JPH038590A - ガスタービン燃焼器のレーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン燃焼器の内筒及び尾筒をレーザ
ー加工機により自動溶接、切断するレーザー加工装置に
関する。

〔従来の技術〕

ガスタービン燃焼器は、第３図（Ａ）斜視図に示すよう
に、０．５〜１．０龍厚の超耐熱合金材製円筒状の内筒
１と、円筒状から円弧状に滑らかに移行する同村製の尾
筒２によって形成されており、内筒１は、同図（Ｂ）部
分断面図に示すように、複数個の内筒リングＩＢの隣接
部ＩＡを波形板リングＩＣを介してスポット溶接によっ
て溶着結合される。また内筒リングＩＢと波形板リング
ＩＣは一般に油圧によって半円筒２個に成形後、溶接線
ＩＤに沿って長平方向に溶接される。

また尾筒２は、同図（Ｃ）横断面図に示すように、内筒
１との接続部２Ａでは円筒状であるが、同図（Ｄ）横断
面図に示すように、ガスタービンの第１段静翼との接続
部２Ｂでは矩形の円弧状となり、両者間は燃焼ガスと希
釈空気との混合を促進しかつ流路抵抗を減少させるため
に、極めて複雑な３次元形状となっており、一般に油圧
又は空圧によって上半部、下半部を成形後、３次元形状
窓寸切断を行ったのち、長手方向には溶接線２Ｃで、周
方向には溶接線２Ｄでそれぞれ溶接される。

この尾筒２の定寸切断及び溶接線２Ｃ。

２Ｄの溶接、内筒リングＩＢ及び波形板リングＩＣの成
形加工と内筒１の隣接部ＬＡ、溶接線ＩＤの溶接は、一
部自動化されたものもあるが、専ら手作業に頼っている
のが現状である。

その原因は、材料となる超耐熱合金板が非常に薄く、そ
の剛性が小さいために製品として完成したときには剛性
が保持されるが、加工過程では剛性の不足による寸法、
形状誤差の介入と溶接強度の不均一を避けることができ
ないため、加工の自動化が極めて困難であることによる
。

しかして、これらの手作業による加工作業においては、
薄板の切断は専らプラズマアーク又はプラズマジェット
により、溶接は専らＴＩＧ又はＭＩＧｉ接及びアークス
ポット溶接によって行われているが、プラズマアーク及
びプラズマジェット切断は、何れもアルゴンに水素を混
入した高温ガスをワークに高速で吹きつけて溶融切断す
るものであるため、ガスのエネルギが大きく、切断個所
周辺の局部温度上昇によって歪が発生し易く、ワークの
熱容量が小さい程すなわち薄板程大きな歪を発生させる
。

またＴＩＧ溶接及びＭＩＧ溶接は、何れもアルゴン又は
ヘリウムの不活性ガスで大気を置換し、ここでアーク溶
接を行うものであるため、この場合も薄板の局部的高温
化による歪が発生する。更にアークスポット溶接は、電
極チップによってワークを加圧し、これに短時間大電流
を供給し抵抗発熱によって溶接局部を溶融させて接合す
るものであるため、ワークが薄板の場合加圧による変形
を避けることができない。

従って従来の切断、ｆ４接加工作業においては、このよ
うな加工過程で発生した歪を逐次修正しながら次工程に
進まなければならないために、量産品にも拘らず全面的
な自動化が困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
内筒の溶接２尾筒の溶接及び切断が自動的にかつ歪を発
生することなく施工でき、燃焼器の品質が向上しその寿
命が延長されるとともに、工数、工期の短縮と工費の低
減化が達成されるガスタービン燃焼器のレーザー加工装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、ガスタービン燃焼器の内筒及び尾
筒の溶接、切断加工をする加工ステージと取付は取外し
ステージの両側に布設された複数列の搬送ライン及びそ
の上の回転装置と、上記搬送ラインと上記加工ステージ
との間を移動する加工台車と、上記取付は取外しステー
ジにおいて両側搬送ライン間に差し渡された連結ライン
と、上記加工ステージに設置された複数台のレーザー加
工機と、上記搬送ライン及びレーザー加工機に関係的に
設置され上記内筒及び尾筒の搬送及び加工作業をシーケ
ンサ−自動制御する制御盤とを具えたことを特徴とする
。

〔作用〕

本発明装置においては、取付は取外しステージで連結ラ
イン上に乗せられた内筒又は尾筒は、１個の搬送ライン
の回転装置に送られ、回転装置で方向を変えて搬送ライ
ン上を進んだのち、加工台車に乗って加工ステージへ移
され、ここでレーザー加工機によってレーザー溶接又は
レーザー切断が施される。またこの間にすでに加工を終
わった他の内筒又は尾筒は他の搬送ラインにより連結ラ
インを経て取付は取外しラインで取外される。

〔実施例〕

本発明ガスタービン燃焼器のレーザー加工装置の一実施
例を図面について説明すると、第１図はその平面図、第
２図はその部分斜視図である。

上図において、内筒１及び尾筒２をレーザー加工するた
めの加工ステージ３とその後方の取付は取外しステージ
４の両側には、それぞれ２列の搬送ライン５ａ、５ｂと
５ｃ５ｄとが平行に布設されており、各搬送ライン５ａ
、５ｂ、５ｃ、５ｄ上には取付は取外しステージ４に対
向する位置に回転装置６ａ。

６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ設置されるとともに、各ラ
イン端には自動固定装置７及び搬出入装置８がそれぞれ
設置されている。また搬送ライン５ａ、５ｂの間には加
工台車９ａが、搬送ライン５ｃ、５ｄの間には加工台車
９ｂがそれぞれ配備されている。

取付は取外しステージ４には、両側の搬送ライン列に直
交する連結ライン１ｏが布設されており、加工ステージ
３には２台のレーザー加工機１１ａ、ｌｌｂが平行に設
置されるとともに、その近傍にレーザー発振機１２とシ
ーケンサ−自動制御用の総合制御盤１３が置かれている
。

このような装置において、取付は取外しステージ４で連
結ライン１０上に乗せられた内筒１は、１番目の搬送ラ
イン５ａの回転装置６ａに送られる。この回転装置６ａ
は９０度回転機能を持ち、搬送ライン５ａを経てワーク
は加工台車９ａ上に搬送される。

加工台車９ａは加工ステージ３のレーザーガン可動範囲
３′へ移動し、レーザー発振機１２によって稼動する２
台のレーザー加工機１１ａ、ｌｌｂによって内筒１のレ
ーザースポット溶接や内筒リングと波形リングの成形溶
接が行われる。この間すでに加工を終わった他の内筒１
は２番目の搬送ライン５ｂ、回転装置６ｂ及び連結ライ
ン１０を経て、取付は取外しステージ４で取外される。

同じように尾筒２は、３番目の搬送ライン５ｃ、回転装
置６ｃ、４番目の搬送ライン５ｄ、回転装置６ｄ及び加
工台車９ｂを使用して、同じレーザー加工機ＩＬａ、ｌ
ｌｂによってレーザー溶接とレーザー切断が行われる。

このレーザー加工機１１ａ、ｌｌｂから内筒１及び尾筒
２に照射されるレーザーは熱エネルギの集中度が極めて
高いため、レーザーを照射された内筒１の溶接部２尾筒
２の溶接部及び切断部は瞬間的に溶融して溶着したり、
瞬間的に熔融蒸発して切断され、このため溶接、切断周
辺部の局部温度上昇による歪がなく、また加圧の必要が
ないため薄板にも拘らず変形しない。

また切断に際しては、レーザーのエネルギにガスの燃焼
と動圧のエネルギを加えると、レーザー効果が強調され
て切断線を極めて細（することができ、複雑な３次元曲
線に沿った切断を高精度で行うことができる。

なお、このようなレーザー加工と搬送は総合制御盤１３
からシーケンサ−自動制御されて行われ、ガスタービン
燃焼器は複数対の内筒１と尾筒２によって形成されるた
め、通常は内筒１１尾筒２が交互にレーザー加工される
が、内筒１のみ又は尾筒２のみを連続して加工すること
もできる。

またシーケンサ−自動制御用のプログラムは、通常は単
体手動操作によって作成するティーチング手法が採られ
るが、図面からコンピューターによって直接作成するこ
ともできる。

かくして、このような装置によれば、次の効果が奏せら
れる。

（１）内筒ｌ及び尾筒２の加工歪がな（なって燃焼器の
品質が向上し、その寿命が延長されてユーザーからの信
頼度が向上する。

（２）　　工数の低減と不良品の絶滅によりコストが大
巾に低減する。

（３）従来のような熟練者を必要としない。

（４）　　品質の均一化によりガスタービンのタ−ビン
入口温度の円周方向分布が均一となり、タービン動静翼
の寿命も増大する。

（５）工期が短縮され、ガスタービンプラントに要求さ
れる短納期のユーザーニーズに対応できる。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、ガスタービン燃焼器の内筒及
び尾筒の溶接、切断加工をする加工ステージと取付は取
外しステージの両側に布設された複数列の搬送ライン及
びその上の回転装置と、上記搬送ラインと上記加工ステ
ージとの間を移動する加工台車と、上記取付は取外しス
テージにおいて両側搬送ライン間に差し渡された連結ラ
インと、上記加工ステージに設置された複数台のレーザ
ー加工機と、上記駁送ライン及びレーザー加工機に関係
的に設置され上記内筒及び尾筒の搬送及び加工作業をシ
ーケンサ−自動制御する制御盤とを具えたことにより、
内筒の溶接１尾筒の溶接及び切断が自動的にかつ歪を発
生することなく施工でき、燃焼器の品質が向上しその寿
命が延長されるとともに、工数、工期の短縮と工費の低
減化が達成されるガスタービン燃焼器のレーザー加工装
置を得るから、本発明は産業上極めて有益なものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ガスタービン燃焼器のレーザー加工装置
の一実施例の平面図、第２図はその部分斜視図である。 第３図は公知のガスタービン燃焼器を示し、同図（Ａ）
は斜視図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＩＡ部の部分断面
図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）の２Ａ部の横断面図、同図
（Ｄ）は同図（Ａ）の２Ｂ部の横断面図である。 １・・・内筒、２・・・尾筒、３・・・加工ステージ、
３′・・・レーザーガン可動範囲、４・・・取付は取外
しステージ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ・・−９１送ライ
ン、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ−・回転装置、７・・・自
動固定装置、８・・・搬出入装置、９ａ、９ｂ・・・加
工台車、１０・・・連結ライン、１１ａ、ｌｌｂ・・・
レーザー加工機、１２・・・レーザー発振機、１３・・
・総合制御盤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガスタービン燃焼器の内筒及び尾筒の溶接、切断加工
   をする加工ステージと取付け取外しステージの両側に布
   設された複数列の搬送ライン及びその上の回転装置と、
   上記搬送ラインと上記加工ステージとの間を移動する加
   工台車と、上記取付け取外しステージにおいて両側搬送
   ライン間に差し渡された連結ラインと、上記加工ステー
   ジに設置された複数台のレーザー加工機と、上記搬送ラ
   イン及びレーザー加工機に関係的に設置され上記内筒及
   び尾筒の搬送及び加工作業をシーケンサー自動制御する
   制御盤とを具えたことを特徴とするガスタービン燃焼器
   のレーザー加工装置。