JP6999458B2 - Shield box, welding equipment and welding method - Google Patents

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本発明はシールドボックス、溶接装置および溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a shield box, a welding device and a welding method.

チタン、ジルコニウム等の活性金属のアーク溶接では、高温部(溶融金属部および熱影響部)が大気中の酸素または窒素と反応することにより酸化物または窒化物が形成される。このため、高温部の性能が悪化する。また、ステンレス鋼のアーク溶接では、高温部が大気に曝されるとテンパーカラーと一般に呼ばれる酸化物が表面に生じる。このため、高温部の耐食性の低下、外観の劣化が生じる。 In arc welding of active metals such as titanium and zirconium, oxides or nitrides are formed by the reaction of high temperature parts (molten metal parts and heat affected zones) with oxygen or nitrogen in the atmosphere. Therefore, the performance of the high temperature portion deteriorates. Further, in arc welding of stainless steel, when a high temperature portion is exposed to the atmosphere, an oxide generally called temper color is generated on the surface. Therefore, the corrosion resistance of the high temperature portion is lowered and the appearance is deteriorated.

したがって、これらの高温で大気と反応しやすい金属がアーク溶接される場合には、溶融金属部および熱影響部が一定温度以下になるまでアルゴンガス等の不活性ガスによって溶融金属部および熱影響部を保護するアフターシールドと呼ばれる技術が用いられることが多い。このアフターシールドにおいては、シールドボックスと呼ばれる溶接補助冶具が用いられる。 Therefore, when these metals that easily react with the atmosphere at high temperatures are arc-welded, the molten metal part and the heat-affected zone are used with an inert gas such as argon gas until the molten metal part and the heat-affected zone are below a certain temperature. A technique called after-shielding is often used to protect the skin. In this after-shield, a welding auxiliary jig called a shield box is used.

たとえば実開平1-38177号公報(特許文献1)には、アフターシールドに用いられるシールドボックスが記載されている。この公報に記載されたシールドボックスは、溶接トーチの進行方向(溶接方向)に対して溶接トーチの前後左右を覆っている。シールドボックスにおける溶接トーチの溶接方向前方に配置された部分は透明ガラスにより構成されている。シールドボックス内に不活性ガスを分散させるためのガスレンズが溶接トーチの溶接方向後方に配置されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-38177 (Patent Document 1) describes a shield box used for after-shielding. The shield box described in this publication covers the front, back, left and right of the welding torch with respect to the traveling direction (welding direction) of the welding torch. The portion of the shield box placed in front of the welding torch in the welding direction is made of transparent glass. A gas lens for dispersing the inert gas in the shield box is arranged behind the welding direction of the welding torch.

実開平1-38177号公報Jikkenhei 1-38177 Gazette

上記公報に記載されたシールドボックスでは、溶接方向において溶接トーチの後方に配置されたガスレンズの下方に溶接直後の溶接ビードが位置する。このため、溶接トーチの溶接方向前方に配置された透明ガラスを通してシールドボックスの外部から溶接直後の溶接ビードの状態を検知することは困難である。 In the shield box described in the above publication, the welding bead immediately after welding is located below the gas lens arranged behind the welding torch in the welding direction. Therefore, it is difficult to detect the state of the weld bead immediately after welding from the outside of the shield box through the transparent glass arranged in front of the welding direction of the welding torch.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接直後の溶接ビードの状態を検知することが容易となるシールドボックス、溶接装置および溶接方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a shield box, a welding device, and a welding method that facilitates detection of the state of a weld bead immediately after welding.

本発明のシールドボックスは、筐体と、溶接トーチと、ガス拡散機構とを備えている。筐体は、内部空間と、周壁部と、天井部とを有している。周壁部は、内部空間に連通する開口が設けられている。天井部は、開口と反対側で周壁部に接続されている。溶接トーチは、内部空間に挿入されかつ天井部に取り付けられている。ガス拡散機構は、内部空間に配置されかつ内部空間に不活性ガスを拡散させるためのものである。筐体は、溶接時に進行方向に移動するように構成されており、かつ溶接時に進行方向において溶接トーチの後方の周壁部および天井部の少なくとも一部に設けられた透明部を含んでいる。透明部と溶接トーチの先端との間にガス拡散機構が配置されていない。 The shield box of the present invention includes a housing, a welding torch, and a gas diffusion mechanism. The housing has an internal space, a peripheral wall portion, and a ceiling portion. The peripheral wall portion is provided with an opening that communicates with the internal space. The ceiling is connected to the peripheral wall on the opposite side of the opening. The weld torch is inserted into the interior space and attached to the ceiling. The gas diffusion mechanism is arranged in the internal space and is for diffusing the inert gas in the internal space. The housing is configured to move in the direction of travel during welding and includes transparent portions provided on at least a portion of the peripheral wall and ceiling behind the welding torch in the direction of travel during welding. No gas diffusion mechanism is arranged between the transparent part and the tip of the welding torch.

本発明のシールドボックスによれば、溶接時に進行方向において溶接トーチの後方の周壁部および天井部の少なくとも一部に設けられた透明部と、溶接トーチの先端との間にガス拡散機構が配置されていない。このため、透明部から溶接トーチの先端をガス拡散機構によって妨げられずに検知することができる。したがって、溶接トーチの先端により形成される溶接直後の溶接ビードの状態を検知することが容易となる。 According to the shield box of the present invention, a gas diffusion mechanism is arranged between the transparent portion provided on at least a part of the peripheral wall portion and the ceiling portion behind the welding torch in the traveling direction at the time of welding and the tip of the welding torch. Not. Therefore, the tip of the welding torch can be detected from the transparent portion without being obstructed by the gas diffusion mechanism. Therefore, it becomes easy to detect the state of the weld bead immediately after welding formed by the tip of the welding torch.

本発明の一実施の形態におけるシールドボックスの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the shield box in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における溶接装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view schematically showing the structure of the welding apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における溶接方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the welding method in one Embodiment of this invention. 比較例におけるシールドボックスの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the structure of the shield box in the comparative example.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の図においては、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。図1を参照して、本発明の一実施の形態におけるシールドボックス1の構成を説明する。図1は、本実施の形態におけるシールドボックス1を説明するための断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following figures, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will not be repeated. The configuration of the shield box 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the shield box 1 in the present embodiment.

本実施の形態におけるシールドボックス1は、筐体2と、溶接トーチ3と、ガス拡散機構4と、センサ5と、ガスホース7とを備えている。筐体2は、溶接時に進行方向D1に移動するように構成されている。この溶接時の進行方向D1は溶接方向となる。 The shield box 1 in the present embodiment includes a housing 2, a welding torch 3, a gas diffusion mechanism 4, a sensor 5, and a gas hose 7. The housing 2 is configured to move in the traveling direction D1 during welding. The traveling direction D1 at the time of welding is the welding direction.

筐体2は、内部空間11と、周壁部12と、天井部13と、透明部14とを有している。内部空間11は、周壁部12および天井部13に取り囲まれた空間である。周壁部12は、前方壁12aと、後方壁12bと、左右の側壁12c(図2)とを有している。周壁部12には開口15が設けられている。開口15は内部空間11に連通する。天井部13は開口15と反対側で周壁部12に接続されている。天井部13は開口15に対向している。筐体2の下面は長方形状を有している。筐体2の下面には長方形状の開口15が設けられている。 The housing 2 has an internal space 11, a peripheral wall portion 12, a ceiling portion 13, and a transparent portion 14. The internal space 11 is a space surrounded by the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13. The peripheral wall portion 12 has a front wall 12a, a rear wall 12b, and left and right side walls 12c (FIG. 2). The peripheral wall portion 12 is provided with an opening 15. The opening 15 communicates with the internal space 11. The ceiling portion 13 is connected to the peripheral wall portion 12 on the opposite side of the opening 15. The ceiling portion 13 faces the opening 15. The lower surface of the housing 2 has a rectangular shape. A rectangular opening 15 is provided on the lower surface of the housing 2.

筐体2は、五面の直方体箱形状が最も簡素な形状である。以後、筐体2は、五面の直方体箱形状として説明するが、被溶接材20の溶接部を十分覆うことのできる形状であれば良い。したがって、被溶接材20の継手形状および周りの拘束冶具等との干渉条件から、溶接部を必要十分に保護できる適当な形状が選択されれば良い。例えば、平板の被溶接材20同士の突合せ溶接であれば五面の直方体箱形状が最適である。 The housing 2 has the simplest shape of a rectangular parallelepiped box on five sides. Hereinafter, the housing 2 will be described as a rectangular parallelepiped box shape having five faces, but any shape may be used as long as it can sufficiently cover the welded portion of the material 20 to be welded. Therefore, it suffices to select an appropriate shape that can sufficiently and sufficiently protect the welded portion from the joint shape of the material 20 to be welded and the interference conditions with the surrounding restraint jigs and the like. For example, in the case of butt welding of flat plates to be welded, a five-sided rectangular parallelepiped box shape is optimal.

しかしながら、円筒等の曲面を持った被溶接材20同士の突合せ溶接の場合には、筐体2の左右の側壁12cの下端(開口15側端)に、被溶接材20の曲面の曲率半径よりも数ミリメートル程度大きな曲率半径を持った凹部が設けられれば良い。 However, in the case of butt welding of the materials to be welded 20 having a curved surface such as a cylinder, the lower ends (ends on the opening 15 side) of the left and right side walls 12c of the housing 2 are located at the lower ends of the curved surfaces of the material 20 to be welded from the radius of curvature of the curved surface of the material 20 to be welded. It suffices if a recess having a large radius of curvature of several millimeters is provided.

溶接トーチ3は内部空間11に挿入されている。筐体2の天井部13に溶接トーチ挿入口13aが設けられている。溶接トーチ3は、溶接トーチ挿入口13aから筐体2の内部空間11に挿入されている。溶接トーチ3は、天井部13に取り付けられている。具体的には、溶接トーチ3は溶接トーチ挿入口13aを取り囲む取り付け部材13bに固定されている。筐体2は、溶接方向に対して前後左右に溶接トーチ3の周辺を十分に覆うように構成されている。 The welding torch 3 is inserted into the internal space 11. A welding torch insertion port 13a is provided on the ceiling portion 13 of the housing 2. The welding torch 3 is inserted into the internal space 11 of the housing 2 from the welding torch insertion port 13a. The welding torch 3 is attached to the ceiling portion 13. Specifically, the welding torch 3 is fixed to a mounting member 13b that surrounds the welding torch insertion port 13a. The housing 2 is configured to sufficiently cover the periphery of the welding torch 3 in the front-back and left-right directions with respect to the welding direction.

前方壁12aと後方壁12bとが向かい合う方向において、溶接トーチ挿入口13aから後方壁12bまでの距離L1は、溶接トーチ挿入口13aから前方壁12aまでの距離L2よりも大きい。筐体2は、溶接時に、後方壁12bから前方壁12aに向かう方向、つまり前方に向かって移動する。 The distance L1 from the welding torch insertion port 13a to the rear wall 12b is larger than the distance L2 from the welding torch insertion port 13a to the front wall 12a in the direction in which the front wall 12a and the rear wall 12b face each other. At the time of welding, the housing 2 moves in the direction from the rear wall 12b toward the front wall 12a, that is, toward the front.

筐体2の下端(開口15側端)と被溶接材20の表面とは数ミリメートル程度離れていることが望ましい。筐体2の下端と被溶接材20との間の隙間に難燃性の布、スポンジ等を配置することにより、筐体2の内部空間11の密閉性を高めることができる。 It is desirable that the lower end of the housing 2 (the end on the opening 15 side) and the surface of the material to be welded 20 are separated by about several millimeters. By arranging a flame-retardant cloth, sponge, or the like in the gap between the lower end of the housing 2 and the material 20 to be welded, the airtightness of the internal space 11 of the housing 2 can be enhanced.

さらに、例えば、筐体2の下端にベアリング等が設けられてもよい。このベアリング等と被溶接材20とが部分的に接することにより、筐体2と被溶接材20との相対位置を安定させることができる。この場合には、必ずしも筐体2と溶接トーチ3とが溶接トーチ挿入口13aにおいて固定されていなくても良い。 Further, for example, a bearing or the like may be provided at the lower end of the housing 2. By partially contacting the bearing or the like with the material to be welded 20, the relative position between the housing 2 and the material to be welded 20 can be stabilized. In this case, the housing 2 and the welding torch 3 do not necessarily have to be fixed at the welding torch insertion port 13a.

また、シールドボックス1は、その必要機能上、溶接方向に平行な方向に長い形状であることが望ましい。特に、溶接トーチ挿入口13aの中心(もしくは溶接トーチ3の電極位置)から溶接方向における後方の寸法は、溶接部を一定温度(例えば約400度)以下になるまで不活性ガスで保護すべく十分長い必要があり、望ましくは100ミリメートル以上であると良い。溶接トーチ挿入口13aの中心(もしくは溶接トーチ3の電極位置)から溶接方向における前方の寸法は、20ミリメートル程度(溶接トーチ3と干渉しない十分な長さ)以上であると良い。 Further, it is desirable that the shield box 1 has a long shape in a direction parallel to the welding direction due to its necessary function. In particular, the dimension behind the center of the weld torch insertion port 13a (or the electrode position of the weld torch 3) in the welding direction is sufficient to protect the weld with an inert gas until the temperature drops below a certain temperature (for example, about 400 degrees). It needs to be long, preferably 100 mm or more. The dimension in front of the center of the welding torch insertion port 13a (or the electrode position of the welding torch 3) in the welding direction is preferably about 20 mm (sufficient length that does not interfere with the welding torch 3) or more.

溶接トーチ挿入口13aの中心(もしくは溶接トーチ3の電極位置)から溶接方向における左右方向の寸法は、熱影響部を十分覆うことができる幅があれば良い。シールドボックス1の高さは、溶接時の熱が過度にこもらない程度であれば良く、望ましくは30ミリメートル以上であると良い。 The dimensions in the left-right direction in the welding direction from the center of the welding torch insertion port 13a (or the electrode position of the welding torch 3) may be wide enough to cover the heat-affected zone. The height of the shield box 1 may be such that heat during welding is not excessively trapped, and is preferably 30 mm or more.

シールドボックス1は、溶接ワイヤ等の溶加材有りのTIG(Tungsten Inert Gas)溶接等に使用される場合、溶接方向の前方壁12a等に挿入口を設けることができる。この挿入口は、溶接ワイヤのワイヤ径に対して必要最小限だけ大きめに開けることが望ましい。 When the shield box 1 is used for TIG (Tungsten Inert Gas) welding or the like with a filler material such as a welding wire, an insertion port can be provided on the front wall 12a or the like in the welding direction. It is desirable to open this insertion slot as large as necessary with respect to the wire diameter of the welding wire.

シールドボックス1を構成する周壁部12と天井部13との固定方法は問わない。さらに周壁部12の前方壁12aと後方壁12bと左右の側壁12cとの固定方法は問わない。しかしながら、これらの固定方法は、シールドボックス1の内部の気密性が十分確保できる固定方法でなくてはならない。また、シールドボックス1には金属の薄板等を用いることが望ましい。しかしながら、耐熱性、耐候性、難燃性等の溶接用冶具として用いるための条件を十分満たすものであれば樹脂等が用いられても構わない。 The method of fixing the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13 constituting the shield box 1 is not limited. Further, the method of fixing the front wall 12a, the rear wall 12b, and the left and right side walls 12c of the peripheral wall portion 12 is not limited. However, these fixing methods must be fixing methods that can sufficiently secure the airtightness inside the shield box 1. Further, it is desirable to use a thin metal plate or the like for the shield box 1. However, a resin or the like may be used as long as it sufficiently satisfies the conditions for use as a welding jig such as heat resistance, weather resistance, and flame retardancy.

筐体2は、シールドボックス1内部のシールドガスとして用いられる不活性ガスを内部空間11に流入させるための穴6を有している。穴6にガスホース7が挿入されている。ガスホース7は穴6を通って筐体2外部から筐体2内部まで延びている。ガスホース7は筐体2内部においてガス拡散機構4に接続されている。ガスホース7からガス拡散機構4に送られた不活性ガスは、ガス拡散機構4から筐体2内部に供給される。 The housing 2 has a hole 6 for allowing the inert gas used as the shield gas inside the shield box 1 to flow into the internal space 11. The gas hose 7 is inserted into the hole 6. The gas hose 7 extends from the outside of the housing 2 to the inside of the housing 2 through the hole 6. The gas hose 7 is connected to the gas diffusion mechanism 4 inside the housing 2. The inert gas sent from the gas hose 7 to the gas diffusion mechanism 4 is supplied from the gas diffusion mechanism 4 to the inside of the housing 2.

ガス拡散機構4は、筐体2の内部空間11に配置されている。ガス拡散機構4は、筐体2の内部空間11に不活性ガスを拡散させるためのものである。ガス拡散機構4は、筐体2内部全体に不活性ガスを均一に充填させることが可能に構成されている。 The gas diffusion mechanism 4 is arranged in the internal space 11 of the housing 2. The gas diffusion mechanism 4 is for diffusing the inert gas into the internal space 11 of the housing 2. The gas diffusion mechanism 4 is configured so that the entire inside of the housing 2 can be uniformly filled with the inert gas.

本実施の形態においては、ガス拡散機構4は、円柱状のノズル4aを含んでいる。ノズル4aの軸方向は、ノズル4aの下端(先端)が被溶接材20と向かい合う方向に沿って配置されている。つまり、ノズル4aの軸方向は、天井部13と開口15とが対向する方向に沿って配置されている。ノズル4aは、ノズル4aの外周面から不活性ガスを供給するように構成されている。これにより、ノズル4aは、ノズル4aの外周面から周方向の全周に不活性ガスを供給することが可能となる。また、ノズル4aは、ノズル4aの下端(先端)から不活性ガスを供給するように構成されていてもよい。 In the present embodiment, the gas diffusion mechanism 4 includes a columnar nozzle 4a. The axial direction of the nozzle 4a is arranged along the direction in which the lower end (tip) of the nozzle 4a faces the material 20 to be welded. That is, the axial direction of the nozzle 4a is arranged along the direction in which the ceiling portion 13 and the opening 15 face each other. The nozzle 4a is configured to supply the inert gas from the outer peripheral surface of the nozzle 4a. As a result, the nozzle 4a can supply the inert gas from the outer peripheral surface of the nozzle 4a to the entire circumference in the circumferential direction. Further, the nozzle 4a may be configured to supply the inert gas from the lower end (tip) of the nozzle 4a.

ノズル4aの外周面の全周は多孔体を含んでいてもよい。これにより、ノズル4aの外周面の多数の微細孔を介して不活性ガスを供給することが可能となる。ガス拡散機構4には、例えば、金属焼結体で作製された小型のサイレンサ等が用いられると良い。つまり、ガス拡散機構4は、溶接部近傍の高温箇所で用いられるため、金属製が好ましい。ガス拡散機構4は、不活性ガスの流速を抑えつつ筐体2内に不活性ガスを拡散させるため、金属粒子を焼結して構成される焼結体が好ましい。ガス拡散機構4は、筐体2内に収まり他の機能と干渉しないように、小型であることが好ましい。なお、ガス拡散機構4は、溶接用冶具として用いられるのに適した素材で作られ、かつ不活性ガスを十分に拡散できる機構であれば良い。 The entire circumference of the outer peripheral surface of the nozzle 4a may include a porous body. This makes it possible to supply the inert gas through a large number of micropores on the outer peripheral surface of the nozzle 4a. For the gas diffusion mechanism 4, for example, a small silencer made of a metal sintered body or the like may be used. That is, since the gas diffusion mechanism 4 is used at a high temperature location near the welded portion, it is preferably made of metal. Since the gas diffusion mechanism 4 diffuses the inert gas into the housing 2 while suppressing the flow velocity of the inert gas, a sintered body formed by sintering metal particles is preferable. The gas diffusion mechanism 4 is preferably small in size so as to fit inside the housing 2 and not interfere with other functions. The gas diffusion mechanism 4 may be any mechanism as long as it is made of a material suitable for use as a welding jig and can sufficiently diffuse the inert gas.

図1に示されたシールドボックス1では、2つの穴6が天井部13に設けられている。しかしながら、穴6は天井部13ではなく周壁部12に設けられても良い。また、穴6の数は、2つではなく3つ以上でも良い。穴6の位置は、ガス拡散機構4が筐体2に取り付けられた際に溶接トーチ3等と干渉しない位置であれば良い。 In the shield box 1 shown in FIG. 1, two holes 6 are provided in the ceiling portion 13. However, the hole 6 may be provided in the peripheral wall portion 12 instead of the ceiling portion 13. Further, the number of holes 6 may be 3 or more instead of 2. The position of the hole 6 may be any position as long as it does not interfere with the welding torch 3 or the like when the gas diffusion mechanism 4 is attached to the housing 2.

また、穴6は1つのみでも良い。前述のようにシールドボックス1は溶接方向に平行な方向に長い形状であることが望ましい。したがって、複数の穴6および複数のガス拡散機構4が設けられた場合の方が、1つの穴6および1つのガス拡散機構4が設けられた場合よりも、不活性ガスをより均一に筐体2の内部空間11全体に充填させることができる。このため、不活性ガスを効果的に拡散させることができる。 Further, only one hole 6 may be used. As described above, it is desirable that the shield box 1 has a long shape in a direction parallel to the welding direction. Therefore, when a plurality of holes 6 and a plurality of gas diffusion mechanisms 4 are provided, the inert gas is more uniformly housing than when one hole 6 and one gas diffusion mechanism 4 are provided. The entire internal space 11 of 2 can be filled. Therefore, the inert gas can be effectively diffused.

筐体2は、透明部14を含んでいる。透明部14は、溶接時に進行方向D1において溶接トーチ3の後方の周壁部12および天井部13の少なくとも一部に設けられている。透明部14は、筐体2における溶接トーチ挿入口13aの溶接方向の後方の一部に設けられている。透明部14は、透明な素材でできた窓である。 The housing 2 includes a transparent portion 14. The transparent portion 14 is provided at least a part of the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13 behind the welding torch 3 in the traveling direction D1 at the time of welding. The transparent portion 14 is provided in a part of the housing 2 behind the welding torch insertion port 13a in the welding direction. The transparent portion 14 is a window made of a transparent material.

透明部14と溶接トーチ3の先端3aとの間にガス拡散機構4が配置されていない。つまり、透明部14と溶接トーチ3の先端3aとの間の領域から外れてガス拡散機構4が配置されている。また、透明部14と溶接トーチ3の先端3aとの間には不活性ガス以外は配置されていない。 The gas diffusion mechanism 4 is not arranged between the transparent portion 14 and the tip 3a of the welding torch 3. That is, the gas diffusion mechanism 4 is arranged outside the region between the transparent portion 14 and the tip 3a of the welding torch 3. Further, only the inert gas is arranged between the transparent portion 14 and the tip 3a of the welding torch 3.

透明部14は、センサ5によって、図2に示される溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態を検知可能にするために設けられる。したがって、透明部14には、状態検知用センサ類の検出光等を透過させるが散乱させない素材が用いられていることが好ましい。透明部14は透明ガラス等であることが望ましい。 The transparent portion 14 is provided so that the state of the molten pool 20a and the weld bead 20b shown in FIG. 2 can be detected by the sensor 5. Therefore, it is preferable that the transparent portion 14 is made of a material that transmits the detection light of the state detection sensors and the like but does not scatter the light. It is desirable that the transparent portion 14 is transparent glass or the like.

センサ5は、筐体2の外部に配置されている。センサ5は筐体2に取り付けられている。センサ5は透明部14上に配置されている。センサ5は透明部14を介して溶接トーチ3の先端3aを検知可能に構成されている。センサ5は、図2に示される溶融池20aおよび溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知可能に構成されている。センサ5は、レーザセンサ等である。 The sensor 5 is arranged outside the housing 2. The sensor 5 is attached to the housing 2. The sensor 5 is arranged on the transparent portion 14. The sensor 5 is configured to be able to detect the tip 3a of the welding torch 3 via the transparent portion 14. The sensor 5 is configured to be able to detect the state of the molten pool 20a shown in FIG. 2 and the weld bead 20b immediately after welding. The sensor 5 is a laser sensor or the like.

また、透明部14と、周壁部12および天井部13の少なくとも一部との固定方法は問わない。しかしながら、この固定方法は、シールドボックス1内部の気密性が十分確保できる固定方法でなくてはならない。 Further, the method of fixing the transparent portion 14 to at least a part of the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13 is not limited. However, this fixing method must be a fixing method that can sufficiently secure the airtightness inside the shield box 1.

図1に示されたシールドボックス1では、透明部14は、天井部13における溶接トーチ挿入口13aの溶接方向の後方の一部のみに設けられている。しかしながら、透明部14は、天井部13における溶接トーチ挿入口13aの溶接方向の後方の全体に設けられていても良い。また、天井部13全体が透明部14であってもよい。すなわち、天井部13全体が透明ガラス等であっても良い。天井部13全体が透明ガラス等であっても溶接用冶具として十分な強度、耐熱性等があれば構わない。 In the shield box 1 shown in FIG. 1, the transparent portion 14 is provided only in a part of the ceiling portion 13 behind the welding torch insertion port 13a in the welding direction. However, the transparent portion 14 may be provided on the entire rear side of the welding torch insertion port 13a in the ceiling portion 13 in the welding direction. Further, the entire ceiling portion 13 may be a transparent portion 14. That is, the entire ceiling portion 13 may be transparent glass or the like. Even if the entire ceiling portion 13 is made of transparent glass or the like, it does not matter if it has sufficient strength, heat resistance, etc. as a welding jig.

また、透明部14は天井部13に設けられるのが最も望ましい。しかしながら、透明部14は、後方壁12bおよび左右の側壁12cの少なくともいずれかに設けられても良い。さらに、例えば、溶接開先倣い等の機構が用いられる場合には、前方壁12a、天井部13における溶接トーチ挿入口13aの溶接方向の前方についてもそれらの一部または全体が透明ガラス等であっても良い。 Further, it is most desirable that the transparent portion 14 is provided on the ceiling portion 13. However, the transparent portion 14 may be provided on at least one of the rear wall 12b and the left and right side walls 12c. Further, for example, when a mechanism such as welding groove copying is used, a part or the whole of the front wall 12a and the front of the welding torch insertion port 13a in the ceiling portion 13 in the welding direction is transparent glass or the like. May be.

次に、図1および図2を参照して、本発明の一実施の形態における溶接装置10の構成を説明する。 Next, the configuration of the welding apparatus 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施の形態における溶接装置10は、金属の被溶接材20を溶接にて接合するためのものである。本実施の形態では溶接装置10としてアーク溶接装置について説明する。溶接装置10は、シールドボックス1と、溶接電源100と、ガス供給装置200と、制御装置300とを備えている。 The welding device 10 in the present embodiment is for joining the metal objects to be welded 20 by welding. In this embodiment, the arc welding device will be described as the welding device 10. The welding device 10 includes a shield box 1, a welding power source 100, a gas supply device 200, and a control device 300.

溶接電源100は、アーク溶接時に溶接トーチ3に電流を供給するためのものである。ガス供給装置200は、シールドボックス1のガス拡散機構4に不活性ガスを供給するためのものである。このシールドボックス1に供給される不活性ガスはシールドボックス用ガスである。また、ガス供給装置200は溶接トーチ3の先端3aに不活性ガスを供給するためのものである。この溶接トーチ3の先端3aに供給される不活性ガスは溶接トーチ用ガスである。 The welding power source 100 is for supplying an electric current to the welding torch 3 at the time of arc welding. The gas supply device 200 is for supplying the inert gas to the gas diffusion mechanism 4 of the shield box 1. The inert gas supplied to the shield box 1 is a gas for the shield box. Further, the gas supply device 200 is for supplying the inert gas to the tip 3a of the welding torch 3. The inert gas supplied to the tip 3a of the welding torch 3 is a welding gas for the welding torch.

制御装置300は、溶接電源100およびガス供給装置200を制御するためのものである。制御装置300は、溶接電源100の溶接トーチ3への出力電流を制御する。制御装置300は、溶接ワイヤの供給を制御する。制御装置300は、溶接トーチ3の駆動を制御する。制御装置300は、シールドボックス1および溶接トーチ3の先端3aへの不活性ガスの供給を制御する。 The control device 300 is for controlling the welding power source 100 and the gas supply device 200. The control device 300 controls the output current of the welding power source 100 to the welding torch 3. The control device 300 controls the supply of the welding wire. The control device 300 controls the drive of the welding torch 3. The control device 300 controls the supply of the inert gas to the tip 3a of the shield box 1 and the welding torch 3.

次に、図2および図3を参照して、本発明の一実施の形態における溶接方法を説明する。図3は、本実施の形態における溶接方法を説明するための断面図である。本実施の形態における溶接方法は、被溶接材20が溶接されるときに溶融池20aおよび溶接ビード20bが生じる溶接方法である。 Next, the welding method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the welding method in the present embodiment. The welding method in the present embodiment is a welding method in which a molten pool 20a and a weld bead 20b are generated when the material 20 to be welded is welded.

本実施の形態のシールドボックス1は自動化された溶接工程において使用されてもよい。図3では、シールドボックス1を使用した最も望ましい溶接方法として、溶加材無しのTIG溶接を例として説明する。しかしながら、溶加材有りのTIG溶接であっても溶加材の挿入口を設けることで本実施の形態のシールドボックス1を適用することができる。 The shield box 1 of this embodiment may be used in an automated welding process. In FIG. 3, as the most desirable welding method using the shield box 1, TIG welding without a filler material will be described as an example. However, even in TIG welding with a filler material, the shield box 1 of the present embodiment can be applied by providing an insertion port for the filler material.

また、本実施の形態のシールドボックス1はMIG、(Metal Inert Gas)溶接等に用いることもできる。しかしながら、MIG溶接は、TIG溶接に比べスパッタ、ヒュームが多く発生するため、本実施の形態のシールドボックス1をMIG溶接に使用する際には溶接健全性、シールドボックス1のメンテナンス性を十分考慮する必要がある。 Further, the shield box 1 of the present embodiment can also be used for MIG, (Metal Inert Gas) welding and the like. However, since MIG welding generates more spatter and fume than TIG welding, when the shield box 1 of the present embodiment is used for MIG welding, welding soundness and maintainability of the shield box 1 are fully considered. There is a need.

シールドボックス1は、溶接トーチ挿入口13aに溶接トーチ3が挿入された状態で用いられる。上述の通り、溶接トーチ挿入口13aにおいて溶接トーチ3と筐体2とが固定されているか否かについては問わない。しかしながら、被溶接材20と筐体2の周壁部12の下端とは直接接触せず、かつ両者間の隙間が大きすぎないようにする必要がある。この隙間は、1ミリメートルから5ミリメートル程度とすることが望ましい。ただし、筐体2の周壁部12の下端に難燃性の布、スポンジ等が用いられる場合、これらの難燃性の布、スポンジ等と被溶接材20との間の隙間は無くても良い。しかしながら、これらの難燃性の布、スポンジ等と被溶接材20とが接触する場合には被溶接材20に傷が入ったり被溶接材20の表面が汚染されたりしないように注意する必要がある。 The shield box 1 is used in a state where the welding torch 3 is inserted into the welding torch insertion port 13a. As described above, it does not matter whether or not the welding torch 3 and the housing 2 are fixed at the welding torch insertion port 13a. However, it is necessary that the material to be welded 20 and the lower end of the peripheral wall portion 12 of the housing 2 do not come into direct contact with each other and the gap between the two is not too large. It is desirable that this gap is about 1 mm to 5 mm. However, when a flame-retardant cloth, sponge, or the like is used at the lower end of the peripheral wall portion 12 of the housing 2, there may be no gap between the flame-retardant cloth, sponge, or the like and the material 20 to be welded. .. However, when these flame-retardant cloths, sponges, etc. come into contact with the material to be welded 20, care must be taken not to damage the material to be welded 20 or contaminate the surface of the material to be welded 20. be.

筐体2の内部には、周壁部12および天井部13の少なくとも一部に設けられたガスホース7およびガス拡散機構4を通って不活性ガス16が供給される。この不活性ガス16は、シールドボックス1内部全体に充填される。この不活性ガス16は、溶接トーチ3から流出するシールドガスと同じ種類のガスであることが望ましく、特に高純度アルゴンガスが最も望ましい。この不活性ガス16は透明であることが望ましい。 The inert gas 16 is supplied to the inside of the housing 2 through the gas hose 7 and the gas diffusion mechanism 4 provided in at least a part of the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13. The inert gas 16 fills the entire inside of the shield box 1. The inert gas 16 is preferably the same type of gas as the shield gas flowing out of the welding torch 3, and particularly high-purity argon gas is most desirable. The inert gas 16 is preferably transparent.

また、不活性ガス16は溶接中常に供給され、筐体2と被溶接材20との隙間等から常に外部に流出している状態にすることが望ましい。供給される不活性ガス16の流量は、筐体2の内容積、筐体2の下端と被溶接材20との隙間、もしくは求められる溶接品質に依存する。この供給される不活性ガス16の流量は、少なくとも3リットル毎分以上であると良い。 Further, it is desirable that the inert gas 16 is always supplied during welding and always flows out from the gap between the housing 2 and the material to be welded 20 to the outside. The flow rate of the supplied inert gas 16 depends on the internal volume of the housing 2, the gap between the lower end of the housing 2 and the material to be welded 20, or the required welding quality. The flow rate of the supplied inert gas 16 is preferably at least 3 liters per minute or more.

上記のように本実施の形態における溶接方法では、シールドボックス1の筐体2の内部空間11に不活性ガス16が拡散される。そして内部空間11に不活性ガス16が拡散された状態で溶接トーチ3により被溶接材20が溶接されるときに生じる溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態が筐体2の外部に配置されたセンサ5により透明部14から検知される。 As described above, in the welding method of the present embodiment, the inert gas 16 is diffused into the internal space 11 of the housing 2 of the shield box 1. Then, the state of the molten pool 20a and the weld bead 20b generated when the material 20 to be welded is welded by the welding torch 3 with the inert gas 16 diffused in the internal space 11 is a sensor arranged outside the housing 2. 5 is detected from the transparent portion 14.

センサ5から発せられた検出光5aが透明部14を透過して溶融池20aおよび溶接直後の溶接ビード20bに直接当てられることにより溶融池20aおよび溶接直後の溶接ビード20bが検知される。センサ5の検出光5aはシールドボックス1の進行方向D1への移動にともなって移動する。 The detection light 5a emitted from the sensor 5 passes through the transparent portion 14 and is directly applied to the molten pool 20a and the weld bead 20b immediately after welding, whereby the molten pool 20a and the weld bead 20b immediately after welding are detected. The detection light 5a of the sensor 5 moves as the shield box 1 moves in the traveling direction D1.

センサ5により検知された溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態に基づいて、アーク溶接動作が停止されるとともに一定時間以上に到達するまでガス拡散機構4から不活性ガス16が供給されてもよい。また、センサ5により検知された溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態に基づいて、アーク溶接動作が停止されるとともに溶接部の温度が一定温度以下に低下するまで不活性ガス16が供給されてもよい。なお、センサ5により検知された溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態が図示されないモニタに表示されてもよい。 Based on the states of the molten pool 20a and the welding bead 20b detected by the sensor 5, the inert gas 16 may be supplied from the gas diffusion mechanism 4 until the arc welding operation is stopped and the time reaches a certain time or longer. Further, even if the arc welding operation is stopped and the inert gas 16 is supplied until the temperature of the welded portion drops below a certain temperature based on the states of the molten pool 20a and the weld bead 20b detected by the sensor 5. good. The states of the molten pool 20a and the weld bead 20b detected by the sensor 5 may be displayed on a monitor (not shown).

次に、本実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図4は、比較例におけるシールドボックス31を説明するための断面図である。この比較例におけるシールドボックス31は、一般的なアフターシールドにおけるものである。
Next, the action and effect of the present embodiment will be described in comparison with the comparative example.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the shield box 31 in the comparative example. The shield box 31 in this comparative example is for a general after-shield.

図4に示される比較例におけるシールドボックス31は、筐体32と、溶接トーチ33と、不活性ガス吹き付け機構34と、ガス管35を備えている。筐体32に溶接トーチ33が固定されている。筐体32における溶接トーチ33の溶接方向前方に配置された部分は開放されている。筐体32内部にガス管35から不活性ガスが供給される。筐体32内部から不活性ガス吹き付け機構34を通って筐体32外部に不活性ガスが供給される。不活性ガス吹き付け機構34は、筐体32の被溶接材20側の面に配置されている。不活性ガス吹き付け機構34は、ガスレンズ、フィルタ等である。 The shield box 31 in the comparative example shown in FIG. 4 includes a housing 32, a welding torch 33, an inert gas blowing mechanism 34, and a gas pipe 35. A welding torch 33 is fixed to the housing 32. The portion of the housing 32 arranged in front of the welding torch 33 in the welding direction is open. The inert gas is supplied from the gas pipe 35 to the inside of the housing 32. The inert gas is supplied from the inside of the housing 32 to the outside of the housing 32 through the inert gas blowing mechanism 34. The inert gas spraying mechanism 34 is arranged on the surface of the housing 32 on the side to be welded 20. The inert gas blowing mechanism 34 is a gas lens, a filter, or the like.

比較例におけるシールドボックス31を用いた溶接方法では、図4中破線矢印で示されるように、筐体32内部に供給された不活性ガスが不活性ガス吹き付け機構34を通して溶接ビード20bに吹き付けられる。これにより、高温の溶接ビード20bは不活性ガスにより周辺の大気から保護されている。しかし、比較例におけるシールドボックス31は、その構造上、溶接トーチ33のアーク周辺の気流と筐体32から出る不活性ガスの気流との間に流速差が生じる。このため、溶接トーチ33と筐体32との間にシールドされていない周辺部の大気を巻き込んだ渦が生じやすい。 In the welding method using the shield box 31 in the comparative example, as shown by the broken line arrow in FIG. 4, the inert gas supplied to the inside of the housing 32 is sprayed onto the welding bead 20b through the inert gas blowing mechanism 34. As a result, the high temperature weld bead 20b is protected from the surrounding atmosphere by the inert gas. However, due to the structure of the shield box 31 in the comparative example, a flow velocity difference occurs between the airflow around the arc of the welding torch 33 and the airflow of the inert gas emitted from the housing 32. Therefore, a vortex that entrains the unshielded peripheral atmosphere is likely to occur between the welding torch 33 and the housing 32.

この周辺大気を含んだ渦によって、溶融池20aの表面に酸化スラグ等の不純物が生成されるため、溶接ビード20bおよび熱影響部の酸化を招く危険性がある。特にチタン、ステンレス鋼等の薄板の溶接においては、溶け落ち等の溶接不良を発生させる場合もあり、比較例におけるシールドボックス31を用いた溶接方法は、精密な溶接に用いるには不十分なものである。 Impurities such as oxidized slag are generated on the surface of the molten pool 20a due to the vortex containing the surrounding atmosphere, so that there is a risk of causing oxidation of the weld bead 20b and the heat-affected zone. Especially in the welding of thin plates such as titanium and stainless steel, welding defects such as melt-off may occur, and the welding method using the shield box 31 in the comparative example is insufficient for precision welding. Is.

一方、本実施の形態におけるシールドボックス1では、周壁部12が閉じられているため、内部空間11が周壁部12によって囲まれている。そして、内部空間11を不活性ガス雰囲気とし筐体2内で溶接が行われるため、外部の大気の巻き込みを防止することができる。また、溶接トーチ3のアーク周辺の気流と筐体2内部を満たす不活性ガス16の気流との間には流速差が生じるが、不活性ガス雰囲気内での溶接であるため、流速差による渦ができても溶融池20aの表面には酸化スラグ等の不純物が生成されない。したがって、本実施の形態におけるシールドボックス1によれば、比較例におけるシールドボックス31と比較して表面の酸化の少ない、より健全な溶接ビード20bおよび熱影響部を得ることができる。 On the other hand, in the shield box 1 in the present embodiment, since the peripheral wall portion 12 is closed, the internal space 11 is surrounded by the peripheral wall portion 12. Since the internal space 11 is set as an inert gas atmosphere and welding is performed inside the housing 2, it is possible to prevent entrainment of the outside air. Further, there is a flow velocity difference between the airflow around the arc of the welding torch 3 and the airflow of the inert gas 16 filling the inside of the housing 2, but since the welding is performed in the inert gas atmosphere, the vortex due to the flow velocity difference. However, impurities such as oxidized slag are not generated on the surface of the molten pool 20a. Therefore, according to the shield box 1 in the present embodiment, it is possible to obtain a healthier weld bead 20b and a heat-affected zone with less surface oxidation as compared with the shield box 31 in the comparative example.

また、比較例におけるシールドボックス1は、その要求性能上、溶接方向において溶接トーチ33の後方にガスレンズ等の不活性ガス吹き付け機構34を有している。不活性ガス吹き付け機構34は、溶接直後の溶接ビード20bの真上に配置されている。したがって、溶接直後の溶接ビード20bが不活性ガス吹き付け機構34により覆われているため、溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することは困難である。よって、レーザセンサ等の検出光を直接当てることにより溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することも困難である。また、仮に、比較例におけるシールドボックス1において、溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知しようとすると、ガスレンズ等の不活性ガス吹き付け機構34を溶接トーチ3から離れて設置する必要がある。この場合は、溶接品質の悪化を招くこととなる。 Further, the shield box 1 in the comparative example has an inert gas blowing mechanism 34 such as a gas lens behind the welding torch 33 in the welding direction due to its required performance. The inert gas spraying mechanism 34 is arranged directly above the welding bead 20b immediately after welding. Therefore, since the welding bead 20b immediately after welding is covered by the inert gas spraying mechanism 34, it is difficult to detect the state of the welding bead 20b immediately after welding. Therefore, it is also difficult to detect the state of the weld bead 20b immediately after welding by directly irradiating the detection light of a laser sensor or the like. Further, if the state of the weld bead 20b immediately after welding is to be detected in the shield box 1 in the comparative example, it is necessary to install the inert gas blowing mechanism 34 such as a gas lens away from the welding torch 3. In this case, the welding quality is deteriorated.

一方、本実施の形態におけるシールドボックス1によれば、溶接時に進行方向D1において溶接トーチ3の後方の周壁部12および天井部13の少なくとも一部に設けられた透明部14と、溶接トーチ3の先端3aとの間にガス拡散機構4が配置されていない。このため、透明部14から溶接トーチ3の先端3aをガス拡散機構4によって妨げられずに検知することができる。したがって、溶接トーチ3の先端3aにより形成される溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することが容易となる。 On the other hand, according to the shield box 1 in the present embodiment, the transparent portion 14 provided on at least a part of the peripheral wall portion 12 and the ceiling portion 13 behind the welding torch 3 in the traveling direction D1 at the time of welding, and the welding torch 3 The gas diffusion mechanism 4 is not arranged between the tip 3a and the tip 3a. Therefore, the tip 3a of the welding torch 3 can be detected from the transparent portion 14 without being hindered by the gas diffusion mechanism 4. Therefore, it becomes easy to detect the state of the weld bead 20b immediately after welding formed by the tip 3a of the welding torch 3.

また、仮に、透明部14が溶接時に進行方向D1において溶接トーチ3の前方に配置されている場合には、溶接箇所に溶接トーチ3を倣わせるなどにより溶接前の溶接品質を向上させることができる。一方、本実施の形態におけるシールドボックス1によれば、透明部14が溶接時に進行方向D1において溶接トーチ3の後方に配置されているため、溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態を検知することにより溶接後の溶接品質を確認することができる。 Further, if the transparent portion 14 is arranged in front of the welding torch 3 in the traveling direction D1 at the time of welding, the welding quality before welding can be improved by imitating the welding torch 3 at the welded portion. can. On the other hand, according to the shield box 1 in the present embodiment, since the transparent portion 14 is arranged behind the welding torch 3 in the traveling direction D1 at the time of welding, the states of the molten pool 20a and the welding bead 20b are detected. Welding quality after welding can be confirmed.

また、比較例におけるシールドボックス31は、ガスレンズ等の不活性ガス吹き付け機構34を有するため、不活性ガス流路を確保する必要がある。したがって、比較例におけるシールドボックス31は複雑な構造となる。 Further, since the shield box 31 in the comparative example has an inert gas blowing mechanism 34 such as a gas lens, it is necessary to secure an inert gas flow path. Therefore, the shield box 31 in the comparative example has a complicated structure.

一方、本実施の形態におけるシールドボックス1は、比較例におけるシールドボックス31の不活性ガス吹き付け機構34に対応する機構としてガス拡散機構4を有するのみである。したがって、不活性ガス流路を確保する必要がないため、シールドボックス1の構造が極めて簡素である。また、シールドボックス1の構造が極めて簡素であるため、シールドボックス1のメンテナンス性も向上する。さらに、本実施の形態におけるシールドボックス1では、ガス拡散機構4は不活性ガス16の雰囲気内で使用されるため、ガス拡散機構4の性能の劣化が起こりにくい。 On the other hand, the shield box 1 in the present embodiment only has the gas diffusion mechanism 4 as a mechanism corresponding to the inert gas blowing mechanism 34 of the shield box 31 in the comparative example. Therefore, since it is not necessary to secure the inert gas flow path, the structure of the shield box 1 is extremely simple. Further, since the structure of the shield box 1 is extremely simple, the maintainability of the shield box 1 is also improved. Further, in the shield box 1 of the present embodiment, since the gas diffusion mechanism 4 is used in the atmosphere of the inert gas 16, the performance of the gas diffusion mechanism 4 is unlikely to deteriorate.

本実施の形態におけるシールドボックス1によれば、ノズル4a、ノズル4aの外周面から不活性ガスを供給するように構成されている。このため、比較例のように溶接トーチ3の後方の全体にガスレンズを設けずともノズル4aの外周面の全周から不活性ガスが供給されることにより筐体2の内部空間11に不活性ガスを均一に拡散させることが容易となる。 According to the shield box 1 in the present embodiment, the nozzle 4a and the outer peripheral surface of the nozzle 4a are configured to supply the inert gas. Therefore, even if the gas lens is not provided on the entire rear side of the welding torch 3 as in the comparative example, the inert gas is supplied from the entire circumference of the outer peripheral surface of the nozzle 4a, so that the inert gas is inert to the internal space 11 of the housing 2. It facilitates uniform diffusion of the gas.

本実施の形態におけるシールドボックス1によれば、ノズル4aの外周面の全周は多孔体を含んでいる。これにより、ノズル4aの外周面の全周から不活性ガスを供給することができる。また、多孔体から不活性ガスが供給されることにより筐体2の内部空間11に不活性ガスを均一に拡散させることが容易となる。 According to the shield box 1 in the present embodiment, the entire circumference of the outer peripheral surface of the nozzle 4a contains a porous body. As a result, the inert gas can be supplied from the entire circumference of the outer peripheral surface of the nozzle 4a. Further, by supplying the inert gas from the porous body, it becomes easy to uniformly diffuse the inert gas into the internal space 11 of the housing 2.

本実施の形態における溶接装置10によれば、上記のシールドボックス1と、シールドボックス1に不活性ガスを供給するためのガス供給装置200とを備えている。このため、溶接トーチ3の先端3aにより形成される溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することが容易となる溶接装置10を提供することができる。 According to the welding device 10 in the present embodiment, the shield box 1 described above and the gas supply device 200 for supplying the inert gas to the shield box 1 are provided. Therefore, it is possible to provide a welding device 10 that makes it easy to detect the state of the welding bead 20b immediately after welding formed by the tip 3a of the welding torch 3.

比較例におけるシールドボックス1を用いた溶接方法では、溶接直後の溶接ビード20bが不活性ガス吹き付け機構34により覆われているため、溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することは困難である。よって、レーザセンサ等の検出光を直接当てることにより溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することも困難である。 In the welding method using the shield box 1 in the comparative example, since the welding bead 20b immediately after welding is covered by the inert gas spraying mechanism 34, it is difficult to detect the state of the welding bead 20b immediately after welding. Therefore, it is also difficult to detect the state of the weld bead 20b immediately after welding by directly irradiating the detection light of a laser sensor or the like.

一方、本実施の形態における溶接方法は、シールドボックス1の筐体の内部空間11に不活性ガスが拡散された状態で溶接トーチ3により被溶接材20が溶接されるときに生じる溶接ビード20bの状態を筐体2の外部に配置されたセンサ5により透明部14から検知する。このため、溶接トーチ3の先端3aにより形成される溶接直後の溶接ビード20bの状態を検知することが容易となる。 On the other hand, in the welding method of the present embodiment, the weld bead 20b generated when the material to be welded 20 is welded by the welding torch 3 in a state where the inert gas is diffused into the internal space 11 of the housing of the shield box 1. The state is detected from the transparent portion 14 by the sensor 5 arranged outside the housing 2. Therefore, it becomes easy to detect the state of the weld bead 20b immediately after welding formed by the tip 3a of the welding torch 3.

また、被溶接材20が溶接されるのと同時に、センサ5から検出光5aを照射することで溶融池20aおよび溶接ビード20bの状態を検知することができる。 Further, at the same time as the material 20 to be welded is welded, the state of the molten pool 20a and the weld bead 20b can be detected by irradiating the detection light 5a from the sensor 5.

さらに、透明部14を透過させたセンサ5の検出光5aを溶融池20aおよび溶接直後の溶接ビード20bに直接当てることで、溶接不良等をインプロセスで検知することができる。つまり、溶接不良等を製造工程中に検知することができる。 Further, by directly irradiating the molten pool 20a and the welding bead 20b immediately after welding with the detection light 5a of the sensor 5 transmitted through the transparent portion 14, welding defects and the like can be detected in-process. That is, welding defects and the like can be detected during the manufacturing process.

筐体2の内部は、溶接トーチ3とガス拡散機構4を除けば、不活性ガス16が満たされた空間となっている。つまり、透明部14と溶接ビード20bとの間に検出光5aを遮るものが無い。また、レーザセンサ等のセンサ5を高温となる溶接トーチ3近傍および筐体2内部に設置する必要が無い。したがって、溶接中の状態検知を容易かつ安定的に行うことができる。 The inside of the housing 2 is a space filled with the inert gas 16 except for the welding torch 3 and the gas diffusion mechanism 4. That is, there is nothing blocking the detection light 5a between the transparent portion 14 and the weld bead 20b. Further, it is not necessary to install the sensor 5 such as a laser sensor in the vicinity of the welding torch 3 and the inside of the housing 2 where the temperature becomes high. Therefore, it is possible to easily and stably detect the state during welding.

また、比較例における不活性ガスを溶接ビード20bに直接吹き付ける方法に対して、本実施の形態における溶接方法では、不活性ガスを充填させたシールドボックス1内で溶接が行われるため、シールドに必要な不活性ガスの量を大幅に削減することができる。 Further, in contrast to the method in which the inert gas is directly sprayed on the welding bead 20b in the comparative example, in the welding method in the present embodiment, welding is performed in the shield box 1 filled with the inert gas, which is necessary for the shield. The amount of inert gas can be significantly reduced.

以上のように、本実施の形態におけるシールドボックス1を用いた溶接方法によれば、シールドボックス1の構造が簡素なものでありながら、状態検知を容易かつ安定的に行いつつ不活性ガス雰囲気での高品質な溶接を経済的に実現できる。 As described above, according to the welding method using the shield box 1 in the present embodiment, the structure of the shield box 1 is simple, but the state can be detected easily and stably in an inert gas atmosphere. High-quality welding can be achieved economically.

なお、本発明は、矛盾のない範囲内において、各実施の形態の内容を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 In the present invention, the contents of each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted within a consistent range.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 シールドボックス、2 筐体、3 溶接トーチ、3a 先端、4 ガス拡散機構、4a ノズル、5 センサ、5a 検出光、6 穴、7 ガスホース、10 溶接装置、11 内部空間、12 周壁部、12a 前方壁、12b 後方壁、12c 側壁、13 天井部、13a 溶接トーチ挿入口、13b 取り付け部材、14 透明部、15 開口、16 不活性ガス、20 被溶接材、20a 溶融池、20b 溶接ビード、100 溶接電源、200 ガス供給装置、300 制御装置、D1 進行方向。 1 Shield box, 2 housing, 3 welding torch, 3a tip, 4 gas diffusion mechanism, 4a nozzle, 5 sensor, 5a detection light, 6 holes, 7 gas hose, 10 welding equipment, 11 internal space, 12 peripheral wall, 12a front Wall, 12b rear wall, 12c side wall, 13 ceiling, 13a weld torch insertion slot, 13b mounting member, 14 transparent part, 15 opening, 16 inert gas, 20 welded material, 20a molten pool, 20b weld bead, 100 weld Power supply, 200 gas supply device, 300 control device, D1 direction of travel.

Claims (5)

内部空間と、前記内部空間に連通する開口が設けられた周壁部と、前記開口と反対側で前記周壁部に接続された天井部とを有する筐体と、
前記内部空間に挿入されかつ前記天井部に取り付けられた溶接トーチと、
前記内部空間に配置されかつ前記内部空間に不活性ガスを拡散させるためのガス拡散機構とを備え、
前記筐体は、溶接時に進行方向に移動するように構成されており、かつ前記溶接時に前記進行方向において前記溶接トーチの後方の前記周壁部および前記天井部の少なくとも一部に設けられた透明部を含み、
前記透明部と前記溶接トーチの先端との間に前記ガス拡散機構が配置されていない、シールドボックス。
A housing having an internal space, a peripheral wall portion provided with an opening communicating with the internal space, and a ceiling portion connected to the peripheral wall portion on the opposite side of the opening.
A welding torch inserted into the interior space and attached to the ceiling,
It is arranged in the internal space and has a gas diffusion mechanism for diffusing the inert gas in the internal space.
The housing is configured to move in the traveling direction during welding, and a transparent portion provided on at least a part of the peripheral wall portion and the ceiling portion behind the welding torch in the traveling direction during welding. Including
A shield box in which the gas diffusion mechanism is not arranged between the transparent portion and the tip of the welding torch.
前記ガス拡散機構は、円柱状のノズルを含み、
前記ノズルは、前記ノズルの外周面から不活性ガスを供給するように構成されている、請求項1に記載のシールドボックス。
The gas diffusion mechanism includes a columnar nozzle and includes a columnar nozzle.
The shield box according to claim 1, wherein the nozzle is configured to supply an inert gas from the outer peripheral surface of the nozzle.
前記ノズルの前記外周面の全周は多孔体を含む、請求項2に記載のシールドボックス。 The shield box according to claim 2, wherein the entire circumference of the outer peripheral surface of the nozzle contains a porous body. 請求項1~3のいずれか1項に記載の前記シールドボックスと、
前記シールドボックスの前記ガス拡散機構に不活性ガスを供給するためのガス供給装置とを備えた、溶接装置。
The shield box according to any one of claims 1 to 3 and the shield box.
A welding device provided with a gas supply device for supplying an inert gas to the gas diffusion mechanism of the shield box.
被溶接材が溶接されるときに溶接ビードが生じる溶接方法であって、
請求項1~3のいずれか1項に記載の前記シールドボックスの前記筐体の前記内部空間に不活性ガスが拡散される工程と、
前記内部空間に不活性ガスが拡散された状態で前記溶接トーチにより前記被溶接材が溶接されるときに生じる前記溶接ビードの状態を前記筐体の外部に配置されたセンサにより前記透明部から検知する工程とを備えた、溶接方法。
A welding method in which a weld bead is generated when the material to be welded is welded.
The step of diffusing the inert gas into the internal space of the housing of the shield box according to any one of claims 1 to 3.
The state of the weld bead that occurs when the material to be welded is welded by the weld torch with the inert gas diffused in the internal space is detected from the transparent portion by a sensor arranged outside the housing. Welding method with the process of performing.
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