JP2001225193A - 丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接方法及び溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未熟練者でも溶接精度が出せて、かつ溶接所
要時間が短い丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接方法
及び溶接装置を提供する。 【解決手段】 丸パイプの内側端部に挿入した円筒状裏
当金部材を、丸パイプと共に回転させて、丸パイプ内側
の溶接円周に沿う定位置に置いた溶接トーチにより、円
筒状裏当金部材を取付溶接する溶接装置であって、長手
方向の基台と、基台上に複数基が移動自在に位置して丸
パイプを回転自在に受け持つ丸パイプ回転装置と、丸パ
イプ端部側の基台上に移動自在に位置して丸パイプの端
部内周側にはめ込んだ円筒状裏当金部材を丸パイプの端
部側に軸方向と円周方向の結合位置に保持する位置決め
装置とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、丸パイプへの円筒
状裏当金部材の溶接方法及び溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】鉄骨構築物の骨組みとなる柱の構造のひと
つとしてコラムと仕口ブロックとを交互に繋いだ構造の
ものがある。ここで仕口ブロックとは柱と各階の梁とを
連結する部分に用いられる部材であり、コラムは上下の
仕口ブロックを繋ぐ各階の柱となる部分である。図１２
はこのような柱構造体の例を示したもので、仕口ブロッ
ク１及びコラム２が交互に繋がれている。仕口ブロック
１は、コラム２が角パイプのときには、角パイプによ
り、コラム２が丸パイプのときには、丸パイプにより製
作される。丸パイプにより仕口ブロック１を製作すると
きには、図１３に示すように、まず丸パイプ３を所定長
さに切断し、切断口の両端部に開先加工を施して内側に
円筒状裏当金部材４を挿入して溶接する。その後、角状
の板のダイヤフラム５を丸パイプ３の両端部の円筒状裏
当金部材４に溶接し、溶接したダイヤフラム５にＨ型鋼
等を溶接して仕口ブロック１を完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円筒状
裏当金部材４を丸パイプ３に溶接する上記従来技術にお
いては、以下のような問題がある。丸パイプ３は、鋸又
は溶断により切断するが、切断面が切れ曲り等により波
打つ場合が多く、切断面が常に中心軸と直角をなすよう
に切断することは非常に困難である。そこで、図１４に
示すように円周を８等分した位置に目印Ｍを付けた丸パ
イプ３を回転台６に載置し、丸パイプ３の中心軸Ｌｃと
直角をなす基準面Ｌｓと目印Ｍを付けた切断位置との距
離を計測して、計測した距離を目印Ｍが付けられた個所
に記入する。そして、円筒状の円筒状裏当金部材４を丸
パイプ３に挿入して、円筒状裏当金部材４の外側端面と
丸パイプ３の切断面の各目印Ｍの位置との距離が計測し
た距離になるように円筒状裏当金部材４を丸パイプ３の
端部の内周面に溶接するようにしている。このように、
丸パイプ３の外周の８等分した位置に目印Ｍを付けた
り、基準面Ｌｓを設定して、基準面Ｌｓと目印Ｍを付け
た切断位置との距離を計測することを全て手作業により
行い、また溶接も手作業により行うので作業に熟練を要
し、溶接精度がよくなく、かつ円筒状裏当金部材４の溶
接所要時間が長いという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、未熟練者でも溶接精度が出せて、かつ溶
接所要時間が短い丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接
方法及び溶接装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、丸パイプへの円筒状
裏当金部材を溶接する方法であって、丸パイプの内側端
部端に挿入した円筒状裏当金部材を丸パイプと共に回転
して、丸パイプ内側の溶接円周に沿う位置に置いた溶接
トーチにより円筒状裏当金部材を取り付け溶接する方法
としている。

【０００７】第１発明によると、溶接トーチを丸パイプ
内側の溶接円周に沿う位置に置いておき、丸パイプの内
側端部に挿入した円筒状裏当金部材を丸パイプと共に回
転させながら、取り付け溶接するので、連続的に溶接可
能となり優れた溶接能率が得られる。

【０００８】第２発明は、第１発明の溶接方法に基づ
き、丸パイプの内側端部端に挿入した円筒状裏当金部材
の軸方向両端面側に、相対的に軸方向へ動くようにした
位置決め部材を当てがって、該位置決め部材により円筒
状裏当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置規制を
はかる手段と、丸パイプの端部端外周面と円筒状裏当金
部材の内周面とに、対向して相対的に半径方向に動くよ
うにした圧接部材を当てがって、該圧接部材により円筒
状裏当金部材を丸パイプに対して接触させる半径方向取
付位置規制をはかる手段とを設け、丸パイプと円筒状裏
当金部材を共に回転して、前記手段による取付位置規制
位置を円筒状裏当金部材が通過する際に溶接を加えるよ
うにした方法としている。

【０００９】第２発明によると、丸パイプの軸方向の所
定の位置に位置決めされた位置決め部材に、円筒状裏当
金部材の軸方向端面を当てがって円筒状裏当金部材の丸
パイプに対する軸方向の取付位置を規制する。また、半
径方向に互いに対向して接近・離反する圧接部材を、丸
パイプの端部外周面と円筒状裏当金部材の内周面とに当
てがって、円筒状裏当金部材の丸パイプに対する半径方
向の取付位置を規制する。丸パイプ及び円筒状裏当金部
材を共に回転させながら軸方向及び半径方向の取付位置
を規制し、該位置決め個所において円筒状裏当金部材を
丸パイプに溶接する。これにより、丸パイプおよび円筒
状裏当金部材を回転させながら、軸方向及び半径方向の
円筒状裏当金部材の取付位置を規制すると共に規制した
溶接位置にて連続的に溶接するので、優れた溶接精度及
び溶接能率が得られる。

【００１０】第３発明は、丸パイプへの円筒状裏当金部
材溶接装置であって、長手方向の基台と、基台上に複数
基が移動自在に位置して丸パイプを回転自在に受け持つ
丸パイプ回転装置と、丸パイプ端部側の基台上に移動自
在に位置して丸パイプの端部内周側にはめ込んだ円筒状
裏当金部材を丸パイプの端部側に軸方向と円周方向の結
合位置に保持する位置決め装置とを備える構成としてい
る。

【００１１】第３発明によると、溶接時には、基台の長
手方向に移動自在に設けた複数の丸パイプ回転装置に丸
パイプを載置する。載置した丸パイプの内側端部には円
筒状裏当金部材が挿入されており、溶接位置保持装置
は、この円筒状裏当金部材の軸方向及び半径方向の位置
を所定位置に位置決めして溶接位置を保持する。そし
て、丸パイプ回転装置により丸パイプと共に円筒状裏当
金部材を回転させながら溶接位置保持装置により位置決
めした溶接位置で溶接する。これにより、溶接位置を保
持しながら、かつ連続的に回転させながら溶接するので
優れた溶接精度及び溶接能率が得られる。

【００１２】第４発明は、第３発明の丸パイプへの円筒
状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプ回転装置は、
基台の短手方向に分離して設置した左右一対の回転ロー
ラと、左右一対の回転ローラを同期して回転駆動する同
期回転駆動手段とを有する構成としている。

【００１３】第４発明によると、基台の長手方向に配設
された左右一対の回転ローラの回転速度を同期回転駆動
手段により同一速度に同期させる。これにより、丸パイ
プの左部及び右部の回転速度を同一に設定できるので、
回転ローラ及び丸パイプ間でスリップが生じることがな
く、丸パイプの回転速度が確実に所定値に設定できるの
で、優れた溶接精度が得られる。

【００１４】第５発明は、第４発明の丸パイプへの円筒
状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプに回転自在に
当接する圧接ローラを備え、丸パイプの上部を上方から
下方へ押圧する圧接装置を有する構成としている。

【００１５】第５発明によると、圧接ローラを丸パイプ
の上部周面に当接させて下方に所定の押圧力で押圧す
る。丸パイプの上部周面に当接した圧接ローラは回転し
ながら丸パイプの上部周面を下方に押さえ付けるので、
回転ローラにより丸パイプが回転するときに回転ローラ
及び丸パイプ間でスリップすることがない。これによ
り、丸パイプの回転速度が確実に所定値に設定できるの
で、優れた溶接精度が得られる。

【００１６】第６発明は、第４発明の丸パイプへの円筒
状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプ回転装置は、
基台の短手方向に配設した回転ローラの間隔をローラが
相対的に移動して調整するローラ間隔可変装置を有する
構成としている。

【００１７】第６発明によると、丸パイプの直径が小さ
いときには、ローラ間隔可変装置により基台の短手方向
に配設した２個の回転ローラの間隔を狭め、丸パイプの
直径が大きいときには間隔を広げる。これにより、回転
ローラに載置する丸パイプ及び円筒状裏当金部材の溶接
部を常に略一定の高さ位置に設定できるので、溶接部を
保持する溶接位置保持装置がコンパクトになる。また、
異なる直径の丸パイプに対応できるので、汎用性のある
丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置が得られる。

【００１８】第７発明は、第５発明の丸パイプへの円筒
状裏当金部材溶接装置に基づき、圧接装置は、圧接ロー
ラを上下に調整自在とする上下位置可変装置を有する構
成としている。

【００１９】第７発明によると、丸パイプの直径が大き
いときには、上下位置可変装置により圧接ローラを上昇
させ、小さいときには下降させる。これにより、異なる
直径を有する丸パイプを上方から押圧することができる
ので汎用性のある丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装
置が得られる。

【００２０】第８発明は、第２発明の丸パイプへの円筒
状裏当金部材溶接方法及び第３発明の円筒状裏当金部材
溶接装置に用いられる円筒状裏当金部材は、円筒の一端
面から他端面にわたる１個のスリットを有するワンピー
ス部材、複数に分割された複数部材又は複数部材を接合
したものである。

【００２１】第８発明によると、側面には所定幅のスリ
ットが一端面から他端面にわたって設けてワンピースの
円筒状裏当金部材、複数に分割されている円筒状裏当金
部材又は複数部材を接合した円筒状裏当金部材を用い
る。溶接時には、丸パイプの内径及び円筒状裏当金部材
の外径間のすきまを密着させながら位置決めして溶接す
る。このスリット又は分割されていることにより、丸パ
イプの内周長及び円筒状裏当金部材の外周長の差を吸収
できるので、優れた溶接精度が得られる。

【００２２】第９発明では、第２発明の丸パイプへの円
筒状裏当金部材溶接方法において用いられる軸方向位置
規制手段及び半径方向位置規制手段はローラにより規制
する手段であることを特徴とする。

【００２３】第９発明によると、円筒状裏当金部材を丸
パイプの端部の溶接位置に位置決めするときに、ローラ
を円筒状裏当金部材及び丸パイプに当接して軸方向及び
半径方向の位置を規制しながら位置決めする。これによ
り、丸パイプ及び円筒状裏当金部材を連続的に回転させ
ながら、円筒状裏当金部材を位置決めしつつ溶接できる
ので、優れた溶接能率が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。図１，２，３，４，５により本
実施形態の構成を説明する。図１（ａ）に本実施形態の
溶接治具の平面図を、図１（ｂ）にその正面図をそれぞ
れ示す。本実施形態は、基台１０、左右一対の丸パイプ
回転装置２０，２０、左右一対の位置決めユニット３
０，３０、圧接装置８０、水準器８５及びコントローラ
９５により構成されている。以下に、これらの要素の構
成を説明する。

【００２５】基台１０は、溶接治具の基底部であり、そ
の上面には、左右一対の位置決めユニット３０，３０が
長手方向にスライドするためのスライド台１１が、装置
の長手方向に沿って敷設されている。また、左右一対の
丸パイプ回転装置２０，２０が移動するための２本のレ
ール１２，１２が、２本のスライド台１１，１１の内側
に敷設されている。

【００２６】丸パイプ３を載置して高さ方向の位置を位
置決めし、かつ丸パイプ３の中心軸回りに回転させる左
右一対の丸パイプ回転装置２０，２０は、ローラ調整ハ
ンドル２１、ローラモータ２２、ローラギア部２３、ロ
ーラねじ２４、回転ローラ２５、車輪２６及びローラ架
台２７を有している。２本のレール１２，１２間に架設
されている左右一対のローラ架台２７，２７上には水平
で長手方向の軸を中心にして回転する図中前後一対の回
転ローラ２５，２５がそれぞれ装着されている。また、
前後一対の回転ローラ２５，２５をそれぞれの中心軸回
りに回転させるローラモータ２２が、ローラ架台２７の
一端部に取着されている。そして、ローラモータ２２の
駆動力は、ローラギア部２３及びローラねじ２４を介し
て前後一対の回転ローラ２５，２５に伝達され、前後一
対の回転ローラ２５，２５は同一回転速度で回転するよ
うになっている。また、左右一対のローラ架台２７，２
７にそれぞれ設けてあるローラモータ２２の回転速度を
同期させる同期回転駆動手段（図示せず）が設けてあ
る。さらに、ローラ架台２７の他端部に配設されている
ローラ調整ハンドル２１は、前後一対の回転ローラ２
５，２５の高さ位置を調整するねじ（図示せず）に連結
されている。左右一対のローラ架台２７，２７の下部の
図中前後には車輪２６，２６がそれぞれ設けられ、レー
ル１２，１２上に移動自在に載置されている。また、図
示しないローラ間隔可変装置により、前後回転ローラ２
５，２５間の距離を調整できるようになっている。

【００２７】次に、位置決めユニット３０，３０の構成
を説明する。円筒状裏当金部材４及びダイヤフラム５を
所定の基準位置に位置決めする左右一対の位置決めユニ
ット３０，３０は、ユニットベース３７、移動駆動部３
６、図２に示す裏当金部材位置決め部４０及び裏当金部
材固定部５０、後述する溶接トーチユニット、及び治具
プレートガイド７０を有している。そして、移動駆動部
３６によりスライド台１１上をスライドするユニットベ
ース３７上に、裏当金部材位置決め部４０、裏当金部材
固定部５０、溶接トーチユニット及び治具プレートガイ
ド７０が搭載されている。左右一対の位置決めユニット
３０，３０を互いに接近又は離反させる移動駆動部３６
は、ギアボックス３１、移動モータ３２、移動調整ハン
ドル３３、移動第１ねじ３４及び移動第２ねじ３５から
構成されている。ギアボックス３１は、移動モータ３２
の駆動力を傘歯車等によりギアボックス３１の左右に長
手方向に沿って配設されている移動第１ねじ３４及び移
動第２ねじ３５に伝達する。移動第１ねじ３４及び移動
第２ねじ３５には、等ピッチの逆方向のねじが設けてあ
り、それぞれのねじはユニットベース３７に設けてある
ナット（図示せず）に螺合されている。また、手動で左
右一対のユニットベース３７，３７を互いに接近又は離
反させる移動調整ハンドル３３が、ギアボックス３１を
介して移動モータ３２に対向して配設されている。

【００２８】丸パイプ３の両端部に溶接する２個の円筒
状裏当金部材４の外側端面間距離を所定の基準長に設定
する裏当金部材位置決め部４０を図２（図１（ｂ）のＺ
視図）に示す。裏当金部材位置決め部４０は、一対の第
１接触ローラ４１，４１及び一対の第２接触ローラ４
２，４２から構成されている。ユニットベース３７から
回転自在に立設された第１接触ローラ４１の回転軸Ｒ１
は略丸パイプ３の中心線を向いている。また、第１接触
ローラ４１と同じ直径の第２接触ローラ４２は、その回
転軸Ｒ２が略鉛直方向を向く方向にユニットベース３７
上に配設されている。また、第１接触ローラ４１及び第
２接触ローラ４２の円周面が丸パイプ３の中心軸に直交
し、かつ同一面上にあるように、それぞれの回転軸は配
設されている。裏当金部材位置決め部４０は、円筒状裏
当金部材４の軸方向を規制して位置決めするので軸方向
位置規制手段と呼ぶ。また、一対の第１接触ローラ４
１，４１及び一対の第２接触ローラ４２，４２を位置決
め部材と呼ぶ。

【００２９】次に図３により、裏当金部材固定部５０の
構成を説明する。丸パイプ３の内周面に挿入された円筒
状裏当金部材４を、丸パイプ３の内周面の所定位置で位
置決めする裏当金部材固定部５０は、ユニットベース３
７に搭載されている。一対の水平スライド５６，５６
が、ユニットベース３７上に、基台１０の長手方向に設
けてある。水平スライド５６上にスライド自在に設けら
れている基部５８は、引込シリンダ５５の伸縮により丸
パイプ３に接近又は離脱する。基部５８上には、鉛直方
向に一対の上下スライド５７，５７が設けてある。上下
スライド５７には、上下シリンダブラケット５９及び内
側ローラブラケット６０が上下にスライド自在に設けら
れている。挟持シリンダ５４が上下シリンダブラケット
５９に取着され、挟持シリンダ５４のロッド９３の先端
部が内側ローラブラケット６０にそれぞれ取着されてい
る。挟持シリンダ５４が伸縮することにより上下シリン
ダブラケット５９及び内側ローラブラケット６０間の距
離が大小に変化する。

【００３０】上下シリンダブラケット５９の丸パイプ３
方向の中央部には、挟持シリンダ５４が縮退したときに
丸パイプ３の外周面に当接する外側反力ローラ５３が丸
パイプ３の軸心方向の回転軸を有して配設されている。
また、内側ローラブラケット６０には内側押付ローラ５
１及び２個の内側引込ローラ５２，５２が外側反力ロー
ラ５３と同一方向の回転軸回りに回転自在に設けてあ
る。内側引込ローラ５２は、上下シリンダブラケット５
９に取着されている外側反力ローラ５３の真上になるよ
うに配設され、内側押付ローラ５１は、外側反力ローラ
５３のローラの幅分だけ丸パイプ３から遠い位置に配設
されている。なお、内側引込ローラ５２は、ピン６２を
中心にして下方に付勢力を発生する押付ばね部６１を介
して内側ローラブラケット６０に取着されている。内側
押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３は丸パイプ３及
び円筒状裏当金部材４を圧接してクランプするので、圧
接部材とも呼ぶ。また、裏当金部材固定部５０は、丸パ
イプ３の内周面に挿入された円筒状裏当金部材４の半径
位置を規制して位置決めするので半径方向位置規制手段
と呼ぶ。さらに、裏当金部材位置決め部４０及び裏当金
部材固定部５０は、円筒状裏当金部材４の丸パイプ３の
内周面における溶接位置を保持するので溶接位置保持装
置と呼ぶ。

【００３１】図４に示す溶接トーチユニット９０は、溶
接トーチ９１及びスタンド９２により構成されており、
溶接トーチ９１は、ユニットベース３７上に設けられた
スタンド９２の先端部に取着され、複数の姿勢調整レバ
ー９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄにより溶接トーチ９
１の姿勢（上下、前後、左右、角度）を調整する。

【００３２】後述する治具プレートを挿入する治具プレ
ートガイド７０は、図１（ｂ）に示すように、ユニット
ベース３７の丸パイプ３に近い位置に取着されている。
作業員は予め、ダイヤフラム５を図５に示す治具プレー
ト７１に取り付けておく。治具プレート７１は、上下及
び左右に設けた複数の調整金具７２及び固定金具７３を
有しており、ダイヤフラム５を治具プレート７１上で調
整金具７２により上下方向及び左右方向の位置を調整
し、固定金具７３により位置を固定する。ダイヤフラム
５を円筒状裏当金部材４に溶接するときに、作業員は、
ダイヤフラム５を所定の位置に取り付けた治具プレート
７１を治具プレートガイド７０に挿入して固定する。こ
のとき、治具プレート７１の治具プレートガイド７０内
での上下方向の位置決めは上下位置調整ラチェット（図
示せず）により行われる。

【００３３】以上で、位置決めユニット３０を構成して
いる、ユニットベース３７、移動駆動部３６、裏当金部
材位置決め部４０、裏当金部材固定部５０、溶接トーチ
ユニット９０、及び治具プレートガイド７０の各構成要
素を説明した。次に、本実施形態を構成している残りの
圧接装置８０、水準器８５及びコントローラ９５を説明
する。

【００３４】圧接装置８０は、丸パイプ回転装置２０上
に載置された丸パイプ３を上方から押さえて固定させ
る。図１（ｂ）に示すように、圧接装置８０は、クラン
プシリンダ８１、アーム８２、圧接ローラ８３及び調心
アーム８４から構成されている。エア圧により伸縮する
クランプシリンダ８１の先端部に水平方向に旋回自在に
アーム８２が取着され、アーム８２の先端に点Ｑを中心
にして揺動する調心アーム８４が取着されている。そし
て調心アーム８４の両端部には圧接ローラ８３，８３が
回転自在に取着されている。アーム８２は、丸パイプ３
の搬入及び搬出時には、図１（ｂ）に示す位置に旋回さ
せて退避させる。また、丸パイプ３を上方から押さえて
固定するときには、図２に示すような位置に旋回させて
位置決めし、圧接ローラ８３により丸パイプ３を固定す
る。なお、圧接ローラ８３を丸パイプ３の直径に応じて
上下させるクランプシリンダ８１を上下位置可変装置と
呼ぶ。

【００３５】水準器８５は、図１（ｂ）に示すように、
ポール８６、スイングアーム８７、レーザマーカ８８及
び昇降ハンドル８９により構成されている。作業員は、
水準器８５により、丸パイプ回転装置２０上に載置され
た丸パイプ３の長手方向の中心軸が水平であるか否かを
判断する。基台１０に装着されているポール８６に旋回
自在にスイングアーム８７が取着されていると共に、ス
イングアーム８７は昇降ハンドル８９を回転させること
により昇降自在となるように取着されている。また、ス
イングアーム８７の先端に可視のレーザポイントを発射
するレーザマーカ８８が装着されている。

【００３６】コントローラ９５には、丸パイプ回転装置
２０のローラモータ２２に、移動駆動部３６の移動モー
タ３２に、裏当金部材固定部５０の挟持シリンダ５４及
び引込シリンダ５５に、圧接装置８０のクランプシリン
ダ８１に、溶接トーチユニット９０の溶接トーチ９１に
指令を出力するそれぞれの釦（図示せず）が設けてあ
る。また、位置決めユニット３０の移動量がデジタル表
示され、移動量に基づいて左右のユニットベース３７，
３７間の距離、即ち左右の第１，２接触ローラ４１，４
２の外周面間の距離が演算される。このとき、位置決め
ユニット３０の移動量は、移動モータ３２の回転軸に取
着されている距離センサにより検出される。予め左右の
両円筒状裏当金部材の外側端面間の所定の距離が記憶さ
れている。さらに、丸パイプ及び円筒状裏当金部材の材
質及び形状毎の溶接条件が記憶されていて、切換スイッ
チ（図示せず）により選択できるようになっている。

【００３７】以上説明した構成を有する本実施形態の作
動を説明する。図６に作業ステップにＳを付した番号に
より作業手順を示し、作業の概要を示す。Ｓ１にて、作
業員は丸パイプ３の長さに応じた間隔に左右一対の丸パ
イプ回転装置２０，２０を、レール１２上を手で移動さ
せて両ユニット２０，２０間の距離を調整し、一対の丸
パイプ回転装置２０，２０を本装置の略中央に位置決め
する。Ｓ２にて、作業員はクレーン等を操作して、丸パ
イプ３を丸パイプ回転装置２０，２０上に搬入し回転ロ
ーラ２５の上に載置する。このとき、丸パイプ３の表面
に予め入れてある長手方向の中心軸を示すケガキ線がレ
ーザマーカ８８に向くように、丸パイプ３を回転ローラ
２５の上に載置する。なお、丸パイプ３内の両端部に
は、円筒状裏当金部材４が予め挿入されている。Ｓ３に
て、レーザマーカ８８から丸パイプ３に向けてレーザポ
イントを発射し、レーザポイントがケガキ線の上に来る
ように水準器８５の昇降ハンドル８９を操作してスイン
グアーム８７を昇降させる。レーザポイントがケガキ線
の上に来た位置でスイングアーム８７の昇降をロック
し、スイングアーム８７を丸パイプ３から離れる方向に
旋回させてレーザスポットを丸パイプ３の右端部に当て
る。このとき、ケガキ線及びレーザスポット間の鉛直方
向の距離がゼロでないときは、丸パイプ３は回転ローラ
２５上に水平に載置されていないので、左右の内いずれ
か一方のローラ調整ハンドル２１を操作し、丸パイプ回
転装置２０の回転ローラ２５の高さを調整する。丸パイ
プ３が回転ローラ２５上に水平に載置されるまで、この
調整を続ける。

【００３８】Ｓ４にて、コントローラ９５上の釦を操作
して、一対の位置決めユニット３０,３０を互いに近づ
ける方向に移動モータ３２を作動させる。移動モータ３
２の回転力は、ギアボックス３１を介して移動第１ねじ
３４及び移動第２ねじ３５に伝達され、一対の位置決め
ユニット３０，３０が互いに同量ずつ近づく。そして、
位置決めユニット３０に搭載されている第１，２接触ロ
ーラ４１，４２が丸パイプ３の端面に軽く当接させなが
ら、丸パイプ３を丸パイプ回転装置２０と共に装置の中
央に位置決めする。右の第１接触ローラ４１及び第２接
触ローラ４２が、丸パイプ３の右端面に軽く当接し、か
つ左の第１接触ローラ４１及び第２接触ローラ４２が丸
パイプ３の左端面にそれぞれ軽く当接する状態になった
ときに移動モータ３２の回転を停止させる。このとき、
移動モータ３２の回転が停止したときの位置決めユニッ
ト３０の移動量から、コントローラ９５は丸パイプ３の
全長を演算し記憶する。Ｓ５にて、コントローラ９５上
の釦を操作して、圧接装置８０のクランプシリンダ８１
を縮退させ、アーム８２を下降させて、調心アーム８４
の両端に取着されている圧接ローラ８３を丸パイプ３に
当接させる。このとき、クランプシリンダ８１に供給す
るエア圧を高圧に設定し、丸パイプ３を４個の回転ロー
ラ２５及び２個の圧接ローラ８３により堅固に挟持す
る。

【００３９】Ｓ６にて、作業員は、コントローラ９５の
デジタル表示を見ながら移動調整ハンドル３３を操作し
て、第１，２接触ローラ４１，４２の円周面を丸パイプ
３の端面から所定の距離だけ離脱させる。このとき、コ
ントローラ９５では、離脱させる所定の距離が演算さ
れ、デジタル表示に表示されている。第１，２接触ロー
ラ４１，４２を所定の距離離脱させた後に、作業員は、
丸パイプ３の両端に挿入されていた円筒状裏当金部材４
を第１，２接触ローラ４１，４２の円周面に当接するま
で引張り出す。引っ張り出した後の円筒状裏当金部材４
の位置は、図４に示すように、円筒状裏当金部材４の幅
の略半分が丸パイプ３内に挿入され、幅の残りが丸パイ
プ３の端部から外部に露出している状態である。Ｓ７に
て、コントローラ９５上の釦を操作して、図７に示すよ
うに、裏当金部材固定部５０に取着されている内側押付
ローラ５１の丸パイプ３側の端面が、円筒状裏当金部材
４の内側端面に一致するように引込シリンダ５５を伸長
させて裏当金部材固定部５０の基部５８を位置決めす
る。そして、挟持シリンダ５４のロッド９３を縮退させ
て内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３間で丸パ
イプ３及び円筒状裏当金部材４を共にクランプする。ま
た、円筒状裏当金部材４の内側端面に位置決めされてい
る内側引込ローラ５２を、引込シリンダ５５により第
１，２接触ローラ４１，４２の方向に押圧する。

【００４０】Ｓ８にて、クランプシリンダ８１のエア圧
を高圧から低圧に切り換える。そして、溶接トーチ９１
を、図４に示すように円筒状裏当金部材４の内側端面を
丸パイプ３の内周面に隅肉溶接する位置に複数の姿勢調
整レバー９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄを調整して位
置決めする。Ｓ９にて、コントローラ９５上の釦を操作
して、ローラモータ２２に回転の開始を指令すると、回
転するローラモータ２２の回転力は、ローラギア部２３
及びローラねじ２４を介して回転ローラ２５を回転させ
る。このとき、４個の回転ローラ２５が同一の回転方向
に回転する。４個の回転する回転ローラ２５及び低圧の
エアによりクランプ力を小さく設定した圧接ローラ８
３，８３により挟持された丸パイプ３は円筒状裏当金部
材４と共に回転を開始する。そして、溶接トーチ９１に
より溶接を開始する。溶接が完了後、ローラモータ２２
の回転を停止させる。

【００４１】Ｓ１０により、手動で、溶接トーチユニッ
ト９０をユニットベース３７上の所定位置まで退避させ
る。次に、コントローラ９５上の釦を操作して、裏当金
部材固定部５０の挟持シリンダ５４を伸張させて、内側
押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３による丸パイプ
３及び円筒状裏当金部材４間のクランプを解除する。そ
して、引込シリンダ５５により、基部５８をユニットベ
ース３７上の所定位置に退避させる。その後、ユニット
ベース３７を所定位置に退避させる。Ｓ１１により、ダ
イヤフラム５を予め取り付けた治具プレート７１を一対
の治具プレートガイド７０にそれぞれ挿入して固定す
る。そして、移動調整ハンドル３３を操作して一対のユ
ニットベース３７，３７を丸パイプ３の左右から互いに
接近させて、各ダイヤフラム５の表面を円筒状裏当金部
材４に軽く当接させる。

【００４２】Ｓ１２にて、円筒状裏当金部材４の外周よ
りダイヤフラム５を例えば４個所仮付け溶接し、固定金
具７３を取り外してダイヤフラム５と治具プレート７１
とを分離する。治具プレート７１が挿入されたままにな
っている治具プレートガイド７０と共にユニットベース
３７を丸パイプ３から退避させる。その後、ダイヤフラ
ム５溶接用の溶接トーチ（図示せず）を所定位置にセッ
トして、回転ローラ２５を回転させて、丸パイプ３を回
転させながらダイヤフラム５を円筒状裏当金部材４に溶
接する。Ｓ１３にて、ダイヤフラム５の溶接完了後、ダ
イヤフラム５溶接用の溶接トーチを退避させて、クラン
プシリンダ８１を伸張させて丸パイプ３のクランプを解
放する。そして、ダイヤフラム５を溶接した丸パイプ３
を装置から搬出する。

【００４３】次に、本実施形態の作用及び効果を説明す
る。裏当金部材位置決め部４０の第１，２接触ローラ４
１，４２を丸パイプ３の両端面に当接させ、丸パイプ３
の全長を計測後、前記第１，２接触ローラ４１，４２を
丸パイプ３から所定の距離だけ離脱させて、丸パイプ３
の両端部に挿入されている円筒状裏当金部材４を、図８
に示すように前記第１，２接触ローラ４１，４２に当接
するまで引っ張り出す。すると、右の円筒状裏当金部材
４の右端面と左の円筒状裏当金部材４の左端面との距離
は、基準距離に設定される。この基準距離は、円筒状裏
当金部材４を丸パイプ３に溶接後の両円筒状裏当金部材
４，４の外側端面間の距離が所定の距離になるように溶
接歪等を考慮して予め演算された値である。

【００４４】図８は、第１，２接触ローラ４１，４２が
円筒状裏当金部材４の端面に当接していて、裏当金部材
固定部５０の内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５
３により円筒状裏当金部材４及び丸パイプ３をクランプ
し、前後一対の内側引込ローラ５２，５２を円筒状裏当
金部材４の内側端面に押し当てて第１、２接触ローラ４
１，４２側に引張っている状態を示す。図９は、図８の
Ｘ視を示す。図８の状態で、回転ローラ２５，２５を回
転させると、円筒状裏当金部材４は、第１接触ローラ４
１をガイドにして、図９に示す左右の第２接触ローラ４
２間で、図１０に示す２個の第２接触ローラ４２と２個
の内側引込ローラ５２とにより形成されている溶接領域
に精度よく引き込まれてゆく。溶接領域での溶接位置
は、例えば図１０の溶接位置Ｗにおいて丸パイプ３及び
円筒状裏当金部材４を溶接する。このように、左右２個
の円筒状裏当金部材４，４の外側端面間の距離を自動的
に設定し、丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４を一体に
して回転させながら、かつ両円筒状裏当金部材４の外側
端面間の距離を常に基準距離に精度よく位置決めしなが
ら、円筒状裏当金部材４を丸パイプ３に溶接する。

【００４５】また、円筒状裏当金部材４は、図１０に示
すように、一端部から多端部にわたってスリットが設け
たものである。溶接時には、丸パイプ３の内径及び円筒
状裏当金部材４の外径間のすきまを密着させながら位置
決めして溶接する。このスリットにより、丸パイプ３の
内周長及び円筒状裏当金部材４の外周長の差を吸収でき
るので、溶接面が密着して優れた溶接精度が得られる。
これらにより、手動で円筒状裏当金部材４の丸パイプ３
への溶接位置を計測する熟練を要する作業が不要とな
り、溶接トーチ９１の位置を一旦決めて、丸パイプ３を
回転させるだけで、自動的に溶接できるので、未熟練作
業者でも溶接精度が出せて、かつ溶接所用時間が短い丸
パイプへの円筒状裏当金部材の溶接装置を得ることがで
きる。

【００４６】なお、本実施形態において、左右一対の丸
パイプ回転装置２０，２０により、丸パイプ３を支持回
転させるようにしているが、丸パイプ３の直径により、
左右一対の大直径用の丸パイプ回転装置及び左右一対の
小直径用の丸パイプ回転装置をレール１２上に配設して
使い分けてもよい。また、本実施形態においては、円筒
状裏当金部材４の外側端面を位置決めするときに、第
１，２接触ローラ４１，４２を、円筒状裏当金部材４の
所定の外側端面間距離から直前に計測した丸パイプ３の
全長を差し引いて求めた値の略二分の一の距離だけ作業
者が手動で丸パイプ３から離脱させているが、コントロ
ーラ９５から出力される指令により自動的に離脱させる
ようにしても何ら差し支えない。また、本実施形態にお
いては、両円筒状裏当金部材４，４を同時に溶接すると
しているが、丸パイプ３が長くて、一人の作業員による
両円筒状裏当金部材４の溶接部の目視が困難な場合に
は、片方の円筒状裏当金部材４の溶接が完了後、もう一
方の溶接をおこなってもよい。また、本実施形態におい
ては、丸パイプ３を上方からクランプするアクチュエー
タとして、エア圧により駆動されるクランプシリンダ８
１を利用したが、油圧又は電気により駆動されるアクチ
ュエータを使用して高低２段階のクランプ力を設定でき
るようにしてもよい。また、裏当金部材固定部５０の挟
持シリンダ５４及び引込シリンダ５５も、油圧又はエア
圧により駆動されてもよいし、電気駆動式のアクチュエ
ータを利用してもよい。また、本実施形態においては、
手動で定位置に設定する溶接トーチにより溶接するとし
ているが、産業用溶接ロボットにより溶接してもよい。
さらに、本実施形態では、円筒状裏当金部材４は１個所
のスリットを設けたワンピース部材としているが、２分
割のように複数個に分割された部材でもよい。また、２
分割の部材を１個所接合するような複数個の部材を接合
したものでもよい。

【００４７】以上、本発明によれば、両円筒状裏当金部
材の外側端面間の所定の距離と計測した丸パイプの全長
との差の略二分の一の距離だけ、丸パイプの内周面に挿
入されている両円筒状裏当金部材の外側端面を丸パイプ
の端面から引っ張り出して接触ローラの外周面に当接さ
せる。これにより、両円筒状裏当金部材の外側端面が丸
パイプの端面から均等の位置に同時に位置決めされ、か
つ両円筒状裏当金部材の外側端面間の距離が所定の距離
に設定されて、円筒状裏当金部材の軸方向の位置が位置
決めされる。そして、押付ローラにより丸パイプ及び円
筒状裏当金部材を一体にして直径方向にクランプする。
軸方向と直径方向とで円筒状裏当金部材の丸パイプ上で
の位置が精度よく堅固に保持しながら、かつ丸パイプ及
び円筒状裏当金部材を回転させながら溶接する。これに
より、円筒状裏当金部材の丸パイプに溶接する位置を精
度よく位置決めしながら溶接できるので作業者は熟練を
要しない。また丸パイプを回転させながら溶接できるの
で、溶接のための所要時間が短い丸パイプへの円筒状裏
当金部材の溶接装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の平面図及び正面図であ
る。

【図２】本発明に係る実施形態の側面図である。

【図３】裏当金部材固定部の説明図である。

【図４】裏当金部材固定部及び溶接トーチユニットの配
置位置の説明図である。

【図５】治具プレートの説明図である。

【図６】本発明に係る実施形態の作動順序の概要図であ
る。

【図７】裏当金部材固定部のクランプ時の説明図であ
る。

【図８】円筒状裏当金部材の位置決め時の説明図であ
る。

【図９】円筒状裏当金部材を位置決めした時の、裏当金
部材固定部によるクランプ個所の正面図である。

【図１０】円筒状裏当金部材を位置決めした時の、裏当
金部材固定部によるクランプ個所の平面図である。

【図１１】円筒状裏当金部材の構造図である。

【図１２】鉄骨構築物の柱構造体の説明図である。

【図１３】円筒状裏当金部材の溶接手順の説明図であ
る。

【図１４】円筒状裏当金部材の軸方向の位置決め方法の
説明図である。

【符号の説明】

１…仕口ブロック、２…コラム、３…丸パイプ、４…円
筒状裏当金部材、５…ダイヤフラム、１０…基台、１１
…スライド台、１２…レール、２０…丸パイプ回転装
置、２１…ローラ調整ハンドル、２２…ローラモータ、
２３…ローラギア部、２４…ローラねじ、２５…回転ロ
ーラ、２６…車輪、２７…ローラ架台、３０…位置決め
ユニット、３７…ユニットベース、３６…移動駆動部、
３１…ギアボックス、３２…移動モータ、３３…移動調
整ハンドル、３４…移動第１ねじ、３５…移動第２ね
じ、４０…裏当金部材位置決め部、４１…第１接触ロー
ラ、４２…第２接触ローラ、５０…裏当金部材固定部、
５１…内側押付ローラ、５２…内側引込ローラ、５３…
外側反力ローラ、５４…挟持シリンダ、５５…引込シリ
ンダ、５６…水平スライド、５７…上下スライド、５８
…基部、５９…上下シリンダブラケット、６０…内側ロ
ーラブラケット、６１…押付ばね部、９３…ロッド、９
０…溶接トーチユニット、７０…治具プレートガイド、
８０…圧接装置、８５…水準器。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸井 良広 石川県小松市今江町９丁目406番地 コマ ツエンジニアリング株式会社粟津事業所内 Ｆターム(参考） 4E081 AA12 AA15 BA19 DA12 DA18 EA21 EA24 EA44 EA45 FA14

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 丸パイプへの円筒状裏当金部材を溶接す
   る方法であって、丸パイプの内側端部端に挿入した円筒
   状裏当金部材を丸パイプと共に回転して、丸パイプ内側
   の溶接円周に沿う位置に置いた溶接トーチにより円筒状
   裏当金部材を取り付け溶接する溶接方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶接方法において、 丸パイプの内側端部端に挿入した円筒状裏当金部材の軸
   方向両端面側に、相対的に軸方向へ動くようにした位置
   決め部材を当てがって、該位置決め部材により円筒状裏
   当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置規制をはか
   る手段と、 丸パイプの端部端外周面と円筒状裏当金部材の内周面と
   に、対向して相対的に半径方向に動くようにした圧接部
   材を当てがって、該圧接部材により円筒状裏当金部材を
   丸パイプに対して接触させる半径方向取付位置規制をは
   かる手段とを設け、 丸パイプと円筒状裏当金部材を共に回転して、前記手段
   による取付位置規制位置を円筒状裏当金部材が通過する
   際に溶接を加えるようにしたことを特徴とする丸パイプ
   への円筒状裏当金部材溶接方法。
3. 【請求項３】 丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置
   であって、 長手方向の基台と、 基台上に複数基が移動自在に位置して丸パイプを回転自
   在に受け持つ丸パイプ回転装置と、 丸パイプ端部側の基台上に移動自在に位置して丸パイプ
   の端部内周側にはめ込んだ円筒状裏当金部材を丸パイプ
   の端部側に軸方向と円周方向の結合位置に保持する位置
   決め装置とから構成したことを特徴とする丸パイプへの
   円筒状裏当金部材溶接装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接装置において、 丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に分離して設置し
   た左右一対の回転ローラと、左右一対の回転ローラを同
   期して回転駆動する同期回転駆動手段とを有することを
   特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接装置において、 丸パイプに回転自在に当接する圧接ローラを備え、丸パ
   イプの上部を上方から下方へ押圧する圧接装置を有する
   ことを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接装置において、 丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に配設した回転ロ
   ーラの間隔をローラが相対的に移動して調整するローラ
   間隔可変装置を有することを特徴とする丸パイプへの円
   筒状裏当金部材溶接装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接装置において、 圧接装置は、圧接ローラを上下に調整自在とする上下位
   置可変装置を有することを特徴とする丸パイプへの円筒
   状裏当金部材溶接装置。
8. 【請求項８】 請求項２記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接方法及び請求項３記載の円筒状裏当金部材溶
   接装置に用いられる円筒状裏当金部材は、円筒の一端面
   から他端面にわたる１個のスリットを有するワンピース
   部材、複数に分割された複数部材又は複数部材を接合し
   たものである。
9. 【請求項９】 請求項２記載の丸パイプへの円筒状裏当
   金部材溶接方法において用いられる軸方向位置規制手段
   及び半径方向位置規制手段はローラにより規制する手段
   であることを特徴とする。