JPH10225795A - 配管自動溶接装置および配管溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管突合せ溶接の品質向上を行うとともに、
溶接作業の容易化を図る。 【解決手段】 開先突合せ部１８に取り付けられた配管
自動溶接ガイドリング１９には、配管１０、１２を押出
しし、配管同士の芯出しを行う芯出し調整機構２６が周
回配置されている。当該芯出し調整機構２６で配管同士
の芯出しを行った後は、配管自動溶接ガイドリング１９
内壁に沿って回転可能とする溶接ヘッド４２を移動さ
せ、開先突合せ部１８の溶接を行う。ここで走行リング
４０と溶接トーチ５６との間には、第１スライダ４６と
第２スライダ４８が設けられるとともに溶接トーチ５６
側には、開先突合せ部に倣う倣いローラ５８が設けられ
ているので、溶接ヘッド４２の周回軌跡が開先突合せ部
１８と平行にならずとも溶接トーチ５６は、開先突合せ
部を周回移動する。このため高品質な溶接と溶接作業の
容易化とが達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般ビルの空調設
備配管工事等の現場において、配管の開先合わせ溶接を
行う際に用いられるガイドリングおよび配管自動溶接方
法並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般ビル等の空調設備配管工事において
は、一般に白ガス管や黒ガス管と呼ばれている配管用炭
素鋼鋼管（ＳＧＰ）、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰ
Ｇ）が使用されている。これらの管を対象とした開先突
合せ溶接の第１従来例は、まず天井付近から吊り下げら
れた梁、あるいは型鋼で組まれた架台にＵ字型冶具で固
定された配管の端部（開口部）に山型鋼等のＶ字状冶具
を押し当てる。そして当該Ｖ字状冶具を配管に対して、
下側表面の配管端部からはみ出すように、位置を設定
し、配管に仮付け溶接する。次いで延長接続される配管
（継手あるいは直管）をチェーンブロック、あるいはリ
フタで所定の高さまで揚重させるとともに、前記Ｖ字状
冶具に載せ、配管の下面を合わせることで配管同士の芯
出しを行う。またこのとき両管における水平度および開
口面の隙間間隔も併せて調整する。そしてこれらの調整
作業が終了した後、開先突合せ部の周囲を３ないし４箇
所程、作業員が仮付け溶接を行い両管を仮固定する。こ
のように両管の仮固定が終了した後は、Ｖ字状冶具を配
管から取り外し、再び作業員が開先突合せ部の全周を本
溶接する。

【０００３】また第２従来例では、まず天井付近から吊
り下げられた梁、あるいは型鋼で組まれた架台にＵ字型
の冶具で固定された配管に対し、延長接続される配管
（継手あるいは直管）の軸芯を一致させるようにチェー
ンブロック、あるいはリフタで揚重させる。そして配管
開先合わせ冶具を用いて両管の芯出しを行う。当該配管
開先合わせ冶具とは、配管外周に対し巻き付け可能な半
割れ状のリング、あるいはチェーン等と、複数の押出し
ブロックとで構成されている。この配管開先合わせ冶具
を用いて両管の芯出し作業手順を説明すると、まず溶接
対象の片側配管にリング、あるいはチェーンを巻き付
け、配管開先合わせ冶具を配管に取り付ける。このとき
押出しブロックはリング、あるいはチェーンと配管との
間に挟み込まれ、配管外周面に周回配置され密着される
とともに、開先突合せ部を跨ぎ他方配管とも密着され
る。ここで他方配管側に密着された押出しブロック側に
は、配管半径方向へ配管を押し出す芯出し調整機構が備
えられており、当該芯出し調整機構を調整することによ
って他方配管の位置を移動させ、配管同士の軸芯を一致
させるのである。上述の芯出し作業にて、両管軸芯が一
致した後は、作業者が押出しブロックの位置を避け、３
ないし４箇所程、仮付け溶接を行い両管を仮固定する。
そして仮付け溶接が終了した後は、リング、あるいはチ
ェーンを緩め、配管開先合わせ冶具を配管から取り外す
のである。

【０００４】仮付け溶接が終了した後には、配管自動溶
接装置を用いて本溶接を行う。当該配管自動溶接装置と
は、様々な形態が市販されているが代表的なものは、配
管に巻き付けて走行ガイドとなるリング、あるいはチェ
ーンと、溶接トーチを備え当該溶接トーチを円周走行さ
せるための駆動手段（モータ等）を搭載する溶接ヘッ
ド、もしくは溶接トーチを備え駆動手段を外部に装備し
ギヤ等の伝達機構で動力を受ける溶接ヘッドと、当該溶
接ヘッドに搭載され溶接金属である溶接ワイヤを供給す
るワイヤ供給装置と、溶接電圧、トーチ走行等の制御を
行う制御装置とから構成されている。そして溶接トーチ
が開先突合せ部をなぞり、溶接が可能となるように、配
管に走行ガイドを設置する。配管への設置後は、走行ガ
イドに沿って溶接ヘッドを周回移動させ、開先突合せ部
の本溶接を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし第１従来例で
は、Ｖ字状冶具で配管同士の下面のみ合わせるため、配
管の公差や偏平に起因する目違い（両管の位置ズレ）が
上部に発生しやすかった。そしてこのような目違いが存
在する配管溶接には、熟練作業を要するので、溶接作業
員の選定を必要としていた。またこの目違いは、溶接精
度の観点からも決して好ましいものではなかった。さら
に仮付け溶接も本溶接もともに人手で行うため、溶接を
行う作業員には溶接資格が必須とされた。さらにＶ字状
冶具の配管への着脱作業、およびＶ字状冶具を配管から
外した際に発生する溶接痕に対してはつり作業が必要と
され、付帯業務の増大が問題となっていた。そしてこれ
らの作業および溶接作業は、高所且つ狭所で行うもので
あったため、いっそう困難なものになっていた。

【０００６】第２従来例にて用いられる自動溶接機は、
溶接資格・技術の無い者でも高品質に溶接することを目
的としている。しかし仮付け作業は人手にて溶接作業を
行っており、溶接資格者が必要となる欠点が存在してい
た。また現場への持ち込み機材が従来の手作業と比較し
て増加するのに加え、開先合わせ冶具の着脱作業が必要
とされ、付帯業務の増大が問題になっていた。さらに自
動溶接機を用いて本溶接を行う際、開先突合せ部を外れ
ることなく溶接トーチを周回移動させなければならず、
その結果配管に対する走行ガイドの設定は、精度が要求
されるものとなっていた。また簡単な自動溶接機では、
開先突合せ部を積極的になぞる手段を具備していないた
め、走行ガイドの設定を行った後、本溶接を行っている
最中にも開先突合せ部から溶接トーチが外れないよう
に、作業員が本溶接を監視し調整する必要があった。そ
してこれらの作業は、高所且つ狭所で行うものであった
ため、いっそう困難なものとなっていた。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点に着目し、現
場内に簡単に持ち込め、現場内で非熟練な作業員が容易
に、かつ高精度に配管溶接を行えることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、本溶接を行う
際、溶接トーチの走行ガイドとなるガイドリングの周回
方向に、芯出し調整機構を設け、配管の芯出し作業を可
能にすれば、仮付け溶接および仮付け溶接にかかる準備
を削除できるとの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明にかかる配管自動溶接装置は、配管の開
先突合せ部を溶接する溶接ヘッドをガイドリングに沿っ
て周回移動させ溶接を行う配管自動溶接装置において、
前記開先突合せ部を跨ぎ前記配管の周囲に配置した前記
ガイドリングに、溶接接続する少なくとも一方の前記配
管を半径方向に押出す芯出し調整機構を設けるように構
成したのである。そして前記芯出し調整機構には球面継
手を設けることとした。

【０００９】また配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘ
ッドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配
管自動溶接装置において、前記溶接ヘッドは前記ガイド
リングに沿って周回移動するとともに、前記配管の軸芯
方向に移動可能な第１スライダと、前記第１スライダに
前記配管の半径方向に移動可能に設けられ前記配管の中
心方向に付勢する第２スライダと、前記第２スライダに
取り付けられて開先合わせ部を移動する倣いローラと、
第２スライダに設けられて前記倣いローラの移動軌跡上
を追従する溶接トーチとを有することとした。

【００１０】また配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘ
ッドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配
管自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた前
記溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガイ
ドリングに設けられて前記走行リングを回転駆動する駆
動手段と、前記ガイドリングに設けられて前記駆動手段
により駆動され前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブ
ルを送り出す送り出し機構と、前記走行リングの内周面
に周方向に複数設けられ前記送り出し機構により送り出
された前記溶接ケーブルを保持するフック部とを有する
こととした。

【００１１】さらに配管の開先突合せ部を溶接する溶接
ヘッドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う
配管自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた
前記溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガ
イドリングに設けられて前記走行リングを回転駆動する
駆動手段と、前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブル
と前記ガイドリング外方に設置された溶接ワイヤ送給装
置から前記溶接ヘッドへ送給する溶接ワイヤとを前記駆
動手段により送り出す前記ガイドリングに設けられた送
り出し機構と、前記走行リングの内周面に周方向に複数
設けられ前記送り出し機構により送り出された前記溶接
ケーブルと溶接ワイヤとを保持するフック部とを有する
こととした。

【００１２】また配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘ
ッドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配
管自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた前
記溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガイ
ドリングに設けられて前記走行リングを回転駆動する駆
動手段と、前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブルと
前記ガイドリング外方に設置された溶接ワイヤ送給装置
から前記溶接ヘッドへ送給する溶接ワイヤとを前記駆動
手段により送り出す前記ガイドリングに設けられた送り
出し機構と、前記走行リングの内周面に周方向に複数設
けられ前記送り出し機構により送り出された前記溶接ケ
ーブルと溶接ワイヤとを保持するフック部とを有し、前
記溶接ヘッドは、前記ガイドリングに沿って周回移動す
るとともに、前記配管の軸芯方向に移動可能な第１スラ
イダと、前記第１スライダに前記配管の半径方向に移動
可能に設けられ前記配管の中心方向に付勢する第２スラ
イダと、前記第２スライダに取り付けられて開先合わせ
部を移動する倣いローラと、第２スライダに設けられて
前記倣いローラの移動軌跡上を追従する溶接トーチとを
有することとした。

【００１３】そして本発明にかかる配管溶接方法におい
ては、配管の外周に装着したガイドリングに沿って溶接
ヘッドを周回移動させ、開先突合せ部の溶接を行う配管
溶接方法において、前記開先突合せ部を走行可能な周面
がナイフエッジ状の倣いローラに溶接トーチを追従させ
て前記開先合わせ部の中央部を溶接し、その後初周回溶
接部と開先合わせ部との境界部を順次倣いローラを走行
させて溶接することとした。

【００１４】

【作用】上記の如く構成した配管自動溶接装置には、開
先突合せ部を跨ぐガイドリングの周回上に、配管を個別
に押し出す芯出し調整機構が設けられているので、作業
員は当該芯出し調整機構を調整することで、ガイドリン
グ内部の配管とガイドリングとの相対位置を移動させ、
開先を突き合わせた配管同士の芯出し作業を行うことが
できる。そして芯出し作業終了後、溶接ヘッドを周回案
内させれば、溶接トーチによって開先突合せ部の全周を
溶接することができる。また溶接ヘッドは、ガイドリン
グの内壁に沿って周回移動するので、配管同士の外径寸
法の誤差によって開先突合せ部に段差が発生したとして
も、当該段差による影響は受けずに安定した周回移動を
行うことができる。また芯出し調整機構には球面継手を
設けたことにより、エルボなどの曲面にも対応すること
が可能となり、直管以外にも幅広い溶接が行える。

【００１５】本発明の配管自動溶接装置において、開先
突合せ部を走行可能とする倣いローラは、第１スライダ
および第２スライダとを介していることから溶接ヘッド
を周回移動させると、倣いローラは開先突合せ部に沿っ
て移動し始める。ここで溶接トーチも倣いローラと同
様、第１、第２スライダとを介して保持されていること
から、溶接トーチの前方を周回移動する倣いローラに溶
接トーチは追従し、当該溶接トーチは開先突合せ部の溶
接を行うことができる。ここで溶接ヘッドの軌跡が開先
突合せ部に対して斜めに設定されてしまったり、あるい
は溶接ヘッドの軌跡が開先突合せ部に対して偏心が発生
するように設定されてしまった場合でも、倣いローラは
第１、第２スライダの作用によってその都度移動するの
で開先突合せ部から外れることが無い。従って溶接トー
チは、開先突合せ部から外れることなく、高品質の溶接
を行うことができる。

【００１６】また走行リングを介して溶接ヘッドを回転
させる駆動手段の動力を用いて、溶接ヘッドに接続され
た溶接ケーブルを積極的に送り出す送り出し機構を動作
させるとともに、走行リングの内周面に設けたフック部
にて送り出された溶接ケーブルを保持することとしたの
で、溶接ヘッドの移動に際して、溶接ケーブルの牽引に
よる負荷の変動や増大を抑えることができる。このた
め、溶接ヘッドの移動速度の安定化が図れ、溶接の品質
を向上させることが可能になる。また走行リングにフッ
ク部を設け溶接ケーブルを係止させたことで、例えば溶
接ケーブルがガイドリング内側で移動し、溶接ヘッドに
からまり溶接作業が中断するといった不具合を防止する
ことができる。また駆動手段をガイドリングに装着した
ことで、溶接ヘッドの小型化を達成することができる。
さらに上記の作用に加え、溶接ワイヤを送給する溶接ワ
イヤ送給装置をガイドリング外方に配置し、溶接ワイヤ
を溶接ケーブルとともに送り出し機構を用いて溶接ヘッ
ドへと送給すれば、前述した駆動手段とともに、溶接ワ
イヤ供給装置をも、溶接ヘッドから外すことが可能とな
り、溶接ヘッドの一層の小型化を達成することができ
る。

【００１７】本発明の配管自動溶接方法においては、初
回の配管溶接時には、溶接トーチを連動させる倣いロー
ラを開先合わせ部の中央部に設置させ溶接を行う。そし
て２回目以降は、初周回溶接部と開先突合せ部とで形成
される境界部に順次倣いローラを設置させ溶接を行う。
このように境界部に沿って倣いローラを移動させれば、
作業時間の短縮がなされ、また当該倣いローラに追従す
る溶接トーチもともに境界部に沿って移動するので、高
品質の溶接が行える。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る配管自動溶
接装置に係る具体的実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。

【００１９】図１は、実施の形態に係る配管自動溶接装
置の構造図を示す。溶接対象の片側となる配管１０は、
図示しない天井付近から吊り下げられた梁、あるいは型
鋼で組まれたサポート架台に固定されている。そして溶
接対象となる他方の配管１２をチェーンブロック、ある
いはリフタで所定の高さまで引き上げ、配管１２の開口
部１６を配管１０の開口部１４に突き当てるように、サ
ポート架台に固定する。

【００２０】前述のようにサポート架台に配管１２が固
定され、開口部１４、１６が突き合わせられ開先突合せ
部１８が形成された後は、当該開先突合せ部１８を跨ぐ
ように配管自動溶接ガイドリング１９を取り付ける。当
該配管自動溶接ガイドリング１９とは、胴部２０がリン
グ形状となっており、本実施の形態では胴部２０の内径
は、溶接対象となる配管１０、１２の外径より２００ｍ
ｍ程大きく設定されている。そして胴部２０の外縁に
は、ヒンジ２２が設けられており、胴部２０におけるヒ
ンジ２２の反対側を開口場所としている。またヒンジ２
２の開口場所にはファスナー２４が設けられており、通
常、配管自動溶接ガイドリング１９を配管１０、１２に
取り付ける作業以外は、このファスナー２４を用いて胴
部２０が開くことを防止している。

【００２１】また胴部２０の周回上には、配管１０、１
２の芯出しを行う芯出し調整機構２６が、胴部２０の中
心から放射線状となるよう複数配置されている。当該芯
出し調整機構２６とは、胴部２０半径方向に設けられる
タップ２８（図２参照）に、表面に雄ネジ３０が切られ
た柱脚３２を螺合することで構成される。ここで胴部２
０外側となる柱脚３２の端部には、調整用ハンドル３４
が取り付けられるとともに、胴部２０の内側となる他方
端部には、芯出し対象物と接触する球面継手３６が接続
されている。このように構成された芯出し調整機構２６
は、前述の通り胴部２０の周回上に設けられるととも
に、胴部２０の幅方向にも２列になるよう配置され、開
先突合せ部１８を構成する配管１０、１２を個別に押出
し調整可能にしている。また胴部２０内壁における幅方
向中央部分には、溝部からなる周回案内部３８が設けら
れており、後述する溶接ヘッドを周回方向に移動案内可
能にしている。

【００２２】図２は溶接ヘッドの形態を示す正面図およ
び側面図である。同図に示すように周回案内部３８に
は、後述する駆動手段からの動力伝達を受け、溶接ヘッ
ド４２を周回移動させる走行リング４０が挿入されてい
る。そして当該走行リング４０における内壁には、胴部
２０の軸芯方向に移動可能とするブロック状の第１スラ
イダ４６が設けられている。そして第１スライダ４６に
は、胴部２０の中心に向かって、シャフト５０が取り付
けられており、当該シャフト５０の先端には後述する第
２スライダの移動範囲を制限するストッパ５２が設けら
れている。このように第１スライダ４６とストッパ５２
とで挟まれたシャフト５０には、第２スライダ４８が挿
通されており、当該第２スライダ４８は、胴部２０の半
径方向となるシャフト５０の軸芯方向に移動可能として
いる。またシャフト５０における第１スライダ４６と第
２スライダ４８との間には、第２スライダ４８を胴部２
０の中心に向かって付勢する押圧手段となるコイルスプ
リング５４が設けられている。そしてこのコイルスプリ
ング５４の付勢作用により、第２スライダ４８は、胴部
２０の半径方向に移動可能であるとともに、胴部２０の
中心に向かって押圧される。

【００２３】第２スライダ４８には、開先突合せ部１８
の溶接を行う溶接トーチ５６が胴部２０の中心に向かう
ように設置されるとともに、溶接トーチ５６に対し胴部
２０の周回方向に、開先突合せ部１８に倣う倣いローラ
５８が設けられている。当該倣いローラ５８とは、第２
スライダ４８から胴部２０の中心方向に向かって設置さ
れた略コ字状のローラガイド６０と、当該ローラガイド
６０に両端を支持され、開先突合せ部１８に倣って回転
するナイフエッジ状となる六角断面形状の開先倣いロー
ラ６２とで構成されている。このように構成された溶接
トーチ５６と倣いローラ５８とは、前述の第２スライダ
４８に取り付けられたコイルスプリング５４によって、
胴部２０の中心に向かって付勢される。配管自動溶接ガ
イドリング１９における胴部２０の外周には、走行リン
グ４０を周回案内部３８に沿って回転移動させる駆動手
段となる駆動用モータ６４が取り付けられている。

【００２４】図３は駆動用モータを使用した駆動機構の
詳細を示す説明図である。同図に示すように、駆動用モ
ータ６４の回転軸には、動力伝達用のドライブギア６６
が固定されており、当該ドライブギア６６の動力を、胴
部２０内部に備え付けられたアイドルギア６８を介して
走行リング４０側面に設けられた駆動伝達歯７０に伝達
する構成としている。

【００２５】一方、ドライブギア６６におけるアイドル
ギア６８の反対側には、後述する溶接ケーブルの送り出
しを受け持つ駆動ケーブルガイドローラ回転用の駆動伝
達ギア７２が設けられている。そして当該駆動伝達ギア
７２の回転中心となるシャフト７４は、胴部２０の内壁
より内側に突出し、突出したシャフト７４の先端には、
送り出し機構を構成するゴム製の駆動ケーブルガイドロ
ーラ７６が取り付けられている。ここで駆動ケーブルガ
イドローラ７６の回転速度は、前述の走行リング４０の
回転速度と一致するようにドライブギア６６に対する駆
動伝達ギア７２の減速比が設定されている。さらに駆動
ケーブルガイドローラ７６側方には、駆動ケーブルガイ
ドローラ７６と同様、ゴム製の送り出し機構を構成する
従動ケーブルガイドローラ７７が設けられており、両者
のローラ間距離は、溶接ケーブルを送り出し可能とする
ように、溶接ケーブルの径よりも若干狭い間隔に設定さ
れている。

【００２６】ここで溶接ケーブル７８とは、溶接トーチ
５６に溶接電力を供給するために、溶接トーチ５６に接
続されているものであり、その供給元は胴部２０の外方
に設置された溶接電源制御装置８０となっている。また
胴部２０の外方には、溶接電源制御装置８０の他に溶接
ワイヤ８１を溶接トーチ５６に送給するワイヤ送給機８
２が設置されている。すなわち駆動ケーブルガイドロー
ラ７６が駆動用モータ６４からの動力を受け回転する
と、溶接電源制御装置８０およびワイヤ送給機８２から
引き出される溶接ケーブル７８と溶接ワイヤ８１とは、
駆動ケーブルガイドローラ７６と従動ケーブルガイドロ
ーラ７７との間を経由して、胴部２０内側へと送りださ
れる。そして走行リング４０の内側には、溶接ヘッド４
２の周回移動に伴って胴部２０内側に送り出される溶接
ケーブル７８と溶接ワイヤ８１とを係止保持するフック
部となるケーブルガイド８４が複数取り付けられてい
る。ケーブルガイド８４とは、金属棒を屈曲させクラン
ク部８６を形成させたものであり、当該クランク部８６
に溶接ケーブル７８と溶接ワイヤ８１とを係止させるこ
とで、走行リング４０の内壁に沿って溶接ケーブル７８
と溶接ワイヤ８１との保持を行う構成としている。

【００２７】ここで上記のように構成された配管自動溶
接装置を用いて、配管の開先突合せ溶接を行う手順を説
明する。まず溶接対象となる配管１０、１２を図示しな
いサポート架台に取り付けるとともに、配管１０、１２
の開口部１４、１６を突合せて開先突合せ部１８を形成
させる。そして開先突合せ部１８を形成した後は、ファ
スナー２４が外され、ヒンジ２２にて開口がなされた配
管自動溶接ガイドリング１９を、開先突合せ部１８を跨
ぐように覆わせ、その後ヒンジ２２にて配管自動溶接ガ
イドリング１９を閉口させ、ファスナー２４で配管自動
溶接ガイドリング１９の開口防止を行う。

【００２８】このように開先突合せ部１８の外周に配管
自動溶接ガイドリング１９を配置させた後は、胴部２０
の外周に設けられている調整用ハンドル３４を回し、柱
脚３２の先端に取り付けられた球面継手３６を配管１
０、１２の外表面に接触させ、周回配置された芯出し調
整機構２６にて配管１０、１２を保持するのである。こ
こで芯出し調整機構２６は、胴部２０の幅方向に２列配
置されていることから、各列の芯出し調整機構２６の調
整、すなわち柱脚３２の胴部２０内側への進入、後退に
より配管１０、１２の胴部２０に対する相対位置を変化
させ、配管１０と配管１２との芯出しを行う。また本実
施の形態では、芯出し調整機構２６は胴部２０の幅方向
に２列設けられているが、配管片側を芯出し調整機構２
６無しで保持し、他配管片側に設けられた芯出し調整機
構にて配管同士の芯出しを行ってもよい。

【００２９】配管１０、１２の芯出しが完了した時点
で、今度は駆動用モータ６４を回転させるとともに、溶
接電源制御装置８０とワイヤ送給機８２とを作動させ、
開先突合せ部１８の全周溶接を行う。駆動用モータ６４
を駆動させることで、当該駆動用モータ６４の回転軸に
取り付けられたドライブギア６６が回転し、アイドルギ
ア６８を介して、胴部２０の周回案内部３８に挿入され
た走行リング４０の駆動伝達歯７０に動力が伝達され
る。走行リング４０は、動力が伝達されると周回案内部
３８に沿って胴部２０の周回方向に回転し始め、走行リ
ング４０に固定された溶接ヘッド４２も回転する。

【００３０】またドライブギア６６の回転により、動力
伝達ギア７２にも動力が伝達され、駆動ケーブルガイド
ローラ７６も回転する。そして駆動ケーブルガイドロー
ラ７６と従動ケーブルガイドローラ７７とに挟まれた溶
接ケーブル７８と溶接ワイヤ８１とは、前述の溶接ヘッ
ドの周回移動に合わせて胴部２０内部へと送り出され
る。また胴部２０内部に送り出された溶接ケーブル７８
と溶接ワイヤ８１とは、走行リング４０内壁に複数設け
られたケーブルガイド８４のクランク部８６に次々と係
止され、走行リング４０内壁に沿って保持される。

【００３１】溶接ヘッド４２の周回移動に伴い溶接トー
チ５６は、開先突合せ部１８の溶接を進行させていく
が、この時走行リング４０と溶接トーチ５６との間に
は、胴部２０（配管１０、１２）軸芯方向に移動可能と
する第１スライダ４６と、胴部２０（配管１０、１２）
半径方向に付勢するコイルスプリング５４を備えた第２
スライダ４８とが設けられており、また第２スライダ４
８には、前記溶接トーチ５６とともに、前記溶接トーチ
５６を先導し開先突合せ部１８に倣う倣いローラ５８が
設けられているので、例えば配管自動溶接ガイドリング
１９の取り付けが甘く、配管１０、１２に対して斜めに
取り付けられたり、あるいは偏心が発生したとしても、
第１スライダ４６、第２スライダ４８の作用により、倣
いローラ５８を構成する断面六角形状の開先倣いローラ
６２は、常に開先突合せ部１８に入り込み開先合わせ部
１８から外れることはない。このため倣いローラ５８に
追従する溶接トーチ５６は、常に開先突合せ部１８上を
移動して溶接を行うことが可能になる。

【００３２】図４はビート盛り溶接の要領を示す説明図
である。作業員は、開先突合せ部１８の溶接を行うた
め、当該開先突合せ部１８に、開先倣いローラ６２を設
置する。そして溶接トーチ５６を一周させることで１回
目のビート盛り溶接を行わせ、一回目の溶接詐欺用が終
了した後には、配管１０の開口部１４斜面と初周回溶接
部となる第１溶接部８８とで形成する境界部となる境界
部に開先倣いローラ６２を設置させ、２回目のビート盛
り溶接を行い、第２溶接部９０を形成させる。２回目の
溶接作業が終了すると、今度は、配管１２の開口部１６
斜面と第１溶接部８８とで形成する境界部に開先倣いロ
ーラ６２を設置させ、３回目のビート盛り溶接を行う。
このように開先突合せ部１８を３周にわたり溶接を行う
と第１溶接部８８、第２溶接部９０、第３溶接部９２が
形成され、溶接作業が終了する。このような溶接手順を
行う際、第１スライダ４６の動作によって、開先倣いロ
ーラ６２および溶接トーチ５６を胴部２０（配管１０、
１２）の軸芯方向に容易に移動させることができるた
め、配管自動溶接ガイドリング１９を配管１０、１２に
対して再度設定する必要が無くなり、溶接作業時間の短
縮を図ることができる。また開先倣いローラ６２は境界
部に沿って移動するため、溶接トーチ５６もそれに倣
い、高品質の溶接を行うことができる。

【００３３】上述したように、胴部２０に設けられた芯
出し調整機構２６にて配管１０、１２の芯出しを行うと
ともに、周回案内部３８に沿って溶接ヘッド４２を周回
移動させ、開先突合せ部１８の全周溶接を行えば、仮付
け溶接工程の削除が可能となり、また溶接作業員の溶接
資格が不要になるとともに、開先合わせ冶具と自動溶接
装置とを別々に持ち込む必要が無くなる。さらに従来の
手作業による溶接で行っていたような高所、狭所での人
手による溶接作業が不要となるので、溶接作業の容易化
が促進される。

【００３４】また芯出し調整機構２６には、球面継手３
６を設けたことからエルボなどの曲面にも適用が可能と
なり、溶接対象物を幅広く設定することが可能になる。
また走行リング４０と溶接トーチ５６、倣いローラ５８
との間には第１スライダ４６と第２スライダ４８とを設
けたことで、走行ヘッド４２の周回軌跡に依存せず、溶
接トーチ５６と倣いローラ５８とは、独自に周回移動が
可能になる。このため開先倣いローラ６２は常に開先突
合せ部１８に沿って周回移動をするので、倣いローラ５
８に追従する溶接トーチ５６も常に開先突合せ部１８上
を移動する。よって品質の高い溶接が行えるとともに、
従来の自動溶接装置で行っていた取付時の細かな調整
や、溶接中の監視作業が不要になり、溶接作業に簡易化
が促進される。

【００３５】また胴部２０に設置した駆動用モータ６４
の動力を用いて、駆動ケーブルガイドローラ７６を回転
させ、溶接ケーブル７８と溶接ワイヤ８１とを積極的に
胴部２０内側に送り出し、そして送りだした溶接ケーブ
ル７８と溶接ワイヤ８１とを走行リング４０に設けたケ
ーブルガイド８４のクランク部８６に係止させるように
したことから、溶接ヘッド４２の移動に際して、溶接ケ
ーブル７８と溶接ワイヤ８１との牽引による負荷の変動
や増大を抑えられるとともに、溶接ケーブル７８と溶接
ワイヤ８１とが配管自動溶接ガイドリング１９内側で移
動し、溶接ヘッド４２にからまり、溶接作業が中断され
るといった不具合を防止することができる。さらに上記
の作用効果に加え、駆動用モータ６４をガイドリングに
装着し、またワイヤ送給機８２を溶接ヘッド４２から外
し、胴部２０の外方に配置したことから、溶接ヘッド４
２の小型化を達成され、狭所での溶接作業が可能とな
る。

【００３６】ここで上記のように構成した配管自動溶接
装置を用いれば、初回の配管溶接時には、溶接トーチ５
６を連動させる倣いローラ５８を開先合わせ部１８の中
央部に設置させ溶接を行う。そして２回目以降は、開先
突合せ部１８と溶接盛りされた第１溶接部８８とで形成
される境界部に倣いローラ５８を設置させ溶接を行う。
このように開先突合せ部１８と第１溶接部８８とで形成
される境界部に沿って倣いローラ５８を移動させれば作
業時間が短縮され、また当該倣いローラ５８に連動する
溶接トーチ５６も境界部を外れることなく移動するの
で、高品質の盛り溶接を行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッドをガイドリング
に沿って周回移動させ溶接を行う配管自動溶接装置にお
いて、前記開先突合せ部を跨ぎ前記配管の周囲に配置し
た前記ガイドリングに、溶接接続する少なくとも一方の
前記配管を半径方向に押出す芯出し調整機構を設けたこ
とにより、突き合わされた配管同士の芯出しを行うこと
ができるとともに開先突合せ部の全周溶接が可能にな
る。このため仮付け溶接が不要になり、作業員の溶接資
格が不要になるとともに、開先合わせ冶具と自動溶接装
置とを別々に持ち込む必要が無くなる。また従来の手作
業による溶接で行っていたような高所、狭所での溶接作
業が不要となるので、溶接作業が容易になる。

【００３８】また前記芯出し調整機構には、球面継手を
設けたことからエルボなどの曲面にも適用が可能とな
り、溶接対象物を幅広く設定することが可能になる。ま
た配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッドをガイドリ
ングに沿って周回移動させ溶接を行う配管自動溶接装置
において、前記溶接ヘッドは前記ガイドリングに沿って
周回移動するとともに、前記配管の軸芯方向に移動可能
な第１スライダと、前記第１スライダに前記配管の半径
方向に移動可能に設けられ前記配管の中心方向に付勢す
る第２スライダと、前記第２スライダに取り付けられて
開先合わせ部を移動する倣いローラと、第２スライダに
設けられて前記倣いローラの移動軌跡上を追従する溶接
トーチとを有することとしたので、配管と配管自動溶接
装置との相対位置を厳密に設定しなくとも、倣いローラ
が第１、第２スライダによって開先突合せ部を走行する
ので、倣いローラに追従する溶接トーチは、開先突合せ
部から外れることがない。このため品質の高い溶接が行
えるとともに、従来の自動溶接装置で行っていた取付時
の細かな調整や、溶接中の監視作業が不要になり、溶接
作業が容易になる。

【００３９】さらに配管の開先突合せ部を溶接する溶接
ヘッドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う
配管自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた
前記溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガ
イドリングに設けられて前記走行リングを回転駆動する
駆動手段と、前記ガイドリングに設けられて前記駆動手
段により駆動され前記溶接ヘッドに接続された溶接ケー
ブルを送り出す送り出し機構と、前記走行リングの内周
面に周方向に複数設けられ前記送り出し機構により送り
出された前記溶接ケーブルを保持するフック部とを有す
ることとしたので、溶接ヘッド移動に際して、溶接ケー
ブルの牽引による負荷の変動や増大を抑えられるととも
に、溶接ケーブルがガイドリング内側で移動し、溶接ヘ
ッドにからまり溶接作業が中断されるといった不具合を
防止することができる。また駆動手段をガイドリングに
装着したことで、溶接ヘッドの小型化を達成され、狭所
での溶接作業が可能となる。

【００４０】また配管の外周に装着したガイドリングに
沿って溶接ヘッドを周回移動させ、開先突合せ部の溶接
を行う配管溶接方法において、前記開先突合せ部を走行
可能な周面がナイフエッジ状の倣いローラに溶接トーチ
を追従させて前記開先合わせ部の中央部を溶接し、その
後初周回溶接部と開先合わせ部との境界部を順次倣いロ
ーラを走行させて溶接することとしたので、境界部に沿
って倣いローラを移動させれば、当該倣いローラに追従
する溶接トーチもともに境界部に沿って移動するので、
開先部を外れることなく高品質の溶接が行える。また配
管に対するガイドリングの再設定を必要としないので、
作業時間の短縮にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】配管自動溶接装置の構造図を示す。

【図２】溶接ヘッドの形態を示す正面図および側面図を
示す。

【図３】駆動用モータを使用した駆動機構の詳細を示す
説明図である。

【図４】ビード盛り溶接の要領を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 配管 １２ 配管 １４ 開口部 １６ 開口部 １８ 開先突合せ部 １９ 配管自動溶接ガイドリング ２０ 胴部 ２２ ヒンジ ２４ ファスナー ２６ 芯出し調整機構 ２８ タップ ３０ 雄ネジ ３２ 柱脚 ３４ 調整用ハンドル ３６ 球面継手 ３８ 周回案内部 ４０ 走行リング ４２ 溶接ヘッド ４６ 第１スライダ ４８ 第２スライダ ５０ シャフト ５２ ストッパ ５４ コイルスプリング ５６ 溶接トーチ ５８ 倣いローラ ６０ ローラガイド ６２ 開先倣いローラ ６４ 駆動用モータ ６６ ドライブギア ６８ アイドルギア ７０ 駆動伝達歯 ７２ 駆動伝達ギア ７４ シャフト ７６ 駆動ケーブルガイドローラ ７７ 従動ケーブルガイドローラ ７８ 溶接ケーブル ８０ 溶接電源制御装置 ８１ 溶接ワイヤ ８２ ワイヤ送給機 ８４ ケーブルガイド ８６ クランク部 ８８ 第１溶接部 ９０ 第２溶接部 ９２ 第３溶接部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッ
   ドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配管
   自動溶接装置において、前記開先突合せ部を跨ぎ前記配
   管の周囲に配置した前記ガイドリングに、溶接接続する
   少なくとも一方の前記配管を半径方向に押出す芯出し調
   整機構を設けたことを特徴とする配管自動溶接装置。
2. 【請求項２】 前記芯出し調整機構には球面継手を設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の配管自動溶接装
   置。
3. 【請求項３】 配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッ
   ドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配管
   自動溶接装置において、前記溶接ヘッドは前記ガイドリ
   ングに沿って周回移動するとともに、前記配管の軸芯方
   向に移動可能な第１スライダと、前記第１スライダに前
   記配管の半径方向に移動可能に設けられ前記配管の中心
   方向に付勢する第２スライダと、前記第２スライダに取
   り付けられて開先合わせ部を移動する倣いローラと、第
   ２スライダに設けられて前記倣いローラの移動軌跡上を
   追従する溶接トーチとを有することを特徴とする配管自
   動溶接装置。
4. 【請求項４】 配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッ
   ドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配管
   自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた前記
   溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガイド
   リングに設けられて前記走行リングを回転駆動する駆動
   手段と、前記ガイドリングに設けられて前記駆動手段に
   より駆動され前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブル
   を送り出す送り出し機構と、前記走行リングの内周面に
   周方向に複数設けられ前記送り出し機構により送り出さ
   れた前記溶接ケーブルを保持するフック部とを有するこ
   とを特徴とする配管自動溶接装置。
5. 【請求項５】 配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッ
   ドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配管
   自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた前記
   溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガイド
   リングに設けられて前記走行リングを回転駆動する駆動
   手段と、前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブルと前
   記ガイドリング外方に設置された溶接ワイヤ送給装置か
   ら前記溶接ヘッドへ送給する溶接ワイヤとを前記駆動手
   段により送り出す前記ガイドリングに設けられた送り出
   し機構と、前記走行リングの内周面に周方向に複数設け
   られ前記送り出し機構により送り出された前記溶接ケー
   ブルと溶接ワイヤとを保持するフック部とを有すること
   を特徴とする配管自動溶接装置。
6. 【請求項６】 配管の開先突合せ部を溶接する溶接ヘッ
   ドをガイドリングに沿って周回移動させ溶接を行う配管
   自動溶接装置において、前記ガイドリングに設けた前記
   溶接ヘッドを周回移動させる走行リングと、前記ガイド
   リングに設けられて前記走行リングを回転駆動する駆動
   手段と、前記溶接ヘッドに接続された溶接ケーブルと前
   記ガイドリング外方に設置された溶接ワイヤ送給装置か
   ら前記溶接ヘッドへ送給する溶接ワイヤとを前記駆動手
   段により送り出す前記ガイドリングに設けられた送り出
   し機構と、前記走行リングの内周面に周方向に複数設け
   られ前記送り出し機構により送り出された前記溶接ケー
   ブルと溶接ワイヤとを保持するフック部とを有し、前記
   溶接ヘッドは、前記ガイドリングに沿って周回移動する
   とともに、前記配管の軸芯方向に移動可能な第１スライ
   ダと、前記第１スライダに前記配管の半径方向に移動可
   能に設けられ前記配管の中心方向に付勢する第２スライ
   ダと、前記第２スライダに取り付けられて開先合わせ部
   を移動する倣いローラと、第２スライダに設けられて前
   記倣いローラの移動軌跡上を追従する溶接トーチとを有
   することを特徴とする配管自動溶接装置。
7. 【請求項７】 配管の外周に装着したガイドリングに沿
   って溶接ヘッドを周回移動させ、開先突合せ部の溶接を
   行う配管溶接方法において、前記開先突合せ部を走行可
   能な周面がナイフエッジ状の倣いローラに溶接トーチを
   追従させて前記開先合わせ部の中央部を溶接し、その後
   初周回溶接部と開先合わせ部との境界部を順次倣いロー
   ラを走行させて溶接することを特徴とする配管溶接方
   法。