(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸パイプの端部に挿入された円筒状裏当金部材を丸パイプに溶接する丸パイプの円筒状裏当金部材を溶接する丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法であって、
丸パイプの端部に挿入された円筒状裏当金部材の端面のうち、外方に露出する外側端面を、丸パイプに対して、丸パイプの軸方向に沿って相対的に進退可能に移動制御される位置決め部材に当接させて円筒状裏当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置を規制し、
丸パイプの端部外周面と円筒状裏当金部材の内周面とに当接してクランプする圧接部材によって円筒状裏当金部材を丸パイプに圧接させて半径方向取付位置を規制し、
丸パイプの中心軸を中心として、丸パイプと円筒状裏当金部材を共に回転させ、
丸パイプ及び円筒状裏当金部材の回転に伴って、圧接部材による取付位置の規制位置を円筒状裏当金部材が通過する際に、前記規制位置に形成される溶接領域に引き込まれる丸パイプの内周面と円筒状裏当金部材の端部とを、丸パイプ内側の溶接円周に沿う位置に置いた溶接トーチにより、溶接する
ことを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法。
【請求項２】
円筒状裏当金部材と丸パイプとの軸方向取付位置、及び、半径方向取付位置の規制がローラによりなされることを特徴とする請求項１記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法。
【請求項３】
請求項１記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法に用いられる丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置であって、
長手方向の基台と、
基台上に複数基が移動自在に位置して、丸パイプの中心軸を中心として、丸パイプを回転自在に受け持つ丸パイプ回転装置と、
丸パイプ端部側の基台上に、丸パイプに対して、丸パイプの軸方向に沿って進退可能に移動制御され、丸パイプの端部に挿入される円筒状裏当金の外側端面を当接させることにより、円筒状裏当金が丸パイプの端面から所定距離張り出すよう位置決めする位置決め部材を有する円筒状裏当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置の規制をはかる手段と、
丸パイプの端部外周面と円筒状裏当金部材の内周面とに当接し、円筒状裏当金部材を丸パイプに圧接する圧接部材を有する半径方向取付位置の規制をはかる手段と、
丸パイプの内周面と円筒状裏当金部材の端部の境界であって、圧接部材による取付位置の規制位置を円筒状裏当金部材が通過する際に、前記規制位置に形成される溶接領域を溶接し得る溶接トーチと
を具備することを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【請求項４】
請求項３記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置において、
丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に分離して設置した左右一対の回転ローラと、左右一対の回転ローラを同期して回転駆動する同期回転駆動手段とを有する
ことを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置において、丸パイプに回転自在に当接する圧接ローラを備え、丸パイプの上部を上方から下方へ押圧する圧接装置を有することを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【請求項６】
請求項４記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置において、
丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に配設した回転ローラの間隔をローラが相対的に移動して調整するローラ間隔可変装置を有する
ことを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【請求項７】
請求項５記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置において、
圧接装置は、圧接ローラを上下に調整自在とする上下位置可変装置を有する
ことを特徴とする丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【請求項８】
円筒状裏当金部材が、円筒の一端面から他端面にわたる１個のスリットを有するワンピース部材、複数に分割された複数部材又は複数部材を接合したものである請求項３記載の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接方法及び溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
鉄骨構築物の骨組みとなる柱の構造のひとつとしてコラムと仕口ブロックとを交互に繋いだ構造のものがある。ここで仕口ブロックとは柱と各階の梁とを連結する部分に用いられる部材であり、コラムは上下の仕口ブロックを繋ぐ各階の柱となる部分である。図１２はこのような柱構造体の例を示したもので、仕口ブロック１及びコラム２が交互に繋がれている。仕口ブロック１は、コラム２が角パイプのときには、角パイプにより、コラム２が丸パイプのときには、丸パイプにより製作される。丸パイプにより仕口ブロック１を製作するときには、図１３に示すように、まず丸パイプ３を所定長さに切断し、切断口の両端部に開先加工を施して内側に円筒状裏当金部材４を挿入して溶接する。その後、角状の板のダイヤフラム５を丸パイプ３の両端部の円筒状裏当金部材４に溶接し、溶接したダイヤフラム５にＨ型鋼等を溶接して仕口ブロック１を完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、円筒状裏当金部材４を丸パイプ３に溶接する上記従来技術においては、以下のような問題がある。
丸パイプ３は、鋸又は溶断により切断するが、切断面が切れ曲り等により波打つ場合が多く、切断面が常に中心軸と直角をなすように切断することは非常に困難である。そこで、図１４に示すように円周を８等分した位置に目印Ｍを付けた丸パイプ３を回転台６に載置し、丸パイプ３の中心軸Ｌｃと直角をなす基準面Ｌｓと目印Ｍを付けた切断位置との距離を計測して、計測した距離を目印Ｍが付けられた個所に記入する。そして、円筒状の円筒状裏当金部材４を丸パイプ３に挿入して、円筒状裏当金部材４の外側端面と丸パイプ３の切断面の各目印Ｍの位置との距離が計測した距離になるように円筒状裏当金部材４を丸パイプ３の端部の内周面に溶接するようにしている。
このように、丸パイプ３の外周の８等分した位置に目印Ｍを付けたり、基準面Ｌｓを設定して、基準面Ｌｓと目印Ｍを付けた切断位置との距離を計測することを全て手作業により行い、また溶接も手作業により行うので作業に熟練を要し、溶接精度がよくなく、かつ円筒状裏当金部材４の溶接所要時間が長いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、未熟練者でも溶接精度が出せて、かつ溶接所要時間が短い丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接方法及び溶接装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、丸パイプの端部に挿入された円筒状裏当金部材を丸パイプに溶接する丸パイプの円筒状裏当金部材を溶接する丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法であって、丸パイプの端部に挿入された円筒状裏当金部材の端面のうち、外方に露出する外側端面を、丸パイプに対して、丸パイプの軸方向に沿って相対的に進退可能に移動制御される位置決め部材に当接させて円筒状裏当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置を規制し、丸パイプの端部外周面と円筒状裏当金部材の内周面とに当接してクランプする圧接部材によって円筒状裏当金部材を丸パイプに圧接させて半径方向取付位置を規制し、丸パイプの中心軸を中心として、丸パイプと円筒状裏当金部材を共に回転させ、丸パイプ及び円筒状裏当金部材の回転に伴って、圧接部材による取付位置の規制位置を円筒状裏当金部材が通過する際に、前記規制位置に形成される溶接領域に引き込まれる丸パイプの内周面と円筒状裏当金部材の端部とを、丸パイプ内側の溶接円周に沿う位置に置いた溶接トーチにより、溶接することを特徴とする。
【０００７】
第１発明によると、丸パイプの内側端部に挿入した円筒状裏当金部材を丸パイプと共に回転させながら、軸方向及び半径方向の円筒状裏当金部材の取付位置を規制すると共に規制した溶接位置にて連続的に溶接するので、優れた溶接精度及び溶接能率が得られる。
【０００８】
第２発明では、第１発明において、円筒状裏当金部材と丸パイプとの軸方向取付位置、及び、半径方向取付位置の規制がローラによりなされることを特徴とする。
【０００９】
第２発明によると、円筒状裏当金部材を丸パイプの端部の溶接位置に位置決めするときに、ローラを円筒状裏当金部材及び丸パイプに当接して軸方向及び半径方向の位置を規制しながら位置決めする。これにより、丸パイプ及び円筒状裏当金部材を連続的に回転させながら、円筒状裏当金部材を位置決めしつつ溶接できるので、優れた溶接能率が得られる。
【００１０】
第３発明は、第１発明に用いられる丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接方法に用いられる丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置であって、長手方向の基台と、基台上に複数基が移動自在に位置して、丸パイプの中心軸を中心として、丸パイプを回転自在に受け持つ丸パイプ回転装置と、丸パイプ端部側の基台上に、丸パイプに対して、丸パイプの軸方向に沿って進退可能に移動制御され、丸パイプの端部に挿入される円筒状裏当金の外側端面を当接させることにより、円筒状裏当金が丸パイプの端面から所定距離張り出すよう位置決めする位置決め部材を有する円筒状裏当金部材の丸パイプに対する軸方向取付位置の規制をはかる手段と、丸パイプの端部外周面と円筒状裏当金部材の内周面とに当接し、円筒状裏当金部材を丸パイプに圧接する圧接部材を有する半径方向取付位置の規制をはかる手段と、丸パイプの内周面と円筒状裏当金部材の端部の境界であって、圧接部材による取付位置の規制位置を円筒状裏当金部材が通過する際に、前記規制位置に形成される溶接領域を溶接し得る溶接トーチとを具備することを特徴とする。
【００１１】
第３発明によると、溶接時には、基台の長手方向に移動自在に設けた複数の丸パイプ回転装置に丸パイプを載置する。載置した丸パイプの内側端部には円筒状裏当金部材が挿入されており、溶接位置保持装置は、この円筒状裏当金部材の軸方向及び半径方向の位置を所定位置に位置決めして溶接位置を保持する。そして、丸パイプ回転装置により丸パイプと共に円筒状裏当金部材を回転させながら溶接位置保持装置により位置決めした溶接位置で溶接する。これにより、溶接位置を保持しながら、かつ連続的に回転させながら溶接するので優れた溶接精度及び溶接能率が得られる。
【００１２】
第４発明は、第３発明の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に分離して設置した左右一対の回転ローラと、左右一対の回転ローラを同期して回転駆動する同期回転駆動手段とを有する構成としている。
【００１３】
第４発明によると、基台の長手方向に配設された左右一対の回転ローラの回転速度を同期回転駆動手段により同一速度に同期させる。これにより、丸パイプの左部及び右部の回転速度を同一に設定できるので、回転ローラ及び丸パイプ間でスリップが生じることがなく、丸パイプの回転速度が確実に所定値に設定できるので、優れた溶接精度が得られる。
【００１４】
第５発明は、第４発明の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプに回転自在に当接する圧接ローラを備え、丸パイプの上部を上方から下方へ押圧する圧接装置を有する構成としている。
【００１５】
第５発明によると、圧接ローラを丸パイプの上部周面に当接させて下方に所定の押圧力で押圧する。丸パイプの上部周面に当接した圧接ローラは回転しながら丸パイプの上部周面を下方に押さえ付けるので、回転ローラにより丸パイプが回転するときに回転ローラ及び丸パイプ間でスリップすることがない。これにより、丸パイプの回転速度が確実に所定値に設定できるので、優れた溶接精度が得られる。
【００１６】
第６発明は、第４発明の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置に基づき、丸パイプ回転装置は、基台の短手方向に配設した回転ローラの間隔をローラが相対的に移動して調整するローラ間隔可変装置を有する構成としている。
【００１７】
第６発明によると、丸パイプの直径が小さいときには、ローラ間隔可変装置により基台の短手方向に配設した２個の回転ローラの間隔を狭め、丸パイプの直径が大きいときには間隔を広げる。これにより、回転ローラに載置する丸パイプ及び円筒状裏当金部材の溶接部を常に略一定の高さ位置に設定できるので、溶接部を保持する溶接位置保持装置がコンパクトになる。また、異なる直径の丸パイプに対応できるので、汎用性のある丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置が得られる。
【００１８】
第７発明は、第５発明の丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置に基づき、圧接装置は、圧接ローラを上下に調整自在とする上下位置可変装置を有する構成としている。
【００１９】
第７発明によると、丸パイプの直径が大きいときには、上下位置可変装置により圧接ローラを上昇させ、小さいときには下降させる。これにより、異なる直径を有する丸パイプを上方から押圧することができるので汎用性のある丸パイプへの円筒状裏当金部材溶接装置が得られる。
【００２０】
第８発明は、第３発明に用いられる円筒状裏当金部材が、円筒の一端面から他端面にわたる１個のスリットを有するワンピース部材、複数に分割された複数部材又は複数部材を接合したものである。
【００２１】
第８発明によると、側面には所定幅のスリットが一端面から他端面にわたって設けてワンピースの円筒状裏当金部材、複数に分割されている円筒状裏当金部材又は複数部材を接合した円筒状裏当金部材を用いる。溶接時には、丸パイプの内径及び円筒状裏当金部材の外径間のすきまを密着させながら位置決めして溶接する。このスリット又は分割されていることにより、丸パイプの内周長及び円筒状裏当金部材の外周長の差を吸収できるので、優れた溶接精度が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１，２，３，４，５により本実施形態の構成を説明する。
図１（ａ）に本実施形態の溶接治具の平面図を、図１（ｂ）にその正面図をそれぞれ示す。本実施形態は、基台１０、左右一対の丸パイプ回転装置２０，２０、左右一対の位置決めユニット３０，３０、圧接装置８０、水準器８５及びコントローラ９５により構成されている。
以下に、これらの要素の構成を説明する。
【００２５】
基台１０は、溶接治具の基底部であり、その上面には、左右一対の位置決めユニット３０，３０が長手方向にスライドするためのスライド台１１が、装置の長手方向に沿って敷設されている。また、左右一対の丸パイプ回転装置２０，２０が移動するための２本のレール１２，１２が、２本のスライド台１１，１１の内側に敷設されている。
【００２６】
丸パイプ３を載置して高さ方向の位置を位置決めし、かつ丸パイプ３の中心軸回りに回転させる左右一対の丸パイプ回転装置２０，２０は、ローラ調整ハンドル２１、ローラモータ２２、ローラギア部２３、ローラねじ２４、回転ローラ２５、車輪２６及びローラ架台２７を有している。
２本のレール１２，１２間に架設されている左右一対のローラ架台２７，２７上には水平で長手方向の軸を中心にして回転する図中前後一対の回転ローラ２５，２５がそれぞれ装着されている。また、前後一対の回転ローラ２５，２５をそれぞれの中心軸回りに回転させるローラモータ２２が、ローラ架台２７の一端部に取着されている。そして、ローラモータ２２の駆動力は、ローラギア部２３及びローラねじ２４を介して前後一対の回転ローラ２５，２５に伝達され、前後一対の回転ローラ２５，２５は同一回転速度で回転するようになっている。また、左右一対のローラ架台２７，２７にそれぞれ設けてあるローラモータ２２の回転速度を同期させる同期回転駆動手段（図示せず）が設けてある。さらに、ローラ架台２７の他端部に配設されているローラ調整ハンドル２１は、前後一対の回転ローラ２５，２５の高さ位置を調整するねじ（図示せず）に連結されている。左右一対のローラ架台２７，２７の下部の図中前後には車輪２６，２６がそれぞれ設けられ、レール１２，１２上に移動自在に載置されている。また、図示しないローラ間隔可変装置により、前後回転ローラ２５，２５間の距離を調整できるようになっている。
【００２７】
次に、位置決めユニット３０，３０の構成を説明する。
円筒状裏当金部材４及びダイヤフラム５を所定の基準位置に位置決めする左右一対の位置決めユニット３０，３０は、ユニットベース３７、移動駆動部３６、図２に示す裏当金部材位置決め部４０及び裏当金部材固定部５０、後述する溶接トーチユニット、及び治具プレートガイド７０を有している。そして、移動駆動部３６によりスライド台１１上をスライドするユニットベース３７上に、裏当金部材位置決め部４０、裏当金部材固定部５０、溶接トーチユニット及び治具プレートガイド７０が搭載されている。
左右一対の位置決めユニット３０，３０を互いに接近又は離反させる移動駆動部３６は、ギアボックス３１、移動モータ３２、移動調整ハンドル３３、移動第１ねじ３４及び移動第２ねじ３５から構成されている。ギアボックス３１は、移動モータ３２の駆動力を傘歯車等によりギアボックス３１の左右に長手方向に沿って配設されている移動第１ねじ３４及び移動第２ねじ３５に伝達する。移動第１ねじ３４及び移動第２ねじ３５には、等ピッチの逆方向のねじが設けてあり、それぞれのねじはユニットベース３７に設けてあるナット（図示せず）に螺合されている。また、手動で左右一対のユニットベース３７，３７を互いに接近又は離反させる移動調整ハンドル３３が、ギアボックス３１を介して移動モータ３２に対向して配設されている。
【００２８】
丸パイプ３の両端部に溶接する２個の円筒状裏当金部材４の外側端面間距離を所定の基準長に設定する裏当金部材位置決め部４０を図２（図１（ｂ）のＺ視図）に示す。裏当金部材位置決め部４０は、一対の第１接触ローラ４１，４１及び一対の第２接触ローラ４２，４２から構成されている。ユニットベース３７から回転自在に立設された第１接触ローラ４１の回転軸Ｒ１は略丸パイプ３の中心線を向いている。また、第１接触ローラ４１と同じ直径の第２接触ローラ４２は、その回転軸Ｒ２が略鉛直方向を向く方向にユニットベース３７上に配設されている。また、第１接触ローラ４１及び第２接触ローラ４２の円周面が丸パイプ３の中心軸に直交し、かつ同一面上にあるように、それぞれの回転軸は配設されている。
裏当金部材位置決め部４０は、円筒状裏当金部材４の軸方向を規制して位置決めするので軸方向位置規制手段と呼ぶ。また、一対の第１接触ローラ４１，４１及び一対の第２接触ローラ４２，４２を位置決め部材と呼ぶ。
【００２９】
次に図３により、裏当金部材固定部５０の構成を説明する。
丸パイプ３の内周面に挿入された円筒状裏当金部材４を、丸パイプ３の内周面の所定位置で位置決めする裏当金部材固定部５０は、ユニットベース３７に搭載されている。一対の水平スライド５６，５６が、ユニットベース３７上に、基台１０の長手方向に設けてある。水平スライド５６上にスライド自在に設けられている基部５８は、引込シリンダ５５の伸縮により丸パイプ３に接近又は離脱する。基部５８上には、鉛直方向に一対の上下スライド５７，５７が設けてある。上下スライド５７には、上下シリンダブラケット５９及び内側ローラブラケット６０が上下にスライド自在に設けられている。挟持シリンダ５４が上下シリンダブラケット５９に取着され、挟持シリンダ５４のロッド９３の先端部が内側ローラブラケット６０にそれぞれ取着されている。挟持シリンダ５４が伸縮することにより上下シリンダブラケット５９及び内側ローラブラケット６０間の距離が大小に変化する。
【００３０】
上下シリンダブラケット５９の丸パイプ３方向の中央部には、挟持シリンダ５４が縮退したときに丸パイプ３の外周面に当接する外側反力ローラ５３が丸パイプ３の軸心方向の回転軸を有して配設されている。また、内側ローラブラケット６０には内側押付ローラ５１及び２個の内側引込ローラ５２，５２が外側反力ローラ５３と同一方向の回転軸回りに回転自在に設けてある。内側引込ローラ５２は、上下シリンダブラケット５９に取着されている外側反力ローラ５３の真上になるように配設され、内側押付ローラ５１は、外側反力ローラ５３のローラの幅分だけ丸パイプ３から遠い位置に配設されている。なお、内側引込ローラ５２は、ピン６２を中心にして下方に付勢力を発生する押付ばね部６１を介して内側ローラブラケット６０に取着されている。内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３は丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４を圧接してクランプするので、圧接部材とも呼ぶ。
また、裏当金部材固定部５０は、丸パイプ３の内周面に挿入された円筒状裏当金部材４の半径位置を規制して位置決めするので半径方向位置規制手段と呼ぶ。さらに、裏当金部材位置決め部４０及び裏当金部材固定部５０は、円筒状裏当金部材４の丸パイプ３の内周面における溶接位置を保持するので溶接位置保持装置と呼ぶ。
【００３１】
図４に示す溶接トーチユニット９０は、溶接トーチ９１及びスタンド９２により構成されており、溶接トーチ９１は、ユニットベース３７上に設けられたスタンド９２の先端部に取着され、複数の姿勢調整レバー９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄにより溶接トーチ９１の姿勢（上下、前後、左右、角度）を調整する。
【００３２】
後述する治具プレートを挿入する治具プレートガイド７０は、図１（ｂ）に示すように、ユニットベース３７の丸パイプ３に近い位置に取着されている。作業員は予め、ダイヤフラム５を図５に示す治具プレート７１に取り付けておく。治具プレート７１は、上下及び左右に設けた複数の調整金具７２及び固定金具７３を有しており、ダイヤフラム５を治具プレート７１上で調整金具７２により上下方向及び左右方向の位置を調整し、固定金具７３により位置を固定する。ダイヤフラム５を円筒状裏当金部材４に溶接するときに、作業員は、ダイヤフラム５を所定の位置に取り付けた治具プレート７１を治具プレートガイド７０に挿入して固定する。このとき、治具プレート７１の治具プレートガイド７０内での上下方向の位置決めは上下位置調整ラチェット（図示せず）により行われる。
【００３３】
以上で、位置決めユニット３０を構成している、ユニットベース３７、移動駆動部３６、裏当金部材位置決め部４０、裏当金部材固定部５０、溶接トーチユニット９０、及び治具プレートガイド７０の各構成要素を説明した。
次に、本実施形態を構成している残りの圧接装置８０、水準器８５及びコントローラ９５を説明する。
【００３４】
圧接装置８０は、丸パイプ回転装置２０上に載置された丸パイプ３を上方から押さえて固定させる。図１（ｂ）に示すように、圧接装置８０は、クランプシリンダ８１、アーム８２、圧接ローラ８３及び調心アーム８４から構成されている。エア圧により伸縮するクランプシリンダ８１の先端部に水平方向に旋回自在にアーム８２が取着され、アーム８２の先端に点Ｑを中心にして揺動する調心アーム８４が取着されている。そして調心アーム８４の両端部には圧接ローラ８３，８３が回転自在に取着されている。アーム８２は、丸パイプ３の搬入及び搬出時には、図１（ｂ）に示す位置に旋回させて退避させる。また、丸パイプ３を上方から押さえて固定するときには、図２に示すような位置に旋回させて位置決めし、圧接ローラ８３により丸パイプ３を固定する。なお、圧接ローラ８３を丸パイプ３の直径に応じて上下させるクランプシリンダ８１を上下位置可変装置と呼ぶ。
【００３５】
水準器８５は、図１（ｂ）に示すように、ポール８６、スイングアーム８７、レーザマーカ８８及び昇降ハンドル８９により構成されている。作業員は、水準器８５により、丸パイプ回転装置２０上に載置された丸パイプ３の長手方向の中心軸が水平であるか否かを判断する。基台１０に装着されているポール８６に旋回自在にスイングアーム８７が取着されていると共に、スイングアーム８７は昇降ハンドル８９を回転させることにより昇降自在となるように取着されている。また、スイングアーム８７の先端に可視のレーザポイントを発射するレーザマーカ８８が装着されている。
【００３６】
コントローラ９５には、丸パイプ回転装置２０のローラモータ２２に、移動駆動部３６の移動モータ３２に、裏当金部材固定部５０の挟持シリンダ５４及び引込シリンダ５５に、圧接装置８０のクランプシリンダ８１に、溶接トーチユニット９０の溶接トーチ９１に指令を出力するそれぞれの釦（図示せず）が設けてある。また、位置決めユニット３０の移動量がデジタル表示され、移動量に基づいて左右のユニットベース３７，３７間の距離、即ち左右の第１，２接触ローラ４１，４２の外周面間の距離が演算される。このとき、位置決めユニット３０の移動量は、移動モータ３２の回転軸に取着されている距離センサにより検出される。
予め左右の両円筒状裏当金部材の外側端面間の所定の距離が記憶されている。さらに、丸パイプ及び円筒状裏当金部材の材質及び形状毎の溶接条件が記憶されていて、切換スイッチ（図示せず）により選択できるようになっている。
【００３７】
以上説明した構成を有する本実施形態の作動を説明する。図６に作業ステップにＳを付した番号により作業手順を示し、作業の概要を示す。
Ｓ１にて、作業員は丸パイプ３の長さに応じた間隔に左右一対の丸パイプ回転装置２０，２０を、レール１２上を手で移動させて両ユニット２０，２０間の距離を調整し、一対の丸パイプ回転装置２０，２０を本装置の略中央に位置決めする。
Ｓ２にて、作業員はクレーン等を操作して、丸パイプ３を丸パイプ回転装置２０，２０上に搬入し回転ローラ２５の上に載置する。このとき、丸パイプ３の表面に予め入れてある長手方向の中心軸を示すケガキ線がレーザマーカ８８に向くように、丸パイプ３を回転ローラ２５の上に載置する。なお、丸パイプ３内の両端部には、円筒状裏当金部材４が予め挿入されている。
Ｓ３にて、レーザマーカ８８から丸パイプ３に向けてレーザポイントを発射し、レーザポイントがケガキ線の上に来るように水準器８５の昇降ハンドル８９を操作してスイングアーム８７を昇降させる。レーザポイントがケガキ線の上に来た位置でスイングアーム８７の昇降をロックし、スイングアーム８７を丸パイプ３から離れる方向に旋回させてレーザスポットを丸パイプ３の右端部に当てる。このとき、ケガキ線及びレーザスポット間の鉛直方向の距離がゼロでないときは、丸パイプ３は回転ローラ２５上に水平に載置されていないので、左右の内いずれか一方のローラ調整ハンドル２１を操作し、丸パイプ回転装置２０の回転ローラ２５の高さを調整する。丸パイプ３が回転ローラ２５上に水平に載置されるまで、この調整を続ける。
【００３８】
Ｓ４にて、コントローラ９５上の釦を操作して、一対の位置決めユニット３０,３０を互いに近づける方向に移動モータ３２を作動させる。移動モータ３２の回転力は、ギアボックス３１を介して移動第１ねじ３４及び移動第２ねじ３５に伝達され、一対の位置決めユニット３０，３０が互いに同量ずつ近づく。そして、位置決めユニット３０に搭載されている第１，２接触ローラ４１，４２が丸パイプ３の端面に軽く当接させながら、丸パイプ３を丸パイプ回転装置２０と共に装置の中央に位置決めする。右の第１接触ローラ４１及び第２接触ローラ４２が、丸パイプ３の右端面に軽く当接し、かつ左の第１接触ローラ４１及び第２接触ローラ４２が丸パイプ３の左端面にそれぞれ軽く当接する状態になったときに移動モータ３２の回転を停止させる。このとき、移動モータ３２の回転が停止したときの位置決めユニット３０の移動量から、コントローラ９５は丸パイプ３の全長を演算し記憶する。
Ｓ５にて、コントローラ９５上の釦を操作して、圧接装置８０のクランプシリンダ８１を縮退させ、アーム８２を下降させて、調心アーム８４の両端に取着されている圧接ローラ８３を丸パイプ３に当接させる。このとき、クランプシリンダ８１に供給するエア圧を高圧に設定し、丸パイプ３を４個の回転ローラ２５及び２個の圧接ローラ８３により堅固に挟持する。
【００３９】
Ｓ６にて、作業員は、コントローラ９５のデジタル表示を見ながら移動調整ハンドル３３を操作して、第１，２接触ローラ４１，４２の円周面を丸パイプ３の端面から所定の距離だけ離脱させる。このとき、コントローラ９５では、離脱させる所定の距離が演算され、デジタル表示に表示されている。第１，２接触ローラ４１，４２を所定の距離離脱させた後に、作業員は、丸パイプ３の両端に挿入されていた円筒状裏当金部材４を第１，２接触ローラ４１，４２の円周面に当接するまで引張り出す。引っ張り出した後の円筒状裏当金部材４の位置は、図４に示すように、円筒状裏当金部材４の幅の略半分が丸パイプ３内に挿入され、幅の残りが丸パイプ３の端部から外部に露出している状態である。
Ｓ７にて、コントローラ９５上の釦を操作して、図７に示すように、裏当金部材固定部５０に取着されている内側押付ローラ５１の丸パイプ３側の端面が、円筒状裏当金部材４の内側端面に一致するように引込シリンダ５５を伸長させて裏当金部材固定部５０の基部５８を位置決めする。そして、挟持シリンダ５４のロッド９３を縮退させて内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３間で丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４を共にクランプする。また、円筒状裏当金部材４の内側端面に位置決めされている内側引込ローラ５２を、引込シリンダ５５により第１，２接触ローラ４１，４２の方向に押圧する。
【００４０】
Ｓ８にて、クランプシリンダ８１のエア圧を高圧から低圧に切り換える。そして、溶接トーチ９１を、図４に示すように円筒状裏当金部材４の内側端面を丸パイプ３の内周面に隅肉溶接する位置に複数の姿勢調整レバー９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄを調整して位置決めする。
Ｓ９にて、コントローラ９５上の釦を操作して、ローラモータ２２に回転の開始を指令すると、回転するローラモータ２２の回転力は、ローラギア部２３及びローラねじ２４を介して回転ローラ２５を回転させる。このとき、４個の回転ローラ２５が同一の回転方向に回転する。４個の回転する回転ローラ２５及び低圧のエアによりクランプ力を小さく設定した圧接ローラ８３，８３により挟持された丸パイプ３は円筒状裏当金部材４と共に回転を開始する。そして、溶接トーチ９１により溶接を開始する。溶接が完了後、ローラモータ２２の回転を停止させる。
【００４１】
Ｓ１０により、手動で、溶接トーチユニット９０をユニットベース３７上の所定位置まで退避させる。次に、コントローラ９５上の釦を操作して、裏当金部材固定部５０の挟持シリンダ５４を伸張させて、内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３による丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４間のクランプを解除する。そして、引込シリンダ５５により、基部５８をユニットベース３７上の所定位置に退避させる。その後、ユニットベース３７を所定位置に退避させる。
Ｓ１１により、ダイヤフラム５を予め取り付けた治具プレート７１を一対の治具プレートガイド７０にそれぞれ挿入して固定する。そして、移動調整ハンドル３３を操作して一対のユニットベース３７，３７を丸パイプ３の左右から互いに接近させて、各ダイヤフラム５の表面を円筒状裏当金部材４に軽く当接させる。
【００４２】
Ｓ１２にて、円筒状裏当金部材４の外周よりダイヤフラム５を例えば４個所仮付け溶接し、固定金具７３を取り外してダイヤフラム５と治具プレート７１とを分離する。治具プレート７１が挿入されたままになっている治具プレートガイド７０と共にユニットベース３７を丸パイプ３から退避させる。その後、ダイヤフラム５溶接用の溶接トーチ（図示せず）を所定位置にセットして、回転ローラ２５を回転させて、丸パイプ３を回転させながらダイヤフラム５を円筒状裏当金部材４に溶接する。
Ｓ１３にて、ダイヤフラム５の溶接完了後、ダイヤフラム５溶接用の溶接トーチを退避させて、クランプシリンダ８１を伸張させて丸パイプ３のクランプを解放する。そして、ダイヤフラム５を溶接した丸パイプ３を装置から搬出する。
【００４３】
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
裏当金部材位置決め部４０の第１，２接触ローラ４１，４２を丸パイプ３の両端面に当接させ、丸パイプ３の全長を計測後、前記第１，２接触ローラ４１，４２を丸パイプ３から所定の距離だけ離脱させて、丸パイプ３の両端部に挿入されている円筒状裏当金部材４を、図８に示すように前記第１，２接触ローラ４１，４２に当接するまで引っ張り出す。すると、右の円筒状裏当金部材４の右端面と左の円筒状裏当金部材４の左端面との距離は、基準距離に設定される。この基準距離は、円筒状裏当金部材４を丸パイプ３に溶接後の両円筒状裏当金部材４，４の外側端面間の距離が所定の距離になるように溶接歪等を考慮して予め演算された値である。
【００４４】
図８は、第１，２接触ローラ４１，４２が円筒状裏当金部材４の端面に当接していて、裏当金部材固定部５０の内側押付ローラ５１及び外側反力ローラ５３により円筒状裏当金部材４及び丸パイプ３をクランプし、前後一対の内側引込ローラ５２，５２を円筒状裏当金部材４の内側端面に押し当てて第１、２接触ローラ４１，４２側に引張っている状態を示す。図９は、図８のＸ視を示す。図８の状態で、回転ローラ２５，２５を回転させると、円筒状裏当金部材４は、第１接触ローラ４１をガイドにして、図９に示す左右の第２接触ローラ４２間で、図１０に示す２個の第２接触ローラ４２と２個の内側引込ローラ５２とにより形成されている溶接領域に精度よく引き込まれてゆく。溶接領域での溶接位置は、例えば図１０の溶接位置Ｗにおいて丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４を溶接する。
このように、左右２個の円筒状裏当金部材４，４の外側端面間の距離を自動的に設定し、丸パイプ３及び円筒状裏当金部材４を一体にして回転させながら、かつ両円筒状裏当金部材４の外側端面間の距離を常に基準距離に精度よく位置決めしながら、円筒状裏当金部材４を丸パイプ３に溶接する。
【００４５】
また、円筒状裏当金部材４は、図１０に示すように、一端部から多端部にわたってスリットが設けたものである。溶接時には、丸パイプ３の内径及び円筒状裏当金部材４の外径間のすきまを密着させながら位置決めして溶接する。このスリットにより、丸パイプ３の内周長及び円筒状裏当金部材４の外周長の差を吸収できるので、溶接面が密着して優れた溶接精度が得られる。
これらにより、手動で円筒状裏当金部材４の丸パイプ３への溶接位置を計測する熟練を要する作業が不要となり、溶接トーチ９１の位置を一旦決めて、丸パイプ３を回転させるだけで、自動的に溶接できるので、未熟練作業者でも溶接精度が出せて、かつ溶接所用時間が短い丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接装置を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施形態において、左右一対の丸パイプ回転装置２０，２０により、丸パイプ３を支持回転させるようにしているが、丸パイプ３の直径により、左右一対の大直径用の丸パイプ回転装置及び左右一対の小直径用の丸パイプ回転装置をレール１２上に配設して使い分けてもよい。
また、本実施形態においては、円筒状裏当金部材４の外側端面を位置決めするときに、第１，２接触ローラ４１，４２を、円筒状裏当金部材４の所定の外側端面間距離から直前に計測した丸パイプ３の全長を差し引いて求めた値の略二分の一の距離だけ作業者が手動で丸パイプ３から離脱させているが、コントローラ９５から出力される指令により自動的に離脱させるようにしても何ら差し支えない。
また、本実施形態においては、両円筒状裏当金部材４，４を同時に溶接するとしているが、丸パイプ３が長くて、一人の作業員による両円筒状裏当金部材４の溶接部の目視が困難な場合には、片方の円筒状裏当金部材４の溶接が完了後、もう一方の溶接をおこなってもよい。
また、本実施形態においては、丸パイプ３を上方からクランプするアクチュエータとして、エア圧により駆動されるクランプシリンダ８１を利用したが、油圧又は電気により駆動されるアクチュエータを使用して高低２段階のクランプ力を設定できるようにしてもよい。また、裏当金部材固定部５０の挟持シリンダ５４及び引込シリンダ５５も、油圧又はエア圧により駆動されてもよいし、電気駆動式のアクチュエータを利用してもよい。
また、本実施形態においては、手動で定位置に設定する溶接トーチにより溶接するとしているが、産業用溶接ロボットにより溶接してもよい。
さらに、本実施形態では、円筒状裏当金部材４は１個所のスリットを設けたワンピース部材としているが、２分割のように複数個に分割された部材でもよい。また、２分割の部材を１個所接合するような複数個の部材を接合したものでもよい。
【００４７】
以上、本発明によれば、両円筒状裏当金部材の外側端面間の所定の距離と計測した丸パイプの全長との差の略二分の一の距離だけ、丸パイプの内周面に挿入されている両円筒状裏当金部材の外側端面を丸パイプの端面から引っ張り出して接触ローラの外周面に当接させる。これにより、両円筒状裏当金部材の外側端面が丸パイプの端面から均等の位置に同時に位置決めされ、かつ両円筒状裏当金部材の外側端面間の距離が所定の距離に設定されて、円筒状裏当金部材の軸方向の位置が位置決めされる。そして、押付ローラにより丸パイプ及び円筒状裏当金部材を一体にして直径方向にクランプする。軸方向と直径方向とで円筒状裏当金部材の丸パイプ上での位置が精度よく堅固に保持しながら、かつ丸パイプ及び円筒状裏当金部材を回転させながら溶接する。これにより、円筒状裏当金部材の丸パイプに溶接する位置を精度よく位置決めしながら溶接できるので作業者は熟練を要しない。また丸パイプを回転させながら溶接できるので、溶接のための所要時間が短い丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の平面図及び正面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の側面図である。
【図３】裏当金部材固定部の説明図である。
【図４】裏当金部材固定部及び溶接トーチユニットの配置位置の説明図である。
【図５】治具プレートの説明図である。
【図６】本発明に係る実施形態の作動順序の概要図である。
【図７】裏当金部材固定部のクランプ時の説明図である。
【図８】円筒状裏当金部材の位置決め時の説明図である。
【図９】円筒状裏当金部材を位置決めした時の、裏当金部材固定部によるクランプ個所の正面図である。
【図１０】円筒状裏当金部材を位置決めした時の、裏当金部材固定部によるクランプ個所の平面図である。
【図１１】円筒状裏当金部材の構造図である。
【図１２】鉄骨構築物の柱構造体の説明図である。
【図１３】円筒状裏当金部材の溶接手順の説明図である。
【図１４】円筒状裏当金部材の軸方向の位置決め方法の説明図である。
【符号の説明】
１…仕口ブロック、２…コラム、３…丸パイプ、４…円筒状裏当金部材、５…ダイヤフラム、１０…基台、１１…スライド台、１２…レール、２０…丸パイプ回転装置、２１…ローラ調整ハンドル、２２…ローラモータ、２３…ローラギア部、２４…ローラねじ、２５…回転ローラ、２６…車輪、２７…ローラ架台、３０…位置決めユニット、３７…ユニットベース、３６…移動駆動部、３１…ギアボックス、３２…移動モータ、３３…移動調整ハンドル、３４…移動第１ねじ、３５…移動第２ねじ、４０…裏当金部材位置決め部、４１…第１接触ローラ、４２…第２接触ローラ、５０…裏当金部材固定部、５１…内側押付ローラ、５２…内側引込ローラ、５３…外側反力ローラ、５４…挟持シリンダ、５５…引込シリンダ、５６…水平スライド、５７…上下スライド、５８…基部、５９…上下シリンダブラケット、６０…内側ローラブラケット、６１…押付ばね部、９３…ロッド、９０…溶接トーチユニット、７０…治具プレートガイド、８０…圧接装置、８５…水準器。
【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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