水中溶接装置
【課題】作業用開口部に溜まった水を完全に排出することができて、床面を含む任意の作業面の溶接が可能な水中溶接装置を提供する。
【解決手段】水中溶接装置に、作業用開口部１１及び排水口１２が開設されたチャンバー１と、チャンバー１内に収納された溶接トーチ２と、チャンバーを作業面に固定する吸着パッド８と、チャンバー１内に外部からガスを供給するガス供給ライン１５ａ〜１５ｈを備え、チャンバー１の外面の作業用開口部１１を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキン１３を設ける。吸着パッド８によりチャンバー１を作業面に固定すると共にガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通してチャンバー１内に所要のガスを導入し、チャンバー１内の水を排水口１２及びシールパッキン１３を通して外部に排出する。
【解決手段】水中溶接装置に、作業用開口部１１及び排水口１２が開設されたチャンバー１と、チャンバー１内に収納された溶接トーチ２と、チャンバーを作業面に固定する吸着パッド８と、チャンバー１内に外部からガスを供給するガス供給ライン１５ａ〜１５ｈを備え、チャンバー１の外面の作業用開口部１１を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキン１３を設ける。吸着パッド８によりチャンバー１を作業面に固定すると共にガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通してチャンバー１内に所要のガスを導入し、チャンバー１内の水を排水口１２及びシールパッキン１３を通して外部に排出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中溶接装置に係り、特に、原子力発電所及び使用済燃料貯蔵施設に設けられた金属板内張り式のプール、容器、機器等の保全箇所を補修溶接するに好適な水中溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば使用済燃料再処理施設には、使用済燃料を貯蔵するための金属板内張り式プールが設けられており、当該プールの内周面に張られた金属板（ライニング）の補修には、プール内の使用済燃料及び水を除くことなく、プール外からの遠隔操作で必要箇所を溶接により補修する水中溶接装置を用いる技術が従来知られている。
【０００３】
この種の水中溶接装置としては、作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバー（乾式ボックス）と、チャンバー内に収納された溶接トーチと、チャンバーを所要の作業面に固定する吸着パッド（吸盤）と、チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインと、チャンバー内に外部から電力及び制御信号を供給するケーブルと、チャンバーの外面の作業用開口部を取り囲む位置に設けられた非透水性のパッキンとを備え、パッキンを介してチャンバーを所要の作業面に固定し、かつガス供給ラインからチャンバー内にシールドガスや乾燥空気等の所要のガスを導入したとき、排水口を通してチャンバー内の水を外部に排出するもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００４】
また、この種の水中溶接装置において、チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備えたもの（例えば、特許文献２参照。）、及びチャンバー内に溶接トーチをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させるための溶接トーチ移動機構を更に備えたもの（例えば、特許文献３参照。）も知られている。
【特許文献１】特開２００４−１５４８３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８２５９号公報
【特許文献３】特開昭６０−１９６２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非透水性のパッキンを備え、当該パッキンにてチャンバーの作業用開口部をシールした状態で、排水口を通してチャンバー内の水を外部に排出するタイプの水中溶接装置は、作業用開口部に溜まった水を排出することができないので、特許文献１〜３の例から明らかなように、作業用開口部の開設位置がチャンバーの側面にのみ制限され、金属板内張り式プールの床面などを溶接可能な水中溶接装置を提供することが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、その課題とするところは、作業用開口部に溜まった水を完全に排出することができて、床面を含む任意の作業面の溶接が可能な水中溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、第１に、作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバーと、当該チャンバー内に収納された溶接トーチと、前記チャンバーを水中の作業面に固定する吸着パッドと、前記チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインとを備えた水中溶接装置において、前記チャンバーの外面の前記作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定し、かつ前記ガス供給ラインから前記チャンバー内に所要のガスを導入したとき、前記チャンバー内に侵入した水を前記排水口及び前記シールパッキンを通して外部に排出するという構成にした。
【０００８】
かかる構成によると、所要の作業面に設置されたチャンバー内に所要のガスを導入し、チャンバー内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、チャンバー内に溜まった水を排水口及びシールパッキンが備えられた作業用開口部から外部に排出できるので、作業用開口部をチャンバーの底面に開設することが可能になり、床面を含む任意の作業面の溶接が可能な水中溶接装置とすることができる。
【０００９】
本発明は第２に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記排水口を前記チャンバーの底板の四隅部分に開口するという構成にした。
【００１０】
かかる構成によると、勾配を有する作業面にチャンバーを設置した場合にもチャンバー内に溜まった水を外部に排出しやすくなるので、水中溶接装置の汎用性をより高めることができる。
【００１１】
本発明は第３に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバーに複数個の前記排水口を開設すると共に、これら複数個の排水口のうちの１個又は複数個に遮蔽プラグを着脱可能に取り付けるという構成にした。
【００１２】
かかる構成によると、水中溶接装置の使用態様から見て不必要な排水口を適宜遮蔽プラグにて塞ぐことができるので、全ての排水口を開放状態にした場合よりもチャンバー内へのガスの導入量を減少することができ、溶接作業を低コストに行うことができる。
【００１３】
本発明は第４に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバーのシールパッキン取付面に前記シールパッキンの厚さよりも薄いプレートを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定したとき、前記プレートが前記作業面に当接し、前記シールパッキンの圧縮量を通水が可能な範囲に制限するという構成にした。
【００１４】
かかる構成によると、吸着パッドを用いてチャンバーを所定の作業面に設置したときにもシールパッキンの通水性が確保されるので、チャンバー内に溜まった水の排出を確実に行うことができる。また、所要の厚みのプレートをチャンバーの外面に固着するだけでよいので、容易かつ安価に実施できる。
【００１５】
本発明は第５に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記溶接トーチを互いに直交する３方向に移動可能な溶接トーチ移動機構を前記チャンバー内にさらに備え、前記溶接トーチ移動機構は、所要の溶接方向に沿って前記溶接トーチを移動すると共に、前記溶接トーチを溶接面に対して垂直方向に移動して、溶接トーチと溶接部との間に発生するアークのアーク長を一定に制御するという構成にした。
【００１６】
かかる構成によると、溶接部に対する溶接トーチの姿勢を３次元的に変更できるので、溶接部の形状に関わりなく必要な溶接作業を迅速に実施できると共に、溶接中アークを安定に保持できるので、高品質の溶接を実施できる。
【００１７】
本発明は第６に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記溶接トーチは、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ、レーザ溶接トーチのいずれかであるという構成にした。
【００１８】
かかる構成によると、実施しようとする溶接作業の内容に応じて適宜の溶接トーチを使用することができるので、水中溶接装置を広範な用途に適用することができる。
【００１９】
本発明は第７に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備え、当該被溶接物取付装置は、被溶接物を把持する被溶接物把持部と、当該被溶接物把持部にて把持された被溶接物を所要の補修部位に押し付ける被溶接物押付部とを有し、これら被溶接物把持部及び被溶接物押付部は、前記ガス供給ラインを通して外部から供給される空気圧にて駆動されるという構成にした。
【００２０】
かかる構成によると、被溶接物取付装置により被溶接物を把持して補修箇所に押し付けることができるので、補修箇所に当て板を当ててその周囲を溶接する方式の補修作業に適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水中溶接装置は、チャンバーの外面の作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、吸着パッドによりチャンバーを作業面に固定し、かつガス供給ラインからチャンバー内に所要のガスを導入したとき、チャンバー内に侵入した水を排水口及びシールパッキンを通して外部に排出するので、作業用開口部をチャンバーの底面に開設することが可能になり、床面を含む任意の作業面の溶接を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る水中溶接装置の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は実施形態に係る水中溶接装置の使用状態の断面図、図２は吸着パッドを省略した実施形態に係るチャンバーの底面側から見た斜視図、図３は実施形態に係る溶接トーチ及び溶接トーチ移動機構の構成図、図４は実施形態に係る被溶接物取付装置の構成図、図５は実施形態に係る水中溶接装置のプール底面への設定状態を示す説明図である。
【００２４】
図１に示すように、本例の水中溶接装置は、水中に気相状態を現出するためのチャンバー１を備えており、チャンバー１内には、溶接トーチ２と、溶接トーチ２を互いに直交する３方向に移動可能に保持する溶接トーチ移動機構３と、溶接トーチ２に溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給ボックス４と、当て板などの被溶接物を保持して所要の補修部位に押し付ける被溶接物取付装置５と、チャンバー１内の状態を視覚的に監視するための監視カメラ６及びそれに付属する照明装置７とが収納されている。また、チャンバー１の外面には、チャンバー１を所要の作業面に固定するための吸着パッド８とその駆動アクチュエータ９とが取り付けられている。なお、図１の符号Ａは使用済燃料を貯蔵するための金属板内張り式プール、符号Ｂは当該プールＡの内周面に張られたライニングを示している。
【００２５】
図１及び図２に示すように、チャンバー１はステンレス鋼板などの金属板をもって箱形に形成されており、底面の一部から側面の一部にわたる部分に作業用開口部１１が開設されると共に、底面の四隅部分に排水口１２が開設されている。また、チャンバー１の外面の作業用開口部１１を取り囲む位置には、適度の透水性と弾力性とを有する材料からなるシールパッキン１３が取り付けられると共に、それと同じ面には、シールパッキン１３よりも厚みが小さい樹脂製のプレート１４が取り付けられている。シールパッキン１３は、透水性のスポンジ等をもって形成され、接着等によりチャンバー１の外面に取り付けられる。一方、プレート１４は、ネジ止め等によってチャンバー１の外面に取り付けられる。
【００２６】
さらに、このチャンバー１には、外部から所要のシールドガスや乾燥空気等のガスを供給するためのガス供給ライン１５ａ〜１５ｈと、電力及び制御信号を供給するためのケーブル１７が接続されている。図１に表示のガス供給ライン１５ａはチャンバー１内にガスを供給するメインガスライン、ガス供給ライン１５ｂはワイヤ供給ボックス４へのガスの供給ライン、ガス供給ライン１５ｃは溶接トーチ２へのガスの供給ラインである。これらのライン及びケーブルとしては、水中で使用可能なものが使用される。
【００２７】
溶接トーチ２としては、実施しようとする溶接作業の内容に応じて、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ又はレーザ溶接トーチなどを適宜備えることができる。溶接トーチ２には、図１に示すように、ワイヤ供給ボックス４から繰り出されたワイヤー４ａを溶接部に供給するワイヤー供給口１８と、溶接トーチ２の姿勢に応じてワイヤー４ａの向きを変えるワイヤー回転軸１９と、溶接位置の調整や溶接中の異常確認を行う溶接部監視カメラ２０が付設されている。なお、溶接部監視カメラ２０としては、溶接中に発する強い光を遮断して必要な監視を行えるようにするため、フィルターカバー付きの専用カメラが用いられる。また、溶接位置の調整を容易化するため、複数の溶接部監視カメラ２０を備えることもできる。
【００２８】
溶接トーチ移動機構３は、図３に示すように、溶接トーチ２をＸ方向（水平方向）に移送するＸ方向移送部２１と、Ｙ方向（垂直方向）に移送するＹ方向移送部２２と、Ｚ方向（紙面方向）に移送するＺ方向移送部２３とから構成されており、被溶接物取付装置５によって金属板内張り式プールＡの補修部位に押し付けられた当て板等の被溶接物Ｃの外周とライニングＢとを溶接するように溶接トーチ２を移動する。なお、溶接トーチ移動機構３には、溶接面に対する溶接トーチ２の傾斜角度を調整するための溶接トーチ回転部を備えることもできる。
【００２９】
この溶接トーチ移動機構３には、ライニングＢと当て板（被溶接物）Ｃとの間のギャップを測定することにより、ライニングＢに対する当て板Ｃの取り付け状態を確認する機能が備えられる。即ち、本例の溶接トーチ移動機構３は、溶接トーチ２の先端部がライニングＢの表面又は当て板Ｃの表面に接触すると、それらが溶接電源のアースケーブルを介して電気的に導通される事象を利用してＸ方向移送部２１、Ｙ方向移送部２２及びＺ方向移送部２３が自動停止するようになっており、溶接トーチ２の先端部をライニングＢの表面に接触させたときの溶接トーチ２の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値と、溶接トーチ２の先端部を当て板Ｃの表面に接触させたときの溶接トーチ２の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値の差から、さらに当て板Ｃの板厚を差し引くことで、ライニングＢと当て板Ｃとの間のギャップを測定できる。ギャップの算出は、溶接トーチ移動機構３に制御信号等を供給する制御・監視盤４１（図６参照）により行うことができる。
【００３０】
また、溶接トーチ２としてＴＩＧ溶接トーチを用いる場合、溶接トーチ移動機構３には、溶接時の電圧を一定に保つためのＡＶＣ（Ark Voltage Control）制御機能が備えられる。ここでＡＶＣ制御とは、アーク電圧フィードバック制御のことであり、アーク電圧が一定になるようにトーチ高さやワイヤ供給速度を制御して、アーク長を一定に制御するものである。通常、ＡＶＣ制御機能は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各移送部の制御とは別に独立した専用の移送部を制御するようになっているが、本発明の水中溶接装置は、各方向移送部２１，２２，２３の制御とＡＶＣ制御とを一体化させることにより、装置のコンパクト化を可能としている。
【００３１】
ワイヤ供給ボックス４は、溶接作業の進行に応じて適量のワイヤーを自動的に溶接部に送り出すものである。このワイヤ供給ボックス４には前述のようにガスライン１５ｂが接続されており、このガスライン１５ｂを通じて供給されるシールドガスにより、ワイヤ供給ボックス４からワイヤー供給口１８に至るワイヤー供給ライン内への水の侵入が防止される。
【００３２】
被溶接物取付装置５は、図４に示すように、被溶接物Ｃを把持する被溶接物把持部３１と、被溶接物Ｃを補修部位の壁面に押し付けるＸ方向被溶接物押付部３２と、被溶接物Ｃを補修部位の床面に押し付けるＹ方向被溶接物押付部３３と、被溶接物把持部３１に把持された被溶接物Ｃをチャンバー１内からチャンバー１外に移送する被溶接物移送部３４とから構成されている。これらの各部３１〜３４は、空気圧アクチュエータをもって構成されており、ガス供給ライン１５ｄ〜１５ｇを通して供給される乾燥空気にて駆動される。
【００３３】
監視カメラ６及び照明装置７は、補修部位の乾燥状態やライニングＢの形状確認及び溶接ビードの異常確認などを行うものであって、必要数が必要な向きに備えられる。
【００３４】
吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９は、図５に示すように、チャンバー１を作業面である金属板内張り式プールＡの壁面及び床面に固定する位置に複数個づつ設定される。なお、作業面に対するチャンバー１の固定が確実に行える場合には、必ずしも各作業面に対して複数個づつ設定する必要はなく、１個づつ設定すれば足りる。これらの吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９は、図５に示すように、ガス供給ライン１５ｈを通して供給される乾燥空気にて駆動される。
【００３５】
以下、このように構成された水中溶接装置を用いたライニングＢの溶接補修方法を、図６及び図７を用いて説明する。図６は金属板内張り式プールＡ内への水中溶接装置の設置状態を示す説明図、図７は溶接時における溶接トーチ２の状態を示す断面図である。
【００３６】
金属板内張り式プールＡ内に吊り降ろされる以前において、本発明の水中溶接装置は、プール外に配置された制御・監視盤４１とガス供給ライン１５ａ〜１５ｈ及びケーブル１７を介して接続される。また、制御・監視盤４１には、電源４２、シールドガス源４３及び乾燥空気源４４が接続される。さらに、被溶接物取付装置５の被溶接物把持部３１には、所要の被溶接物（本例の場合には、断面形状がＬ字形の当て板）Ｃが把持され、この被溶接物Ｃは、被溶接物取付装置５を駆動することによりチャンバー１内に収納される。
【００３７】
金属板内張り式プールＡ内への水中溶接装置の降下は、クレーンＤを用いて行われる。制御・監視盤４１は、水中溶接装置が水没する前に、ガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通じてチャンバー１内への乾燥空気の供給を開始し、チャンバー１内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、水没時におけるチャンバー１内への水の流入を最小限とする。また、ワイヤー供給ボックス４に乾燥空気を供給することにより、ワイヤー供給ラインへの水の侵入を防止する。
【００３８】
クレーンＤを操作してチャンバー１をライニングＢの補修が必要な箇所に位置付けた後、ガス供給ライン１５ｈを通じて吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９を駆動し、チャンバー１を所要の補修部位に固定する。吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９を駆動することによりシールパッキン１３が圧縮され、プレート１４の外面がライニングＢの表面に当接される。したがって、この状態においても、シールパッキン１３の透水性が確保される。
【００３９】
チャンバー１内に侵入した水は、チャンバー１内に導入される乾燥空気の圧力により、排水口１２から外部に排出されると共に、作業用開口部１１の周囲に設けられたシールパッキン１３を透過して外部に排出される。なお、チャンバー１内に侵入した水を排出しきれない場合には、溶接トーチ２を水滴の残存部に向けてガス供給ライン１５ｃから供給された乾燥空気をスポット的に噴射することにより、水滴を、作業用開口部１１又は排水口１２から排出する。これにより、チャンバー１内及び作業用開口部１１に臨む作業面を乾燥することができ、金属板内張り式プールＡの床面の溶接補修が可能になる。
【００４０】
乾燥終了後、ガス供給ライン１５ｄ〜１５ｇを通じて被溶接物取付装置５を構成する被溶接物把持部３１、Ｘ方向被溶接物押付部３２と、Ｙ方向被溶接物押付部３３及び被溶接物移送部３４を駆動し、図３に示すようにライニングＢの補修部位（本例の場合、金属板内張り式プールＡの床面と壁面との間の角部）に当て板Ｃを押し付ける。次いで、図７に示すように、溶接トーチ２の先端部をライニングＢの表面及び当て板Ｃの表面にそれぞれ接触し、ライニングＢと当て板Ｃとの間のギャップを測定する。そして、ギャップが適正である場合には、ガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通じてチャンバー１内に供給されるガスをシールドガス（不活性ガス）に切り換え、溶接トーチ２及び溶接トーチ移動機構３を駆動して、３点以上にわたってライニングＢに対する当て板Ｃの仮付溶接を実施する。
【００４１】
なお、チャンバー１内及び補修部位の乾燥状態、補修部位に対するライニングＢの取付状態は、チャンバー１内に備えられた監視カメラ６を通して制御・監視盤４１により監視することができ、仮付溶接状態は、溶接トーチ２に取り付けられた溶接部監視カメラ２０を通して制御・監視盤４１により監視することができる。
【００４２】
仮付溶接が終了したら、ガス供給ライン１５ｄを通して被溶接物取付装置５の被溶接物把持部３１に乾燥空気を供給し、当て板Ｃを開放する。次いで、ガス供給ライン１５ｅ〜１５ｇを通して被溶接物取付装置５のＸ方向被溶接物押付部３２、Ｙ方向被溶接物押付部３３及び被溶接物移送部３４に乾燥空気を供給し、被溶接物取付装置５をチャンバー１内に設定された所要の収納位置へ移動する。この状態において、溶接部監視カメラ２０を通して当て板Ｃが問題なくライニングＢの補修部位に仮付溶接されていることを再度確認すると共に、被溶接物取付装置５を駆動して当て板ＣとライニングＢとの間のギャップ量を再度測定する。
【００４３】
仮付溶接の状態及びギャップ量が適正であると確認された場合には、溶接部監視カメラ２０を通して溶接部の開先面を確認する。しかる後に、操作員が制御・監視盤４１を操作することにより、溶接卜一チ２に溶接するための動きを記憶させる教示作業を実施する。溶接動作の教示は、溶接部監視カメラ２０を通して溶接位置を確認しながら行われる。まず、溶接開始位置に溶接トーチ部２を移動して開始点の教示を行い、この開始位置から溶接トーチ２を所要の溶接線に沿って移動し、溶接通過点を教示していく。最後に、溶接トーチ２を所要の溶接終点に移動し、終点の教示を行う。なお、通過点は、必ずしも1箇所ということではなく、例えば複雑な形状を溶接する場合などは、より詳細な溶接動作の教示を実施することが可能である。
【００４４】
溶接トーチ２に溶接終点まで溶接動作の教示が終了したら、溶接開始位置に溶接トーチ２を移動した後、溶接アークを発生させないで連続動作の確認を実施する。連続動作の確認後、再度溶接開始位置に溶接トーチ２を移動し、当て板ＣとライニングＢとの初層溶接を実施する。初層溶接終了後は、溶接部監視カメラ２０を通して初層溶接ビードの外観観察を実施する。初層溶接は、当て板Ｃの各辺を順番に溶接することにより行う。
【００４５】
当て板ＣとライニングＢの溶接は、例えば初層溶接で溶接ビードに貫通欠陥等の溶接欠陥が生じることも想定されるので、当て板ＣとライニングＢの溶接は、１つの辺につき必ず２回以上溶接を実施することにしている。そのため、初層溶接にて当て板Ｃの各辺の溶接が終了したら、引き続いて初層溶接以降の積層溶接を実施する。積層溶接も、上述の初層溶接と同様の手順で行われる。積層溶接後は、溶接部監視カメラ２０を通して各溶接実施ごとに溶接ビードの外観確認を実施する。
【００４６】
積層溶接終了後は、ガス供給ライン１５ｈを通じて駆動アクチュエータ９に乾燥空気を供給し、駆動アクチュエータ９を元に位置に戻す。これにより、作業用開口部１１及び排水口１２から水が侵入するので、監視カメラ６にてチャンバー１内への水の流入を確認する。次いで、ガス供給ライン１５ｈを通じて吸着パッド８に乾燥空気を供給し、吸着パット８の負圧を解除して、ライニングＢからチャンバー１を取り外し、クレーンＤにて金属板内張り式プールＡ外に引き上げる。
【００４７】
本例の水中溶接装置は、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１を開設すると共に、チャンバー１の底面に排水口１２を開設したので、壁面と床面とを同時に補修することができる。また、作業用開口部１１の周囲に透水性のシールパッキン１３を設けたので、所要の作業面に設置されたチャンバー１内にガスを導入し、チャンバー１内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、チャンバー１内に溜まった水を作業用開口部１１から外部に排出することができ、作業用開口部１１をチャンバー１の底面に開設することが可能になって、床面を含む任意の作業面の溶接が可能となる。また、チャンバー１の底板の四隅部分に排水口１２を開口したので、勾配を有する作業面にチャンバーを設置した場合にもチャンバー１内に溜まった水を外部に排出しやすくすることができる。また、チャンバー１のシールパッキン取付面にシールパッキン１３の厚さよりも薄いプレート１４を設け、チャンバー１を作業面に固定したときのシールパッキン１３の圧縮量を制限するようにしたので、溶接作業時におけるシールパッキンの透水性を確保することができ、チャンバー１内に溜まった水の排出を確実に行うことができる。また、チャンバー１内に溶接トーチ２を互いに直交する３方向に移動可能な溶接トーチ移動機構３を備えたので、必要な溶接作業を迅速かつ高品質に実施できる。さらに、本例の水中溶接装置は、チャンバー１内に被溶接物取付装置５を備えたので、補修箇所に当て板を当ててその周囲を溶接する方式の補修作業に適用することができる。
【００４８】
なお、前記実施形態においては、チャンバー１の底面の四隅部分に合計４個の排水口１２を開設したが、排水口１２の開設数及び開設位置についてはこれに限定されるものではなく、必要箇所の必要数の排水口１２を開設することができる。
【００４９】
チャンバー１に複数の排水口１２を開設する場合には、水中溶接装置の使用態様から見て不必要な排水口１２を適宜遮蔽プラグにて塞ぐという構成にすることができる。このようにすると、全ての排水口１２を開放状態にしてガスを導入する場合よりもチャンバー１内へのガスの導入量を減少することができるので、消費ガス量を節約できると共に溶接作業を迅速化できて、溶接作業に要するコストを低減することができる。
【００５０】
また、前記実施形態においては、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１が開設された水中溶接装置を用いて、プールＡの壁面と床面との補修を行ったが、図８に示すように、同様の水中溶接装置を用いて、プールＡの壁面とこれに続く他の壁面との補修を行うこともできる。この場合には、チャンバー１内の水抜きをより良好なものにするため、図８に示すように、作業時にプールＡの床面と対向する面に排水口１２を開設することが望ましい。
【００５１】
さらに、前記実施形態においては、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１が開設された水中溶接装置を用いたが、図９に示すように、チャンバー１の底面（特定の１面）にのみ作業用開口部１１を開設することもできる。この場合には、図９に示すように、プールＡの壁面又は床面など、一の作業面のみが補修可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態に係る水中溶接装置の使用状態の断面図である。
【図２】吸着パッドを省略した実施形態に係るチャンバーの底面側から見た斜視図である。
【図３】実施形態に係る溶接トーチ及び溶接トーチ移動機構の構成図である。
【図４】実施形態に係る被溶接物取付装置の構成図である。
【図５】実施形態に係る水中溶接装置のプール底面への設定状態を示す説明図である。
【図６】金属板内張り式プール内への水中溶接装置の設置状態を示す説明図である。
【図７】溶接時における溶接トーチ２の状態を示す断面図である。
【図８】他の実施形態に係る水中溶接装置の説明図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る水中溶接装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ チャンバー
２ 溶接トーチ
３ 溶接トーチ移動機構
４ ワイヤ供給ボックス
５ 被溶接物取付装置
６ 監視カメラ
７ 照明装置
８ 吸着パッド
９ 駆動アクチュエータ
１１ 作業用開口部
１２ 排水口
１３ シールパッキン
１４ プレート
１５ａ〜１５ｈ ガス供給ライン
１７ ケーブル
Ａ 金属板内張り式プール
Ｂ ライニング
Ｃ 被溶接物（当て板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中溶接装置に係り、特に、原子力発電所及び使用済燃料貯蔵施設に設けられた金属板内張り式のプール、容器、機器等の保全箇所を補修溶接するに好適な水中溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば使用済燃料再処理施設には、使用済燃料を貯蔵するための金属板内張り式プールが設けられており、当該プールの内周面に張られた金属板（ライニング）の補修には、プール内の使用済燃料及び水を除くことなく、プール外からの遠隔操作で必要箇所を溶接により補修する水中溶接装置を用いる技術が従来知られている。
【０００３】
この種の水中溶接装置としては、作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバー（乾式ボックス）と、チャンバー内に収納された溶接トーチと、チャンバーを所要の作業面に固定する吸着パッド（吸盤）と、チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインと、チャンバー内に外部から電力及び制御信号を供給するケーブルと、チャンバーの外面の作業用開口部を取り囲む位置に設けられた非透水性のパッキンとを備え、パッキンを介してチャンバーを所要の作業面に固定し、かつガス供給ラインからチャンバー内にシールドガスや乾燥空気等の所要のガスを導入したとき、排水口を通してチャンバー内の水を外部に排出するもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００４】
また、この種の水中溶接装置において、チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備えたもの（例えば、特許文献２参照。）、及びチャンバー内に溶接トーチをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させるための溶接トーチ移動機構を更に備えたもの（例えば、特許文献３参照。）も知られている。
【特許文献１】特開２００４−１５４８３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８２５９号公報
【特許文献３】特開昭６０−１９６２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非透水性のパッキンを備え、当該パッキンにてチャンバーの作業用開口部をシールした状態で、排水口を通してチャンバー内の水を外部に排出するタイプの水中溶接装置は、作業用開口部に溜まった水を排出することができないので、特許文献１〜３の例から明らかなように、作業用開口部の開設位置がチャンバーの側面にのみ制限され、金属板内張り式プールの床面などを溶接可能な水中溶接装置を提供することが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、その課題とするところは、作業用開口部に溜まった水を完全に排出することができて、床面を含む任意の作業面の溶接が可能な水中溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、第１に、作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバーと、当該チャンバー内に収納された溶接トーチと、前記チャンバーを水中の作業面に固定する吸着パッドと、前記チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインとを備えた水中溶接装置において、前記チャンバーの外面の前記作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定し、かつ前記ガス供給ラインから前記チャンバー内に所要のガスを導入したとき、前記チャンバー内に侵入した水を前記排水口及び前記シールパッキンを通して外部に排出するという構成にした。
【０００８】
かかる構成によると、所要の作業面に設置されたチャンバー内に所要のガスを導入し、チャンバー内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、チャンバー内に溜まった水を排水口及びシールパッキンが備えられた作業用開口部から外部に排出できるので、作業用開口部をチャンバーの底面に開設することが可能になり、床面を含む任意の作業面の溶接が可能な水中溶接装置とすることができる。
【０００９】
本発明は第２に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記排水口を前記チャンバーの底板の四隅部分に開口するという構成にした。
【００１０】
かかる構成によると、勾配を有する作業面にチャンバーを設置した場合にもチャンバー内に溜まった水を外部に排出しやすくなるので、水中溶接装置の汎用性をより高めることができる。
【００１１】
本発明は第３に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバーに複数個の前記排水口を開設すると共に、これら複数個の排水口のうちの１個又は複数個に遮蔽プラグを着脱可能に取り付けるという構成にした。
【００１２】
かかる構成によると、水中溶接装置の使用態様から見て不必要な排水口を適宜遮蔽プラグにて塞ぐことができるので、全ての排水口を開放状態にした場合よりもチャンバー内へのガスの導入量を減少することができ、溶接作業を低コストに行うことができる。
【００１３】
本発明は第４に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバーのシールパッキン取付面に前記シールパッキンの厚さよりも薄いプレートを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定したとき、前記プレートが前記作業面に当接し、前記シールパッキンの圧縮量を通水が可能な範囲に制限するという構成にした。
【００１４】
かかる構成によると、吸着パッドを用いてチャンバーを所定の作業面に設置したときにもシールパッキンの通水性が確保されるので、チャンバー内に溜まった水の排出を確実に行うことができる。また、所要の厚みのプレートをチャンバーの外面に固着するだけでよいので、容易かつ安価に実施できる。
【００１５】
本発明は第５に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記溶接トーチを互いに直交する３方向に移動可能な溶接トーチ移動機構を前記チャンバー内にさらに備え、前記溶接トーチ移動機構は、所要の溶接方向に沿って前記溶接トーチを移動すると共に、前記溶接トーチを溶接面に対して垂直方向に移動して、溶接トーチと溶接部との間に発生するアークのアーク長を一定に制御するという構成にした。
【００１６】
かかる構成によると、溶接部に対する溶接トーチの姿勢を３次元的に変更できるので、溶接部の形状に関わりなく必要な溶接作業を迅速に実施できると共に、溶接中アークを安定に保持できるので、高品質の溶接を実施できる。
【００１７】
本発明は第６に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記溶接トーチは、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ、レーザ溶接トーチのいずれかであるという構成にした。
【００１８】
かかる構成によると、実施しようとする溶接作業の内容に応じて適宜の溶接トーチを使用することができるので、水中溶接装置を広範な用途に適用することができる。
【００１９】
本発明は第７に、前記第１の構成の水中溶接装置において、前記チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備え、当該被溶接物取付装置は、被溶接物を把持する被溶接物把持部と、当該被溶接物把持部にて把持された被溶接物を所要の補修部位に押し付ける被溶接物押付部とを有し、これら被溶接物把持部及び被溶接物押付部は、前記ガス供給ラインを通して外部から供給される空気圧にて駆動されるという構成にした。
【００２０】
かかる構成によると、被溶接物取付装置により被溶接物を把持して補修箇所に押し付けることができるので、補修箇所に当て板を当ててその周囲を溶接する方式の補修作業に適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水中溶接装置は、チャンバーの外面の作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、吸着パッドによりチャンバーを作業面に固定し、かつガス供給ラインからチャンバー内に所要のガスを導入したとき、チャンバー内に侵入した水を排水口及びシールパッキンを通して外部に排出するので、作業用開口部をチャンバーの底面に開設することが可能になり、床面を含む任意の作業面の溶接を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る水中溶接装置の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は実施形態に係る水中溶接装置の使用状態の断面図、図２は吸着パッドを省略した実施形態に係るチャンバーの底面側から見た斜視図、図３は実施形態に係る溶接トーチ及び溶接トーチ移動機構の構成図、図４は実施形態に係る被溶接物取付装置の構成図、図５は実施形態に係る水中溶接装置のプール底面への設定状態を示す説明図である。
【００２４】
図１に示すように、本例の水中溶接装置は、水中に気相状態を現出するためのチャンバー１を備えており、チャンバー１内には、溶接トーチ２と、溶接トーチ２を互いに直交する３方向に移動可能に保持する溶接トーチ移動機構３と、溶接トーチ２に溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給ボックス４と、当て板などの被溶接物を保持して所要の補修部位に押し付ける被溶接物取付装置５と、チャンバー１内の状態を視覚的に監視するための監視カメラ６及びそれに付属する照明装置７とが収納されている。また、チャンバー１の外面には、チャンバー１を所要の作業面に固定するための吸着パッド８とその駆動アクチュエータ９とが取り付けられている。なお、図１の符号Ａは使用済燃料を貯蔵するための金属板内張り式プール、符号Ｂは当該プールＡの内周面に張られたライニングを示している。
【００２５】
図１及び図２に示すように、チャンバー１はステンレス鋼板などの金属板をもって箱形に形成されており、底面の一部から側面の一部にわたる部分に作業用開口部１１が開設されると共に、底面の四隅部分に排水口１２が開設されている。また、チャンバー１の外面の作業用開口部１１を取り囲む位置には、適度の透水性と弾力性とを有する材料からなるシールパッキン１３が取り付けられると共に、それと同じ面には、シールパッキン１３よりも厚みが小さい樹脂製のプレート１４が取り付けられている。シールパッキン１３は、透水性のスポンジ等をもって形成され、接着等によりチャンバー１の外面に取り付けられる。一方、プレート１４は、ネジ止め等によってチャンバー１の外面に取り付けられる。
【００２６】
さらに、このチャンバー１には、外部から所要のシールドガスや乾燥空気等のガスを供給するためのガス供給ライン１５ａ〜１５ｈと、電力及び制御信号を供給するためのケーブル１７が接続されている。図１に表示のガス供給ライン１５ａはチャンバー１内にガスを供給するメインガスライン、ガス供給ライン１５ｂはワイヤ供給ボックス４へのガスの供給ライン、ガス供給ライン１５ｃは溶接トーチ２へのガスの供給ラインである。これらのライン及びケーブルとしては、水中で使用可能なものが使用される。
【００２７】
溶接トーチ２としては、実施しようとする溶接作業の内容に応じて、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ又はレーザ溶接トーチなどを適宜備えることができる。溶接トーチ２には、図１に示すように、ワイヤ供給ボックス４から繰り出されたワイヤー４ａを溶接部に供給するワイヤー供給口１８と、溶接トーチ２の姿勢に応じてワイヤー４ａの向きを変えるワイヤー回転軸１９と、溶接位置の調整や溶接中の異常確認を行う溶接部監視カメラ２０が付設されている。なお、溶接部監視カメラ２０としては、溶接中に発する強い光を遮断して必要な監視を行えるようにするため、フィルターカバー付きの専用カメラが用いられる。また、溶接位置の調整を容易化するため、複数の溶接部監視カメラ２０を備えることもできる。
【００２８】
溶接トーチ移動機構３は、図３に示すように、溶接トーチ２をＸ方向（水平方向）に移送するＸ方向移送部２１と、Ｙ方向（垂直方向）に移送するＹ方向移送部２２と、Ｚ方向（紙面方向）に移送するＺ方向移送部２３とから構成されており、被溶接物取付装置５によって金属板内張り式プールＡの補修部位に押し付けられた当て板等の被溶接物Ｃの外周とライニングＢとを溶接するように溶接トーチ２を移動する。なお、溶接トーチ移動機構３には、溶接面に対する溶接トーチ２の傾斜角度を調整するための溶接トーチ回転部を備えることもできる。
【００２９】
この溶接トーチ移動機構３には、ライニングＢと当て板（被溶接物）Ｃとの間のギャップを測定することにより、ライニングＢに対する当て板Ｃの取り付け状態を確認する機能が備えられる。即ち、本例の溶接トーチ移動機構３は、溶接トーチ２の先端部がライニングＢの表面又は当て板Ｃの表面に接触すると、それらが溶接電源のアースケーブルを介して電気的に導通される事象を利用してＸ方向移送部２１、Ｙ方向移送部２２及びＺ方向移送部２３が自動停止するようになっており、溶接トーチ２の先端部をライニングＢの表面に接触させたときの溶接トーチ２の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値と、溶接トーチ２の先端部を当て板Ｃの表面に接触させたときの溶接トーチ２の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値の差から、さらに当て板Ｃの板厚を差し引くことで、ライニングＢと当て板Ｃとの間のギャップを測定できる。ギャップの算出は、溶接トーチ移動機構３に制御信号等を供給する制御・監視盤４１（図６参照）により行うことができる。
【００３０】
また、溶接トーチ２としてＴＩＧ溶接トーチを用いる場合、溶接トーチ移動機構３には、溶接時の電圧を一定に保つためのＡＶＣ（Ark Voltage Control）制御機能が備えられる。ここでＡＶＣ制御とは、アーク電圧フィードバック制御のことであり、アーク電圧が一定になるようにトーチ高さやワイヤ供給速度を制御して、アーク長を一定に制御するものである。通常、ＡＶＣ制御機能は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各移送部の制御とは別に独立した専用の移送部を制御するようになっているが、本発明の水中溶接装置は、各方向移送部２１，２２，２３の制御とＡＶＣ制御とを一体化させることにより、装置のコンパクト化を可能としている。
【００３１】
ワイヤ供給ボックス４は、溶接作業の進行に応じて適量のワイヤーを自動的に溶接部に送り出すものである。このワイヤ供給ボックス４には前述のようにガスライン１５ｂが接続されており、このガスライン１５ｂを通じて供給されるシールドガスにより、ワイヤ供給ボックス４からワイヤー供給口１８に至るワイヤー供給ライン内への水の侵入が防止される。
【００３２】
被溶接物取付装置５は、図４に示すように、被溶接物Ｃを把持する被溶接物把持部３１と、被溶接物Ｃを補修部位の壁面に押し付けるＸ方向被溶接物押付部３２と、被溶接物Ｃを補修部位の床面に押し付けるＹ方向被溶接物押付部３３と、被溶接物把持部３１に把持された被溶接物Ｃをチャンバー１内からチャンバー１外に移送する被溶接物移送部３４とから構成されている。これらの各部３１〜３４は、空気圧アクチュエータをもって構成されており、ガス供給ライン１５ｄ〜１５ｇを通して供給される乾燥空気にて駆動される。
【００３３】
監視カメラ６及び照明装置７は、補修部位の乾燥状態やライニングＢの形状確認及び溶接ビードの異常確認などを行うものであって、必要数が必要な向きに備えられる。
【００３４】
吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９は、図５に示すように、チャンバー１を作業面である金属板内張り式プールＡの壁面及び床面に固定する位置に複数個づつ設定される。なお、作業面に対するチャンバー１の固定が確実に行える場合には、必ずしも各作業面に対して複数個づつ設定する必要はなく、１個づつ設定すれば足りる。これらの吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９は、図５に示すように、ガス供給ライン１５ｈを通して供給される乾燥空気にて駆動される。
【００３５】
以下、このように構成された水中溶接装置を用いたライニングＢの溶接補修方法を、図６及び図７を用いて説明する。図６は金属板内張り式プールＡ内への水中溶接装置の設置状態を示す説明図、図７は溶接時における溶接トーチ２の状態を示す断面図である。
【００３６】
金属板内張り式プールＡ内に吊り降ろされる以前において、本発明の水中溶接装置は、プール外に配置された制御・監視盤４１とガス供給ライン１５ａ〜１５ｈ及びケーブル１７を介して接続される。また、制御・監視盤４１には、電源４２、シールドガス源４３及び乾燥空気源４４が接続される。さらに、被溶接物取付装置５の被溶接物把持部３１には、所要の被溶接物（本例の場合には、断面形状がＬ字形の当て板）Ｃが把持され、この被溶接物Ｃは、被溶接物取付装置５を駆動することによりチャンバー１内に収納される。
【００３７】
金属板内張り式プールＡ内への水中溶接装置の降下は、クレーンＤを用いて行われる。制御・監視盤４１は、水中溶接装置が水没する前に、ガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通じてチャンバー１内への乾燥空気の供給を開始し、チャンバー１内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、水没時におけるチャンバー１内への水の流入を最小限とする。また、ワイヤー供給ボックス４に乾燥空気を供給することにより、ワイヤー供給ラインへの水の侵入を防止する。
【００３８】
クレーンＤを操作してチャンバー１をライニングＢの補修が必要な箇所に位置付けた後、ガス供給ライン１５ｈを通じて吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９を駆動し、チャンバー１を所要の補修部位に固定する。吸着パッド８及びその駆動アクチュエータ９を駆動することによりシールパッキン１３が圧縮され、プレート１４の外面がライニングＢの表面に当接される。したがって、この状態においても、シールパッキン１３の透水性が確保される。
【００３９】
チャンバー１内に侵入した水は、チャンバー１内に導入される乾燥空気の圧力により、排水口１２から外部に排出されると共に、作業用開口部１１の周囲に設けられたシールパッキン１３を透過して外部に排出される。なお、チャンバー１内に侵入した水を排出しきれない場合には、溶接トーチ２を水滴の残存部に向けてガス供給ライン１５ｃから供給された乾燥空気をスポット的に噴射することにより、水滴を、作業用開口部１１又は排水口１２から排出する。これにより、チャンバー１内及び作業用開口部１１に臨む作業面を乾燥することができ、金属板内張り式プールＡの床面の溶接補修が可能になる。
【００４０】
乾燥終了後、ガス供給ライン１５ｄ〜１５ｇを通じて被溶接物取付装置５を構成する被溶接物把持部３１、Ｘ方向被溶接物押付部３２と、Ｙ方向被溶接物押付部３３及び被溶接物移送部３４を駆動し、図３に示すようにライニングＢの補修部位（本例の場合、金属板内張り式プールＡの床面と壁面との間の角部）に当て板Ｃを押し付ける。次いで、図７に示すように、溶接トーチ２の先端部をライニングＢの表面及び当て板Ｃの表面にそれぞれ接触し、ライニングＢと当て板Ｃとの間のギャップを測定する。そして、ギャップが適正である場合には、ガス供給ライン１５ａ〜１５ｃを通じてチャンバー１内に供給されるガスをシールドガス（不活性ガス）に切り換え、溶接トーチ２及び溶接トーチ移動機構３を駆動して、３点以上にわたってライニングＢに対する当て板Ｃの仮付溶接を実施する。
【００４１】
なお、チャンバー１内及び補修部位の乾燥状態、補修部位に対するライニングＢの取付状態は、チャンバー１内に備えられた監視カメラ６を通して制御・監視盤４１により監視することができ、仮付溶接状態は、溶接トーチ２に取り付けられた溶接部監視カメラ２０を通して制御・監視盤４１により監視することができる。
【００４２】
仮付溶接が終了したら、ガス供給ライン１５ｄを通して被溶接物取付装置５の被溶接物把持部３１に乾燥空気を供給し、当て板Ｃを開放する。次いで、ガス供給ライン１５ｅ〜１５ｇを通して被溶接物取付装置５のＸ方向被溶接物押付部３２、Ｙ方向被溶接物押付部３３及び被溶接物移送部３４に乾燥空気を供給し、被溶接物取付装置５をチャンバー１内に設定された所要の収納位置へ移動する。この状態において、溶接部監視カメラ２０を通して当て板Ｃが問題なくライニングＢの補修部位に仮付溶接されていることを再度確認すると共に、被溶接物取付装置５を駆動して当て板ＣとライニングＢとの間のギャップ量を再度測定する。
【００４３】
仮付溶接の状態及びギャップ量が適正であると確認された場合には、溶接部監視カメラ２０を通して溶接部の開先面を確認する。しかる後に、操作員が制御・監視盤４１を操作することにより、溶接卜一チ２に溶接するための動きを記憶させる教示作業を実施する。溶接動作の教示は、溶接部監視カメラ２０を通して溶接位置を確認しながら行われる。まず、溶接開始位置に溶接トーチ部２を移動して開始点の教示を行い、この開始位置から溶接トーチ２を所要の溶接線に沿って移動し、溶接通過点を教示していく。最後に、溶接トーチ２を所要の溶接終点に移動し、終点の教示を行う。なお、通過点は、必ずしも1箇所ということではなく、例えば複雑な形状を溶接する場合などは、より詳細な溶接動作の教示を実施することが可能である。
【００４４】
溶接トーチ２に溶接終点まで溶接動作の教示が終了したら、溶接開始位置に溶接トーチ２を移動した後、溶接アークを発生させないで連続動作の確認を実施する。連続動作の確認後、再度溶接開始位置に溶接トーチ２を移動し、当て板ＣとライニングＢとの初層溶接を実施する。初層溶接終了後は、溶接部監視カメラ２０を通して初層溶接ビードの外観観察を実施する。初層溶接は、当て板Ｃの各辺を順番に溶接することにより行う。
【００４５】
当て板ＣとライニングＢの溶接は、例えば初層溶接で溶接ビードに貫通欠陥等の溶接欠陥が生じることも想定されるので、当て板ＣとライニングＢの溶接は、１つの辺につき必ず２回以上溶接を実施することにしている。そのため、初層溶接にて当て板Ｃの各辺の溶接が終了したら、引き続いて初層溶接以降の積層溶接を実施する。積層溶接も、上述の初層溶接と同様の手順で行われる。積層溶接後は、溶接部監視カメラ２０を通して各溶接実施ごとに溶接ビードの外観確認を実施する。
【００４６】
積層溶接終了後は、ガス供給ライン１５ｈを通じて駆動アクチュエータ９に乾燥空気を供給し、駆動アクチュエータ９を元に位置に戻す。これにより、作業用開口部１１及び排水口１２から水が侵入するので、監視カメラ６にてチャンバー１内への水の流入を確認する。次いで、ガス供給ライン１５ｈを通じて吸着パッド８に乾燥空気を供給し、吸着パット８の負圧を解除して、ライニングＢからチャンバー１を取り外し、クレーンＤにて金属板内張り式プールＡ外に引き上げる。
【００４７】
本例の水中溶接装置は、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１を開設すると共に、チャンバー１の底面に排水口１２を開設したので、壁面と床面とを同時に補修することができる。また、作業用開口部１１の周囲に透水性のシールパッキン１３を設けたので、所要の作業面に設置されたチャンバー１内にガスを導入し、チャンバー１内の圧力を外部の圧力より高くすることにより、チャンバー１内に溜まった水を作業用開口部１１から外部に排出することができ、作業用開口部１１をチャンバー１の底面に開設することが可能になって、床面を含む任意の作業面の溶接が可能となる。また、チャンバー１の底板の四隅部分に排水口１２を開口したので、勾配を有する作業面にチャンバーを設置した場合にもチャンバー１内に溜まった水を外部に排出しやすくすることができる。また、チャンバー１のシールパッキン取付面にシールパッキン１３の厚さよりも薄いプレート１４を設け、チャンバー１を作業面に固定したときのシールパッキン１３の圧縮量を制限するようにしたので、溶接作業時におけるシールパッキンの透水性を確保することができ、チャンバー１内に溜まった水の排出を確実に行うことができる。また、チャンバー１内に溶接トーチ２を互いに直交する３方向に移動可能な溶接トーチ移動機構３を備えたので、必要な溶接作業を迅速かつ高品質に実施できる。さらに、本例の水中溶接装置は、チャンバー１内に被溶接物取付装置５を備えたので、補修箇所に当て板を当ててその周囲を溶接する方式の補修作業に適用することができる。
【００４８】
なお、前記実施形態においては、チャンバー１の底面の四隅部分に合計４個の排水口１２を開設したが、排水口１２の開設数及び開設位置についてはこれに限定されるものではなく、必要箇所の必要数の排水口１２を開設することができる。
【００４９】
チャンバー１に複数の排水口１２を開設する場合には、水中溶接装置の使用態様から見て不必要な排水口１２を適宜遮蔽プラグにて塞ぐという構成にすることができる。このようにすると、全ての排水口１２を開放状態にしてガスを導入する場合よりもチャンバー１内へのガスの導入量を減少することができるので、消費ガス量を節約できると共に溶接作業を迅速化できて、溶接作業に要するコストを低減することができる。
【００５０】
また、前記実施形態においては、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１が開設された水中溶接装置を用いて、プールＡの壁面と床面との補修を行ったが、図８に示すように、同様の水中溶接装置を用いて、プールＡの壁面とこれに続く他の壁面との補修を行うこともできる。この場合には、チャンバー１内の水抜きをより良好なものにするため、図８に示すように、作業時にプールＡの床面と対向する面に排水口１２を開設することが望ましい。
【００５１】
さらに、前記実施形態においては、チャンバー１の底面から側面にわたる部分に作業用開口部１１が開設された水中溶接装置を用いたが、図９に示すように、チャンバー１の底面（特定の１面）にのみ作業用開口部１１を開設することもできる。この場合には、図９に示すように、プールＡの壁面又は床面など、一の作業面のみが補修可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態に係る水中溶接装置の使用状態の断面図である。
【図２】吸着パッドを省略した実施形態に係るチャンバーの底面側から見た斜視図である。
【図３】実施形態に係る溶接トーチ及び溶接トーチ移動機構の構成図である。
【図４】実施形態に係る被溶接物取付装置の構成図である。
【図５】実施形態に係る水中溶接装置のプール底面への設定状態を示す説明図である。
【図６】金属板内張り式プール内への水中溶接装置の設置状態を示す説明図である。
【図７】溶接時における溶接トーチ２の状態を示す断面図である。
【図８】他の実施形態に係る水中溶接装置の説明図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る水中溶接装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ チャンバー
２ 溶接トーチ
３ 溶接トーチ移動機構
４ ワイヤ供給ボックス
５ 被溶接物取付装置
６ 監視カメラ
７ 照明装置
８ 吸着パッド
９ 駆動アクチュエータ
１１ 作業用開口部
１２ 排水口
１３ シールパッキン
１４ プレート
１５ａ〜１５ｈ ガス供給ライン
１７ ケーブル
Ａ 金属板内張り式プール
Ｂ ライニング
Ｃ 被溶接物（当て板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバーと、当該チャンバー内に収納された溶接トーチと、前記チャンバーを水中の作業面に固定する吸着パッドと、前記チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインとを備えた水中溶接装置において、
前記チャンバーの外面の前記作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定し、かつ前記ガス供給ラインから前記チャンバー内に所要のガスを導入したとき、前記チャンバー内に侵入した水を前記排水口及び前記シールパッキンを通して外部に排出することを特徴とする水中溶接装置。
【請求項２】
前記排水口を前記チャンバーの底板の四隅部分に開口したことを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項３】
前記チャンバーに複数個の前記排水口を開設すると共に、これら複数個の排水口のうちの１個又は複数個に遮蔽プラグを着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項４】
前記チャンバーのシールパッキン取付面に前記シールパッキンの厚さよりも薄いプレートを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定したとき、前記プレートが前記作業面に当接し、前記シールパッキンの圧縮量を通水が可能な範囲に制限することを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項５】
前記溶接トーチを互いに直交する３方向に移動させる溶接トーチ移動機構を前記チャンバー内に更に備え、前記溶接トーチ移動機構は、所要の溶接方向に沿って前記溶接トーチを移動すると共に、前記溶接トーチを溶接面に対して垂直方向に移動して、溶接トーチと溶接部との間に発生するアークのアーク長を一定に制御することを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項６】
前記溶接トーチは、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ、レーザ溶接トーチのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項７】
前記チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備え、当該被溶接物取付装置は、被溶接物を把持する被溶接物把持部と、当該被溶接物把持部にて把持された被溶接物を所要の補修部位に押し付ける被溶接物押付部とを有し、これら被溶接物把持部及び被溶接物押付部は、前記ガス供給ラインを通して外部から供給される空気圧にて駆動されることを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項１】
作業用開口部及び排水口が開設されたチャンバーと、当該チャンバー内に収納された溶接トーチと、前記チャンバーを水中の作業面に固定する吸着パッドと、前記チャンバー内に外部からガスを供給するガス供給ラインとを備えた水中溶接装置において、
前記チャンバーの外面の前記作業用開口部を取り囲む位置に透水性及び弾力性を有するシールパッキンを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定し、かつ前記ガス供給ラインから前記チャンバー内に所要のガスを導入したとき、前記チャンバー内に侵入した水を前記排水口及び前記シールパッキンを通して外部に排出することを特徴とする水中溶接装置。
【請求項２】
前記排水口を前記チャンバーの底板の四隅部分に開口したことを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項３】
前記チャンバーに複数個の前記排水口を開設すると共に、これら複数個の排水口のうちの１個又は複数個に遮蔽プラグを着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項４】
前記チャンバーのシールパッキン取付面に前記シールパッキンの厚さよりも薄いプレートを設け、前記吸着パッドにより前記チャンバーを前記作業面に固定したとき、前記プレートが前記作業面に当接し、前記シールパッキンの圧縮量を通水が可能な範囲に制限することを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項５】
前記溶接トーチを互いに直交する３方向に移動させる溶接トーチ移動機構を前記チャンバー内に更に備え、前記溶接トーチ移動機構は、所要の溶接方向に沿って前記溶接トーチを移動すると共に、前記溶接トーチを溶接面に対して垂直方向に移動して、溶接トーチと溶接部との間に発生するアークのアーク長を一定に制御することを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項６】
前記溶接トーチは、ＴＩＧ溶接トーチ、ＭＩＧ溶接トーチ、プラズマ溶接トーチ、レーザ溶接トーチのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【請求項７】
前記チャンバー内に被溶接物取付装置を更に備え、当該被溶接物取付装置は、被溶接物を把持する被溶接物把持部と、当該被溶接物把持部にて把持された被溶接物を所要の補修部位に押し付ける被溶接物押付部とを有し、これら被溶接物把持部及び被溶接物押付部は、前記ガス供給ラインを通して外部から供給される空気圧にて駆動されることを特徴とする請求項１に記載の水中溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１８８６５０（Ｐ２００８−１８８６５０Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６９８３（Ｐ２００７−２６９８３）
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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