JPH0327306B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、相互に離された独立の周形状で多数
の溶接ビードを作る方法を目的としたもので、特
に管板上に一連の管を連続溶接する場合に応用さ
れる。

管板上に管を溶接するために、特に管の端部が
管板にあけられた孔に差込まれる、多数の管から
構成される熱交換器を製造するためには、トーチ
と該トーチの移動装置を含む自動溶接ヘツドが一
般に用いられ、後者の装置により様々な方向に沿
つてトーチを移動させ、溶接すべき周を１つずつ
追跡することができる。

多種多様な溶接システムがあるが、たいていの
場合において溶接方法の自動化の程度は単一の周
の溶接に限定されている。それ故、オペレーター
は溶接すべき管上に溶接ヘツドを移動させ、最初
の溶接ビードの出発点にトーチを置き、それから
アークを点弧し、溶接すべき周に沿つてトーチを
自動的に移動させて溶接を行わねばならなかつ
た。溶接の終りに当つては、完全溶接を行うため
出発点を通過するのが常である。そこでオペレー
ターはトーチを停止し、アークを切り、それから
次の管に溶接ヘツドをあわせる。このようにオペ
レーターは各ビードの溶接終了毎に介入して、次
の管に溶接ヘツドをあわせ、新たな溶接すべきビ
ードの出発点にトーチを設定する。この様な操作
は微妙で時間がかかる。他方、各々の溶接ビード
を作る度にアークを点弧し、溶接ビードの終了時
にアークを切らねばならない。この様な過度的段
階は制御し難く、局部的な故障、点弧フラツシユ
による紅炎またはアーク作動時のミクロな孔など
を起こし易い。

全ての管に栓をする連続溶接方法も知られてお
り、この方法では板に全体的に溶接し、その後で
管を作ることになる。上記の溶接方法だと溶接ビ
ードの長さが著しく増大し、溶接後に機械加工を
必要とする。

本発明の目的は、溶接を連続的かつ自動的に行
なうことにより、上記の諸欠点を取除くことので
きる新規な溶接方法を提供することである。

本発明によれば、従来の方法でアークの点弧を
行い、かつ溶接すべき最初の周にトーチを設置
し、それから最初の溶接ビードを作つた後、アー
クを部分的に消失させるためトーチの強度を減じ
て、部品を溶融すること無しにアークそのものを
点弧された状態に保ち、その後、溶接すべき第２
の周上の出発位置にトーチを移動し、上記位置で
アーク強度を溶接し得る強度に戻して静的予備溶
融を行ない、溶接すべき第２の周に沿つて第２の
溶接ビードをつくり、それからトーチ強度を減じ
て再びアークの部分的な消失を行ない、溶接すべ
き第３の周上の出発点までトーチを再び移動し、
この点でアークを溶接強度に戻して静的予備溶融
を行ない、それから第３の溶接ビードを作り、こ
うして１つの周から次の周に移つて行き、溶接要
因の調整は最後の溶接ビードまで自動的に行わ
れ、上記最後の溶接ビードが終るとアークが切ら
れる。

溶接ビードが閉じられた周形状を有している特
別の実施例では、溶接ビードの出発点にトーチを
あわせ、静的予備溶融を行つた後、周に沿つて溶
接ビードを作り、かつ完全な溶接を行うため出発
点を通り過ぎた後アーク強度を減じてアークを部
分的に消弧し、それから、既に作られた溶接ビー
ドの上方の周部分に沿つて、トーチを次の溶接ビ
ードに向けて移動させる点までアークは部分的に
消弧された状態に保たれる。

多数の管を管板上に溶接して、管の端部を平行
な多数の列に配列するためには、第１列の一方の
側の軸心上にトーチをあわせ、アークを点弧し、
溶接すべき最初の管の周上にある点A₁迄、トー
チを上記軸心に沿つて移動させ、上記点Ａ１で時
限的に静的予備溶融を行なつた後、周全体を回つ
てＡ１を通り過ぎ点Ｂ１迄溶接ビードを作り、上
記点Ｂ１でアーク強度を減少してアークを部分的
に消弧し、それからアークの部分的に消弧したト
ーチを、Ａ１と正反対側の点Ｃ１迄周を回つて移
動し、次に当該列第２管の周上にある点Ａ２迄軸
心に沿つて移動させ、上記と同じ方法で点Ｂ２迄
溶接を行ない、それからアークを部分的に消弧さ
せてトーチを当該列軸心上の点Ｃ２迄移動し、そ
れから軸心に沿つて３番目の管に移動させ、こう
して第１列の最後の管Tn迄上記を繰返し、上記
最後の管Tnでは部分的に消弧されたアークのト
ーチを、Cn迄作られた溶接ビードに沿つて移動
させ、上記点Cnから第２列の軸心上にトーチを
移動し、次に上記第２列の端にある管上の点
A′１迄、上記軸心に沿つてトーチを移動させ、
第２列の管の溶接を上記と同じ方法で行ない、こ
のようにして次の列に移つて行く。好ましくは、
トーチの自動移動と溶接要因の調整とは、数値制
御設備か或いはマイクロ・プロセツサーで行われ
る。

さて、本発明を添付の図面を参照して詳細に説
明するが、上記図面は管板に多数の管を溶接する
場合の例に過ぎない。

第１図には管板の一部と、トーチ３を備えた溶
接ヘツド２で溶接されるべき管の端部とが図式的
に示されている。

溶接ヘツド２はサポート４で少なくとも３方向
ｘ、ｙ、ｚに沿つて連続的に移動することができ
る。他方、溶接ヘツド２は溶接装置５に連結さ
れ、上記溶接装置はトーチに溶接電流、保護ガス
および冷却流体を供給する。上記溶接装置５はア
ークの点弧と切断の機能を確保し、更に全体的に
は溶接要因特にアークの強度を調整することがで
きる。

好ましくは溶接装置は管板溶接に用いられる
TIG型とする。溶融部分が明確に位置定めされる
こと、および安定性を持つことがその理由であ
る。

溶接ヘツド２のポジシヨニング装置すなわち位
置決め装置４は、制御装置６で数値制御される。
上記制御装置は、平面軌道を作る少なくとも２本
のシヤフトを駆動制御して、トーチの移動を制御
する。３番目のシヤフトを加えて溶接電流の強さ
を、連続的に制御することもできる。

更に上記制御装置６は数値プログラムによつて
溶接装置５も誘導する。

本発明による管の溶接は、第２図に図式的に示
された方法で行なわれる。オペレーターはトーチ
３を管板側の第１列１番目の管の近くで上記列軸
心上のＯ点に位置付ける。それから溶接ヘツド
は、トーチが管Ｔ１の溶接すべき周上の点Ａ１の
上に来る迄移動する。アークはＯ点から既に離れ
ている限り、Ａ１点において点弧され、このＡ１
点で溶接電流に時限された静的な予備溶融が行わ
れる。

それから管Ｔ１の溶接すべき周上に沿つた数値
の溶接段階に移り、点Ａ１に再び戻ると、通常の
方法に従い点Ａ１からＢ１迄ラツプ溶接する。数
値制御装置６で誘導される溶接装置５はここで、
アークを部分的に消弧させる。それ故点Ａ１と正
反対の点Ｃ１迄トーチを移動させる時、既に作ら
れた溶接ビードを損うことなく上記移動を行うこ
とができる。アークは消弧したままであるから、
管Ｔ２上の点Ａ２迄トーチは管列の軸心に沿つて
移動する。上記移動の跡が管板に残るが、アーク
が部分的に消弧されていることから、この事は欠
点にはならない。

固定制御装置で誘導される溶接装置５は、この
Ａ２点で再び溶接電流に応じた静的な予備溶融を
行ない、次にトーチが管Ｔ２の周上を移動し、Ａ
２とやや離れた点Ｂ２迄第２の溶接ビードを作
る。前述と同様に溶接電流はこの点で減少される
がアークは部分的に消弧され、トーチは作られた
溶接ビードを越えてＣ２迄移動し、更にこの点か
らなり軸心に沿つて管Ｔ３上のＡ３迄移動する。
このようにして、最後の管Tn迄第１列の管を１
本ずつ溶接して行く。前述したようにBnでアー
クは消弧されるから、点Cn迄作られた溶接ビー
ドを通り、アークを消したまま上記Cnから移動
して第２列の軸心に移る。それから上記の軸心に
沿つて第２列１番目の管Ｔ１上のA′１に来る。
タイミングされた静的溶融を行ない、それから
B′１迄溶接ビードを作る。そこでアークを消し、
C′１迄通り、それから次の管上のA′２に移る。
このようにして第２列の管全部を１本ずつ通り、
それから前述と同じように第３列目に移る。

全ての管列が上記の様に継続的に溶接されるか
ら、最終列最後の管の溶接後、アークは全面的に
消され切られる。従来の自動溶接制御装置を用い
て本発明の溶接法を実施すれば、全ての管を自動
かつ連続的に溶接できるから、オペレーターは作
業の最初と最後だけ介入すればよいことがわか
る。溶接要因は数値制御で全面的に制御されるか
ら、スタンダードなTIG溶接装置と共に用いるこ
とができる。更に、溶接要因と移動軌道とを数値
制御することで、これらを修正し溶接ビード特性
を最適化することができる。

工作機械におけるような従来型の連鎖によつて
様々な動作が与えられるから、小型化されたヘツ
ドの欠点特に機械的な間隙と剛性の不足を避ける
ことができる。その外、モーター駆動の円滑性と
アークの全面体な切断を伴なわない溶接サイクル
とにより、非常に一定したビードを作ることがで
きる。通常このような溶接方法は、トーチが溶接
面に垂直な場合にのみ用いられる。但し、溶接面
に対し傾斜した電極または肉盛りワイヤーによる
溶接の場合、補足動作を与えるモーター駆動のヘ
ツドを溶接機とトーチとの間に付け加えることは
可能だろう。

総合的に言つて本発明は、上に説明された実施
方法の詳細に限定されるものではない。特に、作
業テンポを改善するため、同一連鎖によつて動作
される多数の溶接トーチを用いることが可能で、
管板を溶接する場合、溶接部は反復的でかつ同一
性を持つことになる。同様に、溶接すべき取付レ
ベルに幾何学不規則形を持つ部品の場合、トーチ
の移動軌道をトレーシングもしくは補正する従来
の装置を、溶接設備に加えることもできる。上記
のような装置によつて、必らずしも同一形でない
個々別々の周上を、これに沿つて溶接することが
できる。とりわけ、本発明が管板の溶接に用いら
れる時、溶接すべき周が相互に個々別々で閉じる
ことができない場合、この周上に多数の溶接ビー
ドを作る必要があれば、その毎に上記とは別な用
途を適用することができる。上に説明された溶接
サイクルは、多数の列をなした円形周囲の溶接に
は最適なものだが、溶接すべき周囲全ての上をト
ーチが継続的に通過する上記のような行程を変更
し、別なシーケンスを用いることもできる。同様
に本発明の枠内で、特性点、最初の点火点、静的
予備溶融点、ラツプ終了点とアーク消滅点、移動
開始点と終了点などの位置を変更することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本溶接方法実施のために用いられる設
備一式を図式的に示したものである。 第２図は一連の管を溶接する場合のトーチの行
程を上から図式的に見た図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の平行な列をなして整合された複数の管
   の端を自動溶接装置によつて管板に溶接する方法
   であつて、前記自動溶接装置が、溶接トーチと、
   前記トーチを、前記各管毎に管の輪郭に追随する
   環状路及び引き続く管までの直線路を有する平面
   軌道で、２つの実質的に垂直な軸線に沿つて変位
   させるための自動制御手段とを有するものにおい
   て、 (a) 前記トーチを前記平行な列の第１列の側で、
   前記平行な列の第１列の軸線上に位置決めし、 (b) アークを点弧し、 (c) 前記トーチを前記軸線に沿つて溶接すべき最
   初の管の輪郭に位置するA₁点まで変位させ、 (d) 前記A₁点で一時的に静的な予備溶融を行い、 (e) 前記輪郭全体をたどり、前記A₁点を通過し
   てB₁点まで進むことによつてビードを作り、
   このB₁点で、加えた電流を減じて前記アーク
   を若干弱め、 (f) アークを弱めた前記トーチを、前記輪郭をた
   どることによつて、A₁点の直径方向反対側に
   あるC₁点まで変位させ、次いで、前記第１列
   の軸線に沿つて、前記列の第２の管の輪郭に位
   置するA₂点まで変位させ、 (g) 同じ仕方でB₂まで溶接を行い、 (h) アークを弱めたトーチを前記第１列の軸線の
   C₃点まで、そして、このようにして前記第１
   列の最後の管T_oまで変位させ、 (i) アークを弱めた前記トーチを、前記ビードに
   沿つてC_oまで変位させ、 (j) 前記トーチを前記列の第２列の軸線上に変位
   させ、次いで、前記軸線に沿つて、前記第２列
   の管に位置するA′₁点まで変位させ、 (k) 前記第２列の管及び引き続く列の管の溶接を
   行う、 前記方法。 ２ 前記トーチの自動変位と溶接パラメータの調
   節とを数値制御する、請求項１による溶接方法。