治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置
【課題】 ドラム缶等の天板に口金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際に、アークの強烈な光を遮蔽すると共に、溶接部のシールド効果を高められるようにする。
【解決手段】 ドラム缶等の天板５０の開口５０ａ周縁部に口金５１をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に用いる治具ユニット２であって、治具ユニット２は、天板５０及び口金５１を支持する下部治具２′と、下部治具２′との間で天板５０の開口５０ａ周縁部近傍を挾持固定する上部治具２″とから構成され、上部治具２″は、天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に当接する環状の上部クランプ１６と、上部クランプ１６内に水平回転自在に配設され、溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを有し且つ天板５０と口金５１の溶接個所周辺に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めるためのシールドガス空間Ｓを形成する円盤状の蓋体１７とから成る。
【解決手段】 ドラム缶等の天板５０の開口５０ａ周縁部に口金５１をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に用いる治具ユニット２であって、治具ユニット２は、天板５０及び口金５１を支持する下部治具２′と、下部治具２′との間で天板５０の開口５０ａ周縁部近傍を挾持固定する上部治具２″とから構成され、上部治具２″は、天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に当接する環状の上部クランプ１６と、上部クランプ１６内に水平回転自在に配設され、溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを有し且つ天板５０と口金５１の溶接個所周辺に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めるためのシールドガス空間Ｓを形成する円盤状の蓋体１７とから成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に石油製品や化学薬品、医薬品、食品、塗料等の各種液体や各種粉体を保管、運搬するのに適した密閉型のドラム缶やタンクの天板に形成した大径の開口及び小径の開口に、注入口を形成する筒状の大径の口金及び換気口を形成する筒状の小径の口金を夫々円周溶接により接合するようにした円周溶接装置に用いる治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置に係り、特に、天板の大小の開口周縁部と大小の口金とをアルゴンガス等のシールドガスの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に、アークの強烈な光を遮蔽して作業者の目や皮膚を護ることができ、又、溶接用トーチから放出されるシールドガスを使用して溶接部のシールド効果を高め、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図れるようにした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】
一般に、石油製品や化学薬品、医薬品等の各種液体や粉体の保管、運搬には、ステンレス鋼板から成る密閉型のドラム缶やタンクが使用されている。
このようなステンレス製の密閉型のドラム缶やタンクは、鉄製のドラム缶やタンクに比較して高価であるため、一度内容物を入れて使用した後、内部を洗浄してから繰り返して使用するのが一般的である。
【０００３】
従来、ステンレス製の密閉型のドラム缶は、円筒状の胴体の下端部と皿状の地板とを巻き締めや溶接等により結合すると共に、胴体の上端部と注入口及び換気口を有する天板とを巻き締め等により結合することにより作製されている。
又、ドラム缶の天板には、注入口を形成する筒状の大径の口金と換気口を形成する筒状の小径の口金とが設けられており、注入口を通じてドラム缶内への内容物の充填やドラム缶内の内容物の排出、ドラム缶内の洗浄等を行っている。
【０００４】
前記注入口を形成する大径の口金や換気口を形成する小径の口金は、一般的に天板と別個に作製されており、図１４に示す如く、天板１００に形成した開口１００ａに天板１００の表面側から口金１０１の端部を挿入し、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを天板１００の裏面側から円周溶接することにより天板１００の開口１００ａ周縁部に接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接により接合する場合、天板１００と口金１０１とを適当な治具（図示省略）により仮止めし、この状態でＴＩＧ溶接用トーチから天板１００の開口１００ａ周縁部及び口金１０１の端部へ向かってアルゴンガス等のシールドガスを流しながら、ＴＩＧ溶接用トーチを天板１００の開口１００ａ及び口金１０１の端部に沿って旋回移動させつつ、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部と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している。
【０００６】
ところが、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、ＴＩＧ溶接用トーチに挿着したタングステン電極棒と溶接部材（天板１００及び口金１０１）との間にアークが発生するため、アークからの強烈な光を作業員が直視することがあり、作業員の目に障害を引き起こすと云う問題があった。特に、アーク光は、強烈な可視光線の他に、目や皮膚に有害な紫外線と赤外線を含んでいるのでより一層問題である。
【０００７】
又、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、ＴＩＧ溶接用トーチの先端に設けたシールドノズルから天板１００の開口１００ａ周縁部及び口金１０１の端部へ向かってシールドガスを流し、シールドガスの雰囲気中でアークにより天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接するようにしているが、シールドノズルからただ単にシールドガスを拡散放出するだけであり、然も、溶接箇所の周囲が開放された状態になっているため、シールドガスにより溶融池への空気の侵入を完全に遮断し難く、シールドガスによるシールド効果が低下することになる。
その結果、溶接部が酸化すると共に、酸化した箇所を除去する作業が必要になって作業工程が増えるうえ、ピンホールやブローホール等の溶接欠陥を生じ易くなり、製品の品質が低下すると云う問題があった。
【０００８】
更に、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、シールドノズルからシールドガスを拡散放出するだけであるため、溶接時に発生したアーク周辺のシールドガスの濃度が低下し、エネルギー密度の高いアークが得られず、不安定なアークになると云う問題があった。この場合には、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接により接合した際に、部材の溶け込みが不十分となって天板１００の開口１００ａ周縁部表面側と口金１０１との間に隙間が形成されることになり、隙間腐蝕が発生すると云う問題があった。
【０００９】
そのうえ、ドラム缶の天板１００には、注入口を形成する大径の口金１０１と換気口を形成する小径の口金１０１を夫々溶接により固着しなければならせないが、従来のドラム缶の天板１００に於いては、ＴＩＧ溶接装置等を用いて注入口を形成する大径の口金１０１と換気口を形成する小径の口金１０１とを円周溶接により天板１００に別々に取り付けているため、口金１０１の取り付けに手数と時間が掛かり、作業性に劣ると云う問題があった。
【特許文献１】特開２００２−５３１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、ドラム缶等の天板の開口周縁部と口金と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際に、アークの強烈な光を遮蔽して作業者の目や皮膚を護ることがで、又、溶接用トーチから放出されるシールドガスを使用して溶接部のシールド効果を高め、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図れ、然も、作業性に優れた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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、ドラム缶又は容器の天板に形成した開口に、天板の表面側から注入口又は換気口を形成する環状の口金の端部を挿入し、天板の裏面側から天板の開口周縁部及び口金の端部へ向かって溶接用トーチからシールドガスを流しながら、溶接用トーチを天板の開口及び口金の端部に沿って旋回移動させつつ、天板の開口周縁部に口金の端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した円周溶接装置に用いる治具ユニットであって、前記治具ユニットは、裏向けにした天板及び天板の開口に挿入した口金を下面側から支持する下部治具と、下部治具の上方位置に配設され、下部治具との間で天板の開口周縁部近傍を挾持固定する上部治具とから構成され、前記上部治具は、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプと、上部クランプ内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板の開口周縁部及び口金との間に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするためのシールドガス空間を形成する円盤状の蓋体とから成り、当該蓋体がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチの旋回移動に伴って溶接用トーチと一緒に上部クランプ内で回転する構成としたことに特徴がある。
【００１２】
本発明の請求項２の発明は、上部クランプの内周面に、蓋体の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部を形成し、蓋体のトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチの旋回時に、蓋体がその外周縁部を上部クランプの段部に面接触させた状態で溶接用トーチと一緒に回転する構成としたことに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項３の発明は、上部治具の上部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成したことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項４の発明は、下部治具が、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板を支持する環状の下部クランプと、下部クランプ内に上下動自在に配設され、天板の開口に挿入した口金を支持する口金支持体と、口金支持体を上方へ附勢して口金の端部外周面に形成した位置決め用鍔部を天板の開口周縁部に圧接させる弾性体とから成り、天板の開口周縁部を下部クランプと上部治具の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金の位置決め用鍔部を口金支持体及び弾性体により天板の開口周縁部に圧接させる構成としたことに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項５の発明は、下部治具の下部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成したことに特徴がある。
【００１６】
本発明の請求項６の発明は、ドラム缶又は容器の天板に形成した大径の開口及び小径の開口に、天板の表面側から注入口を形成する大径の口金の端部及び換気口を形成する小径の口金の端部を夫々挿入し、天板の裏面側から天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端部を、又、天板の裏面側から天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端部を夫々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した円周溶接装置であって、前記円周溶接装置は、作業面を有するキャビネット本体と、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板の大径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の大径の開口に挿入した大径の口金を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニットと、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板の小径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の小径の開口に挿入した小径の口金を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニットと、キャビネット本体の作業面に設けられ、前記二つの治具ユニットを支持する治具支持機構と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されていることに特徴がある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の治具ユニットは、次のような優れた効果を奏することができる。
（１）即ち、本発明の治具ユニットは、裏向けにした天板及び天板の開口に挿入した口金を下面側から支持する下部治具と、下部治具との間で天板の開口周縁部近傍を挾持する上部治具とから構成され、前記上部治具が、天板の開口周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプと、上部クランプ内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板の開口周縁部及び口金との間に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするためのシールドガス空間を形成する円盤状の蓋体とから成り、当該蓋体が溶接用トーチの旋回移動に伴って溶接用トーチと一緒に上部クランプ内で回転する構成としているため、天板の開口周縁部に口金の端部を円周溶接する際に、上部治具の蓋体によりアークの光が遮蔽されることになり、作業員がアークからの強烈な光を直視したり、目や皮膚に有害な紫外線や赤外線を浴びたりすると云うことがなく、安全に溶接作業を行える。
（２）本発明の治具ユニットは、上部治具に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするシールドガス空間を形成しているため、溶融池及び溶接直後の溶接ビード部分への空気の侵入を確実且つ良好に遮断することができる。
その結果、本発明の治具ユニットを用いれば、シールドガスによる溶接部のシールド効果が大幅に高められることになり、溶接部の酸化を確実且つ良好に防止することができると共に、ピンホール等の溶接欠陥の無い溶接を行え、製品の大幅な品質向上を図れる。
（３）本発明の治具ニットは、上部治具に形成したシールドガス空間によりアーク周辺のシールドガスの濃度が高められるため、発生したアークがシールドガスによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークとなり、溶接部材の溶け込みが大きくなって裏波が出易くなる。
その結果、本発明の治具ニットを用いれば、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接した際に、部材の溶け込みが十分に行われ、天板の開口周縁部表面側と口金との間に隙間が形成されると云うことがなく、隙間腐蝕の問題を解決することができると共に、天板と口金との接合部の強度が大幅にアップすることになる。
（４）本発明の治具ユニットは、蓋体に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有し、トーチ挿入用穴に挿入された溶接用トーチの先端部がシールドガス空間に臨む構成となっているため、溶接用トーチに挿着したタングステン電極棒周囲のシールドガスの濃度が高くなってタングステン電極棒が消耗し難くなり、タングステン電極棒の延命化を図れる。
（５）本発明の治具ユニットは、上部クランプの内周面に、蓋体の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部を形成を形成し、蓋体のトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチの旋回時に、蓋体がその外周縁部を上部クランプの段部に面接触させた状態で溶接用トーチと一緒に回転する構成としているため、シールドガス空間内のシールドガスが外部へ逃げ難くなり、シールドガスによるシールド効果をより高めることができるうえ、構造も極めて簡単な構造となる。
（６）本発明の治具ユニットは、上部治具の上部クランプ及び下部治具の下部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成しているため、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接する際に、上部クランプ及び下部クランプにより溶接部が確実且つ良好に冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビートの溶け落ちや穴あきが確実に防止されることになる。
（７）本発明の治具ユニットは、下部治具が、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板を支持する環状の下部クランプと、下部クランプ内に上下動自在に配設され、天板の開口に挿入した口金を支持する口金支持体と、口金支持体を上方へ附勢して口金の端部外周面に形成した位置決め用鍔部を天板の開口周縁部に圧接させる弾性体とから成り、天板の開口周縁部を下部クランプと上部治具の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金の位置決め用鍔部を口金支持体及び弾性体により天板の開口周縁部に圧接させる構成としているため、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接する際に、天板の開口周縁部と口金とを隙間無く確実に且つ良好に密着させることができ、溶接欠陥の無い円周溶接を行える。
【００１８】
本発明の円周溶接装置は、キャビネット本体と、キャビネット本体に配設され、天板の大径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の大径の開口に挿入した大径の口金を支持する治具ユニットと、キャビネット本体に配設され、天板の小径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の小径の開口に挿入した小径の口金を支持する治具ユニットと、キャビネット本体に設けられ、前記両治具ユニットを支持する治具支持機構と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されているため、天板の大径の開口に注入口を形成する大径の口金を、又、天板の小径の開口に換気口を形成する小径の口金を円周溶接により同時に固着することができ、天板への複数個の口金の取り付けを短時間で行え、作業性に優れている。
更に、本発明の円周溶接装置は、アークの光を遮蔽してシールドガスによるシールドガス効果を高められる治具ユニットを備えているため、天板の開口周縁部と口金とを円周溶接する際に、強烈なアーク光から作業者の目や皮膚を護ることがで、又、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置を示し、当該円周溶接装置は、ステンレス製の密閉型のドラム缶（又はタンク）の天板５０の大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに、注入口を形成する大径の口金５１及び換気口を形成する小径の口金５１を夫々円周溶接により同時に固着することができるようになっている。
【００２０】
即ち、前記円周溶接装置は、図１及び図２に示す如く、前面側に水平な作業面１ａを有するキャビネット本体１と、キャビネット本体１の作業面１ａに配設され、裏向けにした天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の大径の開口５０ａに挿入した大径の口金５１を支持する治具ユニット２と、キャビネット本体１の作業面１ａに配設され、裏向けにした天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を支持する治具ユニット２と、キャビネット本体１の作業面１ａに設けられ、前記二つの治具ユニット２を支持する治具支持機構３と、キャビネット本体１内に配設され、先端部からシールドガスＧを放出して天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ２８を備えた溶接装置４と、キャビネット本体１内に配設され、先端部からシールドガスＧを放出して天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ２８を備えた溶接装置４とから構成されている。
【００２１】
尚、ドラム缶の天板５０に取り付けられる注入口を形成する環状の大径の口金５１及び換気口を形成する環状の小径の口金５１は、何れも図７に示すように一端部外周面に天板５０の開口５０ａ周縁部に当接する環状の位置決め用鍔部５１ａを有すると共に、他端部外周面に天板５０に対向するフランジ部５１ｂを備えており、環状の位置決め用鍔部５１ａを形成した端部が天板５０の表面側から天板５０に形成した大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに夫々挿入され、円周溶接により天板５０の開口５０ａ周縁部に固着されている。
又、大径の口金５１及び小径の口金５１は、何れも内周面に雌ネジが形成された内ネジタイプの口金５１に形成されている。
【００２２】
前記キャビネット本体１は、図１及び図２に示す如く、底面側に複数のキャスター５及び支持脚６を有し、前面側の略上半分が前方へ開放された格好になっており、キャビネット本体１内の前面側中間部位置には、二つの治具ユニット２及びこれらを支持する治具支持機構３が設置される水平な作業面１ａが形成されていると共に、キャビネット本体１内の前面側上部位置には、二台の溶接装置４の溶接条件や電極位置等を設定するタッチパネル式の操作盤７が設けられている。
又、キャビネット本体１の内部には、溶接用電源装置８及びその制御装置（図示省略）、溶接用ガスボンベ（図示省略）及びその附属品（図示省略）、治具ユニット２へ供給される冷却水を作るチラーユニット９、蛍光灯１０等が夫々格納されている。
【００２３】
前記二つの治具ユニット２は、裏向けにした天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を夫々上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の大径の開口５０ａに挿入した大径の口金５１及び天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を夫々支持するものであり、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部を、又、天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部を夫々アルゴンガス等のシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に、アークの強烈な光を遮蔽すると共に、溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを使用して溶接部のシールド効果を高め、且つ溶接部の余分な熱を吸収するようにしたものである。
【００２４】
尚、二つの治具ユニット２は、何れも同じ部材及び同じ部品により同一の構造に構成されており、大きさが異なるだけであるため、ここでは片方の治具ユニット２（天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定して小径の口金５１を支持する治具ユニット２）のみについて説明し、他方の治具ユニット２（天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定して大径の口金５１を支持する治具ユニット２）については、同じ部材・部品には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２５】
前記治具ユニット２は、図３、図６及び図７に示す如く、裏向けにした天板５０の小径の開口５０ａ周縁部及び天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を下面側から支持する下部治具２′と、下部治具２′の上方位置に対向状に配設され、下部治具２′との間で天板５０の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定する上部治具２″とから構成されている。
【００２６】
即ち、下部治具２′は、図７に示す如く、裏向けにした天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板５０を支持する環状の下部クランプ１１と、下部クランプ１１内に上下動自在に配設され、天板５０の開口５０ａに挿入した口金５１を支持する口金支持体１２と、口金支持体１２を上方へ附勢して口金５１の端部外周面に形成した位置決め用鍔部５１ａを天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接させる弾性体１３とから成り、天板５０の開口５０ａ周縁部を下部クランプ１１と上部治具２″の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金５１の位置決め用鍔部５１ａを口金支持体１２及び弾性体１３により天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接させる構成となっている。
【００２７】
具体的には、下部クランプ１１は、後述する治具支持機構３の下部プレート２４上面にボルト１５により固定され、アルミ合金等の金属材により形成された有底筒状のフランジ付きの下部ベース１１ａと、下部ベース１１ａの上面にボルト１５により固定され、天板５０の開口５０ａ周縁部に下面側から面接触状態で当接する熱伝導性に優れた銅材により形成された環状の下部クランプ材１１ｂとから成り、下部クランプ材１１ｂの下面には、冷却水が流れる略環状の冷却水通路１１ｃが形成されていると共に、下部ベース１１ａには、冷却水通路１１ｃに連通する冷却水入口１１ｄ及び冷却水出口（図示省略）が夫々形成されている。
【００２８】
口金支持体１２は、アルミ合金等の金属材により略凸状に形成されており、下部クランプ１１内に上下方向へ摺動自在に挿入されて口金５１を支持する筒部１２ａと、筒部１２ａの上端部に連設されて口金５１内に挿入される軸部１１ｂとから成る。
この口金支持体１２は、下部クランプ１１内に上下動自在に挿入されており、軸部１１ｂと下部ベース１１ａの底壁部分との間に介設した圧縮コイルスプリングから成る弾性体１３により上方へ附勢されていると共に、下部ベース１１ａの底壁部分に上下動自在に挿通されて軸部に螺着した抜け止めボルト１４により抜け止めされている。
尚、弾性体１３の附勢力（弾性力）は、口金支持体１２に口金５１を介して天板５０の荷重が掛かったときに口金支持体１２が弾性体１３の弾性力に抗して下降するように設定されている。
【００２９】
一方、上部治具２″は、図７に示す如く、裏向けにした天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプ１６と、上部クランプ１６内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを有すると共に、天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１との間に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするためのシールドガス空間Ｓを形成する円盤状の蓋体１７とから成り、当該蓋体１７がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ２８の旋回移動に伴って溶接用トーチ２８と一緒に上部クランプ１６内で回転する構成となっている。
【００３０】
具体的には、上部クランプ１６は、後述する治具支持機構３の上部プレート２５下面にボルト１５により固定され、アルミ合金等の金属材により形成された環状の上部ベース１６ａと、上部ベース１６ａの下面にボルト１５により固定され、天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する熱伝導性に優れた銅材により形成された環状の上部クランプ材１６ｂとから成り、上部クランプ材１６ｂの上面には、冷却水が流れる略環状の冷却水通路１６ｃが形成されていると共に、上部ベース１６ａには、冷却水通路１６ｃに連通する冷却水入口１６ｄ及び冷却水出口（図示省略）が夫々形成されている。
又、上部クランプ材１６ｂの内径は、上部ベース１６ａの内径よりも小径に形成されている。そのため、上部クランプ１６の内周面には、段部１６ｅが形成された格好になっている。
【００３１】
蓋体１７は、セラミック材又はアルミ合金材等の金属材により円盤状に形成されており、その外周縁部が上部クランプ１６の段部１６ｅに摺動回転自在に支持載置されている。
又、蓋体７の外周縁部には、溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａが形成されていると共に、蓋体７の外周面には、上部クランプ１６の段部１６ｅに面接触状態で摺動回転自在に支持される環状の鍔部１７ｂが形成されている。
この蓋体１７は、その鍔部１７ｂが上部クランプ１６の段部１６ｅに摺動回転自在に支持された状態で上部クランプ１６内に水平回転自在に配設されており、天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１との間に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするためのシールドガス空間Ｓを形成するようになっている。
又、蓋体１７は、トーチ挿入用穴１７ａに挿入された溶接用トーチ２８の旋回時に、アークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ２８の旋回移動に伴って溶接用トーチ２８と一緒に上部クランプ１６内で回転するようになっている。
【００３２】
前記治具支持機構３は、図１乃至図６に示す如く、二つの治具ユニット２の上部治具２″をキャビネット本体１の作業面１ａから同じ高さ位置に支持すると共に、二つの治具ユニット２の下部治具２′を二つの上部治具２″に対向する状態で上下動自在に支持するものであり、二つの下部治具２′を、二つの上部治具２″から夫々離間させて二つの下部治具２′に天板５０及び大小の口金５１をセットすることができるセット位置（図１、図２、図３及び図４に示す位置）と、二つの上部治具２″に近接させて二つの下部治具２′に支持された天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍を上部治具２″及び下部治具２′により夫々上下方向から挾持固定することができる溶接作業位置（図６及び図７に示す位置）とに亘って上下動させることができるようになっている。
【００３３】
即ち、治具支持機構３は、図３乃至図６に示す如く、キャビネット本体１の作業面１ａにボルト１５により固定した長方形状のベース１８と、ベース１８の四隅に立設した支柱１９と、各支柱１９の上端部にベース１８に対向する状態で固定され、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８が夫々旋回移動可能に挿通される二つの長穴２０ａを形成した長方形状の支持プレート２０と、ベース１８の上面に配置された昇降プレート２１と、ベース１８の下面側に取り付けられ、昇降プレート２１を昇降動させる流体圧シリンダ２２と、昇降プレート２１の上面に位置決めキー２３を介して位置決めされた下部プレート２４と、支持プレート２０の下面側にボルトにより固定され、支持プレート２０の二つの長穴２０ａに合致して二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８が夫々旋回移動可能に挿通される二つの円形穴２５ａを形成した上部プレート２５と、下部プレート２４の両端部に立設されたガイドポスト２６と、支持プレート２０の両端部下面に固定され、ガイドポスト２６が摺動自在に嵌合されるガイドホルダー２７とから構成されており、上部プレート２５の下面側で且つ二つの円形穴２５ａの周縁部には、上部治具２″が夫々ボルト１５により固定され、又、下部プレート２４の上面には、下部治具２′が上部プレート２５の上部治具２″に対向する状態で夫々ボルト１５により固定されている。
【００３４】
而して、この治具支持機構３によれば、流体圧シリンダ２２を伸長動作させると、昇降プレート２１及び下部プレート２４がガイドポスト２６及びガイドホルダー２７に案内されながら上昇して下部プレート２４に固定した二つの下部治具２′が溶接作業位置（図６に示す位置）に上昇し、又、流体圧シリンダ２２を短縮動作させると、昇降プレート２１及び下部プレート２４がガイドポスト２６及びガイドホルダー２７に案内されながら下降して下部プレート２４に固定した二つの下部治具２′がセット位置（図３に示す位置）に下降するようになっている。
【００３５】
尚、二つの下部治具２′及び二つのガイドポスト２６を固定した下部プレート２４と、二つの上部治具２″及び二つのガイドホルダー２７を固定した上部プレート２５とは、ドラム缶の天板５０の大きさに応じて交換可能になっており、下部プレート２４には、二つの下部治具２′の間隔を変えた３組の下部プレート２４が、又、上部プレート２５には、二つの上部治具２″の間隔を変えた３組の上部プレート２５が夫々用意されている。
【００３６】
前記二台の溶接装置４は、図１及び図２に示す如く、キャビネット本体１内に一定の間隔を空けて対向状に配設されており、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部を、又、天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部を夫々シールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接するものである。これらの溶接装置４には、何れもＴＩＧ溶接装置が夫々使用されている。
【００３７】
尚、二台の溶接装置４は、何れも同じ構成及び同じ構造に構成されているため、ここでは片方の溶接装置４のみについて説明し、他方の溶接装置４については、同じ部材・部品には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
前記溶接装置４は、図８乃至図１２に示す如く、先端部からアルゴンガス等のシールドガスＧを流すと共に、タングステン電極棒２８ｂを挿着した溶接用トーチ２８と、溶接用トーチ２８を旋回自在及び左右方向へ移動調整自在並びに高さ調整自在に支持するトーチ旋回ユニット２９と、溶接用電源装置８と、溶接用ガスボンベ（図示省略）等から構成されており、天板５０の開口５０ａに口金５１を溶接する際に、溶接用トーチ２８が溶接位置（図６及び図７に示す位置）にある天板５０及び口金５１の位置まで下降し、この位置で溶接用トーチ２８が先端部からシールドガスＧを流しながら、所定の速度で天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動しつつ、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１の端部とをシールドガスＧ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。
【００３９】
前記溶接用トーチ２８は、図８及び図９に示す如く、絶縁材製のトーチボディ２８ａ内にタングステン電極棒２８ｂを保持固定する銅製のコレット（図示省略）を上下動自在に挿着すると共に、トーチボディ２８ａの先端部にアルゴンガス等のシールドガスＧを放出する筒状のシールドノズル２８ｃを取り付けた構造になっており、タングステン電極棒２８ｂがその先端部をシールドノズル２８ｃから数ｍｍ突出させた状態でコレットに保持固定されている。この溶接用トーチ２８には、従来公知のＴＩＧ溶接用トーチが使用されている。
【００４０】
前記トーチ旋回ユニット２９は、治具支持機構３に設けた上部治具２″及び下部治具２′により溶接位置（図６及び図７に示す位置）に保持固定された天板５０の開口５０ａ周縁部に口金５１の端部を溶接する際に、溶接用トーチ２８を溶接位置近傍まで下降させ、その位置で溶接用トーチ２８を所定の速度で天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動させるものであり、溶接用トーチ２８を旋回自在及び左右方向へ移動調整自在並びに高さ調整自在に支持できるように構成されている。
【００４１】
即ち、トーチ旋回ユニット２９は、図８乃至図１１に示す如く、キャビネット本体１内に配設した支持フレーム３０と、支持フレーム３０に２本の前後方向のガイド軸３１を介してキャビネット本体１の前後方向（図２の左右方向及び図１１の上下方向）へ水平移動自在に支持された枠体３２と、枠体３２の横向きのガイド軸３２ａにキャビネット本体１の左右方向（図１の左右方向及び図１１の左右方向）へ水平移動自在に支持された旋回台３３と、支持フレーム３０に鉛直姿勢で固定され、出力軸３４ａが上向きの旋回駆動用モータ３４と、旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａに水平姿勢で取り付けられ、旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａを中心にして旋回する旋回用ガイド体３５と、旋回用ガイド体３５にアリ型のガイドレール３５ａを介して旋回用ガイド体３５の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置で旋回用ガイド体３５側へロックできると共に、旋回台３３の下面側に軸３６及びベアリング３７を介して回転自在に連動連結された旋回用スライダ３８と、旋回台３３の上面にキャビネット本体１の前後方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢のガイド体３９と、ガイド体３９にガイドレール（図示省略）を介してガイド体３９の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置でガイド体３９側へロックできる前後移動用スライダ４０と、前後移動用スライダ４０の上面にキャビネット本体１の前後方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢の支持アーム４１と、支持アーム４１の先端部にキャビネット本体１の左右方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢の横ガイド体４２と、横ガイド体４２の前面にガイドレール４２ａを介して横ガイド体４２の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置で止められる横移動用スライダ４３と、横移動用スライダ４３に螺挿され、横ガイド体４２にガイドレール４２ａに沿う姿勢で回転自在に支持された横ネジ軸４４と、横ガイド体４２に設けられ、横ネジ軸４４を正逆回転させる横移動用モータ４５と、横移動用スライド４３の前面に縦向き姿勢で固定された縦ガイド体４６と、縦ガイド体４６にガイドレール４６ａを介して昇降自在に支持され、先端部に溶接用トーチ２８を鉛直姿勢で支持するトーチ支持部材４７と、トーチ支持部材４７に螺挿され、縦ガイド体４６にガイドレール４６ａに沿う姿勢で回転自在に支持された縦ネジ軸４８と、縦ガイド体４６に設けられ、縦ネジ軸４８を正逆回転させる縦移動用モータ４９とから構成されている。
【００４２】
而して、このトーチ旋回ユニット２９によれば、旋回用ガイド体３５を旋回駆動用モータ３４により旋回させると、旋回用ガイド体３５の所定の位置にロックされた旋回用スライダ３８が縦軸３６及びベアリング３７を介して旋回台３３に連動連結されていると共に、旋回台３３が枠体３２の横向きのガイド軸３２ａにキャビネット本体１の左右方向へ移動自在に支持され、且つ枠体３２が前後方向のガイド軸３１にキャビネット本体１の前後方向へ移動自在に支持されていることとも相俟って、旋回台３３が旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａを中心にして旋回することになる。
その結果、旋回台３３の上面にガイド体３９及び前後移動用スライダ４０を介して取り付けた支持アーム４１も旋回台３３と一緒に旋回すると共に、支持アーム４１の先端部に設けた横ガイド体４２、横移動用スライダ４３、縦ガイド体４６及びトーチ支持部材４７等も旋回台３３と一緒に旋回し、トーチ支持部材４７に鉛直姿勢で取り付けた溶接用トーチ２８が天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動することになる。
【００４３】
尚、このトーチ旋回ユニット２９は、旋回用スライダ３８を旋回用ガイド体３５に沿って移動させ、旋回駆動用モータ３４の軸線と旋回用スライダ３８の上面に固定した軸３６との間隔Ｌを変えることによって、溶接用トーチ２８の旋回半径を調整することができるようになっている。
この実施の形態では、片方の溶接装置４（図１の右側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８が直径７３ｍｍの真円の軌跡を描くように、又、他方の溶接装置４（図１の左側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８が直径３７ｍｍの真円の軌跡を描くように夫々設定されている。
【００４４】
又、トーチ旋回ユニット２９は、横移動用スライド４３を横ネジ軸４４及び横移動用モータ４５により左右方向へ移動調整することによって、横移動用スライダ４３にトーチ支持部材４７等を介して取り付けた溶接用トーチ２８を左右方向へ移動調整できるようになっている。
その結果、トーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８を左右方向へ移動調整することによって、ドラム缶の天板５０の直径に応じて二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８の位置を溶接に適した最適な位置に変えられるようになっている。
この実施の形態に於いては、片方の溶接装置４（図１の右側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８の旋回中心と天板５０の中心との距離が１１０ｍｍ、１４０ｍｍ又は１９０ｍｍに、又、他方の溶接装置４（図１の左側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８の旋回中心と天板５０の中心との距離が１２５ｍｍ、１６０ｍｍ又は２１０ｍｍになるように夫々設定されている。
【００４５】
更に、トーチ旋回ユニット２９は、トーチ支持部材４７を縦ネジ軸４８及び縦移動用モータ４９により上下方向へ移動調整することによって、溶接用トーチ２８を高さ調整することができるようになっている。
この実施の形態に於いては、二台の溶接装置４の各トーチ旋回ユニット２９は、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１との溶接時に、各溶接用トーチ２８が自動的に高さ調整されて溶接位置を取り得るようになっている。
【００４６】
次に、上述した治具ユニット２及び円周溶接装置４を用いてドラム缶の大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに注入口を形成する大径の口金５１及び換気口を形成する小径の口金５１を夫々円周溶接により固着する場合について説明する。
尚、天板５０には、厚さが１．５ｍｍのステンレス製の天板５０が、又、大径の口金５１及び小径の口金５１には、夫々ステンレス製の口金５１が使用されている。更に、溶接電流、アーク長さ、左右の溶接用トーチ２８の旋回速度、シールドガスＧの供給量、タングステン電極棒２８ｂの先端形状等の溶接条件は、天板５０の材質や板厚、口金５１の材質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。
【００４７】
先ず、大径の口金５１及び小径の口金５１を夫々フランジ部５１ｂが下を向く姿勢でセット位置にある二つの下部治具２′の下部クランプ１１内に夫々挿入し、大径の口金５１及び小径の口金５１を夫々下部クランプ１１内の口金支持体１２で支持させる。
【００４８】
次に、ドラム缶の天板５０を裏向けにし、天板５０に形成した大径の開口５０ａに大径の口金５１が、又、天板５０に形成した小径の開口５０ａに小径の口金５１が夫々嵌るように天板５０をセット位置にある二つの下部治具２′の下部クランプ１１に載せる。そうすると、各下部クランプ１１内の口金支持体１２が天板５０の荷重により弾性体１３の弾性力に抗して下降し、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍に夫々下部クランプ１１が面接触状態で当接する。これにより、天板５０及び大小の口金５１は、二つの下部治具２′に支持された格好になる（図３参照）。このとき、大小の口金５１は、弾性体１３及び口金支持体１２により上方へ附勢され、その鍔部１７ｂが天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接した状態となっている。
【００４９】
天板５０及び大小の口金５１が二つの下部治具２′にセットされたら、治具支持機構３を作動させて二つの下部治具２′をセット位置から溶接作業位置へ上昇させる。そうすると、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍が上下方向から二つの上部クランプ１６及び下部クランプ１１により挾持固定される（図６参照）。このときにも、大小の口金５１は、弾性体１３及び口金支持体１２により上方へ附勢され、その鍔部１７ｂが天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接した状態となっている。
【００５０】
二つの治具ユニット２により天板５０及び大小の口金５１が保持固定されたら、二台の溶接装置４を作動させて天板５０の大小の開口５０ａ周縁部に大小の口金５１を夫々円周溶接により固着する。
即ち、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８がトーチ旋回ユニット２９により溶接位置へ下降し、溶接用トーチ２８の先端部を上部治具２″の蓋体１７のトーチ挿入用穴１７ａに挿入してガスシールド空間Ｓ内に望ませる（図６及び図７参照）。この状態で上部治具２″の上部クランプ１６及び下部治具２′の下部クランプ１１の冷却水通路１６ｃ，１１ｃに冷却水を流すと共に、溶接用トーチ２８のシールドノズル２８ｃからアルゴンガス等のシールドガスＧを流しつつ、シールドガスＧの雰囲気中で溶接用トーチ２８のタングステン電極棒２８ｂと天板５０及び口金５１の溶接個所との間にアークを発生させる。
【００５１】
アークが発生したら、溶接用トーチ２８がシールドノズル２８ｃからシールドガスＧを流しながら、トーチ旋回ユニット２９により天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動すると共に、上部クランプ１６内の蓋体１７を回転させつつ、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１の端部とをシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する。
【００５２】
このとき、溶接用トーチ２８の先端部が上部治具２″の蓋体１７のトーチ挿入用穴１７ａに挿入されてシールドガス空間Ｓ内に望んでいるため、発生したアークの強烈な光が上部治具２″の蓋体１７により遮蔽されることになり、作業員がアークからの強烈な光を直視したり、目や皮膚に有害な紫外線や赤外線を浴びたりすると云うことがなく、安全に溶接作業を行える。
又、溶接用トーチ２８から放出されたシールドガスＧを上部治具２″のシールドガス空間Ｓに溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするようにしているため、溶融池及び溶接直後の溶接ビード部分への空気の侵入を確実且つ良好に遮断することができ、溶接部の酸化を確実且つ良好に防止することができると共に、ピンホール等の溶接欠陥の無い溶接を行え、製品の大幅な品質向上を図れる。
更に、上部治具２″のシールドガス空間Ｓによりアーク周辺のシールドガスＧの濃度が高められるため、発生したアークがシールドガスＧによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークとなり、溶接部材の溶け込みが大きくなって裏波が出易くなる。そのため、図１３に示す如く、部材（天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１の端部）の溶け込みが十分に行われ、天板５０の開口５０ａ周縁部表面側と口金５１との間に隙間が形成されると云うことがなくなり、隙間腐蝕の問題を解決することができると共に、天板５０と口金５１との接合部の強度が大幅にアップすることになる。
そのうえ、蓋体１７がその鍔部１７ｂを上部クランプ１６の段部１６ｅに面接触させた状態で溶接用トーチ２８と一緒に回転するため、シールドガス空間Ｓ内のシールドガスＧが外部へ逃げ難くなり、シールドガスＧによるシールド効果をより高めることができるうえ、構造も極めて簡単な構造となる。
加えて、上部治具２″の上部クランプ１６及び下部治具２′の下部クランプ１１の冷却水通路１６ｃ，１１ｃに冷却水を流しているため、上部クランプ１６及び下部クランプ１１により溶接部が確実且つ良好に冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビートの溶け落ちや穴あきが確実に防止される。
【００５３】
そして、天板５０と大小の口金５１との円周溶接が終了すれば、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８がトーチ旋回ユニット２９により元の位置に復帰すると共に、治具支持機構３により天板５０を溶接位置に保持固定している下部治具２′が溶接作業位置からセット位置へ下降する。これにより、大小の口金５１を固着した天板５０を下部治具２′から取り出すことができる。
【００５４】
尚、上記の実施の形態に於いては、下部治具２′の下部クランプ１１を下部ベース１１ａ及び下部クランプ材１１ｂから構成し、又、上部治具２″の上部クランプ１６を上部ベース１６ａ及び上部クランプ材１６ｂから構成したが、他の実施の形態に於いては、下部ベース１１ａ及び下部クランプ材１１ｂを一体的に形成して下部クランプ１１とし、又、上部ベース１６ａ及び上部クランプ材１６ｂを一体的に形成して上部クランプ１６としても良い。
【００５５】
上記の実施の形態に於いては、上部治具２″の蓋体１７の外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを形成したが、他の実施の形態に於いては、蓋体１７の外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用切欠（図示省略）を形成するようにしても良い。
【００５６】
上記の実施の形態に於いては、治具支持機構３に二つの治具ユニット２を設けたが、他の実施の形態に於いては、治具支持機構３に一つの治具ユニット２を設け、キャビネット本体１の作業面１ａに一つの治具ユニット２を設けた治具支持機構３を二つ並べて設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置の正面図である。
【図２】同じく治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置の一部切欠側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る治具ユニットと治具ユニットを支持する治具支持機構の縦断正面図である。
【図４】治具ユニット及び治具支持機構の側面図である。
【図５】治具ユニット及び治具支持機構の平面図である。
【図６】治具ユニット及び治具支持機構の作動状態を示す縦断正面図である
【図７】治具ニットの拡大縦断面図である。
【図８】トーチ旋回ユニットの正面図である。
【図９】トーチ旋回ユニットの一部破断側面図である。
【図１０】トーチ旋回ユニットの一部切欠背面図である。
【図１１】トーチ旋回ユニットの平面図である。
【図１２】トーチ旋回ユニットの作動状態を示す平面図である。
【図１３】治具ユニット及び円周溶接装置を用いて天板の開口周縁部に口金の端部を円周溶接により接合した状態の天板及び口金の縦断面図である。
【図１４】天板の開口周縁部に口金の端部を従来の円周溶接により接合した状態の天板及び口金の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１はキャビネット本体、１ａは作業面、２は治具ユニット、２′は上部治具、２″は下部治具、３は治具支持機構、４は溶接装置、１１は下部クランプ、１１ｃは冷却水通路、１２は口金支持体、１３は弾性体、１６は上部クランプ、１６ｃは冷却水通路、１６ｅは段部、１７は蓋体、１７ａはトーチ挿入用穴、２８は溶接用トーチ、５０は天板、５０ａは天板の開口、５１は口金、５１ａは口金の位置決め用鍔部、Ｇはシールドガス、Ｓはシールドガス空間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に石油製品や化学薬品、医薬品、食品、塗料等の各種液体や各種粉体を保管、運搬するのに適した密閉型のドラム缶やタンクの天板に形成した大径の開口及び小径の開口に、注入口を形成する筒状の大径の口金及び換気口を形成する筒状の小径の口金を夫々円周溶接により接合するようにした円周溶接装置に用いる治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置に係り、特に、天板の大小の開口周縁部と大小の口金とをアルゴンガス等のシールドガスの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に、アークの強烈な光を遮蔽して作業者の目や皮膚を護ることができ、又、溶接用トーチから放出されるシールドガスを使用して溶接部のシールド効果を高め、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図れるようにした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】
一般に、石油製品や化学薬品、医薬品等の各種液体や粉体の保管、運搬には、ステンレス鋼板から成る密閉型のドラム缶やタンクが使用されている。
このようなステンレス製の密閉型のドラム缶やタンクは、鉄製のドラム缶やタンクに比較して高価であるため、一度内容物を入れて使用した後、内部を洗浄してから繰り返して使用するのが一般的である。
【０００３】
従来、ステンレス製の密閉型のドラム缶は、円筒状の胴体の下端部と皿状の地板とを巻き締めや溶接等により結合すると共に、胴体の上端部と注入口及び換気口を有する天板とを巻き締め等により結合することにより作製されている。
又、ドラム缶の天板には、注入口を形成する筒状の大径の口金と換気口を形成する筒状の小径の口金とが設けられており、注入口を通じてドラム缶内への内容物の充填やドラム缶内の内容物の排出、ドラム缶内の洗浄等を行っている。
【０００４】
前記注入口を形成する大径の口金や換気口を形成する小径の口金は、一般的に天板と別個に作製されており、図１４に示す如く、天板１００に形成した開口１００ａに天板１００の表面側から口金１０１の端部を挿入し、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを天板１００の裏面側から円周溶接することにより天板１００の開口１００ａ周縁部に接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接により接合する場合、天板１００と口金１０１とを適当な治具（図示省略）により仮止めし、この状態でＴＩＧ溶接用トーチから天板１００の開口１００ａ周縁部及び口金１０１の端部へ向かってアルゴンガス等のシールドガスを流しながら、ＴＩＧ溶接用トーチを天板１００の開口１００ａ及び口金１０１の端部に沿って旋回移動させつつ、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部と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している。
【０００６】
ところが、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、ＴＩＧ溶接用トーチに挿着したタングステン電極棒と溶接部材（天板１００及び口金１０１）との間にアークが発生するため、アークからの強烈な光を作業員が直視することがあり、作業員の目に障害を引き起こすと云う問題があった。特に、アーク光は、強烈な可視光線の他に、目や皮膚に有害な紫外線と赤外線を含んでいるのでより一層問題である。
【０００７】
又、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、ＴＩＧ溶接用トーチの先端に設けたシールドノズルから天板１００の開口１００ａ周縁部及び口金１０１の端部へ向かってシールドガスを流し、シールドガスの雰囲気中でアークにより天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接するようにしているが、シールドノズルからただ単にシールドガスを拡散放出するだけであり、然も、溶接箇所の周囲が開放された状態になっているため、シールドガスにより溶融池への空気の侵入を完全に遮断し難く、シールドガスによるシールド効果が低下することになる。
その結果、溶接部が酸化すると共に、酸化した箇所を除去する作業が必要になって作業工程が増えるうえ、ピンホールやブローホール等の溶接欠陥を生じ易くなり、製品の品質が低下すると云う問題があった。
【０００８】
更に、ＴＩＧ溶接用トーチを用いるＴＩＧ溶接に於いては、シールドノズルからシールドガスを拡散放出するだけであるため、溶接時に発生したアーク周辺のシールドガスの濃度が低下し、エネルギー密度の高いアークが得られず、不安定なアークになると云う問題があった。この場合には、天板１００の開口１００ａ周縁部と口金１０１の端部とを溶接により接合した際に、部材の溶け込みが不十分となって天板１００の開口１００ａ周縁部表面側と口金１０１との間に隙間が形成されることになり、隙間腐蝕が発生すると云う問題があった。
【０００９】
そのうえ、ドラム缶の天板１００には、注入口を形成する大径の口金１０１と換気口を形成する小径の口金１０１を夫々溶接により固着しなければならせないが、従来のドラム缶の天板１００に於いては、ＴＩＧ溶接装置等を用いて注入口を形成する大径の口金１０１と換気口を形成する小径の口金１０１とを円周溶接により天板１００に別々に取り付けているため、口金１０１の取り付けに手数と時間が掛かり、作業性に劣ると云う問題があった。
【特許文献１】特開２００２−５３１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、ドラム缶等の天板の開口周縁部と口金と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際に、アークの強烈な光を遮蔽して作業者の目や皮膚を護ることがで、又、溶接用トーチから放出されるシールドガスを使用して溶接部のシールド効果を高め、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図れ、然も、作業性に優れた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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、ドラム缶又は容器の天板に形成した開口に、天板の表面側から注入口又は換気口を形成する環状の口金の端部を挿入し、天板の裏面側から天板の開口周縁部及び口金の端部へ向かって溶接用トーチからシールドガスを流しながら、溶接用トーチを天板の開口及び口金の端部に沿って旋回移動させつつ、天板の開口周縁部に口金の端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した円周溶接装置に用いる治具ユニットであって、前記治具ユニットは、裏向けにした天板及び天板の開口に挿入した口金を下面側から支持する下部治具と、下部治具の上方位置に配設され、下部治具との間で天板の開口周縁部近傍を挾持固定する上部治具とから構成され、前記上部治具は、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプと、上部クランプ内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板の開口周縁部及び口金との間に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするためのシールドガス空間を形成する円盤状の蓋体とから成り、当該蓋体がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチの旋回移動に伴って溶接用トーチと一緒に上部クランプ内で回転する構成としたことに特徴がある。
【００１２】
本発明の請求項２の発明は、上部クランプの内周面に、蓋体の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部を形成し、蓋体のトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチの旋回時に、蓋体がその外周縁部を上部クランプの段部に面接触させた状態で溶接用トーチと一緒に回転する構成としたことに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項３の発明は、上部治具の上部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成したことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項４の発明は、下部治具が、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板を支持する環状の下部クランプと、下部クランプ内に上下動自在に配設され、天板の開口に挿入した口金を支持する口金支持体と、口金支持体を上方へ附勢して口金の端部外周面に形成した位置決め用鍔部を天板の開口周縁部に圧接させる弾性体とから成り、天板の開口周縁部を下部クランプと上部治具の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金の位置決め用鍔部を口金支持体及び弾性体により天板の開口周縁部に圧接させる構成としたことに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項５の発明は、下部治具の下部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成したことに特徴がある。
【００１６】
本発明の請求項６の発明は、ドラム缶又は容器の天板に形成した大径の開口及び小径の開口に、天板の表面側から注入口を形成する大径の口金の端部及び換気口を形成する小径の口金の端部を夫々挿入し、天板の裏面側から天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端部を、又、天板の裏面側から天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端部を夫々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した円周溶接装置であって、前記円周溶接装置は、作業面を有するキャビネット本体と、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板の大径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の大径の開口に挿入した大径の口金を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニットと、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板の小径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の小径の開口に挿入した小径の口金を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニットと、キャビネット本体の作業面に設けられ、前記二つの治具ユニットを支持する治具支持機構と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されていることに特徴がある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の治具ユニットは、次のような優れた効果を奏することができる。
（１）即ち、本発明の治具ユニットは、裏向けにした天板及び天板の開口に挿入した口金を下面側から支持する下部治具と、下部治具との間で天板の開口周縁部近傍を挾持する上部治具とから構成され、前記上部治具が、天板の開口周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプと、上部クランプ内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板の開口周縁部及び口金との間に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするためのシールドガス空間を形成する円盤状の蓋体とから成り、当該蓋体が溶接用トーチの旋回移動に伴って溶接用トーチと一緒に上部クランプ内で回転する構成としているため、天板の開口周縁部に口金の端部を円周溶接する際に、上部治具の蓋体によりアークの光が遮蔽されることになり、作業員がアークからの強烈な光を直視したり、目や皮膚に有害な紫外線や赤外線を浴びたりすると云うことがなく、安全に溶接作業を行える。
（２）本発明の治具ユニットは、上部治具に溶接用トーチから放出されるシールドガスを溜めて天板と口金の溶接個所周辺をシールドガスによりシールドするシールドガス空間を形成しているため、溶融池及び溶接直後の溶接ビード部分への空気の侵入を確実且つ良好に遮断することができる。
その結果、本発明の治具ユニットを用いれば、シールドガスによる溶接部のシールド効果が大幅に高められることになり、溶接部の酸化を確実且つ良好に防止することができると共に、ピンホール等の溶接欠陥の無い溶接を行え、製品の大幅な品質向上を図れる。
（３）本発明の治具ニットは、上部治具に形成したシールドガス空間によりアーク周辺のシールドガスの濃度が高められるため、発生したアークがシールドガスによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークとなり、溶接部材の溶け込みが大きくなって裏波が出易くなる。
その結果、本発明の治具ニットを用いれば、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接した際に、部材の溶け込みが十分に行われ、天板の開口周縁部表面側と口金との間に隙間が形成されると云うことがなく、隙間腐蝕の問題を解決することができると共に、天板と口金との接合部の強度が大幅にアップすることになる。
（４）本発明の治具ユニットは、蓋体に溶接用トーチの先端部が挿入されるトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠を有し、トーチ挿入用穴に挿入された溶接用トーチの先端部がシールドガス空間に臨む構成となっているため、溶接用トーチに挿着したタングステン電極棒周囲のシールドガスの濃度が高くなってタングステン電極棒が消耗し難くなり、タングステン電極棒の延命化を図れる。
（５）本発明の治具ユニットは、上部クランプの内周面に、蓋体の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部を形成を形成し、蓋体のトーチ挿入用穴又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチの旋回時に、蓋体がその外周縁部を上部クランプの段部に面接触させた状態で溶接用トーチと一緒に回転する構成としているため、シールドガス空間内のシールドガスが外部へ逃げ難くなり、シールドガスによるシールド効果をより高めることができるうえ、構造も極めて簡単な構造となる。
（６）本発明の治具ユニットは、上部治具の上部クランプ及び下部治具の下部クランプに冷却水が流れる冷却水通路を形成しているため、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接する際に、上部クランプ及び下部クランプにより溶接部が確実且つ良好に冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビートの溶け落ちや穴あきが確実に防止されることになる。
（７）本発明の治具ユニットは、下部治具が、裏向けにした天板の開口周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板を支持する環状の下部クランプと、下部クランプ内に上下動自在に配設され、天板の開口に挿入した口金を支持する口金支持体と、口金支持体を上方へ附勢して口金の端部外周面に形成した位置決め用鍔部を天板の開口周縁部に圧接させる弾性体とから成り、天板の開口周縁部を下部クランプと上部治具の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金の位置決め用鍔部を口金支持体及び弾性体により天板の開口周縁部に圧接させる構成としているため、天板の開口周縁部と口金の端部とを円周溶接する際に、天板の開口周縁部と口金とを隙間無く確実に且つ良好に密着させることができ、溶接欠陥の無い円周溶接を行える。
【００１８】
本発明の円周溶接装置は、キャビネット本体と、キャビネット本体に配設され、天板の大径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の大径の開口に挿入した大径の口金を支持する治具ユニットと、キャビネット本体に配設され、天板の小径の開口周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板の小径の開口に挿入した小径の口金を支持する治具ユニットと、キャビネット本体に設けられ、前記両治具ユニットを支持する治具支持機構と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の大径の開口周縁部に大径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置と、キャビネット本体内に配設され、先端部からシールドガスを放出して天板の小径の開口周縁部に小径の口金の端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旋回自在な溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されているため、天板の大径の開口に注入口を形成する大径の口金を、又、天板の小径の開口に換気口を形成する小径の口金を円周溶接により同時に固着することができ、天板への複数個の口金の取り付けを短時間で行え、作業性に優れている。
更に、本発明の円周溶接装置は、アークの光を遮蔽してシールドガスによるシールドガス効果を高められる治具ユニットを備えているため、天板の開口周縁部と口金とを円周溶接する際に、強烈なアーク光から作業者の目や皮膚を護ることがで、又、溶接部の酸化を防止することができると共に、エネルギー密度の高い安定したアークが得られ、更に、溶接部の余分な熱を吸収して溶接による熱歪の抑制、ビードの溶け落ちや穴あきの防止を夫々図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置を示し、当該円周溶接装置は、ステンレス製の密閉型のドラム缶（又はタンク）の天板５０の大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに、注入口を形成する大径の口金５１及び換気口を形成する小径の口金５１を夫々円周溶接により同時に固着することができるようになっている。
【００２０】
即ち、前記円周溶接装置は、図１及び図２に示す如く、前面側に水平な作業面１ａを有するキャビネット本体１と、キャビネット本体１の作業面１ａに配設され、裏向けにした天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の大径の開口５０ａに挿入した大径の口金５１を支持する治具ユニット２と、キャビネット本体１の作業面１ａに配設され、裏向けにした天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を支持する治具ユニット２と、キャビネット本体１の作業面１ａに設けられ、前記二つの治具ユニット２を支持する治具支持機構３と、キャビネット本体１内に配設され、先端部からシールドガスＧを放出して天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ２８を備えた溶接装置４と、キャビネット本体１内に配設され、先端部からシールドガスＧを放出して天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部をシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ２８を備えた溶接装置４とから構成されている。
【００２１】
尚、ドラム缶の天板５０に取り付けられる注入口を形成する環状の大径の口金５１及び換気口を形成する環状の小径の口金５１は、何れも図７に示すように一端部外周面に天板５０の開口５０ａ周縁部に当接する環状の位置決め用鍔部５１ａを有すると共に、他端部外周面に天板５０に対向するフランジ部５１ｂを備えており、環状の位置決め用鍔部５１ａを形成した端部が天板５０の表面側から天板５０に形成した大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに夫々挿入され、円周溶接により天板５０の開口５０ａ周縁部に固着されている。
又、大径の口金５１及び小径の口金５１は、何れも内周面に雌ネジが形成された内ネジタイプの口金５１に形成されている。
【００２２】
前記キャビネット本体１は、図１及び図２に示す如く、底面側に複数のキャスター５及び支持脚６を有し、前面側の略上半分が前方へ開放された格好になっており、キャビネット本体１内の前面側中間部位置には、二つの治具ユニット２及びこれらを支持する治具支持機構３が設置される水平な作業面１ａが形成されていると共に、キャビネット本体１内の前面側上部位置には、二台の溶接装置４の溶接条件や電極位置等を設定するタッチパネル式の操作盤７が設けられている。
又、キャビネット本体１の内部には、溶接用電源装置８及びその制御装置（図示省略）、溶接用ガスボンベ（図示省略）及びその附属品（図示省略）、治具ユニット２へ供給される冷却水を作るチラーユニット９、蛍光灯１０等が夫々格納されている。
【００２３】
前記二つの治具ユニット２は、裏向けにした天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を夫々上下方向から挾持固定すると共に、天板５０の大径の開口５０ａに挿入した大径の口金５１及び天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を夫々支持するものであり、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部を、又、天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部を夫々アルゴンガス等のシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する際に、アークの強烈な光を遮蔽すると共に、溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを使用して溶接部のシールド効果を高め、且つ溶接部の余分な熱を吸収するようにしたものである。
【００２４】
尚、二つの治具ユニット２は、何れも同じ部材及び同じ部品により同一の構造に構成されており、大きさが異なるだけであるため、ここでは片方の治具ユニット２（天板５０の小径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定して小径の口金５１を支持する治具ユニット２）のみについて説明し、他方の治具ユニット２（天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定して大径の口金５１を支持する治具ユニット２）については、同じ部材・部品には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２５】
前記治具ユニット２は、図３、図６及び図７に示す如く、裏向けにした天板５０の小径の開口５０ａ周縁部及び天板５０の小径の開口５０ａに挿入した小径の口金５１を下面側から支持する下部治具２′と、下部治具２′の上方位置に対向状に配設され、下部治具２′との間で天板５０の開口５０ａ周縁部近傍を上下方向から挾持固定する上部治具２″とから構成されている。
【００２６】
即ち、下部治具２′は、図７に示す如く、裏向けにした天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板５０を支持する環状の下部クランプ１１と、下部クランプ１１内に上下動自在に配設され、天板５０の開口５０ａに挿入した口金５１を支持する口金支持体１２と、口金支持体１２を上方へ附勢して口金５１の端部外周面に形成した位置決め用鍔部５１ａを天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接させる弾性体１３とから成り、天板５０の開口５０ａ周縁部を下部クランプ１１と上部治具２″の上部クランプとで挾持固定すると共に、口金５１の位置決め用鍔部５１ａを口金支持体１２及び弾性体１３により天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接させる構成となっている。
【００２７】
具体的には、下部クランプ１１は、後述する治具支持機構３の下部プレート２４上面にボルト１５により固定され、アルミ合金等の金属材により形成された有底筒状のフランジ付きの下部ベース１１ａと、下部ベース１１ａの上面にボルト１５により固定され、天板５０の開口５０ａ周縁部に下面側から面接触状態で当接する熱伝導性に優れた銅材により形成された環状の下部クランプ材１１ｂとから成り、下部クランプ材１１ｂの下面には、冷却水が流れる略環状の冷却水通路１１ｃが形成されていると共に、下部ベース１１ａには、冷却水通路１１ｃに連通する冷却水入口１１ｄ及び冷却水出口（図示省略）が夫々形成されている。
【００２８】
口金支持体１２は、アルミ合金等の金属材により略凸状に形成されており、下部クランプ１１内に上下方向へ摺動自在に挿入されて口金５１を支持する筒部１２ａと、筒部１２ａの上端部に連設されて口金５１内に挿入される軸部１１ｂとから成る。
この口金支持体１２は、下部クランプ１１内に上下動自在に挿入されており、軸部１１ｂと下部ベース１１ａの底壁部分との間に介設した圧縮コイルスプリングから成る弾性体１３により上方へ附勢されていると共に、下部ベース１１ａの底壁部分に上下動自在に挿通されて軸部に螺着した抜け止めボルト１４により抜け止めされている。
尚、弾性体１３の附勢力（弾性力）は、口金支持体１２に口金５１を介して天板５０の荷重が掛かったときに口金支持体１２が弾性体１３の弾性力に抗して下降するように設定されている。
【００２９】
一方、上部治具２″は、図７に示す如く、裏向けにした天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプ１６と、上部クランプ１６内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを有すると共に、天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１との間に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするためのシールドガス空間Ｓを形成する円盤状の蓋体１７とから成り、当該蓋体１７がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ２８の旋回移動に伴って溶接用トーチ２８と一緒に上部クランプ１６内で回転する構成となっている。
【００３０】
具体的には、上部クランプ１６は、後述する治具支持機構３の上部プレート２５下面にボルト１５により固定され、アルミ合金等の金属材により形成された環状の上部ベース１６ａと、上部ベース１６ａの下面にボルト１５により固定され、天板５０の開口５０ａ周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する熱伝導性に優れた銅材により形成された環状の上部クランプ材１６ｂとから成り、上部クランプ材１６ｂの上面には、冷却水が流れる略環状の冷却水通路１６ｃが形成されていると共に、上部ベース１６ａには、冷却水通路１６ｃに連通する冷却水入口１６ｄ及び冷却水出口（図示省略）が夫々形成されている。
又、上部クランプ材１６ｂの内径は、上部ベース１６ａの内径よりも小径に形成されている。そのため、上部クランプ１６の内周面には、段部１６ｅが形成された格好になっている。
【００３１】
蓋体１７は、セラミック材又はアルミ合金材等の金属材により円盤状に形成されており、その外周縁部が上部クランプ１６の段部１６ｅに摺動回転自在に支持載置されている。
又、蓋体７の外周縁部には、溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａが形成されていると共に、蓋体７の外周面には、上部クランプ１６の段部１６ｅに面接触状態で摺動回転自在に支持される環状の鍔部１７ｂが形成されている。
この蓋体１７は、その鍔部１７ｂが上部クランプ１６の段部１６ｅに摺動回転自在に支持された状態で上部クランプ１６内に水平回転自在に配設されており、天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１との間に溶接用トーチ２８から放出されるシールドガスＧを溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするためのシールドガス空間Ｓを形成するようになっている。
又、蓋体１７は、トーチ挿入用穴１７ａに挿入された溶接用トーチ２８の旋回時に、アークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ２８の旋回移動に伴って溶接用トーチ２８と一緒に上部クランプ１６内で回転するようになっている。
【００３２】
前記治具支持機構３は、図１乃至図６に示す如く、二つの治具ユニット２の上部治具２″をキャビネット本体１の作業面１ａから同じ高さ位置に支持すると共に、二つの治具ユニット２の下部治具２′を二つの上部治具２″に対向する状態で上下動自在に支持するものであり、二つの下部治具２′を、二つの上部治具２″から夫々離間させて二つの下部治具２′に天板５０及び大小の口金５１をセットすることができるセット位置（図１、図２、図３及び図４に示す位置）と、二つの上部治具２″に近接させて二つの下部治具２′に支持された天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍を上部治具２″及び下部治具２′により夫々上下方向から挾持固定することができる溶接作業位置（図６及び図７に示す位置）とに亘って上下動させることができるようになっている。
【００３３】
即ち、治具支持機構３は、図３乃至図６に示す如く、キャビネット本体１の作業面１ａにボルト１５により固定した長方形状のベース１８と、ベース１８の四隅に立設した支柱１９と、各支柱１９の上端部にベース１８に対向する状態で固定され、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８が夫々旋回移動可能に挿通される二つの長穴２０ａを形成した長方形状の支持プレート２０と、ベース１８の上面に配置された昇降プレート２１と、ベース１８の下面側に取り付けられ、昇降プレート２１を昇降動させる流体圧シリンダ２２と、昇降プレート２１の上面に位置決めキー２３を介して位置決めされた下部プレート２４と、支持プレート２０の下面側にボルトにより固定され、支持プレート２０の二つの長穴２０ａに合致して二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８が夫々旋回移動可能に挿通される二つの円形穴２５ａを形成した上部プレート２５と、下部プレート２４の両端部に立設されたガイドポスト２６と、支持プレート２０の両端部下面に固定され、ガイドポスト２６が摺動自在に嵌合されるガイドホルダー２７とから構成されており、上部プレート２５の下面側で且つ二つの円形穴２５ａの周縁部には、上部治具２″が夫々ボルト１５により固定され、又、下部プレート２４の上面には、下部治具２′が上部プレート２５の上部治具２″に対向する状態で夫々ボルト１５により固定されている。
【００３４】
而して、この治具支持機構３によれば、流体圧シリンダ２２を伸長動作させると、昇降プレート２１及び下部プレート２４がガイドポスト２６及びガイドホルダー２７に案内されながら上昇して下部プレート２４に固定した二つの下部治具２′が溶接作業位置（図６に示す位置）に上昇し、又、流体圧シリンダ２２を短縮動作させると、昇降プレート２１及び下部プレート２４がガイドポスト２６及びガイドホルダー２７に案内されながら下降して下部プレート２４に固定した二つの下部治具２′がセット位置（図３に示す位置）に下降するようになっている。
【００３５】
尚、二つの下部治具２′及び二つのガイドポスト２６を固定した下部プレート２４と、二つの上部治具２″及び二つのガイドホルダー２７を固定した上部プレート２５とは、ドラム缶の天板５０の大きさに応じて交換可能になっており、下部プレート２４には、二つの下部治具２′の間隔を変えた３組の下部プレート２４が、又、上部プレート２５には、二つの上部治具２″の間隔を変えた３組の上部プレート２５が夫々用意されている。
【００３６】
前記二台の溶接装置４は、図１及び図２に示す如く、キャビネット本体１内に一定の間隔を空けて対向状に配設されており、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部に大径の口金５１の端部を、又、天板５０の小径の開口５０ａ周縁部に小径の口金５１の端部を夫々シールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接するものである。これらの溶接装置４には、何れもＴＩＧ溶接装置が夫々使用されている。
【００３７】
尚、二台の溶接装置４は、何れも同じ構成及び同じ構造に構成されているため、ここでは片方の溶接装置４のみについて説明し、他方の溶接装置４については、同じ部材・部品には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
前記溶接装置４は、図８乃至図１２に示す如く、先端部からアルゴンガス等のシールドガスＧを流すと共に、タングステン電極棒２８ｂを挿着した溶接用トーチ２８と、溶接用トーチ２８を旋回自在及び左右方向へ移動調整自在並びに高さ調整自在に支持するトーチ旋回ユニット２９と、溶接用電源装置８と、溶接用ガスボンベ（図示省略）等から構成されており、天板５０の開口５０ａに口金５１を溶接する際に、溶接用トーチ２８が溶接位置（図６及び図７に示す位置）にある天板５０及び口金５１の位置まで下降し、この位置で溶接用トーチ２８が先端部からシールドガスＧを流しながら、所定の速度で天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動しつつ、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１の端部とをシールドガスＧ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。
【００３９】
前記溶接用トーチ２８は、図８及び図９に示す如く、絶縁材製のトーチボディ２８ａ内にタングステン電極棒２８ｂを保持固定する銅製のコレット（図示省略）を上下動自在に挿着すると共に、トーチボディ２８ａの先端部にアルゴンガス等のシールドガスＧを放出する筒状のシールドノズル２８ｃを取り付けた構造になっており、タングステン電極棒２８ｂがその先端部をシールドノズル２８ｃから数ｍｍ突出させた状態でコレットに保持固定されている。この溶接用トーチ２８には、従来公知のＴＩＧ溶接用トーチが使用されている。
【００４０】
前記トーチ旋回ユニット２９は、治具支持機構３に設けた上部治具２″及び下部治具２′により溶接位置（図６及び図７に示す位置）に保持固定された天板５０の開口５０ａ周縁部に口金５１の端部を溶接する際に、溶接用トーチ２８を溶接位置近傍まで下降させ、その位置で溶接用トーチ２８を所定の速度で天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動させるものであり、溶接用トーチ２８を旋回自在及び左右方向へ移動調整自在並びに高さ調整自在に支持できるように構成されている。
【００４１】
即ち、トーチ旋回ユニット２９は、図８乃至図１１に示す如く、キャビネット本体１内に配設した支持フレーム３０と、支持フレーム３０に２本の前後方向のガイド軸３１を介してキャビネット本体１の前後方向（図２の左右方向及び図１１の上下方向）へ水平移動自在に支持された枠体３２と、枠体３２の横向きのガイド軸３２ａにキャビネット本体１の左右方向（図１の左右方向及び図１１の左右方向）へ水平移動自在に支持された旋回台３３と、支持フレーム３０に鉛直姿勢で固定され、出力軸３４ａが上向きの旋回駆動用モータ３４と、旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａに水平姿勢で取り付けられ、旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａを中心にして旋回する旋回用ガイド体３５と、旋回用ガイド体３５にアリ型のガイドレール３５ａを介して旋回用ガイド体３５の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置で旋回用ガイド体３５側へロックできると共に、旋回台３３の下面側に軸３６及びベアリング３７を介して回転自在に連動連結された旋回用スライダ３８と、旋回台３３の上面にキャビネット本体１の前後方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢のガイド体３９と、ガイド体３９にガイドレール（図示省略）を介してガイド体３９の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置でガイド体３９側へロックできる前後移動用スライダ４０と、前後移動用スライダ４０の上面にキャビネット本体１の前後方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢の支持アーム４１と、支持アーム４１の先端部にキャビネット本体１の左右方向へ沿う姿勢で固定された水平姿勢の横ガイド体４２と、横ガイド体４２の前面にガイドレール４２ａを介して横ガイド体４２の長手方向に沿って往復移動自在に支持され、所定の位置で止められる横移動用スライダ４３と、横移動用スライダ４３に螺挿され、横ガイド体４２にガイドレール４２ａに沿う姿勢で回転自在に支持された横ネジ軸４４と、横ガイド体４２に設けられ、横ネジ軸４４を正逆回転させる横移動用モータ４５と、横移動用スライド４３の前面に縦向き姿勢で固定された縦ガイド体４６と、縦ガイド体４６にガイドレール４６ａを介して昇降自在に支持され、先端部に溶接用トーチ２８を鉛直姿勢で支持するトーチ支持部材４７と、トーチ支持部材４７に螺挿され、縦ガイド体４６にガイドレール４６ａに沿う姿勢で回転自在に支持された縦ネジ軸４８と、縦ガイド体４６に設けられ、縦ネジ軸４８を正逆回転させる縦移動用モータ４９とから構成されている。
【００４２】
而して、このトーチ旋回ユニット２９によれば、旋回用ガイド体３５を旋回駆動用モータ３４により旋回させると、旋回用ガイド体３５の所定の位置にロックされた旋回用スライダ３８が縦軸３６及びベアリング３７を介して旋回台３３に連動連結されていると共に、旋回台３３が枠体３２の横向きのガイド軸３２ａにキャビネット本体１の左右方向へ移動自在に支持され、且つ枠体３２が前後方向のガイド軸３１にキャビネット本体１の前後方向へ移動自在に支持されていることとも相俟って、旋回台３３が旋回駆動用モータ３４の出力軸３４ａを中心にして旋回することになる。
その結果、旋回台３３の上面にガイド体３９及び前後移動用スライダ４０を介して取り付けた支持アーム４１も旋回台３３と一緒に旋回すると共に、支持アーム４１の先端部に設けた横ガイド体４２、横移動用スライダ４３、縦ガイド体４６及びトーチ支持部材４７等も旋回台３３と一緒に旋回し、トーチ支持部材４７に鉛直姿勢で取り付けた溶接用トーチ２８が天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動することになる。
【００４３】
尚、このトーチ旋回ユニット２９は、旋回用スライダ３８を旋回用ガイド体３５に沿って移動させ、旋回駆動用モータ３４の軸線と旋回用スライダ３８の上面に固定した軸３６との間隔Ｌを変えることによって、溶接用トーチ２８の旋回半径を調整することができるようになっている。
この実施の形態では、片方の溶接装置４（図１の右側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８が直径７３ｍｍの真円の軌跡を描くように、又、他方の溶接装置４（図１の左側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８が直径３７ｍｍの真円の軌跡を描くように夫々設定されている。
【００４４】
又、トーチ旋回ユニット２９は、横移動用スライド４３を横ネジ軸４４及び横移動用モータ４５により左右方向へ移動調整することによって、横移動用スライダ４３にトーチ支持部材４７等を介して取り付けた溶接用トーチ２８を左右方向へ移動調整できるようになっている。
その結果、トーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８を左右方向へ移動調整することによって、ドラム缶の天板５０の直径に応じて二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８の位置を溶接に適した最適な位置に変えられるようになっている。
この実施の形態に於いては、片方の溶接装置４（図１の右側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８の旋回中心と天板５０の中心との距離が１１０ｍｍ、１４０ｍｍ又は１９０ｍｍに、又、他方の溶接装置４（図１の左側の溶接装置４）のトーチ旋回ユニット２９は、溶接用トーチ２８の旋回中心と天板５０の中心との距離が１２５ｍｍ、１６０ｍｍ又は２１０ｍｍになるように夫々設定されている。
【００４５】
更に、トーチ旋回ユニット２９は、トーチ支持部材４７を縦ネジ軸４８及び縦移動用モータ４９により上下方向へ移動調整することによって、溶接用トーチ２８を高さ調整することができるようになっている。
この実施の形態に於いては、二台の溶接装置４の各トーチ旋回ユニット２９は、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１との溶接時に、各溶接用トーチ２８が自動的に高さ調整されて溶接位置を取り得るようになっている。
【００４６】
次に、上述した治具ユニット２及び円周溶接装置４を用いてドラム缶の大径の開口５０ａ及び小径の開口５０ａに注入口を形成する大径の口金５１及び換気口を形成する小径の口金５１を夫々円周溶接により固着する場合について説明する。
尚、天板５０には、厚さが１．５ｍｍのステンレス製の天板５０が、又、大径の口金５１及び小径の口金５１には、夫々ステンレス製の口金５１が使用されている。更に、溶接電流、アーク長さ、左右の溶接用トーチ２８の旋回速度、シールドガスＧの供給量、タングステン電極棒２８ｂの先端形状等の溶接条件は、天板５０の材質や板厚、口金５１の材質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。
【００４７】
先ず、大径の口金５１及び小径の口金５１を夫々フランジ部５１ｂが下を向く姿勢でセット位置にある二つの下部治具２′の下部クランプ１１内に夫々挿入し、大径の口金５１及び小径の口金５１を夫々下部クランプ１１内の口金支持体１２で支持させる。
【００４８】
次に、ドラム缶の天板５０を裏向けにし、天板５０に形成した大径の開口５０ａに大径の口金５１が、又、天板５０に形成した小径の開口５０ａに小径の口金５１が夫々嵌るように天板５０をセット位置にある二つの下部治具２′の下部クランプ１１に載せる。そうすると、各下部クランプ１１内の口金支持体１２が天板５０の荷重により弾性体１３の弾性力に抗して下降し、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍に夫々下部クランプ１１が面接触状態で当接する。これにより、天板５０及び大小の口金５１は、二つの下部治具２′に支持された格好になる（図３参照）。このとき、大小の口金５１は、弾性体１３及び口金支持体１２により上方へ附勢され、その鍔部１７ｂが天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接した状態となっている。
【００４９】
天板５０及び大小の口金５１が二つの下部治具２′にセットされたら、治具支持機構３を作動させて二つの下部治具２′をセット位置から溶接作業位置へ上昇させる。そうすると、天板５０の大径の開口５０ａ周縁部近傍及び小径の開口５０ａ周縁部近傍が上下方向から二つの上部クランプ１６及び下部クランプ１１により挾持固定される（図６参照）。このときにも、大小の口金５１は、弾性体１３及び口金支持体１２により上方へ附勢され、その鍔部１７ｂが天板５０の開口５０ａ周縁部に圧接した状態となっている。
【００５０】
二つの治具ユニット２により天板５０及び大小の口金５１が保持固定されたら、二台の溶接装置４を作動させて天板５０の大小の開口５０ａ周縁部に大小の口金５１を夫々円周溶接により固着する。
即ち、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８がトーチ旋回ユニット２９により溶接位置へ下降し、溶接用トーチ２８の先端部を上部治具２″の蓋体１７のトーチ挿入用穴１７ａに挿入してガスシールド空間Ｓ内に望ませる（図６及び図７参照）。この状態で上部治具２″の上部クランプ１６及び下部治具２′の下部クランプ１１の冷却水通路１６ｃ，１１ｃに冷却水を流すと共に、溶接用トーチ２８のシールドノズル２８ｃからアルゴンガス等のシールドガスＧを流しつつ、シールドガスＧの雰囲気中で溶接用トーチ２８のタングステン電極棒２８ｂと天板５０及び口金５１の溶接個所との間にアークを発生させる。
【００５１】
アークが発生したら、溶接用トーチ２８がシールドノズル２８ｃからシールドガスＧを流しながら、トーチ旋回ユニット２９により天板５０の開口５０ａ及び口金５１の端部に沿って旋回移動すると共に、上部クランプ１６内の蓋体１７を回転させつつ、天板５０の開口５０ａ周縁部と口金５１の端部とをシールドガスＧの雰囲気中でアークにより円周溶接する。
【００５２】
このとき、溶接用トーチ２８の先端部が上部治具２″の蓋体１７のトーチ挿入用穴１７ａに挿入されてシールドガス空間Ｓ内に望んでいるため、発生したアークの強烈な光が上部治具２″の蓋体１７により遮蔽されることになり、作業員がアークからの強烈な光を直視したり、目や皮膚に有害な紫外線や赤外線を浴びたりすると云うことがなく、安全に溶接作業を行える。
又、溶接用トーチ２８から放出されたシールドガスＧを上部治具２″のシールドガス空間Ｓに溜めて天板５０と口金５１の溶接個所周辺をシールドガスＧによりシールドするようにしているため、溶融池及び溶接直後の溶接ビード部分への空気の侵入を確実且つ良好に遮断することができ、溶接部の酸化を確実且つ良好に防止することができると共に、ピンホール等の溶接欠陥の無い溶接を行え、製品の大幅な品質向上を図れる。
更に、上部治具２″のシールドガス空間Ｓによりアーク周辺のシールドガスＧの濃度が高められるため、発生したアークがシールドガスＧによるサーマルピンチ効果により絞られてエネルギー密度の高い安定したアークとなり、溶接部材の溶け込みが大きくなって裏波が出易くなる。そのため、図１３に示す如く、部材（天板５０の開口５０ａ周縁部及び口金５１の端部）の溶け込みが十分に行われ、天板５０の開口５０ａ周縁部表面側と口金５１との間に隙間が形成されると云うことがなくなり、隙間腐蝕の問題を解決することができると共に、天板５０と口金５１との接合部の強度が大幅にアップすることになる。
そのうえ、蓋体１７がその鍔部１７ｂを上部クランプ１６の段部１６ｅに面接触させた状態で溶接用トーチ２８と一緒に回転するため、シールドガス空間Ｓ内のシールドガスＧが外部へ逃げ難くなり、シールドガスＧによるシールド効果をより高めることができるうえ、構造も極めて簡単な構造となる。
加えて、上部治具２″の上部クランプ１６及び下部治具２′の下部クランプ１１の冷却水通路１６ｃ，１１ｃに冷却水を流しているため、上部クランプ１６及び下部クランプ１１により溶接部が確実且つ良好に冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビートの溶け落ちや穴あきが確実に防止される。
【００５３】
そして、天板５０と大小の口金５１との円周溶接が終了すれば、二台の溶接装置４の溶接用トーチ２８がトーチ旋回ユニット２９により元の位置に復帰すると共に、治具支持機構３により天板５０を溶接位置に保持固定している下部治具２′が溶接作業位置からセット位置へ下降する。これにより、大小の口金５１を固着した天板５０を下部治具２′から取り出すことができる。
【００５４】
尚、上記の実施の形態に於いては、下部治具２′の下部クランプ１１を下部ベース１１ａ及び下部クランプ材１１ｂから構成し、又、上部治具２″の上部クランプ１６を上部ベース１６ａ及び上部クランプ材１６ｂから構成したが、他の実施の形態に於いては、下部ベース１１ａ及び下部クランプ材１１ｂを一体的に形成して下部クランプ１１とし、又、上部ベース１６ａ及び上部クランプ材１６ｂを一体的に形成して上部クランプ１６としても良い。
【００５５】
上記の実施の形態に於いては、上部治具２″の蓋体１７の外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴１７ａを形成したが、他の実施の形態に於いては、蓋体１７の外周縁部に溶接用トーチ２８の先端部が挿入されるトーチ挿入用切欠（図示省略）を形成するようにしても良い。
【００５６】
上記の実施の形態に於いては、治具支持機構３に二つの治具ユニット２を設けたが、他の実施の形態に於いては、治具支持機構３に一つの治具ユニット２を設け、キャビネット本体１の作業面１ａに一つの治具ユニット２を設けた治具支持機構３を二つ並べて設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置の正面図である。
【図２】同じく治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置の一部切欠側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る治具ユニットと治具ユニットを支持する治具支持機構の縦断正面図である。
【図４】治具ユニット及び治具支持機構の側面図である。
【図５】治具ユニット及び治具支持機構の平面図である。
【図６】治具ユニット及び治具支持機構の作動状態を示す縦断正面図である
【図７】治具ニットの拡大縦断面図である。
【図８】トーチ旋回ユニットの正面図である。
【図９】トーチ旋回ユニットの一部破断側面図である。
【図１０】トーチ旋回ユニットの一部切欠背面図である。
【図１１】トーチ旋回ユニットの平面図である。
【図１２】トーチ旋回ユニットの作動状態を示す平面図である。
【図１３】治具ユニット及び円周溶接装置を用いて天板の開口周縁部に口金の端部を円周溶接により接合した状態の天板及び口金の縦断面図である。
【図１４】天板の開口周縁部に口金の端部を従来の円周溶接により接合した状態の天板及び口金の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１はキャビネット本体、１ａは作業面、２は治具ユニット、２′は上部治具、２″は下部治具、３は治具支持機構、４は溶接装置、１１は下部クランプ、１１ｃは冷却水通路、１２は口金支持体、１３は弾性体、１６は上部クランプ、１６ｃは冷却水通路、１６ｅは段部、１７は蓋体、１７ａはトーチ挿入用穴、２８は溶接用トーチ、５０は天板、５０ａは天板の開口、５１は口金、５１ａは口金の位置決め用鍔部、Ｇはシールドガス、Ｓはシールドガス空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム缶又は容器の天板（５０）に形成した開口（５０ａ）に、天板（５０）の表面側から注入口又は換気口を形成する環状の口金（５１）の端部を挿入し、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部及び口金（５１）の端部へ向かって溶接用トーチ（２８）からシールドガス（Ｇ）を流しながら、溶接用トーチ（２８）を天板（５０）の開口（５０ａ）及び口金（５１）の端部に沿って旋回移動させつつ、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接するようにした円周溶接装置に用いる治具ユニット（２）であって、前記治具ユニット（２）は、裏向けにした天板（５０）及び天板（５０）の開口（５０ａ）に挿入した口金（５１）を下面側から支持する下部治具（２′）と、下部治具（２′）の上方位置に配設され、下部治具（２′）との間で天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定する上部治具（２″）とから構成され、前記上部治具（２″）は、裏向けにした天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプ（１６）と、上部クランプ（１６）内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチ（２８）の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴（１７ａ）又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部及び口金（５１）との間に溶接用トーチ（２８）から放出されるシールドガス（Ｇ）を溜めて天板（５０）と口金（５１）の溶接個所周辺をシールドガス（Ｇ）によりシールドするためのシールドガス空間（Ｓ）を形成する円盤状の蓋体（１７）とから成り、当該蓋体（１７）がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ（２８）の旋回移動に伴って溶接用トーチ（２８）と一緒に上部クランプ（１６）内で回転する構成としたことを特徴とする治具ユニット。
【請求項２】
上部クランプ（１６）の内周面に、蓋体（１７）の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部（１６ｅ）を形成し、蓋体（１７）のトーチ挿入用穴（１７ａ）又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチ（２８）の旋回時に、蓋体（１７）がその外周縁部を上部クランプ（１６）の段部（１６ｅ）に面接触させた状態で溶接用トーチ（２８）と一緒に回転する構成としたことを特徴とする請求項１の記載の治具ユニット。
【請求項３】
上部治具（２″）の上部クランプ（１６）に冷却水が流れる冷却水通路（１６ｃ）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の治具ユニット。
【請求項４】
下部治具（２′）は、裏向けにした天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板（５０）を支持する環状の下部クランプ（１１）と、下部クランプ（１１）内に上下動自在に配設され、天板（５０）の開口（５０ａ）に挿入した口金（５１）を支持する口金支持体（１２）と、口金支持体（１２）を上方へ附勢して口金（５１）の端部外周面に形成した位置決め用鍔部（５１ａ）を天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に圧接させる弾性体（１３）とから成り、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部を下部クランプ（１１）と上部治具（２″）の上部クランプ（１６）とで挾持固定すると共に、口金（５１）の位置決め用鍔部（５１ａ）を口金支持体（１２）及び弾性体（１３）により天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に圧接させる構成としたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の治具ユニット。
【請求項５】
下部治具（２′）の下部クランプ（１１）に冷却水が流れる冷却水通路（１１ｃ）を形成したことを特徴とする請求項４に記載の治具ユニット。
【請求項６】
ドラム缶又は容器の天板（５０）に形成した大径の開口（５０ａ）及び小径の開口（５０ａ）に、天板（５０）の表面側から注入口を形成する大径の口金（５１）の端部及び換気口を形成する小径の口金（５１）の端部を夫々挿入し、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部に大径の口金（５１）の端部を、又、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部に小径の口金（５１）の端部を夫々シールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接するようにした円周溶接装置であって、前記円周溶接装置は、作業面（１ａ）を有するキャビネット本体（１）と、キャビネット本体（１）の作業面（１ａ）に配設され、裏向けにした天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板（５０）の大径の開口（５０ａ）に挿入した大径の口金（５１）を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニット（２）と、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板（５０）の小径の開口（５０ａ）に挿入した小径の口金（５１）を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニット（２）と、キャビネット本体（１）の作業面（１ａ）に設けられ、前記二つの治具ユニット（２）を支持する治具支持機構（３）と、キャビネット本体（１）内に配設され、先端部からシールドガス（Ｇ）を放出して天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部に大径の口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ（２８）を備えた溶接装置（４）と、キャビネット本体（１）内に配設され、先端部からシールドガス（Ｇ）を放出して天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部に小径の口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ（２８）を備えた溶接装置（４）とから構成されていることを特徴とする円周溶接装置。
【請求項１】
ドラム缶又は容器の天板（５０）に形成した開口（５０ａ）に、天板（５０）の表面側から注入口又は換気口を形成する環状の口金（５１）の端部を挿入し、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部及び口金（５１）の端部へ向かって溶接用トーチ（２８）からシールドガス（Ｇ）を流しながら、溶接用トーチ（２８）を天板（５０）の開口（５０ａ）及び口金（５１）の端部に沿って旋回移動させつつ、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接するようにした円周溶接装置に用いる治具ユニット（２）であって、前記治具ユニット（２）は、裏向けにした天板（５０）及び天板（５０）の開口（５０ａ）に挿入した口金（５１）を下面側から支持する下部治具（２′）と、下部治具（２′）の上方位置に配設され、下部治具（２′）との間で天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定する上部治具（２″）とから構成され、前記上部治具（２″）は、裏向けにした天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍に上面側から面接触状態で当接する環状の上部クランプ（１６）と、上部クランプ（１６）内に水平回転自在に配設され、外周縁部に溶接用トーチ（２８）の先端部が挿入されるトーチ挿入用穴（１７ａ）又はトーチ挿入用切欠を有すると共に、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部及び口金（５１）との間に溶接用トーチ（２８）から放出されるシールドガス（Ｇ）を溜めて天板（５０）と口金（５１）の溶接個所周辺をシールドガス（Ｇ）によりシールドするためのシールドガス空間（Ｓ）を形成する円盤状の蓋体（１７）とから成り、当該蓋体（１７）がアークの光を遮蔽しつつ、溶接用トーチ（２８）の旋回移動に伴って溶接用トーチ（２８）と一緒に上部クランプ（１６）内で回転する構成としたことを特徴とする治具ユニット。
【請求項２】
上部クランプ（１６）の内周面に、蓋体（１７）の外周縁部が摺動回転自在に支持載置される段部（１６ｅ）を形成し、蓋体（１７）のトーチ挿入用穴（１７ａ）又はトーチ挿入用切欠に挿入された溶接用トーチ（２８）の旋回時に、蓋体（１７）がその外周縁部を上部クランプ（１６）の段部（１６ｅ）に面接触させた状態で溶接用トーチ（２８）と一緒に回転する構成としたことを特徴とする請求項１の記載の治具ユニット。
【請求項３】
上部治具（２″）の上部クランプ（１６）に冷却水が流れる冷却水通路（１６ｃ）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の治具ユニット。
【請求項４】
下部治具（２′）は、裏向けにした天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部近傍に下面側から面接触状態で当接して天板（５０）を支持する環状の下部クランプ（１１）と、下部クランプ（１１）内に上下動自在に配設され、天板（５０）の開口（５０ａ）に挿入した口金（５１）を支持する口金支持体（１２）と、口金支持体（１２）を上方へ附勢して口金（５１）の端部外周面に形成した位置決め用鍔部（５１ａ）を天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に圧接させる弾性体（１３）とから成り、天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部を下部クランプ（１１）と上部治具（２″）の上部クランプ（１６）とで挾持固定すると共に、口金（５１）の位置決め用鍔部（５１ａ）を口金支持体（１２）及び弾性体（１３）により天板（５０）の開口（５０ａ）周縁部に圧接させる構成としたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の治具ユニット。
【請求項５】
下部治具（２′）の下部クランプ（１１）に冷却水が流れる冷却水通路（１１ｃ）を形成したことを特徴とする請求項４に記載の治具ユニット。
【請求項６】
ドラム缶又は容器の天板（５０）に形成した大径の開口（５０ａ）及び小径の開口（５０ａ）に、天板（５０）の表面側から注入口を形成する大径の口金（５１）の端部及び換気口を形成する小径の口金（５１）の端部を夫々挿入し、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部に大径の口金（５１）の端部を、又、天板（５０）の裏面側から天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部に小径の口金（５１）の端部を夫々シールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接するようにした円周溶接装置であって、前記円周溶接装置は、作業面（１ａ）を有するキャビネット本体（１）と、キャビネット本体（１）の作業面（１ａ）に配設され、裏向けにした天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板（５０）の大径の開口（５０ａ）に挿入した大径の口金（５１）を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニット（２）と、キャビネット本体の作業面に配設され、裏向けにした天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部近傍を挾持固定すると共に、天板（５０）の小径の開口（５０ａ）に挿入した小径の口金（５１）を支持する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の治具ユニット（２）と、キャビネット本体（１）の作業面（１ａ）に設けられ、前記二つの治具ユニット（２）を支持する治具支持機構（３）と、キャビネット本体（１）内に配設され、先端部からシールドガス（Ｇ）を放出して天板（５０）の大径の開口（５０ａ）周縁部に大径の口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ（２８）を備えた溶接装置（４）と、キャビネット本体（１）内に配設され、先端部からシールドガス（Ｇ）を放出して天板（５０）の小径の開口（５０ａ）周縁部に小径の口金（５１）の端部をシールドガス（Ｇ）の雰囲気中でアークにより円周溶接する旋回自在な溶接用トーチ（２８）を備えた溶接装置（４）とから構成されていることを特徴とする円周溶接装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２６２１９９（Ｐ２００９−２６２１９９Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４９８３（Ｐ２００８−１１４９８３）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（３９１０１８０１９）ＪＦＥコンテイナー株式会社 (15)
【出願人】（５０１４２３８６１）ＪＦＥ協和容器株式会社 (4)
【出願人】（５９１２８６８２３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（３９１０１８０１９）ＪＦＥコンテイナー株式会社 (15)
【出願人】（５０１４２３８６１）ＪＦＥ協和容器株式会社 (4)
【出願人】（５９１２８６８２３）
【Ｆターム（参考）】
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