溶接装置及びその方法
【課題】この発明は、簡便にして容易に高能率な溶接作業を実現したうえで、高品質な突合せ溶接を実現することにある。
【解決手段】突合せ配置される直管１３及びエルボ管１４を管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６に装着し、その直管１３内に管芯出し・保持装置４０を内挿して、該管芯出し・保持装置４０の走行ユニット４４を管内に移動させて位置調整すると共に、そのヘッド部４３の油圧機構４３６を駆動してクランプ爪４３５を伸縮調整し、管内の突合せ部位に圧接させて芯出し保持した状態で、相互の開先の複数箇所を仮付け溶接し、エルボ管１４の突合せ部位近傍の外部に、予熱装置３０を装着して加熱した後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６の温度変動を冷却機構４３７により熱制御すると共に、直管１３及びエルボ１４を回転させ、溶接トーチ１２により管の突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接を施すように構成した。
【解決手段】突合せ配置される直管１３及びエルボ管１４を管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６に装着し、その直管１３内に管芯出し・保持装置４０を内挿して、該管芯出し・保持装置４０の走行ユニット４４を管内に移動させて位置調整すると共に、そのヘッド部４３の油圧機構４３６を駆動してクランプ爪４３５を伸縮調整し、管内の突合せ部位に圧接させて芯出し保持した状態で、相互の開先の複数箇所を仮付け溶接し、エルボ管１４の突合せ部位近傍の外部に、予熱装置３０を装着して加熱した後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６の温度変動を冷却機構４３７により熱制御すると共に、直管１３及びエルボ１４を回転させ、溶接トーチ１２により管の突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接を施すように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば大口径の厚肉管等の管突合せ溶接を行うのに用いられる溶接装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、管と管を溶接する溶接方法としては、溶接する管の開先同士を突合せて、位置決めして仮溶接を施し、その後、突合せ部位の周囲を溶接トーチを用いて行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、このような溶接方法のうち厚肉管同士を溶接する場合には、溶接する管の開先同士を突合せて、保持部材である駒を管の外周部に所定の間隔に取り付けて芯出し保持すると共に、仮付け溶接を施して、溶接装置である溶接トーチを用いて溶接する方法が採られている。
【０００４】
ところが、この方法では、突合せ部位を周方向に溶接して行き、駒の在る位置まで溶接すると、一旦溶接を止めて、駒を取り除き、再び溶接を行わなければならないために作業が非常に面倒であるという不都合を有する。また、管の外部に駒を配しているために、厚肉管の場合に必要となる溶接部位の近傍の加熱を効率よく行うことが困難で、溶接精度に支障を来たすという問題も有する。
【０００５】
そこで、開先同士を突合せた管の一方の管内に油圧式の管芯出し・保持装置を移動自在に内挿して、この管芯出し・保持装置を管内の突合せ部位まで移動させて、そのヘッド部で突合せ部位を管内から芯出し保持することにより、管の突合せ部位の外周部からの溶接を可能とした溶接装置も開発されている。
【特許文献１】特開平５−１９２７９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記溶接装置では、いずれの方法も、いわゆる薄肉管を対象とするものであり、厚肉管の溶接に適用することが困難であるという問題を有する。例えば厚肉管の突合せ溶接を行う場合には、予熱装置で溶接部位近傍を加熱しながら溶接を行う必要がある。このため、この予熱により管内の管芯出し・支持機構が温度上昇して芯出し・保持装置の油圧機構等に熱変動が起こり、その支持力が低下されて正確な芯出し保持が困難となるという問題を有する。
【０００７】
また、厚肉管の突合せ溶接に適用した場合には、管内の突合せ部位に溶接ルート面を合わせるためのシーニング加工を施す必要がある。このため、そのシーニング加工部の径と、管内径とに段差が生じ、この段差分だけ、ヘッド部とシーニング加工部との間に隙間が発生してしまい、安定した高精度な支持が困難となるという問題を有する。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡便にして容易に高能率な溶接作業を実現し得、且つ、管の肉厚に影響されることなく、高品質な突合せ溶接を実現し得るようにした溶接装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、突合せ溶接する管がそれぞれ独立して移動可能に装着され、少なくとも一方を移動させて互いの開先を突合せ配置する管移動手段と、前記管の一方の管内に軸方向に移動自在に内挿され、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪を駆動して前記管の各突合せ部位の内部に圧接して芯出し保持する油圧機構を有する管芯出し・保持手段と、この管芯出し・保持手段を介して芯出し保持されて仮付け溶接された前記管を回転駆動する管回転手段と、この管回転手段の回転駆動に連動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接する溶接手段とを備えて溶接装置を構成した。
【００１０】
上記構成によれば、溶接する管が管移動手段に装着されて、互いの開先が突合される一方の管に管芯出し・保持手段が内挿され、該管芯出し・保持手段の油圧機構を駆動してクランプ爪を伸縮調整し、開先が突合された突合せ部位の管内に圧接させて芯出し保持した状態で、相互を仮付け溶接する。そして、この仮付けされた管は、管回転手段に装着され、この管回転手段が駆動されて回転され、その回転状態において、溶接手段により、その突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接が施される。
【００１１】
これにより、管芯出し・保持手段のクランプ爪による突合せ部位の安定した芯出し保持を行いながら、溶接手段により、高品質な溶接施工を連続して行うことが可能となり、能率的な溶接施工が実現される。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、この発明によれば、簡便にして容易に高能率な溶接作業を実現し得、且つ、管の肉厚に影響されることなく、高品質な突合せ溶接を実現し得るようにした溶接装置及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態に係る溶接装置及びその方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態に係る溶接装置を示すもので、溶接手段を構成するトーチスタンド１０は、案内レール１１に矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に装着される。そして、このトーチスタンド１０には、例えば狭開先ＨＯＴＴＩＧ溶接用溶接トーチ１２が矢印方向に昇降自在に設けられる。この溶接トーチ１２は、初層裏波溶接から余盛り溶接までを管下向姿勢で施工することができる。
【００１５】
上記溶接トーチ１２は、図２に示すようにトーチ取付体２０が上記トーチスタンド１０に昇降自在に設けられ、このトーチ取付体２０には、タングステン電極２１の延出されたトーチ本体２２が開先下向き溶接可能に設けられる。そして、トーチ本体２２には、アルゴンガス等のシールドガスを噴射する一対のガスノズル２３，２３がノズル支持部材２４を介して溶接方向に上記タングステン電極２１を挟んで配設される。
【００１６】
これにより、トーチ本体２２のタングステン電極２１は、その溶接に供する直管１３及びエルボ管１４（図１参照）の開先の突合せ部位における側壁との隙間を広く取ることが可能となり、調整範囲の拡大と共に、アーク発生時、開先の側壁にアークが発生するのを防止することができて、開先幅をより縮小することが可能となり、溶接量を低減した高精度な溶接を施工することができる。
【００１７】
また、上記トーチ取付体２０には、溶加材供給部を構成するフィラノズル２５が位置調整部材２６を介して位置調整自在に配設される。このフィラノズル２５は、位置調整部材２６を介して上記トーチ本体２２のタングステン電極２１に対応する所定の位置に位置調整される。
【００１８】
上記案内レール１１には、上記トーチスタンド１０と共に、管移動手段を構成するサポートローラと称する管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６がそれぞれ矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に装着され、この管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６には、上記直管１３及びエルボ管１４が、互いの開先を対向させて装着される。そして、この継ぎ手受け台１６には、例えば予熱手段である予熱装置３０が配設される。
【００１９】
予熱装置３０は、複数の分割体、例えば図３に示すように第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して分割自在に枠状に組み合わされて形成される。そして、この第１及び第２の支持フレーム３１，３２内には、管外径に対応したリング状に合体・分割される第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５が支持部材３１１，３２１を介して支持される。
【００２０】
この第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５は、連結部３６を介して分割自在に設けられ、上記第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して分割された状態で、同様に連結部３６を介して分割されると、第１及び第２の支持フレーム３１，３２と一体となり分割されて、例えばエルボ管１４の突合せ部位近傍の外周部に装着される。この装着状態で、第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して枠状に合体されると共に、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５が連結部３６を介してリング状に合体されてエルボ管１４の突合せ部位近傍の所望の位置に配置される。
【００２１】
ここで、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５は、その内壁が、エルボ管１４の突合せ部位の外壁表面から、例えば２０〜３０ｍｍの隙間を有して対向配置され、図示しない駆動源を介して駆動制御されて直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位近傍を加熱制御する。
【００２２】
このように、予熱装置３０は、予熱作業を施す場合、分割自在な第１及び第２の支持フレーム３１，３２と、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５で構成して、分割した状態でエルボ管１４の突合せ部位近傍の外周部を覆うようにリング状に連結されて行われる。そして、例えば溶接作業時等においては、上記第１及び第２の支持フレーム３１，３２と第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５を、分割することで、管突合せ部位近傍の外周部から分離して離脱される。これにより、予熱装置３０の管突合せ部位に至近な位置への簡便にして容易な装着が可能となり、しかも、突合せ部位への効率的な加熱処理を実現することができる。
【００２３】
上記案内レール１１の基端部には、管回転手段を構成するポジショナー１７が配置される。このポジショナー１７には、管把持用のチャック部１８が設けられ、このチャック部１８には、上記管受け台１５に装着された直管１３の基端が把持される。このチャック部１８は、回転駆動部１９に連結され、この回転駆動部１９が図示しない制御部を介して回転駆動されると、回転力が伝達されて直管１３を把持して回転駆動される。これらポジショナー１７及び回転駆動部１９には、挿通孔１７１，１９１がそれぞれ設けられ、この挿通孔１７１，１９１には、管芯出し・保持手段を構成する後述する管芯出し・保持装置４０の油圧ホース４１及び冷却水ホース４２が挿通される。
【００２４】
この管芯出し・保持装置４０は、図４に示すようにヘッド部４３と走行ユニット４４とが連設されている。即ち、走行ユニット４４の先端軸部４４１には、図５に示すように円盤部材４４２が取付けられ、この円盤部材４４２は、ヘッド部４３のケーシング４３１に対して鍔部材４３２及び螺子部材４３３を用いて径方向に間隙ｄを有して取付けられる。そして、この円盤部材４４２は、ばね部材４３４を介してヘッド部４３のケーシング４３１に圧接されて軸方向の移動が規制される。
【００２５】
これにより、ヘッド部４３は、走行ユニット４４の先端軸部４４１に対して軸方向の移動が規制された状態で、円盤部材４４２の径方向の間隙ｄだけ、径方向に移動可能に連結配置される。この結果、ヘッド部４３の後述するクランプ爪４３５は、走行ユニット４４の走行ローラ部材４４３が直管１３内を移動する際、間隙ｄの作用により、管内の面精度に影響を受けることなく、走行ユニット４４の先端軸部４４１に対して略垂直に保たれて、直管１３内を安定して移動することができる。
【００２６】
即ち、上記ヘッド部４３には、複数、例えば一対の上記クランプ爪４３５がそれぞれ油圧機構４３６を介して独立して管壁方向（径方向）に伸縮移動自在に設けられる。そして、この油圧機構４３６には、冷却手段を構成する冷却機構４３７が熱的に結合され、この冷却機構４３７を介して冷却されて油圧変動の防止が図られる。
【００２７】
上記油圧機構４３６には、油圧ポンプ４５が上記油圧ホース４１を介して配管接続され、この油圧ポンプ４５を介して駆動制御されて上記クランプ爪４３５を独立に管壁方向に伸縮移動させて直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側を芯出し保持する。そして、上記冷却機構４３７には、冷却水ポンプ４６が上記冷却水ホース４２を介して配管接続され、この冷却水ポンプ４６を介して冷却水が循環供給されて上記油圧機構４３６を動作可能に冷却制御する。この油圧ポンプ４５及び冷却水ポンプ４６は、例えばポジショナー１７に並設して配置され、上記油圧機構４３６及び冷却機構４３７と共に上記制御部（図示せず）を介して駆動制御される。
【００２８】
また、上記走行ユニット４４には、複数のパンタグラフ機構４４４が、例えば上記先端軸部４４１の周囲に放射状に配置される。この複数のパンタグラフ機構４４４は、操作ハンドル４４５の操作に応動して折畳み展開される。この各パンタグラフ機構４４４の先端部には、走行ローラ部材４４３が管内に対して接離自在に設けられ、上記操作ハンドル４４５の操作に連動して折畳み展開されて、走行ローラ部材４４３を管内部に接離させる。このパンタグラフ機構４４４の走行ローラ部材４４３は、直管１３の管内に接した状態で、管壁に沿って軸方向に移動されると、その移動に伴って走行ユニット４４がヘッド部４３とともに同方向に移動案内される。
【００２９】
上記ヘッド部４３の一対のクランプ爪４３５には、例えば図６に示すようにその当接面となる周壁面に切欠き部４３５ａが直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側に形成したルート合わせ用のシーニング加工部に対向してそれぞれ設けられる。このクランプ爪４３５の切欠き部４３５ａは、直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位を芯出し保持した状態で、該突合せ部位のシーニング加工部と協働して凹状のガス案内溝を構成する（図６参照）。
【００３０】
そして、このクランプ爪４３５の切欠き部４３５ａで構成される凹状のガス案内溝には、例えばシールドガスを構成するアルゴンガス等のガスが充填される。このガスの作用により、直管１３及びエルボ管１４は、例えば溶接時における突合せ部位の内部側（裏波）の酸化が防止される。
【００３１】
上記構成において、直管１３及びエルボ管１４の突合せ溶接を行う場合には、各端部に開先及びシーニング加工部を形成し、先ず、直管１３を案内レール１１に装着された管受け台１５に載置し、続いて、直管１４の基端側より管芯出し・保持装置４０をヘッド部４３側から内挿する。ここで、管芯出し・保持装置４０は、先ず、走行ユニット４４の操作ハンドル４４５を操作してパンタグラフ機構４４４が展開されて、走行ローラ部材４４３が管壁面に当接されて壁面に案内されて、その走行ユニット４４が、直管１３内における溶接に供するための所望の位置に移動される。
【００３２】
続いて、管芯出し・保持装置４０は、そのヘッド部４３のクランプ爪４３５のうち直管１３側の油圧機構４３６が駆動されて該クランプ爪４３５が管壁方向に伸長され、その周壁の当接面が直管１３のシーニング加工部に当接される。ここで、ヘッド部４３から延出される油圧ホース４１及び冷却水ホース４２が、ポジショナー１７及び回転駆動部１９の各挿通孔１７１，１９１に挿通されて油圧ポンプ４５及び冷却水ポンプ４６に配管接続される。
【００３３】
次に、エルボ管１４が案内レール１１に装着された継ぎ手管受け台１６に載置されて、該継ぎ手管受け台１６が案内レール１１に沿って矢印Ｂ方向に移動され、エルボ管１４の開先面が、上記直管１３の開先面に合致される。その後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の先側の油圧機構４３６が駆動されて、そのクランプ爪４３５が管壁方向に伸長されて周壁の当接面がエルボ管１４のシーニング加工部に当接され、ここに、直管１３及びエルボ管１４の管芯出し、保持が完了される。
【００３４】
ここで、溶接工程に移行されて、ヘッド部４３のクランプ爪４３５により相互の開先が合わされて芯出し保持された直管１３とエルボ管１４は、その開先底部が溶接長に対して複数箇所、仮付け溶接される。
【００３５】
この仮付け溶接状態において、継ぎ手管受け台１６上の予熱装置３０は、その第１及び第２の支持フレーム３１，３２、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５がそれぞれ上述したように分割されて、直管１３とエルボ管１４の芯出し保持を完了した状態のエルボ管１４の開先近傍の外周部に合体されて装着される。この予熱装置３０は、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５に上記駆動源（図示せず）により電力が供給されて駆動されると、エルボ管１４の突合せ部位近傍を加熱して該エルボ管１４及び直管１３の突合せ部位に予熱を与える。この際、上記管芯出し・保持装置４０は、その冷却機構４３７が駆動制御されて、油圧機構４３６が冷却されて熱制御され、クランプ爪４３５による安定した芯出し保持が維持される。
【００３６】
次に、溶接トーチ１２のトーチ取付体２０がトーチスタンド１０に対して昇降調整されて、トーチ本体２２のタングステン電極２１が直管１３及びエルボ管１４の開先の底部に対向され、このタングステン電極２１を挟んだ周方向（タングステン電極２１の前後方向）に一対のガスノズル２３が配置される。また、フィラノズル２３が、位置調整部材２６を介してトーチ取付体２０に対して位置調整されて、上記トーチ本体２２のタングステン電極２１に対応して配置される。
【００３７】
そして、この溶接トーチ１２は、タングステン電極２１でアークが発生されると共に、ガスノズル２３からタングステン電極２１の前後にシールドガスが供給され、そのフィラノズル２５から溶加材が供給されて予熱装置３０で予熱された直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の開先下向き溶接が行われる。この際、クランプ爪４３５の切欠き部４３５ａには、例えばガスノズル２３からのガスが充填される。
【００３８】
ここで、上記ポジションナー１７の回転駆動部１９が駆動されて、そのチャック部１８に保持された直管１３が回転駆動され、上記溶接トーチ１２による直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の全周に亘って連続して、初層裏波溶接から余盛り溶接が開先下向き姿勢で行われる。これにより、開先下向き溶接における溶着量を向上することができて、高品質な溶接を確実に施すことができる。
【００３９】
この開先下向き溶接時には、上記クランプ爪４３５の切欠き部４３５ａに充填されるガスの作用により、直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側（裏波）の酸化が防止される。
【００４０】
このように、上記溶接装置は、突合せ配置される直管１３及びエルボ管１４を管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６に装着し、その直管１３内に管芯出し・保持装置４０を内挿して、該管芯出し・保持装置４０の走行ユニット４４を管内に移動させて位置調整すると共に、そのヘッド部４３の油圧機構４３６を駆動して一対のクランプ爪４３５を伸縮調整し、管内の突合せ部位に圧接させて直管１３及びエルボ管１４を芯出し保持した状態で、相互の開先の複数箇所を仮付け溶接し、エルボ管１４の突合せ部位近傍の外部に、予熱装置３０を装着して加熱した後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６の温度変動を、冷却機構４３７により熱制御すると共に、直管１３及びエルボ管１４を回転させて、溶接トーチ１２により管の突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接を施すように構成した。
【００４１】
これによれば、管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６が冷却機構４３７により熱制御されて、油圧の安定供給が行われるため、そのクランプ爪４３５による突合せ部位の高精度な芯出し保持を維持しながら、溶接トーチ１２により連続的に開先下向き溶接を能率良く、しかも、高品質な溶接施工を行うことができる。
【００４２】
また、これによれば、溶接トーチ１２による開先幅をより縮小することが可能となり、溶接量の低減が図れると共に、溶着量の向上を図ることが可能とために、高品質な溶接施工を容易に行うことができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、予熱装置３０を、継ぎ手管受け台１６に２分割に分割配置するように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、継ぎ手管受け台１６に変えて、管受け台１５に配置するように構成することも可能である。そして、この予熱装置３０の分割数としては、２分割に限るものでなく、２分割以上の分割数で構成することも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では、直管１３とエルボ管１４の突合せ溶接を行う場合について説明したが、これに限ることなく、直管同士、エルボ管同士等の各種の接ぎ手管同士の突合せ溶接に適用することが可能で、同様に有効な効果が期待される。
【００４５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００４６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る溶接装置の外観構成を示した構成図である。
【図２】図１の溶接トーチの詳細を示した構成図である。
【図３】図１の予熱装置を取出して示した構成図である。
【図４】図１の管芯出し・保持装置の要部を取出して示した構成図である。
【図５】図４の走行ユニットとヘッド部と連結構成を断面して示した構成図である。
【図６】図１の直管とエルボ管を管芯出し・保持装置のヘッド部のクランプ爪で芯出し保持した状態を示した拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…トーチスタンド、１１…案内レール、１２…溶接トーチ、１３…直管、１４…エルボ管、１５…管受け台、１６…継ぎ手管受け台、１７…ポジショナー、１７１…挿通孔、１８…チャック部、１９…回転駆動部、１９１…挿通孔、２０…トーチ取付体、２１…タングステン電極、２２…トーチ本体、２３…ガスノズル、２４…ノズル支持部材、２５…フィラノズル、２６…位置調整部材、３０…予熱装置、３１，３２…第１及び第２の支持フレーム、３１１，３１２…支持部材、３３…連結部、３４，３５…第１及び第２の高周波加熱コイル、３６…連結部、４０…管芯出し・保持装置、４１…油圧ホース、４２…冷却水ホース、４３…ヘッド部、４３１…ケーシング、４３２…鍔部材、４３３…螺子部材、４３４…ばね部材、４３５…クランプ爪、４３５ａ…切欠き部、４３６…油圧機構、４３７…冷却機構、４４…走行ユニット、４４１…先端軸部、４４２…円盤部材、４４３…走行ローラ部材、４４４…パンタグラフ機構、４４５…操作ハンドル、４５…油圧ポンプ、４６…冷却水ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば大口径の厚肉管等の管突合せ溶接を行うのに用いられる溶接装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、管と管を溶接する溶接方法としては、溶接する管の開先同士を突合せて、位置決めして仮溶接を施し、その後、突合せ部位の周囲を溶接トーチを用いて行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、このような溶接方法のうち厚肉管同士を溶接する場合には、溶接する管の開先同士を突合せて、保持部材である駒を管の外周部に所定の間隔に取り付けて芯出し保持すると共に、仮付け溶接を施して、溶接装置である溶接トーチを用いて溶接する方法が採られている。
【０００４】
ところが、この方法では、突合せ部位を周方向に溶接して行き、駒の在る位置まで溶接すると、一旦溶接を止めて、駒を取り除き、再び溶接を行わなければならないために作業が非常に面倒であるという不都合を有する。また、管の外部に駒を配しているために、厚肉管の場合に必要となる溶接部位の近傍の加熱を効率よく行うことが困難で、溶接精度に支障を来たすという問題も有する。
【０００５】
そこで、開先同士を突合せた管の一方の管内に油圧式の管芯出し・保持装置を移動自在に内挿して、この管芯出し・保持装置を管内の突合せ部位まで移動させて、そのヘッド部で突合せ部位を管内から芯出し保持することにより、管の突合せ部位の外周部からの溶接を可能とした溶接装置も開発されている。
【特許文献１】特開平５−１９２７９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記溶接装置では、いずれの方法も、いわゆる薄肉管を対象とするものであり、厚肉管の溶接に適用することが困難であるという問題を有する。例えば厚肉管の突合せ溶接を行う場合には、予熱装置で溶接部位近傍を加熱しながら溶接を行う必要がある。このため、この予熱により管内の管芯出し・支持機構が温度上昇して芯出し・保持装置の油圧機構等に熱変動が起こり、その支持力が低下されて正確な芯出し保持が困難となるという問題を有する。
【０００７】
また、厚肉管の突合せ溶接に適用した場合には、管内の突合せ部位に溶接ルート面を合わせるためのシーニング加工を施す必要がある。このため、そのシーニング加工部の径と、管内径とに段差が生じ、この段差分だけ、ヘッド部とシーニング加工部との間に隙間が発生してしまい、安定した高精度な支持が困難となるという問題を有する。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡便にして容易に高能率な溶接作業を実現し得、且つ、管の肉厚に影響されることなく、高品質な突合せ溶接を実現し得るようにした溶接装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、突合せ溶接する管がそれぞれ独立して移動可能に装着され、少なくとも一方を移動させて互いの開先を突合せ配置する管移動手段と、前記管の一方の管内に軸方向に移動自在に内挿され、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪を駆動して前記管の各突合せ部位の内部に圧接して芯出し保持する油圧機構を有する管芯出し・保持手段と、この管芯出し・保持手段を介して芯出し保持されて仮付け溶接された前記管を回転駆動する管回転手段と、この管回転手段の回転駆動に連動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接する溶接手段とを備えて溶接装置を構成した。
【００１０】
上記構成によれば、溶接する管が管移動手段に装着されて、互いの開先が突合される一方の管に管芯出し・保持手段が内挿され、該管芯出し・保持手段の油圧機構を駆動してクランプ爪を伸縮調整し、開先が突合された突合せ部位の管内に圧接させて芯出し保持した状態で、相互を仮付け溶接する。そして、この仮付けされた管は、管回転手段に装着され、この管回転手段が駆動されて回転され、その回転状態において、溶接手段により、その突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接が施される。
【００１１】
これにより、管芯出し・保持手段のクランプ爪による突合せ部位の安定した芯出し保持を行いながら、溶接手段により、高品質な溶接施工を連続して行うことが可能となり、能率的な溶接施工が実現される。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、この発明によれば、簡便にして容易に高能率な溶接作業を実現し得、且つ、管の肉厚に影響されることなく、高品質な突合せ溶接を実現し得るようにした溶接装置及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態に係る溶接装置及びその方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態に係る溶接装置を示すもので、溶接手段を構成するトーチスタンド１０は、案内レール１１に矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に装着される。そして、このトーチスタンド１０には、例えば狭開先ＨＯＴＴＩＧ溶接用溶接トーチ１２が矢印方向に昇降自在に設けられる。この溶接トーチ１２は、初層裏波溶接から余盛り溶接までを管下向姿勢で施工することができる。
【００１５】
上記溶接トーチ１２は、図２に示すようにトーチ取付体２０が上記トーチスタンド１０に昇降自在に設けられ、このトーチ取付体２０には、タングステン電極２１の延出されたトーチ本体２２が開先下向き溶接可能に設けられる。そして、トーチ本体２２には、アルゴンガス等のシールドガスを噴射する一対のガスノズル２３，２３がノズル支持部材２４を介して溶接方向に上記タングステン電極２１を挟んで配設される。
【００１６】
これにより、トーチ本体２２のタングステン電極２１は、その溶接に供する直管１３及びエルボ管１４（図１参照）の開先の突合せ部位における側壁との隙間を広く取ることが可能となり、調整範囲の拡大と共に、アーク発生時、開先の側壁にアークが発生するのを防止することができて、開先幅をより縮小することが可能となり、溶接量を低減した高精度な溶接を施工することができる。
【００１７】
また、上記トーチ取付体２０には、溶加材供給部を構成するフィラノズル２５が位置調整部材２６を介して位置調整自在に配設される。このフィラノズル２５は、位置調整部材２６を介して上記トーチ本体２２のタングステン電極２１に対応する所定の位置に位置調整される。
【００１８】
上記案内レール１１には、上記トーチスタンド１０と共に、管移動手段を構成するサポートローラと称する管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６がそれぞれ矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に装着され、この管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６には、上記直管１３及びエルボ管１４が、互いの開先を対向させて装着される。そして、この継ぎ手受け台１６には、例えば予熱手段である予熱装置３０が配設される。
【００１９】
予熱装置３０は、複数の分割体、例えば図３に示すように第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して分割自在に枠状に組み合わされて形成される。そして、この第１及び第２の支持フレーム３１，３２内には、管外径に対応したリング状に合体・分割される第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５が支持部材３１１，３２１を介して支持される。
【００２０】
この第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５は、連結部３６を介して分割自在に設けられ、上記第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して分割された状態で、同様に連結部３６を介して分割されると、第１及び第２の支持フレーム３１，３２と一体となり分割されて、例えばエルボ管１４の突合せ部位近傍の外周部に装着される。この装着状態で、第１及び第２の支持フレーム３１，３２が連結部３３を介して枠状に合体されると共に、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５が連結部３６を介してリング状に合体されてエルボ管１４の突合せ部位近傍の所望の位置に配置される。
【００２１】
ここで、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５は、その内壁が、エルボ管１４の突合せ部位の外壁表面から、例えば２０〜３０ｍｍの隙間を有して対向配置され、図示しない駆動源を介して駆動制御されて直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位近傍を加熱制御する。
【００２２】
このように、予熱装置３０は、予熱作業を施す場合、分割自在な第１及び第２の支持フレーム３１，３２と、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５で構成して、分割した状態でエルボ管１４の突合せ部位近傍の外周部を覆うようにリング状に連結されて行われる。そして、例えば溶接作業時等においては、上記第１及び第２の支持フレーム３１，３２と第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５を、分割することで、管突合せ部位近傍の外周部から分離して離脱される。これにより、予熱装置３０の管突合せ部位に至近な位置への簡便にして容易な装着が可能となり、しかも、突合せ部位への効率的な加熱処理を実現することができる。
【００２３】
上記案内レール１１の基端部には、管回転手段を構成するポジショナー１７が配置される。このポジショナー１７には、管把持用のチャック部１８が設けられ、このチャック部１８には、上記管受け台１５に装着された直管１３の基端が把持される。このチャック部１８は、回転駆動部１９に連結され、この回転駆動部１９が図示しない制御部を介して回転駆動されると、回転力が伝達されて直管１３を把持して回転駆動される。これらポジショナー１７及び回転駆動部１９には、挿通孔１７１，１９１がそれぞれ設けられ、この挿通孔１７１，１９１には、管芯出し・保持手段を構成する後述する管芯出し・保持装置４０の油圧ホース４１及び冷却水ホース４２が挿通される。
【００２４】
この管芯出し・保持装置４０は、図４に示すようにヘッド部４３と走行ユニット４４とが連設されている。即ち、走行ユニット４４の先端軸部４４１には、図５に示すように円盤部材４４２が取付けられ、この円盤部材４４２は、ヘッド部４３のケーシング４３１に対して鍔部材４３２及び螺子部材４３３を用いて径方向に間隙ｄを有して取付けられる。そして、この円盤部材４４２は、ばね部材４３４を介してヘッド部４３のケーシング４３１に圧接されて軸方向の移動が規制される。
【００２５】
これにより、ヘッド部４３は、走行ユニット４４の先端軸部４４１に対して軸方向の移動が規制された状態で、円盤部材４４２の径方向の間隙ｄだけ、径方向に移動可能に連結配置される。この結果、ヘッド部４３の後述するクランプ爪４３５は、走行ユニット４４の走行ローラ部材４４３が直管１３内を移動する際、間隙ｄの作用により、管内の面精度に影響を受けることなく、走行ユニット４４の先端軸部４４１に対して略垂直に保たれて、直管１３内を安定して移動することができる。
【００２６】
即ち、上記ヘッド部４３には、複数、例えば一対の上記クランプ爪４３５がそれぞれ油圧機構４３６を介して独立して管壁方向（径方向）に伸縮移動自在に設けられる。そして、この油圧機構４３６には、冷却手段を構成する冷却機構４３７が熱的に結合され、この冷却機構４３７を介して冷却されて油圧変動の防止が図られる。
【００２７】
上記油圧機構４３６には、油圧ポンプ４５が上記油圧ホース４１を介して配管接続され、この油圧ポンプ４５を介して駆動制御されて上記クランプ爪４３５を独立に管壁方向に伸縮移動させて直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側を芯出し保持する。そして、上記冷却機構４３７には、冷却水ポンプ４６が上記冷却水ホース４２を介して配管接続され、この冷却水ポンプ４６を介して冷却水が循環供給されて上記油圧機構４３６を動作可能に冷却制御する。この油圧ポンプ４５及び冷却水ポンプ４６は、例えばポジショナー１７に並設して配置され、上記油圧機構４３６及び冷却機構４３７と共に上記制御部（図示せず）を介して駆動制御される。
【００２８】
また、上記走行ユニット４４には、複数のパンタグラフ機構４４４が、例えば上記先端軸部４４１の周囲に放射状に配置される。この複数のパンタグラフ機構４４４は、操作ハンドル４４５の操作に応動して折畳み展開される。この各パンタグラフ機構４４４の先端部には、走行ローラ部材４４３が管内に対して接離自在に設けられ、上記操作ハンドル４４５の操作に連動して折畳み展開されて、走行ローラ部材４４３を管内部に接離させる。このパンタグラフ機構４４４の走行ローラ部材４４３は、直管１３の管内に接した状態で、管壁に沿って軸方向に移動されると、その移動に伴って走行ユニット４４がヘッド部４３とともに同方向に移動案内される。
【００２９】
上記ヘッド部４３の一対のクランプ爪４３５には、例えば図６に示すようにその当接面となる周壁面に切欠き部４３５ａが直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側に形成したルート合わせ用のシーニング加工部に対向してそれぞれ設けられる。このクランプ爪４３５の切欠き部４３５ａは、直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位を芯出し保持した状態で、該突合せ部位のシーニング加工部と協働して凹状のガス案内溝を構成する（図６参照）。
【００３０】
そして、このクランプ爪４３５の切欠き部４３５ａで構成される凹状のガス案内溝には、例えばシールドガスを構成するアルゴンガス等のガスが充填される。このガスの作用により、直管１３及びエルボ管１４は、例えば溶接時における突合せ部位の内部側（裏波）の酸化が防止される。
【００３１】
上記構成において、直管１３及びエルボ管１４の突合せ溶接を行う場合には、各端部に開先及びシーニング加工部を形成し、先ず、直管１３を案内レール１１に装着された管受け台１５に載置し、続いて、直管１４の基端側より管芯出し・保持装置４０をヘッド部４３側から内挿する。ここで、管芯出し・保持装置４０は、先ず、走行ユニット４４の操作ハンドル４４５を操作してパンタグラフ機構４４４が展開されて、走行ローラ部材４４３が管壁面に当接されて壁面に案内されて、その走行ユニット４４が、直管１３内における溶接に供するための所望の位置に移動される。
【００３２】
続いて、管芯出し・保持装置４０は、そのヘッド部４３のクランプ爪４３５のうち直管１３側の油圧機構４３６が駆動されて該クランプ爪４３５が管壁方向に伸長され、その周壁の当接面が直管１３のシーニング加工部に当接される。ここで、ヘッド部４３から延出される油圧ホース４１及び冷却水ホース４２が、ポジショナー１７及び回転駆動部１９の各挿通孔１７１，１９１に挿通されて油圧ポンプ４５及び冷却水ポンプ４６に配管接続される。
【００３３】
次に、エルボ管１４が案内レール１１に装着された継ぎ手管受け台１６に載置されて、該継ぎ手管受け台１６が案内レール１１に沿って矢印Ｂ方向に移動され、エルボ管１４の開先面が、上記直管１３の開先面に合致される。その後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の先側の油圧機構４３６が駆動されて、そのクランプ爪４３５が管壁方向に伸長されて周壁の当接面がエルボ管１４のシーニング加工部に当接され、ここに、直管１３及びエルボ管１４の管芯出し、保持が完了される。
【００３４】
ここで、溶接工程に移行されて、ヘッド部４３のクランプ爪４３５により相互の開先が合わされて芯出し保持された直管１３とエルボ管１４は、その開先底部が溶接長に対して複数箇所、仮付け溶接される。
【００３５】
この仮付け溶接状態において、継ぎ手管受け台１６上の予熱装置３０は、その第１及び第２の支持フレーム３１，３２、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５がそれぞれ上述したように分割されて、直管１３とエルボ管１４の芯出し保持を完了した状態のエルボ管１４の開先近傍の外周部に合体されて装着される。この予熱装置３０は、第１及び第２の高周波加熱コイル３４，３５に上記駆動源（図示せず）により電力が供給されて駆動されると、エルボ管１４の突合せ部位近傍を加熱して該エルボ管１４及び直管１３の突合せ部位に予熱を与える。この際、上記管芯出し・保持装置４０は、その冷却機構４３７が駆動制御されて、油圧機構４３６が冷却されて熱制御され、クランプ爪４３５による安定した芯出し保持が維持される。
【００３６】
次に、溶接トーチ１２のトーチ取付体２０がトーチスタンド１０に対して昇降調整されて、トーチ本体２２のタングステン電極２１が直管１３及びエルボ管１４の開先の底部に対向され、このタングステン電極２１を挟んだ周方向（タングステン電極２１の前後方向）に一対のガスノズル２３が配置される。また、フィラノズル２３が、位置調整部材２６を介してトーチ取付体２０に対して位置調整されて、上記トーチ本体２２のタングステン電極２１に対応して配置される。
【００３７】
そして、この溶接トーチ１２は、タングステン電極２１でアークが発生されると共に、ガスノズル２３からタングステン電極２１の前後にシールドガスが供給され、そのフィラノズル２５から溶加材が供給されて予熱装置３０で予熱された直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の開先下向き溶接が行われる。この際、クランプ爪４３５の切欠き部４３５ａには、例えばガスノズル２３からのガスが充填される。
【００３８】
ここで、上記ポジションナー１７の回転駆動部１９が駆動されて、そのチャック部１８に保持された直管１３が回転駆動され、上記溶接トーチ１２による直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の全周に亘って連続して、初層裏波溶接から余盛り溶接が開先下向き姿勢で行われる。これにより、開先下向き溶接における溶着量を向上することができて、高品質な溶接を確実に施すことができる。
【００３９】
この開先下向き溶接時には、上記クランプ爪４３５の切欠き部４３５ａに充填されるガスの作用により、直管１３及びエルボ管１４の突合せ部位の内部側（裏波）の酸化が防止される。
【００４０】
このように、上記溶接装置は、突合せ配置される直管１３及びエルボ管１４を管受け台１５及び継ぎ手管受け台１６に装着し、その直管１３内に管芯出し・保持装置４０を内挿して、該管芯出し・保持装置４０の走行ユニット４４を管内に移動させて位置調整すると共に、そのヘッド部４３の油圧機構４３６を駆動して一対のクランプ爪４３５を伸縮調整し、管内の突合せ部位に圧接させて直管１３及びエルボ管１４を芯出し保持した状態で、相互の開先の複数箇所を仮付け溶接し、エルボ管１４の突合せ部位近傍の外部に、予熱装置３０を装着して加熱した後、上記管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６の温度変動を、冷却機構４３７により熱制御すると共に、直管１３及びエルボ管１４を回転させて、溶接トーチ１２により管の突合せ部位の全周に亘って開先下向き溶接を施すように構成した。
【００４１】
これによれば、管芯出し・保持装置４０のヘッド部４３の油圧機構４３６が冷却機構４３７により熱制御されて、油圧の安定供給が行われるため、そのクランプ爪４３５による突合せ部位の高精度な芯出し保持を維持しながら、溶接トーチ１２により連続的に開先下向き溶接を能率良く、しかも、高品質な溶接施工を行うことができる。
【００４２】
また、これによれば、溶接トーチ１２による開先幅をより縮小することが可能となり、溶接量の低減が図れると共に、溶着量の向上を図ることが可能とために、高品質な溶接施工を容易に行うことができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、予熱装置３０を、継ぎ手管受け台１６に２分割に分割配置するように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、継ぎ手管受け台１６に変えて、管受け台１５に配置するように構成することも可能である。そして、この予熱装置３０の分割数としては、２分割に限るものでなく、２分割以上の分割数で構成することも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では、直管１３とエルボ管１４の突合せ溶接を行う場合について説明したが、これに限ることなく、直管同士、エルボ管同士等の各種の接ぎ手管同士の突合せ溶接に適用することが可能で、同様に有効な効果が期待される。
【００４５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００４６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る溶接装置の外観構成を示した構成図である。
【図２】図１の溶接トーチの詳細を示した構成図である。
【図３】図１の予熱装置を取出して示した構成図である。
【図４】図１の管芯出し・保持装置の要部を取出して示した構成図である。
【図５】図４の走行ユニットとヘッド部と連結構成を断面して示した構成図である。
【図６】図１の直管とエルボ管を管芯出し・保持装置のヘッド部のクランプ爪で芯出し保持した状態を示した拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…トーチスタンド、１１…案内レール、１２…溶接トーチ、１３…直管、１４…エルボ管、１５…管受け台、１６…継ぎ手管受け台、１７…ポジショナー、１７１…挿通孔、１８…チャック部、１９…回転駆動部、１９１…挿通孔、２０…トーチ取付体、２１…タングステン電極、２２…トーチ本体、２３…ガスノズル、２４…ノズル支持部材、２５…フィラノズル、２６…位置調整部材、３０…予熱装置、３１，３２…第１及び第２の支持フレーム、３１１，３１２…支持部材、３３…連結部、３４，３５…第１及び第２の高周波加熱コイル、３６…連結部、４０…管芯出し・保持装置、４１…油圧ホース、４２…冷却水ホース、４３…ヘッド部、４３１…ケーシング、４３２…鍔部材、４３３…螺子部材、４３４…ばね部材、４３５…クランプ爪、４３５ａ…切欠き部、４３６…油圧機構、４３７…冷却機構、４４…走行ユニット、４４１…先端軸部、４４２…円盤部材、４４３…走行ローラ部材、４４４…パンタグラフ機構、４４５…操作ハンドル、４５…油圧ポンプ、４６…冷却水ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突合せ溶接する管がそれぞれ独立して移動可能に装着され、少なくとも一方を移動させて互いの開先を突合せ配置する管移動手段と、
前記管の一方の管内に軸方向に移動自在に内挿され、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪を駆動して前記管の各突合せ部位の内部に圧接して芯出し保持する油圧機構を有する管芯出し・保持手段と、
この管芯出し・保持手段を介して芯出し保持されて仮付け溶接された前記管を回転駆動する管回転手段と、
この管回転手段の回転駆動に連動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接する溶接手段と、
を具備することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
さらに、前記突合せ溶接する管の溶接部位近傍の外周部に装着され、該溶接部位近傍を加熱する予熱手段を備えることを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項３】
前記予熱手段は、複数の分割体で形成されることを特徴とする請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
さらに、前記管芯出し・保持手段の油圧機構を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の溶接装置。
【請求項５】
前記管芯出し・保持手段は、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪及び油圧機構が収容されるヘッド部と、このヘッド部を支持して前記管内を走行する走行ユニットで構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の溶接装置。
【請求項６】
前記管芯出し・保持手段のヘッド部と走行ユニットは、クランプ爪が前記管の内壁に圧接された状態で、相互の中心軸が径方向に位置ずれ可能に設けられることを特徴とする請求項５記載の溶接装置。
【請求項７】
前記油圧機構のクランプ爪には、管の突合せ部位の内部の周方向に空隙を形成する切欠きが対向して設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の溶接装置。
【請求項８】
前記油圧機構のクランプ爪は、独立に駆動制御されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の溶接装置。
【請求項９】
前記溶接手段は、電極、シールドガス供給部及び溶加材供給部を備え、前記シールドガス供給部を、前記管の周方向に前記電極を挟んで一対配置したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の溶接装置。
【請求項１０】
突合せ溶接する管の開先を突合せ配置して、該管の内部側から相互の芯出し、保持を行う芯出し・保持工程と、
前記芯出し・保持された管を仮付け溶接して回転駆動し、該管の突合せ部位を、開先下向き溶接する溶接工程と、
を具備することを特徴とする溶接方法。
【請求項１１】
前記溶接工程は、芯出し・保持した管を仮付け溶接して突合せ部位を予熱処理し、回転駆動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接することを特徴とする請求項１０記載の溶接方法。
【請求項１】
突合せ溶接する管がそれぞれ独立して移動可能に装着され、少なくとも一方を移動させて互いの開先を突合せ配置する管移動手段と、
前記管の一方の管内に軸方向に移動自在に内挿され、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪を駆動して前記管の各突合せ部位の内部に圧接して芯出し保持する油圧機構を有する管芯出し・保持手段と、
この管芯出し・保持手段を介して芯出し保持されて仮付け溶接された前記管を回転駆動する管回転手段と、
この管回転手段の回転駆動に連動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接する溶接手段と、
を具備することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
さらに、前記突合せ溶接する管の溶接部位近傍の外周部に装着され、該溶接部位近傍を加熱する予熱手段を備えることを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項３】
前記予熱手段は、複数の分割体で形成されることを特徴とする請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
さらに、前記管芯出し・保持手段の油圧機構を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の溶接装置。
【請求項５】
前記管芯出し・保持手段は、前記管の内壁に接離自在に設けられたクランプ爪及び油圧機構が収容されるヘッド部と、このヘッド部を支持して前記管内を走行する走行ユニットで構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の溶接装置。
【請求項６】
前記管芯出し・保持手段のヘッド部と走行ユニットは、クランプ爪が前記管の内壁に圧接された状態で、相互の中心軸が径方向に位置ずれ可能に設けられることを特徴とする請求項５記載の溶接装置。
【請求項７】
前記油圧機構のクランプ爪には、管の突合せ部位の内部の周方向に空隙を形成する切欠きが対向して設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の溶接装置。
【請求項８】
前記油圧機構のクランプ爪は、独立に駆動制御されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の溶接装置。
【請求項９】
前記溶接手段は、電極、シールドガス供給部及び溶加材供給部を備え、前記シールドガス供給部を、前記管の周方向に前記電極を挟んで一対配置したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の溶接装置。
【請求項１０】
突合せ溶接する管の開先を突合せ配置して、該管の内部側から相互の芯出し、保持を行う芯出し・保持工程と、
前記芯出し・保持された管を仮付け溶接して回転駆動し、該管の突合せ部位を、開先下向き溶接する溶接工程と、
を具備することを特徴とする溶接方法。
【請求項１１】
前記溶接工程は、芯出し・保持した管を仮付け溶接して突合せ部位を予熱処理し、回転駆動して前記管の突合せ部位を開先下向き溶接することを特徴とする請求項１０記載の溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２１２９９４（Ｐ２００８−２１２９９４Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４７７４（Ｐ２００７−５４７７４）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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