JP2012055930A - 溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークに溶接を施すに際して該ワークに予熱を与える時の熱効率及び作業効率の良い溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法を提供する。
【解決手段】ワークWに溶接を施す際に該ワークWに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置1において、前記ワークWを保持するとともに該ワークWの向きを変更させることが可能なポジショナ10と、前記ワークWを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナ10と連動して動作する保温筒20と、前記保温筒20の内側に前記ワークWを加熱可能に配置されたヒータ31、32とが備えられている。
【選択図】図2
【解決手段】ワークWに溶接を施す際に該ワークWに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置1において、前記ワークWを保持するとともに該ワークWの向きを変更させることが可能なポジショナ10と、前記ワークWを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナ10と連動して動作する保温筒20と、前記保温筒20の内側に前記ワークWを加熱可能に配置されたヒータ31、32とが備えられている。
【選択図】図2
Description
本発明は、ワークに溶接を施す際にこのワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法に関するものである。
図11に示すように、原子炉用や化学工業用の圧力容器50は、容器本体51が継手溶接部52で接合されて構築されている。また、高温・高圧の内容物に耐え、内容物による腐食を防止するため、容器本体51の内面には、ステンレス等の耐食性合金が肉盛溶接によって接合されることによって、面状の肉盛溶接部53が形成されている。この肉盛溶接部53を形成するために種々の溶接法が用いられるが、溶接能率等の観点から、帯状電極を用いるエレクトロスラグ溶接法が優れている。
このエレクトロスラグ溶接法では、溶接姿勢が下向きに限定される。このため、図12に示すように、圧力容器50の鏡板等、略半球面状のワークWの内面に肉盛溶接を施す際には、所定の回転軸Z周りに回転可能、かつ、この回転軸Zの傾斜角度を変更可能に構成されたポジショナ110に、略半球面状のワークWの中心軸とポジショナの回転軸Zとが一致するようにして、ワークWを固定する。そして、ポジショナ110を回転軸Z周りに回転させながらワークWの内面に肉盛溶接を施すことによって、ワークの中心軸周りに環状の肉盛溶接部54を形成する。そして、ポジショナ110が一周するごとにポジショナ110の回転軸Zの傾斜角度を僅かに変更して、再びポジショナ110を回転軸Z周りに回転させながらワークWの内面に環状の肉盛溶接部54を同心円状に形成することを繰り返していくことによって、環状の肉盛溶接部54の幅が拡大していく結果、半球面状のワークWの内面に面状の肉盛溶接部53が形成される(特許文献1参照)。
ここで、上記継手溶接部52や肉盛溶接部53の割れ等を防止するため、溶接作業中には、図12に示すように、ワークWを外面等からバーナ131等で加熱し、ワークWに予熱を与えておく必要がある。例えば、ワークWが原子炉用圧力容器の鏡板の場合には、溶接作業中に200℃程度の予熱を与えて保持する必要がある(特許文献2、3参照)。
ここで、上記のようにポジショナ110が一周する度に、ポジショナ110の回転軸Zの傾斜角度を変更するとともに、予熱用のバーナ131等の位置も変更する必要がある。このため、肉盛溶接部53の形成に際しては、多くの段取り換え工数が必要であった。
また、バーナ131のガス炎は上向きに上がるため、図12に示すように、ワークWの上側にバーナ131が位置するとワークを効率的に熱することができず、エネルギーコストが余計にかかっていた。
また、バーナ131のガス炎は上向きに上がるため、図12に示すように、ワークWの上側にバーナ131が位置するとワークを効率的に熱することができず、エネルギーコストが余計にかかっていた。
さらに、従来は、図12に示すように、ワークWの外周は開放されていたため、保温性が悪く、放熱量が大きくて、ワークWをバーナ131で加熱する際の熱効率が悪かった。
また、ワークWが原子力用圧力容器の鏡板である場合等には、溶接後熱処理(300℃から700℃程度)を施す必要がある。溶接時の予熱付与用のバーナ131を利用してこの溶接後熱処理を実施できれば作業効率が良いが、保温性が悪いポジショナ110上のバーナ131加熱では、この溶接後熱処理を実施するのは困難なため、溶接後は熱処理炉への移動、炉加熱が必要であり、工数と熱処理費用がかかっていた。
また、ワークWが原子力用圧力容器の鏡板である場合等には、溶接後熱処理(300℃から700℃程度)を施す必要がある。溶接時の予熱付与用のバーナ131を利用してこの溶接後熱処理を実施できれば作業効率が良いが、保温性が悪いポジショナ110上のバーナ131加熱では、この溶接後熱処理を実施するのは困難なため、溶接後は熱処理炉への移動、炉加熱が必要であり、工数と熱処理費用がかかっていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ワークに溶接を施すに際して該ワークに予熱を与える時の熱効率及び作業効率の良い溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置は、ワークに溶接を施す際に該ワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置であって、前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更させることが可能なポジショナと、前記ワークを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナと連動して動作する保温筒と、前記保温筒の内側に前記ワークを加熱可能に配置され、前記ポジショナと連動して動作するヒータとを備えている。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置は、ワークに溶接を施す際に該ワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置であって、前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更させることが可能なポジショナと、前記ワークを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナと連動して動作する保温筒と、前記保温筒の内側に前記ワークを加熱可能に配置され、前記ポジショナと連動して動作するヒータとを備えている。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置によれば、ヒータによって予熱を与えられたワークは、保温筒により放熱を抑制され保温されるので、ワークに予熱を与える時の熱効率が良い。また、ワークに溶接を施している最中にポジショナを動作させてワークの向きを変更しても、保温筒及びヒータがポジショナと連動して動作するので、ポジショナの動作と別途保温筒及びヒータの位置を調整する必要がない。したがって、ワークに溶接を施す際の作業効率が良い。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記保温筒は前記ポジショナに支持されていることが好ましい。
この構成によれば、保温筒はポジショナに支持されているため、保温筒をポジショナと連動して動作させる構造が簡単に実現できる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータは、前記保温筒に取り付けられ前記ワークを側方から加熱可能な側方ヒータと、前記ポジショナに取り付けられ前記ワークを下方から加熱可能な下方ヒータとを含むことが好ましい。
この構成によれば、ワークを側方ヒータにより側方から加熱するとともに下方ヒータにより下方から加熱することができる。したがって、ワークのあらゆる部位に対して予熱を与えつつ溶接を施すことができる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータは、略平型の加熱面を有するバーナであることが好ましい。
上記構成によれば、ヒータは略平型の加熱面を有するバーナであるので、これをワークの表面に沿うように配置して加熱することで、ワークに予熱を与える際の熱効率が良く、省エネルギー効果が得られる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記保温筒は該保温筒の軸方向に移動可能とされていることが好ましい。
上記構成によれば、予熱付与の対象となるワークが比較的長い形状を有していても、ワークを取り囲む保温筒を軸方向に移動し、ワークのあらゆる部位に対して予熱を与えつつ溶接を施すことができる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータは、前記ワークに対して接離自在とされていることが好ましい。
上記構成によれば、予熱付与の対象となるワークの径が様々であっても、各ワークの径に応じてヒータをワークの表面に沿うように移動させ、ワークに効率的に予熱を与えることができる。
上記の溶接用予熱装置においては、前記ヒータは、前記保温筒の内側に可動なアームにより取り付けられていることが好ましい。
この構成によれば、ヒータは、保温筒の内側に可動なアームにより取り付けられているため、ヒータをワークに対して接離自在とする構造が簡単に実現できる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記保温筒は、それぞれが前記ワークを取り囲むように略筒状に形成された複数の保温筒構成体を含んで構成され、該複数の保温筒構成体は互いに接離自在に前記保温筒の軸方向に並べられることにより、前記保温筒の全長が前記ワークの大きさに応じて可変とされていることが好ましい。
この構成によれば、予熱付与の対象となるワークが比較的長い形状を有していても、ワークを取り囲む保温筒の全長がワークの大きさに応じて可変とされているので、ワークのあらゆる部位に対して予熱を与えかつ放熱を抑制して保温しつつ溶接を施すことができる。
上記溶接用予熱装置においては、前記複数の保温筒構成体の各々に前記ヒータが取り付けられていることが好ましい。
この構成によれば、ワークの長さに合わせてヒータで加熱する範囲を変更できる。
上記溶接用予熱装置においては、前記複数の保温筒構成体の間はベローズで覆われていることが好ましい。
この構成によれば、ワークの大きさに応じて保温筒の全長を変化させるべく、前記複数の保温筒構成体の間隔を広げても、これら複数の保温筒構成体の間がベローズで覆われているので、保温筒によりワークを保温する際の保温性が損なわれることがない。
上記溶接用予熱装置においては、前記複数の保温筒構成体のうちの一の保温筒構成体が他の保温筒構成体に可動に差し込まれていることが好ましい。
この構成によれば、ワークの大きさに応じて保温筒の全長を変化させるべく、前記一の保温筒構成体を他の保温筒構成体に対して移動させても、これら一の保温筒構成体と他の保温筒構成体との間に隙間がほとんど生じないので、保温筒によりワークを保温する際の保温性が損なわれることがない。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータは前記保温筒の軸方向に複数個並べて配置され、各ヒータの運転が個別に制御可能とされていることが好ましい。
保温筒によってワークが保温されることにより、ワークの中でも上側の部位は下側の部位に比べて温度が上がりやすくなっているが、この構成によれば、加熱の必要性が少なくなっている部位のヒータの運転を抑制したり停止したりすることによって、ワークに予熱を与える際に省エネルギー効果が得られる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータは前記保温筒の周方向に複数個並べて配置され、各ヒータの運転が個別に制御可能とされていることが好ましい。
保温筒によってワークが保温されることにより、ワークの中でも上側の部位は下側の部位に比べて温度が上がりやすくなっているが、この構成によれば、加熱の必要性が少なくなっている部位のヒータの運転を抑制したり停止したりすることによって、ワークに予熱を与える際に省エネルギー効果が得られる。
本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置においては、前記ヒータが、前記ワークに溶接が施された後の熱処理のための加熱を実行可能に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、ヒータによって予熱を与えつつ溶接が施されたワークが、ポジショナによって保持したまま、ワークに対して溶接後の熱処理を施すことができる。したがって、ワークに溶接を施した後に、ワークを熱処理炉等に移動して熱処理を施す場合に比べて、段取り換え工数が低減され、ワーク加工の作業効率が向上する。
本発明の第二の態様に係る溶接用予熱方法は、ワークに溶接を施す際に該ワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱方法であって、前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更させることが可能なポジショナによって前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更し、前記ワークを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナと連動して動作する保温筒によって前記ワークを保温し、前記保温筒の内側に前記ワークを加熱可能に配置され、前記ポジショナと連動して動作するヒータによって前記ワークに予熱を与えるものである。
本発明の第二の態様に係る溶接用予熱方法によれば、本発明の第一の態様に係る溶接用予熱装置によって得られる効果と同様の効果が得られる。
本発明の溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法によれば、ヒータによって予熱を与えられたワークは、保温筒により放熱を抑制され保温されるので、ワークに予熱を与える時の熱効率が良い。また、ワークに溶接を施している最中にポジショナを動作させてワークの向きを変更しても、保温筒及びヒータがポジショナと連動して動作するので、ポジショナの動作と別途保温筒及びヒータの位置を調整する必要がない。したがって、ワークに溶接を施す際の作業効率が良い。
以下に、本発明に係る溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第一実施形態]
図1から図3に、本発明の第一実施形態に係る溶接用予熱装置1を模式的に示す。また、図4及び図5に、本実施形態の溶接用予熱装置1の詳細な構造を示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1は、ワークWに溶接、特に肉盛溶接を施す際にワークWに予熱を与えるために用いられるものであって、ワークWを保持するとともにワークWの向きを変更させるポジショナ10と、保温筒20と、ワークWを加熱する側方ヒータ31及び下方ヒータ32とを備えている。
図1から図3に、本発明の第一実施形態に係る溶接用予熱装置1を模式的に示す。また、図4及び図5に、本実施形態の溶接用予熱装置1の詳細な構造を示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1は、ワークWに溶接、特に肉盛溶接を施す際にワークWに予熱を与えるために用いられるものであって、ワークWを保持するとともにワークWの向きを変更させるポジショナ10と、保温筒20と、ワークWを加熱する側方ヒータ31及び下方ヒータ32とを備えている。
図1から図5に示すように、ポジショナ10は、架台14を介してワークWが上に載置される略円盤状の回転台11と、回転台11をその回転軸周りに回転自在に支持する傾斜部12と、傾斜部12を水平な所定の軸周りに回動可能に支持することによって傾斜部12を傾斜させる支持部13とを含んで構成されている。これにより、ポジショナ10は、ワークWを保持するとともにワークWの向きを変更させることが可能となっている。
保温筒20は、断熱材によって略筒状に形成されている。保温筒20の径は、ポジショナ10の回転台11の径と略同じ寸法になっている。保温筒20は、回転台11の上に載置されるワークWを横から取り囲むことが可能となるように回転台11の上方に配置され、ポジショナ10の傾斜部12に固定された昇降レール15に、傾斜部12に対して昇降可能となるように保温筒昇降機構16を介して取り付けられている。これにより、保温筒20は、ポジショナ10の傾斜部12と連動して動作するとともに、傾斜部12に対して昇降移動可能となっている。
保温筒20には、ワークWを側方から加熱可能となるように側方ヒータ(ヒータ)31が取り付けられている。側方ヒータ31は、略平型の加熱面を有するバーナである。
図4に示すように、側方ヒータ31は、可動なアーム33を介して、保温筒20の内面に取り付けられている。具体的には、アーム33の一端が保温筒20の内面に回動可能に取り付けられて、アーム33が保温筒20の径方向に旋回動作可能となっており、このアーム33の他端に側方ヒータ31が取り付けられている。そして、アーム33を旋回動作させることにより、側方ヒータ31を、ポジショナ10の回転台11に載置されたワークWの表面に近づけたり、ワークWの表面から遠ざけたりすることが可能となっている。
図4に示すように、側方ヒータ31は、可動なアーム33を介して、保温筒20の内面に取り付けられている。具体的には、アーム33の一端が保温筒20の内面に回動可能に取り付けられて、アーム33が保温筒20の径方向に旋回動作可能となっており、このアーム33の他端に側方ヒータ31が取り付けられている。そして、アーム33を旋回動作させることにより、側方ヒータ31を、ポジショナ10の回転台11に載置されたワークWの表面に近づけたり、ワークWの表面から遠ざけたりすることが可能となっている。
図1(b)に示すように、保温筒20の軸方向には2個の側方ヒータ31が上下に並べて配置されている。そして、図1(a)及び図4に示すように、これら2個の側方ヒータ31が、保温筒20の内周の8箇所にそれぞれ配置されている。つまり、保温筒20の内面には合計16個の側方ヒータ31が取り付けられている。各側方ヒータ31の運転は独立して制御可能とされている。具体的には、保温筒20の内面には、各側方ヒータ31に対応するようにして、放射温度計36が取り付けられている。そして、この放射温度計36によって測定されたワークWの各部位の温度に応じて、各側方ヒータ31の運転が制御されるようになっている。
また、ポジショナ10には、ワークWを下方から加熱可能となるように4個の下方ヒータ(ヒータ)32が取り付けられている。下方ヒータ32は、側方ヒータ31と同様に、略平型の加熱面を有するバーナである。
図1(b)及び図5に示すように、下方ヒータ32は、可動なアーム34を介して、ポジショナ10の傾斜部12に固定されたヒータ支持軸35に取り付けられている。具体的には、アーム34の一端はヒータ支持軸35に回動可能に取り付けられて、アーム34がポジショナ10の回転台11及び傾斜部12に対して垂直な方向に旋回動作可能となっており、このアーム34の他端に下方ヒータ32が取り付けられている。そして、アーム34を旋回動作させることにより、下方ヒータ32を、ポジショナ10の回転台11に載置されたワークWの表面に近づけたり、ワークWの表面から遠ざけたりすることが可能となっている。
図1(b)及び図5に示すように、下方ヒータ32は、可動なアーム34を介して、ポジショナ10の傾斜部12に固定されたヒータ支持軸35に取り付けられている。具体的には、アーム34の一端はヒータ支持軸35に回動可能に取り付けられて、アーム34がポジショナ10の回転台11及び傾斜部12に対して垂直な方向に旋回動作可能となっており、このアーム34の他端に下方ヒータ32が取り付けられている。そして、アーム34を旋回動作させることにより、下方ヒータ32を、ポジショナ10の回転台11に載置されたワークWの表面に近づけたり、ワークWの表面から遠ざけたりすることが可能となっている。
ヒータ支持軸35は、ポジショナ10の回転台11の中央に設けられた貫通孔11aから回転台11の上方に突出するようにして、傾斜部12に固定されている。したがって、回転台11をその回転軸周りに回転させることによって回転台11の上に載置されたワークWが傾斜部12に対して回動しても、ヒータ支持軸35及びこのヒータ支持軸35に支持された下方ヒータ32は傾斜部12に対して静止した状態が保たれるようになっている。
また、側方ヒータ31及び下方ヒータ32は、ワークWに溶接が施された後にワークWに対して溶接後熱処理を施すために必要となる出力を有している。
以上説明した溶接用予熱装置1を利用して、略半球面状のワークWの内面に帯状電極を用いたエレクトロスラグ溶接により肉盛溶接を施す場合を例に挙げつつ、溶接用予熱装置1の動作及び溶接用予熱装置1を用いた溶接用予熱方法について、図1から図6を参照して説明する。略半球面状のワークWの例としては、図9に示す原子炉用や化学工業用の圧力容器50の鏡板が挙げられる。
図6は、本実施形態の溶接用予熱装置1の構成を示すブロック図である。溶接用予熱装置1は、図6に示す制御盤40を介して操作者により操作される。制御盤40は、温度制御盤41と駆動制御盤42を含んでいる。温度制御盤41は、側方ヒータ31、下方ヒータ32及び放射温度計36の各々と接続されている。駆動制御盤42は、ポジショナ10、保温筒昇降機構16及びアーム33、34の各々と接続されている。
まず、図2に示すように、ワークWを架台14を介してポジショナ10の回転台11の上に設置し、ワークWの中心軸がポジショナ10の回転台11の回転軸と合うようにワークWの位置を調整する。次に、操作者は、駆動制御盤42を操作して、保温筒20をポジショナ10の傾斜部12に対して昇降させる保温筒昇降機構16を駆動し、保温筒20の位置をワークWの寸法に合うように調整する。さらに、操作者は、駆動制御盤42を操作して、側方ヒータ31及び下方ヒータ32を支持するアーム33、34を駆動し、側方ヒータ31および下方ヒータ32の位置をワークWの寸法に合うように調整する。
さらに、操作者は、駆動制御盤42を操作して、ポジショナ10の回転台11を傾斜部12に対して回転駆動させることによって、回転台11の上に載置されたワークWを回動させる。また、操作者は、温度制御盤41に、ワークWに対して肉盛溶接を施す際に必要な予熱温度を入力する。これに応じて、側方バーナ31及び下方バーナ32の運転が開始される。側方バーナ31及び下方バーナ32の出力は、温度制御盤41に入力された予熱温度の設定値に従って自動調整されるようになっている。具体的には、放射温度計36によって計測されたワークWの各部位の温度に応じて、側方バーナ31及び下方バーナ32の各々の出力が調整される。
放射温度計36によって計測されたワークWの各部位の温度が予熱温度の設定値まで上昇し、この予熱温度が安定的に保持されていることが確認されたら、操作者は、駆動制御盤42を操作して、ポジショナ10の回転台11を傾斜部12に対して回転駆動させつつ、ワークWの内周面の最下部に対して肉盛溶接を開始する。エレクトロスラグ溶接では、溶接姿勢が下向きに限定されるためである。ポジショナ10の回転台11の上に載置されたワークWが傾斜部12に対して一周すると、ワークWの中心軸周りに環状の肉盛溶接部が形成される。
さらに、操作者は、駆動制御盤42を操作して、ポジショナ10の回転台11及び傾斜部12の傾斜角度を僅かに変更することにより、ワークWの中心軸の傾斜角度を変更する。そして再び、ポジショナ10の回転台11を傾斜部12に対して回転駆動させて、傾斜した中心軸周りにワークWを回動させながらワークWの内周面の最下部に対して肉盛溶接を施す。このように、ポジショナ10の回転台11の上に載置されたワークWが一周回転する毎にポジショナ10の傾斜部11の回転軸の傾斜角度を僅かに変更し、傾斜した中心軸周りにワークWを回動させながらワークWの内面に環状の肉盛溶接部を同心円状に形成することを繰り返していく。この結果、環状の肉盛溶接部の幅が拡大していき、半球面状のワークWの内面に面状の肉盛溶接部が形成される。
この一連の操作により、ワークWの中心軸の傾斜角度が徐々に大きくなっていくが、この傾斜角度がある程度まで大きくなったときには、傾斜上方側に位置する側方バーナ31の出力を傾斜下方側下方に位置する側方バーナ31の出力に比べて小さく設定する。この設定は温度制御盤41によって自動的に行われてもよいし、操作者が温度制御盤41を操作することにより手動で行っても良い。
半球面状のワークWの内面に面状の肉盛溶接部の形成が完了したら、操作者は温度制御盤41を操作して、側方ヒータ31及び下方ヒータ32の出力を上げ、肉盛溶接が施されたワークWに対して溶接後熱処理を行う。あるいは、ワークWをポジショナ10の回転台11から降ろして溶接用予熱装置1とは別に用意された熱処理炉(図示せず)へ移動したのち、溶接後熱処理を行うことも可能である。
[第二実施形態]
図7に、本発明の第二実施形態に係る溶接用予熱装置1Aを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Aは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
図7に、本発明の第二実施形態に係る溶接用予熱装置1Aを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Aは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
第一実施形態の溶接用予熱装置においては、図1(b)に示すように、保温筒20の軸方向に2個の側方ヒータ31が上下に並べて配置されているが、これに対して本実施形態の溶接用予熱装置1Aにおいては、図7に示すように、保温筒20Aの軸方向には1個の側方ヒータ31のみが配置されている。そして、この側方ヒータ31が、保温筒20Aの内周の8箇所にそれぞれ配置されている。
[第三実施形態]
図8に、本発明の第三実施形態に係る溶接用予熱装置1Bを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Bは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
図8に、本発明の第三実施形態に係る溶接用予熱装置1Bを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Bは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
本実施形態の溶接用予熱装置1Bにおいては、図8に示すように、保温筒20Bは、それぞれワークWを取り囲むように略筒状に形成された2つの保温筒構成体21、22を含んで構成されている。保温筒構成体21、22は、保温筒20Bの軸方向に並べられている。保温筒構成体21、22は、ポジショナ10の傾斜部12に固定された昇降レール15に、それぞれ独立して昇降可能となるように保温筒昇降機構16を介して取り付けられている。これにより、保温筒構成体21、22は互いに接離自在とされて、これにより、ワークWの大きさに応じて保温筒20Bの全長を変更することが可能とされている。
本実施形態の溶接用予熱装置1Bにおいては、図8に示すように、保温筒構成体21、22の各々に側方ヒータ31が取り付けられている。具体的には、下側の保温筒構成体21には、その軸方向に1個の側方ヒータ31が配置され、この側方ヒータ31が、保温筒構成体21の内周の8箇所にそれぞれ配置されている。また、上側の保温筒構成体22には、その軸方向に2個の側方ヒータ31が上下2段に並べて配置され、上段側の側方ヒータ31は、保温筒構成体22の内周の8箇所にそれぞれ配置され、下段側の側方ヒータ31は、保温筒構成体22の内周の4箇所にそれぞれ配置されている。
[第四実施形態]
図9に、本発明の第四実施形態に係る溶接用予熱装置1Cを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Cは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
図9に、本発明の第四実施形態に係る溶接用予熱装置1Cを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Cは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
本実施形態の溶接用予熱装置1Cにおいては、図9に示すように、保温筒20Cは、それぞれワークWを取り囲むように略筒状に形成された3つの保温筒構成体23、24、25を含んで構成されている。保温筒構成体23、24、25は、保温筒20Cの軸方向に並べられている。保温筒構成体23、24、25は、ポジショナ10の傾斜部12に固定された昇降レール15に、それぞれ独立して昇降可能となるように保温筒昇降機構16を介して取り付けられている。これにより、保温筒構成体23、24、25は互いに接離自在とされて、これにより、ワークWの大きさに応じて保温筒20Cの全長を変更することが可能とされている。
本実施形態の溶接用予熱装置1Cにおいては、図9に示すように、保温筒構成体23、24、25の各々に側方ヒータ31が取り付けられている。また、保温筒構成体23、24、25の間はベローズ28で覆われることにより、保温筒構成体23、24、25の間隔が大きくなったときにも、保温筒20CによるワークWの保温性能が損なわれにくいようになっている。
また、第一実施形態の溶接用予熱装置においては、4個の下方ヒータ32がポジショナ10に取り付けられているが、これに対して本実施形態の溶接用予熱装置1Cにおいては、5個の下方ヒータ32がポジショナ10に取り付けられている。
[第五実施形態]
図10に、本発明の第五実施形態に係る溶接用予熱装置1Dを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Dは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
図10に、本発明の第五実施形態に係る溶接用予熱装置1Dを模式的に示す。
本実施形態の溶接用予熱装置1Dは、第一実施形態の溶接用予熱装置1と略同様に構成されているが、以下の点において異なる構成を有している。
本実施形態の溶接用予熱装置1Dにおいては、図10に示すように、保温筒20Dは、それぞれワークWを取り囲むように略筒状に形成された2つの保温筒構成体26、27を含んで構成されている。保温筒構成体26、27は、保温筒20Dの軸方向に並べられ、一方の保温筒構成体27が他方の保温筒構成体26に可動に差し込まれている。保温筒構成体26、27は、ポジショナ10の傾斜部12に固定された昇降レール15に、それぞれ独立して昇降可能となるように保温筒昇降機構16を介して取り付けられている。これにより、ワークWの大きさに応じて保温筒20Dの全長を変更することが可能とされている。
また、本実施形態の溶接用予熱装置1Dにおいても、保温筒構成体26、27の各々に側方ヒータ31が取り付けられている。
また、本実施形態の溶接用予熱装置1Dにおいても、保温筒構成体26、27の各々に側方ヒータ31が取り付けられている。
また、第一実施形態の溶接用予熱装置においては、4個の下方ヒータ32がポジショナ10に取り付けられているが、これに対して本実施形態の溶接用予熱装置1Dにおいては、第四実施形態の溶接用予熱装置1Cと同様に、5個の下方ヒータ32がポジショナ10に取り付けられている。
以上の通り、第一実施形態から第五実施形態の溶接用予熱装置1、1A、1B、1C、1D及びこれらを用いた溶接用予熱方法によれば、側方ヒータ31及び下方ヒータ32によって予熱を与えられたワークWは、保温筒20、20A、20B、20C、20Dにより放熱を抑制され保温されるので、ワークWに予熱を与える時の熱効率が良い。また、ワークWに溶接を施している最中にポジショナ10を動作させてワークWの向きを変更しても、保温筒20、20A、20B、20C、20D及び側方ヒータ31、下方ヒータ32がポジショナ10と連動して動作するので、ポジショナ10の動作と別途保温筒20、20A、20B、20C、20D及び側方ヒータ31、下方ヒータ32の位置を調整する必要がない。したがって、ワークWに溶接を施す際の作業効率が良い。
また、保温筒20、20A、20B、20C、20Dはポジショナ10に支持されているため、保温筒20、20A、20B、20C、20Dをポジショナ10と連動して動作させる構造が簡単に実現できる。
また、ワークWを側方ヒータ31により側方から加熱するとともに下方ヒータ32により下方から加熱することができる。したがって、ワークWのあらゆる部位に対して予熱を与えつつ溶接を施すことができる。
また、側方ヒータ31及び下方ヒータ32は略平型の加熱面を有するバーナであるので、これをワークWの表面に沿うように配置して加熱することで、ワークWに予熱を与える際の熱効率が良く、省エネルギー効果が得られる。
また、保温筒20、20A、20B、20C、20Dは保温筒20、20A、20B、20C、20Dの軸方向に移動可能とされているので、予熱付与の対象となるワークWが比較的長い形状を有していても、ワークWを取り囲む保温筒20、20A、20B、20C、20Dを軸方向に移動し、ワークWのあらゆる部位に対して予熱を与えつつ溶接を施すことができる。
また、側方ヒータ31及び下方ヒータ32は、ワークWに対して接離自在とされているので、予熱付与の対象となるワークWの径が様々であっても、各ワークWの径に応じてヒータ31、32をワークWの表面に沿うように移動させ、ワークWに効率的に予熱を与えることができる。
また、側方ヒータ31は、保温筒20、20A、20B、20C、20Dの内側に可動なアーム33により取り付けられているため、ヒータ31、32をワークWに対して接離自在とする構造が簡単に実現できる。
また、保温筒20、20A、20B、20C、20DによってワークWが保温されることにより、ワークWの中でも上側の部位は下側の部位に比べて温度が上がりやすくなっているが、第一実施形態から第五実施形態の溶接用予熱装置1、1A、1B、1C、1Dによれば、加熱の必要性が少なくなっている部位のヒータ31、32の運転を抑制したり停止したりすることによって、ワークWに予熱を与える際に省エネルギー効果が得られる。
また、ヒータ31、32によって予熱を与えつつ溶接が施されたワークWを、ポジショナ10によって保持したまま、ワークWに対して溶接後の熱処理を施すことができる。したがって、ワークWに溶接を施した後に、ワークWを熱処理炉等に移動して熱処理を施す場合に比べて、段取り換え工数が低減され、ワークW加工の作業効率が向上する。
また、第三実施形態、第四実施形態及び第五実施形態の溶接用予熱装置1B、1C、1Dによれば、予熱付与の対象となるワークWが比較的長い形状を有していても、ワークWを取り囲む保温筒20B、20C、20Dの全長がワークWの大きさに応じて可変とされているので、ワークWのあらゆる部位に対して予熱を与えかつ放熱を抑制して保温しつつ溶接を施すことができる。
また、複数の保温筒構成体21〜27の各々に側方ヒータ31が取り付けられているので、ワークWの長さに合わせて側方ヒータ31で加熱する範囲を変更できる。
また、第四実施形態の溶接用予熱装置1Cによれば、ワークWの大きさに応じて保温筒20Cの全長を変化させるべく、保温筒構成体23、24、25の間隔を広げても、これら複数の保温筒構成体23、24、25の間がベローズ28で覆われているので、保温筒20CによりワークWを保温する際の保温性が損なわれることがない。
また、第五実施形態の溶接用予熱装置1Dによれば、ワークWの大きさに応じて保温筒20Dの全長を変化させるべく、一方の保温筒構成体27を他方の保温筒構成体26に対して移動させても、これら一方の保温筒構成体27と他方の保温筒構成体26との間に隙間がほとんど生じないので、保温筒20DによりワークWを保温する際の保温性が損なわれることがない。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記各実施形態の溶接用予熱装置1、1A、1B、1C、1Dにおいては、保温筒20、20A、20B、20C、20Dは、ポジショナ10に支持される構造となっている。しかし、保温筒がポジショナと連動して動くようになっている限り、保温筒がポジショナに支持されていない構造であっても良い。また、上記各実施形態においては、溶接用予熱装置1、1A、1B、1C、1DはワークWに肉盛溶接を施す際に用いられているが、本発明の溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法は継手溶接を施す際にワークに予熱を与えるためにも同様に用いることができる。
1、1A、1B、1C、1D 溶接用予熱装置
10 ポジショナ
20、20A、20B、20C、20D 保温筒
21〜27 保温筒構成体
28 ベローズ
31 側方ヒータ(ヒータ)
32 下方ヒータ(ヒータ)
33 アーム
W ワーク
10 ポジショナ
20、20A、20B、20C、20D 保温筒
21〜27 保温筒構成体
28 ベローズ
31 側方ヒータ(ヒータ)
32 下方ヒータ(ヒータ)
33 アーム
W ワーク
Claims (15)
- ワークに溶接を施す際に該ワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱装置であって、
前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更させることが可能なポジショナと、
前記ワークを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナと連動して動作する保温筒と、
前記保温筒の内側に前記ワークを加熱可能に配置され、前記ポジショナと連動して動作するヒータと
を備えることを特徴とする溶接用予熱装置。 - 前記保温筒は前記ポジショナに支持されていることを特徴とする請求項1に記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは、前記保温筒に取り付けられ前記ワークを側方から加熱可能な側方ヒータと、前記ポジショナに取り付けられ前記ワークを下方から加熱可能な下方ヒータとを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは、略平型の加熱面を有するバーナであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- 前記保温筒は該保温筒の軸方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは、前記ワークに対して接離自在とされていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは、前記保温筒の内側に可動なアームにより取り付けられていることを特徴とする請求項6に記載の溶接用予熱装置。
- 前記保温筒は、それぞれが前記ワークを取り囲むように略筒状に形成された複数の保温筒構成体を含んで構成され、
該複数の保温筒構成体は互いに接離自在に前記保温筒の軸方向に並べられることにより、前記保温筒の全長が前記ワークの大きさに応じて可変とされていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の溶接用予熱装置。 - 前記複数の保温筒構成体の各々に前記ヒータが取り付けられていることを特徴とする請求項8に記載の溶接用予熱装置。
- 前記複数の保温筒構成体の間はベローズで覆われていることを特徴とする請求項8または9に記載の溶接用予熱装置。
- 前記複数の保温筒構成体のうちの一の保温筒構成体が他の保温筒構成体に可動に差し込まれていることを特徴とする請求項8または9に記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは前記保温筒の軸方向に複数個並べて配置され、各ヒータの運転が個別に制御可能とされていることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータは前記保温筒の周方向に複数個並べて配置され、各ヒータの運転が個別に制御可能とされていることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- 前記ヒータが、前記ワークに溶接が施された後の熱処理のための加熱を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の溶接用予熱装置。
- ワークに溶接を施す際に該ワークに予熱を与えるために用いられる溶接用予熱方法であって、
前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更させることが可能なポジショナによって前記ワークを保持するとともに該ワークの向きを変更し、
前記ワークを取り囲むように略筒状に形成され、前記ポジショナと連動して動作する保温筒によって前記ワークを保温し、
前記保温筒の内側に前記ワークを加熱可能に配置され、前記ポジショナと連動して動作するヒータによって前記ワークに予熱を与えることを特徴とする溶接用予熱方法。
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JP2010201234A JP2012055930A (ja) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | 溶接用予熱装置及び溶接用予熱方法 |
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CN115628448A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-20 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种埋弧焊工件温度控制***及温度控制方法 |
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-
2010
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