JPH01180784A - 多電極断続スミ肉自動溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パイプラインの加熱のため、あるいは融雪、
暖房システムの採用のため、管あるいは板の表面に複数
列の小径パイプを添接するごとく配管するパイプのスミ
肉断続溶接に関する。

（従来の方法） ワックス重油あるいは一部の原油のように常温で高粘度
を持つ液体をパイプライン輸送するときはパイプライン
を３０°〜１００℃程度まで加熱する必要があり、また
道路、建物の融雪、暖房システムでは当然０℃以上の温
度に何らかの方法で構造物を加熱しなければならない。

その方法として小径管による加熱管を目的の部材に溶接
接合し、伝熱にて加熱する方法がよく用いられる。その
小径管は温水あるいはスチームを送給して、加熱または
電線を挿入した誘導加熱方式がある。そして、小径管と
被加熱体の接合は断続スミ肉溶接で十分であり、第１図
のごとき通常５０ｍｍ長さの千鳥溶接で行われている。

すなわち、同図の１が溶接部であり、２は非溶接部であ
る。小径管３の大きさは２５〜３５ｍｍφ、肉厚２〜４
ｆｆＩＩ１１１溶接は６Ｉ脚長のスミ肉が一般的である
。ここで４は被加熱体であり、Ｌが溶接長さ、ｐが溶接
ピッチ長さ、１１が長さである。

従来はこの断続溶接は手溶接か半自動溶接法で入力にて
行われた。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明が対象とするパイプの断続溶接は一般的に溶接範
囲が広く（パイプラインへの加熱管の取付ではパイプラ
インの単管の長さでも２０ｍ単位で加熱管を取付け、融
雪板の場合でも単位板で１０ｍ以上の長さに及ぶ）人力
にて溶接するため溶接工の作業移動距離が長く、かつ１
個所での溶接量が少ないので作業能率が上がらず加熱管
の取付費用が膨大なものとなっている。

また人力で溶接するため、断続溶接の溶接長さあるいは
、未溶接長さがまちまちとなりやすく、それを管理すた
め、部材に溶接個所をケ書くとか、当て物を利用して溶
接個所を明確にする等の作業が必要で非能率的であった
。また、常にアークをオン、オフする溶接工の疲労は増
大しますます低能率なものとなるばかりでなく、溶接長
さ、未溶接長さあるいは溶接脚長にはバラツキが多く、
しばしば手直し補修をする必要があった。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明者らは、能率向上のため複数列の小径パイ
プを多電極アーク溶接にて同時に自動溶接するとともに
、自動溶接台車の走行を制御して一定長さで一定脚長の
高品質な断続溶接を可能とする溶接法を実現させた。

すなわち、能率向上のため多電極の自動溶接法にて複数
列の小径パイプを同時に溶接すること、および走行台車
の速度を制御し、溶接のスタート、エンドを台車の動き
と同期させ溶接長さおよび未溶接長さを一定の値にし、
また溶接脚長も一定の値に保持できるものとした。

上記をさらに詳細に説明すると、第２図が単体の台車で
ある。図のごとく、台車は２個の車輪５を持った縦長な
箱型とし、被溶接小径パイプロをレールとして走行させ
、台車の両側にアーク７を出し、これに溶接トーチ８を
把持させ被溶接パイプのスミ肉溶接を両側から同時に出
来るようにした。ただし左右の溶接トーチは図のごとく
溶接ピッチ長さ分だけシフトさせることが一つの特徴で
ある。これにより後述するように両側から同時に溶接可
能となるのである。

さらに９が駆動用モーターであり、１０が動力伝達用の
ベルトであり、１１が前、後輪駆動用のチェーンである
。１２は他の台車と連結用の金具である。この金具は連
結装置を示した第３図と関連しており、第３図の右側の
連結用金具１２と同一である。そして金具１２から連結
バー１３が張出しており、その先端はスライド装置１４
に直結されている。相手の台車は回転自在装置１７を内
蔵しており、それと直結した連結用金具１６を介して前
記スライド装置と連結されている。このスライド自在装
置および回転自在装置は清めらかに作動するよう摺動部
分には第３図に示すように、ボールベアリング１５を用
いたものが望ましくまた摺動の大ぎさは小径管が平行に
配設される場合、前者は±１０ｍｍ、後者は±５度程度
で十分である。また台車の間隔は小径管の配設間隔に応
じて連結バー１３の長さを替えて対応できる。

このように複数の台車が上記の連結装置により並列に連
結されることにより、複数列の被溶接用小径パイプをレ
ールとして走行することができ、かつ該小径パイプの取
付精度が悪くとも各台車は該小径パイプ上を安定して走
行でき溶接トーチは溶接線を正確に倣いながら移動でき
るのである。

各台車ごとに１対の溶接トーチを溶接ピッチｐの長さだ
けシフトさせて配置させた理由は、被溶接小径パイプを
千鳥状に断続溶接するためである。

即ち、被溶接小径パイプの両側にシフトして配置した溶
接トーチを同時に走行させると、片側の溶接はシフト分
だけずれた状態で走行するため、溶接、非溶接の長さを
適宜選択すれば千鳥状の溶接が形成される。

次に、被溶接小径パイプを断続溶接する方法を具体的に
説明する。

断続溶接は、（ａ）溶接スタート、（ｂ）溶接、（ｃ）
溶接エンド、（ｄ）非溶接台車移動の４ステツプを１サ
イクルとしてこれを繰返すことにより行う。

それぞれのステップでは台車の走行速度と溶接電流を適
宜タイマーで切替えることによって所定の溶接仕様（溶
接脚長、溶接長さ１、非溶接長さ４１１）にするととも
に溶接始端と終端部の欠陥を防止させる必要がある。

即ち、第４図に示すように （ａ）溶接スタート時は短時間ｔ１だけ規定の溶接電流
１１で溶接速度を低速走行Ｖ、させることにより、溶着
金属を十分潜込ませるとともにビード形状を整える。

（ｂ）溶接部では規程の溶接電流■、で所定の溶接長λ
どなるように溶接速度ｖ２に対応した時間ｔｂ溶接しな
がら台車を走行させる。

（ｃ）溶接エンドでは溶接台車の走行を停止して短時間
ｔｃだけ低い溶接電流■２で溶接することにより溶接ス
タート部と同様に溶着金属を十分潜込ませるとともにビ
ード形状を整える。

（ｄ）以上で溶接ビードの形成は終り、次に非溶接部の
長さＩＬｌだけ溶接アークを停止して台車のみ走行させ
る。この時の台車速度ｖ３は能率アップを図るためでき
るだけ速くした方が良い。

以上の断続溶接方法により、溶接トーチのシフト間隔ｐ
と溶接長１、非溶接長ＩＬ１を適宜選択することにより
、第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に示すように
、いろいろな千鳥状態の断続溶接を行うことができる。

（実施例） 実施例−１ パネル状の被加熱体に小径管を溶接する実施例を第６図
に示す。パネルは板厚２０　ｍｍ、巾１ｍ１長さ５ｍの
鋼板であり長さ方向に約５ｍの長さの５ＰＧ２５Ａの小
径管を３５０ｍｍ間隔で３本並列にスミ肉断続溶接にて
添接した。溶接法はＣＯ□アーク溶接法であり、スミ肉
溶接長さは６０ｍｍ、非溶接長さは１４０　ｍｍ、溶接
ピッチ長さは１００　ｍｍ、脚長は６ｍｍであった。

この溶接を図のごとく、３台の台車を並行に連結して、
６電極にて溶接した。中央の台車に駆動装置９を設け、
左右に連結装置を配置し連動させた。溶接トーチ８は各
台車ごとに溶接ピッチ長さの１００ｍｍだけシフトさせ
図の左側のトーチは手前、右側は後ろにシフトさせであ
る。各溶接トーチは第２図のごとく台車に固定されてお
り（第４図では図示せず）トーチ角度はパネル板に対し
て４５°、被溶接小径管の長さ方向に対して９０”　と
なっている。

溶接条件は各電極とも溶接ワイヤ１．２φ、溶接電流３
００Ａｍｐ、アーク電圧２０　Ｖｏｌｔである。ワイヤ
送給装置および溶接電源はパネル長の中央近辺でパネル
の近傍に置き、６ｍ長さのフレキシブルコンジットケー
ブル（半白溶接用）にてワイヤ送給装置と台車間を接続
した。

溶接台車の制御法はタイマーを使用した制御装置を製作
し自動的に設定されたシーケンスを繰返して行われるよ
うなシステムとした。すなわち、設定項目は溶接スター
ト、溶接、溶接エンド、台車移動の４ステツプにて、台
車速度と時間を調整するものである。その設定条件を表
１に示した。

第１表 このように、溶接スタートの起動スイッチを入れると、
溶接が開始されスタート時に２秒間は、走行台車は５　
ｃｍ／ｍｉｎの速度で移動し溶接アークを安定して発生
させるとともに溶接スタート部のビード形状を整える。

その後の１２秒間は６ｍｍのスミ肉脚長で６０１１ＩＩ
１１の溶接長を確保するため３　Ｑ　（ｍ／ｗｉｎの速
度で台車は走行される。

さらに溶接エンドでは溶接電流１８０Ａｍｐ、アーク電
圧２１Ｖで台車速度は０（停止）とし３秒間溶接アーク
は保持される。そして溶接終了とともに台車速度は溶接
時の速度の２倍の６０ｃｍ／ｍｉｎと倍増させ１４秒秒
間性する。これにより、未溶接長さの１４０ｍｍを台車
は高速で移動する。その後自動的にこのステップを繰返
し約５ｍ長の小径パイプの断続スミ肉溶接が完了する。

なお、駆動用モーターには、定速性能と各ステップ間で
の急激な速度変化に対応できるようサーボモーターを使
用した。

さらに本溶接走行台車（溶接トーチを含め）は重量が約
２５ｋｇあるため１人の人力にて段取を可能とするため
図のように右側の台車のみ分離できるよう、連結パー１
３に取りはずし機構１８を設けて１人のオペレーターで
すべての作業を行なうことができるものである。

以上の方法により、オペレーター１人当りの能率は、従
来の半自動溶接法に比べて５倍となり、溶接脚長、溶接
長さおよび断続長さは所定の数値を満足しかつ均一なも
のであった。

実施例−２ パイプ状の被加熱体に小径管を溶接する実施例を第７図
に示す。パイプは板厚２５＋＋ｕａ、外径９００ｍｍφ
、長さ１９ｍの鋼管であり、パイプの外面の軸方向に約
１９ｍの長さの５ＰＧ２５Ａの小径管を８本パイプの外
周に等間ｆｉｌ　（約３５０ｍｌ１１間隙）に添接した
。溶接法等は実施例１と同一であるが２台の走行台車を
使用して、４電極にて溶接した。８本の小径管を仮付し
た母管を水平に横置し、８本の小径管のうち２木が上に
なるようにセットして下向きで２本づつ同時に溶接を行
ない母管を９０°回転させ位置を替えながら常に下向き
で４回台車走行で溶接を行った。第７図はその２本の小
径管を溶接している正面図である。左側の台車に駆動装
置９を設は連結バー１３、スライド装置１４、回転自在
装置１７を介して右側の台車と連結している。

溶接トーチ８は各台車ごとに実施例１と同様に断続長さ
の１００ｍｍだけ対のトーチに対してシフトさせである
がトーチの狙い角度は小径管の軸方向に対しては９０°
であり、母管に対しては溶接部での母管の接線に対して
、図の内側のトーチは４０度、外側のトーチは３５°で
ある（溶接トーチの取付治具は前例と同様図示せず）。

台車の制御方法、溶接機との同期方法も実施例１と同一
であるが、小径管の長さが１９ｍと非常に長いので、溶
接機のうち溶接電源は定置式としたがワイヤ送給装置は
母管のサイドに別に設けた併行台車（図示せず）に４台
とも上積させ、その併行台車は定速（はぼ溶接走行台車
の平均速度にて）にて走行させた。ワイヤ送給装置と溶
接走行台車間は最大６ｍ長さのワイヤ送給用フレキシブ
ルコンジットケーブルにて連結したので前記併走台車の
速度設定は定速走行で問題はない。

本溶接走行台車の重量は約１８ｋｇ（溶接トーチを含め
）であり、段取も１人の人力にて可能であった。

以上の結果、オペレーター１人当りの能率は、従来の半
自動溶接法に比べ４倍以上となり、溶接脚長、溶接長さ
および断続長さは所定の数値を満足しかつ均一なもので
あった。

（発明の効果） 以上述べたごとく、本発明により小径パイプの断続スミ
肉溶接が複数列同時に簡易な自動溶接機にて施行でき高
能率でかつ低コストにて成品を供給できるものである。

またその品質は安定しており、検査費も低減でき信頼性
の高い成品となる等顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で、（ａ）はパイプを千鳥状に
断続溶接した平面図、（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ断
面図、第２図は本発明の方法に係わる溶接合車装置例を
示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は第２図（ａ）のＡ
−Ａ断面図、第３図は本発明に係わる溶接合車装置例の
連結状態を示す図で、（ａ）は水平スライド、（ｂ）は
回転自在機構を示す図、第４図は本発明の溶接シーケン
ス例を示す図、第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
は本発明により得られる断続溶接のパターン例を示す図
、第６図、第７図は本発明に係わる溶接台車の実施例１
及び実施例２を示す図である。 １：断続スミ肉溶接部、 ２：非溶接部、　　　３：被溶接小径管、４：被加熱体
、　　　　５：車輪、 ７：溶接トーチ把持アーム、 ８：溶接トーチ、　　　９：駆動用モーター、１０：動
力伝達用ベルト、 １１：前後車輪駆動用チェーン、 １２：連結用金具　　１３：連結バー、１４ニスライド
装置、 １５：摺動部のボールベアリング、 １６：相手台車の連結用金具、 １７：回転自在装置、１８：取りはずし機構。 ｌ：断続スミ肉溶接部 ２：被溶接部 ３：肢ｆｄ接小径管 ４、被加熱体 第３図 Ｉ３：連結バー １４ニスライド装置 １５：摺＃部のボールベアリング １６：相手台車の連結用金具 第５図 ｔ　　　ｔ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管あるいは板の表面に複数列の小径パイプを添接するご
   とく配設し、スミ肉断続溶接する方法において、２本以
   上の被溶接用の小径パイプをレールとした複数台の溶接
   走行用台車を用い、該台車は各小径パイプごとに２個の
   車輪をもった独立した台車であって、その台車間をスラ
   イド可能および回転自在な連結棒で並列に結び、各台車
   には２本の溶接トーチを、それぞれ、その台車がレール
   とする小径パイプを両側から溶接するよう配設しかつ、
   断続溶接の溶接ピッチ長さだけ溶接トーチ狙い位置をシ
   フトさせ、前記溶接走行台車のうち１台は動力をもった
   駆動式とし、複数台の溶接走行台車を並走させながら、
   所定の長さのスミ肉溶接を同時に行い、その後所定の非
   溶接長さだけ、該走行台車を高速で移動させ、これを繰
   返して断続溶接を行うことを特徴とする多電極断続スミ
   肉自動溶接方法。