JP2015139787A - Pipe welding apparatus, pipe welding system, and pipe welding method - Google Patents

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克典 椎原
Katsunori Shiihara
克典 椎原
千田 格
Itaru Senda
格 千田
河野 渉
Wataru Kono
渉 河野
上村 健司
Kenji Kamimura
健司 上村
祥吾 栗原
Shogo Kurihara
祥吾 栗原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pipe welding technique capable of improving the quality of the inner surface of welded portions in which a base pipe is welded to a branch pipe.SOLUTION: A pipe welding apparatus 10 comprises: a first stage 21 moving an interior of a base pipe (first pipe 11) having an opening 13 formed in a side surface thereof, in a longitudinal direction (Z-direction); and an execution unit 30 executing welding along the circumference of a groove portion 14 of a branch pipe (second pipe 12) mounted on the first stage 21 and attached to the opening 13 in a state of contacting the groove portion 14 with the opening 13.

Description

本発明の実施形態は、配管の溶接技術に関する。   Embodiments described herein relate generally to piping welding technology.

排熱回収ボイラ(HRSG:heat recovery steam generator)のように母管(第1配管)の側面から複数の枝管(第2配管)が一定間隔で垂直方向に延びる構造体は、この母管と枝管との接合に、TIG溶接やMAG溶接といった手動溶接が一般に用いられる。
一方において、作業効率及び溶接品質を改善するために、自動MAGで、この母管と枝管とを自動溶接する工法も開発されている。
Like a heat recovery steam generator (HRSG), a structure in which a plurality of branch pipes (second pipes) extend in the vertical direction at regular intervals from the side surface of the main pipe (first pipe) Manual welding such as TIG welding or MAG welding is generally used for joining to the branch pipe.
On the other hand, in order to improve work efficiency and welding quality, a method for automatically welding the mother pipe and the branch pipe by automatic MAG has been developed.

特開平7−214320号公報JP 7-214320 A

これまでにおいて、このような母管と枝管との接合は、両者の当接部分を外側から溶接するため、この当接部分の内側まで溶融体が十分に浸透したかについて確認できない。
外側から溶接する場合、強度確保の為に溶融体を内側まで十分に浸透させようとすると内表面に波打ちが生じ、この内表面の性状コントロールが困難である課題があった。
溶接部分の内表面の性状が不安定である場合、ボイラでは、蒸気等の流体が配管内面を通過する際に圧損が発生し、性能低下が懸念される。
In the past, since the joining between the mother pipe and the branch pipe is welded from the outside, it is impossible to confirm whether the melt has sufficiently penetrated to the inside of the contacting part.
In the case of welding from the outside, if the melt is sufficiently penetrated to the inside in order to ensure the strength, the inner surface is wavy, and there is a problem that it is difficult to control the properties of the inner surface.
When the properties of the inner surface of the welded portion are unstable, in the boiler, pressure loss occurs when a fluid such as steam passes through the inner surface of the pipe, and there is a concern about performance degradation.

また、外側からの溶接では、ボイラ構造物のように母管に対し外径及び肉厚が共に小さな枝管を一定間隔で複数接合させる場合、溶接作業の際に枝管と溶接装置との干渉が生じ易く、この干渉を回避するために工数が増えるといった課題もあった。   In welding from the outside, when multiple branch pipes with a small outer diameter and wall thickness are joined to the main pipe at regular intervals, such as a boiler structure, interference between the branch pipe and the welding device occurs during welding work. There is also a problem that man-hours increase in order to avoid this interference.

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、母管と枝管の接合部分の内表面の品質を向上させる配管溶接技術を提供することを目的とする。   The embodiment of the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a pipe welding technique for improving the quality of the inner surface of the joint portion of the mother pipe and the branch pipe.

本発明の実施形態は、配管溶接装置において、側面に開口が設けられている第1配管の内部を長手方向に移動する第1ステージと、前記第1ステージに搭載されるとともに前記開口に取り付けられる第2配管の開先部をこの開口に接触させた状態で前記開先部の周縁に沿って溶接を施工する施工部と、を備えることを特徴とする。   An embodiment of the present invention is a pipe welding apparatus in which a first stage that moves in the longitudinal direction inside a first pipe that is provided with an opening on a side surface is mounted on the first stage while being mounted on the first stage. And a construction portion for performing welding along the periphery of the groove portion in a state where the groove portion of the second pipe is in contact with the opening.

本発明の実施形態により、母管と枝管の接合部分の内表面の品質を向上させる配管溶接技術が提供される。   The embodiment of the present invention provides a pipe welding technique for improving the quality of the inner surface of the joint portion of the mother pipe and the branch pipe.

母管の中心軸及び枝管の中心軸を含む断面において、本発明の実施形態に係る配管溶接装置を示す外観図。The external view which shows the pipe welding apparatus which concerns on embodiment of this invention in the cross section containing the central axis of a main pipe and the central axis of a branch pipe. 母管の中心軸の直交断面において、本発明の実施形態に係る配管溶接装置を示す外観図。The external view which shows the pipe welding apparatus which concerns on embodiment of this invention in the orthogonal cross section of the central axis of a mother pipe. 母管と枝管との接合位置にインサートリングを配置した状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the state which has arrange | positioned the insert ring in the joining position of a mother pipe and a branch pipe.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1及び図2に示すように、配管溶接装置10は、側面に開口13が設けられている母管(第1配管11)の内部を長手方向(Z方向)に移動する第1ステージ21と、この第1ステージ21に搭載されるとともに開口13に取り付けられる枝管(第2配管12)の開先部14をこの開口13に接触させた状態で開先部14の周縁に沿って溶接を施工する施工部30と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the pipe welding apparatus 10 includes a first stage 21 that moves in the longitudinal direction (Z direction) inside a mother pipe (first pipe 11) having an opening 13 on a side surface. The welding is performed along the periphery of the groove portion 14 with the groove portion 14 of the branch pipe (second pipe 12) mounted on the first stage 21 and attached to the opening 13 in contact with the opening 13. And a construction section 30 to be constructed.

施工部30は、Z方向に沿って照射されるレーザ光40aを第2配管12の長手方向(X方向)に反射させる第1反射板31と、第1配管11の内側から第2配管12の長軸方向に対して斜めにレーザ光40bを照射するよう構成され、かつ第2配管12の長軸方向を回転軸とした回転動作によりレーザ光40bを開先部14の周縁に沿って走査させる回転走査部34とを有する。   The construction unit 30 reflects the laser light 40 a irradiated along the Z direction in the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12 and the second pipe 12 from the inside of the first pipe 11. The laser beam 40b is configured to be irradiated obliquely with respect to the major axis direction, and the laser beam 40b is scanned along the periphery of the groove portion 14 by a rotation operation with the major axis direction of the second pipe 12 as the rotation axis. A rotation scanning unit 34.

この回転走査部34は、第1反射板31による第1反射光41と同軸に回転する支持体35を有している。
この支持体35は、第1反射光41をさらに回転半径方向に反射させる第2反射板32と、この第2反射板32による第2反射光42を開先部14の周縁に向かって反射させる第3反射板33とを有している。
この第2反射板32に反射されたレーザ光40bは、透過窓36を透過して開先部14の周縁に照射される。
The rotation scanning unit 34 includes a support 35 that rotates coaxially with the first reflected light 41 by the first reflecting plate 31.
The support 35 reflects the first reflected light 41 further in the rotational radius direction, and reflects the second reflected light 42 by the second reflecting plate 32 toward the periphery of the groove portion 14. And a third reflector 33.
The laser beam 40 b reflected by the second reflecting plate 32 passes through the transmission window 36 and is irradiated on the periphery of the groove portion 14.

第1反射光41及び第2反射光42の光路を含む空間は、支持体35により、開先部14の周縁を含む空間から遮断されているため、第1反射板31、第2反射板32及び第3反射板33を含む光学部品が、施工時に生じるスパッタにより汚染されることがない。
透過窓36の外表面は、その近傍にエア供給部(図示略)から供給されるエアが吹き付けられており、スパッタを吹き飛ばすことで汚染を防止している。
また、レーザ光40bが照射される開先部14の周縁は、溶融金属の酸化を防止するため、ボンベ等(図示略)から供給される不活性ガスによりパージされている。
Since the space including the optical paths of the first reflected light 41 and the second reflected light 42 is blocked from the space including the peripheral edge of the groove portion 14 by the support 35, the first reflecting plate 31 and the second reflecting plate 32. In addition, the optical component including the third reflector 33 is not contaminated by spatters generated during construction.
Air supplied from an air supply unit (not shown) is blown to the outer surface of the transmission window 36 in the vicinity thereof, and contamination is prevented by blowing off spatter.
Further, the peripheral edge of the groove portion 14 irradiated with the laser beam 40b is purged with an inert gas supplied from a cylinder or the like (not shown) in order to prevent oxidation of the molten metal.

第1反射板31が固定されるハウジング38には、その他の光学系(図示略)が固定されるとともに、レーザ光40aと第1反射光41が通過する光路に孔が設けられている。
このハウジング38と支持体35とは転動体37により連結されており、この支持体35は、ハウジング38の側に固定されたモータ(図示略)により回転駆動する。
The other optical system (not shown) is fixed to the housing 38 to which the first reflecting plate 31 is fixed, and a hole is provided in the optical path through which the laser light 40a and the first reflected light 41 pass.
The housing 38 and the support 35 are connected by a rolling element 37, and the support 35 is rotationally driven by a motor (not shown) fixed to the housing 38 side.

第1ステージ21は、母管(第1配管11)の内周面に設置される基台24(図2)に対し、長手方向(Z方向)のみに移動が規制された状態で取り付けられている。
この基台24には、第1配管11の長手方向(Z方向)に沿って、レール25aが固定され、第1ステージ21にはこのレール25aに沿って移動するガイド26aが固定されている。
なお、この第1ステージ21は、ラックアンド・ピニオンやスクリュー軸等による直動機構(図示略)により駆動される。
The first stage 21 is attached to the base 24 (FIG. 2) installed on the inner peripheral surface of the mother pipe (first pipe 11) in a state where movement is restricted only in the longitudinal direction (Z direction). Yes.
A rail 25 a is fixed to the base 24 along the longitudinal direction (Z direction) of the first pipe 11, and a guide 26 a that moves along the rail 25 a is fixed to the first stage 21.
The first stage 21 is driven by a linear motion mechanism (not shown) such as a rack and pinion or a screw shaft.

第2ステージ22は、第1ステージ21に対し、第2配管12の長手方向(X方向)のみに移動が規制された状態で取り付けられている。
第2ステージ22は、第1ステージ21に固定されたレール25bに沿って移動するガイド26bが固定され、ラックアンド・ピニオンやスクリュー軸等による直動機構(図示略)により駆動される。
これにより第2ステージ22は、施工部30を、第2配管12の長手方向(X方向)に沿って移動させることができる。
そして、第2ステージ22は、その移動方向(X方向)に対して直交する直立面27を有している。
The second stage 22 is attached to the first stage 21 in a state in which movement is restricted only in the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12.
The second stage 22 is fixed with a guide 26b that moves along a rail 25b fixed to the first stage 21, and is driven by a linear motion mechanism (not shown) such as a rack and pinion or a screw shaft.
Thereby, the 2nd stage 22 can move the construction part 30 along the longitudinal direction (X direction) of the 2nd piping 12. FIG.
And the 2nd stage 22 has the upright surface 27 orthogonal to the moving direction (X direction).

第3ステージ23は、第2ステージ22の直立面27に対し、第1配管11の半径方向(Y方向)のみに移動が規制された状態で、取り付けられている。
第3ステージ23は、第2ステージ22に固定されたレール25cに沿って移動するガイド26cが固定され、ラックアンド・ピニオンやスクリュー軸等による直動機構(図示略)により駆動される。
そして、この第3ステージ23には、上述したように、第1反射板31及びその他の光学系(図示略)が固定されるハウジング38が固定されている。
これにより、第3ステージ23は、施工部30を、第1配管11の長手方向(Z方向)及び第2配管12の長手方向(X方向)の両方向に対し、直交方向(Y方向)に沿って移動させることができる。
The third stage 23 is attached to the upright surface 27 of the second stage 22 in a state where movement is restricted only in the radial direction (Y direction) of the first pipe 11.
The third stage 23 is fixed with a guide 26c that moves along a rail 25c fixed to the second stage 22, and is driven by a linear motion mechanism (not shown) such as a rack and pinion or a screw shaft.
Further, as described above, the housing 38 to which the first reflector 31 and other optical systems (not shown) are fixed is fixed to the third stage 23.
Thereby, the third stage 23 moves the construction part 30 along the orthogonal direction (Y direction) with respect to both the longitudinal direction (Z direction) of the first pipe 11 and the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12. Can be moved.

第1ステージ21を、母管(第1配管11)の長手方向(Z方向)に直進移動させることにより、複数の枝管(第2配管12)の溶接を連続的に実施することができる。
第1ステージ21、第2ステージ22及び第3ステージ23を移動調整することにより、レーザ光40bの照射軌跡を、開先部14の周縁に併せることができる。
By moving the first stage 21 straight in the longitudinal direction (Z direction) of the mother pipe (first pipe 11), welding of the plurality of branch pipes (second pipe 12) can be continuously performed.
By moving and adjusting the first stage 21, the second stage 22, and the third stage 23, the irradiation locus of the laser light 40 b can be combined with the periphery of the groove portion 14.

これら第1ステージ21、第2ステージ22及び第3ステージ23の移動は、予め入力された枝管位置情報に基づいて、コンピュータ制御により実行される。
なお、レーザ光40bの照射軌跡が、開先部14の周縁に合うように、施工部30を固定することができれば、第2ステージ22及び第3ステージ23のうち少なくとも一方を省くこともできる。
The movement of the first stage 21, the second stage 22, and the third stage 23 is executed by computer control based on the branch pipe position information input in advance.
Note that at least one of the second stage 22 and the third stage 23 can be omitted if the construction portion 30 can be fixed so that the irradiation locus of the laser beam 40b matches the periphery of the groove portion 14.

撮像部50は、レーザ光40aの光路に配置され開先部14の周縁から第3反射板33、第2反射板32、第1反射板31の順番に戻ってきた反射光を分岐する第1ハーフミラー51と、この第1ハーフミラー51による分岐光の光路に配置される第2ハーフミラー52と、この第2ハーフミラー52の透過光の光路に配置されるミラー53が設けられている。   The imaging unit 50 is arranged in the optical path of the laser beam 40a, and branches the reflected light that returns from the periphery of the groove portion 14 in the order of the third reflecting plate 33, the second reflecting plate 32, and the first reflecting plate 31. A half mirror 51, a second half mirror 52 arranged in the optical path of the branched light by the first half mirror 51, and a mirror 53 arranged in the optical path of the transmitted light of the second half mirror 52 are provided.

第2ハーフミラー52による反射光は、開先部14の周縁にフォーカスされた第1カメラ56に入射する。
枝管位置情報に基づいて各ステージ21,22,23を移動させた後、回転走査部34を回転させながら金属を溶融させないレベルの低強度のレーザ光40bを照射して、レーザ光40bの照射位置をモニタ上で確認することができる。
The reflected light from the second half mirror 52 enters the first camera 56 focused on the periphery of the groove portion 14.
After moving the stages 21, 22, and 23 based on the branch pipe position information, the laser beam 40b is irradiated by irradiating the laser beam 40b at a level that does not melt the metal while rotating the rotary scanning unit 34. The position can be confirmed on the monitor.

そして、この照射位置と開先部14の周縁位置とがずれていれば、各ステージ21,22,23の移動を微調整してこのずれを解消する。
次に金属を溶融させるレベルにレーザ光40bの強度を上げて照射を行い、開先部14の周縁の溶接状況を画像化してモニタ上で確認することができる。
また溶接終了後に、回転走査部34を回転させて第1カメラ56により溶接ビードを観測し、溶接ビード表面の不良の有無を確認することができる。
And if this irradiation position and the peripheral position of the groove part 14 have shifted | deviated, the movement of each stage 21,22,23 will be finely adjusted and this shift | offset | difference will be eliminated.
Next, the intensity of the laser beam 40b is increased to a level at which the metal is melted, and irradiation is performed, and the welding state of the periphery of the groove portion 14 can be imaged and confirmed on the monitor.
In addition, after the end of welding, the rotary scanning unit 34 is rotated, and the weld bead is observed by the first camera 56, so that the presence or absence of a defect on the weld bead surface can be confirmed.

ミラー53による反射光は透過窓36にフォーカスされた第2カメラ57に入射する。
これにより、溶接処理中のスパッタに伴う飛散物による透過窓36の外表面の汚染状況をモニタ上で確認することができる。
The reflected light from the mirror 53 enters the second camera 57 focused on the transmission window 36.
Thereby, the contamination state of the outer surface of the transmission window 36 due to the scattered matter accompanying the sputtering during the welding process can be confirmed on the monitor.

撮像部50において、これら第1ハーフミラー51、第2ハーフミラー52、ミラー53、第1カメラ56、第2カメラ57及びその他の光学系(図示略)は、精密に組立調整されケーシングに収納されている。
そしてこの撮像部50は、第1反射板31及びその他の光学系(図示略)を収納したハウジング38と同じステージ(図示では第3ステージ23)に、固定されている。
In the imaging unit 50, the first half mirror 51, the second half mirror 52, the mirror 53, the first camera 56, the second camera 57, and other optical systems (not shown) are precisely assembled and adjusted and stored in the casing. ing.
The imaging unit 50 is fixed to the same stage (the third stage 23 in the figure) as the housing 38 that houses the first reflector 31 and other optical systems (not shown).

なお、図1において、第1ハーフミラー51、第2ハーフミラー52、ミラー53は、第2配管12の長手方向(X方向)に積層されているが、第1配管11の長手方向(Z方向)及び第2配管12の長手方向(X方向)の両方向に対し直交方向(Y方向)に積層するように構成されてもよい。   In FIG. 1, the first half mirror 51, the second half mirror 52, and the mirror 53 are stacked in the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12, but the longitudinal direction (Z direction) of the first pipe 11. ) And the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12 may be laminated in a direction perpendicular to the direction (Y direction).

光ケーブル17の基端は、第1配管11の外部に配置されているレーザ発振器(図示略)に接続され、その先端は撮像部50に接続されている。
このレーザ発振器で発振されたレーザ光は、この光ケーブル17を伝送して先端から第1配管11の内部空間に照射される。
The proximal end of the optical cable 17 is connected to a laser oscillator (not shown) arranged outside the first pipe 11, and the distal end is connected to the imaging unit 50.
The laser light oscillated by the laser oscillator is transmitted through the optical cable 17 and irradiated from the tip to the internal space of the first pipe 11.

次に溶接方法の実施例について説明する。
図3に示すように、母管(第1配管11)と枝管(第2配管12)との接合部に、レーザ加熱により溶融するインサートリング18を挿入して溶接することができる。
そして、このインサートリング18は、母管(第1配管11)の内側よりも外側の肉厚を厚くする場合もある。
Next, examples of the welding method will be described.
As shown in FIG. 3, an insert ring 18 that melts by laser heating can be inserted and welded to the joint between the mother pipe (first pipe 11) and the branch pipe (second pipe 12).
And this insert ring 18 may make the thickness of the outer side thicker than the inner side of the mother pipe (first pipe 11).

また、開先部14の周縁のレーザ光40bの照射位置にフィラーワイヤを供給するワイヤ供給部(図示略)を、回転走査部34に設けることができる。
この供給部(図示略)は、レーザ光40bが照射される開先部14の周縁に沿って開口先端が走査されるシース型のガイド(図示略)を有し、フィラーワイヤは母管(第1配管11)の外部からこのガイドの内部を経由して供給される。
またこの供給部は、フィラーワイヤを予熱する予熱部を備えることが望ましい。
In addition, a wire supply unit (not shown) that supplies a filler wire to the irradiation position of the laser beam 40 b at the periphery of the groove portion 14 can be provided in the rotary scanning unit 34.
The supply section (not shown) has a sheath-type guide (not shown) whose opening tip is scanned along the peripheral edge of the groove portion 14 irradiated with the laser beam 40b, and the filler wire is a mother pipe (first illustration). It is supplied from the outside of one pipe 11) via the inside of this guide.
Further, it is desirable that the supply unit includes a preheating unit for preheating the filler wire.

また、第2ステージ22を、第2配管12の長手方向(X方向)に搖動させながら溶接を施工することにより、溶接線の幅を太くすることができる。
この揺動により形成される溶接線の幅は、母管11側を広くとることが望ましい。
さらに搖動させる第2ステージ22の振幅や周波数を調整することにより、溶接線の幅や表面性状を調整することができる。
Moreover, the width of the weld line can be increased by performing welding while the second stage 22 is being oscillated in the longitudinal direction (X direction) of the second pipe 12.
It is desirable that the width of the weld line formed by this swing is wide on the side of the mother pipe 11.
Further, by adjusting the amplitude and frequency of the second stage 22 to be oscillated, the width and surface properties of the weld line can be adjusted.

また、第一工程で母管(第1配管11)と枝管(第2配管12)を貫通溶接した後に、第二工程でフィラーワイヤを供給して溶接線のビード高さを調整することができる。
さらに第三工程において、フィラーワイヤを供給せずに、レーザ照射のみで溶接線のビード形状を整形することができる。
In addition, after through welding the mother pipe (first pipe 11) and the branch pipe (second pipe 12) in the first step, a filler wire is supplied in the second step to adjust the bead height of the weld line. it can.
Further, in the third step, the bead shape of the weld line can be shaped only by laser irradiation without supplying the filler wire.

以上述べた実施形態の配管溶接装置によれば、第1配管の側面に第2配管の開先を接合するに際し、第1配管の内部から溶接を自動施工することにより、作業を効率化し、接合部分の内表面の品質を向上させることが可能となる。
さらに、溶接の施工部は、枝管の内側に挿入する必要がないために、動作を簡素化することができる。このため、連立する枝管を連続的に溶接することが容易となる。
According to the pipe welding apparatus of the above-described embodiment, when joining the groove of the second pipe to the side face of the first pipe, welding is automatically performed from the inside of the first pipe, thereby improving work efficiency and joining. The quality of the inner surface of the part can be improved.
Furthermore, since the welding construction part does not need to be inserted inside the branch pipe, the operation can be simplified. For this reason, it becomes easy to weld the continuous branch pipe continuously.

また、溶接時に、母管の内側からレーザを斜めに照射する構成としたことで、レーザヘッド自体が枝管内部に配置される構成とするよりも、位置決め性に優れ、施工を短時間で行なうことが可能である。
特に、HRSGのように、母管に対して多数の枝管を溶接接合する場合、本実施形態の構成によって施工が短時間化されることは特に効果的である。
そして、装置を小型することができ、内径の細い母管にも適用することができる。
In addition, the structure in which the laser is obliquely irradiated from the inside of the mother pipe during welding is superior to the structure in which the laser head itself is arranged inside the branch pipe, and the construction is performed in a short time. It is possible.
In particular, when a large number of branch pipes are welded to the mother pipe as in HRSG, it is particularly effective that the construction is shortened by the configuration of the present embodiment.
The apparatus can be downsized and can be applied to a mother pipe having a small inner diameter.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、第1反射板31や第1ハーフミラー51等の光学部品を組み合わせたものとして説明したが、これらの組み合わせに限定する必要はなく、光学伝送手段として所定の機能を発揮する構成であればよい。また、光ケーブル17から出射したレーザを平行化するレンズや、溶接部位に照射するレーザを集光するレンズ等は図示していないが、必要に応じて適宜設置される。   For example, although it demonstrated as what combined optical components, such as the 1st reflective plate 31 and the 1st half mirror 51, it is not necessary to limit to these combinations and if it is the structure which exhibits a predetermined function as an optical transmission means. Good. Further, a lens for collimating the laser emitted from the optical cable 17 and a lens for condensing the laser for irradiating the welding site are not shown, but they are appropriately installed as necessary.

また、電極先端を溶接対象部位に接近させてX方向に沿う回転軸で回転させる構成とすれば、TIG溶接やMIG溶接でも可能である。ただし、レーザ溶接の場合は電極先端を接近させる必要がないので位置決め性に勝り、また、比較して配管溶接装置の構成を簡素にできる点で優れている。   Further, TIG welding or MIG welding is possible if the tip of the electrode is made to approach the site to be welded and rotated around the rotation axis along the X direction. However, in the case of laser welding, it is not necessary to bring the electrode tips close to each other, so that the positioning is superior, and it is excellent in that the configuration of the pipe welding apparatus can be simplified in comparison.

さらに、枝管12を母管11の周方向に複数設ける場合は、配管溶接装置10を母管11の周方向にそって移動する軸を追加してもよい。基台24を母管11の外から母管11周方向に相対的に移動させる駆動装置を設けてもよいし、基台24と第1ステージ21の間に、母管11の周方向に沿った円弧状のステージを追加して移動可能としてもよい。   Further, when a plurality of branch pipes 12 are provided in the circumferential direction of the mother pipe 11, an axis for moving the pipe welding apparatus 10 along the circumferential direction of the mother pipe 11 may be added. A drive device that relatively moves the base 24 from the outside of the mother pipe 11 in the circumferential direction of the mother pipe 11 may be provided, or between the base 24 and the first stage 21 along the circumferential direction of the mother pipe 11. An arcuate stage may be added to be movable.

10…配管溶接装置、11…第1配管、12…第2配管、13…開口、14…開先部、17…光ケーブル、18…インサートリング、21…第1ステージ、22…第2ステージ、23…第3ステージ、24…基台、25(25a,25b,25c)…レール、26(26a,26b,26c)…ガイド、27…直立面、30…施工部、31…第1反射板、32…第2反射板、33…第3反射板、34…回転走査部、35…支持体、36…透過窓、37…転動体、38…ハウジング、40(40a,40b)…レーザ光、41…第1反射光、42…第2反射光、50…撮像部、51…第1ハーフミラー、52…第2ハーフミラー、53…ミラー、56…第1カメラ、57…第2カメラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Pipe welding apparatus, 11 ... 1st piping, 12 ... 2nd piping, 13 ... Opening, 14 ... Groove part, 17 ... Optical cable, 18 ... Insert ring, 21 ... 1st stage, 22 ... 2nd stage, 23 ... 3rd stage, 24 ... Base, 25 (25a, 25b, 25c) ... Rail, 26 (26a, 26b, 26c) ... Guide, 27 ... Upright surface, 30 ... Construction part, 31 ... First reflector, 32 2nd reflector, 33 ... 3rd reflector, 34 ... rotating scanning part, 35 ... support, 36 ... transmission window, 37 ... rolling element, 38 ... housing, 40 (40a, 40b) ... laser beam, 41 ... 1st reflected light, 42 ... 2nd reflected light, 50 ... Image pick-up part, 51 ... 1st half mirror, 52 ... 2nd half mirror, 53 ... Mirror, 56 ... 1st camera, 57 ... 2nd camera.

Claims (6)

側面に開口が設けられている第1配管の内部を長手方向に移動する第1ステージと、
前記第1ステージに搭載されるとともに、前記開口に取り付けられる第2配管の開先部をこの開口に接触させた状態で、前記開先部の周縁に沿って溶接を施工する施工部と、を備えることを特徴とする配管溶接装置。
A first stage that moves in the longitudinal direction inside a first pipe having an opening on a side surface;
A construction portion that is mounted on the first stage and that welds along the periphery of the groove portion in a state where the groove portion of the second pipe attached to the opening is in contact with the opening. A pipe welding apparatus comprising:
請求項1に記載の配管溶接装置において、
前記施工部は、前記第1配管の内側から、前記第2配管の長軸方向に対して斜めにレーザ光を照射するよう構成され、かつ、前記第2配管の長軸方向を回転軸とした回転動作により前記レーザ光を前記開先部の周縁に沿って走査させる回転走査部を有することを特徴とする配管溶接装置。
In the pipe welding apparatus according to claim 1,
The construction portion is configured to irradiate laser light obliquely with respect to the major axis direction of the second pipe from the inside of the first pipe, and the major axis direction of the second pipe is a rotation axis. A pipe welding apparatus, comprising: a rotation scanning unit that scans the laser beam along a peripheral edge of the groove portion by a rotation operation.
請求項1又は請求項2に記載の配管溶接装置において、
前記施工部は、前記第2配管の長手方向に沿って移動する第2ステージを介して前記第1ステージに搭載されていることを特徴とする配管溶接装置。
In the pipe welding apparatus according to claim 1 or 2,
The said welding part is mounted in the said 1st stage through the 2nd stage which moves along the longitudinal direction of the said 2nd piping, The pipe welding apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の配管溶接装置において、
前記施工部は、第1配管の長手方向及び前記第2配管の長手方向の両方向に対し直交方向に沿って移動する第3ステージを介して前記第1ステージに搭載されていることを特徴とする配管溶接装置。
In the piping welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The construction section is mounted on the first stage via a third stage that moves along a direction orthogonal to both the longitudinal direction of the first pipe and the longitudinal direction of the second pipe. Pipe welding equipment.
請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の配管溶接装置と、
前記配管溶接装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
レーザ発振器制御手段、前記配管溶接装置に具備された枝管位置計測装置の画像処理手段、開先位置計測装置の画像処理手段と配管溶接装置の移動制御手段、予め枝管位置とレーザ照射条件と移動スピードと搖動幅とフィラーワイヤ供給量を記憶した記憶手段と、を有し、
前記配管溶接装置は、前記レーザ光の光路において前記開先部の周縁からの反射光を分岐して画像化する撮像部をさらに有し、
前記制御装置は、
前記撮像部により撮像された画像から実際の前記第2配管の位置を検出し、
この検出結果に基づいて前記配管溶接装置の位置を補正し、
また、前記撮像手段により実際の開先位置を検出し、
この検出結果に基づいてレーザ光照射位置を補正するとともに、
開先ギャップを1点以上計測し、開先ギャップに合せて予め記憶させておいた搖動幅とフィラーワイヤ供給量を開先ギャップに合せて供給できるよう修正する、ことを特徴とする配管溶接システム。
The pipe welding apparatus according to any one of claims 2 to 4,
A control device for controlling the driving of the pipe welding device,
The controller is
Laser oscillator control means, image processing means of branch pipe position measuring device provided in the pipe welding apparatus, image processing means of groove position measuring apparatus and movement control means of pipe welding apparatus, branch pipe position and laser irradiation condition in advance Storage means for storing movement speed, peristaltic width, and filler wire supply amount,
The pipe welding apparatus further includes an imaging unit that branches and images reflected light from the periphery of the groove portion in the optical path of the laser light,
The controller is
Detecting the actual position of the second pipe from the image captured by the imaging unit;
Based on the detection result, the position of the pipe welding apparatus is corrected,
Further, the actual groove position is detected by the imaging means,
While correcting the laser beam irradiation position based on this detection result,
One or more groove gaps are measured and corrected so that the peristaltic width and filler wire supply amount stored in advance according to the groove gap can be supplied according to the groove gap. .
側面に開口が設けられている第1配管の内部を長手方向に第1ステージを移動させるステップと、
前記開口に取り付けられる第2配管の開先部をこの開口に接触させた状態で、前記第1ステージに搭載される施工部により、前記開先部の周縁に沿って溶接を施工するステップと、を含むことを特徴とする配管溶接方法。
Moving the first stage in the longitudinal direction inside the first pipe having an opening on the side surface;
In the state where the groove portion of the second pipe attached to the opening is in contact with the opening, the step of performing welding along the periphery of the groove portion by the construction portion mounted on the first stage; A pipe welding method comprising:
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