(57)【要約】【課題】円筒状のワークの重ね合わせ部を円周溶接する際に重ね合わせ部の内周に主裏当て金及び補助裏当て金を当接させる円周溶接溶裏当て装置の構成の簡素化を図る。【解決手段】ワーク１Ａ〜１Ｃの重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に当接される主裏当て金２，２′と、主裏当て金をワークの径方向に変位させる拡縮機構４と、重ね合わせ部の内周に当接された主裏当て金相互間に形成された隙間内への補助裏当て金３，３′の挿入と、該隙間からの補助裏当て金の離脱とを行わせる円周溶接用裏当て装置において、ワーク内をワークの軸線方向に対して傾斜した方向に移動するスライダ３１を設け、このスライダに補助裏当て金３，３′を固定して、主裏当て金相互間の隙間内への補助裏当て金３，３′の挿入及び該隙間からの補助裏当て金３，３′の離脱を、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向から行うようにした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に重ね合わされた円筒形のワークの重ね合わせ部を外側から円周溶接する際に、前記重ね合わせ部の内周に周方向に並べた状態で当接される円弧状の複数の主裏当て金と、前記複数の主裏当て金を前記ワークの径方向に変位させる拡縮機構と、前記複数の主裏当て金が前記重ね合わせ部の内周に当接された際に隣り合う主裏当て金相互間に形成される隙間に挿入される補助裏当て金と、前記補助裏当て金を、前記隙間から退避した状態になる退避位置と前記隙間内に挿入された状態になる作用位置とに変位させる補助裏当て金駆動機構とを備えた円周溶接用裏当て装置において、
前記補助裏当て金駆動機構は、
前記ワーク内に挿入されて該ワークと軸線を共有した状態で配置される支持部材と、
前記支持部材に固定されていて、前記支持部材が前記ワーク内に挿入された際に前記ワークの軸線に対して傾斜した方向に伸びるガイドレールが設けられたガイド部材と、
前記支持部材と前記ワークの内周面との間のスペースを前記ワークの軸線方向に伸びるように設けられて、前記ワーク内で平行移動し得るように前記ガイドレールによりガイドされた状態で前記ガイド部材にスライド自在に保持されたスライダと、
前記スライダを前記支持部材寄りの位置に設定した第１の位置と前記ワークの内周寄りの位置に設定した第２の位置との間で平行移動させるスライダ移動機構と、
を具備し、
前記補助裏当て金は、前記スライダが前記第１の位置にあるとき及び第２の位置にあるときにそれぞれ前記退避位置及び作用位置に配置された状態になるように位置決めされて前記スライダに固定され、
各主裏当て金が前記ワークの内周に当接された際に、各主裏当て金と隣接する主裏当て金との間に、前記ワークの径方向から見た形状が前記補助裏当て金の退避位置側に末広がり状に開いたハの字形の形状を呈する隙間が形成されるように、各主裏当て金の周方向の両端の形状が設定され、
前記補助裏当て金は、前記ハの字形の隙間に嵌合し得る楔形の形状に形成されていること、
を特徴とする円周溶接用裏当て装置。
【請求項２】
前記支持部材はワークよりも径が小さい管状の形状を呈するように構成され、
前記拡縮機構は、前記支持部材の外周にスライド自在に嵌合されて前記ワークの軸線方向に変位し得るように設けられた可動部材と、前記可動部材を前記ワークの軸線方向に往復変位させる可動部材駆動機構と、前記ワークの軸線方向に沿った可動部材の変位を前記ワークの径方向の変位に変換して前記主裏当て金に伝達する変位変換機構とを備えていること、
を特徴とする請求項１に記載の円周溶接用裏当て装置。
【請求項３】
前記スライダ移動機構は、前記支持部材と軸線を共有した状態で前記支持部材の軸線方向端部に一端が固定されたネジ棒と、前記ネジ棒と軸線を共有した状態で設けられた回転操作部と、前記回転操作部に固定されて前記ネジ棒に螺合されたナットと、前記ワークの径方向への前記スライダの変位を妨げることなく、前記回転操作部の回転に伴って生じる該回転操作部の前記支持部材の軸線方向への変位を前記スライダに伝達する変位伝達機構と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の円周溶接用裏当て装置。
【請求項４】
前記変位伝達機構は、前記スライダに固定されたフォーク状の連結部材と、前記回転操作部と軸線を共有した状態で該回転操作部に固定されて外周寄りの部分が前記連結部材に設けられた溝にスライド自在に嵌合された円板とを備えている請求項３に記載の円周溶接用裏当て装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線方向に重ね合わされた円筒形のワークの重ね合わせ部を外側から円周溶接する際に、ワーク内でワークの位置決めと、溶接部からの放熱とを行わせるために、重ね合わせ部の内周に裏当て金を当接させる円周溶接用裏当て装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸線方向に重ね合わされた円筒形のワークの重ね合わせ部を外側から円周溶接する際には、ワークの重ね合わせ部の内周に裏当て金を当接させて、該裏当て金の当接によりワークを所定の位置関係に位置決めするとともに、裏当て金を通して放熱を行わせながら溶接を行っている。
【０００３】
円周溶接を行う際に用いる裏当て装置は、ワークの重ね合わせ部の内周に当接される円弧状の複数の裏当て金と、これら複数の裏当て金をワークの径方向に変位させる拡縮機構とを備えている。この種の裏当て装置においては、各裏当て金をワークの径方向の内側に退避させた状態にしたときに、隣り合う裏当て金どうしが干渉しないように、各裏当て金の円弧長を設定しておく必要があるため、各裏当て金をワークの内周に当接させた状態にしたときに、隣り合う裏当て金相互間に隙間が形成されるのを避けられない。
【０００４】
溶接時にワークの重ね合わせ部の内周に当接された裏当て金相互間に隙間が形成されていると、隙間に熱がこもるため、隙間の部分でワークに与えられる熱量が大きくなりすぎて金属が大きく溶け落ち、溶接欠陥が発生する確率が高くなる。このような問題は、ワークの板厚が薄い場合や、ワークがステンレス鋼からなっている場合等に顕著に生じる。
【０００５】
上記の問題を解決するため、裏当て金相互間の隙間の部分でワークに与えられる熱量が大きくなりすぎることがないように、溶接条件を設定することが考えられるが、このように溶接条件を設定した場合には、裏当て金が当接されている部分でワークに与えられる熱量が不足して、溶接の溶け込みが不足する。
【０００６】
そこで、特許文献１に示されているように、ワークの重ね合わせ部の内周に当接された主たる裏当て金相互間に形成された隙間に、別の補助裏当て金を挿入することにより、ワークの重ね合わせ部の内周に配置された裏当てに隙間が形成されるのを防ぐようにした円周溶接用裏当て装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１に示された裏当て装置は、軸線方向に重ね合わされた円筒形のワークの重ね合わせ部の内周に周方向に並べた状態で当接される円弧状の複数の主裏当て金と、複数の主裏当て金をワークの径方向に沿って裏当て位置と後退位置とに変位させる拡縮機構と、複数の主裏当て金がワークの重ね合わせ部の内周に当接された際に隣り合う主裏当て金の間に形成される隙間を埋めるために該隙間に挿入される補助裏当て金と、補助裏当て金を作用位置と退避位置とに変位させる補助裏当て金駆動機構とにより構成される。
【０００８】
本明細書において、「裏当て位置」は、主裏当て金がワークの重ね合わせ部の内周に当接した状態になった時の主裏当て金の位置であり、「後退位置」は、主裏当て金がワークの重ね合わせ部の内周から内径側に設定された距離だけ離れた状態になったときの該主裏当て金の位置である。
【０００９】
また「作用位置」は、補助裏当て金が、主裏当て金相互間の隙間内に挿入されてワークの重ね合せ部の内周に当接した状態になったときの該補助裏当て金の位置であり、「退避位置」は、補助裏当て金が主裏当て金相互間の隙間から離脱してワークの重ね合わせ部の内周から内径側に所定の距離だけ離れた位置に配置されたときの該補助裏当て金の位置である。
【００１０】
特許文献１に示された裏当て装置においては、補助裏当て金駆動機構が、流体圧シリンダを駆動源として補助裏当て金をワークの径方向に移動させる第１のアクチュエータと、流体圧シリンダを駆動源として補助裏当て金をワークの軸線方向に移動させる第２のアクチュエータとを備えていて、これらのアクチュエータを同時に動作させることにより、補助裏当て金を作用位置と退避位置とに移動させるように構成されている。
【特許文献１】特開平９-１９２８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に示された円周溶接用裏当て装置では、補助裏当て金駆動機構が、補助裏当て金をワークの径方向に移動させる第１のアクチュエータと、補助裏当て金をワークの軸線方向に移動させる第２のアクチュエータとを備えた構成を有していて、これらのアクチュエータを同時に動作させることにより、補助裏当て金を作用位置と退避位置とに移動させるように構成されていたため、補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間内に挿入する際に二つのアクチュエータを、高い精度で連系動作させる必要があり、アクチュエータの制御が難しいという問題がある。
【００１２】
また特許文献１に示された裏当て装置では、主裏当て金相互間の各隙間毎に流体圧シリンダを駆動源としたアクチュエータを２つ設ける必要があるため、構造が複雑になるのを避けられなかった。例えばワークの各重ね合わせ部に周方向に沿って３つの主裏当て金が配置される場合には、主裏当て金相互間の隙間が３つ形成されるため、各重ね合わせ部毎に合計６個のアクチュエータが必要になって、構造が著しく複雑になる。ワークの重ね合わせ部がワークの軸線方向に沿って複数設けられる場合（３以上のワークを同時に円周溶接する場合）には、ワークの各重ね合わせ部毎に多くのアクチュエータを設ける必要があるため、構造が更に複雑になる。
【００１３】
また従来の裏当て装置では、補助裏当て金を移動させるために、ワークの重ね合わせ部の近傍に、流体圧シリンダ等を駆動源としたアクチュエータを２個設けることが必須であるため、手動操作により主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱（補助裏当て金の隙間内への挿入と、該隙間内からの離脱）を行わせるように装置を構成することができなかった。
【００１４】
従って本発明は、構造を複雑にすることなく、また面倒なアクチュエータの制御を行うことなく、主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱を行うことができるようにした円周溶接用裏当て装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明はまた、上記の目的に加えて、アクチュエータを用いることなく、手動操作により主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱を行うことができるようにした円周溶接用裏当て装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、軸線方向に重ね合わされた円筒形のワークの重ね合わせ部を外側から円周溶接する際に、重ね合わせ部の内周に周方向に並べた状態で当接される円弧状の複数の主裏当て金と、複数の主裏当て金をワークの径方向に変位させる拡縮機構と、複数の主裏当て金がワークの重ね合わせ部の内周に当接された際に隣り合う主裏当て金の間に形成される隙間を埋めるために該隙間に挿入される補助裏当て金と、補助裏当て金を、隙間から退避した状態になる退避位置と隙間内に挿入された状態になる作用位置とに変位させる補助裏当て金駆動機構とを備えた円周溶接用裏当て装置を対象とする。
【００１７】
本発明においては、上記補助裏当て金駆動機構が、ワーク内に挿入されて該ワークと軸線を共有した状態で配置される支持部材と、支持部材に固定されていて、支持部材がワーク内に挿入された際にワークの軸線に対して傾斜した方向に伸びるガイドレールが設けられたガイド部材と、支持部材とワークの内周面との間のスペースをワークの軸線方向に伸びるように設けられて、ワーク内で平行移動し得るように上記ガイドレールによりガイドされた状態でガイド部材にスライド自在に保持されたスライダと、スライダを支持部材寄りの位置に設定した第１の位置とワークの内周寄りの位置に設定した第２の位置との間で平行移動させるスライダ移動機構とを備えている。
【００１８】
上記補助裏当て金は、スライダが第１の位置にあるとき及び第２の位置にあるときにそれぞれ退避位置及び作用位置に配置された状態になるように位置決めされてスライダに固定されている。また、各主裏当て金がワークの内周に当接された際に、各主裏当て金と隣接する主裏当て金との間に、ワークの径方向から見た形状が補助裏当て金の退避位置側に末広がり状に開いたハの字形の形状を呈する隙間が形成されるように、各主裏当て金の周方向の両端の形状が設定され、補助裏当て金は、ハの字形の隙間に嵌合し得る楔形の形状に形成されている。
【００１９】
上記のように、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に伸びるガイドレールに沿ってワーク内で平行移動するスライダをワークの内側に設けて、このスライダの変位に伴って、補助裏当て金を、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向から、主裏当て金の間の隙間に挿脱するように構成すると、スライダをガイドレールに沿って一方向に往復変位させるだけで、主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱を行うことができる。従って、多数のアクチュエータを設ける必要がなく、補助裏当て金駆動機構の構成を簡単にすることができる。
【００２０】
また、軸線方向に並べて重ね合わされた３以上のワークの各重ね合わせ部を同時に円周溶接する場合のように、ワークの軸線方向に２以上の重ね合わせ部が設けられる場合には、ワーク内で平行移動させるスライダを、複数の重ね合わせ部にそれぞれ配置される主裏当て金相互間の隙間に挿入される補助裏当て金に対して共通に用いることができるため、従来の円周溶接用裏当て装置に比べて、装置の構成を著しく簡単にすることができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、支持部材が、ワークよりも径が小さい管状の形状を呈するように構成される。この場合、拡縮機構は、支持部材の外周にスライド自在に嵌合されてワークの軸線方向に変位し得るように設けられた可動部材と、この可動部材をワークの軸線方向に往復変位させる可動部材駆動機構と、ワークの軸線方向に沿った可動部材の変位をワークの径方向の変位に変換して主裏当て金に伝達する変位変換機構とを備えた構成とすることができる。
【００２２】
本発明の好ましい態様では、上記スライダ移動機構を、支持部材と軸線を共有した状態で支持部材の軸線方向端部に一端が固定されたネジ棒と、ネジ棒と軸線を共有した状態で設けられた回転操作部と、回転操作部に固定されてネジ棒に螺合されたナットと、ワークの径方向へのスライダの変位を妨げることなく、回転操作部の回転に伴って生じる該回転操作部の支持部材の軸線方向への変位をスライダに伝達する変位伝達機構とを備えた構成とする。
【００２３】
このようにスライダ移動機構を構成すると、回転操作部材を回転操作することにより、アクチュエータを用いることなく、手動操作により補助裏当て金の挿脱を行うように装置を構成することが容易にできる。
【００２４】
本発明の他の好ましい態様では、上記変位伝達機構を、スライダに固定されたフォーク状の連結部材と、回転操作部と軸線を共有した状態で回転操作部に固定されて外周寄りの部分が連結部材に設けられた溝にスライド自在に嵌合された円板とを備えた構成とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に伸びるガイドレールに沿ってワーク内で平行移動するスライダをワークの内側に設けて、このスライダの変位に伴って、補助裏当て金を、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向から、主裏当て金の間の隙間に挿脱するように構成したので、スライダをガイドレールに沿って一方向に往復変位させるだけで、主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱を行うことができる。従って、多数のアクチュエータを設ける必要がなく、補助裏当て金駆動機構の構成を簡単にすることができる。
【００２６】
また本発明によれば、３以上のワークを同時に円周溶接する場合のように、ワークの軸線方向に２以上の重ね合わせ部が設けられる場合に、ワーク内で平行移動させるスライダを、複数の重ね合わせ部にそれぞれ配置される主裏当て金相互間の隙間に挿入される補助裏当て金に対して共通に用いることができるため、従来の円周溶接用裏当て装置に比べて、装置の構成を著しく簡単にすることができる。
【００２７】
更に本発明において、スライダ移動機構を、支持部材と軸線を共有した状態で支持部材の軸線方向端部に一端が固定されたネジ棒と、ネジ棒と軸線を共有した状態で設けられた回転操作部と、回転操作部に固定されてネジ棒に螺合されたナットと、ワークの径方向へのスライダの変位を妨げることなく、回転操作部の回転に伴って生じる該回転操作部の支持部材の軸線方向への変位をスライダに伝達する変位伝達機構とを備えた構成とした場合には、補助裏当て金の挿脱を、アクチュエータを用いることなく、手動操作により行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１ないし図８は本発明に係わる裏当て装置の一実施形態を示したもので、図１は本実施形態の裏当て装置をワークの内側に配置してワークの重ね合わせ部の内周に裏当て金を当接させた状態を示した横断面図（図２のI−Ｉ線断面図）、図２は本実施形態の裏当て装置をワークの内側に配置してワークの重ね合わせ部に裏当てを当接させた状態を示した縦断面図（図１のII−II線断面図）、図３（Ａ）は本実施形態において補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間から離脱させた状態を示した要部の上面図、図３（Ｂ）は本実施形態において補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間内に挿入した状態を示した上面図である。図４は本実施形態において、拡縮機構を「縮」の状態にして主裏当て金をワークの重ね合わせ部の内周から離れた後退位置に位置させた状態を示した縦断面図、図５は、本実施形態において拡縮機構を「拡」の状態にして主裏当て金をワークの重ね合わせ部の内周に当接する裏当て位置に位置させた状態を示した縦断面図、図６は本実施形態において補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間に挿入した状態を示した縦断面図である。また図７（Ａ）は主裏当て金をワークの重ね合せ部の内周に当接させた状態を示した要部の断面図、同図（Ｂ）は補助裏当て金をワークの重ね合せ部の内周に当接させた状態を示した要部の断面図である。
【００２９】
図１、図２及び図４ないし図６において、１Ａ，１Ｂ及び１Ｃは円筒状のワークである。これらのワークの内、ワーク１Ａ，１Ｃは径が等しく設定され、ワーク１Ｂは、ワーク１Ａ及び１Ｃの外周に嵌合し得るように、その径がワーク１Ａ，１Ｃの径よりも僅かに大きく設定されている。ワーク１Ａないし１Ｃはそれぞれの中心軸線を一致させた状態で並べて配置されて、ワーク１Ａとワーク１Ｂの隣り合う端部及びワーク１Ｂとワーク１Ｃの隣り合う端部がそれぞれ所定の重なり代を持った重ね合せ部１０１及び１０１′で軸線方向に重ね合わされている。
【００３０】
ワーク１Ａないし１Ｃの重ね合わせ部１０１，１０１′を外周側から円周溶接する際には、ワーク１Ａないし１Ｃの内側に裏当て装置の要部が挿入されて、重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に裏当て金２，２′が当接される。
【００３１】
図１に示されているように、本実施形態の裏当て装置では、ワーク１Ａないし１Ｃの一方の重ね合わせ部１０１の内周に当接される裏当て金が、円弧状に形成されてワークの周方向に等角度間隔（１２０度間隔）で並べて配置される３つの主裏当て金２と、これらの主裏当て金がワークの重ね合わせ部１０１の内周に当接された際に、隣り合う主裏当て金２，２の間に形成される各隙間に挿入される補助裏当て金３とにより構成される。
【００３２】
同様に、ワーク１Ａないし１Ｃの他方の重ね合わせ部１０１′の内周に当接される裏当て金は、円弧状に形成されてワークの周方向に等角度間隔（１２０度間隔）で並べて配置される３つの主裏当て金２′と、これらの主裏当て金がワークの重ね合わせ部１０１′の内周に当接された際に、隣り合う主裏当て金２′，２′の間に形成される各隙間に挿入される補助裏当て金３′とにより構成される。
【００３３】
ワークの周方向に３個ずつ並べて配置される主裏当て金２及び２′はすべて同じ大きさを有するように構成され、主裏当て金２相互間に形成される３つ隙間にそれぞれ挿入される３つの補助裏当て金３及び主裏当て金２′相互間に形成される３つ隙間にそれぞれ挿入される３つの補助裏当て金３′も、すべて同じ大きさを有するように形成されている。
【００３４】
裏当て装置をワークに着脱し得るようにするため、主裏当て金２，２′をそれぞれワークの径方向に沿って、重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に当接した状態になる裏当て位置（図１、図２、図６に示す位置）と、該裏当て位置からワークの内径側に後退した状態になる後退位置（図４、図５に示す位置）とに変位させる拡縮機構４と、補助裏当て金３及び３′をそれぞれ主裏当て金２相互間の隙間及び主裏当て金２′相互間の隙間から退避した状態になる退避位置（図３Ａ、図４、図５に示す位置）と、それぞれの隙間内に挿入された状態になる作用位置（図１、図２、図３Ｂ、図６に示す位置）とに変位させる補助裏当て金駆動機構５とが設けられている。
【００３５】
本実施形態では、３個の主裏当て金２がワークの重ね合わせ部１０１の内周に当接された際に、各主裏当て金２と隣接する主裏当て金２との間に、図３（Ａ），（Ｂ）に示されているように、ワークの径方向から見た形状が補助裏当て金３の退避位置側に末広がり状に開いたハの字形の形状を呈する隙間Ｇが形成されるように、各主裏当て金２の周方向の両端の形状が設定されている。補助裏当て金３は、主裏当て金２相互間のハの字形の隙間Ｇに隙間なく嵌合し得る楔形の形状に形成されている。
【００３６】
同様に、３個の主裏当て金２′がワークの重ね合わせ部１０１′の内周に当接された際に、各主裏当て金２′と隣接する主裏当て金２′との間に、ワークの径方向から見た形状が補助裏当て金３′の退避位置側に末広がり状に開いたハの字形の形状を呈する隙間Ｇ′が形成されるように、各主裏当て金２′の周方向の両端の形状が設定されている。補助裏当て金３′は、主裏当て金２′相互間のハの字形の隙間Ｇ′に隙間なく嵌合し得る楔形の形状に形成されている。
【００３７】
本実施形態では、図７（Ａ）に示したように、主裏当て金２，２′の隣り合う端部の外周にワークの径方向の外側に突出した突出部２ａ，２ａが形成されて、それぞれの端部外周に段差が設けられている。図示の主裏当て金２，２′においては、突出部２ａ，２ａ′を除いた部分の外周面が重ね合せ部１０１，１０１′で径方向の内側に位置するワーク１Ａ，１Ｃの内周に当接する第１の当接面２ｂ，２ｂ′となっており、突出部２ａ，２ａ′の外周面が、重ね合せ部１０１，１０１′に隣接する位置で径が大きい方のワーク１Ｂの内周に当接する第２の当接面２ｃ，２ｃ′となっている。
【００３８】
これに対し、補助裏当て金３，３′は、図７（Ｂ）に示したように、外周に段差を有しないように形成されていて、その外周面が、重ね合せ部１０１，１０１′で径方向の内側に位置するワーク１Ａ，１Ｃの内周に当接する当接面３ｂ，３ｂ′となっている。
【００３９】
本実施形態の裏当て装置においては、拡縮機構４及び補助裏当て金駆動機構５の基幹部分を構成するため、図示しない固定フレームに板面を垂直方向(ワークの軸線と直交する方向）に向けて固定された円板状の端板１１と、円筒状に形成された１個の支持部材１２とが設けられている。支持部材１２は、端板１１を貫通した状態で設けられて、その軸線方向の一端１２ａが端板１１に固定されている。図示の支持部材１２は、重ね合わされたワーク１Ａないし１Ｃの軸線方向寸法よりも長い長さと、ワークの内径よりも十分に小さい外径寸法とを有するように形成されていて、ワーク１Ａないし１Ｃの重ね合わせ部２Ａ及び２Ｂを円周溶接する際に、ワーク１Ａないし１Ｃの内側に、その中心軸線をワーク１Ａないし１Ｃの中心軸線と一致させた状態で挿入される。
【００４０】
支持部材１２の外周には、円筒状に形成された２個の可動部材１３，１３´がスライド自在に嵌合されている。可動部材１３，１３´は、支持部材１２の軸線方向に間隔を隔てて配置され、両可動部材１３，１３′が一体になって支持部材１２の軸線方向に同時に変位するように、両可動部材の隣り合う端部に設けられた鍔部１３ａ，１３ａ′の間が連結ロッド１５により連結されている。
【００４１】
可動部材１３，１３´を駆動するため、図示しない固定フレームに支持されたエアシリンダ等の流体圧シリンダのピストンロッド１６が、支持部材１２の軸線方向の一端１２ａ側から該支持部材１２の中空部内に挿入されている。ピストンロッド１６は、長手方向を支持部材１２の軸線方向に向けて該支持部材１２の周壁部に設けられた長孔（図示せず。）にスライド自在に嵌合されたピン１７を介して、可動部材１３′に連結されている。従って、図示しない流体圧シリンダが駆動されて、ピストンロッド１６が図２において支持部材１２の軸線方向に移動すると、可動部材１３，１３´が支持部材１２の軸線方向に同時に移動する。
【００４２】
可動部材１７の周囲には、ワークの重ね合わせ部１０１の内側に１２０度間隔で設けられる３個の主裏当て金２をそれぞれ支持する３個の主裏当て金支持体１８(図１参照）が配置されている。主裏当て金支持体１８は、支持部材１２と平行に伸びる長尺のビーム状の部材からなっていて、３個の主裏当て金支持体１８は、それぞれの長手方向（軸線方向）を支持部材１２の軸線方向に向けた状態で、可動部材１３，１３´の周囲に１２０度間隔で配置されている。各主裏当て金支持体１８は、その両端が、ワーク１Ａないし１Ｃの両端から外方に突出した状態で配置されるように、重ね合わされたワーク１Ａないし１Ｃ全体の軸線方向寸法よりも長い長さを有していて、リンク１９，１９´を介して可動部材１３，１３´に連結されている。リンク１９，１９´の一端は可動部材１３，１３´にピンを介して連結され、リンク１９，１９´の他端はピンを介して主裏当て金支持体１８に連結されている。
【００４３】
各主裏当て金支持体１８には、ワークの２カ所の重ね合わせ部１０１，１０１′の内周にそれぞれ配置される対応する２個の主裏当て金２，２′が固定される。図示の例では、主裏当て金２，２′の周方向の中央部の内周に固定された取り付け部２０１，２０１′が、重ね合わせ部１０１，１０１′にそれぞれ対応させて主裏当て金支持体１８に設けられた２個の台座部１８ａ，１８ａ′にボルト２１，２１′により締結されている。これにより、ワークの２カ所の重ね合わせ部１０１，１０１′のそれぞれの内周に当接される２個の主裏当て金２，２′が各主裏当て金支持体１８に取り付けられている。
【００４４】
各主裏当て金支持体１８の軸線方向の一端は、ワークの径方向に伸びるようにして端板１１に形成された長孔内に嵌合され、これにより、各主裏当て金支持体１８が、ワークの径方向への変位が許容された状態でガイドされている。各主裏当て金支持体１８の一端には、各主裏当て金支持体１８の変位に伴って端板１１を間に挟んだ状態で転動するローラ２２，２３が取り付けられている。ローラ２２，２３により、ワークの軸線方向への各主裏当て金支持体１８の変位が阻止されている。
【００４５】
本実施形態では、支持部材１２と、可動部材１３，１３′と、これらの可動部材の周囲に配置された３個の主裏当て金支持体１８と、可動部材１３，１３′を３個の主裏当て金支持体１８に連結するリンク１９，１９′と、可動部材１３，１３′を軸線方向に駆動する図示しない流体圧シリンダとにより、可動部材１３，１３′の軸線方向への往復変位をワークの径方向への往復変位に変換して３個の主裏当て金支持体１８に伝達することにより、主裏当て金２，２′を裏当て位置と後退位置とに変位させる拡縮機構４が構成されている。
【００４６】
図２において、ピストンロッド１６が右方向に変位したときには、リンク１９，１９′の働きにより、３個の主裏当て金支持体１８がワークの径方向に沿ってワークの周壁部側に変位させられ、３個の主裏当て金支持体１８にそれぞれ支持された３個の主裏当て金２，２′が最終的に裏当て位置まで変位させられて、主裏当て金２，２′がワーク１Ａ，１Ｂ及び１Ｃの重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に当接される。
【００４７】
また図２において、ピストンロッド１６が左方向に変位したときには、３個の主裏当て金支持体１８がワークの径方向に沿ってワークの内径側に変位させられ、３個の主裏当て金支持体１８にそれぞれ支持された主裏当て金２，２′が後退位置まで変位させられて、主裏当て金２，２′がワーク１Ａ，１Ｂ及び１Ｃの重ね合わせ部１０１，１０１′の内周から離れた状態にされる。
【００４８】
補助裏当て金駆動機構５を構成するため、支持部材１２の周囲に３個のスライダ３１が配置されている。３個のスライダ３１は、３個の主裏当て金支持体１８の間に位置させた状態で、支持部材１２の周囲に等角度間隔（本実施形態では１２０度間隔）で並ぶように配置されている。
【００４９】
本実施形態で用いるスライダ３１は、支持部材１２とワーク１Ａ〜１Ｃの内周面との間のスペースをワークの軸線方向に伸びる角筒状の部材からなっている。各スライダ３１は、隣り合う主裏当て金支持体１８の間を２等分する位置でワークの軸線方向に伸びるように配置されている。従って、支持部材１２の周囲には、主裏当て金支持体１８と、スライダ３１とが、６０度の角度間隔で交互に並べて配置されている。
【００５０】
各スライダ３１は、支持部材１２の外周の、可動部材１３，１３′がスライドする領域を避けた状態で、かつ支持部材１２の軸線方向に間隔をあけて、支持部材１２の外周に固定された対のガイド部材３２，３２′により、ワーク内でワークの軸線に対して傾斜した方向に平行移動し得るように支持されている。
【００５１】
各スライダ３１を支持する対のガイド部材３２，３２′は、支持部材１２の軸線方向に一定の間隔をあけて整列配置されて、適宜の手段により支持部材１２に固定されている。対をなすガイド部材３２，３２′は、支持部材１２がワーク内に挿入された際にワークの軸線に対して同方向に傾斜して伸びるガイドレール３３，３３′を備えている。本実施形態では、ガイドレール３３，３３′が、鳩尾状（図１参照）の断面形状を有するように形成されていて、スライダ３１の支持部材１２側の面にボルト止めされた可動ブロック３４，３４′に設けられた溝にガイドレール３３，３３′がスライド自在に嵌合されている。ガイドレール３３，３３′と可動ブロック３４，３４′とにより、リニアガイドが構成され、このリニアガイドにより、各スライダ３１が、ワーク内で、ワークの軸線に対して傾斜した方向に平行移動し得るように支持されている。本実施形態においては、支持部材１２の軸線方向の他端１２ｂ側から一端１２ａ側に向かうに従って、ガイドレール３３，３３′がワークの周壁部に近づいていくように、ガイドレール３３，３３′の傾斜方向が設定されている。なお、上記リニアガイド機構としては、可動ブロックとガイドレールとの間にローラベアリングを介在させて円滑な動作を行わせるようにしたもの、例えばＬＭガイド（登録商標）を用いるのが好ましい。
【００５２】
スライダ３１を駆動するため、支持部材１２の軸線方向の他端１２ｂの軸心部にネジ棒３７の一端が固定されている。図示の例では、支持部材１２の軸線方向の他端１２ｂに固定された保持部材３５に、ネジ棒３７の一端が溶接されて、ネジ棒３７が支持部材１２と軸線を共有した状態で支持部材１２に取り付けられている。また操作ハンドル３８ａを有する回転操作部３８が、ネジ棒３７と軸線を共有した状態で設けられて、この回転操作部の内側に固定されたナット（図示せず。）がネジ棒３７に螺合され、操作ハンドル３８ａを持って回転操作部３８を回転させた際に、該回転操作部がその内側に固定されたナットと共に支持部材１２の軸線方向に進退するようになっている。
【００５３】
回転操作部３８には、該回転操作部材３８と軸線を共有した円板４０が固定され、この円板４０の外周寄りの部分が、スライダ３１の後端部に固定されたフォーク状の連結部材４１に形成された溝４２内にスライド自在に嵌合されている。従って、操作ハンドル３８ａを持って、回転操作部３８を回転させると共に支持部材の軸線方向に進退させると、該回転操作部の変位が円板４０と連結部材４１とを介して各スライダ３１に伝達される。これにより、各スライダ３１は、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に沿って、支持部材１２寄り（ワークの内径寄り）で、かつワークの重ね合わせ部１０１，１０１′から離れた位置に設定された第１の位置（図４、図５に示した位置）と、第１の位置よりも支持部材１２から離れた位置で、かつ第１の位置よりもワークの重ね合わせ部１０１，１０１′により近い位置に設定された第２の位置（図２、図６に示した位置）との間を平行移動させられる。
【００５４】
本実施形態においては、各スライダ３１が第１の位置にあるときに、図４、図５に示されているように、各スライダ３１の先端と端板１１との間に隙間ｇが形成され、各スライダ３１が第２の位置にあるときに、図２，図６に示されているように、各スライダ３１の先端が端板１１に当接した状態にされる。
【００５５】
本実施形態では、スライダ３１に固定されたフォーク状の連結部材４１と、回転操作部３８と中心軸線を共有した状態で該回転操作部３８に固定されて外周寄りの部分が連結部材４１に設けられた溝にスライド自在に嵌合された円板４０とにより、ワークの径方向へのスライダ３１の変位を妨げることなく、回転操作部材３８の回転に伴って、該回転操作部材に生じる支持部材１２の軸線方向への変位を、スライダ３１に伝達する変位伝達機構４３が構成されている。またネジ棒３７と、回転操作部材３８と、上記変位伝達機構４３とにより、スライダ３１を第１の位置（図４、図５に示された位置）と、第２の位置（図１、図２、図６に示した位置）との間で、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に平行移動させるスライダ移動機構４５が構成されている。
【００５６】
各スライダ３１には、主裏当て金２相互間及び主裏当て金２′相互間にそれぞれ形成される隙間に挿入されて、重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に当接される補助裏当て金３，３′が固定されている。補助裏当て金３，３′は、スライダ３１が第１の位置にあるとき及び第２の位置にあるときにそれぞれ退避位置及び作用位置に配置された状態になるように位置決めされてスライダ３１に固定される。
【００５７】
図示の例では、補助裏当て金３，３′のそれぞれの周方向の中央部の内周に固定された取り付け部３０１，３０１′が、重ね合わせ部１０１，１０１′にそれぞれ対応させてスライダ３１に設けられた２個の台座部３１ａ，３１ａ′にボルト４６，４６′により締結されている。これにより、各スライダ３１に、２個の補助裏当て金３，３′が取り付けられている。
【００５８】
本実施形態では、支持部材１２と、ガイド部材３２，３２′と、スライダ３１と、スライダ移動機構４５とにより、補助裏当て金３を、主裏当て金相互間に形成される隙間から退避した状態になる退避位置と、該隙間内に挿入された状態になる作用位置とに変位させる補助裏当て金駆動機構５が構成されている。
【００５９】
そして、各スライダ３１が第１の位置にあるときに補助裏当て金３，３′がワークの重ね合わせ部１０１，１０１′から、ワークの内径側及び支持部材の軸線方向の他端１２ｂ側（操作ハンドル側）に離れた位置に設定された退避位置に配置され、各スライダ３１が第２の位置に向けて変位していく過程で、補助裏当て金３，３′がワークの周壁部の内周面及び重ね合わせ部１０１，１０１′に近づいていって、最終的に補助裏当て金３，３′が、主裏当て金２，２′相互間に形成された隙間に挿入されて重ね合せ部１０１，１０１′の内周に当接した状態になる作用位置に達するように、ガイド部材３２，３２′に設けられたガイドレール３３，３３′の傾斜方向と傾斜角とが設定されている。
【００６０】
本実施形態においては、ワークの重ね合わせ部１０１，１０１′の内周に周方向に並べた状態で当接される円弧状の複数の主裏当て金２、２′と、複数の主裏当て金をワークの径方向に変位させる拡縮機構４と、複数の主裏当て金が重ね合わせ部の内周に当接された際に隣り合う主裏当て金相互間に形成される隙間Ｇ，Ｇ′に挿入される補助裏当て金３，３′と、補助裏当て金３，３′を、隙間Ｇ，Ｇ′から退避した状態になる退避位置と隙間内に挿入された状態になる作用位置とに変位させる補助裏当て金駆動機構５とにより、円周溶接用裏当て装置が構成されている。
【００６１】
本実施形態の裏当て装置をワークの内側に挿入する際には、図４に示したように、ピストンロッド１６を支持部材１２内に進入させることにより、主裏当て金支持体１８を矢印Ａ1方向に（支持部材１２側に）変位させて、主裏当て金２を後退位置に位置させ、スライダ３１を矢印Ｉ1方向に沿って第１の位置まで変位させて補助裏当て金３を退避位置に位置させておく。この状態で裏当て装置を図４に示すようにワーク１Ａないし１Ｃ内に挿入する。
【００６２】
次いで、ピストンロッド１６を支持部材１２から引き出す方向に変位させて可動部材１３，１３′を支持部材１２の一端側（図４において右側）に変位させることにより、主裏当て金支持体１８を矢印Ａ2方向に変位させて、図５に示したように、主裏当て金２，２′を裏当て位置に位置させ（拡縮機構４を「拡」の状態にし）、主裏当て金２，２′をワークの重ね当て部１０１，１０１′の内周に当接させる。
【００６３】
次いで、操作ハンドル３８ａを持って回転操作部３８を回転させて該回転操作部をワーク内に向かう方向に変位（螺進）させることにより、スライダ３１をワークの軸線方向に対して傾斜した方向に沿って（矢印Ｉ2方向に沿って）移動させて、図６に示すように、補助裏当て金３及び３′をそれぞれ主裏当て金２相互間に形成されている隙間及び主裏当て金２′相互間に形成されている隙間に挿入された状態になる作用位置まで変位させる。
【００６４】
この状態で、ワーク１Ａないし１Ｃの重ね合わせ部１０１，１０１′を外周側から円周溶接する。円周溶接は、溶接トーチをワークの周方向に回動させることにより行ってもよく、溶接トーチを固定して、ワークを裏当て装置と共に回転させることにより行ってもよい。
【００６５】
上記のように、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に伸びるガイドレール３３，３３′に沿ってワーク内で平行移動するスライダ３１をワークの内側に設けて、このスライダの変位に伴って、補助裏当て金３及び３′を、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向から、主裏当て金２相互間の隙間及び主裏当て金２′相互間の隙間に挿脱するように構成すると、スライダ３１をガイドレールに沿って一方向に往復変位させるだけで、主裏当て金相互間の隙間への補助裏当て金の挿脱を行うことができる。従って、多数のアクチュエータを設ける必要がなく、補助裏当て金駆動機構５の構成を簡単にすることができる。
【００６６】
また上記の例のように、軸線方向に並べて重ね合わされた３以上のワークの複数の重ね合わせ部を同時に円周溶接する場合のように、ワークの軸線方向に２以上の重ね合わせ部が設けられる場合には、ワーク内で平行移動させるスライダ３１を、複数の重ね合わせ部にそれぞれ配置される主裏当て金相互間の隙間に挿入される補助裏当て金３，３′に対して共通に用いることができるため、従来の円周溶接用裏当て装置に比べて、装置の構成を著しく簡単にすることができる。
【００６７】
上記の実施形態のように、回転操作部３８を手動操作することにより、スライダ３１を第１の位置と、第２の位置との間で、ワークの軸線方向に対して傾斜した方向に平行移動させるようにスライダ移動機構を構成すると、支持部材１２の内側に電気配線やエア配管などを通す必要がないため、構造が複雑になるのを防ぐことができるだけでなく、メンテナンスを容易にすることができる。
【００６８】
しかし、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、電動機と該電動機の回転を直線変位に変換する変位変換機構とを備えたアクチュエータにより、上記スライダ移動機構を構成することもできる。また、流体圧シリンダによりスライダ３１を直動させるようにスライダ移動機構を構成することもできる。
【００６９】
上記の実施形態では、可動部材１３，１３′の駆動を流体圧シリンダにより行うようにしたが、可動部材１３，１３′の駆動（拡縮機構４の駆動）を、電動機または手動操作により回転操作されるネジ棒と該ネジ棒に螺合されたナットとを備えた螺進機構により行うように構成することもできる。
【００７０】
上記の実施形態では、ワークに重ね合わせ部が２箇所設けられているが、更に多くの重ね合わせ部が設けられる場合に用いる裏当て装置にも本発明を適用することができる。また重ね合わせ部が１つだけしか設けられない場合にも本発明を適用できるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係わる裏当て装置をワークの内側に配置してワークの重ね合わせ部の内周に裏当て金を当接させた状態を、図２のI−I線に沿って断面して示した横断面図である。
【図２】本実施形態の裏当て装置をワークの内側に配置してワークの重ね合わせ部の内周に裏当て金を当接させた状態を、図１のII−II線に沿って断面して示した縦断面図である。
【図３】（Ａ）は本実施形態において補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間から離脱させた状態を示した要部の上面図、（Ｂ）は本実施形態において補助裏当て金を主裏当て金相互間の隙間内に挿入した状態を示した上面図である。
【図４】本実施形態において、拡縮機構を「縮」の状態にして主裏当て金をワークの重ね合わせ部の内周から離れた位置に設定された後退位置に位置させた状態を示した縦断面図である。
【図５】本実施形態において、拡縮機構を「拡」の状態にして、主裏当て金を、ワークの重ね合わせ部の内周に当接した状態になる裏当て位置に位置させた状態を示した縦断面図である。
【図６】本実施形態において、補助裏当て金を、主裏当て金相互間の隙間に挿入された状態になる作用位置に位置させた状態を示した縦断面図である。
【図７】（Ａ）は主裏当て金をワークの重ね合せ部の内周に当接させた状態を示した要部の断面図、（Ｂ）は補助裏当て金をワークの重ね合せ部の内周に当接させた状態を示した要部の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ〜１Ｃ  ワーク
１０１，１０１′  重ね合わせ部
２，２′主裏当て金
３，３′補助裏当て金
４  拡縮機構
５  補助裏当て金駆動機構
１２  支持部材
１３，１３′可動部材
１５  連結ロッド
１６  ピストンロッド
１８  主裏当て金支持体
１９，１９′リンク
３１  スライダ
３２，３２′  ガイド部材
３３，３３′  ガイドレール
３７  ネジ棒
４３  変位伝達機構
４５  スライダ移動機構
【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】
2010075971.tif 000008
【図７】
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