JPH0421656Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、回転駆動される大径管の端部に、
溶接機によつてフランジを溶接する際に、大径管
の端部に、溶接機によつてフランジを溶接する際
に、大径管の回転振れに応じて溶接機の位置を自
動調整する管材溶接の倣い装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 大径管の端部にフランジを溶接する方法として
は、第４図に表すように大径管１を横置きの状態
とし、その軸線Ｏを中心として大径管１自体を駆
動ローラ２により回転させつつ、その端部に仮り
止めされたフランジ３を外周溶接機４と内周溶接
機５によつて本溶接する方法がある。

ところで、このような溶接方法にあつては、大
径管１の回転むらによつてフランジ３に回転振れ
が生じることは避けがたい。その回転振れは、垂
直方向に関しては１回転毎に最大3.0mm程度とな
り、左右の軸線方向に関しては１回転毎に最大
2.5mm程度となる。

しかし、この図における溶接機４，５は、スラ
イド軸４ａ，５ａによつてトーチ４ｂ，５ｂを定
位置に保持した構成となつているため、フランジ
３の回転振れに応じて溶接位置を自動調整するこ
とができない。つまり、フランジ３の回転振れに
倣つて溶接位置を自動調整する倣い装置が備わつ
ていない訳である。したがつて、この図の装置の
場合は、溶接作業中は目視によつて監視する必要
があつて作業効率がきわめて悪い。

そこで、このような溶接方法においては、従来
より、フランジ３の回転振れに応じて溶接位置を
自動調整する種々の倣い装置が用いられている。

従来のこの種の倣い装置としては、倣いローラ
ー式などのものがある。

倣いローラー式のものは、第５図、第６図に表
すようにフランジ３を挟みつつ回転する対の倣い
ローラ６，６と、フランジ３の外周面に接して回
転する倣いローラ７をスライド軸８の定位置に取
り付けて、これらの倣いローラ６，６，７がフラ
ンジ３の回転振れに追従することにより、スライ
ド軸８と共にトーチ９を動かして溶接位置を自動
調整するようになつている。対の倣いローラ６，
６の間隔は、幅調整機構１０によつてフランジの
厚さに調整される。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記の倣いローラー式の倣い装置の場合は、ス
ライド軸８に振れが起こつて、大径管１の回転に
伴つて倣いローラ６，６が回転方向に流れること
があり、アークが不安定となる。また、大径管１
の外径が小さくなるほどスライド軸８が長くなる
ため、振動が生じて一層アークが不安定となる。

その他、従来の倣い装置としては、エアーセン
サー式やアークセンサー式のものがあるが、いず
れも倣い精度に問題があつた。

この考案はこのような従来の問題を解決するも
のである。

［問題点を解決するための手段］ この考案の管材溶接の倣い装置は、軸線を中心
として回転する大径管の端部に、溶接機によつて
フランジを溶接する際に、大径管の回転振れに応
じて溶接機の位置を自動調整する管材溶接の倣い
装置において、溶接機を保持する保持部材と、こ
の保持部材をを大径管の軸線方向と径方向に移動
させる移動機構と、前記保持部材の定位置に保持
されかつ大径管の軸線方向および径方向からフラ
ンジに対向して、フランジとの接触の有無を検出
する複数のタツチセンサーと、このタツチセンサ
ーの検出信号に基づいて一定時間毎に前記移動機
構を制御して、タツチセンサーがフランジに接触
しているときはそのタツチセンサーをフランジか
ら離す方向に前記保持部材を所定距離だけ移動さ
せ、かつタツチセンサーがフランジに接触してい
ないときはタツチセンサーをフランジに近付ける
方向に前記保持部材を所定距離だけ移動させる制
御機構とを具備してなることを特徴としている。

［作用］ この考案による管材溶接の倣い装置は、フラン
ジとの接触の有無を検出する複数のタツチセンサ
ーの検出信号に基づいて、一定時間毎に、そのタ
ツチセンサーと共に溶接機を移動させ、大径管の
回転振れに応じて溶接位置を自動調整する。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を第１図、第２図、第
３図に基づいて説明する。

本例は、２機の外周溶接機１１，１１と、２機
の内周溶接機１２，１２との計４機の溶接機によ
るいわゆる４点アークによつて、大径管１３の左
右両端部にフランジ１４，１４を同時に溶接する
設備への適用例である。この設備は、大径管１３
を横置きの状態として、その軸線Ｏを中心に大径
管１３自体を駆動ローラ１５，１５によつて１回
転させる間に、左右のフランジ１４，１４を同時
に溶接する。大径管１３の左端側の溶接機１１，
１２と、右端側の溶接機１１，１２は、対称的に
装備れており、左右の外周溶接機１１，１１のそ
れぞれには外周倣い装置１６が組み込まれ、左右
の内周溶接機１２，１２のそれぞれには内周倣い
装置１７が組み込まれている。

そこで、代表として、左側の溶接機１１，１２
に組み込まれた倣い装置１６，１７の構成を第１
図に基づいて説明する。

外周溶接機１１は、スライド軸１８の先端に支
えられた保持部材１９に、トーチ２０を保持して
いて、大径管１３が１回転する間に、その大径管
１３の外周部側からのトーチ２０によつてフラン
ジ１４を溶接するようになつている。

この外周溶接機１１に組み込まれる外周倣い装
置１６は、保持部材１９を大径管１３の径方向
（図中の上下方向）に移動調整する電動式の第１
のスライダ（移動機構）２１と、保持部材１９を
大径管１３の軸線方向（図中の左右方向）に移動
調整する電動式の第２のスライダ（移動機構）２
２を有し、また保持部材１９の定位置に、第１、
第２の２つのタツチセンサー２３，２４を備えて
いる。第１のタツチセンサー２３は大径管１３の
径方向からフランジ１４の外周面１４ａと対向
し、また第２のタツチセンサー２４は大径管１３
の軸線方向からフランジ１４の側面１４ｂと対向
しており、それぞれ対向するフランジ１４の表面
との接触の有無を検出するものである。これらの
タツチセンサー２３，２４は、例えば、常に高周
波を発振していて、タツチアンテナがフランジ１
４の表面に接触したときに、発振回路の定数が変
化して発振が停止し、そしてスイツチング回路が
作動して検出信号を出力するような構成となつて
いる。

タツチセンサー２３，２４の検出信号は制御機
構２５に入力され、制御機構２５は、これらのこ
の入力信号に基づいてスライダ２１，２２を制御
し、溶接機１１と共に保持部材１９を大径管１３
の径方向および軸線方向に移動させる。制御機構
２５の機能については後述する。

内周溶接機１２は、保持部材２６にトーチ２７
を保持していて、大径管１３が１回転する間に、
その大径管１３の内周部側からトーチ２７によつ
てフランジ１４を溶接するようになつている。

この内周溶接機１２に備わる内周倣い装置１７
は、上述した外周倣い装置１６の部分に準じて、
大径管１３の軸線方向及び径方向の倣いを行なう
ものとしてもよいが、第１図及び第２図に示す例
では、大径管１３の支持及び回転を駆動ローラ１
５によつて行なうことに基づいて、径方向の倣い
機能が省略された状態となつている。

つまり、内周倣い装置１７は、保持部材２６を
大径管１３の軸線方向（図中の左右方向）に移動
調整する電動式のスライダ（移動機能）２８を有
しており、また保持部材２６の定位置には、大径
管１３の軸線方向からフランジ１４の側面１４ｂ
と対向するタツチセンサ２９を備えている。

このタツチセンサー２９は、前述したタツチセ
ンサ２４と同様の構成であつて、対向するフラン
ジ１４の表面との接触の有無を検出するものであ
る。このタツチセンサ２９の検出信号は、制御機
構３０に入力され、制御機構３０は、その入力信
号に基づいてその上に搭載されたスライダ２８を
制御し、溶接機１２とともにスライダ２８を大径
管１３の軸線方向に移動させる。制御機構３０の
機能については後述する。

次に、第３図を参照しつつ作用について説明す
る。

まず、溶接に先立ち、フランジ１４の表面にタ
ツチセンサー２３，２４，２９が接触するように
設定する。それから、駆動ローラ１５，１５によ
つて大径管１３を回転させて、外周溶接機１１と
内周溶接機１２によつてフランジ１４を溶接す
る。制御機構２５，３０は、図示しない自動制御
スイツチがONされることにより動作する。制御
機構２５，３０はタイマー機能を有し、溶接作動
中であることを条件として、１秒間隔でタツチセ
ンサー２３，２４，２９の検出信号を入力して、
それらのタツチセンサー２３，２４，２９とフラ
ンジ１４との接触の有無を判定する。

そして、接触状態のときは、その接触状態にあ
るタツチセンサー２３，２４，２９をフランジ１
４から0.5mmだけ後退させて離すように、スライ
ダ２１，２２，２８のモータを制御し、また非接
触状態のときは、その非接触状態にあるタツチセ
ンサー２３，２４，２９をフランジ１４に向つて
0.5mmだけ前進させて近付けるように、スライダ
２１，２２，２８のモータを制御する。スライダ
２１，２２，２８が動作することにより、タツチ
センサー２３，２４，２９と共に溶接機１１，１
２のトーチ２０，２７が0.5mmずつ移動する。

例えば、第１図中の外周倣い装置１６の第１の
タツチセンサー２３がフランジ１４の外周面１４
ａに接触していたときには、制御機構２５が第１
のスライダ２１を制御して、保持部材１９と共に
外周溶接機１１を第１図中の上方に0.5mmだけ移
動させる。同時に、その第１のタツチセンサー２
３の検出信号は内周倣い装置１７の制御機構３０
にも入力され、この制御機構３０はスライダ２８
を制御して、保持部材２６と共に内周溶接機１２
を第１図中の上方に0.5mmだけ移動させる。反対
に、その第１のタツチセンサー２３が非接触状態
のときは、上記の動作とは逆に外周溶接機１１と
内周溶接機１２を下方に0.5mmだけ移動させる。

また、例えば、第１図中の外周倣い装置１６の
第２のタツチセンサー２４がフランジ１４の側面
１４ｂに接触していたときには、制御機構２５が
第２のスライダ２２を制御して、保持部材１９と
共に外周溶接機１１を第１図中の左方に0.5mmだ
け移動させる。反対に、その第２のタツチセンサ
ー２４が非接触状態のときは、逆に動作して外周
溶接機１１を右方に0.5mmだけ移動させる。

また、例えば、第１図中の内周倣い装置１７の
タツチセンサー２９がフランジ１４の側面１４ｂ
に接触していたときには、制御機構３０がスライ
ダ２８を制御して、保持部材２６と共に内周溶接
機１２を第１図中の左方に0.5mmだけ移動させる。
反対に、そのタツチセンサー２９が非接触状態の
ときは、逆に動作して内周溶接機１２を右方に
0.5mmだけ移動させる。

一方、内周倣い装置１７にあつては、大径管１
３の径方向の位置検出機能と倣い機能とが省略さ
れた状態であるが、この理由は、以下に述べる通
りである。

第１図に示すように、大径管１３の重量は、駆
動ローラ１５によつて支持されており、かつ、駆
動ローラ１５を回転させることによつて大径管１
３が回転駆動させられる。したがつて、駆動ロー
ラ１５による大径管１３の支持点の高さと、トー
チ２７の先端の高さとが同じであると、駆動ロー
ラ１５が大径管１３の下側面を支持しているため
に、フランジ１４の内周面の位置が、第１図の上
下方向に変動することが起こりにくく、トーチ２
７の上下位置が正しく設定されるものとなる。

なお、駆動ローラ１５によつて大径管１３を支
持しながら回転させた場合の回転中心線（回転軸
Ｏ）は、大径管１３の真円度の影響を受けて上下
方向に若干変動する現象を伴うことになるが、そ
の移動量が大径管１３の直径と比較して小さいた
め、便宜上、回転軸Ｏを中心として大径管１３が
回転するとして説明している。

このように、外周倣い装置１６と内周倣い装置
１７は、タツチセンサー２３，２４，２９の検出
信号に基づいて、１秒に１回の間隔でフランジ１
４の実際の位置を確認し、そしてその確認した位
置に合わせて、外周溶接機１１と内周溶接機１２
を移動させて溶接位置を調整する。したがつて、
大径管１３の回転むらによつて生じるフランジ１
４の回転振れに追従して、溶接位置を自動的に調
整することができ、この結果、溶接線の倣い精度
が±0.3mm程度となつた。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案による管材溶接
の倣い装置は、フランジとの接触の有無を検出す
る複数のタツチセンサーの検出信号に基づいて、
一定時間毎に、そのタツチセンサーと共に溶接機
を移動させて、溶接位置を調整する構成であるか
ら、大径管の回転振れに追従して、自動的に精度
の良い溶接を行うことができる。この結果、省力
化と溶接品質の向上を実現することができ、従来
における溶接時間と比較した場合、フランジ１つ
当たりの作業能率を向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例を説
明するための図であり、第１図は要部の概略構成
図、第２図は溶接設備全体の概略構成図、第３図
は動作説明のフローチヤートである。第４図は倣
い装置を備えていない溶接設備の要部の概略構成
図、第５図は従来の倣い装置の概略構成図、第６
図は第５図の線矢視図である。 １１……外周溶接機、１２……内周溶接機、１
３……大径管、１４……フランジ、１５……駆動
ローラ、１６……外周倣い装置、１７……内周倣
い装置、１９……保持部材、２０……トーチ、２
１，２２……スライダ（移動機構）、２３，２４
……タツチセンサー、２５……制御機構、２７…
…トーチ、２８……スライダ（移動機構）、２９
……タツチセンサー、３０……制御機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸線を中心として回転する大径管の端部に、溶
   接機によつてフランジを溶接する際に、大径管の
   回転振れに応じて溶接機の位置を自動調整する管
   材溶接の倣い装置において、溶接機を保持する保
   持部材と、この保持部材を大径管の軸線方向と径
   方向に移動させる移動機構と、前記保持部材の定
   位置に保持されかつ大径管の軸線方向および径方
   向からフランジに対向して、フランジとの接触の
   有無を検出する複数のタツチセンサーと、このタ
   ツチセンサーの検出信号に基づいて一定時間毎に
   前記移動機構を制御して、タツチセンサーがフラ
   ンジに接触しているときはそのタツチセンサーを
   フランジから離す方向に前記保持部材を所定距離
   だけ移動させ、かつタツチセンサーがフランジに
   接触していないときはタツチセンサーをフランジ
   に近付ける方向に前記保持部材を所定距離だけ移
   動させる制御機構とを具備してなることを特徴と
   する管材溶接の倣い装置。