(57)【要約】【課題】配管の突き合わせ溶接を行う前に、複数の溶接ステージ全てでの溶接条件が分かり、簡単な制御で配管の溶接を行うことができる配管溶接方法を提供する。【解決手段】軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、軸方向に隣り合う配管の端部同士を溶接する配管溶接方法Ｔであって、軸方向に隣り合う配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、配管を芯出しする芯出し工程と、複数の溶接ステージで配管の溶接を行う溶接工程Ｔ７と、を行い、複数の溶接ステージでの配管の溶接条件の総てを、溶接工程を行う前にギャップ量に基づいて設定する。【選択図】図８
2020157360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、
を行い、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する配管溶接方法。
【請求項２】
前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接工程を行う前に定め、
前記複数の溶接ステージのそれぞれの前記溶接工程において、
前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、
前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接する請求項１に記載の配管溶接方法。
【請求項３】
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、前記溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、
前記測定工程では、
前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
測定した前記複数のギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求め、
前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、
前記溶接工程を行う前に、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記推定ギャップ量から溶接条件を求め、
前記溶接工程では、当該溶接条件で溶接する請求項２に記載の配管溶接方法。
【請求項４】
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、前記溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、
前記測定工程では、
前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
測定した前記複数のギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求め、
前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、
前記溶接工程を行う前に、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記推定ギャップ量から溶接条件を求め、
前記溶接工程では、当該溶接条件で溶接する請求項１に記載の配管溶接方法。
【請求項５】
前記溶接条件切り替え角度を複数定め、
前記複数の溶接条件切り替え角度における切り替え角度ギャップ量複数を前記ギャップ量関係式から求め、
前記複数の溶接条件切り替え角度における溶接条件を、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記複数の切り替え角度ギャップ量から求め、
前記溶接工程では、前記配管の周方向の一方側に向かって溶接を行い、
前記複数の溶接条件切り替え角度の１つである第１溶接条件切り替え角度を前記周方向に跨がない間は、一定の第１溶接条件で溶接を行い、
前記第１溶接条件切り替え角度に到達した時点で、前記第１溶接条件切り替え角度に対応した第２溶接条件に切り替え、
前記複数の溶接条件切り替え角度のうち前記第１溶接条件切り替え角度とは異なる第２溶接条件切り替え角度までは、前記第２溶接条件で溶接を行う請求項３に記載の配管溶接方法。
【請求項６】
前記複数の溶接条件切り替え角度のうち最も大きい前記溶接条件切り替え角度を前記周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とし、
前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる請求項５に記載の配管溶接方法。
【請求項７】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、
を備える配管溶接装置。
【請求項８】
前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に定める切り替え角度設定部を備え、
前記溶接部は、
前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、
前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接する請求項７に記載の配管溶接装置。
【請求項９】
前記測定部は、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
前記測定部が測定した複数の前記ギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めるギャップ量演算部を備える請求項８に記載の配管溶接装置。
【請求項１０】
前記測定部は、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
前記測定部が測定した複数の前記ギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めるギャップ量演算部を備える請求項７に記載の配管溶接装置。
【請求項１１】
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件に基づいて、前記ギャップ量に対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める溶接条件演算部を備え、
前記ギャップ量演算部は、前記ギャップ量関係式に基づいて、前記溶接条件切り替え角度に対する切り替え角度ギャップ量を求め、
前記溶接条件演算部は、前記溶接条件関係式に基づいて、前記切り替え角度ギャップ量に対する切り替え溶接条件を求め、
前記溶接部は、前記溶接条件切り替え角度に対応する前記配管の部分に到達した時点で、前記切り替え溶接条件で溶接する請求項９に記載の配管溶接装置。
【請求項１２】
前記溶接条件切り替え角度を前記配管の周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とする最終切り替え位置設定部を備え、
前記溶接部は、前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる請求項１１に記載の配管溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管溶接方法及び配管溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で溶接する配管溶接方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された配管溶接方法では、予め溶接トーチの溶接姿勢別とルートギャップ（ギャップ量）別に、最適溶接条件データベースを設定しておく。
実際に溶接を行う際には、溶接トーチの溶接姿勢とルートギャップ幅の変化を、溶接中にリアルタイムに検出する。そして、溶接姿勢の検出値とルートギャップの検出値に従って、最適溶接条件データベースから溶接条件を選定し、選定した溶接条件で溶接を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−６６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された配管溶接方法では、ギャップ量を随時測定しながら溶接条件を定め、ギャップ量を測定してから時間差を持って溶接を行う。このため、配管溶接装置をダイナミック（動的）に制御する必要があるため、制御が複雑となる。
また、配管溶接方法が複数の溶接ステージで行われている場合、１番目の溶接ステージでは、測定したギャップ量に基づいて定められた溶接条件で溶接するが、２番目以降の溶接ステージにおける溶接条件が定められないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、配管の突き合わせ溶接を行う前に、複数の溶接ステージ全てでの溶接条件が分かり、簡単な制御で配管の溶接を行うことができる配管溶接方法及び配管溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の配管溶接方法は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、を行い、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定することを特徴としている。
また、本発明の配管溶接装置は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
これらの発明によれば、軸方向に隣り合う配管の端部間のギャップ量を測定し、そのギャップ量が、配管の全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、配管を芯出しする。そして、複数の溶接ステージでの配管の溶接条件の総てを、測定したギャップ量に基づいて設定する。従って、配管の突き合わせ溶接を行う前に、複数の溶接ステージ全てでの溶接条件が分かる。
総ての溶接条件を設定した後で、複数の溶接ステージで配管の溶接を行う。配管を溶接する際に配管のギャップ量を測定してダイナミックに溶接条件の設定及び制御を行う必要が無いため、簡単な制御で配管の溶接を行うことができる。
【０００８】
更に、配管の溶接条件はギャップ量に応じて逐次変化させる必要はなく、例えば配管の周方向に１０か所程度の位置において溶接条件を切り替えることによって、品質に問題無く溶接可能なことが、これまでの溶接の経験から分かっている。この溶接条件切り替え角度は、溶接姿勢（下向き、立向き、上向き）及び配管端面の加工精度（ギャップ量）等に基づいて定められる値である。
この溶接条件切り替え角度を、配管の溶接を行う前に定め、前記複数の溶接ステージのそれぞれの前記溶接工程において、前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接を行うことで、複雑な制御を避けて、より簡単な制御で配管の溶接を行うことができる。
【０００９】
また、配管の周方向にギャップ量を複数測定し、測定した複数のギャップ量に基づいて、配管の中心軸回りの角度に対するギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めることにより、配管の周方向の全ての位置でギャップ量を測定することが不要となる（配管の周方向の一部の位置でギャップ量を測定すればよいことになる）。このことにより、配管の周方向の全ての位置でギャップ量を測定することなく、固定した複数数か所（例えば３か所以上）で一度にギャップ量を測定することが可能となり、測定に要する時間を短縮できる。
また、複数のギャップ量を同時に測定することで、芯ずれ量が把握でき、芯出し調整にも有効である。
【００１０】
上記の配管溶接方法において、溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、最大ギャップ量、最大溶接条件、標準ギャップ量、標準溶接条件、及び推定ギャップ量から、例えば１次の関数で溶接条件を求めることで、ギャップ量に相当する溶接条件を定めることが可能である。
上記方法により、例えば溶接スタート時（通常、後述する中心角度が０度）におけるギャップ量に相当する溶接条件で次の溶接条件切り替え角度まではスタート時の溶接条件で溶接を行い、溶接条件切り替え角度に到達した時は、溶接条件切り替え角度の推定ギャップ量に基づいた溶接条件に切り替え、その次の溶接条件切り替え角度までは、前記推定ギャップ量に相当する溶接条件一定で溶接を行う。これを順繰りに繰り返すことで、単純な制御で溶接が可能となる。
【００１１】
さらに、上記の配管溶接方法において、配管を裏当て金無しで溶接可能なギャップ量以下に予め調整し、ギャップ量を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量以下とすることにより、裏当て金無しで全周を溶接することが可能である。裏当て金は通常銅を使用するが、このことにより、銅のコンタミを嫌う材料の溶接も可能となる。
更に調整が完了した時点のギャップ量を、溶接条件を決定するギャップ量とすることにより、改めてギャップ量を測定し直すことも不要となる。なお、裏当て金無しで溶接可能なギャップ量は、施工ノウハウとしてそれぞれの施工業者が持っている。
【００１２】
また、上記の配管溶接方法において、前記溶接条件切り替え角度を複数定め、前記複数の溶接条件切り替え角度における切り替え角度ギャップ量複数を前記ギャップ量関係式から求め、前記複数の溶接条件切り替え角度における溶接条件を、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記複数の切り替え角度ギャップ量から求め、前記溶接工程では、前記配管の周方向の一方側に向かって溶接を行い、前記複数の溶接条件切り替え角度の１つである第１溶接条件切り替え角度を前記周方向に跨がない間は、一定の第１溶接条件で溶接を行い、前記第１溶接条件切り替え角度に到達した時点で、前記第１溶接条件切り替え角度に対応した第２溶接条件に切り替え、前記複数の溶接条件切り替え角度のうち前記第１溶接条件切り替え角度とは異なる第２溶接条件切り替え角度までは、前記第２溶接条件で溶接を行ってもよい。
【００１３】
この発明によれば、各溶接条件切り替え角度に対応した切り替え角度ギャップ量を、ギャップ量関係式から精度良く求めることができる。そして、溶接条件切り替え角度に対応した溶接条件を、最大ギャップ量、最大溶接条件、標準ギャップ量、標準溶接条件、及び切り替え角度ギャップ量から精度良く求めることができる。
そして、配管の溶接を行う中心軸回りの角度に対応した位置に応じて溶接条件を変化させつつ、溶接条件の変化を溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後に抑えることで、中心軸回りの角度が変化するごとに溶接条件を変化させる場合に比べて、簡単な制御で配管の溶接を行うことができる。
【００１４】
また、上記の配管溶接装置において、前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件に基づいて、前記ギャップ量に対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める溶接条件演算部を備え、前記ギャップ量演算部は、前記ギャップ量関係式に基づいて、前記溶接条件切り替え角度に対する切り替え角度ギャップ量を求め、前記溶接条件演算部は、前記溶接条件関係式に基づいて、前記切り替え角度ギャップ量に対する切り替え溶接条件を求め、前記溶接部は、前記溶接条件切り替え角度に対応する前記配管の部分に到達した時点で、前記切り替え溶接条件で溶接してもよい。
この発明によれば、溶接条件切り替え角度が、ギャップ量を実際には測定していない位置に対応する中心軸回りの角度であっても、ギャップ量関係式に基づいて、溶接条件切り替え角度に対する切り替え角度ギャップ量を精度良く推定することができる。
そして、その切り替え角度ギャップ量に対応する溶接条件を直接的には設定していない場合であっても、溶接条件関係式に基づいて、精度良く推定した切り替え角度ギャップ量に対する好適な切り替え溶接条件を求めることができる。従って、溶接条件切り替え角度に対応する配管の部分に到達した時点で、好適に求めた切り替え溶接条件で溶接することができる。
【００１５】
また、上記の配管溶接方法において、前記複数の溶接条件切り替え角度のうち最も大きい前記溶接条件切り替え角度を前記周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とし、前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させてもよい。
また、上記の配管溶接装置において、前記溶接条件切り替え角度を前記配管の周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とする最終切り替え位置設定部を備え、前記溶接部は、前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させてもよい。
これらの発明によれば、中心軸回りの角度ではなく、配管の最終溶接条件切り替え位置に基づいて溶接条件を変化させ、配管における溶接が終了する部分近傍を一定の溶接条件で確実に溶接することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の配管溶接方法及び配管溶接装置によれば、配管の突き合わせ溶接を行う前に、複数の溶接ステージ全てでの溶接条件が分かり、簡単な制御で配管の溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の配管溶接装置の斜視図である。
【図２】同配管溶接装置の溶接部における要部の正面図である。
【図３】同配管溶接装置のセンサが測定する新設管の位置を説明する正面図である。
【図４】溶接条件切り替え角度を説明するための配管の縦断面図である。
【図５】ギャップ量を説明するための配管の縦断面図である。
【図６】配管の中心軸回りの角度に対するギャップ量の関係を説明する図である。
【図７】ギャップ量に対する溶接条件の関係を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態の配管溶接方法を示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の配管溶接方法による、中心角度に対する溶接条件の変化を説明する図である。
【図１０】従来の配管溶接方法による、中心角度に対する溶接条件の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る配管溶接装置の一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の配管溶接装置１は、軸方向に並べて配置された配管Ｐの端部同士を突き合わせた状態で、軸方向に隣り合う配管Ｐの端部同士を溶接する。以下では、複数の配管Ｐのうち、既に互いに接合された配管Ｐを既設管Ｐ１と言い、複数の既設管Ｐ１に新たに接合される配管Ｐを新設管Ｐ２と言う場合がある。既設管Ｐ１は、複数の新設管Ｐ２を接合して構成されている。
配管溶接装置１は、一般的にレイバージ工法と呼ばれる方法を行うために、パイプレイバージ（敷設船）に設けられた配管敷設ラインで用いられる。配管敷設ラインは、複数（本実施形態では４つ）の溶接ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備えている。なお、配管敷設ラインが備える溶接ステージの数は、複数であれば特に限定されない。以下、溶接ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を区別しないで言うときには、溶接ステージＳと総称する。
溶接ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、配管Ｐの搬送方向Ｘに並べて配置されている。搬送方向Ｘは、例えば水平面に沿う方向である。
【００１９】
配管溶接装置１は、芯出し部１０と、測定部２０と、搬送部３０と、溶接部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄと、入出力部６３と、切り替え角度設定部６５と、最終切り替え位置設定部６６と、溶接条件設定部６７と、ギャップ量演算部６９と、溶接条件演算部７１と、を備えている。以下、溶接部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄを区別しないで言うときには、溶接部３５と総称する。
芯出し部１０は、測定部２０が測定する後述するギャップ量が新設管Ｐ２の全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、新設管Ｐ２を芯出しする。ここで言う測定部２０が測定するギャップ量は、図５に示すように、搬送方向Ｘに隣り合う配管Ｐの外周面間の搬送方向Ｘにおけるギャップ量Ｇのことを意味する。なお、図５では、搬送方向Ｘに隣り合う配管Ｐの間に形成される開先の形状が、Ｊ形（Ｕ形）開先である場合を例にとって示している。
【００２０】
また、許容ギャップ量とは、突き合わせされた配管Ｐを裏当て金無しで溶接する上で許容されるギャップ量Ｇのことを意味する。搬送方向Ｘに隣り合う配管Ｐの間に所定の形状の開先が形成されている場合、開先のうちで搬送方向Ｘの距離が最も小さい短い部分の長さであるルートギャップ量Ｇ０と、ギャップ量Ｇとの間には、一定の関係がある。例えば、ギャップ量Ｇの許容ギャップ量に対応するルートギャップ量Ｇ０は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の所定の値である。
【００２１】
図１に示すように、芯出し部１０は、一対の第１搬送体１１と、一対の第１搬送体１１の後述する回転軸（不図示）を移動させる芯出し駆動部１２と、芯出し駆動部１２を制御する芯出し制御部１３と、を備えている。
一対の第１搬送体１１は、搬送方向Ｘに互いに間隔を空けて並べて配置されている。新設管Ｐ２は、新設管Ｐ２の軸方向が搬送方向Ｘに沿うように搬送される。第１搬送体１１は、新設管Ｐ２を搬送方向Ｘの下流側に向かって搬送する。
各第１搬送体１１は、配管敷設ライン上に配置された基台１５と、基台１５に対して回転可能に支持された回転軸と、基台１５に対して回転軸を回転させる回転駆動部（不図示）と、回転軸に固定された第１ローラ１６と、を備えている。
回転軸は、水平面に沿うとともに搬送方向Ｘに直交する方向である直交方向Ｙに延びている。
回転駆動部は、モータ等であり、回転軸を直交方向Ｙに沿う軸線周りに回転させる。
【００２２】
芯出し駆動部１２は、駆動モータ及び２軸ステージ等を備えている。芯出し駆動部１２は、各第１搬送体１１に取付けられている。２軸ステージは、第１搬送体１１の回転軸を上下方向Ｚ及び直交方向Ｙにそれぞれ移動可能に支持している。駆動モータは、回転軸を上下方向Ｚ及び直交方向Ｙに移動させる。
芯出し制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、を備えている。メモリには、予め定められた許容ギャップ量等が記憶されている。
芯出し制御部１３は、各芯出し駆動部１２に接続されている。芯出し制御部１３は、測定部２０による測定結果に基づいて、各芯出し駆動部１２を駆動する。
【００２３】
測定部２０は、新設管Ｐ２の端部に取付けられたリング体２１と、リング体２１に設けられたセンサ２２及び出力部２３と、を備えている。
リング体２１は、新設管Ｐ２における既設管Ｐ１に対向する端部に着脱可能に取付けられている。
センサ２２としては、例えばレーザラインセンサ（帯レーザセンサ）が好適に用いられる。センサ２２は、図５に示すように、搬送方向Ｘに隣り合う配管Ｐの端部間のギャップ量（距離）Ｇ（搬送方向Ｘに隣り合う一対の配管Ｐの外周面間の搬送方向Ｘの長さ）を測定する。測定部２０は、複数（本実施形態では４つ）のセンサ２２を備えている。複数のセンサ２２は、リング体２１の軸線回りに等角度ごとに配置されている。測定部２０は、配管Ｐの周方向にギャップ量を複数測定する。複数のセンサ２２は、出力部２３に配線等により接続されている。
【００２４】
例えば、複数のセンサ２２は、図３に示す新設管Ｐ２の上端部Ｐ６、側端部Ｐ７，Ｐ８、及び下端部Ｐ９のおけるギャップ量Ｇを測定する。
図１に示すように、出力部２３は、芯出し部１０の芯出し制御部１３に接続されている。出力部２３は、複数のセンサ２２による測定結果を芯出し制御部１３に送る。
【００２５】
搬送部３０は、第１搬送体１１と同様に構成された第２搬送体３１複数と、インターナルクランプ（保持部）３２と、を備えている。複数の第２搬送体３１は、搬送方向Ｘに互いに間隔を空けて並べて配置されている。
インターナルクランプ３２は、公知の構成のものであり、配管Ｐ内に配置されている。インターナルクランプ３２は、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２とを着脱可能に接続する。
【００２６】
図１及び図２に示すように、溶接部３５Ａは、ガイドレール３６Ａと、第１ヘッド３７Ａと、第２ヘッド３８Ａと、ワイヤフィーダ３９Ａと、溶接電源４０Ａと、シールドガス供給部（不図示）と、溶接制御部４１Ａと、を備えている。
ガイドレール３６Ａは、内径が配管Ｐの外径にほぼ等しい環状に形成されている。ガイドレール３６Ａは、既設管Ｐ１の端部に着脱可能に取付けられている。
第１ヘッド３７Ａ及び第２ヘッド３８Ａは、ガイドレール３６Ａに沿って移動する。
図２に示すように、第１ヘッド３７Ａは、ヘッド本体４４Ａと、ヘッド本体４４Ａに取付けられた搬送部（不図示）と、第１前方トーチ４５Ａと、第１後方トーチ４６Ａと、を備えている。
【００２７】
搬送部は、ガイドレール３６Ａ上に配置された車輪、車輪を回転させる車輪駆動モータを備えている。車輪駆動モータを駆動して車輪を回転させることで、第１ヘッド３７Ａは、ガイドレール３６Ａ上を配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの（周方向の）一方側Ｄ１に移動する。第１ヘッド３７Ａは、ガイドレール３６Ａの上端部から中心軸Ｏ１回りの一方側Ｄ１に向かって、ガイドレール３６Ａの下端部まで、配管Ｐの約半周にわたって移動する。
トーチ４５Ａ，４６Ａは、金属等で管状に形成されている。第１前方トーチ４５Ａ内には、溶接ワイヤ４８Ａが配置されている。溶接ワイヤ４８Ａは、第１前方トーチ４５Ａに電気的に接続されている。
第１後方トーチ４６Ａは、第１前方トーチ４５Ａよりも中心軸Ｏ１周りの他方側Ｄ２に配置されている。第１後方トーチ４６Ａ内には、溶接ワイヤ４９Ａが配置されている。溶接ワイヤ４９Ａは、第１後方トーチ４６Ａに電気的に接続されている。
【００２８】
ヘッド本体４４Ａは、ヘッド本体４４Ａに対してトーチ４５Ａ，４６Ａを搬送方向Ｘに振動（ウィービング）させる振動部を備えていることが好ましい。
【００２９】
第２ヘッド３８Ａは、中心軸Ｏ１を含む鉛直面に対して、第１ヘッド３７Ａとは面対称に構成されている。すなわち、第２ヘッド３８Ａは、第１ヘッド３７Ａのヘッド本体４４Ａ、搬送部、第１前方トーチ４５Ａ、第１後方トーチ４６Ａと同様に構成されたヘッド本体５２Ａ、搬送部、第２前方トーチ５３Ａ、第２後方トーチ５４Ａを備えている。
第２ヘッド３８Ａは、ガイドレール３６Ａの上端部から中心軸Ｏ１回りの他方側Ｄ２に向かって、ガイドレール３６Ａの下端部まで、配管Ｐの約半周にわたって移動する。第２前方トーチ５３Ａ内には、溶接ワイヤ５６Ａが配置されている。第２後方トーチ５４Ａ内には、溶接ワイヤ５７Ａが配置されている。
図１に示すように、芯出し部１０、測定部２０、及び溶接部３５Ａのヘッド３７Ａ，３８Ａは、配管敷設ラインの溶接ステージＳ１に配置されている。溶接部３５Ａは、溶接ステージＳ１で新設管Ｐ２の溶接を行う。
この例では、溶接ステージＳ１において、ヘッド３７Ａ，３８Ａのそれぞれは、配管Ｐの約半周にわたって溶接するとした。しかし、溶接ステージＳ１において、ヘッド３７Ａ，３８Ａのそれぞれは、配管Ｐの約半周にわたって溶接することを複数回繰り返してもよい。
【００３０】
ワイヤフィーダ３９Ａでは、図示しないドラムに溶接ワイヤ４８Ａ，４９Ａ，５６Ａ，５７Ａが巻回されている。ワイヤフィーダ３９Ａは、溶接ワイヤ４８Ａ，４９Ａを第１ヘッド３７Ａに供給し、溶接ワイヤ５６Ａ，５７Ａを第２ヘッド３８Ａに供給する。
溶接電源４０Ａでは、図示はしないが、プラス側の端子がヘッド３７Ａ，３８Ａのトーチ４５Ａ，４６Ａ，５３Ａ，５４Ａに電気的に接続され、マイナス側の端子が新設管Ｐ２に電気的に接続されている。溶接電源４０Ａは、第１ヘッド３７Ａのトーチ４５Ａ，４６Ａと新設管Ｐ２との間に電圧を印加する。溶接電源４０Ａは、さらに、第２ヘッド３８Ａのトーチ５３Ａ，５４Ａと新設管Ｐ２との間に電圧を印加する。
【００３１】
シールドガス供給部は、シールドガスが充填されたガスボンベを備えている。ガスボンベは、開閉バルブにより開閉される。ガスボンベは、図示しない配管によりヘッド３７Ａ，３８Ａに接続されている。ガスボンベは、第１ヘッド３７Ａにおいて、第１前方トーチ４５Ａと溶接ワイヤ４８Ａとの間、及び第１後方トーチ４６Ａと溶接ワイヤ４９Ａとの間にシールドガスを供給する。ガスボンベは、第２ヘッド３８Ａにおいて、第２前方トーチ５３Ａと溶接ワイヤ５６Ａとの間、及び第２後方トーチ５４Ａと溶接ワイヤ５７Ａとの間にシールドガスを供給する。
【００３２】
溶接制御部４１Ａは、芯出し制御部１３と同様に構成されている。溶接制御部４１Ａは、ヘッド３７Ａ，３８Ａ、及びワイヤフィーダ３９Ａ等を制御する。
溶接部３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄは、溶接部３５Ａと同様に構成されている。溶接部３５Ｂは、配管敷設ラインの溶接ステージＳ２に配置されている。溶接部３５Ｃは溶接ステージＳ３に、溶接部３５Ｄは溶接ステージＳ４にそれぞれ配置されている。
【００３３】
ここで、溶接姿勢による溶接条件について説明する。溶接姿勢には、溶接を行う向きに応じて、下向溶接、立向溶接、上向溶接等がある。ヘッド３７Ａ，３８Ａの溶接姿勢により重力の影響が変わるため、溶接条件は溶接姿勢ごとに定めることが好ましい。図４に示す新設管Ｐ２を溶接する場合には、溶接条件は、溶接する新設管Ｐ２に対して、新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置により定めることが好ましい。ここで、中心軸Ｏ１から上方に向かって延びる基準線Ｌ１を定める。本実施形態では、新設管Ｐ２の溶接条件を、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２との間の開先の溶接位置と中心軸Ｏ１とを結ぶ線と、基準線Ｌ１と、がなす角度（配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの角度。以下中心角度と言う）に基づいて切り替えている。この例では、開先の溶接位置は、トーチ４５Ａ，４６Ａ，５３Ａ，５４Ａによる溶接位置のことを意味する。この溶接条件を切り替える角度を、溶接条件切り替え角度と言う。これは、既設管Ｐ１に形成されている開先についても同様である。
【００３４】
また、図５に示す配管Ｐのギャップ量Ｇによっても、溶接条件は変わる。図５では、配管Ｐを突き合わせた開先の形状がＵ形である場合を例にとって示しているが、開先の形状はこの形状に限定されない。
配管Ｐを裏当て金無しで突合せ溶接するには、ギャップ量Ｇを許容ギャップ量以下の比較的小さい値にする必要がある。配管Ｐを裏当て金無しで突合せ溶接する場合であっても、ギャップ量Ｇが大きくなるのに従い、開先に供給する溶接ワイヤの質量が増加する。
【００３５】
入出力部６３は、図示はしないが、キーボード等の入力部と、液晶ディスプレイ等の出力部と、を備えている。
入出力部６３は、配管溶接装置１の使用者が入力部を操作して与えた入力を、切り替え角度設定部６５等に送る。
【００３６】
切り替え角度設定部６５は、図４に示すように、溶接ステージＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれにおける、新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの溶接条件切り替え角度θ１，θ２及び最終溶接角度θ３を定める。
最終切り替え位置設定部６６は、溶接条件切り替え角度θ１，θ２を周方向の一方側Ｄ１に超えた新設管Ｐ２の位置を最終溶接条件切り替え位置Ｑ１と定める。
例えば、新設管Ｐ２の上端部から第１溶接条件切り替え角度（溶接条件切り替え角度）θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置までは、第１ヘッド３７Ａのトーチ４５Ａ，４６Ａにより下向溶接に対応した溶接条件で溶接する。溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から第２溶接条件切り替え角度（溶接条件切り替え角度）θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置までは、トーチ４５Ａ，４６Ａにより立向溶接に対応した溶接条件で溶接する。以下、溶接条件切り替え角度θ１，θ２を区別しないで言うときには、溶接条件切り替え角度θと総称する。
第２溶接条件切り替え角度θ２は、第１溶接条件切り替え角度θ１とは異なり、第１溶接条件切り替え角度θ１よりも大きい。この例では、新設管Ｐ２に対して複数の溶接条件切り替え角度θが設定されている。なお、切り替え角度設定部６５が定める溶接条件切り替え角度の数は、特に限定されない。
【００３７】
最終溶接角度θ３は、新設管Ｐ２の下端部に対応した中心角度である。最終溶接角度θ３は、第２溶接条件切り替え角度θ２よりも大きい。
最終溶接条件切り替え位置Ｑ１は、溶接条件切り替え角度θ１，θ２のうち最も大きい第２溶接条件切り替え角度θ２を一方側Ｄ１に超えた新設管Ｐ２の管壁の位置である。最終溶接条件切り替え位置Ｑ１から最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの管壁の位置までの周方向の長さは、数十ｍｍ程度であることが好ましい。
第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置までは、トーチ４５Ａ，４６Ａにより上向溶接に対応した溶接条件で溶接する。ただし、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１から最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置までは、トーチ４５Ａ，４６Ａによる溶接の最後の部分になるため、中心軸Ｏ１回りの位置に基づいた溶接条件ではなく、新設管Ｐ２の管壁に沿った長さに基づいた溶接条件（ＳＴＯＰ条件の溶接条件）を用いている。
【００３８】
切り替え角度設定部６５は、第２ヘッド３８Ａに対して、第１ヘッド３７Ａの溶接条件切り替え角度θ及び最終溶接角度θ３とは前記鉛直面に対して略面対称に、溶接条件切り替え角度及び最終溶接角度を定める。最終切り替え位置設定部６６は、第２ヘッド３８Ａに対して、第１ヘッド３７Ａの最終溶接条件切り替え位置Ｑ１とは前記鉛直面に対して略面対称に、最終溶接条件切り替え位置を定める。
切り替え角度設定部６５は、溶接部３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれに対して溶接条件切り替え角度及び最終溶接角度を定める。最終切り替え位置設定部６６は、溶接部３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄのそれぞれに対して最終溶接条件切り替え位置を定める。
【００３９】
溶接部３５における溶接条件切り替え角度及び最終溶接角度は、使用者が入出力部６３から入力し、切り替え角度設定部６５に記憶させてもよい。最終切り替え位置設定部６６の最終溶接条件切り替え位置についても同様である。
切り替え角度設定部６５は、溶接条件切り替え角度θ及び最終溶接角度θ３を、溶接部３５が配管Ｐの溶接を行う前に定める。最終切り替え位置設定部６６は、最終溶接条件切り替え位置を、溶接部３５が配管Ｐの溶接を行う前に定める。
【００４０】
溶接条件設定部６７は、溶接ステージＳでの配管Ｐの溶接条件の総てを、溶接部３５が配管Ｐの溶接を行う前にギャップ量Ｇに基づいて設定する。
ここで溶接条件の例について説明する。この例では、溶接条件は、各溶接ステージＳにおいて、ギャップ量Ｇに基づいて、前方トーチ４５Ａ，５３Ａ、後方トーチ４６Ａ，５４Ａごとに設定されている。
ここで、配管Ｐを裏当て金無しで溶接可能な標準ギャップ量における標準溶接条件、及び配管Ｐを裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件について、溶接ステージＳ１，Ｓ２の場合について説明する。例えば、標準ギャップ量は６．８ｍｍであり、最大ギャップ量は７．２ｍｍである。
表１に、溶接ステージＳ１における標準溶接条件の一例を示す。標準溶接条件は、ギャップ量Ｇが配管Ｐの全周にわたって標準ギャップ量である場合に好ましい溶接条件として求めた溶接条件である。
【００４１】
【表１】
2020157360.tif 000003
【００４２】
中心角度が０度以上、第１溶接条件切り替え角度θ１である４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、１１．４ｍ／ｍｉｎ（メートル毎分）である。溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａに流す電流は、それぞれ２６８Ａ（アンペア）である。溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａに印加する電圧は、それぞれ２３．５Ｖ（ボルト）である。前方トーチ４５Ａ，５３Ａの振動の振幅は、１．０ｍｍである。
後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、１０．２ｍ／ｍｉｎである。溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａに流す電流は、それぞれ２５０Ａである。溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａに印加する電圧は、それぞれ２４．１Ｖである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの振動の振幅は、１．９ｍｍである。
ヘッド３７Ａ，３８Ａの走行速度は、１２０ｃｍ／ｍｉｎである。トーチ４５Ａ，４６Ａ，５３Ａ，５４Ａの振動の周波数は、１０Ｈｚ（ヘルツ）である。
【００４３】
中心角度が第１溶接条件切り替え角度θ１以上、第２溶接条件切り替え角度θ２である１４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、１１．８ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、１０．６ｍ／ｍｉｎである。
中心角度が第２溶接条件切り替え角度θ２以上、最終溶接角度θ３である１８０度以下の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、１０．８ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、９．６ｍ／ｍｉｎである。
次に表２に、溶接ステージＳ２における標準溶接条件の一例を示す。
【００４４】
【表２】
2020157360.tif 000004
【００４５】
中心角度が０度以上、第１溶接条件切り替え角度θ１である４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、７．３ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、７．３ｍ／ｍｉｎである。
中心角度が第１溶接条件切り替え角度θ１以上、第２溶接条件切り替え角度θ２である１４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、７．３ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、７．３ｍ／ｍｉｎである。
中心角度が第２溶接条件切り替え角度θ２以上、最終溶接角度θ３である１８０度以下の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、７．２ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、７．２ｍ／ｍｉｎである。
【００４６】
次に、最大ギャップ量における最大溶接条件について説明する。最大ギャップ量は、標準ギャップ量よりも大きく、例えば７．２ｍｍである。
表３に、溶接ステージＳ１における最大溶接条件の一例を示す。最大溶接条件は、ギャップ量Ｇが配管Ｐの全周にわたって最大ギャップ量である場合に好ましい溶接条件として求めた条件である。
【００４７】
【表３】
2020157360.tif 000005
【００４８】
中心角度が０度以上、第１溶接条件切り替え角度θ１である４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、１１．０ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、１０．０ｍ／ｍｉｎである。
中心角度が第１溶接条件切り替え角度θ１以上、第２溶接条件切り替え角度θ２である１４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、１１．４ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、１０．４ｍ／ｍｉｎである。
次に表４に、溶接ステージＳ２における最大溶接条件の一例を示す。
【００４９】
【表４】
2020157360.tif 000006
【００５０】
中心角度が０度以上、第１溶接条件切り替え角度θ１である４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、７．６ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、７．６ｍ／ｍｉｎである。
中心角度が第１溶接条件切り替え角度θ１以上、第２溶接条件切り替え角度θ２である１４０度未満の場合には、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、７．６ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、７．６ｍ／ｍｉｎである。
【００５１】
表５に、全ての溶接ステージＳにおける溶接条件（ＳＴＯＰ条件）の一例を示す。この例では、ＳＴＯＰ条件はギャップ量Ｇによらず一定としているが、ＳＴＯＰ条件をギャップ量Ｇに基づいて変化させてもよい。
また、第１溶接条件切り替え角度θ１の直前、第２溶接条件切り替え角度θ２の直前に、ＳＴＯＰ条件に基づいて溶接される範囲を設けてもよい。
【００５２】
【表５】
2020157360.tif 000007
【００５３】
ＳＴＯＰ条件では、前方トーチ４５Ａ，５３Ａの溶接条件に関して、例えば溶接ワイヤ４８Ａ，５６Ａの供給速度は、８．５ｍ／ｍｉｎである。後方トーチ４６Ａ，５４Ａの溶接条件に関して、溶接ワイヤ４９Ａ，５７Ａの供給速度は、８．５ｍ／ｍｉｎである。
【００５４】
溶接条件設定部６７が設定する溶接条件は、使用者が入出力部６３から入力し、溶接条件設定部６７に記憶させてもよい。
溶接部３５Ａは、溶接条件切り替え角度θ１，θ２を周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる。溶接部３５Ａは、溶接条件切り替え角度θ１，θ２を周方向に跨がない間は一定の溶接条件で溶接する。溶接部３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄについても同様である。
【００５５】
ギャップ量演算部６９は、図６に示すように、測定部２０が測定した複数のギャップ量Ｇに基づいて、配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの角度（中心角度）に対するギャップ量Ｇの関係式であるギャップ量関係式を求める。図６において、横軸は配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの角度（度）を表し、縦軸はギャップ量Ｇ（ｍｍ）を表す。図６の縦軸には、標準ギャップ量Ｇ１及び最大ギャップ量Ｇ２を示す。図６中に、測定部２０が測定したギャップ量Ｇを、○印で示し、ギャップ量関係式を曲線Ｌ３で示す。測定部２０がギャップ量ＧをＮ個測定する場合には、ギャップ量関係式は中心角度の（Ｎ−１）次の関数（次数（Ｎ−１）の多項式関数）とすることが好ましい。測定部２０がギャップ量Ｇを４個測定する場合には、ギャップ量関係式は中心角度の３次の関数とすることが好ましい。
ギャップ量演算部６９は、ギャップ量関係式に基づいて、溶接条件切り替え角度に対する切り替え角度ギャップ量を求める。
【００５６】
溶接条件演算部７１は、図７に示すように、標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１、最大ギャップ量Ｇ２、及び最大溶接条件Ｃ２に基づいて、ギャップ量Ｇに対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める。図７において、横軸は溶接条件を表し、縦軸はギャップ量Ｇを表す。溶接条件関係式を、図７中に直線Ｌ４で示す。
例えば、溶接条件は、前述のように溶接ワイヤの供給速度、溶接ワイヤに流す電流、溶接ワイヤに印加する電圧等である。標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１における溶接ワイヤの供給速度、最大ギャップ量Ｇ２、及び最大溶接条件Ｃ２における溶接ワイヤの供給速度に基づいて、溶接ワイヤの供給速度をギャップ量Ｇの１次の関数として求める。そして、任意のギャップ量Ｇに対する溶接ワイヤの供給速度を、前記１次の関数から求める。溶接ワイヤに流す電流、溶接ワイヤに印加する電圧等についても、同様に求める。
以上のようにして、ギャップ量Ｇに対する溶接条件を求める。
溶接条件演算部７１に記憶される標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１、最大ギャップ量Ｇ２、及び最大溶接条件Ｃ２は、使用者が入出力部６３から入力してもよい。
【００５７】
溶接条件演算部７１は、溶接条件関係式に基づいて、切り替え角度ギャップ量に対する切り替え溶接条件を求める。
溶接部３５は、溶接条件切り替え角度に対応する配管Ｐの部分に到達した時点で、切り替え溶接条件で溶接する。
【００５８】
次に、本実施形態の配管溶接方法について説明する。図８は、本実施形態の配管溶接方法Ｔを示すフローチャートである。
まず、基準溶接条件設定工程（図８に示すステップＴ１）において、実験を行うこと等により、標準ギャップ量Ｇ１における標準溶接条件Ｃ１、及び最大ギャップ量Ｇ２における最大溶接条件Ｃ２を定める。定めた標準ギャップ量Ｇ１等は、使用者が入出力部６３から入力し溶接条件演算部７１に記憶させる。溶接条件演算部７１は、標準ギャップ量Ｇ１等に基づいて溶接条件関係式を求める。標準溶接条件Ｃ１及び最大溶接条件Ｃ２は、後述する溶接工程Ｔ７を行う前に定める。
基準溶接条件設定工程Ｔ１が終了すると、ステップＴ２に移行する。
【００５９】
次に、切り替え角度設定工程（ステップＴ２）において、溶接ステージＳのそれぞれにおける溶接条件切り替え角度θを定め、切り替え角度設定部６５に記憶させる。溶接条件切り替え角度θは、後述する溶接工程Ｔ７を行う前に定める。
なお、０度よりも大きく、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１に対応した中心角度であって、既に設定した溶接条件切り替え角度θとは異なる新たな溶接条件切り替え角度を設定してもよい。
切り替え角度設定工程Ｔ２が終了すると、ステップＴ３に移行する。
【００６０】
次に、初期工程（ステップＴ３）において、搬送部３０により、既設管Ｐ１が第２搬送体３１上に位置するように搬送し、一対の第１搬送体１１上に新設管Ｐ２を配置する。新設管Ｐ２における既設管Ｐ１に対向する端部に、測定部２０のリング体２１を取付ける。既設管Ｐ１における新設管Ｐ２に対向する端部に、溶接部３５Ａのガイドレール３６Ａを取付ける。既設管Ｐ１と新設管Ｐ２とを、インターナルクランプ３２により接続する。
初期工程Ｔ３が終了すると、ステップＴ５に移行する。
【００６１】
次に、測定・芯出し工程（測定工程及び芯出し工程。ステップＴ５）において、軸方向に隣り合う既設管Ｐ１の端部と新設管Ｐ２の端部との端部間のギャップ量Ｇを複数測定する。測定・芯出し工程Ｔ５ではさらに、ギャップ量Ｇが新設管Ｐ２の全周にわたって許容ギャップ量以下になるように、新設管Ｐ２を芯出しする。
具体的には、測定部２０の複数のセンサ２２により複数のギャップ量Ｇを測定する。本実施形態では、複数のギャップ量Ｇは同時に測定される。測定された複数のギャップ量Ｇは、出力部２３を介して芯出し制御部１３に送られる。芯出し制御部１３は、複数のギャップ量Ｇがそれぞれ許容ギャップ量以下か否かを判定する。複数のギャップ量Ｇがそれぞれ許容ギャップ量以下であれば、測定した複数のギャップ量Ｇに基づいて、中心角度に対するギャップ量Ｇの関係式であるギャップ量関係式を求める。以下、このギャップ量関係式を第１ギャップ量関係式と言う。
【００６２】
配管Ｐにおける複数のギャップ量Ｇを測定していない中心角度に対して、ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求める。そして、標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１、最大ギャップ量Ｇ２、最大溶接条件Ｃ２、及び推定ギャップ量から溶接条件を求める。
【００６３】
具体的には、中心角度が０度の位置に対応する新設管Ｐ２の上端部におけるギャップ量Ｇは、実際にセンサ２２で測定している。このため、中心角度が０度以上第１溶接条件切り替え角度θ１未満の範囲を溶接する第１溶接条件（切り替え溶接条件）を、中心角度が０度のギャップ量に対する溶接条件関係式から求める。
ここで、中心角度が４０度の位置に対応する新設管Ｐ２のギャップ量Ｇ、及び中心角度が１４０度の位置に対応する新設管Ｐ２のギャップ量Ｇは、実際にはセンサ２２で測定していないとする。
【００６４】
ギャップ量演算部６９は、第１溶接条件切り替え角度θ１における第１切り替え角度ギャップ量（切り替え角度ギャップ量）を、ギャップ量関係式から求める。同様に、第２溶接条件切り替え角度θ２における第２切り替え角度ギャップ量（切り替え角度ギャップ量）を、ギャップ量関係式から求める。
溶接条件演算部７１は、第１切り替え角度ギャップ量における溶接条件である第２溶接条件を、溶接条件関係式から求める。同様に、第２切り替え角度ギャップ量における溶接条件である第２溶接条件を、溶接条件関係式から求める。溶接条件演算部７１は、第２溶接条件及び第３溶接条件を、標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１、最大ギャップ量Ｇ２、最大溶接条件Ｃ２、及び第１，第２切り替え角度ギャップ量から求める。
このように、溶接条件演算部７１は、溶接ステージＳでの配管Ｐの溶接条件の総てを、後述する溶接工程Ｔ７を行う前にギャップ量Ｇ等に基づいて設定する。
【００６５】
ここで、表１から表４を用いて、具体的に溶接条件を求める方法について説明する。
溶接部３５Ａの第１ヘッド３７Ａは、新設管Ｐ２の上端部から一方側Ｄ１に向かって溶接を行うが、第１ヘッド３７Ａのトーチ４５Ａ，４６Ａの溶接条件は、具体的には以下のように求める。
第１前方トーチ４５Ａを用いて新設管Ｐ２の上端部から、例えば４０度である第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで溶接を行う、第１前方トーチ４５Ａに対する第１溶接条件は、以下のように求める。第１前方トーチ４５Ａに対する第１溶接条件は、表１における溶接条件切り替え角度が４０度で前方トーチに対する溶接条件と、表３における溶接条件切り替え角度が４０度で前方トーチに対する溶接条件と、に基づいて溶接条件関係式を求める。この溶接条件関係式に基づいて、中心角度が０度の位置に対応して測定したギャップ量Ｇから求めた溶接条件が、第１前方トーチ４５Ａに対する第１溶接条件である。
【００６６】
第１後方トーチ４６Ａに対する第１溶接条件を求めるには、表１における溶接条件切り替え角度が４０度で後方トーチに対する溶接条件と、表３における溶接条件切り替え角度が４０度で後方トーチに対する溶接条件と、に基づいて溶接条件関係式を求める。この溶接条件関係式に基づいて、中心角度が０度の位置に対応して測定したギャップ量Ｇから求めた溶接条件が、第１後方トーチ４６Ａに対する第１溶接条件である。
【００６７】
第１前方トーチ４５Ａを用いて第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から、例えば１４０度である第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで溶接を行う、第１前方トーチ４５Ａに対する第２溶接条件は、以下のように求める。
表１における溶接条件切り替え角度が１４０度で前方トーチに対する溶接条件と、表３における溶接条件切り替え角度が１４０度で前方トーチに対する溶接条件と、に基づいて、溶接条件関係式を求める。第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置でのギャップ量Ｇを推定した推定ギャップ量（第１切り替え角度ギャップ量）を、前記ギャップ量関係式から求める。このとき、第１前方トーチ４５Ａに対する第２溶接条件は、前記溶接条件関係式に基づいて、第１切り替え角度ギャップ量から求めた溶接条件である。
【００６８】
第１後方トーチ４６Ａを用いて第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで溶接を行う、第１後方トーチ４６Ａに対する第２溶接条件は、以下のように求める。
表１における溶接条件切り替え角度が１４０度で後方トーチに対する溶接条件と、表３における溶接条件切り替え角度が１４０度で後方トーチに対する溶接条件と、に基づいて、溶接条件関係式を求める。第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置でのギャップ量Ｇを推定した推定ギャップ量（第１切り替え角度ギャップ量）を、ギャップ量関係式から求める。このとき、第１後方トーチ４６Ａに対する第２溶接条件は、前記溶接条件関係式に基づいて、第１切り替え角度ギャップ量から求めた溶接条件である。
【００６９】
トーチ４５Ａ，４６Ａを用いて第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで溶接を行う第３溶接条件等も、同様に求められる。
溶接部３５Ａの第２ヘッド３８Ａのトーチ５３Ａ，５４Ａにおける第１溶接条件から第３溶接条件等は、同様に求められる。
溶接部３５Ｂの第１、第２ヘッドのトーチの溶接条件は、表２及び表４を用いて同様に求められる。溶接部３５Ｃ，３５Ｄのの第１、第２ヘッドのトーチの溶接条件は、同様に求められる。
以上のように、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２との間の開先（以下、第１開先と言う）に関する溶接条件の全てを求める。測定・芯出し工程Ｔ５の終了し、ステップＴ７に移行する。
【００７０】
芯出し制御部１３が、複数のギャップ量Ｇの少なくとも一部が許容ギャップ量を超えいると判定すると、芯出し制御部１３は一対の第１搬送体１１の芯出し駆動部１２により回転軸を上下方向Ｚ及び直交方向Ｙに移動させ、既設管Ｐ１に対する新設管Ｐ２の位置を適宜調節する。複数のセンサ２２により複数のギャップ量Ｇを測定すること、及び、芯出し制御部１３が複数のギャップ量Ｇがそれぞれ許容ギャップ量以下か否かを判定すること、を組にして、芯出し制御部１３が、複数のギャップ量Ｇがそれぞれ許容ギャップ量以下であると判定するまで繰り返す。
なお、図５に示す目違いＨＬ（搬送方向Ｘに隣り合う一対の配管Ｐの外周面間の径方向の距離）を許容値以下に調節してから、新設管Ｐ２の芯出しをすることが好ましい。
【００７１】
次に、溶接工程（ステップＴ７）において、溶接ステージＳで配管Ｐの溶接を行う。
溶接ステージＳ１の溶接工程Ｔ７では、溶接部３５Ａは測定した複数のギャップ量Ｇに基づいて既設管Ｐ１と新設管Ｐ２との溶接を行う。溶接部３５Ａは、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２を溶接する位置に対する中心角度が溶接条件切り替え角度θを跨ぐ前後では、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２を溶接する溶接条件を変化させる。溶接部３５Ａは、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２を溶接する位置に対する中心角度が溶接条件切り替え角度θを跨がない間は、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２を一定の溶接条件で溶接する。
【００７２】
具体的には、第１ヘッド３７Ａは、新設管Ｐ２の上端部から一方側Ｄ１に向かって、例えば４０度である第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで、トーチ４５Ａ，４６Ａを用いてトーチ４５Ａ，４６Ａに対する前記第１溶接条件で溶接を行う。第１ヘッド３７Ａは、トーチ４５Ａ，４６Ａが第１溶接条件切り替え角度θ１を周方向に跨がない間は、新設管Ｐ２の上端部における中心角度に対応した一定の前記第１溶接条件で溶接を行う。
【００７３】
次に、第１ヘッド３７Ａは、第１溶接条件切り替え角度θ１に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から一方側Ｄ１に向かって、第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで、トーチ４５Ａ，４６Ａを用いてトーチ４５Ａ，４６Ａに対する前記第２溶接条件で溶接を行う。
すなわち、第１ヘッド３７Ａは、トーチ４５Ａ，４６Ａが第１溶接条件切り替え角度θに対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置に到達した時点で、トーチ４５Ａ，４６Ａの溶接条件を第１溶接条件切り替え角度θに対応した前記第２溶接条件に切り替える。トーチ４５Ａ，４６Ａは、第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置に達するまでは、前記第２溶接条件で溶接を行う。
【００７４】
次に、第１ヘッド３７Ａは、第２溶接条件切り替え角度θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置から一方側Ｄ１に向かって、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１まで、トーチ４５Ａ，４６Ａを用いてトーチ４５Ａ，４６Ａに対する前記第３溶接条件で溶接を行う。
次に、第１ヘッド３７Ａは、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１から一方側Ｄ１に向かって、最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置まで、トーチ４５Ａ，４６Ａを用いてトーチ４５Ａ，４６Ａに対する前記ＳＴＯＰ条件で溶接を行う。すなわち、第１ヘッド３７Ａは、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１を周方向に跨ぐ前後では、溶接条件を変化させる。
【００７５】
なお、溶接条件関係式が溶接姿勢によらず一定となる簡略化した場合について、本実施形態及び従来の配管溶接方法の制御方法の違いについて説明する。
図９に、本実施形態の配管溶接方法による、中心角度に対する溶接条件の変化を示す。図９において、横軸は中心角度（度）を表し、縦軸は溶接条件を表す。図６に示すように中心角度とギャップ量Ｇとの間に曲線Ｌ３で示されるギャップ量関係式による関係があり、図７に示すようにギャップ量Ｇと溶接条件との間に直線Ｌ４で示される溶接条件関係式による関係がある。この場合、図９に示すように、中心角度と溶接条件との間に、曲線Ｌ３に似た曲線Ｌ６で示される関係がある。
【００７６】
本実施形態の配管溶接方法では、中心角度が０度、及び溶接条件切り替え角度θ１，θ２に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置に達したときの溶接条件を、溶接条件関係式に基づいて予め求めている。ただし、中心角度が０度から溶接条件切り替え角度θ１までに対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置を溶接する時の溶接条件は、一定である。中心角度が溶接条件切り替え角度θ１から溶接条件切り替え角度θ２までに対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置、中心角度が溶接条件切り替え角度θ２から最終溶接角度θ３までに対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置を溶接する時の溶接条件も、それぞれ一定である。
【００７７】
ここで、本実施形態の配管溶接方法とは異なり、中心角度が変化するごとに溶接条件関係式に基づいて溶接条件を求める場合を、以下では溶接条件随時演算方式と言う。溶接条件随時演算方式では、本実施形態の配管溶接方法に比べて、中心角度に応じて、より溶接条件関係式に基づいた溶接条件が得られるが、制御が複雑になる。
本実施形態の配管溶接方法での溶接条件と、溶接条件随時演算方式での溶接条件との乖離は、図９中にハッチングで示した領域Ｒ１の縦軸に沿う方向の長さとなる。例えば、中心角度が９０度のときの溶接条件の乖離は、長さＬ７である。
中心角度が０度、及び溶接条件切り替え角度θ１，θ２で、本実施形態の配管溶接方法での溶接条件と溶接条件随時演算方式との溶接条件の乖離が無くなる。中心角度が溶接条件切り替え角度θ１，θ２又は最終溶接角度θ３に達するまでは溶接状態の乖離が生じる場合があるが、乖離は比較的小さい。
【００７８】
これに対して、従来用いられていた配管溶接方法では、図１０に示すように、中心角度が０度から最終溶接角度θ３に達するまでは、溶接条件は、例えば標準溶接条件Ｃ１である。従来の配管溶接方法で用いられる溶接条件が標準溶接条件Ｃ１であるとすると、従来の配管溶接方法での溶接条件と、溶接条件随時演算方式での溶接条件との乖離は、図１０中にハッチングで示した領域Ｒ２の縦軸に沿う方向の長さとなる。例えば、中心角度が９０度のときの溶接条件の乖離は、長さＬ８である。一般的に、領域Ｒ２の縦軸に沿う方向の長さは、前記領域Ｒ１の縦軸に沿う方向の長さに比べて長くなる。
すなわち、本実施形態の配管溶接方法での溶接条件は、従来の配管溶接方法での溶接条件よりも溶接条件随時演算方式での溶接条件に近くなる。
【００７９】
以上の工程で、第１ヘッド３７Ａによる溶接が終了する。
次に、第２ヘッド３８Ａは、新設管Ｐ２の上端部から他方側Ｄ２に向かって新設管Ｐ２の下端部まで溶接を行う。第２ヘッド３８Ａによる溶接が終了すると、図５に示すように、既設管Ｐ１と新設管Ｐ２との間の第１開先における、中心軸Ｏ１側の部分に、初層Ｂ１及び第２層Ｂ２が形成される。なお、図５では初層Ｂ１等の溶接層を二点鎖線で示している。
第１開先に初層Ｂ１及び第２層Ｂ２が形成されると、既設管Ｐ１に新設管Ｐ２が接合され、新設管Ｐ２が既設管Ｐ１と一体となって、新たな既設管Ｐ１となる。第１開先は、新たな既設管Ｐ１内に形成される。新たな既設管Ｐ１からインターナルクランプ３２を取り外す。
【００８０】
溶接ステージＳ１の溶接工程Ｔ７と同時に、溶接ステージＳ２，Ｓ３，Ｓ４において溶接工程Ｔ７を行う。溶接ステージＳ２，Ｓ３，Ｓ４では、前記第１ギャップ量関係式よりも前に求められたギャップ量関係式に基づいて求められた溶接条件に基づいて、溶接が行われる。
全ての溶接ステージＳにおける溶接工程Ｔ７が終了すると、ステップＴ９に移行する。
【００８１】
ステップＴ９では、既設管Ｐ１が所望の長さになったか否かを判断する。既設管Ｐ１が所望の長さになったときには、ステップＴ９でＹｅｓと判断され、配管溶接方法Ｔの全工程を終了する。一方で、既設管Ｐ１が所望の長さになっていないときには、ステップＴ９でＮｏと判断され、初期工程Ｔ３に移行する。
【００８２】
初期工程Ｔ３及び測定・芯出し工程Ｔ５でに続いて行われる溶接工程Ｔ７では、溶接ステージＳ２において、既設管Ｐ１内の第１開先に図５に示す第３層Ｂ３及び第４層Ｂ４が形成される。
溶接工程Ｔ７の後で再び行われる溶接工程Ｔ７では、溶接ステージＳ３において、既設管Ｐ１内の第１開先に図５に示す第５層Ｂ５及び第６層Ｂ６が形成される。
溶接ステージＳ４においても同様に、既設管Ｐ１内の第１開先に最終層（不図示）が形成される。
以上の工程で第１開先を構成する配管Ｐ同士は完全に接続される。
初期工程Ｔ３、測定・芯出し工程Ｔ５、及び溶接工程Ｔ７を組にして繰り返すことで、既設管Ｐ１が搬送方向Ｘに長くなり、所望の長さになる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の配管溶接方法Ｔ及び配管溶接装置１によれば、搬送方向Ｘに隣り合う配管Ｐの端部間のギャップ量Ｇを測定し、そのギャップ量Ｇが、配管Ｐの全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、配管Ｐを芯出しする。そして、複数の溶接ステージＳでの配管Ｐの溶接条件の総てを、測定したギャップ量Ｇに基づいて設定する。従って、配管Ｐの突き合わせ溶接を行う前に、複数の溶接ステージＳ全てでの溶接条件が分かる。
総ての溶接条件を設定した後で、複数の溶接ステージＳで配管Ｐの溶接を行う。配管Ｐを溶接する際に配管Ｐのギャップ量Ｇを測定してダイナミックに溶接条件の設定及び制御を行う必要が無いため、簡単な制御で配管Ｐの溶接を行うことができる。
【００８４】
配管溶接方法Ｔでは溶接工程Ｔ７を行う前に溶接条件切り替え角度θを定め、配管溶接装置１は溶接条件切り替え角度θを設定する切り替え角度設定部６５を備えている。そして、複数の溶接ステージＳにおいて、溶接条件切り替え角度θを跨ぐ前後では溶接条件を変化させるが、溶接条件切り替え角度θを跨がない間は一定の溶接条件で溶接する。これにより、配管Ｐの溶接を行う中心軸Ｏ１回りの角度に対応した位置に応じて溶接条件を変化させつつ、溶接条件の変化を溶接条件切り替え角度θを跨ぐ前後に抑えて、複雑な制御を避けて、より簡単な制御で配管Ｐの溶接を行うことができる。
【００８５】
ギャップ量関係式、推定ギャップ量、及び溶接条件を求めてから、溶接工程Ｔ７で当該溶接条件で溶接する。ギャップ量Ｇを実際には測定していない、配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの所定の角度に対応した位置においても、ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求めることで、ギャップ量Ｇを精度良く推定することができる。そして、精度良く推定した推定ギャップ量、及び標準ギャップ量Ｇ１、標準溶接条件Ｃ１、最大ギャップ量Ｇ２、最大溶接条件Ｃ２、に基づいて、前記対応した位置における好適な溶接条件を溶接工程Ｔ７を行う前に求め、溶接工程Ｔ７においてこの溶接条件で溶接することができる。
推定ギャップ量に基づいて溶接することで、溶接の品質を確保するとともに、溶接時間が増大するのを抑制することができる。
標準ギャップ量Ｇ１及び最大ギャップ量Ｇ２以外のギャップ量Ｇに対する溶接条件を実際に求めたり記憶させたりする必要が無いため、配管溶接装置１に必要なメモリの容量を小さくする等ができ、簡単な制御で配管Ｐの溶接を行うことができる。
【００８６】
配管溶接装置１は、ギャップ量演算部６９を備えている。ギャップ量Ｇを実際には測定していない、配管Ｐの中心軸Ｏ１回りの所定の角度に対応した位置においても、ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求めることで、ギャップ量Ｇを精度良く推定することができる。
【００８７】
溶接条件切り替え角度θにおける切り替え角度ギャップ量をギャップ量関係式から求め、溶接条件切り替え角度θにおける溶接条件を、ギャップ量関係式から求めた切り替え角度ギャップ量及び溶接条件関係式から求める。従って、各溶接条件切り替え角度θに対応した切り替え角度ギャップ量を、ギャップ量関係式から精度良く求めることができる。そして、溶接条件切り替え角度に対応した溶接条件を、溶接条件関係式及び切り替え角度ギャップ量から精度良く求めることができる。
そして、配管Ｐの溶接を行う中心軸Ｏ１回りの角度に対応した位置に応じて溶接条件を変化させつつ、溶接条件の変化を溶接条件切り替え角度θを跨ぐ前後に抑えることで、中心軸Ｏ１回りの角度が変化するごとに溶接条件を変化させる場合に比べて、簡単な制御で配管Ｐの溶接を行うことができる。
【００８８】
溶接条件関係式を求めないと、標準ギャップ量Ｇ１近傍の溶接条件、及び最大ギャップ量Ｇ２近傍の溶接条件しか分からない。溶接条件関係式を求めることで、標準ギャップ量Ｇ１と最大ギャップ量Ｇ２との間の溶接条件も精度良く求めることができる。
【００８９】
配管溶接装置１は溶接条件演算部７１を備える。ギャップ量演算部６９は切り替え角度ギャップ量を求め、溶接条件演算部７１は切り替え溶接条件を求める。そして、溶接部３５Ａは、溶接条件切り替え角度θに対応する配管Ｐの部分に到達した時点で、切り替え溶接条件で溶接する。
このように構成することで、溶接条件切り替え角度θが、ギャップ量Ｇを実際には測定していない位置に対応する中心軸Ｏ１回りの角度であっても、ギャップ量関係式に基づいて、溶接条件切り替え角度θに対する切り替え角度ギャップ量を精度良く推定することができる。
そして、その切り替え角度ギャップ量に対応する溶接条件を直接的には設定していない場合であっても、溶接条件関係式に基づいて、精度良く推定した切り替え角度ギャップ量に対する好適な切り替え溶接条件を求めることができる。従って、溶接条件切り替え角度θに対応する配管Ｐの部分に到達した時点で、好適に求めた切り替え溶接条件で溶接することができる。
【００９０】
配管溶接方法Ｔ及び配管溶接装置１では、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１を周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる。従って、中心軸Ｏ１回りの角度ではなく、配管Ｐの最終溶接条件切り替え位置Ｑ１に基づいて溶接条件を変化させ、配管Ｐにおける溶接が終了する部分近傍を一定の溶接条件で確実に溶接することができる。
これにより、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１と、最終溶接角度θ３に対応した新設管Ｐ２の中心軸Ｏ１回りの位置との間の初層Ｂ１等の形状を一定に保つことができ、最終層を形成した後のグラインダ掛けに要する作業量を低減させることができる。
【００９１】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、配管溶接方法Ｔ中の測定・芯出し工程Ｔ５における測定工程及び芯出し工程は、互いに別々の工程として行ってもよい。配管溶接方法Ｔでは、溶接工程Ｔ７を行う前に溶接条件切り替え角度θを定めなくてもよい。
配管溶接方法Ｔでは、基準溶接条件設定工程Ｔ１を行わなくてもよい。配管溶接方法Ｔでは、最終溶接条件切り替え位置Ｑ１を定めなくてもよい。
配管溶接装置１は、切り替え角度設定部６５、最終切り替え位置設定部６６、ギャップ量演算部６９、及び溶接条件演算部７１を備えなくてもよい。
【００９２】
第１開先に対して、溶接ステージＳ１で初層Ｂ１及び第２層Ｂ２が形成され、溶接ステージＳ２で第３層Ｂ３及び第４層Ｂ４が形成され、溶接ステージＳ３で第５層Ｂ５及び第６層Ｂ６が形成され、溶接ステージＳ４で最終層が形成されるとした。
しかし、各溶接ステージＳで形成される層は特に限定されず、例えば、溶接ステージＳ１で初層Ｂ１から第４層Ｂ４が形成され、溶接ステージＳ２で第５層Ｂ５から最終層が形成され、溶接ステージＳ３，Ｓ４で層が形成されない等としてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１    配管溶接装置
１０  芯出し部
２０  測定部
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ  溶接部
６５  切り替え角度設定部
６６  最終切り替え位置設定部
６７  溶接条件設定部
６９  ギャップ量演算部
７１  溶接条件演算部
Ｃ１  標準溶接条件
Ｃ２  最大溶接条件
Ｄ１  一方側
Ｇ    ギャップ量
Ｇ１  標準ギャップ量
Ｇ２  最大ギャップ量
Ｏ１  中心軸
Ｐ    配管
Ｑ１  最終溶接条件切り替え位置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  溶接ステージ
Ｔ    配管溶接方法
Ｔ１  基準溶接条件設定工程
Ｔ７  溶接工程
θ１  第１溶接条件切り替え角度（溶接条件切り替え角度）
θ２  第２溶接条件切り替え角度（溶接条件切り替え角度）
【図１】
2020157360.tif 000008
【図２】
2020157360.tif 000009
【図３】
2020157360.tif 000010
【図４】
2020157360.tif 000011
【図５】
2020157360.tif 000012
【図６】
2020157360.tif 000013
【図７】
2020157360.tif 000014
【図８】
2020157360.tif 000015
【図９】
2020157360.tif 000016
【図１０】
2020157360.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月9日(2019.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、
を行い、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定し、
前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接工程を行う前に定め、
前記複数の溶接ステージのそれぞれの前記溶接工程において、
前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、
前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接する配管溶接方法。
【請求項２】
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、前記溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、
前記測定工程では、
前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
測定した前記複数のギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求め、
前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、
前記溶接工程を行う前に、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記推定ギャップ量から溶接条件を求め、
前記溶接工程では、当該溶接条件で溶接し、
前記溶接条件切り替え角度を複数定め、
前記複数の溶接条件切り替え角度における切り替え角度ギャップ量複数を前記ギャップ量関係式から求め、
前記複数の溶接条件切り替え角度における溶接条件を、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記複数の切り替え角度ギャップ量から求め、
前記溶接工程では、前記配管の周方向の一方側に向かって溶接を行い、
前記複数の溶接条件切り替え角度の１つである第１溶接条件切り替え角度を前記周方向に跨がない間は、一定の第１溶接条件で溶接を行い、
前記第１溶接条件切り替え角度に到達した時点で、前記第１溶接条件切り替え角度に対応した第２溶接条件に切り替え、
前記複数の溶接条件切り替え角度のうち前記第１溶接条件切り替え角度とは異なる第２溶接条件切り替え角度までは、前記第２溶接条件で溶接を行う請求項１に記載の配管溶接方法。
【請求項３】
前記複数の溶接条件切り替え角度のうち最も大きい前記溶接条件切り替え角度を前記周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とし、
前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる請求項２に記載の配管溶接方法。
【請求項４】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、
を行い、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定し、
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、前記溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、
前記測定工程では、
前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
測定した前記複数のギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求め、
前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、
前記溶接工程を行う前に、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記推定ギャップ量から溶接条件を求め、
前記溶接工程では、当該溶接条件で溶接する配管溶接方法。
【請求項５】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、
前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に定める切り替え角度設定部と、
を備え、
前記溶接部は、
前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、
前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接する配管溶接装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
前記測定部が測定した複数の前記ギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めるギャップ量演算部を備える請求項５に記載の配管溶接装置。
【請求項７】
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件に基づいて、前記ギャップ量に対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める溶接条件演算部を備え、
前記ギャップ量演算部は、前記ギャップ量関係式に基づいて、前記溶接条件切り替え角度に対する切り替え角度ギャップ量を求め、
前記溶接条件演算部は、前記溶接条件関係式に基づいて、前記切り替え角度ギャップ量に対する切り替え溶接条件を求め、
前記溶接部は、前記溶接条件切り替え角度に対応する前記配管の部分に到達した時点で、前記切り替え溶接条件で溶接する請求項６に記載の配管溶接装置。
【請求項８】
前記溶接条件切り替え角度を前記配管の周方向の一方側に超えた前記配管の位置を最終溶接条件切り替え位置とする最終切り替え位置設定部を備え、
前記溶接部は、前記最終溶接条件切り替え位置を前記周方向に跨ぐ前後では溶接条件を変化させる請求項７に記載の配管溶接装置。
【請求項９】
軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、
前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、
前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、
複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、
前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、
を備え、
前記測定部は、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、
前記配管溶接装置は、
前記測定部が測定した複数の前記ギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めるギャップ量演算部と、
前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件に基づいて、前記ギャップ量に対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める溶接条件演算部と、を更に備え、
前記ギャップ量演算部は、前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、
前記溶接条件演算部は、前記溶接条件関係式に基づいて、前記推定ギャップ量に対する溶接条件を求め、
前記溶接部は、当該溶接条件で溶接する配管溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の配管溶接方法は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、を行い、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定し、前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接工程を行う前に定め、前記複数の溶接ステージのそれぞれの前記溶接工程において、前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接することを特徴としている。
また、本発明の配管溶接方法は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接方法であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定工程と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し工程と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接工程と、を行い、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接工程を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定し、前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件を、前記溶接工程を行う前に定める基準溶接条件設定工程を行い、前記測定工程では、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、測定した前記複数のギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求め、前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、前記溶接工程を行う前に、前記最大ギャップ量、前記最大溶接条件、前記標準ギャップ量、前記標準溶接条件、及び前記推定ギャップ量から溶接条件を求め、前記溶接工程では、当該溶接条件で溶接することを特徴としている。
また、本発明の配管溶接装置は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、前記複数の溶接ステージのそれぞれにおける、前記配管の中心軸回りの溶接条件切り替え角度を前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に定める切り替え角度設定部と、を備え、前記溶接部は、前記溶接条件切り替え角度を跨ぐ前後では溶接条件を変化させ、前記溶接条件切り替え角度を跨がない間は一定の溶接条件で溶接することを特徴としている。
また、本発明の配管溶接装置は、軸方向に並べて配置された配管の端部同士を突き合わせた状態で、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部同士を溶接する配管溶接装置であって、前記軸方向に隣り合う前記配管の端部間のギャップ量を測定する測定部と、前記ギャップ量が全周にわたって予め定められた許容ギャップ量以下になるように、前記配管を芯出しする芯出し部と、複数の溶接ステージで前記配管の溶接を行う溶接部と、前記複数の溶接ステージでの前記配管の溶接条件の総てを、前記溶接部が前記配管の溶接を行う前に前記ギャップ量に基づいて設定する溶接条件設定部と、を備え、前記測定部は、前記配管の周方向に前記ギャップ量を複数測定し、前記配管溶接装置は、前記測定部が測定した複数の前記ギャップ量に基づいて、前記配管の中心軸回りの角度に対する前記ギャップ量の関係式であるギャップ量関係式を求めるギャップ量演算部と、前記配管を裏当て金無しで溶接可能な最大ギャップ量における最大溶接条件、及び前記最大ギャップ量よりも小さい標準ギャップ量における標準溶接条件に基づいて、前記ギャップ量に対する溶接条件の関係式である溶接条件関係式を求める溶接条件演算部と、を更に備え、前記ギャップ量演算部は、前記配管における前記複数のギャップ量を測定していない前記配管の中心軸回りの角度に対して、前記ギャップ量関係式に基づいて推定ギャップ量を求め、前記溶接条件演算部は、前記溶接条件関係式に基づいて、前記推定ギャップ量に対する溶接条件を求め、前記溶接部は、当該溶接条件で溶接することを特徴としている。