JP2001087858A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被溶接物が非常に大型であっても作業性を損
ねることなく、しかも被溶接物に余計な損傷を与え難い
溶接装置を提供する。 【解決手段】 ソケット２の内側にあって船殻材１に近
接する位置にＮ極をなす第１の磁石３を設置するととも
に、ソケット２の外側にあって船殻材１に近接する位置
にＳ極をなす第２の磁石４を設置することにより、従来
のように船殻材１の裏面に電磁コイルを配置しなくても
アーク溶接が可能になり、ソケット２の位置を特定する
余計な作業が廃除されるので、溶接の作業性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状の被溶接物の
一側面と管状の被溶接物の端面とをアーク溶接するため
の溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公昭56-12349号公報には、管部材ある
いは中空部材等の環状接合面を有する被溶接物と平板か
らなる被溶接物とを溶接するためのマグネットアーク溶
接装置に関する技術が開示されている。この溶接装置で
は、平板からなる被溶接物の接合面の裏側に、接合面に
密着する管部材の環状接合面に対応して電磁コイルを配
置し、環状接合面の内側に対応する位置にＮ極を、環状
接合面の外側に対応する位置にＳ極を帯磁させ、さらに
管部材の被溶接物と平板からなる被溶接物との間に電圧
を印可して両被溶接物間の接合面間にアークを発生さ
せ、これら接合面を加熱溶融して両者を溶接するように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のマグ
ネットアーク溶接装置では、電磁コイルを平板からなる
被溶接物の接合面の裏側に配置するようになっている
が、平板が非常に大きい（例えば船体側面をなす鋼板）
ものであった場合、管部材側の環状接合面を特定するこ
とが困難であり、作業性に乏しいといった問題がある。

【０００４】また、上記のように電磁コイルを配置して
溶接を行うと、平板の裏面側に塗布した防食材がはげる
恐れがあり、防食材にはげが生じた場合にはこの部分に
ついて手直し作業が必要になる等余計な手間が増えて作
業性が低下するといった問題もある。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、被溶接物が非常に大型であっても作業性を損ね
ることなく、しかも被溶接物に余計な損傷を与え難い溶
接装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の溶接装置を採用す
る。すなわち、請求項１記載の溶接装置は、板状の被溶
接物の一側面と管状の被溶接物の端面とをアーク溶接す
る溶接装置であって、前記管状の被溶接物の内側にあっ
て前記板状の被溶接物に近接する位置にＮ極またはＳ極
のいずれか一方の極をなす第１の磁石を設置するととも
に、管状の被溶接物の外側にあって板状の被溶接物に近
接する位置にＳ極またはＮ極のいずれか他方の極をなし
前記第１の磁石との間で磁界を発生させる第２の磁石を
設置し、前記板状の被溶接物と管状の被溶接物とに電圧
を印加し双方の接合面間にアークを発生させるアーク発
生手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】この溶接装置においては、管状の被溶接物
の内側にあって板状の被溶接物に近接する位置に例えば
Ｎ極をなす第１の磁石を設置するとともに、管状の被溶
接物の外側にあって板状の被溶接物に近接する位置に例
えばＳ極をなす第２の磁石を設置することにより、板状
の被溶接物と管状の被溶接物との接合面間に磁界を生じ
させることが可能になる。これにより、従来のように板
状の被溶接物の裏面に電磁コイルを配置しなくてもアー
ク溶接が可能になるので、管状の被溶接物の位置の特定
等の余計な作業が排除される。

【０００８】請求項２記載の溶接装置は、請求項１記載
の溶接装置において、前記第１の磁石および第２の磁石
と前記板状の被溶接物との間に絶縁体を介在させたこと
を特徴とする。

【０００９】この溶接装置においては、第１の磁石およ
び第２の磁石と板状の被溶接物との間に絶縁体を介在さ
せたことにより、板状の被溶接物への磁界の作用が減少
し、板状の被溶接物と管状の被溶接物との接合面を挟ん
だ第１、第２の磁石間に磁界が生じるようになる。

【００１０】請求項３記載の溶接装置は、請求項１また
は２記載の溶接装置において、前記管状の被溶接物を板
状の被溶接物に押し付ける押圧手段を設けたことを特徴
とする。

【００１１】この溶接装置においては、アークの発生に
より接合面とその周辺を加熱溶融した後、押圧手段を用
いて管状の被溶接物を板状の被溶接物に押し付けること
により、接合面どうしを当接させて両被溶接物が接合さ
れる。

【００１２】請求項４記載の溶接装置は、請求項１、２
または３記載の溶接装置において、第１の磁石と第２の
磁石との間にあって磁界を生じる空間にシールドガスを
供給するシールドガス供給手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１３】この溶接装置においては、アーク溶接を実
施するまえにシールドガス供給手段を用いて第１の磁石
と第２の磁石との間にあって磁界を生じる空間にシール
ドガスを供給しておくことにより、溶接部の酸化が防止
されるとともにアークの発生が安定的にかつ効率よく行
われるようになる。

【００１４】請求項５記載の溶接装置は、請求項１、
２、３または４記載の溶接装置において、前記板状の被
溶接物と管状の被溶接物との間に、溶接時に生じるビー
ドの成形型を設けたことを特徴とする。

【００１５】この溶接装置においては、板状の被溶接物
と管状の被溶接物との間に成形型を配設しておき、溶接
時に生じるビードの形状を整えることにより、溶接部分
がムラなく仕上がる。

【００１６】請求項６記載の溶接装置は、請求項１、
２、３、４または５記載の溶接装置において、前記第１
の磁石が前記管状の被溶接物の内側に挿入可能な柱状で
前記板状の被溶接物に近接する一端がＮ極またはＳ極の
いずれか一方の極をなし、前記第２の磁石は管状の被溶
接物の外側に配置されて該管状の被溶接物を囲む筒状で
前記板状の被溶接物に近接する一端がＮ極またはＳ極の
いずれか他方の極をなすことを特徴とする。

【００１７】この溶接装置においては、第１の磁石を柱
状とすることで管状の被溶接物が長尺であってもその内
部への挿入が行い易く、他端を保持することで所定位置
への配置も行い易くなる。

【００１８】請求項７記載の溶接装置は、請求項１、
２、３、４または５記載の溶接装置において、前記第１
の磁石が前記管状の被溶接物の内側に挿入可能な環状で
該管状の被溶接物に近接する外周部がＮ極またはＳ極の
いずれか一方の極をなし、前記第２の磁石は管状の被溶
接物の外側に配置されて該管状の被溶接物を囲む環状で
該管状の被溶接物に近接する内周部がＮ極またはＳ極の
いずれか他方の極をなすことを特徴とする。

【００１９】この溶接装置においては、ともに環状とし
た第１、第２の磁石の厚さにより磁界させるべき範囲を
限定することが可能である。そこで、第１、第２の磁石
の厚さを適切な厚さに設定し、磁界の発生域をアーク溶
接が効率よく行われる程度の範囲に抑えて無駄のない溶
接が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る溶接装置の第１実施
形態を図１および図２に示して説明する。図１に示す溶
接装置は、ＬＮＧ輸送船の建造に際し、鋼製の船殻材
（板状の被溶接物）の側面に防熱箱を固定するための円
筒形の金具（管状の被溶接物；これを以下ではソケット
と称する）の端面を溶接するために用いるものである。
図において、符号１は船殻材、２はソケット、３は第１
の磁石、４は第２の磁石、５，６は絶縁体、７は第１、
第２の磁石３，４に通電して磁界の発生を促す励磁電
源、８は船殻材１とソケット２とに電圧を印加する溶接
電源、９は船殻材１にソケット２を押し付ける押圧手
段、１０はアークを発生させる空間Ｃにシールドガスを
供給するシールドガス供給手段である。

【００２１】船殻材１は、図示しないがドックヤードに
おいて既に船体の一部をなした状態に配置されている。
ソケット２は後述するクランプ１１に把持されて端部に
あたる環状の接合面２ａを船殻材１の一側面からアーク
ギャップｇだけ離間させた状態に配置されている。ま
た、アークギャップｇを設けた船殻材１とソケット２と
の間には、溶接時に生じるビードの形を整える成形型１
２が設置されている。

【００２２】図２に示すように、第１の磁石３はソケッ
ト２の内径よりも小径の円柱状体であり、軸線を一致さ
せるようにしてソケット２の内側に挿入され、船殻材１
との間に絶縁体５を介在させて配置されている。第２の
磁石３はソケット２の外径よりも大径の筒状体であり、
軸線を一致させるようにしてソケット２を取り囲み、船
殻材１との間に絶縁体６を介在させて配置されている。

【００２３】図１に戻り、励磁電源７は、これを作動さ
せると船殻材１に近接する第１の磁石３の一端はＮ極
に、同じく船殻材１に近接する第２の磁石４の一端はＳ
極にそれぞれ帯磁し、船殻材１とソケット２との接合面
を挟んで両磁石３，４間に磁界が生じるようになってい
る。

【００２４】溶接用電源８は、船殻材１とソケット２と
の間でアークを発生させるべく設けられており、これを
作動させて両者間に電圧を印可するとアークギャップｇ
を設けて離間する接合面間にアークが発生するようにな
っている。

【００２５】押圧手段９は、伸縮するロッド１３ａにク
ランプ１１を連結されてソケット２を所定の位置に保持
するとともにソケット２をその軸線方向に移動可能に支
持する駆動シリンダ１３と、駆動シリンダ１３に作動流
体を供給して作動させる加圧源１４とで構成されてお
り、駆動シリンダ１３に作動流体を供給しロッド１３ａ
を伸長することでアークギャップｇを解消してソケット
２を船殻材１に押し付けるようになっている。

【００２６】第１、第２の磁石３，４間にあって磁界を
生じる空間Ｃは外部と隔離されて密閉されており、シー
ルドガス供給手段１０はこの空間Ｃにシールドガスとし
てアルゴンガスを供給するようになっている。

【００２７】励磁電源７、溶接電源８、シールドガス供
給手段１０、加圧源１４はいずれも制御部１５によりそ
の作動を制御されており、溶接にあたっては制御部１５
が所定のタイミングで各機器の作動を制御することによ
り溶接作業が実施されるようになっている。

【００２８】続いて、上記のように構成された溶接装置
によって船殻材１にソケット２を溶接する作業工程を説
明する。まず、クランプ１１でソケット２を把持し、接
合面２ａを船殻材１のの一側面からアークギャップｇだ
け離間させた状態に配置する。アークギャップｇを設け
た船殻材１とソケット２との間には成形型１２を設置す
る。

【００２９】次に、第１の磁石３をソケット２の内側
に、第２の磁石をソケット２の外側に配し、絶縁体５，
６を介在させたうえで船殻材１上に設置する。第１、第
２の磁石３，４間にあってソケット２が配置される空間
Ｃを密閉状態とし、この空間Ｃにシールドガス供給手段
１０よりアルゴンガスを供給、充填する。

【００３０】励磁電源７を作動させて第１の磁石３の一
端をＮ極に、第２の磁石４の一端をＳ極に帯磁させ、第
１、第２の磁石３，４間に磁界を発生させる。

【００３１】続いて、溶接電源８を作動させて船殻材１
とソケット２との間に電圧を印可し、両者の接合面間に
アークを発生させる。その際、安定したアークスタート
を得るために高周波スパークを用いる。このとき、接合
面間に発生したアークは、第１、第２の磁石３，４間に
生じる磁界により環状の接合面２ａに沿って周方向に駆
動され、接合面２ａを含むソケット２の端部を均一に溶
融させる。

【００３２】アーク発生後所定の時間（約０．５〜１秒
間）保持し、加圧源１４から駆動シリンダ１３に作動流
体を供給してロッド１３ａを伸長させ、アークギャップ
ｇを解消してソケット２を船殻材１に押し付ける。この
とき、アークギャップｇに発生しているアークはアーク
ギャップｇを解消すると同時に消滅する。そして、溶融
部分は外側にはみ出してビードを形成するが、成形型１
２にその形状を整えられる。

【００３３】溶融部分が十分に冷えて硬化するまでこの
ままの状態で保持した後、第１、第２の磁石３，４を撤
去し、ソケット２からクランプ１１を取り外す。

【００３４】上記のように構成された溶接装置によれ
ば、ソケット２の内側にあって船殻材１に近接する位置
にＮ極をなす第１の磁石３を設置するとともに、ソケッ
ト２の外側にあって船殻材１に近接する位置にＳ極をな
す第２の磁石４を設置することにより、従来のように船
殻材１の裏面に電磁コイルを配置しなくてもアーク溶接
が可能になり、ソケット２の位置を特定する余計な作業
が排除されるので、溶接の作業性が向上する。

【００３５】第１の磁石３および第２の磁石４と船殻材
１との間に絶縁体５，６を介在させたことにより、船殻
材１への磁界の作用が減少し、船殻材１とソケット２と
の接合面を挟んだ第１、第２の磁石３，４間に磁界が生
じるので、アークの発生を安定的にかつ効率よく行わせ
ることができる。

【００３６】アークの発生によりソケット２の接合面２
ａとその周辺を加熱溶融した後、押圧手段９を用いてソ
ケット２を船殻材１に押し付けることにより、接合面ど
うしを当接させて両者が接合されるので、両者の相対的
な位置関係を正しく保って正確に溶接することができ
る。

【００３７】アーク溶接を実施するまえにシールドガス
供給手段１０を用いて空間Ｃにアルゴンガスを供給して
おくことにより、アークの発生を安定的にかつ効率よく
行わせることができ、これによって溶接を円滑に行うこ
とができる。また、溶接部の酸化を防止することもでき
る。

【００３８】船殻材１とソケット２との間に成形型１２
を配設しておき、溶接時に生じるビードの形状を整える
ことにより、溶接部分がムラなく仕上がるので、両者の
接合強度を高めることができる。

【００３９】また、第１の磁石３を柱状とすることでソ
ケット２が長尺であってもその内部への挿入が行い易
く、また他端を保持することでソケット２の軸線に合わ
せた所定位置への配置も行い易くなるので、溶接作業を
円滑に行うことができる。

【００４０】ところで、本実施形態においては第１の磁
石３の一端をＮ極に、第２の磁石４の一端をＳ極にそれ
ぞれ帯磁させて磁界を発生させたが、両磁石を逆に帯磁
させても構わない。また、第１、第２の磁石３，４には
励磁電源７を必要とする電磁石を用いたが、これらを永
久磁石としても構わない。

【００４１】本実施形態における押圧手段９の構成はそ
の一例であり、船殻材１にソケット２を押し付ける機能
を備えていればこれと全く異なる構成のものを採用して
も構わない。また、本実施形態においてはシールドガス
にアルゴンガスを用いたが、その他の不活性ガスを含ん
だ酸素ガス、炭酸ガス等の混合ガスを用いても構わな
い。

【００４２】次に、本発明に係る溶接装置の第２実施形
態を図３に示して説明する。なお、上記第１実施形態に
おいて既に説明した構成要素には同一符号を付して説明
は省略する。図３に示すように、本実施形態においてソ
ケット２の内側に配置される第１の磁石１６はソケット
２の内側に挿入可能な外径をなす環状でソケット２に近
接する外周部がＮ極をなし、第２の磁石１７はソケット
２の外側に配置されてこれを囲む環状でソケット２に近
接する内周部がＳ極をなしている。これら第１、第２の
磁石１６，１７は同じ厚さに形成されている。

【００４３】この溶接装置においては、ともに環状とし
た第１、第２の磁石１６，１７の厚さにより磁界させる
べき範囲を限定することが可能である。そこで、第１、
第２の磁石１６，１７の厚さを適切な厚さに設定し、磁
界の発生域をアーク溶接が効率よく行われる程度の範囲
に抑えることで無駄のない溶接が可能でなる。

【００４４】本実施形態においても、第１、第２の磁石
１６，１７の磁極を逆にしても構わない。また、これら
を永久磁石としても構わない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の溶接装置によれば、管状の被溶接物の内側に
あって板状の被溶接物に近接する位置にＮ極またはＳ極
のいずれか一方をなす第１の磁石を設置するとともに、
管状の被溶接物の外側にあって板状の被溶接物に近接す
る位置にＳ極またはＮ極のいずれか他方をなす第２の磁
石を設置することにより、従来のように板状の被溶接物
の裏面に電磁コイルを配置しなくてもアーク溶接が可能
になり、管状の被溶接物の位置の特定等の余計な作業が
廃除されるので、溶接の作業性が向上する。

【００４６】請求項２記載の溶接装置によれば、第１の
磁石および第２の磁石と板状の被溶接物との間に絶縁体
を介在させたことにより、板状の被溶接物への磁界の作
用が減少し、板状の被溶接物と管状の被溶接物との接合
面を挟んだ第１、第２の磁石間に磁界が生じるので、ア
ークの発生を安定的にかつ効率よく行わせることができ
る。

【００４７】請求項３記載の溶接装置によれば、アーク
の発生により接合面とその周辺を加熱溶融した後、押圧
手段を用いて管状の被溶接物を板状の被溶接物に押し付
けることにより、接合面どうしを当接させて両被溶接物
が接合されるので、被溶接物どうしの相対的な位置関係
を正しく保って両者を正確に溶接することができる。

【００４８】請求項４記載の溶接装置によれば、アーク
溶接を実施するまえにシールドガス供給手段を用いて第
１の磁石と第２の磁石との間にあって磁界を生じる空間
にシールドガスを供給しておくことにより、アークの発
生を安定的にかつ効率よく行わせることができ、これに
よって溶接を円滑に行うことができる。また、溶接部の
酸化を防止することもできる。

【００４９】請求項５記載の溶接装置によれば、板状の
被溶接物と管状の被溶接物との間に成形型を配設してお
き、溶接時に生じるビードの形状を整えることにより、
溶接部分がムラなく仕上がるので、両者の接合強度を高
めることができる。

【００５０】請求項６記載の溶接装置によれば、第１の
磁石を柱状とすることで管状の被溶接物が長尺であって
もその内部への挿入が行い易く、他端を保持することで
所定位置への配置も行い易くなるので、溶接作業を円滑
に行うことができる。

【００５１】請求項７記載の溶接装置によれば、ともに
環状とした第１、第２の磁石の厚さにより磁界させるべ
き範囲を限定することが可能である。そこで、第１、第
２の磁石の厚さを適切な厚さに設定し、磁界の発生域を
アーク溶接が効率よく行われる程度の範囲に抑えて無駄
のない溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る溶接装置の第１実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】 第１、第２の磁石の形状を示す斜視図（ａ）
ならびに要部断面図（ｂ）である。

【図３】 本発明に係る溶接装置の第２実施形態を示す
図であって、第１、第２の磁石の形状を示す斜視図
（ａ）ならびに要部断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 船殻材（板状の被溶接物） ２ ソケット（管状の被溶接物） ３ 第１の磁石 ４ 第２の磁石 ５，６ 絶縁体 ８ 溶接電源（アーク発生手段） ９ 押圧手段 １０ シールドガス供給手段（不活性ガス供給手段） １２ 成形型 Ｃ 空間

フロントページの続き (72)発明者 大塚 孝 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 4E082 AA13 AA20 EA02 EA03 EA06 FA20 HA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の被溶接物の一側面と管状の被溶接
   物の端面とをアーク溶接する溶接装置であって、 前記管状の被溶接物の内側にあって前記板状の被溶接物
   に近接する位置に、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の極
   をなす第１の磁石を設置するとともに、 管状の被溶接物の外側にあって板状の被溶接物に近接す
   る位置に、Ｓ極またはＮ極のいずれか他方の極をなし前
   記第１の磁石との間で磁界を発生させる第２の磁石を設
   置し、 前記板状の被溶接物と管状の被溶接物とに電圧を印加し
   双方の接合面間にアークを発生させるアーク発生手段を
   設けたことを特徴とする溶接装置。
2. 【請求項２】 前記第１の磁石および第２の磁石と前記
   板状の被溶接物との間に絶縁体を介在させたことを特徴
   とする請求項１記載の溶接装置。
3. 【請求項３】 前記管状の被溶接物を板状の被溶接物に
   押し付ける押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１
   または２記載の溶接装置。
4. 【請求項４】 第１の磁石と第２の磁石との間にあって
   磁界を生じる空間にシールドガスを供給するシールドガ
   ス供給手段を設けたことを特徴とする請求項１、２また
   は３記載の溶接装置。
5. 【請求項５】 前記板状の被溶接物と管状の被溶接物と
   の間に、溶接時に生じるビードの成形型を設けたことを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載の溶接装置。
6. 【請求項６】 前記第１の磁石が前記管状の被溶接物の
   内側に挿入可能な柱状で前記板状の被溶接物に近接する
   一端がＮ極またはＳ極のいずれか一方の極をなし、 前記第２の磁石は管状の被溶接物の外側に配置されて該
   管状の被溶接物を囲む筒状で前記板状の被溶接物に近接
   する一端がＮ極またはＳ極のいずれか他方の極をなすこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の溶
   接装置。
7. 【請求項７】 前記第１の磁石が前記管状の被溶接物の
   内側に挿入可能な環状で該管状の被溶接物に近接する外
   周部がＮ極またはＳ極のいずれか一方の極をなし、 前記第２の磁石は管状の被溶接物の外側に配置されて該
   管状の被溶接物を囲む環状で該管状の被溶接物に近接す
   る内周部がＮ極またはＳ極のいずれか他方の極をなすこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の溶
   接装置。