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JP4448590B2 - All-position welding head for tube butt welding - Google Patents

All-position welding head for tube butt welding Download PDF

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JP4448590B2
JP4448590B2 JP2000035494A JP2000035494A JP4448590B2 JP 4448590 B2 JP4448590 B2 JP 4448590B2 JP 2000035494 A JP2000035494 A JP 2000035494A JP 2000035494 A JP2000035494 A JP 2000035494A JP 4448590 B2 JP4448590 B2 JP 4448590B2
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JP
Japan
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torch
welding
ring
welding head
rotating
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2000035494A
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Japanese (ja)
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JP2001225165A (en
Inventor
潤也 豊田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定チューブの突き合わせ溶接に係わり、特に隣接するチューブと被溶接部材との間隙が狭い溶接に適用し、1周の全姿勢溶接を行うのに好適な全姿勢自動溶接ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
溶接電源、溶接ヘッド、制御装置、冷却水ポンプからなる全姿勢自動溶接ヘッドで、特に自動TIG溶接ヘッドでは、溶接ヘッドを固定チューブへクランプし、トーチをチューブ外周に沿ってワイヤを溶接部に挿入しながら回転させ、同時にトーチを上下移動させることでアーク長を調整しながら溶接を行う。このため溶接ヘッドにはトーチ位置調整機構が必要となる。
【0003】
ボイラパネル等のように平面上に多数列を有する固定チューブの突き合わせ溶接で、隣接するチューブ間の間隔が17mmであるような非常に狭隘な被溶接部に従来の溶接ヘッドを適用しようとしても、図4に示すように(従来の差込型溶接ヘッドを図示したもの)、回転用リング25に取り付けられたトーチ上下動作用モータ26と平行に取り付けられた送りネジ28を回転させ、スライドブロック29を移動させることによりトーチ30の上下移動(チューブ21に対しての接離方向の移動)を行う機構のため、トーチ上下機構部31の寸法が隣接チューブ間隙よりも大きくなり間隙を通過することができない。
【0004】
従来技術である図5に示す円筒半割り型の溶接ヘッドでは、トーチ30を回転させるために溶接ヘッド本体が回転する機構になっている。このため隣接チューブ間隙より直径の大きな回転用モータ32、ワイヤ送給用モータ33、上下用モータ34がすべて回転してしまうため間隙を通過することができず適用することができない。
【0005】
このような理由でボイラパネル等のように間隙が非常に狭隘な被溶接部に1周の全姿勢自動溶接ヘッドを適用することができず、従来技術としてはボイラパネル片側から半周の自動溶接を行う装置(実公平3−35488号公報)を適用するか、または手溶接で作業を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述の半周自動溶接装置では1箇所の溶接を行うのに溶接装置の脱着が最低4回必要であり、また溶接ヘッドの移動も必要である。一方、手溶接においては被溶接部の品質は作業者の技量に左右されるほか、作業性も悪いためブローホールや融合不良などの溶接欠陥が発生しやすい等の問題がある。さらに手溶接での溶接作業は1箇所の被溶接部をボイラパネル両面から2人で作業することから非常に工数がかかった。このような理由により1周の全姿勢自動溶接装置が要求されていた。
【0007】
しかしながら、全姿勢自動溶接ヘッドにはアーク長調整と多層溶接に対応するためのトーチ上下機構が必要となるが、狭隘な間隙を通過することができるコンパクトなトーチとトーチ上下機構は開発されていなかった。
【0008】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、ボイラパネル等の被溶接物の間隙が狭隘なもので1周の全姿勢溶接が可能な小型の自動溶接装置を提供し、従来手溶接で施工されていた被溶接部に自動溶接を適用することで、製品の品質向上と品質安定化、合わせて溶接作業工数の低減をはかることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
【0010】
溶接トーチ、トーチ回転用リング、トーチ上下用リング、フィラワイヤ送給機構、溶接ヘッドボディ、クランプ機構、を備えた溶接ヘッドであって、
前記溶接ヘッドに備えられた前記溶接ヘッドボディには前記クランプ機構が取り付けられ、前記クランプ機構で被溶接チューブを把持することによって、前記溶接ヘッドを前記被溶接チューブにクランプし、
前記溶接ヘッドボディには、前記トーチ回転用リングを回転駆動する回転用モータ、前記トーチ上下用リングを回転駆動する上下用モータワイヤを送給する送給モータ、を取り付け、
さらに、前記溶接ヘッドボディには、前記回転用モータと前記上下用モータにそれぞれギヤを介して接続された回転用エンコーダと上下用エンコーダが取り付けられ、
前記溶接トーチには、前記被溶接チューブの溶接箇所の周りを回転してアークを発生させる非消耗電極を設け、
前記トーチ回転用リング及び前記トーチ上下用リングは、前記回転用モータ及び前記上下用モータを回転駆動源としてそれぞれの回転伝達手段を介して任意の回転数で回転制御され、
前記トーチ回転用リングと前記トーチ上下用リングは、同心円上に配置されるとともに、前記双方のリングの回転軸は前記被溶接チューブの中心軸と一致させ、
前記溶接トーチは、トーチ台を介して前記トーチ回転用リングによって回転するとともに、前記トーチ上下用リングによって前記被溶接チューブに対して接離方向に移動し、
記トーチ台にシャフトが取り付けられるとともに前記シャフトが前記トーチ上下用リングに設けられた溝に嵌挿され、前記トーチ回転用リングと前記トーチ上下用リングの回転数差によって前記溶接トーチの非消耗電極を被溶接チューブの溶接箇所に対して接離方向に移動させるチューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッド。
【0011】
また、前記チューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッドにおいて、
前記溶接ヘッドボディには、前記トーチ回転用リングを回転駆動する回転用モータ、前記トーチ上下用リングを回転駆動する上下用モータ、前記クランプ機構、ワイヤを送給する送給モータ、を取り付け、
前記トーチ回転用リング及び前記トーチ上下用リングは、前記回転用モータ及び前記上下用モータを回転駆動源としてそれぞれの回転伝達手段を介して任意の回転数で回転するチューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッド。
【0012】
また、前記チューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッドにおいて、
前記トーチ台にシャフトが取り付けられるとともに前記シャフトが前記トーチ上下用リングに設けられた溝に嵌挿され、前記トーチ回転用リングと前記トーチ上下用リングの回転数差によって前記溶接トーチを被溶接チューブに対して接離方向に移動させるチューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッド。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る全姿勢自動溶接ヘッドについて、図1、図2及び図3を用いて以下説明する。図1は本発明の実施形態に係る1周の全姿勢溶接が可能な自動溶接ヘッドの構造を示す図であり、図2は前記溶接ヘッドのトーチとトーチ上下機構を示す正面図及び側面図であり、図3は前記溶接ヘッドの外観と各モータエンコーダの配置とクランプ機構を示す図である。
【0014】
ここで、1はトーチ回転用リング、2はトーチ上下用リング、3は溶接ヘッドボディ、4はシャフト、5はトーチ上下用モータ、6はトーチ回転用モータ、7,8はギヤ、9はトーチ回転位置検出エンコーダ、10はトーチ上下用リング回転位置検出用エンコーダ、11はトーチ、12は非消耗電極、13は止めネジ、14はトーチ台、15は溝、16はシャフト、17は吐出口、19はクランプ機構、20はワイヤ送給機構、21はチューブ、22はハンドノブ、23はブロック、24はネジ、をそれぞれ表す。
【0015】
本実施形態における溶接ヘッドは、図3に示すように、被溶接チューブ21(チューブと略す)へ溶接ヘッドを固定できる構造となっており、溶接ヘッドは溶接ヘッドボディ3(ボディと略す)、溶接トーチ11(トーチと略す)、溶接ヘッドクランプ機構19(クランプ機構と略す)、トーチ回転用リング1(回転用リングと略す)、トーチ上下用リング2(上下用リングと略す)、フィラワイヤ(ワイヤと略す)送給機構20、回転用エンコーダ9、上下用エンコーダ10、から構成されている。
【0016】
そして、回転用リング1、上下用リング2は同心円上に配置され、2つのリングの回転軸はチューブ21の中心軸と一致するようになっている。
【0017】
溶接ヘッドのチューブ21へのクランプは、溶接ヘッド側面に取り付けられたハンドノブ22によりネジ24を回転させブロック23をチューブ21に押しつけることにより行う。
【0018】
図1に示すように、ボディ3には、回転用モータ6、上下用モータ5にギヤ8a,8bを介して回転用エンコーダ9、上下用エンコーダ10が取り付けられている。回転用リング1と上下用リング2は同一シャフトに平行に取り付けられたギヤ7a,7bによりモータ5,6の駆動力を伝達する構造となっている。
【0019】
ギヤ7aと7bはそれぞれ独立した回転が可能な構造となっており、ギヤ7aは上下用モータ5に直結されており上下用リング2を駆動できる構造となっている。ギヤ7bは回転用モータ6に直結されており、回転用リング1を駆動できると構造となっている。ギヤ7aにはギヤ8aを介して上下用エンコーダ10が、ギヤ7bにはギヤ8bを介して回転用エンコーダ9が取り付けられており、回転用リング1、上下用リング2は精密な回転位置制御が可能な構造となっている。
【0020】
このように、ボディにはクランプ機構、トーチ回転用モータ、トーチ上下用モータ、回転用エンコーダ、上下用エンコーダ、ワイヤ送給用モータ、ワイヤリールが取り付けられており、回転用モータ、上下用モータとボディに取り付けられているシャフトには2個の平歯車(ギヤと呼ぶ)が取り付けられ、一方のギヤは回転用モータにより回転させることができる。もう一方のギヤは上下用モータにより回転させることができる構造となっている
図2に示すように、トーチ11の形状は小型の円弧形状となっており、本溶接装置はTIG溶接を適用しているため、トーチ11には非消耗電極12の固定位置周辺にシールドガス吐出口17を設けている。この吐出口17に金網等のガスレンズ18を取り付けることでアーク周辺に均一にシールドガスを吐出することができ、安定したアークが形成可能な構造となっている。
【0021】
また、トーチ11の肉厚を薄くするため非消耗電極12はトーチ11側面から止めネジ13で固定する構造となっており、アークの輻射熱でトーチ11が変形または融解するのを防止するため冷却水を循環させている。
【0022】
図2に示すように、トーチ11がトーチ台14及び他の回転伝達手段を介して回転用リング1に連結されていることにより、トーチ11は回転用リング1の回転によってチューブ21の溶接箇所の周りを回転して溶接箇所にアークを発生させる。
【0023】
トーチ11の上下移動は、トーチ11に取り付けられた円弧形状のトーチ台14にシャフト16を取り付け、上下用リング2に設けられた円弧形状の溝15に挿入する。
【0024】
回転用リング1と上下用リング2が同回転数で回転しているときには上下用リングの溝15に対してのシャフト16の位置は変わらないためトーチ11の上下位置は変化しない。
【0025】
しかし、回転用リング1の回転数より上下用リング2の回転数が小さくなれば、シャフト16は傾斜させて加工してある溝15内で図に対して右側に移動する。このためトーチ11はトーチ台14の取り付け位置を中心としてチューブ21から離反する方向に移動することになる。
【0026】
反対に回転用リング1の回転数より上下用リング12の回転数が大きくなれば、シャフト16は溝15内で図に対して左側に移動する。このためトーチ11はトーチ台14の取り付け位置を中心としてチューブ21に接近する方向に移動することになる。
【0027】
本実施形態では、溶接速度で回転している同回転数の回転用リング1、上下用リング2において、回転用リング1の回転数は変化させず、上下用リング2の回転速度を増減させることでトーチ11を上下させている。
【0028】
本実施形態はTIG溶接を採用しているが、GMA溶接など他の溶接方法の自動溶接ヘッドにおいても同様の構造で小型化を図ることが可能である。
【0029】
以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成例、並びに機能乃至作用を奏するものを含むものである。
【0030】
クランプ機構を用いて溶接ヘッドを被溶接物に把持し、トーチを回転させながら1周の全姿勢溶接を行う自動溶接ヘッドにおいて、図1に示すように溶接ヘッドの構造をコの字形状とし、回転用リング1、上下用リング2の馬蹄型リングを被溶接チューブの中心軸を中心として同心円上に配置して2個のリングはそれぞれ独立した回転が可能な構造とする。
【0031】
上下用リング2、回転用リング1はボディ3に取り付けられた3個のシャフト4a,4b,4cと上下用モータ5、回転用モータ6に取り付けられた2個のギヤ7a,7bが別々に回転することができる構造とすることで、ギヤ7a,7bを介してモータ5,6で別々に駆動させることができる構造となっている。
【0032】
また図2に示すようにトーチ11を円弧形状として非消耗電極12は止めネジ13で固定する。トーチ11はトーチ台14端部に取り付け、トーチ台14はトーチ11取り付け側の反対側端部を中心に円弧状に移動可能な構造とする。
【0033】
上下用リング2端面には円弧形状の溝15を傾斜させて加工し、この溝15にはトーチ台14に取り付けられたシャフト16が挿入され、回転用リング1と上下用リング2に回転数差が生じると、トーチ台14の取り付け軸を中心としてトーチ11が円弧運動をする構造とする。
【0034】
本発明によれば、回転用モータ、ワイヤ送給用モータ、上下用モータをすべてボディに固定することができ、トーチ回転部、トーチ位置調整部を間隙が約17mmである被溶接部においても、隣接するチューブと干渉することなく回転させることができ、ボイラパネルのチューブ突き合わせ溶接部等、間隙が狭隘な溶接部の1周の自動溶接が可能となることで、不良率の低減による品質向上と作業者の技量による品質のばらつきが解消されるほか、溶接作業工数の低減をはかることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、間隙が狭隘な被溶接部に適用可能な自動溶接ヘッドを製作することができるので、従来工法と比較して溶接作業工数を約半分に低減させることができるほか、溶接部の品質安定化と品質向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る1周の全姿勢溶接が可能な自動溶接ヘッドの構造を示す図である。
【図2】本実施形態の溶接ヘッドのトーチとトーチ上下機構を示す正面図及び側面図である。
【図3】本実施形態の溶接ヘッドの外観と各モータエンコーダの配置及びクランプ機構を示す図である。
【図4】従来の差込型溶接ヘッドの正面図及びトーチ上下機構を示す概略図である。
【図5】円筒半割り型溶接ヘッドの側面図と正面図を示す概略図である。
【符号の説明】
1 回転用リング
2 上下用リング
3 ボディ
4 シャフト
5 上下用モータ
6 回転用モータ
7,8 ギヤ
9 回転用エンコーダ
10 上下用エンコーダ
11 トーチ
12 非消耗電極
13 止めネジ
14 トーチ台
15 溝
16 シャフト
17 吐出口
19 クランプ機構
20 ワイヤ送給機構
21 チューブ
22 ハンドノブ
23 ブロック
24 ネジ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a butt welding of fixed tubes, and more particularly to an all-position automatic welding head that is suitable for welding with a narrow gap between an adjacent tube and a member to be welded and is suitable for one-round all-position welding.
[0002]
[Prior art]
An all-position automatic welding head consisting of a welding power source, welding head, control device, and cooling water pump, especially in an automatic TIG welding head, the welding head is clamped to a fixed tube, and a torch is inserted into the weld along the tube periphery. The welding is performed while adjusting the arc length by rotating the torch while moving the torch up and down at the same time. For this reason, a torch position adjusting mechanism is required for the welding head.
[0003]
Even when trying to apply a conventional welding head to a very narrow welded part in which the interval between adjacent tubes is 17 mm by butt welding of a fixed tube having multiple rows on a plane such as a boiler panel, As shown in FIG. 4 (showing a conventional plug-in welding head), a feed screw 28 attached in parallel with a torch up-and-down motion motor 26 attached to a rotating ring 25 is rotated, and a slide block 29 is rotated. Because the mechanism moves the torch 30 up and down (moving in and away from the tube 21), the size of the torch up-and-down mechanism 31 is larger than the adjacent tube gap and may pass through the gap. Can not.
[0004]
In the conventional cylindrical half split type welding head shown in FIG. 5, the welding head main body rotates to rotate the torch 30. For this reason, the rotation motor 32, the wire feeding motor 33, and the vertical motor 34 having a diameter larger than the gap between adjacent tubes all rotate, and therefore cannot pass through the gap and cannot be applied.
[0005]
For this reason, it is not possible to apply a full-round automatic welding head to a welded part such as a boiler panel where the gap is very narrow. An apparatus to be used (Japanese Utility Model Publication No. 3-35488) was applied, or work was performed by manual welding.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described half-circumferential automatic welding apparatus, it is necessary to detach the welding apparatus at least four times to perform welding at one place, and it is also necessary to move the welding head. On the other hand, in manual welding, the quality of the welded part depends on the skill of the operator, and the workability is poor, so that there are problems such as easy occurrence of welding defects such as blow holes and poor fusion. Furthermore, the welding work by manual welding requires a lot of man-hours because one person to be welded works from both sides of the boiler panel. For this reason, a one-round all-position automatic welding apparatus has been required.
[0007]
However, all-position automatic welding heads require a torch up-and-down mechanism to cope with arc length adjustment and multi-layer welding, but a compact torch and torch up-and-down mechanism that can pass through a narrow gap has not been developed. It was.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and provides a small automatic welding apparatus capable of performing one-round all-position welding with a narrow gap between workpieces such as boiler panels. By applying automatic welding to the welded parts that have been constructed by conventional manual welding, the purpose is to improve product quality and stabilize the quality, and to reduce the number of welding operations.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
[0010]
A welding head comprising a welding torch, a ring for torch rotation, a ring for torch up and down, a filler wire feeding mechanism, a welding head body, and a clamping mechanism,
The clamp mechanism is attached to the welding head body provided in the welding head, and the welding head is clamped to the welded tube by gripping the welded tube with the clamp mechanism,
Wherein the welding head body, mounted rotating motor for rotating the torch rotating ring, the vertical motion motor for rotating the torch up-down ring, feed motor for feeding a wire, a,
Furthermore, the welding head body is attached with a rotary encoder and a vertical encoder connected to the rotary motor and the vertical motor via gears, respectively.
The welding torch is provided with a non-consumable electrode that generates an arc by rotating around the welded portion of the welded tube,
It said torch rotating ring and the torch up-down ring is a pre-Symbol rotating motor and the vertical motion motor via respective rotation transmitting means as a rotation driving source is rotated controlled in any rotational speed,
The torch rotating ring and the torch up-and-down ring are arranged concentrically, and the rotation axes of both the rings are aligned with the center axis of the welded tube,
The welding torch is rotated by the torch rotating ring via a torch base, and is moved toward and away from the welded tube by the torch up and down ring,
Before Symbol the shaft with the shaft is attached to the torch block is inserted into the groove provided in the torch up and down ring, non-consumable of the welding torch by the rotational speed difference of the torch up-down ring and the torch rotation ring An all-position welding head for tube butt welding that moves an electrode in a contact / separation direction with respect to a welding location of a tube to be welded.
[0011]
In the all-position welding head for tube butt welding,
The welding head body is provided with a rotation motor for rotating the torch rotation ring, an upper / lower motor for rotating the torch up / down ring, the clamp mechanism, and a feeding motor for feeding the wire,
The torch rotation ring and the torch vertical ring are all-position welding heads for tube butt welding that rotate at an arbitrary number of rotations through respective rotation transmission means using the rotation motor and the vertical motor as rotation drive sources. .
[0012]
In the all-position welding head for tube butt welding,
A shaft is attached to the torch base and the shaft is inserted into a groove provided in the torch up-and-down ring, and the welding torch is welded to the welded tube by a difference in rotational speed between the torch rotating ring and the torch up-and-down ring. All-position welding head for tube butt welding that moves in the contact and separation direction.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An all-position automatic welding head according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 1 is a view showing a structure of an automatic welding head capable of welding in one full-round position according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view and a side view showing a torch and a torch vertical mechanism of the welding head. FIG. 3 is a view showing the appearance of the welding head, the arrangement of the motor encoders, and the clamping mechanism.
[0014]
Here, 1 is a ring for rotating the torch, 2 is a ring for moving up and down the torch, 3 is a welding head body, 4 is a shaft, 5 is a motor for moving up and down the torch, 6 is a motor for rotating the torch, 7 and 8 are gears, and 9 is a torch. Rotation position detection encoder, 10 is a torch vertical ring rotation position detection encoder, 11 is a torch, 12 is a non-consumable electrode, 13 is a set screw, 14 is a torch base, 15 is a groove, 16 is a shaft, 17 is a discharge port, Reference numeral 19 denotes a clamp mechanism, 20 denotes a wire feeding mechanism, 21 denotes a tube, 22 denotes a hand knob, 23 denotes a block, and 24 denotes a screw.
[0015]
As shown in FIG. 3, the welding head in the present embodiment has a structure in which the welding head can be fixed to a welded tube 21 (abbreviated as a tube). The welding head includes a welding head body 3 (abbreviated as a body), welding. Torch 11 (abbreviated as torch), welding head clamp mechanism 19 (abbreviated as clamp mechanism), torch rotating ring 1 (abbreviated as rotating ring), torch up / down ring 2 (abbreviated as up / down ring), filler wire (wire and (Abbreviated) comprises a feeding mechanism 20, a rotary encoder 9, and a vertical encoder 10.
[0016]
The rotating ring 1 and the upper and lower rings 2 are arranged concentrically so that the rotation axes of the two rings coincide with the central axis of the tube 21.
[0017]
The welding head is clamped to the tube 21 by rotating the screw 24 by the hand knob 22 attached to the side surface of the welding head and pressing the block 23 against the tube 21.
[0018]
As shown in FIG. 1, a rotation encoder 9 and a vertical encoder 10 are attached to the body 3 via gears 8 a and 8 b on a rotary motor 6 and a vertical motor 5. The rotating ring 1 and the upper and lower rings 2 are structured to transmit the driving force of the motors 5 and 6 by gears 7a and 7b attached in parallel to the same shaft.
[0019]
The gears 7a and 7b have a structure capable of independent rotation, and the gear 7a is directly connected to the vertical motor 5 so that the vertical ring 2 can be driven. The gear 7b is directly connected to the rotation motor 6 and has a structure capable of driving the rotation ring 1. A vertical encoder 10 is attached to the gear 7a via a gear 8a, and a rotary encoder 9 is attached to the gear 7b via a gear 8b. The rotary ring 1 and the vertical ring 2 are capable of precise rotational position control. It has a possible structure.
[0020]
In this way, the body is equipped with a clamp mechanism, a torch rotation motor, a torch up / down motor, a rotation encoder, an up / down encoder, a wire feeding motor, and a wire reel. Two spur gears (referred to as gears) are attached to the shaft attached to the body, and one gear can be rotated by a rotation motor. The other gear has a structure that can be rotated by a vertical motor, as shown in FIG. 2, the shape of the torch 11 is a small arc shape, and this welding apparatus applies TIG welding. Therefore, the torch 11 is provided with a shield gas discharge port 17 around the fixed position of the non-consumable electrode 12. By attaching a gas lens 18 such as a metal mesh to the discharge port 17, the shield gas can be discharged uniformly around the arc, and a stable arc can be formed.
[0021]
Further, in order to reduce the thickness of the torch 11, the non-consumable electrode 12 is fixed from the side of the torch 11 with a set screw 13, and cooling water is used to prevent the torch 11 from being deformed or melted by the radiant heat of the arc. Is circulating.
[0022]
As shown in FIG. 2, the torch 11 is connected to the rotating ring 1 via the torch base 14 and other rotation transmitting means, so that the torch 11 is connected to the welded portion of the tube 21 by the rotation of the rotating ring 1. Rotate around to generate an arc at the weld.
[0023]
To move the torch 11 up and down, a shaft 16 is attached to an arc-shaped torch base 14 attached to the torch 11 and inserted into an arc-shaped groove 15 provided in the up-and-down ring 2.
[0024]
When the rotary ring 1 and the vertical ring 2 are rotating at the same rotational speed, the vertical position of the torch 11 does not change because the position of the shaft 16 with respect to the groove 15 of the vertical ring does not change.
[0025]
However, if the rotation speed of the upper and lower rings 2 is smaller than the rotation speed of the rotation ring 1, the shaft 16 moves to the right in the drawing in the groove 15 which is processed by being inclined. For this reason, the torch 11 moves in a direction away from the tube 21 with the attachment position of the torch base 14 as the center.
[0026]
On the contrary, if the rotation speed of the upper and lower rings 12 becomes larger than the rotation speed of the rotation ring 1, the shaft 16 moves in the groove 15 to the left with respect to the drawing. For this reason, the torch 11 moves in the direction approaching the tube 21 around the attachment position of the torch base 14.
[0027]
In the present embodiment, in the rotating ring 1 and the vertical ring 2 having the same rotational speed rotating at the welding speed, the rotational speed of the vertical ring 2 is increased or decreased without changing the rotational speed of the rotational ring 1. The torch 11 is moved up and down.
[0028]
Although this embodiment employs TIG welding, it is possible to reduce the size of the automatic welding head of another welding method such as GMA welding with the same structure.
[0029]
As described above, the embodiments of the present invention include the following configuration examples and those that exhibit functions or actions.
[0030]
In an automatic welding head that uses a clamp mechanism to hold a welding head on an object to be welded and performs one-round all-position welding while rotating the torch, the structure of the welding head is a U-shape as shown in FIG. The horseshoe-shaped rings of the rotation ring 1 and the upper and lower rings 2 are arranged concentrically around the central axis of the tube to be welded, and the two rings are structured to be able to rotate independently.
[0031]
The upper and lower rings 2 and the rotating ring 1 have three shafts 4a, 4b and 4c attached to the body 3 and two gears 7a and 7b attached to the upper and lower motors 5 and 6 respectively. By adopting such a structure, the motors 5 and 6 can be separately driven via the gears 7a and 7b.
[0032]
As shown in FIG. 2, the torch 11 has an arc shape and the non-consumable electrode 12 is fixed with a set screw 13. The torch 11 is attached to the end of the torch base 14, and the torch base 14 is configured to be movable in an arc shape around the opposite end of the torch 11 attachment side.
[0033]
An arc-shaped groove 15 is inclined and machined on the end face of the upper and lower rings 2, and a shaft 16 attached to the torch base 14 is inserted into the groove 15, and the rotational speed difference between the rotating ring 1 and the upper and lower rings 2 is different. When this occurs, the torch 11 has a structure in which the torch 11 moves in an arc around the mounting shaft of the torch base 14.
[0034]
According to the present invention, the rotation motor, the wire feeding motor, and the vertical motor can all be fixed to the body, and the torch rotating portion and the torch position adjusting portion are also welded portions having a gap of about 17 mm. It can be rotated without interfering with adjacent tubes, and automatic welding of one round of a welded portion with a narrow gap such as a tube butt welded portion of a boiler panel is possible, thereby improving quality by reducing the defect rate. In addition to eliminating variations in quality due to the skill of the operator, the number of welding operations can be reduced.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, an automatic welding head that can be applied to a welded portion with a narrow gap can be manufactured, so that the number of welding operations can be reduced by about half compared to the conventional method, and the welded portion can be reduced. There is an effect of quality stabilization and quality improvement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a structure of an automatic welding head capable of welding in one full-round posture according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a front view and a side view showing a torch and a torch up-and-down mechanism of the welding head according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing the appearance of the welding head of the present embodiment, the arrangement of each motor encoder, and a clamping mechanism.
FIG. 4 is a front view of a conventional plug-in welding head and a schematic view showing a torch up-and-down mechanism.
FIG. 5 is a schematic view showing a side view and a front view of a cylindrical half-type welding head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating ring 2 Vertical ring 3 Body 4 Shaft 5 Vertical motor 6 Rotating motor 7, 8 Gear 9 Rotating encoder 10 Vertical encoder 11 Torch 12 Non-consumable electrode 13 Set screw 14 Torch base 15 Groove 16 Shaft 17 Discharge Exit 19 Clamp mechanism 20 Wire feed mechanism 21 Tube 22 Hand knob 23 Block 24 Screw

Claims (1)

溶接トーチ、トーチ回転用リング、トーチ上下用リング、フィラワイヤ送給機構、溶接ヘッドボディ、クランプ機構、を備えた溶接ヘッドであって、
前記溶接ヘッドに備えられた前記溶接ヘッドボディには前記クランプ機構が取り付けられ、前記クランプ機構で被溶接チューブを把持することによって、前記溶接ヘッドを前記被溶接チューブにクランプし、
前記溶接ヘッドボディには、前記トーチ回転用リングを回転駆動する回転用モータ、前記トーチ上下用リングを回転駆動する上下用モータワイヤを送給する送給モータ、を取り付け、
さらに、前記溶接ヘッドボディには、前記回転用モータと前記上下用モータにそれぞれギヤを介して接続された回転用エンコーダと上下用エンコーダが取り付けられ、
前記溶接トーチには、前記被溶接チューブの溶接箇所の周りを回転してアークを発生させる非消耗電極を設け、
前記トーチ回転用リング及び前記トーチ上下用リングは、前記回転用モータ及び前記上下用モータを回転駆動源としてそれぞれの回転伝達手段を介して任意の回転数で回転制御され、
前記トーチ回転用リングと前記トーチ上下用リングは、同心円上に配置されるとともに、前記双方のリングの回転軸は前記被溶接チューブの中心軸と一致させ、
前記溶接トーチは、トーチ台を介して前記トーチ回転用リングによって回転するとともに、前記トーチ上下用リングによって前記被溶接チューブに対して接離方向に移動し、
記トーチ台にシャフトが取り付けられるとともに前記シャフトが前記トーチ上下用リングに設けられた溝に嵌挿され、前記トーチ回転用リングと前記トーチ上下用リングの回転数差によって前記溶接トーチの非消耗電極を被溶接チューブの溶接箇所に対して接離方向に移動させる
ことを特徴とするチューブ突き合わせ溶接用全姿勢溶接ヘッド。
A welding head comprising a welding torch, a ring for torch rotation, a ring for torch up and down, a filler wire feeding mechanism, a welding head body, and a clamping mechanism,
The clamp mechanism is attached to the welding head body provided in the welding head, and the welding head is clamped to the welded tube by gripping the welded tube with the clamp mechanism,
Wherein the welding head body, mounted rotating motor for rotating the torch rotating ring, the vertical motion motor for rotating the torch up-down ring, feed motor for feeding a wire, a,
Furthermore, the welding head body is attached with a rotary encoder and a vertical encoder connected to the rotary motor and the vertical motor via gears, respectively.
The welding torch is provided with a non-consumable electrode that generates an arc by rotating around the welded portion of the welded tube,
It said torch rotating ring and the torch up-down ring is a pre-Symbol rotating motor and the vertical motion motor via respective rotation transmitting means as a rotation driving source is rotated controlled in any rotational speed,
The torch rotating ring and the torch up-and-down ring are arranged concentrically, and the rotation axes of both the rings are aligned with the center axis of the welded tube,
The welding torch is rotated by the torch rotating ring via a torch base, and is moved toward and away from the welded tube by the torch up and down ring,
Before Symbol the shaft with the shaft is attached to the torch block is inserted into the groove provided in the torch up and down ring, non-consumable of the welding torch by the rotational speed difference of the torch up-down ring and the torch rotation ring An all-position welding head for tube butt welding, characterized in that the electrode is moved in the contact / separation direction with respect to the welding location of the welded tube.
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