JPS60145288A - フランジ及びパイプの組立装置 - 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】 本発明はフランジ及びパイプの組立装置に関する。

化学機械を構成する塔ｅ種類など種々の機器に設けられ
る計装用・配管用のノズル部品は、主にフランジとパイ
プとを突合せ円周溶接するととによ゛つて作られている
。

現状のノズル部品製作では、塔一種類そのものが圧力容
器的表ものであるから、製品品質の面から裏波を確保し
且つ溶接時あるい杜溶接後の材料割れの防止を図るため
、フランジ及びパイプの予熱（１００〜２００℃）を行
って仮付は溶接して製作を行っている。しかし、フラン
ジ及びパイプが予熱されていること、並びに、溶接品質
面及び溶接安定性からフランジとパイプの突合せ部の溶
接時の裏波確保に必要な互いの芯合せ及び板厚変化に対
する開先ギャップ調整が必要であるととＫＸＦ）、現状
では作業者の手作業によって仮組み及び溶接がなされて
おシ、また予熱による高温物の取扱い等もあって作業性
が悪く、能率が上らないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み、予熱された
フランジとパイプの取扱い作業を自動的に行え、またフ
ランジとパイプの突合せ溶接時に必要となる互いの芯位
置の合せ作業及び開先ギャップの調整作業を自動的に行
えるようにした組立装置を提供することを目的とする。

この目的を達成した本発明によるフランジ及びパイプの
組立装置の構成は、ベース台上に接近・離反可能に設け
られた一対の走行台と、各走行台に立設されたコラムに
昇降可能に設けられた昇降台と、各昇降台に設けられフ
ランジ及びパイプを互いに対向させて回転可能に保持す
るフランジ及びパイプチャック装置と、これらフランジ
及びパイプチャック装置の相対向する側に設けられたそ
れぞれ複数のチャック爪を有するフランジ及びパイプ用
チャック本体と、フランジ及びパイプの相対向する端面
を検出する装置と、前記チャック爪を開閉させる装置と
を有する仁とを特徴とする。

上述した構成のフランジ及びパイプの組立装置を自動溶
接装置と組合せることによシ、フランジとパイプとから
突合せ円周溶接によって作られる塔・４ｆ１類用など各
種のノズル部品を自動的に且つ無人で製作することがで
きる。本発明は、化学機械の塔φ種類用ノズル部品の製
作はもとよシ、プラントや造船における配管用のフラン
ジとパイプの組立など種々のものに適用することができ
る。

以下、図面に示す一実施例によｐ本発明を説明する。々
お、第１図は一実施例に係るフランジ及びパイプの組立
装置の平面図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図は
側面図、第４図と第５図は夫々フランジ及びパイプの端
面検出装置の説明図、第６図はチャック爪開閉装置の構
成図、第７図はそのＢ矢視概要図である。

これらの図において、まずフランジチャック装置の構成
を説明する。１はベース台、２はベース台１上に設けた
レール、ｌ；ｌ：ベース台１上に設けた駆動モータ％４
はネジ、５はレール２上の走行台、６はナツト、７はベ
アリングである。走行台５は駆動モータ３の作動によル
ネジ４及びナツト６ｔ−介してベアリング７によってレ
ール２上を摺動すゐ。８は走行台５上に設けたコラム％
　９はコラム８上に設けた昇降用レール、１０は昇降用
駆動モータ、１１は減速機。

１２はネジ、１３はレール９上の昇降台、１４はナツト
、１５はベアリングである。昇降台１３は駆動モータ１
０の作動によ〕減速機１１．ネジ１２及びナツト１４を
介してベアリング１５によってレール９上を昇降する。

１６は昇降台１３に設けた回転可能なチャックサポート
、１７はチャックサポート１６の後端部に設けたギヤ、
１８は昇降台１３に設けたチャック回転用駆動モータ、
１９はビニオン％２０はチャックサポート１６の先端部
に設けたフランジチャック用チャック本体、２１紘複数
本のフランジチャック用爪％２２は昇降台１３１Ｃ設け
たガイドローラ％２３はチャックサポート１６に設けた
ピン穴、２４はチャック原点位置決め装置である。

このチャック原点位置決め装置２４は昇降台１３に設け
られてシシ、シリンダ２５とピン２６からなる。２７は
昇降台１３に設けられたフランジ及びパイプの端面検出
装置であ如、ブラケット２８１回転シリンダ２９．スト
ローク調整可能なシリンダ３Ｇ、ステー３１％このステ
ー３１に設けたフランジ及びパイプ端面の接触検出器（
図示省略）並びにシリンダ３００ストローク検出器（図
示省略）から構成されている。３２は昇降台１３に設け
たフランジチャック装置本体でアシ、ブラケット３３．
レール３４．ベアリング３５．シリンダ３６．摺動台３
７及びモータ３８から構成されるチャック爪開閉装置を
有する。このチャック爪開閉装置は、シリンダ３６の作
動とモータ３８の作動によ）、チャック本体２０に設け
たチャック爪開閉駆動口部（第６図１００）Ｋ：モータ
３８先端のピン（第６図１０１）’を嵌合させてチャッ
ク爪２１の開閉を行う。ここでチャック爪開閉装置につ
いて第６図、第７図によシ詳述すると、ブラケット３３
は昇降台１３に設けられてお９、レール３４及びシリン
ダ３６紘ブラケツト３３に設ゆられておル、摺動台３７
はシリンダ３６の作動によりベアリング３５を介してレ
ール３４上を摺動する。モータ３８は摺動台３７に設け
られてす、６、モータ軸先端にはチャック本体２０の外
周側面部に設けたチャック爪開閉・駆動口部１００の形
状に相似なピン１０１が設けられている。チャック爪開
閉装置は、ワークを把持するチャック本体にれ旋盤のチ
ャックの如く複数本の爪が設けられていてワークサイズ
に応じて爪を動かしてワークを爪で把持するようになっ
ているのでこの爪を動かす装置である。図示の一般的な
スクロールチャックでは、チャック本体の外周側面部に
複数のチャック爪開閉駆動口部１００が設けられておシ
、これにピン１０１ｔ−差込んで回転させることによシ
、チャック爪開閉駆動口部１００に連結されたギヤ１０
２によってスクロール１０３が回転させられる。一方、
爪２１の裏面部にはスクロール１０３と噛合した歯形が
設けられて卦シ、スクロール１０３の回転に伴って爪２
１がチャック本体２０の中心に対して出入シして開閉す
る。即ち、チャック本体２０が円周方向に原点位置決め
された場合、チャック爪開閉口部１００の円周方向の位
相位置はモータ３８の軸芯方向の位置と一致するように
なっている。そこでモータ３８を駆動してピン１０１を
低速回転させると同時忙シリンダ３６を作動させて摺動
台３７全体をチャック本体２０側へ移動させると、ピン
１０１はチャック開閉駆動口部１００に嵌合し、ビン１
０１０回転力がチャック開閉駆動口部１０１に連結した
ギヤ１０２を介してスクロール１０３を回転させる。ス
クロール１０３０回転に伴い、これと噛合している爪２
１が第６図中矢印Ｃの如く中心に対し出入シする。なお
、シリンダ３６のストロークはチャック爪開閉駆動口部
１００の深さに一致する。また爪２１のチャック力の制
御はモータ３８のトルク制御で回転の制御が行われる。

爪２１の開閉はピン１０１０回転方向に対応する。

以上はフランジチャック装置の構成についてであるが、
パイプチャック装置については、１〜３８の各部材中で
フランジ及びパイプの端面検出装置２７が重複のため無
いことと、走行会の走行ストロークが異なることを除き
、上述のフランジチヤツク装置と全く同じ機能の部材か
らなる。このパイプチャック装置とフランジチャック装
置とが対向して設置されてフランジ及びパイプの組立装
置が構成される。なお、パイプチャック装置の各構成部
材にはフランジチヤツク装置の対応する各部材と同じ符
号にダッシュを付しである。

次に、予熱、搬送等に関する装置を説明する。

３９はフランジ及びパイプの予熱炉でアシ、組立装置の
前段に設置されている。４０は予熱炉３９と組立装置間
に敷いたレール、。４１はレール間に設けた突起物付き
のチェーン、４２は台車である。この台車４２は、通常
通路走行用車輪４３、レール走行用車輪４４．ローラコ
ンベア４５及び裏面の突起物４６から構成されている。

この台車４２は通常通路では車輪４３を用いて人手によ
り押して運ぶことができ、予熱炉３９と組立装置間では
、モータとスプロケット（ともに図示省略）で駆動され
る突起物付きチェーン４１によシ、突起物４６を介して
レール４０上ｔ−車輪４４＆ＣＪ：ｊ）一定の移動スト
ローク毎に間欠的にあるいは連続的忙けん引される。４
７はパレットでアシ、これにフランジ倒立治具４８とパ
イプ芯出し治具４９とが複数セット、一定のピッチ間隔
で設置されている。このパレット４７は台車４２のロー
ラコンベア４５によシ台軍４２上に容易に搬入・搬出で
きると共に、ピン（図示省略）によシ台車４２上に固定
できるようになっている。５０＃′ｉ組立前のフランジ
でラシ、パレット４７上のフランジ倒文治具４８にセッ
トされている。５１ｆｉ組立前のパイプでアシ、パレッ
ト４７上のパイプ芯出し治具４９にセットされている。

５２と５８はそれぞれ溶接するために突合わされたフラ
ンジとパイプである。

次に作用を説明する。まず段取りとして、台車４２上の
パレット４７の複数セットのフランジ倒立治具４Ｂとパ
イプ芯出し治具４９上にそれぞれ作業者が生産計画に基
づきフランジ５０とパイプ５１をセットし、次いで台車
４２を予熱炉３９０入口まで運ぶ。これに対し制御装置
（図示省略）には生産計−及び生産手順に基づくワーク
情報がインプットされておシ、台車４２を予熱炉３９の
入口にセットすると、リミットスイッチや押ボタン操作
によるセット信号で自動的にチェーン４１が駆動され台
車４２が予熱炉３９内に搬入位置決めされる。この際１
台車４２はレール４０により車輪４３から車輪４４で支
えられるように乗換え、レール４０上をけん引される。

予熱炉３９にセットされた台車４２上のノくレット４７
に搭載されたフランジ５０とノくイブ５１はタイマ等の
制御によって所定の温度に熱され、その後台車４２Ｆｉ
再びチェーン４１で駆動され、一定のピッチ間隔で設８
けられた複数の治具セット４８．４９の当該ピッチ間隔
に見合う距離だけ移動されて位置決めされる。とｎＫよ
ル、／＜レット４７上の治具セット４８．４９のうち先
頭の治具セット上に搭載されたフランジ５０とパイプ５
１とが予熱炉３９から出て組立装置に対し位置決めされ
る。

一方、フランジチャック装置側では、制御装置からの信
号によって全て準備位置に退避している。即ち、走行台
５が後退位置に位置決めされている。またチャック回転
用駆動モータ１８に設けた回転検出器（図示省略）によ
るチャック本体２００回転方向原点位置決めと、昇降台
１３に設けたチャック原点位置決め装置２４のシリンダ
２５０作用によってビン２６がチャック本体２０に連結
されたチャックサポート１６のビン穴２３内に挿入され
ることによシ、機械的にチャック本体２００回転方向の
原点位置決めがなされている。このチャック本体２００
回転方向原点位置決めの状態で更に、チャック爪開閉装
置３２のシリンダ３６とモータ３８の作用によシモーメ
軸先端のビン１０１がチャック本体２００回転方向原点
位置から所定の位相角度ずらされ、且つチャック爪開閉
駆動口８１００に挿入拳駆動されるととＫよシ、チャッ
ク爪２１がワークサイズに対応した位置に開かれている
。

前述のパレット４７の治具４８．４９に十ｎ。

それセットされたフランジ５０とパイプ５１が予熱炉３
９から出て位置決めされると、これを示す信号によシ、
フランジチャック装置本体では生産計画及び生産手順に
よって既にインプットされているデータに基づいてまず
昇降用駆動モータ１０が作動され、減速機１１．ネジ１
２及びナツト１４を介して昇降台１３がレール９に沿っ
て下降し、昇降台１３のチャック本体２０の軸芯位置が
フランジ５０のサイズで決まる中心位置高さに一致する
ように位置決めされる。

その後、駆動モータ３の作動によシ、走行台５がレール
ｚ上を摺動し、パレット４７上のフランジ倒立治具４８
が設館されている位置関係によって決るストローク量だ
け前進して位置決めされる。この状態では、チャック爪
２１にフランジ５０の厚さ方向の基準面となるボルト締
結面が密着した状態となる。

その後、チャック爪開閉装置３２のモータ３Ｂを駆動し
てモータ軸先端のビン１０１によってチャック爪２１を
３個とも同時に閉じフランジ５０の外周面を一定力でチ
ャックする。モータ３８は一定トルク以上になると回転
が停止され、且つシリンダ３６が作動さ扛て摺動台３７
が上方に退避されてビン１０１がチャック爪開閉駆動口
部１００から外されると共に、チャック原点位置決め装
ｆｉｉ２４のシリンダ２５を作動させることによシチャ
ックサポート１６のビン穴２３に挿入されているビン２
６が引抜かれる。

次いで昇降用駆動モータ１０會作動させ、フランジ５０
″Ｉｋチヤツクしたチャック本体２（１昇降台１３と共
にレール９に沿って上昇させ、原点位置に戻す。また駆
動モータ３によシ走行台５を前進させ、前進限の位誼忙
位置決めする。

その後、フランジ及びパイプ端面検出装置２７の回転シ
リンダ２９を作動させ、回転シリンダ２９の軸端に設け
たストローク調整可能カシリンダ３０のステー３１を第
４，５図の如（，９Ｃ倒立させる。この倒立状態でシリ
ンダ３０を作動させ、このシリンダ３０の原点位置にあ
るステー３１をチャックされたフランジ５２の端面側に
移動させる。これＫよシ、ステー３１に設けた接触検出
器がフランジ５２の端面に接触する。この接触の信号に
よってシリンダ３０の動作を停止させると共にストロー
ク検出器によってステー３１の原点位置からの移動量ｔ
を計測シ、制御装置内でフランジ５２の端面位置を記憶
する。この計測後、シリンダ３０を再び作動させてステ
ー３１を原点位置に復帰させる。

一方、パイプチャック装置でも、上述の如くフランジチ
ャック装置［ｂいて）くレット４７上の治具４８にセッ
トしたフランジ５０ｔ−チャックしたと同じ動作で、パ
レット４７上の治具４９にセットしたパイプ５１をチャ
ックする。即ち、このパイプチャック装置本体ではノく
イブ５１のチャック後一定量だけ後退して昇降台１３’
　ｔ−上昇サセ、パイプ５１用のチャック本体２０’の
軸芯がフランジチャック装置本体の昇降台１３の原点位
置におけるそのチャック本体２０の軸芯位置に一致する
ように調整されている原点位置に位置決めする。

次いで、パイプチャック装置側の走行用駆動モータ３′
を作動させて走行台５１ヲ前進させ、第５図に示す如く
チャックしたパイプ５３の端面が、フランジ及びパイプ
端面検出装置２７の原点位置にあるステー３１の接触検
出器に接触したところで走行台５′を停止させ、このパ
イプ５３の端面位置をステー３１の原点位置に位置決め
する。この後、フランジ及びパイプ端面検出装置２７の
回転シリンダ２９を作動させ、倒立したステー３１を元
に戻して退避させる。

しかるのち、ともにチャックしたフランジ５２とパイプ
５３の突合せ溶接時において、溶接品質及び溶接の安全
性から必要な突合せ面の所定の開先ギャップ量（約０．
５〜１．０　ｗ程度）と、８フランジ５２の端間位置を
検出して記憶した量ｔと、ステー３１に設けた接触検出
器の間隔とから、パイプチャック装置本体の走行台５１
の前進移動距離が制御装置内で計算され、この計算値に
従って走行台５Ｉが駆動モー／３１によって走行される
ことによル、チャックされたパイプ５３が位置決め□さ
れる。これらの動作によ）、フランジ５２とパイプ５３
との突合せ溶接前の組立が完了する。

その後は、フランジチヤツク装置の上部あるいは別に設
置された自動溶接装置（図示省略）の溶接トーチがチャ
ックされたフランジ５２とパイプ５３の突合せ溶接部上
に位置決めされる。

溶接時には、フランジチャック装置のチャック回転用駆
動モータ１８とパイプチャック装置のチャック回転用駆
動モータとを電気的に同期回転させ、チャックされたフ
ランジ５２とノくイブ５３とを同一の溶接速度になる回
転速度で回転させ溶接トーチによシ両者の突合せ部の溶
接を′行う。

溶接完了後は、パイプチャック装置のチャック回転用駆
動モー′夕によシバイブ用チャック本体２０１の回転方
向の位置決めと、チャック原点位置決め装置２４１を作
動させることによシ機械的にパイプ用チャック本体２０
’の回転方向の原点位置決めを行った後、テｙツク爪開
閉装置３２’を作動させることによりパイプ５３をチャ
ックしている爪２１１ヲ開放する。その後、走行駆動モ
ータ３Ｉヲ作動させて走行台５′ヲ後退させて後退限に
位置決めする。

一方、パイプ５３に溶接されたフランジ５２をチャック
しているフランジチャック装置では、チャック回転用駆
動モータ１８によりフランジ用チャック本体２０の回転
方向の位置決めと、チャック原点位置決め装置２４を動
作させることによシ機械的にフランジ用チャック本体２
０の回転方向の原点位置決めを行った後、先にフランジ
５０をセットした動作手順とは逆の手順によシ、まずは
走行駆動モータ３によって走行台５を一定距離後退させ
て位置決めし、しかるノチ昇降用駆動モー／１０によっ
て昇降台１３を一定距離だけ下降させる。下降後は、チ
ャック爪開閉装置３２を作動させることによシ、フラン
ジ５２をチャックしている爪２１を開放し、一体になっ
ているフランジとパイプを台車４２のパレット４７上の
治具４８，４９上に移し換える。その後は、走行用駆動
モータ３によって走行台５を後退限位置まで戻して位置
決めして待機させる。これによシ、フランジとノ（イブ
の組立・溶接のシーケンスが完了する。

完了後は、再びチェーン４１が作動され、台車４２はパ
レット４７に設けられた一定のピッチ間隔の複数の治具
セット４８．４９の轟該ピッチ間隔に見合う距離だけ移
動され位置決めさ扛る。これによハ次に溶接されるべき
フランジとパイプが予熱炉３９か９出されて位置決めさ
れる。以後は前述のシーケンス動作を繰返すことによシ
、次々と台車４２上にセットしたフランジとパイプとが
組付けられて溶接さ′Ｉ″Ｌ１再び完成品として台車４
２上に搭載されることになる。

上述した実施例においては、一定のピッチ間隔で設けら
れた複数個のフランジ倒文治具４８及びパイプ芯出し治
具４９ｔ−設けたパレット４７を搭載し且つチェーン４
１によって間欠走行させラレる台車４２と、フランジチ
ャック装置と、バイブチャック装置との作用によシ、パ
レット４７上に設は九治具４８，４９にセットされてい
るフランジ５０とパイプ５１とを各々チャックし、両者
の突合せ溶接に必要な突合せ位置。

開先ギャップのセツティングを精度良く行うことができ
る。これによシ、別途設けられた溶接装置によるフラン
ジとパイプの突合せ部の安定した自動溶接が形成される
。また、溶接後は一体となったフランジ５２とパイプ５
３とがパレット４７上の治具４８，４Ｑ上に移し換えら
れることにより、パレット４７上にセットされた複数の
フランジ５０及びパイプ５１の順次取上げ、チャックに
よる組付セツティング、溶接及び完成品の・くレット４
７への搭載が自動的に且つ無人で行わ７”Ｌる。更に、
台車４２全複数台連ねることにより、台車４２上のパレ
ット４７にセットしたフランジ５０とパイプ５１との組
立・溶接を長時間無人で運転することができる。

以上説明したように本発明のフランジ及びパイプの組立
装置によれば、予熱されたフランジとパイプの取扱い作
業を自動化することができ、またフランジとパイプの突
合せ溶接時に必要となや互いの芯位置の合せ作業及び開
先ギャップの調整作業を自動的に行うことが可能となる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例装置の平面図、第２図はその
Ａ−Ａ線断面図、第３図は同側面図、第４図と第５図は
夫々フランジ及びパイプの端面検出装置の説明図、第６
図はチャック爪開閉装置の構成図、第７図はそのＢ矢視
概要図である。 図　面　中、 １はベース台、 ５と５１は走行台、 ８とｇｌｔｉコラム、 １３とｉａ’は昇降台、 ２０と２０豐はチャック本体、 ２１と２１’はチャック、 ２７はフランジ及びパイプ端面検出器、３２と３２１は
チャック爪開閉装置である。 特許出願人 三菱重工業株式会も 復代理人 弁理士光石士部 （他１名） 第３図 １７ 第４図 第５因 第１頁の続き ０発　明　者　中　野　菊　美　広島市西区観音新町４
広島造船所内 ０発　明　者　太　１）　眞　輔　広島市西区観音新町
４広島造船所内 丁目６番ｎ号　三菱重工業株式会社 丁目６番ｎ号　三菱重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ペース台上に接近・離反可能に設けられた一対の走行台
   と、各走行台罠立設されたコラムに昇降可能に設けられ
   た昇降台と、各昇降台に設けられフランジ及びパイプを
   互いに対向させて回転可能に保持するフランジ及びパイ
   プチャック装置と、これらフランジ及びパイプチャック
   装置の相対向する側に設けられたそれぞれ複数のチャッ
   ク爪を有するフランジ及びパイプ用チャック本体と、フ
   ランジ及びパイプの相対向する端面全検出する装置と、
   前記チャック爪を開閉させる装置とを有することを特徴
   とするフランジ及びパイプの組立装置。