JP4865661B2

JP4865661B2 - 管端自動シール溶接装置

Info

Publication number: JP4865661B2
Application number: JP2007249012A
Authority: JP
Inventors: 浩隆菅; 伸章小林
Original assignee: Tada Electric Co Ltd
Current assignee: Tada Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: JP2009078282A

Description

本発明は、管板に穿設した管孔の周縁部と、この管孔に同軸状態で挿入した管状部材の管端部とを溶接するための管端自動シール溶接装置に関する。

特許文献１には、管板に穿設した円形の管孔の周縁部と、この管孔に挿入した断面円形の管の管端部とを溶接するための管端自動シール溶接装置が開示されている。
この管端自動シール溶接装置は、直線的に延びると共に先端部に芯出し金具を備える芯出し棒と、モータ７の動力によって芯出し棒の周囲を回転する回転軸１０と、芯出し棒に対して傾斜する状態で回転軸１０に支持した溶接トーチ３及び溶接材である溶接ワイヤ５と、を具備している。
管板１の管孔に管２の管端部を嵌合した状態で、上記芯出し棒の先端部に設けた芯出し金具をこの管２の管端部に同軸状態で挿入すると、溶接ワイヤ５及び溶接トーチ３の先端部が管板１の管孔の周縁部（及び管２の管端部）に近接する。そして、この状態でモータ７を作動させると回転軸１０が芯出し棒の周囲を回転するので、回転軸１０に支持した溶接ワイヤ５及び溶接トーチ３が芯出し棒の周囲を芯出し棒を中心とする円周方向に旋回する。そして、この旋回動作中に溶接トーチ３で発生したアークが管２の管端部と管孔の周縁部を溶融させ、さらに溶接ワイヤ５の先端部から溶融した溶接材が管２の管端部と管孔の周縁部に肉盛りされるので、管板１の管孔１１の周縁部と管２の管端部の外周面の間が自動的に溶接される。
特開平７−３１４１３３号公報

特許文献１に開示されているように従来の管端自動シール溶接装置は、回転軸１０に支持した溶接ワイヤ５及び溶接トーチ３を芯出し棒を中心とする円周方向に旋回させながら溶接を行うものなので、管板１の管孔の形状（及び管２の断面形状）が円形の場合にしか利用できず、非円形の場合は利用できなかった。
そのため従来は、管板の管孔の形状及び管状部材の断面形状が非円形（例えば楕円形）の場合には、溶接を手作業により行わなければならなかった。

本発明は、管板の管孔の形状及び管状部材の断面形状が非円形の場合においても、管孔と管状部材の管端部を正確に自動溶接できる管端自動シール溶接装置を提供することを目的とする。

本発明の管端自動シール溶接装置は、断面非円形の管状部材の管端部を管板に穿設した対応する非円形形状の管孔に溶接するための管端自動シール溶接装置であって、上記管状部材の管内部に、該管状部材と同軸状態で挿入する芯出し部材と、駆動手段の動力により、芯出し部材の軸線回りに回転する回転体と、共に該回転体に相対移動可能に支持した、上記管端部と上記管孔を溶融する為のアークを発生させる電極を有するトーチ及び、溶接材である溶接ワイヤと、上記回転体の回転力を利用して、上記トーチ及び溶接ワイヤを上記管孔の周縁部形状と相似形の旋回軌跡で上記芯出し部材の周囲を旋回させる回転力伝達機構と、上記回転体の回転力を利用して、上記芯出し部材の軸線方向に見たときに上記電極が常に上記管孔の周縁部と該周縁部の法線方向に対向するように上記トーチの向きを調整する方向調整機構と、を備えることを特徴としている。

上記回転力伝達機構が、上記トーチ及び溶接ワイヤを支持し、かつ上記回転体に上記芯出し部材の径方向にスライド可能として支持された第１スライド部材と、固定部材であるカム部材に形成した、上記管孔の周縁部形状と相似形の回転軌跡規定用カム溝と、上記第１スライド部材と一緒にスライドし、かつ上記回転軌跡規定用カム溝に係合する第１カムフォロアと、を具備するのが好ましい。

さらに、上記方向調整機構が、上記トーチ及び溶接ワイヤを支持し、かつ第１スライド部材に上記芯出し部材と平行な軸回りに回転可能として支持された回転支持部材と、上記回転体に上記芯出し部材の径方向にスライド可能として支持した第２スライド部材と、上記カム部材に形成した方向調整用カム溝と、第２スライド部材と一緒にスライドし、かつ上記方向調整用カム溝に係合する第２カムフォロアと、上記第２スライド部材の上記回転体に対するスライド位置に応じて上記回転支持部材の上記第１スライド部材に対する回転角度を変化させる回転角調整手段と、を具備するのが好ましい。

上記管状部材の断面形状及び上記管孔の形状が楕円形の場合には、上記回転軌跡規定用カム溝を楕円形状にすればよい。

本発明によれば、管板に穿設した管孔に嵌合した管状部材の管端部に芯出し部材を同軸状態で挿入した状態で、駆動手段の駆動力により回転体を回転させると、この回転体の回転力が回転力伝達機構を介してトーチ及び溶接ワイヤに伝わる。すると、トーチ及び溶接ワイヤは管孔の周縁部形状と相似形の軌跡で芯出し部材の周囲を旋回するので、トーチの電極及び溶接ワイヤの先端部が管孔の周縁部に沿って旋回する。さらに、この旋回動作中における方向調整機構の働きによって、トーチの電極は芯出し部材の軸線方向に見たときに常に管孔の周縁部と該周縁部の法線方向に対向する。従って、トーチ及び溶接ワイヤがいずれの周方向位置に位置するときにおいても、管孔の周縁部と管状部材の管端部の外周面を正確に自動溶接できる。

請求項２のように構成すれば、カム機構を利用した簡単な構造の回転力伝達機構が得られるので、製造コストを抑えることが可能になる。

請求項３のように構成すれば、カム機構を利用した簡単な構造の方向調整機構が得られるので、製造コストを抑えることが可能になる。

請求項４のように構成すれば、楕円形の管孔と断面楕円形の管状部材の管端部とを自動溶接できるようになる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における方向は図中の矢印を基準としている。
本実施形態の接続対象物である管板１０及び管状部材１５は図１、図２及び図５に示す形状である。図１、図２及び図５において上下方向及び左右方向に延出する板材である管板１０には楕円形の管孔１１が多数穿設してあり、図１、図２及び図５において前後方向に延びる管状部材１５の断面形状は管孔１１と同じ形状である。
このような形状の管板１０と管状部材１５を溶接するための装置である本実施形態の管端自動シール溶接装置２０は、以下の構造である。
縦長方形をなす支持板２１の中央部には円形取付孔２２（図５参照）が穿設してあり、この円形取付孔２２には回転体支持部材２４が固定してある。回転体支持部材２４は、図１、２及び図５において支持板２１より後方に位置する大径円柱部２５と、大径円柱部２５から円形取付孔２２を通って前方に延びる小径円柱部２６とからなる。さらに、小径円柱部２６の端面の中心部には図１、２及び図５において後方に向かって延びる断面円形の支持凹部２７が凹設してある。
回転体支持部材２４の小径円柱部２６には、回転体支持部材２４と同心をなす直方体形状の回転体３０が、ベアリング装置２９を介して回転体支持部材２４（及び回転体３０）の軸線Ａ（図１から図５において前後方向に延びている。図１０参照）を中心に回転可能として装着してある。図５に示すように回転体３０には、回転体３０を軸線Ａに沿って貫通しかつ支持凹部２７と連通する、支持凹部２７と同じ断面形状の貫通孔３１が形成してある。さらに、回転体支持部材２４の支持凹部２７及び回転体３０の貫通孔３１には、軸線Ａを中心とする中心筒部材３３が嵌合してあり、中心筒部材３３と支持凹部２７は互いに固定してある。中心筒部材３３の一方の端部（図５では前端部）は回転体３０の外部に突出している。回転体３０の端面（図５では前端面）に形成した環状凹部には、回転体３０を中心筒部材３３に対して軸線Ａ回りに回転させるためのベアリング装置３５が設けてあり、さらに中心筒部材３３の外周面にはベアリング装置３５が該環状凹部から抜け出すのを防止するための抜止部材３６が固定してある。

中心筒部材３３の外周面の先端部近傍には正面視円形をなすカム部材３８の中心貫通孔３９が嵌合している。図６及び図７に示すように、中心貫通孔３９は中心筒部材３３の外形と同じ形状（円形）であり、中心貫通孔３９には軸線Ａと平行なキー溝４０が形成してある。このキー溝４０は中心筒部材３３の外周面に突設したキー突条（図示略）に嵌合しているので、カム部材３８は中心筒部材３３に対して相対回転不能である。さらに、図示を省略した固定手段によってカム部材３８の中心筒部材３３に対する軸線Ａ方向のスライドも規制されている。
カム部材３８の回転体３０と反対側の端面（図１、図２及び図５では前端面）には、軸線Ａを中心とする筒状体である第１カバー部材４５の基端部が固定してあり、第１カバー部材４５の周面には軸線Ａと平行な方向に延びる案内溝４６が穿設してある。さらに、第１カバー部材４５の先端部には、第１カバー部材４５と同軸をなす筒状体である第２カバー部材４８の基端部が嵌合固定してある。
そして、中心筒部材３３、第１カバー部材４５及び第２カバー部材４８の内部には軸線Ａと同軸をなす金属製の丸棒である芯出し棒５０が軸線Ａ方向にスライド可能に嵌合している。芯出し棒５０の周面に突設した案内突起５１が第１カバー部材４５の案内溝４６に嵌合しているので、芯出し棒５０のスライド可能範囲は案内突起５１と案内溝４６によって規定されている。芯出し棒５０の先端部５２は、先端部５２より基端側（図１、図２及び図５では後方）に位置する部分よりも小径であり、この先端部５２の先端部近傍には金属製の芯出し用スリーブ部材５４の基端部（図１、図２及び図５では前端部）が固定してある。この芯出し用スリーブ部材５４には、その遊端部（図１、図２及び図５では後端部）から先端側に延びるスリット５５が周方向に計４本形成してある。

芯出し棒５０の基端部（図１、図２及び図５では後端部）は、大径円柱部２５の後端壁に形成した外部連通孔２８を通って大径円柱部２５から外部（図１、図２及び図５では後部）に突出している。
さらに、大径円柱部２５の端面（図１、図２及び図５では後端面）には、エアシリンダ用ハウジング５７から延びる２本の固定用脚部５８が固定してある。エアシリンダ用ハウジング５７の内部には、軸線Ａ方向に進退可能なピストンを有するエアシリンダ機構（図示略）が設けてある。さらに、芯出し棒５０の基端部はエアシリンダ用ハウジング５７内にスライド可能に挿入しており、芯出し棒５０の基端部近傍はエアシリンダ用ハウジング５７の内部において上記ピストンに固定してある。従って、図示を省略した圧縮空気源から上記エアシリンダ機構に圧縮空気を送ると、芯出し棒５０は軸線Ａに沿って進退する。
芯出し棒５０が初期位置に位置するとき、芯出し用スリーブ部材５４の内周面は自身の弾性力によって芯出し棒５０の先端部５２の外周面に接触しており、芯出し用スリーブ部材５４の端面（後端面）は第２カバー部材４８の先端面（前端面）に当接している。一方、エアシリンダ機構を作動させて芯出し棒５０を初期位置から図１、図２及び図５の後方に移動させると、芯出し用スリーブ部材５４の端面（後端面）が第２カバー部材４８の先端面（前端面）に圧接するので、４つのスリット５５によって区切られた芯出し用スリーブ部材５４の４つの後部パーツがそれぞれ外側に開く（図５参照）。さらに、エアシリンダ機構によって芯出し棒５０を初期位置に復帰させると、芯出し用スリーブ部材５４は自身の弾性力によってその内周面が先端部５２の外周面に接触し、かつその端面（後端面）が第２カバー部材４８の先端面（前端面）に当接する初期状態に復帰する。
支持板２１のエアシリンダ用ハウジング５７を固定した面には、エアシリンダ用ハウジング５７と位置を異ならせてヘッド回転モータ６０が設けてある。このヘッド回転モータ６０は、図示を省略した動力伝達機構を介して回転体３０に回転力を伝達する駆動手段である。

回転体３０には、回転体３０の４つの側面のうちの互いに対向する一対の側面（図１から図５では右側面と左側面）を直線的に貫通する４つの貫通案内孔３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが形成してある。さらに、各貫通案内孔３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄには、各貫通案内孔３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを同軸的に貫通するスライド軸６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ、６５Ｄがそれぞれスライド可能に挿入してある。
スライド軸６５Ａ及びスライド軸６５Ｄの一方の端部（図１から図５では左端部）は共に第１スライド部材６７に固定してあるので、スライド軸６５Ａ、スライド軸６５Ｄ及び第１スライド部材６７は回転体３０に対して一体的にスライドする。第１スライド部材６７には一対の支持突部６８と支持突部６９が突設してあり、支持突部６８及び支持突部６９をそれぞれ同軸的に貫通する回転支持孔７０と回転支持孔７１には、軸線Ａと平行な回転中心軸７２が回転可能かつスライド不能に支持してある。さらに、支持突部６８及び支持突部６９の間には回転中心軸７２に固定した回転部材７４が位置しており、回転部材７４の突片７５には軸線Ａと平行な連結ピン７６によって、スライド軸６５Ｂの端部（図１から図５では左端部）に固定した連結部材７８が回転可能に結合している。
一方、スライド軸６５Ｂ及びスライド軸６５Ｃの一方の端部（図１から図５では右端部）は共に第２スライド部材７９に固定してあるので、スライド軸６５Ｂ、スライド軸６５Ｃ及び第２スライド部材７９は回転体３０に対して一体的にスライドする。

支持突部６９の回転体３０との対向面には断面Ｌ字形をなすフォロア支持部材８０が固定してある。このフォロア支持部材８０のカム部材３８との対向面（図１から図５では前面）には、円柱形状をなす第１カムフォロア８１が軸線Ａと平行な回転軸（第１カムフォロア８１の中心軸）回りに回転可能として設けてある。そして、この第１カムフォロア８１はカム部材３８の第１カムフォロア８１との対向面（図１から図５では後面）に凹設した、軸線Ａを中心とする正面視楕円形（管孔１１と相似形）の回転軌跡規定用カム溝４１に相対移動可能に嵌合している。
一方、第２スライド部材７９には断面Ｌ字形をなすフォロア支持部材８４が固定してある。このフォロア支持部材８４のカム部材３８との対向面（図１から図５では後面）には、円柱形状をなす第２カムフォロア８５が軸線Ａと平行な回転軸（第２カムフォロア８５の中心軸）回りに回転可能として設けてある。そして、この第２カムフォロア８５はカム部材３８の第２カムフォロア８５との対向面（図１から図５では前面）に凹設した、軸線Ａを中心とする正面視楕円形の方向調整用カム溝４２に相対移動可能に嵌合している。

図１から図５において支持突部６９の前方に突出する回転中心軸７２の先端部（前端部）には支持部材８７が固定してあり、支持部材８７の対をなす側面（図１から図５では上面と下面）には互いに平行なトーチ用ブラケット８８と溶接棒用ブラケット８９がそれぞれ固定してある。
トーチ用ブラケット８８の先端部にはトーチ支持部材９０が固定してあり、トーチ支持部材９０にはその軸線が軸線Ａに対して傾斜するトーチ９１が取り付けてある。トーチ９１の先端部にはトーチ９１本体と同軸をなすと共にその先端が芯出し用スリーブ部材５４の近傍に位置する電極９２が設けてある。
一方、溶接棒用ブラケット８９の先端部には略Ｌ字形をなす金属製の溶接ワイヤガイドチューブ９３の基端部が取り付けてある。溶接ワイヤガイドチューブ９３の先端部は基端部に対して屈曲する先端曲折部９４となっている。溶接ワイヤガイドチューブ９３の内部には、管端自動シール溶接装置２０に設けたワイヤ送給機構（図示略）のリールに巻き付けた可撓性材料からなる溶接ワイヤ９５が配設してある。自動送出機構が溶接ワイヤ９５を溶接ワイヤガイドチューブ９３側に送り出すと、溶接ワイヤ９５の先端部は先端曲折部９４の先端から電極９２の先端近傍に向かって直線的に延出する。
さらに、支持板２１の両端部には図１及び図２において前方に向かって延びる一対のアーム部材９６が固定してあり、両アーム部材９６の先端部には軸線Ａを中心とする円周形状をなすリング部材９７が固定してある。さらに、リング部材９７には３つの支持アーム９８の基端部が周方向に等角度間隔（１２０°）で設けてあり、各支持アーム９８の先端部の前面には当接ピン９９が突設してある。
以上説明した部材のうち貫通案内孔３０Ａ、貫通案内孔３０Ｄ、回転軌跡規定用カム溝４１、スライド軸６５Ａ、スライド軸６５Ｄ、第１スライド部材６７、フォロア支持部材８０、及び第１カムフォロア８１は回転力伝達機構の構成要素であり、貫通案内孔３０Ｂ、貫通案内孔３０Ｃ、方向調整用カム溝４２、スライド軸６５Ｂ、スライド軸６５Ｃ、回転中心軸７２、回転部材７４、連結ピン７６、連結部材７８、第２スライド部材７９、フォロア支持部材８４、及び第２カムフォロア８５は方向調整機構の構成要素である。
さらに、スライド軸６５Ｂ、回転部材７４、連結ピン７６、及び連結部材７８は回転角調整手段の構成要素である。

次に、以上構成の管端自動シール溶接装置２０を用いて管板１０と管状部材１５を溶接する要領及び管端自動シール溶接装置２０の動作について説明する。
溶接を行う際には、まず図１、図２及び図５に示すように管板１０を略垂直に立てて、管板１０の管孔１１に管状部材１５の管端部（図１、図２及び図５では後端部）を嵌合する。
管端自動シール溶接装置２０は、管端自動シール溶接装置２０の上方に配設したスプリングバランサ等の支持部材（図示略）から垂下する複数本のワイヤの下端部で固定する（吊す）ことにより、図１、図２及び図５に示すように軸線Ａが前後方向を向く姿勢にする。次いで、管孔（楕円）の長軸と短軸の向きを回転軸跡規定用カム溝４１（楕円）の長軸と短軸の向きにそれぞれ合わせ、溶接対象である管孔１１に挿入されている管状部材１５の内径に合わせた、芯出し用スリーブ部材５４を管状部材１５に挿入し、３つの支持アーム９８の当接ピン９９を管板１０の面に当接させる。この状態で上記圧縮空気源からエアシリンダ用ハウジング５７内のエアシリンダ機構に圧縮空気を送ると、初期位置に位置していた芯出し棒５０が後方に移動するので、上述のとおり４つのスリット５５によって区切られた芯出し用スリーブ部材５４の４つの後部パーツが外側に開く。すると、各後部パーツが管状部材１５の内周面に圧接するので、管状部材１５と芯出し棒５０が互いに同軸状態になる。

この状態で管端自動シール溶接装置２０に設けたスタートスイッチ（図示略）を押すと、ヘッド回転モータ６０、トーチ９１及び自動送出機構が作動する。
トーチ９１が作動すると、トーチ９１から電極９２の周囲に不活性ガスが放出され、このガス雰囲気内において電極９２と管孔１１及び管状部材１５の管端部との間で溶接用アークが発生する。さらに、ワイヤ送給機構が作動し溶接ワイヤ９５を常に前方に自動的に送り出すので、溶接ワイヤ９５の先端部は常に電極９２と管孔１１周縁部（管状部材１５）の近傍に位置する（図５及び図１０参照）。そのため、この溶接用アークによって管孔１１及び管状部材１５が溶融され、さらに溶接ワイヤ９５から溶け出した溶接材により管孔１１と管状部材１５が溶接される。
さらに、ヘッド回転モータ６０が作動すると回転体３０が軸線Ａ回りに回転するので、スライド軸６５Ａ及びスライド軸６５Ｄを介して回転体３０に支持された第１スライド部材６７が回転体３０と一緒に軸線Ａの周囲を旋回する。この際第１スライド部材６７と一体化しているフォロア支持部材８０に設けた第１カムフォロア８１が固定部材であるカム部材３８に形成した管孔１１と相似形である楕円形状の回転軌跡規定用カム溝４１内を移動する。そのため、この旋回動作中にスライド軸６５Ａ及びスライド軸６５Ｄは貫通案内孔３０Ａと貫通案内孔３０Ｄに対してスライドするので、第１スライド部材６７及びフォロア支持部材８０の旋回軌跡は回転軌跡規定用カム溝４１と相似形の楕円形となる。従って、トーチ用ブラケット８８、溶接ワイヤ用ブラケット８９、支持部材８７、突片７５を介して第１スライド部材６７に支持されている電極９２及び溶接ワイヤ９５は、回転軌跡規定用カム溝４１（管孔１１の形状、管状部材１５の断面形状）と相似形の楕円形軌跡で管孔１１（管状部材１５）の周囲を旋回する。

さらに、電極９２及び溶接ワイヤ９５の旋回動作中に、第２カムフォロア８５がカム部材３８に形成した楕円形状の方向調整用カム溝４２内を移動するので、この旋回動作中にスライド軸６５Ｂ、スライド軸６５Ｃ及び第２スライド部材７９は貫通案内孔３０Ｂと貫通案内孔３０Ｃに対してスライドする。そして、スライド軸６５Ｂが回転体３０（貫通案内孔３０Ｂ）に対してスライドすると、連結部材７８及び連結ピン７６を介してスライド軸６５Ｂと回転可能に結合している回転部材７４（突片７５）及び回転中心軸７２が回転中心軸７２の軸線回りに回転するので、支持部材８７、トーチ用ブラケット８８、溶接ワイヤ用ブラケット８９を介して回転中心軸７２と一体化している電極９２及び溶接ワイヤ９５も回転中心軸７２と一緒に回転する。そのため、電極９２及び溶接ワイヤ９５は楕円形状をなす上記旋回軌跡上の各周方向位置に応じて、管孔１１（管状部材１５、軸線Ａ）に対する向きを変える。具体的には図１０に示すように、電極９２及び溶接ワイヤ９５が上記旋回軌跡上のいずれの位置に位置するときも、軸線Ａ方向に見たときにトーチ９１の電極９２が管孔１１の周縁部と該周縁部の法線Ｌ方向に対向し、かつ溶接ワイヤ９５の先端部が電極９２の先端部と管孔１１の間において該法線Ｌ上に位置するように、管孔１１（管状部材１５、軸線Ａ）に対する向きを変える。
このように電極９２及び溶接ワイヤ９５が上記旋回軌跡上を旋回する間に電極９２及び溶接ワイヤ９５に対して上記のような方向制御が行われるので、いずれの旋回軌跡位置に位置するときも電極９２と溶接ワイヤ９５によって管孔１１と管状部材１５の管端部を正確に溶接できる。従って、本実施形態の管端自動シール溶接装置２０は楕円形の管孔１１と管状部材１５の管端全周（全範囲）を正確に自動溶接することが可能である。

以上、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、上記実施形態の管孔１１の形状及び管状部材１５の断面形状は楕円形であるが、本発明の管端自動シール溶接装置は管板の管孔の形状と管状部材の断面形状が楕円形以外の非円形の場合にも適用可能である。即ち、当該管孔及び管状部材の形状と相似形をなすように回転軌跡規定用カム溝４１の形状を設定し、かつ、電極９２及び溶接ワイヤ９５が旋回軌跡上のいずれの位置に位置するときも軸線Ａ方向に見たときに電極９２が常に管孔の周縁部と該周縁部の法線方向に対向し、かつ溶接ワイヤ９５の先端部が電極９２の先端部と管孔の間において該法線上に位置するように方向調整用カム溝４２の形状を設定すれば、当該形状の管孔と管状部材を溶接可能となる。
また、支持部材８７をトーチ用ブラケット８８と一体化した部分と溶接ワイヤ用ブラケット８９と一体化した部分とに分割し、それぞれの部分がトーチ用ブラケット８８及び溶接ワイヤ用ブラケット８９と平行な平面上を特定の２方向（回転中心軸７２の軸線方向と該軸線に直交する方向）に相対スライド可能とし、かつ所望の位置でそれぞの部分を固定できるようにしてもよい。支持部材８７をこのような構造にすれば、電極９２と溶接ワイヤ９５の先端部の管孔１１に対する相対位置の微調整が可能になる。

本発明の一実施形態の管端自動シール溶接装置の斜視図である。図１とは異なる方向から見たときの管端自動シール溶接装置の斜視図である。支持板、ヘッド回転モータ、回転体支持部材、アーム部材、リング部材、及び支持アームを省略して示す管端自動シール溶接装置の斜視図である。図３とは異なる方向から見たときの図３と同様の斜視図である。管端自動シール溶接装置の要部の縦断平面図である。カム部材の平面図である。カム部材の底面図である。回転軌跡規定用カム溝の形状を表したグラフである。方向調整用カム溝の形状を表したグラフである。管端自動シール溶接装置の軸線方向に見たときのトーチの電極及び溶接ワイヤの先端部の管状部材及び管孔に対する位置関係を示す図である。

符号の説明

１０管板
１１管孔
１５管状部材
２０管端自動シール溶接装置
２１支持板
２２円形取付孔
２４回転体支持部材
２５大径円柱部
２６小径円柱部
２７支持凹部
２９ベアリング装置
３０回転体
３０Ａ３０Ｂ３０Ｃ３０Ｄ貫通案内孔
３１貫通孔
３３中心筒部材
３５ベアリング装置
３６抜止部材
３８カム部材
３９中心貫通孔
４０キー溝
４１回転軌跡規定用カム溝
４２方向調整用カム溝
４５第１カバー部材
４６案内溝
４８第２カバー部材
５０芯出し棒（芯出し部材）
５１案内突起
５２先端部
５４芯出し用スリーブ部材（芯出し部材）
５５スリット
６０ヘッド回転モータ（駆動手段）
６５Ａ６５Ｄスライド軸
６５Ｂ６５Ｃスライド軸（回転角調整手段）
６７第１スライド部材
６８６９支持突部
７０７１回転支持孔
７２回転中心軸（回転支持部材）
７４回転部材（回転角調整手段）
７５突片
７６連結ピン（回転角調整手段）
７８連結部材（回転角調整手段）
７９第２スライド部材
８０フォロア支持部材
８１第１カムフォロア
８４フォロア支持部材
８５第２カムフォロア
８７支持部材（回転支持部材）
８８トーチ用ブラケット（回転支持部材）
８９溶接ワイヤ用ブラケット（回転支持部材）
９０トーチ支持部材
９１トーチ
９２電極
９３溶接ワイヤガイドチューブ
９４先端曲折部
９５溶接ワイヤ
９６アーム部材
９７リング部材
９８支持アーム
９９当接ピン

Claims

断面非円形の管状部材の管端部を管板に穿設した対応する非円形形状の管孔に溶接するための管端自動シール溶接装置であって、
上記管状部材の管内部に、該管状部材と同軸状態で挿入する芯出し部材と、
駆動手段の動力により、上記芯出し部材の軸線回りに回転する回転体と、
共に該回転体に相対移動可能に支持した、上記管端部と上記管孔を溶融する為のアークを発生させる電極を有するトーチ、及び溶接材である溶接ワイヤと、
上記回転体の回転力を利用して、上記トーチ及び溶接ワイヤを上記管孔の周縁部形状と相似形の旋回軌跡で上記芯出し部材の周囲を旋回させる回転力伝達機構と、
上記回転体の回転力を利用して、上記芯出し部材の軸線方向に見たときに上記電極が常に上記管孔の周縁部と該周縁部の法線方向に対向するように上記トーチの向きを調整する方向調整機構と、
を備えることを特徴とする管端自動シール溶接装置。
請求項１記載の管端自動シール溶接装置において、
上記回転力伝達機構が、
上記トーチ及び溶接ワイヤを支持し、かつ上記回転体に上記芯出し部材の径方向にスライド可能として支持された第１スライド部材と、
固定部材であるカム部材に形成した、上記管孔の周縁部形状と相似形の回転軌跡規定用カム溝と、
上記第１スライド部材と一緒にスライドし、かつ上記回転軌跡規定用カム溝に係合する第１カムフォロアと、
を具備する管端自動シール溶接装置。
請求項２記載の管端自動シール溶接装置において、
上記方向調整機構が、
上記トーチ及び溶接ワイヤを支持し、かつ第１スライド部材に上記芯出し部材と平行な軸回りに回転可能として支持された回転支持部材と、
上記回転体に上記芯出し部材の径方向にスライド可能として支持した第２スライド部材と、
上記カム部材に形成した方向調整用カム溝と、
第２スライド部材と一緒にスライドし、かつ上記方向調整用カム溝に係合する第２カムフォロアと、
上記第２スライド部材の上記回転体に対するスライド位置に応じて上記回転支持部材の上記第１スライド部材に対する回転角度を変化させる回転角調整手段と、
を具備する管端自動シール溶接装置。
請求項２または３記載の管端自動シール溶接装置において、
上記回転軌跡規定用カム溝が楕円形状である管端自動シール溶接装置。