JP2005279701A - Method and equipment for welding cylindrical body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒体の溶接方法及び溶接装置に関し、特に、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体を、溶接用案内保持具の貫通案内孔に挿入し、筒体の周方向端面を突き合わせた状態で溶接する筒体の溶接方法及び溶接装置に係る。 The present invention relates to a tubular body welding method and welding apparatus, and in particular, a tubular body obtained by bending a metal plate material into a tubular shape is inserted into a through guide hole of a welding guide holder, and a circumferential end surface of the tubular body is formed. The present invention relates to a welding method and a welding apparatus for a tubular body that are welded in a butted state.
下記の特許文献1には、予め金属製の板材を筒状に曲げ加工したワークを、溶接治具に設けられたガイドプレートにより、ワークの両端縁の開口ライン(スリット)の延長線上に溶接トーチが存在するようワークを位置決めし,溶接治具に形成された貫通穴内へワークを送り込んでワークを縮径するとともにワークの両端縁を突き合わせ、その突き合わせ部(継目)を溶接した筒体を形成する方法が開示されている。尚、特許文献2には、上記の装置の改良に係る溶接装置の全体構成が開示されている。
In
しかし、前掲の特許文献1に記載の方法では、図15に示すように、筒状ワーク(w)の一端部のみを送り部材(p)によって押圧し、ワーク(w)を貫通穴(h)に送り込む構成であるため、貫通穴(h)から送り出されたワーク(w)の溶接完了部は、何ら支持されることなく自由状態である。このため、ワーク(w)が自重により下へ傾き、溶接加工点における溶接トーチ(t)の先端と突き合わせ部との距離が設定値から外れ(d)、溶接品質が劣るおそれがある。これを解決する手段として、自重による傾きを生じさせないよう、貫通穴(h)を軸方向に延長することが考えられるが、そうすると装置が大型化し、あるいは、ワーク(w)と貫通穴(h)の摺動抵抗が増大し、送り手段を強力にしなければならなくなる。
However, in the method described in the above-mentioned
また、筒状ワークの一端部のみを送り部材によって押圧する場合には、図16に示すように、予め曲げ加工されたワークWに巻きずれが生じていると、このずれが生じたまま溶接されるおそれがある。更に、ワークWの終端部がガイドプレートから外れたときに、ワークWがその軸周りに回転するおそれがあり、あるいは、溶接トーチの位置に対するワークWの突き合わせ部(図16のスリットWs部分)がワークWの周方向でずれて、突き合わせ部が適切に溶接されないおそれがある。 Further, when only one end of the cylindrical workpiece is pressed by the feed member, as shown in FIG. 16, if there is a winding deviation in the workpiece W that has been bent in advance, welding is performed with this deviation occurring. There is a risk. Furthermore, when the end portion of the workpiece W is removed from the guide plate, the workpiece W may rotate around its axis, or the butted portion of the workpiece W with respect to the position of the welding torch (the slit Ws portion in FIG. 16). There is a possibility that the butted portion is not properly welded due to displacement in the circumferential direction of the workpiece W.
そこで、本発明は、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体の周方向端面を突き合わせた状態で、適切に溶接し得る筒体の溶接方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the welding method of the cylinder which can be welded appropriately in the state which faced the circumferential direction end surface of the cylinder which bent the metal plate material in the cylinder shape.
また、本発明は、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体の周方向端面を突き合わせた状態で、適切に溶接し得る筒体の溶接装置を提供することを別の課題とする。 Moreover, this invention makes it another subject to provide the welding apparatus of the cylinder which can be welded appropriately in the state which faced the circumferential direction end surface of the cylinder which bent the metal plate material in the cylinder shape.
上記課題を解決するため、本発明は、請求項1に記載のように、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体を、溶接用案内保持具の貫通案内孔に挿入し、前記筒体の周方向端面を突き合わせた状態で溶接する筒体の溶接方法において、前記筒体の一方の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を有する第1の挟持具と、該第1の挟持具に対して同軸上で対向するように配置し、前記筒体の他方の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を有する第2の挟持具によって、前記筒体を挟持した状態で前記溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、前記筒体の周方向端面を突き合わせた状態とし、突き合わせ部を溶接することとしたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cylindrical body obtained by bending a metal plate material into a cylindrical shape as described in
上記の溶接方法において、請求項2に記載のように、前記溶接用案内保持具の貫通案内孔の内面に、少なくとも二つの軸方向案内溝が周方向に略等間隔で形成されており、前記少なくとも二つの軸方向案内溝に前記第1及び第2の挟持具の腕部を夫々摺動自在に嵌合し、前記筒体を挟持した状態で前記溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させるとよい。
In the above welding method, as described in
また、本発明の溶接装置は、請求項3に記載のように、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体を、溶接用案内保持具の貫通案内孔に挿入し、前記筒体の周方向端面を突き合わせた状態で溶接する筒体の溶接装置において、前記筒体の一方の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を有する第1の挟持具と、該第1の挟持具に対して同軸上で対向するように配置し、前記筒体の他方の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を有する第2の挟持具とを備え、該第1及び第2の挟持具によって、前記筒体を挟持した状態で前記溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、前記筒体の周方向端面を突き合わせた状態とし、突き合わせ部を溶接するように構成することとしたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a welding apparatus according to the third aspect, wherein a cylindrical body obtained by bending a metal plate material into a cylindrical shape is inserted into a through guide hole of a welding guide holder, and the circumference of the cylindrical body is inserted. In a cylindrical welding apparatus for welding in a state in which the end faces in the direction are abutted, a first holding tool having an arm portion that comes into contact with at least two places on one axial end face of the cylindrical body, and the first holding tool And a second holding tool having arm portions that are arranged so as to face each other on the same axis and abut against at least two positions on the other axial end surface of the cylindrical body, and the first and second holding tools By moving the inside of the guide guide hole of the welding guide holder in a state of sandwiching the cylindrical body, the circumferential end face of the cylindrical body is butted, and the butted portion is welded. It is a thing.
上記の溶接装置において、請求項4に記載のように、前記溶接用案内保持具は、前記貫通案内孔の内面に、周方向に略等間隔で形成された少なくとも二つの軸方向案内溝を有し、該少なくとも二つの軸方向案内溝に前記第1及び第2の挟持具の腕部を夫々摺動自在に嵌合するように構成するとよい。 In the above welding apparatus, as described in claim 4, the welding guide holder has at least two axial guide grooves formed at substantially equal intervals in the circumferential direction on the inner surface of the through guide hole. And it is good to comprise so that the arm part of the said 1st and 2nd clamping tool may each be slidably fitted to this at least 2 axial direction guide groove.
本発明は上述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項1に記載の筒体の溶接方法においては、筒体の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を夫々有する第1及び第2の挟持具によって、筒体を挟持した状態で溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、筒体の周方向端面を突き合わせた状態とし、突き合わせ部を溶接することとしているので、筒体が自重によって傾斜することはなく、安定した溶接が可能となる。
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below. That is, in the cylindrical body welding method according to
特に、第1及び第2の挟持具によって筒体が挟持されているので、予め曲げ加工された筒体に巻きずれが生じている場合には適切に矯正され、また、筒体がその軸回りを回転することはなく、筒体の突き合わせ部が移動するおそれもないので、確実に筒体の突き合わせ部を溶接することができる。更に、筒体は溶接用案内保持具から取り出された後も、第1及び第2の挟持具によって挟持された状態で所望の位置まで移動することができる。 In particular, since the cylindrical body is clamped by the first and second clamping tools, the cylindrical body that has been bent in advance is appropriately corrected and the cylindrical body is rotated around its axis. Is not rotated, and there is no possibility that the butted portion of the cylinder moves, so that the butted portion of the cylinder can be reliably welded. Further, even after the cylindrical body is taken out from the welding guide holder, it can be moved to a desired position while being held by the first and second holding tools.
更に、請求項2に記載のように、貫通案内孔の内面に、少なくとも二つの軸方向案内溝が周方向に略等間隔で形成された溶接用案内保持具を用い、各軸方向案内溝に第1及び第2の挟持具の腕部を夫々摺動自在に嵌合することとすれば、筒体を挟持した状態で溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、筒体の周方向端面を突き合わせた状態とするときに、筒体の外周面が僅かに各軸方向案内溝に膨出するので、貫通案内孔内を移動する筒体を確実に保持した状態で、突き合わせ部を溶接することができる。
Furthermore, as described in
そして、請求項3に記載の筒体の溶接装置によれば、筒体の軸方向端面の少なくとも二箇所に当接する腕部を夫々有する第1及び第2の挟持具を備え、これらによって筒体を挟持した状態で溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、筒体の周方向端面を突き合わせた状態とし、突き合わせ部を溶接することができるので、筒体が自重によって傾斜することはなく、安定した溶接が可能となる。特に、第1及び第2の挟持具によって筒体が挟持されているので、予め曲げ加工された筒体に巻きずれが生じている場合には適切に矯正され、また、筒体の突き合わせ部が移動するおそれもないので、確実に筒体の突き合わせ部を溶接することができる。
According to the tubular body welding apparatus according to
更に、請求項4に記載のように構成すれば、筒体を挟持した状態で溶接用案内保持具の貫通案内孔内を移動させて、筒体の周方向端面を突き合わせた状態とするときに、筒体の外周面が僅かに各軸方向案内溝に膨出し得るので、この膨出により、筒体を貫通案内孔内で移動させるときにも、筒体を確実に保持した状態で突き合わせ部を溶接することができる。 Further, when configured as described in claim 4, when the cylindrical body is sandwiched and moved in the through guide hole of the welding guide holder, the circumferential end face of the cylindrical body is brought into a butted state. Since the outer peripheral surface of the cylindrical body can slightly bulge into the respective axial guide grooves, the butt portion is held in a state in which the cylindrical body is securely held even when the cylindrical body is moved within the through guide hole due to this bulging. Can be welded.
上記の筒体の溶接方法及び溶接装置に関し、その具体的一態様として、筒体の溶接装置について図面を参照して説明する。図1は、筒体及び溶接装置の基本構成部品を示すもので、金属製板材を筒状に曲げ加工した筒体として、例えば板厚1.5mmのステンレス製の平板材がロール曲げ加工によって断面C字状に成形され、例えば120mmの直径を有するワークWが用いられる。尚、ワークWの材質、板厚、直径、全長等は特に限定されるものではなく任意である。また、その断面形状も、真円断面、楕円断面、長円断面、更には多角形断面等、任意である。 Regarding the above-described cylindrical body welding method and welding apparatus, as a specific embodiment thereof, the cylindrical body welding apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows basic components of a cylinder and a welding apparatus. As a cylinder obtained by bending a metal plate into a cylindrical shape, for example, a stainless steel flat plate having a thickness of 1.5 mm is cross-sectioned by roll bending. For example, a workpiece W formed in a C shape and having a diameter of 120 mm is used. The material, plate thickness, diameter, total length, etc. of the workpiece W are not particularly limited and are arbitrary. Moreover, the cross-sectional shape is also arbitrary, such as a perfect circular cross section, an elliptical cross section, an elliptical cross section, and a polygonal cross section.
一方、溶接用案内保持具1は、前掲の特許文献1において溶接治具と記載されたものに対応し、ワークWが挿入される貫通案内孔1h(特許文献1の貫通穴に対応)が形成されている。本実施形態における貫通案内孔1hは、ワークW挿入側の開口端がワークWの直径よりも大きく、その開口端から内部に向かって緩やかなテーパ状に形成され(図1の内壁面1t)、内部は筒体製品形状の外径(例えば114mm)に対応する内径に形成されている。更に、貫通案内孔1hの内壁面1tには、周方向に略等間隔で三箇所に軸方向案内溝(代表して1gで表す)が形成されている。これらの軸方向案内溝1gは、後述する第1及び第2の挟持具10及び20の各腕部と干渉しない程度の隙間を有するように形成されている。尚、本実施形態では、溶接用案内保持具1は二分割の部品が組み合わされているが、一体品としてもよい。
On the other hand, the
また、溶接用案内保持具1のワークW挿入側の開口端から軸方向に案内刃2(特許文献1のセンタガイドプレートに対応)が設けられ、その刃先がワークWのスリットWsに突入するように配置されている。この案内刃2はワークWのスリットWsと溶接トーチ3との位置決めに供されるもので、溶接用案内保持具1のワークW排出側の端部に形成された開口1w上に、溶接トーチ3が配置されている。本実施形態においては、プラズマ溶接が用いられるが、これに限定されるものではなく、MIG、TIG等のアーク溶接や、レーザ溶接、その他の溶接手段を適用することとしてもよい。尚、これらの基本構成部品を有する本実施形態の溶接装置の全体構成は図7及び図8に示し、溶接用案内保持具1近傍の具体的構成は図9乃至図11に示し、図1に示す部品に対応する部品に同一の符号を付している。
Further, a guide blade 2 (corresponding to the center guide plate of Patent Document 1) is provided in the axial direction from the opening end of the
図1に示すように、第1の挟持具10は、ワークWの一方の軸方向端面Wa1の三箇所に当接する腕部(代表して11で表す)を有する。また、第2の挟持具20は、ワークWの他方の軸方向端面Wa2の三箇所に当接する腕部(代表して21で表す)を有し、第1の挟持具10に対して同軸上で対向するように配置されている。特に、図1に示すように、第1及び第2の挟持具10及び20の各腕部を略等間隔(等角度)に形成することとすれば、ワークWの軸方向端面Wa1及びWa2を均一に押圧すると共に受けることが可能となり、ワークWの周方向端面Wpeの突き合わせ精度が向上し、安定した溶接が可能となる。尚、第1及び第2の挟持具10及び20の各腕部は、溶接用案内保持具1の開口部1w以外の範囲に設けられ、溶接トーチ3と干渉しない形状とされる。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態における第1及び第2の挟持具10及び20には、夫々、ワークWの軸方向端面Wa1及びWa2に当接するように、円周上略等間隔(等角度)で三箇所に腕部11及び21が設けられているが、これに限定されるものではなく、ワークWの軸方向端面Wa1及びWa2の各端面の円周上の少なくとも二箇所に当接し、ワークWを挟持し得る構成であればよい。例えば、第1の挟持具10は、図13に示すような二箇所の腕部を有する当接部13を備えたものとし、あるいは、図14に示すような十字形状の当接部14を備えたものとしてもよい(第2の挟持具20も同様)。
In the first and
上記の基本構成部品を有する溶接装置によるワークWの溶接方法を、図2乃至図6を参照して説明する。先ず、図2に示すように、第1の挟持具10、溶接用案内保持具1、ワークW、及び第2の挟持具20が略同軸上に配置される。このとき、ワークWは、そのスリットWsが案内刃2の刃先の延長線上前方(図2の右方向)に存在するように配置される。この場合において、図示は省略するが、ワークWと溶接用案内保持具1の案内刃2との間に、前掲の特許文献1の第1図に記載のガイドプレート(23)を配置することとしてもよい。
A method for welding the workpiece W by the welding apparatus having the above basic components will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に示すように、図示しないエアシリンダ(100kg)等を備えた第1の進退駆動手段により第1の挟持具10が貫通案内孔1h内に挿入され、図4に示す案内刃2の後方部近傍に配置される。一方、第2の挟持具20は、図示しない油圧シリンダ(2ton)等を備えた第2の進退駆動手段により前進駆動され、図3に示すようにワークWの軸方向端面Wa2に当接し、更に、図4に示すようにワークWが溶接用案内保持具1の貫通案内孔1h内に挿入される。このとき、ワークWのスリットWsは案内刃2によって案内され、ワークWの軸周りを回転しないように保持された状態で貫通案内孔1h内に挿入される。また、ワークWの前方側の軸方向端面Wa1が第1の挟持具10に当接し、ワークWは第1の挟持具10と第2の挟持具20によって挟持される。
Next, as shown in FIG. 3, the
而して、ワークWに図16に示すような巻きズレが発生していたとしても、第1及び第2の挟持具10及び20に挟持されることによってワークWの両軸方向端面Wa1及びWa2が押圧されるので、巻きズレが矯正される。尚、第1及び第2の挟持具10及び20の腕部11及び21が、ワークWのスリットWs近傍の軸方向端面Wa1及びWa2に当接するように形成すれば、ワークWの巻きズレを一層確実に矯正することができる。
Thus, even if the workpiece W has a winding deviation as shown in FIG. 16, it is clamped by the first and
ワークWが貫通案内孔1h内に挿入されると、図4に示すように、ワークWは案内孔1hの開口端部の内壁面1tに案内され、図5に示すように均等の内径を有する部分に至ると、ワークWの周方向端面Wpeを突き合せた状態となる。そして、ワークWの両軸方向端面Wa1及びWa2が挟持された状態を維持しながら、第1の挟持具10が後退駆動されると共に第2の挟持具20が前進駆動され、ワークWが貫通案内孔1h内に連続的に送り込まれる。この場合において、ワークWが貫通案内孔1h内に挿入される前には、突き合わされる周方向端面Wpe間に微少の間隙が存在するので、貫通案内孔1h内への挿入前のワークWの外径は製品外径より若干大きくなっているが、貫通案内孔1h内を前進する間に(突き合わされる)周方向端面Wpeが近接し、上記の間隙が消失して製品外径となる。つまり、ワークWの素材の周方向長さは突き合わせ前後で変化することなく一定であり、塑性変形を伴う所謂縮径が行われる訳ではない。
When the workpiece W is inserted into the through
以上のように、ワークWは周方向端面Wpeが漸次突き合わされ、ワークWの突き合わせ部が溶接トーチ3によって溶接され、図5に点描で示す溶接部Wmが形成される。このようにワークWの周方向端面Wpeが突き合わされたときには、ワークWの外周面が僅かに各軸方向案内溝1gに膨出するので、ワークWを貫通案内孔1h内を移動させるときにも、ワークWを確実に保持した状態で突き合わせ部が溶接される。
As described above, the circumferential end face Wpe of the workpiece W is gradually abutted, and the abutting portion of the workpiece W is welded by the
上記のように第1及び第2の挟持具10及び20によってワークWが挟持された状態で貫通案内孔1hから送り出され、図6に示すように、ワークWが溶接用案内保持具1を完全に通過すると、ワークWに対する溶接が完了する。この後、第1及び第2の挟持具10及び20は退避駆動され、ワークWの挟持状態が解除され、筒体の製品として搬出される。尚、ワークWが溶接用案内保持具1を通過する前で、ワークWの一部分が溶接用案内保持具1による拘束を受け、溶接位置が保持されている状態であれば、第1の挟持具10が退避するタイミングは溶接作業中としてもよい。
As described above, the workpiece W is fed out from the through
あるいは、図12に示すように、溶接用案内保持具1の外側でワークWを予め挟持した状態とした後に、貫通案内孔1h内に挿入することとしてもよい。この場合には、案内刃2の設置位置は、図12に示すように溶接用案内保持具1の外側とされる。更に、案内刃2を一切使用しない例として、図12に示すように第1及び第2の挟持具10及び20によってワークWを挟持した状態で、これらを軸回りに回転、即ちワークWを回転させ、レーザ光等の光学式、あるいは機械式等のスリット位置検出手段(図示せず)を用い、スリットWsの位置と溶接トーチ位置とが一致したところで第1及び第2の挟持具10及び20の回転を停止し、即ちワークWの回転を止め、スリットWsと溶接トーチ3との位置決めを行なうように構成することもできる。
Alternatively, as shown in FIG. 12, the workpiece W may be inserted in the through
尚、図示は省略するが、第1及び第2の挟持具10及び20は、上記の各実施形態のように、夫々ワークWの軸方向端面Wa1及びWa2に当接する腕部11及び21を備えた構成のほか、ワークWの端部の内壁面を、ワークWの内側から保持あるいは解除する機構を備えたものとし、例えば受部材(図示せず)によってワークWを溶接用案内保持具1から引き出す方法及び装置も考えられる。
Although not shown in the drawings, the first and
1 溶接用案内保持具
1g 軸方向案内溝
1h 貫通案内孔
2 案内刃
3 溶接トーチ
10 第1の挟持具
11 腕部
20 第2の挟持具
21 腕部
W ワーク
Ws スリット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The welding guide holder has at least two axial guide grooves formed at substantially equal intervals in the circumferential direction on the inner surface of the through guide hole, and the first and the second axial guide grooves have the first and the second guide grooves. 4. The cylindrical welding apparatus according to claim 3, wherein the arm parts of the second holding tool are slidably fitted to each other.
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