザ照射工程）。時間ｔ３は予め決められたレーザ光照射時間ｔｎと気体流量Ｑｎの対応関係から求められる（詳細後述）。
ＳＴ１０で、レーザ光５４の照射を停止する（レーザ停止工程）。
Next, the flow of the injection hole machining method when the flow rate is adjusted at the next hole will be described.
As shown in FIG. 12, in step (hereinafter referred to as ST) 09, the
In ST10, the irradiation of the
ＳＴ１１で、流量計測器（図２、符号６３）で、気体流量Ｑ３を計測する（流量計測工程）。
ＳＴ１２で、目標流量Ｑｓｔ３とし、｜Ｑｓｔ３−Ｑ３｜≦２％であるか否を判定する。ＹＥＳの場合は、ＳＴ１４に進む。ＮＯの場合はＳＴ１３に進む。
ＳＴ１３で、噴射孔１７に微小時間レーザ光５４を照射し、噴射孔１７を若干拡径してから、ＳＴ１０に戻る。
ＳＴ１４で、Ｑ３≧Ｑｓｔ３か否かを判定する（比較工程）。ＹＥＳの場合は、ＳＴ１５に進む。ＮＯの場合は、ＳＴ１６に進む。
In ST11, the gas flow rate Q3 is measured with a flow rate measuring instrument (FIG. 2, reference numeral 63) (flow rate measuring step).
In ST12, the target flow rate is set to Qst3, and it is determined whether or not | Qst3-Q3 | ≦ 2%. If yes, go to ST14. If NO, the process proceeds to ST13.
In ST13, the
In ST14, it is determined whether or not Q3 ≧ Qst3 (comparison process). If yes, go to ST15. If NO, the process proceeds to ST16.
ＳＴ１５で、次の下孔６７の加工時間ｔ３を調整する。この場合、一つ前の加工済の噴射孔１７の孔径が若干大きいので、次の下孔６７では孔径が目標値より若干小さくなるように調整する。調整時間をΔｔ（詳細後述）とすると、次の下孔６７のｔ３に、一つ前の加工時間ｔ３からΔｔを引いた値（ｔ３−Δｔ）を代入し、次の孔加工へ移る。
In ST15, the processing time t3 of the next
ＳＴ１６で、次の下孔６７の加工時間ｔ３を調整する。この場合、一つ前の加工済の噴射孔１７の孔径が若干小さいので、次の下孔６７では孔径が目標値より若干大きくなるように調整する。調整時間をΔｔ（詳細後述）とすると、次の下孔６７のｔ３に、一つ前の加工時間ｔ３からΔｔをた足した値（ｔ３＋Δｔ）を代入し、次の孔加工へ移る。
In ST16, the processing time t3 of the next
次に加工時間と気体流量の相関について説明する。
図１３に示されるように、レーザ光（図３、符号５４）の照射時間をｔｎとし、流量計測器（図２、符号６３）で計測された流量をＱｎとする。レーザ光５４の照射時間ｔｎに対応して、流量Ｑｎは徐々に大きくなることが分かる。下孔６７に、一定時間ｔ３だけレーザ光５４を照射すると流量は目標流量Ｑｓｔ３となる。実際の加工においては誤差が生じるが許容範囲ｂの領域に入る。なお、符号ｂは複数の噴射孔１７全部における目標流量をＱｓｔｎとした場合の誤差の許容範囲を示す。本発明においては、ｂは±２％とする。
Next, the correlation between the processing time and the gas flow rate will be described.
As shown in FIG. 13, the irradiation time of the laser beam (FIG. 3, reference numeral 54) is tn, and the flow rate measured by the flow rate measuring device (FIG. 2, reference numeral 63) is Qn. It can be seen that the flow rate Qn gradually increases corresponding to the irradiation time tn of the
次に（目標流量と計測流量の絶対値差）と調整時間の相関について説明する。
図１４に示されるように、目標流量をＱｓｔ３とし、計測した流量をＱ３とし、レーザ光（図３、符号５４）による調整時間をΔｔとする。流量の絶対値差｜Ｑｓｔ３−Ｑ３｜が大きい程、レーザ光５４の調整時間Δｔが大きくなることが分かる。
流量の絶対値差｜Ｑｓｔ３−Ｑ３｜である場合、調整時間はΔｔとなる。
Next, the correlation between (the absolute value difference between the target flow rate and the measured flow rate) and the adjustment time will be described.
As shown in FIG. 14, the target flow rate is Qst3, the measured flow rate is Q3, and the adjustment time by the laser beam (FIG. 3, reference numeral 54) is Δt. It can be seen that the adjustment time Δt of the
When the absolute value difference of the flow rates is | Qst3−Q3 |, the adjustment time is Δt.
以上に述べたインジェクタ体の噴射孔加工方法の作用効果をまとめて以下に記載する。
上記の図７に示されるように、図２に示す内部に流路１８を有するインジェクタ体１４の壁部１６にレーザ光５４を照射すると共にインジェクタ体１４のレーザ照射領域にガスを供給し、第１の噴射孔１７の下孔（図３、符号６７）が貫通した後はレーザ出射側（流路１８側）をレーザ入射側（チャンバー５２側）より低圧にすることで第１の噴射孔１７を通過するガスの流量を計測し、第２の噴射孔１７はレーザ出射側をレーザ入射側より低圧にすることでそれまで開けた複数の噴射孔１７を通過するガスの流量を計測するようにしたインジェクタ体１４の噴射孔加工方法において、インジェクタ体１４の壁部１６にレーザ光５４を照射するレーザ照射工程と、噴射孔１７を通過するガスの流量を計測する流量計測工程と、計測した流量を予め決定した目標流量と比較する比較工程と、計測した流量が前記目標流量に到達したときにレーザ光５４の照射を停止するレーザ停止工程と、を繰り返して複数個の噴射孔を形成する。
The effects of the injector hole injection hole machining method described above will be summarized below.
As shown in FIG. 7 above, the
この工程により、レーザ光５４を照射して噴射孔１７が貫通後に、噴射孔１７を通過する流量を計測するので、計測した流量が目標流量に到達した時にレーザ光５４の照射を停止でき、レーザ光５４を照射する工程で各々の噴射孔１７の流量を均一にでき、噴射孔１７全部の流量も目標流量にすることができる。そうすると、砥粒を含む流体による、いわゆる流動研磨による噴射孔の流量調整を施さなくても、レーザ光５４の照射だけで噴射孔１７の流量を制御できる。結果、製造工数を少なくすることができるインジェクタ体の噴射孔加工技術を提供することができる。
By this step, the
上記の図２に示されるように、流量計測工程は、レーザ光５４を照射する工程から計測した流量を予め決定した目標流量と比較する工程まで、並行して実施する。
この工程により、ガスの流量を計測する工程分の工数を削減できるので、噴射孔１７加工の全体の工数を更に少なくすることができる。
As shown in FIG. 2 described above, the flow rate measuring step is performed in parallel from the step of irradiating the
Since this step can reduce the man-hours for the step of measuring the gas flow rate, the man-hours for the entire processing of the injection holes 17 can be further reduced.
上記の図２に示されるように、第１の噴射孔１７の下孔を形成する際は、気密に形成したチャンバー５２にインジェクタ体１４を収納し、チャンバー５２のインジェクタ体１４に臨む位置に配置されたガス導入口５６から高圧ガスを導入し、チャンバー５２のガス導入口５６と反対側の位置に配置されたガス導出口５８からガスを導出する。
As shown in FIG. 2 above, when the lower hole of the
この工程のより、インジェクタ体１４へのレーザ光５４の照射により、インジェクタ体１４が溶融した溶融ガスが発生するが、高圧ガスで溶融ガスを吹き飛ばすので、インジェクタ体１４に異物が付着するのを防止でき、噴射孔１７の孔径がより均一になる。
By this process, the
上記の図３に示されるように、レーザ光５４の照射点に貫通した下孔６７にレーザ光５４の照射によって発生する高温ガスを、流路１８に所定の範囲内の負圧を発生させ、下孔６７の溶融部から連続的に流路に吸い出す。
この工程により、下孔６７にガスの流れが発生するので、溶融した高温ガスが異物として下孔６７に付着するのを防止でき、噴射孔１７の孔径がより一層均一になる。
As shown in FIG. 3 above, a high temperature gas generated by the irradiation of the
By this step, a gas flow is generated in the
尚、本発明に係る噴射孔加工方法は、調量加工を、孔毎に調整または次の孔で調整としたが、計測した流量が目標流量に到達したときにレーザ光の照射を停止すれば他の調量加工方法であっても差し支えない。 In the injection hole machining method according to the present invention, the metering process is adjusted for each hole or adjusted for the next hole, but if the irradiation of the laser beam is stopped when the measured flow rate reaches the target flow rate, Other metering methods may be used.
本発明に係る噴射孔加工方法は、インジェクタ体の噴射孔加工に好適である。 The injection hole machining method according to the present invention is suitable for injection hole machining of an injector body.
１４…インジェクタ体、１６…壁部、１７…噴射孔、１８…流路、２０…噴射孔加工装置、５２…チャンバー、５４…レーザ光、５６…ガス導入口、５８…ガス導出口、６３…流量計測器、６６…プリューム、６７…下孔。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記インジェクタ体の壁部に、予め決められたレーザ光照射時間と孔径の対応関係から求められた一定時間だけレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
前記レーザ光の照射を停止し、前記噴射孔を通過する気体流量を計測する流量計測工程と、
目標流量から計測した前記気体流量を差し引いた値と前記レーザ光の仕上げ照射時間の対応関係から、前記噴射孔の径を調整するための前記レーザ光の仕上げ照射時間を求め、
前記下孔に、前記対応関係から求めた前記照射時間だけ前記レーザ光を照射し、
前記噴射孔を通過する気体流量を計測し、計測した流量を予め決定した目標流量と比較する比較工程と、
計測した流量が前記目標流量に到達したときに前記レーザ光の照射を停止するレーザ停止工程と、
を繰り返して孔毎に流量調整を行うことで複数個の噴射孔を形成することを特徴とするインジェクタ体の噴射孔加工方法。 Laser light is applied to the wall of the injector body having a flow passage inside, and gas is supplied to the laser irradiation area of the injector body. After the pilot hole of the first injection hole has penetrated, the laser emission side is irradiated with laser. The flow rate of the gas passing through the first injection hole is measured by lowering the pressure from the side, and a plurality of holes that have been opened up to that point by making the laser emission side lower than the laser incident side after the second injection hole. In the injection hole machining method for an injector body that measures the flow rate of the gas passing through the injection hole,
A laser irradiation step of irradiating the wall of the injector body with a laser beam for a predetermined time determined from a predetermined relationship between a laser beam irradiation time and a hole diameter;
A flow rate measurement step of stopping irradiation of the laser light and measuring a gas flow rate passing through the injection hole;
The value obtained by subtracting the gas flow measured from targets flow from correspondence between the finishing irradiation time of the laser beam, obtains the finishing irradiation time of the laser beam for adjusting the diameter of the injection holes,
Irradiating the pilot hole with the laser beam for the irradiation time determined from the correspondence relationship,
A comparison step of measuring a gas flow rate passing through the injection hole and comparing the measured flow rate with a predetermined target flow rate;
A laser stop step for stopping the irradiation of the laser beam when the measured flow rate reaches the target flow rate;
The injection hole machining method for an injector body, wherein a plurality of injection holes are formed by adjusting the flow rate for each hole by repeating the above.
前記インジェクタ体の壁部に、予め決められたレーザ光照射時間と気体流量の対応関係から求められた一定時間だけレーザ光を照射するレーザ照射工程と、
前記レーザ光の照射を停止し、前記噴射孔を通過する気体流量を計測する流量計測工程と、
目標流量から計測した前記気体流量を差し引いた絶対値が、前記目標流量の許容範囲内であるか判定し、
判定が許容範囲内である場合は、さらに、計測した前記気体流量が前記目標流量以上か否かを判定することで、計測した流量を予め決定した目標流量と比較する比較工程と、
計測した前記気体流量が前記目標流量以上である場合、次の下孔の前記レーザ光を照射する一定時間を、一つ前の加工時間から調整時間を引いた値として、次の前記下孔の孔径が目標値より若干小さくなるように調整し、
計測した前記気体流量が前記目標流量より小さい場合、次の下孔の前記レーザ光を照射する一定時間を、一つ前の加工時間に調整時間を足した値として、次の前記下孔の孔径が目標値より若干大きくなるように調整し、次の孔加工へ移ること
を繰り返して次の孔で流量調整を行うことで複数個の噴射孔を形成することを特徴とするインジェクタ体の噴射孔加工方法。 Laser light is applied to the wall of the injector body having a flow passage inside, and gas is supplied to the laser irradiation area of the injector body. After the pilot hole of the first injection hole has penetrated, the laser emission side is irradiated with laser. The flow rate of the gas passing through the first injection hole is measured by lowering the pressure from the side, and a plurality of holes that have been opened up to that point by making the laser emission side lower than the laser incident side after the second injection hole. In the injection hole machining method for an injector body that measures the flow rate of the gas passing through the injection hole,
A laser irradiation step of irradiating the wall of the injector body with a laser beam for a predetermined time determined from a correspondence between a predetermined laser beam irradiation time and a gas flow rate;
A flow rate measurement step of stopping irradiation of the laser light and measuring a gas flow rate passing through the injection hole;
Absolute value obtained by subtracting the gas flow measured from the goal flow, determines whether it is within the allowable range of the target flow rate,
If the determination is within an allowable range, a comparison step for comparing the measured flow rate with a predetermined target flow rate by further determining whether or not the measured gas flow rate is greater than or equal to the target flow rate; and
When the measured gas flow rate is equal to or higher than the target flow rate, the fixed time for irradiating the laser beam of the next pilot hole is set to a value obtained by subtracting the adjustment time from the previous processing time, and Adjust the pore size to be slightly smaller than the target value,
When the measured gas flow rate is smaller than the target flow rate, the fixed time for irradiating the laser beam of the next pilot hole is defined as the value obtained by adding the adjustment time to the previous processing time, and the hole diameter of the next pilot hole The injection hole of the injector body is characterized in that a plurality of injection holes are formed by adjusting the flow rate at the next hole by adjusting the flow rate to be slightly larger than the target value and moving to the next hole processing. Processing method.
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