JP3085877B2 - 小口径管内溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電、火力発電
プラント等の小口径配管に適用される接続溶接装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来原子力発電、火力発電プラント等に
用いられている小口径、長尺な小口径配管の接続溶接は
特殊な小型のティグ溶接トーチを管端より挿入し内表面
を溶かし、外面から内面側に裏波ビードを形成させる溶
接施工を行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述のように
従来、内径約８０ｍｍ以下の小口径管の内面溶接を行な
う場合は、特殊な小型のティグ溶接トーチを管端より挿
入して内表面を溶かす方法が採用されていたが、溶接ワ
イヤを溶融池に供給する方法は溶接部が管端近くの場合
だけであり、溶接部が管端より数ｍ以上離れた場合には
溶接ワイヤ供給あるいはタングステン電極の管径方向の
微調整移動などは、装置、あるいはモータが大きいため
に不可とされてきた。

【０００４】しかしながら最近発電プラントの供用中の
定期検査等で管外面からの溶接が工数、期間等の面から
困難な場合が増加してきた。

【０００５】そのため、管内面から管と管の接合溶接あ
るいは管内面に発生したクラックなどを研削除去後、補
修溶接するための自動ティグ溶接装置の開発が要望され
ている。

【０００６】本発明はこれらの問題点を解決するため、
小口径管内で溶接トーチを径方向に微調整するスライド
機構、溶接ワイヤ送給機構、溶接トーチを回転する回転
機構等を具備した新たな小口径管内溶接装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の小口径管内溶接装置は、先端にタングステン
電極を取付けた小型溶接トーチのトーチ支持部にラック
を取付け、該ラックをピニオンと噛み合せて管径方向位
置調整スライド機構を構成するとともに、前記ピニオン
と同軸に配置したプーリに、管外面に配置した電動モー
タにより回転を伝達されるロープを巻付け、さらに、前
記位置調整スライド機構より少し管端側に臨んで、溶接
ワイヤを挟む一対の送給ローラを配置し、該ローラを、
管外面に配置した別の電動モータにより回転される別の
ロープに巻付けた溶接ワイヤ送給機構を配設し、さら
に、前記位置調整スライド機構駆動用のロープと、溶接
ワイヤ送給機構用のロープと、溶接ケーブル、ガスホー
ス、ファイバースコープ等をテフロンチューブで連結あ
るいはガイドし、該テフロンチューブを管端面で保持
し、電動モータを回転させて前記テフロンチューブを回
転させることにより前記溶接トーチ等を回転する回転機
構を具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成よりなる本発明の小口径管内面溶接装
置における溶接トーチの管径方向の位置調整スライド機
構は、溶接トーチ支持部にラックを取付け、これらの支
持ケースにピニオンとプーリを取付け、プーリに管外面
までのロープを巻付け、ロープガイドチューブの中を通
して、管外面に配置した電動モータ付プーリまで導び
き、手動操作あるいは溶接アーク電圧を一定にする自動
制御で溶接トーチ位置を微調整する。

【０００９】また溶接ワイヤ送給機構は、溶接トーチの
近くに溶接トーチと一体となって動く、溶接ワイヤガイ
ドノズルの後方、かつ、前記溶接トーチの微調整スライ
ド機構よりも管端側に、溶接ワイヤを強く挟む一対ある
いは２対の小型ローラとローラ回転用プーリを配置し、
プーリに管外面までのロープを巻付け、ロープガイドチ
ューブの中を通して管外面に配置した電動モータ付プー
リまで導びき、モータの回転によって溶接ワイヤを溶融
池に供給する。なお、溶接ワイヤは細線を巻付けたスト
ランドワイヤを用いる。

【００１０】さらに、溶接トーチ等を回転する回転機構
は、溶接トーチおよびその位置調整用スライド機構部等
の支持リングにフレキシブル性を有するテフロンチュー
ブを取付け、テフロンチューブ内に溶接ワイヤ送給ロー
ラ、ファイバースコープ、シールドガス供給ホースおよ
び溶接電流供給用電線等を通し、管端に取付けた回転機
構でテフロンチューブを把持し、回転させることで溶接
トーチを円周方向に回転させる。

【００１１】なお、自動ティグ溶接装置に必要な溶接ア
ーク電圧を一定に制御する位置調整スライドや、溶接ワ
イヤの送給装置には電動モータが必要であるが、内径２
０〜８０ｍｍ内に溶接電流供給用電線やシールドガス供
給用ホース等のスペースを考慮すると直径５〜７ｍｍ程
度のモータでないと配置できない。

【００１２】そのため本発明においては、モータを管外
面に配置し、位置調整スライドや溶接ワイヤの送給装置
にロープ等で連結しており、これによりモータ直結式と
同等の機能が得られる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の溶接装置の一実施例を図１〜図
３によって説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例に係る自動溶接装
置の断面図、図２は同実施例装置における溶接トーチの
径方向スライド機構図、図３は同実施例装置における溶
接ワイヤの管内送り機構図で、（ａ）は正面図、（ｂ）
は側面図を示す。

【００１５】これらの図において１は小口径管の内面溶
接用のティグ溶接トーチ、２は該トーチ先端に取付けた
タングステン電極、３は発生する溶接アーク、４は溶接
トーチの支持部で、該支持部４の下端部にはラック５を
取付けられている。

【００１６】６は溶接トーチの支持ケースで、該ケース
内でトーチ支持部４が管内面方向に向けて摺動できるよ
うに構成されている。

【００１７】また、支持ケース６はピニオン７とプーリ
８の軸を支えると共にその下端部は小口径管内に配置さ
れるセンターガイド２９まで延長連結されている。

【００１８】なお、管横断面方向の支持ケース６の断面
形状はパイプの半円状に近いものに形成されている。

【００１９】９はロープで、プーリ８に巻付け、ロープ
９を引張ることでピニオン７に回転を伝える。そしてロ
ープ９は高張力材で伸び縮みの少ない材料が適してい
る。

【００２０】１０は該ロープ９を案内するためのロープ
ガイドチューブで、自動車のブレーキワイヤのガイドチ
ューブとほぼ同じ物でよい。

【００２１】１１は、管外面に配置するロープの引張り
方向調整用プーリで、同様に管外面に配置したモータ１
２の回転によってロープ９を引張る。

【００２２】モータ１２の回転方向は、溶接アーク３の
電圧値を一定にする制御装置の指令によって決る。

【００２３】１３は溶接ワイヤで細線を撚ったストラン
ドワイヤを用いる。また１４は該溶接ワイヤ１３のガイ
ドノズルで、先端は溶接トーチ支持部４と一体的に連結
していて、溶接トーチ１と一体となって移動する。

【００２４】ワイヤガイドノズル１４の先端部は銅合金
系の材料で溶接アーク３直下に溶接ワイヤ１３が供給で
きるような形状に加工しているが、後部は密着コイルバ
ネの形状のフレキシブル性を有するものをろう付で連結
した構造である。

【００２５】図３において、符号１５〜２４に示すもの
は管内に入る超小型の溶接ワイヤ１３の送給機構部で、
１５は対向配置した一対２連のローラで図中右側の支持
枠１６と左側の支持枠１７のそれぞれの中央部が差込み
継手形状をして１７′側にボルト１８のメネジを、１
６′側はボルト１８より０．２〜０．５ｍｍ大きな穴を
明け、ボルト１８を締めることで一対のローラ１５の軸
間距離をコントロールできる。すなわち、溶接ワイヤ１
３の加圧力をコントロールできるよう構成している。

【００２６】１９、２０は右側のローラ１５の軸と一体
となって回転するプーリで、２１は前後のプーリ１５間
の回転を伝達するベルト、２２はプーリ２０に巻付けて
管外面まで導びくロープで、２３はそのガイドチュー
ブ、２４は溶接ワイヤ１３のガイドチューブで摩擦力の
少ないテフロンチューブが好ましい。

【００２７】図１に示す２５、２５ａは、溶接ワイヤ１
３の送給機構の管外面に配置するプーリ２５とモータ２
５ａである。なお、モータ２５ａ等の寸法制約はない。

【００２８】２６は溶接電流用電線、２７はシールドガ
ス供給用のホース、２８は溶接トーチ１の支持ケース６
の上部に取付けたセンタリングの先端ガイド２８で、放
射状に配置した耐熱材のブラシである。

【００２９】２９は支持ケース６の下端部に取付けたセ
ンターガイドで、その下部２９′よりエアーを供給する
ことで該センターガイドを構成するゴムがふくれて管４
１の内面に密着する。

【００３０】該ゴムの中心部は回転フリーになっていて
保護筒３０に取合っている。

【００３１】保護筒３０はテフロンチューブ材などのフ
レキシブル性を有する材料を用い、その中に各種ガイド
チューブや電線２６、ガスホース２７等を収納してい
る。

【００３２】図１に示す符号３１〜３９は管端部に取付
けて、溶接トーチ１などを円周方向に回転させるための
機構部であり、３１は管端面に回転機構部を取付ける治
具で、ドリルのチャックのような機構を採用してもよ
い。

【００３３】３２は保護筒３０を固定するための固定具
で図の下端側がテーパで、かつ、円周を分割したツメ状
になっていて、ナット３３を締めることで保護筒３０を
固定する。

【００３４】３４はベアリング、３５はケース、３６は
固定具３２の外面に取付けた歯車でモータ３８の歯車３
７とかみあいモータ３８の回転によって、保護筒３０す
なわち溶接トーチ１などを旋回させる。４０、４１は被
溶接材管を示す。

【００３５】次ぎに本装置の作動について説明すると、
管外面に配置したモータ１２の回転によりプーリ１１を
介してロープ９を引張り、プーリ８を介してピニオン７
に回転を伝え、該ピニオン７と噛合うラック５を移動さ
せ、溶接トーチ１を支持するトーチ支持部４を管内壁方
向に向けて移動し、所要のアーク溶接を溶接トーチ位置
を微調整しながら小口径管内において行なう。

【００３６】この際溶接トーチ支持部４と一体的に連結
されたワイヤガイドノズル１４も移動し、管外面に配置
したモータ２５ａの回転によりプーリ２５、ロープ２２
を介して溶接ワイヤ１３を溶融池に送給する。

【００３７】さらに、モータ３８の回転により、管端に
取付けた回転機構で保護筒３０を旋回させ、溶接トーチ
１などを円周方向に回転させる。

【００３８】以上本発明の一実施例につき縷々説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく本発明
技術思想の範囲内において種々設計変更が可能であり、
それらは何れも本発明の技術的範囲に属する。

【００３９】

【発明の効果】本発明溶接装置を用いることにより、小
口径管の内面溶接が溶接ワイヤを添加しながら行うこと
ができるので、供用中の発電プラント等の小口径配管の
定期検査等の際の接続溶接工期の短縮及びコスト低減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る小口径管内自動溶接装
置の断面図である。

【図２】同装置における溶接トーチの径方向スライド機
構図である。

【図３】同装置における溶接ワイヤの管内送り機構図を
示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１ ティグ溶接トーチ ２ タングステン電極 ３ 溶接アーク ４ トーチ支持部 ５ ラック ６ 支持ケース ７ ピニオン ８ プーリ ９ ロープ １０ ロープガイドチューブ １１ プーリ １２ モータ １３ 溶接ワイヤ １４ ワイヤガイドノズル １５ ローラ １６，１７ 支持枠 １８ ボルト １９，２０ プーリ ２１ ベルト ２２ ロープ ２３，２４ ガイドチューブ ２５ モータ ２６ 電線 ２７ ガスホース ２８ 先端ガイド ２９ センターガイド ３０ 保護筒 ３１ 取付治具 ３２ 固定具 ３３ ナット ３４ ベアリング ３５ ケース ３６，３７ 歯車 ３８ モータ ３９ モータ支持具 ４０，４１ 管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−8576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−6947（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−212075（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−14074（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−21280（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−34868（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−42587（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−59264（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/028 B23K 9/00 B23K 9/133 B23K 37/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にタングステン電極を取付けた小型
   溶接トーチのトーチ支持部にラックを取付け、該ラック
   をピニオンと噛み合せて管径方向位置調整スライド機構
   を構成するとともに、前記ピニオンと同軸に配置したプ
   ーリに、管外面に配置した電動モータにより回転を伝達
   されるロープを巻付け、さらに、前記位置調整スライド
   機構より少し管端側に臨んで、溶接ワイヤを挟む一対の
   送給ローラを配置し、該ローラを、管外面に配置した別
   の電動モータにより回転される別のロープに巻付けた溶
   接ワイヤ送給機構を配設し、さらに、前記位置調整スラ
   イド機構駆動用のロープと、溶接ワイヤ送給機構用のロ
   ープと、溶接ケーブル、ガスホース、ファイバースコー
   プ等をテフロンチューブで連結あるいはガイドし、該テ
   フロンチューブを管端面で保持し、電動モータを回転さ
   せて前記テフロンチューブを回転させることにより前記
   溶接トーチ等を回転する回転機構を具備したことを特徴
   とする小口径管内溶接装置。