JPS5921477A - 枝管自動溶接方法 - Google Patents

枝管自動溶接方法

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JPS5921477A
JPS5921477A JP12968982A JP12968982A JPS5921477A JP S5921477 A JPS5921477 A JP S5921477A JP 12968982 A JP12968982 A JP 12968982A JP 12968982 A JP12968982 A JP 12968982A JP S5921477 A JPS5921477 A JP S5921477A
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welding
pipe
branch pipe
intersection line
torch
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Isao Asano
功 浅野
Toshiaki Takuwa
田桑 俊明
Masahiro Takao
高尾 政弘
Takeo Nomura
野村 武雄
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/0026Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

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】 本発明は管と管とを丁字形、丁字形、ト字形等(以下略
1字形状と総称する)に突き合わせて溶接する鞍形自動
溶接方法に関するものでおる。
第1図に示すごとく、大径の母管1の側面に小径の枝管
2を7字形状に突き合わせて自動溶接する場合、従来一
般に自動溶接機の自動制御装置6に母管1の径りと枝管
2の径dとを与え、自動制御装置6によって上記双方の
管の交線4を解析幾何学的に算出させ、上記の交線4に
沿って溶接トーチ5を移動せしめて行なう。
同図において6は溶接トーチ5aを懸架する保持装置を
支承して上下方向に駆動される上下軸、6aは上下駆動
モータであり、7は上記の上下軸6を支承して回転駆動
される回転軸、7aは回転駆動用モータであυ、7bは
ノくルスジエネレータである。
そして、枝管2は回転軸7と同心状に位置せしめられ、
回転軸7の回転はパルスジェネレータ7bによって検出
される。上下駆動モータ6aは上記ノくルスジエネレー
タ7bの発するパルスに同期して上下軸6が上下動する
よう自動制御装置3によって制御され、溶接トーチ5は
前記の交線4に沿って移動せしめられる。なお、8はこ
の装置の支持台である。
この場合、回転軸7の回転角θに対する上下軸6の上下
方向の位置、つまシ鞍形移動量2は次式%式% Z=む仄Σ石扇て;■・・・・・・・・・(1)前記の
交線4は、第1図のようにD)dの場合は滑らかな6次
元曲線であるが、枝管2の径dが母管1の径りに接近す
ると曲率半径の小さい個所ができる。
管径dがDに接近した極限の状態としてd =Dの場合
の一平面図、正面図及び11111面図を七れぞれ第2
図、第5図及び第4図に示す。ただし、これらの図にお
いでは母管1及び枝管2′をそれぞれ、その外周面で表
わしである。
乎面図(第2図)では母管1と枝管2′との交線4′の
平面投影が枝管2′の千mi投影と重なっている。
第2図の交線4′にその角位置を角記する。背部交点は
0度及び180°の点である。
Aは上記交線4′の90°点を示す。この点で交線4′
は折返し角度が鋭角となp鋭す屈曲(曲率半径[〕)を
示す。同様に2700点にも鋭角の折返し点ができる。
枝管2と母管1の肉厚が厚い場合(例えば、原子炉圧力
容器等)には通常のV字形開先としないで■型の狭開先
を形成し突合せ溶接を行うことが有利である。狭開先溶
接法は、一般に第5図に示すように、厚板突合せ溶接に
適用すると溶着金属が少ないこと及び熱歪が少ない等の
利点があるので実用されている。この狭開先溶接法では
、I’F−板9a 、 9bに幅9朋程度の狭い開先1
0を形成し、この開先10の中に扁平形状のトーチ11
を挿入した状態で開先IOに沿って移動しながらアーク
溶接する。
溶接ワイヤ12はリール16から送給装置i4a、+4
bを介してトーチ11の中に送給される。i5a、15
bはワイヤ送給モータである。扁平なトーチ11を便用
する狭開先溶接法を枝管2と母管1の突合せ溶接に適用
しようとすると、トーチ11ヲ狭開先内に挿入した状態
で移動させた時、第6図及び第7図に示すように母管1
の径りと枝管2の径dとの比が1に近い場合、900点
と270’点に急峻なカーブがあるためトーチ11が点
Aで側壁に引掛り、連続的な多層溶接ができず、このA
点で一旦溶接を止めて再度溶接を開始しなければならな
かった。なお、第6図は母管1と枝管2との径が等しい
場合の相貫線c、 c’ を示す斜視図であり、第7図
は相貫線c、 c’を枝管2の外周に沿った旋回角につ
いて展開した展開図である。
このため、溶接スタート時に生じ易い溶接欠陥および溶
接ストップ時に生じ易い溶接欠陥の発生率が高くて溶接
品質を損う上に溶接作業能率を低下させていた。
本発明は以上の事情に鑑みて為され、母管と枝管との管
径が近似し、若しくは等径であっても連続的に溶接全行
なって溶接欠陥を減少せしめ、かつ溶接作業能率を向上
せしめ得る鞍形自動溶接方法全提供することを目的とす
る。
上記[」的を達成する為に本発明においてn=母管1の
(ill而部面高σ方向にΔhの補正を加えて、折り返
し部開先面Aを円滑にする。具体的には枝管2の外周が
長軸は内径と等しくd、短軸が(d−2Δd)なる楕円
管を想定し、これが内径りの母管1と相貫して形成され
る交線全開先中心線とし、この交線15に沿って枝管2
の端部を切断し、且つfB:管1の開口を鞍形に形成し
、溶接トーチ11を上記交線15にと1)って移動する
ことを特徴とする。
次に、本発明の原理を第8図乃至第1D図について説明
する。+ 17J、 fU−管、2′は上記の母管1と
等径の枝管であり、それぞれその外周面を書き表わしで
ある。仮想線で示した交線4は、枝管2′と母管1との
交線、即ち、従来技術(第6図)における溶接線を参考
のために付記したものである。
第8図に破線で示すごとく、枝管2′の外周円柱面圧内
接する楕円柱面16を想定する。
上記楕円柱面16は、その長径を枝管2′の径りと等し
くシ、かつ、上記の長径を母管1の中心軸B−B/と平
行にした状態を想定し、この楕円柱面16と母管1との
交線15を後述のようにして求める。
上記の交線15の平面投影(第8図)は楕円柱面16と
重なり、立面投影(第9図)においては点線15のごと
く楕円形の弧状をなす。そして上記の交線15は立体的
には前記の交線4にほぼ沿い、しかもA点のように鋭い
折返し点の無い滑らかな鞍形Eとなる。
上述の原理により、楕円柱面16の短径(d−Δd)の
寸法を適宜に選ぶと鋭い屈曲点の無い滑らかな鞍形であ
って実用上理想的な溶接線を適宜設定することができる
。Δdを0.5’、 10.20 (mm)にした時の
交線15の変化を第11図に示す。
次に本発明の一実施911を第12図乃至第15図につ
いて」9.明する。同図において5bは保持装置fi7
の他端に取付けられたガス切断トーチで溶接トーチ5a
と略同−の軌跡を描くように設定される。なおこのガス
切断トーチ5bは、第1図に示した溶接トーチ5aと交
換用能とし7てもよい。すなわち、このガス切断トーチ
5bを移動するには、自動制御装@6に母管1の径■)
と枝管2′の径dとを与え、更に前述の楕円柱16の短
径の値d′を与える。
本実施例においては、母管1および枝管2′共に外径5
00 mmの管材を用い、肉厚け1CJmm、  15
mm、 20羽の5 Pi類についてテストを行った。
そして楕円柱15の長径を500++m、短径fc49
0 門に想定することにより連続溶接に好適な滑らかな
鞍形の交線15が得られる。自動制副装置乙に所載デー
タをインプットし、仮想線で示した枝管位置2′に枝管
用管利を位置せしめてその下端部をガス切断トーチ5b
で前述の交線15(母管1と仮想楕円柱16との交線)
に7f)って切断する。
円柱面と楕円柱in1との交線15に沿ってガス切断ト
ーチ5bを移動せしめることは、自動制樹1装園口の指
令に基づいて回転軸7を回転させながら、その角位置θ
に応じて上下軸6を次式に従って上1:勧せしめること
によって行ない得る。
Z=  (D/2)2−(d/2−Δd/2 )2・3
in2θ・・・・・・(2)ただし、D: 母管の径(
本例においては500朋)d; 枝管の径(本例におい
ては■〕に等し7い)Δd: 枝管に内接する楕円柱の
長径と短径との差(本例においては10y+s) である。
以上のようにして枝管用の管材の下端を交線15に沿っ
て鞍形に切断したならば枝管用の管材を取り外しておき
、次いで開口を回転4117の真下に1u管用管材を位
置せしめて前記と同様にして交線15に沿って鞍形の開
口を穿つ。
以上のように準備した後、母管1および枝管2′をそれ
ぞれ自動溶接機に取り付け、上下lNll6のド端に取
付けたガス切断l・−チ5bを溶接トーチ5aと交換し
て、上記の交線15に沿って溶接を行なわkる。母管1
と枝管2′とけ第13図に示すように接続部内に収容さ
れた支持部材18により溶接開先幅りの間隔を隔てて対
向する。支持部材18の下部19はイひ管1の内tki
 1ttllに固定され、且つ上部20は枝管2′の内
11!1壁面21金外1目1]へ押し拡げるように力を
加えて支持する。22は裏当部材で銅等によシ作られ、
溶接時の溶着金属がたれ落ちしないように開先の底部を
母管1の内側から押えるように配置される。
上記の交線15は既述のごとく鋭い屈曲を有しないで第
16図(a)、 (b)のようにゆるやかな曲線となる
ので、この線に沿って連続的に溶接することが技術的に
容易であυ、90°AA′で溶接を中断する必要が無い
ので溶接スタート時及び溶接ストップ時にl持重の溶接
欠陥の発生率を著しく低減し得る。
本実施例において、枝管2′の肉厚は10〜20朋であ
り、想定楕円柱面16の長半径と短半径との差Δv2は
5間であるから、上記の想定楕円柱面16は枝管2′の
肉厚範囲内に収まっており、溶接技術上なんらの不具合
を生じない。なぜかというと1.実際には、楕円柱面1
6を想定して枝管2′と母管1を切断した後に切断面を
合わせると、枝管2′の切断面が母管1の切断面から外
に突出することになるが、管の突合せ溶接でt」−1接
合部に史に余盛をするため、枝管2′の突出部は盛り上
げた溶着金属の下に埋められるためである。
上記の実施例は枝管と母管との径が等しい場合について
述べたが、第14図(a)、 (b)の概略平面並びに
正面図に示すように枝管2′がfJ肯1よりも若干細い
場合は前述の等径の場合に比して溶接技術的に容易とな
るので、本発明方法を適用するについて不具合を生じな
い。
本発明の軌跡制御方法を説明するフローチャートを第1
5図に示す。母管1と枝管2′とを回転@7の真下に配
置した後、溶接トーチ5bを開先内にセットし、同時に
トーチ5aを上下駆動モータ6aの原点に合わせ、制御
装置6には母管1の径D1枝管2′の径d1楕円柱の長
径と短径との差Δd、トーチ5aの移動速度V8及び開
先の高さhのデータを人力すると、前述の鞍形軌跡に沿
ってトーチをu Mrするようにトーチの旋廻角毎にト
ーチを上下動さぜるとともに等速度でw羽するようにモ
ータ6a及び7aを制御する。旋廻角度θは位置検出器
(パルスジェネレータ)71)により検出し必要に応じ
て溶接形態(条件)を変える。この溶接条件は鞍形の高
低差により変わり、溶接姿勢の変化が主な要因である。
この変化は管径比10時が最も大きく、1周の間に水平
→45a下進→水平→45°上進を2回繰り返す。1だ
1開目の溶接に重ねて2開目、6周[」・・・・・・と
積層する場合にはトーチ5aを開先から順次引抜く必要
がある。水平、下進、上進なとそれぞれに適した溶接条
件を6通りプリセットしておき、旋回角60°ピツチで
、すなわち1周を12分1η1]シて、溶接条件の自動
切換を行なうようにすることもできる。
溶接速度については、鞍型駆動の線速度を一定とする演
■、により制御できるが、更に積層につれトーチ先端の
旋回直径が変化するので1バス当りの積層厚さ、何層目
の溶接かを自動的に計数し、補止することもできる。ま
た、矩形断面状の溶接トーチを溶接線に沿って鞍型軌跡
をたどらせようとすると、ヒ進・下進部など溶接線がZ
軸方向に対して傾斜しているところでは、その傾ギ[角
に対応して最大±45°の範囲でトーチに捻りを与えな
ければならない。
そこで、溶接心線が通過するコンタクトチューブを中心
軸として(換言すれば、アーク発生位置を中心線上にお
いて)浴接ト・−チが回転できるようなトーチ支持構造
にすることもできる。
以上説明したように、本発明は、枝管に内接する楕円柱
面と母管との交線を想定し、上記の交線に沿ってトーチ
を移動せしめることにより枝管2′と母管1によシ形成
される開先がゆるやかな略曲線となるので溶接トーチを
容易に移動することが可能となる。したがって母管の管
径と枝管の管径とが近似、若しくは等径であっても双方
の管を突き合わせて連続的に鞍形自動溶接を行なうこと
ができるから、溶接不良欠陥が発生せず良好な管継手を
製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は鞍形自動溶接機の斜視図である。第2図乃至第
4図及び第6図は従来方法により鞍形溶接する場合の母
管及び枝管を示し、第2図は平面来の鞍形溶接方法にお
ける交線を示す展開図である。第8図乃至第10図は本
発明の一実施例における母管及び枝管を示シ2、第8図
は平面図、第9図は正面図、第10図は側面図である。 第11図は補正量による交線の形状変化を示す特性図で
ある。第12図は本発明の一実施例を示す全体構成図を
示し、第16図は第12図の一部断面図である。第14
図(a)。 (b)は本発明の他の実施例を示す概略図で、(a)は
平面図、(b)は正面図である。第15図は本発明の詳
細な説明するフローチャート、第16図(a) 、 (
b)は本発明による交線の変化を示す図で、(a)は展
開図、(b)は斜視図である。 1・・・母管、2.2’・・・枝管、6・・・自動制御
装置、4・・・fひ管と枝管との交線、5a、N・・・
溶接トーチ、5b・・・切断トーチ、6・・・自動溶接
機の上下軸、7・・・同回転軸、15・・・交線、16
・・・楕円柱面。 第2図 Σ1s374        第4図 0 2、S6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 母管の側面に枝管の端面を略T字形状に突き合わせて溶
    接する自動溶接方法において、上記母管と、上記枝管に
    内接する楕円柱面との交線を想定し、上記の交線に沿っ
    てトーチを移動せしめることを特徴とする鞍形自動溶接
    方法。
JP12968982A 1982-07-27 1982-07-27 枝管自動溶接方法 Granted JPS5921477A (ja)

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JPH0252590B2 JPH0252590B2 (ja) 1990-11-14

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