JPS61238466A

JPS61238466A - 管の自動溶接方法

Info

Publication number: JPS61238466A
Application number: JP7917785A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishiwatari; 石渡　幸二
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1986-10-23
Also published as: JPH032586B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は管を突き合せて多層円周溶接する方法の改良
に関し、管軸のたおれを防止して溶接できるようにした
ものである。

〔従来の技術〕

種々の構造物のフレームや各種プラント等には、多数の
管材が使用され、必要に応じ溶接されることも多い。

例えば、原子カプラントやボイラ等の蒸気プラントの配
管や伝熱管等にも管が使用されており、内部に流される
流体の圧力等の使用条件に応じその肉厚が定められてお
り、溶接に際しては、多層円周溶接を行なわねばならな
い場合が多い。

管同志を突き合せて円周溶接する場合には、溶接継手部
分で生ずる収縮変形が大きな問題となり、管軸のたおれ
が生じ、溶接後の組立が円滑にできなくなってしまう。

現在、このような多層円周溶接を行なう場合には、手溶
接で管の円周数箇所を仮付したのち、初層から数層を手
溶接し、収縮変形がほぼ一定となったのち自動ＴＩＧ溶
接義等で自動溶接するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような手溶接を必要とするため溶接の能率が低く、
しかも、手溶接する場合にも、第５図に示すように、管
１，２の溶接継手部分３の各層の円周溶接後、平らな定
規４等を一方の管１の表面に当て、他方の管２の管軸１
２のたおれを削って次層の円周溶接の開始点を変えて溶
接しており、非常に煩雑であり、初層から自動溶接を行
なうことのできる溶接方法の開発が望まれている。

この発明はかかる現状に鑑みてなされたもので、溶接に
よる収縮変形が生じても管軸のたおれが生ずることを防
止でき、しかも初層から自動溶接することができる管の
自動溶接方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためこの発明は、管を突き合せて
多層円周溶接するに際し、前層の溶接終了後、一方の管
に対する他方の管の管軸のたおれｍを検出し、この検出
値により管軸がたおれた方向と反対側を溶接開始点とし
て次層の溶接を行なうよう制御することを特徴とするも
のである。

〔作用〕

溶接による収縮変形は円周溶接の場合、溶接開始点側が
最大となり、反対側が最小となるという性質に基づき、
前層の溶接終了後、一方の管に対する他方の管の管軸の
たおれ岳を検出し、検出値により管軸がたおれた側と反
対側を溶接開始点として次層の溶接を重ねて行くよう制
御することで管軸のたおれが生じないように自動溶接す
る。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図はこの発明の管の自動溶接方法の原理説明図であ
る。

互に突き合せられて多層円周溶接がされる管１゜２は、
それぞれの管軸１．１２が水平となるよう配置されて溶
接継手３が円周溶接されるのであるが、一方の管１の管
軸１１が円柱座標（半極座標）の２＠と一致し、円柱座
標のγ、θが溶接継手３と同一の鉛直平面となる座標を
想定して溶接を行なう。

まず、両方の管１，２の溶接継手３の円周数箇所を仮付
けする。そして、従来から使用されている自動円周溶接
装置を用い、管１に環状の走行レールを固定し、この走
行レール上を走行する走行台車に搭載したＴＩＧ溶接装
置で初層の円周溶接を行なう。

こうして初層の円周溶接を行なうと、第１図に示すよう
に、管１の管軸１１に対し、管２の管軸１２が倒れた状
態となる。

そこで、上記の座標で７を一定Ｚ　、Ｚ２としてθをＯ
から３６０度回転しながら管１および管２の外周のγの
値を検出する。この検出結果Ｒ１゜Ｒ２を表わしたのが
、第２図であり、管１の検出値Ｒ１は実線のようにほぼ
一定であるのに対し、管２の検出値Ｒ２は破線のように
大きく変化する。

この検出値Ｒ２からその値が最大となっているθ＝９０
度の方向に管軸１２が倒れていることがわかる。

このようにして管２の管＠１２が倒れている方向がわか
ったら、これと反対側の点Ｓ（θ＝２７０度）を２層目
の溶接開始点とする。

こうすることにより、溶接開始点Ｓ側の溶接による収縮
変形が最大となって管軸１２のたおれを相殺することと
なる。

したがって、各層の円周溶接終了後、管＠１２のたおれ
ａを検出し、最大のγ値となっているθ方向と反対側の
点（θ±１８０’）を溶接開始点。

Ｓとして順次溶接を繰り返えすようにして多層溶接を完
了すれば良い。

次に、以上のような自動溶接原理に基づき実際に溶接す
る場合についてＬ；：Ｊ３図により説明する。

まず、基準となる管１の溶接継手部分３の付近に環状の
走行レール１０を取付け、この走行レール１０上を走行
する走行台車１１を搭載する。この走行台中１１には、
基準位置（θ＝Ｏ）からの走行角度θを検出するロータ
リエンコーダ１２が取付けてあり、制御装置１３に入力
されるようにしである。

また、走行台車１１には、所定の高さγ８で管１の管軸
１１と平行に伸縮する機構１４を具えたアーム１５が取
付けてあり、その伸縮ｍＺをポテンショメータ１６で検
出して制御装置１３に入力するようにしである。

このアーム１５の先端部には、管１の放射方向γに伸縮
する機構１７を具えた溶接トーチ１８が取付けてあり、
このγ方向の伸縮量γもポテンショメータ１９により検
出さ、れ、制御装置１３に入力されるようになっている
。

したがって、溶接トーチ１８の位置（γ、θ。

Ｚ）はロータリエンコーダ１２および２つのポテンショ
メータ１６．１９によって検出できる。

次に、管１，２を自動溶接する場合には、仮付けされた
状態の溶接継手部分３に溶接トーチ１８の先端が位置す
るようアーム１５および溶接トーチ１８の伸縮機構１４
．１７を調整・固定し、走行台車１１を一周走行させて
初層の溶接を行なう。

こののち、管１に対する管２の管軸１２のたおれ量を検
出するため、溶接トーチ１８と管１，２との間にわずか
な電圧Ｖをかけ、溶接トーチ１８が管１，２の表面に接
触した瞬間を検知器２０で検出できるようにし、この検
出信号を制御装置１３に入力する。

そして、アーム１５の伸縮機構１４でアーム１５を所定
但縮めた状ｆｉ（Ｚ＝２１）として走行台車１１を走行
させ、溶接トーチ１８の伸縮機構１７で管１の放射り向
γに往復動させながら管１の表面に溶接トーチ１８が接
触する瞬間である検出器２０の検知信号がｆｌ、ＩＩ御
装置１３に入力されたときのポテンショメーター９の値
（γ値）を測定・記憶して行く。

同様にして、アーム１５を所定最伸ばした状態（Ｚ＝Ｚ
、、）で管２の外周のγ値をポテンショメーター９で測
定・記憶して行く。

この管１，２の外周のγの値の測定を行なう場合、走行
台車１１に搭載されているアーム１５は一定の高さ、す
なわちγ８値を有しているので、この高さを基準として
測定し、この値からの変化長としてＲ，Ｒ４を記憶する
ようにしており、その結果を示したものが第４図である
。

そして、管軸１２のたおれ世はそれぞれの角度θの点に
おけるＲ３とＲ４の差として求められ、第４図の場合に
は、θ＝９０度の所で最小となっており、このｌＲ３−
Ｒ４１の最小値が得られるθの方向に管軸１２がだおれ
ていることがわかる。

そこで、制御装置１３により走行台車１１をθ＝９０°
＋１８０°＝２７０°の所まで走行させ、管軸１２がた
おれた方向と反対側の８点を第２層の溶接開始点として
円周溶接を行なう。

こうして、円周溶接と管軸のたおれ吊の測定とを繰り返
すことで溶接作業が完了する。

なお、上記実施例では、走行台車を管の外周に取付けた
環状のレールに沿って走行させるようにして円周溶接お
よび管軸のたおれＧを測定するよう構成したが、溶接装
置を固定式とし、被溶接物である管をその管軸まわりに
摩擦ローラや回転チャック等で回転駆動して円周溶接お
よび管軸のたおれ足を測定するよう構成しても良い。

また、走行台車の走行駆動やアームおよび溶接トーチの
伸縮駆動の各機構はラックとビニオンを用いるものや送
りねじを用いるもの等種々の機構を用いることができる
。

さらに、この管の自動溶接方法は、ＴＩＧ。

ＭＩＧ、サブマージ等に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上実施例とともに具体的に説明したようにこの発明に
よれば、管を突き合せて多層円周溶接する場合に前層の
溶接終了後、一方の管に対する他方の管の管軸のたおれ
母を検出し、管軸がたおれ−た方向と反対側を溶接開始
点として次層の溶接を行なうよう制御するようにしたの
で、溶接による収縮変形を最少にすることができ、例え
ば、管径が２００φＭで肉厚が２５Ｍの鋳鋼管（Ｃ／Ｓ
）やステンレス管（ＳＵＳ＞を６０度間先で溶接すると
、管の軸芯の収縮が５〜８Ｈｎも発生するが、この発明
方法によれば、これをほとんど無くすことができた。

したがって、溶接後の組立等を容易に行なうことができ
る。

また、従来方法では、仮付は後、初層から数層、手溶接
したのちでなければ自動溶接が困難であったものが、初
層から自動溶接することが可能となり、溶接の無人化が
できるとともに、溶接能率の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の管の自動溶接方法の一実施
例にかかり、第１図は原理説明図、第２図は管のγ軸長
さの変化の説明図、第３図は溶接装置の概略構成図、第
４図は管のＴ軸長さの変化囲を示す説明図、第５図は溶
接変形の説明図である。１．２・・・管、３・・・溶接継手部分、１０・・・走
行レール、１１・・・走行台車、１２・・・ロータリエ
ンコーダ、１３・・・制御装置、１４．１７・・・伸縮
機構、１５・・・アーム、１６．１９・・・ポテンショ
メータ、１８・・・溶接トーチ、２０・・・検出器、γ
、θ、Ｚ・・・円柱座標、１．１２・・・管軸。第１図第２図Ｒ４（Ｚ＝２２）ｌ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

管を突き合せて多層円周溶接するに際し、前層の溶接終
了後、一方の管に対する他方の管の管軸のたおれ量を検
出し、この検出値により管軸がたおれた方向と反対側を
溶接開始点として次層の溶接を行なうよう制御すること
を特徴とする管の自動溶接方法。