激光熔敷加工裝置以及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光熔敷加工裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如，通過對(duì)內(nèi)燃機(jī)用氣缸蓋的氣門座部（加工部）一邊從粉末供給裝置供給金 屬粉末一邊從激光振蕩器照射激光，對(duì)所供給的金屬粉末進(jìn)行堆焊加工，從而形成環(huán)狀的 氣門座。該加工方法一般被稱為激光熔敷加工。在激光熔敷加工中，為了獲得良好的堆焊 狀態(tài)，適當(dāng)?shù)卮_定激光照射開始時(shí)與金屬粉末向加工部供給的時(shí)刻這一情況十分重要，若 在熔敷開始點(diǎn)激光照射與金屬粉末供給的時(shí)刻不當(dāng)，則存在未熔敷、或與母材合金化而無 法以所希望的品質(zhì)進(jìn)行堆焊，成為不合格品的顧慮。
[0003] 專利文獻(xiàn)1中記載了用于解決該問題的方法的一個(gè)例子，該專利文獻(xiàn)1所記載的 金屬粉末供給開始時(shí)刻決定裝置具備：到達(dá)時(shí)刻測(cè)定機(jī)構(gòu)，所述到達(dá)時(shí)刻測(cè)定機(jī)構(gòu)在未照 射實(shí)施堆焊焊接時(shí)所照射的激光的狀態(tài)下測(cè)定從粉末供給機(jī)構(gòu)供給的金屬粉末到達(dá)堆焊 部位（加工部）的到達(dá)時(shí)刻；以及供給時(shí)刻決定機(jī)構(gòu)，所述供給時(shí)刻決定機(jī)構(gòu)基于所測(cè)定到 的到達(dá)時(shí)刻，決定相對(duì)于焊接時(shí)的激光的照射的、金屬粉末的供給開始的時(shí)刻。具體而言， 在加工部設(shè)置用于檢測(cè)粉末的到達(dá)時(shí)刻的由投光部與受光部構(gòu)成的光學(xué)傳感器，基于來自 該光學(xué)傳感器的信號(hào)，決定相對(duì)于焊接時(shí)的激光的照射的、金屬粉末的供給開始的時(shí)刻。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特許第4026421號(hào)公報(bào)
[0005] 如專利文獻(xiàn)1所記載那樣，對(duì)于在未照射激光的狀態(tài)下測(cè)定從粉末供給機(jī)構(gòu)供給 的金屬粉末到達(dá)堆焊部位（加工部）的到達(dá)時(shí)刻，并基于所測(cè)定到的到達(dá)時(shí)刻決定金屬粉 末的供給開始的時(shí)刻的方法，不會(huì)出現(xiàn)制造出品質(zhì)差的產(chǎn)品而造成浪費(fèi)的情況，具有能夠 減少生產(chǎn)時(shí)間以及降低成本的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于將用于檢測(cè)到達(dá)時(shí)刻的由投光部與受光部 構(gòu)成的光學(xué)傳感器設(shè)置于加工部，并且加工部即金屬粉末熔融的部位的附近產(chǎn)生1000°c以 上的高溫，因此難以適當(dāng)?shù)乇３炙O(shè)置的光學(xué)傳感器。雖然通過遠(yuǎn)離產(chǎn)生熱的加工點(diǎn)能夠 避免因熱而導(dǎo)致的損傷，但這樣會(huì)產(chǎn)生計(jì)測(cè)誤差。另外，還存在因激光的反射、散射光而導(dǎo) 致光學(xué)傳感器受到破壞的顧慮。因此，這種方法難以作為實(shí)機(jī)使用。并且，基本上是決定相 對(duì)于焊接時(shí)的激光的照射的、金屬粉末的供給開始的時(shí)刻，為了控制金屬粉末的供給開始 的時(shí)刻而需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，本發(fā)明的課題在于提供一種結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、能 夠適當(dāng)?shù)卮_定激光照射與金屬粉末向加工部的供給的時(shí)刻、并且作為實(shí)機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地 運(yùn)轉(zhuǎn)的激光熔敷加工裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
[0007] 基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置的第1方式基本上至少具備：粉末供給裝置，上 述粉末供給裝置將金屬粉末向加工部供給；激光照射裝置，上述激光照射裝置向上述加工 部照射激光而使上述金屬粉末熔融從而進(jìn)行堆焊；以及控制機(jī)構(gòu)，上述激光熔敷加工裝置 的特征在于，上述粉末供給裝置具備：利用氣體壓力將金屬粉末向上述加工部供給的機(jī)構(gòu)、 和測(cè)定上述氣體壓力的氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)具備存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，上述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)將 借助上述氣體壓力而被供給的金屬粉末到達(dá)上述加工部時(shí)的上述氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)的測(cè) 定值作為初始值存儲(chǔ)，上述控制機(jī)構(gòu)當(dāng)在存儲(chǔ)了上述初始值之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中上述氣體壓 力測(cè)定機(jī)構(gòu)測(cè)定到與上述初始值相同的壓力時(shí)判斷為金屬粉末到達(dá)上述加工部。
[0008] 在基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置中，最初，將借助氣體壓力而被供給的金屬粉 末到達(dá)加工部時(shí)的氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)的測(cè)定值作為初始值存儲(chǔ)。金屬粉末是否到達(dá)加工部 的判斷可以借助適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬟M(jìn)行，也可以目視觀察進(jìn)行。然后，在存儲(chǔ)了上述初始值之后 的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)測(cè)定到與上述初始值相同的壓力時(shí)，控制機(jī)構(gòu)判斷為 金屬粉末到達(dá)加工部。因而，在存儲(chǔ)了上述初始值之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，能夠僅根據(jù)氣體壓力 來判斷金屬粉末是否到達(dá)加工部，無需檢測(cè)金屬粉末是否到達(dá)加工部的傳感器或者基于目 視觀察進(jìn)行的監(jiān)視。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)激光熔敷加工裝置的整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。
[0009] 基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置的第2方式至少具備：粉末供給裝置，上述粉末 供給裝置將金屬粉末向加工部供給；激光照射裝置，上述激光照射裝置向上述加工部照射 激光而使上述金屬粉末熔融從而進(jìn)行堆焊；以及控制機(jī)構(gòu)，上述激光熔敷加工裝置的特征 在于，上述粉末供給裝置具備：利用氣體壓力將金屬粉末向上述加工部供給的機(jī)構(gòu)、和測(cè)定 上述氣體壓力的氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)具備：存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，上述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)將借助上 述氣體壓力而被供給的金屬粉末到達(dá)上述加工部時(shí)的上述氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)的測(cè)定值作 為初始值存儲(chǔ)；以及照射時(shí)刻決定機(jī)構(gòu)，當(dāng)在存儲(chǔ)了上述初始值之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中上述氣 體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)測(cè)定到與上述初始值相同的壓力時(shí)，上述照射時(shí)刻決定機(jī)構(gòu)以此時(shí)為基準(zhǔn) 時(shí)對(duì)上述激光照射裝置發(fā)出激光照射的開始信號(hào)。
[0010] 在上述方式的激光熔敷加工裝置中，以預(yù)先測(cè)定的金屬粉末到達(dá)堆焊加工部時(shí)的 氣體的壓力值為基礎(chǔ)來確定激光的照射開始與金屬粉末向加工部的供給的時(shí)刻。因此，基 于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置能夠簡(jiǎn)化用于確定激光的照射開始與金屬粉末到達(dá)加工部 時(shí)的時(shí)刻的系統(tǒng)等，也能夠簡(jiǎn)化激光熔敷加工裝置的整體結(jié)構(gòu)。另外，在該方式的激光熔敷 加工裝置中也同樣，在存儲(chǔ)上述初始值的階段，利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅骰蛘吣恳曈^察進(jìn)行金屬 粉末是否到達(dá)加工部的判斷，但在存儲(chǔ)了上述初始值之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)氣體壓力測(cè)定 機(jī)構(gòu)測(cè)定到與上述初始值相同的壓力時(shí)，控制機(jī)構(gòu)判斷為金屬粉末到達(dá)加工部。然后，以此 時(shí)為基準(zhǔn)時(shí)決定對(duì)上述激光照射裝置發(fā)出激光照射的開始信號(hào)的照射時(shí)刻。即，在存儲(chǔ)了 上述初始值之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，能夠僅借助氣體壓力來判斷金屬粉末是否到達(dá)加工部，也 無需檢測(cè)金屬粉末是否到達(dá)加工部的傳感器或者基于目視觀察進(jìn)行的監(jiān)視。因此，能夠?qū)?現(xiàn)激光熔敷加工裝置的整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。
[0011] 此外，上述照射時(shí)刻決定機(jī)構(gòu)在氣體壓力測(cè)定機(jī)構(gòu)測(cè)定到與上述初始值相同的壓 力時(shí)，可以立即發(fā)出激光照射的開始信號(hào)，也可以隔開微量的時(shí)間差而發(fā)出激光照射的開 始信號(hào)。根據(jù)激光熔敷加工條件選擇。
[0012] 基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置的一個(gè)方式的特征在于，上述激光照射裝置裝卸 自如地具備檢測(cè)金屬粉末到達(dá)上述加工部這一情況的噴嘴出口傳感器，上述氣體壓力測(cè)定 機(jī)構(gòu)測(cè)定接收到來自上述噴嘴出口傳感器的到達(dá)信號(hào)時(shí)的氣體的壓力，上述控制機(jī)構(gòu)將該 值作為初始值存儲(chǔ)。
[0013] 在該方式的激光熔敷加工裝置中，在存儲(chǔ)上述初始值的階段，將噴嘴出口傳感器 從裝置分離。因此，能夠避免噴嘴出口傳感器因熱而損傷。此外，對(duì)于借助氣體壓力而被供 給的金屬粉末是否到達(dá)堆焊加工部，能夠單純地借助打開一關(guān)閉（on - off)信號(hào)等來獲 得，還能夠通過將單純的傳感器設(shè)置于加工部的噴嘴附近來充分實(shí)現(xiàn)所期望的目的?；蛘撸?也可以不使用這種傳感器而通過目視觀察噴嘴出口來決定金屬粉末到達(dá)堆焊加工部的時(shí) 亥IJ，以下，為了與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較而以使用了傳感器的情況進(jìn)行說明。
[0014] 本發(fā)明還公開了一種激光熔敷加工裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其是上述的激光熔敷加工裝 置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，上述激光熔敷加工裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，以不進(jìn)行激光照射的狀態(tài) 進(jìn)行上述控制機(jī)構(gòu)的直至上述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)上述初始值為止的運(yùn)轉(zhuǎn)，在存儲(chǔ)了上述初始值 之后的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使上述激光照射裝置工作而進(jìn)行激光照射。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得一種結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、能夠適當(dāng)?shù)卮_定激光照射開始與金屬粉 末向加工部的供給的時(shí)刻、并且作為實(shí)機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的激光熔敷加工裝置及其運(yùn) 轉(zhuǎn)方法。
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置的整體的示意圖。
[0017] 圖2是示出用于對(duì)基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)工序進(jìn)行說明的時(shí)序 圖的附圖。
[0018] 圖3是示出基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置所能夠發(fā)揮的附加的作用效果的第1 圖。
[0019] 圖4是示出基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置所能夠發(fā)揮的附加的作用效果的第2 圖。
[0020] 圖5是示出基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置所能夠發(fā)揮的附加的作用效果的第3 圖。
[0021] 圖6是示出基于本發(fā)明的激光熔敷加工裝置所能夠發(fā)揮的附加的作用效果的第4 圖。
[0022] 附圖標(biāo)記說明：
[0023] A…激光熔敷加工裝置；S…金屬粉末；R…激光；10…粉末供給裝置；11···密閉容 器；12···料斗；13···馬達(dá)；14···稱重傳感器；15···金屬粉末的排出口；20···氣體