JPH11188498A - パイプ円周自動溶接装置 - Google Patents

パイプ円周自動溶接装置

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JPH11188498A
JPH11188498A JP36631197A JP36631197A JPH11188498A JP H11188498 A JPH11188498 A JP H11188498A JP 36631197 A JP36631197 A JP 36631197A JP 36631197 A JP36631197 A JP 36631197A JP H11188498 A JPH11188498 A JP H11188498A
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welding
pipe
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head
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雄一 萬來
Ikuo Mibu
生男 壬生
Kenichi Maeda
謙一 前田
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Tokyo Gas Co Ltd
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Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ヘッドの高さを低くすることができ、溶
接作業に必要なスペースを小さくできるパイプ円周自動
溶接装置を提供する。 【解決手段】 溶接ヘッド1が走行するガイドレール9
の外面に、アリ溝9b状のガイド溝を形成し、このガイ
ド溝内に溶接ヘッド1のガイドローラ61を係合配置し
た。また、溶接ヘッド1の円周駆動モーター47を、溶
接ヘッド1の反トーチ側に、パイプ外面に沿って突出す
るように設けた。さらに、溶接ワイヤ31を巻回するス
プール33を寝かせて搭載した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスや石油のパイ
プライン敷設工事等においてパイプを付き合わせ溶接す
るためのパイプ円周自動溶接装置に関する。特には、溶
接ヘッドの高さを低くすることができ、溶接作業に必要
なスペース(トンネルの径等)を小さくできるよう改良
を加えたパイプ円周自動溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の溶接装置としては特開平9−2
53887号のものが公知である。同号の溶接装置は、
パイプの外周面に固定したガイドレールを両側部からク
ランプローラで挟持する方式となっている。また、溶接
ワイヤを巻回するスプールが回転軸をパイプ長手方向に
向けて設置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平9−253
887号の溶接装置は上記構成のため、溶接ヘッドの高
さが高くなりがちである。ところで、トンネル中に敷設
される都市ガス等のパイプライン用の溶接装置の場合、
溶接ヘッドの高さを極力低くすることが求められる。パ
イプ敷設のために掘削すべきトンネルの径が、パイプの
径に溶接ヘッドの高さの2倍を加えた値によって規定さ
れるが、工事費を安くするためには、トンネルの径をで
きるだけ小さくする必要があるからである。しかしなが
ら、このような要請に十分に応えられる溶接装置は今ま
で存在していなかった。
【0004】本発明は、このような課題に対応するため
になされたもので、溶接ヘッドの高さを低くすることが
でき、溶接作業に必要なスペースを小さくできるよう改
良を加えたパイプ円周自動溶接装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のパイプ円周自動溶接装置は、 それぞれの
端面において付き合わされる2本のパイプを円周付き合
わせ溶接するパイプ円周自動溶接装置であって; 溶接
トーチを搭載した溶接ヘッドと、 この溶接ヘッドが走
行するパイプの外周に巻き回されたガイドレールと、を
備え、 該ガイドレールの外面には凹部内で横方向に掘
り込まれたアリ溝状のガイド溝が形成されており、この
ガイド溝内に溶接ヘッドのガイドローラが係合配置され
ることを特徴とする。このような構造により、ガイドレ
ール及びガイドローラ回りの構造をシンプルなものとす
ることができ溶接ヘッドの高さを低くできる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のパイプ円周自動溶接装置
においては、上記ガイドレールの反トーチ側の辺に沿っ
てラックが敷設されており、上記溶接ヘッドの円周駆動
機構が、溶接ヘッドの反トーチ側に、パイプ外面に沿っ
て突出するように設けられていることが好ましい。ま
た、溶接トーチをパイプの径方向に駆動するモータ、及
び、溶接トーチをパイプの長手方向に駆動するモータ
も、溶接ヘッドの反トーチ側に、パイプ外面に沿って突
出するように設けられていることが好ましい。このよう
に、主要な駆動機構を、溶接ヘッドの反トーチ側にパイ
プ外面に沿って配置することによって、溶接ヘッドの高
さを低くおさえることができる。
【0007】また、本発明のパイプ円周自動溶接装置に
おいては、溶接ワイヤを巻回するスプールが、その回転
軸をパイプ径方向に向けて設けられていることが好まし
い。いわばスプールを寝かせて溶接ヘッドに搭載するこ
とにより、溶接ヘッドの高さを低くおさえることができ
る。
【0008】以下、図面を参照しつつ説明する。図1
は、本発明の1実施例に係るパイプ円周自動溶接装置の
構成を示す一部断面側面図である。図2は、本発明の1
実施例に係るパイプ円周自動溶接装置の構成を示す一部
断面平面図である。図3は、本発明の1実施例に係るパ
イプ円周自動溶接装置の構成を示す一部断面正面図であ
る。
【0009】この溶接装置1は、溶接開先6において付
き合わせられた2本のパイプ3、5を円周付き合わせ溶
接する装置である。パイプ3は既にパイプラインの末端
に敷設されている既設パイプであり、パイプ5はその先
につなぐ継ぎパイプである。既設パイプ3の外周にはガ
イドレール9が巻かれており、その上を溶接ヘッド7が
パイプ円周方向(X方向ともいう)に走行しながら、溶
接トーチ11から溶接ワイヤ31を繰り出して開先6を
全周溶接する。
【0010】溶接トーチ11は、パイプ径方向(Z方向
ともいう)に昇降自在なトーチアーム17に支持されて
いる。トーチアーム17は、ワイヤ送給モータ19を介
して昇降ベース21に接続されている。ワイヤ送給モー
タ19は、後述するプルローラ79(図3)を駆動して
溶接ワイヤをトーチ11から送り出すものである。昇降
ベース21は、パイプ長手方向(Y方向ともいう)に移
動自在な移動ベース51の側面に沿って昇降する。符号
23は、昇降ベース21に固定されている溶接トーチ昇
降用のラックである。このラック23にはピニオン25
が噛み合っており、ピニオン25が回転するとラック2
3が昇降する。ピニオン25は、シャフト27を介して
トーチ昇降モータ29(減速機付き)によって回転駆動
される。
【0011】一方、昇降ベース21やトーチ昇降モータ
29は、移動ベース51に搭載されており、パイプ長手
方向(Y方向)に移動可能である。移動ベース51は、
ボールスクリュー53によりY方向に直線駆動される。
ボールスクリュー53は、減速機55を介してトーチ移
動モータ57によって回転駆動される。
【0012】移動ベース51は、図1に示す移動プレー
ト67上に搭載されている。移動プレート67は、1対
のZ方向に延びるヨーク65及び軸63を介して、ガイ
ドローラ61に支持されている。軸63は、ヨークに固
定されており、軸先端にはベアリングを転用したガイド
ローラ61の内輪が固定されている。このガイドローラ
61の外輪は、ガイドレール9の長手方向に沿って延び
るアリ溝9b中に嵌合している。したがって、移動プレ
ート67は、ガイドレール9の長手方向(パイプ円周方
向、X方向ともいう)に移動可能なように案内されてい
る。
【0013】ガイドレール9は、全体として半割りのリ
ングベルト状のものであり(図3参照)、その外周に上
記アリ溝9bが形成されている。アリ溝9bは、Y方向
に掘り込むように一対形成されている。このアリ溝9b
は、ガイドレール9の全長にわたって延びている。図1
のガイドレール9断面においてZ方向に貫通する孔9a
は、ガイドレール9と既設パイプ3をネジで締め付け固
定するためのものである。半割りのガイドレール9同士
の接続は、図3に示すレール連結ネジ10により行う。
ネジ10は、レール9の半割り面に形成されたフランジ
状の部分を締め合わせる。
【0014】ガイドレール9のY方向半トーチ側端部に
は、円弧状のヘッド走行ラック9cが全周にわたって切
られている。このラック9cには、X方向走行ピニオン
41が噛み合っている。このピニオン41は、シャフト
43、減速機45を介してヘッド走行モータ47によっ
て駆動される。
【0015】図2及び図3に示すように、溶接ワイヤ3
1を巻回するスプール33は、そのス転軸35をパイプ
径方向に向けて、溶接ヘッド7上に搭載されている。つ
まりスプール33はパイプ3の外周面に添うように寝か
せて配置されている。これは、溶接ヘッド7の高さを低
くするためである。スプール33から溶接トーチ11へ
は、コンジットケーブル13を介して溶接ワイヤ31が
供給される。また、溶接トーチ11へは、溶接電源ケー
ブル15により電力が供給される。なお、図2の下部に
示されているガス電磁弁91は、シールドガス開閉用で
あり、コネクター93は、各軸モータ等の制御信号接続
のためのものである。
【0016】次に、溶接トーチ11の構造について図3
を参照しつつ説明する。この実施例の溶接ヘッドの溶接
トーチ11は、供給される溶接ワイヤを屈曲させて溶接
ノズル12の軸芯に沿う方向に曲げるワイヤ屈曲部71
と、このワイヤ屈曲部を出たワイヤを真直に矯正するス
トレートナー77と、このストレートナーを出たワイヤ
を引っ張って溶接ノズル12に送るプルローラ79を具
備する。そして、ワイヤ屈曲部71が、多数のガイドロ
ーラ73、75により構成されている。
【0017】具体的には、ワイヤ屈曲部71は、ワイヤ
屈曲の経路の外側に沿って配置された8個の外ガイドロ
ーラ73と、同経路の内側に沿って配置された7個の内
ガイドローラ75により構成されている。各ローラ1
5、17は、図示されてはいないが、絶縁材であるベー
クライト製のフレームに回転自在に支持されている。
【0018】矯正ローラ77は、最も出側のガイドロー
ラ73の直下で、押えローラ81及びプルローラ79の
直上に設けられている。この矯正ローラ77の右側外周
面は、ワイヤ31を右側に押すようにやや突出してお
り、ワイヤ屈曲部71で付けられたワイヤの曲りグセを
反対方向に曲げて矯正する。矯正ローラ77の突出量
は、図示せぬ調整機構によって調整可能である。
【0019】プルローラ79は、押えローラ81と対向
して、矯正ローラ77の直下に置かれている。押えロー
ラ81はワイヤ31をプルローラ79に押し付け、プル
ローラ79は回転駆動されて、ワイヤ31をワイヤ屈曲
部71から引き出すとともに、後述する溶接ノズル12
に押し込む役割を果す。なお、このプルローラ79の材
質はSK3(表面焼入れ)である。押えローラ81の押
し付け圧力は、図示せぬ調整機構によって調整可能であ
る。
【0020】この実施例の溶接トーチは、ワイヤ屈曲部
71をローラ列で構成し、溶接ワイヤの曲げアールが小
さくても(この例ではR=30mm、ワイヤ線径1mm)、
摩擦抵抗が小さい。また、ワイヤ屈曲部71の出側でプ
ルローラ79でワイヤを引張り駆動するのでワイヤ送り
がスムーズで、溶接池へのワイヤの送給が安定する。さ
らに、送給ローラ及び矯正ローラ以降にワイヤ屈曲部が
無いため、ワイヤの直進性を向上することができた。
【0021】溶接ノズル12の左右にシールドガスを供
給する2個のノズル83が配置されている。このシール
ドガス供給方式は、管表面での溶接部においてシールド
性が不充分という欠点があるが、一方、狭い開先にも対
応できるという利点がある。なお、位置を検出するため
のエンコーダとしては、従来は絶対値エンコーダが使用
されていたが、本実施例の溶接装置では、シリアルエン
コーダを使用している。シリアルエンコーダは、パラレ
ルなビット信号として検出された位置信号を、シリアル
な信号に変換して受信器に送り、受信器側でこれをパラ
レルな位置信号に変換して位置を検出するものである。
よって、シリアルエンコーダを使用することにより、信
号線が1組(2本)で済み、大幅に配線を節約すること
ができる。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、溶接ヘッドの高さを低くすることができ、溶
接作業に必要なスペースを小さくできるパイプ円周自動
溶接装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係るパイプ円周自動溶接装
置の構成を示す一部断面側面図である。
【図2】本発明の1実施例に係るパイプ円周自動溶接装
置の構成を示す一部断面平面図である。
【図3】本発明の1実施例に係るパイプ円周自動溶接装
置の構成を示す一部断面正面図である。
【符号の説明】
1 パイプ円周自動溶接装置 3 既設パイプ 5 継ぎパイプ 6 溶接開先 7 溶接ヘッド 9 ガイドレール 9a 孔 9b アリ溝 9c ヘッド走行ラック 10 レール連結ネ
ジ 11 溶接トーチ 12 ノズル 13 コンジットケーブル 15 溶接電源ケ
ーブル 17 トーチアーム 19 ワイヤ送給
モータ 21 昇降ベース 23 トーチ昇降
ラック 25 トーチ昇降ピニオン 27 シャフト 29 トーチ昇降モータ 31 溶接ワイヤ 33 スプール 35 スプール軸 41 走行ピニオン 43 シャフト 45 減速機 47 ヘッド走行
モータ 51 移動ベース 53 ボールスク
リュー 55 減速機 57 トーチ移動
モータ 61 ガイドローラ 63 軸 65 ヨーク 67 移動プレー
ト 71 ワイヤ屈曲部 73 外ガイドロ
ーラ 75 内ガイドローラ 77 矯正ローラ 79 プルローラ 81 押えローラ 83 ガスノズル 91 ガス電磁弁 93 コネクター

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれの端面において付き合わされる
    2本のパイプを円周付き合わせ溶接するパイプ円周自動
    溶接装置であって;溶接トーチを搭載した溶接ヘッド
    と、 この溶接ヘッドが走行するパイプの外周に巻き回された
    ガイドレールと、を備え、 該ガイドレールの外面には凹部内で横方向に掘り込まれ
    たアリ溝状のガイド溝が形成されており、このガイド溝
    内に溶接ヘッドのガイドローラが係合配置されることを
    特徴とするパイプ円周自動溶接装置。
  2. 【請求項2】 上記ガイドレールの反トーチ側の辺に沿
    ってラックが敷設されており、 上記溶接ヘッドの円周駆動機構が、溶接ヘッドの反トー
    チ側に、パイプ外面に沿って突出するように設けられて
    いることを特徴とする請求項1記載のパイプ円周自動溶
    接装置。
  3. 【請求項3】 溶接トーチをパイプの径方向に駆動する
    モータ、及び、溶接トーチをパイプの長手方向に駆動す
    るモータも、溶接ヘッドの反トーチ側にパイプ外面に沿
    って突出するように設けられていることを特徴とする請
    求項2記載のパイプ円周自動溶接装置。
  4. 【請求項4】 溶接ワイヤを巻回するスプールが、その
    回転軸をパイプ径方向に向けて設けられていることを特
    徴とする請求項1、2又は3記載のパイプ円周自動溶接
    装置。
  5. 【請求項5】 上記溶接トーチが、 供給される溶接ワ
    イヤを屈曲させて溶接ノズルの軸芯に沿う方向に曲げる
    ワイヤ屈曲部と、 このワイヤ屈曲部を出たワイヤを真
    直に矯正するストレートナーと、 このストレートナー
    を出たワイヤを引っ張って溶接ノズルに送るプルローラ
    と、を具備し、 上記ワイヤ屈曲部が、多数のガイドローラにより構成さ
    れていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記
    載のパイプ円周自動溶接装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100781886B1 (ko) 2003-12-24 2007-12-05 현대중공업 주식회사 파이프 궤도용접용 하이브리드 레이저 용접 시스템
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