JP2000301333A - 円筒管と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏当治具を用いて信頼性の高い溶接を行うこ
とができ、自動化及び省力化を推進できるようにされた
円筒管と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用補助装置
を提供する。 【解決手段】 接合すべき円筒管（５）と短円筒環状物
（６）の端面同士を突き合わせるとともに、それらの内
周面に裏当治具（１０）を当接させた状態で、前記円筒
管（５）及び短円筒環状物（６）と裏当治具（１０）と
を共に回転させて、定位置に配置された溶接トーチ
（８）等の溶接手段により前記円筒管と短円筒環状物と
の溶接（仮溶接又は本溶接）を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、工業化住
宅、特には柱と梁から略箱形に形成された建物ユニット
の躯体柱を構成する丸柱（円筒管）とその長手方向端面
に接合すべき柱蓋等の短円筒環状物との溶接方法及びそ
れに用いる溶接補助装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前記のような円筒管と短円筒環状
物とを溶接により接合する場合、手順としては、前記円
筒管と短円筒環状物の端面同士を突き合わせて、それら
の周面に沿って何箇所かに仮溶接を行って仮付けし、し
かる後、全周に本溶接を行っている。この際、信頼性等
を高めるには、外周側から内周面に至るまで溶着させる
ことが要求され、そのため、溶接時には内周面に裏当治
具を押し当てておく必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、裏当治具を手動でずらしながら溶接（仮溶接及び本
溶接）していたので効率が悪く、作業性もよいとはいえ
なかった。そのため、円筒管と短円筒環状物とを溶接に
より接合するにあたっては、自動化、省力化が強く要望
されているのが現状である。

【０００４】本発明は、かかる従来からの要望に応える
べくなされたもので、その目的とするところは、裏当治
具を用いて信頼性の高い溶接を行うことができ、しか
も、自動化及び省力化を推進できるようにされた円筒管
と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用補助装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法
は、基本的には、接合すべき円筒管と短円筒環状物の端
面同士を突き合わせるとともに、それらの内周面に裏当
治具を当接させた状態で、前記円筒管及び短円筒環状物
と裏当治具とを共に回転させて、定位置に配置された溶
接トーチ等の溶接手段により前記円筒管と短円筒環状物
との溶接を行うことを特徴としている。

【０００６】具体的な好ましい態様として、本溶接前に
仮溶接を行う場合は、突き合わせられた前記円筒管と短
円筒環状物の内周面に、複数個に分割構成されて径方向
に揺動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに、前
記円筒管と短円筒環状物の端面間にスペーサを挿入して
溶接ギャップを形成した状態で、前記裏当治具が存在す
る特定箇所に仮溶接を行い、しかる後、前記円筒管と短
円筒環状物を伴った状態で前記裏当治具を所定角度間隔
をもって間欠的に回転させて、前記裏当治具が存在する
箇所に順次仮溶接を行うようにした方法が挙げられる。

【０００７】かかる方法を実施するための好ましい溶接
用補助装置としては、端面同士が突き合わせられた前記
円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、複
数個に分割構成されて径方向に揺動可能とされたた裏当
治具と、該裏当治具を径方向に揺動させて拡縮する拡縮
手段と、前記円筒管と短円筒環状物の端面間に挿入され
るスペーサと、前記裏当治具を回転させる回転駆動機構
と、を具備して構成されたものが挙げられる。この場
合、前記拡縮手段の好ましい態様としては、前記裏当治
具自体を径方向に揺動せしめられるリンク要素として持
ち、かつ、前記裏当治具を他のリンク要素を介して径方
向に揺動させる流体圧シリンダを備えたトグル機構から
なっているものが挙げられる。

【０００８】上記のようにして仮溶接を行うことによ
り、裏当治具のセット及びそれによる円筒管と短円筒環
状物のクランプ、並びに、溶接ギャップの形成や円筒管
及び短円筒環状物の回転（溶接送り操作）等を自動で行
え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動か
さなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を
必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる
下向き溶接（仮溶接）を合理的に迅速に行え、裏当治具
を用いた仮溶接の自動化及び省力化を推進できる。

【０００９】他の具体的な好ましい態様として、本溶接
を行う場合は、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
状物の内周面に、円形断面外形を有する裏当治具を圧接
させて、前記円筒管及び短円筒環状物の内周面と前記裏
当治具の外周面とを同一の周速度をもって回転させなが
ら全周溶接を行うようにした方法が挙げられる。かかる
方法を実施するための好ましい溶接用補助装置として
は、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周
面に圧接せしめられる、円形断面外形を有する裏当治具
と、前記円筒管及び短円筒環状物と前記裏当治具とを、
それらの対接面（内周面と外周面）が同一の周速度とな
るように回転させる回転駆動機構と、を具備したものが
挙げられる。

【００１０】上記のように、円筒管及び短円筒環状物の
内周面に裏当治具を圧接させてそれらを同一の周速度で
回転させながら全周溶接を行うようにしたことにより、
裏当治具のセット及び被溶接物である円筒管及び短円筒
環状物の回転等を自動で行え、しかも、溶接トーチ等の
溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロ
ボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性
が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に
行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省
力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができ
る。

【００１１】前記した本溶接を行う場合の、他の具体的
な好ましい態様として、突き合わせられた前記円筒管と
短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた
裏当治具を圧接させるとともに所定角度だけ回転させる
ことによって、前記円筒管と短円筒環状物とを、それら
の内周面と前記裏当治具との間の摩擦力によって回転さ
せながら本溶接を行い、その後、前記裏当治具を半径方
向内方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面
から離間させるとともに、前記溶接時とは逆方向に所定
角度だけ回転させ、しかる後、前記裏当治具を半径方向
外方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面に
圧接させるとともに所定角度だけ回転させて本溶接を行
った後、前記裏当治具を径方向内方に移動させて前記円
筒管と短円筒環状物の内周面から離間させるとともに前
記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回転させ、以後、必
要に応じて前記操作を繰り返すことにより全周溶接を行
うようにした方法が挙げられる。

【００１２】かかる方法を実施するための好ましい溶接
用補助装置としては、突き合わせられた前記円筒管と短
円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、半径方向に移
動可能とされた三日月ないし半月状の裏当治具と、該裏
当治具を回転させる回転駆動機構と、該回転駆動機構に
よる回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治
具を半径方向に押引する力に変換する変換機構と、を具
備して構成されるものが挙げられる。この場合、前記変
換機構は、前記裏当治具の厚み方向に穿設された、回転
方向に対して傾斜した「く」字状ないし円弧状のカム溝
と、このカム溝に摺動自在に嵌挿された駆動ピンと、前
記裏当治具を回転駆動軸の回転に伴って連れ回すととも
に、その半径方向の移動を案内する案内具と、からなっ
ているものが挙げられる。

【００１３】上記のように、突き合わせられた前記円筒
管と短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とさ
れた裏当治具を圧接させるとともに所定角度（例えば９
０°）ずつ正逆両方向に回転させることによって、裏当
治具と被溶接物である円筒管及び短円筒環状物の回転
（溶接送り操作）と裏当治具のセット操作（戻し操作）
とを自動で行え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定
位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高
価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品
質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結
果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進で
きるとともに、信頼性を高めることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して本発明
の実施形態を詳細に説明する。図１、図２は、本発明に
係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法を実施するため
の仮溶接用補助装置の一実施形態を示している。本実施
形態の仮溶接用補助装置１、及び、後述する図３、図４
に示される本溶接用補助装置２と図５〜図７に示される
本溶接用補助装置３において、被溶接物は、工業化住宅
の躯体柱を構成する円筒管からなる丸柱５とその長手方
向端面に接合すべき短円筒環状物である柱蓋６とされ
る。この柱蓋６は、短円筒部６ａとこの一端部に径方向
内方に向けて突設された鍔状部６ｂとからなっており、
前記丸柱５の一端面（他端面も同じ）に前記柱蓋６の反
鍔状部側の端面を突き合わせて溶接するようにされる。
また、前記短円筒部６ａの外径は前記丸柱５と同一であ
るが、強度的な観点等から、その肉厚は前記丸柱５より
も厚くされており、それら丸柱５と柱蓋６を溶接により
接合すべく、同一軸線上に配置して端面同士を突き合わ
せた場合、それらの内周面間には段差が形成される。

【００１５】図１、図２に示される仮溶接用補助装置１
は、後述する本溶接前に、前記丸柱５と柱蓋６とを仮溶
接して仮付けするために使用されるもので、基台１１上
に敷設された一対のレール１２、１２にスライダ１４、
１４を介して摺動自在に乗架された可動テーブル１５
と、この可動テーブル１５を水平方向に往復移動させる
ためのテーブル移動用シリンダ（エアシリンダ）１６
と、前記可動テーブル１５の先端部に垂設された溶接ギ
ャップ形成用シリンダ（エアーシリンダ）１８と、前記
可動テーブル１５上に配設された裏当治具セット装置２
０と、を備えている。

【００１６】前記溶接ギャップ形成用シリンダ１８のピ
ストンロッド１８ａ先端には、前記丸柱５と柱蓋６の端
面間に所要の溶接ギャップを形成するための尖頭形スペ
ーサ１９が取り付けられている。前記裏当治具セット装
置２０は、回転駆動機構２１と拡縮機構３０とからなっ
ており、図１に加えて図２を参照すればよくわかるよう
に、前記回転駆動機構２１は、複数個（ここでは４個）
に分割構成された爪状の裏当治具１０を径方向に揺動可
能に支持するとともに、４個の裏当治具１０を同時に正
逆両方向に回転させるようになっている。

【００１７】より詳細には、前記回転駆動機構２１は、
前記可動テーブル１５上に配設された図示していないモ
ータにより巻き掛けベルト２３を介して回転駆動される
プーリ２２、このプーリ２２に一体的に固定され、前記
可動テーブル１５上に設けられた支持台２４に嵌着され
た軸受メタル２５に回転自在に装着された回転連結部２
７、この回転連結部２７に取付板２８を介して連結され
た、前記各裏当治具１０の後部をピン３１を介して揺動
自在に支持する一対の支持板２９、２９を備えて構成さ
れ、前記一対の支持板２９、２９は、９０°の角度間隔
をもって４箇所に設けられ、それぞれ前記裏当治具１０
をピン３１を介して径方向に揺動自在に支持している。

【００１８】前記拡縮機構３０は、４個の裏当治具１０
を径方向に同時に揺動させて拡縮（開閉）させるための
もので、前記４個の裏当治具１０自体を径方向に揺動せ
しめられるリンク要素として持ち、かつ、前記各裏当治
具１０を他のリンク要素３４（一対）を介して径方向に
揺動させる拡縮用シリンダ（エアシリンダ）３２を備え
たトグル機構からなっている。より詳細には、前記拡縮
用シリンダ３２のピストンロッド３２ａには、前記回転
連結部２７に内嵌されている軸受メタル２６に摺動自在
に挿入された摺動軸部３３が連結され、この摺動軸部３
３の先端側小径部３３ａに４本のリンク要素３４の一端
部がピン結合され、また、このリンク要素３４の他端部
は、前記裏当治具１０の先端部裏側にピン結合されてい
る。

【００１９】したがって、かかる拡縮機構３０において
は、前記拡縮用シリンダ３２がピストンロッド３２ａを
突出させると、図１において実線で示される如くに、前
記各裏当治具１０が拡開し、その外周面（丸柱５と柱蓋
６の内径差を吸収する段差が形成されている）が丸柱５
と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる。それに対し、拡
縮用シリンダ３２がピストンロッド３２ａを引き込む
と、図１において細仮想線で示される如くに、前記各裏
当治具１０が縮閉し、該裏当治具１０が前記柱蓋６（の
鍔状部６ｂ）に対して挿脱可能な状態となる。

【００２０】このような構成とされた本実施形態の溶接
（仮溶接）用補助装置においては、仮溶接を行う際に
は、丸柱５と柱蓋６とが図示していない搬送装置により
搬送されて来て同一軸線Ｏ上で互いの端面同士を突き合
わせるように対向配置される。この場合、前記丸柱５
は、図２に示される如くに、２個又は３個の支持ローラ
３６により回転自在に支持され、また、前記柱蓋６も適
宜の手段で支持されている。

【００２１】この状態で、前記拡縮用シリンダ３２のピ
ストンロッド３２ａを引き込んで裏当治具１０を径方向
内方に揺動させて縮閉し（図１において細仮想線で示さ
れている状態）、この縮閉状態で前記可動テーブル１５
を前進させて、全裏当治具１０を前記柱蓋６に挿入し、
しかる後、前記拡縮用シリンダ３２のピストンロッド３
２ａを突出させて前記裏当治具１０を径方向外方に揺動
させて拡開する（図１において実線で示される状態）。
これにより、各裏当治具１０が丸柱５と柱蓋６の内周面
に圧接せしめられて前記柱蓋６をクランプした状態（セ
ット状態）となる。これに前後して、前記溶接ギャップ
形成用シリンダ１８のピストンロッド１８ａを上方に突
出させて、尖頭形スペーサ１９を前記丸柱５と柱蓋６の
端面間に挿入して所要の溶接ギャップを形成しておく。

【００２２】次に、溶接ギャップが形成されて裏当治具
１０によりクランプされている状態の丸柱５と柱蓋６の
外周側の定位置（ここでは真上）に配置されている溶接
トーチ８等の溶接手段により、前記裏当治具１０が存在
する特定箇所（ここでは真上）に下向きで仮溶接を行
い、その後、前記尖頭形スペーサ１９を前記端面間から
抜く。これにより、丸柱５と柱蓋６が最上部の一箇所で
仮付けされる。

【００２３】続いて、前記丸柱５と柱蓋６を伴った状態
で前記裏当治具１０を前記プーリ２２、回転連結部２
７、支持板２９、２９等を介して、例えば、右回りに９
０°ずつ２回、間欠的に回転させて、前記裏当治具１０
が存在する他の２箇所に順次仮溶接を行い（これで計３
箇所仮溶接されたことになる）、その後は、前記拡縮用
シリンダ３２に繋がれているエアーホースや配線類が捩
れるのを避けるため、１８０°逆回転（左回り）させて
最初の位置に戻した後、さらに左回りに９０°回転させ
て、前記裏当治具１０が存在する残りの箇所（４箇所
目）に仮溶接を行う。

【００２４】このように、突き合わせられた丸柱５と柱
蓋６の内周面に、複数個に分割構成されて径方向に揺動
可能とされた裏当治具１０を圧接させるとともに、前記
丸柱５と柱蓋６の端面間にスペーサ１９を挿入して溶接
ギャップを形成した状態で、前記裏当治具１０が存在す
る特定箇所に仮溶接を行い、しかる後、前記丸柱５と柱
蓋６を伴った状態で前記裏当治具１０を所定角度間隔を
もって間欠的に回転させて、前記裏当治具１０が存在す
る箇所に順次仮溶接を行うようにしたことにより、裏当
治具１０のセット及びそれによる柱蓋６のクランプ、並
びに、溶接ギャップの形成や丸柱５及び柱蓋６の回転
（溶接送り操作）等を自動で行え、しかも、溶接トーチ
８等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、
溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、
作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接（仮溶接）
を合理的に迅速に行うことができ、裏当治具を用いた仮
溶接の自動化及び省力化を推進できる。

【００２５】図３、図４は、本発明に係る溶接方法を実
施するための本溶接用補助装置の一実施形態を示してい
る。図示の本溶接用補助装置２は、前記した図１、図２
に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された
丸柱５と柱蓋６とに本溶接を行うために使用されるもの
で、基台４１上に敷設された一対のレール４２、４２に
スライダ４４、４４を介して摺動自在に乗架された可動
テーブル４５と、この可動テーブル４５を水平方向に往
復移動させるためのテーブル移動用シリンダ（エアシリ
ンダ）４６と、突き合わせらて仮溶接された前記丸柱５
と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる、それらの内径差
を吸収する段差付きの円形断面外形を有する裏当治具４
０と、前記可動テーブル１５上に配設されて昇降用シリ
ンダ５１により案内ロッド５３、５３に案内されながら
垂直方向に昇降せしめられる昇降テーブル５２上に配設
された裏当治具回転駆動機構５０と、突き合わせられて
仮溶接された前記丸柱５及び柱蓋６を支持するとともに
それを回転させるための、ギアードモータ３９（図４）
により回転駆動される駆動ローラ４７、支承ローラ４
８、及び押さえローラ４９と、を備えている。

【００２６】前記裏当治具回転駆動機構５０は、前記昇
降テーブル５１上に配設された図示していないモータに
より巻き掛けチェーン５４を介して回転駆動されるスプ
ロケットホイール５５と、このスプロケットホイールが
外嵌固定された回転駆動軸６０とを有している。この回
転駆動軸６０は、前記昇降テーブル５２上に設けられた
乗せ台５７に載設された一対の軸受部材５８、５８に軸
支されており、該回転駆動軸６０における前記スプロケ
ットホイール５５より前側に前記裏当治具４０が外嵌固
定されている。また、この回転駆動軸６０の内部には前
記裏当治具４０内を冷却するための冷却水導入通路６５
（図４）が形成されており、前記裏当治具４０より前側
には、回転継手６３を介して冷却水導出通路６６が内部
に設けられたＬ形管６４が連結され、前記軸受部材５８
より後側には、回転継手６１を介して冷却水導入通路が
内部に設けられた管６２が連結されている。

【００２７】このような構成とされた本実施形態の本溶
接用補助装置においては、本溶接を行う際には、前記テ
ーブル移動用シリンダ４６及び昇降用シリンダ５１によ
り前記裏当治具回転駆動機構５０全体を移動させて、図
３に示される如くに、前記駆動ローラ４７、支承ローラ
４８、及び押さえローラ４９により３点支持されてい
る、前記した図１、図２に示される仮溶接用補助装置１
を使用して仮溶接された丸柱５と柱蓋６内に、前記裏当
治具４０を挿入するとともに上昇させて、それらの内周
面頂部に該裏当治具４０の外周面頂部を圧接させる。

【００２８】この状態で、前記丸柱５及び柱蓋６内周面
と前記裏当治具４０の外周面とが同一の周速度となるよ
うに、それらをそれぞれ前記駆動ローラ４７及びスプロ
ケットホイール５５を介して回転させながら、前記丸柱
５と柱蓋６の外周側の定位置（ここでは真上）に配置さ
れている溶接トーチ９等の溶接手段により、前記丸柱５
と柱蓋６に下向きで全周溶接を行う。この場合、前記丸
柱５と柱蓋６の回転速度は溶接速度とされ、溶接される
部位（頂部）には常時裏当治具４０が圧接せしめられて
いることになる。

【００２９】このように、本実施形態の本溶接用補助装
置２を用いた本溶接では、丸柱５及び柱蓋６の内周面に
裏当治具４０を圧接させてそれらを同一の周速度で回転
させながら全周溶接を行うので、裏当治具のセット及び
被溶接物である丸柱５及び柱蓋６の回転等を自動で行
え、しかも、溶接トーチ９等の溶接手段は定位置から動
かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類
を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られ
る下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治
具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるととも
に、信頼性を高めることができる。

【００３０】図５〜図７は、本発明に係る溶接方法を実
施するための本溶接用補助装置の他の実施形態を示して
いる。図示の本溶接用補助装置３は、前記した図１、図
２に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接され
た丸柱５と柱蓋６とに本溶接を行うために使用されるも
ので、前記した図３及び図４に示される本溶接用補助装
置２と同様に、図示はされていないが可動テーブル及び
昇降テーブルを有し、この昇降テーブル上に、前記丸柱
５と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる段差付きの外周
面を有する、半径方向に移動可能とされた三日月ないし
半月状の裏当治具７０を支持するとともに回転させる回
転駆動機構８０が搭載されている。

【００３１】この回転駆動機構８０は、前記丸柱５及び
柱蓋６と同一軸線Ｏ上に配在されて、図示されていない
モータ等により回転駆動される回転駆動軸８２と、この
回転駆動軸８２から半径方向に伸びる、前記裏当治具７
０を保持するとともに回転させるための一対の支持アー
ム８４、８４と、を有し、該回転駆動機構８０には、そ
の回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治具
７０を半径方向に押引する力に変換する変換機構９０が
付設されている。

【００３２】この変換機構９０は、前記裏当治具７０の
厚み方向（前記軸線Ｏに沿う方向）に穿設された、回転
方向に対して傾斜した「く」字状ないし円弧状のカム溝
９１と、前記一対の支持アーム８４、８４間に架設され
て前記カム溝９１に摺動自在に嵌挿された駆動ピン９２
と、前記裏当治具７０を回転駆動軸８２の回転に伴って
連れ回すとともに、その半径方向の移動を案内する案内
具としての、前記裏当治具７０に植立された一対の案内
ボルト９３、９３と、を有している。この案内ボルト９
３、９３は、前記回転駆動軸８２に設けられて前記支持
アーム８４、８４に対して直交する方向に伸びる方向規
制板９４、９４に形成された貫通穴９８に摺動自在に挿
通せしめられており、その先端に設けられた雄ねじ部９
３ａ、９３ａにはナット９５、９５が螺合せしめられ、
また、当該案内ボルト９３、９３における前記裏当治具
７０と前記方向規制板９４、９４との間には、前記裏当
治具７０を半径方向外方に付勢するように、コイルばね
９６、９６が縮装されている。

【００３３】このような構成とされた本実施形態の本溶
接用補助装置においては、本溶接を行う際には、図５に
示される如くに、３個のローラ７１、７２、７３により
回転自在に支持されている、前記した図１、図２に示さ
れる仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された丸柱５
と柱蓋６内に、前記裏当治具４０を挿入するとともに、
鉛直線に対して左回りに４５°傾斜した姿勢にして、そ
の上端角部付近が前記丸柱５及び柱蓋６の頂部に位置す
るようにして、その外周面全体を丸柱５及び柱蓋６の内
周面に圧接させる（図１に示される状態）。

【００３４】この状態で、前記回転駆動軸８２を右回り
に約９０°だけ、溶接速度で回転させると、裏当治具７
０に形成されているカム溝９１に嵌挿された駆動ピン９
２も右回りに回転し、該駆動ピン９２が前記カム溝９１
の外周側の溝面を接線方向に押圧する。このため、裏当
治具７０は、駆動ピン９２の押圧分力により半径方向外
方に押動されて丸柱５及び柱蓋６の内周面に圧接すると
ともに、それとの間の摩擦力により、該丸柱５及び柱蓋
６を連れ回すようにして右回りに約９０°回転せしめら
れる（図７に示される状態）。

【００３５】このようにして、裏当治具７０を右回りに
回転させながら、前記丸柱５と柱蓋６の外周側の定位置
（ここでは真上）に配置されている溶接トーチ９等の溶
接手段により、前記丸柱５と柱蓋６に下向き溶接を行
う。これにより、丸柱５と柱蓋６は約９０°分だけ溶接
される。

【００３６】その後、図７に示される状態から、前記回
転駆動軸８２を前記とは逆方向（左回り）に約９０°だ
け回転させると、裏当治具７０に形成されているカム溝
９１に嵌挿された駆動ピン９２も左回りに回転し、該駆
動ピン９２が前記カム溝９１の内周側の溝面を接線方向
に押圧する。このため、裏当治具７０は、駆動ピン９２
の押圧分力により、前記コイルばね９６、９６の付勢力
に抗して、前記案内ボルト９３、９３に案内されながら
半径方向内方に引き戻されて前記丸柱５及び柱蓋６から
離間せしめられ、この状態で約９０°左回りに空転せし
められる。

【００３７】続いて、前記と同様に裏当治具７０を丸柱
５及び柱蓋６を伴った状態で右回りに約９０°回転させ
ながら溶接を行い、約９０°分の溶接が終わったら、前
記と同様に、今度は左回りに約９０°空転させ、以後も
同様に、約９０°分ずつ同様な操作をおこなって、丸柱
５と柱蓋６の全周溶接を行う。

【００３８】このように、本実施形態の本溶接用補助装
置３を用いた本溶接では、丸柱５及び柱蓋６の内周面
に、半径方向に移動可能とされた裏当治具７０を圧接さ
せるとともに所定角度（例えば９０°）ずつ正逆両方向
に回転させることによって、裏当治具７０と被溶接物で
ある丸柱５及び柱蓋６の回転（溶接送り操作）と裏当治
具７０のセット操作（戻し操作）とを自動で行え、しか
も、溶接トーチ９等の溶接手段は定位置から動かさなく
てもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要と
することなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き
溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用い
た溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼
性を高めることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用
補助装置によれば、裏当治具のセット及び被溶接物であ
る円筒管及び短円筒環状物の回転等を自動で行え、しか
も、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動かさなくて
もよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とす
ることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶
接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた
溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方
法を実施するための仮溶接用補助装置の一実施形態を示
す縦断面図。

【図２】図１のII−II矢視線に従う断面図。

【図３】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方
法を実施するための本溶接用補助装置の一実施形態を示
す縦断面図。

【図４】図３のIV−IV矢視線に従う断面図。

【図５】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方
法を実施するための本溶接用補助装置の他の実施形態を
示す部分切欠断面図。

【図６】図５のVI矢視線に従う部分切欠図。

【図７】図５に示される状態から裏当治具が９０°右回
りに回転せしめられた状態を示す部分切欠縦断面図。

【符号の説明】

１ 仮溶接用補助装置 ２ 本溶接用補助装置 ３ 本溶接用補助装置 ５ 丸柱（円筒管） ６ 柱蓋（短円筒環状物） ８、９ 溶接トーチ １０ 裏当治具 １０ スペーサ ２０ 裏当治具セット装置 ２１ 回転駆動機構 ２２ プーリ ３０ 拡縮機構 ３２ 拡縮用シリンダ ４０ 裏当治具 ４７ 駆動ローラ ４８ 支承ローラ ４９ 押さえローラ ５０ 裏当治具回転駆動機構 ５５ スプロケットホイール ６０ 回転駆動軸 ７０ 裏当治具 ８０ 回転駆動機構 ８２ 回転駆動軸 ９０ 変換機構 ９１ カム溝 ９２ 駆動ピン ９３ 案内ボルト ９４ 方向規制板 ９６ コイルばね

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合すべき円筒管と短円筒環状物の端面
   同士を突き合わせるとともに、それらの内周面に裏当治
   具を当接させた状態で、前記円筒管及び短円筒環状物と
   裏当治具とを共に回転させて、定位置に配置された溶接
   手段により前記円筒管と短円筒環状物との溶接を行うこ
   とを特徴とする円筒管と短円筒環状物との溶接方法。
2. 【請求項２】 突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
   状物の内周面に、複数個に分割構成されて径方向に揺動
   可能とされた裏当治具を圧接させるとともに、前記円筒
   管と短円筒環状物の端面間にスペーサを挿入して溶接ギ
   ャップを形成した状態で、前記円筒管と短円筒環状物を
   伴った状態で前記裏当治具を所定角度間隔をもって間欠
   的に回転させて、前記裏当治具が存在する箇所に順次仮
   溶接を行う工程を有することを特徴とする請求項１に記
   載の溶接方法。
3. 【請求項３】 突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
   状物の内周面に、円形断面外形を有する裏当治具を圧接
   させて、前記円筒管及び短円筒環状物の内周面と前記裏
   当治具の外周面とを同一の周速度をもって回転させなが
   ら全周溶接を行うことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の溶接方法。
4. 【請求項４】 突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
   状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具
   を圧接させるとともに所定角度だけ回転させることによ
   って、前記円筒管と短円筒環状物とを、それらの内周面
   と前記裏当治具との間の摩擦力によって回転させながら
   溶接を行い、その後、前記裏当治具を半径方向内方に移
   動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面から離間さ
   せるとともに、前記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回
   転させ、しかる後、前記裏当治具を半径方向外方に移動
   させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接させる
   とともに所定角度だけ回転させて溶接を行う工程を繰り
   返すことにより全周溶接を行うことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の溶接方法。
5. 【請求項５】 端面同士が突き合わせられた前記円筒管
   と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、複数個に
   分割構成されて径方向に揺動可能とされた裏当治具と、
   該裏当治具を径方向に揺動させて拡縮する拡縮手段と、
   前記円筒管と短円筒環状物の端面間に挿入されるスペー
   サと、前記裏当治具を回転させる回転駆動機構と、を具
   備して構成された請求項２に記載の方法を実施するため
   の溶接用補助装置。
6. 【請求項６】 前記拡縮手段は、前記裏当治具自体を径
   方向に揺動せしめられるリンク要素として持ち、かつ、
   前記裏当治具を他のリンク要素を介して径方向に揺動さ
   せるトグル機構からなっていることを特徴とする請求項
   ５に記載の装置。
7. 【請求項７】 突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
   状物の内周面に圧接せしめられる、円形断面外形を有す
   る裏当治具と、前記円筒管及び短円筒環状物と前記裏当
   治具とを、それらの対接面が同一の周速度となるように
   回転させる回転駆動機構と、を具備して構成された請求
   項３に記載の方法を実施するための溶接用補助装置。
8. 【請求項８】 突き合わせられた前記円筒管と短円筒環
   状物の内周面に圧接せしめられる、半径方向に移動可能
   とされた断面が三日月ないし半月状の裏当治具と、該裏
   当治具を回転させる回転駆動機構と、該回転駆動機構に
   よる回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治
   具を半径方向に押引する力に変換する変換機構と、を具
   備して構成された請求項４に記載の方法を実施するため
   の溶接用補助装置。
9. 【請求項９】 前記変換機構は、前記裏当治具の厚み方
   向に穿設された、回転方向に対して傾斜した「く」字状
   ないし円弧状のカム溝と、このカム溝に摺動自在に嵌挿
   された駆動ピンと、前記裏当治具を回転駆動軸の回転に
   伴って連れ回すとともに、その半径方向の移動を案内す
   る案内具と、からなっていることを特徴とする請求項８
   に記載の溶接用補助装置。
10. 【請求項１０】 前記裏当治具に冷却手段が設けられて
    いることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記
    載の溶接用補助装置。