JPH0634053Y2 - ノズル内面自動肉盛溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、原子力プラントや化学プラント等の大型圧力
容器に取付けたノズルの内面肉盛溶接に適用されるノズ
ル内面自動肉盛溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

大型圧力容器の三次元曲面形状ノズルの内面肉盛溶接施
工にあたっては、ノズル単体での内面肉盛溶接について
は、従来からノズルを回転させながらの自動溶接方法が
開発されているが、既に圧力容器に取付けられたノズル
については、ノズルを回転させることが困難なためほど
んど手溶接で行っている。

従って、このような手溶接においては、ノズルを垂直に
して作業者がその中に入り溶接を行うため狭隘作業とな
る上、予熱を必要とする材料については環境的に作業性
が悪く多くの作業者を必要とし、また個々の作業者によ
る品質面のばらつきもあり、溶接能率，溶接コスト，溶
接品質等の面で不具合がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
圧力容器に取付けたノズルの内面肉盛溶接部に対し、溶
接トーチの姿勢を適確に追従させ精度の高い自動肉盛溶
接を行うことができ、工数低減，能率向上及び溶接品質
向上を図ることができるノズル内面自動肉盛溶接装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本考案は、圧力容器に取付けられ上向き垂直
姿勢にある三次元曲面ノズル上方に位置するマニピュレ
ーターアーム先端において上記ノズル中心に垂設された
旋回軸と、上記旋回軸の上端部にその軸周りに相対回動
自在に嵌設された電力供給用及び制御用スリップリング
と、上記旋回軸の下端部に配設された上記ノズルの半径
方向移動可能な半径軸及び上下方向移動可能な上下軸
と、上記上下軸の下端部に配設された溶接トーチ姿勢変
換用手首旋回軸及びアーク長方向微調整用アーク長軸
と、上記アーク長軸に保持された溶接トーチと、上記溶
接トーチ先端部に取付けられたモニターカメラとを具え
たことを特徴とする。

〔作用〕

本考案装置において、旋回軸回転中心をノズル中心上に
配置し、溶接トーチを手首旋回軸で適正なトーチ角度に
し、上下軸及び半径軸でノズルの溶接スタート点へ案内
する。旋回軸にて溶接走行し一周してラップする手前の
一定位置から上下軸によって溶接位置を移動する。また
ノズル内面平行部からテーパー部又は曲率部に溶接が進
行した場合は、予めスタート位置からの長さに関してマ
ニピュレーターの数値制御装置に入力して置いたデータ
に基づき、溶接トーチの移動及びトーチ姿勢を半径軸，
上下軸，手首旋回軸の合成で適正な位置及び姿勢に変換
させる。溶接トーチは被溶接面と常に一定の高さを保持
させるため、位置変換をする際に発生する微小な高さ変
化に対してアーク長軸のアーク電圧制御により自動的に
追従させる。またアーク監視用モニターカメラで溶接位
置を監視しながら溶接トーチの狙い位置を常に適正に操
作し、連続自動肉盛溶接が適確に行われる。

〔実施例〕

本考案ノズル内面自動肉盛溶接装置の一実施例を図面に
ついて説明すると、第１図はその正面図、第２図は被溶
接材のノズルに対向配置した状態の側面図である。

上図において、ノズル１は垂直に設置しており、マニピ
ュレーターのアーム２の先端に旋回（θ）軸３がノズル
１の中心上に配設されモーター４で旋回する。旋回
（θ）軸３の上側には、溶接用スリップリング５と動力
用スリップリング６と制御用スリップリング７が旋回
（θ）軸３の回転軸８に相対回動自在に嵌設されてい
る。一方回転軸８の下部には、ワイヤ送給装置９を搭載
した支持アーム10が取付けられ、支持アーム10下側には
半径（Ｒ）軸11が水平に配設され、モーター12によって
半径方向に移動する。その移動台13には、垂直上下方向
パイプレール15を移動する上下（Ｚ）軸14が取付けられ
モーター16で駆動される。パイプレール15の下端にはプ
レート17を介して手首旋回（α）軸18が取付けてあり、
内蔵しているモーターで溶接トーチ19を旋回させる。

また、手首旋回（α）軸18の回転部にはアーク長方向に
移動するアーク長（Ａ）軸20が取付けられており、回転
部に内蔵されたモーターにより溶接トーチ19を常に溶接
面との高さを一定に保持させる。溶接トーチ19はアーク
長（Ａ）軸20からのトーチホルダー21で把持しており、
またトーチホルダー21には、ワイヤノズル22を把持しそ
れを上下左右に移動させる狙い位置調整スライド23が取
付けられている。更にトーチホルダー21にはアークを監
視するモニターカメラ24が取付けてあり、溶接位置及び
溶接状況を遠隔にて監察することができる。

このような装置において、旋回（θ）軸３中心をノズル
１中心上に配置し、溶接トーチ19を手首旋回（α）軸18
で適正なトーチ角度にし、上下（Ｚ）軸14,半径（Ｒ）
軸11でノズル１の溶接スタート点へ案内する。旋回
（θ）軸３にて溶接走行し、一周してラップする手前の
一定位置から上下（Ｚ）軸14によって溶接位置をシフト
する。

またノズル１内面が平行部からテーパー部又は曲率部に
溶接が進行した場合は、予めスタート位置からの長さを
図示せざる数値制御装置に入力して置いた値に基づき、
溶接トーチ19は半径（Ｒ）軸11,上下（Ｚ）軸14及び手
首旋回（α）軸18の合成で適正な位置及び姿勢をとる。

更に溶接トーチ19は溶接面と常に一定な高さを保持させ
るため、位置シフトをする際に発生する微小な高さ変化
に対して、アーク長（Ａ）軸20制御により自動的に追従
する。

なお上記作動にあたっては、モニターカメラ24で溶接位
置を監視しながら、溶接トーチ19の狙い位置及びワイヤ
の送入位置が適正となるよう操作する。

かくして、本考案装置によれば、既に大型圧力容器に取
付けたノズル１の内面を肉盛溶接するにあたり、旋回軸
３と相対回動可能なスリップリング機構５〜７と精密位
置決めができるトーチガイダンス機構10〜20と遠隔監視
ができるモニターカメラ24により、精度の高い自動化が
でき、工数低減，能率向上及び溶接品質の向上が図れ
る。

〔考案の効果〕

要するに本考案によれば、圧力容器に取付けられ上向き
垂直姿勢にある三次元曲面ノズル上方に位置するマニピ
ュレーターアーム先端において上記ノズル中心に垂設さ
れた旋回軸と、上記旋回軸の上端部にその軸周りに相対
回動自在に嵌設された電力供給用及び制御用スリップリ
ングと、上記旋回軸の下端部に配設れた上記ノズルの半
径方向移動可能な半径軸及び上下方向移動可能な上下軸
と、上記上下軸の下端部に配設された溶接トーチ姿勢変
換用手首旋回軸及びアーク長方向微調整用アーク長軸
と、上記アーク長軸に保持された溶接トーチと、上記溶
接トーチ先端部に取付けられたモニターカメラとを具え
たことにより、圧力容器に取付けたノズルの内面肉盛溶
接部に対し、溶接トーチの姿勢を適確に追従させ精度の
高い自動肉盛溶接を行うことができ、工数低減，能率向
上及び溶接品質向上を図ることができるノズル内面自動
肉盛溶接装置を得るから、本考案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図は本考案ノズル内面肉盛溶接装置の一実施例の正
面図、第２図は同上をノズルに対向配置した状態の側面
図である。 １……ノズル、２……アーム、３……旋回（θ）軸、４
……モーター、５……溶接用スリップリング、６……動
力用スリップリング、７……制御用スリップリング、８
……回転軸、９……ワイヤ送給装置、10……支持アー
ム、11……半径（Ｒ）軸、12……モーター、13……移動
台、14……上下（Ｚ）軸、15……パイプレール、16……
モーター、17……プレート、18……手首旋回（α）軸、
19……溶接トーチ、20……アーク長（Ａ）軸、21……ト
ーチホルダー、22……ワイヤノズル、23……狙い位置調
整スライド、24……モニターカメラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山本 光昭 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 下楠 善昭 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力容器に取付けられ上向き垂直姿勢にあ
   る三次元曲面ノズル上方に位置するマニピュレーターア
   ーム先端において上記ノズル中心に垂設された旋回軸
   と、上記旋回軸の上端部にその軸周りに相対回動自在に
   嵌設された電力供給用及び制御用スリップリングと、上
   記旋回軸の下端部に配設された上記ノズルの半径方向移
   動可能な半径軸及び上下方向移動可能な上下軸と、上記
   上下軸の下端部に配設された溶接トーチ姿勢変換用手首
   旋回軸及びアーク長方向微調整用アーク長軸と、上記ア
   ーク長軸に保持された溶接トーチと、上記溶接トーチ先
   端部に取付けられたモニターカメラとを具えたことを特
   徴とするノズル内面自動肉盛溶接装置。