JPH04105768A

JPH04105768A - 溶接用マニプレータ

Info

Publication number: JPH04105768A
Application number: JP22439390A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Komatsu; 篤小松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1992-04-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は発電プラント、化学プラント等に使用される多
管式熱交換器や圧力容器等の溶接用マニプレータに関す
る。

（従来の技術）例えば、発電プラントで実用されている熱交換器等の耐
圧容器における従来の溶接法について以下説明する。

発電プラントで用いられている熱交換器等の耐圧容器は
、電気事業法で原則として両側溶接（内外面から溶接）
を施工することが義務付けられている。従って、作業員
が耐圧容器内に入って作業ができるときには、狭隘な場
所でも作業員がその中に入って溶接する必要がある。ま
た耐圧容器を構成する材料によっては、溶接時に溶接割
れが発生しないように、予熱処理と称して溶接部を予め
加熱する必要がある場合がある。

ところで、多管式熱交換器の場合第８図に示すように、
給水加熱器１の端部に設けられた水室２と称される高温
高圧水が負荷される容器は管板３と鏡板４を溶接部５で
溶接して構成される。６はマンホール、１３は溶接トー
チ、２１は予熱用ガスバーナ、Ｈは溶接子である。この
場合、水室２の内側から溶接するため、溶接子はマンホ
ール６から水室２内に入り、狭隘で、予熱処理（炭素鋼
の場合５０〜＋００°Ｃに加熱）が施工されているため
高温高圧となっている水室２内で、発熱現象を伴う溶接
作業を行うことを強いられていた。

また、予熱温度に上限かあることから容器材料としては
炭素鋼しか採用できず、近年の発電効率の向上を目的と
して、より高温高圧水が使用されるプラントでは容器の
肉厚を著しく大きくする必要が生じていた。

（発明が解決しようとする課題）上記したように、現状の耐圧容器の溶接作業では高温高
圧の中での作業が強いられるため、作業環境が非常に悪
いこと、また密閉された容器内での溶接作業にはシール
ドガスとしてＣｏ２．Ａｒ等を多量に使用するため、換
気に注意しないと常に酸欠の危険が伴い、付随作業とし
ての換気作業が要求されること、さらに作業能率が悪い
ことの他、溶接作業員の他にさらに作業員を監視する監
視人を置くことが必要とされた。

また、このような高温高湿の雰囲気で溶接作業を行う場
合には、感電事故の危険性が常に伴うが、容器内の作業
であることから緊急時の避難も難しい等の問題かあった
。さらに、このような悪環境での作業であるため付随作
業が多く、また作業員が溶接トーチを持って溶接するた
め、長時間の連続作業は難しく、作業能率も著しく悪か
った。また、耐圧容器の内側からの溶接作業を自動化し
ようとしても、現在市販されている溶接用マニプレータ
では、マンホールから溶接トーチが溶接開先に届（よう
なストローク（第１図のＬを参照）を持ったアームを挿
入し、管板と鏡板の溶接を施工することは難しかった。

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、
その目的は、多管式熱交換器や圧力容器等の耐圧容器の
内側の溶接が容易にできる溶接用マニプレータを提供す
ることにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、水平移動用アー
ムと、前記水平移動用アームの先端に回転自在に取付け
られた回転アームと、前記回転アームの先端に伸縮自在
に取付けられた伸縮アームと、前記伸縮アームの先端に
取付けられた溶接トーチとを備えた溶接用マニプレータ
において、前記溶接トーチを耐圧容器内で所定の開先位
置にセットするために前記アームの回転・伸縮、アーク
の発生および耐圧容器の回転等の一連の動作をシーケン
シャルに監視・制御するように構成したことを特徴とす
る。

（作用）本発明によると、溶接作業員が耐圧容器内に入ることな
く、耐圧容器の外側からマニプレータを操作して溶接ト
ーチを溶接開先にセットでき、そのセット状況、溶接状
況もモニターＴＶを介して監視できる。またこのマニプ
レータの先端に途中でアームを継ぎ足すような操作はな
く、外部の監視ステーションの操作ボタン−つでアーム
の上昇。

下降およびマンホールからの出し入れができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略図である。なお、既に
説明した従来例と同一部分には同一符号を付して説明す
る。

第１図に示すように、給水加熱器１の端部に設けられる
水室２と称される高温高圧水が負荷される容器は管板３
と鏡板４を溶接部５で溶接して構成される。また溶接用
マニプレータの主軸７に上下動可能な水平移動用アーム
８を設け、この水平移動用アーム８の先端には回転アー
ム９と伸縮アーム１０が順次取り付けられている。第２
図（ａ）及び（ｂ）の詳細図に示すように、水平移動ア
ーム８と回転アーム９の枢軸部には回転アーム駆動モー
タ１１と回転アーム駆動モータギア１７と伸縮アーム駆
動モータギア１８が取り付けられており、また回転アー
ム９には伸縮アーム駆動モータ１２と回転アーム停止用
リミットスイッチ１５が取り付けられている。さらに伸
縮アームＩｌｌには溶接トーチ１３とモニター用ＴＶ１
４とリミットスイッチ１Ｇが取り付けられている。１９
は監視ステーション、２０はモニタ−ＴＶ、２＋は予熱
用ガスバーナである。

さらに、第７図に示すように、溶接電源３０の２次回路
を利用して溶接電源とは別置きの電源で電圧を印加し、
これをセンシングすることにより伸縮アーム駆動モータ
１２をＯＮ、ＯＦＦするスイッチング装置３１が配置さ
れている。

次に、本実施例の溶接用マニプレータの作用を第３図乃
至第７図について説明する。

本実施例の溶接用マニプレータは耐圧容器内を溶接する
場合にはマンホール６から搬入されるが、このマンホー
ル通過時には、第３図に示すように、回転アーム９と伸
縮アーム１０は水平移動アーム８に重なるような状態に
セットされる。その後水平移動アーム８の先端が開先部
までくると、第４図に示すように、回転アーム駆動モー
タ１１が作動し回転アーム９を水平移動アーム８と直角
になる位置まで回転し、回転アーム９がリミットスイッ
チ１５に接触した時点で回転アーム駆動モータ１１の作
動を停止させる。続いて伸縮アーム１０の駆動モータ１
２が作動し、伸縮アーム１０を下降させる。伸縮アーム
１０の駆動はリミットスイッチ１５がＯＮの状態になる
と、第７図の作動回路図に示すように、駆動モータ１２
のスイッチング装置３１．モータ電源回路のａ接点３３
が閉になり、伸縮アーム１０を下降させると共に溶接電
源３０の２次回路にスイッチング装置３１からの電圧が
印加される。その後、溶接電極が母材と接触した時点で
スイッチング装置３１に設置されたリレーのｂ接点４０
（駆動モータの電源回路に設置されている）が開き、モ
ータ１２は停止する。ここで、マニプレータの作動シー
ケンスは一度停止し、溶接子は第５図に示す監視ステー
ション１９に取り付けられたモニターＴＶ２０を監視す
ることにより、溶接トーチ１３と開先の位置調整を行い
、トーチ位置調整を終了した時点で溶接スタートスイッ
チをＯＮにする。この場合、溶接スタートスイッチと連
動するリレーのｂ接点３４をモータ駆動回路に設置して
置き、アーク発生中には伸縮アーム１０の駆動モータ１
２が作動しないようにしておく。

溶接スイッチをＯＮにした後、１〜５　ｓｅｃ　シール
ド・ガスをプレ・フローした後、アークの発生、給水加
熱器本体胴の回転を行うことにより溶接を開始する。一
方、ワイヤリール３９に巻回されていたワイヤはワイヤ
送給モータ３８によりフレキシブルコンジット３７内を
通って溶接トーチ１２に送られる。

溶接が終了した時点で、操作員は監視ステーション１９
のアーム復帰ボタンを押すと、第７図に示すように、モ
ータ駆動電源３２回路に設置された復帰ボタンと連動す
るリレーのｂ接点３５が開き、ａ接点３６が閉じること
によりモータ１２は逆転し、伸縮アーム１０は上昇する
。そして第２図のリミットスイッチ１６が作動した時点
で、伸縮アーム駆動モータ１２は停止し、続いて回転ア
ーム駆動モータ１１が駆動し、回転アームは原点復帰（
水平アーム）７と重なる位置（第３図）となる。この状
態で水平移動アーム８は水室２からマンホール６を通し
て撤去され、一連の溶接作業は終了する。

第６図は以上説明した本実施例の溶接用マニプレータの
一連の作動をシーケンシャルに示した図てあり、以下簡
単に説明する。

スタート−スイッチがＯＮされる（Ｓｌ）と、水平アー
ム駆動モータが作動し水平アーム８を開先位置まで挿入
される（Ｓｌ）。次に回転アーム駆動モータが作動し回
転アーム９を直角になる位置まで回転させる（Ｓ３）と
、回転アームが回転アーム用リミットスイッチ１５と接
触して、これを駆動させる（Ｓ４）。

次に伸縮アーム駆動モータか作動する（Ｓ５）。次に、
溶接トーチ位置調整が行われただ（Ｓ６）後、溶接スタ
ート・スイッチが０ＦＬ（Ｓ７）、溶接が開始される（
Ｓ８）。給水加熱器回転モータ待時間後（Ｓ９）、給水
加熱器回転モータが作動し給水加熱器を溶接速度に合わ
せて回転させる（Ｓ１０）。溶接終了後のクレータ処理
が終わると（Ｓｌｌ）　、溶接スタート・スイッチがＯ
ＦＦとなり（Ｓ１２）、伸縮アーム用リミットスイッチ
が駆動され（Ｓｌ３）　、回転アーム用リミットスイッ
チがＯＦＦとなり（Ｓ１４）、一連の溶接シーケンスが
終了する上述したように、本実施例によれば、狭隘な容器内に入
って溶接作業をする必要が無くなるので、作業環境が著
しく向上する。また危険防止の付随作業及び溶接子を容
器外部から監視する必要もなくなり、−大作業が可能に
なる等、作業コストの削減にも著しい効果が望める。ま
た、従来方法では溶接子が容器内に入って作業をしてい
るため予熱温度に限界が有り、そのため溶接材料には炭
素鋼しか採用できなかったが、本実施例では予熱温度の
上限がなくなり、より高強度の低合金鋼の使用も可能と
なる。この場合プロセス流体であるボイラー給水の温度
、圧力等の条件が同じてあれば、容器肉厚を減少するこ
とが可能になり、溶接量の減少、容器のコンパクト化が
望める等、その実用的効果が大きい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、溶接子が耐圧容
器内に入ることなく、耐圧容器の外側からマニプレータ
を操作して溶接トーチを溶接開先にセットでき、そのセ
ット状況、溶接状況もモニターＴＶを介して監視できる
。またこのマニプレータの先端に途中でアームを継ぎ足
すような操作はなく、外部の監視ステーションの操作ボ
タン−つでアームの上昇、下降およびマンホールからの
出し入れができるので、溶接子の作業環境が改善される
とともに作業コストが大幅に低減できるという効果を奏
する。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
水平移動アーム、回転アームおよび伸縮アームの相間関
係を示す図、第３図は第１図の溶接用マニプレータを水
室内に挿入する状態を説明するための図、第４図は第１
図の溶接用マニプレータが水室内で溶接状態にセットさ
れる状態を説明するための図、第５図は第１図の溶接用
マニプレータと監視ステーションの配置図、第６図は第
１図の溶接用マニプレータの主要構成要素の作動シーケ
ンス図、第７図は本発明が適用される伸縮アーム駆動モ
ータ・スイッチング装置の作動回路図、第８図は発電プ
ラントで使用される給水加熱器水室の従来の溶接作業を
説明するための図である。１・・・給水加熱器　　　　２・・・氷室３・・・管板
　　　　　　　４・・・鏡板５・・・溶接部　　　　　
　６・・・マンホール７・・・主軸　　　　　　　８・
・・水平移動用アーム９・・・回転アーム　　　　１０
・・・伸縮アームト・・駆動モータ２・・・伸縮アーム駆動モータ３・・・溶接トーチ４・・・モニター用ＴＶ５・・・回転アーム停止用リミットスイッチ６・・・リ
ミットスイッチ７・・・回転アーム駆動モータギア８・・・伸縮アーム駆動モータギア９・・・監視ステーション　２０・・・モニターＴＶ２
１・・・予熱用ガスバーナ３０・・・溶接電源３１・・・スイッチング装置３２・・・モータ駆動電源３７・・・フレキシブルコンジット３８・・・ワイヤ送給モータ３９・・・ワイヤリール（８７３３）代理人・弁理士　猪　股　　祥　晃（ほか
１名）第図第関禎乙図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水平移動用アームと、前記水平移動用アームの先
端に回転自在に取付けられた回転アームと、前記回転ア
ームの先端に伸縮自在に取付けられた伸縮アームと、前
記伸縮アームの先端に取付けられた溶接トーチとを備え
た溶接用マニプレータにおいて、前記溶接トーチを耐圧
容器内で所定の開先位置にセットするために前記アーム
の回転・伸縮、アークの発生および耐圧容器の回転等の
一連の動作をシーケンシャルに監視・制御するように構
成したことを特徴とする溶接用マニプレータ。