JPS60210360A

JPS60210360A - パイプの内側溶接をする装置

Info

Publication number: JPS60210360A
Application number: JP60034722A
Authority: JP
Inventors: イツテルイレン、シユネ; ストランド、ウルバン; ヤンソン、イウノ; クニプストレム、カール−エリク
Original assignee: ESAB AB
Current assignee: ESAB AB
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1985-02-25
Publication date: 1985-10-22
Also published as: DE3570615D1; EP0155249A1; SE8401018L; US4629853A; SE8401018D0; EP0155249B1; SE441249B; JPH0452175B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の分野］本発明はパイプ間の継目の内側溶接をする為の装置に関
し、特に、協働してパイプ枝を形成する枝第１パイプと
主第２パイプとの間の縁部継目を溶接する為の装置に関
し、ここで上記第１パイプの断面は第２パイプの断面よ
りも小さく、また少な（とも上記第１パイプは直線状で
ある。

［従来技術の説明］上記第１パイプ内に導入され且つ適当な駆動機構により
軸方向に移動可能なノズル・ホルダを備えた溶接装置は
公知である。ノズル・ホルダは、第１パイプを通って第
２パイプ内に突出するその先端部に、第１パイプの軸に
対して鋭角をなすように形成された非消摩棒状電極を含
むガス・ノズルを右することが出来、また該ガス・ノズ
ルは第１パイプに取付けられたフレームの為の支持ホル
ダに接続され、上記第１パイプに対しては角麿的な作動
が不能であった。支持ホルダはノズル・ホルダと共に第
１パイプの軸の回りをフレームに関連して回転機構によ
り回転可能である。

例えば米国特許第４，１０４，４９９号においては、第
１パイプの軸の回りを回転可能な電極が開示され、該電
極は円形軌道を辿る先端部を有する。パイプに関連した
製造公差がしばしばパイプの円形筒状形状である正確寸
法からの偏倚を引起こし、この偏倚がアークの長さを変
化させて溶接の質に不利益な影響を及ぼしていた。パイ
プ技の溶接と同時に、電極はまた第１パイプの軸に沿っ
て、溶接継目を形成する２本のパイプ内の交差線を辿る
ように移動しなければならない。上述の公報では、軸方
向移動がカム制御ｗ４横により達成されることを提案し
、またパイプの幾伺的形状に関連して該パイプの非常に
高い筒状精度を推定している。パイプの寸法の好ましく
ない変化を補償する為、カム制御は問題の枝第１パイプ
に従って操作を変更することが出来る。加工片の寸法の
いかなる変化にも関連する包括的な改良を含む制ｍｔａ
構は、充分な製造を行なう難しさを増加させることとな
った。

車　ζ　−導入λ　λ　ワ　ｔ−−ｈ　ｔ、の譜韓か！
口貧＋け　−ｈ　／、釦■湘ぐシステムを高価なものと
し、これは更にパイプの実寸法に合う多数の変形が可能
なように造らなければならない。

枝第１パイプの内側溶接に関連して、完了した溶接がい
かなる次続の仕上げも必要としないことが特に望ましい
。実際に仕上げ作業は小さな溶接パイプにおいて面倒な
作業で、ここで溶接への接近に非常に難しく且つ溶接層
の視認検査の実行は難しい。

［発明の目的〕本発明の目的は溶接装置を提供することを目的とし、該
装置は種々の寸法で且つ異なる幾伺的形状のパイプ枝の
溶接に容易に用いることが出来、特に円形筒状形状から
僅かに偏倚した形状のパイプに容易に用いることが出来
る。

し発明の要約］本発明に係る溶接装置は、センサが棒状電極と対になり
、第１パイプの壁部に対して付勢されるように、第１パ
イプの内側での棒状電極の半径方向動作に関連して作動
する。信号コンパレータが提供され、第１パイプに関連
した棒状電極の先端部と縁部継目との間の実際の軸方向
ギャップに対応する第１信号と、所望の軸方向ギャップ
を表わす第２信号とを比較する。信号コンパレータは、
第１及び第２の信号間の差に対応する誤信号を発生する
ように作動し、棒状電極が上記第１及び第２間の差が減
少するような方向へ修正軸方向移動を行なうように駆動
機構に作用する。

上記センサ及び電極間の対の保障作用により、電極はパ
イプの内壁上のセンサの移動軌道に対応する移動軌道を
追従する。このようにして、電極とパイプ内壁即ち溶接
点との間の第１の合成総計ギャップが決定される。電極
と溶接との間の第２の合成総計ギャップは、電極の軸方
向移動を制御する駆動機構により調整される。所望の軸
方向ギャップに対応する第２信号は実際のギャップに対
応する第１信号と比較され、上記誤信号が、上述の如く
２つの要素により構成される正確な総計軸方向ギャップ
に到達する迄電極の軸方向修正移動を制御する。

本発明の望ましい実施例によれば、上記第１信号は実際
のアーク電圧に対応する信号であり、上記信号コンパレ
ータは第１信号と所望のアーク電圧に対応する第２信号
とを比較する。

本発明の望ましい実施例によれば、センサは、該センサ
と支持ホルダとの間に接続された張架可撓引張りばねに
より第１パイプの内壁に対して付勢される。電極の軸と
交差する第１パイプの内壁の構成線に接触することも、
センサにとって特に有利な点である。第１パイプは直線
状である為、電極とセンサが接触する構成線との間のギ
ャップの制御は明確に決定され、パイプの円形形状から
の偏倚により影響されない。制御ギャップは変ることな
く電極が第１パイプに関連して軸方向に移動する。

本発明によれば、電極先端部と第１パイプの軸との間の
第１半径方向距離が、センサの接点と第１パイプの軸と
の間の第２半径方向距離と同一、若しくはこれよりも第
１パイプの壁厚を越えない程度に大きいこともまた有利
な点である。もし第１半径方向距離が小さいと、加工片
上のアークのベースが、第１パイプの内壁を越えて枝パ
イプの開口の方向に向かう制御出来ない型に放なれて開
始するというある危険性が存在する。この第１半径方向
距離が大きいと、溶接の質が両パイプの内の一方の不完
全な溶込みにより好ましくなくなるという成る危険性が
存在する。また、もし電極先端部でこの第１半径方向距
離が上記の限界内の値にあれば、通常溶接の仕上げ作業
は必要でなくなることも見出された。

特に薄肉パイプの場合は、溶込みが縁部継目の根元部分
の隅々進行届き、ここで素材は周囲の大気にさらされ、
これが溶接の質に不利な影響を及ぼしていた。然し望ま
しい実施例によれば、第１パイプの上に摺嵌出来且つ縁
部継目の根元部分を覆うように配置されるスリーブ形防
護カバーが提供され、この場合、カバーは第２パイプの
外壁と適合する外形を有し、両パイプにより根元部分で
、不活性ガスの供給源に接続可能な円形チャンバを形成
する。

以上の本発明の利点は、添付の図面に示した望ましい実
施例に関連する以下の記述から明らかとなろう。

［実施例の説明］第１図に示すように、本パイプ溶接装置はハンドル２を
含むＵ字形フレームを有し、該フレームは、第２パイプ
４に溶接された積用１パイプ３の上に該フレームの開口
を介して配置される。Ｃ字形ホルダ５はフレーム１に回
転自在に支持される。

ホルダ５がその休止位置にある時、フレーム１の開口と
ホルダ５とは互いに整一する。第１図図示のホルダ５は
上記休止位置に対して僅かに回転している。ホルダ５は
フレーム１内に配備されたギヤ駆動ｉ構（図示せず）を
介して、ハンドル２に支持されたモータの作用により回
転する。上記ギヤ駆動機構と相互に作用するホルダのギ
ヤリング６部分を第２図に示す。フレーム１はまた、２
つのクランプ・ジョー７．８からなるクランプ機構を含
む。クランプ・ジョー７．８は該機構に接続されたレバ
ー９により積用１パイプ３に対して付勢され、フレーム
１が該積用１パイプ３にしっかりと取付けられるように
する。この種のクランプ機構は例えば英国特許第１，４
１６，８５３号に開示されている。

第２図に示すように、回転可能なホルダ５は、スライダ
１１及びスリーブ１２内に配備された端子１３付き駆動
モータと共にボール／スクリュー・スピンドル１０に支
持される。スピンドルはここでは見えないが、該スピン
ドルを埃から保護する伸縮自在ばね１４により覆われる
。スライダ１１はボール／スクリュー・スピンドル１０
の軸の回りを回転可能であり、これはその一端で管状ノ
ズル・ホルダ１６を支持する為アーム１５に取付けられ
、上記ノズル・ホルダ１Ｇはスピンドル１０の軸及び積
用１パイプ３の軸と平行となっている。ノズル・ホルダ
１６は銅管からなると共にその後端にはニップル１７が
装着され、これが電気導線を含むガス管１８に接続され
る。ガス管１８は不活性ガスを含む槽１９に接続され、
電気導線は溶接電流電源２０に接続される。これらの配
線はここでは模式的に図示しである。

ノズル・ホルダ１６はその前端が僅かに曲っている。曲
りた前端２１は、非消耗棒状電極２４付きのガス・ノズ
ル２３の為の支持体２２に固定され、該電極の先端は、
積用１パイプ３及び第２パイプにより形成される縁部継
目２５に向けて配置される。枝鎖１パイプ３内に挿入さ
れたノズル・ホルダ１６の直線部分は小部イール２７の
為の支持体２６に取付けられ、該ホイールは積用１パイ
プ３と平行な軸２８の回りを回転出来る。支持体２６は
絶縁スリーブ２９によりノズル・ホルダ１６から絶縁さ
れる。引張りばね３０がアーム１５上のアタッチメント
３１とホルダ５上のアタッチメント３２との間に張架さ
れる。引張りはね３０は、ノズル・ホルダ１６と共に７
−ム１５をボール／スクリュー・スピンドル１０の軸の
回りに時計方向（第１図に示すように）に回転させるよ
うに作用し、小ホイール２７は従って積用１パイプ３の
内壁に対して付勢的に接触する。小ホイール２７及び電
極２４は、支持体２６、ノイズ・ホルダ１６、支持体２
２及びガス・ノズル２３により互いに固定的に接続され
る。電極２４は、その軸が積用１パイプ３の内壁の構成
線と交差するようにガス・ノズル２３に支持され、上記
パイプの内壁に対して小ホイール２７が接触する。故に
、電極２４の軸、小ホイール２１の軸２８及びノズル・
ホルダ１６の軸は同一平面内に位置する。電極２４と枝
第１パイプ３若しくは第２パイプ４内の該第１パイプの
仮想延長部分との間の半径方向ギャップはこのように決
定され、主に製造時の公差により生ずる積用１パイプ３
の断面形状の僅かな楕円形とは無関係となる。

第３図に模式的に示すように、電極３１の先端部３６が
置かれる半径方向ギャップは高質の爆接を達成出来るよ
うに配置するのが望ましい。ここで図示するのは異なる
積用１バイブ３３であり、その軸は主パイプ３４に対し
て鋭角をなす。積用１パイプ３３の軸３５は鎖線で示す
。ここで模式的に示す電極３７の先端部３６は軸３５か
ら半径方向ギャップを置いて配置され、その関係はＲ２
≧ｒ≧Ｒ１となっている。ここでＲ＋　は軸３５と積用
１パイプ３３の内壁３８との間の半径方向ギャップであ
り、Ｒ２は軸３５と積用１パイプ３４の外壁３９との間
の半径方向ギャップである。この寸法式は電極３７の先
端部３６が常にパイプ３３内の空間内に位置すると仮定
したことに基づく。電極３７と軸３５との門の積用１パ
イプ３３の間き角度は鋭角で６０°未満が望ましい。成
る場−合にはそれは０°の角度が望ましく、即ち電極の
軸がノズル・ホルダ１６の軸と平行となる。電極３７の
先端部３６と、積用１パイプ３３及び主パイプ３４で形
成される縁部継目４０との間での積用１パイプ３３に関
連した軸方向ギャップ、即ち溶接点は、第１図及び第２
図図示のパイプ溶接装置に関連して以下に述べられる。

第１図及び第２図に示すように溶接電流の電極２０は、
一部がノズル・ホルダ１Ｇを介して電極２４ニ接続され
、一部が帰線リード４１を介して溶接点近傍の第２パイ
プ４に接続される。電極２４と第２パイプとの間の実電
圧はコンパレータ４２内に供給され、この中で上記実電
圧はポテンショメータ４３により調整可能な所望の電圧
と比較される。所望の電圧は電極２４と縁部継目２５と
の間の予設定距離に対応する。測定実電圧とポテンショ
メータの所望の電圧との間の電圧差に対応する誤信号Ｅ
は、端子１３に接続されたボール／スクリュー・スピン
ドル１０の駆動モータの為の電源４４に伝達される。電
源２０は上記誤信号Ｅが存在する限り接続され接げ、ボ
ール／スクリュー・スピンドル１０のモータはスライダ
１１をスピンドル１０に沿って移動させ、電極２４と溶
接点との間の軸方向ギャップを、上記誤信号Ｅが減少す
る方向に変化させる。電極と溶接点との間の固定半径方
向ギャップと共に、総計ギャップがポテンショメータ４
３の設定に対応する値となる迄、変化が総計ギャップに
対してなされる。

溶接作業は縁部継目２５を作り、その根元部分４５は周
囲の空気による酸化から保護されなければならない。ス
リーブ形防護カバー４６が、積用１パイプ３に好適に密
着し且つここに複数のボルト４１により取付けられるよ
うに配設される。第２パイプ４に面する防護カバー４６
の前面４８は主第２パイプの筒形表面に適合し、故にこ
こに密着する。カバー４６は根元部分４５に面する部分
が僅かにテーバし、該根元部分４５を覆う円形チャンバ
４９を、積用１パイプ３及び主第２パイプ４と共に形成
する。チャンバ４９内には、配管５０を介して不活性ガ
ス槽１９から不活性ガスが供給され、該ガスは根元部分
４５に大気が接近するのを防止する。

枝鎖１バイブ３及び主第２パイプ４は、積用１パイプ３
にパイプ溶接装置が用いられる前に、タック溶接により
互いに固定される。パイプ溶接装置が準備され且つ未だ
縁部継目２５を溶接する位置にない時、不活性ガスのカ
バー４６は枝鎖１パイプ３上に押され、ここにボルト４
７によって固定される。次にパイプ溶接装置は、ノズル
・ホルダ１６がスピンドル１０の軸の回りを僅かに回転
されるのと同時に、枝鎖１バイブ３の中心に向かって動
かされ、ここで該装置はガス・ノズル２３が積用１パイ
プ３から自由となるように枝鎖１パイプ内に導かれる。

一旦ノズル・ホルダ１６が枝鎖１パイプ３内に導かれ、
電極２４と縁部継目２５との間の軸方向ギャップが正確
な値程度の値を有し樽るのに充分な距離となると、パイ
プ溶接装置はクランプ・ジョー７．８により枝鎖１パイ
プ上に固定され、ノズル・ホルダ１６は解放される。小
ホイール２７はばね３０により積用１パイプ３の内壁に
対して付勢され、電極２４の半径方向ギャップはこのよ
うにして決定される。アークが電極２４とパイプとの間
に当たるや否や、電極ギャップは上述の態様で調整され
る。

枝鎖１パイプ３内での電極回りの運転はモータ駆動ホル
ダ５の回転により行なわれる。

不活性ガス・カバー４６を、パイプ溶接装置のフレーム
１をそこに確実に固定出来る長さで使用することは本発
明の範囲内である。もしこの種カバー４６が用いられる
と、大きな主第２パイプ４がら上方に延びる積用１パイ
プ３を溶接する際に、溶接装置を積用１パイプ３に関連
して固定する前に、不活性ガス・カバー４６を積用１パ
イプ３に固定づる必要がなくなる。なぜなら、カバー４
６の重量及びそれに固定されたパイプ溶接装置の重量に
より、大きな第２パイプ４の周側に適合するカバー４６
の前面が該第２パイプ４に密着するからである。カバー
４６の内径はまた上述のように積用１パイプ３の外径に
よく適合し、積用１パイプ３に関連するフレーム１の位
置が溶接作業中に変らなくなる。

電極ギャップを調整可能とし、縁部継目に沿って回転す
るように電極２４の回転の配置角度を考慮した予設定の
プログラムに従い溶接パラメータを変化させることもま
た本発明の範囲内である。溶接作業のプログラム制御は
、９０°からかなり離れた角度で結合する２本のパイプ
のパイプ縁部継目の溶接をする際に特に有利であり、な
ぜなら溶接条件は縁部継目の形の変化により大きく変る
からである。第３図図示のパイプ縁部継目においてはパ
イプは６０°の角度で結合する。パイプの両壁部が鈍角
をなす溶接点５１での縁部継目の溶接は、直径を挾んで
対向するパイプの両壁部が鋭角をなす溶接点５２では、
ここで応用出来る異なった溶接作業パラメータが必要と
なる。その結果、電極３γが破線で示すように溶接点５
１での角度位置と比較して溶接点５２に対して異なる角
度位置で適用される。

電極３７が積用１パイプ３３内で回転し且つ溶接点５１
゜５２での縁部継目の形成に従うように、溶接作業パラ
メータの変化は漸進的に行なわれる。

本発明は以上に記載の詳細に限定されるものではなく、
本発明の思想の範囲から外れることなく種々の設計変更
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はパイプ溶接装置を示す平面図、第２図は第１図
中の矢標■の方向から見たパイプ溶接装置を示す側面図
、第３図は溶接される２本のパイプに関連した溶接棒状
電極の位置を示す模式図である。３・・・第１パイプ　４・・・第２パイプ　５・・・ホ
ルダ１６・・・ノズル・ホルダ　２３・・・ガス・ノズ
ル　２４・・・電極　２５・・・縁部継目　２７・・・
センサ（小ホイール）３０・・・引張りはね　４２・・
・コンパレータ　４３・・・ポテンショメータ特許出願人　工サブ　アクティーボラーグ代理人弁理士
　吉　村　悟第１頁の続き０発　明　者　クニプストレム、カールーエリクスウェーデン国、ニス−６９５００ラフソー、リンゴソ
ステイゲン　５手　続　補　正　円（方式・自発）昭和６０年３月；特ｎ庁長官　志　賀　学　殿１、事件の表示　昭２０６０年特ｒｒ願第３４７２２１
”ｉ２、発明の名称　パイプの内側溶接をする装買３、
補正をする当事件との関係　特Ｗ「出願人住所　スウェーデン１１、Ｊスー４０２７７　イエ−デ
ボルー１ハーキユレスガタン　７２名称　エサプ　アクデーｒ−ボラーグ代表者　チェル　ヨハンソン代表者　ベンブト　］−ススキルシン４代理人東宗都ｔｌｉｉｉｌ）ｊ下落合二ＴＩ：Ｊ　１４　’ｉ
ｌｔ　１弓〒１６１　電話９５１−１１８１（！１９（ｉｏ）弁理」ｙＩ４・４　悟５、補正命令の
ロイ］　自発補正６、補正の対象　図面７、補正の内容　別紙の通り図面のｉ’ｒ’店（内容に
変更なし）を補充しまず。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　協働してパイプ技を形成する第１パイプと第２
パイプとの間の縁部継目２５の内側溶接を行なう為の装
置であって、上記第１パイプ３の前面は上記第２パイプ
４の断面よりも小さく、上記第１パイプ内に導入され且
つ駆動機構により軸方向に移動可能なノズル・ホルダ１
６を具備し、上記ノズル・ホルダ１６は上記第２パイプ
内に突出するその先端部に非消摩棒状電極２４付きのガ
ス・ノズル２３を具備し、上記電極は上記第１パイプの
軸と共に該パイプに対して鋭角な開き角度を形成し、ま
た上記電極は上記第１パイプに取付けられたフレーム１
の為のホルダ５に接続され且つ第１パイプに関連して移
動出来、上記ホルダ５はノズル・ホルダ１６と共に、上
記第１パイプ３の軸の回りをフレームに関連して回動機
構により回転出来るように構成された装置において、上記第１パイプ３の内側での上記棒状電極２４０半径方
向移動に関連して上記棒状電極２４に正確に接続された
センサ２７が、上記第１パイプの壁部に対して付勢され
るように配設され、上記第１パイプに関連した棒状電極
の先端部と縁部継目との間の実際の軸方向ギャップに対
応する第′１信号と、所望のギャップを表わす与えへれ
た第２信号とを比較する為のコンパレータ４２が、信号
の差に対応する誤信号を発生し、この信号により駆動機
構が上記誤信号が減少するような方向へ上記電極を軸方
向移動させることを特徴とするパイプの内側溶接をする
装置。
（２）前記第１信号が実際のアーク電圧に対応する信号
であり、前記コンパレータ４２が前記電極２４とパイプ
３．４との間に接続され、上記第１信号と所望のアーク
電圧に対応する第２信号とを比較することを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項に記載のパイプの内側溶接を
する装置。
（３）前記センサ２７が前記第１パイプ３の内壁に対し
て、該センサ２７と前記ホルダ５との間に接続イブの内
側溶接をする装置。
（４）　前記センサが、前記電極の軸と交差する前記第
１パイプの内壁の構成線に対して接触することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれ
か１項に記載のパイプの内側溶接をする装置。
（５）　前記センサが小ホイール２７として形成され、
その軸２８が前記第１パイプ３の軸と平行であることを
特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載のパイプの
内側溶接をする装置。＜６）　前記電極先端部と前記第１パイプの軸との間の
半径方向ギャップが、第１パイプ内の前記センサの接点
と第１パイプの軸との間のギャップと同一、若しくはこ
れよりも第１パイプの壁厚を越えない程度に大きいこと
を特徴とする特許請求の範囲第（４）項または第（５）
項に記載のパイプの内側溶接をする装置。