JPH08267266A - Cladding by welding equipment of piston for internal combustion engine - Google Patents

Cladding by welding equipment of piston for internal combustion engine

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JPH08267266A
JPH08267266A JP7072184A JP7218495A JPH08267266A JP H08267266 A JPH08267266 A JP H08267266A JP 7072184 A JP7072184 A JP 7072184A JP 7218495 A JP7218495 A JP 7218495A JP H08267266 A JPH08267266 A JP H08267266A
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JP
Japan
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piston
powder
build
layer
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP7072184A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenobu Matsuyama
秀信 松山
Kimio Nishimura
公男 西村
Masaru Takenouchi
優 竹之内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08267266A publication Critical patent/JPH08267266A/en
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Abstract

PURPOSE: To prevent the powder stuck near starting end of cladding by welding layer from carrying over to working completion position by quickly removing the powder. CONSTITUTION: A vibration type powder removing brush 9, which has sliding contact with a cladding by welding layer 8, is arranged at just beside a piston 1 at working, the residual powder stuck near the starting end 8a of cladding by welding layer 8 is focedly brushed off. At the same time, by measuring a shape of the cladding by welding layer 8 by a measuring head 10, the propriety discrimination of cladding by welding quality is executed based on presence/ absence of shortage of stock.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用ピストンの
肉盛り加工装置に関し、特にピストンのうち後工程でピ
ストンリング装着用のリング溝が形成される部分に耐摩
耗性を付与する目的で肉盛り層を形成する装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston build-up device for an internal combustion engine, and particularly for the purpose of imparting wear resistance to a portion of a piston where a ring groove for mounting a piston ring is formed in a later step. The present invention relates to a device for forming a built-up layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に示すように、内燃機関用ピストン
1のうちトップリング(ピストンリング)が装着される
リング溝2の周囲に、銅系合金等からなる耐摩耗性材質
層3をレーザ肉盛り加工法によって形成することが試ら
れている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a wear-resistant material layer 3 made of a copper alloy or the like is formed around a ring groove 2 in which a top ring (piston ring) of an internal combustion engine piston 1 is mounted. Forming by a build-up processing method has been tried.

【0003】そして、このようなピストン1を製造する
には、例えば図5,6に示すような加工装置が用いら
れ、図7にも示すように鋳造後のピストン1のうち後工
程でリング溝2が形成される部分に予め断面略V字状の
周溝4を円周方向に沿って形成しておき、その周溝4に
対して粉末供給ノズル5から銅系合金等の粉末6を連続
的に供給するとともにその粉末6の上からレーザビーム
7を照射し、かつレーザビーム7に対してピストン1を
所定速度で回転させるようにしている。その結果、周溝
4を埋めるように供給された粉末6がレーザビームエネ
ルギーによって一旦溶融した上で固化し、それによって
周溝4に沿って銅系合金等の肉盛り層8が形成されるこ
とになる。
In order to manufacture such a piston 1, for example, a processing apparatus as shown in FIGS. 5 and 6 is used, and as shown in FIG. 7, a ring groove is formed in the post process of the piston 1 after casting. A peripheral groove 4 having a substantially V-shaped cross section is formed in advance in the portion where 2 is formed along the circumferential direction, and a powder 6 such as a copper alloy is continuously supplied from the powder supply nozzle 5 to the peripheral groove 4. Of the powder 6 and the laser beam 7 is irradiated from above the powder 6, and the piston 1 is rotated at a predetermined speed with respect to the laser beam 7. As a result, the powder 6 supplied so as to fill the circumferential groove 4 is once melted by the laser beam energy and then solidified, whereby a buildup layer 8 of a copper-based alloy or the like is formed along the circumferential groove 4. become.

【0004】その後、前記肉盛り層8は、図7にも示す
ように、ピストン1の外周面1aと面一となるように切
削加工が施された上で溝加工によりリング溝2が形成さ
れて、最終的にはリング溝2を取り囲むように銅系合金
等の肉盛り層8たる耐摩耗性材質層3が形成されること
になる。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the built-up layer 8 is cut so as to be flush with the outer peripheral surface 1a of the piston 1, and then the ring groove 2 is formed by groove processing. As a result, the wear-resistant material layer 3 as the buildup layer 8 such as a copper alloy is finally formed so as to surround the ring groove 2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような肉盛り加
工装置では、ピストン1の回転に同期して粉末供給ノズ
ル5から連続的に粉末6を供給してはいても、肉盛り加
工開始位置ではいきなり粉末6の供給を開始することに
なるためにその粉末供給量が不安定で、必要以上に粉末
6が飛散して拡がるなどして粉末供給幅がばらつく傾向
にある。そのため、肉盛り層8のうち肉盛り加工が最初
に開始された始端部8aの近傍では、レーザビーム7の
照射によっても溶融しきれない粉末6aがピストン1の
外周面1aや肉盛り層8の表面に付着したままで残留す
ることがある。
In the above-mentioned build-up processing apparatus, even if the powder 6 is continuously supplied from the powder supply nozzle 5 in synchronization with the rotation of the piston 1, the build-up processing start position is increased. Then, since the supply of the powder 6 is suddenly started, the powder supply amount is unstable, and the powder 6 tends to scatter and spread more than necessary, so that the powder supply width tends to vary. Therefore, in the vicinity of the start end portion 8a of the build-up layer 8 where the build-up process is first started, the powder 6a that cannot be completely melted by the irradiation of the laser beam 7 is generated in the outer peripheral surface 1a of the piston 1 and the build-up layer 8. May remain attached to the surface.

【0006】そして、上記の肉盛り加工開始位置すなわ
ち肉盛り層8の始端部8aは、肉盛り加工終了位置にお
いて肉盛り層8のうち最後に肉盛り加工が施される部分
である終端部とオーバーラップすることになることか
ら、肉盛り層8の始端部8a近傍に付着したままで残留
している粉末6aは再度レーザビーム7の照射を受ける
ことになる。
The above-mentioned build-up processing start position, that is, the start end portion 8a of the build-up processing layer 8 is the end portion which is the last portion of the build-up processing layer 8 at the build-up processing end position. Since they are overlapped, the powder 6a remaining in the vicinity of the starting end portion 8a of the buildup layer 8 remains attached and is again irradiated with the laser beam 7.

【0007】その結果、上記の肉盛り層8の始終端部同
士のオーバーラップ部分では肉盛り加工が不安定とな
り、例えば入熱量のばらつき等のために肉盛り層8にク
ラックが発生して、肉盛り加工品質の向上に限界があ
る。
As a result, the overlay processing becomes unstable in the overlapping portion between the start and end portions of the overlay layer 8 described above, and cracks are generated in the overlay layer 8 due to, for example, variations in heat input, There is a limit to the improvement of the build-up processing quality.

【0008】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、特に肉盛り層の
始端部近傍でその肉盛り層とならずに残留している余剰
の粉末を、その始端部が肉盛り加工終了位置にて終端部
とオーバーラップする前に効果的に除去できるようにし
た構造を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to the above problems, and the purpose of the present invention is to prevent excess surplus remaining in the buildup layer from becoming the buildup layer, especially near the starting end. It is an object of the present invention to provide a structure that enables the powder to be effectively removed before the start end overlaps the end at the build-up processing end position.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、外周面のうち後工程でピストンリング装着用のリン
グ溝が形成される部分にその円周方向に沿って予め周溝
を形成したピストンを位置決め支持させ、前記周溝に肉
盛り材料の粉末を供給しながらレーザビームを照射する
とともにこのレーザビームに対してピストンを回転させ
ることにより、前記粉末を溶融させて周溝に沿って肉盛
り層を形成するようにした装置であって、前記ピストン
の回転方向においてレーザビーム照射による肉盛り加工
位置よりも前方側に、肉盛り層の表面に付着した余剰の
粉末を除去する粉末除去手段を設けたことを特徴として
いる。
According to a first aspect of the present invention, a peripheral groove is formed in advance in a circumferential direction on a portion of the outer peripheral surface where a ring groove for mounting a piston ring is formed in a later step. The piston is positioned and supported, and the laser beam is applied while the powder of the build-up material is supplied to the peripheral groove and the piston is rotated with respect to the laser beam, thereby melting the powder and along the peripheral groove. A device for forming a build-up layer, which is a powder removal device that removes excess powder adhering to the surface of the build-up layer in front of the build-up processing position by laser beam irradiation in the rotation direction of the piston. It is characterized by the provision of means.

【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の構成に加えて、前記粉末除去手段が、ピストンの回転
に伴って肉盛り層と摺接する粉末除去ブラシであること
を特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, the powder removing means is a powder removing brush that makes sliding contact with the buildup layer as the piston rotates. There is.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の構成に加えて、前記ピストンの回転方向において粉末
除去ブラシの設置位置よりも前方側に、肉盛り層の形状
を測定する測定ヘッドを設けたことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a measurement for measuring the shape of the build-up layer in front of the installation position of the powder removing brush in the rotation direction of the piston. It features a head.

【0012】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の構成に加えて、前記ピストンを水平姿勢にしてその軸
心を回転中心としてピストンを回転させ、水平なピスト
ンの上面側において該ピストンの軸心を通る鉛直軸線と
ピストン外周面との交差位置近傍にレーザビーム照射に
よる肉盛り加工位置を設定するとともに、前記肉盛り加
工位置からピストンの回転方向に90度位相がずれた位
置に前記粉末除去ブラシを設置し、かつこの粉末除去ブ
ラシ設置位置からピストンの回転方向にさらに90度位
相がずれた位置に前記測定ヘッドを設置したことを特徴
としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure according to the third aspect, the piston is rotated in a horizontal posture with the shaft center thereof as a rotation center, and the piston is provided on the upper surface side of the horizontal piston. A build-up processing position by laser beam irradiation is set in the vicinity of a crossing position of a vertical axis passing through the axis of the piston and the outer peripheral surface of the piston, and the phase is shifted by 90 degrees in the rotation direction of the piston from the build-up processing position. The powder removing brush is installed, and the measuring head is installed at a position further deviated in phase by 90 degrees from the powder removing brush installation position in the rotation direction of the piston.

【0013】[0013]

【作用】請求項1に記載の発明によると、加工対象とな
るピストンの回転方向においてレーザビーム照射による
肉盛り加工位置よりも前方側に、例えばブラシやエアブ
ローノズルあるいは吸引装置等の粉末除去手段を設けて
いるため、特に肉盛り加工開始位置である肉盛り層の始
端部近傍の表面に付着した余剰の粉末はピストンが回転
している過程で粉末除去手段によって除去されて、それ
らの粉末が肉盛り加工終了位置であるところの肉盛り層
の終端部まで持ち込まれることがなくなる。これによ
り、肉盛り加工終了位置にて肉盛り層の始終端部同士が
オーバーラップする部分での肉盛り加工状態が安定化し
て、例えば従来のようなクラックの発生を防止して肉盛
り加工品質の向上に寄与できるようになる。
According to the first aspect of the present invention, powder removing means such as a brush, an air blow nozzle, or a suction device is provided in front of the buildup processing position by laser beam irradiation in the rotation direction of the piston to be processed. Since the extra powder adhered to the surface in the vicinity of the start end of the build-up layer, which is the starting position for the build-up process, is removed by the powder removing means while the piston is rotating, those powders are removed. It will not be brought to the end portion of the built-up layer, which is the finishing position. This stabilizes the build-up processing state at the portion where the start and end portions of the build-up layer overlap at the build-up processing end position, and prevents the occurrence of cracks as in the conventional case and improves the build-up processing quality. Will be able to contribute to the improvement of.

【0014】請求項2に記載の発明によると、上記の粉
末除去手段がブラシであるため、残留した粉末は肉盛り
層がピストンの回転に応じてブラシと摺接することによ
って払い落とされる。したがって、粉末除去の信頼性が
高く、構造も簡易でコスト的に有利になるほか、特にそ
のブラシを肉盛り層の長手方向に振動させるようにすれ
ば粉末除去効率が一段と向上するようになる。
According to the second aspect of the invention, since the powder removing means is a brush, the remaining powder is removed by the buildup layer slidingly contacting the brush according to the rotation of the piston. Therefore, the reliability of powder removal is high, the structure is simple, and the cost is advantageous, and especially when the brush is vibrated in the longitudinal direction of the buildup layer, the powder removal efficiency is further improved.

【0015】請求項3に記載の発明によると、ピストン
の回転方向において粉末除去ブラシよりもさらに前方側
に測定ヘッドを設けているため、肉盛り加工と並行して
その肉盛り層の形状を測定して、例えば欠肉の有無等に
ついて実質的にリアルタイムで肉盛り層の品質の適否判
定を行うことができる。しかも、測定ヘッドによる測定
は粉末除去ブラシによる除去作業後に行われるために、
残留粉末の影響を受けないために測定結果の信頼性が向
上することになる。
According to the third aspect of the present invention, since the measuring head is provided further forward than the powder removing brush in the rotational direction of the piston, the shape of the buildup layer is measured in parallel with the buildup processing. Then, for example, it is possible to determine whether or not the quality of the buildup layer is appropriate in substantially real time, for example, regarding the presence or absence of lack of meat. Moreover, since the measurement with the measuring head is performed after the removing work with the powder removing brush,
The reliability of the measurement result is improved because it is not affected by the residual powder.

【0016】請求項4に記載の発明によると、水平姿勢
で回転するピストンの真上からレーザビームが照射され
て肉盛り加工が行われ、そのレーザビーム照射による肉
盛り加工位置から90度位相がずれた位置で粉末除去ブ
ラシによる余剰粉末の除去作業が行われ、さらにブラシ
設置位置からさらに90度位相がずれた位置、すなわち
ブラシ設置位置をはさんで肉盛り加工位置と反対側の位
置で測定ヘッドによる測定が行われる。
According to the fourth aspect of the present invention, the laser beam is irradiated from directly above the piston which rotates in the horizontal posture to perform the overlaying process, and the 90 ° phase is shifted from the overlaying position by the laser beam irradiation. Excess powder removal work is performed with the powder removal brush at the shifted position, and the phase is further shifted by 90 degrees from the brush installation position, that is, at the position opposite to the build-up processing position across the brush installation position. A head measurement is performed.

【0017】したがって、ブラシで除去された粉末が真
下に落下すればその粉末がピストンあるいは肉盛り層に
再付着する可能性が最も小さくなるとともに、測定ヘッ
ドによる測定位置がレーザビーム照射による肉盛り加工
位置から最も遠い位置となるために、例えば測定ヘッド
として光学式のものを採用している場合にも肉盛り加工
位置の光をはじめとする他の光の影響を受けにくく、測
定精度ひいてはその測定結果の信頼性が向上するように
なる。
Therefore, if the powder removed by the brush falls directly below, the possibility of the powder reattaching to the piston or the buildup layer is minimized, and the measurement position of the measuring head is built up by laser beam irradiation. Since it is the farthest position from the position, even when an optical type is used as the measuring head, for example, it is unlikely to be affected by other light including the light at the buildup processing position, and the measurement accuracy and thus the measurement The reliability of the results will be improved.

【0018】[0018]

【実施例】図1の(A),(B)は本発明の一実施例を
示す図で、図5,6に示した従来例と共通する部分には
同一符号を付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1A and 1B are views showing an embodiment of the present invention, in which the same parts as those of the conventional example shown in FIGS.

【0019】図1に示すように、加工対象となるピスト
ン1を水平姿勢となるように位置決め支持した上、その
ピストン1を回転させながらそのピストン1の真上から
周溝4に対して銅系合金等の粉末6を連続的に供給する
とともに、その粉末供給位置にレーザビーム7を照射す
ることは従来と同様である。すなわち、水平なピストン
1の上半部側において、そのピストン1の軸心を通る鉛
直軸線とピストン1の外周面1aとが交差する位置を肉
盛り加工位置P1として、その肉盛り加工位置P1に粉末
供給ノズル5から粉末6を連続供給するとともにレーザ
ビーム7を照射する。
As shown in FIG. 1, a piston 1 to be machined is positioned and supported so as to be in a horizontal posture, and while the piston 1 is being rotated, a copper-based material is provided from directly above the piston 1 to the circumferential groove 4. It is the same as the conventional method that the powder 6 such as an alloy is continuously supplied and the laser beam 7 is irradiated to the powder supply position. That is, on the upper half side of the horizontal piston 1, the position where the vertical axis passing through the axial center of the piston 1 and the outer peripheral surface 1a of the piston 1 intersect is defined as the build-up working position P 1 and the build-up working position P 1 1 , the powder 6 is continuously supplied from the powder supply nozzle 5, and the laser beam 7 is irradiated.

【0020】一方、ピストン1の真横であって肉盛り加
工位置P1からピストン1の回転方向に90度位相がず
れた位置には粉末除去ブラシ9が設けられている。この
粉末除去ブラシ9は肉盛り加工後の肉盛り層8と接する
ように配置されていて、ピストン1の回転に同期して肉
盛り層8の長手方向に往復駆動されて振動するようにな
っている。
Meanwhile, the 90 ° phase shifted positions the rotational direction of a just beside the piston 1 padding processing position the piston 1 from P 1 powder removing brush 9 is provided. The powder removing brush 9 is arranged so as to be in contact with the build-up layer 8 after the build-up process, and is reciprocally driven in the longitudinal direction of the build-up layer 8 in synchronization with the rotation of the piston 1 to vibrate. There is.

【0021】さらに、ピストン1の真下すなわち粉末除
去ブラシ9をはさんで肉盛り加工位置P1と反対側の位
置には、肉盛り加工後の肉盛り層8の表面形状を測定す
る測定ヘッド10が設けられている。この測定ヘッド1
0は、肉盛り層8に向けて赤外線等のスリット光11を
照射する光源部12と、前記肉盛り層8に照射されたス
リット光11をイメージセンサにより撮像して光切断法
によって肉盛り層8の表面形状を検出するセンサ部13
とから構成されている。そして、測定ヘッド10の出力
信号を図示外の信号処理装置に取り込んで予め設定され
た基準形状信号と比較することにより、肉盛り層8にお
ける欠肉の有無等をリアルタイムで判定できるようにな
っている。
Further, directly below the piston 1, that is, at a position opposite to the buildup processing position P 1 with the powder removing brush 9 interposed therebetween, a measuring head 10 for measuring the surface shape of the buildup layer 8 after the buildup processing. Is provided. This measuring head 1
Reference numeral 0 denotes a light source unit 12 that irradiates the overlay light 8 with slit light 11 such as infrared rays, and the slit light 11 that is applied to the overlay layer 8 is imaged by an image sensor and the overlay layer is formed by a light cutting method. Sensor unit 13 for detecting the surface shape of 8
It consists of and. Then, the output signal of the measuring head 10 is captured by a signal processing device (not shown) and compared with a preset reference shape signal, so that it is possible to determine in real time whether or not there is a deficiency in the buildup layer 8. There is.

【0022】したがって、このような構造においては、
図1に示すように、ピストン1を所定速度で回転させな
がら肉盛り加工位置P1にて粉末供給ノズル5から周溝
4に対して銅系合金の粉末6を連続的に供給するととも
にレーザビーム7を照射して、従来と同様に周溝4に沿
って肉盛り層8を形成する。同時に、粉末除去ブラシ9
を上下方向に往復振動させる。
Therefore, in such a structure,
As shown in FIG. 1, while the piston 1 is rotated at a predetermined speed, the powder 6 of copper alloy is continuously supplied from the powder supply nozzle 5 to the circumferential groove 4 at the build-up processing position P 1 and the laser beam is emitted. 7 is applied to form a built-up layer 8 along the circumferential groove 4 as in the conventional case. At the same time, the powder removal brush 9
To reciprocate vertically.

【0023】その結果、始端部8aから連続してビード
状に形成される肉盛り層8には順次粉末除去ブラシ9に
よってブラシ掛けが施されて、肉盛り層8の表面に付着
している残留粉末が払い落とされる。
As a result, the buildup layer 8 which is continuously formed in a bead shape from the starting end 8a is sequentially brushed by the powder removing brush 9 and remains on the surface of the buildup layer 8. The powder is brushed off.

【0024】この時、粉末除去ブラシ9がピストン1の
真横に設置されているため、粉末除去ブラシ9によって
払い落とされた粉末が真下に落下するのに対して、その
落下方向にはピストン1が存在しないために、払い落と
された粉末が肉盛り層8に再付着するおそれはない。
At this time, since the powder removing brush 9 is installed right next to the piston 1, the powder removed by the powder removing brush 9 falls directly below, whereas the piston 1 moves in the falling direction. Since it does not exist, there is no possibility that the powder that has been scraped off will reattach to the buildup layer 8.

【0025】また、粉末除去ブラシ9によって粉末が除
去された肉盛り層8が順次測定ヘッド部10側に移動し
てゆき、前述したように光切断法によって肉盛り層8の
表面形状の測定が測定ヘッド10で行われて、肉盛り層
8での欠肉の有無等の判定が行われる。
Further, the build-up layer 8 from which the powder has been removed by the powder removing brush 9 sequentially moves to the measuring head portion 10 side, and as described above, the surface shape of the build-up layer 8 can be measured by the light cutting method. The measurement is performed by the measurement head 10 to determine whether or not there is a deficiency in the buildup layer 8.

【0026】この時、測定ヘッド10は粉末除去ブラシ
9による粉末除去が行われた後の肉盛り層8を測定して
いるために、残留粉末の付着による測定精度への影響は
皆無となる。
At this time, since the measuring head 10 measures the buildup layer 8 after the powder removal by the powder removing brush 9, the measurement accuracy is not affected by the adhesion of the residual powder.

【0027】本実施例では、AC8C材(JIS規格)
よりなるアルミニウム合金製ピストン1の外周面1a
に、断面が略V字状の周溝4を形成し、この周溝4に対
して粉末供給ノズル5からアルミブロンズの粉末6を5
0g/minで連続供給しながら、レーザ出力4.0k
Wのレーザビーム7を照射して肉盛り加工を行って肉盛
り層8を形成した。レーザビーム7は、照射位置での形
状が6mm×2mmの長方形状となるように光学的処理
を施した上で、その長辺を周溝4の溝幅方向と一致させ
て照射した。
In this embodiment, AC8C material (JIS standard)
Outer surface 1a of piston 1 made of aluminum alloy
A peripheral groove 4 having a substantially V-shaped cross section is formed on the inner surface of the peripheral groove 4, and the aluminum bronze powder 6 is supplied to the peripheral groove 4 from the powder supply nozzle 5.
Laser output 4.0k while continuously supplying at 0g / min
A laser beam 7 of W was applied to perform overlay processing to form an overlay layer 8. The laser beam 7 was subjected to an optical treatment so that the shape at the irradiation position was a rectangle of 6 mm × 2 mm, and the long side thereof was irradiated so as to match the groove width direction of the circumferential groove 4.

【0028】さらに、レーザビーム照射位置である肉盛
り加工位置P1からピストン1の回転方向に90度位相
をずらした位置に振動式の粉末除去ブラシ9を設置して
ブラシ掛けを施すとともに、そのブラシ設置位置からさ
らにピストン1の回転方向に90度位相をずらした位置
に赤外線式の測定ヘッド10を設けて光切断法により肉
盛り層8の表面形状の測定を行った。上記のように粉末
除去ブラシ9でブラシ掛けを施すことにより、除去され
た粉末はその粉末除去ブラシ9の真下に落下するために
肉盛り層8への再付着は見られなかった。
Further, an oscillating powder removing brush 9 is installed at a position which is out of phase with the laser beam irradiation position P 1 by 90 ° in the rotational direction of the piston 1, and brushing is performed. An infrared type measurement head 10 was provided at a position further shifted in phase by 90 degrees in the rotational direction of the piston 1 from the position where the brush was installed, and the surface shape of the built-up layer 8 was measured by the optical cutting method. By applying the brush with the powder removing brush 9 as described above, the removed powder falls directly below the powder removing brush 9, and thus reattachment to the buildup layer 8 was not observed.

【0029】図2はブラシ掛けを施した場合とそうでな
い場合の肉盛り層8の始終端部同士のオーバーラップ部
での形状を示す図で、ブラシ掛けを施した場合には残留
粉末の付着がないためにビード状の肉盛り層8の幅方向
のばらつきが少なく均一に仕上がっているのに対し、ブ
ラシ掛けを施さなかった場合には残留粉末6aの付着が
見られ、そのために肉盛り層8の幅および高さ寸法とも
に変動が大きく、しばしばクラックの発生が見られた。
FIG. 2 is a diagram showing the shape of the overlapping portion between the start and end portions of the build-up layer 8 with and without brushing. When brushing is applied, residual powder adheres. Since the bead-shaped build-up layer 8 has a small variation in the width direction and is finished uniformly, when the brushing is not applied, the residual powder 6a is observed to be attached, which is why the build-up layer 8 is formed. Both the width and height of No. 8 varied greatly, and cracks were often found.

【0030】また、図3は図2に示した肉盛り層8につ
いて測定ヘッド10がとらえた断面形状の画像を示す図
で、特にブラシ掛けを施さなかった場合には高さ方向で
の像の乱れが顕著にあらわれている。
Further, FIG. 3 is a view showing an image of a cross-sectional shape captured by the measuring head 10 with respect to the built-up layer 8 shown in FIG. 2. Particularly, when no brushing is applied, an image in the height direction is shown. Disturbances are noticeable.

【0031】なお、上記のようにして形成された肉盛り
層8には、図7に示した従来と同様の手順で機械加工が
施されて、リング溝2の周囲に耐摩耗性材質層3が形成
されることになる。
The build-up layer 8 formed as described above is machined in the same procedure as in the prior art shown in FIG. 7, and the wear-resistant material layer 3 is formed around the ring groove 2. Will be formed.

【0032】[0032]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、ピスト
ンの回転方向においてレーザビーム照射による肉盛り加
工位置よりも前方側に、肉盛り層の表面に付着した残留
粉末を除去する除去手段を設けたことにより、特に肉盛
り加工開始位置でその肉盛り層の始端部表面に付着した
余剰の粉末はピストンが回転している過程で粉末除去手
段によって除去されて、それらの粉末が肉盛り加工終了
位置まで持ち込まれることがなくなる。そのため、肉盛
り加工終了位置にて肉盛り層の始終端部同士がオーバー
ラップする部分での肉盛り加工状態が安定化して、例え
ば従来のようなクラックの発生を防止して肉盛り加工品
質の向上に大きく貢献できる。
According to the first aspect of the present invention, the removing means for removing the residual powder adhering to the surface of the build-up layer in front of the build-up processing position by laser beam irradiation in the rotation direction of the piston. With the provision of the above, especially, the surplus powder adhering to the starting end surface of the surfacing layer at the surfacing start position is removed by the powder removing means while the piston is rotating, and the surplus powder is deposited. It will not be brought to the processing end position. Therefore, the build-up processing state is stabilized at the portion where the start and end portions of the build-up layer overlap at the build-up processing end position, and for example, cracks are prevented from occurring as in the conventional case and the build-up processing quality is improved. It can greatly contribute to improvement.

【0033】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の粉末除去手段として、ピストンの回転に伴って肉盛り
層と摺接する粉末除去ブラシを用いたことにより、請求
項1に記載の発明と同様の効果に加え、粉末除去の信頼
性が高く、構造も簡易でコスト的に有利になるほか、特
にそのブラシを肉盛り層の長手方向に振動させるように
すれば粉末除去効率が一段と向上する。
According to a second aspect of the present invention, as the powder removing means according to the first aspect, a powder removing brush which is in sliding contact with the buildup layer as the piston rotates is used. In addition to the same effects as the invention, the reliability of powder removal is high, the structure is simple and the cost is advantageous, and especially if the brush is vibrated in the longitudinal direction of the buildup layer, the powder removal efficiency is further improved. improves.

【0034】請求項3に記載の発明によれば、ピストン
の回転方向において粉末除去ブラシの設置位置よりも前
方側に、肉盛り層の表面形状を測定する測定ヘッドを設
けたことにより、肉盛り加工と並行してその肉盛り層の
表面形状を測定して、例えば欠肉の有無等について実質
的にリアルタイムで肉盛り層の品質の適否判定を行うこ
とができ、肉盛り層の品質が一段と向上する。
According to the third aspect of the present invention, by providing the measuring head for measuring the surface shape of the buildup layer in front of the installation position of the powder removing brush in the rotation direction of the piston, the buildup is achieved. In parallel with the processing, the surface shape of the build-up layer can be measured, and the quality of the build-up layer can be judged in real time, for example, regarding the presence or absence of a deficiency, and the quality of the build-up layer can be further improved. improves.

【0035】請求項4に記載の発明によれば、ピストン
を水平姿勢にしてそのピストンの軸心を回転中心として
ピストンを回転させ、その水平なピストンの上面側にお
いて該ピストンの軸心を通る鉛直軸線とピストン外周面
との交差位置近傍にレーザビーム照射による肉盛り加工
位置を設定するとともに、前記肉盛り加工位置からピス
トンの回転方向に90度位相がずれた位置に前記粉末除
去ブラシを設置し、かつこの粉末除去ブラシ設置位置か
らピストンの回転方向にさらに90度位相がずれた位置
に前記測定ヘッドを設置したことから、粉末除去ブラシ
で除去された粉末がその真下に落下することによって肉
盛り層に再付着することがなく、特に肉盛り層の始終端
部同士のオーバーラップ部での品質が向上するととも
に、測定ヘッドによる測定位置がレーザビーム照射位置
から最も遠い位置となるために、例えば測定ヘッドとし
て光学式のものを採用している場合にもレーザビーム照
射位置の光をはじめとする他の光の影響を受けにくく、
測定精度ひいてはその測定結果の信頼性が向上する。
According to the fourth aspect of the present invention, the piston is placed in a horizontal posture, the piston is rotated about the axis of the piston, and the vertical axis passing through the axis of the piston on the upper surface side of the horizontal piston. A build-up processing position by laser beam irradiation is set near the intersection of the axis and the outer peripheral surface of the piston, and the powder removal brush is installed at a position 90 degrees out of phase from the build-up processing position in the rotation direction of the piston. Further, since the measuring head is installed at a position which is further out of phase by 90 degrees in the rotation direction of the piston from the installation position of the powder removing brush, the powder removed by the powder removing brush falls directly under the measuring head, and the padding is completed. There is no re-adhesion to the layer, the quality is improved especially at the overlap part between the start and end parts of the buildup layer, and Since the measurement position is the farthest position from the laser beam irradiation position, even when using an optical type measuring head, for example, it is less likely to be affected by other light including the light at the laser beam irradiation position. ,
The measurement accuracy and thus the reliability of the measurement result are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す図で、(A)はその構
成説明図、(B)は同図(A)の右側面図。
1A and 1B are views showing an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is an explanatory view of the configuration, and FIG. 1B is a right side view of FIG. 1A.

【図2】残留粉末の有無による肉盛り層の形状変化を示
す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing changes in the shape of the buildup layer depending on the presence or absence of residual powder.

【図3】図2に示す肉盛り層の断面変化を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a change in cross section of the overlay layer shown in FIG.

【図4】耐摩耗性材質層を有するピストンの断面図。FIG. 4 is a sectional view of a piston having a wear resistant material layer.

【図5】従来の肉盛り加工装置の一例を示す構成説明
図。
FIG. 5 is a structural explanatory view showing an example of a conventional overlay processing apparatus.

【図6】図5の右側面図。6 is a right side view of FIG.

【図7】ピストンにリング溝が形成されるまでの工程説
明図。
FIG. 7 is an explanatory view of a process until a ring groove is formed in a piston.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ピストン 1a…外周面 2…リング溝 3…耐摩耗性材質層 4…周溝 5…粉末供給ノズル 6…粉末 7…レーザビーム 8…肉盛り層 9…粉末除去ブラシ 10…測定ヘッド P1…肉盛り加工位置DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston 1a ... Outer peripheral surface 2 ... Ring groove 3 ... Abrasion resistant material layer 4 ... Circumferential groove 5 ... Powder supply nozzle 6 ... Powder 7 ... Laser beam 8 ... Build-up layer 9 ... Powder removal brush 10 ... Measuring head P 1 … Pouring position

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 3/10 F02F 3/10 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area F02F 3/10 F02F 3/10 B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周面のうち後工程でピストンリング装
着用のリング溝が形成される部分にその円周方向に沿っ
て予め周溝を形成したピストンを位置決め支持させ、前
記周溝に肉盛り材料の粉末を供給しながらレーザビーム
を照射するとともにこのレーザビームに対してピストン
を回転させることにより、前記粉末を溶融させて周溝に
沿って肉盛り層を形成するようにした装置であって、 前記ピストンの回転方向においてレーザビーム照射によ
る肉盛り加工位置よりも前方側に、肉盛り層の表面に付
着した残留粉末を除去する粉末除去手段を設けたことを
特徴とする内燃機関用ピストンの肉盛り加工装置。
1. A piston having a peripheral groove formed in advance in a circumferential direction of a portion of the outer peripheral surface where a ring groove for mounting a piston ring is formed in a later step is positioned and supported, and the peripheral groove is built up. An apparatus configured to irradiate a laser beam while supplying a powder of material and rotate a piston with respect to the laser beam to melt the powder to form a buildup layer along a circumferential groove. In the piston for an internal combustion engine, a powder removing means for removing residual powder adhering to the surface of the buildup layer is provided in front of the buildup processing position by laser beam irradiation in the rotation direction of the piston. Overlay processing device.
【請求項2】 前記粉末除去手段が、ピストンの回転に
伴って肉盛り層と摺接する粉末除去ブラシであることを
特徴とする請求項1記載の内燃機関用ピストンの肉盛り
加工装置。
2. The build-up processing device for a piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the powder removing means is a powder removing brush that comes into sliding contact with the build-up layer as the piston rotates.
【請求項3】 前記ピストンの回転方向において粉末除
去ブラシの設置位置よりも前方側に、肉盛り層の形状を
測定する測定ヘッドを設けたことを特徴とする請求項2
記載の内燃機関用ピストンの肉盛り加工装置。
3. A measuring head for measuring the shape of the build-up layer is provided in front of the installation position of the powder removing brush in the rotation direction of the piston.
A built-up processing device for a piston for an internal combustion engine as described.
【請求項4】 前記ピストンを水平姿勢にしてその軸心
を回転中心としてピストンを回転させ、水平なピストン
の上面側において該ピストンの軸心を通る鉛直軸線とピ
ストン外周面との交差位置近傍にレーザビーム照射によ
る肉盛り加工位置を設定するとともに、前記肉盛り加工
位置からピストンの回転方向に90度位相がずれた位置
に前記粉末除去ブラシを設置し、かつこの粉末除去ブラ
シ設置位置からピストンの回転方向にさらに90度位相
がずれた位置に前記測定ヘッドを設置したことを特徴と
する請求項3記載の内燃機関用ピストンの肉盛り加工装
置。
4. The piston is rotated horizontally with the axis of the piston in a horizontal position, and the piston is rotated near the intersection of the vertical axis passing through the axis of the piston and the outer peripheral surface of the piston on the upper surface of the horizontal piston. The build-up processing position by laser beam irradiation is set, and the powder removing brush is installed at a position 90 degrees out of phase from the build-up processing position in the rotation direction of the piston, and the powder removing brush is installed from the position where the powder removing brush is installed. The build-up processing device for a piston for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the measuring head is installed at a position which is further out of phase by 90 degrees in the rotational direction.
JP7072184A 1995-03-30 1995-03-30 Cladding by welding equipment of piston for internal combustion engine Pending JPH08267266A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1104846A1 (en) * 1999-12-02 2001-06-06 Peugeot Citroen Automobiles Process for reinforcing a combustion engine piston and a reinforced piston according to such process
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