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溶接方法及び装置
説明

溶接方法及び装置

【課題】溶加棒なしでも溶接を行うことが可能となる溶接方法及び装置を提供すると共に溶接作業及び作業工程にかかる費用のコストダウンを図る。
【解決手段】開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材の一端を固定でき、且つ、回転機構を有した被溶接部材の回転機構と、もう一端に2つの被溶接部材の開先突き合わせ部に力を付加する軸力の付加機構を取り付け、被溶接部材の反トーチ側の溶接部近傍を把持し、被溶接部材トーチ側及び反トーチ側の溶接部に、シールドガスを密封する空間を作る圧力壁を形成し、圧力壁内の圧力をPID制御しつつ、溶接を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接方法及び装置に係り、更に詳しくは、筒状の被溶接部材における突き合わせ溶接を制御する溶接方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
被溶接部材の突き合わせ溶接において、裏波ビードに凹凸が発生するのを防止する方法としては、特許文献1に見られるように、溶接すべき金属パイプの長短に拘らず、溶接部の内面に焼けが残ったり、溶接ビードによる凹凸が発生したりするのを防止できる金属パイプの溶接方法を提供するものがある。
【0003】
この方法は一方の金属パイプの先端に、継手を介して内圧調整弁を取り付け、他方の金属パイプの基端に、継手を介してマノメータを取り付ける。端部を突き合わせた金属パイプの突き合わせ部の溶接を、これら金属パイプの内面にバックシールドガスで内圧をかけつつTIG溶接で行う際、マノメータで内圧を監視しつつ、圧力調整弁で内圧が一定になるように調整しつつ溶接作業を行う。
【0004】
この方法では、金属パイプ自体を圧力容器とみなしているため、被溶接部材は金属パイプのみに限られる。溶接中の内圧を一定に調整しているため、金属パイプの溶接部にかかる力は、上部では内圧のみに対し、下部には内圧及び重力がかかる。そのため、全姿勢における溶接では、ビード形状の均一化は困難である。
【0005】
金属パイプ外周のある位置にトーチを配置し、内圧を一定にすることによりビード形状を均一にすることに留まり、任意の形状に制御することは困難である。
【0006】
また、特許文献2に見られるように、鋼管の突き合わせ溶接において、裏波ビードを管内面に突出させない円周溶接方法を提供するものがある。
【0007】
この方法は固定した鋼管の全姿勢円溶接方法において、一方の管端に開放部断面積が鋼管内径断面積に対して1%〜10%の絞りを取り付け、もう一方の管端より鋼管内に導入するバックシールドガスの初期圧を大気圧に対し30mmH2Oから300mmH2Oの範囲で加圧した状態に設定し、溶接開始時の溶接トーチ位置を2時から4時に設定して、溶接開始時のバックシールドガス流量を一定にしながら時計回りの方向に溶接を行う。
【0008】
この方法では、特許文献1と同様に鋼管自体を圧力容器とみなしているため、被溶接部材は鋼管のみに限られる。マノメータ及び絞りはバックシールドガス圧の初期値設定のみに用いられる。そのため、溶接中は流量が一定であり、溶接を行うに従い、内圧が上昇し、ビード形状を任意に制御することは困難である。溶接開始位置に関しては、2時から4時と不明確であり、溶接を行うに従い、内圧が変化することから全姿勢円周溶接で均一なビード形状を得ることが困難である。
【0009】
更に特許文献3に見られるように、低い温度において、短時間に簡単に効率よく平滑な接合面を形成することが可能であり、半導体チップ製造装置等に用いる配管部材の製作に有効な、金属管と金属管または配管部品との接合方法を提供するものがある。
【0010】
この方法は金属管と金属管または配管部品とを接合するに際して、金属管材料および配管部品材料よりも低い融点を有するインサート材を接合面の間に挿入して、接合面に加圧力を加えて圧接し、かつ、金属管および配管部品の内圧を不活性ガスを用いて雰囲気圧力以上に保持しつつ、該インサート材が挿入された接合部を該インサート材の融点よりも高く、金属管材料および配管部品材料の融点よりも低い温度に加熱して該インサート材を溶融させ、拡散接合させる。
【0011】
この方法では、不活性ガスは、内圧を雰囲気圧力以上に設定し、インサート材の酸化防止及び裏波ビードを小さく制御することに用いられている。インサート材の膜厚は20〜50μmであり、圧接にて接合しているので、ビード形状を任意の形状に制御することは困難である。接合面への加圧力も0.5MPa〜10MPaと限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開平5−23847号公報
【特許文献2】特開平7−214309号公報
【特許文献3】特開平7−314157号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
従来の溶接方法としては、溶接部近傍にシールドガスで満たすための圧力壁を形成し、裏波ビードの凹凸が均一化するようにシールドガスの圧力を制御する溶接方法があるが、次のような問題が発生している。
【0014】
まず、被溶接部材の溶接部のビード断面形状を制御することが困難である。
【0015】
次に被溶接部材の溶接を全姿勢にて行うことが困難である。
【0016】
そして、被溶接部材の開先突き合わせ部端面に付加する加圧力が十分でなく、溶加棒なしで溶接を行うと、時として溶け落ちビードを発生する原因となる。
【0017】
本発明は、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接物において、被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側を圧力壁で覆い、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御し、それぞれの圧力壁内の圧力を各々制御することにより、溶接のビード断面形状の凹凸を任意の形状に制御でき、2つの被溶接部材の開先突き合わせ部端面に力を付加し、溶加棒なしでも溶接を行うことが可能となる溶接方法及び装置を提供すると共に溶接作業及び作業工程にかかる費用のコストダウンを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材において、被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側を圧力壁で覆い、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御し、それぞれの圧力壁内の圧力を各々制御することにより、溶接のビード断面形状の凹凸を任意の形状に制御することを特徴とする。
【0019】
また、第2の発明は、第1の発明において、使用する装置は、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材の一端を固定し、回転機能を有した被溶接部材の回転機構と、もう一端に2つの筒状の被溶接部材の開先突き合わせ部に圧縮力を付加する軸力の付加機構と、2つの筒状の被溶接部材の反トーチ側の溶接部近傍を把持するクランプ機構を有し、筒状の被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側の溶接部に、シールドガスを密封する空間を作る圧力壁と、前記トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ、トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及びトーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁と、前記反トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ、反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁と、前記トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁と、トーチ側のシールドガスの圧力を開放するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの圧力を開放するための比例電磁弁を制御する圧力制御ユニットと、前記トーチ側の圧力壁内に挿入し、溶接部を溶接する溶接トーチと、前記溶接トーチを直線的あるいは円周方向に可動位置決めできるトーチ駆動機構から構成されることを特徴とする。
【0020】
また、第3の発明は、第2の発明において、トーチ側の圧力壁内の圧力と任意の圧力値の差圧及び反トーチ側の圧力壁内の圧力と任意の圧力値の差圧をトーチ側の圧力壁内の圧力を制御するための差圧センサ及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を制御するための差圧センサにて検出し、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内の圧力が設定圧力になるようにPID制御する圧力制御ユニットにて、トーチ側の圧力壁内及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量をトーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁、トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための電磁比例弁及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁で制御することにより、トーチ側の圧力壁内及び反トーチ側の圧力壁内を常時任意の正圧または負圧または同圧に保持されることを特徴とする。
【0021】
また、第4の発明は、第2の発明において、溶接トーチ及び被溶接部材の回転機構の位置制御を行う位置制御機器と溶接パス情報と溶接部位毎のシールドガスの圧力値を記憶するコントローラにより、任意の溶接部位において、自在にシールドガスの圧力を制御しながら、溶接を行うことを特徴とする。
【0022】
また、第5の発明は、第2の発明において、2つの筒状の被溶接部材の反トーチ側の溶接部近傍をシリンダで均等に押し上げた四方ブロックにて把持し、溶接部における部材の段差を最小にすることを特徴とする。
【0023】
また、第6の発明は、第2の発明において、溶接すべき2つの筒状の被溶接部材の長さに拘らず、2つの被溶接部材の開先突き合わせ部端面に力を付加し、溶加棒なしで溶接可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接物において、被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側を圧力壁で覆い、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御し、それぞれの圧力壁内の圧力を各々制御することにより、溶接のビード断面形状の凹凸を任意の形状に制御でき、2つの被溶接部材の開先突き合わせ部端面に力を付加し、溶加棒なしでも溶接を行うことが可能となる溶接方法及び装置を提供すると共に溶接作業及び作業工程にかかる費用のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の装置の実施例1における一実施の形態の断面図である。
【図2】図1に示す本発明の装置の一実施の形態をA−A矢視から見た断面図である。
【図3】本発明の溶接方法の一実施の形態の凸状ビード断面図である。
【図4】本発明の溶接方法の一実施の形態のフラット状ビード断面図である。
【図5】本発明の溶接方法の一実施の形態の凹状ビード断面図である。
【図6】本発明の装置の一実施の形態の被溶接部材円周上の位置識別及び溶接方向を示す説明図である。
【図7】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凸時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図である。
【図8】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図である。
【図9】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凹時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図である。
【図10】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凸時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図である。
【図11】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図である。
【図12】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凹時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図である。
【図13】本発明の装置の一実施の形態の被溶接部材円周上の位置識別及び溶接方向を示す説明図である。
【図14】本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図1乃至図14を用いて、本発明の一実施形態による溶接方法及び装置について説明する。
【0027】
図1は本発明の装置の実施例1における一実施の形態の断面図、図2は図1に示す本発明の装置の一実施の形態をA−A矢視から見た断面図、図3は本発明の溶接方法の一実施の形態の凸状ビード断面図、図4は本発明の溶接方法の一実施の形態のフラット状ビード断面図、図5は本発明の溶接方法の一実施の形態の凹状ビード断面図、図6は本発明の装置の一実施の形態の被溶接部材円周上の位置識別及び溶接方向を示す説明図、図7は本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凸時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図、図8は本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図、図9は本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凹時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図、図10は、本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凸時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図、図11は、本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図、図12は本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状が凹時のシールドガスの外圧変化の一例を示す特性図、図13は本発明の装置の一実施の形態の被溶接部材円周上の位置識別及び溶接方向を示す説明図、図14は本発明の溶接方法の一実施の形態のビード断面形状がフラット時のシールドガスの内圧変化の一例を示す特性図である。
【0028】
なお、図1乃至図6及び図13において、同一符号は、同一部品を指名している。
【実施例1】
【0029】
被溶接部材1において中空金属丸パイプを対象として説明するが、中空金属角パイプなども長さに拘らず溶接が行えるものである。
【0030】
最初に、図1及び図2を用いて本実施形態による溶接装置の全体構成について説明する。
【0031】
本装置は、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材1の一端を固定し、回転機能を有した被溶接部材の回転機構3と、もう一端に2つの筒状の被溶接部材1の開先突き合わせ部に圧縮力を付加する軸力の付加機構4と、2つの筒状の被溶接部材1の反トーチ側の溶接部2近傍を把持するクランプ機構5を有し、筒状の被溶接部材1のトーチ側及び反トーチ側の溶接部2に、シールドガス8を密封する空間を作る圧力壁9a、9bと、前記トーチ側の圧力壁9a内の圧力を検出するための差圧センサ10a、トーチ側の圧力壁9a内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11a及びトーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bと、前記反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を検出するための差圧センサ10b、反トーチ側の圧力壁9b内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11c及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dと、前記トーチ側のシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11a及び反トーチ側のシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11cと、トーチ側のシールドガス8の圧力を開放するための比例電磁弁11b及び反トーチ側のシールドガス8の圧力を開放するための比例電磁弁11dを制御する圧力制御ユニット12と、被溶接部材1外部の溶接部2近傍に固定し、溶接による被溶接部材1の発熱を抑制する冷却ユニット13と、前記トーチ側の圧力壁9a内に挿入し、溶接部2を溶接する溶接トーチ14と、前記溶接トーチ14を直線的あるいは円周方向に可動位置決めできるトーチ駆動機構15から構成される。
【0032】
次に本発明の一実施形態による溶接装置の溶接手順について説明する。
【0033】
まず、開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材1の一端を被溶接部材1の回転機構3に固定し、もう一端を被溶接部材1の回転機構3と連結された軸力の付加機構4にて2つの被溶接部材1の開先突き合わせ部に力を付加し、回転機構4に取り付けられているクランプ機構5にて4個のブロック7をシリンダで均等に押し上げ、2つの被溶接部材1の溶接部2における段差を均等になるように2つの被溶接部材1を固定する。
【0034】
2つの被溶接部材1の両端及び反トーチ側の溶接部2近傍を固定後、反トーチ側の圧力壁9bにて被溶接部材1の反トーチ側の溶接部2近傍にシールドガス8を密封する空間を形成する。
【0035】
反トーチ側の圧力壁9bに関し、本実施例においては、金属板に取り付けたゴムリングを押し潰すことにより被溶接部材1の反トーチ側を密閉しているが、ゴムチューブにエアを供給したシールなどでも、シールドガス8を密封する空間を形成が可能である。
【0036】
反トーチ側の圧力壁9bを形成後、被溶接部材1のトーチ側の溶接部2近傍に溶接による被溶接部材1の発熱を抑制する冷却ユニット13を固定する。
【0037】
冷却ユニット13を固定後、被溶接部材1のトーチ側の溶接部2近傍に圧力壁9aを形成する。
【0038】
トーチ側の圧力壁9aに関し、反トーチ側の圧力壁9bと同じく、本実施例においては、金属板に取り付けたゴムリングを押し潰すことにより被溶接部材1の反トーチ側を密閉しているが、ゴムチューブにエアを供給したシールなどでも、シールドガス8を密封する空間を形成が可能である。
【0039】
冷却ユニット13に関し、本実施例においては、図2に示すように水配管17と4枚の金属板18から構成される冷却ユニット13にて被溶接部材1の外周を固定し、水温を冷却制御ユニット19にて制御し、冷却しているが、溶接する被溶接部材1の形状に応じて、金属板18の形状を変更し、冷却することが可能である。
【0040】
トーチ側に圧力壁9aを形成後、溶接トーチ14をトーチ側の圧力壁9aに挿入し、溶接部2を溶接できるように配置する。
【0041】
トーチ側の圧力壁9a内に溶接トーチ14を配置後、トーチ側の圧力壁9a及び反トーチ側の圧力壁9b内にシールドガス8を供給する。
【0042】
トーチ側の圧力壁9a及び反トーチ側の圧力壁9bをシールドガス8で満たした後、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を検出するための差圧センサ10a及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を検出するための差圧センサ10bにて各々の圧力壁9a、9b内の圧力を検出し、トーチ側のシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11a及び反トーチ側のシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11cと、トーチ側のシールドガス8の圧力を開放するための比例電磁弁11b及び反トーチ側のシールドガス8の圧力を開放するための比例電磁弁11dを制御する圧力制御ユニット12でトーチ側の圧力壁9a内及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力をPID制御する。
【0043】
圧力制御ユニット12でトーチ側の圧力壁9a内及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力をPID制御しながら、トーチ駆動機構15と被溶接部材1の回転機構3を協調制御することにより被溶接部材1の溶接部位毎に速度を可変させ、溶接トーチ14と被溶接部材1との距離を任意に保持し、溶接部2の溶接を行う。
【0044】
若しくは、被溶接部材1を固定し、圧力制御ユニット12でトーチ側の圧力壁9a内及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力をPID制御しながら、トーチ駆動機構15により溶接トーチ14を円周方向に移動させつつ、被溶接部材1の溶接部2の溶接を行う。
【0045】
本発明の一実施形態による溶接におけるシールドガスの圧力の制御方法について説明する。
【0046】
圧力制御ユニット12でトーチ側の圧力壁9a内及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力をPID制御しながら、トーチ駆動機構15と被溶接部材1の回転機構3を協調制御することにより被溶接部材1の溶接部位毎に速度を可変させ、溶接トーチ14と被溶接部材1との距離を任意に保持し、溶接部2の溶接を行う際、以下の2通りにて溶接を行う。
【0047】
反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を調整することにより溶接を行う場合は、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力と大気圧の差圧を反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を検出するための差圧センサ10bにて検出し、検出した差圧より反トーチ側の圧力壁9b内の圧力が設定値になるようPID制御する圧力制御ユニット12にて、反トーチ側の圧力壁9b内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11c及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dで制御し、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bを常時開放することにより、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を常時任意の正圧または負圧または同圧に保持し、溶接部2の酸化を防止しつつ、ビード断面形状の凹凸を図3、図4及び図5に示す任意の形状に制御し、溶接を行う。
【0048】
トーチ側の圧力壁9a内の圧力を調整することにより溶接を行う場合は、トーチ側の圧力壁9a内の圧力と大気圧の差圧をトーチ側の圧力壁9a内の圧力を検出するための差圧センサ10aにて検出し、検出した差圧よりトーチ側の圧力壁9a内の圧力が設定値になるようPID制御する圧力制御ユニット12にて、トーチ側の圧力壁9a内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11a及びトーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bで制御し、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dを常時開放することにより、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を常時任意の正圧または負圧または同圧に保持し、溶接部2の酸化を防止しつつ、ビード断面形状の凹凸を図3、図4及び図5に示す任意の形状に制御し、溶接を行う。
【0049】
被溶接部材1を固定し、圧力制御ユニット12でトーチ側の圧力壁9a内及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力をPID制御しながら、トーチ駆動機構15により溶接トーチ14を円周方向に移動させつつ、被溶接部材1の溶接部2の溶接を行う際、図6に示すように被溶接部材1の最上面を12時とし、時計回りの方向に以下の2通りにて溶接を行う。
【0050】
反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を調整することにより溶接を行う場合は、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bを常時開放し、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力と大気圧の差圧を反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を検出するための差圧センサ10bにて検出し、圧力制御ユニット12にて、反トーチ側の圧力壁9b内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11c及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dをPID制御し、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を図7、図8及び図9に示すように変化させ、溶接部2の酸化を防止しつつ、ビード断面形状の凹凸を図3、図4及び図5に示す任意の形状に制御し、溶接を行う。
【0051】
トーチ側の圧力壁9a内の圧力を調整することにより溶接を行う場合は、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dを常時開放し、トーチ側の圧力壁9a内の圧力と大気圧の差圧をトーチ側の圧力壁9a内の圧力を検出するための差圧センサ10aにて検出し、圧力制御ユニット12にて、トーチ側の圧力壁9a内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11a及びトーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bをPID制御し、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を図10、図11及び図12に示すように変化させ、溶接部2の参加を防止しつつ、ビード断面形状の凹凸を図3、図4及び図5に示す任意の形状に制御し、溶接を行う。
【0052】
また、被溶接部材1を中空金属角パイプとし、トーチ駆動機構15により溶接トーチ14を円周方向に移動させつつ、被溶接部材1の溶接部2の溶接を反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を調整することにより溶接を行う場合は、トーチ側の圧力壁9a内の圧力を開放するための比例電磁弁11bを常時開放し、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力と大気圧の差圧を反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を検出するための差圧センサ10bにて検出し、圧力制御ユニット12にて、反トーチ側の圧力壁9b内に供給するシールドガス8の流量を制御するための比例電磁弁11c及び反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を開放するための比例電磁弁11dをPID制御し、反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を図13に示すように被溶接部材1の上面中央を12時とし、図14に示すように亜反トーチ側の圧力壁9b内の圧力を変化させ、溶接部2の酸化を防止しつつ、ビード断面形状の凹凸を図3、図4及び図5に示す任意の形状に制御し、溶接を行う。
【符号の説明】
【0053】
1 被溶接部材
2 溶接部
3 回転機構
4 付加機構
5 クランプ機構
6 シリンダ
7 ブロック
8 シールドガス
9a、9b 圧力壁
10a、10b 差圧センサ
11a、11b、11c、11d 比例電磁弁
12 圧力制御ユニット
13 冷却ユニット
14 溶接トーチ
15 トーチ駆動機構
16a、16b 圧力壁内
17 水配管
18 金属板
19 冷却制御ユニット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材において、被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側を圧力壁で覆い、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御し、それぞれの圧力壁内の圧力を各々制御することにより、溶接のビード断面形状の凹凸を任意の形状に制御することを特徴とする溶接方法。
【請求項2】
開先を突き合わせた2つの筒状の被溶接部材の一端を固定し、回転機能を有した被溶接部材の回転機構と、
もう一端に2つの筒状の被溶接部材の開先突き合わせ部に圧縮力を付加する軸力の付加機構と、
2つの筒状の被溶接部材の反トーチ側の溶接部近傍を把持するクランプ機構を有し、
筒状の被溶接部材のトーチ側及び反トーチ側の溶接部に、シールドガスを密封する空間を作る圧力壁と、
前記トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ、トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及びトーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁と、
前記反トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ、反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁と、
前記トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁と、トーチ側のシールドガスの圧力を開放するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの圧力を開放するための比例電磁弁を制御する圧力制御ユニットと、
前記トーチ側の圧力壁内に挿入し、溶接部を溶接する溶接トーチと、
前記溶接トーチを直線的あるいは円周方向に可動位置決めできるトーチ駆動機構から構成されることを特徴とする溶接装置。
【請求項3】
請求項2記載のトーチ側の圧力壁及び反トーチ側の圧力壁、トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁、トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁、トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を検出するための差圧センサ、圧力制御ユニットにおいて、トーチ側の圧力壁内の圧力と任意の圧力値の差圧及び反トーチ側の圧力壁内の圧力と任意の圧力値の差圧をトーチ側の圧力壁内の圧力を制御するための差圧センサ及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を制御するための差圧センサにて検出し、トーチ側及び反トーチ側の圧力壁内の圧力が設定圧力になるようにPID制御する圧力制御ユニットにて、トーチ側の圧力壁内及び反トーチ側の圧力壁内に供給するシールドガスの流量をトーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁及び反トーチ側のシールドガスの流量を制御するための比例電磁弁、トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための電磁比例弁及び反トーチ側の圧力壁内の圧力を開放するための比例電磁弁で制御することにより、トーチ側の圧力壁内及び反トーチ側の圧力壁内を常時任意の正圧または負圧または同圧に保持されることを特徴とする溶接装置。
【請求項4】
請求項2記載の筒状の被溶接部材の回転機構、圧力制御ユニット、溶接トーチ、トーチ駆動機構において、溶接トーチ及び被溶接部材の回転機構の位置制御を行う位置制御機器と溶接パス情報と溶接部位毎のシールドガスの圧力値を記憶するコントローラにより、任意の溶接部位において、自在にシールドガスの圧力を制御しながら、溶接を行うことを特徴とする溶接装置。
【請求項5】
請求項2記載のクランプ機構において、2つの筒状の被溶接部材の反トーチ側の溶接部近傍をシリンダで均等に押し上げた四方ブロックにて把持し、溶接部における部材の段差を最小にすることを特徴とする溶接装置。
【請求項6】
請求項2記載の軸力の付加機構において、溶接すべき2つの筒状の被溶接部材の長さに拘らず、2つの被溶接部材の開先突き合わせ部端面に力を付加し、溶加棒なしで溶接可能であることを特徴とする溶接装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2013−49076(P2013−49076A)
【公開日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−188165(P2011−188165)
【出願日】平成23年8月31日(2011.8.31)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】