(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧容器の両端部を形成する２基の鏡板の部材片を回転支持桁を挟んでその両側に完全な全球面形状に仮組みすると共に、回転支持桁を挟んでその両側間の非連結な溶接接合ライン上に部材片と同様の溶接開先形状を有する一対の連結治具を取付けて溶接接合ラインを全周連結状態にし、回転支持桁を全球面形状の中心を通る中心軸回りに回転させながら全周自動溶接を利用して部材片同士を溶接によって一体化し、溶接終了後に連結治具を切断除去して、回転支持桁を挟んでその両側に溶接によって製造された略半球面形状の２基の鏡板をそれぞれ同時に製造することを特徴とする高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法。
【請求項２】
溶接開始点と終点とは、溶接終了後に切断除去される連結治具上に設定されている請求項１記載の高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧容器の端部を形成する略半球面形状の鏡板を溶接を利用して製造する方法の技術に係り、特に、回転支持桁の両側に２基の鏡板の部材片を完全な全球面形状に仮組みし、非連結な溶接接合ライン上に連結治具を取付けて溶接接合ラインを全周連結状態にし、回転支持桁を回転させながら全周自動溶接を利用して部材片同士を溶接によって一体化し、連結治具を切断除去して、略半球面形状の２基の鏡板をそれぞれ同時に製造し、鏡板の製造時間の短縮化を図るようにした高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧容器の端部を形成する鏡板は完全な半球面の形状でなく、同一の曲率半径を有する完全な半球面に比べてその円周縁端の直径は小さい。この略半球面形状の鏡板は、複数の部材片、通常は４片の部材片を略半球面形状に仮付けし、各部材片同士を溶接によって一体化して製造されている。そして、この鏡板の製造における溶接作業は、高度の技術と経験を有する作業者による手溶接で行われていて、特定の企業が独占的に行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鏡板の板厚は一般に厚いため、何十回も突き合わせ溶接を繰り返すことが必要で、手溶接による作業では非常に時間がかかり、その結果、製造納期が長くなり、又製造コストも高くなるという問題がある。また、手溶接は作業者の技能に負うため、製造時間や品質にバラツキが生じるという問題もある。更に、溶接開始点側と終点側で溶接欠陥が生じ易いという問題もあった。
【０００４】
更にまた、前述したように、鏡板は完全な半球面の形状でないため、同形の２基の鏡板の円周縁端同士を接合して組み合わせても全球面形状にならず、全自動溶接を行う場合には複雑な動きとなり、鏡板のサイズに合わせて種々の自動溶接のプログラムを組む必要があり、鏡板の全自動溶接化は困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、回転支持桁の両側に２基の鏡板の部材片を完全な全球面形状に仮組みし、非連結な溶接接合ライン上に連結治具を取付けて溶接接合ラインを全周連結状態にし、回転支持桁を回転させながら全周自動溶接を利用して部材片同士を溶接によって一体化し、連結治具を切断除去して、略半球面形状の２基の鏡板をそれぞれ同時に製造することにより、鏡板の製造時間の短縮化を図ることのできる高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するためにこの発明は、高圧容器の両端部を形成する２基の鏡板の部材片を回転支持桁を挟んでその両側に完全な全球面形状に仮組みすると共に、回転支持桁を挟んでその両側間の非連結な溶接接合ライン上に部材片と同様の溶接開先形状を有する一対の連結治具を取付けて溶接接合ラインを全周連結状態にし、回転支持桁を全球面形状の中心を通る中心軸回りに回転させながら全周自動溶接を利用して部材片同士を溶接によって一体化し、溶接終了後に連結治具を切断除去して、回転支持桁を挟んでその両側に溶接によって製造された略半球面形状の２基の鏡板をそれぞれ同時に製造する手段よりなるものである。
【０００７】
ここで、溶接開始点と終点とは、溶接終了後に切断除去される連結治具上に設定されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１は一部内部切り欠き概略側面図、図２（Ａ）は鏡板の平面図、図２（Ｂ）は鏡板の側面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ部の部分拡大断面図、図３（Ａ）は連結治具の取付け部分の部分正面図、図３（Ｂ）は連結治具の断面図である。
【０００９】
図において、２基の鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａは、完全な半球面に比べて頂点からの高さが短い略半球面を例えば４分割した分割片から形成されていて、例えば数十mmの板厚の鋼板を扇形状に成形し、これを板厚方向に円弧状に曲げ加工した部材から構成されている。
【００１０】
鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａは、それぞれ隣接する他の部材片１ａ及び部材片２ａと溶接接合される板厚面側が例えば図２（Ｃ）に示すような溶接開先４の形状に形成されている。即ち、溶接接合される両側の部材片１ａ，１ａ同士又は部材片２ａ，２ａ同士を突き合わせた場合に、外面側に大きめのＶ字型の溶接開先４の形状が又内面側に小さめのＶ字型の溶接開先４の形状がそれぞれ形成されるように成形されている。
【００１１】
一対の連結治具３は、溶接接合ラインａの一部に非連結状態が生じるのを防いで、全周連続溶接が可能になるようにする治具で、後述の回転支持桁１２を挟んでその両側で仮組みされる２基の鏡板１と鏡板２との間で必ず生じる非連結部分の一部を通過する溶接接合ラインａ上の位置に取付けられている。
【００１２】
一対の連結治具３は、２枚の別体の鋼材からなり、その鋼材の材質は母材の鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａの材質と同一で、又その板厚も同一になっている。さらに、一対の連結治具３の接合面は、上記の鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａに形成された溶接開先４と同一の形状に形成されていて、この一対の連結治具３の接合面が溶接接合ラインａに一致するように取付けられる。
【００１３】
２基の鏡板１、鏡板２は、配管などを接続するために必要に応じて、その頂部が円形に切り欠けた欠球部分ｂが形成されることがあり、この場合、この欠球部分ｂを通過する溶接接合ラインａ上の位置には、溶接接合ラインａの一部に非連結状態が生じるのを防いで、全周連続溶接が可能になるように、上記の一対の連結治具３が取付けられる。
【００１４】
自動溶接型鏡板製造装置１１は、全周連続自動溶接によって２基の鏡板１、鏡板２を同時に製造できる装置で、２基の鏡板１、鏡板２を両側に取付け支持する回転支持桁１２、回転支持桁１２を回転させる回転機１３、２基の鏡板１、鏡板２を溶接する溶接機１４及びこれらを制御する図示しない制御機構などから構成されている。
【００１５】
回転支持桁１２は、例えば２本の平行な桁同士を縦横に組んで井型状に形成されたものからなり、その両面側に２基の鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａを完全な全球面形状に仮組みされて取付けられる箇所である。溶接前の２基の鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａはコマ５によって回転支持桁１２の両側に部分溶接によって仮付けされている。
【００１６】
回転支持桁１２の厚みは、回転支持桁１２の両側に鏡板１の部材片１ａ及び鏡板２の部材片２ａを仮組みしたときに、完全な全球面形状になる寸法になっている。つまり、２基の鏡板１、鏡板２の頂点からの高さの合計と回転支持桁１２の厚みとの合計が完全な全球面形状の直径になるようになっている。
【００１７】
回転機１３は、回転支持桁１２の両端側を保持して水平な中心軸ｃの回りに回転支持桁１２を上下方向の一定向きに連続回転させる機器で、駆動回転盤１３ａ、駆動回転盤１３ａが固定されたポジショナー１３ｂ、従動回転盤１３ｃ、従動回転盤１３ｃを回転自在に支持するターニングローラー１３ｄなどから構成されている。
【００１８】
駆動回転盤１３ａと従動回転盤１３ｃとは間をあけて向かい合うように配置されていて、その間に回転支持桁１２が配置されて保持される。即ち、回転支持桁１２の一端側は駆動回転盤１３ａに保持され、回転支持桁１２の他端側は従動回転盤１３ｃに保持される。
【００１９】
駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃは水平軸回りに回転し、駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃはその回転中心が一致するように配置されている。また、駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃに両端が保持される回転支持桁１２は、その回転の中心軸ｃが駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃの回転中心と一致するように取付けられている。特に、回転支持桁１２はその厚みの丁度２分の１に回転の中心軸ｃがくるように取付けられる。
【００２０】
溶接機１４は、昇降自在なマニプレータ１４ａの先端側に取付けられており、下向きの全周連続自動溶接ができるように取付けられている。溶接機１４には例えばサブマージ溶接機が使用されている。溶接機１４、マニプレータ１４ａ及び前記のポジショナー１３ｂなどは図示しない制御機構によって制御される。
【００２１】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく鏡板の溶接による製造方法について以下説明する。
鏡板１を形成する複数例えば４枚の部材片１ａを略半球面形状に組み合わせ、接合部分の何箇所を溶接により仮付けして仮組みする。同様に、鏡板２を形成する複数例えば４枚の部材片２ａを略半球面形状に組み合わせ、接合部分の何箇所を溶接により仮付けして仮組みする。
【００２２】
また、自動溶接型鏡板製造装置１１の一部を構成する回転支持桁１２の一端を駆動回転盤１３ａに保持し、他端を従動回転盤１３ｃに保持する。この場合、回転支持桁１２の回転の中心軸ｃが向かい合う駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃの回転中心と一致するように、回転支持桁１２の両端を駆動回転盤１３ａ及び従動回転盤１３ｃにボルトなどによって連結固定して保持させる。
【００２３】
上記の既に別の箇所で略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａをコマ５を用いて、回転支持桁１２の上部側に取付けて支持させる。コマ５は部材片１ａの内側と溶接によって連結され、同様に溶接によって回転支持桁１２の上部側に連結される。
【００２４】
この場合、回転支持桁１２の回転の中心軸ｃと略半球面形状に仮組みされた鏡板１の中心とを一致させて取付ける。また、略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａの溶接接合ラインａの２つの内の１つが回転支持桁１２の回転の中心軸ｃと直交するように取付ける。
【００２５】
続いて、回転支持桁１２を回転の中心軸ｃの回りに１８０度回転させて反転させる。この反転によって、それまで回転支持桁１２の上部側に取付けられていた略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａは、下部側に逆さま、つまり下部半球面形状になる。
【００２６】
反転によって回転支持桁１２の上部側となった箇所に、前述と同様な手順で、既に別の箇所で略半球面形状に仮組みされた鏡板２の４枚の部材片２ａをコマ５を用いて、回転支持桁１２の上部側に取付けて支持させる。
【００２７】
この場合、回転支持桁１２の下部側に取付けられた略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａの溶接接合ラインａと、回転支持桁１２の上部側に取付けられた略半球面形状に仮組みされた鏡板２の４枚の部材片２ａの溶接接合ラインａとが同一のラインになるように取付ける。
【００２８】
回転支持桁１２の下部側及び上部側に取付けられた略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａ及び鏡板２の４枚の部材片２ａは、回転支持桁１２の厚みを加えることによって、不足していた上下の頂点の直径が完全な全球面の形状と同一の直径を有する球面の形状になる。
【００２９】
ところで、回転支持桁１２を挟んでその上下に取付けられた鏡板２の４枚の部材片２ａ及び鏡板１の４枚の部材片１ａの溶接接合ラインａは、回転支持桁１２の厚みの長さだけ非連結状態になっている。このため、回転支持桁１２の回転の中心軸ｃと直交する側の２箇所の非連結部分に、一対の連結治具３をそれぞれ取付けて連結状態にして、全周連続溶接が可能な状態にする。
【００３０】
一対の連結治具３の取付けは溶接によって行われ、一対の連結治具３の上端側を上部側の鏡板２の部材片２ａの下面に取付け、又一対の連結治具３の下端側を下部側の鏡板１の部材片１ａの上面に取付けることによって行われる。このとき、一対の連結治具３の接合面が溶接接合ラインａに一致するように取付ける。
【００３１】
また、下部側及び上部側に取付けられた略半球面形状に仮組みされた鏡板１の４枚の部材片１ａ及び鏡板２の４枚の部材片２ａの各頂部に欠球部分ｂになっている場合には、この欠球部分ｂを通過する溶接接合ラインａ上の位置に一対の連結治具３を取付ける。
【００３２】
以上の作業が終了と、マニプレータ１４ａを昇降及び前後左右方向に移動させて溶接機１４のトーチの先端を下向きにして、回転支持桁１２の上部側の鏡板２の４枚の部材片２ａの頂部となる欠球部分ｂに取付けられた一対の連結治具３の溶接開先４の真上に位置させる。
【００３３】
その後、溶接機１４を作動させて溶接を開始すると共にポジショナー１３ｂを駆動させて、連結治具３の上から溶接を開始し、回転支持桁１２を回転の中心軸ｃの回りを一定方向に例えば１分間に３０cmの等速の回転速度で連続回転させて、全周連続自動溶接を行う。
【００３４】
そして、所定の溶接肉盛厚になると、溶接を開始した連結治具３の位置に戻ったところで全周連続自動溶接を終了させる。溶接欠陥を生じ易い溶接開始点と溶接終了点とが切断除去される連結治具３の上であるため、２基の鏡板１、鏡板２に溶接欠陥が発生するのを防ぐことができる。
【００３５】
全周連続自動溶接が終了すると、回転支持桁１２の上部側の鏡板２と下部側の鏡板１との溶接接合ラインａ上を連結していた連結治具３を切断削除して取外し、また、鏡板２を回転支持桁１２の上部側に取付けていたコマ５を取外す。そして、上部側の鏡板２を９０度垂直軸回りに回転させ、コマ５を再び取付けて、回転の後の鏡板２を回転支持桁１２の上部側に取付ける。
【００３６】
その後、回転支持桁１２を回転の中心軸ｃの回りに１８０度回転させて、下部側の鏡板１を再び上部側に戻し、鏡板１を回転支持桁１２の上部側に取付けていたコマ５を取外す。
【００３７】
そして、上部側の鏡板１を９０度垂直軸回りに回転させ、コマ５を再び取付けて、回転の後の鏡板１を回転支持桁１２の上部側に取付け、一対の連結治具３を回転の中心軸ｃと直交する溶接接合ラインａの非連結箇所に取付け、再び、連結治具３の上から開始して全周連続自動溶接を行い、所定の溶接肉盛厚になると、溶接を開始した連結治具３の位置に戻ったところで全周連続自動溶接を終了させる。
【００３８】
以上のようにして、鏡板１及び鏡板２の外面側の溶接が終了すると、内面側の溶接接合ラインａのハツリを行った後に、内面側の溶接を行う。内面側の溶接は外面側の溶接に比べて非常に少ない。そして、内外の溶接が完了した後、連結治具３及びコマ５を取り外すことにより、鏡板１及び鏡板２は回転支持桁１２から別々に取り出されると共に、鏡板１及び鏡板２を回転支持桁１２の両側で同時に製造することができることになる。
【００３９】
なお、この発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法によれば、完全な半球面形状でない２基の鏡板の部材片を回転支持桁を挟んでその両面側に完全な全球面形状に仮組みし、回転支持桁を挟んでその両側間の非連結な溶接接合ライン上に部材片と同様の溶接開先形状を有する一対の連結治具を取付けて溶接接合ラインを全周連結状態にし、回転支持桁を全球面の中心を通る中心軸回りに回転させるようにすることで、中心軸に対して全球面形状の赤道上の回転半径を一定に維持して、この全球面形状の赤道上に各部材片の溶接接合ライン及び連結治具がくるように調整して、回転支持桁を水平な中心軸回りに上下方向に回転させることによって、溶接接合ラインの回転半径を一定にでき、且つ、溶接接合ラインを回転移動させることができ、しかも、全球面形状の頂上側から溶接することによって下向きの溶接が可能となり、全周自動溶接を使用することができるようになると共に溶接機の制御が非常に簡単となり複雑な制御プログラムの作成も不要にできる。
【００４１】
更に、溶接欠陥が特に発生し易い溶接開始点と終点とを、溶接終了後に切断除去される連結治具上に設定することによって、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００４２】
更にまた、同一方向に回転を続ける全周連続溶接であるため、溶接接合ラインの各点における前回の溶接から次回の溶接までの時間を全て同一にすることができ、均一な溶接を行うことができる。
【００４３】
加えて、回転支持桁の両面側に、略半球面形状の２基の鏡板をそれぞれ同時に製造することができ、別々に製造する場合に比べて、効率的に製造できると共に、同一の高圧容器の両端部に取付けられる２基の鏡板の溶接の品質を同一にすることができ、高圧容器の両端部の鏡板の品質を均一にすることができる。
【００４４】
このように、従来の手溶接に比べてその作業効率を飛躍的に高めて、鏡板の製造時間を大幅に短縮することができ、その製造コストも廉価にすることができ、また、溶接の熟練工も不要にできると共に、溶接欠陥のない均一な品質の鏡板を製造することができる等、極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す一部内部切り欠き概略側面図である。
【図２】（Ａ）はこの発明の実施の形態を示す鏡板の平面図である。
（Ｂ）はこの発明の実施の形態を示す鏡板の側面図である。
（Ｃ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ部の部分拡大断面図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の実施の形態を示す連結治具の取付け部分の部分正面図である。
（Ｂ）はこの発明の実施の形態を示す連結治具の断面図である。
【図４】高圧容器の側面図である。
【符号の説明】
１    鏡板
１ａ  部材片
２    鏡板
２ａ  部材片
３    連結治具
４    溶接開先
５    コマ
１１    自動溶接型鏡板製造装置
１２    回転支持桁
１３    回転機
１３ａ  駆動回転盤
１３ｂ  ポジショナー
１３ｃ  従動回転盤
１３ｄ  ターニングローラー
１４    溶接機
１４ａ  マニプレータ
ａ    溶接接合ライン
ｂ    欠球部分
ｃ    回転の中心軸
【図１】
0003655455.tif 000002
【図２】
0003655455.tif 000003
【図３】
0003655455.tif 000004
【図４】
0003655455.tif 000005