(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の外周に嵌合された円環状フランジ及びこの円環状フランジの軸方向の一面と管の外周面とに当接する状態で管の外周方向に所定間隔を隔てた複数箇所に配置されるフランジ補強用のリブを管に対して二層盛りに自動溶接する装置であって、
管を横倒し姿勢に載置して管軸線に対して直交する方向に沿って自動搬送する管自動搬送手段を設けると共に、
この管自動搬送手段による搬送経路脇で管搬送方向に所定間隔を置いた二箇所にはリブ自動供給装置を併設し一層目の溶接を行う第１のロボット式自動溶接装置と二層目の溶接を行う第２のロボット式自動溶接装置を設置し、
管自動搬送手段による搬送経路で第１のロボット式自動溶接装置よりも管搬送方向の上手側には、管自動搬送手段により搬送されてくる管を受け取り、その管端面をリブ供給及び自動溶接動作用の基準位置に位置決めする機能を備えた管位置決め用の第１ステーション機構が設けられ、
かつ、管自動搬送手段による搬送経路で第１及び第２のロボット式自動溶接装置に対応する箇所には、搬送されてくる管を受け取り、その管を所定のリブ供給位置及び各層の溶接位置に昇降させる昇降機能及び管を軸心周りに回転させる回転機能を備えた管昇降回転用の第２及び第３ステーション機構が設けられていることを特徴とする管へのフランジ・リブ自動溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば管軸線方向の一端面から押圧力（背圧）を付与して地中を順次推進させることにより地中に排水管路を形成するときの単一セグメントとなる推進管の挿口部など各種の金属製管の外周に円環状フランジ及びフランジ補強用のリブを溶接する場合に用いられる管へのフランジ・リブ自動溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のフランジ・リブの溶接に際しては、管とフランジ及びリブとの材質の相違による溶接強度の低下を防ぐ意味から、例えばニッケル溶接と軟鋼溶接といった二層盛り溶接を行うのが一般的である。
【０００３】
このような二層盛り溶接を行うにあたって、従来では、図６に示すように、管５０を、ターンローラのような軸心周りの回転機能を持つ管支持装置５１上に横倒し姿勢に載置した上、その管５０の上に安全索５２を装着した作業者Ｍが乗って所定の溶接作業を実施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような人手による従来の溶接によると、作業能率が悪くてフランジ付管の生産性が非常に低いのはもとより、大径管である場合、高所作業が強いられるばかりでなく、十分な溶接強度を確保するうえで溶接ビード幅を大きくとるために、作業者は長時間に亘って同じ姿勢を保つ必要があり、かつ、溶接熱が管に畜えられて周囲が高温になるなど作業環境が非常に悪い。また、溶接対象となる管毎の製品誤差あるいは変形度合いのばらつきなどによって溶接箇所にずれを生じやすく、溶接強度及び品質が不安定になるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記した課題を解決するものであり、能率の向上及び悪作業環境の排除が可能であると共に、溶接対象管の製品誤差や変形度合いのばらつきにかかわらず、溶接強度及び品質を安定化することができる管へのフランジ・リブ自動溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係る管へのフランジ・リブ自動溶接装置は、管の外周に嵌合された円環状フランジ及びこの円環状フランジの軸方向の一面と管の外周面とに当接する状態で管の外周方向に所定間隔を隔てた複数箇所に配置されるフランジ補強用のリブを管に対して二層盛りに自動溶接する装置であって、管を横倒し姿勢に載置して管軸線に対して直交する方向に沿って自動搬送する管自動搬送手段を設けると共に、この管自動搬送手段による搬送経路脇で管搬送方向に所定間隔を置いた二箇所にはリブ自動供給装置を併設し一層目の溶接を行う第１のロボット式自動溶接装置と二層目の溶接を行う第２のロボット式自動溶接装置を設置し、管自動搬送手段による搬送経路で第１のロボット式自動溶接装置よりも管搬送方向の上手側には、管自動搬送手段により搬送されてくる管を受け取り、その管端面をリブ供給及び自動溶接動作用の基準位置に位置決めする機能を備えた管位置決め用の第１ステーション機構が設けられ、かつ、管自動搬送手段による搬送経路で第１及び第２のロボット式自動溶接装置に対応する箇所には、搬送されてくる管を受け取り、その管を所定のリブ供給位置及び各層の溶接位置に昇降させる昇降機能及び管を軸心周りに回転させる回転機能を備えた管昇降回転用の第２及び第３ステーション機構が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記した構成の本発明によれば、管自動搬送手段を介して横倒し姿勢に載置した溶接対象管を管軸線に対して直交する方向に沿って自動搬送させることによって、まず、搬送されてくる管が第１ステーション機構に達したとき、その管は自動搬送手段から受け取られて管端面がリブ供給及び自動溶接動作用の基準位置に揃えられるように管の位置決めが行われる。その後、再び管自動搬送装置により上記と同一の方向に自動搬送される管が第２ステーション機構に達したとき、その管は自動搬送手段から受け取られて所定の高さ位置にまで上昇され、その上昇位置においてリブ自動供給装置によりリブが供給されるとともに、第１のロボット式自動溶接装置により一層目の溶接が自動的に行われる。そして、複数のリブ及びフランジに対する一層目の溶接が完了した後の管は管自動搬送装置により同一方向に再搬送され、一層目のフランジ・リブの溶接が完了した管が第３ステーション機構に達したとき、その管は自動搬送手段から受け取られて所定の高さ位置にまで上昇され、その上昇位置において第２のロボット式溶接装置により二層目の自動溶接が行われる。
【０００８】
このように、管を自動搬送しながら、基準位置に対する位置決め動作、一層目の溶接、二層目の溶接を自動的、連続的に行うことによって、作業能率の向上及び悪作業環境の排除が可能となるのみならず、先行する位置決め動作により溶接位置のずれやばらつきの発生がなくなり、常に安定した溶接強度及び溶接品質が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る管へのフランジ・リブ自動溶接装置全体の概略構成を示す斜視図、図２はその概略正面図である。
【００１１】
このフランジ・リブ自動溶接装置は、推進管等の管１を横倒し姿勢に載置して管軸線ａに対して直交する方向に沿って自動搬送する管自動搬送台車（手段）２と、この管自動搬送台車２による管搬送経路脇で管搬送方向ｂに所定間隔を置いた二箇所に設置された第１及び第２のロボット式自動溶接装置３，４と、第１のロボット式自動溶接装置３よりも管搬送方向ｂの上手側の管搬送経路中に設置された位置決め用の第１ステーション機構５と、第１及び第２のロボット式自動溶接装置３，４に対応する管搬送経路中に設置された管昇降回転用の第２及び第３ステーション機構６，７と、第１ステーション機構５よりも管搬送方向ｂの上手側の管搬送経路中に設置されたフランジ取付用の先行ステーション機構８と、第３ステーション機構７よりも管搬送方向ｂの下手側の管搬送経路中に設置された溶接手直し用の後続ステーション機構９とを備えて構成されている。
【００１２】
管自動搬送台車２は、床面上を転動する走行用車輪１１及び昇降シリンダ１２を備えたテーブル状の台車本体１３に管１を横倒し姿勢に載置支持するＶブロック１４を固定してなる。
【００１３】
第１のロボット式自動溶接装置３は、門型固定枠体１５に管搬送方向ｂと平行な方向に移動可能に支持された可動板１６に取り付けられて溶接トーチ３ａが６軸方向に自由に首振り可能とされており、一層目の溶接を行うものである。この第１のロボット式自動溶接装置３の側部にはリブ自動供給用のマテハンロボット１０が門型固定枠体１５を共通として併設されている。
【００１４】
第２のロボット式自動溶接装置４は、門型固定枠体１７に管搬送方向ｂと平行な方向に移動可能に支持された可動板１８に取り付けられて溶接トーチ４ａが６軸方向に自由に首振り可能とされており、二層目の溶接を行うものである。
【００１５】
第１ステーション機構５は、固定台１９上にその軸心が管搬送方向ｂに向かう状態で駆動回転可能に鼓型ローラ２０を支承させてなり、管自動搬送台車２により搬送されてくる管１を昇降シリンダ１２を介しての台車本体１３及びＶブロック１４の昇降動作に伴って鼓型ローラ２０上に受け取るとともに、その受け取った管１を鼓型ローラ２０の駆動回転により管軸心方向に移動させてその管端面１ｅをリブ供給及び自動溶接動作用の基準位置に位置決めする機能を有するものである。
【００１６】
第２ステーション機構６及び第３ステーション機構７は、固定台２１，２２上に伸縮シリンダ２３，２４を介して取り付けられた昇降板２５，２６上にその軸心が管搬送方向ｂに対して直交する状態で駆動回転可能にローラ群２７，２８を支承させてなり、管自動搬送台車２により搬送されてくる管１を昇降シリンダ１２を介しての台車本体１３及びＶブロック１４の昇降動作に伴ってローラ群２７，２８上に受け取るとともに、その受け取った管１を伸縮シリンダ２３，２４の伸長動作により第１及び第２のロボット式溶接装置３，４による所定の溶接位置にまで上昇させる昇降機能及び管１をローラ群２７，２８の駆動回転により管軸心周りに回転させる回転機能を有するものである。
【００１７】
また、フランジ取付用の先行ステーション機構８及び溶接手直し用の後続ステーション機構９は、固定台２９，３０上にその軸心が管搬送方向ｂに対して直交する状態で駆動回転可能にローラ群３１，３２を支承させてなり、管自動搬送台車２により搬送されてくる管１を昇降シリンダ１２を介しての台車本体１３及びＶブロック１４の昇降動作に伴ってローラ群３１，３２上に受け取るとともに、その受け取った管１をローラ群３１，３２の駆動回転により管軸心周りに回転させる回転機能を有するものである。
【００１８】
上記の如く構成された管へのフランジ・リブ自動溶接装置においては、管自動搬送台車２のＶブロック１４上に横倒し姿勢に載置した溶接対象管１を台車２の走行により管軸線ａに対して直交する方向に沿って自動搬送させる。そして、台車２が先行ステーション機構８に達した時点で、管１はローラ群３１上に受け取られ、ここで推進管の挿口部など管端面１ｅに近い箇所の外周に円環状のフランジ３３が挿入嵌合される。
【００１９】
次に、円環状フランジ３３が嵌合された管１は、管自動搬送台車２側に戻され該管自動搬送台車２の走行により横倒し姿勢のままで管搬送方向ｂに自動搬送される。この管自動搬送台車２及び管１が第１ステーション機構５に達したとき、搬送されてきた管１は自動搬送台車２のＶブロック１４から鼓型ローラ２０上に受け取られた後、その鼓型ローラ２０の駆動回転により管軸心方向に移動されてその管端面１ｅがリブ供給及び自動溶接動作用の基準位置に位置するように位置決めされる。
【００２０】
続いて、位置決めされた管１は、再び管自動搬送台車２側に戻されて該台車２の走行により横倒し姿勢のままで管搬送方向ｂに自動搬送される。この管自動搬送台車２及び管１が第２ステーション機構６に達したとき、位置決めされて搬送されてきた管１は自動搬送台車２からローラ群２７上に受け取られた後、伸縮シリンダ２３の伸長動作によって所定高さの溶接位置にまで上昇され、その上昇位置においてローラ群２７の駆動回転に伴い管１をその軸心周りに回転させながらリブ自動供給用のマテハンロボット１０により管外周方向に所定間隔を置いた複数箇所にリブ３４を順次供給し、かつ、そのリブ３４を第１のロボット式自動溶接装置３により順次仮付けする。この仮付け終了後、引き続いて第１のロボット式自動溶接装置３の溶接トーチ３ａを、図３の矢印に示すように、ウィービングさせて、例えばニッケルワイヤーを介してフランジ３３及びフランジ補強用のリブ３４を管１に対して隅肉盛り溶接が自動的に行われて一層目の溶接部Ｎ１が得られる。
【００２１】
複数のリブ３４及び円環状フランジ３３に対する一層目の溶接が完了した後の管１は、再び管自動搬送台車２側に戻されて該台車２の走行により同一方向ｂに自動再送される。この管自動搬送台車２及び管１が第３ステーション機構７に達したとき、一層目の溶接が完了した管１は自動搬送台車２からローラ群２８上に受け取られた後、伸縮シリンダ２４の伸長動作によって所定高さの溶接位置にまで上昇され、その上昇位置においてローラ群２８の駆動回転に伴い管１をその軸心周りに回転させながら、第２のロボット式自動溶接装置４の溶接トーチ４ａを図４の矢印に示すように、ウィービングさせて、例えば軟鋼ワイヤーを介して一層目の溶接部Ｎ１の上に隅肉盛り溶接が自動的に行われて二層目の溶接部Ｎ２が形成され、最終的に図５に示すような形態の二層盛り溶接が完了する。
【００２２】
図５に示すような二層盛り溶接が完了した後の管１は、再度管自動搬送台車２側に戻されて該台車２の走行により後続ステーション機構９に向け自動搬送される。そして、この管自動搬送台車２及び管１が後続ステーション機構９に達した時点で、管１はローラ群３２上に受け取られ、このローラ群３２の駆動回転に伴い管軸心周りに回転させながら、二層盛りの溶接部Ｎ１，Ｎ２の手直しが行われた後、製品管として搬出される。
【００２３】
上記したように、管１を自動搬送しながら、基準位置に対する位置決め動作、一層目の溶接、二層目の溶接を自動的、連続的に行えるため、フランジ付管の生産能率の向上が図れるとともに、人手による高所作業や長時間に亘る同じ姿勢の持続、作業者に対する熱的な悪影響といった悪作業環境の排除が可能となるのみならず、溶接前に管端面位置を基準位置に揃える管位置決め動作により溶接位置のずれやばらつきの発生がなくなり、溶接強度及び溶接品質を安定よいものとすることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、管の搬送、基準位置決め、二層盛り溶接の全てを自動的に、かつ、連続的に行う構成としたので、溶接作業能率の向上、省人化と共に、悪作業環境を排除することができ、しかも、溶接対象管の製品誤差や変形度合いのばらつきにかかわらず、溶接強度及び品質を安定化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管へのフランジ・リブ自動溶接装置全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】同概略正面図である。
【図３】一層目の溶接状態を説明する要部の拡大縦断面図である。
【図４】二層目の溶接状態を説明する要部の拡大縦断面図である。
【図５】二層盛り溶接が完了した状態を示す要部の拡大縦断面図である。
【図６】従来の溶接要領を説明する概略側面図である。
【符号の説明】
１  溶接対象管
２  管自動搬送台車（管自動搬送手段）
３  第１のロボット式自動溶接装置
４  第２のロボット式自動溶接装置
５  第１ステーション機構
６  第２ステーション機構
７  第３ステーション機構
１０  リブ自動供給用マテハンロボット（リブ自動供給装置）
３３  円環状フランジ
３４  フランジ補強用リブ
【図１】
0004090134.tif 000002
【図２】
0004090134.tif 000003
【図３】
0004090134.tif 000004
【図４】
0004090134.tif 000005
【図５】
0004090134.tif 000006
【図６】
0004090134.tif 000007