(57)【要約】【課題】鋼管に歪が発生している場合であっても、溶接トーチが載置されているトーチ台車と、溶接トーチに接続されるケーブルが載置されている複数のケーブル台車とを、歪が発生している鋼管の内部に確実に収容して鋼管の内面を溶接することができる鋼管の内面溶接装置を提供する。【解決手段】溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に連結されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とが直列に連結された状態で鋼管２の内部に挿入され鋼管２の内面２ｂに形成された開先２ｃを溶接する溶接装置１において、トーチ台車２１と複数のケーブル台車２２とはユニバーサルジョイント３０を介して連結されているので、鋼管２が歪んでいる場合であっても溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に接続されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とを鋼管２の内部に挿入することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチが載置されるトーチ台車と、溶接トーチに連結されるケーブルが載置される複数のケーブル台車とが直列に連結された状態で鋼管の内部に挿入され鋼管の内面に形成された開先を溶接する鋼管の内面溶接装置において、トーチ台車と複数のケーブル台車とはユニバーサルジョイントを介して連結されていることを特徴とする鋼管の内面溶接装置。
【請求項２】
トーチ台車には前記開先に係合する凸部が形成された倣い車輪が設けられており、トーチ台車は前記開先に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の内面溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管の内面を長手方向に溶接する鋼管の内面溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋼管の内面を長手方向に溶接する溶接装置は、ワイヤ送給装置とワイヤを収納するペールパックとが搭載された走行台車を備えており、走行台車の前部には、溶接トーチが載置されるトーチ台車と、溶接トーチに接続されるケーブルが載置される複数のケーブル台車とが直列に連結されている。トーチ台車と複数のケーブル台車との各連結部は、水平方向に向いた回転軸を中心として上下方向に折り曲げ可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
鋼管は成形時に歪が生じる場合があり、さらに角形などに成形された鋼管を溶接するときにも歪が生じることがある。従来の溶接装置では、トーチ台車と複数のケーブル台車とが、水平方向に向いた回転軸を中心として上下方向に折り曲げ可能に連結されているので、鋼管が垂直方向に歪んでいる場合には、連結部を折り曲げて歪が生じた鋼管に沿って進ませることができるが、トーチ台車とケーブル台車とを幅方向に折り曲げることができないので、鋼管が水平方向に歪んでいる場合にはトーチ台車と複数ケーブル台車とを鋼管に沿って進ませることができない場合がある。
【０００４】
本発明の目的は、このような課題を解決するもので、鋼管に歪が発生している場合であっても、溶接トーチが載置されているトーチ台車と、溶接トーチに接続されるケーブルが載置されている複数のケーブル台車とを、歪が発生している鋼管の内部に確実に収容して鋼管の内面を溶接することができる鋼管の内面溶接装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、溶接トーチが載置されるトーチ台車と、溶接トーチに連結されるケーブルが載置される複数のケーブル台車とが直列に連結された状態で鋼管の内部に挿入され鋼管の内面に形成された開先を溶接する鋼管の内面溶接装置において、トーチ台車と複数のケーブル台車とはユニバーサルジョイントを介して連結されているので、トーチ台車と複数のケーブル台車との連結部は任意の角度に折れ曲がることができる。
請求項２に記載の発明では、トーチ台車には前記開先に係合する凸部が形成された倣い車輪が設けられており、トーチ台車は前記開先に沿って移動可能である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、鋼管に歪が発生している場合であっても、溶接トーチが載置されているトーチ台車と、溶接トーチに接続されるケーブルが載置されている複数のケーブル台車とを鋼管の内部に確実に収容することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、溶接トーチが載置されたトーチ台車を開先に沿って移動させて正確に開先の溶接をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管の内面を溶接する溶接装置の平面図である。
【図２】同鋼管の内面を溶接する溶接装置の側面図である。
【図３】同上下位置調整装置の一部切欠き平面図である。
【図４】同上下位置調整装置の図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】同溶接機の構成を示す概略図である。
【図６】同鋼管の内部に運搬されたトーチ台車およびケーブル台車の一部切欠き平面図である。
【図７】同鋼管の内部に運搬されたトーチ台車およびケーブル台車の一部切欠き正面図である。
【図８】同倣い車輪の断面図である。
【図９】同車輪の断面図である。
【図１０】同ユニバーサルジョイントの部分斜視図である。
【図１１】台車走行部を走行する倣い車輪の断面図である。
【図１２】台車走行部を走行する車輪の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。鋼管の内面を溶接する溶接装置１（以下、溶接装置という。）は、図示しない成形機で成形され仮溶接された鋼管２を保持する鋼管保持装置３と、溶接機４を鋼管２の内部に運搬する運搬装置５と、運搬装置５が載置される枠体６とを備えている。
【００１０】
図示しない成形機で形成された鋼管２は、たとえばローラーコンベアによって鋼管保持装置３に搬送される。鋼管保持装置３には、鋼管２の上下方向の位置を調整する上下位置調整装置７と、上下位置調整装置７によって上下方向の位置が調整された鋼管２をクランプするクランプ手段８とが設置されている。
【００１１】
上下位置調整装置７は、鋼管２の長手方向に沿った複数個所にリニアジャッキ９を備えている。各リニアジャッキ９は駆動軸１０によって連結されており、駆動軸１０は、ギアボックス１１を介してモータ１２に接続されている。リニアジャッキ９には支持プレート１３が取り付けられており、鋼管２はこの支持プレート１３に載置されている。
【００１２】
クランプ手段８は、鋼管保持装置３の長手方向に沿って複数個所に設けられた一対のシリンダ装置１４を備えており、このシリンダ装置１４が鋼管２を幅方向にクランプする。以上の７〜１４などにより、鋼管保持装置３の一例が構成される。
【００１３】
鋼管２の内面を溶接する溶接機４は、溶接トーチ１５と、溶接トーチ１５に連結されるケーブル１６と、溶接トーチ１５にワイヤを送給するワイヤ送給部１７と、ワイヤを収納するペールパック１８とを備えている。
【００１４】
溶接トーチ１５はトーチ台車２１に載置され、溶接トーチ１５に連結されるケーブル１６は、トーチ台車２１の後方に直列に連結される複数台のケーブル台車２２に載置される。トーチ台車２１の本体２１ａは、長手方向に沿って両側に位置する側板２１ｂと、側板２１ｂの上部および下部を連結する連結片２１ｃとがねじ止めされて形成される。ケーブル台車２２の本体２２ａは、長手方向に沿って両側に位置する側板２２ｂと、側板２２ｂの上部および下部を連結する連結片２２ｃとがねじ止めされて形成される。
【００１５】
トーチ台車２１の後部とケーブル台車２２の前部および後部とには、鋼管２の内面２ｂに当接する車輪２４が設けられており、トーチ台車２１の先端部には、鋼管２の開先２ｃに係合した状態で鋼管２の内面２ｂに当接する倣い車輪２６が設けられている。倣い車輪２６の外周面中央部には、開先２ｃに係合する凸部２７が全周に亘って形成されている。車輪２４と倣い車輪２６とは、車軸２８が軸受２９に回転自在に支持された状態でトーチ台車２１の本体２１ａ下部とケーブル台車２２の本体２２ａ下部とに各々取り付けられている。
【００１６】
トーチ台車２１とトーチ台車２１の後方に直列に連結される複数台のケーブル台車２２とは、各々ユニバーサルジョイント３０を介して連結されている。ここでトーチ台車２１とケーブル台車２２とを連結するユニバーサルジョイント３０について説明する。ユニバーサルジョイント３０は連結部材３１を備えている。連結部材３１には、中空円盤状に形成された本体部３１ａと、本体部３１ａの外面から水平方向に突出した水平軸端３１ｂ，３１ｂと、同じく本体部３１ａの外面から垂直方向に突出した垂直軸端３１ｃ，３１ｃとが形成されている。
【００１７】
ケーブル台車２２の本体２２ａ側板２２ｂ，２２ｂの外面にはプレート３２，３２が取り付けられており、連結部材３１の水平軸端３１ｂ，３１ｂはこのプレート３２，３２に回転可能に支持されている。トーチ台車２１本体２１ａの上部と下部とには連結片２１ｃ，２１ｃが取り付けられており、連結部材３１の垂直軸端３１ｃ，３１ｃはこの連結片２１ｃ，２１ｃに回転可能に支持されている。これによって、連結部材３１を介して連結されたトーチ台車２１とケーブル台車２２との連結部は、任意の方向に折れ曲がり可能である。なお、ケーブル１６は、連結部材３１における本体部３１ａの中空部３１ｄに挿通された状態でケーブル台車２２に載置可能である。
【００１８】
ケーブル台車２２の後端部には走行台車３５が接続されており、ワイヤ送給部１７とペールパック１８とはこの走行台車３５に載置されている。枠体６の上面には鋼管２の長手方向に沿った軸心３６の両側にＬＭガイド３７が設置されており、走行台車３５はこのＬＭガイド３７のブロック３８に取り付けられる。走行台車３５にはモータ３９が取り付けられており、このモータ３９の軸端に取り付けられた不図示のピニオンが枠体６に設置されたラック４１に螺合している。走行台車３５は、モータ３９の駆動によってＬＭガイド３７に沿って走行可能であり、走行台車３５には、モータ３９の電気配線を収納するケーブルベア４２が設けられている。以上の２１〜２４，２６〜３２，３５，３９，４２などにより、運搬装置５の一例が構成される。
【００１９】
枠体６の上面軸心３６上には、トーチ台車２１と複数のケーブル台車２２とが直列に連結された状態で走行する台車走行部４９が設けられている。台車走行部４９は軸心３６に沿って細長に形成されており、台車走行部４９の軸心３６上には、トーチ台車２１とケーブル台車２２との車輪２４と倣い車輪２６とが嵌まり込む溝部４９ａが形成されている。さらに溝部４９ａの中央部軸心３６上には倣い車輪２６の凸部２７が係合する凹溝４９ｂが形成されている。なお、溶接機４には、さらにガスボンベ４３，リモコンペンダント４４を備えた溶接電源４５，水冷循環装置４６，制御装置４７，配電盤４８などが設置されている。
【００２０】
ここで、溶接装置１の動作について説明する。成形機で形成され仮溶接された鋼管２は、たとえばローラーコンベアによって鋼管保持装置３に搬送され、支持プレート１３に載置される。モータ１２を駆動してリニアジャッキを上下動させて、支持プレート１３に載置された鋼管２内面２ｂの高さを台車走行部４９の溝部４９ａ底面４９ｃの高さに合わせる。この状態でモータ３９を駆動して運搬装置５を鋼管保持装置３に近づくように走行させる。
【００２１】
このとき運搬装置５は、図１１，図１２に示すようにトーチ台車２１の倣い車輪２６，車輪２４とケーブル台車２２の車輪２４とが台車走行部４９の溝部４９ａに嵌まり込み、さらに倣い車輪２６の凸部２７が凹溝４９ｂに係合した状態で鋼管２に向かって走行する。
【００２２】
トーチ台車２１とケーブル台車２２とが鋼管２の下部内面２ｂに乗り移ると、図６〜図９に示すように倣い車輪２６の凸部２７は凹溝４９ｂから離れて鋼管２の下部内面２ｂに形成された開先２ｃに係合し、車輪２４は溝部４９ａから離れて鋼管２の下部内面２ｂに当接する。この状態でトーチ台車２１とケーブル台車２２とが鋼管２の内面２ｂを奥側に向かって走行する。トーチ台車２１の溶接トーチ１５が鋼管２の他端面２ｄに位置すると、溶接機４はモータ３９を反転させてトーチ台車２１とケーブル台車２２とを鋼管２の１端面側２ａに向かって走行させるとともに、鋼管２の下部内面２ｂの開先２ｃに沿って溶接を開始する。倣い車輪２６の凸部２７が開先２ｃから離れて台車走行部４９の凹溝４９ｂに係合し、車輪２４が鋼管２の下部内面２ｂから離れて溝部４９ａに嵌り込む。
【００２３】
トーチ台車２１とケーブル台車２２とが台車走行部４９に乗り移り、溶接トーチ１５が鋼管２の１端面側２ａに到達すると、溶接機４は溶接を停止する。そして運搬装置５がホームポジションに帰った状態でモータ３９の駆動を停止する。なお、開先２ｃの溶接がされた鋼管２は、たとえばローラーコンベアによって鋼管保持装置３から搬出される。詳述はしないが搬出された鋼管２は回転させた後に開先２ｃと対向する位置にある開先の溶接がされる。
【００２４】
鋼管２は、成形されるときに歪が発生することがあり、さらに鋼管２内面２ｂの溶接がされるときにも歪が発生する場合があるが、鋼管２の内部に挿入されるトーチ台車２１と複数のケーブル台車２２とは、ユニバーサルジョイント３０によって連結されているので、トーチ台車と複数のケーブル台車との連結部は任意の角度に折れ曲がることができ、鋼管２が歪んでいる場合であっても、鋼管２の内面２ｂに沿って移動可能である。
【００２５】
トーチ台車２１とトーチ台車２１の後方に直列に連結される複数台のケーブル台車２２とを連結するユニバーサルジョイント３０は図１０に示すような形状のものに限定されるものではなく、互いに直交する２軸を備えたものであれば他の形状のものでもよい。
【００２６】
このように、溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に連結されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とが直列に連結された状態で鋼管２の内部に挿入され鋼管２の内面２ｂに形成された開先２ｃを溶接する溶接装置１において、トーチ台車２１と複数のケーブル台車２２とはユニバーサルジョイント３０を介して連結されているので、トーチ台車と複数のケーブル台車との連結部は任意の角度に折れ曲がることができ、鋼管２が歪んでいる場合であっても溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に接続されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とを鋼管２の内部に挿入することができる。
【００２７】
さらに、トーチ台車２１には開先２ｃに係合する凸部２７が形成された倣い車輪２６が設けられており、トーチ台車２１は開先２ｃに沿って移動可能であるので、溶接トーチ１５が載置されたトーチ台車２１を開先２ｃに沿って移動させて正確に開先２ｃの溶接をすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  鋼管の内面を溶接する溶接装置（溶接装置）
２  鋼管
３  鋼管保持装置
４  溶接機
５  運搬装置
６  枠体
７  上下位置調整装置
８  クランプ手段
９  リニアジャッキ
１０  駆動軸
１１  ギアボックス
１２  モータ
１３  支持プレート
１４  シリンダ装置
１５  溶接トーチ
１６  ケーブル
１７  ワイヤ送給部
１８  ペールパック
２１  トーチ台車
２２  ケーブル台車  
２４  車輪
２６  倣い車輪
２７  凸部
２８  車軸
２９  軸受
３０  ユニバーサルジョイント
３１  連結部材
３２  プレート
３５  走行台車
３６  軸心
３７  ＬＭガイド
３８  ブロック
３９  モータ
４０  ピニオン
４１  ラック
４２  ケーブルベア
４９  台車走行部
【図１】
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【図２】
2014046318.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014046318.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月24日(2013.10.24)
【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】
溶接トーチが載置されるトーチ台車と、溶接トーチに連結されるケーブルが載置される複数のケーブル台車とが直列に連結された状態で鋼管の内部に挿入され鋼管の内面に形成された開先を溶接する鋼管の内面溶接装置において、トーチ台車と複数のケーブル台車とは各々ユニバーサルジョイントを介して連結されており、このユニバーサルジョイントは、中空円盤状に形成された本体部と、本体部の外面から水平方向に突出した水平軸端と、同じく本体部の外面から垂直方向に突出した垂直軸端とから形成された連結部材を備えており、この連結部材の水平軸端が前後で一方の台車側に回転可能に支持されるとともに、連結部材の垂直軸端が前後で他方の台車側に回転可能に支持され、ケーブルが、連結部材における本体部の中空部に挿通されていることを特徴とする鋼管の内面溶接装置。
【請求項２】
トーチ台車には前記開先に係合する凸部が形成された倣い車輪が設けられており、トーチ台車は前記開先に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の内面溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、溶接トーチが載置されるトーチ台車と、溶接トーチに連結されるケーブルが載置される複数のケーブル台車とが直列に連結された状態で鋼管の内部に挿入され鋼管の内面に形成された開先を溶接する鋼管の内面溶接装置において、トーチ台車と複数のケーブル台車とは各々ユニバーサルジョイントを介して連結されており、このユニバーサルジョイントは、中空円盤状に形成された本体部と、本体部の外面から水平方向に突出した水平軸端と、同じく本体部の外面から垂直方向に突出した垂直軸端とから形成された連結部材を備えており、この連結部材の水平軸端が前後で一方の台車側に回転可能に支持されるとともに、連結部材の垂直軸端が前後で他方の台車側に回転可能に支持され、ケーブルが、連結部材における本体部の中空部に挿通されているので、トーチ台車と複数のケーブル台車との連結部は任意の角度に折れ曲がることができる。
請求項２に記載の発明では、トーチ台車には前記開先に係合する凸部が形成された倣い車
輪が設けられており、トーチ台車は前記開先に沿って移動可能である。
【手続補正３】
【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】
請求項１に記載の発明では、鋼管に歪が発生している場合であっても、溶接トーチが載置されているトーチ台車と、溶接トーチに接続されるケーブルが載置されている複数のケーブル台車とを鋼管の内部に確実に収容することができる。また、ケーブルは、連結部材における本体部の中空部に挿通させた状態でケーブル台車に載置できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このように、溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に連結されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とが直列に連結された状態で鋼管２の内部に挿入され鋼管２の内面２ｂに形成された開先２ｃを溶接する溶接装置１において、トーチ台車２１と複数のケーブル台車２２とは各々ユニバーサルジョイント３０を介して連結されており、このユニバーサルジョイント３０は、中空円盤状に形成された本体部３１ａと、本体部３１ａの外面から水平方向に突出した水平軸端３１ｂ，３１ｂと、同じく本体部３１ａの外面から垂直方向に突出した垂直軸端３１ｃ，３１ｃとから形成された連結部材３１を備えており、この連結部材３１の水平軸端３１ｂ，３１ｂが前後で一方の台車２２側に回転可能に支持されるとともに、連結部材３１の垂直軸端３１ｃ，３１ｃが前後で他方の台車２１側に回転可能に支持され、ケーブル１６が、連結部材３１における本体部３１ａの中空部３１ｄに挿通されているので、トーチ台車と複数のケーブル台車との連結部は任意の角度に折れ曲がることができ、鋼管２が歪んでいる場合であっても溶接トーチ１５が載置されるトーチ台車２１と、溶接トーチ１５に接続されるケーブル１６が載置される複数のケーブル台車２２とを鋼管２の内部に挿入することができ、また、ケーブル１６は、本体部３１ａの中空部３１ｄに挿通させた状態でケーブル台車２２に載置できる。