JPH09108833A - 円周溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接時には高精度の位置決めが可能でありな
がら、溶接終了後には作業性を低下させることなく確実
に管から抜き取ることが可能なセンターロッドを備えた
円周溶接機を提供する。 【解決手段】 センターロッド１は、先端側に向かって
径小となるテーパ部６ａ、６ｂをその内側に有すると共
に径方向に弾性変形容易に構成したクランプ部５ａ、５
ｂを備えたコレット４と、上記テーパ部６ａ、６ｂと相
対向するチャック受け８ａ、８ｂとを備える。チャック
受け８ａ、８ｂはセンターロッドガイド３に軸方向位置
を固定する一方、コレット４はばね７によって基部側に
付勢し、つば部１５ａ、１５ｂに当接させる。この状態
でクランプ部５ａ、５ｂの外径が、溶接される管１２の
内径よりもわずかに小さくなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、センターロッド
の周囲を旋回するトーチによって管の溶接を行う円周溶
接機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような円周溶接機においては、溶
接される管内に軸状のセンターロッドを先端側から挿入
し、このセンターロッドの軸心位置によってトーチの旋
回中心を決定している。そして管の径に対応してトーチ
の旋回半径を設定することにより、円周上に沿って溶接
することが必要な管と管板等との溶接を、比較的容易か
つ正確に行えるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら溶接の際
には熱等が発生するため、上記円周溶接機を用いた溶接
においては、管が変形したり、あるいは管の一部が内側
に溶け込んだりすることによって、トーチの位置決めの
ために管内に挿入したセンターロッドが溶接終了後に管
から抜き取ることができなくなるという不具合を生じて
いた。またこれを回避するためにセンターロッドと管の
内周面との間の隙間を大きくすると、トーチの位置決め
精度が低下してしまうという問題があった。さらにセン
ターロッドの外径を伸縮させるような機構を設け、これ
を操作することによってセンターロッドの外径を縮小し
て溶接終了後に抜き取るようにすると、センターロッド
の抜き取りはできても作業性が大きく低下してしまうと
いう問題があった。

【０００４】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、溶接時には高
精度の位置決めが可能でありながら、溶接終了後には作
業性を低下させることなく確実に管から抜き取ることが
可能なセンターロッドを備えた円周溶接機を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の円周溶
接機は、センターロッド１の周囲を旋回して管１２の溶
接を行うトーチ２の位置決めを、溶接される上記管１２
内にその先端側から挿入したセンターロッド１によって
行う円周溶接機において、上記センターロッド１はコレ
ット部材４とチャック部材８ａ、８ｂとを備え、上記コ
レット部材４は概略円筒状であって、その軸方向に挿通
された軸状のセンターロッドガイド３の中間部に往復移
動可能に設けられると共にクランプ部５ａ、５ｂを備
え、このクランプ部５ａ、５ｂは、径方向に弾性変形容
易となるよう構成されてその内側にはセンターロッド１
の先端側に向かって径小となるテーパ部６ａ、６ｂを有
し、また上記チャック部材８ａ、８ｂは、上記テーパ部
６ａ、６ｂと相対向して当接するようにテーパ状に形成
されて、センターロッドガイド３にその軸方向位置を固
定して設けられ、さらに上記コレット部材４よりも先端
側のセンターロッドガイド３には受け部１４を設けて、
この受け部１４と上記コレット部材４との間に弾性部材
７を介設することによってコレット部材４をセンターロ
ッド１の基部側に付勢し、クランプ部５ａ、５ｂの外径
が通常の状態では溶接される管１２の内径よりもわずか
に小さくなるようにして、クランプ部５ａ、５ｂの外周
面でトーチ２の位置決めを可能としていることを特徴と
している。

【０００６】ここで「通常の状態」とは、弾性部材７に
よって付勢されたコレット部材４の初期位置が、管１２
等から加えられる外力等によって変更されていない状態
をいう。

【０００７】また「管１２の内径よりもわずかに小さく
なるように」とは、高精度の位置決めと、管１２への円
滑な挿入とが可能となる程度に、との意味である。

【０００８】上記請求項１の円周溶接機では、管１２の
変形等によってコレット部材４の移動が不可能となるよ
うな場合にも、センターロッドガイド３を引き抜くこと
によってコレット部材４とチャック部材８ａ、８ｂとの
相対位置が変化する。そしてこれによってクランプ部５
ａ、５ｂの外径を縮小させることができるので、センタ
ーロッド１を管１２から抜き取ることが可能となる。

【０００９】また請求項２の円周溶接機は、上記コレッ
ト部材４は、そのテーパ部６ａ、６ｂのテーパ角が互い
に略等しいクランプ部５ａ、５ｂを先端側５ａと基部側
５ｂとに備え、上記チャック部材８ａ、８ｂは、上記ク
ランプ部５ａ、５ｂに対応してセンターロッドガイド３
の２ヶ所に設けたことを特徴としている。

【００１０】上記請求項２の円周溶接機では、２ヶ所に
設けたクランプ部５ａ、５ｂによって安定した位置決め
を行うことが可能となる。

【００１１】さらに請求項３の円周溶接機は、上記チャ
ック部材８ａ、８ｂは、付勢された上記コレット部材４
に対して基部側への位置規制を行うつば部１５ａ、１５
ｂを備え、このつば部１５ａ、１５ｂに上記コレット部
材４が当接している状態で、上記クランプ部５ａ、５ｂ
の外径が溶接される管１２の内径よりもわずかに小さく
なるようにしていることを特徴としている。

【００１２】上記請求項３の円周溶接機では、クランプ
部５ａ、５ｂの外径が最も拡大された場合でも管１２の
内径よりもわずかに小さくなるようにしているので、セ
ンターロッド１を管１２内に円滑に挿入することが可能
となる。

【００１３】請求項４の円周溶接機は、上記受け部１４
は、その設置位置がセンターロッドガイド３の軸方向に
変更可能であることを特徴としている。

【００１４】ここで受け部１４の設置位置をセンターロ
ッドガイド３の軸方向に変更可能とするには、例えば受
け部１４をセンターロッドガイド３に螺着する等によっ
て行うことができる。

【００１５】上記請求項４の円周溶接機では、受け部１
４の設置位置を変更可能としているので、弾性部材７に
よってセンターロッドガイド３とコレット部材４との間
に与えられる荷重を最適なものとすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次にこの発明の円周溶接機の具体
的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

【００１７】図２は、上記円周溶接機におけるセンター
ロッド１及びトーチ２の近傍を示し、（ａ）はその平面
図であり、また（ｂ）はその一部を断面で表した側面図
である。センターロッド１は、溶接時において溶接され
る管１２（図１参照）内にその先端側から挿入され、ト
ーチ２による円周溶接の位置決めを行うものである。こ
のセンターロッド１は、概略円筒状のコレット（コレッ
ト部材）４、外周面がテーパ状に形成された第１、第２
チャック受け（チャック部材）８ａ、８ｂ、軸状のセン
ターロッドガイド３等から構成され、上記コレット４及
び両チャック受け８ａ、８ｂは、複数のベアリング５
ｃ、９ａ、９ｂによってセンターロッドガイド３に対し
て相対回転可能に設けられている。そしてモータ、ギア
等を有する溶接機本体（図示せず）に連結されたスピン
ドル１６が上記モータによって駆動されることにより、
トーチ２がセンターロッドガイド３の中心線３ａを回転
中心としてセンターロッドガイド３と一体となって回転
し、センターロッド１を挿入した管１２の円周溶接を行
うようになっている。また上記コレット４は、調整ツマ
ミ（受け部）１４及びバネ（弾性部材）７によってセン
ターロッド１の基部側（図における右側）へ付勢されて
いるが、これについては上記コレット４及び第１、第２
チャック受け８ａ、８ｂの詳細と共に後述する。

【００１８】図３は上記コレット４を示し、（ａ）は側
面側であり、（ｂ）は断面図である。概略円筒状である
このコレット４の両端部には、他の部分よりも外周側に
突出した第１、第２クランプ部（クランプ部）５ａ、５
ｂが設けられ、そしてこの第１第２クランプ部５ａ、５
ｂが径方向に弾性変形容易となるように、複数のスリッ
ト１０・・がコレット４の両端から軸方向に沿って形成
されている。また上記第１、第２クランプ部５ａ、５ｂ
の内側には、センターロッド１の先端側に向って径小と
なる第１、第２テーパ部（テーパ部）６ａ、６ｂがそれ
ぞれ設けられている。上記両テーパ部６ａ、６ｂのテー
パ角度は互いに等しく、ここでは約２０°としている。
ただしテーパ部の平均直径については、第１テーパ部６
ａよりも第２テーパ部６ｂの方を大きくしている。これ
は組み立て時において、第１、第２チャック受け８ａ、
８ｂを備えたガイド組立品１８（図４参照）を基部側か
らコレット４に挿入可能とするためである。さらに同図
において５ｃは、センターロッドガイド３に対して相対
回転可能に設けられたベアリングである。第１クランプ
部５ａが径方向に弾性変形するものであるため、上記ベ
アリング５ｃはコレット４に固定されてはいないが、コ
レット４は、上記ベアリング５ｃを介してバネ７（図２
参照）によりセンターロッド１の基部側へ付勢されるよ
うになっている。

【００１９】図４は、上記第１、第２チャック受け８
ａ、８ｂをセンターロッドガイド３に取り付けて成るガ
イド組立品１８を示している。上記第１、第２チャック
受け８ａ、８ｂの外周側は、それぞれ第１、第２テーパ
部６ａ、６ｂ（図３参照）に相対向して当接するよう
に、テーパ状に形成されている。従ってそのテーパ角度
は両チャック受け８ａ、８ｂ共に約２０°であり、外周
面の平均直径は、第１チャック受け８ａよりも第２チャ
ック受け８ｂの方が大きくなっている。そして両チャッ
ク受け８ａ、８ｂの基部側端部には、それぞれテーパ面
よりも外周側に突出するつば部１５ａ、１５ｂが周設さ
れている。また同図において９ａ及び９ｂはベアリング
である。これらのベアリング９ａ、９ｂはセンターロッ
ドガイド３を取り囲むリング状であって、それぞれスナ
ップリング１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄによって軸
方向位置を規制されてセンターロッドガイド３に設けら
れている。そしてこれらのベアリング９ａ、９ｂにその
内周側を嵌合さて上記第１、第２チャック受け８、８ｂ
が取り付けられている。従って上記第１、第２チャック
受け８ａ、８ｂは、センターロッドガイド３に対して相
対回転可能であるが、軸方向には移動しないように固定
して取り付けられていることになる。またセンターロッ
ドガイド３の先端部には、調整ツマミ１４（図１、図２
参照）を螺着するためのネジ部３ｂが設けられている。

【００２０】図１（ａ）は、トーチ２（図２参照）によ
る管１２と管板１１との円周溶接において、溶接される
管１２内にセンターロッド１を位置決めのために挿入し
た状態を示す断面図である。このセンターロッド１の組
み立ては、次のようにして行う。まず図４に示すガイド
組立品１８をコレット４の第２クランプ部５ｂ側から挿
入し、第１テーパ部６ａと第１チャック受け８ａとを当
接させ、また第２テーパ部６ｂと第２チャック受け８ｂ
とを当接させる。そしてコレット４の先端側に突出した
センターロッドガイド３にベアリング５ｃを嵌挿する。
さらにこのベアリング５ｃよりも先端側のセンターロッ
ドガイド３のネジ部３ｂには調整ツマミ１４を螺着し、
この調整ツマミ１４とベアリング５ｃとの間にバネ７を
介装する。上記ベアリング５ｃはセンターロッドガイド
３の軸方向には何ら固定されていないものであるため、
上記コレット４はこのベアリング５ｃを介して基部側へ
バネ７によって付勢されることになる。そして調整ツマ
ミ１４を操作して、第１、第２クランプ部５ａ、５ｂの
基部側端面が、それぞれ第１、第２つば部１５ａ、１５
ｂの先端側端面に当接するようにしておく。径方向に弾
性変形容易な第１、第２クランプ部５ａ、５ｂは、第
１、第２チャック受け８ａ、８ｂ上を基部方向へ移動す
る程その外径が大きくなる。そして上記のようにコレッ
ト４がつば部１５ａ、１５ｂに当接する時に最大外径と
なるが、このときの径がわずかに管１２の内径よりも小
さくなるようにしている。なお同図における１３は溶接
部である。

【００２１】上記のように構成されたセンターロッド１
を備えた円周溶接機では、クランプ部５ａ、５ｂの最大
外径が管１２の内径よりもわずかに小さくなるようにし
ている。そのためセンターロッド１を管１２内に挿入す
るに際して、仮にクランプ部５ａ、５ｂが管１２の内周
面と当接するようなことがあっても、クランプ部５ａ、
５ｂの外径がさらに拡大することはない。従って管１２
へのセンターロッドの挿入を円滑に行うことができる。
そして第１クランプ部５ａと第２クランプ部５ｂとの２
ヶ所でセンターロッドガイド３の位置決めを行うので、
安定した位置決めをすることができる。

【００２２】図１（ｂ）は、溶接終了後の管１２からの
抜き取り時におけるセンターロッド１の状態を示す断面
図である。溶接の際に発生する熱等によって管１２が変
形したり、あるいは管１２の一部が内側に溶け込んだり
して、トーチ２の位置決めのために管１２内に挿入した
センターロッド１のうちコレット４の部分が管１２内で
移動できなくなる場合がある。このような場合にセンタ
ーロッドガイド３を基部側に引き抜くと、第１、第２チ
ャック受け８ａ、８ｂがそれぞれ第１、第２テーパ部６
ａ、６ｂに対して基部方向に相対移動する。すると第
１、第２クランプ部５ａ、５ｂは上記両テーパ部６ａ、
６ｂのテーパ角に従って外径が縮小し、これによって上
記両クランプ部５ａ、５ｂの外側面と管１２の内周面と
の間に隙間１９、１９が生じる。そのためコレット４は
管１２内で移動可能となり、さらにセンターロッドガイ
ド３を基部側へ引き抜くことにより、センターロッド１
全体を管１２内から引き抜くことができる。そして抜き
取った後のセンターロッド１は、バネ７の作用によって
再び第１、第２クランプ部５ａ、５ｂがそれぞれ第１、
第２つば部１５ａ、１５ｂに先端側から当接する通常の
状態となる。従ってセンターロッドガイド３を基部側に
引き抜くという作業のみによってセンターロッド１を確
実に管１２から抜き取ることができ、また抜き取った後
は自動的に通常の状態となって次の溶接に備えることが
できるので、良好な作業性を維持することができる。ま
た上記のようにコレット４はバネ７によって基部側へ付
勢され、第１、第２つば部１５ａ、１５ｂと当接するよ
うになっているが、上記バネ７による設定荷重が小さす
ぎるとコレット４とガイド組立品１８との一体化が弱く
なって位置決めが不安定となる反面、上記設定荷重が大
きすぎるとセンターロッドガイド３を引き抜くために大
きな力が必要となってしまう。そこで上記円周溶接機で
は、調整ツマミ１４をセンターロッドガイド３先端部の
ネジ部３ｂに螺着することによってその軸方向への設置
位置を変更できるようにし、これによってバネ７による
設定荷重を変更して最適値を得られるようにしている。

【００２３】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記実施形態の円周溶接機はトーチ２とセ
ンターロッドガイド３とが一体的に回転する構成となっ
ていたが、センターロッドガイド３が固定されていて溶
接機本体側に回転機構を備えた形式のものにもこれを適
用することができる。図５は、このような円周溶接機に
おけるセンターロッド１を示す断面図である。コレット
４、チャック受け８ａ、８ｂ等の基本的な構成及び作用
効果は図１等で示す実施形態のものと同じであるのでこ
こでの説明は省略する。このようなセンターロッド１で
はベアリング５ｃ、９ａ、９ｂが不要で、チャック受け
８ａ、８ｂをセンターロッドガイド３と一体に設けるこ
とができる。従ってより径の小さい管１２の溶接に対応
することができるようになる。

【００２４】

【発明の効果】上記請求項１の円周溶接機では、センタ
ーロッドガイドを引き抜くことによってクランプ部の外
径が縮小する。従って溶接時には高精度の位置決めが可
能であり、また溶接終了後には作業性を低下させること
なくセンターロッドを管内から確実に抜き取ることが可
能となる。

【００２５】また請求項２の円周溶接機では、安定した
位置決めが可能となる。

【００２６】さらに請求項３の円周溶接機では、センタ
ーロッドを管内に円滑に挿入することが可能となる。

【００２７】請求項４の円周溶接機では、弾性部材によ
って与えられる荷重を最適なものとすることができるの
で、トーチの正確な位置決めとセンターロッドの円滑な
抜き取りとを両立させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の円周溶接機のセンター
ロッドを示す断面図であり、（ａ）は溶接時、（ｂ）は
溶接終了後の抜き取り時における状態をそれぞれ示して
る。

【図２】上記円周溶接機のセンターロッド及びトーチの
近傍を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を
断面で表した側面図である。

【図３】上記円周溶接機におけるセンターロッドのコレ
ットを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図
である。

【図４】上記円周溶接機におけるガイド組立品を示す断
面図である。

【図５】他の実施形態の円周溶接機におけるセンターロ
ッドを示す断面図である。

【符号の説明】

１ センターロッド ２ トーチ ３ センターロッドガイド ４ コレット ５ａ 第１クランプ部 ５ｂ 第２クランプ部 ６ａ 第１テーパ部 ６ｂ 第２テーパ部 ８ａ 第１チャック受け ８ｂ 第２チャック受け ７ バネ １２ 管 １４ 調整ツマミ １５ａ 第１つば部 １５ｂ 第２つば部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センターロッド（１）の周囲を旋回して
   管（１２）の溶接を行うトーチ（２）の位置決めを、溶
   接される上記管（１２）内にその先端側から挿入したセ
   ンターロッド（１）によって行う円周溶接機において、
   上記センターロッド（１）はコレット部材（４）とチャ
   ック部材（８ａ）（８ｂ）とを備え、上記コレット部材
   （４）は概略円筒状であって、その軸方向に挿通された
   軸状のセンターロッドガイド（３）の中間部に往復移動
   可能に設けられると共にクランプ部（５ａ）（５ｂ）を
   備え、このクランプ部（５ａ）（５ｂ）は、径方向に弾
   性変形容易となるよう構成されてその内側にはセンター
   ロッド（１）の先端側に向かって径小となるテーパ部
   （６ａ）（６ｂ）を有し、また上記チャック部材（８
   ａ）（８ｂ）は、上記テーパ部（６ａ）（６ｂ）と相対
   向して当接するようにテーパ状に形成されて、センター
   ロッドガイド（３）にその軸方向位置を固定して設けら
   れ、さらに上記コレット部材（４）よりも先端側のセン
   ターロッドガイド（３）には受け部（１４）を設けて、
   この受け部（１４）と上記コレット部材（４）との間に
   弾性部材（７）を介設することによってコレット部材
   （４）をセンターロッド（１）の基部側に付勢し、クラ
   ンプ部（５ａ）（５ｂ）の外径が通常の状態では溶接さ
   れる管（１２）の内径よりもわずかに小さくなるように
   して、クランプ部（５ａ）（５ｂ）の外周面でトーチ
   （２）の位置決めを可能としていることを特徴とする円
   周溶接機。
2. 【請求項２】 上記コレット部材（４）は、そのテーパ
   部（６ａ）（６ｂ）のテーパ角が互いに略等しいクラン
   プ部（５ａ）（５ｂ）を先端側（５ａ）と基部側（５
   ｂ）とに備え、上記チャック部材（８ａ）（８ｂ）は、
   上記クランプ部（５ａ）（５ｂ）に対応してセンターロ
   ッドガイド（３）の２ヶ所に設けたことを特徴とする請
   求項１の円周溶接機。
3. 【請求項３】 上記チャック部材（８ａ）（８ｂ）は、
   付勢された上記コレット部材（４）に対して基部側への
   位置規制を行うつば部（１５ａ）（１５ｂ）を備え、こ
   のつば部（１５ａ）（１５ｂ）に上記コレット部材
   （４）が、当接している状態で、上記クランプ部（５
   ａ）（５ｂ）の外径が溶接される管（１２）の内径より
   もわずかに小さくなるようにしていることを特徴とする
   請求項１又は請求項２の円周溶接機。
4. 【請求項４】 上記受け部（１４）は、その設置位置が
   センターロッドガイド（３）の軸方向に変更可能である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの円周
   溶接機。