JPS5916554B2 - 管の外面縦継溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ５ 本発明は被溶接管の上方にあつて溶接線方向に互に
離間して配置された複数のアーク溶接用トーチと、被溶
接管とを管の長手方向に相対的に移動させつつ下向き姿
勢でアーク溶接を行なう管の外面縦継溶接装置に関する
ものである。

０−般に鋼板を曲げて管を造成する場合、管の突合せ部
を管の軸線と完全に平行させることは困難であり、該突
合せ部が同方向に僅かにねじれた螺旋状となることが多
い。

そのため溶接用トーチと被溶接管とを管の長手方向に相
対的に移動させて５ 溶接を行なう際には、被溶接位置
が管の軸線と略直角な方向（本明細書ではこの方向を左
右方向という。）に時々刻々変動する。従つて溶接に際
し）、ては、アーク溶接用トーチと被溶接管との相対位
置を左右方向に修正しなければならない。

また溶接方向に互いに間隔をおいて配置された複数のア
ーク溶接用トーチの各近傍における被溶接物の上下位置
は必ずしも同一ではないため、溶接の進行に伴つて各溶
接用トーチと被溶接物との間の相対位置を上下方向にも
修正する必要がある。そこで従来のこの種の溶接装置に
おいては、各溶接用トーチの被溶接物に対する上下位置
を検出する上下位置検出装置と各溶接用トーチに対する
溶接線の左右位置を検出する左右位置検出装置とを配設
して、これらの検出装置の検出量に応じて各溶接用トー
チを個別に左右方向及び上下方向に移動させてその位置
を調整していた。

この従来の溶接装置において、各溶接用トーチの上下方
向の位置調整は支障なく行なわれるが、左右方向の位置
調整は以下に示す理由でうまく行なうことができなかつ
た。すなわち、上記のように各溶接用トーチ毎に左右位
置検出装置を設けて該検出装置の検出量に応じて各溶接
用トーチの左右位置を個別に調整するようにした場合に
は、溶接進行方向の先頭の溶接用トーチにより形成され
た溶接ビードの影響により２番目以降の溶接用トーチの
近傍に配置された左右位置検出装置の検出精度が大幅に
低下し、２番目以降の溶接用トーチの左右位置が溶接線
から大幅にずれることがあつた。本発明の目的は、２番
目以降の溶接用トーチの左右位置を従来よりも高精度で
調整することができるようにした管の外面縦継溶接装置
を提供することにある。

本発明は、被溶接管の溶接線と直角な左右方向に移動し
得る移動部材を備えて前記溶接線の方向に並べて配置さ
れた複数の左右調整装置と、前記複数の左右調整装置の
前記移動部材を左右方向に移動させる駆動源付きの左右
駆動機構と、前記各左右調整装置の移動部材に支持され
た昇降装置と、前記各昇降装置の昇降部材に支承された
アータ溶接用トーチ及び該アーク溶接用トーチの上下位
置を検出する上下位置検出装置と、前記上下位置検出装
置の検出量に応じて前記昇降装置の昇降上下動させる上
下位置制御手段と、前記溶接線の左右位置を検出する左
右位置検出装置とを備え、前記左右位置検出装置の検出
量に応じて前記左右駆動機構を制御することにより前記
各アーク溶接用トーチの左右位置を調整しつつ前記各ア
ーク溶接用トーチと被溶接管とを該被溶接管の長手方向
に相対的に移動させて下向きにアーク溶接する管の外面
縦継溶接装置であつて、本発明においては、前記左右位
置検出装置が、溶接進行方向側の先頭に位置するアーク
溶接用トーチが支承された昇降部材に１個支承され、該
左右位置検出装置が前記溶接線の左右位置を未溶接の被
溶接部で検出する。

そして、前記左右位置検出装置の検出量に応じて前記左
右駆動機構の１駆動源を制御して前記複数のアーク溶接
用トーチを同時に等量左右方向に移動させて各アーク溶
接用トーチの左右位置を調整する左右位置制御手段が設
けられ、該制御手段により複数の溶接用トーチの左右位
置が同時に等量ずつ修正されつつ溶接が行なわれる。上
記のように先頭の溶接用トーチの近傍に左右位置検出装
置を設けて未溶接の被溶接部で溶接線の左右位置を検出
すると、溶接ビードの影響を受けることなく溶接線の左
右位置を高精度で検出することができる。

また一般に管の外面縦継溶接装置において複数の溶接用
トーチ相互間の間隔はそれ程大きくなく、しかも溶接線
は管の軸線に対して一方向にのみ僅かにずれるだけであ
る（溶接線が蛇行することはない）ので、上記のように
先頭の溶接用トーチの近傍で正確に検出した溶接線の左
右位置に基いて各溶接用トーチの左右位置を同時に等量
修正するようにした場合、２番目以降の溶接用トーチの
溶接線からのずれは無視し得る範囲に抑えることができ
る。したがつて本発明によれば、全ての溶接用トーチを
良好に追従させることができ、従来のこの種の溶接装置
のように２番目以降の溶接用トーチが溶接線から大幅に
ずれるといつた不都合をなくすことができる。以下図面
を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第３図において１は被溶接物２に対して図面
上ＸｌＸ２方向（管の軸線方向）に相対的に移動される
枠体、３は例えば電動機のごとき追従用駆動源３０１に
より第１の部材３０２を溶接線２０１と略直角なＹｌＹ
２方向（左右方向）に駆動する左右駆動機構、４及び５
は左右駆動機構３の第１の部材３０２にＸ方向に間隔を
あけて支持された第１及び第２の左右調整装置である。
左右調整装置４及び５はそれぞれ溶接線２０１と略直角
な左右方向（Ｙ，Ｙ２方向）に移動可能に設けられた第
１及び第２の移動部材４０２及び５０２と、これらの移
動部材４０２及び５０２をそれぞれ左右方向に１駆動す
る第１および第２の調整用１駆動機４０１及び５０１と
を備えており、押ボタン操作によりこれら第１および第
２の調整用駆動機４０１及び５０１を回動または直動さ
せることにより第１及び第２の移動部材４０２及び５０
２の左右方向の位置調整を個別に行ない得るようになつ
ている。尚このように調整用１駆動機を設ける代りに、
手動ハンドルにより第１及び第２の移動部材４０２及び
５０２の左右位置の調整を行ない得るようにしてもよい
。上記左右調整装置４，５のうち左右方向に位置調整さ
れる第１および第２の移動部材４０２及び５０２には夫
々第１および第２の昇降装置６及び７が支持されている
。

第１及び第２の昇降装置はそれぞれ第１及び第２の昇降
用駆動源（例えば電動機）６０１，７０１と第１及び第
２の昇降部材６０２，７０２とを備え、第１及び第２の
昇降用，駆動源６０１，７０１により第１及び第２の昇
降部材６０２，７０２を溶接線２０１に対してＺｌＺ２
方向に昇降させ得るように構成されている。８及び９は
それぞれ第１および第２の昇降部材６０２及び７０２に
支持された第１及び第２の取付部材で、これらの取付部
材にはそれぞれ第１及び第２の支持部材１１及び１２が
溶接線方向（ＸｌＸ２方向）に位置調整自在に支承され
、これらの支持部材１１及び１２にそれぞれ第１及び第
２のアーク溶接用トーチ１５及び１６が支持されている
。

１３及び１４は第１及び第２の支持部材１１及び１２に
取付けられた第１及び第２の上下位置検出装置である。

これらの検出装置は下端部に回動自在なボールを有して
いて該ボールの上下方向（ＺｌＺ２方向）の位置の変動
を差動変圧器或いはリミツトスイツチなどにより検出し
、この検出信号により上下位置制御手段を介して適宜に
昇降用駆動源６０１または７０１を１駆動して、被溶接
物２と第１及び第２の支持部材１１及び１２との夫夫の
上下方向の間隔（従つて溶接用トーチ１５，１６と被溶
接管２との間の上下方向の間隔）を一定に維持するよう
になつている。１７は溶接２０１と略直角な左右方向（
ＹｌＹ２方向）に移動自在に設けられてアーク溶接用ト
ーチに対する溶接線２０１の左右位置を、未溶接の被溶
接部で検出する左右位置検出装置で、この左右位置検出
装置は、溶接用トーチ１５及び１６のうち溶接進行方向
側の先頭の溶接用トーチ１５の近傍に配置されて第１の
支持部材１１に支承されている。

本実施例の左右位置検出装置は、被溶接物２の開先に嵌
合するガイドロール１７ａと、このガイドロールの左右
位置（Ｙ，Ｙ２方向位置）の変動を差動変圧器もしくは
リミツトスイツチなどにより検出する検出器とにより構
成されている。

そして左右位置検出器１７の検出量に応じて左右駆動機
構３の駆動源３０１を制御することにより第１及び第２
のアーク溶接用トーチ１５及び１６を同時に等量左右方
向に移動させてアーク溶接用トーチ１５及び１６の左右
位置を調整する左右位置制御手段が設けられており、該
制御手段により第１及び第２の溶接用トーチの左右位置
が同時に等量修正されつつ溶接が行なわれるようになつ
ている。次に、第１図乃至第４図において枠体１と被溶
接物２をＸ方向に相対的に移動させつつＸ１方向に溶接
を行なうものとして上記装置の動作を説明する。この場
合、予定される溶接線はＸＯ−ＸＯ線で示し、実際の溶
接線はＸｗ−Ｘｗ線（第４図参照。）で示してある。ま
た第１の溶接用トーチ１５の中心位置は符号ＴｌＯ乃至
Ｔｌ２で示し、第２の溶接用トーチ１６の中心位置は符
号Ｔ２Ｏ乃至Ｔ２２で示してある。溶接の開始に先立つ
てまず第１の溶接用トーチ１５及び第２の溶接用トーチ
１６の間隔が所望の間隔Ｌとなるよう第１及び第２の支
持部材１１及び１２を第１および第２の取付部材８およ
び９に配置する。

その後押ポタン操作もしくは手動ハンドル操作などの手
動の操作手段により、左右調整装置４，５の移動部材４
０２，５０２を左右方向（Ｙ方向）に移動させて、第１
および第２の溶接用トーチ１５及び１６の位置を夫々溶
接線（Ｘｗ−Ｘｗ）上の点Ｔ，ｌ，Ｔ２，に設定する。
次いで昇降用駆動源６０１および７０１を動作させて昇
降部材６０２および７０２を下降させる。昇降用１駆動
源６０１及び７０１は上下位置検出装置１３および１４
のボールが被溶接物２の表面に当接した中立位置（検出
信号を発生しない位置）で停止し、同時に昇降部材６０
２および７０２も停止する。この状態で第１の支持部材
１１に支承された左右位置検出装置１７のガイドローラ
を被溶接物２の開先部に嵌合させつつＸ，方向に溶接を
行なう。この場合、第４図に示すように溶接がＸ１方向
に距離Ｘだけ進行すると、予定された溶接線（ＸＯＸＯ
線）と実際の溶接線（Ｘｗ−Ｘｗ線）とは平行でないた
め、溶接を確実に行なうためには溶接用トーチ１５，１
６の位置をＹ２方向に△Ｙだけ移動させなければならな
い。そこで本実施例においては、被溶接物２の溶接進行
側の未溶接の開先部に嵌合するガイドローラを有する左
右位置検出装置１７により溶接線の左右位置を検出して
この検出量に応じて追従用駆動源３０１を駆動し、第１
の部材３０２をＹ方向に移動させる。

従つて第１及び第２の溶接用トーチ１５及び１６が第１
の部材３０２と共に同時に左右方向（Ｙ方向）に変位し
て溶接線２０１に追従する。この場合、左右位置検出装
置１７は溶接進行方向側の未溶接の被溶接部で溶接線２
０１の左右位置を検出するので、溶接ビードの影響を受
けることなく溶接線の位置を高精度で検出することがで
きる。

そして溶接線２０１がＹ方向に△Ｙ変位すれば溶接用ト
ーチ１５，１６も又左右位置検出装置１７の検出量に応
じて左右駆動機構３によりＹ方向に同時に△Ｙだけ追従
して変位するので、常時溶接用トーチは実際の溶接線上
に位置することになる。尚鋼板を曲げて管を造成する場
合、突合せ部は管の軸線に対して一方向に僅かに傾くが
、突合せ部が延長線上を蛇行することは殆んどないため
、上記のように溶接線方向に間隔の保たれた溶接用トー
チを管の軸線と略直角な方向に同時に移動させると上記
のごとく溶接用トーチを被溶接線に殆んど一致させるこ
とができる。

また第１及び第２の昇降部材６０２及び７０２には夫々
第１及び第２の上下位置検出装置１３及び１４が設けら
れているので、たとえ第１及び第２の溶接用トーチ１５
及び１６の近傍で被溶接物の上下位置が異なつていても
、各上下位置検出装置１３及び１４で上下位置が検出さ
れてこの検出量に応じて各昇降用駆動源６０１，７０１
が作動する。

従つて第１及び第２の昇降部材６０２及び７０２が第１
及び第２の支持部材１１及び１２の被溶接管２に対する
上下位置を初期状態に保つように昇降動作を行ない、こ
れにより溶接用トーチ１５，１６を被溶接管２の表面に
対して常に一定の高さに位置決めする。上記のように溶
接用トーチは常時溶接線上に位置決めされると共に被溶
接物表面より一定の位置に位置決めされるので溶接は完
全に行なわれる。

第５図は左右位置検出装置１７としてサーポバルブを利
用し、追従用１駆動源３０１として流体圧作動シリンダ
ーを用いた実施例を示す。この実施例ではガイドローラ
１７ａが中立位置よりＹ１方向にΔＹだけ変位した場合
、この変位量（検出量）△Ｙ分だけ流体圧作動シリンダ
ーのシリンダーロツドが突出するように制御される。勿
論この場合流体圧作動シリンダーは流体圧作動の回転機
としても何ら変わらない。第６図は、左右位置検出装置
が被溶接物に非接触で左右位置を検出するようにした実
施例を示したものであつて、この例では、２本の流体噴
出孔１７ｂ，１７ｂを有する流体検出器１７を図示のよ
うに被溶接物の突合せ部に配置し、両噴出孔からの出力
圧を純流体増幅素子１７１によつて増幅した後この増幅
した両出力圧の差を空圧一電圧変換器１７２により電圧
に変換し、この電圧によつて追従用駆動源３０１を駆動
して第１の部材３０２、溶接トーチ１５，１６及び左右
位置検出器１７を溶接線に追従させるようになつている
。

なお、追従用駆動源３０１として流体圧作動のシリンダ
ーもしくは回転機を用いる場合は第６図に２点鎖線で示
したごとく、空圧一電圧変換器１７２によつて変換され
た電圧により圧力流体切換用電磁弁１７３を切換えて流
体圧作動のシリンダーもしくは回転機３０１を操作する
ことができる。

第７図及び第８図は左右駆動機構を２組配置してその各
々に追従用駆動源を設けた場合であり、第１及び第２の
左右調整装置４及び５に各々追従用駆動源を設置したも
のである。

即ち第１図に示される，駆動源４０１及び５０１を追従
用駆動源３０１，３０１としたものであり、この場合当
然第１図に示される駆動源３０１及び第１の部材３０２
は不要である。第７図の例では、追従用駆動源として電
動機が用いられていて、各電動機は左右位置検出装置の
検出信号により同時に作動されるが、手動操作の場合は
押ボタンスイツチ１８１乃至１８４を操作することによ
り各電動機が任意に，駆動されて第１及び第２の移動部
材４０２及び５０２がＹ方向に適宜に位置調整されるよ
うに構成されている。第８図は追従用１駆動源として２
組の流体圧作動のシリンダーもしくは回転機を用いた実
施例を示したもので、この実施例において左右倣いを行
なう場合には電磁弁１７４及び１７５が共に中立位置（
閉状態）に設定され、倣い用電磁弁１７５及び１７６は
互いにその通路が開状態となるよう操作される。

また手動にて流体圧作動のシリンダーもしくは回転機を
操作する場合には、倣い用電磁弁１７５及び１７６の通
路が閉状態になるようにこれらの電磁弁が操作された後
、手動調整用電磁弁１７４もしくは１７５のスプールが
押ボタンにより適当に切換えられて操作が行なわれる。
この場合手動調整用電磁弁１７４及び１７５を手動切換
式の切換弁としてもよいのは勿論である。第９図は非接
触のＥ字形コア１９を有するセンサーを用いた実施例を
示したものであり、この実施例においてコア１９の中央
脚には交流電源１９２により励磁される励磁巻線１９１
が巻かれ、右側及び左側の脚部にはそれぞれ検出巻線１
９３及び１９４が巻かれている。今溶接線がＹ２方向に
ずれて、Ｅ形コア１９の中央脚が被溶接物２ａ上に位置
したとすると、中央脚、左側の被溶接物２ａ及びＥ形コ
アの左側脚からなる磁路の磁気抵抗は、コアの中央脚、
左側の被溶接物２ａ１開先部分、被溶接物２ｂ及びＥ形
コアの右外側脚からなる磁路の磁気抵抗よりも小さくな
るため、磁束は左外側鉄心に多く通り、従つて誘起電圧
ＥａがＥｂより大になる。これらの電圧の差Ｅａ−Ｅｂ
が制御装置に供給される。制御装置は第１の部材３０２
、溶接用トーチ１５，１６及び左右検出装置１７をＹ２
方向へ移動させるように追従用駆動源３０１に出力を供
給する。溶接線がＹ１方向にずれた場合は上記と逆の動
作が行なわれる。第２図に示したように、左右駆動機構
を単一の駆動源で駆動するように構成した場合には、２
以上の溶接用トーチが確実に同時に移動されるという利
点がある。また第７図および第８図に示したように、左
右駆動機構を溶接用トーチと同数の駆動源で駆動するよ
うに構成した場合には、各駆動を同期させる機構が必要
であるが、左右調整装置と左右駆動機構とを兼用させる
ことができるので有利である。

勿論この場合自動操作と手動操作は適当な切換手段によ
り実施される。本発明の説明のうち、上下位置検出装置
は被溶接物と非接触の機構、例えば流体圧を被溶接物に
噴射させてその背圧により被溶接物表面よりの高さを検
出する機構とすることもできる。

また溶接トーチは３以上設けることもできる。

このように３以上の溶接用トーチを配置すれば各溶接用
トーチにより僅かずつ溶接を行なうことができるので、
各溶接位置における被溶接物への入熱を減少させること
もでき、従つて被溶接物の過熱や、金属組織への悪影響
を防止することができる。以上のように、本発明によれ
ば、溶接進行方向の先頭の溶接用トーチが支承された昇
降部材に左右位置検出装置を設けて未溶接の被溶接部で
溶接線の左右位置を検出するため、溶接ビードの影響を
受けることなく溶接線の左右位置を高精度で検出するこ
とができ、この左右位置検出装置の検出量に応じて複数
の溶接用トーチを同時に等量左右方向に移動させて各溶
接用トーチの左右位置を調整するので、すべての溶接用
トーチを良好に溶接線に追従させることができる。

したがつて２番目以降の溶接用トーチが溶接線から大き
くずれるといつた不都合を無くして良好な溶接結果を得
ることができる利点がある。また左右位置調整装置は先
頭の溶接用トーチ近傍にのみ配設すればよいので構造を
簡単にすることができる。更に各溶接用トーチの上下位
置の調整も何ら支障なく行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は第１図
の側面図、第３図は第２図の平面図、第４図は第３図の
操作説明図、第５図乃至第９図はそれぞれ本発明で用い
る左右駆動機構の異なる変形例を示す概略構成図である
。 １・・・・・・枠体、２・・・・・・被溶接物、２０１
・・・・・・溶接線、３・・・・・・左右駆動機構、３
０１・・・・・・追従用駆動源、４・・・・・・第１の
左右調整装置、５・・・・・・第２の左右調整装置、６
・・・・・・第１の昇降装置、７・・・・・・第２の昇
降装置、１３・・・・・・第１の上下位置検出装置、１
４・・・・・・第２の上下位置検出装置、１５・・・・
・・第１の溶接用トーチ、１６・・・・・・第２の溶接
用トーチ、 １７・・・・・・左右位置検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接管の溶接線と直角な左右方向に移動し得る移
   動部材を備えて前記溶接線の方向に並べて配置された複
   数の左右調整装置と、前記複数の左右調整装置の前記移
   動部材を左右方向に移動させる駆動源付きの左右駆動機
   構と、前記各左右調整装置の移動部材に支持された昇降
   装置と、前記各昇降装置の昇降部材に支承されたアーク
   溶接用トーチ及び該アーク溶接用トーチの上下位置を検
   出する上下位置検出装置と、前記上下位置検出装置の検
   出量に応じて前記昇降装置の昇降上下動させる上下位置
   制御手段と、前記溶接線の左右位置を検出する左右位置
   検出装置とを備え、前記左右位置検出装置の検出量に応
   じて前記左右駆動機構を制御して前記各アーク溶接用ト
   ーチの左右位置を調整しつつ前記各アーク溶接用トーチ
   と被溶接管とを該被溶接管の長手方向に相対的に移動さ
   せて下向きにアーク溶接する管の外面縦継溶接装置にお
   いて、前記左右位置検出装置は溶接進行方向側の先頭に
   位置するアーク溶接用トーチが支承された昇降部材に１
   個支承されて前記溶接線の左右位置を未溶接の被溶接部
   で検出するように設けられ、前記左右位置検出装置の検
   出量に応じて前記左右駆動機構の駆動源を制御して前記
   複数のアーク溶接用トーチを同時に等量左右方向に移動
   させて各アーク溶接用トーチの左右位置を調整する左右
   位置制御手段が設けられていることを特徴とする管の外
   面縦継溶接装置。 ２ 前記左右駆動機構の駆動源は前記複数のアーク溶接
   用トーチに対して共通に１台だけ設けられている特許請
   求の範囲第１項に記載の管の外面縦継溶接装置。 ３ 前記左右駆動機構の駆動源は前記各アーク溶接用ト
   ーチ毎に個別に設けられている特許請求の範囲第１項に
   記載の管の外面縦継溶接装置。