JPS6050542B2 - 円周自動溶接・ガウジング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パイプやタンクの円周溶接に用いるＩ円周
自動溶接・ガウジング装置に関し、特に石油やガスなど
の輸送用パイプラインや円筒状または球状の貯蔵用タン
クを施工する際に必要とされる円周溶接に用いる円周自
動溶接・ガウジング装置に関する。

石油・ガスの輸送用バイブラインのように比較的部厚い
金属部材を用いる場合の溶接においては、まず溶接前に
第１図に示す如く金属部材１，１の相互間に略Ｖ字状の
溝２ができるよう開先加工をしておき、その溝２に最初
の溶接作業による初層ビード３をつくり、順次第２層、
第３層・・・・の溶接をおこなつて溶接を完成する。

初層ビードの断面形状は、第２図に示す如くビード表面
中央部が高くなつている。そのため第３図に示す如く第
２図の初層ビード２の上に第２層牡第３層５・・・・を
溶接すると、金属部材１開先面と初層ビード３表面とが
なす空間が谷状となつている関係から、次層との間に融
合不良などの欠陥を生じ、溶接の健全性が損われる。そ
こで一般には、初層ビードの溶接が終わつたところで、
第４図に示す如くグラインダーやガウジング作業によつ
て初層ビード３の山形表面を削りとり、初層表面をほぼ
平らに整形してから、第５図に示す如く第２層４、第３
層５・・・・を順次溶接するようにしている。このよう
に溶接の健全性は、初層ビードの形状によつて大きく支
配されるので、第２層の溶接に移る前に初層を十分整形
する必要がある。また、溶接後にはＸ線透過検査によつ
て溶接部内に欠陥があるかどうかを調べるが、第６図に
示す如く溶接部８内に欠陥９の存在が認められた場合、
第７図に示す如くその欠陥９のある部分まて溶接部分を
削りとり、その後に再び溶接する。

さらにルート部には第８図に示す如く欠陥１０が含まれ
ていることが多いので、第９図に示す如く裏一波ビード
部分を削りとり、その後に再び溶接する。このように溶
接作業には、溶接欠陥を修正する作業も伴う。従来、バ
イブなどの円周溶接においては、溶接機自体の自動化は
かなり進んでいるが、初層ビー．ドの整形作業や溶接欠
陥の修正作業を自動的におこなうものがなかつた。

すなわち従来、初層ビードの整形作業にはグラインダが
多く用いられていた。グラインダ作業の場合、作業者が
グラインダを手て持ちバイブの外周をまわりながら作業
する・ため、作業性が悪くて長時間を要し、しかもかな
りの熟練度を要するとともに作業環境も良好といえない
から、作業者の肉体的疲労が激しい。また、溶接欠陥の
修正作業には、電気アークによつて溶接部の一部を加熱
溶融させ、その部分に圧搾空気などの不燃性圧搾ガスを
吹きつけて溶融金属を吹き飛ばすガウジング作業が多く
用いられていたが、このガウジング作業も手動ガウジン
グ作業であつた。手動ガウジング作業も、グラインダ作
業と同様に、手動トーチを手で持ちバイブの外周または
内周をまわりながら作業をおこなうため、溶接の場合と
同様に、作業者の肉体的疲労が激しい。ノ 本発明は、
バイブなどの溶接すべき部分に沿つて移動する移動体に
、自動溶接装置および自動ガウジング装置を装備するこ
とを基本構成にして、上記従来の欠点を解消し、円周溶
接に大変便利なように改良したものである。

以下、本発明をその実施例を示す図面とともに説明する
。

第１０図は一実施例における本装置の全体構成を示す。

溶接して継ぎ合わすべきバイブＰは、外径４０６．７Ｔ
ｎｍ１肉厚１２．４順の鉄バイブからできてい゛るもの
とする。１１はバイブＰの外周に回転できるようにして
取付けた環状のアルミニウム合金製移動枠で、半円形状
になつた一対の移動枠部材を一端で連結した後に他端側
の開口からバイブＰに取付け、ついて他端側をバネて締
付けた状態で連結したものであり、スプリングの付勢力
によつてバイブＰの外周に押しつけられる３組の回転車
輪１２を等間隔に設けている。

１３は移動枠１１外周のほぼ相対向する位置に取付けた
２つの移動用モータで、モータ１３の回転力は車輪１２
に伝わり移動枠１１を定速度で回転させる。

１４は移動枠１１外周のさらに別の一部に取付けた自動
溶接装置本体で、その一側からは横移動機構１５に支え
られた溶接用トーチ１６が突出しており、この本体１４
には溶接トーチをウイーピング動作させるウイーピング
装置を内蔵している。

この自動溶接装置本体１４に付随して移動枠１１外周に
は、ワイヤーリール１７や芯線送給機構１８を設けてい
る。リール１７に巻かれた芯線１９は芯線送給機構１８
およびトーチ１６を通つてバイブＰの溶接部へ送り出さ
れて、溶接に供する。２０は移動枠１１外周のさらに別
の一部に取付けた自動ガウジング装置本体で、その一側
からは横移動機構２１に支えられたガウジング用トーチ
２２が突出している。

トーチ２２には、ガウジング用電極棒２３がセットされ
ており、電極棒をバイブＰの溶接部側へ送り出す電極棒
送り出し機構２４を備えている。この本体２０はバイブ
Ｐの外周面に圧接する圧接ローラ（図示しない）を備え
ており、移動枠１１の回転により圧接ローラが回転する
と、そｂの回転力を電極棒送り出し機構２４に伝えるギ
ヤ機構を内蔵している。電極棒送り出し機構２４は電極
棒２３を移動距離に応じてバイブＰの溶接部側へ押しだ
してガウジングに供するようにしている。２５は本体２
０に隣接して設けた中継ホック１スで、圧搾空気が送給
されるエアーホース２６に接続したエアーコック２７を
設けており、ここから入つた圧搾空気はエアーチューブ
２８およびトーチ２２内のエアー通路を通つてトーチ２
２先端の噴射口から電極棒２３に沿つて噴射される。

こ１れをエアージェットと呼ぶ。さらに電源装置から導
出してきたプラス側電気ケーブル２９は先端近くを中継
ボックス２５で保持してからトーチ２２に電気的に接続
しており、ケーブル２９→トーチ２２→電極棒２３へと
電気を導く。一方、マイナニス側電気ケーブル（図示し
ない）をバイブＰに接続しておく。そのため電極棒２３
の先端とバイブＰの溶接部との間に電気アークを発生さ
せることがてきる。３０は移動枠１１のさらに別の一部
に取付けたコントロール装置で、モータ１３の回転一速
度を調節したり、モータ１３の回転方向を正逆切換えし
て移動枠１１の回転方向の切換えをしたり、自動溶接装
置や自動ガウジング装置のスイッチ操作を行うようにし
ている。

つまり各部に必要な操作はこのコントロール装置３０で
まとめてできるようになつている。また移動枠１１に取
付ける全ての装置は、取付け後のバランスが良好となる
ように相互位置を調整してある。次に溶接作業について
説明する。

まず自動溶接装置本体１４の横移動機構１５によつてト
ーチ１６がバイブＰの溶接部に対して正しくセットされ
るよう調整する。そしてモータ１３を駆動させて移動枠
１１を定速度て回転させるとともに、リール１７に巻か
れた芯線１９を芯線送給機構１８の駆動によつてトーチ
１６から送り出し、溶接に供する。次にガウジング作業
について説明する。

上記し溶接後にガウジング作業を行うが、作業に入るに
自動ガウジング装置本体２０の横移動機構２によつてト
ーチ２２および電極棒２３がバイブのガウジングしよう
とする溶接部に対して正しセットされるよう調整する。
そしてエアーバルー２７を開いてトーチ２２先端の噴射
口から電極乏２３に沿つてエアージェットを噴射させる
とと、に、電源装置をオンにして電極棒２３の先端と二
記溶接部との間に電気アークを発生させ、かつ−ータ１
３の駆動によつて移動枠１１を定速度で！ｉ転させる。
電気アークによつて溶接部の一部が口熱溶融されると、
その溶融部分はエアージエツーによつて吹き飛ばされて
溶接部から除去され）。このガウジング作業は第４図に
示す初層ビーｊの整形作業や、第６図、第８図に示す溶
接部の薔正に用いられる。次に本装置を用いた施工例に
ついて説明する。

ｉ バイブ円周突合せ継手の初層ビードの整形バイブは
外径４０６．４Ｔｎｍ１肉厚１２．７ｗｒｍの鉄バイブ
であり、その開先形状および寸法は第１１図に示すとお
りである。そして後記第１表に示す条件で初層ビード（
ルートバス）の溶接をおこない、第２表に示す条件でガ
ウジングをおこなつて初層ビードの整形をし、ついで第
３表に示す条件で以後の溶接を第４層までおこない継手
の溶接を完了した。第１２図はこの溶接の結果について
示しており、アは初層ビードの断面形状、イはそのガウ
ジング後の断面形状、ウはイの上に第２層をつくつた場
合の断面形状を示す。図中の折れ線Ｈ，，ｈ２は初層お
よび第２層のビード高さを全周について測定した結果を
示している。ここで、ｈ１あるいかＨ２が高いと第３図
で説明した如く融合不良を生じ易いので、ｈ１およびＨ
２は低い方がよい。第２層のときはビード幅が広くなり
、さらにガウジングのためビード高さＨ２が初層ビード
高さｈ１よりも十分低くなるので、第２層以後は整形を
ほとんど必要としない。また溶接後にＸ線透過検査をし
てみたが、欠陥は認められなかつた。またビード整形に
当たつて従来のグラインダ作業では約２５〜４紛要して
いたが、本装置によるガウジング作業では約５〜１紛で
よかつた。２バイブ円周突合せ溶接部の補修 バイブは外径４０６．４瓢、肉厚１２．７？の鉄バイブ
てあり、第１３図Ａに示す如く溶接部内に欠陥９の存在
することがＸ線透過検査によつて認められた。

そこで第４表に示す条件で３回のガウジングをおこなつ
て欠陥のあつた部分まで削除した。第５表はその３回の
ガウジング作業による削除結果を示す。ついで若干の付
加的グラインダ作業の後に再び溶接して修正をした。第
１３図Ａは全層溶接後の溶接部断面、同図Ｂ，Ｃ，Ｄは
第１、第２、第３回目のガウジング後の溶接部断面、同
図Ｅは修正溶接完了後の溶接部断面をそれぞれ示す。こ
の修正後に溶接部をＸ線透過検査したところ、欠陥は認
められなかつた。３裏ビードの削除 バイブは内径１２１９．２Ｔ！ＲｌｒＬｌ肉厚１２．０
Ｔｗｔの大径鉄・バイブで、内面からの片面溶接におい
て第１４図に示す如く外面に欠陥を含み易い裏波ビード
１０が現れている。

そこて第６表の条件てガウジングをおこなつて裏波ビー
ドおよびその近傍を削除し、その部分に再溶接して修正
した。第１４図Ａは全層溶接後の溶接部断面、同図Ｂは
ガウジング後の溶接部断面、同図Ｃは修正溶接部断面を
それぞれ示す。第１５図および第１６図は他の実施例を
示し、ここではバイブＰの内周を溶接するようにしてい
る。

バイブＰの内側に環状のガイド３１を複数の支持アーム
３２により同心円状に設置し、自動溶接装置３３および
自動ガウジング装置を備えた移動枠３４がガイド３１に
沿つて回転するようになつている。以上のように、本発
明の円周自動溶接・ガウジング装置は、溶接すべき円形
の金属部材の円周方向に移動する環状の移動体と、この
移動体上に相互に間隔をおいて塔載した自動溶接装置お
よび自動ガウジング装置と、前記移動体の移動速度を制
御する装置とを備え、前記自動溶接装置と自動カウジン
グ装置を選択的に動作させるように構成したものである
から、溶接作業およびガウジング作業をそれぞれに適し
た条件で行なえるとともに、装置全体が１つの移動体に
まとまつているのて施工場所への取付け、取外しや管理
が便利であり、さらに溶接装置とガウジング装置が相互
に離れた位置にあるので移動体の回転のバランスがとれ
るなどの特徴がある。

このような本発明の装置によれば、溶接作業およびガウ
ジング作業を自動的にしかも一定の条件で行なえるので
、次のような効果がある。

（１）安定した確実な溶接施工がてきる。

（２）熟練を要さず、誰でも使用できる。

（３）溶接の後に直ちにガウジング作業ができ、かつガ
ウジングによる切削効率がよいのて、作業時間を大巾に
短縮できる。

（４）作業者の肉体的負担および環境負担が少ない。

（５）どの層で欠陥が発生しても、直ちにガウジング作
業によつて対処てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は溶接の概要を説明するための．説明図
、第１０図は本発明の一実施例における円周自動溶接・
ガウジング装置の斜視図、第１１図〜第１４図は同装置
の施工例を示す図、第１５図〜第１６図は他の実施例を
示す図である。 １・・・・・・移動枠（移動体）、１２・・・・・・回
転車輪、ノ１３・・・・・・モータ、１４・・・・・・
自動溶接装置本体、１５・・・・・・横移動機構、１６
・・・・・溶接用トーチ、１７・・ワイヤーリール、１
８・・・・・・芯線送給機構、１９・・・・・・芯線、
２０・・・・・・自動ガウジング装置本体、２１・・・
・横移動装置、２２・・・・・・ガウジング用トー７チ
、２３・・・・・・電極棒、２４・・・・・電極棒送り
出し機構、２６・・・・・・エアーホース、２９・・・
・・・電気ケーブル、３０ＩＩ０１弓ントローくレ装置
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータおよびそのモータによつて駆動される回転車
   輪を有し、溶接すべき円形の金属部材の円周方向に移動
   する環状の移動体と、この移動体上に相互に間隔をおい
   て塔載した自動溶接装置および自動ガウジング装置と、
   前記移動体の移動速度を制御する装置とを備え、前記自
   動溶接装置は溶接用トーチと、このトーチをウイービン
   グ動作させるウイービング装置と、ワイヤーリールに巻
   かれた芯線をトーチを通じて被加工部側へ送り出す芯線
   供給機構を有し、前記自動ガウジング装置はガウジング
   用トーチと、このトーチにセットされた電極棒を被加工
   部側へ押し出す電極棒送り出し機構と、電極棒先端と被
   加工部との間に電気アークを発生させるためのトーチに
   電気を導く導電手段と、電気アークによる溶融部分に向
   けて不燃性圧搾ガスを噴射する噴射手段を有し、前記自
   動溶接装置と自動ガウジング装置とを選択的に作動させ
   るように構成したことを特徴とする円周自動溶接・ガウ
   ジング装置。