JPH09271939A - 配管溶接装置 - Google Patents

配管溶接装置

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JPH09271939A
JPH09271939A JP8380996A JP8380996A JPH09271939A JP H09271939 A JPH09271939 A JP H09271939A JP 8380996 A JP8380996 A JP 8380996A JP 8380996 A JP8380996 A JP 8380996A JP H09271939 A JPH09271939 A JP H09271939A
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JP
Japan
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torch
welding
pipe
torch head
head
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JP8380996A
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English (en)
Inventor
Takashi Shige
重  隆司
Shoji Kushimoto
彰司 櫛本
Yukihiro Kawai
幸博 河合
Yukinori Usui
志典 碓井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右及び下側に配設された他の配管との間隔
が超狭隘な配管について円周多層盛り溶接が可能な装置
を実現する。 【解決手段】 馬蹄形状のトーチヘッド部1,8と巻取
りドラム部12と、トーチヘッド部1,8の後部に結合
された馬蹄形状の回転歯車を有するヘッド回転駆動機構
部14と、同駆動機構部14の後部に設けられた管クラ
ンプ機構部15と上部に設けられたワイヤ送給機構部1
6を備えたことによって、左右及び下側に他の配管が超
狭隘な間隔で配設された配管aについての円周多層盛り
溶接が可能となり、また、トーチヘッド部1,8の溶接
トーチ8がトーチボディとその下部に設けられた金網板
を備えたことによって、シールドガスによる溶接部の良
好なシールが可能となり、更に、トーチヘッド部1,8
のアーク長制御軸がマイクロモータ2とスライド5を備
えたことによって、溶接部と溶接トーチ8及びワイヤノ
ズル10との間隔調節が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数本配設された
小口径厚肉配管等の間の超狭隘作業空間下で行われる管
と管の円周多層盛り自動溶接に適用される配管溶接装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】複数本の配管が配設される場所において
配管と配管を突合せて行う配管の円周多層盛り自動溶接
に対しては、従来より多くの配管溶接装置が提供されて
いる。
【0003】従来の配管溶接装置において、ワイヤ添加
方式の場合には、ヘッド構造の制約から、作業空間とし
て配管の最小面間寸法が30mm以上とされていた。ま
た、面間寸法が30mm未満で薄肉管の場合は、溶接ワイ
ヤの代りにインサートリングを用いて溶接が行われてい
た。
【0004】しかし、本発明が対象とする面間寸法が1
8mmという超狭隘で、かつ、厚肉管の多層盛り溶接に適
用する配管溶接装置はこれまでに開発されておらず、従
来は高熟練溶接士の手溶接に頼るしかなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の配管溶接装置に
おいては、前記のように面間寸法が18mmで厚肉小口径
管の溶接に適用可能な装置はなかった。これを手溶接に
より施工する場合、作業空間の制約により非常に溶接が
やりにくく、溶接品質、溶接能率等の面において課題が
あった。
【0006】本発明は、上記課題を解決しようとするも
ので、シールド性のよい超扁平で耐熱構造の溶接トーチ
とワイヤノズルとトーチ案内機構を狭隘な作業空間に収
まるように径方向にコンパクト化して溶接ヘッドを構成
し、小口径管の多層盛り溶接の自動化を可能にすること
により、品質向上、能率向上及び工数の低減を図りうる
ものとしたワイヤ添加式配管溶接装置の提供を目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1に記載の発明に係る配管溶接装置は、ト
ーチヘッド本体とアーク長制御軸(以下、AVC軸とす
る)と溶接トーチとワイヤノズル10が設けられ馬蹄形
状に形成されたトーチヘッド部、同トーチヘッド部の前
部に結合され馬蹄形状に形成された巻取りドラム、上記
トーチヘッド部の後部に設けられ同トーチヘッド部に結
合される馬蹄形状の回転歯車を有するヘッド回転駆動機
構部、同ヘッド回転駆動機構部の後部に結合され溶接対
象の配管をクランプする管クランプ機構部、および上記
ヘッド回転駆動機構部の上部に設けられたワイヤ送給機
構部を備えたことを特徴としている。
【0008】上記において、他の配管が左右及び下側に
配設された配管の円周多層盛り溶接を行う場合、管クラ
ンプ機構部により本発明に係る配管溶接装置を上記配管
にクランプした後、ヘッド回転駆動機構部によりトーチ
ヘッド部と巻取りドラムを上記配管の回りに回転させ、
溶接を行う。
【0009】本発明においては、上記ヘッド回転駆動機
構部のトーチヘッド部に結合される回転歯車とトーチヘ
ッド部と巻取りドラムが馬蹄形状であり、その回転時に
上記配管の左右及び下側の他の配管との間の超狭隘な間
隙を通過可能に形成されているため、これらが上記配管
の回りを回転して円周多層盛り溶接することができる。
【0010】(2)請求項2に記載の発明は、上記発明
(1)に記載の配管溶接装置において、上記溶接トーチ
が、内部に水冷機構を有する扁平形状のトーチボディ
と、同トーチボディの下部に設けられシールドカップに
より保持された金網板とを備えたことを特徴としてい
る。
【0011】本発明においては、溶接トーチのトーチボ
ディが水冷機構を有するため、上記発明(1)の作用に
加えて溶接電極に大電流を流すことが可能となり、溶接
能率の向上が可能となる。
【0012】また、金網板が設けられいてるため、シー
ルドガスの吹出し口から溶接部までの距離が短いにもか
かわらず、トーチヘッド部が吹出すシールドガスは層流
状態が保たれ、溶接部は良好にシールされ、高品質の溶
接が可能となる。
【0013】(3)請求項3に記載の発明は、上記発明
(1)に記載の配管溶接装置において、上記AVC軸
が、トーチヘッド本体に固定されたマイクロモータと、
同モータに接続され上記溶接トーチとワイヤノズルを配
管の中心軸に向けて移動させるスライドを備えたことを
特徴としている。
【0014】本発明においては、AVC軸がマイクロモ
ータとスライドを備えたものとしたため、上記発明
(1)の作用に加えて、配管の中心軸に向かう方向への
溶接トーチ及びワイヤノズルの移動が容易となり、配管
の溶接部と溶接トーチ及びワイヤノズルとの間隔の容易
な調節が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る配管
溶接装置について、図1乃至図7により説明する。
【0016】なお、図1乃至図7は、本実施形態に係る
配管溶接装置が、左右に配管b,c、下方に配管dが設
けられそれぞれの配管b,c,dとの間に超狭隘空間
(配管の面間寸法が18mm)が形成された配管aの円周
多層盛り溶接に適用される場合を示しており、配管の取
付け、溶接は、下層のものから上層のものへと順次行わ
れる。
【0017】また、図1は、本実施形態に係る配管溶接
装置を上記配管aに配設した後、トーチヘッド本体1を
溶接時の回転方向と反対の方向に270度回転させ、溶
接トーチ8を後述の溶接開始位置とした状態を示してい
る。
【0018】図1乃至図7に示す本実施形態に係る配管
溶接装置は、トーチヘッド本体1とAVC軸と溶接トー
チ8とワイヤノズル10が設けられたトーチヘッド部、
同トーチヘッド部の前方に設けられ上記トーチヘッド本
体1にプレート11を介して結合された巻取りドラム1
2、同トーチヘッド部のトーチヘッド本体1の後部にア
ダプタ13を介して結合されたヘッド回転駆動機構部1
4、同駆動機構部14の後部に結合された管クランプ機
構部15、および上記ヘッド回転駆動機構部14の上部
に結合されたワイヤ送給機構部16により形成されてい
る。
【0019】上記トーチヘッド部に設けられたトーチヘ
ッド本体1は、図2に示すように馬蹄形状であり、配管
aの周囲を回転する際に他の配管b,c,dとの間の空
間を通過可能に形成されており、その内面にAVC軸が
設けられている。
【0020】上記AVC軸は、マイクロモータ2、かさ
歯車3a,3b、送りねじ4、薄型スライド5、リミッ
トスイッチ6a,6b、ナットプレート34、及びステ
ージ7により形成されており、上記薄型スライド5は2
本のガイドシャフト35と軸受け内蔵のスライダとで形
成され、スライダはステージ7に結合している。
【0021】上記マイクロモータ2は、トーチヘッド本
体1に固定され、その軸がかさ歯車3a,3bを介して
送りねじ4に接続されており、この送りねじ4はマイク
ロモータ2を駆動すると回転し、送りねじ4に螺合した
ナットプレート34を介してスライダを上下移動させ、
ステージ7を上下移動させる。
【0022】上記ステージ7は、扁平な溶接トーチ8に
結合され、また、図2(a)に示すように90度曲げら
れたワイヤノズル10に支持板9を介して接続されてお
り、上記ステージ7が下方に移動すると、溶接トーチ8
とワイヤノズル10は配管aの中心軸に向かう方向に移
動する。
【0023】なお、上記トーチヘッド本体1にはリミッ
トスイッチ6a,6bが設けられており、薄型スライド
5のスライダの上下ストローク端においてナットプレー
ト34の突起部がこれらを蹴ることにより、スライダの
上下移動を停止させるものとしている。
【0024】上記溶接トーチ8は、図3に示すようにト
ーチボディ21、ノズル22a,22b,23、電極2
4、コレット25、キャップ26、オリフィス部27、
金網板28、シールドカップ29、絶縁ケース30、及
び絶縁板33により形成されている。
【0025】上記トーチボディ21は、長方形の扁平な
形状であり、水冷用孔とシールドガス供給孔が設けられ
ており、それぞれにノズル22a,22b,23が接続
されている。電極24はトーチボディ21の直角方向に
配設され、コレット25とキャップ26とにより保持さ
れている。
【0026】上記ノズル23からはシールドガスがトー
チボディ21内の空間部に供給され、このガスは電極2
4の円周方向に複数の穴が設けられて形成されたオリフ
ィス部27を通過する。
【0027】トーチボディ21の下部には、ガスレンズ
用としてメッシュが粗密の金網を複数枚組合せて形成さ
れた金網板28がはめ込まれ、ねじ込まれた短尺大口径
のシールドカップ29により保持されている。そのた
め、上記オリフィス部27を通過したシールドガスは、
この金網板28を通った後、均等な流れとなってシール
ドカップ29より排出され、配管の溶接部に適正なシー
ルドガス雰囲気を形成する。
【0028】上記トーチボディ21は、絶縁ケース30
に配設されており、絶縁ブッシュ31を介してねじ32
によりこの絶縁ケース30に固定されるとともに、絶縁
板33を介してAVC軸のステージ7に結合されてい
る。
【0029】上記トーチヘッド部の前方に設けられた巻
取りドラム12は、図4に示すように馬蹄形状であり、
上記トーチヘッド本体1とその中心軸を同一とし、プレ
ート11を介してトーチヘッド本体1に取付けられてい
る。
【0030】上記トーチヘッド本体1の後部に結合され
たアダプタ13も、図5に示すように馬蹄形状であり、
同アダプタ13が結合されるヘッド回転駆動機構部14
には、図6に示するように馬蹄形状の回転歯車36が設
けられており、これが上記アダプタ13と結合して上記
トーチヘッド本体1を回転駆動する。
【0031】上記ヘッド回転駆動機構部14の後部には
管クランプ機構部15が結合されており、同管クランプ
機構部15は、図7に示すように本体ブロック17、爪
18a,18b、クランプねじ19、及びハンドル20
により形成されており、本体ブロック17を配管aに当
て、右ねじと左ねじを持つクランプねじ19をハンドル
20で回し、爪18a,18bでクランプすることによ
り本実施形態に係る装置を配管aに固定する。
【0032】次に、本実施形態に係る配管溶接装置を用
いて行う溶接の手順について、説明する。まず、馬蹄形
状のトーチヘッド本体1のU字形状の溝を下向きとして
本実施形態に係る配管溶接装置を配管a上に搭載した
後、管クランプ機構部15によって固定する。
【0033】その後、トーチヘッド本体1を溶接時の回
転方向とは反対の方向に270度回して巻取りドラム1
2にケーブル類を巻き付け、溶接トーチ8を溶接開始位
置へ導く。
【0034】次に、AVC軸によって、溶接トーチ8を
管中心軸の方向へ移動させて適正な高さとし、ワイヤ送
給機構部16よりガイドチューブ10aを介してワイヤ
メタルをワイヤノズル10まで供給する。
【0035】この状態で、ヘッド回転駆動機構部14を
起動し、トーチヘッド本体1を右回転させて自動溶接を
行う。そのため、狭隘空間に配管された厚肉小口径管の
多層盛り溶接が可能となった。
【0036】上記多層盛り溶接において、シールドガス
の吹出し口と溶接部の間隔が非常に短い場合、乱流現象
が起こり、空気を巻き込んで溶融部のシールドが不良に
なりやすいが、本実施形態においては、複数の金網から
なる金網板28を吹出し口に設けているため、シールド
ガスを層流状態として流すことができる。そのため、溶
融部のシールドを良好とすることができ、高品質の溶接
が可能となった。
【0037】
【発明の効果】本発明の配管溶接装置は、馬蹄形状のト
ーチヘッド部と巻取りドラム部と、トーチヘッド部の後
部に結合された馬蹄形状の回転歯車を有するヘッド回転
駆動機構部と、同駆動機構部の後部に設けられた管クラ
ンプ機構部と上部に設けられたワイヤ送給機構部を備え
たことによって、左右及び下側に他の配管が超狭隘な間
隔で配設された配管についての円周多層盛り溶接が可能
となり、また、トーチヘッド部の溶接トーチがトーチボ
ディとその下部に設けられた金網板を備えたことによっ
て、シールドガスによる溶接部の良好なシールが可能と
なり、更に、トーチヘッド部のアーク長制御軸がマイク
ロモータとスライドを備えたことによって、溶接部と溶
接トーチ及びワイヤノズルとの間隔調節が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る配管溶接装置の全
体説明図である。
【図2】上記一実施形態に係るトーチヘッド部の説明図
で、(a)は平面図、(b)は(a)のF−F矢視図、
(c)は(a)のG−G矢視図、(d)は(a)のH−
H矢視図である。
【図3】上記一実施形態に係る溶接トーチの説明図で、
(a)は平面図、(b)は(a)のI−I矢視図であ
る。
【図4】上記一実施形態に係る巻取りドラムの説明図
で、図1のA−A矢視図である。
【図5】上記一実施形態に係るトーチヘッド部のアダプ
タの説明図で、図1のB−B矢視図である。
【図6】上記一実施形態に係るヘッド回転駆動機構部の
説明図で、(a)は図1のC−C矢視図、(b)は図1
のD−D矢視図である。
【図7】上記一実施形態に係る管クランプ機構部の説明
図で、図1のE−E矢視図である。
【符号の説明】
a 溶接配管 b,c,d 隣接配管 1 トーチヘッド本体 2 マイクロモータ 3a,3b かさ歯車 4 送りねじ 5 薄型スライド 6a,6b リミットスイッチ 7 ステージ 8 溶接トーチ 9 支持板 10 ワイヤノズル 10a ガイドチューブ 11 プレート 12 巻取りドラム 13 アダプタ 14 ヘッド回転駆動機構部 15 管クランプ機構部 16 ワイヤ送給機構部 17 本体ブロック 18a,18b 爪 19 クランプねじ 20 ハンドル 21 トーチボディ 22a,22b ノズル(水) 23 ノズル(ガス) 24 電極 25 コレット 26 キャップ 27 オリフィス部 28 金網板 29 シールドカップ 30 絶縁ケース 31 絶縁ブッシュ 32 ねじ 33 絶縁板 34 ナットプレート 35 ガイドシャフト 36 馬蹄形状回転歯車 37 押えリング
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 B23K 9/29 8509−4E B23K 9/29 F 37/02 37/02 H 301 301A (72)発明者 碓井 志典 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トーチヘッド本体とアーク長制御軸と溶
    接トーチとワイヤノズル10が設けられ馬蹄形状に形成
    されたトーチヘッド部、同トーチヘッド部の前部に結合
    され馬蹄形状に形成された巻取りドラム、上記トーチヘ
    ッド部の後部に設けられ同トーチヘッド部に結合される
    馬蹄形状の回転歯車を有するヘッド回転駆動機構部、同
    ヘッド回転駆動機構部の後部に結合され溶接対象の配管
    をクランプする管クランプ機構部、および上記ヘッド回
    転駆動機構部の上部に設けられたワイヤ送給機構部を備
    えたことを特徴とする配管溶接装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の配管溶接装置におい
    て、上記溶接トーチが、内部に水冷機構を有する扁平形
    状のトーチボディと、同トーチボディの下部に設けられ
    シールドカップにより保持された金網板とを備えたこと
    を特徴とする配管溶接装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の配管溶接装置におい
    て、上記アーク長制御軸が、トーチヘッド本体に固定さ
    れたマイクロモータと、同モータに接続され上記溶接ト
    ーチとワイヤノズルを配管の中心軸に向けて移動させる
    スライドを備えたことを特徴とする配管溶接装置。
JP8380996A 1996-04-05 1996-04-05 配管溶接装置 Withdrawn JPH09271939A (ja)

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