(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを水平姿勢のマンドレル（２）に挿着すると共に、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構（６）によりマンドレル（２）に設けたバックバー（３）上へ押圧固定し、この状態でタングステン電極棒（１８）を備えたＴＩＧ溶接用トーチ（７）をワークの突合せ部に沿って走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの溶接方法において、前記ＴＩＧ溶接用トーチ（７）をワークの突合せ部に沿って走行させつつ、当該ＴＩＧ溶接用トーチ（７）をその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接すると共に、前記ＴＩＧ溶接用トーチ（７）のウィービングの振幅を、ワークの突合せ溶接時にハンピングビードを生じさせない１ｍｍ以内に設定したことを特徴とするワークの溶接方法。
【請求項２】
ＴＩＧ溶接用トーチ（７）に、タングステン電極棒（１８）とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガス（Ｇ）の一部を高速整流ガス（Ｇ１）にして流す狭窄ノズル（２５）を挿着したＴＩＧ溶接用トーチ（７）を使用したことを特徴とする請求項１に記載のワークの溶接方法。
【請求項３】
フレーム（１）に水平姿勢で支持されたマンドレル（２）に円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを支持させ、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構（６）によりマンドレル（２）に設けたバックバー（３）上へ押圧固定し、ワークの突合せ部をＴＩＧ溶接用トーチ（７）を備えた溶接装置（８）により突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの水平型自動溶接装置（８）において、前記溶接装置（８）は、ＴＩＧ溶接用トーチ（７）をその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせるトーチウィービングユニット（１９）を備え、当該トーチウィービングユニット（１９）は、ワークの突合せ部に沿って移動する前後スライドベース（３１）と、前後スライドベース（３１）にワークの突合せ部に沿って往復移動自在に設けた前後スライド板（３３）と、前後スライドベース（３１）と前後スライド板（３３）との間に設けられ、前後スライド板（３３）をワークの突合せ部に沿って往復移動させるボールネジ機構（３４）と、前後スライドベース（３１）に設けられ、ボールネジ機構（３４）に連動連結されてボールネジ機構（３４）を作動させる正逆回転自在なモータ（３５）と、前後スライドベース（３１）に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチ（７）をＴＩＧ溶接用トーチ（７）の走行方向と直交する方向へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチ（７）の左右方向の位置を調整するトーチ左右駆動機構（３６）と、トーチ左右駆動機構（３６）に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチ（７）を上下動させてＴＩＧ溶接用トーチ（７）の高さを調整するトーチ上下駆動機構（３７）とを備えており、前記トーチ左右駆動機構（３６）は、ＴＩＧ溶接用トーチ（７）の走行方向と直交する方向へ往復移動自在に設けたスライダー取付台（３６ｄ）と、スライダー取付台（３６ｄ）をＴＩＧ溶接用トーチ（７）の走行方向と直交する方向へ往復移動させるボールネジ機構（３６ｅ）と、ボールネジ機構（３６ｅ）に連動連結されてボールネジ機構（３６ｅ）を作動させる正逆回転自在なモータ（３６ｇ）とから構成され、また、前記トーチ上下駆動機構（３７）は、スライダー取付台（３６ｄ）に上下動自在に設けられたトーチ取付台（３７ｂ）と、トーチ取付台（３７ｂ）を上下方向へ往復移動させるボールネジ機構（３７ｃ）と、ボールネジ機構（３７ｃ）に連動連結されてボールネジ機構（３７ｃ）を作動させる正逆回転自在なモータ（３７ｅ）とから構成され、前記トーチ取付台（３７ｂ）にＴＩＧ溶接用トーチ（７）を取り付けたことを特徴とするワークの水平型自動溶接装置。
【請求項４】
溶接装置（８）のＴＩＧ溶接用トーチ（７）は、タングステン電極棒（１８）とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガス（Ｇ）の一部を高速整流ガス（Ｇ１）にして流す狭窄ノズル（２５）を備えていることを特徴とする請求項３に記載のワークの水平型自動溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス板や鋼板等の金属板を円筒状に曲げ加工して成るワークを水平姿勢のマンドレルで支持し、マンドレルに設けたバックバー上でワークの円周方向の両端部をクランプ機構により突合せ状態でクランプし、この状態でワークの突合せ部を突合せ溶接してパイプやドラム等の筒体を作製するようにしたワークの溶接方法及びワークの水平型自動溶接装置の改良に係り、特に、タングステン電極棒を備えたＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向へ沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接することによって、高速溶接を行えるようにすると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにしたワークの溶接方法及びワークの水平型自動溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状に曲げ加工した金属板製のワークの円周方向両端を突合せ溶接して筒体を作製する装置としては、例えば、本件出願人が先に開発した水平型自動溶接装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００３】
即ち、前記水平型自動溶接装置は、図示していないが、フレームに支持され、円筒状に曲げ加工したワークを支持する水平姿勢のマンドレルと、マンドレルの上面に設けた長尺状のバックバーと、マンドレルに設けられ、ワークの円周方向両端がバックバー上で突合されるようにワークの端面の位置決めを行うセンター位置決め機構と、マンドレルの上方位置に配設され、ワークＷの円周方向両端を突合せた状態でバックバー上へ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され、ワークの突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されており、マンドレルにセットしたワークの円周方向両端をセンター位置決め機構により位置決めすると共に、位置決めされたワークの円周方向両端部をクランプ機構によりバックバー上で突合せ固定し、その突合せ部をＴＩＧ溶接装置により突合せ溶接して接合するようにしたものである。
【０００４】
ところで、従来の水平型自動溶接装置においては、ワークの突合せ部を突合せ溶接する際に、ただ単にＴＩＧ溶接用トーチをワークの突合せ部に沿って所定の速度で一直線状に走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接するようにしているため、溶接速度を速くすることができないうえ、溶接の品質をあまり高められないと云う問題があった。
何故なら、溶接速度を上げすぎると、母材（ワーク）の予熱不足が原因となって母材（ワーク）と溶着金属との間に融合不良を生じることになるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０５１５３１号公報
【特許文献２】特開２００７−０２１５６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３７２６７号公報
【特許文献４】特開２０１２−０６６２９４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、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、タングステン電極棒を備えたＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向に沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接することによって、高速溶接を行えるようにすると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにしたワークの溶接方法及びワークの水平型自動溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを水平姿勢のマンドレルに挿着すると共に、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構によりマンドレルに設けたバックバー上へ押圧固定し、この状態でタングステン電極棒を備えたＴＩＧ溶接用トーチをワークの突合せ部に沿って走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの溶接方法において、前記ＴＩＧ溶接用トーチをワークの突合せ部に沿って走行させつつ、当該ＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接すると共に、前記ＴＩＧ溶接用トーチのウィービングの振幅を、ワークの突合せ溶接時にハンピングビードを生じさせない１ｍｍ以内に設定したことに特徴がある。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、ＴＩＧ溶接用トーチに、タングステン電極棒とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガスの一部を高速整流ガスにして流す狭窄ノズルを挿着したＴＩＧ溶接用トーチを使用したことに特徴がある。
【０００９】
本発明の請求項３の発明は、フレームに水平姿勢で支持されたマンドレルに円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを支持させ、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構によりマンドレルに設けたバックバー上へ押圧固定し、ワークの突合せ部をＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置により突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの水平型自動溶接装置において、前記溶接装置は、ＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向の前後方向で且つワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングさせるトーチウィービングユニットを備え、当該トーチウィービングユニットは、ワークの突合せ部に沿って移動する前後スライドベースと、前後スライドベースにワークの突合せ部に沿って往復移動自在に設けた前後スライド板と、前後スライドベースと前後スライド板との間に設けられ、前後スライド板をワークの突合せ部に沿って往復移動させるボールネジ機構と、前後スライドベースに設けられ、ボールネジ機構に連動連結されてボールネジ機構を作動させる正逆回転自在なモータと、前後スライドベースに設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチをＴＩＧ溶接用トーチの走行方向と直交する方向へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチの左右方向の位置を調整するトーチ左右駆動機構と、トーチ左右駆動機構に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチを上下動させてＴＩＧ溶接用トーチの高さを調整するトーチ上下駆動機構とを備えており、前記トーチ左右駆動機構は、ＴＩＧ溶接用トーチの走行方向と直交する方向へ往復移動自在に設けたスライダー取付台と、スライダー取付台をＴＩＧ溶接用トーチの走行方向と直交する方向へ往復移動させるボールネジ機構と、ボールネジ機構に連動連結されてボールネジ機構を作動させる正逆回転自在なモータとから構成され、また、前記トーチ上下駆動機構は、スライダー取付台に上下動自在に設けられたトーチ取付台と、トーチ取付台を上下方向へ往復移動させるボールネジ機構と、ボールネジ機構に連動連結されてボールネジ機構を作動させる正逆回転自在なモータとから構成され、前記トーチ取付台にＴＩＧ溶接用トーチを取り付けたことに特徴がある。
【００１０】
本発明の請求項４の発明は、溶接装置のＴＩＧ溶接用トーチが、タングステン電極棒とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガスの一部を高速整流ガスにして流す狭窄ノズルを備えていることに特徴がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のワークの溶接方法は、ＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向に沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接するようにしているため、ワークの突合せ部に運動エネルギーを与えることになり、溶融プールが高温化されて深い溶け込みが得られ、高速溶接が可能になると共に、溶接応力を除去することができ、また、金属原子の運動を活発にして原子構造の欠陥をなくすことができる。
【００１６】
また、本発明のワークの溶接方法は、アークの周囲にシールドガスの一部を高速整流ガスにして流す狭窄ノズルを挿着したＴＩＧ溶接用トーチを使用しているため、ＴＩＧ溶接用トーチのタングステン電極棒側からワークへ向って流れるプラズマ気流の速さが従来の速さの数倍の速さに達し、アークに作用する電磁力及び磁界が強化され、アークのエネルギー密度、アークの指向性及び硬直性がそれぞれ高められて安定したアークが得られることになり、その結果、溶接速度を更に高めることができるうえ、ビード幅が裏表とも均一で且つビードの波形の間隔が等間隔に形成されて高品質の安定した溶接を行える。
【００１７】
本発明のワークの水平型自動溶接装置は、ＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置が、ＴＩＧ溶接用トーチをＴＩＧ溶接用トーチの走行方向に沿ってウィービングさせるトーチウィービングユニットを備え、また、ＴＩＧ溶接用トーチが、タングステン電極棒とワークとの間に発生するアークの周囲にシールドガスの一部を高速整流ガスして流す狭窄ノズルを備えているため、上記方法を好適に実施することができると共に、上述した作用効果と同じ作用効果を奏することができる。
【００１８】
また、本発明のワークの水平型自動溶接装置は、トーチウィービングユニットが、ＴＩＧ溶接用トーチをＴＩＧ溶接用トーチの走行方向と直交する方向へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチの左右方向の位置を調整するトーチ左右駆動機構と、ＴＩＧ溶接用トーチを上下動させてＴＩＧ溶接用トーチの高さを調整するトーチ上下駆動機構と備えているため、ＴＩＧ溶接用トーチをワークの突合せ部に対して正確且つ確実にセットすることができ、ワークの突合せ部の突合せ溶接を正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のワークの溶接方法に用いるワークの水平型自動溶接装置の正面図である。
【図２】水平型自動溶接装置の側面図である。
【図３】水平型自動溶接装置の平面図である。
【図４】水平型自動溶接装置の要部の一部破断正面図である。
【図５】ＴＩＧ溶接用トーチの縦断面図である。
【図６】図５のイ−イ線断面図である。
【図７】狭窄ノズルを示し、（Ａ）は狭窄ノズルの縦断面図、（Ｂ）は狭窄ノズルの横断面図である。
【図８】他の狭窄ノズルを用いたＴＩＧ溶接用トーチの要部の拡大縦断面図である。
【図９】図８のロ−ロ線断面図である。
【図１０】図８及び図９に示す狭窄ノズルの原理を示す説明図であり、（Ａ）は強いプラズマ気流が流れている状態の説明図、（Ｂ）は弱いプラズマ気流が流れている状態の説明図、（Ｃ）は図８及び図９に示す狭窄ノズルを用いた場合のアークの横断面形状を示す説明図である。
【図１１】更に他の狭窄ノズルを用いたＴＩＧ溶接用トーチの要部の拡大縦断面図である。
【図１２】図１１に示す狭窄ノズルの正面図である。
【図１３】図１１に示す狭窄ノズルの螺旋金具を示し、（Ａ）は螺旋金具の斜視図、（Ｂ）は螺旋金具の正面図、（Ｃ）は螺旋金具の平面図である。
【図１４】トーチウィービングユニットの斜視図である。
【図１５】トーチウィービングユニットの正面図である。
【図１６】トーチウィービングユニットの一部切欠側面図である。
【図１７】トーチウィービングユニットの平面図である。
【図１８】本発明のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置と従来のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置を用いて同じ溶接条件下でワークを突合せ溶接し、その溶接部を拡大したものであり、（Ａ）は本発明の方法及び装置を用いたワークの溶接部の拡大断面図、（Ｂ）は従来の方法及び装置を用いたワークの溶接部の拡大断面図である。
【図１９】本発明のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置と従来のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置を用いて同じ溶接条件下でワークを突合せ溶接し、その溶接部を拡大したものであり、（Ａ）は本発明の方法及び装置を用いたワークの溶接部の裏ビードの拡大底面図、（Ｂ）は従来の方法及び装置を用いたワークの溶接部の裏ビードの拡大底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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〜図４は本発明のワークの溶接方法に用いるワークの水平型自動溶接装置を示し、当該ワークの水平型自動溶接装置は、ステンレス板や鋼板等の金属板を円筒状に曲げ加工して成るワークの円周方向両端を突合せ溶接してパイプやドラム等の筒体を作製するものであり、特に、タングステン電極棒を備えたＴＩＧ溶接用トーチをＴＩＧ溶接用トーチの走行方向へ沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接することによって、高速溶接を行えるようにすると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにしたものである。
【００２１】
即ち、前記水平型自動溶接装置８は、図１〜図４に示す如く、フレーム１と、フレーム１に片持ち状態で回転自在に支持され、ワークを支持する水平姿勢の長尺状のマンドレル２と、マンドレル２の外表面に１８０度間隔で取り付けられ、薄板用のワークを溶接する際に用いる薄板用の長尺状のバックバー３及び厚板用のワークを溶接する際に用いる厚板用の長尺状のバックバー３と、マンドレル２に設けられ、ワークＷの円周方向両端が薄板用のバックバー３上及び厚板用のバックバー３上でそれぞれ突合されるようにワークの端面の位置決めを行う一対のセンター位置決め機構４と、マンドレル２の下方位置に配設され、マンドレル２にセットされる直径の大きなワークを水平姿勢で支持して持ち上げるワークリフター５と、マンドレル２の上方位置に配設され、ワークの円周方向の両端部を突合せた状態でバックバー３上へクランプするクランプ機構６と、マンドレル２の上方位置に配設され、ワークの突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチ７を備えた溶接装置８とから構成されている。
【００２２】
具体的には、前記フレーム１は、図１〜図３に示す如く、ボックス状の本体フレーム１ａと、本体フレーム１ａの上部に設けられ、本体フレーム１ａから前方（図２の左側）へ水平姿勢で突出する長尺状の上部フレーム１ｂと、本体フレーム１ａの下部に設けられ、上部フレーム１ｂと同じ方向へ水平姿勢で突出してキャスター９及びアジャスター１０を介して床面へ設置されるベースフレーム１ｃとから構成されており、本体フレーム１ａの内部には、溶接電源１１、冷却ユニット１２、アルゴンガス等の溶接用ガスボンベ（図示省略）、コンプレッサ等の圧縮空気供給源（図示省略）等がそれぞれ収容されている。
尚、図１において、１３は圧力・流量パネル、１４はタングステン電極棒１８の研磨機である。
【００２３】
前記マンドレル２は、アルミ合金等の金属材により断面形状が略長方形状の角柱状に形成されており、フレーム１の本体フレーム１ａに片持ち状態で且つその軸心を中心にして回転自在に支持されていると共に、薄板用のバックバー３又は厚板用のバックバー３が真上を向く状態で位置決めされるようになっている。
また、マンドレル２本体の短辺側両面には、図４に示す如く、薄板用の長尺状のバックバー３と厚板用の長尺状のバックバー３がそれぞれ着脱自在に嵌め込まれる取付け溝２ａがマンドレル２の長手方向に沿ってそれぞれ形成されている。これら両取付け溝２ａの底面には、アルゴンガス等のシールドガスが流れるガス溝２ｂがマンドレル２の長手方向に沿ってそれぞれ形成されていると共に、後述するセンター位置決め機構４の駆動部４″が設けられる凹部２ｃがマンドレル２の長手方向に一定間隔ごとにそれぞれ形成されている。マンドレル２の両取付け溝２ａの底面に形成した各凹部２ｃは、マンドレル２の長手方向に亘って齟齬する状態で且つマンドレル２の中心部付近に形成されている。
更に、マンドレル２本体の長辺側両面には、ガス溝２ｂへアルゴンガス等のシールドガスを供給するためのガス供給口（図示省略）と、凹部２ｃの底面に形成したピストン穴２ｄへ圧縮空気を供給する圧縮空気供給口２ｅとが夫々形成されている。
【００２４】
そして、マンドレル２は、ワークの突合せ作業時や溶接作業時等には先端部がマンドレル受けユニット１５により支持されており、本体フレーム１ａ及びマンドレル受けユニット１５により両持ち状態となっている。
【００２５】
尚、マンドレル受けユニット１５は、ロータリーアクチュエータ（図示省略）により水平位置から鉛直位置に亘って揺動するマンドレル受け１５ａを備えており、マンドレル受け１５ａを水平位置から鉛直位置へ回動させ、マンドレル受け１５ａに形成した支持穴にマンドレル２の先端に設けたマンドレルピン２ｆを挿入することによって、マンドレル２の先端部を支持することができるようになっている。
【００２６】
前記薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３は、図４に示す如く、何れも銅材により断面形状が略長方形の長尺な角柱状に形成した対称形状の一対のバックバー片３ａから成り、一対のバックバー片３ａを対向させた状態で且つ一対のバックバー片３ａの間にスリット状の溝が形成されるようにマンドレル２の取付け溝２ａに着脱自在に嵌め込まれている。
また、マンドレル２の取付け溝２ａに嵌め込まれた各バックバー３は、一対のバックバー片３ａを複数本のボルトでマンドレル２側へ締め付け固定することによって、マンドレル２にその軸心方向へ沿う姿勢で取り付けられる。
【００２７】
前記各センター位置決め機構４は、ワークＷの円周方向の端面同士が薄板用のバックバー３のスリット状の溝上及び厚板用のバックバー３のスリット状の溝上でそれぞれ突合されるようにワークＷの端面の位置決めを行うものであり、図４に示す如く、バックバー３のスリット状の溝内にマンドレル２の半径方向へ移動自在に挿入された薄鋼板製の長尺状のセンタープレート４′と、マンドレル２にその長手方向に一定間隔ごとに設けられ、センタープレート４′をマンドレル２の半径方向へ進退移動させるシリンダ構造の複数の駆動部４″とからそれぞれ構成されている。
【００２８】
即ち、各センタープレート４′は、薄板用のバックバー３及び厚板用のバックバー３のスリット状の溝にそれぞれ遊嵌状態で且つマンドレル２２の半径方向へ移動自在に挿入されており、その先端部がバックバー３の上面から外方へ突出可能になっていると共に、先端部の側面にワークＷの端面が当接するようになっている。
これらのセンタープレート４′は、その厚みがバックバー３のスリット状の溝の幅よりも薄くなるように設定されている。
【００２９】
一方、各駆動部４″は、マンドレル２の長手方向に亘って齟齬する状態で且つマンドレル２の中心部付近に設けられており、マンドレル２の凹部２ｃにマンドレル２の半径方向へ移動自在に嵌め込まれ、センタープレート４′がボルトにより支持固定される支持台４ａと、支持台４ａの下面に連設され、マンドレル２の凹部２ｃの底面に形成したピストン穴２ｄにマンドレル２の半径方向へ摺動自在に挿入されたピストン４ｂと、バックバー３と支持台４ａとの間に介設され、支持台４ａをマンドレル２の中心側へ附勢してセンタープレート４′の先端部をバックバー３のスリット状の溝内に位置させる復帰用の圧縮スプリング４ｃとから構成されており、圧縮空気供給源（図示省略）からの圧縮空気をマンドレル２に形成した圧縮空気供給口２ｅからピストン穴２ｄへ供給すると、ピストン４ｂ、支持台４ａ及びセンタープレート４′が圧縮スプリング４ｃの弾性力に抗してマンドレル２の半径方向へ移動し、センタープレート４′の先端部がバックバー３の上面から外方へ突出し、また、圧縮空気の供給を停止すると、圧縮スプリング４ｃの弾性力によりピストン４ｂ、支持台４ａ及びセンタープレート４′がマンドレル２の中心側へ移動し、センタープレート４′の先端部がスリット状の溝内に収納されるようになっている。
【００３０】
前記ワークリフター５は、直径の大きいワークや長さの長いワークを溶接する際にワークを水平姿勢で支持するものであり、図１及び図２に示す如く、マンドレル２の下方位置のベースフレーム１ｃ上に設けられ、昇降自在なテーブル５ａと、テーブル５ａの下面に設けた電動式のリフター（図示省略）と、テーブル５ａ上面に設けられ、水平姿勢のワークの下面を支持する複数のボールローラ５ｂとから構成されている。
【００３１】
前記クランプ機構６は、フレーム１の上部フレーム１ｂに設けられてマンドレル２に支持されたワークの円周方向両端を突合せた状態でバックバー３上へ押圧固定するものであり、図４に示す如く、マンドレル２の上方位置にマンドレル２沿う姿勢で上下方向へ揺動自在（又は上下方向へ昇降自在）に配置され、マンドレル２に支持されたワークＷの円周方向の両端部上面に当接し得る対向状に配置された一対のクランプ板６ａと、一対のクランプ板６ａを上下方向へ揺動又は昇降させるエアーチューブ駆動型又はモータ駆動型の駆動装置（図示省略）等を備えている。
【００３２】
前記溶接装置８は、図１〜図４に示す如く、上部フレーム１ｂの上面に二本の平行なガイドレール１６を介してマンドレル２の長手方向へ往復移動自在に配設した走行台１７と、先端部からアルゴンガス等のシールドガスを流すと共に、タングステン電極棒１８を挿着したＴＩＧ溶接用トーチ７と、走行台１７に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチ７を支持してこれをＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向に沿ってウィービングさせるトーチウィービングユニット１９と、走行台１７をマンドレル２の長手方向へ往復走行させるモータ及び伝動装置からから成る駆動装置（図示省略）等から構成されており、ワークの突合せ部を突合せ溶接する際に、ＴＩＧ溶接用トーチ７の先端が自動的に高さ調整され、トーチウィービングユニット１９によりＴＩＧ溶接用トーチ７がＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向に沿ってウィービングしながら所定の速度でワークの突合せ部に沿って直線移動するようになっている。
【００３３】
前記ＴＩＧ溶接用トーチ７は、図５に示す如く、内部にアルゴンガスやヘリウム等のシールドガスＧを通す筒状のトーチボディ２０と、トーチボディ２０内へ上方側から上下動自在且つ回転自在にねじ込み挿着され、タングステン電極棒１８を着脱自在に保持する電極コレット２１（筒状に形成した銅製のコレット本体２１ａ及びコレット本体２１ａの先端部に形成した半割り状のチャック部に着脱自在に螺着される筒状に形成した銅製の固定具２１ｂから成る）と、電極コレット２１の上端部に取り付けられ、電極コレット２１を正逆回転させてトーチボディ２０に対して上下動させるコレットハンドル２２と、トーチボディ２０の下端部に着脱自在に螺着され、トーチボディ２０の内部を通して流入して来たシールドガスＧを均質拡散させて層流化するガスレンズ２３（銅製の筒状のホルダー２３′及びホルダー２３′内に取り付けた金属製のフィルター２３″から成る）と、ガスレンズ２３にタングステン電極棒１８の先端部を囲繞する状態で着脱自在に取り付けられ、ガスレンズ２３により層流化されたシールドガスＧをアークの周囲に放出する筒状のシールドノズル２４と、ガスレンズ２３に着脱自在に取り付けられ、タングステン電極棒１８の先端部周囲に配設された狭窄ノズル２５とから構成されている。
【００３４】
ＴＩＧ溶接用トーチ７の狭窄ノズル２５は、図５及び図６に示す如く、タングステン電極棒１８の先端部周囲にタングステン電極棒１８と同心状に配設されてタングステン電極棒１８の先端部との間に環状の高速ガス通路を形成するものであり、トーチボディ２０内からガスレンズ２３のホルダー２３′内を流れるシールドガスＧの一部を前記高速ガス通路内に流してシールドノズル２４から狭窄ノズル２５の周囲に流れる層流化したシールドガスＧよりも速い高速整流ガスＧ１とし、当該高速整流ガスＧ１をアークの周囲に流すようにしたものである。
【００３５】
具体的には、前記狭窄ノズル２５は、図７に示す如く、電導性及び強度性等に優れた銅材（ベリリウム銅）により筒状体に形成されてガスレンズ２３の先端面中央位置に着脱自在に螺着され、タングステン電極棒１８の先端部外周面との間に環状の高速ガス通路を形成する筒状のノズル本体２５ａと、ノズル本体２５ａの内周面に円周方向へ一定の間隔をおいて突出形成され、タングステン電極棒１８をノズル本体２５ａの中心位置に保持するノズル本体２５ａの長手方向に沿う複数の位置決め用突条２５ｂと、複数の位置決め用突条２５ｂ間に形成され、ノズル本体２５ａの長手方向に平行に延びて高速ガス通路内を流れるシールドガスＧを整流化する複数のガス整流溝２５ｃとから成り、トーチボディ２０から放出されるシールドガスＧの一部を前記高速ガス通路に流してシールドノズル２４から放出される層流化したシールドガスよりも速い高速整流ガスＧ１とし、当該高速整流ガスＧ１をノズル本体２５ａの先端開口からアークの周囲に流すようにしたものである。
【００３６】
また、位置決め用突条２５ｂ及びガス整流溝２５ｃは、それぞれノズル本体２５ａの内周面の円周方向へ等角度ごとに配置されており、ノズル本体２５ａの先端開口から高速整流ガスＧ１をアークの周囲に均等に流せるようになっている。
【００３７】
更に、位置決め用突条２５ｂ及びガス整流溝２５ｃは、ノズル本体２５ａの先端から離れた位置に形成され、また、ノズル本体２５ａの先端と位置決め用突条２５ｂ及びガス整流溝２５ｃとの間に位置する高速ガス通路の内径は、位置決め用突条２５ｂ及びガス整流溝２５ｃの上流側の高速ガス通路の内径よりも大きく形成されている。
その結果、高速ガス通路内に流入したシールドガスＧは、ガス整流溝２５ｃを通過して整流化されて高速整流ガスＧ１となり、高速ガス通路の下流側部分で安定化してからノズル本体２５ａの先端開口から放出されることになる。
【００３８】
尚、図５において、２３ａはホルダー２３′に形成した狭窄ノズル２５の支持筒部、２３ｂはホルダー２３′に形成した環状のガス室、２３ｃはホルダー２３′に形成したガス流通孔、２６はトーチボディ２０に設けられ、電極コレット２１を調整位置に保持する加圧調整ネジ、２７はトーチボディ２０１に固定した電極・メインガス管接続金具、２８はトーチボディ２０とガスレンズ２３との間に介設したガスシール用のゴムリング、２９はトーチボディ２０とシールドノズル２４との間に介設したプラスチック製の調整リングである。
【００３９】
上記の実施の形態においては、アークの周囲に高速整流ガスＧ１を均等に流せるようにした狭窄ノズル２５を使用するようにしたが、他の実施の形態においては、ノズル本体２５ａの先端開口から高速整流ガスＧ１をアークの周囲の相対する位置に多く流せるようにした狭窄ノズル２５を使用するようにしても良く、或いは、ノズル本体２５ａの先端開口からアークの周囲に旋回高速整流ガスＧ１′を流せるようにした狭窄ノズル２５を使用するようにしても良い。
【００４０】
即ち、前者の狭窄ノズル２５は、図８及び図９に示す如く、二つの位置決め用突条２５ｂ及びガス整流溝２５ｃをそれぞれノズル本体２５ａの内周面の円周方向へ１８０°ごとに配置し、ノズル本体２５ａの先端から高速整流ガスＧ１をアークの周囲の相対する位置に多く流し、その他の個所には高速整流ガスＧ１を少なめに流す構成としたものである。
【００４１】
前者の狭窄ノズル２５を用いたＴＩＧ溶接用トーチ７は、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、アークの円周方向に９０°ごとにプラズマ気流Ｐの強い個所と弱い個所が交互に形成されるため、横断面形状が楕円状で且つエネルギー密度の高いアークａを形成することができる。
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母材Ｗの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。
【００４２】
一方、後者の狭窄ノズル２５は、図１１〜図１３に示す如く、タングステン電極棒１８の先端部周囲にタングステン電極棒１８と同心状に配置され、タングステン電極棒１８の先端部外周面との間に環状の高速ガス通路を形成する筒状のノズル本体２５ａと、ノズル本体２５ａの先端部内方に挿着され、内周面でタングステン電極棒１８をノズル本体２５ａの中心位置に保持すると共に、外周面に高速ガス通路内を流れるシールドガスＧを整流化して旋回させる複数の螺旋状のガス整流溝３０ａを形成した筒状の螺旋金具３０とから成る。
【００４３】
前記ノズル本体２５ａは、電導性及び強度性等に優れた銅材（ベリリウム銅）により先端部（下端部）外周面が先細り状の筒状に形成されており、その基端部（上端部）外周面には、ガスレンズ２３のホルダー２３′の支持筒部２３ａに着脱自在に螺着される雄ネジが形成されている。
このノズル本体２５ａの先端部（下端部）の内径は、基端部（上端部）の内径よりも大きく形成されており、ノズル本体２５ａの先端部内方に螺旋金具３０が挿着されるようになっている。
【００４４】
また、螺旋金具３０は、電導性及び強度性等に優れた銅材（ベリリウム銅）により筒状に形成されており、その内周面でタングステン電極棒１８をノズル本体２５ａの中心位置に保持するようになっている。
この螺旋金具３０の外周面には、複数の螺旋状のガス整流溝３０ａが同じ方向で且つ円周方向に均等に形成されており、旋回高速整流ガスＧ１′をアークの周囲に均等に流せるようになっている。
そして、螺旋金具３０は、ノズル本体２５ａの先端部内方へ圧入することによって、ノズル本体２５ａの先端部内方に取り付けられており、ノズル本体２５ａの先端から離れた位置に挿着されている。
【００４５】
後者の狭窄ノズル２５によれば、高速ガス通路内に流入したシールドガスＧは、螺旋状のガス整流溝３０ａを通過して整流化されて旋回高速整流ガスＧ１′となり、高速ガス通路の下流側部分で安定化してからノズル本体２５ａの先端開口から放出されることになる。
後者の狭窄ノズル２５を用いたＴＩＧ溶接用トーチ７は、旋回高速整流ガスＧ１′によりアークがより緊縮することになり、図５に示すＴＩＧ溶接用トーチ７と同様の作用効果を確実且つ良好に得られる。
また、後者の狭窄ノズル２５を用いたＴＩＧ溶接用トーチ７は、母材表面に衝突した旋回高速整流ガスＧ１′が、溶融プールより発生した金属蒸気をすばやく包み込んで外部へ放出すめため、溶融金属のシールド効果をより高めると共に、溶融金属内への金属蒸気の再付着・再混入を防ぎ、高品質な溶着金属を形成することができる。
【００４６】
前記トーチウィービングユニット１９は、図１４〜図１７に示す如く、走行台１７に取り付けられ、ワークの突合せ部に沿って往復移動する平面形状コ字状の前後スライドベース３１と、前後スライドベース３１の上面にリニアガイド３２（案内レール３２ａ及び案内レール３２ａ上を摺動するスライダー３２ｂから成る）を介してワークの突合せ部に沿って往復移動自在に設けた平面形状コ字状の前後スライド板３３と、前後スライドベース３１と前後スライド板３３との間に設けられ、前後スライド板３３をワークの突合せ部に沿って往復移動させるボールネジ機構３４と、前後スライドベース３１に設けられ、ボールネジ機構３４に連動連結されてボールネジ機構３４を作動させる正逆回転自在なモータ３５と、前後スライドベース３１に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチ７をＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向（図１６及び図１７の左方向）と直交する方向（図１５の左右方向）へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチ７の左右方向の位置を調整するトーチ左右駆動機構３６と、トーチ左右駆動機構３６に設けられ、ＴＩＧ溶接用トーチ７を上下動させてＴＩＧ溶接用トーチ７の高さを調整するトーチ上下駆動機構３７とを備えており、前記トーチ上下駆動機構３７にＴＩＧ溶接用トーチ７が配設されている。
【００４７】
具体的には、前記ボールネジ機構３４は、前後スライドベース３１の上面に固定したサポートユニット３４ａと、前後スライド板３３の上面に固定した前後ボールネジ台３４ｂと、前後スライドベース３１の上方位置にワークの突合せ部に沿う姿勢で配置され、サポートユニット３４ａに回転自在且つ軸線方向へ移動不能に支持されると共に、前後ボールネジ台３４ｂに回転自在且つ軸線方向へ相対移動可能に支持されたボールネジ軸３４ｃとから構成されている。
【００４８】
このボールネジ機構３４によれば、モータ３５によりボールネジ軸３４ｃを正逆回転させると、前後ボールネジ台３４ｂがボールネジ軸３４ｃに沿って往復移動し、これに伴って前後スライド板３３がワークの突合せ部に沿って往復移動することになり、前後スライド板３３にトーチ左右駆動機構３６及びトーチ上下駆動機構３７を介して取り付けたＴＩＧ溶接用トーチ７もワークの突合せ部に沿って往復移動することになる。
即ち、ボールネジ機構３４を作動させることによって、ＴＩＧ溶接用トーチ７がＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向に沿ってウィービングすることになる。
このとき、ＴＩＧ溶接用トーチ７は、ワークの突合せ部に沿って平行状態でウィービングし、タンクズテン電極棒１８の先端とワークの突合せ部の距離は常時一定となっている。
【００４９】
前記モータ３５は、前後スライドベース３１に固定したモータブラケット３８に取り付けられており、その出力軸がカップリング３９を介してボールネジ軸３４ｃに連動連結されている。このモータ３５には、ステッピングモータが使用されている。
【００５０】
従って、モータ３５（ステッピングモータ）へ所定数のパルス入力信号が加えられると、モータ３５の出力軸が入力パルス数に応じたステッピング回転を行い、この回転運動がカップリング３９を介してボールネジ機構３４のボールネジ軸３４ｃに伝達され、これによってボールネジ軸３４ｃを所定の角度又は所定の回転数だけ正回転又は逆回転させる。
そうすると、前後スライド板３３がワークの突合せ部に沿って往復移動することになる。
【００５１】
尚、この実施の形態に於いては、モータ２７にステッピングモータを使用しているが、回転角度を制御できるモータ２７であれば如何なる型式のモータであっても良く、例えばサーボモータ（ＤＣモータ＋エンコーダ）やＡＣサーボモータ（ＡＣモータ＋エンコーダ）、超音波モータを使用するようにしても良い。
【００５２】
前記トーチ左右駆動機構３６は、前後スライド板３３の上面に対向状に立設した一対の左右調整ブラケット３６ａと、左右調整ブラケット３６ａ間に架設したレール台３６ｂと、レール台３６ｂにリニアガイド３６ｃを介してＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向と直交する方向へ往復移動自在に設けられ、トーチ上下駆動機構３７を介してＴＩＧ溶接用トーチ７が取り付けられるスライダー取付台３６ｄと、左右調整ブラケット３６ａとスライダー取付台３６ｄとの間に設けられ、スライダー取付台３６ｄをＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向と直交する方向へ往復移動させるボールネジ機構３６ｅ（サポートユニット３６ｅ′、左右ボールネジ台（図示省略）及びボールネジ軸３６ｅ″から成る）と、左右調整ブラケット３６ａにモータブラケット３６ｆを介して取れ付けられ、ボールネジ機構３６ｅのボールネジ軸３６ｅ″にカップリング３６ｈにより連動連結されてボールネジ機構３６ｅを作動させる正逆回転自在なモータ３６ｇ（ステッピングモータ）とから構成されている。
【００５３】
このトーチ左右駆動機構３６によれば、モータ３６ｇによりボールネジ軸３６ｅ″を正逆回転させると、スライダー取付台３６ｄがボールネジ軸３６ｅ″に沿って往復移動し、これに伴ってスライダー取付台３６ｄがＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向と直交する方向へ往復移動することになり、スライダー取付台３６ｄにトーチ上下駆動機構３７を介して取り付けたＴＩＧ溶接用トーチ７もＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向と直交する方向へ往復移動することになる。
即ち、トーチ左右駆動機構３６を作動させることによって、ＴＩＧ溶接用トーチ７をＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向と直交する方向へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチ７の左右方向の位置を調整することができる。
【００５４】
前記トーチ上下駆動機構３７は、スライダー取付台３６ｄにリニアガイド３７ａを介して上下動自在に設けられたトーチ取付台３７ｂと、スライダー取付台３６ｄとトーチ取付台３７ｂとの間に設けられ、トーチ取付台３７ｂを上下方向へ往復移動させるボールネジ機構３７ｃ（サポートユニット３７ｃ′、上下ボールネジ台（図示省略）及びボールネジ軸３７ｃ″から成る）と、スライダー取付台３６ｄにモータブラケット３７ｄを介して取れ付けられ、ボールネジ機構３７ｃのボールネジ軸３７ｃ″にカップリング３７ｆにより連動連結されてボールネジ機構３７ｃを作動させる正逆回転自在なモータ３７ｅ（ステッピングモータ）とから構成されている。
【００５５】
このトーチ上下駆動機構３７によれば、モータ３７ｅによりボールネジ軸３７ｃ″を正逆回転させると、トーチ取付台３７ｂがボールネジ軸３７ｃ″に沿って上下方向へ往復移動し、トーチ取付台３７ｂに取り付けたＴＩＧ溶接用トーチ７が上下動することになる。
即ち、トーチ上下駆動機構３７を作動させることによって、ＴＩＧ溶接用トーチ７を上下方向へ移動させてＴＩＧ溶接用トーチ７の高さ位置を調整することができる。
【００５６】
次に、上述したワークの水平型自動溶接装置８を用いて円筒状に曲げ加工したワークの円周方向両端を突合せ溶接してパイプやドラム等の筒体を作製する場合について説明する。
【００５７】
尚、ワークＷには、厚みが０．８ｍｍ〜３．０ｍｍのステンレス鋼板等を円筒状に曲げ加工したワークが使用されている。また、溶接電流、アーク長、シールドガスの供給量、ＴＩＧ溶接用トーチ７の走行速度、タングステン電極棒１８の先端形状等の溶接条件は、ワークの材質、板厚、幅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。
【００５８】
先ず、突合せ溶接するワークの厚さに応じてマンドレル２を手動操作により回転操作し、ワークの厚みに対応するバックバー３が真上を向くようにマンドレル２を回転させる。
【００５９】
次に、マンドレル２に円筒状に曲げ加工したワークを挿着すると共に、マンドレル２の先端部をマンドレル２受けにより支持して長尺状のマンドレル２の撓みを防止し、この状態でマンドレル２の上面側に位置するセンター位置決め機構４のセンタープレート４′を駆動部４″により上昇させてセンタープレート４′の先端部（上端部）をバックバー３の上面から上方へ突出させる。
【００６０】
ワークをマンドレル２に挿着したら、マンドレル２に挿着したワークＷの円周方向一端をセンタープレート４′の上端部側面に当接させ、この状態でクランプ機構６の一方のクランプ板６ａ（センタープレート４′に当接しているワークＷの一端部上方に位置するクランプ板６ａ）を下降させ、当該クランプ板６ａによりワークＷの円周方向一端部をバックバー３上へ押圧固定する。
【００６１】
ワークの円周方向の一端部を一方のクランプ板６ａによりバックバー３上へ押圧固定したら、センター位置決め機構４の駆動部４″に供給されている圧縮空気の供給を停止する。そうすると、復帰用の圧縮スプリング４ｃの弾性力によりセンタープレート４′が下降し、センタープレート４′の上端部がバックバー３のスリット状の溝内に収納される。
【００６２】
センタープレート４′が下降したら、ワークの円周方向他端を目視によって先にバックバー３上に押圧固定されたワークの円周方向一端に突合せ、この状態でクランプ機構６の他方のクランプ板６ａを下降させ、当該クランプ板６ａによりワークＷの円周方向他端部をバックバー３上に押圧固定する。
【００６３】
そして、ワークの円周方向の両端がバックバー３のスリット状の溝上で突合せ固定されたら、マンドレル２のガス供給口からバックバー３のスリット状の溝内にアルゴンガス等のシールドガスを供給しつつ、溶接装置８によりワークＷの突合せ部を突合せ溶接する。
即ち、ＴＩＧ溶接用トーチ７が下降してタングステン電極棒１８の先端をワークの突合せ部の一端部に臨ませてタングステン電極棒１８の先端とワークとの間にアークを発生させ、このアークが安定した状態になってから走行台１７が駆動装置により前進してＴＩＧ溶接用トーチ７をワークの突合せ部に沿って走行させ、ワークの突合せ部を順次突合せ溶接して行く。
【００６４】
このとき、ＴＩＧ溶接用トーチ７をワークの突合せ部に沿って移動させると同時に、トーチウィービングユニット１９によりＴＩＧ溶接用トーチ７をＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向に沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接する。
このＴＩＧ溶接用トーチ７のウィービングの振幅は、ワークの突合せ溶接時にハンピングビードを生じないように１ｍｍ以内に設定されている。何故なら、ＴＩＧ溶接用トーチ７のウィービングの振幅が１ｍｍを超えると、ハンピングビードを生じるからである。
この実施の形態においては、ＴＩＧ溶接用トーチ７のウィービングの振幅は、０．１ｍｍに設定されている。
また、ＴＩＧ溶接用トーチ７の振動スピードは、２０００ｍ／分に、ＴＩＧ溶接用トーチ７の移動速度は、４００ｍｍ／分にそれぞれ設定されている。
【００６５】
尚、ＴＩＧ溶接用トーチ７は、ウィービングの振幅を小さくして微振動させ、振幅数を増やす方が、ワークの突合せ部に運動エネルギーをより与えることができるので、ワークの突合せ溶接時には、微振動させながら前後方向の振幅数を増やしている。
また、溶接の開始時及び終了時には、溶融プールを吹き飛ばすことがあるので、ＴＩＧ溶接用トーチ７のウィービングを行わないようにしている。
【００６６】
ワークの突合せ溶接が終了すると、バックバー３へのシールドガスの供給を停止すると共に、溶接装置８のＴＩＧ溶接用トーチ７が元の位置に復帰する。また、クランプ機構６によるワークのクランプ状態が解除されると共に、マンドレル２受けが鉛直位置から水平位置へ回動してマンドレル２の先端を開放する。
これにより、突合せ溶接されたワーク（パイプやドラム）をマンドレル２から引き抜くことができる。
【００６７】
このように、上述したワークの水平型自動溶接装置８は、ＴＩＧ溶接用トーチ７をその走行方向に沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接するようにしているため、ワークの突合せ部に運動エネルギーを与えることになり、溶融プールが高温化されて深い溶け込みが得られ、高速溶接が可能となると共に、溶接応力を除去することができ、また、金属原子の運動を活発にして原子構造の欠陥をなくすことができる。
【００６８】
また、ワークの水平型自動溶接装置８は、アークの周囲にシールドガスＧの一部を高速整流ガスＧ１にして流す狭窄ノズル２５を挿着したＴＩＧ溶接用トーチ７を使用しているため、ＴＩＧ溶接用トーチ７のタングステン電極棒１８側からワークへ向って流れるプラズマ気流の速さが従来の速さの数倍の速さに達し、アークに作用する電磁力及び磁界が強化され、アークのエネルギー密度、アークの指向性及び硬直性がそれぞれ高められて安定したアークが得られることになり、その結果、溶接速度を更に高めることができるうえ、ビード幅が裏表とも均一で且つビードの波形の間隔が等間隔に形成されて高品質の安定した溶接を行える。
【００６９】
更に、ワークの水平型自動溶接装置８は、シールドガスＧを高速整流ガスＧ１にして流すと共に、高速溶接が可能となるため、溶接時にシールドガスＧが風の影響を受けることがなく、また、熱影響部の急熱・急冷によって結晶の粗大化を抑止し、溶接金属の曲げ延性も向上する。
【００７０】
そのうえ、ワークの水平型自動溶接装置８は、高速のプラズマ気流Ｐにより溶融金属内に発生する金属蒸気（不純物）の溶融金属への再付着・混入を防止でき、高品質な溶接を行える。
【００７１】
加えて、ワークの水平型自動溶接装置８は、狭窄ノズル２５からアークの周囲に流す高速整流ガスＧ１とその外側にシールドノズル２４から流す層流化したシールドガスＧとにより二重にシールするようになっているため、シールド効果が高められて溶融池への空気の進入を確実に遮断することができ、表面ビードの酸化皮膜が少なく、ビード表面に光沢のある溶接を行えると共に、タングステン電極棒１８の寿命が長くなる。
【００７２】
図１８及び図１９は本発明のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置８と従来のワークの溶接方法及び水平型自動溶接装置８を用いて同じ溶接条件下でワークを突合せ溶接し、その溶接部を拡大したものであり、図１８の（Ａ）は本発明の方法及び装置を用いたワークの溶接部の拡大断面図を示し、図１８の（Ｂ）は従来の方法及び装置を用いたワークの溶接部の拡大断面図であり、また、図１９の（Ａ）は本発明の方法及び装置を用いたワークの溶接部の裏ビードの拡大底面図であり、図１９の（Ｂ）は従来の方法及び装置を用いたワークの溶接部の裏ビードの拡大底面図を示すものである。
【００７３】
図１８及び図１９の写真からも明らかなように、本発明の方法及び装置を用いたワークの突合せ溶接においては、表ビードの表面に凹みがなく、裏ビードもツルツルで奇麗であり、ビードも左右対称形状になっているが、従来の方法及び装置を用いたワークの突合せ溶接においては、溶着金属のセンター落ちが生じて表ビードの表面に凹みができ、裏ビードもザラザラで汚くなっていると共に、ビードも左右非対称となっていることが判る。
【符号の説明】
【００７４】
１はフレーム、１ａは本体フレーム、１ｂは上部フレーム、１ｃはベースフレーム、２はマンドレル、２ａは取付け溝、２ｂはガス溝、２ｃは凹部、２ｄはピストン穴、２ｅは圧縮空気供給口、２ｆはマンドレルピン、３はバックバー、３ａはバックバー片、４はセンター位置決め機構、４′はセンタープレート、４″は駆動部、４ａは支持台、４ｂはピストン、４ｃは圧縮スプリング、５はワークリフター、５ａはテーブル、５ｂはボールローラ、６はクランプ機構、６ａはクランプ板６ａ、７はＴＩＧ溶接用トーチ、８は溶接装置、９はキャスター、１０はアジャスター、１１は溶接電源、１２は冷却装置、１３は流量パネル、１４は研磨機、１５はマンドレル受けユニット、１５ａはマンドレル受け、１６はガイドレール、１７は走行台、１８はタンクズテン電極棒、１９はトーチチウィービングユニット、２０はトーチボディ、２１は電極コレット、２１ａはコレット本体、２１ｂは固定具、２２はコレットハンドル、２３はガスレンズ、２３′はホルダー、２３″はフィルター、２３ａは支持筒部、２３ｂはガス室、２３ｃはガス流通孔、２４はシールドノズル、２５は狭窄ノズル、２５ａはノズル本体、２５ｂは位置決め用突条、２５ｃはガス整流溝、２６は加圧調整ネジ、２７は電極・メインガス管接続金具、２８はゴムリング、２９は調整リング、３０は螺旋金具、３０ａはガス整流溝、３１は前後スライドベース、３２はリニアガイド、３２ａは案内レール、３２ｂはスライダー、３３は前後スライド板、３４はボールネジ機構、３４ａはサポートユニット、３４ｂは前後ボールネジ台、３４ｃはボールネジ軸、３５はモータ、３６はトーチ左右駆動機構、３６ａは左右調整ブラケット、３６ｂはレール台、３６ｃはリニアガイド、３６ｄはスライダー取付台、３６ｅはボールネジ機構、３６ｅ′はサポートユニット、３６ｅ″はボールネジ軸、３６ｆはモータブラケット、３６ｇはモータ、３６ｈはカップリング、３７はトーチ上下駆動機構、３７ａはリニアガイド、３７ｂはトーチ取付台、３７ｃはボールネジ機構、３７ｃ′はサポートユニット、３７ｃ″はボールネジ軸、３７ｄはモータブラケット、３７ｅはモータ、３７ｆはカップリング、３８はモータブラケット、３９はカップリング、ａはアーク、Ｇはシールドガス、Ｇ１は高速整流ガス、Ｇ１′は旋回高速整流ガス、Ｐはプラズマ気流、Ｗは母材。
【要約】
【課題】  タングステン電極棒を備えたＴＩＧ溶接用トーチをその走行方向へウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接することによって、高速溶接を行えるようにすると共に、高品質の安定した溶接を行えるようにする。
【解決手段】  円筒状に曲げ加工した金属板製のワークを水平姿勢のマンドレル２に挿着すると共に、ワークの円周方向両端を突合せた状態でクランプ機構６によりマンドレル２に設けたバックバー３上へ押圧固定し、この状態でタングステン電極棒１８を備えたＴＩＧ溶接用トーチ７をワークの突合せ部に沿って走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接して筒体を作製するようにしたワークの溶接方法において、前記ＴＩＧ溶接用トーチ７をＴＩＧ溶接用トーチ７の走行方向に沿ってウィービングさせながらワークの突合せ部を突合せ溶接する。
【選択図】      図４【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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