JPH07223073A

JPH07223073A - 鋼管補修溶接装置

Info

Publication number: JPH07223073A
Application number: JP1825594A
Authority: JP
Inventors: Eiji Matsuda; 英治松田; Nobuo Kitamura; 信男北村; Atsushi Kawaguchi; 敦史川口; Noriaki Uchitomi; 則明内富
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1995-08-22
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JP2748844B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】鋼管内を自走し、被補修部に複雑な形状の開
先加工を行い、加工された開先に補修溶接を行うことが
でる装置を提供する。【構成】鋼管１内を自走する走行台車３に搭載され、
被補修部のガウジングを行うガウジング部７及びグライ
ンダー砥石４１を取り付けたグラインダー部４０並びに
補修線に対し補修溶接を行う溶接部９を備えたロッド５
を支持するハウジング４よりなる。ロッドはハウジング
に支持されたロッド駆動機構２１とロッド回転駆動機構
２７により前後方向移動及び回転自在に支持されてい
る。ガウジンク部は昇降機構６を備え、下部のグライダ
取付部の旋回機構４２及び砥石回転駆動機構４５を備え
る。補修溶接を行う溶接部はロッドの他方の先端に設け
られトーチ９ａを昇降させる溶接部昇降機構５１とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばＵＯＥ鋼管の被補
修部を研削して船底形状の開先を形成し、その船底形状
の開先に補修溶接を行う鋼管補修溶接装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＵＯＥ鋼管の被補修部の開先加工
並びに開先整形はガスガウジング法、およびグラインダ
ーを用いいた手作業で行われており、自動化は全く行わ
れていない。自動化が行われていない大きな理由は、開
先加工形状が複雑なためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼管内を自
走し、鋼管の被補修部に複雑な形状の開先加工を行い、
かつ加工された開先に補修溶接を行うことができる鋼管
補修溶接装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋼管補修溶
接装置は、被補修部を有する鋼管内を自走する走行台車
と、走行台車に搭載され、ロッドを被補修部の補修溶接
線の前後方向に移動自在で、且つ回転自在に支持するロ
ッド支持ハウジングと、ロッド支持ハウジングに支持さ
れたロッドを前後方向に駆動するロッド駆動機構と、ロ
ッド支持ハウジングに支持されたロッドを回転駆動する
ロッド回転駆動機構と、ロッドの一方の先端に設けられ
た被補修部の開先加工を行うガウジング部と、ガウジン
グ部を昇降させるガウジング部昇降機構と、ガウジング
部に水平旋回自在に設けられ、下部にグラインダー砥石
が取り付けられたグラインダー取付部と、ガウジング部
に設けられ、グラインダー取付部を旋回駆動するグライ
ンダー取付部旋回駆動機構と、グラインダー取付部に設
けられ、グラインダー砥石を回転駆動するグラインダー
回転駆動機構と、ロッドの他方の先端に設けられた被補
修部の溶接線に対して溶接トーチを揺動させて補修溶接
を行う溶接部と、溶接部を昇降させる溶接部昇降機構と
を備えてなるものである。また、前記走行台車はその前
部に走行用モータによって回転駆動される２個の走行駆
動輪を有し、その後部に操舵用モータによって操舵方向
に旋回駆動される１個の操舵輪を有してなる。

【０００５】

【作用】本発明においては、鋼管補修溶接装置を鋼管内
を自走させ、鋼管の被補修部にきたところで停止させ
る。そして、ガウジング部昇降機構を動作させてガウジ
ング部を昇降させ、ロッド駆動機構を動作させて走行台
車に搭載されているロッド支持ハウジングに支持されて
いるロッドを被補修部の補修溶接線の前後方向に移動さ
せたり、ロッド回転駆動機構を動作させてロッドを回転
させたり、グラインダー取付部旋回駆動機構を動作させ
てガウジング部に水平旋回自在に設けられているグライ
ンダー取付部を水平旋回させたりし、グラインダー回転
駆動機構を動作させてグラインダー取付部の下部に取り
付けられたグラインダー砥石を回転させることにより、
鋼管の被補修部に複雑な形状の開先を形成する。

【０００６】しかる後に、鋼管補修溶接装置を鋼管内を
少し自走させ、形成された開先位置に溶接部の溶接トー
チがきたとこで停止させ、溶接部昇降機構を動作させて
溶接トーチが開先に対して所定の溶接距離にくるように
溶接部を下降させ、溶接部の溶接トーチを揺動させなが
らロッド駆動機構を動作させてロッドを被補修部の歩数
溶接線の前後方向に移動させて補修溶接を行う。従っ
て、鋼管補修溶接装置は、鋼管内を自走して鋼管の被補
修部に複雑な形状の開先を形成し、その開先に補修溶接
を自動的に行うことができる。また、鋼管補修溶接装置
は走行台車の後部に設けられた操舵輪を操舵用モータに
よって操舵方向に旋回駆動することにより、鋼管内を自
走するときに、走行方向を調整することができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る鋼管補修溶接
装置の構成を示す正面図、図２は同鋼管補修溶接装置の
構成を示す一部を破断した平面図、図３は同鋼管補修溶
接装置の駆動輪の構成を示す断面図、図４は同鋼管補修
溶接装置のシステムを示す構成図である。１は被補修部
を有するＵＯＥ鋼管である。２はＵＯＥ鋼管１内を自走
し、ＵＯＥ鋼管１の被補修部に開先を形成し、その開先
に補修溶接を自動的に行う鋼管補修溶接装置である。こ
の鋼管補修溶接装置２は主に走行台車３と、走行台車３
に搭載されたロッド支持ハウジング４と、ロッド支持ハ
ウジング４に前後方向に移動自在で、且つ回転自在に支
持されたロッド５と、ロッド５の一方の先端に設けられ
た被補修部の開先加工を行うガウジング部７と、ガウジ
ング部７を昇降させる昇降機構６と、ロッド５の他方の
先端に設けられた溶接トーチ９ａを揺動させて補修溶接
を行う溶接部９と、溶接部９を昇降させる溶接部昇降機
構８とから構成されている。１０はケーブルは制御ケー
ブル、エアーホース、溶接用キャップタイヤケーブル、
溶接用ガスホース等を収納する中継ボックスである。

【０００８】１１は走行台車３の前部両側に設けられた
２個の走行用駆動輪、１２は走行用駆動輪１１を回転駆
動する走行用モータ、１３は走行台車３の後部中央に設
けられた１個の操舵輪、１４は操舵輪１３を操舵方向に
旋回駆動する操舵用モータ、１５はロッド支持ハウジン
グ４の上部中央に設けられたを２個の固定用エアシリン
ダである。２１はロッド支持ハウジング４に支持された
ロッド５を前後方向に駆動するロッド駆動機構で、ロッ
ド支持ハウジング４に回転自在に支持され、ロッド５の
両側に位置する一対の雄ネジ２２と、一対の雄ネジ２２
に螺合すると共にロッド５を支承するボールネジ機構２
３と、一対の雄ネジ２２の一端に設けられた平歯車２４
と、平歯車２４に歯合する平歯車２５と、平歯車２５を
回転させるロッド出入用モータ２６とからなる。２７は
ロッド支持ハウジング４に支持されたロッド５を回転駆
動するロッド回転駆動機構で、ロッド５の外周に設けら
れた歯車２８と、歯車２８に歯合する平歯車２９と、平
歯車２９を回転させるロッド回転用モータ３０とからな
る。

【０００９】ロッド５の一方の先端に設けられるガウジ
ング部昇降機構６はロッド５の先端に取り付けられた両
側にそれぞれスライダ受け３２を有するスライダ受け部
材３１と、ガウジング部７に取り付けられ、これらスラ
イダ受け３２をスライドするスライダ３３と、ガウジン
グ部７の上部と下部にそれぞれ取り付けられた軸受け３
４に回転自在に支持された縦雄ネジ３５と、スライダ受
け部材３１に取り付けられ、縦雄ネジ３５と螺合するボ
ールネジ機構３６と、縦雄ネジ３５の上端に設けられた
ウオーム歯車機構３７と、ウオーム歯車機構３７に設け
られた傘歯車３７ａに歯合する傘歯車３８を回転させる
ガウジング部昇降用モータ３９とからなる。

【００１０】４０はガウジング部７に水平旋回自在に設
けられたグラインダー取付部で、下部にグラインダー砥
石４１が回転自在に取り付けられている。４２はグライ
ンダー取付部４０を旋回駆動するグラインダー取付部旋
回駆動機構で、グラインダー取付部４０の上端に設けら
れたウオーム歯車機構４３と、ウオーム歯車機構４３を
駆動するグラインダー旋回用モータ４４とからなる。４
５はグラインダー取付部４０に設けられ、グラインダー
砥石４１を溶接線方向に回転駆動するグラインダー回転
駆動機構であるグラインダー回転用モータである。な
お、ガウジング部７の下部に照明４７、カメラ４８及び
エア吹き出しノズル４９が設けられている。

【００１１】ロッド５の他方の先端に設けられけられる
溶接部昇降機構５１はロッド５の先端に取り付けられた
両側にそれぞれスライダ受け５３を有するスライダ受け
部材５２と、溶接部９に取り付けられ、これらスライダ
受け５３をスライドするスライダ５４と、スライダ受け
部材５２の上部と下部にそれぞれ取り付けられた軸受け
５５に回転自在に支持された縦雄ネジ５６と、溶接部９
に取り付けられ、縦雄ネジ５６と螺合するボールネジ機
構５７と、縦雄ネジ５６の上端に設けられた傘歯車５８
と、傘歯車５８に歯合する傘歯車５９を回転させる溶接
部昇降用モータ６０とからなる。なお、溶接部９の下部
にも照明４７及びカメラ４８が設けられている。６１は
ロッド支持ハウジング４の上部に設けられたワイヤリー
ル、６２はワイヤ送給モータ、６３はコンジットケーブ
ルである。

【００１２】１００は鋼管補修溶接装置１にＵＯＥ鋼管
１内を自走し、ＵＯＥ鋼管１の被補修部に開先を形成
し、その開先に補修溶接を行わせるために制御盤１０１
に制御ケーブル１０２を介して各種の指令を送る操作
盤、１０３は溶接電源で、制御盤１０１と制御ケーブル
１０２で接続されていると共に補修溶接装置１と溶接ケ
ーブル１０４で接続されている。１０５はガスボンベ
で、補修溶接装置１とホース１０６で接続されている。
また、制御盤１０１に供給される空気はエアホース１０
７で補修溶接装置１に送給される。１０８は制御盤１０
１に電源を供給する電源コードである。

【００１３】次に、本発明の鋼管補修溶接装置１を用い
てＵＯＥ鋼管１内の被補修部を補修する場合について説
明するが、その前に被補修部の開先形状に要求される特
性について図５，６により説明する。図５に示すよう
に、開先横断面形状が、Ｉ字型、又はシャープなＶ字型
になると、矢印で示す部位に融合不良による溶接欠陥が
生じる。そこで、開先の横断面は、開先底部に滑らかな
局率を持ったＶ字型でなければならない。そして、始終
端部では徐々に開先幅を狭めていかなければならない。
また、図６に示すように、開先の縦断面の始終端部を鋼
管の内表面から垂直に切り込むと、矢印で示す部位に融
合不良による溶接欠陥が生じる。そこで、開先の縦断面
においては、その始終端部を鋼管の内表面から徐々に開
先底部に削り込まなくてはいけない。従って、所望の被
補修部の補修溶接用開先形状は、図７に示すような船型
の開先形状にする必要がある。

【００１４】次に、本発明の鋼管補修溶接装置１を用い
てＵＯＥ鋼管１内の被補修部を補修する場合の開先を加
工する手順を図８〜図１０により説明する。使用するグ
ラインダー砥石４１は、オフセット砥石で、片面にのみ
研削砥石が塗布された砥石を使用する。まず、鋼管補修
溶接装置１をＵＯＥ鋼管１内を自走させ、ＵＯＥ鋼管１
の被補修部にきたところで鋼管補修溶接装置１を停止さ
せる。次に、ガウジング部昇降機構６を動作させてガウ
ジング部７を下降させ、グラインダー砥石４１を図８に
示すように、ＵＯＥ鋼管１の被補修部の被補修面に垂直
に立てる。その後、グラインダー取付部旋回駆動機構４
２を動作させてガウジング部７に水平旋回自在に設けら
れているグラインダー取付部４０を水平旋回させ、グラ
インダー砥石４１の砥石面を補修溶接線方向から約３０
°傾けた状態に設定する。

【００１５】しかる後に、ロッド駆動機構２１を動作さ
せてロッド支持ハウジング４に支持されているロッド５
を補修溶接線方向に前進させ、ロッド５にガウジング部
昇降機構６を介して取り付けられているガウジング部７
のグラインダー砥石４１を補修溶接線方向に前進させ
る。このとき、グラインダー砥石４１はグラインダー回
転駆動機構であるグラインダー回転用モータ４５の回転
により、回転させられている。

【００１６】これにより、開先の断面形状は、開先底部
に滑らかな曲率を盛ったＶ字状になる。開先幅は図９に
示すように、砥石を傾ける角度により調整できる。開先
の終点近傍まで来たら、図１０に示すように、グライン
ダー取付部旋回駆動機構４２を動作させてグラインダー
砥石４１の傾きを徐々に０°にする。そして、後退時に
はグラインダー砥石４１を前進時とは反対側に徐々に傾
ける。これによって、開先終端部の開先幅は徐々に狭ま
ったものとなり、かつ開先の横断面を見ると、終端部は
板表面から徐々に開先底部に削り込まれた形状を有し、
溶接する上で、適当な開先形状を得ることができる。開
先始端部での砥石の操作方法も、開先終端部と同様に行
うことで、開先終端部と同じ開先を得ることができる。
なお、上記実施例では、研削にグラインダー砥石４１を
使用したが、切削用カッターを使用してもよい。

【００１７】ところで、鋼管１の被補修溶接部の溶接部
の長さは１０ｍｍ以下と短いものがほとんどである。こ
れを補修溶接するには、研削後の成形された開先の長さ
は５０ｍｍあれば十分である。しかし、上記のグライン
ダー砥石４１を用いる方法によれば、船底形の開先を作
製するには開先の長さは最低でも１５０ｍｍ（砥石径が
１８０ｍｍの場合）となり、不必要な部分まで研削する
ことになり、補修溶接時間の増大をもたらす、かといっ
て、砥石径を小さくすれば（例えば、５０ｍｍ）、研削
時間は大幅に増大（１０倍以上）する。

【００１８】そこで、この問題を解決するための他の開
先加工方法がある。この方法は、図１１に示すように、
グラインダー砥石４１を被補修面に垂直に立て、かつ砥
石の研削面を補修溶接線方向と同一方向とした状態で、
砥石先端をＶ字状に連続動作させつつ、徐々に砥石を加
工させて被補修部に開先加工を行うものである。この方
法を実施するときは、ロッド回転駆動機構２７を動作さ
せてロッドを正方向又は逆方向に回転させると共にガウ
ジング部昇降機構６を動作させてガウジング部７を昇降
させて行う。

【００１９】これにより、長さの短い船底形状の開先を
得ることができる。そして、ある程度の長さを持った開
先加工部が必要な場合には、図１２に示すように、上記
加工方法により所定の深さまで研削後、砥石先端をＶ字
状に連続動作させつつ、ロッド駆動機構２１を動作させ
てグラインダー砥石４１を補修溶接線方向に前進／後退
させて被補修部の開先加工を行う。こうして所望の長さ
の開先を加工することができる。

【００２０】このようにしてＵＯＥ鋼管１内の被補修部
を補修するための開先加工が終了すれば、その開先に溶
接を行う必要がある。次に、鋼管補修溶接装置１を用い
てＵＯＥ鋼管１内の被補修部に形成された開先に溶接を
する場合を説明する。まず、ロッド５の他方の先端であ
る後端に溶接部昇降機構５を介して設けられ溶接部９の
溶接トーチ９ａがＵＯＥ鋼管１の被補修部に形成された
開先に位置するように鋼管補修溶接装置２をＵＯＥ鋼管
１内を自走させる。次に、溶接部昇降機構５１を動作さ
せて溶接トーチ９ａが開先に対して所定の溶接距離にく
るように溶接部９を下降させる。しかる後に、溶接部９
が溶接トーチ９ａを揺動させながらロッド駆動機構２１
を動作させてロッド５を被補修部の補修溶接線の方向に
移動させて補修溶接を行う。このようにしてＵＯＥ鋼管
１内の被補修部を補修するための開先への溶接が終了す
る。このように、本発明の鋼管補修溶接装置２を用いれ
ば、１台でＵＯＥ鋼管１の被補修部に対してＵＯＥ鋼管
１内を自走してＵＯＥ鋼管１の被補修部に複雑な形状の
開先を形成し、その開先に補修溶接を自動的に行うこと
ができる。

【００２１】上記実施例では、本発明の鋼管補修溶接装
置２がＵＯＥ鋼管１に適用される例を説明したが、補修
が必要とされる鋼管はＵＯＥ鋼管に限らず、他の種類の
鋼管であってもよいことはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、鋼管補修
溶接装置を鋼管内を自走させ、鋼管の被補修部にきたと
ころで停止させ、ガウジング部昇降機構を動作させてガ
ウジング部を昇降させ、ロッド駆動機構を動作させて走
行台車に搭載されているロッド支持ハウジングに支持さ
れているロッドを被補修部の補修溶接線の前後方向に移
動させたり、ロッド回転駆動機構を動作させてロッドを
回転させたり、グラインダー取付部旋回駆動機構を動作
させてガウジング部に水平旋回自在に設けられているグ
ラインダー取付部を水平旋回させたりし、グラインダー
回転駆動機構を動作させてグラインダー取付部の下部に
取り付けられたグラインダー砥石を回転させることによ
り、鋼管の被補修部に複雑な形状の開先を形成すること
ができ、しかる後に、鋼管補修溶接装置を鋼管内を少し
自走させ、形成された開先位置に溶接部の溶接トーチが
きたところで停止させ、溶接部昇降機構を動作させて溶
接トーチが開先に対して所定の溶接距離にくるように溶
接部を下降させ、溶接部の溶接トーチを揺動させながら
ロッド駆動機構を動作させてロッドを被補修部の歩数溶
接線の前後方向に移動させて補修溶接を行うから、鋼管
内を自走して鋼管の被補修部に複雑な形状の開先を形成
し、その開先に補修溶接を自動的に行うことができると
いう効果を有する。

【００２３】また、鋼管補修溶接装置は走行台車の後部
に設けられた操舵輪を操舵用モータによって操舵方向に
旋回駆動することにより、鋼管内を自走するときに、走
行方向を調整することができるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鋼管溶接部の補修溶接
装置の構成を示す正面図である。

【図２】同補修溶接装置の構成を示す一部を破断した平
面図である。

【図３】同補修溶接装置の駆動輪の構成を示す断面図で
ある。

【図４】同補修溶接装置のシステムを示す構成図であ
る。

【図５】開先横断面形状と溶接欠陥との関係を示す説明
図である。

【図６】開先横断面形状と溶接欠陥との関係を示す説明
図である。

【図７】補修溶接部の望ましい開先形状の説明図であ
る。

【図８】開先中央部の加工方法の説明図である。

【図９】砥石の傾き角度と開先形状との関係を示す説明
図である。

【図１０】開先始終端部の加工方法の説明図である。

【図１１】他の開先加工方法の説明図である。

【図１２】開先作製長さの調整方法の説明図である。

【符号の説明】

１ＵＯＥ鋼管２補修溶接装置３走行台車４ロッド支持ハウジング５ロッド６ガウジング部昇降機構７ガウジング部８溶接部昇降機構８９溶接部９ａ溶接トーチ１１走行用駆動輪１２走行用モータ１３操舵輪１４操舵用モータ２１ロッド駆動機構２７ロッド回転駆動機構４０グラインダー取付部４１グラインダー砥石４２グラインダー取付部旋回駆動機構４５グラインダー回転用モータ（グラインダー回転駆
動機構）５１溶接部昇降機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２４Ｂ 27/00 Ｍ (72)発明者内富則明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被補修部を有する鋼管内を自走する走行
台車と、走行台車に搭載され、ロッドを被補修部の補修溶接線の
前後方向に移動自在で、且つ回転自在に支持するロッド
支持ハウジングと、ロッド支持ハウジングに支持されたロッドを前後方向に
駆動するロッド駆動機構と、ロッド支持ハウジングに支持されたロッドを回転駆動す
るロッド回転駆動機構と、ロッドの一方の先端に設けられた被補修部の開先加工を
行うガウジング部と、ガウジング部を昇降させるガウジング部昇降機構と、ガウジング部に水平旋回自在に設けられ、下部にグライ
ンダー砥石が取り付けられたグラインダー取付部と、ガウジング部に設けられ、グラインダー取付部を旋回駆
動するグラインダー取付部旋回駆動機構と、グラインダー取付部に設けられ、グラインダー砥石を回
転駆動するグラインダー回転駆動機構と、ロッドの他方の先端に設けられた被補修部の溶接線に対
して溶接トーチを揺動させて補修溶接を行う溶接部と、溶接部を昇降させる溶接部昇降機構とを、備えてなることを特徴とする鋼管補修溶接装置。
【請求項２】前記走行台車はその前部に走行用モータ
によって回転駆動される２個の走行駆動輪を有し、その
後部に操舵用モータによって操舵方向に旋回駆動される
１個の操舵輪を有することを特徴とする請求項１記載の
鋼管補修溶接装置。