JP2687025B2 - アークスタッド溶接機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、先端部にそれぞれアークシールド分割体が
装着される２本のレバーを備え、該２本のレバーを開閉
して上記２個のアークシールド分割体を互いに接離させ
るように構成して成るアークスタッド溶接機に関する。

（従来の技術） アークスタッド溶接においては、従来から、溶融金属
の型込めや溶接部の外気からの遮断等を行なうため略円
筒状のアークシールド（フェルール）と称される溶融補
助材が用いられている。

かかるアークシールドとしては、従来例えばセラミッ
クス製のものが用いられており、この従来のセラミック
ス製アークシールドは溶接時の熱衝撃（1,300℃以上）
により破損し、再使用できず、従って溶接後ハンマ等で
粉砕し溶接部から除去している。

この様に、従来のセラミックス製アークシールドは、
各スタッド毎に１個ずつ必要であって再使用不可能な消
耗品であり、また各スタッド毎に装着し、溶接後も粉砕
除去しなければならないという問題を有している。

かかる問題を解決すべく、例えば特開昭59−141379号
公報に開示されているように、アークシールドを耐熱衝
撃性に優れた材料で形成すると共に該アークシールドを
分割し、該分割されたアークシールド（アークシールド
分割体）を互いに接離可能とし、当接させることによっ
てそれらの分割体で筒状アークシールドを形成してスタ
ッド溶接を行ない、溶接後は互いに離隔させて溶接され
たスタッドからアークシールドを取り外すように構成
し、もってアークシールドの多数回繰り返し使用を実現
しようとする試みがなされている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記公報に記載の溶接機は、溶接機を
圧縮バネに抗して母材に押し付けることによりアークシ
ールド分割体同志の当接を行なわせ、上記押付力を解除
することにより上記圧縮バネの復元力でアークシールド
分割体同志の離隔を行なわせるものであり、この様なア
ークシールド分割体の接離方法では、アークシールド分
割体の接離動作を適正に制御するのが困難である、つま
り例えばアークシールド分割体の離隔を行なう際は押圧
力を徐々に解除して行なう訳であるが、人手により押圧
力を付与した後その押圧力を常に適正に徐々に解除して
行くのは非常に困難であり、ついつい急に解除したりす
る場合が生じ、その時には急激にアークシールド分割体
が離隔されるという事態が生じ、よって常に適正かつ安
定した溶接作業を遂行することが困難であるという問題
を有している。

また、上記公報に記載の溶接機には、該溶接機を作業
者が持って溶接作業を行なう際の作業者による溶接機の
持ち易さ、あるいは溶接作業のし易さ等の観点からの対
策は何ら施されておらず、従って上記公報の溶接機は溶
接作業性が悪いという問題がある。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、アークシールド分
割体の接離操作を容易かつ適正に行なうことができかつ
溶接作業も優れたアークスタッド溶接機を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るアークスタッド溶接機は、上記目的を達
成するため、 先端部にそれぞれアークシールド分割体が装着される
２本のレバーを備え、該２本のレバーを開閉して上記２
個のアークシールド分割体を互いに接離させるように構
成して成るアークスタッド溶接機であって、 上記２本のレバーの開閉操作を行なう１本のハンドル
を設け、該ハンドルを上記溶接機に装着されたスタッド
の延びる方向に対して略直角に延出させたことを特徴と
する。

（実 施 例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳
細に説明する。

第１図は本発明に係るアークスタッド溶接機の一実施
例で用いるアークシールドを示す斜視図である。図示の
アークシールド２は、耐熱衝撃性に優れたセラミックス
から成る２個のアークシールド分割体４を組合せて成
り、略円筒形状に形成されている。両分割体４は同一の
略半円筒形状であり、第２図はその分割体４を斜め上方
から、第３図はその分割体４を斜め下方から見た斜視図
である。

上記アークシールド２は、第４図に示す様に、母材
（被溶接材）８にスタッド10を溶接する際、スタッド10
に嵌合させると共に下面を母材８の上面に当接させて溶
接部（スタッド10の下面と母材８の上面とが当接してい
る部分）12を取り囲む態様で配設され、図示の状態で溶
接が行なわれ、上記アークシールド２により溶接時にお
ける上記溶接部12の外気からの遮断や溶接部12において
生じる溶融金属の型込め等が行なわれる。

上記アークシールド２の下面には溶接時にアークシー
ルド２の内外を連通させる所定開口面積の連通溝14が複
数形成され、また上壁16にはスタッド10の外径よりわず
かに大きいスタッド挿通孔18が形成され、さらにこのア
ークシールド２を以下に述べる溶接機に保持させるため
の円筒状の被保持部20が形成されている。

第５図は本発明の一実施例であって上記アークシール
ド２を用いてアークスタッド溶接を行なうアークスタッ
ド溶接機を示す正面図、第６図は第５図に示す溶接機の
右側側面図である。

図示の溶接機22は、基部24と、基部24に固設された２
本の脚部26にそれぞれ支点ピン28を介して回動可能に支
持された１対のレバー30と、各レバー30の上端にジョイ
ントピン32を介して一端が回動可能に連結され、他端同
志がジョイントピン34を介して回動可能に連結された１
対のリンク36と、一方のリンク36の上記一端に固着され
左右横方向（第５図の矢印Ａ方向）に延びるハンドル38
と、上記両リンク36の他端同志を連結するジョイントピ
ン34が挿通され上下方向（第５図の矢印Ｂ方向）に延び
る長孔40を有し上記基部24に固着された長孔部材42と、
上記各レバー30の下端に設けられたアークシールド保持
部44と、上記基部24に立設された１対のロッド46に取り
付けられた溶接銃48とを備えて成る。

上記レバー30は図中に破線で示す如く開閉可能であ
り、該レバー30の開閉は上記ハンドル38を上下方向に回
動させることによって行なわれる。また、上記溶接銃48
の下端部には上記スタッド10の頭部を保持するためのチ
ャック50が設けられている。また、上記溶接銃48には溶
接スイッチ54を有する把手56が設けられている。

上記各アークシールド保持部44は、それぞれ上記一方
のアークシールド分割体４を保持するものであり、内側
挾持部60を有する保持部本体62と外側挾持部64とを備
え、該外側挾持部64をアークシールド分割体４へ向う内
側方向に押圧することにより該外側挾持部64と上記内側
挾持部60とでアークシールド分割体４を挾持している。

また、上記保持部本体62には貫通孔66が形成され、該
貫通孔66に上記レバー30の下端部に形成された小径部30
aを貫通させ、該小径部30aの下端にナット68を螺合し、
もってアークシールド保持部44を上記レバー30に取り付
けている。

上記溶接機22によるアークスタッド溶接は次の様にし
て行なわれる。まず上記ハンドル38を第５図中実線で示
す位置から破線で示す位置まで上方に回動させ、こうす
ることによって２本のレバー30を開いて破線で示す開状
態とし、しかる後溶接銃の先端に設けられたチャック50
にスタッド10の頭部を把持させる。次に、上記ハンドル
38を下方に回動させ、それによって両レバー30を閉じて
実線で示す元の閉状態とする。この閉状態においては、
各レバー30に設けられているアークシード保持部44が互
いに当接し、各アークシールド保持部44にそれぞれ保持
されたアークシールド分割体４も互いに当接して円筒状
のアークシールド２が形成され、このアークシールド２
の中に上記第４図に示す態様でスタッド10が嵌挿された
状態となっている。続いて、この状態から、溶接機22を
下降させ母材８の所定位置上にスタッド10の下面および
アークシールド２の下面を当接させ、溶接銃の把手56に
設けられたスイッチ54を押して溶接を行なう。溶接終了
後は、上記ハンドル38を上方に回動させてレバー30を開
き、以後同様にしてアークスタッド溶接を繰り返し行な
う。

上記ハンドル38による２本のレバー30の開閉作動につ
いて、第７図〜第９図を参照しながら詳しく説明する。
まず、第７図に示す様に、ハンドル30が水平状態にある
ときはレバー30は閉状態にあり、この状態からハンドル
38を上方に回動させると、第９図に示す如く上記両リン
ク36の他端を互いに回動可能に連結するジョイントピン
34が上記長孔40に沿って下降し、上記両リンク36は図示
の如く傾き、両レバー30が支点ピン28を中心として下開
き方向に回動して開状態となる。また、この第９図に示
す状態からハンドル38を下方に回すと両レバー30は第７
図に示す閉状態に戻る。なお、第８図は第７図のVIII−
VIII線断面図である。

上記溶接機22では、ハンドル38を回動させることによ
ってレバー30（アークシールド分割体４）の開閉を行な
うように構成されており、従ってその開閉操作を非常に
簡単にかつ意のままに行なうことができる。

また、上記溶接機22では、レバー30（アークシールド
分割体４）の開閉をスタッド10を含む上下平面内で行な
うように構成されており、従ってレバー30の開閉を例え
ばスタッド10に対して直角な平面内（母材８の上面に平
行な平面内）で行なう構成のものに比し、多数本のスタ
ッド10を溶接する場合に他のスタッド10と干渉する等の
問題が生じない。

また、上記ハンドル38は、単にレバー30の開閉用のみ
でなく、上記溶接銃の把手56と協働して溶接姿勢安定用
ハンドルとしても機能している。即ち、上記溶接銃48に
設けられた把手56は、溶接銃48の後面から後方に向けて
前後方向（第６図の矢印Ｃ方向）に延び、該把手56に対
して上記ハンドル38が90゜の角度をなしかつ下方に設け
られた配置となっている。上記ハンドル38をこの様に溶
接機の把手56に対して直角方向にかつ下方に設けること
により、溶接時右手で溶接機の把手56を握り人指し指を
スイッチ54に掛け、左手で上記ハンドル38を握って溶接
機22をバランス良く保持でき、溶接作業者は安定した溶
接姿勢をとりやすくなり、作業能率の向上および溶接不
良の低減が図られる。

また、上記チャック50はスタッド10を溶接銃48と同軸
52上に位置させて保持すべく構成され、かつチャック50
に把持されたスタッド10は上記アークシールド保持体44
が取り付けられる２本のレバー30と同一平面上に位置す
る、即ちスタッド10の中心軸と２本のレバー30の中心軸
とは同一平面（左右かつ上下方向に延びる平面）上に位
置すべくレバー30と溶接銃48とが配設されている。そし
て、この様な構成とすることにより、アークシールド２
が確実・均等に母材上に当接せしめられ、それによって
安定的な溶接が可能となり、溶接の信頼性の向上が図ら
れる。

また、上記溶接機22においては、アークシールド２お
よびアークシールド保持部44を２分割し、それらをレバ
ー30の下端に取り付け、スタッド10のチャック50への装
着時には該レバー30を大きく開きチャック50近傍には大
きな空間が確保される構造であるので、スタッド10のチ
ャック50への装着が容易である。

さらに、以下に述べる様にアークシールド保持部44の
一方の当接面にはガイドピン80が、他方の当接面にはガ
イド孔82が設けられ、それによってレバー30を閉じた際
の両アークシールド保持部44ひいてはアークシールド分
割体４の適正当接が確保されるようになっている。

次に、上記アークシールド保持部44によるアークシー
ルド分割体４の保持について、第10図および第11図を参
照しながらさらに詳細に説明する。

第10図は第11図のＸ−Ｘ線断面図、第11図は第10図の
XI−XI線断面図であり、両図とも上記レバー30を閉じて
１対のアークシールド分割体４を当接させ、それによっ
て円筒状のアークシールド２が形成されている状態を示
す図である。

図示の如く、各保持部本体62には上記アークシールド
分割体の半円筒状被保持部20の内側面に接する半円筒状
の内側挾持部60が形成され、上記アークシールド分割体
４はその被保持部20の内側面を上記内側挾持部60の外側
面に当接させて保持部本体62に装着され、各被保持部20
の外側にはそれぞれ1/4円筒状（断面90゜の円弧状）の
外側挾持部64が２個ずつ配設され、各外側挾持部64はそ
れぞれ保持部本体62に螺合された押圧部材たる押圧ネジ
70によって中心（アークシールド分割体４を当接して円
筒状アークシールド２が形成された場合のその円筒状ア
ークシールド２の中心）方向に押圧され、それによって
アークシールド分割体４は上記内，外挾持部60,64で挾
持されている。

上記押圧ネジ70による外側挾持部64の押圧は、該外側
挾持部64の中央部（90゜円弧方向の中央部）において上
記中心方向に押圧すべく、上記押圧ネジ70の先端を上記
外側挾持部64の上記中央部に当接させかつ該押圧ネジ70
の軸が中心方向に向くように設定されている。

円筒状アークシールド２を２分割して各アークシール
ド分割体４を保持する場合、上述の如く半円筒状の内側
挾持部60と２個の1/4円筒状の外側挾持部64とで挾み、
かつ各外側挾持部64を上記中央部において上記中心方向
に押圧する構成を採用することによって、溶接時におけ
るアークシールド分割体４と保持部本体62および外側挾
持部64との熱膨張率の違いによるアークシールド分割体
４の割れ等の防止が図られている。

即ち、内外挾持部60,64とアークシールド分割体の被
保持部20とは、溶接前は平面図である第12図に示す様に
互いに全域で接した状態にある。この状態から溶接を行
ない、高温状態となると各部60,20,64は熱膨張する。こ
の場合、アークシールド分割体４は前述の如くセラミッ
クスから成り、また内外挾持部60,64は放熱性を向上さ
せるため例えば銅等の熱伝導性の良好な金属により形成
されており、セラミックスは殆んど熱膨張しないが金属
は大きく熱膨張する。従って、もし外側挾持部64も半円
筒状でありその円周方向中央部において上記中心方向に
外側挾持部64を押圧するようにすると、第13図に示す様
にアークシールド分割体の被保持部20はその中央部のみ
で外側挾持部64′に接して該中央部から中心方向の力を
受け、かつ両端部のみで内側挾持部60に接して該両端部
から外方に向かう反力を受け、第13図から容易に理解さ
れるようにアークシールド分割体４には極めて大きな熱
応力（曲げモーメント）が作用し、クラックが生じ破損
しやすい状態となる。

これに対し、上記溶接機においては、半円筒状の外側
挾持部64′をさらに２分割して２個の1/4円筒状外側挾
持部64とし、各1/4円筒状外側挾持部64の円周方向中央
部において上記中心方向に押圧力を加えるように構成さ
れているので、熱膨張時における力の作用状態は第14図
に示す通りとなり、この図から容易に理解されるように
アークシールド分割体４に作用する熱応力（曲げモーメ
ント）は上記第13図の場合に比して非常に小さく、よっ
て熱膨張率の違いによるアークシールド分割体４のクラ
ックや破損の恐れの著るしい軽減が図られている。

上記押圧ネジ70には係止ネジ72が螺合され、該係止ネ
ジ72に上記外側挾持部64が嵌挿され係止されている。こ
れにより、上記押圧ネジ70による外側挾持部64の押圧が
解除された際の該外側挾持部64の上記保持部本体62から
の脱落防止が図られている。

また、上記係止ネジ72は所定の間隙をもって外側挾持
部64に遊嵌挿されており、このことと上記押圧ネジ70の
先端部（外側挾持部64を押圧する部分）が略円錐状とな
っていることとで、押圧ネジ70に対する外側挾持部64の
変位自由度を高め、それによって上記熱膨張時にアーク
シールド分割体４へ作用する力の軽減が図られている。

また、同じく熱膨張時にアークシールド分割体４へ作
用する力の軽減を図るため、図示していないが、例えば
押圧ネジ70の先端押圧部をバネ等から成る緩衝機構によ
り上記中心方向に向けて変位可能に支持するようにして
も良い。

また、上述の様に上記アークシールド保持部44（保持
部本体62および外側挾持部64）は熱伝導率の高い銅もし
くはその合金により作製され、またアークシールド保持
部44の外周には保持部本体62と一体となった放熱フィン
74が形成されており、これらにより溶接時に発生した高
熱はセラミックス製アークシールドに蓄熱されることな
く空気中に効率良く放熱され、該アークシールドの高温
劣化が防止され、寿命の伸長が図られている。

また、上記アークシールド保持部44は、その保持部本
体62を介して、上記レバー30の段差部（小径部30aと大
径部30bとの段差部）と上記ナット68との間で所定長小
径部30aに沿ってスライド可能に設けられ、かつ上記レ
バー大径部30bにはバネ受け76が固着され、このバネ受
け76と上記保持部本体62の上面との間には圧縮バネ78が
設けられ、それらによってアークシールド２に対する緩
衝機構が構成され、この緩衝機構により、溶接の際セラ
ミックス製アークシールド２を無理な力を加えることな
く安定して母材８に押し付けることが可能となってい
る。即ち、溶接前は第５図中２点鎖線で示されている様
にレバー30の下端はアークシールド２の下端より上方に
位置しているが、溶接時に溶接機22を母材８に向けて押
し付ける場合には、レバー30の下端が母材８の上面に当
接する。つまり、溶接時に溶接機が動かぬ様に固定する
に足る作業者の押し付け力は全てこの２本のレバー30を
通して母材８に伝えられ、よってアークシールド２は常
に圧縮バネ78による一定の無理のない押圧力で母材８に
押し付けられる構造となっている。

また、上記アークシールド２はその全外周を上記アー
クシールド保持部44によって覆われており、それにより
アークシールド２が直接外部の器物に当たり損傷，破壊
するのを防止している。

次に、上記アークシールド２の材質について説明す
る。

上記アークシールド２は耐熱衝撃性に優れかつ溶融金
属との付着性が低い材質から成るものであればどの様な
ものでも良いが、例えば窒化ホウ素を20重量％以上含有
するセラミックスから成るものを好適に使用することが
できる。かかる窒化ホウ素を20重量％以上含有するセラ
ミックスから成るアークシールド２は、アーク溶接時の
熱衝撃（1,300℃以上）に十分耐えることができると共
に溶融金属に対する付着性がなく、よって上記溶接機に
よって多数回の繰り返し使用が可能である。

（発明の効果） 以上詳述した様に、本発明に係るアークスタッド溶接
機は、アークシールド分割体を接離させる２本のレバー
の開閉をハンドル操作によって行なうように構成されて
いるので、押付力の付与および解除によってアークシー
ルド分割体の接離を行なう場合に比し、より容易かつ適
切に該アークシールド分割体の接離を制御でき、常に適
正かつ安定した溶接作業を遂行可能である。

また、上記ハンドルはスタッドの延びる方向に対して
略直角な方向に延出されており、そうすることによって
溶接姿勢安定化ハンドルとしても兼用し得るように構成
されており、従ってそのハンドルを持つことによって作
業者は常に溶接機をバランス良く保持でき、溶接作業性
の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図および第３図は本発明に係るアークスタ
ッド溶接機の一実施例で用いるアークシールドを示す斜
視図、 第４図は第１図に示すアークシールドの使用状態を示す
断面図、 第５図は本発明に係るアークスタッド溶接機の一実施例
を示す正面図、 第６図は第５図に示す溶接機の右側面図、 第７図および第９図は第５図に示す溶接機のレバー開閉
機構を示す正面図、 第８図は第７図のVIII−VIII線断面図、 第10図および第11図は第５図に示す溶接機のアークシー
ルド保持部の詳細図であり、第10図は第11図のＸ−Ｘ線
断面図、第11図は第10図のXI−XI線断面図、 第12図，第13図および第14図は高温時におけるアークシ
ールド保持状態の変化を説明するための平面図である。 ２……アークシールド ４……アークシールド分割体 22……アークスタッド溶接機 30……レバー、38……ハンドル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−23072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−141379（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−181269（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部にそれぞれアークシールド分割体が
   装着される２本のレバーを備え、該２本のレバーを開閉
   して上記２個のアークシールド分割体を互いに接離させ
   るように構成して成るアークスタッド溶接機であって、 上記２本のレバーの開閉操作を行なう１本のハンドルを
   設け、該ハンドルを上記溶接機に装着されたスタッドの
   延びる方向に対して略直角に延出させたことを特徴とす
   るアークスタッド溶接機。