JP2006051531A - 水平型自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークを支持するマンドレルを交換することなく、厚みの異なるワークを同一のマンドレルを用いて突合せ溶接することができ、作業能率の向上及びコスト低減等を図れるようにする。
【解決手段】 キャビネット本体２に支持された水平姿勢の長尺状のマンドレル１に金属板材から成るワークＷを支持させ、マンドレル１に設けたバックバー３上でワークＷの端面同士を突合せ固定し、この突合せ部を溶接装置６により突合せ溶接するようにした水平型自動溶接装置に於いて、前記マンドレル１をその軸心を中心にしてキャビネット本体２に回転自在に設けると共に、当該マンドレル１の外表面に少なくとも薄板用のバックバー３と厚板用のバックバー３′を等角度間隔で配設し、ワークＷの厚みに応じてマンドレル１を回転させ、ワークＷの厚みに対応するバックバー３，３′上でワークＷの端面同士を突合せ固定し、ワークＷの突合せ部を突合せ溶接する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、主に円筒状、角筒状又はテーパ状に曲げ加工されたステンレスや鉄、電気亜鉛メッキ鋼板等の金属板材から成るワークを水平姿勢の長尺状のマンドレルで支持し、マンドレルに設けたバックバー上でワークの端面同士を突合せ溶接して丸パイプや角パイプ、テーパ管等の各種製品を作製する水平型自動溶接装置に係り、特に、ワークを支持するマンドレルを交換することなく、薄板のワークの突合せ溶接と厚板のワークの突合せ溶接を同一のマンドレルで夫々行えるようにした大型の水平型自動溶接装置の改良に関するものである。

従来、この種の水平型自動溶接装置としては、例えば本件出願人が先に開発した金属薄板材の自動溶接装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、前記自動溶接装置は、図示していないが、本体に片持ち状態で取り付けられ、、ワークを支持する水平姿勢の長尺状のマンドレルと、マンドレルの上面側に着脱自在に取り付けた長尺状のバックバーと、マンドレルに設けられ、ワークの端面同士がバックバー上で突き合されるようにワークの端面の位置決めを行うセンター位置決め機構と、マンドレルの上方位置に配設され、ワークの端面同士を突合せ状態でバックバー上に押圧固定するクランプ機構と、マンドレルの上方位置に配設され、ワークの突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接装置とから構成されており、マンドレルに支持されたワークの端面同士をセンター位置決め機構及びクランプ機構によりバックバー上で突合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置により突合せ溶接して接合するようにしたものである。
又、この自動溶接装置は、マンドレルとバックバーを異なる形状のものに取り換えることによって、角筒状に曲げ加工されたワークや平板状のワークの突合せ溶接、或いは円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークの突合せ溶接を夫々行えるようになっている。

ところで、理想的な突合せ溶接を行うためには、ワークの厚さに応じてバックバーの溝の幅を調整する必要があり、一般に薄板（厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ）のワークを突合せ溶接する場合には、バックバーの溝の幅を狭くし、又、厚板（厚さが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍ）のワークを突合せ溶接する場合には、バックバーの溝の幅を広くするようにしている。

従って、前記自動溶接装置に於いては、薄板のワークと厚板のワークの両方を夫々突合せ溶接する際、薄板用のバックバー（溝の幅の狭いバックバー）を取り付けたマンドレルと厚板用のバックバー（溝の幅の広いバックバー）を取り付けたマンドレルとを夫々用意し、ワークの厚みに応じてマンドレルを交換し、ワークの厚みに対応するバックバー上でワークの突合せ溶接を行うようにしていた。

ところで、この種の自動溶接装置に於いては、ワークを支持するマンドレルは高強度が求められるためにかなりの重量があり、マンドレルを別のマンドレルに交換する際にマンドレルの交換を簡単且つ容易に行えないと云う問題があった。特に、長いワークを突合せ溶接できる大型の自動溶接装置に於いては、前記問題がより一層助長されることになる。

そのため、丸パイプや角パイプ等の各種製品を溶接加工により作製する精密板金工場等に於いては、薄板のワークを突合せ溶接する薄板材専用の自動溶接装置と、厚板のワークを突合せ溶接する厚板材専用の自動溶接装置とを工場内に夫々設置し、ワークの厚みに応じて自動溶接装置を使い分け、マンドレルやバックバーの交換に伴う時間のロスを無くし、作業能率の向上を図るようにしていた。
然し乍ら、この場合には、二台の自動溶接装置を必要とするため、設備費等のコストが大幅に高騰するうえ、メンテナンスにも手数が掛かる等、別の問題が発生することになる。

尚、薄板用のバックバーと厚板用のバックバーを夫々用意し、ワークの厚みに応じてバックバーのみを交換し、ワークの厚みに対応するバックバー上でワークの突合せ溶接を行うようにしても良いが、この場合でも、バックバーが多数のボルトによりマンドレルに取り付けられているため、バックバーの交換時に多数のボルトを弛めたり、締め付けたりしなければならず、取り換えに極めて手数が掛かり、作業性及び取扱性等に劣ると云う問題があった。
特開２００３−２０５３６９号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ワークを支持するマンドレルを交換することなく、厚みの異なるワークを同一のマンドレルを用いて突合せ溶接することができ、作業能率の向上及びコスト低減等を図れるようにした水平型自動溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、キャビネット本体に支持された水平姿勢の長尺状のマンドレルに金属板材から成るワークを支持させ、マンドレルに設けたバックバー上でワークの端面同士を突合せ固定し、この突合せ部を溶接装置により突合せ溶接するようにした水平型自動溶接装置に於いて、前記マンドレルをその軸心を中心にしてキャビネット本体に回転自在に設けると共に、当該マンドレルの外表面に少なくとも薄板用のバックバーと厚板用のバックバーを等角度間隔で配設し、ワークの厚みに応じてマンドレルを回転させ、ワークの厚みに対応するバックバー上でワークの端面同士を突合せ固定し、ワークの突合せ部を突合せ溶接するようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、マンドレルの断面形状を細長い略長方形状とし、マンドレル外表面の一方の短辺側に薄板用のバックバーを、又、マンドレル外表面の他方の短辺側に厚板用のバックバーを夫々設けたことに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、マンドレルの基端部にマンドレルを回転操作するハンドルを取り付け、当該ハンドルとキャビネット本体との間に、マンドレルに設けた各バックバーが夫々真上を向くようにマンドレルを位置決めするマンドレル位置決め機構を設けたことに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、マンドレルに、ワークの端面同士が薄板用のバックバー上及び厚板用のバックバー上で夫々突き合されるようにワークの端面の位置決めを行うセンタープレートを備えた一組のセンター位置決め機構を配設し、又、薄板用のバックバー及び厚板用のバックバーに、センタープレートが遊嵌状態で挿入され且つシールドガスをワークの突合せ部の裏面側へ供給するスリット状の溝を夫々形成したことに特徴がある。

本発明の請求項１の水平型自動溶接装置は、キャビネット本体にマンドレルを回転自在に設けると共に、当該マンドレルの外表面に薄板用のバックバーと厚板用のバックバーを夫々配設する構成としているため、突合せ溶接するワークの厚みが変わった場合には、マンドレルを回転させることによって、ワークの厚みに対応するバックバー上でワークの端面同士を突合せ溶接することができる。即ち、本発明の水平型自動溶接装置は、薄板のワークの突合せ溶接と厚板のワークの突合せ溶接を同一のマンドレルを用いて行うことができ、従来の自動溶接装置のように重量のあるマンドレルを交換したりする必要もなく、作業能率の大幅な向上を図れると共に、取扱性にも優れたものとなる。
又、本発明の請求項１の水平型自動溶接装置は、一台の自動溶接装置で薄板のワークと厚板のワークの両方を夫々突合せ溶接することができるため、ワークの厚みに応じて異なる自動溶接装置を二台設置しておく必要もなく、設備費等のコストを大幅に削減することができる。

本発明の請求項２及び請求項４の水平型自動溶接装置は、上記効果に加えて更に次のような効果を奏することができる。
即ち、本発明の請求項２の水平型自動溶接装置は、マンドレルの断面形状を細長い略長方形状とし、マンドレル外表面の一方の短辺側に薄板用のバックバーを、又、マンドレル外表面の他方の短辺側に厚板用のバックバーを夫々設ける構成としているため、円筒状、角筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークをマンドレルに挿着する際に、ワークの開口部を少し広げるだけでワークをマンドレルに挿着することができる。その結果、ワークのマンドレルへの挿着を簡単且つ容易に行えると共に、ワークの開口部が必要以上に広げられてワーク自体が大きく変形すると云うこともなく、ワークの端面同士の突合せも簡単且つ容易に行えることになる。
又、本発明の請求項３の水平型自動溶接装置は、マンドレルの基端部にマンドレルを回転操作するハンドルを取り付け、当該ハンドルとキャビネット本体との間に、マンドレルに設けた各バックバーが夫々真上を向くようにマンドレルを位置決めするマンドレル位置決め機構を設ける構成としているため、ハンドルによりマンドレルの回転操作を簡単且つ容易に行えると共に、マンドレル位置決め機構によりバックバーの位置決めを正確に行えてワークの突合せ溶接を高精度で行うことができる。
更に、本発明の請求項４の水平型自動溶接装置は、マンドレルにワークの端面の位置決めを行う一組のセンター位置決め機構を設けると共に、薄板用のバックバー及び厚板用のバックバーにシールドガスをワークの突合せ部の裏面側へ供給するスリット状の溝を夫々形成する構成としているため、ワークの端面同士を正確且つ確実に突き合わせることができると共に、ワークの突合せ溶接部の酸化を防止することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る大型の水平型自動溶接装置を示し、当該水平型自動溶接装置は、円筒状、角筒状又はテーパ状に曲げ加工されたステンレスや鉄、電気亜鉛メッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板材から成るワークＷの端面同士を突合せ溶接により接合して丸パイプや角パイプ、テーパ管等の各種製品を作製するものであり、特に、ワークＷを支持する水平姿勢のマンドレル１に改良を加えることによって、マンドレル１を交換することなく、薄板のワークＷの突合せ溶接と厚板のワークＷの突合せ溶接を同一のマンドレル１を用いて行えるようにしたものである。

即ち、前記水平型自動溶接装置は、図１に示す如く、ボックス状のキャビネット本体２と、キャビネット本体２に片持ち状態で回転自在に支持され、ワークＷを支持する水平姿勢の長尺状のマンドレル１と、マンドレル１の外表面に１８０度間隔で取り付けられた薄板用の長尺状のバックバー３及び厚板用の長尺状のバックバー３′と、ワークＷの端面同士が薄板用のバックバー３上及び厚板用のバックバー３′上で夫々突き合されるようにワークＷの端面の位置決めを行う一組のセンター位置決め機構４と、マンドレル１の上方位置に配設され、ワークＷの端面同士を突合せ状態でバックバー３，３′上に押圧固定するエアークランプ方式のクランプ機構５と、マンドレル１の上方位置に配設され、ワークＷの突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接装置６とからその主要部が構成されており、ワークＷの厚みに応じてマンドレル１を回転させ、ワークＷの厚みに対応するバックバー３，３′上でワークＷの端面同士をセンター位置決め機構４及びクランプ機構５により突合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置６により突合せ溶接するようにしたものである。

具体的には、前記キャビネット本体２は、図１乃至図３に示す如く、上部に水平姿勢の長尺状のフレーム２ａを有すると共に、下部に平面形状が長方形のベース２ｂを夫々備えており、キャビネット本体２の内部には、溶接用電源装置、アルゴンガス等の溶接用ガスボンベ、コンプレッサー等の圧縮空気源（何れも図示省略）等が夫々収容されている。
又、キャビネット本体２には、図示していないが、溶接条件や電極位置等を設定する操作盤、溶接用ガスや圧縮空気のメーター類等が夫々配設されている。

前記マンドレル１は、図１及び図４に示す如く、金属材により断面形状が細長い略長方形状の角柱状に形成された長尺状の本体部１Ａと、本体部１Ａの基端部に本体部１Ａの軸心に合致する状態で取り付けられ、断面形状が円形の円柱状に形成された長尺状の軸部１Ｂとから成り、軸部１Ｂをキャビネット本体２に取り付けた一対の軸受台７及び球面軸受８で支持することによって、キャビネット本体２に片持ち状態で且つその軸心を中心にして回転自在に支持されている。
又、マンドレル１の本体部１Ａの両短辺側には、図１及び図５に示す如く、薄板用の長尺状のバックバー３と厚板用の長尺状のバックバー３′が夫々着脱自在に嵌め込まれる取付け溝１ａがマンドレル１の長手方向に沿って夫々形成されている。各取付け溝１ａの底面には、後述するセンタープレート１４の支持台１５ａが上下動可能に嵌め込まれる凹部１ｂが一定間隔毎に形成されている。更に、マンドレル１の取付け溝１ａの近傍位置には、取付け溝１ａに嵌め込んだバックバーをマンドレル１側へ固定するためのボルト９が挿通されるボルト穴１ｃがマンドレル１の長手方向に一定間隔毎に形成されていると共に、マンドレル１の側面には、アルゴンガス等のシールドガスを供給するためのガス供給口１ｄが取付け溝１ａに連通するように一定間隔毎に形成されている。
尚、この実施の形態に於いては、マンドレル１の長さは、円筒状、角筒状又はテーパ状に曲げ加工された最大１８００ｍｍのワークＷの端面同士を突合せ溶接できるように設定されている。

そして、マンドレル１の基端部（軸部１Ｂの基端部）には、図１、図３及び図６に示す如く、マンドレル１を手動操作により回転操作するレバー構造のハンドル１０が設けられている。このハンドル１０とキャビネット本体２との間には、マンドレル１に取り付けた薄板用のバックバー３と厚板用のバックバー３′が夫々真上を向くようにマンドレル１を位置決めするマンドレル位置決め機構１１が設けられている。
前記マンドレル位置決め機構１１は、ハンドル１０に取り付けたインデックスプランジャ１１ａと、軸受台７に１８０度間隔で形成され、インデックスプランジャ１１ａの係止突起１１ｂが嵌り込む係止穴１１ｃとから成り、ハンドル１０を回転させてインデックスプランジャ１１ａの係止突起１１ｂを係止穴１１ｃへ嵌め込むことによって、マンドレル１を位置決めできるようにになっている。マンドレル１が位置決めされたときには、薄板用のバックバー３又は厚板用のバックバー３′が真上を向くようになっている。
又、マンドレル１の先端部（本体部１Ａの先端部）には、図１及び図７に示す如く、フレーム２ａの先端部に設けたマンドレル受け１２に抜き差し自在に挿入される支持軸１ｅが取り付けられている。
前記マンドレル受け１２は、ロータリーアクチュエータ１３により水平位置から鉛直位置に亘って９０度正逆回転するように構成されており、マンドレル受け１２を水平位置から鉛直位置に回動させ、マンドレル受け１２に形成した支持穴１２ａにマンドレル１の先端部に設けた支持軸１ｅを挿入することによって、マンドレル１の先端部を支持することができるようになっている。

前記薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′は、図５に示す如く、何れも銅材により断面形状が略長方形の長尺な角柱状に形成されており、マンドレル１の取付け溝１ａに着脱自在に嵌め込まれている。両バックバー３，３′は、ワークＷの端面同士を突合せ溶接する際に余分な熱を吸収してビードの溶け落ちや穴あき、ワークＷの熱歪等を防止すると共に、ワークＷの突合せ部の裏面側にシールドガスを流して溶接部の酸化を防止するものである。
この実施の形態に於いては、両バックバー３，３′は、長手方向に沿って左右に二分割されており、分割された左右のバックバー３″間にセンタープレート１４が遊嵌状態で挿入され且つアルゴンガス等のシールドガスが流れるスリット状の溝３ａが形成されている。又、分割された左右のバックバー３″は、左右対称状に形成されており、マンドレル１のボルト穴１ｃに合致する雌ネジ穴３ｂが長手方向に沿って一定間隔毎に形成されている。

そして、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′は、分割された左右のバックバー３″を対向させた状態でマンドレル１の取付け溝１ａに夫々嵌め込み、左右のバックバー３″を複数本のボルト９でマンドレル１側へ締め付け固定することによって、マンドレル１に取り付けられている。このとき、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′の各左右のバックバー３″間には、スリット状の溝３ａが形成される。又、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′の上面は、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの端面同士を突合せ溶接できるように円弧状に形成されている。
尚、この実施の形態に於いては、マンドレル１外表面の一方の短辺側に取り付けた薄板用のバックバー３は、そのスリット状の溝３ａの幅が１．０ｍｍに、又、マンドレル１外表面の他方の短辺側に取り付けた厚板用のバックバー３′は、そのスリット状の溝３ａの幅が１．２ｍｍに夫々設定されている。

前記センター位置決め機構４は、ワークＷの端面同士が薄板用のバックバー３の溝３ａ上及び厚板用のバックバー３′の溝３ａ上で夫々突き合されるようにワークＷの端面の位置決めを行うものであり、図１及び図５に示す如く、バックバー３，３′のスリット状の溝３ａ内にマンドレル１の半径方向へ移動自在に挿入された薄鋼板製の長尺状のセンタープレート１４と、マンドレル１に設けられ、センタープレート１４をマンドレル１の半径方向へ進退移動させるシリンダ構造の駆動部１５とから構成されている。
即ち、センタープレート１４は、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′の溝３ａに夫々遊嵌状態で且つマンドレル１の半径方向へ移動自在に挿入されており、その先端部（上端部）がバックバー３，３′の上面から外方へ突出可能になっていると共に、先端部（上端部）の側面にワークＷの端面が当接するようになっている。このセンタープレート１４は、その厚みが０．６ｍｍに設定されている。そのため、センタープレート１４をバックバー３，３′の溝３ａに挿入したときには、センタープレート１４の側面とバックバー３，３′との間にアルゴンガス等のシールドガスが流れるスリット状の間隙が形成されることになる。
一方、駆動部１５は、マンドレル１の凹部１ｂにマンドレル１の半径方向へ移動自在に嵌め込まれ、センタープレート１４がボルト９により支持固定される複数の支持台１５ａと、各支持台１５ａの下面に固定され、マンドレル１の凹部１ｂの底面に形成したピストン穴１ｆにマンドレル１の半径方向へ摺動自在に挿入されたピストン１５ｂと、バックバー３，３′と支持台１５ａとの間に介設され、支持台１５ａをマンドレル１の中心側へ附勢してセンタープレート１４の先端部（上端部）をバックバーの溝３ａ内に位置させる復帰用の圧縮スプリング１５ｃとから構成されており、圧縮空気供給源からの圧縮空気をマンドレル１に形成したエアー供給口１ｇからピストン１５ｂへ供給すると、ピストン１５ｂ、支持台１５ａ及びセンタープレート１４が圧縮スプリング１５ｃの弾性力に抗してマンドレル１の半径方向へ移動し、センタープレート１４の先端部（上端部）がバックバー３，３′の上面から外方へ突出し、又、圧縮空気の供給を停止すると、圧縮スプリング１５ｃの弾性力によりピストン１５ｂ、支持台１５ａ及びセンタープレート１４がマンドレル１の中心側へ移動し、センタープレート１４の先端部（上端部）がスリット状の溝３ａ内に収納するようになっている。

前記クランプ機構５は、図４に示す如く、マンドレル１の上方位置に対向状に配置され、キャビネット本体２のフレーム２ａにヒンジ１６を介して上下方向へ揺動自在に支持された左右の下部支持板１７と、両下部支持板１７の先端部に固定され、マンドレル１に支持されたワークＷの端部上面に当接する銅材製の左右のガイド板１８と、マンドレル１の上方位置に対向状に配置され、キャビネット本体２のフレーム２ａにヒンジ１６を介して上下方向へ揺動自在に支持された左右の上部支持板１９と、両上部支持板１９の先端部に固定され、左右のガイド板１８の先端部上面に当接する銅材製の左右のクランプ２０と、フレーム２ａと左右の上部支持板１９との間に介設され、圧縮空気の供給により膨張して左右の上部支持板１９を下方へ押圧して左右のクランプ２０を下方へ押し下げると共に、左右のガイド板１８を間接的に下方へ押圧するエアーチューブ２１と、フレーム２ａと左右の下部支持板１７との間に介設され、左右の下部支持板１７、左右のガイド板１８、左右のクランプ２０及び左右の上部支持板１９を上方へ揺動させるエアーシリンダ２２と、フレーム２ａに設けられ、左右の上部支持板１９及びクランプ２０の下方向への揺動量を規制するストッパー２３と、左右の上部支持板１９及びクランプ２０を水平移動させて左右のクランプ２０間の間隙を調整する調整ネジ２４等から構成されており、圧縮空気源からエアーチューブ２１に圧縮空気を供給してエアーチューブ２１を膨張させると、左右の上部支持板１９、クランプ２０、下部支持板１７及びガイド板１８が夫々下方へ揺動し、クランプ２０がマンドレル１に支持されたワークＷの端部に間接的に当接してワークＷの端部をバックバー３，３′上に押圧固定し、又、圧縮空気の供給を停止してエアーシリンダ２２を短縮動作させると、左右の上部支持板１９、クランプ２０、下部支持板１７及びガイド板１８が夫々上方へ揺動し、ワークＷの押圧状態が解除されるようになっている。

前記ＴＩＧ溶接装置６は、図１に示す如く、フレーム２ａの上面にガイドレール２５を介してマンドレル１の長手方向へ往復移動自在に配設された走行台２６と、走行台２６に昇降自在に支持され、先端部からアルゴンガス等のシールドガスを流すと共に、タングステン電極棒を挿着した溶接用トーチ２７と、溶接用トーチ２７を昇降動させるサーボモータ等から成るトーチ上下動駆動装置（図示省略）と、溶接状況（タングステン電極棒の消耗やアークの状態等）やワークＷの端部の突合せ状況を確認する監視カメラ（図示省略）と、溶接開始前に於けるタングステン電極棒とワークＷの間隙設定を容易にし、溶接中に於けるタングステン電極棒とワークＷの接触事故を直ちに検知する電極接触検知装置（図示省略）と、走行台２６をマンドレル１の長手方向へ往復走行させるモータ２８ａ及びボールネジ機構２８ｂから成る駆動装置２８等から構成されており、ワークＷの突合せ部を溶接する際に溶接用トーチ２７の先端が自動的に高さ調整され且つ走行台２６及びこれに支持された溶接用トーチ２７が所定の速度でワークＷの突合せ部に沿って直線移動するようになっている。

次に、上述した水平型自動溶接装置を用いて円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの端面同士を突合せ溶接する場合について説明する。

尚、ワークＷには、厚みが０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ、ワークＷの外径が２００ｍｍ〜９００ｍｍ、長さが最大１８００ｍｍのステンレス、鉄、電気亜鉛メッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板材から成る円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷが使用されている。又、溶接電流、アーク長、不活性ガスの供給量、溶接用トーチ２７の走行速度、タングステン電極棒の先端形状等の溶接条件は、ワークＷの材質、板厚、幅等に応じて最適の条件下に設定されていることは勿論である。

先ず、突合せ溶接するワークＷの厚みに応じてハンドル１０によりマンドレル１を回転操作し、ワークＷの厚みに対応するバックバー３，３′が真上を向くようにマンドレル１を回転させる。
例えば、薄板（厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ）のワークＷを突合せ溶接する場合には、ハンドル１０によりマンドレル１を回転させ、薄板用のバックバー３（溝３ａの幅の狭いバックバー３）が真上を向くようにマンドレル１を回転操作する。又、厚板（厚さが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍ）のワークＷを突合せ溶接する場合には、ハンドル１０によりマンドレル１を回転させ、厚板用のバックバー３′（溝３ａの幅の広いバックバー３′）が真上を向くようにマンドレル１を回転させる。このとき、マンドレル１をハンドル１０により回転操作しているため、マンドレル１の回転操作を簡単且つ容易に行える。又、ハンドル１０とキャビネット本体２との間に設けたマンドレル１位置決め機構によりバックバー３，３′を正確な位置で位置決めすることができる。

次に、マンドレル１の先端部をマンドレル受け１２により支持して長尺状のマンドレル１の撓みを防止すると共に、マンドレル１の上面側に位置するセンター位置決め機構４のセンタープレート１４を駆動部１５により上昇させてセンタープレート１４の上端部をバックバー３，３′の上面から上方へ突出させた後、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの開口部を手で広げてマンドレル１に挿着する。このとき、マンドレル１の断面形状を細長い略長方形状としているため、ワークＷをマンドレル１に挿着する際に、ワークＷの開口部を少し広げるだけでワークＷをマンドレル１に挿着することができる。その結果、ワークＷのマンドレル１への挿着を簡単且つ容易に行える。又、ワークＷの開口部が必要以上に広げられてワークＷ自体が大きく変形すると云うこともなく、ワークＷをマンドレル１に挿着した後にワークＷの端面同士の突合せを簡単且つ容易に行える。

尚、上記実施の形態に於いては、マンドレル１の先端部をマンドレル受け１２で支持してからマンドレル１にワークＷを挿着するようにしたが、他の実施の形態に於いては、ワークＷをマンドレル１の先端部からマンドレル１に挿着し、その後マンドレル１の先端部をマンドレル受け１２で支持するようにしても良い。

ワークＷをマンドレル１に挿着したら、ワークＷの一方の端面をセンタープレート１４の上端部の側面に当接させ、クランプ機構５の一方のクランプ２０（センタープレート１４の側面に当接しているワークＷの端部の上方に位置するクランプ２０）を下降させ、当該クランプ２０によりワークＷの一方の端部をバックバー３（３′）上に押圧固定する（図８参照）。

その後、センター位置決め機構４の駆動部１５に供給されている圧縮空気の供給を停止し、センタープレート１４の上端部をバックバーの溝３ａ内に収納する。このとき、センタープレート１４は、鉛直姿勢で真っ直ぐに下降するため、センタープレート１４の側面に当接しているワークＷの一端部が下降するセンタープレート１４に引っ掛かると云うことがない。その結果、ワークＷの厚みが薄い場合やワークＷの材質が軟らかい材質の金属材で形成されている場合であっても、ワークＷの端部の変形を防止することができる。

ワークＷの一方の端部をバックバー３（３′）上に押圧固定したら、ワークＷの他方の端面を目視によって先にバックバー３（３′）上に押圧固定しているワークＷの一方の端面に突き合せ、クランプ機構５の他方のクランプ２０を下降させて当該クランプ２０によりワークＷの他方の端部をバックバー３（３′）上に押圧固定する（図９参照）。

そして、ワークＷの両端面がバックバー３（３′）上で突合せ固定されたら、ガス供給口１ｄからバックバー３（３′）のスリット状の溝３ａにアルゴンガス等のシールドガスを供給しつつ、ＴＩＧ溶接装置６によりワークＷの突合せ部を突合せ溶接する（図１０参照）。即ち、溶接用トーチ２７が下降してタングステン電極棒の先端をワークＷの突合せ部の端部に位置させ、タングステン電極棒の先端とワークＷとの間にアークを発生させる。その後、走行台２６が駆動装置２８により前進して溶接用トーチ２７をワークＷの突合せ部に沿って走行させ、突合せ部を突合せ溶接する。

ワークＷの突合せ溶接が終了すると、バックバー３（３′）へのシールドガスの供給を停止すると共に、ＴＩＧ溶接装置６の溶接用トーチ２７が元の位置へ復帰する。その後、クランプ機構５によるワークＷの押圧固定状態を解除し、マンドレル受け１２を鉛直位置から水平位置へ回動させてマンドレル１の先端部を開放し、ワークＷをマンドレル１から引き抜く。このようにして、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷから丸パイプ又はテーパ管が作製されることになる。

上述した水平型自動溶接装置は、マンドレル１をキャビネット本体２に回転自在に設けると共に、当該マンドレル１の外表面に薄板用のバックバー３と厚板用のバックバー３′とを１８０度間隔で配設する構成としているため、突合せ溶接するワークＷの厚みが変わった場合には、マンドレル１を回転させることによって、ワークＷの厚みに対応するバックバー３，３′上でワークＷの端面同士を突合せ溶接することができる。
即ち、この水平型自動溶接装置を用いれば、薄板のワークＷの突合せ溶接と厚板のワークＷの突合せ溶接を同一のマンドレル１を用いて行うことができ、従来の自動溶接装置のように重量のあるマンドレル１を交換したりする必要もなく、作業能率の大幅な向上を図れると共に、取扱性にも優れたものとなる。
又、この水平型自動溶接装置を用いれば、ワークＷの厚みに応じて異なる自動溶接装置を二台設置しておく必要もなく、設備費等のコストを大幅に削減することができる。

尚、上記実施の形態に於いては、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′の上面を夫々円弧状に形成し、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの突合せ溶接を行えるようにしたが、他の実施の形態に於いては、両バックバー３，３′の上面を平面状に形成し、角筒状に曲げ加工されたワークＷの突合せ溶接や平板の突合せ溶接を行えるようにしても良く、或いは両バックバー３，３′の上面を山形状に形成し、平板のコーナー溶接を行えるようにしても良い。

上記実施の形態に於いては、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３′を長手方向に沿って左右に二分割し、分割した左右のバックバー３″間にスリット状の溝３ａを形成するようにしたが、他の実施の形態に於いては、各バックバー３，３′を左右に二分割せずに一体的に形成し、バックバー３，３′の中心線上に長手方向に沿うスリット状の溝３ａを形成し、この溝３ａにセンタープレート１４を遊嵌状態で上下動自在に挿入すると共に、アルゴンガス等のシールドガスを供給するようにしても良い。

上記実施の形態に於いては、マンドレル１の基端部にハンドル１０を取り付け、マンドレル１を手動操作により回転するようにしているが、他の実施の形態に於いては、マンドレル１をモータ（図示省略）により自動的に回転させるようにしても良い。

上記実施の形態に於いては、マンドレル１の外表面に薄板用のバックバー３と厚板用のバックバー３′を１８０度間隔で配設するようにしたが、他の実施の形態に於いては、マンドレル１の外表面に三つ以上の異なるバックバー（図示省略）を等角度毎に配設するようにしても良く、又、マンドレル１の外表面に断面形状が異なる複数のバックバー（図示省略）を等角度毎に配設するようにしても良い。

本発明の実施の形態に係る水平型自動溶接装置の一部を破断した概略側面図である。 水平型自動溶接装置の一部分を省略した概略平面図である。 水平型自動溶接装置の概略背面図である。 水平型自動溶接装置の要部の断面図である。 バックバー及びセンター位置決め機構を組み込んだマンドレルの拡大断面図である。 マンドレル位置決め機構の横断面図である。 マンドレル受けの正面図である。 ワークの一端部を位置決めしてクランプした状態の拡大縦断面図である。 ワークの端面同士を突合せ固定した状態の拡大縦断面図である。 ワークの突合せ部を溶接用トーチにより溶接している状態の拡大縦断面図である。

符号の説明

１はマンドレル、２はキャビネット本体、３は薄板用のバックバー、３′は厚板用のバックバー、３ａはスリット状の溝、４はセンター位置決め機構、６は溶接装置、１０はハンドル、１１はマンドレル位置決め機構、１４はセンタープレート、Ｗはワーク。

Claims (4)

1. キャビネット本体（２）に支持された水平姿勢の長尺状のマンドレル（１）に金属板材から成るワーク（Ｗ）を支持させ、マンドレル（１）に設けたバックバー（３）上でワーク（Ｗ）の端面同士を突合せ固定し、この突合せ部を溶接装置（６）により突合せ溶接するようにした水平型自動溶接装置に於いて、前記マンドレル（１）をその軸心を中心にしてキャビネット本体（２）に回転自在に設けると共に、当該マンドレル（１）の外表面に少なくとも薄板用のバックバー（３）と厚板用のバックバー（３′）を等角度間隔で配設し、ワーク（Ｗ）の厚みに応じてマンドレル（１）を回転させ、ワーク（Ｗ）の厚みに対応するバックバー（３），（３′）上でワーク（Ｗ）の端面同士を突合せ固定し、ワーク（Ｗ）の突合せ部を突合せ溶接するようにしたことを特徴とする水平型自動溶接装置。
2. マンドレル（１）の断面形状を細長い略長方形状とし、マンドレル（１）外表面の一方の短辺側に薄板用のバックバー（３）を、又、マンドレル（１）外表面の他方の短辺側に厚板用のバックバー（３′）を夫々設けたことを特徴とする請求項１に記載の水平型自動溶接装置。
3. マンドレル（１）の基端部にマンドレル（１）を回転操作するハンドル（１０）を取り付け、当該ハンドル（１０）とキャビネット本体（２）との間に、マンドレル（１）に設けた各バックバー（３），（３′）が夫々真上を向くようにマンドレル（１）を位置決めするマンドレル位置決め機構（１１）を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水平型自動溶接装置。
4. マンドレル（１）に、ワーク（Ｗ）の端面同士が薄板用のバックバー（３）上及び厚板用のバックバー（３′）上で夫々突き合されるようにワーク（Ｗ）の端面の位置決めを行うセンタープレート（１４）を備えた一組のセンター位置決め機構（４）を配設し、又、薄板用のバックバー（３）及び厚板用のバックバー（３′）に、センタープレート（１４）が遊嵌状態で挿入され且つシールドガスをワーク（Ｗ）の突合せ部の裏面側へ供給するスリット状の溝（３ａ）を夫々形成したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の水平型自動溶接装置。

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