JP4848204B2 - 構造物の肉盛溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直又は斜めに設けられた中空長尺で大型の構造物の内面に、例えば、現地で、肉盛溶接層を形成する構造物の肉盛溶接装置に関する。なお、大型の構造物とは、例えば、内寸法が２〜２０ｍとなる構造物を指す。

転炉内で発生した転炉ガスを回収する転炉ガス排出装置の転炉フードや排ガス流路、ごみ焼却炉で発生した排ガスを外部に放出する煙道、熱交換器の熱交換チューブパネル等では、高温に曝される部位の耐熱性を高めるために、溶接トーチ（例えば、特許文献１参照）を用いて耐熱金属の肉盛溶接層を形成している。

特開平６−３４４１４２号公報

例えば、排ガス流路の内面に耐熱金属の肉盛溶接層を形成する場合、排ガス流路内に足場を組むかゴンドラを吊り下げてその上に作業者が乗り、溶接トーチ先端の電極と排ガス流路内面との距離を調整しながら溶接トーチを排ガス流路の内面に沿って移動させている。しかし、排ガス流路内の作業環境は一般に劣悪なため、肉盛溶接の作業能率が低下すると共に、均質な肉盛溶接層を形成することが困難であるという問題が生じる。更に、作業能率が低いために肉盛溶接の作業に要する時間が長くなり、設備の休止期間が長くなるという問題も生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、垂直又は斜めに設けられた中空長尺の大型構造物の内面に短時間でしかも均質な肉盛溶接層を形成することが可能な構造物の肉盛溶接装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る構造物の肉盛溶接装置は、中空長尺で断面円形の大型の構造物の内面にそれぞれ複数の支持金具を介して周方向に取付けられ、しかも、それぞれは上下方向に距離を有した枠状の第１、第２のレールと、前記第１、第２のレールに沿って移動する対となる走行台車に連結された縦ガイド部材と、前記縦ガイド部材に沿って上下動する昇降台車と、前記昇降台車に取付けられて該昇降台車に対して水平方向（縦ガイド部材に対して直交する場合を含む）に進退する水平ロッド部材と、前記水平ロッド部材の一端部の取付け金具に前記構造物の内面の溶接部に向けて進退機構及び傾動機構を介して進退及び傾動可能に設けられた溶接トーチと、これら（対となる走行台車、昇降台車、水平ロッド部材、進退機構、及び傾動機構）の制御装置及び前記溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する溶接機とを有し、
前記対となる走行台車は、前記第１、第２のレールの上下方向両端部を、ローラーベアリングを介して上下方向からそれぞれ挟持するフレーム部と、該フレーム部にそれぞれ設けられ、前記第１、第２のレールの内側面に設けられたチェーンに噛合し、減速機付き電動機に垂直配置された回転軸に連結されて回転駆動するスプロケットとを備える。

第１の発明に係る構造物の肉盛溶接装置において、前記溶接トーチには、オシレート機構が設けられていることが好ましい。

第１の発明に係る構造物の肉盛溶接装置において、前記第１、第２のレールには、前記縦ガイド部材、前記昇降台車、前記水平ロッド部材、前記溶接トーチがそれぞれ複数任意位置、好ましくは複数均等位置に設けられていることが好ましい。
第１の発明に係る構造物の肉盛溶接装置において、前記溶接トーチと前記構造物の内面との距離を測定する距離センサーを設けることができる。また、前記溶接機は、パルス溶接機であることが好ましい。

請求項１〜４記載の構造物の肉盛溶接装置においては、構造物の内面に支持金具を介して周方向に取付けられ、上下方向に距離を有して枠状の第１、第２のレールを取付けることで、溶接トーチを構造物の内面の溶接部に向けて移動させ、更に、溶接トーチを溶接部方向に向けることができ、例えば、構造物を据え付けた現地において、短時間でしかも均質な肉盛溶接層を形成することが可能になる。
そして、チェーン及びスプロケットを用いるので、枠状の第１、第２のレールに沿って走行台車を容易に移動させることが可能になる。

特に、請求項２記載の構造物の肉盛溶接装置においては、溶接トーチにオシレート機構を設けているので、溶接トーチを移動させながら一定幅の肉盛溶接層を容易に形成することが可能になる。

請求項３記載の構造物の肉盛溶接装置においては、溶接トーチと構造物の内面との距離を距離センサーで把握することができ、構造物の内面に均質な肉盛溶接層を形成することが可能になる。

請求項４記載の構造物の肉盛溶接装置においては、溶接機がパルス溶接機なので、肉盛溶接時に構造物の内面に対する入熱を少なくすることができ、溶接金属の構造物の表層部への溶け込みを少なくすることが可能になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る構造物の肉盛溶接装置のブロック図、図２は同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分正断面図、図３は同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分側断面図、図４は同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分平断面図、図５は同構造物の肉盛溶接装置の溶接トーチの取付け状態を示す平面図、図６は同溶接トーチの取付け状態を示す正面図、図７は同溶接トーチの取付け状態を示す側面図、図８は第１の変形例に係る縦ガイド部材の説明図、図９は第２の変形例に係る縦ガイド部材の説明図、図１０は本発明の変形例に係る構造物の肉盛溶接装置の説明図である。

図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る構造物の肉盛溶接装置（以下、単に肉盛溶接装置という）１０は、垂直に設けられた中空長尺で大型の構造物の一例であって、転炉ガス排出装置に設けられた垂直に延びる断面が円形の排ガス流路の内面１１（以下、単に内面１１ということもある）にそれぞれ複数の支持金具１２を介して周方向に取付けられ、しかも、それぞれは上下方向に距離を有した枠状の第１、第２のレール１３、１４と、第１、第２のレール１３、１４に沿って移動する対となる走行台車１５、１６に連結された縦ガイド部材１７と、縦ガイド部材１７に沿って上下動する昇降台車１８と、昇降台車１８に取付けられて昇降台車１８に対して水平方向に進退する水平ロッド部材１９とを有している。更に、肉盛溶接装置１０は、水平ロッド部材１９の一端部の取付け金具２０に排ガス流路の内面１１の溶接部に向けて進退機構２１及び傾動機構２２を介して進退及び傾動可能に設けられたオシレート機構２３付きの溶接トーチ２４と、これらの制御装置２５及び溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６及び電力を供給する溶接機２７とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。

図３、図４に示すように、支持金具１２は、排ガス流路の内面１１に取付けられる固定部２８と、固定部２８の先側にそれぞれ連結され先部に隣り合うレール部材２９の端部がそれぞれ支持され固定される座板部材３０が設けられたレール受け部３１とを有している。このような構成とすることにより、内面１１の周方向にそれぞれ固定部２８を取付け、更にレール受け部３１を連結すると、座板部材３０上に隣り合うレール部材２９の端部同士を対向させながら固定することができる。これにより、排ガス流路の内面１１の肉盛溶接層を形成する領域を上、下から挟むように内面１１の全周に渡って枠状の第１、第２のレール１３、１４を配置することができる。ここで、第１、第２のレール１３、１４の内側面の全周にはチェーン３２が取付けられている。

走行台車１５、１６は、それぞれ第１、第２のレール１３、１４の上下両端部を、それぞれ摺動機構の一例であるローラーベアリング３３を介して上下方向から挟持するフレーム部３４と、フレーム部３４内に設けられチェーン３２に噛合して回転駆動するスプロケット３５と、フレーム部３４に設けられた軸受３６により両側が回転可能に支持されスプロケット３５と連結してスプロケット３５に回転駆動力を伝達する回転軸３７と、回転軸３７に回転駆動力を与える減速機付き電動機３８とを有している。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機３８を駆動させて回転軸３７を回転させるとスプロケット３５をチェーン３２に噛合させながら回転させることができる。これにより、第１、第２のレール１３、１４の上下両端部に対してフレーム部３４をローラーベアリング３３を介して摺動させることができる。その結果、第１、第２のレール１３、１４に沿って走行台車１５、１６をそれぞれ移動させることができる。なお、符号３９はローラーベアリング３３をフレーム部３４に取付ける固定用ノブである。

縦ガイド部材１７は、走行台車１５、１６にそれぞれ取付け部材４０、４１を介して両側が固定される連結部４２と、連結部４２に取付け台４３を介して両側がそれぞれ固定される縦レール４４を有している。ここで、縦レール４４の前側面にはラック歯４５が取付けられている。昇降台車１８は、縦レール４４の水平方向の両端部を、それぞれ摺動機構の一例であるローラーベアリング４６を介して左右方向から挟持するフレーム部４７と、フレーム部４７内に設けられラック歯４５に噛合して回転駆動するピニオン４８と、フレーム部４７に設けられた図示しない軸受により回転可能に支持されピニオン４８と連結してピニオン４８に回転駆動力を伝達する図示しない回転軸と、回転軸に回転駆動力を与える減速機付き電動機４９とを有している。なお、符号５０はローラーベアリング４６をフレーム部４７に取付ける固定用ノブである。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機４９を駆動させて回転軸を回転させるとピニオン４８をラック歯４５に噛合させながら回転させることができる。これにより、縦レール４４の左右両端部に対してフレーム部４７をローラーベアリング４６を介して摺動させることができる。その結果、縦レール４４に沿って昇降台車１８を移動させることができる。

水平ロッド部材１９は、昇降台車１８のフレーム部４７に固定され水平方向の両側に開口を備えた筒体５１内を水平方向に貫通して設けられ、筒体５１の天井面及び底面にそれぞれ配置された摺動機構の一例であるローラーベアリング５２を介して上下両端部が摺動可能に支持された水平レール５３と、水平レール５３の裏面側に取付けられた水平フレーム５４と、水平レール５３の表面側に取付けられたラック歯５５とを有している。そして、筒体５１内にはラック歯５５に噛合して回転するピニオン５６が設けられ、ピニオン５６は図示しない回転軸を介して減速機付き電動機５７の回転軸と連結している。なお、符号５８はローラーベアリング５２を筒体５１に取付ける固定用ノブである。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機５７を駆動させて回転軸を回転させるとピニオン５６をラック歯５５に噛合させながら回転させることができる。これにより、水平レール５３をその上下両端部をローラーベアリング５２で支えられながら水平方向に移動させることができ、水平レール５３と共に水平フレーム５４を移動させることができる。

図５〜図７に示すように、水平ロッド部材１９の水平フレーム５４の一端部には、溶接トーチ２４を取付ける取付け金具２０が設けられている。ここで、取付け金具２０は水平フレーム５４の一端部に取付けられた連結部５９と、連結部５９に対して水平フレーム５４の軸心に直交して取付けられた固定板６０と、固定板６０の一側に距離を開けて平行に立設され先側が平面視して円板状となった対となる取付け板６１、６２を有している。

また、傾動機構２２は、一側が円板状となって取付け板６１、６２に外側から当接し第１のピン６５を介して回動可能に取付けられるガイド板６３、６４を備えた第１の傾動部６６を有している。なお、ガイド板６３、６４の他端部は、それぞれ連結板６７の両側に連結しており、ガイド板６４には、第１のピン６５の中心位置を中心とする異なる２つの半径の円弧（中心角が９０〜１００度）で挟まれた弧状孔６８、６９が第１のピン６５の中心位置に対して対称に形成され、弧状孔６８、６９には取付け板６２に立設された第２のピン７０、７１がそれぞれ嵌入している。更に、傾動機構２２は、連結板６７の中央部に形成された図示しない挿通孔を挿通する第３のピン７２を中央部に備えて連結板６７の下面側に当接し回動可能なトーチ取付け板７３と、トーチ取付け板７３の第３のピン７２の先側に形成された雌ねじ部に螺合し連結板６７に対して任意の角度位置まで回動した状態のトーチ取付け板７３を固定する固定用ノブ７４とを備えた第２の傾動部７５を有している。

進退機構２１は、トーチ取付け板７３の下面側に取付けられ、平面視して矩形状のフレーム部７６と、フレーム部７６の長手方向に沿って電動機７７の回転駆動力により進退する図示しないスライド台と、スライド台の下面側に取付けられた架台部７８とを有している。更に、フレーム部７６には、架台部７８を突出させた状態でスライド台の進退範囲を覆ってフレーム部７６内に埃が進入するのを防止する伸縮性のカバー部材７９が設けられている。そして、架台部７８の上側にはオシレート機構２３が取付けられ、オシレート機構２３に取付け部材８０を介して溶接トーチ２４が取付けられている。更に、図６に示すように、架台部７８の下側には、センサー収納部８１が取付けられ、センサー収納部８１内には溶接トーチ２４と排ガス流路の内面１１との距離を測定する距離センサーの一例である超音波センサー８２が設けられている。ここで、超音波センサー８２では、非接触式で距離を測定することができるので、溶接トーチ２４を制約を比較的受けずに移動させることが可能になる。なお、溶接トーチ２４を比較的自由に移動させることができる場合は、例えば、検出部に差動トランスを用いた接触式の距離センサーを使用することができる。

以上の構成により、傾動機構２２の第１の傾動部６６を用いて連結板６７を水平ロッド部材１９の軸方向に対して傾斜させることができ、第２の傾動部７５を用いて連結板６７に対してトーチ取付け板７３を連結板６７面内で傾動させることができる。その結果、水平ロッド部材１９の一端部で、溶接トーチ２４を任意の方向に向けることができる。更に、進退機構２１により、溶接トーチ２４と排ガス流路の内面１１との距離を任意に調整できる。これにより、排ガス流路の内面１１の溶接部に対して、溶接トーチ２４の方向を所定の溶接方向になるように調整すると共に、溶接部と溶接トーチ２４との距離を、設定した溶接距離に調整できる。
なお、第１、第２のレール１３、１４、走行台車１５、１６、縦ガイド部材１７、昇降台車１８、水平ロッド部材１９、取付け金具２０、進退機構２１、傾動機構２２、オシレート機構２３、及び溶接トーチ２４は、いずれも、主要部材にアルミ材質を使用し、例えば重量が２０ｋｇ以下の構成部品に分解可能な構成となっている。これによって、現地において構造物の肉盛溶接装置１０を容易に組み立てることができ、作業終了後には素早く分解することが可能になる。

図１に示すように、制御装置２５には、第１、第２のレール１３、１４に沿って移動する対となる走行台車１５、１６の走行を制御する走行台車制御部、縦ガイド部材１７に沿って上下動する昇降台車１８の移動を制御する昇降台車制御部、昇降台車１８に対して水平方向に水平ロッド部材１９を進退させる水平ロッド制御部、超音波センサー８２からの信号に基づいて溶接トーチ２４を排ガス流路の内面１１の溶接部方向に対してさせる進退機構２１の動作を制御するトーチ進退制御部が設けられている。これによって、排ガス流路の内面１１の溶接部及び溶接部に対する溶接距離を決めて、溶接部に対して溶接トーチ２４の方向を傾動機構２２により予め設定しておくと、溶接トーチ２４を自動で溶接部位に向けて移動させ、溶接部から設定された溶接距離を有して溶接トーチ２４を配置することができる。これによって、溶接部の凹凸に応じて溶接トーチ２４を進退させること（倣い制御）が可能になる。

更に、制御装置２５には、オシレート機構２３の動作を制御するオシレート制御部が設けられている。一方、パルス溶接機である溶接機２７には、溶接トーチ２４に不活性ガス（例えば、二酸化炭素とアルゴンガスの混合ガス）を供給しながらパルス電力を供給するガス電力供給部８６と、ガス電力供給部８６からのパルス電力供給に同期して溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６を供給するワイヤ供給部８７とを有している。このような構成とすることにより、排ガス流路の内面１１の溶接部に対して溶接トーチ２４を向けて、オシレート制御部により溶接トーチ２４を単位時間当たり設定した回数で一定の振幅となるように水平面内で振動させながら溶接機２７を駆動させると、溶接部に一定幅の溶接肉盛層を形成することができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る構造物の肉盛溶接装置１０を使用した肉盛溶接方法について説明する。
先ず、転炉ガス排出装置が設置されている現地で、垂直に設けられた断面が円形の排ガス流路の内面１１で肉盛溶接層を形成する領域を上下から挟むように枠状の第１、第２のレール１３、１４をそれぞれ配置する。そして、第１、第２のレール１３、１４にそれぞれ走行台車１５、１６を取付け、走行台車１５、１６を縦ガイド部材１７で連結する。また、縦ガイド部材１７に昇降台車１８を取付け、昇降台車１８に水平ロッド部材１９を取付ける。更に、水平ロッド部材１９の一端部に取付け金具２０を取付け、取付け金具２０に進退機構２１及び傾動機構２２を介してオシレート機構２３付きの溶接トーチ２４を固定する。続いて、走行台車１５、１６、昇降台車１８、及び水平ロッド部材１９にそれぞれ設けられた減速機付き電動機３８、４９、５７、並びに進退機構２１に設けられた電動機７７を、制御装置２５に設けられた走行台車制御部、昇降台車制御部、水平ロッド制御部、トーチ進退制御部と接続し、オシレート機構２３はオシレート制御部と接続する。そして、溶接トーチ２４をガス電力供給部８６と接続すると共に、溶接トーチ２４にワイヤ供給部８７から溶接ワイヤ２６を供給する。これによって、排ガス流路内への溶接肉盛装置１０の配置が完了する。

次いで、排ガス流路の内面１１における肉盛溶接を開始する位置（内面１１の任意の周方向角度位置で肉盛溶接領域の上端）を決め、制御装置２５の走行台車制御部により対となる走行台車１５、１６を第１、第２のレール１３、１４に沿って移動させ、次いで昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って上昇させる。そして、水平ロッド制御部により昇降台車１８に対して水平方向に水平ロッド部材１９を移動させ、更に、超音波センサー８２による溶接トーチ２４と内面１１との距離を測定しながらトーチ進退制御部を介して進退機構２１を電動機７７を駆動させて操作し水平ロッド部材１９の一端部の取付け金具２０に取付けられた溶接トーチ２４と内面１１の溶接部との距離を予め設定された溶接距離に調整すると共に、傾動機構２２を手動で操作して溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整する。以上の操作により、肉盛溶接を開始する位置の溶接部に対する溶接トーチ２４の位置決め作業が終了する。

続いて、オシレート機構２３を駆動させると共に溶接機２７を稼動させながら昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って下降させる。これにより、溶接トーチ２４に不活性ガス（二酸化炭素とアルゴンガスの混合ガス）を供給しパルス電力供給に同期して溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６を供給すると共に、溶接トーチ２４を水平面内で振動させながら徐々に下降させることができ、ＭＡＧ溶接により肉盛溶接を開始する位置から下方に向けて、一定幅の肉盛溶接層が徐々に形成されていく。ここで、溶接トーチ２４を下方に移動させる、すなわち下進溶接することにより、溶接ワイヤ２６の溶解により形成された肉盛溶接層の一部は溶接部から垂れて溶接部の下側の内面１１上に溶着金属層が形成されるので、溶接ワイヤ２６と溶着金属層の間にアークが発生するため、内面１１の表層部がアークにより溶融する深さが浅くなる。これにより、内面１１を構成する母材の溶け込みが少ない肉盛溶接層を一筋内面１１上に効果的に形成することができる。

溶接トーチ２４を下降させて、排ガス流路の内面１１における肉盛溶接の終了の位置（内肉盛溶接を開始した位置と同一の周方向角度位置で肉盛溶接領域の下端）まで肉盛溶接層が形成されると、昇降台車１８を停止させると共に、オシレート機構２３及び溶接機２７を停止させる。次いで、排ガス流路の内面１１における肉盛溶接層を形成した周方向角度位置から離れた周方向角度位置（例えば、周方向角度差が９０〜１８０度となる位置）で肉盛溶接領域の上端となる位置に向けて、走行台車１５、１６、昇降台車１８、及び水平ロッド部材１９を操作することで溶接トーチ２４を移動させ、更に、進退機構２１及び傾動機構２２を操作して、溶接トーチ２４と内面１１の溶接部との溶接距離及び溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整する。そして、オシレート機構２３を駆動させると共に溶接機２７を稼動させながら昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って下降させ、肉盛溶接領域の下端となる位置まで肉盛溶接層を形成すると、昇降台車１８を停止させると共に、オシレート機構２３及び溶接機２７を停止させる。これにより、内面１１に二筋目の肉盛溶接層が形成される。二筋目の肉盛溶接層を一筋目の肉盛溶接層を形成した場所から離れた位置に形成することにより、排ガス流路の内面１１に対する肉盛溶接に伴う入熱を分散させることができ、排ガス流路の熱変形を防止することができる。

内面１１への二筋目の肉盛溶接層の形成が終了すると、溶接トーチ２４を三筋目の肉盛溶接層を開始する位置まで移動させ、溶接トーチ２４と内面１１の溶接部との溶接距離及び溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整して、肉盛溶接を開始する。以上の肉盛溶接作業を繰り返すことにより、排ガス流路の内面１１全周に肉盛溶接層を形成することができる。
ここで、走行台車１５、１６にそれぞれ距離計を設けると共に、走行台車制御部に、走行台車１５、１６の移動機能、走行台車１５、１６の停止機能、走行台車１５、１６の移動速度調整機能、走行台車１５、１６の移動距離計測機能、走行台車１５、１６の移動（停止）回数の計数機能、及び各機能を組み合わせて走行台車１５、１６に複合動作を行なわせるプログラム機能を設けることにより、予め、溶接開始位置、すなわち走行台車１５、１６の初期位置、走行台車１５、１６の移動速度、走行台車１５、１６の移動距離、走行台車１５、１６の移動（停止）回数のデータを走行台車制御部に入力することで、一つの肉盛溶接作業が終了すると、自動で次の肉盛溶接位置に向けて溶接トーチ２４を移動させることができる。

また、昇降台車１８に距離計を設けると共に、昇降台車制御部に、昇降台車１８の移動機能、停止機能、移動速度調整機能、移動距離計測機能、及び各機能を組み合わせて昇降台車１８に複合動作を行なわせるプログラム機能を設けることにより、予め、溶接開始位置、すなわち昇降台車１８の初期位置、昇降台車１８の移動速度、移動距離のデータを昇降台車制御部に入力することで、一つの肉盛溶接作業を自動で行なうことができる。
更に、制御装置２５に、走行台車１５、１６及び昇降台車１８を連携させて移動させた際に走行台車１５、１６及び昇降台車１８の位置をそれぞれ記憶する位置記憶機能、位置記憶機能に記憶された走行台車１５、１６及び昇降台車１８の各位置データに基づいて走行台車制御部及び昇降台車制御部を介して走行台車１５、１６及び昇降台車１８を連携動作させる連携動作機能を備えた連携動作制御部を設けることにより、予め、肉盛溶接を行なう経路に沿って溶接トーチ２４を移動させて溶接経路を教えておくと、教えた溶接経路に沿って自動で溶接トーチ２４を移動させることができる。これによって、曲線状の肉盛溶接が可能になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の構造物の肉盛溶接装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第１、第２のレール上に、縦ガイド部材、昇降台車、水平ロッド部材、溶接トーチをそれぞれ複数任意位置、好ましくは複数均等位置に配置してもよい。これによって、同時に複数筋の肉盛溶接層を排ガス流路の内面に形成することができ、排ガス流路の内面全周に肉盛溶接層を短時間で形成することができる。
本実施の形態では、中空長尺で大型の構造物の一例として、転炉ガス排出装置の排ガス流路内に肉盛溶接層を形成したが、転炉ガス排出装置の転炉フードの内面、ごみ焼却炉の煙道の内面、排ガス流路内の熱交換チューブの外面等のように、第１、第２のレールが取付け可能であれば断面が任意形状の構造体の内面又は外面に対しても、更に、熱交換器の熱交換チューブパネルの内面のように平面状の構造体に対しても本発明を適用して肉盛溶接層を形成することができる。
制御装置にオシレート機構の動作を制御するオシレート制御部を設けたが、溶接機にオシレート制御部を設けてもよい。また、溶接トーチに不活性ガス（二酸化炭素とアルゴンガスの混合ガス）を供給してＭＡＧ溶接により肉盛溶接層を形成したが、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接により肉盛溶接層を形成することもできる。更に、本実施の形態では、下進溶接を行なう場合について説明したが、上進溶接、水平溶接、斜め上進溶接、又は斜め下進溶接、すなわち全姿勢溶接を行なう場合であっても、本発明を適用できる。

本実施の形態では、図２に示すように、縦ガイド部材１７の縦レール４４が第１、第２のレール１３、１４の間に配置されるようにしたが、図８に示す縦ガイド部材１７ａのように、連結部８３を長くして、縦レール８４の両側が第１、第２のレール１３、１４の外側にそれぞれ突出するようにしてもよい。これによって、ラック歯８５の長さを長くでき、昇降台車１８を第１、第２のレール１３、１４の外側領域まで移動させて、第１、第２のレール１３、１４の外側領域に肉盛溶接層を形成することができる。
また、各走行台車１５、１６に設けた取付け部材４０、４１に連結部の両側をそれぞれ固定したが、図９に示す縦ガイド部材１７ｂのように、連結部８８に伸縮機構８９を設けて連結部８８の長さを可変にすると共に、連結部８８の両側を取付け部材４０、４１にそれぞれピン部材９０を用いてピン結合することもできる。これによって、各走行台車１５、１６を第１、第２のレール１３、１４上で単独動作させることで、連結部８８を手動操作により傾斜させることができる。その結果、肉盛ビード芯が傾斜している場合、縦レール４４の軸方向を肉盛ビード芯の軸方向に実質的に一致させて昇降台車１８を肉盛ビード芯の軸方向に沿って斜行させることができ、スカート等の末広がり構造の構造物の内面又は外面に肉盛溶接層を形成することができる。

更に、図１０に示すように、排ガス流路が斜めに設けられている場合は、排ガス流路の内面９１の肉盛溶接層を形成する領域を斜め上と斜め下から挟むように排ガス流路の内面９１の全周に渡って枠状の第１、第２のレール９２、９３を配置する。そして、第１、第２のレール９２、９３にそれぞれ走行台車１５、１６を設け、走行台車１５、１６を縦ガイド部材１７で連結し、縦ガイド部材１７には縦ガイド部材１７の軸方向に移動する昇降台車１８を設け、昇降台車１８には昇降台車１８に対して水平方向、すなわち、縦ガイド部材１７と直交する方向に進退する水平ロッド部材１９を取付け、水平ロッド部材１９の一端部に設けられた取付け金具２０に進退機構２１及び傾動機構２２を介して進退及び傾動可能にオシレート機構２３付きの溶接トーチ２４を設けるようにすればよい。なお、走行台車１５、１６には、それぞれ駆動源として減速機付きの電動機（図示せず）を搭載させ、各減速機付きの電動機は同調運転させる。これにより、第１、第２のレール９２、９３上を、走行台車１５、１６は安定して走行することができ、斜めに設けられた排ガス流路の内面９１の任意の部位に肉盛溶接層を形成することができる。

本発明の一実施の形態に係る構造物の肉盛溶接装置のブロック図である。 同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分正断面図である。 同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分側断面図である。 同構造物の肉盛溶接装置の一部省略された部分平断面図である。 同構造物の肉盛溶接装置の溶接トーチの取付け状態を示す平面図である。 同溶接トーチの取付け状態を示す正面図である。 同溶接トーチの取付け状態を示す側面図である。 第１の変形例に係る縦ガイド部材の説明図である。 第２の変形例に係る縦ガイド部材の説明図である。 本発明の変形例に係る構造物の肉盛溶接装置の説明図である。

１０：構造物の肉盛溶接装置、１１：排ガス流路の内面、１２：支持金具、１３：第１のレール、１４：第２のレール、１５、１６：走行台車、１７、１７ａ、１７ｂ：縦ガイド部材、１８：昇降台車、１９：水平ロッド部材、２０：取付け金具、２１：進退機構、２２：傾動機構、２３：オシレート機構、２４：溶接トーチ、２５：制御装置、２６：溶接ワイヤ、２７：溶接機、２８：固定部、２９：レール部材、３０：座板部材、３１：レール受け部、３２：チェーン、３３：ローラーベアリング、３４：フレーム部、３５：スプロケット、３６：軸受、３７：回転軸、３８：減速機付き電動機、３９：固定用ノブ、４０、４１：取付け部材、４２：連結部、４３：取付け台、４４：縦レール、４５：ラック歯、４６：ローラーベアリング、４７：フレーム部、４８：ピニオン、４９：減速機付き電動機、５０：固定用ノブ、５１：筒体、５２：ローラーベアリング、５３：水平レール、５４：水平フレーム、５５：ラック歯、５６：ピニオン、５７：減速機付き電動機、５８：固定用ノブ、５９：連結部、６０：固定板、６１、６２：取付け板、６３、６４：ガイド板、６５：第１のピン、６６：第１の傾動部、６７：連結板、６８、６９：弧状孔、７０、７１：第２のピン、７２：第３のピン、７３：トーチ取付け板、７４：固定用ノブ、７５：第２の傾動部、７６：フレーム部、７７：電動機、７８：架台部、７９：カバー部材、８０：取付け部材、８１：センサー収納部、８２：超音波センサー、８３：連結部、８４：縦レール、８５：ラック歯、８６：ガス電力供給部、８７：ワイヤ供給部、８８：連結部、８９：伸縮機構、９０：ピン部材、９１：排ガス流路の内面、９２：第１のレール、９３：第２のレール

Claims (4)

1. 中空長尺で断面円形の大型の構造物の内面にそれぞれ複数の支持金具を介して周方向に取付けられ、しかも、それぞれは上下方向に距離を有した枠状の第１、第２のレールと、前記第１、第２のレールに沿って移動する対となる走行台車に連結された縦ガイド部材と、前記縦ガイド部材に沿って上下動する昇降台車と、前記昇降台車に取付けられて該昇降台車に対して水平方向に進退する水平ロッド部材と、前記水平ロッド部材の一端部の取付け金具に前記構造物の内面の溶接部に向けて進退機構及び傾動機構を介して進退及び傾動可能に設けられた溶接トーチと、これらの制御装置及び前記溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する溶接機とを有し、
   前記対となる走行台車は、前記第１、第２のレールの上下方向両端部を、ローラーベアリングを介して上下方向からそれぞれ挟持するフレーム部と、該フレーム部にそれぞれ設けられ、前記第１、第２のレールの内側面に設けられたチェーンに噛合し、減速機付き電動機に垂直配置された回転軸に連結されて回転駆動するスプロケットとを備えることを特徴とする構造物の肉盛溶接装置。
2. 請求項１記載の構造物の肉盛溶接装置において、前記溶接トーチには、オシレート機構が設けられていることを特徴とする構造物の肉盛溶接装置。
3. 請求項１又は２記載の構造物の肉盛溶接装置において、前記溶接トーチと前記構造物の内面との距離を測定する距離センサーが設けられていることを特徴とする構造物の肉盛溶接装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造物の肉盛溶接装置において、前記溶接機は、パルス溶接機であることを特徴とする構造物の肉盛溶接装置。

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