JPS5916553B2 - 管の内面縦継溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は長尺ビームの自由端部に支承された溶接ヘッド
を被溶接管の内側に配置し、溶接ヘッドと被溶接管とを
相対的に長手方向に移動させつつ縦継溶接する管の内面
縦継溶接装置に関するもの９ である。

一般に長尺ビームを用いた管の内面縦継溶接装置におい
ては、長尺ビームの自由端部の下部にガイドロールが軸
承され、このガイドロールが被溶接物の開先部に嵌入し
つつ溶接が行なわれる。

従５ 来のこの種の装置においては、第１図および第２
図に示すように、長尺ビーム１’の一端が枠体３０に軸
支されていて、該長尺ビーム丁の自由端部に溶接ヘッド
３とガイドロール２とが配置され、テーパーライナなど
の調整具３１により長尺ビーム０ 丁の自由端部の位置
を調整できるようになつている。この装置においては、
ガイドロール２を開先部８０１に嵌入させた状態で溶接
ヘッド３及び枠体３０と被溶接管８とを相対的に被溶接
管８の長手方向に移動させながら溶接を行なう。この場
合、５ 同一の溶接装置でできるだけ断面積の小さい被
溶接管を溶接できるようにすることが望まれているため
、ビームの断面積はできるだけ小さいことが望ましい。
従つて被溶接管の溶接長さが長く、ビームの長さが長く
なる場合でもビームの断面積は’０ できるだけ小さく
抑えることが必要になる。そのため従来の装置では第２
図に２点鎖線で示したように、ビームが長手方向（軸線
方向）に沿つてねじれて製作されることがしばしばあり
、このようにビームがねじれて製作されるとガイドロー
ル２ｉ５が被溶接管の開先部８０１に良好に嵌入するこ
とができなくなるという問題があつた。またこのように
ビームがねじれて製作されると、溶接ヘッド３の溶接ト
ーチが鉛直線に対して傾いて取付けられるため良好な溶
接を行なうことができなかつた。そこで溶接トーチを鉛
直線と平行に配置するために、ビームと溶接ヘツドとの
取付部に長孔などを用いたヘツドの位置調整機構を設け
ているがこの場合、溶接ヘツドを鉛直面上で回動調整す
るための長孔部分が大きくなると、溶接装置が大きくな
るため、小径の管の溶接を行なうことができなくなる欠
点があつた。また一般に、ガイドロール２が嵌入する被
溶接管の突合せ開先部８０１は適当な溶接法により相互
に仮付けされており、この開先部の仮付けが外れた状態
で溶接が行なわれると、溶接された管の形状が所望の形
状にならないことがある。ところで、被溶接管の開先部
８０１に作用させ得る最大荷重は、開先部８０１の仮付
状態により異なるため、開先部の仮付けが外れないよう
にするためには、ガイドロール２を通して開先部８０１
に作用する荷重を適宜に調整する必要がある。ところが
第１図に示した装置においてビームの自由端部の位置を
調整するために用いられているテーパライナー３１は、
一般にはビームの撓み形状を調整するためのものである
ため、このテーパライナーによつてビームの自由端部に
配置されたガイドロール２を通して開先部８０１に作用
する荷重を調整することは困難であつた。そのため、従
来の装置では、溶接の際にガイドロール２を通して開先
部８０１に過大な荷重が作用することがしばしばあり、
この場合開先部８０１の仮付けが外れて良好な溶接結果
を得ることができなかつた。本発明の目的は、開先部に
加わる荷重を適宜に調整することができ、しかも溶接可
能な管の最小径を従来より小さくすることができるよう
にした管の内面縦継溶接装置を提供することにある。

本発明は、長尺ビームの一端を該ビームの長軸と略直交
する水平な支持軸を介して台枠に支持し、前記ビームの
自由端部に被溶接管の開先に係合するガイドローラと溶
接ヘツドとを支承して該溶接ヘツドとガイドロールとを
被溶接管内に挿入し、前記台枠及び溶接ヘツドと前記被
溶接管とを該管の軸線方向に相対的に変位させつつ溶接
を行う管の内面縦継溶接装置であつて、本発明において
は、前記ビームの両側側方にそれぞれ配置されて前記ビ
ームの長軸と略直交する垂直面内での前記支持軸の回動
を許容する状態で前記ビームの両側にそれぞれ突出した
前記支持軸の各端部を回転自在に支持する支持軸回動支
持機構と、前記台枠と前記各支持軸回動支持機構との間
に設けられて前記各支持軸回動支持機構を介して前記支
持軸を前記台枠に対して上下位置調整可能に支持する支
持軸調整支持機構と、前記ビームの長軸と略直交する水
平方向に移動し得るように前記台枠に対して支持されて
先端が前記ビームの側面に当接された調整具を前記ビー
ムの両側にそれぞれ備えて該調整具の移動により前記ビ
ームの長軸と直交する面内での前記ビームの傾きを調整
するビーム傾き調整機構と上下方向に移動し得るように
前記台枠に対して支持されて先端が前記ビームに係接さ
れた調整部材を備えて該調整部材の移動により前記ビー
ムの自由端の上下位置を調整するビームの自由端部上下
位置調整機構とを具備したことを特徴としている。以下
本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第３図乃至第７図は本発明の実施例を示したもので、ビ
ーム１の自由端部１ａには溶接ヘツド３が支承され、該
自由端部１ａの下部にはガイドロール２が軸支されてい
る。

尚「溶接ヘツド」なる語は、溶接トーチ４とトーチ４の
位置を調整する位置調整装置５とを指称するものである
が、場合によつては溶接ワイヤ６を送給するワイヤ送給
装置７をも包含する語として用いられる。８はガイドロ
ール２が嵌入する開先部８０１が設けられた円形あるい
は角形の断面形状を有する被溶接管、９は溶接トーチに
より被溶接管８を端部まで溶接することができるように
するためにガイドロール２を案内する案内板であり、こ
の案内板は被溶接管８の端部に適宜の手段により固定さ
れている。

１１はレール１２上を被溶接管の軸線（長軸）と平行な
ＸｌＸ２方向に移動するように設けられた台車（台枠）
で、この台車上にはＸｌＸ２方向に間隔をあけて第１の
ブラケツト１３と第２のブラケツト１４とが支承されて
いる。

第６図から明らかなように、第１のブラケツト１３はビ
ーム１の自由端部と反対側の端部１ｂ付近の両側（Ｙ１
方向およびＹ２方向）の相対する位置にそれぞれ設けら
れ、また第２のブラケツト１４は、第５図に示すように
ビーム１のＸ２方向端部を両側側方及び上方から囲み下
方（Ｚ１方向）に開口するコの字型に形成されている。
各第１のブラケツト１３には実質的にＺｌＺ２方向（被
溶接管の軸線と直角な上下方向）にのみ変位できるよう
にして、第６図および第７図に示すように軸受枠１５が
取付けられており、各軸受枠１５，１５のＺｌＺ２方向
の位置はねじ棒１６，１６とこれらのねじ棒に螺合する
ナツト１７，１７とにより調整できるようになつている
（第６図及び第７図参照。）。第６図に示すように各軸
受枠１５には、球面軸受１８が、該軸受１８の形状に相
応した軸受面を有する外側軸受１９を介して格納され、
ビームの両側に位置する球面軸受１８，１８は支持軸２
０の両端に固定されている。支持軸２０はビーム１の端
部１ｂを軸線方向と直角なＹｌＹ２方向に貫通している
。したがつてビーム１は支持軸２０の軸線方向に移動す
ることができ、また支持軸２０を中心として回動できる
ようになつている。上記軸受枠１５、ねじ棒１６及びナ
ツカ７により、被溶接管の軸線と略直角な面内において
支持軸２０の各端部を上下位置調整可能に支持する支持
軸調整支持機構２１が構成されている。また、軸受１８
及び外側軸受１９により被溶接管の軸線と略直角な面内
での支持軸２０の回動を許容する状態でビーム１の両側
にそれぞれ突出した支持軸の各端部を回動自在に支持す
る支持軸回動支持機構が構成されている。尚上記の説明
ではビーム１が支持軸２０を中心として上下に回動自在
であるとしたが、ビーム１は支持軸２０の中心軸線の周
りを回動できればよく、支持軸２０と軸受１８の間、軸
受１８と外側軸受１９との間または外側軸受１９と軸受
枠１５の間等に回動部分を設けてもよい。

ビーム１の両側に配設された各第１のブラケツト１３に
は、第６図に示すようにビーム１の両側面（垂直面）１
ｃ，１ｃに対して直角な方向（Ｙｌ，Ｙ２方向）に延び
るねじ棒２２が上下に間隔をあけて２本ずつ螺入されて
いる。

同様に、第５図に示すように各第２のブラケツト１４に
もビームの両側面に対して直角なＹｌＹ２方向に延びる
ねじ棒２２が２本ずつ螺入されている。各ねじ棒２２は
ビーム１の軸線方向と略直角な垂直面内でビームに対し
てＹｌＹ２方向に接近及び離間するようになつており、
各ねじ棒２２の先端はビーム１の側面に係合せしめられ
ている。各ねじ棒２２にはロツクナツト２３が螺合され
、ねじ棒２２及びロツクナツト２３からなる調整具によ
り被溶接管の軸線と略直角な平面上におけるビームの傾
きを調整するためのビーム傾き調整機構２４が構成され
ている。第３図および第５図に示すように第２のブラケ
ツト１４の上端部にはＺｌＺ２方向に螺進及び螺退自在
な調整部材としてのねじ棒２５が螺入され、このねじ棒
にはロツクナツト２６が螺合されている。調整部材とし
てのねじ棒２５及びロツクナツト２６はビームの自由端
部上下位置調整機構２７を構成するもので、ねじ棒２５
の先端をビーム１の上面に係接させてこのねじ棒の螺入
量を調整することによりビーム１の自由端部１ａの上下
位置を調整できるようになつている。次に本発明の動作
を説明する。

溶接を行なうに当つては先ず、第３図乃至第６図におい
て、図示しないクレーンもしくはジヤツキ台によりビー
ム１を略水平に保持しつつ、ビーム１のＸ，方向の自由
端部１ａが正規の位置（第２図に示される実線の位置）
となるように軸受枠１５，１５のねじ棒１６，１６に螺
合するナツト１７，１７を回動して軸受枠１５，１５の
上下位置、即ちＺ方向の位置決めを行なう。この場合、
軸受枠１５，１５の位置をＺ方向に対して調整すると、
ビーム１は支持軸２０、軸受１８及び外側軸受１９を介
して第６図における時計方向もしくは反時計方向に傾動
するため、ビームのＸ１方向の自由端部が第２図の実線
で示される正規の位置に位置決めされることになる。こ
の作業と併せてビーム傾き調整機構２４の調整とビーム
の自由端部上下位置調整機構２７の調整を行つた後、図
示しないクレーンやジヤツキ台を取除く。しかる後、必
要であれば再度支持軸調整支持機構２１、ビーム傾き調
整機構２４及びビームの自由端部上下位置調整機構２７
の調整を行つてビーム１を正規の位置に位置決めする。
このときの撓み曲線１は第８図に実線で示したようにな
るが、被溶接管８の開先部の仮付状態によりガイドロー
ル２にかかる荷重を減少させる場合には、ビーム１のＸ
２方向の端部を更に下方（Ｚ，方向）に位置させるよう
にビームの自由端部上下位置調整機構２７を調整して、
ビーム１の撓み曲線を第８図に２点鎖線で示した曲線と
する。この場合溶接長さをＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線とにより
区切られる長さとすれば、この溶接装置に必要な高さＨ
は最初の状態の高さｈよりΔｈだけ大きくなり、従つて
溶接可能な被溶接管の高さがそれだけ大きくなつて不利
になる。そこで再度支持軸調整支持機構２１を調整して
、支持軸２０の位置をＺ１方向に下け、撓み曲線を第８
図に２点鎖線で示した曲線とする。勿論この場合ビーム
の自由端部上下位置調整機構２７もビーム１の端部１ｂ
を下方（Ｚ１方向）に押下げるように調整され、必要で
あればビーム傾き調整機構２４の調整も行なわれる。こ
のように本発明によれば、ガイドロール２にかかる荷重
を調整した場合でも、溶接可能な被溶接管の最小径が大
きくなることはない。このように必要に応じてガイドロ
ール２にかかる荷重を調整した後、図示しない１駆動源
により台車１１をＸ２方向に走行させつつ被溶接管の内
面縦継溶接を行なう。

尚第３図において溶接トーチ４をガイドロール２よりも
Ｘ２方向側の位置に配置すれば、Ｘ１方向へ溶接を行な
うことができる。上記の実施例では、軸受枠１５に球面
軸受１８及び外側軸受１９を格納するようにしたが、ビ
ーム１のＸ２方向側の端部に球面座もしくは球面軸受を
設けてこれに係接する球面軸受もしくは球面座を上下調
整可能にすることにより、ビーム１を長軸方向に回動自
在に支持する支持軸２０の上下位置を調整する支持軸調
整支持機構と、ビーム１の長軸に略直角な垂直面内で支
持軸２０を回動自在に支持する支持軸回動支持機構とを
構成することもできる。また第９図に示すように台車１
１に取付けたブラケツト２８に対して、同一半径の球面
を有する球面軸受２９，２９を上下方向に位置調整自在
に取付け、ビーム１の支持軸２０の両端に球面軸受２９
，２９に係接する球面部を有する球面軸３０，３０を固
着することにより支持軸調整支持機構と支持軸回動支持
機構を構成してもよい。そして支持軸調整支持機構の上
下調整手段としては、油圧ジヤツキや電動機により駆動
される螺進機構を用いることもできる。上記の実施例で
は、ビーム１の長軸方向におけるビーム１のねじれを調
整するためのビーム傾き調整機構２４としてねじ棒２２
を用いた手動の螺進機構により構成したが、電動機によ
り駆動される螺進機構や油圧ジヤツキによりビーム傾き
調整機構２４を構成することができる。

同様に、ビームの自由端部上下位置調整機構２７を電動
機駆動の螺進機構や油圧ジヤツキにより構成することが
できる。

またビーム１のＸ２方向の端部に棒状部材を球面軸支す
るとともに台車１１にも他の棒状部材を球面軸支し、両
棒状部材の各軸支点とは反対側の端部付近に逆ネジを設
けてこれらの逆ネジをターンバツクル形式で結合するこ
とによりビームのＸ２方向側の端部位置を上下方向に調
整変位させるビームの自由端部上下位置調整機構を構成
することもできる。上記の実施例では、ビーム１のＸ１
方向側の自由端部の上下位置を調整するビームの自由端
部上下位置調整機構２７を支持軸調整支持機構２１より
もＸ２方向側の位置に配置したが、支持軸調整支持機構
よりもＸ１方向側にビームの自由端部上下位置調整機構
を配置することもできる。

ビーム傾き調整機構２４及びビームの自由端部上下位置
調整機構２７をそれぞれ複数個所に設けることもできる
。

また溶接トーチ４の数も任意である。上記の例では、溶
接ヘツドを可動としたが、溶接ヘツドを固定して被溶接
管を移動させつつ溶接を行なうように構成することがで
きるのは勿論である。

また必要に応じて、ガイドロール２を開先よりも上方に
退避させて開先部とガイドロールとの係合を解消するた
めの昇降自在なロールもしくは球をビーム１の自由端（
Ｘ１方向端）に配置することができる。

本発明の装置によれば、ビームの自由端部上下位置調整
機構によりビームの溶接ヘツド側の位置を適宜に上下方
向に位置調整して被溶接管のガイドロールを介して開先
にかかる荷重を調整することができるため、開先の仮付
部が外れるという従来装置の欠点を解消することができ
る。

また、ビームは、支持軸回動支持機構により、ビームの
長軸に略直角な垂直面内で回動自在に支持されるととも
に、ビーム傾き調整機構により、ビームの長軸に略直角
な面内でのビームの傾きが調整されるため、ビーム自体
にねじれが生じていても溶接ヘツドが支承されているビ
ームの自由端部を正常な状態に調整することができ、従
つて開先部にカードロールを良好に嵌入させることがで
きる。更にビームを長軸方向に回動自在に支持する支持
軸を、支持軸調整支持機構により上下位置調整自在に支
持し、ビームの自由端部上下位置調整機構により支持軸
に支持されたビームの撓み曲線を適宜に設定し得るよう
に構成したため、ビームの自由端側に溶接ヘツドの傾き
を調整する機構を設ける必要がなく、溶接ヘツド付近が
従来装置のごとく大型化するということがない。従つて
溶接可能な被溶接管を従来装置で溶接し得る最小径の管
よりも小径とすることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の構成図、第２図は第１図の装置の
溶接ヘツド近傍の状態を示す説明図、第３図は本発明の
実施例を示す正面図、第４図は第３図の平面図、第５図
および第６図はそれぞれ第４図の−線および−線断面図
、第７図は第６図の一線断面図、第８図はビームの種々
の撓み曲線を示す線図、第９図は本発明の変形例の要部
を示す説明図である。 １・・・・・・ビーム、３・・・・・・溶接ヘツド、４
・・・・・・溶接トーチ、１５・・・・・・軸受枠、１
８・・・・・・球面軸受、１９・・・・・・外側軸受、
２０・・・・・・支持軸、２１・・・・・・支持軸調整
支持機構、２４・・・・・・ビーム傾き調整機構、２７
・・・・・・ビームの自由端部上下位置調整機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 長尺ビームの一端を該ビームの長軸と略直交する水
   平な支持軸を介して台枠に支持し、前記ビームの自由端
   部に被溶接管の開先に係合するガイドローラと溶接ヘッ
   ドとを支承して該溶接ヘッドとガイドロールとを被溶接
   管内に挿入し、前記台枠及び溶接ヘッドと前記被溶接管
   とを該管の軸線方向に相対的に変位させつつ溶接を行う
   管の内面縦継溶接装置において、前記ビームの両側側方
   にそれぞれ配置されて前記ビームの長軸と略直交する垂
   直面内での前記支持軸の回動を許容する状態で前記ビー
   ムの両側にそれぞれ突出した前記支持軸の各端部を回転
   自在に支持する支持軸回動支持機構と、前記台枠と前記
   各支持軸回動支持機構との間に設けられて前記各支持軸
   回動支持機構を介して前記支持軸を前記台枠に対して上
   下位置調整可能に支持する支持軸調整支持機構と、前記
   ビームの長軸と略直交する水平方向に移動し得るように
   前記台枠に対して支持されて先端が前記ビームの側面に
   当接された調整具を前記ビームの両側にそれぞれ備えて
   該調整具の移動により前記ビームの長軸と直交する面内
   での前記ビームの傾きを調整するビーム傾き調整機構と
   、上下方向に移動し得るように前記台枠に対して支持さ
   れて先端が前記ビームに係接された調整部材を備えて該
   調整部材の移動により前記ビームの自由端の上下位置を
   調整するビームの自由端部上下位置調整機構とを具備し
   たことを特徴とする管の内面縦継溶接装置。