JP5538921B2 - 水中溶接装置 - Google Patents
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Description
この乾式法で最も重要視されるのは、水排除であり、これらに関する多くの水中溶接装置が提案されている。
これにより、トーチを小型化することで狭溢部での溶接部位が可能となり、さらにトーチ内を簡素化することで水排水時に滞留する水滴の部分が低減され、水排除及び乾燥時間が短縮される。また、水中から気中環境下に置換する空間が被溶接面に接触させるシールド材の先端とトーチボディ先端間の必要最小限の空間(以下、アーク電極空間という)だけなので、さらに水排除と乾燥時間が短縮される。
これにより、トーチ内に、カメラ(9)、照明(13)をそれぞれ単独か、これら両方を用いることにより、水中用溶接ヘッドカメラ(8)と水中用溶接ヘッド照明(18)と相まって溶接箇所や溶接状態を正しく確認できるトーチ構造としたものである
A.先ず、全体移動装置(37)を溶接の必要部位に設置する。
B.次に、アクセス装置(38)を全体移動装置(37)に据え付けする。
C.そして、操作盤(5)にて水中用溶接ヘッド(1)にエアーを注入する。これは該ヘッド(1)を水中に入れる前から注入する。
D.トーチボディ(73)のガス噴射用の溝(74)及び、ワイヤノズル(22)からエアを吐出する。
E.エアを吐出しながら、水中用溶接ヘッド(1)をアクセス装置(38)に据え付ける。
F.全体移動装置(37)及びアクセス装置(38)を用いて水中用溶接ヘッド(1)を溶接部位へ移動する。
G.水中用溶接ヘッド(1)に不随するカメラ(8)にて周囲の状況を確認しながら溶接部位へシールド材(70)を押しつける。
H.アーク電極(23)タッチ検出を行う。
I.溶接部位にシールド材(70)が密着する。
J.エアにより局部気中空間を構築する。
K.局部気中空間をエアからアルゴンガスに置換する。
L.溶接施工部位を乾燥させる。
M.ワイヤノズル(22)から吐出していたアルゴンガスを停止する。
N.ガス噴射用の溝(74)吐出していたアルゴンガスの流量を調節する。
O.アーク電極(23)の軌道を教示する。
P.アークを出さずに教示された軌道を動作する。
Q.前記作動により、局部中空内(Y)に水が浸入していないことを確認する。
R.アーク電極(23)を軌道教示させた開始ポイントに移動する。
S.遠隔自動溶接を施工する。
カメラ、照明の系統は、水中用溶接ヘッド(1)に、被溶接面に、この装置をアクセスする際に、周囲と装置の干渉を監視する水中溶接ヘッドカメラ(8)及び水中溶接ヘッド照明(12)を配置し、トーチ(2)には、トーチ内の水排除や溶接状況を監視するトーチ内カメラ(9)、トーチ内照明(13)を配置し、それらのカメラコントローラ(10)、照明用アンプ(14)及びモニタ(11)を監視盤(3)に配置した。
また、エア系統も前記の系統とモータ水没の防止をはかるためのパージラインを各々のモータ(18)(19)(20)に設けた。
水(28)を貯留した大型の金属容器(29)の内部に円周方向に広がる主配管の上段(30)、下段(31)の2段から、各々或るピッチ間隔で分岐管(32)が点在し、その下方に金属性の格子板が存在する構造物において、浸水18mの環境下で、主配管の上段(30)から枝分かれした一部の配管の廻り止め溶接の補修を実施する状態の全体的な構成を示したものである。
水中用溶接ヘッド(1)を被溶接面にアクセスする為のアクセス装置(38)の構成は、Vレール(45)、Vローラ(46)及びラックとピニオン(47)を使用した旋回移動機構(48)とLMガイド(49)及びラックとピニオン(50)を使用した前後移動機構(51)とLMガイド(52)、台形ネジ(53)及びプーリ(54)を使用した上下移動機構(55)の3軸の移動機構とモータ駆動ケーブルの断線等により、装置が正常に作動しなくなった時を想定し、装置の機械原点まで手動にて移動させる為の非常回収機構(56)〔旋回、前後移動機構のみ〕、水中用溶接ヘッド(1)を誘い込む案内板(57)、水中用溶接ヘッド(1)を受けるプレート(58)、該プレートには、水中用溶接ヘッド(1)の位置を決める位置決めピン(59)、装置を吊る為の吊り金具(60)及び、全体移動装置(37)と取り合う為に穴加工を施したブロック(40)と取付けボルト(41)から構成されている。
水中用溶接ヘッド(1)の構成は、機密性のある箱型の容器にワイヤリール及びワイヤを送給する駆動機構を設けたワイヤ送給装置(7)とスライドシャフト(61)、台形ネジ(62)及び傘歯車(63)を使用した上下移動機構(64)、左右移動機構(65)、前後移動機構(66)の三軸の移動機構と、その移動機構の末端にある前後移動機構(66)にトーチ先端のシールド材(70)が装備された支持材(71)と上下移動機構(64)の非稼働部のベースプレートから連結させる為の支持材(72)、トーチ(2)が既設構造物と干渉しないかを監視する為の監視用のカメラ(8)と照明(12)、水中用溶接ヘッド(1)を吊るための吊り金具(67)、アクセス装置(38)と取り合う為に穴加工を施したプレート(68)と取付けボルト(69)から構成されている。
トーチの構成は、絶縁材を使用したトーチボディ(73)の外周にガス噴射用の溝(74)を1又は複数加工し、該トーチボディ(73)の内部にアーク電極(23)、該アーク電極に固定する電極ホルダ(75)、トーチブロック(76)、ワイヤノズル(22)と被溶接面、水排除、アーク電極、ワイヤ状況を確認する為の防水性を有するトーチ内カメラ(9)及びトーチ内照明(13)を配置し、前記トーチボディの外側に金属性のカバー(79)で覆い、トーチボディ(73)の外周にガス噴射用の溝(74)を加工した位置と金属性のカバー(79)に取り付けたガスホース継ぎ手(80)を経てトーチボディ(73)の外周からガスを流せる構造にした。また、各パーツ毎に中継ボックス(81)へ水(28)が浸入しないようにOリング(82)を用いて防水対策を実施した。
アルゴンガスもエアと同様に0.3MPaの圧力で、トーチボディ(73)の外周のガス噴射用の溝(74)から100リットル/mim、ワイヤノズル(22)からは、15リットル/mimのアルゴンガスを流した。
2 トーチ
3 監視盤
4 制御盤
5 操作盤
6 溶接電源
7 ワイヤ供給装置
8 水中用溶接ヘッドカメラ
9 トーチ内カメラ
10 カメラコントローラ
11 モニタ
12 水中用溶接ヘッド照明
13 トーチ内照明
14 照明用アンプ
15 記録計
16 PLC
17 モータアンプ
18 水中用溶接ヘッド用駆動モータ
19 アクセス装置用駆動モータ
20 全体移動装置用駆動モータ
21 ホールセンサ
22 ワイヤノズル
23 アーク電極
24 フィルタ
25 減圧弁
26 バルブ
27 流量計
28 水
29 大型の金属容器
30 主配管の上段
31 主配管の下段
32 分岐管
33 アルゴンガスボンベ
34 走行作業台車
35 電動式チェーンブロック
36 天井クレーン
37 全体移動装置
38 アクセス装置
39 案内棒
40 ブロック
41 取付けボルト
42 位置決めピン
43 取付けボルト
44 プレート
45 Vレール
46 Vローラ
47 ラックとピニオン
48 旋回移動機構
49 LMガイド
50 ラックとピニオン
51 前後移動機構
52 LMガイド
53 台形ネジ
54 プーリ
55 上下移動機構
56 非常回収機構
57 案内板
58 プレート
59 位置決めピン
60 吊り金具
61 スライドシャフト
62 台形ネジ
63 傘歯車
64 上下移動機構
65 左右移動機構
66 前後移動機構
67 吊り金具
68 プレート
69 取付けボルト
70 シールド材
71 支持材
72 支持材
73 トーチボディ
74 ガス噴射用の溝
75 電極ホルダ
76 トーチブロック
77 ガスホース
78 吸収材
79 金属製のカバー
80 ガスホース継ぎ手
81 中継ボックス
82 オーリング
83 溶接ケーブル
84 アーク電極タッチ検出ケーブル
85 ワイヤ・ガス兼用ホース
86 ガスホース継ぎ手
87 カメラケーブル
88 照明ケーブル
89 フランジ
90 板バネ材
91 押さえプレート
Y 局部中空内
Claims (6)
- 水中環境下で局部的に気中環境下にし、溶接を行う水中溶接装置であって、水中用溶接ヘッドに搭載されたトーチにおいて、絶縁材を使用したトーチボディの外周に、ガス噴射用の溝を加工し、該トーチボディを金属製のカバーで覆い、該トーチボディ内に、アーク電極、ワイヤノズルを設け、トーチ構造を小型化するとともに、
前記ガス噴射用の溝を前記トーチボディの外周に根元側から先端側に向けて設け、さらに前記ガス噴射用の溝を除いて前記トーチボディの外周と前記金属製のカバーとの間に隙間を設けないようにしたことを特徴とする水中溶接装置。 - 水中環境下で局部的に気中環境下にし、溶接を行う水中溶接装置であって、水中用溶接ヘッドに搭載されたトーチにおいて、絶縁材を使用したトーチボディの外周に、ガス噴射用の溝を加工し、該トーチボディを金属製のカバーで覆い、該トーチボディ内に、アーク電極、ワイヤノズルを設け、トーチ構造を小型化するとともに、
トーチ構造を小型化したトーチボディの内部に、トーチ内カメラ及び/またはトーチ内照明を配備し、これらを一体化して、トーチ構造を小型化したことを特徴とする水中溶接装置。 - 水中環境下で局部的に気中環境下にし、溶接を行う水中溶接装置であって、水中用溶接ヘッドに搭載されたトーチにおいて、絶縁材を使用したトーチボディの外周に、ガス噴射用の溝を加工し、該トーチボディを金属製のカバーで覆い、該トーチボディ内に、アーク電極、ワイヤノズルを設け、トーチ構造を小型化するとともに、
前記水中用溶接ヘッドに水中溶接ヘッドカメラを配置し、前記水中用溶接ヘッド先端のアーク電極に予め微弱の電圧を流しておき、前記水中溶接ヘッドカメラで確認しながらアーク電極を被溶接面に接触させ、アーク電極が被溶接面に接触したときの電圧降下を検出して停止状態になるように制御するようにしたことを特徴とする水中溶接装置。 - トーチボディのトーチ先端部に、独立気泡型で、伸縮自在で、且つ可撓性を有するシールド材を装備した支持材と、トーチボディの先端との間に、耐熱性、弾力性を有する吸収材を有するトーチ構造としたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1つに記載の水中溶接装置。
- シールド材の周囲に、板バネ等の金属性の弾性材を設けることにより、被溶接面とシールド材との密着度を向上させることを特徴とする請求項4記載の水中溶接装置。
- シールド材が装備された支持材を、3次元方向に移動可能な移動機構部の非稼働部に別の支持材により固定する水中用溶接ヘッドを設けたことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の水中溶接装置。
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