JP3797932B2 - 金属薄板材の自動溶接装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄板材から角パイプや丸パイプ、テーパ管、ケース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使用されるものであり、角筒状、円筒状又はテーパ状に曲げ加工された金属薄板材の両端部を突き合せて接合する際、平板状の金属薄板材の端部を突き合せて接合する際、或いは平板状の金属薄板材の端部を直角に突き合せて接合する際に、金属薄板材の端部同士を突合せ溶接若しくはコーナー溶接する金属薄板材の自動溶接装置の改良に関するものである。
【0002】
【従前の技術】
従来、金属薄板材(以下ワークと呼ぶ)の端部同士を突合せ溶接若しくはコーナー溶接して角パイプや丸パイプ等の各種製品を作製する自動溶接装置としては、例えば図15に示す構造のものが知られている。
【0003】
即ち、前記自動溶接装置は、ワークWを支持する水平姿勢のマンドレル31を備えた本体32と、マンドレル31の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状の銅製のバックバー33と、マンドレル31の上方位置に配設され、ワークWの端部同士がバックバー33上で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位置決め機構34と、マンドレル31の上方位置に配設され、ワークWの端部同士を突き合せ状態でバックバー33上に押圧固定するクランプ機構35と、マンドレル31の上方位置に配設され、ワークWの突合せ部を溶接するTIG溶接装置36とから構成されており、ワークWをマンドレル31に支持させてワークWの端部同士をセンター位置決め機構34及びクランプ機構35によりバックバー33上で突き合せ固定し、この突合せ部をTIG溶接装置36により溶接することによって、ワークWから角パイプや丸パイプ等の各種製品を作製することができるようになっている。
【0004】
又、バックバー33は、ワークWの形状に応じて突合せ溶接やコーナー溶接を良好に行えるように形状の異なるバックバー33と取り替え可能になっており、マンドレル31の上面側に形成した取付け溝31aに着脱自在に嵌合されている。このバックバー33には、例えば角パイプや平板の突合せ溶接に用いる上面が平面状に形成されたバックバー33(図17(A)参照)と、丸パイプやテーパ管の突合せ溶接に用いる上面が円弧状に形成されたバックバー33(図17(B)参照)と、ケース等のコーナー溶接に用いる上面が山形状に形成されたバックバー33(図17(C)参照)とがある。
【0005】
更に、センター位置決め機構34は、図15に示す如く、本体32側に設けたリンク機構37と、リンク機構37に取り付けた取付け板38と、取付け板38に鉛直姿勢で固定され、ワークWの端面が当接するセンタープレート39と、リンク機構37を揺動操作する操作レバー40とから構成されており、操作レバー40によりリンク機構37を揺動操作すると、センタープレート39がリンク機構37によりバックバー33の斜め上方に位置する待避位置(図15実線位置)とバックバー33の上面に当接する下降位置(図15一点鎖線位置)とに亘って円弧状に上下移動するようになっている。センタープレート39を円弧状に上下動させるようにしたのは、TIG溶接装置36が作動したときにTIG溶接装置36の邪魔にならないようにするためである。
【0006】
尚、図15に於いて、41は本体32に取り付けられ、マンドレル31が挿着されるマンドレルガイド、42はヒンジ43により上下方向へ揺動する支持板、44は支持板42に固定され、マンドレル31に支持されたワークWの端部上面に当接するクランプ、45は支持板42及びクランプ44を上方へ附勢する引張りスプリング、46はエアーの供給により膨張して支持板42及びクランプ44を下方へ押圧するエアーチューブ、47は支持板42及びクランプ44を水平移動させてクランプ44間の間隙を調整する調整ネジ、48はマンドレル31の上方位置に昇降自在且つ走行自在に配設された溶接用トーチ、49は溶接用トーチ48に挿着されたタングステン電極棒、50は溶接用トーチ48をワークWの突合せ部に沿って走行させる走行部である。
【0007】
而して、上述した自動溶接装置を用いて例えば角筒状に折り曲げ加工したワークWから角パイプを作製する場合には、先ずセンター位置決め機構34の操作レバー40を操作してセンタープレート39を下降位置へ下降させ、センタープレート39の下端をバックバー33の上面に当接させる。
次に、角筒状のワークWをマンドレル31に挿着してワークWの一方の端部をセンタープレート39の側面へ当接させ、この状態でクランプ機構35の一方のクランプ44を下降させてワークWの一方の端部をバックバー33上に固定する。
引き続き、センター位置決め機構34の操作レバー40を操作してセンタープレート39を待避位置へ上昇させた後、ワークWの他方の端部を先にクランプ44により固定したワークWの一方の端部へ当接させ、この状態でクランプ機構35の他方のクランプ44を下降させてワークWの他方の端部をバックバー33上に固定する。これによって、ワークWの両端部の端面同士が正確に突き合わされた状態でクランプ44とバックバー33との間で緊密に挾持固定される。
最後に、TIG溶接装置36を作動させて溶接用トーチ48を所定の位置まで自動的に下降させてアークを発生させ、その高さを所定位置に保った状態で溶接用トーチ48をワークWの突合せ部に沿って走行させ、ワークWの突合せ部を溶接する。
【0008】
前記自動溶接装置は、ワークWのセンター位置決め機構34やクランプ機構35等を備えているため、ワークWの突合せ溶接やコーナー溶接を簡単且つ容易に高品質・高能率で行える等の優れた実用的効用を奏するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のワークWの自動溶接装置にも未だ解決すべき問題点が残されている。
即ち、前記自動溶接装置に於いては、センター位置決め機構34のセンタープレート39がワークWの端面の位置決めを行った後、下降位置から待避位置へ円弧状の軌跡を描きながら上昇するため、センタープレート39を上昇させる際にセンタープレート39の側面に当接しているワークWの端部がセンタープレート39に引っ掛かることがあった。その結果、ワークWの厚みが極めて薄い場合やワークWが軟らかい材質の金属材で形成されている場合には、ワークWの端部が変形してしまうと云う問題があった。
このように、ワークWの端部が変形すると、ワークWの端部同士を突き合せたときにワークWの端面同士が完全に突合わされず、ワークWの突合せ部に部分的な間隙が生じることになる。このような状態でワークWの突合せ部を溶接すると、溶接部に部分的な溶け込み不良を生じたり、溶接部の厚み斑、穴あき、溶接部の曲り等を生ずることになり、製品の品質が著しく低下することになる。
【0010】
又、従来の自動溶接装置に於いては、ワークWの突合せ部を溶接する際にワークWの突合せ部の裏面側にバックバー33に形成した噴出孔33aからアルゴンガス等のシールドガスを供給してワークWの溶接部の酸化を防止するようにしている。
ところが、シールドガスを供給する噴出孔33aがバックバー33にその長手方向に沿って一定間隔毎に形成されているため、ワークWの突合せ部の裏面側に供給されるシールドガスの流れが不均一になり、溶接部が部分的に酸化してしまうと云う問題があった。特に、ワークWの突合せ部の噴出孔33a近くに位置する部分が酸化し易くなる。この原因としては、噴出孔33aから噴き出されるシールドガスが空気を巻き込むためと考えられる。
【0011】
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(金属薄板材)の厚みや材質に関係なく、ワークの端面同士の突き合せを正確且つ確実に行えると共に、シールドガスをワークの突合せ部へ均一に供給できるようにした金属薄板材の自動溶接装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項1の発明は、金属薄板材を支持する水平姿勢のマンドレルを備えた本体と、マンドレルの上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバーと、金属薄板材の端部同士がバックバー上で突き合されるように金属薄板材の端面の位置決めを行うセンター位置決め機構と、金属薄板材の端部同士を突き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、金属薄板材の突合せ部を溶接するTIG溶接装置とから成り、マンドレルに支持された金属薄板材の端部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き合せ固定し、この突合せ部をTIG溶接装置により溶接するようにした金属薄板材の自動溶接装置に於いて、前記バックバー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を左右対称状に形成すると共に、左右のバックバーの対角線上に位置する対向する角部に切欠を夫々形成し、前記分割した左右のバックバー間に金属薄板材の突合せ部の裏面側へシールドガスを均一に供給するスリット状のガス通路を形成すると共に、バックバーの上面中心部に前記切欠によりスリット状のガス通路に連通してシールドガスが流れる浅い溝を形成し、又、前記センター位置決め機構を、バックバーのスリット状のガス通路に遊嵌状態で上下動自在に挿通され、上端部がバックバーの上面から上方へ突出可能で且つ上端部の側面に金属薄板材の端面が当接する鉛直姿勢のセンタープレートと、マンドレルに設けられ、センタープレートを上下動させる駆動部とから構成したことに特徴がある。
【0013】
本発明の請求項2の発明は、マンドレルの上面にバックバーが着脱自在に嵌め込まれる取付け溝をマンドレルの長手方向に沿って形成し、当該取付け溝の底面に凹部を一定間隔毎に形成すると共に、隣接する凹部間にシールドガスが流れるように隣接する凹部を連通させる細溝を形成し、又、マンドレルの一方の側面にシールドガスを供給するためのガス供給口を凹部に連通するように一定間隔毎に形成したことに特徴がある。
【0014】
本発明の請求項3の発明は、マンドレルを角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバーの上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしたことに特徴がある。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2は本発明の実施の形態に係る金属薄板材(以下ワークWと呼ぶ)の自動溶接装置を示し、当該自動溶接装置は、例えば角筒状、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークWの両端部同士を突合せ溶接により接合する際や平板状のワークWの端部同士を突合せ溶接により接合する際に用いるものであり、溶接加工によりワークWから角パイプや丸パイプ、テーパ管、ケース等の各種製品を作製するものである。
【0017】
即ち、自動溶接装置は、図1乃至図3に示す如く、ワークWを支持する水平姿勢のマンドレル1を備えた本体2と、マンドレル1の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバー3と、マンドレル1に設けられ、ワークWの端部同士がバックバー3上で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の端部同士を突き合せ状態でバックバー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の突合せ部を溶接するTIG溶接装置6とから構成されており、マンドレル1に支持されたワークWの端部同士をセンター位置決め機構4及びクランプ機構5によりバックバー3上で突き合せ固定し、この突合せ部をTIG溶接装置6により溶接するようにしたものである。
この自動溶接装置は、マンドレル1とバックバー3を取り替えることによって、角筒状に曲げ加工されたワークWや平板状のワークW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Wの突合せ溶接を夫々行えるようになっている。
【0018】
前記本体2は、図1及び図2に示す如く、上部に水平姿勢のフレーム2aを、又、下部に自在キャスター7及び高さ調整自在な支持脚8を取り付けたベース2bを夫々備えており、本体2の内部には、溶接用電源装置や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)等が夫々格納されている。
尚、図1及び図2に於いて、9はフレーム2aの上面に旋回可能に設けた回転アーム、10は回転アーム9の先端部に取り付けた溶接条件や電極位置等を設定する操作盤、11は溶接用ガスや圧縮空気のメーター類、12はマンドレル1の先端部を支持するマンドレル受け、13はクランプ機構5のエアースイッチである。
【0019】
前記マンドレル1は、図1乃至図3に示す如く、アルミ合金等により断面形状が正方形の角柱状に形成されており、キャビネット本体2に取り付けたマンドレルガイド14に片持ち状態で着脱自在に挿着されている。この角柱状のマンドレル1は、角筒状に曲げ加工されたワークWの両端部同士を突合せ溶接する際や平板状のワークWの端部同士を突合せ溶接する際に用いるものである。
又、マンドレル1の上面には、図4及び図5に示す如く、バックバー3が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形成されている。この取付け溝1aの底面には、後述するセンタープレート16の取付け台20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と共に、隣接する凹部1b間にアルゴンガス等のシールドガスGが流れるように隣接する凹部1bを連通させる細溝1cが形成されている。
更に、マンドレル1の両側面には、取付け溝1aに嵌め込んだバックバー3をマンドレル1側へ固定するためのボルト15が挿通されるボルト穴1dが一定間隔毎に形成されていると共に、マンドレル1の一方の側面には、アルゴンガス等のシールドガスGを供給するためのガス供給口1eが凹部1bに連通するように一定間隔毎に形成されている。
【0020】
前記バックバー3は、溶接金属の溶け落ち防止とワークWの溶接部の裏側のシールドを行うものであり、銅材により断面形状が四角形の長尺な角柱状に形成され、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。
この実施の形態に於いては、バックバー3は、図6及び図7に示す如く、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′,3′間にセンタープレート16が遊嵌状態で挿通され且つアルゴンガス等のシールドガスGが流れるスリット状のガス通路3aが形成されている。
又、分割された左右のバックバー3′,3′は、左右対称状に形成されており、対角線上に位置する対向する角部には切欠3bが夫々形成されている。従って、分割された左右のバックバー3′,3′を対向させたときには、左右のバックバー3′,3′の角部に形成した切欠3bによりバックバー3の上面中心部に浅い溝が形成されることになる。この溝浅いは、スリット状のガス通路3aに連通してアルゴンガス等のシールドガスGが流れる溝となる。
更に、分割された左右のバックバー3′,3′には、マンドレル1のボルト穴1dに合致する雌ネジ穴3cが長手方向に沿って一定間隔毎に夫々形成されている。
【0021】
そして、バックバー3は、図7に示す如く、分割された左右のバックバー3′,3′を対向させた状態でマンドレル1の取付け溝1aに嵌め込み、左右のバックバー3′,3′を複数本のボルト15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に取り付けられる。このとき、左右のバックバー3′,3′間にはスリット状のガス通路3aが形成されると共に、バックバー3の上面には切欠3bによりシールドガスGが流れる浅い溝が形成される。又、バックバー3の平面状の上面とマンドレル1の平面状の上面とは面一の状態になっている。
尚、左右のバックバー3′,3′の幅は10mmに、左右のバックバー3′,3′の高さは20mmに、左右のバックバー3′,3′間に形成されたガス通路3aの間隔は0.5mmに、左右のバックバー3′,3′に形成された切欠3bの幅は0.7mmに、切欠3bの深さは0.3mmに夫々設定されている。
【0022】
前記センター位置決め機構4は、ワークWの端部がバックバー3上に位置するようにワークWの端面の位置決めを行うものであり、図3に示す如く、バックバー3に上下動自在に挿通された薄鋼板製の長尺状のセンタープレート16と、マンドレル1に設けられ、センタープレート16を上下動させるシリンダ構造の駆動部17とから構成されている。
【0023】
即ち、センタープレート16は、図7に示す如く、バックバー3のスリット状のガス通路3aに遊嵌状態で上下動自在に挿通されており、その上端部がバックバー3上面から上方へ突出可能で且つ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16の厚みは、0.1〜0.3mmに設定されている。従って、センタープレート16をバックバー3のガス通路3aに挿入したときには、センタープレート16の側面とスリット状のガス通路3aの内面との間にアルゴンガス等のシールドガスGが流れるスリット状の間隙が形成されることになる。
【0024】
一方、駆動部17は、図7に示す如く、バックバー3の各凹部1bに遊嵌状態で上下動自在に嵌め込まれ、その上面にセンタープレート16が取付け金具18及びネジ19を介して鉛直姿勢で固定される複数枚の長方形状の取付け台20と、バックバー3の各凹部1bの底面に形成された円柱状のピストン穴1fと、取付け台20の下面側に固定され、ピストン穴1fに摺動自在且つ上下動自在に挿入されたピストン21と、ピストン穴1fに圧縮エアーAを供給するエアー供給口1gと、取付け台20を下方向へ附勢してセンタープレート16の上端部をバックバー3のガス通路3a内に位置させる復帰用のスプリング(図示省略)とから構成されており、エアー供給口1gに圧縮空気源(図示省略)から圧縮エアーAを供給すると、ピストン21、取付け台20及びセンタープレート16が上昇し、センタープレート16の上端部がバックバー3の上面から上方へ突出し、又、圧縮エアーAの供給を停止すると、スプリングの弾性力によりピストン21、取付け台20及びセンタープレート16が下降するようになっている。
【0025】
前記クランプ機構5は、図3に示す如く、本体2のフレーム2aにヒンジ22を介して上下方向へ揺動自在に支持され、マンドレル1の上方位置に対向状に配置された支持板23と、両支持板23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クランプ24と、各支持板23及びクランプ24を夫々上方へ附勢する引張りスプリング25と、圧縮エアーAの供給により膨張して各支持板23及びクランプ24を下方へ押圧するエアーチューブ26と、各支持板23及びクランプ24を水平移動させて左右のクランプ24間の間隙を調整する調整ネジ27とから構成されており、圧縮空気源からエアーチューブ26に圧縮エアーAを供給してエアーチューブ26を膨張させると、支持板23及びクランプ24が引張りスプリング25の弾性力に抗して下方へ揺動し、クランプ24がマンドレル1に支持されたワークWの端部に当接してワークWの端部をバックバー3上に押圧固定し、又、圧縮エアーAの供給を停止すると、支持板23及びクランプ24が引張りスプリング25の弾性力により上方へ揺動し、ワークWの押圧状態が解除されるようになっている。
【0026】
前記TIG溶接装置6は、図1乃至図3に示す如く、ワークWの突合せ部を溶接するものであり、マンドレル1の上方位置に昇降自在且つ走行自在に配設され、タングステン電極棒28を挿着したTIG溶接用トーチ29と、TIG溶接用トーチ29を昇降自在に支持してこれをワークWの突合せ部に沿って走行させる走行部30とから構成されている。
このTIG溶接装置6によれば、操作盤10のスイッチ操作によって、TIG溶接用トーチ29の先端位置が自動的に設定位置に保持され且つTIG溶接用トーチ29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。
【0027】
次に、上述した自動溶接装置を用いて角筒状に曲げ加工されたワークWの端部同士を突合せ溶接により接合する場合について説明する。
【0028】
尚、ワークWには、厚みが20μmm〜2.0mm程度の鉄、アルミ、アルミ合金、銅、銅合金、チタン、ステンレス、軟鋼、ケイ素鋼等のワークWが使用されている。又、溶接電流、溶接速度、不活性ガスの供給量、溶接用トーチ29の移動速度、タングステン電極棒28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。
【0029】
先ず、センター位置決め機構4のセンタープレート16をその上端部がバックバー3の上面から上方ヘ突出するように駆動部17により上昇させた後、角筒状に曲げ加工されたワークWをマンドレル1の先端部からマンドレル1に挿着し、マンドレル1の先端部をマンドレル受け12で支持する。
【0030】
次に、マンドレル1に支持されたワークWの一方の端面をセンタープレート16の一方の側面に当接させ、クランプ機構5の一方のクランプ24を下降させてクランプ24によりワークWの一方の端部をバックバー3上に押圧固定する(図8参照)。
【0031】
その後、センター位置決め機構4の駆動部17に供給されている圧縮エアーAの供給を停止し、センター位置決め機構4のセンタープレート16をその上端部がバックバー3のガス通路3a内に位置するように下降させる(図9参照)。このとき、センタープレート16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16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16に引っ掛かると云うことがない。その結果、ワークWの厚みが極めて薄い場合やワークW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の端部の変形が防止される。
【0032】
ワークWの一方の端部をバックバー3上に押圧固定すると、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24を下降させてクランプ24によりワークWの他方の端部をバックバー3上に押圧固定する(図10参照)。このとき、ワークWの端部の変形が防止されているため、ワークWの両端部の端面は正確且つ確実に突き合されることになる。その結果、ワークWの両端部は、その両端面が完全に突き合された状態でクランプ24によりバックバー3上に押圧固定されることになる。
【0033】
ワークWの両端部のクランプ24が終了すれば、バックバー3に形成したガス通路3aにシールドガスGを供給しつつ、TIG溶接装置6を作動させてワークWの突合せ部を突合せ溶接する(図10参照)。このとき、ガス供給口1eから供給されたシールドガスGは、凹部1b及び細溝1c内に流入し、スリット状のガス通路3aの隙間からワークWの突合せ部の裏面側に均一に供給される。その結果、溶接時に生じるワークWの溶接部の酸化を防止することができる。
【0034】
ワークWの突合せ部の溶接が完了すると、シールドガスGの供給が停止されると共に、TIG溶接装置6の溶接用トーチ29が元の位置まで戻される。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、ワークWをマンドレル1から取り外す。
このようにして、角筒状に曲げ加工されたワークWから角パイプが作製されることになる。平板状のワークWの端部を突合せ溶接する際にも上述した手順により行えば良い。
【0035】
図11乃至図14は上述した自動溶接装置により円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークWから丸パイプやテーパ管を作製する場合に使用するマンドレル1及びバックバー3を示すものである。
【0036】
即ち、前記マンドレル1は、図11及び図12に示す如く、アルミ合金等により断面形状が円形の円柱状に形成されており、本体2に取り付けたマンドレルガイド14に片持ち状態で着脱自在に挿着されている。
又、マンドレル1の上面には、バックバー3が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形成されている。この取付け溝1aの底面には、センタープレート16の取付け台20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と共に、隣接する凹部1b間にアルゴンガス等のシールドガスGが流れるように隣接する凹部1bを連通させる細溝1cが形成されている。
更に、マンドレル1の両側面には、取付け溝1aに嵌め込んだバックバー3をマンドレル1側へ固定するためのボルト15が挿通されるボルト穴1dが一定間隔毎に形成されていると共に、マンドレル1の一方の端面には、アルゴンガス等のシールドガスGを供給するためのガス供給口1eが凹部1bに連通するように形成されている。
【0037】
一方、バックバー3は、図13及び図14に示す如く、銅材により断面形状が略四角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。
このバックバー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′,3′間にセンタープレート16が遊嵌状態で挿通され且つアルゴンガス等のシールドガスGが流れるスリット状のガス通路3aが形成されている。
又、分割された左右のバックバー3′,3′は、左右対称状に形成されており、対角線上に位置する対向する角部には切欠3bが夫々形成されている。従って、分割された左右のバックバー3′,3′を対向させたときには、バックバー3の角部に形成した切欠3bによりバックバー3の上面中心部に浅い溝が形成されることになる。この浅い溝は、スリット状のガス通路3aに連通してアルゴンガス等のシールドガスGが流れる溝となる。
更に、分割された左右のバックバー3′,3′の上面及び下面は、バックバー3をマンドレル1の取付け溝1a内に嵌め込んだときにバックバー3の上面がマンドレル1の外周面と同心円上に位置するように円弧状に形成されていると共に、左右のバックバー3′,3′には、マンドレル1のボルト穴1dに合致する雌ネジ穴3cが長手方向に沿って一定間隔毎に夫々形成されている。
【0038】
そして、バックバー3は、図14に示す如く、分割された左右のバックバー3′,3′をマンドレル1の取付け溝1aに対向させた状態で嵌め込み、左右のバックバー3′,3′を複数本のボルト15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に取り付けられる。このとき、左右のバックバー3′,3′間にはスリット状のガス通路3aが形成されると共に、バックバー3の上面には切欠3bによりシールドガスGが流れる浅い溝が形成される。又、バックバー3の円弧状の上面とマンドレル1の外周面とは同心円上に位置している。尚、左右のバックバー3′,3′の幅は10mmに、左右のバックバー3′,3′の高さは20mmに、左右のバックバー3′,3′間に形成されたガス通路3aの間隔は0.5mmに、左右のバックバー3′,3′に形成された切欠3bの幅は0.7mmに、切欠3bの深さは0.3mmに夫々設定されている。
【0039】
上述したマンドレル1には、図7に示すセンター位置決め機構4と同じ構造のセンター位置決め機構4が設けられている。このセンター位置決め機構4は、図7に示すセンター位置決め機構4と同様構造に構成されており、図7に示すセンター位置決め機構4と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略している。
【0040】
尚、上記実施の形態に於いては、マンドレル1を角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバー3の上面を平面状若しくは円弧状に形成し、角筒状、円筒状、テーパ状に曲げ加工されたワークWの突合せ溶接や平板状のワーク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、マンドレル1及びバックバー3の断面形状を変えてワークWのコーナー溶接を行うようにしても良い。例えば、図示していないが、マンドレル1の断面形状を図16に示すマンドレル31と同じ断面形状にし、マンドレル1に形成した取付け溝1aに上面が山形状に形成されたバックバー3を嵌め込むようにすれば、ワークWのコーナー溶接を行うことできる。勿論、マンドレル1にはセンター位置決め機構4が設けられ、バックバー3にはスリット状のガス通路3a等が形成されていることは勿論である。
【0042】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の金属薄板材の自動溶接装置は、金属薄板材のセンター位置決め機構をマンドレルに設け、金属薄板材の端面を位置決めするセンター位置決め機構のセンタープレートをバックバーに鉛直姿勢で上下動自在に挿通するようにしているため、金属薄板材の端面の位置決めを行ったセンタープレートを下降させる際に、センタープレートが真っ直ぐに下降し、センタープレートの側面に当接している金属薄板材の端部が下降するセンタープレートに引っ掛かると云うことがない。その結果、本発明の自動溶接装置を使用すれば、金属薄板材の厚みが極めて薄い場合や金属薄板材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、金属薄板材の端部の変形を防止することができる。延いては、金属薄板材の端面同士を正確且つ確実に突き合せることができ、理想的な突合せ溶接を行える。
又、本発明の自動溶接装置は、バックバーにシールドガスが流れるスリット状のガス通路を形成し、このガス通路から金属薄板材の突合せ部の裏面側にシールドガスを均一に供給するようにしているため、金属薄板材の溶接部の酸化を防止することができる。
更に、本発明の自動溶接装置は、バックバーを左右に二分割し、分割した左右のバックバー間にスリット状のガス通路を形成すると共に、左右のバックバーを左右対称状に形成するようにしているため、ガス通路を簡単に形成することができるうえ、マンドレルに左右のバックバーを取り付けるときに左右関係なく、取り付けることができ、至極便利である。
そのうえ、マンドレルを角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバーの上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしているため、角パイプ、丸パイプ、テーパ管、平板の突合せ溶接やコーナー溶接を好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る金属薄板材の自動溶接装置の概略正面図である。
【図2】同じく自動溶接装置の概略側面図である。
【図3】自動溶接装置の要部の一部破断側面図である。
【図4】角柱状のマンドレルを示し、(A)はマンドレルの正面図、(B)はマンドレルの平面図である。
【図5】図4のI−I線拡大断面図である。
【図6】上面が平面状のバックバーを示し、(A)はバックバーの正面図、(B)はバックバーの拡大側面図である。
【図7】バックバー及びセンター位置決め機構を設けた角柱状のマンドレルの拡大断面図である。
【図8】金属薄板材(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断面図である。
【図9】金属薄板材の一端部をクランプした状態でセンタープレートが下降した状態の拡大断面図である。
【図10】金属薄板材の両端部をクランプして溶接用トーチにより溶接している状態の拡大断面図である。
【図11】円柱状のマンドレルを示し、(A)はマンドレルの正面図、(B)はマンドレルの平面図である。
【図12】図11のII−II線拡大断面図である。
【図13】上面が円弧状のバックバーを示し、(A)はバックバーの正面図、(B)はバックバーの拡大側面図である。
【図14】バックバー及びセンター位置決め機構を設けた円柱状のマンドレルの拡大断面図である。
【図15】従来の金属薄板材の自動溶接装置の要部を示す一部破断側面図である。
【図16】従来の自動溶接装置のマンドレルを示し、(A)はマンドレルの正面図、(B)はマンドレルの平面図、(C)はマンドレルの側面図である。
【図17】図16のマンドレルに取り付けられるバックバーを示し、(A)は上面が平面状のバックバー、(B)は上面が円弧状のバックバー、(C)は上面が山形状のバックバーである。
【符号の簡単な説明】
1はマンドレル、2は本体、3はバックバー、3aはガス通路、4はセンター位置決め機構、5はクランプ機構、6はTIG溶接装置、16はセンタープレート、17は駆動部、Wは金属薄板材(ワーク)、Gはシールドガス。
Claims (3)
- 金属薄板材(W)を支持する水平姿勢のマンドレル(1)を備えた本体(2)と、マンドレル(1)の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバー(3)と、金属薄板材(W)の端部同士がバックバー(3)上で突き合されるように金属薄板材(W)の端面の位置決めを行うセンター位置決め機構(4)と、金属薄板材(W)の端部同士を突き合せ状態でバックバー(3)上に押圧固定するクランプ機構(5)と、金属薄板材(W)の突合せ部を溶接するTIG溶接装置(6)とから成り、マンドレル(1)に支持された金属薄板材(W)の端部同士をセンター位置決め機構(4)及びクランプ機構(5)によりバックバー(3)上で突き合せ固定し、この突合せ部をTIG溶接装置(6)により溶接するようにした金属薄板材(W)の自動溶接装置に於いて、前記バックバー(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′),(3′)を左右対称状に形成すると共に、左右のバックバー(3′),(3′)の対角線上に位置する対向する角部に切欠(3b)を夫々形成し、前記分割した左右のバックバー(3′),(3′)間に金属薄板材(W)の突合せ部の裏面側へシールドガス(G)を均一に供給するスリット状のガス通路(3a)を形成すると共に、バックバー(3)の上面中心部に前記切欠(3b)によりスリット状のガス通路(3a)に連通してシールドガス(G)が流れる浅い溝を形成し、又、前記センター位置決め機構(4)を、バックバー(3)のスリット状のガス通路(3a)に遊嵌状態で上下動自在に挿通され、上端部がバックバー(3)の上面から上方へ突出可能で且つ上端部の側面に金属薄板材(W)の端面が当接する鉛直姿勢のセンタープレート(16)と、マンドレル(1)に設けられ、センタープレート(16)を上下動させる駆動部(17)とから構成したことを特徴とする金属薄板材の自動溶接装置。
- マンドレル(1)の上面にバックバー(3)が着脱自在に嵌め込まれる取付け溝(1a)をマンドレル(1)の長手方向に沿って形成し、当該取付け溝(1a)の底面に凹部(1b)を一定間隔毎に形成すると共に、隣接する凹部(1b)間にシールドガス(G)が流れるように隣接する凹部(1b)を連通させる細溝(1c)を形成し、又、マンドレル(1)の一方の側面にシールドガス(G)を供給するためのガス供給口(1e)を凹部(1b)に連通するように一定間隔毎に形成したことを特徴とする請求項1に記載の金属薄板材の自動溶接装置。
- マンドレル(1)を角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバー(3)の上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の金属薄板材の自動溶接装置。
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