(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合すべき円筒管と短円筒環状物の端面同士を突き合わせるとともに、それらの内周面に裏当治具を当接させた状態で、前記円筒管及び短円筒環状物と裏当治具とを共に回転させて、定位置に配置された溶接手段により前記円筒管と短円筒環状物との溶接を行う円筒管と短円筒環状物との溶接方法であって、
突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに所定角度だけ回転させることによって、前記円筒管と短円筒環状物とを、それらの内周面と前記裏当治具との間の摩擦力によって回転させながら溶接を行い、その後、前記裏当治具を半径方向内方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面から離間させるとともに、前記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回転させ、しかる後、前記裏当治具を半径方向外方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接させるとともに所定角度だけ回転させて溶接を行う工程を繰り返すことにより全周溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
接合すべき円筒管と短円筒環状物の端面同士を突き合わせるとともに、それらの内周面に裏当治具を当接させた状態で、前記円筒管及び短円筒環状物と裏当治具とを共に回転させて、定位置に配置された溶接手段により前記円筒管と短円筒環状物との溶接を行う円筒管と短円筒環状物との溶接方法であって、
突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、複数個に分割構成されて径方向に揺動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに、前記円筒管と短円筒環状物の端面間にスペーサを挿入して溶接ギャップを形成した状態で、前記円筒管と短円筒環状物を伴った状態で前記裏当治具を所定角度間隔をもって間欠的に回転させて、前記裏当治具が存在する箇所に順次仮溶接を行う工程を有し、
突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに所定角度だけ回転させることによって、前記円筒管と短円筒環状物とを、それらの内周面と前記裏当治具との間の摩擦力によって回転させながら溶接を行い、その後、前記裏当治具を半径方向内方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面から離間させるとともに、前記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回転させ、しかる後、前記裏当治具を半径方向外方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接させるとともに所定角度だけ回転させて溶接を行う工程を繰り返すことにより全周溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
【請求項３】
突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、半径方向に移動可能とされた断面が三日月ないし半月状の裏当治具と、該裏当治具を回転させる回転駆動機構と、該回転駆動機構による回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治具を半径方向に押引する力に変換する変換機構と、を具備して構成された請求項１又は２に記載の方法を実施するための溶接用補助装置。
【請求項４】
前記変換機構は、前記裏当治具の厚み方向に穿設された、回転方向に対して傾斜した「く」字状ないし円弧状のカム溝と、このカム溝に摺動自在に嵌挿された駆動ピンと、前記裏当治具を回転駆動軸の回転に伴って連れ回すとともに、その半径方向の移動を案内する案内具と、からなっていることを特徴とする請求項３に記載の溶接用補助装置。
【請求項５】
前記裏当治具に冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の溶接用補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、工業化住宅、特には柱と梁から略箱形に形成された建物ユニットの躯体柱を構成する丸柱（円筒管）とその長手方向端面に接合すべき柱蓋等の短円筒環状物との溶接方法及びそれに用いる溶接補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記のような円筒管と短円筒環状物とを溶接により接合する場合、手順としては、前記円筒管と短円筒環状物の端面同士を突き合わせて、それらの周面に沿って何箇所かに仮溶接を行って仮付けし、しかる後、全周に本溶接を行っている。この際、信頼性等を高めるには、外周側から内周面に至るまで溶着させることが要求され、そのため、溶接時には内周面に裏当治具を押し当てておく必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、裏当治具を手動でずらしながら溶接（仮溶接及び本溶接）していたので効率が悪く、作業性もよいとはいえなかった。そのため、円筒管と短円筒環状物とを溶接により接合するにあたっては、自動化、省力化が強く要望されているのが現状である。
【０００４】
本発明は、かかる従来からの要望に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、裏当治具を用いて信頼性の高い溶接を行うことができ、しかも、自動化及び省力化を推進できるようにされた円筒管と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用補助装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法は、基本的には、接合すべき円筒管と短円筒環状物の端面同士を突き合わせるとともに、それらの内周面に裏当治具を当接させた状態で、前記円筒管及び短円筒環状物と裏当治具とを共に回転させて、定位置に配置された溶接トーチ等の溶接手段により前記円筒管と短円筒環状物との溶接を行うことを特徴としている。
【０００６】
具体的な好ましい態様として、本溶接前に仮溶接を行う場合は、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、複数個に分割構成されて径方向に揺動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに、前記円筒管と短円筒環状物の端面間にスペーサを挿入して溶接ギャップを形成した状態で、前記裏当治具が存在する特定箇所に仮溶接を行い、しかる後、前記円筒管と短円筒環状物を伴った状態で前記裏当治具を所定角度間隔をもって間欠的に回転させて、前記裏当治具が存在する箇所に順次仮溶接を行うようにした方法が挙げられる。
【０００７】
かかる方法を実施するための好ましい溶接用補助装置としては、端面同士が突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、複数個に分割構成されて径方向に揺動可能とされた裏当治具と、該裏当治具を径方向に揺動させて拡縮する拡縮手段と、前記円筒管と短円筒環状物の端面間に挿入されるスペーサと、前記裏当治具を回転させる回転駆動機構と、を具備して構成されたものが挙げられる。この場合、前記拡縮手段の好ましい態様としては、前記裏当治具自体を径方向に揺動せしめられるリンク要素として持ち、かつ、前記裏当治具を他のリンク要素を介して径方向に揺動させる流体圧シリンダを備えたトグル機構からなっているものが挙げられる。
【０００８】
上記のようにして仮溶接を行うことにより、裏当治具のセット及びそれによる円筒管と短円筒環状物のクランプ、並びに、溶接ギャップの形成や円筒管及び短円筒環状物の回転（溶接送り操作）等を自動で行え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接（仮溶接）を合理的に迅速に行え、裏当治具を用いた仮溶接の自動化及び省力化を推進できる。
【０００９】
他の具体的な好ましい態様として、本溶接を行う場合は、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、円形断面外形を有する裏当治具を圧接させて、前記円筒管及び短円筒環状物の内周面と前記裏当治具の外周面とを同一の周速度をもって回転させながら全周溶接を行うようにした方法が挙げられる。
かかる方法を実施するための好ましい溶接用補助装置としては、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、円形断面外形を有する裏当治具と、前記円筒管及び短円筒環状物と前記裏当治具とを、それらの対接面（内周面と外周面）が同一の周速度となるように回転させる回転駆動機構と、を具備したものが挙げられる。
【００１０】
上記のように、円筒管及び短円筒環状物の内周面に裏当治具を圧接させてそれらを同一の周速度で回転させながら全周溶接を行うようにしたことにより、裏当治具のセット及び被溶接物である円筒管及び短円筒環状物の回転等を自動で行え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができる。
【００１１】
前記した本溶接を行う場合の、他の具体的な好ましい態様として、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに所定角度だけ回転させることによって、前記円筒管と短円筒環状物とを、それらの内周面と前記裏当治具との間の摩擦力によって回転させながら本溶接を行い、その後、前記裏当治具を半径方向内方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面から離間させるとともに、前記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回転させ、しかる後、前記裏当治具を半径方向外方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接させるとともに所定角度だけ回転させて本溶接を行った後、前記裏当治具を径方向内方に移動させて前記円筒管と短円筒環状物の内周面から離間させるとともに前記溶接時とは逆方向に所定角度だけ回転させ、以後、必要に応じて前記操作を繰り返すことにより全周溶接を行うようにした方法が挙げられる。
【００１２】
かかる方法を実施するための好ましい溶接用補助装置としては、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に圧接せしめられる、半径方向に移動可能とされた三日月ないし半月状の裏当治具と、該裏当治具を回転させる回転駆動機構と、該回転駆動機構による回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治具を半径方向に押引する力に変換する変換機構と、を具備して構成されるものが挙げられる。この場合、前記変換機構は、前記裏当治具の厚み方向に穿設された、回転方向に対して傾斜した「く」字状ないし円弧状のカム溝と、このカム溝に摺動自在に嵌挿された駆動ピンと、前記裏当治具を回転駆動軸の回転に伴って連れ回すとともに、その半径方向の移動を案内する案内具と、からなっているものが挙げられる。
【００１３】
上記のように、突き合わせられた前記円筒管と短円筒環状物の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具を圧接させるとともに所定角度（例えば９０°）ずつ正逆両方向に回転させることによって、裏当治具と被溶接物である円筒管及び短円筒環状物の回転（溶接送り操作）と裏当治具のセット操作（戻し操作）とを自動で行え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１、図２は、本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法を実施するための仮溶接用補助装置の一実施形態を示している。本実施形態の仮溶接用補助装置１、及び、後述する図３、図４に示される本溶接用補助装置２と図５〜図７に示される本溶接用補助装置３において、被溶接物は、工業化住宅の躯体柱を構成する円筒管からなる丸柱５とその長手方向端面に接合すべき短円筒環状物である柱蓋６とされる。この柱蓋６は、短円筒部６ａとこの一端部に径方向内方に向けて突設された鍔状部６ｂとからなっており、前記丸柱５の一端面（他端面も同じ）に前記柱蓋６の反鍔状部側の端面を突き合わせて溶接するようにされる。また、前記短円筒部６ａの外径は前記丸柱５と同一であるが、強度的な観点等から、その肉厚は前記丸柱５よりも厚くされており、それら丸柱５と柱蓋６を溶接により接合すべく、同一軸線上に配置して端面同士を突き合わせた場合、それらの内周面間には段差が形成される。
【００１５】
図１、図２に示される仮溶接用補助装置１は、後述する本溶接前に、前記丸柱５と柱蓋６とを仮溶接して仮付けするために使用されるもので、基台１１上に敷設された一対のレール１２、１２にスライダ１４、１４を介して摺動自在に乗架された可動テーブル１５と、この可動テーブル１５を水平方向に往復移動させるためのテーブル移動用シリンダ（エアシリンダ）１６と、前記可動テーブル１５の先端部に垂設された溶接ギャップ形成用シリンダ（エアーシリンダ）１８と、前記可動テーブル１５上に配設された裏当治具セット装置２０と、を備えている。
【００１６】
前記溶接ギャップ形成用シリンダ１８のピストンロッド１８ａ先端には、前記丸柱５と柱蓋６の端面間に所要の溶接ギャップを形成するための尖頭形スペーサ１９が取り付けられている。
前記裏当治具セット装置２０は、回転駆動機構２１と拡縮機構３０とからなっており、図１に加えて図２を参照すればよくわかるように、前記回転駆動機構２１は、複数個（ここでは４個）に分割構成された爪状の裏当治具１０を径方向に揺動可能に支持するとともに、４個の裏当治具１０を同時に正逆両方向に回転させるようになっている。
【００１７】
より詳細には、前記回転駆動機構２１は、前記可動テーブル１５上に配設された図示していないモータにより巻き掛けベルト２３を介して回転駆動されるプーリ２２、このプーリ２２に一体的に固定され、前記可動テーブル１５上に設けられた支持台２４に嵌着された軸受メタル２５に回転自在に装着された回転連結部２７、この回転連結部２７に取付板２８を介して連結された、前記各裏当治具１０の後部をピン３１を介して揺動自在に支持する一対の支持板２９、２９を備えて構成され、前記一対の支持板２９、２９は、９０°の角度間隔をもって４箇所に設けられ、それぞれ前記裏当治具１０をピン３１を介して径方向に揺動自在に支持している。
【００１８】
前記拡縮機構３０は、４個の裏当治具１０を径方向に同時に揺動させて拡縮（開閉）させるためのもので、前記４個の裏当治具１０自体を径方向に揺動せしめられるリンク要素として持ち、かつ、前記各裏当治具１０を他のリンク要素３４（一対）を介して径方向に揺動させる拡縮用シリンダ（エアシリンダ）３２を備えたトグル機構からなっている。より詳細には、前記拡縮用シリンダ３２のピストンロッド３２ａには、前記回転連結部２７に内嵌されている軸受メタル２６に摺動自在に挿入された摺動軸部３３が連結され、この摺動軸部３３の先端側小径部３３ａに４本のリンク要素３４の一端部がピン結合され、また、このリンク要素３４の他端部は、前記裏当治具１０の先端部裏側にピン結合されている。
【００１９】
したがって、かかる拡縮機構３０においては、前記拡縮用シリンダ３２がピストンロッド３２ａを突出させると、図１において実線で示される如くに、前記各裏当治具１０が拡開し、その外周面（丸柱５と柱蓋６の内径差を吸収する段差が形成されている）が丸柱５と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる。それに対し、拡縮用シリンダ３２がピストンロッド３２ａを引き込むと、図１において細仮想線で示される如くに、前記各裏当治具１０が縮閉し、該裏当治具１０が前記柱蓋６（の鍔状部６ｂ）に対して挿脱可能な状態となる。
【００２０】
このような構成とされた本実施形態の溶接（仮溶接）用補助装置においては、仮溶接を行う際には、丸柱５と柱蓋６とが図示していない搬送装置により搬送されて来て同一軸線Ｏ上で互いの端面同士を突き合わせるように対向配置される。この場合、前記丸柱５は、図２に示される如くに、２個又は３個の支持ローラ３６により回転自在に支持され、また、前記柱蓋６も適宜の手段で支持されている。
【００２１】
この状態で、前記拡縮用シリンダ３２のピストンロッド３２ａを引き込んで裏当治具１０を径方向内方に揺動させて縮閉し（図１において細仮想線で示されている状態）、この縮閉状態で前記可動テーブル１５を前進させて、全裏当治具１０を前記柱蓋６に挿入し、しかる後、前記拡縮用シリンダ３２のピストンロッド３２ａを突出させて前記裏当治具１０を径方向外方に揺動させて拡開する（図１において実線で示される状態）。これにより、各裏当治具１０が丸柱５と柱蓋６の内周面に圧接せしめられて前記柱蓋６をクランプした状態（セット状態）となる。これに前後して、前記溶接ギャップ形成用シリンダ１８のピストンロッド１８ａを上方に突出させて、尖頭形スペーサ１９を前記丸柱５と柱蓋６の端面間に挿入して所要の溶接ギャップを形成しておく。
【００２２】
次に、溶接ギャップが形成されて裏当治具１０によりクランプされている状態の丸柱５と柱蓋６の外周側の定位置（ここでは真上）に配置されている溶接トーチ８等の溶接手段により、前記裏当治具１０が存在する特定箇所（ここでは真上）に下向きで仮溶接を行い、その後、前記尖頭形スペーサ１９を前記端面間から抜く。これにより、丸柱５と柱蓋６が最上部の一箇所で仮付けされる。
【００２３】
続いて、前記丸柱５と柱蓋６を伴った状態で前記裏当治具１０を前記プーリ２２、回転連結部２７、支持板２９、２９等を介して、例えば、右回りに９０°ずつ２回、間欠的に回転させて、前記裏当治具１０が存在する他の２箇所に順次仮溶接を行い（これで計３箇所仮溶接されたことになる）、その後は、前記拡縮用シリンダ３２に繋がれているエアーホースや配線類が捩れるのを避けるため、１８０°逆回転（左回り）させて最初の位置に戻した後、さらに左回りに９０°回転させて、前記裏当治具１０が存在する残りの箇所（４箇所目）に仮溶接を行う。
【００２４】
このように、突き合わせられた丸柱５と柱蓋６の内周面に、複数個に分割構成されて径方向に揺動可能とされた裏当治具１０を圧接させるとともに、前記丸柱５と柱蓋６の端面間にスペーサ１９を挿入して溶接ギャップを形成した状態で、前記裏当治具１０が存在する特定箇所に仮溶接を行い、しかる後、前記丸柱５と柱蓋６を伴った状態で前記裏当治具１０を所定角度間隔をもって間欠的に回転させて、前記裏当治具１０が存在する箇所に順次仮溶接を行うようにしたことにより、裏当治具１０のセット及びそれによる柱蓋６のクランプ、並びに、溶接ギャップの形成や丸柱５及び柱蓋６の回転（溶接送り操作）等を自動で行え、しかも、溶接トーチ８等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接（仮溶接）を合理的に迅速に行うことができ、裏当治具を用いた仮溶接の自動化及び省力化を推進できる。
【００２５】
図３、図４は、本発明に係る溶接方法を実施するための本溶接用補助装置の一実施形態を示している。図示の本溶接用補助装置２は、前記した図１、図２に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された丸柱５と柱蓋６とに本溶接を行うために使用されるもので、基台４１上に敷設された一対のレール４２、４２にスライダ４４、４４を介して摺動自在に乗架された可動テーブル４５と、この可動テーブル４５を水平方向に往復移動させるためのテーブル移動用シリンダ（エアシリンダ）４６と、突き合わせられて仮溶接された前記丸柱５と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる、それらの内径差を吸収する段差付きの円形断面外形を有する裏当治具４０と、前記可動テーブル１５上に配設されて昇降用シリンダ５１により案内ロッド５３、５３に案内されながら垂直方向に昇降せしめられる昇降テーブル５２上に配設された裏当治具回転駆動機構５０と、突き合わせられて仮溶接された前記丸柱５及び柱蓋６を支持するとともにそれを回転させるための、ギアードモータ３９（図４）により回転駆動される駆動ローラ４７、支承ローラ４８、及び押さえローラ４９と、を備えている。
【００２６】
前記裏当治具回転駆動機構５０は、前記昇降テーブル５２上に配設された図示していないモータにより巻き掛けチェーン５４を介して回転駆動されるスプロケットホイール５５と、このスプロケットホイールが外嵌固定された回転駆動軸６０とを有している。この回転駆動軸６０は、前記昇降テーブル５２上に設けられた乗せ台５７に載設された一対の軸受部材５８、５８に軸支されており、該回転駆動軸６０における前記スプロケットホイール５５より前側に前記裏当治具４０が外嵌固定されている。また、この回転駆動軸６０の内部には前記裏当治具４０内を冷却するための冷却水導入通路６５（図４）が形成されており、前記裏当治具４０より前側には、回転継手６３を介して冷却水導出通路６６が内部に設けられたＬ形管６４が連結され、前記軸受部材５８より後側には、回転継手６１を介して冷却水導入通路が内部に設けられた管６２が連結されている。
【００２７】
このような構成とされた本実施形態の本溶接用補助装置においては、本溶接を行う際には、前記テーブル移動用シリンダ４６及び昇降用シリンダ５１により前記裏当治具回転駆動機構５０全体を移動させて、図３に示される如くに、前記駆動ローラ４７、支承ローラ４８、及び押さえローラ４９により３点支持されている、前記した図１、図２に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された丸柱５と柱蓋６内に、前記裏当治具４０を挿入するとともに上昇させて、それらの内周面頂部に該裏当治具４０の外周面頂部を圧接させる。
【００２８】
この状態で、前記丸柱５及び柱蓋６内周面と前記裏当治具４０の外周面とが同一の周速度となるように、それらをそれぞれ前記駆動ローラ４７及びスプロケットホイール５５を介して回転させながら、前記丸柱５と柱蓋６の外周側の定位置（ここでは真上）に配置されている溶接トーチ９等の溶接手段により、前記丸柱５と柱蓋６に下向きで全周溶接を行う。この場合、前記丸柱５と柱蓋６の回転速度は溶接速度とされ、溶接される部位（頂部）には常時裏当治具４０が圧接せしめられていることになる。
【００２９】
このように、本実施形態の本溶接用補助装置２を用いた本溶接では、丸柱５及び柱蓋６の内周面に裏当治具４０を圧接させてそれらを同一の周速度で回転させながら全周溶接を行うので、裏当治具のセット及び被溶接物である丸柱５及び柱蓋６の回転等を自動で行え、しかも、溶接トーチ９等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができる。
【００３０】
図５〜図７は、本発明に係る溶接方法を実施するための本溶接用補助装置の他の実施形態を示している。
図示の本溶接用補助装置３は、前記した図１、図２に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された丸柱５と柱蓋６とに本溶接を行うために使用されるもので、前記した図３及び図４に示される本溶接用補助装置２と同様に、図示はされていないが可動テーブル及び昇降テーブルを有し、この昇降テーブル上に、前記丸柱５と柱蓋６の内周面に圧接せしめられる段差付きの外周面を有する、半径方向に移動可能とされた三日月ないし半月状の裏当治具７０を支持するとともに回転させる回転駆動機構８０が搭載されている。
【００３１】
この回転駆動機構８０は、前記丸柱５及び柱蓋６と同一軸線Ｏ上に配在されて、図示されていないモータ等により回転駆動される回転駆動軸８２と、この回転駆動軸８２から半径方向に伸びる、前記裏当治具７０を保持するとともに回転させるための一対の支持アーム８４、８４と、を有し、該回転駆動機構８０には、その回転力の一部を、その回転方向に応じて前記裏当治具７０を半径方向に押引する力に変換する変換機構９０が付設されている。
【００３２】
この変換機構９０は、前記裏当治具７０の厚み方向（前記軸線Ｏに沿う方向）に穿設された、回転方向に対して傾斜した「く」字状ないし円弧状のカム溝９１と、前記一対の支持アーム８４、８４間に架設されて前記カム溝９１に摺動自在に嵌挿された駆動ピン９２と、前記裏当治具７０を回転駆動軸８２の回転に伴って連れ回すとともに、その半径方向の移動を案内する案内具としての、前記裏当治具７０に植立された一対の案内ボルト９３、９３と、を有している。この案内ボルト９３、９３は、前記回転駆動軸８２に設けられて前記支持アーム８４、８４に対して直交する方向に伸びる方向規制板９４、９４に形成された貫通穴９８に摺動自在に挿通せしめられており、その先端に設けられた雄ねじ部９３ａ、９３ａにはナット９５、９５が螺合せしめられ、また、当該案内ボルト９３、９３における前記裏当治具７０と前記方向規制板９４、９４との間には、前記裏当治具７０を半径方向外方に付勢するように、コイルばね９６、９６が縮装されている。
【００３３】
このような構成とされた本実施形態の本溶接用補助装置においては、本溶接を行う際には、図５に示される如くに、３個のローラ７１、７２、７３により回転自在に支持されている、前記した図１、図２に示される仮溶接用補助装置１を使用して仮溶接された丸柱５と柱蓋６内に、前記裏当治具７０を挿入するとともに、鉛直線に対して左回りに４５°傾斜した姿勢にして、その上端角部付近が前記丸柱５及び柱蓋６の頂部に位置するようにして、その外周面全体を丸柱５及び柱蓋６の内周面に圧接させる（図１に示される状態）。
【００３４】
この状態で、前記回転駆動軸８２を右回りに約９０°だけ、溶接速度で回転させると、裏当治具７０に形成されているカム溝９１に嵌挿された駆動ピン９２も右回りに回転し、該駆動ピン９２が前記カム溝９１の外周側の溝面を接線方向に押圧する。このため、裏当治具７０は、駆動ピン９２の押圧分力により半径方向外方に押動されて丸柱５及び柱蓋６の内周面に圧接するとともに、それとの間の摩擦力により、該丸柱５及び柱蓋６を連れ回すようにして右回りに約９０°回転せしめられる（図７に示される状態）。
【００３５】
このようにして、裏当治具７０を右回りに回転させながら、前記丸柱５と柱蓋６の外周側の定位置（ここでは真上）に配置されている溶接トーチ９等の溶接手段により、前記丸柱５と柱蓋６に下向き溶接を行う。これにより、丸柱５と柱蓋６は約９０°分だけ溶接される。
【００３６】
その後、図７に示される状態から、前記回転駆動軸８２を前記とは逆方向（左回り）に約９０°だけ回転させると、裏当治具７０に形成されているカム溝９１に嵌挿された駆動ピン９２も左回りに回転し、該駆動ピン９２が前記カム溝９１の内周側の溝面を接線方向に押圧する。このため、裏当治具７０は、駆動ピン９２の押圧分力により、前記コイルばね９６、９６の付勢力に抗して、前記案内ボルト９３、９３に案内されながら半径方向内方に引き戻されて前記丸柱５及び柱蓋６から離間せしめられ、この状態で約９０°左回りに空転せしめられる。
【００３７】
続いて、前記と同様に裏当治具７０を丸柱５及び柱蓋６を伴った状態で右回りに約９０°回転させながら溶接を行い、約９０°分の溶接が終わったら、前記と同様に、今度は左回りに約９０°空転させ、以後も同様に、約９０°分ずつ同様な操作をおこなって、丸柱５と柱蓋６の全周溶接を行う。
【００３８】
このように、本実施形態の本溶接用補助装置３を用いた本溶接では、丸柱５及び柱蓋６の内周面に、半径方向に移動可能とされた裏当治具７０を圧接させるとともに所定角度（例えば９０°）ずつ正逆両方向に回転させることによって、裏当治具７０と被溶接物である丸柱５及び柱蓋６の回転（溶接送り操作）と裏当治具７０のセット操作（戻し操作）とを自動で行え、しかも、溶接トーチ９等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法及び溶接用補助装置によれば、裏当治具のセット及び被溶接物である円筒管及び短円筒環状物の回転等を自動で行え、しかも、溶接トーチ等の溶接手段は定位置から動かさなくてもよいので、溶接ロボット等の高価な装置類を必要とすることなく、作業性が良くて高品質が得られる下向き溶接を合理的に迅速に行え、その結果、裏当治具を用いた溶接の自動化及び省力化を推進できるとともに、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法を実施するための仮溶接用補助装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１のII−II矢視線に従う断面図。
【図３】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法を実施するための本溶接用補助装置の一実施形態を示す縦断面図。
【図４】図３のIV−IV矢視線に従う断面図。
【図５】本発明に係る円筒管と短円筒環状物との溶接方法を実施するための本溶接用補助装置の他の実施形態を示す部分切欠断面図。
【図６】図５のVI矢視線に従う部分切欠図。
【図７】図５に示される状態から裏当治具が９０°右回りに回転せしめられた状態を示す部分切欠縦断面図。
【符号の説明】
１  仮溶接用補助装置
２  本溶接用補助装置
３  本溶接用補助装置
５  丸柱（円筒管）
６  柱蓋（短円筒環状物）
８、９  溶接トーチ
１０  裏当治具
１９  スペーサ
２０  裏当治具セット装置
２１  回転駆動機構
２２  プーリ
３０  拡縮機構
３２  拡縮用シリンダ
４０  裏当治具
４７  駆動ローラ
４８  支承ローラ
４９  押さえローラ
５０  裏当治具回転駆動機構
５５  スプロケットホイール
６０  回転駆動軸
７０  裏当治具
８０  回転駆動機構
８２  回転駆動軸
９０  変換機構
９１  カム溝
９２  駆動ピン
９３  案内ボルト
９４  方向規制板
９６  コイルばね
【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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