JP3348350B2 - レーザー溶接施工法および装置 - Google Patents
レーザー溶接施工法および装置Info
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- JP3348350B2 JP3348350B2 JP35693899A JP35693899A JP3348350B2 JP 3348350 B2 JP3348350 B2 JP 3348350B2 JP 35693899 A JP35693899 A JP 35693899A JP 35693899 A JP35693899 A JP 35693899A JP 3348350 B2 JP3348350 B2 JP 3348350B2
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- laser
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、たとえばパイプ
ラインやガス導管など大型鋼管の周継手を、光ファイバ
ーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接するレ
ーザー溶接施工法および装置に係る技術分野に属する。
ラインやガス導管など大型鋼管の周継手を、光ファイバ
ーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接するレ
ーザー溶接施工法および装置に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】 従来、パイプライン等の溶接方法の中
に、たとえば図８に示すように、Ｖ形状をなすパイプの
突合せ位置で、熟練溶接工などにより、下側から、順次
ルート部にルートビート溶接１を行い、次いでホットパ
ス溶接２を行い、最後にフィラー溶接３を行う、所謂手
溶接による多層盛り溶接工法がある。
に、たとえば図８に示すように、Ｖ形状をなすパイプの
突合せ位置で、熟練溶接工などにより、下側から、順次
ルート部にルートビート溶接１を行い、次いでホットパ
ス溶接２を行い、最後にフィラー溶接３を行う、所謂手
溶接による多層盛り溶接工法がある。
【０００３】また、他の溶接方法の中に、開先位置でパ
イプの周継手外周に、リング状レールに搭載した溶接装
置をセットし、その溶接装置を用いて上記手溶接と同じ
手順を経て外面から溶接する、所謂半自動溶接による多
層盛り溶接工法がある。
イプの周継手外周に、リング状レールに搭載した溶接装
置をセットし、その溶接装置を用いて上記手溶接と同じ
手順を経て外面から溶接する、所謂半自動溶接による多
層盛り溶接工法がある。
【０００４】しかし、手溶接の場合は、溶接が簡便では
あるが、すべて手動であるため作業に手間を要する上
に、熟練度に応じて施工に大きな人為差を生じ、溶接品
質の著しい低下を招く場合がある。一方、半自動溶接の
場合は、半ば自動のため、それだけ溶接作業の手間が多
少改善されるが、溶接装置を開先位置へ正確にセットす
るのに時間を要するなど、依然として溶接作業に手間が
かかる。
あるが、すべて手動であるため作業に手間を要する上
に、熟練度に応じて施工に大きな人為差を生じ、溶接品
質の著しい低下を招く場合がある。一方、半自動溶接の
場合は、半ば自動のため、それだけ溶接作業の手間が多
少改善されるが、溶接装置を開先位置へ正確にセットす
るのに時間を要するなど、依然として溶接作業に手間が
かかる。
【０００５】また、手溶接或いは半自動溶接にしろ、い
ずれも多層盛り溶接であるためパス数がかなり多くな
り、しかもアークタイムに長時間を要するなど、生産性
が低いという問題がある。さらに、いずれも溶接棒や溶
接ワイヤ等の溶接材料が別途必要であり、また、それぞ
れのビードごとに面倒なスラグの除去作業を伴うという
問題もあった。
ずれも多層盛り溶接であるためパス数がかなり多くな
り、しかもアークタイムに長時間を要するなど、生産性
が低いという問題がある。さらに、いずれも溶接棒や溶
接ワイヤ等の溶接材料が別途必要であり、また、それぞ
れのビードごとに面倒なスラグの除去作業を伴うという
問題もあった。
【０００６】そこで、従来の溶接方法の中に、溶接材料
を使用せず、レーザービームを用いて母材を溶かして１
パスで開先全周を溶接するレーザー溶接施工法が提案さ
れている。たとえば開先位置でパイプの周継手外方でリ
ング状レールに台車をセットし、その台車に搭載したレ
ーザー溶接ヘッドを台車とともに回転し、レーザービー
ムを開先に照射して開先全周を溶接するものがある。
を使用せず、レーザービームを用いて母材を溶かして１
パスで開先全周を溶接するレーザー溶接施工法が提案さ
れている。たとえば開先位置でパイプの周継手外方でリ
ング状レールに台車をセットし、その台車に搭載したレ
ーザー溶接ヘッドを台車とともに回転し、レーザービー
ムを開先に照射して開先全周を溶接するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 ところで、レーザー
溶接施工法では、溶材を供給する場合はあるものの、原
則的には母材を溶かして溶接するため、開先形状は切口
が平坦形状の突合せ開先とし、開先の突合せ外観は細い
線状となり、加えて１パスで溶接するため、レーザービ
ームの開先全周に対する狙い位置の厳密な位置精度が要
求される。ところが、上述した従来のレーザー溶接施工
法では、いずれもパイプの外側から開先全周にわたって
線状に狙い位置の基準を設定することになるが、そのよ
うにパイプの周方向に開先に対し線状の狙い位置基準を
正確に定めることは極めて困難であり、実際上は、レー
ザー光の開先に対する狙い位置にズレを生じやすく、結
果的に溶接品質の低下を招くおそれがあるという課題が
あった。
溶接施工法では、溶材を供給する場合はあるものの、原
則的には母材を溶かして溶接するため、開先形状は切口
が平坦形状の突合せ開先とし、開先の突合せ外観は細い
線状となり、加えて１パスで溶接するため、レーザービ
ームの開先全周に対する狙い位置の厳密な位置精度が要
求される。ところが、上述した従来のレーザー溶接施工
法では、いずれもパイプの外側から開先全周にわたって
線状に狙い位置の基準を設定することになるが、そのよ
うにパイプの周方向に開先に対し線状の狙い位置基準を
正確に定めることは極めて困難であり、実際上は、レー
ザー光の開先に対する狙い位置にズレを生じやすく、結
果的に溶接品質の低下を招くおそれがあるという課題が
あった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上述のような鋼
管のレーザー溶接施工法および装置において、従来の課
題を解決し、レーザービームを用いた１パス溶接の利点
を損なうことなく、溶接開先に対するレーザービームの
狙い位置の位置精度を向上させて溶接品質の向上を図る
ことにある。
管のレーザー溶接施工法および装置において、従来の課
題を解決し、レーザービームを用いた１パス溶接の利点
を損なうことなく、溶接開先に対するレーザービームの
狙い位置の位置精度を向上させて溶接品質の向上を図る
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 上記目的は、大型鋼管
の周継手を光ファイバーでの導光が可能なレーザービー
ムを用いて溶接するレーザー溶接施工法において、鋼管
内に挿入したレーザー溶接手段を搭載した溶接台車を走
行させて肌合わせ後の鋼管の略突合せ位置に停止し、レ
ーザー溶接手段を鋼管の管軸回りに回転可能および管軸
方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体に立設
した回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略一
致させて固定し、回転支持体を回転させて回転支持体に
搭載したセンシングディバイスで鋼管の溶接開先位置を
検出し、その検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ
開先平面を演算し、レーザー溶接手段を、その回転中心
が回転支持体の回転中心線と演算した開先平面の交点ま
で回転支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、開
先平面の演算データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一
次元制御しつつ、回転支持体を回転しレーザー溶接手段
でレーザービームを溶接開先位置に照射して溶接を行う
ことにより達成される。
の周継手を光ファイバーでの導光が可能なレーザービー
ムを用いて溶接するレーザー溶接施工法において、鋼管
内に挿入したレーザー溶接手段を搭載した溶接台車を走
行させて肌合わせ後の鋼管の略突合せ位置に停止し、レ
ーザー溶接手段を鋼管の管軸回りに回転可能および管軸
方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体に立設
した回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略一
致させて固定し、回転支持体を回転させて回転支持体に
搭載したセンシングディバイスで鋼管の溶接開先位置を
検出し、その検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ
開先平面を演算し、レーザー溶接手段を、その回転中心
が回転支持体の回転中心線と演算した開先平面の交点ま
で回転支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、開
先平面の演算データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一
次元制御しつつ、回転支持体を回転しレーザー溶接手段
でレーザービームを溶接開先位置に照射して溶接を行う
ことにより達成される。
【００１０】上記目的は、請求項１に記載のレーザー溶
接施工法において、前記レーザー溶接手段を、前記回転
支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、レーザー
ビームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼
管の半径方向に位置制御するとともに、開先平面の演算
データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一次元制御しつ
つ、回転支持体を回転しレーザー溶接手段でレーザービ
ームを溶接開先位置に照射して溶接を行うことにより達
成される。
接施工法において、前記レーザー溶接手段を、前記回転
支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、レーザー
ビームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼
管の半径方向に位置制御するとともに、開先平面の演算
データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一次元制御しつ
つ、回転支持体を回転しレーザー溶接手段でレーザービ
ームを溶接開先位置に照射して溶接を行うことにより達
成される。
【００１１】上記目的は、大型鋼管の周継手を光ファイ
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工装置において、溶接施工時、鋼管内に
走行可能に設置し、鋼管の肌合わせ後はその略突合せ位
置に停止する溶接台車と、レーザー溶接手段を回転可能
および管軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に
一体に立設した回転支持体と、回転支持体の回転中心線
を、鋼管の中心軸線に略一致させて回転支持体を鋼管の
半径方向に固定する固定手段と、回転支持体に搭載し、
溶接施工時、回転支持体を回転するときに鋼管の溶接開
先位置を検出するセンシングディバイスと、レーザー溶
接手段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に沿って移動
させる直線移動手段と、レーザー溶接手段を、その回転
中心を支点として回転支持体の回転中心線に対する傾き
位置を調整する傾き移動調整手段と、センシングディバ
イスによる検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ開
先平面を演算し、直線移動手段の作動を制御してレーザ
ー溶接手段の回転中心が回転支持体の回転中心線と演算
した開先平面の交点までレーザー溶接手段を移動した
後、開先平面の演算データを用いて該開先平面内の傾斜
軸を一次元制御しつつ、回転駆動手段を制御して回転支
持体を回転させる制御手段とを備えることにより達成さ
れる。
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工装置において、溶接施工時、鋼管内に
走行可能に設置し、鋼管の肌合わせ後はその略突合せ位
置に停止する溶接台車と、レーザー溶接手段を回転可能
および管軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に
一体に立設した回転支持体と、回転支持体の回転中心線
を、鋼管の中心軸線に略一致させて回転支持体を鋼管の
半径方向に固定する固定手段と、回転支持体に搭載し、
溶接施工時、回転支持体を回転するときに鋼管の溶接開
先位置を検出するセンシングディバイスと、レーザー溶
接手段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に沿って移動
させる直線移動手段と、レーザー溶接手段を、その回転
中心を支点として回転支持体の回転中心線に対する傾き
位置を調整する傾き移動調整手段と、センシングディバ
イスによる検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ開
先平面を演算し、直線移動手段の作動を制御してレーザ
ー溶接手段の回転中心が回転支持体の回転中心線と演算
した開先平面の交点までレーザー溶接手段を移動した
後、開先平面の演算データを用いて該開先平面内の傾斜
軸を一次元制御しつつ、回転駆動手段を制御して回転支
持体を回転させる制御手段とを備えることにより達成さ
れる。
【００１２】上記目的は、請求項３に記載のレーザー溶
接施工装置において、前記レーザー溶接手段を、レーザ
ービームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように
鋼管の半径方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設
してなることにより達成される。
接施工装置において、前記レーザー溶接手段を、レーザ
ービームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように
鋼管の半径方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設
してなることにより達成される。
【００１３】上記目的は、大型鋼管の周継手を光ファイ
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工法において、鋼管内に挿入したレーザ
ー溶接手段を搭載した溶接台車を走行させて肌合わせ後
の鋼管の略突合せ位置に停止し、レーザー溶接手段を鋼
管の管軸回りに回転可能および管軸方向への移動可能お
よび傾斜角度調整可能に一体に立設した回転支持体の回
転中心線を、鋼管の中心軸線に略一致させて溶接台車を
固定し、回転支持体に搭載したセンシングディバイスで
鋼管の溶接開先位置を検出し、その検出結果に基づいて
溶接開先全周を含んだ開先平面を演算し、レーザー溶接
手段を、その回転中心が回転支持体の回転中心線と演算
した開先平面の交点まで回転支持体の回転中心線に沿っ
て移動調整した後、回転支持体を回転するとき、溶接開
先位置の検出を行いながら、そのデータを用いてレーザ
ー溶接手段の傾斜軸を一次元制御しつつ、レーザー溶接
手段でレーザービームを溶接開先位置に照射して溶接を
行うことにより達成される。
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工法において、鋼管内に挿入したレーザ
ー溶接手段を搭載した溶接台車を走行させて肌合わせ後
の鋼管の略突合せ位置に停止し、レーザー溶接手段を鋼
管の管軸回りに回転可能および管軸方向への移動可能お
よび傾斜角度調整可能に一体に立設した回転支持体の回
転中心線を、鋼管の中心軸線に略一致させて溶接台車を
固定し、回転支持体に搭載したセンシングディバイスで
鋼管の溶接開先位置を検出し、その検出結果に基づいて
溶接開先全周を含んだ開先平面を演算し、レーザー溶接
手段を、その回転中心が回転支持体の回転中心線と演算
した開先平面の交点まで回転支持体の回転中心線に沿っ
て移動調整した後、回転支持体を回転するとき、溶接開
先位置の検出を行いながら、そのデータを用いてレーザ
ー溶接手段の傾斜軸を一次元制御しつつ、レーザー溶接
手段でレーザービームを溶接開先位置に照射して溶接を
行うことにより達成される。
【００１４】上記目的は、請求項５に記載のレーザー溶
接施工法において、前記レーザー溶接手段を、前記回転
支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、レーザー
ビームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼
管の半径方向に位置制御するとともに、回転支持体を回
転するとき、溶接開先位置の検出を行いながら、そのデ
ータを用いてレーザー溶接手段の傾斜軸を一次元制御し
つつ、レーザー溶接手段でレーザービームを溶接開先位
置に照射して溶接を行うことにより達成される。
接施工法において、前記レーザー溶接手段を、前記回転
支持体の回転中心線に沿って移動調整した後、レーザー
ビームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼
管の半径方向に位置制御するとともに、回転支持体を回
転するとき、溶接開先位置の検出を行いながら、そのデ
ータを用いてレーザー溶接手段の傾斜軸を一次元制御し
つつ、レーザー溶接手段でレーザービームを溶接開先位
置に照射して溶接を行うことにより達成される。
【００１５】上記目的は、大型鋼管の周継手を光ファイ
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工装置において、溶接施工時、鋼管内に
走行可能に設置し、鋼管の肌合わせ後はその略突合せ位
置に停止する溶接台車と、レーザー溶接手段を回転およ
び管軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体
に立設した回転支持体と、回転支持体の回転中心線を、
鋼管の中心軸線に略一致させて回転支持体を鋼管の半径
方向に固定する固定手段と、回転支持体に搭載し、溶接
施工時、回転支持体を回転するときに鋼管の溶接開先位
置を検出するセンシングディバイスと、レーザー溶接手
段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に沿って移動させ
る直線移動手段と、レーザー溶接手段を、その回転中心
を支点として回転支持体の回転中心線に対する傾き位置
を調整する傾き移動調整手段と、センシングディバイス
による検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ開先平
面を演算し、直線移動手段の作動を制御してレーザー溶
接手段の回転中心が回転支持体の回転中心線と演算した
開先平面内の交点までレーザー溶接手段を移動した後、
回転駆動手段を制御して回転支持体を回転させ、その回
転支持体の回転時、溶接開先の検出を行いながら、その
データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一次元制御する
制御手段とを備えることにより達成される。
バーでの導光が可能なレーザービームを用いて溶接する
レーザー溶接施工装置において、溶接施工時、鋼管内に
走行可能に設置し、鋼管の肌合わせ後はその略突合せ位
置に停止する溶接台車と、レーザー溶接手段を回転およ
び管軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体
に立設した回転支持体と、回転支持体の回転中心線を、
鋼管の中心軸線に略一致させて回転支持体を鋼管の半径
方向に固定する固定手段と、回転支持体に搭載し、溶接
施工時、回転支持体を回転するときに鋼管の溶接開先位
置を検出するセンシングディバイスと、レーザー溶接手
段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に沿って移動させ
る直線移動手段と、レーザー溶接手段を、その回転中心
を支点として回転支持体の回転中心線に対する傾き位置
を調整する傾き移動調整手段と、センシングディバイス
による検出結果に基づいて溶接開先全周を含んだ開先平
面を演算し、直線移動手段の作動を制御してレーザー溶
接手段の回転中心が回転支持体の回転中心線と演算した
開先平面内の交点までレーザー溶接手段を移動した後、
回転駆動手段を制御して回転支持体を回転させ、その回
転支持体の回転時、溶接開先の検出を行いながら、その
データを用いて該開先平面内の傾斜軸を一次元制御する
制御手段とを備えることにより達成される。
【００１６】上記目的は、請求項７に記載のレーザー溶
接施工装置において、前記レーザー溶接手段を、レーザ
ービームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように
鋼管の半径方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設
してなることにより達成される。
接施工装置において、前記レーザー溶接手段を、レーザ
ービームの焦点が溶接部位に対して正しく当たるように
鋼管の半径方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設
してなることにより達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】 以下、図面を参照しつつ、本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【００１８】図２に、本発明によるレーザー溶接施工装
置の概要を示す。図中符号１０は、肌合せ後の鋼管１
１，１１内に挿入して配置する、本発明によるレーザー
溶接施工装置の溶接台車である。溶接台車１０は、外周
に駆動車輪１２を軸支した第１の台車１３と、外周に従
動車輪１４を軸支した第２の台車１５とからなる。そし
て、それら台車１３，１５間を回転支持体１６で連結
し、その回転支持体１６をベアリング１７を介して回転
中心線Ｏを中心として回転自在に支持した構成としてな
る。
置の概要を示す。図中符号１０は、肌合せ後の鋼管１
１，１１内に挿入して配置する、本発明によるレーザー
溶接施工装置の溶接台車である。溶接台車１０は、外周
に駆動車輪１２を軸支した第１の台車１３と、外周に従
動車輪１４を軸支した第２の台車１５とからなる。そし
て、それら台車１３，１５間を回転支持体１６で連結
し、その回転支持体１６をベアリング１７を介して回転
中心線Ｏを中心として回転自在に支持した構成としてな
る。
【００１９】第１の台車１３には、図中外周上側に第２
の台車１５に向け突出して回転駆動モータ（回転駆動手
段）１８を取り付けてある。そして、第１の台車１３お
よび第２の台車１５には、それら外周の互いに向き合う
側に、径方向に伸縮する構造の突っ張り機構１９を、外
周方向に、たとえば１２０度のふり分け角度の間隔をあ
けて付設してある。
の台車１５に向け突出して回転駆動モータ（回転駆動手
段）１８を取り付けてある。そして、第１の台車１３お
よび第２の台車１５には、それら外周の互いに向き合う
側に、径方向に伸縮する構造の突っ張り機構１９を、外
周方向に、たとえば１２０度のふり分け角度の間隔をあ
けて付設してある。
【００２０】回転支持体１６は、略円筒状をなし、その
中央部を一段大径に形成し、その大径部１６ａの内側に
収納して溶接機構搭載フレーム２０を支持する。大径部
１６ａには、上側に溶接機構搭載フレーム２０を外部に
臨ませる開口１６ｂをあけ、図中左側縁の外周に、回転
駆動モータ１８のモータ歯車１８ａと噛み合う歯部１６
ｃを設けてなる。
中央部を一段大径に形成し、その大径部１６ａの内側に
収納して溶接機構搭載フレーム２０を支持する。大径部
１６ａには、上側に溶接機構搭載フレーム２０を外部に
臨ませる開口１６ｂをあけ、図中左側縁の外周に、回転
駆動モータ１８のモータ歯車１８ａと噛み合う歯部１６
ｃを設けてなる。
【００２１】溶接機構搭載フレーム２０内には、図３お
よび図４に示すように、全体を図中符号２１で示す溶接
機構を備える。溶接機構２１は、溶接作動部等を内蔵し
たノズル搭載ベース２２上に、レーザー溶接ノズル（レ
ーザー溶接手段）２３を、その回転中心Ａ点を支点とし
て回転支持体１６に対し後述する傾き移動調整手段３２
で傾き位置を調整可能に搭載してなる。そして、ノズル
搭載ベース２２を、溶接機構搭載フレーム２０の底部に
回転支持体１６の回転中心線Ｏと平行に設けるＬＭガイ
ド２５に乗せて連結し、ＬＭガイド２５で案内して直線
移動可能に設置してなる。ＬＭガイド２５は、全体を長
尺筒状のジャバラ（図示省略）で保護している。
よび図４に示すように、全体を図中符号２１で示す溶接
機構を備える。溶接機構２１は、溶接作動部等を内蔵し
たノズル搭載ベース２２上に、レーザー溶接ノズル（レ
ーザー溶接手段）２３を、その回転中心Ａ点を支点とし
て回転支持体１６に対し後述する傾き移動調整手段３２
で傾き位置を調整可能に搭載してなる。そして、ノズル
搭載ベース２２を、溶接機構搭載フレーム２０の底部に
回転支持体１６の回転中心線Ｏと平行に設けるＬＭガイ
ド２５に乗せて連結し、ＬＭガイド２５で案内して直線
移動可能に設置してなる。ＬＭガイド２５は、全体を長
尺筒状のジャバラ（図示省略）で保護している。
【００２２】レーザー溶接ノズル２３には、光ファイバ
ー，制御／動力ケーブル２４が接続されている。レーザ
ー溶接ノズル２３はレーザービームの焦点が溶接部位に
対し正しく当たるよう鋼管の半径方向に位置制御され
る。レーザー溶接ノズル２３で溶接する場合に用いるレ
ーザーとしては、光ファイバーでの導光が可能な所謂Ｙ
ＡＧレーザー，ヨウ素レーザーなどが好ましい。
ー，制御／動力ケーブル２４が接続されている。レーザ
ー溶接ノズル２３はレーザービームの焦点が溶接部位に
対し正しく当たるよう鋼管の半径方向に位置制御され
る。レーザー溶接ノズル２３で溶接する場合に用いるレ
ーザーとしては、光ファイバーでの導光が可能な所謂Ｙ
ＡＧレーザー，ヨウ素レーザーなどが好ましい。
【００２３】また、溶接機構搭載フレーム２０には、図
３に示すように、その上部側に、ノズル搭載ベース２２
をレーザー溶接ノズル２３と一体に直線移動させる、直
線移動手段２６を備える。
３に示すように、その上部側に、ノズル搭載ベース２２
をレーザー溶接ノズル２３と一体に直線移動させる、直
線移動手段２６を備える。
【００２４】直線移動手段２６は、溶接機構搭載フレー
ム２０の上部左側にサーボモータ２７を取り付け、サー
ボモータ２７のモータ軸に、回転伝達用のカップリング
２８ａやサーボユニット２８ｂを介して送り軸２９の一
端を連結している。送り軸２９の他端は、溶接機構搭載
フレーム２０の上部右側でアンギュラ玉軸受３０を介し
て支持する。そして、送り軸２９に係合するボールネジ
３１を介してノズル搭載ベース２２を連結している。
ム２０の上部左側にサーボモータ２７を取り付け、サー
ボモータ２７のモータ軸に、回転伝達用のカップリング
２８ａやサーボユニット２８ｂを介して送り軸２９の一
端を連結している。送り軸２９の他端は、溶接機構搭載
フレーム２０の上部右側でアンギュラ玉軸受３０を介し
て支持する。そして、送り軸２９に係合するボールネジ
３１を介してノズル搭載ベース２２を連結している。
【００２５】また、前述した回転支持体１６には、後述
する溶接施工時に回転支持体１６を回転するとき、鋼管
１１，１１の溶接開先位置を検出する後述のセンシング
ディバイスを搭載している。センシングディバイスとし
ては、光学的な検知形式のものや、機械的検知形式のも
のなどが考えられる。
する溶接施工時に回転支持体１６を回転するとき、鋼管
１１，１１の溶接開先位置を検出する後述のセンシング
ディバイスを搭載している。センシングディバイスとし
ては、光学的な検知形式のものや、機械的検知形式のも
のなどが考えられる。
【００２６】さらに、回転支持体１６には、図５に示す
ように、溶接機構搭載フレーム２０のノズル搭載ベース
２２に、レーザー溶接ノズル２３をその回転中心Ａを支
点として前記回転支持体１６に対し傾き位置を調整する
傾き移動調整手段３２を搭載している。
ように、溶接機構搭載フレーム２０のノズル搭載ベース
２２に、レーザー溶接ノズル２３をその回転中心Ａを支
点として前記回転支持体１６に対し傾き位置を調整する
傾き移動調整手段３２を搭載している。
【００２７】傾き移動調整手段３２は、回転支持体１６
の回転中心線Ｏと直交する向きに、ノズル搭載ベース２
２で両端を回動可能に軸支した回転支持軸３３を備え、
回転支持軸３３と一体に立設した取付アーム３４でレー
ザー溶接ノズル２３を支持する。また、回転支持軸３３
上にベベルギヤ３５を取り付ける一方、ベベルギヤ３５
と噛み合わせて送り軸２９上にウォームギヤ３６を取り
付けた構成とする。そして、サーボモータ２７で駆動す
る送り軸２９の回転を、ベベルギヤ３５とウォームギヤ
３６の噛み合いを介して回転支持軸３３に伝達し、レー
ザー溶接ノズル２３を回動して傾き位置を調整できるよ
うにしている。
の回転中心線Ｏと直交する向きに、ノズル搭載ベース２
２で両端を回動可能に軸支した回転支持軸３３を備え、
回転支持軸３３と一体に立設した取付アーム３４でレー
ザー溶接ノズル２３を支持する。また、回転支持軸３３
上にベベルギヤ３５を取り付ける一方、ベベルギヤ３５
と噛み合わせて送り軸２９上にウォームギヤ３６を取り
付けた構成とする。そして、サーボモータ２７で駆動す
る送り軸２９の回転を、ベベルギヤ３５とウォームギヤ
３６の噛み合いを介して回転支持軸３３に伝達し、レー
ザー溶接ノズル２３を回動して傾き位置を調整できるよ
うにしている。
【００２８】また、図示レーザー溶接施工装置は、図示
省略したが、電源，レーザー光発振器，冷却系供給手
段，制御パネル（制御手段）等を搭載した移動車両を含
めて構成される。そして、制御パネルにより全体の動作
をコントロールできるようにしている。
省略したが、電源，レーザー光発振器，冷却系供給手
段，制御パネル（制御手段）等を搭載した移動車両を含
めて構成される。そして、制御パネルにより全体の動作
をコントロールできるようにしている。
【００２９】なお、図示レーザー溶接施工装置で用いら
れる、たとえばベアリング１７，サーボユニット２８
ｂ，ボールネジ３１等は、バックラッシュや取付誤差を
吸収できるように予圧構造が付与された構成になってい
る。
れる、たとえばベアリング１７，サーボユニット２８
ｂ，ボールネジ３１等は、バックラッシュや取付誤差を
吸収できるように予圧構造が付与された構成になってい
る。
【００３０】さて次に、上述した構成のレーザー溶接施
工装置を用いて鋼管１１，１１を溶接施工する方法につ
いて説明する。
工装置を用いて鋼管１１，１１を溶接施工する方法につ
いて説明する。
【００３１】レーザー溶接においては、鋼管１１，１１
の溶接開先のルートギャップはたとえば０．２ｍｍ以下
とするのが望ましいが、鋼管１１，１１を肌合わせして
後、その中に溶接台車１０を入れて配置する。そして、
図１（ａ）に示すように、溶接台車１０を走行し、たと
えばオペレータがＣＣＤカメラ等を用いて検知して鋼管
１１，１１の略突合せ位置Ｂ（たとえば突合せ位置から
前後２５ｍｍ程度の範囲内）に停止させる。
の溶接開先のルートギャップはたとえば０．２ｍｍ以下
とするのが望ましいが、鋼管１１，１１を肌合わせして
後、その中に溶接台車１０を入れて配置する。そして、
図１（ａ）に示すように、溶接台車１０を走行し、たと
えばオペレータがＣＣＤカメラ等を用いて検知して鋼管
１１，１１の略突合せ位置Ｂ（たとえば突合せ位置から
前後２５ｍｍ程度の範囲内）に停止させる。
【００３２】次いで、突っ張り機構１９を作動させ、図
１（ｂ）に示すように、回転支持体１６の回転中心線Ｏ
を鋼管１１，１１の中心軸線に略一致させて、溶接台車
１０を停止位置で固定する。
１（ｂ）に示すように、回転支持体１６の回転中心線Ｏ
を鋼管１１，１１の中心軸線に略一致させて、溶接台車
１０を停止位置で固定する。
【００３３】その後、回転駆動モータ１８で回転支持体
１６を回転し、図１（ｃ）に示すように、センシングデ
ィバイス３５で鋼管１１，１１の溶接開先位置Ｐを検出
し、その検出結果に基づいて溶接開先Ｐの全周を含んだ
開先平面Ｓを演算する。
１６を回転し、図１（ｃ）に示すように、センシングデ
ィバイス３５で鋼管１１，１１の溶接開先位置Ｐを検出
し、その検出結果に基づいて溶接開先Ｐの全周を含んだ
開先平面Ｓを演算する。
【００３４】そうして、直線移動手段２６のサーボモー
タ２７を作動して送り軸２９を回動し、図１（ｄ）に示
すように、ノズル搭載ベース２２をレーザー溶接ノズル
２３と一体に直線移動し、図６に示すように、レーザー
溶接ノズル２３の回転中心Ａが、演算した開先平面Ｓ内
に至る位置まで移動調整する。
タ２７を作動して送り軸２９を回動し、図１（ｄ）に示
すように、ノズル搭載ベース２２をレーザー溶接ノズル
２３と一体に直線移動し、図６に示すように、レーザー
溶接ノズル２３の回転中心Ａが、演算した開先平面Ｓ内
に至る位置まで移動調整する。
【００３５】その上で、傾き移動調整手段３２を作動
し、開先平面Ｓの演算データを用いてレーザー溶接ノズ
ル２３を回転中心Ａ点を支点として回転支持体１６に対
する傾き位置を調整し、開先平面Ｓ内の傾斜軸Ｌを一次
元制御しつつ、回転支持体１６を回転し、レーザー溶接
ノズル２３からレーザービームを溶接開先位置に照射し
て溶接を行う。また、このときレーザー溶接ノズル２３
の位置は、レーザービームの焦点が溶接部位に対し正し
く当たるよう鋼管の半径方向に制御される。
し、開先平面Ｓの演算データを用いてレーザー溶接ノズ
ル２３を回転中心Ａ点を支点として回転支持体１６に対
する傾き位置を調整し、開先平面Ｓ内の傾斜軸Ｌを一次
元制御しつつ、回転支持体１６を回転し、レーザー溶接
ノズル２３からレーザービームを溶接開先位置に照射し
て溶接を行う。また、このときレーザー溶接ノズル２３
の位置は、レーザービームの焦点が溶接部位に対し正し
く当たるよう鋼管の半径方向に制御される。
【００３６】ところで、鋼管１１，１１の周継手、つま
り開先面が厳密な意味では回転支持体１６の回転中心線
Ｏに直角であることは、実際上ほとんどなく、また、回
転中心線Ｏが鋼管１１，１１の中心軸線と必ずしも完全
には一致しない。したがって、図７に示すように、仮に
レーザー溶接ノズル２３の回転中心が開先平面Ｓからず
れたＢ点にあり、そのためレーザー光と開先平面Ｓが平
行でないときに、そのＢ点周りで溶接する場合、レーザ
ー溶接ノズル２３の傾斜角が回転角度位置で複雑で、レ
ーザー光の傾斜軸制御が２次元以上となり、その結果、
レーザー光の開先に対する狙い位置がずれて溶接品質が
低下するおそれがある。
り開先面が厳密な意味では回転支持体１６の回転中心線
Ｏに直角であることは、実際上ほとんどなく、また、回
転中心線Ｏが鋼管１１，１１の中心軸線と必ずしも完全
には一致しない。したがって、図７に示すように、仮に
レーザー溶接ノズル２３の回転中心が開先平面Ｓからず
れたＢ点にあり、そのためレーザー光と開先平面Ｓが平
行でないときに、そのＢ点周りで溶接する場合、レーザ
ー溶接ノズル２３の傾斜角が回転角度位置で複雑で、レ
ーザー光の傾斜軸制御が２次元以上となり、その結果、
レーザー光の開先に対する狙い位置がずれて溶接品質が
低下するおそれがある。
【００３７】しかし、本発明では、レーザー溶接ノズル
２３の回転中心Ａが開先平面Ｓ内にあるように移動調整
するため、そのＡ点周りで溶接する場合には、傾斜軸Ｌ
の制御は簡単なＳＩＮＥカーブとなる一次元制御で済
み、それだけレーザー光の開先に対する狙い位置を正確
なものにすることができる。
２３の回転中心Ａが開先平面Ｓ内にあるように移動調整
するため、そのＡ点周りで溶接する場合には、傾斜軸Ｌ
の制御は簡単なＳＩＮＥカーブとなる一次元制御で済
み、それだけレーザー光の開先に対する狙い位置を正確
なものにすることができる。
【００３８】さて、上述した実施の形態では、センシン
グディバイス３５による開先位置の検知動作と、レーザ
ー溶接ノズル２３によるレーザー照射溶接動作のたび
に、それぞれ回転支持体１６を１回転させて溶接を行っ
た。しかし、本発明は、回転支持体１６の１回転で開先
検知とレーザー照射溶接とを行うように構成することも
できる。
グディバイス３５による開先位置の検知動作と、レーザ
ー溶接ノズル２３によるレーザー照射溶接動作のたび
に、それぞれ回転支持体１６を１回転させて溶接を行っ
た。しかし、本発明は、回転支持体１６の１回転で開先
検知とレーザー照射溶接とを行うように構成することも
できる。
【００３９】その場合にも、上記実施の形態におけるレ
ーザー溶接施工装置と同様な構造のレーザー溶接施工装
置を用いて溶接を行う。そして、レーザー溶接時、レー
ザー溶接手段たるレーザー溶接ノズル２３を、その回転
中心Ａが演算した開先平面Ｓ内に至る位置まで移動調整
した後、特に、前記回転支持体１６を回転するとき、セ
ンシングディバイス３５により溶接開先位置の検出を行
いながら、そのデータを用いて傾斜軸Ｌを一次元制御し
つつ、レーザー溶接ノズル２３でレーザー光を溶接開先
位置に照射して溶接を行う。
ーザー溶接施工装置と同様な構造のレーザー溶接施工装
置を用いて溶接を行う。そして、レーザー溶接時、レー
ザー溶接手段たるレーザー溶接ノズル２３を、その回転
中心Ａが演算した開先平面Ｓ内に至る位置まで移動調整
した後、特に、前記回転支持体１６を回転するとき、セ
ンシングディバイス３５により溶接開先位置の検出を行
いながら、そのデータを用いて傾斜軸Ｌを一次元制御し
つつ、レーザー溶接ノズル２３でレーザー光を溶接開先
位置に照射して溶接を行う。
【００４０】つまり、回転支持体１６を１回転するとき
に、レーザー光の照射に直前先行して溶接開先位置の検
知し、リアルタイムに開先位置を検知しながら、直後に
溶接開先位置にレーザー光を照射して溶接を行うように
コントロールする。なお、同様にレーザー溶接ノズル２
３の位置は、レーザービームの焦点が溶接部位に対し正
しく当たるよう鋼管の半径方向に制御される。
に、レーザー光の照射に直前先行して溶接開先位置の検
知し、リアルタイムに開先位置を検知しながら、直後に
溶接開先位置にレーザー光を照射して溶接を行うように
コントロールする。なお、同様にレーザー溶接ノズル２
３の位置は、レーザービームの焦点が溶接部位に対し正
しく当たるよう鋼管の半径方向に制御される。
【００４１】
【発明の効果】 上述のように構成した本発明によれ
ば、次のような効果が得られる。
ば、次のような効果が得られる。
【００４２】本発明のレーザー溶接施工法および装置に
よれば、鋼管内に設置して内側から、レーザー溶接手段
の回転支持体の回転中心軸を唯一の回転基準として回転
して開先位置を検出し、その検出結果に基づいて演算し
た開先全周を含む平面内の１点を基準として開先全周に
対するレーザービームの狙い位置を設定する構成である
ため、従来のように鋼管の外側からリング状のレールを
基準として溶接開先自動溶接を行う場合と異なり、レー
ザービームの開先に対する狙い位置にズレを生じ難く、
溶接現場での溶接開先に対するレーザービームの狙い位
置の厳密な設定を著しく容易にするとともに、その狙い
位置の精度を上げて溶接品質の向上を図ることができ
る。
よれば、鋼管内に設置して内側から、レーザー溶接手段
の回転支持体の回転中心軸を唯一の回転基準として回転
して開先位置を検出し、その検出結果に基づいて演算し
た開先全周を含む平面内の１点を基準として開先全周に
対するレーザービームの狙い位置を設定する構成である
ため、従来のように鋼管の外側からリング状のレールを
基準として溶接開先自動溶接を行う場合と異なり、レー
ザービームの開先に対する狙い位置にズレを生じ難く、
溶接現場での溶接開先に対するレーザービームの狙い位
置の厳密な設定を著しく容易にするとともに、その狙い
位置の精度を上げて溶接品質の向上を図ることができ
る。
【００４３】また、回転支持体の回転中心線が鋼管の中
心軸線に略一致するように溶接台車に搭載の回転支持体
を固定し、レーザー溶接手段の回転中心が、予め演算し
た開先平面内に至る位置までレーザー溶接手段を移動調
整する一方、開先平面の演算データを用いて傾斜軸のみ
一次元制御して溶接する構成とすることにより、鋼管の
周継手が回転支持体の回転中心線に例え直角でなく傾い
ていたとしても、これに正確に追従して溶接開先に対し
誤差なくレーザー光の狙い位置を合致させ、これによ
り、現場溶接中の機械的誤差要素が極小化されて溶接品
質の向上を図ることができる。
心軸線に略一致するように溶接台車に搭載の回転支持体
を固定し、レーザー溶接手段の回転中心が、予め演算し
た開先平面内に至る位置までレーザー溶接手段を移動調
整する一方、開先平面の演算データを用いて傾斜軸のみ
一次元制御して溶接する構成とすることにより、鋼管の
周継手が回転支持体の回転中心線に例え直角でなく傾い
ていたとしても、これに正確に追従して溶接開先に対し
誤差なくレーザー光の狙い位置を合致させ、これによ
り、現場溶接中の機械的誤差要素が極小化されて溶接品
質の向上を図ることができる。
【００４４】もちろん、本発明は、光ファイバーでの導
光が可能なレーザーを用いて溶接するレーザー溶接施工
法および装置であるため、熟練度に応じて施工に大きな
人為差を生じることがない。また、従来のように多層盛
り溶接でなくレーザー溶接などのビーム溶接に特有の平
面開先（Ｉ開先）に対する１パス溶接であるため、アー
クタイムを著しく短縮できて生産性を上げることができ
る。さらに、母材溶け込みで溶接できるため溶接材料を
不要とすることも可能であり、また、面倒なスラグの除
去作業もなくして品質管理を簡素にすることができる。
光が可能なレーザーを用いて溶接するレーザー溶接施工
法および装置であるため、熟練度に応じて施工に大きな
人為差を生じることがない。また、従来のように多層盛
り溶接でなくレーザー溶接などのビーム溶接に特有の平
面開先（Ｉ開先）に対する１パス溶接であるため、アー
クタイムを著しく短縮できて生産性を上げることができ
る。さらに、母材溶け込みで溶接できるため溶接材料を
不要とすることも可能であり、また、面倒なスラグの除
去作業もなくして品質管理を簡素にすることができる。
【００４５】加えて、請求項５および７のレーザー溶接
施工法および装置によれば、回転支持体を回転するとき
に、レーザー光の照射に直前先行して溶接開先位置の検
知を開始し、開先位置を検知しながら、直後に溶接開先
位置にレーザー光を照射し、回転支持体の１回転で開先
検知とレーザー溶接を行うように構成するため、それだ
け施工時間が短縮されて施工効率を上げることができ
る。
施工法および装置によれば、回転支持体を回転するとき
に、レーザー光の照射に直前先行して溶接開先位置の検
知を開始し、開先位置を検知しながら、直後に溶接開先
位置にレーザー光を照射し、回転支持体の１回転で開先
検知とレーザー溶接を行うように構成するため、それだ
け施工時間が短縮されて施工効率を上げることができ
る。
【００４６】さらに加えて、請求項２、４、６および８
のレーザー溶接施工法および装置によれば、レーザー溶
接手段の位置をレーザービームの焦点が溶接部位に対し
て正しく当たるように鋼管の半径方向に制御する構成と
することにより、溶接精度をより一層向上させることが
できる。
のレーザー溶接施工法および装置によれば、レーザー溶
接手段の位置をレーザービームの焦点が溶接部位に対し
て正しく当たるように鋼管の半径方向に制御する構成と
することにより、溶接精度をより一層向上させることが
できる。
【図１】 本発明によるレーザー溶接施工装置を用いて
行うレーザー溶接施工法の施工工程を示す工程説明図で
ある。
行うレーザー溶接施工法の施工工程を示す工程説明図で
ある。
【図２】 鋼管内の溶接開先位置に配置した本発明によ
るレーザー溶接施工装置を示す概略縦断面図である。
るレーザー溶接施工装置を示す概略縦断面図である。
【図３】 そのレーザー溶接施工装置の溶接機構搭載フ
レームに搭載した溶接機構を示す概略縦断面図である。
レームに搭載した溶接機構を示す概略縦断面図である。
【図４】 その溶接機構を前側から見て示す概略構成図
である。
である。
【図５】 レーザー溶接施工装置に備える傾き移動調整
手段を示す概略縦断面図である。
手段を示す概略縦断面図である。
【図６】 溶接開先位置における開先平面での傾斜軸の
一次元制御状態を説明する説明図である。
一次元制御状態を説明する説明図である。
【図７】 レーザー溶接ノズルの回転中心が開先平面に
ある場合とそれからずれた位置にある場合の位置調整制
御を比較して説明する説明図である。
ある場合とそれからずれた位置にある場合の位置調整制
御を比較して説明する説明図である。
【図８】 従来のレーザー溶接によらないで行う多層盛
り溶接状態を示す状態説明図である。
り溶接状態を示す状態説明図である。
１０ 溶接台車 １１ 鋼管 １６ 回転支持体 １８ 回転駆動モータ（回転駆動手段） １９ 突っ張り機構（固定手段） ２３ レーザー溶接ノズル（レーザー溶接手段） ２６ 直線移動手段 ３２ 傾き移動調整手段 ３５ センシングディバイス Ａ，Ｂ レーザー溶接ノズルの回転中心 Ｏ 回転支持体の回転中心線 Ｐ 溶接開先位置 Ｓ 開先平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 101:06 Ｂ２３Ｋ 101:06 101:10 101:10 103:04 103:04 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/30 B23K 15/00 B23K 37/02
Claims (8)
- 【請求項１】 大型鋼管の周継手を光ファイバーでの導
光が可能なレーザービームを用いて溶接するレーザー溶
接施工法において、 鋼管内に挿入したレーザー溶接手段を搭載した溶接台車
を走行させて肌合わせ後の鋼管の略突合せ位置に停止
し、 レーザー溶接手段を鋼管の管軸回りに回転可能および管
軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体に立
設した回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略
一致させて固定し、 回転支持体を回転させて回転支持体に搭載したセンシン
グディバイスで鋼管の溶接開先位置を検出し、その検出
結果に基づいて溶接開先全周を含んだ開先平面を演算
し、 レーザー溶接手段を、その回転中心が回転支持体の回転
中心線と演算した開先平面の交点まで回転支持体の回転
中心線に沿って移動調整した後、 開先平面の演算データを用いて該開先平面内の傾斜軸を
一次元制御しつつ、回転支持体を回転しレーザー溶接手
段でレーザービームを溶接開先位置に照射して溶接を行
うことを特徴とするレーザー溶接施工法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のレーザー溶接施工法に
おいて、前記レーザー溶接手段を、前記回転支持体の回
転中心線に沿って移動調整した後、レーザービームの焦
点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼管の半径方
向に位置制御するとともに、開先平面の演算データを用
いて該開先平面内の傾斜軸を一次元制御しつつ、回転支
持体を回転しレーザー溶接手段でレーザービームを溶接
開先位置に照射して溶接を行うことを特徴とするレーザ
ー溶接施工法。 - 【請求項３】 大型鋼管の周継手を光ファイバーでの導
光が可能なレーザービームを用いて溶接するレーザー溶
接施工装置において、 溶接施工時、鋼管内に走行可能
に設置し、鋼管の肌合わせ後はその略突合せ位置に停止
する溶接台車と、 レーザー溶接手段を回転可能および管軸方向への移動可
能および傾斜角度調整可能に一体に立設した回転支持体
と、 回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略一致さ
せて回転支持体を鋼管の半径方向に固定する固定手段
と、 回転支持体に搭載し、溶接施工時、回転支持体を回転す
るときに鋼管の溶接開先位置を検出するセンシングディ
バイスと、 レーザー溶接手段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に
沿って移動させる直線移動手段と、 レーザー溶接手段を、その回転中心を支点として回転支
持体の回転中心線に対する傾き位置を調整する傾き移動
調整手段と、 センシングディバイスによる検出結果に基づいて溶接開
先全周を含んだ開先平面を演算し、直線移動手段の作動
を制御してレーザー溶接手段の回転中心が回転支持体の
回転中心線と演算した開先平面の交点までレーザー溶接
手段を移動した後、開先平面の演算データを用いて該開
先平面内の傾斜軸を一次元制御しつつ、回転駆動手段を
制御して回転支持体を回転させる制御手段と、 を備えることを特徴とするレーザー溶接施工装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のレーザー溶接施工装置
において、前記レーザー溶接手段を、レーザービームの
焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼管の半径
方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設してなるこ
とを特徴とするレーザー溶接施工装置。 - 【請求項５】 大型鋼管の周継手を光ファイバーでの導
光が可能なレーザービームを用いて溶接するレーザー溶
接施工法において、 鋼管内に挿入したレーザー溶接手段を搭載した溶接台車
を走行させて肌合わせ後の鋼管の略突合せ位置に停止
し、 レーザー溶接手段を鋼管の管軸回りに回転可能および管
軸方向への移動可能および傾斜角度調整可能に一体に立
設した回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略
一致させて溶接台車を固定し、 回転支持体に搭載したセンシングディバイスで鋼管の溶
接開先位置を検出し、その検出結果に基づいて溶接開先
全周を含んだ開先平面を演算し、 レーザー溶接手段を、その回転中心が回転支持体の回転
中心線と演算した開先平面の交点まで回転支持体の回転
中心線に沿って移動調整した後、 回転支持体を回転するとき、溶接開先位置の検出を行い
ながら、そのデータを用いてレーザー溶接手段の傾斜軸
を一次元制御しつつ、レーザー溶接手段でレーザービー
ムを溶接開先位置に照射して溶接を行うことを特徴とす
るレーザー溶接施工法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のレーザー溶接施工法に
おいて、前記レーザー溶接手段を、前記回転支持体の回
転中心線に沿って移動調整した後、レーザービームの焦
点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼管の半径方
向に位置制御するとともに、回転支持体を回転すると
き、溶接開先位置の検出を行いながら、そのデータを用
いてレーザー溶接手段の傾斜軸を一次元制御しつつ、レ
ーザー溶接手段でレーザービームを溶接開先位置に照射
して溶接を行うことを特徴とするレーザー溶接施工法。 - 【請求項７】 大型鋼管の周継手を光ファイバーでの導
光が可能なレーザービームを用いて溶接するレーザー溶
接施工装置において、 溶接施工時、鋼管内に走行可能に設置し、鋼管の肌合わ
せ後はその略突合せ位置に停止する溶接台車と、 レーザー溶接手段を回転および管軸方向への移動可能お
よび傾斜角度調整可能に一体に立設した回転支持体と、 回転支持体の回転中心線を、鋼管の中心軸線に略一致さ
せて回転支持体を鋼管の半径方向に固定する固定手段
と、 回転支持体に搭載し、溶接施工時、回転支持体を回転す
るときに鋼管の溶接開先位置を検出するセンシングディ
バイスと、 レーザー溶接手段を鋼管内で回転支持体の回転中心線に
沿って移動させる直線移動手段と、 レーザー溶接手段を、その回転中心を支点として回転支
持体の回転中心線に対する傾き位置を調整する傾き移動
調整手段と、 センシングディバイスによる検出結果に基づいて溶接開
先全周を含んだ開先平面を演算し、直線移動手段の作動
を制御してレーザー溶接手段の回転中心が回転支持体の
回転中心線と演算した開先平面内の交点までレーザー溶
接手段を移動した後、回転駆動手段を制御して回転支持
体を回転させ、その回転支持体の回転時、溶接開先の検
出を行いながら、そのデータを用いて該開先平面内の傾
斜軸を一次元制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするレーザー溶接施工装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載のレーザー溶接施工装置
において、前記レーザー溶接手段を、レーザービームの
焦点が溶接部位に対して正しく当たるように鋼管の半径
方向に位置制御可能に前記回転支持体に立設してなるこ
とを特徴とするレーザー溶接施工装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35693899A JP3348350B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | レーザー溶接施工法および装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35693899A JP3348350B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | レーザー溶接施工法および装置 |
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|---|---|
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ID=18451538
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1999
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