(57)【要約】【課題】ワークのクランプおよび溶接はもちろん、ワークの搬入および製品の搬出を含めて自動化を図り、もって生産性の向上に大きく寄与する薄肉溶接管の製造装置を提供する。【解決手段】ワークＷを内側から吊下支持するバック電極２０を、駆動手段２３によりレール１２上を進退動する第１可動台２１上に搭載し、バック電極２０の前進に応じて、ワーク受渡ユニット１１０から該バック電極２０にワークＷを移載し、ワークＷの左・右エッジ部の間隙に挿入した位置決めプレート８０に沿ってワークＷを第２可動台５１上のクランプユニット５０内に搬入する。そして、クランプユニット５０によりワークを低圧クランプした後、位置決めプレート８０を抜き取って高圧クランプに切替えてワークを位置決め固定し、第１可動台２１と第２可動台５１とを同期して前進させて、溶接トーチによりワークＷの左・右エッジ部の突合せ部を溶接し、続いてワーク払出ユニット１２０に製品Ｐを払い出す。【選択図】    図１
2004230396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク受渡ステーションと、ワーク位置決めステーションと溶接ステーションとを製造ラインに沿って連続に設定し、円筒状に成形されたワークを吊下支持するバック電極と、該バック電極に支持されたワークをクランプし、該ワークの左・右エッジ部を突合せた状態として前記バック電極に押圧固定するクランプユニットとを前記製造ラインに沿って移動可能に配設した各独立の可動台に搭載し、前記ワーク位置決めステーション内の上方に、前記バック電極に支持されたワークの左・右エッジ部の隙間に挿入可能な位置決めプレートを昇降可能に配設すると共に、前記ワーク溶接ステーション内の上方に溶接トーチを位置固定的に配設し、さらに前記バック電極用可動台を前記ワーク受渡ステーションと前記溶接ステーションとの間で移動させる駆動手段と該バック電極用可動台の移動に前記クランプユニット用可動台を同期させる同期手段とを設けたことを特徴とする薄肉溶接管の製造装置。
【請求項２】
クランプユニットが、下端部を支点に開閉動作する左・右の押えブロックを備えていることを特徴とする請求項１に記載の薄肉溶接管の製造装置。
【請求項３】
位置決めプレートが、ナイフエッジ形状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉溶接管の製造装置。
【請求項４】
クランプユニット用可動台に、バック電極に支持されたワークを弾発的に持上げるリフト手段を配設したことを特徴とする請求項３に記載の薄肉溶接管の製造装置。
【請求項５】
ワーク受渡ステーションに、ワークを仮置きし、かつ該ワーク内に進入してきたバック電極にワークを受渡すワーク受渡ユニットを位置固定的に配設したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の薄肉溶接管の製造装置。
【請求項６】
溶接ステーションに隣接して製品払出しステーションを設定し、該製品払出しステーション内に、バック電極から製品を受取る製品払出ユニットを配設したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の薄肉溶接管の製造装置。
【請求項７】
円筒状に成形されたワークをバック電極に吊下支持させた後、ワーク位置決めステーション内の上方に配置した位置決めプレートをワークの左・右エッジ部の隙間内に挿入させつつ、ワークを前記ワーク位置決めステーション内に搬入し、次に、該ワーク位置決めステーション内に位置決めされているクランプユニットを低圧クランプ動作させて前記ワークの左・右エッジ部を前記位置決めプレートを介して突合せ、その後、前記位置決めプレートを前記ワークの左・右エッジ部の隙間から抜いて前記クランプユニットを高圧クランプ動作させて、ワークの左・右エッジ部を突合せた状態として前記バック電極に対して押圧固定し、しかる後、前記バック電極と前記クランプユニットとを同期して移動させて、前記ワークの左・右エッジ部の突合せ部を位置固定の溶接トーチにより溶接することを特徴とする薄肉溶接管の製造方法。
【請求項８】
クランプユニットの低圧クランプ動作に先行して、該クランプユニットに付設したリフト手段によりワークを弾発的に持上げ、該ワークの左・右エッジ部の端面をナイフエッジ形状の位置決めプレートに当接させることを特徴とする請求項７に記載の薄肉溶接管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状に成形されたワークの左・右エッジ部を突合せ溶接して薄肉溶接管を得る製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状に成形された規定長（一例として、２００〜４００ｍｍ）のワークの左・右エッジ部を突合せ溶接する場合、単にワークを側方からクランプしたのでは、ワークの左・右エッジ部が段違いに突合され、あるいは突合せラインが溶接ラインから心ずれを起こすことが多い。特に、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接等を採用する薄肉（０．５〜１．０ｍｍ）の溶接管の製造においては、前記した段違いや心ずれが溶接不良を招く大きな原因になり、これらをいかに少なくするかが、重要な課題となっている。
【０００３】
そこで従来、薄肉溶接管を製造する場合は、図１６に示すように、円筒状に成形されたワークＷを、サイドクランパ１を構成する左・右の押えブロック２，３の相対移動により側方からクランプする際、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂを、一旦位置決めプレート４を介して突合せ、その後、この位置決めプレート４を退避させて、左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂを本突合せさせるようにしていた。また、前記サイドクランパ１とは別に、ワークＷの上方にアッパクランパ５，６を配置し、このアッパクランプ５，６を上方からワークＷに接近させて、ワークＷの内部に位置固定的に配置した受けブロック（バック電極）７，８に対して、エッジ部Ｗａ，Ｗｂを押圧固定するようにしていた。溶接は、前記のごとく位置決めされたワークＷに対して溶接トーチ９を接近させ、左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂの突合せライン（溶接ライン）に沿って溶接トーチ９を移動させることにより行われる。
なお、円筒状に予備成形されたワークの左・右エッジ部を上方から押えて矯正することは、厚肉（５〜９ｍｍ）の溶接管の製造においても行われている（例えば、特許文献１参照）。
また、上記した位置決めプレートは、平板の突合せ溶接においても採用されることが多い（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５９−３９０８７号公報
【特許文献２】
実開昭６０−３４３９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１６に示した従来の薄肉溶接管の製造装置および方法によれば、サイドクランパ１を始め、位置決めプレート４、アッパクランパ５，６、バック電極７，８、溶接トーチ９等の多くの装置が固定設備となっているため、設備内へのワークＷの搬入および溶接後における製品（溶接管）の設備外への搬出を自動化することは極めて困難で、手作業に頼らざるを得ない状況にあった。すなわち、従来は、ワークの搬入および製品の搬出を手作業で行っていたため、これらの作業に多くの時間を要し、その分、生産性が犠牲になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ワークのクランプおよび溶接はもちろん、ワークの搬入および製品の搬出を含めて自動化を図り、もって生産性の向上に大きく寄与する薄肉溶接管の製造装置を提供し、併せて前記製造装置を用いて高能率にかつ高精度に薄肉溶接管を得るための製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る薄肉溶接管の製造装置は、ワーク受渡ステーションと、ワーク位置決めステーションと溶接ステーションとを製造ラインに沿って連続に設定し、円筒状に成形されたワークを吊下支持するバック電極と、該バック電極に支持されたワークをクランプし、該ワークの左・右エッジ部を突合せた状態として前記バック電極に押圧固定するクランプユニットとを前記製造ラインに沿って移動可能に配設した各独立の可動台に搭載し、前記ワーク位置決めステーション内の上方に、前記バック電極に支持されたワークの左・右エッジ部の隙間に挿入可能な位置決めプレートを昇降可能に配設すると共に、前記ワーク溶接ステーション内の上方に溶接トーチを位置固定的に配設し、さらに前記バック電極用可動台を前記ワーク受渡ステーションと前記溶接ステーションとの間で移動させる駆動手段と該バック電極用可動台の移動に前記クランプユニット用可動台を同期させる同期手段とを設けたことを特徴とする。
このように構成した薄肉溶接管の製造装置においては、ワーク受渡ステーションでワークをバック電極に吊下支持させた後、可動台と共にバック電極を移動させてワークをクランプステーション内に自動的に搬入することができ、この際、位置決めプレートはワーク位置決めステーション内の上方に配置されているので、ワーク搬入の障害になることはない。また、位置決めステーション内のクランプユニットによりワークを位置決めした後は、バック電極用可動台とクランプユニット用可動台とを同期して溶接ステーション内へ移動させることで、位置固定の溶接トーチがワークと相対移動し、ワークの左・右エッジ部の突合せ部が溶接トーチにより溶接され、溶接終了と同時に製品が溶接ステーション外へ搬出される。
本製造装置において、上記クランプユニットは、下端部を支点に開閉動作する左右一対の押えブロックを備えている構成とするのが望ましい。このように開閉動作する押えブロックは、その上部側がワークの左・右エッジ部をバック電極に押圧固定するので、別途アッパクランパを設ける必要がなくなり、その分、構造は簡単となる。
また、上記位置決めプレートは、ナイフエッジ形状とするのが望ましい。このようなナイフエッジ形状の位置決めプレートを用いることで、クランプユニットによりワークの左・右エッジ部を押えた際、該左・右エッジ部が、位置決めプレートに沿って円滑に滑動し、正確に突合される。
また、上記したナイフエッジ形状の位置決めプレートを用いる場合は、クランプユニット用可動台に、バック電極に支持されたワークを弾発的に持上げるリフト手段を配設するのが望ましい。このリフト手段によりワークを弾発的に持上げることで、ワークの左・右エッジ部がナイフエッジ形状の位置決めプレートに密着し、位置決めプレートの背面側を基準にワークを正確に位置決めすることができる。
本製造装置は、上記ワーク受渡ステーションに、ワークを仮置きし、かつ該ワーク内に進入してきたバック電極にワークを受渡すワーク受渡ユニットを位置固定的に配設した構成とすることができる。この場合は、ワーク受渡ユニットにワークを仮置きするだけで、ワークのセットは完了し、ワークセットは極めて簡単となる。
本製造装置はまた、溶接ステーションに隣接して製品払出しステーションを設定し、該製品払出しステーション内に、バック電極から製品を受取る製品払出ユニットを配設した構成とすることができる。この場合は、製品払出し作業も自動的に行うことができるので、製造のサイクルタイムがより一層短縮する。
【０００８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る薄肉溶接管の製造方法は、円筒状に成形されたワークをバック電極に吊下支持させた後、ワーク位置決めステーション内の上方に配置した位置決めプレートをワークの左・右エッジ部の隙間内に挿入させつつ、ワークを前記ワーク位置決めステーション内に搬入し、次に、該ワーク位置決めステーション内に位置決めされているクランプユニットを低圧クランプ動作させて前記ワークの左・右エッジ部を前記位置決めプレートを介して突合せ、その後、前記位置決めプレートを前記ワークの左・右エッジ部の隙間から抜いて前記クランプユニットを高圧クランプ動作させて、ワークの左・右エッジ部を突合せた状態として前記バック電極に対して押圧固定し、しかる後、前記バック電極と前記クランプユニットとを同期して移動させて、前記ワークの左・右エッジ部の突合せ部を位置固定の溶接トーチにより溶接することを特徴とする。
このように行う薄肉溶接管の製造方法においては、ワークをバック電極に吊下支持させてワーク位置決めステーション内に搬入する際、位置決めプレートをワークの左・右エッジ部の隙間内に挿入させることで、搬入中、ワークがバック電極上で回転方向に位置ずれを起こすことがない。また、クランプユニットを最初に低圧動作させることで、ワークの左・右エッジ部の突合せ部から位置決めプレートを円滑に抜くことができ、しかも、その後にクランプユニットを高圧クランプ動作させることで、ワークを正確に位置決めできる。
本製造方法においては、クランプユニットの低圧クランプ動作に先行して、該クランプユニットに付設したリフト手段によりワークを弾発的に持上げ、該ワークの左・右エッジ部の端面をナイフエッジ形状の位置決めプレートに当接させるようにしてもよく、この場合は、ワークの左・右エッジ部がナイフエッジ形状の位置決めプレートに密着するので、位置決めプレートの背面側を基準にワークを正確に位置決めすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１および２は、本発明の一つの実施の形態としての薄肉溶接管の製造装置の全体構造を示したものである。両図において、１０は、フロア１１上に固定した架台であり、架台１０上には、ワーク受渡ステーションＳＴ１と、ワーク位置決めステーションＳＴ２と、溶接ステーションＳＴ３とワーク払出ステーションＳＴ４とが連続に設定されている。架台１０の上板１０ａの上面には、前記ワーク受渡ステーションＳＴ１からワーク位置決めステーションＳＴ２および溶接ステーションＳＴ３を経てワーク払出ステーションＳＴ４まで延びる左右一対のレール１２が敷設されており、この一対のレール１２の間に製造ラインＬが設定されている。
【００１０】
上記一対のレール１２上には、ワークＷを吊下支持する後述のバック電極２０を搭載した第１可動台２１とこのバック電極２０に対してワークＷを位置決め固定する後述のクランプユニット５０を搭載した第２可動台５１とが、それぞれガイド部材２２、５２を介して摺動可能に載置されている。一方、架台１０内には前記第１可動台２１を移動させるための後述の駆動装置（駆動手段）２３が配設されており、この駆動装置２３から架台１０の上板１０ａに形成した開口１０ｂを挿通して延ばされた移動体２４が第１可動台２１の下面に連結されている。前記開口１０ｂは、一対のレール１３間をワーク受渡ステーションＳＴ１から溶接ステーションＳＴ３まで延ばされており、この開口１０ａ内を移動体２４が進退動することで、第１可動台２１と一体にバック電極２０が、ワーク受渡ステーションＳＴ１とワーク払出ステーションＳＴ４との間を往復移動する。
【００１１】
上記位置決めステーションＳＴ２には、製造ラインＬを跨ぐ配置で門形フレーム１３が設けられている。この門形フレーム１３は、架台１０に固定された支柱部１４の上端に枠形状の横梁部１５を備えており、この横梁部１５には、位置決めプレート８０を昇降可能に支持する後述の昇降ユニット８１が配設されている。また、この門形フレーム１３の横梁部１５には、前記溶接ステーションＳＴ３内に配置された溶接トーチ９０を位置調整可能に支持する後述の調整ユニット９１が取付けられている。
また、上記ワーク受渡ステーションＳＴ１には、ワークＷを仮置きしかつ該ワークＷを前記バック電極２０に受渡すワーク受渡ユニット１１０が配設されている。
さらに、上記ワーク払出ステーションＳＴ４には、溶接を終えた製品（薄肉溶接管）Ｐを前記バック電極２０から受取るための製品払出ユニット１２０が配設されている。
【００１２】
上記バック電極２０は、図３〜６によく示されるように、上部が曲面をなす棒状の本体２５と、この本体２５の上部曲面中央に長手方向に沿って形成された縦溝２６内に配置された左・右の受けブロック２７Ａ，２７Ｂとからなっている。各受けブロック２７Ａ，２７Ｂは、相互間にわずかの隙間Ｓを形成するように前記縦溝２６内に配置され、かつ本体２５内にその背面側から挿入したボルト２８（図３）により該本体２５に脱着自在に固定されている。本体２５の基端部は、前記第１可動台２１内の支持ブロック２９に対し、左右一対の押え板３０とボルト３１とを用いて脱着自在に固定されている。本体２５の、押え板３０からの突出長さｌ（図５）は、ワークＷの規定長に合せて設定されており、前記押え板３０の端面３１は、ワークＷの端面が当接する位置決めストッパとして提供されるようになっている。ここで、ワークＷとしては、より短尺のものもあり、本体２５の長手方向中間部には、このような短尺のワークを位置決めするためのストッパピン３２を挿脱可能に植立するためのピン穴３３が設けられている。なお、このピン穴３３にはストッパピン３２の挿脱を円滑にするためのメタルブッシュ３４が嵌着されている（図３）。
【００１３】
バック電極２０を構成する本体２５および左・右受けブロック２７Ａ，２７Ｂは銅からなっており、ワークＷは、その左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂを前記左・右受けブロック２７Ａ，２７Ｂに載せた状態で該バック電極２０に吊下支持される（図４）。本体２５および左・右受けブロック２７Ａ，２７Ｂの内部には、図３に示されるように、冷却媒体を流通させるための冷却通路３５が形成されており、また、本体２５の縦溝２６内の底面には、前記左・右の受けブロック２７Ａと２７Ｂとの隙間Ｓにアルゴンガス等の不活性ガスを供給するためのガス通路３６が設けられている。
【００１４】
第１可動台２１は、前記レール１２に係合するガイド部材２２を下面に有する台板３７を備え、この台板３７上に前記バック電極２０を支持する支持ブロック２９を設けている。この台板３７の下面には、前記したように架台１０内に配設した駆動装置２３から延ばした移動体２４が連結されている。
駆動装置２３は、ここではボールねじ機構からなっており、上記移動体２４には、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ３８に螺合するナット３９（図４）が内装されている。ボールねじ３８は、図１に示すように架台１０の上板１０ａに垂設した前・後のブラケット４０，４１に回動自在に軸着されており、その一端部には、同じく架台１０の上板１０ａに垂設したサーボモータ３７が継手４２を介して作動連結されている。サーボモータ３７によりボールねじ３８が回転することで、ナット３９と一体に移動体２４が製造ラインＬに沿って進退動し、この動きに第１可動台２１と一体にバック電極２０とが追従する。なお、バック電極２０は、図１に示した位置が待機位置となっている。
【００１５】
また、上記第１可動台２１の台板３７の片隅には、貫通孔４３を有する同期板４４が、ワーク位置決めステーションＳＴ２側へ突出する状態で固定されている（図６）。同期板４４は、上記駆動装置２３により第１可動台２１が溶接ステーションＳＴ３側へ移動（以下、この方向の移動を前進、この方向と逆方向への移動を後退とする）した際、前記クランプユニット５０を搭載した第２可動台５１の下側に入り込むようになっている。しかして、第２可動台５１には、図７に示されるように、前記同期板４４の貫通孔４３内に挿脱可能な同期ピン４５とこの同期ピン４５を上下駆動するシリンダ４６とが配設されている。同期ピン４５は、第２可動台５１に突設したガイド筒４７内のメタルブッシュ４８を案内に上下動するようになっている。同期板４４の貫通孔４３と同期ピン４５とは、第１可動台２１が第２可動台５１に接触するまで前進した際、同心に合されるようになっており、この状態でシリンダ４６を伸長動作させると、同期ピン４５が同期板４４の貫通孔４３に挿入され、これにより第１可動台２１と第２可動台５１とが連結された状態となる。したがって、これら同期板４４、同期ピン４５、シリンダ４６等は、第１可動台２１の移動に第２可動台５１を同期させる同期手段を構成している。
【００１６】
図７に示すように、上記クランプユニット５０を搭載した第２可動台５１には、ロックピン５３とこのロックピン５３を上下駆動するシリンダ５４とが配置されており、ロックピン５３は、第２可動台５１に突設したガイド筒５５内のメタルブッシュ５６を案内に上下動するようになっている。一方、架台１０の上板１０ａの、ワーク位置決めステーションＳＴ２内に位置する部位には、前記ロックピン５３の嵌入を許容する筒状の受ブロック５７が固設されている。第２可動台５１をワーク位置決めステーションＳＴ２内に適宜位置決めした状態として、シリンダ５４を伸長動作させると、ロックピン５３が受ブロック５７内に嵌入され、これにより第２可動台５１はワーク位置決めステーションＳＴ２内に位置固定される。したがって、これらロックピン５３、シリンダ５４、受けブロック５７等は、第２可動台５１をワーク位置決めステーションＳＴ２内に固定および固定解除する位置固定手段を構成している。
【００１７】
クランプユニット５０は、図７および８によく示されるように、製造ラインＬを挟んで対向配置され、下端部を支点に開閉動作する左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂとこの左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂを開閉動作させるシリンダ６１Ａ，６１Ｂとから概略構成されている。
より詳しくは、左・右押えブロック６０Ａ，６０Ｂは、それぞれの下端部が、第２可動台５１上にブラケット６２およびボルト６３を用いて両端部が固定された支軸６４に軸受６５を介して回動可能に支持されている。各押えブロック６０Ａ，６０Ｂの対向面は湾曲形状をなしており、その上部側には、前記バック電極２０に吊下支持されたワークＷを左右方向からクランプし、かつワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂを該バック電極２０の受けブロック２７Ａ，２７Ｂに押圧固定するための押圧板６６が一体に設けられている。
【００１８】
また、各シリンダ６１Ａ，６１Ｂは、それぞれの下端部が第２可動台５１上に固定されたブラケット６７にピン６８を用いて軸着される一方で、それぞれのロッド６９の先端部が、各押えブロック６０Ａ，６０Ｂの上部側背面に突設したブラケット７０にピン７１を用いて軸着されている。左・右押えブロック６０Ａ，６０Ｂは、対応するシリンダ６１Ａ，６１Ｂのロッド６９が同期して伸縮動作することにより支軸６４を支点に開閉動作し、その開き動作（アンクランプ動作）時には、バック電極２０に支持されたワークＷに干渉しない位置に退避する。
【００１９】
第２可動台５１にはまた、バック電極２０に支持されてワーク位置決めステーションＳＴ２内に搬入されてきたワークＷを下側から弾発的に持上げるリフト装置（リフト手段）７２が配置されている。このリフト装置７２は、図７および図９によく示されるように、第２可動台５１上の幅方向の中心位置に製造ラインＬに沿って配置された昇降ローラ７３とこの昇降ローラ７３を昇降させるシリンダ７４とを備えている。昇降ローラ７３は、第２可動台５１に垂設されたガイド筒７５を摺動可能に挿通して上下方向へ延ばされた一対のガイドロッド７６の上端に回動可能に橋架支持されている。前記一対のガイドロッド７６の、開口１０ｂを挿通して架台１０内まで延ばされた下端は連結バー７７により連結されており、両者は同期して昇降するようになっている。一方、シリンダ７４は、第２可動台５１に垂設されており、そのロッド７４ａの先端には、前記連結バー７７を摺動可能に挿通させた支持部材７８が設けられている。この支持部材７８には、常時は連結バー７７を上方へ付勢するばね７９が巻装されており、したがって、昇降ローラ７３は、このばね７９を介してフローティング可能にシリンダ７４に支持された状態となっている。
【００２０】
上記位置決めプレート８０は、図１０に示すように、その下端部がナイフエッジ形状をなしている。この位置決めプレート８０は、前記バック電極２０に吊下支持される長尺のワークＷよりも十分に大きい長さを有しており（図１）、そのナイフエッジ形状の先端が製造ラインＬに沿うように前記昇降ユニット８１を構成する支持ブロック８２にボルト８３を用いて固定されている。
昇降ユニット８１は、図８および図１２によく示されるように、前記支持フレーム１３の上梁部１５に固定された支持板８４上に設置したシリンダ８５を備えており、前記支持ブロック８２は、このシリンダ８５から下方向へ延ばしたロッド８５ａの先端にボルト８６（図１０）を用いて固定されている。前記支持板８４にはまた、支持ブロック８２から上方へ延ばした複数（ここでは、２つ）のガイドロッド８７を摺動案内するガイド筒８８が設置されている。複数のガイドロッド８７の上端は、連結バー８９により連結されており、これにより位置決めプレート８０と支持ブロック８２とは、シリンダ８５の伸縮動作に応じて上下方向へ一体に平行移動するようになる。なお、８２ａは、支持ブロック８２の一端に固定され、ワーク位置決めステーションＳＴ２内へのワークＷの搬入端を規制するストッパである。
【００２１】
上記溶接トーチ９０は、ここではプラズマトーチからなっている。この溶接トーチ９０を支持する調整ユニット９１は、図８、図１１および図１２によく示されるように、前記支持フレーム１３の上梁部１５にブラケット９２を用いて固定された固定ブロック９３と、この固定ブロック９３を摺動可能に挿通して、製造ラインＬに直交する水平方向（Ｙ方向）へ延ばされた一対の作動ロッド９４の先端に固定された第１可動体９５と、この第１可動体９５に橋架された一対のガイドロッド９６に上下方向（Ｚ軸方向）へ摺動可能に装着された第２可動体９７と、この第２可動体９７に橋架された一対のガイドロッド９８に溶接方向（Ｘ方向）へ摺動可能に装着された第３可動体９９とを備えており、前記第３可動体９９と一体のヘッド１００に溶接トーチ９０が支持されている。
【００２２】
上記作動ロッド９４の基端は連結バー１０１により連結されており、この連結バー１０１には、固定ブロック９３に先端部がねじ込まれた回転ノブ１０２が係止されている。連結バー１０１と一体の一対の作動ロッド９４は、第１回転ノブ１０２の回転に応じてＹ方向へ直線移動し、この動きに第１可動体９５が連動する。また、第１可動体９５には、第２可動体９７に先端部がねじ込まれた第２回転ノブ１０３が係止されており、第２可動体９７はこの第２回転ノブ１０３の回転に応じて、第１可動体９５に対してＺ軸方向へ移動する。さらに、第２可動体９７には、第３可動体９９に先端部がねじ込まれた第３回転ノブ１０４が係止されており、第３可動体９９はこの第３回転ノブ１０４の回転に応じて、第２可動体９７に対してＸ軸方向へ移動する。すなわち、溶接トーチ９０を支持するヘッド１００は、各回転ノブ１０２、１０３、１０４の回転によりＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向へ移動し、これにより溶接トーチ９０は、溶接ライン上に正確に位置決めされる。なお、固定ブロック９３、第１可動体９５および第２可動体９７には、対応するロッド９４、９６、９８を位置固定するための蝶ねじ１０５、１０６、１０７がねじ込まれている。
【００２３】
ワーク受渡ユニット１１０は、図１３および図１４によく示されるように、製造ラインＬの左・右に配置され、ワークＷを下側から支承する左・右のワーク受１１１Ａ，１１Ｂとこの左・右のワーク受１１１Ａ，１１１Ｂを相互に接近離間させるシリンダ１１２Ａ，１１２Ｂとを備えている。左・右シリンダ１１２Ａ，１１２Ｂは、架台１０の上板１０ａ上に支持脚１１４を介して固定した支持板１１５に固設されており、各シリンダ１１２Ａ，１１２Ｂのロッド１１６が対応するワーク受１１１Ａ，１１１Ｂの背面に連結されている。支持板１１５にはまた、各ワーク受１１１Ａ，１１１Ｂから側方へ延ばした複数（ここでは、２つ）のガイドロッド１１７を摺動案内するガイド筒１１８が設置されている。左・右ワーク受１１１Ａ，１１１Ｂは、左・右シリンダ１１２Ａ，１１２Ｂが同期して伸縮動作することで、相互間隔を縮小、拡大させる。
【００２４】
しかして、左・右のワーク受１１１Ａと１１１Ｂとの相互間隔が縮小された状態において、ワークＷは、バック電極２０に吊下支持された位置よりもわずか高い位置に位置決めされるようになっている（図１４）。したがって、いま、この左・右ワーク受１１１Ａと１１１Ｂ上にワークＷを仮置きした状態で、バック電極２０を図１に示した後退位置から前進させると、該バック電極２０はワークＷに干渉することなくその内部に挿入可能となる。一方、ワークＷ内にバック電極２０が挿入された後、左・右のシリンダ１１２Ａ，１１２Ｂを同期して短縮動作させると、左・右ワーク受１１１Ａと１１１Ｂ上の間隔が開いて、ワークＷがバック電極２０上に載り移り、その移載が完了する。
【００２５】
一方、製品払出ユニット１２０は、図１５によく示されるように、前記製造ラインＬに沿って延ばされ、ワークＷを下側から支承する一対の支持バー１２１（片側は省略）とこの支持バー１２１を昇降動させるシリンダ１２２とを備えている。シリンダ１２２は、架台１０の上板１０ａに立設した支柱１２３上に固設され、そのロッド１２２ａの先端には前記一対の支持バー１２１の一端部を脱着自在に支持する支持ブロック１２４が固定されている。一対の支持バー１２１は、図示の実線位置が待機位置、図示の破線（二点鎖線）位置がワーク受取り位置となっており、シリンダ１２２の伸縮動作に応じて前記２つの位置の何れかに位置決めされる。なお、一対の支持バー１２１は、短尺な製品品Ｐ´はもちろん、長尺な製品Ｐを支承するに足る十分な長さに形成されている。
【００２６】
以下、上記のように構成した薄肉溶接管の製造装置による製造方法を説明する。
薄肉溶接管の製造に際しては、別途円筒状に成形されたワークＷがワーク払出ステーション−ＳＴ１内のワーク受渡ユニット１１０内に投入され、その左・右のワーク受１１１Ａ，１１１Ｂに仮置きされる（図１４）。この時、ワーク受渡ユニット１１０内の左・右のワーク受１１１Ａ，１１１Ｂは、相互に間隔を縮めた状態となっており、これにより、ワークＷはバック電極２０による支持位置よりもわずか持上げられた状態に位置決めされる。また、この投入に際しては、ワークＷの左・右のエッジ部ＷａとＷｂとの隙間Ｓ（図３）にワーク位置決めステーションＳＴ２内の位置決めプレート８０の後端部をわずか挿入させるようにする（図１）。
【００２７】
そして、上記ワークＷの仮置きを待って、駆動装置２３を構成するサーボモータ３７が回転され、ボールねじ機構（ボールねじ、ナット）３８，３９の作動により移動体２４が前進し、第１可動台２１と一体にバック電極２０が待機位置から前進する。すると、バック電極２０が、前記ワーク受渡ユニット１１０の左・右ワーク受１１１Ａ，１１１Ｂに支承されているワークＷ内に挿入される。バック電極２０は、その基端部を支持する押え板３０の端面（ストッパ）３１にワークＷが当接する位置で前進が停止され、この停止によりワーク受渡ユニット１１０内の左・右のシリンダ１１２Ａ，１１２Ｂが同期して短縮動作し、これにより左・右ワーク受１１１Ａと１１１Ｂとの間隔が広がって、ワークＷがバック電極２０上に移載される。
【００２８】
上記ワークＷの移載完了後、バック電極２０は第１可動台２１と一体に再び前進を開始する。このバック電極２０の前進により、該バック電極２０に吊下支持されたワークＷは、位置決めプレート８０に沿って移動し、したがって該ワークＷの回転方向の位置ずれは防止される。また、このバック電極２０の前進に際しては、ワークＷの後端が前記押え板３０のストッパ３１に当接し、これによりバック電極２０に対するワークＷの軸方向の位置ずれも防止される。
【００２９】
ワーク位置決めステーションＳＴ２には、クランプユニット５０を搭載した第２可動台５１が、ロックピン５３と受ブロック５７と（図７）の嵌合により位置固定されている。クランプユニット５０を構成する左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂは、当初、上部側を開いた状態で待機しており、前記バック電極２０に吊下支持されているワークＷは、バック電極２０の前進に応じてこの開き状態の左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂの間に搬入される（図７）。バック電極２０は、ワークＷの先端が、昇降ユニット８１の支持ブロック８２に設けたストッパ８２ａ（図８）に当接すると同時に前進が停止される。この段階では、第１可動台２１の前端が第２可動台５１の後端に接触する状態となり、第２可動台５１上の同期ピン４５がシリンダ４６の作動により下動して、同期板４４の貫通孔４３に挿入され、これにより第１可動台２１と第２可動台５１とが連結状態となる。
【００３０】
その後、第２可動台５１に設けられているリフト装置７２内のシリンダ７４が短縮動作し、昇降ローラ７３（図９）が上昇する。すると、バック電極２０に吊下支持されていたワークＷが、この昇降ローラ７３によりわずか持上げられ、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂが位置決めプレート８０に密着する。この場合、ナイフエッジ形状の位置決めプレート８０の背面が基準面となり、ここでは、ワークＷの右側のエッジ部Ｗｂがこの基準面に当接することになる（図１０）。
【００３１】
次に、位置決めユニット５０内の左・右シリンダ６１Ａ，６１Ｂが、低圧で伸長動作し、左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂがその下端部の支軸６４を支点に低圧でクランプ動作する。すると、左・右の押えブロック６０Ａ，６０Ｂの上部側の押圧板６６がワークＷを左右からクランプすると共に、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂを押える（図７）。これにより、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂが位置決めプレート８０に沿って滑動しながら押し下げられ、その隙間を次第に縮めてバック電極２０の受けブロック２７Ａ，２７Ｂに押圧される。この時、リフタ装置７２内の昇降ローラ７３は、ワークＷから下方向への力を受け、ばね７９（図９）の弾発力に抗してわずか下降する。
【００３２】
次に、昇降ユニット８１内のシリンダ８５（図８）が短縮動作し、支持ブロック８２と一体に位置決めプレート８０が上昇し、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂの間から完全に抜ける。次に、位置決めユニット５０内の左・右シリンダ６１Ａ，６１Ｂが、高圧で伸長動作し、左・右の押えブロック６０Ａ，６０ＢがワークＷを高圧でクランプすると共に、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂをバック電極２０の受けブロック２７Ａ，２７Ｂに対して強く押圧し、これによりワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂは、相互に突合された状態でバック電極２０に対して強固に位置決め固定される。
【００３３】
その後、リフト装置７２内のシリンダ７４が伸長動作して、昇降ローラ７３が原位置まで下降し、これによりワークＷの位置決めは終了する。そして、この位置決め終了により、第２可動台５１上のシリンダ５４が短縮動作して、ロックピン５３が架台１０上の受ブロック５７から抜け（図７）、続いて駆動装置２３を構成するサーボモータ３７が再び回転され、ボールねじ機構３８，３９の作動により移動体２４が前進する。すると、前記したように同期ピン４５と同期板４４とを介して第１可動台２１と第２可動台５１とが連結されているため、第１可動台２１上のバック電極２０と第２可動台５１上のクランプユニット５０とが一体となって（同期して）前進する。これにより、ワークＷは溶接ステーションＳＴ３内へ搬送され、その左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂの突合せ部が溶接トーチ９０の直下を通過する。この結果、ワークＷの左・右エッジ部Ｗａ，Ｗｂの突合せ部は、溶接トーチ９０とワークＷとの間に発生するプラズマアークにより相互に突合せ溶接される。
【００３４】
このようにして薄肉溶接管としての製品Ｐは完成するが、この製品Ｐは、図１に示すように、溶接終了と同時に自動的にワーク払出ステーションＳＴ４内に搬入される。ワーク払出ステーションＳＴ４内には、前記したようにワーク払出ユニット１２０の一対の支持バー１２１が待機しており（図１５）、溶接を終えた製品Ｐは、この一対の支持バー１２１上に移動し、これと同時に第１可動台２１と第２可動台５１の前進が停止される。すると、この前進停止によりクランプユニット５０内の左・右シリンダ６１Ａ，６１Ｂが短縮動作し、左・右押えブロック６０Ａ，６０Ｂの上部側が開き、製品Ｐがクランプユニット５０から解放される。一方、このクランプユニット５０からの製品Ｐの解放に応じて、ワーク払出ユニット１２０内のシリンダ１２２が短縮動作し、前記一対の支持バー１２１が、図１５に示した破線位置まで上昇し、これによりバック電極２０に吊下支持されていた製品Ｐがワーク払出ユニット１２０に移載される。
【００３５】
その後は、駆動装置２３を構成するサーボモータ３７が逆方向へ回転され、ボールねじ機構３８，３９の作動により移動体２４が後退し、これに応じて第１可動台２１と第２可動台５１が一体に後退する。サーボモータ３７は、第２可動台５１がワーク位置決めステーションＳＴ２内の所定位置に戻ったところで、一旦その回転が停止される。すると、この回転停止と同時に、第２可動台５１上のシリンダ５４の作動によりロックピン５３が架台１０上の受ブロック５７に嵌入され、第２可動台５１が位置固定される。また、これと同時に第２可動台５１上の同期ピン４５がシリンダ４６の作動により同期板４４の貫通孔４３から抜け、第１可動台２１と第２可動台５１との連結が解除される。次に、前記サーボモータ３７が再び逆方向へ回転され、これにより第１可動台２１とバック電極２０とが、図１に示した待機位置に後退し、これにより一連の製管サイクルは終了する。
【００３６】
なお、上記実施の形態においては、バック電極２０を搭載した第１可動台２１とクランプユニット５０を搭載した第２可動台５１とを同期板４４と同期ピン４５とを脱着して、機械的に両者の同期をとるようにしたが、第１可動台２１と第２可動台５１とは、各独立の駆動手段により移動させるようにしてもよい。
また、上記実施の形態において、溶接トーチ９０としてプラズマトーチを用いた、この溶接トーチの種類は任意であり、例えば、汎用のＴＩＧ溶接トーチ、レーザ溶接トーチ、電子ビームトーチ等を用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る薄肉溶接管の製造装置によれば、バック電極およびクランプユニットを移動可能に配することで、ワークのクランプおよび溶接はもちろん、ワークの搬入および製品の搬出を含めて全自動で製管を行うことができるようなり、生産性の大幅な向上を達成できる。
また、本発明に係る薄肉溶接管の製造方法によれば、位置決めプレートを活用し、かつクランプユニットを低圧および高圧クランプ動作させることで、薄肉溶接管の製造を高能率にかつ高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄肉溶接管の製造装置の全体的構造を示す側面図である。
【図２】本製造装置の全体的構造を示す平面図である。
【図３】本製造装置を構成するバック電極の構造を示す断面図である。
【図４】本製造装置を構成するバック電極の支持構造を、一部断面として示す正面図である。
【図５】本製造装置を構成するバック電極の支持構造を示す側面図である。
【図６】本製造装置を構成するバック電極の支持構造を示す平面図である。
【図７】本製造装置を構成するクランプユニットの構造とその支持構造を、一部断面として示す正面図である。
【図８】ワーク位置決めステーションと溶接ステーション内に装備された装置類を、一部断面として示す側面図である。
【図９】クランプユニットを搭載した第２可動台に装備されたリフト装置の構造を示す側面図である。
【図１０】本製造装置を構成する位置決めプレートの形状とその使用態様を示す正面図である。
【図１１】本製造装置を構成する溶接トーチを支持する調整ユニットの構造を示す正面図である。
【図１２】本製造装置を構成する位置決めプレートを支持する昇降ユニットと溶接トーチを支持する調整ユニットの構造を示す平面図である。
【図１３】本製造装置を構成するワーク受渡ユニットの構造を示す平面図である。
【図１４】本製造装置を構成するワーク受渡ユニットの構造を、一部断面として示す正面図である。
【図１５】本製造装置を構成するワーク払出ユニットの構造を示す側面図である。
【図１６】従来の薄肉溶接管の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  架台、    １２  レール、    １３  支持フレーム
２０  バック電極、    ２１  第１可動台（バック電極用）
２３  駆動手段、    ２４  移動体
２７Ａ、２７Ｂ  バック電極の左・右の受け部材
４３  同期板（同期手段）、    ４５  同期ピン（同期手段）
５０  クランプユニット、    ５１  第２可動台（クランプユニット用）
５３  ロックピン（位置固定手段）、    ５７  受ブロック（位置固定手段）
６０Ａ，６０Ｂ  左・右の押えブロック
６１Ａ，６１Ｂ  クランプ用シリンダ
６４  支軸、    ７２  リフト装置（リフト手段）
８０  位置決めプレート、    ８１  昇降ユニット（位置決めプレート用）
９０  溶接トーチ、    ９１  調整ユニット（溶接トーチ用）
１１０  ワーク受渡ユニット
１２０  ワーク払出ユニット
Ｗ    ワーク、    Ｐ    製品
ＳＴ１  ワーク受渡ステーション
ＳＴ２  ワーク位置決めステーション
ＳＴ３  溶接ステーション
ＳＴ４  ワーク払出ステーション
【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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