JP2978082B2

JP2978082B2 - ガスシールドアーク溶接装置

Info

Publication number: JP2978082B2
Application number: JP7121127A
Authority: JP
Inventors: 叶徳村; 正己松本; 孝大川
Original assignee: TOMOE GIKEN KK; TOMOE KOOHOREESHON KK
Current assignee: TOMOE GIKEN KK; TOMOE KOOHOREESHON KK
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH08309547A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物や工作物等の構
造物における鉄骨部材等の継手部溶接面を炭酸ガス等で
シールドして溶接をするガスシールドアーク溶接に係
り、特に遮風対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、建築物や工作物等の構造物に
おける鉄骨部材等の継手部溶接面を炭酸ガス等でシール
ドして溶接を行う、いわゆるガスシールドアーク溶接は
よく知られている溶接技術である。溶接時に溶着金属内
に空気中の窒素が混入してブローホールなる溶接欠陥が
発生して溶接強度を低下させることがあるので、溶接ト
ーチから充填される溶着金属の周囲に炭酸ガスまたはア
ルゴンと炭酸ガスの混合ガスを吹き付けるガスシールド
アーク溶接法によって、溶着金属と空気中の窒素とを遮
断して溶接することが広く行われている。図６に示した
ものは、鉄骨部材３７の外周に設置された走行レール３
６に沿って案内される溶接ロボット３５によって、接合
されるべき鉄骨部材３７Ａ、３７Ｂの継手部すなわち継
手部開先溝３７Ｃを接合する従来のガスシールドアーク
溶接装置である。前記溶接ロボット３５の下部に設けら
れた溶接トーチ３４の先端のノズルから溶着金属が継手
部開先溝３７Ｃに充填されるもので、その際、溶着金属
の周囲に炭酸ガスまたはアルゴンと炭酸ガスの混合ガス
を吹き付けることによってシールドガスが形成される。

【０００３】しかし、このようなガスシールドアーク溶
接によって溶接が行われている時に、溶接部分が強い風
に煽られた場合には、前記シールドガスの壁が破れて溶
着金属内に空気中の窒素が混入する虞れがあった。図７
は、一般的に行われている炭酸ガスまたはアルゴンと炭
酸ガスの混合ガスを吹き付けるガスシールドアーク溶接
における風の影響を、風速とこれにより発生するブロー
ホールとの関係によって説明したものであり、これによ
ると、溶着金属としてフラックス入りワイヤを使用し、
炭酸ガス１００％のシールドガスを採用して、風速３ｍ
／秒を超えて僅かにブローホールの発生を見るに過ぎな
い場合もあるが、通常、適量である炭酸ガス流量２５〜
３０リットル／分で、充分な遮風性能が得られるために
は、風速が２ｍ／秒以下であることが理解される。ま
た、遮風性能を向上させるために、シールドガスの流量
を増すことも考えられるが、流量を増すことで、かえっ
て乱流を引き起こして空気を巻き込み、逆効果になる場
合もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、このような悪
天候下における風を避けるために、従来、ガスシールド
アーク溶接を行う溶接作業現場全体を風防で覆うか、溶
接面を含む溶接トーチ周囲を部分的に覆うかの方策が種
々採用されている。しかしながら、このような従来の遮
風対策にては、溶接作業現場全体を風防で覆うには大が
かりな装置が必要となり、コストが嵩んで不経済であっ
た。また、単に溶接トーチ周囲を部分的に覆うようなも
のでは、溶接時のアーク状態の把握や溶接トーチの保守
点検のための対策さらには溶接面における遮風性が未だ
充分なものとは言えず、一人で数台の溶接ロボットを扱
うことが多い溶接作業者の目が届かずに、安定した溶接
品質が得られない部分も発生しがちであった。このた
め、本発明では、これら従来の諸課題を解決して、溶接
トーチの周囲を密閉状に覆うシールドカバーを溶接部に
対する適正な位置に容易に設置することを可能にすると
ともに、悪天候下においても完全に風を遮断して安定し
た溶接品質が得られて、保守点検も容易なガスシールド
アーク溶接装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、鉄骨
部材の外周に沿って案内される溶接ロボットによって前
記鉄骨部材の継手部を接合するガスシールドアーク溶接
装置において、前記溶接ロボットに上下、前後位置およ
び溶接角度を調節可能に設けられた溶接トーチの周囲を
密閉状に覆うシールドカバーを前記溶接ロボットに３次
元方向の位置を調節可能に連結棒を介して固定するとと
もに、前記シールドカバー本体は、前記連結棒の固定さ
れた上蓋より着脱可能とされ、前記鉄骨部材表面に摺接
する遮蔽材をシールドカバー本体の外周に設けてあるこ
とを特徴とするものである。また本発明は、前記遮蔽材
は、内スカート部、中央部、外スカート部の３層からな
り、内スカート部と外スカート部は前記鉄骨部材の表面
にて互いに離反して摺接するとともに、前記継手部の開
先溝に遊嵌配置される開先溝遊嵌片を備えることを特徴
とするもので、これらを課題解決のための手段とするも
のである。

【０００６】

【作用】鉄骨部材７の外周に沿って案内される溶接ロボ
ット１５によって前記鉄骨部材７の継手部７Ｃを接合す
るガスシールドアーク溶接装置において、前記溶接ロボ
ット１５に設けられた溶接トーチ４の周囲を密閉状に覆
うシールドカバー２０を前記溶接ロボット１５に３次元
方向の位置つまり前後、左右および上下の位置を調節可
能に連結棒１４を介して固定するとともに、前記鉄骨部
材７表面に摺接する遮蔽材８をシールドカバー本体１の
外周に設けたので、被溶接部材である鉄骨部材７に対す
る位置すなわち鉄骨部材７の表面や継手部開先溝７Ｃに
対する遮蔽材８の適正な位置を選択してシールドカバー
２０を設置することができ、やや柔軟性のある遮蔽材８
を採用して、前記鉄骨部材７表面とシールドカバー２０
との間に完全な遮蔽状の遮風部を形成することが可能と
なる他、前記溶接ロボット１５に対する適正位置にセッ
トされた溶接トーチ４に対するシールドカバー２０の位
置も適正に設置することができ、溶接部が強い風に晒さ
れることになっても、溶接トーチ４の周囲を密閉状に覆
うシールドカバー２０の密閉性能が充分に確保されてガ
スシールドが破壊されることはなく、常に安定した溶接
品質が得られる。

【０００７】また、前記シールドカバー２０における遮
蔽材８が開先溝遊嵌片８Ｂを備えていることにより、前
記連結棒１４の３次元方向の位置を調節して遮蔽材８に
おける前記開先溝遊嵌片８Ｂを鉄骨部材７の継手部開先
溝７Ｃに適合させて遊嵌配置することによって、遮蔽材
８を介して鉄骨部材７表面とシールドカバー２０との間
のみならず、継手部開先溝７Ｃとシールドカバー２０と
の間にも完全な遮蔽状の遮風部を形成することが可能と
なり、溶接トーチ４の周囲を密閉状に覆うシールドカバ
ー２０の密閉性能がさらに充分に確保され、横風が侵入
してシールドガスの壁が破壊されることは全くなく、常
に安定した溶接品質が得られる。さらに、前記シールド
カバー本体１は、前記連結棒１４が固定された上蓋２よ
り容易に着脱可能としてあるので、溶接トーチ４を溶接
ロボット１５に取り付けたままでシールドカバー本体１
をシールドカバー２０の上蓋２から容易に取り外して、
溶接トーチ４の先端のノズルの目詰まりの手入れ等の保
守や点検が容易であり、作業性の向上が一段と図られ
る。さらにまた、前記シールドカバー本体１の側面に覗
き窓５が設けられていることによって、シールドカバー
本体１をシールドカバー２０の上蓋２から取り外すこと
なく、溶接時のアーク状態の把握や作業中における溶接
トーチの状態の点検が可能となり、特に、一人の溶接作
業者が数台の溶接ロボットを扱う場合でも、充分に目を
配ることで、どの溶接部分においても常に安定した溶接
品質が得られ、その効果が絶大なものとなる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の１実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のガスシールドアーク溶接装置の全
体図、図２は連結棒の斜視図、図３はシールドカバー全
体の分解斜視図、図４は遮蔽材近傍の拡大図、そして図
５は溶接ロボットの駆動部の拡大断面図をそれぞれ示す
ものである。図１に示すように、溶接ロボット１５は、
溶接等にて接合されるべき上下の鉄骨部材７Ａ、７Ｂの
継手部７Ｃを接合すべく、構造物としての鉄骨部材７
（図では中空パイプ状の縦断面で示されている。）の外
周に沿って設置された走行レール２５上を案内されるよ
うに配置される。前記溶接ロボット１５の下部には、ガ
スシールドアーク溶接のための溶接トーチ４が各矢印
Ｄ、Ｅ、Ｆにて示されるようにその上下、前後位置およ
び溶接角度を調節できるように設けられ、前記継手部７
Ｃに対する溶接トーチ４の適正な溶接位置が選択できる
よう構成されている。

【０００９】図５に示すように、溶接ロボット１５の取
付台１５Ａは、走行レール２５に上下ローラ２３Ａ、２
３Ｂを介して吊下される走行台２４に対して長孔２４Ａ
の範囲内にて上下位置を調節自在に取り付けられ、その
調節は、取付台１５Ａに取着された調節ノブ１７の螺子
１７Ａを走行台２４に取着された螺筒１８に螺合するこ
とで行う。一方、溶接ロボット１５内に設置された駆動
装置２７の回転に伴い、該駆動装置２７に噛合する歯車
１９、軸２１、ピニオン２２が順次回転する。該ピニオ
ン２２は前記走行レール２５の下部に埋設設置されたラ
ック２６と噛合しているため、前記溶接ロボット１５は
鉄骨部材７の外周に沿って走行移動する。

【００１０】本発明では、溶接ロボット１５に吊下され
て設けられた溶接トーチ４の周囲を密閉状に覆うシール
ドカバー２０が、連結棒１４を介して３次元方向の位置
つまり前後、左右および上下の位置を調節可能に溶接ロ
ボット１５に対して固定されるとともに、前記接合され
るべき鉄骨部材７表面に摺接する遮蔽材８をシールドカ
バー本体１の外周に設けたものである。図２に示すよう
に、溶接ロボット１５の取付台１５Ａのフランジに蝶螺
子１１Ａによって連結棒取付金具１６Ａを固定する。該
連結棒取付金具１６Ａにはスリット１６Ｓが設けられて
おり、Ｌ字形の垂直連結棒１４Ａの上端が矢印Ｇ、Ｈの
ように回転および上下の位置を調節自在に蝶螺子１１Ｂ
によって固定される。前記垂直連結棒１４Ａの水平部に
対して矢印Ｊのように前後の位置を調節自在に蝶螺子１
１Ｄによって固定されるところのスリットを有するブロ
ック１４Ｃが固定され、該ブロック１４Ｃに固定された
水平連結棒１４Ｂが後述するシールドカバー２０の上蓋
２に固定されるところの上蓋取付金具１６Ｂに対して矢
印Ｉにて示すように左右の位置を調節自在に蝶螺子１１
Ｃによって固定される。上蓋取付金具１６Ｂにもスリッ
トが設けられている。

【００１１】図３の分解斜視図に示すように、シールド
カバー２０は、前記連結棒１４の水平連結棒１４Ｂが左
右位置調節自在に固定される上蓋２と、該上蓋２に着脱
可能に取り付けられる覗き窓５を有するシールドカバー
本体１と、該シールドカバー本体１の外周に設けられた
鉄骨部材等被溶接部材の表面に摺接する前面遮蔽材８さ
らには溶接トーチ４のノズル部を密閉する後面遮蔽材１
２とから構成される。シールドカバー本体１には、密閉
状のボックス（本実施例では直方体形状）の前部、上部
および後部を切り欠いて切欠部１Ａが設けられるととも
に、両側方を穿設して覗き窓５、５が設けられる。該覗
き窓５にはその上下に取り付けられたレール５Ａ、５Ｂ
に挿入されて耐熱性で透明の遮蔽ガラス６が装着され
る。シールドカバー本体１の鉄骨部材等被溶接部材の表
面に摺接する側である前部の外周には、シールドカバー
本体１のボックス形状に適合したリング状に形成された
例えば耐熱グラスウール等の柔軟性と密閉性のある前面
遮蔽材８が側面抑え板９Ａ、９Ｂおよび下部抑え板１０
を介して蝶螺子１１Ｅによって取着される。８Ａ、９Ｃ
はそれぞれ前面遮蔽材８、側面抑え板９Ａに穿設された
長孔で、シールドカバー本体１と前面遮蔽材８との間の
密閉性の微妙な調節を可能にする。一方、シールドカバ
ー本体１の後部には、溶接トーチ４のノズル部を囲む形
で密閉する左右の後面遮蔽材１２Ａ、１２Ｂが前記切欠
部１Ａの両側に位置して配置され、左右の後面抑え板１
３Ａ、１３Ｂによって取着される。１３Ｄは調節用長孔
を示す。

【００１２】このようにして構成されたシールドカバー
本体１を前記上蓋２に取り付けるには、上蓋２の右部に
取着された雌軸部材３Ａに対してシールドカバー本体１
の右上部に取着された雄軸部材３Ｂを挿入係止し、上蓋
２の左部に取着されたフック部材３Ｃに対してシールド
カバー本体１の左上部に軸着された掛錠３Ｄのリングを
係止して錠止することにより、容易に取着される。な
お、上蓋２における符号２Ａは、溶接時にシールドカバ
ー２０内の温度が上昇して高圧になるのを防止する調圧
孔で、風雨が侵入しないように、屋根を設けたり、ラビ
リンス通路を設けたり、あるいは簡単な調圧弁とするこ
とも可能である。

【００１３】また本発明では、図４（Ａ）に示すよう
に、被溶接部材である鉄骨部材７等の表面に摺接する前
記シールドカバー本体１の前面の外周に設けられた前面
遮蔽材８には、前記遮蔽材８が前記鉄骨部材７Ａ、７Ｂ
の継手部である開先溝７Ｃに遊嵌配置される開先溝遊嵌
片８Ｂを備える。該開先溝遊嵌片８Ｂは、ほぼ前記開先
溝７Ｃの断面形状に適合する形状（図の例では３角形
状）に形成されており、開先溝遊嵌片８Ｂが開先溝７Ｃ
内を摺接することにより外部から開先溝７Ｃを通して空
気がシールドカバー２０内に侵入するのを有効に防止す
るものである。さらに、図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面である
図４（Ｂ）に示すように、前面遮蔽材８における鉄骨部
材７の表面に摺接する部分は内スカート部８Ｄ、中央部
８Ｃおよび外スカート部８Ｅの３層からなり、内外スカ
ート部８Ｄ、８Ｅはそれぞれ鉄骨部材７の表面にて互い
に離反して接線方向を向いて摺接する。また、中央部８
Ｃは断面円形のシール部を形成する。これら３部材の絶
妙な連携により、シールドカバー２０内の昇温時の高圧
によって内部スカート部８Ｄへ圧力が加えられたり、外
部スカート部８Ｅへ外部からの風圧が加えられても、い
ずれの場合でも、これらのスカート８Ｄ、８Ｅは本来シ
ール作用を有する断面円形の前記中央部８Ｃを鉄骨部材
７の表面に押し付けるように作用するので、遮蔽材８の
鉄骨部材７の表面への摺接を確保したままで、より効果
的に鉄骨部材７の表面との間をシールして前記前面遮蔽
材８がめくれることはなく、内部の空気が急激に外部に
漏れてシールドガスの壁が破壊されることはない。な
お、図４（Ｃ）に示したものは、内スカート部８Ｄ、中
央部８Ｃおよび外スカート部８Ｅの３層を連続した１枚
の遮蔽材を折り曲げて構成した例であり、層状の遮蔽材
をカットせずに容易に得ることができる。

【００１４】以上のような構成のもと、前記溶接ロボッ
ト１５の下部に吊下されたガスシールドアーク溶接のた
めの溶接トーチ４が各矢印Ｄ、Ｅ、Ｆにて示されるよう
にその上下、前後位置および溶接角度を調節されて前記
継手部７Ｃに対する適正な溶接位置が選択される。次い
で、溶接ロボット１５の取付台１５Ａに連結棒１４によ
って固定されたシールドカバー２０の上蓋２に対して、
該上蓋２の右部に取着された雌軸部材３Ａにシールドカ
バー本体１の右上部に取着された雄軸部材３Ｂを挿入係
止し、上蓋２の左部に取着されたフック部材３Ｃに対し
てシールドカバー本体１の左上部に軸着された掛錠３Ｄ
のリングを係止して錠止する。これによって、前記シー
ルドカバー本体１の切欠部１Ａが溶接トーチ４を収容す
る。シールドカバー本体１の鉄骨部材等被溶接部材の表
面に摺接する側である前部の外周に前面遮蔽材８が側面
抑え板９Ａ、９Ｂおよび下部抑え板１０を介して蝶螺子
１１Ｅによって取着され、シールドカバー本体１の後部
には、溶接トーチ４のノズル部を囲む形で密閉する左右
の後面遮蔽材１２Ａ、１２Ｂが前記切欠部１Ａの両側に
位置して取着される。さらに、前記連結棒１４を構成す
る垂直連結棒１４Ａおよび水平連結棒１４Ｂをそれぞれ
連結棒取付金具１６Ａ、ブロック１４Ｃおよび上蓋取付
金具１６Ｂ内において、矢印Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪのよう
に回転、上下、前後および左右の位置を蝶螺子１１Ｂ、
１１Ｄおよび１１Ｃによって調節して固定する。これに
よって、シールドカバー２０の溶接トーチ４に対する適
切な位置および鉄骨部材７等被溶接部材の表面の継手部
開先溝７Ｃに対する遮蔽材８特に開先遊嵌片８Ｂの適切
な位置を選定することができる。

【００１５】かくして、適切な位置にセットされた溶接
トーチ４を適切に被覆するシールドカバー２０は、溶接
ロボット１５および溶接トーチ４とともに鉄骨部材７の
外周に沿って走行移動し、いかなる強風のもとでもこれ
らに左右されることなく、接合されるべき上下の鉄骨部
材７Ａ、７Ｂの継手部７Ｃを外界と遮断された雰囲気中
にて溶接することができ、常に安定した高品質の溶接部
が得られる。

【００１６】以上各実施例について説明してきたが、本
発明の趣旨の範囲内で、シールドカバーの形状、材質、
上蓋とシールドカバー本体との錠止方式、シールドカバ
ー本体の切欠部の形状、連結棒による位置調節方式、遮
蔽材の形状（例えば開先溝遊嵌片を遮蔽材に対して適宜
位置に着脱可能にする等）および材質、覗き窓の位置、
形状、遮蔽ガラスの材質等については適宜のものが採用
できる他、溶接部位である開先溝が上方に位置するもの
つまり溶接トーチが走行レール２５の上方に設置された
溶接装置等にも採用が可能であることは言うまでもな
い。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように本発明に
よれば、被溶接部材である鉄骨部材に対する位置すなわ
ち鉄骨部材の表面や継手部開先溝に対する遮蔽材の適正
な位置を選択してシールドカバーを設置することがで
き、やや柔軟性のある遮蔽材を採用して、前記鉄骨部材
表面とシールドカバーとの間に完全な遮蔽状の遮風部を
形成することが可能となる他、前記溶接ロボットに対す
る適正位置にセットされた溶接トーチに対するシールド
カバーの位置も適正に設置することができ、溶接部が強
い風に晒されることになっても、溶接トーチの周囲を密
閉状に覆うシールドカバーの密閉性能が充分に確保され
てシールドガスの壁が破壊されることはなく、常に安定
した溶接品質が得られる。

【００１８】また、前記シールドカバーにおける遮蔽材
が開先溝遊嵌片を備えていることにより、前記連結棒の
３次元方向の位置を調節して遮蔽材における前記開先溝
遊嵌片を鉄骨部材の継手部開先溝に適合させて遊嵌配置
することによって、遮蔽材を介して鉄骨部材表面とシー
ルドカバーとの間のみならず、継手部開先溝とシールド
カバーとの間にも完全な遮蔽状の遮風部を形成すること
が可能となり、溶接トーチの周囲を密閉状に覆うシール
ドカバーの密閉性能がさらに充分に確保され、横風が侵
入してシールドガスの壁が破壊されることは全くなく、
常に安定した溶接品質が得られる。さらに、前記シール
ドカバー本体は、前記連結棒が固定された上蓋より容易
に着脱可能としてあるので、溶接トーチを溶接ロボット
に取り付けたままでシールドカバー本体をシールドカバ
ーの上蓋から容易に取り外して、溶接トーチの先端のノ
ズルの目詰まりの手入れ等の保守や点検が容易であり、
作業性の向上が一段と図られる。さらにまた、前記シー
ルドカバー本体の側面に覗き窓が設けられていることに
よって、シールドカバー本体をシールドカバーの上蓋か
ら取り外すことなく、溶接時のアーク状態の把握や作業
中における溶接トーチの状態の点検が可能となり、特
に、一人の溶接作業者が数台の溶接ロボットを扱う場合
でも、充分に目を配ることで、どの溶接部分においても
常に安定した溶接品質が得られ、その効果が絶大なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るガスシールドアーク溶
接装置の全体図である。

【図２】本発明の１実施例に係る連結棒の斜視図であ
る。

【図３】本発明の１実施例に係るシールドカバー全体の
分解斜視図である。

【図４】本発明の１実施例に係る遮蔽材近傍の拡大図で
ある。

【図５】本発明の１実施例に係る溶接ロボットの駆動部
の拡大断面図である。

【図６】従来のガスシールドアーク溶接方法を示す図で
ある。

【図７】ガスシールドアーク溶接における風の影響を説
明した図である。

【符号の説明】

１・・・シールドカバー本体２・・・上蓋３・・・掛錠４・・・溶接トーチ５・・・覗き窓６・・・遮蔽ガラス７・・・鉄骨柱７Ｃ・・・継手部開先溝８・・・前面遮蔽材８Ｂ・・・開先遊嵌片９・・・側面抑え板１０・・・下部抑え板１１・・・蝶螺子１２・・・後面遮蔽材１３・・・後面抑え板１４・・・連結棒１５・・・溶接ロボット１６・・・取付金具２０・・・シールドカバー２４・・・走行台２５・・・走行レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大川孝東京都中央区銀座６丁目２番10号株式会社巴コーポレーション内 (56)参考文献特開昭50−148257（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−162179（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−171483（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−160670（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−122785（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−102272（ＪＰ，Ｕ) 実開平４−98375（ＪＰ，Ｕ) 実公昭59−5503（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/32 B23K 9/00 B23K 9/12 B23K 9/16 B23K 37/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄骨部材の外周に沿って案内される溶接
ロボットによって前記鉄骨部材の継手部を接合するガス
シールドアーク溶接装置において、前記溶接ロボットに
上下、前後位置および溶接角度を調節可能に設けられた
溶接トーチの周囲を密閉状に覆うシールドカバーを前記
溶接ロボットに３次元方向の位置を調節可能に連結棒を
介して固定するとともに、前記シールドカバー本体は、
前記連結棒の固定された上蓋より着脱可能とされ、前記
鉄骨部材表面に摺接する遮蔽材をシールドカバー本体の
外周に設けてあることを特徴とするガスシールドアーク
溶接装置。
【請求項２】前記遮蔽材は、内スカート部、中央部、
外スカート部の３層からなり、内スカート部と外スカー
ト部は前記鉄骨部材の表面にて互いに離反して摺接する
とともに、前記継手部の開先溝に遊嵌配置される開先溝
遊嵌片を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス
シールドアーク溶接装置。