JP6249276B2 - 燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク支持台に保持される燃料ノズル部材に向けてトーチから水柱と、この水柱に誘導されるレーザビームとを射出して、前記燃料ノズル部材に燃料噴孔を形成する、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法に関する。

被加工物に向けてトーチから水柱と、この水柱に誘導されるレーザビームとを射出して被加工物に穿孔する穿孔方法は、特許文献１に開示されるように、既に知られている。

特許第３６８０８６４号公報

本発明は、上記穿孔方法を利用して、燃料噴射弁の燃料ノズル部材に、所望直径を有すると共にバリの無い燃料噴孔を形成することを可能にする、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ワーク支持台に保持される燃料ノズル部材に向けてトーチから水柱と、この水柱に誘導されるレーザビームとを射出して、前記燃料ノズル部材に燃料噴孔を形成する、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法であって、前記ワーク支持台及びトーチの相対位置を固定して前記トーチからの水柱及びレーザビームにより前記燃料ノズル部材に下孔を形成する第１の工程と、前記トーチから水柱及びレーザビームの射出を継続させながら前記ワーク支持台及びトーチを相対移動することで、前記下孔を所望直径の燃料噴孔に拡張させる第２の工程と、前記トーチからの前記レーザビームの射出のみを停止すると共に、前記燃料噴孔の、前記トーチとは反対側の開口縁に向け且つその周縁をなぞるように前記トーチから水柱を噴出して、前記開口縁に発生したバリを除去する第３工程とを含み、前記第３の工程を前記第２の工程の直後に遅滞なく行うことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記下孔及び燃料噴孔の形成に際して、前記トーチからの水柱またはレーザビームに対して、前記燃料ノズル部材の、燃料噴孔の燃料出口側の面を対向させることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、トーチより射出する水柱及びレーザビームにより燃料ノズル部材の所望箇所に所望直径の燃料噴孔を形成することができる。しかも燃料噴孔の開口縁に発生するバリは、トーチからのレーザビームの射出を停止した状態でトーチからの水柱のみの衝撃圧力により除去するので、燃料噴孔の形成工程後、直ちに水柱によるバリ取り工程に移ることができ、燃料ノズル部材のワーク支持台からの移し替えを行わず、能率良く、バリの無い良好な燃料噴孔を燃料ノズル部材に形成することができる。

本発明の第２の特徴によれば、水柱及びレーザビームによって、燃料ノズル部材の燃料噴孔の燃料出口側開口縁部は漏斗状に形成されるため、前記燃料ノズル部材を組み込んだ燃料噴射弁では、前記燃料噴孔から燃料が噴射されるとき、その燃料の流れが前記燃料噴孔の漏斗状の燃料出口で渦流を起こさず、良好な燃料の噴霧フォームを形成し、燃費の改善に寄与し得る。

本発明の燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法を実施するための装置の概要斜視図。 燃料ノズル部材に燃料噴孔の下孔を形成する工程説明図。 上記下孔を拡張して燃料噴孔を形成する工程説明図。 上記燃料噴孔のバリを除去する工程説明図。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず、図１において、本発明の燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法を実施するための装置１０は、ワーク支持台１１と、それの上方に配設されるトーチ１２とを備える。ワーク支持台１１の上面には治具１３が取り付けられ、この治具１３の所定位置に、燃料噴射弁の燃料ノズル部材としてのインジェクタプレート１４がクランプ１５により保持される。

トーチ１２には、その下端に開口するノズル孔が設けられており、そのノズル孔より前記インジェクタプレート１４に向けて水柱Ｗ（図３参照）を射出する高圧水ポンプ１６がトーチ１２に接続される。またトーチ１２にはレーザ発振装置１７が接続され、それから発振されたレーザビームＲは、前記水柱Ｗに誘導されて前記インジェクタプレート１４に向けて照射されるようになっている。さらにトーチ１２には不活性ガス供給装置１８が接続され、それから供給されるアルゴンやヘリウム等の不活性ガスＧが、前記水柱Ｗを包囲するようにトーチ１２から噴射されるようになっている。

ワーク支持台１１は、相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚの三軸に沿って平行移動が可能であると共に、自己の中心軸線ＡをＺ軸に対してαで示すように傾けることが可能であり、且つ自己の中心軸線Ａ周りに回転が可能である。

トーチ１２も、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸に沿って平行移動が可能であると共に、自己の中心軸線ＢをＺ軸に対してβで示すように傾けることが可能である。

ワーク支持台１１及びトーチ１２の上記の動きは、コンピュータ数値制御により作動するサーボモータ（図示せず）によって制御される。

この実施形態の場合、インジェクタプレート１４はステンレス鋼板で、その板厚は０．１ｍｍである。また水柱Ｗを射出するトーチ１２のノズル孔の直径は２０μｍ、水柱Ｗには純水が使用され、その圧力は５０Ｍｐａである。

次に、この実施形態の作用について説明する。

インジェクタプレート１４に燃料噴孔２０を形成するに当たっては、先ず図２に示すように、治具１３の所定位置にインジェクタプレート１４をセットする。その際、インジェクタプレート１４は、それに形成される燃料噴孔２０（図３参照）の燃料出口側の面を、トーチ１２に対向するように上向きにする。

次に、ワーク支持台１１の中心軸線Ａとトーチ１２の中心軸線Ｂとを、互いに所定距離ｅ偏心した平行状態に固定して、トーチ１２からインジェクタプレート１４に向けて水柱Ｗ、レーザビームＲ及び不活性ガスＧを射出する。トーチ１２から射出されるレーザビームＲは水柱Ｗに誘導されるので、水柱Ｗのインジェクタプレート１４上のターゲットにレーザビームＲが照射され、このレーザビームＲによりインジェクタプレート１４に下孔１９を穿つことができる。その際、上記不活性ガスＧは、レーザビームＲによるインジェクタプレート１４の穿孔部の酸化を防ぐことは勿論、水柱Ｗの飛散を防いでターゲットの安定化に寄与する。

而して、下孔１９は、ワーク支持台１１の中心軸線Ａに対して前記距離ｅだけ偏心することになる。

次に、図３に示すように、トーチ１２からの水柱Ｗ、レーザビームＲ及び不活性ガスＧの射出を継続しながら、ワーク支持台１１を、その中心軸線Ａ周りに回転する。すると、トーチ１２からの水柱Ｗのインジェクタプレート１４上のターゲットがワーク支持台１１の中心軸線Ａ周りに回転することにより、前記下孔１９を拡張し、所望直径Ｄの燃料噴孔２０を形成することができる。この燃料噴孔２０の直径Ｄは、下孔１９の直径ｄと、前記偏心距離ｅの２倍との和となる。即ち、Ｄ＝ｄ＋２ｅとなる。

上記燃料噴孔２０の、トーチ１２側の開口縁部２０ａは、水柱ＷまたはレーザビームＲによって、図３に示すように漏斗状に形成される。このため、前記インジェクタプレート１４を組み込んだ燃料噴射弁では、前記燃料噴孔２０から燃料が噴射されるとき、その燃料の流れが前記燃料噴孔２０の漏斗状の燃料出口で渦流を起こさず、良好な燃料の噴霧フォームを形成し、燃費の改善に寄与し得る。

また燃料噴孔２０の、トーチ１２と反対側の開口縁には環状のバリ２１が発生する。このバリを除去するため、次に、図４に示すように、トーチ１２からのレーザビームＲの射出を停止し、水柱Ｗ及び不活性ガスＧの射出を継続した状態で、トーチ１２の中心軸線Ｂをワーク支持台１１の中心軸線Ａに対して角度θ傾けて、水柱Ｗのターゲットを環状のバリ２１の一部に設定する。そして、ワーク支持台１１をその中心軸線Ａ周りに回転させると、水柱Ｗの衝撃圧力により環状のバリ２１の全てを除去することができる。また上記水柱Ｗの衝撃圧力によれば、レーザビームＲによる穿孔時、インジェクタプレート１４に付着したスパッタをも除去することができる。

このように本発明によれば、トーチ１２より射出する水柱Ｗ及びレーザビームＲによりインジェクタプレート１４の所望箇所に所望直径の燃料噴孔２０を形成することができる。しかも燃料噴孔２０の開口縁に発生するバリ２１は、トーチ１２からのレーザビームＲの射出を停止した状態でトーチ１２からの水柱Ｗのみの衝撃圧力により除去するので、燃料噴孔２０の形成工程後、直ちに水柱Ｗによるバリ取り工程に移ることができ、インジェクタプレート１４の治具１３からの移し替えを行わず、能率良く、バリの無い良好な燃料噴孔２０をインジェクタプレート１４に形成することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、燃料噴孔２０は、インジェクタプレート１４に限らず、カップ型等、種々の形状のノズル部材に形成することができ、また燃料噴孔２０の個数も任意である。

Ｒ・・・・・レーザビーム
Ｗ・・・・・水柱
１１・・・・ワーク支持台
１２・・・・トーチ
１４・・・・燃料ノズル部材（インジェクタプレート）
１９・・・・下孔
２０・・・・燃料噴孔
２０ａ・・・燃料噴孔の燃料出口側開口縁
２１・・・・バリ

Claims (2)

1. ワーク支持台（１１）に保持される燃料ノズル部材（１４）に向けてトーチ（１２）から水柱（Ｗ）と、この水柱（Ｗ）に誘導されるレーザビーム（Ｒ）とを射出して、前記燃料ノズル部材（１４）に燃料噴孔（２０）を形成する、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法であって、
   前記ワーク支持台（１１）及びトーチ（１２）の相対位置を固定して前記トーチ（１２）からの水柱（Ｗ）及びレーザビーム（Ｒ）により前記燃料ノズル部材（１４）に下孔（１９）を形成する第１の工程と、前記トーチ（１２）から水柱（Ｗ）及びレーザビーム（Ｒ）の射出を継続させながら前記ワーク支持台（１１）及びトーチ（１２）を相対移動することで前記下孔（１９）を所望直径の燃料噴孔（２０）に拡張させる第２の工程と、前記トーチ（１２）からの前記レーザビーム（Ｒ）の射出のみを停止すると共に、前記燃料噴孔（２０）の、前記トーチ（１２）とは反対側の開口縁に向け且つその周縁をなぞるように前記トーチ（１２）から水柱（Ｗ）を噴出して、前記開口縁に発生したバリ（２１）を除去する第３の工程とを含み、前記第３の工程を前記第２の工程の直後に遅滞なく行うことを特徴とする、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法。
2. 請求項１記載の燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法において、
   前記下孔（１９）及び燃料噴孔（２０）の形成に際して、前記トーチ（１２）からの水柱（Ｗ）またはレーザビーム（Ｒ）に対して、前記燃料ノズル部材（１４）の、燃料噴孔（２０）の燃料出口側の面を対向させることを特徴とする、燃料ノズル部材の燃料噴孔形成方法。
   

Images