JPH04162973A - 溶接方法および溶接装置 - 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、突合せ溶接方法、特に、パイプとフランジと
をレーザ光を用いて溶接する技術に関する。

［従来の技術］ 互いに平行な面積の異なる２つの面を、突き合わせて溶
接する場合の、従来の方法を第２図に示す。

第２図に示す方法は、特開昭５９−１８９０９２号公報
に記載の技術である。

溶接する２つの部材は、パイプ２１とフランジ２２であ
り、第２図は、これら２つの部材を突き合わせたときの
断面図を示す。

同図に示すように、この従来技術は、フランジ２２に深
さ０．２〜３ｍｍの円形状の凹部２４を設け、この凹部
２４にパイプ２１の端部を挿入し、レーザ光を矢印２３
の方向から照射し、被加物を回転させなからレーザ溶接
を行なうものである。

なお、レーザ光を溶接面に照射する角度、すなわち、矢
印２３とフランジ２２の面とのなす角度Ｏは、約３〜２
０度である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術においては、レーザ光を溶接面に対し斜め
に照射するので、フランジ２２とパイプ２１の溶は込み
量が不均一になり、１バス（−回の溶接）で完全裏波溶
接が得られないことがあるという問題がある。

また、一般に、パイプの外径は、Ｊ工Ｓ等の規格で±１
％の公差となっている。このため、フランジ片面に公称
パイプ径で凹部を切削加工をしても、パイプの公差によ
っては、フランジの凹部にパイプを挿入することは困難
となるか、あるいは、挿入しても間隙が大きくなり、溶
接には適さない場合がある。

従って、上記従来技術を用いて、フランジとパイプなど
を溶接する場合は、径が５０ｍ（約２インチ）程度のパ
イプであれば、公差も小さく、フランジの凹部にパイプ
を挿入し、適切な溶接ができるが、パイプ径が、例えば
、７４４Ｉ程度の大型パイプは、パイプの公差は±７．
４ａｎもあるので、適切な溶接ができないときが多いと
いう問題がある。

本発明の目的は、２つの部材を突合わせ溶接し。

■パスで完全裏波溶接が得られる溶接技術を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、２つの部材の、互いに平行な２つの面
を、突き合わせて溶接する際に、周囲より相対的に突出
した溶接面を設けた一の部材の溶接面と、他の一の部材
の溶接面とを突き合わせて、上記溶接面を含む面上の、
溶接面にほぼ平行な方向から熱を加え、上記溶接面を溶
接する溶接方法により達成できる。

また、本発明の他の目的は、固定ベースと、この固定ベ
ース上に設けられる回転手段と、この回転手段によって
回転される回転体と、この回転体上で、パイプ状被溶接
物をその両端開口部で支えて駆動する駆動手段とを備え
、上記回転体の回転中心軸と、上記駆動手段によって駆
動されるパイプ状被溶接物の回転中心軸とは直交し、か
つ、上記回転体が回転するときは、この回転体の回転中
心軸とパイプ状被溶接物の回転中心軸とは一致するパイ
プ溶接装置により達成できる。

［作　用］ ２つの部材を突合せて溶接する際に、予め、−方の部材
の溶接面に隣接する部分をテーパ加工する。

このテーパ加工によって、溶接面を含む面上の溶接面に
平行な方向から、溶接面に向かって、溶接のための熱を
加えることができる。

また、溶接すべき面は１つの平面上に存在し、２以上の
平面にわたって存在しない。

このため、２つの部材の溶接面近傍において、溶は込み
量は均一になる。

さらに、直交する２本の一体となっているパイプのそれ
ぞれに、フランジを溶接する場合のように、２つ以上の
溶接面があり、その垂線が直交する場合は、まず、１つ
の溶接面を、この面の垂線を中心軸として回転しつつ溶
接し、次に、他の溶接面を、その面の垂線を中心軸とし
て回転しつつ溶接する。

このように、順次に溶接することにより、一定の角度を
なす２以上の溶接面を有する部材を効率良く溶接するこ
とができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本発明の第１実施例を、第１，４図を用いて説明する。

第１図は、本実施例に係る溶接方法によって、パイプ１
およびフランジ２を溶接する工程を示す断面図を用いた
工程図である。

また、第３図は、本実施例に係る溶接方法の応用例を説
明するための断面図である。

まず、第１図について説明する。

第１図Ａは、パイプ１とフランジ２とを溶接する前の状
態を示す。

フランジ２の有する平行する２面である２ａ。

２ｂは、同図に示すように、平行である。

第１図Ｂは、フランジ２の破線３で示す部分を切削加工
し、フランジ２にテーパをつけた状態を示す。このよう
に加工することにより、パイプ１の溶接面６ｂに対向す
るフランジ２の面は、溶接面６ａだけが溶接面６ｂと平
行になる。

なお、このテーパ角度は約９°とした。

第１図Ｃは、テーパ加工したフランジ２と、パイプ１と
を突き合わせて、レーザ溶接する状態を示す。

フランジ２をテーパ加工しているので、矢印４の方向か
ら、溶接面６ａ、６ｂにレーザ光を照射できる。

この結果、破線で示す溶接面６ａ、６ｂの溶は込み量５
はほぼ均一となり、また、フランジとパイプの溶接面を
所定の面精度に機械加工し、溶接すれば、１回の溶接で
完全裏波溶接ができる。

また、パイプ外径の公差があっても、フランジ２とパイ
プ１との溶接面６ａ、６ｂには間隙はないので、安定し
たレーザ溶接ができる。

次に、第３図を用いて、本実施例に係る溶接方法の応用
例について説明する。

第３図は、上記応用例である分岐管を有する圧力容器３
０の要部断面図である。

この圧力容器３０は、ＳＦＧガス等の［ガスを封じ込め
使用するガス絶縁変電機器に使用するＧｉＳ用圧力容器
である。

圧力容器３ｏは、直交する２本のパイプ３１゜３３と、
このパイプ３１．３３の端面に溶接されるフランジ３２
ａ、３２ｂ、３３ａとから構成される。

フランジ３２ａ、３２ｂ、３３ａを、それぞれパイプに
溶接する場合に、上記第１実施例に係る溶接方法を用い
ることによって、確実なレーザ溶接ができ、絶縁ガスの
漏洩を防止することができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

第４図は、第２実施例に係る溶接装置を説明するための
説明図である。

この溶接装置４０は、固定ベース４１と、このｉ定ベー
ス４１上に設けられる回転装置４２と、この回転装置４
２によって回転される回転円板４３と、この回転円板４
３の上に設けられる、対向する２つの回転装置４４．４
５とを備え、上記回転円板４３の回転中心軸と、上記２
つの回転装置４４．４５によって回転される部材の回転
中心軸とは直交する。

２つの回転装置４４．４５によって回転される部材を被
溶接物とし、同図に示すように、直交する２本のパイプ
４６，４７の端面に５３つのフランジ４８，４９，５０
をレーザ溶接する。

レーザ溶接をするための装置は、レーザ発振器５１と、
このレーザ発振器５１から発振されたレーザビーム５２
の経路を変えるペンドミラー５４と、経路を変えられた
レーザビーム５５を被溶接面に照射するための加工ヘッ
ド５３とを備えて構成される。

次に、上記の装置を用いて、パイプ４６．４７とフラン
ジ４８，４９．５０とを溶接する動作について説明する
。

レーザ発振器５１から出力されるレーザビーム５２は、
ペンドミラー５４により経路を変えられ、首振り可能な
加工ヘッド５３に導入される。集光されたレーザビーム
５６は、垂直下向きに、テーパ付フランジ５０とパイプ
４８の開先部を照射し溶接を行なう。

この場合、回転装置４４．４５の回転開動により、α方
向にパイプ４７等を回転させることにより、フランジ５
０とパイプ４７との全周溶接が実現できる。

また、フランジ４８とパイプ４７との溶接は、回転円板
４３を１８０°回転させ、フランジ４８とパイプ４７に
レーザビーム５６を照射することにより行なう。

なお、レーザ発振器を、もう１台備えることにより、フ
ランジ４８とフランジ５０とを、同時にパイプ４７に溶
接することができる。

次に、フランジ４９とパイプ４６との溶接は、加工ヘッ
ド５３を水平方向へ９０°回転させ、二点鎖線５７で示
す位置にし、レーザビームを照射する。

この場合、回転袋Ｗｔ、４２を用いて、回転円板４３を
回転させると、パイプ４６等はβ方向に回転し、パイプ
４６とフランジ４９との全周溶接が可能となる。

上記の第２実施例に係る溶接装置４０を用いると、分岐
管付管状圧力容器のフランジとパイプのレーザ溶接が容
易に実現できる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

第５図は、第３実施例に係る溶接方法を説明するための
説明図である。

この溶接方法は、分岐管付管状圧力容器のフランジとパ
イプとをレーザ溶接する方法である。

この分岐管付管状圧力容器７１の形状は、第３図に示す
分岐管付圧力容器とほぼ同じ形状であり、バイブロ５と
、このバイブロ５に直交するパイプ（第５図においては
紙面に垂直である。）の２本のパイプを有し、それぞれ
の端部は、フランジ６２．６３．６４をレーザ溶接を用
いて接合するようになっている。

また、レーザ溶接する装置は、発振器６７と、この発振
器６７から出たレーザ光を溶接面に照射する回転加工ヘ
ッド６６とを備え、この回転加工ヘッド６６は、矢印６
９の方向Ｖこ自在に回転する。

また、回転装置６１は、分岐管付管状圧力容器７１を略
水平に自在に回転させる。

次に、レーザ溶接を行なう際の、各装置等の作用を説明
する。

レーザ発振器６７から出力されたレーザビームは、回転
加工ヘッド６６を通って、回転装置６１上に固定された
分岐管付管状圧力容器７１にレーザビームを照射され、
バイブロ５とフランジ６４との全周溶接を行なう。

バイブロ５とフランジ６４の溶接完了後１回転装置６１
を矢印７０の方向に９０°回転させ、フランジ６３の溶
接を行ない、その後、さらに回転装置６１を９０″回転
させ、フランジ６２の溶接を行なう。

本実施例に係る溶接方法によれば、分岐管付管状圧力容
器のフランジとパイプのレーザ溶接が容易に実現できる
。特に、φ５００以上のパイプとフランジとの突合せレ
ーザ溶接が可能となるので、分岐管付管状容器の製作に
おいて、大幅なコストダウンが図れる。

［発明の効果］ 本発明によれば、被溶接物の溶接面付近をテーパ加工し
、溶接面に沿って熱を加えることができるので、溶接面
近傍において、２つの被溶接物の溶は込み量は均一にな
り、安定した溶接ができる。

また、直交する２軸を中心軸として、被回転体を自在に
回転させることができる溶接装置により、分岐管付管状
圧力容器のフランジとパイプの溶接が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る溶接方法によってパイプおよ
びフランジを溶接する工程を示す断面図を用いた工程図
、第２図は従来技術のレーザ溶接法を用いて２つの部材
を突き合わせ溶接したときの断面図、第３図は第１実施
例に係る溶接方法の応用例を説明するための断面図、第
４図は第２実施例に係る溶接装置を説明するための説明
図、第５＠は第３実施例に係る溶接方法を説明するため
の説明図である。 １．２１，３３，４６，４７．６５・・・パイプ、２．
２２，３２ａ、３２ｂ、３３ａ、６２，６３゜６４・・
・フランジ、３ｏ・・・圧力容器、４０・・・溶接装置
、４２，４４，６１・・・回転装置、７１・・・分岐管
付管状圧力容器、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの部材の、互いに平行な２つの面を、突き合わ
   せて溶接する際に、周囲より相対的に突出した溶接面を
   設けた一の部材の溶接面と、他の一の部材の溶接面とを
   突き合わせて、上記溶接面を含む面上の、溶接面にほぼ
   平行な方向から熱を加え、上記溶接面を溶接することを
   特徴とする溶接方法。 ２、２つの部材の、互いに平行な２つの面を、突き合わ
   せて溶接する際に、溶接面に隣接する面にテーパをつけ
   、周囲より相対的に突出した溶接面を設けた一の部材の
   溶接面と、他の一の部材の溶接面とを突き合わせて、上
   記溶接面を含む面上の、溶接面にほぼ平行な方向から熱
   を加え、上記溶接面を溶接することを特徴とする溶接方
   法。 ３、上記溶接方法はレーザ光を用いる溶接方法であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の溶接方法。 ４、フランジおよびパイプの、互いに平行な面を突き合
   わせて溶接し、フランジ付パイプを製造するフランジ付
   パイプの製造方法において、周囲より相対的に突出した
   溶接面をフランジに設け、このフランジの溶接面と、パ
   イプの溶接面とを突合せ、上記溶接面を含む面上の、溶
   接面にほぼ平行な方向から、レーザ光を照射し、上記溶
   接面を溶接し、フランジ付パイプを製造することを特徴
   とするフランジ付パイプの製造方法。 ５、フランジおよびパイプの互いに平行な面を突き合わ
   せて溶接し、フランジ付パイプを製造するフランジ付パ
   イプの製造方法において、 溶接面に隣接する面を含むフランジの一部にテーパをつ
   け、このフランジの溶接面と、パイプの溶接面とを突合
   せ、上記溶接面を含む面上の、溶接面にほぼ平行な方向
   から、レーザ光を照射し、上記溶接面を溶接し、フラン
   ジ付パイプを製造することを特徴とするフランジ付パイ
   プの製造方法。 ６、フランジおよびパイプの互いに平行な面を突き合わ
   せて、これらを回転させるとともに、上記突合せた溶接
   面にレーザ光を照射することを特徴とする請求項４また
   は５記載のフランジ付パイプの製造方法。 ７、上記レーザ光が出射される部分を、溶接面に沿って
   回転しつつ、溶接面を溶接することを特徴とする請求項
   ４または５記載のフランジ付パイプの製造方法。 ８、フランジとパイプとを溶接して接合するフランジ付
   パイプにおいて、 フランジの溶接面は周囲のフランジの面より突出してい
   る構造であることを特徴とするフランジ付パイプ。 ９、フランジとパイプとを溶接して接合するフランジ付
   パイプにおいて、 溶接面に隣接するフランジ面は、テーパを有する構造で
   あることを特徴とするフランジ付パイプ。 １０、請求項８または９記載のフランジ付パイプを接合
   して構成されることを特徴とする管構造体。 １１、請求項８または９記載のフランジ付パイプを接合
   して構成されることを特徴とするＧｉＳ用圧力容器。 １２、固定ベースと、この固定ベース上に設けられる回
   転手段と、この回転手段によって回転される回転体と、
   この回転体上で、パイプ状被溶接物をその両端開口部で
   支えて駆動する駆動手段とを備え、上記回転体の回転中
   心軸と、上記駆動手段によって駆動されるパイプ状被溶
   接物の回転中心軸とは直交し、かつ、上記回転体が回転
   するときは、この回転体の回転中心軸とパイプ状被溶接
   物の回転中心軸とは一致することを特徴とするパイプ溶
   接装置。 １３、レーザビームを発生するレーザビーム発生手段と
   、請求項１２記載のパイプ溶接装置とを備えて構成され
   ることを特徴とするパイプ用レーザ溶接装置。