JP2005288473A - 溶接ヒューム捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶接トーチの向きにかかわらず、発生する溶接ヒュームを確実に捕集する。
【解決手段】 溶接トーチの取り付けられた台車を被溶接物１に設けられたガイドレール３に沿って走行させながら溶接する際に、溶接に伴って発生する溶接ヒュームを捕集する溶接ヒューム捕集装置１０に関して、前記被溶接物１と対向する面が開口され、前記溶接トーチの周囲を囲む捕集ボックス１１を台車に取り付ける。そして、捕集ボックス１１にその内部と連通させると共に前記溶接ヒュームを吸引する吸引手段に接続される接続部１７を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接の際に発生する溶接ヒュームを溶接トーチの周囲から捕集するための捕集装置に関する。

鋼管を溶接する際に、鋼管の内周面に沿ってガイドレールを設け、このガイドレールに沿わせて溶接トーチの取り付けられた台車を走行させながら溶接することが従来から行われていた。この溶接の際に発生する溶接ヒュームの処理が従来から問題となっていた。

溶接ヒュームを捕集する手段として、例えば、特許文献１に開示された発明がある。この特許文献１に記載に発明は、溶接トーチ先端部に、溶接ヒュームを捕集するための吸引ノズルを覆うように装着させ、溶接トーチの先端を二重管構造としている。この溶接トーチ先端部のガス吐出口及び溶接ワイヤは吸引ノズルの先端から露出されている。また、吸引ノズルの先端部の外周面には孔が形成されており、吸引ノズルの基部には、固定ブロックが設けられている。そして、固定ブロックの側面には吸引ノズル接続口が形成されていて、接続口と吸引ダクトとを接続するように構成している。特許文献１に開示の発明は、かかる構成を採用することで、空間に導入された溶接ヒュームを吸引ダクトを介して外部に導出させている。

特開平９−２６７１７８号公報

この特許文献１に開示された発明のように、溶接トーチの周囲に吸引口を設けた溶接ヒューム捕集装置は、溶接トーチを下向きに溶接する場合には溶接ヒュームを捕集することはできる。しかし、鋼管の内部を全周にわたって溶接する場合のように、溶接トーチを横に向ける場合や上に向ける場合には、溶接ヒュームを捕集しきれない場合がある。

そこで、本発明では、溶接トーチの向きにかかわらず、発生する溶接ヒュームを確実に捕集できる溶接ヒューム捕集装置を提供する。

本発明では、上記課題を解決するために、溶接トーチの取り付けられた台車を被溶接物に設けられたガイドレールに沿って走行させながら溶接する際に、溶接に伴って発生する溶接ヒュームを捕集する溶接ヒューム捕集装置であって、前記台車に取り付けられて、前記被溶接物と対向する面を開口させて前記溶接トーチの周囲を囲み、発生する前記溶接ヒュームを閉じこめておく捕集ボックスを備え、この捕集ボックスには、その内部と連通されると共に前記溶接ヒュームを吸引する吸引手段に接続される接続部が設けられた溶接ヒューム捕集装置を採用した。

また、本発明では上記溶接ヒューム捕集装置に関して、前記被溶接物に接地される車輪と、この車輪を前記捕集ボックスから前記被溶接物に向けて付勢する付勢手段とを備え、前記捕集ボックスの下端と前記被溶接物との間に形成される隙間を一定に保つ隙間維持手段を進行方向の前後に設けた。さらに、進行方向に対して側方をなす前記捕集ボックスの壁面に、その下端と前記被溶接物との間の隙間を閉鎖するカバーを取り付けるとよい。

また、上記溶接ヒューム捕集装置において本発明では、前記捕集ボックスを構成する少なくとも１つの壁面がこの捕集ボックスに対して着脱可能に構成した。

そして、本発明では、前記捕集ボックスを構成する少なくとも１つの周壁面には、この捕集ボックスの内部を確認するための確認窓が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、溶接に伴い発生する溶接ヒュームを溶接トーチの周囲から確実に除去する。さらに、隙間維持手段を設けることで、捕集ボックスが被溶接物に当接することがなく、安定した捕集作用を得られる。加えて、捕集ボックスが被溶接部に当接しないので、台車の走行及び溶接自体も安定する。なお、カバーを設けることで、捕集ボックスと被溶接物との間に形成される隙間を閉鎖し、この隙間から溶接ヒュームが逃げ出すことを防止する。また、捕集ボックスに確認窓を設けることで、内部を直接監視することや、ＣＣＤカメラを利用して間接的に監視することができる。特に、ＣＣＤカメラを用いれば、電気性眼炎等アーク焼けを防止できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の溶接ヒューム捕集装置１０をＭＡＧ自動溶接装置に適用して鋼管１の内面を周方向に溶接する様子を示し、図２は、溶接トーチ６の取付部分を示している。

鋼管１の内面には周方向に沿って配されたガイドレール３が設置され、台車２がこのガイドレール３に沿って鋼管１の内面を周方向に走行する。台車２には、溶接トーチ６と、溶接トーチ６に送り込む溶接ワイヤの巻き取られたワイヤリール４や電源５等が搭載される。溶接トーチ６は、この台車２の進行方向に対して側方に張り出して、台車２から所定の距離を隔てた位置に配されて、その先端が下方に向けられている。

この溶接トーチ６は、ギヤボックス７の下側に、当該ギヤボックス７を介して台車２に取り付けられる。ギヤボックス７は、溶接トーチ６を鉛直線に対して所望の角度に傾けるものであり、ギヤボックス７の側方に突出しているハンドル８を操作することで溶接トーチ６の傾きが変化する。また、溶接トーチ６には、シールドガスを送り込むためのホースが接続されると共に、アーク用の配線が接続されている。

そして、この溶接トーチ６の周囲を囲むようにして捕集ボックス１１がセットされている。捕集ボックス１１は、溶接トーチ６から発生する溶接ヒュームが拡散されてしまうことを防止して、当該捕集ボックス１１の内部に閉じこめておく役割を果たす。

図３〜図５は溶接ヒューム捕集装置１０、特に捕集ボックス１１の詳細を示すものである。この捕集ボックス１１は、台車２の進行方向に対して側方に張り出すようにして設けられ、前後左右をなす周壁板１２，１３，１４と天面板１５とからなり、被溶接物である鋼管１と対向する下面が開口されている。溶接トーチ６は、この捕集ボックス１１のほぼ中央に位置される。周壁面１２，１３，１４は、台車２のとの境界部に配置される背面板１２、この背面板１２と対向する正面板１３、これら正面板１３及び平面板の側縁同士の間に配され、台車２の進行方向の前後をなす一対の側面板１４とから構成されている。

背面板１２の中央には、台車２と捕集ボックス１１とを連通する穴が形成されている。この穴を介して、溶接トーチ６は台車２に支持される。また、背面板１２の上部には、二つの穴が形成されている。一方の穴１２ａには、シールドガスを溶接トーチ６に送り込むためのホース９ａが通され、他方の穴１２ｂには、アーク用の配線９ｂが通される。なお、これらの穴は、シール材で閉鎖され、背面板１２の密閉性が確保されている。捕集ボックス１１の正面板１３、側面板１４及び天面板１５で一体に箱形に組み立てられたユニットは、背面板１２に対して着脱自在にワンタッチで取り付けられる。

天面板１５には、その中央に貫通穴１５ａが形成され、この貫通穴１５ａにはエルボ型継手１７が外側に装着されている。さらに、このエルボ型継手１７にはホース１８が接続されており、図示しない吸引装置とこのホース１８を介して接続される。これにより、捕集ボックス１１の内部に閉じこめられた溶接ヒュームは吸引装置により吸引され、溶接ヒュームの鋼管１内部への拡散が阻止される。

また、天面板１５の外面には、いわゆる丸落としからなるストッパ１９が取り付けられている。このストッパ１９は、天面板１５にネジ止めされる平板状の取付板２０と、この取付板２０の中央にて取付板２０と一体に形成された円筒状のホルダ２１と、このホルダ２１の内部にてホルダの軸方向に移動可能な丸棒２２とから構成されている。丸棒２２の両端を保持するように、その軸方向の中間部分が空けられている。一方、丸棒２２には、空けられたホルダ２１の中間部分に、軸方向に対して側方に突出する摘み２３が設けられている。このストッパ１９は、摘み２３を手でつまみ、丸棒２２をその軸方向にスライドさせ、丸棒２２の先端を取付板２０の一辺から突出させることができるように構成されている。当該ストッパ１９は、取付板２０の一辺と正面板１３との間に僅かな隙間が形成される位置に取り付けられる。そして、丸棒２２の先端が正面板１３の上端に突出されることで、正面板１３が天面板１５側へずれることを阻止する。

捕集ボックス１１の正面には、両端縁に上下に延びる薄い板厚のバー材２５が取り付けられている。正面板１３は、その両側縁がこれらバー材２５の内側に配置され、上下にスライド可能に取り付けられる。捕集ボックス１１は、正面板１３が上下にスライド可能に取り付けられることにより、正面が開口可能となる。このため、捕集ボックス１１の内部に設けられた溶接トーチ６のメインテナンスを容易に行うことができる。なお、バー材２５には、捕集ボックス１１に対するこの正面板１３の隙間を調整するための隙間調整ボルト２６が取り付けられている。また、正面板１３には、内部を監視するための覗き窓２７が設けられている。この覗き窓２７は、遮光ガラスにより構成され、目視によりアークの状況を観測することができるようになっている。

更に、正面板１３の下端には、捕集ボックス１１の下端と鋼管１の内面との間に形成される隙間を閉鎖するカバー２８が吊り下げられるようにして取り付けられる（図１参照）。このカバー２８は、その上縁が直線状に形成され、正面板１３の下端部にバインダー２９を介して着脱自在に取り付けられる。一方、下縁は被溶接物である鋼管１の内面の曲率とほぼ同一の曲率を有する円弧状に形成されている。このカバー２８は、シリコンゴムで形成すると良い。

なお、上述のように、この溶接ヒューム捕集装置１０が適用されるＭＡＧ自動溶接装置は、ガイドレール３が鋼管１の内周面に沿って全周に設けられている。このため台車２が鋼管１の天面に到達すると、捕集ボックス１１の天地が逆さまになる。天面板１５には上記のストッパ１９が設けられているので、逆さまになった捕集ボックス１１からこの正面板１３が落下することが防止される。

一方、台車２の進行方向の前後をなす側面板１４には、その上部に把持部３０がそれぞれ設けられている。この把持部３０は捕集ボックス１１を手で持ち運ぶ際に利用される。

そして、進行方向の前後をなす側面板１４には、当該捕集ボックス１１の下端と被溶接物である鋼管１との間に形成される隙間を一定に維持するための、隙間維持機構４０が設けられている。この隙間維持機構４０は、把持部３０より下側で、側面板１４の外面と重ね合わされるように配された可動板１６と、可動板１６の下端にて板材の両側に取り付けられた二つの車輪ホルダ４１と、各車輪ホルダ４１に対して回転可能に保持された車輪４２とを備えている。

側面板１４の背面板１２側の端縁と正面板１３よりやや内方の位置には、上下に延びる薄い板厚のバー材４６が側面板１４と一体になるように設けられ、可動板１６の両側縁はこれらバー材４６と側面板１４の間に配される。一方、可動板１６は、これにより、側面板１４に対して上下にスライド可能に構成される。そして、可動板１６とバー材４６とは、スプリング４５により相互に接続される。バー材４６には、その下部にスプリング４５の下端を保持するためのホルダ４４が設けられている。一方、可動板１６の上部には、スプリング４５の上端が取り付けられるホルダ４３が設けられている。スプリング４５は、自然長より延ばされた状態で、その上端が可動板１６のホルダ４３に保持される一方で、下端がバー材４６のホルダ４４に保持される。バー材４６は側面板１４に対して一体となるように固定されているため、可動板１６は、スプリング４５が自然長に戻ろうとする圧縮力により、当該捕集ボックス１１に対して下方に向けて付勢される。このように下方に向けて付勢された可動板１６の下部に取り付けられた車輪４２は、被溶接物である鋼管１の内面に対して所定の圧力で接地される。

ガイドレール３に取付誤差があり、台車２と鋼管１の内面との間の距離が全周にわたって一定とならない場合がある。しかしながら、捕集ボックス１１においては、かかる隙間維持機構４０を備えているため、たとえ、台車２が鋼管１の内面に対して接近するような場合でも、車輪４２が鋼管１の内面を押圧するため、捕集ボックス１１の下端と鋼管１の内面との隙間が一定に保たれ、捕集ボックス１１が当接することを確実に防止する。このため、安定して溶接ヒュームを捕集できることに加え、台車２がガイドレール３全周にわたって円滑に走行し、良好な溶接を行うことができる。

なお、側面板１４には図５に示すように窓５０が設けられている一方で、可動板１６には、図４に示すように、側面板１４の窓に対応する高さに横方向にスライドする白ガラス板５１が設けられている。また、可動板１６には、外側に向けて張り出すブラケット５２が設けられている。このブラケット５２には、ＣＣＤカメラ５５が取り付けられる。このように、可動板１６及び側面板１４が構成されているため、白ガラス板をスライドさせて、側面板１４の窓からブラケット５２に取り付けられたＣＣＤカメラ５５で溶接トーチ６を撮影することができる。

以上の構成を有する溶接ヒューム捕集装置１０は、次のように作用する。

ＭＡＧ自動溶接装置について、鋼管１の内面に設けられたガイドレール３に沿って台車２を走行させながら溶接を行う。これと同時に図示しない吸引装置を作動させ、溶接に伴い発生した、捕集ボックス１１内の溶接ヒュームを吸引する。発生した溶接ヒュームは、捕集ボックス１１の内部に止まり、鋼管１の内部に拡散されることがない。そして、吸引装置により、溶接ヒュームは順次捕集ボックス１１から除去される。

また、台車２が走行する間、台車２の進行方向の前後に設けられた隙間維持機構４０はその車輪４２を鋼管１の内面に設置せしめ、捕集ボックス１１の下端と鋼管１の内面との間に形成される隙間を常に一定に保つ。このように、隙間維持機構４０は、捕集ボックス１１が鋼管１と当接することを防止する。捕集ボックス１１が鋼管１と当接されないことにより、台車２は円滑にガイドレール３に沿って走行し、これにより良好な溶接を行うことができる。なお、捕集ボックス１１の正面板１３の下端に取り付けられたカバー２８は、鋼管１との間に形成される隙間を閉鎖する。このため、台車２が走行している間、発生した溶接ヒュームは、進行方向の側方から逃げ出すことが防止される。

なお、正面板１３に設けられた覗き窓２７から内部の様子を観察しながら溶接作業を行うことで、溶接不良の発生を初期段階で発見できる。また、進行方向の前後をなす側部に内部を撮影するＣＣＤカメラ５５を取り付ければ、撮影される画像を確認することができる。この場合、モニタをＭＡＧ自動溶接装置から離れた位置に設置すれば、捕集ボックス１１に接近しなくとも内部を観察することができる。

［実験例］
本発明にかかる溶接ヒューム捕集装置１０を使用して鋼管１の内面を溶接した場合に、溶接ヒュームをどの程度捕集できるかの確認実験を行った。実験は、フラックスコアードワイヤを用いたＭＡＧ自動溶接装置を使用して連続して溶接を行い、溶接部より喚起送風の風下側のヒューム濃度計を測定することで行った。なお実験は、溶接ヒューム捕集装置１０をセットした場合とセットしない場合の双方を行った。

実験結果を図６に示す。図６の横軸は溶接時間を表し、縦軸はヒューム濃度を表している。図６に示すように、溶接ヒューム捕集装置１０を使用しない場合には、最低でもヒューム濃度が１０ｍｇ／ｍ³もあり、日本溶接協会規定（ＷＳＰ）である許容粉塵濃度３ｍｇ／ｍ³を大きく上回っている。これに対し、溶接ヒューム捕集装置１０を使用すれば、ほとんどヒュームは測定されず、日本溶接協会規定（ＷＳＰ）である許容粉塵濃度３ｍｇ／ｍ³を以下に確実に抑えることができた。

本発明の溶接ヒューム捕集装置をＭＡＧ自動溶接装置に適用した場合の溶接ヒューム捕集装置の斜視図。 溶接装置の取付部分の平面図。 捕集ボックスの正面図。 捕集ボックスの側面図。 捕集ボックスを構成する側面板の平面図。 ヒューム濃度の測定結果を示すグラフ。

符号の説明

１ 鋼管
２ 台車
３ ガイドレール
６ 溶接トーチ
１０ 溶接ヒューム捕集装置
１１ 捕集ボックス
１２ 背面板
１３ 正面板
１４ 側面板
１５ 天面板
１６ 可動板
１７ エルボ型継手（接続部）
１９ ストッパ
２７ 覗き窓（確認窓）
２８ カバー
４０ 隙間維持機構（隙間維持手段）
４１ 車輪ホルダ
４２ 車輪
４３ ホルダ
４４ ホルダ
４５ スプリング（付勢手段）
５０ 窓（確認窓）
５５ カメラ

Claims (5)

1. 溶接トーチの取り付けられた台車を被溶接物に設けられたガイドレールに沿って走行させながら溶接する際に、溶接に伴って発生する溶接ヒュームを捕集する溶接ヒューム捕集装置であって、
   前記台車に取り付けられて、前記被溶接物と対向する面を開口させて前記溶接トーチの周囲を囲み、発生する前記溶接ヒュームを閉じこめておく捕集ボックスを備え、この捕集ボックスには、その内部と連通されると共に前記溶接ヒュームを吸引する吸引手段に接続される接続部が設けられたことを特徴とする溶接ヒューム捕集装置。
2. 前記被溶接物に接地される車輪と、この車輪を前記捕集ボックスから前記被溶接物に向けて付勢する付勢手段とを備え、前記捕集ボックスの下端と前記被溶接物との間に形成される隙間を一定に保つ隙間維持手段を進行方向の前後に設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶接ヒューム捕集装置。
3. 進行方向に対して側方をなす前記捕集ボックスの壁面に、その下端と前記被溶接物との間の隙間を閉鎖するカバーを取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の溶接ヒューム装置。
4. 前記捕集ボックスを構成する少なくとも１つの壁面がこの捕集ボックスに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ヒューム捕集装置。
5. 前記捕集ボックスを構成する少なくとも１つの周壁面には、この捕集ボックスの内部を確認するための確認窓が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の溶接ヒューム捕集装置。

Images