JPH01224167A - 鋼管溶接装置 - 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〕 本発明は複数本の鋼管を接合内周面で互いに溶接する鋼
管溶接装置に関する。

〔背景技術〕

鋼管杭、鋼管コンクリート柱を地中に設置する場合に、
地中へ埋設した鋼管杭の地上突出部へ次の鋼管杭の下端
部を溶接して地中へと押し込み、順に次の鋼管杭を溶接
することが行なわれている。

ところがこの鋼管杭の溶接は、鋼管杭の上端部と下端部
とをその外周から手動で溶接するため、作業環境が良好
でない場合、特に強風時には溶接作業を確実に行なうこ
とができず品質に影響を与えたり、溶接突出部が鋼管埋
設時に抵抗になる。

更にこの鋼管溶接は鋼管を埋設しながら溶接する場合に
隣接敷地との間に充分な作業スペースが無いと作業でき
ない。

〔発明が解決すべき課題〕

これらの鋼管溶接時の不具合は、いずれも鋼管を外側か
ら作業員が手動で溶接作業を行なうことに起因しており
、本発明は鋼管を互いにその内側から自動的に溶接する
ことができる鋼管溶接装置を得ることが目的である。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、複数本の鋼管を接合内周面で互いに溶接する
鋼管溶接装置であって、鋼管の軸心に沿って挿入される
ガイドレールと、このガイドレールに沿って移動される
台車と、この台車に搭載され鋼管の内周に沿って旋回さ
れる溶接トーチと、鋼管の接合面に沿って前記溶接トー
チを台車に対して旋回させると共に鋼管の軸方向に移動
させ溶接トーチを接合内周面に追従させる制御手段と、
を有することを特徴としている。

このため本発明では、鋼管の軸心に沿って配置されるガ
イドレールに案内させて台車を移動させ、この台車の周
りに溶接トーチを旋回しながら鋼管内周に沿って溶接作
業を行なえば、鋼管の端部が互いに溶接される。この溶
接時に溶接トーチは制御手段によって鋼管の内周面に沿
って旋回されると共に鋼管の軸方向に移動可能であるた
め、鋼管の接合端面が均一でなく軸方向にずれている場
合にも正確に溶接作業が可能となる。

本発明は鋼管を埋設しながら地上への突出部と次の鋼管
の下端部とを溶接した後に埋設作業を行なう場合や、複
数本の鋼管を予め地上で溶接した後にこれらを埋設する
場合にも適用可能である。

〔発明の実施例〕

第１図には本発明が適用された鋼管溶接装置１０の実施
例による溶接状態が示されている。

この実施例では既に地中へ埋設された鋼管１２の上端部
へ同軸的に鋼管１４が挿入され、これらが端部で互いに
溶接されるようになっている。

鋼管１４の上端部にはベースプレート１６が当接され、
このベースプレート１６にはガイドレール１８の上端付
近が固着されて吊り下げられている。このガイドレール
１８は鋼管１２．１４の軸心に沿って垂下され、上端部
付近及び下端部にはこのガイドレール１８を鋼管１２．
１４の細心に正確に配置するためのアーム２２及びこの
アーム２２の先端部へ軸支されたローラ２４が設けられ
ている。

このローラ２４は鋼管１２．１４の内周部に当接してガ
イドレール１８を鋼管１２．１４の軸心に配置するよう
になっている。このためこれらのアーム２２は鋼管１２
．１４の軸方向から見た場合に軸心回りに等間隔で３個
以上設けられることが好ましい。

第２図に示される如くガイドレール１８はＨ型鋼であり
、そのウェブ１８Ａの一側には長手方向に沿って絶縁材
２６を介して通電板２８が取り付けられている。この通
電板２８はガイドレール１８の長手方向全域に亘って固
着されており、ベースプレート１６へ搭載される制御装
置３０及び溶接機３１と、ガイドレール１８に沿って移
動可能な台車３２の各アクチュエータとを電気的に連結
する役目を有している。このため通電板２８としては複
数系統の電源線、信号線が各別に敷設されることが好ま
しい。

ガイドレール１８のウェブ１８Ａには通電板２８０反対
側にラック３４ががイドレール１８の長手方向に沿って
形成されており、台車３２へ軸支されるピニオン３６が
噛み合っている。このピニオン３６はモータ３８の出力
軸歯車４２が噛み合っている。この出力軸歯車４２は通
電板２８を介して制御装置３０からの信号が伝達される
ようになっており、ピニオン３６を必要回転数だけ回転
させることによって台車３２をガイドレール１８の長手
方向の所望の位置へと移動できるようになっている。

台車３２の下端から突出するフランジ３２Ａにハリング
４４がガイドレール１８の軸心と同軸的に軸支されて台
車３２へ設置されるモータ４５の駆動力で回転されるよ
うになっている。このリング４４は台車３２を内部に収
容すると共に外周へ固着されるベースブロック４６には
旋回プレート４８が軸支されてガイドレール１８の軸線
と直角な軸線（第２図の中心線Ａ参照）回りに回転可能
となっている。またこのベースブロック４６へ軸線へと
同軸的に固着された内歯歯車５２にはベースブロック４
６へ固着されたモータ５４の出力軸歯車５６が噛み合っ
ており、モータ５４の駆動回転時に旋回プレート４８が
軸心Ａ回りに旋回可能となっている。

旋回プレート４８からは固定アーム５８が突出しており
、この固定アーム５８の先端部からは溶接トーチ６２が
突出している。この溶接トーチ６２へは第１図に示され
る如くベースプレート１６上へ設置されるワイヤ供給器
６４からの溶接ワイヤ６６が送られるようになっている
。このため溶接トーチ６２はその先端部から突出される
溶接ワイヤ６６を鋼管１２．１４の内周面へ接近させる
ことによって鋼管１２．１４及び溶接ワイヤ６６へと供
給される電圧によってこの溶接ワイヤ６６と鋼管１２．
１４との間にアークを生じさせ、これによって鋼管１２
．１４の当接端面を溶接することができるようになって
いる。必要であればこの溶接トーチ６２の先端部から炭
酸ガス等の溶接補助ガスを供給できるようにしてもよい
。

溶接トーチ６２はモータ５４の駆動によって軸心Ａ回り
に旋回されてウィービング操作を行なうことができるが
、溶接終了後は溶接トーチ６２が固定アーム５８回りに
旋回されて折畳み可能となっている。即ち溶接トーチ６
２は固定アーム５８への軸支ピン６８回りに旋回可能と
されると共に、軸支ピン６８と同軸的に固着される歯車
７０へ旋回プレート４８に固着さセたモータ７２の出力
軸歯車７４が噛み合っている。従ってこのモータ７２の
回転によって溶接トーチ６２は軸支ピン６８回りに第２
図反時計方向に想像線状態まで回転してガイドレール１
８方向へと接近し、これによって鋼管１２．１４の内周
と離間できるようになっている。

なお地上にはワイヤ供給器６４を駆動するためのモータ
及び制御装置３０、溶接機３１へと電力を供給できる動
力分配器７６が設けられている。

また台車３２からはＩＴＶカメラ７８がアーム８２を介
して突出されており、同様に台車３２から突出される光
源８４の照明光を認識できるようになっている。即ち光
源８４は第３図縦方向に長手方向とされるロリット光を
鋼管１２．１４の当接面へ照射でき、このスリット光を
ＩＴＶカメラ７８が検知し制御装置３０は、このスリッ
ト光上にある被溶接部を濃度変化より検知し、この濃度
変化部へ溶接トーチ６２の先端部を正確に合致させるこ
とにより溶接トーチ６２をこの鋼管１２．１４の接合面
へ追従できるようになっている。

次に本実施例の作用を説明する。

予め地中へ埋設された鋼管１２はその上端部へ鋼管１４
の下端部が第１図に示される如く当接される。この鋼管
１４にはペースプレート１６が搭載されてガイドレール
１８が鋼管１４の軸心に沿って垂直に吊下げらる。台車
３２はモータ３８の駆動力によって下降し、光源８４か
らのスリット光がＩＴＶカメラ７８によって正確に鋼管
１２．１４の接合面を検知すると溶接トーチ６２がこの
接合面に対応した状態でモータ３８が停止される。

ここで鋼管１４及び溶接ワイヤ６６へ溶接機３１から電
流が供給されると溶接ワイヤ６６と鋼管１２．１４の接
合面とへアークが生じて溶接が開始される。台車３２は
モータ４５の駆動力によって鋼管１２．１４の軸心回り
に旋回されることによって鋼管１２．１４の内周へ自動
的に溶接作業が行なわれる。この溶接進行時にモータ５
４が所定角度だけ往復回転されることによって溶接トー
チ６２はウィービング操作を行なうことができる。

また鋼管１２．１４の接合面が鋼管１２．１４の軸心と
正確に直角でない場合にも、制御装置３０によって制御
されるモータ３８は適切に台車３２を上下動させるので
溶接トーチ６２の先端部が正確に鋼管１２．１４の接合
面へと当接される。

次に第３図には本発明の第２実施例が示されている。

この実施例では鋼管１２．１４の内側に予めそれぞれコ
ンク！Ｊ−ト８８．９０が所定肉厚で打設されているた
め、台車３２を鋼管１２．１４の接合面へ挿入する場合
には、モータ７２　（第２図参照）を駆動して溶接トー
チ６２を軸支ピン６８回りにリング４４方向へと折畳ん
で移動し、鋼管１２．１４の接合部へ至った時点で再び
モータ７２を逆転させて溶接トーチ６２を鋼管１２．１
４の内周面へと接近させるようになっている。

次に第４図には本発明の第３実施例が示されている。

この実施例では鋼管１２．１４が地上で水平状態で互い
に当接され、この状態で鋼管１２．１４の当接部を内周
から溶接する状態が示されている。

この状態においても前記実施例と同様にガイドレール１
８は鋼管１２．１４の軸心部に配置され、旋回しながら
溶接トーチ６２が当接面を溶接するようになっている。

ただしこの実施例ではガイドレール１８を鋼管１２．１
４の内周部へ支持するためのアーム２２、ローラ２４は
ガイドレール１８の自重を支えるためにガイドレール１
８の下方にのみ設けることができる。

またこの実施例ではリング４４の反対側に各々溶接トー
チ６２が設けられ、迅速な溶接が可能となっている。

次に第５図には本発明の第４実施例が示されている。

この実施例では前記各実施例のＩＴＶカメラ７８に代え
て、溶接トーチ６２の溶接面を案内するためにリング４
４の軸心回りの旋回時に溶接トーチ６２の移動軌跡に先
立ってこの移動軌跡へ開先倣い部９４が移動するように
なっている。この開先倣い部９４はリング４４から放射
方向に突出し、突出長さが変更可能とされたアームであ
り、先端部へ取り付けられるローラ９６は鋼管１２．１
４の当接面に形成される面取りである開先部の凹みに沿
って移動するようになっている。これによってモータ３
８（第２図参照）が駆動され、正確に溶接トーチ６２が
鋼管１２．１４の接合面へと移動されるようになってい
る。

また溶接トーチ６２の移動軌跡には溶接トーチ６２が移
動した後にスラグ除去手段９８が移動するようになって
いる。このスラグ除去手段９８は開先倣い部９４と同様
にリング４４から半径方向に突出したアームでそのアー
ム突出長さが調節可能とされており、先端部に形成され
る爪１０２は溶接トーチ６２によって形成された溶接ス
ラグを破壊して除去する役目を有している。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明は、複数本の鋼管を接合内周面
で互いに溶接する鋼管溶接装置であって、鋼管の軸心に
沿って挿入されるガイドレールと、このガイドレールに
沿って移動される台車と、この台車に搭載され鋼管の内
周に沿って旋回される溶接トーチと、鋼管の接合面に沿
って前記溶接トーチを台車に対して旋回させると共に鋼
管の軸方向に移動させ溶接トーチを接合内周面に追従さ
せる制御手段と、を有することを特徴としているので、
互いに当接される鋼管の内周面を自動的に溶接すること
ができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された鋼管溶接装置の第１実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第
３図は本発明が適用される鋼管の溶接状態を示す第２実
施例の縦断面図、第４図は鋼管が水平状態で地上に配置
される場合の溶接状態を示す第３実施例の縦断面図、第
５図は第４図と同様に溶接される鋼管が地上に配置され
る場合の軸方向直角断面図である。 １０・・・鋼管溶接装置、 １２．１４・・・鋼管、 １８・・・ガイドレールぺ ３０・・・制御装置、 ３２・・・台車、 ６２・・・溶接トーチ、 ６６・・・溶接ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数本の鋼管を接合内周面で互いに溶接する鋼管
   溶接装置であって、鋼管の軸心に沿って挿入されるガイ
   ドレールと、このガイドレールに沿って移動される台車
   と、この台車に搭載され鋼管の内周に沿って旋回される
   溶接トーチと、鋼管の接合面に沿って前記溶接トーチを
   台車に対して旋回させると共に鋼管の軸方向に移動させ
   溶接トーチを接合内周面に追従させる制御手段と、を有
   することを特徴とする鋼管溶接装置。