JPH03155472A - アークスタッド溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）と称される溶接補助
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５９−１４１３
７９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
接作業性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本のノ＼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ＩＯ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
上端にジヨイントビン３２を介して一端が回動可能に連
結され、他端同志がジヨイントピン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３Ｂ
の上記一端に固着され左右横方向（第５図の矢印入方向
）に延びるハンドル３８と、上記両リンク３６の他端同
志を連結するジヨイントビン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ｌＯ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５８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、該外側挟持部Ｂ４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挟持部６４と
上記内側挟持部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６Ｂに上記レバー３０の下端部に形成された小
径部３０ａを貫通させ、該小径部３０ａの下端にナツト
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ＩＯ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ＩＯ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、１１ンドル３８が水平状
態にあるときけレバー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３Ｂの他端を互いに回動可能に連結する
ジヨイントビン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■−■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ｌＯ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ＩＯ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（、上記溶接銃の把手５Ｂ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
４Ｂ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、溶接待右手で溶接機の把
手５Ｂ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ゃすくなり
、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１ｏ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、がつチャ
ック５０に把持されたスタッドｉｏ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３ｏ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５
０への装着時には該レバー３ｏを大きく開きチャック５
０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１ｏのチャック５ｏ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ビン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１Ｏ図は第１１図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図は第１
θ図のＸＩ−ＸＩＸ線断面図あり、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
状の内側挟持部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挟持部６
０の外側面に当接させて保持部本体Ｂ２に装着され、各
被保持部２０の外側にはそれぞれ１７４円筒状（断面９
０”の円弧状）の外側挾持部６４が２個ずつ配設され、
各外側挟持部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２外挾持部１３０．６４で挾持されている。

上記抑圧ネジ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、上記抑圧ネジ７０の先
端を上記外側挟持部６４の上記中央部に当接させかつ該
抑圧ネジ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８４とで挾
み、かつ各外側挟持部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、内外挟持部６０．８４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Ｇｏ、　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、また内外挟持部ＧＯ，
Ｇ４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
し外側挟持部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挟持部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挟持部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、この第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
挟持部６４とし、各１７４円筒状外側挟持部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、上記抑圧ネジ７０による外側挾持部６
４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、このことと上記抑圧ネジ７
０の先端部（外側挟持部６４を押圧する部分）が略円錐
状となっていることとで、抑圧ネジ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３０
ａと大径部３０ｂとの段差部）と上記ナツト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７Ｂと上記保持部本体Ｂ２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３
０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
業者の押し付は力は全てこの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■−■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１θ図のＸｌ−ＸＩＸ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 第１図 第４図 第 ５ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。