JP2002178157A

JP2002178157A - 肉盛溶接方法および肉盛溶接装置

Info

Publication number: JP2002178157A
Application number: JP2000372556A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Narita; 一就成田; Yoshihisa Kato; 喜久加藤; Mamoru Takeda; 守竹田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】エルボなどの曲管に溶接欠陥が生じさせない
肉盛溶接方法および肉盛溶接装置を提供する。【解決手段】管状または棒状の被肉盛溶接部材を相互
に重なり合わない所要数の溶接領域に分割し、溶着金属
粉末２の供給量、溶接電流値および／または溶接電圧
値、ガス供給量を所定値に制御しながら前記溶接領域に
対して溶接トーチ３に所定動作をさせて肉盛溶接をなす
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管の内面や外面また
は棒の外面の肉盛溶接方法および肉盛溶接装置に関す
る。さらに詳しくは、エルボなどのような曲りを有する
管などの内面や外面の肉盛溶接方法および肉盛溶接装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、耐摩耗性、耐酸化性、耐腐食性を
要求される鋼管においては、素材コスト低減のため、炭
素鋼管の内面や外面にその用途に応じた異種材料を肉盛
溶接することがなされている。つまり、異種金属による
コーティングがなされている。例えば、エチレン製造設
備に使用される鋼管においては、内面に耐腐食性材、例
えばハステロイＣ２７６などが肉盛溶接される一方、外
面には耐摩耗性材、例えば１３Ｃｒ鋼材が肉盛溶接され
ている。

【０００３】この肉盛溶接は、従来、溶接トーチを所定
幅でウィービング動作させながら鋼管を回転させること
によりなされる。そして、鋼管が一回転すると溶接トー
チを所定量送り込んで次の周を溶接するようにしてなさ
れる。つまり、周溶接手法により肉盛溶接がなされてい
る。また、この周溶接手法においては、金属パウダーの
供給量および溶接トーチのウィービング幅は一定とされ
ている。

【０００４】かかる従来の周溶接手法により肉盛溶接を
行う場合、鋼管が直管のときは問題を生じないが、エル
ボなどのような曲管のときには問題を生ずる。以下、こ
のことを図に基づいて説明する。

【０００５】図１９は、溶接トーチ３によりエルボ１内
面を周溶接により肉盛溶接をしている様子を示す説明図
である。図中、符号２は金属パウダーを示す。

【０００６】図２０に、エルボ１内面を従来の周溶接手
法により、第１周および第２周を肉盛溶接した状態を模
式的に示す。図において、実線で挟まれた範囲は第１
周を示し、点線で挟まれた範囲は第２周を示す。

【０００７】図２０に示すように、第１周と第２周
とでは、重なりの部分（図２０中の斜線部分）が生ず
る。この個所は二回肉盛溶接されることになるので、過
剰肉盛となるばかりではなく、ただれ、割れなどの溶接
欠陥が発生するおそれがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の課題に鑑みなされたものであって、エルボなどの
曲管や曲がり棒などに溶接欠陥を生じさせない肉盛溶接
方法および肉盛溶接装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の肉盛溶接方法
は、管状または棒状の被肉盛溶接部材を相互に重なり合
わない所要数の溶接領域に分割し、溶着金属粉末、溶着
セラミックス粉末、溶着高融点有機化合物、それらの２
種以上の混合粉末、溶着金属ワイヤ、溶着セラミックス
ワイヤ、溶着高融点有機化合物ワイヤ、それらの２種以
上の混合ワイヤまたは前記粉末と前記ワイヤとの混合物
の供給量、溶接電流値および／または溶接電圧値、また
はガス供給量を所定値に制御しながら前記溶接領域に対
して溶接トーチに所定動作をさせて肉盛溶接をなすこと
を特徴とする。

【００１０】また、本発明の肉盛溶接方法は、管状また
は棒状の被肉盛溶接部材を相互に重なり合わない所要数
の溶接領域に分割し、溶着金属粉末、溶着セラミックス
粉末、溶着高融点有機化合物、それらの２種以上の混合
粉末、溶着金属ワイヤ、溶着セラミックスワイヤ、溶着
高融点有機化合物ワイヤ、それらの２種以上の混合ワイ
ヤまたは前記粉末と前記ワイヤとの混合物の供給量、溶
接ガスのフレーム出力密度を所定値に制御しながら前記
溶接領域に対して、フレーム部に所定動作をさせて肉盛
溶接をなすことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の肉盛溶接方法は、管状また
は棒状の被肉盛溶接部材を相互に重なり合わない所要数
の溶接領域に分割し、溶着金属粉末、溶着セラミックス
粉末、溶着高融点有機化合物、それらの２種以上の混合
粉末、溶着金属ワイヤ、溶着セラミックスワイヤ、溶着
高融点有機化合物ワイヤ、それらの２種以上の混合ワイ
ヤまたは前記粉末と前記ワイヤとの混合物の供給量、レ
ーザー出力値、ガス供給量を所定値に制御しながら前記
溶接領域に対して、レーザー照射部に所定動作をさせて
肉盛溶接をなすことを特徴とする。

【００１２】本発明の肉盛溶接方法の第１形態は、被肉
盛溶接部材がエルボとされ、該エルボを縦回転させなが
らウィービング幅および／または速度を制御して肉盛溶
接をなすことを特徴とする。この場合、エルボを所定角
度旋回させて次の溶接領域の肉盛溶接をなすものとされ
る。あるいは、肉盛溶接が螺旋状になされるようにエル
ボおよび、溶接トーチまたはフレーム部またはレーザー
照射部を駆動するものとされる。

【００１３】本発明の肉盛溶接方法の第２形態は、被肉
盛溶接部材がラッパ管とされ、該ラッパ管を縦回転させ
ながらウィービング幅および速度を制御して肉盛溶接を
なすことを特徴とする。この場合、肉盛溶接が螺旋状に
なされるようにラッパ管および、溶接トーチまたはフレ
ーム部またはレーザー照射部を駆動するようにしてもよ
い。

【００１４】本発明の肉盛溶接方法の第３形態は、被肉
盛溶接部材がＹピースの二股分岐部とされ、該Ｙピース
を横回転させながらウィービング幅および速度を制御し
て肉盛溶接をなすことを特徴とする。この場合、肉盛溶
接が螺旋状になされるようにＹピースおよび、溶接トー
チまたはフレーム部またはレーザー照射部を駆動するよ
うにしてもよい。

【００１５】一方、本発明の肉盛溶接装置は、管状また
は棒状の被肉盛溶接部材に対して所定動作させる被肉盛
溶接部材駆動装置と、被肉盛溶接部材駆動装置に対し所
定の位置関係に配設されてなる溶接トーチ駆動装置と、
溶接トーチに溶着金属粉末、溶着セラミック粉末、溶着
高融点有機化合物またはそれらの２種以上の混合粉末を
供給するパウダー供給装置またはフィラー供給装置、溶
接トーチに溶接電流を供給する電源装置と、溶接トーチ
にガスを供給するガス供給装置と、前記各装置を制御す
る制御装置とを備えてなることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の肉盛溶接装置は、管状また
は棒状の被肉盛溶接部材に対して所定動作させる被肉盛
溶接部材駆動装置と、被肉盛溶接部材駆動装置に対し所
定の位置関係に配設されてなるフレーム部駆動装置と、
フレーム部に溶着金属粉末、溶着セラミック粉末、溶着
高融点有機化合物またはそれらの２種以上の混合粉末を
供給するパウダー供給装置またはフィラー供給装置と、
フレーム部に溶接ガスを供給する溶接ガス供給装置と、
前記各装置を制御する制御装置とを備えてなることを特
徴とする。

【００１７】また、本発明の肉盛溶接装置は、管状また
は棒状の被肉盛溶接部材に対して所定動作させる被肉盛
溶接部材駆動装置と、レーザー照射部駆動装置と、レー
ザー照射部に溶着金属粉末、溶着セラミック粉末、溶着
高融点有機化合物またはそれらの２種以上の混合粉末を
供給するパウダー供給装置またはフィラー供給装置と、
レーザー照射部にレーザー出力を供給するレーザー電源
装置と、レーザー照射部にガスを供給するガス供給装置
と、前記各装置を制御する制御装置とを備えてなること
を特徴とする。

【００１８】さらに、本発明の肉盛溶接装置は、溶着金
属粉末、溶着セラミックス粉末、溶着高融点有機化合
物、それらの２種以上の混合粉末を供給するパウダー供
給装置またはフィラー供給装置の替わりに、溶着金属ワ
イヤ、溶着セラミックスワイヤ、溶着高融点有機化合物
ワイヤ、それらの２種以上の混合ワイヤまたは前記粉末
前記ワイヤとの混合物を供給するワイヤ供給装置を備え
るようにしてもよい。

【００１９】本発明の肉盛溶接装置の第１形態は、被肉
盛溶接部材駆動装置がエルボ駆動装置とされ、該エルボ
駆動装置がエルボを旋回させるエルボ旋回手段と、エル
ボを縦回転させるエルボ回転手段とを有してなることを
特徴とする。

【００２０】本発明の肉盛溶接装置の第２形態は、被肉
盛溶接部材駆動装置がラッパ管回転装置とされてなるこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明の肉盛溶接装置の第３形態は、被肉
盛溶接部材駆動装置がＹピース回転装置とされてなるこ
とを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、オー
バラップ、過剰肉盛、ただれ、割れなどの溶接欠陥を生
じさせることなく、エルボなどの被肉盛溶接部材の肉盛
溶接がなし得る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００２４】本発明の肉盛溶接方法は、管状または棒状
の被肉盛溶接部材を相互に重なり合わない所要数の溶接
領域に分割し、溶着金属粉末、溶着セラミックス粉末、
溶着高融点有機化合物、それらの２種以上の混合粉末の
供給量、溶接電流値および／または溶接電圧値（以下、
単に溶接電流値という）、ガス供給量を所定値に制御し
ながら前記溶接領域に対して溶接トーチに所定動作をさ
せて肉盛溶接をなすものである。

【００２５】また、それに用いられる肉盛溶接装置は、
被肉盛溶接部材に対して所定動作させる被肉盛溶接部材
駆動装置と、被肉盛溶接部材駆動装置に対し所定の位置
関係に配設されてなる溶接トーチ駆動装置と、溶接トー
チに溶着金属粉末を供給するパウダー供給装置またはフ
ィラー供給装置（以下、単にパウダー供給装置という）
と、溶接トーチに溶接電流を供給するプラズマ電源装置
と、溶接トーチにガスを供給するガス供給装置と、溶接
トーチに冷却水を供給する冷却水供給装置と、前記各装
置を制御する制御装置とを備えてなるものである。な
お、溶着金属粉末によらず溶着ワイヤによって溶接を行
うことも可能であるので、前記パウダー供給装置の替わ
りに、溶着ワイヤを溶接個所に供給するワイヤ供給装置
を用いてもよい。また、冷却水供給装置は必要に応じて
設けられればよい。

【００２６】ここで、溶着ワイヤとしては、溶着金属ワ
イヤ、溶着セラミックスワイヤ、溶着高融点有機化合物
ワイヤ、それらの２種以上の混合ワイヤ（複合ワイヤ）
などを用いることができる。また、前記用着金属粉末な
どと前記各ワイヤとの混合物が用いられてもよい。

【００２７】以下、より具体的な実施形態に基づいて説
明する。

【００２８】実施形態１本発明の実施形態１に係る肉盛溶接方法が適用される肉
盛溶接装置（以下、単に溶接装置という）を図１にブロ
ック図で示す。なお、この実施形態１は、エチレン製造
設備に使用される鋼管エルボ、いわゆるエチレン管エル
ボ（以下、単にエルボという）１に肉盛溶接を施すもの
である。すなわち、本実施形態１においては、被肉盛溶
接部材はエルボ１とされ、また被肉盛溶接部材駆動装置
はエルボ駆動装置１０とされる。

【００２９】溶接装置Ａは、図１に示すように、エルボ
１を駆動するエルボ駆動装置１０と、溶接トーチ３を駆
動するトーチ駆動装置２０と、溶接トーチ３に金属パウ
ダー（溶着金属粉末）２を供給するパウダー供給装置３
０と、溶接トーチ３に電力を供給するプラズマ電源装置
４０と、溶接トーチ３にシールドガスを供給するガス供
給装置５０と、溶接トーチ３に冷却水を供給する冷却水
供給装置６０と、これら各装置１０，２０，３０，４
０，５０，６０を制御する制御装置Ｃとを主要構成要素
として備えてなる。

【００３０】エルボ駆動装置１０は、エルボ１を垂直面
（以下、旋回面）内で旋回させるエルボ旋回手段１１
と、エルボ１を前記旋回面と直交する面内で回転（縦回
転）させるエルボ回転手段１２とを備えてなるものとさ
れる。

【００３１】トーチ駆動装置２０は前記エルボ駆動装置
１０に対向配置されてなるものであって、溶接トーチ３
の角度を調整する角度調整手段２１と、溶接トーチ３を
ウィービング動作させるウィービング手段２２と、溶接
トーチ３の位置補正や位置の微調整を行う位置調整手段
２３とを備えてなるものとされる。

【００３２】パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置
４０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０は、
金属パウダー供給量等が制御装置Ｃにより制御可能とさ
れている他は、従来の肉盛溶接装置に用いられるものと
同様とされている。そのため、パウダー供給装置３０、
プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０および冷却水
供給装置６０の構成の詳細な説明は省略する。

【００３３】エルボ駆動装置１０およびトーチ駆動装置
２０の構成の一例を図２〜図４に示す。図２は溶接装置
Ａの要部側面図であり、図３は図２のＡ矢示図であり、
図４は図２のＢ矢示図である。

【００３４】エルボ駆動装置１０のエルボ旋回手段１１
は、図２〜図４に示すように、旋回軸１１ａと、この旋
回軸１１ａの中央に固着された旋回部材１１ｂと、この
旋回部材１１ｂに基端が固着されたエルボ支柱１１ｃ
と、旋回軸１１ａの両端部を回転可能に支持する一対の
旋回軸支柱１１ｄと、旋回軸１１ａの一端に接合されて
いる旋回モータ１１ｅと、この旋回モータ１１ｅの回転
位置を検出するエンコーダ１１ｆとを備えてなるものと
され、前記エルボ支柱１１ｃの先端部にエルボ１の内側
が固着される。エルボ旋回手段１１が、かかる構成とさ
れていることにより、旋回軸１１ａが旋回モータ１１ｅ
により回転させられると、その回転方向にエルボ１が旋
回する。つまり、旋回面内においてエルボ１が旋回す
る。

【００３５】エルボ回転手段１２は、図２〜図４に示す
ように、エルボ１の旋回面に直交させて配置されている
回転円板（垂直回転円板）１２ａと、回転円板１２ａを
その中心を回転中心として回転させる回転円板１２ａの
裏面側に配設されている回転モータ１２ｂと、この回転
モータ１２ｂの回転位置を検出するエンコーダ１２ｃと
を備えてなるものとされ、その回転中心に中心軸を一致
させて前記エルボ旋回手段１１に保持されているエルボ
１が配設されている。そのため、回転円板１２ａを回転
モータ１２ｂで回転させることによりエルボ１が回転
（縦回転）させられる。

【００３６】ここで、回転モータ１２ｂは、支持部材１
２ｄを介してベース１２ｅに固定される。また、回転円
板１２ａの中心に関して対称に前記一対の旋回軸支柱１
１ｄの基端が回転円板１２ａの表面に固着されるととも
に、エルボ１の中心軸が回転円板１２ａの中心を通るよ
うに、エルボ１の位置が調整されている。

【００３７】トーチ駆動装置２０の角度調整手段２１
は、図２および図３に示すように、トーチ横支持部材２
１ａの基端部に装着された角度調整モータ２１ｂと、こ
の角度調整モータ２１ｂの回転位置を検出するエンコー
ダ２１ｃとを備えてなるものとされ、角度調整モータ２
１ｂの回転軸の角度を調整することにより溶接トーチ３
の角度が調整される。

【００３８】ウィービング手段２２は、具体的には、ウ
ィーバー２２Ａとされ、このウィーバー２２Ａにトーチ
垂直支持部材２２ａの基端部が保持され、そしてウィー
バー２２Ａがウィービング動作することにより溶接トー
チ３がウィービング動作される。

【００３９】位置調整手段２３は、図２および図３に示
すように、ウィーバー２２Ａを保持するウィーバー保持
部材２３ａと、このウィーバー保持部材２３ａを昇降さ
せる昇降機構（Ｚ軸駆動機構）２３Ａと、この昇降機構
２３Ａをエルボ駆動装置１０に対して前後方向（Ｘ軸方
向）に駆動する進退機構（Ｘ軸駆動機構）２３Ｂと、昇
降機構２３Ａをエルボ駆動装置１０に対して左右方向
（Ｙ方向）に駆動する横移動機構（Ｙ軸駆動機構）２３
Ｃとを備えてなるものとされ、昇降機構２３Ａ、進退機
構２３Ｂおよび横移動機構２３Ｃを適宜動作させること
により、溶接トーチ３の位置調整や溶接トーチ位置の微
調整がなし得る。つまり、昇降機構２３Ａは溶接トーチ
３の縦方向の変位および速度を決め、進退機構２３Ｂは
溶接トーチ３の前後方向の変位および速度を決め、横移
動機構２３Ｃは溶接トーチ３の横方向の変位および速度
を決める。それ故、例えば、異形材に対する溶接トーチ
３の位置調整、溶接作業中におけるエルボ１の熱変形に
対する溶接トーチ位置の微調整がなし得る。

【００４０】溶接トーチ３は基部３ａとトーチ本体３ｂ
とからなり、明瞭には図示されていないが、基部３ａに
はパウダー供給装置３０からの金属パウダー供給管、プ
ラズマ電源装置４０からの電気配線、ガス供給装置５０
からのガス配管、冷却水供給装置６０からの冷却水配管
が接続されている。なお、溶接トーチ３の具体的な構成
は、従来の周溶接装置に用いられている溶接トーチと同
様とされている。

【００４１】制御装置Ｃは予め設定された溶接パターン
により肉盛溶接がなされるように、エルボ駆動装置１
０、トーチ駆動装置２０、パウダー供給装置３０、プラ
ズマ電源装置４０、ガス供給装置５０、冷却水供給装置
６０を制御する。この場合、制御に必要なデータは、例
えば予め溶接試験などにより得て制御装置Ｃに入力して
おくものとする。また、この制御装置Ｃには、エルボ１
の設計を行ったＣＡＤシステムからエルボ１の形状デー
タが入力される。なお、この制御装置Ｃによる制御の具
体的な内容については後述する。

【００４２】次に、かかる構成とされている溶接装置Ａ
によるエルボ１内面の肉盛溶接について説明する。

【００４３】（１）制御装置Ｃは、ＣＡＤシステムから
のエルボ１の形状データに基づいてエルボ１を所定数の
溶接領域に分割する。例えば、エルボ１が９０度エルボ
であれば、図５に示すように中心角を３等分してエルボ
１を３つの溶接領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に分割する。

【００４４】（２）制御装置Ｃは、各溶接領域Ｗ１，Ｗ
２，Ｗ３に対する溶接パターンを設定する。図６に溶接
パターンの一例を示す。図６に示すパターンは、エルボ
１の内側から肉盛溶接を開始し、内面を一周して肉盛溶
接開始位置で溶接を終了するというものである。なお、
図６はエルボ１を内側、つまり溶接開始位置から開いた
展開図である。図７はエルボ１を斜視図で表したもので
ある。図において点線で示した矢印は、それぞれの溶接
領域における溶接トーチ３のウィービング中心の軌跡を
示している。図示例においては、溶接領域Ｗ１と溶接領
域Ｗ２とのウィービング中心位置とは、距離α離れてい
る。つまり、溶接領域Ｗ１の肉盛溶接終了後、溶接トー
チ３を距離α移動させて溶接領域Ｗ２の肉盛溶接がなさ
れる。なお、図７ではウィービングの往復動作の図示は
省略されている。

【００４５】（３）制御装置Ｃは設定した溶接パターン
に対応したエルボ駆動装置１０、トーチ駆動装置２０、
パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供
給装置５０および冷却水供給装置６０の指令値を生成す
る。例えば、エルボ駆動装置１０の旋回手段１１の旋回
モータ１１ｅの回転速度指令値および回転手段１２の回
転モータ１２ｂの回転速度指令値、トーチ駆動装置２０
の角度調整手段２１の角度調整モータ２１ｂの角度指令
値、ウィーバー２２Ａのウィービング幅および速度指令
値、パウダー供給量指令値、溶接電流指令値などを生成
する。その場合、図６に示す溶接パターンでは、内側の
溶接開始点から外側に向けて溶接領域が拡大するので、
制御装置Ｃは例えばウィーバー２２Ａに対して溶接領域
の拡大にマッチするようにウィービング幅を次第に増大
させるとともに、ウィービング速度を次第に遅くさせる
指令値を生成する。その逆に、外側から溶接終了点に向
けて溶接領域が縮小するので、制御装置Ｃは例えばウィ
ーバー２２Ａに対して溶接領域の縮小にマッチするよう
にウィービング幅を次第に減少させるとともに、ウィー
ビング速度を次第に速くさせる指令値を生成する。

【００４６】ここで、この他の溶接パターンにおけるウ
ィービング幅、ウィービング速度、エルボ回転速度、パ
ウダー供給量、溶接電流値、ガス供給量の制御の組合せ
パターンを表１に示す。表１にある、＊１は単位時間あ
たりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）
を一定にする目的のためになされるものであることを示
し、＊２は単位時間あたりのウィービング折り返し部の
肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定
にする目的のためになされるものであることを示し、＊
３は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示す。

【００４７】溶接領域拡大とはエルボ１の内側から外側
に向けて溶接する場合を示し、例えばエンコーダ１２ｃ
によってエルボ１の内側か外側かを検出するとともに、
ウィービング両端部かどうかは、ウィービング手段２２
にて検出する。また、ウィービング幅は溶接領域拡大に
従い大きくなるが、後述する螺旋状に溶接していく場合
においては、溶接領域拡大に従い大きくなり、かつ、螺
旋状の溶接の開始部と終端部は小さくなる。

【００４８】なお、表１の組合せ以外の制御でも肉盛溶
接は可能である。

【００４９】

【表１】

【００５０】（４）制御装置Ｃは生成した指令値をエル
ボ駆動装置１０、トーチ駆動装置２０、パウダー供給装
置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０およ
び冷却水供給装置６０に送出する。具体的には、各装置
１０，２０，３０，４０，５０，６０のコントローラ
（図示省略）に指令値を送出する。

【００５１】（５）エルボ駆動装置１０、トーチ駆動装
置２０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４
０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０の各コ
ントローラは、制御装置Ｃから入力された指令値により
各装置１０，２０，３０，４０，５０，６０を駆動す
る。例えば、トーチ駆動装置２０のウィーバー２２Ａの
コントローラはウィービング幅および速度を指令値にし
たがって制御する。この場合、ウィービングの角度を検
出することによるか、またはＣＣＤカメラ等により実際
の肉盛個所を検出することで、所望のウィービング幅に
よるウィービングがなされているかを確認するようにし
てもよい。また、その検出信号によるフィードバック制
御を行ってもよい。エルボ回転手段１２のコントローラ
は回転モータ１２ｂの回転速度を指令値にしたがって制
御する。これにより、図６に示す第１溶接領域Ｗ１の肉
盛溶接がなされる。

【００５２】（６）制御装置Ｃは第１溶接領域Ｗ１の溶
接開始から所定時間が経過すると、溶接終了させる指令
値、つまり溶接終了指令を各装置１０，２０，３０，４
０，５０，６０に送出する。これは、溶接パターンが予
め設定されているので、所定時間が経過すると溶接トー
チ３が溶接終了点に到達することが確実なことによる。
これにより、センサなどからの検出信号を用いることな
く溶接終了点において溶接を終了させることができる。
また、センサの信号により溶接を終了させないので、動
作遅れを生ずることなく溶接を終了させることができ
る。そのため、オーバラップを生じさせないで肉盛溶接
がなし得る。

【００５３】（７）制御装置Ｃは第２溶接領域Ｗ２の溶
接を指令するための各装置１０，２０，３０，４０，５
０，６０の指令値を生成する。例えば、エルボ旋回手段
１１に旋回モータ１１ｅを所定角度回転させるための指
令値を生成するとともに、トーチ駆動装置２０の角度調
整手段２１に溶接トーチ３をエルボの旋回に対応した角
度とするための指令値を生成する。

【００５４】（８）制御装置Ｃは各装置１０，２０，３
０，４０，５０，６０に生成した指令値を送出する。

【００５５】（９）各装置１０，２０，３０，４０，５
０，６０は制御装置Ｃからの指令値に応じてエルボ１を
所定角度旋回させるとともに、溶接トーチ３を溶接開始
位置にセットする。

【００５６】以後、前記と同様にして第２溶接領域Ｗ２
の肉盛溶接がなされ、ついで第３溶接領域Ｗ３の肉盛溶
接がなされて、エルボ１内面全体の肉盛溶接がなされ
る。

【００５７】外面溶接も内面溶接と同様にしてなされ
る。但し、外面の肉盛溶接をする場合には溶接トーチ３
の先端はエルボ１の内側外面にセットされる。

【００５８】ところで、前記説明では肉盛は一層とされ
ているが、２層、３層などの多層盛とすることもでき
る。そして、多層盛とした場合、母材の肉盛層への溶け
込みによる悪影響を少なくすることができる。例えば、
母材の肉盛層への溶け込みが１０％であるとすると、１
層目における母材の溶け込み量は１０％であるが、２層
目における母材の溶け込み量は１％となる。そのため、
多層盛とすることにより製品品質が向上する。なお、多
層盛とする場合には、溶接領域の境界線が重なり合わな
いように溶接領域を設定するのが好ましい。例えば、１
層目が図５に示すように、中心角が３０度、３０度、３
０度となるように領域分割を行ったのであれば、２層目
は中心角が例えば１５度、３０度、３０度、１５度とな
るように領域分割を行うのがよい。また、多層盛とする
場合には、１層目と２層目との材質は異なるものとされ
てもよい。

【００５９】ところで、前記説明においてはエルボ１の
熱変形は考慮されていないが、例えば歪ゲージによりエ
ルボ１の熱変形を計測し、その変形に応じてウィービン
グ幅および速度を補正するようにしてもよい。

【００６０】また、前記説明においてはエルボ１の断面
は円形とされているが、異形断面、例えば楕円形断面と
されてもよい。その場合には、トーチ駆動装置２０の位
置調整手段に２３より溶接トーチ３の位置、例えば昇降
手段２３Ａにより溶接トーチ３の高さを調整しながら溶
接がなされる。

【００６１】なお、エルボ１に肉盛溶接を施す方法とし
ては、前述したようにエルボ１を所定数の溶接領域に分
割する方法ではなく、制御装置Ｃによりエルボ旋回手段
１１とエルボ回転手段１２との制御を調整して、溶接ト
ーチ３におけるウィービングの中心軌跡が螺旋状になる
ようにして肉盛溶接をなす方法がある。これは、エルボ
１の旋回および縦回転が同期して行なわれるようにし
て、溶接トーチ３の軌跡がエルボ１の内面に対して螺旋
状となるようにしながら、溶接トーチ３にウィービング
動作を行なわせるものである。その場合、ウィービング
幅および速度などの溶接条件の制御も同時になされる。

【００６２】以下、この方法による肉盛溶接について説
明する。

【００６３】（１）制御装置Ｃは、ＣＡＤシステムから
のエルボ１の形状データに基づいてエルボ１に対する溶
接パターンを設定する。図８に溶接パターンの一例を示
す。図８に示すパターンは、エルボ１の一方の口から肉
盛溶接を開始し、内面を螺旋状に肉盛溶接していきエル
ボ１の肉盛溶接を開始した逆の口で溶接を終了するとい
うものである。ここで、図８で点線の矢印は、溶接トー
チ３のウィービング動作の中心軌跡を示す。エルボ１が
旋回および縦回転をすることにより、溶接トーチ３はエ
ルボ１の内側を、図８に示すように螺旋状に沿ってウィ
ービング動作しながら溶接していく。なお、この図で
は、ウィービングの往復動作の図示は省略されている。

【００６４】（２）制御装置Ｃは設定した溶接パターン
に対応したエルボ駆動装置１０、トーチ駆動装置２０、
パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供
給装置５０および冷却水供給装置６０の指令値を生成す
る。例えば、エルボ駆動装置１０の旋回手段１１の旋回
モータ１１ｅの回転速度指令値および回転手段１２の回
転モータ１２ｂの回転速度指令値、トーチ駆動装置２０
の角度調整手段２１の角度調整モータ２１ｂの角度指令
値、ウィーバー２２Ａのウィービング幅および速度指令
値、パウダー供給量指令値、溶接電流指令値などを生成
する。

【００６５】（３）図８に示す溶接パターンでは、制御
装置Ｃはエルボ駆動装置１０およびトーチ駆動装置２０
に対し、ウィービング中心の軌跡が螺旋状となるように
指令値を生成する。また、溶接開始点ではウィービング
幅は小さいので、制御装置Ｃは例えばウィーバー２２Ａ
に対してウィービング幅を次第に増大させていくととも
に、ウィービング速度を次第に遅くさせる指令値を生成
する。また、溶接終了点に近づくにしたがって制御装置
Ｃは今度はウィーバ−２２Ａに対してウィービング幅を
次第に減少させていくとともに、ウィービング速度を次
第に速くさせる指令値を生成する。

【００６６】（４）制御装置Ｃは生成した指令値をエル
ボ駆動装置１０、トーチ駆動装置２０、パウダー供給装
置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０およ
び冷却水供給装置６０に送出する。具体的には、各装置
１０，２０，３０，４０，５０，６０のコントローラ
（図示省略）に指令値を送出する。

【００６７】（５）エルボ駆動装置１０、トーチ駆動装
置２０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４
０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０の各コ
ントローラは、制御装置Ｃから入力された指令値により
各装置１０，２０，３０，４０，５０，６０を駆動す
る。例えば、トーチ駆動装置２０のウィーバー２２Ａの
コントローラはウィービング幅および速度を指令値にし
たがって制御する。この場合、ウィービングの角度を検
出することによるか、またはＣＣＤカメラ等により実際
の肉盛個所を検出することで、所望のウィービング幅に
よるウィービングがなされているかを確認するようにし
てもよい。また、その検出信号によるフィードバック制
御を行ってもよい。エルボ回転手段１２のコントローラ
は回転モータ１２ｂの回転速度を指令値にしたがって制
御し、エルボ旋回手段１１は旋回モータ１１ｅの回転速
度を指令値に従って制御する。これにより、図８に示す
エルボ１内部の肉盛溶接がなされる。

【００６８】（６）制御装置Ｃはエルボ１の溶接開始か
ら所定時間が経過すると、溶接を終了させる指令値、つ
まり溶接終了指令を各装置に送出する。これも、溶接パ
ターンが予め設定されているので、所定時間が経過する
と溶接トーチ３が溶接終了点に到達することが確実なこ
とによる。

【００６９】このように、本実施形態１によれば、肉盛
溶接領域をエルボ１の周方向に沿って所用数に分割し、
その溶接領域に対応させてウィービング幅および速度な
どの溶接条件を設定しているので、オーバラップ、過剰
肉盛、ただれ、割れなどの溶接欠陥を生じさせることな
く、エルボ１の肉盛溶接がなし得る。

【００７０】実施形態２本発明の実施形態２に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）を図９に
ブロック図で示す。この実施形態２は実施形態１を改変
してなるものであって、エルボ１に代えて異形直管、具
体的には図１０に示すように、一端がラッパ状の異形直
管（以下、ラッパ管という）４の肉盛周溶接を行うよう
にされてなるものである。そのため、この実施形態２の
溶接装置Ａ１においては、エルボ駆動装置１０に代えて
ラッパ管回転装置７０が用いられている。

【００７１】すなわち、本実施形態２では、被肉盛溶接
部材はラッパ管４とされ、被肉盛溶接部材駆動装置はラ
ッパ管回転装置７０とされている。

【００７２】ラッパ管回転装置７０は、図１０に示すよ
うに、垂直に配置された回転円板（垂直回転円板）７１
と、回転円板７１をその中心を回転中心として回転（縦
回転）させる回転円板７１の裏面側に配設されている回
転モータ７２と、この回転モータ７２の回転位置を検出
するエンコーダ７３とを備えてなるものとされる。ま
た、この回転円板７１の表面にはラッパ管４のラッパ状
端をその軸を回転中心に一致させて保持する所用数の保
持部材７４が配置されている。

【００７３】なお、溶接装置Ａ１のその余の構成は実施
形態１の溶接装置Ａと同様とされている。そのため、同
一または類似の構成要素については、同一符号を付して
その詳細な説明は省略する。

【００７４】次に、かかる構成とされている溶接装置Ａ
１によるラッパ管４内面の肉盛溶接について説明する。

【００７５】（１）制御装置Ｃは、ＣＡＤシステムから
のラッパ管４の形状データに基づいてラッパ管４を所用
数の溶接領域に分割する。例えば、図１１に示すように
４つのリング状の溶接領域Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７に分
割する。

【００７６】（２）制御装置Ｃは、各溶接領域Ｗ４，Ｗ
５，Ｗ６，Ｗ７に対する溶接パターンを設定する。図１
２に溶接パターンの一例を示す。図１２に示すパターン
は、ラッパ管４の内面のある箇所から肉盛溶接を開始
し、内面を一周して溶接開始位置で肉盛溶接を終了する
というものである。なお、図１２はトーチの動きを説明
するための模式図である。

【００７７】（３）制御装置Ｃは、設定した溶接パター
ンに対応したラッパ管回転装置７０、トーチ駆動装置２
０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガ
ス供給装置５０および冷却水供給装置６０の指令値を生
成する。例えば、ラッパ管回転装置７０の回転モータ７
２の回転速度指令値、トーチ駆動装置２０の角度調整手
段２１の角度調整モータ２１ｂの角度指令値、ウィーバ
ー２２Ａのウィービング幅および速度指令値、パウダー
供給量指令値、溶接電流指令値などを生成する。なお、
図１２に示すパターンでは、第１溶接領域Ｗ４および第
２溶接領域Ｗ５は従来の直管の肉盛溶接と同様であるの
で、以下、第３溶接領域Ｗ６および第４溶接領域の肉盛
溶接について説明する。

【００７８】（４）図１２に示すパターンでは、第３溶
接領域Ｗ６は溶接トーチ３の手前側から奥行きにかけて
溶接領域が拡大するとともに周速が増大するので、制御
装置Ｃは、例えば、ウィーバー２２Ａに対して溶接トー
チ３の前進時にはウィービング速度を増速させる一方、
溶接トーチ３の後退時にはウィービング速度を減速させ
る指令値を生成し、パウダー供給装置３０に対して溶接
トーチ３の前進時にはパウダー供給量を増加させる一
方、溶接トーチ３の後退時にはパウダー供給量を減少さ
せる指令値を生成し、プラズマ電源装置４０に対して溶
接トーチ３の前進時に溶接電流を増大させる一方、溶接
トーチ３の後退時には溶接電流を減少させる指令値を生
成する。

【００７９】ここで、この他の溶接パターンにおけるウ
ィービング幅、ウィービング速度、ラッパ管回転速度、
パウダー供給量、溶接電流値、ガス供給量、位置調整手
段２３におけるＺ軸駆動量の制御の組合せパターンを表
２に示す。表２にある、＊１は単位時間あたりの肉盛溶
接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする
目的のためになされるものであることを示し、＊２は単
位時間あたりのウィービング折り返し部の肉盛溶接体積
（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的の
ためになされるものであることを示し、＊３は単位時間
あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー
量）を一定にする目的のためになされるものであること
を示す。

【００８０】溶接トーチ３の前進量は、例えば位置調整
手段２３の進退機構（Ｘ軸駆動機構）２３Ｂで検出する
とともに、ウィービング両端部かどうかは、ウィービン
グ手段２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周
分は一定とあるが、後に説明する螺旋状に溶接していく
場合においては、螺旋状の溶接の開始部と終端部とに従
い小さくなる。

【００８１】なお、表２の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【００８２】

【表２】

【００８３】（５）制御装置Ｃは、生成した指令値をラ
ッパ管回転装置７０、トーチ駆動装置２０、パウダー供
給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０
および冷却水供給装置６０に送出する。具体的には、各
装置７０，２０，３０，４０，５０，６０のコントロー
ラ（図示省略）に送出する。

【００８４】（６）ラッパ管回転装置７０、トーチ駆動
装置２０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４
０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０の各コ
ントローラは入力された指令値により各装置７０，２
０，３０，４０，５０，６０を駆動する。例えば、トー
チ駆動装置２０のウィーバー２２Ａのコントローラはウ
ィービング幅および速度を指令値にしたがって制御し、
位置調整手段２３のコントローラは溶接トーチ３の高さ
位置を指令値にしたがって制御する。例えば、位置調整
手段２３のコントローラは、溶接トーチ３の前進時には
溶接トーチ３の先端をラッパ管４内面に追従させて下げ
る一方、溶接トーチ３の後退時には溶接トーチ３の先端
をラッパ管４内面に追従させて上げる。ラッパ管回転装
置７０のコントローラは、回転モータ７２の回転速度を
指令値にしたがって制御する。例えば、回転モータ７２
を等速度で回転させる。これにより、図１２に示す第３
溶接領域Ｗ６の肉盛溶接がなされる。

【００８５】（７）制御装置Ｃは第３溶接領域の溶接開
始から所定時間が経過すると、溶接を終了させる指令
値、つまり溶接終了指令を各装置に送出する。これも、
溶接パターンが予め設定されているので、所定時間が経
過すると溶接トーチ３が溶接終了点に到達することが確
実なことによる。

【００８６】（８）制御装置Ｃは第４溶接領域Ｗ７の溶
接を指令するための各装置７０，２０，３０，４０，５
０，６０の指令値を生成する。例えば、トーチ駆動装置
２０の位置調整手段２３に溶接トーチ３を所定量前進さ
せるための指令値を生成するとともに、角度調整手段２
１に溶接トーチ３をラッパ管４内面に対応した角度とす
るための指令値を生成する。

【００８７】（９）制御装置Ｃは生成した指令値を各装
置７０，２０，３０，４０，５０，６０に送出する。

【００８８】（１０）各装置７０，２０，３０，４０，
５０，６０は制御装置Ｃからの指令値に応じて溶接トー
チ３を所定距離前進させてその角度を所定値にセットし
た後、第４溶接領域Ｗ７の肉盛溶接を行う。

【００８９】以後、第３溶接領域Ｗ６と同様に第４溶接
領域Ｗ７の肉盛溶接がなされてラッパ管内面全体の肉盛
溶接がなされる。

【００９０】外面溶接、多層盛も実施形態１と同様にし
て行うことができる。また、ラッパ管４の熱変形に応じ
てウィービング幅および速度などの溶接条件を補正する
ようにしてもよい。

【００９１】なお、ラッパ管４に肉盛溶接を施す方法と
しては、前述したようにラッパ管４を所定数の溶接領域
に分割する方法ではなく、制御装置Ｃによりラッパ管回
転装置７０と溶接駆動装置２０の位置調整手段２３の昇
降機構（Ｚ軸駆動機構）２３Ａと進退機構（Ｘ軸駆動機
構）２３Ｂと横移動機構（Ｙ軸駆動機構）２３Ｃとの制
御を調整して、溶接トーチ３におけるウィービング中心
の軌跡が螺旋状になるようにして肉盛溶接する方法があ
る。これは、ラッパ管４の縦回転および溶接トーチ３の
前進が同期して行われるようにして、溶接トーチ３のウ
ィービング中心の軌跡がラッパ管４の内面に対して螺旋
状となるようにしながら、溶接トーチ３にウィービング
動作を行わせるものである。その場合、ウィービング幅
および速度などの溶接条件の制御も同時になされる。

【００９２】以下、この方法による肉盛溶接について説
明する。

【００９３】（１）制御装置Ｃは、ＣＡＤシステムから
のラッパ管４の形状データに基づいてラッパ管４に対す
る溶接パターンを設定する。図１３に溶接パターンの一
例を示す。図１３に示すパターンは、ラッパ管４の小さ
い方の口から肉盛溶接を開始し、内面を螺旋状に肉盛溶
接していきラッパ管４の肉盛溶接を開始した逆の口で溶
接を終了するというものである。なお、図１３で点線の
矢印は、トーチ３のウィービング動作中心の軌跡を示
す。ラッパ管４が縦回転および溶接トーチ３が前進する
ことで、見かけ上、溶接トーチ３はラッパ管４の内側を
図に示すように螺旋状に沿ってウィービングしながら溶
接していく。なお、この図１３では、ウィービングの往
復動作の図示は省略されている。

【００９４】（２）制御装置Ｃは設定した溶接パターン
に対応したラッパ管回転装置７０、トーチ駆動装置２
０、位置調整手段２３、パウダー供給装置３０、プラズ
マ電源装置４０、ガス供給装置５０および冷却水供給装
置６０の指令値を生成する。例えば、ラッパ管回転装置
７０の回転モータ７２の回転速度指令値、トーチ駆動装
置２０の角度調整手段２１の角度調整モータ２１ｂの角
度指令値、ウィーバー２２Ａのウィービング幅および速
度指令値、位置調整手段２３の昇降機構（Ｚ軸駆動機
構）２３Ａと進退機構（Ｘ軸駆動機構）２３Ｂと横移動
機構（Ｙ軸駆動機構）２３Ｃとの速度指令値、パウダー
供給量指令値、溶接電流指令値などを生成する。

【００９５】（３）図１３に示す溶接パターンでは、制
御装置Ｃは溶接トーチ３が見かけ上、ラッパ管４の内面
に対して螺旋状に動くようにラッパ管４を制御するの
で、例えば、位置調整手段２３とラッパ管回転装置７０
とにラッパ管４が螺旋状に回転前進するための指令値を
生成するとともに、角度調整手段２１に溶接トーチ３を
ラッパ管４内面に対応した角度とするための指令値を生
成する。また、溶接開始点では、ウィービング幅は小さ
いので、制御装置Ｃは例えばウィーバー２２Ａに対して
ウィービング幅を次第に増大させていくとともに、ウィ
ービング速度を次第に遅くさせる指令値を生成する。

【００９６】また、ラッパ管４は溶接開始点では直管で
あるが徐々にその直径が大きくなっていくので、直径が
大きくなり始めた個所からは、トーチ３の手前側から奥
行きにかけて溶接領域が拡大するとともに周速が増大す
るので、制御装置Ｃは、例えば、ウィーバー２２Ａに対
して溶接トーチ３の前進時にはウィービング速度を増速
させる一方、溶接トーチ３の後退時にはウィービング速
度を減速させる指令値を生成し、パウダー供給装置３０
に対して溶接トーチ３の前進時にはパウダー供給量を増
加させる一方、溶接トーチ３の後退時にはパウダー供給
量を減少させる指令値を生成し、プラズマ電源装置４０
に対して溶接トーチ３の前進時に溶接電流を増大させる
一方、溶接トーチ３の後退時には溶接電流を減少させる
指令値を生成する。

【００９７】（４）制御装置Ｃは、生成した指令値をラ
ッパ管回転装置７０、トーチ駆動装置２０、パウダー供
給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０
および冷却水供給装置６０に送出する。具体的には、各
装置７０，２０，３０，４０，５０，６０のコントロー
ラ（図示省略）に送出する。

【００９８】（５）ラッパ管回転装置７０、トーチ駆動
装置２０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４
０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０の各コ
ントローラは入力された指令値により各装置７０，２
０，３０，４０，５０，６０を駆動する。例えば、トー
チ駆動装置２０のウィーバー２２Ａのコントローラはウ
ィービング幅および速度を指令値にしたがって制御し、
位置調整手段２３のコントローラは溶接トーチ３の高さ
位置を指令値にしたがって制御しながら溶接トーチ３が
前進していくように制御する。例えば、位置調整手段２
３のコントローラは、溶接トーチ３の前進時には溶接ト
ーチ３の先端をラッパ管４内面に追従させて下げる一
方、溶接トーチ３の後退時には溶接トーチ３の先端をラ
ッパ管４内面に追従させて上げる。ラッパ管回転装置７
０のコントローラは、回転モータ７２の回転速度を指令
値にしたがって制御する。例えば、回転モータ７２を等
速度で回転させる。これにより、図１３に示すラッパ管
４の肉盛溶接がなされる。

【００９９】（６）制御装置Ｃはラッパ管４の溶接開始
から所定時間が経過すると、溶接を終了させる指令値、
つまり溶接終了指令を各装置に送出する。これも、溶接
パターンが予め設定されているので、所定時間が経過す
ると溶接トーチ３が溶接終了点に到達することが確実な
ことによる。

【０１００】このように、本実施形態２によれば、肉盛
溶接領域をラッパ管４の長手方向に沿って所要数に分割
し、その領域Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７に対応させてウィ
ービング幅および速度などの溶接条件を設定しているの
で、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、割れなどの溶接
欠陥を生じさせることなく、ラッパ管４の肉盛溶接がな
し得る。

【０１０１】実施形態３本発明の実施形態３に係る肉盛溶接方法に適用される肉
盛溶接装置（以下、単に溶接装置という）を図１４にブ
ロック図で示す。この実施形態３は実施形態２を改変し
てなるものであって、ラッパ管４に代えてＹピース５の
二股分岐部５ａの内側内面の肉盛溶接を行うようにされ
てなるものである。そのため、この実施形態３の溶接装
置Ａ２においては、ラッパ管回転装置７０に代えてＹピ
ース回転装置８０が用いられている。

【０１０２】すなわち、本実施形態３では、被肉盛溶接
部材はＹピース５とされ、被肉盛溶接部材駆動装置はＹ
ピース回転装置８０とされている。

【０１０３】Ｙピース回転装置８０は、図１５に示すよ
うに、水平に配置された回転円板（水平回転円板）８１
と、回転円板８１をその中心を回転中心として回転（横
回転）させる回転円板８１の裏面側に配設されている回
転モータ８２と、回転モータ８２の回転位置を検出する
エンコーダ８３とを備えてなるものとされる。この回転
円板８１の表面にはＹピース５の二股分岐管５ｂの端部
を回転円板８１の中心に関して対称に保持する、つまり
Ｙピース５の基幹５ｃをその軸を回転円板８１の中心線
上に位置させて保持する所要数の保持部材８４が配設さ
れている。

【０１０４】トーチ駆動装置２０は、トーチ横支持部材
２１ａが溶接トーチ３をＹピース５の基幹５ｃの上方に
位置せしめる長さとされている他は、実施形態１のトー
チ駆動装置２０と同様とされている。

【０１０５】なお、溶接装置Ａ２のその余の構成は実施
形態１の溶接装置Ａと同様とされている。

【０１０６】次に、かかる構成とされている溶接装置Ａ
２によるＹピース５の二股分岐部５ａの内側内面の肉盛
溶接について説明する。

【０１０７】（１）制御装置Ｃは、ＣＡＤシステムから
のＹピース５の二股分岐部５ａの内側内面の形状データ
に基づいてＹピース５の二股分岐部５ａの内側内面を所
要数の溶接領域に分割する。例えば、２つの同心円状領
域に分割する。

【０１０８】（２）制御装置Ｃは、各溶接領域に対する
溶接パターンを設定する。図１６に溶接パターンの一例
を示す。図１６に示すパターンは、同心円状に分割され
た最も内側の溶接領域Ｗ８のある箇所から肉盛溶接を開
始し、その溶接領域Ｗ８を一周して溶接開始位置で溶接
を終了するというものである。なお、図１６はＹピース
５の二股分岐部５ａの内側内面の投影図である。

【０１０９】ここで、前述した（２）以外の溶接パター
ンである（２ａ）、（２ｂ）についても説明しておくこ
とにする。

【０１１０】（２ａ）制御装置Ｃは、各溶接領域に対す
る溶接パターンを設定する。図１７に溶接パターンの一
例を示す。図１７に示すパターンは、同心円状に分割さ
れた最も内側の溶接領域Ｗ８をさらに同心円状に分割す
る。例えば、図１７に示すようにＷ８ａ、Ｗ８ｂ、Ｗ８
ｃの３つの領域に分割する。分割されたもっとも外側の
部分であるＷ８ａのある箇所から肉盛溶接を開始し、そ
の溶接領域Ｗ８ａを一周して溶接開始位置で溶接を終了
するというものである。Ｗ８ａの肉盛溶接が終了したな
らば、同様に溶接領域Ｗ８ｂ、Ｗ８ｃとに肉盛溶接を施
していく。また、Ｗ９についても同様に分割する。な
お、図１７はＹピース５の二股分岐部５ａの内側内面の
投影図である。

【０１１１】このようにすることにより、（２）に比し
て、ウィービング幅が小さくなるのでさらに均質な肉盛
溶接が実現されるという効果が得られる。

【０１１２】（２ｂ）制御装置Ｃは、各溶接領域に対す
る溶接パターンを設定する。図１８に溶接パターンの一
例を示す。図１８に示すパターンは、同心円状に分割さ
れた最も内側の溶接領域Ｗ８のある箇所から肉盛溶接を
開始し、その溶接領域Ｗ８をウィービングしながら渦巻
状にトーチ３は徐々にＷ８の中心へと近づきながら肉盛
溶接を施して溶接を終了するというものである。なお、
図１８はＹピース５の二股分岐部５ａの内側内面の投影
図である。

【０１１３】このようにすることにより、（２）に比し
て、ウィービング幅が小さくなるのでさらに均質な肉盛
溶接が実現されるという効果が得られる。

【０１１４】（３）制御装置Ｃは、設定した溶接パター
ンに対応したＹピース回転装置８０、トーチ駆動装置２
０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガ
ス供給装置５０および冷却水供給装置６０の指令値を生
成する。例えば、Ｙピース回転装置８０の回転モータ８
２の回転速度指令値、トーチ駆動装置２０の位置調整手
段２３の位置調整指令値、例えば昇降機構２３Ａの高さ
指令値、横移動機構２３Ｃの横方向位置指令値、ウィー
バー２２Ａのウィービング幅および速度指令値、パウダ
ー供給量指令値、溶接電流指令値などを生成する。

【０１１５】なお、図１６、図１７、図１８に示すパタ
ーンでは、溶接領域Ｗ８，Ｗ９は外周に向けて溶接領域
が拡大するとともに周速が増大するので、制御装置Ｃは
例えばウィーバー２２Ａに対して溶接トーチ３が外周に
向かうときにはウィービング速度を増速させる一方、溶
接トーチ３が中心または内周に向かうときにはウィービ
ング速度を減速させる指令値を生成し、パウダー供給装
置３０に対して溶接トーチ３が外周に向かうときにはパ
ウダー供給量を増加させる一方、溶接トーチ３が中心ま
たは内周に向かうときにはパウダー供給量を減少させる
指令値を生成し、プラズマ電源装置４０に対して溶接ト
ーチ３が外周に向かうときには溶接電流を増大させる一
方、溶接トーチ３が中心または内周に向かうときには溶
接電流を減少させる指令値を生成する。

【０１１６】ここで、この他の溶接パターンにおけるウ
ィービング幅、ウィービング速度、Ｙピース回転速度、
パウダー供給量、溶接電流値、ガス供給量、位置調整手
段２３におけるＺ軸駆動量の制御の組合せパターンを表
３に示す。表３にある、＊１は単位時間あたりの肉盛溶
接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする
目的のためになされるものであることを示し、＊２は単
位時間あたりのウィービング折り返し部の肉盛溶接体積
（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的の
ためになされるものであることを示し、＊３は単位時間
あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー
量）を一定にする目的のためになされるものであること
を示す。

【０１１７】溶接トーチ３が外側に向かっているかどう
かと、ウィービング両端部かどうかは、ウィービング手
段２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周分は
一定とあるが、前記（２ｂ）に示した、渦巻き状に溶接
していく場合においては、渦巻状の溶接の開始部と終端
部とに従い小さくなる。

【０１１８】なお、表３の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【０１１９】

【表３】

【０１２０】（４）制御装置Ｃは、生成した指令値をＹ
ピース回転装置８０、トーチ駆動装置２０、パウダー供
給装置３０、プラズマ電源装置４０、ガス供給装置５０
および冷却水供給装置６０に送出する。具体的には、各
装置８０，２０，３０，４０，５０，６０のコントロー
ラ（図示省略）に送出する。

【０１２１】（５）Ｙピース回転装置８０、トーチ駆動
装置２０、パウダー供給装置３０、プラズマ電源装置４
０、ガス供給装置５０および冷却水供給装置６０の各コ
ントローラは入力された指令値により各装置８０，２
０，３０，４０，５０，６０を駆動する。例えば、トー
チ駆動装置２０のウィーバー２２Ａのコントローラはウ
ィービング幅および速度を指令値にしたがって制御し、
位置調整手段２３のコントローラは溶接トーチ３の高さ
位置を指令値にしたがって制御する。例えば、位置調整
手段２３のコントローラは、溶接トーチ３が外周に向か
うときには溶接トーチ３の先端を二股分岐部５ａの内側
内面に追従させて下げる一方、溶接トーチ３が中心また
は内周に向かうときには溶接トーチ３の先端を二股分岐
部５ａの内側内面に追従させて上げる。Ｙピース回転装
置８０のコントローラは、回転モータ８２の回転速度を
指令値にしたがって制御する。例えば、回転モータ８２
を等速度で回転させる。これにより、図１６、図１７、
図１８に示す第１溶接領域Ｗ８の肉盛溶接がなされる。

【０１２２】（６）制御装置Ｃは第１溶接領域Ｗ８の溶
接開始から所定時間が経過すると、溶接を終了させる指
令値、つまり溶接終了指令値を各装置８０，２０，３
０，４０，５０，６０に送出する。これも、溶接パター
ンが予め設定されているので、所定時間が経過すると、
溶接トーチ３が溶接終了点に到達することが確実なこと
による。

【０１２３】（７）制御装置Ｃは第２溶接領域Ｗ９の溶
接を指令するための各装置８０，２０，３０，４０，５
０，６０の指令値を生成する。例えば、トーチ駆動装置
２０の位置調整手段２３に溶接トーチ３を所定位置とす
るための指令値を生成するとともに、角度調整手段２１
に溶接トーチ３を二股分岐部５ａ内面に対応した角度と
するための指令値を生成する。

【０１２４】（８）制御装置Ｃは生成した指令値を各装
置８０，２０，３０，４０，５０，６０に送出する。

【０１２５】（９）各装置８０，２０，３０，４０，５
０，６０は制御装置Ｃからの指令値に応じて溶接トーチ
３の位置および角度を所定値にセットした後、第２溶接
領域Ｗ９の肉盛溶接を行う。

【０１２６】以後、第１溶接領域Ｗ８と同様にして、第
２溶接領域Ｗ９の肉盛溶接がなされる。

【０１２７】多層盛も実施形態１と同様にして行うこと
ができる。また、Ｙピース５の二股分岐部５ａの熱変形
に応じてウィービング幅および速度などの溶接条件を補
正するようにしてもよい。

【０１２８】このように、本実施形態３によれば、肉盛
溶接領域をＹピース５の二股分岐部５ａを所要数に分割
し、その領域に対応させてウィービング幅および速度な
どの溶接条件を設定しているので、オーバラップ、過剰
肉盛、ただれ、割れなどの溶接欠陥を生じさせることな
く、Ｙピース５の二股分岐部５ａの肉盛溶接がなし得
る。

【０１２９】なお、Ｙピース５の分岐管５ｂを形成して
いる曲り管の肉盛溶接は実施形態１によりなし得、また
Ｙピース５の基幹５ｃを形成しているラッパ管の肉盛溶
接は実施形態２によりなし得る。

【０１３０】実施形態４本発明の実施形態４に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態１を改変してなるものであって、例えば酸素アセチレ
ンガス等の溶接ガスを用いてガス溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、溶接ガスを燃焼させて高温の火炎、つまりフ
レームを形成するフレーム部および前記フレーム部に供
給する溶接ガスの供給量を変化させてフレーム出力密度
を調節する溶接ガス供給装置を備える一方、シールドガ
スを用いる必要がないのでガスを供給するガス供給装置
が取り除かれた構成とされる。また、溶接トーチ駆動装
置の替わりとしてフレーム部駆動装置を備えてなるが、
その動きは溶接駆動装置と同様とされる。その他の構成
は、実施形態１と同様とされる。

【０１３１】本実施形態４に係る溶接装置は、前述した
実施形態１に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。ただし、ガス供給装置は取り除
かれているのでそれについての制御はなされない。

【０１３２】ここで、このガス溶接による溶接装置の溶
接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング速
度、エルボ回転速度、パウダー供給量、溶接ガスのフレ
ーム出力密度の組合せパターンを表４に示す。表４にあ
る、＊１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面
積×溶融パウダー量）を一定にする目的のためになされ
るものであることを示し、＊２は単位時間あたりのウィ
ービング折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶接体
積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的
のためになされるものであることを示す。

【０１３３】溶接領域拡大とはエルボ１の内側から外側
に向けて溶接する場合を示し、例えばエンコーダ１２ｃ
によってエルボ１の内側か外側かを検出するとともに、
ウィービング両端部かどうかは、ウィービング手段２２
にて検出する。また、ウィービング幅は溶接領域拡大に
従い大きくなるが、螺旋状に溶接していく場合において
は、溶接領域拡大に従い大きくなり、かつ、螺旋状の溶
接の開始部と終端部は小さくなる。

【０１３４】なお、表４の組合せ以外の制御でも肉盛溶
接は可能である。

【０１３５】

【表４】

【０１３６】このように本実施形態４においては、ガス
溶接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶接を
行うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、割
れなどの溶接欠陥を生じさせることなく、エルボ１の肉
盛溶接がなし得る。

【０１３７】実施形態５本発明の実施形態５に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態１を改変してなるものであって、例えばＹＡＧレーザ
ー等のレーザーを用いてレーザー溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、レーザーを照射するレーザー照射部および前
記レーザー照射部より照射されるレーザーの出力を調節
するレーザー電源装置を備えた構成とされる。また、溶
接トーチ駆動装置の替わりとしてレーザー照射部駆動装
置を備えてなるが、その動きは溶接トーチ駆動装置と同
様とされる。その他の構成は、実施形態１と同様とされ
る。なお、レーザー以外の高密度ビームによって溶接を
行うこともでき、その場合は、レーザー照射部の替わり
に高密度ビーム照射部を備えることがレーザー溶接と異
なる点でありその他はレーザー溶接による溶接装置と同
様とされる。

【０１３８】本実施形態５に係る溶接装置は、前述した
実施形態１に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。

【０１３９】ここで、このレーザー溶接による溶接装置
の溶接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング
速度、エルボ回転速度、パウダー供給量、レーザー出力
密度、ガス供給量の組合せパターンを表５に示す。表５
にある、＊１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶
接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的のためにな
されるものであることを示し、＊２は単位時間あたりの
ウィービング折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積
×溶融パウダー量）を一定にする目的のためになされる
ものであることを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶
接体積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする
目的のためになされるものであることを示す。

【０１４０】溶接領域拡大とはエルボ１の内側から外側
に向けて溶接する場合を示し、例えばエンコーダ１２ｃ
によってエルボ１の内側か外側かを検出するとともに、
ウィービング両端部かどうかは、ウィービング手段２２
にて検出する。また、ウィービング幅は溶接領域拡大に
従い大きくなるが、螺旋状に溶接していく場合において
は、溶接領域拡大に従い大きくなり、かつ、螺旋状の溶
接の開始部と終端部は小さくなる。

【０１４１】なお、表５の組合せ以外の制御でも肉盛溶
接は可能である。

【０１４２】

【表５】

【０１４３】このように本実施形態５においては、レー
ザー溶接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶
接を行うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただ
れ、割れなどの溶接欠陥を生じさせることなく、エルボ
１の肉盛溶接がなし得る。

【０１４４】実施形態６本発明の実施形態６に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態２を改変してなるものであって、例えば酸素アセチレ
ンガス等の溶接ガスを用いてガス溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、溶接ガスを燃焼させて高温の火炎、つまりフ
レームを形成するフレーム部および前記フレーム部に供
給する溶接ガスの供給量を変化させてフレーム出力密度
を調節する溶接ガス供給装置を備える一方、シールドガ
スを用いる必要がないのでガスを供給するガス供給装置
が取り除かれた構成とされる。また、溶接トーチ駆動装
置の替わりとしてフレーム部駆動装置を備えてなるが、
その動きは溶接トーチ駆動装置と同様とされる。その他
の構成は、実施形態２と同様とされる。

【０１４５】本実施形態６に係る溶接装置は、前述した
実施形態２に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。ただし、ガス供給装置は取り除
かれているのでそれについての制御は行わない。

【０１４６】ここで、このガス溶接による溶接装置の溶
接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング速
度、ラッパ管回転速度、パウダー供給量、溶接ガスのフ
レーム出力密度、位置調整手段２３におけるＺ軸駆動量
の制御の組合せパターンを表６に示す。表６にある、＊
１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示し、＊２は単位時間あたりのウィービン
グ折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウ
ダー量）を一定にする目的のためになされるものである
ことを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉
盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的のため
になされるものであることを示す。

【０１４７】フレーム部の前進量は、例えば位置調整手
段２３の進退機構（Ｘ軸駆動機構）２３Ｂで検出すると
ともに、ウィービング両端部かどうかは、ウィービング
手段２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周分
は一定とあるが、螺旋状に溶接していく場合において
は、螺旋状の溶接の開始部と終端部とに従い小さくな
る。

【０１４８】なお、表６の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【０１４９】

【表６】

【０１５０】このように本実施形態６においては、ガス
溶接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶接を
行うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、割
れなどの溶接欠陥を生じさせることなく、ラッパ管４の
肉盛溶接がなし得る。

【０１５１】実施形態７本発明の実施形態７に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態２を改変してなるものであって、例えばＹＡＧレーザ
ー等のレーザーを用いてレーザー溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、レーザーを照射するレーザー照射部および前
記レーザー照射部より照射されるレーザーの出力を調節
するレーザー電源装置を備えた構成とされる。また、溶
接トーチ駆動装置の替わりとしてレーザー照射部駆動装
置を備えてなるが、その動きは溶接トーチ駆動装置と同
様とされる。その他の構成は、実施形態２と同様とされ
る。なお、レーザー以外の高密度ビームによって溶接を
行うこともでき、その場合は、レーザー照射部の替わり
に高密度ビーム照射部を備えることがレーザー溶接と異
なる点でありその他はレーザー溶接による溶接装置と同
様とされる。

【０１５２】本実施形態７に係る溶接装置は、前述した
実施形態２に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。

【０１５３】ここで、このレーザー溶接による溶接装置
の溶接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング
速度、ラッパ管回転速度、パウダー供給量、レーザー出
力密度、ガス供給量、位置調整手段２３におけるＺ軸駆
動量の制御の組合せパターンを表７に示す。表７にあ
る、＊１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面
積×溶融パウダー量）を一定にする目的のためになされ
るものであることを示し、＊２は単位時間あたりのウィ
ービング折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶接体
積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的
のためになされるものであることを示す。

【０１５４】レーザ照射部の前進量は、例えば位置調整
手段２３の進退機構（Ｘ軸駆動機構）２３Ｂで検出する
とともに、ウィービング両端部かどうかは、ウィービン
グ手段２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周
分は一定とあるが、螺旋状に溶接していく場合において
は、螺旋状の溶接の開始部と終端部とに従い小さくな
る。

【０１５５】なお、表７の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【０１５６】

【表７】

【０１５７】このように実施形態７においては、レーザ
ー溶接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶接
を行うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、
割れなどの溶接欠陥を生じさせることなく、ラッパ管４
の肉盛溶接がなし得る。

【０１５８】実施形態８本発明の実施形態８に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態３を改変してなるものであって、例えば酸素アセチレ
ンガス等の溶接ガスを用いてガス溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、溶接ガスを燃焼させて高温の火炎、つまりフ
レームを形成するフレーム部および前記フレーム部に供
給する溶接ガスの供給量を変化させてフレーム出力密度
を調節する溶接ガス供給装置を備える一方、シールドガ
スを用いる必要がないのでガスを供給するガス供給装置
が取り除かれた構成とされる。また、溶接トーチ駆動装
置の替わりとしてフレーム部駆動装置を備えてなるが、
その動きは溶接トーチ駆動装置と同様とされる。その他
の構成は、実施形態３と同様とされる。

【０１５９】本実施形態８に係る溶接装置は、前述した
実施形態３に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。ただし、ガス供給装置は取り除
かれているのでそれについての制御はなされない。

【０１６０】ここで、このガス溶接による溶接装置の溶
接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング速
度、Ｙピース回転速度、パウダー供給量、溶接ガスのフ
レーム出力密度、位置調整手段２３におけるＺ軸駆動量
の制御の組合せパターンを表８に示す。表８にある、＊
１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示し、＊２は単位時間あたりのウィービン
グ折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶融パウ
ダー量）を一定にする目的のためになされるものである
ことを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉
盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的のため
になされるものであることを示す。

【０１６１】フレーム部が外側に向かっているかどうか
と、ウィービング両端部かどうかは、ウィービング手段
２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周分は一
定とあるが、渦巻き状に溶接していく場合においては、
渦巻状の溶接の開始部と終端部とに従い小さくなる。

【０１６２】なお、表８の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【０１６３】

【表８】

【０１６４】このように実施形態８においては、ガス溶
接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶接を行
うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、割れ
などの溶接欠陥を生じさせることなく、Ｙピース５の二
股分岐部５ａの肉盛溶接がなし得る。

【０１６５】実施形態９本発明の実施形態９に係る肉盛周溶接方法に適用される
肉盛周溶接装置（以下、単に溶接装置という）は実施形
態３を改変してなるものであって、例えばＹＡＧレーザ
ー等のレーザーを用いてレーザー溶接を施すのものであ
る。具体的には、溶接トーチおよびプラズマ電源装置の
替わりに、レーザーを照射するレーザー照射部および前
記レーザー照射部より照射されるレーザーの出力を調節
するレーザー電源装置を備えた構成とされる。また、溶
接トーチ駆動装置の替わりとしてレーザー照射部駆動装
置を備えてなるが、その動きは溶接トーチ駆動装置と同
様とされる。その他の構成は、実施形態３と同様とされ
る。なお、レーザー以外の高密度ビームによって溶接を
行うこともでき、その場合は、レーザー照射部の替わり
に高密度ビーム照射部を備えることがレーザー溶接と異
なる点でありその他はレーザー溶接による溶接装置と同
様とされる。

【０１６６】本実施形態９に係る溶接装置は、前述した
実施形態３に係る溶接装置と同様の制御を行い、肉盛溶
接を施すものとされる。

【０１６７】ここで、このレーザー溶接による溶接装置
の溶接パターンにおけるウィービング幅、ウィービング
速度、Ｙピース回転速度、パウダー供給量、レーザー出
力密度、ガス供給量、位置調整手段２３におけるＺ軸駆
動量の制御の組合せパターンを表９に示す。表９にあ
る、＊１は単位時間あたりの肉盛溶接体積（肉盛溶接面
積×溶融パウダー量）を一定にする目的のためになされ
るものであることを示し、＊２は単位時間あたりのウィ
ービング折り返し部の肉盛溶接体積（肉盛溶接面積×溶
融パウダー量）を一定にする目的のためになされるもの
であることを示し、＊３は単位時間あたりの肉盛溶接体
積（肉盛溶接面積×溶融パウダー量）を一定にする目的
のためになされるものであることを示す。

【０１６８】レーザー照射部が外側に向かっているかど
うかと、ウィービング両端部かどうかは、ウィービング
手段２２にて検出する。また、ウィービング幅は一周分
は一定とあるが、渦巻き状に溶接していく場合において
は、渦巻状の溶接の開始部と終端部とに従い小さくな
る。

【０１６９】なお、表９の組合せ以外の制御でも溶接は
可能である。

【０１７０】

【表９】

【０１７１】このように実施形態９においては、レーザ
ー溶接を用いて、以上のような溶接パターンで肉盛溶接
を行うことにより、オーバラップ、過剰肉盛、ただれ、
割れなどの溶接欠陥を生じさせることなく、Ｙピース５
の二股分岐部５ａの肉盛溶接がなし得る。

【０１７２】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるも
のではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態
においては円管および楕円管を例に採り説明されている
が、本発明の適用は円管および楕円管に限定されるもの
ではなく、各種形状の管に適用でき例えば角型管にも適
用できる。また、棒状の被肉盛溶接部材についても適用
できる。

【０１７３】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、エルボなどの管状または棒状の被肉盛溶接部材の肉
盛溶接を、オーバラップ、過剰肉盛、割れ等の溶接欠陥
を生じさせることなくなし得るという優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る溶接装置のブロック
図である。

【図２】同溶接装置の要部側面図である。

【図３】図２のＡ矢示図である。

【図４】図２のＢ矢示図である。

【図５】溶接領域に分割されたエルボの概略図である。

【図６】エルボを溶接開始点における展開面におけるト
ーチの動きの模式図である。

【図７】トーチの動きを説明するためのエルボの斜視図
である。

【図８】異なる溶接パターンのトーチの動きを説明する
ためのエルボの斜視図である。

【図９】本発明の実施形態２に係る溶接装置のブロック
図である。

【図１０】同溶接装置の図２相当図である。

【図１１】実施形態２の図５相当図である。

【図１２】実施形態２のトーチの動きを説明するための
模式図である。

【図１３】実施形態２における異なる溶接パターンのト
ーチの動きを説明するためのラッパ管の斜視図である。

【図１４】本発明の実施形態３に係る溶接装置のブロッ
ク図である。

【図１５】同溶接装置Ｙピース回転装置の概略図であ
る。

【図１６】実施形態３のトーチの動きを説明するための
二股分岐部の内側内面の投影図である。

【図１７】実施形態３における他の溶接パターンのトー
チの動きを説明するための二股分岐部の内側内面の投影
図である。

【図１８】実施形態３におけるさらに他の溶接パターン
のトーチの渦巻状の動きを説明するための二股分岐部の
内側内面の投影図である。

【図１９】円筒管とトーチとの断面図である。

【図２０】従来の方法で作成された溶接周を示す円筒管
の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１エルボ２金属パウダー３溶接トーチ４ラッパ管５Ｙピース１０エルボ駆動装置２０溶接トーチ駆動装置３０パウダー供給装置４０プラズマ電源装置５０ガス供給装置６０冷却水供給装置７０ラッパ管回転装置８０Ｙピース回転装置Ａ溶接装置Ｃ制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状または棒状の被肉盛溶接部材を相互
に重なり合わない所要数の溶接領域に分割し、溶着金属
粉末、溶着セラミックス粉末、溶着高融点有機化合物、
それらの２種以上の混合粉末、溶着金属ワイヤ、溶着セ
ラミックスワイヤ、溶着高融点有機化合物ワイヤ、それ
らの２種以上の混合ワイヤまたは前記粉末と前記ワイヤ
との混合物の供給量、溶接電流値および／または溶接電
圧値、またはガス供給量を所定値に制御しながら前記溶
接領域に対して溶接トーチに所定動作をさせて肉盛溶接
をなすことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項２】管状または棒状の被肉盛溶接部材を相互
に重なり合わない所要数の溶接領域に分割し、溶着金属
粉末、溶着セラミックス粉末、溶着高融点有機化合物、
それらの２種以上の混合粉末、溶着金属ワイヤ、溶着セ
ラミックスワイヤ、溶着高融点有機化合物ワイヤ、それ
らの２種以上の混合ワイヤまたは前記粉末と前記ワイヤ
との混合物の供給量、溶接ガスのフレーム出力密度を所
定値に制御しながら前記溶接領域に対してフレーム部に
所定動作をさせて肉盛溶接をなすことを特徴とする肉盛
溶接方法。
【請求項３】管状または棒状の被肉盛溶接部材を相互
に重なり合わない所要数の溶接領域に分割し、溶着金属
粉末、溶着金属粉末、溶着セラミックス粉末、溶着高融
点有機化合物、それらの２種以上の混合粉末、溶着金属
ワイヤ、溶着セラミックスワイヤ、溶着高融点有機化合
物ワイヤ、それら２種以上の混合ワイヤまたは前記粉末
と前記ワイヤとの混合物の供給量、レーザー出力値、ガ
ス供給量を所定値に制御しながら前記溶接領域に対して
レーザー照射部に所定動作をさせて肉盛溶接をなすこと
を特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項４】被肉盛溶接部材がエルボとされ、該エル
ボを縦回転させながらウィービング幅、ウィービング速
度、エルボ縦回転速度、またはエルボ旋回速度を制御し
て肉盛溶接をなすことを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の肉盛溶接方法。
【請求項５】エルボを所定角度旋回させて次の溶接領
域の肉盛溶接をなすことを特徴とする請求項４記載の肉
盛溶接方法。
【請求項６】肉盛溶接が螺旋状になされるようにエル
ボおよび、溶接トーチまたはフレーム部またはレーザー
照射部を駆動することを特徴とする請求項４記載の肉盛
溶接方法。
【請求項７】被肉盛溶接部材がラッパ管とされ、該ラ
ッパ管を縦回転させながらウィービング幅、ウィービン
グ速度、ラッパ管の縦回転速度、トーチ縦方向の変位お
よび／または速度、またはトーチ横方向の変位および／
または速度を制御して肉盛溶接をなすことを特徴とする
請求項１記載の肉盛溶接方法。
【請求項８】被肉盛溶接部材がラッパ管とされ、該ラ
ッパ管を縦回転させながらウィービング幅、ウィービン
グ速度、ラッパ管の縦回転速度、フレーム部縦方向の変
位および／または速度、またはフレーム部横方向の変位
および／または速度を制御して肉盛溶接をなすことを特
徴とする請求項２記載の肉盛溶接方法。
【請求項９】被肉盛溶接部材がラッパ管とされ、該ラ
ッパ管を縦回転させながらウィービング幅、ウィービン
グ速度、ラッパ管の縦回転速度、レーザー照射部縦方向
の変位および／または速度、またはレーザー照射部横方
向の変位および／または速度を制御して肉盛溶接をなす
ことを特徴とする請求項３記載の肉盛溶接方法。
【請求項１０】肉盛溶接が螺旋状になされるようにラ
ッパ管および、溶接トーチまたはフレーム部またはレー
ザー照射部を駆動することを特徴とする請求項７ないし
請求項９のいずれかに記載の肉盛溶接方法。
【請求項１１】被肉盛溶接部材がＹピースの二股分岐
部とされ、該Ｙピースを横回転させながらウィービング
幅、ウィービング速度、Ｙピースの横回転速度、トーチ
縦方向の変位および／または速度、またはトーチ横方向
の変位および／または速度を制御して肉盛溶接をなすこ
とを特徴とする請求項１記載の肉盛溶接方法。
【請求項１２】被肉盛溶接部材がＹピースの二股分岐
部とされ、該Ｙピースを横回転させながらウィービング
幅、ウィービング速度、Ｙピースの横回転速度、フレー
ム部縦方向の変位および／または速度、またはフレーム
部横方向の変位および／または速度を制御して肉盛溶接
をなすことを特徴とする請求項２記載の肉盛溶接方法。
【請求項１３】被肉盛溶接部材がＹピースの二股分岐
部とされ、該Ｙピースを横回転させながらウィービング
幅、ウィービング速度、Ｙピースの横回転速度、レーザ
ー照射部縦方向の変位および／または速度、またはフレ
ーム部横方向の変位および／または速度を制御して肉盛
溶接をなすことを特徴とする請求項３記載の肉盛溶接方
法。
【請求項１４】肉盛溶接が螺旋状になされるようにＹ
ピースおよび、溶接トーチまたはフレーム部またはレー
ザー照射部を駆動することを特徴とする請求項１１ない
し請求項１３のいずれかに記載の肉盛溶接方法。
【請求項１５】管状または棒状の被肉盛溶接部材に対
して所定動作させる被肉盛溶接部材駆動装置と、被肉盛
溶接部材駆動装置に対し所定の位置関係に配設されてな
る溶接トーチ駆動装置と、溶接トーチに溶着金属粉末、
溶着セラミック粉末、溶着高融点有機化合物またはそれ
らの２種以上の混合粉末を供給するパウダー供給装置ま
たはフィラー供給装置と、溶接トーチに溶接電流を供給
する電源装置と、溶接トーチにガスを供給するガス供給
装置と、前記各装置を制御する制御装置とを備えてなる
ことを特徴とする肉盛溶接装置。
【請求項１６】管状または棒状の被肉盛溶接部材に対
して所定動作させる被肉盛溶接部材駆動装置と、被肉盛
溶接部材駆動装置に対し所定の位置関係に配設されてな
るフレーム部駆動装置と、フレーム部に溶着金属粉末、
溶着セラミック粉末、溶着高融点有機化合物またはそれ
らの２種以上の混合粉末を供給するパウダー供給装置ま
たはフィラー供給装置と、フレーム部に溶接ガスを供給
する溶接ガス供給装置と、前記各装置を制御する制御装
置とを備えてなることを特徴とする肉盛溶接装置。
【請求項１７】管状または棒状の被肉盛溶接部材に対
して所定動作させる被肉盛溶接部材駆動装置と、被肉盛
溶接部材駆動装置に対し所定の位置関係に配設されてな
るレーザー照射部駆動装置と、レーザー照射部に溶着金
属粉末、溶着セラミック粉末、溶着高融点有機化合物ま
たはそれらの２種以上の混合粉末を供給するパウダー供
給装置またはフィラー供給装置と、レーザー照射部にレ
ーザー出力を供給するレーザー電源装置と、レーザー照
射部にガスを供給するガス供給装置と、前記各装置を制
御する制御装置とを備えてなることを特徴とする肉盛溶
接装置。
【請求項１８】溶着金属粉末、溶着セラミック粉末、
溶着高融点有機化合物またはそれらの２種以上の混合粉
末を供給するパウダー供給装置またはフィラー供給装置
の替わりに、溶着金属ワイヤ、溶着セラミックスワイ
ヤ、溶着高融点有機化合物ワイヤ、それらの２種以上の
混合ワイヤまたは前記粉末と前記ワイヤとの混合物を供
給するワイヤ供給装置を備えることを特徴とする請求項
１５ないし請求項１７のいずれかに記載の肉盛溶接装
置。
【請求項１９】被肉盛溶接部材駆動装置がエルボ駆動
装置とされ、該エルボ駆動装置がエルボを旋回させるエ
ルボ旋回手段と、エルボを縦回転させるエルボ回転手段
とを有してなることを特徴とする請求項１５ないし請求
項１８のいずれかに記載の肉盛溶接装置。
【請求項２０】被肉盛溶接部材駆動装置がラッパ管回
転装置とされてなることを特徴とする請求項１５ないし
請求項１８のいずれかに記載の肉盛溶接装置。
【請求項２１】被肉盛溶接部材駆動装置がＹピース回
転装置とされてなることを特徴とする請求項１５ないし
請求項１８のいずれかに記載の肉盛溶接装置。