特許 6829892 円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置

(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】6829892

(24)【登録日】2021年1月27日

(45)【発行日】2021年2月17日

(54)【発明の名称】円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/053 20060101AFI20210208BHJP

   B23K 9/035 20060101ALI20210208BHJP

   B23K 9/00 20060101ALN20210208BHJP

【ＦＩ】

   B23K37/053 B

   B23K9/035 A

   !B23K9/00 501L

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-114627(P2018-114627)

(22)【出願日】2018年6月15日

(65)【公開番号】特開2019-217511(P2019-217511A)

(43)【公開日】2019年12月26日

【審査請求日】2020年8月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】599095159

【氏名又は名称】株式会社ムラタ溶研

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100082474

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 丈夫

(72)【発明者】

【氏名】村田 彰久

(72)【発明者】

【氏名】村田 唯介

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１９７２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８２９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３７／００−３７／０８

Ｂ２３Ｋ ９／０３５

Ｂ２３Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の胴体（Ｗａ）と皿状の鏡板（Ｗｂ）を突き合せてその突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に用いられ、前記胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ部を内方から保持する内治具ユニット（１′）と、前記鏡板（Ｗｂ）を外方から保持する外治具ユニット（１″）とを備えた円周溶接用治具ユニット（１）であって、前記内治具ユニット（１′）は、胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ部の内方に挿入される円盤状の内治具ベース（２６）と、内治具ベース（２６）の外周位置に環状に配置され、胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ部の内周面に面接触状態で密着し得る複数の内治具片（２７′）から成る縮拡径自在な環状の内治具（２７）と、内治具ベース（２６）と内治具（２７）との間に設けられ、内治具（２７）を縮拡径させる縮拡径機構（２８）とを備え、前記環状の内治具（２７）の各内治具片（２７′）をそれぞれ内治具（２７）の軸線方向に二分割して一方を鏡板（Ｗｂ）の端部内周面及び胴体（Ｗａ）の端部内周面の何れか一方に密着し得る基準側内治具片（２７Ａ）とする共に、他方を鏡板（Ｗｂ）の端部内周面及び胴体（Ｗａ）の端部内周面の何れか他方に密着し得る可動側内治具片（２７Ｂ）とし、前記各基準側内治具片（２７Ａ）を、それぞれ縮拡径機構（２８）に連動連結して内治具（２７）の径方向へ移動可能とし、また、前記各可動側内治具片（２７Ｂ）を、各内治具片（２７′）の基準側内治具片（２７Ａ）にそれぞれ内治具（２７）の径方向へ移動可能に支持すると共に、各可動側内治具片（２７Ｂ）を、縮拡径機構（２８）と各可動側内治具片（２７Ｂ）との間に介設した弾性体（３２）により外方へ付勢したことを特徴とする円周溶接用治具ユニット。

【請求項2】

前記各基準側内治具片（２７Ａ）の中央部に円形のピン穴（２７Ａ）を形成すると共に、前記各可動側内治具片（２７Ｂ）の中央部に内治具（２７）の径方向に沿う長穴（２７ｅ）を形成し、前記各基準側内治具片（２７Ａ）のピン穴（２７Ａ）と各可動側内治具片（２７Ｂ）の長穴（２７ｅ）にそれぞれ連結ピン（３３）を挿着し、前記各可動側内治具片（２７Ｂ）を、各基準側内治具片（２７Ａ）にそれぞれ内治具（２７）の径方向へ移動可能で且つ連結ピン（３３）を支点して揺動可能に支持する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項3】

前記各基準側内治具片（２７Ａ）及び各可動側内治具片（２７Ｂ）の外周面で且つ胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ面に対向する箇所に、胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝（３５）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項4】

円周方向に隣接する基準側内治具片（２７Ａ）の何れか一方の基準側内治具片（２７Ａ）の外側面に、他方の基準側内治具片（２７Ａ）の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板（３４）を取り付け、また、円周方向に隣接する可動側内治具片（２７Ｂ）の何れか一方の可動側内治具片（２７Ｂ）の外側面に、他方の可動側内治具片（２７Ｂ）の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板３４を取り付け、環状の内治具（２７）が拡径したときに前記ガス逃げ防止板（３４）により円周方向に隣接する内治具片（２７′）間の隙間をシールする構成としたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項5】

前記縮拡径機構（２８）は、内治具ベース（２６）の中心部に内治具ベース（２６）の軸線に沿って進退移動自在に設けたロッド（３８）と、ロッド（３８）の先端部に設けた縮拡径用円盤（３９）と、内治具ベース（２６）の一方の側面に等角度毎に配設した複数のコ字状のスライドガイド（４０）と、内治具ベース（２６）と各スライドガイド（４０）との間に環状の内治具（２７）の径方向へスライド自在に支持され、外方側の先端部に内治具片（２７′）の基準側内治具片（２７Ａ）が取り付けられる複数の連結アーム（４１）と、両端部が縮拡径用円盤（３９）及び複数の連結アーム（４１）の基端部にそれぞ
れ回動自在に取り付けられ、縮拡径用円盤（３９）の前進時に環状の内治具（２７）を拡径させ、縮拡径用円盤（３９）の後退時に環状の内治具（２７）を縮径させる複数のリンク部材（４３）とを備え、前記各連結アーム（４１）を交換可能としたことを特徴とする請求項１に記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項6】

前記外治具ユニット（１″）は、複数の取り付け穴を同心円状で且つ所定の角度毎に設けた円盤状の外治具ベース（４５）と、外治具ベース（４５）の一方の側面に環状に配置され、鏡板（Ｗｂ）の外周面を保持し得る複数の円弧状の外治具片（４６′）から成る環状の外治具（４６）とを備え、前記外治具（４６）の各外治具片（４６′）を外治具ベース（４５）に着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項7】

前記各外治具片（４６′）に、位置決めピン（４６ａ）をそれぞれ突出状態で設け、また、前記外治具ベース（４５）の一方の側面に、各外治具片（４６′）の位置決めピン（４６ａ）が着脱自在に嵌合されると共に、各外治具片（４６′）が環状に配置される位置決め穴（４５ｂ）を同心円状に形成したことを特徴とする求項６に記載の円周溶接用治具ユニット。

【請求項8】

円筒状の胴体（Ｗａ）と皿状の鏡板（Ｗｂ）を突き合せてその突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に用いる円周溶接装置（２）であって、基台（４）上に設けられ、水平な軸線回りに回転自在な左回転テーブル（５）を有する左回転ユニット（６）と、基台（４）上に左回転ユニット（６）と対向状に設けられ、水平な軸線回りに回転自在な右回転テーブル（７）を有する右回転ユニット（８）と、基台（４）に設けられ、左回転ユニット（６）又は右回転ユニット（８）の少なくとも何れか一方の回転ユニットを他方の回転ユニット側へ進退移動させる走行ユニット（９）と、左回転ユニット（６）及び右回転ユニット（８）に設けられ、突き合された胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）とを保持する請求項１〜請求項７の何れかに記載の円周溶接用治具ユニット（１）と、基台（４）上に設けられ、胴体（Ｗａ）と鏡板（Ｗｂ）の突合せ部を外方から円周溶接するＴＩＧ溶接用トーチ（１２）を備えた溶接ユニット（１３）と、を備えていることを特徴とする円周溶接装置。

【請求項9】

前記円周溶接装置（２）は、前記基台（４）上に左回転ユニット（６）側及び右回転ユニット（８）側へ移動自在に設けられ、上面に胴体（Ｗａ）を水平姿勢で且つ軸線方向へ移動自在に保持する複数の支持ローラ（１０）を有するテーブルリフター（１１）を更に備えていることを特徴とする請求項８に記載の円周溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、ステンレス板や鋼板等の金属材から成る円筒状の胴体と皿状の鏡板とを突き合せ、胴体と鏡板の突合せ部を外方から円周方向に溶接して一端が閉塞されたタンクやハウジング、ドラム缶等を作製する際に用いる円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、円筒状の胴体の一端に皿状の鏡板を突き合せ、胴体と鏡板の突合せ部を外方から円周方向に溶接してタンク等の製品を作製する円周溶接装置しては、例えば、特開平８-２２４６９３号公報（特許文献１参照）に開示された円周溶接装置が知られている。

【0003】

前記円周溶接装置は、胴体と鏡板とを外方から溶接しているため、作業性や操作性等は良くなるものの、胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持していないので、加熱中の膨張及び冷却中の収縮によって溶接後に収縮や変形を生じ、製品の仕上り精度が著しく低下すると云う問題があった。

【0004】

一方、本件発明者は、上述した問題を解決するため、胴体と鏡板との突合せ部を内方から保持して外方から円周溶接するようにした円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置を開発している（特許文献２及び特許文献３参照）。

【0005】

即ち、前記円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置は、図示していないが、胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持する縮拡径自在な環状の内治具と鏡板を外方から保持する外治具とから成る円周溶接用治具ユニットを備えており、胴体と鏡板の突合せ部を外方から円周溶接する際に、胴体と鏡板の突合せ部を内治具により内方から保持すると共に、鏡板を外治具により保持し、この状態でＴＩＧ溶接用トーチにより胴体と鏡板の突合せ部を外方から円周溶接するようにしているため、内治具により溶接部が冷却され、溶接部の熱歪が抑制されて製品の仕上がり精度を向上させることができると言う利点を有する。

【0006】

ところで、タンクやハウジング等を形成する胴体及び鏡板は、その製造工程において内径に若干の誤差（０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）が生じるため、胴体と鏡板を突き合せたときに胴体の内周面と鏡板の内周面とが完全に面一になることがない。
また、環状の内治具は、胴体の内周面に密着する外周面部分の外径と鏡板の内周面に密着する外周面部分の外径とが同一径に形成されている。

【0007】

そのため、特許文献２及び特許文献３に記載された環状の内治具で胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持すると、図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、胴体Ｗａの内周面と内治具６０の外周との間又は鏡板Ｗｂの内周面と内治具６０の外周面との間に隙間が生じ、内治具６０の外周面が胴体Ｗａの内周面や鏡板Ｗｂの外周面に完全に密着しないことになる。
尚、図２０において、６１は外治具、６２はＴＩＧ溶接用トーチである。

【0008】

その結果、胴体と鏡板の溶接時に、環状の内治具６０が熱を確実且つ良好に吸収することができず、溶接部が熱歪により変形、収縮したり、或いは、ビードの溶け落ちや穴あき等の溶接不良を引き起こすと言う問題があった。

【0009】

更に、従来の縮拡径自在な内治具は、構造が複雑でコスト高になり、また、胴体及び鏡板の直径が変わった場合には、内治具全体及び外治具全体を胴体や鏡板の直径に応じたものに交換しなければならず、そのため、胴体及び鏡板の直径に応じて多数の内治具及び外治具を容易しておかなければならず、収容スペースが必要になると共に、コスト面においても問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平８−２２４６９３号公報

【特許文献2】特許第４８５１９８０号公報

【特許文献2】特許第６２２２７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【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、胴体と鏡板の溶接時に熱を確実且つ良好に吸収して溶接による熱歪を大幅に抑制すると共に、ビードの溶け落ちや穴あき等の溶接不良を無くし、また、構造の簡略化及びコスト低減を図れるようにした円周溶接用治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の円周溶接用治具ユニットは、円筒状の胴体と皿状の鏡板を突き合せてその突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に用いられ、前記胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持する内治具ユニットと、前記鏡板を外方から保持する外治具ユニットとを備えた円周溶接用治具ユニットであって、前記内治具ユニットは、胴体と鏡板の突合せ部の内方に挿入される円盤状の内治具ベースと、内治具ベースの外周位置に環状に配置され、胴体と鏡板の突合せ部の内周面に面接触状態で密着し得る複数の内治具片から成る縮拡径自在な環状の内治具と、内治具ベースと内治具との間に設けられ、内治具を縮拡径させる縮拡径機構とを備え、前記環状の内治具の各内治具片をそれぞれ内治具の軸線方向に二分割して一方を鏡板の端部内周面及び胴体の端部内周面の何れか一方に密着し得る基準側内治具片とする共に、他方を鏡板の端部内周面及び胴体の端部内周面の何れか他方に密着し得る可動側内治具片とし、前記各基準側内治具片を、それぞれ縮拡径機構に連動連結して内治具の径方向へ移動可能とし、また、前記各可動側内治具片を、各内治具片の基準側内治具片にそれぞれ内治具の径方向へ移動可能に支持すると共に、各可動側内治具片を、縮拡径機構と各可動側内治具片との間に介設した弾性体により外方へ付勢したことに特徴がある。

【0013】

本発明の請求項２に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項１に記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、前記各基準側内治具片の中央部に円形のピン穴を形成すると共に、前記各可動側内治具片の中央部に内治具の径方向に沿う長穴を形成し、前記各基準側内治具片のピン穴と各可動側内治具片の長穴にそれぞれ連結ピンを挿着し、前記各可動側内治具片を、各基準側内治具片にそれぞれ内治具の径方向へ移動可能で且つ連結ピンを支点して揺動可能に支持する構成としたことに特徴がある。

【0014】

本発明の請求項３に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項１又は請求項２に記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、前記各基準側内治具片及び各可動側内治具片の外周面で且つ胴体と鏡板の突合せ面に対向する箇所に、胴体と鏡板の突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝を形成したことに特徴がある。

【0015】

本発明の請求項４に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項１〜請求項３何れかに記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、円周方向に隣接する基準側内治具片の何れか一方の基準側内治具片の外側面に、他方の基準側内治具片の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板を取り付け、また、円周方向に隣接する可動側内治具片の何れか一方の可動側内治具片の外側面に、他方の可動側内治具片の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板を取り付け、環状の内治具が拡径したときに前記ガス逃げ防止板により円周方向に隣接する内治具片間の隙間をシールする構成としたことに特徴がある。

【0016】

本発明の請求項５に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項１に記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、前記縮拡径機構は、内治具ベースの中心部に内治具ベースの軸線に沿って進退移動自在に設けたロッドと、ロッドの先端部に設けた縮拡径用円盤と、内治具ベースの一方の側面に等角度毎に配設した複数のコ字状のスライドガイドと、内治具ベースと各スライドガイドとの間に環状の内治具の径方向へスライド自在に支持され、外方側の先端部に内治具片の基準側内治具片が取り付けられる複数の連結アームと、両端部が縮拡径用円盤及び複数の連結アームの基端部にそれぞれ回動自在に取り付けられ、縮拡径用円盤の前進時に環状の内治具を拡径させ、縮拡径用円盤の後退時に環状の内治具を縮径させる複数のリンク部材とを備え、前記各連結アームを交換可能としたことに特徴がある。

【0017】

本発明の請求項６に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項１に記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、前記外治具ユニットは、複数の取り付け穴を同心円状で且つ所定の角度毎に設けた円盤状の外治具ベースと、外治具ベースの一方の側面に環状に配置され、鏡板の外周面を保持し得る複数の円弧状の外治具片から成る環状の外治具とを備え、前記外治具の各外治具片を外治具ベースに着脱自在に取り付けたことに特徴がある。

【0018】

本発明の請求項７に記載の円周溶接用治具ユニットは、請求項６に記載の円周溶接用治具ユニットにおいて、前記各外治具片に、位置決めピンをそれぞれ突出状態で設け、また、前記外治具ベースの一方の側面に、各外治具片の位置決めピンが着脱自在に嵌合されると共に、各外治具片が環状に配置される位置決め穴を同心円状に形成したことに特徴がある。

【0019】

本発明の請求項８に記載の円周溶接装置は、円筒状の胴体と皿状の鏡板を突き合せてその突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に用いる円周溶接装置であって、基台上に設けられ、水平な軸線回りに回転自在な左回転テーブルを有する左回転ユニットと、基台上に左回転ユニットと対向状に設けられ、水平な軸線回りに回転自在な右回転テーブルを有する右回転ユニットと、基台に設けられ、左回転ユニット又は右回転ユニットの少なくとも何れか一方の回転ユニットを他方の回転ユニット側へ進退移動させる走行ユニットと、左回転ユニット及び右回転ユニットに設けられ、突き合された胴体と鏡板とを保持する請求項１〜請求項７の何れかに記載の円周溶接用治具ユニットと、基台上に設けられ、胴体と鏡板の突合せ部を外方から円周溶接するＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接ユニットと、を備えていることに特徴がある。

【0020】

本発明の請求項９に記載の円周溶接装置は、請求項８に記載の円周溶接装置おいて、前記円周溶接装置は、前記基台上に左回転ユニット側及び右回転ユニット側へ移動自在に設けられ、上面に胴体を水平姿勢で且つ軸線方向へ移動自在に保持する複数の支持ローラを有するテーブルリフターを更に備えていることに特徴がある。

【発明の効果】

【0021】

本発明の円周溶接用治具ユニットは、円盤状の内治具ベースと、縮拡径自在な環状の内治具と、内治具を縮拡径させる縮拡径機構とを有する内治具ユニットを備え、環状の内治具を形成する各内治具片を内治具の軸線方向にそれぞれ二分割して一方を鏡板の端部内周面及び胴体の端部内周面の何れか一方に密着し得る基準側内治具片とする共に、他方を鏡板の端部内周面及び胴体の端部内周面の何れか他方に密着し得る可動側内治具片とし、各基準側内治具片を、それぞれ縮拡径機構に連動連結して内治具ベースの径方向へ移動可能とし、また、各可動側内治具片を、各基準側内治具片にそれぞれ内治具ベースの径方向へ移動可能に支持すると共に、各可動側内治具片を、縮拡径機構と各可動側内治具片との間に介設した弾性体により外方へ付勢する構成としているため、胴体の内径と鏡板の内径に誤差があっても、各基準側内治具片及び各可動側内治具片が胴体及び鏡板の内周面に確実に密着することになる。
即ち、本発明の円周溶接用治具ユニットは、縮拡径機構に連動連結された各基準側内治具片を拡径して各基準側内治具片により鏡板（又は胴体）の芯を出し、環状の内治具の径方向へ移動可能な各可動側内治具片により各可動側内治具片と胴体（又は鏡板）との隙間を吸収するようにしている。
その結果、本発明の円周溶接用治具ユニットは、胴体と鏡板の溶接時に、内治具ユニットが熱を確実且つ良好に吸収することができるので、溶接による熱歪を大幅に抑制することができると共に、ビードの溶け落ちや穴あきを防止することができ、溶接不良を引き起こすと言うことがない。

【0022】

また、本発明の円周溶接用治具ユニットは、各基準側内治具片の中央部に円形のピン穴を形成すると共に、各可動側内治具片の中央部に内治具の径方向に沿う長穴を形成し、前記各基準側内治具片のピン穴と各可動側内治具片の長穴に連結ピンを挿着し、各可動側内治具片を、各基準側内治具片にそれぞれ内治具ベースの径方向へ移動可能で且つ連結ピンを支点して揺動可能に支持する構成としているため、各可動側内治具片がやじろべえ構造（天秤構造）を呈することになり、胴体（又は鏡板）の内周面に確実且つ良好に密着することになる。

【0023】

更に、本発明の円周溶接用治具ユニットは、各基準側内治具片及び各可動側内治具片の外周面で且つ胴体と鏡板の突合せ面に対向する箇所に、胴体と鏡板の突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝を形成しているため、溶接部の酸化を防止することができる。

【0024】

更に、本発明の円周溶接用治具ユニットは、円周方向に隣接する基準側内治具片の何れか一方の基準側内治具片の外側面に、他方の基準側内治具片の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板を取り付け、また、円周方向に隣接する可動側内治具片の何れか一方の可動側内治具片の外側面に、他方の可動側内治具片の外側面に摺動し得るガス逃げ防止板を取り付け、環状の内治具が拡径したときに前記ガス逃げ防止板により円周方向に隣接する内治具片間の隙間をシールする構成としているため、胴体と鏡板の突合せ部全周に亘ってシールドガスを流すことができ、溶接部の酸化をより確実に防止することができる。

【0025】

更に、本発明の円周溶接用治具ユニットは、縮拡径機構が、進退移動自在なロッドと、ロッドの先端部に設けた縮拡径用円盤と、内治具ベースの一方の側面に等角度毎に配設した複数のコ字状のスライドガイドと、内治具ベースと各スライドガイドとの間に内治具の径方向へスライド自在に支持され、外方側の先端部に内治具片の基準側内治具片が取り付けられる複数の連結アームと、両端部が縮拡径用円盤及び複数の連結アームの基端部にそれぞれ回動自在に取り付けられ、縮拡径用円盤の前進時に環状の内治具を拡径させ、縮拡径用円盤の後退時に環状の内治具を縮径させる複数のリンク部材とを備え、前記各連結アームを交換可能としているため、胴体及び鏡板の直径が変わった場合には、連結アームを長さの異なるものに取り替えると共に、各内治具片を異なる大きさのものに取り替えることによって対応することができ、一部の部品を交換するだけで良い。その結果、本発明の円周溶接用治具ユニットは、従来の内治具のように胴体及び鏡板の直径に応じたものを多数用意し、胴体及び鏡板の直径が変わった場合に内治具全体を交換したりする必要もなく、設置スペース及びコストの削減を図ることができる。

【0026】

更に、本発明の円周溶接用治具ユニットは、外治具ユニットが、複数の取り付け穴を同心円状で且つ所定の角度毎に設けた円盤状の外治具ベースと、外治具ベースの一方の側面に環状に配置され、鏡板の外周面を保持し得る複数の円弧状の外治具片から成る環状の外治具とを備え、前記内治具の各内治具片を外治具ベースに着脱自在に取り付けているため、胴体及び鏡板の直径が変わった場合には、各外治具片を異なる大きさのものに取り替えることによって対応することができる。その結果、本発明の円周溶接用治具ユニットは、従来の外治具のように胴体及び鏡板の直径に応じたものを多数用意し、胴体及び鏡板の直径が変わった場合に外治具全体を交換したりする必要もなく、設置スペース及びコストの削減を図ることができる。

【0027】

更に、本発明の円周溶接用治具ユニットは、環状の外治具を形成する各外治具片に、位置決めピンをそれぞれ突出状態で設け、また、外治具ベースの一方の側面に、各外治具片の位置決めピンが着脱自在に嵌合されると共に、各外治具片が環状に配置される位置決め穴を同心円状に形成しているため、外治具ベースの所定の位置に環状の外治具を正確に簡単且つ容易にセットすることができる。

【0028】

本発明の円周溶接装置は、上述した円周溶接用治具ユニットを備えているため、胴体と鏡板の溶接時に、溶接による熱歪を大幅に抑制することができると共に、ビードの溶け落ちや穴あきを防止することができ、溶接不良を引き起こすと言うことがない。

【0029】

また、本発明の円周溶接装置は、基台上に左回転ユニット側及び右回転ユニット側へ移動自在に設けられ、上面に胴体を水平姿勢で且つ軸線方向へ移動自在に保持する複数の支持ローラを有するテーブルリフターを備えているため、胴体の直径や長さが異なっても、胴体を所定の位置に簡単且つ容易にセットすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施形態に係る円周溶接用治具ユニットを用いた円周接装置の正面図である。

【図2】円周溶接用治具ユニットの内治具ユニットを示し、内治具ユニットの環状の内治具が縮径した状態の正面図である。

【図3】同じく内治具ユニットの環状の内治具が縮径した状態の側面図である。

【図4】同じく内治具ユニットの環状の内治具が縮径した状態の縦断側面図である。

【図5】同じく内治具ユニットの環状の内治具が拡径した状態の正面図である。

【図6】同じく内治具ユニットの環状の内治具が拡径した状態の縦断側面図である。

【図7】円周溶接用治具ユニットの外治具ユニットの正面図である。

【図8】同じく外治具ユニットの縦断側面図である。

【図9】内治具ユニットの内治具ベースを示し、（Ａ）は内治具ベースの正面図、（Ｂ）は内治具ベースの縦断側面図である。

【図10】環状の内治具を形成する各内治具片の基準側内治具片を環状に並べた状態の正面図である。

【図11】各内治具片の基準側内治具片を示し、（Ａ）は基準側内治具片の平面図、（Ｂ）は基準側内治具片の正面図、（Ｃ）は基準側内治具片の側面図、（Ｄ）は基準側内治具片の縦断側面図である。

【図12】環状の内治具を形成する各内治具片の可動側内治具片を環状に並べた状態の正面図である。

【図13】各内治具片の可動側内治具片を示し、（Ａ）は可動側内治具片の平面図、（Ｂ）は可動側内治具片の正面図、（Ｃ）は可動側内治具片の側面図、（Ｄ）は可動側内治具片の縦断側面図である。

【図14】内治具ユニットの縮拡径機構の縮拡径用円盤とリンク部材の関係を示し、（Ａ）は縮拡径用円盤に複数のリンク部材を回動自在に取り付けた状態の正面図、（Ｂ）は縮拡径用円盤に複数のリンク部材を回動自在に取り付けた状態の縦断側面図である。

【図15】縮拡径機構のスライドガイドを示し、（Ａ）はスライドガイドの平面図、（Ｂ）はスライドガイドの正面図、（Ｃ）はスライドガイドの縦断側面図である。

【図16】縮拡径機構の連結アームを示し、（Ａ）は連結アームの正面図、（Ｂ）は連結アームの側面図、（Ｃ）は連結アームの縦断側面図である。

【図17】外治具ユニットの環状の外治具を形成する外治具片を示し、（Ａ）は外治具片の正面図、（Ｂ）は外治具片の側面図、（Ｃ）は外治具片の縦断側面図、（Ｄ）外治具片の縦断側面図である。

【図18】円周溶接用治具ユニットを用いて胴体と鏡板を円周溶接する状態の縦断面図である。

【図19】内治具ユニットを用いて胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持した状態を示し、（Ａ）は胴体の内径が鏡板の内径よりも大きい場合の縦断面図、（Ｂ）は胴体の内径が鏡板の内径よりも小さい場合の縦断面図である。

【図20】従来の内治具を用いて胴体と鏡板の突合せ部を内方から保持した状態を示し、（Ａ）は胴体の内径が鏡板の内径よりも大きい場合の縦断面図、（Ｂ）は胴体の内径が鏡板の内径よりも小さい場合の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る円周溶接用治具ユニット１を用いた円周溶接装置２を示し、当該円周溶接装置２は、ステンレス板や鋼板等の金属材から成る円筒状の胴体Ｗａと皿状の鏡板Ｗｂとを突き合せ、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部を外方から円周方向に溶接して一端が閉塞されたタンクやハウジング、ドラム缶等を作製する際に用いるものである。

【0032】

即ち、前記円周溶接装置２は、図１に示す如く、複数のアジャスターボルト３を有する基台４と、基台４上に固定状態で設けられ、水平な軸線回りに回転自在な左回転テーブル５を有する左回転ユニット６と、基台４上に左回転ユニット６と対向状に設けられ、水平な軸線回りに回転自在な右回転テーブル７を有する右回転ユニット８と、基台４に設けられ、右回転ユニット８を左回転ユニット６側へ進退移動させる走行ユニット９と、基台４上に左回転ユニット６側及び右回転ユニット８側へ移動自在に設けられ、上面に胴体Ｗａを水平姿勢で且つ軸線方向（図１の左右方向）へ移動自在に保持する複数の支持ローラ１０を有するテーブルリフター１１と、左回転ユニット６及び右回転ユニット８に設けられ、突き合された胴体Ｗａと鏡板Ｗｂとを保持する円周溶接用治具ユニット１と、基台４上に設けられ、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接するＴＩＧ溶接用トーチ１２を備えた溶接ユニット１３と、を備えていることに特徴がある。

【0033】

前記左回転ユニット６は、図１に示す如く、操作盤１４を設けたボックス状の固定台１５と、固定台１５に水平な軸線回りに回転自在に支持された円盤状の左回転テーブル５と、固定台１５の内方に配設され、左回転テーブル５を水平な軸線回りに回転させるモータ（図示省略）及び伝動機構（図示省略）から成る駆動装置（図示省略）とを備えており、左回転テーブル５が右側（図１の右側）を向く姿勢で基台４上の左側位置に配設されている。

【0034】

前記右回転ユニット８は、図１に示す如く、操作盤１６を設けたボックス状の移動台１７と、移動台１７に水平な軸線回りに回転自在に支持された円盤状の右回転テーブル７と、移動台１７の内方に配設され、右回転テーブル７を水平な軸線回りに回転させるモータ（図示省略）及び伝動機構（図示省略）から成る駆動装置（図示省略）と、移動台１７に固定した水平姿勢の支持フレーム１８と、移動台１７及び右回転テーブル７の中心部に回転自在且つ摺動自在に貫通支持され、左回転テーブル５側へ進退移動自在な支持筒１９と、支持フレーム１８上に敷設したガイドレール２０に左回転テーブル５側へ走行自在に支持され、支持筒１９を回転駆動するロータリーアクチュエータ２１と、ロータリーアクチュエータ２１を左回転テーブル５側へ進退移動させるモータ（図示省略）、ラック（図示省略）及びピニオンギア（図示省略）から成る駆動装置（図示省略）とを備えており、右回転テーブル７が左側（図１の左側）を向く姿勢で且つ左回転ユニット６の左回転テーブル５と対向するように基台４上の右側位置に配設固定されている。

【0035】

また、右回転ユニット８の右回転テーブル７の前面には、胴体Ｗａの端面を左回転テーブル５側へ押圧する押圧部材２２が等角度毎に設けられている。

【0036】

前記走行ユニット９は、図１に示す如く、基台４上に左右方向に沿って敷設した一対のガイドレール２３と、ガイドレール２３に走行自在に支持され、右回転ユニット８の移動台１７が固定される走行台２４と、走行台２４をガイドレール２３に沿って往復移動させるサーボモータ２５及びボールネジ機構（図示省略）から成る駆動装置（図示省略）とを備えており、駆動装置により走行台２４をガイドレール２３に沿って往復移動させることによって、走行台２４に固定した右回転ユニット８が左回転ユニット６側へ進退移動するようになっている。

【0037】

尚、上記の実施形態においては、走行ユニット９により右回転ユニット８を左回転ユニット６側へ進退移動させるようにしたが、他の実施形態においては、走行ユニット９により左回転ユニット６を右回転ユニット８側へ進退移動させるようにしても良く、或いは、走行ユニット９により左回転ユニット６及び右回転ユニット８の両方を進退移動させるようにしても良い。

【0038】

前記テーブルリフター１１は、図１に示す如く、走行ユニット９のガイドレール２３に左回転ユニット６側及び右回転ユニット８側へ走行自在に支持されており、昇降自在なテーブル１１ａの上面には、胴体Ｗａを水平姿勢で且つ軸線方向へ移動自在に保持する複数の支持ローラ１０が回転自在に設けられている。

【0039】

前記円周溶接用治具ユニット１は、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部を内方から保持する内治具ユニット１′と、前記鏡板Ｗｂを外方から保持する外治具ユニット１″とを備えており、内治具ユニット１′は、右回転ユニット８に設けられ、また、外治具ユニット１″は、左回転ユニット６に設けられている（図１参照）。

【0040】

前記内治具ユニット１′は、図２〜図８に示す如く、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内方に挿入される円盤状の内治具ベース２６と、内治具ベース２６に環状に配置され、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面に面接触状態で密着し得る複数の内治具片２７′から成る縮拡径自在な環状の内治具２７と、内治具ベース２６と内治具２７との間に設けられ、内治具２７を縮拡径させる縮拡径機構２８とを備えている。

【0041】

具体的には、前記内治具ベース２６は、図９に示す如く、アルミ合金等の金属材により円盤状に形成されており、右側回転ユニット８の支持筒１９の先端部に設けた環状のフランジ部材２９に固定ボルト３０により同心円状に固定されている（図４参照）。

【0042】

また、内治具ベース２６の中心部には、右側回転ユニット８の支持筒１９の先端部に設けた縮拡径機構２８を構成するロッド３８が挿通されるロッド挿通穴２６ａが貫通状に形成されている。尚、ロッド３８は、支持筒１９の先端部に内蔵した流体圧シリンダ（全体は図示省略）のピストンロッドから成り、内治具ベース２６のロッド挿通穴２６ａに内治具ベース２６の軸線に沿って進退移動自在に挿通されている。

【0043】

更に、内治具ベース２６の一方の側面（前面）には、縮拡径機構２８を構成する縮拡径用円盤３９を収容し得る凹部２６ｂが形成されている。尚、縮拡径用円盤３９は、ロッド３８の先端面に固定ボルト３１により固定されている。

【0044】

前記環状の内治具２７は、内治具ベース２６の外周位置に環状に配置され、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面に面接触状態で密着し得ると共に、環状の内治具２７の径方向へ移動自在な複数の内治具片２７′から成り、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂを突合せ溶接する際に、各内治具片２７′の外周面が胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面に面接触状態で密着し、溶接部を冷却して溶接部の熱歪を抑制すると共に、ビードの溶け落ちや穴あきを防止し、また、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面側にシールドガスを流して溶接部の酸化を防止するものである。本実施形態では、環状の内治具２７は、六つの内治具片２７′から成る。

【0045】

また、前記各内治具片２７′は、図２及び図４に示す如く、環状の内治具２７の軸線方向にそれぞれ二分割されており、二分割された一方を鏡板Ｗｂ及び胴体Ｗａの端部内周面の何れか一方に面接触状態で密着し得る基準側内治具片２７Ａとする共に、他方を鏡板Ｗｂ及び胴体Ｗａの端部内周面の何れか他方に面接触状態で密着し得る可動側内治具片２７Ｂとしている。本実施形態では、基準側内治具片２７Ａの外周面が鏡板Ｗｂの端部内周面に面接触状態で密着すると共に、可動側内治具片２７Ｂの外周面が胴体Ｗａの端部内周面に面接触状態で密着するようになっている。

【0046】

更に、前記各基準側内治具片２７Ａは、図２及び図４に示す如く、それぞれ縮拡径機構２８に連動連結して環状の内治具２７の径方向へ移動可能となっており、また、前記各可動側内治具片２７Ｂは、各内治具片２７′の基準側内治具片２７Ａにそれぞれ環状の内治具２７の径方向へ移動可能に支持されており、縮拡径機構２８と各可動側内治具片２７Ｂとの間に介設した弾性体３２により外方へ付勢されている。

【0047】

具体的には、各基準側内治具片２７Ａは、図１０及び図１１に示す如く、何れも熱伝導性に優れた銅材により円弧状の厚肉板状に形成されており、各基準側内治具片２７Ａの中央部には、基準側内治具片２７Ａに可動側内治具片２７Ｂを連結するための連結ピン３３が挿着される円形のピン穴２７ａと、縮拡径機構２８を構成する連結アーム４１の先端部が嵌合される窪み部２７ｂとがそれぞれ形成されている。

【0048】

また、各基準側内治具片２７Ａの内側外周面には、基準側内治具片２７Ａの内側面（図３の右側面）を可動側内治具片２７Ｂの内側面（図３の左側面）に当接させたときに、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面側へアルゴンガス等のシールドガスを流すガス溝３５を形成するための段部２７ｃが形成されている。

【0049】

更に、各基準側内治具片２７Ａの両端部外側面には、切欠き部２７ｄがそれぞれ設けられている。一方の切欠き部２７ｄは、環状の内治具２７が拡径したときに、隣接する内治具片２７′間の隙間をシールするガス逃げ防止板３４を取り付けるためのものであり、また、他方の切欠き部２７ｄは、隣接する基準側内治具片２７Ａの端部に取り付けたガス逃げ防止板３４が摺動するためのものである。このガス逃げ防止板３４は、熱伝導性に優れた銅材により形成されており、外周面が基準側内治具片２７Ａの外周面と同じ曲率に形成されている。

【0050】

一方、各可動側内治具片２７Ｂは、図１２及び図１３に示す如く、何れも熱伝導性に優れた銅材により円弧状の厚肉板状に形成されており、各可動側内治具片２７Ｂの中央部には、可動側内治具片２７Ｂを基準側内治具片２７Ａに連結するための連結ピン３３が挿着される長穴２７ｅが形成されている。この長穴２７ｅは、基準側内治具片２７Ａのピン穴２７ａに合致し且つ環状の内治具２７の径方向に沿って形成されている。

【0051】

また、各可動側内治具片２７Ｂの内側外周面には、可動側内治具片２７Ｂの内側面（図３の左側面）を基準側内治具片２７Ａの内側面（図３の右側面）に当接させたときに、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面側へアルゴンガス等のシールドガスを流すガス溝３５を形成するための段部２７ｆが形成されている。この段部２７ｆは、可動側内治具片２７Ｂに形成したガス通路２７ｇに連通しており、ガス通路２７ｇの入口に接続したシールドガス供給ホース３６から供給されたシールドガスがガス通路２７ｇを経てガス溝３５へ流入するようになっている。

【0052】

更に、各可動側内治具片２７Ｂの両端部外側面には、切欠き部２７ｈがそれぞれ設けられている。一方の切欠き部２７ｈは、環状の内治具２７が拡径したときに、隣接する内治具片２７′間の隙間をシールするガス逃げ防止板３４を取り付けるためのものであり、また、他方の切欠き部２７ｈは、隣接する可動側内治具片２７Ｂの端部に取り付けたガス逃げ防止板３４が摺動するためのものである。このガス逃げ防止板３４は、熱伝導性に優れた銅材により形成されており、外周面が可動側内治具片２７Ｂの外周面と同じ曲率に形成されている。

【0053】

そして、各基準側内治具片２７Ａ及び各可動側内治具片２７Ｂは、両内治具片２７Ａ，２７Ｂの内側面同士を当接させ、基準側内治具片２７Ａのピン穴２７ａと可動側内治具片２７Ｂの長穴２７ｅに連結ピン３３を挿着して抜け止めすることによりそれぞれ連結される。これにより、可動側内治具片２７Ｂは、基準側内治具片２７Ａにそれぞれ環状の内治具２７の径方向へ移動可能で且つ連結ピン３３を支点して揺動可能に支持されることになる。

【0054】

また、各可動側内治具片２７Ｂは、各可動側内治具片２７Ｂと後述する縮拡径機構２８との間に介設した弾性体３２により外方へ常時付勢されており、各可動側内治具片２７Ｂの外周面が各基準側内治具片２７Ａの外周面よりも外方へ位置するようになっている。即ち、各可動側内治具片２７Ｂは、縮拡径機構２８を構成する複数の連結アーム４１に形成した収容穴４１ｃに収容されて先端部が収容穴４１ｃから突出して各可動側内治具片２７Ｂの内周面に当接する弾性体３２により外方へ常時付勢されている。本実施形態では、弾性体３２は、圧縮コイルスプリングから成り、一つの連結アーム４１に一対設けられている。また、各可動側内治具片２７Ｂは、環状の内治具２７の径方向へ２ｍｍ動くようになっている。

【0055】

更に、環状に配置した各内治具片２７′の一方の端部には、ガス逃げ防止板３４がビス３７により取り付け固定されている。即ち、円周方向に隣接する基準側内治具片２７Ａの何れか一方の基準側内治具片２７Ａの外側面に形成した切欠き部２７ｄに、他方の基準側内治具片２７Ａの外側面に形成した切欠き部２７ｄに摺動し得るガス逃げ防止板３４をビス３７により取り付け、また、円周方向に隣接する可動側内治具片２７Ｂの何れか一方の可動側内治具片２７Ｂの外側面に形成した切欠き部２７ｈに、他方の可動側内治具片２７Ｂの外側面に形成した切欠き部２７ｈに摺動し得るガス逃げ防止板３４をビス３７により取り付けている。これにより、環状の内治具２７が拡径したときに、ガス逃げ防止板３４により円周方向に隣接する内治具片２７′間の隙間をシールすることができる（図５参照）。

【0056】

加えて、各内治具片２７′を環状に配置したときには、各基準側内治具片２７Ａ及び各可動側内治具片２７Ｂの外周面で且つ胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ面に対向する箇所に、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝３５が形成される（図３及び図４参照）。

【0057】

尚、環状の内治具２７は、直径が異なる内治具２７が数種類用意されており、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの内径に応じて交換できるようになっている。

【0058】

前記縮拡径機構２８は、図２、図４〜図６に示す如く、内治具ベース２６の中心部に内治具ベース２６の軸線に沿って進退移動自在に設けたロッド３８と、ロッド３８の先端部に設けた縮拡径用円盤３９と、内治具ベース２６の一方の側面（前面）に等角度毎に配設した複数のコ字状のスライドガイド４０と、内治具ベース２６と各スライドガイド４０との間に環状の内治具２７の径方向へスライド自在に支持され、外方側の先端部に内治具片２７′の基準側内治具片２７Ａが取り付けられる複数の連結アーム４１と、両端部が縮拡径用円盤３９及び複数の連結アーム４１の基端部に連結軸４２を介してそれぞれ回動自在に取り付けられ、縮拡径用円盤３９の前進時に環状の内治具２７を拡径させ、縮拡径用円盤３９の後退時に環状の内治具２７を縮径させる複数のリンク部材４３とを備え、前記各連結アーム４１を交換可能としたものである。

【0059】

具体的には、前記ロッド３８は、右側回転ユニットの支持筒１９の先端部に内蔵した流体圧シリンダのピストンロッドから成り、内治具ベース２６のロッド挿通穴２６ａに内治具ベース２６の軸線に沿って進退移動自在に挿通されている。

【0060】

前記縮拡径用円盤３９は、アルミ合金等の金属材により形成されており、外周縁部には、連結アーム４１の基端部を連結するための二股部３９ａが等角度毎に設けられている（図１４参照）。この縮拡径用円盤３９は、ロッド３８の先端面に固定ボルト３１により鉛直姿勢で固定されている（図４参照）。本実施形態では、縮拡径用円盤３９の外周縁部に六つの二股部３９ａが等角度毎に形成されている。

【0061】

前記スライドガイド４０は、アルミ合金等の金属材によりコ字状に形成されており、内治具ベース２６の一方の側面（前面）に同心円上で且つ等角度毎に配設され、複数の固定ボルト４４により内治具ベース２６の前面に固定されている（図５及び図１５参照）。本実施形態では、スライドガイド４０は、内治具ベース２６の前面に六つ配設されている。

【0062】

前記連結アーム４１は、アルミ合金等の金属材により形成されており、基端部には、縮拡径用円盤３９の二股部３９ａに連結される二股部４１ａが形成されていると共に、先端部には、基準側内治具片２７Ａのピン穴２７ａに合致するピン穴４１ｂが形成されている（図１６参照）。また、連結アーム４１の先端部には、内治具片２７′の可動側内治具片２７Ｂを外方へ付勢する弾性体３２を収容するための収容穴４１ｃが連結アーム４１の長手方向に沿って二つ形成されている（図４及び図１６参照）。更に、連結アーム４１は、基端部が内治具ベース２６と各スライドガイド４０との間にスライド自在に支持されており、環状の内治具２７の径方向へスライドするようになっている。加えて、連結アーム４１の先端部は、内治具片２７′の基準側内治具片２７Ａの窪み部２７ｂに嵌合されており、連結ピン３３により内治具片２７′の基準側内治具片２７Ａに連結されている。本実施形態では、連結アーム４１は、六つ使用されている。

【0063】

尚、連結アーム４１は、長さが異なる連結アーム４１が数種類用意されており、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの内径に応じて交換できるようになっている。

【0064】

前記リンク部材４３は、アルミ合金等の金属材により形成されており、一端部が縮拡径用円盤３９の二股部３９ａに連結軸４２を介して回動自在に連結されていると共に、他端部が連結アーム４１の二股部４１ａに連結軸４２を介して回動自在に連結されている（図２、図４及び図５参照）。これにより、縮拡径用円盤３９と連結アーム４１とは、リンク部材４３を介して連動連結されることになる。本実施形態では、リンク部材４３は、六つ使用されている。

【0065】

而して、前記縮拡径機構２８によれば、ロッド３８を前進させて縮拡径用円盤３９を前方へ押し出すと、リンク部材４３により連結アーム４１が内治具ベース２６の外方へ摺動移動して環状の内治具２７が拡径し（図５及び図６参照）、また、ロッド３８を後退させて縮拡径用円盤３９を内治具ベース２６側へ引き戻すと、リンク部材４３により連結アーム４１が内治具ベース２６の内方へ摺動移動して環状の内治具２７が縮径するようになっている（図２及び図４参照）。

【0066】

前記外治具ユニット１″は、図７及び図８に示す如く、円盤状の外治具ベース４５と、外治具ベース４５の一方の側面に環状に配置され、鏡板Ｗｂの外周面を保持し得る複数の円弧状の外治具片４６′から成る環状の外治具４６とを備えており、外治具４６の各外治具片４６′を外治具ベース４５に着脱自在に取り付けている。本実施形態では、環状の外治具４６は、六つの外治具片４６′から成る。

【0067】

具体的には、前記外治具ベース４５は、図７及び図８に示す如く、アルミ合金等の金属材により環状の円盤に形成された外治具ベース板４５′と、アルミ合金等の金属材により円盤状に形成され、外治具ベース板４５′の中心部に嵌合されて固定ボルト４７により固定された外治具ベース中板４５″とを備えており、外治具ベース４５の一方の側面（前面）には、外治具４６の各外治具片４６′を取り付けるための取り付け穴４５ａ（雌ネジ穴）と各外治具片４６′を位置決めするための位置決め穴４５ｂとが同心円状で且つ所定の角度毎に設けられている。

【0068】

一方、前記環状の外治具４６は、図７及び図１７に示す如く、熱伝導性に優れた銅材により円弧状の厚肉板状に形成された六つの外治具片４６′から成り、各外治具片４６′の外治具ベース４５に対向する面には、外治具ベース４５に形成した位置決め穴４５ａに着脱自在に挿着される位置決めピン４６ａが突出状態で一対設けられている。また、各外治具片４６′には、外治具ベース４５に形成した取り付け穴４５ａに合致するボルト挿通孔４６ｂが一対設けられている。

【0069】

尚、環状の外治具４６は、曲率半径及び大きさの異なる環状の外治具４６が数種類用意されており、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの外径に応じて交換できるようになっている。

【0070】

而して、外治具ユニット１″は、外治具ベース４５の同一円周上に各外治具片４６′を環状に配置し、各外治具片４６′の位置決めピン４６ａを外治具ベース４５の位置決め穴４５ｂに挿着して各外治具片４６′を位置決めし、この状態で各外治具片４６′を固定ボルト４８により外治具ベース４５に固定することにより組み立てられる。

【0071】

また、外治具ユニット１″は、複数本の取り付けシャフト４９により左回転ユニット６の左回転テーブル５の前面（図１の右側面）に対向状に取り付けられており、環状の外治具４６が内治具ユニット１′側を向いている。

【0072】

前記溶接ユニット１３は、図１に示す如く、先端部からアルゴンガス等のシールドガスを流すと共に、タングステン電極棒１２ａを挿着したＴＩＧ溶接用トーチ１２と、ＴＩＧ溶接用トーチ１２を上下方向、左右方向及び前後方向へ移動調整自在に支持するトーチ支持ユニット５０と、溶接条件等を設定して溶接電流や溶接速度等を表示するタッチパネル５１及び設定用の各種スイッチ５２を設けた主操作盤５３と、溶接用電源装置（図示省略）と、溶接用ガスボンベ（図示省略）等を備えており、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接する際に、ＴＩＧ溶接用トーチ１２が胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の近傍位置まで移動し、この位置でＴＩＧ溶接用トーチ１２が先端部からシールドガスを流しながら、軸線を中心にして回転する胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部をシールドガスの雰囲気中でアークにより円周溶接するようになっている。

【0073】

尚、ＴＩＧ溶接用トーチ１２には、シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるようにシールドノズルの内側に狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接用トーチ１２が使用されている。このＴＩＧ溶接用トーチ１２には、特許第５６０２９７４号公報及び特許第５８８７４４５号公報に記載されたものが使用されている。

【0074】

次に、上述した円周溶接用治具ユニット１を用いた円周溶接装置２により円筒状の胴体Ｗａと皿状の鏡板Ｗｂを円周溶接する場合について説明する。

【0075】

尚、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂは、ステンレス材により形成されている。また、溶接電流、アーク長さ、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの回転速度、シールドガスの供給量等の溶接条件は、胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの材質、厚み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。

【0076】

先ず、鏡板Ｗｂを外治具ユニット１″の環状の外治具４６内に嵌め込むと共に、胴体Ｗａをテーブルリフター１１のテーブル１１ａ上の支持ローラ１０にセットして水平姿勢で保持し、この状態でテーブルリフター１１を上昇させて胴体Ｗａの一端部（左回転ユニット６に対向する端部）を鏡板Ｗｂの端部に対向させる。

【0077】

次に、胴体Ｗａを手動により鏡板Ｗｂ側へスライドさせて胴体Ｗａの端部を鏡板Ｗｂの端部に当接させ、この状態で右回転ユニット８を前進させて右回転テーブル７に設けた押圧部材により胴体Ｗａを鏡板Ｗｂ側へ押圧し、胴体Ｗａの端部を鏡板Ｗｂの端部に密着させる。

【0078】

引き続き、支持筒１９を前進させてその先端部に取り付けた内治具ユニット１′の環状の内治具２７を胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内方に位置させ、この状態で内治具ユニット１′の環状の内治具２７を縮拡径機構２８により拡径させて胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面近傍へ面接触状態で密着させる。

【0079】

このとき、環状の内治具２７は、各内治具片２７′を内治具２７の軸線方向にそれぞれ二分割して一方を鏡板Ｗｂの端部内周面に密着し得る基準側内治具片２７Ａとする共に、他方を胴体Ｗａの端部内周面に密着し得る可動側内治具片２７Ｂとし、各基準側内治具片２７Ａを、それぞれ縮拡径機構２８に連動連結して内治具ベース２６の径方向へ移動可能とし、また、各可動側内治具片２７Ｂを、各基準側内治具片２７Ａにそれぞれ内治具２７の径方向へ移動可能に支持すると共に、各可動側内治具片２７Ｂを、縮拡径機構２８と各可動側内治具片２７Ｂとの間に介設した弾性体３２により外方へ付勢する構成としているため、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、胴体Ｗａと内径と鏡板Ｗｂの内径に誤差があっても、各基準側内治具片２７Ａ及び各可動側内治具片２７Ｂが胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂの内周面に確実に密着することになる。

【0080】

胴体Ｗａと鏡板Ｗｂが突き合された状態でその突合せ部が内治具ユニット１′により内方から保持されると、テーブルリフター１１が下降し、この状態で左回転ユニット６、右回転ユニット８及び溶接ユニット１３が作動して胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部が外方から円周方向に溶接される。

【0081】

即ち、左回転テーブル５、右回転テーブル７及び支持筒１９により胴体Ｗａと鏡板Ｗｂが一定の速度で同期的に同じ方向へ回転すると共に、シールドガス供給ホース３６及びガス通路２７ｇにより胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面側にシールドガスが供給され、この状態で溶接装置ユニットのＴＩＧ溶接用トーチ１２が前進・下降してアークを発生させ、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部を外方から円周溶接する。

【0082】

このとき、内治具ユニット１′の環状の内治具２７が拡径して胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの突合せ部の内周面に面接触状態で密着しているため、円周溶接するときに環状の内治具２７により溶接部が冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビードの溶け落ちや穴あきが防止されることになり、溶接不良を引き起こすと言うことがない。

【0083】

そして、胴体Ｗａと鏡板Ｗｂの円周溶接が終了すれば、左回転テーブル５、右回転テーブル７及び支持筒１９の回転が停止されると共に、アーク及びシールドガスがストップされて溶接ユニット１３のＴＩＧ溶接用トーチ１２が上昇・後退して元の位置へ復帰する。

【0084】

その後、テーブルリフター１１が上昇して円周溶接された胴体Ｗａと鏡板Ｗｂを保持し、環状の内治具２７が縮径すると共に、右回転ユニット８を後退させて胴体Ｗａ内から内治具ユニット１′を引き抜く。

【0085】

最後に、鏡板Ｗｂを外治具４６から取り外し、テーブルリフター１１を下降させてテーブルリフター１１から円周溶接された胴体Ｗａ及び鏡板Ｗｂを取り出す。

【0086】

尚、上記の実施形態においては、環状の内治具２７の各内治具片２７′を形成する基準側内治具片２７Ａ及び可動側内治具片２７Ｂのうち、基準側内治具片２７Ａを鏡板Ｗｂの端部内周面に密着させ、また、可動側内治具片２７Ｂを胴体Ｗａの端部内周面に密着させるようにしたが、他の実施形態においては、基準側内治具片２７Ａを胴体Ｗａの端部内周面に密着させ、また、可動側内治具片２７Ｂを鏡板Ｗｂの端部内周面に密着させるようにしても良い。

【符号の説明】

【0087】

１は円周溶接用治具ユニット、１′は内治具ユニット、１″は外治具ユニット、２は円周溶接装置、４は基台、５は左回転テーブル、６は左回転ユニット、７は右回転テーブル、８は右回転ユニット、９は走行ユニット、１０は支持ローラ、１１はテーブルリフター、１２はＴＩＧ溶接用トーチ、１３は溶接ユニット、２６は内治具ベース、２７は環状の内治具、２７′は内治具片、２７Ａは基準側内治具片、２７Ｂは可動側内治具片、２７ａはピン穴、２７ｅは長穴、２８は縮拡径機構、３３は連結ピン、３４はガス逃げ防止板、３５はガス溝、３８はロッド、３９は縮拡径用円盤、４０はスライドガイド、４１は連結アーム、４３はリンク部材、４５は外治具ベース、４５ｂは位置決め穴、４６は環状の外治具、４６′は外治具片、４６ａは位置決めピン、Ｗａは胴体、Ｗｂは鏡板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】