JPH09253845A

JPH09253845A - ２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法

Info

Publication number: JPH09253845A
Application number: JP6797996A
Authority: JP
Inventors: Yuuichi Maki; 雄一萬來; Ikuo Mibu; 生男壬生; Kenichi Maeda; 謙一前田
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】より干渉回避制御を簡略化しつつ、溶接ヘッ
ドの空走時間を短縮して溶接能率を向上させることので
きる２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法を提
供する。【解決手段】溶接円周を２分して各溶接ヘッド５、６
の担当範囲を定め、各溶接ヘッドを、各ヘッドの担当範
囲を溶接させながら同範囲を往復させる。その際、２台
の溶接ヘッド５、６を円中心を間にして対向させ、かつ
同一方向に走行させる。２台の溶接ヘッドが円中心を間
にして対向しているため、溶接ヘッド間隔をほぼ可能な
最大値とすることができる。したがって、干渉回避制御
や溶接トラブル時の対応に自由度が増す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプの突き合わ
せ溶接のような円周形状の一本の溶接線を、２台の溶接
ヘッドを用いて溶接する際の溶接ヘッドの運行方法に関
する。特には、溶接ヘッドの空走（ノンアーク）時間を
短縮して溶接能率を向上させることのできる２ヘッド式
円周自動溶接装置のヘッド運行方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスパイプライン敷設工事の際には、突
き合わせて固定されている二本のパイプの端面を全周溶
接により接続する。この溶接を自動溶接による場合は、
パイプにベルト状のガイドレールを巻き、このガイドレ
ール上に溶接ヘッドを走らせＭＡＧ（メタル・アクティ
ブ・ガス）法等により溶接している。このような自動溶
接においては、元々は１本のガイドレール上を走行する
溶接ヘッドは１台であった。

【０００３】しかし、溶接作業能率向上のために、１カ
所の円周溶接を２台の溶接ヘッドで行うこと（２ヘッド
方式）が行われ始めている。この２ヘッド方式において
は、当然のことながら２台の溶接ヘッドの干渉（衝突）
を防止する必要があり、ヘッド干渉を避けつつ高能率で
良好な溶接を行うために、各種の溶接ヘッドの運行方法
が提案されている。

【０００４】それら、従来提案されている運行方法につ
いて説明する。図２は、２ヘッド同方向連続運行方法に
おけるトーチ軌跡を示す図である。図中（図３、４含
む）において、実線は No.１ヘッドのアークＯＮ走行経
路を示し、破線は No.２ヘッドのアークＯＮ走行経路を
示す。一点鎖線は No.１ヘッドのアークＯＦＦ走行経路
を示し、二点鎖線は No.２ヘッドのアークＯＦＦ走行経
路を示す。

【０００５】まずスタート時において、 No.１ヘッド
（トーチ位置、以下同じ）は点Ｐ₁ （最も上の点）にあ
り、 No.２ヘッド（トーチ位置、以下同じ）は点Ｐ₁ か
ら干渉回避間隔Ｓだけ離れた位置にある。次に、 No.１
ヘッドは、点Ｐ₁ から時計回りにスタートして初層の溶
接を行う。 No.２ヘッドは同時にＰ₂ を時計回りにスタ
ートするが、Ｐ₂ からＰ₁ の間はアークＯＦＦ走行（空
走）である。 No.２ヘッドは、点Ｐ₁ に達した時点でア
ークスタートし、 No.１ヘッドの初層溶接の上に２層目
の溶接を行う。No.１ヘッドがスタートしてから１周し
て点Ｐ₁ に戻った後も、同じ方向（時計回り）に溶接走
行（３層目）を行う。同様に、 No.２ヘッドも２周目に
も時計回りに溶接走行して４層目を溶接する。

【０００６】この２ヘッド同方向連続運行方法は、２台
のヘッドが常に同じ方向（時計回りなら時計回り）に折
り返すことなく動いていくものである。この方法は、き
わめて単純な方法で空走時間も短い。しかし、溶接ヘッ
ドに接続されているケーブルがパイプにどんどん巻き付
くこととなるため、１周毎に溶接ヘッドを停止してケー
ブルをつなぎ換える必要がある。

【０００７】図３は、２ヘッド同方向１周反転運行方法
におけるトーチ軌跡を示す図である。両溶接ヘッドのス
タート位置は、前述のＡ方法と同様に、点Ｐ₁ とそれか
ら干渉回避間隔離れた点Ｐ₂ である。そして同じく前述
のＡ方法と同様に、 No.１ヘッドは、点Ｐ₁ から時計回
りにスタートして初層の溶接を行う。 No.２ヘッドは同
時にＰ₂ を時計回りにスタートするが、Ｐ₂ からＰ₁ の
間はアークＯＦＦ走行（空走）である。 No.２ヘッド
は、点Ｐ₁ に達した時点でアークスタートし、 No.１ヘ
ッドの初層溶接の上に２層目の溶接を行う。

【０００８】しかし、各溶接ヘッドが１周目の溶接を行
った後は走行経路が異なってくる。すなわち、 No.１ヘ
ッドは１周して点Ｐ₁ に達するとアークＯＦＦして折り
返し点Ｐ₃ まで空走し、点Ｐ₃ で折り返して走行方向を
反時計回りに変え、点Ｐ₁ に達し、再びアークスタート
して２周目（４層目）の溶接を行う。一方、 No.２ヘッ
ドは、１周して点Ｐ₁ に達するとアークＯＮしたまま折
り返して、２周目（３層目）の溶接を行う。なお、点Ｐ
₁ とＰ₃ との距離は、干渉回避間隔に対応している。

【０００９】この２ヘッド同方向１周反転運行方法で
は、１周毎に溶接ヘッドが折り返すので、２ヘッド同方
向連続運行方法の場合のようなケーブルの付け替えの問
題は解決された。しかし、１周毎に空走が生じるため溶
接能率が低下する。

【００１０】図４は、２ヘッド同位置スタート反対方向
半周繰返し運行方法におけるトーチ軌跡を示す図であ
る。両溶接ヘッドのスタート位置は、前述のＡ方法と同
様に、点Ｐ₁ とそれから干渉回避間隔離れた点Ｐ₂ であ
る。 No.１ヘッドはＰ₁ から時計回りに溶接スタート
（初層）するが、半周して点Ｐ₄ （最下点）に達した
ら、ここで折り返して反時計回りに溶接走行（２層）す
る。そして、点Ｐ₁ まで戻ったら、さらに折り返して時
計回りに溶接走行（３層）する。

【００１１】一方、 No.２ヘッドは、点Ｐ₂ からＰ₁ ま
で空走した後、点Ｐ₁ で折り返すとともにアークスター
トして、反時計回りに溶接走行する（初層）。そして、
その後、 No.１ヘッド同様に点Ｐ₁ とＰ₄ の間（円周左
半分）を折り返しながら多層盛溶接を行う。なお、円周
の最下点Ｐ₄ 近辺でも、両溶接ヘッドが最接近した場合
にも干渉回避間隔Ｓが保たれる。

【００１２】この２ヘッド同位置スタート反対方向半周
繰返し運行方法では、空走は当初に１回生じるのみで、
また２ヘッド同方向連続運行方法のようなケーブルの付
け替えもない。しかし、半周毎に、両溶接ヘッドが干渉
回避間隔近くまで接近するため、その都度干渉の危険が
生じ、これを取り除くための干渉回避制御の負担が大と
なる。なお、多層盛円周溶接では、上進溶接と下進溶
接、溶接姿勢、層数によってヘッドの走行速度が異なる
ため、干渉回避制御のパラメータも半周毎に異なること
となり、その都度別個の条件に基づいて干渉回避制御を
行う必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
２ヘッド運行方法はそれぞれに欠点を有しており、改善
の余地があった。また、片方のヘッドの些細なアーク停
止によって他方のヘッドの運行まで影響を受けるという
問題点もあった。本発明は、より干渉回避制御を簡略化
しつつ、溶接ヘッドの空走時間を短縮して溶接能率を向
上させることのできる２ヘッド式円周自動溶接装置のヘ
ッド運行方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【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２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行
方法は、２台の溶接ヘッドを同一の円周軌道上を走行
させながら一円周の溶接線を多層盛溶接する２ヘッド式
円周自動溶接装置のヘッド運行方法であって；２台の溶
接ヘッドを円中心を間にして対向させ、かつ同一方向に
走行させながら、各溶接ヘッドを円周内を往復させるこ
とを特徴とする。本発明では、２台の溶接ヘッドが円中
心を間にして対向しているため、溶接ヘッド間隔をほぼ
可能な最大値とすることができる。したがって、干渉回
避制御や溶接トラブル時の対応に自由度が増す。

【００１５】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、図面を参照しつ
つより具体的に説明する。図１は、本発明の一実施例に
係る２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法を示
す図である。（Ａ）はヘッドトーチの軌跡を示し、
（Ｂ）は溶接装置の概要を示す。

【００１６】まず図１（Ｂ）から説明する。パイプ１の
外周面には、ガイドレール３が１周巻かれている。この
ガイドレール３上を２台の溶接ヘッド５及び６が走行す
る。溶接ヘッド５、６はトーチ７を有し、このトーチ７
から溶接ワイヤ８を連続的に繰り出し、そのワイヤ８先
端とパイプ間でアークを飛ばし、このアーク熱によって
ワイヤ８を溶かしながらパイプ１を突き合わせ溶接す
る。

【００１７】次に図１（Ａ）のトーチ軌跡について説明
する。この図に示されている運行方法は、２台の溶接
ヘッドを同一の円周軌道上を走行させながら一円周の溶
接線を多層盛溶接する２ヘッド式円周自動溶接装置のヘ
ッド運行方法であって；該円周を２分して各溶接ヘッ
ドの担当範囲を定め、各溶接ヘッドを、各ヘッドの担当
範囲を溶接させながら同範囲を往復させ、その際、２台
の溶接ヘッドを円中心を間にして対向させ、かつ同一方
向に走行させることを特徴とする。

【００１８】まず、溶接ヘッド（トーチ）のスタート位
置は、 No.１ヘッドでは最上点Ｐ_１であり、Ｎｏ．２
ヘッドでは最下点Ｐ₄ である。すなわち、両ヘッドは、
円周中心を間にして１８０°離れて対向している。な
お、後ほど説明するが、両ヘッドは必ずしも常に１８０
°離れているわけではない。両ヘッドは、スタート位置
Ｐ₁、Ｐ₄ からまず時計回りにアークオンスタートし
（初層）、半周して点Ｐ₄ 、Ｐ₁ に達する。そこで、折
り返し今度は反時計回りに溶接走行（２層目）し、スタ
ート点Ｐ₁ 、Ｐ₄ に達する。ここでさらに折り返して時
計回りに溶接走行（３層目）する。後はこれを繰り返
す。

【００１９】なお、パイプの円周溶接においては、下進
溶接（Ｐ₁ →Ｐ₄ ）の方が上進（Ｐ₄ →Ｐ₁ ）よりも速
いのが一般的である。そのため、溶接中のある時点にお
ける両ヘッドの離隔角度は１８０°からずれることがあ
る。ただし、各ヘッドの溶接分担量が同じで、溶接パス
数（層数）が偶数であるならば、平均すると両ヘッドの
離隔角度は１８０°である。なお、点Ｐ₁ 、Ｐ₄ のよう
に溶接線の継ぎ目となるような部位においては、従来よ
り行われているオーバーラップ処理を適宜行うこととし
てよい。

【００２０】図１の実施例のヘッド運行方法では、ヘッ
ドの空走区間は皆無となっており、溶接能率の向上が図
られている。また、両ヘッド間隔は、基本的には可能な
最大値となっているため、溶接ヘッド干渉回避のための
複雑な制御を行うこともない。なお、一方の溶接ヘッド
が該溶接ヘッドの分担区域の中央部でトラブル停止した
ような場合にあっても、他方のヘッドは停止ヘッドと干
渉することなく自らの分担区域を平常通り溶接走行する
こともできる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法は以下
の効果を発揮する。ヘッド空走時間が短くなるので溶接ヘッドのアーク
ＯＮ率（稼働率）が向上する。ヘッド干渉の危険がほとんどないため、その回避制
御も簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る２ヘッド式円周自動溶
接装置のヘッド運行方法を示す図である。（Ａ）はヘッ
ドトーチの軌跡を示し、（Ｂ）は溶接装置の概要を示
す。

【図２】２ヘッド同方向連続運行方法におけるトーチ軌
跡を示す図である。

【図３】２ヘッド同方向１周反転運行方法におけるトー
チ軌跡を示す図である。

【図４】２ヘッド同位置スタート反対方向半周繰返し運
行方法におけるトーチ軌跡を示す図である。

【符号の説明】

１パイプ３ガイドレール５ No.１溶接ヘッド６ No.２溶接ヘ
ッド７トーチ８溶接ワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２台の溶接ヘッドを同一の円周軌道上を
走行させながら一円周の溶接線を多層盛溶接する２ヘッ
ド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法であって；２台
の溶接ヘッドを円中心を間にして対向させ、かつ同一方
向に走行させながら、各溶接ヘッドを円周内を往復させ
ることを特徴とする２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッ
ド運行方法。
【請求項２】２台の溶接ヘッドを同一の円周軌道上を
走行させながら一円周の溶接線を多層盛溶接する２ヘッ
ド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法であって；該円
周を２分して各溶接ヘッドの担当範囲を定め、各溶接ヘッドを、各ヘッドの担当範囲を溶接させながら
同範囲を往復させ、その際、２台の溶接ヘッドを円中心を間にして対向さ
せ、かつ同一方向に走行させることを特徴とする２ヘッ
ド式円周自動溶接装置のヘッド運行方法。
【請求項３】上記２台の溶接ヘッドが、上記円周上に
おいて実質的に１８０°離れて対向している請求項１又
は２記載の２ヘッド式円周自動溶接装置のヘッド運行方
法。