特許 6166082 溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166082

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/02 20060101AFI20170710BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20170710BHJP

   B23K 9/025 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   B23K37/02 301A

   B23K26/21 J

   B23K9/025 C

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-68879(P2013-68879)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-188575(P2014-188575A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年1月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】592037790

【氏名又は名称】株式会社エフテック

(73)【特許権者】

【識別番号】391040135

【氏名又は名称】株式会社富士機械工作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145023

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 学

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153349

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 茂

(72)【発明者】

【氏名】野間 直宗

(72)【発明者】

【氏名】飯野 正光

(72)【発明者】

【氏名】谷口 英史

(72)【発明者】

【氏名】杉山 安広

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−８０３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３５９０６２２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平９−２１６０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−９６２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２０９４８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３７／０２

Ｂ２３Ｋ ９／００ − １０／０２

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

Ｂ２１Ｃ ３７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板部材の第１の端部と第２の端部とが対向するように前記板部材を筒状に成形して得られた筒状部材を送る送り機構と、
前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記第１の端部と前記第２の端部とが第１のスペーサを介して対向するように押圧する第１の押圧機構と、
溶接ガン、及び前記送り機構で送られながら前記第１の押圧機構で押圧された前記筒状部材がその内部に侵入し、前記第１の端部と前記第２の端部とが第２のスペーサを介して対向された状態に維持されるように前記筒状部材を保持しながら前記溶接ガンに向かってガイドするガイド部材を有する溶接部と、
前記送り機構で送られながら前記溶接部で前記第１の端部と前記第２の端部とが溶接された前記筒状部材を、前記溶接部によって前記第１の端部と前記第２の端部とが溶接されることにより前記筒状部材に生じる歪みである溶接歪みが修正されるように押圧する第２の押圧機構と、を備え、
前記第１の押圧機構は、前記筒状部材における前記第１の端部側の中間部分と前記筒状部材における前記第２の端部側の中間部分とを対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを更に備え、前記第１のスペーサは、前記一対のローラ間に配置され、前記一対のローラは、前記第１のスペーサを挟んで、前記筒状部材の周方向に所定の締め代を与える壁面形状を有する環状孔部を協働して画成し、前記第１のスペーサは、前記第１の端部の端面及び前記第２の端部の端面同士が前記周方向で所定の間隔で対向した対向状態を実現して維持し、
前記第１の押圧機構は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記溶接部に送るように駆動し、前記第２の押圧機構は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記溶接部から引き出すように駆動する溶接装置。

【請求項2】

前記ガイド部材は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を挿通自在な貫通孔、及び前記貫通孔に開けられた間隙部を有し、前記溶接ガンは、前記間隙部から当接された状態の前記第１の端部と前記第２の端部に臨む請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記第２の押圧機構は、前記筒状部材における溶接された前記第１の端部及び前記第２の端部と、前記筒状部材における前記溶接された前記第１の端部と前記第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有する請求項１又は２に記載の溶接装置。

【請求項4】

更に、前記送り機構で送られながら第２の押圧機構を経た前記筒状部材を押圧する第３の押圧機構を備え、前記第３の押圧機構は、前記筒状部材における溶接された前記第１の端部及び前記第２の端部と、前記筒状部材における前記溶接された前記第１の端部と前記第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有する請求項３に記載の溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接装置に関し、特に、自動車等の強度部品である筒状部材を得るための溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の強度部品として、高強度であって種々の成形を行うことができる鉄製等のパイプ部材が多数用いられるようになっている。

【0003】

かかるパイプ部材は、商品としても流通しているが、コストダウンをより図る場合や、材質やサイズの設定自由度をより高める場合には、鋼板を購入して所望の構成のパイプ部材に加工した方が望ましい。そのためには、購入した鋼板を筒状部材に成形した後で、その対向する両端部を溶接する必要性が生じる。

【0004】

かかる状況下で、特許文献１は、板体を予め円筒状に曲げ加工したワークＷの両端縁の突き合わせ部を溶接して円筒体を成形する溶接方法に関し、ワークＷの突き合わせ部の隙間を、複数の挿入刃２１により内側面に裏ビードができるだけの所定間隔に保持した状態で、ワークＷをガイド部材４の挿通孔を通して溶接トーチ１に向かって送り込み、かかる隙間をミグ溶接やマグ溶接する構成を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−８０３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、ワークＷをガイド部材４の挿通孔に通す前に、ワークＷの突き合わせ部の隙間を、複数の挿入刃２１により内側面に裏ビードができるだけの所定間隔に保持する必要があり、溶接装置としては煩雑なものとなり、改善の余地がある。

【0007】

更に、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成は、ミグ溶接やマグ溶接する構成になっており、その他の溶接方法に適用する場合の具体的な構成を何等開示等もしていないものである。

【0008】

また更に、本発明者の検討によれば、特許文献１は、ワークＷが長尺物になった場合に、それをスムースかつ連続的に溶接するための具体的な構成を何等開示等もしていないものである。

【0009】

また更に、本発明者の検討によれば、特許文献１は、ワークＷの溶接歪みや、特にワークＷが長尺物になった場合の形状歪みを修正するための具体的な構成を何等開示等もしていないものである。

【0010】

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、筒状部材の互いに対向した両端部を対向させた状態で、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部に導入して、筒状部材の互いに当接された両端部を連続的に溶接すると共に、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部から排出してその溶接歪みを修正することができる溶接装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面における溶接装置は、板部材の第１の端部と第２の端部とが対向するように前記板部材を筒状に成形して得られた筒状部材を送る送り機構と、前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記第１の端部と前記第２の端部とが第１のスペーサを介して対向するように押圧する第１の押圧機構と、溶接ガン、及び前記送り機構で送られながら前記第１の押圧機構で押圧された前記筒状部材がその内部に侵入し、前記第１の端部と前記第２の端部とが第２のスペーサを介して対向された状態に維持されるように前記筒状部材を保持しながら前記溶接ガンに向かってガイドするガイド部材を有する溶接部と、前記送り機構で送られながら前記溶接部で前記第１の端部と前記第２の端部とが溶接された前記筒状部材を、前記溶接部によって前記第１の端部と前記第２の端部とが溶接されることにより前記筒状部材に生じる歪みである溶接歪みが修正されるように押圧する第２の押圧機構と、を備え、前記第１の押圧機構は、前記筒状部材における前記第１の端部側の中間部分と前記筒状部材における前記第２の端部側の中間部分とを対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを更に備え、前記第１のスペーサは、前記一対のローラ間に配置され、前記一対のローラは、前記第１のスペーサを挟んで、前記筒状部材の周方向に所定の締め代を与える壁面形状を有する環状孔部を協働して画成し、前記第１のスペーサは、前記第１の端部の端面及び前記第２の端部の端面同士が前記周方向で所定の間隔で対向した対向状態を実現して維持し、前記第１の押圧機構は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記溶接部に送るように駆動し、前記第２の押圧機構は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を、前記溶接部から引き出すように駆動する。

【0013】

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記ガイド部材は、前記送り機構で送られている前記筒状部材を挿通自在な貫通孔、及び前記貫通孔に開けられた間隙部を有し、前記溶接ガンは、前記間隙部から当接された状態の前記第１の端部と前記第２の端部に臨むことを第２の局面とする。

【0014】

また、本発明は、かかる第１又は２の局面に加え、前記第２の押圧機構は、前記筒状部材における溶接された前記第１の端部及び前記第２の端部と、前記筒状部材における前記溶接された前記第１の端部と前記第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有することを第３の局面とする。

【0015】

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、更に、前記送り機構で送られながら第２の押圧機構を経た前記筒状部材を押圧する第３の押圧機構を備え、前記第３の押圧機構は、前記筒状部材における溶接された前記第１の端部及び前記第２の端部と、前記筒状部材における前記溶接された前記第１の端部と前記第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有することを第４の局面とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の第１の局面における構成によれば、板部材の第１の端部と第２の端部とが対向するように板部材を筒状に成形して得られた筒状部材を送る送り機構と、送り機構で送られている筒状部材を、第１の端部と第２の端部とが第１のスペーサを介して対向するように押圧する第１の押圧機構と、溶接ガン、及び送り機構で送られながら第１の押圧機構で押圧された筒状部材がその内部に侵入し、第１の端部と第２の端部とが第２のスペーサを介して対向された状態に維持されるように筒状部材を保持しながら溶接ガンに向かってガイドするガイド部材を有する溶接部と、送り機構で送られながら溶接部で第１の端部と第２の端部とが溶接された筒状部材を、その溶接歪みが修正されるように押圧する第２の押圧機構と、を備え、第１の押圧機構は、送り機構で送られている筒状部材を、溶接部に送るように駆動し、第２の押圧機構は、送り機構で送られている筒状部材を、溶接部から引き出すように駆動することにより、筒状部材の互いに対向した両端部の対向状態を維持した状態で、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部に導入して、筒状部材の互いに当接された両端部を連続的に溶接すると共に、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部から排出してその溶接歪みを修正することができる。また、第１の押圧機構が、筒状部材における第１の端部側の中間部分と筒状部材における第２の端部側の中間部分とを対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを更に備え、第１のスペーサが、一対のローラ間に配置され、一対のローラが、第１のスペーサを挟んで、筒状部材の周方向に所定の締め代を与える壁面形状を有する環状孔部を協働して画成し、第１のスペーサが、第１の端部の端面及び第２の端部の端面同士が周方向で所定の間隔で対向した対向状態を実現して維持することにより、筒状部材の互いに対向した両端部を確実に対向状態のまま維持させることができる。

【0018】

また、本発明の第２局面における構成によれば、ガイド部材が、送り機構で送られている筒状部材を挿通自在な貫通孔、及び貫通孔に開けられた間隙部を有し、溶接ガンが、間隙部から当接された状態の第１の端部と第２の端部に臨むことにより、筒状部材の互いに対向した両端部を当接させた状態を実現しながら、かかる両端部を確実に溶接することができる。

【0019】

また、本発明の第３の局面における構成によれば、第２の押圧機構が、筒状部材における溶接された第１の端部及び第２の端部と、筒状部材における溶接された第１の端部と第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有することにより、溶接された筒状部材の断面形状における形状歪みを確実に修正することができる。

【0020】

また、本発明の第４の局面における構成によれば、更に、送り機構で送られながら第２の押圧機構を経た筒状部材を押圧する第３の押圧機構を備え、前記第３の押圧機構は、前記筒状部材における溶接された前記第１の端部及び前記第２の端部と、筒状部材における溶接された第１の端部と第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラを有することにより、溶接された筒状部材の長手方向における形状歪みを確実に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態における溶接装置の側面図である。

【図2】本実施形態における溶接装置の縦断面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ１−Ｂ１断面図、図２（ｃ）は、図１のＢ２−Ｂ２断面図である。

【図3】本実施形態における溶接装置の縦断面図であり、図３（ａ）は、図１のＣ−Ｃ断面図、及び図３（ｂ）は、図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図4】本実施形態における溶接装置に適用される筒状部材の構造を示す図であり、図４（ａ）は、両端部が当接されていない状態の筒状部材の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）をｘ軸の負方向に見た正面図、図４（ｃ）は、両端部が溶接された状態の筒状部材の上面図、図４（ｄ）は、図４（ｃ）をｘ軸の負方向に見た正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における溶接装置につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸の方向が筒状部材の長手方向であり、ｚ軸の正方向が筒状部材の上方向であるとする。

【0023】

図１は、本実施形態における溶接装置の側面図である。図２は、本実施形態における溶接装置の縦断面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ１−Ｂ１断面図、図２（ｃ）は、図１のＢ２−Ｂ２断面図である。図３は、本実施形態における溶接装置の縦断面図であり、図３（ａ）は、図１のＣ−Ｃ断面図、及び図３（ｂ）は、図１のＤ−Ｄ断面図である。図４は、本実施形態における溶接装置に適用される筒状部材の構造を示す図であり、図４（ａ）は、両端部が当接されていない状態の筒状部材の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）をｘ軸の負方向に見た正面図、図４（ｃ）は、両端部が溶接された状態の筒状部材の上面図、図４（ｄ）は、図４（ｃ）をｘ軸の負方向に見た正面図である。

【0024】

図１から図４に示すように、溶接装置１は、一端部１０ａ及び他端部１０ｂが、筒状部材１０のｚ軸の正方向側において、ｙ軸方向で互いに対向するように丸められた典型的には鉄等の金属製の筒状部材１０における一端部１０ａ及び他端部１０ｂを溶接するものである。かかる溶接装置１は、筒状部材１０を送る送り機構２０と、一連の工程の最初の工程部である第１の押圧機構３０と、第１の押圧機構３０の下流の工程部である溶接部４０と、溶接部４０の下流の工程部である第２の押圧機構５０と、第２の押圧機構５０の下流の工程部である第３の押圧機構６０と、を備える。なお、筒状部材１０においては、一端部１０ａ及び他端部１０ｂは、筒状部材１０のｚ軸の正方向側で対向して位置するものとする。

【0025】

具体的には、送り機構２０は、棒部材２２と、棒部材２２に固設された鍔部材２４と、を備え、これらは典型的には充分な強度を有する鉄等の金属製である。棒部材２２は、図示を省略するモータ等の駆動源に接続され、駆動源からの動力でｘ軸方向に移動自在である。また、鍔部材２４は、筒状部材１０のｘ軸の正方向側の端部に当接自在である。つまり、送り機構２０は、駆動源からの動力で棒部材２２及び鍔部材２４がｘ軸の負方向側に向けて移動される際には、鍔部材２４に対してｘ軸の正方向側の端部が当接された筒状部材１０を、ｘ軸の負方向に移動して送ることが可能である。

【0026】

第１の押圧機構３０は、互いにｙ軸方向で対向する右ローラ３２及び左ローラ３４と、右ローラ３２及び左ローラ３４を支持する支持部材３６と、右ローラ３２及び左ローラ３４間に配置される平板状のスペーサ３８と、を備え、これらは典型的には充分な強度を有する鉄等の金属製である。右ローラ３２及び左ローラ３４には各々凹部３２ａ及び３４ａが対応して設けられ、凹部３２ａ及び３４ａは、スペーサ３８を挟んで、筒状部材１０に周方向の所定の締め代を与える壁面形状を有する環状孔部を、協働して画成する。また、支持部材３６は、その上部に右ローラ３２及び左ローラ３４を対応して軸支して、各々がｚ軸に平行である支持軸３６ａ及び３６ｂを回動自在に装着すると共に、図示を省略する床上に固定された支持板７０上に固設される。支持軸３６ａ及び３６ｂは、各々、図示を省略するモータ等の駆動源に接続され、駆動源からの駆動力でそれらが互いに逆方向に回転されることにより、右ローラ３２及び左ローラ３４を互いに逆方向に回動自在に対応して軸支する。また、スペーサ３８は、平板状であり、右ローラ３２及び左ローラ３４間に立設して配置されるように、床上に固定された図示を省略する支持部材に固設される。かかるスペーサ３８の存在により、右ローラ３２及び左ローラ３４は、スペーサ３８の板厚に相当する距離だけｙ軸方向に離間される。なお、支持軸３６ａ及び３６ｂに関しては、それらの一方のみが、図示を省略するモータ等の駆動源に接続されていてもよい。

【0027】

ここで、右ローラ３２及び左ローラ３４は、凹部３２ａ及び３４ａが協働して、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ３８を挟んでｙ軸方向で互いに対向させると共に、かかる筒状部材１０の外周面に密着するような円周状壁面を有する環状孔部を画成した状態で、駆動源に接続された支持軸３６ａ及び３６ｂの回転によって各々回動自在である。かかるスペーサ３８は、その両面で筒状部材１０の一端部１０ａの端面及び他端部１０ｂの端面を各々面当たりさせながら対応して受け止め、かかる一端部１０ａの端面及び他端部１０ｂの端面が所定の間隔でそれらの端面同士が対向した対向状態を実現して維持する。また、右ローラ３２及び左ローラ３４が筒状部材１０に与えるｘ軸の負方向側への移動速さは、送り機構２０の棒部材２２が筒状部材１０に与えるｘ軸の負方向側への移動速さと等しく設定される。

【0028】

つまり、第１の押圧機構３０は、送り機構２０でｘ軸の負方向側に向けて送られてきた筒状部材１０のｘ軸の負方向側の端部を、右ローラ３２及び左ローラ３４の間に導入して、筒状部材１０の一端部１０ａがスペーサ３８の一面に当接し、かつ筒状部材１０の他端
部１０ｂがスペーサ３８の他面に当接した状態で、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ３８を介してｙ軸方向で互いに対向させながら、筒状部材１０の外周面を凹部３２ａ及び３４ａが成す環状孔部で押圧した状態で、右ローラ３２及び左ローラ３４が互いに逆回転することにより、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ３８を介して一定間隔で互いに対向させる成形を、筒状部材１０に施すことが可能である。この際、右ローラ３２及び左ローラ３４は、それらの回動動作により筒状部材１０を溶接部４０に向けて送ると共に、環状孔部の凹部３２ａ側の部分は、筒状部材１０のｙ軸の正方向側の外周部分をｙ軸の負方向側に押圧し、環状孔部の凹部３４ａ側の部分は、筒状部材１０のｙ軸の負方向側の外周部分をｙ軸の正方向側に押圧する。かかる第１の押圧機構３０による成形は、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ３８を介して互いに確実に対向させながら行う必要があるから、凹部３２ａ及び３４ａが成す環状孔部は、スペーサ３８の板厚に相当する距離だけ離間した間隙部を対向して有しながら、筒状部材１０の外周面を覆うことができるような長円状であることが好ましい。

【0029】

溶接部４０は、図示を省略する床上に固定された支持板７０上に固設され、典型的に充分な強度を有する鉄等の金属製のガイド部材４２と、ガイド部材４２に対向して配置され典型的にはプラズマ溶接やレーザ溶接を行う溶接ガン４４と、スペーサ３８とｘ軸方向で整列してガイド部材４２に嵌装される平板状のスペーサ４６と、を有する。ガイド部材４２には、一端部１０ａ及び他端部１０ｂがスペーサ４６を介して互いに対向自在な形状を有した筒状部材１０の外形に対応した孔周面を有する貫通孔４２ａと、貫通孔４２ａの上部においてガイド部材４２の上壁部を一部開放する間隙部４２ｂと、間隙部４２ｂよりも第１の押圧機構３０側で、貫通孔４２ａの上部においてガイド部材４２の上壁部を一部開放する間隙部４２ｃと、が形成される。

【0030】

ここで、溶接ガン４４は、間隙部４２ｂを介して貫通孔４２ａの内部空間に臨んで、床上に固定された図示を省略する支持部材に固設されて配置される。また、スペーサ４６は、スペーサ３８と同じ板厚を有し、間隙部４２ｃのｘ軸の正方向側の端部からｘ軸の負方向側に向かって延在しながら間隙部４２ｃを介して貫通孔４２ａの内部空間に突出して配置される。かかるスペーサ４６は、スペーサ３８に引き続き、その両面で筒状部材１０の一端部１０ａの端面及び他端部１０ｂの端面を各々面当たりさせながら対応して受け止め、かかる一端部１０ａの端面及び他端部１０ｂの端面がスペーサ３８で設定されたものと同じ所定の間隔でそれらの端面同士が対向した対向状態を実現して維持する。また、貫通孔４２ａは、間隙部４２ｃが存在する範囲では、第１の押圧機構３０から送られた筒状部材１０をスムースに導入してその形状を維持できるような一定の縦断面形状を有する。具体的には、かかる断面形状は、右ローラ３２及び左ローラ３４における凹部３２ａ及び３４ａが成す環状孔部の形状に対応して、スペーサ４６の板厚に相当した長さの直線部を対向して有しながら、筒状部材１０の外周面を覆うことができるような長円状であることが好ましい。かかる貫通孔４２ａでは、その径が間隙部４２ｃのｘ軸の正方向の端部からｘ軸の負方向側に向かうに連れて漸減して、その径は、溶接ガン４４の直下では、一端部１０ａ及び他端部１０ｂが当接された状態の筒状部材１０の外径の値となる。

【0031】

つまり、溶接部４０は、第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４を経て、送り機構２０、右ローラ３２及び左ローラ３４による駆動力でｘ軸の負方向側に向けて送られてきた筒状部材１０のｘ軸の負方向側の端部を、貫通孔４２ａ内に導入して、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ４６を介して互いに対向させた状態に維持しながら、それらのｘ軸の負方向側の端部を間隙部４２ｂの下方に位置させることが可能である。更に、溶接部４０は、このように間隙部４２ｂの下方に位置されて互いに当接された状態の一端部１０ａ及び他端部１０ｂに対して、溶接ガン４４を用いて溶接を施して溶接部１２を形成することが可能である。この際、一端部１０ａ及び他端部１０ｂ
間の間隙部は、貫通孔４２ａの径がｘ軸の負方向側に向かうに連れて漸減するために狭められて当接状態にある。このように溶接されて得られる一端部１０ａ及び他端部１０ｂ間の溶接部１２は、筒状部材１０のｚ軸の正方向側に位置する。

【0032】

第２の押圧機構５０は、互いにｚ軸方向で対向する上ローラ５２及び下ローラ５４と、上ローラ５２及び下ローラ５４を支持する支持部材５６と、を備え、これらは典型的には充分な強度を有する鉄等の金属製である。上ローラ５２及び下ローラ５４には各々凹部５２ａ及び５４ａが対応して設けられ、凹部５２ａ及び５４ａは、筒状部材１０の所定の円筒外形に対応する形状を有する部分的な環状孔部を、協働して画成する。また、支持部材５６は、その上部に上ローラ５２及び下ローラ５４を対応して軸支して、各々がｙ軸に平行である支持軸５６ａ及び５６ｂを回動自在に装着すると共に、図示を省略する床上に固定された支持板７０上に固設される。支持軸５６ａ及び５６ｂは、各々、図示を省略するモータ等の駆動源に接続され、駆動源からの駆動力でそれらが互いに逆方向に回転されることにより、上ローラ５２及び下ローラ５４を互いに逆方向に回動自在に対応して軸支する。なお、支持軸５６ａ及び５６ｂに関しては、それらの一方のみが、図示を省略するモータ等の駆動源に接続されていてもよい。

【0033】

ここで、上ローラ５２及び下ローラ５４は、凹部５２ａ及び５４ａが協働して、一端部１０ａ及び他端部１０ｂが溶接された筒状部材１０の外周面に密着するような円周壁面を有する部分的な環状孔部を画成した状態で、かかる筒状部材１０を所定の円筒形状に成形するように、支持軸５６ａ及び５６ｂの回転によって各々回動自在である。また上ローラ５２及び下ローラ５４が筒状部材１０に与えるｘ軸の負方向側への移動速さは、送り機構２０の棒部材２２、並びに第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４が筒状部材１０に与えるｘ軸の負方向側への移動速さと等しく設定される。

【0034】

つまり、第２の押圧機構５０は、溶接部４０を経て、送り機構２０及び第１の押圧機構３０でｘ軸の負方向側に向けて送られてきた筒状部材１０のｘ軸の負方向側の端部を、上ローラ５２及び下ローラ５４の間に導入して、筒状部材１０の外周面を凹部５２ａ及び５４ａが成す部分的な環状孔部で押圧した状態で、上ローラ５２及び下ローラ５４が互いに逆回転することにより、それらの回動動作により筒状部材１０を溶接部４０から引き出して第３の押圧機構６０に向けて送ると共に、筒状部材１０を所定の円筒形状に修正する成形を、筒状部材１０に対して施すことが可能である。この際、部分的な環状孔部の凹部５２ａ側の部分は、筒状部材１０のｚ軸の正方向側の部分をｚ軸の負方向側に押圧し、部分的な環状孔部の凹部５４ａ側の部分は、筒状部材１０のｚ軸の負方向側の部分をｚ軸の正方向側に押圧する。かかる第２の押圧機構５０による成形は、溶接部４０による溶接で筒状部材１０の縦断面形状が歪む可能性を考慮して、それを修正するために施されるものであり、凹部５２ａ及び５４ａが成す部分的な環状孔部は、かかる溶接で筒状部材１０の形状が歪む溶接部１２の部分、つまり筒状部材１０のｚ軸の正方向側の部分及びそれに対向する筒状部材１０のｚ軸の負方向側の部分を覆って、筒状部材１０を上下方向に押圧できる周長を有していれば足りる。

【0035】

第３の押圧機構６０は、互いにｚ軸方向で対向する上ローラ６２及び下ローラ６４と、上ローラ６２及び下ローラ６４を支持する支持部材６６と、を備え、これらは典型的には充分な強度を有する鉄等の金属製である。上ローラ６２及び下ローラ６４には凹部６２ａ及び６４ａが設けられ、凹部６２ａ及び６４ａは、筒状部材１０の所定の円筒外形に対応する形状を有する部分的な環状孔部を、協働して画成する。また、支持部材６６は、その上部に上ローラ６２及び下ローラ６４を対応して軸支して、各々がｙ軸に平行である支持軸６６ａ及び６６ｂを有し、図示を省略する床上に固定された支持板７０上に固設される。上ローラ６２及び下ローラ６４は、凹部６２ａ及び６４ａが協働して、一端部１０ａ及び他端部１０ｂが溶接された筒状部材１０の外周面に密着するような円周壁面を有する部
分的な環状孔部を画成した状態で、かかる筒状部材１０を、その中心軸がｙ軸と平行になるように上下方向に釣り合った力で押圧しながら、支持軸６６ａの周りに回動自在である。なお、上ローラ６２及び下ローラ６４は、必要に応じて、駆動源により駆動されて互いに逆方向に回動されるような構成を有していてもよい。

【0036】

つまり、第３の押圧機構６０は、第２の押圧機構５０を経て、送り機構２０、第１の押圧機構３０、及び第２の押圧機構４０でｘ軸の負方向側に向けて送られてきた筒状部材１０のｘ軸の負方向側の端部を、上ローラ６２及び下ローラ６４の凹部６２ａ及び６４ａに導入して、筒状部材１０を凹部６２ａ及び６４ａが成す部分的な環状孔部で上下方向に釣り合った力で押圧した状態で、ローラ６２が従動的に回転することにより、筒状部材１０の中心軸がｘ軸と平行になるように修正する成形を、筒状部材１０に対して施すことが可能である。かかる第３の押圧機構６０による成形は、溶接部４０による溶接で筒状部材１０の長手方向の形状が上側及び下側に曲がる可能性を考慮して、それを修正するために施されるものであり、凹部６２ａ及び６４ａが成す部分的な環状孔部は、かかる溶接で筒状部材１０の形状が上方に曲がる起点となる溶接部１２の部分及び重力で筒状部材１０の形状が下方に曲がる起点となる溶接部１２に対向する部分、つまり筒状部材１０におけるｚ軸の正方向側の部分及びｚ軸の負方向側の部分を覆って筒状部材１０を上下方向に釣り合った力で押圧できる周長を有していれば足りる。

【0037】

以上の構成を有する溶接装置１を適用して行われる溶接方法につき、以下詳細に説明する。

【0038】

まず、所定のサイズの矩形鋼板に曲げ工程を施し、一端部１０ａ及び他端部１０ｂがｚ軸の正方向側で対向するように丸められた筒状部材１０を得て、そのｘ軸の正方向側の端部を送り機構２０の鍔部材２４に当接させる。

【0039】

次に、駆動源を稼働させて、送り機構２０の棒部材２２をｘ軸の負方向側に移動させることにより、送り機構２０の鍔部材２４に当接された筒状部材１０をｘ軸の負方向側に向けて送り始める。今回の溶接方法が実行される間は、かかる送り機構２０による筒状部材１０の送りは継続される。

【0040】

すると、筒状部材１０は、そのｘ軸の負方向側の端部から、一端部１０ａ及び他端部１０ｂの間にスペーサ３８を介在させながら、第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４の間に連続的に導入されていく。ここで、右ローラ３２及び左ローラ３４の間に導入された筒状部材１０を、凹部３２ａ及び３４ａが成す環状孔部で押圧した状態で、送り機構２０による筒状部材１０の送りに加えて、右ローラ３２及び左ローラ３４が互いに逆回転して筒状部材１０を送ることにより、筒状部材１０に対して、その一端部１０ａ及び他端部１０ｂを、スペーサ３８を介して互いに対向させる成形を連続的に施していく。

【0041】

ついで、筒状部材１０は、そのｘ軸の負方向側の端部から、一端部１０ａ及び他端部１０ｂの間にスペーサ４６を介在させながら、溶接部４０の貫通孔４２ａ内に導入されていく。ここで、筒状部材１０の外周面が貫通孔４２ａの周面に当接されることにより、筒状部材１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂが、スペーサ４６を介して互いに対向された状態に維持されながら間隙部４２ｂの下方に位置されていき、このように間隙部４２ｂの下方に位置されて互いに当接された状態の一端部１０ａ及び他端部１０ｂに対して、溶接ガン４４を用いて溶接が施されて、溶接部１２を連続的に形成していく。

【0042】

ついで、筒状部材１０は、そのｘ軸の負方向側の端部から、第２の押圧機構５０の上ローラ５２及び下ローラ５４の間に連続的に導入されていく。ここで、上ローラ５２及び下ローラ５４の間に導入された筒状部材１０を、凹部５２ａ及び５４ａが成す部分的な環状
孔部で押圧した状態で、送り機構２０並びに第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４による筒状部材１０の送りに加えて、上ローラ５２及び下ローラ５４が互いに逆回転して筒状部材１０を送ることにより、筒状部材１０に対して、その形状を円筒形状とする成形、つまりその断面形状における溶接歪みを修正する成形を連続的に施していく。

【0043】

ついで、筒状部材１０は、そのｘ軸の負方向側の端部から、第３の押圧機構６０の上ローラ６２及び下ローラ６４の間に連続的に導入されていく。ここで、上ローラ６２及び下ローラ６４の間に導入された筒状部材１０を、凹部６２ａ及び凹部６４ａが成す部分的な環状孔部で押圧した状態で、送り機構２０、第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４並びに第２の押圧機構４０の上ローラ５２及び下ローラ５４による筒状部材１０の送りに従動して、上ローラ６２及び下ローラ６４が回転することにより、筒状部材１０に対して、その形状を長手方向に直線的に延びた円筒形状とする成形、つまりその長手方向における溶接歪み及び重力による変形を修正する成形を連続的に施していく。

【0044】

そして、送り機構２０による筒状部材１０の送りにより、筒状部材１０のｘ軸の正方向側の端部が、第３の押圧機構６０の上ローラ６２及び下ローラ６４の間から導出されたならば、送り機構２０の鍔部材２４、第１の押圧機構３０の右ローラ３２及び左ローラ３４並びに第２の押圧機構４０の上ローラ５２及び下ローラ５４の駆動を停止し、筒状部材１０のｘ軸の正方向側の端部を送り機構の２０の鍔部材２４から解放して、溶接後の筒状部材１００を得ることになる。

【0045】

以上、本実施形態の構成によれば、板部材の第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂとが対向するように板部材を筒状に成形して得られた筒状部材１０を送る送り機構と、送り機構２０で送られている筒状部材１０を、第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂとが第１のスペーサ３８を介して対向するように押圧する第１の押圧機構３０と、溶接ガン４４、及び送り機構２０で送られながら第１の押圧機構３０で押圧された筒状部材１０がその内部に侵入し、第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂとが第２のスペーサ４６を介して対向された状態に維持されるように筒状部材１０を保持しながら溶接ガン４４に向かってガイドするガイド部材４２を有する溶接部４０と、送り機構２０で送られながら溶接部４０で第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂとが溶接された筒状部材１０を、その溶接歪みが修正されるように押圧する第２の押圧機構５０と、を備え、第１の押圧機構３０は、送り機構２０で送られている筒状部材１０を、溶接部４０に送るように駆動し、第２の押圧機構５０は、送り機構２０で送られている筒状部材１０を、溶接部４０から引き出すように駆動することにより、筒状部材１０の互いに対向した両端部１０ａ、１０ｂの対向状態を維持した状態で、筒状部材１０をスムースかつ連続的に溶接部４０に導入して、筒状部材１０の互いに当接された両端部１０ａ、１０ｂを連続的に溶接すると共に、筒状部材１０をスムースかつ連続的に溶接部４０から排出してその溶接歪みを修正することができる。

【0046】

また、第１の押圧機構３０が、筒状部材１０における第１の端部１０ａ側の中間部分と筒状部材１０における第２の端部１０ｂ側の中間部分とを対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラ３２、３４を有することにより、筒状部材１０の互いに対向した両端部１０ａ、１０ｂを確実に対向状態のまま維持させることができる。

【0047】

また、ガイド部材４２が、送り機構２０で送られている筒状部材１０を挿通自在な貫通孔４２ａ、及び貫通孔４２ａに開けられた間隙部４２ｂを有し、溶接ガン４４が、間隙部４２ｂから当接された状態の第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂに臨むことにより、筒状部材１０の互いに対向した両端部１０ａ、１０ｂを当接させた状態を維持しながら、かかる両端部１０ａ、１０ｂを確実に溶接することができる。

【0048】

また、更に、第２の押圧機構５０が、筒状部材１０における溶接された第１の端部１０
ａ及び第２の端部１０ｂと、筒状部材１０における溶接された第１の端部１０ａと第２の端部１０ｂに対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラ５２、５４を有することにより、溶接された筒状部材１０の断面形状における形状歪みを確実に修正することができる。

【0049】

また、更に、送り機構２０で送られながら第２の押圧機構５０を経た筒状部材１０を押圧する第３の押圧機構６０を備え、第３の押圧機構６０が、筒状部材１０における溶接された第１の端部１０ａ及び第２の端部１０ｂと、筒状部材における溶接された第１の端部と第２の端部に対向する部分と、を対応して押圧する各々が回転自在な一対のローラ６２、６４を有することにより、溶接された筒状部材１０の長手方向における形状歪みを確実に修正することができる。

【0050】

なお、以上の本実施形態において、筒状部材１０は、円筒状の形状を有するものとして説明したが、もちろん、その他の角筒状の形状を有するものであってもよい。

【0051】

また、筒状部材１０に適用される溶接としても、プラズマ溶接やレーザ溶接の他に、マグ溶接やミグ溶接等を用いることも可能である。

【0052】

また、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

【産業上の利用可能性】

【0053】

以上のように、本発明においては、筒状部材の互いに対向した両端部を対向させた状態で、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部に導入して、筒状部材の互いに当接された両端部を連続的に溶接すると共に、筒状部材をスムースかつ連続的に溶接部から排出してその溶接歪みを修正することができる溶接装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体の車体の強度部材の分野に適用され得るものと期待される。

【符号の説明】

【0054】

１…溶接装置
１０…筒状部材
１０ａ…一端部
１０ｂ…他端部
１２…溶接部
２０…送り機構
２２…棒部材
２４…鍔部材
３０…第１の押圧機構
３２…右ローラ
３２ａ…凹部
３４…左ローラ
３４ａ…凹部
３６…支持部材
３６ａ…支持軸
３６ｂ…支持軸
３８…スペーサ
４０…溶接部
４２…ガイド部材
４２ａ…貫通孔
４２ｂ…間隙部
４２ｃ…間隙部
４４…溶接ガン
４６…スペーサ
５０…第２の押圧機構
５２…上ローラ
５２ａ…凹部
５４…下ローラ
５４ａ…凹部
５６…支持部材
５６ａ…支持軸
５６ｂ…支持軸
６０…第３の押圧機構
６２…上ローラ
６２ａ…凹部
６４…下ローラ
６４ａ…凹部
６６…支持部材
６６ａ…支持軸
６６ｂ…支持軸
７０…支持板
１００…溶接後の筒状部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】