管内面溶接補修装置
【課題】開口から内方へ深く入った位置での管内面の溶接補修を容易に行うことができる管内面溶接補修装置を提供する。
【解決手段】管体Ｐ内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材１と、当該支持部材１の先端部に支持されて管体Ｐの内周面に向けられた溶接トーチ２と、支持部材１の先端部に支持されて溶接トーチ２による補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影装置５と、支持部材１の先端部に設けられて、当該支持部材１の進入方向前方の管体Ｐ内を撮影し撮影画像を出力する撮影装置６とを設ける。
【解決手段】管体Ｐ内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材１と、当該支持部材１の先端部に支持されて管体Ｐの内周面に向けられた溶接トーチ２と、支持部材１の先端部に支持されて溶接トーチ２による補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影装置５と、支持部材１の先端部に設けられて、当該支持部材１の進入方向前方の管体Ｐ内を撮影し撮影画像を出力する撮影装置６とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管内面溶接補修装置に関し、特に、クロムやニッケル合金を管内面に肉盛溶接することによって当該管内面に浸炭やコーキングを抑制する機能層を形成した鋼管（以下機能鋼管という）の、上記機能層（肉盛層）に生じたピット状欠陥等を溶接補修するのに有用な管内面溶接補修装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能鋼管ではその肉盛層においてピット状欠陥を生じることがあり、ＴＩＧ溶接等によってその補修を行っている。この場合、開口から５００ｍｍ程度までの管端部の補修は可能であるが、これより内部の補修は、外部からでは人間の手が届かず、また欠陥の位置を特定することが困難であるために、補修ができないという問題があった。
【０００３】
なお、特許文献１には、管内へ挿入したアームの先端に溶接トーチを設けるとともに、ミラーを設けて、ミラーによって溶接部の様子を管外のＣＣＤカメラへ反射送出するようにした金属管内面肉盛装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３００７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ミラーを設ける上記従来の装置では、管内のミラーと管外のＣＣＤカメラの相対位置を正確に調整する必要があり、管内面の溶接補修を手軽に行う用途には使用が困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、開口から内方へ深く入った位置での管内面の溶接補修を容易に行うことができる管内面溶接補修装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明では、管体（Ｐ）内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材（１）と、当該支持部材（１）の先端部に支持されて管体（Ｐ）の内周面に向けられた溶接トーチ（２）と、支持部材（１）の先端部に支持されて溶接トーチ（２）による補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影手段（５）とを備える。
【０００８】
本第１発明によれば、支持部材に設けられた撮像手段によって補修部の様子を確実に確認できるから、管体の内方へ支持部材を深く進入させた位置で溶接トーチに通電して必要な溶接補修を容易に行うことができる。
【０００９】
本第２発明では、支持部材（１）の先端部に、当該支持部材（１）の進入方向前方の管体（Ｐ）内を撮影し撮影画像を出力する他の撮影手段（６）を設ける。
【００１０】
本第２発明によれば、支持部材を管体内へ進入させる過程で補修を要する管体内周面の欠陥を容易に認識することができる。
【００１１】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の管内面溶接補修装置によれば、開口から内方へ深く入った位置での管内面の溶接補修を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】管内面溶接補修装置の要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は管内面溶接補修装置（以下、単に溶接補修装置という）の一例を示す断面図で、補修対象である管体Ｐ内へ右方から溶接補修装置Ｄを挿入した状態を示す。溶接補修装置Ｄは管体Ｐ内へ挿入される筒状の支持部材１を備えており、図１は支持部材１の先端部の縦断面図である。
【００１５】
支持部材１は管体Ｐよりも小径の円筒体で、その先端部は長手方向の一部で下側周壁が切り欠かれて下方へ開放する開放部１１となっている。支持部材１全体は、その下側周面の複数位置（図１には一箇所のみ示す）に設けたベアリング１２が管体Ｐの下側内周面上を転動して、円滑に管体Ｐの長手方向へ移動するようになっている。支持部材１の移動駆動は管体Ｐ外に設けた電動シリンダ等によって行なわれる。
【００１６】
支持部材１の開放部１１に臨んで溶接トーチ２が位置している。溶接トーチ２はそのヘッド部２１が管体Ｐの下側内周面に向いて傾斜姿勢でアーム部２２によって保持されており、アーム部２２は支持部材１の筒内をその基端方向へ延びている。本実施形態ではアーム部２２は長手方向の一箇所で両側に設けたベアリング３１（一方のみ示す）の軸体３１１によって傾動可能に支持されている。なお、ヘッド部２１にはアーム部２２に連結されたホース２３内を経てフィラーワイヤおよび不活性ガスが送給可能となっており、ＴＩＧ溶接を行うことができる。
【００１７】
アーム部２２の上半には傾動部材４が被着されている。傾動部材４は前端が上記軸体３１１に回動可能に連結されるとともに、後端にはこれを下方へ付勢するコイルバネ４１が支持部材１との間に架設されている。傾動部材４には後方へ向けて下り傾斜する傾斜面４２が形成されており、この傾斜面４２と支持部材１内に設置されたガイド部材１３の水平面との間にベアリング３２が位置している。ベアリング３２には操作棒３２１の一端が連結されており、支持部材１の基端まで延びる操作棒３２１の他端を前後に操作してベアリング３２を前後動させるとこれに応じて傾動部材４が傾動し、傾動部材４と一体に溶接トーチ２のアーム部２２が傾動させられてヘッド部２１が管体Ｐの下側内周面に対し離間ないし近接方向へ調整移動させられる。
【００１８】
なお、上記ベアリング３１にも操作棒（図示略）の一端が連結されており、支持部材の基端まで延びる操作棒の他端を前後に操作してベアリング３１を前後動させると、これに応じてアーム部２２およびこれと一体のヘッド部２１が支持部材１の長手方向で調整移動させられる。
【００１９】
支持部材１の開放部１１よりもさらに先端寄りには前後位置に一対の撮影装置５，６が設けられている。前後の撮影装置５，６はＣＣＤカメラ５１，６１を備えており、後側撮影装置５のＣＣＤカメラ５１は後方に向けて設けられて、溶接トーチ２のヘッド部２１とこれが対向する管体Ｐの下側内周面を含む所定領域の撮影画像が得られるようになっている。一方、前側撮影装置６のＣＣＤカメラ６１は前方に向けて設けられて、支持部材１の先端開口１４より管体Ｐ内前方の撮影画像が得られるようになっている。
【００２０】
各ＣＣＤカメラ５１，６１の周囲にはＬＥＤ発光素子５２，６２が配設されてそれぞれの撮影領域が照明されている。また、ＣＣＤカメラ５１の直前には溶接光の画像への影響を抑えるために紫外線フィルタ５３が設けられている。各ＣＣＤカメラ５１，６１で得られた撮影画像は支持部材１の基端方向へ延びる信号線５４，６３によって管体Ｐ外へ出力される。
【００２１】
上記構造の溶接補修装置Ｄにおいて、管体Ｐが機能鋼管等である場合の肉盛層の欠陥を補修する場合には、最初にＣＣＤカメラ６１からの撮影画像を確認しつつ支持部材１を管体Ｐ内へ進入させる。ＣＣＤカメラ６１の撮影画像で肉盛層にピット状欠陥等が発見された場合には、ＣＣＤカメラ５１の撮影画像を確認して溶接トーチ２のヘッド部２１が肉盛層の欠陥部付近へ至るように支持部材１を進退調整する。ヘッド部２１の姿勢と位置の微調整は操作棒３２１あるいは他の操作棒を操作してベアリング３２あるいはベアリング３１を前後方向へ移動させることによって行う。
【００２２】
肉盛層の欠陥部の補修は、ヘッド部２１に通電して欠陥部を溶融させ、あるいはフィラーワイヤを供給して欠陥部を溶融充填することによって行う。この場合、ＣＣＤカメラ５１，６１の撮影画像に対し二値化等の適当な画像処理を行うことで欠陥の認識が容易になる。そして、このような欠陥の認識と電動シリンダの駆動制御を連動させれば溶接補修の自動化が可能である。なお、撮影装置６を設けた方が欠陥の発見は容易になるが、特に必須のものではない。また、本発明は機能鋼管以外の管体内周面の欠陥補修に広く適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２３】
１…支持部材、２…溶接トーチ、５…撮影装置（撮影手段）、６…撮影装置（他の撮影手段）、Ｄ…溶接補修装置、Ｐ…管体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は管内面溶接補修装置に関し、特に、クロムやニッケル合金を管内面に肉盛溶接することによって当該管内面に浸炭やコーキングを抑制する機能層を形成した鋼管（以下機能鋼管という）の、上記機能層（肉盛層）に生じたピット状欠陥等を溶接補修するのに有用な管内面溶接補修装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能鋼管ではその肉盛層においてピット状欠陥を生じることがあり、ＴＩＧ溶接等によってその補修を行っている。この場合、開口から５００ｍｍ程度までの管端部の補修は可能であるが、これより内部の補修は、外部からでは人間の手が届かず、また欠陥の位置を特定することが困難であるために、補修ができないという問題があった。
【０００３】
なお、特許文献１には、管内へ挿入したアームの先端に溶接トーチを設けるとともに、ミラーを設けて、ミラーによって溶接部の様子を管外のＣＣＤカメラへ反射送出するようにした金属管内面肉盛装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３００７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ミラーを設ける上記従来の装置では、管内のミラーと管外のＣＣＤカメラの相対位置を正確に調整する必要があり、管内面の溶接補修を手軽に行う用途には使用が困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、開口から内方へ深く入った位置での管内面の溶接補修を容易に行うことができる管内面溶接補修装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明では、管体（Ｐ）内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材（１）と、当該支持部材（１）の先端部に支持されて管体（Ｐ）の内周面に向けられた溶接トーチ（２）と、支持部材（１）の先端部に支持されて溶接トーチ（２）による補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影手段（５）とを備える。
【０００８】
本第１発明によれば、支持部材に設けられた撮像手段によって補修部の様子を確実に確認できるから、管体の内方へ支持部材を深く進入させた位置で溶接トーチに通電して必要な溶接補修を容易に行うことができる。
【０００９】
本第２発明では、支持部材（１）の先端部に、当該支持部材（１）の進入方向前方の管体（Ｐ）内を撮影し撮影画像を出力する他の撮影手段（６）を設ける。
【００１０】
本第２発明によれば、支持部材を管体内へ進入させる過程で補修を要する管体内周面の欠陥を容易に認識することができる。
【００１１】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の管内面溶接補修装置によれば、開口から内方へ深く入った位置での管内面の溶接補修を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】管内面溶接補修装置の要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は管内面溶接補修装置（以下、単に溶接補修装置という）の一例を示す断面図で、補修対象である管体Ｐ内へ右方から溶接補修装置Ｄを挿入した状態を示す。溶接補修装置Ｄは管体Ｐ内へ挿入される筒状の支持部材１を備えており、図１は支持部材１の先端部の縦断面図である。
【００１５】
支持部材１は管体Ｐよりも小径の円筒体で、その先端部は長手方向の一部で下側周壁が切り欠かれて下方へ開放する開放部１１となっている。支持部材１全体は、その下側周面の複数位置（図１には一箇所のみ示す）に設けたベアリング１２が管体Ｐの下側内周面上を転動して、円滑に管体Ｐの長手方向へ移動するようになっている。支持部材１の移動駆動は管体Ｐ外に設けた電動シリンダ等によって行なわれる。
【００１６】
支持部材１の開放部１１に臨んで溶接トーチ２が位置している。溶接トーチ２はそのヘッド部２１が管体Ｐの下側内周面に向いて傾斜姿勢でアーム部２２によって保持されており、アーム部２２は支持部材１の筒内をその基端方向へ延びている。本実施形態ではアーム部２２は長手方向の一箇所で両側に設けたベアリング３１（一方のみ示す）の軸体３１１によって傾動可能に支持されている。なお、ヘッド部２１にはアーム部２２に連結されたホース２３内を経てフィラーワイヤおよび不活性ガスが送給可能となっており、ＴＩＧ溶接を行うことができる。
【００１７】
アーム部２２の上半には傾動部材４が被着されている。傾動部材４は前端が上記軸体３１１に回動可能に連結されるとともに、後端にはこれを下方へ付勢するコイルバネ４１が支持部材１との間に架設されている。傾動部材４には後方へ向けて下り傾斜する傾斜面４２が形成されており、この傾斜面４２と支持部材１内に設置されたガイド部材１３の水平面との間にベアリング３２が位置している。ベアリング３２には操作棒３２１の一端が連結されており、支持部材１の基端まで延びる操作棒３２１の他端を前後に操作してベアリング３２を前後動させるとこれに応じて傾動部材４が傾動し、傾動部材４と一体に溶接トーチ２のアーム部２２が傾動させられてヘッド部２１が管体Ｐの下側内周面に対し離間ないし近接方向へ調整移動させられる。
【００１８】
なお、上記ベアリング３１にも操作棒（図示略）の一端が連結されており、支持部材の基端まで延びる操作棒の他端を前後に操作してベアリング３１を前後動させると、これに応じてアーム部２２およびこれと一体のヘッド部２１が支持部材１の長手方向で調整移動させられる。
【００１９】
支持部材１の開放部１１よりもさらに先端寄りには前後位置に一対の撮影装置５，６が設けられている。前後の撮影装置５，６はＣＣＤカメラ５１，６１を備えており、後側撮影装置５のＣＣＤカメラ５１は後方に向けて設けられて、溶接トーチ２のヘッド部２１とこれが対向する管体Ｐの下側内周面を含む所定領域の撮影画像が得られるようになっている。一方、前側撮影装置６のＣＣＤカメラ６１は前方に向けて設けられて、支持部材１の先端開口１４より管体Ｐ内前方の撮影画像が得られるようになっている。
【００２０】
各ＣＣＤカメラ５１，６１の周囲にはＬＥＤ発光素子５２，６２が配設されてそれぞれの撮影領域が照明されている。また、ＣＣＤカメラ５１の直前には溶接光の画像への影響を抑えるために紫外線フィルタ５３が設けられている。各ＣＣＤカメラ５１，６１で得られた撮影画像は支持部材１の基端方向へ延びる信号線５４，６３によって管体Ｐ外へ出力される。
【００２１】
上記構造の溶接補修装置Ｄにおいて、管体Ｐが機能鋼管等である場合の肉盛層の欠陥を補修する場合には、最初にＣＣＤカメラ６１からの撮影画像を確認しつつ支持部材１を管体Ｐ内へ進入させる。ＣＣＤカメラ６１の撮影画像で肉盛層にピット状欠陥等が発見された場合には、ＣＣＤカメラ５１の撮影画像を確認して溶接トーチ２のヘッド部２１が肉盛層の欠陥部付近へ至るように支持部材１を進退調整する。ヘッド部２１の姿勢と位置の微調整は操作棒３２１あるいは他の操作棒を操作してベアリング３２あるいはベアリング３１を前後方向へ移動させることによって行う。
【００２２】
肉盛層の欠陥部の補修は、ヘッド部２１に通電して欠陥部を溶融させ、あるいはフィラーワイヤを供給して欠陥部を溶融充填することによって行う。この場合、ＣＣＤカメラ５１，６１の撮影画像に対し二値化等の適当な画像処理を行うことで欠陥の認識が容易になる。そして、このような欠陥の認識と電動シリンダの駆動制御を連動させれば溶接補修の自動化が可能である。なお、撮影装置６を設けた方が欠陥の発見は容易になるが、特に必須のものではない。また、本発明は機能鋼管以外の管体内周面の欠陥補修に広く適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２３】
１…支持部材、２…溶接トーチ、５…撮影装置（撮影手段）、６…撮影装置（他の撮影手段）、Ｄ…溶接補修装置、Ｐ…管体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材と、当該支持部材の先端部に支持されて前記管体の内周面に向けられた溶接トーチと、前記支持部材の先端部に支持されて溶接トーチによる補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影手段とを備える管内面溶接補修装置。
【請求項２】
前記支持部材の先端部に、当該支持部材の進入方向前方の管体内を撮影し撮影画像を出力する他の撮影手段を設けた請求項１に記載の管内面溶接補修装置。
【請求項１】
管体内の長手方向へ進退可能に挿入された支持部材と、当該支持部材の先端部に支持されて前記管体の内周面に向けられた溶接トーチと、前記支持部材の先端部に支持されて溶接トーチによる補修部を含む所定領域を撮影し撮影画像を出力する撮影手段とを備える管内面溶接補修装置。
【請求項２】
前記支持部材の先端部に、当該支持部材の進入方向前方の管体内を撮影し撮影画像を出力する他の撮影手段を設けた請求項１に記載の管内面溶接補修装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−３４９９９（Ｐ２０１３−３４９９９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０７９２（Ｐ２０１１−１７０７９２）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
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