JPH072143Y2 - 波形継手のｔｉｇ自動溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、波形継手のTIG自動溶接装置に関し、例えば
原子力発電プラントの配管部のシールに用いる大形の伸
縮管や、特殊な熱交換器等の溶接に用いて好適なもので
ある。

〈従来の技術〉 第４図に示すように、例えば原子力発電プラントの配管
部のシールに用いられる大形の伸縮管11は、半割りにさ
れた同形の構成部材12,13同志を互いに突合せ、突合せ
部に形成される波形の溶接線14に沿って溶接接合するこ
とによって作られる。尚、図中15はTIG溶接トーチ、16
は形成された溶接ビードである。

従来、このような波形の突合せ溶接の例は少なく、この
種の溶接は作業者の技倆に頼って手動TIG溶接で行われ
ていた。

〈考案が解決しようとする課題〉 このような蛇腹状の伸縮管11を立てた状態でその波形継
手を溶接する場合、溶接トーチ15の溶接姿勢は溶接の進
行に伴って立向、上向、下向と色々と変化させなければ
ならず、しかも前述の原子力発電プラントに用いるもの
にあっては１パスで裏波ビードを形成することが要求さ
れており、この溶接を手作業によるときは高度の熟練を
要するばかりでなく、作業能率が悪く、しかも溶接品質
の信頼性に欠けるという問題点があった。

本考案は、このような問題点に鑑みて成されたものであ
り、蛇腹状の伸縮管の突合せ部のような波形継手の溶接
を自動的に行い得る自動溶接装置を提供することを目的
としている。

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成する本考案にかかる波形継手のTIG自動
溶接装置は、鉛直送りねじ軸を有する鉛直スライドベー
スと、前記鉛直スライドベースに鉛直方向摺動自在に取
付けられて前記鉛直送りねじ軸に螺合すると共に水平送
りねじ軸を有する水平スライドベースと、前記水平スラ
イドベースに水平方向摺動自在に取付けられて前記水平
送りねじ軸に螺合すると共に水平回転軸を有するスライ
ドヘッドと、前記スライドヘッドの水平回転軸先端に取
付けられて水平回転軸と直角方向に摺動自在なスライダ
を有するアーク電圧自動制御用スライド装置と、前記ア
ーク電圧自動制御用スライド装置のスライダに搭載され
たTIG溶接トーチとを具えたことを特徴とする。

〈作用〉 波形形状の山部の外周は水平スライドベースを鉛直スラ
イドベースに沿って移動させると共にスライドヘッドを
水平スライドベースに沿って移動させ、さらにスライド
ヘッドの水平回転軸の回転によって溶接トーチを旋回さ
せつつ所要の姿勢を保つことで、また谷部の内周はスラ
イドヘッドの水平回転軸の回転によって溶接トーチを旋
回させることで、さらに山部と谷部以外の場所は水平ス
ライドベースの移動あるいはスライドヘッドの移動によ
って溶接される。加えて、溶接中には、アーク電圧自動
制御用スライド装置により、波形形状の各山毎における
成形時の微妙な形状変化に対応して、所要の溶接アーク
長が保持される。

〈実施例〉 先ず、溶接対象たる伸縮管11の溶接線についてみると、
その溶接線の変化状況の説明図を表わす第２図に示すよ
うに、上進溶接の場合、溶接は伸縮管11の波形形状に沿
って、先ず立向→波形形状の谷部においてパイプの内
周溶接に相当する上進→波形形状の谷部と山部の間に
おける上向→波形形状の山部においてパイプの外周溶
接に相当する上進→波形形状の山部と谷部の間におけ
る下向となり、その波形形状が終わるまで〜が繰
返される。この溶接を行うため、溶接トーチの位置関係
図を表わす第３図に示すように、溶接トーチ15は伸縮管
11の半径方向（波形の深さ方向）であるＸ軸方向（水平
方向）、それと直交する伸縮管11の長手方向であるＹ軸
方向（鉛直方向）、それらと直交するＺ軸方向、及びＺ
軸回りのθ軸方向に位置調節自在とされることが必要で
ある。

以下、これらのことを満足する本考案の一実施例を図面
により説明する。

第１図は本考案の一実施例にかかるTIG自動溶接装置及
びその溶接対象である伸縮管の斜視図である。第１図に
示すように、溶接対象である立設された伸縮管11に隣接
して基台17が設けられ、この基台17には鉛直スライドベ
ース18が伸縮管11の水平な接線方向（Ｚ軸方向）に摺動
自在に取付けられており、この鉛直スライドベース18は
図示しないねじ軸によってＺ軸方向に位置決め駆動され
るようになっている。鉛直スライドベース18には伸縮管
11の長手方向である鉛直方向（Ｙ軸方向）に沿って鉛直
送りねじ軸19が軸支され、この鉛直送りねじ軸19はＹ軸
駆動モータ20により回転駆動される。また、鉛直スライ
ドベース18には水平スライドベース21がＹ軸方向に摺動
自在に取付けられ、水平スライドベース21に設けられた
めねじ部が鉛直送りねじ軸19と螺合している。水平スラ
イドベース21には伸縮管11の波形形状の深さ方向つまり
Ｚ軸と直角を成す水平方向（Ｘ軸方向）に沿って水平送
りねじ軸22が軸支され、この水平送りねじ軸22はＸ軸駆
動モータ23によって回転駆動される。さらに、水平スラ
イドベース21にはスライドヘッド24がＸ軸方向に摺動自
在に取付けられ、水平スライドベース21に設けられため
ねじ部が水平送りねじ軸22に螺合している。これらの鉛
直スライドベース18、水平スライドベース21、スライド
ヘッド24は、それぞれ少なくとも溶接トーチ15を伸縮管
11の接線方向から出入れできるだけのストローク、伸縮
管11の全長以上のストローク、伸縮管11の波形形状の凹
凸高さ分以上のストロークを有している。

スライドヘッド24にはＺ軸回り（θ軸方向）に回動自在
に水平回転軸25が取付けられており、この水平回転軸25
はθ軸駆動モータ26によって図示しないウォームギヤを
介して回転駆動される。さらに、水平回転軸25の先端に
はアーク電圧自動制御用スライド装置27を介してTIG溶
接トーチ15が取付けられている。すなわち、水平回転軸
25の先端にはベース28が固定されると共に、このベース
28にスライダ29が水平回転軸25と直角方向に摺動自在に
支持され、このスライダ29にAV軸駆動モータ30により駆
動されるAV送りねじ軸31が螺合している。TIG溶接トー
チ15はこのスライダ29に取付けられており、そのトーチ
軸方向とスライダ29の移動方向が一致するようになされ
ている。

TIG溶接トーチ15は、その先端が伸縮管11の波形形状の
狭隘な谷間に挿入することができ、且つそこで旋回でき
るように小形に形成されると共に、スライド装置27等が
伸縮管11と干渉しないように長尺となっている。尚、溶
接トーチ15の長さは伸縮管11の外径が大きくなれば、そ
れだけ長尺のものが用いられる。

さらに、32は溶接電流、シールドガス、あるいは冷却水
等を送給するケーブル・ホース類であって、溶接トーチ
15の基端部から外筒内に挿入されてトーチ先端部に導か
れるようになっている。また、33は溶接トーチ15と一体
で移動する小形溶接ワイヤリールであり、このリール33
に巻かれた溶接ワイヤ34は、図示しない溶接ワイヤ送給
装置によって、第３図に示すように、溶接ワイヤ送給ガ
イド35に案内されつつ溶接部に送給される。尚、図中36
は溶接アークを表わしている。

而してこのような装置において、前記の立向溶接では
Ｙ軸駆動モータ20により水平スライドベース21を駆動す
ることで溶接トーチ15をＹ軸移動させ、また波形形状の
谷部における前記上進溶接ではθ軸駆動モータ26によ
り水平回転軸25を駆動することで溶接トーチ15をθ軸回
転させて溶接を行う。さらに、波形形状の山部における
前記上進溶接では、Ｘ軸駆動モータ23によるスライド
ヘッド24の駆動及び上述の水平スライドベース21の駆動
と水平回転軸25の駆動を組合わせることで、Ｘ軸,Y軸，
θ軸を連動させ、溶接トーチ15をXY平面で円弧状に移動
させると共に所要の溶接姿勢を維持しつつ溶接を行う。
また、前記上向溶接及び下向溶接は上述のスライド
ヘッド24の駆動により溶接トーチ15をＸ軸移動させるこ
とで行われる。このような溶接トーチ15の波形形状に沿
った動きは予めシーケンサあるいはコンピュータ等で設
定しておくことにより得られる。

ところで、伸縮管11の構成部材12,13がプレス等で成形
されたものの場合は、伸縮管11の波形形状が各山毎に微
妙に異なっている。このような場合をも考慮して、溶接
中はアーク電圧自動制御用スライド装置27においてAV軸
駆動モータ30によりスライダ29を駆動して溶接トーチ15
を伸縮管11に対して接近離反方向に移動させることで、
所要の溶接アーク長を保つことができるようにしてい
る。

一方、開先部に対する溶接トーチ15の位置合せは、鉛直
スライドベース18の移動により溶接トーチ15をＺ軸移動
させることで行うことができる。

〈考案の効果〉 以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように本考案に
よれば、蛇腹状の伸縮管の突合せ部のような波形継手の
自動溶接が可能となり、その溶接作業の能率を向上させ
ることができると共に良好な溶接品質を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例にかかるTIG自動溶接装置及
びその溶接対象である伸縮管の斜視図、第２図は伸縮管
の溶接線の変化の状況の説明図、第３図はその溶接に際
する溶接トーチの位置関係図、第４図は伸縮管の溶接状
況を表わす一部破断斜視図である。 図面中、 11は伸縮管、15は溶接トーチ、18は鉛直スライドベー
ス、19は鉛直送りねじ軸、21は水平スライドベース、22
は水平送りねじ軸、24はスライドヘッド、25は水平回転
軸である。

フロントページの続き (71)出願人 999999999 中部電力株式会社 愛知県名古屋市東区東新町１番地 (71)出願人 999999999 北陸電力株式会社 富山県富山市牛島町15番１号 (71)出願人 999999999 中国電力株式会社 広島県広島市中区小町４番33号 (71)出願人 999999999 四国電力株式会社 香川県高松市丸の内２―５ (71)出願人 999999999 九州電力株式会社 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 (71)出願人 999999999 日本原子力発電株式会社 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 (71)出願人 999999999 三菱重工業株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 (72)考案者 西山 昇 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)考案者 五十嵐 信二 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)考案者 地崎 陽一 富山県富山市牛島町15番１号 北陸電力株 式会社内 (72)考案者 小西 政彦 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 (72)考案者 稲垣 達敏 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 日 本原子力発電株式会社内 (72)考案者 田中 喜三郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 亀井 博正 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 西川 善久 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 櫛本 彰司 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 橋本 義男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 長谷川 孝司 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 浜田 勝彦 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 (56)参考文献 特開 昭59−13569（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−124665（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鉛直送りねじ軸を有する鉛直スライドベー
   スと、前記鉛直スライドベースに鉛直方向摺動自在に取
   付けられて前記鉛直送りねじ軸に螺合すると共に水平送
   りねじ軸を有する水平スライドベースと、前記水平スラ
   イドベースに水平方向摺動自在に取付けられて前記水平
   送りねじ軸に螺合すると共に水平回転軸を有するスライ
   ドヘッドと、前記スライドヘッドの水平回転軸先端に取
   付けられて水平回転軸と直角方向に摺動自在なスライダ
   を有するアーク電圧自動制御用スライド装置と、前記ア
   ーク電圧自動制御用スライド装置のスライダに搭載され
   たTIG溶接トーチとを具えたことを特徴とする波形継手
   のTIG自動溶接装置。