JP2001129686A - 溶接台車用円形レール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管端の溶接のための組付け作業が簡易、作
業時間が短縮、および、低コストの円形レ−ル装置を提
供。 【解決手段】 溶接対象鋼管１の外面に装着され、鋼管
の突合せ端を円周に沿って溶接する溶接台車３を支持す
る、溶接台車用円形レール装置において、円形レ−ル
２，鋼管の長手軸方向に移動できるように円形レ−ルで
支持された周方向に３箇所以上に分布する複数車輪９、
および、円形レ−ル２を鋼管に固定する手段１３〜１
５、を備える。固定手段は、円形レ−ル２の半径方向に
開いたねじ穴を有するねじ台１４，１５、および、ねじ
穴にねじ結合して貫通し先端が鋼管１に当るボルト１
３、を含む。鋼管に付設され長手軸方向に延びるガイド
条体１２によって周方向の移動が拘束される倣いロ−ラ
１１、および、車輪９を偏心支持する偏芯ブッシュ１６
も備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平固定管等の鋼
管外面の全姿勢突合せ溶接を行う際に、溶接台車を、鋼
管を周回しうるように、支持する円形レール装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、水平固定管等の全姿勢溶接を行う
際は、鋼管の溶接継手近傍に円形レールを配置し、該円
形レールに装着されて走行する溶接台車に溶接トーチを
保持して、全姿勢溶接を行っている。該円形レールは、
あらかじめ円形状に構成されたレールを、それを鋼管が
貫通するように、鋼管に装着して固定する方法や、円形
状のレールをその円周に沿って複数個に分割し、鋼管に
取り付け組み合わせて円形レールとして固定する方法等
がある。これらの作業は鋼管の継ぎ手毎に繰り返して行
う必要があり、溶接作業能率を著しく阻害する要因とな
っている。

【０００３】一方、特公平７−３４９９９号公報には、
管の円周溶接に際して、管外表面の損傷や管の変形等を
防止するために、管に対して無接触，無支持の状態で円
周レールを設置する方法が開示されている。これは溶接
台車の荷重を管に全く付加させない。しかし、装置が大
がかりでレ−ル装置の製作コストおよび設置コストが高
い。

【０００４】また特開平７−３１４２３２号公報には、
大口径管の外周面に倣って走行する走行装置と、走行装
置により支持されて大口径管の管端の突合せ溶接を行う
溶接トーチと、走行装置に接続され環状の開先を全長に
わたって覆う環状の防風部材と、を組み合わせて有する
自動溶接機が開示されている。これによれば、屋外にお
いて大口径管等の管端の突合せ溶接を行うことができ
る。しかし、鋼管に対する円形レールの取り付け作業
は、前述のごとく鋼管の継ぎ手毎に繰り返して行う必要
があり、作業能率を阻害するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のごとく、従来の
鋼管端の継ぎ溶接では、円形状もしくは円形レールを複
数個に分割したレールを、鋼管に取り付け固定するため
の多大な作業時間を要したり、溶接対象鋼管に対しては
無接触，無支持の状態で円周レールを組付け構成する方
法では装置の製作コスト，設置コストがかかる等の問題
がある。

【０００６】本発明は、鋼管端の溶接のための組付け作
業が簡易であって作業時間を短縮できる円形レ−ル装置
を提供することを第１の目的とし、比較的に低コストで
円形レ−ル装置を提供することを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）溶接対象鋼管(1)
の外面に装着され、鋼管の突合せ端を円周に沿って溶接
する溶接台車(3)を支持する、溶接台車用円形レール装
置において、円形レ−ル(2)，前記鋼管の外面上を鋼管
の長手軸方向に移動できるように、円形レ−ルで支持さ
れた、円形レ−ルの周方向に３箇所以上に分布する複数
個の車輪(9)、および、円形レ−ル(2)を前記鋼管に固定
する手段(13〜15)、を備えることを特徴とする溶接台車
用円形レール装置。なお、理解を容易にするためにカッ
コ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号
を、参考までに付記した。以下も同様である。

【０００８】これによれば、固定手段(13〜15)を固定解
除状態にして、内部を鋼管(1)が貫通する形で円形レー
ル装置を鋼管(1)に組付け、そして車輪(9)の回転を利用
して円形レール装置を鋼管の長手軸方向に移動させて、
鋼管の突合せ端すなわち継手位置にト−チが指向するよ
うに、円形レール装置の位置を定めて、固定手段(13〜1
5)にて鋼管に固定することにより、突合せ端の全周溶接
をすることができる。

【０００９】次々に鋼管を継ぎ足して各突合せ端を溶接
する場合、円形レール装置を鋼管から取り外すことな
く、固定手段(13〜15)を固定解除状態にして、溶接を終
了した突合せ位置から、次の、新たに鋼管を継ぎ足した
突合せ端に円形レール装置を移動させて、あるいは円形
レール装置は止めて鋼管を長手軸方向に移動させて新た
な突合せ端を円形レール装置の位置に移すことにより、
そして固定手段(13〜15)にて円形レール装置を鋼管に固
定することにより、新たな突合せ端の溶接を開始でき
る。新たな突合せ端に円形レールを位置決めする作業が
簡易であって、円形レール組付作業時間を短縮できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（２）前記固定手段(13〜15)は、
円形レ−ル(2)の半径方向に開いたねじ穴を有し円形レ
−ルに固着されたねじ台(14,15)、および、該ねじ穴に
ねじ結合してそれを貫通し先端が前記鋼管(1)に当るボ
ルト(13)、を含む。

【００１１】これによれば、ボルト(13)のねじ込みによ
って円形レ−ル(2)を鋼管(1)に固定し、ボルト(13)の緩
め廻しにより固定を解除でき、固定手段(13〜15)の構造
が簡易である。円形レ−ル装置を低コストで提供でき
る。 （３）鋼管(1)に付設されその長手軸方向に延びるガイ
ド条体(12)によって周方向の移動が拘束されるが、ガイ
ド条体(12)に沿って該長手軸方向には移動できる、円形
レ−ル(2)で支持された倣い体(11)、を更に備える円形
レール装置。

【００１２】この倣い体(11)は、円形レ−ル(2)の、鋼
管(1)の長手軸方向の移動は拘止せず鋼管(1)の周方向の
回転を拘止するので、円形レ−ル装置の、鋼管(1)の周
方向の固定がより確実となる。水平鋼管(1)の管端の全
周溶接の場合、全姿勢溶接となり、円形レ−ル(2)の周
に沿った溶接台車の移動が円形レ−ル(2)に回動力を与
えるが、これに耐えて円形レ−ル(2)を固定維持する固
定強度が高い。 （４）車輪(9)を偏心支持する偏芯ブッシュ(16)を更に
備えて、偏芯ブッシュ(16)の芯廻りの回転角の調整によ
って、車輪(9)の、鋼管の半径方向の位置を、調整する
構造とした。

【００１３】これによれば、円形レ−ル装置の要素の加
工誤差や組立誤差による、車輪(9)の、鋼管の半径方向
の位置ずれ又は位置のばらつきを、円形レ−ル装置を製
品状態に組立ててから調整又は修正することができる。
また、管径がわずかに異なる鋼管にも、偏芯ブッシュ(1
6)の回転角の調整によって、適用できる。 （５）円形レ−ル(2)の内側にあって円中心に向かって
放射状に分布し、鋼管の長手軸方向に延び一端部が円形
レ−ル(2)に固着された、３枚以上のリブ(8)、および、
円形レ−ル(2)と平行であって各リブの他端部が固着さ
れたリングプレ−ト(7)を備え、前記車輪(9)を、リブ
(8)の鋼管対向端部に、各リブにつき鋼管の長手軸方向
に離して１対以上すなわち２つ以上装備した。各リブ宛
ての少くとも１つの車輪は円形レ−ル(2)と鋼管(1)との
間に、少くとももう１つの車輪はリングプレ−ト(7)と
鋼管(1)の間に配置した。

【００１４】これによれば、円形レ−ル(2)が、リブ(8)
を介してリングプレ−ト(7)によって補強され、円形レ
−ル(2)がリブおよび一方の車輪を介して鋼管で支持さ
れるだけでなく、リングプレ−ト(7)もリブおよび他方
の車輪を介して鋼管で支持され、各リブに関して、鋼管
の長手軸方向に離れた２点でリブが鋼管で支持されるの
で、鋼管による円形レ−ル(2)の支持が安定であり、円
形レ−ル(2)のぐらつきが少い。 （６）前記（２）のねじ台(14,15)は、円形レ−ル(2)お
よびリングプレ−ト(7)に固着されたもう１つのリブ(1
4)と、それに一体の、ボルト(13)がねじ結合したタップ
プレ−ト(15)であり、前記（３）の倣い体(11)は、この
リブ(14)に回転自在に支持された倣いロ−ラ(11)であ
る。

【００１５】これによれば、倣いロ−ラ(11)も、該リブ
(14)を介して円形レ−ル(2)およびリングプレ−ト(7)で
支持されるので、倣いロ−ラ(11)に対する円形レ−ル
(2)の連結も強固である。 （７）円形レ−ル(2)およびリングプレ−ト(7)はそれぞ
れ、円を２つ割りした半円弧のセグメントの各端にブロ
ック(17a,17b)を固着し、両セグメントのブロック(17a,
17b)に連結プレ−ト(10)を当ててブロック(17a,17b)お
よび連結プレ−ト(10)にボルト(21)を通してそれらを一
体化したものである。

【００１６】各端にブロック(17a,17b)を固着するの
で、半円弧のセグメントの端の支持および固定が堅固と
なり、完全円に組立てたときの、完全円としての強度が
高い。ボルト(21)を取り外すことにより、半円セグメン
トになるので、搬送が容易になる。ブロック(17a,17b)
があるので、ボルト(21)による完全円の組立と半円セグ
メントへの分解も容易である。

【００１７】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１８】

【実施例】図１に本発明の一実施例の外観を示す。円形
レール装置は、大まかには、円形レール２，レール取付
金具であるリブ８およびリングプレート７で構成され、
レール２上には溶接台車３の図示しない駆動ピニオンを
噛み合せるためのラック６が切られている。リブ８は、
レール２とリングプレート７とを連結しかつそれらを支
持するもので、リブ８の、鋼管１に対向する端部には後
述する車輪９が装着され、リブ８はレール２およびリン
グプレート７の内周に沿って６０°ピッチで６個配置さ
れている。

【００１９】鋼管１の円周継ぎ手（開先４）の溶接に際
しては、円形レール２に溶接台車３を装着し、溶接台車
３に把持された溶接トーチ５によって溶接開先４を溶接
する。

【００２０】図２および図３に、円形レール２の拡大断
面および拡大正面を示す。リブ８は、レール２およびリ
ングプレート７の内周に沿って６個配置している。各リ
ブ８は鋼管１の長手軸方向と平行であって、各リブ８に
は、レール２およびリングプレート７の内周に１個、計
２個の車輪９が装着されて、各リブ８の、鋼管１の外面
に沿った長手軸方向への移動を容易にしている。レール
２およびリングプレート７は、それぞれ半円形状に加工
されたものを組み合わせて円形としたもので、１８０°
対向する位置で連結プレート１０で連結している。

【００２１】また、レール２およびリングプレート７
に、ガイド金具としてもう１つのリブ１４を固着し、こ
のリブ１４に、カムフォロアである倣いロ−ラ１１を装
着し、鋼管１の外面に仮止めされた、２本のアングルで
なる案内金具１２によって円形レール２全体が鋼管１の
円周に沿って回転しないようにしている。さらに、リブ
１４には固定ボルト１３を設けて、該固定ボルト１３を
ねじ込んでその先端を鋼管１の外面に押し当てることに
よって、円形レール２を鋼管１に固定するようにしてい
る。

【００２２】図４に、レール取付金具であるリブ８を拡
大して示す。図４の（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の
４Ｂ−４Ｂ線断面図である。車輪９の車軸は偏芯ブッシ
ュ１６で支持され、偏芯ブッシュ１６は、車軸にねじ結
合したたナットのねじ締め付けによって、リブ８に圧接
固定されている。車輪９は、ベアリングを介して車軸
で、回転自在に支持されている。車軸にねじ結合したナ
ットのねじ締め付けを緩めることにより、偏芯ブッシュ
１６が、その偏芯廻りに回転可となり、偏芯ブッシュ１
６を廻わすことにより、車輪９の、リブ８から鋼管１へ
の突出高さが変わる。所望の高にした所で、ナットで偏
芯ブッシュ１６を締め付けることにより、リブ８に偏芯
ブッシュ１６が固定されて、車輪９の突出高さが定ま
る。鋼管１の真円度の歪みや、径の少々の大小に対して
は偏芯ブッシュ１６の、上述のような偏芯量の調整によ
って、車輪９を鋼管１の外面に接触させることができ
る。

【００２３】図５に、ガイド金具であるリブ１４を拡大
して示す。図５の（ａ）はリブ１４の上面を、（ｂ）は
（ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面を示す。リブ１４にはレール
２，リングプレート７，カムフォロアである倣いロ−ラ
１１およびタッププレ−ト１５が固着又は装着されてお
り、タッププレ−ト１５のねじ穴に固定ボルト１３がね
じ結合してタッププレ−ト１５を貫通している。タップ
プレート１５には固定ボルト１３の雄ねじを受入れる雌
ねじ穴が開いており、固定ボルト１５がねじ込み方向に
回転することにより、固定ボルト１３の先端が鋼管１の
外面に押しつけられる。

【００２４】図６には、リブ１４の、倣いロ−ラ１１部
での横断面を示す。図２に示すように鋼管１に装着した
状態では、リブ１４で回転自在に支持された倣いロ−ラ
１１が、鋼管１に仮付け固定された２本のアングルでな
る案内金具１２によって、その長手方向には移動しうる
が、横断方向（鋼管１の周方向）には移動しえないよう
に案内され、これによって、円形レール２全体が鋼管１
の円周に沿って回転しない。

【００２５】図７の（ａ）には、レール２の、半円形状
端を拡大して示し、（ｂ）には（ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断
面を示す。一方の半円形端にブロック１７ａが、他方の
半円形端にブロック１７ｂが、それぞれボルトで強固に
固定されている。これらのブロック１７ａ，１７ｂの表
側と裏側にそれぞれ連結プレ−ト１０を当てて２本のボ
ルト２１を、ブロックおよび連結プレ−トに通して、円
盤状のナットをねじ結合してねじ締め付けすることによ
り、ブロック１７ａと１７ｂが一体に連結され、完全円
形のレール２が構成される。リングプレート７も、レー
ル２と同様な連結構造によって、２つの半円形のものを
つないで完全円形にしたものである。なお、図７の
（ｂ）に２点鎖線で示す３１は、溶接台車３の車輪であ
り、レ−ル２を挟持するものである。

【００２６】次に、上述の実施例の一使用態様を説明す
る。現場溶接工事として、横穴堀削時の土砂崩落防止用
鋼管敷設に際し、外径８１２．８ｍｍ、肉厚１２ｍｍ、
長さ６０００ｍｍの鋼管を、水平方向で土中に打設して
後端部約１０００ｍｍを残して打設停止し、２本目の鋼
管を既打設鋼管の後端部に置いて、既打設鋼管の尾端と
２本目鋼管の先端とで溶接開先４を形成して、該開先を
アーク溶接によって接合した。これを終えると、２本目
鋼管の後端部を押して更に打設を行い、上述と同様に後
端部約１０００ｍｍを残して打設停止し、上述の作業と
同様にして、３本目鋼管を継いで溶接した。このような
作業を繰返して、長さ６０００ｍｍ鋼管６本を、順次打
設する工事に、上述の実施例の円形レール装置を使用し
た。

【００２７】円形レール２の内径は１０２６ｍｍで、本
例では円形レール２の内周に沿って６０°間隔でリブ８
を備えて、各リブに２個の車輪を設けたものを使用し
た。溶接は３５°のレ型開先、溶接装置は３軸直交型ロ
ボット、溶接材料はフラックス入りワイヤを使用し、ガ
スシールドアーク溶接を実施した。

【００２８】次に、上述の打設工事での、円形レ−ル装
置の取り扱いを、具体的に説明する。まず、１本目の鋼
管を水平方向で打設、後端部約１０００ｍｍで打設停止
し、該鋼管後端部に円形レール装置を、その中心を鋼管
後端が貫通するように、配置した。この時、鋼管の変形
等により全車輪を理想的に鋼管外面に接触させることは
困難である。しかしながら、２箇所ないし３箇所以上の
車輪が鋼管外面に接触していれば実質的に溶接作業に影
響を与えない。

【００２９】先端部に３５°の開先、ルートフェース２
ｍｍの開先加工が施されている２本目の鋼管を既打設鋼
管の後端部に配置し、ルートフェース面を既打設鋼管の
後端面に押し当てて両鋼管相互の芯合わせ、肌合わせを
行った後、鋼管の全周に沿って約９０°間隔で長さ１０
０ｍｍ、余盛高さ５ｍｍの仮付け溶接を行った。次に溶
接装置３を円形レール２に取り付けた後、溶接トーチ５
の角度を所定角度に合わせて溶接ワイヤを供給し、溶接
チップ先端から２５ｍｍの長さの位置で溶接ワイヤを切
断する。ここで円形レール装置を鋼管の長手軸方向に移
動して溶接ワイヤの先端が溶接開先の開先幅中央位置に
なるよう合わせ、固定ボルト１３をねじ込んで鋼管外面
に押し当てて、円形レ−ル装置を鋼管に固定した。これ
により、円形レール２に沿って溶接装置３を全周にわた
り移動（回動）させても円形レール装置が溶接装置３の
重量等により動くこともなく良好に走行できた。

【００３０】次に溶接装置３を移動して溶接トーチを、
周方向の溶接開始位置に合わせて溶接開始し、水平鋼管
の全周溶接を行って良好な溶接結果を得た。溶接終了
後、溶接装置３を円形レール２からとりはずし、固定ボ
ルト１３を緩めて円形レール装置を既打設鋼管側から２
本目の鋼管側に移動してから、２本目鋼管を打設した。

【００３１】以上説明したとおり、水平固定管等の鋼管
外面の全姿勢突合せ溶接する際、上述の円形レール装置
を使用することにより、特別な付属装置等の必要がな
く、簡単に鋼管に装着でき、鋼管の長手軸方向への移動
が極めて容易なうえ、さらに車輪９と固定ボルト１３お
よび倣いロ−ラ１１によって、鋼管１に対する円形レー
ル２の固定が確実で、溶接中に動いたりぶれたりするこ
ともなく良好な溶接が行えた。しかして鋼管１に対する
円形レール装置の取り付け作業は、継ぎ手毎（鋼管の継
ぎ足し毎）に繰り返して行う必要がなく、鋼管の長手軸
方向に移動させて固定するのみの作業となり、極めて作
業能率を向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の円形レール装置の、溶接
台車３を取り付けた全体の外観を示す斜視図である。

【図２】 図１に示す円形レ−ル２およびリングプレ−
ト７を破断した、鋼管１の拡大側面図である。

【図３】 図１に示す円形レ−ル２の拡大正面図であ
る。

【図４】 （ａ）は、図１に示すリブ８の拡大側面図、
（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

【図５】 （ａ）は図２に示すリブ１４の拡大上面図、
（ｂ）は（ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。

【図６】 図３に示す倣いロ−ラ１１および案内金具１
２の拡大正面図である。

【図７】 （ａ）は図３に示す円形レ−ル２の、半円端
連結部の拡大正面図であり、（ｂ）は（ａ）の７Ｂ−７
Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１：鋼管 ２：円形レール ３：溶接台車 ４：溶接開先 ５：溶接トーチ ６：ラック ７：リングプレート ８：リブ ９：車輪 １０：連結プレート １１：倣いロ−ラ １２：案内金具 １３：固定ボルト １４：リブ １５：タッププレート １６：偏芯ブッシュ １７ａ，１７ｂ：連結ブロック ２１：ボルト ３１：車輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接対象鋼管の外面に装着され、鋼管の突
   合せ端を円周に沿って溶接する溶接台車を支持する、溶
   接台車用円形レール装置において、 円形レ−ル，前記鋼管の外面上を鋼管の長手軸方向に移
   動できるように、円形レ−ルで支持された、円形レ−ル
   の周方向に３箇所以上に分布する複数個の車輪、およ
   び、円形レ−ルを前記鋼管に固定する手段、を備えるこ
   とを特徴とする溶接台車用円形レール装置。
2. 【請求項２】前記固定手段は、円形レ−ルの半径方向に
   開いたねじ穴を有し、円形レ−ルに固着されたねじ台、
   および、該ねじ穴にねじ結合してそれを貫通し先端が前
   記鋼管に当るボルト、を含む、請求項１記載の溶接台車
   用円形レール装置。