JP3252637B2 - 固定管の円周突合せ溶接装置 - Google Patents
固定管の円周突合せ溶接装置Info
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- JP3252637B2 JP3252637B2 JP03250695A JP3250695A JP3252637B2 JP 3252637 B2 JP3252637 B2 JP 3252637B2 JP 03250695 A JP03250695 A JP 03250695A JP 3250695 A JP3250695 A JP 3250695A JP 3252637 B2 JP3252637 B2 JP 3252637B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプライン等の固定
管の円周突合せ溶接を行うための溶接装置に関するもの
である。
管の円周突合せ溶接を行うための溶接装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】固定管の円周突合せ溶接を行う溶接装置
は、特開平４ー２００８６６号公報に開示された装置が
公知である。
は、特開平４ー２００８６６号公報に開示された装置が
公知である。
【０００３】図７は、前記特開平４ー２００８６６号公
報に開示された固定管の円周突合せ溶接装置の斜視図で
ある。
報に開示された固定管の円周突合せ溶接装置の斜視図で
ある。
【０００４】図７において、２０は突合せ溶接される固
定管１０の外周上に配設され支持体２０１に支持されて
いる走行ガイドレールである。そして、２１は走行ガイ
ドレール２０に案内されて固定管１０の外周上を円周方
向に走行する自動溶接機である。
定管１０の外周上に配設され支持体２０１に支持されて
いる走行ガイドレールである。そして、２１は走行ガイ
ドレール２０に案内されて固定管１０の外周上を円周方
向に走行する自動溶接機である。
【０００５】自動溶接機２１は、円周方向の走行を制御
するための、Ｚ方向駆動モータ２２４を有するＺ方向走
行手段２２と、溶接トーチ２６を開先幅方向に移動制御
するための、Ｘ方向移動機構２３１とＸ方向駆動モータ
（図示せず）とを有するＸ方向位置制御手段２３と、溶
接トーチ２６を高さ方向に移動制御するための、Ｙ方向
移動機構２４１とＹ方向駆動モータ（図示せず）とを有
するＹ方向位置制御手段２４と、溶接トーチ２６の溶接
方向傾斜角度を調整するための、β方向角度調整盤２５
１とβ方向駆動モータ２５２とを有するβ方向角度調整
手段２５と、溶接トーチを高速回転させる回転モータ２
６２を有する溶接トーチ２６と、溶接トーチ２６に溶接
ワイヤを供給するための、ワイヤリール２７４とワイヤ
供給モータ２７２とを有する溶接ワイヤ供給装置２７と
を備えているものである。
するための、Ｚ方向駆動モータ２２４を有するＺ方向走
行手段２２と、溶接トーチ２６を開先幅方向に移動制御
するための、Ｘ方向移動機構２３１とＸ方向駆動モータ
（図示せず）とを有するＸ方向位置制御手段２３と、溶
接トーチ２６を高さ方向に移動制御するための、Ｙ方向
移動機構２４１とＹ方向駆動モータ（図示せず）とを有
するＹ方向位置制御手段２４と、溶接トーチ２６の溶接
方向傾斜角度を調整するための、β方向角度調整盤２５
１とβ方向駆動モータ２５２とを有するβ方向角度調整
手段２５と、溶接トーチを高速回転させる回転モータ２
６２を有する溶接トーチ２６と、溶接トーチ２６に溶接
ワイヤを供給するための、ワイヤリール２７４とワイヤ
供給モータ２７２とを有する溶接ワイヤ供給装置２７と
を備えているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】パイプラインの現地溶
接工事を施工する場合には、溶接能率の向上を図ると同
時に、良好な溶接品質を確保することが重要である。
接工事を施工する場合には、溶接能率の向上を図ると同
時に、良好な溶接品質を確保することが重要である。
【０００７】パイプライン等の固定管相互を突合せ溶接
する場合、芯出作業の誤差や突合せ溶接時の熱変形か
ら、ルートギャップや開先幅が固定管の円周方向で変動
するのが常である。そして、このようなルートギャップ
の変動は、初層溶接においての裏ビード幅や高さの不揃
いにつながり易いし、開先幅の変動は、積層溶接におい
ての溶着金属量の過不足を招きやすい。
する場合、芯出作業の誤差や突合せ溶接時の熱変形か
ら、ルートギャップや開先幅が固定管の円周方向で変動
するのが常である。そして、このようなルートギャップ
の変動は、初層溶接においての裏ビード幅や高さの不揃
いにつながり易いし、開先幅の変動は、積層溶接におい
ての溶着金属量の過不足を招きやすい。
【０００８】従って、良好な溶接品質を確保するために
は、このようなルートギャップや開先幅の変動に応じ
て、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を、溶接作業中に
適切に調整制御して溶接することが必要である。
は、このようなルートギャップや開先幅の変動に応じ
て、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を、溶接作業中に
適切に調整制御して溶接することが必要である。
【０００９】しかし、前述の特開平４ー２００８６６号
公報に開示された溶接装置においては、上記のようなル
ートギャップや開先幅の変動への対応については何も開
示されていない。
公報に開示された溶接装置においては、上記のようなル
ートギャップや開先幅の変動への対応については何も開
示されていない。
【００１０】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、ルートギャップや開先幅の変動があ
っても、良好な溶接品質を確保することができる固定管
の円周突合せ溶接装置を提供することを目的とするもの
である。
されたものであり、ルートギャップや開先幅の変動があ
っても、良好な溶接品質を確保することができる固定管
の円周突合せ溶接装置を提供することを目的とするもの
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の固定管の円周突
合せ溶接装置は、固定管の円周突合せ溶接部近傍に設置
された走行ガイドレールと、前記走行ガイドレールに案
内されて固定管の円周を走行し高速回転アーク溶接法に
よって溶接する自動溶接機とからなり、該自動溶接機
は、固定管の円周方向に走行するためのＺ方向走行手段
と、溶接トーチを開先幅方向に移動制御するＸ方向位置
制御手段と、前記溶接トーチを高さ方向に移動制御する
Ｙ方向位置制御手段と、前記溶接トーチの溶接方向傾斜
角度を調整するβ方向トーチ角度調整手段と、溶接アー
クを高速回転する機能を持つ前記溶接トーチとを有する
固定管の円周突合せ溶接装置において、前記Ｘ方向位置
制御手段に取り付けられた開先部撮像カメラと、該カメ
ラの撮像画像が取り込まれる画像メモリと該撮像画像の
開先幅方向輝度分布の画像処理によりルートギャップ値
および開先幅値を算出する演算器とからなる開先寸法検
出手段と、ルートギャップ値、開先幅値および溶接姿勢
毎の最適な溶接条件を格納した最適溶接条件データベー
スと、前記開先寸法検出手段により検出されたルートギ
ャップ値または開先幅値に応じて該最適溶接条件データ
ベースから適正値を選定して出力する演算器と、該演算
器からの出力により溶接条件を制御する溶接制御部とを
備えていることを特徴とする固定管の円周突合せ溶接装
置である。
合せ溶接装置は、固定管の円周突合せ溶接部近傍に設置
された走行ガイドレールと、前記走行ガイドレールに案
内されて固定管の円周を走行し高速回転アーク溶接法に
よって溶接する自動溶接機とからなり、該自動溶接機
は、固定管の円周方向に走行するためのＺ方向走行手段
と、溶接トーチを開先幅方向に移動制御するＸ方向位置
制御手段と、前記溶接トーチを高さ方向に移動制御する
Ｙ方向位置制御手段と、前記溶接トーチの溶接方向傾斜
角度を調整するβ方向トーチ角度調整手段と、溶接アー
クを高速回転する機能を持つ前記溶接トーチとを有する
固定管の円周突合せ溶接装置において、前記Ｘ方向位置
制御手段に取り付けられた開先部撮像カメラと、該カメ
ラの撮像画像が取り込まれる画像メモリと該撮像画像の
開先幅方向輝度分布の画像処理によりルートギャップ値
および開先幅値を算出する演算器とからなる開先寸法検
出手段と、ルートギャップ値、開先幅値および溶接姿勢
毎の最適な溶接条件を格納した最適溶接条件データベー
スと、前記開先寸法検出手段により検出されたルートギ
ャップ値または開先幅値に応じて該最適溶接条件データ
ベースから適正値を選定して出力する演算器と、該演算
器からの出力により溶接条件を制御する溶接制御部とを
備えていることを特徴とする固定管の円周突合せ溶接装
置である。
【００１２】さらに、上記の固定管の円周突合せ溶接装
置において、前記走行ガイドレールの溶接始端終端相当
位置に位置検出用のドグピースを取り付け、該ドグピー
スとの近接を感知する近接検出器を前記自動溶接機に取
り付けることが望ましい。
置において、前記走行ガイドレールの溶接始端終端相当
位置に位置検出用のドグピースを取り付け、該ドグピー
スとの近接を感知する近接検出器を前記自動溶接機に取
り付けることが望ましい。
【００１３】
【作用】開先部撮像カメラおよび開先寸法検知手段によ
りルートギャップ値および開先巾値の変動が検出され
る。次に、演算器が、検出されたルートギャップ値また
は開先幅値に応じて、最適溶接条件データベースから適
切な溶接電流や溶接速度等の溶接条件を選定して、溶接
条件制御部に出力する。そして、それに基づいて、溶接
条件制御部が、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を調整
制御して溶接作業を実施するので、ルートギャップ値お
よび開先巾値の変動があっても、良好な溶接品質が得る
ことができる。
りルートギャップ値および開先巾値の変動が検出され
る。次に、演算器が、検出されたルートギャップ値また
は開先幅値に応じて、最適溶接条件データベースから適
切な溶接電流や溶接速度等の溶接条件を選定して、溶接
条件制御部に出力する。そして、それに基づいて、溶接
条件制御部が、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を調整
制御して溶接作業を実施するので、ルートギャップ値お
よび開先巾値の変動があっても、良好な溶接品質が得る
ことができる。
【００１４】また、自動溶接機に取り付けた近接検出器
が、走行ガイドレールに取り付けたドグピースを感知す
ることで、自動溶接機が溶接始始端終端位置に近接した
ことを検知することができるので、自動溶接機の発進ま
たは停止等の自動溶接機の円周方向位置制御が容易にな
り、溶接作業の進行が円滑になる。
が、走行ガイドレールに取り付けたドグピースを感知す
ることで、自動溶接機が溶接始始端終端位置に近接した
ことを検知することができるので、自動溶接機の発進ま
たは停止等の自動溶接機の円周方向位置制御が容易にな
り、溶接作業の進行が円滑になる。
【００１５】
【実施例】本発明を実施例により説明する。
【００１６】図１は、本発明の固定管の円周突合せ溶接
装置の側面図である。図１において、１４は自動溶接機
であり、２０は突合せ溶接される固定管１０の外周上に
配設された走行ガイドレールである。２０１は走行ガイ
ドレール２０を支持する支持体で、該支持体２０１はマ
グネット、吸盤等から構成されている。なお、１１が開
先であり、裏当材１２が当てがわれている。
装置の側面図である。図１において、１４は自動溶接機
であり、２０は突合せ溶接される固定管１０の外周上に
配設された走行ガイドレールである。２０１は走行ガイ
ドレール２０を支持する支持体で、該支持体２０１はマ
グネット、吸盤等から構成されている。なお、１１が開
先であり、裏当材１２が当てがわれている。
【００１７】２２は、自動溶接機１４のＺ方向走行手段
である。ガイド輪２２５が走行ガイドレール２０の側部
に転接し、走行ガイドレール２０の外周上に一体的に設
けられたラック２０６が、Ｚ方向駆動モータ２２４に連
係したピニオン２２６と噛み合っている。図示しない
が、走行距離を算出するためのエンコーダが搭載されて
おり、自動溶接機１４の固定管上の円周位置が判るよう
になっている。
である。ガイド輪２２５が走行ガイドレール２０の側部
に転接し、走行ガイドレール２０の外周上に一体的に設
けられたラック２０６が、Ｚ方向駆動モータ２２４に連
係したピニオン２２６と噛み合っている。図示しない
が、走行距離を算出するためのエンコーダが搭載されて
おり、自動溶接機１４の固定管上の円周位置が判るよう
になっている。
【００１８】上記のようなＺ方向走行手段２２によっ
て、自動溶接機１４は固定管１０の円周上を走行する。
て、自動溶接機１４は固定管１０の円周上を走行する。
【００１９】２３は、溶接トーチを開先幅方向に移動制
御するＸ方向位置制御手段であり、Ｘ方向移動機構２３
１をＸ方向駆動モータ２３２で駆動する構造である。
御するＸ方向位置制御手段であり、Ｘ方向移動機構２３
１をＸ方向駆動モータ２３２で駆動する構造である。
【００２０】Ｘ方向移動手段２３は、押し棒２３３を介
して、Ｙ方向移動手段２４を開先幅方向に往復動させ
る。
して、Ｙ方向移動手段２４を開先幅方向に往復動させ
る。
【００２１】Ｙ方向移動手段２４は、溶接トーチを高さ
方向に移動制御するためにものであり、Ｙ方向移動機構
２４１をＹ方向駆動モータ２４２で駆動する構造であ
る。
方向に移動制御するためにものであり、Ｙ方向移動機構
２４１をＹ方向駆動モータ２４２で駆動する構造であ
る。
【００２２】Ｙ方向移動手段２４は、それに取り付けら
れているβ方向トーチ角度調整手段２５を高さ方向に移
動させる。
れているβ方向トーチ角度調整手段２５を高さ方向に移
動させる。
【００２３】β方向トーチ角度調整手段２５は、溶接ト
ーチの溶接方向傾斜角βを調整するためのものであり、
溶接トーチ２６を取り付けたβ方向角度調整盤２５１を
β方向駆動モータ２５２で駆動する構造である。
ーチの溶接方向傾斜角βを調整するためのものであり、
溶接トーチ２６を取り付けたβ方向角度調整盤２５１を
β方向駆動モータ２５２で駆動する構造である。
【００２４】図２は、図１のＡ矢視図である。図２にお
いて、弧状ガイドレール２５７は溶接アーク点を中心と
した半径を有しており、弧状ガイドレール２５７の上面
および下面にはβ方向角度調整盤２５１の上部転動輪２
５５および下部転動輪２５６が転接している。さらに、
β方向角度調整盤２５１の上部にはラック２５４が形成
されており、β方向駆動モータ２５２と連結するピニオ
ン２５３が噛み合っている。
いて、弧状ガイドレール２５７は溶接アーク点を中心と
した半径を有しており、弧状ガイドレール２５７の上面
および下面にはβ方向角度調整盤２５１の上部転動輪２
５５および下部転動輪２５６が転接している。さらに、
β方向角度調整盤２５１の上部にはラック２５４が形成
されており、β方向駆動モータ２５２と連結するピニオ
ン２５３が噛み合っている。
【００２５】また、溶接トーチ２６は、高速回転アーク
を形成するための回転駆動手段およびシールドガス供給
手段等を内蔵する溶接ヘッド部２６３につながってい
る。
を形成するための回転駆動手段およびシールドガス供給
手段等を内蔵する溶接ヘッド部２６３につながってい
る。
【００２６】なお、図１において、２７は、溶接トーチ
２６に溶接ワイヤ３１を供給するための溶接ワイヤ供給
装置であり、ワイヤリール２７４とワイヤ供給モータ２
７２とワイヤ矯正ローラ２７３と、ワイヤ送給ローラ２
７５と、送給ローラ加圧機構２７６とを有している。
２６に溶接ワイヤ３１を供給するための溶接ワイヤ供給
装置であり、ワイヤリール２７４とワイヤ供給モータ２
７２とワイヤ矯正ローラ２７３と、ワイヤ送給ローラ２
７５と、送給ローラ加圧機構２７６とを有している。
【００２７】そして、図１および図２において、Ｙ方向
位置制御手段２４の側面に、開先部撮像カメラ５１とラ
イト５２とを有する撮像ボックス５０が支持板５４を介
して取付けられている。撮像ボックス５０は、開先幅方
向には、溶接トーチとの相対位置が変化しないよう溶接
トーチ２６と一緒に移動し、高さ方向には、溶接ビード
高さ制御等で溶接トーチが移動しても撮像カメラの視野
やピントが変化しないよう溶接トーチ２６の動きに追従
しない構造となっている。なお、５３はカメラ５１およ
びライト５２の電源および制御ケーブルであり、５５は
溶接スパッタ防止板である。
位置制御手段２４の側面に、開先部撮像カメラ５１とラ
イト５２とを有する撮像ボックス５０が支持板５４を介
して取付けられている。撮像ボックス５０は、開先幅方
向には、溶接トーチとの相対位置が変化しないよう溶接
トーチ２６と一緒に移動し、高さ方向には、溶接ビード
高さ制御等で溶接トーチが移動しても撮像カメラの視野
やピントが変化しないよう溶接トーチ２６の動きに追従
しない構造となっている。なお、５３はカメラ５１およ
びライト５２の電源および制御ケーブルであり、５５は
溶接スパッタ防止板である。
【００２８】図３は、本発明の固定管の円周突合せ溶接
装置の溶接条件制御ブロック図である。
装置の溶接条件制御ブロック図である。
【００２９】図３において、開先部撮像カメラ５１が撮
像した撮像画像は、画像メモリ６２に取込まれる。次
に、演算器６１が、その撮像画像の開先幅方向輝度分布
に対して適切な画像処理を施すことにより、ルートギャ
ップ端部位置および開先幅端部位置を検出し、それによ
り、ルートギャップ値および開先幅値を算出する。すな
わち、画像メモリ６２と演算器６１とで開先寸法検出手
段を構成している。そして、演算器６１は、前記で求め
られたルートギャップ値および開先幅値に応じて、ルー
トギャップ値や開先幅値および溶接姿勢毎に溶接電流、
溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ角度等の最適な溶接条
件が格納されている最適溶接条件データベース６５か
ら、適切な溶接条件を選定し、デジタル入出力回路６５
を経由して、溶接条件制御部６６に出力する。そして、
溶接条件制御部６６は、その情報を記憶しておき、撮像
カメラ５１と溶接トーチ２６の溶接進行方向の距離間隔
分だけ遅延して、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を調
整制御して溶接作業を実施する。
像した撮像画像は、画像メモリ６２に取込まれる。次
に、演算器６１が、その撮像画像の開先幅方向輝度分布
に対して適切な画像処理を施すことにより、ルートギャ
ップ端部位置および開先幅端部位置を検出し、それによ
り、ルートギャップ値および開先幅値を算出する。すな
わち、画像メモリ６２と演算器６１とで開先寸法検出手
段を構成している。そして、演算器６１は、前記で求め
られたルートギャップ値および開先幅値に応じて、ルー
トギャップ値や開先幅値および溶接姿勢毎に溶接電流、
溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ角度等の最適な溶接条
件が格納されている最適溶接条件データベース６５か
ら、適切な溶接条件を選定し、デジタル入出力回路６５
を経由して、溶接条件制御部６６に出力する。そして、
溶接条件制御部６６は、その情報を記憶しておき、撮像
カメラ５１と溶接トーチ２６の溶接進行方向の距離間隔
分だけ遅延して、溶接電流や溶接速度等の溶接条件を調
整制御して溶接作業を実施する。
【００３０】このようにして、ルートギャップ値および
開先巾値の変動があっても、良好な溶接品質が得ること
ができる。
開先巾値の変動があっても、良好な溶接品質が得ること
ができる。
【００３１】なお、６４はモニターＴＶであり、開先部
の撮像画像や画像処理画像をモニターすることができ
る。
の撮像画像や画像処理画像をモニターすることができ
る。
【００３２】さて、上記に示したような本発明の固定管
の円周突合せ溶接装置を用いて溶接工事を施行する場
合、溶接能率等の観点から、自動溶接機１４を２台使用
して、固定管の右半周と左半周とを各々溶接する方法を
採ることが考えられる。その際には、上記の固定管の円
周突合せ溶接装置において、溶接の始端部（０時位置）
または終端部（６時位置）を示す磁性体等のドグピース
７１を走行ガイドレール２０に取り付け、ドグピース７
１の磁気を検出する磁気センサ等の近接検出器７２を自
動溶接機１４に取り付けることが望ましい。
の円周突合せ溶接装置を用いて溶接工事を施行する場
合、溶接能率等の観点から、自動溶接機１４を２台使用
して、固定管の右半周と左半周とを各々溶接する方法を
採ることが考えられる。その際には、上記の固定管の円
周突合せ溶接装置において、溶接の始端部（０時位置）
または終端部（６時位置）を示す磁性体等のドグピース
７１を走行ガイドレール２０に取り付け、ドグピース７
１の磁気を検出する磁気センサ等の近接検出器７２を自
動溶接機１４に取り付けることが望ましい。
【００３３】それにより、近接検出器７２がドグピース
７１を感知することで、自動溶接機１４が溶接始始端終
端位置に近接したことを検知することができ、２台の自
動溶接機１４を連携しての発進や停止等の制御が容易に
なり、溶接作業を円滑に進行することができる。その結
果、溶接始終端において、先行溶接ビードに後行溶接ビ
ードを短時間内に継ぐことができ、良好な溶接ビード端
部の継ぎが行える。なお、近接検出器７２はリミットス
イッチで代替えしても良い。
７１を感知することで、自動溶接機１４が溶接始始端終
端位置に近接したことを検知することができ、２台の自
動溶接機１４を連携しての発進や停止等の制御が容易に
なり、溶接作業を円滑に進行することができる。その結
果、溶接始終端において、先行溶接ビードに後行溶接ビ
ードを短時間内に継ぐことができ、良好な溶接ビード端
部の継ぎが行える。なお、近接検出器７２はリミットス
イッチで代替えしても良い。
【００３４】次に、図４（ａ）〜図６（ｐ）は、２台の
自動溶接機１４ａと１４ｂを用いて固定管１０の突合せ
溶接を施工する場合の工程を示したもので、固定管１０
の上部である０時位置と下部の６時位置には、前述のド
グピース７１がセットされている。
自動溶接機１４ａと１４ｂを用いて固定管１０の突合せ
溶接を施工する場合の工程を示したもので、固定管１０
の上部である０時位置と下部の６時位置には、前述のド
グピース７１がセットされている。
【００３５】（イ）図４（ａ）：左側の自動溶接機１４
ｂが０時位置へ移動を行う。 （ロ）図４（ｂ）：０時のドグピース位置で自動溶接機
１４ｂの近接検出器が０時位置を検出するとセットオン
になる。 （ハ）図４（ｃ）：自動溶接機１４ｂが移動を開始して
カメラ５１およびライト５２の位置が０時位置にセッテ
ィングされ、カメラ５１が作動し、ライト５２が点灯す
る。 （ニ）図４（ｄ）：自動溶接機１４ｂは前進し、カメラ
５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値を検出
する。 （ホ）図４（ｅ）：自動溶接機１４ｂは図４（ａ）と同
位置まで戻って停止する。同時に、自動溶接機１４ａが
移動を開始する。 （ヘ）図４（ｆ）：自動溶接機１４ａは０時のドグピー
ス位置を近接検出器で検出するとセットオンとなる。 （ト）図５（ｇ）：自動溶接機１４ａが移動を開始して
カメラ５１およびライト５２の位置が０時位置にセッテ
ィングされる。 （チ）図５（ｈ）：自動溶接機１４ａのカメラ５１が作
動し、ライト５２が点灯する。 （リ）図５（ｉ）：自動溶接機１４ａは前進し、カメラ
５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値を検出
する。 （ヌ）図５（ｊ）：自動溶接機１４ａは停止し、溶接ト
ーチが０時位置にセッティングされる。 （ル）図５（ｋ）：自動溶接機１４ａの溶接トーチにア
ークが点弧され、カメラ５１が作動し、ライト５２が再
び点灯され溶接が開始される。図５（ｉ）の工程で、カ
メラ５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値は
検出されているので、それに対応した適切な溶接条件が
設定済である。以後、自動溶接機１４ａは、検出したル
ートギャップ値に対応する適切な溶接条件を選出し、カ
メラ位置と溶接トーチ位置の距離分の遅延制御を行いな
がら右半周の溶接を続行する。また、図５（ｋ）では、
自動溶接機１４ｂもスイッチオンとなり、０時位置へ走
行を開始する。 （ヲ）図５（ｌ）：自動溶接機１４ｂは、０時位置を検
出するとセッティングオンとなり、前述の右半周の溶接
同様に、アークが点弧され、カメラ５１が作動し、ライ
ト５２が点灯し、溶接が開始される。図４（ｄ）の工程
で、カメラ５１と溶接トーチとの距離分のルートギャッ
プ値は検出されているので、それに対応した適切な溶接
条件が設定済である。以後、自動溶接機１４ｂは、検出
したルートギャップ値に対応する適切な溶接条件を選出
し、カメラ位置と溶接トーチ位置の距離分の遅延制御を
行いながら左半周を溶接を続行する。 （ワ）図６（ｍ）：右半周の溶接が６時位置で終了し、
左半周の溶接が続行されている状態である。 （カ）図６（ｎ）：自動溶接機１４ａは６時位置のドグ
ピースで位置を検出し、アークの停止、カメラ５１の作
動停止、ライト５２の消灯が行われ、前出のスタンバイ
位置（図４（ａ））へ走行を開始する。また、自動溶接
機１４ｂは、６時位置で溶接が終了する。 （ヨ）図６（ｏ）：左右の自動溶接機１４ａ、１４ｂが
スタンバイ位置へ復帰しつつある状態を示す。 （ヨ）図６（ｐ）：左右の自動溶接機１４ａ、１４ｂが
スタンバイ位置へ復帰した状態を示す。（図４（ａ）と
同じ） なお、上記は、初層溶接の場合であるが、積層溶接以降
においては、ルートギャップ値を開先幅に置き換えて実
施すればよい。
ｂが０時位置へ移動を行う。 （ロ）図４（ｂ）：０時のドグピース位置で自動溶接機
１４ｂの近接検出器が０時位置を検出するとセットオン
になる。 （ハ）図４（ｃ）：自動溶接機１４ｂが移動を開始して
カメラ５１およびライト５２の位置が０時位置にセッテ
ィングされ、カメラ５１が作動し、ライト５２が点灯す
る。 （ニ）図４（ｄ）：自動溶接機１４ｂは前進し、カメラ
５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値を検出
する。 （ホ）図４（ｅ）：自動溶接機１４ｂは図４（ａ）と同
位置まで戻って停止する。同時に、自動溶接機１４ａが
移動を開始する。 （ヘ）図４（ｆ）：自動溶接機１４ａは０時のドグピー
ス位置を近接検出器で検出するとセットオンとなる。 （ト）図５（ｇ）：自動溶接機１４ａが移動を開始して
カメラ５１およびライト５２の位置が０時位置にセッテ
ィングされる。 （チ）図５（ｈ）：自動溶接機１４ａのカメラ５１が作
動し、ライト５２が点灯する。 （リ）図５（ｉ）：自動溶接機１４ａは前進し、カメラ
５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値を検出
する。 （ヌ）図５（ｊ）：自動溶接機１４ａは停止し、溶接ト
ーチが０時位置にセッティングされる。 （ル）図５（ｋ）：自動溶接機１４ａの溶接トーチにア
ークが点弧され、カメラ５１が作動し、ライト５２が再
び点灯され溶接が開始される。図５（ｉ）の工程で、カ
メラ５１と溶接トーチとの距離分のルートギャップ値は
検出されているので、それに対応した適切な溶接条件が
設定済である。以後、自動溶接機１４ａは、検出したル
ートギャップ値に対応する適切な溶接条件を選出し、カ
メラ位置と溶接トーチ位置の距離分の遅延制御を行いな
がら右半周の溶接を続行する。また、図５（ｋ）では、
自動溶接機１４ｂもスイッチオンとなり、０時位置へ走
行を開始する。 （ヲ）図５（ｌ）：自動溶接機１４ｂは、０時位置を検
出するとセッティングオンとなり、前述の右半周の溶接
同様に、アークが点弧され、カメラ５１が作動し、ライ
ト５２が点灯し、溶接が開始される。図４（ｄ）の工程
で、カメラ５１と溶接トーチとの距離分のルートギャッ
プ値は検出されているので、それに対応した適切な溶接
条件が設定済である。以後、自動溶接機１４ｂは、検出
したルートギャップ値に対応する適切な溶接条件を選出
し、カメラ位置と溶接トーチ位置の距離分の遅延制御を
行いながら左半周を溶接を続行する。 （ワ）図６（ｍ）：右半周の溶接が６時位置で終了し、
左半周の溶接が続行されている状態である。 （カ）図６（ｎ）：自動溶接機１４ａは６時位置のドグ
ピースで位置を検出し、アークの停止、カメラ５１の作
動停止、ライト５２の消灯が行われ、前出のスタンバイ
位置（図４（ａ））へ走行を開始する。また、自動溶接
機１４ｂは、６時位置で溶接が終了する。 （ヨ）図６（ｏ）：左右の自動溶接機１４ａ、１４ｂが
スタンバイ位置へ復帰しつつある状態を示す。 （ヨ）図６（ｐ）：左右の自動溶接機１４ａ、１４ｂが
スタンバイ位置へ復帰した状態を示す。（図４（ａ）と
同じ） なお、上記は、初層溶接の場合であるが、積層溶接以降
においては、ルートギャップ値を開先幅に置き換えて実
施すればよい。
【００３６】
【発明の効果】パイプラインの現地工事において、固定
管相互を円周突合せ溶接する場合、開先のルートギャッ
プや開先幅が固定管の円周方向に変動しても、その変動
を検出し、その変動に対応して適切な溶接条件を設定で
きるようにしたので、良好な溶接品質が確保される。
管相互を円周突合せ溶接する場合、開先のルートギャッ
プや開先幅が固定管の円周方向に変動しても、その変動
を検出し、その変動に対応して適切な溶接条件を設定で
きるようにしたので、良好な溶接品質が確保される。
【００３７】また、２台の自動溶接機を使用して、固定
管の右半周と左半周とを各々溶接する場合に、ドクピー
ス検出用の近接検出器を取り付けたので、該２台の自動
溶接機の移動順序等を円滑に行うことができ、溶接始終
端部の溶接ビード端部の継ぎを良好に実施することがで
きる。
管の右半周と左半周とを各々溶接する場合に、ドクピー
ス検出用の近接検出器を取り付けたので、該２台の自動
溶接機の移動順序等を円滑に行うことができ、溶接始終
端部の溶接ビード端部の継ぎを良好に実施することがで
きる。
【図１】本発明の固定管の円周突合せ溶接装置の側面図
である。
である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】本発明の固定管の円周突合せ溶接装置における
溶接条件制御ブロック図である。
溶接条件制御ブロック図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ） 本発明において２台の自動溶
接機を使用した場合の溶接工程図である。
接機を使用した場合の溶接工程図である。
【図５】（ｇ）〜（ｌ） 本発明において２台の自動溶
接機を使用した場合の溶接工程図である。
接機を使用した場合の溶接工程図である。
【図６】（ｍ）〜（ｐ） 本発明において２台の自動溶
接機を使用した場合の溶接工程図である。
接機を使用した場合の溶接工程図である。
【図７】従来技術の固定管突合せ溶接装置を示す図であ
る。
る。
１０ 固定管 １１ 開先 １２ 裏当材 １４ 自動溶接機 ２０ 走行ガイドレール ２０１ 支持体 ２０６ ラック ２２ Ｚ方向走行手段 ２２４ Ｚ方向駆動モータ ２２５ ガイド輪 ２２６ ピニオン ２３ Ｘ方向位置制御手段 ２３１ Ｘ方向移動機構 ２３２ Ｘ方向駆動モータ ２３３ 押し棒 ２４ Ｙ方向移動手段 ２４１ Ｙ方向移動機構 ２４２ Ｙ方向駆動モータ ２５ β方向トーチ角度調整手段 ２５１ β方向角度調整盤 ２５２ β方向駆動モータ ２５３ ピニオン ２５４ ラック ２５５ 上部転動輪 ２５６ 下部転動輪 ２５７ 弧状ガイドレール ２６ 溶接トーチ ２６２ 回転モータ ２６３ 溶接ヘッド部 ２７ 溶接ワイヤ供給装置 ２７２ ワイヤ供給モータ ２７３ ワイヤ矯正ローラ ２７４ ワイヤリール ２７５ ワイヤ送給ローラ ２７６ 送給ローラ加圧機構 ３１ 溶接ワイヤ ５０ 撮像ボックス ５１ 開先部撮像カメラ ５２ ライト ５３ 制御ケーブル ５４ 支持板 ５５ 溶接スパッタ防止板 ６１ 演算器 ６２ 画像メモリ ６３ 最適溶接条件データベース ６４ モニターＴＶ ６５ デジタル入出力回路 ６６ 溶接条件制御部 ７１ ドグビース ７２ 近接検出器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−70474（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−200866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252671（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−70384（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−253669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−141971（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−137576（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−53623（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−75115（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/028 B23K 9/00 B23K 9/12 B23K 9/127 B23K 37/02
Claims (2)
- 【請求項１】 固定管の円周突合せ溶接部近傍に設置さ
れた走行ガイドレールと、前記走行ガイドレールに案内
されて固定管の円周を走行し高速回転アーク溶接法によ
って溶接する自動溶接機とからなり、該自動溶接機は、
固定管の円周方向に走行するためのＺ方向走行手段と、
溶接トーチを開先幅方向に移動制御するＸ方向位置制御
手段と、前記溶接トーチを高さ方向に移動制御するＹ方
向位置制御手段と、前記溶接トーチの溶接方向傾斜角度
を調整するβ方向トーチ角度調整手段と、溶接アークを
高速回転する機能を持つ前記溶接トーチとを有する固定
管の円周突合せ溶接装置において、前記Ｘ方向位置制御
手段に取り付けられた開先部撮像カメラと、該カメラの
撮像画像が取り込まれる画像メモリと該撮像画像の開先
幅方向輝度分布の画像処理によりルートギャップ値およ
び開先幅値を算出する演算器とからなる開先寸法検出手
段と、ルートギャップ値、開先幅値および溶接姿勢毎の
最適な溶接条件を格納した最適溶接条件データベース
と、前記開先寸法検出手段により検出されたルートギャ
ップ値または開先幅値に応じて該最適溶接条件データベ
ースから適正値を選定して出力する演算器と、該演算器
からの出力により溶接条件を制御する溶接制御部とを備
えていることを特徴とする固定管の円周突合せ溶接装
置。 - 【請求項２】 走行ガイドレールの溶接始端終端相当位
置に取り付けられた位置検出用のドグピースと、自動溶
接機に取り付けられて該ドグピースを感知する近接検出
器とを有することを特徴とする請求項１記載の固定管の
円周突合せ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03250695A JP3252637B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 固定管の円周突合せ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03250695A JP3252637B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 固定管の円周突合せ溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08215841A JPH08215841A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3252637B2 true JP3252637B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=12360882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03250695A Expired - Fee Related JP3252637B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 固定管の円周突合せ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252637B2 (ja) |
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| KR100481954B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2005-04-13 | 삼성중공업 주식회사 | 티자형 구조물의 자동용접장치 |
| WO2006037200A1 (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Rotech-Technologia Robótica Ltda. | Robotic system for orital welding of pipelines |
| US20130008881A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Paul John Berbakov | Orbital Welding Apparatus |
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| US9770775B2 (en) * | 2013-11-11 | 2017-09-26 | Lincoln Global, Inc. | Orbital welding torch systems and methods with lead/lag angle stop |
| CN113927196B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-05-09 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种基于视觉定位的管道内焊弯头对口器及对口方法 |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP03250695A patent/JP3252637B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08215841A (ja) | 1996-08-27 |
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