JPH11192589A - 高圧容器の端部を形成する鏡板の溶接による製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、鏡板の製造時間
の短縮化を図る。 【解決手段】 高圧容器の両端部を形成する２基の鏡板
１，２の部材片１ａ，２ａを回転支持桁１２を挟んでそ
の両側に完全な全球面形状に仮組みし、非連結な溶接接
合ラインａ上に連結治具３を取付けて溶接接合ラインａ
を全周連結状態にし、回転支持桁１２を全球面形状の中
心を通る中心軸ｃの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３を切断除去して、回転支持桁１２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１，２をそれぞれ同時に製造する。

Description

【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２
ａ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１
３ａ、駆動回転盤１３ａが固定されたポジショナー１３
ｂ、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１
２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１
４ａ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１
４、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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。