JPH04228264A - 鋼管の端面自動溶接装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大径の鋼管の端面に
フランジやスリーブなどの端部取付部材をアーク溶接で
溶着する溶接装置に係り、特に、鋼管と端部取付部材と
の溶接箇所が不規則であっても追従して、そのアーク溶
接を自動的に行うことのできる鋼管の端面自動溶接装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大径の鋼管の端面にフランジやス
リーブなどの端部取付部材を取付け、これを仮付けして
おいて、本格的にアーク溶接で大径の鋼管の端面に端部
取付部材を一体的に溶着している。溶接作業は、大径の
鋼管を横にねかせて、鋼管を該鋼管の周面方向に回転で
きるように左右の回転ローラー間上に載置し、鋼管の端
面にフランジやスリーブなどの端部取付部材を仮付けし
、鋼管と端部取付部材との溶接箇所に溶接トーチの溶接
先端をセットして、端面に端部取付部材が仮付けされた
鋼管を回転ローラーによってその周面方向にゆっくり回
転させながら溶接が行われる。これによって、鋼管と端
部取付部材は、その端面の周面方向に沿って溶着箇所が
形成されて一体化される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大径の
鋼管ａはその自重等により撓みがあり、鋼管ａを横にね
かせたとき、図６に示すように、鋼管ａの両端面ではそ
の撓みの影響を受けて端部取付部材ｂが鉛直方向に対し
て傾斜する。また、図７に示すように鋼管ａの端面の断
面は完全な真円形でなく、更に、図８に示すように鋼管
ａの端面に仮付けされたフランジなどの端部取付部材ｂ
が端面に対して傾いて仮付けされる場合があった。その
結果、端面に端部取付部材ｂを仮付けした鋼管ａを横に
ねかせた状態で周面方向に回転させたとき、鋼管ａの端
面での端部取付部材ｂとの溶接箇所ｃは不規則に変動す
る欠点があった。

【０００４】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、撓みの影響で鋼管の端面が傾斜し、又
は鋼管の端面が完全な真円形でなく、或いは鋼管の端面
に端部取付部材が傾いて仮付けされていること等に起因
して、鋼管の端面での端部取付部材との溶接箇所が不規
則に変動する場合であっても、その溶接箇所の不規則な
変動に自動的に追従して、自動的に且つ確実に溶接を行
うことのできる鋼管の端面自動溶接装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めにこの発明は、大径の鋼管ａを横にねかせた状態で該
鋼管ａを軸芯廻りに回転自在に支持する回転支持盤１を
設け、横にねかせた鋼管ａの端面に溶着される端部取付
部材ｂの垂直端面ｂ−１に、水平方向から当接する水平
倣いガイド１９（１２）を設け、横にねかせた鋼管ａの
周面に上方から当接し且つアーク溶接のアースを兼ねる
垂直倣いガイド１３（１１）を設け、水平倣いガイド１
９（１２）及び垂直倣いガイド１３（１１）並びに溶接
トーチ４を溶接ガイド３に取付けて鋼管ａと端部取付部
材ｂの溶接箇所ｃと溶接トーチ４の先端を一定間隔に保
持すると共に、溶接箇所ｃと溶接トーチ４の先端を一定
間隔に保持する上記溶接ガイド３を上下及び水平方向に
移動自在に設けた構成よりなるものである。

【０００６】ここで、好ましい態様としては、鋼管ａの
外周面側の溶接箇所ｃと溶接トーチ４の先端を一定間隔
に保持する外周溶接ガイド５を、横にねかせた鋼管ａの
端面側の上方に上下及び水平方向に移動自在に設け、外
周溶接ガイド５の水平倣いガイド１２は端部取付部材ｂ
の垂直端面ｂ−１の最上部側に当接し、外周溶接ガイド
５の垂直倣いガイド１１は鋼管ａの外周面の最上部側に
当接し、鋼管ａの内周面側の溶接箇所ｃと溶接トーチ４
の先端を一定間隔に保持する内周溶接ガイド６を、横に
ねかせた鋼管ａの端面側の開口内に一部臨ませて上下及
び水平方向に移動自在に設け、内周溶接ガイド６の水平
倣いガイド１９は端部取付部材ｂの垂直端面ｂ−１の最
下部側に当接し、内周溶接ガイド６の垂直倣いガイド１
３は鋼管ａの内周面の最下部側に当接すると共にアーク
溶接のアースを兼ねる構成がある。

【０００７】また、他の好ましい態様としては、アーク
溶接のアースを兼ねる垂直倣いガイド１３の当接表面に
は鋭角状の凸面１３ａが複数形成されている構成がある
。

【０００８】

【作用】以上のような構成を有するこの発明は、次のよ
うに作用する。すなわち、大径の鋼管ａを横にねかせて
回転支持盤上１に取付け、鋼管ａの端面にフランジやス
リーブなどの端部取付部材ｂを仮付けする。その後、溶
接ガイド３の水平倣いガイド１９（１２）を端部取付部
材ｂの垂直端面ｂ−１に水平方向から当接し、又溶接ガ
イド３の垂直倣いガイド１３（１１）を鋼管ａの周面に
上方から当接して、溶接ガイド３をセットする。

【０００９】溶接ガイド３のセットにより、溶接トーチ
４はその先端と溶接箇所ｃとの間隔が一定に保持される
。そして、回転支持盤１を始動させ、又アーク溶接の電
源スイッチをいれる。回転支持盤１の始動により、大径
の鋼管ａは軸芯廻りにゆっくり回転し、又溶接トーチ４
の先端からアークを飛ばして溶接を行う。

【００１０】この場合において、例えば回転中の鋼管ａ
にたわみがあるとき、又は鋼管ａが真円形でないとき、
或いは鋼管ａに仮付けされた端部取付部材ｂが傾いてい
る等のときには、溶接箇所ｃは不規則に変動する。一方
、溶接ガイド３の水平倣いガイド１９（１２）および垂
直倣いガイド１３（１１）が常に当接している面も溶接
箇所ｃの不規則な軌跡と同等な軌跡をたどり、このため
、溶接ガイド３はその不規則に追従することになり、溶
接ガイド３に取付けられている溶接トーチ４はその先端
と溶接箇所ｃとの間隔を一定に保つことができるように
作用する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発
明をより具体的に説明する。ここで、図１は概略全体機
構図、図２は電気配線図、図３（Ａ）、（Ｂ）は垂直倣
いガイドの正面図、図４は溶接トーチの先端と溶接箇所
との一定間隔を示す断面図、図５は端部取付部材がスリ
ーブのときの断面図である。

【００１２】図において、回転支持盤１は大径の鋼管ａ
を横にねかせた状態で該鋼管ａを軸芯廻りに回転自在に
支持する部材で、図１では鋼管ａの片側を支持している
が、該回転支持盤１は回転自在なローラ１ａが鋼管ａの
下面を両側から支持するように片側に２基つづ設けられ
ている。そして両側に設けられた計４基の回転支持盤１
で鋼管ａを回転自在に支持する構造になっている。また
、回転支持盤１のローラ１ａは図示しない駆動モーター
等によって回転して、該ローラ１ａに直接、接して支持
されている鋼管ａを回転させる構造になっている。回転
支持盤１は横長な台座２上に固定されている。台座２に
は移動用の車２ａが設けられていて、移動可能になって
いる。

【００１３】溶接ガイド３は鋼管ａと端部取付部材ｂの
溶接箇所ｃと溶接トーチ４の先端を一定間隔に保持する
もので、溶接ガイド３は水平方向及び上下方向に移動自
在に設けられている。そして、この実施例の図１では溶
接ガイド３が２箇所に配設されている。即ち、溶接ガイ
ド３は、鋼管ａの外周面側の溶接箇所ｃと溶接トーチ４
の先端を一定間隔に保持する外周溶接ガイド５と、鋼管
ａの内周面側の溶接箇所ｃと溶接トーチ４の先端を一定
間隔に保持する内周溶接ガイド６が使用されている。各
溶接トーチ４は外周溶接ガイド５及び内周溶接ガイド６
に一体的に各々取付けられていて、外周溶接ガイド５、
内周溶接ガイド６と夫々一体となって上下方向及び水平
方向に移動するようになっている。

【００１４】このうち、外周溶接ガイド５は横にねかせ
た鋼管ａの端面側の上方に上下及び水平方向に移動自在
に設けられている。外周溶接ガイド５は縦フレーム７に
対して水平方向に張り出して取付けられた上部ブーム８
の先端側に垂下されて設けられている。外周溶接ガイド
５は上部ブーム８の先端側に上下方向に移動自在に設け
られている。外周溶接ガイド５を先端側に垂下した上部
ブーム８は、縦フレーム７に設置された水平倣い用駆動
シリンダ９によって、縦フレーム７に対して水平方向に
移動できるように取付けられている。上部ブームセッテ
ィング用駆動シリンダ１０は、上部ブーム８を縦フレー
ム７に沿って上下に移動させてセットさせる駆動機構、
縦フレーム７に上下方向に設置されている。

【００１５】外周溶接ガイド５は水平杆５ａとこれの一
端から垂下された垂直杆５ｂで形成され、水平杆５ａの
下面には下方に向けて垂直倣いガイド１１が垂下されて
いる。垂直倣いガイド１１の下端には球面ローラ１１ａ
が取付けられている。この球面ローラ１１ａが鋼管ａの
外周面に直接当接する部分となる。又垂直倣いガイド１
１の球面ローラ１１ａは鋼管ａの外周面の最上部側に当
接している。

【００１６】また、端部取付部材ｂ側に面している外周
溶接ガイド５の垂直杆５ｂの一側面には、水平倣いガイ
ド１２が取付けられている。水平倣いガイド１２は例え
ばローラ１２ａから形成されている。ローラ１２ａはそ
の上下方向に軸が取付けてあり、ローラ１２ａはその軸
を中心として水平廻りに回転自在になっている。このロ
ーラ１２ａが端部取付部材ｂの垂直端面ｂ−１に水平方
向から当接する構造になっている。水平倣いガイド１２
のローラ１２ａは端部取付部材ｂの垂直端面ｂ−１の最
上部側に当接している。

【００１７】これに対して、前記内周溶接ガイド６は横
にねかせた鋼管ａの端面側の開口内に垂直倣いガイド１
３が位置するように配置されている。垂直倣いガイド１
３は水平ブーム１４の先端に下向きに取付けられている
。水平ブーム１４の後端側は下部ブーム１５の先端側の
上方に、垂直倣い用駆動シリンダ１６によって上下に移
動できるように支持されている。また、下部ブーム１５
は基盤１７上に支持されている。更に、基盤１７は該基
盤１７の下方に設置された水平倣い用駆動シリンダ１８
によって、台座２上に水平方向に移動できるように支持
されている。

【００１８】垂直倣いガイド１３はアーク溶接のアース
を兼ねる部分であり、該垂直倣いガイド１３はその両端
から側方に突出した水平軸を介して軸支されていて、水
平軸廻りに上下に回転できるように支持されている。こ
の垂直倣いガイド１３の表面には、例えば図３（Ａ）の
ように鋭角状の凸面１３ａが周面方向に一周したものが
複数形成されている。鋭角状の凸面１３ａは所謂算盤の
玉のような形状からなっている。この鋭角状の凸面１３
ａの下端が鋼管ａの内周面に直接当接すると共に、アー
ク溶接のアースとして機能する部分となる。垂直倣いガ
イド１３の鋭角状の凸面１３ａは鋼管ａの内周面の最下
部側に当接している。鋭角状の凸面１３ａの形状として
は、図３（Ｂ）のような形状ものでもよい。

【００１９】また、基盤１７の先端側は上向きに垂直に
形成され、その上部には水平倣いガイド１９が設けられ
ている。水平倣いガイド１９は例えばローラ１９ａから
形成されている。ローラ１９ａはその上下方向に軸が取
付けてあり、ローラ１９ａはその軸を中心として水平廻
りに回転自在になっている。このローラ１９ａが端部取
付部材ｂの垂直端面ｂ−１に水平方向から当接する構造
になっている。水平倣いガイド１９のローラ１９ａは端
部取付部材ｂの垂直端面ｂ−１の最下部側に当接してい
る。前記の溶接トーチ４の電気配線は、例えば図２のよ
うに、上述した鋭角状の凸面１３ａを有する垂直倣いガ
イド１３を両方のアースとして利用している。

【００２０】次に、上記実施例の構成に基づく作用につ
いて以下説明する。大径の鋼管ａを横にねかせて回転支
持盤上１に取付け、鋼管ａの端面にフランジやスリーブ
などの端部取付部材ｂを仮付けする。その後、上部ブー
ムセッティング用駆動シリンダ１０を駆動して、外周溶
接ガイド５を上方から鋼管ａの外周面の表面側に下ろし
て、垂直倣いガイド１１の球面ローラ１１ａを鋼管ａの
外周面に当接させる。また、水平倣い用駆動シリンダ９
を駆動して水平倣いガイド１２のローラ１２ａを端部取
付部材ｂの最上部側の垂直端面ｂ−１に当接する。

【００２１】同様に、垂直倣い用駆動シリンダ１６を駆
動して内周溶接ガイド６を上方から鋼管ａの内周面の表
面側に下ろして、垂直倣いガイド１３の鋭角状の凸面１
３ａを鋼管ａの内周面に当接させる。また、水平倣い用
駆動シリンダ１８を駆動して水平倣いガイド１９のロー
ラ１９ａを端部取付部材ｂの最下部側の垂直端面ｂ−１
に当接する。

【００２２】以上のような操作を経て、外周溶接ガイド
５及び内周溶接ガイド６を各々セットする。そして、外
周溶接ガイド５及び内周溶接ガイド６をセットした後、
夫々に取付けられている各溶接トーチ４の先端から溶接
箇所ｃまでの間隔を調整し、調整が終了した後、各溶接
トーチ４を外周溶接ガイド５及び内周溶接ガイド６に固
定する。これによって、各溶接トーチ４は外周溶接ガイ
ド５又は内周溶接ガイド６と一体となって変動するよう
になり、溶接トーチ４はその先端と溶接箇所ｃとの間隔
が一定に保持される。その後、回転支持盤１のローラ１
ａを始動させ、又アーク溶接の電源スイッチをいれる。

【００２３】回転支持盤１のローラ１ａの始動により、
大径の鋼管ａは軸芯廻りにゆっくり回転し、又溶接トー
チ４の先端からアークが飛んで溶接が行われる。この場
合において、例えば回転中の鋼管ａにたわみがあるとき
、又は鋼管ａが真円形でないとき、或いは鋼管ａに仮付
けされた端部取付部材ｂが傾いている等のときには、溶
接箇所ｃは不規則に変動する。

【００２４】他方、外周溶接ガイド５の垂直倣いガイド
１１及び水平倣いガイド１２は、各々鋼管ａの外周面及
び端部取付部材ｂの垂直端面ｂ−１に当接しており、当
接した状態で変動するため、溶接箇所ｃの不規則な軌跡
と同等な軌跡をたどり、このため、外周溶接ガイド５は
その不規則に追従することになり、外周溶接ガイド５に
固定されている溶接トーチ４はその先端と溶接箇所ｃと
の間隔を一定に保つことができることになる。

【００２５】内周溶接ガイド６の垂直倣いガイド１３及
び水平倣いガイド１９についても、同様な状態になり、
内周溶接ガイド６は溶接箇所ｃの不規則な変動に追従す
ることになり、溶接トーチ４はその先端と溶接箇所ｃと
の間隔を一定に保つことができることになる。

【００２６】このように、鋼管ａの外周面及び内周面の
各溶接箇所ｃにおける溶接トーチ４はその先端と溶接箇
所ｃとの間隔を一定に保つことができるので、自動溶接
を行うことが可能となる。

【００２７】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、この考案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。例えば、上記実施
例の図１及び図４においては、端部取付部材ｂがフラン
ジの場合で図示しているが、図５に図示するように端部
取付部材ｂがスリーブからなる場合についても適用する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る鋼管の端面自動溶接装置によれば、横にねかせ
た大径の鋼管をその軸芯廻りに回転させて溶接箇所が不
規則に変動したとき、溶接ガイドは上下および水平方向
に移動自在に設けられているので、溶接ガイドの水平倣
いガイドおよび垂直倣いガイドは常に当接した状態で溶
接箇所の不規則な軌跡と同等な軌跡をたどり、溶接ガイ
ドはその不規則に追従することができる。これにより、
溶接ガイドに取付けられている溶接トーチはその先端と
溶接箇所との間隔を一定に保つことができ、従って、溶
接箇所が不規則に変動するものであっても自動溶接を可
能にすることができる。

【００２９】また、請求項２の構成の場合には、鋼管の
溶接箇所の外周面と内周面の２箇所を同時に溶接するこ
とができ、更に、請求項２の構成のものを、鋼管の両端
面側に配置した場合には、鋼管の両端面の外周面と内周
面の計４箇所を同時に溶接することが可能となり、溶接
作業能率を著しく高めることができる。

【００３０】更に、請求項３の構成の場合には、アーク
溶接のアースを兼ねる垂直倣いガイドの当接表面には鋭
角状の凸面が複数形成されているので、鋼管の周面にサ
ビや汚れ等が付着してアーク溶接のアースを取り難い状
態になっているときでも、鋭角状の先端側が表面のサビ
や汚れ等を押し分けて鋼管とのアース状態を達成するこ
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】この発明の実施例の概略全体機構図である。

【図２】この発明の実施例の電気配線図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の実施例の垂直倣い
ガイドの正面図である。

【図４】この発明の実施例で溶接トーチの先端と溶接箇
所との一定間隔を示す断面図である。

【図５】この発明の実施例で端部取付部材がスリーブの
ときの断面図である。

【図６】鋼管のたわみによる影響を示す断面図である。

【図７】鋼管の断面が真円形でないときの断面図である
。

【図８】鋼管の端面にフランジが傾いて取付けられたと
きの断面図である。

【符号の説明】

１：回転支持盤　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１ａ：ローラ２：台座　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　２ａ：車３：溶接
ガイド　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　４：溶接トーチ ５：外周溶接ガイド　　　　　　　　　　　　　　　　
　　５ａ：水平杆５ｂ：垂直杆 ６：内周溶接ガイド　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　７：縦フレーム ８：上部ブーム　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　９：水平倣い用駆動シリンダ １０：上部ブームセッティング用駆動シリンダ１１：垂
直倣いガイド　　　　　　　　　　　　　　　　１１ａ
：球面ローラ １２：水平倣いガイド　　　　　　　　　　　　　　　
　１２ａ：ローラ１３：垂直倣いガイド　　　　　　　
　　　　　　　　　１３ａ：鋭角状の凸面 １４：水平ブーム　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１５：下部ブーム １６：垂直倣い用駆動シリンダ　　　　　　　　　　１
７：基盤１８：水平倣い用駆動シリンダ　　　　　　　
　　　１９：水平倣いガイド ａ：鋼管　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　ｂ：端部取付部材 ｂ−１：垂直端面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　大径の鋼管を横にねかせた状態で該鋼
   管を軸芯廻りに回転自在に支持する回転支持盤を設け、
   横にねかせた鋼管の端面に溶着される端部取付部材の垂
   直端面に、水平方向から当接する水平倣いガイドを設け
   、横にねかせた鋼管の周面に上方から当接し且つアーク
   溶接のアースを兼ねる垂直倣いガイドを設け、水平倣い
   ガイド及び垂直倣いガイド並びに溶接トーチを溶接ガイ
   ドに取付けて鋼管と端部取付部材の溶接箇所と溶接トー
   チの先端を一定間隔に保持すると共に、溶接箇所と溶接
   トーチの先端を一定間隔に保持する上記溶接ガイドを上
   下及び水平方向に移動自在に設けたことを特徴とする鋼
   管の端面自動溶接装置。
2. 【請求項２】　　鋼管の外周面側の溶接箇所と溶接トー
   チの先端を一定間隔に保持する外周溶接ガイドを、横に
   ねかせた鋼管の端面側の上方に上下及び水平方向に移動
   自在に設け、外周溶接ガイドの水平倣いガイドは端部取
   付部材の垂直端面の最上部側に当接し、外周溶接ガイド
   の垂直倣いガイドは鋼管の外周面の最上部側に当接し、
   鋼管の内周面側の溶接箇所と溶接トーチの先端を一定間
   隔に保持する内周溶接ガイドを、横にねかせた鋼管の端
   面側の開口内に一部臨ませて上下及び水平方向に移動自
   在に設け、内周溶接ガイドの水平倣いガイドは端部取付
   部材の垂直端面の最下部側に当接し、内周溶接ガイドの
   垂直倣いガイドは鋼管の内周面の最下部側に当接すると
   共にアーク溶接のアースを兼ねる請求項１記載の鋼管の
   端面自動溶接装置。
3. 【請求項３】　　アーク溶接のアースを兼ねる垂直倣い
   ガイドの当接表面には鋭角状の凸面が複数形成されてい
   る請求項１又は２記載の鋼管の端面自動溶接装置。