JPH03303Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、鋼管（特に厚肉鋼管）の突合せ部を
内面側から自動溶接する装置に関する。

〔従来の技術〕

鋼管杭や鋼管柱等の建設部材を建設工事現場に
設置する場合、直立する鋼管を継ぎ合わせ、その
突合せ部を外面側及び内面側からアーク溶接（例
えば炭酸ガスアーク溶接）することが一般的に行
われている。

ところで、かかる鋼管の突合せ部を外面側から
溶接する場合は、鋼管外周と平行に取り付けられ
た倣い用レールに沿つて、溶接トーチ及び溶接ワ
イヤ供給装置を取り付けた台座を摺動させること
により、外面側から自動溶接する装置も開発され
る等（例えば実開昭59−44686号公報）、その溶接
技術が十分に確立されているが、鋼管の突合せ部
を内面側から溶接する場合は、手溶接、半自動溶
接等によつて施工されているが実状である。

然るに、手溶接や半溶接によつて鋼管の突合せ
部を内面側から溶接する場合は、安定した条件に
て能率よく溶接することができないために品質的
に安定した溶接部が得難い上、作業者が作業環境
の極めて悪い鋼管内に入つて溶接を行う必要が生
じる等、問題点が多い。

そこで、従来は鋼管の突合せ部を溶接するに際
し、上述の問題点をできるだけ生じさせないよう
にするため、特に作業者を悪い作業環境からでき
るだけ開放するため、外面側の開先を内面側の開
先に比して極めて大きくとり、外面側からの溶接
による多層肉盛層によつて大半の接合を完了さ
せ、内面側からは二、三層の肉盛層を形成するこ
とによつて全接合を完了させることが行われてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

然るに、外面側の開先を極めて大きくとり、外
面側からの溶接によつて大半の接合を完了させる
場合は、トータル的にみて肉盛充填すべき開先部
分の体積が極めて大きくなり、（因に、肉盛充填
すべき開先部分の体積を最も小さくするには、外
面側の開先と内面側の開先とを対等にとるとよ
い）、開先部分を溶接によつて肉盛充填するのに
極めて長時間を要するという問題点がある上、そ
の溶接時に極めて多量の溶接ワイヤが消費される
という問題点がある。

本考案はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、高能率にて内面側
からの溶接を行い得る鋼管自動溶接装置を提供
し、上述の問題点を解消するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る鋼管自動溶接装置は、直立する鋼
管を継ぎ合わせ、その突合せ部を溶接するために
該鋼管内に配置された溶接トーチを、突合せ部の
開先加工部に沿つて走行させることにより、該鋼
管を内径側から自動溶接する装置であつて、 該溶接トーチを担持するアームと、 該アームの先端に装着され、開先加工部に隣接
形成され内径仕上げ面と溶接線に平行な水平仕上
げ面とからなる内径加工部の両仕上げ面に対して
夫々当接する管径方向及び管軸方向倣いローラ
と、 該アームの長さ方向への伸縮及び上下への揺動
を可能ならしめる手段と、 該アームを支柱の軸心周りに回転させるための
回転駆動手段とを具備してなる点に特徴を有して
いる。

〔作用〕

かかる鋼管自動溶接装置を用いて鋼管の突合せ
部を内面側から自動溶接する場合は、溶接トーチ
を担持するアームの先端に装着された管径方向及
び管軸方向倣いローラを、開先加工部に隣接形成
された内径加工部の内径仕上げ面及び水平仕上げ
面に夫々当接させることによつて該開先加工部に
倣わせつつ、溶接トーチをアームと共に支柱の軸
心周りに回転させて自動溶接する。

かくして鋼管の突合せ部を内面側から自動溶接
する場合は、溶接中に作業者が作業環境の悪い鋼
管内に入らなくても、溶接トーチを開先加工部に
正確に倣わせつつ自動溶接することができる。従
つて、内面側の開先を大きくとつて内面側から肉
盛充填すべき開先部分の体積を大きくすることよ
り、トータル的にみた肉盛充填すべき開先部分の
体積を可及的に小さくすることができる結果、溶
接に要する時間及び溶接時に消費される溶接ワイ
ヤの量を可及的に少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に基づいて更に具体的に説
明する。

第１図は本考案の鋼管自動溶接装置の一例を示
す模式的説明図であり、第２図は第１図の−
線による拡大断面図であり、図示の如く、上側の
鋼管Ｐと下側の鋼管Ｑとの突合せ部を内面側から
自動溶接すべく本考案の鋼管自動溶接装置１０が
鋼管Ｐ，Ｑ内に配置されている。なお、該鋼管
Ｐ，Ｑの突合せ部内面には、内面溶接を行うため
の開先加工部が形成されると共に、外面溶接時の
裏あて部材となるべきバツクリング（図示せず）
を嵌装するために内径加工部が前記開先加工部に
隣接するように形成されている。なお、該内径加
工部は内径仕上げ面Q₁と水平仕上げ面Q₂とから
なつており、該水平仕上げ面Q₂は溶接線に平行
に形成されている。

該鋼管自動溶接装置１０は、ワイヤ供給装置１
１ｂにて連続供給される溶接ワイヤＷを挿通させ
る溶接トーチ（例えば、炭酸ガスアーク溶接用溶
接トーチ）１１と、該溶接トーチ１１を支持する
溶接トーチ支持部１２と、該溶接トーチ支持部１
２をアーム１３を介して保持すると共に前記ワイ
ヤ供給装置１１ｂを保持する保持体１５と、これ
らを一体的に管軸を中心として回転させる回転装
置１６とを主たる構成要素としている。そして、
該鋼管自動溶接装置１０は、鋼管Ｑ内に補強材と
して設けられているダイヤフラム２２、又は該ダ
イヤフラム２２が適宜位置に存在しない場合には
別途足場として設けられる基板（図示せず）の上
に載置された装置取付体２０の中央に立設された
支柱２１によつて支持されている。

次に、上述の鋼管自動溶接装置１０の構成要素
について更に詳しく説明する。先ず、前記溶接ト
ーチ１１は前述したように溶接トーチ支持部１２
によつて支持され、角度調整器１２ａによつて溶
接トーチ１１の鋼管Ｐ，Ｑに対する角度が適宜調
整され得るようになつている。また、必要に応じ
て溶接トーチ支持部１２自体の高さ調整も行い得
るようになつている。

前記保持体１５は、第２図をみると明らかなよ
うに、下面に回転中心軸体１５ａが取着された凹
字形断面の支持体１５ｂと、該支持体１５ｂの上
部に嵌装された左右一対の耳軸１５ｃ，１５ｃに
よつてトラニオン支持された略円筒状のスリーブ
１５ｄとからなつている。そして、該スリーブ１
５ｄは耳軸１５ｃ，１５ｃを回転中心として回動
し、上下への揺動が可能なようになつている。ま
た、該スリーブ１５ｄの上面には前記ワイヤ供給
装置１１ｂが取り付けられている。

前記アーム１３は、丸棒材の基端部１３ａと、
角棒状の先端部１３ｃと、その両者の境界に突出
形成されたフランジ１３ｄとからなつている。そ
して、該先端部１３ｃの先端には水平方向に管径
方向倣いローラ１３ｂが装着され、それと直交す
る鉛直方向に管軸方向倣いローラ１３ｆが装着さ
れ、更に該先端部１３ｃの上面には前記溶接トー
チ支持部１２が担持されている。

該アーム１３の基端部１３ａは、上述のように
丸棒状に形成されているが、その外径寸法は前記
スリーブ１５ｄの内径寸法と相応するように（厳
密には、すきま嵌めが可能なように）仕上げられ
ており、該スリーブ１５ｄ内に基端部１３ａが嵌
挿されるアーム１３はその長さ方向へ円滑に摺動
し得るようになつている。なお、該基端部１３ａ
が角棒状である場合には、スリーブ１５ｄ内に基
端部１３ａを摺動自在に嵌挿させるべくスリーブ
１５ｄに穿設する孔の形状を角孔状とするのはい
うまでもない。

そして、アーム１３の所定部位には、具体的に
いえばスリーブ１５ｄに嵌挿された基端部１３ａ
の周りであつてフランジ１３ｄとスリーブ１５ｄ
先端面との間には、適宜長の圧縮コイルばね１３
ｅが圧縮状態で介装されており、該圧縮コイルば
ね１３ｅの弾性復元力によつてアーム１３を絶え
ず管径方向外向きへ移動させようとする力が生じ
る結果、管径方向倣いローラ１３ｂは絶えず前記
内径仕上げ面Q₁に押し付けられるようになつて
いる。また、前記管軸方向倣いローラ１３ｆは鋼
管自動溶接装置１０の自重によつて前記水平仕上
げ面Q₂に絶えず押し付けられるようになつてい
る。従つて、管径方向倣いローラ１３ｂが内径仕
上げ面Q₁に倣うと共に管軸方向倣いローラ１３
ｆが水平仕上げ面Q₂に倣う結果、両倣いローラ
１３ｂ，１３ｆと共に連動する溶接トーチ１１
は、鋼管Ｐ，Ｑの突合せ部に形成された開先加工
部に沿つて移動するようになつている。両倣いロ
ーラ１３ｂ，１３ｆが夫々押し付けられて当接す
る内径仕上げ面Q₁及び水平仕上げ面Q₂は、前述
したように前記開先加工部に沿うように隣接形成
されているからである。なお、該管軸方向倣いロ
ーラ１３ｆは該管径方向倣いローラ１３ｂの下方
に一個だけ設けることとしてもよいが、一層の安
定性を図るべき該管径方向倣いローラ１３ｂの下
方に二個対称的に振り分け設置する方がより好ま
しい。

前記回転装置１６は、前記支持体１５の側面に
取着されたモータ１６ａと、該モータ１６ａの回
転軸に取着された駆動側歯車１６ｂと、該駆動側
歯車１６ｂと噛合すると共に前記支柱２１の上端
部に外嵌固着された従動側歯車１６ｃとからなつ
ており、該モータ１６ａを駆動することにより、
駆動側歯車１６ｂをして従動側歯車１６ｃの周り
を遊星運動せしめ、管径方向倣いローラ１３ｂ及
び管軸方向倣いローラ１３ｆを鋼管Ｑの内径加工
部の両仕上げ面Q₁，Q₂に夫々押し付けつつ、溶
接トーチ１１、溶接トーチ支持部１２及び保持体
１５を一体的に管軸を中心として回転させ得るよ
うになつている。

叙上の如く構成された、本考案の鋼管自動溶接
装置１０を用いて鋼管Ｐ，Ｑの突合せ部を内面か
ら自動溶接する場合、先ず、溶接トーチ１１の高
さが鋼管Ｐ，Ｑの突合せ部に形成された開先加工
部の高さと一致するように設定する。次いで、回
転装置１６を駆動させて自動溶接を行う。

かくして、鋼管Ｐ，Ｑの突合せ部を内面側から
自動溶接する場合は、管径方向倣いローラ１３ｂ
及び管軸方向倣いローラ１３ｆを内径仕上げ面
Q₁及び水平仕上げ面Q₂に夫々倣わせつつ溶接ト
ーチ１１をアーム１３と共に支柱２１の軸心周り
に回転させて自動溶接することができる結果、溶
接中に作業者が作業環境の悪い鋼管Ｐ，Ｑ内に入
らなくても、溶接トーチ１１を開先加工部に正確
に倣わせつつ自動溶接することができる。その結
果、内面側の開先を大きくとつて内面側から肉盛
充填すべき開先部分の体積を大きくすることによ
り、トータル的にみた肉盛充填すべき開先部分の
体積を可及的に小さくすることができ、溶接に要
する時間及び溶接時に消費される溶接ワイヤＷの
量を可及的に少なくすることができる。

なお、鋼管Ｐ，Ｑに対する溶接トーチ１１の角
度の調整は、必要に応じて溶接中に行うことがで
きる。

また、第１図においては、溶接トーチ１１内に
溶接ワイヤＷを挿通させ、電極自体を消耗させる
方式（例えば、溶極式の炭酸ガスアーク溶接によ
るもの）を図示したが、溶接ワイヤを溶接トーチ
とは別に供給する非溶極式のアーク溶接方式であ
つても、本考案が適用できるのはいうまでもな
い。

更に、上述の実施例においては、管軸方向倣い
ローラ１３ｆを水平仕上げ面Q₂に倣わせるのに
アーム１３の上下への揺動運動を利用することと
したが、支柱２１をロツキングコラムとし、その
基部支承構造を利用することによつて該支柱２１
より上の部分全体を揺動運動可能なようにするこ
とにより、管軸方向倣いローラ１３ｆを水平仕上
げ面Q₂に倣わせることとしてもよい。

また、鋼管Ｑの内径加工部に管軸方向倣いロー
ラ１３ｆが倣うに十分な面積の水平仕上げ面Q₂
が存在しない場合には、該水平仕上げ面Q₂の延
長面上に上面が位置するように補助リング（図示
せず）を鋼管Ｑ内面に取着し、該補助リング上を
管軸方向倣いローラ１３ｆをして倣わしめること
とししてもよい。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案に係る装置は、鋼
管杭や鋼管柱等に用いられる鋼管の突合せ部を内
面側から自動溶接する装置であり、該装置によつ
て作業者は苛酷な作業環境から開放され、しかも
高能率の溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の鋼管自動溶接装置の一例を示
す模式的説明図、第２図は第１図中の−線に
よる拡大断面図である。 １０：鋼管自動溶接装置、１１：溶接トーチ、
１２：溶接トーチ支持部、１３：アーム、１３
ｂ：管径方向倣いローラ、１３ｆ：管軸方向倣い
ローラ、１５：保持体、１６：回転装置、Ｐ，
Ｑ：鋼管、Ｗ：溶接ワイヤ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 直立する鋼管を継ぎ合わせ、その突合せ部を溶
   接するために該鋼管内に配置された溶接トーチ
   を、突合せ部の開先加工部に沿つて走行させるこ
   とにより、該鋼管を内径側から自動溶接する装置
   であつて、 該溶接トーチを担持するアームと、 該アームの先端に装着され、開先加工部に隣接
   形成され内径仕上げ面と溶接線に平行な水平仕上
   げ面とからなる内径加工部の両仕上げ面に対して
   夫々当接する管径方向及び管軸方向倣いローラ
   と、 該アームの長さ方向への伸縮及び上下への揺動
   を可能ならしめる手段と、 該アームを支柱の軸心周りに回転させるための
   回転駆動手段とを具備してなる鋼管自動溶接装
   置。