特開2019-214071(P2019-214071A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2019-214071伝熱パネルの溶接装置、溶接手順修正支援システム、伝熱パネル、及び伝熱パネルの溶接方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-214071(P2019-214071A)
(43)【公開日】2019年12月19日
(54)【発明の名称】伝熱パネルの溶接装置、溶接手順修正支援システム、伝熱パネル、及び伝熱パネルの溶接方法
(51)【国際特許分類】
   B23K 9/04 20060101AFI20191122BHJP
   B23K 9/167 20060101ALI20191122BHJP
   B23K 9/00 20060101ALI20191122BHJP
   B23K 9/08 20060101ALI20191122BHJP
   B23K 9/095 20060101ALI20191122BHJP
【FI】
   B23K9/04 A
   B23K9/167 A
   B23K9/04 N
   B23K9/00 501H
   B23K9/08 B
   B23K9/095 510D
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-113638(P2018-113638)
(22)【出願日】2018年6月14日
(71)【出願人】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(72)【発明者】
【氏名】佃 浩平
(72)【発明者】
【氏名】古我 紘一
(72)【発明者】
【氏名】東 誠
【テーマコード(参考)】
4E001
4E081
4E082
【Fターム(参考)】
4E001AA03
4E001BB07
4E001DD02
4E001DD03
4E001DD08
4E001EA05
4E081YH03
4E081YX05
4E081YX07
4E081YX13
4E082AA08
4E082AA15
4E082ED01
4E082HA03
(57)【要約】
【課題】高速で均一に比較的薄い肉盛溶接層を形成することができる伝熱パネルの溶接装置を提供する。
【解決手段】伝熱パネル10の溶接装置は、長手方向に延在する伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンを介して複数の伝熱配管が長手方向と直交する方向へ並列に設けられた伝熱パネル10の表面に対して、TIG溶接によって肉盛溶接する溶接トーチ7と、固溶強化型ニッケル基合金を含む溶接ワイヤに電流を流す電流供給部とを備え、溶接トーチ7は、TIG溶接によって形成された溶融プールPに交番磁界Bを形成するコイル7cを備えている。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向に延在する伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンを介して複数の該伝熱配管が前記長手方向と直交する方向へ並列に設けられた伝熱パネルの表面に対して、TIG溶接によって肉盛溶接する溶接トーチと、
肉盛溶接する溶接ワイヤに電流を流す電流供給部と、
を備え、
前記溶接トーチは、前記TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成するコイルを備えている伝熱パネルの溶接装置。
【請求項2】
前記溶接トーチを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記伝熱配管の長手進行方向に沿って、前記伝熱配管及び前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行う請求項1に記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記伝熱配管と前記フィンとを接続する隅肉溶接部の前記フィンからの高さにつながるように溶接ビードが形成されて、前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行う請求項2に記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行った後に、前記伝熱配管の表面に対して肉盛溶接を行う請求項2又は3に記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記伝熱配管の表面の側部から頂部側へと肉盛溶接を行う請求項2から4のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項6】
前記制御部は、横断面が円形とされた前記伝熱配管の表面の頂部側よりも側方の肉盛溶接を行う際に、該側方の前記フィンの表面に対する傾斜に応じて溶接速度を変化させる肉盛溶接工程を含む請求項2から5のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項7】
前記制御部は、横断面が円形とされた前記伝熱配管の表面の前記頂部における肉盛溶接を行う溶接速度を、該頂部の側方における溶接速度よりも小さくする請求項2から6のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項8】
前記伝熱パネルを水平に設置する架台と、
前記架台の鉛直方向上方にて前記伝熱配管の長手方向に往復動する走行部と、
前記走行部に対して、該走行部の長手方向に直交する方向に所定間隔を空けて固定された複数の前記溶接トーチと、
を備えている請求項1から7のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項9】
前記伝熱パネルの周囲を前記架台に対して固定する固定部材を備えている請求項8に記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項10】
前記伝熱配管内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部を備えている請求項1から9のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項11】
前記肉盛溶接する溶接ワイヤは、固溶強化型ニッケル基合金を含む請求項1から10のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置。
【請求項12】
請求項1から11のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置に用いられる溶接手順修正支援システムであって、
伝熱パネルの表面に対してTIG溶接によって肉盛溶接する溶接トーチと、
前記溶接トーチの位置と移動速度を設定する溶接位置設定部と、
複数の溶接条件を有する溶接手順を設定する溶接手順設定部と、
前記溶接手順と、前記溶接手順に対応する溶接ビードを撮影した画像を取り込む溶接状況登録部と、
前記伝熱パネルの形状においての前記溶接位置に対する前記溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、前記溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に関する標準画像とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記伝熱パネルの形状と、各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に関する画像との組み合わせをパターン化する学習部と、を備え、
溶接後の撮影画像が、前記標準画像と所定の基準範囲内にない場合は、前記複数の溶接条件の少なくとも1つを修正するよう、前記溶接手順設定部へ修正を行うよう指示する溶接手順修正支援システム。
【請求項13】
長手方向に延在するとともに所定間隔を空けて並列に配置された複数の伝熱配管と、
隣り合う前記伝熱配管の間に設けられ、各前記伝熱配管の側部に接続された板状のフィンと、
前記伝熱配管及び前記フィンの表面に対して形成された肉盛溶接部と、
を備え、
前記肉盛溶接部は、前記伝熱配管の長手方向に沿って形成された複数の溶接ビードによって形成されている伝熱パネル。
【請求項14】
前記伝熱配管と前記フィンとを接続する隅肉溶接部を備え、
前記フィンの表面に形成された溶接ビードは、前記隅肉溶接部の前記フィンからの高さにつながるようにされている請求項13に記載の伝熱パネル。
【請求項15】
前記肉盛溶接部の厚さは、1mm以上2mm以下とされている請求項13又は14に記載の伝熱パネル。
【請求項16】
長手方向に延在する伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンを介して複数の該伝熱配管が前記長手方向に直交する方向へ並列に設けられた伝熱パネルの表面上をTIG溶接によって肉盛溶接する伝熱パネルの溶接方法であって、
固前記肉盛溶接する溶接ワイヤに電流を流す工程と、
前記TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成する工程と、
を有する伝熱パネルの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、伝熱パネルの溶接装置、溶接手順修正支援システム、伝熱パネル、及び伝熱パネルの溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ボイラに用いられる火炉壁などには、内部に水や蒸気が流通する長尺の伝熱配管とフィンとが交互に溶接で接続された伝熱パネルが用いられる。この伝熱パネルの表面には、硫化腐食対策として、インコネル(登録商標)等の固溶強化型ニッケル基合金を含む耐腐食材料や高クロム含有合金を含む耐腐食材料など肉盛溶接されているものがある。特許文献1には、伝熱配管を横断する周方向にTIG(Tungsten Inert Gas)溶接によって肉盛溶接を行うとともに、フィンの長手方向にMIG(Metal Inert Gas)溶接によって肉盛溶接を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014−144472号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1に記載された肉盛溶接方法では、MIG溶接を用いるため、肉盛溶接層の厚さが4mm程度となり耐腐食には必要以上の厚さとされていた。特に、耐腐食材料である固溶強化型ニッケル基合金や高クロム含有合金やクロム―ニッケル含有合金などは高価なため、MIG溶接による肉盛はコストの上昇を招くという問題がある。
【0005】
TIG溶接は、肉盛溶接層の厚さをMIG溶接よりも薄くできるが、MIG溶接に比べて溶接速度が小さいために処理時間を要してコストの上昇を招くという問題がある。これに対して、溶接ワイヤを送り方向に直交する方向に往復動させてウィービングを行うことで溶接ビート範囲を広げ、肉盛溶接範囲を拡大させることが考えられる。しかし、ウィービングを行うと溶接ワイヤの追従が遅くなり、肉盛溶接層が厚くなる箇所が発生するおそれがある。
【0006】
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、高速で均一に比較的薄い肉盛溶接層を形成することができる伝熱パネルの溶接装置、溶接手順修正支援システム、伝熱パネル、及び伝熱パネルの溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置は、長手方向に延在する伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンを介して複数の該伝熱配管が前記長手方向と直交する方向へ並列に設けられた伝熱パネルの表面に対して、TIG溶接によって肉盛溶接する溶接トーチと、肉盛溶接する溶接ワイヤに電流を流す電流供給部と、を備え、前記溶接トーチは、前記TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成するコイルを備えている。
【0008】
伝熱パネルの表面上にTIG溶接によって肉盛溶接を行うことで従来のMIG溶接に対して比較的薄い肉盛溶接層を得ることができ、さらにTIG溶接によって肉盛溶接を行う際に、肉盛溶接する溶接ワイヤに電流を流すこととした。これにより、ジュール熱によって溶接ワイヤが加熱され、溶融速度が増加することによって高速の肉盛溶接が可能となる。
また、TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成するコイルによって、溶融プールを攪拌して肉盛溶接範囲を拡大させ、均一で比較的薄い肉盛溶接層を得ることができる。
凹凸を有する複雑な表面形状を有する伝熱パネルであっても、高速に均一で比較的薄い肉盛溶接層を形成することができる。
【0009】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記溶接トーチを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記伝熱配管の長手方向に沿って、前記伝熱配管及び前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行う。
【0010】
形状の変化が少ない伝熱配管の表面に長手方向に沿ってTIG溶接を行うことで、複雑な表面形状を有する伝熱パネルであっても安定した姿勢で溶接を行うことができる。また、伝熱配管の表面だけでなくフィンの表面に対してもTIG溶接を行うことで、伝熱パネル全体の表面に対して安定した肉盛溶接部を高速で形成することができる。
【0011】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記制御部は、前記伝熱配管と前記フィンとを接続する隅肉溶接部の前記フィンからの高さにつながるように溶接ビードが前記フィンの表面に対して形成され、前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行う。
【0012】
伝熱配管とフィンとを長手方向に直交するように接続するために伝熱配管とフィンとの接続部に隅肉溶接部が形成されている。隅肉溶接部のフィンからの高さと同等となる溶接ビードが形成されるように、フィンの表面に対して肉盛溶接を行うことした。これにより、隅肉溶接部と溶接ビードとの凹凸を減らして溶接欠陥を可及的に防止することができる。
なお、第1溶接ビートの高さは、隅肉溶接部の高さと同等まで厚くされてもよい。
【0013】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記制御部は、前記フィンの表面に対して肉盛溶接を行った後に、前記伝熱配管の表面に対して肉盛溶接を行う。
【0014】
伝熱パネルの表面形状は、フィンに対して伝熱配管が凸形状となっている。フィンの表面に対して肉盛溶接を行った後に、伝熱配管の表面に対して肉盛溶接を行うことで、溶接ビードをフィンの表面位置に対して凸となる伝熱配管表面の位置へと積み上げることができる。これにより、溶接欠陥を可及的に防止することができる。
また、複数の伝熱配管と複数のフィンとが存在する場合には、複数のフィンの表面に対して肉盛溶接を行った後に、各伝熱配管の表面に対して肉盛溶接を行うことが好ましい。これにより、フィンの肉盛溶接を全体の肉盛溶接の土台とすることができ、肉盛溶接部の凹凸を可及的に無くして溶接欠陥を防止することができる。
【0015】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記制御部は、前記伝熱配管の表面に対しての肉盛溶接は、前記伝熱配管の表面の側部から頂部側へと肉盛溶接を行う。
【0016】
伝熱配管の表面の側部位置から頂部側位置へと肉盛溶接を積み上げることができる。これにより、溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0017】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記制御部は、横断面が円形とされた前記伝熱配管の表面の頂部側よりも側方の肉盛溶接を行う際に、該側方の前記フィンの表面に対する傾斜に応じて溶接速度を変化させる肉盛溶接工程を含む。
【0018】
伝熱配管の横断面が例えば円形とされている場合には、伝熱配管の表面の頂部側よりも側方では、位置に応じてフィンの表面に対する傾斜が変化する。この傾斜の変化に応じて溶接速度を変化させることで、適正な溶接ビードの形状を得ることができる。例えば、傾斜が大きい位置では傾斜が小さい位置よりも溶接速度を小さくすることで、溶接ビードを少し多く盛ることで、フィンの表面に対して高さを上げゆくようにしている。
【0019】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記制御部は、横断面が円形とされた前記伝熱配管の表面の頂部における肉盛溶接の行う際の溶接速度を、該頂部の側方における溶接速度よりも小さくする。
【0020】
伝熱配管の横断面が例えば円形とされている場合には、伝熱配管の表面の頂部は、その側方に比べて平坦となっている。そのため、頂部の側方と同じ溶接速度で頂部に肉盛溶接を行うと、溶接ビードが凹形状となるおそれがある。そこで、頂部における溶接速度を、その側方における溶接速度よりも小さくして、溶接ビードを凸形状とすることとした。これにより、伝熱配管の表面の頂部においても所望形状の溶接ビードを得ることができる。
【0021】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記伝熱パネルを水平に設置する架台と、前記架台の鉛直方向上方にて前記伝熱配管の長手方向に往復動する走行部と、前記走行部に対して、該走行部の走行方向に直交する方向に所定間隔を空けて固定された複数の前記溶接トーチと、を備えている。
【0022】
伝熱パネルを架台上に水平に設置し、その鉛直方向上方を走行する走行部に複数の溶接トーチを固定する。これにより、複数の溶接トーチを複数の伝熱配管の長手方向に走査することで、伝熱パネルの複数ヶ所を同時に肉盛溶接して工程を短縮化することができる。
走行部としては、例えば門型走行装置(ガントリ型走行装置)を用いることができる。
【0023】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記伝熱パネルの周囲を前記架台に対して固定する固定部材を備えている。
【0024】
伝熱パネルに肉盛溶接を行うと、溶接時の入熱によって伝熱パネルが変形する。伝熱パネルの周囲を架台に対して固定する固定部材を設けることによって、肉盛溶接による伝熱パネルの変形を抑えることができる。
【0025】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記伝熱配管内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部を備えている。
【0026】
冷却媒体供給部によって伝熱配管内に冷却媒体(例えば空気)を供給することによって、溶接時の入熱による伝熱配管の温度上昇を抑えるとともに、早く冷却することができる。これにより、伝熱パネルの熱変形を抑えるとともに、冷却を待って次の肉盛溶接工程を行うまでの待機時間を短縮して全体工程を短縮することができる。
【0027】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接装置では、前記肉盛溶接する溶接ワイヤは、固溶強化型ニッケル基合金を含んでいる。
【0028】
肉盛溶接する溶接ワイヤは、固溶強化型ニッケル基合金を含む高価な材料であるので、高速で均一に比較的薄い肉盛溶接層を形成することにより、大きな費用低減効果を得ることが出来る。
【0029】
本発明の一態様に係る溶接手順修正支援システムは、上記のいずれかに記載の伝熱パネルの溶接装置に用いられる溶接手順修正支援システムであって、伝熱パネルの表面に対してTIG溶接によって肉盛溶接する溶接トーチと、前記溶接トーチの位置と移動速度を設定する溶接位置設定部と、複数の溶接条件を有する溶接手順を設定する溶接手順設定部と、前記溶接手順と、前記溶接手順に対応する溶接ビードを撮影した画像を取り込む溶接状況登録部と、前記伝熱パネルの形状においての前記溶接位置に対する前記溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、前記溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に関する標準画像とを対応付けて記憶する記憶部と、前記伝熱パネルの形状と、各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に関する画像との組み合わせをパターン化する学習部と、を備え、溶接後の撮影画像が、前記標準画像と所定の基準範囲内にない場合は、前記複数の溶接条件の少なくとも1つを修正するよう、前記溶接手順設定部へ修正を行うよう指示する。
【0030】
また、本発明の一態様に係る伝熱パネルは、長手方向に延在するとともに所定間隔を空けて並列に配置された複数の伝熱配管と、隣り合う前記伝熱配管の間に設けられ、各前記伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンと、前記伝熱配管及び前記フィンの表面に対して形成された肉盛溶接部と、を備え、前記肉盛溶接部は、前記伝熱配管の長手方向に沿って形成された複数の溶接ビードによって形成されている。
【0031】
伝熱パネルは、表面が凹凸を有しており複雑な形状とされているが、伝熱配管の長手方向は形状の変化が少ない。この形状変化が少ない伝熱配管の長手方向に沿って形成された複数の溶接ビードによって肉盛溶接部が設けられている。これにより、溶接欠陥が少ない肉盛溶接部を備えた伝熱パネルを提供することができる。
【0032】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルでは、前記伝熱配管と前記フィンとを接続する隅肉溶接部を備え、前記フィンの表面に形成された溶接ビードは、前記隅肉溶接部の前記フィンからの高さにつながるように形成されている。なお、第1溶接ビートの高さは、隅肉溶接部の高さと同等まで厚くされてもよい。
【0033】
伝熱配管とフィンとを接続するために伝熱配管とフィンとの接続部に隅肉溶接部が形成されている。隅肉溶接部のフィンからの高さと同等となる溶接ビードが形成されるように、フィンの表面に対して肉盛溶接が行われている。これにより、隅肉溶接部と溶接ビードとの凹凸を減らして溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0034】
さらに、本発明の一態様に係る伝熱パネルでは、前記肉盛溶接部の厚さは、1mm以上2mm以下とされている。
【0035】
肉盛溶接部の厚さを耐腐食に必要な厚さである1mm以上2mm以下に抑えることで、高価な肉盛溶接材の使用量を減らすことができ、コストを低減することができる。
【0036】
また、本発明の一態様に係る伝熱パネルの溶接方法は、長手方向に延在する伝熱配管の表面の頂部に対する側部に接続された板状のフィンを介して複数の該伝熱配管が前記長手方向に直交する方向へ並列に設けられた伝熱パネルの表面上をTIG溶接によって肉盛溶接する伝熱パネルの溶接方法であって、前記肉盛溶接をする溶接ワイヤに電流を流す工程と、前記TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成する工程と、を有する。
【0037】
伝熱パネルの表面上にTIG溶接によって肉盛溶接を行うことで従来のMIG溶接に対して比較的薄い肉盛溶接層を得ることができ、さらにTIG溶接によって肉盛溶接を行う際に、肉盛溶接をする溶接ワイヤに電流を流すこととした。これにより、ジュール熱によって溶接ワイヤが加熱され、溶融速度が増加することによって高速の肉盛溶接が可能となる。
また、TIG溶接によって形成された溶融プールに交番磁界を形成することによって、溶融プールを攪拌して肉盛溶接範囲を拡大させ、均一で比較的薄い肉盛溶接層を得ることができる。
凹凸を有する複雑な表面形状を有する伝熱パネルであっても、高速に均一で比較的薄い肉盛層を形成することができる。
溶融プールに交番磁界を形成する方法としては、例えば、溶接トーチの周囲に設けられたコイルに交流電流を流すことによって得ることができる。
【発明の効果】
【0038】
TIG溶接による肉盛溶接で溶接ワイヤに電流を流し、溶接ワイヤとは別にコイルにも電流を流すことで溶融プールに交番磁界を形成することとしたので、高速で均一に比較的薄い肉盛溶接層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
図1】本発明の第1実施形態に係る伝熱パネルの溶接装置を示した斜視図である。
図2】溶接トーチの概略を示した縦断面図である。
図3】溶接ワイヤが供給されている状態を示した溶接トーチ周りの側面図である。
図4】伝熱パネルを示した斜視図である。
図5】冷却配管を示した斜視図である。
図6】側部ラグの取付状態を示した横断面図である。
図7】端部ラグの取付状態を示した斜視図である。
図8】伝熱パネル上に形成された肉盛溶接部の一部を示した斜視図である。
図9】伝熱パネル上に形成された肉盛溶接部の一部を上方から見た斜視図である。
図10】肉盛溶接の溶接条件を示した図である。
図11】本発明の第2実施形態に係る伝熱パネルの溶接装置を示した斜視図である。
図12】溶接手順修正支援システムの制御部の概略構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
[第1実施形態]
以下に、本発明にかかる第1実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明で、上方や上面などの上と下は鉛直方向での上や下を示すものとする。
図1には、本実施形態に係る伝熱パネルの溶接装置1(以下、「溶接装置1」という。)が示されている。溶接装置1は、平行に並べられた2本のレール2を備えている。レール2間には、作業空間が形成されており、伝熱パネルが上面に設置される架台3が水平に設けられている。架台3の上方を跨ぐように、門型走行装置としてガントリ(走行部)5が設けられている。ガントリ5の両側に設けられた各脚部5aは、対応する各レール2上を図示しないボールねじやラック&ピニオンなどの移動装置により走行する。これにより、ガントリ5が進行方向である長手方向D1に移動できるようになっている。脚部5aの走行は、制御部6による指令を作業員が手動操作することによって制御される。
【0041】
制御部6は、図示のようにガントリ5に設けられていても良いし、ガントリ5とは別の位置に設置しても良い。制御部6は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。
【0042】
ガントリ5の幅方向すなわち長手方向D1に直交する方向にわたって設けられた梁部5bには、複数の溶接トーチ7が設けられている。溶接トーチ7は、図1では4つとされているが、2つや3つであっても良く、また、5つ以上であっても良い。図示しないが、各溶接トーチ7は、梁部5bの延在方向(すなわちガントリ5の幅方向)に沿って変位可能とされている。各溶接トーチ7の位置と移動速度は、制御部6によって制御される。また、各溶接トーチ7への給電量や溶接ワイヤの送給速度等は、制御部6によって制御される。
【0043】
各溶接トーチ7によって、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接が行われる。図2に溶接トーチ7の要部が示されている。同図に示すように、溶接トーチ7の中心軸線上にタングステン電極7aが設けられている。タングステン電極7aには、制御部6の指令によって給電されるようになっている。これにより、タングステン電極7aの先端と伝熱パネル10との間に溶接電流iが流れ、アークACが形成される。
【0044】
タングステン電極7aの周囲を囲むようにシールドガス管7bが設けられている。シールドガス管7b内には、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスが供給され、先端(同図において下端)から噴出するようになっている。シールドガス管7bの周囲には、コイル7cが巻回されている。コイル7cには、制御部6の指令によって例えば、1〜10Hz程度の交流電流が供給される。コイル7cによって形成された交番磁界Bは、伝熱パネル10の溶融プールPを貫くようになっている。この交番磁界Bによって形成されるローレンツ力の向きが交互に変化して周期的に反転することによって溶融プールPとアークACが攪拌されて揺動し、溶接速度を早くしても溶接トーチ7から幅が広い溶接ビードを形成することができる。
【0045】
本実施形態では、肉盛溶接材料として、固溶強化型ニッケル基合金や高クロム含有合金やクロム―ニッケル含有合金などが適用されるが、以下の記載はより高価な材料として、例えばインコネル(登録商標)とされた固溶強化型ニッケル基合金を含む材料としたものを用いて説明をする。
図3に示すように、溶接トーチ7によって形成されたアークACに対して、溶接ワイヤ9が供給されるようになっている。溶接ワイヤ9は、溶接ワイヤ供給部11から、制御部6の指令によって所定の送給量が供給されるようになっている。溶接ワイヤ9には、電流供給部12から制御部6の指令によって電流が供給されるようになっている。溶接ワイヤ9に電流を流すことによって、ジュール熱で溶接ワイヤ9が加熱される。本実施形態での溶接ワイヤ9は、例えばインコネル(登録商標)とされた固溶強化型ニッケル基合金を含む材料とされている。これにより、固溶強化型ニッケル基合金を含む溶接ビードWBが伝熱パネル10の表面上に肉盛溶接される。溶接ビードWBの厚さtは、伝熱パネル10の耐腐食に必要な厚さである1mm以上2mm以下とされる。
【0046】
図4には、伝熱パネル10が示されている。伝熱パネル10は、長手方向D1に延在する複数の伝熱配管10aを備えている。各伝熱配管10aは所定間隔をおいて長手方向D1に直交する方向へ並列状態で配列されており、各伝熱配管10aの間には板状のフィン10bが接続されている。フィン10bは、伝熱配管10aの表面の頂部(水平方向に設置した伝熱配管10aの横断面で最も高い位置)に対する側部(水平方向に設置した伝熱配管10aの横断面で水平方向へ張り出した位置)に対して隅肉溶接によって固定されている。これにより、伝熱配管10aの横断面が例えば円形とされている場合には、各フィン10bは、伝熱配管10aの横断面における高さ中央に位置するように接続されている。
【0047】
図4において、各伝熱配管10aの端部には、冷却空気(冷却媒体)を供給するための冷却配管14が接続されている。各冷却配管14には、図示しないファンから供給される冷却空気が導かれるようになっている。冷却空気は、図5に示すように、溶接トーチ7による肉盛溶接時に供給されるようになっている。肉盛溶接後の冷却状態は、長手方向D1の肉盛溶接完了後に作業者による触手による判断や、放射温度計などの温度センサによる計測によって確認してもよい。これにより、肉盛溶接の冷却が確認できたなら次の長手方向D1の肉盛溶接を実施する。なお、冷却配管14は、全ての肉盛溶接による冷却が終了すると伝熱配管10aから取り外される。
【0048】
図4において、伝熱パネル10の側部には、架台3(図1参照)に対して伝熱パネル10を固定するための複数の側部ラグ(固定部材)16が所定間隔を空けて固定されている。各側部ラグ16は、図6に示すように、伝熱パネル10のフィン10bと架台3とのそれぞれに溶接されていて、伝熱パネル10に肉盛溶接を行う際の溶接時の入熱によって伝熱パネル10の変形を抑えることができる。なお、各側部ラグ16は、形状や固定方法を限定するものでなく、肉盛溶接が全て終了すると取り外される。
【0049】
また、伝熱パネル10の長手方向D1における端部は、図7に示すように、端部ラグ(固定部材)17によって固定される。端部ラグ17と架台3との間にフィン10bが差し込まれた状態で固定されるようになっている。端部ラグ17とフィン10bとは溶接等による固定は行わず、単に差し込むだけの構造とされていて、伝熱パネル10の長手方向D1への熱膨張量が大きくなっても無理な拘束をせずに、伝熱パネル10に肉盛溶接を行う際の溶接時の入熱によって伝熱パネル10の変形を抑えることができる。
【0050】
制御部6は、各溶接トーチ7を伝熱パネル10に対して自動送りする。具体的には、図4に示すように、肉盛溶接を行う範囲に応じてA(A’)点の座標とB(B’)点の座標とを指定し、空動作で溶接トーチ7を移動させて溶接位置をティーチングできるようになっている。また、制御部6は、AVC(Arc Voltage Control)制御を備えていてもよい。すなわち、溶接時に測定したアーク電圧と設定値とを比較して、アークAC長さを一定に保つように自動でタングステン電極7aの突出長さを制御する。これにより、表面形状に凹凸のある伝熱パネル10に対して更に高精度な1軸倣いが可能となり、溶接中の歪みによる変化にも対応でき、溶接肉盛厚さを均一にできるようになっている。
【0051】
図8及び図9には、伝熱パネル10の表面上に形成された肉盛溶接部20が示されている。肉盛溶接部20は、例えばインコネル(登録商標)とされた固溶強化型ニッケル基合金を含む材料とされている。肉盛溶接部20の厚さは、伝熱パネル10の耐腐食に必要な厚さから1mm以上2mm以下とされている。肉盛溶接部20は、複数の溶接ビードWBが積層された状態で形成されている。各溶接ビードWBは、伝熱配管10aが延在する長手方向D1に沿って設けられている。
【0052】
各伝熱配管10aとフィン10bとは、長手方向D1に沿って設けられた隅肉溶接部22によって固定されている。隅肉溶接部22の側方のフィン10bの表面上には、第1溶接ビードWB1が形成されている。第1溶接ビードWB1は、隅肉溶接部22に側部の一部分が重なるように長手方向D1に沿って設けられている。第1溶接ビードWB1のフィン10bからの高さ(より具体的には最大高さ)は、隅肉溶接部22のフィン10bからの高さにつながるような高さとされている。第1溶接ビードWB1の高さは、隅肉溶接部22の高さと同等まで厚くされてもよい。
【0053】
第1溶接ビードWB1の側方(図8において第1溶接ビードWB1の右側)のフィン10bの表面上には、第2溶接ビードWB2が形成されている。第2溶接ビードWB2は、第1溶接ビードWB1に側部の一部分(例えば、溶接ビードWBの幅の約半分)が重なるように長手方向D1に沿って設けられている。また、第2溶接ビードWB2の他方の側部は、他方の隅肉溶接部22に一部分が重なるように設けられている。本実施形態では、第1溶接ビードWB1が重ねられる隅肉溶接部22と第2溶接ビードWB2が重ねられる隅肉溶接部22は、同一のフィン10bの表面に形成され、かつ対向する伝熱配管10aのそれぞれを接続する別個の隅肉溶接部22である。
【0054】
隅肉溶接部22及び第1溶接ビードWB1(又は第2溶接ビードWB2)の表面上の一部には、第3溶接ビードWB3が形成されている。第3溶接ビードWB3は、隅肉溶接部22及び第1溶接ビードWB1(又は第2溶接ビードWB2)に跨がるように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられている。
【0055】
第4溶接ビードWB4は、第3溶接ビードWB3の表面上の一部を覆うように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられている。
【0056】
第5溶接ビードWB5は、第4溶接ビードWB4の表面上の一部を覆うように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられている。
【0057】
第6溶接ビードWB6は、第5溶接ビードWB5表面上の一部を覆うように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられている。
【0058】
第7溶接ビードWB7は、第6溶接ビードWB6表面上の一部を覆うように、かつ伝熱配管10aの頂部の表面を覆うように設けられている。第7溶接ビードWB7は、伝熱配管10aの頂部に形成されるため、これにより伝熱配管10aの表面すべてを肉盛溶接することで肉盛溶接部20が形成される。
【0059】
図9に示すように、伝熱配管10aの頂部に形成された第7溶接ビードWB7を中央に、第6溶接ビードWB6、第5溶接ビードWB5、第4溶接ビードWB4、第3溶接ビードWB3が、長手方向D1に直交する方向に対称に設けられている。なお、第1溶接ビードWB1(又は第2溶接ビードWB2)と第7溶接ビードWB7との間の溶接ビードの数は、伝熱配管10aの表面を隙間なく覆うことができれば、本実施形態のように4つ(第3〜第6溶接ビード)に限定されるものではなく、1以上3以下であっても、5以上であっても良い。溶接ビードWBの幅の半分程度が重なるように、各溶接ビードWBが上下方向に積層されることが好ましい。
【0060】
次に、上述した溶接装置1を用いて上述した伝熱パネル10の肉盛溶接する工程について説明する。
伝熱パネル10は、肉盛溶接を行う前に、隅肉溶接によって複数の伝熱配管10aと複数のフィン10bとが接続されている。伝熱パネル10は、図1に示した溶接装置1の架台3上に水平に設置される。架台3と伝熱パネル10との固定は、側部ラグ(図6参照)及び端部ラグ17(図7参照)を用いて行う。
【0061】
架台3に対して伝熱パネル10の設置が完了すると、図4に示したようにA(A’)点の座標とB(B’)点の座標との間を空動作させて制御部6に対して肉盛溶接範囲のティーチングを行う。
【0062】
ティーチングが完了した後に、制御部6の指令によって、ガントリ5を長手方向D1に走行させつつ溶接トーチ7で肉盛溶接を行う。
肉盛溶接は、長手方向D1に沿って第1溶接ビードWB1から第7溶接ビードWB7まで順に行う。すなわち、伝熱パネル10のフィン10b側の表面から上方の伝熱配管10a側の表面に向かって各溶接ビードWBが積層されるように肉盛溶接が行われる。肉盛溶接は、複数の溶接トーチ7を用いて並列的に行われる。図2に示したように、肉盛溶接は、TIG溶接に加えて、コイル7cによって交番磁界Bを発生させて溶融プールPの磁気攪拌を行う。さらに、図3に示したように、溶接ワイヤ9に電流供給部12から電流を供給して溶接ワイヤ9の加熱を行う。なお、肉盛溶接の際には、溶接トーチ7を長手方向D1に直交する方向に往復動させるウィービングは行わなくてもよい。
【0063】
肉盛溶接時には、図5に示したように、冷却配管14から冷却空気を供給して伝熱パネル10の冷却を行う。肉盛溶接後の冷却状態の確認は、作業者の触手または放射温度計等の温度センサによる計測によって行われてもよい。
【0064】
図10には、各溶接ビードWBを肉盛溶接する際の本実施形態での条件例が示されている。
フィン10bの表面を肉盛溶接する第1溶接ビードWB1及び第2溶接ビードWB2は、溶接手順Iが選定される。溶接手順Iでは、タングステン電極7aを介して流れる溶接電流iと、溶接ワイヤ9の送給量と、溶接トーチ7を伝熱パネル10の長手方向D1に対して移動する溶接速度とが基準値として設定される。なお、タングステン電極7aに供給される電圧と、コイル7cによって形成される磁気は、各溶接手順を通して一定とされるが、伝熱パネル10の表面形状により調整してもよい。
【0065】
まず、伝熱パネル10の全てのフィン10bの表面の肉盛溶接が伝熱配管10aの表面に対する肉盛溶接よりも先に行われる。これは、フィン10bの表面の肉盛溶接が、全体の肉盛溶接の土台となるため、隅肉溶接部22と第1溶接ビードWB1及び第2溶接ビードWB2との凹凸を可及的に無くして溶接欠陥を防止するためである。このために、第1溶接ビードWB1の高さは、隅肉溶接部22の高さと同等まで厚くされてもよい。
【0066】
第3溶接ビードWB3には、溶接手順IIが選定される。溶接手順IIでは、電流を溶接手順Iよりも少なくし、溶接ワイヤ送給量を溶接手順Iよりも減少させ、溶接速度を溶接手順Iよりも増加させる。これは、第3溶接ビードWB3は、隅肉溶接部22及び第1溶接ビードWB1(又は第2溶接ビードWB2)に跨がるように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられているため、第1溶接ビードWB1や第2溶接ビードWB2に比べてビード厚さを大きくする必要がないからである。
【0067】
第4溶接ビードWB4には、溶接手順IIIが選定される。溶接手順IIIでは、電流を溶接手順IIよりも少なくし、溶接ワイヤ送給量を溶接手順IIよりも増加させ、溶接速度を溶接手順IIよりも増加させる。これは、第4溶接ビードWB4は第3溶接ビードWB3の表面上の一部を覆うように、かつ伝熱配管10aの側部の表面の一部を覆うように設けられていて、第3溶接ビードWB3に比べて肉盛溶接を行う表面の傾斜がまだ小さいので、少ない電流及びワイヤ送給量で、かつより大きい溶接速度で所望の肉盛溶接が可能だからである。
ここで、伝熱配管10aの横断面が例えば円形とされている場合には、伝熱配管10aの表面の頂部側よりも側部では、位置に応じてフィン10bの表面に対する傾斜が変化する。すなわり、第5溶接ビードWB5から第6溶接ビードWB6は、フィン10bの表面に対する傾斜が大きくなるように変化する。
【0068】
第5溶接ビードWB5には、溶接手順IVが選定される。溶接手順IVでは、電流を溶接手順IIIから一定とし、ワイヤ送給量及び溶接速度を増加させる。これは、第5溶接ビードWB5は、第4溶接ビードWB4に比べてフィン10bの表面に対する傾斜が大きくなるので、ワイヤ送給量を増加しながら溶接速度を上げる。これにより溶接ビードWB5を少し多く盛ることで、フィン10bの表面に対して高さを上げてゆくようにしている。
【0069】
第6溶接ビードWB6には、溶接手順Vが選定される。溶接手順Vでは、電流を溶接手順IIIから一定とし、溶接手順IVに対してワイヤ送給量を一定もしくは少し増加させ、溶接速度は一定とさせる。これは、第6溶接ビードWB6は、フィン10bの表面に対する傾斜は大きいながら、第5溶接ビードWB5に比べるとフィン10bの表面に対する傾斜が小さくなるので、溶接ビードWB6を少し多く盛りフィン10bの表面に対して高さを上げてゆくようにしつつも、溶接速度を上げて平坦形状に近づけるためである。
【0070】
第7溶接ビードWB7には、溶接手順VIが選定される。溶接手順VIでは、電流を溶接手順IIIよりも高くし、ワイヤ送給量及び溶接速度を溶接手順Vよりも減少させる。これは、第7溶接ビードWB7は、伝熱配管10a表面の頂部に肉盛溶接されるため、母材は平坦とされ、溶接手順Vと同等の溶接速度とするとビード形状が凹形状となることから、凸形状にすることでビードの凹みを抑制するためである。
【0071】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
伝熱パネル10の表面上に溶接トーチ7を用いたTIG溶接によって肉盛溶接を行うことで従来のMIG溶接に対して比較的薄い肉盛溶接層を得ることができ、さらにTIG溶接によって肉盛溶接を行う際に、固溶強化型ニッケル基合金を含む溶接ワイヤ9に電流を流すこととした。これにより、ジュール熱によって溶接ワイヤ9が加熱され、溶融速度が増加することによって高速の肉盛溶接が可能となる。
また、TIG溶接によって形成された溶融プールPに交番磁界Bを形成するコイル7cによって、溶融プールPを攪拌して揺動することで、溶接速度を早くしても肉盛溶接範囲を拡大させる溶接ビードを形成することができ、均一で比較的薄い肉盛溶接層を得ることができる。
凹凸を有する複雑な表面形状を有する伝熱パネル10であっても、高速に均一で比較的薄い肉盛溶接層を形成することができる。
【0072】
形状の変化が少ない伝熱配管10aの表面に長手方向D1に沿ってTIG溶接を行うことで、複雑な表面形状を有する伝熱パネル10であっても安定した姿勢で溶接を行うことができる。また、伝熱配管10aの表面だけでなくフィン10bの表面に対してもTIG溶接を行うことで、伝熱パネル10全体に対して安定した肉盛溶接部20を高速で形成することができる。
【0073】
伝熱配管10aとフィン10bとを長手方向D1に直交するように接続するために伝熱配管10aとフィン10bとの接続部に隅肉溶接部22が形成されている。隅肉溶接部22のフィン10bからの高さと同等となる第1溶接ビードWB1が形成されるように、フィン10bの表面に対して肉盛溶接を行うことした。これにより、隅肉溶接部22と第1溶接ビードWB1との凹凸を減らして溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0074】
伝熱パネル10の表面形状は、フィン10bに対して伝熱配管10aが凸形状となっている。フィン10bの表面に対して肉盛溶接を行った後に、伝熱配管10aの表面に対して肉盛溶接を行うことで、溶接ビードWBをフィン10bの表面位置に対して凸形状となる伝熱配管10a表面の位置へと積み上げることができる。これにより、溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0075】
複数のフィン10bの表面に対して肉盛溶接を行った後に、各伝熱配管10aの表面に対して肉盛溶接を行うこととした。これにより、フィン10bの肉盛溶接を全体の肉盛溶接の土台とすることができ、肉盛溶接部20の凹凸を可及的に無くして溶接欠陥を防止することができる。
【0076】
さらに、伝熱配管10aの表面に対しての肉盛溶接は、伝熱配管10aの表面の側部から頂部側へと肉盛溶接を行うこととした。これにより、伝熱配管10aの表面の側部位置から頂部側位置へと肉盛溶接を積み上げることができ、溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0077】
伝熱配管10aの横断面が例えば円形とされているので、伝熱配管10aの表面の頂部側よりも側部では、位置に応じてフィン10bの表面に対する傾斜が変化する。この傾斜の変化に応じて溶接速度を変化させることで、適正な溶接ビードWBの形状を得ることができる。例えば、傾斜が大きい位置では傾斜が小さい位置よりも溶接速度を小さくすることで、溶接ビードを少し多く盛ることで、フィン10bの表面に対して高さを上げゆくようにしている。
【0078】
伝熱配管10aの横断面が例えば円形とされているので、伝熱パネル10を水平に設置すると、伝熱配管10aの表面の頂部は、その側方に比べて平坦となっている。そのため、頂部の側方と同じ溶接速度で頂部に肉盛溶接を行うと、溶接ビードWBが凹形状となるおそれがある。そこで、頂部における溶接速度を、その側方における溶接速度よりも小さくして、溶接ビードを凸形状とすることとした。これにより、伝熱配管の表面の頂部においても所望形状の溶接ビード(第7溶接ビードWB7)を得ることができる。
【0079】
伝熱パネル10を架台3上に水平に設置し、その上方を走行するガントリ5に複数の溶接トーチ7を固定する。これにより、複数の溶接トーチ7を複数の伝熱配管10aの長手方向D1に走査することで、伝熱パネル10の複数ヶ所を同時に肉盛溶接して工程を短縮化することができる。
【0080】
伝熱パネル10に肉盛溶接を行うと、溶接時の入熱によって伝熱パネル10が変形する。伝熱パネル10の周囲を架台に対して固定する側部ラグ16及び端部ラグ17を設けることによって、肉盛溶接による伝熱パネルの変形を抑えることができる。
【0081】
冷却配管14を介して冷却空気を伝熱配管10a内に供給することによって、溶接時の入熱による伝熱配管の温度上昇を抑えるとともに、早く冷却することができる。これにより、伝熱パネル10の熱変形を抑えるとともに、冷却を待って次の肉盛溶接工程を行うまでの待機時間を短縮して全体工程を短縮することができる。
【0082】
伝熱パネル10は、表面が凹凸を有しており複雑な形状とされているが、伝熱配管10aの長手方向D1は形状の変化が少ない。この形状変化が少ない長手方向D1に沿って形成された複数の溶接ビードWBによって肉盛溶接部20が設けられている。これにより、溶接欠陥が少ない肉盛溶接部20を備えた伝熱パネル10を提供することができる。
【0083】
伝熱配管10aとフィン10bとを接続するために伝熱配管10aとフィン10bとの接続部に隅肉溶接部22が形成されている。隅肉溶接部22のフィン10bからの高さと同等となる第1溶接ビードWB1が形成されるように、フィン10bの表面に対して肉盛溶接が行われている。これにより、隅肉溶接部22と第1溶接ビードWB1との凹凸を減らして溶接欠陥を可及的に防止することができる。
【0084】
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図11を用いて説明する。
上記の第1実施形態では、例えば図10に示した各溶接ビードWBを肉盛溶接する際の条件例に基づいて作業員によって溶接条件値が入力設定され、フィン10bの表面を肉盛溶接する第1溶接ビードWB1以降の各溶接ビードWBの溶接手順Iから溶接手順VIを設定するようにしている。本実施形態では、カメラなどによる撮影画像と標準とする画像を対比することによる評価に基づき、制御部が溶接手順を学習して溶接手順を見直して修正するよう支援を行うとするものである。その他の点については上記した第1実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。
【0085】
図11図12には、本実施形態に係る溶接手順修正支援システムの概略構成が示されている。
制御部160にはカメラ170の画像情報が入力され、制御部160は、溶接位置設定部161、溶接手順設定部162、溶接状況登録部163、報知部164、記憶部165、学習部166を備える。
溶接状況登録部163は、伝熱パネル10の形状と、作業員によって入力設定される各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後のカメラ170からの撮影画像の登録処理を行う。
記憶部165は、伝熱パネル10の形状においての各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に係わる標準画像とが、対応を付けることができるように、過去からの様々な条件のものをデータベースとして記憶している。
記憶部165に記憶され蓄積された情報に基づき、学習部166は、伝熱パネル10の形状と、各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に係わる標準画像との組み合わせをパターン化する。
【0086】
伝熱パネル10を肉盛溶接する工程が開始されると、学習部166は、記憶された各溶接位置に対する溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に係わる標準画像との対比を行う。
この標準画像は、溶接手順に近い溶接条件での標準とされる溶接ビードの形状に係わる画像であり、所定の基準範囲となる溶接条件のものを探し出して、対比として適切なものを選定する。ここで、所定の基準とは、例えばビードの幅や余盛高さや形状の均一性などに対する許容範囲を設けたものである。
【0087】
溶接後の撮影画像と、標準画像との対比結果に基づき、学習部166は、学習機能を用いて、伝熱パネル10の形状においての溶接後の撮影画像が、標準画像と所定の基準範囲内にある溶接条件値(溶接手順)を選定して、溶接手順設定部162へ設定値の微小修正を行うよう指示する。学習部166により決定された各溶接条件の修正値と現在の各溶接条件からの修正量は、報知部164により報知される。ここで、各溶接条件の微小修正量が所定の範囲を超えて、初期に設定した溶接条件値(溶接手順)を大きく変更する必要がある場合は、報知部164は作業員へ異常発生を連絡して処置の判断を行うものとする。このとき作業員は、溶接手順設定部162の設定変更の指示がある修正量を参考にして、従来からの溶接手順を選定した従来から得ている実験値やマップ情報などから、設定変更の修正値を作業員の判断でよりマニュアルで設定してもよい。また、このときの溶接条件値と溶接後の撮影画像は、溶接状況登録部163により記憶部165に順次情報の登録が行われるのが望ましい。
【0088】
伝熱パネル10の形状は各種あり、各伝熱配管10aとフィン10bとの溶接状況も必ずしも全く同一でないため、伝熱パネル10のサイズ、肉盛溶接の範囲、などに変更があっても、その溶接されたビード形状が適正な形状となるように制御することができる。
このような制御により、肉盛溶接を最適化することができ、肉盛溶接に対する品質をさらに向上するとともに、作業員による検査と一部の溶接条件の微小修正に要する時間を短縮することができる。
【0089】
また、制御装置160は、伝熱パネル10の形状を計測し、その伝熱パネル10に対して行われた隅肉溶接及び肉盛溶接作業情報(例えば、溶接位置、溶接範囲、溶接時間、溶接量などの溶接に関する情報)と組み合わせてパターン化する。さらに、肉盛溶接前の伝熱パネル10の形状や、伝熱配管10a及びフィン10bの材質及び形状などの情報を組み合わせてパターン化してもよい。
【0090】
本実施形態に係る伝熱パネルの溶接装置、伝熱パネル、及び伝熱パネルの溶接方法によれば、以下の作用効果を奏する。
記憶部165は、伝熱パネル10の形状と、各溶接位置に対する各溶接手順による溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に係わる画像との組み合わせをパターン化して記憶している。このため、学習部166は、伝熱パネル10の肉盛溶接する工程が開始されると、各溶接位置に対する溶接条件値と、溶接後の撮影画像と、溶接手順で標準とされる溶接ビードの形状に係わる標準画像との対比を行い、標準画像と所定の基準範囲内にある溶接条件値(溶接手順)となるよう溶接手順設定部162へ設定値の微小修正を行うことができる。このことから、伝熱パネル10の伝熱配管10a及びフィン10bの材質及び形状などの変更があった際も、肉盛溶接が常に適切な肉盛溶接層を形成することができる。
作業者の熟練度を問わず、肉盛溶接作業の品質をさらに向上させ、作業員による検査と一部の溶接条件の微小修正に要する時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【0091】
1 伝熱パネルの溶接装置(溶接装置)
2 レール
3 架台
5 ガントリ(走行部)
5a 脚部
5b 梁部
6,160 制御部
7 溶接トーチ
7a タングステン電極
7b シールドガス管
7c コイル
9 溶接ワイヤ
10 伝熱パネル
10a 伝熱配管
10b フィン
11 溶接ワイヤ供給部
12 電流供給部
14 冷却配管(冷却媒体供給部)
16 側部ラグ(固定部材)
17 端部ラグ(固定部材)
20 肉盛溶接部
22 隅肉溶接部
161 溶接位置設定部
162 溶接手順設定部
163 溶接状況登録部
164 報知部
165 記憶部
166 学習部
AC アーク
B 交番磁界
D1 長手方向
i 溶接電流
P 溶融プール
WB 溶接ビード
WB1 第1溶接ビード
WB2 第2溶接ビード
WB3 第3溶接ビード
WB4 第4溶接ビード
WB5 第5溶接ビード
WB6 第6溶接ビード
WB7 第7溶接ビード
t 溶接ビードの厚さ
図1
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図3
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図12