JP6948995B2 - Switching valve - Google Patents

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Description

本発明は、粉体をキャリアガスによって供給する供給路に設けられて、該粉体を含むキャリアガスの流れを2方向に切り換える切換バルブに関する。 The present invention relates to a switching valve provided in a supply path for supplying powder by a carrier gas and switching the flow of the carrier gas containing the powder in two directions.

従来、下記特許文献1に開示されるレーザ加工装置が知られている。このレーザ加工装置は付加加工装置に属するもので、適宜テーブル上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドを備え、このレーザ光照射ヘッドから照射されるレーザ光の集光部(焦点領域)に、付加材料となる粉体をキャリアガスとともに供給するように構成されている。レーザ光の集光部に粉体が供給されると、レーザ光のエネルギーにより粉体が加熱、溶融されて堆積される。この加工現象を一般的に「付加加工」と言う。 Conventionally, a laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1 below is known. This laser processing device belongs to an additional processing device, and is provided with a laser light irradiation head that appropriately irradiates a table with laser light, and a condensing portion (focal region) of the laser light emitted from the laser light irradiation head is provided. It is configured to supply the powder as an additional material together with the carrier gas. When the powder is supplied to the condensing portion of the laser light, the powder is heated, melted and deposited by the energy of the laser light. This processing phenomenon is generally called "additional processing".

そして、前記レーザ光照射ヘッドの近傍には、前記粉体を含んだキャリアガスを吐出する供給ノズルが配設されており、この粉体は、当該粉体及びキャリアガスが貯留される適宜供給源に一方が接続され、他方が前記供給ノズルに接続された供給路を介して、前記供給ノズルから前記レーザ光の集光部に供給される。 A supply nozzle for discharging the carrier gas containing the powder is disposed in the vicinity of the laser light irradiation head, and the powder is an appropriate supply source in which the powder and the carrier gas are stored. One is connected to the supply nozzle, and the other is supplied from the supply nozzle to the condensing unit of the laser light via a supply path connected to the supply nozzle.

また、レーザ光照射ヘッド及びテーブルは、少なくともその一方が適宜送り装置により駆動されて、当該レーザ光照射ヘッド及びテーブルが三次元空間内で相対的に移動し、この相対的な移動によって所定形状の堆積物が形成される。尚、前記供給ノズルは前記レーザ光照射ヘッドとともに前記テーブルに対して相対的に移動する。 Further, at least one of the laser light irradiation head and the table is appropriately driven by a feeding device, and the laser light irradiation head and the table move relatively in the three-dimensional space, and the relative movement causes the laser light irradiation head and the table to have a predetermined shape. Sediments are formed. The supply nozzle moves relative to the table together with the laser beam irradiation head.

ところで、前記送り装置によって実現される、前記レーザ光照射ヘッド及び供給ノズルと前記テーブルとの相対的な移動(相対移動)は、移動を開始する際には停止状態から加速された後、定速となり、移動を停止する際には定速状態から減速されて、停止される。また、前記相対移動の移動方向は堆積物の形成に応じて変更され、移動方向が変更される際には、その変更前に定速状態から減速され、変更後に加速される場合がある。 By the way, the relative movement (relative movement) between the laser beam irradiation head and the supply nozzle and the table, which is realized by the feeding device, is accelerated from the stopped state at the time of starting the movement, and then has a constant speed. When the movement is stopped, the speed is decelerated from the constant speed state and the movement is stopped. Further, the moving direction of the relative movement is changed according to the formation of sediment, and when the moving direction is changed, the speed may be decelerated from the constant speed state before the change and accelerated after the change.

そして、供給ノズルの相対的な移動速度(以下、単に「移動速度」という)がこのように変化すると、供給ノズルから吐出される粉体の吐出レートが一定である場合には、テーブル上に設定された加工位置(即ち、粉体の供給位置であり、この供給位置は供給ノズルの移動によって刻々と変化する)への当該粉体の供給レート(言い換えれば、供給量)が変化することになり、このため、堆積物の形状を予定した形状に形成することができないという問題を生じる。 Then, when the relative moving speed of the supply nozzle (hereinafter, simply referred to as "moving speed") changes in this way, if the discharge rate of the powder discharged from the supply nozzle is constant, it is set on the table. The supply rate (in other words, the supply amount) of the powder to the processed processing position (that is, the powder supply position, which is changed every moment by the movement of the supply nozzle) will change. Therefore, there arises a problem that the shape of the deposit cannot be formed into a planned shape.

そこで、従来、供給ノズルの移動速度が変化する場合を考慮し、当該移動速度と粉体の供給レートとの比率が一定となるように、供給ノズルの移動速度に応じて、粉体の供給レートを調整する試みがなされている。そして、粉体の供給レートを調整する方法として、前記供給ノズルの近傍において、粉体の供給路に所謂3方向弁(3方向切換バルブ)を設けて、粉体を含むキャリアガスの流れを供給ノズルに向かう流れと前記供給源に還流される流れとの2方向に分流するとともに、3方向弁の各流路の開度を調整することで、供給ノズルに向かう流量と供給源に戻る流量とを調整する、即ち、供給ノズルに供給される粉体の供給レート(供給量)を調整する方法が提案されている。尚、このように、3方向弁を供給ノズルの近傍に設けるのは、3方向弁を供給ノズルから遠くに設けると、供給ノズルへの供給レートの変動に応答遅れを生じるため、供給ノズルの移動速度に合わせた供給レートの適切な調整ができないからである。 Therefore, conventionally, in consideration of the case where the moving speed of the supply nozzle changes, the powder supply rate is adjusted according to the moving speed of the supply nozzle so that the ratio between the moving speed and the powder supply rate is constant. Attempts have been made to adjust. Then, as a method of adjusting the powder supply rate, a so-called three-way valve (three-way switching valve) is provided in the powder supply path in the vicinity of the supply nozzle to supply the flow of the carrier gas containing the powder. By dividing the flow into two directions, the flow toward the nozzle and the flow returned to the supply source, and adjusting the opening degree of each flow path of the three-way valve, the flow rate toward the supply nozzle and the flow rate returning to the supply source can be obtained. That is, a method of adjusting the supply rate (supply amount) of the powder supplied to the supply nozzle has been proposed. It should be noted that the reason why the three-way valve is provided near the supply nozzle is that if the three-way valve is provided far from the supply nozzle, a response delay occurs in the fluctuation of the supply rate to the supply nozzle, so that the supply nozzle moves. This is because the supply rate cannot be adjusted appropriately according to the speed.

特開2018−86667号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-86667

本発明者等が鋭意研究したところによると、供給ノズルの移動速度と粉体の供給レートとの比率がほぼ一定となるように制御するには、前記3方向弁により、粉体の供給レート(供給量)を大きな脈動を伴うことなく滑らかに変化させる必要があり、より好ましくは、粉体の供給量を略線形状態で変化させる必要がある。これは、前記3方向弁の操作によって、粉体の供給量が大きく脈動したり、非線形に変化すると、供給ノズルの移動速度に合わせた粉体供給量の適切な調整ができないからである。 According to the diligent research by the present inventors, in order to control the ratio between the moving speed of the supply nozzle and the powder supply rate to be substantially constant, the powder supply rate (the powder supply rate () is controlled by the three-way valve. The supply amount) needs to be changed smoothly without a large pulsation, and more preferably, the powder supply amount needs to be changed in a substantially linear state. This is because if the powder supply amount pulsates greatly or changes non-linearly due to the operation of the three-way valve, the powder supply amount cannot be appropriately adjusted according to the moving speed of the supply nozzle.

ところが、従来、粉体を含むキャリアガスに適用可能な汎用の3方向弁は存在しておらず、また、付加加工装置向けに開発された専用の3方向弁についても、粉体の供給量を大きな脈動を伴うことなく滑らかに調整することができるものや、粉体の供給量をほぼ線形状態で変化させることができるものは存在しなかった。 However, conventionally, there is no general-purpose three-way valve applicable to carrier gas containing powder, and the amount of powder supplied to the dedicated three-way valve developed for addition processing equipment is also increased. There was no one that could be adjusted smoothly without a large pulsation, and one that could change the amount of powder supplied in a nearly linear state.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、粉体を含むキャリアガスの流れを2方向の流路に切り換えることが可能であり、且つ各流路における流量を滑らかに調整することができ、好ましくはほぼ線形状態で調整することが可能な切換バルブの提供を、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to switch the flow of the carrier gas containing powder to a flow path in two directions, and to smoothly adjust the flow rate in each flow path. It is an object of the present invention to provide a switching valve which can be adjusted in a substantially linear state.

上記課題を解決するための本発明は、粉体をキャリアガスによって供給する供給路に設けられ、該粉体を含むキャリアガスの流れを2方向に切り換える切換バルブであって、
予圧が付与された状態で摺接する第1本体及び第2本体と、
前記第1本体と第2本体とを相対的に摺動させる駆動機構とを備えて構成され、
前記第1本体は、前記供給路に接続される第1入口開口部と、前記第2本体との摺接面に開口する第1出口開口部と、前記第1入口開口部と第1出口開口部とを連通させる第1流路とを備え、
前記第2本体は、前記第1本体との摺接面に相互に隣接して開口し、且つ前記摺動によって前記第1出口開口部と重なり合うことが可能な位置に形成された第2入口開口部及び第3入口開口部と、前記第2入口開口部に対応する第2出口開口部と、前記第3入口開口部に対応する第3出口開口部と、前記第2入口開口部と前記第2出口開口部とを連通させる第2流路と、前記第3入口開口部と前記第3出口開口部とを連通させる第3流路とを備えてなり、
更に、前記第2本体の前記第2入口開口部及び第3入口開口部は長手方向が隣接方向、及び前記第1出口開口部との相対移動方向に対して交差するように形成された長穴から構成され、
前記駆動機構は、前記第1本体と第2本体とを相対的に摺動させることにより、前記第2入口開口部の前記第1出口開口部に対する開口比率と、第3入口開口部の前記第1出口開口部に対する開口比率を変化させることができるように構成された切換バルブに係る。
The present invention for solving the above problems is a switching valve provided in a supply path for supplying powder by a carrier gas and switching the flow of the carrier gas containing the powder in two directions.
The first and second main bodies that slide in contact with the preload applied,
It is configured to include a drive mechanism for relatively sliding the first main body and the second main body.
The first main body includes a first inlet opening connected to the supply path, a first outlet opening that opens to a sliding contact surface with the second main body, and the first inlet opening and the first outlet opening. It is equipped with a first flow path that communicates with the unit.
The second main body is formed at a position where the second main body opens adjacent to the sliding contact surface with the first main body and can overlap with the first outlet opening by the sliding. The portion and the third entrance opening, the second outlet opening corresponding to the second entrance opening, the third outlet opening corresponding to the third entrance opening, the second entrance opening and the first It is provided with a second flow path for communicating the two outlet openings and a third flow path for communicating the third inlet opening and the third outlet opening.
Further, the second entrance opening and the third entrance opening of the second main body are elongated holes formed so that the longitudinal direction intersects the adjacent direction and the relative movement direction with the first outlet opening. Consists of
The drive mechanism slides the first main body and the second main body relative to each other so that the opening ratio of the second inlet opening to the first outlet opening and the third inlet opening of the third inlet opening are the same. (1) The present invention relates to a switching valve configured so that the opening ratio with respect to the outlet opening can be changed.

この切換バルブによれば、前記駆動機構によって前記第1本体と第2本体とが相対的に摺動し、この摺動によって第1本体に形成された第1出口開口部と、第2本体に形成された第2入口開口部及び第3入口開口部とが重なり合った状態になるとともに、前記第1本体と第2本体との相対的な位置関係によって、第1出口開口部と第2入口開口部、及び第1出口開口部と第3入口開口部との重なり度合いがそれぞれ変化する。言い換えれば、第2入口開口部の第1出口開口部に対する開口比率、及び第3入口開口部の第1出口開口部に対する開口比率がそれぞれ変化する。 According to this switching valve, the first main body and the second main body are relatively slid by the drive mechanism, and the first outlet opening formed in the first main body and the second main body are formed by this sliding. The formed second entrance opening and the third entrance opening are in an overlapping state, and the first main body and the second main body have a relative positional relationship between the first main body and the second main body, so that the first outlet opening and the second entrance opening are overlapped with each other. The degree of overlap between the portion and the first outlet opening and the third entrance opening changes. In other words, the opening ratio of the second entrance opening to the first outlet opening and the opening ratio of the third entrance opening to the first outlet opening change.

第1本体の第1入口開口部は粉体を含むキャリアガス(以下、「流体」という)の供給路に接続しており、この供給路内の流体が第1入口開口部を通して第1流路内に流入し、更に、第1出口開口部と第2入口開口部とが重なり合った開口部を通して第1流路内の流体が第2流路内に流入し、また、第1出口開口部と第3入口開口部とが重なり合った開口部を通して第1流路内の流体が第3流路内に流入する。そして、第2流路内に流入した流体は第2出口開口部から吐出され、第3流路内に流入した流体は第3出口開口部から吐出される。 The first inlet opening of the first main body is connected to a supply path for a carrier gas containing powder (hereinafter referred to as "fluid"), and the fluid in this supply path passes through the first inlet opening and is the first flow path. Further, the fluid in the first flow path flows into the second flow path through the opening in which the first outlet opening and the second inlet opening overlap, and also with the first outlet opening. The fluid in the first flow path flows into the third flow path through the opening where the third inlet opening overlaps. Then, the fluid flowing into the second flow path is discharged from the second outlet opening, and the fluid flowing into the third flow path is discharged from the third outlet opening.

本発明に係る切換バルブでは、相互に隣接する第2入口開口部及び第3入口開口部が長穴から構成され、それぞれの長手方向が隣接方向、及び第1出口開口部との相対移動方向に対して交差するように設けられている。したがって、第2入口開口部及び第3入口開口部をその長手方向が相互に平行になるように設けることで、これらの隣接する縁部間の間隔を可及的に小さくすることができ、このようにすることで、第1流路から第2流路及び第3流路への粉体の振り分けを滞留が生じることなくスムーズに行うことができ、結果、粉体の供給に脈動が生じるのを防止することができる。 In the switching valve according to the present invention, the second inlet opening and the third inlet opening that are adjacent to each other are composed of elongated holes, and their longitudinal directions are in the adjacent direction and in the relative movement direction with the first outlet opening. It is provided so as to intersect with each other. Therefore, by providing the second entrance opening and the third entrance opening so that their longitudinal directions are parallel to each other, the distance between these adjacent edges can be made as small as possible. By doing so, the powder can be smoothly distributed from the first flow path to the second flow path and the third flow path without causing retention, and as a result, pulsation occurs in the powder supply. Can be prevented.

そして、前記駆動機構により前記第1本体と第2本体とを相対的に摺動させて、第2入口開口部の第1出口開口部に対する開口比率と、第3入口開口部の第1出口開口部に対する開口比率とを適宜調整することにより、第1流路から第2流路に流入する粉体の流量、及び第1流路から第3流路に流入する粉体の流量を適宜所望の流量に調整することができる。 Then, the first main body and the second main body are relatively slid by the drive mechanism, and the opening ratio of the second inlet opening to the first outlet opening and the first outlet opening of the third inlet opening are obtained. By appropriately adjusting the opening ratio to the portion, the flow rate of the powder flowing from the first flow path to the second flow path and the flow rate of the powder flowing from the first flow path to the third flow path are appropriately desired. It can be adjusted to the flow rate.

斯くして、この切換バルブを上述した従来の3方向切換バルブに代えて前記付加加工装置に適用し、前記供給ノズルに接続する供給路に第2出口開口部を接続させるとともに、前記供給源に接続する還流路に第3出口開口部を接続させることにより、供給ノズルに供給される粉体の流量を大きな脈動を伴うことなく滑らかに調整することができる。 Thus, this switching valve is applied to the additional processing device in place of the conventional three-way switching valve described above, the second outlet opening is connected to the supply path connected to the supply nozzle, and the supply source is connected to the second outlet opening. By connecting the third outlet opening to the connecting return path, the flow rate of the powder supplied to the supply nozzle can be smoothly adjusted without a large pulsation.

尚、第1本体及び第2本体は予圧が付与された状態で摺接するように構成されているので、この予圧を適宜調整することにより、第1本体と第2本体との摺接面から流体が流出するのを適切の防止することができる。 Since the first main body and the second main body are configured to be in sliding contact with a preload applied, the fluid can be fluidized from the sliding contact surface between the first main body and the second main body by appropriately adjusting this preload. Can be appropriately prevented from flowing out.

上記切換バルブにおいて、前記第2入口開口部及び第3入口開口部の各周縁の内周面は、それぞれ内側に向かう傾斜面となっているのが好ましい。上述したように、第2入口開口部及び第3入口開口部は、隣接する縁部間の間隔を可及的に小さくすることで、第1流路から第2流路及び第3流路への粉体の振り分けを滞留が生じることなくスムーズに行うことができるが、第2入口開口部及び第3入口開口部を相互に接近させるのに合わせて、第2流路及び第3流路を相互に接近させると、第2流路及び第3流路を隔てる壁が薄くなって強度上の問題を生じる。そこで、第2入口開口部及び第3入口開口部の各周縁の内周面は、それぞれ内側に向かう傾斜面とすることで、第2入口開口部及び第3入口開口部を相互に可及的に接近させながらも、第2流路及び第3流路については、その隔壁の厚さが強度上の問題を生じない程度の厚さとなるように、両者を離隔させることができる。また、傾斜面とすることで、第1流路から第2流路及び第3流路への粉体の滑らかな流動を実現することができる。
In the switching valve, it is preferable that the inner peripheral surfaces of the peripheral edges of the second inlet opening and the third inlet opening are inclined surfaces inward. As described above, the second inlet opening and the third inlet opening are changed from the first flow path to the second flow path and the third flow path by making the distance between the adjacent edges as small as possible. The powder can be smoothly distributed without retention, but the second and third flow paths are set so that the second inlet opening and the third inlet opening are brought closer to each other. When they are brought close to each other, the wall separating the second flow path and the third flow path becomes thin, which causes a problem in strength. Therefore, the inner peripheral surfaces of the peripheral edges of the second entrance opening and the third entrance opening are inclined inward, so that the second entrance opening and the third entrance opening can be made mutually possible. The second flow path and the third flow path can be separated from each other so that the thickness of the partition wall does not cause a problem in strength. Further, by using the inclined surface, smooth flow of the powder from the first flow path to the second flow path and the third flow path can be realized.

また、上記切換バルブにおいて、前記第1本体及び第2本体の各摺接部は、一方が他方よりも低い硬度となっているのが好ましい。このようにすることで、第1本体と第2本体との摺接面に粉体が噛み込んだ場合に、硬度の低い方が粉体により塑性変形し、この塑性変形によって第1本体と第2本体とは隙間の無い適切な摺接状態が維持される。この意味で、低い方の硬度は、粉体の硬度よりも低い硬度であることが好ましい。 Further, in the switching valve, it is preferable that one of the sliding contact portions of the first main body and the second main body has a hardness lower than that of the other. By doing so, when the powder is caught in the sliding contact surface between the first main body and the second main body, the one having the lower hardness is plastically deformed by the powder, and this plastic deformation causes the first main body and the first body to be plastically deformed. 2 An appropriate sliding contact state without a gap with the main body is maintained. In this sense, the lower hardness is preferably lower than the hardness of the powder.

また、上記切換バルブでは、前記第1出口開口部と前記第2入口開口部及び第3入口開口部との相対変位に伴って、前記各開口比率がほぼ線形状態で変化するように構成されているのが好ましい。このようにすることで、上記の如く、この切換バルブを付加加工装置に適用した場合に、供給ノズルに供給される粉体の流量を、供給ノズルの移動速度の変動に合わせて、供給ノズルの移動速度と粉体の供給レートとの比率がほぼ一定となるように、適切に調整することができる。 Further, in the switching valve, the respective opening ratios are configured to change in a substantially linear state with the relative displacement of the first outlet opening, the second inlet opening, and the third inlet opening. It is preferable to have it. By doing so, as described above, when this switching valve is applied to the additional processing device, the flow rate of the powder supplied to the supply nozzle is adjusted to the fluctuation of the moving speed of the supply nozzle. It can be appropriately adjusted so that the ratio of the moving speed and the powder supply rate becomes almost constant.

本発明に係る切換バルブによれば、第1流路から第2流路及び第3流路の2つの流路に分流する際に、粉体の滞留を生じることなくスムーズに分流させることができ、この結果、粉体の供給に脈動が生じるのを防止することができる。斯くして、第1流路から第2流路に流入する粉体の流量、及び第1流路から第3流路に流入する粉体の流量を適宜所望の流量に滑らかに調整することができる。 According to the switching valve according to the present invention, when the powder flows from the first flow path to the two flow paths of the second flow path and the third flow path, the powder can be smoothly divided without staying. As a result, it is possible to prevent pulsation from occurring in the powder supply. Thus, the flow rate of the powder flowing from the first flow path to the second flow path and the flow rate of the powder flowing from the first flow path to the third flow path can be smoothly adjusted to a desired flow rate as appropriate. can.

本発明の一実施形態に係る切換バルブを備えた付加加工装置の概略構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the schematic structure of the addition processing apparatus provided with the switching valve which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る切換バルブを示した正面図である。It is a front view which showed the switching valve which concerns on this embodiment. 図2における矢視A−A方向の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 図3における矢視B−B方向の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken in the direction of arrow BB in FIG. 第2本体の摺接面を一部拡大して示した平面図である。It is a top view which showed the sliding contact surface of the 2nd main body partially enlarged. 図5における矢視C−C方向の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 図5における矢視D−D方向の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 本実施形態に係る切換バルブにおける粉体流量の変化を示したグラフである。It is a graph which showed the change of the powder flow rate in the switching valve which concerns on this embodiment. 本発明の他の実施形態に係る切換バルブを示した斜視図である。It is a perspective view which showed the switching valve which concerns on other embodiment of this invention. 図9における矢視E−E方向の断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line EE in FIG.

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本例の付加加工装置1はレーザ加工装置であり、レーザ光照射ヘッド2、加工テーブルT、供給ノズル3、粉体タンク4、ガスタンク5、セパレータ9及び切換バルブ10などを備えて構成される。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the additional processing device 1 of this example is a laser processing device, and includes a laser beam irradiation head 2, a processing table T, a supply nozzle 3, a powder tank 4, a gas tank 5, a separator 9, a switching valve 10, and the like. Is configured with.

前記レーザ光照射ヘッド2は、図示しないレーザ発振器に接続されており、このレーザ発振器によって生成され、適宜伝送路を介して伝送されたレーザ光を前記加工テーブルTに向けて照射し、当該加工テーブルT上に集光させる。 The laser light irradiation head 2 is connected to a laser oscillator (not shown), and irradiates the processing table T with laser light generated by the laser oscillator and appropriately transmitted via a transmission path to the processing table. Condensing on T.

また、前記供給ノズル3は、前記レーザ光照射ヘッド2から照射されたレーザ光が集光される前記加工テーブルT上の集光部(焦点領域)に、付加材料となる粉体を含んだキャリアガスを吐出する。斯くして、レーザ光の焦点領域に粉体が供給されると、当該粉体がレーザ光のエネルギにより加熱、溶融されて堆積され、所望の形状が形成される、即ち、付加加工される。 Further, the supply nozzle 3 is a carrier containing powder as an additional material in a condensing portion (focal region) on the processing table T where the laser light emitted from the laser light irradiating head 2 is condensed. Discharge gas. Thus, when the powder is supplied to the focal region of the laser beam, the powder is heated, melted and deposited by the energy of the laser beam to form a desired shape, that is, additional processing is performed.

尚、前記レーザ光照射ヘッド2と加工テーブルTとは、図示しない数値制御装置により制御される適宜送り装置によって少なくともその一方が駆動され、三次元空間内で相対的に移動する。数値制御される送り装置には従来公知の適宜送り機構を用いることができ、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。また、供給ノズル3は前記レーザ光照射ヘッド2に付設され、このレーザ光照射ヘッド2とともに移動する。 At least one of the laser beam irradiation head 2 and the processing table T is driven by an appropriate feeding device controlled by a numerical control device (not shown), and relatively moves in the three-dimensional space. A conventionally known appropriate feed mechanism can be used for the numerically controlled feed device, and for example, a ball screw mechanism driven by a servomotor can be used. Further, the supply nozzle 3 is attached to the laser light irradiation head 2 and moves together with the laser light irradiation head 2.

前記粉体タンク4には、本例のレーザ加工装置1で用いられる適宜金属粉体が貯留され、また、前記ガスタンク5には、金属粉体を流通させるためのキャリアガスであるアルゴンガスが貯留されている。尚、本例では、金属粉体を用いるが、この金属粉体以外にも付加加工の目的に合わせて適宜粉体を用いることができる。また、キャリアガスについても、不活性なガスであれば特に制限はなく、アルゴンガスの他に、例えば窒素ガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガスなどを用いることができ、或いはアルゴンガスを含めたこれらの混合ガスを用いることができる。 The powder tank 4 appropriately stores metal powder used in the laser processing apparatus 1 of this example, and the gas tank 5 stores argon gas, which is a carrier gas for circulating the metal powder. Has been done. In this example, a metal powder is used, but in addition to this metal powder, a powder can be appropriately used according to the purpose of the addition processing. The carrier gas is also not particularly limited as long as it is an inert gas, and in addition to the argon gas, for example, nitrogen gas, helium gas, carbon dioxide gas, etc. can be used, or these including argon gas. A mixed gas can be used.

前記粉体タンク4には供給管6aが接続され、また、前記ガスタンク5には供給管6bが接続されており、これら供給管6a及び6bは前記供給ノズル10に接続された供給管6に接続されている。斯くして、粉体タンク4から供給管6aを通じて供給される金属粉体(以下、単に「粉体」という)は、ガスタンク5から供給管6bを通じて供給されるキャリアガスと混合され、混合された粉体を含むキャリアガス(以下、「流体」という)が供給管6を通じて切換バルブ10に流通される。 A supply pipe 6a is connected to the powder tank 4, a supply pipe 6b is connected to the gas tank 5, and these supply pipes 6a and 6b are connected to a supply pipe 6 connected to the supply nozzle 10. Has been done. Thus, the metal powder supplied from the powder tank 4 through the supply pipe 6a (hereinafter, simply referred to as “powder”) is mixed and mixed with the carrier gas supplied from the gas tank 5 through the supply pipe 6b. A carrier gas containing powder (hereinafter referred to as “fluid”) is circulated to the switching valve 10 through the supply pipe 6.

前記切換バルブ10は、前記供給ノズル3の手前であるその近傍において、前記供給管6に介在するように設けられ、供給管6を通じて流通した流体を、供給ノズル3に通じる供給管7と、前記粉体タンク4に通じる還流管8とに振り分ける。また、前記セパレータ9は還流管8に介在するように設けられ、前記流体をキャリアガスと粉体に分離し、分離した粉体を粉体タンク4に接続した還流管8aを通じて当該粉体タンク4に還流させ、また、分離したキャリアガスをガスタンク5に接続した還流管8bを通じて当該ガスタンク5に還流させる。 The switching valve 10 is provided so as to intervene in the supply pipe 6 in the vicinity thereof in front of the supply nozzle 3, and the supply pipe 7 for passing the fluid flowing through the supply pipe 6 to the supply nozzle 3 and the above. It is distributed to the recirculation pipe 8 leading to the powder tank 4. Further, the separator 9 is provided so as to intervene in the recirculation pipe 8, separates the fluid into a carrier gas and powder, and the separated powder is connected to the powder tank 4 through the recirculation pipe 8a. And the separated carrier gas is returned to the gas tank 5 through the return pipe 8b connected to the gas tank 5.

図2に示すように、切換バルブ10は、架台11、この架台11に配設されたサーボモータ12、第1本体16及び第2本体25などを備えて構成される。そして、図4に示すように、第1本体16は、下方に向かって順次小径となる、大径部17a、中径部17b及び小径部17cを有する段付き状の軸状部材17と、この軸状部材17の中径部17bに外嵌されたリング部材19とから構成される。軸状部材17の小径部17cは回転軸として機能し、その下端部にはプーリ15が設けられている。このプーリ15と、前記サーボモータ12の出力軸に設けられたプーリ13には、駆動ベルト14が掛け回されており、この駆動ベルト14を介してサーボモータ12の動力が軸状部材17に伝達され、当該軸状部材17及びリング部材19が前記小径部17cを中心に回転する。尚、サーボモータ12は前記数値制御装置(図示せず)によって制御されており、前記軸状部材17及びリング部材19はその回転角度位置が前記数値制御装置(図示せず)によって制御される。 As shown in FIG. 2, the switching valve 10 includes a gantry 11, a servomotor 12 arranged on the gantry 11, a first main body 16, a second main body 25, and the like. Then, as shown in FIG. 4, the first main body 16 has a stepped shaft-shaped member 17 having a large diameter portion 17a, a medium diameter portion 17b, and a small diameter portion 17c, which gradually decrease in diameter downward. It is composed of a ring member 19 fitted to the middle diameter portion 17b of the shaft-shaped member 17. The small diameter portion 17c of the shaft-shaped member 17 functions as a rotating shaft, and a pulley 15 is provided at the lower end portion thereof. A drive belt 14 is hung around the pulley 15 and the pulley 13 provided on the output shaft of the servomotor 12, and the power of the servomotor 12 is transmitted to the shaft-shaped member 17 via the drive belt 14. Then, the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 rotate around the small diameter portion 17c. The servomotor 12 is controlled by the numerical control device (not shown), and the rotational angle positions of the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 are controlled by the numerical control device (not shown).

また、軸状部材17の小径部17cには、下端部にフランジ部23aを有するスリーブ23が外嵌され、更にこのスリーブ23には環状をした前記第2本体25が外嵌されている。そして、スリーブ23のフランジ部23aと第2本体25との間にはバネ体24が設けられ、また、スリーブ23は軸状部材17の小径部17cに係合されたスナップリング35によって下方への移動が制止されており、この結果、第2本体25はバネ体14の付勢力によってリング部材19側に付勢され、当該第2本体25の上面とリング部材19の下面とが摺接するようになっている。尚、第2本体25は架台11に固設されている。また、リング部材19は第2本体25よりも低い硬度の材料から構成されている。 A sleeve 23 having a flange portion 23a at the lower end is externally fitted to the small diameter portion 17c of the shaft-shaped member 17, and the second main body 25 having an annular shape is externally fitted to the sleeve 23. A spring body 24 is provided between the flange portion 23a of the sleeve 23 and the second main body 25, and the sleeve 23 is moved downward by a snap ring 35 engaged with the small diameter portion 17c of the shaft-shaped member 17. The movement is stopped, and as a result, the second main body 25 is urged toward the ring member 19 by the urging force of the spring body 14, so that the upper surface of the second main body 25 and the lower surface of the ring member 19 are in sliding contact with each other. It has become. The second main body 25 is fixed to the gantry 11. Further, the ring member 19 is made of a material having a hardness lower than that of the second main body 25.

第1本体16を構成する軸状部材17及びリング部材19には、それぞれを上下に貫通するように第1流路となる円孔18,20が穿設されている。そして、軸状部材17及びリング部材19の接合部には円孔18,20を囲むようにシール21が設けられている。また、軸状部材17の上面に開口する円孔18の開口部(第1入口開口部)には、供給管6が接続されたジョイント22が設けられ、このジョイント22を介して前記第1流路と供給管6の流路とが連通されている。また、リング部材19の下面に開口する円孔20の開口部(第1出口開口部)の内周面は、内側に向かう傾斜面となったテーパ状の面取りが施されている。 The shaft-shaped member 17 and the ring member 19 constituting the first main body 16 are bored with circular holes 18 and 20 serving as a first flow path so as to penetrate each of the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 in the vertical direction. A seal 21 is provided at the joint portion between the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 so as to surround the circular holes 18 and 20. Further, a joint 22 to which the supply pipe 6 is connected is provided at the opening (first inlet opening) of the circular hole 18 that opens on the upper surface of the shaft-shaped member 17, and the first flow is provided through the joint 22. The road and the flow path of the supply pipe 6 are communicated with each other. Further, the inner peripheral surface of the opening (first outlet opening) of the circular hole 20 that opens on the lower surface of the ring member 19 is chamfered in a tapered shape that is an inclined surface toward the inside.

前記第2本体25には、第2流路となる貫通穴27、及び第3流路となる貫通穴30がそれぞれ上下に貫通するように形成されており、その上部側及び下部側はそれぞれ上下方向に穿孔された円孔となっており、また、図3に示すように上部側と下部側とはそれぞれ中間流路によって連通されている。尚、各中間流路は、第2本体25の外周面に形成した横溝部25aの底部から加工されており、各中間流路は横溝部25aの底部に設けられた封止部材26によって封止されている(図4参照)。 The second main body 25 is formed so that a through hole 27 serving as a second flow path and a through hole 30 serving as a third flow path penetrate vertically, respectively, and the upper side and the lower side thereof are vertically and vertically, respectively. It is a circular hole perforated in the direction, and as shown in FIG. 3, the upper side and the lower side are communicated with each other by an intermediate flow path. Each intermediate flow path is processed from the bottom of the lateral groove portion 25a formed on the outer peripheral surface of the second main body 25, and each intermediate flow path is sealed by a sealing member 26 provided at the bottom of the lateral groove portion 25a. (See Fig. 4).

図5に示すように、第2本体25の上面に開口する貫通穴27,30の各開口部(第2入口開口部及び第3入口開口部)は前記円孔20の第1出口開口部と同一のピッチ円上に設けられ、それぞれ長穴に形成されるとともに、その長手方向が平行になり、且つ相互間の中間位置を長手方向に沿って延伸させた線が第2本体25の中心と一致するように形成されている。また、第2入口開口部及び第3入口開口部の各内周面28,31は、面取り加工によって内側に向かうテーパ状の傾斜面に形成されており、更に、貫通穴27,30の各円孔部と前記内周面28,31とが傾斜面29,32によって接続されている。尚、貫通穴27の第2入口開口部及び貫通穴30の第3入口開口部の長手方向の直線部分は、円孔20の第1出口開口部の直径よりも長い寸法を有している。また、貫通穴27と貫通穴30とは、その内周面28と内周面31との間隔が可及的に小さくなるように接近して設けられている。 As shown in FIG. 5, the openings (the second entrance opening and the third entrance opening) of the through holes 27 and 30 that open on the upper surface of the second main body 25 are the first outlet opening of the circular hole 20. A line provided on the same pitch circle, formed in an elongated hole, parallel to each other in the longitudinal direction, and extending an intermediate position between them along the longitudinal direction is the center of the second main body 25. It is formed to match. Further, the inner peripheral surfaces 28 and 31 of the second entrance opening and the third entrance opening are formed as tapered inclined surfaces inward by chamfering, and further, the circles of the through holes 27 and 30 are formed. The hole and the inner peripheral surfaces 28 and 31 are connected by inclined surfaces 29 and 32. The straight portion in the longitudinal direction of the second entrance opening of the through hole 27 and the third entrance opening of the through hole 30 has a dimension longer than the diameter of the first outlet opening of the circular hole 20. Further, the through hole 27 and the through hole 30 are provided close to each other so that the distance between the inner peripheral surface 28 and the inner peripheral surface 31 is as small as possible.

以上のように、貫通穴27の第2入口開口部及び貫通穴30の第3入口開口部と円孔20の第1出口開口部とはそれぞれ上下に重なり合うことができるように配置され、貫通穴27の第2入口開口部と円孔20の第1出口開口部とが重なり合うことによって第1流路と第2流路とが連通され、これにより第1流路内を流通する流体が第2流路内に流入する。また、貫通穴30の第3入口開口部と円孔20の第1出口開口部とが重なり合うことによって第1流路と第3流路とが連通され、これにより第1流路内を流通する流体が第3流路内に流入する。斯くして、このような作用により切換バルブ10は第1流路内の流体を第2流路及び第3流路に分流させる。 As described above, the second inlet opening of the through hole 27, the third inlet opening of the through hole 30, and the first outlet opening of the circular hole 20 are arranged so as to be vertically overlapped with each other, and the through holes are arranged. By overlapping the second inlet opening of 27 and the first outlet opening of the circular hole 20, the first flow path and the second flow path are communicated with each other, whereby the fluid flowing in the first flow path is second. It flows into the flow path. Further, the third inlet opening of the through hole 30 and the first outlet opening of the circular hole 20 overlap each other to communicate the first flow path and the third flow path, thereby flowing in the first flow path. The fluid flows into the third flow path. Thus, by such an action, the switching valve 10 diverts the fluid in the first flow path into the second flow path and the third flow path.

そして、上述の如く、軸状部材17及びリング部材19の回転角度位置は前記サーボモータ12を制御する数値制御装置(図示せず)によって制御されており、この数値制御装置(図示せず)による制御の下で、軸状部材17及びリング部材19の回転角度位置を制御することにより、貫通穴27の第2入口開口部と円孔20の第1出口開口部との重なり度合い、及び貫通穴30の第3入口開口部と円孔20の第1出口開口部との重なり度合いを調整、即ち、第1出口開口部に対する第2入口開口部の開口比率、及び第1出口開口部に対する第3入口開口部の開口比率を調整することができ、これにより、第1流路から第2流路及び第3流路に分流される各流量を調整することができる。 As described above, the rotational angle positions of the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 are controlled by a numerical control device (not shown) that controls the servomotor 12, and the numerical control device (not shown) controls the rotational angle positions. By controlling the rotational angle positions of the shaft-shaped member 17 and the ring member 19 under control, the degree of overlap between the second inlet opening of the through hole 27 and the first outlet opening of the circular hole 20 and the through hole The degree of overlap between the third inlet opening of 30 and the first outlet opening of the circular hole 20 is adjusted, that is, the opening ratio of the second inlet opening to the first outlet opening and the third to the first outlet opening. The opening ratio of the inlet opening can be adjusted, whereby each flow rate diverted from the first flow path to the second flow path and the third flow path can be adjusted.

因みに、本例の切換バルブ10では、図8に示すように、第1出口開口部の角度に応じて、第2流路及び第3流路における粉体の流量が変化する。尚、図中、第1出口開口部の角度は、図5において、貫通穴27と貫通穴30との中間位置が0°、この中間位置より反時計回りが正、時計回りが負の値である。また、■でプロットされた細い破線が第2流路における実際の粉体の流量であり、●でプロットされた細い実線が第3流路における実際の粉体の流量である。また、太い破線は第2流路における設計上の粉体の流量であり、太い実線は第3流路における設計上の粉体の流量である。 Incidentally, in the switching valve 10 of this example, as shown in FIG. 8, the flow rate of the powder in the second flow path and the third flow path changes according to the angle of the first outlet opening. In the figure, the angle of the first outlet opening is 0 ° at the intermediate position between the through hole 27 and the through hole 30 in FIG. 5, and counterclockwise is a positive value and clockwise is a negative value from this intermediate position. be. The thin broken line plotted in (1) is the actual flow rate of the powder in the second flow path, and the thin solid line plotted in ● is the actual flow rate of the powder in the third flow path. The thick broken line is the flow rate of the design powder in the second flow path, and the thick solid line is the flow rate of the design powder in the third flow path.

この図8から分かるように、本例の切換バルブ10では、第1出口開口部の角度位置が−3°〜3°の範囲で、第2流路及び第3流路における粉体の流量がほぼ線形状態で変化するように、言い換えれば、第1出口開口部に対する第2入口開口部の開口比率、及び第1出口開口部に対する第3入口開口部の開口比率がほぼ線形状態で変化するように設計されており、実際にも第1出口開口部の角度位置が−1°〜2°の範囲で、第2流路及び第3流路における粉体の流量がほぼ線形状態で変化し、また、各粉体の流量が脈流を生じることなく変化する。これは、貫通穴27の第2入口開口部及び貫通穴30の第3入口開口部が長穴から構成され、第2入口開口部及び第3入口開口部の長手方向が相互に平行になるように設けられるとともに、その内周面が内側に向う傾斜面に形成され、更に、これらの隣接する縁部間の間隔を可及的に小さくしていることによるものであり、このようにすることで、第1流路(円孔20)から第2流路(貫通穴27)及び第3流路(貫通穴30)への粉体の振り分けを滞留が生じることなくスムーズに行うことができ、この結果、粉体の流通に脈動が生じるのが防止される。 As can be seen from FIG. 8, in the switching valve 10 of this example, the flow rate of the powder in the second flow path and the third flow path is in the range of -3 ° to 3 ° at the angle position of the first outlet opening. In other words, the opening ratio of the second entrance opening to the first outlet opening and the opening ratio of the third entrance opening to the first outlet opening change in a substantially linear state. In fact, the angular position of the first outlet opening changes in the range of -1 ° to 2 °, and the flow rate of powder in the second and third channels changes in a nearly linear state. In addition, the flow rate of each powder changes without causing pulsation. This is because the second entrance opening of the through hole 27 and the third entrance opening of the through hole 30 are composed of elongated holes, and the longitudinal directions of the second entrance opening and the third entrance opening are parallel to each other. This is due to the fact that the inner peripheral surface thereof is formed on an inclined surface facing inward, and the distance between these adjacent edges is made as small as possible. Therefore, the powder can be smoothly distributed from the first flow path (circular hole 20) to the second flow path (through hole 27) and the third flow path (through hole 30) without causing retention. As a result, pulsation is prevented from occurring in the flow of the powder.

尚、第2本体25の下面に開口する貫通穴27の開口部(第2出口開口部)には、供給管7が接続されたジョイント33が設けられ、このジョイント33を介して前記第2流路と供給管7の流路とが連通されている。更に、第2本体25の下面に開口する貫通穴30の開口部(第3出口開口部)には、還流管8が接続されたジョイント34が設けられ、このジョイント34を介して前記第3流路と還流管8の流路とが連通されている。 A joint 33 to which the supply pipe 7 is connected is provided at the opening (second outlet opening) of the through hole 27 that opens on the lower surface of the second main body 25, and the second flow is provided through the joint 33. The road and the flow path of the supply pipe 7 are communicated with each other. Further, a joint 34 to which the return pipe 8 is connected is provided at the opening (third outlet opening) of the through hole 30 that opens on the lower surface of the second main body 25, and the third flow is provided through the joint 34. The path and the flow path of the return pipe 8 are communicated with each other.

以上の構成を備えた本例の付加加工装置1によれば、レーザ発振器(図示せず)から適宜伝送路を介してレーザ光照射ヘッド2にレーザ光が伝送され、伝送されたレーザ光が当該レーザ光照射ヘッド2から加工テーブルTに向けて照射され、照射されたレーザ光が当該加工テーブルT上に集光される。一方、粉体タンク4から供給される粉体と、ガスタンク5から供給されるキャリアガスとが供給管6において混合され、混合された粉体を含むキャリアガス(流体)が供給ノズル3に供給される。そして、この供給ノズル3から加工テーブルT上のレーザ光集光部(焦点領域)に向けて流体が吐出され、吐出された流体に含まれる粉体がレーザ光のエネルギにより加熱、溶融されてその場に堆積される。 According to the additional processing apparatus 1 of this example having the above configuration, the laser light is appropriately transmitted from the laser oscillator (not shown) to the laser light irradiation head 2 via the transmission path, and the transmitted laser light is the said. The laser light irradiation head 2 irradiates the processing table T, and the irradiated laser light is focused on the processing table T. On the other hand, the powder supplied from the powder tank 4 and the carrier gas supplied from the gas tank 5 are mixed in the supply pipe 6, and the carrier gas (fluid) containing the mixed powder is supplied to the supply nozzle 3. NS. Then, a fluid is discharged from the supply nozzle 3 toward the laser light condensing portion (focal region) on the processing table T, and the powder contained in the discharged fluid is heated and melted by the energy of the laser light, and the fluid is heated and melted. Accumulated in the field.

レーザ光照射ヘッド2と加工テーブルTとは、数値制御装置(図示せず)による制御の下で、適宜送り装置(図示せず)により駆動されて三次元空間内で相対的に移動しており、このような移動によって、加工テーブルT上で付加加工が実行され、所望の立体形状の造形物が形成される。 The laser beam irradiation head 2 and the processing table T are appropriately driven by a feeding device (not shown) under the control of a numerical control device (not shown) and relatively move in a three-dimensional space. By such movement, additional processing is executed on the processing table T, and a modeled object having a desired three-dimensional shape is formed.

また、供給ノズル3への流体の供給量は、数値制御装置(図示せず)による制御の下で、切換バルブ10によって調整される。即ち、切換バルブ10のサーボモータ12は数値制御装置(図示せず)により制御されており、当該数値制御装置(図示せず)による制御の下で、指令された角度位置に第1本体16を回転させる。これにより、第1出口開口部に対する第2入口開口部の開口比率、及び第1出口開口部に対する第3入口開口部の開口比率が第1本体16の角度位置に応じて調整され、第1流路(円孔18,20)から第2流路(貫通穴27)及び第3流路(貫通穴30)に分流される各流量が調整される。そして、このようにして流量調整された一方の流体が供給管7を通じて供給ノズル3に供給され、他方の流体は還流管8を通じて還流され、セパレータ9によりキャリアガスと粉体に分離された後、分離された粉体は還流管8aを通じて粉体タンク4に還流され、キャリアガスは還流管8bを通じてガスタンク5に還流される。 Further, the amount of fluid supplied to the supply nozzle 3 is adjusted by the switching valve 10 under the control of a numerical control device (not shown). That is, the servomotor 12 of the switching valve 10 is controlled by a numerical control device (not shown), and the first main body 16 is placed at a commanded angular position under the control of the numerical control device (not shown). Rotate. As a result, the opening ratio of the second inlet opening to the first outlet opening and the opening ratio of the third entrance opening to the first outlet opening are adjusted according to the angular position of the first main body 16, and the first flow Each flow rate diverted from the path (circular holes 18, 20) to the second flow path (through hole 27) and the third flow path (through hole 30) is adjusted. Then, one fluid whose flow rate is adjusted in this way is supplied to the supply nozzle 3 through the supply pipe 7, the other fluid is refluxed through the recirculation pipe 8, separated into carrier gas and powder by the separator 9, and then. The separated powder is returned to the powder tank 4 through the recirculation pipe 8a, and the carrier gas is recirculated to the gas tank 5 through the recirculation pipe 8b.

上述したように、レーザ光照射ヘッド2と加工テーブルTとの相対移動において、移動を開始したり、或いは移動を停止し、更には移動方向を変える際には、その相対移動の速度が変化し、レーザ光照射ヘッド2に付設される供給ノズル3の移動速度も変化する。そして、供給ノズル3の移動速度が変化すると、供給ノズル3から吐出される粉体の吐出レートが一定である場合には、加工テーブルT上に設定された加工位置への当該粉体の供給レートが変化するため、堆積物の形状を予定した形状に形成することができないという問題を生じる。 As described above, in the relative movement between the laser beam irradiation head 2 and the processing table T, when the movement is started or stopped, and further, when the movement direction is changed, the relative movement speed changes. The moving speed of the supply nozzle 3 attached to the laser beam irradiation head 2 also changes. Then, when the moving speed of the supply nozzle 3 changes, if the discharge rate of the powder discharged from the supply nozzle 3 is constant, the supply rate of the powder to the processing position set on the processing table T Therefore, there is a problem that the shape of the deposit cannot be formed into a planned shape.

本例の付加加工装置1では、供給ノズル3に供給される流体の供給量を切換バルブ10によって調整することができ、また、切換バルブ10は、円孔20の第1出口開口部と貫通穴27の第2入口開口部及び貫通穴30の第3入口開口部との各開口比率をほぼ線形状態で変化させるように構成されているので、供給ノズル3に供給される流体の供給量を、当該供給ノズル3の移動速度と流体の供給レートとの比率がほぼ一定となるように、適切且つ容易に調整することができ、これにより、付加加工における加工形状を予定した形状に高精度に仕上げることが可能となる。また、上述したように、本例の切換バルブ10では、供給ノズル3に供給される粉体の流量を、脈動を生じさせることなく滑らかに調整することができ、このような作用によっても、付加加工における加工形状を予定した形状に高精度に仕上げることができる。 In the additional processing device 1 of this example, the supply amount of the fluid supplied to the supply nozzle 3 can be adjusted by the switching valve 10, and the switching valve 10 has a first outlet opening and a through hole of the circular hole 20. Since the ratio of each opening of the second inlet opening of 27 and the third inlet opening of the through hole 30 is changed in a substantially linear state, the supply amount of the fluid supplied to the supply nozzle 3 can be adjusted. The ratio between the moving speed of the supply nozzle 3 and the fluid supply rate can be adjusted appropriately and easily so that the processed shape in the additional processing is finished to the planned shape with high accuracy. It becomes possible. Further, as described above, in the switching valve 10 of this example, the flow rate of the powder supplied to the supply nozzle 3 can be smoothly adjusted without causing pulsation. It is possible to finish the processed shape in processing to the planned shape with high accuracy.

また、本例の切換バルブ10では、第2本体25がバネ体24によってリング部材20側に付勢され、第2本体25とリング部材20とが予圧を付与された状態で摺接するように構成されているので、この予圧を適宜調整することにより、リング部材20と第2本体25との摺接面から流体が流出するのを適切に防止することができる。 Further, in the switching valve 10 of this example, the second main body 25 is urged toward the ring member 20 by the spring body 24, and the second main body 25 and the ring member 20 are in sliding contact with each other in a preloaded state. Therefore, by appropriately adjusting this preload, it is possible to appropriately prevent the fluid from flowing out from the sliding contact surface between the ring member 20 and the second main body 25.

また、本例の切換バルブ10では、貫通穴27の内周面28及び貫通穴30の内周面31を内側に向かう傾斜面としているので、相互間の間隔を可及的に小さくしても、貫通穴27及び貫通穴30との間の隔壁の厚さを強度上の問題が生じない程度の厚さとすることができる。また、傾斜面とすることで、第1流路から第2流路及び第3流路への粉体の滑らかな流動を実現することができる。 Further, in the switching valve 10 of this example, since the inner peripheral surface 28 of the through hole 27 and the inner peripheral surface 31 of the through hole 30 are inclined surfaces inward, even if the distance between them is made as small as possible. The thickness of the partition wall between the through hole 27 and the through hole 30 can be set to a thickness that does not cause a problem in strength. Further, by using the inclined surface, smooth flow of the powder from the first flow path to the second flow path and the third flow path can be realized.

また、本例の切換バルブ10では、リング部材20が第2本体25よりも低い硬度の材料から構成されているので、リング部材20と第2本体25との摺接面に粉体が噛み込んだ場合に、リング部材20が粉体により塑性変形し、この塑性変形によってリング部材20と第2本体25とは隙間の無い適切な摺接状態が維持される。尚、この意味で、リング部材20の硬度は、粉体の硬度よりも低い硬度であることが好ましい。 Further, in the switching valve 10 of this example, since the ring member 20 is made of a material having a hardness lower than that of the second main body 25, powder is caught in the sliding contact surface between the ring member 20 and the second main body 25. In this case, the ring member 20 is plastically deformed by the powder, and this plastic deformation maintains an appropriate sliding contact state between the ring member 20 and the second main body 25 without a gap. In this sense, the hardness of the ring member 20 is preferably lower than the hardness of the powder.

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は何ら上例のものに限定されるものではない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the modes that can be adopted by the present invention are not limited to those of the above examples.

例えば、上例では切換バルブ10の第1本体16と第2本体25とを回転によって摺動させるように構成したが、このような構成に限られるものではなく、第1本体と第2本体とを直線方向に摺動させる構成としても良い。このような切換バルブの一例を図9及び図10に示す。尚、図9はこの切換バルブを示した斜視図であり、図10は、図9における矢視E−E方向の断面図である。 For example, in the above example, the first main body 16 and the second main body 25 of the switching valve 10 are configured to slide by rotation, but the present invention is not limited to such a configuration, and the first main body and the second main body May be configured to slide in a linear direction. An example of such a switching valve is shown in FIGS. 9 and 10. 9 is a perspective view showing this switching valve, and FIG. 10 is a cross-sectional view in the direction of arrow EE in FIG.

図9及び図10に示すように、この切換バルブ50は、サーボモータ12’、第1本体16’並びに下部ブロック25’及び上板25”から構成される第2本体などを備えて構成される。第1本体16’は縦断面がアルファベットの逆T字状をした形状を有し、その下側の両側部が鉤状をした押え部材52,52により保持された状態で前記上板25”上に配設されている。尚、押え部材52,52と第1本体16’との間には適宜バネ体(図示せず)が設けられており、このバネ体(図示せず)によって第1本体16’が上板25”側に付勢され、第1本体16’は当該バネ体(図示せず)の付勢力によって予圧が付与された状態で上板25”に当接している。 As shown in FIGS. 9 and 10, the switching valve 50 includes a servomotor 12', a first main body 16', a second main body composed of a lower block 25'and an upper plate 25', and the like. The first main body 16'has a shape in which the vertical cross section has an inverted T shape of the alphabet, and the upper plate 25 "is held by the holding members 52, 52 whose lower side portions are hook-shaped. It is arranged on the top. A spring body (not shown) is appropriately provided between the pressing members 52, 52 and the first main body 16', and the spring body (not shown) causes the first main body 16'to be the upper plate 25. The first main body 16'is urged to the "side, and is in contact with the upper plate 25" in a state where a preload is applied by the urging force of the spring body (not shown).

前記上板25”にはブラケット51が設けられ、このブラケット51にサーボモータ12’が取り付けられている。また、サーボモータ12’の出力軸にはねじ軸54が連結され、このねじ軸54がブラケット51を貫通して、前記第1本体16’に固設されたナット部材53に螺合している。尚、上例と同様に、サーボモータ12’は適宜数値制御装置(図示せず)によって制御される。斯くして、数値制御装置(図示せず)によりサーボモータ12’が駆動されると、ねじ軸54とナット部材53との螺合関係によって、第1本体16’がねじ軸54に沿って矢示方向に進退する。 A bracket 51 is provided on the upper plate 25 ", and a servomotor 12'is attached to the bracket 51. A screw shaft 54 is connected to the output shaft of the servomotor 12', and the screw shaft 54 is attached. It penetrates the bracket 51 and is screwed into the nut member 53 fixed to the first main body 16'. As in the above example, the servomotor 12'is an appropriate numerical control device (not shown). Thus, when the servomotor 12'is driven by a numerical control device (not shown), the first main body 16'is screwed by the screwing relationship between the screw shaft 54 and the nut member 53. It advances and retreats in the direction indicated by the arrow along 54.

図10に示すように、第1本体16’には、上下に貫通するように第1流路となる円孔18’が穿設されており、上面に開口する円孔18’の開口部(第1入口開口部)には、供給管6が接続されたジョイント22が設けられ、このジョイント22を介して前記第1流路と供給管6の流路とが連通されている。また、第1本体16’の下面に開口する円孔18’の開口部(第1出口開口部)の内周面は、内側に向かう傾斜面となったテーパ状の面取りが施されている。 As shown in FIG. 10, the first main body 16'is bored with a circular hole 18'that serves as a first flow path so as to penetrate vertically, and the opening of the circular hole 18'opening on the upper surface ( A joint 22 to which the supply pipe 6 is connected is provided in the first inlet opening), and the first flow path and the flow path of the supply pipe 6 are communicated with each other through the joint 22. Further, the inner peripheral surface of the opening (first outlet opening) of the circular hole 18'opening on the lower surface of the first main body 16'is chamfered in a tapered shape as an inclined surface toward the inside.

前記第2本体を構成する下部ブロック25’及び上板25”には、それぞれ第2流路となる貫通穴27’,27”、及び第3流路となる貫通穴30’,30”がそれぞれ上下に貫通するように形成されており、その上部側及び下部側はそれぞれ上下方向に穿孔された円孔となっており、また、上部側と下部側とはそれぞれ中間流路によって連通されている。尚、各中間流路は、下部ブロック25’の側面に形成した横溝部25a’の底部から加工されており、各中間流路は横溝部25a’の底部に設けられた封止部材26’によって封止されている。また、下部ブロック25’及び上板25”の接合部には、貫通穴27’,27”及び貫通穴30’,30”をそれぞれ囲むようにシール56,57設けられている。 The lower block 25'and the upper plate 25'that constitute the second main body have through holes 27'and 27' that serve as the second flow path and through holes 30' and 30'that serve as the third flow path, respectively. It is formed so as to penetrate vertically, and the upper side and the lower side thereof are circular holes drilled in the vertical direction, respectively, and the upper side and the lower side are communicated with each other by an intermediate flow path. Each intermediate flow path is processed from the bottom of the lateral groove 25a'formed on the side surface of the lower block 25', and each intermediate flow path is a sealing member 26'provided at the bottom of the lateral groove 25a'. In addition, seals 56 and 57 are provided at the joints of the lower block 25'and the upper plate 25' so as to surround the through holes 27' and 27' and the through holes 30' and 30', respectively. ing.

上板25’の上面に開口する貫通穴27”,30”の各開口部(第2入口開口部及び第3入口開口部)は、前記矢示方向に進退する第1本体16’の円孔18’と重なり合うことができる位置に設けられており、それぞれ長穴に形成されるとともに、その長手方向が平行になり、且つ第1本体16’の進退方向と直交するように形成されている。また、上例と同様に、第2入口開口部及び第3入口開口部の各内周面28’,31’は、面取り加工によって内側に向かうテーパ状の傾斜面に形成されており、更に、貫通穴27”,30”の各円孔部と前記内周面28’,31’とが傾斜面によって接続されている。また、貫通穴27”の第2入口開口部及び貫通穴30”の第3入口開口部の長手方向の直線部分は、円孔18’の第1出口開口部の直径よりも長い寸法を有している。また、貫通穴27”と貫通穴30”とは、その内周面28’と内周面31’との間隔が可及的に小さくなるように接近して設けられている。 The openings (second entrance opening and third entrance opening) of the through holes 27 "and 30" that open on the upper surface of the upper plate 25'are circular holes of the first main body 16' that advance and retreat in the direction indicated by the arrow. It is provided at a position where it can overlap with 18', and each of them is formed in an elongated hole, its longitudinal direction is parallel, and it is formed so as to be orthogonal to the advancing / retreating direction of the first main body 16'. Further, as in the above example, the inner peripheral surfaces 28'and 31'of the second entrance opening and the third entrance opening are formed into inwardly tapered inclined surfaces by chamfering, and further. The circular holes of the through holes 27 "and 30" and the inner peripheral surfaces 28'and 31'are connected by an inclined surface. Further, the linear portion in the longitudinal direction of the second entrance opening of the through hole 27 "and the third entrance opening of the through hole 30" has a dimension longer than the diameter of the first outlet opening of the circular hole 18'. ing. Further, the through hole 27 "and the through hole 30" are provided close to each other so that the distance between the inner peripheral surface 28'and the inner peripheral surface 31'is as small as possible.

また、下部ブロック25’の下面に開口する貫通穴27’の開口部(第2出口開口部)には、供給管7が接続されたジョイント33が設けられ、このジョイント33を介して前記第2流路と供給管7の流路とが連通されている。更に、下部ブロック25’の下面に開口する貫通穴30’の開口部(第3出口開口部)には、還流管8が接続されたジョイント34が設けられ、このジョイント34を介して前記第3流路と還流管8の流路とが連通されている。 Further, a joint 33 to which the supply pipe 7 is connected is provided in the opening (second outlet opening) of the through hole 27'opening on the lower surface of the lower block 25', and the second outlet 33 is provided through the joint 33. The flow path and the flow path of the supply pipe 7 are communicated with each other. Further, a joint 34 to which the return pipe 8 is connected is provided at the opening (third outlet opening) of the through hole 30'opening on the lower surface of the lower block 25', and the third outlet is provided through the joint 34. The flow path and the flow path of the return pipe 8 are communicated with each other.

斯くして、以上の構成を有する切換バルブ50では、上例の切換バルブ10と同様の効果が奏される。即ち、数値制御装置(図示せず)による制御の下で、第1本体16’の矢示方向における位置を制御することにより、貫通穴27”の第2入口開口部と円孔18’の第1出口開口部との重なり度合い、及び貫通穴30”の第3入口開口部と円孔18’の第1出口開口部との重なり度合いが調整され、即ち、第1出口開口部に対する第2入口開口部の開口比率、及び第1出口開口部に対する第3入口開口部の開口比率が調整され、これにより、第1流路から第2流路及び第3流路に分流される各流量を調整することができる。 Thus, the switching valve 50 having the above configuration has the same effect as the switching valve 10 of the above example. That is, by controlling the position of the first main body 16'in the direction indicated by the arrow under the control of a numerical control device (not shown), the second entrance opening of the through hole 27 "and the circular hole 18' are the first. The degree of overlap with the 1 outlet opening and the degree of overlap between the 3rd entrance opening of the through hole 30 "and the 1st outlet opening of the circular hole 18' are adjusted, that is, the 2nd entrance with respect to the 1st outlet opening. The opening ratio of the opening and the opening ratio of the third inlet opening to the first outlet opening are adjusted, thereby adjusting each flow rate diverted from the first flow path to the second flow path and the third flow path. can do.

また、上例では、貫通穴27,30の各開口部(第2入口開口部及び第3入口開口部)は、その長手方向がリング部材20の回転方向と略直交するように設けたが、これに限られるものではなく、前記長手方向がリング部材20の回転方向と交差するように設けられていれば良い。 Further, in the above example, the openings (second entrance opening and third entrance opening) of the through holes 27 and 30 are provided so that their longitudinal directions are substantially orthogonal to the rotation direction of the ring member 20. The present invention is not limited to this, and it may be provided so that the longitudinal direction intersects the rotation direction of the ring member 20.

また、上例では、リング部材19を第2本体25よりも低い硬度の材料から構成したが、逆に、第2本体25をリング部材19よりも低い硬度の材料から構成しても良い。同様に、図9及び図10に示した例において、第1本体16’及び上板25’のいずれか一方を他方よりも低い硬度の材料から構成することができる。 Further, in the above example, the ring member 19 is made of a material having a hardness lower than that of the second main body 25, but conversely, the second main body 25 may be made of a material having a hardness lower than that of the ring member 19. Similarly, in the examples shown in FIGS. 9 and 10, either one of the first main body 16'and the upper plate 25' can be made of a material having a hardness lower than that of the other.

繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。 Again, the description of the embodiments described above is exemplary in all respects and not restrictive. Modifications and changes can be made as appropriate for those skilled in the art. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims. Further, the scope of the present invention includes modifications from the embodiment within the scope of the claims and within the scope of the claims.

1 付加加工装置
2 レーザ光照射ヘッド
3 供給ノズル
4 粉体タンク
5 ガスタンク
9 セパレータ
10 切換バルブ
11 架台
12 サーボモータ
16 第1本体
17 軸状部材
18,20 円孔
19 リング部材
25 第2本体
27,30 貫通穴
1 Additional processing equipment 2 Laser light irradiation head 3 Supply nozzle 4 Powder tank 5 Gas tank 9 Separator 10 Switching valve 11 Stand 12 Servo motor 16 1st main body 17 Shaft-shaped member 18, 20 Circular hole 19 Ring member 25 2nd main body 27, 30 through hole

Claims (4)

粉体をキャリアガスによって供給する供給路に設けられ、該粉体を含むキャリアガスの流れを2方向に切り換える切換バルブであって、
予圧が付与された状態で摺接する第1本体及び第2本体と、
前記第1本体と第2本体とを相対的に摺動させる駆動機構とを備えて構成され、
前記第1本体は、前記供給路に接続される第1入口開口部と、前記第2本体との摺接面に開口する第1出口開口部と、前記第1入口開口部と第1出口開口部とを連通させる第1流路とを備え、
前記第2本体は、前記第1本体との摺接面に相互に隣接して開口し、且つ前記摺動によって前記第1出口開口部と重なり合うことが可能な位置に形成された第2入口開口部及び第3入口開口部と、前記第2入口開口部に対応する第2出口開口部と、前記第3入口開口部に対応する第3出口開口部と、前記第2入口開口部と前記第2出口開口部とを連通させる第2流路と、前記第3入口開口部と前記第3出口開口部とを連通させる第3流路とを備えてなり、
更に、前記第2本体の前記第2入口開口部及び第3入口開口部は長手方向が隣接方向、及び前記第1出口開口部との相対移動方向に対して交差するように形成された長穴から構成され、
前記駆動機構は、前記第1本体と第2本体とを相対的に摺動させることにより、前記第2入口開口部の前記第1出口開口部に対する開口比率と、第3入口開口部の前記第1出口開口部に対する開口比率を変化させることができるように構成されていることを特徴とする切換バルブ。
A switching valve provided in a supply path for supplying powder by carrier gas and switching the flow of carrier gas containing the powder in two directions.
The first and second main bodies that slide in contact with the preload applied,
It is configured to include a drive mechanism for relatively sliding the first main body and the second main body.
The first main body includes a first inlet opening connected to the supply path, a first outlet opening that opens to a sliding contact surface with the second main body, and the first inlet opening and the first outlet opening. It is equipped with a first flow path that communicates with the unit.
The second main body is formed at a position where the second main body opens adjacent to the sliding contact surface with the first main body and can overlap with the first outlet opening by the sliding. The portion and the third entrance opening, the second outlet opening corresponding to the second entrance opening, the third outlet opening corresponding to the third entrance opening, the second entrance opening and the first It is provided with a second flow path for communicating the two outlet openings and a third flow path for communicating the third inlet opening and the third outlet opening.
Further, the second entrance opening and the third entrance opening of the second main body are elongated holes formed so that the longitudinal direction intersects the adjacent direction and the relative movement direction with the first outlet opening. Consists of
The drive mechanism slides the first main body and the second main body relative to each other so that the opening ratio of the second inlet opening to the first outlet opening and the third inlet opening of the third inlet opening are the same. 1 A switching valve characterized in that it is configured so that the opening ratio with respect to the outlet opening can be changed.
前記第2入口開口部及び第3入口開口部の各周縁の内周面は、それぞれ内側に向かう傾斜面となっていることを特徴とする請求項1記載の切換バルブ。 The switching valve according to claim 1, wherein the inner peripheral surfaces of the peripheral edges of the second inlet opening and the third inlet opening are inclined surfaces inward. 前記第1本体及び第2本体の各摺接部は、一方が他方よりも低い硬度となっていることを特徴とする請求項1又は2記載の切換バルブ。 The switching valve according to claim 1 or 2, wherein one of the sliding contact portions of the first main body and the second main body has a hardness lower than that of the other. 前記第1出口開口部と前記第2入口開口部及び第3入口開口部との相対変位に伴って、前記各開口比率がほぼ線形状態で変化するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの切換バルブ。 A claim characterized in that each of the opening ratios is configured to change in a substantially linear state with relative displacement of the first outlet opening, the second entrance opening, and the third entrance opening. The switching valve according to any one of Items 1 to 3.
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