JPH08141744A

JPH08141744A - 粉体肉盛溶接装置

Info

Publication number: JPH08141744A
Application number: JP30294094A
Authority: JP
Inventors: Makoto Matsuo; 誠松尾
Original assignee: MATSUO KOGYOSHO KK
Current assignee: MATSUO KOGYOSHO KK
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-06-04
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2782165B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボットを使用して肉盛溶接の多様性等を拡
大し、溶接トーチのウィービング、姿勢変化を活用して
肉盛溶接の作業効率、精度等を向上する。【構成】ロボット２のアーム３に溶接トーチ４を、任
意に移動し、ウィービングし、さらに、トーチ姿勢を変
化することが可能に装着し、複数個のワーク４０を取付
けて回転する回転装置５を、ロボット２の溶接トーチ４
でそのワーク４０に肉盛溶接することが可能に配設し、
ロボット２の溶接トーチ４に溶接電源装置１１を接続
し、アルコンガスの容器１３を分配器１５によりプラズ
マガスＧｐ、シールドガスＧｓ及びキャリアガスＧｃの
３系統に分けて接続し、更に供給量を調整することが可
能な粉体供給装置２０を接続し、制御ユニット３０によ
りロボット２、回転装置５、溶接電源装置１１、分配器
１５及び粉体供給装置２０の作動を制御するように回路
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロボットを使用した
粉体肉盛溶接装置に関し、詳しくは、溶接装置の全体の
システムと、溶接制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、粉体肉盛溶接装置は、母材とし
て被加工物のワークに溶接トーチを近接して対向配置
し、溶接トーチの電極と金属のワークの間に高圧、高電
流を印加してアルゴン等の気体を高温加熱し、これによ
り緊縮した高温、高速、高エネルギ密度のプラズマ流の
アークを高い熱効率で発生させて、このプラズマアーク
を熱源に使用する。また、溶接材料の粉体を供給量を制
御して溶接トーチにキャリアガス等により連続して送給
し、この粉体をプラズマアークにより溶融してワークに
溶着することで、所定の領域に所定の厚さの肉盛層を形
成するものである。この場合に、例えば、溶接材料の粉
体として耐摩耗、耐腐食性等に優れたコバルト系合金
（例えばステライト系の合金）を使用して、各種バル
ブ、バルブシート、動弁部品、リング等の一部に肉盛溶
接し、ワークに局部的に耐摩耗性等の特性を付与した硬
化肉盛溶接等が知られている。

【０００３】従って、この種の肉盛溶接を行うワーク
は、予め鋳造、鍛造等により加工された多種多様の形状
で大小さまざまな大きさの部品である。また、ワークの
耐摩耗性等が要求される肉盛溶接個所も、部品の端部、
途中の円筒状、円弧状外周面、管の内周面等であり、こ
のため部品の形状や溶接個所に応じて溶接トーチを微妙
に動かしながら溶接することが要求される。

【０００４】従来の上記粉体肉盛溶接装置について説明
すると、基本的にはワークの溶接個所に溶接トーチを近
接して直角に配置し、この状態でワークと溶接トーチと
を動かして効率良く溶接する構成である。この場合にワ
ークは、回転テーブルに取付けて回転させ、またはＸ−
Ｙテーブルに取付けて水平の２方向に移動可能にする。
溶接トーチは、Ｘ−Ｙレールに取付けて水平の２方向に
移動し、さらにはＺ軸方向のねじ棒の雌金具に取付けて
垂直方向に移動可能にする。そして、ワークが円形の場
合は、ワークを回転して円形に肉盛し、このとき溶接ト
ーチを水平移動することで螺旋状、円形の平面に肉盛す
るようになっている。

【０００５】ここで溶接トーチを溶接方向に対して直角
に所定の幅で振動する、所謂ウィービングを行うと、溶
接幅の拡大、肉盛量の増大、肉盛金属の均一性等を図る
ことができる。しかし、ウィービングの場合はそのパタ
ーンが予め決まっており、ウィービング速度等の条件が
一種類しか選択，設定できないため、最初に設定した条
件により溶接が開始されると予熱効果により先に行くほ
どワーク側への溶け込みが多くなり易い。そこで、一般
的には速度一定な回転と直線的な移動を組み合わせて構
成され、また１種類のワークを大量に溶接することが多
いため、専用機に構成されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、粉体肉盛溶接装置がワーク毎の専
用機で有るため、ワークが異なる場合に容易に対応でき
ない。ワークと溶接トーチを速度一定な回転と直線的な
移動を組み合わせて動かして溶接する構成であるから、
溶接の作業効率、精度等に限界がある。

【０００７】この発明はこのような点に鑑み、ロボット
を使用して肉盛溶接の多様性等を拡大し、溶接トーチの
ウィービング、姿勢変化を活用して肉盛溶接の作業効
率、精度等を向上することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の請求項１に係る粉体肉盛溶接装置は、ロ
ボットのアームに溶接トーチを、任意に移動し、ウィー
ビングし、更にトーチ姿勢を変化することが可能に装着
し、複数個のワークを取付けて回転する回転装置を、ロ
ボットの溶接トーチでそのワークに肉盛溶接することが
可能に配設し、ロボットの溶接トーチに溶接電源装置を
接続し、アルコンガスの容器を分配器によりプラズマガ
ス、シールドガス及びキャリアガスの３系統に分けて接
続し、さらに、供給量を調整することが可能な粉体供給
装置を接続し、制御ユニットによりロボット、回転装
置、溶接電源装置、分配器及び粉体供給装置の作動を制
御するように回路接続することを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る粉体肉盛溶接装置は、制御
ユニットが、起動スイッチをＯＮすると、立上げモー
ド、本溶接モード、立下げモード、待機モードを順次設
定し、各モードで時間経過に応じて各種作動を指示する
作動モード設定手段と、この作動モード設定手段の指示
で溶接電源装置による溶接電流を制御する電流制御手段
と、粉体供給装置の供給量を制御する粉体供給制御手段
と、回転装置によるワークの回転を制御する回転制御手
段と、ロボットによる溶接トーチの移動、ウィービン
グ、姿勢変化を制御するトーチ制御手段と、分配器の３
系統のガス流量を制御するガス流量制御手段とを備える
ことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る粉体肉盛溶接装置は、ワー
クの円形表面に肉盛する場合に、電流制御手段は立上げ
モードから本溶接モードにかけて溶接電流を徐々に増大
し、本溶接モードから立下げモードにかけて溶接電流を
徐々に減少するように制御し、粉体供給制御手段は本溶
接モードで１回または複数回に分けて粉体を供給可能に
制御し、回転制御手段は立上げモードから本溶接モード
にかけてワークの回転速度を徐々に増大し、その後一定
の高速回転を保つように制御し、トーチ制御手段は立上
げモードで溶接トーチをワークの円形表面の半径方向中
間位置に垂直にセットし、本溶接モードで溶接トーチを
円形表面の略半径の幅で振動するようにウィービング
し、立下がりモードで溶接トーチを傾けて中心側に移動
するように制御し、ガス流量制御手段は立上げモード、
本溶接モード、立下げモードの場合にプラズマガスとシ
ールドガスとキャリアガスを流し、粉体を供給する場合
にキャリアガスの送給量を増大するように制御すること
を特徴とする。

【００１１】

【作用】従って、この発明の請求項１にあっては、制御
ユニットによりロボットを作動して溶接トーチを回転装
置のワークの溶接個所に垂直にセットする。また、溶接
電源装置により溶接電流を溶接トーチに流し、分配器に
より３種のガスを溶接トーチに送給することで、溶接ト
ーチにプラズマアークが発生する。そこで、粉体供給装
置を作動して粉体を溶接トーチに供給すると、その粉体
の金属がプラズマアークにより溶融してワークに載り、
このとき回転装置を作動してワークを回転すると、溶融
した金属が外側に広がって肉盛部が形成される。一方、
この溶接時にロボットにより溶接トーチをウィービング
すると、ワークの広範囲に均一且つ良好に肉盛部が形成
され、これにより所定の厚さに育った肉盛部が効率良く
形成される。また溶接後半で溶接トーチを傾けること
で、アークの圧力により肉盛部が外側に押し広げられて
その形状が平坦で角形に調整され、これにより肉盛部は
均一化した好ましい形状となる。

【００１２】請求項２にあっては、起動スイッチをＯＮ
すると、制御ユニットの作動モード設定手段で立上げモ
ード、本溶接モード、立下げモード、待機モードを順次
設定し、各モードで時間経過に応じて各種作動を、電流
制御手段、粉体供給制御手段、回転制御手段、トーチ制
御手段、ガス流量制御手段に同時に指示する。そこで、
各モード毎に溶接電源装置による溶接電流、粉体供給装
置による粉体の供給量、回転装置によるワークの回転、
ロボットによる溶接トーチの移動、ウィービング、姿勢
変化、分配器による３系統のガス流量を適正に制御し
て、最適に肉盛溶接制御される。また、ロボットにより
溶接トーチが任意のパターンで精度良くウィービングさ
れ、さらに姿勢が任意に変化される。

【００１３】請求項３にあっては、ワークの頂部等の円
形表面に肉盛する場合に、各モード毎に電流制御手段、
粉体供給制御手段、回転制御手段、トーチ制御手段、ガ
ス流量制御手段で適正に制御される。即ち、立上げモー
ドでは溶接トーチをワークの円形表面の半径方向中間位
置に垂直にセットし、ワークを低速回転し、所定の溶接
電流を流し、さらに、プラズマガスとシールドガスを流
す。この場合、キャリアガスも必要に応じて流しておい
てもよい。このため溶接トーチでプラズマアークを発生
して、ワークの円形表面が肉盛し易いように加熱して少
し溶かされる。

【００１４】本溶接モードでは溶接電流、ワーク回転を
増大し、粉体供給し、溶接トーチで円形表面の略半径の
幅で振動するようにウィービングする。そこで、粉体の
金属がプラズマアークにより溶融してワークの円形表面
に載って実質的に肉盛され、このときウィービングによ
り金属が円形表面の全面に均一且つ効率良く肉盛され、
ワーク回転が高いことで遠心力の利用により金属が外側
に広がって均一化が促進される。こうして肉盛部が粉体
の金属の増大に応じて円形表面の全体で上方に厚く育つ
ように適正に形成される。

【００１５】立下げモードでは溶接電流を徐々に減少す
るため、肉盛部は母材側から冷却固化し始めて希釈が防
止され、これにより金属の組織が安定化して耐摩耗性等
の特性が確実に得られる。また、溶接トーチはウィービ
ングを止め、その姿勢を傾けて徐々に中心側に移動す
る。そこで、表面に近いところが半溶融の肉盛部は、ア
ークの圧力により外側に押し広げられ、このため肉盛部
の形状は山型から平坦な長方形断面に変形して好ましい
ものに調整され、こうして円形表面の全体で均一な厚さ
に肉盛した最適な形状となる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、粉体肉盛溶接装置の全体の構成
について説明する。粉体肉盛溶接装置１は、６軸ロボッ
ト２を有し、このロボット２のアーム３に溶接トーチ４
が装着され、ロボット２の制御で溶接トーチ４を高い精
度で３次元に移動することが可能になっている。溶接ト
ーチ４の下方には回転装置５が、例えば、２個の水平な
回転テーブル６，７をモータ８，９により回転可能に構
成して配置され、回転テーブル６等に被加工物のワーク
Ａが取付けられる。また、ロボット２の性能を利用して
異なる形状のワークに溶接するための回転台１０が配置
される。

【００１７】溶接電源装置１１は、ケーブル１２により
溶接トーチ４に電力を印加するように接続される。アル
ゴンガスを収納する容器１３がホース１４により分配器
１５に接続される。分配器１５は、アルゴンガスをプラ
ズマガスＧｐ、シールドガスＧｓ及びキャリアガスＧｃ
の３系統に分配し、且つそれらガス流量を制御するもの
である。そして、分配器１５からプラズマガスＧｐのホ
ース１６、シールドガスＧｓのホース１７により溶接ト
ーチ４に、各種ガスを送給するように接続され、キャリ
アガス系路に粉体供給装置２０が設けられる。粉体供給
装置２０は、溶接材料の粉体Ｂを収容するホッパー２１
がテーブル回転式の供給量調節装置２２に接続され、こ
の供給量調節装置２２が分配器１５と溶接トーチ４を結
ぶキャリアガスＧｃのホース１８の途中に接続され、流
量調節した粉体ＢをキャリアガスＧｃにより溶接トーチ
４に送給するように構成される。

【００１８】電気制御系について説明すると、例えば回
転装置５の回転テーブル６，７毎に設けられる起動スイ
ッチ２５，２６を有し、この起動スイッチ２５，２６の
ＯＮ、ＯＦＦ信号が制御ユニット３０に入力する。制御
ユニット３０は、例えば、ロボット制御ボックス、プラ
ズマ溶接制御ボックス、専用インタフェースを集合した
ものであり、起動スイッチ２５または２６のＯＮ信号が
入力するとプログラムにより作動して、ロボット２、回
転装置５、回転台１０、溶接電源装置１１、分配器１
５、粉体の供給量調節装置２２を制御するように回路接
続されている。

【００１９】図２において、制御ユニット３０の構成の
機能ブロックについて説明する。まず、起動スイッチ２
５，２６の信号が入力する作動モード設定手段３１を有
し、スイッチＯＦＦの場合に初期設定した駆動待ちモー
ドを定める。そして、スイッチＯＮすると、立上げモー
ド、本溶接モード、立下げモード、待機モードを順次設
定し、各モードでタイマ３２による時間経過に応じて各
種作動を指示する。即ち、電流制御手段３３に溶接電流
制御を指示し、粉体供給制御手段３４に供給量制御を指
示し、回転制御手段３５にワーク回転制御を指示し、ト
ーチ制御手段３６に溶接トーチ４の移動、ウィービン
グ、姿勢変化を指示し、ガス流量制御手段３７に３系統
のガス流量制御を指示する。

【００２０】ここでワークＡの形状の一部が丸棒でその
頂部の円形表面に肉盛溶接する場合について説明する。
電流制御手段３３は、溶接電源装置１１の溶接電流とし
て最初パイロット電流を流し、次にメイン電流を流す。
また、立上げモードから本溶接モードにかけて溶接電流
を徐々に増大し、本溶接モードから立下げモードにかけ
て溶接電流を徐々に減少するように制御する。粉体供給
制御手段３４は、供給量調節装置２２による粉体供給を
本溶接モードで２回に分け、１回目は肉盛に必要な量
を、２回目は少量を供給するように制御する。尚、粉体
供給は１回だけとしてもよい。回転制御手段３５は、回
転装置５のワークＡが取付けられる回転テーブル６によ
り、立上げモードから本溶接モードにかけてワーク回転
速度を徐々に増大し、その後一定の高速回転を保つよう
に制御する。

【００２１】トーチ制御手段３６は、ロボット２により
溶接トーチ４を種々に移動する。まず、駆動待ちや待機
のモードでは溶接トーチ４を待機位置に移動する。立上
げモードでは溶接トーチ４をワークＡの円形表面の半径
方向中間位置に垂直にセットし、本溶接モードで溶接ト
ーチ４をウィービングする。この場合にロボット２の性
能により溶接トーチ４を直接振動して従来と同様な基本
パターンは勿論のこと、図３（ｂ），（ｃ）に示す任意
のパターンを高い精度でウィービングすることが可能で
あり、このため例えば円形表面の略半径の幅で振動する
ようにウィービングする。さらに、立下がりモードで溶
接トーチ４を、図３（ａ）のように例えば８０度に傾け
て、外側から中心側に移動するように制御する。ガス流
量制御手段３７は、分配器１５により立上げモード、本
溶接モード、立下げモードの場合にプラズマガスＧｐと
シールドガスＧｓとキャリアガスＧｃを流し、粉体Ｂを
供給する場合にキャリアガスＧｃの送給量を増大するよ
うに制御する。

【００２２】次に、この実施例の粉体肉盛溶接制御につ
いて説明する。対象ワークは、図４に示すディーゼルエ
ンジンのバルブブリッジ４０である。このバルブブリッ
ジは、鍛造により成形され、中心の丸棒本体４１の一方
の頂部４２にカムとの摺接部を設け、左右に２個のバル
ブのステムエンドと係合するアーム４３，４４をそれぞ
れ突設して構成され、吸、排気の２個のバルブをカムリ
フトにより同時に開閉するものである。このためバルブ
ブリッジ４０は、頂部４２にカムとの摺接に対して耐摩
耗性等が要求される。

【００２３】そこで、以下にバルブブリッジ４０の頂部
４２の円形表面４５に、ステライト系合金を肉盛溶接す
る場合について説明する。まず、回転装置５の一方の回
転テーブル６にバルブブリッジ４０を、頂部４２を上に
して垂直に取付け、回転テーブル６により回転するよう
にセットして準備を整える。

【００２４】その後肉盛溶接制御を開始するが、この制
御を図５のフローチャート、図６のタイムチャート、図
７の肉盛溶接状態により説明する。まず、ステップＳ１
で初期設定してロボット２を待機位置にし、粉体Ｂの送
給、バルブブリッジ４０の回転を停止する。その後ステ
ップＳ２に進み駆動待ちとして起動スイッチ２５，２６
をチェックし、起動スイッチ２５をスイッチＯＮすると
ステップＳ３で立上げ制御する。即ち、ロボット２によ
り溶接トーチ４を、図７（ａ）のようにバルブブリッジ
４０の円形表面４５の半径方向の中間位置に垂直にセッ
トし、この状態で図６のように回転装置５を駆動してバ
ルブブリッジ４０を低速回転する。また、プラズマガス
ＧｐとシールドガスＧｓを送給して所定の溶接電流を流
してプラズマアークを発生し、このアークを円形表面４
５に照射する。このため円形表面４５が均一に加熱され
て中央に湯溜りＣができるように溶け、これにより粉体
Ｂの肉盛が容易になる。

【００２５】そして、ステップＳ４でタイマをチェック
し、例えば、３秒の所定時間経過すると、ステップＳ５
に進んで本溶接制御する。即ち、溶接電流を最大の１２
０Ａ程度に上げ、粉体Ｂとしてステライト系合金の金属
Ｄの供給を開始し、バルブブリッジ４０の回転を上げ
る。すると溶接トーチ４で高エネルギのプラズマアーク
を発生して、このプラズマアークの熱源により金属Ｄが
直ちに溶融する。そして、この金属Ｄが立上げモードで
予め加熱して一部溶けた円形表面４５に溶射されて確実
に載り、これにより実質的に肉盛溶接される。

【００２６】このときロボット２により溶接トーチ４を
直接振動するように制御すると、任意のパターンで精度
良くウィービングされる。そこで溶接トーチ４を回転す
る円形表面４５の略半径の幅でウィービングすること
で、溶けた金属Ｄが図７（ｂ）のように円形表面４５の
全面に均一且つ良好に載って肉盛部Ｅが効率良く形成さ
れる。また円形表面４５に載った金属Ｄはその回転で薄
く外側に広がって、均一な肉盛が促進される。この場合
にバルブブリッジ４０の回転が、図６のように肉盛金属
Ｄの増大に応じて増大制御するため、肉盛が進行する際
に常にその均一化が図られる。こうして時間の経過によ
り粉体供給量が増大するのに応じて金属Ｄが溶融した赤
熱状態で円形表面４５の全体に順次積層され、これによ
り肉盛部Ｅが図７（ｃ）のように表面４５全体で上方に
厚く育っていく。

【００２７】そして、肉盛部Ｅが所定の厚さに達した時
点で、バルブブリッジ４０の回転を最大の例えば２９０
ｒｐｍまで上昇する。すると金属Ｄが表面張力により丸
くなることを抑えられ、これにより肉盛部Ｅが外側に広
がろうとする現象を生じ、この回転を最後まで維持する
ことで、肉盛部Ｅの拡大を助けるように作用する。

【００２８】その後粉体供給を停止し、溶接電流を例え
ば９０Ａに減少するのであり、これにより図７（ｄ）の
ように肉盛金属Ｄの平面側の一部分Ｄｏが温度低下して
冷却固化し始める。そこで、バルブブリッジ４０の母材
が溶けて肉盛金属Ｄの中に浸出し、本来の硬さにならな
い、所謂希釈が防止される。また、肉盛部Ｅの温度が少
々下がった時点で図６のように再度粉体Ｂを少量供給
し、外側に肉盛する。こうして粉体Ｂが２回に分けて供
給されるが、粉体供給しない時間帯では不要なキャリア
ガスＧｃの流量を最低に制御する。そこで、溶接トーチ
４は、シールドガスＧｓの流れが不要なキャリアガスＧ
ｃにより乱れることが防止されて、肉盛溶接が一層良好
になる。

【００２９】そして、ステップＳ６でタイマをチェック
し、所定時間経過して粉体供給終了した時点で、ステッ
プＳ７に進んで立下げ制御する。即ち、溶接電流を例え
ば５０Ａに減少して、肉盛金属Ｄの組織の安定化を図
り、形状を整える。このとき溶接トーチ４は、図６のよ
うにウィービングを停止し、半径方向の中間位置で例え
ば８０度に傾ける。そこで、表面に近いところが半溶融
の肉盛部Ｅは、アークＦの圧力により、図７（ｅ）のよ
うに外側に押し広げられ、このため肉盛部Ｅの形状は山
型から平坦な長方形断面に変形して好ましいものに調整
される。

【００３０】そして、溶接トーチ４を傾けたまま中心に
移動して、肉盛部Ｅを外に広げた状態に保ち、溶接電流
を更に例えば３０Ａに減少する。このため肉盛部Ｅは、
外側に広げられた形状で外側から急速に冷却固化する。
このとき肉盛部Ｅは、熱収縮により若干小さくなるが、
図７（ｆ）のように円形表面４５の全体で均一な厚さに
肉盛した最適な長方形断面の形状となる。また、肉盛部
Ｅは母材による希釈が防止されて、ステライト系合金の
均一な組織になるため、その合金本来の硬度の耐摩耗性
等の特性が確実に得られる。

【００３１】その後溶接電流を零にし、３種のガスの送
給を停止してプラズマアークを止め、このときバルブブ
リッジ４０の回転を止めて肉盛溶接制御を終了する。ま
た、ステップＳ８でタイマをチェックし、所定時間経過
して上述の肉盛溶接制御が終了した時点で、ステップＳ
９に進み待機制御する。即ち、ロボット２により溶接ト
ーチ４を再び垂直な姿勢に直し、バルブブリッジ４０か
ら離れた待機位置に移動して、全ての作業を終了する。

【００３２】次いで、回転装置５の他方の回転テーブル
７に同一のバルブブリッジ４０を取付けてその起動スイ
ッチ２６をＯＮすると、同様に肉盛溶接制御して肉盛部
が形成される。こうして２箇所に配置されたバルブブリ
ッジ４０を交互に肉盛溶接することができて、作業効率
が向上する。また回転台１０に異なるワークを取付け、
ロボット２等を異なるプログラムで制御することで、そ
のワークにも肉盛溶接することができ、これによりロボ
ット２の性能が発揮されて専用機に無い汎用性が得られ
る。

【００３３】さらに、この発明の肉盛溶接テストを行っ
た結果について説明する。鍛造成形されるワークの場合
は、肉盛表面に凹凸がありこの凹凸が肉盛金属の拡大を
損い、母材と希釈し易い状態になる。そこで、従来一般
には、かかる不具合を回避するため、肉盛表面を予め平
面や凹状に切削加工し、脱脂処理して肉盛溶接する。し
かし肉盛表面の加工をせずにワーク粗材のままでステラ
イト系合金の肉盛を実施したところ、肉盛表面の凹凸に
も拘らず適切に肉盛部が形成された。そして、合金本来
の硬度が、接合面より０．５ｍｍ位より上に確保でき
た。

【００３４】以上、この発明の実施例について説明した
が、ワークの円形表面以外の肉盛溶接にも適応できるこ
とは勿論である。溶接電流、粉体供給、ワーク回転、ロ
ボットによるウィービング、姿勢変化を制御するもので
あるから、対象とするワークの形状等によりこれらの制
御を任意に変更することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の請求
項１に係る粉体肉盛溶接装置では、ロボットのアームに
溶接トーチを、任意に移動し、ウィービングし、更にト
ーチ姿勢を変化することが可能に装着し、複数個のワー
クを取付けて回転する回転装置を、ロボットの溶接トー
チでそのワークに肉盛溶接することが可能に配設し、ロ
ボットの溶接トーチに溶接電源装置を接続し、アルコン
ガスの容器を分配器によりプラズマガス、シールドガス
及びキャリアガスの３系統に分けて接続し、さらに、供
給量を調整することが可能な粉体供給装置を接続し、制
御ユニットによりロボット、回転装置、溶接電源装置、
分配器及び粉体供給装置の作動を制御するように回路接
続する構成であるから、ロボットの性能により多様性が
拡大して、さまざまな形状のワークのいずれの箇所にも
肉盛溶接できる。

【００３６】特に、ロボットによる溶接トーチのウィー
ビングや姿勢変化を、高い精度で任意に行うことができ
る。このためウィービングや姿勢変化を最大限活用し
て、肉盛溶接の効率、品質を向上できる。またワークの
粗材のままでも肉盛溶接できて、作業性が大幅に向上す
る。

【００３７】請求項２に係る粉体肉盛溶接装置では、制
御ユニットが、起動スイッチをＯＮすると、立上げモー
ド、本溶接モード、立下げモード、待機モードを順次設
定し、各モードで時間経過に応じて各種作動を指示する
作動モード設定手段と、この作動モード設定手段の指示
で溶接電源装置による溶接電流を制御する電流制御手段
と、粉体供給装置の供給量を制御する粉体供給制御手段
と、回転装置によるワークの回転を制御する回転制御手
段と、ロボットによる溶接トーチの移動、ウィービン
グ、姿勢変化を制御するトーチ制御手段と、分配器の３
系統のガス流量を制御するガス流量制御手段とを備える
構成であるから、一連の制御を適正に行って最適に肉盛
溶接制御できる。またロボットにより溶接トーチのウィ
ービングや姿勢変化を高い精度で行うことができる。

【００３８】請求項３に係る粉体肉盛溶接装置では、ワ
ークの円形表面に肉盛する場合に、電流制御手段は立上
げモードから本溶接モードにかけて溶接電流を徐々に増
大し、本溶接モードから立下げモードにかけて溶接電流
を徐々に減少するように制御し、粉体供給制御手段は本
溶接モードで１回または複数回に分けて粉体を供給可能
に制御し、回転制御手段は立上げモードから本溶接モー
ドにかけてワークの回転速度を徐々に増大し、その後一
定の高速回転を保つように制御し、トーチ制御手段は立
上げモードで溶接トーチをワークの円形表面の半径方向
中間位置に垂直にセットし、本溶接モードで溶接トーチ
を円形表面の略半径の幅で振動するようにウィービング
し、立下がりモードで溶接トーチを傾けて中心側に移動
するように制御し、ガス流量制御手段は立上げモード、
本溶接モード、立下げモードの場合にプラズマガスとシ
ールドガスとキャリアガスを流し、粉体を供給する場合
にキャリアガスの送給量を増大するように制御するの
で、ワークの円形表面に最適に肉盛溶接できる。

【００３９】溶接電流を増減変化するので、ワークの加
熱、肉盛溶接、希釈防止を適切に行い得る。ワーク回転
を増大変化するので、肉盛金属の量に応じてその均一化
を促進でき、金属の表面張力で丸まることを確実に防止
できる。キャリアガスのガス量を粉体供給しない場合に
制限するので、溶接トーチの溶接性能を良好に保持でき
る。溶接トーチを円形表面の略半径の幅で振動するよう
にウィービングするので、均一な肉盛部を効率良く形成
できる。溶接トーチを傾けて中心側に移動するので、ア
ークの圧力を利用して肉盛部の形状を適正に整えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る粉体肉盛溶接装置の全体の構成
を示す説明図である。

【図２】制御ユニットの構成を示す機能ブロック図であ
る。

【図３】溶接トーチの姿勢変化とウィービングのパター
ンを示す図である。

【図４】バルブブリッジの構成と肉盛箇所を示す側面図
である。

【図５】肉盛溶接制御のフローチャートである。

【図６】同肉盛溶接制御のタイムチャートである。

【図７】同肉盛溶接状態を示す要部の拡大側面図であ
る。

【符号の説明】

１粉体肉盛溶接装置２ロボット３アーム４溶接トーチ５回転装置６回転テーブル７回転テーブル８モータ９モータ１０回転台１１溶接電源装置１３容器１５分配器２０粉体供給装置２２供給量調節装置２５起動スイッチ２６起動スイッチ３０制御ユニット３１作動モード設定手段３２タイマ３３電流制御手段３４粉体供給制御手段３５回転制御手段３６トーチ制御手段３７ガス流量制御手段４０バルブブリッジ（ワーク）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットのアームに溶接トーチを、任意
に移動し、ウィービングし、さらに、トーチ姿勢を変化
することが可能に装着し、複数個のワークを取付けて回
転する回転装置を、ロボットの溶接トーチでそのワーク
に肉盛溶接することが可能に配設し、ロボットの溶接ト
ーチに溶接電源装置を接続し、アルコンガスの容器を分
配器によりプラズマガス、シールドガス及びキャリアガ
スの３系統に分けて接続し、さらに、供給量を調整する
ことが可能な粉体供給装置を接続し、制御ユニットによ
りロボット、回転装置、溶接電源装置、分配器及び粉体
供給装置の作動を制御するように回路接続することを特
徴とする粉体肉盛溶接装置。
【請求項２】制御ユニットは、起動スイッチをＯＮす
ると、立上げモード、本溶接モード、立下げモード、待
機モードを順次設定し、各モードで時間経過に応じて各
種作動を指示する作動モード設定手段と、この作動モー
ド設定手段の指示で溶接電源装置による溶接電流を制御
する電流制御手段と、粉体供給装置の供給量を制御する
粉体供給制御手段と、回転装置によるワークの回転を制
御する回転制御手段と、ロボットによる溶接トーチの移
動、ウィービング、姿勢変化を制御するトーチ制御手段
と、分配器の３系統のガス流量を制御するガス流量制御
手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の粉体肉
盛溶接装置。
【請求項３】ワークの円形表面に肉盛する場合に、電
流制御手段は立上げモードから本溶接モードにかけて溶
接電流を徐々に増大し、本溶接モードから立下げモード
にかけて溶接電流を徐々に減少するように制御し、粉体
供給制御手段は本溶接モードで１回または複数回に分け
て粉体を供給可能に制御し、回転制御手段は立上げモー
ドから本溶接モードにかけてワークの回転速度を徐々に
増大し、その後一定の高速回転を保つように制御し、ト
ーチ制御手段は立上げモードで溶接トーチをワークの円
形表面の半径方向中間位置に垂直にセットし、本溶接モ
ードで溶接トーチを円形表面の略半径の幅で振動するよ
うにウィービングし、立下がりモードで溶接トーチを傾
けて中心側に移動するように制御し、ガス流量制御手段
は立上げモード、本溶接モード、立下げモードの場合に
プラズマガスとシールドガスとキャリアガスを流し、粉
体を供給する場合にキャリアガスの送給量を増大するよ
うに制御することを特徴とする請求項２記載の粉体肉盛
溶接装置。