JPH08168880A - 配管自動溶接ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管自動溶接ヘッドを配管から離脱できるよ
うにする。 【構成】 Ｃ字状をした歯車保持部１３ａに回転自在に
保持されるＵ字状歯車１８を、配管７の外周を包囲する
よう配置して、駆動モータ２０を駆動し、歯車列２２を
介してＵ字状歯車１８に駆動力を伝達することにより、
Ｕ字状歯車１８を配管７の周囲に回転させ、Ｕ字状歯車
１８に取付けられたトーチ部によって配管７の外周を溶
接させるようにし、歯車列２２の中にクラッチ用歯車４
６を設け、クラッチ機構３８を用いて、クラッチ用歯車
４６を、隣接する各中間歯車２３，２５，２６との噛合
状態を解除させる方向に動かすことにより、Ｕ字状歯車
１８を自由に回るようにし、Ｕ字状歯車１８を配管７か
ら取外せるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管自動溶接ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蒸気プラント等の現場据付工事や補修工
事において、狭隘部に設けられた配管に対して溶接を施
工する場合、配管自動溶接ヘッドを使用することがあ
る。

【０００３】図４〜図８は、従来の配管自動溶接ヘッド
の一例の概略を示すもので、１は溶接ヘッド本体であ
り、該溶接ヘッド本体１は台車状の下部フレーム２と、
下部フレーム２の上部に取付けられた上部フレーム３に
よって構成されている。

【０００４】該上部フレーム３は、先端部にほぼＵ字状
の切欠部４ａを有する平板状の下部部材４と、該下部部
材４の上部に複数の支持部材５を介して互いに平行とな
るよう固定された、先端部にほぼＵ字状の切欠部６ａを
有する平板状の上部部材６とによって形成されている。

【０００５】前記上部フレーム３における下部部材４の
切欠部４ａには、溶接対象となる配管７の外周面に外接
するよう、その内周面が多角形状をし、上方から見てＵ
字状をした位置決めパッド８が切欠部４ａの内底部に沿
って取付けられており、同様に、上部部材６の切欠部６
ａには、溶接対象となる配管７の外周面に外接するよ
う、その内周面が多角形状をし、上方から見てＵ字状を
した位置決めパッド９が切欠部６ａの内底部に沿って取
付けられている。

【０００６】尚、図４中、１０は前記下部部材４下面中
央部における切欠部４ａ近傍に、下方へ延びるスタッド
１１を介して、下部フレーム２の底面よりも僅かに下方
へ位置するように設けられたボールキャスタであり、溶
接ヘッド本体１の移動を容易になし得るよう取付けられ
ている。

【０００７】上部フレーム３の下部部材４と上部部材６
との間には、上下方向へ延びる軸２８及びリニアベアリ
ング２９並びに図示しない昇降装置を介して昇降自在に
トーチ駆動ユニット１２が取付けられている。

【０００８】該トーチ駆動ユニット１２は、図６及び図
７に示すように、先端部にほぼＣ字状の歯車保持部１３
ａを有し、該歯車保持部１３ａの周囲における上蓋１３
ｂと底板１３ｃに、周方向へ所定の間隔を置いて複数の
案内ローラ１４を植設された薄い箱型のトーチ駆動ユニ
ットケーシング１３と、周方向へ延びて前記案内ローラ
１４を収容するガイド溝１７をその上下面に有し、前記
トーチ駆動ユニットケーシング１３の歯車保持部１３ａ
内に、溶接対象となる配管７の周囲を回転し得るように
保持された、切欠部１５を有するＵ字状歯車１８と、前
記トーチ駆動ユニットケーシング１３下面の反歯車保持
部１３ａ側の所定位置に、トーチ駆動ユニットケーシン
グ１３の内部へモータ軸１９を突出させて取付けられた
駆動モータ２０と、前記モータ軸１９に取付けられたモ
ータピニオン２１と、該モータピニオン２１と前記Ｕ字
状歯車１８外周に形成された歯１６との間に、相互に噛
合って駆動モータ２０の駆動力をＵ字状歯車１８まで伝
達し得るよう配列された歯車列２２とによって構成され
ている。

【０００９】該歯車列２２は、前記モータピニオン２１
に噛合う第１の中間歯車２３と、該第１の中間歯車２３
に噛合う第２の中間歯車２４と、該第２の中間歯車２４
に対して噛合う２個の第３の中間歯車２５，２５と、該
第３の中間歯車２５，２５を介してＶ字形の２方向へ分
岐する第４の中間歯車２６，２６と、該第４の中間歯車
２６，２６に噛合い且つ前記Ｕ字状歯車１８の歯１６に
噛合う歯車２７，２７とにより形成されている。

【００１０】尚、図８中、３０はＵ字状歯車１８の下面
に取付けられたトーチユニットであり、切欠部３１ａを
有してＵ字状歯車１８と略同形をなすＵ字状の基板３１
に、配管７の中心へトーチ先端を向けて設けたトーチ部
３２や、該トーチ部３２へワイヤ３３を供給するための
ワイヤ角度調整ユニット３４及びワイヤ調整ユニット３
５や、ＡＶＣユニット３６などが配置されている。

【００１１】又、図４・図５中、３７は上部フレーム３
の後端部に接続された所要の長さを有する操作桿であ
り、溶接ヘッド本体１を溶接対象となる配管７へ接近さ
せる際に溶接ヘッド本体１を進退動させ得るようになっ
ている。

【００１２】そして、狭隘部に設けられた配管７に対し
て溶接作業を実施する際には、Ｕ字状歯車１８の切欠部
１５をトーチ駆動ユニットケーシング１３の歯車保持部
１３ａ及び上部フレーム３の切欠部４ａ，６ａに位相合
せした状態で、操作桿３７の端部を把持して溶接ヘッド
本体１を押出すことにより、溶接対象となる配管７の溶
接を必要とする部分へ、前記上部フレーム３の各切欠部
４ａ，６ａに設けた位置決めパッド８，９を当接させ
る。

【００１３】その後、図示しない昇降装置を作動してト
ーチ駆動ユニット１２を昇降させて、トーチ部３２のト
ーチ先端の高さを配管７の溶接部分に合致させる。

【００１４】そして、溶接を開始させると共にトーチ駆
動ユニット１２の駆動モータ２０を作動させることによ
り歯車列２２を介してＵ字状歯車１８を回転駆動し、該
Ｕ字状歯車１８に取付けられているトーチユニット３０
を配管７の外周に沿って回動させ、トーチ部３２で配管
７の溶接部分を溶接する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
配管自動溶接ヘッドでは、溶接作業中などにトーチ駆動
ユニット１２の駆動モータ２０が故障したり、電気系統
にトラブルが発生したりして、Ｕ字状歯車１８の切欠部
１５がトーチ駆動ユニットケーシング１３の歯車保持部
１３ａと位相がずれた位置で停止してしまうと、Ｕ字状
歯車１８が配管７に引っ掛かったままとなって溶接ヘッ
ド本体１を取外すことができなくなるという問題があっ
た。

【００１６】本発明は、前述の実情に鑑み、歯車駆動ユ
ニットの歯車列の噛合いを外すことが可能な配管自動溶
接ヘッドを提供することを目的としてなしたものであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、先端にほぼＣ
字状をした歯車保持部を有するトーチ駆動ユニットケー
シングを設け、配管の外周に対して着脱自在なＵ字状歯
車を、配管の周囲を回転自在となるよう前記歯車保持部
に取付け、Ｕ字状歯車に配管へ向けてトーチ部を取付け
ると共に、Ｕ字状歯車に歯車列を介して駆動モータを接
続した配管自動溶接ヘッドにおいて、歯車列を構成する
各中間歯車の中にクラッチ用歯車を介在させると共に、
該クラッチ用歯車を、隣接する各中間歯車との噛合状態
を解除させる方向に動かすクラッチ機構を設けたことを
特徴とする配管自動溶接ヘッドにかかるものである。

【００１８】この場合において、クラッチ機構が、クラ
ッチ用歯車を回転自在に支承すると共にクラッチ用歯車
を軸方向に摺動可能に支持する支持軸と、クラッチ用歯
車の片面側を軸方向他面側へ付勢する弾性体と、クラッ
チ用歯車の他面側を係止するクラッチ操作レバーと、ク
ラッチ操作レバーのクラッチ用歯車への係止状態の解除
手段とを備えるようにしても良い。

【００１９】又、クラッチ用歯車を歯車列内へ押戻す復
帰操作軸と、クラッチ操作レバーを支持軸へ向けて付勢
する第二の弾性体とを備えるようにしても良い。

【００２０】

【作用】本発明の作用は、以下の通りである。

【００２１】Ｃ字状をした歯車保持部に回転自在に保持
されるＵ字状歯車を、配管の外周を包囲するよう配置し
て、駆動モータを駆動し、歯車列を介してＵ字状歯車に
駆動力を伝達することにより、Ｕ字状歯車を配管の周囲
に回転させ、Ｕ字状歯車に取付けられたトーチ部によっ
て配管の外周を溶接させる。

【００２２】この際、駆動モータ等にトラブルが発生す
ると、Ｕ字状歯車の噛合いなどにより、Ｕ字状歯車が回
らなくなるので、Ｕ字状歯車を配管から取外せなくな
る。

【００２３】そこで、クラッチ機構を用いて、クラッチ
用歯車を、隣接する各中間歯車との噛合状態を解除させ
る方向に動かすことにより、Ｕ字状歯車が自由に回るよ
うになるので、Ｕ字状歯車を配管から取外せるようにな
る。

【００２４】具体的には、索状体などの解除手段を引い
てクラッチ操作レバーを動かし、クラッチ操作レバーの
クラッチ用歯車の他面側への係止状態を解除することに
より、弾性体がクラッチ用歯車の片面側を軸方向他面側
へ付勢し、クラッチ用歯車を支持軸に沿って軸方向へ摺
動させ、クラッチ用歯車の隣接する各中間歯車との噛合
状態を解除させる。

【００２５】噛合状態を解除されたクラッチ用歯車は、
復帰操作軸により弾性体の弾性力に抗してクラッチ用歯
車を歯車列内へ押戻し、第二の弾性体によりクラッチ操
作レバーを支持軸へ向けて付勢させ、クラッチ操作レバ
ーをクラッチ用歯車の他面側へ再び係止させる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００２７】図１〜図３は本発明の一実施例を表すもの
であり、図中、図４〜図８と同じものについては同じ符
号を付すことにより説明を省略する。

【００２８】本実施例では、図６に示す歯車駆動ユニッ
トにおける第２の中間歯車２４の位置に、下記のような
クラッチ機構３８を取付ける。

【００２９】即ち、図３に示すように、上端部のフラン
ジ４０がトーチ駆動ユニットケーシング１３の上蓋１３
ｂ内面に当接固定され、トーチ駆動ユニットケーシング
１３の底板１３ｃに貫通固定される中空の支持軸３９を
設ける。

【００３０】該支持軸３９内に上端の小径部４２ａを摺
動自在に挿通され、下端の大径部４２ｂがトーチ駆動ユ
ニットケーシング１３から下方へ延びる復帰操作軸４２
を設ける。

【００３１】更に上端にフランジ４４ａを有し、下端部
に径方向へ延びる小孔４５を有するフランジ付ブッシュ
４４を、前記支持軸３９に対して上下方向へ摺動自在に
外嵌する。

【００３２】前記フランジ付ブッシュ４４の外周に、歯
車列２２中を構成する中間歯車２３，２５と互いに噛合
可能なクラッチ用歯車４６を、軸受４７を介して回転自
在に設ける。

【００３３】前記クラッチ用歯車４６の下面に、フラン
ジ付ブッシュ４４のフランジ４４ａとの間でクラッチ用
歯車４６を挾持するクラッチリング４８を設け、クラッ
チリング４８に形成した径方向に延びる小孔４９と、フ
ランジ付ブッシュ４４に形成した前記小孔４５と、支持
軸３９に形成した上下方向に延びる長孔４１と、復帰操
作軸４２の小径部４２ａに形成した径方向に延びる小孔
４３との間に、ピン５０を嵌挿する。

【００３４】前記支持軸３９内における、トーチ駆動ユ
ニットケーシング１３の上蓋１３ｂと復帰操作軸４２の
小径部４２ａとの間に、復帰操作軸４２やフランジ付ブ
ッシュ４４やクラッチリング４８やクラッチ用歯車４６
を、一体的に下方へ付勢するコイルバネ５１などの弾性
体を介装する。

【００３５】尚、クラッチ用歯車４６等の昇降範囲は、
支持軸３９に形成された長孔４１により規制される。
又、弾性体は、ゴムや板バネを折り曲げたものなど何で
も良く、支持軸３９上端のフランジ４０とフランジ付ブ
ッシュ４４上端のフランジ４４ａとの間に設けても良
い。

【００３６】更に、図１に示すように、トーチ駆動ユニ
ットケーシング１３内に、一端をピン５３によって水平
方向へ回動可能に枢支され、トーチ駆動ユニットケーシ
ング１３のほぼ幅方向へ延びるクラッチ操作レバー５２
を設け、該クラッチ操作レバー５２の中間部でクラッチ
リング４８の下端を係止し得るようにすると共に、クラ
ッチ操作レバー５２の他端に図４・図５に示す操作桿３
７に沿って設けられたクラッチワイヤ５４などの係止状
態解除手段としての索状体の先端を結び付ける。

【００３７】尚、索状体は、クラッチワイヤ５４の他に
鎖や樹脂製ロープなど何でも良い。

【００３８】そして、図１に示すように、前記クラッチ
操作レバー５２を枢支するピン５３にコイル部分を外嵌
し、一端をトーチ駆動ユニットケーシング１３の側壁に
当接させ、他端をクラッチ操作レバー５２に引掛けて、
前記クラッチ操作レバー５２を支持軸３９に当接する方
向へ付勢するネジリバネ５５などの第二の弾性体を設け
る。

【００３９】尚、図１中、５６は、クラッチ用歯車４６
に噛合う第３の中間歯車２５，２５に対して、クラッチ
用歯車４６の反対側から噛合うように配置した係合歯車
である。又、第二の弾性体は、金属製や樹脂製の板バネ
やゴムなど何でも良い。

【００４０】この係合歯車５６は、第３の中間歯車２
５，２５及び第４の中間歯車２６，２６を介してＶ字形
の２方向へ分岐し、Ｕ字状歯車１８に噛合う歯車２７，
２７のいずれか一方が、切欠部１５の位置でＵ字状歯車
１８から外れた状況下で、クラッチ機構３８を作動させ
てクラッチ用歯車４６を歯車列２２から離脱させた場合
に、第３の中間歯車２５から歯車２７に至る歯車列２２
の一方が空回りして、歯車２７が再びＵ字状歯車１８と
噛合うことができなくなることを防止するために設けら
れたものである。

【００４１】次に作動について説明する。

【００４２】狭隘部に設けられた配管７に対する溶接作
業を実施する際には、Ｕ字状歯車１８の切欠部１５をト
ーチ駆動ユニットケーシング１３の歯車保持部１３ａ及
び上部フレーム３の切欠部４ａ，６ａに位相合せし、且
つ前記クラッチ用歯車４６が歯車列２２内で隣接する各
中間歯車２３，２５と噛合い、前記クラッチ操作レバー
５２の中間部が前記クラッチリング４８の下面を係止し
てクラッチ用歯車４６の高さ位置を保持していることを
確認した上で、図４〜図８と同様に操作を行なって配管
７を溶接する。

【００４３】このとき、トーチ駆動ユニット１２の駆動
モータ２０が故障したり、電気系統にトラブルが発生し
た場合には、作業員がクラッチレバー５２のクラッチ用
歯車４６への係止状態解除手段としてのクラッチワイヤ
５４を引張ることにより、クラッチワイヤ５４が結び付
けられたクラッチ操作レバー５２をネジリバネ５５の弾
性力に抗して支持軸３９から離隔する方向へ変位させ
る。

【００４４】すると、クラッチリング４８の下面を係止
していたクラッチ操作レバー５２のクラッチリング４８
に対する係止状態が解除され、復帰操作軸４２と、該復
帰操作軸４２にピン５０を介して一体化されたフランジ
付ブッシュ４４及びクラッチリング４８と、両者間で挟
持されたクラッチ用歯車４６とが、コイルバネ５１の弾
性力により、ピン５０が支持軸３９に形成された長孔４
１の下端部で止められるまで一体的に下方へ降下され
る。

【００４５】こうしてクラッチ用歯車４６が歯車列２２
から離脱される結果、歯車列２２の噛合いが断絶してＵ
字状歯車１８が自由に回動できるようになる。

【００４６】そこで、操作桿３７を介して溶接ヘッド本
体１を引張るか、或いは、溶接ヘッド本体１を細かく進
退動させる等して、配管７に引掛かっているＵ字状歯車
１８の位相を強制的にずらせることにより、Ｕ字状歯車
１８の切欠部１５をトーチ駆動ユニットケーシング１３
の歯車保持部１３ａに合わせ、配管７から溶接ヘッド本
体１を解放して、手元へ引き寄せることが可能となる。

【００４７】或いは、Ｕ字状歯車１８が自由に回動でき
る状態となっているので、図示しない補助具などを挿入
してＵ字状歯車１８の位相を変えるようにしても良い。

【００４８】本発明によれば、モータ軸１９に取付けら
れたモータピニオン２１とＵ字状歯車１８との間に、相
互に噛合って駆動モータ２０の駆動力をＵ字状歯車１８
へ伝達し得るように配列された歯車列２２にクラッチ機
構３８を組込み、該クラッチ機構３８を遠隔操作して歯
車列２２の噛合いを途中から断絶させることによりＵ字
状歯車１８を自由に回転させ得るようにしたので、駆動
モータ２０が故障したり、電気系統にトラブルが発生し
た場合でも、Ｕ字状歯車１８を溶接対象となる配管７か
ら引き離して溶接ヘッド本体１を容易に手元へ引き寄せ
ることができる。

【００４９】又、手元に引き寄せた溶接ヘッド本体１に
対し、離脱させたクラッチ用歯車４６を歯車列２２中へ
復帰させる場合には、コイルバネ５１の弾性力に抗して
復帰操作軸４２を押上げるようにする。

【００５０】すると、復帰操作軸４２にピン５０やフラ
ンジ付ブッシュ４４やクラッチリング４８を介して一体
的に取付けられているクラッチ用歯車４６が歯車列２２
中に戻され、クラッチリング４８の下面がクラッチ操作
レバー５２より高くなった時に、ネジリバネ５５によっ
て付勢されているクラッチ操作レバー５２が支持軸３９
側へ回動してクラッチリング４８の下面を係止するの
で、簡単に元の状態に復帰される。

【００５１】尚、本発明は前述の実施例にのみ限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、溶接作業中にトーチ駆
動ユニットにトラブルが発生した場合に、クラッチ機構
を操作することによってＵ字状歯車を回転自在とするこ
とができるようになり、溶接ヘッド本体を容易に手元へ
引き寄せることが可能となるという優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるトーチ駆動ユニット
を上方から見た概略断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図２に関連するクラッチ機構部分を拡大した側
方断面図である。

【図４】従来の配管自動溶接ヘッドの一例を表す概略側
面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】図４のトーチ駆動ユニットを上方から見た概略
断面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。

【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。

【符号の説明】

７ 配管 １３ トーチ駆動ユニットケーシング １３ａ 歯車保持部 １８ Ｕ字状歯車 ２０ 駆動モータ ２２ 歯車列 ２３，２５，２６ 中間歯車 ３２ トーチ部 ３８ クラッチ機構 ３９ 支持軸 ４２ 復帰操作軸 ４６ クラッチ用歯車 ５１，５５ 弾性体（コイルバネ，ネジリバネ） ５２ クラッチ操作レバー ５４ 索状体（クラッチワイヤ）

フロントページの続き (72)発明者 井口 雅之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にほぼＣ字状をした歯車保持部を有
   するトーチ駆動ユニットケーシングを設け、配管の外周
   に対して着脱自在なＵ字状歯車を、配管の周囲を回転自
   在となるよう前記歯車保持部に取付け、Ｕ字状歯車に配
   管へ向けてトーチ部を取付けると共に、Ｕ字状歯車に歯
   車列を介して駆動モータを接続した配管自動溶接ヘッド
   において、歯車列を構成する各中間歯車の中にクラッチ
   用歯車を介在させると共に、該クラッチ用歯車を、隣接
   する各中間歯車との噛合状態を解除させる方向に動かす
   クラッチ機構を設けたことを特徴とする配管自動溶接ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 クラッチ機構が、クラッチ用歯車を回転
   自在に支承すると共にクラッチ用歯車を軸方向に摺動可
   能に支持する支持軸と、クラッチ用歯車の片面側を軸方
   向他面側へ付勢する弾性体と、クラッチ用歯車の他面側
   を係止するクラッチ操作レバーと、クラッチ操作レバー
   のクラッチ用歯車への係止状態の解除手段とを備えた、
   請求項１記載の配管自動溶接ヘッド。
3. 【請求項３】 クラッチ用歯車を歯車列内へ押戻す復帰
   操作軸と、クラッチ操作レバーを支持軸へ向けて付勢す
   る第二の弾性体とを備えた請求項２記載の配管自動溶接
   ヘッド。