JPS6397398A - 管の円周溶接方法並びにその装置 - Google Patents

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、例えば、原子力発電設備における重要配管等
、比較的大口径の管を、互いに同心状態で端部突合せ配
置し、その突合せ部外用を、管外側に沿って円周走行運
動する溶接トーチを介して自動円周溶接したり、円周溶
断する方法並びに、そのような自動円周溶接、円周溶断
の実施に必たって使用される円周溶接装置に関する。

（従来の技術） 上記のように、比較的大口径の管の円周溶接手段の１つ
として、従来から実用されている方法に、溶接トーチ側
を管外側の特定位置に固定しておき、溶接されるべき管
側をその管軸心周りで回転させる方法があるが、この方
法は、小口径で、かつ、軸線長の小さい直管を対象とす
る場合には適用できるが、大口径管の場合や軸線長さの
大きい管、曲り管、あるいは、それらが組み合わさった
管の場合は、溶接すべき二つの管を同心状態に確保した
まま、正確に等速回転させる必要等があって、管の回転
装置の機構が非常に複雑で、大型化しゃすいばかりでな
く、管同士の相対姿勢の僅かな崩れによっても、溶接不
良箇所を発生して、溶接精度を悪化してしまう問題があ
り、実際問題とじて適用できない。このような事情から
、大口径管等の円周溶接手段として、管は端部突合せ状
態に固定保持し、溶接トーチ側を管外周に沿って円周走
行運動させる形態の溶接手段が採用されるに至っている
。

ところで、このように溶接トーチ側を、管の外側に沿っ
て円周走行運動させる形態の円周溶接手段として、従来
から知られているものには、（Ａ＞管の外周面に支持さ
せる状態で、円周状のレールを管に対して組付は固定し
、この組付は固定した円周状レールに溶接トーチを転載
支持させて、この溶接トーチを円周走行移動させる手段
と、 （Ｂ）円周状レールを、これに連設したクランプ機構を
介して、溶接すべき管にクランプさせ、このクランプさ
れた円周状レールに沿って、溶接トーチを円周走行移動
させる手段、 とがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のごとき従来手段によるときは、（Ａ＞、（Ｂ）い
ずれの場合も、円周状レールのセツティングに多大な手
数および時間を要し、とくに、同径管を次々と連続して
、円周溶接する場合、総作業時間に対して、円周状レー
ルのセツティングに要する時間が占める割合いが非常に
大きくて、作業能率が悪い。

しかも、（Ａ＞、（Ｂ）とも、円周状レールを直接的ま
たは間接的に、溶接すべき管によって固定支持し、また
、溶接トーチの円周走行移動に伴う負荷荷重が、溶接す
べき管に働くことになるため、管の外表面を傷付けたり
、管の変形を招く等の欠点があった。殊に、防錆、防蝕
のために外表面にコーティング層が被覆形成された管を
対象とする場合は、その外面被覆の剥がれ等によって、
管性能そのものにも悪影響を及ぼす欠点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、セツティングが容易で、溶接作業能率を向上で
き、しかも、管の外表面の傷付きや管の変形等を防止し
て、高精度な円周溶接が行える管の円周溶接方法を提案
することを第１の目的とし、第２の目的は、上記のよう
な方法の実施にあたり、とくにセツティング性能に優れ
た管の円周溶接装置を提供する点にある。

（問題点を解決する為の手段） 上記の第１の目的を達成するために、本第１発明に係る
管の円周溶接方法は、管の外周全域に、周方向複数個に
分割されたレール片の移動によって前記管に対して無接
触、無支持の状態で円周レールを組付は構成したのち、
その組付は円周レールに沿って、溶接トーチを管に対し
て一定姿勢で円周運動させて溶接することを特徴とする
ものである。

また、上記の第２の目的を達成するために、本第２発明
に係る管の円周溶接装置は、管の側方から、管の外周に
対して差込み可能な開放切込部付きの支持枠体に、管の
側方から管の外周に対して差込み可能な開放切欠部付き
の分割円周レール片と残部の分割円周レール片とを装着
し、前者分割円周レール片を円周方向の回転移動により
、その開放切欠部が前記枠体の開放切込み部と合致また
は略合致する第１姿勢と前記枠体の開放切込み部を塞い
で残部の分割円周レール片とで管軸心方向視において円
周レールを形成する第２姿勢とに切換える機構を設ける
とともに、前記残部の分割円周レール片を、前記回転式
分割円周レール片が前記第２姿勢にあるとき、それら再
分割円周レール片の両端部どうしが同一平面内に位置す
るように管軸心方向に移動させる機構を設け、かつ、前
記再分割円周レール片をもって、形成される円周レール
に沿って、円周運動可能な溶接トーチを設けたという構
成に特徴を有するものである。

（作用） 上記のような特徴をもつ本第１発明においては、固定支
持された管に対して、分割レール片を移動させる事で、
円周レールを管の外側に、無接触の状態で、つまり、管
の外周面と円周レールとの間に環状間隙をつくる状態で
構成させ、しかるのら、その円周レールに沿って溶接ト
ーチを管に対して一定姿勢で円周運動させることにより
、互いに同心状態で端部突合せ配置した管の突合せ部外
周を円周溶接する。

また、上記のような特徴構成を有する本第２発明におい
ては、溶接すべき管同士を、端部突合せ状態に配置固定
したのち、その側方がら支持枠体を移動させる事により
、この支持枠体を開放切込み部を通して管の外周に差込
む。ついで、上記の差込み作業時には、支持枠体の開放
切込み部と合致または略合致する第１姿勢にセットされ
ていた開放切欠部付きの分割円周レール片を円周方向に
回転移動させて、この回転式分割円周レール片によって
、前記支持枠体の開放切込み部を塞ぐ第２姿勢に切換え
る事により、管軸心方向視で円環状のレールを形成する
とともに、残部の分割円周レール片を管軸心方向に移動
させて、再分割円周レール片の両端部同士を同一平面内
に位置させる事により、連続した円周レールを完成する
。つまり、円周レールを管に対して無接触、無支持の状
態でセツティングする。しかるセツティング後に、溶接
トーチを円周レールに沿って、円周運動させることによ
り、管の突合せ部外周を円周溶接するのである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図乃至第３図において、（１）は図示省略の水平レ
ール上に第一図中のＸ−Ｙ方向にスライド移動自在に転
載された支持枠体であって、３個の角形材をもってコの
字型に構成された枠フレーム（１Ａ）と、この枠フレー
ム（１Ａ）の内面側に固着連設された板体く１Ｂ）とか
らなり、その板体（１Ｂ）には前記枠フレーム（１Ａ）
のない側辺に開口する状態で、略ワニロ状の開放切込み
部（１ａ）が形成されている。（２）は前記支持枠体（
１）に装着された円周レールであって、これは中心角に
おいて前記支持枠体（１）における開放切込み部（１ａ
）と略等しい開口角の開放切欠部（２ａ）を有する円周
レール片（２Ａ）と、この円周レール片（２Ａ）の開放
切欠部（２ａ）の周長と略等しい周長を持つ残部の円周
レール片（２Ｂ）とに分割されている。そのうち、前者
の分割円周レール片（２Ａ）は、この分割円周レール片
（２Ａ）と周長が等しくて、該レール片（２Ａ）に固定
連設された回転移動用のガイドレール（２Ａ”）と前記
支持枠体（１）における板体（１Ｂ）に軸支した複数個
の鼓形ガイドローラ（３）・・・を介して、第１図のご
とく前記の開放切欠部（２ａ）が前記支持枠体（１）に
おける開放切込み部（１ａ）と合致する第１姿勢と、第
５図のごとく前記支持枠体（１）の開放切込み部（１ａ
）を塞いで、前記の残部分割円周レール片（２Ｂ）とで
管軸心方向視において円周形状のレールを形成する第２
姿勢とに切換できるように、円周方向に回転移動自在に
構成されている。一方、後者の分割円周レール片（２Ｂ
）は、管軸心方向に沿って伸縮作動する状態で前記支持
枠体（１）に保持されたシリンダ（４）とこのシリンダ
（４）の伸縮作動方向に沿って直線的にスライド移動す
る状態で前記支持枠体（１）に保持された直線スライド
ガイド装置（５）とを介して、第２図のごとく、前記回
転式分割円周レール片（２Ａ）の回転移動経路に対して
一側方、つまり、前記支持枠体（１）側に変位した第１
姿勢と、第４図のごとく前記回転式分割円周レール片（
２Ａ）が前記第２姿勢にあるとき、両分割円周レール片
（２Ａ）、（２Ｂ）の周方向両端部同士が同一平面内に
位置して両者（２Ａ）、（２Ｂ）の回転移動経路が合致
する第２姿勢とに切換えできるように、管軸心方向に移
動自在に構成されていて、両分割円周レール片（２Ａ）
、（２Ｂ）が共に第２姿勢に切換えられたとき、管（Ｐ
）の突合せ部近くの外周に、管（Ｐ＞に対して無接触、
無支持の状態の連続円周レール（２）を完成できるよう
に構成されている。

（６）は前記円周レール（２）の側部に配置して、この
円周レール（２）に一体面に付設した円周ギヤであって
、この円周ギヤ（６）も前記円周レール（２）の両分割
円周レール片（２Ａ）、（２Ｂ）と同様に円周方向で２
つの円周ギヤ片（６Ａ）、（６Ｂ）に分割されていて、
上述のように連続円周レール（２）が完成されたとき、
連続円周ギヤ（６）を完成するようになっている。

（７）は前記連続円周レール（２）に転載された複数個
の鼓形ガイドローラ（８）・・・を介して、前記連続円
周レール（２）に沿って円周運動可能に構成されたトー
チ取付部材であり、このトーチ取付部材（７）に張出し
ブラケット（９）を介して、溶接トーチ（１０）が自転
可能に取付けられている。

（１１）は前記張出しブラケット（９）上に固定装備し
たモータであり、その回転軸（１１ａ＞の一端がベベル
ギヤ（１２）を介して、前記溶接トーチ（１０）の自転
用回転軸（１０ａ＞に連動連結されているとともに、前
記モータ回転軸（１１ａ）の他端に固着したピニオンギ
ヤ（１３）が前記連続円周ギヤ（６）に噛合連動されて
いて、モータ（１１）の駆動により前記ピニオンギヤ（
１３）が前記連続円周ギヤ（６）に噛合って、溶接トー
チ（１０）が連続円周レール（２）に沿って、一定速度
で円周駆動運動するとともに、この円周駆動運動に同期
して、溶接トーチ（１０）が自転駆動されるようになっ
ている。

また（１４）は前記トーチ取付部材（７）に形成したピ
ン差込孔であり、この孔（１４）にピン（図示省略）を
差込む事により、トーチ取付部材（７）を前記支持枠体
（１）に対して位置固定できるようになっており、この
様なトーチ取付部材（７）の位置固定状態で前記モータ
（１１）を駆動させる事により、ピニオンギヤ（１３）
を一定位置で駆動回転させて、これに噛合する分割円周
ギヤ片（６Ａ）を介して、前記回転式分割円周レール片
（２Ａ）の第１姿勢から第２姿勢への、また、第２姿勢
から第１姿勢への切換の為の円周方向の回転移動を行う
事ができるようになっている。

つまり、前記モータ（１１）と、ピニオンギヤ（１３）
と、円周ギヤ（６）と、ピンとをもって、前記回転式分
割円周レール片（２Ａ）の姿勢切換えのための駆動機構
と、溶接トーチ（１０）を円周レール（２）に沿って円
周運動させる為の駆動機構とを兼用するように構成して
あり、かつ、前記モータ（１１）とベベルギヤ（１２）
とをもって、前記溶接トーチ（１０）の自転用駆動機構
を構成している。

つぎに、上記構成の装置による管の円周溶接方法を工程
順に簡単に説明する。

まず、溶接すべき二つの管（Ｐ）を同心状態で突合せ配
置して固定保持する。次に、第６図（ａ＞に示すように
、前記の回転式分割円周レール片（２Ａ）が前記の第１
姿勢におる状態で、装置全体を管（Ｐ）の側方から矢印
Ｘ方向にスライディングさせることにより、開放切込み
部（１ａ）、開放切欠部（２ａ）を通して支持枠体（１
）、円周レール（２）を管（Ｐ）の外周に差込み位置さ
せる。

しかる後、ピンの差込みによって支持枠体（１）に位置
固定されているトーチ取付部（７）に装備のモータ（１
１）を駆動させることにより、ピニオンギヤ（１３）と
分割円周ギヤ片（６Ａ）を介して、前記回転式分割円周
レール片（２Ａ）を、第６図（ｂ）中の矢印ｙ方向に円
周回転移動させて、前述の第２姿勢に切換える。

続いて、前記シリンダ（４〉を第６図（Ｃ）中の矢印（
２）方向に伸長作動させることにより、残部分割円周レ
ール片（２Ｂ）を管軸心方向に移動させて、両分割円周
レール片（２Ａ）、（２Ｂ）が同一平面内で連続した円
周レール（２）を完成し、かつ、円周ギヤ（６〉を完成
する。このとき、円周レール（２）は管（Ｐ）に対して
無接触、無支持の状態になり、管表面を傷付けたり、変
形することがない。

その後は、ピンを孔（１４）から後出して、トーチ取付
部材（７）の支持枠体（１）に対する固定を解除したの
ち、前記モータ（１１）を駆動させることにより、ピニ
オンギヤ（１３）と円周ギヤ（６）を介して、溶接トー
チ（１０）を管（Ｐ）に対して一定姿勢のままで、等速
度にて円周駆動運動させて、管（Ｐ）の突合せ部外用を
溶接するのである。この溶接時において、前記溶接トー
チ（１０）は円周駆動に同期して自転し、仕上げの良い
溶接を行う。

以上の円周溶接終了後は、前記ピンを孔（１４）に差込
んで、トーチ取付部材（７）を支持枠体（１）に対して
再び位置固定した上で、モータ（１１）を逆転駆動する
ことにより、回転式分割円周レール片（２Ａ）を第２姿
勢から第６図（ａ＞で示す第１姿勢に復帰させるととも
に、シリンダ（４）を収縮作動させることにより、残部
分割円周レール片（２Ｂ）を第６図（ａ）で示す第１姿
勢に復帰させる。この状態で装置全体を、矢印Ｘ方向と
は逆方向にスライディングさせることにより、支持枠体
（１）２円周レール（２）を管（Ｐ）の側方に退避させ
て、−回の溶接作業を完了する。

なお、ト記実施例では、周長の大きい方の分割円周レー
ル片（２Ａ）を周方向に回転運動させ、周長の小さい方
の分割円周レール片（２Ｂ）を管軸心方向に移動させる
型式としたが、その逆であってもよい。

また、本発明方法の別の実施例としては、図示省略する
が、円周レール（２）をほぼ２等分して、その２つの分
割円周レール片を相対遠近方向にスライド自在とし、か
つ、両分割円周レール片の相対近接スライドによって、
連続円周レール（２）を完成するように構成してもよい
。

さらに、溶接トーチ（１０）としては、ＴＩＧ溶接用の
ものでも、ＭＩＧ溶接用のものでも、ガス溶接用のもの
であってもよい。

さらにまた、本第２発明で示す装置は、円周溶接に最も
効果的に使用することができるが、円周溶断に使用する
ことによっても、はぼ同様な効果を期待することができ
るのは当然である。

（発明の効果） 以上詳述したことからも明らかなように、本第１発明に
よるときは、分割レール片の移動によって、円周レール
を構成することができるから、管に対して分割レール片
を一々組付は固定したり、クランプする従来方法に比べ
て、円周レールの管に対するセツティングが非常に容易
であり、このセツティング作業を含む溶接作業全体の能
率を著しく向上することができる。しかも、円周レール
が溶接すべき管に対して無接触、無支持の状態であるか
ら、管外表面の傷付きや管の変形等が発生せず、従って
、所期の円周溶接精度を非常に高めることができる効果
がある。

また、本第２発明によるときは、円周レールを完成させ
るだめの分割レール片の移動形態が円周運動であるから
、セツティング前の状態における装置全体の占有スペー
スを小さくして、小形化を図ることができるとともに、
管に対する差込み移動も、管の一側方からの移動でよい
から、いかなる径の管であっても、また曲り管のような
いかなる形状の管であっても、管をその軸心方向に沿っ
て移動させるといった面倒な作業が不要であり、円周レ
ールの管に対するセツティング作業ならびに円周溶接後
にあけるリセッティング作業を容易に行い得るといった
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第
１図の一部切欠き平面図、第３図は第１図のものの側面
図、第４図はセツティング完了状態の一部き欠き平面図
、第５図は第４図の正面図、第６図（ａ）〜（Ｃ）は円
周レールを完成させるだめの工程を顕示する要部の斜視
図である。 （符号の説明） （１）は支持枠体、（１ａ）は開放切込み部、（２）は
円周レール、（２Ａ）、（２Ｂ）は分割円周レール片、
（２ａ）は開放切欠き部、（４）はシリンダ、（６）は
円周ギヤ、（１０）は溶接トーチ、（１１）はモータで
ある。 代理人　弁理士　（６２３５）　　松野　英彦第１０！
！

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに同心状態で端部同士を突合せ配置した管の
   突合せ部外周を円周溶接する方法であって、前記管の外
   周全域に、周方向複数個に分割されたレール片の移動に
   よって前記管に対して無接触、無支持の状態で円周レー
   ルを組付け構成したのち、その組付け円周レールに沿っ
   て、溶接トーチを管に対して一定姿勢で円周運動させて
   溶接することを特徴とする管の円周溶接方法。
2. （２）互いに同心状態で端部同士を突合せ配置した管の
   突合せ部外周を円周溶接する装置であつて、管の側方か
   ら、管の外周に対して差込み可能な開放切込部付きの支
   持枠体に、管の側方から管の外周に対して差込み可能な
   開放切欠部付きの分割円周レール片と残部の分割円周レ
   ール片とを装着し、前者分割円周レール片を円周方向の
   回転移動により、その開放切欠部が前記枠体の開放切込
   部と合致または略合致する第１姿勢と前記枠体の開放切
   込部を塞いで残部の分割円周レール片とで管軸心方向視
   において円周レールを形成する第２姿勢とに切換える機
   構を設けるとともに、前記残部の分割円周レール片を、
   前記回転式分割円周レール片が前記第２姿勢にあるとき
   、それら両分割円周レール片の両端部どうしが同一平面
   内に位置するように管軸心方向に移動させる機構を設け
   、かつ、前記両分割円周レール片をもつて形成される円
   周レールに沿って、円周運動可能な溶接トーチを設けて
   あることを特徴とする円周溶接装置。
3. （３）前記溶接トーチが、前記円周レール側に付設の円
   周ギヤに噛合する駆動ギヤと、この駆動ギヤの回転に同
   期連動して溶接トーチを自転させる機構とを備えている
   特許請求の範囲第２項に記載の円周溶接装置。