JPS6322911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、パイプのような円筒体の溶接装置
に関するものである。

（従来技術） 従来、大気による酸化、窒化などの汚染の影響
を受け易いTiやMgの平板を突き合せてその表面
片側から溶接する場合、裏面から不活性ガスを供
給して大気による酸化、窒化のような汚染を抑制
する技術は知られている（特公昭51―30860号公
報、特公昭51―21607号公報参照）。

しかしながら、これら従来技術は溶接トーチと
連動して走行するシールド機構と、裏面全体を均
一にシールドするバツクシールド機構とが一体具
備されておらず、また、上記裏面へ溶接前及び溶
接後のいずれにおいても十分均一に不活性ガスを
供給することができないので、溶接部の表・裏面
の汚染を有効に防止できず局部的な溶接欠陥が発
生し易いという弱点があつた。さらに、溶接の進
行に伴なつて裏面のバツクシールド機構内の不活
性ガスが高温化される。ここで、不活性ガスの供
給量を増やせば、上記高温化は多少なりとも免れ
るが、大量の不活性ガスの流動により、溶接部に
対し安定したシールドが確保できなくなるおそれ
がある。

（発明の目的） この発明は上記従来の欠点を解消するためにな
されたもので、溶接部の汚染と局部的な溶接欠陥
の発生を有効に防止するとともに、被溶接部材に
接した裏面バツクシールド機構内の不活性ガスを
一定温度以下に常に保持して、溶接部の材質を良
好な状態に維持でき、さらには、溶接による円筒
体の変形をも防止できる円筒体の溶接装置を提供
することを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、この発明は、円筒
体の長手方向に沿つた溶接ラインの上面（表面）
および下面（裏面）から、それぞれ溶接の進行に
伴なつて併走するシールド機構と溶接ラインに沿
つて延びるバツクシールド機構により不活性ガス
を供給して溶接部をガスシールドするとともに、
上記バツクシールド機構に設けられて溶接ライン
の下側に位置する集合溝へ、複数のガス噴出孔か
ら不活性ガスを噴出することにより、溶接ライン
の下側に沿つて均一な圧力の不活性ガスを供給
し、さらに、バツクシールド機構を冷却装置で冷
却することにより、不活性ガスを一定温度以下に
維持している。また、バツクシールド機構に上記
円筒体の周壁に内接する曲率端面と、上記周壁に
弾性的に内装するシールド板とを設け、バツクシ
ールド機構を押上機構で円筒体の周壁に押し付け
ることにより、２重のシールドを行なつて、外部
の大気がバツクシールド機構内の不活性ガスに混
入してガスシールドの安定性を損うのを防止して
いる。つまり、万一被溶接部の変形により、内接
する上記曲率端面と円筒体内面との間に空隙がで
きても、弾性的に内接するシールド板を有するこ
とにより、裏面シールド性を確実に保持しうる。

さらに、クランプ機構により円筒体の溶接ライ
ンを上向きにして保持台に保持する一方で、バツ
クシールド機構を介して押上機構により円筒体を
押し上げて、円筒体が溶接時の高温で変形するの
も防止している。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図において１は基盤であり、その上面に保
持台２と門形支柱３が固定されている。４はパイ
プのような円筒体であり、周壁５の長手方向に形
成される溶接ラインＡを上向きに配置され、円筒
体４の長手方向に沿つて円筒体４の前端部から後
端部にかけて配置された複数のクランプ機構６に
よつて保持台２上に保持されている。７は不活性
ガスアーク溶接用プラズマトーチ本体で、保持体
８とアーム９を介して走行機構１０に連結されて
おり、この走行機構１０は門形支柱に架設された
レール１１を案内として溶接時に矢印ｂ方向へ走
行するようになつている。７ａは上記のトーチ本
体７に取り付けられて、このトーチ本体７ととも
に走行するシールド機構であり、溶接ラインＡに
向けて開口している。そしてアルゴンやヘリウム
のような不活性ガスを、溶接ラインＡ上に噴出さ
せて、溶接ラインＡの上面を不活性ガス雰囲気で
被包するようになつている。

１２は上記の円筒体４内に挿入されて、溶接ラ
インＡの全長にわたつて、その下側を不活性ガス
雰囲気で被包するバツクシールド機構であり、押
上機構１３の押上によつて、円筒体４の周壁に内
接するようになつている。

上記クランプ機構６は、第２図に示すように、
保持台２の両側に突出したアーム１４に枢支され
ているクランプ棒１５と、このクランプ棒１５の
下部に連結されて、クランプ棒１５を開閉動作さ
せるエアシリンダのような駆動体１６をもつて構
成されており、駆動体１６の動作に追従して、ク
ランプ棒１５が仮想線ａで示す開放された状態か
ら、実線で示す状態に廻動したとき、クランプ棒
１５の先端に形成されている押圧面１７で円筒体
４の上半部の外表面におけるバツクシールド機構
１２の両側に位置する両側部４ａを斜め下方へ押
圧して、円筒体４を保持台２上に保持する。

バツクシールド機構１２は、第３図および第４
図に示すように、溶接ラインＡの全長にわたつ
て、その下側に位置する上面開口のガス集合溝１
８と、このガス集合溝１８を挾んで、その両側に
形成された１対の立壁１９，１９および、この立
壁１９，１９を一体的に連結される底盤２０とで
構成されており、ガス集合溝１８の長手方向両端
は遮蔽板２１によつて閉塞されている。上記立壁
１９，１９の体内には、長手方向に、アルゴンや
ヘリウムなどの不活性ガス供給通路２２と、冷却
水通路２３が形成され、不活性ガス供給通路２２
は、ガス集合溝１８に向けて水平に開口している
複数のガス噴出孔２４に連通している。また、立
壁１９，１９の上端には、円筒体４の周壁５に内
接可能な曲率をもつて曲率端面２５が形成されて
いる。

２６，２６はバツクシールド機構１２の両側に
装着された薄板状のシールド板であり、シールド
板２６，２６の上端折返し縁部２７は、円筒体４
の周壁５に、薄板のもつ弾性力により弾性的に内
接するようになつている。

押上機構１３は、バツクシールド機構１２の底
盤２０の下面に連結されているエアシリンダのよ
うな複数の駆動体２８によつて構成され、この駆
動体２８の動作によつて、バツクシールド機構１
２を昇降させて、曲率端面２５およびシールド板
２６を円筒体２の周壁５の内面に接離させるよう
になつている。上記駆動体２８は、支持台３７お
よび支持板３８を介して、保持台２に支持されて
いる。上記押上機構１３により円筒体４に作用す
る上向きの力は、クランプ機構６により支えられ
る。

なお、第１図において、２９は不活性ガスボン
ベ、３０はコントロールボツクス、３１は冷却水
循環装置、３２はワイヤフイーダ、３３はワイ
ヤ、３４はガス配管、３５は冷却水用配管を示
す。

上記構成において、円筒体４の溶接ラインＡを
上向きにした状態で、クランプ機構６によつて円
筒体４を保持台２上に保持し、その後、バツクシ
ールド機構１２を押上機構１３によつて押上げ、
立壁１９，１９の曲率端面２５を円筒体４の周壁
５に内接させ、しかる後、プラズマ溶接トーチ本
体７を溶接ラインＡに沿つて第１図に示す矢印ｂ
方向へ走行させる手順によつて溶接を行うことが
できる。

この場合、溶接ラインＡの溶接個所は、プラズ
マトーチ本体７の体内から噴出する不活性ガスで
被包されるとともに、溶接個所の周囲上側もシー
ルド機構７ａから噴出する不活性ガス流によつて
被包されるから、溶接個所が大気によつて汚染し
ない。さらに溶接ラインＡの下側は、第４図のバ
ツクシールド機構１２におけるガス集合溝１８の
開口部に面しているから、立壁１９，１９の不活
性ガス供給通路２２を通り、ガス噴出孔２４を経
て、ガス集合溝１８に噴出する不活性ガス流によ
つて、上記溶接ラインＡの下側が被包されること
になり、そのため、溶接ラインＡの下側も大気に
触れることがなく、酸化・窒化のような大気から
の汚染を防止できる。つまり、溶接ラインＡの上
下両側からガスシールドを行なつているので、溶
接個所の大気からの汚染を極めて有効に防止でき
るのである。

ここで、バツクシールド機構１２のガス噴出孔
２４は水平に不活性ガスを噴出するので、噴出ガ
スが直接溶接個所に当つて溶接の安定性を妨げる
ことはない。

また、溶接個所の局部的な欠陥をなくし、良好
な溶接を行なうには、溶接ラインの下側に供給さ
れる不活性ガス圧を溶接ラインの下面全域にわた
り均一に保ち、かつ、外部からの空気の混入を防
いで不活性ガスを高純度に保持する必要がある
が、上記構成では、不活性ガスを複数のガス噴出
孔２４からガス集合溝１８へ噴出しているので、
ガス集合溝１８内の全体にわたつて不活性ガスが
均一に供給され、しかも、バツクシールド機構１
２と、これを押し上げる押上機構１３とにより、
大気が上記ガス集合溝１８内へ局部的に混入する
のが防止されるので、ガス集合溝１８内の不活性
ガス圧が均等化され、かつ、ガス集合溝１８内の
不活性ガスが高純度に保持される利点がある。

さらに、この発明では、バツクシールド機構１
２が水冷されているから、集合溝１８内の不活性
ガスが一定温度以下に保持されるので、高温によ
る不活性ガスの高流動化が抑制されて、溶接個所
が常に安定したシールド状態に保持される。

また、円筒体４は溶接の際の高熱を受けて、第
５図の破線Ｊで示すように、長手方向にそり返り
変形を起こそうとするが、第２図のクランプ機構
６と円筒体４の全長にわつて延びるバツクシール
ド機構１２およびその押上機構１３とにより、円
筒体４が強固に保持されて、第５図のそり返り変
形Ｊが防止される。

さらに、円筒体４の横断面形状は、溶接の際の
高熱を受けて、第６図の破線Ｋで示すように変形
しようとする。これは、溶接ラインＡの周囲が溶
接後に冷却されて収縮を起こすためである。とこ
ろが、この発明では、第７図に示すように、円筒
体４の溶接ラインＡの下側をバツクシールド機構
１２で上方へ押し上げ、バツクシールド機構１２
の両側にあたる円筒体４の両側部４ａをクランプ
機構６で下方へ押圧しているから、上記破線Ｋで
示す変形と逆方向へ変形させるモーメントが円筒
体４に加えらることになり、その結果、上記変形
が有効に防止される。

ここで、万一、上記破線Ｋで示す変形がわずか
に起こつて、円筒体４の周壁５と曲率端面２５と
の間にすき間４１が生じても、バツクシールド機
構１２の両側に設けられたシールド板２６，２６
の上端折返し縁部２７が円筒体４の周壁５に弾性
的に内装しているから、この折返し縁部２７が上
記変形に追従してシール性を保つので、ガス集合
溝１８内の不活性ガスが、上記すき間４１から漏
出しても、立壁１９，１９とシールド板２６，２
６との間に形成される空隙Ｂに貯留しておくこと
ができ、そのために、溶接ラインＡの下側は、ガ
ス集合溝１８内の不活性ガスと、空隙Ｂ内の不活
性ガスとの両者によつてガスシールされることに
なり、適確に大気の侵入を防止して汚染を防ぐこ
とができる。

つまり、上記曲率端面２５とシールド板２６の
上端折り返し縁部２７とで２重のシールがなされ
る結果、シール性が向上しており、この構造は、
いわば、赤ん坊のおしめとおしめカバーの機能を
有するものである。

また、上記実施例のように、押上機構１３をエ
アシリンダで形成すれば、エアシリンダ自身のも
つ弾性により、バツクシールド機構１２を円筒体
４の変形にある程度追従させることが可能にな
り、大気の浸入防止効果が向上する利点がある。

なお、バツクシールド機構１２と一見類似の技
術が特公昭53―27225号公報に記載されているが、
この公報の裏当金装置は、単に溶接ビードが裏面
側へ抜け出るのを防止するためのものであつて、
不活性ガスを溶接ラインの裏側へ供給する機能を
全く有しないものである。しかも、この裏当金装
置は、円筒体の全長にわたつて延びているもので
はなく、溶接個所とその近傍のみを覆う短寸のも
のであり、溶接トーチとともに溶接ラインに沿つ
て走行するので、上記したクランプ機構６との組
合せで円筒体の変形を防止するという、この発明
のバツクシールド機構１２がもつ効果を奏し得な
いことは明白である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、溶接
ラインの上側のシールド機構と、下側のバツクシ
ールド機構の集合溝および複数のガス噴出孔と、
シールド板と、押上機構とからなる装置の提供に
より、溶接個所の上下に不活性ガスで十分覆つ
て、大気の混入を防ぎ、溶接部の大気による汚染
および局部的な溶接欠陥の発生をきわめて有効に
防止できる。

また、冷却装置により不活性ガスを一定温度以
下に保つことにより、溶接中の溶接部へのシール
ド性をより安定した状態に維持でき、溶接部の性
質を良好な状態に維持できる。

さらに、クランプ機構とバツクシールド機構お
よびその押上機構との組合せにより、溶接の際の
円筒体の熱変形を有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る溶接装置の全体的斜視
図、第２図は円筒体のクランプ状態の説明図、第
３図はバツクシールド機構の斜視図、第４図はバ
ツクシールド機構の断面図、第５図ないし第７図
は円筒体の変形を示す説明図である。 ２…保持台、４…円筒体、６…クランプ機構、
７…トーチ本体、７ａ…シールド機構、１２…バ
ツクシールド機構、１３…押上機構、１８…ガス
集合溝、１９，１９…立壁、２２…不活性ガス供
給通路、２３，３１，３５…冷却装置、２４…ガ
ス噴出孔、２５…曲率端面、２６…シールド板、
Ａ…溶接ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保持台２に支持され、円筒体４の周壁長手方
   向全長にわたつて形成される溶接ラインＡを上向
   きにして上記円筒体４の外表面を下方へ押圧する
   ことにより、円筒体４を保持台２上に保持するク
   ランプ機構６と 保持された円筒体４の溶接ラインＡに沿つてそ
   の上側を走行する不活性ガスアーク溶接用トーチ
   本体７と、 溶接ラインＡの上方に配設され、上記溶接用ト
   ーチ本体７と連動して溶接ラインＡ上を走行し、
   この溶接ラインＡ上を不活性ガス雰囲気で被包す
   るシールド機構７ａと、 上記溶接ラインＡの全長にわたつて、その下側
   に位置する不活性ガス集合溝１８と、この集合溝
   １８を挾んでその両側に上記長手方向に沿つて複
   数配置され、上記集合溝１８内へ不活性ガスをほ
   ぼ水平方向に噴出する複数のガス噴出孔２４およ
   びこのガス噴出孔２４に連通するガス供給通路２
   ２を設けた１対の立壁１９とを備え、これら立壁
   １９の上端に上記円筒体１４の周壁５に内接する
   曲率端面２５を形成したバツクシールド機構１２
   と、 上記バツクシールド機構１２の両側に装着され
   て、円筒体４の周壁５に弾性的に内接するシール
   ド板２６と、 上記保持台２に支持されて上下に伸縮する駆動
   体２８により、上記バツクシールド機構１２を押
   し上げて、上記曲率端面２５およびシールド板２
   ６を、上記クランプ機構６で保持された円筒体４
   の周壁５に内接させる押上機構１３と、 上記バツクシールド機構１２を冷却すべくバツ
   クシールド機構１２内に設けられた冷却水通路２
   ３を有する冷却装置とを備え、 上記クランプ機構６は、円筒体４の長手方向に
   沿つて円筒体４の前端部から後端部にかけて複数
   個配置されており、かつ、円筒体４を押圧する押
   圧面１７が、円筒体４の上半部の外表面における
   バツクシールド機構１２の両側方にあたる両側部
   ４ａに圧接されている円筒体の溶接装置。