JP3237423B2

JP3237423B2 - 片面溶接裏当てロボット

Info

Publication number: JP3237423B2
Application number: JP29896694A
Authority: JP
Inventors: 友二藤沢; 修荒木; 敬峰向井
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH08132291A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大径鉄管の片面自動
溶接において、管内面からの初層溶接時に管外面より溶
接の裏当てを行うロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の大径管の溶接では作業者が管の内
外面から溶接を行っている。このため大径管がトンネル
内内張管の場合には、地盤と管外面との間に作業員が立
ち入れるようにするため大径のトンネルを掘削する必要
があり、このための土木工事に多くのコストと工期を要
している。このような状況から溶接施工の省人化、高速
化、簡素化を目指して片面自動溶接機の開発が行われて
おり、それと並行して初層溶接で必要となる裏当て工程
を行う自動機の開発が進められている。

【０００３】初層溶接の裏当てを行う自動裏当て装置と
して、特開平５−３１８１８４号が開示されている。こ
の装置は、被溶接管の外面に予め装置移動用のレールを
設置し、このレールに沿って溶接機に同期して走行する
もので、裏当て装置の移動用モータの出力軸をギヤ及び
自在継手を介して裏当てテープの送りローラに接続し連
動させることにより、装置の走行速度と同じ速度で裏当
てテープを送り出すようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式では
溶接すべき管体毎に管外面に対して装置走行用のレール
を設置する必要があり、それだけコストと工期の増大を
招く。また、管体の材質によってはレールの取付の際の
溶接により管に割れが発生する恐れがあり、このため例
えば、ハイテン７０材以上の管体の場合にはレール溶接
の際に管体の予熱が必要となるなど、余分な作業が増え
るという問題もある。また、従来の装置は裏当てテープ
の送りのために走行系モータとテープ送りローラとをギ
ヤ及び自在継手を介して接続した構造であるため、構造
が非常に複雑であるという難点があり、加えて、走行ロ
ーラとレールとの間に滑りが生じた場合、裏当てテープ
も管面との間に滑りを生じてしまい、良好な溶接を行う
ことができなくなるという問題がある。

【０００５】したがって、この発明の第一の目的は、管
外面にレールを設置することなく管外面を走行すること
ができる片面溶接裏当てロボットを提供することにあ
る。また、この発明の第二の目的は、管外面にレールを
設置することなく管外面を走行することができるだけで
なく、裏当てテープの送りを走行速度と同期させるのに
特別な連動機構を必要とせず、また、走行ローラに滑り
が生じた場合でも裏当てテープと管面との間に滑りを生
じさせることなく良好な初層溶接を行うことができる片
面溶接裏当てロボットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の片面溶接裏当てロボットは以下のような構
成を有する。 (1) 移動用の駆動手段を有する台車と、格納された裏当
てテープを順次繰り出し、これを管面に押し付けて裏当
てする手段を有し、前記台車に搭載される裏当て装置と
からなり、前記台車は前後左右に走行用の駆動輪を有す
るとともに、各駆動輪にアキシャル型のリング状永久磁
石が同心状に組み込まれ、且つ開先部を跨ぐ左右の駆動
輪の互いに向き合う側でのリング状永久磁石の極が同極
であることを特徴とする片面溶接裏当てロボット。

【０００７】(2) 上記(1)の片面溶接裏当てロボットに
おいて、裏当て装置が、裏当てテープの格納リールと、
回転用の駆動手段を有し、その回転により前記格納リー
ルから裏当てテープを繰り出し、且つこれを巻取る巻取
リールと、前記格納リールと巻取リール間で裏当てテー
プを管面に押し付けて裏当てする裏当て手段とを有する
ことを特徴とする片面溶接裏当てロボット。

【０００８】

【作用】片面溶接裏当てロボットは、被溶接管の内面か
らの初層溶接において、溶接トーチ直下の管外面に溶接
金属を受けるための裏当てテープを供給する。請求項１
の片面溶接裏当てロボットでは、台車の各駆動輪はこれ
に組み込まれたリング状永久磁石により管外面に吸着
し、駆動輪を駆動させることにより管外面を走行でき
る。溶接時の裏当ての際には、台車は左右の駆動輪が開
先部を跨ぐようにして管外周を溶接方向に走行する。

【０００９】永久磁石を鉄等の強磁性材料に吸着させる
と、強磁性材は永久磁石によって磁化される。溶接にお
いては、開先部が磁化されるとアークの向きが磁場によ
って影響を受け、正常に溶接できない場合がある。特
に、壁面走行型のロボットは自重を支えるためローラに
強力な永久磁石（例えば、１テスラ）を組み込む必要が
あり、単純にこのような強力な永久磁石を用いた場合に
は、アークへの影響は避けられない。一般には、アーク
への影響をなくすためには開先部の磁化を５０〜６０ガ
ウス以下に抑える必要がある。この点、本発明では各駆
動輪にアキシャル型のリング状永久磁石を同心状に組み
込み、且つ左右の駆動輪の互いに向き合う側でのリング
状永久磁石の極が同極となるように構成したので、開先
部を跨ぐ左右の駆動輪の永久磁石の磁力線は開先部を挟
んで互いに退け合う関係となり、このため左右の駆動輪
の永久磁石の磁力線は開先部から遠ざけられ、この結
果、開先部の磁化が５０〜６０ガウス以下に抑えるられ
る。このため、永久磁石によるアークへの影響をほとん
どない。

【００１０】請求項２の片面溶接裏当てロボットによれ
ば、上記のような作用の他に以下のような作用が得られ
る。裏当て装置を構成する格納リールには裏当てテープ
がコイル状に格納され、この格納リールから繰り出され
た裏当てテープの一部は裏当て手段の押当て面を経由し
て巻取リールに巻取られている。溶接開始位置におい
て、裏当て手段は裏当てテープを溶接開始点の管外面に
押し当てる。溶接が開始されると、台車は移動用の駆動
手段により被溶接管外面を溶接方向に走行し、これと同
期して裏当て装置を構成する巻取リールがその回転用の
駆動手段により回転し、格納リールから裏当てテープを
繰り出させる。格納リールからの裏当てテープの繰り出
し速度は、巻取リールの回転用の駆動手段を制御するこ
とにより台車の走行速度に同期させる。

【００１１】格納リールから繰り出された裏当てテープ
は、裏当て手段の押当て面に沿って摺動しながら溶接部
裏面に押し当てられ、次いで順次巻取リールに巻取られ
る。裏当てテープは溶接部裏面に押し当てられた際に溶
接アークを受けるため、焼損し管面に焼き付けを起こす
が、巻取リールの回転駆動によって巻取リールと裏当て
手段間に定テンションがかけられるため、管面に焼き付
いた裏当てテープは容易に引き剥がされ、巻取リールに
巻取られる。したがって、裏当てテープの巻取が遅れて
テープが管面に対して滑ることもなく、裏当てテープの
送りを台車の走行と正確に同期させることができる。ま
た、台車の移動と裏当てテープの送りがそれぞれ独立し
た駆動手段により行われるため、何らかの原因で台車が
走行面に対して滑りを生じた場合でも、裏当てテープは
これと関係なく溶接部裏面に送給され、したがって溶接
に支障を来すことはない。

【００１２】

【実施例】図１ないし図１０は本発明の一実施例を示す
もので、図１は本発明の片面溶接裏当てロボットの全体
構成および使用状態を示す説明図、図２はロボットの平
面図、図３は同じく側面図、図４は同じく正面図であ
る。片側溶接裏当てロボットＡは、図１に示すように被
溶接管ｐ（鉄管）の内面からの初層溶接において溶接ト
ーチｂ直下の溶接金属を管の外側から裏当てテープａで
受けとめるもので、被溶接管ｐの外面を溶接方向に移動
可能な台車１と、この台車に搭載される裏当て装置２と
から構成されている。

【００１３】前記台車１は、前後左右に駆動輪３ａ₁，
３ａ₂，３ｂ₁，３ｂ₂を有している。図５及び図６は各
駆動輪３（３ａ₁，３ａ₂，３ｂ₁，３ｂ₂）及びその駆動
機構の詳細を示しており、駆動輪３は１対のローラ体４
Ａ，４Ｂを車軸５で一体に連結した構造からなり、ま
た、各ローラ体４（４Ａ，４Ｂ）のローラ本体は、リン
グ状の永久磁石６とこれを両側から挟む鋼製のリング状
のローラ部材７とから構成され、したがって、リング状
の永久磁石６は駆動輪３に対して同心状に組み込まれた
構成となっている。

【００１４】前記ローラ体４のローラ面は永久磁石６の
部分が全周に亘って凹陥し、永久磁石６が管面に直接接
触しないようにしてある。これは永久磁石６が管面に疵
を付けないようにするためである。また、ローラ面を構
成するローラ部材７の表面には、電気的な絶縁およびス
リップ防止のためゴムライニング８が施してある。この
ゴムライニング８としては、例えば、厚さ０．５ｍｍ程
度のウレタンゴムが用いられる。また、磁石による吸着
力の増加とローラの軽量化のために、ローラ部材７はロ
ーラ面側の部位７０を厚肉に、それ以外の部位７１を薄
肉に構成してある。

【００１５】駆動輪３はその車軸５がベアリングを介し
てフレーム１０に回転自在に支持され、このフレーム１
０がサスペンション機構９を介して台車１に保持されて
いる。このサスペンション機構９は、台車側に設けられ
るガイド筒１１と、フレーム１０に立設され、前記ガイ
ド筒１１にスライド可能に嵌挿したスライド体１２と、
このスライド体１２に外装され、上下端が台車１側とフ
レーム１０側にそれぞれ係合したスプリング１３とから
構成されている。また、図６に示すように各フレーム１
０は、その側端部がピン２２により台車１の本体に上下
方向揺動可能に連結され、各駆動輪３の上下方向での揺
動を許容しつつ、駆動輪３が台車１から脱落しないよう
連結している。このように各駆動輪３が独立したサスペ
ンション機構９を備えているため、各駆動輪３は曲面で
ある管外面に適切に吸着し、台車１は管外面にをガイド
なしに安定して走行できる。

【００１６】なお、各駆動輪３の車軸５には、動力伝達
用のスプロケット１４が取り付けられている。駆動輪３
は左右それぞれにおいて前輪と後輪が１つのモータによ
り駆動されるようになっている。図６はこの駆動機構を
示すもので、左右各々の駆動用モータ１５_A，１５_Bの出
力軸は、かさ歯車１６、歯車１７、スプロケット１８、
チェーン１９、スプロケット２０，２１及び前記スプロ
ケット１４を介して駆動輪３ａ₁，３ｂ₁及び駆動輪３ａ
₂，３ｂ₂に連絡され、各駆動輪３を駆動する。

【００１７】このような駆動機構とすることにより、仮
に各駆動輪３を構成するローラ体４Ａ，４Ｂのうちの１
つが何らかの原因で外れても、台車１自体は正常な走行
が可能である。また、左右別々の駆動モータを備えたこ
とにより、左右の駆動輪３の回転数に差を与えることに
よって操舵を行うことができる。ローラ体４Ａ，４Ｂに
適用するリング状の永久磁石６としては、図１１に示す
ようにリングの半径方向に磁化したラジアル型磁石と、
図１２に示すようにリングの軸方向に磁化したアキシャ
ル型磁石とが考えられるが、本発明では、一個のリング
状永久磁石のＮ極から出た磁束が被溶接管（鉄管）を介
して同じリング状永久磁石のＳ極に収束するアキシャル
型を用いる。さらに、本発明では左右の駆動輪３ａ₁と
駆動輪３ａ₂の互いに向き合う側でのリング状永久磁石
の極を、また、同じく駆動輪３ｂ₁と駆動輪３ｂ₂の互い
に向き合う側でのリング状永久磁石６の極を、それぞれ
同極となるように構成している。

【００１８】図７はこのように構成した駆動輪３ａ₁と
駆動輪３ａ₂、駆動輪３ｂ₁と駆動輪３ｂ₂が被溶接管ｐ
に吸着した際の磁力線２４の状態を示したもので、各駆
動輪３にアキシャル型のリング状永久磁石６を同心状に
組み込み、且つ左右の駆動輪３ａ₁と駆動輪３ａ₂の互い
に向き合う側でのリング状永久磁石６の極を、また、同
じく駆動輪３ｂ₁と駆動輪３ｂ₂の互いに向き合う側での
リング状永久磁石６の極を、それぞれ同極となるように
構成しているので、開先部２３を跨ぐ左右の駆動輪３の
永久磁石６の磁力線が開先部２３を挟んで互いに退け合
う関係となり、左右の駆動輪３の永久磁石６の磁力線は
開先部２３から遠ざけられ、これによって永久磁石６に
よる開先２３の磁化が極く低く抑えられる。したがっ
て、アークへの影響はほとんどない。

【００１９】次に、裏当て装置２の詳細について説明す
る。前記裏当て装置２は、裏当てテープａの格納リール
２５と、裏当てテープａの巻取リール２６と、両リール
間で裏当てテープａを管面に押し付けて裏当てする裏当
て手段２７とを備えており、これら格納リール２５、裏
当て手段２７及び巻取リール２６は台車進行方向に直列
した状態で台車１に取り付けられている。

【００２０】前記格納リール２５と巻取リール２６は、
台車１上のブラケットに回転可能に軸支３７，３８され
ている。台車１には巻取リール２６の回転駆動手段であ
るモータ２８が設けられ、巻取リール２６は台車走行用
の駆動系とは関係なくモータ２８により回転駆動され
る。そして、この巻取リール２６の回転駆動により格納
リール２５から裏当てテープａが繰り出され、この裏当
てテープａは裏当て手段２７を経由した後巻取リール２
６に巻取られることになる。

【００２１】なお、格納リール２５には、このリール２
５と裏当て手段２７（本実施例では裏当てパッド３１）
間での裏当てテープａの弛みを防止するため、そのフリ
ーな回転を抑制する制動手段を付設することが好まし
い。すなわち、上記のような裏当てテープａの弛みによ
る送給上のトラブルを防止するためには、裏当てテープ
ａがモータ２８の駆動によって巻取リール２６側から牽
引された場合にのみ格納リール２５から繰り出されるよ
うにすることが好ましく、このためには、格納リール２
５に対して適当な回転力が外部から加えられた場合にの
み格納リール２５の回転を許容するような制動手段を設
けることが好ましい。この制動手段としては、例えば、
格納リール２５の回転部に接触するブレーキシューを台
車側に設ける等の構成を採ることができる。

【００２２】裏当て手段２７は、裏当てテープａを管面
に押し付けて裏当てするための裏当てパッド３１、この
裏当てパッド３１の前後（裏当てテープ進行方向におけ
る裏当てパッド３１の前後）において裏当てテープａを
ガイドするガイドローラ３３，３４、裏当てパッド３１
及びガイドローラ３３，３４をフレーム４０を介して昇
降可能に保持する保持装置３２等から構成され、この裏
当て手段２７は格納リール２５と巻取リール２６の中間
位置の台車１上に配置される。図８ないし図１０は裏当
て手段２７の詳細を示すもので、図８は側面図、図９は
図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う矢視断面図、図１０は図８
中のＸ−Ｘ線に沿う矢視断面図である。

【００２３】前記保持装置３２はモータ或いはシリンダ
装置等からなる駆動手段と、この駆動手段により駆動す
る、被溶接管の中心方向に進退可能な保持ロッド３９と
を有し、その本体が台車１に固定されている。前記保持
ロッド３９の先端にはフレーム４０が取り付けられ、こ
のフレーム４０の中央に裏当てパッド３１が、また、両
端にガイドローラ３３，３４がそれぞれ取り付けられて
いる。裏当てパッド３１は付勢用（及び緩衝用）のスプ
リング３５を介してフレーム４０に取り付けられてい
る。図１０はその取付構造の詳細を示しており、フレー
ム４０には、上下端が開放し且つ下部にスプリング収納
用の大径部４１０を有するガイド筒４１が立設され、こ
のガイド筒４１の内部に裏当てパッド３１に連結された
スライド体４２がガイド筒長手方向スライド可能に装着
されている。

【００２４】スライド体４２の中間部にはスプリングの
端部を係止するためのフランジ４２０が設けられてい
る。そして、大径部４１０内にはスライド体４２に外装
されたスプリング３５が配され、このスプリング３５の
一端が前記大径部４１０の端部の段部に、また他端が前
記フランジ４２０にそれぞれ係合している。したがって
裏当て時においては、スライド体４２と一体の裏当てパ
ッド３１がスプリング３５により管面方向に付勢される
ことになる。また、ガイド筒４１の上端には適当な長さ
のガイドスリット４１１が形成され、一方、スライド体
４２の上端には前記ガイドスリット４１１にスライド可
能に係合する突片４２１が設けられており、このガイド
スリット４１１に突片４２１をガイドさせることによ
り、スライド体４２及びこれと一体の裏当てパッド３１
のガイド筒４１に対する回転とガイド筒４１からの脱落
を防止している。

【００２５】裏当てパッド３１は前記スライド体４２の
端部に連結部材４３を介して脱着可能に連結されてい
る。裏当てパッド３１は焼損が激しいため、このように
脱着可能とし交換できるようにしてある。また、裏当て
パッド３１は使用中に温度が上昇するために熱伝導の高
い材料（通常は銅製）で構成されており、このようなパ
ッドを冷却するため、内部に冷媒流通用の通路４８を設
けるとともに、この通路４８に冷却ガス或いは冷却水等
の冷媒を供給する注入口４９を設け、この注入口４９に
ホース等を接続して外部から冷媒を供給できるようにし
てある。

【００２６】前記ガイドローラ３３，３４は、それぞれ
裏当てパッド３１の裏当てテープ進行方向の前後の位置
において、フレーム４０の端部に回転自在に軸支４４，
４５されている。図９はこれらガイドローラの取付構造
をガイドローラ３４を例に示したもので、ガイドローラ
３４は緩衝用のスプリング４７を介して軸支されてい
る。すなわち、フレーム４０にはガイドローラの保持軸
を支持するための支持部材４６が図示しないスライド機
構によりスライド可能に取り付けられ、この支持部材４
６とフレーム４０間に緩衝用のスプリング４７を介在さ
せている。そして、ガイドローラ３４の保持軸３４０は
前記支持部材４６に固定され、保持軸３４０にベアリン
グを介してローラ本体３４１が回転可能に保持されてい
る。また、ガイドローラ３４は、裏当てテープａの幅方
向でのずれを防止するため、その両端に鍔部３４２を有
している。このような構造は、ガイドローラ３３につい
ても全く同様である。

【００２７】裏当てテープａは溶接部裏面に押し当てら
れた際に溶接アークを受けるため、焼損し管面に焼き付
けを起こす。このような管面への焼き付けに対しては、
巻取リール２６の回転駆動により巻取リール２６と裏当
て手段２７間の裏当てテープａに定テンションがかけら
れるため、管面に焼き付いた裏当てテープａは容易に引
き剥がすことが可能であるが、このような焼き付いたテ
ープをより確実且つ速やかに引き剥がすためには、裏当
てテープａを裏当て手段２７による押当て部から角度を
つけて引き剥がすようにすること、つまり、裏当て手段
２７から離れる裏当てテープａを大きな角度で巻取リー
ル側に方向転換させるようにすることが好ましい。

【００２８】このための条件を図３に基づいて説明する
と、巻取リール２６の巻取ドラム部２６０の外周に関す
る仮想接線であって、巻取リール２６側において裏当て
手段２７から裏当てテープａが離れる地点（この実施例
ではガイドロール３４の外周部）を通過する仮想接線ｘ
と、裏当て手段２７の押当て面（この実施例では裏当て
パッドの押当て面３１０）と平行な仮想直線ｙとのなす
巻取リール側での角度θを、巻取リール２６によるテー
プ巻取の支障を生じない範囲で大きくすることが好まし
い。具体的にはこの角度θは４０〜９０°程度とするこ
とが好ましい。その他図面において、３６は台車の駆動
手段やモータ２８及び保持装置３２等の制御を行う制御
装置である。

【００２９】次に、上記実施例の片面溶接裏当てロボッ
トの使用法を説明する。被溶接管ｐの内面から溶接トー
チｂにより初層溶接を行うに当たり、片面溶接裏当てロ
ボットＡは、被溶接管ｐの溶接開始位置に台車１の左右
の駆動輪３が開先部２３を跨ぐようにして置かれ、各駆
動輪３はその永久磁石６により管面に吸着し、台車１を
管面に保持する。この状態で、格納リール２５には裏当
てテープａがコイル状に格納され、その格納リール２５
から繰り出された裏当てテープａの先端はガイドローラ
３３、裏当てパッド３１及びガイドローラ３４を経由し
て巻取リール２６に巻取られており、また、裏当てパッ
ド３１は保持装置３２及び付勢用のスプリング３５で裏
当てテープａを溶接開始点の管外面に押し当てている。

【００３０】溶接が開始されると、台車１は駆動輪３が
磁石の作用で管面に吸着した状態で管外面を溶接方向に
移動し、これと同期して巻取リール２６がモータ２８に
より回転し、格納リール２５から裏当てテープａを繰り
出させる。格納リール２５からの裏当てテープａの繰り
出し速度は、モータ２８を制御することにより台車１の
走行速度に同期させる。この溶接では、先に述べたよう
に開先部２３を跨ぐ左右の駆動輪３ａ₁と駆動輪３ａ₂、
駆動輪３ｂ₁と駆動輪３ｂ₂の永久磁石６の磁力線が開先
部２３を挟んで互いに退け合う関係となるため、左右の
駆動輪３の永久磁石６の磁力線は開先部２３から遠ざけ
られ、これによって永久磁石６による開先部２３の磁化
が極く低く抑えられ、永久磁石６が溶接に悪影響を及ぼ
すことはない。

【００３１】一方、格納リール２５から繰り出された裏
当てテープａは、ガイドローラ３３にガイドされること
で、裏当てパッド３１の角部等に接触することなく裏当
てパッド３１の押当て面３１０に円滑に導かれ、この裏
当てパッド３１の押当て面３１０に沿って摺動しながら
溶接部裏面に押し当てられる。次いで、裏当てテープａ
は押当て面３１０から離れ、ガイドローラ３４を介して
巻取リール方向に導かれるが、この際ガイドローラ３４
によりガイドされることで、裏当てパッド３１の角部等
に接触することなく、円滑に方向転換して巻取リール２
６方向に導かれ、巻取リール２６に順次巻取られる。

【００３２】裏当てテープａは溶接部裏面に押し当てら
れた際に溶接アークを受けるため、焼損し管面に焼き付
けを起こすが、巻取リールの回転駆動により巻取リール
２６と裏当てパッド３１間に定テンションがかけられる
ため、管面に焼き付いた裏当てテープａは容易に引き剥
がされ、巻取リール２６に巻取られる。また、前記仮想
接線ｘと仮想直線ｙとのなす角度θが４０〜９０°に制
限されている場合には、裏当てテープａが管面から大き
な角度で引き剥がされるため、焼き付いたテープをより
確実且つ速やかに引き剥がすことができる。したがっ
て、裏当てテープａの巻取が遅れてテープが管面に対し
て滑ることもなく、裏当てテープａの送りを台車１の走
行と正確に同期させることができる。

【００３３】また、台車１の移動と裏当てテープの送り
を行う巻取リール２６の回転がそれぞれ独立した駆動手
段により行われるため、何らかの原因で台車１が走行面
に対して滑りを生じた場合でも、裏当てテープａはこれ
と関係なく溶接部裏面に送給されることになる。また、
格納リール２５がそのフリーな回転を抑制する制動手段
を有している場合には、裏当てテープａは巻取リール側
から牽引された時だけ格納リール２５から繰り出される
ため、格納リール２５と裏当てパッド３１間での裏当て
テープａの弛みが防止され、裏当てテープ送給上のトラ
ブルも防止される。

【００３４】なお、ロボットＡの操作は電気ケーブルで
接続された操作盤より遠隔操作で行われる。また、被溶
接管内部の溶接装置と本発明を構成する台車１の速度同
期は、例えば、溶接装置側にレーザ光の発光部を設ける
とともに、台車１側にその受光部を設け、開先ルートギ
ャップの隙間を通したレーザ光によりＯＮ−ＯＦＦの信
号を得て同期状態の判定を行い、これに基づく台車１の
速度制御により行うことができる。

【００３５】以上述べた本発明の構成及び実施例からし
て、請求項２に記載の本発明のより好ましい態様が以下
のような構成であることが理解できる。 (1) 請求項２に記載の片面溶接裏当てロボットにおい
て、裏当て手段が、被溶接管の中心方向に進退可能な保
持ロッドを有し、台車に取り付けられる保持装置と、該
保持装置の保持ロッドに保持されるフレームと、該フレ
ームに取り付けられる裏当てパッドと、該裏当てパッド
の裏当てテープ進行方向の前後の位置で前記フレームに
取り付けられるテープガイド用のガイドローラと、前記
裏当てパッドとフレーム間に介在して裏当てパッドを被
溶接管方向に付勢する付勢手段とを備えた片面溶接裏当
てロボット。

【００３６】(2) 請求項２に記載の片面溶接裏当てロボ
ットにおいて、巻取リールの巻取ドラム部の外周に関す
る仮想接線であって、巻取リール側において裏当て手段
から裏当てテープが離れる地点を通過する仮想接線ｘ
と、裏当て手段の押当て面と平行な仮想直線ｙとのなす
巻取リール側での角度θが４０〜９０°である片面溶接
裏当てロボット。 (3) 上記(1)の片面溶接裏当てロボットにおいて、巻取
リールの巻取ドラム部外周に関する仮想接線であって、
巻取リール側においてガイドローラから裏当てテープが
離れる地点を通過する仮想接線ｘと、裏当て手段の押当
て面と平行な仮想直線ｙとのなす巻取リール側での角度
θが４０〜９０°である片面溶接裏当てロボット。 (4) 請求項２に記載の片面溶接裏当てロボット又は上記
(1)〜(3)の片面溶接裏当てロボットにおいて、格納リー
ルの自由な回転を阻止し、一定以上の回転力が外部から
加えられた場合にのみ格納リールの回転を許容する制動
手段を有している片面溶接裏当てロボット。

【００３７】上記(1)の片面溶接裏当てロボットでは、
格納リールから繰り出された裏当てテープａは裏当てパ
ッド及びその前後のガイドローラを経由して巻取リール
に巻取られ、また、裏当てパッドは保持装置及びスプリ
ング等の付勢手段により裏当てテープａを管外面に押し
付けて裏当てする。格納リールから供給される裏当てテ
ープは裏当てパッド前面のガイドローラにガイドされる
ことで、裏当てパッドの角部等に接触することなく裏当
てパッドの押当て面に円滑に導かれ、また、押当て面か
ら離れる裏当てテープは裏当てパッド後面のガイドロー
ラによりガイドされることで、裏当てパッドの角部等に
接触することなく、円滑に方向転換して巻取リール方向
に導かれる。

【００３８】また、上記(2)及び(3)の片面溶接裏当てロ
ボットでは、管面に焼き付けを起こした裏当てテープａ
が管面から大きな角度で引き剥がされるため、焼き付い
たテープをより確実且つ速やかに引き剥がすことができ
る。また、上記(4)の片面溶接裏当てロボットでは、裏
当てテープは巻取リール側から牽引された時だけ格納リ
ールから繰り出されるため、格納リールと裏当て手段間
での裏当てテープの弛みが防止され、裏当てテープ送給
上のトラブルも防止される。

【００３９】

【発明の効果】本願の請求項１に記載の発明によれば、
管外面にレールを設置することなく管壁面を走行させ適
切な自動裏当てを行うことができ、このため従来装置の
ようなレール設置に要していた作業を完全に省き、溶接
作業を簡略化して工期の短縮化とコストの低減を図るこ
とができる。特に、レールの溶接に予熱を行う必要があ
った高強度材の大径管の溶接では予熱工程が全く不要と
なるため、その効果は大きい。また、本発明では裏当て
装置を搭載した台車が磁気吸着により管外面を走行する
方式であるにも拘らず、磁気による溶接への悪影響が殆
どなく、溶接自体を適切に行うことができる。

【００４０】また、本願の請求項２に記載の発明によれ
ば、上述した効果に加えて、従来装置のような複雑な連
動機構を用いる必要がないため装置の構造を簡素化する
ことができ、また、巻取リールと裏当て手段間に定テン
ションがかけられるため、焼損して管面に焼き付いた裏
当てテープを容易に引き剥がすことができ、このため裏
当てテープの巻取が遅れてテープが管面に対して滑るこ
ともなく、裏当てテープの送りを台車の走行と正確に同
期させることができる。また、台車の移動と裏当てテー
プの送りがそれぞれ独立した駆動手段により行われるた
め、何らかの原因で台車が走行面に対して滑りを生じた
場合でも、裏当てテープはこれと関係なく溶接部裏面に
送給されるため溶接に支障を来すこともなく、良好な初
層溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成および使用状況を
示す説明図

【図２】本発明の一実施例を示す平面図

【図３】本発明の一実施例を示す側面図

【図４】本発明の一実施例を示す正面図

【図５】本発明の一実施例における駆動輪の詳細を示す
半断面図

【図６】本発明の一実施例における駆動輪の駆動機構を
示す側面図

【図７】本発明の一実施例において駆動輪の永久磁石に
よる磁力線の状態を示す説明図

【図８】本発明の一実施例における裏当て手段の側面図

【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う矢視断面図

【図１０】図８中のＸ−Ｘ線に沿う矢視断面図

【図１１】ラジアル型永久磁石の磁力線の方向を示す説
明図

【図１２】アキシャル型永久磁石の磁力線の方向を示す
説明図

【符号の説明】

１…台車、２…裏当て装置、３，３ａ₁，３ａ₂，３
ｂ₁，３ｂ₂…駆動輪、４Ａ，４Ｂ…ローラ体、５…車
軸、６…永久磁石、７…ローラ部材、８…ゴムライニン
グ、９…サスペンション機構、１０…フレーム、１１…
ガイド筒、１２…スライド体、１３…スプリング、１４
…スプロケット、１５_A，１５_B…駆動用モータ、１６…
かさ歯車、１７…歯車、１８…スプロケット、１９…チ
ェン、２０，２１…スプロケット、２２…ピン、２３…
開先、２４…磁力線、２５…格納リール、２６…巻取リ
ール、２７…裏当て手段、２８…モータ、３１…裏当て
パッド、３２…保持装置、３３，３４…ガイドローラ、
３５…スプリング、３６…制御装置、３７，３８…軸支
部、３９…保持ロッド、４０…フレーム、４１…ガイド
筒、４２…スライド体、４３…連結部材、４４，４５…
軸支部、４６…支持部材、４７…スプリング、４８…通
路、４９…注入口、７０，７１…部位、２６０…巻取ド
ラム部、３１０…押当て面、３４０…保持軸、３４１…
ローラ本体、３４２…鍔部、４１０…大径部、４１１…
ガイドスリット、４２０…フランジ、４２１…突片、Ａ
…ロボット、ｐ…被溶接管、ａ…裏当てテープ、ｂ…溶
接トーチ、ｘ…仮想接線、ｙ…仮想直線

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−318184（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−257355（ＪＰ，Ａ) 特開平８−1383（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−82291（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−143359（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 37/06 B23K 9/028 B62D 57/024

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動用の駆動手段を有する台車と、格納
された裏当てテープを順次繰り出し、これを管面に押し
付けて裏当てする手段を有し、前記台車に搭載される裏
当て装置とからなり、前記台車は前後左右に走行用の駆
動輪を有するとともに、各駆動輪にアキシャル型のリン
グ状永久磁石が同心状に組み込まれ、且つ開先部を跨ぐ
左右の駆動輪の互いに向き合う側でのリング状永久磁石
の極が同極であることを特徴とする片面溶接裏当てロボ
ット。
【請求項２】裏当て装置が、裏当てテープの格納リー
ルと、回転用の駆動手段を有し、その回転により前記格
納リールから裏当てテープを繰り出し、且つこれを巻取
る巻取リールと、前記格納リールと巻取リール間で裏当
てテープを管面に押し付けて裏当てする裏当て手段とを
有することを特徴とする請求項１に記載の片面溶接裏当
てロボット。