(57)【要約】 【課題】  トンネル式造管溶接での溶接後端部のビード形状を改善する。【解決手段】  平板を筒状に曲げた筒状ワーク１を、厚肉筒体の周面の一部分を内空間に及ぶ溝状の開口２３としたＣ型治具２で半径方向に締め付け、その内部の筒状空間を移動するように後端を押しながら、開口２３に差し込んだ溶接トーチ４Ｌ，４Ｔ／４で、Ｃ型治具内部の筒状ワーク１の元の平板の側面同士の突き合せ開先１１を溶接するトンネル式造管溶接方法において、Ｃ型治具２の出口２２から後端溶接領域Ｄ−Ｅの溶接が始まるときの筒状ワーク１の先端位置Ｄまでに、Ｃ型治具２の出口２３から出た筒状ワーク１の溶接ビードのそばの元の板部表面が摺接する給電摺接子６ｒ，６ｓを固定設置し、筒状ワーク１が給電摺接子６ｒ，６ｓに接触するとき、溶接トーチ４Ｌ，４Ｔ／４の溶接主電流路を、Ｃ型治具２から給電摺接子６ｒ，６ｓに切換える。【選択図】  図１
2014124652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板を筒状に曲げた筒状ワークを、厚肉筒体の周面の一部分を内空間に及ぶ溝状の開口としたＣ型治具で半径方向に締め付け、該Ｃ型治具内部の筒状空間を移動するように後端を押しながら、前記開口に差し込んだ溶接トーチで、前記Ｃ型治具内部の前記筒状ワークの元の平板の側面同士の突き合せ開先を溶接するトンネル式造管溶接方法において、
前記筒状ワークの前記移動の方向で前記溶接トーチから後端領域の溶接が始まるときの筒状ワークの先端位置までに、前記筒状ワークの溶接ビードのそばの元の板部表面が摺接する給電摺接子を固定設置し、前記筒状ワークが該給電摺接子に接触するとき、前記溶接トーチの溶接主電流路を、前記Ｃ型治具から前記給電摺接子に切換えることを特徴とするトンネル式造管溶接方法。
【請求項２】
前記後端領域では溶接電流を、ワーク先端位置方向より溶接ビードに概略平行の流れとすることで溶融金属プール方向への平行磁気吹を低減する；請求項１に記載のトンネル式造管溶接方法。
【請求項３】
平板を筒状に曲げた筒状ワークを受け入れる入口，該筒状ワークを排出する出口、および、周面の一部分に開けられた内空間に及ぶ溝状の開口を持ち、前記入口から内空間に圧入された前記筒状ワークを半径方向に締め付けかつ該筒状ワークの溶接電流路となるＣ型治具；
該Ｃ型治具の前記入口から内部に前記筒状ワークを押込み前記出口に押出すワーク駆動手段；
前記Ｃ型治具の前記開口を通して、前記ワーク駆動手段が押し駆動している前記筒状ワークの元の平板の側面同士の突き合せ開先を狙って溶接する溶接トーチ；
前記筒状ワークの前記押し駆動の方向で、前記溶接トーチから後端領域の溶接が始まるときの前記筒状ワークの先端位置までに、前記筒状ワークの溶接ビードのそばの元の板部表面が摺接する位置に固定設置した給電摺接子；および、
前記筒状ワークの先端が前記給電摺接子に接触したとき、前記溶接トーチの溶接主電流路を、前記Ｃ型治具から前記給電摺接子に切換える流路切換手段；
を備えるトンネル式造管溶接装置。
【請求項４】
前記給電摺接子は、筒状ワークの開先を間に置いて周方向に開先を跨ぐ１対である；請求項３に記載のトンネル式造管溶接装置。
【請求項５】
前記流路切換手段は、前記溶接トーチに給電する溶接電源の１極と前記Ｃ型治具との間の溶接電流路である第１電流路を、該１極と前記給電摺接子との間の溶接電流路である第２電流路よりも高抵抗とする、第１電流路に介挿した電気抵抗を含む；請求項３又は４に記載のトンネル式造管溶接装置。
【請求項６】
前記流路切換手段は、前記筒状ワークの先端が前記給電摺接子の位置に達したことを検出する先端位置検出手段、および、該先端位置検出手段の該検出に応じて、前記溶接トーチに給電する溶接電源の１極と前記Ｃ型治具との間の溶接電流路である第１電流路を遮断する電気開閉器を含む；請求項３又は４に記載のトンネル式造管溶接装置。
【請求項７】
前記流路切換手段はさらに、前記筒状ワークの先端が前記給電摺接子の位置に達したことを検出する先端位置検出手段、および、前記第２電流路に介挿され前記先端位置検出手段の該検出に応じて、前記第２電流路を非通電から通電に切換える常開型の電気開閉器を含む；請求項５に記載のトンネル式造管溶接装置。
【請求項８】
前記流路切換手段はさらに、前記溶接電源の前記１極と前記給電摺接子との間の溶接電流路である第２電流路に介挿され前記先端位置検出手段の前記検出に応じて、前記第２電流路を非通電から通電に切換える常開型の電気開閉器を含む；請求項６に記載のトンネル式造管溶接装置。
【請求項９】
前記流路切換手段はさらに、第１電流路に介挿した前記電気抵抗に並列に接続され、前記先端位置検出手段の前記検出に応じて、通電から非通電に切換る常閉型の電気開閉器を含む；請求項７に記載のトンネル式造管溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板を筒状に曲げたシリンダの製造過程の、筒状に曲げられた元の平板の側面同士の突き当て面（開先）の溶接に関し、特に、厚肉筒体の周面の一部分を内空間に及ぶ溝（スリット）状の開口としたいわゆるＣ型治具で筒状ワークを半径方向に締め付け、Ｃ型治具内部の筒状空間を移動するように筒状ワークの後端を押しながら、Ｃ型治具の前記開口に差し込んだ溶接トーチで、Ｃ型治具内部の筒状ワークの開先を溶接するトンネル式造管溶接に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の造管溶接装置の一つが特許文献１に記載されている。溶接電源の＋，−極の一方に溶接トーチが、他方にＣ型治具が接続され、溶接電源−Ｃ型治具−筒状ワーク−溶接トーチ−溶接電源、のループ（溶接電流ループ）で溶接電流が流れる。Ｃ型治具と筒状ワークとの間は、Ｃ型治具が筒状ワークを半径方向に締め付けることによる両者間の圧接による電気接続である。
【０００３】
溶接中は、Ｃ型治具内部の筒状空間を筒状ワークが移動するので、Ｃ型治具に対する筒状ワークの接触領域は、筒状ワークの先端がＣ型治具内部に進入するに従い大きくなり、筒状ワークの先端がＣ型治具の出口に達したときに最大になり、それから、筒状ワークの後端がＣ型治具の入口に達するまでは変化せず、入口に達し後は次第に小さくなって、筒状ワークの後端がＣ型治具の出口に達すると接触領域はゼロ（非接触）になる。このような接触領域の変化により、Ｃ型治具から筒状ワークを通って溶接トーチに至る筒状ワーク内電流路が変化する。一方、筒状ワークの後端が溶接トーチに近くなった後端領域の溶接では、アーク電流が発生しアーク直下を周回する磁束の、筒状ワークの後端と溶接トーチとの間の密度が高くなって、アーク電流に対する該磁束の作用である磁気吹（平行磁気吹）が強くなる。この磁気吹は、溶接トーチの先端の溶接アークを、開先線の伸びる方向で後方に押す。溶接アークの後方への変位が大きくなると、溶融金属プールが該後方へ流れ、後方での溶接ビードの中央部の過度の隆起が発生し、それにともない後方へ押し退けられたメタル量分、板終端部ではメタル不足が発生し凹ビードやアンダーカットなどのビード不良を生じる。
【０００４】
一方、Ｃ型治具の、溶接トーチを差し込む開口を外れた位置でＣ型治具から筒状ワークに溶接電流が流れるので、溶接電流には、筒状ワーク内を周方向（開先線に直交する方向）に流れて溶接トーチの先端直下に至る開先直交成分があり、これは溶接アークに開先線に沿う方向の磁界を及ぼし開先線と直交する方向に溶接アークを押す。これを本書では直交磁気吹と表現する。この、開先線に直交する方向の筒状ワーク内電流成分は、筒状ワークの、磁束密度（平行磁気吹）が次第に高くなる後端領域で大きくなるとともに、該領域では、Ｃ型治具から筒状ワークに給電する電気接続点（接触点／接触領域）が変化することによる変動が大きい。すなわち、筒状ワークの後端溶接領域では、直交磁気吹きの変化が大きい。これにより、溶接アークの位置が開先線に直交する方向に振れ、振れ幅が変動する。後端溶接領域での、上記平行磁気吹と直交磁気吹により溶接アークの形状，位置が不安定になりやすく、後端領域の溶接ビードに、へ込み，アンダーカットなどのビード不良を生ずることがある。
【０００５】
特許文献２には、磁気吹による溶接不良を防止するために、筒状ワークの開先部に開先線全長に渡って、筒状ワークの電気抵抗の１／５以下の電気抵抗の給電用導電部材を当接するアーク溶接方法が記載されている。この溶接方法では、筒状ワークが大径であって固定され、多電極溶接トーチが筒状ワークの内空間を開先線にそって通口する。給電用導電部材が開先線の全長に渡って開先直下にあるので、しかも筒状ワークよりも低抵抗であるので、溶接電流は、溶接トーチ直下で溶接トーチから筒状ワークにそして給電用導電部材に流れ、実質的には筒状ワークの周方向に流れる開先直交成分を生じない。よって、平行磁気吹は生じるが、直交磁気吹は生じないので、溶接アークの形状，位置が比較的に安定し、後端領域の溶接ビードに、アンダーカットを生じにくくなる。しかし、上述のトンネル式造管溶接（例えば特許文献１）では、筒状ワークがＣ型治具の内空間を移動するので、Ｃ型治具とは別個の給電用導電部材を筒状ワークの開先直下に当接することは不可能である。
【０００６】
特許文献３には、一つの溶接対象鋼管の後端と他の一つの溶接対象鋼管の先端との突合せ開先（リング状開先）の溶接において、一方の溶接対象鋼管に固定点から給電する従来例では、該固定点が溶接トーチから離れていると溶接対象鋼管内に迷走電流が生じて溶接アークが不安定になる、としてそれを改善するために、溶接トーチを保持するキャリッジに、溶接対象鋼管に圧接するグラファイト摺動子を装備してこれを介して溶接対象鋼管に給電する溶接装置を提示している。リング状開先の場合は、溶接開始から終了まで、常にグラファイト摺動子が鋼管に圧接しているので、グラファイト摺動子から溶接トーチ直下までの鋼管上溶接電流の流路は安定で溶接アークが安定である。しかし、上述のトンネル式造管溶接（例えば特許文献１）では、筒状ワークがＣ型治具の内空間を移動するので、グラファイト摺動子を設けてもそれを常時筒状ワークに接触させることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１４１０３３号公報
【特許文献２】特開２００３−  ２５０６９号公報
【特許文献３】特開平８−    １５５６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、トンネル式造管溶接での後端溶接領域のビード形状を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）平板を筒状に曲げた筒状ワーク(1)を、厚肉筒体の周面の一部分を内空間に及ぶ溝状の開口(23)としたＣ型治具(2)で半径方向に締め付け、該Ｃ型治具内部の筒状空間を移動するように後端を押しながら、前記開口に差し込んだ溶接トーチ(4L,4T/4)で、前記Ｃ型治具内部の前記筒状ワーク(1)の元の平板の側面同士の突き合せ開先(11)を溶接するトンネル式造管溶接方法において、
前記筒状ワーク(1)の前記移動の方向で前記Ｃ型治具(2)の出口(22)から後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）の溶接が始まるときの筒状ワーク(1)の先端位置（Ｄ）までに、前記Ｃ型治具(2)の出口(22)から出た前記筒状ワーク(1)の溶接ビードのそばの元の板部表面が摺接する給電摺接子(6r,6s)を固定設置し、前記筒状ワーク(1)が該給電摺接子(6r,6s)に接触するとき、前記溶接トーチ(4L,4T/4)の溶接主電流路を、前記Ｃ型治具(2)から前記給電摺接子(6r,6s)に切換えることを特徴とするトンネル式造管溶接方法。
【００１０】
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【発明の効果】
【００１１】
溶接中は、Ｃ型治具(2)内部の筒状空間を筒状ワーク(1)が移動するので、Ｃ型治具(2)に対する筒状ワーク(1)の接触領域は、筒状ワーク(1)の先端がＣ型治具内部に進入するに従い大きくなり、筒状ワーク(1)の先端がＣ型治具(2)の出口に達したときに最大になる。それから、筒状ワーク(1)の後端がＣ型治具(2)の入口(21)に達するまでは変化せず、入口(21)に達し後は次第に小さくなるが、筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）に達するまでは、Ｃ型治具(2)に対する筒状ワーク(1)の接触領域が大きいので、Ｃ型治具(2)から筒状ワーク(1)を通って溶接トーチ(4L,4T/4)に至る筒状ワーク内電流路の変化が小さく、よって直交磁気吹は小さく溶接アークは安定である。
【００１２】
筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）に達すると、溶接トーチ(4L,4T/4)の溶接主電流路が、前記Ｃ型治具(2)から前記給電摺接子(6r,6s)に切換るので、それ以後該溶接主電流路が給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）から溶接トーチ直下までとなって変化せず、この状態が、筒状ワーク(1)の後端が溶接トーチ(4L,4T/4)の直下を通過するまで継続する。この電流の流れは、開先線上の溶接スタート側（ビード形成側）より溶接トーチへ流れこむ為、アークには流入する電流方向と反対の方向（フレミングの左手の法則）の力（ローレンツ力）が働き溶接進行方向側に吹かれる。この作用は、前記した後端領域での開先線の延びる方向で後方に押す力と反対方向に作用し、溶融金属プールが後方に流れるのを防止する。すなわち、後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）の溶接中でも、該溶接主電流路は変化せず、直交磁気吹は小さく、溶接アークは安定であるので、後端領域の溶接ビードに、へ込み，アンダーカットなどのビード不良を生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）上の白抜き矢印ｂの方向でＣ型治具２を見た右側面図、（ｃ）は溶接電源５Ｌ，５Ｔの＋極とＣ型治具２との間の溶接電流路である第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、該＋極と給電摺接子６ｒ，６ｓとの間の溶接電流路である第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図３】（ａ）は本発明の第３実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図４】（ａ）は本発明の第４実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図５】（ａ）は本発明の第５実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図６】（ａ）は本発明の第６実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図７】（ａ）は本発明の第７実施例のトンネル式造管溶接装置の概要を示すブロック図、（ｂ）は第１電流路を流れる第１溶接電流Ｉ１と、第２電流路を流れる第２溶接電流Ｉ２の、筒状ワーク１の移動に伴って変更される電流レベルを示すグラフである。
【図８】筒状ワークの溶接時の周回磁束の分布を示す平面図であり、（ａ）は筒状ワークの中央部の溶接中を、（ｂ）は終端領域の溶接中を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（２）前記後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）では溶接電流をワーク先端位置方向より溶接ビードに概略平行した流れとすることで溶融金属プール方向への平行磁気吹を低減する；上記（１）に記載のトンネル式造管溶接方法。これによれば、後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）での平行磁気吹が低減するので、溶接アークの、開先線の伸びる方向で後方への変位が小さく、後端溶接の溶接金属プールの後方への吹き流れが小さく、後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）での、溶接ビードの中央部に過度の隆起が発生しそれにともない後方へ押し上げられたメタル量分板終端部ではメタル不足が発生し凹ビードやアンダーカットなどとなるビード不良、が少ない。
【００１５】
（３）平板を筒状に曲げた筒状ワーク(1)を受け入れる入口(21)，該筒状ワーク(1)を排出する出口(22)、および、周面の一部分に開けられた内空間に及ぶ溝状の開口(23)を持ち、前記入口(22)から内空間に圧入された前記筒状ワーク(1)を半径方向に締め付けかつ該筒状ワーク(1)の溶接電流路となるＣ型治具(2)；
該Ｃ型治具(2)の前記入口(21)から内部に前記筒状ワーク(1)を押込み前記出口(22)に押出すワーク駆動手段(3)；
前記Ｃ型治具(2)の前記開口(23)を通して、前記ワーク駆動手段(3)が押し駆動している前記筒状ワーク(1)の元の平板の側面同士の突き合せ開先(11)を狙って溶接する溶接トーチ(4L,4T/4)；
前記筒状ワーク(1)の前記押し駆動の方向で、前記溶接トーチから後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）の溶接が始まるときの前記筒状ワーク(1)の先端位置（Ｄ）までに、前記筒状ワーク(1)の溶接ビードのそばの元の板部表面が摺接する位置（Ｃ）に固定設置した給電摺接子(6r,6s)；および、
前記筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)に接触したとき、前記溶接トーチ(1)の溶接主電流路を、前記Ｃ型治具(2)から前記給電摺接子(6r,6s)に切換える流路切換手段(7/8,9)；
を備えるトンネル式造管溶接装置。
【００１６】
これによれば、溶接中は、Ｃ型治具(2)内部の筒状空間を筒状ワーク(1)が移動するので、Ｃ型治具(2)に対する筒状ワーク(1)の接触領域は、筒状ワーク(1)の先端がＣ型治具(2)内部に進入するに従い大きくなり、筒状ワーク(1)の先端がＣ型治具(2)の出口に達したときに最大になる。それから、筒状ワーク(1)の後端がＣ型治具(2)の入口(21)に達するまでは変化せず、入口(21)に達し後は次第に小さくなるが、筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）に達するまでは、Ｃ型治具(2)に対する筒状ワーク(1)の接触領域が大きいので、Ｃ型治具(2)から筒状ワーク(1)を通って溶接トーチ(4L,4T/4)に至る筒状ワーク(1)内電流路の変化が小さく、よって直交磁気吹は小さく溶接アークは安定である。
【００１７】
筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）に達すると、溶接トーチ(4L,4T/4)の溶接主電流路が、前記Ｃ型治具(2)から前記給電摺接子(6r,6s)に切換わるので、それ以後該溶接主電流路が給電摺接子(6r,6s)の位置（Ｃ）から溶接トーチ直下までとなって変化せず、この状態が、筒状ワーク(1)の後端が溶接トーチ(4L,4T/4)の直下を通過するまで継続する。すなわち、前記した平行磁気吹きによる溶接欠陥の発生し易い後端溶接領域（Ｄ−Ｅ）の溶接中でも、該溶接主電流路は変化せず、直交磁気吹は小さく、平行磁気吹きを無くする反対方向のローレンツ力が働き溶接アークは安定であるので、後端領域の溶接ビードに、へ込み，アンダーカットなどのビード不良を生じない。
【００１８】
（４）前記給電摺接子(6r,6s)は、筒状ワーク(1)の開先を間に置いて周方向に開先を跨ぐ１対である；上記（３）に記載のトンネル式造管溶接装置。これによれば、給電摺接子(6r,6s)および筒状ワーク(1)を介する溶接トーチ(4L,4T/4)への給電が確実かつ安定である。
【００１９】
（５）前記流路切換手段は、前記溶接トーチに給電する溶接電源(5L,5T/5)の１極（＋）と前記Ｃ型治具(2)との間の溶接電流路である第１電流路(I1)を、該１極と前記給電摺接子(6r,6s)との間の溶接電流路である第２電流路(I2)よりも高抵抗とする、第１電流路(I1)に介挿した電気抵抗(6)を含む；上記（３）又は（４）に記載のトンネル式造管溶接装置。これによれば、筒状ワーク(1)が給電摺接子(6r,6s)に到達すると自然に溶接主電流が第１電流路(I1)から第２電流路(I2)に切換るので、溶接主電流路の切換が確実かつ安定である。
【００２０】
（６）前記流路切換手段は、前記筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置に達したことを検出する先端位置検出手段(8)、および、該先端位置検出手段(10)の該検出に応じて、前記溶接トーチに給電する溶接電源(5L,5T/5)の１極（＋）と前記Ｃ型治具(2)との間の溶接電流路である第１電流路(I1)を遮断する電気開閉器(9)を含む；上記（３）又は（４）に記載のトンネル式造管溶接装置。これによれば、第１電流路(I1)に抵抗(7)を介挿する場合の、抵抗(7)による電力損失を生じない。
【００２１】
（７）前記流路切換手段はさらに、前記筒状ワーク(1)の先端が前記給電摺接子(6r,6s)の位置に達したことを検出する先端位置検出手段(8)、および、前記第２電流路(I2)に介挿され前記先端位置検出手段(8)の該検出に応じて、前記第２電流路(I2)を非通電から通電に切換える常開型の電気開閉器(12)を含む；上記（５）に記載のトンネル式造管溶接装置（図５，図６）。
【００２２】
（８）前記流路切換手段はさらに、前記溶接電源(5L,5T/5)の前記１極（＋）と前記給電摺接子(6r,6s)との間の溶接電流路である第２電流路(I2)に介挿され前記先端位置検出手段(8)の前記検出に応じて、前記第２電流路(I2)を非通電から通電に切換える常開型の電気開閉器(12)を含む；上記（６）に記載のトンネル式造管溶接装置。
【００２３】
（９）前記流路切換手段はさらに、第１電流路(I1)に介挿した前記電気抵抗(6)に並列に接続され、前記先端位置検出手段(8)の前記検出に応じて、通電から非通電に切換常閉型の電気開閉器を含む；請求項７に記載のトンネル式造管溶接装置。
【００２４】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例】
【００２５】
−第１実施例−
図１の（ａ）に示す筒状ワーク１は、鋼平板を筒状に曲げ元の鋼平板の側面同士を突き合わせたものである。この筒状ワーク１が、ワーク駆動手段としてのプッシャー３で、Ｃ型治具２の入口２１に圧入されＣ型治具２で半径方向に締め付けられ、出口２２に移動する。Ｃ型治具２は、図１の（ｂ）に示すように、厚肉筒体の周面の一部分を内空間に及ぶ溝（スリット）状の開口２３としたものである。該開口２３には、溶接トーチ４Ｌ，４Ｔが差し込まれ、筒状ワーク１の突き合わせ面でなる開先１１を溶接する。この実施例では、溶接トーチ４Ｌ，４Ｔはいずれもプラズマアーク溶接トーチである。先行溶接トーチ４Ｌには、溶接電源５Ｌがキーホール溶接電力を給電し、後行溶接トーチ４Ｔには、溶接電源５Ｔが滑付け電力を給電する。滑付けとは、溶接ビード表面の平滑化である。２本の溶接トーチ４Ｌ，４Ｔで開先を溶接するので、溶接速度を高くできる。また、キーホール溶接と滑付け溶接を別個の溶接トーチで行うので、高品質の溶接ビードが得られる。
【００２６】
本発明の実施のために、溶接電源５Ｌ，５Ｔの正極（＋）出力端に、直接に一対の給電摺接子６ｒ，６ｓが接続され、また流路切換手段としての低抵抗値の抵抗７を介してＣ型治具２が接続されている。１対の給電摺接子６ｒ，６ｓは、筒状ワーク１の板部（ビードの側方の円周面）に確実に摺接するように、図１の（ｂ）に示すように、開先（溶接ビード）１１を跨いで、開先に関して対称に設置されている。図１の（ａ）に示す符号Ａ〜Ｅは、次に示す位置を表す：
Ａ：先行溶接トーチ４Ｌの位置
Ｂ：後行溶接トーチ４Ｔの位置
Ｃ：給電接触子６ｒ，６ｓの位置
Ｄ：後端領域の溶接が始まるときの筒状ワーク１の先端位置
Ｅ：後端の溶接を終了したときの筒状ワーク１の先端位置。
【００２７】
プッシャー３は、図示しない往復駆動機構に連結したものである。往復駆動機構の原動機は、プッシャー３の位置を表す位置データを発生する機素および電気回路を装備したサーボモータであり、該位置データを、図示しない制御盤の溶接コントローラに送る。該溶接コントローラは、位置データに基づいて、図１の（ｃ）に示すように溶接電流を制御するコマンドを溶接電源５Ｌ，５Ｔに送る。
【００２８】
プッシャー３で押されてＣ型治具２に押込まれた筒状ワーク１の先端が先行溶接トーチ４Ｌによる溶接開始位置Ａに達するときに、先行溶接トーチ４Ｌにキーホール溶接アークが起動され、該先端が後行溶接トーチ４Ｔによる溶接開始位置Ｂに達するときに、後行溶接トーチ４Ｔに滑付け溶接アークが起動される。筒状ワーク１の先端がＣ位置に達すると、すなわち給電摺接子６ｒ，６ｓに接触すると、溶接電源５Ｌ，５Ｔの正極からＣ型治具２を介して筒状ワーク１に流れていた溶接電流の大部分（溶接主電流）が、給電摺接子６ｒ，６ｓを介して筒状ワーク１に流れるようになる。これは、流路切換手段としての抵抗７が溶接電源５Ｌ，５Ｔの正極とＣ型治具２の間の電流路に介挿されているからである。ただし、少量の電流は、抵抗７を通してＣ型治具２を介して筒状ワーク１に流れる。
【００２９】
筒状ワーク１の先端が給電摺接子６ｒ，６ｓに接触する直前までは、筒状ワーク１がＣ型治具２に接触する領域が多い（長い）ので、開口２３を外れた位置でＣ型治具２から筒状ワーク１に流れる溶接電流の、筒状ワーク１内を周方向（開先線に直交する方向）に流れて溶接トーチの先端直下に至る開先直交成分は少なく、溶接アークを開先線と直交する方向に押す直交磁気吹は小さい。
【００３０】
従来は、筒状ワーク１の後端が溶接トーチに近づいた（先端がＤ位置に達した）後端溶接領域では、筒状ワーク１がＣ型治具２に接触する領域が少ない（短い）ので、筒状ワーク１内を周方向（開先線に直交する方向）に流れて溶接トーチの先端直下に至る開先直交成分が多くなって、溶接アークを開先線と直交する方向に押す直交磁気吹が大きくなる。さらに、溶接中は図８の（ａ）のごとく溶接トーチ４Ｌ，４Ｔのアークを中心に周回磁束が発生しており、筒状ワーク中程の周回磁束は、開先線方向の溶接トーチ４Ｌ，４Ｔの前後方向の磁束量はほぼ同じで溶接アークに働くローレンツ力はほぼ同じで、アークは安定している。しかし、図８の（ｂ）のごとく筒状ワーク１が後端領域（Ｄ−Ｅ）にさしかかると、周回磁束のバランスはくずれ、ワーク後端部の磁束密度が急激に増し、この磁束とアーク電流との間でローレンツ力が働き、アークは、溶融金属プール側に吹かれ（平行磁気吹き）、溶融金属が後方へ押しやられることから、ワーク終端部で大きく減肉する凹ビードが発生する。特に、２トーチのような大電流程ローレンツ力は大きくそれに比例して凹量も大きい。
【００３１】
しかし本実施例では、後端溶接領域では、溶接電流の大部分が、筒状ワーク１の給電摺接子６ｒ，６ｓと溶接トーチ４Ｌ，４Ｔの間の短い区間を、開先（溶接ビード）１１に平行に流れるので、つまり開先直交成分がなくなるので、直交磁気吹を生じない。また、溶接ビード側よりトーチ４Ｌ，４Ｔへ流入する電流により、溶接アークはフレミングの左手の法則に従い、前記流入電流の方向と反対方向（溶融プールと反対方向）へ吹かれるローレンツ力（平行磁気吹きを解消する力）が働くので、溶融プールを後方へ押すことが無くなる。したがって、直交磁気吹きおよび平行磁気吹きによる、従来の溶接ビードの乱れがなくなり、ビード不良を生じない。
【００３２】
−第２実施例−
図２に示す第２実施例では、流路切換手段として、第１実施例の抵抗７の代わりに、常開型のリミットスイッチ８および常閉型の電気開閉器９を用いた。その他の構成は図１に示す第１実施例と同様である。常開型のリミットスイッチ８は、筒状ワーク１の先端が当たると閉（オン）に切換って、常閉型の電気開閉器９の電気コイルに通電する。この通電によって該電気コイルが磁界を発生して電気開閉器９の内部の電気接片を閉（オン）位置から開（オフ）位置に切換える。これにより、溶接電源５Ｌ，５Ｔの正極（＋）から電気開閉器９およびＣ型治具２を介して筒状ワーク１に流れていた溶接電流Ｉ１が遮断され、代わりに溶接電流は、給電摺接子６ｒ，６ｓを介して筒状ワーク１に流れるＩ２となる。
【００３３】
なお、筒状ワーク１の先端が給電摺接子６ｒ，６ｓに接触した後にリミットスイッチ８が閉じられるように、微視的には、リミットスイッチ８をＣ位置よりやや下流にずらしておく。このような考慮を不要にするためには、図２の（ａ）に破線で示すように、低抵抗値の抵抗１０を電気開閉器９に並列に接続しておく。そうすると、筒状ワーク１の先端が給電摺接子６ｒ，６ｓに接触する前にリミットスイッチ８が閉じられて電気開閉器９が開いても、溶接電流は抵抗１０およびＣ型治具２を通して筒状ワーク１に供給される。この場合、リミットスイッチ８が閉（電気開閉器９が開）に切換るまでは、溶接電流は抵抗１０には実質的に流れず、もっぱら電気開閉器９を通してＣ型治具２に流れるので、電力損失（抵抗によるジュール発熱）を生じない。
【００３４】
−第３実施例−
図３に示す第３実施例は、１本の、プラズマアーク溶接トーチ４を用いて筒状ワーク１の開先１１をキーホール溶接する。第１実施例と同様に、溶接トーチ５の正極（＋）出力端に、直接に一対の給電摺接子６ｒ，６ｓが接続され、また流路切換手段としての低抵抗値の抵抗７を介してＣ型治具２が接続されている。その他の構成は第１実施例と同様である。
【００３５】
−第４実施例−
図４に示す第４実施例は、１本の、プラズマアーク溶接トーチ５を用いて筒状ワーク１の開先１１をキーホール溶接する。第２実施例と同様に、常開型のリミットスイッチ８および常閉型の電気開閉器９を用いた。その他の構成は図２に示す第２実施例と同様である。
【００３６】
−第５実施例−
図５に示す第５実施例では、流路切換手段として、第１実施例の抵抗７に加えてさらに、常開型のリミットスイッチ８、および、常開型の電気開閉器１２を用いたものである。常開型の電気開閉器１２は第２電流路（Ｉ２）に介挿されており、筒状ワーク１によってリミットスイッチ８が閉じられると閉に切換って第２電流路（Ｉ２）を非通電から通電に切り換える。その他の構成は図１に示す第１実施例と同様である。
【００３７】
−第６実施例−
図６に示す第６実施例は、１本の、プラズマアーク溶接トーチ５を用いて筒状ワーク１の開先１１をキーホール溶接する。第５実施例と同様に、常開型のリミットスイッチ８および常開型の電気開閉器１２を用いた。その他の構成は図５に示す第５実施例と同様である。
【００３８】
−第７実施例−
図７に示す第７実施例では、流路切換手段として、第２実施例の常閉型の電気開閉器９に加えてさらに、常開型の電気開閉器１２を用いたものである。常開型の電気開閉器１２は第２電流路（Ｉ２）に介挿されており、筒状ワーク１によつてリミットスイッチ８が閉じられると閉に切換って第２電流路（Ｉ２）を非通電から通電に切り換える。その他の構成は図２に示す第２実施例と同様である。第２実施例と同様に、低抵抗値の抵抗１０を電気開閉器９に並列に接続しておいて、電気開閉器９，１２の開閉切換りにずれがあって電気開閉器１２が閉になる前に電気開閉器９が開いても、抵抗１０およびＣ型治具２によって筒状ワークに溶接電流が流れる。その他の構成は図２に示す第２実施例と同様である。なお、電気開閉器９，１２を一個の電気切換器に変更することもできる。
【００３９】
なお、第２，４〜７実施例では、流路切換え手段の一部としてリミットスイッチ８を用いているが、これを省略して、流路切換え手段として、電気開閉器９およびその電気コイルに通電する電気回路（コイルドライバ）を用いて、プッシャー３を往復駆動機構を介して駆動するサーボモータが発生するプッシャー位置データに基づいて、溶接コントローラが、筒状ワーク１のＣ位置到達を判定して、コイルドライバに遮断コマンドを送って電気開閉器９を開（オフ）に駆動する態様もある。
【００４０】
上述の実施例ではプラズマアーク溶接トーチを用いているが、ＴＩＧ溶接トーチ又はＣＯ２，ＭＩＧ溶接トーチを用いてもよい。更に、２トーチを用いる場合は、異種のトーチを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１：筒状ワーク
２：Ｃ型治具
３：ワーク駆動手段としてのプッシャー
４：溶接トーチ
４Ｌ：先行溶接トーチ
４Ｔ：後行溶接トーチ
５：溶接電源
５Ｌ：先行トーチの溶接電源
５Ｔ：後行トーチの溶接電源
６ｒ，６ｓ：給電摺接子
７：流路切換手段としての電気抵抗
８：流路切換手段としてのリミットスイッチ
９：流路切換手段としての電気開閉器
１０：流路切換手段としての電気抵抗
１１：開先
２１：入口
２２：出口
２３：開口
【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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