CN102689081A

CN102689081A - Tig焊接装置

Info

Publication number: CN102689081A
Application number: CN2011102906290A
Authority: CN
Inventors: 池田祐成; 永岛利治
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-09-26
Also published as: JP2012200740A

Abstract

本发明涉及一种TIG焊接装置。作为解决课题的技术方案提供一种TIG焊接装置，其按照下述方式构成：通过相对圆筒鞍型压力容器的贯通孔的坡口斜面，使焊枪倾斜而进行焊接，电弧焊接中的熔融池难以受到重力影响，形成稳定的焊球。一种TIG焊接装置，在将圆筒鞍型形状的压力容器、该容器的贯通孔和管座焊接的倾斜面的坡口内三维焊接中，使焊枪(4)相对坡口倾斜面而倾斜，其特征在于，其相对坡口倾斜角度，以电动机为驱动源，设置平行连杆机构部(A)，设置能够使焊枪(4)倾斜的倾斜驱动机构(15)。

Description

TIG焊接装置

技术领域

本发明涉及TIG焊接装置，本发明特别是涉及下述的TIG焊接装置，其在将圆筒鞍型形状的压力容器的贯通孔和圆筒管(在下面称为“管座”)焊接的倾斜面的坡口内三维焊接中，相对坡口倾斜面使焊枪可发生倾斜。

背景技术

在过去，关于不改变电弧的位置而控制焊枪的倾斜角的方案，具有各种提案例。作为第1现有例，公开有采用多关节型的机器人，同时进行焊枪的倾斜和电弧的位置的控制的技术。

但是，根据该现有例可知，由于采用多关节机器人，故具有控制复杂，并且装置的整体尺寸也增加的缺点。比如，像专利文献1那样。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开6-246447号公报

另外，作为第2现有例还公开有下述的技术，其中，像图6所示的那样，在电动机(旋转促动器)22的倾斜轴23上，设置L状的臂杆24，在该臂杆24的自由端侧，经由支承部25将焊枪26对准电弧位置28。

但是，同样对于该第2现有例，由于形成将电动机22的旋转轴心27和电弧位置28对准的方案，故在焊接的场合，电动机22、倾斜轴23等对管座、压力容器等造成妨碍，于是，具有除了仅仅缘部等的特殊的场合以外，无法进行焊接的缺点。

此外，作为第3现有例，像图7所示的那样，设置与驱动小齿轮29啮合的圆弧齿轮(部分齿轮)30，并且按照通过导向滚轮31支承该圆弧齿轮，沿倾斜中心(圆弧中心)32可正反自由转动或自由旋转的方式构成。另外，在圆弧齿轮30上设置托架34，该托架被设置于所述圆弧齿轮30侧的导向部(或导向滚轮)33导向，可沿倾斜中心32而正反自由转动或自由旋转，并且在该托架34上设置朝向倾斜中心32的焊枪35。

此外，在圆弧齿轮30的左右两端上安装链轮36，并且设置从外侧卷绕于这些链轮36上的一对链条37，这些链条37的一端部连接固定部38，同时，该链条37的另一端与托架34连接。

通过驱动小齿轮29的正反驱动，使圆弧齿轮30沿倾斜中心32而正反旋转，经由链轮36导向的链条37，沿相同方向成倍地使托架34旋转，可在不改变电弧位置39的情况下，控制焊枪35的旋转角。

但是，上述第3现有例具有下述的缺点，即，如果增加使焊枪倾斜的角度的活动范围，则必须增大圆弧齿轮30，由于在焊枪工作时，对管座造成妨碍，故难以采用。

最后，作为第4现有例，像图8所示的那样，旋转促动器40、第1、2平行连杆机构44、45位于电弧位置47的上方，平板的焊接在不交叉的情况下进行。使旋转促动器40正反旋转，围绕支承轴42而沿相同方向使从动连杆43旋转。按照下述方式构成：通过从动连杆43的旋转，借助第2平行连杆机构45，将焊枪46向下方移动，通过依次变化倾斜角度，由此，可在不改变电弧位置47的情况下，控制倾斜角。

但是，虽然采用连杆机构，形成整体为紧凑的轴结构，但是连杆数量多，装置的整体尺寸也较大。另外，具有只能够沿一侧方向倾斜，无法沿相反方向使焊枪倾斜的缺点。

发明内容

本发明开发、提供作为解决这些课题的技术方案的下述的TIG焊接装置，其按照下述方式构成：通过相对圆筒鞍型压力容器的贯通孔的坡口斜面，使焊枪倾斜而进行焊接，电弧焊接中的熔融池难以受到重力的影响，形成稳定的焊球，即，在将圆筒鞍型形状的压力容器的贯通孔和圆筒管焊接的倾斜面的坡口内三维焊接中，相对坡口倾斜面使焊枪倾斜。

于是，本发明涉及可解决下述的要求事项的TIG焊接装置，构成发电用压力容器的一部分的接头、管，比如涉及原子反应堆压力容器的焊接接头的管和压力容器等承担因通过核裂变产生的热能，产生上述情况，作为高温·高压的蒸汽而旋转涡轮发电机、产生电力的功能，并且承担供给用于使加热的蒸汽、结构物冷却的冷却水的功能，必须由耐高温、高压蒸汽或供水的材料形成，由此，由大型的厚壁材料或耐腐蚀性高的材质构成。

即，在该管和压力容器中，由于要求高耐压性、高耐腐蚀性，特别是在起动、停止时曝露于从低温到高温的较大的温度变化环境中，故在热收缩量大、应力容易集中的焊接接头等的焊接连接部位要求焊接质量高，强度也强。在焊接接头处，像图1所示的那样，在压力容器的鞍型部位，相对压力容器的轴，平行地具有多个贯通孔，将这些贯通孔和管座焊接的坡口形状为圆筒形而倾斜的形状，焊接轨道沿斜面而形成椭圆轨迹，同时，由于防止焊接金属的热流，由此，要求对应于焊接斜面的角度，在相对焊接的进行方向，使焊枪倾斜的同时，进行稳定的焊接。

另外，在坡口倾斜角大的场合，要求增加使焊枪倾斜的角度的活动范围，另外，管座林立于焊接部附近，在管座间距窄的场合，为了设置焊枪倾斜机构，要求减小驱动机构的整体尺寸，并且减小动作范围。

于是，本发明提供作为解决这些课题的技术方案的TIG焊接装置，其按照下述方式构成：通过相对圆筒鞍型压力容器的贯通孔的坡口斜面，焊枪倾斜而进行焊接，电弧焊接中的熔融池难以受到重力影响，形成稳定的焊球，即，在将圆筒鞍型形状的压力容器的贯通孔和圆筒管焊接的倾斜面的坡口内三维焊接中，使焊枪相对坡口倾斜面而倾斜。

本发明形成下述的方案，其中，像图4所示的那样设置倾斜驱动机构，通过减小驱动机构的活动范围，可避免并设的管座的装置妨碍，在坡口倾斜角大的场合，增加使焊枪倾斜的角度的活动范围。

另外，形成下述的结构，其中，通过平齿轮机构7a、7b、7c及伞齿轮9a、9b机构，形成薄而小的驱动机构，通过旋转驱动机构16、上下驱动机构17、倾斜驱动机构15利用位置检测功能将电动机驱动反馈，同时对应于坡口倾斜角度，使焊枪的倾斜动作同步地动作。

此外，构成图3(a)、图3(b)分别表示的以设置于连接杆13a、13b上的旋转轴(驱动连杆)11a与旋转轴(从动连杆)11b为支承轴而旋转的平行连杆机构部A，按照通过电动机6而进行旋转动作，并且使该支承轴的正下方为焊枪4的钨电极5的方式构成。

按照本发明，实现在圆筒管座的焊接中，在避免与邻接的管座的管间隙的妨碍的同时，沿斜面进行稳定焊接的极有益的效果。

另外，通过下述方式而实现：通过整体结构的控制，对应于坡口倾斜角度，在同步的同时进行动作，由此，在使焊枪4倾斜的同时，通过三维轨迹动作，借助焊接电源19而进行焊接。

此外，通过借助正反驱动，沿倾斜轴芯正反地使臂杆C转动，可在不改变钨电极前端21的情况下控制焊枪4。

通过平行连杆机构部A，使焊枪4的倾斜角度范围较大，由此，即使在坡口倾斜的形状的焊接部位，仍沿斜面而形成椭圆轨迹，同时，可防止焊接金属的热流，这样可进行稳定的焊接施工。

附图说明

图1表示本发明的一个实施例，其为表示压力容器和管座的整体结构的剖视图；

图2表示本发明的一个实施例，其为表示压力容器和管座的坡口形状的截去局部的放大剖视图；

图3表示给出本发明的一个实施例的焊枪的倾斜机构的结构，图3(a)为侧视图，图3(b)为主视图；

图4表示本发明的一个实施例，其为表示整体结构的说明图；

图5表示给出本发明的一个实施例的压力容器和管座的坡口形状的截去局部的放大剖视图；

图6为表示现有例的焊枪倾斜机构的说明图；

图7为表示现有例的焊枪倾斜机构的说明图；

图8为表示现有例的焊枪倾斜机构的说明图。

具体实施方式

下面根据附图，对本发明的实施形式进行具体说明。图1表示本发明的一个实施例的压力容器1和管座2的整体结构，沿圆筒鞍型压力容器1的轴向设置多个贯通孔，在这些贯通孔中，分别插入管座2，在压力容器1的内面部，稳定而焊接进行坡口加工的部位的焊接接头3。

实施例

根据附图，对本发明的一个实施例进行说明。首先，图1表示用于本发明的压力容器1和管座2的整体结构。该压力容器1为圆筒鞍型压力容器，形成TIG焊接装置，其中，沿该容器的轴向开设贯通孔，管座2插入该贯通孔中，该TIG焊接装置用于将坡口加工的部位的焊接接头3稳定而焊接于压力容器1的内面部。

另外，在图2中，示出本发明的一个实施例的压力容器1和管座2的坡口形状20，在压力容器1中，用于焊接形成球面体用的该压力容器1和管座2的坡口形状20为倾斜的形状，将该坡口形状20和管座2焊接的部位为焊接接头3。

此外，由于坡口形状20形成于压力容器1的圆筒形的斜面，故焊接轨道为三维轨迹，设置旋转驱动机构16，该旋转驱动机构放置于或嵌入于由坡口形状20包围的管座2的顶端，在其顶部设置上下驱动机构17，在该上下驱动机构上设置臂杆C，在该臂杆上，经由倾斜驱动机构15设置平行连杆机构部A，在该平行连杆机构部A的底端部设置焊枪4。

设置下述结构，其中，通过使该焊枪4的倾斜角度范围较大的平行连杆机构部A、上述旋转驱动机构16、上下驱动机构17、倾斜驱动机构15的各机构同步地动作，形成三维轨迹动作，上下驱动机构17、旋转驱动机构16、倾斜驱动机构15通过控制器18而控制，设置焊接电源19，可进行焊接。

另外，由于管座2像图1所示的那样林立多个，故驱动机构设置为图3(a)、图3(b)的焊枪倾斜机构的结构，像图4所示的那样，作为林立的管座2的一个例子，为了避免妨碍，形成在压力容器1和管座2的周围，焊枪4呈椭圆状设置焊接接头3的结构。

接着，在图3(a)、图3(b)和图5中，如果对构成本发明的焊枪倾斜机构的平行连杆机构A进行具体描述，在薄板状的纵长的基座B上，固定而设置有电动机6和编码器10，设置于电动机轴上的平齿轮7a经由平齿轮7b，与设置于编码器10的轴上的平齿轮7c啮合。

还有，夹持上述纵长的基座B而平行地设置一对同样也为薄板状的左右连杆14a、14b，在所述左右连杆之间，在顶端部设置由倒三角形状的架体形成的顶部连接杆13a，在中间部设置与该顶部连接杆相同的形状的中部连接杆13b，此外在底端部设置基本呈T字状的底部连接杆13c。

顶部连接杆13a的顶边通过连杆销12a、12b枢接于左右连杆14a、14b上，位于中间部的中部连接杆13b的顶边也通过连杆销12c、12d而枢接于所述两连杆上，底部连接杆13c通过连杆销12e、12f而枢接。

这些顶部连接杆13a的横宽尺寸X1、中部连接杆13b的横宽尺寸X2以及底部连接杆13c的横宽尺寸X3分别为同一尺寸，分别以可转动的方式枢接于左右连杆14a、14b上。

此外，处于由倒三角形状的架体形成的顶部连接杆13a的底端顶部位置的旋转轴11a的轴芯与上述连杆销12a之间的尺寸Y1、以及旋转轴11a的轴芯与上述连杆销12b之间的尺寸Z1是相同的。另外，处于中部连接杆13b的底端顶部位置的旋转轴11b的轴芯与上述连杆销12c之间的尺寸Y2、以及旋转轴11b的轴芯与上述连杆销12d之间的尺寸Z2是相同的。接着，位于底部连接杆13c下方的钨电极前端21与连杆销12e之间的尺寸Y3、该钨电极前端21与连杆销12f之间的尺寸Z3是相同的。另外，旋转轴11a、11b为固定端。

在电动机6中，经由平齿轮7a、7b、轴8、伞齿轮9a、9b，使旋转轴11a旋转，通过该旋转轴11a的旋转，连接杆13a、13b旋转，经由连杆14，连接杆13c、焊枪4、钨电极5在钨电极前端21的中心倾斜。

根据坡口倾斜角度信息，在倾斜驱动机构15与旋转驱动机构16、上下驱动机构17联动的同时，通过控制器18的指令，焊枪4根据编码器10的位置信息发生倾斜、进行焊接。

形成以上这样的方案，其通过下述方式实现，该方式为：在对应于坡口倾斜角度，在同步的同时进行动作，由此，在使焊枪倾斜的同时，通过三维轨迹动作，借助焊接电源19进行焊接，该方案这样实现，即，由于平行连杆机构部A，使焊枪4的倾斜角度较大，由此，在即使于坡口倾斜的形状的焊接部位，仍沿斜面形成椭圆轨迹的同时，防止焊接金属的热流，由此，可进行稳定的焊接施工。

产业上的利用可能性

按照本发明，通过确立、实施、销售将圆筒鞍型压力容器和管座焊接的TIG焊接装置的技术，具有产业上的利用可能性。

标号说明

标号41表示驱动连杆

Claims

1.一种TIG焊接装置，在将圆筒鞍型形状的压力容器、该容器的贯通孔和管座焊接的倾斜面的坡口内三维焊接中，该TIG焊接装置能使焊枪(4)对应于坡口倾斜角度而倾斜，其特征在于，对应于坡口倾斜角度，以电动机为驱动源设置平行连杆机构部(A)，设置能够使焊枪(4)倾斜的倾斜驱动机构(15)。