JP3330750B2 - 溶接ヒュームの吸引除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主としてアーク溶接作業
において発生するヒュームの吸引除去方法に関し、鉄骨
の柱−梁継手等、鋼材の突合わせ溶接により継手を溶接
する際に使用するのに好適な溶接ヒュームの吸引除去装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接においては、アーク熱によっ
て気化した金属が空気中で酸化され、更に凝固し、溶接
ヒュームとなって、空気中に離散される。

【０００３】この溶接ヒュームは一般的に有害性がある
とされ、作業者が多量に吸収することがないように、保
護マスクの着用と、このヒュームの吸引除去が義務つけ
られている。

【０００４】特に鉄骨の柱−梁等の突合わせ溶接の場合
又は板厚が厚い場合等は、高電流（３５０〜４５０Ａ）
で何層も溶接するため、発生するヒューム量が極めて多
く、また、溶接時間も長いため、空間のヒューム濃度が
極めて高くなる。

【０００５】この場合、溶接作業者はマスクを着用し、
ヒューム呼吸を防いでいるが、これは作業空間そのもの
のヒューム除去とはならないので、作業空間内の他の作
業者に影響を及ぼすものとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、柱−梁
の突合わせ溶接継手（仕口溶接継手）は、溶接構造物が
比較的大きいために、比較的短い（３００〜６００ｍｍ
程度）長さの溶接箇所が離散的に配置されることにな
り、溶接作業は溶接箇所間を頻繁に移動しつつ行われ
る。

【０００７】近年、ガスシールドアーク溶接において、
溶接トーチの先端に近い部分に小型のフードを取付、又
はシールドノズルとその外周に同軸状に吸引ノズルを設
けて、アークに常に追従しながら、ヒュームを吸引除去
させる方法もあるが、これらはトーチの重量を増加させ
てしまうので、上述のように長時間溶接をする柱−梁間
の突合わせ溶接においては、作業者に大きな負担を与え
ることとなる。

【０００８】また、外付けのフードによりこれを除去す
る場合、発生するヒュームを高効率で除去させようとす
ると、フード、吸引ダクト及び回収機からなる装置全体
が大型化する。また、上記のように溶接箇所が離散的に
配置されているときは、装置の移動が煩雑であり、ま
た、これに付属のフードをヒュームを効率的に吸引する
位置へ固定する際も、ダクト径が太いこと等により面倒
なものとなる。更に、フードが大きいため、作業者の溶
接線の視認性等にも影響を及ぼすことがある。

【０００９】また、処理排風量が小さい小型回収機と、
それに使用する小型フードによりヒュームを吸引除去す
る方式のものもあるが、これを使用する場合、溶接長が
長くなると、フードを溶接途中で移動させる必要が生
じ、これもまた、溶接作業性を悪化させる要因になる。

【００１０】また、上述のように比較的小型のブロアを
有する小型回収機とそれと合わせて使用するフードとで
ヒュームを吸引除去する場合、このフードを可能な限り
アーク点へ近づける必要があり、この場合作業者のアー
ク点の視認性を悪化させてしまう。

【００１１】また、特開平３−２９１１７２号公報に開
示されたように、ダクトに複数個の吸引口を設け、アー
クに追従して開閉可能とすることにより、溶接中のコレ
クターを移動させずに、ヒューム吸引を可能としたヒュ
ームコレクタが提案されているが、この場合も装置全体
が大型化するため、上述のように溶接箇所が離散的な場
合、この装置自体の移動が煩雑な作業となり、作業者に
大きな負担となる。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接箇所が離散的に配置されている鉄骨の
柱−梁間の突合わせ溶接において、小型で運びやすいと
共に、溶接作業性を劣化させずに溶接長の変化に容易に
対応することができる溶接ヒューム吸引除去装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接ヒュー
ム吸引除去装置は、長手方向に伸縮自在であると共に、
この長手方向に複数個の吸引口を配列したフード部と、
このフード部を被溶接物に着脱自在に固定する固定手段
と、前記フード部に回転可能に取り付けられたダクト
と、このダクトに連結された排気装置とを有し、前記吸
引口の下端位置はフード部の下面より２０ｍｍ以上上方
に設けられていることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、フード部が、直線状に配列
した複数個の吸引口を有し、このフード部を長手方向に
伸縮自在に構成したので、鉄骨の柱−梁継手部の溶接長
の変化（３００〜６００ｍｍ）に対応してそのフード長
を変えることができ、ヒュームを容易に除去することが
できる。

【００１５】また、フード部と吸引用ダクトとを回転自
在に連結したので、フードを作業者が運ぶ際にダクトの
ねじれを逃すことができ、フードの移動が容易になる。
また、フード部を被溶接物に着脱自在に設置し、固定す
る固定手段により、フード部の固定が容易である。

【００１６】そして、本発明においては、複数個の直線
状に配列した吸引口の開口部面積の総和を吸引ダクトの
内断面積以下とすることにより、吸引ダクト接続部に最
も近い吸引口と最も離れた吸引口との吸引風速をほぼ同
一とすることができる。このため、アーク点が移動して
もほぼ均一にヒュームを吸引することができる。

【００１７】また、フード部を最も縮めた状態で使用す
る場合は、最も伸ばした状態で使用する場合と比して、
吸引口開口部の風速が速くなり、溶接欠陥（ブローホー
ル、ピット等）を発生させる虞がある。

【００１８】これは開先溶接の最終層を溶接する際に、
シールドノズルの下端よりも、下方に吸引口の下端にあ
ると、シールドガスを吸引してしまい、溶接欠陥を発生
させる原因となる。しかし、シールドノズルの下端より
吸引口の下端が２０ｍｍ以上上方にある場合は、シール
ド性を阻害することなく、ヒュームを効率よく吸引でき
る。即ち、最終層を溶接するときのシールドノズルの下
端から平板までの距離が約２０ｍｍであるため、吸引口
の下端位置をフード下面から２０ｍｍ以上、上方に設け
ることにより、シールド性を阻害することなくヒューム
の吸引除去を行うことができる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例に係る溶接ヒューム吸
引除去装置について説明する。図１は本発明の実施例を
示す斜視図である。フード部１は角筒状の第１のフード
部材１ａと第２のフード部材１ｂとを有する。第１のフ
ード部材１ａは第２のフード部材１ｂより若干大きな断
面を有しており、第１のフード部材１ａ内に第２のフー
ド部材１ｂを挿入することにより、フード部１の全体の
長さが伸縮するようになっている。各フード部材１ａ、
１ｂはボルト４により固定される。このフード部材１
ａ、１ｂの１側面には複数の吸引口２が設けられてい
る。吸引口２の形状は矩形に限らず、円形又は三角形等
種々の形状にすることができる。フード部材１ｂの一端
面は閉塞され、フード部材１ａ、１ｂの相互に嵌合され
る側の端面は開口していて、フード部材１ａとフード部
材１ｂとは連通している。更に、フード部材１ａの他端
面には蛇腹状のダクト３が設けられている。

【００２０】図２に示すように、ダクト３のフード側端
部３ａには外方に延びるフランジ３ｂが設けられてお
り、フード部材１ａのダクト側端部は、径が本体部より
小さい連結筒部１ｃが設けられていて、この連結筒部１
ｃ内にダクト３の端部３ａを挿入し、フランジ３ｂを筒
部１ｃに係止させてフード部材１ａからダクト３が抜け
出ないように連結している。また、この構造によりダク
ト３はフード部材１ａに対し、回転自在になっている。

【００２１】図３に示すように、フード部材１ａの下面
には、磁石４が設置されていて、図４に示すようにこの
磁石４によりフード部１を被溶接材５ａに固定するよう
になっている。このフード部１の固定は磁石４により行
うので、フード部１は被溶接材５ａに対し着脱自在であ
る。

【００２２】被溶接材５ａ、５ｂはその突合わせ端部が
傾斜したＶ字形の開先を有し、この開先に裏当材６を配
置する。そして、本実施例のフード部１を溶接線に沿っ
て、その吸引口２を開先に向けて配置する。この場合
に、フード部１はフード部材１ａとフード部材１ｂとを
相互にスライドさせてその長さを溶接長に合わせる。。
即ち、溶接長が短い場合には断面積が小さい方のフード
部材１ｂを断面積が大きい方のフード部材１ａ内にスラ
イドさせて全長を短くし、溶接長が長い場合は、逆にフ
ード部材１ｂをフード部材１ａから引き出して全長を長
くする。

【００２３】このようにして、本実施例によれば、溶接
作業中にヒュームコレクタを移動させずにヒュームを吸
引することができ、しかも角筒状のフード部材１ａ、１
ｂを開先の溶接線に沿って配置するだけでよいので、装
置も小型であり、作業が容易である。

【００２４】また、ダクト３はフード部１に回転可能に
取り付けられているので、作業者がフード部１を持って
移動する際に、ダクト３のねじれを逃すので、持ち運び
が容易である。

【００２５】フード部１は、図１に示すように、角筒状
のものに限らず、図５に示すように、円筒状の第１のフ
ード部材５ａと、この第１のフード部材５ａより若干小
径の第２のフード部材５ｂとを有するフード部５として
構成することもできる。

【００２６】図６は断面が台形状をなすフード部材６
ａ、６ｂからなるフード部６を示す。このように、吸引
口を設けた面を傾斜させることにより、作業者による溶
接線の視認性が向上する。

【００２７】また、図７は蛇腹状のフード部７を示す。
この実施例のようにフード部７を蛇腹状にすることによ
り、その長さを調節することができる。

【００２８】図８は、この蛇腹状のフード部７の中央部
にダクト３を設けた例である。このように、フード部７
の中央にダクト３を接続することにより、図７に示すよ
うに、フード７の端部にダクト３を接続してこの端部か
ら吸引する場合よりも、各吸引口からの吸引風速を均一
にすることができる。

【００２９】また、図９に示すように、フード部材１ａ
の連結筒部１ｃと、ダクト３の端部３ａとの間にベアリ
ング８を設けてもよい。これにより、ダクト３の回転を
円滑にすることができる。

【００３０】更に、図１０に示すように、フード部材１
ａ、１ｂの端部にフランジ９を設けることにより、この
フランジ９によりフード部材１ａ、１ｂを被溶接材に固
定することとしてもよい。

【００３１】この場合は、図１１に示すように、フラン
ジ９で被溶接材５ａを挟むようにすればよい。

【００３２】図１２は水平に配置された被溶接材１０ａ
と垂直に配置された被溶接材１０ｂとを、その開先に裏
当材１１を配置してトーチ１２により水平すみ肉溶接す
る方法を示す。この場合も、フード１を開先に沿って配
置することにより、溶接時に発生するヒュームを吸引す
ることができる。

【００３３】この場合に、図１３に示すように、垂直に
配置した被溶接材１０ｂにフード部１を固定することと
してもよい。

【００３４】図１４（ａ）は、被溶接材２１と被溶接材
２２とを垂直に配置し、裏当材２３を開先にあてがい、
トーチ２４からシールドガス２５を供給しつつアークを
形成して溶接を実施し、溶接部２６を形成する。この場
合に、フード２７の側面の下端に吸引口２８を設けた場
合には、シールドガス２５の一部が直接フード２７内に
吸引されてしまう。即ち、フード２７はシールドガスを
含むヒューム２５ａを吸引してしまい、シールド効果が
損なわれる。

【００３５】これに対し、図１４（ｂ）に示すように、
吸引口３０をフード２９の下端から２０ｍｍ以上上方に
設けることにより、ヒューム３１はフード２９内に吸引
されるが、シールドガス２５が直接フード２９内に吸引
されることは防止される。

【００３６】図１５は本実施例のヒューム吸引・除去装
置を示す。この回収機１２と吸引フード部１とを吸引ダ
クト３により所要距離に接続する。これにより、回収機
１２を移動させずに、作業半径を十分確保することがで
きる。

【００３７】そこで、このフード部は可能な限りアーク
点へ近接させれば、所要吸引風量を減少させることがで
きる。また、溶接作業の邪魔にならないように、フード
部は小型化する必要がある。そこで、本実施例のフード
は５０ｍｍ角前後の大きさとする。

【００３８】上述のヒューム吸引除去装置を使用する場
合に、広大な溶接作業領域を確保するためには、ダクト
の延長距離に見合った吸引力を備えたヒューム回収機１
２を組み合わせる必要があり、これを勘案するとヒュー
ム回収機の吸引力としては、２０ｍ以上のダクトの延長
距離の場合は１０００ｍＡｑ以上であることが望まし
い。

【００３９】図１５に示すグラフ図は、従来のスロット
フードと、本実施例のフードでヒュームを吸引したとき
の閉空間内部のヒューム濃度変化を示したものである。
この図１５に示すように、本実施例装置によりヒューム
吸引した場合は、従来のフードと比較して、作業環境の
ヒューム濃度を大幅に減少させることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上、本発明に係る溶接ヒュームの吸引
除去装置によれば、装置が小型化されて大きな溶接対象
構造物に対して移動が極めて容易になると共に、作業能
率が向上し、更に、作業半径が広がるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るフード及びダクトを示す
斜視図である。

【図２】同じく、フード部とダクトとの連結方法を示す
模式図である。

【図３】フード部の固定手段としての磁石を示す図であ
る。

【図４】本実施例のフード部及びダクトを使用して溶接
を実施する方法を示す斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例に係るフード部及びダクト
を示す斜視図である。

【図６】本発明の更に他の実施例に係るフード部及びダ
クトを示す斜視図である。

【図７】本発明の更に他の実施例に係るフード部及びダ
クトを示す斜視図である。

【図８】本発明の更に他の実施例に係るフード部及びダ
クトを示す斜視図である。

【図９】同じくフード部とダクトとの連結手段の変形例
を示す図である。

【図１０】同じくフード部１の固定手段の変形例を示す
図である。

【図１１】この図１０に示す固定手段を使用してフード
部を固定して溶接を実施する方法を示す斜視図である。

【図１２】すみ肉溶接へのフード部の配置方法を示す図
である。

【図１３】すみ肉溶接へのフード部の他の配置方法を示
す図である。

【図１４】フード部における吸引口の配置位置を説明す
る図である。

【図１５】本実施例装置を使用して溶接を実施する状態
を示す全体図である。

【図１６】本実施例の効果を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１,５,６,７：フード部 １ａ,１ｂ，６ａ,６ｂ:フード部材 ２：吸引口 ３：ダクト ４：調整固定手段（ボルト）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−63801（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−55290（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−53315（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−92299（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−71676（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−30714（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−95299（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/32 F24F 7/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に伸縮自在であると共に、この
   長手方向に複数個の吸引口を配列したフード部と、この
   フード部を被溶接物に着脱自在に固定する固定手段と、
   前記フード部に回転可能に取り付けられたダクトと、こ
   のダクトに連結された排気装置とを有し、前記吸引口の
   下端位置はフード部の下面より２０ｍｍ以上上方に設け
   られていることを特徴とする溶接ヒュームの吸引除去装
   置。
2. 【請求項２】 前記吸引口の数は、各吸引口の面積の総
   和が前記ダクトの内断面積以下になるように選択される
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶接ヒュームの吸引
   除去装置。