(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を軸回りに回転させながら、前記配管の周方向に沿って溶接又は溶断を自動で行う配管の自動溶接又は溶断装置であって、
前記配管の外周面上に位置して、前記配管の回転振れに追従しながら、前記軸回りに回転する前記配管に対して溶接又は溶断を行う溶接又は溶断ヘッドと、
前記配管に対して前記溶接又は溶断ヘッドを上下方向及び前記配管の周方向に沿った前後方向に移動自在に支持すると共に、前記配管の最上部に対する前記溶接又は溶断ヘッドの前後方向の位置が調節自在とされたヘッド支持機構とを備え、
前記ヘッド支持機構は、前記配管の周方向に並ぶ一対の回転ローラを有し、
前記一対の回転ローラは、前記配管の外周面と摺接しながら回転することを特徴とする配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項２】
前記一対の回転ローラの間隔が調節自在とされていることを特徴とする請求項１に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項３】
配管を軸回りに回転させながら、前記配管の周方向に沿って溶接又は溶断を自動で行う配管の自動溶接又は溶断装置であって、
前記配管の外周面上に位置して、前記配管の回転振れに追従しながら、前記軸回りに回転する前記配管に対して溶接又は溶断を行う溶接又は溶断ヘッドと、
前記配管に対して前記溶接又は溶断ヘッドを上下方向及び前記配管の周方向に沿った前後方向に移動自在に支持するヘッド支持機構とを備え、
前記ヘッド支持機構は、前記配管の周方向に並ぶと共に、その間の間隔が調節自在とされた一対の回転ローラを有し、
前記一対の回転ローラは、前記配管の外周面と摺接しながら回転することを特徴とする配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項４】
前記一対の回転ローラは、前記溶接又は溶断ヘッドの自重によって前記配管の外周面に押し付けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項５】
前記配管の軸線方向に対する前記溶接又は溶断ヘッドの位置が調節自在とされていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項６】
前記溶接ヘッドは、ＴＩＧ溶接トーチであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【請求項７】
前記溶接ヘッドに取り付けられた状態で、その先端側から溶接ワイヤーを送り出すワイヤー狙いガイドを備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の自動溶接又は溶断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
【０００３】
また、ＭＩＧ溶接(Metal Inert Gas welding)、ＭＡＧ溶接(Metal Active Gas welding)又は炭酸ガスアーク溶接等のＧＭＡＷ(Gas Metal Arc welding)と呼ばれる消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
【０００４】
これらの溶接方法では、一般に溶接用トーチを使用し、電極と被溶接物（母材）との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら、溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【０００５】
ところで、被溶接物に対する溶接を自動で行う自動溶接装置では、被溶接物と溶接トーチとの間の距離を一定に保ちながら、トーチの先端が溶接線から外れないように制御することが行われている（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公平３−４３８１号公報
【特許文献２】特開平９−２９５１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、配管を軸回りに回転させながら、この配管の周方向に沿って溶接を自動で行う配管の自動溶接装置では、配管に回転振れが生じないように、配管を回転させる回転軸と配管の中心軸とを一致させておく必要がある。
【０００８】
しかしながら、配管の外径を大きくなるほど、上述した回転軸と配管の中心軸とを完全に一致させることが困難となり、配管に回転振れが生じることになる。したがって、配管の自動溶接装置では、このような配管の回転振れに対して溶接トーチを追従させることが求められている。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、配管の回転振れに溶接又は溶断ヘッドを追従させながら、配管の周方向に沿って溶接又は溶断を適切に行うことを可能とした配管の自動溶接又は溶断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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  配管を軸回りに回転させながら、前記配管の周方向に沿って溶接又は溶断を自動で行う配管の自動溶接又は溶断装置であって、
前記配管の外周面上に位置して、前記配管の回転振れに追従しながら、前記軸回りに回転する前記配管に対して溶接又は溶断を行う溶接又は溶断ヘッドと、
前記配管に対して前記溶接又は溶断ヘッドを上下方向及び前記配管の周方向に沿った前後方向に移動自在に支持すると共に、前記配管の最上部に対する前記溶接又は溶断ヘッドの前後方向の位置が調節自在とされたヘッド支持機構とを備え、
前記ヘッド支持機構は、前記配管の周方向に並ぶ一対の回転ローラを有し、
前記一対の回転ローラは、前記配管の外周面と摺接しながら回転することを特徴とする配管の自動溶接又は溶断装置。
〔２〕  前記一対の回転ローラの間隔が調節自在とされていることを特徴とする前記〔１〕に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
〔３〕  配管を軸回りに回転させながら、前記配管の周方向に沿って溶接又は溶断を自動で行う配管の自動溶接又は溶断装置であって、
前記配管の外周面上に位置して、前記配管の回転振れに追従しながら、前記軸回りに回転する前記配管に対して溶接又は溶断を行う溶接又は溶断ヘッドと、
前記配管に対して前記溶接又は溶断ヘッドを上下方向及び前記配管の周方向に沿った前後方向に移動自在に支持するヘッド支持機構とを備え、
前記ヘッド支持機構は、前記配管の周方向に並ぶと共に、その間の間隔が調節自在とされた一対の回転ローラを有し、
前記一対の回転ローラは、前記配管の外周面と摺接しながら回転することを特徴とする配管の自動溶接又は溶断装置。
〔４〕  前記一対の回転ローラは、前記溶接又は溶断ヘッドの自重によって前記配管の外周面に押し付けられることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
〔５〕  前記配管の軸線方向に対する前記溶接又は溶断ヘッドの位置が調節自在とされていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
〔６〕  前記溶接ヘッドは、ＴＩＧ溶接トーチであることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
〔７〕  前記溶接ヘッドに取り付けられた状態で、その先端側から溶接ワイヤーを送り出すワイヤー狙いガイドを備えることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の配管の自動溶接又は溶断装置。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、配管の回転振れに溶接又は溶断ヘッドを追従させながら、配管の周方向に沿って溶接又は溶断を適切に行うことを可能とした配管の自動溶接又は溶断装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る配管の自動溶接装置の構成を示す斜視図である。
【図２】配管の回転サポート治具を示す斜視図である。
【図３】自動溶接装置の溶接動作を説明するための模式図である。
【図４】配管の最上部に対して溶接ヘッドを後側にオフセットした状態を示す模式図である。
【図５】一対の回転ローラの間隔を調節する構成を例示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態として、例えば図１〜図３に示す配管Ｐの自動溶接装置１について説明する。
【００１４】
なお、図１は、配管Ｐの自動溶接装置１の構成を示す斜視図である。図２は、配管Ｐの回転サポート治具１００を示す斜視図である。図３は、自動溶接装置１の溶接動作を説明するための模式図である。
【００１５】
また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を配管Ｐの周方向に沿った自動溶接装置１の前後方向（幅方向）とし、Ｙ軸方向を配管Ｐの軸線方向に沿った自動溶接装置１の左右方向（奥行き方向）とし、Ｚ軸方向を自動溶接装置１の上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。
【００１６】
本実施形態の自動溶接装置１は、図１に示すように、配管Ｐを軸回りに回転させながら、この配管Ｐの周方向に沿って溶接を自動で行うものである。
【００１７】
具体的に、この自動溶接装置１は、配管Ｐの外周面上に位置して、配管Ｐの回転振れに追従しながら、軸回りに回転する配管Ｐに対して溶接を行う溶接ヘッド２と、配管Ｐに対して溶接ヘッド２を上下方向及び配管Ｐの周方向に沿った前後方向に移動自在に支持するヘッド支持機構３とを備えている。なお、ヘッド支持機構３は、この自動溶接装置１のフレーム（図示せず。）に取り付けられている。
【００１８】
溶接ヘッド２は、従来より一般に使用されているＴＩＧ溶接用トーチ（非消耗式の溶接トーチ）であり、配管Ｐとの間でアークを発生させる非消耗電極４と、アークによって生じた溶融池（プール）に向かってシールドガスを放出するトーチノズル５とを有している。
【００１９】
溶接ヘッド２には、ワイヤー狙いガイド６が取り付けられている。ワイヤー狙いガイド６は、フィラーワイヤーＷを案内しながら、その先端側からフィラーワイヤーＷを送り出す送給ヘッド６ａと、送給ヘッド６ａの先端部に向かってフィラーワイヤーＷを送給するライナー（コンジットとも言う。）６ｂとを有している。
【００２０】
送給ヘッド６ａは、その先端側が非消耗電極４の先端側に向かって延長されたノズル形状を有している。また、ワイヤー狙いガイド６は、この送給ヘッド６ａを回動自在に支持する回動機構６ｃを有して、送給ヘッド６ａの角度を調節自在としている。ライナー６ｂは、ワイヤー送給装置（図示せず。）と接続されており、このワイヤー送給装置によってフィラーワイヤーＷを自動で送給することが可能となっている。
【００２１】
ワイヤー狙いガイド６は、ガイド支持機構７を介して溶接ヘッド２の前側に取り付けられている。ガイド支持機構７は、溶接ヘッド２に対するワイヤー狙いガイド６の上下方向（Ｚ軸方向）の位置を調節する高さ調節部７ａと、溶接ヘッド２に対するワイヤー狙いガイド６の左右方向（Ｙ軸方向）の位置を調節する奥行き調節部７ｂとを有している。
【００２２】
ガイド支持機構７では、高さ調節部７ａ及び奥行き調節部７ｂにより溶接ヘッド２に対するワイヤー狙いガイド６の上下方向及び左右方向の位置を調節した後に、その位置を固定することが可能となっている。
【００２３】
また、溶接ヘッド２には、アフターシールド機構８が取り付けられている。アフターシールド機構８は、アフターシールド機構８は、溶接ヘッド２の先端側から溶接線方向の後方側を覆うアフターシールドカバー８ａを有し、このアフターシールドカバー８ａの内側から配管Ｐの溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する。
【００２４】
ヘッド支持機構３は、配管Ｐに対して溶接ヘッド２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に支持する上下スライダ３ａと、配管Ｐに対して溶接ヘッド２を前後方向（Ｘ方向）に移動自在に支持する前後スライダ３ｂと、配管Ｐに対する溶接ヘッド２の上下方向（Ｘ軸方向）の位置を調節する高さ調節部３ｃと、配管Ｐに対する溶接ヘッド２の左右方向（Ｙ軸方向）の位置を調節する奥行き調節部３ｄとを有している。
【００２５】
ヘッド支持機構３では、上下スライダ３ａ及び前後スライダ３ｂにより配管Ｐに対して溶接ヘッド２を上下方向及び前後方向に常時移動させることが可能である。ヘッド支持機構３では、高さ調節部３ｃ及び奥行き調節部３ｄにより配管Ｐに対する溶接ヘッド２の上下方向及び左右方向の位置を調節した後に、その位置を固定することが可能となっている。
【００２６】
ヘッド支持機構３は、配管Ｐの周方向に並ぶ一対の回転ローラ９を有している。一対の回転ローラ９は、配管Ｐの外周面と溶接ヘッド２の先端との間の距離を一定に保つように、上下スライダ３ａの下端部に取付板１０を介して取り付けられている。
【００２７】
一対の回転ローラ９は、取付板１０に軸支されることによって、配管Ｐの外周面と摺接しながら回転することが可能となっている。また、一対の回転ローラ９は、溶接ヘッド２の自重によって配管Ｐの外周面に押し付けられる。
【００２８】
また、ヘッド支持機構３は、配管Ｐの最上部に対する溶接ヘッド２の前後方向の位置（オフセット）を調節するオフセット調節部１１を有している。オフセット調節部１１は、上下スライダ３ａの下端部に対する取付板１０の前後方向の取付位置を変更することが可能となっている。
【００２９】
ヘッド支持機構３では、このオフセット調節部１１により配管Ｐの最上部に対する溶接ヘッド２の前後方向の位置を調節した後に、その位置を固定することが可能となっている。
【００３０】
以上のような構成を有する本実施形態の自動溶接装置１では、図２に示すような回転サポート治具１００を用いている。
【００３１】
回転サポート治具１００は、配管Ｐのエルボー部分を固定するエルボー固定具１０１と、配管Ｐを回転自在に支持する回転スタンド１０２とを有している。エルボー固定具１０１は、配管Ｐを回転させるポジショナー（図示せず。）と接続されている。回転スタンド１０２は、ポジショナー側の回転軸Ｓと、配管Ｐの中心軸Ｃとを一致させた状態で、配管Ｐを軸回りに回転自在に支持している。
【００３２】
本実施形態の自動溶接装置１では、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、配管Ｐに回転振れが生じた場合でも、配管Ｐの回転に対して溶接ヘッド２を上下方向及び前後方向に移動させながら、配管Ｐの外周面と溶接ヘッド２の先端との間の距離を一定に保ちつつ、配管Ｐの回転振れに溶接ヘッド２を追従させることが可能である。
【００３３】
したがって、本実施形態の自動溶接装置１では、配管Ｐの回転振れに溶接ヘッド２を追従させながら、配管Ｐの周方向に沿って溶接を適切に行うことが可能である。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図４に示すように、溶接ヘッド２は、配管Ｐの最上部に対して後側にオフセットさせることが好ましい。
【００３５】
これにより、溶接ヘッド２は、配管Ｐの外周面のうち、配管Ｐの最上部よりも後側から降下（「下進」という。）する方向で溶接を行うことで、良好な溶接ビードを形成することが可能である。
【００３６】
一方、溶接ヘッド２は、配管Ｐの最上部に対して前側にオフセットした場合、配管Ｐの外周面のうち、配管Ｐの最上部よりも前側から上昇（「上進」という。）する方向で溶接を行うことで、溶接ビードの形状が悪くなる。
【００３７】
また、上記ヘッド支持機構３では、例えば図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、一対の回転ローラ９の間隔が調節自在とされた構成としてもよい。この場合、配管Ｐの外径に合わせて一対の回転ローラ９の間隔を調節することで、配管Ｐの回転振れに対する溶接ヘッド２の追従性を良好に保つことが可能である。
【００３８】
なお、上記実施形態では、配管Ｐを軸回りに回転させながら、この配管Ｐの周方向に沿ってＴＩＧ溶接を自動で行う場合を例示しているが、溶接方法については、ＴＩＧ溶接のような非消耗電極式のガスシールドアーク溶接に限らず、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式のガスシールドアーク溶接であってもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、配管を軸回りに回転させながら、溶接ヘッドにより配管の周方向に沿って溶接を自動で行う配管の自動溶接装置に本発明を適用した場合について説明しているが、配管を軸回りに回転させながら、溶断ヘッドにより配管の周方向に沿って溶断を自動で行う配管の自動溶断装置に本発明を適用することも可能である。
【００４０】
また、プラズマアークは、上述した溶接の用途に限らず、例えば、被加工物に対するロウ付けや、接合、切断、溶射、溶融炉などにも利用されている。なお、本発明では、このような溶接以外の用途についても、溶接の一形態として取り扱うものとする。
【符号の説明】
【００４１】
１…自動溶接装置  ２…溶接ヘッド（ＴＩＧ溶接トーチ）  ３…ヘッド支持機構  ６…ワイヤー狙いガイド  ７…ガイド支持機構  ８…アフターシールド機構  ９…回転ローラ  １０…取付板  １１…オフセット調節部  １００…回転サポート治具  Ｐ…配管  Ｃ…中心軸  Ｓ…回転軸
【要約】
【課題】配管の回転振れに溶接又は溶断ヘッドを追従させながら、配管の周方向に沿って溶接又は溶断を適切に行うことを可能とした配管の自動溶接又は溶断装置を提供する。
【解決手段】配管Ｐを軸回りに回転させながら、配管Ｐの周方向に沿って溶接又は溶断を自動で行う配管Ｐの自動溶接又は溶断装置１であって、配管Ｐの外周面上に位置して、配管Ｐの回転振れに追従しながら、軸回りに回転する配管Ｐに対して溶接又は溶断を行う溶接又は溶断ヘッド２と、配管Ｐに対して溶接又は溶断ヘッド２を上下方向及び配管Ｐの周方向に沿った前後方向に移動自在に支持するヘッド支持機構３とを備え、ヘッド支持機構３は、配管Ｐの周方向に並ぶ一対の回転ローラ９を有し、一対の回転ローラ９は、配管Ｐの外周面と摺接しながら回転する。
【選択図】図１【図１】
0006965470.tif 000002
【図２】
0006965470.tif 000003
【図３】
0006965470.tif 000004
【図４】
0006965470.tif 000005
【図５】
0006965470.tif 000006