JP3986979B2

JP3986979B2 - Single pipe continuous automatic welding equipment

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Publication number: JP3986979B2
Application number: JP2003040719A
Authority: JP
Inventors: 彰久村田
Original assignee: 彰久村田
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004249307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板等の金属板材を円筒状に曲げ加工して成るワークのスリット部を突合せ溶接して円筒状の単管を製造する単管自動溶接装置の改良に係り、特に、複数の円筒状のワークを直列状に連ねた状態で軸線方向に移送し、ワークの移送中に各ワークのスリット部を順次突合せ溶接して円筒状の単管を連続的に製造するようにした単管連続自動溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従前の技術】
一般に、単管を製造するにあたっては、素材となる鋼板等の金属板材をロール等により曲げ加工して円筒状のワークを形成し、当該ワークのスリット部をＴＩＧ溶接等により突合せ溶接して単管を製造するようにしている。
【０００３】
従来、単管を製造する装置としては、円筒状のワークを溶接治具に形成した貫通穴内を通過させ、ワークの外周面を溶接治具によりクランプした状態でワークのスリット部を突合せ溶接するようにした自動溶接装置（例えば、特開昭６２−９３０７８号公報）や、円筒状のワークをマンドレルの外周面にセットしてマンドレル上でワークのスリット部近傍をクランプし、この状態でワークのスリット部を突合せ溶接するようにしたクランプシーマ（図示省略）等が知られている。
【０００４】
具体的には、前者の自動溶接装置は、円筒状のワークを通過させながらワークのスリット部を突き合せる貫通穴を形成したブロック状の溶接治具と、溶接治具の近傍に配設した溶接トーチと、ワークを溶接治具の貫通穴に送り込むと共に、貫通穴から送り出す送り装置等から構成されており、ワークを送り装置により溶接治具の貫通穴内を通過させつつ、ワークの外周面を溶接治具によりしっかりクランプした状態でワークの突き合されたスリット部を溶接トーチにより突合せ溶接するようにしたものである。
【０００５】
一方、後者のクランプシーマは、円筒状のワークに挿通されてワークを水平姿勢で支持するマンドレルと、マンドレルに支持されたワークのスリット部を突き合せ状態でマンドレル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した溶接トーチ等から構成されており、ワークをマンドレルの外周面にセットしてワークのスリット部をクランプ機構によりマンドレル上で突き合せ固定し、この状態でワークのスリット部を溶接トーチにより突合せ溶接するようにしたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−９３０７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前者の自動溶接装置に於いては、溶接治具の貫通穴の内周面が摩耗した場合、ワークのスリット部の突き合せが不完全になって溶接欠陥を生じるため、溶接治具を新しいものと交換する必要があった。然も、溶接するワークの直径が変わるたびに溶接治具を交換する必要があった。その結果、作業性及び生産性に劣ると云う問題があった。
又、前者の自動溶接装置に於いては、各ワークのスリット部を一本宛突合せ溶接するようにしているため、ワークの溶接開始部及び溶接終了部に溶け落ち等の溶接欠陥を生じ易くなり、製品（単管）の品質が著しく低下すると云う問題があった。
更に、前者の自動溶接装置に於いては、ワークを溶接治具の貫通穴内を摺動させながら通過させるようにしているため、ワークの外周面にスリ傷等が付くと云う問題があった。特に、外周面がビニール等の保護被膜で保護されているワークの場合には、そのままの状態でワークを溶接治具に通すことができず、予め保護被膜を除去する必要があり、極めて手数が掛かると云う問題があった。
【０００８】
一方、後者のクランプシーマに於いては、マンドレルの外周面にワークをセットして突合せ溶接するようにしているため、ワークの直径が変わってもマンドレルを交換したりする必要がなく、前者の自動溶接装置に比較して作業性が良いと云う利点がある。
しかし、後者のクランプシーマに於いては、マンドレル上でのワークのスリット部の突き合せ、ワークの心出し、マンドレルからのワークの取り外し等の各作業を作業員が全て手作業により一本宛行うようにしているため、作業者によって製品（単管）の精度にバラツキを生じるうえ、生産性に極めて劣ると云う問題があった。
【０００９】
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、作業性及び生産性に優れていると共に、溶接欠陥の無い高精度な単管を連続的に製造することができるようにした単管連続自動溶接装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、金属板材を円筒状に曲げ加工して成る複数のワークを直列状に連ねた状態で軸線方向に移送し、ワークの移送中に各ワークのスリット部を順次突合せ溶接して円筒状の単管を連続的に製造する単管連続自動溶接装置であって、前記単管連続自動溶接装置は、円筒状に曲げ加工されたワークを連続的に搬入して軸線方向へ送り出すワーク搬入装置と、搬入されたワークのスリット部を一定位置に揃えるスリット部位置決め装置と、スリット部が一定位置に揃えられたワークをワーク搬入装置から受け取って直列状に連なった状態で移送すると共に、ワークを外側から挾持してワークのスリット部を突き合せるワーク移送装置と、各ワークの突き合されたスリット部を順次突合せ溶接する溶接装置と、溶接部で連結されている各ワークの連結部を切り離すワーク切り離し装置とを備えており、又、前記ワーク移送装置は、スリット部位置決め装置によりスリット部が真上に位置する状態で揃えられたワークを両側から挾持しながら移送する一対の無限軌道式コンベヤと、ワークの上面側に当接してワークの上面側を保持する上部ローラと、ワークの下面側に当接してワークの下面側を保持する下部ローラとを備えており、ワークの外周面を一対の無限軌道式コンベヤ、上部ローラ及び下部ローラにより左右上下方向から保持してワークを真円の状態で移送するように構成され、更に、前記一対の無限軌道式コンベヤは、ワークの側方位置に間隔調整可能に配設された駆動スプロケット及び従動スプロケットと、両スプロケットに巻き回された無端状のチェーンと、駆動スプロケットを回転駆動する駆動部と、チェーンに取り付けられ、ワークの側面を保持する複数の保持部材と、チェーンの内側領域にワーク側へ移動調整可能に配設され、ワークに対向する保持部材をワークの側面側へ押し付ける加圧ローラとを夫々備えており、ワークの直径に応じて保持部材の位置を加圧ローラにより移動調整できるように構成され、又、下部ローラが、ワークの直径に応じてワークの下面側を保持できるように上下動可能に構成され、そして、前記一対の無限軌道式コンベヤ間に、ワークのスリット部に挿通されてワークの心出しを行うセンターガイドを上下動可能に配設し、当該センターガイドのワーク内に位置する部分に、ワークの突き合されたスリット部の裏面側にシールドガスを供給するガス供給パイプを取り付けたことに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項２の発明は、各保持部材がゴム部材によりブロック状に形成されており、ワークを保持する面が断面形状Ｖ字状に形成されていることに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項３の発明は、一対の無限軌道式コンベヤ間に、ワークの突き合されたスリット部に係合する円板部とスリット部の上面に当接する円柱部とを備えた溶接位置決めローラを上下動可能に配設し、当該溶接位置決めローラによりワークのスリット部のズレ及び段付きを防止するようにしたことに特徴がある。
【００１６】
本発明の請求項４の発明は、溶接装置が、タングステン電極棒を挿着した溶接用トーチと、溶接用トーチの先端部両側に配設された冷却治具とを備えており、冷却治具によりアークを冷却して横断面形状が楕円状のアークを形成できるように構成されていることに特徴がある。
【００１７】
【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乃至図４は本発明の実施の形態に係る単管連続自動溶接装置を示し、当該単管連続自動溶接装置は、鋼板等の金属板材を円筒状に曲げ加工して成る複数のワークＷを直列状に連ねた状態で軸線方向に移送し、ワークＷの移送中に各ワークＷのスリット部Ｗａを順次突合せ溶接して円筒状の単管を連続的に製造するものであり、フレーム及びパネル材等から成るキャビネット本体１に、ワーク搬入装置２、スリット部位置決め装置３、ワーク移送装置４、センターガイド５、ガス供給パイプ６、溶接位置決めローラ７、溶接装置８及びワーク切り離し装置９等を配設したものである。
【００１８】
尚、図１及び図４に於いて、１０は蛍光灯、１１はエアー圧力やガス圧力、ガス流量等の各種メーター、１２は溶接部監視モニター、１３は溶接データモニター、１４は各種操作スイッチ、１５はスピーカー、１６は溶接電源点検窓、１７は水冷ユニット点検窓、１８は通気口である。
【００１９】
前記ワーク搬入装置２は、ベンディング機（図示省略）等により円筒状に曲げ加工された金属板製のワークＷを連続的に搬入して軸線方向へ送り出すものであり、図１乃至図３に示す如く、複数本（３本〜５本程度）のワークＷを並列状態でストックする傾斜状のシュート１９と、シュート１９の低所側に並列状に配設され、シュート１９上のワークＷに当接してワークＷをせき止めるストッパー２０ａを備えた二本のワークストップシリンダ２０と、シュート１９から排出されて後述するスリット部位置決め装置３に受け渡されたワークＷを軸線方向へ送り出すワーク押し出しシリンダ２１等から構成されている。
又、ワーク押し出しシリンダ２１は、ロッドを所定角度回転させることができるスイング式シリンダから成り、ロッドの先端にはワークＷの端面に当接自在な押し込み部材２１ａが取り付けられている。
【００２０】
而して、このワーク搬入装置２によれば、シュート１９にストックされているワークＷを二本のワークストップシリンダ２０を交互に伸縮動作させることによって、シュート１９内のワークＷを一本宛シュート１９からスリット部位置決め装置３側へ排出することができ、又、ワーク押し出しシリンダ２１の押し込み部材２１ａをスリット部位置決め装置３に受け渡されたワークＷの端面に押し当て、この状態でワーク押し出しシリンダ２１を作動させることによって、ワークＷを軸線方向へ押し出すことができるようになっている。
【００２１】
前記スリット部位置決め装置３は、図１乃至図３に示す如く、ワーク搬入装置２のシュート１９の低所側位置に配設されており、ワーク搬入装置２のシュート１９から排出されたワークＷを受け取ってワークＷのスリット部Ｗａを一定位置に揃えるものである。
具体的には、スリット部位置決め装置３は、シュート１９の低所側位置に配設され、シュート１９から供給されたワークＷを受け取る水平な一対の支持ローラ３ａと、支持ローラ３ａを回転制御する駆動部（図示省略）と、支持ローラ３ａに支持されたワークＷのスリット部Ｗａを検出する光電管等のセンサー（図示省略）等を備えており、支持ローラ３ａに支持されているワークＷのスリット部Ｗａが真上に位置するようにセンサーからの検出信号に基づいて駆動部により支持ローラ３ａの回転を制御するように構成されている。
【００２２】
前記ワーク移送装置４は、スリット部Ｗａが一定位置に揃えられたワークＷをワーク搬入装置２から受け取って直列状に連なった状態で移送すると共に、ワークＷを外側から挾持してワークＷのスリット部Ｗａを突き合せるものであり、ワークＷの直径に関係なく、ワークＷを確実且つ良好に保持して真円の状態で移送できるように構成されている。
即ち、ワーク移送装置４は、図２、図５乃至図７に示す如く、スリット部位置決め装置３によりスリット部Ｗａが真上に位置する状態で揃えられたワークＷを両側から挾持しながら移送する一対の無限軌道式コンベヤ２２と、ワークＷの上面側に当接してワークＷの上面側を保持する上部ローラ２３と、ワークＷの下面側に当接してワークＷの下面側を保持する下部ローラ２４とを備えており、ワークＷの外周面を一対の無限軌道式コンベヤ２２、上部ローラ２３及び下部ローラ２４により左右上下方向から保持してワークＷを真円の状態で移送するように構成されている。
【００２３】
前記一対の無限軌道式コンベヤ２２は、図５乃至図７に示す如く、ワークＷの側方位置に軸線方向へ一定の間隔を空けて配設された間隔調整可能な駆動スプロケット２５及び従動スプロケット２６と、両スプロケット２５，２６に巻き回され、ワークＷの軸線方向へ周回する無端状のチェーン２７と、駆動スプロケット２５を回転駆動する駆動部２８と、チェーン２７に取り付けられ、ワークＷの側面を保持する複数の保持部材２９と、チェーン２７の内側領域にワークＷ側へ移動調整可能に配設され、ワークＷに対向する保持部材２９をワークＷの側面側へ押し付ける複数の加圧ローラ３０とを夫々備えており、ワークＷの直径に応じて保持部材２９の位置を加圧ローラ３０により移動調整し、ワークＷを両側から挾持して軸線方向へ移送できるように構成されている。
【００２４】
具体的には、駆動スプロケット２５は、架台３１上に設けた支持台３２に駆動軸３３を介して回転自在に支持されており、駆動軸３３に連動連結されたギヤードモータ等の駆動部２８により回転駆動されるようになっている。
又、従動スプロケット２６は、架台３１上にワークＷの軸線方向へ移動可能に設けた支持台３４に従動軸３５を介して回転自在に支持されており、架台３１と支持台３４との間に介設した圧縮バネ３６の弾性力により駆動スプロケット２５から離間する方向へ常時附勢されている。この従動スプロケット２６は、加圧ローラ３０が駆動スプロケット２５及び従動スプロケット２６に巻き回されたチェーン２７をワークＷ側へ押し、ワークＷに対向する保持部材２９をワークＷの側面へ押し付けたときに、圧縮バネ３６が収縮して駆動スプロケット２５側へ移動するようになっている。これによって、駆動スプロケット２５と従動スプロケット２６との間隔がチェーン２７の長さに対応するように調整され、チェーン２７の過度の緊張や弛みが防止される。
更に、各保持部材２９は、ゴム部材によりブロック状に形成されており、チェーン２７に一定間隔毎に固定した保持板３７に着脱自在に取り付けられている。これら各保持部材２９は、図７に示す如く、ワークＷに当接する面が断面形状Ｖ字状に形成されており、ワークＷの直径がある程度変化しても、ワークＷの側面を確実且つ良好に保持できるように工夫されている。この実施の形態に於いては、各保持部材２９は、ウレタンゴムにより形成されている。
そして、各加圧ローラ３０は、チェーン２７の内側領域にチェーン２７に沿って直列状に配設されており、架台３１上にワークＷ側へ往復移動可能に設けた移動台３８に支持軸３９を介して回転自在に支持されている。各加圧ローラ３０を支持する移動台３８は、サーボモータ４０及び伝動機構４１（ボールネジ機構やラックピニオン機構等）によりワークＷ側へ移動調整できるように構成されている。従って、各加圧ローラ３０は、移動台３８をワークＷ側へ移動調整することによって、駆動スプロケット２５及び従動スプロケット２６に巻き回されたチェーン２７をワークＷ側へ押し、ワークＷに対向する保持部材２９をワークＷの側面へ押し付けることができる。これにより、加圧ローラ３０は、ワークＷの直径に関係なく、保持部材２９をワークＷの側面へ確実且つ良好に押し付けることができる。
【００２５】
前記上部ローラ２３は、ワークＷの上方位置に軸線方向に沿って一定間隔毎に配設されており、ワークＷの直径に応じて高さを調整できるように構成されている。
又、下部ローラ２４は、図６及び図７に示す如く、ワークＷの下方位置に軸線方向に沿って一定間隔毎に配設されており、ワークＷの下方位置に昇降可能に設けた昇降台４２に支持軸４３を介して回転自在に支持されている。下部ローラ２４を支持する昇降台４２は、サーボモータ４４及び伝動機構４５（ボールネジ機構やラックピニオン機構等）により昇降動するように構成されている。従って、下部ローラ２４は、昇降台４２を昇降動させて高さ調整することによって、ワークＷの下面側に確実且つ良好に当接することになる。これにより、下部ローラ２４は、ワークＷの直径に関係なく、ワークＷの下面側を確実に且つ良好に保持することができる。
【００２６】
前記センターガイド５は、図５に示す如く、一対の無限軌道式コンベヤ２２間の上流側部分（図５に示す無限軌道式コンベヤ２２の左側部分）に鉛直姿勢で配設されており、ワーク移送装置４により移送されるワークＷのスリット部Ｗａに挿通されてワークＷの心出しを行うと共に、ワークＷを一定の姿勢（スリット部Ｗａが真上に位置する状態）で案内するものである。
又、センターガイド５は、モータやエアーシリンダ等の駆動部（図示省略）により上下動するように構成されており、その内部にはアルゴンガス等のシールドガスを供給するガス通路５ａが形成されている。
【００２７】
前記ガス供給パイプ６は、ワークＷの突き合されたスリット部Ｗａの裏面側に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ものであり、多数のガス噴出口６ａを備えている。このガス供給パイプ６は、図６及び図７示す如く、センターガイド５のワークＷ内に位置する部分（センターガイド５の下端部）にガス通路５ａに連通すべく水平姿勢で取り付けられており、センターガイド５と一緒に上下動するようになっている。従って、ガス供給パイプ６は、センターガイド５を上下動させてガス供給パイプ６の高さを変えることによって、ワークＷの直径が変化しても、ワークＷのスリット部Ｗａの裏面側にシールドガスを確実且つ良好に吹き付けることができる。
【００２８】
前記溶接位置決めローラ７は、図５及び図６に示す如く、一対の無限軌道式コンベヤ２２間で且つセンターガイド５の下流側位置に回転自在に配設されており、ワークＷのスリット部Ｗａの円周方向のズレとスリット部Ｗａの段付きを防止するものである。この溶接位置決めローラ７は、図８に示す如く、外周縁部の断面形状が鋭角状に形成され、ワークＷの突き合されたスリット部Ｗａに係合する円板部７ａと、スリット部Ｗａの上面に当接する円柱部７ｂとを備えており、モータやエアーシリンダ等の駆動部（図示省略）により上下動し、高さ調整自在に構成されている。
【００２９】
前記溶接装置８は、図５及び図６に示す如く、一対の無限軌道式コンベヤ２２間で且つ溶接位置決めローラ７の下流側位置に配設されており、各ワークＷの突き合されたスリット部Ｗａを順次突合せ溶接するものである。この溶接装置８には、ＧＴＡ溶接法と冷却治具８ｂとを組み合せて成る溶接装置８が使用されている。
即ち、溶接装置８は、先端部からアルゴンカス等のシールドガスを流すと共に、タングステン電極棒８ｃを挿着した溶接用トーチ８ａと、溶接用トーチ８ａの先端部両側に配設された冷却治具８ｂと、溶接用トーチ８ａをワークＷの直径に応じて上下動させるサーボモータ及び伝動機構（ボールネジ機構やラックピニオン機構等）から成るトーチ上下駆動装置８ｄと、溶接状況（タングステン電極棒８ｃの消耗やアークＡの状態等）を確認するＣＣＤカメラ８ｅ等を備えており、冷却治具８ｂによりアークＡを冷却して横断面形状が楕円状のアークＡを形成できるように構成されている。
又、溶接用トーチ８ａは、ワークＷの突き合されたスリット部Ｗａを溶接する際にワークＷの直径に応じてトーチ上下駆動装置８ｄにより自動的に高さ調整されて溶接位置を取り得るようになっている。
更に、冷却治具８ｂは、銅材により内部に冷却水が流れる冷却通路を備えた角柱状に形成されており、溶接用トーチ８ａの先端部両側にワークＷの軸線方向に沿う姿勢で配設されている。そのため、アークＡは、図９（Ｂ）に示す如く、冷却治具８ｂにより両側から冷却されて横断面形状が楕円状で且つエネルギー密度の高い高温のアークＡとなる。このように、横断面形状が楕円状のアークＡを形成した場合、予熱効果が上がって溶け込みが大きくなると共に、裏波も出易くなる。然も、電流を上げても良好な溶接を行える。
従って、この溶接装置８を用いれば、通常のプラズマ溶接やＴＩＧ溶接に比べて溶接速度を２０〜３０％アップすることができる。又、冷却治具８ｂの幅を変えることによって、アークＡのエネルギー密度を自由に変えることもできる。
尚、この実施の形態に於いては、溶接装置８には、ＧＴＡ溶接法と冷却治具８ｂとを組み合せて成る溶接装置８を使用しているが、他の実施の形態に於いては、溶接装置８にプラズマ溶接装置やレーザー溶接装置を使用するようにしても良い。
【００３０】
前記ワーク切り離し装置９は、図１及び図２に示す如く、ワーク移送装置４の下流側位置に配設されており、溶接部で連結されている各ワークＷの連結部を切り離すものである。このワーク切り離し装置９には、ロッドの先端部にワークＷの側面を押圧する押圧部材９ａを設けたエアーシリンダ９ｂが使用されている。
【００３１】
而して、ワーク切り離し装置９によれば、ワーク移送装置４から送り出されたワークＷの片方の側面を押圧部材９ａで押圧することによって、溶接部で連結されているワークＷの連結部を切り離すことができるようになっている。尚、切り離されたワークＷは、ワークＷの側方位置に傾斜姿勢で配設された搬出シュート４６へ搬出されるようになっている。
【００３２】
次に、上述した単管連続自動溶接装置を用いて円筒状に曲げ加工された複数のワークＷから単管を連続的に製造する場合について説明する。
尚、ワークＷには、板厚１．５ｍｍ又は２．０ｍｍ、外径８８ｍｍ〜１２０ｍｍ、長さ１０８ｍｍ〜３１７ｍｍのＳＳ４０７製の円筒状のワークＷが使用されている。又、溶接電流、アーク長さ、ワークＷの移送速度、不活性ガスの供給量、タングステン電極棒８ｃの先端形状等の溶接条件は、ワークＷの材質、板厚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。
【００３３】
複数のワークＷから単管を連続的に製造する場合、先ず、ワークＷの直径に応じて一対の無限軌道式コンベヤ２２の間隔と上部ローラ２３及び下部ローラ２４の高さ位置を調整する。即ち、加圧ローラ３０及び下部ローラ２４の位置をサーボモータ４０，４４により決定すると共に、上部ローラ２３の高さ位置を調整し、ワークＷの外周面を一対の無限軌道式コンベヤ２２、上部ローラ２３及び下部ローラ２４により左右上下方向から一定の力（ワークＷが真円状に保持されて変形されない程度の力）で保持できるようにする。又、ワークＷの直径に応じてセンターガイド５を上下動させてガス供給パイプ６の高さ位置を調整すると共に、溶接位置決めローラ７の高さ位置を調整する。
【００３４】
次に、作業員が手動操作により複数のワークＷを順次一対の無限軌道式コンベヤ２２間に挿入し、ワークＷの外周面を一対の無限軌道式コンベヤ２２、上部ローラ２３及び下部ローラ２４により左右上下方向から保持させると共に、先頭に位置するワークＷをその先端が溶接装置８の溶接用トーチ８ａの近傍位置に達するまで軸線方向へ移動させる。この際、各ワークＷは、スリット部Ｗａがセンターガイド５に入り込むようにスリット部Ｗａを真上に位置させておく。又、先頭に位置するワークＷのスリット部Ｗａに溶接位置決めローラ７の円板部７ａの外周縁部を係合させると共に、スリット部Ｗａの上面に円柱部７ｂを当接させ、ワークＷのスリット部Ｗａの円周方向のズレとスリット部Ｗａの段付きを無くす。更に、先頭に位置するワークＷのスリット部Ｗａの先端部側は、無限軌道式コンベヤ２２の加圧ローラ３０の押圧作用により突き合された状態となっている。
尚、円筒状に曲げ加工された各ワークＷは、両端部が軸線方向にズレている場合がある。この場合には、作業員が最初に一対の無限軌道式コンベヤ２２間に挿入するワークＷと二番目に挿入するワークＷのズレを手作業により修正し、これらのワークＷを一対の無限軌道式コンベヤ２２間に挿入する。
【００３５】
そして、上述した状態で単管連続自動溶接装置の自動運転を行う。そうすると、ワーク移送装置４が作動してワークＷを左右上下方向から保持して真円の状態で軸線方向へ移送すると共に、溶接装置８が作動して先頭に位置するワークＷの突き合されたスリット部Ｗａを溶接用トーチ８ａの直下位置に於いて自動溶接して行く。先頭に位置するワークＷのスリット部Ｗａが突合せ溶接されたら、引き続き二番目に位置するワークＷがワーク移送装置４により左右上下方向から保持されて真円の状態で軸線方向へ移送され、溶接装置８によりワークＷの突き合されたスリット部Ｗａが自動溶接されて行く。
【００３６】
このようにして、ワークＷがワーク移送装置４により直列状に連なった状態で移送されてそのスリット部Ｗａが溶接装置８により順次突合せ溶接されて行くと、ワーク搬入装置２のシュート１９にストックされているワークＷが二本のワークストップシリンダ２０の作動によって一本宛スリット部位置決め装置３の支持ローラ３ａ上に排出される。
【００３７】
支持ローラ３ａ上に排出されたワークＷは、センサー（図示省略）によってスリット部Ｗａが検出されると共に、センサーからの検出信号に基づいて駆動部により支持ローラ３ａが回転制御され、スリット部Ｗａが真上に位置する状態で支持ローラ３ａ上に支持される。
【００３８】
その後、ワーク搬入装置２のワーク押し出しシリンダ２１が作動して押し込み部材２１ａを支持ローラ３ａ上のワークＷの終端部に当接させ、この状態でワーク押し出しシリンダ２１によりワークＷを軸線方向へ押し出して行く。そうすると、軸線方向へ押し出されたワークＷは、一対の無限軌道式コンベヤ２２間に挿入されると共に、その先端がワーク移送装置４により移送されている最後尾のワークＷの終端部に当接する。又、一対の無限軌道式コンベヤ２２間に挿入されたワークＷは、そのスリット部Ｗａがセンターガイド５に挿入される。
このとき、ワーク押し出しシリンダ２１により軸線方向へ押し込まれるワークＷのスリット部Ｗａが軸線方向へズレている場合でも、先に移送されているワークＷの軸線方向のズレが修正されているため、ワークＷを押し込んで先端部を先のワークＷの終端部に当接させたときにスリット部Ｗａの軸線方向のズレが自動的に修正されることになる。
【００３９】
そして、軸線方向へ押し出されたワークＷは、ワーク移送装置４により直列状に連なった状態で軸線方向へ移送されると共に、溶接装置８の溶接用トーチ８ａの直下位置に於いて突き合されているスリット部Ｗａが順次突合せ溶接されて行く。
このとき、ワークＷは、一対の無限軌道式コンベヤ２２、上部ローラ２３及び下部ローラ２４により上下左右方から保持されて真円の状態で移送されていると共に、センターガイド５により心出しされて一定の姿勢（スリット部Ｗａが真上に位置する状態）で案内され、且つ溶接位置決めローラ７によりワークＷのスリット部Ｗａの円周方向のズレとスリット部Ｗａの段付きを無くした状態で移送され、然も、ゴム部材製の保持部材２９を備えた無限軌道式コンベヤ２２により移送されている。その結果、ワークＷは、スリップすることなく安定した姿勢で且つ一定の速度で溶接装置８側へ移送されることになる。即ち、ワークＷは、最適な状態で溶接装置８側へ移送されることになり、溶接装置８に於いて精度の高い溶接が行われることになる。
又、ワークＷは、溶接位置に於いてＧＴＡ溶接により溶接され、且つガス供給パイプ６からワークＷのスリット部Ｗａの裏面側へシールドガスが吹き付けられているため、無酸化溶接が可能となって高品質な溶接が行われる。
更に、ワークＷは、直列状に連なった状態で移送されつつ各ワークＷのスリット部Ｗａが連続的に順次突合せ溶接されているため、生産性が高くなると共に、ワークＷの溶接開始部及び溶接終了部に溶け落ち等の溶接欠陥が生じることがなく、製品（単管）の品質が向上することになる。
加えて、ワークＷの溶接時には、アークを冷却治具８ｂにより両側から冷却して横断面形状が楕円状で且つエネルギー密度の高い高温のアークとしているため、予熱効果が上がって溶け込みが大きくなると共に、裏波も出易くなり、然も、電流を上げても良好な溶接を行える。その結果、通常のプラズマ溶接やＴＩＧ溶接に比べて溶接速度を２０〜３０％アップすることができる。
【００４０】
溶接装置８により突合せ溶接されたワークＷは、ワーク移送装置４から順次送り出され、ワーク切り離し装置９によって溶接部で連結されている部分が切り離される。この切り離されたワークＷは、ワークＷの側方位置に傾斜姿勢で配設された搬出シュート４６へ搬出され、後続の加工機へ送られて行く。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の単管連続自動溶接装置は、次のような優れた効果を奏することができる。
（１）本発明の単管連続自動溶接装置は、円筒状に曲げ加工された複数のワークをワーク移送装置により直列状に連ねた状態で軸線方向に移送し、ワークの移送中に各ワークのスリット部を溶接装置により順次突合せ溶接し、溶接部で連結されている各ワークの連結部をワーク切り離し装置により切り離すようにしているため、円筒状の単管を連続的に製造することができる。その結果、本発明の単管連続自動溶接装置を用いて単管を製造すれば、生産性が高くなると共に、操作性が良く、段取り時間も短くて済む。又、各ワークを直列状に連ねて各ワークのスリット部を順次突合せ溶接するようにしているため、ワークの溶接開始部と溶接終端部に溶け落ち等の溶接欠陥を生じることがなく、製品（単管）の品質の向上を図れる。
（２）本発明の単管連続自動溶接装置は、ワークの外周面を一対の無限軌道式コンベヤ、上部ローラ及び下部ローラにより左右上下方向から保持してワークを真円の状態で軸線方向へ移送するようにしているため、ワークを最適な状態で後続の溶接装置へ移送することができる。
（３）本発明の単管連続自動溶接装置は、ワークを両側から挾持する一対の無限軌道式コンベヤがワークの側面を保持する保持部材とこの保持部材をワークの側面に押し付ける加圧ローラとを備え、又、下部ローラが上下動可能に構成されているため、ワークの直径が変わってもワークを上下左右方向から良好且つ確実に保持することができ、冒頭で述べた従来の自動溶接装置のようにワークのサイズ毎に溶接治具を交換する必要もない。
（４）本発明の単管連続自動溶接装置は、各保持部材がゴム部材によりブロック状に形成され、且つワークを保持する面が断面形状Ｖ字状に形成されているため、ワークをスリップすることなく安定した状態で移送することができると共に、ワークの直径に関係なくワークを良好且つ確実に保持することができる。
（５）本発明の単管連続自動溶接装置は、一対の無限軌道式コンベヤ間に、ワークのスリット部に挿通されるセンターガイドと、ワークの突き合されたスリット部に係合し且つスリット部の上面に当接する溶接位置決めローラとを夫々配設しているため、ワークの心出しを行えると共に、ワークのスリット部の円周方向のズレ及びスリット部の段付きを夫々防止することができ、ワークをより一層最適な状態で溶接装置へ移送することができる。
（６）本発明の単管連続自動溶接装置は、タングステン電極棒を挿着した溶接用トーチの先端部両側に冷却治具を配設し、冷却治具によりアークを冷却して横断面形状が楕円状のアークを形成するようにしているため、予熱効果が上がって溶け込みが大きくなると共に、裏波も出易くなる。然も、電流を上げても良好な溶接を行える。その結果、通常のプラズマ溶接やＴＩＧ溶接に比べて溶接速度を２０〜３０％アップすることができる。又、ワークの突き合されたスリット部の裏面側にガス供給パイプからシールドガスを供給するようにしているため、無酸化溶接が可能となって高品質な溶接を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る単管連続自動溶接装置の正面図である。
【図２】同じく単管連続自動溶接装置の一部省略平面図である。
【図３】同じく単管連続自動溶接装置の一部省略側面図である。
【図４】同じく単管連続自動溶接装置の背面図である。
【図５】単管連続自動溶接装置の要部（ワーク移送装置部分）の平面図である。
【図６】単管連続自動溶接装置の要部（ワーク移送装置部分）の縦断面図である。
【図７】単管連続自動溶接装置の要部（ワーク移送装置部分）の拡大縦断面図である。
【図８】溶接位置決めローラの拡大正面図である。
【図９】（Ａ）はワーク、溶接用トーチ及び冷却治具の部分拡大断面図、（Ｂ）はワーク及び冷却治具の部分拡大平面図である。
【符号の簡単な説明】
２はワーク搬入装置、３はスリット部位置決め装置、４はワーク移送装置、５はセンターガイド、６はガス供給パイプ、７は溶接位置決めローラ、８は溶接装置、８ａは溶接用トーチ、８ｂは冷却治具、８ｃはタングステン電極棒、９はワーク切り離し装置、２２は無限軌道式コンベヤ、２３は上部ローラ、３４は下部ローラ、２５は駆動スプロケット、２６は従動スプロケット、２７はチェーン、２８は駆動部、２９は保持部際、３０は加圧ローラ、Ａはアーク、Ｗはワーク、Ｗａはスリット部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a single pipe automatic welding apparatus for producing a cylindrical single pipe by butt welding a slit portion of a workpiece formed by bending a metal plate material such as a steel plate into a cylindrical shape, and more particularly, a plurality of cylinders. Single-tube continuous in which cylindrical workpieces are transferred in the axial direction in a state of being connected in series, and the slits of each workpiece are sequentially butt welded during workpiece transfer to continuously manufacture cylindrical single tubes The present invention relates to an automatic welding apparatus.
[0002]
[Previous technology]
In general, when manufacturing a single pipe, a metal plate material such as a steel plate as a raw material is bent by a roll or the like to form a cylindrical workpiece, and the slit portion of the workpiece is butt welded by TIG welding or the like to obtain a single pipe I am trying to manufacture.
[0003]
Conventionally, as a single pipe manufacturing apparatus, a cylindrical workpiece is passed through a through hole formed in a welding jig, and the slit portion of the workpiece is butt welded with the outer peripheral surface of the workpiece clamped by the welding jig. An automatic welding device (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-93078) or a cylindrical workpiece is set on the outer peripheral surface of the mandrel, and the vicinity of the slit portion of the workpiece is clamped on the mandrel, and in this state the workpiece slit A clamp seamer (not shown) or the like in which parts are butt welded is known.
[0004]
Specifically, the former automatic welding apparatus includes a block-shaped welding jig in which a through-hole that abuts a slit portion of a workpiece while passing a cylindrical workpiece, and a welding disposed in the vicinity of the welding jig. It consists of a torch and a feed device that feeds the workpiece into the through hole of the welding jig and feeds it out of the through hole, and welds the outer peripheral surface of the workpiece while passing the workpiece through the through hole of the welding jig. The slit part where the workpiece is butted is clamped by a jig and butt-welded by a welding torch.
[0005]
On the other hand, the latter clamp seamer is a mandrel that is inserted into a cylindrical workpiece and supports the workpiece in a horizontal posture, and a clamp mechanism that presses and fixes the slit portion of the workpiece supported by the mandrel on the mandrel in a butted state, It consists of a welding torch, etc., placed above the mandrel. The work is set on the outer peripheral surface of the mandrel, and the slit part of the work is butt-fixed on the mandrel by the clamp mechanism. In this state, the slit part of the work Are butt welded with a welding torch.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-62-93078
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the former automatic welding apparatus, when the inner peripheral surface of the through hole of the welding jig is worn, the butt of the slit part of the workpiece becomes incomplete and a welding defect is generated. It was necessary to replace it with a new one. However, it was necessary to change the welding jig whenever the diameter of the workpiece to be welded changed. As a result, there is a problem that workability and productivity are inferior.
Further, in the former automatic welding apparatus, since the slit portion of each workpiece is butt welded to one, welding defects such as burnout are likely to occur at the welding start portion and welding end portion of the workpiece. There has been a problem that the quality of the product (single pipe) is significantly lowered.
Further, in the former automatic welding apparatus, since the work is allowed to pass through the through hole of the welding jig, there is a problem that the outer peripheral surface of the work is scratched. In particular, in the case of a workpiece whose outer peripheral surface is protected with a protective coating such as vinyl, the workpiece cannot be passed through the welding jig as it is, and it is necessary to remove the protective coating in advance, which is extremely troublesome. There was a problem that it took.
[0008]
On the other hand, in the latter clamp seamer, since the work is set on the outer peripheral surface of the mandrel and butt welding is performed, there is no need to replace the mandrel even if the work diameter changes. There is an advantage that workability is better than that of the welding apparatus.
However, in the latter clamp seamer, all the work such as butting of the slit part of the work on the mandrel, centering of the work, and removal of the work from the mandrel is performed manually by one worker. As a result, the accuracy of the product (single pipe) varies depending on the worker, and the productivity is extremely inferior.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to continuously manufacture a high-precision single pipe having excellent workability and productivity and having no welding defects. It is an object of the present invention to provide a single-tube continuous automatic welding apparatus that can perform the above-mentioned.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of workpieces formed by bending a metal plate material into a cylindrical shape are transferred in an axial direction in a state of being connected in series, and the workpiece is being transferred. A single-tube continuous automatic welding apparatus that continuously manufactures a single cylindrical pipe by butt welding the slits of each workpiece sequentially, wherein the single-tube continuous automatic welding apparatus is a workpiece bent into a cylindrical shape. A workpiece loading device that continuously feeds the workpiece into the axial direction, a slit positioning device that aligns the slit portion of the loaded workpiece at a certain position, and a workpiece with the slit portion aligned at a certain position from the workpiece loading device. The workpiece transfer device that holds the workpiece from the outside and abuts the slit portion of the workpiece and butt welds the abutted slit portion of each workpiece sequentially. And a workpiece separating device for separating the connecting portion of each workpiece connected by the welded portion, and the workpiece transfer device is in a state where the slit portion is positioned directly above by the slit portion positioning device. A pair of endless track conveyors that transport the aligned workpieces while holding them from both sides, an upper roller that contacts the upper surface side of the workpiece and holds the upper surface side of the workpiece, and a lower surface of the workpiece that contacts the lower surface side of the workpiece And a lower roller that holds the side, and is configured to transfer the workpiece in a perfect circle while holding the outer peripheral surface of the workpiece from a pair of endless track conveyors, an upper roller and a lower roller from the left and right and up and down directions. Furthermore, the pair of endless track type conveyors includes a driving sprocket and a driven sprocket that are arranged in the lateral position of the workpiece so as to be able to adjust the distance between them, and both sprockets. A wound endless chain, a drive unit that rotationally drives the drive sprocket, a plurality of holding members that are attached to the chain and hold the side surface of the workpiece, and an inner region of the chain that can be moved and adjusted to the workpiece side. A pressure roller that presses the holding member facing the workpiece against the side surface of the workpiece, and is configured so that the position of the holding member can be adjusted by the pressure roller according to the diameter of the workpiece. The lower roller is configured to move up and down so that the lower surface of the workpiece can be held according to the workpiece diameter. And, between the pair of endless track type conveyors, a center guide that is inserted into the slit portion of the work and centers the work is arranged so as to be movable up and down, and in a portion located in the work of the center guide, A gas supply pipe for supplying shield gas was attached to the back side of the slit part where the workpiece was abutted There is a special feature.
[0013]
Of the present invention Claim 2 The invention is characterized in that each holding member is formed in a block shape by a rubber member, and a surface for holding the workpiece is formed in a V-shaped cross section.
[0015]
Of the present invention Claim 3 According to the present invention, a welding positioning roller having a disk portion that engages with a slit portion where a workpiece is abutted and a cylindrical portion that abuts against the upper surface of the slit portion can be moved up and down between a pair of endless track type conveyors. It is characterized in that it is arranged and prevents the slit portion of the workpiece from being displaced and stepped by the welding positioning roller.
[0016]
Of the present invention Claim 4 According to the invention, the welding apparatus includes a welding torch in which a tungsten electrode rod is inserted, and cooling jigs disposed on both sides of the tip of the welding torch, and the arc is cooled by the cooling jig. The cross-sectional shape is characterized by being configured to form an elliptical arc.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 show a single pipe continuous automatic welding apparatus according to an embodiment of the present invention, and the single pipe continuous automatic welding apparatus includes a plurality of workpieces W formed by bending a metal plate such as a steel plate into a cylindrical shape. Are connected in series and are transferred in the axial direction, and during the transfer of the workpieces W, the slit portions Wa of the workpieces W are successively butt welded to continuously manufacture a cylindrical single pipe, A cabinet body 1 made of panel material or the like is provided with a workpiece carry-in device 2, a slit positioning device 3, a workpiece transfer device 4, a center guide 5, a gas supply pipe 6, a welding positioning roller 7, a welding device 8, a workpiece separating device 9, and the like. It is arranged.
[0018]
In FIGS. 1 and 4, 10 is a fluorescent lamp, 11 is various meters such as air pressure, gas pressure, and gas flow rate, 12 is a weld monitoring monitor, 13 is a welding data monitor, 14 is various operation switches, 15 is a speaker, 16 is a welding power source inspection window, 17 is a water cooling unit inspection window, and 18 is a vent.
[0019]
The workpiece carrying-in device 2 continuously carries in a workpiece W made of a metal plate bent into a cylindrical shape by a bending machine (not shown) and sends it out in the axial direction, as shown in FIGS. 1 to 3. In this way, the inclined chute 19 that stocks a plurality of (about 3 to 5) workpieces W in parallel and the lower portion of the chute 19 arranged in parallel, Two workpiece stop cylinders 20 provided with stoppers 20a that come into contact with each other to stop the workpiece W, a workpiece pushing cylinder 21 that feeds the workpiece W discharged from the chute 19 and passed to a slit positioning device 3 described later in the axial direction, etc. It is composed of
The workpiece pushing cylinder 21 is formed of a swing type cylinder that can rotate the rod by a predetermined angle, and a pushing member 21a that can contact the end surface of the workpiece W is attached to the tip of the rod.
[0020]
Thus, according to the workpiece carry-in device 2, the workpiece W stocked in the chute 19 is alternately expanded and contracted by the two workpiece stop cylinders 20, so that the workpiece W in the chute 19 is chuteed to one. 19 can be discharged to the slit portion positioning device 3 side, and the pushing member 21a of the workpiece pushing cylinder 21 is pressed against the end surface of the workpiece W transferred to the slit portion positioning device 3, and the workpiece pushing cylinder in this state. By actuating 21, the workpiece W can be pushed out in the axial direction.
[0021]
As shown in FIGS. 1 to 3, the slit portion positioning device 3 is disposed at a lower position of the chute 19 of the workpiece loading device 2, and the workpiece W discharged from the chute 19 of the workpiece loading device 2 is disposed. The slit portion Wa of the workpiece W is received and aligned at a certain position.
Specifically, the slit portion positioning device 3 is disposed at a lower position of the chute 19, and controls a rotation of the pair of horizontal support rollers 3a that receive the workpiece W supplied from the chute 19 and the support rollers 3a. A drive unit (not shown) and a sensor (not shown) such as a photoelectric tube for detecting the slit portion Wa of the workpiece W supported by the support roller 3a are provided, and the slit of the workpiece W supported by the support roller 3a. The rotation of the support roller 3a is controlled by the drive unit based on the detection signal from the sensor so that the part Wa is positioned directly above.
[0022]
The workpiece transfer device 4 receives the workpiece W having the slit portion Wa aligned at a fixed position from the workpiece carry-in device 2 and transfers the workpiece W in series, and also holds the workpiece W from the outside and slits the workpiece W. The portion Wa is abutted against each other, and is configured so that the workpiece W can be reliably and satisfactorily transferred and transferred in a perfect circle regardless of the diameter of the workpiece W.
That is, as shown in FIGS. 2, 5 to 7, the workpiece transfer device 4 transfers the workpiece W aligned with the slit portion Wa positioned right above by the slit portion positioning device 3 while holding the workpiece W from both sides. A pair of Endless track conveyor 22, an upper roller 23 that contacts the upper surface side of the workpiece W and holds the upper surface side of the workpiece W, and a lower roller 24 that contacts the lower surface side of the workpiece W and holds the lower surface side of the workpiece W. A pair of outer peripheral surfaces of the work W Endless track conveyor 22, the upper roller 23 and the lower roller 24 are configured to transfer the workpiece W in a perfect circle while being held in the horizontal and vertical directions.
[0023]
The pair of Endless track conveyor As shown in FIGS. 5 to 7, reference numeral 22 denotes a drive sprocket 25 and a driven sprocket 26 which are arranged at a certain interval in the axial direction at a lateral position of the workpiece W and which can adjust the interval, and both the sprockets 25, 26. An endless chain 27 that wraps around the workpiece W in the axial direction, a drive unit 28 that rotationally drives the drive sprocket 25, and a plurality of holding members 29 that are attached to the chain 27 and hold the side surface of the workpiece W. And a plurality of pressure rollers 30 that are arranged in the inner region of the chain 27 so as to be movable and adjustable toward the workpiece W, and press the holding member 29 facing the workpiece W against the side surface of the workpiece W. The position of the holding member 29 is adjusted by the pressure roller 30 according to the diameter of W, and the workpiece W can be held from both sides and transferred in the axial direction.
[0024]
Specifically, the drive sprocket 25 is rotatably supported by a support base 32 provided on the gantry 31 via a drive shaft 33, and is driven by a drive unit 28 such as a geared motor linked to the drive shaft 33. It is designed to rotate.
The driven sprocket 26 is rotatably supported via a supporting shaft 35 provided on the pedestal 31 so as to be movable in the axial direction of the workpiece W, and between the pedestal 31 and the supporting pedestal 34. It is always urged in the direction away from the drive sprocket 25 by the elastic force of the interposed compression spring 36. In this driven sprocket 26, when the pressure roller 30 pushes the drive sprocket 25 and the chain 27 wound around the driven sprocket 26 toward the workpiece W, and presses the holding member 29 facing the workpiece W against the side surface of the workpiece W. The compression spring 36 contracts and moves to the drive sprocket 25 side. As a result, the distance between the drive sprocket 25 and the driven sprocket 26 is adjusted so as to correspond to the length of the chain 27, and excessive tension and loosening of the chain 27 are prevented.
Furthermore, each holding member 29 is formed in a block shape by a rubber member, and is detachably attached to a holding plate 37 fixed to the chain 27 at regular intervals. As shown in FIG. 7, each of the holding members 29 has a V-shaped cross section that is in contact with the workpiece W. Even if the diameter of the workpiece W changes to some extent, the side surface of the workpiece W can be reliably and satisfactorily improved. It is devised so that it can be retained. In this embodiment, each holding member 29 is made of urethane rubber.
Each pressure roller 30 is arranged in series along the chain 27 in the inner region of the chain 27, and a support shaft 39 is mounted on a moving table 38 provided on the frame 31 so as to be reciprocally movable toward the workpiece W side. It is supported so that it can rotate freely. The moving table 38 that supports each pressure roller 30 is configured to be movable and adjusted to the workpiece W side by a servo motor 40 and a transmission mechanism 41 (such as a ball screw mechanism or a rack and pinion mechanism). Accordingly, each pressure roller 30 adjusts the movement of the movable table 38 toward the workpiece W, thereby pushing the chain 27 wound around the drive sprocket 25 and the driven sprocket 26 toward the workpiece W and holding it opposite the workpiece W. The member 29 can be pressed against the side surface of the workpiece W. Accordingly, the pressure roller 30 can reliably and satisfactorily press the holding member 29 against the side surface of the workpiece W regardless of the diameter of the workpiece W.
[0025]
The upper rollers 23 are disposed at regular intervals along the axial direction above the workpiece W, and are configured so that the height can be adjusted according to the diameter of the workpiece W.
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the lower rollers 24 are arranged at regular intervals along the axial direction at the lower position of the work W, and are lifted up and down at the lower position of the work W. 42 is rotatably supported by a support shaft 43. The lifting platform 42 that supports the lower roller 24 is configured to be moved up and down by a servo motor 44 and a transmission mechanism 45 (such as a ball screw mechanism and a rack and pinion mechanism). Accordingly, the lower roller 24 comes into contact with the lower surface side of the workpiece W reliably and satisfactorily by adjusting the height by moving the elevator 42 up and down. Accordingly, the lower roller 24 can reliably and satisfactorily hold the lower surface side of the workpiece W regardless of the diameter of the workpiece W.
[0026]
As shown in FIG. 5, the center guide 5 has a pair of Endless track conveyor Upstream portion between 22 (shown in FIG. 5 Endless track conveyor 22 is arranged in a vertical posture and is inserted into the slit portion Wa of the workpiece W transferred by the workpiece transfer device 4 so as to center the workpiece W and keep the workpiece W in a fixed posture (slit (Wait is in a state where the portion Wa is located directly above).
The center guide 5 is configured to move up and down by a drive unit (not shown) such as a motor or an air cylinder, and a gas passage 5a for supplying a shielding gas such as argon gas is formed in the center guide 5. Yes.
[0027]
The gas supply pipe 6 supplies a shielding gas to the back side of the slit portion Wa where the workpiece W is abutted to prevent oxidation of the welded portion of the workpiece W, and includes a large number of gas ejection ports 6a. Yes. As shown in FIGS. 6 and 7, the gas supply pipe 6 is attached to a portion (a lower end portion of the center guide 5) located in the workpiece W of the center guide 5 in a horizontal posture so as to communicate with the gas passage 5 a. It moves up and down together with the center guide 5. Therefore, the gas supply pipe 6 moves the center guide 5 up and down to change the height of the gas supply pipe 6 so that the shield gas is applied to the back side of the slit portion Wa of the workpiece W even if the diameter of the workpiece W changes. Can be sprayed reliably and satisfactorily.
[0028]
As shown in FIGS. 5 and 6, the welding positioning roller 7 includes a pair of Endless track conveyor It is disposed between 22 and downstream of the center guide 5 so as to be freely rotatable, and prevents the circumferential displacement of the slit portion Wa of the workpiece W and the stepped portion of the slit portion Wa. As shown in FIG. 8, the welding positioning roller 7 has a disk portion 7 a that has a cross-sectional shape of the outer peripheral edge portion formed into an acute angle, and engages with the slit portion Wa that is abutted against the workpiece W, and the slit portion Wa. And a cylindrical portion 7b that comes into contact with the upper surface, and is configured to move up and down by a drive unit (not shown) such as a motor or an air cylinder so that the height can be adjusted.
[0029]
As shown in FIGS. 5 and 6, the welding device 8 includes a pair of Endless track conveyor 22 and downstream of the welding positioning roller 7, and the butt-welded slit portions Wa of the workpieces W are sequentially butt-welded. As this welding apparatus 8, a welding apparatus 8 that is a combination of a GTA welding method and a cooling jig 8b is used.
That is, the welding apparatus 8 allows a shielding gas such as argon debris to flow from the tip portion, a welding torch 8a having a tungsten electrode rod 8c inserted therein, and a cooling jig 8b disposed on both sides of the tip portion of the welding torch 8a. A torch vertical drive device 8d composed of a servo motor and a transmission mechanism (such as a ball screw mechanism and a rack and pinion mechanism) that move the welding torch 8a up and down according to the diameter of the workpiece W, and the welding situation (consumption of the tungsten electrode rod 8c) A CCD camera 8e or the like for checking the state of the arc A) is provided, and the arc A is cooled by the cooling jig 8b so that the arc A having an elliptical cross section can be formed.
The welding torch 8a is automatically adjusted in height by the torch vertical drive device 8d according to the diameter of the workpiece W when welding the slit portion Wa to which the workpiece W is abutted so that the welding position can be taken. It has become.
Further, the cooling jig 8b is formed in a prismatic shape having a cooling passage through which cooling water flows inside by a copper material, and is disposed in a posture along the axial direction of the workpiece W on both sides of the tip of the welding torch 8a. Has been. Therefore, as shown in FIG. 9B, the arc A is cooled from both sides by the cooling jig 8b to become a high-temperature arc A having an elliptical cross section and a high energy density. As described above, when the arc A having an elliptical cross-sectional shape is formed, the preheating effect is improved and the penetration is increased, and a back wave is easily generated. However, good welding can be performed even if the current is increased.
Therefore, if this welding apparatus 8 is used, the welding speed can be increased by 20 to 30% compared to normal plasma welding or TIG welding. Further, the energy density of the arc A can be freely changed by changing the width of the cooling jig 8b.
In this embodiment, the welding apparatus 8 uses a welding apparatus 8 that is a combination of a GTA welding method and a cooling jig 8b. In other embodiments, A plasma welding device or a laser welding device may be used as the welding device 8.
[0030]
As shown in FIGS. 1 and 2, the workpiece separating device 9 is disposed at a downstream position of the workpiece transfer device 4, and separates the connecting portion of each workpiece W connected by a welded portion. The workpiece separating device 9 uses an air cylinder 9b provided with a pressing member 9a that presses the side surface of the workpiece W at the tip of the rod.
[0031]
Thus, according to the workpiece separating device 9, by pressing one side surface of the workpiece W sent out from the workpiece transfer device 4 with the pressing member 9a, the connecting portion of the workpiece W connected by the welded portion is separated. Be able to. The separated work W is carried out to a carry-out chute 46 disposed in an inclined posture at a side position of the work W.
[0032]
Next, the case where a single pipe is continuously manufactured from a plurality of workpieces W bent into a cylindrical shape using the single pipe continuous automatic welding apparatus described above will be described.
As the workpiece W, a cylindrical workpiece W made of SS407 having a plate thickness of 1.5 mm or 2.0 mm, an outer diameter of 88 mm to 120 mm, and a length of 108 mm to 317 mm is used. The welding conditions such as welding current, arc length, workpiece W transfer rate, inert gas supply amount, tip shape of the tungsten electrode rod 8c, etc. are the optimum conditions according to the material of the workpiece W, the thickness of the plate, etc. Of course, it is set to.
[0033]
When a single pipe is continuously manufactured from a plurality of workpieces W, first, a pair of pipes is selected according to the diameter of the workpiece W. Endless track conveyor 22 and the height positions of the upper roller 23 and the lower roller 24 are adjusted. That is, the positions of the pressure roller 30 and the lower roller 24 are determined by the servo motors 40 and 44, the height position of the upper roller 23 is adjusted, and the outer peripheral surface of the workpiece W is set to a pair. Endless track conveyor 22, the upper roller 23 and the lower roller 24 can be held with a constant force (a force that allows the workpiece W to be held in a perfect circle and not deformed) from the left, right, up and down directions. In addition, the center guide 5 is moved up and down in accordance with the diameter of the workpiece W to adjust the height position of the gas supply pipe 6 and the height position of the welding positioning roller 7.
[0034]
Next, the worker manually operates the plurality of workpieces W in pairs. Endless track conveyor 22 between the outer peripheral surfaces of the work W Endless track conveyor 22, the upper roller 23 and the lower roller 24 are held in the horizontal and vertical directions, and the work W located at the head is moved in the axial direction until the tip of the work W reaches a position near the welding torch 8a of the welding device 8. At this time, each workpiece W is positioned so that the slit portion Wa is located directly above the slit portion Wa so as to enter the center guide 5. Further, the outer peripheral edge portion of the disk portion 7a of the welding positioning roller 7 is engaged with the slit portion Wa of the workpiece W positioned at the head, and the cylindrical portion 7b is brought into contact with the upper surface of the slit portion Wa, so that the slit of the workpiece W is formed. The circumferential displacement of the portion Wa and the stepped portion of the slit portion Wa are eliminated. Furthermore, the tip end side of the slit portion Wa of the workpiece W located at the head is Endless track conveyor The two pressure rollers 30 are pressed against each other.
In addition, as for each workpiece | work W bent into the cylindrical shape, both ends may have shifted | deviated to the axial direction. In this case, the worker must first pair Endless track conveyor 22. The deviation between the workpiece W inserted between 22 and the workpiece W inserted second is manually corrected, and these workpieces W are paired with each other. Endless track conveyor Insert between 22.
[0035]
Then, the single-tube continuous automatic welding apparatus is automatically operated in the state described above. Then, the workpiece transfer device 4 is operated to hold the workpiece W from the left and right and up and down directions, and is transferred in the axial direction in the state of a perfect circle, and the welding device 8 is operated and the workpiece W located at the head is abutted. The slit Wa is automatically welded at a position directly below the welding torch 8a. When the slit portion Wa of the workpiece W positioned at the head is butt welded, the workpiece W positioned second is continuously held by the workpiece transfer device 4 from the left, right, up and down directions and transferred in the axial direction in a perfect circle. The slit portion Wa with which the workpiece W is abutted by 8 is automatically welded.
[0036]
In this way, when the workpiece W is transferred in a state of being connected in series by the workpiece transfer device 4 and its slit portion Wa is sequentially butt welded by the welding device 8, it is stocked on the chute 19 of the workpiece carry-in device 2. The workpiece W being discharged is discharged onto the support roller 3 a of the single-slit slit positioning device 3 by the operation of the two workpiece stop cylinders 20.
[0037]
The workpiece W discharged onto the support roller 3a is detected by the sensor (not shown) in the slit portion Wa, and the rotation of the support roller 3a is controlled by the drive unit based on the detection signal from the sensor. It is supported on the support roller 3a in a state of being directly above.
[0038]
Thereafter, the workpiece pushing cylinder 21 of the workpiece loading device 2 is operated to bring the pushing member 21a into contact with the end portion of the workpiece W on the support roller 3a. In this state, the workpiece pushing cylinder 21 pushes the workpiece W in the axial direction. go. Then, the workpiece W pushed out in the axial direction is a pair of Endless track conveyor 22 is inserted between the two ends, and the front end thereof abuts on the end portion of the last workpiece W transferred by the workpiece transfer device 4. Also a pair of Endless track conveyor The workpiece W inserted between the slits Wa is inserted into the center guide 5.
At this time, even when the slit portion Wa of the workpiece W pushed in the axial direction by the workpiece pushing cylinder 21 is displaced in the axial direction, the displacement in the axial direction of the workpiece W transferred earlier is corrected. When W is pushed in and the front end is brought into contact with the end of the previous workpiece W, the shift of the slit portion Wa in the axial direction is automatically corrected.
[0039]
The workpiece W pushed out in the axial direction is transferred in the axial direction in a state of being connected in series by the workpiece transfer device 4, and is abutted at a position directly below the welding torch 8 a of the welding device 8. The slit portions Wa are sequentially butt welded.
At this time, the workpiece W is a pair of Endless track conveyor 22, held by the upper roller 23 and the lower roller 24 from above, below, left and right, and transferred in a perfect circle, and centered by the center guide 5 and in a certain posture (the state where the slit portion Wa is located directly above) ) And is transferred by the welding positioning roller 7 in a state where the circumferential displacement of the slit portion Wa of the work W and the stepped portion of the slit portion Wa are eliminated, and the holding member 29 made of a rubber member is provided. The Endless track conveyor 22 is transferred. As a result, the workpiece W is transferred to the welding device 8 side in a stable posture and at a constant speed without slipping. That is, the workpiece W is transferred to the welding device 8 side in an optimal state, and high-precision welding is performed in the welding device 8.
In addition, since the workpiece W is welded by GTA welding at the welding position and the shielding gas is blown from the gas supply pipe 6 to the back side of the slit portion Wa of the workpiece W, non-oxidizing welding can be performed. High quality welding is performed.
Furthermore, since the workpieces W are transferred in a state of being connected in series, the slit portions Wa of the workpieces W are successively and butt welded, so that productivity is increased and the welding start portion and welding of the workpieces W are increased. There will be no weld defects such as burnout at the end, and the quality of the product (single pipe) will be improved.
In addition, at the time of welding the workpiece W, the arc is cooled from both sides by the cooling jig 8b to obtain a high-temperature arc having an elliptical cross-sectional shape and a high energy density. Also, back waves are likely to occur, and good welding can be performed even if the current is increased. As a result, the welding speed can be increased by 20 to 30% compared to normal plasma welding or TIG welding.
[0040]
The workpiece W butt-welded by the welding device 8 is sequentially sent out from the workpiece transfer device 4, and a portion connected by a welded portion is cut off by the workpiece cutting device 9. The separated workpiece W is unloaded to the unloading chute 46 disposed in an inclined posture at a side position of the workpiece W, and is sent to the subsequent processing machine.
[0041]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the single-tube continuous automatic welding apparatus of the present invention can exhibit the following excellent effects.
(1) The single-tube continuous automatic welding apparatus of the present invention transfers a plurality of workpieces bent into a cylindrical shape in the axial direction in a state of being connected in series by a workpiece transfer device, and each workpiece is transferred during the workpiece transfer. Since the slit portions are sequentially butt-welded by a welding device and the connecting portions of the workpieces connected by the welded portion are separated by the workpiece separating device, a cylindrical single pipe can be continuously manufactured. As a result, when a single pipe is manufactured using the single pipe continuous automatic welding apparatus of the present invention, productivity is improved, operability is good, and setup time is short. In addition, since the workpieces are connected in series and the slits of each workpiece are sequentially butt welded, welding defects such as burn-off do not occur at the welding start and end of the workpiece, and the product ( Single tube) quality can be improved.
(2) The single-tube continuous automatic welding apparatus of the present invention has a work Endless track conveyor Since the workpiece is transferred from the upper roller and the lower roller in the left-right and up-down directions and transferred in the axial direction in a perfect circle state, the workpiece can be transferred to the subsequent welding apparatus in an optimum state.
(3) The single-pipe continuous automatic welding apparatus of the present invention is a pair of holding a workpiece from both sides. Endless track conveyor Has a holding member that holds the side surface of the workpiece and a pressure roller that presses the holding member against the side surface of the workpiece, and the lower roller is configured to be movable up and down. It can be held well and reliably in the vertical and horizontal directions, and there is no need to replace the welding jig for each workpiece size as in the conventional automatic welding apparatus described at the beginning.
(4) In the single-tube continuous automatic welding apparatus of the present invention, each holding member is formed in a block shape by a rubber member, and the work holding surface is formed in a V-shaped cross section, so that the work slips. In addition, the workpiece can be transported in a stable state, and the workpiece can be held well and reliably regardless of the diameter of the workpiece.
(5) A single pipe continuous automatic welding apparatus of the present invention comprises a pair of Endless track conveyor Between the center guide inserted through the slit portion of the workpiece and the welding positioning roller that engages with the slit portion with which the workpiece is abutted and contacts the upper surface of the slit portion, respectively. Centering can be performed, the circumferential displacement of the slit portion of the workpiece and the stepped portion of the slit portion can be prevented, respectively, and the workpiece can be transferred to the welding apparatus in a more optimal state.
(6) The single-tube continuous automatic welding apparatus of the present invention is provided with cooling jigs on both sides of the tip of the welding torch with the tungsten electrode rods inserted, and the arc is cooled by the cooling jig so that the cross-sectional shape is Since the elliptical arc is formed, the preheating effect is increased, the penetration is increased, and the back wave is easily generated. However, good welding can be performed even if the current is increased. As a result, the welding speed can be increased by 20 to 30% compared to normal plasma welding or TIG welding. Further, since the shield gas is supplied from the gas supply pipe to the back side of the slit portion where the workpiece is abutted, non-oxidation welding is possible and high quality welding can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a single-tube continuous automatic welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially omitted plan view of the single-tube continuous automatic welding apparatus.
FIG. 3 is a partially omitted side view of the single pipe continuous automatic welding apparatus.
FIG. 4 is a rear view of the single-tube continuous automatic welding apparatus.
FIG. 5 is a plan view of the main part (workpiece transfer device part) of the single-pipe continuous automatic welding apparatus.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part (workpiece transfer device part) of the single-pipe continuous automatic welding apparatus.
FIG. 7 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part (workpiece transfer device part) of the single-pipe continuous automatic welding device.
FIG. 8 is an enlarged front view of a welding positioning roller.
9A is a partially enlarged cross-sectional view of a workpiece, a welding torch, and a cooling jig, and FIG. 9B is a partially enlarged plan view of the workpiece and the cooling jig.
[Brief description of symbols]
2 is a workpiece loading device, 3 is a slit positioning device, 4 is a workpiece transfer device, 5 is a center guide, 6 is a gas supply pipe, 7 is a welding positioning roller, 8 is a welding device, 8a is a welding torch, and 8b is cooling. Jig, 8c is a tungsten electrode rod, 9 is a workpiece cutting device, 22 is Endless track conveyor , 23 is an upper roller, 34 is a lower roller, 25 is a drive sprocket, 26 is a driven sprocket, 27 is a chain, 28 is a drive unit, 29 is a holding unit, 30 is a pressure roller, A is an arc, W is a workpiece, Wa is a slit part.

Claims

A plurality of workpieces (W) formed by bending a metal plate into a cylindrical shape are transferred in the axial direction in a state of being connected in series, and the slit portion (Wa) of each workpiece (W) during the transfer of the workpiece (W). Is a single-tube continuous automatic welding apparatus that continuously manufactures a single cylindrical pipe by butt welding, and the single-tube continuous automatic welding apparatus continuously applies a workpiece (W) bent into a cylindrical shape. The workpiece carrying-in device (2) that carries in and feeds in the axial direction, the slit positioning device (3) that aligns the slit (Wa) of the loaded workpiece (W) at a fixed position, and the slit (Wa) are fixed. The workpiece (W) aligned at the position is received from the workpiece carry-in device (2) and transferred in a state of being connected in series, and the workpiece (W) is held from the outside and the slit (Wa) of the workpiece (W) is held. A workpiece transfer device (4) for matching A welding device (8) for sequentially butt welding the slits (Wa) at which the workpieces (W) are abutted, and a workpiece separating device (9) for separating the connecting portions of the workpieces (W) connected by the welding portions; The workpiece transfer device (4) holds the workpiece (W) aligned with the slit portion (Wa) positioned right above by the slit portion positioning device (3) from both sides. A pair of endless track conveyors (22) to be transferred, an upper roller (23) that contacts the upper surface side of the work (W) and holds the upper surface side of the work (W), and a lower surface side of the work (W) A lower roller (24) that contacts and holds the lower surface side of the workpiece (W), and the outer peripheral surface of the workpiece (W) is connected to a pair of endless track conveyors (22), an upper roller (23), and a lower roller ( 24) From left, right, up and down The pair of endless track conveyors (22) is arranged at a lateral position of the workpiece (W) so that the distance between the workpieces (W) can be adjusted. Drive sprocket (25) and driven sprocket (26), an endless chain (27) wound around both sprockets (25) and (26), and a drive unit (28) for rotationally driving the drive sprocket (25) ), A plurality of holding members (29) that are attached to the chain (27) and hold the side surface of the work (W), and are arranged in the inner region of the chain (27) so as to be movable and adjustable toward the work (W) side. And a pressure roller (30) that presses the holding member (29) facing the workpiece (W) against the side surface of the workpiece (W), respectively, and the holding member (29) according to the diameter of the workpiece (W). The position of the pressure roller (30 ), And the lower roller (24) is configured to be movable up and down so that the lower surface side of the work (W) can be held according to the diameter of the work (W) , and Between the pair of endless track conveyors (22), a center guide (5) that is inserted through the slit (Wa) of the workpiece (W) and centers the workpiece (W) is arranged to be movable up and down. A gas supply pipe (6) for supplying a shield gas to the back side of the slit (Wa) against which the work (W) is abutted is attached to a portion located in the work (W) of the center guide (5). Single pipe continuous automatic welding equipment characterized by

Each holding member (29) is formed in a block shape by a rubber member, and a surface for holding the workpiece (W) is formed in a V-shaped cross section. Pipe automatic welding equipment.

Between the pair of endless track conveyors (22), a disk part (7a) that engages with the slit part (Wa) against which the work (W) is abutted, and a cylindrical part (a) that contacts the upper surface of the slit part (Wa). 7b) is provided so that the welding positioning roller (7) can be moved up and down, and the welding positioning roller (7) prevents the slit (Wa) of the workpiece (W) from being displaced and stepped. The single-tube continuous automatic welding apparatus according to claim 1.

The welding device (8) includes a welding torch (8a) in which a tungsten electrode rod (8c) is inserted, and cooling jigs (8b) disposed on both sides of the tip of the welding torch (8a). The single tube according to claim 1, wherein the arc (A) is cooled by the cooling jig (8b) to form an arc (A) having an elliptical cross section. Continuous automatic welding equipment.