JP2015193019A

JP2015193019A - 溶接装置

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Publication number: JP2015193019A
Application number: JP2014071675A
Authority: JP
Inventors: 和裕長谷川; Kazuhiro Hasegawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP6442849B2

Abstract

【課題】溶接時に発生するスパッタが周囲に飛散することを抑制する溶接装置を提供する。
【解決手段】アーク溶接装置１は、開口部３を有する有底筒状体の形状に形成されたノズル５と、該ノズル５の内方に収容配置されるトーチ９と、を備えている。前記ノズル５の開口部３の周縁部２５を接合体５１に当接させた状態で、前記トーチ９でスパッタ１５を発生させながら前記接合体５１を溶接するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接装置に関する。

従来から、接合体同士を溶接接合する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載されたアーク溶接方法は、接合体である第１端子と第２端子とをクランプ手段によって突き合わせ、その突合せ部分をアーク溶接するものである。

特開２０１３−５２４２０号公報

しかしながら、前記従来の溶接装置では、第１端子および第２端子が覆われていないため、アーク溶接時に発生するスパッタが周囲に飛散し、周辺の電子部品の短絡等の不具合を起こすおそれがあった。

そこで、本発明は、溶接時に発生するスパッタが周囲に飛散することを抑制する溶接装置を提供することを目的としている。

本発明に係る溶接装置においては、開口部を有する有底筒状体の形状に形成されたノズルの内方に溶接熱源を配置する。また、前記ノズルの開口部の周縁部を接合体に当接させた状態で溶接を行う。

本発明に係る溶接装置においては、ノズルの開口部の周縁部を接合体に当接させて、溶接熱源をノズルと接合体とによって囲まれた閉空間内に配置させる。この状態で溶接を行うと、ノズルの外方に飛散するスパッタの量が減少する。このように、溶接時に発生するスパッタが周囲に飛散することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るアーク溶接装置および接合体を示す、一部を断面にして示す正面図である。図１の要部を側方から見た側面図である。第１の接合体を保持治具に固定した状態を示す断面図である。第１の接合体および第２の接合体を保持治具に固定した状態を示す断面図である。第１の接合体および第２の接合体の上側から下方に向けて、第１実施形態に係るアーク溶接装置を下降させた状態を示す正面図であり、ノズルの開口部の周縁部を接合体に当接させている。図５の状態からアーク溶接装置を更に下降させて、第１の接合体および第２の接合体におけるバスバーの上端部同士を当接させた状態を示す正面図である。第１の接合体および第２の接合体におけるバスバー同士を接合した状態を示す正面図である。本発明の第２実施形態に係るアーク溶接装置および接合体を示す、一部を断面にして示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

[第１実施形態]
図１，２に示すように、第１実施形態に係るアーク溶接装置１は、開口部３を有する有底筒状体の形状に形成されたノズル５と、該ノズル５の内方に収容配置されて先端から溶接ワイヤ７が順次に送給されるトーチ９（溶接熱源）と、トーチ９に電流を供給する溶接電源１１と、トーチ９にシールドガスを供給するガスボンベ１３と、ノズル５内のスパッタ１５を吸引する吸引装置１７と、を備えている。

前記ノズル５は、導電体から形成されており、下端部が開放された開口部３に形成された有底筒状体に形成されている。即ち、ノズル５は、左右一対の側壁１９，２１と、該側壁１９，２１に対して直交して配置され、一対の側壁同士１９，２１を結ぶ前壁および後壁（図示せず）と、これらの側壁１９，２１、前壁および後壁の上側の開口を塞ぐ上壁２３と、から構成される。前記開口部３の周縁部２５の内周側は、傾斜部２７に形成されている。具体的には、傾斜部２７は、上方に向かうに従って径方向内側に向かうように斜めに延在している。つまり、側壁１９，２１の下端部は、下方に行くに従って先細りする形状に形成されている。

また、側壁１９，２１の下端部の内周面における傾斜部２７のすぐ上側には、吸引口３１が形成されている。この吸引口３１は、正面視で円形に形成されており、側壁１９，２１の内部を貫通して上下方向に延びる吸引通路３３の下端が前記吸引口３１に接続されている。また、吸引通路３３の上端は、配管３６を介して吸引装置本体３５に接続されている。ここで、吸引装置１７は、吸引装置本体３５と、該吸引装置本体３５に接続された配管３６と、側壁１９，２１の内部に形成された吸引通路３３と、吸引口３１と、から構成されている。スパッタ１５が発生すると、該スパッタ１５は吸引口３１から吸引されたのち吸引通路３３から配管３６を介して吸引装置本体３５で収集される。

前記トーチ９（溶接熱源）は、全体がノズル５の内部空間３７の内部に収容配置されている。具体的には、一対の側壁１９，２１の上部同士を結ぶ支持脚４１が設けられ、該支持脚４１の下側にシリンダー４３が取り付けられ、該シリンダー４３にトーチ９が取り付けられている。従って、シリンダー４３を作動させると、トーチ９が上下に移動する。また、トーチ９の先端からは溶接ワイヤ７が送り出され、接合体５１にアーク溶接するときにスパッタ１５が発生する。なお、ガスボンベ１３からは、ガス配管１４を介してトーチ９にシールドガスが供給され、溶接電源１１からは、トーチケーブル４５を介して電流が供給される。
そして、前記溶接電源１１は、前述のように、トーチケーブル４５を介してトーチ９に接続されている。また、溶接電源１１には、第１のアース線４７と第２のアース線４９が接続されている。第１のアース線４７は溶接電源１１とノズル５を接続し、第２のアース線４９によって溶接電源１１が接地されている。

また、接合体５１は、第１の接合体５３と第２の接合体とからなる。

第１の接合体５３は、正面視がＬ字状に形成されたバスバー５５と、該バスバー５５の一端にモールドされたモールド樹脂５７と、から構成される。前記バスバー５５は、横方向に延在する延設部５９と、該延設部５９の先端から屈曲して上方に延びる脚部６１とから一体に形成されている。脚部６１の上端の外側（図１の左側）には、前記ノズル５の傾斜部２７に沿って延在する傾斜面部６３が形成されている。即ち、傾斜面部６３は、上方に行くに従って図１の右側に向かうように斜めに形成されており、ノズル５の傾斜部２７と面接触するように構成されている。

第２の接合体６５も、正面視がＬ字状に形成されたバスバー６７と、該バスバー６７の一端にモールドされたモールド樹脂６９と、から構成される。前記バスバー６７は、横方向に延在する延設部７１と、該延設部７１の先端から屈曲して上方に延びる脚部７３とから一体に形成されている。脚部７３の上端の外側（図１の右側）には、前記ノズル５の傾斜部２７に沿って延在する傾斜面部７５が形成されている。即ち、傾斜面部７５は、上方に行くに従って図１の左側に向かうように斜めに形成されており、ノズル５の傾斜部２７と面接触するように構成されている。

そして、本実施形態では、第１の接合体５３におけるバスバー５５の脚部６１の上端と、第２の接合体６５におけるバスバー６７の脚部７３の上端と、を接合する。なお、第１の接合体５３の傾斜面部６３および第２の接合体６５の傾斜面部７５は、ノズル５の傾斜部２７に当接する当接部７７に形成されている。

次いで、図３〜図７を用いて、本実施形態による溶接作業の手順を説明する。

まず、図３に示すように、保持治具８１の左側に第１の接合体５３をボルト８３を介して締結する。具体的には、図１のモールド樹脂５７を取付板８５に結合し、この取付板８５を保持治具８１にボルト８３で締結する。

次に、図４に示すように、保持治具８１の右側に第２の接合体６５をボルト８３を介して締結する。具体的には、図１のモールド樹脂６９を取付板８７に結合し、この取付板８７を保持治具８１にボルト８３で締結する。ここで、バスバー５５，６７の脚部７３において、下端同士６１ａ，７３ａは当接しているが、上端同士６１ｂ，７３ｂは互いに間隔をおいて離れて配置されているため、上端同士６１ｂ，７３ｂの間に隙間が形成されている。

こののち、図５に示すように、本実施形態に係るアーク溶接装置１を、ノズル５の開口部３を下側に配置した状態で配置し、下降させる。すると、ノズル５の開口部３の傾斜部２７が、第１および第２の接合体５３，６５の傾斜面部６３，７５に突き当たって、第１および第２の接合体５３，６５のバスバー５５，６７の脚部６１，７３の上端同士６１ｂ，７３ｂが近接するように脚部６１，７３を内側に向けて押し付けて弾性変形させる。

すると、図６に示すように、第１および第２の接合体５３，６５のバスバー５５，６７の脚部６１，７３の上端同士６１ｂ，７３ｂが当接するため、トーチ９は、ノズル５および第１および第２の接合体５３，６５によって形成される内部空間３７（閉空間）内に収容配置される。この状態で、第１および第２の接合体５３，６５におけるバスバー５５，６７の脚部６１，７３の上端同士６１ｂ，７３ｂの境界部分に向けて、溶接ワイヤ７が溶解したアーク７０を吹き付ける。なお、このとき、スパッタ１５が発生する。以上の工程によって、図７に示すように、バスバー５５，６７の脚部６１，７３の上端同士６１ｂ，７３ｂを接合することができる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係るアーク溶接装置１は、開口部３を有する有底筒状体の形状に形成されたノズル５と、該ノズル５の内方に収容配置されるトーチ９（溶接熱源）と、を備えている。前記ノズル５の開口部３の周縁部２５を接合体５１に当接させた状態で、前記トーチ９でスパッタ１５を発生させながら前記接合体５１を溶接するように構成した。
このように、ノズル５の開口部３の周縁部２５を接合体５１に当接させると、トーチ９はノズル５と接合体５１とによって囲まれた閉空間内に配置される。この状態で溶接を行うと、ノズル５の外方に飛散するスパッタ１５の量が減少する。従って、周辺の電子部品の短絡などの不具合が減少する。

（２）前記ノズル５の開口部３の周縁部２５の内周側に傾斜部２７を形成し、この傾斜部２７を接合体５１に突き当てながら溶接する。
ノズル５の開口部３の傾斜部２７を接合体５１に突き当てることによって、接合体５１に対するノズル５の位置決めを行うことができる。従って、別途にノズルの位置決め治具を設ける必要がなく、位置決め治具を配置するスペースも不要になる。

（３）前記接合体５１における前記ノズル５の開口部３の周縁部２５が当接する当接部７７に、前記ノズル５の開口部３の傾斜部２７に沿って延在する傾斜面部６３，７５を形成した。

接合体５１の傾斜面部６３，７５は、ノズル５の傾斜部２７に当接するため、接合体５１に対するノズル５の位置決めを更に効率的に行うことができる。

また、接合体５１の先端部が傾斜面部６３，７５によって山形状に形成されるため、接合部の熱引き量が減少し、熱を集中しやすくするために接合品質が向上する。

さらに、熱を集中させやすくなるので、傾斜面部６３，７５がない構造よりも少ない入熱量で接合できる。よって、接合体５１に繋がっている部品および周辺部品への熱影響を低減させることができる。

（４）前記ノズル５を導電体から形成し、前記ノズル５と溶接電源１１とを第１のアース線４７（アース線）を介して接続した。

アースを必要とするアーク溶接や電子ビーム溶接などについて、アースクランプの設置が不要になり、デッドスペースを小さくすることができる。

（５）前記ノズル５の内周側に、スパッタ１５を吸引する吸引口３１を設けた。
これにより、溶接で発生するスパッタ１５を吸引口３１を介してノズル５の外方に排出することにより、ノズル５に付着したスパッタ１５がノズル５を移動するときに落下するスパッタ１５の二次飛散を効果的に防止することができる。

[第２実施形態]
次に、図８を用いて本発明の第２実施形態を説明するが、前記第１実施形態と同じ構成の部位には同一符号を付けて説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態では、アーク溶接装置と接合体との上下位置関係を第１実施形態とは反対にする。即ち、第１実施形態では、接合体５１を下側に配置し、アーク溶接装置１を上側に配置した。しかし、第２実施形態では、接合体５１を上側に配置し、アーク溶接装置１０１を下側に配置する。また、ノズル１０５の上壁は開放し、スパッタ取出口１２３を形成する。このスパッタ取出口１２３は、端部１２４ａが軸支されたドア１２４によって開閉可能に構成されている。よって、スパッタ１５が溜まったら、ドア１２４を開けてスパッタ１５を下方に排出させる。

第１および第２の接合体５３，６５におけるバスバー５５，６７の脚部６１，７３の下端同士の境界部分に向けて、溶接ワイヤ７が溶解したアーク７０を上側に向けて吹き付ける。これによって、バスバー５５，６７の脚部６１，７３の下端同士を接合することができる。

ここで、アーク７０の発生によってスパッタ１５が飛散するが、重力によってノズル１０５の下側に集まる。
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）前記ノズル１０５およびトーチ９を、前記接合体５１の下側に配置した。

従って、スパッタ１５が重力で下方に落下するため、飛散したスパッタ１５を容易に回収することができる。また、第１実施形態の上下位置関係の場合よりも、スパッタ１５の飛散防止の効果が大きくなる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、種々の変更および変形が可能である。

例えば、前記実施形態では、アーク溶接を例に取ったが、電子ビーム溶接などのスパッタが発生する溶接に広く適用することができる。

１アーク溶接装置（溶接装置）
３開口部
５ノズル
９トーチ（溶接熱源）
１１溶接電源
１５スパッタ
２５周縁部
２７傾斜部
３１吸引口
４７第１のアース線（アース線）
５１接合体
６３傾斜面部
７５傾斜面部
７７当接部

Claims

開口部を有する有底筒状体の形状に形成されたノズルと、
該ノズルの内方に収容配置される溶接熱源と、を備え、
前記ノズルの開口部の周縁部を接合体に当接させた状態で、前記溶接熱源でスパッタを発生させながら前記接合体を溶接するように構成したことを特徴とする溶接装置。
前記ノズルの開口部の周縁部の内周側に傾斜部を形成し、この傾斜部を接合体に突き当てながら溶接することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
前記接合体における前記ノズルの開口部の周縁部が当接する当接部に、前記ノズルの開口部の傾斜部に沿って延在する傾斜面部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の溶接装置。
前記ノズルを導電体から形成し、前記ノズルと溶接電源とをアース線を介して接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接装置。
前記ノズルの内周側に、スパッタを吸引する吸引口を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接装置。
前記ノズルおよびトーチを、前記接合体の下側に配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接装置。