JP6706008B2 - Powder feeder - Google Patents

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Description

本発明は、輸送管内のガスの流れを利用して粉体を輸送する粉体供給装置に関する。 The present invention relates to a powder supply device that transports powder by using a gas flow in a transportation pipe.

レーザクラッド加工は、シリンダヘッドのバルブシート部の耐食性、耐摩耗性、および耐衝撃性を高めることが知られている。レーザクラッド加工は、肉盛加工とも称され、高出力のレーザ光を加工対象に照射することで溶融池を形成し、当該溶融池にシールドガスの流れによって運ばれた金属粉末を供給することにより、加工対象の表面局部に異種金属の被膜(以下「クラッド層」と称する)を形成する。より高い品質のクラッド層を得るには、レーザ出力を金属粉末の供給量に応じて精密に制御する必要がある。そこで、肉盛量のばらつきを抑制してクラッド層の品質を高めるには、同軸クラッドノズルへの金属粉末の供給量を均一化させる必要がある。 Laser clad processing is known to enhance the corrosion resistance, wear resistance, and impact resistance of the valve seat portion of the cylinder head. Laser clad processing is also called build-up processing, by forming a molten pool by irradiating the processing target with high-power laser light, and supplying the metal powder carried by the flow of the shield gas to the molten pool. A coating film of a dissimilar metal (hereinafter referred to as a "cladding layer") is formed on the surface of the processing target. In order to obtain a higher quality cladding layer, it is necessary to precisely control the laser output according to the amount of metal powder supplied. Therefore, in order to suppress the variation in the buildup amount and improve the quality of the cladding layer, it is necessary to make the supply amount of the metal powder to the coaxial cladding nozzle uniform.

特許文献1には、同軸クラッドノズルの吐出口の円周上で金属粉末を同時に吐出する供給配管において、供給量の均一性を確保するため、フィーダから同軸クラッドノズルの各供給路までの配管長さを等しくすることが記載されている。当該供給配管では、上流側の配管の傾きや湾曲の程度に起因して金属粉末が配管の一方の側に偏った場合、下流側の配管の一方に、より多量の金属粉末が分配され、その結果、肉盛量がばらつくという問題がある。 In Patent Document 1, in the supply pipe that simultaneously discharges the metal powder on the circumference of the discharge port of the coaxial clad nozzle, in order to ensure the uniformity of the supply amount, the length of the pipe from the feeder to each supply path of the coaxial clad nozzle It is described that the heights are equal. In the supply pipe, when the metal powder is biased to one side of the pipe due to the degree of inclination or bending of the pipe on the upstream side, one of the pipes on the downstream side is distributed with a larger amount of the metal powder. As a result, there is a problem that the build-up amount varies.

特開2015−217397号公報JP, 2005-217397, A

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、粉体の供給量のばらつきを抑制することが可能な粉体供給装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a powder supply device capable of suppressing variations in the powder supply amount.

上記課題を解決するために、本発明は、ガスの流れを利用して粉体を輸送する粉体供給装置であって、第1輸送管と、前記第1輸送管を二方に分岐させた一方の第2輸送管および他方の第3輸送管と、を有し、前記第2輸送管と前記第3輸送管とは、前記第1輸送管の中心線を対称軸として対称に配置され、前記第1輸送管は、上流側から下流端に至る過程で、断面積が不変で、かつ、下流端における管路断面の、前記第2輸送管の中心線と前記第3輸送管の中心線とを含む平面上の幅が、上流側の管路断面の、前記平面上の幅より狭いことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a powder supply device for transporting powder by using a gas flow, wherein a first transport pipe and the first transport pipe are branched into two directions. One second transport pipe and the other third transport pipe, wherein the second transport pipe and the third transport pipe are symmetrically arranged with the center line of the first transport pipe as a symmetry axis, The first transport pipe has a constant cross-sectional area in the process from the upstream side to the downstream end, and the center line of the second transport pipe and the center line of the third transport pipe in the pipeline cross section at the downstream end. The width on the plane including and is narrower than the width on the upstream side of the cross-section of the upstream conduit.

本発明によれば、粉体の供給量のばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress variations in the supply amount of powder.

本実施形態の粉体供給装置が適用されたレーザクラッド加工装置の斜視図である。It is a perspective view of a laser clad processing apparatus to which the powder supply apparatus of the present embodiment is applied. 本実施形態の粉体供給装置における供給配管の概念図である。It is a conceptual diagram of the supply piping in the powder supply apparatus of this embodiment. 本実施形態の粉体供給装置における管継手の平面図である。It is a top view of a pipe joint in the powder supply device of this embodiment. 本実施形態の粉体供給装置における管継手の側面図である。It is a side view of a pipe joint in the powder supply device of this embodiment. 本実施形態の説明図であり、第1管路の上流端の断面形状を示す円形と、第1管路の下流端の断面形状を示す楕円形とを重ね合わせた図である。It is explanatory drawing of this embodiment, and is the figure which overlapped the circular shape which shows the cross-sectional shape of the upstream end of a 1st pipeline, and the ellipse which shows the cross-sectional shape of the downstream end of a 1st pipeline. 他の実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of other embodiment. 他の実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of other embodiment. 他の実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of other embodiment.

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図1は、本実施形態の粉体供給装置11が適用されたレーザクラッド加工装置1の斜視図である。なお、レーザクラッド加工装置1の加工対象を、シリンダヘッド2のバルブシート部(図示省略)とする。そして、レーザクラッド加工装置1は、高出力のレーザ光をシリンダヘッド2のバルブシート部に照射して溶融池を形成し、当該溶融池にシールドガスの流れによって運ばれた金属粉末を供給する。これにより、バルブシート部には、異種金属(例えば銅を主成分とする材料)からなるクラッド層が形成される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a laser clad processing apparatus 1 to which the powder supply apparatus 11 of this embodiment is applied. The object to be processed by the laser clad processing apparatus 1 is the valve seat portion (not shown) of the cylinder head 2. Then, the laser clad processing apparatus 1 irradiates the valve seat portion of the cylinder head 2 with high-power laser light to form a molten pool, and supplies the metal powder carried by the flow of the shield gas to the molten pool. As a result, a clad layer made of a dissimilar metal (for example, a material containing copper as a main component) is formed in the valve seat portion.

レーザクラッド加工装置1は、シリンダヘッド2を保持するワーク保持部3と、シリンダヘッド2のバルブシート部にレーザビームを照射し、かつ、シールドガスおよび金属粉末を供給するレーザクラッド加工ヘッド4と、レーザクラッド加工ヘッド4へシールドガスおよび金属粉末を供給する粉体供給装置11とを備える。レーザクラッド加工ヘッド4は、レーザビームを発生させるレーザ発生部5と、レーザ発生部5で発生させたレーザビームを集光させる光学系6と、レーザビームの照射軸に対して同心に配置される同軸クラッドノズル7とを有する。 The laser clad processing apparatus 1 includes a work holding section 3 that holds a cylinder head 2, a laser clad processing head 4 that irradiates a laser beam on a valve seat section of the cylinder head 2, and supplies a shield gas and a metal powder. A powder supply device 11 for supplying a shield gas and metal powder to the laser clad processing head 4 is provided. The laser clad processing head 4 is arranged concentrically with respect to a laser beam irradiation axis, an optical system 6 for converging the laser beam generated by the laser generation section 5, and an irradiation axis of the laser beam. And a coaxial clad nozzle 7.

粉体供給装置11は、金属粉末を貯留するホッパ12と、ホッパ12内の金属粉末をシールドガスの流れによって送り出すフィーダ13と、フィーダ13から送り出されたシールドガスおよび金属粉末をレーザクラッド加工ヘッド4の同軸クラッドノズル7へ供給するための供給配管14とを有する。レーザクラッド加工装置1は、レーザクラッド加工ヘッド4および粉体供給装置11と通信可能な制御装置(図示省略)を備える。制御装置は、粉体供給装置11のフィーダ13からレーザクラッド加工ヘッド4の同軸クラッドノズル7への金属粉末の供給量に応じてレーザ発生部5で発生させるレーザ出力を制御する。 The powder supply device 11 includes a hopper 12 for storing metal powder, a feeder 13 for feeding the metal powder in the hopper 12 by a flow of a shield gas, and a laser clad processing head 4 for feeding the shield gas and the metal powder fed from the feeder 13. Supply pipe 14 for supplying the same to the coaxial clad nozzle 7. The laser clad processing apparatus 1 includes a controller (not shown) that can communicate with the laser clad processing head 4 and the powder supply apparatus 11. The control device controls the laser output generated by the laser generator 5 in accordance with the amount of metal powder supplied from the feeder 13 of the powder supply device 11 to the coaxial clad nozzle 7 of the laser clad processing head 4.

図2に示されるように、同軸クラッドノズル7は、レーザビームを通過させる略円管状のインナ部材7Aと、インナ部材7Aの外周に設けられるアウタ部材7Bとを有する。インナ部材7Aおよびアウタ部材7Bは、同軸上に配置されるとともにノズル先端に向かって縮径される。インナ部材7Aとアウタ部材7Bとの間には、シールドガスおよび金属粉末を通過させる通路8が形成される。通路8は、インナ部材7Aとアウタ部材7Bとの間に架設された隔壁9A,9B,9C,9Dにより、周方向に4つの通路8A,8B,8C,8Dに分画される。アウタ部材7Bには、粉体供給装置11から供給されたシールドガスおよび金属粉末を各通路8A,8B,8C,8Dに導入させるポート10A,10B,10C,10Dが設けられる。 As shown in FIG. 2, the coaxial clad nozzle 7 has a substantially circular tubular inner member 7A that allows a laser beam to pass therethrough, and an outer member 7B provided on the outer periphery of the inner member 7A. The inner member 7A and the outer member 7B are arranged coaxially and are reduced in diameter toward the tip of the nozzle. A passage 8 for passing the shield gas and the metal powder is formed between the inner member 7A and the outer member 7B. The passage 8 is divided into four passages 8A, 8B, 8C, 8D in the circumferential direction by partition walls 9A, 9B, 9C, 9D provided between the inner member 7A and the outer member 7B. The outer member 7B is provided with ports 10A, 10B, 10C and 10D for introducing the shield gas and the metal powder supplied from the powder supply device 11 into the passages 8A, 8B, 8C and 8D.

供給配管14は、上流端がフィーダ13に接続されるチューブ41を有する。チューブ41の下流端は、T形の管継手17の第1輸送管18に接続される。管継手17は、第1輸送管18が第2輸送管19と第3輸送管20との二方に分岐される。管継手17の第2輸送管19には、チューブ42の上流端が接続される。チューブ42の下流端は、後述するY形の管継手21の第1輸送管22に接続される。管継手21は、第1輸送管22が第2輸送管23と第3輸送管24との二方に分岐される。管継手21の第2輸送管23には、チューブ43の上流端が接続される。チューブ43の下流端は、同軸クラッドノズル7のポート10Aに接続される。また、管継手21の第3輸送管24には、チューブ44の上流端が接続される。チューブ44の下流端は、同軸クラッドノズル7のポート10Bに接続される。 The supply pipe 14 has a tube 41 whose upstream end is connected to the feeder 13. The downstream end of the tube 41 is connected to the first transport pipe 18 of the T-shaped pipe joint 17. In the pipe joint 17, the first transport pipe 18 is branched into the second transport pipe 19 and the third transport pipe 20. The upstream end of the tube 42 is connected to the second transport pipe 19 of the pipe joint 17. The downstream end of the tube 42 is connected to the first transport pipe 22 of the Y-shaped pipe joint 21 described later. In the pipe joint 21, the first transport pipe 22 is branched into a second transport pipe 23 and a third transport pipe 24. The upstream end of the tube 43 is connected to the second transport pipe 23 of the pipe joint 21. The downstream end of the tube 43 is connected to the port 10A of the coaxial clad nozzle 7. The upstream end of the tube 44 is connected to the third transportation pipe 24 of the pipe joint 21. The downstream end of the tube 44 is connected to the port 10B of the coaxial clad nozzle 7.

一方、管継手17の第3輸送管20には、チューブ45の上流端が接続される。チューブ45の下流端は、後述するY形の管継手31の第1輸送管32に接続される。管継手31は、第1輸送管32が第2輸送管33と第3輸送管34との二方に分岐される。管継手31の第2輸送管33には、チューブ46の上流端が接続される。チューブ46の下流端は、同軸クラッドノズル7のポート10Cに接続される。管継手31の第3輸送管34には、チューブ47の上流端が接続される。チューブ47の下流端は、同軸クラッドノズル7のポート10Dに接続される。 On the other hand, the upstream end of the tube 45 is connected to the third transport pipe 20 of the pipe joint 17. The downstream end of the tube 45 is connected to a first transport pipe 32 of a Y-shaped pipe joint 31 described later. In the pipe joint 31, the first transport pipe 32 is branched into the second transport pipe 33 and the third transport pipe 34. The upstream end of the tube 46 is connected to the second transport pipe 33 of the pipe joint 31. The downstream end of the tube 46 is connected to the port 10C of the coaxial clad nozzle 7. The upstream end of the tube 47 is connected to the third transport pipe 34 of the pipe joint 31. The downstream end of the tube 47 is connected to the port 10D of the coaxial clad nozzle 7.

なお、供給配管14のチューブ(41−47)には、同型の既製品が使用される。また、2本のチューブ(42,45)は、長さが同一に設定される。また、4本のチューブ(43−44,46−47)は、長さが同一に設定される。 For the tubes (41-47) of the supply pipe 14, ready-made products of the same type are used. Further, the two tubes (42, 45) are set to have the same length. Further, the four tubes (43-44, 46-47) are set to have the same length.

主に図3、図4を参照して管継手21,31を説明する。
なお、管継手21と管継手31とは同一構造である。よって、管継手31についてのみ説明し、管継手21の構造については、図3、図4に符号を括弧内に付与する。また、図3における上方向(上側)および下方向(下側)を、上方向(上側)および下方向(下側)と称する。また、図3における左方向(左側)および右方向(右側)を、左方向(左側)および右方向(右側)と称する。
The pipe joints 21 and 31 will be described mainly with reference to FIGS. 3 and 4.
The pipe joint 21 and the pipe joint 31 have the same structure. Therefore, only the pipe joint 31 will be described, and regarding the structure of the pipe joint 21, reference numerals are given in parentheses in FIGS. 3 and 4. Further, the upward direction (upper side) and the downward direction (lower side) in FIG. 3 are referred to as the upward direction (upper side) and the downward direction (lower side). The left direction (left side) and the right direction (right side) in FIG. 3 are referred to as the left direction (left side) and the right direction (right side).

管継手31は、例えば、3Dプリンタにより造形され、第1輸送管32、分岐部35、第2輸送管33、および第3輸送管34が一体に形成される。分岐部35は、左右方向に長い直方体に形成される。分岐部35には、左右方向に延びて断面が長方形の通路36が形成される。第1輸送管32は、上下方向に延びて、下流端が分岐部35の上面35Aの左右方向中央に接続される。なお、第1輸送管32の中心線CLは、分岐部35の上面35Aの中心(図示省略)および通路36の左右方向へ延びる中心線(図示省略)に直交する。 The pipe joint 31 is formed by, for example, a 3D printer, and the first transport pipe 32, the branch portion 35, the second transport pipe 33, and the third transport pipe 34 are integrally formed. The branch portion 35 is formed in a rectangular parallelepiped that is long in the left-right direction. In the branch portion 35, a passage 36 that extends in the left-right direction and has a rectangular cross section is formed. The first transport pipe 32 extends in the vertical direction, and the downstream end thereof is connected to the center of the upper surface 35A of the branch portion 35 in the horizontal direction. The center line CL of the first transport pipe 32 is orthogonal to the center (not shown) of the upper surface 35A of the branch portion 35 and the center line (not shown) of the passage 36 extending in the left-right direction.

第2輸送管33と第3輸送管34とは、第1輸送管32の中心線CLを対称軸として左右対称に配置される。第2輸送管33および第3輸送管34の上流端は、分岐部35の下面35Aに接続される。第2輸送管33および第3輸送管34は、上下方向へ延びる第1輸送管32の中心線CLに対して平行に配置される。管継手31は、第2輸送管33の中心線(図示省略)に沿って延びる第2管路37と、第3輸送管34の中心線(図示省略)に沿って延びる第3管路38とを有する。 The second transport pipe 33 and the third transport pipe 34 are arranged symmetrically with the center line CL of the first transport pipe 32 as the axis of symmetry. The upstream ends of the second transport pipe 33 and the third transport pipe 34 are connected to the lower surface 35A of the branch portion 35. The second transport pipe 33 and the third transport pipe 34 are arranged parallel to the center line CL of the first transport pipe 32 extending in the vertical direction. The pipe joint 31 includes a second pipe line 37 extending along the center line (not shown) of the second transport pipe 33 and a third pipe line 38 extending along the center line (not shown) of the third transport pipe 34. Have.

第2管路37は、断面が一定の面積を有する円形に形成され、上流端が分岐部35の通路36の左端部分に接続される。第2管路37の下流端には、チューブ16が圧入により接続されるチューブ接続部37Aが形成される。第3管路38は、断面が第2管路37と同一の面積を有する円形に形成され、上流端が分岐部35の通路36の右端部分に接続される。第3管路38の下流端には、チューブ23が圧入により接続されるチューブ接続部38Aが形成される。 The second pipeline 37 is formed in a circular shape having a constant cross section, and its upstream end is connected to the left end portion of the passage 36 of the branch portion 35. A tube connecting portion 37A to which the tube 16 is connected by press fitting is formed at the downstream end of the second conduit 37. The third conduit 38 is formed in a circular shape having a cross section having the same area as the second conduit 37, and its upstream end is connected to the right end portion of the passage 36 of the branch portion 35. At the downstream end of the third conduit 38, a tube connecting portion 38A to which the tube 23 is connected by press fitting is formed.

管継手31は、第1輸送管32の中心線CLに沿って延びる第1管路39を有する。第1管路39の上流端には、チューブ45が圧入により接続されるチューブ接続部39Aが形成される。第1管路39は、上流端の断面、換言すると、チューブ接続部39Aの下端位置(図3における「A−A」の位置、以下「A位置」と称する)における管路断面が、第2管路37および第3管路38の管路断面と同一径の円形(図5参照)に形成される。また、第1管路39は、下流端の断面、換言すると、第1輸送管32の下端位置(図3における「B−B」の位置、以下「B位置」と称する)における管路断面、すなわち、分岐部35の上面35Aにおける管路断面が、楕円形(図5参照)に形成される。ここで、第1管路39の断面とは、第1輸送管32の軸直角平面による管路断面、すなわち、中心線CLに直交する平面による第1輸送管32の管路断面を指す。 The pipe joint 31 has a first pipeline 39 extending along the center line CL of the first transport pipe 32. A tube connecting portion 39A to which the tube 45 is connected by press fitting is formed at the upstream end of the first conduit 39. The first conduit 39 has a cross section at the upstream end, in other words, a conduit cross section at the lower end position of the tube connecting portion 39A (the position of “A-A” in FIG. 3, hereinafter referred to as “A position”) is the second conduit. It is formed in a circular shape (see FIG. 5) having the same diameter as the cross-sections of the pipeline 37 and the third pipeline 38. Further, the first conduit 39 is a downstream end cross section, in other words, a conduit cross section at the lower end position of the first transport pipe 32 (the position of “BB” in FIG. 3, hereinafter referred to as “B position”), That is, the cross section of the conduit on the upper surface 35A of the branch portion 35 is formed into an elliptical shape (see FIG. 5). Here, the cross section of the first pipeline 39 refers to a pipeline cross section along a plane perpendicular to the axis of the first transport tube 32, that is, a cross section of the first transport tube 32 along a plane orthogonal to the center line CL.

図5から解るように、第1管路39は、B位置(第1輸送管32の下流端)における断面の左右方向の幅(第2輸送管33の中心線と第3輸送管34の中心線とを含む平面上の幅であって、図5におけるHB)が、A位置(上流側)における断面の左右方向の幅(当該平面上の幅であって、図5におけるHA)より狭くなっている。ここで、左右方向は、第2輸送管37の中心線と第3輸送管38の中心線とに直交する直線方向、換言すると、分岐部35の通路36の中心線に沿う方向と同義である。第1管路39は、A位置からB位置に至る過程で、断面積が不変で、かつ、左右方向の幅がHAからHBへ一定の比率で漸減される。換言すると、第1管路39は、上流側の所定位置から下流端へ向かって、断面積が不変で、かつ、側面視(図6参照)における左右方向の幅、すなわち、各輸送管32,33,34の中心線を含む平面に直交する直線方向の幅が、一定の比率で漸増される。 As can be seen from FIG. 5, the first conduit 39 has a width in the left-right direction of the cross section at the position B (downstream end of the first transport pipe 32) (the center line of the second transport pipe 33 and the center of the third transport pipe 34). The width on the plane including the line and HB in FIG. 5 is smaller than the width in the left-right direction of the cross section at the position A (upstream side) (the width on the plane and HA in FIG. 5). ing. Here, the left-right direction is synonymous with the straight line direction orthogonal to the center line of the second transport pipe 37 and the center line of the third transport pipe 38, in other words, the direction along the center line of the passage 36 of the branch portion 35. .. In the process from the A position to the B position, the first conduit 39 has a constant cross-sectional area and the width in the left-right direction is gradually reduced from HA to HB at a constant rate. In other words, the first conduit 39 has a constant cross-sectional area from a predetermined position on the upstream side toward the downstream end, and has a lateral width in side view (see FIG. 6 ), that is, each transport pipe 32, The width in the linear direction orthogonal to the plane including the center lines of 33 and 34 is gradually increased at a constant rate.

なお、A位置からB位置までの距離は、輸送対象となる金属粉末の性状や使用環境等に応じて適宜に設定される。また、第1輸送管32の外径と内径との差(壁厚)は、A位置からB位置まで一定であるが、これに限定されるものではない。また、本実施形態において、第2輸送管33の中心線と第3輸送管34の中心線とを含む平面は、第1輸送管32の中心線CLも含む。 The distance from the A position to the B position is appropriately set according to the properties of the metal powder to be transported, the usage environment, and the like. The difference (wall thickness) between the outer diameter and the inner diameter of the first transport pipe 32 is constant from the A position to the B position, but is not limited to this. In the present embodiment, the plane including the center line of the second transport pipe 33 and the center line of the third transport pipe 34 also includes the center line CL of the first transport pipe 32.

ところで、第1管路39の断面がA位置からB位置まで同一径の円形である管継手(以下「従来の管継手」と称し、相当の要素に管継手31と同一の名称および符号を付与する)を使用した場合、第2輸送管33および第3輸送管34を流れる金属粉末の重量の左右差が75%であったことが、発明者らによる試験により確認されている。ここで、当該左右差は、以下の(数式1)により算出される。 By the way, a pipe joint in which the cross section of the first pipe line 39 has a circular shape with the same diameter from the A position to the B position (hereinafter referred to as "conventional pipe joint", and the same names and reference numerals as those of the pipe joint 31 are given to corresponding elements. It has been confirmed by the inventors' tests that the difference in weight between the metal powders flowing through the second transport pipe 33 and the third transport pipe 34 was 75%. Here, the left-right difference is calculated by the following (Formula 1).

(数式1)
左右差(%)=│左重量(g)−右重量(g)│/全体重量(g)×100(%)
(Formula 1)
Left-right difference (%) = | left weight (g)-right weight (g) | / overall weight (g) x 100 (%)

上記(数式1)において、全体重量は、フィーダ13(図2参照)から第1輸送管32へ送り出された金属粉末の重量である。また、左重量および右重量は、全体重量のうち、左側の第2輸送管33および右側の第3輸送管34に分配された金属粉末のそれぞれの重量である。なお、試験は、第1輸送管32の中心線CLを鉛直線に対して40°傾けた状態で実施した。また、従来の管継手における第1輸送管32の管路内径は、A位置からB位置まで一律に4mmである。 In the above (Formula 1), the total weight is the weight of the metal powder sent from the feeder 13 (see FIG. 2) to the first transport pipe 32. Further, the left weight and the right weight are respective weights of the metal powder distributed to the left second transport pipe 33 and the right third transport pipe 34 in the total weight. The test was performed with the center line CL of the first transport pipe 32 tilted by 40° with respect to the vertical line. The inner diameter of the first transport pipe 32 in the conventional pipe joint is uniformly 4 mm from the A position to the B position.

そして、従来の管継手を粉体供給装置11に適用してレーザクラッド加工装置1(図1参照)によりシリンダヘッド2のバルブシート部をレーザクラッド加工した場合、当該管継手で分配される金属粉末の重量の左右差が大きい(75%)ため、バルブシート部に供給される金属粉末が溶融池の一方に偏る傾向にあり、肉盛量がばらついてクラッド層の品質が低下するという問題があった。 When the conventional pipe joint is applied to the powder supply device 11 and the valve seat portion of the cylinder head 2 is laser clad by the laser clad processing device 1 (see FIG. 1), the metal powder distributed in the pipe joint is distributed. There is a problem that the metal powder supplied to the valve seat tends to be biased to one side of the molten pool due to the large left-right difference in the weight of the clad layer (75%), and the cladding amount varies and the quality of the clad layer deteriorates. It was

本実施形態では、管継手31の第1輸送管32の管路断面(第1管路39の断面)は、上流側のA位置から下流端のB位置に至る過程で、断面積が不変で、かつ、左右方向の幅をHAからHBへ一定の比率で漸減させたので、第1輸送管32を流れる金属粉末に第1管路39の左右方向の外側から中心に向かう指向性を持たせることが可能であり、金属粉末を第1輸送管32から分岐部35の中心へ吐出させることができる。これにより、分岐部35の通路36内の金属粉末が左右方向に、より均等に分配されるので、当該管継手31で分配される金属粉末の重量の左右差をより小さくすることが可能である。 In the present embodiment, the cross-sectional area of the pipe section of the first transport pipe 32 of the pipe joint 31 (cross section of the first pipe 39) does not change in the process from the position A on the upstream side to the position B on the downstream end. Moreover, since the width in the left-right direction is gradually reduced from HA to HB at a constant ratio, the metal powder flowing through the first transport pipe 32 has directivity from the outer side in the left-right direction of the first pipeline 39 to the center. It is possible to discharge the metal powder from the first transport pipe 32 to the center of the branch portion 35. As a result, the metal powder in the passage 36 of the branch portion 35 is more evenly distributed in the left-right direction, so that the left-right difference in weight of the metal powder distributed in the pipe joint 31 can be further reduced. ..

ここで、第1輸送管32のA位置における管路断面を直径が4mmの円形とし、B位置における管路断面を短軸が2mmで長軸が8mmの楕円とし、かつ、A位置からB位置に至る過程の第1輸送管32の管路面積を一律に12.56mm2の管継手31を用いて、第1輸送管32の中心線CLを鉛直線に対して40°傾けた場合、当該管継手31の第2輸送管33および第3輸送管34を流れる金属粉末の重量の左右差が60%であったことが、発明者らによる試験により確認されている。このように、本実施形態では、管継手31の第1輸送管32が傾いていても、金属粉末を第1輸送管32から第2輸送管33および第3輸送管34へより均等に分配することができる。 Here, the pipeline cross section at the A position of the first transport pipe 32 is a circle with a diameter of 4 mm, the pipeline cross section at the B position is an ellipse with a short axis of 2 mm and a long axis of 8 mm, and from the A position to the B position. When the center line CL of the first transport pipe 32 is tilted by 40° with respect to the vertical line by using the pipe joint 31 of 12.56 mm 2 uniformly in the area of the first transport pipe 32 in the process of reaching It has been confirmed by the inventors' tests that the difference in the weight of the metal powder flowing through the second transport pipe 33 and the third transport pipe 34 of the pipe joint 31 was 60%. Thus, in the present embodiment, even if the first transport pipe 32 of the pipe joint 31 is inclined, the metal powder is more evenly distributed from the first transport pipe 32 to the second transport pipe 33 and the third transport pipe 34. be able to.

そして、本実施形態の管継手31を粉体供給装置11に適用してレーザクラッド加工装置1(図1参照)によりシリンダヘッド2のバルブシート部をレーザクラッド加工した場合、従来の管継手と比較して管継手21,31で分配される金属粉末の重量の左右差が小さい(60%)ため、バルブシート部の溶融池への金属粉末の供給量を均一化させることが可能であり、肉盛量のばらつきが抑制されることでクラッド層の品質を向上させることができる。 When the pipe joint 31 of the present embodiment is applied to the powder supply device 11 and the valve seat portion of the cylinder head 2 is laser clad by the laser clad processing device 1 (see FIG. 1), comparison with the conventional pipe joint is made. Since the weight difference of the metal powder distributed in the pipe joints 21 and 31 is small (60%), it is possible to make the supply amount of the metal powder to the molten pool of the valve seat part uniform, and The quality of the cladding layer can be improved by suppressing the variation in the amount of coating.

また、本実施形態では、管継手31の第1輸送管の管路面積を中心線CLに沿った全域にわたって一律(同一)にしたので、立上げ(レーザクラッド加工開始)および立下げ(レーザクラッド加工終了)の、第1管路39におけるシールドガスの圧力および流速の変化を抑えることが可能であり、非定常流れの時間を短縮することができる。その結果、レーザクラッド加工における金属粉末の供給量が安定し、肉盛量にばらつきがない高い品質のクラッド層を形成することができる。 Further, in the present embodiment, since the pipeline area of the first transport pipe of the pipe joint 31 is made uniform (same) over the entire region along the center line CL, it is started (laser clad processing starts) and lowered (laser clad processing). It is possible to suppress changes in the pressure and the flow velocity of the shield gas in the first conduit 39 after the processing is completed), and it is possible to shorten the unsteady flow time. As a result, the supply amount of the metal powder in the laser clad processing is stable, and it is possible to form a high-quality clad layer having no variation in the build-up amount.

以下、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態は、ガスの流れを利用して粉体を輸送する粉体供給装置であって、第1輸送管と、第1輸送管を二方に分岐させた一方の第2輸送管および他方の第3輸送管と、を有し、第2輸送管と第3輸送管とは、第1輸送管の中心線を対称軸として対称に配置され、第1輸送管は、下流端における管路断面の、第2輸送管の中心線と第3輸送管の中心線とを含む平面上の幅が、上流側の管路断面の、当該平面上の幅より狭いので、第1輸送管を流れる金属粉末を、第2輸送管と第3輸送管との間の中心に向けて吐出させることができる。
Hereinafter, the operation and effect of this embodiment will be described.
The present embodiment is a powder supply device that transports powder by using a gas flow, and includes a first transport pipe, one second transport pipe obtained by bifurcating the first transport pipe, and the other. And a second transport pipe, and the second transport pipe and the third transport pipe are symmetrically arranged with a center line of the first transport pipe as a symmetry axis, and the first transport pipe has a pipeline at a downstream end. Since the width of the cross section on the plane including the center line of the second transport pipe and the center line of the third transport pipe is narrower than the width of the cross section of the pipeline on the upstream side on the plane, the first transport pipe flows. The metal powder can be discharged toward the center between the second transport pipe and the third transport pipe.

これにより本実施形態は、第1輸送管を流れる金属粉末を、第2輸送管と第3輸送管とに、より均等に分配することができる。そして、本実施形態の粉体供給装置を適用してシリンダヘッドのバルブシート部をレーザクラッド加工した場合、従来技術と比較して管継手で分配される金属粉末の重量の左右差が小さいため、バルブシート部の溶融池への金属粉末の供給量を均一化させることが可能であり、肉盛量のばらつきが抑制されることでクラッド層の品質を向上させることができる。 Thereby, in the present embodiment, the metal powder flowing through the first transport pipe can be more evenly distributed to the second transport pipe and the third transport pipe. Then, when the valve seat portion of the cylinder head is laser clad by applying the powder supply device of the present embodiment, the left-right difference in the weight of the metal powder distributed in the pipe joint is small as compared with the conventional technique, It is possible to make the supply amount of the metal powder to the molten pool of the valve seat part uniform and suppress the variation in the build-up amount, thereby improving the quality of the cladding layer.

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
図5に示されるように、本実施形態では、管継手31(21)の第1輸送管32(22)のA位置における管路断面を円形とし、B位置における管路断面を楕円としたが、管継手31(21)は、第1輸送管32(22)の下流端(図3におけるB位置)における管路断面の左右方向の幅が、第1輸送管32(22)上流側の管路断面の左右方向の幅より狭く、かつ、第1輸送管32(22)の管路断面積が上流側から下流端まで不変であればよい。したがって、例えば、図6に示されるように、管継手31(21)の第1輸送管32(22)のA位置における管路断面を対向する2辺が左右方向に沿って延びる正方形とし、B位置における管路断面を左右方向の幅が狭い長方形としてもよい。あるいは、図7に示されるように、管継手31(21)の第1輸送管32(22)のA位置における管路断面を一方の対角線が左右方向へ延びる平行四辺形とし、B位置における管路断面を左右方向の幅が狭い平行四辺形としてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be configured as follows, for example.
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the pipeline cross section at the position A of the first transport pipe 32 (22) of the pipe joint 31 (21) is circular, and the pipeline cross section at the position B is elliptical. The pipe joint 31 (21) is a pipe in which the width in the left-right direction of the pipeline cross section at the downstream end (position B in FIG. 3) of the first transport pipe 32 (22) is the upstream side of the first transport pipe 32 (22 ). It suffices that the width of the cross section of the first transport pipe 32 (22) is narrower than the width in the left-right direction and the cross-sectional area of the first transport pipe 32 (22) does not change from the upstream side to the downstream end. Therefore, for example, as shown in FIG. 6, the pipe section at the position A of the first transport pipe 32 (22) of the pipe joint 31 (21) is a square with two opposite sides extending in the left-right direction, and B The duct cross section at the position may be a rectangle having a narrow width in the left-right direction. Alternatively, as shown in FIG. 7, the pipe section at the position A of the first transport pipe 32 (22) of the pipe joint 31 (21) is a parallelogram with one diagonal line extending in the left-right direction, and the pipe at the position B is formed. The road cross section may be a parallelogram having a narrow width in the left-right direction.

本実施形態では、管継手31(21)の分岐部35(25)を直方体に形成したが、例えば、有底円筒形とすることができる。
また、本実施形態では、分岐部35(25)の通路36(26)の断面を長方形に形成したが、例えば、円形とすることができる。
また、本実施形態では、第1管路39(29)の上流端(図3におけるA位置)の断面積と第2管路37(27)および第3管路38(28)の断面積とを同一に設定したが、必ずしも同一である必要はなく、例えば、第1管路39(29)の上流端の断面積を第2管路37(27)および第3管路38(28)の断面積よりも大きく設定することができる。
また、供給配管14に使用される管継手17,21,31のうち、管継手21,31に本実施形態を適用したが、T形の管継手17に代えて本実施形態の管継手21,31と同型の管継手を適用してもよい。
In the present embodiment, the branch portion 35 (25) of the pipe joint 31 (21) is formed in a rectangular parallelepiped, but it may be, for example, a bottomed cylindrical shape.
Further, in the present embodiment, the cross section of the passage 36 (26) of the branch portion 35 (25) is formed in a rectangular shape, but it may be formed in a circular shape, for example.
Further, in the present embodiment, the cross-sectional area of the upstream end (position A in FIG. 3) of the first conduit 39 (29) and the cross-sectional areas of the second conduit 37 (27) and the third conduit 38 (28). Are set to be the same, but they do not necessarily have to be the same. For example, the cross-sectional area of the upstream end of the first conduit 39 (29) is set to that of the second conduit 37 (27) and the third conduit 38 (28). It can be set larger than the cross-sectional area.
Further, although the present embodiment is applied to the pipe joints 21 and 31 of the pipe joints 17, 21 and 31 used for the supply pipe 14, the T-shaped pipe joint 17 is replaced with the pipe joints 21 and 31 of the present embodiment. A pipe joint of the same type as 31 may be applied.

また、本実施形態を管継手21,31に適用した事例を説明したが、図8に示されるように、チューブ51(第1輸送管)の下流端を二方に分岐させる、換言すると、チューブ52(第2輸送管)およびチューブ53(第3輸送管)の上流端をチューブ51(第1輸送管)の下流端に直接接続し、チューブ51(第1輸送管)の下流端から上流側の一定範囲(以下「対象範囲」と称する)に本実施形態を適用することができる。この場合、チューブ51(第1輸送管)の対象範囲は、管路断面の面積が不変で、かつ、左右方向の幅が下流端に向かって一定の比率で漸減される。これにより、金属粉末をチューブ51(第1輸送管)から各チューブ51,52,53の接続部の中心へ吐出させることができる。これにより、金属粉末をチューブ51(第1輸送管)から左右の各チューブ52,53へ均一に分配することができる。また、管継手21,31が不要となることから、部品点数を削減することができる。 Further, although the case where the present embodiment is applied to the pipe joints 21 and 31 has been described, as shown in FIG. 8, the downstream end of the tube 51 (first transport pipe) is branched into two directions, in other words, the tube. 52 (second transport pipe) and the upstream end of the tube 53 (third transport pipe) are directly connected to the downstream end of the tube 51 (first transport pipe), the upstream side from the downstream end of the tube 51 (first transport pipe) This embodiment can be applied to a certain range (hereinafter referred to as “target range”). In this case, in the target range of the tube 51 (first transport pipe), the area of the cross section of the pipeline is unchanged, and the width in the left-right direction is gradually reduced toward the downstream end at a constant rate. Thereby, the metal powder can be discharged from the tube 51 (first transport pipe) to the center of the connecting portion of the tubes 51, 52, 53. This allows the metal powder to be uniformly distributed from the tube 51 (first transport pipe) to the left and right tubes 52 and 53. Moreover, since the pipe joints 21 and 31 are unnecessary, the number of parts can be reduced.

11 粉体供給装置、22,32 第1輸送管、23,33 第2輸送管、24,34 第3輸送管 11 powder supply device, 22, 32 first transport pipe, 23, 33 second transport pipe, 24, 34 third transport pipe

Claims (1)

ガスの流れを利用して粉体を輸送する粉体供給装置であって、
第1輸送管と、前記第1輸送管を二方に分岐させた一方の第2輸送管および他方の第3輸送管と、を有し、
前記第2輸送管と前記第3輸送管とは、前記第1輸送管の中心線を対称軸として対称に配置され、
前記第1輸送管は、上流側から下流端に至る過程で、断面積が不変で、かつ、下流端における管路断面の、前記第2輸送管の中心線と前記第3輸送管の中心線とを含む平面上の幅が、上流側の管路断面の、前記平面上の幅より狭いことを特徴とする紛体供給装置。
A powder supply device for transporting powder using a gas flow,
A first transport pipe, and a second transport pipe on one side and a third transport pipe on the other side of the first transport pipe branched in two directions,
The second transport pipe and the third transport pipe are arranged symmetrically with the center line of the first transport pipe as a symmetry axis,
The first transport pipe has a constant cross-sectional area in the process from the upstream side to the downstream end, and the center line of the second transport pipe and the center line of the third transport pipe in the pipeline cross section at the downstream end. The powder supply device is characterized in that the width on a plane including and is narrower than the width on the plane of a cross section of the pipeline on the upstream side.
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