JPH10249520A - 管体中継ぎ部の内面溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中継ぎ部の内面溶接の作業性が悪く、悪環境
下での作業であった。 【解決手段】 ２本の管体２，３をターニングロール
４，４上に載置して直列に配置し、所定の開先間隔を隔
てて相対向する管端部２ａ，３ａ同士を突き合わせ、中
継ぎ部内面の溶接を行う内面溶接装置１であり、地上を
走行する走行台車５と、走行台車５上から管体２，３内
へ侵入する伸縮ビーム６と、その先端部に搭載された溶
接機７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の管体の端部
同士を突き合わせて中継ぎ部の内面溶接を行う管体中継
ぎ部の内面溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼管を建築基礎工事のパイル
として使用する場合、管径に応じて設定された定尺寸法
の鋼管を２本以上中継ぎ溶接して、所望の長さの鋼管パ
イルを形成している。このような用途には、一般にスパ
イラル鋼管等の大径管が用いられており、その中継ぎ作
業は、例えば以下のような手順で行われている。

【０００３】すなわち、２本の鋼管の管端部に必要な開
先加工を施した後、一方の鋼管をクレーンで吊り上げ、
直列に配置した２台のターニングロール上に掛け渡すよ
うに載置する。

【０００４】次に、中継ぎする他方の鋼管をクレーンで
吊り上げたまま搬入し、この鋼管の管端部を一方の鋼管
の管端部へ押し当てながら、直列に配置した２台のター
ニングロール上に掛け渡すように載置する。

【０００５】管端部同士を突き合わせた２本の鋼管は、
それぞれ真円度の歪みなどのために、互いにその管端部
の円周部がずれている。そこで、例えば、それぞれの鋼
管の外周面を覆うように矯正リングをセットし、鋼管と
リングの隙間にクサビを打ち込んで真円度の矯正を行
う。この真円度の矯正を行いながら、突き合わせた管端
部をその円周に沿って手溶接で数カ所の仮付けを行い、
両鋼管の円周がある程度重なった状態にして、中継ぎ部
の内外面を本溶接している。

【０００６】本溶接は、両鋼管をターニングローラによ
り同時に同方向に回転させながら、中継ぎ部の内外面を
円周方向に沿って溶接するが、そのうちの外面溶接作業
は、開先外面への倣い機構を備えた簡易自動溶接装置で
対応できる。

【０００７】しかし、内面溶接作業は、溶接工がハンデ
ィータイプの溶接装置を携えて鋼管内へと侵入し、中継
ぎ部に到達するまで鋼管長さ分を移動して、中継ぎ部の
開先内面を円周方向に沿って手溶接している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の中継
ぎ部の内面溶接作業にあっては、溶接工が溶接装置の電
源ケーブルや溶接ワイヤを引きずりながら、狭くて細長
い管内を腹這いに近い姿勢で移動する必要があった。ま
た、溶接作業中はターニングロールにより鋼管を回転さ
せるため、溶接装置を円周方向に沿って押しながら溶接
作業を行わなければならなかった。さらに、内面溶接を
行う作業環境は溶接スパッタやヒューム等の発生する悪
環境であった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、中継ぎ部の内面溶接の作業性を向上さ
せることができ、その作業環境を改善することができる
新規な管体中継ぎ部の内面溶接装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る管体中継ぎ部の内面溶接装置によれば、２本の管体を
ターニングロール上にそれぞれ載置して直列に配置する
とともに、所定の開先間隔を隔てて相対向する管端部同
士を突き合わせ、開先合わせされた中継ぎ部の内面溶接
を行う装置であり、地上を走行する走行台車と、走行台
車上に搭載され、管体内へ侵入する伸縮ビームと、伸縮
ビームの先端部に搭載された溶接機とを備えているもの
である。

【００１１】好ましくは、上記伸縮ビームの先端部に、
管内を移動する溶接台車が取り付けられ、この溶接台車
上に溶接機が搭載されているものである。

【００１２】また、好ましくは、上記伸縮ビームの先端
部に、溶接台車を昇降させるための溶接台車フローティ
ング機構が備えられているものである。

【００１３】さらに、好ましくは、上記溶接台車に、管
体内を長手方向に移動する長手方向移動車輪と、管体内
を円周方向に移動する円周方向移動車輪とが装備されて
いるものである。

【００１４】そして、好ましくは、上記溶接機に、溶接
トーチを昇降させる溶接トーチフローティング機構と、
溶接トーチの溶接箇所の長手方向ズレを補正する長手方
向ズレ補正機構とが備えられているものである。

【００１５】加えて、好ましくは、上記溶接トーチに、
開先部に沿って倣うための開先倣い機構が備えられてい
るものである。

【００１６】本発明によれば、ターニングロール上で２
本の管体を所定の開先間隔を突き合わせ、突き合わせた
管端部同士の管形状を矯正して仮付け溶接した後、内面
溶接装置の伸縮ビームが管体内へ侵入し、その先端部に
搭載された溶接機が中継ぎ部の内面を本溶接する。した
がって、中継ぎ部の内面溶接の作業性を向上させ、その
作業環境を改善することができるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明
に係る管体中継ぎ部の内面溶接装置の一実施形態を示す
概略図である。図示するように、本実施形態の内面溶接
装置１は、２本の管体２，３をターニングロール４，４
上にそれぞれ載置して直列に配置するとともに、所定の
開先間隔を隔てて相対向する管端部２ａ，３ａ同士を突
き合わせ、開先合わせされた中継ぎ部の内面溶接を行う
装置である。

【００１８】本実施形態の内面溶接装置１は、地上を走
行する走行台車５を備えている。この走行台車５には図
示しない駆動装置およびステアリング機構が搭載されて
おり、前後に直進および左右に曲進できるように構成さ
れている。

【００１９】この走行台車５上には、突き合わされた管
体２，３の一方の開口部から管体２，３内へ侵入する伸
縮ビーム６が搭載されている。この伸縮ビーム６は、例
えば油圧駆動によって親ビーム６ａから子ビーム６ｂが
進退するように形成されており、伸縮ビーム６内には、
電源ケーブルや溶接ワイヤー等のユーティリティが収納
されている。また、伸縮ビーム６の基端部には、この伸
縮ビーム６およびこれに搭載された装置全体の重量を支
えるために、図示しないカウンターウエイトが取り付け
られている。

【００２０】伸縮ビーム６の先端部には、溶接機７が搭
載されている。具体的には、この溶接機７は、伸縮ビー
ム６の先端部に取り付けられた溶接台車８上に搭載され
ている。図２に示すように、この溶接台車８は、伸縮ビ
ーム６の先端部に、これに備えられた溶接台車フローテ
ィング機構９を介して取り付けられている。この溶接台
車フローティング機構９は、例えばラック・アンド・ピ
ニオン等によって形成されており、溶接台車８は伸縮ビ
ーム６の先端部において、溶接台車フローティング機構
９により昇降するようになっている。

【００２１】また、溶接台車８の下部には、管体２，３
内を長手方向に移動する際に使用するステアリング機能
付きの長手方向移動車輪１０，１０と、ターニングロー
ル４，４により管体２，３を回転させたときに管体２，
３内を円周方向に移動する円周方向移動車輪１１，１１
とが装備されている。円周方向移動車輪１１，１１にも
ステアリング機能を装備してもよいが、装置全体をコン
パクトにするため、二輪独立駆動として、それぞれを駆
動することにより操舵する。あるいは長手方向も円周方
向も対応できるように９０度以上のステアリング機能を
有する車輪１０，１０でも勿論可能である。したがっ
て、この溶接台車８は、溶接機７を搭載して管体２，３
の長手方向及び円周方向に移動することができるように
なっている。

【００２２】長手方向移動車輪１０，１０には、例えば
ラック・アンド・ピニオン等の車輪フローティング機構
１０ａが備えられている。すなわち、管体２，３内に伸
縮ビーム６を侵入させる際に、溶接台車フローティング
機構９により溶接台車８を管体内面に降下させるととも
に、車輪フローティング機構１０ａにより長手方向移動
車輪１０，１０を管体内面に降下させ、伸縮ビーム６の
先端部を支承するようになっている。円周方向移動車輪
１１，１１は、車輪フローティング機構１０ａにより長
手方向移動車輪１０，１０が管体内面からに上昇した際
に、管体内面と接触して回転する管体２，３に追従する
ようになっている。

【００２３】なお、本実施形態では、長手方向移動車輪
１０，１０のみに車輪フローティング機構１０ａを装備
したが、円周方向移動車輪１１，１１のみに、或いは双
方の車輪１０，１０、１１，１１に車輪フローティング
機構１０ａを装備してもよい。また、円周方向移動車輪
１１，１１の車輪間距離と車輪径を極力大きく設定する
ことにより、この円周方向移動車輪１１，１１が、例え
ばスパイラル鋼管の溶接ビード等の障害を乗り越える際
の凹凸高さの影響を軽減することができる。また、溶接
台車８に溶接台車フローティング機構９を装備したの
は、管体２，３内の長手方向での走行の外乱を防止する
には、伸縮ビーム６を片持ちの状態で管体内面に接触さ
せずに挿入する必要があり、一方、溶接品質の安定化を
達成するためには、溶接台車８を管体内面に押し付け
て、円周方向移動車輪１１，１１による円周方向移動中
に開先部に後述する溶接トーチをしっかりと定めて下向
き溶接する必要があるからである。更に、伸縮ビーム６
の振動が発生した時に溶接台車８に伝えないためでもあ
る。

【００２４】溶接機７には、管体２，３の中継ぎ部の開
先に沿って溶接を行う溶接トーチ７ａと、この溶接トー
チ７ａを昇降させる溶接トーチフローティング機構１２
と、溶接トーチ７ａの溶接箇所の長手方向ズレを補正す
る長手方向ズレ補正機構１３とが備えられている。溶接
トーチ７ａには、例えばＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接に適応
したものを採用する。そして、溶接トーチフローティン
グ機構１２および長手方向ズレ補正機構１３には、例え
ばラック・アンド・ピニオン等を採用する。すなわち、
溶接トーチフローティング機構１２は、鉛直方向に沿っ
て設けられ、溶接トーチ７ａの高さ位置を調整すること
ができ、そのアーク長の調整をも可能である。また、長
手方向ズレ補正機構１３は、管体２，３の長手方向に沿
って設けられ、溶接トーチ７ａの開先部幅方向のズレを
調整することができる。

【００２５】さらに、図３に示すように、溶接トーチ７
ａには、管体２，３の開先部に沿ってワイヤ先端を倣わ
せるための開先倣い機構１４が備えられている。この開
先倣い機構１４には、例えばヒゲ状探触子を接触させる
ことにより開先部を確認する接触式倣いセンサ等を採用
する。

【００２６】このように構成された内面溶接装置１を使
用して、管体中継ぎ部の内面溶接は以下のように行われ
る。まず、少なくとも２台のターニングロール４，４を
直列に設け、これらターニングロール４，４上に、予め
管端部２ａ，３ａに開先加工を施した２本の管体２，３
をそれぞれ載置して直列に配置する。

【００２７】次に、中継ぎする管体３を他方の管体２側
へ接近移動させる。例えば、中継ぎする管体３をクレー
ンで吊り上げ、この管体３の管端部３ａを他方の管体２
の管端部２ａへ押し当てる。或いは、ロール対をその長
手方向に沿ってスライド移動させることが可能な長手方
向スライド機構を装備した新規なターニングロール４を
形成し、このターニングロール４のスライド機構を操作
して、ロール対のスライド移動とともに中継ぎする管体
３を他方の管体２側へ接近移動させる。

【００２８】これらの操作により、所定の開先間隔を隔
てて相対向する管端部２ａ，３ａ同士が突き合わされ
る。管端部２ａ，３ａ同士を突き合わせた２本の管体
２，３は、それぞれ真円度の歪みなどのために、互いに
その管端部の円周部がずれている。したがって、例え
ば、それぞれの管体２，３の外周面を覆うように矯正リ
ングをセットし、管体２，３とリングの隙間にクサビを
打ち込んで真円度の矯正を行う。或いは、シリンダ装置
を備えた新規な押圧矯正装置を形成して、そのシリンダ
装置により管端部２ａ，３ａの管形状を押圧矯正する。
そして、この真円度の矯正を行いながら、突き合わせた
管端部２ａ，３ａをその円周に沿って手溶接で数カ所の
仮付けを行う。

【００２９】その後、仮付けされた管体２，３の開口部
から本実施形態の内面溶接装置１の伸縮ビーム６を侵入
させ、この伸縮ビーム６の先端部に取り付けられた溶接
機７を管体２，３の中継ぎ部へ到達させて本溶接を行
う。その際、管体２，３内の長手方向での走行の外乱を
防止するため、伸縮ビーム６を片持ちの状態で管体内面
に接触させずに挿入することが好ましい。また必要に応
じて、溶接台車フローティング機構９により溶接台車８
を管体内面に降下させるとともに、車輪フローティング
機構１０ａにより長手方向移動車輪１０，１０を管体内
面に降下させ、伸縮ビーム６の先端部を支承する。溶接
台車８の中継ぎ位置への移動は、ＣＣＤカメラ等を使用
して行う。また、このＣＣＤカメラの前には、開閉可能
な遮光フィルタが装備されており、必要に応じて溶接中
の監視及び溶接後品質を確認できるようになっている。

【００３０】溶接機７の溶接トーチ７ａは、ターニング
ロール４，４を回転させることにより、開先合わせされ
た中継ぎ部の内面をアークの安定性の良い下向き姿勢で
溶接するようになっている。その際、車輪フローティン
グ機構１０ａにより長手方向移動車輪１０，１０を管体
内面からに上昇させて、図３に示したように、円周方向
移動車輪１１，１１を管体内面に接触させる。また、接
触式倣いセンサ等の開先倣い機構１４の検出データに基
づいて、管体２，３の外部からコントローラ等によって
溶接トーチフローティング機構１２および長手方向ズレ
補正機構１３を遠隔操作することにより、溶接トーチ７
ａの溶接位置の微調整が行われることになる。

【００３１】かくして本実施形態によれば、ターニング
ロール４，４上で２本の管体２，３を所定の開先間隔を
突き合わせ、突き合わせた管端部２ａ，３ａ同士の管形
状を矯正して仮付け溶接した後、本実施形態の内面溶接
装置１の伸縮ビーム６が管体２，３内へ侵入し、その先
端部に搭載された溶接機７が中継ぎ部の内面を本溶接す
るようになっている。したがって、中継ぎ部の内面溶接
の作業性を飛躍的に向上させることができ、その作業環
境をも飛躍的に改善することができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、中
継ぎ部の内面溶接の作業性を飛躍的に向上させることが
でき、その作業環境をも飛躍的に改善することができる
新規な管体中継ぎ部の内面溶接装置を提供することがで
きるとういう優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管体中継ぎ部の内面溶接装置の一
実施形態を示す側面図である。

【図２】本実施形態の内面溶接装置における溶接台車お
よび溶接機を示す概略側面図である。

【図３】本実施形態の内面溶接装置における溶接台車お
よび溶接機を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１ 内面溶接装置 ２，３ 管体 ２ａ，３ａ 管端部 ４ ターニングロール ５ 走行台車 ６ 伸縮ビーム ７ 溶接機 ７ａ 溶接トーチ ８ 溶接台車 ９ 溶接台車フローティング機構 １０ 長手方向移動車輪 １１ 円周方向移動車輪 １２ 溶接トーチフローティング機構 １３ 長手方向ズレ補正機構 １４ 開先倣い機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本の管体をターニングロール上にそれ
   ぞれ載置して直列に配置するとともに、所定の開先間隔
   を隔てて相対向する管端部同士を突き合わせ、開先合わ
   せされた中継ぎ部の内面溶接を行う装置であり、 地上を走行する走行台車と、 走行台車上に搭載され、管体内へ侵入する伸縮ビーム
   と、 伸縮ビームの先端部に搭載された溶接機とを備えている
   ことを特徴とする管体中継ぎ部の内面溶接装置。
2. 【請求項２】 前記伸縮ビームの先端部に、管内を移動
   する溶接台車が取り付けられ、該溶接台車上に溶接機が
   搭載されている請求項１に記載の管体中継ぎ部の内面溶
   接装置。
3. 【請求項３】 前記伸縮ビームの先端部に、溶接台車を
   昇降させるための溶接台車フローティング機構が備えら
   れている請求項２に記載の管体中継ぎ部の内面溶接装
   置。
4. 【請求項４】 前記溶接台車に、管体内を長手方向に移
   動する長手方向移動車輪と、管体内を円周方向に移動す
   る円周方向移動車輪とが装備されている請求項２または
   請求項３に記載の管体中継ぎ部の内面溶接装置。
5. 【請求項５】 前記溶接機に、溶接トーチを昇降させる
   溶接トーチフローティング機構と、溶接トーチの溶接箇
   所の長手方向ズレを補正する長手方向ズレ補正機構とが
   備えられている請求項１乃至請求項４に記載の管体中継
   ぎ部の内面溶接装置。
6. 【請求項６】 前記溶接トーチに、開先部に沿って倣う
   ための開先倣い機構が備えられている請求項５に記載の
   管体中継ぎ部の内面溶接装置。