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

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Tadanobu Murakami
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Hiroyuki Tamaoki
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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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102435408A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 中国大冢制药有限公司 洁净区风形检测用发烟装置
JP2018114520A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 株式会社ムラタ溶研 帯状金属薄板の突合せ接合装置

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