JP2017144439A - 溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプ材及び蓋材から成るワークを自動的に芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持し、ワークの搬入及び作製された保護管の搬出を自動的に行い、作業性及び生産性の向上を図る。
【解決手段】円筒状のパイプ材Ｗａの先端に、外面が半球面に形成された蓋材Ｗｂを突合せ嵌合し、水平姿勢でパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷを芯出しして軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニット１であって、パイプ材Ｗａの基端部１０ａを支持する可動側治具ユニット１′と、蓋材Ｗｂを支持する固定側治具ユニット１″とから成る。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属製の円筒状のパイプ材の先端に、外面が半球面に形成された金属製の蓋材を突合せ嵌合し、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管（例えば、熱電対に用いる保護管）を作製する際に用いられるものであり、突合せ嵌合したパイプ材及び蓋材から成るワークをワークの直径に関係なく、自動的に芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置に関するものである。

一般に、ごみ焼却炉や溶融炉、ボイラ炉、加熱炉、乾燥炉等の温度測定用に使用する熱電対の保護管は、金属製のパイプ材の先端に金属製の蓋材を溶接により固着し、パイプ材の先端を密閉状に閉塞することにより作製されている。

前記保護管のパイプ材と蓋材の溶接は、通常ＴＩＧ溶接やプラズマ溶接、摩擦溶接、レーザー溶接、アモルファス溶接等により行われている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

ところで、従来、保護管を作製する場合、作業員がパイプ材及び蓋材から成るワークを手作業によりセッティングし、パイプ材と蓋材の突合せ部をＴＩＧ溶接やプラズマ溶接等の溶接装置を用いて外方から全周に亘って円周溶接していた。そのため、従来の溶接装置では、作業性及び生産性等に劣ると言う問題があった。

前記問題を解決するには、パイプ材及び蓋材から成るワークを自動的にセッティングし、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から全周に亘って自動的に溶接できるようにすれば良い。

しかし、パイプ材及び蓋材から成るワークを自動的にセッティングし、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から全周に亘って自動的に溶接するようにした溶接装置は、未だ開発されていないのが実情であり、ワークのセッティングやパイプ材と蓋材の溶接を自動で行える溶接装置の開発が望まれている。

尚、溶接ロボットを用いれば、パイプ材と蓋材の溶接をある程度自動的に行えるが、この場合には、複雑なティーチング作業が必要になり、作業能率等が極めて悪くなると言う問題があった。

特開平０８−２４７８５６号公報 特開２０００−０５５７３９号公報 特開２００１−２０１４０３号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、突合せ嵌合したパイプ材及び蓋材から成るワークをワークの直径に関係なく、自動的に芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持することができ、ワークの搬入及び作製された保護管の搬出を自動的に行えて作業性及び生産性の向上を図れると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにした溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る溶接用治具ユニットは、円筒状のパイプ材の先端に、外面が半球面に形成された蓋材を突合せ嵌合し、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管を作製する際に用いられ、水平姿勢で支持載置されているパイプ材及び蓋材から成るワークを芯出しして軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニットであって、前記溶接用治具ユニットは、パイプ材の基端部を支持する可動側治具ユニットと、蓋材を支持する固定側治具ユニットとから成り、前記可動側治具ユニットは、鉛直回転自在で且つパイプ材の軸線方向へ往復移動自在な可動側ベースと、基端部が可動側ベースに揺動自在に支持されていると共に、先端部がパイプ材の内径よりも大径の円錐状に形成されて水平姿勢で支持載置されているパイプ材の基端部に抜き差し自在に挿入される芯金とを備え、また、前記固定側治具ユニットは、可動側ベースと対向に配置された鉛直回転自在な固定側ベースと、固定側ベースに設けられ、先端面に蓋材の半球面が嵌合される円錐状の凹部を形成した先端金具とを備えていることに特徴がある。

前記可動側ベースに芯金の基端部が水平姿勢で挿入支持される支持凹部を形成し、また、前記芯金の基端部を基端側へ行くに従って外径が漸次小さくなるテーパ状に形成すると共に、前記芯金の基端部を可動側ベースの支持凹部に挿入して支持凹部の開口内周縁で揺動自在に支持し、更に、前記可動側ベースは、芯金の基端部を軸線方向へ押圧する押圧面を備えていることが好ましい。

前記芯金の先端部の円錐面に、パイプ材の内方と外方とを連通状態にする切欠き部を形成することが好ましい。

前記先端金具は、円周溶接の終了後に円錐状の凹部に嵌合された蓋材を凹部から押し出す押出手段を備えていることが好ましい。

本発明に係る円周溶接装置は、円筒状のパイプ材の先端に、外面が半球面に形成された蓋材を突合せ嵌合し、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管を作製する円周溶接装置であって、前記円周溶接装置は、基台上に設けられ、鉛直回転自在な可動側回転テーブルを有する可動側回転ユニットと、基台上に可動側回転ユニットと対向状に設けられ、鉛直回転自在な固定側回転テーブルを有する固定側回転ユニットと、基台に設けられ、可動側回転ユニットを固定側回転ユニットの方へ進退移動させる走行ユニットと、可動側回転ユニットの可動側回転テーブル及び固定側回転ユニットの固定側回転テーブルに取り付けられ、突合せ嵌合したパイプ材及び蓋材から成るワークを芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニットと、基台上に設けられ、パイプ材と蓋材の突合せ部を外方から円周溶接する移動調整自在なＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置と、基台上に設けられ、ワークを溶接用治具ユニットへ自動的に搬入すると共に、作製された保護管を自動的に搬出する搬入搬出ユニットとを備えていることに特徴がある。

前記ＴＩＧ溶接用トーチは、シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズルを備えていることが好ましい。

前記搬入搬出ユニットは、突合せ嵌合したパイプ材及び蓋材から成るワークを水平姿勢で複数本ストックする下り傾斜状のワーク搬入台と、ワーク搬入台の低所部分に設けられ、ワーク搬入台にストックされたワークを一つずつ送り出すワーク送り出し機構と、ワーク送り出し機構により送り出されたワークを受け取って水平姿勢で支持載置すると共に、円周溶接により作製された保護管を溶接用治具ユニットから受け取って排出するワーク支持機構と、ワーク搬入台の下方位置に配置され、ワーク支持機構から排出された保護管を受け取って搬出する下り傾斜状のワーク搬出台とを備えていることが好ましい。

前記ワーク搬入台は、パイプ材及び蓋材から成るワークの長さに応じてワークの両端の位置を長手方向に揃えるワーク位置決め機構を備えていることが好ましい。

前記ワーク支持機構は、鉛直姿勢の流体圧シリンダと、流体圧シリンダにより上下動する上下プレートと、上下プレートに上下方向へ揺動可能に設けられ、ワークを水平姿勢で支持載置する逆への字状のワーク支持プレートと、上下プレート及びワーク支持プレートの下降時にワーク支持プレートに衝突して当該ワーク支持プレートを揺動させ、ワーク支持プレート上の保護管を排出させるワーク搬出反転バーとを備えており、前記ワーク支持プレートは、流体圧シリンダによって、ワーク送り出し機構により送り出されたワークを受け取る受け取り位置と、ワーク搬出反転バーに衝突させてワーク支持プレートを揺動させる排出位置とに亘って上下動自在に構成されていることが好ましい。

本発明の溶接用治具ユニットは、先端部がパイプ材の基端部に抜き差し自在に挿入される円錐状に形成され、軸線方向へ移動自在で且つ軸線廻りに回転自在な芯金を備えた可動側治具ユニットと、先端面に蓋材の半球面が嵌合される円錐状の凹部を形成した軸線廻りに回転自在な先端金具を備えた固定側治具ユニットとから構成されているため、芯金の先端部を水平姿勢で支持されているパイプ材の基端部に挿入して行くと、パイプ材及び蓋材が先端金具側へ押圧され、芯金の円錐状の先端部の円錐面がパイプ材の基端部内周縁に当接すると共に、蓋材の半球面が先端金具の円錐状の凹部に嵌合し、パイプ材及び蓋材から成るワークの軸線と芯金の軸線と先端金具の軸線とが自動手に合致することになる。その結果、本発明の溶接用治具ユニットは、ワークを自動的に芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持することができる。

本発明の溶接用治具ユニットは、芯金の基端部が揺動自在に支持されていると共に、芯金の先端部が円錐状に形成されているため、水平姿勢で支持載置されているパイプ材及び蓋材から成るワークの直径が変わってワークの軸線と芯金及び先端金具の軸線とがズレている場合でも、芯金の先端部をパイプ材の基端部に確実且つ良好に挿入することができると共に、蓋材の半球面を先端金具の凹部に嵌合させることができる。その結果、本発明の溶接用治具ユニットは、直径の異なるワークの芯出しを調整なしで行うことができる。

本発明の円周溶接装置は、上述した溶接用治具ユニットと、狭窄ノズル付きのＴＩＧ溶接用トーチとを備えているため、溶接用治具ユニットにより突合せ嵌合したパイプ材及び蓋材から成るワークの芯出しを自動的に行え、また、ワークを芯出しした状態で狭窄ノズル付きのＴＩＧ溶接用トーチによりパイプ材と蓋材の突合せ部を外方から円周溶接しているので溶接欠陥のない高品質の安定した溶接を行える。

本発明の円周溶接装置は、ワークの搬入及び作製された保護管の搬出を自動で行える搬入搬出ユニットを備えているため、溶接作業を短時間で行えて作業性及び生産性の大幅な向上を図れる。

本発明の実施形態に係る溶接用治具ユニットを用いた円周接装置の正面図である。 同じく円周溶接装置の平面図である。 同じく円周溶接装置の側面図である。 溶接用治具ユニット及びワークの正面図である。 溶接用治具ユニットでワークを支持した状態の一部省略切欠き正面図である。 溶接用治具ユニットの可動側治具ユニットの一部省略拡大断面図である。 溶接用治具ユニットの固定側治具ユニットの拡大断面図である。 溶接用治具ユニットを示し、（Ａ）は水平姿勢で支持載置されているワークを芯出しする前の状態を示す溶接用治具ユニット及びワークの一部省略縦断正面図、（Ｂ）はワークを芯出しした状態を示す溶接用治具ユニット及びワークの一部省略縦断正面図である。 狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接用トーチの縦断正面図である。 搬入搬出ユニットの斜視図である。 搬入搬出ユニットの正面図である。 搬入搬出ユニットの平面図である。 搬入搬出ユニットの作動状態を示す説明図である。 円周溶接により作製した保護管の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は本発明の実施形態に係る溶接用治具ユニット１を用いた円周溶接装置２を示し、当該円周溶接装置２は、金属製の円筒状のパイプ材Ｗａの先端に、外面が半球面に形成された金属製の蓋材Ｗｂを突合せ嵌合し、パイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管を作製する際に用いるものである。
尚、保護管は、例えば、ごみ焼却炉や溶融炉、ボイラ炉等の温度測定用に使用する熱電対の保護管として使用されるものである。この保護管は、熱電対以外にも使用しても良いことは勿論である。

前記円周溶接装置２は、図１〜図３に示す如く、前面に開閉扉を設けたボックス状のキャビネット本体（図示省略）と、キャビネット本体内に水平姿勢で配設された平板状の基台３と、基台３上に設けられ、鉛直回転自在な可動側回転テーブル４ｂ″を有する可動側回転ユニット４と、基台３上に可動側回転ユニット４と対向状に設けられ、鉛直回転自在な固定側回転テーブル５ｂ″を有する固定側回転ユニット５と、基台３に設けられ、可動側回転ユニット４を固定側回転ユニット５の方へ進退移動させる走行ユニット６と、可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″及び固定側回転ユニット５の固定側回転テーブル５ｂ″に取り付けられ、突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷを自動的に芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニット１と、基台３上に設けられ、パイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接する上下方向（図１の上下方向）及び左右方向（図１の左右方向）へ移動調整自在なＴＩＧ溶接用トーチ７ａを備えた溶接装置７と、基台３上に設けられ、ワークＷを溶接用治具ユニット１へ搬入すると共に、作製された保護管を自動的に搬出する搬入搬出ユニット８とを備えている。

前記可動側回転ユニット４は、図１及び図２に示す如く、上面が開放されたボックス状の移動台４ａと、移動台４ａに取り付けられ、ステッピングモータ４ｂ′、減速機構（図示省略）及び鉛直回転自在な環状の可動側回転テーブル４ｂ″から成る従来公知の中空ロータリーアクチュエータ４ｂとを備えており、可動側回転テーブル４ｂ″が右側（図１及び図２の右側）を向く姿勢で基台３上の左側位置に配設されている。

前記固定側回転ユニット５は、図１〜図３に示す如く、上面が開放されたボックス状の固定台５ａと、固定台５ａに取り付けられ、ステッピングモータ５ｂ′、減速機構（図示省略）及び鉛直回転自在な環状の固定側回転テーブル５ｂ″から成る従来公知の中空ロータリーアクチュエータ５ｂとを備えており、固定側回転テーブル５ｂ″が左側（図１及び図２の左側）を向く姿勢で且つ可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″と対向するように基台３上の右側位置に配設固定されている。

前記走行ユニット６は、図１及び図２に示す如く、基台３上に左右方向に沿って敷設した一対のガイドレール６ａと、ガイドレール６ａに走行自在に支持され、可動側回転ユニット４の移動台４ａが固定される走行台６ｂと、基台３上にガイドレール６ａに沿って配設され、走行台６ｂに挿通支持されたボールネジ軸６ｃと、基台３に設けたサーボモータ６ｄと、サーボモータ６ｄの出力軸とボールネジ軸６ｃとを連動連結するベルト伝動機構６ｅとを備えており、サーボモータ６ｄ及びベルト伝動機構６ｅによりボールネジ軸６ｃを正逆回転させると、走行台６ｂがガイドレール６ａに沿って往復移動し、走行台６ｂに固定した可動側回転ユニット４が固定側回転ユニット５側へ進退移動するようになっている。

前記溶接用治具ユニット１は、図４〜図８に示す如く、パイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に、水平姿勢で支持載置されているワークＷを芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持するものであり、パイプ材Ｗａの基端部を支持する可動側治具ユニット１′と、可動側治具ユニット１′に対して対向状に配設され、蓋材Ｗｂを支持する固定側治具ユニット１″とから成る。

即ち、前記可動側治具ユニット１′は、図４及び図５に示す如く、可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″に取り付けられ、鉛直回転自在で且つパイプ材Ｗａの軸線方向（図４及び図５の左右方向）へ往復移動自在な可動側ベース９と、基端部１０ａが可動側ベース９に揺動自在に支持されていると共に、先端部がパイプ材Ｗａの内径よりも大径の円錐状に形成されて水平姿勢で支持載置されているパイプ材Ｗａの基端部に抜き差し自在に挿入される芯金１０とを備えている。

具体的には、前記可動側ベース９は、図５及び図６に示す如く、アルミ合金等の金属材により大径部及び小径部を有する円盤状に形成されており、可動側ベース９の小径部には、可動側ベース９の軸線に合致して芯金１０の基端部１０ａが挿入支持される水平姿勢の支持凹部９ａが形成されていると共に、支持凹部９ａに挿入支持された芯金１０を抜け止めするためのボールプランジャー１１が可動側ベース９の半径方向に沿って設けられている。尚、可動側ベース９の支持凹部９ａの底面と可動側ベース９ａの先端面（支持凹部９ａの内周縁近傍の先端面）は、芯金１０の基端部を軸線方向へ押圧し得る押圧面となっている。

そして、前記可動側ベース９は、可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″の前面にアダプター１２を介して取り付けられており、可動側回転テーブル４ｂ″の回転により鉛直回転し、また、可動側回転ユニット４の進退移動によりパイプ材Ｗａの軸線方向へ往復移動するようになっている。

前記アダプター１２は、図５に示す如く、アルミ合金等の金属材により両端部にフランジ部１２ａを有する筒状に形成されており、一方のフランジ部１２ａが可動側回転テーブル４ｂ″の前面にボルト（図示省略）により固定され、他方のフランジ部１２ａが可動側ベース９にボルト（図示省略）により固定されている。このとき、可動側回転テーブル４ｂ″の軸線と可動側ベース９の軸線とアダプター１２の軸線とが合致するようになっている。

尚、アダプター１２は、突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷの長さに応じて長さの異なるアダプター１２が複数用意されており、長さの異なる保護管を作製する場合に、アダプター１２をワークＷの長さに対応するもの取り替え、ワークＷに対して芯金１０の移動ストロークが一定になるようにしている。また、ワークＷの長さが可なり長い場合には、アダプター１２を省略し、可動側ベース９を可動側回転テーブル４ｂ″の前面にボルトにより直接固定するようにしても良い。

前記芯金１０は、図４〜図６に示す如く、銅等の金属材により大径部及び小径部を有する棒状に形成された芯金本体１０′と、ステンレス等の金属材により形成され、芯金本体１０′の小径部の先端部に芯金本体１０′の軸線に合致すように着脱自在に螺着されてパイプ材Ｗａの基端部に抜き差し自在に挿入される加圧金具１０″とから成る。

また、芯金１０の基端部１０ａ（芯金本体１０′の大径部の基端部１０ａ）は、図６に示す如く、芯金１０の基端側へ行くに従って外径が漸次小さくなるテーパ状に形成されている。テーパ状に形成された芯金１０の基端部１０ａの大径側には、可動側ベース９の先端面に面接触状態で当接し得る段部１０ｂが形成されていると共に、芯金１０の基端部１０ａの外周面には、ボールプランジャー１１のボール１１ａが嵌合される環状溝１０ｃが形成されている。

尚、テーパ状に形成された芯金１０の基端部１０ａの最小外径は、可動側ベース９に形成した支持凹部９ａの内径よりも小径に形成され、また、芯金１０の基端部１０ａの最大外径は、可動側ベース９の支持凹部９ａの内径と同じ径に形成されている。更に、芯金１０の基端部１０ａは、その長さが可動側ベース９の支持凹部９ａの深さと同一寸法に形成されていると共に、可動側ベース９の支持凹部９ａに軸線方向へ若干量だけ移動できるように挿入支持されている。

従って、芯金１０の基端部１０ａは、可動側ベース９の支持凹部９ａに当該支持凹部９ａの開口内周縁を支点にして揺動自在に支持された格好になり、可動側ベース９に上下方向、前後方向及び斜め上下方向へ揺動自在に支持されることになる。

また、芯金１０は、可動側ベース９側へ押圧されたときに、芯金１０の基端部１０ａの端面が可動側ベース９の支持凹部９ａの底面（押圧面）に面接触状態で当接すると共に、芯金１０の基端部１０ａ近傍に形成した段部１０ｂが可動側ベース９の先端面（押圧面）に面接触状態で当接し、芯金１０の軸線と可動側ベース９の軸線とが合致する状態で可動側ベース９に水平保持されるようになっている。

そして、前記芯金１０の先端部１０ｄ（加圧金具１０″の先端部１０ｄ）は、パイプ材Ｗａの内径よりも大径の円錐状に形成されており、パイプ材Ｗａの基端部１０ａに挿入したときにパイプ材Ｗａの基端内周縁が芯金１０の先端部１０ｄの円錐面に当接するようになっている。この芯金１０の先端部１０ｄの円錐面には、芯金１０の先端部１０ｄをパイプ材Ｗａの基端部に挿入したときに、パイプ材Ｗａの内方と外方を連通状態にする切欠き部１０ｅが形成されている。前記切欠き部１０ｅは、パイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を円周溶接する際に、パイプ材Ｗａ内にある空気が溶接熱により膨張したときに逃がす役目をするものである。

尚、芯金１０は、ワークＷの長さに応じて長さの異なる芯金１０を複数用意し、長さの異なる保護管を作製する場合に、芯金１０をワークＷの長さに対応するものに取り替えても良い。また、芯金１０は、芯金本体１０′と加圧金具１０″とを一体的に形成しても良い。

一方、前記固定側治具ユニット１″は、が５及び図７に示す如く、固定側回転ユニット５の固定側回転テーブル５ｂ″に取り付けられ、可動側ベース９と対向状に配置された鉛直回転自在な固定側ベース１３と、固定側ベース１３にスペーサー１４を介して設けられ、先端面に蓋材Ｗｂの半球面が嵌合される円錐状の凹部１５aを形成した先端金具１５とを備えている。

具体的には、前記固定側ベース１３は、図７に示す如く、アルミ合金等の金属材により大径部及び小径部を有する円盤状に形成されており、その大径部が固定側回転ユニット５の固定側回転テーブル５ｂ″の前面にボルト（図示省略）により固定され、固定側回転テーブル５ｂ″の回転により鉛直回転するようになっている。この固定側ベース１３の中心部には、スペーサー１４が水平姿勢で嵌合支持される支持穴１３ａが形成されている。

前記スペーサー１４は、図７に示す如く、アルミ合金等の金属材により軸状に形成されており、基端部が固定側ベース１３の支持穴１３ａに嵌合支持され、固定側ベース１３に対して水平姿勢で支持されている。また、スペーサー１４の外周面には、冷却水が流れる環状の水路１４ａが形成されている。この水路１４ａは、スペーサー１４の外周面に複数本のＯリング１６を介して相対回転自在に嵌合された環状の冷却金具１７により密封状に覆われている。また、スペーサー１４の先端面には、先端金具１５が嵌合支持される挿着穴１４ｂが形成されている。

前記先端金具１５は、図７に示す如く、銅等の金属材により軸状に形成されており、先端金具１５の先端面には、蓋材Ｗｂの半球面が嵌合される円錐状の凹部１５aが形成されている。この先端金具１５の軸線位置には、円周溶接により作製された保護管の蓋材Ｗｂを凹部１５aから押し出す押出手段１８を収納するための収納穴１５ｂが形成されている。

前記押出手段１８は、図７に示す如く、先端金具１５の軸芯位置に軸線方向へ移動調整自在に螺挿された六角穴付き止めネジ１８ａと、先端金具１５の収納穴１５ｂの先端側に軸線方向へ移動自在に挿入され、先端面に先端金具１５の凹部１５aの円錐面に連なる円錐状の窪み部１８ｂ′を形成した押出金具１８ｂと、六角穴付き止めネジ１８ａと押出金具１８ｂとの間に介設され、押出金具１８ｂを前方へ付勢するコイルスプリング１８ｃとから構成されている。

尚、押出手段１８の押出金具１８ｂは、ワークＷが押圧されてワークＷの蓋材Ｗｂが先端金具１５の凹部１５aに嵌合したときに先端金具１５の内方へ押し込まれ、先端金具１５の凹部１５aの円錐面と押出金具１８ｂの窪み部１８ｂ′の円錐面とが連なった状態になる収納位置（図７及び図８（Ｂ）に示す位置）と、ワークＷの押圧状態が解除されたときにコイルスプリング１８ｃの弾性力により先端金具１５の先端から前方へ突出し、ワークＷの蓋材Ｗｂを押し出す押し出し位置（図８（Ａ）に示す位置）とを取り得るようになっている。

そして、前記先端金具１５は、図７に示す如く、その基端部がスペーサー１４の挿着穴１４ｂに水平姿勢で挿入支持されており、固定側回転テーブル５ｂ″及びスペーサー１４と一緒に軸線廻りに回転するようになっている。

前記溶接装置７は、先端部からアルゴンガス等のシールドガスＧを流すと共に、タングステン電極棒２１を挿着したＴＩＧ溶接用トーチ７ａと、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａを上下方向及び左右方向へ移動調整自在に支持するトーチ支持ユニット７ｂと、溶接用電源装置（図示省略）と、溶接用ガスボンベ（図示省略）等から構成されており、パイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接する際に、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａがパイプ材Ｗａと蓋財の突合せ部の近傍位置まで移動し、この位置でＴＩＧ溶接用トーチ７ａが先端部からシールドガスＧを流しながら、軸線を中心にして回転するパイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接するようになっている。

前記ＴＩＧ溶接用トーチ７ａには、シールドガスＧを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスＧを外側のシールドガスＧより高速で噴出させるようにシールドノズル２０の内側に狭窄ノズル１９を備えたＴＩＧ溶接用トーチ７ａが使用されている。

即ち、前記狭窄ノズル１９を備えたＴＩＧ溶接用トーチ７ａは、図９に示す如く、シールドノズル２０と、シールドノズル２０の内側に設けられ、タングステン電極棒２１が同芯状に挿入される狭窄ノズル１９と、シールドガスＧを層流化するガスレンズ２２と、タングステン電極棒２１を把持するコレットチャック２３と、コレットチャック２３の締め付け部材２４と、シールドガス供給口２５とを備えており、シールドガス供給口２５から供給されたシールドガスＧが、ガスレンズ２２を通って狭窄ノズル１９とシールドノズル２０の間を流れるシールドガスＧと、ガスレンズ２２を通らずに狭窄ノズル１９の内側を流れるシールドガスＧとに分流され、狭窄ノズル１９の内側を流れるシールドガスＧが狭窄ノズル１９とシールドノズル２０の間を流れるシールドガスＧより高速となって吐出されるようになっている。

尚、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａには、図示していないが、特願２０１５−０８４５４９に記載された狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接トーチを使用しても良い。このＴＩＧ溶接トーチは、狭窄ノズルから吐出される狭窄ガスとガスノズルから吐出されるシールドガスを、別々の経路で供給するので、狭窄ガスとシールドガスの種類を異ならせたり、狭窄ガスとシールドガスを個別に流量制御することができ、狭窄ノズルの性能を更に引き上げることが可能となる。

また、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａは、溶接中に、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向の少なくとも一方向に微振動させながら円周溶接し、溶接品質を低下させずに溶接速度を速め得るようにしても良い。

前記搬入搬出ユニット８は、図１０〜図１２に示す如く、突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷを水平姿勢で複数本ストックする下り傾斜状のワーク搬入台２６と、ワーク搬入台２６の低所部分に設けられ、ワーク搬入台２６にストックされたワークＷを一つずつ送り出すワーク送り出し機構２７と、ワーク送り出し機構２７により送り出されたワークＷを受け取って水平姿勢で支持載置すると共に、円周溶接により作製された保護管を溶接用治具ユニット１から受け取って排出するワーク支持機構２８と、ワーク搬入台２６の下方位置に配置され、ワーク支持機構２８から排出された保護管を受け取って搬出する下り傾斜状のワーク搬出台２９とを備えている。

具体的には、前記ワーク搬入台２６は、図１０及び図１１に示す如く、金属板の三辺を上方へ折り曲げ加工することにより上面及び一端面が開放された薄い箱状に形成されており、可動側回転ユニット４と固定側回転ユニット５との間の基台３上に設けた取り付け台３０に、ワーク搬入台２６の開放された一端側が低くなる下り傾斜姿勢でもって取り付けられている。このとき、ワーク搬入台２６は、その低所部分が芯金１０の軸線側に近づくように取り付け台３０に取り付けられている。

また、ワーク搬入台２６は、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷの長さに応じてワークＷの両端の位置を長手方向に揃えるワーク位置決め機構３１を備えている。

前記ワーク位置決め機構３１は、図１０〜図１２に示す如く、ワーク搬入台２６の対向状の側壁に架設した一対のガイド軸３１ａと、一対のガイド軸３１ａにリニアブッシュ３１ｂを介して往復移動自在に支持され、ワーク搬入台２６の一方の側壁に対向する箱状の仕切り体３１ｃと、仕切り体３１ｃに設けられ、仕切り体３１ｃをガイド軸３１ａの所定の位置で固定する固定具３１ｄとを備えている。

而して、このワーク位置決め機構３１によれば、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷを水平姿勢でワーク搬入台２６の上面に載せ、仕切り体３１ｃをガイド軸３１ａに沿って移動させてワークＷの蓋材Ｗｂの半球面がワーク搬入台２６の一方の側壁に軽く当接又は近接するように、また、ワークＷのパイプ材Ｗａの基端面が仕切り体３１ｃに軽く当接又は近接するように仕切り体３１ｃの位置を調整し、その位置で仕切り体３１ｃを固定具３１ｄによりガイド軸３１ａに固定することによって、ワークＷの両端の位置を長手方向に揃えることができる。そのため、ワーク搬入台２６に載せられた複数本のワークＷは、水平姿勢を保ちながらワーク搬入台２６上を高所側から低所側へ転がって行くと共に、ワーク搬入台２６上に並列状態でストックされることになる。

前記ワーク送り出し機構２７は、図１０及び図１１に示す如く、ワーク搬入台２６の低所部に隣接する状態で設けられ、ワーク搬入台２６上を低所側へ転がって来たワークＷを受け取る断面形状凹状の長尺状の搬入送り出しベース２７ａと、搬入送り出しベース２７ａの下面に鉛直姿勢で取り付けた複数の流体圧シリンダ２７ｂと、搬入送り出しベース２７ａの凹所に上下動自在に挿入支持され、流体圧シリンダ２７ｂのロッド２７ｂ′に連結されて流体圧シリンダ２７ｂにより上下動してワークＷを持ち上げる長尺状の送り出し上下プレート２７ｃと、搬入送り出しベース２７ａに固定され、送り出し上下プレート２７ｃにより持ち上げられたワークＷを搬入送り出しベース２７ａから受け取るワーク受けプレート２７ｄとを備えている。

前記搬入送り出しベース２７ａの上流側部分（ワーク搬入台２６に隣接部分）は、ワーク搬入台２６の上面に連なる高さに形成され、搬入送り出しベース２７ａの下流側部分は、搬入送り出しベース２７ａの上流側部分よりも高くなるように形成されて転がって来たワークＷを受け止められるようになっている。また、搬入送り出しベース２７ａの上流側部分及び下流側部分の上面は、何れもワーク搬入台２６から離れるに従って下り傾斜状の傾斜面に形成されている。

前記送り出し上下プレート２７ｃは、その上面がワーク搬入台２６から離れるに従って下り傾斜状の傾斜面に形成されており、その傾斜状の上面が搬入送り出しベース２７ａの上流側部分の上面に連なって転がって来たワークＷを受け取る受け取り位置（図１１に示す位置）と、その傾斜状の上面が搬入送り出しベース２７ａの下流側部分の上面に連なって受け取ったワークＷを送り出す送り出し位置（図１３（Ａ）に示す位置）とに亘って流体圧シリンダ２７ｂにより上下動するようになっている。

而して、前記ワーク送り出し機構２７によれば、受け取り位置にある送り出し上下プレート２７ｃが流体圧シリンダ２７ｂにより送り出し位置に上昇すると、搬入送り出しベース２７ａの下流側部分で受け止められて送り出し上下プレート２７ｃの上面に載っているワークＷが一本だけ持ち上げられる。送り出し上下プレート２７ｃにより持ち上げられたワークＷは、送り出し上下プレート２７ｃが送り出し位置まで上昇すると、送り出し上下プレート２７ｃの上面及び搬入送り出しベース２７ａの下流側部分の上面が下り傾斜状になっているため、ワーク受けプレート２７ｄ側へ転がって行くことになる（図１３（Ａ）参照）。

また、送り出し上下プレート２７ｃが流体圧シリンダ２７ｂにより送り出し位置から受け取り位置に下降すると、ワーク搬入台２６にストックされている最も下流側に位置するワークＷが送り出し上下プレート２７ｃの上面に載ることになる（図１３（Ｂ）参照）。

従って、前記ワーク送り出し機構２７は、上述した操作を繰り返すことによりワーク搬入台２６にストックされているワークＷを一つずつ送り出すことができる。

前記ワーク支持機構２８は、図１０及び図１１に示す如く、基台３に固定したリフターベース２８ａと、リフターベース２８ａに鉛直姿勢で取り付けた複数の流体圧シリンダ２８ｂと、流体圧シリンダ２８ｂのロッド２８ｂ′にシリンダカラー２８ｃを介して取り付けられ、ワーク受けプレート２７ｄに対向し且つワーク搬入台２６上のワークＷの軸線に沿う姿勢で配置されて流体圧シリンダ２８ｂにより上下動する長尺状の上下プレート２８ｄと、上下プレート２８ｄに上下プレート２８ｄの長手方向に沿って移動調整自在に設けた複数のガイド部材２８ｅと、ガイド部材２８ｅに上下方向へ揺動可能に設けられ、溶接用治具ユニット１に水平姿勢で支持されているワークＷの下方に位置してワークＷを水平姿勢で支持載置する逆への字状のワーク支持プレート２８ｆと、リフターベース２８ａに起立姿勢で設けられ、上下プレート２８ｄ及びワーク支持プレート２８ｆの下降時にワーク支持プレート２８ｆに衝突して当該ワーク支持プレート２８ｆを揺動させ、ワーク支持プレート２８ｆ上の保護管を排出させるワーク搬出反転バー２８ｇとを備えている。

前記ワーク支持プレート２８ｆは、流体圧シリンダ２８ｂによって、ワーク送り出し機構２７により送り出されたワークＷを受け取ると共に、円周溶接により作製された保護管を受け取る受け取り位置（図１１の一点鎖線位置）と、ワーク搬出反転バー２８ｇに衝突させてワーク支持プレート２８ｆを揺動させ、ワーク支持プレート２８ｆ上の保護管を排出させる排出位置（図１３（Ｂ）の実線位置）と、排出位置よりも下方に位置する待機位置（図１１及び図１３（Ｃ）に示す位置）とに亘って上下動自在に構成されている。

このワーク支持プレート２８ｆは、ワークＷや作製された保護管を水平姿勢で支持載置できるように弾性体（図示省略）により略水平姿勢に付勢保持されており、流体圧シリンダ２８ｂの作動により下降してワーク搬出反転バー２８ｇに衝突したときに弾性体の附勢力に抗して揺動し、また、流体圧シリンダ２８ｂの作動により上昇してワーク搬出反転バー２８ｇと離間したときに弾性体の弾性力により略水平姿勢に復帰するようになっている。

而して、前記ワーク支持機構２８によれば、ワーク支持プレート２８ｆを流体圧シリンダ２８ｂにより受け取り位置に上昇させると、ワーク送り出し機構２７から送り出されたワークＷを受け取って溶接用治具ユニット１に受け渡し可能になると共に、溶接用治具ユニット１から排出される円周溶接済みの保護管を受け取ることができ、また、ワーク支持プレート２８ｆを流体圧シリンダ２８ｂにより排出位置に下降させると、ワーク搬出反転バー２８ｇに衝突して揺動し、ワーク支持プレート２８ｆ上の保護管を排出することができる（図１３（Ａ）及び（Ｂ）参照）。

前記ワーク搬出台２９は、図１０及び図１１に示す如く、金属板の両側辺を上方へ折り曲げ加工することにより形成されており、ワーク搬入台２６の下方に位置して基台３上に設けた取り付け台３０に下り傾斜姿勢で取り付けられ、ワーク支持機構２８から排出された保護管を受け取って排出するようになっている。このワーク搬出台２９の高所側部分は、ワーク搬出反転バー２８ｇの上端部近くに位置しており、ワーク排出反転バー２８ｇにより揺動したワーク支持プレート２８ｆから保護管を受け取れるようになっている。

次に、上述した溶接用治具ユニット１を用いた円周溶接装置２により突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷにより保護管（例えば、熱電対に用いる保護管）を作製する場合について説明する。

尚、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂは、何れもステンレス材により形成されている。このパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂには、直径が１０ｍｍ〜１５ｍｍのものが使用されている。また、溶接電流、アーク長さ、ワークＷの回転速度、シールドガスＧの供給量、タングステン電極棒の先端形状等の溶接条件は、ワークＷの材質、厚み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。

先ず、突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成る複数本のワークＷを搬入搬出ユニット８のワーク搬入台２６上にセットし、円周溶接装置２の運転スイッチ（図示省略）をＯＮにすると、ワーク支持機構２８のワーク支持プレート２８ｆが待機位置から受け取り位置に上昇する。

次に、ワーク送り出し機構２７が作動し、ワーク送り出し機構２７の送り出し上下プレート２７ｃによりワーク搬入台２６上にストックされているワークＷが一本だけ送り出され、受け取り位置にあるワーク支持プレート２８ｆに受け渡される。

その後、可動側回転ユニット４が前進して固定側回転ユニット５側へ移動し、可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″にアダプター１２を介して取り付けた可動側治具ユニット１′の芯金１０の先端部１０ｄがパイプ材Ｗａの基端部に挿入されて行く。

芯金１０の先端部１０ｄがパイプ材Ｗａの基端部に挿入されて行くと、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂが固定側治具ユニット１″の先端金具１５側へ押圧され、芯金１０の先端部１０ｄの円錐面がパイプ材Ｗａの基端部内周縁に当接すると共に、蓋材Ｗｂの半球面が先端金具１５の円錐状の凹部１５aに嵌合し、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂの軸線と芯金１０の軸線と先端金具１５の軸線とが自動的に合致することになる。その結果、パイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷは、溶接用治具ユニット１により自動的に芯出しされると共に、軸線廻りに回転自在に支持されることになる。

このとき、芯金１０の基端部１０ａが揺動自在に支持されていると共に、芯金１０の先端部１０ｄが円錐状に形成されているため、ワーク支持プレート２８ｆに水平姿勢で支持載置されているパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷの直径が変わってワークＷの軸線と芯金１０及び先端金具１５の軸線とがズレている場合でも、芯金１０の先端部１０ｄをパイプ材Ｗａの基端部に確実且つ良好に挿入することができると共に、蓋材Ｗｂの半球面を先端金具１５の凹部１５ａに確実に嵌合させることができる。その結果、溶接用治具ユニット１は、ワークＷの直径に関係なく、直径の異なるワークＷの芯出しを調整なしで行うことができる。

そして、ワークＷが溶接用治具ユニット１により芯出しされて水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持されると、受け取り位置にあるワーク支持プレート２８ｆが待機位置へ下降し、その後、溶接装置７が作動すると共に、可動側回転ユニット４の可動側回転テーブル４ｂ″及び固定側回転ユニット５の固定側回転テーブル５ｂ″が作動し、ワークＷを軸線廻りに回転させながらパイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を溶接装置７により外方から円周溶接する。

即ち、溶接装置７のＴＩＧ溶接用トーチ７ａがトーチ支持ユニット７ｂにより下降してワークＷの近傍位置まで移動し、可動側回転テーブル４ｂ″及び固定側回転テーブル５ｂ″によりワークＷを所定の速度で軸線回りに回転させながら、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａからアークを発生させてパイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接する。その結果、先端が閉塞された保護管が作製される（図１４参照）。

このとき、ワークＷを芯出しした状態で狭窄ノズル１９付きのＴＩＧ溶接用トーチ７ａによりパイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接しているため、溶接欠陥のない高品質の安定した溶接を行える。

そして、ワークＷの円周溶接が終了して保護管が作製されたら、可動側回転テーブル４ｂ″及び固定側回転テーブル５ｂ″の回転が停止し、ＴＩＧ溶接用トーチ７ａがトーチ支持ユニット７ｂにより上昇すると共に、ワーク支持プレート２８ｆが待機位置から受け取り位置に上昇する。

その後、可動側回転ユニット４が後退して固定側回転ユニット５から離間し、これに伴って溶接用治具ユニット１の可動側治具ユニット１′と固定側治具ユニット１″も離間する。その結果、溶接用治具ユニット１により支持されている保護管は、溶接用治具ユニット１から落下し、受け取り位置にあるワーク支持プレート２８ｆに受け取られる。

保護管を受け取ったワーク支持プレート２８ｆは、受け取り位置から排出位置へ下降し、ワーク搬出反転バー２８ｇとの衝突により揺動してワーク支持プレート２８ｆ上の保護管をワーク搬出台２９上に排出する。尚、ワーク支持プレート２８ｆは、保護管を排出した後、排出位置から待機位置へ下降する。

以下、上述した動作を繰り返すことにより突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷから保護管を作製することができる。

前記円周溶接装置２は、上述した溶接用治具ユニット１と、狭窄ノズル１９付きのＴＩＧ溶接用トーチ７ａとを備えているため、溶接用治具ユニット１により突合せ嵌合したパイプ材Ｗａ及び蓋材Ｗｂから成るワークＷの芯出しを自動的に行え、また、ワークＷを芯出しした状態で狭窄ノズル１９付きのＴＩＧ溶接用トーチ７ａによりパイプ材Ｗａと蓋材Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接しているので溶接欠陥のない高品質の安定した溶接を行える。

また、円周溶接装置２は、ワークＷの搬入及び作製された保護管の搬出を自動で行える搬入搬出ユニット８を備えているため、溶接作業を短時間で行えて作業性及び生産性の大幅な向上を図れる。

１は溶接用治具ユニット、１′は可動側治具ユニット、１″は固定側治具ユニット、２は円周溶接装置、３は基台、４は可動側回転ユニット、４ａは移動台、４ｂは中空ロータリーアクチュエータ、４ｂ′はステッピングモータ、４ｂ″は可動側回転テーブル、５は固定側回転ユニット、５ａは固定台、５ｂは中空ロータリーアクチュエータ、５ｂ′はステッピングモータ、５ｂ″は固定側回転テーブル、６は走行ユニット、６ａはガイドレール、６ｂは走行台、６ｃはボールネジ軸、６ｄはサーボモータ、６ｅはベルト伝動機構、７は溶接装置、７ａはＴＩＧ溶接用トーチ、７ｂはトーチ支持ユニット、８は搬入搬出ユニット、は可動側ベース、９ａは支持凹部、１０は芯金、１０′は芯金本体、１０″は加圧金具、１０ａはテーパ状の基端部、１０ｂは段部、１０ｃは環状溝、１０ｄは円錐状の先端部、１０ｅは切欠き部、１１はボールプランジャー、１１ａはボール、１２はアダプター、１２ａはフランジ部、１３は固定側ベース、１３ａは支持穴、１４はスペーサー、１４ａは水路、１４ｂは挿着穴、１５は先端金具、１５ａは凹部、１５ｂは収納穴、１６はＯリング、１７は冷却金具、１８は押出手段、１８ａは六角穴付き止めネジ、１８ｂは押出金具、１８ｂ′は円錐状の窪み部、１８ｃはコイルスプリング、１９は狭窄ノズル、２０はシールドノズル、２１はタングステン電極棒、２２はガスレンズ、２３はコレットチャック、２４は締め付け部材、２５はシールドガス供給口、２６はワーク搬入台、２７はワーク送り出し機構、２７ａは搬入送り出しベース、２７ｂは流体圧シリンダ、２７ｂ′はロッド、２７ｃは送り出し上下プレート、２７ｄはワーク受けプレート、２８はワーク支持機構、２８ａはリフターベース、２８ｂは流体圧シリンダ、２８ｂ′はロッド、２８ｃはシリンダカラー、２８ｄは上下プレート、２８ｅはガイド部材、２８ｆはワーク支持プレート、２８ｇはワーク搬出反転バー、２９はワーク搬出台、３０は取り付け台、３１はワーク位置決め機構、３１ａはガイド軸、３１ｂはリニアブッシュ、３１ｃは仕切り体、３１ｄは固定具、Ｗはワーク、Ｗａはパイプ材、Ｗｂは蓋材、Ｇはシールドガス。

Claims (9)

1. 円筒状のパイプ材（Ｗａ）の先端に、外面が半球面に形成された蓋材（Ｗｂ）を突合せ嵌合し、パイプ材（Ｗａ）と蓋材（Ｗｂ）の突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管を作製する際に用いられ、水平姿勢で支持載置されているパイプ材（Ｗａ）及び蓋材（Ｗｂ）から成るワーク（Ｗ）を芯出しして軸線廻りに回転自在に支持する溶接用治具ユニット（１）であって、前記溶接用治具ユニット（１）は、パイプ材（Ｗａ）の基端部を支持する可動側治具ユニット（１′）と、蓋材（Ｗｂ）を支持する固定側治具ユニット（１″）とから成り、前記可動側治具ユニット（１′）は、鉛直回転自在で且つパイプ材（Ｗａ）の軸線方向へ往復移動自在な可動側ベース（９）と、基端部（１０ａ）が可動側ベース（９）に揺動自在に支持されていると共に、先端部（１０ｄ）がパイプ材（Ｗａ）の内径よりも大径の円錐状に形成されて水平姿勢で支持載置されているパイプ材（Ｗａ）の基端部に抜き差し自在に挿入される芯金（１０）とを備え、また、前記固定側治具ユニット（１″）は、可動側ベース（９）と対向に配置された鉛直回転自在な固定側ベース（１３）と、固定側ベース（１３）に設けられ、先端面に蓋材（Ｗｂ）の半球面が嵌合される円錐状の凹部（１５a）を形成した先端金具（１５）とを備えていることを特徴とする溶接用治具ユニット。
2. 前記可動側ベース（９）に芯金（１０）の基端部（１０ａ）が水平姿勢で挿入支持される支持凹部（９ａ）を形成し、また、前記芯金（１０）の基端部（１０ａ）を基端側へ行くに従って外径が漸次小さくなるテーパ状に形成すると共に、前記芯金（１０）の基端部（１０ａ）を可動側ベース（９）の支持凹部（９ａ）に挿入して支持凹部（９ａ）の開口内周縁で揺動自在に支持し、更に、前記可動側ベース（９）は、芯金（１０）の基端部（１０ａ）を軸線方向へ押圧する押圧面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用治具ユニット。
3. 前記芯金（１０）の先端部（１０ｄ）の円錐面に、パイプ材（Ｗａ）の内方と外方とを連通状態にする切欠き部（１０ｅ）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接用治具ユニット。
4. 前記先端金具（１５）は、円周溶接の終了後に円錐状の凹部（１５a）に嵌合された蓋材Ｗｂを凹部（１５a）から押し出す押出手段（１８）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用治具ユニット。
5. 円筒状のパイプ材（Ｗａ）の先端に、外面が半球面に形成された蓋材（Ｗｂ）を突合せ嵌合し、パイプ材（Ｗａ）と蓋材（Ｗｂ）の突合せ部を外方から円周方向に溶接して先端が閉塞された保護管を作製する円周溶接装置（２）であって、前記円周溶接装置（２）は、基台（３）上に設けられ、鉛直回転自在な可動側回転テーブル（４ｂ″）を有する可動側回転ユニット（４）と、基台（３）上に可動側回転ユニット（４）と対向状に設けられ、鉛直回転自在な固定側回転テーブル（５ｂ″）を有する固定側回転ユニット（５）と、基台（３）に設けられ、可動側回転ユニット（４）を固定側回転ユニット（５）の方へ進退移動させる走行ユニット（６）と、可動側回転ユニット（４）の可動側回転テーブル（４ｂ″）及び固定側回転ユニット（５）の固定側回転テーブル（５ｂ″）に取り付けられ、突合せ嵌合したパイプ材（Ｗａ）及び蓋材（Ｗｂ）から成るワーク（Ｗ）を芯出しして水平姿勢で軸線廻りに回転自在に支持する請求項１〜請求項４の何れかに記載の溶接用治具ユニット（１）と、基台（３）上に設けられ、パイプ材（Ｗａ）と蓋材（Ｗｂ）の突合せ部を外方から円周溶接する移動調整自在なＴＩＧ溶接用トーチ（７ａ）を備えた溶接装置（７）と、基台（３）上に設けられ、ワーク（Ｗ）を溶接用治具ユニット（１）へ自動的に搬入すると共に、作製された保護管を自動的に搬出する搬入搬出ユニット（８）とを備えていることを特徴とする円周溶接装置。
6. 前記ＴＩＧ溶接用トーチ（７ａ）は、シールドガス（Ｇ）を外側と内側に分流し且つ内側のシールドガス（Ｇ）を外側のシールドガス（Ｇ）より高速で噴出させるようにシールドノズル（２０）の内側に狭窄ノズル（１９）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の円周溶接装置。
7. 前記搬入搬出ユニット（８）は、突合せ嵌合したパイプ材（Ｗａ）及び蓋材（Ｗｂ）から成るワークＷを水平姿勢で複数本ストックする下り傾斜状のワーク搬入台（２６）と、ワーク搬入台（２６）の低所部分に設けられ、ワーク搬入台（２６）にストックされたワーク（Ｗ）を一つずつ送り出すワーク送り出し機構（２７）と、ワーク送り出し機構（２７）により送り出されたワーク（Ｗ）を受け取って水平姿勢で支持載置すると共に、円周溶接により作製された保護管を溶接用治具ユニット（１）から受け取って排出するワーク支持機構（２８）と、ワーク搬入台（２６）の下方位置に配置され、ワーク支持機構（２８）から排出された保護管を受け取って搬出する下り傾斜状のワーク搬出台（２９）とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の円周溶接装置。
8. 前記ワーク搬入台（２６）は、パイプ材（Ｗａ）及び蓋材（Ｗｂ）から成るワーク（Ｗ）の長さに応じてワーク（Ｗ）の両端の位置を長手方向に揃えるワーク位置決め機構（３１）を備えていることを特徴とする請求項７に記載の円周溶接装置。
9. 前記ワーク支持機構（２８）は、鉛直姿勢の流体圧シリンダ（２８ｂ）と、流体圧シリンダ（２８ｂ）により上下動する上下プレート（２８ｄ）と、上下プレート（２８ｄ）に上下方向へ揺動可能に設けられ、ワーク（Ｗ）を水平姿勢で支持載置する逆への字状のワーク支持プレート（２８ｆ）と、上下プレート（２８ｄ）及びワーク支持プレート（２８ｆ）の下降時にワーク支持プレート（２８ｆ）に衝突して当該ワーク支持プレート（２８ｆ）を揺動させ、ワーク支持プレート（２８ｆ）上の保護管を排出させるワーク搬出反転バー（２８ｇ）とを備えており、前記ワーク支持プレート（２８ｆ）は、流体圧シリンダ（２８ｂ）によって、ワーク送り出し機構（２７）により送り出されたワーク（Ｗ）を受け取る受け取り位置と、ワーク搬出反転バー（２８ｇ）に衝突させてワーク支持プレート（２８ｆ）を揺動させる排出位置とに亘って上下動自在に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の円周溶接装置。

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