JP2004249307A

JP2004249307A - 単管連続自動溶接装置

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Publication number: JP2004249307A
Application number: JP2003040719A
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Inventors: Akihisa Murata; 彰久村田
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Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
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Abstract

【課題】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できるようにする。
【解決手段】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単管連続自動溶接装置８であって、前記単管連続自動溶接装置８は、ワークＷ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２と、搬入されたワークＷのスリット部Ｗａを一定位置に揃えるスリット部位置決め装置３と、スリット部Ｗａが一定位置に揃えられたワークＷを直列状に連なった状態で移送すると共に、ワークＷのスリット部Ｗａを突き合せるワーク移送装置４と、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溶接装置８と、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ワーク切り離し装置９とから構成する。
【選択図】図２

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いることに特徴がある。
【００１１】
本発明の請求項２の発明は、ワーク移送装置が、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キャタピラ式コンベヤと、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キャタピラ式コンベヤ、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ていることに特徴がある。
【００１２】
本発明の請求項３の発明は、一対のキャタピラ式コンベヤが、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ていることに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項４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。
【００１４】
本発明の請求項５の発明は、一対のキャタピラ式コンベヤ間に、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。
【００１５】
本発明の請求項６の発明は、一対のキャタピラ式コンベヤ間に、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７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キャタピラ式コンベヤ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の外周面を一対のキャタピラ式コンベヤ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】
前記一対のキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ２２間の上流側部分（図５に示すキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ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キャタピラ式コンベヤ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の外周面を一対のキャタピラ式コンベヤ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を順次一対のキャタピラ式コンベヤ２２間に挿入し、ワークＷの外周面を一対のキャタピラ式コンベヤ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、キャタピラ式コンベヤ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キャタピラ式コンベヤ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を一対のキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ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、一対のキャタピラ式コンベヤ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を備えたキャタピラ式コンベヤ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キャタピラ式コンベヤ、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キャタピラ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、一対のキャタピラ式コンベヤ間に、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はキャタピラ式コンベヤ、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。

Claims

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（Ｗ）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（２）と、搬入されたワーク（Ｗ）のスリット部（Ｗａ）を一定位置に揃えるスリット部位置決め装置（３）と、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）を突き合せるワーク移送装置（４）と、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溶接装置（８）と、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ワーク切り離し装置（９）とを備えていることを特徴とする単管連続自動溶接装置。
ワーク移送装置（４）が、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キャタピラ式コンベヤ（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）の外周面を一対のキャタピラ式コンベヤ（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ことを特徴とする請求項１に記載の単管連続自動溶接装置。
一対のキャタピラ式コンベヤ（２２）が、ワーク（Ｗ）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（２５）及び従動スプロケット（２６）と、両スプロケット（２５），（２６）に巻き回された無端状のチェーン（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）により移動調整できるように構成され、又、下部ローラ（２４）が、ワーク（Ｗ）の直径に応じてワーク（Ｗ）の下面側を保持できるように上下動可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の単管連続自動溶接装置。
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、ワーク（Ｗ）を保持する面が断面形状Ｖ字状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の単管連続自動溶接装置。
一対のキャタピラ式コンベヤ（２２）間に、ワーク（Ｗ）のスリット部（Ｗａ）に挿通されてワーク（Ｗ）の心出しを行うセンターガイド（５）を上下動可能に配設し、当該センターガイド（５）のワーク（Ｗ）内に位置する部分に、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するガス供給パイプ（６）を取り付けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の単管連続自動溶接装置。
一対のキャタピラ式コンベヤ（２２）間に、ワーク（Ｗ）の突き合されたスリット部（Ｗａ）に係合し且つスリット部（Ｗａ）の上面に当接する溶接位置決めローラ（７）を上下動可能に配設し、当該溶接位置決めローラ（７）によりワーク（Ｗ）のスリット部（Ｗａ）のズレ及び段付きを防止するようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の単管連続自動溶接装置。
溶接装置（８）が、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ことを特徴とする請求項１に記載の単管連続自動溶接装置。