JP2016175117A

JP2016175117A - 溶接方法およびその装置

Info

Publication number: JP2016175117A
Application number: JP2015058923A
Authority: JP
Inventors: 輝也和田; Teruya Wada; 大作和田; Daisaku Wada; 昌紀秋山; Masanori Akiyama; 俊博中嶋; Toshihiro Nakajima; 翔太田上; Shota TANOUE; 修平織本; Shuhei Orimoto; 完米田; Kan Yoneda
Original assignee: KEIYOLEASE CO Ltd; Chiba Institute of Technology
Current assignee: KEIYOLEASE CO Ltd; Chiba Institute of Technology
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-10-06

Abstract

【課題】なるべく人手をかけずに、シャフトに螺旋状の翼板を溶接することができる溶接方法およびその装置を提供する。
【解決手段】溶接方法は、シャフト２の周面に螺旋状の翼板３を仮溶接し、この翼板の表面に当接する当接部２７を具備する溶接機１２をシャフトの軸心に平行に移動可能にセッティングし、シャフトを回転することにより翼板が当接部を押圧して溶接機を移動させながらこの溶接機によりシャフトと翼板とを溶接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトの外周面に螺旋状の翼板を溶接する溶接方法およびその装置に関する。

シャフトの外周面に螺旋状の翼板が溶接されているものとして、従来、地盤などを掘削する際に用いられるオーガスクリューがある。たとえば、特開２００５−２９９２０６号公報（特許文献１）に記載のように、シャフトの外周面に螺旋状の翼板が形成されている。この翼板は、一般的に、シャフトに溶接工により手動で溶接されている。

特開２００５−２９９２０６号公報

解決しようとする問題点は、溶接工による手動で溶接すると、人手がかかり製造効率が悪い点である。

本発明の溶接方法は、シャフト（２）の周面に螺旋状の翼板（３）を仮溶接し、この翼板の表面に当接する当接部（２７）を具備する溶接機（１２）をシャフトの軸心に平行に移動可能にセッティングし、シャフトを回転することにより翼板が当接部を押圧して溶接機を移動させながらこの溶接機によりシャフトと翼板とを溶接する。

また、シャフトの軸心（Ｏ）、溶接機による溶接箇所（３１）の軌跡、および、当接部が翼板に当接している箇所（３２）の移動軌跡が平行で、かつ、同一平面内にある場合がある。

本発明の溶接装置は、螺旋状の翼板が仮溶接されたシャフトを回転させる回転駆動装置（１１）と、シャフトの軸心に平行に移動可能な溶接機とを備えている。そして、溶接機は翼板に当接する当接部を具備しており、回転駆動装置により、シャフトが回転すると、翼板が当接部を押圧して溶接機を移動させ、この溶接機は、シャフトの軸心に平行に移動しながら、回転しているシャフトと翼板とを溶接する。

また、当接部の先端には回転自在な回転ボールが設けられており、この回転ボールで翼板に当接する場合がある。
そして、溶接機は底側に車輪（２３）を具備しており、この車輪により前記シャフトの周面に接触している場合がある。
さらに、車輪がオムニホイールである場合がある。

また、溶接機の当接部が、翼板の溶接面側ではなく、反対側の裏面に当接する場合がある。

本発明によれば、螺旋状の翼板を仮溶接したシャフトを回転することにより、翼板が溶接機の当接部を押圧して溶接機を移動させ、この溶接機によりシャフトと翼板とを溶接しているので、人手で溶接する手間が減少する。しかも、回転するシャフトに仮溶接された翼板により、溶接機が移動するので、溶接機を移動させるための専用の駆動装置や制御装置が不要となり、コストを削減することができる。

また、シャフトの軸心、溶接機による溶接箇所の軌跡、および、当接部が翼板に当接している箇所の移動軌跡が平行で、かつ、同一平面内にある場合には、溶接部の溶接箇所と、当接部の当接箇所とがシャフトの径方向に並んでおり、当接箇所が溶接箇所に対して、先行したり遅行したりしないため、翼板に多少凸凹があっても、その影響が緩和される。

そして、当接部の先端に回転自在な回転ボールが設けられ、この回転ボールで翼板に当接する場合には、当接部が翼板に点接触することになり、接触場所が変化せず、溶接機（すなわち、溶接機のトーチ）を的確に位置決めできる。

さらに、溶接機の底側の車輪がオムニホイールである場合には、溶接機の横移動を円滑に行うことができる。
また、溶接機の当接部が、翼板の溶接面側ではなく、反対側の裏面に当接する場合には、溶接の火花などが当接部に当たることが減少し、メンテナンスが簡単となる。

図１は本発明における溶接装置の実施の一形態の斜視図である。図２は溶接装置の平面図である。図３は溶接機の斜視図である。図４は溶接箇所および当接箇所を説明するための説明図である。

なるべく人手をかけずに、シャフトに螺旋状の翼板を溶接するという目的を、螺旋状の翼板を仮溶接したシャフトを回転することにより、この翼板で溶接機の当接部を押圧して溶接機を移動させながら、溶接機でシャフトと翼板とを溶接することで実現した。

次に、本発明における溶接方法およびその装置の一実施例について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明における溶接装置の実施の一形態の斜視図である。図２は溶接装置の平面図である。図３は溶接機の斜視図である。図４は溶接箇所および当接箇所を説明するための説明図である。なお、図１において、回転駆動装置の図示は省略している。図２において、オーガスクリューの長さは短く図示されている。

オーガスクリュー１は、円筒状のシャフト２と、このシャフト２の外周面に溶接された螺旋状の翼板３とを備えている。翼板３をシャフト２に溶接する溶接装置は、シャフト２に仮溶接された翼板３を本溶接するためのものであり、翼板３が仮溶接されたシャフト２を回転駆動する回転駆動装置１１、アーク溶接する溶接機１２、この溶接機１２をシャフト２の軸心に平行に移動するように誘導する案内台車１３、および、案内台車１３をガイドするガイドレール１４を備えている。

ガイドレール１４は、シャフト２の軸心に平行に配置されており、このガイドレール１４上を走行する案内台車１３は、シャフト２の軸心に平行に移動する。案内台車１３と溶接機１２は連結棒１６で連結されている。連結棒１６は、シャフト２の軸心と平行な軸１７を中心として回動可能に、案内台車１３に取り付けられており、シャフト２の径に応じて溶接機１２の位置は変位可能となっている。

溶接機１２には、写真機などで用いられる運台と同じ構造の位置調整機構２１を介してアーク溶接のトーチ２２が取り付けられている。また、溶接機１２の底面には４個の車輪２３が設けられて、シャフト２の外周面に接触しており、シャフト２が回転すると車輪２３が回転する。車輪２３としては、種々の形式のものが採用可能であるが、滑らかに横方向に移動するためには、オムニホイールであることが好ましい。

また、溶接機１２には、外側に張り出す張出部２６が設けられており、この張出部２６の先端部に、翼板３の表面に当接する当接部２７が設けられている。この当接部２７は、回転自在な回転ボールで形成されており、翼板３の表面に点接触することができる。

この様に構成されている溶接装置で、オーガスクリュー１を製造する際には、まず初めに、回転駆動装置１１にシャフト２を取り付ける。そして、回転駆動装置１１でシャフト２を回転させながら、翼板３をシャフト２に手作業で仮溶接して固定する。

ついで、溶接機１２を図１に図示するように、溶接機１２の車輪２３がシャフト２の外周面に当たり、かつ、溶接機１２の当接部２７が翼板３の表面に当たるようにセッティングする。そして、溶接機１２のアーク溶接のトーチ２２は位置調整機構２１により変位可能であり、このトーチ２２の位置を、溶接が最適となるように、位置調整用の治具３６を用いながら調整する。また、図４に図示するように、溶接箇所３１の移動軌跡、および、当接部２７の当接箇所３２の移動軌跡がシャフト２の軸心Ｏと平行で、かつ、同一平面にあるようにトーチ２２の位置を調整することが好ましい。この様に、溶接箇所３１と当接箇所３２とがシャフト２の径方向に並んでいると、当接箇所３２が溶接箇所３１に対して、先行したり遅行したりしないため、翼板３に多少凸凹があっても、その影響が緩和される。特に、シャフト２に仮溶接された翼板３同士のつなぎ目（シャフト２の略径方向に延びている）では、段差が生じることがあり、有効である。そして、トーチ２２の位置決めが確定すると、位置調整機構２１を固定するとともに、治具３６を外す。

その後、翼板３をシャフト２に本溶接するが、図１に図示した溶接機１２が翼板３の左側の端部の位置から、反対側の右側の端部まで移動しながら、翼板３の付け根の部分を隅肉溶接する。この移動は、回転駆動装置１１でシャフト２を回転させることにより行われる。すなわち、図１および図２において、右側から見てシャフト２を時計方向に回転させると、螺旋状の翼板３がシャフト２と一体となって回転し、翼板３の表面が当接部２７を右側に押圧し、この押圧力により、溶接機１２が右側に移動していく。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）上述の実施例では、溶接機１２は、案内台車１３およびガイドレール１４により、シャフト２の軸心に対して平行移動可能となっているが、他の構造で平行移動可能に構成することも可能である。

（２）当接部２７は、翼板３の溶接面側に当接しているが、翼板３の裏面側（すなわち、溶接面側とは反対側の面）に当接させることも可能である。その場合には、当接部２７を支持する張出部２６は、溶接機１２の本体から翼板３の外側を跨いで張出部２６の先端部を翼板３の裏面側に位置させ、この張出部２６の先端部に当接部２７を設けることになる。また、溶接機１２は翼板３により引っ張られる状態となる。そして、図１において、溶接機１２は初期状態でシャフト２の右側の端部に配置するとともに、シャフト２を図１の実施例とは逆方向に回転させて、このシャフト２の回転により左側に移動させることになる。この様に、当接部２７を翼板３の裏面側に配置すると、アーク溶接の火花などが当接部２７に当たることが減少し、メンテナンスが簡単となる。

（３）上述の実施例では、当接部２７には回転ボールが設けられているが、回転ボールを設けないことも可能である。ただし、回転ボールを設けた方が点接触し、トーチ２２を的確に位置決めすることができる。

なるべく人手をかけずに、シャフトに螺旋状の翼板を溶接することができるので、シャフトに螺旋状の翼板が溶接されて製造されるオーガスクリューなどの製造に適用することが最適である。

Ｏシャフトの軸心
２シャフト
３翼板
１１回転駆動装置
１２溶接機
２３車輪
２７当接部
３１溶接箇所
３２当接箇所

Claims

シャフトの周面に螺旋状の翼板を仮溶接し、
この翼板の表面に当接する当接部を具備する溶接機を、前記シャフトの軸心に平行に移動可能にセッティングし、
シャフトを回転することにより、翼板が当接部を押圧して溶接機を移動させながら、この溶接機によりシャフトと翼板とを溶接することを特徴とする溶接方法。
前記シャフトの軸心、溶接機による溶接箇所の軌跡、および、当接部が翼板に当接している箇所の移動軌跡が平行で、かつ、同一平面内にあることを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
螺旋状の翼板が仮溶接されたシャフトを回転させる回転駆動装置と、
前記シャフトの軸心に平行に移動可能な溶接機とを備え、
前記溶接機は、前記翼板に当接する当接部を具備しており、
前記回転駆動装置により、シャフトが回転すると、翼板が当接部を押圧して溶接機を移動させ、この溶接機は、シャフトの軸心に平行に移動しながら、回転しているシャフトと翼板とを溶接することを特徴とする溶接装置。
前記当接部の先端には回転自在な回転ボールが設けられており、この回転ボールで前記翼板に当接することを特徴とする請求項３記載の溶接装置。
前記溶接機は底側に車輪を具備しており、この車輪により前記シャフトの周面に接触していることを特徴とする請求項３または４記載の溶接装置。
前記車輪がオムニホイールであることを特徴とする請求項５記載の溶接装置。
前記溶接機の当接部は、翼板の溶接面側ではなく、反対側の裏面に当接することを特徴とする請求項３ないし６の何れか１項記載の溶接装置。