(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パイプ（５１）の側部に第２パイプ（５２）の端部を溶接する際に前記第１パイプ（５１）の向き及び前記第２パイプ（５２）の向きを調整する角度調整装置であって、
前記第２パイプ（５２）が上方又は斜め上方に向く姿勢で前記第１パイプ（５１）の側部に前記第２パイプ（５２）の端部が配置された被溶接物（５０）を保持するパイプ保持部（２０）と、
前記第１パイプ（５１）の向きに直交し前記第１パイプ（５１）のほぼ中央を通る回転軸（Ａ１）を中心に前記パイプ保持部（２０）を少なくとも１回転させて前記第１パイプ（５１）の向きを漸次変化させる第１調整機構（３０）と、
前記第１調整機構（３０）による前記パイプ保持部（２０）の回転に連動させて、前記第１パイプ（５１）の中心線（Ａ２）を中心に前記パイプ保持部（２０）を回して前記第２パイプ（５２）の向きを変化させる第２調整機構（４０）と、を備え、
前記第２調整機構（４０）は、正面から見たときの前記第１パイプ（５１）の向きが縦向きの配置及び横向きの配置うちの一方の配置から他方の配置へ漸次変化するのに伴って、前記縦向きの配置のときよりも前記横向きの配置のときの方が前記第２パイプ（５２）の向きが水平方向（Ｈ）に近くなり、かつ前記一方の配置から他方の配置までの変化中に前記第２パイプ（５２）の向きを一方向に漸次変化させる、角度調整装置。
【請求項２】
前記パイプ保持部（２０）は、
前記被溶接物（５０）を載置する載置部（２１）と、
前記載置部（２１）に接続され、前記中心線（Ａ２）の方向に延びる軸部（２３）と、を含み、
前記第１調整機構（３０）は、
前記軸部（２３）を回転可能に支持する台座（３３）と、
前記台座（３３）に接続され、前記台座（３３）を回転軸（Ａ１）を中心に回転させるシャフト（３２）と、を含み、
前記第２調整機構（４０）は、
前記載置部（２１）に設けられた連係部材（４２）と、
前記回転軸（Ａ１）に直交する平面に対して傾斜して配置され、前記連係部材（４２）を案内する案内部材（４１）と、を含む、請求項１に記載の角度調整装置。
【請求項３】
前記第２調整機構（４０）は、前記連係部材（４２）を前記案内部材（４１）側に付勢する付勢部（４３）をさらに含む、請求項２に記載の角度調整装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのパイプを互いに溶接する際に用いられる角度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、パイプを板状部材（取付用フランジ）に溶接する溶接方法が提案されている。この特許文献１には、パイプの中心軸線を水平より傾斜させた状態でパイプの端部に板状部材を中心軸線に対して直角に配置して溶接治具にセットし、接合部を上方から溶接するように溶接トーチを位置させ、中心軸線を中心にパイプおよび板状部材を回転させてパイプの全周にわたってマグ溶接によって接合する溶接方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば空気調和機などの冷凍装置に用いられるパイプの側部に別のパイプの端部を溶接する用途に特許文献１に記載されているような溶接方法を転用する場合には、次のような理由から高度な溶接技能が必要になる。
【０００５】
すなわち、特許文献１に記載の溶接方法では、パイプと板状部材との接合が前提とされており、パイプと板状部材との接合部においては、パイプ及び板状部材が１回転する間、互いの角度は変化することなく常に直角である。したがって、溶接中において、作業者は、溶接トーチ及び溶接棒の位置をほぼ固定させたまま溶接作業を行うことができる。
【０００６】
これに対し、第１のパイプの側部に第２のパイプの端部を溶接する場合には、第２のパイプの中心軸を中心にこれらのパイプを回転させると、第１パイプが管形状であることに起因して、溶接部において、第１パイプの表面と第２パイプの表面とのなす角度が回転中変化し続ける。したがって、この場合には、高度な溶接技能が必要になる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイプの側部に別のパイプの端部を溶接する際に高度な溶接技能が必要とされない角度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の角度調整装置は、第１パイプ（５１）の側部に第２パイプ（５２）の端部を溶接する際に前記第１パイプ（５１）の向き及び前記第２パイプ（５２）の向きを調整する。前記角度調整装置は、前記第２パイプ（５２）が上方又は斜め上方に向く姿勢で前記第１パイプ（５１）の側部に前記第２パイプ（５２）の端部が配置された被溶接物（５０）を保持するパイプ保持部（２０）と、前記第１パイプ（５１）の向きに直交し前記第１パイプ（５１）のほぼ中央を通る回転軸（Ａ１）を中心に前記パイプ保持部（２０）を少なくとも１回転させて前記第１パイプ（５１）の向きを漸次変化させる第１調整機構（３０）と、前記第１調整機構（３０）による前記パイプ保持部（２０）の回転に連動させて、前記第１パイプ（５１）の中心線（Ａ２）を中心に前記パイプ保持部（２０）を回して前記第２パイプ（５２）の向きを変化させる第２調整機構（４０）と、を備えている。
【０００９】
前記第２調整機構（４０）は、正面から見たときの前記第１パイプ（５１）の向きが縦向きの配置及び横向きの配置うちの一方の配置から他方の配置へ漸次変化するのに伴って、前記縦向きの配置のときよりも前記横向きの配置のときの方が前記第２パイプ（５２）の向きが水平方向（Ｈ）に近くなり、かつ前記一方の配置から他方の配置までの変化中に前記第２パイプ（５２）の向きを一方向に漸次変化させる。
【００１０】
第１パイプ（５１）の側部に第２パイプ（５２）の端部を溶接する場合、被溶接物（５０）が回転軸（Ａ１）を中心に回転するのに伴って、管形状であることに起因して第１パイプ（５１）の表面（Ｓ１）と水平方向（Ｈ）とのなす角度が変化する。そこで、この構成では、第１調整機構（３０）によって第１パイプ（５１）の向きが縦向きの配置及び横向きの配置のうちの一方の配置から他方の配置へ漸次変化するのに伴って、縦向きの配置のときよりも横向きの配置のときの方が第２パイプ（５２）の向きが水平方向（Ｈ）に近くなるように、中心線（Ａ２）を中心にパイプ保持部（２０）を回して第２パイプ（５２）の向きを変化させる。そして、前記一方の配置から他方の配置までの変化中には、第２パイプ（５２）の向きを一方向に漸次変化させる。
【００１１】
これにより、第１パイプ（５１）の表面（Ｓ１）と第２パイプ（５２）の表面（Ｓ２）とのなす角度（θ１〜θ４）を２等分する方向（Ｄ１〜Ｄ４）が変動するのを抑制することができる。これにより、作業者による溶加材（Ｂ）及び溶接トーチ（Ｔ）の角度調節が少なくて済み、場合によっては不要になる。したがって、従来必要とされていた高度な溶接技能を有していない作業者であっても適切に溶接を行うことができる。
【００１２】
前記角度調整装置において、前記パイプ保持部（２０）は、前記被溶接物（５０）を載置する載置部（２１）と、前記載置部（２１）に接続され、前記中心線（Ａ２）の方向に延びる軸部（２３）と、を含み、前記第１調整機構（３０）は、前記軸部（２３）を回転可能に支持する台座（３３）と、前記台座（３３）に接続され、前記台座（３３）を回転軸（Ａ１）を中心に回転させるシャフト（３２）と、を含み、前記第２調整機構（４０）は、前記載置部（２１）に設けられた連係部材（４２）と、前記回転軸（Ａ１）に直交する平面に対して傾斜して配置され、前記連係部材（４２）を案内する案内部材（４１）と、を含んでいるのが好ましい。
【００１３】
このような簡単な構成で、第１パイプ（５１）の向き及び第２パイプ（５２）の向きを自動的に調整して第１パイプ（５１）の表面（Ｓ１）と第２パイプ（５２）の表面（Ｓ２）とのなす角度（θ１〜θ４）を２等分する方向（Ｄ１〜Ｄ４）が変動するのを抑制することができる。
【００１４】
また、前記角度調整装置において、前記第２調整機構（４０）は、前記連係部材（４２）を前記案内部材（４１）側に付勢する付勢部（４３）をさらに含んでいてもよい。
【００１５】
この構成では、連係部材（４２）が移動する際に、連係部材（４２）が案内部材（４１）から離隔するのが抑制される。これにより、第２パイプ（５２）の向きが所望の方向からずれるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パイプの側部に別のパイプの端部を溶接する際に高度な溶接技能が必要とされない角度調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る角度調整装置を示す斜視図である。
【図２】前記角度調整装置を示す側面図である。
【図３】シャフトを含む平面で前記角度調整装置を切断したときの断面図である。
【図４】（Ａ）は、接合前の第１パイプ及び第２パイプを示す斜視図であり、（Ｂ）は、第１パイプと第２パイプが接合位置に位置決めされた状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は、接合後の第１パイプ及び第２パイプを示す斜視図である。
【図５】被溶接物（第１パイプ及び第２パイプ）が第１ポジション（溶接開始位置）にある状態を示しており、（Ａ）は、前記角度調整装置を回転軸Ａ１方向から見た概略図であり、（Ｂ）は、側方から見た概略図であり、（Ｃ）は、正面から見た概略図である。
【図６】被溶接物が第２ポジションにある状態を示しており、（Ａ）は、前記角度調整装置を回転軸Ａ１方向から見た概略図であり、（Ｂ）は、側方から見た概略図である。
【図７】被溶接物が第３ポジションにある状態を示しており、（Ａ）は、前記角度調整装置を回転軸Ａ１方向から見た概略図であり、（Ｂ）は、側方から見た概略図である。
【図８】被溶接物が第４ポジションにある状態を示しており、（Ａ）は、前記角度調整装置を回転軸Ａ１方向から見た概略図であり、（Ｂ）は、側方から見た概略図である。
【図９】（Ａ）は、案内部材の変形例１を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図である。
【図１０】（Ａ）は、案内部材の変形例２を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＢ−ＸＢ線断面図である。
【図１１】従来の溶接方法を用いてパイプ同士が接合されるときのパイプ同士の関係を示す図であり、（Ａ）は、被溶接物が第１ポジションにある状態を示しており、（Ｂ）は、被溶接物が第２ポジションにある状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る角度調整装置１０について図面を参照して説明する。本実施形態に係る角度調整装置１０は、被溶接物５０（第１パイプ５１及び第２パイプ５２）を溶接する際に用いられる。第１パイプ５１及び第２パイプ５２は、ともに円筒形状を有している。
【００１９】
角度調整装置１０は、第１パイプ５１の側部に第２パイプ５２の端部を溶接する際に第１パイプ５１の向き及び第２パイプ５２の向きを調整することにより、溶接作業の熟練者でない者にもパイプ同士の溶接を適切に行うことができるようにするためのものである。なお、第１パイプ５１の向きとは、第１パイプ５１の延びる方向（円筒の中心線Ａ２の方向）をいい、第２パイプ５２の向きとは、第２パイプ５２の延びる方向（円筒の中心線の方向）をいう。
【００２０】
図１〜３に示すように、角度調整装置１０は、ベース１１と、パイプ保持部２０と、第１調整機構３０と、第２調整機構４０とを備えている。ベース１１は、パイプ保持部２０、第１調整機構３０及び第２調整機構４０を支持する役割を担う。パイプ保持部２０、第１調整機構３０及び第２調整機構４０は、ベース１１に対して直接又は間接的に取り付けられている。
【００２１】
図１に示すように、ベース１１は、上部から前部に向かって延びる溝１４と、この溝１４の下方に設けられた図略の収容空間とを有している。この収容空間には、後述するモータ３４が配置されており、溝１４には、この溝１４に沿って上方又は斜め上方に延びるシャフト３５が配置されている（図３参照）。シャフト３５は、ターンテーブル３１とモータＭとを接続している。
【００２２】
ベース１１には、ターンテーブル３１の傾斜角度を調節するための傾斜角度調節レバー１３が設けられている。傾斜角度調節レバー１３を回転させることにより、シャフト３５の傾斜角度が変わり、これに伴ってターンテーブル３１の傾斜角度が変わる。
【００２３】
パイプ保持部２０は、第２パイプ５２が上方又は斜め上方に向く姿勢で第１パイプ５１の側部に第２パイプ５２の端部が配置された状態で被溶接物５０を保持する。なお、以下の説明では、第２パイプ５２が斜め上方に向く姿勢で被溶接物５０が保持される場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
パイプ保持部２０は、載置部２１と、挟み部２２と、軸部２３と、付勢部２５とを含む。載置部２１には、被溶接物５０が載置される。載置部２１は、様々な第１パイプ５１の外径にも適合するように、Ｖ字状に屈曲する板状部材により形成されている。すなわち、Ｖ字の稜線の方向に第１パイプ５１の向きを合わせるようにして被溶接物５０が載置部２１に配置されることにより、被溶接物５０の向きが安定する。
【００２５】
挟み部２２は、第１パイプ５１の中心線Ａ２の方向における被溶接物５０の動きを規制する。挟み部２２は、載置部２１の一方の端部に固定された第１挟み部材２２ａと、載置部２１の他方の端部に配置された第２挟み部材２２ｂとを含む。第２挟み部材２２ｂの外側には、支持板２６が配置されている。支持板２６の下部は、載置部２１の端部に固定されている。第２挟み部材２２ｂは、中心線Ａ２の方向に移動可能である。
【００２６】
軸部２３は、載置部２１を後述する台座３３に回動可能に支持させるためのものである。軸部２３は、第１挟み部材２２ａの外面に接続された第１軸部材２３ａと、第２挟み部材２２ｂの外面に接続された第２軸部材２３ｂとを含む。第１軸部材２３ａは、台座３３の一方の側壁部３３ａに設けられた貫通孔に挿通されており、第２軸部材２３ｂは、支持板２６に設けられた貫通孔及び台座３３の他方の側壁部３３ｂに設けられた貫通孔に挿通されている。これにより、パイプ保持部２０の載置部２１は、中心線Ａ２を中心に回動可能に台座３３に支持されている。
【００２７】
付勢部２５は、第２挟み部材２２ｂを第１パイプ５１側に付勢するためのものである。付勢部２５は、延出片２５ａと、延出片２５ｂと、ばね２５ｃと、外筒２５ｄとを含む。
【００２８】
外筒２５ｄは、台座３３の側壁部３３ｂの外面に固定されており、中心線Ａ２方向に延びている。外筒２５ｄの内部には、第２軸部材２３ｂが挿通されている。第２軸部材２３ｂの先端部は、外筒２５ｄよりも中心線Ａ２方向の外側に突出している。延出片２５ａは、外筒２５ｄの外面に接続され、回転軸Ａ２に直交する方向に延びている。延出片２５ｂは、第２軸部材２３ｂの先端部に接続され、中心線Ａ２に直交する方向に延びている。ばね２５ｃは、延出片２５ａと延出片２５ｂとの間に架け渡されている。これにより、第２挟み部材２２ｂは、第１パイプ５１側に付勢される。
【００２９】
第１調整機構３０は、第１パイプ５１の向きに直交し第１パイプ５１のほぼ中央を通る（第１パイプ５１の中心線Ａ２に直交する）回転軸Ａ１を中心にパイプ保持部２０を回転させて第１パイプ５１の向きを漸次変化させる。ここで、第１パイプ５１のほぼ中央とは、第１パイプ５１の長手方向及び径方向の真ん中又はその近傍を意味している。一つの被溶接物５０を溶接する作業において、第１調整機構３０は、パイプ保持部２０を少なくとも１回転させる。第１調整機構３０は、ターンテーブル３１と、シャフト３２と、台座３３と、モータ３４と、シャフト３５とを含む。
【００３０】
台座３３は、載置部２１の長手方向に沿って載置部２１に近接した位置に設けられた平板状の底部３３ｃと、底部３３ｃの両端から上方又は斜め上方に起立する平板状の一対の側壁部３３ａ，３３ｂとを含む。
【００３１】
ターンテーブル３１は、円盤形状を有している。ターンテーブル３１の内面には、その径方向の中心にシャフト３５が接続されている。ターンテーブル３１の外面には、その径方向の中心にシャフト３２の一端が接続されている。
【００３２】
シャフト３２は、シャフト３５と同軸上（回転軸Ａ１上）に配置されている。シャフト３２の他端は、台座３３の底部３３ｃの下面における長手方向及び幅方向のほぼ真ん中の位置に接続されている。シャフト３２，３５の軸方向は、台座３３の底部３３ｃの延びる方向及び載置部２１の延びる方向に直交している。すなわち、回転軸Ａ１と中心線Ａ２は直交している。
【００３３】
第２調整機構４０は、第１パイプ５１の中心線Ａ２を中心にパイプ保持部２０を回して第２パイプ５２の向きを変化させる。第２調整機構４０は、案内部材４１と、連係部材４２と、付勢部４３と、外筒４４と、支持部材４５，４６とを含む。
【００３４】
案内部材（リング部材）４１は、パイプ保持部２０が回転軸Ａ１を中心に回転するときに、連係部材４２の軌道を定めるためのものである。案内部材４１は、円形、楕円形又はこれらに近い環形状を有している。本実施形態では、案内部材４１が略楕円形を有する場合を例に挙げて説明する。案内部材４１は、例えば、円形の断面形状を有する線材（例えば金属製線材、樹脂製線材など）により形成されている。案内部材４１の長軸（楕円の長軸）の方向は、回転軸Ａ１を含み鉛直方向に延びる平面とほぼ平行である。
【００３５】
案内部材４１は、シャフト３２又はパイプ保持部２０の周りを囲むように配置されている。案内部材４１は、ターンテーブル３１の上方又は斜め上方に配置されている。案内部材４１に平行で案内部材４１を通る仮想平面Ｆ２と、ターンテーブル３１に平行でターンテーブル３１を通る仮想平面Ｆ２とは、平行ではなく、互いに所定の角度θ（図２参照）をなしている。角度θは、鋭角であり、好ましくは４５°以下である。仮想平面Ｆ２と水平方向とのなす角度は、仮想平面Ｆ１と水平方向とのなす角度よりも大きい。仮想平面Ｆ１と仮想平面Ｆ２との距離は下方に向かうほど小さくなっている。
【００３６】
なお、角度θを変える機構が設けられていてもよい。具体的に、例えば後述する支持部材４５，４５と案内部材４１との接続部分がネジ等の取付部材によって接続されており、このネジ等の取付部材を外して（ゆるめて）角度θを調節した後、再度取付部材により支持部材４５，４５と案内部材４１とを固定する。これにより、角度θを調節できる。
【００３７】
案内部材４１は、支持部材４５及び支持部材４６によりベース１１に取り付けられている。具体的に、案内部材４１における短軸方向の一端部には、略Ｌ字形状の線状の支持部材４５の一端が接続され、短軸方向の他端部には、略Ｌ字形状の線状の支持部材４５の一端が接続されている。これらの支持部材４５の他端は、外筒４４の側部に接続されている。また、各支持部材４５は、対応する支持部材４６を介してベース１１の側面に固定されている。
【００３８】
外筒４４の内部には、シャフト３２が挿通されている。外筒４４は、シャフト３２とは連動しない。すなわち、回転軸Ａ１を中心にシャフト３２が回転する際に外筒４４は回転しない。外筒４４が設けられていることにより、案内部材４１は、外筒４４により取り付け状態が安定化され、横ブレが抑制される。
【００３９】
連係部材４２は、案内部材４１と連係して第２パイプ５２の向きを変化させるためのものである。連係部材４２は、棒形状を有している。連係部材４２は、載置部２１に接続されている。具体的に、連係部材４２の基端部は、載置部２１の外面における長手方向のほぼ真ん中の位置に接続されている。連係部材４２の基端部から連係部材４２の延びる方向に延長した仮想直線は、回転軸Ａ１又はその近傍を通る。
【００４０】
連係部材４２は、案内部材４１に接している。具体的に、連係部材４２の長さは、案内部材４１の半径（本実施形態では、案内部材４１の長半径）よりも大きい。連係部材４２の先端部は、案内部材４１よりも径方向外側に突出しており、連係部材４２の先端部の一部が案内部材４１に上方から接している。
【００４１】
付勢部４３は、連係部材４２を案内部材４１側に付勢するためのものである。図１及び図３に示すように、付勢部４３は、延出片４３ａと、延出片４３ｂと、ばね４３ｃとを含む。なお、図２では付勢部４３の図示を省略している。
【００４２】
延出片４３ａは、第１軸部材２３ａの先端部に接続され、中心線Ａ２に直交する方向に延びている。具体的に、延出片４３ａの延びる方向は、後述するばね４３ｃによって回転軸Ａ１を中心とする周方向に第１軸部材２３ａに回転力を与えられる方向に延びている。延出片４３ａの先端部は、ばね４３ｃの抜け止めのために屈曲している。
【００４３】
延出片４３ｂは、台座３３の底部３３ｃの下面に接続され、回転軸Ａ１の方向に下方又は斜め下方に延びている。すなわち、延出片４３ｂは、ターンテーブル３１側に延びている。延出片４３ｂの先端部は、ターンテーブル３１の表面から離隔している。ばね４３ｃは、延出片４３ａの先端部と延出片４３ｂの先端部との間に架け渡されている。
【００４４】
次に、被溶接物５０の一例について説明する。図４（Ａ）は、接合前の第１パイプ５１及び第２パイプ５２を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、第１パイプ５１と第２パイプ５２が接合位置に位置決めされた状態を示す斜視図であり、図４（Ｃ）は、接合後の第１パイプ５１及び第２パイプ５２を示す斜視図である。
【００４５】
図４（Ａ）に示すように、第１パイプ５１の側部には、予め略円形の貫通孔５１ａが形成されている。この貫通孔５１ａには、図４（Ｂ）に示すように、第２パイプ５２の端部が挿入される。第２パイプ５２は、図略の位置決め部材によって第１パイプ５１に対して図４（Ｂ）に示す状態で位置決めされる。以下に説明する溶接方法によって図４（Ｃ）に示すように第１パイプ５１と第２パイプ５２とが溶接される。溶接部分Ｗには、ビードが形成される。
【００４６】
第１パイプ５１は、第２パイプ５２の外径以上の外径を有している。第１パイプ５１と第２パイプの外径比（第１パイプ５１の外径：第２パイプ５２の外径）に基づいて、第２パイプ５２の向きの変動度合いが調節される。変動度合いとは、後述する第１ポジションＰ１のときの第２パイプ５２の向き（図５におけるＳ２の方向）と、第２ポジションＰ２のときの第２パイプ５２の向き（図６におけるＳ２の方向）とのなす角度、及び第３ポジションＰ３のときの第２パイプ５２の向き（図７におけるＳ２の方向）と、第４ポジションＰ４のときの第２パイプ５２の向き（図８におけるＳ２の方向）とのなす角度をいう。
【００４７】
この第２パイプ５２の向きの変動度合いは、例えば、案内部材４１とターンテーブル３１との角度θ、及び案内部材４１に平行な平面Ｆ２と連係部材４２の方向とのなす角度（図６（Ｂ）参照）などを変えることによって調節できる。
【００４８】
また、第２パイプ５２の向きの変動度合いは、第２パイプ５２の外径が第１パイプ５１の外径に近いほど大きく設定され、第２パイプ５２の外径が第１パイプ５１の外径に比べて小さくなるほど小さく設定される。具体的に、第２パイプ５２の向きの変動度合いは、第１パイプ５１の外径と第２パイプ５２の外径との比が１：１のときに最大の４５度に設定され、第１パイプ５１の外径と第２パイプ５２の外径との比が∞：１のときに最小のゼロ度に設定される。
【００４９】
次に、角度調整装置１０の動作及び溶接方法の一例について説明する。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、被溶接物５０（第１パイプ５１及び第２パイプ５２）が第１ポジションＰ１にある状態を示している。図６（Ａ），（Ｂ）は、被溶接物５０が第２ポジションＰ２にある状態を示している。図７（Ａ），（Ｂ）は、被溶接物５０が第３ポジションＰ３にある状態を示している。図８（Ａ），（Ｂ）は、被溶接物５０が第４ポジションＰ４にある状態を示している。なお、図５（Ａ）〜図８（Ｂ）では、角度調整装置１０の機能を説明するうえで必要な構成のみを図示し、他の構成の図示を省略している。
【００５０】
本実施形態では、溶接開始位置及び溶接終了位置として、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す第１ポジションＰ１を選定する場合を例示するが、これに限定されない。溶接開始位置及び溶接終了位置としては、例えば図６（Ａ），（Ｂ）に示す第２ポジションＰ２、図７（Ａ），（Ｂ）に示す第３ポジションＰ３、図８（Ａ），（Ｂ）に示す第４ポジションＰ４、又はこれらの間の位置などを選定することもできる。また、本実施形態では、パイプ保持部２０が正面から見て右回り（時計回り）に回転する場合を例示するが、反対方向に回転してもよい。
【００５１】
第１ポジションＰ１及び第３ポジションＰ３のときには、第１パイプ５１の向きは、縦向きであり、第２ポジションＰ２及び第４ポジションＰ４のときには、第１パイプ５１の向きは、横向きである。ここで、縦向きとは、正面から見たとき（方向Ｆに見たとき）の第１パイプ５１の向きが上下方向ないし前後方向に向いていることをいう。横向きとは、正面から見たとき（方向Ｆに見たとき）の第１パイプ５１の向きが左右方向に向いていることをいう。
【００５２】
角度調整装置１０において、第１調整機構３０は、第１パイプ５１の向きに直交する回転軸Ａ１を中心にパイプ保持部２０を少なくとも１回転させて第１パイプ５１の向きを漸次変化させる。第２調整機構４０は、第１調整機構３０によって縦向き及び横向きの一方から他方へ漸次変化するのに伴って、縦向きのときよりも横向きのときの方が第２パイプ５２の向きが水平方向に近くなるように、中心線Ａ２を中心にパイプ保持部２０を回して第２パイプ５２の向きを変化させる。具体的には、次の通りである。
【００５３】
まず、溶接開始位置の第１ポジションＰ１では、第１パイプ５１が縦向きであり、連係部材４２が水平方向Ｈに平行な方向に向いている（図５（Ａ）参照）。このとき、第２パイプ５２の向きは、回転軸Ａ１とほぼ平行な方向に向いている。また、本実施形態では、回転軸Ａ１は、水平方向Ｈに対して約４５度傾斜している。
【００５４】
このような第１ポジションＰ１では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１と、第２パイプ５２における上方に位置する表面Ｓ２とのなす角度θ１は、約９０度となる。そして、回転軸Ａ１が水平方向Ｈに対して約４５°傾斜しているので、表面Ｓ１と表面Ｓ２とのなす角度θ１を２等分する方向Ｄ１は、ほぼ鉛直方向Ｖに向いている。
【００５５】
作業者は、溶加材（溶接棒）Ｂと溶接トーチＴとを左右の手に持って被溶接物５０を溶接する際に、図５（Ｂ）に示すように角度調整装置１０を側方から見たときに、溶加材（溶接棒）Ｂと溶接トーチＴと方向Ｄ１に沿った方向に配置して溶接作業を行えばよい。また、図５（Ｃ）に示すように角度調整装置１０を正面から見たときの溶加材（溶接棒）Ｂの向きは、水平方向Ｈに対して数十度（例えば約２０度）傾けて配置され、溶接トーチＴは、水平方向Ｈに対して数十度（例えば約８０度）傾けて配置される。
【００５６】
作業者は、上記のように溶加材Ｂ及び溶接トーチＴを配置した状態で、図略のスイッチを押す。スイッチは、例えば足で踏まれることによりモータ３４が作動する形態が例示できる。これにより、作業者は、モータ３４を断続的に作動させつつ、溶加材Ｂ及び溶接トーチＴにより溶接部分Ｗを溶接することができる。なお、モータ３４は、断続的ではなく連続的に作動させてもよい。
【００５７】
モータ３４が作動すると、パイプ保持部２０は、回転軸Ａ１を中心に回転する。これにより、パイプ保持部２０、連係部材４２及び被溶接物５０は、第１ポジションＰ１から第２ポジションＰ２に向かって移動する。
【００５８】
ここで、案内部材４１とターンテーブル３１との角度θ、及び案内部材４１に平行な平面Ｆ２と連係部材４２の方向とのなす角度（図６（Ｂ）参照）は、第１調整機構３０によって縦向き及び横向きの一方から他方へ漸次変化するのに伴って、縦向きのときよりも横向きのときの方が第２パイプ５２の向きが水平方向に近くなるように設定されている。
【００５９】
第１ポジションＰ１から第２ポジションＰ２への移動中においては、連係部材４２が案内部材４１に接しながら（案内部材４１をなぞりながら）移動するので、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈに近づく方向に滑らかに変化する。
【００６０】
そして、第２ポジションＰ２では、第１パイプ５１が横向きであり、連係部材４２が鉛直線Ｖを含む平面に対して平行な方向に向いている（図６（Ａ）参照）。このとき、第２パイプ５２の向きは、回転軸Ａ１に対して傾斜しており、回転軸Ａ１よりも水平方向Ｈに近い方向に向いている（図６（Ｂ）参照）。すなわち、第２ポジションＰ２では、第１ポジションＰ１に比べて、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈとのなす角度が小さくなっている。また、第２ポジションＰ２では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１は、周方向に延びる曲面となるので、その接線（図６（Ｂ）に一点鎖線Ｓ１で示す直線）は、第１ポジションＰ１における表面Ｓ１の方向よりも水平方向Ｈに近くなる。
【００６１】
したがって、第２ポジションＰ２では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１と、第２パイプ５２における上方に位置する表面Ｓ２とのなす角度θ２は、９０度よりも大きくなる（例えば百数十度）。しかも、本実施形態では、第１パイプ５１の表面Ｓ１の接線が水平方向Ｈに近づくだけでなく、第１調整機構３０と第２調整機構４０によって第２パイプ５２の表面Ｓ２も水平方向Ｈに近づけることができる。よって、表面Ｓ１と表面Ｓ２とのなす角度θ２を２等分する方向Ｄ２は、ほぼ鉛直方向Ｖに向いた状態に維持される。したがって、作業者は、第１ポジションＰ１から第２ポジションＰ２への移動中、溶加材Ｂと溶接トーチＴの向きをほとんど変えることなく、溶接作業を行うことができる。
【００６２】
一方、図１１（Ａ），（Ｂ）に示す従来の機構では、第１ポジションＰ１１のときには、第１パイプ５１の表面Ｓ１１と第２パイプ５２の表面Ｓ１２とのなす角度θ１１が約９０度であり、表面Ｓ１１と表面Ｓ１２とのなす角度θ１１を２等分する方向Ｄ１１は、ほぼ鉛直方向Ｖに向いている（図１１（Ａ）参照）。
【００６３】
しかし、第２ポジションＰ１２では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１１は、周方向に延びる曲面となるので、その接線（図１１（Ｂ）に一点鎖線Ｓ１１で示す直線）は、第１ポジションＰ１１における表面Ｓ１１の方向よりも水平方向Ｈに近くなる。その一方で、第２パイプ５２の向きは、第１ポジションＰ１１のときから変化せず、回転軸Ａ１の方向に向いている。
【００６４】
したがって、第２ポジションＰ１２では、第１パイプ５１の表面Ｓ１１と第２パイプ５２の表面Ｓ１２とのなす角度θ１２は、９０度よりも大きくなるとともに、表面Ｓ１１と表面Ｓ１２とのなす角度θ１１を２等分する方向Ｄ１１は、鉛直方向Ｖから傾斜した方向に向く（図１１（Ａ）参照）。したがって、作業者は、溶加材と溶接トーチの向きを方向Ｄ１１から方向Ｄ１２への変化に対応させながら溶接作業を行う必要がある。このような作業は、熟練を要する。
【００６５】
次に、第２ポジションＰ２から第３ポジションＰ３への移動について説明する。この移動中においては、連係部材４２が案内部材４１に接しながら（案内部材４１をなぞりながら）移動するので、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈから遠ざかる方向に滑らかに変化する。
【００６６】
第３ポジションＰ３では、第１パイプ５１が縦向きであり、連係部材４２が水平方向Ｈに向いている（図７（Ａ）参照）。このとき、第２パイプ５２の向きは、回転軸Ａ１とほぼ平行な方向に向いている（図７（Ｂ）参照）。すなわち、第３ポジションＰ３では、第２ポジションＰ２に比べて、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈとのなす角度が大きくなっている。
【００６７】
このような第３ポジションＰ３では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１と、第２パイプ５２における上方に位置する表面Ｓ２とのなす角度θ１は、約９０度となる。そして、回転軸Ａ１が水平方向Ｈに対して約４５°傾斜しているので、表面Ｓ１と表面Ｓ２とのなす角度θ１を２等分する方向Ｄ１は、ほぼ鉛直方向Ｖに向いている。したがって、作業者は、第２ポジションＰ２から第３ポジションＰ３への移動中、溶加材Ｂと溶接トーチＴの向きをほとんど変えることなく、溶接作業を行うことができる。
【００６８】
次に、第３ポジションＰ３から第４ポジションＰ４への移動について説明する。この移動中においては、連係部材４２が案内部材４１に接しながら（案内部材４１をなぞりながら）移動するので、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈに近づく方向に滑らかに変化する。
【００６９】
そして、第４ポジションＰ４では、第１パイプ５１が横向きであり、連係部材４２が鉛直線Ｖを含む平面に対して平行な方向に向いている（図８（Ａ）参照）。このとき、第２パイプ５２の向きは、回転軸Ａ１に対して傾斜しており、回転軸Ａ１よりも水平方向Ｈに近い方向に向いている（図８（Ｂ）参照）。すなわち、第４ポジションＰ４では、第３ポジションＰ３に比べて、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈとのなす角度が小さくなっている。また、第４ポジションＰ４では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１は、周方向に延びる曲面となるので、その接線（図８（Ｂ）に一点鎖線Ｓ１で示す直線）は、第３ポジションＰ３における表面Ｓ１の方向よりも水平方向Ｈに近くなる。
【００７０】
したがって、第４ポジションＰ４では、第１パイプ５１における上方に位置する表面Ｓ１と、第２パイプ５２における上方に位置する表面Ｓ２とのなす角度θ２は、９０度よりも大きくなる（例えば百数十度）。しかも、本実施形態では、第１パイプ５１の表面Ｓ１の接線が水平方向Ｈに近づくだけでなく、第１調整機構３０と第２調整機構４０によって第２パイプ５２の表面Ｓ２も水平方向Ｈに近づけることができる。よって、表面Ｓ１と表面Ｓ２とのなす角度θ２を２等分する方向Ｄ２は、ほぼ鉛直方向Ｖに向いた状態に維持される。したがって、作業者は、第３ポジションＰ３から第４ポジションＰ４への移動中、溶加材Ｂと溶接トーチＴの向きをほとんど変えることなく、溶接作業を行うことができる。
【００７１】
最後に、第４ポジションＰ４から第１ポジションＰ１への移動について説明する。この移動中においては、連係部材４２が案内部材４１に接しながら（案内部材４１をなぞりながら）移動するので、第２パイプ５２の向きは、水平方向Ｈから遠ざかる方向に滑らかに変化する。
【００７２】
第１ポジションＰ１における各部位の配置は上述した通りである。したがって、作業者は、第４ポジションＰ４から第１ポジションＰ１への移動中、溶加材Ｂと溶接トーチＴの向きをほとんど変えることなく、溶接作業を行うことができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る角度調整装置１０では、第１調整機構３０によって第１パイプ５１の向きが縦向き及び横向きの一方から他方へ漸次変化するのに伴って、縦向きのときよりも横向きのときの方が第２パイプ５２の向きが水平方向Ｈに近くなるように、中心線Ａ２を中心にパイプ保持部２０を回して第２パイプ５２の向きを変化させる。
【００７４】
これにより、第１パイプ５１の表面Ｓ１と第２パイプ５２の表面Ｓ２とのなす角度（θ１〜θ４）を２等分する方向（Ｄ１〜Ｄ４）が変動するのを抑制することができる。これにより、作業者による溶加材Ｂ及び溶接トーチＴの角度調節が少なくて済み、場合によっては不要になる。したがって、従来必要とされていた高度な溶接技能を有していない作業者であっても適切に溶接を行うことができる。
【００７５】
また、本実施形態では、パイプ保持部２０は、被溶接物５０を載置する載置部２１と、この載置部２１に接続され、中心線Ａ２の方向に延びる軸部２３と、を含み、第１調整機構３０は、軸部２３を回転可能に支持する台座３３と、台座３３に接続され、回転軸Ａ１の方向に延びるシャフト３２と、を含み、第２調整機構４０は、回転軸Ａ１に直交する平面に対して傾斜して配置された環状の案内部材４１と、一端部が前記載置部２１に接続され、他端部がパイプ保持部２０の回転に伴って案内部材４１に接しながら円軌道上を移動する連係部材４２と、を含んでいる。
【００７６】
このような簡単な構成で、第１パイプ５１の向き及び第２パイプ５２の向きを自動的に調整して第１パイプ５１の表面Ｓ１と第２パイプ５２の表面Ｓ２とのなす角度（θ１〜θ４）を２等分する方向Ｄ１〜Ｄ４が変動するのを抑制することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、第２調整機構４０は、連係部材４２を案内部材４１側に付勢する付勢部４３をさらに含んでいるので、連係部材４２が円軌道上を移動する際に、連係部材４２が案内部材４１から離隔するのが抑制される。これにより、第２パイプ５２の向きが所望の方向からずれるのを抑制することができる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００７９】
例えば、前記実施形態では、第２調整機構４０が付勢部４３を含む場合を例示したが、これに限定されない。例えば、第２調整機構４０において、付勢部４３を省略することもできる。具体的に、例えば図９の変形例１では、案内部材４１は、径方向内側に開口するＵ字状の断面形状を有している。このような案内部材４１を用いる場合には、上述した棒状の連係部材４２の先端部を案内部材４１の開口を通じて案内部材４１の内部に配置する。これにより、連係部材４２は、案内部材４１に沿って案内されるので、付勢部４３を省略することができる。
【００８０】
また、図１０の変形例２では、案内部材４１は、径方向に直交する方向に所定間隔をあけて並ぶ一対のリング状の線材４１ａと、これらを固定する固定部材４１ｂとを含む。このような案内部材４１を用いる場合には、上述した棒状の連係部材４２の先端部を一対の線材４１ａ，４１ａ間に配置する。これにより、連係部材４２は、案内部材４１に沿って案内されるので、付勢部４３を省略することができる。
【００８１】
前記実施形態では、ターンテーブル３１を備えている場合を例示したが、このターンテーブル３１は省略可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  角度調整装置
２０  パイプ保持部
２１  載置部
２３  軸部
３０  第１調整機構
３１  ターンテーブル
３２  シャフト
３３  台座
４０  第２調整機構
４１  案内部材
４２  連係部材
４３  付勢部
４４  外筒
５０  被溶接物
５１  第１パイプ
５２  第２パイプ
Ａ１  回転軸
Ａ２  第１パイプの中心線
【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】
0005477356.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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