JP2021020241A

JP2021020241A - Welding apparatus and welding method

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Publication number: JP2021020241A
Application number: JP2019138809A
Authority: JP
Inventors: 加藤　明; Akira Kato; 加藤　　明
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: JP7354650B2

Abstract

To provide a welding apparatus which can properly weld a filler material to a joint part, and to provide a welding method.SOLUTION: A welding apparatus includes: an inclinometer 22 detecting a carriage angle as an angle formed by a travelling direction of the travelling surface of a welding carriage 11 and a horizontal plane; a torch angle control part 421 inclining a nozzle 12a of a torch 12 toward a self-propelling direction of the welding carriage 11; and a torch angle sensor 45 detecting a torch angle as an inclination angle in the self-propelling direction of the nozzle 12a. The apparatus further includes a torch angle corresponding table storing a corresponding relation between the carriage angle and the torch angle. The torch angle control part 421 controls the torch angle so as to be the torch angle corresponding to the carriage angle when self-propelling the welding carriage 11 to weld a groove q1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本実施形態は、溶接装置及び溶接方法に関する。 The present embodiment relates to a welding apparatus and a welding method.

特許文献１には、配管などの曲面を溶接する際に、配管の周囲に沿ってレールを設置し、該レールに沿って溶接用のトーチを搭載した台車走行させながら、配管の繋ぎ目を溶接することが開示されている。更に、トーチと台車のなす角度が一定になるように制御することが開示されている。
このような溶接装置では、溶接するパイプの位置に応じて台車の走行面と水平方向とのなす角度（台車角度）が変化し、台車角度に応じて重力が加わる方向が変化する。このため、特にマグ溶接法を採用する溶接装置では、台車に対して一定の角度で取り付けられたトーチにより溶接を行うと、安定した溶着量、ビード幅とすることが難しいという問題がある。 In Patent Document 1, when welding a curved surface such as a pipe, a rail is installed along the circumference of the pipe, and the joint of the pipe is welded while running a trolley equipped with a torch for welding along the rail. It is disclosed to do. Further, it is disclosed that the angle between the torch and the trolley is controlled to be constant.
In such a welding device, the angle formed by the traveling surface of the bogie and the horizontal direction (bogie angle) changes according to the position of the pipe to be welded, and the direction in which gravity is applied changes according to the bogie angle. For this reason, particularly in a welding apparatus that employs a MAG welding method, there is a problem that it is difficult to obtain a stable welding amount and bead width when welding is performed with a torch attached to a carriage at a constant angle.

特開昭５６−１９９９２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-19992

上述したように、特許文献１に開示された溶接装置では、トーチと台車のなす角度を一定にすることが開示されているものの、台車角度とトーチの傾斜角度との関係が設定されておらず、安定した溶接量、ビード幅とすることが難しいという問題があった。 As described above, in the welding apparatus disclosed in Patent Document 1, although it is disclosed that the angle formed by the torch and the trolley is constant, the relationship between the trolley angle and the inclination angle of the torch is not set. There was a problem that it was difficult to obtain a stable welding amount and bead width.

本実施形態は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、接合部に溶加材を安定した溶着量、ビード幅で溶着させることが可能な溶接装置、及び溶接方法を提供することにある。 This embodiment has been made to solve such a conventional problem, and the purpose thereof is to weld a filler metal to a joint portion with a stable welding amount and bead width. To provide a welding device and a welding method.

上記目的を達成するため、一態様に係る溶接装置は、トーチを備えた台車を、接合する部材間の接合部に沿って自走させる溶接装置であって、前記台車の走行面の進行方向と水平面とのなす角度である台車角度を検出する台車角度検出部と、前記台車が自走する方向である自走方向に向けてトーチ先端部を傾斜させるトーチ角度制御部と、前記トーチ先端部の、前記自走方向の傾斜角度であるトーチ角度を検出するトーチ角度検出部と、前記台車角度と前記トーチ角度との対応関係を記憶するトーチ角度対応テーブルと、を備え、前記トーチ角度制御部は、前記台車を自走させて前記接合部を溶接する際に、前記台車角度検出部で検出される台車角度に対応するトーチ角度となるように、前記トーチ角度を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the welding device according to one aspect is a welding device in which a carriage provided with a torch is self-propelled along a joint portion between members to be joined, and is a welding device that runs on the traveling surface of the carriage. A bogie angle detection unit that detects the bogie angle formed by the horizontal plane, a torch angle control unit that inclines the torch tip portion toward the self-propelled direction in which the bogie runs, and the torch tip portion. The torch angle control unit includes a torch angle detection unit that detects a torch angle that is an inclination angle in the self-propelled direction, and a torch angle correspondence table that stores a correspondence relationship between the bogie angle and the torch angle. When the carriage is self-propelled to weld the joint portion, the torch angle is controlled so as to be a torch angle corresponding to the carriage angle detected by the carriage angle detection unit.

また、一態様に係る溶接方法は、トーチを備えた台車を、接合する部材間の接合部に沿って自走させて、前記接合部を溶接する溶接方法であって、前記台車の走行面の進行方向と水平面とのなす角度である台車角度を検出するステップと、前記台車を自走させて前記接合部を溶接する際に、前記台車角度とトーチ角度との対応関係を記憶したトーチ角度対応テーブルを参照して、トーチ角度を取得するステップと、前記トーチ角度を制御するステップと、を備えたことを特徴とする。 Further, the welding method according to one aspect is a welding method in which a carriage provided with a torch is self-propelled along a joint portion between the members to be joined to weld the joint portion, and is a welding method for welding the traveling surface of the carriage. A torch angle correspondence that memorizes the correspondence between the bogie angle and the torch angle when the step of detecting the bogie angle, which is the angle formed by the traveling direction and the horizontal plane, and the joint portion are welded by self-running the bogie. It is characterized in that it includes a step of acquiring a torch angle and a step of controlling the torch angle with reference to a table.

本実施形態によれば、接合部に溶加材を安定した溶着量、ビード幅で溶着させることが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to weld the filler metal to the joint portion with a stable welding amount and bead width.

図１は、実施形態に係る溶接装置及びその周辺機器の構成を模式的に示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a welding apparatus and its peripheral equipment according to an embodiment. 図２は、実施形態に係る溶接装置が配管に装着された様子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the welding apparatus according to the embodiment is attached to the pipe. 図３は、実施形態に係る溶接装置に搭載される溶接台車の構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a welding carriage mounted on the welding apparatus according to the embodiment. 図４は、トーチ角度制御ユニットの詳細な構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a detailed configuration of the torch angle control unit. 図５は、トーチ角度制御ユニットの内部構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the internal configuration of the torch angle control unit. 図６Ａは、実施形態に係る溶接装置に設けられる溶接トーチの側面図である。FIG. 6A is a side view of a welding torch provided in the welding apparatus according to the embodiment. 図６Ｂは、実施形態に係る溶接装置に設けられる溶接トーチの平面図であり、ノズルの振れ幅を示す。FIG. 6B is a plan view of a welding torch provided in the welding apparatus according to the embodiment, and shows the runout width of the nozzle. 図７は、本実施形態に係る溶接装置の電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the welding apparatus according to the present embodiment. 図８Ａは、初層溶接時における台車角度に対する、トーチ角度、電流、電圧の対応関係を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing the correspondence between the torch angle, the current, and the voltage with respect to the bogie angle at the time of first layer welding. 図８Ｂは、初層溶接時における、溶接台車の走行速度と溶接電流の対応関係を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing the correspondence between the traveling speed of the welding carriage and the welding current at the time of first layer welding. 図９Ａは、残層溶接時における台車角度に対する、トーチ角度、電流、電圧の対応関係を示すグラフである。FIG. 9A is a graph showing the correspondence between the torch angle, the current, and the voltage with respect to the carriage angle at the time of residual layer welding. 図９Ｂは、残層溶接時における、溶接台車の走行速度と溶接電流の対応関係を示すグラフである。FIG. 9B is a graph showing the correspondence between the traveling speed of the welding carriage and the welding current at the time of residual layer welding.

［実施形態の構成説明］
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る溶接装置１０１を用いて配管５１の外周面の円周方向に沿って形成されている開先を溶接する様子を模式的に示す説明図である。また、図２は配管５１に装着された溶接装置１０１の斜視図、図３は溶接台車１１の拡大図である。 [Structure of Embodiment]
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a state in which a groove formed along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the pipe 51 is welded by using the welding device 101 according to the present embodiment. 2 is a perspective view of the welding device 101 mounted on the pipe 51, and FIG. 3 is an enlarged view of the welding carriage 11.

図１に示すように、本実施形態に係る溶接装置１０１は、配管５１の周囲に装着可能な移動体Ｍ１を有している。更に、溶接装置１０１は、送給フィーダ１４、溶接電源１５、制御盤１６を有している。本実施形態で示す溶接装置１０１は、マグ溶接、ミグ溶接などの、電極自体が消耗する溶極式のガスシールドアーク溶接（gas-shielded metal arc welding；ＧＭＡＷ）を実施する装置である。即ち、アークを放電するための電極が溶加材を兼ねる構成とされた溶接装置である。 As shown in FIG. 1, the welding apparatus 101 according to the present embodiment has a moving body M1 that can be mounted around the pipe 51. Further, the welding device 101 has a feed feeder 14, a welding power source 15, and a control panel 16. The welding device 101 shown in the present embodiment is a device that performs gas-shielded metal arc welding (GMAW) such as MAG welding and MIG welding, in which the electrodes themselves are consumed. That is, it is a welding apparatus having a structure in which an electrode for discharging an arc also serves as a filler material.

移動体Ｍ１は、互いに対向する位置（１８０°の位置）に設けられた２台の溶接台車１１ａ、１１ｂ（台車）を備えている。各溶接台車１１ａ、１１ｂは、連結アーム１７、ヒンジ１８、車輪１９、結束具２０により連結されている。 The moving body M1 includes two welding carriages 11a and 11b (trolleys) provided at positions facing each other (position at 180 °). The welding carriages 11a and 11b are connected by a connecting arm 17, a hinge 18, a wheel 19, and a binding tool 20.

なお、以下では円筒形状をなす配管５１は、水平面に対して平行に配置されているものとする。また、配管５１の断面において、真上の位置（図中ｐ１）を０°位置、真下の位置（図中ｐ２）を１８０°位置ということにする。即ち、配管５１の円周上の位置を、０°から１８０°の角度で示す。例えば、真横の位置（図中ｐ３、ｐ４）は９０°位置である。また、以下の説明において、２台の溶接台車１１ａ、１１ｂを区別しないで示す場合には単に「溶接台車１１」と言い、それぞれを特定して示す場合にはサフィックス「ａ」、「ｂ」を付すものとする。 In the following, it is assumed that the cylindrical pipe 51 is arranged parallel to the horizontal plane. Further, in the cross section of the pipe 51, the position directly above (p1 in the figure) is defined as the 0 ° position, and the position directly below (p2 in the figure) is defined as the 180 ° position. That is, the position on the circumference of the pipe 51 is indicated by an angle of 0 ° to 180 °. For example, the position right beside (p3, p4 in the figure) is the 90 ° position. Further, in the following description, when the two welding carriages 11a and 11b are shown without distinction, they are simply referred to as "welding carriages 11", and when they are specifically indicated, the suffixes "a" and "b" are used. It shall be attached.

また、「溶接台車１１が配管５１の０°位置にある」と言った場合には、溶接台車１１に搭載される溶接トーチ１２の先端に設けられたノズル１２ａ（図３参照）の先端が０°位置に存在するものとする。更に、以下では溶接台車１１において、該溶接台車１１の前後方向（自走方向）をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向と定義する（図３参照）。 Further, when it is said that the welding carriage 11 is at the 0 ° position of the pipe 51, the tip of the nozzle 12a (see FIG. 3) provided at the tip of the welding torch 12 mounted on the welding carriage 11 is 0. It shall be in the ° position. Further, in the following, in the welding trolley 11, the front-back direction (self-propelled direction) of the welding trolley 11 is defined as the X direction, the left-right direction is defined as the Y direction, and the vertical direction is defined as the Z direction (see FIG. 3).

図１〜図３に示すように、溶接台車１１は、溶接トーチ１２（以下、「トーチ１２」と略す）を備えており、配管５１の円周方向に自走しながら該トーチ１２の先端に設けられたノズル１２ａ（トーチ先端部）に送給されるワイヤー（溶加材）に電圧を印加する。該ワイヤーを電極として電圧を印加することにより、配管５１の繋ぎ目となる開先ｑ１（接合する部材間の接合部）の長手方向に沿って溶加材を溶着し、溶接ビードを形成する。なお、「開先」とは、２つの鋼管を突き合わせた時にできるＶ字型の溝を指す。 As shown in FIGS. 1 to 3, the welding carriage 11 is provided with a welding torch 12 (hereinafter, abbreviated as “torch 12”), and is mounted on the tip of the torch 12 while self-propelling in the circumferential direction of the pipe 51. A voltage is applied to the wire (welding material) supplied to the provided nozzle 12a (tip of the torch). By applying a voltage using the wire as an electrode, the filler metal is welded along the longitudinal direction of the groove q1 (joint portion between the members to be joined) which is the joint of the pipe 51, and a weld bead is formed. The "groove" refers to a V-shaped groove formed when two steel pipes are butted against each other.

溶接台車１１には、４個の駆動輪１３が搭載されており、各駆動輪１３を走行モータ収納部２４ａ内（図３参照）に収納されている走行モータ２４（図７参照、図３では図示省略）により回転駆動することにより、溶接台車１１を配管５１の円周方向に沿って自走させることができる。即ち、各溶接台車１１ａ、１１ｂがそれぞれ４個の駆動輪１３を備えているので、２台の溶接台車１１ａ、１１ｂを備えた移動体Ｍ１を、配管５１の円周方向に沿って８輪駆動で回転させることができる。このため、配管５１にレールを設置することなく、２台の溶接台車１１ａ、１１ｂを安定的に自走させることが可能である。 The welding carriage 11 is equipped with four drive wheels 13, and each drive wheel 13 is housed in the traveling motor storage portion 24a (see FIG. 3). The traveling motor 24 (see FIG. 7, FIG. 3). The welding carriage 11 can be self-propelled along the circumferential direction of the pipe 51 by rotationally driving the welding carriage 11 (not shown). That is, since each of the welding carriages 11a and 11b has four drive wheels 13, the moving body M1 having the two welding carriages 11a and 11b is driven by eight wheels along the circumferential direction of the pipe 51. Can be rotated with. Therefore, it is possible to stably run the two welding carriages 11a and 11b by themselves without installing a rail on the pipe 51.

また、図１に示すように移動体Ｍ１は、結束具２０及びヒンジ１８を備えており、結束具２０を接続することにより移動体Ｍ１を配管５１の周囲に装着することができる。また、結束具２０を切り離すことにより移動体Ｍ１を配管５１から取り外すことができる。即ち、結束具２０の着脱により、配管５１に対して簡便に移動体Ｍ１を取り付け、且つ、取り外すことが可能である。更に、連結アーム１７、車輪１９を増設することにより、異なる直径の配管に対して装着することが可能である。 Further, as shown in FIG. 1, the moving body M1 includes a binding tool 20 and a hinge 18, and the moving body M1 can be mounted around the pipe 51 by connecting the binding tool 20. Further, the moving body M1 can be removed from the pipe 51 by disconnecting the binding tool 20. That is, the moving body M1 can be easily attached to and detached from the pipe 51 by attaching / detaching the binding tool 20. Further, by adding the connecting arm 17 and the wheel 19, it is possible to attach the pipe to pipes having different diameters.

図１に示すように、溶接台車１１には、トーチ１２が設けられており、該トーチ１２はコンジェットチューブ２３を介して送給フィーダ１４に接続されている。 As shown in FIG. 1, the welding carriage 11 is provided with a torch 12, and the torch 12 is connected to the feed feeder 14 via a conjet tube 23.

送給フィーダ１４は、コンジェットチューブ２３を経由して、ノズル１２ａ（図３参照）に溶加材となるワイヤーを供給する機能を備えている。更に、送給フィーダ１４は、溶接電源１５に接続されており、該溶接電源１５より出力される電圧をワイヤーに供給する。 The feed feeder 14 has a function of supplying a wire as a filler material to the nozzle 12a (see FIG. 3) via the condenser tube 23. Further, the feed feeder 14 is connected to the welding power source 15 and supplies the voltage output from the welding power source 15 to the wire.

制御盤１６は、配線２１を介して溶接電源１５、送給フィーダ１４、トーチ１２、溶接台車１１に接続されており、溶接装置１０１を総括的に制御する機能を備える。具体的に、送給フィーダ１４を制御してノズル１２ａにワイヤーを送給する制御、ワイヤーに電圧を印加してアーク溶接を実施する制御、溶接台車１１を配管５１の外周面の円周方向に向けて自走させる制御、ノズル１２ａの傾斜角度（後述するトーチ角度）を変更する制御、ノズル１２ａを自走方向に直交する方向（図３のＹ方向）に変動させる制御、ノズル１２ａと開先ｑ１との距離（Ｚ方向の距離）を調整する制御、などを行う。詳細については後述する。 The control panel 16 is connected to the welding power source 15, the feed feeder 14, the torch 12, and the welding carriage 11 via the wiring 21, and has a function of comprehensively controlling the welding device 101. Specifically, control for controlling the feed feeder 14 to feed the wire to the nozzle 12a, control for applying a voltage to the wire to perform arc welding, and placing the welding carriage 11 in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the pipe 51. Control to self-propell toward, control to change the inclination angle (torch angle described later) of the nozzle 12a, control to change the nozzle 12a in the direction orthogonal to the self-propelled direction (Y direction in FIG. 3), nozzle 12a and groove Control to adjust the distance to q1 (distance in the Z direction), etc. are performed. Details will be described later.

図２、図３に示すように、溶接台車１１には、水平方向に対する溶接台車１１の傾斜角度（台車角度θ）を検出する傾斜計２２（台車角度検出部）が設けられている。傾斜計２２により溶接台車１１の傾斜角度を検出することが可能であり、ひいては、配管５１の周囲における溶接台車１１の位置（ノズル１２ａの位置）を検出することができる。例えば、溶接台車１１の位置が０°位置、９０°位置などの位置データを検出することが可能である。即ち、傾斜計２２は、溶接台車１１が走行する走行面の進行方向と水平面とのなす角度である台車角度θ（図１参照）を検出する台車角度検出部としての機能を備えている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the welding carriage 11 is provided with an inclinometer 22 (trolley angle detecting unit) for detecting the inclination angle (trolley angle θ) of the welding carriage 11 with respect to the horizontal direction. The inclinometer 22 can detect the inclination angle of the welding carriage 11, and can detect the position of the welding carriage 11 (the position of the nozzle 12a) around the pipe 51. For example, it is possible to detect position data such as the position of the welding carriage 11 at 0 ° and 90 °. That is, the inclinometer 22 has a function as a carriage angle detection unit that detects a carriage angle θ (see FIG. 1), which is an angle formed by the traveling direction of the traveling surface on which the welding carriage 11 travels and the horizontal plane.

更に、図３に示すように溶接台車１１には、トーチ角度制御ユニット２７と、上下スライダ２５と、オシレート機構２６が設けられている。 Further, as shown in FIG. 3, the welding carriage 11 is provided with a torch angle control unit 27, a vertical slider 25, and an oscillating mechanism 26.

トーチ角度制御ユニット２７は、トーチ１２の先端に設けられたノズル１２ａの、溶接台車１１の進行方向（自走方向）の傾斜角度φ、即ち、図３に示すＸ−Ｚ平面上での傾斜角度を変更する機能を備えている。 The torch angle control unit 27 has an inclination angle φ of the nozzle 12a provided at the tip of the torch 12 in the traveling direction (self-propelled direction) of the welding carriage 11, that is, an inclination angle on the XZ plane shown in FIG. It has a function to change.

図４は、トーチ角度制御ユニット２７の詳細な構成を示す斜視図、図５は、トーチ角度制御ユニット２７の内部構成を示す斜視図である。図４、図５に示すように、トーチ角度制御ユニット２７は、ノズル１２ａの根本部分（図４に示すノズル１２aの符号Ｃ１に対応する部位）を固定する旋回プレート２８を備えている。ノズル１２ａは、固定具２９により旋回プレート２８に固定されている。該旋回プレート２８は、３つの連結具３０により長尺の円弧形状をなすガイドレール３１に連結されている。ガイドレール３１には、旋回用ギヤ３１ａが形成されている。 FIG. 4 is a perspective view showing a detailed configuration of the torch angle control unit 27, and FIG. 5 is a perspective view showing an internal configuration of the torch angle control unit 27. As shown in FIGS. 4 and 5, the torch angle control unit 27 includes a swivel plate 28 for fixing the root portion of the nozzle 12a (the portion corresponding to the reference numeral C1 of the nozzle 12a shown in FIG. 4). The nozzle 12a is fixed to the swivel plate 28 by the fixture 29. The swivel plate 28 is connected to a guide rail 31 having a long arc shape by three connecting tools 30. A turning gear 31a is formed on the guide rail 31.

更に、溶接台車１１には、ノズル１２ａを旋回させるための旋回モータ３２が設けられている。旋回モータ３２の出力軸はフレームプレート３３（図５）を貫通し、直径が異なる２つのギヤを備えるモータギヤ３４に接続されている。 Further, the welding carriage 11 is provided with a swivel motor 32 for swiveling the nozzle 12a. The output shaft of the swing motor 32 penetrates the frame plate 33 (FIG. 5) and is connected to a motor gear 34 having two gears having different diameters.

モータギヤ３４の、半径が小さいギヤは旋回用ギヤ３１ａに噛合している。また、半径が大きいギヤは、フレームプレート３３に軸支された位置検出用ギヤ３６に噛合している。位置検出用ギヤ３６は、現在のノズル１２ａの傾斜角度を検出するトーチ角度センサ４５（図７参照、図５では図示省略）に接続されている。トーチ角度センサ４５（トーチ角度検出部）は、位置検出用ギヤ３６の回転角度に基づき、例えばエンコーダなどにより現在におけるノズル１２ａの傾斜角度（トーチ角度）を検出する。 The gear with a small radius of the motor gear 34 meshes with the turning gear 31a. Further, the gear having a large radius meshes with the position detecting gear 36 pivotally supported by the frame plate 33. The position detection gear 36 is connected to a torch angle sensor 45 (see FIG. 7, not shown in FIG. 5) that detects the tilt angle of the current nozzle 12a. The torch angle sensor 45 (torch angle detection unit) detects the current tilt angle (torch angle) of the nozzle 12a by, for example, an encoder based on the rotation angle of the position detection gear 36.

フレームプレート３３には、旋回プレート２８をガイドするためのガイドローラ３５が４か所に取り付けられている。従って、旋回モータ３２を回転駆動させると、該旋回モータ３２の出力軸に接続されたモータギヤ３４が回転し、更に、該モータギヤ３４に噛合された旋回用ギヤ３１ａが旋回する。即ち、ガイドレール３１が４個のガイドローラ３５にガイドされて旋回し、ひいてはガイドローラ３５に固定された旋回プレート２８が旋回する。 Guide rollers 35 for guiding the swivel plate 28 are attached to the frame plate 33 at four locations. Therefore, when the swivel motor 32 is rotationally driven, the motor gear 34 connected to the output shaft of the swivel motor 32 rotates, and the swivel gear 31a meshed with the motor gear 34 swivels. That is, the guide rail 31 is guided by the four guide rollers 35 and turns, and the swivel plate 28 fixed to the guide rollers 35 turns.

このため、トーチ１２のノズル１２ａの先端部を中心として、該ノズル１２ａの根本部分（図４の符号Ｃ１）を旋回させることができる。つまり、ノズル１２ａによる溶接位置を変化させることなく、ノズル１２ａの向きを、図３に示すＸ−Ｚ平面に沿って変更することができる。即ち、旋回プレート２８、ガイドレール３１、及びガイドローラ３５は、ノズル１２ａ（トーチ先端部）の根本部分を円弧形状の方向に沿ってスライド移動するスライド機構としての機能を備えている。 Therefore, the root portion (reference numeral C1 in FIG. 4) of the nozzle 12a can be swiveled around the tip of the nozzle 12a of the torch 12. That is, the direction of the nozzle 12a can be changed along the XZ plane shown in FIG. 3 without changing the welding position by the nozzle 12a. That is, the swivel plate 28, the guide rail 31, and the guide roller 35 have a function as a slide mechanism that slides and moves the root portion of the nozzle 12a (the tip of the torch) along the direction of the arc shape.

図３に戻って、溶接台車１１に設けられた上下スライダ２５は、トーチ角度制御ユニット２７に連結されており、該トーチ角度制御ユニット２７を上下方向、即ち、図３に示すＺ方向に移動させる。該上下スライダ２５を制御することにより、ノズル１２ａと開先ｑ１との間の距離が所望の距離となるように制御することができる。 Returning to FIG. 3, the vertical slider 25 provided on the welding carriage 11 is connected to the torch angle control unit 27, and the torch angle control unit 27 is moved in the vertical direction, that is, in the Z direction shown in FIG. .. By controlling the vertical slider 25, the distance between the nozzle 12a and the groove q1 can be controlled to be a desired distance.

溶接台車１１に設けられたオシレート機構２６は、トーチ角度制御ユニット２７に連結されており、該トーチ角度制御ユニット２７を左右方向（図３に示すＹ方向）に旋回させる。以下、図６Ａ、図６Ｂを参照して、オシレート機構２６による制御について説明する。図６Ａは、トーチ１２の側面図、即ち、図３のＹ方向から見た図である。図６Ｂは、トーチ１２の平面図、即ち、図３のＺ方向から見た図である。 The oscillating mechanism 26 provided on the welding carriage 11 is connected to the torch angle control unit 27, and turns the torch angle control unit 27 in the left-right direction (Y direction shown in FIG. 3). Hereinafter, control by the oscillating mechanism 26 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a side view of the torch 12, that is, a view seen from the Y direction of FIG. FIG. 6B is a plan view of the torch 12, that is, a view seen from the Z direction of FIG.

オシレート機構２６は駆動用のモータ（図示省略）を備えており、トーチ角度制御ユニット２７（図３参照）をＹ方向に旋回させる。従って、図６Ｂに示すように、トーチ１２のノズル１２ａを、中心位置ｓ１１を基準として、位置ｓ１２〜ｓ１３の振れ幅で左右に旋回させることができる。オシレート機構２６を作動させることにより、配管５１の開先ｑ１の幅（Ｙ方向の長さ）が大きい場合であっても、ノズル１２ａが左右に旋回する振れ幅を制御することにより、所望の幅の溶加材を溶着させることができ、開先に溶加材を充填することができる。その結果、配管５１の繋ぎ目を強固に、且つ、シール性を維持して固定することが可能となる。 The oscillating mechanism 26 includes a drive motor (not shown) and rotates the torch angle control unit 27 (see FIG. 3) in the Y direction. Therefore, as shown in FIG. 6B, the nozzle 12a of the torch 12 can be swiveled left and right with the swing width of the positions s12 to s13 with reference to the center position s11. By operating the oscillating mechanism 26, even when the width (length in the Y direction) of the groove q1 of the pipe 51 is large, the desired width is controlled by controlling the swing width in which the nozzle 12a turns left and right. The filler metal can be welded, and the groove can be filled with the filler metal. As a result, it is possible to firmly fix the joint of the pipe 51 while maintaining the sealing property.

図７は、制御盤１６の電気的な構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御盤１６は、入力受付部４１と、制御部４２と、記憶部４３を備えている。更に、制御盤１６は、操作者が各種の操作を入力する入力部４４と、傾斜計２２と、トーチ角度センサ４５と、トーチ角度制御ユニット２７と、オシレート機構２６と、上下スライダ２５と、走行モータ２４に接続されている。 FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the control panel 16. As shown in FIG. 7, the control panel 16 includes an input receiving unit 41, a control unit 42, and a storage unit 43. Further, the control panel 16 includes an input unit 44 for inputting various operations by the operator, an inclinometer 22, a torch angle sensor 45, a torch angle control unit 27, an oscillating mechanism 26, a vertical slider 25, and traveling. It is connected to the motor 24.

入力受付部４１は、入力部４４よりユーザが入力する各種の情報を取得する。例えば、溶接パスの設定、溶接台車１１の移動、溶接開始の操作、センターずれの補正、溶接停止の操作、などの操作が入力された際に、これらのデータを取得して、制御部４２に出力する。 The input receiving unit 41 acquires various information input by the user from the input unit 44. For example, when operations such as setting a welding path, moving the welding carriage 11, starting welding, correcting center deviation, and stopping welding are input, these data are acquired and sent to the control unit 42. Output.

制御部４２は、トーチ角度制御部４２１と、オシレート制御部４２２と、上下位置制御部４２３と、走行制御部４２４と、溶接制御部４２５を備えている。 The control unit 42 includes a torch angle control unit 421, an oscillate control unit 422, a vertical position control unit 423, a travel control unit 424, and a welding control unit 425.

トーチ角度制御部４２１は、傾斜計２２で検出される溶接台車１１の傾斜角度（台車角度）に基づいて、トーチ１２の先端に設けられたノズル１２ａの傾斜角度（トーチ角度）を制御する制御指令を、トーチ角度制御ユニット２７に出力する。 The torch angle control unit 421 is a control command for controlling the inclination angle (torch angle) of the nozzle 12a provided at the tip of the torch 12 based on the inclination angle (trolley angle) of the welding carriage 11 detected by the inclination meter 22. Is output to the torch angle control unit 27.

オシレート制御部４２２は、開先ｑ１を長手方向に沿って溶接する際の溶接の幅、即ち、溶接ビードのＹ方向の幅が所望の数値となるように制御する制御指令を、オシレート機構２６に出力する。 The oscillating control unit 422 gives the oscillating mechanism 26 a control command for controlling the welding width when welding the groove q1 along the longitudinal direction, that is, the width of the welding bead in the Y direction to a desired value. Output.

上下位置制御部４２３は、ノズル１２ａと開先ｑ１との距離が所望の距離となるように制御する制御指令を、上下スライダ２５に出力する。 The vertical position control unit 423 outputs a control command for controlling the distance between the nozzle 12a and the groove q1 to a desired distance to the vertical slider 25.

走行制御部４２４は、溶接台車１１が所望の走行速度で走行するように、走行モータ２４に制御指令を出力する。 The travel control unit 424 outputs a control command to the travel motor 24 so that the welding carriage 11 travels at a desired travel speed.

溶接制御部４２５は、ノズル１２ａの電極（ワイヤー）に供給する電圧、電流、ワイヤーの送給速度を含む、開先ｑ１を溶接する際の各種の数値を制御する。 The welding control unit 425 controls various numerical values when welding the groove q1, including the voltage, current, and wire feeding speed supplied to the electrode (wire) of the nozzle 12a.

なお、制御部４２は、メモリに記憶されているコンピュータプログラム及び各種データに基づいて、ＣＰＵが制御を実行することにより情報処理演算を実行する。このため、制御部４２が有するトーチ角度制御部４２１、オシレート制御部４２２、上下位置制御部４２３、走行制御部４２４、溶接制御部４２５の機能を実行することができる。 The control unit 42 executes the information processing calculation by the CPU executing the control based on the computer program and various data stored in the memory. Therefore, the functions of the torch angle control unit 421, the oscillate control unit 422, the vertical position control unit 423, the travel control unit 424, and the welding control unit 425 of the control unit 42 can be executed.

記憶部４３は、溶接台車１１により開先ｑ１を溶接する際に必要とする各種のデータ、及びテーブルを記憶する。具体的に、配管５１の周囲に沿って自走する溶接台車１１のＸ−Ｚ平面に沿って傾斜する角度である台車角度と、ノズル１２ａがＸ−Ｚ平面に沿って傾斜する角度であるトーチ角度との対応関係を示すトーチ角度対応テーブルを記憶する。トーチ角度対応テーブルは、過去においてアーク溶接を実施した際の、台車角度とトーチ角度との関係において、適切な溶着量、ビード幅となる溶接が実施されたときのデータに基づいて、統計的に求めることができる（図８Ａ、図９Ａ）。 The storage unit 43 stores various data and a table required when welding the groove q1 with the welding carriage 11. Specifically, the torch is an angle at which the welding carriage 11 self-propelled along the circumference of the pipe 51 is inclined along the XZ plane, and an angle at which the nozzle 12a is inclined along the XZ plane. The torch angle correspondence table showing the correspondence relationship with the angle is stored. The torch angle correspondence table is statistically based on the data when welding was performed to obtain an appropriate welding amount and bead width in relation to the relationship between the bogie angle and the torch angle when arc welding was performed in the past. It can be obtained (FIGS. 8A, 9A).

更に、台車角度に対する、溶接時における適切な電圧、電流、溶接速度（溶接台車１１の走行速度）が記憶される。例えば、図８Ａ、図９Ａに示す如く台車角度に対する、適切なトーチ角度対応テーブルが記憶される。図８Ａは、初層（１回目のパス；「裏波溶接」ともいう）の溶接時のトーチ角度対応テーブル、図９Ａは残層（２回目以降のパス）の溶接時のトーチ角度対応テーブルを示している。 Further, an appropriate voltage, current, and welding speed (running speed of the welding carriage 11) at the time of welding with respect to the carriage angle are stored. For example, as shown in FIGS. 8A and 9A, an appropriate torch angle correspondence table for the carriage angle is stored. FIG. 8A shows a table corresponding to the torch angle at the time of welding the first layer (first pass; also referred to as “back wave welding”), and FIG. 9A shows a table corresponding to the torch angle at the time of welding the remaining layer (second and subsequent passes). Shown.

更に、記憶部４３には、統計的に求められた溶接速度に対する適正な電流の関係を示す走行速度対応テーブルが記憶されている。例えば、図８Ｂ、図９Ｂに示す走行速度対応テーブルが記憶される。図８Ｂは、初層の溶接時の走行速度対応テーブル、図９Ｂは残層の溶接時の走行速度対応テーブルを示している。 Further, the storage unit 43 stores a traveling speed correspondence table showing the relationship of an appropriate current with respect to the statistically obtained welding speed. For example, the traveling speed correspondence table shown in FIGS. 8B and 9B is stored. FIG. 8B shows a running speed correspondence table at the time of welding the first layer, and FIG. 9B shows a running speed correspondence table at the time of welding the remaining layer.

図８Ｂに示す「〇」、「×」、「横向き△」、「＋」、「上向き△」の記号は、溶接台車１１の台車角度ごと（０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°）の、溶接台車１１の走行速度に対して適正に溶接することが可能な電流値を示している。例えば、溶接台車１１が０°位置に存在するときには、該溶接台車１１の走行速度が１０［ｃｍ／min］である場合に、溶接電流を８０〜１１０［Ａ］とすることにより、適正な溶接が行われることを示している（図中の「〇印」を参照）。図９Ｂについても同様に、溶接台車１１の台車角度ごとの、溶接台車１１の走行速度に対して適正に溶接することが可能な電流値を示している。 The symbols "○", "×", "horizontal △", "+", and "upward △" shown in FIG. 8B are for each trolley angle of the welding trolley 11 (0 °, 45 °, 90 °, 135 °, 180 °). The current value of °), which enables proper welding with respect to the traveling speed of the welding carriage 11, is shown. For example, when the welding carriage 11 is present at the 0 ° position, when the traveling speed of the welding carriage 11 is 10 [cm / min], the welding current is set to 80 to 110 [A] for proper welding. Indicates that is performed (see "○" in the figure). Similarly, FIG. 9B shows a current value capable of appropriately welding with respect to the traveling speed of the welding carriage 11 for each carriage angle of the welding carriage 11.

更に、溶接ビードの溶着量を所望の数値にするための、対応グラフが記憶されている。例えば、図８Ｂにおいて、溶着量を１．２［ｇ／ｃｍ］とする場合の曲線ｆ１、溶着量を１．６［ｇ／ｃｍ］とする場合の曲線ｆ２、溶着量を２．０［ｇ／ｃｍ］とする場合の曲線ｆ３が記憶されている。また、図９Ｂにおいて、溶着量を１．０［ｇ／ｃｍ］とする場合の曲線ｆ４、溶着量を３．５［ｇ／ｃｍ］とする場合の曲線ｆ５が記憶されている。なお、図８Ｂでは３つの曲線ｆ１〜ｆ３を示し、図９Ｂでは２つの曲線ｆ４〜ｆ５を示しているが、複数の溶着量に対する曲線を設定することができる。 Further, a corresponding graph for setting the welding amount of the weld bead to a desired value is stored. For example, in FIG. 8B, the curve f1 when the welding amount is 1.2 [g / cm], the curve f2 when the welding amount is 1.6 [g / cm], and the welding amount is 2.0 [g]. The curve f3 in the case of [/ cm] is stored. Further, in FIG. 9B, a curve f4 when the welding amount is 1.0 [g / cm] and a curve f5 when the welding amount is 3.5 [g / cm] are stored. Although three curves f1 to f3 are shown in FIG. 8B and two curves f4 to f5 are shown in FIG. 9B, curves for a plurality of welding amounts can be set.

更に、記憶部４３には、各種の配管ごとに、溶接のパス数とノズル１２ａの横方向の振れ幅との関係を示す振れ幅テーブルが記憶されている。例えば、５回のパスで溶接する場合には、１〜５の各パスごとの振れ幅がテーブルに設定されている。 Further, the storage unit 43 stores a runout width table showing the relationship between the number of welding passes and the runout width of the nozzle 12a in the lateral direction for each of the various pipes. For example, in the case of welding in 5 passes, the runout width for each pass 1 to 5 is set in the table.

［実施形態の作用の説明］
次に、上述のように構成された本実施形態に係る溶接装置１０１の作用について説明する。
初めに、作業者は、円筒形状を有する配管５１の周囲に図１に示す移動体Ｍ１を装着し、その後結束具２０を連結する。 [Explanation of operation of the embodiment]
Next, the operation of the welding apparatus 101 according to the present embodiment configured as described above will be described.
First, the operator attaches the moving body M1 shown in FIG. 1 around the cylindrical pipe 51, and then connects the binding tool 20.

作業者は、開先ｑ１を溶接する際のパス番号を選択する。具体的に、作業者は溶接対象の開先ｑ１を複数層に溶接する場合において、初層であれば「１」、残層であれば、「２」「３」・・等の数値（パス番号）を入力部４４より入力する。 The operator selects the pass number when welding the groove q1. Specifically, when the operator welds the groove q1 to be welded to a plurality of layers, the numerical value (pass) such as "1" for the first layer, "2", "3" for the remaining layer, etc. The number) is input from the input unit 44.

入力受付部４１は、パス番号を取得し、このパス番号の情報を制御部４２に出力する。オシレート制御部４２２は、パス番号に基づいて、記憶部４３に記憶されている振れ幅テーブルを参照して、溶接を実行する際におけるノズル１２ａの左右方向の振れ幅を設定する。即ち、図６Ｂに記載した符号ｓ１２〜ｓ１３の幅を設定する。 The input receiving unit 41 acquires the pass number and outputs the information of the pass number to the control unit 42. The oscillating control unit 422 sets the runout width of the nozzle 12a in the left-right direction when welding is executed with reference to the runout width table stored in the storage unit 43 based on the pass number. That is, the widths of the reference numerals s12 to s13 shown in FIG. 6B are set.

その後、作業者は、入力部４４においてトーチ角度の調整を行う旨の操作を入力する。この操作信号は入力受付部４１にて取得され、制御部４２に出力される。トーチ角度制御部４２１は、傾斜計２２にて検出される溶接台車１１の台車角度を取得する。更に、記憶部４３に記憶されている、台車角度とトーチ角度との関係を示すトーチ角度対応テーブル（図８Ａ、図９Ａ）を参照し、最適なトーチ角度を取得する。例えば、パス番号が「１」（即ち、初層）であり、溶接台車１１が１８０°位置に存在する場合には、図８Ａに示すように、トーチ角度を−４５°に設定する。 After that, the operator inputs an operation to adjust the torch angle in the input unit 44. This operation signal is acquired by the input reception unit 41 and output to the control unit 42. The torch angle control unit 421 acquires the carriage angle of the welding carriage 11 detected by the inclinometer 22. Further, the optimum torch angle is acquired by referring to the torch angle correspondence table (FIGS. 8A and 9A) stored in the storage unit 43 and showing the relationship between the carriage angle and the torch angle. For example, when the pass number is "1" (that is, the first layer) and the welding carriage 11 is present at the 180 ° position, the torch angle is set to −45 ° as shown in FIG. 8A.

トーチ角度制御部４２１は、トーチ角度の設定指令信号を出力する。トーチ角度制御ユニット２７は、トーチ角度の設定指令信号に基づいて、トーチ角度、即ちノズル１２ａの傾斜角度が設定した角度となるように制御する。例えば、溶接台車１１が配管５１の９０°位置に存在しており（台車角度が９０°）、初層を溶接する場合には、図８Ａに示すようにトーチ角度が−１７°となるように制御される。 The torch angle control unit 421 outputs a torch angle setting command signal. The torch angle control unit 27 controls the torch angle, that is, the inclination angle of the nozzle 12a to be the set angle based on the torch angle setting command signal. For example, the welding carriage 11 exists at the 90 ° position of the pipe 51 (the carriage angle is 90 °), and when the first layer is welded, the torch angle is −17 ° as shown in FIG. 8A. Be controlled.

具体的に、図２、図３に示した旋回モータ３２を駆動させることにより、図５に示したモータギヤ３４を回転させる。すると、ガイドレール３１に設けられる円弧状の旋回用ギヤ３１ａが摺動して、ノズル１２ａのＸ−Ｚ平面の方向の角度が変化し、所望のトーチ角度に設定される。 Specifically, by driving the swing motor 32 shown in FIGS. 2 and 3, the motor gear 34 shown in FIG. 5 is rotated. Then, the arc-shaped turning gear 31a provided on the guide rail 31 slides, and the angle of the nozzle 12a in the direction of the XZ plane changes to be set to a desired torch angle.

なお、図６Ａに示すように、ノズル１２ａが配管５１の中心を向いている状態（即ち、溶接台車１１の走行面の法線方向ｚ１を向いている場合）が、トーチ角度０°であり、ノズル１２ａが走行方向の後方に傾斜する方向をマイナスとし、前方に傾斜する方向をプラスとする。即ち、図６Ａに示すトーチ角度φはマイナスの数値である。 As shown in FIG. 6A, the torch angle is 0 ° when the nozzle 12a faces the center of the pipe 51 (that is, when it faces the normal direction z1 of the traveling surface of the welding carriage 11). The direction in which the nozzle 12a is inclined backward in the traveling direction is defined as minus, and the direction in which the nozzle 12a is inclined forward is positive. That is, the torch angle φ shown in FIG. 6A is a negative value.

その後、作業者は入力部４４において、配管５１の外周面の円周上における溶接台車１１の初期位置、即ち、初期の台車角度を設定する。例えば、初期の台車角度として１８０°位置（図１に示す符号ｐ２）を設定する。この情報は入力受付部４１にて取得され、更に制御部４２に出力される。 After that, the operator sets the initial position of the welding carriage 11 on the circumference of the outer peripheral surface of the pipe 51, that is, the initial carriage angle at the input unit 44. For example, a 180 ° position (reference numeral p2 shown in FIG. 1) is set as the initial carriage angle. This information is acquired by the input reception unit 41 and further output to the control unit 42.

走行制御部４２４は、溶接台車１１が、設定された初期の台車角度の位置に来るように、走行モータ２４の駆動を制御する。例えば、上記の例では配管５１の１８０°位置に溶接台車１１が来るように走行モータ２４の駆動を制御する。 The travel control unit 424 controls the drive of the travel motor 24 so that the welding carriage 11 comes to the position of the set initial carriage angle. For example, in the above example, the drive of the traveling motor 24 is controlled so that the welding carriage 11 comes to the 180 ° position of the pipe 51.

次いで、作業者は入力部４４において、溶接の開始操作を入力する。入力受付部４１は、溶接の開始操作が入力されると、制御部４２に溶接を開始する旨の指令信号を出力する。溶接制御部４２５は、リアルタイムで傾斜計２２より、その時点における台車角度を取得し、この台車角度に基づいて記憶部４３に記憶されているトーチ角度対応テーブルを参照し、適正な溶接条件、即ち、トーチ角度、ワイヤーに供給する電圧、電流を求める。 Next, the operator inputs the welding start operation at the input unit 44. When the welding start operation is input, the input receiving unit 41 outputs a command signal to the control unit 42 to start welding. The welding control unit 425 acquires the bogie angle at that time from the inclinometer 22 in real time, refers to the torch angle correspondence table stored in the storage unit 43 based on the bogie angle, and makes appropriate welding conditions, that is, , Torch angle, voltage supplied to the wire, and current.

具体的に、パス番号が「１」であり、溶接台車１１の台車角度が１８０°位置である場合には、トーチ角度制御部４２１はトーチ角度が−４５°となるように制御する（図８Ａ参照）。更に、溶接制御部４２５は、ノズル１２ａに供給する電圧を１７Ｖ、電流を１１０Ａに設定する。更に、溶接ビードの溶着量に基づき図８Ｂを参照して、溶接台車１１の走行速度を求める。 Specifically, when the pass number is "1" and the carriage angle of the welding carriage 11 is 180 °, the torch angle control unit 421 controls the torch angle to be −45 ° (FIG. 8A). reference). Further, the welding control unit 425 sets the voltage supplied to the nozzle 12a to 17V and the current to 110A. Further, the traveling speed of the welding carriage 11 is obtained with reference to FIG. 8B based on the welding amount of the welding beads.

台車角度が１８０°位置である場合には電流は１１０Ａであり、更に、溶着量を１．２［ｇ／ｃｍ］とする場合には、図８Ｂに示すｆ１を参照し、溶接台車１１の走行速度を１７［ｃｍ／min］に設定する。 When the carriage angle is 180 °, the current is 110 A, and when the welding amount is 1.2 [g / cm], refer to f1 shown in FIG. 8B and run the welding carriage 11. Set the speed to 17 [cm / min].

更に、オシレート制御部４２２は、現在のパス番号に応じたノズル１２ａの振れ幅を、記憶部４３に記憶されている振れ幅テーブルより取得する。この振れ幅とするための指令信号をオシレート機構２６に出力する。その結果、溶接台車１１に固定されているトーチ１２のノズル１２ａは、開先ｑ１に対して所望の振れ幅となるように、ノズル１２ａが制御される。 Further, the oscillating control unit 422 acquires the swing width of the nozzle 12a according to the current pass number from the swing width table stored in the storage unit 43. A command signal for making this swing width is output to the oscillating mechanism 26. As a result, the nozzle 12a of the torch 12 fixed to the welding carriage 11 is controlled so that the nozzle 12a has a desired swing width with respect to the groove q1.

また、溶接台車１１が自動で走行している際に、ノズル１２ａがＹ方向に位置ずれした場合には、作業者は入力部４４において位置ずれを補正するための補正操作を行う。入力受付部４１は、補正操作が入力されると、補正指令信号を走行制御部４２４に出力する。走行制御部４２４は、走行モータ２４に位置ずれを補正する旨の指令信号に出力する。その結果、走行モータ２４は位置ずれが解消するように溶接台車１１の走行を制御する。例えば、マグ溶接では左右方向の多少のずれは許容できるので、作業者が見てずれを補正する。 Further, when the nozzle 12a is displaced in the Y direction while the welding carriage 11 is automatically traveling, the operator performs a correction operation for correcting the displacement at the input unit 44. When the correction operation is input, the input receiving unit 41 outputs a correction command signal to the traveling control unit 424. The travel control unit 424 outputs a command signal to the travel motor 24 to correct the misalignment. As a result, the traveling motor 24 controls the traveling of the welding carriage 11 so that the misalignment is eliminated. For example, in MAG welding, a slight deviation in the left-right direction can be tolerated, so the operator visually corrects the deviation.

その後、溶接台車１１が配管５１の０°位置に達し、一連の溶接作業が終了した場合には、入力部４４において、溶接作業を終了とする操作を行う。入力受付部４１は、溶接作業の終了を示す指令信号を制御部４２に出力する。溶接制御部４２５は、この指令信号を受けて、溶接作業を終了する。即ち、トーチ１２への電圧供給を停止し、且つ、ワイヤーの供給を停止する。その後、次のパスの溶接に移行する。また、全てのパスの溶接が終了した場合には、本処理を終了する。 After that, when the welding carriage 11 reaches the 0 ° position of the pipe 51 and a series of welding operations is completed, the input unit 44 performs an operation to end the welding operations. The input receiving unit 41 outputs a command signal indicating the end of the welding work to the control unit 42. The welding control unit 425 receives this command signal and ends the welding work. That is, the voltage supply to the torch 12 is stopped, and the wire supply is stopped. After that, the process proceeds to welding the next pass. When the welding of all the passes is completed, this process is completed.

［実施形態の効果の説明］
このようにして本実施形態に係る溶接装置１０１では、溶接台車１１を自走させて開先ｑ１を溶接する際に、溶接台車１１のＸ−Ｚ平面方向の傾斜角度（台車角度）に応じて、トーチ１２のノズル１２ａの傾斜角度（トーチ角度）を変化させている。具体的には、配管５１の外周面の円周上における溶接台車１１の台車角度（０°位置、１８０°位置など）に応じて、トーチ角度を変化させている。 [Explanation of the effect of the embodiment]
In this way, in the welding apparatus 101 according to the present embodiment, when the welding carriage 11 is self-propelled to weld the groove q1, the welding carriage 11 is tilted according to the inclination angle (trolley angle) in the XZ plane direction. , The inclination angle (torch angle) of the nozzle 12a of the torch 12 is changed. Specifically, the torch angle is changed according to the carriage angle (0 ° position, 180 ° position, etc.) of the welding carriage 11 on the circumference of the outer peripheral surface of the pipe 51.

また、トーチ角度対応テーブルは、過去においてアーク溶接を実施した際の、台車角度とトーチ角度との関係において、良好に溶接が実施されたときのデータに基づいて、統計的に求めている。従って、溶接台車１１が配管５１の周囲を自走して開先ｑ１を溶接する際に、溶接台車の位置に関わらず、ほぼ一定の溶着量で且つ一定のビード幅でアーク溶接を実施することが可能となる。 Further, the torch angle correspondence table is statistically obtained based on the data when the welding is performed satisfactorily in relation to the carriage angle and the torch angle when the arc welding is performed in the past. Therefore, when the welding carriage 11 self-propells around the pipe 51 and welds the groove q1, arc welding is performed with a substantially constant welding amount and a constant bead width regardless of the position of the welding carriage. Is possible.

即ち、トーチ１２のノズル１２ａは、溶接台車１１の下方向に向けて配置されており、該ノズル１２ａに送給されるワイヤーに電圧を印加して配管５１の開先ｑ１を溶接する。従って、溶接台車１１が配管５１の０°位置（台車角度が０°）である場合には、ノズル１２ａは下方（Ｚ方向の下側）を向くことになる。一方、溶接台車１１が配管５１の１８０°位置（台車角度が１８０°）である場合には、ノズル１２ａは上方（Ｚ方向の上側）を向くことになる。 That is, the nozzle 12a of the torch 12 is arranged downward of the welding carriage 11, and a voltage is applied to the wire supplied to the nozzle 12a to weld the groove q1 of the pipe 51. Therefore, when the welding carriage 11 is at the 0 ° position of the pipe 51 (the carriage angle is 0 °), the nozzle 12a faces downward (lower side in the Z direction). On the other hand, when the welding carriage 11 is at the 180 ° position of the pipe 51 (the carriage angle is 180 °), the nozzle 12a faces upward (upper side in the Z direction).

更に、溶接台車１１が配管５１の９０°位置（台車角度が９０°）である場合には、ノズル１２ａは水平方向を向くことになる。従って、溶接台車１１が位置する傾斜角度に応じて、重力が加えられる方向が異なり、同一の条件で溶接すると、安定した溶着量、ビード幅とすることが難しい。特に、初層の溶接は裏波溶接となるので、開先ｑ１に隙間が空いており、重力の影響を大きく受ける。本実施形態ではこのような問題を解決することができる。 Further, when the welding carriage 11 is at the 90 ° position of the pipe 51 (the carriage angle is 90 °), the nozzle 12a faces the horizontal direction. Therefore, the direction in which gravity is applied differs depending on the inclination angle at which the welding carriage 11 is located, and it is difficult to obtain a stable welding amount and bead width when welding is performed under the same conditions. In particular, since the welding of the first layer is back wave welding, there is a gap in the groove q1 and it is greatly affected by gravity. In this embodiment, such a problem can be solved.

また、図４に示すように、ノズル１２ａの根本部分は旋回プレート２８に固定されており、該旋回プレート２８を旋回させてトーチ角度を変化させている。従って、ノズル１２ａの先端部と開先ｑ１における溶接部位との距離をほぼ一定に保持することができる。このため、安定的に溶接電流を流すことができ、且つ、安定的にシールドガスを供給することができるので、良好なアーク溶接を実施することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 4, the root portion of the nozzle 12a is fixed to the swivel plate 28, and the swivel plate 28 is swiveled to change the torch angle. Therefore, the distance between the tip of the nozzle 12a and the welded portion at the groove q1 can be kept substantially constant. Therefore, a welding current can be stably applied and a shield gas can be stably supplied, so that good arc welding can be performed.

更に、溶接台車１１のＸ−Ｚ平面に沿って傾斜する角度である台車角度と、ノズル１２ａがＸ−Ｚ平面に沿って傾斜する角度であるトーチ角度との関係を示すトーチ角度対応テーブルが記憶部４３に記憶され、このトーチ角度対応テーブルを参照して、トーチ角度が設定される。従って、過去の統計的なデータに基づく適正なトーチ角度を設定することが可能となる。 Further, a torch angle correspondence table showing the relationship between the carriage angle, which is the angle at which the welding carriage 11 is inclined along the XZ plane, and the torch angle, which is the angle at which the nozzle 12a is inclined along the XZ plane, is stored. The torch angle is set by being stored in the unit 43 and referring to the torch angle correspondence table. Therefore, it is possible to set an appropriate torch angle based on past statistical data.

また、本実施形態に係る溶接装置は、溶接台車１１が自走して配管５１の周囲を移動する構成であり、従来のように、レールを設けていないので、装置構成を簡素化することができ、且つ小型、軽量化を図ることができる。このため、移動が容易であり、配管を溶接する場所へ容易に移動して溶接作業を実施することが可能となる。また、レールを設けず、溶接台車１１が自走するので、例えば配管５１が熱により変形し、断面形状が円形でなくなる場合でも、良好なアーク溶接を実施することが可能となる。 Further, the welding apparatus according to the present embodiment has a configuration in which the welding carriage 11 self-propells and moves around the pipe 51, and since the rail is not provided as in the conventional case, the apparatus configuration can be simplified. It can be made smaller and lighter. Therefore, it is easy to move, and it is possible to easily move to the place where the pipe is welded and perform the welding work. Further, since the welding carriage 11 is self-propelled without providing the rail, good arc welding can be performed even when the pipe 51 is deformed by heat and the cross-sectional shape is not circular.

更に、移動体Ｍ１は、互いに１８０°の方向となる位置に２つの溶接台車１１ａ、１１ｂを備えているので、移動体Ｍ１の全体の重量バランスを安定化することができる。また、溶接台車１１を一台のみとする場合には、該溶接台車１１に対して１８０°となる位置に、重量バランス用の錘を設ける構成とすることも可能である。 Further, since the moving body M1 is provided with the two welding carriages 11a and 11b at positions 180 ° to each other, the overall weight balance of the moving body M1 can be stabilized. Further, when only one welding carriage 11 is used, it is possible to provide a weight for weight balance at a position 180 ° with respect to the welding carriage 11.

また、２台の溶接台車１１ａ、１１ｂを設置することにより、一方の溶接台車１１ａを１８０°位置から０°位置まで走行させると、他方の溶接台車１１ｂは１８０°位置に到達する。従って、一方の溶接台車１１ａが１８０°位置から０°位置まで走行して溶接が終了すると、即時に他方の溶接台車１１ｂによる１８０°位置からの溶接を実施することが可能となり、溶接に要する時間を短縮化することが可能となる。 Further, by installing two welding trolleys 11a and 11b, when one welding trolley 11a is driven from the 180 ° position to the 0 ° position, the other welding trolley 11b reaches the 180 ° position. Therefore, when one welding carriage 11a travels from the 180 ° position to the 0 ° position and welding is completed, it is possible to immediately perform welding from the 180 ° position by the other welding carriage 11b, and the time required for welding. Can be shortened.

更に、本実施形態では、予め設定した走行速度対応テーブルを用いて、溶接台車１１の走行速度を設定している。更に、トーチ１２に供給する電圧、電流を設定している。従って、台車角度が変化した場合でも、安定的に溶加材を開先ｑ１に溶着させることができる。このため、配管５１の繋ぎ目を強固に、且つシール性を維持して固定することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the traveling speed of the welding carriage 11 is set by using the traveling speed corresponding table set in advance. Further, the voltage and current supplied to the torch 12 are set. Therefore, even if the bogie angle changes, the filler metal can be stably welded to the groove q1. Therefore, it is possible to firmly fix the joint of the pipe 51 while maintaining the sealing property.

なお、上述した実施形態では、配管５１が水平方向に対して平行に配置されている例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配管５１が水平方向に対して所定の角度だけ傾斜して配置されている場合には、傾斜している角度に応じた補正係数を設定し、記憶部４３に記憶されているトーチ角度に補正係数を乗じることにより、設定するトーチ角度を求めるようにしてもよい。また、傾斜角度に応じたトーチ角度対応テーブルを予め記憶部４３に記憶しておき、このトーチ角度対応テーブルを用いてトーチ角度を設定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the pipes 51 are arranged parallel to the horizontal direction has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the pipe 51 is arranged to be tilted by a predetermined angle with respect to the horizontal direction, a correction coefficient is set according to the tilted angle to set the torch angle stored in the storage unit 43. The torch angle to be set may be obtained by multiplying by the correction coefficient. Further, the torch angle corresponding table according to the inclination angle may be stored in the storage unit 43 in advance, and the torch angle may be set using this torch angle corresponding table.

更に、本実施形態は、断面が円形状に形成された配管に限定されず、断面が円形状以外の配管についても適用することができる。即ち、本実施形態に係る溶接装置は、溶接台車１１の進行方向に向く傾斜角度（図３に示すＸ−Ｚ平面に沿った角度）が変化する条件下において、適用することが可能である。例えば、コーナが円弧形状に加工されているダクトなどにも採用することが可能である。 Further, the present embodiment is not limited to the pipe having a circular cross section, and can be applied to a pipe having a cross section other than the circular shape. That is, the welding apparatus according to the present embodiment can be applied under the condition that the inclination angle (angle along the XX plane shown in FIG. 3) toward the traveling direction of the welding carriage 11 changes. For example, it can be used for ducts whose corners are processed into an arc shape.

以上、実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの実施形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the embodiments have been described above, the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood to limit this embodiment. Various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.

１１、１１ａ、１１ｂ溶接台車
１２溶接トーチ（トーチ）
１２ａノズル
１３駆動輪
１４送給フィーダ
１５溶接電源
１６制御盤
１７連結アーム
１８ヒンジ
１９車輪
２０結束具
２１配線
２２傾斜計
２３コンジェットチューブ
２４走行モータ
２４ａ走行モータ収納部
２５上下スライダ
２６オシレート機構
２７トーチ角度制御ユニット
２８旋回プレート
２９固定具
３０連結具
３１ガイドレール（円弧状ギヤ）
３１ａ旋回用ギヤ
３２旋回モータ
３３フレームプレート
３４モータギヤ
３５ガイドローラ
３６位置検出用ギヤ
４１入力受付部
４２制御部
４３記憶部
４４入力部
４５トーチ角度センサ
５１配管
１０１溶接装置
４２１トーチ角度制御部
４２２オシレート制御部
４２３上下位置制御部
４２４走行制御部
４２５溶接制御部
11, 11a, 11b Welding trolley 12 Welding torch (torch)
12a Nozzle 13 Drive wheel 14 Feed feeder 15 Welding power supply 16 Control panel 17 Connecting arm 18 Hing 19 Wheel 20 Bundling tool 21 Wiring 22 Tiltmeter 23 Conjet tube 24 Travel motor 24a Travel motor storage 25 Vertical slider 26 Oscillating mechanism 27 Angle control unit 28 swivel plate
29 Fixture 30 Connector 31 Guide rail (arc-shaped gear)
31a Swivel gear 32 Swivel motor
33 Frame plate 34 Motor gear 35 Guide roller 36 Position detection gear 41 Input reception unit 42 Control unit 43 Storage unit 44 Input unit 45 Torch angle sensor 51 Piping 101 Welding device 421 Torch angle control unit 422 Oscillation control unit 423 Vertical position control unit 424 Travel control unit 425 Welding control unit

Claims

A welding device that self-propells a dolly equipped with a torch along a joint between members to be joined.
A trolley angle detection unit that detects the trolley angle, which is the angle formed by the traveling direction of the traveling surface of the trolley and the horizontal plane.
A torch angle control unit that inclines the tip of the torch toward the self-propelled direction, which is the direction in which the dolly travels.
A torch angle detection unit that detects the torch angle, which is the inclination angle of the torch tip in the self-propelled direction,
A torch angle correspondence table for storing the correspondence between the trolley angle and the torch angle is provided.
The torch angle control unit controls the torch angle so that the torch angle corresponds to the trolley angle detected by the trolley angle detection unit when the trolley is self-propelled to weld the joint portion. Welding equipment characterized by that.

A slide mechanism for sliding and moving the root portion of the tip of the torch along the direction of an arc shape is provided.
The welding apparatus according to claim 1, wherein the torch angle control unit operates the slide mechanism to control the torch angle to a desired angle.

A travel control unit that controls the travel of the dolly,
Further, a traveling speed correspondence table showing the relationship between the carriage angle and the welding current supplied to the torch, the welding current, the welding amount of the filler metal at the joint, and the traveling speed of the carriage. Prepare,
The traveling control unit according to claim 1 or 2, wherein when the welding amount is set, the traveling speed of the carriage is set with reference to the traveling speed correspondence table based on the carriage angle. Welding equipment.

The welding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein two of the carriages are installed so as to be 180 ° to each other along the direction of the outer peripheral surface of the member.

A welding method in which a trolley provided with a torch is self-propelled along a joint between members to be joined to weld the joint.
A step of detecting the trolley angle, which is an angle formed by the traveling direction of the traveling surface of the trolley and the horizontal plane,
When the trolley is self-propelled to weld the joint, the step of acquiring the torch angle by referring to the torch angle correspondence table that stores the correspondence between the trolley angle and the torch angle, and
The step of controlling the torch angle and
A welding method characterized by being equipped with.