JPH05104272A - Welding equipment for manufacturing pipe - Google Patents

Welding equipment for manufacturing pipe

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Publication number
JPH05104272A
JPH05104272A JP3289489A JP28948991A JPH05104272A JP H05104272 A JPH05104272 A JP H05104272A JP 3289489 A JP3289489 A JP 3289489A JP 28948991 A JP28948991 A JP 28948991A JP H05104272 A JPH05104272 A JP H05104272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
high energy
energy density
pipe
arm
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3289489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Asada
博 朝田
Shoji Inoue
正二 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
Priority to JP3289489A priority Critical patent/JPH05104272A/en
Publication of JPH05104272A publication Critical patent/JPH05104272A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the welding equipment for manufacturing the pipe of simple constitution by profiling the beam projection position by rollers and an arm following a gap of an open pipe. CONSTITUTION:A torch pedestal 22 is supported rotatably on an axis 23 of a fixed member 24. A plasma torch 16 is inserted into coupling 26 of the torch pedestal 22 and the arm 25 is constituted freely rotatably with a high energy density beam 20 as a center. A first guide roller 27 and a second guide roller 28 to travel along the gap 1 of the open pipe 6 are provided on the bottom of this arm 25, the plasma torch 16 profiles surely a weld line 1 of the pipe 6 and a sound welded pipe can be stably manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,レーザ溶接機またはプ
ラズマ溶接機を用いて溶接管を製造するさいに溶接位置
に高エネルギー密度ビームが正確に位置決めされるよう
にした造管用溶接装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding machine for pipe making in which a high energy density beam is accurately positioned at a welding position when a welded pipe is manufactured using a laser welder or a plasma welder.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属帯板を成形ロール間に通板すること
によって両エッジが所定の狭間隙をもって対向する造形
管(これをオープンパイプと呼ぶ)の状態に徐々に成形
しつつ,このエッジ突合わせ位置にレーザビームまたは
プラズマ流(本明細書ではこれを総称して高エネルギー
密度ビームと呼ぶ)を投射して製管する溶接造管法が知
られている。この場合,溶接機は移動させないで管を軸
方向に連続移動させ,連続的に移動する溶接位置(オー
プンパイプの狭間隙)に高エネルギー密度ビームを投射
することが行われる。
2. Description of the Related Art By passing a metal strip between molding rolls, the edges are gradually formed into a shape of a molding tube (called an open pipe) in which both edges face each other with a predetermined narrow gap. A welding pipe forming method is known in which a laser beam or a plasma flow (collectively referred to as a high energy density beam in the present specification) is projected at a matching position to produce a pipe. In this case, the pipe is continuously moved in the axial direction without moving the welding machine, and the high energy density beam is projected onto the continuously moving welding position (narrow gap of the open pipe).

【0003】かような溶接造管法では,溶接位置に高エ
ネルギー密度ビームが正確に投射されなければないな
い。この溶接位置を自動的に検出して溶接ヘッドを所定
の位置に自動制御する方式として,例えば特開平3-8107
9号公報に見られるように光学的に溶接位置を検出して
照射位置を補正する方式と,特開平1-118392号公報に提
案されたようにオープンパイプの隙間をデイスク状のロ
ーラが追跡するようにした機械的な方式が知られてい
る。
In such a welded pipe forming method, a high energy density beam must be accurately projected at the welding position. As a method of automatically detecting the welding position and automatically controlling the welding head to a predetermined position, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-8107
A method of optically detecting the welding position and correcting the irradiation position as seen in Japanese Patent No. 9 and a disk-shaped roller that tracks the gap of the open pipe as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-118392. The mechanical method of doing this is known.

【0004】後者の機械的に溶接線を倣う装置は,前者
の光学的なものよりも装置構成が単純であり,操作性も
簡単であると共に,検出位置と溶接位置との間での時間
的な遅れが生じないので,溶接速度による時間的偏差の
問題が生じないという特徴がある。
The latter device for mechanically copying the welding line has a simpler device configuration and easier operability than the former optical device, and also has a temporal property between the detection position and the welding position. Since there is no significant delay, the problem of temporal deviation due to welding speed does not occur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前者の特開平3-81079
号公報のように光学的に溶接位置を検出するタイプでは
位置検出時間,溶接位置決定のための信号処理時間, ビ
ーム位置補正のための溶接ヘッド移動時間が必要であ
り, このために溶接線を追従することが可能な溶接速度
の上限が存在する。またセンサーは一般に板エッジの形
状, エッジの傷, 表面状態, 材質等の影響を受けるの
で,溶接材の材質や形状を変更する度に調整が必要であ
る。そしてセンサー位置と溶接位置が異なるので溶接ヘ
ッドを移動させるタイミングを溶接速度ごとに変更しな
ければならない。
[Problems to be Solved by the Invention] The former Japanese Patent Laid-Open No. 3-81079
In the type that optically detects the welding position as in Japanese Patent Publication, the position detection time, the signal processing time for determining the welding position, and the welding head movement time for beam position correction are required. There is an upper limit on the welding speed that can be followed. In addition, the sensor is generally affected by the shape of the plate edge, scratches on the edge, surface condition, material, etc., so adjustment is required every time the material or shape of the welding material is changed. Since the sensor position and the welding position are different, the timing of moving the welding head must be changed for each welding speed.

【0006】これに対して,特開平1-118392号公報に提
案された機械的に溶接線を倣う装置では,検出位置と溶
接位置との間での時間的な遅れが生じないので溶接速度
による時間的偏差の問題が生じないという特徴があり,
且つ前者の光学的なものよりも装置構成が単純であり,
操作性も簡単である。
On the other hand, in the device for mechanically copying the welding line proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-118392, there is no time lag between the detection position and the welding position, so that the welding speed depends on the welding speed. It has the feature that the problem of temporal deviation does not occur,
And the device configuration is simpler than the former optical one,
The operability is also simple.

【0007】しかし,かような従来の機械的に溶接線を
倣う装置では, 次のような問題が付随する。図1はこの
種の装置の原理を示したものであり,成形ロール(図示
しない)によって所定の隙間1をもって両エッジを突き
合わせたオープンパイプに成形されながら,管軸方向に
矢印の方向に移動する被溶接材の溶接点2に対してレー
ザビーム3を照射する。そのさい,溶接ヘッド本体4
を,投射されるレーザービーム3に平行な固定軸5の回
りに回転可能に支持し,且つ溶接点2に至るまでのオー
プンパイプ6の間隙の間を走行するガイドローラ7を,
溶接ヘッド本体4から突出したアーム部材8に取付け
る。これによると,オープンパイプ6の間隙が左右に振
れても,その振れに応じてガイドローラ7が左右に移動
しこれに伴ってレーザービーム3も左右に移動するので
溶接線に倣った溶接ができると言うものである。
However, such a conventional mechanical copying device for welding lines has the following problems. FIG. 1 shows the principle of this type of device, which moves in the direction of the arrow along the pipe axis while being formed into an open pipe with its edges abutting with a predetermined gap 1 by a forming roll (not shown). The laser beam 3 is applied to the welding point 2 of the material to be welded. At that time, the welding head body 4
Is rotatably supported around a fixed shaft 5 parallel to the projected laser beam 3, and a guide roller 7 that travels between the gaps of the open pipe 6 up to the welding point 2,
It is attached to the arm member 8 protruding from the welding head body 4. According to this, even if the gap of the open pipe 6 swings to the left and right, the guide roller 7 moves to the left and right according to the swing, and the laser beam 3 also moves to the left and right accordingly, so welding that follows the welding line can be performed. Is to say.

【0008】しかし,図2に示すようにオープンパイプ
6の隙間1とこれに対応する溶接継ぎ目9の線上または
これに近接する線上に固定軸5が位置するときは,溶接
点にレーザービーム3を照射できるが,図3のように,
隙間1の中心線の仮想延長線10が固定軸5よりも大きく
ずれた場合には,ガイドローラ7と固定軸5とを結ぶ直
線11上に存在するレーザービーム3の中心位置は,該仮
想延長線10よりも偏位することになり,隙間1の正確な
溶接点に照射ができなくなる。
However, as shown in FIG. 2, when the fixed shaft 5 is located on the line 1 of the open pipe 6 and the line corresponding to the gap 1 or the line adjacent thereto, the laser beam 3 is placed at the welding point. It can be irradiated, but as shown in Figure 3,
When the virtual extension line 10 of the center line of the gap 1 is largely displaced from the fixed shaft 5, the center position of the laser beam 3 existing on the straight line 11 connecting the guide roller 7 and the fixed shaft 5 is the virtual extension line. The deviation from the line 10 makes it impossible to irradiate the exact welding point of the gap 1.

【0009】一方,図4に示すような振子型の支持機構
を採用すれば,前記のような溶接点とビーム照射位置と
の偏位を回避することができる。すなわち,固定部材13
に管軸と平行な (実際は水平な管軸を含む垂直面上の)
固定軸14を設け, この固定軸14に対して高エネルギー密
度ビーム15が振子のように揺動するように溶接ヘッド16
を取り付ける。図示の例では垂直な杆17に溶接ヘッドで
あるプラズマトーチ16を垂直に固定し,この杆17を固定
軸14の回りに回転可能に支持すると共にこの杆17の下端
にガイドローラ18を取付けた例を示す。これによればオ
ープンパイプの間隙1が左右に振れても,これに伴って
杆17が振れ, これに追従してプラズマ投射流15も間隙1
の線上に移動する。
On the other hand, if a pendulum type support mechanism as shown in FIG. 4 is adopted, it is possible to avoid the above-mentioned deviation between the welding point and the beam irradiation position. That is, the fixing member 13
Parallel to the tube axis (actually on a vertical plane containing the horizontal tube axis)
A fixed shaft 14 is provided, and a welding head 16 is provided so that the high energy density beam 15 swings like a pendulum with respect to the fixed shaft 14.
Attach. In the illustrated example, a plasma torch 16, which is a welding head, is vertically fixed to a vertical rod 17, the rod 17 is rotatably supported around a fixed shaft 14, and a guide roller 18 is attached to the lower end of the rod 17. Here is an example: According to this, even if the gap 1 of the open pipe swings to the left and right, the rod 17 also swings accordingly, and the plasma projection flow 15 follows the gap 17 as well.
Move on the line.

【0010】しかし,この場合には,図5に示すよう
に,間隙1が固定軸14の中心と垂直面上に位置する状態
(図5の(a))から,該垂直面から偏位した位置に移動し
たさいには(図5の(b)), 図6の拡大図に示したように
間隙1に対して斜めに投射流15が当たることになる。こ
の場合には,間隙1を構成しているエッジ端面に均等に
入熱しなくなり,溶け込み不良を起こして溶接欠陥を生
ずることがある。
However, in this case, as shown in FIG. 5, a state in which the gap 1 is located on a plane perpendicular to the center of the fixed shaft 14.
When moving from (a in FIG. 5) to a position deviated from the vertical plane ((b) in FIG. 5), as shown in the enlarged view of FIG. The projection flow 15 will hit. In this case, heat may not be evenly applied to the edge end faces forming the gap 1, which may cause defective welding to cause welding defects.

【0011】本発明は,如上のような従来のガイドロー
ルによる機械的な溶接線倣い装置における問題を解決し
ようとするものである。
The present invention is intended to solve the above problems in the conventional mechanical welding line copying apparatus using the guide rolls.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば,高エネ
ルギー密度ビーム投射式溶接装置における溶接ヘッド本
体に,投射される高エネルギー密度ビーム軸の回りに回
転するアームを設置し,このアームに造形管の溶接位置
を追跡するための少なくとも二つのデイスク状のガイド
ローラを取付け,そのさい,これらのガイドローラはそ
のデイスク中心面がいずれも該高エネルギー密度ビーム
軸を通る面内に互いに離れて位置するように該アームに
取付けられ,そして,該溶接ヘッド自体が,投射される
高エネルギー密度ビーム軸と平行で且つその位置が固定
された機体支持軸の回りに回転可能に支持されている造
管用溶接装置を提供する。
According to the present invention, an arm rotating around a projected high energy density beam axis is installed in a welding head body of a high energy density beam projection type welding apparatus, and this arm is mounted on the arm. At least two disk-shaped guide rollers for tracking the welding position of the shaping pipe are attached, and these guide rollers are separated from each other in a plane whose center planes pass through the high energy density beam axis. Mounted to the arm so that the welding head itself is rotatably supported about a fuselage support axis parallel to the projected high energy density beam axis and fixed in position. A welding device for pipes is provided.

【0013】[0013]

【実施例】図7は本発明に従う造管用溶接装置の一実施
例を示した全体図,図8はその側面図である。この装置
は,溶接ヘッドであるプラズマトーチ16によってオープ
ンパイプ6の間隙1にプラズマ流(高エネルギー密度ビ
ームと呼ぶ) 20を投射するものである。オープンパイプ
6は先の従来例で説明したのと同様に金属帯板を成形ロ
ール(図示しない)の間に通板することによって徐々に
管状に成形され,図の矢印の方向に連続移動する。プラ
ズマトーチ16はこの管軸に沿って連続移動するオープン
パイプ6の間隙1に向けて高エネルギー密度ビーム20を
投射し,これによって溶接継ぎ目9が形成される。溶接
点2よりも上流側(溶接されていない側)にオープンパ
イプ6が形成され,溶接点2よりも下流側が溶接管とな
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 7 is an overall view showing an embodiment of the welding apparatus for pipe making according to the present invention, and FIG. 8 is a side view thereof. This device projects a plasma flow (called a high energy density beam) 20 into the gap 1 of the open pipe 6 by a plasma torch 16 which is a welding head. The open pipe 6 is gradually formed into a tubular shape by passing a metal strip between the forming rolls (not shown) as in the case of the conventional example described above, and continuously moves in the direction of the arrow in the figure. The plasma torch 16 projects the high energy density beam 20 toward the gap 1 of the open pipe 6 which continuously moves along the tube axis, whereby the weld seam 9 is formed. An open pipe 6 is formed on the upstream side (non-welded side) of the welding point 2, and the downstream side of the welding point 2 is a welded pipe.

【0014】図7〜8において,プラズマトーチ16は実
質上垂直となるように設置されておりその下端中心に高
エネルギー密度ビーム20が垂直に投射する。このような
プラズマトーチ16自体は公知のものである。本発明にお
いては,プラズマトーチ16はトーチ架台22に垂直に固定
されており,このトーチ架台22が高エネルギー密度ビー
ム軸と平行でその位置が固定された固定軸(機体支持
軸)23の回りに回動可能に支持される。図示の例では固
定部材24に対して垂直に固定軸23が固設され,この固定
軸23にトーチ架台22が回動可能に支持されている。この
例に限らず, 固定部材24に固定軸23を回転可能に取付け
てもよく,いずれにしても,その位置が固定された固定
軸23の回りにプラズマトーチ16が回転可能に,ひいては
高エネルギー密度ビーム中心軸が回転可能に支持されれ
ばよい。
7 to 8, the plasma torch 16 is installed so as to be substantially vertical, and the high energy density beam 20 is vertically projected to the center of the lower end of the plasma torch 16. Such a plasma torch 16 itself is a known one. In the present invention, the plasma torch 16 is vertically fixed to the torch base 22, and the torch base 22 is parallel to the high energy density beam axis and is fixed around a fixed shaft (body support shaft) 23 whose position is fixed. It is rotatably supported. In the illustrated example, a fixed shaft 23 is fixed to the fixed member 24 vertically, and the torch base 22 is rotatably supported by the fixed shaft 23. Not limited to this example, the fixed shaft 23 may be rotatably attached to the fixed member 24, and in any case, the plasma torch 16 can be rotated around the fixed shaft 23 whose position is fixed, and thus high energy. The central axis of the density beam may be rotatably supported.

【0015】他方, 高エネルギー密度ビーム20の中心軸
回りに回転可能にアーム25が取付けられる。図例では,
トーチ架台22の直下にカップリング26取付け, このカッ
プリング26にプラズマトーチ16を挿入すると共に, この
カップリング26にアーム25を回転可能に取付けた例を示
している。このカップリング26の中心軸が高エネルギー
密度ビーム20の中心軸と一致しており,このカップリン
グ26の回りにアーム25が回動することにより,アーム25
は高エネルギー密度ビーム20の中心軸回りに回動する。
On the other hand, an arm 25 is attached so as to be rotatable around the central axis of the high energy density beam 20. In the example shown,
An example is shown in which the coupling 26 is attached directly below the torch base 22, the plasma torch 16 is inserted into the coupling 26, and the arm 25 is rotatably attached to the coupling 26. The central axis of the coupling 26 coincides with the central axis of the high energy density beam 20, and the arm 25 is rotated around the coupling 26 so that the arm 25
Rotates about the central axis of the high energy density beam 20.

【0016】そして,このアーム25の下面にオープンパ
イプ6の間隙1に沿って走行する第一ガイドローラ27と
第二ガイドローラ28が取付けられる。これらガイドロー
ラ27と28はいずれもデイスク (円盤) 状のローラであ
り,そのデイスク中心面がいずれも高エネルギー密度ビ
ーム20の中心軸を通る面内に互いに離れて位置するよう
に該アーム25に取付けられる。図示の例では管軸と同じ
水平方向に延びるアーム25の下面に両ローラ27と28が高
エネルギー密度ビーム20の中心軸から直線状に延びる線
上に取付けられている。つまり,遠い方の第二ガイドロ
ーラ28と高エネルギー密度ビーム20の中心線を結ぶ直線
上に近い方の第一ガイドローラ27が位置している。
A first guide roller 27 and a second guide roller 28, which run along the gap 1 of the open pipe 6, are attached to the lower surface of the arm 25. These guide rollers 27 and 28 are both disc-shaped rollers, and are arranged on the arm 25 so that their center planes are located apart from each other in the plane passing through the central axis of the high energy density beam 20. Mounted. In the illustrated example, both rollers 27 and 28 are mounted on a lower surface of an arm 25 that extends in the same horizontal direction as the tube axis on a line extending linearly from the central axis of the high energy density beam 20. That is, the nearer first guide roller 27 is located on the straight line connecting the farther second guide roller 28 and the center line of the high energy density beam 20.

【0017】この構成により,ガイドローラ27と28は高
エネルギー密度ビーム軸20の回りに同時に回転自在とな
り,且つ高エネルギー密度ビーム軸20は固定軸23の回り
に回転自在となる。ただし,プラズマトーチ16自体が水
平方向に移動するトーチ架台22に固定されることから,
該回動によっても,高エネルギー密度ビーム20の上下動
は抑制される。
With this structure, the guide rollers 27 and 28 can rotate about the high energy density beam shaft 20 at the same time, and the high energy density beam shaft 20 can rotate about the fixed shaft 23. However, since the plasma torch 16 itself is fixed to the torch base 22 that moves in the horizontal direction,
The vertical movement of the high energy density beam 20 is also suppressed by the rotation.

【0018】図9〜10は,前例の本発明装置による溶接
位置の追従動作を説明するためのものである。図9では
固定軸23の中心軸30が溶接線上に位置している状態を示
しており,この場合には,高エネルギー密度ビーム軸20
および第一ガイドローラ27と第二ガイドローラ28も同じ
線上に位置する。この状態から,図10のようにオープン
パイプ6の間隙1が変位した場合には(図では図面の下
方側に移動した状態を示す),ガイドローラ27と28は共
に間隙1に沿って平行移動する。すなわち,ガイドロー
ラ27と28は二つの軸20と30の回りに回動可能に支持され
ているので,間隙1に沿って平行移動が可能となり,し
かも,ガイドローラ27と28を結ぶ線上に高エネルギー密
度ビーム軸20が位置するから,間隙1の上に高エネルギ
ー密度ビーム軸20が位置することになる。
9 to 10 are for explaining the following operation of the welding position by the apparatus of the present invention in the preceding example. FIG. 9 shows a state in which the central axis 30 of the fixed shaft 23 is located on the welding line. In this case, the high energy density beam axis 20
The first guide roller 27 and the second guide roller 28 are also located on the same line. From this state, when the gap 1 of the open pipe 6 is displaced as shown in FIG. 10 (in the figure, the state is shown moving to the lower side of the drawing), the guide rollers 27 and 28 both move in parallel along the gap 1. To do. That is, since the guide rollers 27 and 28 are rotatably supported around the two shafts 20 and 30, the guide rollers 27 and 28 can be moved in parallel along the gap 1, and the height of the guide rollers 27 and 28 can be increased along the line connecting the guide rollers 27 and 28. Since the energy density beam axis 20 is located, the high energy density beam axis 20 is located above the gap 1.

【0019】この原理を図11によって具体的に説明する
と,ガイドローラ27と28のデイスク中心面を通る直線a
は点20の回りに回転可能であり,且つ点23と点20を結ぶ
直線bは点23の回りに回転可能であるから,点23を通る
管軸に平行な直線cに対して直線aは平行移動できると
言うことになり,この直線a上に高エネルギー密度ビー
ム軸20が位置するので,ガイドローラ27と28によって案
内される直線aの間隙に高エネルギー密度ビームが正確
に投射されることになる。したがって,図3で説明した
ような溶接点に対する高エネルギー密度ビーム軸の偏位
という問題は生じない。
This principle will be specifically described with reference to FIG. 11. A straight line a passing through the center planes of the disks of the guide rollers 27 and 28.
Is rotatable about the point 20, and the straight line b connecting the points 23 and 20 is rotatable around the point 23. Therefore, the straight line a is parallel to the straight line c passing through the point 23 and parallel to the tube axis. Since the high energy density beam axis 20 is located on this straight line a, it is possible to accurately project the high energy density beam into the gap between the straight lines a guided by the guide rollers 27 and 28. become. Therefore, the problem of deviation of the high energy density beam axis with respect to the welding point as described with reference to FIG. 3 does not occur.

【0020】図12は,本発明に従うレーザービームの溶
接ヘッドの実施例を示したものである。この例では, 投
射される高エネルギー密度ビーム20はレーザービームと
言うことになるが,このレーザービームのノズル31が前
記のプラズマトーチ16の位置に存在するような関係にあ
る。
FIG. 12 shows an embodiment of a laser beam welding head according to the present invention. In this example, the projected high energy density beam 20 is called a laser beam, but the nozzle 31 of this laser beam exists in the position of the plasma torch 16 described above.

【0021】溶接ヘッド本体4は図1で説明したように
公知のものを使用することができ,この本体4は固定部
材32に取付けられた固定軸 (垂直な本体支持軸)5の回
りに回動可能に支持される。レーザービーム発振機33よ
り導かれたレーザービームは固定支持軸5内を通過した
あと本体4内のミラー34で方向を変え, 凹面ミラー35で
収束しながら溶接ノズル31を経て高エネルギー密度ビー
ム20としてオープンパイプ6の間隙に投射される。
The welding head main body 4 may be a known one as described with reference to FIG. 1, and the main body 4 rotates around a fixed shaft (vertical main body supporting shaft) 5 attached to the fixing member 32. Be movably supported. The laser beam guided by the laser beam oscillator 33 passes through the fixed support shaft 5 and then changes its direction by the mirror 34 in the main body 4, converges by the concave mirror 35, passes through the welding nozzle 31 and becomes a high energy density beam 20. It is projected on the gap of the open pipe 6.

【0022】溶接ヘッド本体4から垂直下方に突出する
溶接ノズル31にはカップリング26が被せられる。このカ
ップリング26の中心軸が高エネルギー密度ビーム軸20と
一致している。このカップリング26に前例のプラズマ溶
接の場合と全く同様の関係をもってアーム25が回転可能
に取付けられ, このアーム25に第一ガイドローラ27と第
二ガイドローラ28が前例と全く同様の関係をもって取付
けられる。したがって本例においても,ガイドローラ27
と28は高エネルギー密度ビーム軸20の回りに同時に回転
自在となり且つ高エネルギー密度ビーム軸20は固定支持
軸5の回りに回転自在となるので, 前例で説明したのと
同様にガイドローラ27と28によって案内されるオープン
パイプの間隙が変位したとしてもその間隙の溶接線上に
高エネルギー密度ビーム20が正確に投射される。
A coupling 26 is put on the welding nozzle 31 which projects vertically downward from the welding head body 4. The central axis of this coupling 26 coincides with the high energy density beam axis 20. An arm 25 is rotatably attached to this coupling 26 in the same relationship as in the case of plasma welding in the previous example, and a first guide roller 27 and a second guide roller 28 are attached to this arm 25 in the same relationship as in the previous example. Be done. Therefore, also in this example, the guide roller 27
And 28 are rotatable about the high energy density beam axis 20 at the same time, and the high energy density beam axis 20 is rotatable about the fixed support shaft 5, so that the guide rollers 27 and 28 can be rotated as described in the previous example. Even if the gap of the open pipe guided by is displaced, the high energy density beam 20 is accurately projected onto the welding line of the gap.

【0023】図13はアーム25に対してガイドローラ27
(または28) を弾性的に取付けた例を示している。デイ
スク状のガイドローラ27 (または28) は,その中心で軸
37に支持され,この軸37の両端が軸受け38に回転可能に
懸架される。この軸受け38が軸37を懸架したままアーム
25に対して弾性的に支持される。すなわち, 本例ではア
ーム25の下面に, 下端開口の凹部空間をもつ脚部材39を
固定し,この脚部材39の凹部空間の内壁に設けたスライ
ド溝40に, 軸受け38の支持部材41が上下にスライド可能
に嵌められている。そして,この軸受け支持部材41と脚
部材38の凹部空間の突き当たり面42との間にスプリング
43が介装されている。これによって,オープンパイプ6
の間隙1に対してガイドローラ27 (または28) は常時弾
性的に付勢された状態となり,間隙1の巾が若干変動し
ても,また間隙1の位置が上下に若干振れても,ガイド
ローラ27 (または28) は間隙1に密接に接しながら軸37
の回りに回転する。これによって間隙1とガイドローラ
27 (または28) との間に隙間が生じるのが防止されるの
で正確なガイド機能を発揮することができる。
FIG. 13 shows a guide roller 27 for the arm 25.
(Or 28) is attached elastically. The disk-shaped guide roller 27 (or 28) has an axis at its center.
The shaft 37 is supported by 37, and both ends of the shaft 37 are rotatably suspended by the bearing 38. This bearing 38 is an arm with the shaft 37 suspended.
It is elastically supported with respect to 25. That is, in this example, a leg member 39 having a recessed space at the lower end opening is fixed to the lower surface of the arm 25, and a support member 41 of the bearing 38 is vertically moved in a slide groove 40 provided on the inner wall of the recessed space of the leg member 39. It is slidably fitted in. A spring is provided between the bearing support member 41 and the abutting surface 42 of the recess space of the leg member 38.
43 is installed. With this, open pipe 6
The guide roller 27 (or 28) is always elastically biased against the gap 1 of the above, and even if the width of the gap 1 fluctuates slightly or the position of the gap 1 slightly fluctuates up and down, Roller 27 (or 28) is in close contact with gap 1 and shaft 37
Rotate around. As a result, the gap 1 and the guide roller
Since a gap is prevented from being formed between 27 (or 28), an accurate guide function can be exhibited.

【0024】また,図13に示すように,ガイドローラ27
(または28) は円周縁に近づくほど厚みが薄くなる円盤
に形成することによって,間隙1の巾が変動しても,間
隙1の両エッジにその両面が常時接することになり,一
層正確なガイド機能を発揮する。
Further, as shown in FIG. 13, the guide roller 27
By forming a disk (or 28) that becomes thinner toward the periphery of the circle, even if the width of the gap 1 changes, both edges of the gap 1 will always be in contact with each other, and a more accurate guide will be provided. Exert function.

【0025】さらに,図8や図12に示したように,高エ
ネルギー密度ビーム20に近い側の第一ガイドローラ27の
半径よりも遠い側の第二ガイドローラ28の半径を大きく
することによって,両ローラが位置するところでのオー
プンパイプ6の間隙1の開きの違いや間隙1の上下位置
の違いに対応することができる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 12, by increasing the radius of the second guide roller 28 on the far side from the radius of the first guide roller 27 on the side closer to the high energy density beam 20, It is possible to cope with the difference in opening of the gap 1 of the open pipe 6 and the difference in the vertical position of the gap 1 where both rollers are located.

【0026】本発明者らは板厚5mmのSUS304鋼の帯板を
成形ロールでオープンパイプに成形しつつ, 図7に示し
た溶接装置で外径が48.6mm〜60.5mmの管にプラズマ溶接
により造管する試験を行った。溶接速度は0.3m/minであ
る。オープンパイプの溶接すべき間隙の線が管軸と直角
方向に2.0mm変動したが,溶け込み不良は全く認められ
なかった。これに対して, 図4に示した振子式プラズマ
トーチを用いて同じ条件で溶接したところ,オープンパ
イプの溶接すべき間隙の線が管軸と直角方向に1.0mm変
動した場合で溶け込み不良率(全溶接長さに対して溶接
不良を生じた長さの割合)は40%となり, 同間隙が2.0m
m変動した場合には溶け込み不良は100%となった。同じ
く図12に示した本発明に従うレーザー溶接装置で溶接速
度を3.0m/minとした以外は同じ試験を行ったところ,溶
接すべき間隙の線が管軸と直角方向に1.0mm変動したが
溶け込み不良は全く生じなかった。
The present inventors formed a 5 mm-thick SUS304 steel strip into an open pipe with a forming roll and performed plasma welding on a pipe having an outer diameter of 48.6 mm to 60.5 mm with a welding device shown in FIG. A test for pipe making was performed. The welding speed is 0.3 m / min. The line of the gap to be welded of the open pipe fluctuated 2.0 mm in the direction perpendicular to the pipe axis, but no penetration failure was observed. On the other hand, when welding was performed using the pendulum type plasma torch shown in Fig. 4 under the same conditions, when the line of the gap to be welded of the open pipe fluctuated 1.0 mm in the direction perpendicular to the pipe axis, the penetration failure rate ( The ratio of the length that caused welding failure to the total welding length) was 40%, and the gap was 2.0 m.
When there was a change in m, the penetration failure was 100%. Similarly, the same test was performed with the laser welding apparatus according to the present invention shown in FIG. 12 except that the welding speed was 3.0 m / min, and the line of the gap to be welded fluctuated 1.0 mm in the direction perpendicular to the pipe axis, but melted No defects occurred.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明装置によれば,従来の図1や図4
に示した一点式溶接線倣い方式に比べて溶接位置のずれ
に起因する溶接欠陥の発生を防止でき,健全な溶接パイ
プが安定して製造できる。また光学式に溶接位置を検出
するものに比べても装置構成が単純で操作性に優れてい
る。
According to the apparatus of the present invention, the conventional apparatus shown in FIGS.
Compared with the one-point welding line copying method shown in Fig. 3, it is possible to prevent the occurrence of welding defects due to the displacement of the welding position, and to manufacture a sound welded pipe in a stable manner. In addition, the device configuration is simple and excellent in operability as compared with the one that optically detects the welding position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の機械式溶接線倣い方式のレーザ溶接装
置の例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a conventional mechanical welding line copying type laser welding apparatus.

【図2】 図1の溶接装置の溶接位置を説明するための
略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a welding position of the welding device in FIG.

【図3】 図1の溶接装置の溶接位置ずれを説明するた
めの略平面図である。
3 is a schematic plan view for explaining a welding position shift of the welding apparatus in FIG. 1. FIG.

【図4】 従来の機械式溶接線倣い方式を他の例を示す
プラズマ溶接装置の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a plasma welding apparatus showing another example of the conventional mechanical welding line copying method.

【図5】 図4の装置の溶接位置を説明するための略正
面図である。
5 is a schematic front view for explaining a welding position of the apparatus of FIG.

【図6】 図4の装置での溶け込み不良発生原因を説明
するための溶接部の略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a welded portion for explaining a cause of a defective penetration in the apparatus of FIG.

【図7】 本発明に従うプラズマ溶接機の例を示す斜視
図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a plasma welding machine according to the present invention.

【図8】 本発明に従うプラズマ溶接機の例を示す略側
面図である。
FIG. 8 is a schematic side view showing an example of a plasma welding machine according to the present invention.

【図9】 図7〜8の装置の溶接位置を説明するための
略平面図である。
9 is a schematic plan view for explaining a welding position of the apparatus of FIGS.

【図10】 図7〜8の装置の溶接位置の変化を説明す
るための略平面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view for explaining changes in the welding position of the apparatus of FIGS.

【図11】 図7〜8の装置の溶接位置の変化に高エネ
ルギー密度ビーム照射位置が追従する原理を説明するた
めの図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the principle that the high energy density beam irradiation position follows changes in the welding position of the apparatus of FIGS.

【図12】 本発明に従うレーザ溶接装置の例を示す略
側面図である。
FIG. 12 is a schematic side view showing an example of a laser welding apparatus according to the present invention.

【図13】 本発明に従うガイドローラの弾性的支持機
構の例を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the elastic support mechanism of the guide roller according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 オープンパイプの間隙 2 溶接点 4 レーザ溶接ヘッド本体 5 機体支持の固定軸 6 オープンパイプ 9 溶接継目 16 プラズマトーチ 20 高エネルギー密度ビーム 22 トーチ架台 23 機体支持の固定軸 24 固定部材 25 アーム 27 第一ガイドローラ 28 第二ガイドローラ 31 溶接ノズル 38 軸受け 43 スプリング 1 Open Pipe Gap 2 Welding Point 4 Laser Welding Head Main Body 5 Body-Supported Fixed Axis 6 Open Pipe 9 Weld Seam 16 Plasma Torch 20 High Energy Density Beam 22 Torch Stand 23 Body-Supported Fixed Axis 24 Fixed Member 25 Arm 27 First Guide roller 28 Second guide roller 31 Welding nozzle 38 Bearing 43 Spring

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高エネルギー密度ビーム投射式溶接装置
における溶接ヘッド本体に,投射される高エネルギー密
度ビーム軸の回りに回転するアームを設置し,このアー
ムに造形管の溶接位置を追跡するための少なくとも二つ
のデイスク状のガイドローラを取付け,そのさい,これ
らのガイドローラはそのデイスク中心面がいずれも該高
エネルギー密度ビーム軸を通る面内に互いに離れて位置
するように該アームに取付けられ,そして,該溶接ヘッ
ド自体が,投射される高エネルギー密度ビーム軸と平行
で且つその位置が固定された機体支持軸の回りに回転可
能に支持されている造管用溶接装置。
1. A welding head main body in a high energy density beam projection type welding apparatus is provided with an arm that rotates around a projected high energy density beam axis, and this arm is for tracking the welding position of a shaping pipe. At least two disk-shaped guide rollers are mounted on the arm so that the center surfaces of the disks are located apart from each other in a plane passing through the high energy density beam axis, A welding device for pipe making, wherein the welding head itself is rotatably supported about a machine body support axis parallel to the projected high energy density beam axis and its position is fixed.
【請求項2】 高エネルギー密度ビームはプラズマであ
り,溶接ヘッドはプラズマトーチである請求項1に記載
の造管用溶接装置。
2. The welding apparatus for pipe making according to claim 1, wherein the high energy density beam is plasma, and the welding head is a plasma torch.
【請求項3】 高エネルギー密度ビームはレーザビーム
であり,溶接ヘッドはレーザビーム照射装置である請求
項1に記載の造管用溶接装置。
3. The welding apparatus for pipe making according to claim 1, wherein the high energy density beam is a laser beam, and the welding head is a laser beam irradiation device.
【請求項4】 ガイドローラはアームに二個取付けら
れ,これらは溶接位置に移動する前のオープンパイプの
突合わせ間隙に挟まれるような位置関係をもってアーム
に取付けられる請求項1に記載の造管用溶接装置。
4. The pipe-making machine according to claim 1, wherein two guide rollers are attached to the arm, and these guide rollers are attached to the arm in such a positional relationship that they are sandwiched in the butt gap of the open pipe before moving to the welding position. Welding equipment.
【請求項5】 ガイドローラはその回転軸がアームに対
して弾性的に支持されている請求項1または4に記載の
造管用溶接装置。
5. The welding apparatus for pipe making according to claim 1, wherein the rotation axis of the guide roller is elastically supported by the arm.
【請求項6】 ガイドローラは円周縁に近づくほど厚み
が薄くなる円盤からなる請求項1,4または5に記載の
造管用溶接装置。
6. The welding device for pipe making according to claim 1, 4 or 5, wherein the guide roller is a disk whose thickness decreases toward the circumference of the circle.
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