JPS6010784Y2 - タンク底隅角部の肉盛用溶接機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は円筒状タンク等のタンク底隅角部に肉盛溶接
を施すタンク底隅角タンク底隅角部の肉盛用溶接機に関
し、タンク側板に沿って自走しつつタンク底隅角部に良
好な肉盛用溶接を自動的に施すことのできる溶接機を得
ることを目的として考案されてものである。

従来第１図に示すように円筒状の大型タンク１の隅角部
は、第２図に示すように、タンクを設置すべき基礎地盤
２にタンク外径と同径の環状の基礎ブロック３を上面が
基礎地盤２の上面と同一水平面にあるように埋設し、次
に該基礎ブロック３とこれの内側の基礎地盤２との上に
載せて環状のアニユラ−プレート４を設置し、このアニ
ユラ−プレート４の上に基礎ブロック３の幅の中央部上
方においてタンク１の第一段のタンク側板５を配置し、
このタンク側板５とアニユラ−プレート４とを両面にお
いて隅肉溶接６を施して結合し、その内方において基礎
地盤２上に敷設したタンク底板７をアニユラ−プレート
４の内周縁に溶接してタンク底部を液密に形成している
。

このようにして内容液の漏洩を防止するように形成され
た大型タンクにおいて発生する内容液漏洩事故の主原因
は、隅肉溶接６の形状が一般に立上り角度αが大きく、
曲率ρが小さく更に内容液の液圧に加え基礎地盤２が不
等沈下することによりタンク本体に過負荷外力が加わっ
て上記隅肉溶接部に大きな応力が発生し破損するためと
考えられている。

本考案者等が研究した結果この過大応力発生の機構は次
のようなものであることが判明した。

即ち第２図にようにして形成したタンク１に内容液を入
れると、第３図に示すように最下段のタンク側板５には
水平方向の液圧ａが加わり、アニユラ−プレート４およ
びタンク底板７には垂直方向の液圧すが加わる。

この液圧ａを受けてタンク側板５は第３図鎖線位置まで
外方に水平移動しようとするが、該側板５の下端Ｃはア
ニユラ−プレート４を介してタンク底板７に固着されて
いて移動できないから、第４図に示すように該側板５の
上部は外方に回転する形となる。

従って該下端Ｃには反力として内側に水平力Ｑが発生す
る。

この際アニユラ−プレート４はタンク側板５の基部の回
転に追随上ようとするがタンク内にあるアニユラ−プレ
ート４は液圧すにより回転を阻止されるから第５図に示
すように内側の隅肉溶接６の部分に大きな曲げモーメン
トＭが生じる。

さらにタンク外にあるアニユラ−プレート４の余長部８
は第５図に示すように基礎ブロック３により上記回転を
阻止する反力Ｐを受け、液圧ａ、 ｂにより曲げモーメ
ントＭを増大させることになる。

このようにして生じる曲げモーメントＭにより内側の隅
肉溶接６の止端部９に、母材の降伏応力に近い大きい局
部応力が発生する。

従って内容液の出入による繰返し荷重、不等性下等によ
る過負荷外力が作用することによって破損を生じる危険
がある。

本考案者等の実験により、例えば厚さ３０〜５０ｒＩｒ
！！Ｌのタンク側板５に厚さ１２〜２２ｍｍのアニユラ
−プレート４を隅肉溶接した大型タンク１においては、
タンク側板５とアニユラ−プレート４との角度θが１〜
２度となる程度の繰返し荷重に対しては隅肉溶接６の形
状によって繰返し数が２００回近くで、また該角度θが
５〜６度になると早期に止端部９に割れが生じることが
判った。

これは隅肉溶接６は一般に止端部の立上り角度αが大き
く、曲率ρが小さくなりやすく加えて溶接熱の影響によ
る材質の硬化、軟化および脆化を受けることに因るもの
である。

従って内容液の出入による繰返し荷重や地盤の不等沈下
、地震等が起きて上記のように過大な変形を生じるに到
ると該止端部に大規模な破損が生じる危険がある。

この危険を防止するため本考案者等が研究したところ第
６〜７図に示すように、隅肉溶接６の内側に隣接して隅
肉溶接６と肉盛溶接の接合部および肉盛止端部１０ａが
滑らかで余盛りの低い肉盛溶接１０を施すことにより良
好な結果が得るられる。

即ち肉盛溶接１０により止端部９に生じる応力集中を分
散できると共に止端部付近の割れを防止でき、タンク側
板５とアニユラ−プレート４とのタンク内側の隅肉溶接
部近傍の疲れ強さを犬にし、また曲げ変形能即ち割れの
生じるまでの角度θを大にすることができ、大型タンク
の内容液の漏洩防止を確実に行うことができることが判
った。

またこの肉盛溶接１０は、溶接トーチ（後述）をタンク
側板５と平行してウィービングするより、第８〜９図に
示す軌跡１１．１２のようにタンク側板５に向けてほぼ
直角方向にウィービングして肉盛溶接したほうが強度的
に優れていることが判った。

本考案はこの肉盛溶接を行なう溶接機を提供するもので
ある。

以下第１０図以下に示す本考案の実施例について説明す
る。

本考案の溶接機は、架台１３に自走装置１４、側板なら
いローラ１５、往復動装置１６、制御装置１７、操作装
置４６、溶接材料たるワイヤ送給装置１９およびワイヤ
リール１８等を取付けて構威し、肉盛溶接を自動的に行
なうようにしたものである。

次に構成各部の詳細および動作を説明する。

架台１３は、３個のフレーム、即ち第一のフレーム１３
ａ、第二のフレーム１３ｂ、第三のフレーム１３ｃによ
りＨ型に構威される。

架台１３をＨ形にしたのは、フレームの構成が比較的簡
単になり、構成部材数が少なくて足りると共に、後述す
るように、第一および第二のフレーム１３ａ、１３ｂが
第三のフレーム１３ｃに設けたヒンジＨを介して互いに
独立して回動できて４個の駆動ローラ２１および従動ロ
ーラ２０が常にアニユラ−プレートから離れないように
できるからである。

各フレーム１３の結合は例えば第１３〜１４図に示すよ
うにボルト・ナツトによって組立分解自在に結合し、肉
盛溶接１０を既設のタンクに施す場合にも小さく分解し
た状態でタンク側面のマンホール４４（第２図）から搬
入しタンク内にて組立できるように構威しである。

また架台１３は、第三（７）７Ｌ／−ム１３ｃの両端に
第一および第二のフレ−ム１３ａ、１３ｂを着脱自在に
結合し、第三のフレーム１３ｃの第二のフレーム１３ｂ
を結合する端部側に、第三のフレーム１３ｃの軸（この
軸は、溶接機使用時に、その進行方向に直角な水平軸と
なる。

）の回りに回転自在なしンジＨを設けてＨ形の形状に組
立てられるため、両端に駆動ローラ２１が取付けられた
フレーム１３ａおよび両端に従動ローラ２０が取付けら
れたフレーム１３ｂは、第三のフレーム１３ｃの軸を中
心として別個に回動することができ、既設のタンクに見
られるアニユラ−プレート４のタンク円周方向およびタ
ンク半径方向の不規則な起伏に対しても常に前記した４
輪のローラで支持され、安定した走行が行なわれる。

自走装置１４は溶接機本体を載せ、アニユラ−プレート
４上をタンク側板５と平行に第１１図太い矢印方向に溶
接機を走行させるもので、架台１３の下面にそれぞれ軸
着した２個の従動ローラ２０．２個の駆動ローラ２１、
シャフトＳ、Ｍ速機付の駆動モータ２２とから戒る。

各ローラは耐熱性合成コムのタイヤを使用する。

駆動モータ２２の出力軸と２個の駆動ローラ２１の中心
軸とは、第１１図および第１５図に示すように、出力軸
に結合されたシャフトＳに固定のウオーム２３と、駆動
ローラ２１と同軸に結合されてウオーム２３とに噛合す
るウオーム歯車２４とを介して連結されている。

駆動ローラ２１を第１１図点線で示すように走行方向に
対しタンク側板５に向けて傾斜させることによりタンク
側板５に向う走行速度を生じさせ、溶接機本体を積極的
にタンク側板５に沿わせるようにすることができる。

駆動ローラ２１を傾斜させるには第１５〜１６図に示す
ように駆動ローラ２１を内蔵しおよび駆動モータ２２を
取付けた内箱２５の上面２５ａに円孔２６と該孔２６を
中心とした１個の円弧孔２６ａとを穿設し、該内箱２５
を上記２個の孔に挿通したボルト４５．４５により架台
フレーム１３ａに緊締するように構成し、該内箱２５を
円孔２６を中心として垂直軸回りに回動させて駆動ロー
ラ２１を傾斜させる。

従ってアニユラ−プレート４がタンク内側に傾斜してい
るタンクに対しても溶接機本体はタンク側板に良好に沿
うものである。

側板ならいローラ１５は、第１１〜１２図に示すように
、架台１３のタンク側板５に面する端面に固着した車輪
フレーム２７のすべての方向に回動自在に支承され、溶
接時にはタンク側板５の内周面に当接して、溶接機本体
をタンク側板５に沿って移動させる。

往復動装置１６は溶接機本体の走行方向とほぼ直角な水
平面を緩急の調節自在に往復動するもので、これに固着
した溶接トーチ４０をウィービングさせるものである。

その構成は、第１０〜１２図及び第１７図に示すように
、フレーム１３ｂの上面に走行レール２８を溶接機本体
の走行方向と直交させて固着し、該レール２８に往復台
３０をガイドローラ２９．２９を介して走行自在に支承
させ、往復台３０に取付けた正逆回転する往復台駆動ロ
ーラ３４により往復台３０を往復動させるものである。

第１１．１７図に示すように往復台３０の走行距離すな
わちウィービング幅の調整は、往復台３０駆動モータ３
４を反転させるリミットスイッチ４３等の通常の逆転装
置を走行レール２８の前後に設けて行なう。

従ってこの往復動装置１６は、溶接時にモータ３４の正
逆回転により一定のウィービング幅を往復動する。

ワイヤ送給装置１９は架台１３ａに植立した支柱３７に
設けたワイヤリール１８から供給されるワイヤ状の溶接
材料３８をワイヤ送給モータ４２で駆動されるワイヤ送
給ローラ４１により適当な速度で前記溶接トーチ４０内
に供給し肉盛溶接させる装置である。

このトーチ４０は溶接進行方向と反対側でフレーム１３
ｂの従動ローラ２０にできるだけ近づけて配置すること
によりアニユラ−プレート４の起伏に対して溶接トーチ
４０とアニユラ−プレート４の溶接面とが常に一定した
距離を保ち安定したアーク現象が得られる。

制御装置１７は自走装置１４、往復動装置１６およびワ
イヤ送給装置１９を関連動作させて、溶接条件の設定、
ウィービング軌跡の設定等を自動制御する。

該制御装置１７にはタイムスイッチや数値制御器等が内
蔵される。

操作装置４６は溶接者が肉盛溶接を行なうとき、各種溶
接条件を設定する操作盤である。

以上のように本考案の溶接機は構成され動作するもので
あるから、 １ タンク側板に沿って自走しつつ、タンク側板とほぼ
直角方向にウィービングする肉盛溶接を自動的に行うこ
とができる。

２ 手溶接に比べて、能率がよく、有害欠陥のないピー
ド形状の滑らかで均質な肉盛を得ることができる。

従ってタンク内側の隅角部の曲げ変形能を著しく向上さ
せ、漏洩事故のないタンクを提供できる。

３ 各装置を関連動作させることにより簡単に溶接条件
、ウィービング方法を設定できる。

４ 既設のタンク内に搬入し、不規則な起伏のアニユラ
−プレートを有するタンクにも安定した肉盛溶接が行な
えるから用途が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒状の大型タンクの正面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ拡大断面図、第３〜５図はタンク内容液の液圧
等によるタンク隅角部の変形過程を示す説明図、第６図
は肉盛溶接をしたタンク隅角部の部分縦断面図、第７図
は第６図の平面図、第８〜９図はウィービング方法を示
す第７図同様の平面図、第１０〜１７図は本考案溶接機
の一実施例を示し、第１０図は正面図、第１１図は平面
図、第１２図は右側面図、第１３図は第１１図のＢ−Ｂ
拡大断面図、第１４図は第１１図Ｈ部の拡大断面図、第
１５図は第１１図のＣ−Ｃ拡大断面図、第１６図は第１
５図のＤ−Ｄ視図、第１７図は第１０図の左部を拡大し
て示す正面図である。 ５・・・・・・タンク側板、１３・・・・・・架台、１
４・・・・・・自走装置、１５・・・・・・側板ならい
ローラ、１６・・・・・・往復動装置、１７・・・・・
・制御装置、１９・・・・・・ワイヤ送給装置、４０・
・・・・・溶接トーチ、４６・・・・・・操作装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両端に駆動ローラ２１を取付けた第一のフレーム１３ａ
   と、両端に従動ローラ２０を取付けた第二のフレーム１
   ３ｂとを、第三のフレーム１３ｃの両端に夫々分解自在
   に結合し、かつ第三のフレーム１３ｃの第二のフレーム
   １３ｂを結合スる端部側に、進行方向に直角な水平軸の
   回りに回転自在なヒンジＨを設けて架台１３をＨ形に構
   威し、この架台１３に、あらゆる方向に回転する側板な
   らいローラ１５と、駆動ローラ２１に動力を伝達して該
   側板ならいローラ１５をタンク側板５の内面に当接させ
   つつ溶接機本体をタンク側板５と平行に走行させる自走
   装置１４と、溶接機本体の自走方向とほぼ直角方向に往
   復動装置１６とを設け、該往復動装置１６に下方に向け
   て取付けた溶接トーチ４０を溶接材料たるワイヤ送給装
   置１９と組合せ、上記各装置を関連動作させる制御装置
   １７および溶接条件設定のための操作装置４６を設けた
   ことを特徴とするタンク底隅角部の肉盛用溶接機。