(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク放電用の電気が供給される電極棒と、
前記電極棒を支持すると共に、溶接を施す対象である母材の側周部に沿うように湾曲して形成される電極支持部材と、
を備え、
前記電極支持部材は、湾曲して形成される部分の曲率半径が、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離以上、前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離以下に形成され、
前記電極支持部材は、第１電極支持部材と、前記第１電極支持部材と対向する部分を有する第２電極支持部材とを含んで構成され、前記第２電極支持部材は前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで前記電極棒の軸線方向が前記方向と略直交する方向に支持し、
前記第１電極支持部材は、第１部分と第２部分と第３部分とを含んで構成され、前記第３部分は前記第２電極支持部材と対向して配置されて前記電極棒と接触して前記電極棒を支持し、前記第１部分と前記第２部分とは前記第３部分と直交して配置されて、前記第３部分に近づく方向へ前記第２電極支持部材の移動をガイドし、
前記電極棒の着脱の際に、前記第２電極支持部材が前記方向又は前記方向と逆方向に移動し、前記電極棒をその軸線方向に沿って前記第１〜第３部分で形成される空間を前記母材と逆側から通過させて着脱することにより、母材が林立する挟溢な場所で前記電極棒を交換可能であること
を特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】
前記電極支持部材は、前記母材の側周部と対向する部分のうち前記母材の側周部と対向する内側面が前記母材の側周部に沿って湾曲することを特徴とする請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
前記内側面の曲率半径は、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離であることを特徴とする請求項２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
前記電極支持部材は、前記母材の側周部と対向する部分のうち前記母材の側周部と対向する内側面とは反対側の外側面が前記母材の側周部に沿って湾曲することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の溶接トーチ。
【請求項５】
前記外側面の曲率半径は、前記母材の中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離であることを特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【請求項６】
前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する面に対して角度を有する斜面部が前記第２電極支持部材と接触して設けられて、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換して前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えるクサビ装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の溶接トーチ。
【請求項７】
前記電極支持部材は、不活性ガスが流れるガス供給通路が形成され、前記不活性ガスは、前記ガス供給通路を介して溶接部に供給されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の溶接トーチ。
【請求項８】
前記電極支持部材は、前記ガス供給通路と連通し、前記ガス供給通路を介して導かれた前記不活性ガスを一時的に溜めるガス保留空間が形成され、前記ガス保留空間内の前記不活性ガスは、前記ガス保留空間に前記母材の溶接部に対向して設けられる多孔板であって前記ガス保留空間の内部と前記ガス保留空間の外部とを連通する孔を有する多孔板を介して溶接部分に供給されることを特徴とする請求項７に記載の溶接トーチ。
【請求項９】
前記電極支持部材の前記電極棒と接触して前記電極棒を支持する部分には、前記電極棒を前記電極支持部材に着脱するための器具の前記電極棒をつかむ部分よりも大きい凹部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の溶接トーチ。
【請求項１０】
アーク放電用の電気が供給される電極棒と、
第１電極支持部材と、前記第１電極支持部材と対向する部分を有する第２電極支持部材とを含んで構成され、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで支持する電極支持部材と、
を備え、
前記電極支持部材は、母材の側周部に沿う部分に湾曲して形成される部分の曲率半径が、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離以上、前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離以下に形成され、
前記第２電極支持部材は前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで前記電極棒の軸線方向が前記方向と略直交する方向に支持し、
前記第１電極支持部材は、第１部分と第２部分と第３部分とを含んで構成され、前記第３部分は前記第２電極支持部材と対向して配置されて前記電極棒と接触して前記電極棒を支持し、前記第１部分と前記第２部分とは前記第３部分と直交して配置されて、前記第３部分に近づく方向へ前記第２電極支持部材の移動をガイドし、
前記電極棒の着脱の際に、前記第２電極支持部材が前記方向又は前記方向と逆方向に移動し、前記電極棒をその軸線方向に沿って前記第１〜第３部分で形成される空間を前記母材と逆側から通過させて着脱することにより、母材が林立する挟溢な場所で前記電極棒を交換可能であること
を特徴とする溶接トーチ。
【請求項１１】
前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する面に対して角度を有する斜面部が前記第２電極支持部材と接触して設けられて、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換して前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えるクサビ装置を備えることを特徴とする請求項１０に記載の溶接トーチ。
【請求項１２】
前記電極支持部材は、不活性ガスが流れるガス供給通路が形成され、前記不活性ガスは、前記ガス供給通路を介して溶接部に供給されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の溶接トーチ。
【請求項１３】
前記電極支持部材は、前記ガス供給通路と連通し、前記ガス供給通路を介して導かれた前記不活性ガスを一時的に溜めるガス保留空間が形成され、前記ガス保留空間内の前記不活性ガスは、前記ガス保留空間に前記母材の溶接部に対向して設けられる多孔板であって前記ガス保留空間の内部と前記ガス保留空間の外部とを連通する孔を有する多孔板を介して溶接部分に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の溶接トーチ。
【請求項１４】
前記電極支持部材の前記電極棒と接触して前記電極棒を支持する部分には、前記電極棒を前記電極支持部材に着脱するための器具の前記電極棒をつかむ部分よりも大きい凹部が形成されることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の溶接トーチ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の溶接トーチと、
前記溶接トーチと連結されて前記溶接トーチを前記母材の側周部に沿って前記母材の中心軸を中心に回転させる回転台と、
前記溶接トーチと対向する前記母材の溶接部に溶接ワイヤを送る溶接ワイヤ送給部と、
を備えることを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を溶接する溶接トーチ及び溶接装置並びに電極棒の着脱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接対象である２つの母材の継手部分を、シールドガスとしての不活性ガスを供給しながら溶接する、いわゆるガスシールドアーク溶接を行う溶接装置がある。例えば、特許文献１には、狭隘部あるいは２つの部材が鋭角に接する接合部の隅肉溶接が可能な技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の溶接装置は、隅肉溶接に限らず、例えば突合せ溶接であっても、母材の近傍に他部材が配置されている場合であって前記母材と前記他部材との隙間が比較的小さい場合は、前記溶接トーチが前記他部材と干渉して前記母材に溶接を施せないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接トーチと母材以外の他部材との干渉を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接トーチは、アーク放電用の電気が供給される電極棒と、前記電極棒を支持すると共に、溶接を施す対象である母材の側周部に沿うように湾曲して形成される電極支持部材と、を備え、前記電極支持部材は、湾曲して形成される部分の曲率半径が、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離以上、前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離以下に形成され、前記電極支持部材は、第１電極支持部材と、前記第１電極支持部材と対向する部分を有する第２電極支持部材とを含んで構成され、前記第２電極支持部材は前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで前記電極棒の軸線方向が前記方向と略直交する方向に支持し、前記第１電極支持部材は、第１部分と第２部分と第３部分とを含んで構成され、前記第３部分は前記第２電極支持部材と対向して配置されて前記電極棒と接触して前記電極棒を支持し、前記第１部分と前記第２部分とは前記第３部分と直交して配置されて、前記第３部分に近づく方向へ前記第２電極支持部材の移動をガイドし、前記電極棒の着脱の際に、前記第２電極支持部材が前記方向又は前記方向と逆方向に移動し、前記電極棒をその軸線方向に沿って前記第１〜第３部分で形成される空間を前記母材と逆側から通過させて着脱することを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、電極支持部材が母材の側周部に沿って湾曲して形成される場合、母材の周方向に沿う方向の電極支持部材の幅が増加しても電極支持部材と母材と隣接して設けられる他部材までの距離の低下量が低減される。
【０００８】
これにより、溶接トーチは、電極支持部材が湾曲して形成されることにより、電極支持部材の幅が比較的大きく設定されても、溶接トーチが平面状に形成される場合よりも電極支持部材が母材と隣接して設けられる他部材と干渉しにくい。これにより、溶接トーチは、母材と隣接して設けられる他部材との干渉が抑制されつつも、体積の低下量が低減される。よって、溶接トーチは、熱容量の低下量が低減される。
【００１０】
溶接トーチは、母材の中心軸を中心に回転される際、電極支持部材の面のうち母材と対向する内側面が最も干渉しやすい部材は、溶接対象である母材である。よって、母材と対向する内側面の曲率が母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離以上に設定されれば、溶接トーチは、母材との干渉が抑制される。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、前記母材の側周部と対向する部分のうち前記母材の側周部と対向する内側面が前記母材の側周部に沿って湾曲することが望ましい。
【００１２】
本発明に係る溶接トーチは、母材の中心軸を中心に回転される際、電極支持部材の面のうち母材と対向する内側面が最も干渉しやすい部材は、溶接対象である母材である。よって、母材と対向する内側面が湾曲して形成されることにより、溶接トーチは、母材との干渉が抑制される。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記内側面の曲率半径は、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離であることが望ましい。
【００１４】
本発明に係る溶接トーチは、母材の中心軸を中心に回転される際、電極支持部材の面のうち母材と対向する内側面が最も干渉しやすい部材は、溶接対象である母材である。よって、母材と対向する内側面の曲率が母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離に設定されれば、溶接トーチは、母材との干渉が抑制される。
【００１５】
また、前記内側面の曲率が大きくなるほど、溶接トーチは、電極支持部材の肉厚が減少して体積が減少する。これにより、溶接トーチは熱容量が低下する。よって、溶接トーチは、内側面の曲率が母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離に設定されると、母材との干渉が最も好適に抑制されると共に、溶接トーチの熱容量の低下量が最も好適に低減される。
【００１６】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、前記母材の側周部と対向する部分のうち前記母材の側周部と対向する内側面とは反対側の外側面が前記母材の側周部に沿って湾曲することが望ましい。
【００１７】
本発明に係る溶接トーチが母材の中心軸を中心に回転される際に、電極支持部材の面のうち前記内側面とは反対側の外側面が最も干渉しやすい部材は、溶接対象である母材と隣接して配置される他の母材である。よって、前記電極支持部材の前記外側面が湾曲して形成されることにより、溶接トーチは、溶接対象である母材と隣接して配置される他の母材との干渉が抑制される。
【００１８】
本発明の好ましい態様としては、前記外側面の曲率半径は、前記母材の中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離であることが望ましい。
【００１９】
本発明に係る溶接トーチが母材の中心軸を中心に回転される際に、電極支持部材の面のうち前記内側面とは反対側の外側面が最も干渉しやすい部材は、溶接対象である母材と隣接して配置される他の母材である。よって、前記外側面の曲率が前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離に設定されれば、溶接トーチは、溶接対象である母材と隣接して配置される他の母材との干渉が抑制される。
【００２０】
また、前記外側面の曲率が小さくなるほど、溶接トーチは、電極支持部材の肉厚が減少して体積が減少する。これにより、溶接トーチは熱容量が低下する。よって、溶接トーチは、外側面の曲率が前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離に設定されると、前記母材と隣接する別の母材との干渉が最も好適に抑制されると共に、溶接トーチの熱容量の低下量が最も好適に低減される。
【００２２】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、前記電極支持部によって前記電極棒を着脱する機能を実現すると共に、溶接時に母材の溶接部と対向する前記電極支持部の構成を簡素化できる。これにより、溶接トーチは、小型化されて、溶接トーチと溶接対象としての母材とは別の母材との干渉が抑制される。
【００２４】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、前記第１電極支持部がコの字型、または、Ｃの字形状に形成される。これにより、溶接トーチは、強度を保ちつつ、小型化されて、溶接トーチと溶接対象としての母材とは別の母材との干渉が抑制される。
【００２５】
本発明の好ましい態様としては、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する面に対して角度を有する斜面部が前記第２電極支持部材と接触して設けられて、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換して前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えるクサビ装置を備えることが望ましい。
【００２６】
ここで、直接、第２電極支持部材に前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与える場合、前記電極支持部材が連結される基部にも前記第２電極支持部材に前記力を与えるための構造が必要となる。しかしながら、本発明に係る溶接トーチは、上記構成により、前記クサビ装置によって、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換する。これにより、前記溶接トーチは、前記基部に加工が施されることなく、前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えて前記電極棒を支持できる。
【００２７】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、不活性ガスが流れるガス供給通路が形成され、前記不活性ガスは、前記ガス供給通路を介して溶接部に供給されることが望ましい。
【００２８】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、溶接対象である母材の溶接部分に不活性ガスを供給できる。
【００２９】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、前記ガス供給通路と連通し、前記ガス供給通路を介して導かれた前記不活性ガスを一時的に溜めるガス保留空間が形成され、前記ガス保留空間内の前記不活性ガスは、前記ガス保留空間に前記母材の溶接部に対向して設けられる多孔板であって前記ガス保留空間の内部と前記ガス保留空間の外部とを連通する孔を有する多孔板を介して溶接部分に供給されることが望ましい。
【００３０】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、溶接対象である母材の溶接部に前記多孔板を介して不活性ガスをより均等に供給できる。
【００３１】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材の前記電極棒と接触して前記電極棒を支持する部分には、前記電極棒を前記電極支持部材に着脱するための器具の前記電極棒をつかむ部分よりも大きい凹部が形成されることが望ましい。
【００３２】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、電極棒を電極支持部に装着する際、着脱用器具がつまんでいた電極棒の部分が前記外側面から突出しない。また、電極棒を電極支持部から取り外す際、電極棒が前記外側面から突出していなくても、着脱用器具は、電極棒を保持できる。このように、溶接トーチは、前記凹部が形成されることにより、電極棒が前記外側面から突出しない。よって、溶接トーチは、溶接対象である母材と隣接する別の母材との干渉がより好適に抑制される。
【００３３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接トーチは、アーク放電用の電気が供給される電極棒と、第１電極支持部材と、前記第１電極支持部材と対向する部分を有する第２電極支持部材とを含んで構成され、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで支持する電極支持部材と、を備え、前記電極支持部材は、母材の側周部に沿う部分に湾曲して形成される部分の曲率半径が、前記母材の中心軸から前記母材の側周部までの距離以上、前記母材の前記中心軸から前記母材と隣接する別の母材の側周部までの最短距離以下に形成され、前記第２電極支持部材は前記第１電極支持部材に近づく方向に移動することによって前記第１電極支持部材と前記第２電極支持部材との間に介在する前記電極棒を挟み込んで前記電極棒の軸線方向が前記方向と略直交する方向に支持し、前記第１電極支持部材は、第１部分と第２部分と第３部分とを含んで構成され、前記第３部分は前記第２電極支持部材と対向して配置されて前記電極棒と接触して前記電極棒を支持し、前記第１部分と前記第２部分とは前記第３部分と直交して配置されて、前記第３部分に近づく方向へ前記第２電極支持部材の移動をガイドし、前記電極棒の着脱の際に、前記第２電極支持部材が前記方向又は前記方向と逆方向に移動し、前記電極棒をその軸線方向に沿って前記第１〜第３部分で形成される空間を前記母材と逆側から通過させて着脱することを特徴とする。
【００３４】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、前記電極支持部によって前記電極棒を着脱する機能を実現すると共に、溶接時に母材の溶接部と対向する前記電極支持部の構成を簡素化できる。これにより、溶接トーチは、小型化されて、溶接トーチと溶接対象としての母材とは別の母材との干渉が抑制される。
【００３６】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、前記第１電極支持部がコの字型、または、Ｃの字形状に形成される。これにより、溶接トーチは、強度を保ちつつ、小型化されて、溶接トーチと溶接対象としての母材とは別の母材との干渉が抑制される。
【００３７】
本発明の好ましい態様としては、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する面に対して角度を有する斜面部が前記第２電極支持部材と接触して設けられて、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換して前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えるクサビ装置を備えることが望ましい。
【００３８】
ここで、直接、第２電極支持部材に前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与える場合、前記電極支持部材が連結される基部にも前記第２電極支持部材に前記力を与えるための構造が必要となる。しかしながら、本発明に係る溶接トーチは、上記構成により、前記クサビ装置によって、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向と直交する方向の力を、前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力に変換する。これにより、前記溶接トーチは、前記基部に加工が施されることなく、前記第２電極支持部材に前記第２電極支持部材が前記第１電極支持部材に近づく方向の力を与えて前記電極棒を支持できる。
【００３９】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、不活性ガスが流れるガス供給通路が形成され、前記不活性ガスは、前記ガス供給通路を介して溶接部に供給されることが望ましい。
【００４０】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、溶接対象である母材の溶接部分に不活性ガスを供給できる。
【００４１】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材は、前記ガス供給通路と連通し、前記ガス供給通路を介して導かれた前記不活性ガスを一時的に溜めるガス保留空間が形成され、前記ガス保留空間内の前記不活性ガスは、前記ガス保留空間に前記母材の溶接部に対向して設けられる多孔板であって前記ガス保留空間の内部と前記ガス保留空間の外部とを連通する孔を有する多孔板を介して溶接部分に供給されることが望ましい。
【００４２】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、溶接対象である母材の溶接部に前記多孔板を介して不活性ガスをより均等に供給できる。
【００４３】
本発明の好ましい態様としては、前記電極支持部材の前記電極棒と接触して前記電極棒を支持する部分には、前記電極棒を前記電極支持部材に着脱するための器具の前記電極棒をつかむ部分よりも大きい凹部が形成されることが望ましい。
【００４４】
上記構成により、本発明に係る溶接トーチは、電極棒を電極支持部に装着する際、着脱用器具がつまんでいた電極棒の部分が前記外側面から突出しない。また、電極棒を電極支持部から取り外す際、電極棒が前記外側面から突出していなくても、着脱用器具は、電極棒を保持できる。このように、溶接トーチは、前記凹部が形成されることにより、電極棒が前記外側面から突出しない。よって、溶接トーチは、溶接対象である母材と隣接する別の母材との干渉がより好適に抑制される。
【００４５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接装置は、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の溶接トーチと、前記溶接トーチと連結されて前記溶接トーチを前記母材の側周部に沿って前記母材の中心軸を中心に回転させる回転台と、前記溶接トーチと対向する前記母材の溶接部に溶接ワイヤを送る溶接ワイヤ送給部と、を備えることを特徴とする。
【００４６】
上記構成により、本発明に係る溶接装置は、前記溶接トーチと溶接対象である母材との干渉、または前記母材と隣接して配置される前記母材とは別の母材との干渉を抑制できる。また、前記溶接装置は、前記溶接トーチの構成が簡素化されても、前記溶接トーチによる前記電極棒の着脱機能と、前記溶接トーチによる溶接部へ不活性ガスを供給する機能とを実現できる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明は、溶接トーチと母材以外の他部材との干渉を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
図１は、本実施形態に係る溶接装置の全体を示す構成図である。図２は、本実施形態に係る溶接装置を母材の側周部から示す構成図である。図１及び図２に示す本実施形態に係る溶接装置１は、自動で円筒形状の母材Ｗの側周部にアーク溶接を施す自動アーク溶接装置として説明する。但し、溶接装置１は、溶接トーチ１０に特徴があるため、溶接装置１は、例えば半自動でアーク溶接を施す半自動アーク溶接装置でもよい。
【００５４】
溶接装置１は、溶接ワイヤリール１０１と、溶接ワイヤ送給部１０２と、ケーブルセット１０３と、ケーブルガイドローラ１０４と、ワイヤノズル１０５と、回転台１０６と、ベース１０７と、溶接トーチ１０とを備える。
【００５５】
溶接ワイヤリール１０１は、溶接に用いられる溶接ワイヤが巻きつけられている。溶接ワイヤ送給部１０２は、溶接ワイヤリール１０１から溶接ワイヤを引き出してケーブルセット１０３へ供給する。ケーブルセット１０３は、内部に溶接ワイヤを溶接部に供給するためのケーブルと、アーク放電用の電力を溶接トーチ１０の電極棒Ｅに供給するための電源ケーブルと、不活性ガスとしてのアルゴンガスを溶接部に供給するためのケーブルとを収納する。
【００５６】
ケーブルセット１０３は、一方の端部から、溶接ワイヤと、電気と、アルゴンガスとが供給されて、他方の端部が溶接対象である母材Ｗの近傍に配設される。これにより、ケーブルセット１０３は、溶接ワイヤ及びアルゴンガスを母材Ｗの溶接部に供給し、電力を溶接トーチ１０の電極棒に供給する。
【００５７】
ケーブルガイドローラ１０４は、ケーブルセット１０３が溶接作業をさまたげないように、ケーブルセット１０３の動きをガイドする。ワイヤノズル１０５は、ケーブルセット１０３によって供給された溶接ワイヤを母材Ｗの溶接部に向けて送り出す。
【００５８】
回転台１０６には、溶接トーチ１０とワイヤノズル１０５とが図２に示すベース１０７を介して取り付けられる。回転台１０６は、図１の矢印Ａ０１が示すように、母材Ｗの中心軸ＣＬを軸に回転する。
【００５９】
ベース１０７は、回転台１０６に設けられる。ベース１０７は、ガイド１０７ａとスライド部１０７ｂとによって構成されるスライド機構を備える。ガイド１０７ａは、図２に示すように、回転台１０６の径方向に沿って設けられる。これにより、スライド部１０７ｂは、ガイド１０７ａに沿って回転台１０６の径方向に移動する。
【００６０】
溶接トーチ１０は、ベース１０７のスライド部１０７ｂに取り付けられる。溶接トーチ１０は、電極棒Ｅが母材Ｗの側周部と対向するように設置される。溶接トーチ１０は、回転台１０６により、図１の矢印Ａ０１が示すように、母材Ｗの側周部に沿って母材Ｗの周方向に移動する。また、溶接トーチ１０は、ベース１０７のスライド機構により、図２の矢印Ａ０２が示すように、母材Ｗの径方向に移動する。
【００６１】
なお、溶接トーチ１０と共にワイヤノズル１０５も母材Ｗの径方向に移動する。ワイヤノズル１０５は、例えば、スライド機構によって母材Ｗの径方向に移動される。または、前記母材Ｗの径方向の移動量が比較的小さい場合や、ワイヤノズル１０５に小型化が要求される場合は、ワイヤノズル１０５は、例えば、回動軸から離れた位置に連結され、前記回動軸を中心に回動されることによって、母材Ｗの径方向に移動される構成でもよい。
【００６２】
このように、溶接トーチ１０は、円筒形状に形成される母材Ｗの側周部に電極棒Ｅが沿うように母材Ｗの周方向に移動すると共に、母材Ｗの径方向にも移動して、母材Ｗの溶接部に溶接を施す。
【００６３】
図３は、本実施形態に係る溶接装置が溶接を施す対象である熱交換器の全体を示す構成図である。図１及び図２に示す溶接装置１は、例えば、図３に示す熱交換器２００の伝熱管２０６に溶接を施す際に用いられる。熱交換器２００は、例えば、原子力発電に用いられる蒸気発生器である。なお、熱交換器２００は、これに限定されず、加熱器、過熱器、温水器、冷却器、復水器等のシェル・アンド・チューブ型の熱交換器でもよい。
【００６４】
熱交換器２００は、加熱流体として、例えば、液体ナトリウムが用いられる。なお、加熱流体は、例えば熱水、火炎、高温気体、高温蒸気等でもよい。被加熱流体は、例えば、水である。なお、被加熱流体は、蒸気、流体状態の化学物質等でもよい。
【００６５】
図３に示すように、熱交換器２００は、胴部２０１と、第１水室２０２と、第２水室２０３と、第１管板２０４と、第２管板２０５とを備える。
【００６６】
胴部２０１は、熱交換器２００の中央部に配置される。第１管板２０４及び第１水室２０２は、胴部２０１の一方の端部に気体や液体が熱交換器２００の外部に漏れないように取り付けられる。第２管板２０５及び第２水室２０３は、胴部２０１の他方の端部に液体が熱交換器２００の外部に漏れないように取り付けられる。なお、第１水室２０２及び第２水室２０３は、プレナム、仕切り室、ヘッダー、マニホールドとも呼ばれる。
【００６７】
熱交換器２００は、さらに、伝熱管２０６と、加熱流体導入管２０９と、加熱流体排出管２１０と、被加熱流体導入管２１１と、被加熱流体排出管２１２と、スタブ２１３と、キャップ２１４とを備える。
【００６８】
伝熱管２０６は、胴部２０１の内部に複数設けられる。伝熱管２０６は、一方の端部が第１管板２０４に形成された孔及びスタブ２１３を貫通して第１水室２０２内に突出する。また、伝熱管２０６は、他方の端部が第２管板２０５に形成された孔及びスタブ２１３を貫通して第２水室２０３内に突出する。
【００６９】
また、伝熱管２０６は、両端部がスタブ２１３と共にキャップ２１４が溶接される。なお、図３に示す伝熱管２０６は、直管型であるが、本実施形態はこれに限定されない。伝熱管２０６は、Ｕ字管型、ヘリカルコイル型、１重管型、２重管以上の多重管型、等でもよい。
【００７０】
加熱流体導入管２０９は、胴部２０１の第１水室２０２側に接続されて加熱流体２０７を胴部２０１に導入する。加熱流体排出管２１０は、胴部２０１の第２水室２０３側に接続されて加熱流体２０７を胴部２０１から排出する。被加熱流体導入管２１１は、第２水室２０３に開口し、第２水室２０３に被加熱流体２０８を導入する。被加熱流体排出管２１２は、第１水室２０２に開口し、蒸気となった被加熱流体２０８を第１水室２０２から排出する。
【００７１】
熱交換器２００は、加熱流体２０７が加熱流体導入管２０９から胴部２０１内に導入される。加熱流体２０７は、伝熱管２０６を構成する部材を介して伝熱管２０６内の被加熱流体２０８と熱交換する。その後、加熱流体２０７は、加熱流体排出管２１０を介して胴部２０１から排出される。
【００７２】
また、被加熱流体２０８は、被加熱流体導入管２１１から第２水室２０３に導入される。被加熱流体２０８は、複数の伝熱管２０６の内部を流れながら伝熱管２０６を構成する部材を介して加熱流体２０７と熱交換する。これにより、伝熱管２０６内の被加熱流体２０８は加熱される。その後、被加熱流体２０８は、第１水室２０２に導かれた後、被加熱流体排出管２１２を介して第１水室２０２から排出される。
【００７３】
図４は、本実施形態に係る伝熱管とスタブと端管との溶接部を拡大して示す模式図である。上述のように、第１管板２０４には、伝熱管２０６が貫通する孔が複数形成される。前記孔の近傍の第１管板２０４には、第１水室２０２内に突出したスタブ２１３が形成される。また、第２管板２０５も第１管板２０４と同様の構成で伝熱管２０６が貫通する孔と、スタブ２１３が形成される。
【００７４】
第１管板２０４と第２管板２０５とに形成された孔及びスタブ２１３には、伝熱管２０６の端部が挿入される。伝熱管２０６は、拡管装置により端部が拡張されて第１管板２０４、第２管板２０５に形成された孔の内面に密着して固定される。
【００７５】
さらに、スタブ２１３と伝熱管２０６との隙間を埋めるために、スタブ２１３及び伝熱管２０６の端部に、キャップ２１４が突き合わせて溶接される。キャップ２１４は、筒状に形成される。キャップ２１４は、外径がスタブ２１３の外径と同等であり、内径が伝熱管２０６の内径と同等に形成される。なお、本実施形態では、伝熱管２０６は、例えば、２重管構造である。よって、キャップ２１４の内径は、伝熱管２０６を構成する２本の管のうち、内側の内径と同等である。なお、伝熱管２０６は、上述のように多重管に限定されず１重管でもよい。
【００７６】
図５は、本実施形態に係る溶接装置によって熱交換器の伝熱管とスタブとキャップとに溶接を施す様子を示す模式図である。ここで、本実施形態では、伝熱管２０６とスタブ２１３とキャップ２１４とが溶接対象である母材Ｗとなる。
【００７７】
伝熱管２０６とスタブ２１３とキャップ２１４との溶接部２１５は、図４及び図５に示すように、開先継手によって溶接される。溶接部２１５は、図４に示すように、伝熱管２０６の内面側からスタブ２１３の外面側に向かって開く形状に形成される。溶接部２１５には、溶接トーチ１０の電極棒Ｅが挿入される。
【００７８】
溶接トーチ１０は、図３に示す第１水室２０２または第２水室２０３内で、図５に示すように、円筒形状のスタブ２１３の側周部に形成される溶接部２１５に電極棒Ｅが対向するように配置される。そして、溶接トーチ１０は、矢印Ａ０１が示すようにスタブ２１３と伝熱管２０６とキャップ２１４の側周部に沿って溶接トーチ１０が移動しながら溶接部２１５に溶接を施す。
【００７９】
ここで、溶接部２１５は、溶接を施されると図４に示すようにビードＢが蓄積されていく。よって、溶接トーチ１０は、溶接部２１５の開先継手部分に蓄積されたビードＢの高さ分、図４及び図５の矢印Ａ０２が示すように、スタブ２１３と伝熱管２０６とキャップ２１４との径方向外側に移動しながら溶接部２１５に溶接を施す。なお、ビードＢの高さとは、溶接部２１５の開先部分の径方向内側から径方向外側に向かう方向におけるビードＢの距離をいう。
【００８０】
図６は、本実施形態に係る溶接装置で溶接を施す様子を母材の中心軸に沿う方向から示す模式図である。以下、図４及び図５に示すスタブ２１３と伝熱管２０６とキャップ２１４とをまとめて母材Ｗという。
【００８１】
図６に示すように、母材Ｗは、複数設けられる。ここで、全ての母材Ｗは、同様の形状及び構成であるが、説明の便宜上、溶接装置１が溶接を施す母材Ｗを母材Ｗ０１とする。また、母材Ｗ０１と隣接する母材Ｗを、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７とする。
【００８２】
図３に示す熱交換器２００は、母材Ｗ０１の中心軸ＣＬから等しい距離に母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７が配置される。ここで、母材Ｗ０１の中心軸ＣＬから母材Ｗ０１の側周部までの距離を径ｒ０１とする。また、母材Ｗ０１の中心軸ＣＬから母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７の側周部までの距離のうち最も短い距離を径ｒ０２とする。
【００８３】
つまり、母材Ｗ０１の中心軸ＣＬと母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７の中心軸ＣＬを結んだ直線の長さから、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７の半径を減算した距離が径ｒ０２となる。母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７は、図６に示すように、径ｒ０２を半径とする仮想の円にそれぞれの側周部が接して配置される。
【００８４】
また、母材Ｗ０１の側周部から母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７の側周部までの距離のうち最も短い距離を距離Ｄ０１とする。つまり、径ｒ０２から径ｒ０１を減算した距離が距離Ｄ０１となる。距離Ｄ０１は、母材Ｗ０１と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との間の隙間の距離を示す。
【００８５】
上述したように、本実施形態では、図３に示す熱交換器２００は、例えば、原子力発電に用いられる蒸気発生器である。蒸気発生器は、加熱流体２０７と被加熱流体２０８との熱交換を促進するために、近年では、伝熱管２０６の本数が増加し、伝熱管２０６同士の隙間が減少される傾向にある。よって、近年の蒸気発生器では、図６に示す母材Ｗ同士の隙間である距離Ｄ０１が、例えば、１４ｍｍ程度となっている。
【００８６】
これにより、従来の溶接トーチでは、溶接トーチの大きさが、母材Ｗ同士の隙間よりも大きいため、前記母材Ｗ同士の隙間に溶接トーチを挿入できなかった。よって、従来の溶接装置では、スタブと伝熱管とキャップとの溶接が困難であった。
【００８７】
ここで、図６に示す溶接トーチ１０の電極支持部材１２の端面のうち、母材Ｗ０１と対向する面を内側面１０ａとする。また、内側面１０ａと反対側の面を外側面１０ｂとする。内側面１０ａと外側面１０ｂとの距離のうち、最も大きい距離を距離Ｄ０２とする。つまり、距離Ｄ０２は、電極支持部材１２の最大の厚みである。
【００８８】
例えば、母材Ｗ同士の隙間である距離Ｄ０１が１４ｍｍの場合、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の厚みである距離Ｄ０２が７ｍｍ以下に形成される必要がある。この値は、図５に示すように、電極棒Ｅが突出する距離と、溶接トーチ１０が図５の矢印Ａ０２が示すように、母材Ｗ０１から離れる方向に移動する分の距離と、溶接トーチ１０が図６に示す母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７と接触しないように最低限確保しておくべき距離とを距離Ｄ０２から減算して求められる。
【００８９】
しかしながら、溶接トーチ１０は、ただ単純に小型化されればよいわけではなく、通電時の発熱に耐えうる熱容量を備えなければならない。また、溶接トーチ１０は、不活性ガスとしてのアルゴンガスを溶接部２１５に供給する機能を実現する必要がある。さらに、溶接トーチ１０は、電極棒Ｅを取り替えるための電極棒Ｅの着脱機構も備える必要がある。
【００９０】
そこで、溶接トーチ１０は、図５及び図６に示すように、母材Ｗの側周部に沿うように電極支持部材１２の内側面１０ａと外側面１０ｂとが湾曲して形成される。ここで、溶接トーチ１０は、内側面１０ａ及び外側面１０ｂの曲率が、径ｒ０１以上径ｒ０２以下に形成される。
【００９１】
これにより、溶接装置１は、矢印Ａ０１が示すように、溶接トーチ１０の電極支持部材１２が母材Ｗ０１の中心軸ＣＬを中心に回転する際に、溶接トーチ１０の電極支持部材１２が母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７と干渉するおそれを抑制できる。
【００９２】
ここで、母材Ｗ０１の側周部に沿う方向の溶接トーチ１０の電極支持部材１２の大きさ、つまり、溶接トーチ１０の電極支持部材１２の幅を距離Ｄ０３とする。溶接装置１は、仮に溶接トーチ１０の電極支持部材１２が湾曲せずに平面状に形成される場合、距離Ｄ０３が増加するほど、溶接トーチ１０の電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との距離が小さくなる。
【００９３】
これにより、溶接装置１は、電極支持部材１２が湾曲せずに平面状に形成される場合、距離Ｄ０３が増加するほど、電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７とが干渉するおそれが飛躍的に増す。
【００９４】
しかしながら、溶接トーチ１０の電極支持部材１２が母材Ｗ０１の側周部に沿って湾曲して形成される場合、溶接トーチ１０は、距離Ｄ０３が増加しても電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７までの距離が変化しない。これにより、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２が湾曲して形成されることにより、距離Ｄ０３が比較的大きく設定されても、電極支持部材１２が平面状に形成される場合よりも母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７と干渉しにくい。
【００９５】
これにより、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉が抑制されつつも、体積の低下量が低減される。よって、溶接トーチ１０は、熱容量の低下量が低減される。このように、溶接装置１は、溶接トーチ１０の内側面１０ａ及び外側面１０ｂの曲率が、径ｒ０１以上径ｒ０２以下に形成されることにより、溶接トーチ１０の電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉を抑制できると共に、溶接トーチ１０の熱容量の低下量を低減できる。
【００９６】
ここで、溶接トーチ１０は、内側面１０ａが径ｒ０１に形成され、外側面１０ｂが径ｒ０２に形成されると最も好ましい。溶接トーチ１０が母材Ｗ０１の中心軸ＣＬを中心に回転される際に内側面１０ａが最も干渉しやすい部材は、母材Ｗ０１である。よって、内側面１０ａの曲率が径ｒ０１以上に設定されれば、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２と母材Ｗ０１との干渉が抑制される。
【００９７】
但し、内側面１０ａの曲率が大きくなるほど、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の肉厚が減少して体積が減少する。これにより、溶接トーチ１０は熱容量が低下する。よって、溶接トーチ１０は、内側面１０ａの曲率が径ｒ０１に設定されると、母材Ｗ０１との干渉が最も好適に抑制されると共に、溶接トーチ１０の熱容量の低下量が最も好適に低減される。
【００９８】
また、溶接トーチ１０が母材Ｗ０１の中心軸ＣＬを中心に回転される際に、外側面１０ｂが最も干渉しやすい部材は、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７である。よって、外側面１０ｂの曲率が径ｒ０２以下に設定されれば、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉が抑制される。
【００９９】
但し、外側面１０ｂの曲率が小さくなるほど、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の肉厚が減少して体積が減少する。これにより、溶接トーチ１０は熱容量が低下する。よって、溶接トーチ１０は、外側面１０ｂの曲率が径ｒ０２に設定されると、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉が最も好適に抑制されると共に、溶接トーチ１０の熱容量の低下量が最も好適に低減される。
【０１００】
図７は、本実施形態に係る溶接トーチを外側面から示す模式図である。図８は、本実施形態に係る溶接トーチを図７に示すＸ−Ｘで切った断面を模式的に示す断面図である。図９は、本実施形態に係る溶接トーチを図８に示すＹ−Ｙで切った断面を模式的に示す断面図である。
【０１０１】
ここで、上述のように、溶接トーチ１０は、電極棒Ｅを取り替えるための電極棒Ｅの着脱機構も備える必要がある。さらに、溶接トーチ１０は、アルゴンガスを溶接部２１５に供給する機能を実現する必要もある。以下に、電極棒Ｅを取り替えるための機能を実現するための溶接トーチ１０の構成を説明する。
【０１０２】
図７に示すように、溶接トーチ１０は、基部１１と、電極支持部材１２と、クサビ装置１５とを備える。基部１１は、ベース１０７に取り付けられる。電極支持部材１２は、第１電極支持部材１３と、第２電極支持部材１４とを含んで構成される。基部１１は、例えばベークライトを含んで絶縁体として形成される。これにより、基部１１は、導体である第１電極支持部材１３及び導体である第２電極支持部材１４と、ベース１０７との間での通電を抑制する。
【０１０３】
第１電極支持部材１３は、コの字型、換言するとＣ字型に形成される。なお、コの字型とは、３つの部分から形成される形状をいう。第１電極支持部材１３は、第１部分１３ａ１と、第２部分１３ａ２と、第３部分１３ａ３とを含んで構成される。
【０１０４】
第１部分１３ａ１は、第２部分１３ａ２と所定の間隔をあけて対向して設けられる。第１部分１３ａ１と、第２部分１３ａ２とは、互いに略平行に配置される。これにより、第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２との間には空間が形成される。第３部分１３ａ３は、この空間を第１部分１３ａ１及び第２部分１３ａ２の片側から閉鎖するように設けられる。これにより、第１電極支持部材１３は、閉鎖側と開放側とが形成される。
【０１０５】
第１電極支持部材１３は、前記空間の閉鎖側に電極棒Ｅが配設される。また、第１電極支持部材１３は、前記空間の開放側の端部が基部１１に連結される。なお、詳細は後述するが、第１電極支持部材１３の開放側の端部と基部１１との連結部には、クサビ装置１５によって第１電極支持部材１３を基部１１から遠ざける力が働く。よって、第１電極支持部材１３の開放側の端部と基部１１とは、例えば、ボルトによって十分な強度を有するように固定される。
【０１０６】
溶接トーチ１０は、例えば、第１電極支持部材１３が導体で形成される。第１電極支持部材１３は、例えば銅である。溶接トーチ１０は、第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２とに溶接用の電力が供給される。これにより、前記電力は、第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２とを伝わり、第３部分１３ａ３から電極棒Ｅへ伝わる。
【０１０７】
なお、溶接トーチ１０は、第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２とのうち、少なくともどちらか一方が導体で構成されて、導体で形成された方に溶接用の電力が供給されればよい。但し、溶接トーチ１０は、第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２との両方に前記電力が供給されることにより、より安定して電極棒Ｅに前記電力を供給できる。
【０１０８】
第２電極支持部材１４は、コの字型に形成される第１電極支持部材１３の前記空間に挿入されて配置される。つまり、第２電極支持部材１４は、第１電極支持部材１３の第１部分１３ａ１と第２部分１３ａ２と第３部分１３ａ３とによって、３つの面が囲まれて配置される。第２電極支持部材１４は、第１電極支持部材１３の前記空間の開放側の端部から閉鎖側に向かって前記空間に挿入される。
【０１０９】
このとき、図９に示すように、第１電極支持部材１３の第１部分１３ａ１及び第２部分１３ａにおいて、第２電極支持部材１４と接触する面である接触面１３ｂには凹部が形成される。また、第２電極支持部材１４の第１部分１３ａ１及び第２部分１３ａ２と接触する面である接触面１４ｂには、前記凹部に対応する形状の凸部が形成される。
【０１１０】
前記凹部は、第１電極支持部材１３の第１部分１３ａ１の接触面１３ｂ及び第２部分１３ａ２の接触面１３ｂに基部１１側に向かって溝として形成される。また、前記凸部は、第２電極支持部材１４の第１部分１３ａ１と接触する接触面１４ｂ及び第２部分１３ａ２と接触する接触面１３ｂに基部１１側に向かって突起として形成される。
【０１１１】
これにより、溶接トーチ１０は、図８の矢印Ａ０４が示すように、第１電極支持部材１３の前記空間内で第１電極支持部材１３が基部１１から離れる方向にスライドできる。また、溶接トーチ１０は、図９に示すように、第１電極支持部材１３の接触面１３ｂに形成される凹部と、第２電極支持部材１４の接触面１４ｂに形成される凸部とが係り合う。これにより、溶接トーチ１０は、第２電極支持部材１４の前記空間内での第１電極支持部材１３の基部１１から離れる方向以外の移動が規制される。
【０１１２】
ここで、第２電極支持部材１４の端面のうち、接触面１４ｂ以外の面であって開放側の端面を斜面１４ａとする。図８に示すように、斜面１４ａは、内側面１０ａから外側面１０ｂに向かうほど第２電極支持部材１４と基部１１との間の隙間の距離が小さくなるように形成される。
【０１１３】
クサビ装置１５は、クサビ部１５ａとネジ機構１５ｂとを含んで構成される。図７及び図８に示すように、前記空間内であって、第２電極支持部材１４と基部１１との間に電極棒Ｅの軸線方向から差し込まれて設けられる。クサビ部１５ａは、図８に示すように、外側面１０ｂから内側面１０ａに向かうほどクサビ部１５ａの肉厚が薄くなるように、斜面１４ａと接触する面が形成される。なお、クサビ部１５ａの肉厚とは、斜面１４ａと接触するクサビ部１５ａの面と、基部１１と接触するクサビ部１５ａの面との間の距離である。
【０１１４】
ネジ機構１５ｂは、矢印Ａ０３が示すように、クサビ部１５ａに外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう力を発生させる。ネジ機構１５ｂは、クサビ部１５ａに連結される。但し、ネジ機構１５ｂは、ネジ機構１５ｂの回転がクサビ部１５ａには伝わらないようにクサビ部１５ａと連結される。
【０１１５】
クサビ装置１５は、ネジ機構１５ｂが回転すると、ネジ機構１５ｂからクサビ部１５ａに矢印Ａ０４が示すような外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう方向の力が与えられる。クサビ部１５ａが受ける外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう方向の力は、クサビ部１５ａの第２電極支持部材１４と接触する面と、第２電極支持部材１４の斜面１４ａとによって、矢印Ａ０４が示すような基部１１から離れる方向の力に変換される。
【０１１６】
矢印Ａ０４が示すような基部１１から離れる方向の力は、第２電極支持部材１４に与えられる。これにより、クサビ装置１５は、第２電極支持部材１４が基部１１から離れる方向の力を受ける。
【０１１７】
図１０は、本実施形態に係る溶接トーチの電極支持部を内側面から拡大して示す模式図である。ここで、図７及び図８に示すように第１電極支持部材１３の端面のうち、前記空間に面する端面であって、接触面１３ｂ以外の面を非接触面１３ｃとする。つまり、非接触面１３ｃは、第３部分１３ａ３の端面のうち、前記空間に面する端面である。また、第２電極支持部材１４の端面のうち、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃと対向する面を非接触面１４ｃとする。非接触面１４ｃは、斜面１４ａとは反対側の端面である。
【０１１８】
図７及び図８に示すように、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃ及び第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃの近傍には、電極支持部１７が形成される。電極支持部１７は、図１０に示すように、電極棒Ｅの形状に合わせた凹部が、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃ及び第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃに形成されることで構成される。つまり、電極棒Ｅは、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃに形成された凹部と、第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃに形成された凹部とによって挟み込まれて支持される。
【０１１９】
ここで、第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃは、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃと接触しない。これにより、図７及び図８に示すクサビ装置１５から第２電極支持部材１４が受けた矢印Ａ０４が示すような基部１１から離れる方向の力は、第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃに形成された電極支持部１７から電極棒Ｅに伝わる。
【０１２０】
さらに、電極棒Ｅが受けた前記力は、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃに形成された電極支持部１７に伝えられる。ここで、上述のように、第１電極支持部材１３は、基部１１に固定されている。よって、第１電極支持部材１３は、前記力に対する反力を電極棒Ｅへ与える。
【０１２１】
なお、前記反力は、前記電極棒Ｅを基部１１に近づける方向の力であり、第２電極支持部材１４が前記電極棒Ｅに与えた前記力とは反対方向に働く力である。これにより、電極棒Ｅは、第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃに形成された電極支持部１７と、第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃに形成された電極支持部１７との間で挟み込まれて支持される。このように、溶接装置１は、クサビ装置１５が発生する外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう力によって、電極棒Ｅを電極支持部１７に支持する。
【０１２２】
なお、電極棒Ｅを溶接トーチ１０から取り外す際は、図８に示すクサビ装置１５のネジ機構１５ｂを、電極棒Ｅを溶接トーチ１０に取り付ける場合とは逆方向に回転させる。これにより、クサビ部１５ａは、矢印Ａ０４が示す方向とは反対方向、すなわち、内側面１０ａから外側面１０ｂに向かって移動する。これにより、矢印Ａ０４が示す方向であって、第２電極支持部材１４に入力されていた基部１１から離れる方向の力が減少する。
【０１２３】
これにより、図１０に示す第１電極支持部材１３の非接触面１３ｃと第２電極支持部材１４の非接触面１４ｃとの隙間が大きくなる。つまり、電極支持部１７が緩む。このようにして、電極棒Ｅは、取り外される。
【０１２４】
なお、溶接トーチ１０は、ネジ機構１５ｂを備えなくてもよい。この場合、電極棒Ｅが溶接トーチ１０に取り付けられる際は、クサビ部１５ａは外側面から内側面に向かって押し込まれる、または、叩き込まれる。
【０１２５】
クサビ部１５ａは、第２電極支持部材１４との摩擦力と、基部１１との摩擦力によって、押し込まれた、または、叩き込まれた状態が維持される。これにより、クサビ部１５ａは、矢印Ａ０４が示すような力、すなわち、基部１１から離れる方向の力を第２電極支持部材１４に与え続ける。なお、電極棒Ｅを溶接トーチ１０から取り外す際は、クサビ部１５ａが内側面１０ａから外側面１０ｂに向かって、押し出される、または叩き出されればよい。
【０１２６】
このように、溶接トーチ１０は、クサビ装置１５によって、矢印Ａ０３が示す外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう力を矢印Ａ０４が示す基部１１から離れる方向の力に変換して、第２電極支持部材１４に前記力を与える。これにより、溶接トーチ１０は、電極棒Ｅを取り替えるための機能を実現できる。
【０１２７】
なお、クサビ装置１５のクサビ部１５ａにあわせて、第２電極支持部材１４の斜面１４ａは、第２電極支持部材１４が第１電極支持部材に近づく方向と直交する面に対して傾斜して形成されたが、本実施形態はこれに限定されない。溶接装置１は、少なくとも、クサビ装置１５のクサビ部１５ａに斜面が形成されていればよい。これにより、クサビ装置１５によって、第２電極支持部材１４は、第１電極支持部材に近づく方向の力を受ける。
【０１２８】
なお、溶接トーチ１０は、矢印Ａ０４が示す基部１１から離れる方向の力を直接第２電極支持部材１４に与える場合、以下の態様が考えられる。溶接トーチ１０は、例えば、基部１１に第２電極支持部材１４側の基部１１の面とベース１０７側の基部１１の面とを貫通する孔が形成される。前記孔には、雌ネジが形成される。
【０１２９】
溶接トーチ１０は、前記孔に雄ネジがねじ込まれて、第２電極支持部材１４側の基部１１の面に形成される前記孔から突出した雄ネジが第２電極支持部材１４と接触する。これにより、溶接トーチ１０は、矢印Ａ０４が示すような基部１１から離れる方向の力を直接第２電極支持部材１４に与える。
【０１３０】
但し、第２電極支持部材１４とは反対側の基部１１の面には、ベース１０７が設けられる。よって、この場合、溶接トーチ１０は、ベース１０７にも、前記雄ネジがねじ込まれる孔が形成される必要がある。よって、溶接トーチ１０は、クサビ装置１５によって、矢印Ａ０３が示すような外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう力を矢印Ａ０４が示すような基部１１から離れる方向の力に変換することにより、構成が簡素化される。
【０１３１】
次に、アルゴンガスを溶接部２１５に供給する機能を実現するための溶接トーチ１０の構成を説明する。溶接トーチ１０は、図７、図８、図９に示すように、ガス供給部１６を備える。ガス供給部１６は、図７に示すように、ガス供給通路１６ａと、キャビティ部１６ｂとから構成される。ガス供給通路１６ａは、第１電極支持部材１３の内部に例えば孔として形成される。ガス供給通路１６ａは、キャビティ部１６ｂと連通する。
【０１３２】
キャビティ部１６ｂは、第１電極支持部材１３の内側面１０ａに開口する。つまり、キャビティ部１６ｂは、内側面１０ａから見ると、凹部として形成される。キャビティ部は、電極支持部１７を囲うようにＣの字型、またはコの字形状に形成される。つまり、キャビティ部１６ｂは、第１電極支持部材１３の電極支持部１７近傍の第１部分１３ａ１と、電極支持部１７近傍の第３部分１３ａ３と、電極支持部１７近傍の第２部分１３ａ２とに形成される。
【０１３３】
溶接トーチ１０は、図８に示すように、キャビティ部１６ｂの前記開口を塞ぐように多孔板１８が設けられる。多孔板１８は、例えば焼結金属である。多孔板１８は、肉厚方向に貫通する孔を複数有する。このように、キャビティ部１６ｂは、前記凹部と多孔板１８とによって囲まれた空間として形成される。
【０１３４】
ここで、ガス供給部１６の形成方法の一例を説明する。まず、図８に示すように、キャビティ部１６ｂが、例えばエンドミルによって内側面１０ａ側から凹部として形成される。キャビティ部１６ｂは、例えば、マシニングセンタにより加工される。
【０１３５】
次に、図７に示すガス供給通路１６ａが、例えばドリルによって孔として形成される。ガス供給通路１６ａは、第１電極支持部材１３の第１部分１３ａ１の長手方向に沿って、基部１１側の端面からキャビティ部１６ｂに向かってキャビティ部１６ｂと連通するまで加工される。
【０１３６】
次に、ガス供給部１６は、ガス供給通路１６ａと連通する孔であって、アルゴンガスの供給ホースが接続される供給孔が形成される。前記供給孔は、例えば、第１電極支持部材１３の接触面１３ｂとは反対側の側面からガス供給通路１６ａに向かって形成される。
【０１３７】
次に、ガス供給部１６は、ガス供給通路１６ａを形成する際に第１電極支持部材１３の基部１１側の端面に形成された開口１６ａａが封じられる。このようにして、ガス供給部１６は、形成される。なお、ガス供給部１６は、例えば、ガス供給通路１６ａもキャビティ部１６ｂと同様に、内側面１０ａ側に開口するようにエンドミルで形成され、前記開口に蓋が設けられて形成されてもよい。
【０１３８】
上記構成により、ガス供給通路１６ａに第１電極支持部材１３の外部から供給されたアルゴンガスは、ガス供給通路１６ａを流れてキャビティ部１６ｂに導かれる。キャビティ部１６ｂに導かれたアルゴンガスは、前記キャビティ部１６ｂ内に充満し、図８に示す多孔板１８からキャビティ部１６ｂの外部へ流れ出る。これにより、電極棒Ｅ近傍がアルゴンガスによって囲まれる。このようにして、溶接トーチ１０は、アルゴンガスを溶接部に供給する機能を実現する。
【０１３９】
ここで、上述のように、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の内側面１０ａが湾曲して形成される。これにより、図９に示すように、多孔板１８が設けられる部分であって、キャビティ部１６ｂの内側面１０ａ側の開口部分が、矢印Ｇが示すように、湾曲して形成される内側面１０ａの曲面の中心に向く。
【０１４０】
これにより、キャビティ部１６ｂの内側面１０ａ側の開口から多孔板１８を介して流れ出たアルゴンガスは、矢印Ｇが示すように湾曲して形成される内側面１０ａの曲率の中心に向かう。ここで、前記中心側には、溶接装置１が溶接を施す溶接部が位置する。よって、溶接トーチ１０は、内側面１０ａが湾曲して形成されることにより、多孔板１８から流れ出るアルゴンガスのうち、より多くのアルゴンガスを溶接部分に供給できる。
【０１４１】
ここで、アルゴンガスは、ガス供給通路１６ａからキャビティ部１６ｂ内に流れ出ると、ガス供給通路１６ａから離れるほど圧力が低下する。よって、多孔板１８は、ガス供給通路１６ａに近い部位ほど前記孔の大きさが小さく、前記ガス供給通路１６ａから離れるほど前記孔の大きさが小さく形成される。つまり、多孔板１８は、ガス供給通路１６ａから離れるほど、アルゴンガスがキャビティ部１６ｂから外部へ流れ出やすく構成される。これにより、溶接トーチ１０は、溶接部にアルゴンガスをより均等に供給できる。
【０１４２】
なお、多孔板１８は、前記孔の大きさが均一であっても、例えば、ガス供給通路１６ａから離れるほど、肉厚が薄くなるように形成されてもよい。この場合であっても、多孔板１８は、ガス供給通路１６ａから離れるほど、アルゴンガスがキャビティ部１６ｂから外部へ流れ出やすく構成される。よって、溶接トーチ１０は、より均等に溶接部にアルゴンガスを供給できる。
【０１４３】
図１１は、本実施形態に係る溶接トーチに電極棒を取り付ける際の様子を示す模式図である。ここで、溶接装置１は、溶接トーチ１０に電極棒Ｅを着脱するための構成と、溶接トーチ１０に電極棒Ｅを着脱するための手順に特徴がある。
【０１４４】
従来の溶接トーチの場合、電極棒が取り付けられている状態で、母材の溶接部に向かって溶接トーチが移動されるが、本実施形態の溶接トーチ１０の場合は、母材の溶接部に溶接トーチが移動された後に電極棒Ｅが取り付けられる。
【０１４５】
図１１に示すように、母材Ｗ０１の溶接部２１５は開先であるため、溝のように母材Ｗ０１の中心軸ＣＬ側に凹んでいる。よって、溶接を施す際、電極棒Ｅは前記開先に先端部が挿入される。ここで、開先の深さ、つまり母材Ｗ０１の側周部と、前記開先の最も中心軸ＣＬ側に近い部分である底部との母材Ｗ０１の径方向の距離を距離Ｄ０４とする。
【０１４６】
ここで、溶接トーチ１０は、溶接を施す際、図５の矢印Ａ０５が示すように、電極支持部材１２がキャップ２１４側から溶接部２１５に対向するように移動されて設置される。つまり、溶接トーチ１０は、キャップ２１４側から、図１１に示す母材Ｗ０１と隣接する母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との隙間に電極支持部材１２が挿入される。
【０１４７】
仮に、溶接トーチ１０が、電極棒Ｅが取り付けられている状態で、溶接部２１５に向かって母材Ｗ０１と、母材Ｗ０１と隣接する母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との隙間に挿入される場合、電極棒Ｅを開先に挿入する距離、すなわち、距離Ｄ０４の分、溶接トーチ１０は、距離Ｄ０２が小さく設定される必要がある。
【０１４８】
そこで、溶接トーチ１０は、電極支持部１７が、溶接部２１５と対向する位置まで移動されてから、図１１に示すように、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７同士の間から電極棒Ｅが挿入される。これにより、溶接トーチ１０は、開先の深さである距離Ｄ０４の大きさに関係なく、距離Ｄ０２を大きく確保できる。これにより、溶接トーチ１０は、溶接トーチ１０の容積の低下量が低減されて、溶接トーチ１０の熱容量の低下量が低減される。
【０１４９】
ここで、上述のように、溶接を施した溶接部２１５には、図４に示すようにビードＢが蓄積される。よって、溶接トーチ１０もこれにあわせて矢印Ａ０２が示すように母材Ｗの径方向外側に移動される必要がある。
【０１５０】
そこで、溶接トーチ１０は、ビードＢの蓄積量によって、現在使用している電極棒Ｅよりも長さが短い電極棒Ｅに取り替えられる。これにより、溶接トーチ１０は、矢印Ａ０２が示すような母材Ｗ０１の径方向外側への移動量が低減される。これにより、溶接トーチ１０は、同じ長さの電極棒Ｅで最後まで溶接を施す溶接トーチよりも、距離Ｄ０２が大きく確保される。これにより、溶接トーチ１０は、溶接トーチ１０の容積の低下量が低減されて、溶接トーチ１０の熱容量の低下量が低減される。
【０１５１】
なお、本実施形態では、電極棒Ｅの着脱に、着脱用器具１９が用いられる。着脱用器具１９は、スリット部１９ａが形成される。スリット部１９ａは、所定の締め付け力で電極棒Ｅを挟み込んで支持する。なお、スリット部１９ａの電極棒Ｅに対する締め付け力は、電極支持部１７の電極棒Ｅに対する締め付け力よりも小さい。
【０１５２】
よって、電極棒Ｅを電極支持部１７に装着する際、着脱用器具１９が溶接トーチ１０から離れる方向に移動させられると、電極棒Ｅは、着脱用器具１９のスリット部１９ａの電極棒Ｅに対する締め付け力が、電極支持部１７の電極棒Ｅに対する締め付け力に負ける。これにより、電極棒Ｅは、スリット部１９ａから引き抜かれて電極支持部１７に装着される。
【０１５３】
また、電極棒Ｅを電極支持部１７から取り外す際、スリット部１９ａが電極棒Ｅに押し付けられると、電極棒Ｅは、着脱用器具１９のスリット部１９ａの電極棒Ｅに対する締め付け力が、電極支持部１７の電極棒Ｅに対する締め付け力に負ける。これにより、電極棒Ｅは、スリット部１９ａに挿入される。その後、電極棒Ｅを着脱する作業員は、図８に示す、クサビ装置１５を操作して電極支持部１７を緩める。これにより、電極棒Ｅは、電極支持部１７から引き抜かれる。
【０１５４】
ここで、電極支持部１７の外側面１０ｂ側には、図５及び図８に示すように、着脱用器具１９のスリット部１９ａが電極棒Ｅをつまむための凹部としての座グリ部１７ａが形成されている。座グリ部１７ａは、着脱用器具１９のスリット部１９ａ側の端部よりも大きく形成される。
【０１５５】
これにより、電極棒Ｅを電極支持部１７に装着する際、着脱用器具１９がつまんでいた電極棒Ｅの部分が外側面１０ｂから突出しない。また、電極棒Ｅを電極支持部１７から取り外す際、電極棒Ｅが外側面１０ｂから突出していなくても、着脱用器具１９は、スリット部１９ａに電極棒Ｅが挿入される。このように、溶接トーチ１０は、座グリ部１７ａが形成されることにより、電極棒Ｅが外側面１０ｂから突出しない。よって、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉がより好適に抑制される。
【０１５６】
次に、電極棒Ｅを電極支持部１７に着脱する際の手順を詳細に説明する。電極棒Ｅを電極支持部１７に取り付ける場合、溶接装置１は、まず、電極支持部１７が母材Ｗ０１の溶接部２１５と対向する位置まで、溶接トーチ１０の電極支持部材１２を移動させる。次に、溶接装置１は、図８に示すクサビ装置１５のネジ機構１５ｂが操作されて、電極支持部１７を緩める。次に、溶接装置１は、着脱用器具１９によって電極棒Ｅが溶接トーチ１０の電極支持部１７に挿入される。次に、溶接装置１は、図８に示すクサビ装置１５のネジ機構１５ｂを操作して、電極支持部１７が締め付けられる。
【０１５７】
この時、電極支持部１７の電極棒Ｅに対する締め付け力は、スリット部１９ａの電極棒Ｅに対する締め付け力よりも大きい。よって、着脱用器具１９が溶接トーチ１０から離れる方向に移動させられることにより、溶接装置１は、着脱用器具１９のスリット部１９ａから引き抜かれて電極棒Ｅが電極支持部１７に装着される。
【０１５８】
なお、着脱用器具１９の構成はこれに限定されず、例えば、着脱用器具１９は、作業員の操作、例えばボタン操作によって、電極棒Ｅに対する締め付け力が完全にゼロになるように構成されてもよい。
【０１５９】
電極棒Ｅを電極支持部１７から取り外す場合、溶接装置１は、まず、母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７同士の間から、着脱用器具１９のスリット部１９ａに電極棒Ｅが押し付けられてスリット部１９ａに電極棒Ｅが挿入される。次に、溶接装置１は、図８に示すクサビ装置１５のネジ機構１５ｂを操作して、電極支持部１７が緩められる。次に、溶接装置１は、電極棒Ｅが電極支持部１７から引き抜かれる。このようにして、電極棒Ｅは、電極支持部１７から取り外される。
【０１６０】
上記構成及び上記手順により、溶接装置１は、溶接トーチ１０と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉が抑制されると共に、溶接トーチ１０の体積の低下量が低減されて溶接トーチ１０の熱容量の低下量が低減される。
【０１６１】
なお、溶接トーチ１０は、図６に示す母材Ｗ０１と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との隙間である距離Ｄ０１が１４ｍｍである場合を想定した場合、試作品として、電極支持部材１２の厚みである距離Ｄ０２が６．８ｍｍに形成できた。
【０１６２】
なお、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の内側面１０ａと電極支持部材１２の外側面１０ｂとが円筒形状の母材Ｗの側周部に沿うように湾曲して形成されると説明したが、本実施形態はこれに限定されない。
【０１６３】
距離Ｄ０１の大きさが比較的大きい場合、溶接トーチ１０が母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７と干渉せず、かつ、溶接トーチ１０の熱容量が十分に確保できるのであれば、溶接トーチ１０は、電極支持部材１２の内側面１０ａと電極支持部材１２の外側面１０ｂとが湾曲せずに形成されてもよい。これにより、溶接装置１は、溶接トーチ１０の形状が簡素化される。
【０１６４】
但しこの場合であっても、溶接トーチ１０は、上述の第１電極支持部材１３と第２電極支持部材１４とによって、挟み込まれて電極棒Ｅが支持されると好ましい。これにより、溶接装置１は、溶接トーチ１０が小型化されて、溶接トーチ１０と母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉を抑制できる。
【０１６５】
また、内側面１０ａと外側面１０ｂとが湾曲せずに形成される場合、溶接トーチ１０は、上述のクサビ装置１５を備えると好ましい。これにより溶接トーチ１０は、クサビ装置１５によって、外側面１０ｂから内側面１０ａに向かう力が、第２電極支持部材１４が基部１１から離れる方向の力に変換される。これにより、溶接装置１は、基部１１に加工が施されなくとも、電極棒Ｅを支持するための力を発生できるため、溶接トーチ１０の構成が簡素化される。
【０１６６】
図１２は、本実施形態に係る他の溶接トーチを示す模式図である。なお、溶接装置１は、図１２に示すように母材Ｗの中心軸ＣＬと直交する面での断面が扇形になるように形成される溶接トーチ１０Ａを備えてもよい。溶接トーチ１０Ａは、ワイヤノズル１０５から溶接ワイヤを溶接部２１５に供給する必要がある。
【０１６７】
溶接トーチ１０Ａは、内側面１０Ａａの周方向の大きさが、図６に示す溶接トーチ１０の内側面１０ａの周方向の大きさと同等に形成され、外側面１０Ａｂの周方向の大きさが、図６に示す溶接トーチ１０の外側面１０ｂの周方向の大きさよりも大きく形成される。
【０１６８】
溶接トーチ１０Ａは、内側面１０Ａａの周方向の大きさが、図６に示す溶接トーチ１０の内側面１０ａの周方向の大きさと同等に形成されることにより、ワイヤノズル１０５による溶接部２１５への溶接ワイヤの供給が、内側面１０Ａａによってさまたげられない。
【０１６９】
よって、溶接装置１Ａは、ワイヤノズル１０５による溶接部２１５への溶接ワイヤの供給がさまたげられることなく、溶接トーチ１０Ａの体積が図６に示す溶接トーチ１０の体積よりも増加する。よって、溶接装置１Ａは、ワイヤノズル１０５による溶接部２１５への溶接ワイヤの供給をさまたげることなく、溶接トーチ１０Ａの熱容量が図６に示す溶接トーチ１０の熱容量よりも増加する。
【０１７０】
図１３は、本実施形態に係る他の溶接トーチを外側面から示す模式図である。図１４は、本実施形態に係る他の溶接トーチを図１３に示すＹ−Ｙで切った断面を模式的に示す断面図である。なお、第１電極支持部材１３の形状は、コの字型に限定されない。溶接装置１Ｂは、例えば、図１３及び図１４に示すように、Ｌ字型に形成される第１電極支持部材１３Ｂを備える。
【０１７１】
この場合、溶接トーチ１０Ｂは、例えば、図１４に示すように、第２電極支持部材１４Ｂの接触面１４Ｂｂには、第２電極支持部材１４の移動方向を基部１１から離れる方向のみに規制するキー溝が形成される。また、第１電極支持部材１３Ｂの第１部分１３Ｂａ１の接触面１３Ｂｂには、前記キー溝に対応する形状のキーが形成される。前記キーは、第１電極支持部材１３Ｂの接触面１３Ｂｂに図１３に示す基部１１側に向かって突起として形成される。また、前記キー溝は、第２電極支持部材１４の接触面１４Ｂｂに基部１１側に向かって突起として形成される。
【０１７２】
前記キーは、前記キー溝に嵌め込まれて前記キー溝と係り合うことで、第２電極支持部材１４Ｂの動きを基部１１から離れる方向のみに規制する。なお、この場合、溶接トーチ１０Ｂは、図１３に示す第１電極支持部材１３Ｂと第２電極支持部材１４Ｂとに溶接用の電力が供給される。これにより、前記電力は、第１部分１３ａ１から第３部分１３ａ３へ伝わって、さらに第３部分１３ａ３から電極棒Ｅへ伝わる。また、前記電力は、第２電極支持部材１４Ｂから電極棒Ｅへ伝わる。
【０１７３】
なお、溶接トーチ１０Ｂは、第１電極支持部材１３Ｂと第２電極支持部材１４Ｂとのうち、少なくともどちらか一方に溶接用の電力が供給されればよい。但し、溶接トーチ１０Ｂは、第１電極支持部材１３Ｂと第２電極支持部材１４Ｂとの両方に前記電力が供給されることにより、より安定して電極棒Ｅに前記電力を供給できる。
【０１７４】
上記構成によっても、溶接装置１Ｂは、溶接トーチ１０Ｂと母材Ｗ０２〜母材Ｗ０７との干渉が抑制される。但し、強度を考慮すると、溶接トーチ１０Ｂは、図７に示すように第１電極支持部材１３がコの字型に形成される方が好ましい。
【０１７５】
なお、図１３に示すように、電極支持部材１２がＬ字に形成される場合、クサビ装置１５は、クサビ部１５ａが、電極棒Ｅの軸方向と直交する方向から挿し込まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
以上のように、本実施形態に係る溶接トーチ及び溶接装置並びに電極棒の着脱方法は、円筒形状の母材に溶接を施す際に有用であり、特に、母材以外の他部材との干渉を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本実施形態に係る溶接装置の全体を示す構成図である。
【図２】本実施形態に係る溶接装置を母材の側周部から示す構成図である。
【図３】本実施形態に係る溶接装置が溶接を施す対象である熱交換器の全体を示す構成図である。
【図４】本実施形態に係る伝熱管とスタブと端管との溶接部を拡大して示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る溶接装置によって熱交換器の伝熱管とスタブとキャップとに溶接を施す様子を示す模式図である。
【図６】本実施形態に係る溶接装置で溶接を施す様子を母材の中心軸に沿う方向から示す模式図である。
【図７】本実施形態に係る溶接トーチを外側面から示す模式図である。
【図８】本実施形態に係る溶接トーチを図７に示すＸ−Ｘで切った断面を模式的に示す断面図である。
【図９】本実施形態に係る溶接トーチを図８に示すＹ−Ｙで切った断面を模式的に示す断面図である。
【図１０】本実施形態に係る溶接トーチの電極支持部を内側面から拡大して示す模式図である。
【図１１】本実施形態に係る溶接トーチに電極棒を取り付ける際の様子を示す模式図である。
【図１２】本実施形態に係る他の溶接トーチを示す模式図である。
【図１３】本実施形態に係る他の溶接トーチを外側面から示す模式図である。
【図１４】本実施形態に係る他の溶接トーチを図１３に示すＹ−Ｙで切った断面を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１  溶接装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ  溶接トーチ
１０ａ、１０Ａａ  内側面
１０ｂ、１０Ａｂ  外側面
１１  基部
１２  電極支持部材
１３、１３Ｂ  第１電極支持部材
１３ａ１、１３Ｂａ１  第１部分
１３ａ２  第２部分
１３ａ３  第３部分
１３ｂ、１３Ｂｂ  接触面
１３ｃ  非接触面
１４、１４Ｂ  第２電極支持部材
１４ａ  斜面
１４ｂ、１４Ｂｂ  接触面
１４ｃ  非接触面
１５  クサビ装置
１５ａ  クサビ部
１５ｂ  ネジ機構
１６  ガス供給部
１６ａ  通路部
１６ａａ  開口
１６ｂ  キャビティ部
１７  電極支持部
１７ａ  座グリ部
１８  多孔板
１９  着脱用器具
１９ａ  スリット部
１０１  溶接ワイヤリール
１０２  溶接ワイヤ送給部
１０３  ケーブルセット
１０４  ケーブルガイドローラ
１０５  ワイヤノズル
１０６  回転台
１０７  ベース
１０７ａ  ガイド
１０７ｂ  スライド部
２００  熱交換器
２０１  胴部
２０２  第１水室
２０３  第２水室
２０４  第１管板
２０５  第２管板
２０６  伝熱管
２０７  加熱流体
２０８  被加熱流体
２０９  加熱流体導入管
２１０  加熱流体排出管
２１１  被加熱流体導入管
２１２  被加熱流体排出管
２１３  スタブ
２１４  キャップ
２１５  溶接部
Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４、Ａ０５、Ｇ  矢印
Ｂ  ビード
ＣＬ  中心軸
Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０４  距離
Ｅ  電極棒
ｒ０１、ｒ０２  径
Ｗ（Ｗ０１〜Ｗ０７）  母材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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