JPH0712542B2 - パイプの片面溶接装置 - Google Patents
パイプの片面溶接装置Info
- Publication number
- JPH0712542B2 JPH0712542B2 JP33037490A JP33037490A JPH0712542B2 JP H0712542 B2 JPH0712542 B2 JP H0712542B2 JP 33037490 A JP33037490 A JP 33037490A JP 33037490 A JP33037490 A JP 33037490A JP H0712542 B2 JPH0712542 B2 JP H0712542B2
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- JP
- Japan
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- welding
- axis
- torch
- pipe
- slide
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパイプライン敷設工事においてパイプの突合せ
円周溶接を行うパイプの片面溶接装置に関するものであ
る。
円周溶接を行うパイプの片面溶接装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来のパイプ片面溶接装置は第５図に示すような構成に
なっており、溶接トーチ３は開先幅方向のＸ軸スライド
７により反復揺動させながら溶接する方法で、揺動回数
は約5Kz以下、溶接速度はMAX110cm/分に制限されて用い
られている。溶接トーチの開先ならい制御法は用いられ
てなく、オペレータが溶接部を監視しながら、リモコン
ペンダントのスイッチなどを操作することにより行なわ
れる手動操作である。
なっており、溶接トーチ３は開先幅方向のＸ軸スライド
７により反復揺動させながら溶接する方法で、揺動回数
は約5Kz以下、溶接速度はMAX110cm/分に制限されて用い
られている。溶接トーチの開先ならい制御法は用いられ
てなく、オペレータが溶接部を監視しながら、リモコン
ペンダントのスイッチなどを操作することにより行なわ
れる手動操作である。
［発明が解決しようとする課題］ 従来法で大電流、高速溶接を行うとアーク力が強すぎて
裏ビード形成が不安定になり、揺動回数が5Hz以下であ
るのでたとえば溶接速度が180cm/分、揺動回数10Hzとす
と揺動ピッチは3mmとなるので揺動の反対側の開先部に
溶込不良などの溶接欠陥が発生し、裏ビード形成も不安
定で蛇行ビードになり易い。
裏ビード形成が不安定になり、揺動回数が5Hz以下であ
るのでたとえば溶接速度が180cm/分、揺動回数10Hzとす
と揺動ピッチは3mmとなるので揺動の反対側の開先部に
溶込不良などの溶接欠陥が発生し、裏ビード形成も不安
定で蛇行ビードになり易い。
一方、開先ならい制御が用いられていないので熟練され
たオペレータが必要である。
たオペレータが必要である。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、パイプの片面突合せ溶接を大電流、高速溶接化し、
溶接時間の短縮化と溶接品質の安定確保を図り、かつ開
先ならい制御の採用により大幅な自動化を進めることを
目的とするものである。
で、パイプの片面突合せ溶接を大電流、高速溶接化し、
溶接時間の短縮化と溶接品質の安定確保を図り、かつ開
先ならい制御の採用により大幅な自動化を進めることを
目的とするものである。
［課題を解決する手段］ 本発明にかかわるパイプの片面溶接装置は、パイプの突
合せ部分に装着される円周ガイドレールとパイプの外周
面上をガイドレールに案内されて走行し高速回転アーク
溶接法によって溶接する自動溶接機とからなり、自動溶
接機は円周ガイドレールに案内させてパイプの外周面上
を走行させるＺ軸モータを有する走行装置と、走行装置
に設けられ、溶接トーチを開先幅方向にスライド自在に
するＸ軸モータを有するＸ軸スライドと、Ｘ軸スライド
に設けられ、溶接トーチを高さ方向にスライド自在にす
るＹ軸モータを有するＹ軸スライドと、Ｙ軸スライドに
設けられ、溶接トーチを円周方向に傾斜自在にするβ軸
モータを有するβ軸トーチ角度調整機と、β軸トーチ角
度調整機に設けられ、回転自在でワイヤを偏心させて有
している溶接トーチを回転する回転モータを有する回転
機構と、走行装置に設けられ、溶接トーチに溶接ワイヤ
を送給するワイヤ送給装置とを備えてなるようにしたも
のである。
合せ部分に装着される円周ガイドレールとパイプの外周
面上をガイドレールに案内されて走行し高速回転アーク
溶接法によって溶接する自動溶接機とからなり、自動溶
接機は円周ガイドレールに案内させてパイプの外周面上
を走行させるＺ軸モータを有する走行装置と、走行装置
に設けられ、溶接トーチを開先幅方向にスライド自在に
するＸ軸モータを有するＸ軸スライドと、Ｘ軸スライド
に設けられ、溶接トーチを高さ方向にスライド自在にす
るＹ軸モータを有するＹ軸スライドと、Ｙ軸スライドに
設けられ、溶接トーチを円周方向に傾斜自在にするβ軸
モータを有するβ軸トーチ角度調整機と、β軸トーチ角
度調整機に設けられ、回転自在でワイヤを偏心させて有
している溶接トーチを回転する回転モータを有する回転
機構と、走行装置に設けられ、溶接トーチに溶接ワイヤ
を送給するワイヤ送給装置とを備えてなるようにしたも
のである。
第２図は高速回転アークの原理図であり、電極ノズル３
は、軸受部２で回転自在に支持され、４は電極ノズル３
の下部にネジ接合され、偏心したワイヤ通過孔を有する
通電チップ、５は溶接ワイヤで、電極ノズルの中心孔を
通り、通電チップ４の偏心孔から連続送給される。１は
モータで、電極ノズル３と歯車機構を介して１方向に連
続回転させる、つまり電極ノズル３の先端に接合した偏
心孔を有する通電チップ４も、回転されるので通電チッ
プ４の先端から送給される溶接ワイヤ５も円運動し、ア
ークが容易に且つ高速で回転できるものである。
は、軸受部２で回転自在に支持され、４は電極ノズル３
の下部にネジ接合され、偏心したワイヤ通過孔を有する
通電チップ、５は溶接ワイヤで、電極ノズルの中心孔を
通り、通電チップ４の偏心孔から連続送給される。１は
モータで、電極ノズル３と歯車機構を介して１方向に連
続回転させる、つまり電極ノズル３の先端に接合した偏
心孔を有する通電チップ４も、回転されるので通電チッ
プ４の先端から送給される溶接ワイヤ５も円運動し、ア
ークが容易に且つ高速で回転できるものである。
又、高速でアークを回転しながら溶接する自動溶接機の
溶接電流とアーク電圧の波形を用いたアークセンサ開先
ならい制御を備えてなるようにしたものである。
溶接電流とアーク電圧の波形を用いたアークセンサ開先
ならい制御を備えてなるようにしたものである。
第３図はアークセンサによる開先ならい制御の原理図
で、回転する溶接ワイヤすなわちアークの位置に対応し
て変化するアーク電圧Ｅの波形を示す。図中、（ａ）は
アークの位置を定義したもので、右方向に連続回転する
アークの前方の中央をCf、後方の中央をCr、左：右をL,
Rとした。図において実線で示した波形は図中（ｂ）の
ように回転アークの中心が開先中心よりΔＸだけＲ側に
ずれている場合、破線で示した波形はずれていない場合
を示す。破線のようにずれていない場合は位置Cfに対し
て左右対称であるが、実線のようにΔＸだけずれている
場合は波形は非対称となる。この波形の非対称を検出
し、修正することによりＸ軸方向のずれ量ΔＸを修正す
ることができる。すなわち波形を位置Cf点を中心として
左右、所定角の間だけ取り出し、所定角間で作る波形面
積SL，SRを求めて、この面積SL，SRが等しくなるように
溶接トーチをＸ軸方向に修正することにより、アークの
回転軸心と開先中心を一致させることができる。
で、回転する溶接ワイヤすなわちアークの位置に対応し
て変化するアーク電圧Ｅの波形を示す。図中、（ａ）は
アークの位置を定義したもので、右方向に連続回転する
アークの前方の中央をCf、後方の中央をCr、左：右をL,
Rとした。図において実線で示した波形は図中（ｂ）の
ように回転アークの中心が開先中心よりΔＸだけＲ側に
ずれている場合、破線で示した波形はずれていない場合
を示す。破線のようにずれていない場合は位置Cfに対し
て左右対称であるが、実線のようにΔＸだけずれている
場合は波形は非対称となる。この波形の非対称を検出
し、修正することによりＸ軸方向のずれ量ΔＸを修正す
ることができる。すなわち波形を位置Cf点を中心として
左右、所定角の間だけ取り出し、所定角間で作る波形面
積SL，SRを求めて、この面積SL，SRが等しくなるように
溶接トーチをＸ軸方向に修正することにより、アークの
回転軸心と開先中心を一致させることができる。
またトーチの高さ方向、すなわちｙ軸方向の距離制御は
溶接電流波形の回転一周期分の平均値と基準値を比較
し、差が零になるようにｙ軸を移動制御する方式であ
る。
溶接電流波形の回転一周期分の平均値と基準値を比較
し、差が零になるようにｙ軸を移動制御する方式であ
る。
［作用］ 本発明によれば、高速回転アーク溶接法を使用している
ため、従来の揺動アーク法に比べ1.4〜2.0倍の高速溶接
でもワイヤ径0.8〜1.6mm、溶接電流300A以上の大電流下
で安定した溶込みと良好な溶接ビードが得られる。
ため、従来の揺動アーク法に比べ1.4〜2.0倍の高速溶接
でもワイヤ径0.8〜1.6mm、溶接電流300A以上の大電流下
で安定した溶込みと良好な溶接ビードが得られる。
又、アークセンサによる開先ならい制御によりリアルタ
イムに高精度のならいができるので、溶接作業が自動化
され安定した裏ビード形状と良好な表ビード形状が実現
される。
イムに高精度のならいができるので、溶接作業が自動化
され安定した裏ビード形状と良好な表ビード形状が実現
される。
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の自動溶接機の概略を示す斜
視図である。図において、20は突合されたパイプ10に装
着された円周ガイドレール、21は円周ガイドレール20に
設置された自動溶接機で、この実施例では２台の自動溶
接機21が設置されている。自動溶接機21はパイプ10の外
周面上を円周ガイドレール20に案内されて走行する走行
装置22と、走行装置22上に設けられた開先幅方向にスラ
イド自在なスライドＸ軸23と、スライドＸ軸23に連結さ
れ、トーチ高さ方向にスライド自在なスライドＹ軸24
と、スライドＹ軸24にパイプ周方向に揺動自在に取付け
られたトーチ支持体25と、トーチ支持体25に回転自在に
支持された溶接トーチ26と、走行装置22上に設けられた
ワイヤ送給装置27とから大別構成されている。
視図である。図において、20は突合されたパイプ10に装
着された円周ガイドレール、21は円周ガイドレール20に
設置された自動溶接機で、この実施例では２台の自動溶
接機21が設置されている。自動溶接機21はパイプ10の外
周面上を円周ガイドレール20に案内されて走行する走行
装置22と、走行装置22上に設けられた開先幅方向にスラ
イド自在なスライドＸ軸23と、スライドＸ軸23に連結さ
れ、トーチ高さ方向にスライド自在なスライドＹ軸24
と、スライドＹ軸24にパイプ周方向に揺動自在に取付け
られたトーチ支持体25と、トーチ支持体25に回転自在に
支持された溶接トーチ26と、走行装置22上に設けられた
ワイヤ送給装置27とから大別構成されている。
各部の構成において、円周ガイドレール20は内面に間隔
保持部材201を有し、外面に外歯202を有して形成されて
いる。
保持部材201を有し、外面に外歯202を有して形成されて
いる。
また、自動溶接機21の走行装置22は走行台車221と、走
行台車221の下部に設けられ、円周ガイドレール20の外
歯202と噛合する走行車輪222と走行台車221の下部に設
けられ、円周ガイドレール20の両端を把持する把持機構
223と、走行台車221上に設けられ、走行台車221と駆動
するＺ軸エンコーダ225付きＺ軸モータ224とから構成さ
れている。
行台車221の下部に設けられ、円周ガイドレール20の外
歯202と噛合する走行車輪222と走行台車221の下部に設
けられ、円周ガイドレール20の両端を把持する把持機構
223と、走行台車221上に設けられ、走行台車221と駆動
するＺ軸エンコーダ225付きＺ軸モータ224とから構成さ
れている。
231はスライドＸ軸23を開先幅方向に駆動するＸ方向駆
動機構で、241はスライドＹ軸24をトーチ高さ方向に駆
動するＹ方向駆動機構で、251は溶接トーチ26をβ方向
に角度調整するβ方向駆動機構で、261は溶接トーチ内
部の回転駆動溶接機構でＲ軸エンコーダ263付き、回転
モータ262を有している。
動機構で、241はスライドＹ軸24をトーチ高さ方向に駆
動するＹ方向駆動機構で、251は溶接トーチ26をβ方向
に角度調整するβ方向駆動機構で、261は溶接トーチ内
部の回転駆動溶接機構でＲ軸エンコーダ263付き、回転
モータ262を有している。
ワイヤ送給装置27はワイヤ送給機構271を駆動するワイ
ヤ送給モータ272とワイヤリール274で構成されている。
30は溶接ワイヤ31を内蔵したコンジットケーブル、29は
走行台車22に設けられた走行位置検出器である。
ヤ送給モータ272とワイヤリール274で構成されている。
30は溶接ワイヤ31を内蔵したコンジットケーブル、29は
走行台車22に設けられた走行位置検出器である。
本実施例の機械的構成は以上である。第４図は本発明の
実施例の全体制御系を示すブロック図である。
実施例の全体制御系を示すブロック図である。
100は突合されたパイプ10に装着された円周ガイドレー
ル20の設置された自動溶接機21の制御装置、101は発電
機、102は溶接電源、103はシールドガス供給装置、104
はArガスボンベ、105はCO2ガスボンベ、106はパーソナ
ルコンピュータ、108はメモリーカード、107は溶接制御
装置100のリモコンペンダントである。
ル20の設置された自動溶接機21の制御装置、101は発電
機、102は溶接電源、103はシールドガス供給装置、104
はArガスボンベ、105はCO2ガスボンベ、106はパーソナ
ルコンピュータ、108はメモリーカード、107は溶接制御
装置100のリモコンペンダントである。
本実施例は以上のように構成されているものであり、次
にその動作について説明する。
にその動作について説明する。
溶接の位置別、パス別の溶接条件および溶接シーケンス
上の設定値は予めパーソナルコンピュータ106でオフラ
インプログラムされ、メモリーカード108を介して溶接
制御装置100に記憶させておく。
上の設定値は予めパーソナルコンピュータ106でオフラ
インプログラムされ、メモリーカード108を介して溶接
制御装置100に記憶させておく。
リモコンペンダント107の溶接スタートスイッチを押す
と、自動溶接機21は円周ガイドレール20上を走行し、走
行位置検出器29により溶接スタート位置を検出すると、
その位置から溶接が開始される。溶接中、走行位置検出
器29からの溶接位置およびパス数は常に溶接制御装置10
0に入力されると制御装置100からワイヤ送給装置27、走
行装置22、回転トーチ26、β方向駆動機構251、溶接電
源102へオフラインプログラムされた溶接位置およびパ
ス数別溶接条件に相当するに指令値を連続的に変化させ
て送信続け、最適溶接条件で施工することになる。さら
にアークを安定させるために理論式を用いたワイヤ突出
長一定およびアーク長一定制御も行っている。
と、自動溶接機21は円周ガイドレール20上を走行し、走
行位置検出器29により溶接スタート位置を検出すると、
その位置から溶接が開始される。溶接中、走行位置検出
器29からの溶接位置およびパス数は常に溶接制御装置10
0に入力されると制御装置100からワイヤ送給装置27、走
行装置22、回転トーチ26、β方向駆動機構251、溶接電
源102へオフラインプログラムされた溶接位置およびパ
ス数別溶接条件に相当するに指令値を連続的に変化させ
て送信続け、最適溶接条件で施工することになる。さら
にアークを安定させるために理論式を用いたワイヤ突出
長一定およびアーク長一定制御も行っている。
一方、（回転）溶接トーチ26を開先にならわせるアーク
センサ開先ならい制御（x,y軸）および記憶再生ならい
制御はオフラインプログラムされているので溶接スター
トと同時に制御が開始され、スライドｘ軸23を移動制御
して溶接トーチ26を開先中心に一致させ、スライドｙ軸
24を移動制御してトーチ高さを一定にし続ける。
センサ開先ならい制御（x,y軸）および記憶再生ならい
制御はオフラインプログラムされているので溶接スター
トと同時に制御が開始され、スライドｘ軸23を移動制御
して溶接トーチ26を開先中心に一致させ、スライドｙ軸
24を移動制御してトーチ高さを一定にし続ける。
実施例では溶接ワイヤに0.9mmφのソリッドワイヤを使
用し、シールドガスに100％CO2を使用して溶接電流300
〜350A、溶接速度150〜200cm/分、回転直径1.0〜4.0m
m、回転速度50〜100Hzで行っている。
用し、シールドガスに100％CO2を使用して溶接電流300
〜350A、溶接速度150〜200cm/分、回転直径1.0〜4.0m
m、回転速度50〜100Hzで行っている。
［発明の効果］ 本発明は以上説明したように高速回転アーク溶接法によ
りパイプの片面溶接が高速化でき、溶接トーチの開先な
らいもアークセンサ方式により高精度に行われるので裏
ビード形成も安定し溶接欠陥も発生しない。
りパイプの片面溶接が高速化でき、溶接トーチの開先な
らいもアークセンサ方式により高精度に行われるので裏
ビード形成も安定し溶接欠陥も発生しない。
従来例に比べて溶接時間が約1/10に短縮された。パイプ
の突合せ溶接を高品質、高能率で実施できかつ自動化で
きるという効果を有する。
の突合せ溶接を高品質、高能率で実施できかつ自動化で
きるという効果を有する。
第１図は本発明の一実施例の自動溶接機の概略を示す斜
視図、第２図は高速回転アークの原理図、第３図はアー
クセンサ開先ならい制御の原理図、第４図は実施例の全
体制御系図、第５図は従来のパイプの片面溶接装置の概
略を示す構成図である。 10……パイプ、20……円周ガイドレール、21……自動溶
接機、22……走行装置、23……スライドＸ軸、24……ス
ライドＹ軸、25……トーチ支持体、26……溶接トーチ、
27……ワイヤ送給装置、31……溶接ワイヤ、224……Ｚ
軸モータ、231……Ｘ方向駆動機構、232……Ｘ軸モー
タ、241……Ｙ方向駆動機構、242……Ｙ軸モータ、251
……β方向駆動機構、252……β軸モータ、261……回転
駆動機構、262……回転モータ、272……ワイヤ送給モー
タ。
視図、第２図は高速回転アークの原理図、第３図はアー
クセンサ開先ならい制御の原理図、第４図は実施例の全
体制御系図、第５図は従来のパイプの片面溶接装置の概
略を示す構成図である。 10……パイプ、20……円周ガイドレール、21……自動溶
接機、22……走行装置、23……スライドＸ軸、24……ス
ライドＹ軸、25……トーチ支持体、26……溶接トーチ、
27……ワイヤ送給装置、31……溶接ワイヤ、224……Ｚ
軸モータ、231……Ｘ方向駆動機構、232……Ｘ軸モー
タ、241……Ｙ方向駆動機構、242……Ｙ軸モータ、251
……β方向駆動機構、252……β軸モータ、261……回転
駆動機構、262……回転モータ、272……ワイヤ送給モー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｆ１６Ｌ 13/02
Claims (2)
- 【請求項１】パイプの突合せ部分に装着される円周ガイ
ドレールとパイプの外周面上をガイドレールに案内され
て走行し高速回転アーク溶接法によって溶接する自動溶
接機とからなり、 自動溶接機は円周ガイドレールに案内させてパイプの外
周面上を走行させるＺ軸モータを有する走行装置と、走
行装置に設けられ、溶接トーチを開先幅方向にスライド
自在にするＸ軸モータを有するＸ軸スライドと、Ｘ軸ス
ライドに設けられ、溶接トーチを高さ方向にスライド自
在にするＹ軸モータを有するＹ軸スライドと、Ｙ軸スラ
イドに設けられ、溶接トーチを円周方向に傾斜自在にす
るβ軸モータを有するβ軸トーチ角度調整機と、β軸ト
ーチ角度調整機に設けられ、回転自在でワイヤを偏心さ
せて有している溶接トーチを回転する回転モータを有す
る回転機構と、走行装置に設けられ、溶接トーチに溶接
ワイヤを送給するワイヤ送給モータを有するワイヤ送給
装置とを備えてなることを特徴とするパイプの片面溶接
装置。 - 【請求項２】高速でアークを回転しながらパイプを片面
溶接する自動溶接機において、溶接電流とアーク電圧の
波形を用いてトーチの開先幅方向と高さ方向のならい制
御を行なうアークセンサ開先ならい制御装置を備えてな
ることを特徴とするパイプの片面溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33037490A JPH0712542B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | パイプの片面溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33037490A JPH0712542B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | パイプの片面溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200866A JPH04200866A (ja) | 1992-07-21 |
| JPH0712542B2 true JPH0712542B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=18231890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33037490A Expired - Lifetime JPH0712542B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | パイプの片面溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712542B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101367818B1 (ko) * | 2013-08-09 | 2014-02-27 | 현대파이프(주) | 지중 매설용 폴리에틸렌관의 위치탐지용 금속도선 부착장치 |
| KR20220056831A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-06 | 주식회사 태성스틸 | 사선 위빙 패턴 조절이 가능한 캐리지 |
| WO2022139434A1 (ko) * | 2020-12-22 | 2022-06-30 | 주식회사 웰드텍 | 파이프의 자동 용접 시스템 |
| WO2023157988A1 (ko) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | 주식회사 태성스틸 | 사선 위빙 패턴 조절이 가능한 캐리지 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1266840B1 (it) * | 1994-05-26 | 1997-01-21 | P W T S P A | Sistema di controllo automatico delle modalita' di deposito e di apporto del materiale di saldatura nei processi di saldatura orbitale |
| JP5104611B2 (ja) * | 2008-07-14 | 2012-12-19 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 現場固定管の内外面兼用自動溶接ヘッド |
| JP5207072B2 (ja) * | 2009-04-13 | 2013-06-12 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 固定管の内外面兼用溶接機 |
| JP2011005536A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Jfe Engineering Corp | 底部開先幅検出システム |
| US9403233B2 (en) * | 2011-12-16 | 2016-08-02 | Illinois Tool Works Inc. | DC electrode negative rotating arc welding method and system |
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