JPH04200866A - パイプの片面溶接装置 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野コ 本発明はバイブライン敷設工事においてパイプの突合せ
円周溶接を行うパイプの片面溶接装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来のパイプ片面溶接装置は第５図に示すような構成に
なっており、溶接トーチ３は開先幅方向のＸ軸スライド
７により反東揺動させなから溶接する方法で、ｆｓ３動
回数回数５Ｋｚ以下、溶接速度はＭ　Ａ　Ｘ　１．１０
　ｃｍ　／分に制限されて用いられている。

溶接トーチの開先ならい制御法は用いられてなく、オペ
レータが溶接部を監視しながら、リモコンペンダントの
スイッチなどを操作することにより行なわれる手動操作
である。

［発明が解決しようとする課題］ 従来法で大電流、高速溶接を行うとアーク力が強すぎて
裏ビード形成が不安定になり、揺動回数が５１１Ｚ以下
であるのでたとえば溶接速度が１８０　ａｍ／分、揺動
回数１０１１ｚとすと揺動ピッチは３順となるので揺動
の反対側の開先部に溶造不良などの溶接欠陥が発生し、
裏ビード形成も不安定で蛇行ビードになり易い。

一方、開先ならい制御が用いられていないので熟練され
たオペレータが必要である。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、パイプの片面突合せ溶接を大電流、高速溶接化し、溶
接時間の短縮化と溶接品質の安定確保を図り、且つ開先
ならい制御の採用により大幅な自動化を進めることを目
的とするものである。

［課題を解決する手段］ 本発明にかかわるパイプの片面溶接装置は、パイプの突
合せ部分に装着される円周ガイドレールとパイプの外周
面上をガイドレールに案内されて走行し高速回転アーク
溶接法によって溶接する自動溶接機とからなり、自動溶
接機は円周ガイドレールに案内させてパイプの外周面上
を走行させるＺ軸モータを有する走行装置と、走行装置
に設けられ、溶接トーチを開先幅方向にスライド自在に
するＸ軸モータを有するＸ軸スライドと、Ｘ軸スライド
に設けられ、溶接トーチを高さ方向にスライド自在にす
るＹ軸モータを有するＹ軸スライドと、Ｙ軸スライドに
設けられ、溶接トーチを円周方向に傾斜自在にするβ軸
モータを有するβ軸トーチ角度調整機と、β軸トーチ角
度調整機に設けられ、回転自在でワイヤを偏心させて有
している溶接トーチを回転する回転モータを有する回転
機構と、走行装置に設けられ、溶接トーチに溶接ワイヤ
を送給するワイヤ送給装置とを備えてなるようにしたも
のである。

第２図は高速回転アークの原理図であり、電極ノズル３
は、軸受部２で回転自在に支持され、４は電極ノズル３
の下部にネジ接合され、偏心したワイヤ通過孔を有する
通電チップ、５は溶接ワイヤで、電極ノズルの中心孔を
通り、通電チップ４の偏心孔から連続送給される。１は
モータで、電極ノズル３を歯車機構を介して１方向に連
続回転させる、つまり電極ノズル３の先端に接合した偏
心孔を有する通電チップ４も、回転されるので通電チッ
プ４の先端から送給される溶接ワイヤ５も円運動し、ア
ークか容易に且つ高速で回転できるものである。

又、高速でアークを回転しながら溶接する自動溶接機の
溶接電流とアーク電圧の波形を用いたアークセンサ開先
ならい制御を備えてなるようにしたものである。

第３図はアークセンサによる開先ならい制御の原理図で
、回転する溶接ワイヤすなわちアークの位置に対応して
変化するアーク電圧Ｅの波形を示す。図中、（ａ＞はア
ークの位置を定義したもので、右方向に連続回転するア
ークの前方の中央をＣ４、後方の中央を０１左：右をり
、Ｒとした。図において実線で示した波形は図中（ｂ）
のように回転アークの中心が開先中心よりΔＸだけＲ側
にずれ□ている場合、破線で示した波形はずれていない
場合を示す。破線のようにずれていない場合は位置Ｃ１
に対して左右対称であるが、実線のようにΔＸだけずれ
ている場合は波形は非対称となる。

この波形の非対称を検出し、修正することによりＸ軸方
向のずれ量ΔＸを修正することができる。

すなわち波形を位置Ｃｒ点を中心として左右、所定角の
間だけ取り出し、所定角間で作る波形面積Ｓ、、、Ｓ　
　を求めて、この面積Ｓ　、Ｓ　が等しＲＬ１２ くなるように溶接トーチをＸ軸方向に修正することによ
り、アークの回転軸心と開先中心を一致させることがで
きる。

またトーチの高さ方向、すなわちｙ軸方向の距離制御は
溶接電流波形の回転一周期分の平均値と基準値を比較し
、差が零になるようにｙ軸を移動制御する方式である。

［作用］ 本発明によれば、高速回転アーク溶接法を使用１−でい
るため、従来の揺動アーク法に比べ１．４〜２０倍の高
速溶接でもワイヤ径０．８〜１．６順、溶接電流３００
Ａ以１−の大電流下で安定１．た溶造、ろと良好な溶接
ピートか？ニアられる。

又、アークセンづによる開先ならい制御によりリアルタ
イムに高粘度のならいができるので、溶接作業か自動化
され安定した裏ビード形状と良好な表ビー　ド形状が実
現される。

［沫層側］ 第１図は本発明の一実施例の自動溶接機の概略を示す斜
視図である１１図において、２０は突合されたペイプＩ
Ｏに装着された円周ガイドレール、２１は円周ガ・ｆト
レール２０に表置された自動溶接機で５、−の実施例で
は２台の自動溶接機２１が設置されている。自動溶接機
２１はバイブｌＯの外周面一にを円周！１′イ１ヘレ−
ル：２０に案内されて走ｔｉする走行装置２２と１、走
ｊ＋装置２２上に設けられた開先幅方向にスライド自在
なスライド自在輔：２３と、スライドＸ軸２３に連結さ
れ、トーチ高さ右向にスライド自在なスライドＹ軸２４
と、スライドＹ軸２４にバイブ周方向に揺動自在に取（
−＝Ｉけられたトーチ支持体２５と、トーチ支持体２５
に回転自在に支持された溶接トーチ２Ｂと、走行装置２
２」二に設けられたワイヤ送給装置２７占から大別Ｉ／
４成されている。

各部の構成において、円周ガイド′１ノール２０は内面
に間隔保持部材２（＋１を有し５、外面に外歯２０２を
有して形成されている。

また、自動溶接機２１の走行装置２２は走行台車２２１
と、走行台車２２１のＦ部に設けられ、円周ガイドレー
ル２０の夕Ｉ歯２０２と噛合する走行重輪２２２と走４
ｉ台車２２１の下部に設けられ、円周ガイドレール２０
の両端を把持する把持機構２２３と、走行台車２２１上
に設けられ、走行台車２２１を駆動するＺ軸エンコーダ
２２５ｆ’ｆきＺ軸モータ２２４とから構成されている
。

２３１はスライドＸ軸２３を開先幅方向に駆動するＸ方
向駆動機構で、２４１はスライドＹ軸２４をトーチ高さ
方向に駆動するＹ方向駆動機構で、２５１は溶接トーチ
２６をβ方向に角度調整するβ方向駆動機構１７．２０
１は溶接トーチ内部の回転駆動溶接機構でＲ軸エンコー
ダ２８３ｆテＩき、回転モータ２６２を白゛１２．でい
る。

ワイヤ送給装置２７はソイＡ・送給機構２７１を駆動す
るワイヤ送給モータ２７２古ワイヤリール２７４て構成
されている。：３０は溶接ワイヤ３１を内蔵１７たコン
ジノトゲ−プル、２９は走行台車２２に設けられた走行
位置検出器である。

本実施例の機械的構成は以十である。第４図は本発明の
実施例の全体制御系を示すブロック図である。

１０（〕は突へされたバイブ１０に装着された円周ガイ
ドレール２０の設置された自動溶接機２１の制御装置、
１０１は発電機、１０２は溶接電源、１０３はシールド
ガス供給装置、＋０４はＡｒガスボンベ、１０５はＣＯ
２ガスボンへ、１０６はパーソナルコンピュータ、１０
８はメモリーカード、１０７は溶接制御装置１００のリ
モコンベンダントである。

本実施例は以上のように構成されているものであり、次
にその動作について説明する。

＝　　　８　　−− 溶接の位置別、バス別の溶接条件および溶接シーケンス
上の設定値は予めパーソナルコンビ、−タ」０６でオフ
ラインプログラムされ、メモリーカード１．０８を介１
．て溶接制御装置１００に記憶させておく。

リモコンベンダンｌ−１０７の溶接スタートスイッチを
押すと、自動溶接機２１ζＪ円周ガイドレール２０上を
走行し、走行位置検出器２９により溶接スタート位置を
検出すると、その位置から溶接が開始される。溶接中、
走行位置検出器２９からの溶接位置およびバス数は常に
溶接制御装置１００に入力されると制御装置１００から
ワイヤ送給装置２７、走行装置２２、回転トーチ２６、
β方向駆動機構２５１２溶接電源１０２ヘオフラインプ
ログラｌ、された溶接位置およびパス数別溶接条件に相
当するに指令値を連続的に々化させて送信続け、最適溶
接条件で施工することになる。さらにアークを安定させ
るために理論式を用いたワイヤ突出長一定およびアーク
長一定制御も行っている。

一ノ）、（回転）溶接トーチン６ヲ開先になられせるア
ークセンサ開先ならい制御（ｘ、ｙ軸）および記憶再生
ならい制御はオフラインプログラムされているので溶接
スタートと同時に制御が開始され、スライドＸ軸２３を
移動制御して溶接トーチ２６を開先中心に一致させ、ス
ライドＸ軸２４を移動制御してトーチ高さを一定にし続
ける。

実施例では溶接ワイヤに０．９＋ｎ＋ａφのソリッドワ
イヤを使用し、シールドガスに１００％ＣＯ２を使用し
て溶接電流３００〜３５０Ａ、溶接速度１５０〜２００
帥／分、回転直径１．０〜４，０關、回転速度５０〜１
００１１ｚで行っている。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように高速回転アーク溶接法によ
りパイプの片面溶接が高速化でき、溶接トーチの開先な
らいもアークセンサ方式により高精度に行われるので裏
ビード形成も安定し溶接欠陥も発生しない。

従来例に比べて溶接時間が約ｌ／１０に短縮された。

パイプの突合せ溶接を高品質、高能率で実施できかつ自
動化できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自動溶接機の概略を示す斜
視図、第２図は高速回転アークの原理図、第３図はアー
クセンサ開先ならい制御の原理図、第４図は実施例の全
体制御系図、第５図は従来のパイプの片面溶接装置の概
略を示す構成図である。 １０・・・パイプ、２０・・・円周ガイドレール、２１
・・・自動溶接機、２２・・・走行装置、２３・・・ス
ライドＸ軸、２４・・・スライドＸ軸、２５・・・トー
チ支持体、２６・・・溶接トーチ、２７・・・ワイヤ送
給装置、３Ｉ・・・溶接ワイヤ、２２４・・・Ｚ軸モー
タ、２３】・・・Ｘ方向駆動機構、２３２・・・Ｘ軸モ
ータ、２４１・・Ｙ方向駆動機構、２４２・・・Ｙ軸モ
ータ、２５１・・・β方向駆動機構、２５２・・・β輔
モータ、２６１・・・回転駆動機構、２６２・・・回転
モータ、２７２・・・ワイヤ送給モータ。 代理人　弁理士　佐々木　宗　治 １：モータ ２：軸使仰 ３：ミオ伊ノズル ４：通電ケ、ツブ ５：Σ舒１登ワイＸ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプの突合せ部分に装着される円周ガイドレー
   ルとパイプの外周面上をガイドレールに案内されて走行
   し高速回転アーク溶接法によって溶接する自動溶接機と
   からなり、 自動溶接機は円周ガイドレールに案内させてパイプの外
   周面上を走行させるＺ軸モータを有する走行装置と、走
   行装置に設けられ、溶接トーチを開先幅方向にスライド
   自在にするＸ軸モータを有するＸ軸スライドと、Ｘ軸ス
   ライドに設けられ、溶接トーチを高さ方向にスライド自
   在にするＹ軸モータを有するＹ軸スライドと、Ｙ軸スラ
   イドに設けられ、溶接トーチを円周方向に傾斜自在にす
   るβ軸モータを有するβ軸トーチ角度調整機と、β軸ト
   ーチ角度調整機に設けられ、回転自在でワイヤを偏心さ
   せて有している溶接トーチを回転する回転モータを有す
   る回転機構と、走行装置に設けられ、溶接トーチに溶接
   ワイヤを送給するワイヤ送給モータを有するワイヤ送給
   装置とを備えてなることを特徴とするパイプの片面溶接
   装置。
2. （２）高速でアークを回転しながらパイプを片面溶接す
   る自動溶接機において、溶接電流とアーク電圧の波形を
   用いてトーチの開先幅方向と高さ方向のならい制御を行
   なうアークセンサ開先ならい制御装置を備えてなること
   を特徴とするパイプの片面溶接装置。