(57)【要約】【課題】管材の内周面に肉盛溶接できる溶接装置において、溶融金属の金型からの漏れを抑制する。【解決手段】溶接装置は、溶接時において管材の内周面に接触させる接触面が設けられており互いに離れて配置されている２つの金型と、２つの金型どうしの間に肉盛溶接をする溶接トーチと、２つの金型および溶接装置を支持する支持部材とを有し、２つの金型は支持部材に対して相対的に移動可能であり、２つの金型を管材の内周面に向けて付勢する付勢手段をさらに有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が円形の管材の内周面に肉盛溶接を行う溶接装置であって、
溶接時において前記管材の内周面に接触させる接触面を有し、互いに離れて配置されている２つの金型を有する型枠部と、
前記型枠に設けられている２つの前記金型どうしの間に肉盛溶接をする溶接トーチと、
２つの前記型枠部および前記溶接装置を支持する支持部材と、
を有し、
２つの前記金型は前記支持部材に対して相対的に移動可能であり、
前記型枠部は、２つの前記金型を前記管材の内周面に向けて付勢する付勢手段をさらに有することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記型枠部は、２つの前記金型を支持する枠部材をさらに有し、
前記付勢手段は、前記枠部材と前記金型との間に配置される圧縮変形可能な圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
所定の方向に伸縮可能なブーム部を有し、
前記支持部材は前記ブーム部の先端部に伸縮方向に対して直角な方向に往復移動可能に設けられており、
前記支持部材を前記ブーム部の前記伸縮方向に対して直角な方向に往復移動させるとともに前記金型を前記管材の内周面に向けて付勢する駆動部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記型枠部は、２つの前記金型を支持する枠部材をさらに有し、
前記金型は、前記枠部材に、前記駆動部による前記支持部材の移動方向と同じ方向に往復移動可能で、かつ、前記ブーム部の前記伸縮方向視において傾斜可能に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
付勢手段は、前記金型における前記ブーム部の伸縮方向および前記駆動部による前記支持部材の移動方向に対して直角な方向に互いに離れた複数の位置のそれぞれを前記管材の内周面に向けて付勢する複数の付勢部材であること有することを特徴とする請求項４に記載の溶接装置。
【請求項６】
複数の前記付勢部材のそれぞれは、圧縮変形可能な圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項５に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記枠部材と前記金型と相対的に移動可能に連結する複数の金型連結ネジを有し、
前記枠部材には複数のネジ挿通孔が形成されており、
前記金型連結ネジの頭部は前記ネジ挿通孔に往復移動可能かつ前記ネジ挿通孔の軸線に対して傾斜可能に収容され、
前記金型連結ネジのネジ部が前記金型に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記金型連結ネジは前記圧縮コイルばねに挿通されており、
前記圧縮コイルばねは、前記枠部材と前記金型との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記金型の前記接触面は、前記ブーム部の前記伸縮方向視において円弧形状であることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記金型の接触面の曲率半径は、前記管材の内周面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記金型が前記内周面との隙間が最も小さい状態から０．５°傾斜した場合における前記金型の前記接触面と前記管材の内周面との隙間は、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記金型の接触面の曲率半径は、（（前記管材の内周面の曲率半径）−５０ｍｍ）〜（（前記管材の内周面の曲率半径）＋５０ｍｍ）であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記金型の前記管材の内周面に対する付勢力は、２５〜１８０ｋｇｆであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１４】
流体の冷媒を供給する供給機構をさらに有し、
前記金型の内部には、前記供給機構から供給される冷媒が流通可能な冷媒経路が設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１５】
前記溶接トーチをオシレーションさせるオシレーション機構をさらに有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１６】
前記ブーム部は、多段式に伸縮可能であることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置に関する。特には鋼管などの管材の内周面に円周方向の肉盛溶接ができる溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木や建築の分野に用いられる構造物として、コンクリート充填鋼管構造（ＣＴＦ：Concrete Filled Steel Tube）がある。コンクリート充填鋼管構造は、円形や四角形などの所定の断面形状を有する鋼管の内部にコンクリートが充填されたものである。このようなコンクリート充填構造用の鋼管の内周面には、充填されたコンクリートとの密着性の向上のため、例えば、円環状や螺旋状などといった各種形状の所定の方向に延伸する突起が設けられている。
【０００３】
このような突起の形成方法として、特許文献１，２には、溶接トーチが設けられたブームをコンクリート充填用の鋼管の内部に挿入し、このコンクリート充填用の鋼管を回転させながらその内周面に溶接ビードを形成する、という方法が開示されている。これにより、溶接ビードからなる突起が形成される。具体的には、所定の間隔をおいて離れて設けられる２個の金型（当て板）をブーム部コンクリート充填用の鋼管の内周面に接触させ、これらの間に溶融金属が溜まるように溶接を行う。このような構成によれば、２個の金型（当て板）の間に溶融金属を溜め、所定の断面形状の突起を形成することができる。
【０００４】
しかしながら、このような構成では、次のような問題が生じることがある。コンクリート充填用の鋼管を回転させると、金型とコンクリート充填用の鋼管の内周面との間の摩擦力によってブーム部にモーメントが掛って曲げ変形やねじり変形が生じ、ブーム部に設けられている金型がコンクリート充填用の鋼管に対して移動することがある。そうすると、金型が鋼管の内周面に対して傾斜して金型の一部が鋼管の内周面から離れ（いわゆる金型が「片当たり」の状態となり）、金型と鋼管の内周面との間に隙間が生じたり、金型と鋼管の内周面との隙間が局所的に大きくなったりする。そして、金型と鋼管の内周面との隙間が大きくなると、溶融金属がこの隙間に流入したり、流入した溶融金属が金型どうしの間から漏出したりして、突起の形状が乱れることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９３２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、鋼管などの管材の内部に溶接ビードからなる突起を形成する溶接装置であって、金型と鋼管の内周面との間への溶融金属の流入や金型どうしの間からの漏出を抑制できる溶接装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００８】
（１）
断面が円形の管材の内周面に肉盛溶接を行う溶接装置であって、
溶接時において前記管材の内周面に接触させる接触面を有し、互いに離れて配置されている２つの金型を有する型枠部と、
前記型枠に設けられている２つの前記金型どうしの間に肉盛溶接をする溶接トーチと、
２つの前記型枠部および前記溶接装置を支持する支持部材と、
を有し、
２つの前記金型は前記支持部材に対して相対的に移動可能であり、
前記型枠部は、２つの前記金型を前記管材の内周面に向けて付勢する付勢手段をさらに有することを特徴とする溶接装置。
【０００９】
（２）
前記型枠部は、２つの前記金型を支持する枠部材をさらに有し、
前記付勢手段は、前記枠部材と前記金型との間に配置される圧縮変形可能な圧縮コイルばねであることを特徴とする前記（１）に記載の溶接装置。
【００１０】
（３）
所定の方向に伸縮可能なブーム部を有し、
前記支持部材は前記ブーム部の先端部に伸縮方向に対して直角な方向に往復移動可能に設けられており、
前記支持部材を前記ブーム部の前記伸縮方向に対して直角な方向に往復移動させるとともに前記金型を前記管材の内周面に向けて付勢する駆動部をさらに有することを特徴とする前記（１）に記載の溶接装置。
【００１１】
（４）
前記型枠部は、２つの前記金型を支持する枠部材をさらに有し、
前記金型は、前記枠部材に、前記駆動部による前記支持部材の移動方向と同じ方向に往復移動可能で、かつ、前記ブーム部の前記伸縮方向視において傾斜可能に連結されていることを特徴とする前記（３）に記載の溶接装置。
【００１２】
（５）
付勢手段は、前記金型における前記ブーム部の伸縮方向および前記駆動部による前記支持部材の移動方向に対して直角な方向に互いに離れた複数の位置のそれぞれを前記管材の内周面に向けて付勢する複数の付勢部材であること有することを特徴とする前記（４）に記載の溶接装置。
【００１３】
（６）
複数の前記付勢部材のそれぞれは、圧縮変形可能な圧縮コイルばねであることを特徴とする前記（５）に記載の溶接装置。
【００１４】
（７）
前記枠部材と前記金型と相対的に移動可能に連結する複数の金型連結ネジを有し、
前記枠部材には複数のネジ挿通孔が形成されており、
前記金型連結ネジの頭部は前記ネジ挿通孔に往復移動可能かつ前記ネジ挿通孔の軸線に対して傾斜可能に収容され、
前記金型連結ネジのネジ部が前記金型に固定されていることを特徴とする前記（６）に記載の溶接装置。
【００１５】
（８）
前記金型連結ネジは前記圧縮コイルばねに挿通されており、
前記圧縮コイルばねは、前記枠部材と前記金型との間に配置されていることを特徴とする前記（７）に記載の溶接装置。
【００１６】
（９）
前記金型の前記接触面は、前記ブーム部の前記伸縮方向視において円弧形状であることを特徴とする前記（３）から（８）のいずれかに記載の溶接装置。
【００１７】
（１０）
前記金型の接触面の曲率半径は、前記管材の内周面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする前記（９）に記載の溶接装置。
【００１８】
（１１）
前記金型が前記内周面との隙間が最も小さい状態から０．５°傾斜した場合における前記金型の前記接触面と前記管材の内周面との隙間は、５ｍｍ以下であることを特徴とする前記（９）または（１０）に記載の溶接装置。
【００１９】
（１２）
前記金型の接触面の曲率半径は、（（前記管材の内周面の曲率半径）−５０ｍｍ）〜（（前記管材の内周面の曲率半径）＋５０ｍｍ）であることを特徴とする前記（９）から（１１）のいずれかに記載の溶接装置。
【００２０】
（１３）
前記金型の前記管材の内周面に対する付勢力は、２５ｋｇｆ〜１８０ｋｇｆであることを特徴とする前記（１）から（１２）のいずれかに記載の溶接装置。
【００２１】
（１４）
流体の冷媒を供給する供給機構をさらに有し、
前記金型の内部には、前記供給機構から供給される冷媒が流通可能な冷媒経路が設けられていることを特徴とする前記（１）から（１３）のいずれかに記載の溶接装置。
【００２２】
（１５）
前記溶接トーチをオシレーションさせるオシレーション機構をさらに有することを特徴とする前記（１）から（１４）のいずれかに記載の溶接装置。
【００２３】
（１６）
前記ブーム部は、多段式に伸縮可能であることを特徴とする前記（３）に記載の溶接装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、管材の表面に溶接ビードからなる突起を形成する溶接装置において、金型と鋼管の内周面との間への溶融金属の流入や金型どうしの間からの漏出を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、溶接装置の構成例を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は、溶接装置のヘッド部の構成例を模式的に示すＹ軸方向視の外観図である。
【図３】図３は、溶接装置のヘッド部の構成例を模式的に示す外観斜視図である。
【図４】図４は、型枠部の構成例を模式的に示す斜視図であり、斜め下側から見た図である。
【図５】図５は、型枠部の構成例を模式的に示す分解斜視図であり、斜め下側から見た図である。
【図６】図６は、型枠部の構成例を模式的に示す分解斜視図であり、斜め上側から見た図である。
【図７】図７は、型枠部の構成例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、金型と管材の内周面との関係を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る溶接機により形成された突起（溶接ビード）と、比較例に係る溶接機により形成された突起（溶接ビード）の例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る溶接装置は、断面が円形の鋼管などの管材を肉盛溶接の対象とする。このような管材としては、例えば、コンクリート充填用の鋼管が挙げられる。そして、溶接装置は、管材を回転させてその内周面に肉盛溶接を行うことにより、円周方向に延伸する環状の突起（突条）や、円周方向および軸線方向に延伸する螺旋状の突起を形成できる。なお、説明の便宜上、本発明の実施形態では、溶接装置の３次元の各方向を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標系で示す。Ｘ軸方向は、水平方向であって溶接対象である管材（軸線が水平となる向きに配置された管材）の軸線方向（中心線方向）とする。Ｙ軸方向は、水平方向であって管材の軸線に直角な方向とする。Ｚ軸方向は、上下方向とする。
【００２７】
また、本実施形態に係る溶接装置は、外径が８００〜１６００ｍｍで、板厚が６〜２５．４ｍｍの管材を肉盛溶接の対象とする。本実施形態が肉盛溶接によりに形成する突起（ビード）は、例えば、高さが６〜１３ｍｍであり、幅が５〜１２ｍｍである。なお、高さが１０ｍｍ以上、または幅が８ｍｍ以上の突起を形成する場合には、２回にわたって肉盛溶接する（２パス溶接する）。
【００２８】
＜溶接装置の構成例＞
まず、溶接装置１の全体的な構成の例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る溶接装置１の構成例を模式的に示すＹ軸方向視の外観図である。図１に示すように、溶接装置１は、基台部１１と、基台部１１に設けられる支柱部１２と、支柱部１２により上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能（昇降可能）に支持されるブーム部１３と、ブーム部１３を上下方向に移動させるブーム昇降駆動機構１３１と、ブーム部１３をＸ軸方向に伸縮させるブーム伸縮駆動機構１３２とを有する。
【００２９】
ブーム部１３の先端部には、所定の数の溶接トーチ２３および所定の数（溶接トーチ２３と同数）の型枠部２４が設けられている。説明の便宜上、所定の数の溶接トーチ２３および所定の数の型枠部２４が設けられている部分を、ヘッド部１４と称する。本発明の実施形態では、ヘッド部１４に２基の溶接トーチ２３および２基の型枠部２４が設けられる構成を例に示す。ただし、ヘッド部１４に設けられる溶接トーチ２３および型枠部２４の数は２基に限定されない。１基の溶接トーチ２３および型枠部２４が設けられる構成であってもよく、３基以上の溶接トーチ２３および型枠部２４が設けられる構成であってもよい。
【００３０】
基台部１１は、溶接装置１の基礎となる部分である。基台部１１には回転可能な車輪１１１が設けられており、溶接装置１は、この車輪１１１によって全体としてＸ軸方向に往復移動可能である。例えば、溶接装置１の設置面９（床面など）にはＸ軸方向に延伸するレール９１が敷設されており、基台部１１に設けられる車輪１１１はこのレール９１に載せられている。これにより、溶接装置１は、レール９１の延伸方向に往復移動可能である。支柱部１２は、基台部１１から上側に向かって突出する柱状の構成を有しており、後述するブーム部１３を所定の高さ位置に支持する。例えば、支柱部１２は、所定の間隔をおいて設けられる２本の支柱を有しており、これら２本の支柱によってブーム部１３を挟み込むようにして支持する。ブーム部１３は、水平方向（Ｘ軸方向）に伸縮可能であり、ブーム伸縮駆動機構１３２によって伸縮するように構成されている。例えば、ブーム部１３には、多段式に伸縮可能な多重筒構造（多重管構造）が適用される。ブーム伸縮駆動機構１３２は、ブーム部１３を伸縮駆動できる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。そして、ブーム部１３の先端部には、ヘッド部１４が設けられている。
【００３１】
なお、基台部１１と支柱部１２とブーム部１３の構成は、特に限定されるものではない。基台部１１と支柱部１２とは、全体としてブーム部１３を溶接装置１の設置面９から所定の高さに支持できる構成であればよい。また、ブーム部１３は、溶接対象である管材８の内部（内周面側）に挿入可能な寸法を有しており、水平方向（Ｘ軸方向）に伸縮可能な構成であればよい。換言すると、ブーム部１３は、伸縮可能であり、伸縮させることによって管材８の内部に挿抜可能であり、かつ、ヘッド部１４の水平方向位置（管材８の軸線方向（Ｘ軸方向）位置）を変更できる構成であればよい。また、ブーム部１３は、多段式に伸縮可能な構成が適用できるが、伸縮の段数は特に限定されるものではない。
【００３２】
また、溶接装置１は、管材８を回転させるターニングローラー１５を有する。ターニングローラー１５は、管材を、その軸線が水平（ブーム部１３の伸縮方向）に平行となる向きで載置でき、載置された管材８をその中心線を中心として回転させる。例えば、溶接装置１は２つのターニングローラー１５を有し、これら２つのターニングローラー１５が、回転中心線が互いに平行で、かつブーム部１３の伸縮方向（Ｘ軸方向）に平行となるように配置されている。なお、種々の径（例えば外径が８００〜１６００ｍｍ）の管材８に対応できるように、２つのターニングローラー１５の間隔は変更可能であることが好ましい。そして、２つのターニングローラー１５の少なくとも一方は、回転動力源を含む図略の回転駆動機構により回転する。２つのターニングローラー１５の少なくとも一方が回転駆動機構により回転することにより、２つのターニングローラー１５に載せられた管材８がその中心線を回転中心として回転する。
【００３３】
このほか、溶接装置１は、各部を駆動制御するための制御部１６を有する。制御部１６には、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを有するコンピュータが適用される。コンピュータのＲＯＭには、溶接装置１の各部を駆動制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。コンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて実行する。これにより、溶接装置１の各部が制御され、後述する動作が実現する。
【００３４】
＜ヘッド部＞
ここで、ヘッド部１４の構成例について、図２と図３を参照して説明する。図２は、ヘッド部１４の構成例を模式的に示すＹ軸方向視の外観図である。図３は、ヘッド部１４の構成例を模式的に示す外観斜視図である。本実施形態では、ヘッド部１４がヘッドフレーム１４１を有し、所定の数の溶接トーチ２３および型枠部２４は、ヘッドフレーム１４１に着脱可能で、かつ、上下方向に往復移動可能に取り付けられている。また、ヘッドフレーム１４１には、所定の数の溶接トーチ２３および型枠部２４のそれぞれを上下方向に移動させる（上下方向に駆動する）駆動部の例として、所定の数のエアシリンダー２１が設けられている。
【００３５】
所定の数の溶接トーチ２３は、ヘッド部１４に、ブーム部１３の伸縮方向（Ｘ軸方向）に並べて設けられている。これら所定の数の溶接トーチ２３には、例えばＭＩＧ溶接用の溶接トーチが適用できる。そして、これらの溶接トーチ２３は、それぞれ下側において肉盛溶接できるように、トーチ先端が下側に向けられている。すなわち、ヘッド部１４に設けられる所定の数の溶接トーチ２３は、いずれも、トーチ先端から下側に向けてシールドガスを噴射するとともに、下側に向けて溶接ワイヤーを繰り出すことができるように配置される。例えば、溶接トーチは、φ１．２ｍｍ、φ１．４ｍｍ、φ１．６ｍｍ、φ２．０ｍｍの溶接ワイヤーを送給できる構成が適用できる。ただし、これらの溶接トーチ２３は、連続的に肉盛溶接を行うことができる構成であればよく、ＭＩＧ溶接用の溶接トーチに限定されない。溶接トーチ２３は、管材８の内周面に溶接ビードからなる突起を形成できる構成であればよく、従来公知の構成が適用できる。
【００３６】
型枠部２４は、ブーム部１３の伸縮方向に互いに離れて設けられる２つの金型５を有する。そして、２つの金型５どうしの間に溶接トーチ２３により溶融された金属（以下、溶融金属と称する）を溜めることにより、溶融金属を所定の断面形状・寸法の突起に成形することができる。なお、型枠部２４の詳細な構成については後述する。
【００３７】
所定の数の溶接トーチ２３および型枠部２４は、エアシリンダー２１の駆動力によって上下方向に往復移動する（上下方向に駆動される）。例えば、ヘッドフレーム１４１の側面には、溶接トーチ２３と同数のエアシリンダー２１が、それらのピストンロッドが上下方向に往復動する向きで設けられている。さらに、ヘッドフレーム１４１の側面には、溶接トーチ２３と同数の支持部材２２が、エアシリンダー２１の駆動力によってヘッドフレーム１４１に対してＺ軸方向に往復移動可能に設けられる。そして、１基の溶接トーチ２３と１基の型枠部２４とが１つの支持部材２２に取り付けられており、エアシリンダー２１の駆動力によって支持部材２２とともに上下方向（Ｚ軸方向）に昇降（往復移動）する。このため、型枠部２４が有する２つ金型５を、エアシリンダー２１の駆動力によって、ターニングローラー１５に載せられている管材８の内周面の最下部（またはその近傍）に付勢して接触させることができる。
【００３８】
なお、エアシリンダー２１の構成は特に限定されるものではない。エアシリンダー２１は、溶接トーチ２３および型枠部２４を上下方向に移動させることができ、型枠部２４が有する金型５を下向きに付勢できる構成（すなわち、管材８の内周面に付勢して接触させることができる構成）であればよい。また、溶接トーチ２３および型枠部２４を上下方向に移動させる駆動部は、エアシリンダー２１に限定されない。例えば、駆動部には、エアシリンダー２１のほか、公知の各種油圧シリンダーや電動式のリニアアクチュエータなどが適用できる。さらに、支持部材２２の構成も特に限定されない。支持部材２２は、溶接トーチ２３と型枠部２４を取り付けることができ（支持することができ）、これらを一体的に上下方向（Ｚ軸方向）に往復移動させることができる構成であればよい。
【００３９】
なお、駆動部としてのエアシリンダー２１は、２５ｋｇｆ以上の付勢力で金型５を管材８の内周面に付勢して接触させる構成であることが好ましい。より好ましくは、６０ｋｇｆ程度の付勢力で金型５を管材８の内周面に付勢して接触させることができる構成であることが好ましい。エアシリンダー２１による付勢力が過少である場合には、肉盛溶接時において金型５が管材８の内周面から離れるおそれがある。一方、エアシリンダー２１による付勢力が過大であると、金型５の接触面５１と管材８の内周面との間の摩擦力が過大となり、管材８のスムーズな回転が妨げられるおそれがあるほか、ブーム部１３の先端部に掛かるモーメントが過大となり、ブーム部１３が変形する（変形が大きくなる）おそれがある。このため、エアシリンダー２１による付勢力は、６０ｋｇｆ以下であることが好ましい。
【００４０】
また、溶接トーチ２３は支持部材２２に固定されており、支持部材２２に対して相対的に移動（変位）できない。型枠部２４は、支持部材２２に相対的に移動できないように固定されている構成であってもよく、相対的に移動可能（変位可能）に取り付けられている構成であってもよい。例えば、型枠部２４は、ブーム部１３の伸縮方向に平行な軸線を中心として支持部材２２に対して回転（揺動）できる構成であってもよい。この場合、型枠部２４は、軸線がＸ軸方向に平行となるように配置された連結ピンを介して支持部材２２に連結される構成が適用できる。このような構成であると、当て板２４１の管材８の内周面への追従性が向上し、溶接中において当て板２４１が管材８の内周面から離れることが抑制される。このように、型枠部２４は支持部材２２や溶接トーチ２３に対して相対的に移動可能な構成であってもよい。
【００４１】
さらに、溶接トーチ２３と型枠部２４の両方が、それぞれ、支持部材２２に対して相対的に移動可能（変位可能）に取り付けられていてもよい。この場合、例えば、支持部材２２とは別体の部材に溶接トーチ２３と型枠部２４とが取付けられており、この支持部材２２とは別体の部材は、軸線がＸ軸に平行な連結ピンによって支持部材２２に回転可能に（揺動可能に）連結されているという構成が適用できる。このような構成であれば、溶接トーチ２３と型枠部２４とは、それぞれ支持部材２２に対して相対的に移動可能である。このような構成であると、溶接トーチ２３と当て板２４１の管材８の内周面への追従性が向上し、溶接中において金型５が管材８の内周面から離れたり、溶接位置がずれたりすることが抑制される。
【００４２】
さらに、溶接装置１は、溶接トーチ２３をブーム部１３の伸縮方向（Ｘ軸方向）にオシレーションさせるオシレーション機構を有してもよい。オシレーション機構の構成は特に限定されるものではなく、公知の各種構成が適用できる。溶接の際に溶接トーチ２３をオシレーションさせることにより、溶接ビード（突起）に欠陥が生じることを抑制できる。
【００４３】
このほか、溶接装置１は、金型を冷却するための冷媒を金型に供給するための冷媒供給機構（図略）を有する。冷媒供給機構は、流体の冷媒（たとえば水）を金型５に供給できる構成であればよく、具体的な構成は特に限定されない。例えば、冷媒供給機構としては、外部から供給される冷媒（たとえば水道水）の供給量を調整する弁装置と、弁装置と金型をと繋ぐ冷媒用の配管などが適用できる。
【００４４】
＜型枠部＞
次に、ヘッド部１４に設けられている型枠部２４の構成例について、図４〜図７を参照して説明する。図４は、型枠部２４の構成例を模式的に示す外観斜視図であり、斜め下側（管材８の内周面に向ける側）から見た図である。図５と図６は、型枠部２４の構成例を模式的に示す分解斜視図であり、図５は斜め下側から見た図、図６は斜め上側から見た図である。図７は、型枠部の構成例を模式的に示す断面図である。図４〜図７に示すように、１つの型枠部２４は、１つの枠部材３と、２つの金型・規制部材支持部材４と、２つの規制部材６と、２つの金型５と、付勢手段の例である２つの付勢部材７３とを有する。
【００４５】
なお、本実施形態の溶接装置１は、軸線が水平となる向きに配置されている管材８の内周面の最下部に肉盛溶接を行う。そして、肉盛溶接時においては、型枠部２４に設けられている２つの金型５を、回転する管材８の内周面の最低部（最下部）に接触させた状態に維持する。
【００４６】
枠部材３は、ヘッド部１４の支持部材２２に取付けられている部材である。枠部材３は、エアシリンダー２１の駆動力によって、溶接トーチ２３とともに（溶接トーチ２３と一体となって）上下方向（Ｚ軸方向）に往復移動する。なお、枠部材３は、ヘッド部１４の支持部材２２に固定されている構成であってもよく、ヘッド部１４の支持部材２２に回転可能（具体的には、Ｘ軸に平行な直線を中心として回転可能）に連結されている構成であってもよい。枠部材３は、後述する２つの金型・規制部材支持部材のそれぞれが取付けられる部分である２つの取付部３１を有する。２つの取付部３１は、Ｘ軸方向（ブーム部１３の伸縮方向）に離れて配置される。また、２つの取付部３１は、上面視や下面視において、溶接トーチ２３のＸ軸方向（ブーム部１３の伸縮方向）の両側に位置するように設けられる。換言すると、上面視や下面視において、２つの取付部３１どうしの間に溶接トーチ２３が位置する。
【００４７】
２つの取付部３１は、例えば、いずれも断面が四辺形（正方形または長方形）で、Ｙ軸方向に長い（Ｙ軸方向に延伸する）角棒状の形状を有する。また、２つの取付部３１は、それらの長手方向が互いに平行である。なお、２つの取付部３１は、別体（別々の部材）であってもよく、一体に形成される構成であってもよい。２つの取付部３１が一体に形成される構成としては、例えば、枠部材３が、上面視や下面視において略四辺形（長方形または正方形）の枠状（額縁状）の部分を有し、この枠状の部分のうちの互いに平行な２辺が２つの取付部３１として機能する構成であってもよい。要は、枠部材３は、２つの取付部３１として、Ｘ軸方向に所定の距離を置いて互いに離れて配置され、Ｙ軸方向に長い２つの棒状の部分を有する構成であればよい。
【００４８】
２つの金型・規制部材支持部材４は、金型５と規制部材６を支持する部材である。２つの金型・規制部材支持部材４は、いずれも、Ｙ軸方向に長い棒状の形状を有しており、底部４２と側壁部４１とを有する。例えば、２つの金型・規制部材支持部材４は、Ｙ軸方向視で略「Ｌ」字状の形状を有する。そして、「Ｌ」字の横線に相当する部分が底部４２となり、縦線に相当する部分が側壁部４１となる。なお、１つの枠部材３に取付けられる２つの金型・規制部材支持部材４は、互いに線対称（鏡面対称）の形状を有する。
【００４９】
金型・規制部材支持部材４の底部には、上下方向（エアシリンダー２１による付勢方向と同じ方向）に貫通する複数の連結用ネジ挿通孔４４が設けられている。本発明の実施形態では、２つの連結用ネジ挿通孔４４が、Ｙ軸方向（金型・規制部材支持部材４の長尺方向）に互いに離れた位置に設けられる構成を例に示す。それぞれの連結用ネジ挿通孔４４は、図７に示すように、金型連結ネジ７１の頭部を収容可能な大径部４４１と、金型連結ネジ７１のネジ部（胴部が設けられるネジであればネジ部および胴部）を挿通可能な小径部４４２を有する貫通孔である。小径部の内径は、金型連結ネジ７１のネジ部の外径より大きく、頭部の外径より小さい。また、大径部の内径は金型連結ネジ７１の頭部の外径より大きく、大径部の深さは金型連結ネジ７１の頭部の厚さ（軸線方向寸法）よりも所定の値以上深い。このように、連結用ネジ挿通孔４４は、金型連結ネジ７１の頭部を収容可能であり、ネジ部を下側に突出させることができる。また、このような構成であれば、連結用ネジ挿通孔４４に挿通された金型連結ネジ７１は、その頭部が底部の上面から突出することなく、軸線方向に相対的に移動可能である。
【００５０】
なお、本実施形態では、連結用ネジ挿通孔４４の大径部４４１の深さは、金型連結ネジ７１の頭部の厚さよりも５ｍｍ以上大きいことが好ましい。このような構成であれば、連結用ネジ挿通孔４４に挿通された金型連結ネジ７１は、その頭部が金型・規制部材支持部材４の底部４２の上面から突出することなく、軸線方向に５ｍｍ以上往復移動可能である。また、連結用ネジ挿通孔４４の小径部４４２の内径は、金型連結ネジ７１のネジ部の外径よりも大きいため、連結用ネジ挿通孔４４に挿通された金型連結ネジ７１は、連結用ネジ挿通孔４４の軸線（エアシリンダー２１による枠部材３の往復移動の方向）に対して傾斜することができる。なお、この傾斜角度は、０．５°以上であることが好ましい。
【００５１】
金型・規制部材支持部材４の側壁部４１には、枠部材３の取付部３１の側面に固定するための支持部材固定ネジ７２が係合可能なネジ係合部４５が設けられている。ネジ係合部４５は、例えば、ブーム部１３の伸縮方向視において、支持部材固定ネジ７２を挿入可能な略Ｌ字形状を有するスリットが適用される。なお、ネジ係合部４５は、Ｙ軸方向に長い長穴であってもよい。また、ネジ係合部４５の数は特に限定されるものではない。本実施形態では、２つのネジ係合部４５が設けられる構成を示すが、１つまたは３つ以上のネジ係合部４５が設けられる構成であってもよい。
【００５２】
このほか、金型・規制部材支持部材４には、後述する規制部材６を固定するための１つ以上の固定用ネジ孔４３が、底部４２の下面に設けられる。なお、規制部材６の固定は、規制部材固定ネジ７４を用いる構成に限定されない。要は、金型・規制部材支持部材４は、後述する規制部材６を固定できる構成であればよい。
【００５３】
１つの型枠部２４が有する２つの金型５は、肉盛溶接の際にそれらの間に溶融金属を溜めるための部材である。２つの金型５は、例えば、それぞれ、Ｙ軸方向に長い棒状の形状を有する。また、２つの金型５は、互いに線対称（鏡面対称）の形状を有する。
【００５４】
２つの金型５のそれぞれの下面は、肉盛溶接の際に管材８の内周面に接触させる面である（以下、「接触面５１」と称することがある）。接触面５１は、ブーム部１３の伸縮方向視（Ｘ軸方向視）において所定の曲率半径を有する円弧形状の曲面である。接触面５１の曲率半径は、肉盛溶接の対象となる管材８の内径（半径）よりも小さい径が適用される。なお、接触面５１の曲率半径については後述する。
【００５５】
金型５の上部（上面）には、金型連結ネジ７１を締結（固定）することができる２つ以上の連結用ネジ孔５２が形成される。２つ以上の連結用ネジ孔５２は、金型５の長手方向に互いに離れた位置に設けられる。本発明の実施形態では、金型に２つの連結用ネジ孔５２が設けられる構成を示す。この場合、２つの連結用ネジ孔５２は、金型５の長手方向の両端部（またはそれらの近傍）のそれぞれに設けられる構成であることが好ましい。なお、連結用ネジ孔５２どうしの間隔は、金型・規制部材支持部材４に設けられる連結用ネジ挿通孔４４どうしの間隔と同じである。また、金型５に３つ以上の連結用ネジ孔５２が形成される構成であってもよい。この場合、３つ以上の連結用ネジ孔５２のうちの両端に位置する２つの連結用ネジ孔５２が、金型５の長手方向の両端部（またはそれらの近傍）に設けられる構成が適用できる。
【００５６】
このほか、金型５の内部には、金型５を冷却する冷媒を流すための図略の冷媒経路が形成される。冷媒経路は、冷媒供給機構（図略）から供給された流体の冷媒を流すことができる構成（流体の冷媒が流通可能な構成）であればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。また、金型５は、冷媒により冷却しやすいように、熱伝導率の高い材料により形成されることが好ましい。さらに、金型５の接触面は管材の内周面に接触することから、耐摩耗性の高い材料であることが好ましい。このように、金型５は、熱伝導率と耐摩耗性が高い材料からなることが好ましい。例えば、金型５は、銅やクロム銅やセラミックなどにより形成される構成が適用できる。
【００５７】
付勢部材７３は、金型５を管材８の内周面に付勢する（金型・規制部材支持部材４から離れる方向に付勢）する部材である。付勢部材７３には、例えば、金型連結ネジ７１を挿通可能な径を有する圧縮コイルばね（弾性圧縮変形可能なコイルばね）が適用できる。なお、付勢部材７３は、圧縮コイルばねに限定されるものではない。例えば、付勢部材７３には、板ばね、輪ばね、皿ばねなどの各種弾性圧縮変形可能なばねが適用できる。また、付勢部材はばねでなくてもよく、ゴムなどの弾性体であってもよい。要は、付勢部材７３は、金型５を管材８の内周面に向けて付勢できる（金型・規制部材支持部材４から離れる向きに付勢できる）構成であればよい。
【００５８】
付勢部材７３の付勢力が小さすぎる場合には、金型５の接触面５１が管材８の内周面に接触している状態を維持できないことがある。一方、付勢部材７３の付勢力が大きすぎる場合には、金型５の接触面５１と管材８の内周面との間の摩擦力が大きくなり、金型５と管材８とがスムーズに摺動せず、振動などの原因となる。このため、付勢部材７３の付勢力は、肉盛溶接中において金型５の接触面５１が管材８の内周面に接触した状態を維持でき、かつ、金型５と管材８とのスムーズな摺動を確保できるように設定される。例えば、２つの金型５の管材８の内周面に対する付勢力は、２５ｋｇｆ〜６０ｋｇｆの範囲であることが好ましい。このような付勢力で付勢するため、例えば、１つの金型５が２つの付勢部材７３により付勢される構成であり、付勢部材７３として圧縮コイルばねなどのばねが適用される場合には、付勢部材７３であるばねのばね定数Ｋは、例えば３．０〜５．０ｋｇｆ／ｍｍの範囲が適用できる。特に、４．５ｋｇｆ／ｍｍであることが好ましい。
【００５９】
規制部材６は、金型５の移動（特に、２つの金型５どうしが離れる方向へ移動すること）を規制する部材である。本実施形態では、規制部材６が棒状や直方体状の形状を有し、規制部材固定ネジ７４により金型・規制部材支持部材４に固定される構成を例に示す。ただし、規制部材６の形状や固定構造は特に限定されるものではない。規制部材６は、金型５に接触することにより、金型５の移動（特に、２つの金型５どうしが離れる方向への移動）を規制することができればよい。規制部材６により金型５の移動を規制することにより、肉盛溶接において形成される突起の寸法や形状を安定させることができる。
【００６０】
金型５と規制部材６の金型・規制部材支持部材４への組み付け構造は、次のとおりである。金型連結ネジ７１が金型・規制部材支持部材４の上側から連結用ネジ挿通孔４４に挿通される。連結用ネジ挿通孔４４から下側に突出しているネジ部は、さらに付勢部材７３に挿通され、その状態で金型５の連結用ネジ孔５２に締結（固定）される。このように、金型５と金型・規制部材支持部材４とは、金型連結ネジ７１によって連結され、それらの間に付勢部材７３が介在する。このような構成であると、金型５は、金型・規制部材支持部材４に対して接近や離間する方向に相対的に移動可能であり、付勢部材７３によって金型・規制部材支持部材４から離れる方向に付勢される。
【００６１】
さらに、金型・規制部材支持部材４の底部４２の下面には、規制部材６が固定される。本実施形態では、規制部材６が規制部材固定ネジ７４によって固定される構成を例に示す。このように、金型・規制部材支持部材４の底部の下面には、金型５が金型・規制部材支持部材４に対して相対的に移動可能に連結されるとともに、規制部材６が金型・規制部材支持部材４に対して移動できないように固定される。なお、金型５と規制部材６とは、それらがブーム部１３の伸縮方向（Ｘ軸方向）に隣り合うように配置される。
【００６２】
そして、金型５が連結され規制部材６が固定された金型・規制部材支持部材４が、枠部材３の２つの取付部３１のそれぞれに取付けられ、支持部材固定ネジ７２によって固定される。この際、金型・規制部材支持部材４は、底部４２の上面が枠部材３の取付部３１の下面に接触し、側壁部４１の側面が取付部３１の側面に接触するように取り付けられる。そして、規制部材固定ネジ７４によって、枠部材３の取付部３１に固定される。金型・規制部材支持部材４に設けられるネジ係合部４５は、略「Ｌ」字形状を有していることから、規制部材固定ネジ７４を緩めることによって、金型・規制部材支持部材４をそれらの長手方向（Ｙ軸方向）に移動させることができる。
【００６３】
金型・規制部材支持部材４が枠部材３の取付部３１に固定されると、金型・規制部材支持部材４に設けられている連結用ネジ挿通孔４４が取付部３１によって覆われる（塞がれる）状態となる。ただし、連結用ネジ挿通孔４４の大径部４４１の深さは金型連結ネジ７１の頭部の厚さよりも大きいことから、金型連結ネジ７１は金型・規制部材支持部材４に対して（換言すると、取付部３１に対して）連結用ネジ挿通孔４４の軸線方向に移動できる。したがって、金型５も枠部材３の取付部３１に対して相対的に移動できる。前記のとおり、金型連結ネジ７１は５ｍｍ以上往復移動可能であることから、金型５は金型・規制部材支持部材４に対して、５ｍｍ以上往復移動可能である。
【００６４】
また、金型・規制部材支持部材４に設けられる連結用ネジ挿通孔４４の内径は、金型連結ネジ７１の外径よりも大きい。このため、連結用ネジ挿通孔４４に挿通された金型連結ネジ７１は、連結用ネジ挿通孔４４の軸線方向に移動可能であるほか、連結用ネジ挿通孔４４の軸線に対して傾斜することができる。したがって、金型５も、金型・規制部材支持部材４や枠部材３に対して、往復移動可能であるほか傾斜可能（向きを変えることが可能）である。なお、本実施形態では、金型５は、ブーム部１３の伸縮方向視において、金型・規制部材支持部材４や枠部材３に対して、０．５°以上傾斜可能（ブーム部１３の伸縮方向に平行な軸線を中心として０．５°以上回転可能（向きを変えることが可能））である。
【００６５】
このように、本発明の実施形態では、１つの金型５は、その長手方向に離れて配置される２つの付勢部材７３によって付勢される。換言すると、１つの金型５は、ブーム部１３の伸縮方向および駆動部の例であるエアシリンダー２１による支持部材２２の移動方向に対して直角な方向に互いに離れた複数の位置のそれぞれが、複数の付勢部材７３のそれぞれによって、管材８の内周面に向けて付勢される。複数の付勢部材７３が圧縮コイルばねであれば、圧縮コイルばねが圧縮変形することにより、金型５が管材８の内周面に付勢される。この場合、支持部材２２や型枠部２４の枠部材３が傾斜した場合であっても、金型５の長手方向の両端部のそれぞれが管材８の内周面に向けて付勢されるため、金型５の片当たり（長手方向の一方の端部が管材８の内周面に接触し、他方の端部が管材８の内周面から離れること、または、長手方向の一方と他方とで、管材８の内周面との間にできる隙間の差が大きくなること）を抑制できる。
【００６６】
そして、金型５が連結され規制部材６が取付けられた２つの金型・規制部材支持部材４が、Ｙ軸方向視において、溶接トーチ２３を中心として線対称（鏡面対称）となるように配置される。すなわち、２つの金型５は、ブーム部１３の伸縮方向に所定の距離を置いて離れて配置され、さらに２つの金型５の外側に規制部材６が配置される。換言すると、Ｙ軸方向視において、２つの規制部材６どうしの間に２つの金型５が配置され、２つの金型５どうしの間に溶接トーチ２３が位置する。このような構成であれば、２つの金型５どうしの間に溶融金属を溜めて肉盛溶接をし、Ｙ軸方向（管材８の円周方向）に延伸する突起を形成できる。なお、２つの金型５どうしの距離（すなわち、２枚の金型５どうしの隙間の寸法）は、形成する突起の断面形状（たとえば幅）に応じて設定される。また、規制部材６によって、２つの金型５が互いに離れる方向に移動することが抑制される。このため、突起の形状や寸法を安定させることができる。
【００６７】
ここで、金型５の接触面５１の曲率半径について、図８を参照して説明する。図８は、金型５の接触面５１と管材８の内周面との関係を模式的に示す図である。接触面５１の曲率半径が管材８の内周面の曲率半径よりも小さい構成であると、接触面５１を管材８の内周面に接触する部分と接触しない部分（隙間）が生じる。この場合、この隙間から溶融金属の漏れを防止するため、この隙間Ｈが小さいことが好ましい。本実施形態では、ブーム部１３の伸縮方向視において、本実施形態では、エアシリンダー２１と付勢部材７３の付勢力によって金型５を管材８の内周面に接触させた状態であって、ブーム部１３や型枠部２４にＹ方向やＸ方向の外力が掛かっていない場合での接触状態からの傾斜角度αが０．５°である場合に、隙間Ｈの最大値が５ｍｍ以下となるように設定される。なお、この傾斜角度αは、管材８の軸線方向視において、ブーム部１３や型枠部２４にＹ方向やＸ方向の外力が掛かっていない場合でのブーム部１３の伸縮方向に平行な軸線ＡOに対する、外力が掛かった場合（傾斜した場合）のブーム部１３の伸縮方向に平行な軸線ＡAの傾斜角度であってもよい（図８参照）。この隙間Ｈの最大値が５ｍｍ以下であると、溶融金属の表面張力により、溶融金属がこの隙間に流入することや、流入した溶融金属がこの隙間から外部に漏出することが防止される。
【００６８】
なお、本実施形態では、前記接触状態（前記傾斜角度αが０°の状態）において、この隙間Ｈの値が最も小さくなることが好ましい。例えば、この接触状態において、金型５の長手方向の両端部における隙間Ｈの和が最小になる構成が適用できる。なお、金型５の接触面５１と管材８の内周面の隙間Ｈの最大値は、接触面５１の曲率半径と、接触面５１のＹ軸方向寸法と、管材８の内周面の曲率半径との関係に応じて決まる。このため、接触面５１の曲率半径は、接触面５１のＹ軸方向寸法と肉盛溶接の対象である管材８の内周面の曲率半径に応じて適宜設定される。
【００６９】
なお、１基の溶接装置１で種々の内径の管材８に対応する場合には、あらかじめ管材８の内径に対応する曲率半径を有する金型を用意しておき、実際に肉盛溶接の対象となる管材８の内径に応じて金型５を交換すればよい。この場合、金型５の接触面５１の曲率半径は、（（管材８の内周面の曲率半径）−５０ｍｍ）〜（（管材８の内周面の曲率半径）＋５０ｍｍ）であることが好ましい。ただし、複数種類の内径の管材８に対応する場合、必ずしも１種類の内径に対して１種類の金型を用意しなくてもよい。すなわち、前述のとおり、金型５の接触面５１と管材８の内周面との隙間Ｈの最大値が所定値以下であればよいから、複数の種類の内径に対して前記条件を充足するとともに接触面５１の曲率半径が前記範囲内にある金型５を用意すればよい。したがって、用意する金型５の種類は、対応する管材の内径の種類よりも少なくてよい。また、金型５の接触面５１の長手方向の寸法（円周方向寸法）も特に限定されないが、例えば１００ｍｍが適用できる。
【００７０】
例えば、本実施形態では、外径が８００〜１６００ｍｍで厚さが６〜２４．５ｍｍの管材８を肉盛溶接の対象としている。内径が８００ｍｍ（内周面の曲率半径が４００ｍｍ）の管材の内周面に肉盛溶接を行う場合には、接触面５１の曲率半径が３５０ｍｍ〜４５０ｍｍで長手方向寸法が１００ｍｍの金型が適用できる。また、１６００ｍｍ（内周面の曲率半径が８００ｍｍ）の内径の管材８には、接触面５１の曲率半径が７５０ｍｍ〜８５０ｍｍで長手方向寸法（円周方向寸法）が１００ｍｍの金型５が適用できる。
【００７１】
＜溶接装置の動作＞
次に、溶接装置１の動作について説明する。あらかじめ、溶接装置１のヘッド部１４に、肉盛溶接の対象である管材８の内径に応じた曲率半径の接触面５１を有する金型５を取り付けておく。また、肉盛溶接の対象である管材８を、その軸線が水平となる向きで（Ｘ軸に平行となる向きで）、ターニングローラー１５に載せる。
【００７２】
制御部１６は、ブーム昇降駆動機構１３１を制御してブーム部１３の上下方向位置を管材８の内部に挿入可能な位置に移動させる。次いで制御部１６は、ブーム伸縮駆動機構１３２を制御しブーム部１３をＸ軸方向に伸ばしてヘッド部１４を管材８の内部に挿入する。次いで、制御部１６は、エアシリンダー２１を作動させて溶接トーチ２３および型枠部２４を移動させ、金型５の接触面５１を管材８の内周面の最低部（すなわち、管材８の中心線の真下の位置）に付勢した状態で接触させる。前記のとおり、金型５の接触面５１は、管材８の内径に応じた曲率半径を有している。このため、金型５の接触面５１と管材８の内周面との間の隙間Ｈの最大値は５ｍｍ以下となる。
【００７３】
次いで制御部１６は、ターニングローラー１５の回転を開始して管材８の軸線回り（Ｘ軸回り）の回転を開始する。そして、制御部１６は、溶接トーチ２３を制御してその先端からシールドガスを噴射しつつ溶接ワイヤーを繰り出し、２つの金型５どうしの間においてアークを発生させて下向きの肉盛溶接を行う。この肉盛溶接により、２つの金型５どうしの間に溶融金属が溜まり、溜まった溶融金属が固化して突起となる。そして、管材８の回転に伴い、管材８の内周面には、円周方向に延伸する環状の突起が形成される。また、制御部１６は、肉盛溶接の際に溶接トーチ２３をオシレーションさせる。これにより、欠陥の発生を抑制する。そして、制御部１６は、管材８が所定回数回転するまで、ターニングローラー１５の回転と溶接トーチ２３の駆動を継続し、管材８の所定回数の回転が完了後に、ターニングローラー１５の回転を停止するとともに溶接トーチ２３の動作を停止する。
【００７４】
なお、管材８の回転回数は特に限定されるものではなく、１回転でもよく２回転以上でもよい。管材８を２回転以上回転させることによって、同じ個所に重ねて肉盛溶接を行い、形成する突起を高くできる。例えば、前述のとおり、高さが１０ｍｍ以上、または幅が８ｍｍ以上の突起を形成する場合には、２回にわたって重ねて肉盛溶接する（２パス溶接する）。
【００７５】
＜作用および効果＞
金型５の接触面５１を管材８の内周面に接触させた状態で管材８を回転させると、金型の接触面５１と管材８の内周面との間の摩擦力によって、金型５には管材８との接触箇所との接線方向の力がかかる。そして、ブーム部１３の先端部には、金型５の接触面５１と管材８の内周面との摩擦力により、Ｙ軸方向への曲げモーメントやねじりモーメントが掛かる。このため、ブーム部１３が撓んでその先端部が移動したり揺動（振動）したりすることがある。特に、本実施形態に係る溶接装置１のブーム部１３は多段式に伸縮可能であり、ブーム部１３を伸ばすにしたがってその剛性が低下し、変形（曲や捻じれ）が生じやすくなる。この場合、金型５が枠部材３の取付部３１に対して相対的に変位できない構成であると、ブーム部１３が変形した際に、金型５が管材８の内周面に対して傾斜し、金型５の接触面５１と管材８の内周面との間の隙間Ｈが変化する。
【００７６】
例えば、ブーム部１３が管材８の軸線に平行な直線を中心として捻じれると、型枠部２４の取付部３１がＹ軸方向（水平方向）に対して傾斜する。この場合、型枠部２４の金型５が型枠部２４の枠部材３に対して固定されていると、金型５は枠部材３とともに傾斜視する。そうすると、金型５の長手方向の一方の端部またはその近傍が管材の内周面に接触するが、他方の端部が管材８の内周面から離れる状態（いわゆる片当たりの状態）となる。この状態となると、溶融金属が隙間Ｈに流入したり、流入した溶融金属がこの隙間を通じて金型５どうしの間から漏出したりする。その結果、形成される突起の形状が乱れることがある（所望の形状の突起を形成できなくなることがある）。
【００７７】
これに対して、本発明の実施形態では、金型５が枠部材３に対して相対的に移動や傾斜でき、かつ、付勢部材７３によって管材８の内周面に向けて付勢されている。このため、枠部材３が移動や傾斜した場合であっても、金型５の接触面５１と管材８の内周面との間の隙間Ｈが所定値以上（本実施形態では５ｍｍ以上）となることが抑制される。特に、１つの金型５が２つ以上の付勢部材７３によって付勢される構成であると、金型５の長手方向の一方の端部が管材８の内周面から大きく離れること（すなわち、片当たりの状態となること）が抑制される。
【００７８】
特に、本発明の実施形態では、１つの金型５は、その長手方向に離れて配置される２つの付勢部材７３によって付勢される。２つの付勢部材７３が圧縮コイルばねであれば、圧縮コイルばねが圧縮変形することにより、金型５が管材８の内周面に付勢される。この場合、支持部材２２や型枠部２４の枠部材３が傾斜した場合であっても、金型５の長手方向の両端部のそれぞれが管材８の内周面に向けて付勢されるため、金型５の片当たり（長手方向の一方の端部が管材８の内周面に接触し、他方の端部が管材８の内周面から離れること、または、長手方向の一方と他方とで、管材８の内周面との間にできる隙間の差が大きくなること）を抑制できる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、前記実施形態および実施例は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎない。本発明は、前記実施形態や実施例によって技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明は、その技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、さまざまな形で実施することができる。
【００８０】
＜実施例＞
ここで、本発明の実施例について説明する。本発明者は、実施例に係る溶接装置と比較例に係る溶接装置とを用いて、管材の内周面に肉盛溶接を実施した。本発明の実施例に係る溶接装置は、２つの金型５が枠部材３に対して相対的に移動可能であるとともに傾斜可能であり、付勢部材である圧縮コイルばねによって金型が付勢されるという構成を有する。これに対して、比較例に係る溶接装置は、金型が枠部材に固定されており、金型が枠部材に対して移動や傾斜できない構成を有する。
【００８１】
図９は、本発明の実施例に係る溶接機により形成された突起（溶接ビード）と、比較例に係る溶接機により形成された突起（溶接ビード）の例を示す写真である。図９に示すように、本実施例に係る溶接装置によれば、溶融金属の漏れが発生しておらず、良好な形状の突起が得られた。これに対して、比較例に係る溶接装置によれば、溶融金属の漏れが発生しており、良好な形状の突起が得られなかった。このように、本発明の実施例によれば、溶融金属の漏れを防止して、良好な形状の突起が得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、管材の内周面を円周方向に溶接可能な溶接装置に関する。そして、本発明によれば、金型からの溶融金属の漏れを抑制してビード形状の乱れを抑制できる。
【符号の説明】
【００８３】
１：溶接装置、１１：基台部、１１１：車輪、１２：支持部、１３：ブーム部、１３１：ブーム昇降駆動機構、１３２：ブーム伸縮駆動機構、１４：ヘッド部、１４１：ヘッドフレーム、１５：ターニングローラー、１６：制御部、２１：エアシリンダー、２２：支持部材、２３：溶接トーチ、２４：型枠部、３：枠部材、３１：取付部、４：金型・規制部材支持部材、４１：側壁部、４２：底部、４３：固定用ネジ孔、４４：連結用ネジ挿通孔、４４１：大径部、４４２：小径部、４５：ネジ係合部、５：金型、５１：接触面、５２：連結用ネジ孔、６：規制部材、６１：ネジ孔、７１：金型連結ネジ、７２：支持部材固定ネジ、７３：付勢部材、７４：規制部材固定ネジ、８：管材、９：設置面、９１：レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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