JPH1128587A - 溶接金属粉末供給装置 - Google Patents
溶接金属粉末供給装置Info
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- JPH1128587A JPH1128587A JP9182148A JP18214897A JPH1128587A JP H1128587 A JPH1128587 A JP H1128587A JP 9182148 A JP9182148 A JP 9182148A JP 18214897 A JP18214897 A JP 18214897A JP H1128587 A JPH1128587 A JP H1128587A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接部への溶接金属粉末の定量供給が可能な
溶接金属粉末供給装置を提供する。 【解決手段】 粉末供給ノズル11の先端部に流量セン
サ17を取り付け、粉末供給ノズル11から吐出される
粉末の流量が一定となるよう、フィードバック制御によ
り、ノズルピン12をノズルピン上下用サーボモータ1
4によって上下動させる。また、目づまりが発生したと
判断されるときには、加振用サーボモータ16によって
粉末供給ノズル11を加振する。
溶接金属粉末供給装置を提供する。 【解決手段】 粉末供給ノズル11の先端部に流量セン
サ17を取り付け、粉末供給ノズル11から吐出される
粉末の流量が一定となるよう、フィードバック制御によ
り、ノズルピン12をノズルピン上下用サーボモータ1
4によって上下動させる。また、目づまりが発生したと
判断されるときには、加振用サーボモータ16によって
粉末供給ノズル11を加振する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接による
肉盛溶接における溶接金属粉末供給装置に関する。
肉盛溶接における溶接金属粉末供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンのシリンダヘッドのバルブシー
トなどの表面に耐摩耗性や耐蝕性を持たせるためその表
面を銅合金などで被覆する場合や、部品搬送中などにお
ける消耗した部分を補修する場合には、レーザ溶接によ
る肉盛溶接が行われる。このレーザ溶接による肉盛溶接
方法は、粉末供給ノズルの先端部から耐摩耗性などのあ
る溶接金属の粉末を母材表面の溶接部に供給し、その供
給された溶接金属粉末に集束されたレーザビームを照射
することで該溶接金属粉末を溶融して、母材表面に該溶
接金属を盛り上げている。
トなどの表面に耐摩耗性や耐蝕性を持たせるためその表
面を銅合金などで被覆する場合や、部品搬送中などにお
ける消耗した部分を補修する場合には、レーザ溶接によ
る肉盛溶接が行われる。このレーザ溶接による肉盛溶接
方法は、粉末供給ノズルの先端部から耐摩耗性などのあ
る溶接金属の粉末を母材表面の溶接部に供給し、その供
給された溶接金属粉末に集束されたレーザビームを照射
することで該溶接金属粉末を溶融して、母材表面に該溶
接金属を盛り上げている。
【0003】溶接金属粉末を母材表面に供給する粉末供
給ノズルとしては、例えば、図9に示すように、上下動
自在のノズルピン12を備えた重力落下方式の粉末供給
ノズル11がある。この粉末供給ノズル11は、ノズル
ピン12を上げると、粉末が重力により落下してノズル
先端部(吐出口)から母材表面に供給される構造となっ
ている。ノズルピン12の上下動は、空気圧シリンダや
電気式サーボモータなどによる。
給ノズルとしては、例えば、図9に示すように、上下動
自在のノズルピン12を備えた重力落下方式の粉末供給
ノズル11がある。この粉末供給ノズル11は、ノズル
ピン12を上げると、粉末が重力により落下してノズル
先端部(吐出口)から母材表面に供給される構造となっ
ている。ノズルピン12の上下動は、空気圧シリンダや
電気式サーボモータなどによる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常ノ
ズルピン12の先端形状は曲線的であるため、ノズルピ
ン12を単一に上げると、粉末を一定の流量(例えば、
4g/sec)で供給することができない。また、供給の過
程において、目づまりが発生するおそれもある。したが
って、結果として、母材表面への粉末の供給量が不均一
となり、肉盛(品質)NGとなってしまうおそれがあ
る。
ズルピン12の先端形状は曲線的であるため、ノズルピ
ン12を単一に上げると、粉末を一定の流量(例えば、
4g/sec)で供給することができない。また、供給の過
程において、目づまりが発生するおそれもある。したが
って、結果として、母材表面への粉末の供給量が不均一
となり、肉盛(品質)NGとなってしまうおそれがあ
る。
【0005】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、溶接部への溶接金属粉末
の供給量の均一化を図ることができる溶接金属粉末供給
装置を提供することを目的とする。
着目してなされたものであり、溶接部への溶接金属粉末
の供給量の均一化を図ることができる溶接金属粉末供給
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】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、溶接金属の粉末を上下動自
在のノズルピンを備えた粉末供給ノズルを介して重力落
下により母材表面に供給する溶接金属粉末供給装置にお
いて、前記粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を
検出し、その流量が目標値と一致するように前記ノズル
ピンの位置をフィードバック制御することを特徴とす
る。
め、請求項1記載の発明は、溶接金属の粉末を上下動自
在のノズルピンを備えた粉末供給ノズルを介して重力落
下により母材表面に供給する溶接金属粉末供給装置にお
いて、前記粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を
検出し、その流量が目標値と一致するように前記ノズル
ピンの位置をフィードバック制御することを特徴とす
る。
【0007】請求項2記載の発明は、溶接金属の粉末を
上下動自在のノズルピンを備えた粉末供給ノズルを介し
て重力落下により母材表面に供給する溶接金属粉末供給
装置において、前記粉末供給ノズルから吐出される粉末
の流量を検出する粉末流量検出手段と、前記ノズルピン
を上下に駆動するノズルピン駆動手段と、前記粉末流量
検出手段の出力が目標値と一致するように前記ノズルピ
ン駆動手段をフィードバック制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする。
上下動自在のノズルピンを備えた粉末供給ノズルを介し
て重力落下により母材表面に供給する溶接金属粉末供給
装置において、前記粉末供給ノズルから吐出される粉末
の流量を検出する粉末流量検出手段と、前記ノズルピン
を上下に駆動するノズルピン駆動手段と、前記粉末流量
検出手段の出力が目標値と一致するように前記ノズルピ
ン駆動手段をフィードバック制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする。
【0008】本発明の構成によると、粉末流量検出手段
は粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を検出し、
制御手段は、粉末流量検出手段の出力(流量)が目標値
と一致するようにノズルピン駆動手段をフィードバック
制御する。これにより、流量が一定となるようにノズル
ピンが上下動する。
は粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を検出し、
制御手段は、粉末流量検出手段の出力(流量)が目標値
と一致するようにノズルピン駆動手段をフィードバック
制御する。これにより、流量が一定となるようにノズル
ピンが上下動する。
【0009】請求項3記載の発明は、上記請求項2記載
の溶接金属粉末供給装置において、前記ノズルピンの位
置と吐出される粉末の流量との関係を示す特性データを
記憶する記憶手段をさらに有し、前記制御手段は、前記
記憶手段に記憶されている特性データにより、入力され
た流量目標値に対応する前記ノズルピンの位置を決定し
て、前記ノズルピンに対する初期位置決め制御を行うこ
とを特徴とする。
の溶接金属粉末供給装置において、前記ノズルピンの位
置と吐出される粉末の流量との関係を示す特性データを
記憶する記憶手段をさらに有し、前記制御手段は、前記
記憶手段に記憶されている特性データにより、入力され
た流量目標値に対応する前記ノズルピンの位置を決定し
て、前記ノズルピンに対する初期位置決め制御を行うこ
とを特徴とする。
【0010】本発明の構成によると、記憶手段にはノズ
ルピンの位置と吐出される粉末の流量との関係を示す特
性データがあらかじめ記憶されており、制御手段は、記
憶手段に記憶されている特性データにより、入力された
流量目標値に対応するノズルピンの位置を決定して、ノ
ズルピンに対する初期位置決め制御を行う。これによ
り、流量目標値を設定したときに、ノズルピンはただち
にその目標流量に対応する位置またはその近傍に位置決
めされることになり、応答性が良くなる。
ルピンの位置と吐出される粉末の流量との関係を示す特
性データがあらかじめ記憶されており、制御手段は、記
憶手段に記憶されている特性データにより、入力された
流量目標値に対応するノズルピンの位置を決定して、ノ
ズルピンに対する初期位置決め制御を行う。これによ
り、流量目標値を設定したときに、ノズルピンはただち
にその目標流量に対応する位置またはその近傍に位置決
めされることになり、応答性が良くなる。
【0011】請求項4記載の発明は、上記請求項2また
は3記載の溶接金属粉末供給装置において、前記粉末供
給ノズルを加振する加振手段をさらに有し、前記制御手
段は、目づまりが発生したと判断されるとき、前記加振
手段に駆動信号を出力することを特徴とする。
は3記載の溶接金属粉末供給装置において、前記粉末供
給ノズルを加振する加振手段をさらに有し、前記制御手
段は、目づまりが発生したと判断されるとき、前記加振
手段に駆動信号を出力することを特徴とする。
【0012】本発明の構成によると、制御手段は目づま
りが発生したと判断されるとき加振手段に駆動信号を出
力し、これを受けて加振手段は粉末供給ノズルを加振す
るので、始動時または定量供給時に発生する目づまりが
解消される。
りが発生したと判断されるとき加振手段に駆動信号を出
力し、これを受けて加振手段は粉末供給ノズルを加振す
るので、始動時または定量供給時に発生する目づまりが
解消される。
【0013】請求項5記載の発明は、上記請求項4記載
の溶接金属粉末供給装置において、前記制御手段は、前
記粉末供給ノズルを加振しても効果がないと判断される
とき、異常が発生したことを外部に知らせることを特徴
とする。
の溶接金属粉末供給装置において、前記制御手段は、前
記粉末供給ノズルを加振しても効果がないと判断される
とき、異常が発生したことを外部に知らせることを特徴
とする。
【0014】本発明の構成によると、制御手段は、粉末
供給ノズルを加振しても効果がないと判断されるとき、
異常が発生したことを例えば表示や音などで外部に知ら
せるので、作業者による対応を迅速に促すことができ
る。
供給ノズルを加振しても効果がないと判断されるとき、
異常が発生したことを例えば表示や音などで外部に知ら
せるので、作業者による対応を迅速に促すことができ
る。
【0015】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、粉末供給
ノズルから吐出される粉末の流量を検出し、その流量が
目標値と一致するようにノズルピンの位置をフィードバ
ック制御するので、ノズルピンの位置の最適化が図ら
れ、母材表面への粉末の供給量が一定(均一)となり、
肉盛OKとなるため、品質の向上と安定化が図られる。
ノズルから吐出される粉末の流量を検出し、その流量が
目標値と一致するようにノズルピンの位置をフィードバ
ック制御するので、ノズルピンの位置の最適化が図ら
れ、母材表面への粉末の供給量が一定(均一)となり、
肉盛OKとなるため、品質の向上と安定化が図られる。
【0016】請求項2記載の発明によれば、粉末供給ノ
ズルから吐出される粉末の流量が一定となるようにノズ
ルピンの位置をフィードバック制御するので、ノズルピ
ンの位置の最適化が図られ、母材表面への粉末の供給量
が一定(均一)となり、肉盛OKとなるため、品質の向
上と安定化が図られる。
ズルから吐出される粉末の流量が一定となるようにノズ
ルピンの位置をフィードバック制御するので、ノズルピ
ンの位置の最適化が図られ、母材表面への粉末の供給量
が一定(均一)となり、肉盛OKとなるため、品質の向
上と安定化が図られる。
【0017】請求項3記載の発明によれば、上記請求項
2記載の発明の効果に加え、流量目標値を設定したとき
に、ノズルピンはただちにその目標流量に対応する位置
またはその近傍に位置決めされるので、応答性が良くな
り、ノズルピンの位置の最適化を迅速に図ることができ
る。
2記載の発明の効果に加え、流量目標値を設定したとき
に、ノズルピンはただちにその目標流量に対応する位置
またはその近傍に位置決めされるので、応答性が良くな
り、ノズルピンの位置の最適化を迅速に図ることができ
る。
【0018】請求項4記載の発明によれば、上記請求項
2または3記載の発明の効果に加え、目づまりが発生し
たと判断されるときには粉末供給ノズルを加振するの
で、始動時または定量供給時に発生する目づまりを容易
に解消することができる。
2または3記載の発明の効果に加え、目づまりが発生し
たと判断されるときには粉末供給ノズルを加振するの
で、始動時または定量供給時に発生する目づまりを容易
に解消することができる。
【0019】請求項5記載の発明によれば、上記請求項
4記載の発明の効果に加え、粉末供給ノズルを加振して
も効果がないと判断されるときには異常が発生したこと
を外部に知らせるので、作業者による対応を迅速に促す
ことができ、システムの迅速な復旧が可能となる。
4記載の発明の効果に加え、粉末供給ノズルを加振して
も効果がないと判断されるときには異常が発生したこと
を外部に知らせるので、作業者による対応を迅速に促す
ことができ、システムの迅速な復旧が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、ここでは、エンジンのシリ
ンダヘッドのバルブシートの表面に対してレーザ溶接に
よる肉盛溶接を行う場合を例にとる。
に基づいて説明する。なお、ここでは、エンジンのシリ
ンダヘッドのバルブシートの表面に対してレーザ溶接に
よる肉盛溶接を行う場合を例にとる。
【0021】図1は本発明の一実施の形態に係る溶接金
属粉末供給装置およびレーザ溶接装置本体を示す概略構
成図である。同図に示すように、ヘリウムガスやアルゴ
ンガスなどの不活性ガスからなる搬送ガスを封入したボ
ンベ1が、弁を介して粉末混合装置2のガス投入口に接
続されるとともに、銅合金(Ni、Al、Feを含有)
からなる平均粒径60μmの溶接金属粉末を収納したタ
ンク3が、弁を介して粉末混合装置2の粉末投入口に接
続されている。
属粉末供給装置およびレーザ溶接装置本体を示す概略構
成図である。同図に示すように、ヘリウムガスやアルゴ
ンガスなどの不活性ガスからなる搬送ガスを封入したボ
ンベ1が、弁を介して粉末混合装置2のガス投入口に接
続されるとともに、銅合金(Ni、Al、Feを含有)
からなる平均粒径60μmの溶接金属粉末を収納したタ
ンク3が、弁を介して粉末混合装置2の粉末投入口に接
続されている。
【0022】粉末混合装置2の排出口には、供給ホース
4の一端部が接続され、該供給ホース4の他端部は、溶
接金属粉末供給装置(以下単に「粉末供給装置」とい
う)10の本体、つまり粉末供給ノズル11の粉末用入
口11aに接続されている。また、粉末供給ノズル11
の粉末用出口11bには、粉末吐出用ノズル13が接続
されている。
4の一端部が接続され、該供給ホース4の他端部は、溶
接金属粉末供給装置(以下単に「粉末供給装置」とい
う)10の本体、つまり粉末供給ノズル11の粉末用入
口11aに接続されている。また、粉末供給ノズル11
の粉末用出口11bには、粉末吐出用ノズル13が接続
されている。
【0023】この粉末供給装置10は、粉末供給ノズル
11の内部に上下動自在のノズルピン12を備えた重力
落下方式のものであって、ノズルピン12が上昇する
と、粉末用出口11bが開いて、粉末が重力により落下
して粉末吐出用ノズル13の先端部(吐出口)から母材
表面に供給される構造となっている。ノズルピン12
は、ノズルピン駆動手段としてのノズルピン上下用サー
ボモータ14によって上下に駆動される。また、粉末供
給ノズル12の外周壁には振動伝達部材15が当接し、
この振動伝達部材15には加振用サーボモータ16が連
結されている。加振手段は振動伝達部材15と加振用サ
ーボモータ16とで構成されている。さらに、粉末供給
ノズル12の先端部には、粉末流量検出手段としての流
量センサ17が取り付けられている。
11の内部に上下動自在のノズルピン12を備えた重力
落下方式のものであって、ノズルピン12が上昇する
と、粉末用出口11bが開いて、粉末が重力により落下
して粉末吐出用ノズル13の先端部(吐出口)から母材
表面に供給される構造となっている。ノズルピン12
は、ノズルピン駆動手段としてのノズルピン上下用サー
ボモータ14によって上下に駆動される。また、粉末供
給ノズル12の外周壁には振動伝達部材15が当接し、
この振動伝達部材15には加振用サーボモータ16が連
結されている。加振手段は振動伝達部材15と加振用サ
ーボモータ16とで構成されている。さらに、粉末供給
ノズル12の先端部には、粉末流量検出手段としての流
量センサ17が取り付けられている。
【0024】図2は粉末供給装置10の一例を示す断面
図である。ノズルピン12をサーボモータ14によって
上下動させるための機構として、ここではボールスプラ
イン40を利用している。つまり、ノズルピン12をボ
ールスプラインブッシュ41と連結するとともに、ノズ
ルピン上下用サーボモータ14の出力軸を継手(カップ
リング)43を介してボールスプラインシャフト42と
連結してある。これにより、ノズルピン12は、旋回し
ながら上下動することになる。具体的には、例えば、2
70°回転する間に20mm上下する。なお、同図中、
44は廻り止めピン、45は粉末阻止用のダストシー
ル、46はロック防止用のワイパ、Pは粉末混合装置2
から供給された溶接金属粉末をそれぞれ示している。
図である。ノズルピン12をサーボモータ14によって
上下動させるための機構として、ここではボールスプラ
イン40を利用している。つまり、ノズルピン12をボ
ールスプラインブッシュ41と連結するとともに、ノズ
ルピン上下用サーボモータ14の出力軸を継手(カップ
リング)43を介してボールスプラインシャフト42と
連結してある。これにより、ノズルピン12は、旋回し
ながら上下動することになる。具体的には、例えば、2
70°回転する間に20mm上下する。なお、同図中、
44は廻り止めピン、45は粉末阻止用のダストシー
ル、46はロック防止用のワイパ、Pは粉末混合装置2
から供給された溶接金属粉末をそれぞれ示している。
【0025】また、図1中、20はレーザ溶接装置本体
を示し、レーザ発振器21から出力されたレーザビーム
22をミラー23によって所定位置まで伝送し、集光レ
ンズ24によって該レーザビーム22を母材30表面の
溶接部31に集束させるようになっている。上記構成の
粉末供給装置を利用したレーザ溶接による肉盛は、図1
に示すように、あらかじめ、粉末吐出用ノズル13の先
端部を母材30表面の溶接部31に向けるとともに、ミ
ラー23および集光レンズ24を調整してレーザビーム
22が該溶接部31で集束可能に設定しておく。
を示し、レーザ発振器21から出力されたレーザビーム
22をミラー23によって所定位置まで伝送し、集光レ
ンズ24によって該レーザビーム22を母材30表面の
溶接部31に集束させるようになっている。上記構成の
粉末供給装置を利用したレーザ溶接による肉盛は、図1
に示すように、あらかじめ、粉末吐出用ノズル13の先
端部を母材30表面の溶接部31に向けるとともに、ミ
ラー23および集光レンズ24を調整してレーザビーム
22が該溶接部31で集束可能に設定しておく。
【0026】そして、粉末混合装置2で溶接金属粉末が
搬送ガスに混入され、搬送ガスのガス圧によって、その
搬送ガスおよび粉末が、供給ホース4を通って粉末供給
装置10(の粉末供給ノズル11)内に送られる。粉末
供給装置10(の粉末供給ノズル11)内に供給された
搬送ガスおよび粉末は、適当な方法によって搬送ガスか
ら溶接金属粉末が分離される。分離された粉末は、粉末
供給ノズル11内に一時貯蔵される。
搬送ガスに混入され、搬送ガスのガス圧によって、その
搬送ガスおよび粉末が、供給ホース4を通って粉末供給
装置10(の粉末供給ノズル11)内に送られる。粉末
供給装置10(の粉末供給ノズル11)内に供給された
搬送ガスおよび粉末は、適当な方法によって搬送ガスか
ら溶接金属粉末が分離される。分離された粉末は、粉末
供給ノズル11内に一時貯蔵される。
【0027】この状態でノズルピン12を上げると、粉
末用出口11bが開き、粉末が重力により落下して粉末
吐出用ノズル13の先端から溶接部31に向けて吐出さ
れる。また、当該溶接金属粉末の供給に同期をとってレ
ーザ溶接装置本体20が作動して、集光レンズ24で集
束されたレーザビーム22が、供給された溶接金属粉末
に照射され、該粉末が母材30表面に肉盛される。32
は、肉盛された溶接金属を示している。
末用出口11bが開き、粉末が重力により落下して粉末
吐出用ノズル13の先端から溶接部31に向けて吐出さ
れる。また、当該溶接金属粉末の供給に同期をとってレ
ーザ溶接装置本体20が作動して、集光レンズ24で集
束されたレーザビーム22が、供給された溶接金属粉末
に照射され、該粉末が母材30表面に肉盛される。32
は、肉盛された溶接金属を示している。
【0028】本発明では、定量供給可能な粉末供給装置
10を提供すべく、ノズルピン上下用サーボモータ14
をフィードバック制御し、また、加振用サーボモータ1
6により粉末供給ノズル11に振動を与えて、目づまり
を防止するようにしている。図3は粉末供給装置10の
制御系のブロック図である。流量演算部51は制御手段
として機能するものであって、例えば、マイコンで構成
されている。流量演算部51には、粉末供給ノズル11
から供給される粉末の流量を検出する流量検出手段52
が接続されている。流量検出手段52は、前記流量セン
サ52または図示しない電子てんびんで構成されてい
る。電子てんびんは、後述するように、オフラインでQ
−X指令マップを作成する場合に使用されうる。また、
流量演算部51には、ノズルピン上下用サーボモータ1
4を駆動する駆動回路51と、加振用サーボモータ16
を駆動する駆動回路52とが接続されている。また、流
量演算部51の内蔵メモリ51aには、該粉末供給装置
10の制御プログラムのほか、ノズルピンの位置Xと吐
出される粉末の流量Qとの関係を示す特性データである
図4に示すようなQ−X指令マップなどが記憶されてい
る。流量演算部51は、流量検出手段52からの流量信
号を入力して、Q−X指令マップを自動作成したり、あ
るいは作成したQ−X指令マップを用いて粉末供給制御
を行う。
10を提供すべく、ノズルピン上下用サーボモータ14
をフィードバック制御し、また、加振用サーボモータ1
6により粉末供給ノズル11に振動を与えて、目づまり
を防止するようにしている。図3は粉末供給装置10の
制御系のブロック図である。流量演算部51は制御手段
として機能するものであって、例えば、マイコンで構成
されている。流量演算部51には、粉末供給ノズル11
から供給される粉末の流量を検出する流量検出手段52
が接続されている。流量検出手段52は、前記流量セン
サ52または図示しない電子てんびんで構成されてい
る。電子てんびんは、後述するように、オフラインでQ
−X指令マップを作成する場合に使用されうる。また、
流量演算部51には、ノズルピン上下用サーボモータ1
4を駆動する駆動回路51と、加振用サーボモータ16
を駆動する駆動回路52とが接続されている。また、流
量演算部51の内蔵メモリ51aには、該粉末供給装置
10の制御プログラムのほか、ノズルピンの位置Xと吐
出される粉末の流量Qとの関係を示す特性データである
図4に示すようなQ−X指令マップなどが記憶されてい
る。流量演算部51は、流量検出手段52からの流量信
号を入力して、Q−X指令マップを自動作成したり、あ
るいは作成したQ−X指令マップを用いて粉末供給制御
を行う。
【0029】図5はQ−X指令マップ作成処理のフロー
チャートである。流量検出手段52として流量センサ1
7を用いる場合、流量演算部51は、スタート信号を入
力すると、ノズルピン上下用サーボモータ14を駆動し
てノズルピン12を移動させながら流量センサ17の出
力信号を入力して、ノズルピン12の位置X(サーボモ
ータ14の回転位置に相当)と流量センサ17の出力値
Qとのデータを流量演算部51内にサンプリングし(ス
テップS1)、結果をメモリ51aに格納(蓄積)する
(ステップS2)。ノズルピン12の位置Xは、ノズル
ピン12が下限位置(つまり、粉末用出口11bが閉じ
ている状態)にあるときを原点とする。また、データの
正確を期すため、ステップS1のサンプリング処理は一
度に複数回実施するのが好ましい。サンプリング結果が
メモリに格納されると、そのサンプリング結果に基づい
て、図4に示すようなQ−X指令マップを作成し(ステ
ップS3)、結果をメモリ51aの他の領域に格納(蓄
積)する(ステップS4)。サンプリングを複数回実施
した場合には、データの平均を取るなどの適当な処理を
施した後、この処理されたデータを基に、Q−X指令マ
ップを作成する。したがって、このQ−X指令マップ
は、実際の装置の特性を反映したものとなっている。
チャートである。流量検出手段52として流量センサ1
7を用いる場合、流量演算部51は、スタート信号を入
力すると、ノズルピン上下用サーボモータ14を駆動し
てノズルピン12を移動させながら流量センサ17の出
力信号を入力して、ノズルピン12の位置X(サーボモ
ータ14の回転位置に相当)と流量センサ17の出力値
Qとのデータを流量演算部51内にサンプリングし(ス
テップS1)、結果をメモリ51aに格納(蓄積)する
(ステップS2)。ノズルピン12の位置Xは、ノズル
ピン12が下限位置(つまり、粉末用出口11bが閉じ
ている状態)にあるときを原点とする。また、データの
正確を期すため、ステップS1のサンプリング処理は一
度に複数回実施するのが好ましい。サンプリング結果が
メモリに格納されると、そのサンプリング結果に基づい
て、図4に示すようなQ−X指令マップを作成し(ステ
ップS3)、結果をメモリ51aの他の領域に格納(蓄
積)する(ステップS4)。サンプリングを複数回実施
した場合には、データの平均を取るなどの適当な処理を
施した後、この処理されたデータを基に、Q−X指令マ
ップを作成する。したがって、このQ−X指令マップ
は、実際の装置の特性を反映したものとなっている。
【0030】なお、流量検出手段52として電子てんび
んを用いる場合には、例えば、オフラインにおいて、粉
末供給ノズル11から重力落下する粉末を電子てんびん
上に設置した容器で受けて、流量を計測する。
んを用いる場合には、例えば、オフラインにおいて、粉
末供給ノズル11から重力落下する粉末を電子てんびん
上に設置した容器で受けて、流量を計測する。
【0031】図6は実際の粉末供給時における粉末供給
制御のフローチャートである。流量演算部51は、スタ
ート信号を入力すると、カウンタNの値をゼロ(0)に
リセットし(ステップS11)、目標流量Q1 を設定す
る(ステップS12)。目標流量Q1 の設定は、オペレ
ータによる所定のスイッチ操作により流量設定信号を入
力することで行われる。目標流量Q1 が設定されると、
メモリ51aに記憶されている図5の処理で作成された
Q−X指令マップを用いて、目標流量Q1 に対応するノ
ズルピン位置X1 を決定し(図4参照)、この値X1 を
位置決め制御の目標値X0 とする(X0 =X1 )(ステ
ップS13)。その後、駆動回路51を介してノズルピ
ン上下用サーボモータ14を制御して、ノズルピン12
をステップS13で設定されたノズルピン目標位置X0
に位置決めし(ステップS14)、流量センサ17から
の信号を入力して、粉末供給ノズル11から吐出される
粉末の流量Qを実測する(ステップS15)。そして、
得られた流量の実測値QをステップS12で設定された
流量の目標値Q1 と比較する(ステップS16)。この
比較の結果として実測値Qが目標値Q1 よりも大きい
(Q>Q1 )場合には、流量を下げるべく、あらかじめ
設定された微小量ΔXだけノズルピン目標位置X0 を減
算し(X0 =X0 −ΔX)(ステップS17)、ステッ
プS19に進む。
制御のフローチャートである。流量演算部51は、スタ
ート信号を入力すると、カウンタNの値をゼロ(0)に
リセットし(ステップS11)、目標流量Q1 を設定す
る(ステップS12)。目標流量Q1 の設定は、オペレ
ータによる所定のスイッチ操作により流量設定信号を入
力することで行われる。目標流量Q1 が設定されると、
メモリ51aに記憶されている図5の処理で作成された
Q−X指令マップを用いて、目標流量Q1 に対応するノ
ズルピン位置X1 を決定し(図4参照)、この値X1 を
位置決め制御の目標値X0 とする(X0 =X1 )(ステ
ップS13)。その後、駆動回路51を介してノズルピ
ン上下用サーボモータ14を制御して、ノズルピン12
をステップS13で設定されたノズルピン目標位置X0
に位置決めし(ステップS14)、流量センサ17から
の信号を入力して、粉末供給ノズル11から吐出される
粉末の流量Qを実測する(ステップS15)。そして、
得られた流量の実測値QをステップS12で設定された
流量の目標値Q1 と比較する(ステップS16)。この
比較の結果として実測値Qが目標値Q1 よりも大きい
(Q>Q1 )場合には、流量を下げるべく、あらかじめ
設定された微小量ΔXだけノズルピン目標位置X0 を減
算し(X0 =X0 −ΔX)(ステップS17)、ステッ
プS19に進む。
【0032】また、実測値Qが目標値Q1 と等しい(Q
=Q1 )場合には、現在のノズルピン位置で良いので、
このノズルピン位置を維持して(X0 =X0 )(ステッ
プS18)、ステップS19に進む。
=Q1 )場合には、現在のノズルピン位置で良いので、
このノズルピン位置を維持して(X0 =X0 )(ステッ
プS18)、ステップS19に進む。
【0033】ステップS19では、ストップ信号の入力
の有無により、供給が終了したかどうかを判断し、NO
の場合、つまり供給が終了していない場合には、ステッ
プS14に戻って、一連の処理を繰り返す。
の有無により、供給が終了したかどうかを判断し、NO
の場合、つまり供給が終了していない場合には、ステッ
プS14に戻って、一連の処理を繰り返す。
【0034】これに対し、ステップS16の比較の結果
として実測値Qが目標値Q1 よりも小さい(Q<Q1 )
場合には、流量を上げるべく、前記微小量ΔXだけノズ
ルピン目標位置X0 を加算して(X0 =X0 +ΔX)
(ステップS20)、ノズルピン12をその新しいノズ
ルピン目標位置X0 に位置決めし(ステップS21)、
再度、流量センサ17からの信号を入力して、粉末供給
ノズル11から吐出される粉末の流量Qを実測する(ス
テップS22)。
として実測値Qが目標値Q1 よりも小さい(Q<Q1 )
場合には、流量を上げるべく、前記微小量ΔXだけノズ
ルピン目標位置X0 を加算して(X0 =X0 +ΔX)
(ステップS20)、ノズルピン12をその新しいノズ
ルピン目標位置X0 に位置決めし(ステップS21)、
再度、流量センサ17からの信号を入力して、粉末供給
ノズル11から吐出される粉末の流量Qを実測する(ス
テップS22)。
【0035】その後、ステップS22で得られた実測値
からステップS15で得られた実測値を引き算して流量
の増分ΔQを算出し、さらにこの増分ΔQと前記微小量
ΔXとから変位の傾きa(=ΔQ/ΔX)を算出する
(ステップS23)。そして、得られた傾きaをQ−X
指令マップ上での対応する部分の傾きAと比較して、傾
きaが傾きA以上(a≧A)であるかどうかを判断する
(ステップS24)(以上、図7参照)。この判断の結
果としてYESであれば、ステップS20でノズルピン
12を微小量ΔXだけ上げることで実際に得られるはず
である流量増加率以上の増加率が得られているので、目
づまりは発生していないものと判断して、ステップS2
8に進む。これに対し、NOであれば、ノズルピン12
を微小量ΔXだけ上げることで実際に得られるはずであ
る流量増加率が得られていないので、目づまりが発生し
ているものと判断して、ステップS29に進む。すなわ
ち、目づまりが発生したかどうかは、ステップS24の
ロジックによって判断される。なお、図7では、初期値
X1 、Q1 に対する傾きAを示しているが、その後のフ
ィードバック制御によりノズルピン目標位置X0 が初期
値X1 と異なる場合には、微小量ΔXを加算する前のノ
ズルピン目標位置X0 に対応するQ−X指令マップ上の
点を起点として傾きAを計算する。つまり、傾きAは可
変量であってノズルピン位置に応じて変わる。
からステップS15で得られた実測値を引き算して流量
の増分ΔQを算出し、さらにこの増分ΔQと前記微小量
ΔXとから変位の傾きa(=ΔQ/ΔX)を算出する
(ステップS23)。そして、得られた傾きaをQ−X
指令マップ上での対応する部分の傾きAと比較して、傾
きaが傾きA以上(a≧A)であるかどうかを判断する
(ステップS24)(以上、図7参照)。この判断の結
果としてYESであれば、ステップS20でノズルピン
12を微小量ΔXだけ上げることで実際に得られるはず
である流量増加率以上の増加率が得られているので、目
づまりは発生していないものと判断して、ステップS2
8に進む。これに対し、NOであれば、ノズルピン12
を微小量ΔXだけ上げることで実際に得られるはずであ
る流量増加率が得られていないので、目づまりが発生し
ているものと判断して、ステップS29に進む。すなわ
ち、目づまりが発生したかどうかは、ステップS24の
ロジックによって判断される。なお、図7では、初期値
X1 、Q1 に対する傾きAを示しているが、その後のフ
ィードバック制御によりノズルピン目標位置X0 が初期
値X1 と異なる場合には、微小量ΔXを加算する前のノ
ズルピン目標位置X0 に対応するQ−X指令マップ上の
点を起点として傾きAを計算する。つまり、傾きAは可
変量であってノズルピン位置に応じて変わる。
【0036】ステップS24で目づまりが発生している
ものと判断されると、カウンタNの値を1だけインクリ
メントして(N=N+1)(ステップS25)、新しい
カウンタ値Nをあらかじめ設定された基準値N1 と比較
して、カウンタ値Nが基準値N1 以下であるかどうかを
判断する(ステップS26)。この判断の結果としてY
ESであれば、駆動回路52に加振制御信号を出力して
加振用サーボモータ16を制御し、振動伝達部材15を
介して粉末供給ノズル11に微妙な振動を与えて(ステ
ップS27)、ステップS29に進む。これに対し、N
Oであれば、所定回数N1 の加振制御を実行しても効果
がない、つまり目づまりが解消されないので、異常が発
生したものと判断して、異常が発生した旨の警報を例え
ば表示や音などで外部に知らせて、作業者による早期の
対応を促し(ステップS28)、ステップS29に進
む。すなわち、粉末供給ノズルを加振しても効果がな
い、つまり異常が発生したかどうかは、ステップS26
のロジックによって判断される。
ものと判断されると、カウンタNの値を1だけインクリ
メントして(N=N+1)(ステップS25)、新しい
カウンタ値Nをあらかじめ設定された基準値N1 と比較
して、カウンタ値Nが基準値N1 以下であるかどうかを
判断する(ステップS26)。この判断の結果としてY
ESであれば、駆動回路52に加振制御信号を出力して
加振用サーボモータ16を制御し、振動伝達部材15を
介して粉末供給ノズル11に微妙な振動を与えて(ステ
ップS27)、ステップS29に進む。これに対し、N
Oであれば、所定回数N1 の加振制御を実行しても効果
がない、つまり目づまりが解消されないので、異常が発
生したものと判断して、異常が発生した旨の警報を例え
ば表示や音などで外部に知らせて、作業者による早期の
対応を促し(ステップS28)、ステップS29に進
む。すなわち、粉末供給ノズルを加振しても効果がな
い、つまり異常が発生したかどうかは、ステップS26
のロジックによって判断される。
【0037】図8は加振の効果を示す特性図である。同
図に示すように、加振することにより、しかも加振の程
度が大きいほど、同一のノズルピン位置Xにおける粉末
の吐出流量Qが大きくなっていることがわかる。加振を
途中で止めると、加振しない曲線に従うことになる。な
お、加振は、例えば、供給が1周する間、つまり5〜6
秒行われる。
図に示すように、加振することにより、しかも加振の程
度が大きいほど、同一のノズルピン位置Xにおける粉末
の吐出流量Qが大きくなっていることがわかる。加振を
途中で止めると、加振しない曲線に従うことになる。な
お、加振は、例えば、供給が1周する間、つまり5〜6
秒行われる。
【0038】ステップS29では、ストップ信号の入力
の有無により、供給が終了したかどうかを判断し、NO
の場合、つまり供給が終了していない場合には、ステッ
プS15に戻って、一連の処理を繰り返す。
の有無により、供給が終了したかどうかを判断し、NO
の場合、つまり供給が終了していない場合には、ステッ
プS15に戻って、一連の処理を繰り返す。
【0039】したがって、本実施の形態によれば、粉末
供給ノズル11の先端部に流量センサ17を取り付け、
粉末供給ノズル11から吐出される粉末の流量が一定と
なるよう、フィードバック制御により、ノズルピン12
をノズルピン上下用サーボモータ14によって上下動さ
せるようにしたので、母材30表面への粉末の供給量が
一定(均一)となり、肉盛OKとなる。よって、品質の
向上と安定化が図られる。
供給ノズル11の先端部に流量センサ17を取り付け、
粉末供給ノズル11から吐出される粉末の流量が一定と
なるよう、フィードバック制御により、ノズルピン12
をノズルピン上下用サーボモータ14によって上下動さ
せるようにしたので、母材30表面への粉末の供給量が
一定(均一)となり、肉盛OKとなる。よって、品質の
向上と安定化が図られる。
【0040】また、目づまりが発生したと判断されると
きには加振用サーボモータ16によって粉末供給ノズル
11を加振するようにしたので、始動時または定量供給
時に発生する目づまりを容易に解消することができる。
きには加振用サーボモータ16によって粉末供給ノズル
11を加振するようにしたので、始動時または定量供給
時に発生する目づまりを容易に解消することができる。
【0041】さらに、粉末供給ノズル11を加振しても
効果がないと判断されるときには、異常が発生したこと
を外部に知らせるので、作業者による対応を迅速に促す
ことができる。
効果がないと判断されるときには、異常が発生したこと
を外部に知らせるので、作業者による対応を迅速に促す
ことができる。
【0042】なお、本実施の形態では、異常が発生した
かどうかを加振制御の回数Nをカウントして判断するよ
うにしているが、もちろん、これに限定されるわけでは
ない。例えば、あらかじめ初期位置X1 に対する目標位
置X0 の増分の最大値を設定しておき、これを超えるか
どうかで判断することも可能である。
かどうかを加振制御の回数Nをカウントして判断するよ
うにしているが、もちろん、これに限定されるわけでは
ない。例えば、あらかじめ初期位置X1 に対する目標位
置X0 の増分の最大値を設定しておき、これを超えるか
どうかで判断することも可能である。
【0043】また、粉末供給装置10の構造は、図2に
示すものに限定されるわけではなく、本発明は重力落下
式のすべての粉末供給装置に適用可能である。
示すものに限定されるわけではなく、本発明は重力落下
式のすべての粉末供給装置に適用可能である。
【図1】 本発明の一実施の形態に係る溶接金属粉末供
給装置およびレーザ溶接装置本体を示す概略構成図であ
る。
給装置およびレーザ溶接装置本体を示す概略構成図であ
る。
【図2】 粉末供給装置の一例を示す断面図である。
【図3】 粉末供給装置の制御系のブロック図である。
【図4】 ノズルピンの位置Xと吐出される粉末の流量
Qとの関係を示す特性図である。
Qとの関係を示す特性図である。
【図5】 Q−X指令マップ作成処理のフローチャート
である。
である。
【図6】 粉末供給制御のフローチャートである。
【図7】 図6中のステップS23の説明図である。
【図8】 加振の効果を示す特性図である。
【図9】 重力落下方式の粉末供給ノズルの先端を示す
模式図である。
模式図である。
10…溶接金属粉末供給装置 11…粉末供給ノズル 12…ノズルピン 14…ノズルピン上下用サーボモータ(ノズルピン駆動
手段) 15…振動伝達部材(加振手段) 16…加振用サーボモータ(加振手段) 17…流量センサ(粉末流量検出手段) 30…母材 51…流量演算部(制御手段)
手段) 15…振動伝達部材(加振手段) 16…加振用サーボモータ(加振手段) 17…流量センサ(粉末流量検出手段) 30…母材 51…流量演算部(制御手段)
Claims (5)
- 【請求項1】 溶接金属の粉末を上下動自在のノズルピ
ンを備えた粉末供給ノズルを介して重力落下により母材
表面に供給する溶接金属粉末供給装置において、 前記粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を検出
し、その流量が目標値と一致するように前記ノズルピン
の位置をフィードバック制御することを特徴とする溶接
金属粉末供給装置。 - 【請求項2】 溶接金属の粉末を上下動自在のノズルピ
ンを備えた粉末供給ノズルを介して重力落下により母材
表面に供給する溶接金属粉末供給装置において、 前記粉末供給ノズルから吐出される粉末の流量を検出す
る粉末流量検出手段と、 前記ノズルピンを上下に駆動するノズルピン駆動手段
と、 前記粉末流量検出手段の出力が目標値と一致するように
前記ノズルピン駆動手段をフィードバック制御する制御
手段と、 を有することを特徴とする溶接金属粉末供給装置。 - 【請求項3】 前記ノズルピンの位置と吐出される粉末
の流量との関係を示す特性データを記憶する記憶手段を
さらに有し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶され
ている特性データにより、入力された流量目標値に対応
する前記ノズルピンの位置を決定して、前記ノズルピン
に対する初期位置決め制御を行うことを特徴とする請求
項2記載の溶接金属粉末供給装置。 - 【請求項4】 前記粉末供給ノズルを加振する加振手段
をさらに有し、前記制御手段は、目づまりが発生したと
判断されるとき、前記加振手段に駆動信号を出力するこ
とを特徴とする請求項2または3記載の溶接金属粉末供
給装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記粉末供給ノズルを
加振しても効果がないと判断されるとき、異常が発生し
たことを外部に知らせることを特徴とする請求項4記載
の溶接金属粉末供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9182148A JPH1128587A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 溶接金属粉末供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9182148A JPH1128587A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 溶接金属粉末供給装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1128587A true JPH1128587A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16113205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9182148A Withdrawn JPH1128587A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 溶接金属粉末供給装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1128587A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100408250C (zh) * | 2005-11-25 | 2008-08-06 | 北京工业大学 | 一种基于激光粉末填充焊接的旁轴送粉装置及送粉方法 |
CN110340363A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-10-18 | 西北工业大学 | 一种同步送粉激光增材制造光粉交互的检测装置及方法 |
KR20210050456A (ko) * | 2019-10-28 | 2021-05-07 | 주식회사 인스텍 | 레이저 성형 장치 |
JP2022545635A (ja) * | 2019-08-14 | 2022-10-28 | デーエムゲー モリ ウルトラソニック レーザーテック ゲーエムベーハー | 粉末噴出肉盛溶接のための粉末質量流量を測定するための方法および装置 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP9182148A patent/JPH1128587A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100408250C (zh) * | 2005-11-25 | 2008-08-06 | 北京工业大学 | 一种基于激光粉末填充焊接的旁轴送粉装置及送粉方法 |
CN110340363A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-10-18 | 西北工业大学 | 一种同步送粉激光增材制造光粉交互的检测装置及方法 |
JP2022545635A (ja) * | 2019-08-14 | 2022-10-28 | デーエムゲー モリ ウルトラソニック レーザーテック ゲーエムベーハー | 粉末噴出肉盛溶接のための粉末質量流量を測定するための方法および装置 |
KR20210050456A (ko) * | 2019-10-28 | 2021-05-07 | 주식회사 인스텍 | 레이저 성형 장치 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |