(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板材（Ｗ）を支持する水平姿勢のマンドレル（１）を備えた本体（２）と、マンドレル（１）の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバー（３）と、金属薄板材（Ｗ）の端部同士がバックバー（３）上で突き合されるように金属薄板材（Ｗ）の端面の位置決めを行うセンター位置決め機構（４）と、金属薄板材（Ｗ）の端部同士を突き合せ状態でバックバー（３）上に押圧固定するクランプ機構（５）と、金属薄板材（Ｗ）の突合せ部を溶接するＴＩＧ溶接装置（６）とから成り、マンドレル（１）に支持された金属薄板材（Ｗ）の端部同士をセンター位置決め機構（４）及びクランプ機構（５）によりバックバー（３）上で突き合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置（６）により溶接するようにした金属薄板材（Ｗ）の自動溶接装置に於いて、前記バックバー（３）を長手方向に沿って左右に二分割し、分割した左右のバックバー（３′），（３′）を左右対称状に形成すると共に、左右のバックバー（３′），（３′）の対角線上に位置する対向する角部に切欠（３ｂ）を夫々形成し、前記分割した左右のバックバー（３′），（３′）間に金属薄板材（Ｗ）の突合せ部の裏面側へシールドガス（Ｇ）を均一に供給するスリット状のガス通路（３ａ）を形成すると共に、バックバー（３）の上面中心部に前記切欠（３ｂ）によりスリット状のガス通路（３ａ）に連通してシールドガス（Ｇ）が流れる浅い溝を形成し、又、前記センター位置決め機構（４）を、バックバー（３）のスリット状のガス通路（３ａ）に遊嵌状態で上下動自在に挿通され、上端部がバックバー（３）の上面から上方へ突出可能で且つ上端部の側面に金属薄板材（Ｗ）の端面が当接する鉛直姿勢のセンタープレート（１６）と、マンドレル（１）に設けられ、センタープレート（１６）を上下動させる駆動部（１７）とから構成したことを特徴とする金属薄板材の自動溶接装置。
【請求項２】
マンドレル（１）の上面にバックバー（３）が着脱自在に嵌め込まれる取付け溝（１ａ）をマンドレル（１）の長手方向に沿って形成し、当該取付け溝（１ａ）の底面に凹部（１ｂ）を一定間隔毎に形成すると共に、隣接する凹部（１ｂ）間にシールドガス（Ｇ）が流れるように隣接する凹部（１ｂ）を連通させる細溝（１ｃ）を形成し、又、マンドレル（１）の一方の側面にシールドガス（Ｇ）を供給するためのガス供給口（１ｅ）を凹部（１ｂ）に連通するように一定間隔毎に形成したことを特徴とする請求項１に記載の金属薄板材の自動溶接装置。
【請求項３】
マンドレル（１）を角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバー（３）の上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属薄板材の自動溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄板材から角パイプや丸パイプ、テーパ管、ケース等の各種製品を溶接加工により作製する精密板金工場等に於いて使用されるものであり、角筒状、円筒状又はテーパ状に曲げ加工された金属薄板材の両端部を突き合せて接合する際、平板状の金属薄板材の端部を突き合せて接合する際、或いは平板状の金属薄板材の端部を直角に突き合せて接合する際に、金属薄板材の端部同士を突合せ溶接若しくはコーナー溶接する金属薄板材の自動溶接装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従前の技術】
従来、金属薄板材（以下ワークと呼ぶ）の端部同士を突合せ溶接若しくはコーナー溶接して角パイプや丸パイプ等の各種製品を作製する自動溶接装置としては、例えば図１５に示す構造のものが知られている。
【０００３】
即ち、前記自動溶接装置は、ワークＷを支持する水平姿勢のマンドレル３１を備えた本体３２と、マンドレル３１の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状の銅製のバックバー３３と、マンドレル３１の上方位置に配設され、ワークＷの端部同士がバックバー３３上で突き合されるようにワークＷの端面の位置決めを行うセンター位置決め機構３４と、マンドレル３１の上方位置に配設され、ワークＷの端部同士を突き合せ状態でバックバー３３上に押圧固定するクランプ機構３５と、マンドレル３１の上方位置に配設され、ワークＷの突合せ部を溶接するＴＩＧ溶接装置３６とから構成されており、ワークＷをマンドレル３１に支持させてワークＷの端部同士をセンター位置決め機構３４及びクランプ機構３５によりバックバー３３上で突き合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置３６により溶接することによって、ワークＷから角パイプや丸パイプ等の各種製品を作製することができるようになっている。
【０００４】
又、バックバー３３は、ワークＷの形状に応じて突合せ溶接やコーナー溶接を良好に行えるように形状の異なるバックバー３３と取り替え可能になっており、マンドレル３１の上面側に形成した取付け溝３１ａに着脱自在に嵌合されている。このバックバー３３には、例えば角パイプや平板の突合せ溶接に用いる上面が平面状に形成されたバックバー３３（図１７（Ａ）参照）と、丸パイプやテーパ管の突合せ溶接に用いる上面が円弧状に形成されたバックバー３３（図１７（Ｂ）参照）と、ケース等のコーナー溶接に用いる上面が山形状に形成されたバックバー３３（図１７（Ｃ）参照）とがある。
【０００５】
更に、センター位置決め機構３４は、図１５に示す如く、本体３２側に設けたリンク機構３７と、リンク機構３７に取り付けた取付け板３８と、取付け板３８に鉛直姿勢で固定され、ワークＷの端面が当接するセンタープレート３９と、リンク機構３７を揺動操作する操作レバー４０とから構成されており、操作レバー４０によりリンク機構３７を揺動操作すると、センタープレート３９がリンク機構３７によりバックバー３３の斜め上方に位置する待避位置（図１５実線位置）とバックバー３３の上面に当接する下降位置（図１５一点鎖線位置）とに亘って円弧状に上下移動するようになっている。センタープレート３９を円弧状に上下動させるようにしたのは、ＴＩＧ溶接装置３６が作動したときにＴＩＧ溶接装置３６の邪魔にならないようにするためである。
【０００６】
尚、図１５に於いて、４１は本体３２に取り付けられ、マンドレル３１が挿着されるマンドレルガイド、４２はヒンジ４３により上下方向へ揺動する支持板、４４は支持板４２に固定され、マンドレル３１に支持されたワークＷの端部上面に当接するクランプ、４５は支持板４２及びクランプ４４を上方へ附勢する引張りスプリング、４６はエアーの供給により膨張して支持板４２及びクランプ４４を下方へ押圧するエアーチューブ、４７は支持板４２及びクランプ４４を水平移動させてクランプ４４間の間隙を調整する調整ネジ、４８はマンドレル３１の上方位置に昇降自在且つ走行自在に配設された溶接用トーチ、４９は溶接用トーチ４８に挿着されたタングステン電極棒、５０は溶接用トーチ４８をワークＷの突合せ部に沿って走行させる走行部である。
【０００７】
而して、上述した自動溶接装置を用いて例えば角筒状に折り曲げ加工したワークＷから角パイプを作製する場合には、先ずセンター位置決め機構３４の操作レバー４０を操作してセンタープレート３９を下降位置へ下降させ、センタープレート３９の下端をバックバー３３の上面に当接させる。
次に、角筒状のワークＷをマンドレル３１に挿着してワークＷの一方の端部をセンタープレート３９の側面へ当接させ、この状態でクランプ機構３５の一方のクランプ４４を下降させてワークＷの一方の端部をバックバー３３上に固定する。
引き続き、センター位置決め機構３４の操作レバー４０を操作してセンタープレート３９を待避位置へ上昇させた後、ワークＷの他方の端部を先にクランプ４４により固定したワークＷの一方の端部へ当接させ、この状態でクランプ機構３５の他方のクランプ４４を下降させてワークＷの他方の端部をバックバー３３上に固定する。これによって、ワークＷの両端部の端面同士が正確に突き合わされた状態でクランプ４４とバックバー３３との間で緊密に挾持固定される。
最後に、ＴＩＧ溶接装置３６を作動させて溶接用トーチ４８を所定の位置まで自動的に下降させてアークを発生させ、その高さを所定位置に保った状態で溶接用トーチ４８をワークＷの突合せ部に沿って走行させ、ワークＷの突合せ部を溶接する。
【０００８】
前記自動溶接装置は、ワークＷのセンター位置決め機構３４やクランプ機構３５等を備えているため、ワークＷの突合せ溶接やコーナー溶接を簡単且つ容易に高品質・高能率で行える等の優れた実用的効用を奏するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のワークＷの自動溶接装置にも未だ解決すべき問題点が残されている。
即ち、前記自動溶接装置に於いては、センター位置決め機構３４のセンタープレート３９がワークＷの端面の位置決めを行った後、下降位置から待避位置へ円弧状の軌跡を描きながら上昇するため、センタープレート３９を上昇させる際にセンタープレート３９の側面に当接しているワークＷの端部がセンタープレート３９に引っ掛かることがあった。その結果、ワークＷの厚みが極めて薄い場合やワークＷが軟らかい材質の金属材で形成されている場合には、ワークＷの端部が変形してしまうと云う問題があった。
このように、ワークＷの端部が変形すると、ワークＷの端部同士を突き合せたときにワークＷの端面同士が完全に突合わされず、ワークＷの突合せ部に部分的な間隙が生じることになる。このような状態でワークＷの突合せ部を溶接すると、溶接部に部分的な溶け込み不良を生じたり、溶接部の厚み斑、穴あき、溶接部の曲り等を生ずることになり、製品の品質が著しく低下することになる。
【００１０】
又、従来の自動溶接装置に於いては、ワークＷの突合せ部を溶接する際にワークＷの突合せ部の裏面側にバックバー３３に形成した噴出孔３３ａからアルゴンガス等のシールドガスを供給してワークＷの溶接部の酸化を防止するようにしている。
ところが、シールドガスを供給する噴出孔３３ａがバックバー３３にその長手方向に沿って一定間隔毎に形成されているため、ワークＷの突合せ部の裏面側に供給されるシールドガスの流れが不均一になり、溶接部が部分的に酸化してしまうと云う問題があった。特に、ワークＷの突合せ部の噴出孔３３ａ近くに位置する部分が酸化し易くなる。この原因としては、噴出孔３３ａから噴き出されるシールドガスが空気を巻き込むためと考えられる。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ワーク（金属薄板材）の厚みや材質に関係なく、ワークの端面同士の突き合せを正確且つ確実に行えると共に、シールドガスをワークの突合せ部へ均一に供給できるようにした金属薄板材の自動溶接装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項１の発明は、金属薄板材を支持する水平姿勢のマンドレルを備えた本体と、マンドレルの上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバーと、金属薄板材の端部同士がバックバー上で突き合されるように金属薄板材の端面の位置決めを行うセンター位置決め機構と、金属薄板材の端部同士を突き合せ状態でバックバー上に押圧固定するクランプ機構と、金属薄板材の突合せ部を溶接するＴＩＧ溶接装置とから成り、マンドレルに支持された金属薄板材の端部同士をセンター位置決め機構及びクランプ機構によりバックバー上で突き合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置により溶接するようにした金属薄板材の自動溶接装置に於いて、前記バックバーを長手方向に沿って左右に二分割し、分割した左右のバックバーを左右対称状に形成すると共に、左右のバックバーの対角線上に位置する対向する角部に切欠を夫々形成し、前記分割した左右のバックバー間に金属薄板材の突合せ部の裏面側へシールドガスを均一に供給するスリット状のガス通路を形成すると共に、バックバーの上面中心部に前記切欠によりスリット状のガス通路に連通してシールドガスが流れる浅い溝を形成し、又、前記センター位置決め機構を、バックバーのスリット状のガス通路に遊嵌状態で上下動自在に挿通され、上端部がバックバーの上面から上方へ突出可能で且つ上端部の側面に金属薄板材の端面が当接する鉛直姿勢のセンタープレートと、マンドレルに設けられ、センタープレートを上下動させる駆動部とから構成したことに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項２の発明は、マンドレルの上面にバックバーが着脱自在に嵌め込まれる取付け溝をマンドレルの長手方向に沿って形成し、当該取付け溝の底面に凹部を一定間隔毎に形成すると共に、隣接する凹部間にシールドガスが流れるように隣接する凹部を連通させる細溝を形成し、又、マンドレルの一方の側面にシールドガスを供給するためのガス供給口を凹部に連通するように一定間隔毎に形成したことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項３の発明は、マンドレルを角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバーの上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしたことに特徴がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る金属薄板材（以下ワークＷと呼ぶ）の自動溶接装置を示し、当該自動溶接装置は、例えば角筒状、円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの両端部同士を突合せ溶接により接合する際や平板状のワークＷの端部同士を突合せ溶接により接合する際に用いるものであり、溶接加工によりワークＷから角パイプや丸パイプ、テーパ管、ケース等の各種製品を作製するものである。
【００１７】
即ち、自動溶接装置は、図１乃至図３に示す如く、ワークＷを支持する水平姿勢のマンドレル１を備えた本体２と、マンドレル１の上面側に着脱自在に取り付けられた長尺状のバックバー３と、マンドレル１に設けられ、ワークＷの端部同士がバックバー３上で突き合されるようにワークＷの端面の位置決めを行うセンター位置決め機構４と、マンドレル１の上方位置に配設され、ワークＷの端部同士を突き合せ状態でバックバー３上に押圧固定するエアークランプ方式のクランプ機構５と、マンドレル１の上方位置に配設され、ワークＷの突合せ部を溶接するＴＩＧ溶接装置６とから構成されており、マンドレル１に支持されたワークＷの端部同士をセンター位置決め機構４及びクランプ機構５によりバックバー３上で突き合せ固定し、この突合せ部をＴＩＧ溶接装置６により溶接するようにしたものである。
この自動溶接装置は、マンドレル１とバックバー３を取り替えることによって、角筒状に曲げ加工されたワークＷや平板状のワークＷの突合せ溶接、或いは円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷの突合せ溶接を夫々行えるようになっている。
【００１８】
前記本体２は、図１及び図２に示す如く、上部に水平姿勢のフレーム２ａを、又、下部に自在キャスター７及び高さ調整自在な支持脚８を取り付けたベース２ｂを夫々備えており、本体２の内部には、溶接用電源装置やアルゴンガス等の溶接用ガスボンベ、コンプレッサー等の圧縮空気源（何れも図示省略）等が夫々格納されている。
尚、図１及び図２に於いて、９はフレーム２ａの上面に旋回可能に設けた回転アーム、１０は回転アーム９の先端部に取り付けた溶接条件や電極位置等を設定する操作盤、１１は溶接用ガスや圧縮空気のメーター類、１２はマンドレル１の先端部を支持するマンドレル受け、１３はクランプ機構５のエアースイッチである。
【００１９】
前記マンドレル１は、図１乃至図３に示す如く、アルミ合金等により断面形状が正方形の角柱状に形成されており、キャビネット本体２に取り付けたマンドレルガイド１４に片持ち状態で着脱自在に挿着されている。この角柱状のマンドレル１は、角筒状に曲げ加工されたワークＷの両端部同士を突合せ溶接する際や平板状のワークＷの端部同士を突合せ溶接する際に用いるものである。
又、マンドレル１の上面には、図４及び図５に示す如く、バックバー３が着脱自在に嵌め込まれる取付け溝１ａがマンドレル１の長手方向に沿って形成されている。この取付け溝１ａの底面には、後述するセンタープレート１６の取付け台２０が上下動可能に嵌め込まれる凹部１ｂが一定間隔毎に形成されていると共に、隣接する凹部１ｂ間にアルゴンガス等のシールドガスＧが流れるように隣接する凹部１ｂを連通させる細溝１ｃが形成されている。
更に、マンドレル１の両側面には、取付け溝１ａに嵌め込んだバックバー３をマンドレル１側へ固定するためのボルト１５が挿通されるボルト穴１ｄが一定間隔毎に形成されていると共に、マンドレル１の一方の側面には、アルゴンガス等のシールドガスＧを供給するためのガス供給口１ｅが凹部１ｂに連通するように一定間隔毎に形成されている。
【００２０】
前記バックバー３は、溶接金属の溶け落ち防止とワークＷの溶接部の裏側のシールドを行うものであり、銅材により断面形状が四角形の長尺な角柱状に形成され、マンドレル１の取付け溝１ａに着脱自在に嵌め込まれている。
この実施の形態に於いては、バックバー３は、図６及び図７に示す如く、長手方向に沿って左右に二分割されており、分割された左右のバックバー３′，３′間にセンタープレート１６が遊嵌状態で挿通され且つアルゴンガス等のシールドガスＧが流れるスリット状のガス通路３ａが形成されている。
又、分割された左右のバックバー３′，３′は、左右対称状に形成されており、対角線上に位置する対向する角部には切欠３ｂが夫々形成されている。従って、分割された左右のバックバー３′，３′を対向させたときには、左右のバックバー３′，３′の角部に形成した切欠３ｂによりバックバー３の上面中心部に浅い溝が形成されることになる。この溝浅いは、スリット状のガス通路３ａに連通してアルゴンガス等のシールドガスＧが流れる溝となる。
更に、分割された左右のバックバー３′，３′には、マンドレル１のボルト穴１ｄに合致する雌ネジ穴３ｃが長手方向に沿って一定間隔毎に夫々形成されている。
【００２１】
そして、バックバー３は、図７に示す如く、分割された左右のバックバー３′，３′を対向させた状態でマンドレル１の取付け溝１ａに嵌め込み、左右のバックバー３′，３′を複数本のボルト１５でマンドレル１側へ締め付け固定することによって、マンドレル１に取り付けられる。このとき、左右のバックバー３′，３′間にはスリット状のガス通路３ａが形成されると共に、バックバー３の上面には切欠３ｂによりシールドガスＧが流れる浅い溝が形成される。又、バックバー３の平面状の上面とマンドレル１の平面状の上面とは面一の状態になっている。
尚、左右のバックバー３′，３′の幅は１０ｍｍに、左右のバックバー３′，３′の高さは２０ｍｍに、左右のバックバー３′，３′間に形成されたガス通路３ａの間隔は０．５ｍｍに、左右のバックバー３′，３′に形成された切欠３ｂの幅は０．７ｍｍに、切欠３ｂの深さは０．３ｍｍに夫々設定されている。
【００２２】
前記センター位置決め機構４は、ワークＷの端部がバックバー３上に位置するようにワークＷの端面の位置決めを行うものであり、図３に示す如く、バックバー３に上下動自在に挿通された薄鋼板製の長尺状のセンタープレート１６と、マンドレル１に設けられ、センタープレート１６を上下動させるシリンダ構造の駆動部１７とから構成されている。
【００２３】
即ち、センタープレート１６は、図７に示す如く、バックバー３のスリット状のガス通路３ａに遊嵌状態で上下動自在に挿通されており、その上端部がバックバー３上面から上方へ突出可能で且つ上端部の側面にワークＷの端面が当接するようになっている。このセンタープレート１６の厚みは、０．１〜０．３ｍｍに設定されている。従って、センタープレート１６をバックバー３のガス通路３ａに挿入したときには、センタープレート１６の側面とスリット状のガス通路３ａの内面との間にアルゴンガス等のシールドガスＧが流れるスリット状の間隙が形成されることになる。
【００２４】
一方、駆動部１７は、図７に示す如く、バックバー３の各凹部１ｂに遊嵌状態で上下動自在に嵌め込まれ、その上面にセンタープレート１６が取付け金具１８及びネジ１９を介して鉛直姿勢で固定される複数枚の長方形状の取付け台２０と、バックバー３の各凹部１ｂの底面に形成された円柱状のピストン穴１ｆと、取付け台２０の下面側に固定され、ピストン穴１ｆに摺動自在且つ上下動自在に挿入されたピストン２１と、ピストン穴１ｆに圧縮エアーＡを供給するエアー供給口１ｇと、取付け台２０を下方向へ附勢してセンタープレート１６の上端部をバックバー３のガス通路３ａ内に位置させる復帰用のスプリング（図示省略）とから構成されており、エアー供給口１ｇに圧縮空気源（図示省略）から圧縮エアーＡを供給すると、ピストン２１、取付け台２０及びセンタープレート１６が上昇し、センタープレート１６の上端部がバックバー３の上面から上方へ突出し、又、圧縮エアーＡの供給を停止すると、スプリングの弾性力によりピストン２１、取付け台２０及びセンタープレート１６が下降するようになっている。
【００２５】
前記クランプ機構５は、図３に示す如く、本体２のフレーム２ａにヒンジ２２を介して上下方向へ揺動自在に支持され、マンドレル１の上方位置に対向状に配置された支持板２３と、両支持板２３の先端部に固定され、マンドレル１に支持されたワークＷの端部上面に当接する銅材製の左右のクランプ２４と、各支持板２３及びクランプ２４を夫々上方へ附勢する引張りスプリング２５と、圧縮エアーＡの供給により膨張して各支持板２３及びクランプ２４を下方へ押圧するエアーチューブ２６と、各支持板２３及びクランプ２４を水平移動させて左右のクランプ２４間の間隙を調整する調整ネジ２７とから構成されており、圧縮空気源からエアーチューブ２６に圧縮エアーＡを供給してエアーチューブ２６を膨張させると、支持板２３及びクランプ２４が引張りスプリング２５の弾性力に抗して下方へ揺動し、クランプ２４がマンドレル１に支持されたワークＷの端部に当接してワークＷの端部をバックバー３上に押圧固定し、又、圧縮エアーＡの供給を停止すると、支持板２３及びクランプ２４が引張りスプリング２５の弾性力により上方へ揺動し、ワークＷの押圧状態が解除されるようになっている。
【００２６】
前記ＴＩＧ溶接装置６は、図１乃至図３に示す如く、ワークＷの突合せ部を溶接するものであり、マンドレル１の上方位置に昇降自在且つ走行自在に配設され、タングステン電極棒２８を挿着したＴＩＧ溶接用トーチ２９と、ＴＩＧ溶接用トーチ２９を昇降自在に支持してこれをワークＷの突合せ部に沿って走行させる走行部３０とから構成されている。
このＴＩＧ溶接装置６によれば、操作盤１０のスイッチ操作によって、ＴＩＧ溶接用トーチ２９の先端位置が自動的に設定位置に保持され且つＴＩＧ溶接用トーチ２９が所定の速度でワークＷの突合せ部に沿って直線移動するようになっている。
【００２７】
次に、上述した自動溶接装置を用いて角筒状に曲げ加工されたワークＷの端部同士を突合せ溶接により接合する場合について説明する。
【００２８】
尚、ワークＷには、厚みが２０μｍｍ〜２．０ｍｍ程度の鉄、アルミ、アルミ合金、銅、銅合金、チタン、ステンレス、軟鋼、ケイ素鋼等のワークＷが使用されている。又、溶接電流、溶接速度、不活性ガスの供給量、溶接用トーチ２９の移動速度、タングステン電極棒２８の先端形状等の溶接条件は、ワークＷの材質、板厚、幅等に応じて最適の条件下に設定されていることは勿論である。
【００２９】
先ず、センター位置決め機構４のセンタープレート１６をその上端部がバックバー３の上面から上方ヘ突出するように駆動部１７により上昇させた後、角筒状に曲げ加工されたワークＷをマンドレル１の先端部からマンドレル１に挿着し、マンドレル１の先端部をマンドレル受け１２で支持する。
【００３０】
次に、マンドレル１に支持されたワークＷの一方の端面をセンタープレート１６の一方の側面に当接させ、クランプ機構５の一方のクランプ２４を下降させてクランプ２４によりワークＷの一方の端部をバックバー３上に押圧固定する（図８参照）。
【００３１】
その後、センター位置決め機構４の駆動部１７に供給されている圧縮エアーＡの供給を停止し、センター位置決め機構４のセンタープレート１６をその上端部がバックバー３のガス通路３ａ内に位置するように下降させる（図９参照）。このとき、センタープレート１６は、鉛直姿勢で真っ直ぐに下降するため、センタープレート１６の側面に当接しているワークＷの一端部が下降するセンタープレート１６に引っ掛かると云うことがない。その結果、ワークＷの厚みが極めて薄い場合やワークＷが軟らかい材質の金属材で形成されている場合であっても、ワークＷの端部の変形が防止される。
【００３２】
ワークＷの一方の端部をバックバー３上に押圧固定すると、ワークＷの他方の端面を目視によって先にバックバー３上に押圧固定しているワークＷの一方の端面に突き合せ、クランプ機構５の他方のクランプ２４を下降させてクランプ２４によりワークＷの他方の端部をバックバー３上に押圧固定する（図１０参照）。このとき、ワークＷの端部の変形が防止されているため、ワークＷの両端部の端面は正確且つ確実に突き合されることになる。その結果、ワークＷの両端部は、その両端面が完全に突き合された状態でクランプ２４によりバックバー３上に押圧固定されることになる。
【００３３】
ワークＷの両端部のクランプ２４が終了すれば、バックバー３に形成したガス通路３ａにシールドガスＧを供給しつつ、ＴＩＧ溶接装置６を作動させてワークＷの突合せ部を突合せ溶接する（図１０参照）。このとき、ガス供給口１ｅから供給されたシールドガスＧは、凹部１ｂ及び細溝１ｃ内に流入し、スリット状のガス通路３ａの隙間からワークＷの突合せ部の裏面側に均一に供給される。その結果、溶接時に生じるワークＷの溶接部の酸化を防止することができる。
【００３４】
ワークＷの突合せ部の溶接が完了すると、シールドガスＧの供給が停止されると共に、ＴＩＧ溶接装置６の溶接用トーチ２９が元の位置まで戻される。その後、クランプ機構５によるワークＷの押圧固定状態を解除し、ワークＷをマンドレル１から取り外す。
このようにして、角筒状に曲げ加工されたワークＷから角パイプが作製されることになる。平板状のワークＷの端部を突合せ溶接する際にも上述した手順により行えば良い。
【００３５】
図１１乃至図１４は上述した自動溶接装置により円筒状又はテーパ状に曲げ加工されたワークＷから丸パイプやテーパ管を作製する場合に使用するマンドレル１及びバックバー３を示すものである。
【００３６】
即ち、前記マンドレル１は、図１１及び図１２に示す如く、アルミ合金等により断面形状が円形の円柱状に形成されており、本体２に取り付けたマンドレルガイド１４に片持ち状態で着脱自在に挿着されている。
又、マンドレル１の上面には、バックバー３が着脱自在に嵌め込まれる取付け溝１ａがマンドレル１の長手方向に沿って形成されている。この取付け溝１ａの底面には、センタープレート１６の取付け台２０が上下動可能に嵌め込まれる凹部１ｂが一定間隔毎に形成されていると共に、隣接する凹部１ｂ間にアルゴンガス等のシールドガスＧが流れるように隣接する凹部１ｂを連通させる細溝１ｃが形成されている。
更に、マンドレル１の両側面には、取付け溝１ａに嵌め込んだバックバー３をマンドレル１側へ固定するためのボルト１５が挿通されるボルト穴１ｄが一定間隔毎に形成されていると共に、マンドレル１の一方の端面には、アルゴンガス等のシールドガスＧを供給するためのガス供給口１ｅが凹部１ｂに連通するように形成されている。
【００３７】
一方、バックバー３は、図１３及び図１４に示す如く、銅材により断面形状が略四角形の長尺な角柱状に形成されており、マンドレル１の取付け溝１ａに着脱自在に嵌め込まれている。
このバックバー３は、長手方向に沿って左右に二分割されており、分割された左右のバックバー３′，３′間にセンタープレート１６が遊嵌状態で挿通され且つアルゴンガス等のシールドガスＧが流れるスリット状のガス通路３ａが形成されている。
又、分割された左右のバックバー３′，３′は、左右対称状に形成されており、対角線上に位置する対向する角部には切欠３ｂが夫々形成されている。従って、分割された左右のバックバー３′，３′を対向させたときには、バックバー３の角部に形成した切欠３ｂによりバックバー３の上面中心部に浅い溝が形成されることになる。この浅い溝は、スリット状のガス通路３ａに連通してアルゴンガス等のシールドガスＧが流れる溝となる。
更に、分割された左右のバックバー３′，３′の上面及び下面は、バックバー３をマンドレル１の取付け溝１ａ内に嵌め込んだときにバックバー３の上面がマンドレル１の外周面と同心円上に位置するように円弧状に形成されていると共に、左右のバックバー３′，３′には、マンドレル１のボルト穴１ｄに合致する雌ネジ穴３ｃが長手方向に沿って一定間隔毎に夫々形成されている。
【００３８】
そして、バックバー３は、図１４に示す如く、分割された左右のバックバー３′，３′をマンドレル１の取付け溝１ａに対向させた状態で嵌め込み、左右のバックバー３′，３′を複数本のボルト１５でマンドレル１側へ締め付け固定することによって、マンドレル１に取り付けられる。このとき、左右のバックバー３′，３′間にはスリット状のガス通路３ａが形成されると共に、バックバー３の上面には切欠３ｂによりシールドガスＧが流れる浅い溝が形成される。又、バックバー３の円弧状の上面とマンドレル１の外周面とは同心円上に位置している。尚、左右のバックバー３′，３′の幅は１０ｍｍに、左右のバックバー３′，３′の高さは２０ｍｍに、左右のバックバー３′，３′間に形成されたガス通路３ａの間隔は０．５ｍｍに、左右のバックバー３′，３′に形成された切欠３ｂの幅は０．７ｍｍに、切欠３ｂの深さは０．３ｍｍに夫々設定されている。
【００３９】
上述したマンドレル１には、図７に示すセンター位置決め機構４と同じ構造のセンター位置決め機構４が設けられている。このセンター位置決め機構４は、図７に示すセンター位置決め機構４と同様構造に構成されており、図７に示すセンター位置決め機構４と同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略している。
【００４０】
尚、上記実施の形態に於いては、マンドレル１を角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバー３の上面を平面状若しくは円弧状に形成し、角筒状、円筒状、テーパ状に曲げ加工されたワークＷの突合せ溶接や平板状のワークＷの突合せ溶接を行えるようにしたが、他の実施の形態に於いては、マンドレル１及びバックバー３の断面形状を変えてワークＷのコーナー溶接を行うようにしても良い。例えば、図示していないが、マンドレル１の断面形状を図１６に示すマンドレル３１と同じ断面形状にし、マンドレル１に形成した取付け溝１ａに上面が山形状に形成されたバックバー３を嵌め込むようにすれば、ワークＷのコーナー溶接を行うことできる。勿論、マンドレル１にはセンター位置決め機構４が設けられ、バックバー３にはスリット状のガス通路３ａ等が形成されていることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の金属薄板材の自動溶接装置は、金属薄板材のセンター位置決め機構をマンドレルに設け、金属薄板材の端面を位置決めするセンター位置決め機構のセンタープレートをバックバーに鉛直姿勢で上下動自在に挿通するようにしているため、金属薄板材の端面の位置決めを行ったセンタープレートを下降させる際に、センタープレートが真っ直ぐに下降し、センタープレートの側面に当接している金属薄板材の端部が下降するセンタープレートに引っ掛かると云うことがない。その結果、本発明の自動溶接装置を使用すれば、金属薄板材の厚みが極めて薄い場合や金属薄板材が軟らかい材質の金属材で形成されている場合であっても、金属薄板材の端部の変形を防止することができる。延いては、金属薄板材の端面同士を正確且つ確実に突き合せることができ、理想的な突合せ溶接を行える。
又、本発明の自動溶接装置は、バックバーにシールドガスが流れるスリット状のガス通路を形成し、このガス通路から金属薄板材の突合せ部の裏面側にシールドガスを均一に供給するようにしているため、金属薄板材の溶接部の酸化を防止することができる。
更に、本発明の自動溶接装置は、バックバーを左右に二分割し、分割した左右のバックバー間にスリット状のガス通路を形成すると共に、左右のバックバーを左右対称状に形成するようにしているため、ガス通路を簡単に形成することができるうえ、マンドレルに左右のバックバーを取り付けるときに左右関係なく、取り付けることができ、至極便利である。
そのうえ、マンドレルを角柱状若しくは円柱状に形成すると共に、バックバーの上面を平面状、円弧状若しくは山形状に形成するようにしているため、角パイプ、丸パイプ、テーパ管、平板の突合せ溶接やコーナー溶接を好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属薄板材の自動溶接装置の概略正面図である。
【図２】同じく自動溶接装置の概略側面図である。
【図３】自動溶接装置の要部の一部破断側面図である。
【図４】角柱状のマンドレルを示し、（Ａ）はマンドレルの正面図、（Ｂ）はマンドレルの平面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ線拡大断面図である。
【図６】上面が平面状のバックバーを示し、（Ａ）はバックバーの正面図、（Ｂ）はバックバーの拡大側面図である。
【図７】バックバー及びセンター位置決め機構を設けた角柱状のマンドレルの拡大断面図である。
【図８】金属薄板材（ワーク）の一端部を位置決めしてクランプした状態の拡大断面図である。
【図９】金属薄板材の一端部をクランプした状態でセンタープレートが下降した状態の拡大断面図である。
【図１０】金属薄板材の両端部をクランプして溶接用トーチにより溶接している状態の拡大断面図である。
【図１１】円柱状のマンドレルを示し、（Ａ）はマンドレルの正面図、（Ｂ）はマンドレルの平面図である。
【図１２】図１１のII−II線拡大断面図である。
【図１３】上面が円弧状のバックバーを示し、（Ａ）はバックバーの正面図、（Ｂ）はバックバーの拡大側面図である。
【図１４】バックバー及びセンター位置決め機構を設けた円柱状のマンドレルの拡大断面図である。
【図１５】従来の金属薄板材の自動溶接装置の要部を示す一部破断側面図である。
【図１６】従来の自動溶接装置のマンドレルを示し、（Ａ）はマンドレルの正面図、（Ｂ）はマンドレルの平面図、（Ｃ）はマンドレルの側面図である。
【図１７】図１６のマンドレルに取り付けられるバックバーを示し、（Ａ）は上面が平面状のバックバー、（Ｂ）は上面が円弧状のバックバー、（Ｃ）は上面が山形状のバックバーである。
【符号の簡単な説明】
１はマンドレル、２は本体、３はバックバー、３ａはガス通路、４はセンター位置決め機構、５はクランプ機構、６はＴＩＧ溶接装置、１６はセンタープレート、１７は駆動部、Ｗは金属薄板材（ワーク）、Ｇはシールドガス。
【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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【図１７】
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