JPS6349370A - 水中スタツド溶接用シ−ルド部材 - 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〕 本発明は水中スタッド溶接用シールド部材に関し、詳し
くは水中スタッド溶接ガン先端の開口部内に水が侵入す
ることを防止するためのシールド部材に関する。

〔従　来　技　術〕

スタンド溶接は周知のように、金属材料からなるスタッ
ドと母材との間にアークを発生させ、適当な溶融池が生
じたときに両者を急速に圧着して該スタンドを母材に植
え付ける溶接である。

このようなスタンド溶接は陸上のみならず水中において
もしばしば行われるが、従来水中に於いて使用されるス
タッド溶接用ガンとして、特開昭５３−６２７５８号、
実公昭５７−１４６号、実開昭５７−１９９５７４号そ
の他が提案されている。これらの溶接ガンは、全て大気
中で使用する溶接ガンをそのまま利用し、防水ハウジン
グ内に溶接ガンを収容した上、そのガン先端の開口部に
スポンジやゴムのバットを取すつけたものである。そし
て、この開口部の先端を母材表面に押圧してハウジング
内にある水を空気やアルゴン等の不活性ガスと置換する
ことにより水中溶接を行っていた。

第３図に示すものは、このような従来の水中スタンド溶
接ガンの例である。溶接ガン本体１は防水性のハウジン
グ２に収容され、外周にパット１１が取付けられた開口
部５０の中央部にスタラド３が配置されている。このス
タッド３はスタンド保持体４で保持され、エアーシリン
ダー２２のピストンロンド４０に連結された駆動軸３９
によって前後に駆動される。また、スタッド３の先端部
の周囲にはシールドグリップ１７に把持された陶製又は
セラミック製のアークシールド１８が設けられ、アーク
を閉じ込めると共にその内側にアークによって溶融され
た金属の溶融池を形成せしめる。

第３図に示す従来の溶接ガンにより水中スタンド溶接を
行うには、先ず地上において溶接ガン本体１にスタッド
３を取りつけた後、水中の母材３６に溶接ガンの開口部
５０を押圧してバット１１で水密シールを行う。次にバ
イブ１３により不活性ガスを供給し、ハウジング２内の
水を矢印のような流れによりパイプ１４及び排気口４８
から外部へ排出する。その際スタッド３の周りの水はア
ークシールド１８のガス抜き溝１９を経由して排水され
る。なお使用中にはエアーを供給して内部を加圧し水の
侵入を防いでいる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる従来の水中スタンド溶接をするための溶接ガンは
、溶接に先立ってそのつど、水中でスタッド周囲に侵入
した水を不活性ガス等で置換しなければならないので、
手間がかかる上、排水の完全を期すための充分な注意と
時間を必要としていた。更に、母材表面が平滑でないと
き、あるいは曲面のときなど水密性の保持が困難な場合
も生じ、そのために溶接が不完全となることもあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような従来の溶接ガンを操作する際の問題
点を解決し、溶接に先立っての排水作業が不要な水中ス
タンド溶接を可能とすることを目的とするものである。

そのため本発明は、周壁と底部を有する可撓性の材料か
ら作られたシール部材であって、該周壁部は溶接ガン先
端の開口部の外周に対して水密な嵌着及びその脱着が可
能に形成され、該底部にはスタンド先端と母材間の通電
路を形成する導電部が設けられている水中スタッド溶接
用シールド部材を提供することによって目的を達成し得
たものである。

本発明の好ましい実施態様によれば、スタッドを直接溶
接ガン本体に取りつけるのではなく、スタッドを内層し
たカートリッジを別に設け、該カートリッジと溶接ガン
とを着脱自在に連結できるようにした溶接ガンに対し、
該カートリッジの母材当接部分に本発明のシールド部材
を使用する。かかる場合はスタンドの交換はシールド部
材が装着されたカートリッジ交換をすることによって行
えるので水中に於ける交換作業が可能となる。

〔実施例及びその作用〕

次に本発明の水中スタッド溶接用シールド部材の実施例
を図面によって説明する。

第１図は本発明の水中スタンド溶接用シールド部材の一
例を示すための要部縦断面略図である。溶接ガン本体１
の構造は第３図に示した従来のものと実質的には同一な
ので、説明上差支えない範囲で、第３図の一部が省略し
て示されている。

シール部材５１は可撓性材料で作られ、筒状の周壁部５
２と底部５３からなるキャップ状の形状になっている。

可撓性材料としては天然ゴムやシリコン、アクリル、ブ
タジェン等の合成ゴムのようなゴム系材料、又は塩化ビ
ニル、ポリプロピレン、フッ素樹脂等の可撓性のプラス
チックス系材料等が使用できるが、ゴム系材料が弾性の
点から使い易い。

周壁部５２の開口端の周縁部５４は環状突起となってお
り、該突起はその弾性により開口部５０の外周５５に設
けた環状の溝に嵌着されている。この嵌着によりシール
部材５１の周壁部５２はハウジング２の外周５５に水密
的に密着され、またこの装着は外部より引っ張ることに
より容易に脱着され得る。

底部５３の中央部は母材３６と同様な金属、例えば鉄鋼
等の又は溶融温度の低い金属材料からなる導電部５６と
なされ、スタッド先端３ａと母材３６の間に介在されて
スタッド３から母材３６へ高電流を通じる際の通電路を
形成する。この導電部５６は第２図に示すように、スタ
ンド先端３ａの周囲を覆う環状のアークシールド１８の
外径より大きな直径とされ、アーク発生時にアークが直
接ゴム等の可撓性材料に触れて熱損傷を受け、シールが
破壊されることを防止している。導電部５６は例えば底
部５３に設けた穴よりわずかに大きな直径とされた０、
１〜１．６鶴程度のプレス成形体を貼着等により底部５
３に取り付けることにより設けることができる。

アークシールド１８に設けられたガス抜き溝１９及びハ
ウジング２に設けられたパイプ１４は、アーク発生時に
生じるガスを外部へ排出するためのものであり、又パイ
プ１３は外部から加圧された不活性ガスを供給するため
に設けたものであるが、このパイプ１３は必ずしも設け
る必要はない。又パイプ１４には逆止弁を設けることも
できる。

スタンド３は図示しない駆動手段によって７１ウジング
２に対し相対的に前後移動が可能になされているが、ス
タンド先端３ａを覆うアークシールド１８及びそれを把
持するシールドグリップ１７もコイルスプリング５７に
案内されてスライド可能になされているので、ハウジン
グ２及びスタンド３の両者に対して相互に相対移動する
ことができる。

溶接ガン本体１の開口部５０の周壁の先端はアークシー
ルド１８が最も先端まで移動できる位置より所定の間隔
だけ短くしてあり、両者の間に間隙５８を生じ得るよう
になっている。この間隙５８は母材３６の表面が平坦で
なく第１図の例のように凸面状の場合、あるいは球面状
の場合に、溶接ガン本体１の先端を母材３６に押圧した
とき、可撓性のシール部材５１の底部周辺が母材表面に
沿って点線のように密着できるように、中央部のアーク
シールド１８より開口部５０の周壁先端が母材側へ前進
するための余裕となる。又、逆に母材３６の表面が凹状
の場合は、シール部材の底部周辺が母材表面に押圧され
後退する場合の余裕になる。いずれの場合においても溶
接ガン本体１を母材３６に押圧したとき、シール部材５
１の底部５３はその前面にわたって母材表面と密着でき
るので、母材３６とシール部材５１の底部５３間の水は
排除され、スタンド３と母材３６間の通電等に支障を生
じることがない。

第１図の例の作用を説明すると、先ず、地上にて溶接ガ
ン本体１にスタッド３を取り付けた後シールドグリップ
１７にアークシールド１８を支持させ、次にシール部材
５１を装着する。このように準備した溶接ガン本体１を
水中の母材３６の表面に押圧してスタッド３に通電し、
溶接電流を母材３６へ流し、次いでスタッド３を後退さ
せてスタッド先端３ａと導電部５６との間にアーク放電
を発生させ、導電部５６と母材３６を溶融してアークシ
ールド１８内に溶融池を形成させる。次いで再度スタッ
ド３を前進させて溶融池内に押圧し通電を停止してスタ
ッド３を母材３６に接合する。

次に、溶接ガン本体１を母材３６から離反させることに
より、溶接ガン本体１からスタッド３を引き抜くと共に
、シール部材５１を離脱させる。

次いでアークシールド１８をハンマー等で取り除き、第
７図に示すような溶着部３７が形成されたスタッド溶接
が完成する。導電部５６はその中央部分が溶融して溶着
部３７と一体になりその周辺部はそのまま残るが、この
残部は母材３６から前方へ太き（突出されるものではな
く、又、その寸法も相対的に小さいので特に問題となる
ものではない。

第４図ないし第６図は本発明の水中スタッド溶接用シー
ルド部材を使用する他の例を説明するための図である。

第４図は溶接ガンの他の実施例を示す要部縦断面略図で
あり、第５図はその先端部に着脱自在に且つ水密に取り
付けられるスタッド用のカートリッジ４３の縦断面図で
ある。そして第６図は該カートリッジ４３に内装される
支持リング１５の軸方向から見たものである。この実施
例では第４図から明らかなように溶接ガン本体１の内部
が水密に形成され、その外周から内部にエアーチューブ
４４及び電カケープル３２が貫通する。

このエアーチューブ４４は一例として四本からなり、夫
々の一端が流体制御装置２７に連結されると共に、他端
がエアーシリンダー２２及びスタート用バルブ２９に連
結されている。また電カケープル３２の一端は通電路３
５を介してケーブル４１゜駆動軸３９に連結されている
。それと共に、電カケープル３２の他端が溶接電流制御
装置２６に連結され、この溶接電流制御装置２６と流体
制御装置２７との間及び溶接電流制御装置２６と電源３
３との間がケーブルにより電気的に連結されている。

次に溶接ガン本体１の銃口部４２には駆動軸３９が水密
に且つ軸方向に移動自在に取り付けられている。この駆
動軸３９の一端はエアーシリンダー２２のピストンロン
ド４０に連結されている。そして駆動軸３９の先端部は
、筒状に形成されると共にその放射方向にスリ割り部が
形成されて半径方向に弾性的に拡開し得るように形成さ
れている。そして、この駆動軸３９にカートリッジ４３
のスタッド保持体４が着脱自在に嵌着される。なおこの
溶接ガン本体１の銃口部４２にはパイプＰ及び多孔質マ
フラー３１が連結され、銃口内に不活性ガスまたは圧縮
空気を流通させるように構成している。次に、この銃口
部４２に嵌着されるカートリッジ４３は第５図の如く形
成されている。

即ち、カートリッジ４３のハウジング２は一端が開口し
た筒状に形成され、その先端部にセラミック製の取替自
在な開口保護部材３８が０リング８を介して嵌着される
。

カートリッジ４３のハウジング２の先端はスタッド先端
３ａが臨む開口部５０となっており、この開口部５０に
水密に本発明にかかるシール部材５１が装着される。シ
ール部材の細部及びその作用は第１図の例と同様である
。なお、本例に於いてはカートリッジ４３の先端が溶接
ガンの先端に相当している。

次にハウジング２の後端の軸線上に貫通された孔内には
、スタッド保持体４が軸方向に移動自在に挿通され、両
者の摺動部に０リング９が介装されて水密構造を形成す
る。このスタッド保持体４は後端が閉塞した筒状に形成
されると共に、その先端部に放射方向にスリ割り状の欠
切部が形成された割り溝部１２を有し、それによりスタ
ンド保持体４先端部を弾性的に拡縮自在に保持している
。そして、スタンド保持体４の筒状の中間部内には位置
決めボルト２５が出入り自在に螺着されている。又ハウ
ジング２の内面には内筒２０及びシールドグリップ１７
が支持リング１５を介して設けられている。この支持リ
ング１５は第６図に示す如く外周に軸方向のエアー抜き
溝１６が形成されている。又ハウジング２の後部外周に
はパイプ１３．１４が設けられ、それらがハウジング２
内部と連通している。そしてパイプ１３から流入したア
ルゴンガス等の不活性ガスが孔３４を介してハウジング
２内に流入すると共に、パイプ１４からそれが流出する
ように構成されている。

次に本例のスタッド溶接装置の使用方法につき説明する
。先ず、地上にて第５図に示す如くカートリッジ４３の
ハウジング２内にスタッド３を挿入し、その後端をスタ
ッド保持体４に把持させる。次に、シールドグリップ１
７にセラミックからなるアークシールド１８を支持させ
る。次いで、本シール部材５１をハウジング２の開口部
５０に水密に装着する。このようにして第５図に示すよ
うに予め地上にて組立られたハウジング２の内部はシー
ル部材５１の存在により気密状態にある。そこでハウジ
ング２の後端及びスタンド保持体４を第４図に示す如（
溶接ガン本体１の先端に嵌着する。そして溶接ガン本体
１先端のパイプＰより圧縮空気を空間部に流入させる。

なお、ハウジング２と溶接ガン本体１との着脱は水中で
行うこともできる。次にハウジング２の先端に被着した
シール部材５１を鋼板等からなる母材３６に接触させる
。そして第４図の溶接ガン本体１後端に設けられたスタ
ート用バルブ２９を防水ゴム板３０の外面から押し込む
。すると、スタート用バルブ２９に連結された流体制御
装置２７を介し、圧縮空気がエアーシリンダー２２に供
給される。それと共に流体制御装置２７に連結された溶
接電流制御装置２６を介し電源３３の溶接電流が電カケ
ープル３２２通電路３５．ケーブル４１を通り、スタン
ド３に供給される。そして、該スタッド３から導電部５
６を介し母材３６に溶接電流が流れる。その時、流体制
御装置２７を介しエアーシリンダー２２のピストンロッ
ド４０が後退する。

すると、それに伴ってスタンド３と導電部５６との間に
放電が開始され該スタンド先端部及び母材３６を溶かし
て溶融池が形成される。次いで、エアーシリンダー２２
のピストンロッド４０が前進し、スタンド３が溶融池内
に押圧されて接合される。それ以降の操作は第１図の例
に於いて説明した手順と同様である。

〔発明の効果〕

本発明の水中スタッド溶接用シールド部材は、溶接に先
立ってそのつど水中に於いてスタンド周囲に侵入した水
を不活性ガス等で置換して排出する必要がなく、迅速且
つ確実に水中スタンド溶接を可能とする。又、溶接すべ
き母材表面が平坦でない場合でも確実なシール効果と通
電性の確保とを可能とする。更に溶接完成に際して残留
する導電部はその寸法が小である上に母材から前方へ太
き（突出することもないので、実用上は問題もない。

更に、本発明のシールド部材をカートリッジ式のスタッ
ドホルダに装着使用することにより、水中での水密的な
スタンド交換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水中スタッド溶接用シールド部材を溶
接ガン本体に装着使用した例を示す要部縦断面略図、第
２図は第１図におけるシール部材を底面から見た図、第
３図は従来の水中スタッド溶接ガンを説明するだめの要
部縦断面略図、第４図は他の形式の溶接ガンに使用した
例を示す要部縦断面略図、第５図は第４図におけるカー
トリッジ４３部分を示す縦断面図、第６図は第５図のカ
ートリッジ４３の支持リング１５をその軸方向から見た
図、第７図は溶接ガンによリスタッド３を母材３６に溶
着させた状態を示す一部破断立面図。 １・・・溶接ガン本体　　２・・・ハウジング３・・・
スタンド　　　　３ａ・・・スタンド先端４・・・スタ
ンド保持体　８・・・０リング９・・・Ｏリング　　　
　１０・・・０リング１１・・・パット１２・・・割り
溝部 １３・・・バイブ　　　　　１４・・・パイプ１５・・
・支持リング　　　１６・・・エアー抜き溝１７・・・
シールドグリップ１８・・・シールド１９・・・ガス抜
き溝　　　２０・・・内筒２１・・・止メ輪２２・・・
エアーシリンダー２３・・・コイルバネ　　　２５・・
・位置決めボルト２５２６・・・溶接電流制御装置２７
・・・流体制御装置２７２８・・・把持部　　　　　２
９・・・スタート用バルブ３０・・・防水ゴム仮　　　
３１・・・多孔質マフラー３２・・・電カケープル　　
３３・・・電源３４・・・孔　　　　　　　３５・・・
通電路３６・・・母材　　　　　　３７・・・溶着部３
８・・・開口保護部材　　３９・・・駆動軸４０・・・
ピストンロッド　４１・・・ケーブル４２・・・銃口部
　　　　　４３・・・カートリッジ４４・・・エアーチ
ューブ　４６・・・嵌着部４７・・・給気口　　　　　
４８・・・排気口４９・・・ホルダ嵌着部　　５０・・
・開口部５１・・・シール部材　　　５２・・・周壁部
５３・・・底部　　　　　　５４・・・周縁部５５・・
・外周　　　　　　５６・・・導電部５７・・・コイル
スプリング５８・・・間隙代理人弁理士　　窪　１）卓
　美 第１図 第２図 ５０　　　巽 第３図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周壁部（５２）と底部（５３）を有する可撓性の材料か
   らつくられたシール部材であって、該周壁部（５２）は
   溶接ガン先端の開口部（５０）の外周（５５）に対して
   水密な嵌着及びその脱着が可能に形成され、該底部（５
   ３）にはスタッド先端（３ａ）と母材（３６）間の通電
   路を形成する導電部（５６）が設けられている水中スタ
   ッド溶接用シールド部材。