JP2019188423A - 縦型突合せ溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板の突合せ溶接を行える溶接装置を提供する。【解決手段】先行の帯状金属薄板Ｗ１の背面及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の背面に面接触状態で当接し得る垂直姿勢の作業テーブル２と、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断装置３と、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を支持すると共にその背面に対向するバックバー３５を有する背面治具ユニット５と、背面治具ユニット５の前方位置に上下動自在に設けられ、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍を背面治具ユニット５のバックバー３５とで前後方向から挟持固定する左右の前部クランプと、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部に沿って上下動し突合せ部を溶接するＴＩＧ溶接用トーチ４８を有する溶接装置７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ステンレス、鉄、銅、アルミ等の帯状金属薄板の表面処理や熱処理、圧延処理等を連続的に行うライン、特に、帯状金属薄板をその幅方向を垂直にして搬送するメッキラインに設置されるものであり、メッキライン上を流れている垂直姿勢の先行の帯状金属薄板の後端に同じく垂直姿勢の後行の帯状金属薄板の先端を突合せ溶接により接合できるようにした縦型突合せ溶接装置に関するものである。

一般に、ステンレス、鉄、銅、アルミ等の帯状金属薄板を連続的に供給しながら帯状金属薄板にメッキ処理を行うメッキラインにおいては、生産性の向上等を図るためにメッキライン上に通されている先行の帯状金属薄板の後端に後行の帯状金属薄板の先端を突合せ溶接により接合し、帯状金属薄板を連続して加工処理することが行われている。

従来、先行の帯状金属薄板と後行の帯状金属薄板を突合せ溶接する溶接装置としては、本件発明者が先に開発した特許第３９７４４６４号公報（特許文献１）、特許第４７３３５７８号公報（特許文献２）、特許第４９２７７８２号公報（特許文献３）、特許第５１８０８９８号公報（特許文献４）、特許第５１９９９２０号公報（特許文献５）及び特許第５８０９３７８号公報（特許文献６）等に開示されたものが知られている。

即ち、前記帯状金属薄板の突合せ溶接装置は、図示していないが、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を支持載置する水平な作業テーブルを備えたキャビネット本体と、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を幅方向に沿って切断する切断装置と、先行の帯状金属薄板及び後行の帯状金属薄板の切断端同士を突き合せた状態でその突合せ部近傍を上方から押圧する左右の上部クランプと、両帯状金属薄板の突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置等を備えており、帯状金属薄板の突合せ溶接を高能率且つ高精度で行うことができる等の利点を有する。

ところで、帯状金属薄板を連続的にメッキ処理するメッキ設備においては、コイル状に巻き取られた帯状金属薄板をアンコイラーから連続的に繰り出し、リコイラーで巻き取る間に、脱脂や酸洗等の前処理と、メッキ、水洗、乾燥、防錆等の後処理が連続的に行われており、前記帯状金属薄板は、通常その幅方向を水平にして搬送され、メッキ処理が施されている。

このように、帯状金属薄板をメッキ処理する際に、帯状金属薄板がその幅方向を水平にして横方向に搬送されていると、帯状金属薄板に弛みが生じて帯状金属薄板の正確な位置決めが困難になったり、メッキ処理液槽内のメッキ液が揺れたり、或いは、水平な帯状金属薄板の下面に化学変化等により生じた気泡等の逃げ道がなくなり、その結果、メッキに斑が生じて高品位なメッキ処理を行えなくなると言う問題があった。

そこで、帯状金属薄板を連続的にメッキ処理するメッキ設備においては、帯状金属薄板をその幅方向を垂直にして搬送し、メッキ処理を施すようにしたメッキ設備がある。

しかしながら、上述した従来の帯状金属薄板の突合せ溶接装置は、何れも水平姿勢の帯状金属薄板を突合せ溶接するものであり、垂直姿勢で横方向に搬送される帯状金属薄板には、対応しておらず、幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板の突合せ溶接を行えないと言う問題があった。

また、幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板の突合せ溶接を行えるようにした溶接装置は、未だ開発されていないのが実情であり、垂直姿勢の帯状金属薄板の突合せ溶接を行える溶接装置の開発が望まれている。

特許第３９７４４６４号公報 特許第４７３３５７８号公報 特許第４９２７７８２号公報 特許第５１８０８９８号公報 特許第５１９９９２０号公報 特許第５８０９３７８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、幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板の突合せ溶接を行えるようにした縦型突合せ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に記載の縦型突合せ溶接装置は、幅方向を垂直にしてそれぞれ搬送される先行の帯状金属薄板の後端と後行の帯状金属薄板の先端とを突合せ溶接して接合する縦型突合せ溶接装置であって、キャビネット本体と、キャビネット本体に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板の背面及び後行の帯状金属薄板の背面に面接触状態で当接し得る垂直姿勢の作業テーブルと、作業テーブルに設けられ、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断装置と、作業テーブルに設けられ、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を支持して両帯状金属薄板の突合せ部の背面に対向するバックバーを有する背面治具ユニットと、背面治具ユニットの前方位置に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板の後端と後行の帯状金属薄板の先端とを突き合せた状態で両帯状金属薄板の突合せ部近傍を背面治具ユニットのバックバーとで前後方向から挟持固定する左右の前部クランプと、両帯状金属薄板の突合せ部に沿って上下動し、両帯状金属薄板の突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチを有する溶接装置と、を備えていることに特徴がある。

本発明の請求項２に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記切断装置は、作業テーブルに前後方向へ移動可能に設けられており、作業テーブルに埋設された状態となる待機位置と、作業テーブルの前面から前方へ突出して先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断作業位置とを取り得るようになっていることに特徴がある。

本発明の請求項３に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項１又は請求項２に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記作業テーブルの切断装置の近傍位置に、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を背面側から真空吸着により作業テーブルの前面へ吸引保持する切断用真空吸引機構を設けたことに特徴がある。

本発明の請求項４に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記背面治具ユニットは、作業テーブルに形成した開口周縁部に作業テーブルの背面側へ突出する状態で固定さたれ背面治具ベースと、背面治具ベースに前後方向に移動可能に設けられ、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を背面側から支持する背面治具本体と、背面治具本体に両帯状金属薄板の幅方向に沿う姿勢で設けられ、両帯状金属薄板の突合せ部の背面を支持するバックバーと、バックバーにバックバーの前面から前方へ突出可能に挿通され、先行の帯状金属薄板の後端及び後行の帯状金属薄板の先端の位置決めを行うセンタープレートと、背面治具本体に配設され、先行の帯状金属薄板の後端部と後行の帯状金属薄板の先端部とをそれぞれ背面治具本体の前面へ密着状態で保持固定する左右のクランプと、を備えていることに特徴がある。

本発明の請求項５に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項４に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記背面治具ユニットは、背面治具本体のバックバーの両側に位置する部分に配設され、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を背面側から真空吸着により背面治具本体の前面へ吸引保持する溶接用真空吸引機構を更に備えていることに特徴がある。

本発明の請求項６に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記作業テーブルは、作業テーブルの前面に面接触状態で当接した先行の帯状金属薄板及び後行の帯状金属薄板の下辺を支持して両帯状金属薄板の幅方向の位置決めを行う位置決めストッパーを更に備えていることに特徴がある。

本発明の請求項７に記載の縦型突合せ溶接装置は、請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置において、前記ＴＩＧ溶接用トーチは、シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズルを備えていることに特徴がある。

本発明の縦型突合せ溶接装置は、幅方向を垂直にして搬送される先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を支持する垂直姿勢の作業テーブルと、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断装置と、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を支持する背面治具ユニットと、先行の帯状金属薄板の後端と後行の帯状金属薄板の先端とを突き合せた状態で両帯状金属薄板の突合せ部近傍を背面治具ユニットとで前後方向から挟持固定する左右の前部クランプと、両帯状金属薄板の突合せ部に沿って上下動し、両帯状金属薄板の突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチを有する溶接装置と、を備えているため、幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板の突合せ溶接を確実且つ良好に行うことができる。

また、本発明の縦型突合せ溶接装置は、作業テーブルを上下動自在としているため、例えば、メッキライン上を搬送されている帯状金属薄板の幅やメッキ設備の構造等によって帯状金属薄板の搬送ラインの高さが変わっても、帯状金属薄板の突合せ溶接を確実且つ良好に行うことができる。

更に、本発明の縦型突合せ溶接装置は、切断装置が、作業テーブルに前後方向へ移動可能に設けられており、作業テーブルに埋設された状態となる待機位置と、作業テーブルの前面から前方へ突出して先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断作業位置とを取り得るため、切断装置を待機位置にしておくと、帯状金属薄板の搬送時や突合せ溶接時に切断装置が邪魔になると言うことがない。

更に、本発明の縦型突合せ溶接装置は、作業テーブルの切断装置の近傍位置に、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を背面側から真空吸着により作業テーブルの前面へ吸引保持する切断用真空吸引機構を設けているため、前記切断用真空吸引機構を用いることによって、垂直姿勢の両帯状金属薄板であっても、作業テーブルの前面に確実且つ良好に吸引保持することができ、切断装置による帯状金属薄板の切断処理を高精度で行うことができる。

更に、本発明の縦型突合せ溶接装置は、背面治具ユニットが、先行の帯状金属薄板の後端部及び後行の帯状金属薄板の先端部を背面側から真空吸着により背面治具ユニットへ吸引保持する溶接用真空吸引機構を備えているため、前記溶接用真空吸引機構を用いることによって、垂直姿勢の両帯状金属薄板であっても、背面治具ユニットの前面に確実且つ良好に吸引保持することができ、突合せ溶接を高精度で行うことができる。

更に、本発明の縦型突合せ溶接装置は、作業テーブルが、作業テーブルの前面に面接触状態で当接した先行の帯状金属薄板及び後行の帯状金属薄板の下辺を支持して両帯状金属薄板の幅方向の位置決めを行う位置決めストッパーを備えているため、両帯状金属薄板を幅方向へズレることなく正確に突き合せすることができる。

更に、本発明の縦型突合せ溶接装置は、ＴＩＧ溶接用トーチが、シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズルを備えているため、溶接欠陥のない高品質の安定した溶接を行える。

本発明の一実施形態に係る縦型突合せ溶接装置を示し、（Ａ）は縦型突合せ溶接装置の正面図、（Ｂ）は縦型突合せ溶接装置の右側面図、（Ｃ）は縦型突合せ溶接装置の背面図である。 キャビネット本体に設けた上下移動台を示し、（Ａ）は上下移動台の概略正面図、（Ｂ）は上下移動台の右側面図である。 切断装置の概略正面図である。 切断装置の一部切欠き側面図である。 背面治具ユニットの正面図である。 背面治具ユニットの左側面図である。 背面治具ユニットの底面図である。 背面治具ユニットの要部の横断面図である。 左右の前部クランプ及び溶接装置の正面図である。 左右の前部クランプ及び溶接装置の平面図である。 左右の前部クランプ及び溶接装置の側面図である。 ＴＩＧ溶接用トーチの縦断面図である。 突き合せた先行の帯状金属薄板と後行の帯状金属薄板を左右の前部クランプと背面治具ユニットとで挟持固定した状態の一部切欠き平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の縦型突合せ溶接装置を示し、当該縦型突合せ溶接装置は、主に、ステンレス、鉄、銅、アルミ等の帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を連続的に供給しながら帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２にメッキ処理を行うメッキラインに設置されるものであり、メッキライン上を流れている垂直姿勢の先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端に同じく垂直姿勢の後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端を突合せ溶接により接合し、新しい後行の帯状金属薄板Ｗ２を先行の帯状金属薄板Ｗ１に引き続いてメッキライン上へ供給できるようにしたものである。

即ち、前記縦型突合せ溶接装置は、図１に示す如く、キャビネット本体１と、キャビネット本体１に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の背面及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の背面に面接触状態で当接し得る垂直姿勢の作業テーブル２と、作業テーブル２に設けられ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断装置３と、作業テーブル２に設けられ、切断装置３により両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を幅方向に沿って切断する際に両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を背面側から真空吸着により作業テーブル２の前面へ吸引保持する切断用真空吸引機構４と、作業テーブル２に設けられ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を支持して両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部の背面に対向するバックバー３５を有する背面治具ユニット５と、背面治具ユニット５の前方位置に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端とを突き合せた状態で両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍を背面治具ユニット５のバックバー３５とで前後方向から挟持固定する左右の前部クランプ６と、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部に沿って上下動し、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチ４８を有する溶接装置７と、を備えており、板厚が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで且つ幅が最大で４００ｍｍの帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を突合せ溶接できるようになっている。

前記キャビネット本体１は、フレーム材及び金属板により縦長の直方体状に形成されており、キャビネット本体１の内部には、溶接用ガスボンベ８、溶接用電源装置（図示省略）、油圧ユニット（図示省略）、切断装置３及び溶接装置７等の制御装置（図示省略）等がそれぞれ格納されていると共に、キャビネット本体１の底面には、キャスター９及びフットロック１０が設けられている。

また、キャビネット本体１の前面には、垂直姿勢の板状の上下移動台１１と、上下移動台１１に設けられ、背面が開放された開閉可能なボックス状の下部正面カバー１２と、下部正面カバー１２に固定され、切断装置３や溶接装置７等を作動させる各種スイッチ１３ａを備えた正面操作盤１３と、作業灯１４ａを備えた上部正面カバー１４とが設けられている。

前記上下移動台１１は、図２に示す如く、キャビネット本体１の前面に垂直姿勢で配設した案内レール１５ａ及び案内レール１５ａ上を摺動するスライダー１５ｂから成るリニアガイド１５を介してキャビネット本体１の前面に上下動自在に支持されており、モータ１６ａ、ピニオン１６ｂ及びラック１６ｃから成る移動台駆動装置１６によりキャビネット本体１の前面に沿って上下動するようになっている。この上下移動台１１の上下動に伴って下部正面カバー１２及び正面操作盤１３も上下動動するようになっている。

更に、キャビネット本体１の背面には、溶接条件等を設定して溶接電流や溶接速度等を表示するタッチパネル１７ａ及び設定用の各種スイッチ１７ｂを備えた主操作盤１７が設けられている。

前記作業テーブル２は、厚肉の金属板により矩形状に形成されており、上下移動台１１の前面に、テーブル面が前方を向く姿勢で且つ垂直姿勢で固定されている。この作業テーブル２の左側部分には、切断装置３が挿通される縦長の細長い開口２ａが形成されていると共に、作業テーブル２の幅方向中間位置には、背面治具ユニット５が収容される縦長の長方形状の開口２ｂが形成されている。

また、作業テーブル２の前面位置には、図５に示す如く、背面治具ユニット５を挟むようにして長尺ブロック状の位置決めストッパー１８が水平姿勢で設けられている。この位置決めストッパー１８は、作業テーブル２の前面に面接触状態で当接した先行の帯状金属薄板Ｗ１及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の下辺を支持して両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向の位置決めを行うものである。

前記切断装置３は、図３及び図４に示す如く、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を挿通可能な板状の固定側部材１９と、固定側部材１９に帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿う姿勢で固定された固定刃２０と、固定側部材１９にリニアレール２１を介してスライド自在に取り付けられ、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を挿通可能な板状の可動側部材２２と、可動側部材２２に固定刃２０に沿う姿勢で固定され、固定刃２０との協働作用により帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を幅方向に沿って切断する可動刃２３と、固定側部材１９と可動側部材２２との間に介設され、可動刃２３が固定刃２０から離間するように可動側部材２２を付勢する複数の圧縮コイルスプリング２４と、固定側部材１９と可動側部材２２との間に介設され、可動刃２３を固定刃２０側へ移動させる切断用流体圧シリンダ２５と、可動側部材２２に支持ピン２６を介して移動自在に支持され、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の前面に面接触状態で当接し得るクッション材２７を貼り付けた押え板２８と、可動側部材２２と押え板２８との間に介設され、押え板２８を帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２側へ付勢する複数の圧縮コイルスプリング２９と、を備えており、可動刃２３が切断用流体圧シリンダ２５により固定刃２０側へ近づくときに、可動刃２３よりも先に押え板２８がクッション材２７を介して先行の帯状金属薄板Ｗ１の前面又は後行の帯状金属薄板Ｗ２の前面へ弾性的に当接し、各帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を固定刃２０と押え板２８とでそれぞれ挟持固定するようになっている。

そして、前記切断装置３は、作業テーブル２に前後方向へ移動可能に設けられており、切断装置３の前端面が作業テーブル２の前面と面一になって作業テーブル２に埋設された状態となる待機位置（図３参照）と、作業テーブル２の前面から前方へ突出して固定刃２０及び可動刃２３により先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断し得る切断作業位置（図４参照）とを取り得るようになっている。

即ち、前記切断装置３は、作業テーブル２の細長い開口２ａの内周縁部に作業テーブル２の背面側へ突出する状態で取り付けた切断装置用取付板３０にリニアガイド３１を介して作業テーブル２の前後方向（図４の上下方向）へ移動自在に支持されており、切断装置用取付板３０と切断装置３との間に介設した前後移動用流体圧シリンダ３２を伸縮動作させることによって、待機位置と切断作業位置とを取り得るようになっている。

前記切断用真空吸引機構４は、図１（Ａ）に示す如く、前記作業テーブル２の切断装置３の近傍位置に設けられており、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を切断装置３により切断する際に、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を背面側から真空吸着により作業テーブル２の前面へ吸引保持するものである。

即ち、切断用真空吸引機構４は、作業テーブル２の切断装置３の片側位置に埋設状態で設けられ、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向（図１の上下方向）に一定の間隔を空けて直列状に配置されると共に、真空吸引により帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の背面を吸引する複数の真空吸着盤４ａと、各真空吸着盤４ａにマニホールド（図示省略）、配管（図示省略）及び電磁弁（図示省略）等を介して接続された真空ポンプ（図示省略）とを備えており、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅に応じて適宜の真空吸着盤４ａ（帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２に対向する真空吸着盤４ａのみ）が作動するように構成されている。

前記背面治具ユニット５は、図５〜図７に示す如く、作業テーブル２に形成した開口２ｂ内に埋設状態で配設されており、少なくとも背面治具ベース３３と、背面治具本体３４と、バックバー３５と、センタープレート３６と、左右のクランプ３７と、溶接用真空吸引機構３８と、を備えている。

具体的には、前記背面治具ベース３３は、図７に示す如く、金属材により横断面形状が凹状に形成されており、作業テーブル２の開口２ｂ周縁部の背面側に複数本のボルト３９により固定されている。

前記背面治具本体３４は、背面治具ベース３３に前後方向へ移動可能に設けられており、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を背面側から支持するものである。

この背面治具本体３４は、金属材により作業テーブル２の開口２ｂよりも若干小さい矩形の厚肉板状に形成されており、背面治具ベース３３にガイドブッシュ４０及びガイド軸４１を介して前後方向（図６の左右方向及び図７の上下方向）へ移動可能に支持され、作業テーブル２の開口２ｂ内及び背面治具ベース３３内に位置するようになっている。

また、背面治具本体３４は、背面治具ベース３３の背面に設けた二つの背面治具本体用流体圧シリンダ４２により作業テーブル２の前面と面一になる待機位置（図６及び図７参照）と、作業テーブル２の前面から前方へ突出して前部クランプ６とで両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍を挟持する突出位置（図１３参照）とに亘って前後移動するようになっている。

前記バックバー３５は、図１３に示す如く、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を突合せ溶接する際に、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を背面側から支持するものであり、余分な熱を吸収してビードの溶け落ちや穴あき等を防止すると共に、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部の裏面側にアルゴンガス等のシールドガスを流して溶接部の酸化を防止するようになっている。

このバックバー３５は、銅材により厚肉の長尺板状に形成されており、幅方向中心部には、図８に示す如く、シールドガスが流れると共に、センタープレート３６が前後方向へ移動可能に挿通されるスリット状溝３５ａが形成されている。

また、バックバー３５は、背面治具本体３４の前面に形成した溝状の凹部に、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿う姿勢で且つ背面治具本体３４の前面と面一になるように嵌め込み固定されている。

前記センタープレート３６は、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端の位置決めを行うものであり、図８に示す如く、バックバー３５にバックバー３５の前面から前方へ突出可能に挿通されている。

このセンタープレート３６は、薄板の鋼板により長尺板状に形成されており、バックバー３５に形成したスリット状溝３５ａ内に前後方向へ移動可能に挿通されている。

また、センタープレート３６は、背面治具本体３４の背面に取り付けたセンタープレート用流体圧シリンダ４３により先端がバックバー３５のスリット状溝３５ａ内に収納される収納位置（図８の実線位置）と、センタープレート３６の先端部がバックバー３５の前面から前方へ数ミリ程度突出する突出位置（図８の一点鎖線位置）とに亘って前後方向へ移動するようになっている。

前記左右のクランプ３７は、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部とをそれぞれ背面治具本体３４の前面へ密着状態で保持固定するものであり、背面治具本体３４に配設されている。

この左右のクランプ３７は、図５〜図７に示す如く、背面治具本体３４の下端部の左右位置に前後方向へ移動可能に配設されており、背面治具本体３４の背面に固定されたクランプ用流体圧シリンダ３７ａと、クランプ用流体圧シリンダ３７ａのロッドに連結され、背面治具本体３４に支持された帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の前面に当接し得るクランプ板３７ｂと、クランプ板３７ｂの背面に貼り付けたウレタン部材等のクッション材３７ｃとを備えている。

この左右のクランプ３７によれば、クランプ用流体圧シリンダ３７ａの伸長時には、クランプ板３７ｂと背面治具本体３４の前面との間に帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の下辺を挿入できる間隙が形成され、また、クランプ用流体圧シリンダ３７ａの短縮時には、クランプ板３７ｂが後方へ移動してクランプ板３７ｂの下面に貼り付けたクッション材３７ｃにより帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を背面治具本体３４の前面へ保持固定するようになっている。

前記溶接用真空吸引機構３８は、図５に示す如く、背面治具本体３４のバックバー３５の両側に位置する部分に配設されており、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を背面側から真空吸着により背面治具本体３４の前面へ吸引保持するものである。

この溶接用真空吸引機構３８は、背面治具本体３４のバックバー３５の両側位置に埋設状態で設けられ、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に一定の間隔を空けて直列状に配置されると共に、真空吸引により帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の背面を吸引する複数の真空吸着盤３８ａと、各真空吸着盤３８ａにマニホールド３８ｂ、配管（図示省略）及び電磁弁（図示省略）等を介して接続された真空ポンプ（図示省略）とを備えており、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅に応じて適宜の真空吸着盤３８ａ（帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２に対向する真空吸着盤３８ａのみ）が作動するように構成されている。

前記左右の前部クランプ６は、ボックス状の下部正面カバー１２内に収納されて上下移動台１１の前方位置で上下方向（帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向）へ移動する溶接装置７のフレーム４６の背面に、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿う姿勢で且つ所定の間隙を空けて対向状に配設されており、鋭角状に形成した先端部が両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍の前面へそれぞれ当接するようになっている（図１３参照）。この左右の前部クランプ６は、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を溶接する際に、主にアークの拡がりを遮断して両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部にアークエネルギーを集中的に与えるものである。

この左右の前部クランプ６は、銅材により両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅よりも長めの長尺板状に形成されており、左右の前部クランプ６のうち、一方の前部クランプ６（図９の右側の前部クランプ６）を帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の長手方向へ移動調整可能として左右の前部クランプ６の間隔を微調整できるようにし、また、他方の前部クランプ６（図９の左側の前部クランプ６）を前後方向へ揺動可能とし、前部クランプ６の先端部を複数の加圧バネ（図示省略）により一方の帯状金属薄板Ｗ２の上面へ弾性的に当接させるようにしている。

而して、前記左右の前部クランプ６によれば、左右の前部クランプ６のうち、一方の前部クランプ６を帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の長手方向へ移動調整可能として左右の前部クランプ６の間隔を調整できるようにし、また、他方の前部クランプ６を上下方向へ揺動可能とし、前部クランプ６の先端部を加圧バネにより一方の帯状金属薄板Ｗ１の上面へ弾性的に当接させるようにしているため、左右の前部クランプ６とバックバー３５とで帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍を前後方向から挟持するときに、一方の前部クランプ６の先端部背面を基準にして他方の背面クランプ６が加圧バネの作用により均一に帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を押えることができる。

前記溶接装置７は、上下移動台１１（又は作業テーブル２）の前面に上下方向へ往復移動自在に配設されており、下部正面カバー１２内に位置する待機位置（図１（Ａ）参照）と、下部正面カバー１２の天板に形成した開口から上方へ突出して背面治具ユニット５の前方に位置する溶接作業位置とを取り得るようになっている。この溶接装置７は、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を突合せ溶接する際に、上方へ引き出されてＴＩＧ溶接用トーチ４８が所定の速度で両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部に沿って直線移動するようになっている。

即ち、溶接装置７は、図９〜図１１に示す如く、上下移動台１１（又は作業テーブル２）の前面に垂直姿勢で配設したレール台４４上にリニアガイド４５（案内レール及び案内レール上を摺動するスライダーから成る）を介して上下方向へ往復移動自在に支持された略枠状のフレーム４６と、フレーム４６を待機位置と溶接作業位置とに亘って往復移動させるロッドレスシリンダ４７と、フレーム４６に両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿って往復移動自在に支持され、シールドガスＧを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスＧを外側のシールドガスＧより高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズル４８ａを備えたＴＩＧ溶接用トーチ４８と、ＴＩＧ溶接用トーチ４８を両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿って往復移動させるモータ４９ａ、ラック４９ｂ及びピニオンギア（図示省略）等から成るトーチ走行用駆動装置４９等から構成されている。

また、狭窄ノズル４８ａを備えたＴＩＧ溶接用トーチ４８は、図１２に示す如く、シールドノズル４８ｂと、シールドノズル４８ｂの内側に設けられ、タングステン電極棒４８ｃが同芯状に挿入される狭窄ノズル４８ａと、シールドガスＧを層流化するガスレンズ４８ｄと、タングステン電極棒４８ｃを把持するコレットチャック４８ｅと、コレットチャック４８ｅの締め付け部材４８ｆと、シールドガスＧ供給口４８ｇとを備えており、シールドガスＧ供給口４８ｇから供給されたシールドガスＧが、ガスレンズ４８ｄを通って狭窄ノズル４８ａとシールドノズル４８ｂの間を流れるシールドガスＧと、ガスレンズ４８ｄを通らずに狭窄ノズル４８ａの内側を流れるシールドガスＧとに分流され、狭窄ノズル４８ａの内側を流れるシールドガスＧが狭窄ノズル４８ａとシールドノズル４８ｂの間を流れるシールドガスＧより高速となって吐出されるようになっている。

尚、上述した縦型突合せ溶接装置は、上部正面カバー１４に設けられ、上下移動台１１が上下動するときに上部正面カバー１４と上下移動台１１の上端部との間に形成される開口を引き出し可能なスクリーン５０ａにより覆うロールカーテン５０と、作業テーブル２に設けられ、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の溶接部を圧延加工して溶接部の厚みや組織を均一化する手動式の圧延装置（図示省略）と、を備えている。

次に、上述した縦型突合せ接合装置を用いて先行の帯状金属薄板Ｗ１と後行の帯状金属薄板Ｗ２を突合せ溶接により接合する場合について説明する。

先ず、待機位置にある切断装置３を切断作業位置に前進させ、切断装置３により先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部とをそれぞれ幅方向に沿って順次切断する。切断装置３は、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を切断した後、切断作業位置から待機位置へ後退させる。

尚、切断装置３により両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ切断する際には、作業テーブル２に設けた切断用真空吸引機構４を作動させ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を作業テーブル２の前面にそれぞれ吸引保持する。その結果、垂直姿勢の両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２であっても、作業テーブル２の前面に確実且つ良好に吸引保持することができ、切断装置３による帯状金属薄板の切断処理を高精度で行うことができる。

次に、センタープレート３６をセンタープレート用流体圧シリンダ４３により前進させ、センタープレート３６の先端部をバックバー３５の前面よりも前方へ突出させる。

センタープレート３６の先端をバックバー３５の前面よりも前方へ突出させたら、先行の帯状金属薄板Ｗ１の下辺を右側のクランプ３７のクランプ板３７aこの背面側へ挿入すると共に、作業テーブル２に設けた右側の位置決めストッパー１８に当接させて先行の帯状金属薄板Ｗ１の幅方向の位置決めをした後、先行の帯状金属薄板Ｗ１の切断した後端をセンタープレート３６の一方の側面に押し当て、この状態で右側のクランプ３７を作動させて先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部下辺を右側のクランプ３７により背面治具本体３４の前面及び作業テーブル２の前面へ密着状に保持固定する。また、背面治具ユニット５に設けた右側の溶接用真空吸引機構３８を作動させ、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端部を背面治具本体３４の前面に吸引保持する。

その後、センタープレート３６をセンタープレート用流体圧シリンダ４３により後退させてバックバー３５内に収納し、後行の帯状金属薄板Ｗ２の下辺を左側のクランプ３７のクランプ板３７この背面側へ挿入すると共に、作業テーブル２に設けた左側の位置決めストッパー１８に当接させて後行の帯状金属薄板Ｗ２の幅方向の位置決めをした後、後行の帯状金属薄板Ｗ２の切断した先端を目視によって先に背面治具本体３４の前面及び作業テーブル２の前面に保持固定した先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端に突き合せ、この状態で左側のクランプ３７を作動させて後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を左側のクランプ３７により背面治具本体３４の前面及び作業テーブル２の前面へ密着状に保持固定する。また、背面治具ユニット５に設けた左側の溶接用真空吸引機構３８を作動させ、後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端部を背面治具本体３４の前面に吸引保持する。

先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端との突き合せ作業は、溶接用真空吸引機構３８を用いているため、垂直姿勢の両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２であっても、背面治具ユニット５の前面に確実且つ良好に吸引保持することができ、突合せ溶接を高精度で行うことができる。

そして、先行の帯状金属薄板Ｗ１の後端と後行の帯状金属薄板Ｗ２の先端とがバックバー３５の前面で突き合せ固定されたら、溶接装置７を待機位置から溶接作業位置へ上昇させ、左右の前部クランプ６を両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部の前方位置へ移動させる。この状態で背面治具本体３４を背面治具本体用流体圧シリンダ４２により突出位置へ前進させ、背面治具本体３４の前面の位置を固定状態になっている一方の前部クランプ６の背面側先端の位置と略同じ位置にする。これにより、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍が左右の前部クランプ６と下部治具本体に設けたバックバー３５とにより前後方向から挾持固定されることになる。

両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部近傍が左右の前部クランプ６と背面治具本体３４に設けたバックバー３５とにより前後方向から挾持固定されたら、溶接装置７のＴＩＧ溶接用トーチ４８の位置を調整した後、ＴＩＧ溶接用トーチ４８を帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の幅方向に沿って移動させ、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を突合せ溶接する。

このとき、ＴＩＧ溶接用トーチ４８は、狭窄ノズル４８ａを備えているため、アークに作用する電磁力及び磁界を強化してアークのエネルギー密度、アークの指向性及び硬直性を高めて安定したアークが得られることになり、その結果、溶接速度を高めることができるうえ、ビード幅が裏表とも均一で且つビードの波形の間隔が等間隔に形成されることになり、垂直姿勢の帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を突合せ溶接しても、溶融プールが垂れ下がることがなく、高品質の安定した溶接を行える。

両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部の突合せ溶接が終了したら、アーク及びシールドガスＧが停止され、背面治具本体３４が後退すると共に、溶接装置７が溶接作業位置から待機位置へ後退する。また、左右のクランプ３７及び溶接用真空吸引機構３８による両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の保持固定状態を解除する。これにより、突合せ溶接された両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２は、フリーの状態となる。

このように、上述した縦型突合せ溶接装置は、垂直姿勢の作業テーブル２、垂直姿勢の背面治具ユニット５、上下移動するＴＩＧ溶接用トーチ４８を有する溶接装置７等を備えているため、メッキ設備のように幅方向を垂直にして搬送される帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２であっても、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ溶接を高精度で行うことができる。

尚、上記の実施形態においては、縦型突合せ溶接装置をメッキラインに設置したが、縦型突合せ溶接装置の設置場所は、メッキラインに限定されるものではなく、帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２をその幅方向を垂直にして搬送するラインであれば、如何なるライン（例えば、プレイライン、焼鈍ライン、造管ライン等）であっても良い。

また、上記の実施形態においては、先行の帯状金属薄板Ｗ１及び後行の帯状金属薄板Ｗ２の両方を切断した後、両方の帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を背面治具ユニット５にセットするようにしたが、他の実施形態においては、一方の帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を切断し、背面治具ユニット５にセットした後、他方の帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２を切断し、背面治具ユニット５にセットするようにしても良い。

更に、上記実施形態においては、背面治具ユニット５にセットされた両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を溶接装置７により下方から上方へ向って突合せ溶接するようにしたが、他の実施形態においては、両帯状金属薄板Ｗ１，Ｗ２の突合せ部を溶接装置７により上方から下方へ向って突合せ溶接するようにしても良い。

１はキャビネット本体
２は作業テーブル
３は切断装置
４は切断用真空吸引機構
５は背面治具ユニット
６は左右の前部クランプ
３３は背面治具ベース
３４は背面治具本体
３５はバックバー
３６はセンタープレート
３７は左右のクランプ
３８は溶接用真空吸引機構
４８はＴＩＧ溶接用トーチ
４８ａは狭窄ノズル

Claims (7)

1. 幅方向を垂直にしてそれぞれ搬送される先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端と後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端とを突合せ溶接して接合する縦型突合せ溶接装置であって、キャビネット本体（１）と、キャビネット本体（１）に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の背面及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の背面に面接触状態で当接し得る垂直姿勢の作業テーブル（２）と、作業テーブル（２）に設けられ、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断装置（３）と、作業テーブル（２）に設けられ、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部を支持すると共に、両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の突合せ部の背面に対向するバックバー（３５）を有する背面治具ユニット（５）と、背面治具ユニット（５）の前方位置に上下動自在に設けられ、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端と後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端とを突き合せた状態で両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の突合せ部近傍を背面治具ユニット（５）のバックバー（３５）とで前後方向から挟持固定する左右の前部クランプ（６）と、両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の突合せ部に沿って上下動し、両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチ（４８）を有する溶接装置７と、を備えていることを特徴とする縦型突合せ溶接装置。
2. 前記切断装置（３）は、作業テーブル（２）に前後方向へ移動可能に設けられており、作業テーブル（２）に埋設された状態となる待機位置と、作業テーブル（２）の前面から前方へ突出して先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部をそれぞれ幅方向に沿って切断する切断作業位置とを取り得るようになっていることを特徴とする請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置。
3. 前記作業テーブル（２）の切断装置（３）の近傍位置に、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部を背面側から真空吸着により作業テーブル（２）の前面へ吸引保持する切断用真空吸引機構（４）を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の縦型突合せ溶接装置。
4. 前記背面治具ユニット（５）は、作業テーブル（２）に形成した開口（２ｂ）周縁部に作業テーブル（２）の背面側へ突出する状態で固定さたれ背面治具ベース（３３）と、背面治具ベース（３３）に前後方向に移動可能に設けられ、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部を背面側から支持する背面治具本体（３４）と、背面治具本体（３４）に両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の幅方向に沿う姿勢で設けられ、両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の突合せ部の背面を支持するバックバー（３５）と、バックバー（３５）にバックバー（３５）の前面から前方へ突出可能に挿通され、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端の位置決めを行うセンタープレート（３６）と、背面治具本体（３４）に配設され、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部と後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部とをそれぞれ背面治具本体（３４）の前面へ密着状態で保持固定する左右のクランプ（３７）と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置。
5. 前記背面治具ユニット（５）は、背面治具本体（３４）のバックバー（３５）の両側に位置する部分に配設され、先行の帯状金属薄板（Ｗ１）の後端部及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の先端部を背面側から真空吸着により背面治具本体（３４）の前面へ吸引保持する溶接用真空吸引機構（３８）を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載の縦型突合せ溶接装置。
6. 前記作業テーブル（２）は、作業テーブル（２）の前面に面接触状態で当接した先行の帯状金属薄板（Ｗ１）及び後行の帯状金属薄板（Ｗ２）の下辺を支持して両帯状金属薄板（Ｗ１），（Ｗ２）の幅方向の位置決めを行う位置決めストッパー（１８）を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置。
7. 前記ＴＩＧ溶接用トーチ（４８）は、シールドガス（Ｇ）を外側と内側に分流し且つ内側のシールドガス（Ｇ）を外側のシールドガス（Ｇ）より高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズル（４８ａ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型突合せ溶接装置。

Images