(57)【要約】【課題】シールドガスを確実に供給することができ、シールドガスの漏洩を防止することができる溶接装置を提供すること。【解決手段】溶接装置１０は、複数のガス流出口１７を有するガス室１５ａを具えたハウジング１２と、磁石８４及びガス流出口１７と対向するガス溜り室８０を具えた旋回台車４４を有している。ガス流出口１７には、磁性を具える弁体８２がガス流出口１７を密閉して塞ぐように付勢されて取付けられており、磁石８４によって弁体８２が吸引され又は反発して開弁することにより、ガス室１５ａとガス溜り室８０が連通する。ハウジング１２と旋回台車４４の間に、ガス室１５ａとガス溜り室８０が連通しているときに、開弁しているガス流出口１７とガス溜り室８０を密閉するシール部材８６が設けられているので、シールドガスを確実に供給することができ、ガス室１５ａからのシールドガスの漏洩を防止することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段、環状のハウジング、前記駆動手段のトルクによって前記ハウジングの周りを旋回する旋回台車及び溶接手段、並びに、前記旋回台車と溶接手段の間に設けられているガス供給経路を具えた溶接装置において、
前記ハウジングは、周方向に連続して設けられている、密閉されたガス室を具え、
前記ガス室は、前記旋回台車と対向する側壁に、ガス流出口が複数設けられ、
前記ガス流出口のそれぞれには、磁性を少なくとも一部に具える板状の弁体が該ガス流出口を密閉して塞ぐように付勢されて取付けられ、
前記旋回台車は、磁石と、前記ガス供給経路と連通し、前記ガス流出口と対向するガス溜り室を具え、
前記磁石によって少なくとも１つの前記弁体が吸引され又は反発して開弁し、前記ガス室とガス溜り室が連通するように構成され、
前記ハウジングと旋回台車の間には、前記ガス室とガス溜り室が連通しているときに、開弁している前記ガス流出口とガス溜り室を密閉するシール部材が設けられていることを特徴とする、
溶接装置。
【請求項２】
前記シール部材が前記旋回台車に設けられている、請求項１の溶接装置。
【請求項３】
前記弁体が、強磁性体の板バネである、請求項１又は２の溶接装置。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記ガス流出口とガス溜り室が対向する方向に対する直交方向に、周方向に連続して設けられているガイド溝又はガイドレールを具え、
前記旋回台車が前記ガイド溝又はガイドレールに嵌合するガイドレール又はガイド溝を具える、請求項１から３のいずれかの溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の被溶接物、具体的には、配管（パイプ）を溶接するための装置（以下、単に、「溶接装置」という。）に関し、特に、アーク溶接のために必要なシールドガスを供給する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイプの周方向へ溶接トーチを旋回させてパイプを溶接する溶接装置が知られている。一般的な溶接装置は、溶接トーチをパイプの周方向へ旋回させると、パイプの外周面上に溶接トーチに接続されている電力供給用電線が巻付くので、電力供給用電線をパイプの外周面上に溶接トーチの旋回方向と逆方向に予め巻付けておく必要がある。この種の溶接装置に見られる、電力供給用電線の巻付け作業は煩雑であり、効率的な溶接作業実現の障壁となっていた。
【０００３】
そこで、出願人は、以下に示す、電力供給用電線をパイプに予め巻付ける必要のない溶接装置を開発し、その溶接装置に用いることができる、シールドガスを供給するための機構も開発してきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１２２３６２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１５９３５７号公報
【０００５】
特許文献１の溶接装置は、環状のハウジングが、軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有し、溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、その案内面に対する案内部材によってハウジングに対し回転可能に支えられている。そして、駆動手段から溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアにトルクを伝達し、そのトルクを利用することにより、溶接トーチを具える溶接ヘッドを被溶接物の周りに旋回させ、溶接トーチをハウジングの軸方向及び径方向に進退動させ、溶接用ワイヤを送給させることができる。
【０００６】
そして、特許文献２のシールドガス供給機構によれば、環状のハウジングの全周に亘って配設された複数のガス流出口を有する環状の弁座体と、ガス流出口のそれぞれを開閉させる複数の弁体を具え、ハウジングの周りを周回する旋回台がガス中継体及びバルブ駆動機構を具え、旋回台が周回するときにバルブ駆動機構が弁体を開き、ガス流出口から流れ出るシールドガスをガス中継体から旋回台に取込むことができるとされている。
【０００７】
具体的には、特許文献２のシールドガス供給機構の弁体は、ばねによってゴムをガス流出口に押付けてガス流出口を閉じている。そして、旋回台のバルブ駆動機構がカムを回動させることにより、ゴムをガス流出口から離間させてシールドガスをガス中継体から旋回台に取込んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２のような、いわゆる機械式の弁体は、カムの動作不良により、弁体が十分に開かなかったり、逆に、弁体が十分に閉じなかったりして、シールドガスが十分に供給されず、又はシールドガスが漏洩してしまうという問題が生じ易いという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、シールドガスを確実に供給することができ、シールドガスの漏洩を防止することができる溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、駆動手段、環状のハウジング、前記駆動手段のトルクによって前記ハウジングの周りを旋回する旋回台車及び溶接手段、並びに、前記旋回台車と溶接手段の間に設けられているガス供給経路を具えた溶接装置において、
前記ハウジングは、周方向に連続して設けられている、密閉されたガス室を具え、
前記ガス室は、前記旋回台車と対向する側壁に、ガス流出口が複数設けられ、
前記ガス流出口のそれぞれには、磁性を少なくとも一部に具える板状の弁体が該ガス流出口を密閉して塞ぐように付勢されて取付けられ、
前記旋回台車は、磁石と、前記ガス供給経路と連通し、前記ガス流出口と対向するガス溜り室を具え、
前記磁石によって少なくとも１つの前記弁体が吸引され又は反発して開弁し、前記ガス室とガス溜り室が連通するように構成され、
前記ハウジングと旋回台車の間には、前記ガス室とガス溜り室が連通しているときに、開弁している前記ガス流出口とガス溜り室を密閉するシール部材が設けられていることを特徴とする溶接装置によって前記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハウジングが周方向に連続して設けられている、密閉されたガス室を具え、ガス室が旋回台車と対向する側壁にガス流出口を複数有し、ガス流出口のそれぞれに、磁性を少なくとも一部に具える板状の弁体がガス流出口を密閉して塞ぐように付勢されて取付けられ、旋回台車が、磁石と、ガス供給経路と連通し、且つ、ガス流出口と対向するガス溜り室を具えている。そして、磁石によって少なくとも１つの弁体が吸引され又は反発して開弁することにより、ガス室とガス溜り室が連通する。同時に、ハウジングと旋回台車の間に、ガス室とガス溜り室が連通しているときに、開弁しているガス流出口とガス溜り室を密閉するシール部材が設けられているから、機械式の弁体のような、弁体が十分に開かなかったり、十分に閉じなかったりするという問題が生じ難い。よって、ガス室からガス溜り室、延いては、ガス供給経路を通じて溶接手段にシールドガスを確実に供給することができ、ガス室からのシールドガスの漏洩を防止することができる。
【００１２】
また、シール部材が旋回台車に設けられている構成とすれば、シール部材の使用量を抑えることができ、シール部材の交換が比較的容易なので、メインテナンス性も向上させることができる。
【００１３】
また、弁体を強磁性体の板バネとすれば、部品点数を削減することができ、軽量化にも資することができる。
【００１４】
また、ハウジングが、ガス流出口とガス溜り室が対向する方向に対する直交方向に、周方向に連続して設けられているガイド溝又はガイドレールを具え、旋回台車がガイド溝又はガイドレールに嵌合するガイドレール又はガイド溝を具える構成とすれば、ガス流出口が設けられているハウジングとガス溜り室が設けられている旋回台車の間の距離を一定に保つことができるので、シールドガスの漏洩をより防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態の正面図。
【図２】本発明の第一実施形態の側面図。
【図３】本発明の第一実施形態の背面図。
【図４】本発明の第一実施形態の軸方向一方のハウジングを取り外した状態の正面図。
【図５】本発明の第一実施形態の軸方向一方のハウジング及び溶接手段旋回ギアを取り外した状態の正面図。
【図６】図４の６−６線断面図。
【図７】ハウジングのガス室内部の正面展開図。
【図８】旋回台車のガス溜り室部分の正面図。
【図９】本発明の第二実施形態の要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例を図１〜９を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
まず、本発明の第一実施形態の溶接装置１０の基本的な構成について説明する。図１〜３は、それぞれ、溶接装置１０を示す正面図、側面図、背面図である。これらの図に示されているように、溶接装置１０は、環状のハウジング１２を具える。ハウジング１２は、周方向に複数設けられている固定部材１６によって、被溶接物の例であるパイプＰ１の外周面上に固定されている。また、ハウジング１２は、軸方向の対向面１３，１３（図６参照）を有するように構成され、図中の上下で２つに分割可能である（図では、連結具１４によって連結されている状態を示す。）。なお、ハウジングをさらに分割することもできる。
【００１８】
図２に示すように、パイプＰ１とＰ２を溶接する場合、溶接装置１０は、パイプＰ１とＰ２のいずれかに装着される（図では、Ｐ１に装着されている。）。ハウジング１２の軸方向の一方の側（図中右側）には、駆動手段である複数の電動機Ｍ１〜Ｍ４（図３も参照）が差動装置３０を介してハウジング１２に連結されている。一方、ハウジング１２の外径側には、溶接手段２０が位置し、ハウジング１２の軸方向の他方の側（図中左側）には、溶接手段２０に連結されている溶接トーチ２２が設けられている。溶接手段２０及び溶接トーチ２２は、パイプＰ１，Ｐ２などの被溶接物をアーク溶接するためのものである。なお、図２において、溶接装置１０の周方向にはカバーＣが取付けられている。
【００１９】
図３に示すように、ハウジング１２の電動機Ｍ１〜Ｍ４が装着される側の面には、溶接手段２０延いては溶接トーチ２２に電力を供給する電源供給導体（図示省略）が挿し込まれる電源供給体１８を具える。電力の供給方法としては、例えば、環状電極を使用する方法が挙げられるが、本発明の主題ではないため、説明を省略する。
【００２０】
図４に示すように、ハウジング１２の内側には、溶接手段旋回ギア４０が設けられている。なお、図４では、説明の便宜上、後述する第１乃至第３入力ギア５２，６２，７２の図示は省略している。溶接手段旋回ギア４０の内周面の全周には、内歯４８が形成されている。また、溶接手段旋回ギア４０の外周側には、溶接手段２０に連結される旋回台車４４が連結されている（図１，３も参照）。溶接手段旋回ギア４０は、後に説明するように、ハウジング１２に対して回転可能に設けられており、内歯４８と噛合う旋回入力ギア４２からトルクが伝達される。よって、旋回入力ギア４２を通じて溶接手段旋回ギア４０にトルクが伝達されると、溶接手段旋回ギア４０は回転し、旋回台車４４も溶接手段旋回ギア４０に連動して回転し、ハウジング１２の周りを旋回する。
【００２１】
図５，６に示すように、溶接装置１０は、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を具える。なお、図５では、説明の便宜上、前述した旋回入力ギア４２の図示は省略している。第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の内周面の全周には、それぞれ、内歯５８，６８，７８が形成されている。第１乃至第３リングギア５０，６０，７０も、後述するように、ハウジング１２に対して回転可能であり、内歯５８，６８，７８とそれぞれ噛合うリング第１乃至第３入力ギア５２，６２，７２からトルクが伝達される。よって、第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２を通じて第１乃至第３リングギア５０，６０，７０にトルクが伝達されると、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は回転する。また、後に説明するが、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は、溶接手段旋回ギア４０に対して、それぞれ、所定の角度のみ回動可能に設けられている。なお、リングギアは、トルク利用手段の個数に合わせて２枚以下又は４枚以上であってもよい。
【００２２】
図６に示すように、溶接手段旋回ギア４０の外周側に取付けられている旋回台車４４は、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４を軸支している。これにより、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４は、溶接手段旋回ギア４０と連動するように、溶接手段旋回ギア４０に連結されていることになる。第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４は、それぞれ、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の外周面に形成される外歯５９，６９，７９と噛合っている。このため、溶接手段旋回ギア４０に対して異なる回転数でリングギア５０，６０，７０が回転又は回動したとき、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４にそれぞれトルクが出力される。なお、外歯５９，６９，７９は、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の外周面の全周に形成されていてもよいが、溶接手段旋回ギア４０に対して第１乃至第３リングギア５０，６０，７０が回動可能な角度の範囲内で、当該外周面の一部のみに形成した構成としてもよい。これにより、加工コストを低減させることができる。
【００２３】
第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４に伝達されたトルクは、図１，２に示すように、溶接手段２０に設けられるトルク利用手段である、ワイヤ送給機構２４、トーチ軸方向移動機構２６、及びトーチ径方向移動機構２８にそれぞれ伝達される。
【００２４】
ワイヤ送給機構２４は、第１リング出力ギア５４の回転又は回動方向のトルクによって、ワイヤホルダ２４ａに巻き付けられた溶接用ワイヤ（図示省略）がワイヤガイド２４ｂへ送給されるように構成されている。
【００２５】
トーチ軸方向移動機構２６は、既知の直線運動変換機構（図示省略）を通じて、第２リング出力ギア６４から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第２リング出力ギア６４の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ２２をハウジング１２の軸方向に進退動させる。
【００２６】
トーチ径方向移動機構２８は、既知の直線運動変換機構（図示省略）を通じて、第３リング出力ギア７４から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第３リング出力ギア７４の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ２２をハウジング１２の径方向に進退動させる。
【００２７】
図６に示されているように、ハウジング１２は、軸方向の対向面１３，１３を有し、対向面１３，１３には、それぞれ、案内溝１１，１１が形成されている。図示は省略するが、案内溝１１，１１はハウジング１２の周方向の全周に連続して設けられている。ここで、旋回台車４４に、案内溝１１，１１内に嵌め込まれ、案内溝１１，１１の面上を転動するローラＲ（図４参照）を設ければ、旋回台車４４の、ハウジング１２に対する周方向の回転を案内することができる。なお、場合によっては、案内溝１１，１１を設けずに、ハウジング１２の外周面又は内周面を案内面として利用することもできる。
【００２８】
次に、溶接装置１０のシールドガスを供給する機構について説明する。図６に示されているように、ハウジング１２には、その内部にガス室１５ａが設けられている。ガス室１５ａは、ハウジング１２の周方向に連続し、密閉されている。なお、連結具１４（図１参照）によって連結されている部分の密閉性は、シール材を使用するなどして確保すればよい。なお、図示しての説明は省略するが、ガス室１５ａには、外部からシールドガスが供給され、充填される。
【００２９】
ガス室１５ａは、旋回台車４４と対向する側壁に、ガス流出口１７が設けられている。ガス流出口１７は、図７に示すように、複数設けられている。ガス流出口１７は、旋回台車４４が周方向のいずれの位置においてもシールドガスが供給できるように、ハウジングの周方向に亘って連続して設けられていることが望ましい。ガス流出口１７のそれぞれには、弁体８２である、強磁性体で形成された板バネが、ガス室１５ａの内側に、ガス流出口１７に向けて付勢されて取付けられている。よって、ガス流出口１７は、弁体８２によって塞がれ、密閉されている。
【００３０】
一方、旋回台車４４には、ガス流出口１７と対向する位置に、ガス溜り室８０が設けられている。ガス溜り室８０は、旋回台車４４と溶接手段の間に設けられているガス供給経路４６（旋回台車４４以外の部分は、図示を省略している。）と連通している。また、ガス溜り室８０の内部には、磁石８４が取付けられている。磁石８４は、複数設けることもでき（図８参照）、磁石８４に替えて、電磁石を用いてもよい。
【００３１】
旋回台車４４がハウジング１２の周りを旋回すると、磁石８４の磁力によって、磁石８４と対向する少なくとも１つの弁体８２が反発してガス室１５ａの内側に向かって湾曲し、開弁する。かくして、ガス室１５ａとガス溜り室８０が連通し、ガス室１５ａに充填されているシールドガスがガス溜り室８０へと供給される。
【００３２】
また、旋回台車４４には、シール部材８６（図８も参照）が取付けられている。シール部材８６は、ハウジング１２と旋回台車４４の間に配設され、ガス室１５ａとガス溜り室８０が連通しているとき、開弁している弁体８２が対応するガス流出口１７とガス溜り室８０を密閉するように構成されている。シール部材８６は、ハウジング１２に取付けることもできるが、溶接装置１０のように、シール部材８６を旋回台車４４に設けた構成とすれば、シール部材８６の使用量を抑えることができ、シール部材８６の交換が比較的容易なので、メインテナンス性も向上させることができる。
【００３３】
このように、溶接装置１０は、機械式の弁体を使用せずに、ハウジング１２のガス室１５ａから旋回台車４４のガス溜り室８０にシールドガスを供給することができるので、機械式の弁体のような、弁体が十分に開かなかったり、十分に閉じなかったりするという問題が生じ難い。よって、ガス室１５ａからガス溜り室８０、延いては、ガス供給経路４６を通じて溶接手段２０及び溶接トーチ２２にシールドガスを確実に供給することができ、ガス室１５ａからのシールドガスの漏洩を防止することができる。
【００３４】
弁体８２は、磁石８０の磁力の影響を受けているときに開弁し、磁力の影響を受けていないときに閉弁するものであればよいので、弁体８２の全体が磁性を具えている必要はなく、弁体８２の少なくとも一部に磁性を具えていればよい。例えば、磁石が取付けられた板状部材を、コイルばね等でガス流出口１７に向けて付勢するという構成を有していてもよい。しかし、上記に説明したように、弁体８２を強磁性体の板バネとすることにより、部品点数を削減することができるので、軽量化にも資することができる。
【００３５】
また、図６に示すように、ハウジング１２は、ガス流出口１７とガス溜り室８０が対向する方向に対する直交方向、すなわち、径方向に凹むガイド溝１９を具えている。一方、旋回台車４４には、ガイド溝１９に嵌合するガイドレール８８が設けられている。このような構成とすることにより、ガス流出口１７が設けられているハウジング１２とガス溜り室８０が設けられている旋回台車４４の間の距離を一定に保つことができるので、シールドガスの漏洩をより防止することができる。なお、ハウジング１２にガイドレールを設け、旋回台車がガイド溝を具える構成とすることができることはいうまでもない。
【００３６】
図９は、本発明の第二実施形態の要部の構成を示している。ガス室１５ｂにも、ガス室１５ａと同様に、旋回台車４４と対向する側壁に、ガス流出口１７が設けられている。一方、弁体８２である、強磁性体で形成された板バネは、ガス室１５ｂの外側に、ガス流出口１７に向けて付勢されて取付けられている。この構成では、旋回台車４４がハウジング１２の周りを旋回すると、磁石８４の磁力によって、磁石８４と対向する少なくとも１つの弁体８２が吸引されてガス室１５ａの外側に向かって湾曲し、開弁する。このような構成としても、ガス室１５ａとガス溜り室８０が連通し、ガス室１５ａに充填されているシールドガスがガス溜り室８０へと供給される。
【００３７】
上述した実施形態では、ガス流出口１７とガス溜り室８０が溶接装置１０の軸方向に対向する構成であったが、ガス流出口１７とガス溜り室８０が溶接装置１０の径方向に対向する構成とすることも可能である。また、旋回台車４４を複数台としてもよい。すなわち、ガス溜り室８０を具える旋回台車と、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を具える旋回台車とで分ける構成とすることもできる。
【００３８】
また、本発明の溶接装置は、上記に説明した溶接装置１０と対称の構成であってもよい。すなわち、第一に、溶接手段旋回ギアとリングギアがそれぞれの外周面の全周に外歯を具え、リングギアの内周面の少なくとも一部に内歯を具える。第二に、旋回入力ギアとリング入力ギアが溶接手段旋回ギアとリングギアの外歯に噛合うように設けられ、リング出力ギアがリングギアの内歯に噛合うように設けられる。第三に、溶接手段が溶接手段旋回ギアの内径側に設けられている、という構成であってもよい。また、本発明の溶接装置は、被溶接物のパイプの外周面上に固定されるものに限らず、固定部材を介してパイプの内側に固定されるものであってもよい。
【００３９】
以上に説明したように、本発明によれば、シールドガスを確実に供給することができ、シールドガスの漏洩を防止することができる溶接装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    溶接装置
１２    ハウジング
１５ａ，１５ｂ  ガス室
１７    ガス流出口
１９    ガイド溝
２０    溶接手段
４４    旋回台車
４６    ガス供給経路
８０    ガス溜り室
８２    弁体
８４    磁石
８６    シール部材
８８    ガイドレール
Ｍ１〜Ｍ４  駆動手段
【図１】
2020099921.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020099921.tif 000006
【図５】
2020099921.tif 000007
【図６】
2020099921.tif 000008
【図７】
2020099921.tif 000009
【図８】
2020099921.tif 000010
【図９】
2020099921.tif 000011