JPH07214311A - 肉盛溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 肉盛溶接の立ち上がり部におけるいわゆる希
釈現象を極力抑える。 【構成】 素材バルブＡのバルブヘッドに肉盛溶接を行
う溶接トーチ２５と、該溶接トーチに素材バルブのバル
ブヘッドが対向するように素材バルブを斜めに保持する
とともに軸線を中心として回転させる回転台３８とを備
え、回転台の回転角度を検出する回転角度検出手段（光
電センサ４４ｃ、円板４４ｄ）と、溶接トーチにより肉
盛溶接が開始されたときから検出回転角度が所定角度に
なるまで漸次肉盛溶接厚さが増大するように溶接トーチ
を制御し、回転角度検出手段の検出回転角度が所定角度
を越えたときは肉盛溶接厚さが所定のほぼ一定となるよ
うに溶接トーチを制御し、回転角度検出手段の検出回転
角度が３６０゜となったときから所定角度まで肉盛溶接
厚さが漸次減少するように溶接トーチを制御する肉盛厚
さ制御手段とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の給気弁又は
排気弁用バルブのバルブヘッドに異種材料を肉盛溶接す
るための肉盛溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知なように、内燃機関の給気弁や排気
弁のバルブヘッドは、バルブシートと高速で当接が繰り
返されるので、バルブヘッドには高い耐摩耗性が要求さ
れる。このため、図９に示すように、バルブ１のバルブ
ヘッド２に耐摩耗性の高い材料（例えばＣｏ−Ｃｒ−Ｗ
−Ｃ系合金）を肉盛溶接（図中３参照）し、この後、肉
盛溶接部分に機械加工（例えば研削加工）を施して所望
の形状とするようにしている。

【０００３】バルブヘッドに肉盛溶接するには、肉盛溶
接を行うバルブ（以下、素材バルブという。）をそのバ
ルブヘッド側の端面が当接される回転台に保持し、回転
台を回転させつつ、肉盛溶接の開始点から１周３６０゜
回転する位置まで同一溶接条件で肉盛溶接するようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の肉盛
溶接方法では、回転台を回転させつつ肉盛溶接の開始点
から１周３６０゜回転する位置まで同一溶接条件で肉盛
溶接するようにしているので、溶接開始点から所定回転
角度まで（立ち上がり部）において、素材バルブの鉄成
分が肉盛溶接した材料に溶け出して立ち上がり部の鉄成
分が多くなり、当該立ち上がり部の硬度低下をきたすい
わゆる希釈といった現象が起き、製品バルブが所望の耐
摩耗性を満足しなくなるといった問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、肉盛溶接の立ち上がり部におけるいわゆる希釈現象
を極力抑えて立ち上がり部における硬度低下を抑えて所
望の耐摩耗性を具備させることができる肉盛溶接装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の肉盛溶接装置
は、内燃機関の給気弁又は排気弁用バルブのバルブヘッ
ドに異種材料を肉盛溶接するための肉盛溶接装置であっ
て、肉盛溶接が施される素材バルブのバルブヘッドに肉
盛溶接を行う溶接トーチと、該溶接トーチに素材バルブ
のバルブヘッドが対向するように素材バルブを斜めに保
持するとともに軸線を中心として回転させる回転台とを
備え、前記回転台の回転角度を検出する回転角度検出手
段と、前記溶接トーチにより肉盛溶接が開始されたとき
から前記回転角度検出手段の検出回転角度が所定角度に
なるまで漸次肉盛溶接厚さが増大するように溶接トーチ
を制御し、前記回転角度検出手段の検出回転角度が前記
所定角度を越えたときは肉盛溶接厚さが所定のほぼ一定
となるように溶接トーチを制御し、前記回転角度検出手
段の検出回転角度が３６０゜となったときから前記所定
角度まで肉盛溶接厚さが漸次減少するように溶接トーチ
を制御する肉盛厚さ制御手段とが設けられていることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の肉盛溶接装置によれば、回転角度検出
手段により回転台の回転角度が検出され、肉盛厚さ制御
手段により、溶接トーチにより肉盛溶接が開始されたと
きから前記回転角度検出手段の検出回転角度が所定角度
になるまで漸次肉盛溶接厚さが増大するように溶接トー
チが制御され、次いで、前記回転角度検出手段の検出回
転角度が前記所定角度を越えたときは肉盛溶接厚さが所
定のほぼ一定となるように溶接トーチが制御され、次い
で、前記回転角度検出手段の検出回転角度が３６０゜と
なったときから前記所定角度まで肉盛溶接厚さが減少す
るように溶接トーチが制御される。

【０００８】したがって、希釈現象が起こり易い立ち上
がり部において肉盛溶接の厚さが薄くなるので希釈現象
が起こり難くなる。また、開始位置から３６０゜を過ぎ
た位置から所定角度は肉盛溶接の厚さが薄くなっている
ので、さらに所定角度（立ち上がり部に相当する部分）
に肉盛溶接厚さを漸次減少させながら肉盛溶接がされ、
これにより、均一な肉盛溶接部が全周にわたって形成さ
れる。しかも、この肉盛溶接により立ち上がり部の表面
に新たな肉盛溶接がされるので、立ち上がり部の肉盛溶
接部が内部に埋設されることになり、良好な肉盛溶接部
を表面側に形成させることができ、立ち上がり部の硬度
低下が抑制できる。

【０００９】

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の一実施例
の肉盛溶接装置について説明する。

【００１０】本実施例の肉盛溶接装置は、肉盛溶接が施
される素材バルブＡが貯蔵される素材バルブストック手
段１０と、素材バルブＡのバルブヘッドに肉盛溶接を行
う溶接手段２０と、該溶接手段２０の溶接トーチ２５に
素材バルブＡのバルブヘッドが対向するように素材バル
ブＡを斜めに保持するとともに軸線を中心として回転さ
せる素材バルブ保持手段３０と、溶接手段２０により肉
盛溶接がされた製品バルブＢを貯蔵する製品バルブスト
ック手段５０と、前記素材バルブストック手段１０から
前記素材バルブ保持手段３０に向けて素材バルブＡを搬
送するとともに、製品バルブＢを素材バルブ保持手段３
０から前記製品バルブストック手段５０に向けて搬送す
るバルブ搬送手段６０とを備えている。

【００１１】前記素材バルブ保持手段３０は、素材バル
ブＡのバルブヘッド側の端面が当接する回転テーブル手
段３１と、該回転テーブル手段３１の斜め上方向に離間
して設けられ素材バルブＡのバルブステムを上方から押
圧して前記回転テーブル手段３１との間に素材バルブＡ
を着脱自在に保持するバルブ着脱手段３２と、素材バル
ブＡを前記回転テーブル手段３１の回転軸とほぼ同軸に
位置決めして取り付けるバルブ取付位置決め手段３３と
を備える。

【００１２】前記バルブ取付位置決め手段３３は、素材
バルブＡのバルブステムの側面を当接して素材バルブを
斜めに支持するＶ字状溝が先端に形成された支持部材３
４と、該支持部材３４を素材バルブＡの軸線方向に移動
させる軸方向移動手段（例えば、エアーシリンダー）３
５と、前記支持部材３４を素材バルブＡの径方向に移動
させる径方向移動手段（例えば、エアーシリンダー）３
６とを備えている。なお、前記支持部材３４は径方向移
動手段３６の進退部材（例えば、ピストンロッド）に一
体に固定されており、径方向移動手段３６は軸方向移動
手段３５の進退部材（例えば、ピストンロッド）に一体
的に取り付けられており、軸方向移動手段３５の進退部
材を進退させると支持部材３４が径方向移動手段３６と
一緒に素材バルブＡの軸線方向に移動するようになって
いる。

【００１３】前記バルブ搬送手段６０は、固定側６１の
一点６２を中心として、前記素材バルブストック手段１
０から素材バルブ保持手段３０に向け、さらに前記素材
バルブ保持手段３０から製品バルブストック手段５０に
向け、さらに前記製品バルブストック手段５０から素材
バルブストック手段１０に向けて、揺動可能に取り付け
られた揺動アーム手段６３と、該揺動アーム手段６３の
先端側に回転自在に取り付けられた回転部材６４と、該
回転部材６４の外周部の回転部材６４の回転軸をはさん
だ２位置に取り付けられ、素材バルブＡ又は製品バルブ
Ｂのバルブステムを側面から挟持する２個のチャック手
段６５，６６とを備えている。

【００１４】前記固定側６１には、水平面内で旋回自在
な旋回台６７が取り付けられており、この旋回台６７の
上部に前記揺動アーム手段６３の一端が連結されてい
る。この揺動アーム手段６３は、前記旋回台６７に揺動
自在に連結された第１のアーム部材６３ａと、この第１
のアーム部材６３ａの先端に揺動自在に連結された第２
のアーム部材６３ｂとを備えており、これらのアーム部
材６３ａ，６３ｂは相互に独立してその揺動角度を変更
することができるようになっている。また、前記第２の
アーム部材６３ｂの先端には、モータ６８が第２のアー
ム部材６３ｂとの相対角度を変更することができるよう
に取り付けられ、さらに、モータ６８の回転軸には前記
回転部材６４が固定されている。

【００１５】前記チャック手段６５，６６は、図２に示
すように、回転部材６４の回転方向に並んで２個のシリ
ンダ６９を配置し、これらのシリンダ６９のピストンロ
ッド６９ａのおのおのにバルブステムに当接する当接部
材を取り付けて構成されたものである。

【００１６】前記素材バルブストック手段１０は、素材
バルブＡを１本ずつ整列させて搬送する整列供給手段
（例えば、パーツフィーダ）１１を備えている。

【００１７】前記溶接手段２０は、鉛直方向に立設され
たガイド柱２１と、このガイド柱２１に鉛直方向に移動
可能に取り付けられた移動台２２と、この移動台２２上
に水平方向に移動可能に取り付けられた移動台２３と、
この移動台２３の下端に固定されたブラケット２４と、
このブラケット２４の先端に鉛直方向を向けて取り付け
られた溶接トーチ２５と、この溶接トーチ２５に粉体状
となった溶接材料を供給する粉体供給手段２６とを備え
ている。なお、移動台２２，２３を鉛直方向及び水平方
向に移動させることにより、前記溶接トーチ２５の位置
を調整できるようになっている。

【００１８】前記溶接トーチ２５は、図３に示すよう
に、二重管状をしており、内管２５ｂ内を粉体状の溶接
材料をアルゴンガス等により圧送し、この内管２５ｂと
外管２５ａとの間に溶接ガスを圧送するように構成した
ものである。なお、内管２５ｂの先端に銅製のチップ２
５ｃが固定されており、このチップ２５ｃの中心には電
極２５ｄが挿通される貫通孔２５ｅが形成されるとも
に、チップ２５ｃの周縁側には粉体状の溶接材料を噴射
する貫通孔２５ｆが形成されており、貫通孔２５ｆから
噴射される溶接材料に電極２５ｄにより高電圧を与えて
溶融させて、バルブヘッドに向かって噴射させる。ここ
で、貫通孔２５ｆは溶接材料を噴射するに従ってその口
径が大ききなっていくので、所定時間使用した後に新品
と交換するようにしている。

【００１９】前記粉体供給手段２６は、粉体状の溶接材
料を貯留するホッパ２６ａと、このホッパ２６ａ内の溶
接材料をローレット加工された回転ローラ２６ｂ上に落
下させこの回転ローラ２６ｂが回転しローレット加工表
面に溜った粉体をアルゴンガス流により溶接トーチ２５
へ圧送する圧送管２６ｃと、前記ホッパ２６ａの重量を
測定して溶接材料の供給量を適正なものに調整するため
の図示しない重量測定手段（例えば、ロードセル）とを
備えている。この重量測定手段では、ホッパ２６ａ自体
の重量と貯留された溶接材料との合計重量が測定される
ようになっており、１個の素材バルブＡに肉盛溶接を行
う溶接材料の重量が前記合計重量に対して僅かであり正
確に測定できないので、複数回（例えば、１００回）の
肉盛溶接を行った前後の重量差から使用された溶接材料
の重量を求め、この重量を予め設定された基準値と比較
して、ローレット加工された回転ローラ２６ｂの回転速
度を調整して、これにより圧送される溶接材料の量を調
整するようにしている。

【００２０】前記回転テーブル手段３１は、図４に示す
ように、前記ガイド柱２１に支持部３７ａ（図１参照）
により回転自在に保持された揺動ブロック３７と、この
揺動ブロック３７に回転自在に取り付けられた回転台３
８と、この回転台３８を軸受４６を介して回転自在に支
持する冷却管（軸部材）４７と、揺動ブロック３７に固
定され、その回転軸が回転台３８にベルト３９ａを介し
て連結されたモータ３９と、前記冷却管４７を軸受４６
を介さずに接地させる径方向に延びる２個のアース機構
４８とを備えている。なお、前記冷却管４７は、内管４
７ａと外管４７ｂとからなる二重管構造をしている。

【００２１】前記回転台３８は、冷却管４７の周りに粉
状の溶接材料が侵入できないように密閉状態を保持しか
つ冷却管４７に対して回転自在に取り付けられた箱型フ
レーム４４と、この箱型フレーム４４の上部に固定され
た台金ブロック４５とを備えている。そして、箱型フレ
ーム４４と台金ブロック４５との間にはゴム等の非導電
性材料からなる弾性シール材４４ｂが介装されている。
さらに、箱型フレームの下部と、ベルト３９ａにより回
転されるプーリ３９ｂとの間にも同様に非導電性材料か
らなる弾性シール材４４ｅが介装されている。

【００２２】前記回転台３８の箱型フレーム４４の下部
には光電センサ４４ｃが固定されており、この光電セン
サ４４ｃの受光部と発光部との間には、前記冷却管４７
の外周に固定ブロック４４ｉを介して固定された円板４
４ｄの周縁部が配置されるようになっている。円板４４
ｄは、図６に示すように、円周を等間隔にで８等分して
スリット４４ｆが形成されている。このスリット４４ｆ
を臨んだ光電センサ４４ｃにより回転台３８の箱型フレ
ーム４４の回転角度を検出することができるようになっ
ている。なお、前記光電センサ４４ｃ及び円板４４ｄは
本発明の回転角度検出手段を構成する。

【００２３】前記回転台３８の箱型フレーム４４の内部
であって前記軸受４６の下方に位置する冷却管４７の外
周には周縁にフランジ４４ｇが形成された傘状部材４４
ｈが固定されており、この傘状部材４４ｈのフランジ４
４ｇの下面がアース機構４８の後述する外筒４８ａに形
成された周方向に延びる突起４８ｇと当接するようにな
っている。なお、前記傘状部材４４ｈと突起４８ｇとは
本発明のグリス付着防止機構に相当する。

【００２４】また、前記アース機構４８は、内端が前記
冷却管４７の外管４７ｂに当接する導電性材料（例えば
カーボン）からなる接触子４８ｂと、この接触子４８ｂ
が軸方向に移動可能に挿入された外筒４８ａと、前記接
触子を冷却管４７を支持する支持部材４８ｄに向けて当
接付勢する付勢機構（コイルバネ）４８ｃと、前記接触
子４８ｂを接地する端子４８ｅとを備えている。そし
て、前記箱型フレーム４４の側面には前記アース機構４
８を取り付ける貫通孔４４ａが形成され、前記外筒４８
ａにはフランジ４８ｆが形成されており、このフランジ
４８ｆを箱型フレーム４４に形成された貫通孔４４ａの
周縁部に当接させてボルト止めすることで、前記粉状の
溶接材料が侵入できない状態で挿入されている。

【００２５】前記台金ブロック４５は、前記箱型フレー
ム４４の上部にボルト止めするためのフランジ部４５ａ
と、このフランジ部４５ａの上部に連設された円柱部４
５ｂ，４５ｃとから構成される。また、前記円柱部４５
ｂは筒状になっており、内部に前記冷却管４７の内管４
７ａが、その端部が円柱部４５ｃの裏面を対向させた状
態で、収納されている。内管４７ａから供給された冷却
水は円柱部４５ｃを冷却したのち外管４７ｂ内に流れ込
む構造となっている。なお、円柱部４５ｃの直径Ｄは、
素材バルブＡのバルブヘッドの直径ｄよりも若干大きく
形成されている。

【００２６】図１に示すように、前記バルブ着脱手段３
２は前記回転台３８と同軸状に配置され中心にバルブス
テムが挿入される溝４１が形成された進退ブロック４２
と、前記揺動ブロック３７に支持され前記進退ブロック
４２を回転台３８と同軸に進退させるシリンダー４３と
を備える。進退ブロック４２は、図７に示すように、シ
リンダー４３のピストンロッド４３ｃにネジ結合された
ブロック本体４２ｂと、このブロック本体４２ｂの外面
に設けられた筒状部４２ａと、前記ブロック本体４２ｂ
の下端に軸受４２ｃを介して回転自在に連結され下端に
素材バルブＡのバルブステムが挿入される前記溝４１が
形成された回転部材４１ａとを備えている。そして、前
記シリンダー４３が固定されたフレーム４３ａには、ス
テンレス製の円筒４３ｂが固定されており、この円筒４
３ｂの中空部内に、前記進退ブロック４２がその筒状部
４２ａと円筒４３ｂの内面とが摺接状態（または若干の
隙間を保持した状態）で挿入されている。

【００２７】前記製品ストック手段５０は、下面に車輪
５２が取り付けられた台車５１と、この台車５１上に載
置された上方が開口されたボックス型のパレット５３
と、一定数毎に製品バルブＢのサンプルを取り出すため
のサンプリングシュート５４とを備える。

【００２８】前記素材バルブ保持手段３０の回転台３８
の近傍には、回転台３８の上面を研磨するバルブ取付面
研磨装置（図示せず）が、回転台３８の台金ブロック４
５の上面に接する位置と回転台３８から離れた位置とに
移動可能に設けられている。このバルブ取付面研磨装置
は、溶接ビートの付着したバルブ取付面を平坦化するた
めに設けられたものである。

【００２９】なお、図２中の７１は溶接手段２０や素材
バルブ保持手段３０に冷却水を循環させる冷却水循環手
段であり、７２は溶接手段２０に電源を供給する溶接電
源装置であり、７３は溶接手段２０の溶接トーチ２５の
位置やプラズマガス条件等の溶接条件、粉体供給手段２
６による粉体供給条件、素材バルブ保持手段３０による
素材バルブＡの回転条件等を制御する総合制御手段であ
り、７４はこれらに指令を発するための操作盤である。
ここで、総合制御手段７３内には、前記溶接トーチ２５
により肉盛溶接が開始されたときから前記回転角度検出
手段（光電センサ４４ｃ及び円板４４ｄ）による検出回
転角度が所定角度になるまで漸次肉盛溶接厚さが増大す
るように溶接トーチ２５を制御し、前記回転角度検出手
段の検出回転角度が前記所定角度を越えたときは肉盛溶
接厚さが所定のほぼ一定となるように溶接トーチ２５を
制御し、前記回転角度検出手段の検出回転角度が３６０
゜となったときから前記所定角度まで肉盛溶接厚さが漸
次減少するように溶接トーチ２５を制御する肉盛厚さ制
御手段が設けられている。

【００３０】次に、本実施例の肉盛溶接装置の作用につ
いて説明する。

【００３１】まず、肉盛溶接がされるバルブの形状、材
質やバルブに肉盛される材料等を操作盤７４から入力す
る。これにより、バルブ毎に設定された複数の動作プロ
グラムから肉盛溶接すべきバルブに最適な動作プログラ
ムが選択される。この動作プログラムによって、例え
ば、バルブ搬送手段６０の動作（例えば、チャック手段
６５，６６による把持位置、素材バルブ保持手段３０へ
の供給位置、製品ストック手段５０への排出位置、各動
作間の待機時間、サンプリングのタイミングやサンプリ
ング個数等）、溶接手段２０の溶接トーチ２５の位置や
プラズマガス条件等の溶接条件、粉体供給手段２６によ
る粉体供給条件、素材バルブ保持手段３０による素材バ
ルブＡの回転条件等が設定される。

【００３２】以下、選択された動作プログラムにより以
下に述べるような一連の動作が自動的に行われる。した
がって、各種の形状や材料でできた複数種のバルブに肉
盛溶接を行う場合でも、各種の条件を設定せずに予め設
定された動作プログラムを選択するといった簡単な操作
で済み、段取り作業を簡単に行うことができる。

【００３３】すなわち、図１中の２点鎖線で示すよう
に、固定側６１上の旋回台６７を素材バルブストック手
段１０側に旋回させるとともに、揺動アーム手段６３を
一点６２を中心として揺動させて、かつ、揺動アーム手
段６３の先端に取り付けられた回転部材６４を回転させ
て、チャック手段６５を同じく素材バルブストック手段
１０側に向ける。そして、整列供給手段１１を運転して
素材バルブＡを順次整列して供給するとともに、供給さ
れた素材バルブＡのバルブステムをチャック手段６５に
より側面から挟持して保持する。この挟持位置はバルブ
の形状（長さや太さ等）に応じて適切な位置となるよう
に動作プログラムにより設定されている。

【００３４】次に、図１中の実線で示すように、旋回台
６７を素材バルブ保持装置３０側に旋回させるととも
に、揺動アーム手段６３を同じく素材バルブ保持装置３
０側に向けて揺動させる。この際、モータ６４を第２の
アーム部材に対して回転させて、チャック手段６５によ
り把持された素材バルブＡが素材バルブ保持手段３０に
対して回転部材６４の回転軸を挟んだ位置になるように
する。

【００３５】次に、モータ６８を回転させて回転部材６
４を１８０゜回転させて、チャック手段６５により挟持
された素材バルブＡを素材バルブ保持手段３０の回転台
３８の台金ブロック４５と進退ブロック４２との間に位
置させる。

【００３６】次に、軸方向移動手段３５を素材バルブＡ
の軸線方向に移動させて支持部材３４の先端部が所定の
位置になったらその移動を停止する。なお、この停止位
置は、バルブの重心位置に対応して設定されており、バ
ルブの形状に応じて動作プログラムによって予め設定さ
れている。次に径方向移動手段３６を素材バルブＡの径
方向に近接させて支持部材３４の先端部を素材バルブＡ
のバルブステムの外面に当接させる。この後、チャック
手段６５による挟持を解除して、揺動アーム手段６３を
若干素材バルブＡから離間するように移動させる。これ
により、チャック手段６５による素材バルブＡの保持が
解除されて、前記支持部材３４により素材バルブＡが斜
めになった状態で保持される。この後、さらに径方向移
動手段３６を素材バルブＡの径方向に移動させて支持部
材３４により素材バルブＡを回転台３８の径方向に移動
させて、素材バルブＡの軸心と回転台３８の回転軸とが
同軸になるようにする。この径方向移動手段３６の移動
量も前記動作プログラムにより予め設定されている。

【００３７】ここで、揺動アーム手段６３により軸心の
調整を行った場合には、揺動といった動きの特質から円
弧状に動いて軸心の調整がやり難かったが、軸方向移動
手段３５と径方向移動手段３６とを備えたバルブ取付位
置決め手段３３を用いているので、素材バルブＡの軸心
と回転台３８の回転軸とが高精度で同軸になるようにす
ることができ、後述するようにバルブヘッドに肉盛溶接
を施した場合において周方向に均一な厚さの高品質の肉
盛溶接部を形成することができる。

【００３８】次に、シリンダー４３を伸張駆動して進退
ブロック４２を回転台３８側に前進させる。これによ
り、進退ブロック４２の中央部に形成された溝４１内に
素材バルブＡのバルブステム上部が挿入され、この溝４
１の底部と回転台３８との間に素材バルブＡが押圧保持
される。そして、径方向移動手段３６を縮小駆動して支
持部材３４を素材バルブＡの外面から退避させ、次い
で、モータ３９を回転駆動することにより回転台３８を
回転させると、素材バルブＡが回転台３８と一緒に回転
し始める。

【００３９】ここで、進退ブロック４２はフレーム４３
ａに固定された円筒４３ｂの中空部内に筒状部４２ａと
円筒４３ｂの内面とが摺接状態（または若干の隙間を保
持した状態）で挿入されているので、シリンダー４３の
ピストンロッド４２ｃが円筒４３ｂと筒状部４２ａとの
間に密閉状態で収納され、これにより溶接トーチ２５か
ら噴射された粉状の溶接材料がシリンダー４３の摺動部
に侵入することが防止され、シリンダー４３のかじり等
を未然に防止することができる。

【００４０】また、円筒４３ｂが進退ブロック４２のガ
イドとして機能するので、たとえシリンダー４３のピス
トンロッド４３ｃに径方向に若干遊びがあっても、進退
ブロック４２を回転台３８の回転軸に対して精度良く同
軸状に進退させることができる。これにより、バルブ取
付位置決め手段３３により回転台３８の回転軸に対して
同軸に位置決めされた素材バルブＡの位置精度を狂わせ
ることなく、確実に押圧保持することができる。

【００４１】前記素材バルブＡの素材バルブ保持手段３
０への取り付けと並行してあるいはその前後で、移動台
２２をガイド柱２１に沿って移動させると共に移動台２
３を水平方向に移動させる。これにより、移動台２３に
固定された溶接トーチ２５が所定の位置に移動させられ
て、素材バルブ保持手段３０に保持された（又は保持さ
れる）素材バルブＡのバルブヘッドに上方から対向する
位置に配置される。この場合の移動台２２，２３の移動
量も、前記動作プログラムにより、素材バルブの形状等
に応じて予め設定されている。

【００４２】そして、粉体供給装置２６を駆動して前記
溶接トーチ２５に一定重量の溶接材料を供給し、溶接材
料を噴射させつつ電極２５ｄにより高電流を加えて溶接
材料を溶融させて、素材バルブＡのバルブヘッドに向け
て噴射させる。

【００４３】ここで、溶接トーチ２５側を高電圧にする
とともに、素材バルブＡ側を接地して、電流が溶接トー
チ２５側から素材バルブＡ側に向けて流れるようにする
ことにより、溶接トーチ２５によって溶融された溶接材
料を素材バルブＡのバルブヘッドに向けて噴射させて良
好な肉盛溶接を行うことができる。本実施例では、アー
ス機構４８が設けられているので、前記したような電流
の流れを生じさせることができ、良好な肉盛溶接を行う
ことができる。そして、本実施例では、台金ブロック４
５からの電流が冷却管４７に流れた後、この冷却管４７
に接触しているアース機構４８の接触子４８ｂから端子
４８ｅを通って地面側に流れる。この際、従来とは異な
って、軸受４６を介さずに直接接触子４８ｂに流れるの
で、従来では軸受を流れる際に発生するスパークにより
軸受が溶損することがあり、短期間で回転台３８の円滑
な回転に支障が生じたが、本実施例では、長期間にわた
って安定した回転が保証される。したがって、メンテナ
ンス頻度が著しく少なくなる。

【００４４】また、素材バルブＡのバルブヘッドの周方
向に肉盛溶接を行うと、その立ち上がり部において、素
材バルブＡの鉄成分が肉盛溶接した材料に溶け出して立
ち上がり部の鉄成分が多くなり、硬度低下をきたすいわ
ゆる希釈といった現象が起きる。この現象を低減するた
めに、本実施例では、光電センサ４４ｃとスリット４４
ｆを有する円板４４ｄとを用いて回転台３８の回転角度
を検出し、図８に示すように、希釈の起こり易い立ち上
がり部（通常、円周の１／８）の部分（ａ点〜ｂ点）で
溶接トーチ２５に供給する電流をその立ち上がり部で漸
次増大させて、図中２点鎖線で示すように肉盛溶接厚さ
がａ点〜ｂ点に向けて漸次増大するように制御し、１／
８周（ｂ点）が過ぎたところで、所定の電流となるよう
に制御している。そして、回転角度を検出しつつ１周
（ａ点〜ｅ点〜ａ点）してきたら、ａ点〜ｂ点は肉盛溶
接の厚さが薄いので、さらに回転角度を検出しながら１
／８周だけ漸次電流を減少させながら肉盛溶接し、これ
により、均一な肉盛溶接部が全周にわたって形成される
ようにしている。

【００４５】また、素材バルブＡは素材バルブ保持手段
３０により斜めに支持されて回転させられるので、溶接
材料が外方へ流れ出ることがなくバルブヘッドの周方向
に均一に溶接材料が肉盛される。したがって、均質でば
らつきの少ない高品質の肉盛溶接部を形成させることが
できる。

【００４６】この肉盛溶接の際に、冷却水を冷却管４７
の内管４７ａ内に供給して、台金ブロック４５の円柱部
４５ｂ内に配置された内管４７ａの先端から流出させ外
管４７ｂ内に還流させる。このように冷却水により台金
ブロック４５、特に円柱部４５ｃの冷却が図られる。こ
の結果、溶接時の熱により台金ブロック４５の円柱部４
５ｃが高温になることが防止される。

【００４７】ここで、前記台金ブロック４５の上端部に
は円柱部４５ｃが形成され、該円柱部４５ｃの直径が当
接される素材バルブのバルブヘッドの直径よりも若干大
きな寸法とされているので、台金ブロック４５の、バル
ブヘッドが当接する部分付近の質量を適正なものとする
ことができ、バルブヘッド、特にバルブヘッドの周縁部
の過冷却を抑制することができる。これにより、過冷却
を原因とする溶接不良を低減することができる。また、
バルブヘッドの直径よりも若干大きいので、台金ブロッ
ク４５が高温になることが抑制できる。

【００４８】さらに、前記台金ブロック４５の円柱部４
５ｃの上面が平らになっているので、素材バルブＡを台
金ブロック４５の上面に当接保持した場合に、そのバル
ブヘッドの周縁部が台金ブロック４５と接触することな
く解放される。したがって、バルブヘッドの周縁部が台
金ブロック４５と接触することなく、バルブヘッドの冷
却が不均一となることが抑制でき、これを原因とする肉
盛溶接不良の発生を低減することができる。

【００４９】一方、このように溶接トーチ２５により肉
盛溶接を行っている間に、次に肉盛溶接を行う素材バル
ブＡを素材バルブストック手段１０から素材バルブ保持
手段３０に近傍に搬送してくる。すなわち、素材バルブ
Ａを支持部材３４により支持した以降は、素材バルブＡ
の保持から解放されるので、揺動アーム手段６３の揺
動、旋回台６７の旋回、回転部材６４の回転を連動して
行い、バルブ搬送手段６０の回転部材６４に取り付けら
れたチャック手段６６を素材バルブストック手段１０の
素材バルブＡに対向させ、チャック手段６６により素材
バルブＡを挟持し、旋回台６７、揺動アーム部材６３等
を復帰させる。この際、チャック手段６６により挟持さ
れた素材バルブＡは素材バルブ保持手段３０に対して回
転部材６４の回転軸を挟んだ位置になるようにするとと
もに、溶接中の素材バルブＡに臨む位置には、素材バル
ブＡを挟持してないチャック手段６５が来るようにす
る。

【００５０】次に、肉盛溶接が完了したら、モータ３９
の回転を停止させて回転台３８の回転を停止させる。そ
して、揺動アーム手段６３を僅かに肉盛溶接がされた製
品バルブＢに近接する方向に移動させて、回転部材６４
に取り付けられた、素材バルブを挟持していないチャッ
ク手段６５を前記製品バルブＢの方に向けて移動させて
当該チャック手段６５を製品バルブＢのバルブステムを
挟むように配置する。次に、製品バルブＢをチャック手
段６５により挟持して保持する。次に、シリンダー４３
を縮小駆動して進退ブロック４２を斜め上方に移動させ
て進退ブロック４２による製品バルブＢの押圧を解除す
る。この状態で、モータ６８を回転させることにより回
転部材６４を１８０゜回転させる。すると、チャック手
段６５により挟持された製品バルブＢは回転部材６４を
中心を挟んだ位置に移動するとともに、チャック手段６
６に挟持された素材バルブＡは回転台３８と進退ブロッ
ク４２との間に位置させられる。そして、前述したのと
同様な手順で素材バルブＡを回転台３８の回転軸と同軸
に設置して、前述した手順と同様に素材バルブＡのバル
ブヘッドに肉盛溶接を施す。

【００５１】この素材バルブＡの素材バルブ保持手段３
０への保持と前後してチャック手段６５により挟持され
た製品バルブＢを製品バルブストック手段５０を搬送す
る。すなわち、揺動アーム手段６３の揺動及び旋回台６
７の旋回により、図１中の２点鎖線で示すように、揺動
アーム手段６３の先端側に取り付けられた回転部材６４
を製品バルブストック手段５０のパレット５３の上方に
移動させる。そして、チャック手段６５による製品バル
ブＢの挟持を解除させて、製品バルブＢを自然落下によ
りパレット５３内に収納するのである。ここで、製品バ
ルブＢは直前に肉盛溶接がされておりあまり高い位置か
ら落下させると、肉盛溶接部に傷ができたり亀裂が生じ
たり、あるいは、肉盛溶接部以外の部分に傷が発生する
等の不具合が生ずるので、揺動アーム手段６３をさらに
揺動させてチャック手段６５により挟持された製品バル
ブＢの高さをできるだけパレット５３に近接するように
移動させた後落下させるようにする。また、パレット５
３内には製品バルブＢは整列させることなくいわゆるバ
ラ詰めにされるわけであるが、パレット５３に貯蔵され
る製品バルブＢが少ない場合には低い位置で落下させ、
パレット５３内に次第に製品バルブＢがたまるにつれて
漸次高い位置で落下させるように移動制御する。これに
より、パレット５３内への製品バルブＢの円滑な収納を
図っている。

【００５２】次に、製品バルブＢを解放した後に、新た
な素材バルブＡを挟持すべく、揺動アーム手段６３や旋
回台６７を旋回させて、揺動アーム手段６３の先端に設
けられた回転部材６４を前記素材バルブストック手段１
０に向けて、前述した手順と同様に、回転部材６４に設
けられたチャック手段６５により素材バルブＡを挟持
し、前述した手順と同様に、揺動アーム手段６３の揺動
及び旋回台６７の旋回により素材バルブＡを素材バルブ
保持手段３０に向けて搬送する。この後再び前述の操作
を繰り返すことにより、素材バルブＡのバルブヘッドに
肉盛溶接を連続的に行うことができる。

【００５３】本実施例の肉盛溶接装置では、素材バルブ
Ａを素材バルブ保持手段３０により保持して溶接トーチ
２５により肉盛溶接を行っている最中に、次ぎに供給す
べき素材バルブＡを搬送してきたり、あるいは、製品バ
ルブＢを製品バルブストック手段５０に排出したりとい
った操作を同時並列的に動作をさせるようにしているの
で、素材バルブＡを供給するためのロスタイムを少なく
することができ、肉盛溶接の生産性を非常に高めること
ができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の肉盛溶接
装置によれば、肉盛溶接が施される素材バルブのバルブ
ヘッドに肉盛溶接を行う溶接トーチと、該溶接トーチに
素材バルブのバルブヘッドが対向するように素材バルブ
を斜めに保持するとともに軸線を中心として回転させる
回転台とを備え、前記回転台の回転角度を検出する回転
角度検出手段と、前記溶接トーチにより肉盛溶接が開始
されたときから前記回転角度検出手段の検出回転角度が
所定角度になるまで漸次肉盛溶接厚さが増大するように
溶接トーチを制御し、前記回転角度検出手段の検出回転
角度が前記所定角度を越えたときは肉盛溶接厚さが所定
のほぼ一定となるように溶接トーチを制御し、前記回転
角度検出手段の検出回転角度が３６０゜となったときか
ら前記所定角度まで肉盛溶接厚さが漸次減少するように
溶接トーチを制御する肉盛厚さ制御手段とが設けられて
いるので、肉盛溶接の立ち上がり部におけるいわゆる希
釈現象を極力抑えて立ち上がり部における硬度低下を抑
えて所望の耐摩耗性を具備させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の肉盛溶接装置を示す正面図
である。

【図２】図１の肉盛溶接装置を示す平面図である。

【図３】図１の肉盛溶接装置に使用された溶接トーチを
示す図である。

【図４】図１中の素材バルブ保持手段を示す断面図であ
る。

【図５】図４中のイ方向から見た外形図である。

【図６】図４中のロ−ロ断面図である。

【図７】図１中のバルブ着脱手段を示す断面図である。

【図８】図１に肉盛溶接装置の作動状態を示す図であ
る。

【図９】図１の肉盛溶接装置により製造されるバルブを
示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ バルブ ２ バルブヘッド ３ 肉盛溶接部 ２５ 溶接トーチ ３８ 回転台 ４４ 箱型フレーム ４４ｃ 光電センサ（回転角度検出手段） ４４ｄ 円板（回転角度検出手段） ４４ｆ スリット ７３ 総合制御手段 Ａ 素材バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の給気弁又は排気弁用バルブの
   バルブヘッドに異種材料を肉盛溶接するための肉盛溶接
   装置であって、 肉盛溶接が施される素材バルブのバルブヘッドに肉盛溶
   接を行う溶接トーチと、該溶接トーチに素材バルブのバ
   ルブヘッドが対向するように素材バルブを斜めに保持す
   るとともに軸線を中心として回転させる回転台とを備
   え、 前記回転台の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   前記溶接トーチにより肉盛溶接が開始されたときから前
   記回転角度検出手段の検出回転角度が所定角度になるま
   で漸次肉盛溶接厚さが増大するように溶接トーチを制御
   し、前記回転角度検出手段の検出回転角度が前記所定角
   度を越えたときは肉盛溶接厚さが所定のほぼ一定となる
   ように溶接トーチを制御し、前記回転角度検出手段の検
   出回転角度が３６０゜となったときから前記所定角度ま
   で肉盛溶接厚さが漸次減少するように溶接トーチを制御
   する肉盛厚さ制御手段とが設けられていることを特徴と
   する肉盛溶接装置。