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JPH0549386B2 - - Google Patents
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JPH0549386B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0549386B2
JPH0549386B2 JP59142043A JP14204384A JPH0549386B2 JP H0549386 B2 JPH0549386 B2 JP H0549386B2 JP 59142043 A JP59142043 A JP 59142043A JP 14204384 A JP14204384 A JP 14204384A JP H0549386 B2 JPH0549386 B2 JP H0549386B2
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JP
Japan
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engine valve
valve
plasma arc
annular groove
welding
Prior art date
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Application number
JP59142043A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS6120666A (en
Inventor
Hirokimi Takeuchi
Masa Nagata
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
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Publication of JPH0549386B2 publication Critical patent/JPH0549386B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/044Built-up welding on three-dimensional surfaces
    • B23K9/046Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、肉盛溶接装置に関し、特にエンジン
バルブに効率良く肉盛溶接を施す技術に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an overlay welding device, and particularly to a technique for efficiently overlaying an engine valve.

従来技術 軸部とその一端において大径に形成された着座
用弁部とを有するエンジンバルブにおいて、その
弁部の着座面に形成された比較的浅い環状凹溝に
略垂直方向に配設されたプラズマアークトーチを
用いて肉盛溶接を施すことが行われている。弁部
の着座面に形成された盛肉は、その後の仕上げ加
工において他の弁部と共に表層が削除されて所定
の形状に仕上げられ、肉盛溶接された高耐久性の
材質にて着座部分を構成する。すなわち、エンジ
ンバルブの着座面の耐久性を高めるために、仕上
げ工程に先立つて耐久性に優れた金属材料の肉盛
溶接を局部的に施すのである。
PRIOR ART In an engine valve having a shaft portion and a seated valve portion formed with a large diameter at one end thereof, a valve seat is disposed approximately vertically in a relatively shallow annular groove formed on the seating surface of the valve portion. Overlay welding is performed using a plasma arc torch. In the subsequent finishing process, the surface layer of the overlay formed on the seating surface of the valve part is removed along with the rest of the valve part to give it a predetermined shape, and the seating part is made of a highly durable material that is overlay welded. Configure. That is, in order to increase the durability of the seating surface of the engine valve, welding is performed locally using a highly durable metal material prior to the finishing process.

しかしながら、従来の肉盛溶接装置にあつて
は、エンジンバルブに仕上げ加工が施される際、
盛肉の表層が多く削除され、盛肉を構成する高価
な材料の歩留りが必ずしも充分に得られなかつ
た。
However, with conventional overlay welding equipment, when finish processing is applied to engine valves,
A large amount of the surface layer of the fillet was removed, and a sufficient yield of the expensive material constituting the fillet was not necessarily obtained.

これに対し、実開昭58−143063号公報に記載さ
れているように、エンジンバルブの中心線を傾斜
させることにより肉盛を施す部分を水平状態とす
ることが提案されている。このようにすれば、プ
ラズマアークトーチによつて盛り上げられる溶融
金属が環状凹溝の幅方向においてその幅中心に対
して対称的な形状となるので、適切な量の盛肉に
より肉欠(不足)が防止されるとともに、表層切
削量が少なくなつて材料歩留りが改善される。
On the other hand, as described in Japanese Utility Model Application Publication No. 58-143063, it has been proposed to tilt the center line of the engine valve so that the part to be overlaid is placed in a horizontal state. In this way, the molten metal heaped up by the plasma arc torch becomes symmetrical with respect to the center of the width in the width direction of the annular groove, so that an appropriate amount of metal buildup can prevent underfilling. At the same time, the amount of surface layer cutting is reduced and the material yield is improved.

発明が解決すべき課題 ところで、上記従来の肉盛溶接装置では、プラ
ズマアークトーチから肉盛材料と共に放射される
アークが細過ぎると、盛肉が環状凹溝の幅を充分
に覆うことができず、その幅方向における肉盛り
不足が発生する欠点があつた。これに対し、プラ
ズマアークトーチから肉盛材料と共に放射される
アークを太くすると、母材の溶接に伴う溶解部分
が多くなり、母材の溶け込みによつて盛肉の硬度
が低下するという欠点があつた。
Problems to be Solved by the Invention By the way, in the conventional overlay welding apparatus described above, if the arc emitted from the plasma arc torch together with the overlay material is too thin, the overlay cannot sufficiently cover the width of the annular groove. , there was a drawback that insufficient build-up occurred in the width direction. On the other hand, if the arc emitted from the plasma arc torch along with the overlay material is made thicker, the welding of the base metal will increase the amount of melted parts, and the hardness of the overlay will decrease due to the welding of the base metal. Ta.

課題を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その要旨とするところは、軸部とその一
端において大径に形成された弁部とを有するエン
ジンバルブにおいて、その弁部の着座面に形成さ
れた比較的浅い環状凹溝に、略垂直方向に配設さ
れた肉盛用プラズマアークトーチを用いて肉盛溶
接を施す肉盛溶接装置であつて、前記エンジンバ
ルブをその軸心が垂直線に対して10乃至60°の角
度範囲で傾斜した状態で保持してそのエンジンバ
ルブの環状凹溝を前記プラズマアークトーチの下
方に位置させる一方、そのエンジンバルブを軸ま
わりに回転駆動するバルブ保持駆動装置を設け、
更に前記プラズマアークトーチのノズル径を前記
環状凹溝の幅寸法の0.6乃至1.3倍としたことにあ
る。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its gist is to provide an engine valve having a shaft portion and a valve portion formed with a large diameter at one end thereof. , an overlay welding device for performing overlay welding on a relatively shallow annular groove formed in the seating surface of the valve portion using a overlay plasma arc torch disposed in a substantially vertical direction, The engine valve is held in a state where its axis is inclined at an angle of 10 to 60 degrees with respect to the vertical line, and the annular groove of the engine valve is positioned below the plasma arc torch. A valve holding drive device that rotates around the shaft is installed,
Furthermore, the nozzle diameter of the plasma arc torch is set to 0.6 to 1.3 times the width of the annular groove.

作用および発明の効果 この結果、エンジンバルブの軸心が垂直線に対
して10乃至60°の角度範囲で傾斜させられるので、
盛肉が弁部の端面側に偏在させられて肉欠が発生
することが防止され、仕上げにおける盛肉表層の
切削量が逓減される。しかも、プラズマアークト
ーチのノズル径が前記環状凹溝の幅寸法の0.6乃
至1.3倍とされているので、プラズマアークトー
チから肉盛材料と共に放射されるアークが細過ぎ
ることに起因する環状凹溝幅方向における肉盛り
不足や、アークが太過ぎることに起因して母材の
溶け込み量が多くなることから盛肉の硬度が低下
することが解消される。
Operation and Effects of the Invention As a result, the axis of the engine valve is tilted at an angle of 10 to 60 degrees with respect to the vertical line.
This prevents the build-up from being unevenly distributed on the end face side of the valve portion and causing underfill, and the amount of cutting of the fill-up surface layer during finishing is gradually reduced. Moreover, since the nozzle diameter of the plasma arc torch is set to be 0.6 to 1.3 times the width of the annular groove, the width of the annular groove caused by the arc emitted from the plasma arc torch together with the overlay material is too narrow. This solves the problem that the hardness of the build-up decreases due to an increase in the amount of penetration of the base material due to insufficient build-up in the direction or an arc that is too thick.

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第3図はエンジンバルブ肉盛溶接装置の全体を
示す平面略図であり、10はターンテーブルであ
る。ターンテーブルの外周部には複数本(本実施
例では6本)のグリツパ12が円周方向において
等角度間隔に配設されている。ターンテーブル1
0は図示しない駆動装置により120°毎に間欠回転
駆動されるようになつており、一対のグリツパ1
2は供給位置、肉盛位置、搬出位置へ順次位置決
めされるようになつている。すなわち、ターンテ
ーブル10およびグリツパ12は、エンジンバル
ブ20を供給位置から肉盛位置、排出位置へ逐次
送るハンドリング装置を構成している。
FIG. 3 is a schematic plan view showing the entire engine valve overlay welding device, and 10 is a turntable. On the outer periphery of the turntable, a plurality of grippers 12 (six in this embodiment) are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction. Turntable 1
0 is designed to be rotated intermittently every 120 degrees by a drive device (not shown), and a pair of grippers 1
2 is arranged to be sequentially positioned to a supply position, a build-up position, and a discharge position. That is, the turntable 10 and the gripper 12 constitute a handling device that sequentially moves the engine valve 20 from the supply position to the build-up position and to the discharge position.

グリツパ12は、第4図に示すように、ターン
テーブル10から突設された第1アーム14と、
その第1アーム14の長手方向に対して直角を成
す水平な軸回りに回動させられる第2アーム16
と、その第2アーム16の先端部において垂直な
軸回りに相対回動可能に設けられ、かつ相互に接
近する方向に常時付勢された一対の挟持片18と
から成る。挟持片18の対向面にはエンジンバル
ブ20の軸部22を挟持するための溝24と先端
部からその溝24に至るテーパ面26とが各々形
成されており、エンジンバルブ20の軸部22が
両テーパ面26に沿つて押し込まれると、エンジ
ンバルブ20が挟持されるようになつており、ま
たそのエンジンバルブ20が強制的に挟持片18
の先端方向に駆動させられることにより、エンジ
ンバルブ20がグリツパ12から取り外されるよ
うになつている。
As shown in FIG. 4, the gripper 12 includes a first arm 14 projecting from the turntable 10;
A second arm 16 pivotable about a horizontal axis perpendicular to the longitudinal direction of its first arm 14
and a pair of clamping pieces 18 which are provided at the distal end of the second arm 16 so as to be relatively rotatable around a vertical axis, and which are constantly biased in a direction toward each other. A groove 24 for clamping the shaft portion 22 of the engine valve 20 and a tapered surface 26 extending from the tip end to the groove 24 are formed on the facing surface of the clamping piece 18, so that the shaft portion 22 of the engine valve 20 can be gripped. When pushed along both tapered surfaces 26, the engine valve 20 is clamped, and the engine valve 20 is forcibly pressed against the clamping piece 18.
The engine valve 20 is removed from the gripper 12 by being driven in the distal direction.

第3図に戻つて、エンジンバルブ20は、傾斜
させられた供給レール28に沿つて案内されるこ
とにより、供給位置に設けられた一対の反転装置
30へ一列に供給されるようになつている。第5
図に詳しく示すように、反転装置30は、ブラケ
ツト32を180°往復回転駆動する反転駆動装置3
4を備えている。ブラケツト32の先端部には、
エンジンバルブ20の軸端に設けられた、大径の
弁部36と係合して、エンジンバルブ20を掛け
止める一対の爪38が設けられていると共に、そ
の爪38に掛け止められたエンジンバルブ20の
弁部36を押圧できるように移動可能に設けられ
た押圧部材40と、その押圧部材40を駆動して
エンジンバルブ20を保持する保持シリンダ42
とが設けられている。第5図は図示しないゲート
手段により供給レール28から供給された1本の
エンジンバルブ20が反転装置30へ送られて爪
38に掛け止められた状態を示しており、次い
で、保持シリンダ42によつて押圧部材40がエ
ンジンバルブ20の弁部36に押圧されることに
より、エンジンバルブ20がブラケツト32に保
持される。その後、反転駆動装置34により第5
図の仮想線に示す位置まで、ブラケツト32が駆
動されると同時に、ブラケツト32に保持された
エンジンバルブ20がグリツパ12に把持される
ようになつているのである。すなわち、反転装置
30および供給レール28等がエンジンバルブを
一定の姿勢でグリツパ12に供給するエンジンバ
ルブ供給装置を構成しているのである。なお、反
転駆動装置34は、ブラケツト32をその回動軸
心方向へも駆動するものであり、爪38とエンジ
ンバルブ20との干渉を防止するため、エンジン
バルブ20がグリツパ12に把持された後は、ブ
ラケツト32がその回動中心方向へ移動させられ
て爪38がエンジンバルブ20から引き抜かれた
後、回動(復動)させられるようになつている。
Returning to FIG. 3, the engine valves 20 are guided along an inclined supply rail 28 so as to be fed in line to a pair of reversing devices 30 provided at the feeding position. . Fifth
As shown in detail in the figure, the reversing device 30 includes a reversing drive device 3 that drives the bracket 32 to reciprocate by 180 degrees.
It is equipped with 4. At the tip of the bracket 32,
A pair of pawls 38 are provided at the shaft end of the engine valve 20 and engage with a large diameter valve portion 36 to latch the engine valve 20, and the engine valve is latched to the pawls 38. A pressing member 40 that is movably provided so as to be able to press the 20 valve parts 36, and a holding cylinder 42 that drives the pressing member 40 to hold the engine valve 20.
and is provided. FIG. 5 shows a state in which one engine valve 20 supplied from the supply rail 28 is sent to the reversing device 30 and latched on the claw 38 by means of a gate means (not shown), and is then latched by the holding cylinder 42. The engine valve 20 is held by the bracket 32 by pressing the pressing member 40 against the valve portion 36 of the engine valve 20. After that, the reversing drive device 34 causes the fifth
At the same time as the bracket 32 is driven to the position shown by the imaginary line in the figure, the engine valve 20 held by the bracket 32 is gripped by the gripper 12. That is, the reversing device 30, the supply rail 28, and the like constitute an engine valve supply device that supplies the engine valve to the gripper 12 in a constant posture. Note that the reversing drive device 34 also drives the bracket 32 in the direction of its rotational axis, and in order to prevent interference between the pawls 38 and the engine valve 20, the reversing drive device 34 is configured to drive the bracket 32 in the direction of its rotation axis. After the bracket 32 is moved toward its center of rotation and the pawl 38 is pulled out from the engine valve 20, it is rotated (returning).

以上のように、供給位置においてグリツパ12
に把持されたエンジンバルブ20は、ターンテー
ブル10の一定角度(本実施例では120°)の回転
駆動に伴つて、肉盛位置に搬送される。次いで、
グリツパ12の第2アーム16が水平面に対して
10°乃至60°の角度範囲内において予め定められた
角度だけ傾斜させられると、エンジンバルブ20
が傾斜させられて肉盛溶接が開始される。第6図
に詳しく示すように、溶接ベース44を備えた回
転駆動装置46が図示しない昇降装置により上昇
させられ、かつ保持シリンダ42のロツドによつ
てエンジンバルブ20の軸部22の端部が回転駆
動装置46に向かつて軸方向に押圧されると、エ
ンジンバルブ20の弁部36端面が溶接ベース4
4の中央部に密着させられ、かつ弁部36の円錐
面に形成された比較的浅い環状凹溝52が下降さ
せられたプラズマアークトーチ50の下方に位置
させられる。すなわち、バルブ保持駆動装置を構
成する溶接ベース44、回転駆動装置46、押圧
シリンダ48によつてエンジンバルブ20が傾斜
させられた状態で保持されかつ軸まわりに回転駆
動されるようになつているのである。プラズマア
ークトーチ50は、略垂直に、すなわち垂直線に
対してプラスマイナス15°の角度範囲内の予め定
められた角度にトーチホルダ54によつて保持さ
れており、かつ上昇位置と下降位置との間で昇降
させられるようになつている。第6図は、プラズ
マアークトーチ50の下降位置を示す。なお、溶
接ベース44内には、冷却液を通すため、冷却通
路56が形成されている。
As described above, the gripper 12 at the supply position
The engine valve 20 gripped by the engine valve 20 is transported to the overlay position as the turntable 10 is rotated at a constant angle (120° in this embodiment). Then,
The second arm 16 of the gripper 12 is
When tilted by a predetermined angle within the angle range of 10° to 60°, the engine valve 20
is tilted and overlay welding is started. As shown in detail in FIG. 6, a rotary drive device 46 equipped with a welding base 44 is raised by a lifting device (not shown), and the end of the shaft portion 22 of the engine valve 20 is rotated by the rod of the holding cylinder 42. When pressed in the axial direction toward the drive device 46, the end face of the valve portion 36 of the engine valve 20 is brought into contact with the welding base 4.
A relatively shallow annular groove 52 closely attached to the central portion of the plasma arc torch 50 and formed in the conical surface of the valve portion 36 is positioned below the lowered plasma arc torch 50. That is, the engine valve 20 is held in an inclined state by the welding base 44, rotation drive device 46, and pressing cylinder 48 that constitute the valve holding drive device, and is rotated around the axis. be. The plasma arc torch 50 is held by a torch holder 54 approximately vertically, that is, at a predetermined angle within an angular range of plus or minus 15 degrees with respect to the vertical line, and between a raised position and a lowered position. It is designed so that it can be raised and lowered. FIG. 6 shows the lowered position of the plasma arc torch 50. Note that a cooling passage 56 is formed in the welding base 44 for passing a cooling liquid.

そして、エンジンバルブ20が回転駆動装置4
6によつて軸まわりに一回転回転駆動させられる
と、弁部36の環状凹溝52にプラズマアークト
ーチ50によつて肉盛溶接が施される。プラズマ
アークトーチ50には、たとえば第7図に示すよ
うに、棒状の電極58がトーチ内筒60内に挿入
され、かつそのトーチ内筒60がトーチ外筒62
内に挿入されることにより、電極58とトーチ内
筒60との間、およびトーチ内筒60と、トーチ
外筒62との間にそれぞれ環状の通路64および
66が形成されている。通路64内には、ガス源
68からプラズマガスが供給されるようになつて
おり、また通路66内には、溶接材料供給装置7
0から一対の配管72を介して粉末状の溶接材料
74を含んだパウダ搬送ガスが供給されるように
なつている。この溶接材料74は、たとえば−60
乃至300メツシユ程度のものであつて、COベース
のステライト系あるいはニツケルベースのコルモ
ノイ系のものが使用される。
Then, the engine valve 20 is rotated by the rotary drive device 4.
6 rotates one rotation around the axis, overlay welding is performed on the annular groove 52 of the valve portion 36 by the plasma arc torch 50. In the plasma arc torch 50, for example, as shown in FIG. 7, a rod-shaped electrode 58 is inserted into a torch inner cylinder 60, and the torch inner cylinder 60 is inserted into a torch outer cylinder 62.
By being inserted therein, annular passages 64 and 66 are formed between the electrode 58 and the torch inner cylinder 60 and between the torch inner cylinder 60 and the torch outer cylinder 62, respectively. Plasma gas is supplied into the passage 64 from a gas source 68, and a welding material supply device 7 is provided in the passage 66.
Powder carrier gas containing powdered welding material 74 is supplied from 0 through a pair of pipes 72 . This welding material 74 is, for example, -60
The material has a mesh size of about 300 to 300 mesh, and is a CO-based stellite type or a nickel-based colmonoy type.

電極58とトーチ内筒60との間には高周波電
源76が接続されており、それから高周波電流が
供給されると、それ等の間にパイロツトアークが
形成されてガス源68から供給されたプラズマガ
スがプラズマ化されて、トーチ内筒60のノズル
から放出される。電極58と溶接ベース44との
間にはメイン電源78が接続されており、それか
ら溶接電流が供給されることにより、トーチ内筒
60から導出されたプラズマが移行されて、定常
的なプラズマアークが電極58とエンジンバルブ
20の弁部36との間、正確には、トーチ外筒6
2のノズル80の直下に位置する環状凹溝52と
の間に形成される。このプラズマアーク内に前記
溶接材料供給装置70から供給された粉末状の溶
接材料74が導入されると、その溶接材料74が
プラズマアークによつて溶融されて環状凹溝52
の内面上に肉盛溶接されるのである。なお、図に
おいて、82はプラズマアークトーチ50の先端
部を冷却するための冷却水通路であり、84は抵
抗器、86は分配器、88は搬送ガス源である。
なお、第3図のガス源は前記ガス源68および搬
送ガス源88を含むものであり、また、第3図の
電源は、前記高周波電源76およびメイン電源7
8を含むものである。
A high frequency power source 76 is connected between the electrode 58 and the torch inner cylinder 60, and when a high frequency current is supplied thereto, a pilot arc is formed between them and the plasma gas supplied from the gas source 68 is generated. is turned into plasma and discharged from the nozzle of the torch inner cylinder 60. A main power source 78 is connected between the electrode 58 and the welding base 44, and by supplying a welding current, the plasma drawn from the torch inner cylinder 60 is transferred to create a steady plasma arc. Between the electrode 58 and the valve part 36 of the engine valve 20, more precisely, the torch outer cylinder 6
It is formed between the annular groove 52 and the annular groove 52 located directly below the nozzle 80 of No. 2. When the powdered welding material 74 supplied from the welding material supplying device 70 is introduced into this plasma arc, the welding material 74 is melted by the plasma arc, and the annular groove 52 is melted by the plasma arc.
It is overlay welded onto the inner surface of the In the figure, 82 is a cooling water passage for cooling the tip of the plasma arc torch 50, 84 is a resistor, 86 is a distributor, and 88 is a carrier gas source.
The gas source in FIG. 3 includes the gas source 68 and the carrier gas source 88, and the power source in FIG. 3 includes the high frequency power source 76 and the main power source 7.
8.

ここで、プラズマアークトーチ50のノズル、
換言すれば、トーチ外筒62のノズル80の径D
は肉盛溶接を施すべき環状凹溝52の幅寸法Wの
0.6倍乃至1.3倍の範囲内に定められている。ノズ
ル80の径Dが環状凹溝52の幅寸法Wの0.6倍
以下であれば、盛肉90が、環状凹溝52の幅を
充分で覆うことができず、欠肉を生ずるのであ
り、またノズル80の径Dが環状凹溝52の幅寸
法Wの1.3倍を超えれば、母材(弁部36)の溶
接に伴う溶解部分が多くなり、またそれに起因し
て盛肉の硬度が低下してしまう。
Here, the nozzle of the plasma arc torch 50,
In other words, the diameter D of the nozzle 80 of the torch outer cylinder 62
is the width dimension W of the annular groove 52 to which overlay welding is to be performed.
It is set within the range of 0.6 times to 1.3 times. If the diameter D of the nozzle 80 is less than 0.6 times the width W of the annular groove 52, the filler 90 will not be able to sufficiently cover the width of the annular groove 52, resulting in insufficient thickness. If the diameter D of the nozzle 80 exceeds 1.3 times the width W of the annular groove 52, there will be a large amount of melted portion of the base material (valve portion 36) due to welding, and the hardness of the fill will decrease due to this. I end up.

また、プラズマアークトーチ50は、第8図に
示すように、傾斜した弁部36の上側半分におい
て回転方向の上流側半分の領域Eに属する環状凹
溝52がプラズマアークトーチ50の下方に位置
するように設定されている。それ故、プラズマア
ークトーチ50による溶接位置が相対的に下り板
に向かうこととなるため、第9図に示すように母
材の溶込み92が浅くなり、かつ盛肉90が厚く
なり易くなる利点がある。なお、上記領域E内に
おけるプラズマアークトーチ50のノズル80の
位置は、エンジンバルブ20の回転速度および傾
斜に従つて適宜定められる。
Further, as shown in FIG. 8, in the plasma arc torch 50, the annular groove 52 belonging to the region E in the upstream half in the rotational direction in the upper half of the inclined valve part 36 is located below the plasma arc torch 50. It is set as follows. Therefore, since the welding position by the plasma arc torch 50 is relatively directed toward the descending plate, the penetration 92 of the base metal becomes shallower, and the build-up 90 tends to become thicker, as shown in FIG. 9, which is an advantage. There is. Note that the position of the nozzle 80 of the plasma arc torch 50 within the region E is appropriately determined according to the rotational speed and inclination of the engine valve 20.

また、肉盛溶接装置におけるエンジンバルブ2
0は、垂直線に対して10°乃至60°の範囲内で傾斜
させられているが、この角度範囲を超えると、盛
肉90が偏つて欠肉が生じ易く、また、盛肉90
の仕上げ工程における切削量を低減し難くなる。
すなわち、第1図および第2図に示すようにエン
ジンバルブ20の弁部36の端面は、一般に軸方
向に対して直角な平面とされ、また環状凹溝52
の開先面Kはこの端面に対して45°±5°に形成さ
れている。そして、環状凹溝52において溶接さ
れた盛肉90は、その開先面(環状凹溝52の開
口縁を結ぶ面)Kよりも盛り上がるように形成さ
れ、その後、破線に示す仕上げ面Sの形状に切削
等による仕上げ工程を経て仕上げられるのであ
る。したがつて、盛肉90の形状は破線に示す仕
上げ面Sよりも僅かに膨出して形成されておれば
良いのである。この仕上げ面Sは、一般に環状凹
溝52の幅方向の中心に対して端面側に偏つて膨
出させられており、したがつて盛肉90も環状凹
溝52の幅方向において弁部36の端面側におい
て多く膨出させられるようにするのが効率が良い
のである。第1図はエンジンバルブ20が垂直線
に対して10°傾けられた場合、すなわち弁部36
端面の水平線に対する角度αが10°とされた状態
における盛肉90を示している。このときの盛肉
90は、環状凹溝52の幅方向の中央部に対して
左右対象に形成された盛肉に比較して、Aに示す
部分だけ少なくされており、このAに相当する部
分の溶接材料74の歩留りが向上させられると共
に、仕上げ加工における能率が高められる。な
お、このとき開先面Kの角度は水平面に対して
35°を成し、プラズマアークトーチ50は垂直乃
至左側へ15°の角度の範囲B内に設定されること
が望ましい。エンジンバルブ20の傾斜角度を
10°以下とすれば、盛肉90の形状が重力により
偏り過ぎて、環状凹溝52幅方向における軸部2
2側が仕上げ面Sよりも内側へ入つてしまうこと
になる。第2図はエンジンバルブ20を垂直線に
対して60°傾斜させた場合、すなわち弁部36端
面の水平線に対する角度αが60°に傾斜した状態
における盛肉90の形状を示す。エンジンバルブ
20をこの角度60°以上閉鎖させれば、盛肉90
の形状が偏り過ぎて、環状凹溝52幅方向におけ
る端面側が仕上げ面Sよりも内側となる。このと
きのトーチ50は、第2図に示すように垂直位置
乃至右側へ15°の範囲B′内に設定される。なお、
このときの開先面Kの角度は水平線に対して15°
である。このような角度でも、盛肉90の環状溝
52の幅方向の中心から弁部36の端面側におい
て盛上げ量が多いが、これはプラズマアークトー
チ50から噴出するガスによつて融合状態の盛肉
90が端面側へ押圧されるからである。なお、エ
ンジンバルブ20の傾斜(約45°)によつて開先
面Kが水平となつた状態においても、盛肉90を
適度に偏在させるためにプラズマアークトーチ5
0を上記B′の範囲内で傾斜させることが望まし
い。
In addition, engine valve 2 in overlay welding equipment
0 is inclined within the range of 10° to 60° with respect to the vertical line, but if this angle range is exceeded, the fillet 90 is likely to be biased and underfilling occurs, and the fillet 90
It becomes difficult to reduce the amount of cutting in the finishing process.
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the end face of the valve portion 36 of the engine valve 20 is generally a plane perpendicular to the axial direction, and the annular groove 52
The groove face K is formed at an angle of 45°±5° with respect to this end face. Then, the welded fillet 90 in the annular groove 52 is formed so as to be higher than the groove surface (the surface connecting the opening edges of the annular groove 52) K, and then the finished surface S is shaped as shown by the broken line. It is then finished through finishing processes such as cutting. Therefore, the shape of the fillet 90 only needs to be formed so as to bulge out slightly from the finished surface S shown by the broken line. This finished surface S is generally bulged toward the end face side with respect to the center of the annular groove 52 in the width direction. It is efficient to allow a large amount of bulge on the end face side. FIG. 1 shows a case where the engine valve 20 is tilted by 10 degrees with respect to the vertical line, that is, the valve portion 36
The fillet 90 is shown in a state where the angle α of the end face with respect to the horizontal line is 10°. The fillet 90 at this time is smaller than the fillet formed symmetrically with respect to the widthwise center portion of the annular groove 52 by the portion indicated by A, and the portion corresponding to A. The yield of the welding material 74 is improved, and the efficiency in finishing is increased. At this time, the angle of the groove surface K with respect to the horizontal plane is
35 degrees, and the plasma arc torch 50 is preferably set within an angular range B of 15 degrees vertically or to the left. The inclination angle of the engine valve 20
If the angle is less than 10°, the shape of the fillet 90 will be too biased due to gravity, causing the shaft portion 2 in the width direction of the annular groove 52 to
The 2nd side will be inside the finished surface S. FIG. 2 shows the shape of the fillet 90 when the engine valve 20 is inclined at 60° with respect to the vertical line, that is, when the angle α of the end face of the valve portion 36 with respect to the horizontal line is inclined at 60°. If the engine valve 20 is closed at this angle of 60 degrees or more, the thickness will be 90.
The shape is too biased, and the end surface side of the annular groove 52 in the width direction is inside the finished surface S. At this time, the torch 50 is set within a range B' of 15 degrees to the right from the vertical position, as shown in FIG. In addition,
The angle of the groove surface K at this time is 15° with respect to the horizontal line.
It is. Even at such an angle, there is a large amount of build-up from the widthwise center of the annular groove 52 of the build-up 90 to the end face side of the valve portion 36, but this is because the build-up in the fused state is caused by the gas ejected from the plasma arc torch 50. This is because 90 is pressed toward the end face side. Note that even when the groove surface K is horizontal due to the inclination of the engine valve 20 (approximately 45 degrees), the plasma arc torch 5 is
It is desirable to slope 0 within the range of B'.

エンジンバルブ20が回転駆動装置46によつ
て軸まわりに1回転回転駆動されて肉盛溶接が完
了すると、前記と逆の作動に従つてプラズマアー
クトーチ50が上昇させられると共に、溶接ベー
ス44が下降させられ、かつ押圧シリンダ48に
よる押圧が解かれる。そして、グリツパ12の第
2アーム16は元の水平位置に戻される。その
後、ターンテーブル10が回転駆動されることに
より、肉盛溶接されたエンジンバルブ20は、搬
出位置まで搬送される。搬出位置においては、前
述の反転装置30と全く同様に構成された反転装
置94が配設されており、その反転装置94によ
つてグリツパ12に把持されている肉盛溶接を完
了したエンジンバルブ20が保持され、かつそれ
が反転させられることによりエンジンバルブ20
がグリツパ12から取り外される。
When the engine valve 20 is rotated once around the axis by the rotary drive device 46 and overlay welding is completed, the plasma arc torch 50 is raised and the welding base 44 is lowered in accordance with the reverse operation. and the pressure from the pressure cylinder 48 is released. The second arm 16 of the gripper 12 is then returned to its original horizontal position. Thereafter, by rotationally driving the turntable 10, the overlay welded engine valve 20 is transported to the unloading position. At the unloading position, a reversing device 94 configured in exactly the same manner as the above-described reversing device 30 is provided, and the engine valve 20, which has completed overlay welding, is gripped by the gripper 12 by the reversing device 94. is held and reversed so that the engine valve 20
is removed from gripper 12.

以上の一連の作動は、制御装置96によつて制
御されており、このような作動が繰り返し実行さ
れることによりエンジンバルブ20に肉盛溶接が
連続的かつ能率的に施されるのである。
The series of operations described above is controlled by the control device 96, and by repeatedly performing such operations, overlay welding is continuously and efficiently performed on the engine valve 20.

このように、本実施例によれば、エンジンバル
ブ20が垂直線に対して10°乃至60°の範囲内で傾
斜させられた状態で軸回りに回転させられること
により弁部36の環状凹溝52上に肉盛溶接が施
されるので、盛肉90の肉欠が防止されつつ盛肉
90が仕上げ面Sよりも僅かに膨出した状態に形
成され得る。このため、溶接材料74の歩留りが
向上させられると共に、仕上げ工程が能率的に行
なわれ、また切削工具等の消耗が軽減される。
As described above, according to this embodiment, the annular groove of the valve portion 36 is formed by rotating the engine valve 20 around the axis while being inclined within the range of 10° to 60° with respect to the vertical line. Since overlay welding is performed on the overlay 52, the overlay 90 can be formed in a state slightly protruding from the finished surface S while preventing underfilling of the overlay 90. Therefore, the yield of welding material 74 is improved, the finishing process is performed efficiently, and wear and tear on cutting tools and the like is reduced.

また、プラズマアークトーチ50のノズル径D
が環状凹溝52の幅寸法Wの0.6倍乃至1.3倍の範
囲内に設定されており、環状凹溝52の幅方向に
おける盛肉の不足が防止され、かつ母材の溶込み
量が抑制されて盛肉の硬度が維持される利点があ
る。
In addition, the nozzle diameter D of the plasma arc torch 50
is set within a range of 0.6 to 1.3 times the width W of the annular groove 52, which prevents insufficient fill in the width direction of the annular groove 52 and suppresses the amount of penetration of the base material. This has the advantage that the hardness of the fillet is maintained.

また、プラズマアークトーチ50の直下におけ
る溶接位置は、流動状態の盛肉90がエンジンバ
ルブ20の回転方向に対向して流下するように傾
斜させられる位置とされているので、母材の溶込
み深さが好適に抑制される。したがつて、この点
においても、盛肉90の硬度の低下が防止され
る。
In addition, the welding position directly below the plasma arc torch 50 is a position where the welding part 90 in a fluid state is inclined so as to flow downward facing the rotational direction of the engine valve 20, so that the welding position is deep in the base metal. is suitably suppressed. Therefore, in this respect as well, the hardness of the fill 90 is prevented from decreasing.

また、本実施例によれば、エンジンバルブ20
がエンジンバルブ供給装置からハンドリング装置
によつてバルブ保持駆動装置へ搬送され、かつ肉
盛溶接後のエンジンバルブ20がハンドリング装
置によつて搬出位置まで自動的に搬送されるの
で、極めて能率的にエンジンバルブ20に対する
肉盛溶接が施されるのである。
Further, according to this embodiment, the engine valve 20
The engine valve 20 is transported from the engine valve supply device to the valve holding drive device by the handling device, and the engine valve 20 after overlay welding is automatically transported to the unloading position by the handling device. Overlay welding is performed on the valve 20.

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様におい
ても適用される。
Although one embodiment of the present invention has been described above in detail based on the drawings, the present invention can also be applied to other aspects.

たとえば、前述の実施例において、一対のグリ
ツパ12が供給位置、溶接位置、搬出位置に同時
に位置決めされるように構成されているが、1個
であつても良く、また個3以上のグリツパ12が
位置決めされるようにしても良いし、ターンテー
ブル10の代わりにエンジンバルブ20を把持す
る把持装置を備えたコンベアまたはロボツトアー
ムが用いられても良い。ロボツトアームの先端に
1個の把持装置が装着される形式においては、グ
リツパ12の挟持片18が開閉駆動されるように
しても良い。このようにすれば、反転装置30,
94等が不要となる。
For example, in the embodiment described above, a pair of grippers 12 are configured to be simultaneously positioned at the supply position, the welding position, and the unloading position, but it is also possible to use only one gripper, or three or more grippers 12 may be positioned at the same time. Alternatively, instead of the turntable 10, a conveyor or a robot arm equipped with a gripping device for gripping the engine valve 20 may be used. In the case where one gripping device is attached to the tip of the robot arm, the gripping piece 18 of the gripper 12 may be driven to open and close. In this way, the reversing device 30,
94 etc. becomes unnecessary.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施
例であり、本発明はその精神を逸脱しない範囲に
おいて種々変更が加えられ得るものである。
The above-mentioned embodiment is merely one embodiment of the present invention, and various modifications may be made to the present invention without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明の一実施例の装置
によつて肉盛溶接されたエンジンバルブを示す要
部断面図である。第3図は本発明の一実施例の装
置を示す平面略図である。第4図は第3図のグリ
ツパを示す要部斜視図である。第5図は第3図の
反転装置を説明する図である。第6図は第3図の
バルブ保持駆動装置を説明する図である。第7図
は第3図のプラズマアークトーチおよびその付帯
装置を説明する図である。第8図は第6図のプラ
ズマアークトーチのエンジンバルブの弁部に対す
る溶接位置を説明する図である。第9図は第8図
に示す条件に従つた肉盛溶接を説明する図であ
る。 {10……ターンテーブル、12……グリツ
パ}(ハンドリング装置)、20……エンジンバル
ブ、{28……供給レール、30……反転装置}
(エンジンバルブ供給装置)、36……弁部、{4
4……溶接ベース、46……回転駆動装置、48
……押圧シリンダ}(バルブ保持駆動装置)、50
……プラズマアークトーチ、52……環状凹溝。
FIGS. 1 and 2 are sectional views of essential parts of an engine valve welded by overlay welding using an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic plan view showing an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of essential parts of the gripper shown in FIG. 3. FIG. 5 is a diagram illustrating the reversing device of FIG. 3. FIG. 6 is a diagram illustrating the valve holding and driving device shown in FIG. 3. FIG. 7 is a diagram illustrating the plasma arc torch of FIG. 3 and its auxiliary equipment. FIG. 8 is a diagram illustrating the welding position of the plasma arc torch shown in FIG. 6 with respect to the valve portion of the engine valve. FIG. 9 is a diagram illustrating overlay welding according to the conditions shown in FIG. 8. {10... turntable, 12... gripper} (handling device), 20... engine valve, {28... supply rail, 30... reversing device}
(engine valve supply device), 36...valve section, {4
4...Welding base, 46...Rotary drive device, 48
...Press cylinder} (valve holding drive device), 50
... Plasma arc torch, 52 ... Annular groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 軸部とその一端において大径に形成された弁
部とを有するエンジンバルブにおいて、該弁部の
着座面に形成された比較的浅い環状凹溝に、略垂
直方向に配設された肉盛用プラズマアークトーチ
を用いて肉盛溶接を施す肉盛溶接装置であつて、 前記エンジンバルブをその軸心が垂直線に対し
て10乃至60°の角度範囲で傾斜した状態で保持し
て該エンジンバルブの環状凹溝を前記プラズマア
ークトーチの下方に位置させる一方、該エンジン
バルブを軸まわりに回転駆動するバルブ保持駆動
装置を設け、更に前記プラズマアークトーチのノ
ズル径を前記環状凹溝の幅寸法の0.6乃至1.3倍と
したことを特徴とする肉盛溶接装置。
[Scope of Claims] 1. In an engine valve having a shaft portion and a valve portion formed with a large diameter at one end thereof, a relatively shallow annular groove formed in the seating surface of the valve portion is provided with a substantially vertical groove. An overlay welding device that performs overlay welding using a disposed overlay plasma arc torch, wherein the engine valve is in a state where its axis is inclined at an angle of 10 to 60 degrees with respect to a vertical line. A valve holding and driving device is provided to rotate the engine valve around an axis while holding the engine valve in such a manner that the annular groove of the engine valve is positioned below the plasma arc torch, and furthermore, the nozzle diameter of the plasma arc torch is adjusted to the An overlay welding device characterized in that the width is 0.6 to 1.3 times the width of the annular groove.
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