JPH0313270A - 管の多周溶接方法 - 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］ 本発明は管の多周溶接方法及びその装置に係わり、特に
アーク溶接等によって管を溶接する方法及びその装置に
関する。

［従来の技術］ 一般に、管を突合わせて溶接する際に、その外側におい
て作業スペースが確保できないなどの事情がある場合は
、その内（ｌ！！ｌ（軸心１！！ＩＩ　）に溶接トーチ
を装入して、ＴＩＧ溶接等を行うようになっている。

第４図に示すように、従来この種の溶接は、固定された
一方の管Ｉに、継ぎ足される他方の管２を突合わせて仮
止めしておき、その溶接部３に対向するように溶接トー
チ４を保持する溶接機５を装入して、この溶接機５を軸
Ａ廻りに一周させることで、溶接線６に沿う溶接とする
ようになっている。

そしてこのような全周溶接を、複数回（ｎバス）繰り返
すことで、所望の多周溶接を行うようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上記従来の多周溶接においては、溶接によって
継ぎ足される管２が傾いてしまい、溶接中に管２と溶接
機５とが干渉してしまったり、溶接後に溶接機５を撤去
するのが困難になってしまうという問題があった。

この原因としては、管２は、アークによる溶融凝固を繰
り返すことで、特に溶接開始時において外側へ倒れる傾
向かあるが、全周溶接が何回も同じ位置から開始される
ために、この傾向が増長されてしまい、結局は大きく傾
いてしまうものと考えられる。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、溶接による管の傾斜
を軽減できる溶接方法及びその装置を提供すべく創案さ
れたものである。

［課題を解決するための手Ｐｉ］ 本発明の第一は、管の内側から全周溶接を複数回行って
多周溶接する方法を改良したものであり、複数個の仮り
付け溶接を行った時点以降に、突合わされた管の内壁相
互の径方向の隔たりを全周に亘って計測し、管の傾斜が
検出されたときには、次回の全周溶接を外傾側と反対の
位置から開始するものである。

また本発明の第二は、この方法を実施するための装置で
あって、管内に装入された溶接トーチと、この溶接トー
チに軸方向に挟む位置で設けられ管の内壁と対向する距
ｉｔセンサと、溶接トーチを軸廻りに旋回させる回転移
動手段と、距離センサからの情報に基づいて溶接開始値
；なを演算すると共にその位置に溶接トーチを移動させ
る信号を回転移動手段に送る制御手段とを備えたもので
ある。

［作　用］ 上記方法によって、−回の全周溶接によって発生した傾
きは、次回の全周溶接の際にその反対側へと生ずる傾き
によって相殺される。

また上記構成によって、溶接トーチは、回転移動手段に
より軸廻りに旋回されつつ、管の内側から溶接を行う、
距離センサは、この溶接に並行して一方の管の内壁まで
の距離と、他方の管の内壁までの距離とをそれぞれ全周
に亘って計測し、その情報を制御手段に送る。制御手段
は、検出された距離を比較演算することで管相互の隔た
りを算出し、傾斜していると判定したときは、その最大
の外傾位置を検出して、その反対側の位置を溶接開始位
置とし、溶接トーチをこの位置に移動させるべく回転移
動手段に信号する０回転移動手段は、溶接トーチを溶接
開始位置に移動させた後、次の全周溶接を行う。

［実方組　ＩＭ　　］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

まず、本発明に係る管の多周溶接装置の一実施例を、第
１図及び第２図によって説明する。同図において、従来
と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する
。

この溶接装置は、起立されな管１，２内に装入された溶
接トーチ４と、溶接トーチ４を軸Ａ方向に挟んで位置さ
れた距離センナ１１．１２と、溶接トーチ４を軸Ａ廻り
に旋回させる回転移動手段１３と、距離センサ１１，１
２及び回転移動手段１３に接続された制御手段なる演算
制御器１４とにより主として構成されている。

／８接トーチ４は、円筒状に形成された溶接機１５の長
手方向中央に、多軸の自由度を有して保持され、溶接機
１５が略軸心Ａに沿って管１．２内に装入された時に、
溶接部３に対してあらゆる角度で対向できるようになっ
ている。

距離センサ１１．１２は、溶接機１５の上下端部にそれ
ぞれ設けられ、溶接トーチ４が溶接部３に対向するよう
に位置されたときに、上端部の距離センサ１１が継ぎ足
される管２の内壁１６に、また下端部の距離センサ１２
が固定された管１の内１ｕ１７に、それぞれ正対するよ
うになっている。

本実施例にあっては、これら距離センサ１１１２及び溶
接トーチ４が、輸入方向に一直線上に位置するように並
設されている。

回転移動手段１３は、管１．２の下方に設けられた回転
駆動体１８と、回転駆動体１８及び溶接機１５を連結す
るシャフト１９とによって形成され、回転駆動体１８に
よる軸Ａ廻りの回転駆動が、溶接機１５に伝達されるよ
うになっている。この回転駆動体１８は、全周溶接する
ときに、溶接トーチ４が所定の溶接速度で旋回するよう
に、回転移動速度を調節可能に形成されている。

演算制御器１４は、距離センサ１１，１２からの距離情
報を受ける入力部２０と、その情報により所定の比較・
演算を行う演算部（ＣＰＵ　）　２１と、演算部２１に
よる指令を回転駆動体１８に出力する出力部２２とを有
して構成されている。即ち、距離センサ１１．１２によ
って検出した内壁１６゜１７までの距離ａ、ｂを比較し
て、傾斜の有無を判定すると共に、傾斜があったときに
、その外傾側となる最大外傾位置Ｐを抽出し、その反対
側の位置を溶接開始位置Ｑとするようになっている。

本実施例にあっては、第２図に示したように、−周長を
へ分割して、それぞれの方角位置（■〜■）における距
離ａｌ・・・ａ、、ｂｌ・・・ｂ８を検出・比較するよ
うになっている。そして回転駆動体１８は、溶接開始位
置Ｑの指令を受けたときに、溶接トーチ４を最短の距離
となる方向で、その位置へ移動させるようになっている
。

また溶接ｆｉ１５は、溶接電流制御装置（図示せず）に
よって、その溶接電流を、アークの点弧を図る初期電流
、定常状態の本溶接を行なうための本電流、クレータ処
理を行なうためのクレータ電流、アークを安定に保持す
る保持電流に増減調節できるように形成されている。こ
の保持電流は、クレータ処理後９点まで接続させ得るが
、クレータ処理ｆｅＱ点迄アークを中断移動するなどの
選択ができる。

次に本発明に係わる管の多周溶接方法の一実施例を、上
記実施例の作用として説明する。

第３図に示すように、多周溶接を行うに際し、まず固定
された管１に、継ぎ足される管２をセットすると共に、
溶接機１５を、溶接トーチ４が溶接部３に対向するよう
に装入する。そして溶接電流を通電せずに、即ちアーク
を発生させることなく、溶接機１５を一周させて予備計
測を行う、この時、距離センサ１１．１２を作動させて
、内壁１６．１７までの距１ｌｔｆ　ａ＋　””ａ＊　
、　ｔｚ−＊ｂａをそれぞれ検出する。

演算制御器１４は、これら検出値を比較して、それぞれ
の方角位置（■〜■）における管１．２相互の径方向の
隔たり（ズレ）を演算する（ａ−ｂ＝ｃ）、この予備計
測において、傾斜があったとき（Ｃ≠０）は、管２の再
セットを行う、そして傾斜が認められなかったとき（ｃ
＝Ｏ）は、先ず、全周に亘って仮付け溶接を実施する。

この溶接と並行して、−次計測を行う、即ち、距離セン
サ１１，１２は溶接トーチ４と略一体的に移動しつつ、
距離検出動作を行い、その情報を順次演算制御器１４に
送り、比較・演算を行わせる。言い換えると、仮付け溶
接された以降の、管１．２の状態を検出する。この検出
によって、傾斜が認められたときは、その最大外傾位Ｈ
ｐを、即ち検出距離の差に最大の値（ＣＭＡＸ）があっ
た位置を抽出し、その反対側の位置を本溶接開始位置Ｑ
と判定する。

例えば、第１図中、仮想線で示したように管２が傾斜し
て、第２図中の方角位置■において径方向の最大の隔た
り（ＥＬｓ　　ｂｓ　＝ＣＩＩＡＸ　＞があった時は、
その反対側の、角度にして１８０度離れた方角位置■か
ら溶接を開始することになる。またＱ点は、■に対して
±９０度の、すなわち■、■、■。

■、■の範囲内で予め■に対する位置シフトを選択（入
力）しておくこともできる。

回転移動手段１３は、演算制御器１４の判定を受けて、
溶接トーチ４が例えば方角位置■に位置していたときは
、図中、反時計方向に溶接Ｒ１５を軸Ａ廻りに回転移動
させて、溶接トーチ４を溶接開始位置Ｑである方角位置
■にシフトさぜる。

そしてこの位置から１バス溶接を開始する。また傾斜が
なかったときは、任意の位置で、例えば方角位置■から
開始する。

この全周本溶接と並行して、二次計測を行う。

即ち、仮付け溶接の時の一次計ｉＴ！ＩＩと同様な検出
・比較によって、溶接トーチ４のシフト或いは連続溶接
を行う。

また、シフトさせる時の溶接電流は、全周溶接を行う際
の本電流よりも小さい保持電流になされ、ビードを再溶
融させず且つアークを安定に維持して、連続的に全周溶
接できるようにする。

この全周本溶接及び計測は、２バス以降、所定の回数ｎ
だけ行われ、溶接の終了と同じくして計測も完了する。

このように、溶接トーチ４の上下に距離センサ１１．１
２を設けて、管２の傾きを検出すると共に、演算ｉ！ｉ
制御器１４及び回転移動手段１３によって、次の全周溶
接を最大外傾位置Ｐと反対側から開始するようにしたの
で、従来のように同じ位置から７８接を繰り返す場合に
比べ、開始時の溶融凝固過程における管の収縮による傾
斜の増長が防止できる。即ち、この多周溶接は、常に前
回の傾斜傾向が軽減されるようになされ、管２と溶接機
１５とが干渉してしまったり、溶接後に溶接機１５を撤
去し難くなることがない。

また、距離センサ１１．１２を溶接ｆｉ１５に取り付け
たので、確実にその溶接時点以降の測定がリアルタイム
ででき、円滑且つ連続的に多周溶接できる。

そして簡単な構成なので、従来の溶接装置に簡単に適用
でき、極めて実際的で汎用性に富む。

また上記実施例においては、予ｉ測定において管２の傾
きが検出された場合は再セツトするものとしたが、実際
上は、傾きが許容範囲内であれば溶接を開始するものと
しても梢わない、この場合、セット時の距離値ａｌｌ・
・・ａ　ＯＩＩ＋　ｂ０＋・・・ｂｏａを基準値として
演算制御器１４に記憶させておき、−次計測以降の検出
ｆＩｉａ＋・・・ａ　ａ　＋　ｂ　＋・・・ｂ８を修正
しく　ａｌ　　ａ（１１＝α＋　＋　””、　ｂｌ　　
ｂ（Ｈ−β１゜・・）、これら修正値α１・・・α８．
β１・・・β、において比較演算するようにすればよい
。

なお、溶接対象となる管１，２の継手は、図示したよう
な軸Ａに対して鉛直であるものの他、溶接線が斜めの継
手にも適用できるものである。

また距離センサ１１，１２としては、距離が測定できる
ものであればどんなものでもよく、既存の光応用センサ
等を使用すればよい。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）本方法の発明によれば、管の内側から全周溶接を
複数回行って溶接するに際して、−回の全周溶接によっ
て発生した傾きが、次回の全周溶接の際にその反対側へ
と生ずる傾きによって相殺され、管の傾斜が軽減できる
。

（２）本装置の発明によれば、傾きの検出が確実に且つ
迅速にでき、溶接による管の傾斜が軽減された多周溶接
が円滑にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる管の多周溶接装置の一実施例を
示した側面図、第２図は第１図中の■−■線矢視断面図
、第３図は本発明に係わる管の多周溶接方法の一実施例
を示したフローチャート、第４図は従来の管の多周溶接
装置を示した部分破断側面図である。 図中、１．２は管、４は溶接トーチ、１１゜１２は距離
センサ、１３は回転移動手段、１４は制御手段たる演算
制御器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管の内側から全周溶接を複数回行つて多周溶接する
   に際して、複数個の仮り付け溶接を行った時点以降に、
   突合わされた管の内壁相互の径方向の隔たりを全周に亘
   って計測し、管の傾斜が検出されたときには、次回の全
   周溶接を外傾側と反対の位置から開始することを特徴と
   する管の多周溶接方法。 ２、管内に装入された溶接トーチと、該溶接トーチに軸
   方向に挟む位置で設けられ上記管の内壁と対向する距離
   センサと、上記溶接トーチを軸廻りに旋回させる回転移
   動手段と、上記距離センサからの情報に基づいて溶接開
   始位置を演算すると共にその位置に上記溶接トーチを移
   動させる信号を上記回転移動手段に送る制御手段とを備
   えたことを特徴とする管の多用溶接装置。