JPH09136163A - 管自動溶接方法および管自動溶接装置 - Google Patents
管自動溶接方法および管自動溶接装置Info
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- JPH09136163A JPH09136163A JP29070695A JP29070695A JPH09136163A JP H09136163 A JPH09136163 A JP H09136163A JP 29070695 A JP29070695 A JP 29070695A JP 29070695 A JP29070695 A JP 29070695A JP H09136163 A JPH09136163 A JP H09136163A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱伝導の良好な材質の管同士を接続する際
に、良好な自動溶接を行い得る管自動溶接装置を提供す
る。 【解決手段】 ワーク支持台５上に載置された配管２，
２同士の溶接部を溶接する溶接トーチ６と、この溶接ト
ーチ６部に溶接用ワイヤ７を供給するワイヤ送給装置８
と、溶接部の温度を計測する放射温度計９と、溶接トー
チ６に電力を供給する電源装置10と、配管の溶接条件に
応じて予め求められた複数箇所における入熱量に応じて
電源装置10における溶接電流、溶接部の移動速度を制御
するとともに放射温度計９からの温度を入力してフィー
ドバック制御を行う制御装置11とから構成したものであ
る。
に、良好な自動溶接を行い得る管自動溶接装置を提供す
る。 【解決手段】 ワーク支持台５上に載置された配管２，
２同士の溶接部を溶接する溶接トーチ６と、この溶接ト
ーチ６部に溶接用ワイヤ７を供給するワイヤ送給装置８
と、溶接部の温度を計測する放射温度計９と、溶接トー
チ６に電力を供給する電源装置10と、配管の溶接条件に
応じて予め求められた複数箇所における入熱量に応じて
電源装置10における溶接電流、溶接部の移動速度を制御
するとともに放射温度計９からの温度を入力してフィー
ドバック制御を行う制御装置11とから構成したものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導の良好な材
料で構成された配管同士を自動的に溶接する管自動溶接
方法および管自動溶接装置に関するものである。
料で構成された配管同士を自動的に溶接する管自動溶接
方法および管自動溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】加速器、真空機器または半導体用ガスラ
インに用いられる配管、またはＬＰＧ、ＬＮＧなどの低
温用配管、各種熱交換器などにおける配管には、熱伝導
が良好な材料が使用されている。例えば、アルミニウム
管、銅管などが使用されている。
インに用いられる配管、またはＬＰＧ、ＬＮＧなどの低
温用配管、各種熱交換器などにおける配管には、熱伝導
が良好な材料が使用されている。例えば、アルミニウム
管、銅管などが使用されている。
【０００３】従来、このような、アルミニウム管、銅管
などを溶接する場合、熱伝導が大きいため、安定した溶
接施工を行うことができず、したがって重ね継手構造が
採用され、表面側部分が溶接（またはろう付け）されて
いた。
などを溶接する場合、熱伝導が大きいため、安定した溶
接施工を行うことができず、したがって重ね継手構造が
採用され、表面側部分が溶接（またはろう付け）されて
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、重ね
継手構造を採用すると、重量の増加、寸法・形状の増大
などを招き、ひいては経済性も悪いという問題があっ
た。
継手構造を採用すると、重量の増加、寸法・形状の増大
などを招き、ひいては経済性も悪いという問題があっ
た。
【０００５】また、ろう付けなどは、フラックスを利用
するため、配管が汚染され、したがって加速器、真空機
器、半導体製造装置など著しく汚染をきらう装置の配管
の接続には、適用できなかった。
するため、配管が汚染され、したがって加速器、真空機
器、半導体製造装置など著しく汚染をきらう装置の配管
の接続には、適用できなかった。
【０００６】さらに、アーク溶接を適用する場合には、
部分溶け込み溶接を採用せざるを得ず、内部に隙間を残
すという問題もあった。そこで、本発明は、熱伝導の良
好な材質の管同士を接続する際に、良好な溶接を行い得
る管自動溶接方法および管自動溶接装置を提供すること
を目的とする。
部分溶け込み溶接を採用せざるを得ず、内部に隙間を残
すという問題もあった。そこで、本発明は、熱伝導の良
好な材質の管同士を接続する際に、良好な溶接を行い得
る管自動溶接方法および管自動溶接装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の管自動溶接方法は、管同士を溶接する際
に、溶接ビード幅の端面位置における温度が所定温度と
なるように入熱量を制御する方法であり、またこの溶接
方法において、入熱量を制御するのに、溶接電流および
溶接速度を制御するようにしたものである。
め、本発明の管自動溶接方法は、管同士を溶接する際
に、溶接ビード幅の端面位置における温度が所定温度と
なるように入熱量を制御する方法であり、またこの溶接
方法において、入熱量を制御するのに、溶接電流および
溶接速度を制御するようにしたものである。
【０００８】さらに、本発明の管自動溶接装置は、管同
士を自動的に溶接する装置であって、支持台上に載置さ
れた管同士の溶接部を溶接する溶接トーチと、この溶接
トーチ部に溶接用ワイヤを供給するワイヤ送給装置と、
溶接部の温度を計測する温度計測器と、溶接トーチに電
力を供給する電源装置と、管の溶接条件に応じて予め求
められた複数箇所における入熱量に応じて上記電源装置
における溶接電流、上記溶接トーチと溶接部との相対速
度を制御するとともに上記温度計測器からの温度を入力
してフィードバック制御を行う制御装置とから構成した
ものである。
士を自動的に溶接する装置であって、支持台上に載置さ
れた管同士の溶接部を溶接する溶接トーチと、この溶接
トーチ部に溶接用ワイヤを供給するワイヤ送給装置と、
溶接部の温度を計測する温度計測器と、溶接トーチに電
力を供給する電源装置と、管の溶接条件に応じて予め求
められた複数箇所における入熱量に応じて上記電源装置
における溶接電流、上記溶接トーチと溶接部との相対速
度を制御するとともに上記温度計測器からの温度を入力
してフィードバック制御を行う制御装置とから構成した
ものである。
【０００９】上記の各構成によると、溶接ビード幅の端
面における温度が一定となるように、溶接時の入熱量を
制御するようにしているため、管がたとえ熱伝導が良好
なものであっても、溶接ビード幅を一定にすることがで
きる。すなわち、良好な溶接を行うことができる。
面における温度が一定となるように、溶接時の入熱量を
制御するようにしているため、管がたとえ熱伝導が良好
なものであっても、溶接ビード幅を一定にすることがで
きる。すなわち、良好な溶接を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の管同士の溶接の実
施の形態について、図１〜図５に基づき説明する。
施の形態について、図１〜図５に基づき説明する。
【００１１】まず、管自動溶接装置を図１に基づき説明
する。この管自動溶接装置１は、溶接端部同士を対向さ
せた状態で両配管２，２を支持するとともにモータ３に
より回転される回転テーブル４を有するワーク支持台５
と、この回転テーブル４により支持された配管２，２同
士の溶接部に配置された溶接トーチ６と、同じくこの溶
接部に溶接用ワイヤ７を供給するワイヤ送給装置８と、
溶接部（具体的には溶融池）の温度を測定する放射温度
計（温度計測器）９と、溶接トーチ６に溶接電源を供給
する電源装置１０と、この電源装置１０、回転テーブル
４のモータ３およびワイヤ送給装置８を制御する制御装
置（例えば、コンピュータ）１１とから構成されてい
る。
する。この管自動溶接装置１は、溶接端部同士を対向さ
せた状態で両配管２，２を支持するとともにモータ３に
より回転される回転テーブル４を有するワーク支持台５
と、この回転テーブル４により支持された配管２，２同
士の溶接部に配置された溶接トーチ６と、同じくこの溶
接部に溶接用ワイヤ７を供給するワイヤ送給装置８と、
溶接部（具体的には溶融池）の温度を測定する放射温度
計（温度計測器）９と、溶接トーチ６に溶接電源を供給
する電源装置１０と、この電源装置１０、回転テーブル
４のモータ３およびワイヤ送給装置８を制御する制御装
置（例えば、コンピュータ）１１とから構成されてい
る。
【００１２】上記制御装置１１は、溶接部幅方向の端面
位置の温度が一定となるように、溶接入熱量を制御し
て、ビード幅が一定となるようにするためのものであ
る。すなわち、制御装置１１には、予め、溶接条件とし
て、配管２の内径および厚みに対応して、溶接部のビー
ド幅が一定となるような入熱量のデータが入力される。
位置の温度が一定となるように、溶接入熱量を制御し
て、ビード幅が一定となるようにするためのものであ
る。すなわち、制御装置１１には、予め、溶接条件とし
て、配管２の内径および厚みに対応して、溶接部のビー
ド幅が一定となるような入熱量のデータが入力される。
【００１３】この入熱量のデータは、図２に示すよう
に、例えば円周溶接部を２０等分した２０の箇所におけ
る入熱量を示したものである。なお、図２中、２１およ
び２２番目の入熱量は、１および２番目とオーバーラッ
プする箇所のデータである。
に、例えば円周溶接部を２０等分した２０の箇所におけ
る入熱量を示したものである。なお、図２中、２１およ
び２２番目の入熱量は、１および２番目とオーバーラッ
プする箇所のデータである。
【００１４】また、図２中に示した入熱量の内、実線で
示したものは、配管の内径が１１０mmで厚さが５mmの場
合と、同じく内径が７０mmで厚さが３mmの場合とを示し
ており、また波線で示したものは、内径が４５mmで厚さ
が３mmの場合を示している。この時の使用配管はアルミ
ニウム管である。図２における入熱量ｑの単位は、ジュ
ール／秒である。
示したものは、配管の内径が１１０mmで厚さが５mmの場
合と、同じく内径が７０mmで厚さが３mmの場合とを示し
ており、また波線で示したものは、内径が４５mmで厚さ
が３mmの場合を示している。この時の使用配管はアルミ
ニウム管である。図２における入熱量ｑの単位は、ジュ
ール／秒である。
【００１５】この入熱量について、もう少し詳しく説明
する。図３に示すように、この入熱量は、溶接部の中心
位置ａから、溶接ビード幅の所定の端面位置ｂにおける
入熱量が一定となるように計算により求められたもので
ある。すなわち、時間の経過とともに溶接トーチの位置
が移動（Ａ→Ｂ）しており、上記所定の端面位置ｂにお
いては、他の溶接箇所からの熱量も入ってきており、こ
れら他の溶接箇所での入熱量も加味した合計入熱量が、
所定熱量（一定熱量）となるように、各溶接箇所での入
熱量が決定される。
する。図３に示すように、この入熱量は、溶接部の中心
位置ａから、溶接ビード幅の所定の端面位置ｂにおける
入熱量が一定となるように計算により求められたもので
ある。すなわち、時間の経過とともに溶接トーチの位置
が移動（Ａ→Ｂ）しており、上記所定の端面位置ｂにお
いては、他の溶接箇所からの熱量も入ってきており、こ
れら他の溶接箇所での入熱量も加味した合計入熱量が、
所定熱量（一定熱量）となるように、各溶接箇所での入
熱量が決定される。
【００１６】例えば、図３に示すように、溶接開始点Ａ
と溶接終了点Ｂとの間を、Ｎ等分して、それぞれの箇所
（Ｐ1 〜ＰN ）での入熱量をｑ1 〜ｑN として、溶接ビ
ード幅の端面すなわち溶接境界線での温度Ｔi （１≦ｉ
≦Ｎ）が所定温度すなわち融点Ｔm となるように、各箇
所（Ｐ1 〜ＰN ）における入熱量Ｆ(q) が求められる。
と溶接終了点Ｂとの間を、Ｎ等分して、それぞれの箇所
（Ｐ1 〜ＰN ）での入熱量をｑ1 〜ｑN として、溶接ビ
ード幅の端面すなわち溶接境界線での温度Ｔi （１≦ｉ
≦Ｎ）が所定温度すなわち融点Ｔm となるように、各箇
所（Ｐ1 〜ＰN ）における入熱量Ｆ(q) が求められる。
【００１７】すなわち、下記の(1) 式に示す最急降下法
（最適アルゴリズム）により求められる。
（最適アルゴリズム）により求められる。
【００１８】
【数１】
【００１９】但し、Ｔm は融点であり、また制約条件
は、０≦ｑ≦ｑmax とする。なお、ｑがｑmax の値を越
えた場合には、溶接速度を変更して、再度、計算をやり
直す。溶接速度は、最初の設定として、例えば１０〜２
０cm／min 程度にされている。
は、０≦ｑ≦ｑmax とする。なお、ｑがｑmax の値を越
えた場合には、溶接速度を変更して、再度、計算をやり
直す。溶接速度は、最初の設定として、例えば１０〜２
０cm／min 程度にされている。
【００２０】上記の入熱量ｑを、例えばグラフ化する
と、図４のようになる。上記(1) 式に基づき求められた
入熱量ｑの具体例を、図５のグラフに示す。なお、この
グラフは、内径が７０mmで厚さ３mmのアルミニウム管の
突き合わせ溶接を行う場合を示しており。また、この時
の溶接速度は、１８．４cm／min である。
と、図４のようになる。上記(1) 式に基づき求められた
入熱量ｑの具体例を、図５のグラフに示す。なお、この
グラフは、内径が７０mmで厚さ３mmのアルミニウム管の
突き合わせ溶接を行う場合を示しており。また、この時
の溶接速度は、１８．４cm／min である。
【００２１】この図５から分かるように、最初の部分に
ついては、入熱量が多く、溶接が進むにつれて徐々に減
っていき、オーバーラップ箇所（Ｗ）では、当然、急激
に低下されている。
ついては、入熱量が多く、溶接が進むにつれて徐々に減
っていき、オーバーラップ箇所（Ｗ）では、当然、急激
に低下されている。
【００２２】そして、さらに上記制御装置１１において
は、溶接部の温度を計測して、入熱量を正確に制御する
ために、放射温度計９からの測定温度、すなわち溶融池
の温度がフィードバックされており、溶接部の幅方向の
端面位置における温度が溶融温度に維持されるように、
溶接電流または溶接速度すなわち配管２を回転させるモ
ータ３の速度が制御される。放射温度計９により、溶接
部の温度を測定する際には、溶接電流が低下されて、溶
接アークが減光される。
は、溶接部の温度を計測して、入熱量を正確に制御する
ために、放射温度計９からの測定温度、すなわち溶融池
の温度がフィードバックされており、溶接部の幅方向の
端面位置における温度が溶融温度に維持されるように、
溶接電流または溶接速度すなわち配管２を回転させるモ
ータ３の速度が制御される。放射温度計９により、溶接
部の温度を測定する際には、溶接電流が低下されて、溶
接アークが減光される。
【００２３】例えば、測定温度が高い場合には、溶接電
流を低くするかまたはモータ３の速度が早くされる。測
定温度が低い場合には、溶接電流が高くされるか、また
はモータ３の速度が遅くされる。
流を低くするかまたはモータ３の速度が早くされる。測
定温度が低い場合には、溶接電流が高くされるか、また
はモータ３の速度が遅くされる。
【００２４】なお、溶接電流が決まれば、この溶接電流
を維持するように、溶接用ワイヤ７の供給速度が制御さ
れる。上記の管自動溶接装置１により、配管２，２同士
の突き合わせ溶接を行う場合、その配管径および厚みの
データを使用して上述した最急降下法に基づき、等間隔
置きに設定された箇所での最適な入熱量を求め、この入
熱量に基づき、主に溶接電流（電圧はほぼ一定にされ
る）、溶接速度、溶接用ワイヤの送給速度などが制御さ
れて溶接が行われる。
を維持するように、溶接用ワイヤ７の供給速度が制御さ
れる。上記の管自動溶接装置１により、配管２，２同士
の突き合わせ溶接を行う場合、その配管径および厚みの
データを使用して上述した最急降下法に基づき、等間隔
置きに設定された箇所での最適な入熱量を求め、この入
熱量に基づき、主に溶接電流（電圧はほぼ一定にされ
る）、溶接速度、溶接用ワイヤの送給速度などが制御さ
れて溶接が行われる。
【００２５】このように、溶接時においては、溶融池の
温度が測定されるとともにフィードバックされており、
実際の溶融池の温度、すなわち溶接ビード幅の端面位置
における温度が所定の温度に維持されるため、ビード幅
が一定となり、ひいては良好な自動溶接が得られる。特
に、裏波溶接を自動的に行う場合は最適である。
温度が測定されるとともにフィードバックされており、
実際の溶融池の温度、すなわち溶接ビード幅の端面位置
における温度が所定の温度に維持されるため、ビード幅
が一定となり、ひいては良好な自動溶接が得られる。特
に、裏波溶接を自動的に行う場合は最適である。
【００２６】なお、上記実施の形態において、溶接速度
を調整するのに、回転テーブルの回転速度を制御するよ
うにしたが、勿論、溶接トーチ側を移動させるものにあ
っては、溶接トーチの移動速度が調整される。
を調整するのに、回転テーブルの回転速度を制御するよ
うにしたが、勿論、溶接トーチ側を移動させるものにあ
っては、溶接トーチの移動速度が調整される。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明の管自動溶接方法お
よび管自動溶接装置によると、溶接ビード幅の端面位置
における温度が一定となるように、溶接時の入熱量を制
御するようにしたので、溶接される管がたとえ熱伝導が
良好なものであっても、溶接ビード幅を一定にすること
ができ、ひいては良好な自動溶接を行うことができる。
よび管自動溶接装置によると、溶接ビード幅の端面位置
における温度が一定となるように、溶接時の入熱量を制
御するようにしたので、溶接される管がたとえ熱伝導が
良好なものであっても、溶接ビード幅を一定にすること
ができ、ひいては良好な自動溶接を行うことができる。
【図１】本発明の実施の形態における管自動溶接装置の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図２】同実施の形態における入熱量の具体例を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】同実施の形態における溶接部の平面図である。
【図４】同実施の形態における溶接部の所定箇所におけ
る入熱量を示すグラフである。
る入熱量を示すグラフである。
【図５】同実施の形態における具体的入熱量を示すグラ
フである。
フである。
１ 管自動溶接装置 ２ 配管 ３ モータ ４ 回転テーブル ６ 溶接トーチ ７ 溶接用ワイヤ ８ ワイヤ送給装置 ９ 放射温度計 １０ 電源装置 １１ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 正洋 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 石辺 二朗 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】管同士を溶接する際に、溶接ビード幅の端
面位置における温度が所定温度となるように入熱量を制
御することを特徴とする管自動溶接方法。 - 【請求項２】入熱量を制御するのに、溶接電流および溶
接速度を制御することを特徴とする請求項１記載の管自
動溶接方法。 - 【請求項３】管同士を自動的に溶接する装置であって、
支持台上に載置された管同士の溶接部を溶接する溶接ト
ーチと、この溶接トーチ部に溶接用ワイヤを供給するワ
イヤ送給装置と、溶接部の温度を計測する温度計測器
と、溶接トーチに電力を供給する電源装置と、管の溶接
条件に応じて予め求められた複数箇所における入熱量に
応じて上記電源装置における溶接電流、上記溶接トーチ
と溶接部との相対速度を制御するとともに上記温度計測
器からの温度を入力してフィードバック制御を行う制御
装置とから構成したことを特徴とする管自動溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29070695A JPH09136163A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 管自動溶接方法および管自動溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29070695A JPH09136163A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 管自動溶接方法および管自動溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09136163A true JPH09136163A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17759469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29070695A Pending JPH09136163A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 管自動溶接方法および管自動溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09136163A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2027962A1 (de) * | 2007-08-17 | 2009-02-25 | Interforge Klee GmbH | Schweißgerät und -verfahren zum Orbitalschweißen von Rohren |
| KR101379561B1 (ko) * | 2012-04-10 | 2014-04-14 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 용접장치 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29070695A patent/JPH09136163A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2027962A1 (de) * | 2007-08-17 | 2009-02-25 | Interforge Klee GmbH | Schweißgerät und -verfahren zum Orbitalschweißen von Rohren |
| KR101379561B1 (ko) * | 2012-04-10 | 2014-04-14 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 용접장치 |
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