JPS6293077A

JPS6293077A - 枝管の自動溶接装置

Info

Publication number: JPS6293077A
Application number: JP22995585A
Authority: JP
Inventors: Nobumi Hiromoto; 悦己広本; Sukeaki Hamanaka; 亮明浜中; Yukio Manabe; 幸男真鍋; Tamotsu Oka; 岡　保; Akira Nakashita; 中下　皓; Fumihiro Nakao; 文拡中尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1987-04-28

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】〈産業上の利用分野〉本発明は母管壁面に枝管を取付ける自動溶接装置に関す
る。

〈従来の技術〉例えば海洋構造物、鋼管やぐら（ジャケラトン等の鋼管
構造物における溶接接合継手には、第５図（ａ）に示す
ような母管１１に枝管１２が直角に溶接接合されるＴ継
手や、第５図（ロ）に示すような直角の枝管１２に近接
して母管１１に対して斜めに枝管１２が溶接接合される
いわゆるＴＫＹ継手等がある。これらの継手の中で第５
図（ａ）に示すＴ継手については、第６図（ａ）　、　
（ｂ）に示すような極座標型のくら型溶接装置が開発実
用化されている。この極圧標型溶接装置はＸ、Ｙ、Ｚ３
方向に移動自在に支持された移動アーム１３に旋回板１
４をα方向に回転自在に設け、この旋回板１４に溶接ト
ーチ１５をβ方向に傾動自在に保持したもので、溶接ト
ーチ１５を母管１１に仮付けされた枝管１２の回シを回
転させつつ次々と枝管１２を母管１１に溶接して行くも
のである。

〈発明が解決しようとする問題点〉ところが、この極座標型溶接装置では、第５図中）に示
すよりなＴＫＹ継手については、その自由度に制限があ
ること、隣接する枝管１２の間隔が狭いこと等の理由か
ら溶接は不可能であった。また、Ｔ継手に用いる場合で
も枝管１２が長尺であるときは装置をそれに合わせて大
型化しなければならず、さらに溶接姿勢が限られている
ことから、母管１１と枝管１２の直径比が１に近い場合
は溶接することができない。また、装置が比較的大型と
なるため、被溶接物を装置が設置されている場所に搬入
して溶接作業を行っておシ、大形構造物のようにその移
動が困難なものについては適用することができない。

一方、上述の極座標型溶接装置の自由度を１軸追加すれ
ばＴＫＹ継手の溶接も可能となるが、そうすると制御が
複雑となシコスト高となるため、未だ実現されていない
。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は、上述した枝管の自動溶接における従来の問題
点を解決するものであシ、移動が困難な大形構造物等の
継手溶接に適用でき、且つ隣り合う枝管が近接した狭隘
個所においてもその自動溶接を可能とすると共に、溶接
能率の向上を図った枝管の自動溶接装置を提供すること
を目的としている。

この目的を達成するだめの本発明にかかる枝管の自動溶
接装置の構成は、母ｇ壁−面に対して枝管を取付けるに
際してくら形の相貫曲線となる溶接線を溶接する自動溶
接装置であって、母管に予め仮付けされた枝管の外周表
面に周方向に装着される走行レールと、前記走行レール
に取付けられ該走行レールに沿って走行する台車と、前
記台車に搭載され前記枝管の長手方向及び半径方向に移
動自在なアームと、前記アームの先端に傾動自在に取付
けられた溶接トーチと、前記台車の走行及び前記アーム
の移動を制御して前記溶接トーチを溶接線に沿って進行
させると共に溶接姿勢に応じて該溶接トーチの開先幅方
向のオシレート・ξタンを変化させる制御装置とを具え
たことを特徴とする。

く作　　　用〉溶接トーチは、枝管に装着された走行レール上を走行す
る台車上に搭載されたアームの先端に取付けられ、台車
の枝管の周方向に沿った走行、及びアームの枝管の長手
方向と半径方向の移動によって所要の溶接線に沿って進
行する。一方、溶接トーチを傾動させることで溶接姿勢
を変更でき、またその傾動あるいはアームを往復移動さ
せることで溶接トーチをオシレートさせることができる
。オシレートノぐタンは例えば、溶接トーチが立向姿勢
では半月状のオシレート、下向姿勢では平行オシレート
のように切替えられる。

〈実　施　例〉以下、本発明の一実施例を図面にょシ詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例にかかる自動溶接装置の一部
破断正面図、第２図はその平面図、第３図はその作業状
態を表わす正面図、第４図はオシレートノぐタン変更を
説明するための模式図である。

第１図〜第３図に示すように、走行レール２１は半円状
に円周方向に２分割されておυ、その片方を枝管１２に
載せた後他方の半分をその片方に連結して締付けること
で、枝管１２の外周表面に装着される。走行レール２１
にはレール部２２とラック２３が円周方向に沿って全周
に亘って設けられている。また、走行レール２１には台
車２４がそのレール部２２を車輪２５で上下から挾持す
ることにより取付けられると共に、台車２４に搭載され
たＸ軸周サーゼモータ２６のビニオン２７がそのラック
２３と噛み合っておυ、Ｘ＃Ｕ用サー列？す−タ２６の
駆動によって台車２４は走行レール２１に沿って、枝管
１２の円周方向（Ｘ方向〕に自走するようになっている
。

また、台車２４には支柱２８が立設されると共に、そこ
に２軸摺動台２９が枝管１２の半径方向（２方向）に摺
動自在に取付けられる。支柱２８には２方向に沿ってラ
ック３０が設けられる一方、２軸摺動台２９に搭載され
ているθ軸用サーボモータ３１のピニオン３２がそのラ
ック３０と噛み合っておシ、θ軸用サーボモータ３１の
駆動によって２軸摺動台２９は２方向に移動する。さら
に、２軸摺動台２９には枝管１２の長手方向（Ｙ方向ン
に摺動自在にアーム３３が取付けられ、アーム３３は２
軸摺動台２９に搭載されたＹ軸層サーゼモータ３４の駆
動によＪＹ方向に移動するようになっている。

アーム３３の先端には７ラック部３５を介して鋼管３６
が取付けられ、その先端に溶接トーチ３７を取付けたト
ーチ支持台３８がＹＺ面内でθ方向に回動できるように
支持されると共に、鋼管３６内に配設されたθ軸用サー
ボモータ３９によシトーチ支持台３８はθ方向に傾動す
る。一方、アーム３３の基端には架台４０が設けられ、
そこに溶接トーチ３７に対するワイヤ送給装置（図示せ
ず）が搭載される。尚、トーチ支持台３８の回動により
溶接トーチ３７を傾動させることで、溶接トーチ３７の
姿勢角度が調節されるが、トーチ支持台３８の回動中心
を溶接トーチ３７に近づけることによｐトーチ支持台３
８の回動に伴う溶接トーチ３７の狙い位置のずれ量を少
なくすることができ、それによりそＯずれ量を補正する
ためゐアーム３３のＹ、Ｚ方向の移動量を小さくするこ
とができる。また、トーチ支持台３８を回動させるθ軸
用サーボモータ３９をトーチ支持台３８に近接して鋼管
３６内部に配設したので、その動力伝達機構を簡素化で
きると共に狭隘空間に挿入できる小形化が可能となる。

また、台車２４の支柱２８０反対側には支柱２８に関し
てアーム３３と対称にセンサ用アーム４１が設けられて
いる。センサ用アーム４１はアーム３３と同一の駆動機
構を有し、その先端には形状検出可能な図示しないセン
サが取付けられる。尚、第２図中、４２はセンサ用の２
軸用サーゼモータである。

母管１１と枝管１２の傾斜角ｒは一般的に４５°〜５０
°であシ、母管１１と枝管１２の相貫線であろくら形の
溶接線に沿って開先４３が形成され、母管１１に枝管１
２を予め仮付けした状態でその開先４３部分の溶接を行
う。

本自動溶接装置を使用するに当って、まず走行レール２
１を溶接される枝管１２の外周表面上に取付ける。この
時、走行レール２１の取付位置はくら形溶接線の枝管１
２の長手方向変位量をカバーする範囲内に設定する。次
に、台車２４を走行レール２１に取付け、その溶接トー
チ３７を開先４３内の中心位置に位置させる。そして、
溶接を開始すると同時に、台車２４を走行させると共に
アーム３３を枝管１２の長手方向に移動させて溶接トー
チ３７をくら形溶接線に沿って進行させる。

溶接トーチ３７は、開先形状や溶接姿勢に応じてθ軸用
サーボモータ３９によ）溶接トーチ３７を傾動させたシ
、あるいはＹ軸層サーゼモータ３４によジアーム３３を
移動させることで、開先４３０幅方向にオシレートさせ
ることが可能であシ、またストレートで溶接することも
可能である。

また、良好な溶接部を得るためには溶接トーチ３７を常
に一定の高さに保持する必要があシ、＜ら形溶接線の溶
接においては開先形状が枝管１２の周方向に連続的に変
化するため、また溶接層数の進行につれて溶接トーチ３
７の高さも変化するため、それに対処すべくθ軸用サー
ボモータ３１によりアーム３３を枝管１２の半径方向に
移動調節する。

さらに、このよりなくら形の溶接線では、開先角度も連
続的に変化すること、また全姿勢溶接することからオシ
レートパタンをそれぞれの姿勢位置に応じて変化するこ
とにより溶着量の増加を図ればよυ高能率で溶接施工す
ることが可能である。すなわち、下向姿勢では溶金のた
れ落ち等が生じないため平行オシレートとし、立向姿勢
では半月状のオシレートとして溶着量を増大させ、この
２つのオシレートノミタンを切替えて溶接を行う。

例えば、第４図に示すように、立向姿勢ではＹ軸とＺ軸
に関してアーム３３を往復移動させ、Ｙ軸により開先幅
方向にオシレートさせながらＺ軸によシ開先深さ方向に
挿入するいワユる半月状のオシレートノぐタンとして溶
着量を増大させる一方、溶接が進行して下向姿勢に入る
とオシレートパタンを切替えてＹ軸のみの平行オシレー
トとして溶接を行う。

このオシレートノミタン変化の制御は、溶接姿勢が変化
する位置を例えば台車２４のＸ軸方向の移動量から求め
、それによシオシレート軸の切替えるようにする。尚、
台車２４の移動量を検出する代シに別の検出手段によシ
溶接姿勢を検出してオシレートパタンを変化させるよう
にしてもよい。また、これらの制御は図示しない制御装
置によシ行われる。

また、本自動溶接装置では溶接トーチ３７を支持したア
ーム３３と同様に移動できるセンサ用アーム４１をアー
ム３３と対称に配置しているため、その先端に取付Ｉｔ
ｒ＝形状検出可能なセンサからの情報に基づいてトーチ
位置を制御することが可能である。

尚、大径管になると厚肉（２５瓢以上）となシ開先幅も
広くなって、溶接の進行に伴って溶接狙い位置を修正す
る必要が生じるが、このような場合は各層毎自動修正し
てもよいし、プレイパック制御あるいはＮＣ情報によっ
て修正することも可能である。また、溶接トーチ３７の
支持部にさらに１自由度追加して溶接線に対して前後傾
動を可能とすれば、さらに溶接性の向上を図ることがで
きる。

〈発明の効果〉以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように本発明の
自動溶接装置では、溶接される枝管に搭載されると共に
アーム先端に溶接トーチを取付けているので、移動が困
難な大形構造物等の継手溶接にも適用でき、且つ隣シ合
う枝管が近接した狭隘個所においても溶接を行うことが
できる。また溶接姿勢に応じてオンレートノぞタンを変
化させることによシ、溶着量を増大させて溶接能率を向
上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例にかかり、第１図は
本発明の一実施例にかかる自動溶接装置の一部破断正面
図、第２図はその平面図、第３図はその作業状態を表わ
す正面図、第４図はオシレートバタン変更を説明するた
めの模式図である。また、第５図（ａ）　、　（ｂ）は
それぞれ溶接接合継手の例を表わす正面図、第６図（ａ
）は従来の極座標型溶接装置でＴ継手の溶接を行ってい
る状態を表わす斜視図、第６図中）はその側面図である
。図　　面　　中、１１は母管、１２は枝管、２１は走行レール、２４は台車、３３はアーム、３７は溶接トーチである。

Claims

【特許請求の範囲】

母管壁面に対して枝管を取付けるに際してくら形の相貫
曲線となる溶接線を溶接する自動溶接装置であつて、母
管に予め仮付けされた枝管の外周表面に周方向に装着さ
れる走行レールと、前記走行レールに取付けられ該走行
レールに沿つて走行する台車と、前記台車に搭載され前
記枝管の長手方向及び半径方向に移動自在なアームと、
前記アームの先端に傾動自在に取付けられた溶接トーチ
と、前記台車の走行及び前記アームの移動を制御して前
記溶接トーチを溶接線に沿つて進行させると共に溶接姿
勢に応じて該溶接トーチの開先幅方向のオシレートパタ
ンを変化させる制御装置とを具えたことを特徴とする枝
管の自動溶接装置。