JP2009262199A - 治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】 図7
Description
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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JP2008114983A Active JP5033704B2 (ja) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | 治具ユニット及びこれを用いた円周溶接装置 |
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CN106493458A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-15 | 浙江远成精工科技有限公司 | 一种氩弧焊接装置 |
KR102096207B1 (ko) * | 2019-07-24 | 2020-04-01 | 최근영 | 보일러 팽창탱크의 하탱크를 세운 상태로 니플을 용접하는 하탱크 니플조립장치 |
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2008
- 2008-04-25 JP JP2008114983A patent/JP5033704B2/ja active Active
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JP5033704B2 (ja) | 2012-09-26 |
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