JP2002242696A - ガスタービン部品の改修装置及び補修方法 - Google Patents
ガスタービン部品の改修装置及び補修方法Info
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ガスタービン部品の改修及び補修
に関する。 【解決手段】 ガスタービン部品は、６軸ロボット、カ
メラ、及びロボット制御装置／視認プロセッサと関連し
て用いられるアーク溶接プロセスで改修／補修されるこ
とができる。ワイヤ送給プラズマ溶接プロセスにおい
て、視認システムは、部品を識別し、部品個々の外形に
基づき溶接パスを構築し、ロボットアームが進む経路
（正弦振動があろうがあるまいが）を計算する。
に関する。 【解決手段】 ガスタービン部品は、６軸ロボット、カ
メラ、及びロボット制御装置／視認プロセッサと関連し
て用いられるアーク溶接プロセスで改修／補修されるこ
とができる。ワイヤ送給プラズマ溶接プロセスにおい
て、視認システムは、部品を識別し、部品個々の外形に
基づき溶接パスを構築し、ロボットアームが進む経路
（正弦振動があろうがあるまいが）を計算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン部品
の改修及び補修に関し、より具体的には、ガスタービン
部品の改修及び補修のための多軸ロボットアーム溶接機
を用いる装置及び方法に関する。
の改修及び補修に関し、より具体的には、ガスタービン
部品の改修及び補修のための多軸ロボットアーム溶接機
を用いる装置及び方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】ニッケル基、コバルト基及び鉄基超合金
は、合金の溶解温度の８０％までにおいて、大きな強度
を持ちながら高温作動温度に耐えることができるため
に、ガスタービンエンジンの高温部に使用されてきた。
これらの合金はそのような極限まで使用されるので、作
動中に、熱疲労、酸化、腐食、クリープ などの異なる
種類の損傷を受ける傾向がある。経済的理由から、それ
らの部品は、取り替えるよりも補修することがしばしば
望まれる。
は、合金の溶解温度の８０％までにおいて、大きな強度
を持ちながら高温作動温度に耐えることができるため
に、ガスタービンエンジンの高温部に使用されてきた。
これらの合金はそのような極限まで使用されるので、作
動中に、熱疲労、酸化、腐食、クリープ などの異なる
種類の損傷を受ける傾向がある。経済的理由から、それ
らの部品は、取り替えるよりも補修することがしばしば
望まれる。
【０００３】ガスタービン部品の溶接補修においては、
ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）、ＭＩＧ（金属不活
性ガス）、及びＰＴＡ（プラズマ移行式アーク）などの
アーク溶接プロセスが手作業によって行われてきた。し
かしながら、ガスタービンエンジン性能が高まるにつれ
て、高合金（高ガンマ）ニッケル基超合金（方向性凝固
と単一結晶を含む）の使用が必要となってきた。この種
の合金は、大型フレームサイズの産業用ガスタービンに
広く用いられてきた。例として、ＧＴＤ−２２２、ＩＮ
−９３９、ＩＮ−７３８、ＧＴＤ−１１１（ＥＡ ＆
ＤＳ）、Ｍａｒ−Ｍ−２４７（ＤＳ）、ＣＭＳＸ−４
（ＳＣ）、及びＲｅｎｅ Ｎ５（ＳＣ）等の合金が挙げ
られる。しかしながら、これらの合金はまた、最高強度
レベルの合金になっているので、溶接性が低く、手作業
で溶接するのはほとんど不可能になった。
ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）、ＭＩＧ（金属不活
性ガス）、及びＰＴＡ（プラズマ移行式アーク）などの
アーク溶接プロセスが手作業によって行われてきた。し
かしながら、ガスタービンエンジン性能が高まるにつれ
て、高合金（高ガンマ）ニッケル基超合金（方向性凝固
と単一結晶を含む）の使用が必要となってきた。この種
の合金は、大型フレームサイズの産業用ガスタービンに
広く用いられてきた。例として、ＧＴＤ−２２２、ＩＮ
−９３９、ＩＮ−７３８、ＧＴＤ−１１１（ＥＡ ＆
ＤＳ）、Ｍａｒ−Ｍ−２４７（ＤＳ）、ＣＭＳＸ−４
（ＳＣ）、及びＲｅｎｅ Ｎ５（ＳＣ）等の合金が挙げ
られる。しかしながら、これらの合金はまた、最高強度
レベルの合金になっているので、溶接性が低く、手作業
で溶接するのはほとんど不可能になった。
【０００４】手作業のＴＩＧ溶接は、ＩＮ−６２５及び
Ｈａｓｔ Ｘなどの溶接材を用いて溶接形状寸法に対す
る制約の少ない状態で高度に熟練した溶接作業者によっ
て初めて成功できる。しかしながら、このような溶接材
は、最新式の産業用ガスタービンが動作する高い温度に
おいては、耐酸化性や耐クリープ性が劣る傾向にある。
さらに、手作業溶接が成功したとしても、タービンブレ
ードの先端（最初のエンジン分解整備においての典型的
補修箇所）において、複数パスの３次元手作業溶接を制
御するのは困難である。スクイラ先端壁厚のようなこれ
らの手作業溶接の不整合性は、機械加工や手動研磨回数
を増大させ、同時にそれに続くＦＰＩ（蛍光浸透検査）
やＸ線のような検査作業において歩留まりを低下させる
ことになる。
Ｈａｓｔ Ｘなどの溶接材を用いて溶接形状寸法に対す
る制約の少ない状態で高度に熟練した溶接作業者によっ
て初めて成功できる。しかしながら、このような溶接材
は、最新式の産業用ガスタービンが動作する高い温度に
おいては、耐酸化性や耐クリープ性が劣る傾向にある。
さらに、手作業溶接が成功したとしても、タービンブレ
ードの先端（最初のエンジン分解整備においての典型的
補修箇所）において、複数パスの３次元手作業溶接を制
御するのは困難である。スクイラ先端壁厚のようなこれ
らの手作業溶接の不整合性は、機械加工や手動研磨回数
を増大させ、同時にそれに続くＦＰＩ（蛍光浸透検査）
やＸ線のような検査作業において歩留まりを低下させる
ことになる。
【０００５】
【発明の概要】本発明の例示的な実施形態において、ガ
スタービン部品補修装置は、ガスタービン部品に隣接し
て配置されたロボットアームと、そのロボットアームの
一端に連結された溶接トーチ組立体を含む。ワイヤ送給
装置は溶接トーチ組立体と協働する。ロボットアーム制
御装置は、ロボットアームと通信し、ガスタービン部品
に対するロボットアームの位置を制御する。視認システ
ムは、ロボットアーム制御装置と連結しており、ガスタ
ービン部品を識別し、ガスタービン部品の外形に従い溶
接パスを定め、ロボットアームが進むための経路を計算
する。視認システムは、経路をロボットアームに伝達す
る。溶接トーチは、アーク長電圧制御装置、ワイヤ送給
ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含んでいるのが好ま
しい。溶接パスは、ガスタービン部品に対する熱入力を
減少させ、かつ十分な溶接幅を与えるような、設定波長
と設定振幅を持つ正弦波を備える。装置は、溶接のため
にガスタービン部品を固定し、内部通過温度制御を行う
水冷冷し金式固定具をさらに含むことができる。ロボッ
トアームは、６軸ロボットアームであるのが好ましい。
スタービン部品補修装置は、ガスタービン部品に隣接し
て配置されたロボットアームと、そのロボットアームの
一端に連結された溶接トーチ組立体を含む。ワイヤ送給
装置は溶接トーチ組立体と協働する。ロボットアーム制
御装置は、ロボットアームと通信し、ガスタービン部品
に対するロボットアームの位置を制御する。視認システ
ムは、ロボットアーム制御装置と連結しており、ガスタ
ービン部品を識別し、ガスタービン部品の外形に従い溶
接パスを定め、ロボットアームが進むための経路を計算
する。視認システムは、経路をロボットアームに伝達す
る。溶接トーチは、アーク長電圧制御装置、ワイヤ送給
ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含んでいるのが好ま
しい。溶接パスは、ガスタービン部品に対する熱入力を
減少させ、かつ十分な溶接幅を与えるような、設定波長
と設定振幅を持つ正弦波を備える。装置は、溶接のため
にガスタービン部品を固定し、内部通過温度制御を行う
水冷冷し金式固定具をさらに含むことができる。ロボッ
トアームは、６軸ロボットアームであるのが好ましい。
【０００６】本発明の別の例示的な実施形態において、
ガスタービン部品を補修する方法は、ガスタービン部品
を固定し、ガスタービン部品を識別し、ガスタービン部
品の外形に従い溶接パスを定め、ロボットアームが進む
ための経路を計算し、ロボットアームとそれに取り付け
られた溶接トーチ組立体を用いて溶接パスに沿って溶接
する段階を含む。この方法は、合金溶接ワイヤを用いて
溶接する段階をさらに含むことができる。溶接段階の後
に、この方法はガスタービン部品を最終寸法に機械加工
し、ガスタービン部品を真空熱処理し、ガスタービン部
品を検査する段階を含むことができる。固定する段階に
先だって、該方法は、溶接のためのガスタービン部品の
熱処理を行う段階を含むことができる。これに関連し
て、溶接する段階は室温で行うことができる。
ガスタービン部品を補修する方法は、ガスタービン部品
を固定し、ガスタービン部品を識別し、ガスタービン部
品の外形に従い溶接パスを定め、ロボットアームが進む
ための経路を計算し、ロボットアームとそれに取り付け
られた溶接トーチ組立体を用いて溶接パスに沿って溶接
する段階を含む。この方法は、合金溶接ワイヤを用いて
溶接する段階をさらに含むことができる。溶接段階の後
に、この方法はガスタービン部品を最終寸法に機械加工
し、ガスタービン部品を真空熱処理し、ガスタービン部
品を検査する段階を含むことができる。固定する段階に
先だって、該方法は、溶接のためのガスタービン部品の
熱処理を行う段階を含むことができる。これに関連し
て、溶接する段階は室温で行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明の装置
は、ロボットアーム１２、ロボットアーム１２の一端に
連結された溶接トーチ組立体１４、及び溶接トーチ組立
体１４と協働するワイヤ送給装置１６を含む。ロボット
アーム制御装置１８は、ロボットアームと通信し、改修
／補修されるガスタービン部品に対するロボットアーム
の位置を制御する。ビデオモニタ、コンピュータモニ
タ、及びキーボード及び／又はマウスのような入力装置
を含む視認システム２０が、ロボットアーム制御装置１
８と連結されている。視認システム２０は、ガスタービ
ン部品を識別し、ガスタービン部品の外形に従い溶接パ
スを定め、ロボットアーム１２が進むための経路を計算
する。これに関連して、視認システムは、視認ウインド
ウの中の対象物が比較的広範囲にわたっていることを識
別し、それを設定されている基本型と比較しながら、そ
の対象物が関心のあるものであることを確かめる。ウイ
ンドウ中の部品に特有の外形が引き出され、経路を計算
する。視認システム２０は、ロボットアーム制御装置１
８を介して、計算された経路をロボットアーム１２に伝
達する。メイン制御装置２２は、システムの構成要素と
通信し、図示されるようにアーク長制御、ワイヤ送給制
御、トーチパルサ制御、パルサ選択パネル等のような、
通常の溶接制御システムを含む。
は、ロボットアーム１２、ロボットアーム１２の一端に
連結された溶接トーチ組立体１４、及び溶接トーチ組立
体１４と協働するワイヤ送給装置１６を含む。ロボット
アーム制御装置１８は、ロボットアームと通信し、改修
／補修されるガスタービン部品に対するロボットアーム
の位置を制御する。ビデオモニタ、コンピュータモニ
タ、及びキーボード及び／又はマウスのような入力装置
を含む視認システム２０が、ロボットアーム制御装置１
８と連結されている。視認システム２０は、ガスタービ
ン部品を識別し、ガスタービン部品の外形に従い溶接パ
スを定め、ロボットアーム１２が進むための経路を計算
する。これに関連して、視認システムは、視認ウインド
ウの中の対象物が比較的広範囲にわたっていることを識
別し、それを設定されている基本型と比較しながら、そ
の対象物が関心のあるものであることを確かめる。ウイ
ンドウ中の部品に特有の外形が引き出され、経路を計算
する。視認システム２０は、ロボットアーム制御装置１
８を介して、計算された経路をロボットアーム１２に伝
達する。メイン制御装置２２は、システムの構成要素と
通信し、図示されるようにアーク長制御、ワイヤ送給制
御、トーチパルサ制御、パルサ選択パネル等のような、
通常の溶接制御システムを含む。
【０００８】溶接トーチ組立体１４自体は、この装置に
好適な利用できる如何なる組立とすることもできる。溶
接トーチ組立体は、アーク長電圧制御装置、ワイヤ供給
ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含むのが好ましい。
プラズマ溶接トーチが好ましいが、ＴＩＧトーチあるい
は同等のもののようなその他の溶接トーチを使用でき、
本発明はプラズマトーチに限定されることを必ずしも意
味しない。
好適な利用できる如何なる組立とすることもできる。溶
接トーチ組立体は、アーク長電圧制御装置、ワイヤ供給
ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含むのが好ましい。
プラズマ溶接トーチが好ましいが、ＴＩＧトーチあるい
は同等のもののようなその他の溶接トーチを使用でき、
本発明はプラズマトーチに限定されることを必ずしも意
味しない。
【０００９】溶接パスを定めるとき、視認システムは、
設定波長と設定振幅を正弦波に加え、補修／改修される
ガスタービン部品に対する、溶接中の熱入力を減少さ
せ、十分な溶接幅を与える。波長と振幅の最適設定値
は、一般的に前進スピードと部品壁厚に基づいて、対象
とするタービン部品についての溶接パラメータ値を開発
する中で、決められる。
設定波長と設定振幅を正弦波に加え、補修／改修される
ガスタービン部品に対する、溶接中の熱入力を減少さ
せ、十分な溶接幅を与える。波長と振幅の最適設定値
は、一般的に前進スピードと部品壁厚に基づいて、対象
とするタービン部品についての溶接パラメータ値を開発
する中で、決められる。
【００１０】溶接のためにガスタービン部品を固定する
ために、冷し金式固定具２４がロボットアームに隣接し
て配置される。水冷冷し金式固定具のようなあらゆる好
適な冷し金式固定具を用いて、内部通過温度制御を行う
ことができる。ロボットアームは、Ｓｔａｕｂｌｉ Ｃ
ｏｍｐａｎｙ（ｗｗｗ．ｓｔａｕｂｌｉ．ｃｏｍ）より
入手可能なモデルＣＳ７Ｂロボットアーム制御装置を備
えるモデルＲＸ１３０Ｂのような６軸ロボットアームと
するのが好ましい。好適なワイヤ送給装置と好適なアー
ク長制御装置は、アメリカ、カリフォルニア州のＪｅｔ
ｌｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手できる。
ために、冷し金式固定具２４がロボットアームに隣接し
て配置される。水冷冷し金式固定具のようなあらゆる好
適な冷し金式固定具を用いて、内部通過温度制御を行う
ことができる。ロボットアームは、Ｓｔａｕｂｌｉ Ｃ
ｏｍｐａｎｙ（ｗｗｗ．ｓｔａｕｂｌｉ．ｃｏｍ）より
入手可能なモデルＣＳ７Ｂロボットアーム制御装置を備
えるモデルＲＸ１３０Ｂのような６軸ロボットアームと
するのが好ましい。好適なワイヤ送給装置と好適なアー
ク長制御装置は、アメリカ、カリフォルニア州のＪｅｔ
ｌｉｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手できる。
【００１１】本発明の溶接プロセスは、室内温度にて行
われるのが好ましいが、システムは高い温度での溶接に
も適している。室内温度での溶接を容易にするために、
溶接されるガスタービン部品に溶接前の熱処理を行って
もよい。
われるのが好ましいが、システムは高い温度での溶接に
も適している。室内温度での溶接を容易にするために、
溶接されるガスタービン部品に溶接前の熱処理を行って
もよい。
【００１２】図２が示すように、メイン制御装置２２
は、本発明のロボット溶接プロセスを行うために、制御
アルゴリズムを蓄えている。段階Ｓ１において、システ
ムはロボット制御装置及びその周辺機器に電力を供給す
る。ＡＩＭ（Ａｄｅｐｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍ
ａｎａｇｅｍｅｎｔ−操作装置の上面で動く図式ユーザ
・インターフェース）、Ｖｔｒａｊｓｉｇ（Ｓｔａｕｂ
ｌｉ Ｃｏｍｐａｎｙ製−個々の位置に対する経路を作
ったり修正したりするときに、ユーザを助ける）、及び
カスタマナイズ・ルーチン（カスタマナイズされたソフ
トウェアモジュールなどの）を含むソフトウェアパッケ
ージが読み込まれる（段階Ｓ２）。段階Ｓ３では、補修
される部品に対する適切なパラメータ設定値が選択さ
れ、段階Ｓ４では、機械の新しい視認画像が取得され
る。これに関連して、画像を取得するために好適なカメ
ラは、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ ＭＦ６０２である。次い
で、段階Ｓ５において、視認システムは、カスタム視認
ツールを用いて、好適な経路を引き出し、段階Ｓ６で動
的な経路修正とアナログ／デジタルＩ／Ｏ設定を確認す
る。構築化プログラムフローに対してＡＩＭソフトウェ
アを用いてシーケンス設定／タイミングが確認され、段
階Ｓ７でソフトウェアの「予行」がおこなわれる。最後
に、段階Ｓ８で、ロボット「予行」が確認され、部品の
補修／改修プロセスが実行される。
は、本発明のロボット溶接プロセスを行うために、制御
アルゴリズムを蓄えている。段階Ｓ１において、システ
ムはロボット制御装置及びその周辺機器に電力を供給す
る。ＡＩＭ（Ａｄｅｐｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍ
ａｎａｇｅｍｅｎｔ−操作装置の上面で動く図式ユーザ
・インターフェース）、Ｖｔｒａｊｓｉｇ（Ｓｔａｕｂ
ｌｉ Ｃｏｍｐａｎｙ製−個々の位置に対する経路を作
ったり修正したりするときに、ユーザを助ける）、及び
カスタマナイズ・ルーチン（カスタマナイズされたソフ
トウェアモジュールなどの）を含むソフトウェアパッケ
ージが読み込まれる（段階Ｓ２）。段階Ｓ３では、補修
される部品に対する適切なパラメータ設定値が選択さ
れ、段階Ｓ４では、機械の新しい視認画像が取得され
る。これに関連して、画像を取得するために好適なカメ
ラは、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ ＭＦ６０２である。次い
で、段階Ｓ５において、視認システムは、カスタム視認
ツールを用いて、好適な経路を引き出し、段階Ｓ６で動
的な経路修正とアナログ／デジタルＩ／Ｏ設定を確認す
る。構築化プログラムフローに対してＡＩＭソフトウェ
アを用いてシーケンス設定／タイミングが確認され、段
階Ｓ７でソフトウェアの「予行」がおこなわれる。最後
に、段階Ｓ８で、ロボット「予行」が確認され、部品の
補修／改修プロセスが実行される。
【００１３】実例１ 第１段タービンバケットが、タービンバケットの先端領
域を溶接補修するために、本発明の装置を用いてロボッ
ト処理された。溶接材が溶接プロセスに使用された。好
適な溶接材であれば、いかなるものも使用できた。バケ
ットは、内部通過温度制御のために水冷冷し金式固定具
２４中に配置され、溶接中にバケットが動かないように
支持された。バケット上方に設置された固定カメラが写
真を撮り、視認システムが画像画素データを用いて、バ
ケット外形に対する溶接パスを生成した。次いで、正弦
波に、１ミリの波長と１．５ミリの振幅の波長が付け加
えられた。この正弦波振動を用いて、部品に対する熱入
力を減少させ、同時に機械加工後の最終バケット先端寸
法を十分満たす溶接幅を得た。一端に、アークリンク電
圧制御、ワイヤ送給ガイド、及びプラズマ溶接トーチを
含むアームツールを備えるロボットアーム１２で、８つ
の溶接肉盛パスを完成させて先端外形を上手く修復し
た。修復された部品は最終寸法に機械加工されて、華氏
２０５０度で２時間真空熱処理され、蛍光浸透検査をさ
れた。いかなる兆候（ひび割れ、穴等）も発見されなか
った。部品は、溶接及び／又はＨＡＺ（熱影響区域）中
の、穴や微細割れについて治金的にも検査された。いか
なる溶接関係の欠陥も発見されなかった。
域を溶接補修するために、本発明の装置を用いてロボッ
ト処理された。溶接材が溶接プロセスに使用された。好
適な溶接材であれば、いかなるものも使用できた。バケ
ットは、内部通過温度制御のために水冷冷し金式固定具
２４中に配置され、溶接中にバケットが動かないように
支持された。バケット上方に設置された固定カメラが写
真を撮り、視認システムが画像画素データを用いて、バ
ケット外形に対する溶接パスを生成した。次いで、正弦
波に、１ミリの波長と１．５ミリの振幅の波長が付け加
えられた。この正弦波振動を用いて、部品に対する熱入
力を減少させ、同時に機械加工後の最終バケット先端寸
法を十分満たす溶接幅を得た。一端に、アークリンク電
圧制御、ワイヤ送給ガイド、及びプラズマ溶接トーチを
含むアームツールを備えるロボットアーム１２で、８つ
の溶接肉盛パスを完成させて先端外形を上手く修復し
た。修復された部品は最終寸法に機械加工されて、華氏
２０５０度で２時間真空熱処理され、蛍光浸透検査をさ
れた。いかなる兆候（ひび割れ、穴等）も発見されなか
った。部品は、溶接及び／又はＨＡＺ（熱影響区域）中
の、穴や微細割れについて治金的にも検査された。いか
なる溶接関係の欠陥も発見されなかった。
【００１４】実例２ 別の第１段タービンバケットが、タービンバケットの先
端領域を溶接補修するために、本発明の装置を用いてロ
ボット処理された。溶接材が使用された。バケットは、
内部通過温度制御のために水冷冷し金式固定具中に配置
され、溶接中にバケットが動かないように支持された。
バケット上方に設置された固定カメラが写真を撮り、視
認システムが画像画素データを用いて、バケット外形に
対する溶接パスを生成した。次いで、正弦波に、１ミリ
の波長と１．２ミリの振幅の波長が付け加えられた。正
弦波は、後縁から３番目と４番目の冷却穴間と共に、溶
接の末端部分で壁の溶接を容易にするために減少され
た。この正弦波振動を用いて、部品に対する熱入力を減
少させ、同時に機械加工後の最終バケット先端寸法を十
分満たす溶接幅を得た。一端に、アーク長電圧制御、ワ
イヤ送給ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含むアーム
ツールを備えるロボットアーム１２で、７つの溶接肉盛
パスを完成させて先端外形を上手く修復した。修復され
た部品は最終寸法に機械加工されて、華氏２０５０度で
２時間真空熱処理され、蛍光浸透検査をされた。後縁の
下方約１インチのところの鋳物の穴以外には、いかなる
兆候（ひび割れ、穴等）も発見されなかった。部品は、
溶接及び／又はＨＡＺ中の穴や微細割れについて治金的
にも検査された。いかなる溶接関係の欠陥も発見されな
かった。
端領域を溶接補修するために、本発明の装置を用いてロ
ボット処理された。溶接材が使用された。バケットは、
内部通過温度制御のために水冷冷し金式固定具中に配置
され、溶接中にバケットが動かないように支持された。
バケット上方に設置された固定カメラが写真を撮り、視
認システムが画像画素データを用いて、バケット外形に
対する溶接パスを生成した。次いで、正弦波に、１ミリ
の波長と１．２ミリの振幅の波長が付け加えられた。正
弦波は、後縁から３番目と４番目の冷却穴間と共に、溶
接の末端部分で壁の溶接を容易にするために減少され
た。この正弦波振動を用いて、部品に対する熱入力を減
少させ、同時に機械加工後の最終バケット先端寸法を十
分満たす溶接幅を得た。一端に、アーク長電圧制御、ワ
イヤ送給ガイド、及びプラズマ溶接トーチを含むアーム
ツールを備えるロボットアーム１２で、７つの溶接肉盛
パスを完成させて先端外形を上手く修復した。修復され
た部品は最終寸法に機械加工されて、華氏２０５０度で
２時間真空熱処理され、蛍光浸透検査をされた。後縁の
下方約１インチのところの鋳物の穴以外には、いかなる
兆候（ひび割れ、穴等）も発見されなかった。部品は、
溶接及び／又はＨＡＺ中の穴や微細割れについて治金的
にも検査された。いかなる溶接関係の欠陥も発見されな
かった。
【００１５】本発明のシステム及び方法おいて、繰り返
しを増加させ、上流の溶接補修作業のばらつきを減少さ
せることにより、ＦＰＩのような検査作業を通しての初
回の歩留まりが増加した。ロボットアーム溶接を含む装
置は、一般的に速度、溶接材送給速度、溶接電流、溶接
位置、及び開始／停止位置が一定でない以前の手作業溶
接を排除する。本発明の装置では、正確なスピード（１
分に１０インチ以下）を保証するために６軸ロボット
と、部品／ロボット位置を関連づける視認システム（そ
れぞれ個々の部品に対して正確な溶接パスを確保する）
と、溶接パス時に正確な位置で正確な溶接電流及びワイ
ヤ送給速度を制御する制御装置を用いるのが好ましい。
これら全ての変数の制御を組み合わせることによって、
処理のばらつきを減少させ、部品歩留まりの増加が結果
として得られる。この制御によって、延性があり（ＩＮ
−６２５、Ｈａｓｔ Ｘなど）かつ同時に高強度の溶接
材を具合良くまた繰り返して用いることができる。
しを増加させ、上流の溶接補修作業のばらつきを減少さ
せることにより、ＦＰＩのような検査作業を通しての初
回の歩留まりが増加した。ロボットアーム溶接を含む装
置は、一般的に速度、溶接材送給速度、溶接電流、溶接
位置、及び開始／停止位置が一定でない以前の手作業溶
接を排除する。本発明の装置では、正確なスピード（１
分に１０インチ以下）を保証するために６軸ロボット
と、部品／ロボット位置を関連づける視認システム（そ
れぞれ個々の部品に対して正確な溶接パスを確保する）
と、溶接パス時に正確な位置で正確な溶接電流及びワイ
ヤ送給速度を制御する制御装置を用いるのが好ましい。
これら全ての変数の制御を組み合わせることによって、
処理のばらつきを減少させ、部品歩留まりの増加が結果
として得られる。この制御によって、延性があり（ＩＮ
−６２５、Ｈａｓｔ Ｘなど）かつ同時に高強度の溶接
材を具合良くまた繰り返して用いることができる。
【００１６】本発明を、現在最も実用的で好ましい実施
形態として考えられるものと関連させて説明してきた
が、本発明は開示した実施形態に限定されるものではな
く、逆に本発明の特許請求の範囲の技術思想及び技術的
範囲内に含まれる様々な変更や等価な構成を保護しよう
とするものであることを理解されたい。
形態として考えられるものと関連させて説明してきた
が、本発明は開示した実施形態に限定されるものではな
く、逆に本発明の特許請求の範囲の技術思想及び技術的
範囲内に含まれる様々な変更や等価な構成を保護しよう
とするものであることを理解されたい。
【図１】 本発明の装置のブロックダイアグラム。
【図２】 システム制御装置によって実行されるプロセ
スのフローチャート。
スのフローチャート。
１２ ロボットアーム １４ 溶接トーチ組立体 １６ ワイヤ送給装置 １８ ロボットアーム制御装置 ２０ 視認システム ２２ メイン制御装置 ２４ 冷し金式固定具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーロン・トッド・フロスト アメリカ合衆国、テキサス州、ルイスビ ル、マーブルクレスト・ドライブ、1419番 (72)発明者 ジェームズ・アーサー・モリン アメリカ合衆国、テキサス州、ハンブル、 ケリー・オークス・コート、19106番 (72)発明者 タデウス・ジャン・ストラシンスキー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ナッサ ウ、ローロフ・ロード、149番 Ｆターム(参考） 3C007 AS11 KT01 KT05 LT04 LT06
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービン部品に隣接して配置された
ロボットアームと、 該ロボットアームの一端に連結された溶接トーチ組立体
と、 該溶接トーチ組立体と協働するワイヤ送給装置と、 前記ロボットアームと通信し、前記ガスタービン部品に
対する前記ロボットアームの位置を制御するロボットア
ーム制御装置と、 該ロボットアーム制御装置と連結しており、前記ガスタ
ービン部品を識別し、前記ガスタービン部品の外形に従
い溶接パスを定め、前記ロボットアームが進むための経
路を計算して、該経路を前記ロボットアームに伝達する
視認システムと、を含むことを特徴とするガスタービン
部品改修装置。 - 【請求項２】 前記溶接パスは、ガスタービン部品に対
する熱入力を減少させ、かつ十分な溶接幅を与えるよう
な、設定波長と設定振幅を持つ正弦波を含むことを特徴
とする、請求項１に記載のガスタービン部品改修装置。 - 【請求項３】 ロボットアーム、該ロボットアームの一
端に連結された溶接トーチ組立体、ワイヤ送給装置、ロ
ボットアーム制御装置、及び視認システムを含むロボッ
ト溶接アームを用いて、ガスタービン部品を改修する方
法であって、 該ガスタービン部品を固定する段階と、 該ガスタービン部品を識別し、該ガスタービン部品の外
形に従い溶接パスを定め、前記ロボットアームが進むた
めの経路を計算する段階と、 前記ロボットアームとそれに取り付けられた前記溶接ト
ーチ組立体を用いて溶接パスに沿って溶接する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項４】 前記溶接する段階の後に、前記ガスター
ビン部品を最終寸法に機械加工する段階と、該ガスター
ビン部品を真空熱処理する段階と、該ガスタービン部品
を検査する段階とをさらに含むことを特徴とする、請求
項３に記載の方法。
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| US09/686,900 US6376801B1 (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Gas turbine component refurbishment apparatus and repair method |
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| JP2002242696A true JP2002242696A (ja) | 2002-08-28 |
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|---|---|---|---|
| JP2001313362A Ceased JP2002242696A (ja) | 2000-10-12 | 2001-10-11 | ガスタービン部品の改修装置及び補修方法 |
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|---|---|
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| KR101169075B1 (ko) | 2004-03-23 | 2012-07-26 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 터빈 버킷의 선단 상의 장부 보수 방법 및 용접 재료 도포용 조립체 |
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- 2001-10-08 DE DE60127789T patent/DE60127789T2/de not_active Revoked
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