(57)【要約】【課題】被溶接部材同士の溶接中、溶接部の裏側の溶接線に沿って適量のパージガスを的確にパージできるように図った溶接裏波部のガスパージ装置を提供する。【解決手段】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、被溶接部材１０（１０ａ，１０ｂ）の表側を溶接する溶接機１１と、被溶接部材１０（１０ａ，１０ｂ）の溶接部の裏側をガスシールドするパージ部１２と、このパージ部１２を上記溶接部の裏側の溶接線１５に沿って進退移動させるパージ部駆動装置１９と、上記被溶接部材１０（１０ａ，１０ｂ）の溶接中、その裏側を映像するＣＣＤカメラ４０と、このＣＣＤカメラ４０の撮像を画像処理する画像処理装置４１と、画像処理後の信号から溶接部の中心位置を求め、その溶接部の中心位置とパージ部１２のガスノズル２０の位置との間に偏差が出たとき、その溶接部の中心位置に上記パージ部１２のガスノズル２０を同期させる制御演算部２７とを備えたものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材の表側を溶接する溶接機と、被溶接部材の溶接部の裏側をガスシールドするパージ部と、このパージ部を上記溶接部の裏側の溶接線に沿って進退移動させるパージ部駆動装置と、上記被溶接部材の溶接中、その裏側を映像するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラの映像を画像処理する画像処理装置と、画像処理後の信号から溶接部の中心位置を求め、その溶接部の中心位置とパージ部のガスノズルの位置との間に偏差が出たとき、その溶接部の中心位置に上記パージ部のガスノズルを同期させる制御演算部とを備えたことを特徴とする溶接裏波部のガスパージ装置。
【請求項２】
パージ部のガスノズルは、ベルマウス状の遮蔽体を備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接裏波部のガスパージ装置。
【請求項３】
パージ部駆動装置は、ウインチと駆動線整列移動部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接裏波部のガスパージ装置。
【請求項４】
駆動線整列移動部は、駆動線をウインチの軸方向に順序よく整列案内させるガイドと、このガイドを上記ウインチの軸方向に進退させるボールねじとを備えたことを特徴とする請求項３記載の溶接裏波部のガスパージ装置。
【請求項５】
ボールねじは、ガイドを反転移動させるスイッチを備えたことを特徴とする請求項４記載の溶接裏波部のガスパージ装置。
【請求項６】
被溶接部材の溶接部の裏側を進退移動するパージ部は、上記被溶接部材に設置したガイドレールを備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接裏波部のガスパージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接部の溶接中、その溶接裏波部にシールドガスを効果的にパージできるように図った溶接裏波部のガスパージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トカマク型核融合装置に適用する真空容器では、その容器部材同士を溶接する際、溶接部の裏側をガスシールドし、その製品の品質保証を行っている。溶接部の裏側をガスシールドする場合、その具体的手段は、図１３に示すように、被溶接部材１ａ，１ｂの裏側の溶接線２に沿ってパージダム３を形成し、被溶接部材１ａ，１ｂとパージダム３との隙間にバッキングテープ４を貼付し、パージダム３に接続するチューブ５から溶接線２に沿って不活性ガスをパージし、被溶接部材１の裏側のシールを行っている。
【０００３】
このように、従来のイナートガスアーク溶接法では、被溶接部材同士を溶接する際、溶接トーチから噴出するガスシールドがその溶接部の表面しか流れず、溶接裏波部まで流れないので、上述のように溶接裏波部にもガスシールを行い、溶接裏波部の酸化を防止するとともに、溶接部の延性、強度、気密性等の品質保証を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近のトカマク型核融合装置に適用する真空容器は、その容量も大きくなっており、より一層の品質保証が求められている。ところがその容量が大きくなるに連れ、溶接線２が長くなり、また容器部材の溶接裏側のパージダム３の設置スペースが壁等の障害物により狭くなってきており、パージダム３の設置作業やバッキングテープ４の貼付作業に長時間を要し、その作業性の改善が求められている。また、その容量の増加に伴って溶接裏波部へのガスパージ分布が強弱不均一になり、品質保証の点でも限界になりつつある。
【０００５】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、被溶接部材同士の溶接中、溶接部の裏側の溶接線に沿って適量のパージガスを自動的にパージできるように図った溶接裏波部のガスパージ装置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】
【０００６】
本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、被溶接部材の表側を溶接する溶接機と、被溶接部材の溶接部の裏側をガスシールドするパージ部と、このパージ部を上記溶接部の裏側の溶接線に沿って進退移動させるパージ部駆動装置と、上記被溶接部材の溶接中、その裏側を映像するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラの映像を画像処理する画像処理装置と、画像処理後の信号から溶接部の中心位置を求め、その溶接部の中心位置とパージ部のガスノズルの位置との間に偏差が出たとき、その溶接部の中心位置に上記パージ部のガスノズルを同期させる制御演算部とを備えたものである。
【０００７】
また、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、パージ部のガスノズルは、ベルマウス状の遮蔽体を備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、パージ部駆動装置は、ウインチと駆動線整列移動部とを備えたものである。
【０００９】
また、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、駆動線整列移動部は、駆動線をウインチの軸方向に順序よく整列案内させるガイドと、このガイドを上記ウインチの軸方向に進退させるボールねじとを備えたものである。
【００１０】
また、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、ボールねじは、ガイドを反転移動させるスイッチを備えたものである。
【００１１】
また、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、被溶接部材の溶接部の裏側を進退移動するパージ部は、上記被溶接部材に設置したガイドレールを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明のとおり、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置は、被溶接部材の溶接中、その裏側をＣＣＤカメラにより映像し、その映像をリアルタイムに画像処理装置により画像処理し、その処理信号から溶接部の中心位置を求め、その溶接部の中心位置とパージ部のガスノズルの位置との間に偏差が出たとき、溶接部の中心位置にパージ部のガスノズルを同期させたので、溶接部の裏側を的確にガスシールドすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の実施形態を添付図面および図中に付した符号を引用して説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置を、核融合装置の真空容器に適用した概略図である。
【００１５】
核融合装置６は、例えば、ドーナツ状のような筒状の真空容器７とトロイダルコイル８とを備えたもので、真空容器７内の磁場で超高温プラズマを閉じ込めるようになっている。また真空容器７は、内側に第一壁９と、外側に被溶接部材１０を備え、閉じ込めた超高温プラズマから発生する熱負荷（熱流束）に対し、充分に抗し得るようになっている。
【００１６】
また、被溶接部材１０には、その一側に、図示の破線で示す矢印の方向に移動する溶接機１１とその反対側の他側にガスパージ装置１２とが装着されている。
【００１７】
このガスパージ装置１２は、図２に示すように、車輪１３を備え、チューブ１４から供給された不活性ガス、例えば窒素ガスをガスノズル２０を介して被溶接部材１０の溶接線１５の裏側に噴出させる例えばボックス状のパージ部１６と、このボックス状のパージ部１６を駆動線１７および滑車１８ａ，１８ｂを介して図示の実線で示す矢印の方向に進退させるパージ部駆動装置１９とを備えた構成になっている。
【００１８】
また、ガスパージ装置１２の反対側、つまり被溶接部材１０の表側には、図示の破線で示すように、溶接機１１が装着され、この溶接機１１から噴出するアークで溶接線１５を形成し、一方の被溶接部材１０ａと隣りの被溶接部材１０ｂとを互いに接合させるようになっている。
【００１９】
このような構成を備えたガスパージ装置１２において、溶接機１１から噴出するアークにより一方の被溶接部材１０ａと隣りの被溶接部材１０ｂとを互いに接合させて溶接線１５を形成する間に、パージ部１６は、チューブ１４から供給された不活性ガスを、ガスノズル２０を介して一方の被溶接部材１０ａと隣りの被溶接部材１０ｂとの溶接線１５の周囲に噴出させてガスシールドを行いつつ、パージ部駆動装置１９の駆動力により図示の矢印の方向に進退する。
【００２０】
したがって、本実施形態では、狭い場合でも被溶接部材１０の溶接線１５の裏側に沿って進退自在に移動できるガスパージ装置１２の自動化を図って被溶接部材１０の裏側をガスシールドするので、被溶接部材１０の裏側を均一にガスシールドすることができ、被溶接部材１０の溶接部の延性、強度、気密性、耐酸化性等のより一層の品質保証を行うことができ、また、ガスパージ装置１２の自動化によりその作業性をより一層軽減化することができる。
【００２１】
図３は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の制御系統を示す制御ブロック図である。
【００２２】
本実施形態に係る制御系統は、図２に示される溶接線１５に沿って進退する溶接機１１に対し、パージ部１６が常に溶接線１５の中心位置に沿って進退するよう図ったものである。
【００２３】
パージ部１６は、図３に示すように、ＣＣＤカメラ４０を備え、溶接線１５を撮像するようになっている。このＣＣＤカメラ４０は、溶接線１５を撮像すると、その撮像を画像処理装置４１で画像処理させた後、制御演算部２７に入力する。制御演算部２７は、画像処理後のガスノズル２０の位置が溶接線１５の中心との間に偏差が出ると、その偏差に基づいて演算し、その演算信号によりパージ部１６のガスノズル２０の位置を修正させるようになっている。
【００２４】
このように、本実施形態では、ガスノズル２０が被溶接部材１０の裏側の溶接線１５の中心に位置させる制御手段を備えたので、溶接機１１の位置とパージ部１６のガスノズル２０との位置を常に同期させることができ、溶接部の裏側を的確にガスシールドすることができる。
【００２５】
図４は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第２実施形態示す概略図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符号を用いて説明する。
【００２６】
本実施形態は、パージ部１６のガスノズル２０の出口に遮蔽体２８を設け、チューブ１４から供給される不活性ガスＧを拡散させたものである。
【００２７】
ガスノズル２０は、図５および図６に示すように、その出口側に耐熱鋼で作成されたベルマウス状の遮蔽体２８を設け、この遮蔽体２８から拡散された不活性ガスＧで被溶接部材１０ａ，１０ｂの裏側の溶接線１５の周囲をガスシールドするようになっている。
【００２８】
したがって、本実施形態では、ガスノズル２０の出口側にベルマウス状の遮蔽体２８を設け、この遮蔽体２８から被溶接部材１０ａ，１０ｂの溶接線１５に向って不活性ガスＧを拡散させたので、被溶接部材１０ａ，１０ｂの溶接線１５の位置に対するパージ部１６のガスノズル２０の位置が若干ずれても溶接線１５の裏側を確実にガスシールドすることができ、溶接部の安定した品質を保証することができる。
【００２９】
図７は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第３実施形態示す概略図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符号を用いて説明する。
【００３０】
本実施形態は、被溶接部材１０が曲面状に形成されている場合、パージ部１６が被溶接部材１０に対して常に押圧しながら摺動するように、駆動線１７を摺動させる滑車１８ａ，１８ｂを、被溶接部材１０とパージ部１６との接線ＴＬよりも被溶接部材１０側の位置に設置したものである。
【００３１】
本実施形態は、曲面状に形成された被溶接部材１０とパージ部１６との接線ＴＬに対し、その接線ＴＬの被溶接部材１０側に滑車１８ａ，１８ｂを設置し、一方の駆動線１７の張力Ｔ０１またはＴ１２と他方の駆動線１７の張力Ｔ０２またはＴ１３との合力Ｔ００またはＴ１１が被溶接部材１０側に向うようにしたから、曲面状の被溶接部材１０に沿ってパージ部１６を確実に摺動させることができる。
【００３２】
したがって、本実施形態では、パージ部１６を曲面状の被溶接部材１０に沿って摺動させる手段を講じたので、被溶接部材１０の溶接線１５の裏側を確実にガスシールドすることができる。
【００３３】
図８は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第４実施形態示す概略図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符号を用いて説明する。
【００３４】
本実施形態は、被溶接部材１０の溶接線１５の裏側を進退移動するパージ部１６を駆動するパージ部駆動装置２９を、被溶接部材１０に設け、このパージ部駆動装置２９の駆動力によりパージ部１６を進退させる駆動線１７を駆動したものである。
【００３５】
パージ部駆動装置２９は、制御盤３０、ウインチ駆動モータ３１、駆動線１７を巻き上げ、巻き戻し自在なウインチ３２を備え、制御盤３０の押しボタン操作によりウインチ駆動モータ３１を駆動させ、図１０に示した矢印の方向に、駆動線１７を巻き上げ、巻き戻しするようになっている。なお、符号３３は、ウインチ支えである。
【００３６】
また、パージ部駆動装置２９は、ウインチ３２に連接して駆動線整列移動部３４、ボールねじ３５、ボールねじ３５上を進退移動するガイド３６、ボールねじ駆動モータ３７を備え、制御盤３０の押ボタン操作によりボールねじ駆動モータ３７を駆動させ、ガイド３６を図９に示す矢印の方向にボールねじ３５を介して摺動させ、スイッチ３８ａ，３８ｂのいずれかに当接すると、反転し、この間、駆動線１７をウインチ３２の軸方向に沿って順序よく整列配置させるようになっている。
【００３７】
このように、本実施形態では、パージ部１６の駆動線１７を駆動する手段を備え、駆動線１７を順序よく整列配置させる一方、駆動線１７の巻き上げ、巻き戻しの際の速度補正をすることにより溶接機１１とパージ部１６との速度を同期させることができる。
【００３８】
図１１は、本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第５実施形態示す概略図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符号を用いて説明する。
【００３９】
本実施形態は、パージ部１６が被溶接部材１０の形状に沿って進退摺動できるよう、被溶接部材１０にガイドレール３９を備えたものである。
【００４０】
このガイドレール３９は、図１２に示すように、被溶接部材１０ａ，１０ｂで形成される溶接線１５から距離を離して被溶接部材１０に設置されており、滑車１８ａ，１８ｂを摺動する駆動線１７の牽引力によりパージ部１６を進退移動させる際、パージ部１６の揺動を防止するようになっている。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、被溶接部材１０ａ，１０ｂで形成された溶接線１５に沿ってパージ部１６を進退移動させる際、ガイドレール３９を設けてパージ部１６の揺動を防止するので、溶接線１５の裏側を、パージ部１６のガスノズル２０からの不活性ガスで確実にガスシールドすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置を、核融合装置に適用した概略図。
【図２】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第１実施形態を示す概略図。
【図３】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第１実施形態における概略制御系統を示す制御ブロック図。
【図４】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第２実施形態を示す概略図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視方向から見た側面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視方向から見た側面図。
【図７】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第３実施形態を示す概略図。
【図８】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第４実施形態を示す概略図。
【図９】図８のＣ−Ｃ矢視方向から見た側面図。
【図１０】図８のＤ−Ｄ矢視方向から見た側面図。
【図１１】本発明に係る溶接裏波部のガスパージ装置の第５実施形態を示す概略図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ矢視方向から見た平面図。
【図１３】従来の溶接裏波部のガスシールドを示す概略図。
【符号の説明】
【００４３】
１  被溶接部材
１ａ，１ｂ  被溶接部材
２  溶接線
３  パージダム
４  バッキングテープ
５  チューブ
６  核融合装置
７  真空容器
８  トロイダルコイル
９  第一壁
１０  被溶接部材
１０ａ，１０ｂ  被溶接部材
１１  溶接機
１２  ガスパージ部
１３  車輪
１４  チューブ
１５  溶接線
１６  パージ部
１７  駆動線
１８ａ，１８ｂ  滑車
１９  パージ部駆動装置
２０  ガスノズル
２７  制御演算部
２８  遮蔽体
２９  パージ部駆動装置
３０  制御盤
３１  ウインチ駆動モータ
３２  ウインチ
３３  ウインチ支え
３４  駆動線整列移動部
３５  ボールねじ
３６  ガイド
３７  ボールねじ駆動モータ
３８ａ，３８ｂ  スイッチ
３９  ガイドレール
４０  ＣＣＤカメラ
４１  画像処理装置
【図１】
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【図２】
2006175522.tif 000004
【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】
2006175522.tif 000009
【図８】
2006175522.tif 000010
【図９】
2006175522.tif 000011
【図１０】
2006175522.tif 000012
【図１１】
2006175522.tif 000013
【図１２】
2006175522.tif 000014
【図１３】
2006175522.tif 000015