JP2022017972A - Tig welding head of galvanized steel pipe and welding method - Google Patents

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啓 今泉
Hiroshi Imaizumi
松男 野沢
Matsuo Nozawa
淳一 尾崎
Junichi Ozaki
銘徳 森田
Meitoku Morita
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NOZAWA MATSUO
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NOZAWA MATSUO
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Abstract

To provide a TIG welding head of galvanized steel pipe which permits automatic TIG welding of galvanized steel pipe without requiring manual welding of a skilled worker.SOLUTION: A TIG welding head 1 for galvanized steel pipe includes a driving mechanism which is used for moving a welding torch 2 along a circumference of the steel pipe, an arm 15 which holds the welding torch coupled with the driving mechanism, a copying part which keeps a distance between the welding torch 2 and the steel pipe at a constant length and a wire supplying part 25. Therein, the copying part is composed of a rod 3 which performs contact movement on a steel pipe welding part and a rod holding part 16 which holds the rod, the rod 3 is held so that a tip 19 is brought into contact with the galvanized steel pipe on the close front side of the welding torch, and the wire 4 is supplied from the rear side of a welding line along which the welding torch 2 moves from the wire supply part 25 to the welding part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、亜鉛メッキ鋼管のTIG溶接ヘッド及び溶接方法に関する。より詳細には、亜鉛メッキ鋼管について、自動溶接を可能にするTIG溶接ヘッド、TIG溶接機、及び溶接方法に関する。 The present invention relates to a TIG welding head and a welding method for galvanized steel pipes. More specifically, the present invention relates to a TIG welding head, a TIG welder, and a welding method that enable automatic welding of zinc-plated steel pipes.

従来、ビル建築、工場建物などの設備配管や水管には、多量の水配管用亜鉛メッキ鋼管(JIS G 3442(SGPW))が用いられている。これら配管の構成のためには、その性質上高品質の溶接が必要となる。これら配管の溶接方法としては、本来はスパッタの発生がなく効率的であるTIG溶接が望ましいと考えられるが、もしTIG溶接を行おうとすると、表面にある亜鉛皮膜が金属蒸気化してタングステン電極表面に付着するために、溶接することができない。しかし、事前に亜鉛皮膜を除去したとしても、材質に問題があり十分な溶接品質を得ることができず、TIG溶接をすることができない。したがって、現状は非効率ではあるが熟練した溶接工による手溶接が行われている。 Conventionally, a large amount of zinc-plated steel pipes for water pipes (JIS G 3442 (SGPW)) have been used for equipment pipes and water pipes in building buildings, factory buildings, and the like. Due to the nature of these pipe configurations, high quality welding is required. As a welding method for these pipes, it is considered desirable to use TIG welding, which is efficient and does not generate spatter. However, if TIG welding is to be performed, the zinc film on the surface is vaporized into metal and becomes on the surface of the tungsten electrode. It cannot be welded because it adheres. However, even if the zinc film is removed in advance, there is a problem with the material, sufficient welding quality cannot be obtained, and TIG welding cannot be performed. Therefore, although it is inefficient at present, manual welding is performed by a skilled welder.

具体的には、被覆アーク溶接棒を用いて、全姿勢を要し、開先に対して何パスも繰り返して溶接を繰り返さなければならず、溶接にかかる時間もコストも極めて膨大になる。さらに、亜鉛鋼管のこのような溶接には相当の熟練度が必要であり、WESを持つ溶接士が必要となるが、近年の産業構造の変化や人口減少により、十分に熟練した有資格の溶接工の確保は困難を極めており、生産性が低下と高コスト化が進行する悪循環が生まれている。 Specifically, using a shielded metal arc welding rod, the entire posture is required, and welding must be repeated many passes with respect to the groove, and the time and cost required for welding become extremely enormous. In addition, such welding of zinc steel pipes requires considerable skill and requires a welder with WES, but due to recent changes in the industrial structure and population decline, well-skilled and qualified welding. It is extremely difficult to secure work, creating a vicious cycle in which productivity declines and costs increase.

そこで、本発明は、熟練工の手溶接を必要とせず、亜鉛メッキ鋼管の自動TIG溶接を可能にすることを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to enable automatic TIG welding of galvanized steel pipes without the need for manual welding by skilled workers.

上記課題を解決するため、本発明は、亜鉛メッキされた鋼管用のTIG溶接ヘッドであって、鋼管周囲に沿って溶接トーチを移動させるための駆動機構と、前記駆動機構に連結される、前記溶接トーチを保持するアーム部と、前記溶接トーチと鋼管との距離を一定長に保持する倣い部と、ワイヤ供給部を備え、前記倣い部は、鋼管溶接部において接触移動するロッドと、当該ロッドを保持するロッド保持部からなり、前記ロッドは、先端が溶接トーチの近前方で亜鉛メッキ鋼管に接するよう保持されており、ワイヤは、ワイヤ供給部から、溶接トーチが移動する溶接線の後方側から溶接部に供給されていることからなる。 In order to solve the above problems, the present invention is a TIG welding head for a zinc-plated steel pipe, which is connected to a drive mechanism for moving the welding torch along the circumference of the steel pipe and the drive mechanism. An arm portion for holding a weld torch, a copying portion for maintaining a constant distance between the welding torch and a steel pipe, and a wire supply portion are provided. The rod is held so that the tip of the rod is in contact with the zinc-plated steel pipe in the near front of the welding torch, and the wire is from the wire supply portion to the rear side of the welding line to which the welding torch moves. It consists of being supplied to the welded part from.

また、前記ロッド保持部が、溶接トーチに対して前方に位置し、前記ロッドは、タングステン製であり、先端が球体状であり、溶接トーチ軸に対して斜角で保持されていることが好適である。
また、ワイヤ供給部が、溶接トーチに対して、溶接トーチに対して後方に位置し、ワイヤの溶接位置に対する進入角度が45度以上で保持されていることが好適である。
また、一端がアーム部の倣い部側に接続され、他端は駆動部に接続される押圧部材を備え、当該押圧部材が倣い部を鋼管に押圧することが好適である。
Further, it is preferable that the rod holding portion is located in front of the welding torch, the rod is made of tungsten, the tip is spherical, and the rod is held at an oblique angle with respect to the welding torch axis. Is.
Further, it is preferable that the wire supply unit is located behind the welding torch with respect to the welding torch, and the approach angle of the wire with respect to the welding position is 45 degrees or more.
Further, it is preferable that one end is connected to the copying portion side of the arm portion and the other end is provided with a pressing member connected to the driving portion, and the pressing member presses the copying portion against the steel pipe.

さらに、本発明は、亜鉛メッキされた鋼管の溶接方法であって、一対の鋼管の溶接端部を、幅3~10mmで亜鉛皮膜を除去し、開先確度をゼロとし、突き合わせギャップをなくし、溶接線表面に活性フラックスを塗布する工程、上記のTIG溶接ヘッドを備えたTIG溶接機により、TIG溶接を行う工程、からなることからなる。 Further, the present invention is a method for welding a zinc-plated steel pipe, in which a zinc film is removed from the welded ends of a pair of steel pipes with a width of 3 to 10 mm, the groove accuracy is set to zero, and the butt gap is eliminated. It comprises a step of applying an active flux to the surface of a welding wire and a step of performing TIG welding by a TIG welding machine equipped with the above-mentioned TIG welding head.

また、前記ロッドの先端が、亜鉛皮膜除去された部分で、かつ溶接トーチ進行方向前方20mm以内で溶接線上に接していることが好適である。
また、活性フラックスが、二酸化ケイ素(SiO2)と、メタケイ酸鉄(Fe2SiO4)、オルトチタン酸鉄(Fe2TiO4)、メタチタン酸鉄(FeTiO3)、ディチタン酸鉄(FeTi2O5)を含んで構成されることことが好適である。
また、ワイヤの進入確度が、45度以上であることが好適である。
Further, it is preferable that the tip of the rod is in contact with the welding line at the portion where the zinc film has been removed and within 20 mm in front of the welding torch traveling direction.
Further, the active flux may be composed of silicon dioxide (SiO2), iron metasilicate (Fe2SiO4), iron orthotitanium (Fe2TiO4), iron metatitanium (FeTiO3), and iron dititanium (FeTi2O5). Suitable.
Further, it is preferable that the wire entry accuracy is 45 degrees or more.

上述の通り、現状では、亜鉛メッキが存在することによりTIG溶接を適用することはできない。そこで、亜鉛メッキを切削して除去した後であれば可能かということになるが、本発明者が鋼管の材質を調べた結果、JIS規格における亜鉛メッキ鋼管の特殊性等により、SiやMn等の合金成分を殆ど含まず、良好な品質でないものが多く存在することが判明した。さらに、亜鉛メッキの厚さも均一でなく、JIS規格に許容範囲が存在することから真円性に欠けるものが多いことも判明した。これら条件により、材質、倣い特性、溶融性など溶接に十分な条件および環境を与えることができず、公知の機構では様々な溶接不良や欠陥が生じるために、TIG溶接は採用することができない。そこで、研究の結果、上記の構成及び工程として採用することにより初めて、自動TIG溶接を可能にしたものである。 As mentioned above, at present, TIG welding cannot be applied due to the presence of zinc plating. Therefore, it is possible after cutting and removing the galvanized steel pipe, but as a result of investigating the material of the steel pipe by the present inventor, Si, Mn, etc. due to the peculiarity of the galvanized steel pipe in the JIS standard, etc. It was found that there are many products that contain almost no alloy components and are not of good quality. Furthermore, it was also found that the thickness of the zinc plating was not uniform, and there was a permissible range in the JIS standard, so that many of them lacked roundness. Due to these conditions, sufficient conditions and environment for welding such as material, copying characteristics, and meltability cannot be given, and various welding defects and defects occur with known mechanisms, so TIG welding cannot be adopted. Therefore, as a result of research, automatic TIG welding was made possible for the first time by adopting it as the above configuration and process.

本発明のTIG溶接ヘッドは、鋼管周囲に沿って溶接トーチを移動させるための駆動部を備える。当該駆動部は、典型的かつ好適には、鋼管の周囲に沿って回転しながら駆動する回転駆動ローラと、当該ローラを回転させる駆動モータと、当該回転駆動ローラと協働して鋼管を保持する、溶接トーチを挟むようにもうけられる一対の補助ローラと、溶接トーチを保持するアーム部と連結させるための連結バーを備える。当該連結バーは、ローラを両側から挟むように一対に設けられ、鋼管を径方向に挟む距離を調整する調整軸を少なくとも1つ備えることで、一対の補助ローラと回転駆動ローラによる3箇所で鋼管をクランプして保持しつつ、溶接トーチを鋼管周囲の溶接線に沿って回転移動させることができる。ただし、駆動部の構成は本発明の目的を達成する限り、当該構成に限定されない。 The TIG welding head of the present invention includes a drive unit for moving the welding torch along the circumference of the steel pipe. The drive unit typically and preferably holds the steel pipe in cooperation with a rotary drive roller that is driven while rotating along the circumference of the steel pipe, a drive motor that rotates the roller, and the rotary drive roller. , A pair of auxiliary rollers provided so as to sandwich the welding torch, and a connecting bar for connecting to an arm portion holding the welding torch. The connecting bars are provided in pairs so as to sandwich the rollers from both sides, and by providing at least one adjusting shaft for adjusting the distance between the steel pipes in the radial direction, the steel pipes are provided at three points by a pair of auxiliary rollers and a rotary drive roller. The weld torch can be rotated along the weld line around the steel pipe while clamping and holding. However, the configuration of the drive unit is not limited to the configuration as long as the object of the present invention is achieved.

溶接トーチを保持するアーム部は、連結バーにより保持され、鋼管軸と平行に設置される。その一端側では連結バーより延出して溶接トーチ、倣い部、ワイヤ供給部を保持する。好適には、当該アーム部は、好ましくは内部にガス管および水冷管等を備えたアルミ製であり、溶接トーチに水およびガスを提供しつつ、自身を冷却する。また、他端側にて、溶接位置を鋼管の軸方向に調節するためのネジ機構による調節機構を備える。なお、溶接トーチに設けられるノズル、タングステン電極等は公知の機構と同様である。また、他の配線やガス管、電源、制御装置など、他に必要とされる各種機構も、公知のTIG溶接ヘッドと同様の構成を採用できる。 The arm portion that holds the weld torch is held by the connecting bar and is installed parallel to the steel pipe shaft. On one end side thereof, it extends from the connecting bar to hold the welding torch, the copying portion, and the wire supply portion. Preferably, the arm portion is made of aluminum, preferably having a gas pipe, a water cooling pipe, or the like inside, and cools itself while providing water and gas to the welding torch. Further, on the other end side, an adjustment mechanism by a screw mechanism for adjusting the welding position in the axial direction of the steel pipe is provided. The nozzle, tungsten electrode, etc. provided on the welding torch have the same mechanism as known. Further, various other required mechanisms such as other wiring, a gas pipe, a power supply, and a control device can adopt the same configuration as the known TIG welding head.

倣い部は、鋼管に接触させるタングステンのロッドと、当該ロッドを保持するロッド保持部からなる。好適には、ロッド保持部は、ハウジングと、ハウジング内においてネジ機構やピン等の固定機構により、鋼管への上下距離を調節可能にしつつ、その端部でロッドを保持する、溶接トーチ軸と平行に配置される棒状のロッド保持部材が備えられる。ロッド保持部材には、ロッドを保持するための空洞部およびネジ等の固定機構が設けられ、当該空洞部にロッドが挿入されて固定される。空洞は、ロッド先端がより溶接部に近接できるように、ロッド保持部材および溶接トーチの軸に対して斜角に設けられている。 The copying portion includes a tungsten rod that comes into contact with the steel pipe and a rod holding portion that holds the rod. Preferably, the rod holder is parallel to the weld torch shaft, which holds the rod at its end while allowing the vertical distance to the steel pipe to be adjusted by the housing and a fixing mechanism such as a screw mechanism or pin in the housing. A rod-shaped rod holding member arranged in is provided. The rod holding member is provided with a cavity for holding the rod and a fixing mechanism such as a screw, and the rod is inserted into the cavity and fixed. The cavity is provided at an oblique angle with respect to the axis of the rod holding member and the weld torch so that the tip of the rod can be closer to the weld.

ロッドはタングステン製であり、溶接トーチのタングステン電極が移動する略溶接線上の亜鉛皮膜剥離域で、溶接位置の近前方で鋼管部分へ接触させるべく、略溶接線上の進行方向近前方へ向けて斜めに保持させる。そして、倣い構成としてはローラを採用せず、摩擦を避けつつ接触させるべくロッド先端は球面状である。ロッド先端は、溶接熱の影響から、溶接位置から10mm~20mm前方で接することが好ましい。これら構成により、電極先端を近接して倣い電極と鋼管の距離を一定にしつつ溶接熱の悪影響を避けて接触移動を可能にする。したがって、TIG溶接における電極と溶接位置、すなわち溶接トーチと鋼管との距離が正確に保持される。ロッド先端は、亜鉛剥離された部分を溶接線に平行に近前方を倣う限り、溶接線そのものではなく、数ミリ以内で離隔して倣って良い。 The rod is made of tungsten, and in the zinc film peeling area on the weld line where the tungsten electrode of the weld torch moves, it is slanted toward the front in the direction of travel on the weld line so that it comes into contact with the steel pipe part near the weld position. To hold. A roller is not used as a copying configuration, and the tip of the rod is spherical in order to make contact while avoiding friction. The tip of the rod is preferably in contact with the rod tip 10 mm to 20 mm in front of the welding position due to the influence of welding heat. With these configurations, the tip of the electrode is closely traced and the distance between the electrode and the steel pipe is kept constant while avoiding the adverse effect of welding heat and enabling contact movement. Therefore, the distance between the electrode and the welding position in TIG welding, that is, the distance between the welding torch and the steel pipe is accurately maintained. The tip of the rod may be copied within a few millimeters, not the weld line itself, as long as the zinc-peeled portion is copied near the front in parallel with the weld line.

付勢のため、一端がアーム部の倣い部側の下部に接続され、他端は連結バーの、前記一端より鋼管軸近く、かつ溶接位置と反対側の位置に接続される押圧部材が設けられ、当該押圧部材がアーム部を鋼管側に付勢する。典型的には、バネ部材が連結バーとアーム部との間に設けられることより、溶接トーチ、倣い部、ワイヤ供給部をアーム部他端側にも若干付勢させ空間的及び安定性において有利に鋼管側に付勢する。 For urging, one end is connected to the lower part of the arm portion on the copying portion side, and the other end is provided with a pressing member connected to the connecting bar near the steel pipe axis from the one end and at a position opposite to the welding position. , The pressing member urges the arm portion toward the steel pipe side. Typically, since the spring member is provided between the connecting bar and the arm portion, the welding torch, the copying portion, and the wire supply portion are slightly urged to the other end side of the arm portion, which is advantageous in terms of space and stability. To urge the steel pipe side.

ワイヤ供給部は、溶接箇所へ一定角度での連続的なワイヤ供給を可能にするため、ワイヤを、溶接トーチへ向けて斜角で、溶接トーチが移動する溶接線上の後方側から提供する。本発明では、後方から溶融池に侵入されることになるが、その侵入角度は、通常の角度と異なり、45度以上で進入させることが好適である。当該構成により、溶接プールが狭く深い本発明において(例として、厚さ3.5mmで表面幅4.0mm程度、厚さ5.8mmで表面幅5.9mm程度)、裏波までの十分な進入量を確保することができ、厚い鋼管のワンパス自動溶接を可能にする。 The wire supply unit provides the wire from the rear side on the weld line to which the weld torch moves at an oblique angle toward the weld torch in order to enable continuous wire supply to the weld point at a constant angle. In the present invention, the molten pool is invaded from the rear, but the intrusion angle is different from the normal angle, and it is preferable to enter at 45 degrees or more. With this configuration, in the present invention in which the welding pool is narrow and deep (for example, a thickness of 3.5 mm and a surface width of about 4.0 mm, a thickness of 5.8 mm and a surface width of about 5.9 mm), a sufficient amount of penetration to the back wave is secured. It can enable one-pass automatic welding of thick steel pipes.

溶接方法としては、上記の構成のTIG溶接ヘッドを搭載した自動溶接機を使用して、鋼管の自動溶接を行う。まず、溶接を行う一対の鋼管の溶接端部を、溶接線に沿って幅3~10mmで亜鉛皮膜を除去する。これらは、自動切削器によるバイト切削など、公知の方法で除去することが可能である。そして、各端部において、必要であれば研磨等を行い、開先確度をゼロにして突き合わせギャップをなくし鋼管を接続し、必要に応じて仮付けや研磨を行う。なお、亜鉛皮膜の除去や、開先確度の調整工程は、上記方法に限定されない。 As a welding method, an automatic welding machine equipped with a TIG welding head having the above configuration is used to automatically weld a steel pipe. First, the zinc film is removed from the welded ends of the pair of steel pipes to be welded along the weld line with a width of 3 to 10 mm. These can be removed by a known method such as cutting a tool with an automatic cutting machine. Then, at each end, if necessary, polishing or the like is performed, the groove accuracy is set to zero, the butt gap is eliminated, the steel pipe is connected, and temporary attachment or polishing is performed as necessary. The steps of removing the zinc film and adjusting the groove accuracy are not limited to the above method.

その後、溶接線に沿って活性フラックスを塗布する。当該活性フラックスは、SiO2、TiO2、SiO2、又はCr2O3などの酸化物を含み、深溶け込みを奏功するTIG溶接用ものである必要であるが、特に好ましくは特許第5560504号に開示されるフラックスであることが望ましい。当該開示に係る製品は、二酸化ケイ素(SiO2)と、メタケイ酸鉄(Fe2SiO4)、オルトチタン酸鉄(Fe2TiO4)、メタチタン酸鉄(FeTiO3)、ディチタン酸鉄(FeTi2O5)を含み、二酸化ケイ素(SiO2)の組成比が略2%、残りが略98%で構成されるフラックスである。当該組成は、毒性のものを含まず、フラックスの98%を占める主な組成要素の融点が比較的低融点で、比重値が近い値であることで構成されている。当該構成は、全姿勢で深溶け込みに必要な十分な合金成分を有し、上向きでも厚さ6mmの狭く深い溶融池を生成し、開先ゼロの1パス溶接を可能にする。 Then, the active flux is applied along the welding line. The active flux needs to be for TIG welding, which contains oxides such as SiO2, TiO2, SiO2, or Cr2O3 and is effective for deep penetration, but is particularly preferably the flux disclosed in Patent No. 5560504. Is desirable. The products according to the disclosure include silicon dioxide (SiO2), iron metasilicate (Fe2SiO4), iron orthotitanium (Fe2TiO4), iron metatitanium (FeTiO3), iron dititanium (FeTi2O5), and silicon dioxide (SiO2). Is a flux having a composition ratio of about 2% and the rest of about 98%. The composition does not contain toxic substances, and the melting points of the main composition elements occupying 98% of the flux are relatively low melting points, and the specific gravity values are close to each other. The configuration has sufficient alloy components required for deep penetration in all postures, creates a narrow and deep molten pool with a thickness of 6 mm even upwards, enabling one-pass welding with zero grooves.

そして、上記のTIG溶接ヘッドを備えた自動TIG溶接ヘッドにより、TIG溶接を行う。このとき、回転駆動ローラの回転により、溶接トーチは溶接線上を移動するが、倣いロッドの先端が溶接線を直接先行かつ近位置で倣い、溶接位置と電極との距離を常に一定に保つことが可能になる。そして、溶接ワイヤが鋼管断面視で溶接線後方から45度以上の角度で導入される。これら構成により、5mmを超える厚さの鋼管であっても、常に一定の入熱量で十分な溶融と攪拌を得、高品質の裏波自動溶接をワンパスで行うことができる。 Then, TIG welding is performed by the automatic TIG welding head provided with the above TIG welding head. At this time, the welding torch moves on the welding line due to the rotation of the rotary drive roller, but the tip of the copying rod directly precedes and nears the welding line, and the distance between the welding position and the electrode is always kept constant. It will be possible. Then, the welding wire is introduced at an angle of 45 degrees or more from the rear of the welding line in the cross-sectional view of the steel pipe. With these configurations, even with a steel pipe having a thickness of more than 5 mm, sufficient melting and stirring can always be obtained with a constant amount of heat input, and high-quality back wave automatic welding can be performed in one pass.

本発明によれば、亜鉛メッキ鋼管の自動TIG溶接が可能になり、品質、安全面のほか、時間的、人的、コストいずれの観点からも有利に溶接を行うことが可能になる。 According to the present invention, automatic TIG welding of a galvanized steel pipe becomes possible, and welding can be advantageously performed not only in terms of quality and safety, but also in terms of time, manpower, and cost.

本発明のTIG溶接ヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the TIG welding head of this invention. 本発明のTIG溶接ヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the TIG welding head of this invention. 本発明のTIG溶接ヘッドの溶接トーチ部等を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the welding torch part and the like of the TIG welding head of this invention. 本発明のTIG溶接ヘッドの溶接トーチ部等を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the welding torch part and the like of the TIG welding head of this invention. 本発明のTIG溶接ヘッドを利用して溶接された鋼管を示す写真である。It is a photograph which shows the steel pipe welded using the TIG welding head of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の一例を説明する。
図1及び図2は、本発明のTIG溶接ヘッド1の一例を示す図である。図1は鋼管100の断面側(開口側)から見た図である。図2は鋼管100の側面側から見た図であり、アーム等を示すために鋼管を透過して示している。図3、図4は、本発明のTIG溶接ヘッドの溶接トーチ2、ロッド保持部16、ワイヤ供給部24を示す拡大図であり、図3は鋼管100断面側(開口側)から、図4は鋼管100側面側から見た図である
Hereinafter, an example of carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are views showing an example of the TIG welding head 1 of the present invention. FIG. 1 is a view seen from the cross-sectional side (opening side) of the steel pipe 100. FIG. 2 is a view seen from the side surface side of the steel pipe 100, and is shown through the steel pipe to show an arm and the like. 3 and 4 are enlarged views showing the welding torch 2, the rod holding portion 16, and the wire supply portion 24 of the TIG welding head of the present invention. FIG. 3 is from the cross-sectional side (opening side) of the steel pipe 100, and FIG. 4 is. It is a figure seen from the side surface side of a steel pipe 100.

TIG溶接ヘッド1(全長240mm)は、溶接トーチ2、ロッド3,ワイヤ4を備える。モータ5は、同軸にて回転駆動ローラ6を駆動させる。一対の補助ローラ7、8が、溶接トーチ2を前後から挟んで設けられ、回転駆動ローラ6及び一対の補助ローラ7、8は、両端を一対の連結バー9、9’により保持されている。ハンドル17は、モータ5の回転駆動ローラ6への動力の伝達を制御する。 The TIG welding head 1 (total length 240 mm) includes a welding torch 2, a rod 3, and a wire 4. The motor 5 coaxially drives the rotary drive roller 6. A pair of auxiliary rollers 7 and 8 are provided so as to sandwich the welding torch 2 from the front and rear, and both ends of the rotary drive roller 6 and the pair of auxiliary rollers 7 and 8 are held by a pair of connecting bars 9 and 9'. The handle 17 controls the transmission of power to the rotary drive roller 6 of the motor 5.

連結バー9、9’は各々、回転駆動ローラ6を保持する第1のバー10と、一対の補助ローラ7,8を保持する第2のバー11からなる。第1のバー10と第2のバー11を結合する軸12が存在することで、両バーが挟み込む開度を調整することができる(図1の点線参照)。したがって、回転駆動ローラ6および一対の補助ローラ7、8によって、安定的に鋼管100をクランプすることができる。クランプノブ31は、クランプ状態の保持・開放を制御する。鋼管100への設置時には、クランプ開放状態で軸12を介して連結バー9、9’の開度を調整し、回転駆動ローラ6及び一対の補助ローラ7,8で鋼管100をクランプする。モータ5を駆動させ回転駆動ローラ6が回転することにより、TIG溶接ヘッド1が鋼管周囲に沿って回転移動する。 Each of the connecting bars 9 and 9'consists of a first bar 10 for holding the rotary drive roller 6 and a second bar 11 for holding the pair of auxiliary rollers 7 and 8. The presence of the shaft 12 connecting the first bar 10 and the second bar 11 makes it possible to adjust the opening degree between the two bars (see the dotted line in FIG. 1). Therefore, the steel pipe 100 can be stably clamped by the rotary drive roller 6 and the pair of auxiliary rollers 7 and 8. The clamp knob 31 controls holding / opening of the clamped state. At the time of installation on the steel pipe 100, the opening degree of the connecting bars 9 and 9'is adjusted via the shaft 12 in the clamp open state, and the steel pipe 100 is clamped by the rotary drive roller 6 and the pair of auxiliary rollers 7 and 8. By driving the motor 5 and rotating the rotary drive roller 6, the TIG welding head 1 rotates and moves along the circumference of the steel pipe.

溶接トーチ2は、タングステン電極13、トーチノズル、コレット等、公知の溶接トーチと同様の機構を備え、対象への溶接を可能にしている。上下調整ハンドル14は、トーチ2と鋼管100との距離を調整可能(上下5mm幅)にするために設けられている。 The welding torch 2 has a mechanism similar to that of a known welding torch, such as a tungsten electrode 13, a torch nozzle, and a collet, and enables welding to an object. The vertical adjustment handle 14 is provided so that the distance between the torch 2 and the steel pipe 100 can be adjusted (up and down 5 mm width).

溶接トーチ2は、アーム15と接続される。アーム15は、角柱形であり、連結バー9によって鋼管100の軸と平行に保持される。内部にはガス管、水管、配線など溶接に必要な管が設けられ、溶接トーチ2へ供給される。また、アーム15がアルミ製であることにより、溶接トーチ2への水の供給を行いながら、自身を水冷する。水およびガスは図示しない供給配管によって、注入口32から注入される。さらに、ネジ機構を使用したアーム調整ハンドル18は、アーム15を鋼管100の軸と平行方向の位置調節(5mm幅)を可能にしている。 The welding torch 2 is connected to the arm 15. The arm 15 has a prismatic shape and is held by the connecting bar 9 in parallel with the axis of the steel pipe 100. Inside, pipes necessary for welding such as gas pipes, water pipes, and wiring are provided and supplied to the welding torch 2. Further, since the arm 15 is made of aluminum, it cools itself while supplying water to the welding torch 2. Water and gas are injected from the inlet 32 by a supply pipe (not shown). Further, the arm adjusting handle 18 using the screw mechanism enables the position adjustment (5 mm width) of the arm 15 in the direction parallel to the axis of the steel pipe 100.

ロッド保持部16が、アーム15に接続され、タングステン製のロッド3を保持する。ロッド3は3.2mm系であり、先端19が球面状に構成されている。ロッド保持部16は、アーム15に連結されるハウジング20、ハウジング20内に設置されるロッド保持空洞および固定ネジ21を備える保持器22、ネジ機構を介して保持器22の上下位置調整を可能にするハンドル23にて構成されている。管の側面視(図2)で、ロッド3の軸は、鋼管100、101の突き合わせ部となる溶接線102に平行に配置されている。管の断面視で、ロッド3は保持器22から、よりタングステン電極13の先端、すなわち溶接位置の近い位置に向けて配置され、当実施例ではロッド先端19が溶接位置の前方10mmで鋼管に接している。また、鋼管100,101には亜鉛メッキ103がされているが、各々端部7mmが亜鉛切削された剥離部104を有しており、先端19は溶接線から3mm離れた位置で剥離部104に接している。また、ロッド3は、アーム15と、連結バー9との間に設けられたバネ24により付勢されており、ロッド3は鋼管から離れることなく溶接線102を先行接触移動する。このため、タングステン電極13の先端と鋼管との距離は常に最も効果的である1.5mmで保持されつつ移動することができる。 The rod holding portion 16 is connected to the arm 15 and holds the tungsten rod 3. The rod 3 is a 3.2 mm system, and the tip 19 is formed in a spherical shape. The rod holding portion 16 enables the vertical position adjustment of the housing 20 connected to the arm 15, the cage 22 provided with the rod holding cavity and the fixing screw 21 installed in the housing 20, and the cage 22 via the screw mechanism. It is composed of a handle 23. In the side view of the pipe (FIG. 2), the shaft of the rod 3 is arranged parallel to the welding line 102 which is the abutting portion of the steel pipes 100 and 101. In the cross-sectional view of the pipe, the rod 3 is arranged from the cage 22 toward the tip of the tungsten electrode 13, that is, a position closer to the welding position, and in this embodiment, the rod tip 19 is in contact with the steel pipe 10 mm in front of the welding position. ing. Further, although the steel pipes 100 and 101 are galvanized 103, each end has a zinc-cut peeling portion 104, and the tip 19 is located on the peeling portion 104 at a position 3 mm away from the weld line. I'm in contact. Further, the rod 3 is urged by a spring 24 provided between the arm 15 and the connecting bar 9, and the rod 3 moves in advance in contact with the weld line 102 without separating from the steel pipe. Therefore, the distance between the tip of the tungsten electrode 13 and the steel pipe can always be maintained and moved at 1.5 mm, which is the most effective.

ワイヤ供給部24は、アーム15に連結される第1ハウジング26、第2ハウジング27、ワイヤ保持器25からなる。第1ハウジング26はアーム15に備えられ、ハンドル28によって鋼管100の軸方向への位置調整を可能にする。第2ハウジング27には、ハンドル29が備えられ、ワイヤ保持器25の上下位置調整を可能にしている。管の側面視(図2)でワイヤ保持器25の軸は溶接電極と平行であり、ワイヤ4は溶接位置に向けて45度以上、本実施例では溶接位置接線に対し50度で後方から配置される。またワイヤ供給モータ30が、連結バー9に接続され、連続的な供給を可能にしている。 The wire supply unit 24 includes a first housing 26, a second housing 27, and a wire cage 25 connected to the arm 15. The first housing 26 is provided on the arm 15 and the handle 28 enables the axial position adjustment of the steel pipe 100. The second housing 27 is provided with a handle 29, which enables the vertical position adjustment of the wire cage 25. In the side view of the pipe (FIG. 2), the axis of the wire cage 25 is parallel to the welding electrode, and the wire 4 is arranged from the rear at 45 degrees or more toward the welding position and 50 degrees with respect to the welding position tangent in this embodiment. Will be done. Further, the wire supply motor 30 is connected to the connecting bar 9 to enable continuous supply.

溶接例
SGP亜鉛メッキ鋼管について、本発明の上記実施例のTIG溶接ヘッドを搭載したTIG溶接機を使用して、溶接を行った。鋼管はそれぞれ外径114.3mmであり、板厚が4.5mmである。まず、両鋼管につき、WACHS社SDBシリーズ(開先加工機)を使用して、端表面7mm幅の範囲の亜鉛メッキを切削し、ギャップゼロに構成し、両管を突き合わせて円周4カ所をTIG溶接にて仮付けした。
Welding Example SGP galvanized steel pipes were welded using a TIG welding machine equipped with the TIG welding head of the above embodiment of the present invention. Each steel pipe has an outer diameter of 114.3 mm and a plate thickness of 4.5 mm. First, for both steel pipes, using WACHS SDB series (grooving machine), zinc plating in the range of 7 mm width on the end surface is cut to make a gap zero, and both pipes are butted to form four circumferences. Temporarily attached by TIG welding.

溶接箇所に特許第5560504号に開示されるフラックスを塗布した後、本発明のTIG溶接ヘッドを使用し、溶接電極先端から鋼管溶接位置の距離を1.5mmで固定し、ロッド先端が電極先端(溶接位置)を10mm先行位置で接触し、ワンパス溶接を行った。 After applying the flux disclosed in Patent No. 5560504 to the welded portion, the TIG welding head of the present invention is used to fix the distance from the weld electrode tip to the steel pipe welding position at 1.5 mm, and the rod tip is the electrode tip ( Welding position) was contacted at the leading position of 10 mm, and one-pass welding was performed.

比較対象は、従来の施行法に沿って、1.5mm厚を残し30度の開先加工を行い、手溶接にて仮溶接を行った。本溶接では、全姿勢を要しつつ、3パスにて行い、35分の時間を要した。 The comparison target was a groove processing of 30 degrees with a thickness of 1.5 mm remaining, and a temporary welding was performed by manual welding in accordance with the conventional enforcement method. In this welding, it took 35 minutes to perform in 3 passes while requiring all postures.

下記は従来の施行法と比較した表である。

Figure 2022017972000002
The following is a table comparing with the conventional enforcement law.
Figure 2022017972000002

上記表から明らかなように、従来は切開先加工に10分程度必要であったが、本発明では開先角度が必要なく、亜鉛皮膜を5分で除去することができた。さらに、仮付けもギャップゼロであり本発明のTIG溶接機を使用できることから、5分で済ますことができた。本溶接に至っては、ワンパス自動溶接が可能であるため時間も5分で済み、従来の溶接方法(本比較例では3パスを要する)に比べ、7分の1の時間で済んだ。開先加工からの時間で比較すれば3分の1で済み、顕著な効果を奏している。 As is clear from the above table, conventionally, it took about 10 minutes to process the incision, but in the present invention, the groove angle is not required, and the zinc film can be removed in 5 minutes. Furthermore, since the temporary attachment has no gap and the TIG welder of the present invention can be used, it can be completed in 5 minutes. Since one-pass automatic welding is possible, the main welding takes only 5 minutes, which is one-seventh of the time required by the conventional welding method (three passes are required in this comparative example). Compared with the time from groove processing, it is only one-third, which is a remarkable effect.

溶接後の鋼管の写真が図5に示される。当該写真が示すように、溶接ビードも良好で、1.5MPaの耐圧試験にも耐え、良好な自動TIG溶接を行うことができた。 A photograph of the welded steel pipe is shown in FIG. As shown in the photograph, the weld bead was also good, withstood a pressure resistance test of 1.5 MPa, and good automatic TIG welding could be performed.

1 TIG溶接ヘッド1
2 溶接トーチ
3 ロッド
4 ワイヤ
5 モータ
6 回転駆動ローラ
7、8 補助ローラ7、8
9,9’連結バー
10 第1のバー
11 第2のバー11
12 軸
13 タングステン電極
14 ハンドル
15 アーム
16 ロッド保持部
17 ハンドル
18 ハンドル
19 先端
20 ハウジング
21 ネジ
22 保持器
23 ハンドル
24 ワイヤ供給部
25 ワイヤ保持器
26 第1ハウジング
27 第2ハウジング
28、29 ハンドル
30 ワイヤ供給モータ
31 クランプノブ
32 注入口
100、101 鋼管
102 溶接線
103 亜鉛メッキ
104 剥離部
1 TIG welding head 1
2 Welding torch 3 Rod 4 Wire 5 Motor 6 Rotary drive roller 7, 8 Auxiliary roller 7, 8
9,9'Connecting bar 10 First bar 11 Second bar 11
12 Axis 13 Tungsten Electrode 14 Handle 15 Arm 16 Rod Holder 17 Handle 18 Handle 19 Tip 20 Housing 21 Screw 22 Cage 23 Handle 24 Wire Supply 25 Wire Clamp 26 1st Housing 27 2nd Housing 28, 29 Handle 30 Wire Supply motor 31 Clamp knob 32 Injection port 100, 101 Steel pipe 102 Welding wire 103 Galvanized 104 Peeling part

Claims (9)

亜鉛メッキされた鋼管用のTIG溶接ヘッドであって、
鋼管周囲に沿って溶接トーチを移動させるための駆動機構と、
前記駆動機構に連結される、前記溶接トーチを保持するアーム部と、
前記溶接トーチと鋼管との距離を一定長に保持する倣い部と、ワイヤ供給部を備え、
前記倣い部は、鋼管溶接部において接触移動するロッドと、当該ロッドを保持するロッド保持部からなり、
前記ロッドは、先端が溶接トーチの近前方で亜鉛メッキ鋼管に接するよう保持されており、
ワイヤは、ワイヤ供給部から、溶接トーチが移動する溶接線の後方側から溶接部に供給されていることを特徴とする、亜鉛メッキされた鋼管用のTIG溶接ヘッド。
A TIG welding head for galvanized steel pipes
A drive mechanism for moving the weld torch along the circumference of the steel pipe,
An arm portion that holds the welding torch connected to the drive mechanism and
It is provided with a copying section that keeps the distance between the welding torch and the steel pipe at a constant length, and a wire supply section.
The copying portion includes a rod that moves in contact with the welded portion of the steel pipe and a rod holding portion that holds the rod.
The rod is held so that the tip is in contact with the galvanized steel pipe in the near front of the welding torch.
A TIG welding head for a galvanized steel pipe, characterized in that the wire is supplied from the wire supply portion to the weld portion from the rear side of the weld line to which the weld torch moves.
前記ロッド保持部が、溶接トーチに対して前方に位置し、
前記ロッドは、タングステン製であり、先端が球体状であり、溶接トーチ軸に対して斜角で保持されていることを特徴とする請求項1に記載のTIG溶接ヘッド。
The rod holding portion is located in front of the welding torch.
The TIG welding head according to claim 1, wherein the rod is made of tungsten, has a spherical tip, and is held at an oblique angle with respect to the welding torch shaft.
ワイヤ供給部が、溶接トーチに対して、溶接トーチに対して後方に位置し、
ワイヤの溶接位置に対する進入角度が45度以上で保持されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のTIG溶接ヘッド。
The wire supply section is located behind the weld torch with respect to the weld torch.
The TIG welding head according to claim 1 or 2, wherein the approach angle with respect to the welding position of the wire is maintained at 45 degrees or more.
一端がアーム部の倣い部側に接続され、他端は駆動部に接続される押圧部材を備え、当該押圧部材が倣い部を鋼管に押圧することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のTIG溶接ヘッド。 One of claims 1 to 3, wherein one end is connected to the copying portion side of the arm portion and the other end is provided with a pressing member connected to the driving portion, and the pressing member presses the copying portion against the steel pipe. The TIG welding head according to item 1. 請求項1から4に記載のTIG溶接ヘッドを搭載したTIG溶接機。 A TIG welding machine equipped with the TIG welding head according to claims 1 to 4. 亜鉛メッキされた鋼管の溶接方法であって、
一対の鋼管の溶接端部を、幅3~10mmで亜鉛皮膜を除去し、
開先確度をゼロとし、突き合わせギャップをなくし、
溶接線表面に活性フラックスを塗布する工程、
請求項5に記載のTIG溶接機により、TIG溶接を行う工程、からなることを特徴とする方法。
It is a welding method for galvanized steel pipes.
Remove the zinc film from the welded ends of the pair of steel pipes with a width of 3 to 10 mm.
Set groove accuracy to zero, eliminate butt gaps,
The process of applying active flux to the surface of the weld wire,
A method comprising the steps of performing TIG welding by the TIG welding machine according to claim 5.
前記ロッドの先端が、亜鉛皮膜除去された部分で、かつ溶接トーチ進行方向前方20mm以内で溶接線上に接していることを特徴とする請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, wherein the tip of the rod is in contact with the welding line at a portion where the zinc film has been removed and within 20 mm in front of the welding torch in the traveling direction. 活性フラックスが、二酸化ケイ素(SiO2)と、メタケイ酸鉄(Fe2SiO4)、オルトチタン酸鉄(Fe2TiO4)、メタチタン酸鉄(FeTiO3)、ディチタン酸鉄(FeTi2O5)を含んで構成されることを特徴とする請求項6又は7に記載の方法。 The active flux is characterized by containing silicon dioxide (SiO2), iron metasilicate (Fe2SiO4), iron orthotitanium (Fe2TiO4), iron metatitanium (FeTiO3), and iron dititanium (FeTi2O5). The method according to claim 6 or 7. ワイヤの進入角度が、45度以上であることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 6 to 8, wherein the approach angle of the wire is 45 degrees or more.
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