JP2002224826A - 円筒体すみ肉溶接装置 - Google Patents

円筒体すみ肉溶接装置

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JP2002224826A
JP2002224826A JP2001027975A JP2001027975A JP2002224826A JP 2002224826 A JP2002224826 A JP 2002224826A JP 2001027975 A JP2001027975 A JP 2001027975A JP 2001027975 A JP2001027975 A JP 2001027975A JP 2002224826 A JP2002224826 A JP 2002224826A
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welding
rotation
cylindrical body
center shaft
welding torch
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Kazuhiko Hashimoto
和彦 橋本
Hidehiko Sato
英彦 佐藤
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板状被溶接部に対する円筒体端部のすみ肉溶
接を、連続的に行うことができるようにする。 【解決手段】 上下方向に延びるセンターシャフト6の
下端部側に組み付けて、板状被溶接部としてのライナ1
上に仮り止めした円筒体としてのカプラ2内に挿入して
全体の姿勢を安定化できるようにした固定機構Iを備え
る。センターシャフト6上で固定機構Iよりも上側に、
センターシャフト6を中心に溶接トーチ30を回転させ
る回転機構IIと、上下方向移動機構IIIと、左右方向移
動機構IVとを組み付ける。入力設定しておいた溶接シー
ケンスに従い溶接トーチ30の1回転の検知信号を基に
回転機構II、上下方向移動機構III、左右方向移動機構I
Vへ制御指令を送る制御装置Vを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は板状の被溶接部に円
筒体の端部を連続的にすみ肉溶接するために用いる円筒
体すみ肉溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、原子力発電設備においては、
原子炉圧力容器の周囲に、ライナを内張りした原子炉格
納容器が構築されるが、上記ライナには多数のカプラが
取り付けられている。
【0003】上記カプラとしては、これまでは六角筒形
状としたものが用いられていたが、近年では、円筒体形
状としたものが採用されており、ライナへの端部の取り
付け方としては、作業員の手溶接による多層多パスのす
み肉溶接が実施されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな作業員による手溶接の場合、作業員の個人の技量に
より形状不良や方位による形状の違い等、溶接ビードの
形状にばらつきが生ずる問題があり、又、作業員が溶接
開始から終了まで付きっきりになるので、1人で同時に
数個所の溶接を行うことはできず、能率が悪いという問
題もある。
【0005】そこで、本発明は、溶接開始から終了まで
を連続的に行うことができるような円筒体すみ肉溶接装
置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、板状被溶接部に円筒体の一端部をすみ肉
溶接するときの該円筒体の内部に上下方向に延びるセン
ターシャフトの下端部側を挿入して該センターシャフト
を円筒体に固定できるようにした固定機構と、上記セン
ターシャフトの上部側に、センターシャフトを中心に回
転できるように設けた回転機構と、該回転機構に組み付
けた上下方向移動機構及び左右方向移動機構とを備え、
且つ上記左右方向移動機構又は上下方向移動機構に溶接
トーチを下向きに保持させ、更に、上記回転機構の1回
転を検知するリミットスイッチと、該リミットスイッチ
の検知信号を基に上記回転機構、上下方向移動機構、左
右方向移動機構へ入力設定されたシーケンスにしたがっ
て制御指令を送る制御器とからなる制御装置を備えた構
成とする。
【0007】板状被溶接部上に仮り止めされた円筒体内
に固定機構を挿入して固定した状態において、センター
シャフトを中心に溶接トーチからアークを発生させて1
回転させた後、溶接トーチのアークを切らずに、溶接ト
ーチの位置をシーケンスにしたがって変位させて溶接ト
ーチを逆方向に1回転させる工程を所要回数繰り返すこ
とで、円筒体を連続的に多層多パスにすみ肉溶接するこ
とができる。
【0008】又、固定機構を、センターシャフトの下端
部に形成したテーパ部と、該テーパ部との係合によりセ
ンターシャフト上の位置で拡径させられる管状のチャッ
クとからなる構成とすることにより、装置全体の溶接姿
勢を容易且つ確実に作り出すことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0010】図1乃至図4は本発明の円筒体すみ肉溶接
装置の実施の一形態として、板状被溶接部としてのライ
ナ1の上面に円筒状被溶接物としてのカプラ2の下端部
をすみ肉溶接する場合への適用例について示すもので、
カプラ2内に挿入して固定することにより全体の姿勢を
安定させるようにした固定機構Iと、固定機構I上で回
転できる回転機構IIと、回転機構IIに沿い上下方向へ移
動できる上下方向移動機構IIIと、上下方向移動機構III
に沿い左右方向(水平方向)へ移動できる左右方向移動
機構IVと、これら各機構に制御指令を送る制御装置Vと
を備えた構成とする。
【0011】詳述すると、上記固定機構Iは、カプラ2
の内径に対応する外径を有するとともにカプラ2の長さ
よりも短く形成し且つ上端外周にカプラ2の上端面に係
止させるためのフランジ3を備えて周方向の複数個所に
下端から上端部へ向けてスリット4を形成した管状のチ
ャック5内に、上下方向に延びるセンターシャフト6の
下端部側を摺動自在に挿通させ、該センターシャフト6
の下端部に、下端へ向けて広がるようにしたテーパ部7
を形成し、且つ上記センターシャフト6がチャック5の
上端から突出する部分に、所要長さ範囲だけねじ部8を
設け、該ねじ部8に、円形に形成した締板9の中心部を
螺合させ、更に、該締板9の下面とチャック5の上端面
の間にスラスト軸受10を設置し、締板9をねじ部8上
で回転させることによりセンターシャフト6が引き上げ
られるようにして、テーパ部7でチャック5の下端部を
拡径させることによりチャック5をカプラ2の内径部に
固定できるようにした構成としてある。
【0012】上記回転機構IIは、上記固定機構Iのセン
ターシャフト6の上部側位置の外周に、筒状のケーシン
グ11を回転自在に嵌装すると共に、上記センターシャ
フト6上のケーシング11嵌装部と締板9螺合部との間
の位置に、ケーシング11よりも大径のギヤ12を取り
付け、且つ該大径ギヤ12に噛合させたピニオンギヤ1
3をモータ14の軸に取り付けて、該モータ14をケー
シング11の外側部に設置し、モータ14の駆動でピニ
オンギヤ13を大径ギヤ12に沿わせて転動させること
により、モータ14とケーシング11とをセンターシャ
フト6を中心として一体に回転させられるようにした構
成としてあり、更に、上記センターシャフト6の上端に
リミットスイッチ15を横向きに固定すると共に、ケー
シング11の上端に、リミットスイッチ15のスイッチ
片15aと干渉し得るようにストライカ16を取り付け
て、ケーシング11の1回転動作をリミットスイッチ1
5で検知できるようにする。
【0013】上記上下方向移動機構IIIは、上記回転機
構IIのケーシング11の一側面部に、左右方向に長く形
成して幅方向を上下に位置するよう鉛直に配した第1支
持プレート17を、上下方向のガイド18を介して上下
方向へ移動可能に取り付け、且つ上記ケーシング11の
外側部所要個所と第1支持プレート17の背面部所要個
所に、ブラケット19,20を上下で対向するように張
り出させて、該ブラケット19,20間に上下動用のシ
リンダ21を介装し、該上下動用シリンダ21の伸縮作
動で第1支持プレート17が上下方向へ変位させられる
ようにした構成としてある。
【0014】又、上記左右方向移動機構IVは、上記上下
方向移動機構IIIの第1支持プレート17の前面部に、
左右方向に長く形成して第1支持プレート17と平行に
配した第2支持プレート22を、左右方向のガイド23
を介して左右方向へ移動可能に取り付け、且つ上記第1
支持プレート17の所要個所と第2支持プレート22の
所要個所との間に左右動用シリンダ24を介装し、該左
右動用シリンダ24の伸縮作動で第2支持プレート22
が左右方向へ変位させられるようにした構成としてあ
る。
【0015】上記左右方向移動機構IVの第2支持プレー
ト22の前面部には、先端部の背面に、トーチホルダー
29を介して溶接トーチ30を下向きに取り付けるよう
にしたアームプレート27の基端側を重ねて配置し、該
アームプレート27の基端側に、下方の1点を曲率中心
とする円弧状の2本の長孔25,26を設けて、該長孔
25,26に通したボルト28を第2支持プレート22
に螺合させて締め込むことにより、アームプレート27
を第2支持プレート22に保持させると共に、ボルト2
8に対する長孔25,26の位置を変えることで溶接ト
ーチ30の傾斜角度を調整できるようにし、これによ
り、溶接トーチ30の位置を、上記モータ14の駆動に
よる回転機構IIの操作と、上記上下動用シリンダ21の
伸縮作動による上下方向移動機構IIIの操作と、上記左
右動用シリンダ24の伸縮作動による左右方向移動機構
IVの操作により上下方向、水平方向に任意に変更できる
ようにする。
【0016】図4は上記溶接トーチ30の位置を任意に
制御してライナ1の上面にカプラ2の端部を自動的に多
層すみ肉溶接するための制御装置Vの回路構成を示すも
ので、該制御装置Vは、上記リミットスイッチ15と、
該リミットスイッチ15でケーシング11の1回転作動
を検知した信号を基に上記回転機構IIのモータ14や上
下方向移動機構IIIの上下動用シリンダ21や左右方向
移動機構IVの左右動用シリンダ24へ制御指令を送るよ
うにした制御器31とからなり、該制御器31には、任
意のパス数の溶接シーケンスを入力設定できるようにし
てある。
【0017】上記構成としてある本発明の円筒体すみ肉
溶接装置を用いてライナ1にカプラ2の端部を溶接する
場合は、予め、ライナ1の上面にカプラ2の端部を仮り
止めしておいた状態として、先ず、チャック5をカプラ
2の内径部に挿入し、次に、締板9を所要方向に回転さ
せることにより、センターシャフト6を上方へ引き上げ
て、下端部のチャック5をカプラ2に固定し、次いで、
アームプレート27の長孔25,26に対するボルト2
8の締め込み位置を調整して溶接トーチ30の傾き角度
を調整すると共に、溶接トーチ30を図1に示す如く原
点位置にセットする。
【0018】しかる後、図示しないスタートスイッチを
押すことになるが、この場合、たとえば、図5に示す如
く、第1パス目の溶接ビードP1の外側に第2パス目の
溶接ビードP2が形成され、溶接ビードP1,P2の上
に第3パス目の溶接ビードP3が形成され、溶接ビード
P3の上に更に第4パス目の溶接ビードP4が形成さ
れ、且つこの際、溶接トーチ30が1回転する毎にアー
クを切らずに溶接トーチ30を逆回転させるように、表
1に一例を示す如き多層多パスのシーケンスを制御器3
1に入力設定して置くようにする。
【0019】
【表1】 したがって、スタートスイッチが押されると、溶接トー
チ30の先端からアークが発生すると同時に、モータ1
4が正方向に駆動されることで、溶接トーチ30が時計
方向に回転させられて図5に示す如く第1パス目の溶接
ビードP1が形成される。このとき、溶接トーチ30の
1回転がリミットスイッチ15により検知されると回転
が停止され、次に、第2パス目の位置に溶接トーチ30
を合わせるべく、左右動用シリンダ24が伸長作動させ
られると共に、アークを止めずにモータ14が逆方向に
駆動されることにより溶接トーチ30が反時計方向に1
回転させられ、これにより、第1パス目の溶接ビードP
1の外側に第2パス目の溶接ビードP2が形成される。
溶接トーチ30が反時計方向に1回転してリミットスイ
ッチ15により検知されると、次いで、第3パス目の位
置に溶接トーチ30を合わせるべく、左右動用シリンダ
24が収縮作動させられると共に上下動用シリンダ21
が収縮作動させられ、且つ同様に、アークを止めずにモ
ータ14が正方向に駆動されることにより溶接トーチ3
0が再び時計方向に1回転させられ、これにより、第1
パス目の溶接ビードP1と第2パス目の溶接ビードP2
の上側に第3パス目の溶接ビードP3が形成される。更
に、第4パス目も同様に、溶接トーチ30が所定位置に
シフトされ、反時計方向に1回転して、第3パス目の溶
接ビードP3の上側に第4パス目の溶接ビードP4が形
成されると、アークが切られる。このようにして、図5
に示す如く、ライナ1上にカプラ2が自動的に多層多パ
スにすみ肉溶接される。
【0020】上記において、溶接すべき円筒体としての
カプラ2自体を溶接トーチ30の回転のための軸として
利用しているため、位置倣いが容易であり、したがっ
て、アークスタートスイッチを押すだけで放置化が可能
であって、1人で複数台を操作することが可能で、工数
を大幅に削減することができる。又、上下動用シリンダ
21と左右動用シリンダ24の作動で溶接トーチ30を
各パスに合わせて正確に移動させて位置決めすることが
できるので、溶接ビードが均一に形成されると共に、方
位による差も発生することがなく、しかも、各シリンダ
21,24の作動量を変えることで様々な形状の溶接ビ
ードを形成することができるので、被溶接物の大きさや
材質に合わせた高精度な溶接が可能となる。更に、溶接
トーチ30はリミットスイッチ15により1回転の確認
を行うようにしているため、回転の起点が正確であり、
又、回転方向を1回転毎に正、逆に切り換えるようにす
ることにより、各種ケーブルにねじれが発生することは
なく、多層多パス溶接を連続的に実施することができ
る。
【0021】なお、上記固定機構I、回転機構II、上下
方向移動機構III、左右方向移動機構IVは図示し説明し
た以外の構造であってもよいこと、又、上下方向移動機
構IIIと左右方向移動機構IVは逆配置であってもよいこ
と、更に、実施の形態では、ライナ1とカプラ2を溶接
する場合について示したが、他の板状被溶接部と円筒体
とのすみ肉溶接に対しても採用できること、その他本発
明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得
ることは勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の円筒体すみ肉
溶接装置によれば、板状被溶接部に円筒体の一端部をす
み肉溶接するときの該円筒体の内部に上下方向に延びる
センターシャフトの下端部側を挿入して該センターシャ
フトを円筒体に固定できるようにした固定機構と、上記
センターシャフトの上部側に、センターシャフトを中心
に回転できるように設けた回転機構と、該回転機構に組
み付けた上下方向移動機構及び左右方向移動機構とを備
え、且つ上記左右方向移動機構又は上下方向移動機構に
溶接トーチを下向きに保持させ、更に、上記回転機構の
1回転を検知するリミットスイッチと、該リミットスイ
ッチの検知信号を基に上記回転機構、上下方向移動機
構、左右方向移動機構へ入力設定されたシーケンスにし
たがって制御指令を送る制御器とからなる制御装置を備
えた構成としてあるので、制御装置の制御器に溶接シー
ケンスを入力しておくことにより、固定機構を板状被溶
接部上に仮り止めされた円筒体内に挿入し固定して、ス
タースイッチを押すだけで、板状被溶接部に対し円筒体
の端部を連続的に多層多パスにすみ肉溶接することがで
き、したがって、個人の技量により溶接ビードの形状に
ばらつきが生ずることなく、1人で複数個所の溶接が可
能となって工数を大幅に削減することができ、又、固定
機構を、センターシャフトの下端部に形成したテーパ部
と、該テーパ部との係合によりセンターシャフト上の位
置で拡径させられる管状のチャックとからなる構成とす
ることにより、簡単な構成で、装置全体の溶接姿勢を容
易且つ確実に作り出すことができ、能率よく溶接作業を
実施することができる、という優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒体すみ肉溶接装置の実施の一形態
を示す概要図である。
【図2】図1のA−A方向矢視図である。
【図3】図1のB−B方向矢視図である。
【図4】制御装置のブロック図である。
【図5】溶接シーケンスの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
I 固定機構 II 回転機構 III 上下方向移動機構 IV 左右方向移動機構 V 制御装置 1 ライナ(板状被溶接部) 2 カプラ(円筒体) 5 チャック 6 センターシャフト 7 テーパ部 15 リミットスイッチ 30 溶接トーチ 31 制御器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状被溶接部に円筒体の一端部をすみ肉
    溶接するときの該円筒体の内部に上下方向に延びるセン
    ターシャフトの下端部側を挿入して該センターシャフト
    を円筒体に固定できるようにした固定機構と、上記セン
    ターシャフトの上部側に、センターシャフトを中心に回
    転できるように設けた回転機構と、該回転機構に組み付
    けた上下方向移動機構及び左右方向移動機構とを備え、
    且つ上記左右方向移動機構又は上下方向移動機構に溶接
    トーチを下向きに保持させ、更に、上記回転機構の1回
    転を検知するリミットスイッチと、該リミットスイッチ
    の検知信号を基に上記回転機構、上下方向移動機構、左
    右方向移動機構へ入力設定されたシーケンスにしたがっ
    て制御指令を送る制御器とからなる制御装置を備えた構
    成を有することを特徴とする円筒体すみ肉溶接装置。
  2. 【請求項2】 固定機構を、センターシャフトの下端部
    に形成したテーパ部と、該テーパ部との係合によりセン
    ターシャフト上の位置で拡径させられる管状のチャック
    とからなる構成とした請求項1記載の円筒体すみ肉溶接
    装置。
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