JP2008238186A

JP2008238186A - 溶接装置

Info

Publication number: JP2008238186A
Application number: JP2007079075A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sakuma; 博章佐久間; Hiroshi Shimada; 拓島田; Shuma Yajima; 史勇馬矢島; Sunao Kodera; 直小寺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】長尺の配管の途中に分岐配管を高精度に突合せ、長尺の配管を回転させて溶接可能な溶接装置を提供する。
【解決手段】第１の被溶接配管を把持し、モータの回転軸を中心に回転する固定台と、第１の被溶接配管に対して略垂直方向に配置された第２の被溶接配管の一方の端面から第２の被溶接配管の長手方向に加圧して、第２の被溶接配管の他の端面を第１の被溶接配管途中の溶接箇所に押し付ける芯押し台と、第１の被溶接配管と第２の被溶接配管との接合部を溶接する溶接トーチとを備え、溶接する配管が共に回転した状態で溶接を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、被溶接部材を回転させて溶接を行う溶接装置に関するものである。

高熱源から低熱源へ熱を輸送する熱輸送機器等の高度化により、近年、熱輸送機器等に用いられる配管が複雑化されてきている。その一つとして、長尺の配管の途中から配管を分岐させる構造が挙げられる。この分岐構造では長尺の配管の途中に分岐配管を高精度に突き合わせて溶接する作業が求められる。
一般に突合せ溶接においては、（１）溶接トーチの位置は固定にし、（２）溶接トーチと溶接箇所との間隔を一定にし、（３）溶接トーチが上方、被加工物を下方において上側トーチから溶接を行う下向き溶接とし、（４）溶接完了まで途中で中断することなく連続して溶接する、ことが溶接の品質の点から望ましい。
従来、突合せ溶接においては溶接機を回転させて溶接を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

特開平６−３２０２７２号公報Ｓｗａｇｅｌｏｃ社、製品カタログ、円周溶接機（オービタル・ウェルディング・システム）、http://www.swageloc.co.jp

しかしながら、特許文献１に記載された固定配管の溶接装置では溶接の姿勢が変わり、溶接の姿勢が上向きの場合には溶融金属の垂れ下がりが生じ均一な溶接ができないという課題があった。また、均一な溶接を行うには、姿勢に合わせ刻々と溶接条件を変えることが必要であり、高度な制御システムが必要となるという課題があった。また、非特許文献１の電極が回転する方法では、突合せのパイプにある程度の長さが必要であり、パイプが短い場合，装置が取り付かないという課題があった。

この発明は、長尺の配管の途中に分岐配管を高精度に突合せ、長尺の配管を回転させて溶接可能な溶接装置を提供することを目的とする。

この発明に係る溶接装置は、固定台に回転を与える回転駆動源と、第１の被溶接配管を把持し、前記回転駆動源に連結して前記回転駆動源の回転軸を中心に回転する固定台と、前記第１の被溶接配管に対して略垂直方向に配置された第２の被溶接配管の一方の端面から前記第２の被溶接配管の長手方向に加圧して、前記第２の被溶接配管の他の端面を前記第１の被溶接配管途中の溶接箇所に押し付ける芯押し台と、前記第１の被溶接配管と前記第２の被溶接配管との接合部を溶接する溶接トーチと、を備え、前記固定台は、前記第１の被溶接配管の溶接箇所が前記回転軸上に位置するように前記第１の被溶接配管を把持し、前記溶接トーチは、前記第１の被溶接配管と前記第２の被溶接配管とが前記回転駆動源の回転に従い共に回転している状態で、前記接合部の周回を溶接するようにした。

この発明によれば、被溶接部材が長尺の配管であったとしても、長尺の配管途中に分岐配管を高精度に突合せて溶接することができ、溶接した配管を用いた熱輸送機器等の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。

実施の形態１．
実施の形態１に係る溶接装置１００の構成を図１〜図５を用いて説明する。
図１は溶接装置１００の構成の一例を示した図である。
図１において溶接装置１００は、Ｖ型等のガイドレールに長尺配管１を収めネジ付き固定冶具２０により長尺配管１を把持する固定台３と、固定台３を固定し回転を与える回転台４と、回転台４を回転させる駆動源となるモータ５と、溶接をする分岐配管２を長尺配管１に押し付け加圧する芯押し台７と、溶接を行う溶接トーチ９と、溶接部材を供給する溶接棒１１を挿入し保持する溶接棒挿入器１０を設置する作業台８と、分岐配管２を保持して回転させるローラベアリング１２と、分岐配管２の位置決めを容易にする位置決め金具１３とから構成されている。また、長尺配管１にアースをとるため、回転台４にアース用の端子を押し付けるスリップリング６を備える。なお、長尺配管は第１の被溶接配管であり、分岐配管は第２の被溶接配管に対応する。

図２は、図１のＡ方向からみたときの溶接装置１００の正面概略図である。回転台４はモータ５の回転軸に連結固定されており、水平に設置されたモータ５が回転動作をすることにより、固定台３および長尺配管１は地面に略垂直の面内で回転をする。長尺配管の長さは、モータ５により回転可能な範囲の長さであればよく、モータ５の設置位置等により配管の長尺化が可能である。
溶接トーチ９は図示しない移動台に取り付けられており、手動あるいはモータ等の動作により上下左右に位置可能としてある。

図３はローラベアリング１２を説明する図である。また、図４は図３のＢ−Ｂ'面における断面図である。
ローラベアリング１２は、図３に示すように水平方向に略平行に配置された２個のローラベアリング１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなる。分岐配管２は長手方向をローラベアリング１２の長手方向と一致させ、図３に示すようにローラベアリング１２ａと１２ｂとの間に作られたスペース上に搭載される。ローラベアリング１２ｃは分岐配管２を上方から加圧するように置かれる。ローラベアリング１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、分岐配管２の回転にならって回転可能な構造をとる。なお、このローラベアリング１２は図示しない移動ステージに取り付けられており、手動あるいはモータ等の動作により上下左右に位置可能としてある。

芯押し台７はバネを一端に備え、図３に示すように分岐配管２の端面から、分岐配管２を長尺配管１の方向（図３で示した芯押し方向）に加圧する。なお、芯押し台７も図示しない移動ステージにより上下左右方向等に調整可能となっている。
このようにして分岐配管２は芯押し台７により長尺配管１に加圧され、長尺配管１に略密着した状態に設置される。また、先に説明したように分岐配管２はローラベアリング１２により保持される。

図５は、分岐配管２の位置決めを容易にするための位置決め金具１３を説明する図である。位置決め金具１３は、長尺配管１の溶接箇所が回転台３の回転軸に合うように固定台３にその固定位置が移動可能に設置される金具であり、ネジ等により固定台３に固定される。長尺配管１はこの位置決め金具１３を目印にして位置合わせをすることで、長尺配管１の溶接位置とモータ５の回転軸とが一致する。

次に、図１〜図５を参照して、この実施に形態に係る溶接装置１００による溶接の動作を説明する。
まず、長尺配管１を固定台３に固定する。なお、長尺配管１は位置決め金具１３を目印にすることで、長尺配管１の溶接箇所をモータ１の回転軸と一致させる（ステップ１）。
次に、溶接を行う分岐配管２をローラベアリング１２ａ、１２ｂの間に、長手方向を合わせて載せた後、ローラベアリング１２ｃを分岐配管２の上側にセットし上方から加圧する（ステップ２）。加圧は例えばバネ等を利用することで行う。ローラベアリング１２を取り付けた移動ステージの上下左右等を調整することで、分岐配管２端部の溶接箇所を長尺配管１の溶接箇所に位置合わせする。

次に、芯押し台７を分岐配管２の端面に位置調整し、芯押し台７のバネにより分岐配管２を長尺配管１の方向（図３の芯押し方向）に加圧する（ステップ３）。これにより、分岐配管２は長尺配管１の溶接箇所に加圧され、長尺配管１に略密着した状態に設置される。以上により、長尺配管１の溶接箇所はモータ５の回転軸上にあり、かつ、分岐配管２の長手方向の中心軸はモータ５の回転軸と略一致するように、設置される。

次に、モータ５を動作させ回転台４を回転させる（ステップ４）。回転台４が回転することで固定台３も回転開始し、固定台３に把持された長尺配管１も回転動作をする。そして、加圧によって長尺配管１に略密着している状態にある分岐配管２も長尺配管１の回転に従い回転をする。なお、分岐配管２はローラベアリング１２により姿勢を保持されており、ローラベアリング１２ａ、１２ｂ、１２ｃが回転可能であることから、分岐配管２も長尺配管１の回転にならって、回転することができる。

次に、長尺配管１と分岐配管２がともに回転している状態で、配管の周囲を溶接トーチ９により溶接（アーク溶接）を行う（ステップ５）。ステップ５において、長尺配管１と分岐配管２がともに回転する最初の数回転の間は、モータの回転数や溶接トーチ９に印加する電流などを調整し、配管の溶接部を暖める程度にして仮溶接を行う。そして仮溶接が終わった時点で、溶接棒１１を適量供給しながら、モータ回転数や印加電流などを調整して溶接箇所を本溶接する。

なお、この実施例では、固定台３および長尺配管１は地面に略垂直の面内で回転をする例を説明したが、地面に対して傾斜をもった面内を回転するようにしてもよい。このとき分岐配管は、長尺配管の回転面に対して略垂直となるように保持するようにすればよい。

このように、この発明による溶接装置１００は、長尺配管１と分岐配管２とが共に回転するように、回転可能なローラベアリング１２と芯押し台７を設け、芯押し台７が分岐配管２の端面方向から加圧することで、長尺配管１と分岐配管２とが略密着した状態とした。そして、長尺配管１と分岐配管２とが共に回転している状態で配管周囲を溶接するようにした。
また、溶接箇所がモータ５の回転軸上にあるように位置調整し、分岐配管２の長手方向の中心軸をモータ５の回転軸と略一致するようにした。

このように構成することで、この発明による溶接装置１００は、従来のように溶接トーチ自体を回転させながら溶接を行う作業を無くすことができる。また、ローラベアリング１２を配置しているため、長尺配管１の回転と分岐配管２は容易に共周りし、長尺配管１と分岐配管２とのずれを極力無くすことができる。また、モータ５の回転軸中心近傍で位置決めすることから、長尺配管１の長さに関係なく、分岐配管２の中心軸とモータ５の回転軸の同軸が高精度で位置決めできる。
そして、この溶接装置１００は、溶接トーチの位置は固定であり、溶接トーチと溶接箇所との間隔は被加工物である配管が回転している間は一定に保持することが可能となった。さらに、この溶接装置１００は、溶接トーチが上方、被加工物を下方において上側トーチから溶接を行う下向き溶接を行うことが可能であり、また、溶接中に溶接を一旦中断することもない。
以上により、この発明による溶接装置１００は、被溶接部材が長尺の配管であったとしても長尺の配管の途中に分岐配管を高精度に突合せて溶接することができ、溶接後の特定箇所に応力が集中することや溶接欠陥もなく、均一で高品質の溶接を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る溶接装置の一例を示す構成図である。本発明の実施の形態１に係る溶接装置の正面図である。本発明の実施の形態１に係るローラベアリングと芯押し台を説明する図である。本発明の実施の形態１に係るローラベアリングの構造を説明する図である。本発明の実施の形態１に係る分岐配管２の位置決めを容易にするための位置決め金具を説明する図である。

符号の説明

１長尺配管、２分岐配管、３固定台、４回転台、５モータ、６スリップリング、７芯押し台、８作業台、９溶接トーチ、１０溶接棒挿入器、１１溶接棒、１２ローラベアリング、１００溶接装置

Claims

固定台に回転を与える回転駆動源と、
第１の被溶接配管を把持し、前記回転駆動源に連結して前記回転駆動源の回転軸を中心に回転する固定台と、
前記第１の被溶接配管に対して略垂直方向に配置された第２の被溶接配管の一方の端面から前記第２の被溶接配管の長手方向に加圧して、前記第２の被溶接配管の他の端面を前記第１の被溶接配管途中の溶接箇所に押し付ける芯押し台と、
前記第１の被溶接配管と前記第２の被溶接配管との接合部を溶接する溶接トーチと、を備え、
前記固定台は、前記第１の被溶接配管の溶接箇所が前記回転軸上に位置するように前記第１の被溶接配管を把持し、前記溶接トーチは、前記第１の被溶接配管と前記第２の被溶接配管とが前記回転駆動源の回転に従い共に回転している状態で、前記接合部の周回を溶接することを特徴とする溶接装置。
前記第２の被溶接配管は、略平行に配置された２つの回転可能なローラベアリングの間に搭載されると共に、前記第２の被溶接配管上方から回転可能なローラベアリングにより加圧されて保持されることを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
前記第１の溶接配管は地面の略垂直面内を回転し、前記第２の溶接配管は略水平に保持され、前記溶接トーチは前記接合部の上方に位置して前記接合部の周回を溶接することを特徴とする請求項１、２のいずれか記載の溶接装置。