JPS6127175A - 回転対称な物理的曲面をもつ部材を溶接材料から製造する方法 - 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 本発明は回転対慾な湾曲した壁面輪郭をもつ、特に未広
がりの壁面輪郭をもつ部材を、多層肉盛溶接にて積層し
、溶接材料から製造する方法に関し、対称軸を回転軸と
して回転可能な部材の処理部が、溶接のために常に水平
状態にとどまると共に、個別溶接ビード層を適用する間
静止した溶接ヘッドに沿って案内されるものに関する。

従来の技術 部材の全体を溶接材料から製造することは成形溶接とし
て知られている。この方法は低合金および高合金鋼から
高級製品を迅速かつ経済的に生産するために使用可能で
あり、例えば核技術用の継手、フランジあるいはアダプ
タ等、最も厳しい材料条件を満足させる材質の部材に使
用される。

使用される溶接の種類はサブマージド溶接で、極めて生
産性に優れかつ各種の装置をつくる分野において極めて
満足されている機械的な一つの方法である。成形溶接法
によって構造部材を製造する主要な利点は製造時間が短
かく、比較的生産費が少く、かつ縦方向の継ぎ目をもた
ずに完成体が積分的に造形可能であることにある。

発明が解決しようとする問題点 溶接ビードが溶融電極によって層にて供給される従来の
サブマージド溶接では、電極の処理部が溶接のために常
に水平に維持されながら、静止した′ＩＩＩ接ヘッドに
沿って案内されなくてはならない。これは、壁面輪郭を
もつ部材、特に回転対称曲面をなす末広がりな壁面輪郭
をもちかつその容積が大きく重さが数トンに及ぶような
部材を製造する場合、著しく困難になる。もしも最終製
品に高度な材質規格が要求されかつ欠陥が許されない場
合には、溶接のために溶接ヘッドを極めて精密に水平状
態で案内する必要があり、その困難性はますます増大す
る。溶接ヘッドの案内が正確な案内から極く僅か外れて
不連続を発生すると、最終製品は次の受入れ検査におい
て排除されることになる。

本発明の目的は全体として欠陥をもたず極めて高品質の
製品を製造するために、成形溶接によって溶接材料から
部材を肉盛りすることによって、回転対称曲面、詳細に
は未広がりの壁面輪郭をもつ部材を製造する方法を提供
することにある。本発明の別の目的は、極めて経済的か
つ実行簡単にして検査も容易でありかつ数値制御プログ
ラムによって実流できることを確実ならしめることにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、壁面輪郭をもつ特に回転対称形末広が
りの壁面輪郭をもつ部材を溶接材料によって多層肉盛り
溶接にて製造する方法において、前記のように、溶接材
層の肉盛り進行に合わせて、回転軸をこの回転軸に対し
て鉛直な水平軸を中心とし、ある範囲にてステップ的に
傾斜させ、溶接ヘッドはその傾斜に合わせてステップ的
に同じように変化させる。

作用 本発明方法が提供する大きな利点は、製造の全工程にお
いて常に、ＷＩＭ１１！極が処理部において最適に案内
されることで、部材のある処理部が案内されるとき、溶
接材料の因盛りの進行に応じである範囲にて回転軸がス
テップ的に傾斜され、また傾斜状態の変化に応じて溶接
ヘッドがステップ的に調整されることにより、固定溶接
ヘッドに沿って、常に溶接のために水平状態が維持され
る。

本発明の方法を有利から簡単に実施する態様の一つは、
溶接ヘッドが２方向の運動パターンによって調節、もし
くは再調整するものである。

すなわち水平方向では、処理部分において壁面輪郭の放
射状に、また垂直方向ではそこからある距離に調整する
。

ここでの利点は、問題とする壁面輪郭曲線が極めて精密
に観測されることで、その理由は溶接ヘッドが壁面輪郭
面線の中心に対して相対的決定されるような位置にあり
、また傾斜状態に少しでも変化があればそれに対応して
その変化をＭＷ回復するように適切な再調整が行われる
からである。例えば必要な運動パターンは図形から計算
し、数値制御プログラムに変換させることができる。

プリセット制御プログラムの手段を用いる本発明方法を
実施する別の有利な形態においては、各個の溶接ビード
層に対し、傾斜ステップを定め、壁面輪郭全体の湾曲角
度を、湾曲部にて部材を肉盛りするに必要な溶接ビード
層の数で割った数値となるようにそのステップを定める
。

この場合、部材の壁面幅全部が溶接ビード層にて充満さ
れたのち、傾斜角を−ステップ角だけ変化するのが有利
である。

本発明の方法の効果を完全なものとするには、部材の一
回転の後、傾斜角を直し、自動的に、例えば光学的な制
御による修正を行うことを推唱する。このステップは、
溶接ヘッドと部材の適正な相対的セツティングに偏差が
生じる場合、障害になる前に検出修正することを可能に
する利点がある。

従って、本発明による極めて単純かつ信頼性ある方法は
数値側柵プログラム、特に傾斜角変化のステップシーケ
ンスと溶接ヘッド位置のステップ的アナログ追従とによ
って、自動制御の利点を使用することができる。

この場合、異った曲率半径をもつ部材、例えば複合曲線
をもつベースは予定のプログラム、ビルドアップ法にて
、自動的に上方へ積層できる利点がある。

傾斜された回転軸が垂直線となす角α１の便利な簡単な
決定は、傾斜面と部材壁面の油量中心から部材処理部を
経て延長した水平線との間にある角α２に等しい。

実施例 本発明は概略的図面に従って、その詳細を説明する。

図において、第１図は製造工程中の部材の傾斜状態を概
略的に示し、第２図は部材製造装置の側面および部分断
面を概略図で示し、第３図は長円形ベースの溶接を概略
的に示し、また第４図は複合曲線をもつベイスの溶接を
概略的に示す。

本発明の方法は以下のように実施することができる。第
１図において、ターンテーブル２に取り付けた部材４は
、実線でボすように、成形溶接により個別溶接ビード層
１７にて延長するように肉盛りされる。

部材４は回転軸ｘ−ｘを中心とし、層１７を成層するよ
うな回転速度にて回転される。部材４の処理部分１８が
溶接に際し水平位置を常に保つようにするために、Ｘ−
Ｘ軸は層１７の積層の進行に従って、ステップ的にある
程度傾斜するようにＸ　−Ｘ軸に対し垂直な水平軸１９
を中心に回転させる。溶接材料の肉盛りは三角マーク２
５によって標識のみにて示す。傾斜軸Ｘ　−Ｘが垂直軸
ｖ　−ｖとなす角α１は傾斜面に−にと、部材壁面１６
の中心２から延長された水平線ｈ−ｈとの間の角α２に
等しい。傾斜面に−ｋを示す図示の場合曲率中心２は傾
斜軸１９と一致する。

しかしこのことは本発明方法の本質的なものではない。

傾斜面に−には図示の位置から容易に並行移動できる。

重要なことは水平線ｈ−ｈが壁１６の曲率中心２を処理
面１８に接続することである。このようにすれば、部材
４が軸Ｘ−Ｘを中心に回転したとき、処理面１８が常に
溶接のために水平状態に保たれる。

本発明方法を実行するのに適した装置が第２図に概略的
に示される。部材４はターンテーブル２の上に置かれ、
取付手段３にて固定される。

ターンテーブル２とその駆動装置（図示せず）は傾斜さ
れるフレームｌ上に配置される。またフレームトはピボ
ット１９を中心に旋回可能なようにスチール構造体８の
柱状部９に固定する。

連続的に調整可能な傾斜駆動装置１１は予め定められた
傾斜セツティングを確実に実行できるようにする。腕１
２は構造体８の頂点２０から片持ちばりとして突出し、
溶接ヘッド７を案内し、かつ水平に動くスライド部１３
をもつ。スライド部は水平案内部５と共にヘッド７の水
平の調整に用いる。その垂直調整はスライド部１３へ接
続された垂直ガイド６によって行われ、またその水平調
整はステッピングモータ２１と駆動スピンドル２２のモ
ータ手段によってステップ的に実行できる。垂直案内部
６は、例えば、往復油圧作動部２３によって操作可能で
ある。ヘッド７は垂直案内部６上に部材１５によって組
立てられている。本実施例では３つの並列案内される電
極２４が同時にそれぞれ溶接ビード層１７の成層溶接に
使われる。図示例においては、部材壁面１６の曲率の中
心Ｚ１が軸１９上にあってはならない。しかし水平線ｈ
−ｈは中心２□を電極２４の処理部１８へ接続する。

第３図と第４図の概略図は溶接部１７の開始と終了の端
点を示し、図は溶接スポットＳ’１５’％垂直接線Ｖ’
＋Ｖ’および水平溶接平面ｈ’、ｈ′を示している。

図示実施例は本発明の装置に制限を与えるものではなく
、その設計事項の範囲において本発明が実施できること
は明白である。

発明の効果 本発明によれば、成形肉盛り溶接により回転対ｓ卯面を
もつ部材を自動的に、高品質にかつ経済的に製造可能と
するものであり、その効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製造工程中の部材の概略図、第２
図は本発明による部材製造装置の側面および一部断面図
、第３図は長円形ベースの溶接の概略図、第４図は複合
曲率をもつベースの溶接を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転軸（ｘ−ｘ）が該回転軸に対し鉛直な一つの水
   平軸を中心として、溶接材料の肉盛りの進行に従つてあ
   る程度ステップ的に傾斜させ、溶接ヘッド（７）がこの
   傾斜した軸（ｘ−ｘ）に鉛直な一平面（ｈ−ｈ）内での
   自動的なプログラミング可能な運動にて、所望の部材形
   状を積層できるように前記傾斜に対応してステップ的同
   一変化をもつように調整されることを特徴とする、対称
   軸を回転軸とし回転可能な処理部（１８）が溶接のため
   に常に水平状態にとどまると共に、個別ビード層（１７
   ）を供給する間静止した溶接ヘッド（７）に沿つて案内
   され、垂直上方へ進行する多層肉盛り溶接による壁厚肉
   盛りにより、溶接材料によつて回転対称な物理的曲面の
   壁面輪郭の部材を製造する方法。 ２　溶接ヘッドが２方向、すなわち水平方向では、処理
   部において壁面輪郭の放射方向に、また鉛直方向では、
   そこからある距離にて、制御可能な運動パターンをもつ
   て調節および再調節されまた溶接ヘッドの調節経路が、
   部材の輪郭線とそのような輪郭線に垂直な接線との間の
   傾斜状態に関連する接点によつて定められることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３　傾斜軸に対して鉛直な一つの面に配置された座標シ
   ステム特にその中心が溶接ヘッドの運動経路のプログラ
   ム制御に使用されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の方法。 ４　各溶接ビード層にある傾斜角のステップを設け、該
   ステップは壁の輪郭線の全角度を、湾曲部部材を肉盛り
   するに必要とする溶接ビード層数にて割つた値とするこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項、第２項または
   第３項に記載の方法。 ５　部材壁の全幅を満たす溶接ビード層が１以上供給さ
   れたならば、傾斜角度が一ステップもしくは数ステップ
   同時に変化されることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項ないし第４項の１つに記載の方法。 ６　予め設定された数値制御プログラムが、傾斜角調整
   のステップ的シーケンス自動制御を行い、かつ溶接ヘッ
   ドの位置の相似的追随を行わせることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項ないし第５項の１つに記載の方法。 ７　複合曲線をもつベイスもしくは長円形のベイスのよ
   うな、異なる曲率をもつ部材の製造においては、自動的
   かつプリセットプログラムに従つて自動的に上方へ向つ
   て工程が進められることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項ないし第６項のいずれか１つに記載の方法。