JPS6313900Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は固定管の内面円周自動溶接装置に関す
るものである。

管を接合して延長する場合、一般には溶接法が
採用される。そして、この溶接法には接合部分の
外側から溶接する方法と、管の内側から溶接する
方法とがある。本考案はこの管の内側から溶接す
る方法に使用される溶接装置に関する。

従来、管の接合部分をその内側から溶接する場
合、溶接作業員が管内に入り込んで作業を行うた
め、作業性が悪いと共に常に危険が伴つていた。
また管径が800mmφ未満のものの場合には作業員
が管内に入り込んで内面溶接を行うことは不可能
であつた。

そこで、管の内面溶接を機械的な方法により行
う装置の提案が要望されており、この要求に応え
るものとして特公昭46−1086に掲載されたガース
継目の溶接方法及びその装置が公知である。この
公知例は突き合わされる２本のパイプを内面から
芯出しするためのクランプ装置に溶接ヘツドを取
り付け、この溶接ヘツドを遠隔操作で周回転させ
て内面溶接を行うものである。

しかし上記公知例の場合、次のような欠点があ
る。先ず内面溶接を行う場合には溶接ヘツドを開
先（溶接部）に対して正確に位置決めする必要が
あるが、公知例の場合はその第２，３図に示され
ているように突き合わされるパイプの管端基準で
位置決めするため、予め連続的に接合された管路
への適用が出来ないことである。又、たとえ当該
装置に開先検出器を取り付けたとしても、溶接ヘ
ツドには管軸方向の調整機構がないため、位置決
め精度が悪く、溶接不良の問題を引き起し易い。

次に、公知例は遠隔操作により溶接を行うもの
であるが、溶接線に対して溶接ヘツドを追従させ
るための倣い機構がないことと、溶接箇所の遠隔
視認（監視）機構がないため、溶接がずれてもこ
れを視認することが出来ず、溶接に対する信頼性
が低い。

次に、都市部に敷設された管路は他の既設物等
の障害により斜め切りした切り合わせ箇所が多々
あるが、前記の通り公知例の場合には管軸方向の
調整と倣い機構、監視機構がないために、このよ
うな斜め切り合わせ箇所には適用できない。

次に、公知例の溶接装置はルートパス専用で溶
接トーチのオシレーシヨン機能を有しないため、
多層溶接ができず、小開先断面に対してのみ適用
可能である。

本考案は斯かる点に鑑みて提案されるもので、
その目的は作業員が管内に入つて溶接するのでは
なく、管外に於いて遠隔操作により自動溶接する
ことの出来る装置を提案し、高品質な多層溶接を
可能にすることである。

上記目的を達成するための本考案の構成は外周
面の要所に伸縮自在の押し出し足を構成すると共
に車輪を取り付けて管内を移動自在に構成した溶
接装置本体と、前記溶接装置本体の前端に構成さ
れた外筒内に於いて管軸方向に平行移動調節自在
に構成され、トラツクレール及びトラツクレール
に沿つて円周方向に回転する溶接台車を塔載した
内筒と、前記溶接装置本体内に納められ、前記溶
接台車に同期して回転するカプセルと、とから成
り、以下に好しい一実施例を添付図面に基づいて
詳記する。

第１図Ａ，Ｂ及び第２図は本考案に係るパイプ
の内面円周溶接装置による施工要領の一例を示し
たもので、第１図Ａは内面溶接する前の接合部の
断面を示し、パイプ１とパイプ２とは各々の管端
がＶ状１３になるように突き合わされ、外面から
は部分溶接１０され、連続敷設されている。第１
図Ｂは既設のパイプの接合部内面に欠陥補修用の
機械切削１２を施した状態を示す。

第２図は本考案に係る溶接装置の使用例を示
し、４が溶接装置本体で溶接台車３を塔載してい
る。溶接台車３からは溶接ケーブル、制御ケーブ
ル、ガスホース等をひとまとめにしたケーブル
（束）５が管外に延長され、管外の溶接電源６及
び制御装置７等に接続されている。９は溶接装置
本体４の制御装置であり、溶接装置本体４と制御
装置９はケーブル４９により接続されている。８
は溶接装置本体４の操作箱である。

第３図は本考案に係る溶接装置の全体を示す側
面図にして、この溶接装置の本体４には管内移動
用の車輪１８がついている。又、この溶接装置本
体４の前後外周には上下方向に伸縮可能な下部押
し出し足２１と上部押し出し足２２が取り付けて
あり、これらの足２１と２２はエアーシリンダー
（図示せず）により作動する。エアシリンダーは
管外に於いて操作される。溶接装置本体４の前方
に塔載された溶接台車３は円形のトラツクレール
１４を軌道として周方向に走行する構造となつて
いる。そして、溶接台車３には電極２３を有する
溶接トーチ２０が、開先１７を横切る方向に微調
整可能な溶接トーチスライド機構（図示しない）
を介して取り付けられている。

前記トラツクレール１４は内筒２５の内側に固
持され、内筒２５は外筒２７の内側に沿つて配置
されている。外筒２７には青銅鋳物材等で造られ
たスライドガイド２６が取り付けられており、内
筒２５はこのスライドガイド２６に沿つて水平方
向（管軸方向）にスライドする。内筒２５をスラ
イドさせる動力は調整モータ２４により与えられ
る。この動力伝達機構は第７図に示してあり、動
力はモータシヤフト５０に取り付けられたスプロ
ケツト４４から装置の外周に張られたチエーン３
０を介し、３ケ以上のスプロケツト２９（実施例
は４ケ）に伝達される。スプロケツト２９はこれ
に連結されたスクリユー２８を回転させる。スク
リユー２８は内筒２５側の雌ネジに螺合してい
る。以上の構成のため、スクリユー２８が回転す
ると内筒２５はスライドガイド２６に接しながら
外筒２７内に水平移動する。この結果、溶接台車
３を管軸方向に微調整することができる。

なお、４８は前記チエーン３０のテンシヨン調
整用遊動スプロケツトを示す。なお、溶接台車３
を塔載する内筒２５の前後移動の限界位置にはリ
ミツトスイツチ（図示せず）が取り付けてあり、
これにより移動量は制限される。

カプセル３４は、用途に合せて遠隔制御機器等
を塔載するためのスペースで、多目的に活用でき
る。本実施例では、監視用ITVカメラ１５を塔
載しておりITVカメラ１５からは、オプテイカ
ル・フアイバー１９が、前記溶接トーチ２０まで
導かれている。オプテイカル・フアイバー１９先
端の対物レンズ１９′は、溶接トーチ２０上で、
溶接状況を受像可能な位置に接続されている。

前記カプセル３４は溶接装置本体４内に於いて
トラツクレール１４上を周方向に回転する溶接台
車３と同期して回転するように構成されている。
このカプセル３４の回転機構は第４図に示してあ
る。すなわち、カプセル３４の前面に円板５４、
後面にギヤー付円板３７が取り付けてあり、ギヤ
ー付円板３７のギヤー３７′は装置本体４に固定
したモータ３２の駆動ギヤー３６と噛合してい
る。なお、前記ケーブル５はカプセル３４により
保持されている。又、カプセル３４の前面に取り
付けられた円板５４は溶接装置本体４の外筒２７
に取り付けたベアリング３５により支持され、ギ
ヤー付円板３７はベアリング５２により支持され
ている。第５，６図にはこのベアリング３５，５
２の配置と回転機構を示している。

溶接台車３とカプセル３４の同期制御はカプセ
ル３４の回転軸上に設置された回転型ポテンシヨ
ン３９により溶接台車３とカプセル３４の角度変
位を検出して実行される。すなわち、回転型ポテ
ンシヨン３９の回転シヤフト４０と溶接台車３に
取り付けたアーム４１を結合し、溶接台車３が走
行することにより生ずる回転型ポテンシヨン３９
の角度変位を常に0゜とするようにカプセル回転用
のモータ３２を追従させる制御を行つている。

なお、カプセル３４は受けローラとしてのベア
リング３５，５２によつて保持されるだけではカ
プセル３４の回転により管軸方向へ移動するた
め、ギヤー付円板３７を前後から挾むかたちでベ
アリング・フオロアー５３を取り付けている（第
６図参照）。

第１０，１１図は他の実施例（実施例２）を示
し、この特徴は溶接台車３′を支持する筒体に遠
隔制御用機器等を塔載できるスペースを設け、溶
接台車３′とカプセル３４とを一体構造とし、カ
プセル回転用モータ３２で所要の周回転（溶接速
度）を制御するものである。すなわち、溶接台車
３′は管軸方向５１に設置されたフラツトなトラ
ツクレール１４′に懸架され、開先に対する溶接
台車位置調整のためにトラツクレール１４′を軌
道として走行するものである。尚、溶接台車３′
の移動範囲を制限するため、溶接台車３′には図
示しないリミツト・スイツチが設けてあり、トラ
ツク・レール１４′の両端に取付けた接触子５９
を感知して溶接台車停止信号を発する機構となつ
ている。

溶接台車３′及びトラツク・レール１４′を支持
する内筒２５′には、遠隔制御用機器等を収納さ
せるためカプセル３４を一体化して設けている。
溶接台車付属ケーブル５等のカプセル３４への固
定保持は実施例１と同様である。

溶接台車３′及びトラツク・レール１４′を支持
する内筒２５′と内筒２５′に付属するカプセル３
４は、前部において外筒２７′の内側に取付けら
れた複数の受けローラー用のベアリング６０に支
持され、また後部では、実施例１と同様に、ギヤ
付円板３７が取付けられており、このギヤ付円板
３７がベアリング５２に支持される。前部におけ
るベアリング６０及び後部のベアリング５２の配
置は、それぞれ第１１図、第６図に示す如くであ
る。

また内筒２５′の受けローラ用のベアリング６
０との接触部にはローラー溝が設けてあり、内筒
２５′の回転に伴う管軸方向５１への動きを防止
するよう配慮している。

一体構造の内筒２５′とカプセル３４の回転動
力つまり溶接速度は、内面溶接装置本体４の上部
に設置する回転モータ３２によつて与えられる。
動力の伝達は実施例１と同様である。

以上の如く、実施例２においては、カプセル３
４が溶接台車３′を支持する内筒２５′と一体であ
るため実施例１に記述した同期追従制御が不要と
なる利点がある。

実施例１と２の使いわけとしては、多電極化
（溶接台車を複数使用）を図つた場合で各々の電
極に関して溶接姿勢等を考慮して異なる溶接速度
を要求する際には実施例１が有利であり、一方各
電極共に同じ溶接速度を採用する際には実施例２
が有利である。

図中１０，１１は溶接ビード、１６は連結器、
３１は押し出し足用電磁弁、３３はITVカメラ
用ケーブル、３８はケーブル保持具、４２は外
板、４３はケーブルホール、４７はベアリング軸
受、４９はケーブル、５１は矢印、５７は溶接台
車駆動輪、５８は溶接台車遊動輪、６１はローラ
ー溝を示す。

次に本考案に係る溶接装置で実用新案請求の範
囲第一項についてその使用例を説明する。

先ず溶接装置は連結機１６に対して連結された
駆動装置（図示せず）により管内に押し込まれ
る。溶接装置が所定の位置すなわち溶接箇所まで
進入したなら、作業員は監視用ITVカメラ１５
から送られてくる溶接トーチ２０、電極２３と開
先１７の位置係関映像を見ながら駆動装置を停止
する。次に溶接装置本体４に設けた押し出し足２
１，２２を伸長して溶接装置本体４を管内に固定
する。この際、溶接装置本体４の中心を管軸に一
致させることが重要である。これを行うため、実
施例は各押し出し足２１，２２の長さが調整可能
であり、先ず管径に合わせて長さ調整された下部
押し出し足214本を張り出して溶接装置本体４の
中心を管軸に一致させ、次にタイムラグを持たせ
て上部押し出し足224本を張り出す。なお、実施
例の場合、溶接装置本体４の中心を管軸に一致さ
せるため、予め長さ調整された下部押し出し足２
１が完全に張り出された後に上部押し出し足２２
を張り出す遅延制御を行つている。このため、先
に張り出す下部押し出し足２１は溶接装置本体４
（溶接装置）の全荷重を受けるため、下部押し出
し足２１用シリンダーへの供給圧力は上部押し出
し足２２用シリンダーへの供給圧力よりも高圧に
設定している。なお、溶接装置本体４の管内固定
は突き合わされる二本の管の一方に対してのみ行
なわれる構成なので、突き合わされた二本の管に
目違いが存在しても、或いは斜め切り合わせ継手
であつても、溶接装置本体４はその中心が管軸に
対して一致した状態で固定される。溶接装置本体
４を管内に固定したなら、再度作業員は監視用
ITVカメラ１５を通して溶接トーチ２０の電極
２３が開先１７の中心上にあるか否かを確認す
る。もし電極２３と開先線中心とが一致していな
い場合には、調整モータ２４を回転し、モータシ
ヤフト５０、スプロケツト４４、チエーン３０、
スプロケツト２９、スクリユー２８と回転を伝達
し、内筒２５をスライドガイド２５に沿つて平行
移動（矢印５１）させながら電極２３と開先１７
を一致させる。

電極２３と開先１７とが一致したなら、遠隔操
作により溶接を開始する。溶接台車３はトラツク
レール１４を軌道として円周方向に移動し、開先
１７に沿つて溶接を進める。この溶接状況はTV
モニターにより監視し、板厚に合わせて溶接台車
３を数回転させて数層溶接を行う。なお、溶接台
車３の回転とカプセル３４の回転は同期し、ケー
ブル５はカプセル３４により支持されて一緒に回
転するので、ケーブル５がねじれる心配はない。
又、監視用ITVカメラ１５もカプセル３４内に
納められて一緒に回転し、オプチカル・フアイバ
ー１９は溶接台車３側に取り付けられているの
で、このオプチカル・フアイバー１９もねじれる
心配がない。

全溶接が終了したなら、溶接を止め、押し出し
足２１，２２を引込め、車軸１８を利用して装置
を管外に引き出す。

以上のようにして本考案溶接装置は使用される
ものであり、次にその効果を列記する。

管内に於いて遠隔操作により無人で溶接がで
きるので、800mmφ未満の管内溶接が可能であ
ると共に管内溶接に伴う作業上の危険はなくな
る。

管軸方向に移動調整可能であるため、斜目切
り合された継手への適用も可能である。

監視用ITVカメラ１５を塔載し、電極２３
と開先１７の位置関係をモニターテレビに映し
て溶接位置、溶接状況の監視が出来るので、溶
接ミスの心配はなく、遠隔操作を行う場合に非
常に便利である。

溶接を行うための溶接台車３と同期して回転
する多目的に活用可能なカプセル３４を設けた
ため、従来寸法上の制約を受けて適用不可能で
あつた遠隔溶接に必要な機器類を塔載すること
ができる。よつて、管内という狭隘空間での遠
隔操作が可能となつた。

溶接台車３に接続されるケーブル５をカプセ
ル３４にて支持し、溶接台車３とカプセル３４
が同期して回転するため、ケーブル５による負
荷で溶接台車３の回転速度が変動したりする心
配がない。よつて、溶接品質に変動はなく、品
質に対する信頼性が向上する。

溶接台車３の位置調整が出来るため、装置を
管内に搬送して停止位置を決める際にその精度
は緩和される。よつて、作業能率が向上する。

既設管であつて管外から補修できない場合、
800mmφ未満の管であつても本考案によれば管
内補修ができる。よつて、補修コストを低減で
きる。

遠隔制御機器塔載スペースをカプセル３４内
に確保できるので、多電極化も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは新設管の継手の構造を示す断面図、
第１図Ｂは既設管の継手を内面から機械切削した
後の開先形状を示す断面図、第２図は本考案に係
る装置の配置及び施工要領を示す概略図、第３図
は本考案に係る溶接装置の全体を示す側面図、第
４図はカプセルと溶接台車との関係を示す一部切
欠側面図、第５図はＡ−Ａ線断面図、第６図は第
４図に於いて右方からみた側面図、第７図は溶接
台車の位置調整機構を示す一部切欠側面図、第８
図はＣ−Ｃ線断面図、第９図はＤ−Ｄ線断面図、
第１０図は実施例２に係る溶接装置の側面図、第
１１図はＥ−Ｅ線断面図である。 １，２……パイプ、３，３′……溶接台車、４
……内面溶接装置本体、５……溶接台車付属ケー
ブル、６……溶接電源、７……制御装置、８……
操作箱、９……制御部、１０，１１……溶接ビー
ド、１２，１３，１７……開先、１４，１４′…
…トラツク・レール、１５……監視用ITVカメ
ラ、１６……連結器、１８……車輪、１９……オ
プテイカル・フアイバー、１９′……対物レンズ、
２０……溶接トーチ、２１……下部押し出し足、
２２……上部押し出し足、２３……電極、２４…
…調整モータ、２５，２５′，５５……内筒（ト
ラツク・レール保持部）、２６……スライド・ガ
イド、２７，２７′，５６……外筒、２８……ス
クリユー、２９，４４……スプロケツト、３０…
…チエーン、３１……電磁弁（押し出し足用）、
３２……カプセル回転用モータ、３３……ITV
カメラ用ケーブル、３４……カプセル、３５，５
２……ベアリング（受けローラ）、３６……ギア、
３７……ギア付円板、３８……ケーブル保持具、
３９……回転型ポテンシヨン、４０……回転シヤ
フト、４１……アーム、４２……内面溶接装置外
板、４３……ケーブル・ホール、４７……ベアリ
ング軸受、４８……遊動スプロケツト、４９……
ケーブル、５０……モータシヤフト、５１……矢
印、５３……ベアリング・フオロアー、５４……
円板、５７……溶接台車駆動輪、５８……溶接台
車遊動輪、５９……接触子、６０……ベアリング
（受けローラー）、６１……ローラー溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 外周面の要所に伸縮自在の押し出し足を構成
   すると共に車輪を取り付けて管内を移動自在に
   構成した溶接装置本体と、 前記溶接装置本体の前端に構成された外筒内
   に於いて管軸方向に平行移動調節自在に構成さ
   れ、トラツクレール及びトラツクレールに沿つ
   て円周方向に回転する溶接台車を塔載した内筒
   と、 前記溶接装置本体内に納められ、前記溶接台
   車に同期して回転するカプセルと、 から成る固定管の内面円周自動溶接装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に於いて、カ
   プセルと内筒を一体構成となし、カプセルを回
   転すると内筒も一緒に回転し、溶接台車は内筒
   と共に円周方向に回転し、更に溶接台車は内筒
   内を管軸方向に平行移動自在に構成して成る固
   定管の内面円周自動溶接装置。