隧道式管成形焊接方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明用于改善隧道式管成形焊接时焊接后端部的焊珠形状。利用C型夹具(2)将筒状工件(1)朝半径方向夹紧，一边压住后端使得其在内部的筒状空间移动，一边用焊枪(4L、4T/4)对C型夹具内部的筒状工件(1)的原平板侧面彼此间的对接开槽(11)加以焊接，从C型夹具(2)的出口(22)到后端焊接区域(D-E)开始焊接时筒状工件(1)的前端位置(D)之间，固定设置有与从C型夹具(2)的出口(23)出来的筒状工件(1)的焊珠旁的原板部表面滑接的供电滑动件(6r、6s)，当筒状工件(1)接触到供电滑动件(6r、6s)时，将焊枪(4L、4T/4)的焊接主电流路从C型夹具(2)切换至供电滑动件(6r、6s)。
【专利说明】隧道式管成形焊接方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及把平板弯成筒状的圆筒制造过程中对弯成筒状的原平板侧面彼此间的对接面(开槽)进行的焊接，尤其涉及隧道式管成形焊接，利用把厚壁筒体周面的一部分加工成使内空间露出的槽状开口的所谓C型夹具，将筒状工件朝半径方向夹紧，一边压住筒状工件的后端使得在C型夹具内部的筒状空间移动，一边用插入于C型夹具的上述开口的焊枪，对C型夹具内部的筒状工件的开槽加以焊接。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中记载有这样一种管成形焊接装置。在焊接电源的正(+)、负(-)极的一极连接有焊枪，在另一极连接有C型夹具，在焊接电源一 C型夹具一筒状工件一焊枪一焊接电源的环路(焊接电流环路)中有焊接电流流过。C型夹具和筒状工件之间，C型夹具将筒状工件朝半径方向夹紧，利用两者间的压接而进行电连接。
[0003]焊接过程中，由于筒状工件在C型夹具内部的筒状空间移动，因此筒状工件与C型夹具的接触区域随着筒状工件的前端进入C型夹具内部而变大，当筒状工件的前端到达C型夹具的出口时为最大，因此，在筒状工件的后端到达C型夹具的入口前，接触区域不变，在到达入口后，接触区域逐渐变小，当筒状工件的后端到达C型夹具的出口时，接触区域变为零(非接触)。利用这种接触区域的变化，从C型夹具通过筒状工件而到达焊枪的筒状工件内电流路径产生变化。另一方面，在筒状工件的后端接近焊枪时的后端区域焊接过程中，会产生电弧电流，环绕电弧正下方的磁通在筒状工件后端和焊枪间的密度变高，该磁通对电弧电流的作用即磁吹(平行磁吹)变强。该磁吹将焊枪前端的焊接电弧在开槽线的延伸方向上推向后方。当焊接电弧朝后方的位移变大时，熔融金属池就会流入该后方，在后方焊珠中央部产生过度隆起，随着这种隆起，被推向后方的金属量份会在板终端部因金属不足而产生凹珠或凹陷等焊珠不良的问题。
[0004]另一方面，在离开C型夹具中插入有焊枪的开口的位置上，由于焊接电流从C型夹具流入筒状工件，因此在焊接电流中有沿着周向(与开槽线正交的方向)在筒状工件内流动而到达焊枪前端正下方的开槽正交分量，这对于焊接电弧来说，将影响到沿开槽线方向的磁场，将焊接电弧推向与开槽线正交的方向。对此，在本说明书中，以正交磁吹来表示。与开槽线正交的方向上的筒状工件内电流分量在筒状工件中磁通密度(平行磁吹)逐渐变高的后端区域变大，并且在该区域，因从C型夹具供电给筒状工件的电连接点(接触点/接触区域)变化而造成的变动较大。也就是说，在筒状工件的后端焊接区域中，正交磁吹的变化较大。由此，焊接电弧的位置偏向与开槽线正交的方向，且偏向范围有变动。在后端焊接区域中，上述平行磁吹与正交磁吹会使得焊接电弧的形状、位置容易不稳定，且后端区域的焊珠有时会产生凹坑、凹陷等焊珠不良的问题。
[0005]在专利文献2中记载有一种电弧焊接方法，该电弧焊接方法为防止因磁吹所造成的焊接不良，使筒状工件的开槽部在整条开槽线上与电阻是筒状工件电阻的1/5以下的供电用导电构件相抵接。在该焊接方法中，筒状工件的直径较大且固定，多电极焊枪沿着开槽线将筒状工件的内空间进行开口。由于供电用导电构件遍及开槽线全长且位于开槽正下方，并且由于电阻比筒状工件低，因此焊接电流在焊枪正下方是从焊枪经由筒状工件流入供电用导电构件，实质上不产生沿筒状工件周向流动的开槽正交分量。因此，虽产生平行磁吹，但由于不产生正交磁吹，因此焊接电弧的形状、位置较为稳定，在后端区域的焊珠上不易产生凹陷。然而，在上述隧道式管成形焊接(例如专利文献I)中，由于筒状工件在C型夹具的内空间移动，因此不可能在筒状工件的开槽正下方与C型夹具以外的供电用导电构件抵接。
[0006]在专利文献3中揭示了一种焊接装置，其在一焊接对象钢管的后端和另一焊接对象钢管的前端的对接开槽(环状开槽)的焊接过程中，为了改善从固定点供电给其中一根焊接对象钢管的现有例中若焊枪离开该固定点就会在焊接对象钢管内产生杂散电流而使得焊接电弧变得不稳定的情况，在保持焊枪的载架上，装备有压接于焊接对象钢管的石墨滑动件，通过该石墨滑动件而供电给焊接对象钢管。对于环状开槽的情况，从焊接开始到结束，由于石墨滑动件始终压接于钢管，因此从石墨滑动件到焊枪正下方的钢管上焊接电流的流路稳定，从而焊接电弧稳定。然而，在上述隧道式管成形焊接(例如专利文献I)中，由于筒状工件在C型夹具的内空间移动，因此即使设置石墨滑动件也无法让石墨滑动件一直与筒状工件接触。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利特开2000-141033号公报
[0010]专利文献2:日本专利特开2003-25069号公报
[0011]专利文献3:日本专利特开平8-155643号公报
【发明内容】
[0012]发明所要解决的技术问题
[0013]本发明的目的在于，改善隧道式管成形焊接时的后端焊接区域的焊珠形状。
[0014]解决技术问题所采用的技术方案
[0015](I) 一种隧道式管成形焊接方法，利用将厚壁筒体周面的一部分加工成使内空间露出的槽状开口(23)的C型夹具(2)，将平板弯成筒状后得到的筒状工件(I)朝半径方向夹紧，一边压住后端使得在该C型夹具内部的筒状空间移动，一边用插入于上述开口的焊枪(4L、4T/4)，对上述C型夹具内部的上述筒状工件(I)的原平板侧面彼此间的对接开槽
(11)加以焊接，其特征在于，
[0016]在上述筒状工件(I)的上述移动方向上，从上述C型夹具(2)的出口(22)到后端焊接区域(前端为D-E)的焊接开始时筒状工件(I)的前端位置(D)之间，固定设置有供电滑动件(6r、6s)，该供电滑动件(6r、6s)与从上述C型夹具(2)的出口(22)挤出的上述筒状工件(I)的焊珠旁的原板部表面滑接，当上述筒状工件(I)接触到该供电滑动件(6r、6s)时，将上述焊枪(4L、4T/4)的焊接主电流路从上述C型夹具(2)切换至上述供电滑动件(6r、6s)。
[0017]此外，为容易理解,在括号内标注附图所示的后述实施例的对应要件或对应事项的符号，用以作为参考。以下也同样。[0018](2)在上述(I)所述的隧道式管成形焊接方法中，在上述后端焊接区域的焊接过程中，使焊接电流从工件前端位置方向与焊珠大致平行地流动，由此减少朝熔融金属池方向的平行磁吹。若依据此方法，由于能减少后端焊接区域的焊接过程中的平行磁吹，因此焊接电弧在开槽线延伸方向上朝后方的位移变小，且后端焊接时焊接金属池朝后方的流动变小，从而，在后端焊接区域的焊珠中央部产生过度隆起并随之导致推向后方的金属量份在板终端部因金属不足而产生凹珠或凹陷等焊珠不良的问题变少。
[0019](3) 一种隧道式管成形焊接装置，其包含:
[0020]C型夹具⑵，该C型夹具⑵具有:用来收容将平板弯成筒状而得到的筒状工件
(I)的入口(21)、用来排出该筒状工件(I)的出口(22)、以及将周面的一部分打开而使内空间露出的槽状开口(23);将从上述入口(22)压入到内空间的上述筒状工件(I)朝半径方向夹紧，且形成该筒状工件(I)的焊接电流路；
[0021]工件驱动单元(3)，该工件驱动单元(3)将上述筒状工件(I)从上述C型夹具(2)的上述入口(21)压入内部，并从上述出口(22)将上述筒状工件(I)挤出；
[0022]焊枪(4L、4T/4)，该焊枪(4L、4T/4)穿过上述C型夹具⑵的上述开口(23)，对准被上述工件驱动单元(3)推压驱动的上述筒状工件(I)的原平板侧面彼此间的对接开槽
(II)，并进行焊接；
[0023]供电滑动件(6r、6s)，该供电滑动件(6r、6s)在上述筒状工件⑴的上述推压驱动的方向上，固定设置于从上述焊枪到后端焊接区域的焊接开始时上述筒状工件(I)的前端位置(D)之间的位置(C)，用 以与上述筒状工件(I)的焊珠旁的原板部表面滑接；以及
[0024]流路切换单元(7/8、9)，当上述筒状工件(I)的前端接触到上述供电滑动件(6r、6s)时，将上述焊枪(I)的焊接主电流路从上述C型夹具(2)切换至上述供电滑动件(6r、6s)。
[0025]若依据此装置，则在焊接过程中，由于筒状工件(I)在C型夹具(2)内部的筒状空间移动，因此筒状工件(I)与C型夹具(2)的接触区域随着筒状工件(I)的前端进入C型夹具(2)内部而变大，当筒状工件(I)的前端到达C型夹具(2)的出口时为最大。因此，在筒状工件(I)的后端到达C型夹具(2)的入口(21)前，接触区域不变，到达入口(21)后，接触区域逐渐变小，但在筒状工件(I)的前端到达上述供电滑动件(6r、6s)的位置(C)前，筒状工件(I)与C型夹具(2)的接触区域都较大，因此从C型夹具(2)通过筒状工件(I)到焊枪(4L、4T/4)的筒状工件⑴内电流路的变化较小，因此正交磁吹变小，焊接电弧较为稳定。
[0026]当筒状工件(I)的前端到达上述供电滑动件(6r、6s)的位置(C)时，由于焊枪(4L、4T/4)的焊接主电流路从上述C型夹具(2)切换至上述供电滑动件^r、6s)，因而在此后，该焊接主电流路变为从供电滑动件^r、6s)的位置(C)到焊枪正下方，且保持不变，这一状态一直持续到筒状工件(I)的后端通过焊枪(4L、4T/4)的正下方为止。也就是说，即使是在上述容易因平行磁吹而造成焊接缺陷的后端焊接区域的焊接过程中，该焊接主电流路也不变化，正交磁吹变小，在消除平行磁吹的相反方向上作用有劳仑兹(Lorentz)力，焊接电弧较为稳定，因此后端区域的焊珠不会产生凹坑、凹陷等焊珠不良的问题。
[0027](4)在上述(3)所述的隧道式管成形焊接装置中，上述供电滑动件(6r、6s)是一对，将筒状工件(I)的开槽置于所述一对供电滑动件(6r、6s)之间，使其沿着周向跨过开槽。若依据此装置，通过供电滑动件(6r、6s)及筒状工件(I)而对焊枪(4L、4T/4)的供电准确且稳定。
[0028](5)上述(3)或(4)所述的隧道式管成形焊接装置，其中，上述流路切换单元包含电阻(7)，该电阻(7)插入于第I电流路，使供电给上述焊枪的焊接电源(5L、5T/5)的一个极(+)和上述C型夹具(2)间的焊接电流路即第I电流路的电阻比上述一个极和上述供电滑动件(6r、6s)间的焊接电流路即第2电流路的电阻高。若依据此装置，则当筒状工件(I)到达供电滑动件(6r、6s)时，由于焊接主电流自动地从第I电流路切换至第2电流路，因此焊接主电流路的切换准确且稳定。[0029](6)上述(3)或(4)所述的隧道式管成形焊接装置，其中，上述流路切换单元包含:前端位置检测单元(8)，该前端位置检测单元(8)检测出上述筒状工件(I)的前端到达了上述供电滑动件(6r、6s)的位置；以及电开关(9)，该电开关(9)依照该前端位置检测单元
(8)的上述检测，将供电给上述焊枪的焊接电源(5L、5T/5)的一个极⑴和上述C型夹具
(2)间的焊接电流路即第I电流路切断；若依据此装置，在第I电流路上插入电阻(7)的情况下，不会因电阻(7)产生功耗。
[0030](7)上述(5)所述的隧道式管成形焊接装置(图5、图6)，其中，上述流路切换单元进一步包含:前端位置检测单元(8)，该前端位置检测单元(8)检测出上述筒状工件(I)的前端到达了上述供电滑动件(6r、6s)的位置；以及常开型电开关(12)，该常开型电开关
(12)插入于上述第2电流路，依照上述前端位置检测单元(8)的上述检测，将上述第2电流路从不通电切换为通电。
[0031](8)上述(6)所述的隧道式管成形焊接装置，其中，上述流路切换单元进一步包含:常开型电开关(12)，该常开型电开关(12)插入于上述焊接电源(5L、5T/5)的上述一个极⑴和上述供电滑动件(6r、6s)间的焊接电流路即第2电流路，依照上述前端位置检测单元(8)的上述检测，将上述第2电流路从不通电切换为通电。
[0032](9)上述(7)所述的隧道式管成形焊接装置，其中，上述流路切换单元进一步包含:常闭型电开关(9)，该常闭型电开关(9)与插入第I电流路的上述电阻(7)并联连接，依照上述前端位置检测单元(8)的上述检测，将上述第I电流路从通电切换为不通电。
[0033]发明效果
[0034]焊接过程中，由于筒状工件⑴在C型夹具⑵内部的筒状空间移动，因此筒状工件(I)与C型夹具(2)的接触区域随着筒状工件(I)的前端进入C型夹具内部而变大，当筒状工件(I)的前端到达C型夹具(2)的出口时变最大。因此，在筒状工件(I)的后端到达C型夹具(2)的入口(21)前，接触区域不变，到达入口(21)后，接触区域逐渐变小，但在筒状工件(I)的前端到达上述供电滑动件^r、6s)的位置(C)前，筒状工件(I)与C型夹具(2)的接触区域都较大，因此从C型夹具(2)通过筒状工件(I)到焊枪(4L、4T/4)的筒状工件内电流路的变化较小，因此正交磁吹变小，焊接电弧较为稳定。
[0035]当筒状工件(I)的前端到达上述供电滑动件(6r、6s)的位置(C)时，由于焊枪(4L、4T/4)的焊接主电流路从上述C型夹具(2)切换至上述供电滑动件^r、6s)，因而在此后，该焊接主电流路变为从供电滑动件^r、6s)的位置(C)到焊枪正下方，并保持不变，这一状态一直持续到筒状工件(I)的后端通过焊枪(4L、4T/4)的正下方为止。由于这种电流的流动是从开槽线上的焊接开始侧(焊珠形成侧)流入焊枪，因此作用有与流入电弧的电流方向相反的方向(弗莱明左手定则)的力(劳仑兹力)，从而吹向焊接行进方向侧。该作用与上述后端区域中在开槽线的延伸方向上推向后方的力的方向相反，从而能防止熔融金属池流入后方。也就是说，在后端焊接区域的焊接过程中，该焊接主电流路也不发生变化，正交磁吹变小，焊接电弧较稳定，因此后端区域的焊珠不会产生凹坑、凹陷等焊珠不良的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1 (a)是表示本发明的第I实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图1 (b)是沿着图1 (a)上的空心箭头b的方向观察C型夹具2的右侧视图，图1 (C)是表示流经焊接电源5L、5T的正⑴极和C型夹具2间的焊接电流路即第I电流路的第I焊接电流Ip及流经该正(+)极和供电滑动件6r、6s间的焊接电流路即第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0037]图2 (a)是表示本发明的第2实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图2 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0038]图3 (a)是表示本发明的第3实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图3 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0039]图4 (a)是表示本发明的第4实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图4 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0040]图5 (a)是表示本发明的第5实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图5 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0041 ] 图6 (a)是表示本发明的第6实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图6 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0042]图7 (a)是表示本发明的第7实施例的隧道式管成形焊接装置的概要框图，图7 (b)是表示流经第I电流路的第I焊接电流I1、及流经第2电流路的第2焊接电流I2随着筒状工件I的移动而发生变更的电流电平的曲线图。
[0043]图8是表示筒状工件在焊接时的环绕磁通分布的俯视图，图8 (a)表示筒状工件中央部的焊接过程，图8(b)表示终端区域的焊接过程。
【具体实施方式】
[0044]依据参照附图的以下实施例的说明，能进一步了解本发明的其它目的及特征。
[0045]-第I实施例-
[0046]图1 (a)所示的筒状工件I将平板钢弯成筒状，并将原平板钢侧面彼此间加以对接。利用工件驱动单元3将该筒状工件I压入C型夹具2的入口 21内，再用C型夹具2朝半径方向夹紧，使该筒状工件I往出口 22移动。C型夹具2如图1(b)所示，将厚壁筒体周面的一部分加工成使内空间露出的槽状开口 23。在该开口 23内插入有焊枪4L、4T，将筒状工件I的对接面所形成的开槽11加以焊接。在该实施例中，焊枪4L、4T两者皆是等离子体电弧焊枪。焊接电源5L对先行焊枪4L供应锁孔(keyhole)焊接电力，焊接电源5T对后行焊枪4T供应平滑焊接电力。平滑焊接是指焊接珠表面的平滑化。由于用2根焊枪4L、4T对开槽进行焊接，因此能提高焊接速度。此外，由于分别用不同的焊枪进行锁孔焊接和平滑焊接，因此能获得闻质量的焊珠。
[0047]为实施本发明，在焊接电源5L、5T的正极(+)输出端直接连接有一对供电滑动件6r、6s，且通过作为流路切换单元的低阻值电阻7连接有C型夹具2。一对供电滑动件6r、6s如图1(b)所示，跨过开槽11，且相对于开槽对称地设置，使得能准确地滑接于筒状工件I的板部(开槽11侧方的圆周面)。图1(a)所示的符号A?E表示以下所示的位置:
[0048]A:先行焊枪4L的位置
[0049]B:后行焊枪4T的位置
[0050]C:供电滑动件6r、6s的位置
[0051]D:后端区域开始焊接时筒状工件I的前端位置
[0052]E:后端区域结束焊接时筒状工件I的前端位置
[0053]工件驱动单元3连结于未图标的往返驱动机构。往返驱动机构的原动机是伺服马达，该伺服马达装备有用以产生表示工件驱动单元3位置的位置数据的机械构件以及电路，将该位置数据传送给未图标的控制盘的焊接控制器。该焊接控制器根据位置数据，如图1 (c)所示，将控制焊接电流的指令传送给焊接电源5L、5T。
[0054]当被工件驱动单元3压住且被推入C型夹具2的筒状工件I的前端到达先行焊枪4L的焊接开始位置A时，先行焊枪4L启动锁孔焊接电弧，当该前端到达后行焊枪4T的焊接开始位置B时，后行焊枪4T启动平滑焊接电弧。当筒状工件I的前端到达C位置时，即接触到供电滑动件6r、6s时，从焊接电源5L、5T的正极通过C型夹具2而流入筒状工件I的焊接电流有很大一部分(焊接主电流)通过供电滑动件6r、6s而流入筒状工件I。其原因在于，作为流路切换单元的电阻7插入了焊接电源5L、5T的正极与C型夹具2间的电流路。而少量电流在通过电阻7后经由C型夹具2而流入筒状工件I。
[0055]在筒状工件I的前端接触到供电滑动件6r、6s之前，由于筒状工件I接触到C型夹具2的区域较多(较长)，因此在离开开口 23的位置上，从C型夹具2流入筒状工件I的焊接电流中沿周向(与开槽线正交的方向)在筒状工件I内流过到达焊枪前端正下方的开槽正交分量变少，使焊接电弧偏向与开槽线正交方向的正交磁吹较小。
[0056]以往，在筒状工件I的后端靠近焊枪(前端到达D位置)时的后端焊接区域中，由于筒状工件I接触到C型夹具2的区域较少(较短)，因此沿周向(与开槽线正交的方向)在筒状工件I内流动而到达焊枪前端正下方的开槽正交分量变多，使焊接电弧偏向与开槽线正交方向的正交磁吹变大。再者，焊接过程中，如图8(a)所示，会以焊枪4L、4T的电弧为中心产生环绕磁通，筒状工件中段的环绕磁通与开槽线方向上焊枪4L、4T的前后方向的磁通量大致相同，作用在焊接电弧上的劳仑兹力大致相同，因此电弧较为稳定。然而，如图8(b)所示，当筒状工件I临近后端焊接区域时，环绕磁通就会失去平衡，工件后端部的磁通密度急剧增加，在该磁通与电弧电流之间作用劳仑兹力，使得电弧吹向熔融金属池侧(平行磁吹)，熔融金属被推向后方，因此在工件终端部会产生厚度大大减小的凹珠。特别是，双焊枪的电流越大，劳仑兹力就越大，凹量也与之成正比地变大。
[0057]然而，在本实施例中，在后端焊接区域，焊接电流大部分与开槽(焊珠)11平行地在筒状工件I的供电滑动件6r、6s和焊枪4L、4T间的短区间内流动，即开槽正交分量消失，因此不产生正交磁吹。此外，利用从焊珠侧流入焊枪4L、4T的电流，焊接电弧依照弗莱明左手定则，作用有吹向与上述流入电流方向相反的方向(与熔融池相反方向)的劳仑兹力(消除平行磁吹的力)，因此不将熔融池推向后方。因此，消除了现有由于正交磁吹及平行磁吹所造成的焊珠杂乱，从而不会产生焊珠不良的问题。
[0058]-第2实施例-
[0059]在图2所示的第2实施例中，作为流路切换单元，使用常开型的限位开关8及常闭型的电开关9来取代第I实施例的电阻7。其它结构与图1所示的第I实施例相同。当常开型的限位开关8碰到筒状工件I的前端时，就切换为闭合(ON)，使常闭型的电开关9的电气线圈通电。利用该通电，使该电气线圈产生磁场，将电开关9内部的电气接片从闭合(ON)位置切换为断开(OFF)位置。从而，将从焊接电源5L、5T的正极(+)通过电开关9及C型夹具2而流入筒状工件I的第I焊接电流I1切断，取而代之的焊接电流为通过供电滑动件6r、6s而流入筒状工件I的第2焊接电流12。
[0060]此外，为了在筒状工件I的前端接触到供电滑动件6r、6s后使限位开关8闭合，微观上要事先将限位开关8偏向C位置的稍下游处。为了不必考虑这种情况，如图2(a)的虚线所示，事先将低阻值的电阻10与电开关9并联。如此一来，在筒状工件I的前端接触到供电滑动件6r、6s前，即使限位开关8闭合而电开关9断开，焊接电流也通过电阻10及C型夹具2而供应给筒状工件I。此时，在限位开关8切换为闭合(电开关9断开)前，实际上焊接电流并不流入电阻10，主要是通过电开关9而流入C型夹具2，因此不产生电力损失(因电阻所造成的焦耳热)。
[0061]-第3实施例_
[0062]图3所示的第3实施例是用I根等离子体电弧焊枪4来对筒状工件I的开槽11进行锁孔焊接。其与第I实施例同样地，在焊枪5的正极(+)输出端直接连接有一对供电滑动件6r、6s，且通过作为流路切换单元的低阻值电阻7连接有C型夹具2。其它结构与第I实施例相同。
[0063]-第4实施例-
[0064]图4所示的第4实施例是用I根等离子体电弧焊枪4，对筒状工件I的开槽11进行锁孔焊接。其与第2实施例同样地，使用常开型的限位开关8及常闭型的电开关9。其它结构与图2所示的第2实施例相同。
[0065]-第5实施例-
[0066]在图5所示的第5实施例中，流路切换单元除了第I实施例的电阻7以外，还包括常开型的限位开关8及常开型的电开关12。常开型的电开关12插入于第2电流路(I2)，当筒状工件I使限位开关8闭合时，电开关12切换为闭合，使得第2电流路(I2)从不通电切换为通电。其它结构与图1所示的第I实施例相同。
[0067]-第6实施例-
[0068]图6所示的第6实施例是用I根等离子体电弧焊枪5，对筒状工件I的开槽11进行锁孔焊接。其与第5实施例同样地，使用常开型的限位开关8及常开型的电开关12。其它结构与图5所示的第5实施例相同。
[0069]-第7实施例-
[0070]在图7所示的第7实施例中，流路切换单元除了第2实施例的常闭型的电开关9以外，还包括常开型的电开关12。常开型的电开关12插入于第2电流路，当筒状工件I使限位开关8闭合时，电开关12切换为闭合，使得第2电流路从不通电切换为通电。其它结构与图2所示的第2实施例相同。与第2实施例同样地，事先将低阻值的电阻10与电开关9并联，使电开关9、12的开闭切换错开，在电开关12闭合之前，电开关9断开，即使在这样的情况下，焊接电流也经由电阻10及C型夹具2而流入筒状工件。其它结构与图2所示的第2实施例相同。此外，也能将电开关9、12变更为一个电气切换器。
[0071]此外，在第2、4?7实施例中，虽使用限位开关8作为流路切换单元的一部分，但也可以将限位开关8省略，使用电开关9及使其电气线圈通电的电路(线圈驱动器)来作为流路切换单元，根据通过往返驱动机构来驱动工件驱动单元3的伺服马达所产生的工件驱动单元3的位置数据，焊接控制器判定筒状工件I到达C位置，对线圈驱动器传送切断指令，驱动电开关9断开(OFF)。
[0072]在上述实施例中，虽使用等离子体电弧焊枪,但也可使用TIG(Tungsten InsertGas)焊枪或C02、MIG (Metal Insert Gas)焊枪。再者，当使用双焊枪时，也可组合不同种类的焊枪。
[0073]标号说明
[0074]1:筒状工件
[0075]2:C型夹具
[0076]3:工件驱动单元
[0077]4:焊枪
[0078]4L:先行焊枪
[0079]4T:后行焊枪
[0080]5:焊接电源
[0081]5L:先行焊枪的焊接电源
[0082]5T:后行焊枪的焊接电源
[0083]6r、6s:供电滑动件
[0084]7:作为流路切换单元的电阻
[0085]8:作为流路切换单元的前端位置检测单元的限位开关
[0086]9:作为流路切换单元的电开关
[0087]10:作为流路切换单元的电阻
[0088]11:开槽
[0089]12:常开型电开关
[0090]21:入口
[0091]22:出口
[0092]23:开口
[0093]A:先行焊枪4L的位置
[0094]B:后行焊枪4T的位置[0095]C:供电滑动件6r、6s的位置
[0096]D:后端区域开始焊接时筒状工件I的前端位置
[0097]E:后端区域结束焊接时筒状工件I的前端位置
[0098]I1:第I焊接电流
[0099]I2:第2焊接电流
[0100]Il:先行焊枪4L的焊接电流
[0101]It:后行焊枪4T的焊接电流
【权利要求】
1.一种隧道式管成形焊接方法，利用将厚壁筒体周面的一部分加工成使内空间露出的槽状开口的C型夹具，将平板弯成筒状而得到的筒状工件朝半径方向夹紧，一边压住后端使得在该C型夹具内部的筒状空间移动，一边用插入于所述开口的焊枪，对所述C型夹具内部的所述筒状工件的原平板侧面彼此间的对接开槽加以焊接，其特征在于， 在所述筒状工件的所述移动方向上，从所述焊枪到后端区域开始焊接时筒状工件的前端位置之间，固定设置有供电滑动件，该供电滑动件与所述筒状工件的焊珠旁的原板部表面滑接，当所述筒状工件接触到该供电滑动件时，将所述焊枪的焊接主电流路从所述C型夹具切换至所述供电滑动件。
2.如权利要求1所述的隧道式管成形焊接方法，其特征在于， 在所述后端区域，使焊接电流从工件前端位置方向与焊珠大致平行地流动，由此来减少朝熔融金属池方向的平行磁吹。
3.—种隧道式管成形焊接装置，其特征在于，包含: C型夹具，该C型夹具具有:用来收容把平板弯成筒状而得到的筒状工件的入口、用来排出该筒状工件的出口、以及将周面的一部分打开使内空间露出的槽状开口，所述C型夹具将从所述入口压入 内空间的所述筒状工件朝半径方向夹紧，且形成该筒状工件的焊接电流路； 工件驱动单元，该工件驱动单元将所述筒状工件从所述C型夹具的所述入口压入内部，并将所述筒状工件从所述出口挤出； 焊枪，该焊枪穿过所述C型夹具的所述开口，对准所述工件驱动单元所推压驱动的所述筒状工件的原平板侧面彼此间的对接开槽进行焊接； 供电滑动件，该供电滑动件在所述筒状工件的所述推压驱动的方向上，固定设置于从所述焊枪到后端区域开始焊接时所述筒状工件的前端位置之间的位置上，且与所述筒状工件的焊珠旁的原板部表面滑接；以及 流路切换单元，该流路切换单元在所述筒状工件的前端接触到所述供电滑动件时，将所述焊枪的焊接主电流路从所述C型夹具切换至所述供电滑动件。
4.如权利要求3所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述供电滑动件是一对，将筒状工件的开槽置于所述一对供电滑动件之间，从而沿着周向跨过开槽。
5.如权利要求3或4所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述流路切换单元包含电阻，该电阻插入于供电给所述焊枪的焊接电源的一个极和所述C型夹具间的焊接电流路即第I电流路，使所述第I电流路的电阻比所述一个极和所述供电滑动件间的焊接电流路即第2电流路的电阻要高。
6.如权利要求3或4所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述流路切换单元包含:前端位置检测单元，该前端位置检测单元检测出所述筒状工件的前端到达了所述供电滑动件的位置；以及电开关，该电开关依照所述前端位置检测单元的所述检测，把供电给所述焊枪的焊接电源的一个极和所述C型夹具间的焊接电流路即第I电流路切断。
7.如权利要求5所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述流路切换单元进一步包含:前端位置检测单元，该前端位置检测单元检测出所述筒状工件的前端到达了所述供电滑动件的位置；以及常开型的电开关，该常开型的电开关插入于所述第2电流路，依照所述前端位置检测单元的所述检测，将所述第2电流路从不通电切换为通电。
8.如权利要求6所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述流路切换单元进一步包含:常开型的电开关，该常开型的电开关插入于所述焊接电源的所述一个极和所述供电滑动件间的焊接电流路即第2电流路，依照所述前端位置检测单元的所述检测，将所述第2电流路从不通电切换为通电。
9.如权利要求7所述的隧道式管成形焊接装置，其特征在于， 所述流路切换单元进一步包含:常闭型的电开关，该常闭型的电开关与插入第I电流路的所述电阻并联连接，依照所述前端位置检测单元的所述检测，将所述第I电流路从通电切换为不通电。
【文档编号】B23K9/235GK103894712SQ201310723781
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】星野忠, 菅原裕树, 奥山健二 申请人:日铁住金溶接工业株式会社