JP2000141033A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属板材を略真円筒状に曲げ加工して成るワ
ークの継目を溶接して真円筒状の管体を作製する自動溶
接装置に対し、単位時間当たりに溶接可能なワーク個数
の増大化及び装置の設置スペースの小型化を図る。 【解決手段】 略真円筒状に曲げ加工されたワークＷを
溶接治具２の貫通孔内に通過させ、この通過時にワーク
Ｗの継目を突き合わせた状態で溶接トーチ４３により溶
接を行う。ワーク送り機構３として、溶接治具２の上流
側及び下流側に水平軸回りに回転可能な左右一対のスプ
ロケット３３，３４を設け、各スプロケット３３，３４
間にチェーン３５，３６を掛け渡す。各チェーン３５，
３６に押出しブラケット３７を架設する。チェーン３
５，３６の走行に伴って押出しブラケット３７がワーク
Ｗの後端面に当接してこのワークＷを溶接治具２の出口
側に向かって押し出すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板材を略真円
筒状に曲げ加工して成るワークの継目（互いに対面する
端縁同士）を溶接して真円筒状の管体を作製する自動溶
接装置に係る。特に、本発明は、ワークを送るための機
構の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の自動溶接装置にあっ
ては、略真円筒状のワークの外周面をクランプする治具
を使用している。この治具によってワークの端縁同士を
突き合わせた状態でワークをその軸線方向に送り、この
突き合わせ部分を溶接トーチにより溶接している。

【０００３】また、このワークを送るための送り機構と
しては、ワークの外径よりも大径の押し込み部材を有す
る送りロッドを備えている。この送りロッドは、ワーク
の送り方向への進退移動が可能とされている。

【０００４】溶接作業時には、押し込み部材をワークの
後端に当接させた状態で送りロッドを前進移動させてワ
ークを送りながら、このワークの突き合わせ部分に対向
配置した溶接トーチにより溶接している。つまり、送り
ロッドの前進に伴って移動するワークの突き合わせ部分
をワーク前端側から後端側に向かって順に溶接してい
く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の溶接装置にあっては、送りロッドの前進移動によっ
てワークを送るため、溶接作業が終了した状態では送り
ロッドは最も前進した位置にある。従って、次のワーク
を溶接する際には、この送りロッドを初期位置（最も後
退した位置）まで戻さねばならない。つまり、送りロッ
ドが初期位置に戻るまでは次のワークをセットすること
ができない。この送りロッドを戻すための時間を必要と
することから、従来の溶接装置にあっては、単位時間当
たりに溶接可能なワーク個数を増大させるのに限界があ
った。

【０００６】特に、長尺のワークを溶接するものにあっ
ては、送りロッドの往復動ストロークが長くなり、この
送りロッドを初期位置まで戻すのに要する時間が長くな
ってしまい、これが生産性を大きく阻害する要因となっ
ていた。

【０００７】また、装置の設置スペースとしては、上記
送りロッドの往復動ストローク以上の長さが必要であ
る。つまり、送りロッドが最も前進した位置での送りロ
ッドの前端位置と、最も後退した位置での送りロッドの
後端位置との距離に相当する長さの設置スペースが必要
である。このため、装置の設置スペースの小型化を図る
にも限界があった。

【０００８】この場合にも、長尺のワークを溶接するも
のにあっては、送りロッド自体の長さ及び送りロッドの
往復動ストロークが長くなるため、この設置スペースの
大型化を避けることはできなかった。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、金属板材を略真円筒
状に曲げ加工して成るワークの継目を溶接して真円筒状
の管体を作製する自動溶接装置に対し、単位時間当たり
に溶接可能なワーク個数の増大化及び装置の設置スペー
スの小型化を図ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記目的を達成するために、本発明は、ワークを送るた
めの機構として、チェーンやベルト等の無端状の走行手
段と、この走行手段に取り付けた押出し手段とを備えさ
せている。この押出し手段をワークの後端面に当接さ
せ、走行手段の走行に伴って押出し手段がワークを押す
ことによりワークを送るようにしている。

【００１１】−解決手段− 具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、端縁同士
が対面するように金属板材を略真円筒状に曲げ加工して
成るワークをその軸線方向に送りながら上記端縁同士を
溶接する自動溶接装置を前提としている。この自動溶接
装置に、溶接治具、送り手段、溶接トーチを備えさせて
いる。溶接治具は貫通孔を有している。この貫通孔の入
口部分は上記ワークの径よりも大きく設定されている一
方、貫通孔の出口部分は、端縁同士を略突き合わせた状
態のワーク径と同径に設定されている。また、送り手段
は、上記貫通孔内を入口部分から出口部分に向かってワ
ークを送るように構成されている。溶接トーチは、上記
貫通孔の出口部分近傍に配設され、送り手段によって貫
通孔内を通過するワークの上記端縁同士を溶接するよう
に構成されている。そして、上記送り手段に、走行手段
と押出し手段とを備えさせている。走行手段は、ワーク
送り方向における溶接治具の上流側部分と下流側部分と
の間に掛け渡されて貫通孔の延長方向に走行する無端状
に構成されている。押出し手段は、上記走行手段の長手
方向の複数箇所に取り付けられ、走行手段の走行に伴っ
てワーク後端面に当接してワークを貫通孔の入口部分か
ら出口部分に向かって押出すようになっている。

【００１２】この特定事項により、ワークの溶接作業時
には、略真円筒状に曲げ加工されたワークを溶接治具の
貫通孔にその入口部分から挿入する。送り手段では、走
行手段が走行しており、この走行に伴って押出し手段が
ワーク後端面に当接する。ワークは、この押出し手段に
押されて貫通孔の出口部分に向かって送られる。溶接治
具は出口部分の径が小さくなっているので、貫通孔を通
過するワークは、この出口部分では、端縁同士が略突き
合わされた状態になる。この状態で、この突き合わせ部
分が溶接トーチにより溶接される。この溶接は、ワーク
の送り動作に伴い、ワークの前端側から後端側に向かっ
て順に行われる。ワークが貫通孔から押し出されると、
突き合わせ部分の全体が溶接され、真円筒状の管体が作
製される。

【００１３】上記走行手段は、溶接治具の上流側部分と
下流側部分との間に掛け渡されて貫通孔の延長方向に走
行するものである。従来のものは送りロッドの進退移動
によりワークを送っていた。このため、従来は、溶接作
業終了後に、送りロッドを初期位置まで後退させねば次
のワークをセットできなかった。本発明の溶接装置で
は、走行手段の走行に伴って複数の押出し手段が溶接治
具の上流側部分と下流側部分との間を循環している。こ
のため、１つのワークが押出し手段によって送られてい
る状態で、他の押出し手段によって次のワークを送るこ
とが可能である。このため、連続的にワークを貫通孔内
に送り込むことが可能であり、１つのワークの溶接作業
終了後、直ちに、次のワークの溶接作業を開始すること
が可能になる。

【００１４】また、ワークを送るための機構の長さとし
ては走行手段の長さ寸法だけを確保しておけばよい。従
来では、送りロッドが最も前進した位置での送りロッド
の前端位置と、最も後退した位置での送りロッドの後端
位置との距離に相当する長さの設置スペースを必要とし
ていた。つまり、溶接治具の貫通孔の長さ寸法に加え
て、この長さ寸法と同等若しくはそれ以上の長さの送り
ロッドの寸法だけの設置スペースを必要としていた。本
発明における送り手段は進退移動するものではない。こ
のため、溶接装置の設置スペースが小さくて済む。

【００１５】第２の解決手段は、送り手段の具体構成を
特定したものである。具体的には、上記第１の解決手段
において、走行手段にスプロケットとチェーンとを備え
させる。上記スプロケットは、溶接治具の上流側部分及
び下流側部分のそれぞれの左右両側に配設されて水平軸
回りに回転自在となっている。チェーンは、溶接治具の
左右両側に一対設けられ、溶接治具の上流側部分に配設
されたスプロケットと下流側部分に配設されたスプロケ
ットとの間に掛け渡されている。一方、押出し手段は、
上記チェーンの延長方向に直交する方向に延びて、左右
の両チェーンを連結している。

【００１６】この特定事項により、スプロケットの回転
に伴って各チェーンが走行する。各チェーン間に架設さ
れた押出し手段は、ワークの後端面の複数箇所に当接し
て、このワークを貫通孔の出口部分に向かって送る。こ
の押出し手段が各チェーン同士を連結しているため、各
チェーンは相対的な位置ずれを生じることがない。つま
り、押出し手段によるワーク後端面の押圧位置に対する
押圧力を均等にすることができ、ワークを安定して送る
ことができる。

【００１７】第３の解決手段は、走行手段の走行状態及
び溶接トーチの構成を特定したものである。具体的に
は、上記第１の解決手段において、溶接トーチをワーク
の送り方向に移動可能とするトーチ移動手段を設けてい
る。このトーチ移動手段は、ワークの溶接開始前にあっ
ては、溶接トーチを貫通孔の出口部分近傍の初期位置に
位置させる。また、このトーチ移動手段は、ワークの溶
接開始後の所定時間時及びワークの溶接終了前の所定時
間にあっては、走行手段の走行速度と略同じ速度で溶接
トーチをワーク送り方向に移動させる。更に、このトー
チ移動手段は、ワークの溶接終了後、溶接トーチを上記
初期位置に戻すようになっている。

【００１８】この特定事項により、トーチ移動手段によ
って溶接トーチのワークに対する相対速度を可変にで
き、必要に応じて溶接トーチを移動させることで、溶接
部の仕上がりを良好にすることができる。つまり、ワー
クの溶接開始時の所定時間は、溶接トーチがワークと略
同じ速度で移動し、ワークの前端部分の溶融を確実に行
う。一方、ワークの溶接終了前の所定時間にも、溶接ト
ーチがワークと略同じ速度で移動し、ワークの後端部分
に生じるクレータへのビード補充作業が行える。その結
果、ワークの送り速度を変更すること無しにワークの前
端部処理及びクレータ処理が行える。

【００１９】第４の解決手段は、溶接治具の貫通孔内で
ワークを位置決めするための構成を特定したものであ
る。具体的には、上記第１の解決手段において、溶接治
具に位置決め部材を備えさせている。この位置決め部材
は、貫通孔の入口部分からワーク送り方向に延びる刃先
を有し、この刃先がワークの互いに対面する端縁同士の
間の隙間に入り込むように貫通孔内に突出している。ま
た、溶接トーチを、上記貫通孔の出口部分近傍における
位置決め部材に対向した位置に配置させている。

【００２０】この特定事項により、ワークを溶接治具の
貫通孔内に挿入する際、ワークの端縁同士の間の隙間に
位置決め部材の刃先を位置させる。これにより、ワーク
は、上記隙間が位置決め部材の刃先により案内されなが
ら走行手段の走行に伴って貫通孔内を送られていく。こ
のようにして案内されたワークは、貫通孔の出口部分で
は突き合わされた端縁同士が溶接トーチに対面する位置
となっており、この溶接トーチにより、この端縁同士が
溶接される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１は、本形態に係る自動溶接装置１の斜
視図であり、ワークＷの溶接作業状態を示している。こ
の自動溶接装置１は、金属板材が予め略真円筒状に曲げ
加工されて成るワークＷの互いに対向する端縁同士（継
目）を溶接して真円筒状の管体を作製するものである。

【００２３】−自動溶接装置１の構成の説明− この自動溶接装置１は、ベッドＢ上に溶接治具２及び送
り手段としてのワーク送り機構３が載置されている。ま
た、ベッドＢの横には溶接機４が設置されている。以
下、各構成について説明する。

【００２４】溶接治具２は、ベッドＢ上に固定されたハ
ット型の支持台Ｂ１上に載置されている。この溶接治具
２は、図２に示すように、上側治具５と下側治具６とが
一体的に組み付けられて構成されている。これら治具
５，６は金属製のブロックである。上側治具５の下面及
び下側治具６の上面には、各治具５，６の一端面（図２
における手前側面）から他端面（図２における奥側面）
に亘る半円柱状の凹部５１，６１が形成されている。上
側治具５の下面と下側治具６の上面とが重なり合うよう
に各治具５，６が組み付けられた状態では、各凹部５
１，６１により円柱状の貫通孔２１が形成される。この
貫通孔２１が、溶接時のワーク通路となる。図２の手前
側が貫通孔２１の入口であり、奥側が貫通孔２１の出口
となっている。

【００２５】以下、この貫通孔２１について詳しく説明
する。図３（溶接治具の縦断面図）に示すように、この
貫通孔２１は、溶接治具２の入口側端面（図３の左側端
面）から所定寸法を存した奥側位置までがワークＷの径
よりも僅かに大きい径の大径ストレート孔２２に形成さ
れている。この大径ストレート孔２２の奥側端（図３の
右側端）に連続してテーパ孔２３が形成されている。こ
のテーパ孔２３は、図３の左側端の径が上記大径ストレ
ート孔２２の径に一致し、右側端に向かうに従って徐々
に絞られ、その右側端の径はワークＷの端縁同士が突き
合わされた状態でのワークＷの径に一致している。更
に、このテーパ孔２３の奥側端（図３の右側端）に連続
して小径ストレート孔２４が形成されている。この小径
ストレート孔２４の径は、上記テーパ孔２３の奥側端
（径の小さい側）の径に一致している。つまり、この小
径ストレート孔２４をワークＷが通過する際には、この
ワークＷの端縁同士が突き合わされた状態が維持される
ようになっている。

【００２６】また、この溶接治具２の入口側端面には、
内径寸法が大径ストレート孔２２の径に一致した円弧状
のトンネルガイド５２，６２が突設されている。このト
ンネルガイド５２，６２によりワークＷが大径ストレー
ト孔２２にガイドされる構成である。

【００２７】図２の如く、上記上側治具５の出口側端面
の中央部には平面視がＵ字状に切り欠かれた開口部５３
が設けられている。この開口部５３は後述する溶接機４
の溶接トーチ４３が挿入される部分である。

【００２８】また、この上側治具５には、入口側端面の
中央部から上記開口部５３近傍にかけて貫通孔２１の長
手方向に延びるスリット５４が形成されている。このス
リット５４は、上側治具５の上面から貫通孔２１に亘っ
て形成されている。また、このスリット５４には、該ス
リット５４よりも僅かに長い位置決め部材としてのセン
タガイドプレート７が刃先７１を貫通孔２１に適当な長
さ突入させて固定されている。この突入部分がワークＷ
の継目と係合することによってワークＷを貫通孔２１内
でガイドするようになっている。

【００２９】上記各治具５，６の凹部５１，６１の左右
両側には、この凹部５１，６１に沿って各治具５，６の
入口側端面から出口側端面に亘って断面矩形状に切欠か
れた切欠き部５５，５５，６５，６５が形成されてい
る。このため、各治具５，６が組み付けられた状態で
は、これら切欠き部５５，５５，６５，６５によって、
上記貫通孔２１の両側に溶接治具２の入口側端面から出
口側端面に亘る断面矩形状の通路２５，２６が形成され
る。

【００３０】ワーク送り機構３は、上記溶接治具２の入
口側に配設された第１及び第２のガイドテーブル３１，
３２を備えている。第１ガイドテーブル３１は、図１に
おけるベッドＢの左端に支持台Ｂ２により支持されてい
る。第２ガイドテーブル３２は、上記第１ガイドテーブ
ル３１と溶接治具２との間に配置されている。この第２
ガイドテーブル３２は、ベッドＢ上に固定されたハット
型の支持台Ｂ３上に載置されている。これらガイドテー
ブル３１，３２は、下方に向かって凸状となるように湾
曲された板材で成り、その高さ位置は、溶接治具２の貫
通孔２１の下端縁に一致している。これより、これらガ
イドテーブル３１，３２の上面により溶接治具２の貫通
孔２１に向かってワークＷを案内するようになってい
る。また、溶接治具２の出口側にもガイドテーブル（図
示省略）が設けられている。

【００３１】第２ガイドテーブル３２の上流端部分（図
１の左端部分）及び溶接治具２の出口側にはワーク通路
を挟んで対向し且つ同軸上に位置して回転一体とされた
一対のスプロケット３３，３３，３４，３４が配設され
ている。これらスプロケット３３，３３，３４，３４の
回転軸はワークＷの送り方向に対して直交する水平方向
となっている。第２ガイドテーブル３２の上流端部分の
スプロケット３３，３３は、ベッドＢ上に固定されたブ
ラケット３３ａ，３３ａによって水平軸回りに回転自在
に支持されている。溶接治具２の出口側のスプロケット
３４，３４は、上記支持台Ｂ１上に固定されたブラケッ
ト３４ａ，３４ａによって水平軸回りに回転自在に支持
されている。また、これらスプロケット３３，３３，３
４，３４の配設位置は、このスプロケット３３，３３，
３４，３４の上端が、上記溶接治具２に形成された各通
路２５，２６に対向するように設定されている。つま
り、これらスプロケット３３，３３，３４，３４のう
ち、ワーク通路を挟んで対向するもの同士は、ワークＷ
の外径寸法よりも大きな寸法の間隔を存して対抗されて
いる。一方、ワークＷの送り方向で対向するもの同士
は、その上端が、通路２５，２６の延長線上に位置して
いる。

【００３２】ワークＷの送り方向で対向するスプロケッ
ト３３，３４には走行手段としてのチェーン３５，３６
が掛け渡されている。このチェーン３５，３６の掛け渡
し状態は、このチェーン３５，３６の上側のスパンが溶
接治具２の通路２５，２６内を通って溶接治具２の入口
側から出口側まで挿通されている。一方、チェーン３
５，３６の下側のスパンが各支持台Ｂ１，Ｂ３の下側を
通って両スプロケット３３，３４間を延びている。

【００３３】また、溶接治具２の出口側のスプロケット
３４には図示しないモータの駆動軸が連結されている。
このモータの駆動に伴ってスプロケット３４が回転し、
各チェーン３５，３６が走行する構成となっている。こ
の走行方向は、各チェーン３５，３６の上側のスパンが
溶接治具２の入口側から出口側に向かう向きである。

【００３４】左右一対のチェーン３５，３６の間には押
出し手段としての断面Ｌ型の押出しブラケット３７，３
７，…が架設されている。この押出しブラケット３７，
３７，…は、チェーン３５，３６の延長方向に対して直
交する方向に延びてチェーン３５，３６同士を連結して
いる。また、この押出しブラケット３７，３７，…は、
チェーン３５，３６の長手方向に所定間隔を存した複数
箇所に配設されている。具体的には、隣り合う押出しブ
ラケット３７，３７の間隔寸法は、ワークＷの長さ寸法
よりも僅かに長く設定されている。つまり、チェーン３
５，３６の走行に伴って、押出しブラケット３７が、溶
接治具２の貫通孔２１をその入口側から出口側に向かっ
て移動する一方、この溶接治具２の出口側に達した押出
しブラケット３７が各支持台Ｂ１，Ｂ３の下側を通って
溶接治具２の入口側に戻るといった循環動作を繰り返す
ようになっている。

【００３５】また、上記第２ガイドテーブル３２の上方
には、サブガイドプレート８が設けられている。このサ
ブガイドプレート８は、ベッドＢ上に固定されたＬ型の
ブラケット８１により支持されている。このサブガイド
プレート８の配設位置は、上記センタガイドプレート７
の延長線上である。このサブガイドプレート８も、上記
センタガイドプレート７と同様に、ワークＷの継目に係
合することによって第２ガイドテーブル３２上でのワー
クＷの姿勢をガイドするようになっている。つまり、図
１に示すように、第２ガイドテーブル３２上をサブガイ
ドプレート８によってガイドされながら送られるワーク
Ｗが、センタガイドプレート７によってガイドされた状
態で溶接治具２の貫通孔２１内に挿入される構成となっ
ている。

【００３６】溶接機４は、基台４１の上部に固定された
シリンダ４２によって上下移動自在とされた溶接トーチ
４３を備えている。このシリンダ４２のロッド４２ａの
下端にトーチ支持板４４が取り付けられており、このト
ーチ支持板４４に、トーチ移動手段としてのスライド機
構４５を介して溶接トーチ４３が取り付けられている。
つまり、シリンダ４２の駆動によりトーチ支持板４４を
昇降させ、これによって溶接トーチ４３を上下移動させ
る構成となっている。

【００３７】また、スライド機構４５は、図示しないサ
ーボモータ等により溶接トーチ４３をワークＷの送り方
向に移動自在としている。

【００３８】溶接トーチ４３は、図３に示すように、初
期位置では、トーチ先端が溶接治具２の開口部５３内に
挿入されており、貫通孔２１を通過するワークＷの上端
部（突き合わせ部分）に対向するよう配置されている。

【００３９】図３の如く、溶接治具２には、貫通孔２１
内でのワークＷの位置を検知するための複数の光センサ
９１，９２，９３が設けられている。これら光センサ９
１，９２，９３は、溶接治具２の壁面を貫通し、貫通孔
２１の内部に臨んでいる。具体的には、上側治具５及び
下側治具６の合せ面に凹部が形成され、この凹部に各光
センサ９１，９２，９３が嵌め込まれている。図３にお
ける９１はワーク先端検知センサである。９２はワーク
後端検知センサである。９３は高速送り検知センサであ
る。

【００４０】本自動溶接装置１は、上記各センサ９１，
９２，９３の信号を受けてスライド機構４５の制御を行
うと共にチェーン３５，３６の走行速度の制御を行うコ
ントローラを内装した制御盤９を備えている。このコン
トローラによる制御を具体的に説明すると、ワーク先端
検知センサ９１がワークの先端を検知して検知信号を発
すると、スライド機構４５により、この検知時から数秒
間だけ溶接トーチ４３がチェーン３５，３６と略同じ速
度でワークＷの送り方向に移動するようになっている。
また、ワーク後端検知センサ９２がワークの後端を検知
して検知信号を発すると、スライド機構４５により、こ
の検知時から数秒間だけ溶接トーチ４３がチェーン３
５，３６と略同じ速度でワークＷの送り方向に移動する
ようになっている。更に、ワークＷの溶接作業が終了し
た後には、チェーン３５，３６の走行速度が高く設定さ
れ、上記高速送り検知センサ９３がワークＷの先端を検
知するまで、このチェーン３５，３６の走行速度を高く
維持するようになっている。また、この際、スライド機
構４５により、溶接トーチ４３を初期位置に戻すように
なっている。

【００４１】−溶接動作の説明− 次に、上述の如く構成された自動溶接装置１を用いたワ
ークＷの溶接動作について説明する。

【００４２】先ず、溶接機４のシリンダ４２及びスライ
ド機構４５により溶接トーチ４３を所定の初期位置に位
置させる。この初期位置は、溶接トーチ４３の先端が溶
接治具２の開口部５３に挿入され、貫通孔２１を通過す
るワークＷと溶接トーチ４３との間隔が溶接に適した所
定寸法になる位置である（図３の仮想線参照）。

【００４３】この状態で、ワーク送り機構３のモータを
駆動させて各チェーン３５，３６を走行させる。このチ
ェーン３５，３６の走行に伴って各押出しブラケット３
７，３７，…が一対のスプロケット３３，３４間を循環
する。つまり、各チェーン３５，３６の上側のスパンで
は押出しブラケット３７が溶接治具２の入口側から出口
側に向かって移動している。

【００４４】作業者は、予め略真円筒状に曲げ加工され
たワークＷを第１ガイドテーブル３１上に載置し、第２
ガイドテーブル３２に向かって押し込む。この際、サブ
ガイドプレート８にワークＷの継目が入り込むように、
この継目を上側に位置させておく。

【００４５】このワークＷが第２ガイドテーブル３２上
に載置された状態で、上述の如く移動している押出しブ
ラケット３７がワークＷの背後から後端面に当接する。
この押出しブラケット３７は、ワークＷの後端面の左右
両側部の２箇所に当接する。この当接により、ワークＷ
は押出しブラケット３７に押されて第２ガイドテーブル
３２上を溶接治具２に向かって送られる。この際、押出
しブラケット３７はチェーン３５，３６の延長方向に対
して直交する方向に延びているため、この押出しブラケ
ット３７のワークＷへの当接部分での押圧力は左右均等
となり、ワークＷは安定して送られる。また、この押出
しブラケット３７が両チェーン３５，３６を連結してい
るため、各チェーン３５，３６は相対的な位置ずれを生
じることがなく、これによってもワークＷを安定して送
ることができる。

【００４６】ワークＷが溶接治具２に達すると、ワーク
外周面が溶接治具２の入口端面のトンネルガイド５２，
６２に案内されて、このワークＷは貫通孔２１内に挿通
される。この際、ワークＷの継目にはセンタガイドプレ
ート７が入り込み、この継目が上側に位置した状態が維
持されたまま貫通孔２１内に挿通されることになる。

【００４７】このワークＷが貫通孔２１のテーパ孔２３
を通過する際、貫通孔２１の径が次第に絞られることに
より、ワークＷの継目が突き合わされる。小径ストレー
ト孔２４の径もテーパ孔２３の下流端部分の径に等しい
ため、ワークＷは継目が突き合わされた状態のまま溶接
治具２の開口部５３に達する。

【００４８】一方、作業者は、図４に示すように、次の
ワークＷを、第１ガイドテーブル３１上に載置し、第２
ガイドテーブル３２に向かって押し込む。このようにし
て、次々にワークＷを溶接治具２に向かって流してい
る。

【００４９】貫通孔２１内を通過するワークＷの先端
が、図５（ａ）に示すようにワーク先端検知センサ９１
の配設位置に達すると、溶接トーチ４３による溶接作業
が開始される。また、この際、ワーク先端検知センサ９
１は検知信号を発する。コントローラは、この検知信号
を受け、スライド機構４５を駆動する。このスライド機
構４５は、図５（ｂ）に示すように、この先端検知時か
ら数秒間だけ溶接トーチ４３をチェーン３５，３６と略
同じ速度でワークＷの送り方向に移動させる。つまり、
数秒間だけ、溶接トーチ４３とワークＷの前端部分との
相対移動がないようにする。この数秒間の間に溶接トー
チ４３によりワークＷの前端部分が溶融し、溶接作業が
良好に開始される。

【００５０】その後、スライド機構４５は溶接トーチ４
３を停止させ、この溶接トーチ４３の位置を固定した状
態でワークＷが送られる状態となる。これによって、ワ
ークＷの前端から後端に向かって順に溶接が行われる。

【００５１】その後、図５（ｃ）に示すように、ワーク
Ｗの後端がワーク後端検知センサ９２の配設位置に達す
ると、このワーク後端検知センサ９２は検知信号を発す
る。コントローラは、この検知信号を受け、スライド機
構４５を駆動する。このスライド機構４５は、図５
（ｄ）に示すように、この後端検知時から数秒間だけ溶
接トーチ４３をチェーン３５，３６と略同じ速度でワー
クＷの送り方向に移動させる（実際には、チェーン３
５，３６の走行速度よりも僅かに遅い速度で溶接トーチ
４３を移動させる）。この数秒間の間に、ワークＷの後
端部分に図示しない溶接棒によるクレータの埋め込み作
業を行う。これにより、ワークＷの後端部分でのクレー
タの発生が回避され、溶接の仕上がりが良好になる。

【００５２】このようにして、ワークＷの前端から後端
に亘って溶接が行われた後、コントローラは、ワーク送
り機構３のモータの回転数を上昇させ、チェーン３５，
３６の走行速度を上昇させる。つまり、高速送り状態に
する。この状態で、次のワークＷが溶接治具２の貫通孔
２１内に挿通されて、その前端が高速送りセンサ９３の
配設位置に達すると、この高速送りセンサ９３は検知信
号を発する。コントローラは、この検知信号を受け、ワ
ーク送り機構３のモータの回転数を低下させ、溶接に適
した所低速度に設定する。この高速送り時に平行して、
スライド機構４５を駆動し、溶接トーチ４３を初期位置
に戻す。その後、ワークＷの先端がワーク先端検知セン
サ９１の配設位置に達すると（図５（ａ）に示す状
態）、上述と同様にして溶接作業が開始される。

【００５３】この動作が繰り返されることにより、連続
的にワークの溶接作業が行われる。 −実施形態の効果− 本実施形態では、ワーク送り機構３のチェーン３５，３
６は、溶接治具２の上流側部分と下流側部分とに配設さ
れたスプロケット３３，３４の間に掛け渡されて貫通孔
２１の延長方向に走行するものである。従来の溶接装置
では送りロッドの進退移動によりワークを送っていた。
このため、従来は、溶接作業終了後に、送りロッドを初
期位置まで後退させねば次のワークをセットできなかっ
た。本形態の溶接装置１では、チェーン３５，３６の走
行に伴って複数の押出しブラケット３７，３７，…が溶
接治具２の上流側部分と下流側部分との間を循環してい
る。このため、１つのワークＷが押出しブラケット３７
によって送られている状態で、他の押出しブラケット３
７によって次のワークＷを送ることが可能である。その
結果、連続的にワークＷを貫通孔２１内に送り込むこと
が可能であり、１つのワークＷの溶接作業終了後、直ち
に、次のワークＷの溶接作業を開始することが可能にな
る。その結果、単位時間当たりのワーク溶接個数の増加
を図ることができる。

【００５４】また、ワーク送り機構３の長さとしてはチ
ェーン３５，３６の長さ寸法だけを確保しておけばよ
い。従来では、送りロッドが最も前進した位置での送り
ロッドの前端位置と、最も後退した位置での送りロッド
の後端位置との距離に相当する長さの設置スペースを必
要としていた。本形態では、ワーク送り機構３の長さを
短くしながら貫通孔２１の入口部分から出口部分までワ
ークＷを送ることが可能であり、溶接装置１の設置スペ
ースが小さくて済む。

【００５５】また、スライド機構４５による溶接トーチ
４３の移動動作によって、ワークＷの前端部分の溶融を
確実に行い、また、後端部分のクレータ処理を行うよう
にしている。つまり、本形態のものは、溶接作業を行い
ながらワークＷの送り速度を変更してこれらの処理を行
うといったものではない。ワークＷの送り速度を変更し
てこれらの処理を行おうとする場合、ワークＷの長さに
応じてワーク送り速度の変更タイミングを異ならせる必
要があることから、ワーク送り機構のサーボプログラム
をワーク毎に変更することが必要であった。本形態で
は、この必要はなく、ワークの長さが変わっても、何ら
設定の変更を行うこと無しにこれらの処理を良好に行う
ことができる。従って、作業性の向上とワーク溶接部分
の良好な仕上がり性を確保することができる。

【００５６】更に、本形態によれば、溶接治具２のトン
ネルガイド６２を変更すると共に溶接機４のシリンダ４
２により溶接トーチ４３の初期位置を変更し、また、ガ
イド関係の位置変更を行うことで種々の径のワークＷに
対応することができる。そのため、適用可能なワーク種
類の拡大が図れ、また、溶接するワークの種類を変更す
る際の段取り替えも迅速に行うことができる。つまり、
装置の汎用性及び作業性の向上を図ることができる。

【００５７】加えて、本装置は、上述の如く汎用性が高
く多機能であるにも係わらず、構造が比較的簡素であ
る。このため、装置の製造コストも低廉である。

【００５８】−その他の実施形態− 次に、その他の実施形態について説明する。

【００５９】図６に示すものは、自動溶接装置１の上流
側及び下流側にコンベア１１，１２を配設し、複数のワ
ークＷ，Ｗ，…の連続供給及び連続回収を可能にしたも
のである。これによれば、作業者が第１ガイドテーブル
３１に１個づつワークＷを供給していくといった動作が
不要になり、作業者の労力の軽減が図れる。

【００６０】図７に示すものは、自動溶接装置１の上流
側に、平板状の金属板材Ｗ’を略真円筒状に曲げ加工す
るベンディング機１３を配置し、このベンディング機１
３と自動溶接装置１とをコンベア１４で連結している。
また、ベンディング機１３には、金属板材Ｗ’を連続供
給するストッカローダ１５が接続されている。

【００６１】自動溶接装置１の下流側には、コンベア１
６，１７を介して両端切断機１８及び端末加工機１９を
連結している。つまり、自動溶接装置１でワークを溶接
することによって作製された管体の両端面を、両端切断
機１８で切断して管体を所定長さに切断した後、端末加
工機１９で、管体の端縁部分を仕上げ加工する構成とな
っている。

【００６２】これにより、平板状の金属板材Ｗ’から所
定長さの管体の完成品までを連続加工することができ、
作業効率の向上と生産性の更なる向上とを図ることがで
きる。

【００６３】尚、上述した実施形態では、スプロケット
３３，３４に掛け渡されたチェーン３５，３６によって
押出しブラケット３７を移動させるようにしたが、スプ
ロケット３３，３４に換えてプーリを、また、チェーン
３５，３６に換えてベルトを採用し、プーリの回転に伴
うベルトの走行によって押出しブラケットを移動させる
ようにしてもよい。

【００６４】また、スプロケット３３，３４は水平軸回
りに回転するものを採用したが、鉛直軸回りに回転する
ものとしてもよい。この場合、チェーンは、溶接治具２
の通路２５，２６を通過する内側のスパンと、溶接治具
２の左右両外側を通過する外側スパンとを有することに
なる。また、押出しブラケットは、左右のチェーンを連
結するものではなく、各チェーンそれぞれに個別に取り
付けられたものとなる。

【００６５】更に、押出しブラケット３７がワークＷの
後端面の左右両側の２箇所に当接してワークＷを送るよ
うにしたが、この押出しブラケット３７のワークＷに対
する押圧位置は、これに限らない。例えば、ワーク後端
面の下端部の１箇所のみを押圧するような構成とした
り、ワーク後端面の３箇所以上に押出しブラケットが当
接するようにしてもよい。

【００６６】また、本実施形態において、ワークの検出
は光センサを使用したが、これに限らずリミットスイッ
チ等を用いてもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【００６８】請求項１記載の発明では、金属板材を略真
円筒状に曲げ加工して成るワークの継目を溶接して真円
筒状の管体を作製する自動溶接装置に対し、ワークを送
るための機構として、チェーンやベルト等の無端状の走
行手段と、この走行手段に取り付けた押出し手段とを備
えさせている。この押出し手段をワークの後端面に当接
させ、走行手段の走行に伴って押出し手段がワークを押
すことによりワークを送るようにしている。送りロッド
の進退移動によりワークを送っていた従来の溶接装置で
は、溶接作業終了後に、送りロッドを初期位置まで後退
させねば次のワークをセットできなかった。本発明の溶
接装置では、走行手段の走行に伴って複数の押出し手段
が溶接治具の上流側部分と下流側部分との間を循環して
いる。このため、これら押出し手段により各ワークを連
続的に溶接治具の貫通孔内に送り込むことが可能であ
り、単位時間当たりに溶接可能なワーク個数の増大化を
図ることができる。

【００６９】また、送り手段の長さとしては走行手段の
長さ寸法だけを確保しておけばよい。従来では、送りロ
ッドが最も前進した位置での送りロッドの前端位置と、
最も後退した位置での送りロッドの後端位置との距離に
相当する長さの設置スペースを必要としていた。本形態
では、送り手段の長さを短くしながら貫通孔の入口部分
から出口部分までワークを送ることが可能であり、溶接
装置の設置スペースの小型化を図ることができる。

【００７０】請求項２記載の発明では、押出し手段が、
走行手段としての左右一対のチェーン同士を連結してい
るため、各チェーンは相対的な位置ずれを生じることが
ない。このため、押出し手段によるワーク後端面の各押
圧位置に対する押圧力を均等にすることができ、ワーク
を安定して送ることができる。その結果、溶接時におけ
るワークの端縁同士の突き合わせ状態を良好に得ること
ができ、製品不良の発生が抑制され、歩留りの高い溶接
装置を得ることができる。

【００７１】請求項３記載の発明では、ワークの溶接開
始時の所定時間は、溶接トーチがワークと略同じ速度で
移動し、ワークの前端部分の溶融を確実に行う一方、ワ
ークの溶接終了前の所定時間にも、溶接トーチがワーク
と略同じ速度で移動し、ワークの後端部分に生じるクレ
ータへのビード補充作業を行うようにしている。つま
り、本発明は、溶接作業を行いながらワークの送り速度
を変更してワーク前端及び後端の処理を行うといったも
のではない。ワークの送り速度を変更してこれらの処理
を行おうとする場合、ワークの長さに応じてワーク送り
速度の変更タイミングを異ならせる必要があることか
ら、ワーク送り機構のサーボプログラムをワーク毎に変
更することが必要であった。本発明では、この必要はな
く、ワークの長さが変わっても、何ら設定の変更を行う
こと無しにこれらの処理を良好に行うことができる。従
って、作業性の向上とワーク溶接部分の良好な仕上がり
性を確保することができる。

【００７２】請求項４記載の発明は、溶接治具に位置決
め部材を備えさせ、この位置決め部材の刃先をワークの
互いに対面する端縁同士の間の隙間に入り込ませること
でワークの位置決めを行うようにしている。このため、
ワークの突き合わせ部分と溶接トーチとの位置合わせを
正確に行うことができて、良好な溶接作業を行うことが
できる。これによっても製品不良の発生を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る自動溶接装置の斜視図である。

【図２】溶接治具の斜視図である。

【図３】溶接治具の縦断面図である。

【図４】ワークの送り動作を説明するためのワーク送り
機構の概略図である。

【図５】スライド機構の動作を説明するための概略図で
ある。

【図６】ワークの連続供給及び連続回収を可能にした実
施形態のシステムを示す概略図である。

【図７】平板状の金属板材から所定長さの管体の完成品
までの連続加工を可能にした実施形態のシステムを示す
概略図である。

【符号の説明】

１ 自動溶接装置 ２ 溶接治具 ２１ 貫通孔 ３ ワーク送り機構（送り手段） ３５、３６チェーン（走行手段） ３７ 押出しブラケット（押出し手段） ４３ 溶接トーチ ４５ スライド機構（トーチ移動手段） ７ センタガイドプレート（位置決め部材） ７１ 刃先

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端縁同士が対面するように金属板材を略
   真円筒状に曲げ加工して成るワークをその軸線方向に送
   りながら上記端縁同士を溶接する自動溶接装置におい
   て、 貫通孔を有し、この貫通孔の入口部分が上記ワークの径
   よりも大きく設定されている一方、貫通孔の出口部分
   が、上記端縁同士を略突き合わせた状態のワーク径と同
   径に設定されている溶接治具と、 上記貫通孔内を入口部分から出口部分に向かってワーク
   を送る送り手段と、 上記貫通孔の出口部分近傍に配設され、送り手段によっ
   て貫通孔内を通過するワークの上記端縁同士を溶接する
   溶接トーチとを備えており、 上記送り手段は、 ワーク送り方向における溶接治具の上流側部分と下流側
   部分との間に掛け渡されて貫通孔の延長方向に走行する
   無端状の走行手段と、 この走行手段の長手方向の複数箇所に取り付けられ、走
   行手段の走行に伴ってワーク後端面に当接してワークを
   貫通孔の入口部分から出口部分に向かって押出す押出し
   手段とを備えていることを特徴とする自動溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動溶接装置において、 走行手段は、溶接治具の上流側部分及び下流側部分にお
   けるワーク通路の左右両側に配設されて水平軸回りに回
   転自在なスプロケットと、溶接治具の上流側部分に配設
   されたスプロケットと下流側部分に配設されたスプロケ
   ットとの間に掛け渡された左右一対のチェーンとを備え
   ており、 押出し手段は、上記チェーンの延長方向に直交する方向
   に延びて、左右の両チェーンを連結していることを特徴
   とする自動溶接装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の自動溶接装置において、 溶接トーチをワークの送り方向に移動可能とするトーチ
   移動手段が設けられており、 このトーチ移動手段は、 ワークの溶接開始前、溶接トーチを貫通孔の出口部分近
   傍の初期位置に位置させると共に、 ワークの溶接開始後の所定時間時及びワークの溶接終了
   前の所定時間、走行手段の走行速度と略同じ速度で溶接
   トーチをワーク送り方向に移動させる一方、 ワークの溶接終了後、溶接トーチを上記初期位置に戻す
   ことを特徴とする自動溶接装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の自動溶接装置において、 溶接治具には、 貫通孔の入口部分からワーク送り方向に延びる刃先を有
   し、この刃先がワークの互いに対面する端縁同士の間の
   隙間に入り込むように貫通孔内に突出する位置決め部材
   が設けられており、 溶接トーチは、上記貫通孔の出口部分近傍における位置
   決め部材に対向した位置に配置されていることを特徴と
   する自動溶接装置。