JPH0117799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、面取り斜面付き管、特に水中に配置
されるようになつた管あるいはライン等の自動溶
接に関する。 即知の自動溶接装置はすべて、最初の２つの溶
接パスにおいて良質の溶接部に得ることに関係す
る多数の因子を考慮して設計されている。最初の
２つの溶接パスは、管の面取り斜面によつてクラ
ンプされた部分において管の満足な溶接部を決定
するので重要であり、従つてかかる部分は引続い
て、充填パスによつて作られる連続的な溶接層の
支持部として役立つ。 或る装置による自動溶接を容易にするために、
特別な面取り斜面を使用することが知られてい
る。不幸にもこの特別な面取り斜面は、厳密な寸
法公差に作らなければならず且つ傾きを３回以上
変えなければならないため設計上高価であり、比
較的安価な場合には、管を互いに所定の距離をへ
だてるようにすることを要するという欠点を有し
ている。 管を互いに離さない位置させることのできる同
じ高さの面取り斜面があり、組立体のベースにか
かと部が設けられるが、このかかと部は、逆向き
の面取り斜面によつて下方を制限され、面取り斜
面により境界づけられた溝の軸線に対し約5゜傾い
た側面の前にくる45゜の傾きを有する面取り斜面
によつて、上方を制限される。 本発明によれば２つの管の面取り斜面つき端を
溶接する方法が提供され、前記管の面取り斜面は
かかと部を有さず、前記管は０乃至２mmの間隔を
もつて配列され、複数の溶接パスを行ない、前記
パスはすべて前記管の外側で行なわれる。 この方法の利点は、先行技術と比べて必要な溶
着金属の量を減らすことによつて、溶接時間を短
くすることである。他の利点は、管の間に１mm以
上のすき間ができるようなあらゆる装置において
第１パスを行なうとき生じる、銅による溶着金属
の汚染の如き問題およびルート面を使用するあら
ゆる装置において、溶接部の溶込みから生じる問
題を解決することである。又、管は、互いに1.5
乃至３mmの高低のずれがあるときでも接合するこ
とができ、管の当接によつて、端部分が整列して
いない管あるいは端が完全に平らでない管でも溶
接できることが明らかになつた。 好ましくは第１パスおよび第２パスは、溶接手
段の軸線の傾きを変えることなく連続的に行なわ
れ、第１パスは、溶接手段の軸線を、溶接手段の
移動方向に関して溶接ポイントに対する垂線の後
方に傾けて行なう左方向溶接であり、第２パス
は、溶接手段の軸線を、溶接手段の移動方向に関
して溶接ポイントに対する垂線の前方に傾く右方
向溶接である。 この特徴は、溶接手段の軸線の傾きを変える必
要がなく、例えば互いに90゜隔置され、90゜の範囲
で上下に往復運動する２つの溶接手段が、２つの
パスの際に面取り斜面の組立体を180度カバーす
ることができるので、従来技術と比べて溶接時間
をさらに減少させる。特に第１パスで作られた溶
接部は、前もつて面取り斜面の金属を加熱するこ
とにより、溶接手段が始動するのと比較して良好
であり、その結果溶接部は、面取り斜面によつて
境界づけられた溝のベースへ十分に溶け込み、溶
接手段が溶接部から離れていくため、溶接部は一
層急速に冷却する。その結果得られた溶接部は、
第１パスとして非常に良く適し、反対方向に向か
う熱い第２パスにおいて、第１パス溶接部の軟化
と共に第１パス溶接部と第２パス溶接部との密接
な融合が行なわれる。 溶接装置のフレームの基準面と平行な平面に配
置され、且つ２つの管の面取り斜面の接合面に位
置し続ける、関節連結された位置ぎめローラを使
用して溶接手段を自動的に中心に位置させるため
に直接に面取り斜面を使用することによつて、溶
接時間をさらに減少させ、同時に溶接部の品質を
改善することができる。 かかる方法の利点は、溶接手段の軸線を面取り
斜面の当接面に対して迅速且つ正確に位置させる
ことができることであり、溶接手段支持部の軸線
を基準面に対して直角に位置させること、および
溶接手段を溶接手段支持部の角運動によつてのみ
移動させるために、面取り斜面の基準面から所定
の距離に溶接手段を位置決めすることだけが必要
であるにすぎない。 面取り斜面の下方に位置した銅支持部を電気的
に絶縁することおよび管の内面と銅支持部との間
に、好ましくはせいぜい大きくて１mmのすき間を
設けることによつて、最適な溶込みを行なわせる
一方、第１パス溶接部の汚染の危険性を除去する
ことによつて、第１パス溶接部の品質をさらに向
上させることができる。 明らかにこの特徴は、銅の上でのアークの開始
を防ぎ、溶融池を面取り斜面の間にす早く形成さ
せ、銅から完全に離して位置させる。 本発明によれば、逆チヤンネル断面のフレーム
と、溶接手段と、前記溶接手段を前記フレームに
取付ける手段と、前記フレームの基準面と管当接
面とを整列させるための手段とから成る。ここに
説明された方法を実施するための装置が提供され
る。 本装置は、溶接すべき２つの管の一方の上部に
当る２つの第１支承手段を備えるのが好都合であ
り、かかる支承手段は、他方の管に当る第３支承
手段として役立つ姿勢修正器と関連づけられ、前
記第３支承手段は前記つの第１支承手段の対称平
面内に位置する。 又、本装置は、前記溶接手段の軸線の平面に位
置し且つ前記平面内でローラを移動させるための
ラムと関連づけられた、３つの位置ぎめローラを
備えている。 上述の方法および装置を使用する溶接は、持上
げ手段によつて装置を位置決めできるので非常に
簡単であり、特に装置のフレームを管の上に下降
させるため、フレームを、つりリンクの端で回動
させることが可能であり、従つていつたん３つの
位置ぎめローラを面取り斜面によつて境界づけら
れた溝に係合させれば、３つの支承手段は姿勢修
正器によつて同時に管の上に位置決めされる。 装置の位置ぎめを更に容易にし且つ自動パスの
溶着の正確度を増すために、支承手段がローラか
らなるのが良く、また溶接手段は、フレームの上
を走行し且つ走行面が基準面として取られる、扇
形部に取付けられるのが良く、さらに互いに120゜
だけずれた位置決ぎめローラは各々枢着装置に取
付けられるのが良く、かくしてローラを面取り斜
面により境界づけられた溝に係合することができ
且つフレームの基準面を位置ぎめローラによつて
画成された管当接面と平行に移動させることがで
きる。 当接面が管の軸線に対し完全には直角でないよ
うな管に使用するために、前記支承手段のローラ
を管の母線に対し実質的に直角に移動させるため
の手段を設けても良い。かかる手段は、すでに被
覆部を備えた管の場合においてさえも、位置決ぎ
めを容易にするのに特に助けとなる。 溶接手段は、駆動手段によつて基準面に直角な
軸線のまわりに枢動でき、さらに基準面に平行な
軸線のまわりに枢動できるのが好都合である。又
溶接手段は、面取り斜面によつて境界づけられた
溝に係合するローラを支持する、すきまゲージ
（feeler）のアームあるいは軌道アームによつて
制御されるのが良い。この特徴によつて、溶接手
段と面取り斜面の中心平面との間の距離を一定に
維持することができ、溶接手段の軸線の傾きがど
んな値であろうとも、溶接手段を横方向に揺動さ
せるための揺動装置を使うことを要せずして、第
１パスを行うことができる。 すきまゲージのアームは、面取り斜面の加工上
の欠陥および管の位置ぎめの誤差に関係なく、す
きまゲージのローラを面取り斜面と係合させ続け
るために、基準面に直角な第１軸線のまわりにお
よび第１軸線に直角な第２軸線のまわりに回動で
きるのが良い。それ故すきまゲージのローラは常
に、対応する理想中心面からずれた面取り斜面の
中心平面から実質的に一定の距離へ、溶接手段を
自動的にもどす。溶接手段の位置ぎめのこの自動
修正は、溶接の品質を改善するのに役立つ。 すきまゲージのローラあるいはガイドローラ
は、溶融池の近くで、溶接ビードおよび溶接手段
の上方に配置され、保護手段を備え、半径方向に
回動できる。この特徴の利点は、溶接の正確度を
改善し且つ面取り斜面上の溶接突起部により生じ
た障害を回避するために、ローラを有効にするこ
とだけでなく、ローラと溶接手段との間の距離を
減少させるのに役立つことである。 溶接手段と溶接部との間の溶加棒（filler rod）
あるいは溶加ワイヤの長さを一定に維持するため
に、好ましくは溶接手段はすきまゲージのローラ
によつて制御され、溶加棒供給リールが、フレー
ムの静止部分に取付けられる。この特徴は、装置
の移動部分の慣性力を減少させることによつて、
及び溶着速度の規則正しさによつて、装置の効率
を改善し、この規則正しさは、ローラにより溶接
手段の垂直な案内を自動的に制御する結果であ
る。 装置の可撓性を更に増すために、ころがり装置
が、装置のフレームを支持する手段に設けられ、
該ころがり装置は、フレームを持上げるようにな
つており、さらにフレームの管上での移動を可能
にする。 本発明は、例として添付の図面を参照して行な
われた、本発明の一態様についての以下の説明か
ら一層十分に理解される。 第１図乃至第４図を参照すると装置は、溶接す
べき管１００，１０２を支承するための支承手段
を有するフレーム１を有し、この支承手段は、管
１００を押圧し且つフレーム１の後部（第４図）
に配置された支承用ローラ２，３と管１０２の上
に位置する支承用ローラ４とからなる。第４図か
ら明らかなように支承用ローラ４は、油圧作動装
置あるいはラム８の形式から成る姿勢修正手段の
端でフレーム１の前部において補正バー８ａに取
付けられている。ローラ４は、フレーム１の平面
に対し直角であつて且つ手動であるいは必要なら
ば任意の適当な駆動手段によつて駆動できるスピ
ンドル４ａを有している。 この支承手段は、フレーム１を介して、管１０
０，１０２の当接面に関してフレームを位置ぎめ
するための位置ぎめ手段と関連づけられ、これら
の管の当接面は、理論的には管１００，１０２の
面取り斜面１０１の対称平面を形成する。位置決
め手段は、３つの間隔をへだてた位置決め用ロー
ラ５，６，７から成る。第５図乃至第８図から明
らかなように、各ローラ（例えばローラ５）はス
ピンドル５ａの上で自由に回転でき、このスピン
ドル５ａは、回転可能な作動装置５ｄの軸線５ｃ
のまわりで枢動できるアーム５ｂに取付けられて
いる。アーム５ｂは、第５図および第６図に示さ
れた非作動位置から、第７図および第８図に示さ
れた作動前位置まで移動することができ、この作
動前位置においてアーム５ｂは、スピンドル５ａ
がフレーム１に対して直角な所定位置をとるよう
に、当接部５ｈを押圧する。この位置において、
スピンドル５ａに対し直角で且つ３つの位置決め
用ローラ５乃至７を含む平面は、第１図に示され
ているように溶接手段２９乃至３２例えば吹管の
軸線１０３乃至１０６を含む平面と一致する。 ローラ５を参照すれば明らかなように、アーム
５ｂを支持する支持アーム５ｇにラム棒の端を枢
着したラム５ｅの如きラムの作動によつて、ロー
ラ５乃至７は、第７図および第８図に示された作
動前位置から、第９図および第１０図に示された
作動位置へ移動する。ラム棒の端は、支持アーム
５ｇのピボツト５ｆのまわりで円弧を描き、面取
り斜面１０１によつて構成された溝の中へローラ
５を移動させる。 上述した位置ぎめシステムの主な利点は、面取
り斜面１０１によつて構成された溝に関して溶接
手段２９乃至３２の位置を、簡単な方法で且つす
早く正確に調整できることである。例えば第２図
に示されているように、フレーム１を支持するつ
りリンク２４０の釣合いをとるための長さ方向滑
り溝２４５ａを有する持ち上げリング２４５によ
つて、当接した管の上へ装置が下降され、そして
ローラ４の回転軸線を通る垂直平面と構造的に一
致する、ローラ２，３の対称平面が、管１００，
１０２の軸線上に位置していないものと仮定す
る。位置ぎめ用ローラ７がその作動前位置におい
て、管１００，１０２の頂部の面取り斜面１０１
の間の溝に入る用意をする位置へ、いつたん装置
を移動させてから、ローラ２，３が管１００を押
圧すると、ローラ２，３は反作用によつて自動調
心トルクを生ずる傾向があり、該トルクは、装置
の対称平面を移動させて、管１００，１０２の軸
線を含む垂直平面と整列させる。ローラ７は、ア
ーム７ｂがピボツト７ｆ（第１０図のピボツト５
ｆに相当する）のまわりにいくらか弾力性を保つ
ように、ラム７ｅ（第５図および第１０図のラム
５ｅに相当する）を低い圧力で作動させることに
よつて、面取り斜面１０１と容易に係合させるこ
とができる。作動前に、フレーム１の自動的且つ
正確な位置ぎめを容易に行なうために、つりリン
ク２４０に要素２４１，２４２で枢着されるフレ
ーム１の、つりリンク２４０に対する傾きを決定
する、第２図に示された滑り溝２４５ａおよび傾
斜装置２４３は、補正アーム３９に取りつけられ
た姿勢修正手段８が行なわねばならない仕事を可
能な限り減らすように調整される。 面取り斜面１０１によつて境界づけられた溝の
中にローラ７を係合させる段階中、すべてのロー
ラ５乃至７が管の当接面あるような位置にフレー
ム１があるならば、すべてのラム５ｅ，６ｅ，７
ｅを十分な圧力で作動させて溝の中に正確に決定
された厚さのローラ５乃至７を係合させることが
できる。位置決め用ローラによつて加えられた力
は、支承用ローラ２乃至４上で装置を移動させ
て、面取り斜面によつて境界づけられた溝に関し
て装置の位置を修正するのに十分である。 しかしながら位置決め用ローラ５，６が第４図
に示された位置にある場合、通常管の当接面に位
置決め用ローラ５および６を導くように、装置を
その３つの支承用ローラ２乃至４で支承させれば
十分である。なぜならば管の上へ支承用ローラ４
を押しつけるラム８は、位置決め用ローラ５，６
が面取り斜面の中に係合するまで、水平な軸線の
まわりに装置を回動させるのに十分可撓性のある
構造を有しているからであり、かかる係合はこの
位置に装置を固定し、その結果上述したように引
張りラム５ｅ，６ｅ，７ｅを管の当接面に関して
フレーム１を正確に位置させるのに十分な圧力で
作動させることができ、且つ又ローラ４の作動棒
を、ラム８のシリンダー即ち係止装置８ｃへのオ
イルの自由な流れを停止させることによつて、適
当なレベルに固定することができる。この工程
は、他の任意な機械的な固定によつて補うことが
できる。又、支承用ローラ４は管の上面を自由に
移動できるので、スピンドル４ａを機械的なブレ
ーキ４ｃによつて固定することができる。 上述した装置は通常、たとえ１方あるいは両方
の面取り斜面が正確でなく、管の軸線に対し直角
な平面内に位置していなくても、上述した如き位
置ぎめを提供するのに十分であるけれども、特に
管１０２がすでに、ローラ４の容易な走行を妨げ
る例えばピツチの被覆を有しているとすれば、面
取り斜面は、ときどき、自動的な位置ぎめを可能
にするには余りにも不正確すぎるかも知れない。
この特別な場合において、この種の欠陥のある管
は、ローラスピンドル４ａを機械的に駆動して面
取り斜面の溝の中に位置決め用ローラ５乃至７を
容易に係合させることによつて、なお溶接するこ
とができ、適当な手段がこの目的のために設けら
れる。例えばスピンドル４ａは、ラチエツトスパ
ナ等が係合するようになつた四角形の端４ｂを有
しても良い。支承用ローラ４を回転させると、自
動調心トルク（復原トルク）を増大させるトルク
が生じる。 面取り斜面１０１によつて境界づけられた溝の
中に位置決め用ローラ５乃至７を係合させること
により規定された管の当接面に、いつたん溶接手
段の軸線を正確に調整しおわつたら、装置は、フ
レーム１の後部に配置されたクランプラム即ちジ
ヤツキ１０および１２（第３図）によつて固定で
きる。ラム１０，１２はクランプアーム即ち把持
装置９，１１を介して、形状が管１００の表面と
ぴつたり合うゴムパツドあるいはシユー等９ａ，
１１ａを支承用ローラ２，３の支承点と直径方向
に向かい合う場所に押し付け、従つてクランプ作
用は、装置の位置を変える傾向があるわずかなト
ルクさえも回避する。２つのラム１０，１２によ
つて加えられた圧力は、位置ぎめ用ローラ５乃至
７が非作動位置へもどつてしまつた後でも装置を
完全に静止させ続け、いかなるクランプの反動を
も回避するように釣合いが保たれる。 第１図に明示されているように、この態様の溶
接手段２９乃至３２は２つのキヤリジ１３，１６
の上に配置され、溶接手段２９，３０の各々はキ
ヤリジ１３の各端の近くに配置され、溶接手段３
１，３２の各々はキヤリジ１６の各端の近くに配
置される。キヤリジ１３に関して第１８図および
第１９図に明示されているように、キヤリジ１
３，１６は、各々が３組のローラ１０７，１０８
から成る３つの支持装置の上を走行し、ローラ１
０７はフレーム１の傾斜した軌道１０９上を走行
し、ローラ１０８は軌道１１０上を走行し、各組
の軌道１０９，１１０は同一の対称平面を有す
る。キヤリジ１３，１６は適当な減速機と連結し
たモータ１４，１７（第１３図）によつて夫々駆
動され、これらの適当な減速機のスプロケツト
（図示せず）は、キヤリジ１３，１６にしつかり
と取りつけられたラツク１５，１８とかみ合う歯
車１１５，１１６を駆動するチエーン１１３，１
１４を駆動する。すき間を減少させるために、ロ
ーラ１０７，１０８はばね付勢型アームに設けら
れても良い。プレート１３ｂと共にキヤリジ１３
を形成する堅固なビーム１３ａの上に配置される
各支持装置のローラ１０７，１０８は、第１９図
に示されているように、フレーム１の端を支承す
るようになつた三角形構造を形成するように配置
される。従つてローラ１０７，１０８のスピンド
ルはそれぞれ、内方ローラ道および外方ローラ道
を走行し、位置をずらしたローラ１０７，１０８
は、キヤリジ１３の下方端が、フレーム１の軸線
を通る垂直な平面を通り過ぎてそこから遠ざかる
とき、垂直に位置する。 従つて、プレート１３ｂのキヤリジ要素１３ａ
すなわち溶接手段２９，３０を支持するビーム１
３ａは、90゜より少し大きめの扇形をカバーする
のに十分な長さである。 第１図に明示されているように、溶接手段２９
乃至３２はそれぞれ、ラム２１および２４によつ
て移動可能な作動アーム１９乃至２３を備えてい
る。第１図には、溶接手段のための溶加棒材料の
リール２５乃至２８が示されている。これらのリ
ールは、フレーム１の対照的な位置に固定され、
その結果リールが溶接用キヤリジの上に位置した
公知の構成と違つて、移動部品の慣性力をかなり
減少させ、従つて実際の速度が、停止および始動
にもかかわらず従来よりも早く且つ又一層正確に
リセツト速度を再現するので、特に第１パスおよ
び第２パスにおいて溶接ビードの品質を改善する
ことができる。必要なモータ動力はかなり減らさ
れ、リールが今やもつことのできる非常に大きな
能力のために、溶接作業を他の溶接作業にあまり
左右されないで行ないうる。第１図の態様におい
て、リール２５，２７はフレーム１のつりリンク
２４０に配置され、リール２６，２８はフレーム
１の底部に設けられている。リールは、まぎらわ
しくならないように第３図には示されていない。
事実上リールは、装置の適当な部分に設けること
ができる。 フレーム１に関して溶接手段支持部を調整する
ことを必要としないで、管の当接面を溶接手段の
軸線を含む平面と一致させることができるように
装置が構成されているので、溶接手段の軸線の傾
きは、フレーム１の平面と直角である溶接手段の
支持部３３乃至３６の軸線のまわりに、各溶接手
段を回動させるだけで変えることができ、溶接手
段は、面取り斜面１０１によつて境界づけられた
溝のベースから必要な距離だけ離れて、管１０
０，１０２の当接面に位置し続ける。 面取り斜面の形状の例が第１１乃至１３図に示
されている。厚さが12mm以下の管の場合には、第
１１図に示され、45゜あるいはそれより少し小さ
い角度で当接する種類の面取り斜面１０１が望ま
しい。厚さが12mm以上の管の場合、面取り斜面
（第１２図）のベース１０１ａは当接面１３１に
対し25゜の傾きを有し、上部１０１ｂは5゜の傾き
を有する。装置は、２あるいは３mmだけずれた管
（第１３図）を溶接することもでき、管の間の間
隔はないのが好ましいが、管の一方が完全に直角
に切断されていない場合、あるいは管の端が平ら
でない場合のように、１mmあるいは２mmぐらいの
間隔であつても良い。 この種の面取り斜面を自動的に溶接するとき装
置が提供する点は、かかと部がないために溶融池
の溶込みおよび挙動から生じる困難をすべて除く
ことである。又、間隙がないために、溶着する金
属の重量が減り、面取り斜面の下方に配置されて
ときどき銅粒子を拡散させることによつて溶接部
を汚染する慣用的な銅支持部の上で、溶接手段の
電気アークを開始する必要性がなくなる。 いかなる種類の面取り斜面を使用する場合にお
いても、管から電気的に絶縁された銅支持部１１
７（第１４図）が、溶接部を冷却するのに使用さ
れ、管の間に間隙があるときに適用できる。第１
４図に明示されているように、支持部１１７は、
絶縁ストリツプ１１８によつて管１００，１０２
から絶縁され、絶縁ストリツプ１１９によつてそ
れ自身の支持部からも絶縁される。銅支持部に面
取り斜面によつて構成された溝と垂直に整列する
溝を形成しても良い。面取り斜面の種類に応じ
て、ストリツプ１１８を取り替え且つ銅支持部１
１７の４つのかどにねじ立てされている銅支持部
１１７の孔の異なる深さまでねじ込まれるねじに
よつて、管と銅支持部１１７との間の間隙を調整
しても良い。ねじは、丸頭の硬鋼ねじであつても
良いしあるいは絶縁材料例えばTeflon（商標）製
であつても良い。 熱の除去を改善するために、第１５図に示され
た種類の銅支持部１２０を選択的に使用しても良
く、この銅支持部１２０は、絶縁部１２２によつ
て固定装置のあご部１２１から絶縁され、通路１
２３，１２４が、通路１２５を通して供給される
冷却且つシールド用ガスを流すために設けられ
る。 いかなる種類の面取り斜面を使用する場合にお
いても本装置は公知の自動方法と異なる方法で自
動溶接を行なう。即ち、第１６図に明示されてい
るように、第１パス１２６は、溶接手段２９乃至
３２で行なわれて上昇し、各溶接手段は左方向の
溶接部を作るように管の中心軸線を通る溶接点に
対する法線１２７の前方でこれに対して約15゜乃
至30゜の傾きｉをなしている。第１パスに続いて、
右方向溶接部を作るために、溶接手段の位置を変
えないで下降する第２パス１２８が行なわれる。
第２パス１２８は、CO₂およびアルゴンの存在下
で行なわれる。 第１７図に示された変形例では、第１パス１２
９は下降パスであり、溶接手段の軸線は、第１６
図のように左方向溶接部を作るように、法線１２
７の後方でこれに対し5゜乃至10゜の傾きｉを有し
ている。第２パス１３０は、右方向溶接部である
上昇パスであり溶接手段の軸線は同一の傾きを有
する。第２５図は右方向溶接部を示す。 第１６図および第１７図に示された２つの実施
態様において、手を介入することなしに自動溶接
が得られ、第１左方向溶接部は、上昇パスであろ
うと下降パスであろうと、溶接が行なわれる金属
の予熱を促進し且つ溶融池の凝固を早めるという
主な利点を有する。これらの結果は、第１パスが
パス１２６の如き上昇パスである場合に、一層顕
著である。この特徴は、任意所望のシールドガス
装置の使用を容易にし、特に純粋のCO₂ガスの使
用を可能にする。溶込みは広く且つ深く行なわ
れ、溶接部は、管の端の間に間隙があつてもなく
ても、任意の種類の面取り斜面の基部において完
全に溶ける。それ故、溶接手段の入射角を変える
必要なしに、満足な溶接部を自動的に作ることが
できる。 管の欠陥、および管の直径および面取り斜面に
関係なく管を確実に溶接するために、溶接手段支
持部３３乃至３６は、溶接手段３０を支持するシ
ステム３４を概略的に示す第２０図および第２１
図に示された、ローラ４５の形式のすきまゲージ
によつて制御される。既知の装置と違つて、溶接
手段３０は、面取り斜面１０１により案内される
ローラ４５によつて制御される。キヤリジ１３お
よびプレート１３ｂが移動する平面１４０と平行
な平面における面取り斜面１０１の形状は、規則
正しくなければならない。 ローラ４５は、面取り斜面１０１の接触線５０
上を走行し、垂直に調整可能なコラム４７の下端
に位置したシヤフト４８のまわりに回転し、さら
に垂直な軸線４６のまわりに回動できる。コラム
４７は、キヤリヤアーム１９の内側を摺動するア
ーム４４および溶接手段３０にしつかり固定され
る。このキヤリヤアーム１９は、面取り斜面１０
１と要素１３，１３ｂが移動する平面１４０との
間の距離の変化によりアーム１９をローラ４５の
側方への移動に追従させることのできるスピンド
ル４３によつて、滑り体４１に固定される。滑り
体４１はシヤフト４２の上を移動でき、このシヤ
フト４２の軸線５１は、面取り斜面の理想的な理
論上の中心平面５３（第２１図）とアーム１９と
を整列させるように、平面１４０と直角をなす。
平面５３は平面１４０と平行であるべきである。
スプリング４９が、プレート１３ｂの点５２にお
いて支持され、アーム１９を引張ることによつて
面取り斜面１０１へローラ４５をあてる。 第２１図には実際の面取り斜面の中心平面５４
が示されている。面取り斜面の顕著な欠陥のため
に、溶接手段３０がトレース５４から進路をそら
せたような場合、第１に溶接手段の軸線５５とロ
ーラ４５の軸線４６との間の距離が小さいため、
第２にトレース５４が互いに重なり合うために、
撓みE₂はせいぜい0.5mmで、これは許容範囲であ
る。 もし撓みE₂を完全に除く必要があるならば、
溶接手段３０は、第２２図に示されているように
２つのローラ４５，５６によつて制御できる。ロ
ーラ５６は水平なスピンドル５７で有し、このス
ピンドル５７は、プレート６１のピボツト６０に
枢着されたアーム５９に連結された、垂直な鋼棒
あるいはスピンドル等５８のまわりに回転でき
る。アーム５９は、ローラ４５の水平なスピンド
ル４８を支持し、プレート６１は、ローラ４５の
垂直なスピンドル４７および溶接手段３０を支持
する。スピンドル４７，５８のまわりの向きがど
のように異なつていても、この特徴によつてトレ
ース５４の上に溶接手段の軸線を維持することが
でき、プレート６１は、垂直な部材５８を経てロ
ーラ５６により制御されるために、スピンドル４
７および５８を結ぶ弦と常に平行である。 第２３図および第２４図は、面取り斜面１０１
によつて案内されるローラ４５の制御によつて、
溶接手段３０を支持する装置の一態様を示す。第
２３図および第２４図にプレート１３ｂが示さ
れ、このプレート１３ｂは、シヤフト５１によつ
て装置を支持し、滑り体４１はシヤフト５１と同
心の中空スピンドル４２を介してシヤフト５１上
を摺動する。アーム１９は垂直な軸線４３のまわ
りを駆動し、アーム４４はアーム１９の内側を摺
動する。５２においてプレート１３ｂに取りつけ
られたばね４９は、面取り斜面の中へローラ４５
をはめるようにレバー５７を賦勢する。レバー５
７は、ばね４９の力をアーム１９へ伝達する。溶
接手段３０を振動させるための任意の既知の種類
の発振器６０が、プレート６９に取りつけられ
る。 明らかなように、ローラが面取り斜面を移動す
るとき、面取り斜面を押圧するような寸法、形状
を有するローラによつて案内される溶接手段の主
な利点の１つは、溶接手段が、面取り斜面の欠陥
に関係なく面取り斜面の中心平面に維持されるこ
とである。従つていつたん法線１２７に対する溶
接手段３０の軸線５５（第２５図）の半径方向傾
きｉを決めてしまえば、面取り斜面１０１により
形成された溝の深さＥと、溶接手段のノズル６２
と管１００の外表面との間の距離Ｆと、ノズル６
２から溶接ビード６４までの間の距離F₁が知ら
れていると仮定すると、ノズル６２から出た溶融
ワイヤ６３の長さを容易に一定に維持することが
できる。より詳しく言えば、溶接手段の軸線５５
が、面取り斜面の溝の欠陥に関係なく非常に正確
に面取り斜面の溝に従うので、正常な面取り斜面
の中心平面５４からあるいは面取り斜面の欠陥に
より理論上の中心平面５３から片寄つた実際の中
心平面５４からの、軸線５５の片寄りＤ（第２６
図）は実質的に存在しない。この種の片寄りはワ
イヤ６３の長にバラツキを生じさせ、高いアーク
速度において溶接部の品質は、溶接手段の正確な
位置ぎめに左右される。 発振器６０を使う必要ななくすため傾きｉを調
整することに加え、理論上あるいは実際の面取り
斜面中心平面５３あるいは５４に対する溶接手段
の軸線５５の横方向傾きＬ（第２７図）を、あら
かじめ調節する。第１パスの溶接ビード６４（第
２７図）は、面取り斜面１０１の表面上の溶接ビ
ード６５でふさがれる。この溶接工程は溶接の品
質を改善し、溶接手段が第１パスに際し振動する
ような既知の方法と対比して；溶接部の品質に影
響する距離が一定に保たれる場合と比較して溶接
手段による加熱が一層規則正しくなる。 第２４図に示された例において、中心平面５３
と溶接手段の軸線５５とを整列させるための調節
は、スピンドル４２のねじ部分上で回転するナツ
ト６６を使用した装置によつて滑り体４１を動か
すことによつて行なわれる。この装置および滑り
体４１をこの位置に固定するための手段は、実際
任意の種類のもので良い。同じく、面取り斜面の
横方向の追従のために、ピボツト４３を中心とす
るアーム１９あるいはその延長部４４の移動は、
任意適当な手段特に調整可能な当接部（図示せ
ず）によつて制御できる。滑り体４１にしつかり
固定され且つ面取り斜面の中心平面５３の方向に
アーム１９を賦勢する板ばね６７を設けることに
よつてこの横方向の追従を補助する。従つて万一
ローラ４５が、面取り斜面１０１から偶発的には
ずれても、即座に正常な位置に戻される。スピン
ドル５１とローラ４５のスピンドルとの間の距離
B₁は、アーム４４が移動しおわつた後で、スラ
ストねじ６８によつて固定できる。 プレート６９に枢着された調節用ねじ７２がね
じ込まれたナツト装置７１によりスピンドル７０
のまわりにプレート６９を回転させることによつ
て、傾き角度ｉが調整される。 溶加ワイヤ６３の長さＦ（第２３図および第２
４図）は、プレート６９に関して移動し且つロー
ラ４５を支持するコラム４７を移動させる、ねじ
７３によつて調整される。ローラ４５が、ライン
５０上で面取り斜面と接触するために移動しなけ
ればならない距離Ｈはワイヤ６３の長さＦを決定
し、この距離Ｈは、発振器６０および溶接手段３
０を支持するプレート７４に関してローラ４５の
位置を変えることによつて調整される。 ばね４９およびレバー５７によつて生じるスラ
ストトルクは、アーム１９上でのレバー５７の角
度位置を変えることによつて、調整できる。従つ
てローラ４５に加えられる圧力は、所定の値に調
整できる。 当接部即ちストツパ７５（第２３図）は、管の
ない場合、レバー５７の移動に従つてアーム１９
の移動を制限するため設けられている。 例えば手動であるいは空気圧作用により制御す
ることのできる装置５９は、レバー５７の可動の
偏心前金具（鼻部）７６を介してアーム１９を上
昇位置へもどす働きをする。 第２８図に明示されているように、ローラ４５
は、面取り斜面が中心平面５３となす角度および
管厚Ｅに依存して決定される幅ｌを有している。
幅ｌは、ローラを支持するのに必要な軌道の高さ
Ａがわかつているとき、決定することができる。 ローラ４５の幅は、第１パスおよび第２パスに
際しローラが、管の厚さの中ほどの軌道に沿つて
走行するように、あるいは最後のパスのとき外表
面１３２に非常に接近して走行するように、決定
される。後者の場合、高さＡから高さA′へロー
ラ４５う移動させるレベルのずれｄによつておこ
りやすい、第２８図に示された管の不整列を考慮
しなければならず、従つてローラの幅ｌを小さく
しなければならない。例えば幅ｌは、以下の式で
決定することができる。 1.8（Ｅ−Ｓ）Ｄ／ｄ ここでＳ＝A′―Ａ、Ｄは横方向のずれである。 明らかにレベルのずれｄは、溶接手段の軸線５
５の変位Ｄを生じさせることによつて溶接状態を
自動的に修正し、溶接手段は下方の管の面取り斜
面１０１に向かつて移動し、その結果溶接手段が
一層良くはいり込み、それ故一層良好な融合が行
なわれる。 又垂直な軸線のまわりに回動可能なローラ４５
は、面取り斜面についた溶接突起に出合うとわず
かに回動し、それ故、溶接手段支持ローラが管の
表面上を走行する従来の装置の場合のように、溶
接上好ましくない様式で垂直に移動するかわり
に、かかる突起を乗り越える。 第２９図および第３０図に示されたローラ４５
は、半径方向ピボツト７９のまわりを回動する枠
７８のピボツト７７のまわりを回転する。ピボツ
ト７７に対し直角なピボツト７９はローラ４５の
向きを自動的に定める手段を形成するから、ロー
ラ４５の対称平面は面取り斜面の中心平面５３へ
導びかれローラ４５はレベルＰで面取り斜面に当
る。ローラは硬質鋼で作られ、ローラの支持縁が
管の外表面１３２の近くに位置するときでさえ
も、面取り斜面の上を正確に走行するように形作
られている。ローラ走行用縁８０は45゜の角度を
なし、その二等分線が、接触点Ｐにおいて中心平
面５３に対し45゜の傾きを有するように傾斜して
いる。この特徴は、ローラが面取り斜面の溶接突
起と遭遇する危険を減少させる。同じく135゜のＶ
形開きは、接近しすぎた溶接ビードあるいは偶発
的な過度に凸状の溶接ビードあるいはあまりに顕
著な突起を有した溶接ビードとのいかなる接触も
回避する。 ローラに堆積した溶接突起を除去するために、
同じく硬質鋼製の枠７８が、大変小さい隙間をも
つてローラの側面に追従する。135゜に切断され且
つ枠７８に固定された刃８１は、溶接突起がロー
ラに付くのを防ぐためにローラのＶ形溝の中へ延
びている。枠およびローラは、コラム４７に固定
されたアーム８２に配置されている。ローラの軸
線とピボツト６１との間の距離B₂（第２３図）
は、アーム８２のスロツトの中でピボツト７９を
移動させることによつて変えることができる（第
２９図）。この特徴は詳細には図示されていない。
同じくローラは銅シールド８３によつて保護さ
れ、このシールド８３は、溶接突起を検出する機
構を保護するための石綿板を有しても有さなくて
も良い。溶接部シールド用ガスは、ローラを冷却
するためにピボツト７９の内側の通路１３４を通
して供給される。 この溶接手段のガイド形成の他の利点は、溶融
金属が広がつて、面取り斜面の２つの側面を同一
の深さに融合する充填パスおよび仕上げパスの間
中、すきまゲージにより提供される自動案内によ
つて達成される品質に、溶接手段および発振器の
品質および欠陥が影響を及ぼさないため、市場で
入手しうる溶接手段および発振器を使用できるこ
とである。上述した機構は、溶接手段の軸線と中
心平面５３との不整列を１mm未満に維持し、従つ
て面取り斜面の一方への溶着を防ぐことが判明し
ている。なぜならば、加工公差あるいは管の突き
合せに当つて面取り斜面の幅が変化する際の管の
変位に関係なく、アーム１９（第２４図）が中心
平面５３に保持され、溶接手段および発振器が対
称性を維持するからである。例えば面取り斜面が
小さくなることにより、溶着した溶接部の厚さの
自動的な補正は、狭い方の領域へローラが自動的
に上昇することによつて行なわれ、その結果、溶
加ワイヤの長さは一定のまである。面取り斜面の
幅が増したときも同様の補正が行なわれる。アー
ム１９が溶接手段の代わりに中心平面にあるの
で、発振器６０によつて生じた溶接手段の移動の
大きさを修正する必要がなくなり、同時に自動式
ガイドは、いかなる溶接状態においても装置の融
通性を増大させる。 もちろん上述した特徴は、本発明の範囲から逸
脱することなく、様々に変更しても良い。例えば
フレーム１は、つりリンク２４０を介して装置に
取付けられる代わりに、軸線が管１００，１０２
の軸線１１１と平行で且つ又管１００，１０２の
垂直な中心平面力に位置するように構成された、
ビーム８４（第３１図）に配置させても良い。ビ
ーム８４は、その後部に金属板および管材で作ら
れた二重の四角形ブラケツト８５を有し、該ブラ
ケツトはフレーム１を支持し且つ強化するのに役
立ち、且つ又ビーム８４に固定するための台８７
を支持するのに役立つ。 上述の方法によつて２つの管を溶接しおわり、
次の溶接を行なうことが必要になつた場合、管を
フレーム１の下方に新しい面取り斜面を導くよう
に移動させるか、あるいは管をそのまま動かさな
いで、フレーム１が、ビーム８４にしつかり取り
つけられて管の上方母線上を走行するローラによ
つて、移動させることができる。 この目的のため、部材８５はピボツト部材８８
（第３２図）を支持し、リンケージ９０に連結さ
れ且つ車軸９１に固定された油圧ラムあるいは空
気圧ラム即ちジヤツキ８９のヘツドが、このピボ
ツト部材８８のまわりを枢動する。中心平面１３
３に対し対称な車軸９１は、中心平面１３３に対
し35゜の角度をなす母線に沿つて通常走行するよ
うに、中心平面１３３に対し例えば35゜の傾きで
２つの車輪即ちころがり装置９２を支持する。 類似の装置がビームの前方部分に位置し、四角
形のブラケツト９３（第３３図）に固定され、さ
らにこの装置は、ラム（ジヤツキ）９５のヘツド
を支持するピボツト部材９４を有している。ラム
（ジヤツキ）９５は摺動コラム９６（このコラム
のガイドは図示されていない）を移動させ、この
コラム９６は下端に車輪９７（即ちこがり装置）
を備えている。垂直な車輪即ちころがり装置９８
は、中心平面に対しそれぞれ15゜傾いた管の２つ
の母線上を走行するようになつている。 ラム（ジヤツキ）８９，９５を作動させると、
ビーム８４それ故フレーム１が上昇し、装置の重
量はころがり装置（車）９２，９８でささえられ
る。車軸９１，９７は駆動する車軸であつても良
い。駆動可能な車輪９２のリムは、管と確実に十
分に粘着するように、適当な硬質ゴムで作られ、
管と車輪との接触レベルは、走行中の安定性を改
善するために、軸線１３３のレベルよりも低い。
前輪９８は車輪９２より幅が狭く、管にあまり粘
着しないように鋼で作られている。従つてこれら
の車は、管の高い方の母線へこれらの車輪を上昇
させがちなトルクをまつたく生じさせず、それ故
フレームの簡単且つ信頼できる移動に貢献する。 即知の装置と比べて上述した装置は、或る溶接
部から次の溶接部へ変わるとき管からはずす必要
がなく、持上げ滑車装置を備えた車輌によつて搬
送される必要もなく、管に固定するためのビーム
を使用する必要もなく、すべての位置ぎめおよび
転置操作が装置それ自体によつて行なわれる。そ
れ故その結果手を使わないで非常に良質の溶接部
が得られるだけでなく、装置を移動させるとき出
力を大きくし、非作動時間をなくすことができ
る。装置は、その形状および持上げ装置の故に、
任意の種類の形式の管支持部における障害を容易
に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶接手段が整列したところを前から
みた溶接装置の一態様の概略的立面図である。第
２図は、第１図の装置を上昇させるための手段の
概略的側方立面図である。第３図は、第１図の装
置の後部の概略図である。第４図は、装置を管の
上に位置させるときの装置の位置ぎめを示す図で
ある。第５乃至１０図は、配置した状態で示され
た、装置の位置ぎめローラの概略図である。第１
１図は、厚さが12mm以下の２つの管に適した面取
り斜面形状を示す。第１２図は、厚さが12mm以上
の２つの管に適した面取り斜面の形状を示す。第
１３図は、不整列な管のためのベベル面取り斜面
の形状を示す。第１４図は、面取り斜面の下方に
配置された絶縁銅支持部の断面図である。第１５
図は、第１４図の支持部の他の形式の横断面図で
ある。第１６図は溶接手段の概略図であり、第１
番目の２つの溶接パスの手順を示す。第１７図は
溶接手段の概略図であり、第１番目の２つの溶接
パスの他の手順を示す。第１８図は、溶接手段キ
ヤリジの走行手段を示す。第１９図は溶接手段キ
ヤリジの走行ローラを示す。第２０図は溶接手段
ガイドアームの概略端面図である。第２１図は溶
接手段のガイド手段の概略的平面図である。第２
２図は、第２１図の手段の変形例の概略的平面図
である。第２３図および第２４図は、それぞれガ
イドアームの一態様の立面図である。第２５乃至
２７図は、面取り斜面に対して傾斜するおよび面
取り斜面に対し片寄つて位置する状態を示された
溶接手段の概略図である。第２８図は、面取り斜
面と係合したローラの概略図である。第２９図
は、取りつけられた状態のローラの側面図であ
る。第３０図は第２９図のローラの端図である。
第３１図は、装置のフレームを支持するための手
段の変形例の端図である。第３２図は、第３１図
の支持手段の後部立面図である。第３３図は、第
３１図の支持手段の前面図である。 １……フレーム、２，３，４，５，６，７……
ローラ、８……ラム、２９，３０，３１，３２…
…溶接手段、１００，１０２……管、１０１……
面取り斜面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２本の管の面取り斜面付き端部を互に溶接す
   るための溶接機であつて、前記溶接機は、管上の
   所定位置に維持される蹄鉄形状のフレーム１を有
   し、アーク溶接トーチを支持する溶接用キヤリジ
   をフレーム上に移動可能に取付け、フレームは位
   置決め手段とこの位置決め手段を管に対して位置
   決めしてこれを維持するための支承手段とを有し
   ている、２本の管の面取り斜面付き端部の溶接機
   において、前記位置決め手段は、フレーム１の第
   １の側に配置されかつ２本の管１００，１０２の
   面取り斜面１０１によつて形成された溝と係合す
   るようになつた３つの位置決め用ローラ５，６，
   ７からなり、前記支承手段は、２本の管のうちの
   第１の管１００に当るようにフレーム１の他方の
   側に配置された第１の２つの支承用ローラ２，３
   と、２本の管１００，１０２のうちの第２の管１
   ０２に当るように補正バー８ａによつてフレーム
   １の第１の側に設けられた第３の支承用ローラ４
   と、３つの位置決め用ローラ５，６，７を溝１０
   １に係合させた後、補正レバー８ａを係止するこ
   とのできる係止装置８ｃと、からなり、フレーム
   １は、ジヤツキ１０，１２によつて制御される２
   つの把持装置９，１１を支持し、前記把持装置
   ９，１１は、管１００，１０２をつかむことによ
   つてフレームを維持することができるようにする
   ために第１の２つの支承用ローラ２，３と直径方
   向に向い合うように位置決めされていることを特
   徴とする溶接機。 ２ フレーム１は、ジヤツキ８９，９５によつて
   ころがり装置９２，９８を支持し、これらのころ
   がり装置９２，９８は、フレーム１を新たな溶接
   作業のために移動させなければならないとき、フ
   レーム１がころがり装置９２，９８に載せること
   を可能にし、もはや支承用ローラ２，３，４上に
   は載らないように、管１００，１０２に当るよう
   になつていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の溶接機。