JPH07241682A - 溶接トーチおよび肉盛溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用中に溶接トーチ先端部の冷却が十分に行
われ、長時間の使用が可能で、結果的に生産性の高い溶
接トーチおよび肉盛溶接装置を提供する。 【構成】 溶接トーチ８０は、中心部に電極８３を備え
ており、この電極８３の外側には内筒８１および外筒８
２がそれぞれ所定の間隔を隔てて同軸状に配設されてい
る。電極８３と内筒８１との間、および内筒８１と外筒
８２との間には、それぞれプラズマガス導入用の通路８
４、溶接材料導入用の通路８５が形成されている。外筒
８２の下端には先細り環形状のノズル５が固着され、こ
のノズル５の内周面と中間筒９４の外周面との間にはシ
ールドガス通路９７が形成されている。ノズル５の先細
り部の内周面には、溶接トーチ８０の中心軸線を中心線
として螺旋状のフィン９３が連続して形成され、これに
より、シールドガスがシールドガス通路９７内を螺旋流
として流れて、溶接トーチ先端部を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、内燃機関の吸
気弁または排気弁用バルブのバルブヘッドに異種材料を
肉盛溶接する溶接トーチおよび該溶接トーチを備えた肉
盛溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えば、内燃機関の吸気
弁や排気弁の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６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（図中符号３参照）するようにし
ている。図６に示すように、従来、バルブヘッドに肉盛
溶接をする溶接トーチとしては、符号８０は溶接トーチ
であり、この溶接トーチ８０は、内部をプラズマ用ガス
の通路８４（以下、ガス通路とする。）とした内筒８１
と、この内筒８１の外側に設けられ、内筒８１との間を
粉体状の溶接材料を導入する通路８５（以下、材料通路
とする。）とする外筒８２と、内筒８１の内部に配設さ
れた電極８３とを備えた構成となっている。ガス通路８
４の先端は、材料通路８５と合流した状態で先端側へ開
放するように構成されている。ガス通路８４には、プラ
ズマ用ガス供給装置８７から、例えば、アルゴンガス等
のガスが供給され、また、材料通路８５には、粉体供給
手段８９からの粉体状の溶接材料が、搬送ガス供給装置
８８からの搬送ガスに含まれた状態で供給されるように
なっている。また、外筒８２の先端部の空間部には、シ
ールドガス供給装置９０により、アルゴンガス等のシー
ルドガスが供給されるようになっている。さらに、電極
８３とバルブ１との間には、所定の電流が供給されるよ
うになっている。

【０００３】この溶接トーチ８０においては、電極８３
とパルブ１との間に所定の電流を供給して、電極８３と
パルブ１との間でプラズマアークを発生させるとともに
粉体供給手段８９および搬送ガス供給装置８８から所定
の溶接材料を含む搬送ガスを材料通路８５内に供給しノ
ズル９１から噴出させる。そして、この噴出された粉末
材料は、プラズマアークにより溶融され、パルブ１のバ
ルブヘッド２に肉盛溶接される。この際、ノズル９１の
通路から噴出されるプラズマアークの周囲には、シール
ドガス供給装置９０からシールドガスが噴出される（例
えば、特開昭６０−１０８１７３号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の溶接トーチは、シールドガスがノズルの通路に滞留
することなく、噴射されるため、シールドガスの溶接ト
ーチ先端部内での滞留時間が短く、結果的に、シールド
ガスによる溶接トーチ先端部の冷却が不十分となる。こ
のため、溶接トーチ先端部の過熱を防ぐために、溶接を
中断しなければならず、生産性が低いという問題点があ
る。そして、この溶接トーチを用いた肉盛溶接装置で
は、バルブの単位時間あたりの生産性が著しく低いとい
う問題点がある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、使用中に溶接トーチ先端部
の冷却が十分に行われ、長時間の使用が可能で、結果的
に生産性の高い溶接トーチおよび肉盛溶接装置を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、プラズマ用ガスを導入するガス通路と粉体
状の溶接材料を導入する材料通路と該材料通路の外側に
環状に設けられたシールドガス通路を有し、前記溶接材
料と前記プラズマ用ガスを噴出口から噴出させるととも
に、前記ガスプラズマ化したプラズマガスにより前記溶
接材料を溶融してこれをワークに付着させ、さらに、シ
ールドガスを前記シールドガス通路から噴射させて溶接
部をシールドするようにした溶接トーチにおいて、前記
シールドガス通路を形成する壁面に、このシールドガス
通路を通るシールドガスを螺旋状に案内して噴出させる
ためのガイド部が設けられていることを特徴とするもの
である。また、請求項１に記載の溶接トーチにおいて、
内部を前記ガス通路とした内筒と、該内筒の外側に設け
られ、前記内筒との間を前記材料通路とする外筒と、該
外筒の先端部に設けられた、前記シールドガス通路を形
成するノズルとを有し、前記ノズルの内周面に前記ガイ
ド部を構成する螺旋状のフィンが形成されていることを
特徴とするものや、前記螺旋状のフィンに代えて、螺旋
状の溝が設けられているものとすることができる。さら
に、本発明の肉盛溶接装置は、内燃機関の吸気弁または
排気弁用バルブを製造するに際して、素材バルブのバル
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、前記素材バルブを保持し、該素材バルブをそ
の軸線を中心として回転させる回転台と、本発明の溶接
トーチとを備えてなり、前記溶接トーチが、その噴出口
を前記回転台に支持される前記素材バルブのバルブヘッ
ドに対向して位置するよう設けられていることを特徴と
する。

【０００７】

【作用】請求項１に記載の発明では、シールドガスが通
路内をガイド部に案内されて螺旋流として流れ、シール
ドガスの溶接トーチ先端部内での滞留時間が長くなり、
該滞留の間、シールドガスにより前記溶接トーチ先端部
が十分に冷却される。請求項２または３に記載の発明で
は、前記ガイド部を構成する螺旋状のフィンあるいは溝
が形成されているため、該シールドガスは、螺旋状の渦
流となって噴出され、しかも、溶接トーチ先端部は、表
面積の大きなフィンあるいは溝を介して効率良く冷却さ
れる。請求項４に記載の発明では、素材バルブのバルブ
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、前記素材バルブを保持し、該素材バルブをその
軸線を中心として回転させる回転台と、本発明の溶接ト
ーチとを備えてなり、該溶接トーチが、その噴出口を前
記回転台に支持される素材バルブのバルブヘッドに対向
して位置するよう設けられた構成とされ、長時間使用で
きる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の肉盛溶接装置の一実施例
の正面図、図２は図１の肉盛溶接装置の平面図、図３は
図１の肉盛溶接装置に使用された本発明の溶接トーチを
示す断面図、図４は図３の溶接トーチの先端部を示す拡
大断面図である。

【０００９】先ず、本発明の肉盛装置について説明す
る。図１および図２に示すように、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２
０の溶接トーチ８０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３０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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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
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６３
ｂとの相対角度を変更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。

【００１４】前記チャック手段６５，６６は、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。

【００１５】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。

【００１６】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８０と、この溶接トーチ８０に粉体状
となった溶接材料を供給する粉体供給手段８９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８０の位置
を調整できるようになっている。

【００１７】ここで、本発明の溶接トーチについて説明
する。図３に示すように、溶接トーチ８０は、中心部に
電極８３を備えており、この電極８３の外側には内筒８
１および外筒８２がそれぞれ所定の間隔を隔てて同軸状
に配設されている。そして、電極８３と内筒８１との
間、および内筒８１と外筒８２との間には、それぞれ通
路８４、８５が形成されている。前者８４は、プラズマ
用ガス（例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活
性ガス）を導入するためのガス通路８４であり、後者８
５は、粉体状の溶接材料を導入するための材料通路８５
である。また、内筒８１の先端部には、銅製のチップ９
２が固定されており、該チップ９２には、溶接材料およ
びプラズマ用ガスを噴出させるための噴出口９６ａ、９
６ｂ‥が設けられている。図３および図４に示すよう
に、外筒８２の下端には先細りの環状のノズル５が固着
され、このノズル５の内周面と中間筒９４の外周面との
間にシールドガス通路９７が形成されている。図示しな
いシールドガス供給手段からアルゴンガス、ヘリウムガ
ス等のシールドガスが、シールドガス通路９７に供給さ
れる。また、ノズル５の先細り部の内周面には、ガイド
部としての連続するフィン９３が螺旋状に形成されてい
る。フィン９３の中心線は溶接トーチ８０の中心軸線と
一致している。溶接トーチ８０の中心軸線を中心線とし
てこれにより、シールドガスがシールドガス通路９７内
を螺旋流として流れ、シールドガスの溶接トーチ先端部
内での滞留時間が長くなり、該滞留の間、シールドガス
と溶接トーチ先端部との間で熱交換が行われ、結果的
に、前記溶接トーチ先端部が十分に冷却される。シール
ドガス通路９７から噴出されたシールドガスは溶接部
（不図示）をシールドする。フィン９３はノズル５の作
製時に一体的に設けてもよいし、あるいは、ノズル５の
作製後に、一体的に設けてもよい。また、フィン９３を
ノズル５の内周面に設ける代りに、中間筒９４の外周面
に形成してもよい。

【００１８】ここで、溶接中に、溶接トーチ８０の先端
部付近にスパッタが飛散し、これにより、噴出口９６
ａ、９６ｂ‥が詰まったり、噴出口９６ｂ‥から前記溶
接材料が勢い良く噴出されることで、該噴出口９６ｂ‥
の内部が摩耗されてその口径が拡大してしまった場合に
は、チップ９２を新品と交換するようにしている。

【００１９】再び、図１に示すように、前記粉体供給手
段８９は、前記材料通路８５（図３参照）に接続され、
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８０の材料通路８５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、前記ガイド
柱２１に支持部３７ａ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３８と、揺動ブロック３７に固定さ
れ、その回転軸が回転台３８とベルトで連結されたモー
タ３９とを備えている。

【００２１】前記バルブ着脱手段３２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とを備えている。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】なお、図中の７０はバルブ搬送手段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）を制御する
バルブ搬送手段用制御手段であり、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
８０の位置やプラズマガス条件等の溶接条件、粉体供給
手段８９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はバルブ搬送手段用制御手段７０、冷却
水循環手段７１、や溶接電源装置７２および総合制御手
段７３に指令を発するための操作盤である。この操作盤
７４には、各種の情報を表示するディスプレー７４ａ、
溶接電源装置７２の電流値や粉体供給手段８９の供給量
や回転台３８の回転速度を連続的に変更するためのボリ
ュームつまみ７４ｂが設けられている。

【００２５】次に、本実施例の肉盛溶接装置の動作につ
いて説明する。先ず、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８０の位置や
プラズマガス条件等の溶接条件、粉体供給手段８９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。なお、操作盤７４の
ディスプレー７４ａの表示や実際の溶接状況の目視検査
等により、ボリュームつまみ７４ｂにより溶接電源装置
７２の電流値や粉体供給手段８９の供給量や回転台３８
の回転速度を連続的に変更させてもよい。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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６３ｂに対して回転させて、チャック手段６
５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。

【００２９】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と進退ブロック４２との間に位置させる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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８０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。

【００３４】そして、前記溶接トーチ８０の電極８３と
素材バルブＡ（素材バルブ保持手段３０）との間に溶接
電源装置７２により電流を供給し、電極８３と素材バル
ブＡとの間でプラズマアークを発生させ、それと同時に
粉体供給手段８９を駆動して所定の溶接材料を材料通路
８５内に供給し、チップ９２の噴出口９６ｂ‥から噴出
させる。そして、この噴出された粉末材料は、プラズマ
アークにより溶融され、素材バルブＡのバルブヘッドに
肉盛溶接される。ここで、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。

【００３５】一方、このように溶接トーチ８０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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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
８０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。

【００４０】また、シールドガスがシールドガス通路内
を螺旋流として流れ、シールドガスの溶接トーチ先端部
内での滞留時間が長くなり、この間、シールドガスと前
記溶接トーチ先端部との間で熱交換が行われ、結果的
に、シールドガスによる前記トーチ先端部の冷却が十分
となるため、溶接を中断することなく長時間行え、バル
ブの生産性が著しく向上する。溶接トーチ先端部は、表
面積の大きなフィンを介して冷却され、その冷却効果は
極めて高い。

【００４１】上記実施例においては、図４に示したよう
に、溶接トーチ８０のノズル５の壁面に、このシールド
ガス通路９７を通るシールドガスを螺旋状に案内して噴
出させるガイド部としてのフィン９３が形成されている
ものを示したが、これに限られず、図５に示すように、
ノズル５の内周面あるいは中間筒９４の外周面に、ガイ
ド部としての溝９３ａを螺旋状に連続して設けた構成で
もよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明は、シールドガスが通路内を螺旋流
として流れ、シールドガスのトーチ先端部内での滞留時
間が長くなり、結果的に、シールドガスによる前記トー
チ先端部の冷却が十分となるため、溶接を中断すること
なく、長時間行え、生産性が著しく向上する。請求項２
または３に記載の発明は、請求項１に記載の溶接トーチ
において、前記ガイド部を構成する螺旋状のフィンある
いは溝が形成されているため、該シールドガスは、シー
ルドガス通路内で確実に螺旋状の渦流となって流れ、し
かも、溶接トーチ先端部は、表面積の大きなフィンある
いは溝を介して冷却され、冷却効果が高まる。請求項４
に記載の肉盛溶接装置は、内燃機関の吸気弁または排気
弁用バルブを短時間に大量に肉盛できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の肉盛溶接装置の一実施例の正面図であ
る。

【図２】図１の肉盛溶接装置の平面図である。

【図３】図１の肉盛溶接装置に使用された本発明の溶接
トーチを示す断面図である。

【図４】図３の溶接トーチの先端部を示す拡大断面図で
ある。

【図５】他の本発明の溶接トーチの先端部を示す拡大断
面図である。

【図６】従来の溶接トーチを備えた肉盛溶接装置の断面
図である。

【符号の説明】

１ バルブ ２ バルブヘッド ５ ノズル ３８ 回転台 ８０ 溶接トーチ ８１ 内筒 ８２ 外筒 ８４ ガス通路 ８５ 材料通路 ９３ フィン ９３ａ 溝 ９４ 中間筒 ９６ａ 噴出口 ９６ｂ 噴出口 ９７ シールドガス通路 Ａ 素材バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 良夫 埼玉県桶川市上日出谷1230番地 三菱マテ リアル株式会社桶川製作所内 (72)発明者 宮田 博志 埼玉県桶川市上日出谷1230番地 三菱マテ リアル株式会社桶川製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ用ガスを導入するガス通路と粉
   体状の溶接材料を導入する材料通路と該材料通路の外側
   に環状に設けられたシールドガス通路を有し、前記溶接
   材料と前記プラズマ用ガスを噴出口から噴出させるとと
   もに、前記ガスプラズマ化したプラズマガスにより前記
   溶接材料を溶融してこれをワークに付着させ、さらに、
   シールドガスを前記シールドガス通路から噴射させて溶
   接部をシールドするようにした溶接トーチにおいて、 前記シールドガス通路を形成する壁面に、このシールド
   ガス通路を通るシールドガスを螺旋状に案内して噴出さ
   せるためのガイド部が設けられていることを特徴とする
   溶接トーチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の溶接トーチにおいて、 内部を前記ガス通路とした内筒と、 該内筒の外側に設けられ、前記内筒との間を前記材料通
   路とする外筒と、 該外筒の先端部に設けられた、前記シールドガス通路を
   形成するノズルとを有し、 前記ノズルの内周面に前記ガイド部を構成する螺旋状の
   フィンが形成されていることを特徴とする溶接トーチ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の溶接トーチにおいて、 前記螺旋状のフィンに代えて、螺旋状の溝が設けられて
   いることを特徴とする溶接トーチ。
4. 【請求項４】 内燃機関の吸気弁または排気弁用バルブ
   を製造するに際して、素材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、 前記素材バルブを保持し、該素材バルブをその軸線を中
   心として回転させる回転台と、 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接トーチとを
   備えてなり、 前記溶接トーチが、その噴出口を前記回転台に支持され
   る前記素材バルブのバルブヘッドに対向して位置するよ
   う設けられていることを特徴とする肉盛溶接装置。