JP2945611B2 - 溶接方法 - Google Patents

溶接方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LNG(液化天然ガ
ス)タンクやLPG(液化石油ガス)タンク等における
側板同士の突合せ継手部、特に垂直方向に延びる縦継手
部の溶接を行うための溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばLNGタンクやLPGタン
クにおける内槽側板同士の縦継手部を自動TIG(タン
グステンイナートガスアーク)溶接装置により溶接する
場合、溶接装置のトーチをやや上向きとし、その上向き
姿勢を維持しながら、側板の縦継手部を下方から上方に
向けて自動溶接することとしている。このような溶接方
法を採るのは、アークの上側が下側よりも高温となるた
め、トーチを下方から上方に移動させた方が熱を有効利
用でき効果的だからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自動T
IG溶接装置では、トーチが上向きの状態で固定されて
おり、且つ、トーチを一定高さレベルより下げることが
できないため、最下段側板の縦継手部の下部部分を自動
溶接することができなかった。このため、通常その部分
については手溶接を行うこととしているが、手溶接の部
分と他の自動溶接した部分とで溶接状態が異なるという
問題があった。
【0004】この問題に対しては、最下段の側板をジャ
ッキアップして当該側板の縦継手部全体を自動TIG溶
接装置で溶接する手段が考えられるが、その作業は非常
に大掛かりなものとなり、コストも高くなってしまう。
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、LNGタンク等の側板同士の縦継
手部を全て自動溶接するための溶接方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、タンク側板のような鋼板同士の縦継手部
を溶接する溶接方法において、まず、垂直方向に延びる
ガイドレールと、このガイドレールに沿って上下動する
スライダと、垂直面内で揺動し得るようスライダに対し
て取り付けられたイナートガスアーク溶接用のトーチ
と、このトーチを揺動させる駆動手段とを備え、トーチ
の揺動運動の支点が当該トーチのアークポイントに一致
するよう構成した溶接装置を用いることを特徴としてい
る。
【0007】そして、本発明の溶接方法においては、前
記の溶接装置を縦継手部に隣接して配置し、トーチの先
端を斜め下向きとした状態で縦継手部の溶接を開始した
後、トーチの先端が上向きとなるように駆動手段を制御
してトーチを揺動させ、更に、トーチが所定のトーチ角
となった後、当該トーチ角を維持した状態でトーチを上
方に移動させるべくスライダをガイドレールに沿って上
方に移動させることを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明による溶接方法では、トーチの先端を下
向きとすることができるので、従来ではアークを形成で
きなかった部位、即ち最下段のタンク側板同士の縦継手
部の下部部分にアークを形成することが可能となる。従
って、トーチを下向きから次第に上向きに揺動させるこ
とで、縦継手部の下部部分を溶接することができ、これ
に続けてトーチを上昇させることで、縦継手部全体を連
続的に溶接することができる。更に、トーチを揺動させ
ても、その揺動中心がアークポイント(溶接が最も効果
的に行われる点)に一致しているので、トーチの先端と
被溶接点とが一定の距離を保つ。溶接が安定して行われ
る。
【0009】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。
【0010】図1及び図2は本発明の方法に適用される
溶接装置の一実施例を示している。この溶接装置10は
自動TIG溶接装置であり、イナートガスを噴射し溶接
アークを発生させるトーチ12を備えている。トーチ1
2はトーチホルダ14に取り付けられており、トーチホ
ルダ14はスライダ16に固定されている。スライダ1
6は、垂直方向に延びるガイドレール18に沿って、電
動モータ等の適当な駆動源(図示せず)により上下動し
得るようになっている。
【0011】トーチ12は、トーチホルダ14の側面に
設けられた円弧状のラック20に取付ブラケット22を
介して取り付けられている。ラック20は、トーチホル
ダ14の側面に設けられた円弧状のガイド24に沿って
摺動可能となっている。ラック20の歯26は、トーチ
ホルダ14に回転可能に支持されたピニオン28と噛合
している。図2に示すように、ピニオン28の回転軸3
0は、適当な減速・伝動機構、この実施例では1対の傘
歯車32,34を介して、トーチホルダ14に固定され
た電動モータ(駆動手段)36に連結されている。
【0012】かかる構成において、電動モータ36を駆
動すると、ピニオン28が回転してラック20がガイド
24に沿って摺動し、それに伴ってトーチ12が垂直面
内で揺動する。この場合、トーチ12の揺動運動の支点
は概ねアークポイントAに一致するように設定されてい
る。即ち、トーチ12の軸線が常にトーチ12の揺動運
動の中心軸と交差し、且つ、その交差点がトーチ12の
アークポイントAとなるように、トーチ12は位置決め
されている。ここで、アークポイントとは、トーチ先端
から軸線方向に一定距離だけ離れた点で、その点に溶接
対象物を配置した場合に溶接を最も効果的に行える点を
いう。また、この実施例では、トーチ12の揺動運動
は、トーチ12の水平面に対する角度、所謂トーチ角が
−10度(図1において符号12′で示す上向き姿勢)
〜+35度(図1において符号12″で示す下向き姿
勢)の範囲で行われるようになっている。
【0013】更に、図示実施例の溶接装置10にはアー
ク偏向用マグネット38が設けられており、その磁極3
8a,38bはトーチ12の先端の左右に配置されてい
る。このアーク偏向用マグネット38に対する通電を制
御すると、磁極38a,38b間で発生される磁界が変
化して、トーチ12に形成されるアークが左右に偏向さ
れる。
【0014】また、図示しないが、この溶接装置10に
は、アークポイントAにフィラーワイヤを供給するため
のワイヤ供給手段が設けられ、溶接時に適宜フィラーワ
イヤを適宜供給できるようにしている。
【0015】このような溶接装置10を用いて、LNG
タンクにおける最下段の内槽側板同士の縦継手部を溶接
する方法について次に説明する。
【0016】まず、図1に示すように、溶接装置10を
タンク底板(図示せず)上に設置すると共に、トーチ1
2の先端が内槽側板40の縦継手部42に正対し且つア
ークポイントAが所望位置に配置されるよう位置の微調
整を行う。この微調整を容易に行うためには、スライダ
16は前後方向に移動可能となっていることが好まし
い。
【0017】次に、スライダ16をガイドレール18に
沿って最下位置まで下げる。そして、電動モータ36を
制御してトーチ12を揺動させ、その先端を斜め下向き
としてアークポイントAが縦継手部42とタンク底板と
の境界点に位置するように調整する。図1の符号12″
はこの時のトーチ12の状態を示している。この下向き
姿勢の状態においては、図1から理解されるように、ト
ーチホルダ14やスライダ16等はトーチ12の先端よ
りも上方にあるため、アークポイントAがタンク底板上
面上に位置するとき、トーチホルダ14等がタンク底板
と干渉することはない。
【0018】溶接装置10の設置やトーチ12の位置合
わせ等が終了した後、トーチ12の電極44と側板40
との間に所定の電圧をかけ、トーチ12の先端からイナ
ートガスを噴射させると、縦継手部42とトーチ12と
の間にアークが発生し、溶接が開始される。この後、ス
ライダ16をガイドレール18に沿って徐々に上昇させ
ると共に、電動モータ36を制御してトーチ12を上向
き姿勢となるように揺動させる。そして、トーチ角が−
10度、即ち図1の符号12′で示す上向き姿勢となっ
たところで、電動モータ36を停止させ、以降は従来の
溶接方法と同様な形でスライダ16を上昇させていく。
これにより、タンク底板から上端部までの縦継手部42
の全域を1台の溶接装置10により連続的に自動溶接す
ることが可能となる。
【0019】尚、この溶接の際、可能な限り短時間で下
向き姿勢から上向き姿勢に移行するように電動モータ3
6及びスライダ16の駆動源を制御することが好まし
い。また、トーチ12と縦継手部42との間に多少の位
置ずれ等がある場合には、マグネット38の磁極38
a,38b間の磁界を適宜制御してアークを偏向させる
ことで、アークポイントAを縦継手部42の所望の位置
に正確に配置することができる。
【0020】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明の溶接装置としては図1及び図2
に示すものの他にも種々の構成が考えられる。例えば、
上記実施例はTIG溶接装置に関するものであるが、本
発明はMIG(メタルエレクトロードイナートガス)溶
接用の装置にも適用可能である。
【0021】また、図3に示すように、トーチの揺動中
心をアークポイントとは異なる点とすることもできる。
この溶接装置50においては、トーチ52は取付ブラケ
ット54を介して扇形歯車56に固定されている。扇形
歯車56の中心Bはトーチホルダ58に回転可能に支持
されている。扇形歯車56は、トーチホルダ58に回転
可能に支持されたピニオン60と噛合している。ピニオ
ン60は電動モータ62により減速・伝動機構(図示せ
ず)を介して駆動され、よって扇形歯車56及びトーチ
52が一体となって垂直面内で回動ないしは揺動され
る。図示実施例では、扇形歯車56の回転中心はトーチ
52の中心軸と交差しており、従って、この交差点Bを
中心としてトーチ52は揺動されることとなる。このよ
うに揺動中心Bをトーチ52の上に位置させたことで、
トーチ52の揺動半径が小さくなり、溶接装置50の小
型化を図ることが可能となる。
【0022】また、溶接装置50のトーチホルダ58
は、第1実施例の溶接装置10と同様に、ガイドレール
64に沿って上下動するスライダ66に取り付けられて
いる。但し、第2実施例では、トーチホルダ58は、図
示しない電動モータ等の駆動源により、スライダ66に
対して前後方向(ガイドレール64が延びる方向とトー
チ52の揺動軸が延びる方向とに直交する方向)に移動
可能となっている。
【0023】このような溶接装置50を用いて内槽側板
の縦継手部の下部部分を溶接する場合、第1実施例と同
様に、トーチ52を下向き姿勢から上向き姿勢に変えな
がら溶接を行う。しかしながら、トーチ52の揺動中心
Bがアークポイントと一致していないため、トーチホル
ダ58を固定した状態でトーチ52を揺動させると、ア
ークポイントが水平方向において前後に移動してしま
う。このため、縦継手部の溶接に際しては、トーチ52
の揺動に連動してトーチホルダ58を前後方向に移動さ
せ、アークポイントが水平方向に位置ずれしないように
することが好ましい。その他の溶接手順については、第
1実施例の場合と実質的に同様であるので、その詳細な
説明は省略する。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、L
NGタンク等の側板同士の溶接を行う場合、最下段の側
板の縦継手部であっても、その下端から上端まで連続的
に自動溶接することができる。従って、縦継手部全体の
溶接状態がほぼ均一となり、溶接箇所の強度や信頼性を
大幅に向上させることができる。
【0025】また、トーチ角を任意に変更できるので、
溶接箇所や作業状態等に応じた適切なトーチ角で溶接作
業を行うことができ、溶接装置の適用範囲を拡大するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による溶接装置の一実施例を示す部分側
面図である。
【図2】図1に示す溶接装置の部分正面図である。
【図3】本発明による溶接装置の別の実施例を示す部分
側面図である。
【符号の説明】
10,50…溶接装置、12,52…トーチ、14,5
8…トーチホルダ、16,66…スライダ、18,64
…ガイドレール、20…ラック、22,54…取付ブラ
ケット、28,60…ピニオン、36,62…電動モー
タ、38…アーク偏向用マグネット、40…側板、42
…縦継手部、44…電極、56…扇形歯車。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B23K 37/02 B23K 37/02 G (72)発明者 村松 晃次 東京都江東区東砂8丁目19番20号 トー ヨーカネツ株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−182550(JP,A) 特開 平8−132234(JP,A) 特開 平9−1336(JP,A) 特開 平1−202368(JP,A) 実開 昭63−6181(JP,U) 実開 昭51−38020(JP,U) 実開 昭51−150225(JP,U) 実開 昭59−153068(JP,U) 特表 平1−503285(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 9/02 B23K 9/00 B23K 9/12 B23K 9/28 B23K 37/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板(40)同士の垂直方向に延びる縦
    継手部(42)を溶接する溶接方法において、 垂直方向に延びるガイドレール(18)と、前記ガイド
    レール(18)に沿って上下動するスライダ(16)
    と、垂直面内で揺動し得るよう前記スライダ(16)に
    対して取り付けられたイナートガスアーク溶接用のトー
    チ(12)と、前記トーチ(12)を揺動させる駆動手
    段(36)とを備える溶接装置(10)であって、前記
    トーチ(12)の揺動運動の支点が当該トーチ(12)
    のアークポイント(A)に一致するように構成されてい
    る前記溶接装置(10)を前記縦継手部(42)に隣接
    して配置し、 前記トーチ(12)の先端を斜め下向きとした状態で前
    記縦継手部(42)の溶接を開始した後、前記トーチ
    (12)の先端が上向きとなるように前記駆動手段(3
    6)を制御して前記トーチ(12)を揺動させ、 前記トーチ(12)が所定のトーチ角となった後、当該
    トーチ角を維持した状態で前記トーチ(12)を上方に
    移動させるべく前記スライダ(16)を前記ガイドレー
    ル(18)に沿って上方に移動させる、 ことを特徴とする溶接方法。
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