JP6345158B2

JP6345158B2 - 溶接装置

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Publication number: JP6345158B2
Application number: JP2015164578A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　達也; 達也鈴木
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Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: JP2017042770A

Description

本発明は、溶接装置に関するものである。

従来、被溶接物の溶接部に沿って溶接トーチを移動させアーク溶接を行う溶接装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このアーク溶接を行う際には、被溶接物の溶接線の開先上に被覆剤（フラックス）が散布され、溶接ノズルが取付けられた溶接トーチに所定の電圧が供給され、アークを発生させて溶融プールを形成し、この溶融プールにワイヤリールから溶接ワイヤが送給されて溶接が行われている。ここで、被覆剤がアークを安定化させるとともにガス及びスラグを発生させて、溶融金属部分を大気から遮断し、酸素、窒素等の侵入を防ぐ役割を果たすことにより、溶融プールの酸化を防止し、正確な溶接を行うことができるようになっている。

特開２００７−１９０６１１号公報

しかしながら、上記従来の溶接装置では、装置が複雑となり、大型化していた。また、フラックスを散布させており、溶接欠陥が生ずる恐れもあった。また、溶接トーチは固定式で、容易に取り外せないので、何かと不自由であった。さらに、従来の装置では被溶接物が大型であり、軽量小型の多品種少量生産には向いていないなど、多くの問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、空気中の酸素を巻き込むことなく良質な溶接を行うことができる溶接装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の溶接装置は、基台に水平に設けられたガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動可能な台と、前記台に着脱自在に保持され、溶接用の電極と、前記電極の周囲から不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出部とを先端に有した溶接トーチと、前記台の被溶接物側の溶接端部に配置され、被溶接物との間で溶接用空間を形成可能なチャンバー部と、を備え、前記溶接用空間内で溶接を行う際、前記不活性ガス噴出部から前記溶接用空間内に不活性ガスを供給し、前記基台に、前記ガイドレール両端部外側から挟みこむように一対の側部が設けられており、前記一対の側部のそれぞれには、前記一対の側部間において棒状部材を架設することが可能な架設用係止部が複数設けられており、前記側部間において前記棒状部材を複数架設することによって、前記棒状部材で前記被溶接物を支持可能にすることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、被覆剤の散布装置もなくなり、装置の小型化且つシンプルな構造となり、被溶接物の溶接部に沿って溶接トーチを移動させて溶接を行うことができる。また、被溶接物の溶接部とチャンバー部とに取り囲まれた部分は、不活性ガスが充満している状態となり、小型でシンプルな構造で溶接欠陥を防止して、高品質な溶接が可能となる。また、側部間において、容易に様々なパターンで棒状部材を複数架設することが可能であることから、前記棒状部材で様々な形状の被溶接物を支持することが可能となる。したがって、様々な被溶接物について溶接を容易に行うことが可能である。

（２）上記（１）の溶接装置においては、前記チャンバー部に先端部が当接された状態で前記溶接トーチが前記台に固定されるように、前記台に固定される際の前記溶接トーチ側にＶ字溝を有した第１の固定部と、前記第１の固定部のＶ字溝と反対向きに設けたＶ字溝を有した第２の固定部と、が、前記台に固定される際の前記溶接トーチの長さ方向に沿って順に並設されていることが好ましい。

上記（２）の構成によれば、容易に溶接トーチを着脱することができるので、溶接トーチを外して補修、点検が容易となる。また、溶接トーチを従来どおり使うこともできるので、被溶接物の溶接の手直し又は他の被溶接物に対しても容易に対処でき、溶接装置の稼働率を上げることができる。

（３）上記（１）又は（２）の溶接装置においては、前記側部の少なくとも一方に、前記溶接トーチの前記電極を下方として固定可能なトーチホルダーが設けられており、前記トーチホルダーの下部には、上下に調節可能なボルトが設けられており、前記溶接トーチの電極を上下に摺動可能とし、前記電極の先端をボルトに当接させた後、電極を溶接トーチに締付固定することにより、前記溶接トーチ先端部からの電極出代を一定に固定可能になっていることが好ましい。

上記（３）の構成によれば、溶接によって電極が消耗した場合、容易に電極の長さを元の長さに調整することができる。

（４）上記（１）〜（３）の溶接装置においては、前記被溶接物の溶接部を前記チャンバー部と対向する位置に位置決めする開口部を有した位置決め部材が、前記基台上に設けられていることが好ましい。

上記（４）の構成によれば、被溶接物の溶接部をチャンバー部と対向する位置に位置決めすることができるので、溶接空間を確実なものとして不活性ガスの漏れを防止し、且つ溶接する際のアーク光を遮蔽し、溶接による作業者の目の障害を防止できる。

本発明の実施の形態に係る溶接装置の斜視図である。図１の溶接装置の一部を上方側から見た斜視図であって、一部切り欠き図である。図１の溶接装置の側断面図である。図１の溶接装置のデッキ上の一部を示す斜視図である。図１の溶接装置のトーチホルダーを示す斜視拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図５に基づいて説明する。

図１に示したように、本発明の実施の形態に係る溶接装置１００は、ティグ溶接法を採用した溶接トーチ２と、基台６の駆動装置３によって移動可能な台４と、被溶接物(軽量小型タンク)１を支持する支持棒５と、を備えている。

ここで、ティグ溶接法は、溶接トーチ２の先端部に設けられたタングステン電極１７を用いる方法で、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを、溶接トーチ２のタングステン電極１７の周囲から被溶接物１に吹き付けながら、このタングステン電極１７と被溶接物１との間にアークを発生させて被溶接物１の母材を溶かし、接合部を溶着させるものである。

図１及び図３に示すように、溶接装置１００の基台６の前面には、台４の駆動装置３が設けられている。駆動装置３は、ガイドレール２１と、このガイドレール２１に沿って移動可能なＬ字フレーム２２と、ボールねじ７と、このボールねじ７の支持部２４と、減速機付のモータ２５と、ボールねじ７の端部２３とモータ２５の出力軸とを連結するカップリング２６と、を備え、モータ２５を駆動することにより台４を左右方向に移動させることができる。なお、３０はカバーであり、駆動装置３の摺動部を覆っているほか、カバー３０に設けた２列の長穴２７により、台４と基台６に設けた連結材２８の移動ができるようにしている。

図３に示すように、台４の上部には、後ろ下がりに傾斜した平板状のデッキ９が形成されている。また、図４に示したように、デッキ９上面には、溶接トーチ２を取付けるためのＶ字溝１０ａを有した固定部１０（第１の固定部）と、Ｖ字溝１１ｂを一部に有した菱型の孔１１ａを有する取付部１１（第２の固定部）と、が設けられている。さらに、取付部１１の基台６側には、挿通孔１２ａを有するチャンバー部１２が設けられている。このチャンバー部１２のアングル材１２ｂの前面の挿通孔１２ａに溶接トーチ２の先端を押し当てることにより、また固定部１０、取付部１１のＶ字溝に当てることにより、溶接トーチ２に作用する右回りのモーメントと相俟って何ら特別な固定具を設けず、後ろ下がりに傾斜したデッキ９よりずり落ちることもなく、溶接トーチ２を正確な位置に固定保持することができる。

このチャンバー部１２は、図２及び図３に示したように、溶接トーチ２の先端外周より大きな挿通孔１８ａ有したスペーサ１８を介して取付部１１の奥側に設けられたものであり、アングル材１２ｂと、この左右両側に、被溶接物１の角部に干渉しない形状の側部１２ｃ一対を有している。また、基台６上には、チャンバー部１２とともに溶接用空間の一部を形成することが可能であるとともに、被溶接物１の溶接部の位置決めを行うことが可能な開口部４０ａを有した位置決め部材４０が設けられている。アングル材１２ｂの上一端と位置決め部材４０の上部折れ曲り部４０ｂとは僅かな隙間を設けており、またアングル材１２ｂの他端と位置決め部材４０、垂直部４０ｃともわずかの隙間を設けており、チャンバー部１２は被溶接物１及び位置決め部材４０に干渉せずに、左右に移動することができる。ここの位置決め部材４０の開口部４０ａの周囲部分とチャンバー部１２とで、タングステン電極１７と被溶接物１の溶接部付近とを取り囲むことによって溶接用空間を形成している。よって、溶接トーチ２の先端部をチャンバー部１２の挿通孔１２ａに押し当て、溶接トーチ２がデッキ９上に固定保持され、被溶接物１の溶接部とともに形成した溶接用空間内に不活性ガスを供給することができるようになっている。なお、チャンバー部１２、被溶接物１と位置決め部材４０とは、接触しないように隙間が設けられており、溶接トーチ２からの不活性ガスを、溶接用空間内に供給すれば、該隙間から若干不活性ガスが漏れ出るようになっているが、溶接時には不活性ガスが溶接用空間内に十分に確保されているので、溶接欠陥を防止できる。

図１及び図３に示すように、溶接装置１００の基台６の上部には、左右一対の側壁１３が設けられている。側壁１３には、所定の径を有する貫通孔１４が複数形成され、複数の支持棒５が貫通孔１４（架設用係止部）を貫通して架設可能となっており、位置決め部材４０の開口部４０ａに当接された被溶接物１を支持できるようになっている。なお、被溶接物１の形状に応じて支持棒５の組み合わせを適宜設定することができる。したがって、図３に示したように、被溶接物１に突起部(配管)１ａがあったとしても、突起部１ａが邪魔にならずに溶接することが可能である。また、図３において二点鎖線で示したように、被溶接物１の位置を変えることも可能である。

図５に示すように、一方の側壁１３の外側には、トーチホルダー１５が設けられ、タングステン電極１７を下方として溶接トーチ２を取り付けることができるようになっており、溶接トーチ２のタングステン電極１７を一定の長さに調整できるようにしている。このトーチホルダー１５は、溶接トーチ２を固定保持する固定部１５ａ、１５ｂと、ボルト１６を取り付け可能なナット２０が設けられている調節部１５ｃと、を有している。固定部１５ａ、１５ｂは、断面が略Ｌ字型の板部材からなり、溶接トーチ２を取り付ける側にＶ字溝それぞれが設けられており、さらに固定部１５ｂの下方には溶接トーチ２の先端を支持するプレート１５ｄが設けられており、溶接トーチ２が図５に示したように、固定できるようになっている。また、調節部１５ｃは、断面が略Ｌ字型の板部材からなり、側壁１３から突出している部分には、溶接トーチ２が固定部１５ａ、１５ｂに取り付けられた際のタングステン電極１７と対応する位置において貫通孔が設けられており、この貫通孔の位置に合わせてナット２０が固設されている。なお、図５に示した状態から、ボルト１６を回すことにより、ボルト先端の出代を調節することができる。溶接トーチ２のタングステン電極１７は、使用するたびに消耗し、数日のうちにタングステン電極の出代を元の状態に設定する必要がある。そこで、溶接トーチ２の先端部のタングステン電極１７は、溶接トーチ２の後端部を図５の矢印の左回りに回すことで出し入れ自在となり、ボルト１６の先端に当接するので、タングステン電極１７の突き出し長さを容易に一定の長さに設定可能である。その後、溶接トーチ２の後端部を図５の矢印の右回りに回すことで、タングステン電極１７の出し入れはできなくなり、タングステン電極１７は溶接トーチ２に確実に固定される。

上記構成の溶接装置１００では、ガイドレール２１に沿って移動可能な台４のデッキ９上に溶接トーチ２を固定保持し、被溶接物１の溶接部に沿って溶接トーチ２を移動させ、確実かつ安定して溶接を行うことができる。また、この溶接時には、被溶接物１の溶接部とチャンバー部１２に取り囲まれた部分は、不活性ガスが充満している状態となり、空気中の酸素の巻き込みを防止し、溶融プールの酸化を防止できる。また、タングステン電極１７が空気中の酸素を巻き込んで過度の消耗をしないようになり、タングステン電極１７の交換回数を減少させることができる。よって、従来よりも良質な溶接を行うことができるようになる。

また、被溶接物１の形状に応じて支持棒５の位置を適宜変更できるので、被溶接物１に突起部１ａなどがあったとしても、突起部１ａが邪魔にならずに溶接することが可能である。

また、溶接によってタングステン電極１７が消耗した場合でも、トーチホルダー１５によって、容易に電極の長さを調整することができる。

また、被溶接物１の溶接部をチャンバー部１２と対向する位置に位置決めする開口部４０ａを有した位置決め部材４０が、基台６上に設けられているので、溶接をより精度よく行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、例えば、ミグ溶接又はＣＯ_２溶接を利用した溶接装置にも転用可能であり、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、側壁１３の代わりに、支持棒５を係止して架設さえできればよい係止部（貫通孔１４の代わりになる部分。例えば、フックなど。）を長さ方向に複数設けた棒状部材を用いてもよい。

また、上記実施の形態においては、モータ２５を使って台４を移動させたが、手動で台４を移動させてもよい。

１被溶接物
１ａ突起部
２溶接トーチ
３駆動装置
４台
５支持棒
６基台
７ボールねじ
９デッキ
１０、１５ａ、１５ｂ固定部
１０ａ、１１ｂＶ字溝
１１取付部
１１ａ孔
１２チャンバー部
１２ａ、１８ａ挿通孔
１２ｂアングル材
１２ｃ側部
１３側壁
１４貫通孔
１５トーチホルダー
１５ｃ調節部
１５ｄプレート
１６ボルト
１７タングステン電極
１８スペーサ
２０ナット
２１ガイドレール
２２Ｌ字フレーム
２３端部
２４支持部
２５モータ
２６カップリング
２７長穴
２８連結材
３０カバー
４０位置決め部材
４０ａ開口部
４０ｂ上部折れ曲り部
４０ｃ垂直部
１００溶接装置

Claims

基台に水平に設けられたガイドレールと、
前記ガイドレールに沿って移動可能な台と、
前記台に着脱自在に保持され、溶接用の電極と、前記電極の周囲から不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出部とを先端に有した溶接トーチと、
前記台の被溶接物側の溶接端部に配置され、被溶接物との間で溶接用空間を形成可能なチャンバー部と、を備え、
前記溶接用空間内で溶接を行う際、前記不活性ガス噴出部から前記溶接用空間内に不活性ガスを供給し、
前記基台に、前記ガイドレール両端部外側から挟みこむように一対の側部が設けられており、
前記一対の側部のそれぞれには、前記一対の側部間において棒状部材を架設することが可能な架設用係止部が複数設けられており、
前記側部間において前記棒状部材を複数架設することによって、前記棒状部材で前記被溶接物を支持可能にすることを特徴とする溶接装置。
前記チャンバー部に先端部が当接された状態で前記溶接トーチが前記台に固定されるように、前記台に固定される際の前記溶接トーチ側にＶ字溝を有した第１の固定部と、前記第１の固定部のＶ字溝と反対向きに設けたＶ字溝を有した第２の固定部と、が、前記台に固定される際の前記溶接トーチの長さ方向に沿って順に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
前記側部の少なくとも一方に、前記溶接トーチの前記電極を下方として固定可能なトーチホルダーが設けられており、
前記トーチホルダーの下部には、上下に調節可能なボルトが設けられており、
前記溶接トーチの電極を上下に摺動可能とし、前記電極の先端をボルトに当接させた後、電極を溶接トーチに締付固定することにより、前記溶接トーチ先端部からの電極出代を一定に固定可能になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置。
前記被溶接物の溶接部を前記チャンバー部と対向する位置に位置決めする開口部を有した位置決め部材が、前記基台上に設けられている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。