JPS5874281A - 相貫体自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、大径鋼管製シェル等に、そのシェルの軸線
と軸−が交叉する円筒体、例えばマンホールを取付ける
際のシェルとマンホールとの彎曲した溶接箇所の外側部
をコンピュータの指示によって全自動的に多層盛溶接す
る相貫体自動溶接装置に関するものである。

第１図に一部を側面図で示し第２図に縦断正面図で一例
を示したように、大径鋼管製シェル１に、このシェルの
軸線と軸線が交叉する向きにマンホーール２を溶着する
場合、シェルｌとマンホール２との溶接箇所は、立体的
ｒ’−彎曲した溶接部Ｗとなる。

溶接部Ｗは、第２図に一部を溶接過程の拡大縦断面図で
示し、第４図に斜視図で示しであるように１通常、補強
板３を当接しておいて、比較的大きく開いている開先内
に多層にビード４全形成した溶接部となる二 ところで、立体的に−・曲した部分の溶接を自動的ζ１
行なうには、通常、専用の自動溶接装置を使用すること
になるが、従来の自動溶接装置は、いず糺も、ビードを
単層に形成するに過ぎないので、多層盛でビードを形成
してゆく場合、いちいち電極ワイヤをセットし直さなけ
ればならず、著しく非能率的であった。

そこで、全自動的に多層盛溶接できる相貫体自動溶接装
置の開発が強く望まれていた。

この発明は、上述の観点に基き、前記要望に応えた相貫
体自動溶接装置を提供するもので、軸線が交叉するシェ
ルとマンホー′ルの彎曲溶接箇所への先端接近および電
極ワイヤ、繰出を自在としたノズルと、このノズルを支
持し′水ノズルヘッドに。

前記マンホールの半径方向における自動１手動２様の変
位を付与自在としたＲ＠方方向動機機構、このＲ軸方向
動作機構に、垂直方向における自動。

手動２様の変位を付与自在としたＺ軸方向動作機構と、
このＺ軸方向動作機構を、前記マンホールの半径方向に
おける水平移動を自在として支持した水４７ビームと、
この水平ビームに、自動１手動２様の水平旋回動を付与
自在とし、かつ、前記マンホールに求心装着自在とした
装置本体とを具備し、コンピュータへの教示のための手
動繰作およびコンピュータからの指示（セよる全自動多
層盛溶接とを自在とした点に特徴がある。

ついで、この発明の装置を実施例によシ図面を参照しな
がら説明する。

第５図にはこの発明の装置の実施例を一部を欠除した正
面図で、また、第６図には第５図■矢視部分の側面図″
Ｔ：、さらに、第７図には第５図■−％ｎ＠視拡大断面
図で、第８図には第５図■−■線仇拡大断面図で、第９
図には第５−図■−Ｎ線視拡大Ｍ面図で、第１Ｏ図には
第５図Ｘ−Ｘ−視拡犬萌拍図でそれぞＪ禄しである。図
面に示したように、こ６発明の装置は、シェル１とマン
ホール２のイ曲溶接両所への先端接近および電極ワイヤ
５の繰出を自在としたノズル６と、このノズル６ケ支持
したノズルヘッド７と、このノズルヘッド７に、マンホ
ール２半径方向における自動、手動２様の′笈位葡付与
自在としたＲ軸方向動作機構８と。

このＲ軸方向動作機軸８に、垂直方向における自動１手
動２様の変位を付与自在としたＺ軸方向動作機構９と、
このＺ軸方向動作機構を、マンホール２の半径方向にお
ける水平移動を自在として支持した水平ビームｌＯと、
この水平ビーム１０に。

１動、手動２様の水平旋回動を付与自在とし、かつ、マ
ンホール２に５求心装着自在とした装置本体１１とを有
してなる。

装置６本体１１は、直立の管状支柱１２を中心部に有し
、この支柱１２の下端部には、マンホール２の口縁上に
数置自在とした台枠１３の中心部を固着しである。

ｉ枠１３内には３本の水平の螺杵１４を、等角１蜆分割
配置で回転自在に支持しである。

螺杵１４の内端には傘＃単１５を固着してめり。

各螺杵１４の傘菌車１５は、支柱１２を中心に空転自在
に支持した傘歯車１６に噛合せである。

一方、前記各肩杆１４の直下において台枠１３の底部に
は半径方向のスリン）１７を設けてあり、各スリン）１
７には螺杵１４に基部を螺合した芯出プレート１８を螺
杵内端からそれぞれ等しい位置において挿通しである。

前記各芯出プレート１８は、１本の螺杵１４の外端に取
付けたハンドル１９の回動操作により一斉に等量進退し
、迅速かつ容易に、支柱１２をマンホール２の中心に位
置するように求心機構として作動する。

台枠１３の直上方には、スリップリング２０を空転自在
に水平に支持しである。

スリップリング２０の上方に座て支柱１２には水平ビー
ム１　’Ｏを空転自在に支持しである。

水平ビームｌＯはベアリング２１．２１により支柱１２
に支持してあり、支柱１２に同心固着した大歯車２２に
常時噛合っているピニオン２３を動力回転するためのモ
ータ２４を取付けである。

モータ２４は電磁クラッチ２５を介してピニオン２３に
接続してめり、ピニオン２３は、電磁りラッチ２５をし
ゃ断状態にすることにょシモータ２４から切離され、水
平ビーム１”　Ｏは半回動が可能となる。

水平ビームｌＯと複数の連結杆２６を介して連結したス
リップリング２０は、水平ビームｌｏと一体に回転し、
溶接用導線２７を水平ビーム１゜とともに旋回する。

支柱１２にベアリング２１．．２１を介シて支持した水
平ビーム１ｏの軸受管２８の頂部には位置検出器２９を
取付けである。

位置検出器２９は水平・ビーム１’Ｏの水平方向の位置
を、支柱１２に対する旋回角度で検出する。

一方、水平ビームｌＯの先端側部分にはＺ軸方向動作機
構９を水平動自在に支持してあシ、Ｚ軸方向動作機構９
にはＲ軸方向動作機構８を水平動自在に支持しである。

Ｒ軸方向動作機構８は電極ワイヤ５を繰出自在とし・た
ノズル６をマンホール２め半径方向において内方に低く
外方に高い傾斜方向の位置調節を自在として取付けたノ
ズルヘッド７を有するブロック３０と、このブロック３
０を水平動自在に案内するガイドレール３．１．３１お
よ６ブロツク３０の前面に取付けた水平方向のラック３
２に常時噛合っている５°ニオン３３と、ピニオン３３
を電磁クラッチ３４の介在で′動力回転するモータ３５
と、ブロック３０の位置、即ちノズル６の位置を検出す
る位置検出器３６等を有してなる。

また、Ｚ軸方向動作機構９は下端部に前記ガイドレール
３１，３１を固着し、電磁クラッチ３４および゛モータ
３５を支持した垂直の可動柱３７と、この、可動柱３７
の前面に固着した垂直のガイドレール３８．３８に噛合
う蟻溝３９，３９を背面に設けた水平動自在のブロック
４０と、このブロック４０に形□成した軸線水平のめね
じ部材４１と、このめねじ部材４．１に螺合し、前記水
平ビーム１０に軸線中心の回動のみを可能に支持した螺
杵４２と、可動柱３７の背面に固着した垂直のラック４
３に常時噛合っているビ□ニオン４４と、このピニオン
に電磁クラッチ４５を介して連結したモータ４６および
同じラック４３に噛合っているピニオン４７を取付けた
位置検出器４８等を有してなる。

前記螺杵４２の外端にはハンドル４９を取付けてあり、
電磁クラッチ４５をしゃ断状態にしておいてハンドル４
９を回動すると、ブロック４０が水平ピー・ｌＯ上を水
平移ｍし、Ｒ軸方向動作機構８を取付けた可動柱３７を
水平移動する。

さらに、前記ブロック４０と一体の、枠部４０Ａの背面
には板ばね５０と、この板ばね５０を巻□いた１、−７
，５，Ｉあ、□６オー）　／（５７ケ５２オ取付けてあ
り、板ばね５０め先端は可動柱３７の下部−背側に固着
しである。

この実施例の装置は１つのマンホール２をシェルｌに溶
′着したのち、別の位置で、再びマンホール２の接続を
行なう場合の移動を容易にするため、−第１１図に縦断
面図で示しであるように、工場内に張ったワイヤロープ
５３を利用して空中を移動ワイヤロー１５３に掛合して
いる枠部５４は上下一対からなる溝車５５を複数対有し
、上下の溝車５５・間にワイヤロープ５３を挿通してあ
り１分配装［５６の頂部に固着しである。

分配装置５６は旋回する水平ビーム１１の動作によって
導線やホースがからまないようにするだめの装置で軸受
管２日の頂部に堆付けてあシ、モータおよび制御系用ス
リップリング５７と、ノズル冷却水および不活性ガス用
ロータリジヨイント５日とを有してなる。

スリップリング５７は、装置各部に電源を接続する複数
のブラシ５９からなシ、固定管柱６０にベアリング６１
．ｆ５１によって支持したケース６２を複数の垂直の連
結杆６３を介してロータリジヨイント５８に接続しであ
る。

ロータリジヨイント５８も固定管柱６０にベアリング！
５４．６４を介して空転自在に支持してあり、複数の垂
直の連結杆６５を介して前記軸受管２８の頂部のフレー
ム６６に支持しである。。

なお、第１１図中、符号６７で示しであるガス通路はノ
ズル６に取付けたガス炊出ノズル６日に通じ、符号６９
で示した水通路はノズル６その他の要冷却部に通じてい
る。

−上述の構成としたこの発明の装置は、シェルｌにマン
ホール２を仮止めした状態で、第１２図に示す開先Ｗ′
の３点Ａ、’Ｂ、Ｑの位置を検出し、その検出結果°を
所定のコンピュータに記憶させる。

前Ｌピ点Ａ／Ｉｉシェルｌとマンホール２との接触点で
１−８点と０点は−ｔｉ′″ぞれ開先７′を形成してい
る当て金３（第３図参照）の下端と上端である。

前記３点Ａ’、、、Ｂ、Ｏの位置検出は、全周に亘り連
続した検出とする。　　　　− このため、まず、装置本体１ ンホール２の口縁上に求心装着する。

台枠１３の求心装着はハンドル１９を回動して８をマン
ホール２の口部内縁に当 接することによって行なう。

つぎに、電磁クラッチ２５，３４．４５をしゃ２３．３
３．４７をいずれ もモータ２．４．、　３５．４６　屯らフリーにしてお
く。

この状態では水平ビーム１０を手で水平に回動させるこ
とができ、また、ノズルヘラ に、さらに、可動柱３７を垂直にそれぞれ手動で殆んど
抵抗なく動かせる。

一部こテ、ノスル６の先端を点Ａに臨ませ、そのまま点
Ａに沿ってノズル６を移動させると、点Ａの位置の変化
が全周に亘って検出される。

同様にＢ、０点においても、これらの位置の変化は全周
に亘って検出される。

以上の検出結果は、それぞれ位置検出器２９゜３６．４
８によシ検出され、すべてコンピュータに教示される。

コンピュータは前記検出結果に基き、モータ２４゜３’
、、５　、’　４６に動作信号を送る。

そこで、ノズル６の先端を任意位置において点Ａに臨−
ませ、電磁クラッチ２５．３４−．４５をそれぞれクフ
ッチ人の状態にして各モータ２４，３５゜４５によるピ
ニオン２０．３３．４４の回動を自由にしておさ、スタ
ートさせる。

この発明の装−とコンピュータとの接続は、例えば第１
３図に示すシ゛ロック図のとおシにする。

ノズル６の先端は、モータ２４の回転による水平ビーム
１０の回動と、モータ３５の回転にょるノズルヘッド７
の進退と、モータ４６の回転によφ町“動柱３７の上下
動とによって自由に立体的軌跡を画き、始めにコンピュ
ータに教示しである位置と位置検出器２９．−．３６．
４８の検出信号と比較しながら移動することになる。

特に、予めコンビニこ夕に、ノズル６の通るべき軌跡を
教示しておき、さらに開先Ｗ′の幅力；１つのビードよ
シも大きくとも、点Ａ、Ｂ、Ｃ（第１２図参照）を通る
水平、垂直面内のすべての点をノズル６が通るようにし
ておくことにょシ、多層盛溶接力；全自動的に行なわれ
ることになる。

以上の説明から明らかなように、この発明の装置は、マ
ンホールに求心装着したのち、コンビニ］りへの教示を
実際の溶接箇所に従って行ない。

続いて、コンピュータの記憶に従って連続多層盛溶接を
行なうようにしたので、常に正確な溶接作東盆、複雑な
立体的曲面に対し全自動的に施すことかできる優れた効
果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は相貫体の一例としてのシェルとマンホールを示
す部分側面図、第２図はジェルとマンホールの溶接を説
明する縦断正面図、第３図は溶接箇所の拡大縦断面図、
第４図は同、斜視図・第５図はこの発明の装置の実施例
を示す一部を欠除した正面図、第６図は第５図■矢視側
面図、第７図は第５図■−■線視拡大断面図、第８図は
第５図■−■線視拡大断面図、第９図は第５図Ｎ−ｆｆ
線視拡大所面図、第１０図は第５図ｘ　−ｘｍ視拡大助
而面、第１１図は分配装置の縦断面図、第１２図は開先
の位置検出説明図、第１３図はこの発明の装置の制御・
系統を示すブロック図である。図面において。 ｌ・・・シェル　　　　　　２・・・マンホール３・・
・補強板　　　　　　５・・・電極ワイヤ６・・・ノズ
ル　　　　　　７・・・ノズルヘッド８・・・Ｒ＠方向
動作機構　９・・・Ｚ軸方向動作機構１０・・・水平ビ
ーム　　　　１１・・・装置本体１３・・・台枠　　　
　　　　１４・・・螺杆１７・・・スリット１８・・・
芯出プレート２２・・・大歯車　２３・・・ピニオン２
４・・・モータ　　　−　　２５・・・電磁クラッチ２
９・・・位置検出器　　　３０・・・ブロック３２・・
・ラック　　　　　　３３・・・ピニオン３４・・・電
磁クラッチ　−３５・・・モータ３６・・・位置検出器
　　　　３７・・・可動柱４０・・・ブロック　　　　
　４１・・・めねじ部材４３・・・ラック　　　　　　
４４・・・ピニオン４５・・・電磁クラッチ　　　４６
・・・モータ４７・・・ピニオン　　　　　４８−・・
・位置検出器５０・・・板ばね　　　　　　５１・・・
リール５２・・・オートバランサ　　５３・・・ワイヤ
ループ５６・・・分配装置　　　　　５７・・・スリッ
プリング５８・・・ロータリジヨイント　。 ５９・・・ブラシ　　　　　　６０・、１・・・固定管
柱６７・・・ガス通路　　　　　６９・・・水通路出願
人　　日本鋼管株式会、社 代理人　　堤　　敬太部（池１名） 被Ｉ図 第２因 第６図 第７図 ス７ 射８囮 ４８ ０ １９胆 第１０図 ０ Ｗ′ Ｓ 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軸線が交叉するシェルとマンホールの彎曲溶接箇所への
   先端接近および電極ワイヤ繰出を自在としたノズルと、
   このノズルを支持（たノズルヘラ手動２様の変位を付与
   自在としたＲ軸方向動作機構と、このＲ軸方向動作機構
   に、垂直方向における自動、手動２様の変位全付与自在
   としたＺ軸方向動作機構と、このＺ軸方向動作機構を、
   前８Ｃマンホールの半径方向における水平移動を自在と
   して支持した水平ビ二ムと、この水平ビームに１．自動
   １手動２＆の水平旋回動を付与自在とし、かつ。 前記マンホールに求心装着自在とした装置本体とを具備
   し、コンピュータへの教示のための手動操作およびコン
   ピュータからの指示による全自動多層盛溶接とを１在と
   したことを特徴とする相貫体自動溶接装置。