(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝材を介してＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するトーチ保持部材と、
前記トーチ保持部材の両側に接続する本体部と、
前記本体部に両側が固着され、その間に溶接ワイヤを案内するガイド孔を設け、必要に応じて溶接ワイヤを溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材と、
前記本体部に取付けられ、溶接する管材に嵌められ、前記溶接する管材に対する鞘部に周方向に回動自在、かつ、前記管材の長さ方向の移動を規制するローラベアリングを有する本体ガイド部材とを具備し、
前記溶接する管材に嵌められた前記本体ガイド部材は、前記溶接する管材の溶接線と前記溶接トーチとの間隔を保持し、前記溶接トーチは前記溶接線に沿った円周方向の動きのみを可能としたことを特徴とするＴＩＧ溶接トーチハンド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、長尺パイプ等の管材を接続する溶接装置に関するもので、特に、管材相互または管材と其の部品とをＴＩＧ溶接するに好適なＴＩＧ溶接トーチハンド装置に関するものである。本発明は、マニュアル使用に限られることなく、ロボット溶接の溶接ハンドとしても使用できる。
【背景技術】
【０００２】
配管の長尺化を図る場合には、管材相互間を溶接またはカップリングで接続して一体化される。即ち、母材である管材相互を突合せ、その突合せ部分に幅広のＵ型状開先を施した後、これらを突合せ溶接していた。溶接法としては、ＴＩＧ 溶接(tungsten inert gas welding:非溶極式のイナートガスアーク溶接でタングステンまたはタングステン合金を電極とする溶接法) を手動でまたは溶接ロボット等で自動溶接を行っていた。
従来のこの種の管材の溶接は、厚さが５ｍｍの管材であっても、突合せ部分のルートフェースが１〜１．５ｍｍ程度の幅広のＵ型状開先加工を施し、その後、添加ワイヤを供給しながら、複数層の溶接を施し、溶接時間と溶接に手間がかかっていた。なお、添加ワイヤを用いない場合には、ルートフェースが短いので割れや、溶け落ちがあり、溶接の制御が困難であると共に、高度な熟練を要し、良好な溶接ができないという問題があった。
また、開先加工の不要な高エネルギー密度溶接、例えば、レーザ溶接等を用いる方法もあるが、ボイラチューブ等の配管の生産量に初期投資のコストが高くなるという問題があった。
【０００３】
特許文献１では、従来の一層溶接では不可能であった厚さ５ｍｍのチューブを溶接する際に、単に突き合わせて添加ワイヤなしでの裏波ＴＩＧ溶接を可能としている。
即ち、チューブ状の管材相互をトーチで突合せ溶接する溶接方法において、少なくとも５分割の回転ステップで管状の母材またはトーチを回転させ、添加ワイヤ無しで初層のＴＩＧ溶接し、次に、添加ワイヤを用いて仕上溶接するもので、具体的には、管母材またはトーチを回転させ、添加ワイヤ無しで初層ＴＩＧ溶接を行い、次に添加ワイヤを用いて仕上溶接するもので、溶接パス数が２回ですみ、溶接効率が向上し、溶接のコストダウンを図ることができるものである。
【０００４】
また、特許文献２では、活性金属からなる被溶接物を溶接線に沿って覆い、一方には溶接トーチ固定部が設けられたシールドカバーと、前記溶接トーチ固定部の後方の前記シールドカバー内に分散配置され、底部を耐熱性金属からなるメッシュによって支持された耐熱性金属繊維または耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材と、前記整流部材中に延在して、該整流部材中に不活性ガスを充填し、前記底部のメッシュから該不活性ガスを放出するガス放出管と、前記シールドカバー及びこれに取付けられた溶接トーチを前記溶接線に沿ってガイドするガイド部材を有する活性金属の溶接に使用する溶接補助装置を開示している。
【０００５】
この活性金属の溶接に使用する溶接補助装置は、シールドカバー内に空気や焼結金属よりも熱伝導率の高いステンレス鋼等からなる耐熱性金属繊維または耐熱性金属ワイヤ片の集合からなる整流部材を分散配置しているので、溶接ビードから伝達された熱は整流部材を介してシールドカバーから放熱し易く、シールドカバー内が空洞の場合に比べて冷却効果が大きくなり、溶接直後の溶接ビードの酸化防止効果を高めることができる。
また、整流部材の素材は市販のステンレス鋼等の材料を用いることができ、材料・工数とも安価にすることができる。特に、活性金属の溶接に使用する溶接補助装置においては、前記被溶接物がパイプからなって、前記シールドカバーの下面が前記パイプの外周に沿って円弧状に形成されているので、シールドカバーの下面から余分な不活性ガスが流出するのを防ぎ不活性ガスの消費量を少なくすると共に、外部からの空気の巻き込みを防ぎ、安定したアークを発生させることができるという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１４１０４４
【特許文献２】特開２０００−１３５５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、特許文献１は、管状の管母材相互をトーチで突合せ溶接する場合に正確に溶接していないと、次に、添加ワイヤを用いて仕上げ溶接することができなくなり、ＴＩＧ溶接の技能が問われ、単純に溶接のコストダウンを図ることができない。
また、特許文献２では、シールドカバー内に空気や焼結金属よりも熱伝導率の高いステンレス鋼等からなる耐熱性金属繊維または耐熱性金属ワイヤ片を分散配置し、溶接ビードから伝達された熱をシールドカバーから放散し易くするものであるが、本発明者は放熱性の向上よりも溶接速度を速くすることにより、ステンレス、鉄等の多くの管材においては、溶接直後の溶接ビードの酸化の問題が生じないことが確認された。
【０００８】
そして、特許文献２においては、パイプの溶接線を洗浄してＴＩＧ溶接が可能な状態にした後、溶接線に溶接トーチの先端が合うようにシールドカバーを配置し、前記シールドカバーの両側にガイド部材を配置し、係合ピンをガイド溝に係合させ、チェーンをパイプに巻付け、留め具によって両端を連結する。不活性ガスをガス放出管から放出して、整流部材中に不活性ガスを充填し、前側部及び底部のメッシュから不活性ガスをパイプの表面及び溶接トーチに向かって均一に流すと共に、パイプの内部にバックシールドのためのガス放出管から不活性ガスを供給する。そして、溶加材を溜まり部の上方から溶接線付近に近づけ、パイプに対して相対的にシールドカバーをガイド部材に沿って移動させながら、溶接トーチからアークを発生させて溶加材を溶融させ、溶接線に沿って溶接ビードを形成する。１回の溶接の溶接ビードの長さは３０ｍｍ程度が望ましい。このとき、溶接ビード上を整流部材から流れた不活性ガスによって冷却し、溶接ビードが常温に近づいた状態で、次の溶接ビードの形成作業を続けるという技術を開示している。
【０００９】
即ち、特許文献２の技術には、溶接線を形成する両側のパイプに取付けるチェーンと、当該チェーンに配設した係合ピンと、該係合ピンを収容して案内されるガイド溝を有するシールドカバーと、該シールドカバーに取付けた溶接トーチとを具備するＴＩＧ溶接トーチハンド装置が開示されている。しかし、１回の溶接の溶接ビードの長さが３０ｍｍ程度のものであるから、パイプにチェーンを留め具で取付けてもその移動中に溶接線との平衡が崩れたり、パイプの長さ方向への移動が生じたり、スムーズなシールドカバーの回転が得られないことがある。そのため、作業者はパイプの長さ方向への移動及び周方向への移動、また、溶接線を移動する移動、溶接トーチの揺動によるウィービング等に気を取られて神経を溶接作業に集中できないことがある。
【００１０】
そこで、本発明は、溶接線に忠実に沿った作業が可能で、溶接トーチと溶接線との距離を一定とし、必要に応じて溶接ワイヤの供給も可能であり、管材相互間、管材とエルボ、チーズ等の付属部品との溶接が可能なＴＩＧ溶接トーチハンド装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明にかかるＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するトーチ保持部材を固着する本体部と、前記本体部に固着され、必要に応じて溶接ワイヤを溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材と、前記本体部にフランジ部が取付けられ、溶接する管材に嵌められた鞘部からなる本体ガイド部材とを具備するものである。
ここで、上記トーチ保持部材は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するもので、ウィービング等の機能の有無には関係なく、溶接トーチを取付け自在なものであればよい。
また、トーチ保持部材を固着する本体部は、トーチ保持部材と一体に形成した本体部でもよいし、複数部分を後付されたものでも良い。本体部は１個とすることも２個とすることもできる。
そして、上記溶接ワイヤ供給ガイド部材は、前記本体部に固着され、必要に応じて溶接ワイヤを溶接個所に案内するものであればよく、溶接ワイヤの送給装置の有無には関係しない。
更に、上記本体ガイド部材は、前記本体部に取付けられ、溶接する管材の端部に嵌められた鞘部からなるものであり、前記本体部と結合できる形状であればよい。
【００１２】
前記トーチ保持部材は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチを緩衝材を介して保持するものであり、緩衝材は合成樹脂、ゴム、皮革等の弾性体であればよい。
前記本体部は、トーチ保持部材を両側から固着して前記トーチ保持部材と一体化したものである。
また、前記溶接ワイヤ供給ガイド部材は、両側から前記本体部に固着され、その間の略中央に溶接ワイヤの先端を案内するガイド孔を設けたものである。ここで、溶接ワイヤを案内するガイド孔は複数種類の溶接ワイヤを挿入自在としてもよい。溶接トーチの放電電極の先端に溶接ワイヤの先端が位置すればよい。したがって、溶接トーチの放電電極の先端に溶接ワイヤの先端が位置すれば、その間に傾斜部分があってもよい。或いは送り装置を配設することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するトーチ保持部材を固着する本体部は、前記本体部にフランジ部が取付けられ、溶接する管材に嵌められた鞘部からなる本体ガイド部材によって、溶接トーチは溶接線に沿った円周方向の動きが可能となる。
また、前記本体部に固着され、必要に応じて溶接ワイヤを溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材は、溶接の際に母材と同一の材料を供給できるから、幅広のＵ型状開先を施したものであっても、直接的な突合せであっても、管材相互間の溶接間隔の広い狭いに関係なく、ＴＩＧ溶接が可能となる。
特に、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するトーチ保持部材を固着する本体部は、前記本体部に取付けられた本体ガイド部材の鞘部によって管材を保持できるから、溶接トーチを保持するトーチ保持部材の移動方向のみ、即ち、回動方向のみを溶接線に沿って、または溶接線を中心にウィービング等に気を付けて使用することができ、溶接において重要な母材と溶接トーチとの間隔も保持されているから、移動のみに神経を集中させればよいことから、経験者でなくてもより良い溶接が可能となる。
このように、溶接線に忠実に沿った作業が可能で、溶接トーチと溶接線との距離を一定とし、必要に応じて溶接ワイヤの供給も可能であり、管材相互間、管材とエルボ、チーズ等の付属部品との溶接が可能となる。また、本発明のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の装置全体が簡単な構造で、廉価でもある。
【００１４】
また、前記トーチ保持部材は、緩衝材を介してＴＩＧ溶接用の溶接トーチを保持するものであるから、溶接線を中心にウィービング等を行う場合でも、緩衝材の許容する範囲の動きにより可能となる。また、緩衝材の許容する動きの範囲内で動きが採れ、また、通常では、所定の位置決め機能で定点が決まってくるから固定と見做すことができ、母材と放電電極間のアークを安定化させることができる。
【００１５】
そして、前記本体部は、トーチ保持部材を両側から固着して前記トーチ保持部材と一体化したものであるから、溶接トーチに重心位置が設定されるか、その近くに重心位置が定まるので装置全体を扱いやすく、溶接トーチの操作性に優れる。
【００１６】
更に、前記溶接ワイヤ供給ガイド部材は、両側から前記本体部に固着され、その間の略中央に溶接ワイヤを案内するガイド孔を設けたものであるから、ガイド孔を通して溶接ワイヤを案内させ、その溶接に使用することができる。また、前記溶接トーチと前記溶接ワイヤ供給ガイド部材は対向位置とすることができ、本体部の構造を堅固なものとすることができる。
【００１７】
前記本体ガイド部材は、前記本体部の両側に配設されているものであるから、前記本体部が両側から保持されるから、安定した溶接トーチの回動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の準備状態を作業者の前方から見て示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の使用状態を作業者側から見て示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の使用状態の部品展開図である。
【図４】図４は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の図２の使用状態の左側面図(ａ)及び図２溶接線で切断した中央要部断面図(ｂ)である。
【図５】図５は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の溶接ワイヤ及び溶接トーチの位置状態を示す説明図で、(ｂ)は管材の深い位置で溶接する場合、(ａ)は管材の表面の溶接の場合の左側面図である。
【図６】図６は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の溶接ワイヤ及び溶接トーチの相対移動状態を示す説明図である。
【図７】図７は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の溶接事例を示すもので、(ａ)は単純に突合せた場合、(ｂ)はＵ字状の溝を形成して突合せた場合の説明図である。
【図８】図８は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の他の溶接事例の状態を作業者の前方から見て示す斜視図である。
【図９】図９は本発明の参考形態２のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の使用状態を作業者の前方から見て示す斜視図である。
【図１０】図１０は本発明の参考形態２のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の要部部品展開図である。
【図１１】図１１は本発明の参考形態２のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の左側面図(ａ)及び前記(ａ)の切断線Ａ−Ａによる断面図(ｂ)である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材の要部断面図を含む正面図(ａ)及び前記(ａ)の切断線Ｂ−Ｂによる断面図(ｂ)である。
【図１３】図１３は本発明の参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の左側面図(ａ)及び前記(ａ)の切断線Ｃ−Ｃによる断面図(ｂ)である。
【図１４】図１４は本発明の参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の取付け作業の説明図である。
【図１５】図１５は本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置を用いて突合せした表面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態及び参考の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、各実施の形態及び参考の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
【００２０】
［参考形態１］
まず、本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接について説明する。
ＴＩＧ溶接とは、電気のアークで溶接するアーク溶接の一種である。例えば、シールドガス（図示せず）の雰囲気中で、融点の非常に高いタングステン棒から管材１００等の母材にアークを飛ばし、そのアーク熱で母材を溶かす。このとき、溶接ワイヤ２等の溶加材を加える溶接も可能である。一般に、ＴＩＧ溶接は高圧管材や精密機器の溶接等に使われ、アルミニウムやステンレスの精密な溶接に多用されている。
溶接の際には、アークがプラズマ状態になり、ガス溶接やハンダ付けのような溶込みをするので、基本的な突合せ溶接であれば溶接ワイヤ２を使用することなく、母材を溶かすことで最も簡単に溶接ができ、しかも、溶接作業時に火花が散ることがない。なお、溶接時に母材の溶融金属部分を大気から遮断して保護するために図示しないアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを吹付けて溶接を行っている。また、溶接の深さを深くするためにも使用される。
【００２１】
次に、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１は公知（特開２０００−９４１２９参照）であるから、簡単にその概略の構成について説明する。
管材１００を突合わせて溶接等を行う溶接トーチ１は、トーチ本体の中央部に設けた上下方向の電極挿通孔の下部にテーパ部を有する筒状のコレットボディの上端部を螺止し、前記コレットボディ内の所要範囲にスリットを形成し、かつ、下端部をコレットボディのテーパ部の内面と係合するテーパ面としたコレットを挿入配置すると共に、前記コレットにタングステン電極（放電電極１ｂ）を上下方向に挿通保持させている。また、前記トーチ本体の電極挿通孔内に位置するコレットの上部に、下端面がコレットの上端面に当接するようにトーチキャップを螺合して、前記トーチキャップを締め込むことによりコレットの下端部をコレットボディのテーパ部の内面に押し付けて放電電極１ｂを固定させている。
【００２２】
更に、前記コレットボディの下部外周に外胴を一体に設けて、前記外胴の下端開口にガスレンズを取付け、前記トーチ本体の下部にコレットボディ及び外胴を取り囲むように、外胴の外周部への螺入によりシールパッキンを介してガスカップを取付け、トーチ本体のガス供給路に供給したシールドガスを、コレットボディ内から外胴内に導き、ガスレンズを通してガスカップの先端から放出し、放電電極１ｂの先端でアークを発生させ、そのアーク熱により管材１００同士の突合わせの溶接個所に溶融池を形成し、その溶融池に対して溶接ワイヤ２を供給して溶融する。なお、この逆ト字状の型の溶接トーチ１は、市販品（ダイヘン製、デンヨー製、アサダ製等がある）の使用が可能である。
【００２３】
本参考形態１における溶接トーチ１は、上下から嵌合溝１１ａ及び嵌合溝１２ａを形成したカバー部材１１と受部材１２が配設されており、溶接トーチ１のグリップ１ａをカバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａとで挟持し、容易に離脱しないように保持される。この保持は、２本のボルト１３によって締め付けている。なお、カバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａとで挟持するグリップ１ａは、通常、合成樹脂製であるが、取付けの際の締め付けが強くならないように、カバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａには緩衝材１１ｂ及び緩衝材１２ｂがグリップ１ａとの間に介在するような締付け構造になっている。
【００２４】
この緩衝材１１ｂ及び緩衝材１２ｂは、合成ゴムまたは軟質合成樹脂からなるシートであり、カバー部材１１と受部材１２を締め付けても溶接トーチ１が溶接線Ｇの直角方向（水平方向）に±５度以内の角度変化が生ずる程度の干渉を行うためにも使用される。
なお、グリップ１ａには並行して電源装置及び不活性ガスの供給を開始させるリモートコントロール用のスイッチ１５が配設されている。レバー１５ａにより、動作開始及び終了が制御される。
このトーチ保持部材１０は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持する構造を有し、カバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａで緩衝材１１ｂ及び緩衝材１２ｂを介してグリップ１ａを、必要に応じて多少振れを許容するように保持する構造になっている。
【００２５】
トーチ保持部材１０の受部材１２は、その両側に配設した本体部２０にボルト１４ａ及びボルト１４ｂによって１対の本体部２０に取付けられている。１対の本体部２０には、弧状の長い調整孔２３及び短い調整孔２４が形成されており、回動角度及び位置変更が可能なようになっている。即ち、弧状の長い調整孔２３及び短い調整孔２４には、ボルト１４ａまたはボルト１４ｂが螺入されるが、長い調整孔２３及び短い調整孔２４を同時に移動させたり、一方のみを移動させたりすることができる。また、長い調整孔２３及び短い調整孔２４にボルト１４ａまたはボルト１４ｂが螺入することにより、堅固に１対の本体部２０とトーチ保持部材１０とを一体化することができる。
【００２６】
弧状の長い調整孔２３及び短い調整孔２４は両者を同一長さとすることもできる。何れにせよ、管材１００との距離及び管材１００と溶接トーチ１との接合角度が変化できればよい。勿論、例えば、弧状の短い調整孔２４を円孔とし、それを軸に回動自在としてもよい。また、本参考形態１では、カバー部材１１と受部材１２が分離されているが、両者を一体とし、その取付部材によって溶接トーチ１を一体となったカバー部材１１と受部材１２に取付けてもよい。
本参考形態１では、溶接トーチ１の方向及び位置を、長い調整孔２３及び短い調整孔２４にボルト１４ａまたはボルト１４ｂが螺入することにより決定しているが、本発明を実施する場合には、カバー部材１１と受部材１２でその角度及び位置を決定してもよい。いずれにせよ、本体部２０に対して溶接トーチ１の放電電極１ｂの方向及び位置が変化できればよい。
【００２７】
１対の本体部２０には、各々管材１００に接触する管材１００の径に略等しい切欠き弧２１が形成されている。また、その切欠き弧２１と同心軸で切欠き弧２１よりも径の大きな切欠き段２２が形成されている。切欠き段２２は切欠き弧２１と同心円状に形成されたものである。切欠き段２２には複数のボルト２２ｂが挿通孔３１ａを貫通して螺合する螺合孔２２ａが形成されている。特に、１対の本体部２０において、各々互いに外面側に切欠き段２２を形成している。
【００２８】
１対の本体部２０の切欠き段２２には、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１が取付け自在になっている。本体ガイド部材３０は上部フランジ部３１と下部フランジ部３２と、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３と下側鞘部３４から構成されている。上部鞘部３３と下側鞘部３４は管材１００の周面に面接触する形態となっており、厳密には、管材１００の周面よりも若干大きな径で形成され、管材１００の中心軸と同心軸上に形成された周面を有し、中心軸を通る直線で略１８０度の同心円を通る直線で２分割されている。上部鞘部３３と下側鞘部３４の内面は、管材１００の外周面に密に接触している。ここで、中心軸を通る直線で略１８０度で２分割とは、１８０度未満で、管材１００の周囲に対して合計３６０度覆うものではなく、３６０度未満の覆いを意味し、通常、上部鞘部３３または下側鞘部３４の一方または両方が１６０度以上、１８０度未満の範囲内に設定される。
【００２９】
したがって、本体ガイド部材３０は、上部フランジ部３１及び上部鞘部３３並びに下部フランジ部３２及び下部鞘部３４によって構成され、管材１００の周囲を回動自在になっている。この回動自在は、余りにも接触抵抗が少ないと、溶接線Ｇに対する溶接位置の移動が簡単に生ずる可能性があるから、所定の接触抵抗によって溶接線Ｇに対する移動が外力を付与しないと変化し難くなるように設定されている。通常、溶接トーチ１の操作に要する力と均衡がとれる程度の外力によって管材１００を回動させている。
【００３０】
上部フランジ部３１及び上部鞘部３３並びに下部フランジ部３２及び下部鞘部３４によって構成される本体ガイド部材３０は、管材１００の周囲を一対の本体部２０が回動自在に取付けるもので、上部鞘部３３及び下部鞘部３４の長さは任意の長さにすることができる。即ち、作業者は溶接時に溶接線Ｇの周方向に対する外力を加えるが、管材１００の長さ方向の外力は加えないので、上部鞘部３３及び下部鞘部３４の長さは最小の幅とすることができる。即ち、上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２が管材１００に対して安定して取付けられる幅であればよい。
【００３１】
一対の本体部２０の切欠き段２２には、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１が複数本のボルト２２ｂによって一体に螺止される。このように、本体部２０の切欠き段２２に上部フランジ部３１がボルト２２ｂによって一体に螺止するか否かは、一対の本体部２０に本体ガイド部材３０を使用するか、片側のみに本体ガイド部材３０を使用するかによって決定される。少なくとも、片側の本体部２０の切欠き段２２には、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１が取付けられる。
この上部フランジ部３１及び上部鞘部３３と下部フランジ部３２及び下部鞘部３４は、複数本のボルト３２ａによって一体に固定され、管材１００の周面に配置される。
【００３２】
このとき、管材１００の周面と上部鞘部３３及び下部鞘部３４との内面との接触は、回動できるが、管材１００の長さ方向の移動が困難な程度の接触が望ましい。通常、複数本のボルト３２ａの締め付け具合によってその状態が得られる。管材１００相互間を接続する場合には、両側の本体部２０側に対して、一対の本体ガイド部材３０を配設することになる。また、管材１００とエルボ２００(図８参照)、チーズ等の付属部品との溶接を行う場合には、片側の本体部２０にのみ本体ガイド部材３０を配設することになる。
したがって、管材１００に対する上部鞘部３３及び下部鞘部３４の内面の接触抵抗は、本体部２０の両側に本体ガイド部材３０を配設するか否かによっても相違するが、使用状態の摩擦力で決定される。
【００３３】
そして、一対の本体部２０には、その本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０が配設されている。溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、中央に径の異なる貫通する小の供給孔４１ａ、中の供給孔４１ｂ、大の供給孔４１ｃが形成されている。一対の本体部２０には、弧状の長円孔２５が形成されている。この長円孔２５の本体部２０の内側には、摺動面２６が形成されていて、その面を溶接ワイヤ供給ガイド部材４０の両端下面が摺動自在になっている。溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は摺動面２６に載置された状態で、両側からのボルト４５ａで取付けができるようになっている。
したがって、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０をボルト４５ａで取付けたとき、本体部２０のトーチ保持部材１０の反対側の自由端が固定されるので、一対の本体部２０は堅固に固定されることになる。
【００３４】
図１に示すガイド部材４０には、貫通する小の供給孔４１ａ、中の供給孔４１ｂ、大の供給孔４１ｃの３種類の孔が形成されているが、本発明を実施する場合には、単一の孔であってもよい。例えば、供給孔を溶接ワイヤ２が自重で降下するものであればよい。また、ガイド部材４０に対して垂直に溶接ワイヤ２を供給するように図示しているが、本発明を実施する場合には、斜めに溶接ワイヤ２を供給するようにしてもよい。即ち、図１において、右側から供給したり、左側から供給したりし、溶接トーチ１の放電電極１ｂの位置に辿る供給ができればよい。特に、管材１００とエルボ２００、チーズ等の付属部品との溶接を行う場合には好適となる。また、ガイド部材４０に供給孔４１ａ,４１ｂ，４１ｃの機能をなす管路を外付けしてもよい。
本発明を実施する場合のガイド部材４０は、溶接ワイヤ２が降下して供給されるものであればよい。
【００３５】
一対の本体部２０とトーチ保持部材１０、一対の本体部２０と溶接ワイヤ供給ガイド部材４０との関係を示すと、図６のようになる。
例えば、トーチ保持部材１０は一対の本体部２０との関係で、母材である管材１００の方向または反対方向への移動が可能であり、また、長い調整孔２３及び短い調整孔２４により、一対の本体部２０には受部材１２を止めている２本のボルト１４ａの何れかと、２本のボルト１４ｂの何れかを中心に回動することができる。この構成は、結果的に、溶接トーチ１と一対の本体部２０との関係で、溶接トーチ１の放電電極１ｂの位置角度が変更できればよい。しかし、管材の規格からすると一義的に溶接トーチ１の放電電極１ｂの位置角度を決定してもよい。
【００３６】
同様に、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０も、一対の本体部２０に弧状の長円孔２５が形成されており、また、長円孔２５の本体部２０の内側には、摺動面２６が形成されていて、その面を溶接ワイヤ供給ガイド部材４０の両端下面が弧状に摺動自在になっているから、母材である管材１００の方向または反対方向への移動が可能であり、また、曲面となっているから角度の変更も可能である。
この構成は、結果的に、溶接ワイヤ２と一対の本体部２０との関係で、溶接ワイヤ２の先端の位置角度が変更できればよい。しかし、管材の規格からすると一義的に溶接トーチ１の放電電極１ｂの位置角度を決定してもよいから、溶接ワイヤ２の位置角度も一義的に決定してもよい。
【００３７】
このように構成される本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、次のように使用される。
まず、管材１００相互間を基本的な突合せ溶接する場合について説明する。
この参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、管材１００の径によって本体部２０の弧状の長円孔２５の径を管材１００のＪＩＳ規格に合わせて幾種類かが用意されているものとする。勿論、本体部２０の弧状の長円孔２５の径は、管材１００の径よりも１０ｍｍ程度以下の大きな内径のものを使用することも可能であるが、理屈は同じであるから、密着する場合についてのみ説明する。
【００３８】
作業に先立って、一対の本体部２０には受部材１２を２本のボルト１４ａ及びボルト１４ｂによって仮止めし、一対の本体部２０と受部材１２を一体化する。また、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１をボルト２２ｂによって一体に固着する。そして、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０をボルト４５ａで取付け一対の本体部２０と堅固に一体化する。更に、上部フランジ部３１及び上部鞘部３３と下部フランジ部３２及び下部鞘部３４を複数本のボルト３２ａによって一対の本体部２０と本体ガイド部材３０とを一体に固定し、管材１００の周面に配設する。なお、これらの順序は任意に前後または変更してもよい。
【００３９】
一対の本体部２０と受部材１２と溶接ワイヤ供給ガイド部材４０と本体ガイド部材３０とを一体に組み付けた概略の状態で、溶接線Ｇの位置にＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１の放電電極１ｂの位置合わせを行い、カバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａとでグリップ１ａを挟持する。このとき、カバー部材１１の嵌合溝１１ａと受部材１２の嵌合溝１２ａには緩衝材１１ｂ及び緩衝材１２ｂがグリップ１ａとの間に介在するから、それらの締め付けによって、溶接線Ｇを中心にウィービング等を行う場合の取付け状態と、一直線上に溶接する場合の決定を行う締め付け具合の調節を行う。
この状態で、一対の本体部２０とトーチ保持部材１０との堅固な取付けを行う。
【００４０】
トーチ保持部材１０によって放電電極１ｂの位置が決まるので、そこで、一対の本体部２０に固着されていた溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０の位置決めを行い、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０の如何なる供給孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを使用するかが決定され、溶接ワイヤ２の先端位置が決定される。
この状態で溶接作業が可能になるが、管材１００の周囲を回動しやすく、かつ、管材１００の長さ方向に移動し難い程度に複数本のボルト３２ａによって上部フランジ部３１及び上部鞘部３３と下部フランジ部３２及び下部鞘部３４とを一体に固定する。この時の本体ガイド部材３０と管材１００との接触具合がＴＩＧ溶接のし易さを左右する。
【００４１】
この溶接作業は、リモートコントロール用のスイッチ１５のレバー１５ａの操作により、電源装置及び不活性ガスの供給を開始させる。同時に、母材の管材１００と溶接トーチ１の放電電極１ｂ間が点弧され、アーク放電が開始される。このアーク熱によって母材の管材１００が部分的に溶融し、そこに溶融池を作る。
同様に、溶接作業の終了は、リモートコントロール用のスイッチ１５のレバー１５ａの操作により行われる。
【００４２】
図４（ａ）は、管材１００相互間を基本的な突合せ溶接する場合の本参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置における溶接トーチ１及びその放電電極１ｂと溶接ワイヤ２との位置関係を示す側面図である。なお、溶接線Ｇを中心にウィービング等を行う場合も同様になる。図４（ｂ）は、突合せ溶接する管材１００相互間であり、外周であるところに溶接線Ｇがあり、そこに放電電極１ｂが位置決めされ、必要であれば、そこに、溶接ワイヤ２の先端が配置される。
【００４３】
図７(ａ)に示すように、管材１００相互間を突合せとし、放電電極１ｂの先端でアークを発生させ、そのアーク熱により管材１００を母材とし、母材相互の突合わせの溶接線Ｇに溶融池を形成し、溶接線Ｇに溶融池を作りながら、母材の管材１００を回動方向に回動させることにより溶接ビードＹが形成される。溶接方向は母材の管材１００を回動方向と反対方向になる。仕上がりは、図１５に示すように、現実では素人でも溶接痕が目立たないような良好な溶接Ｙビードとなる。
【００４４】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図７(ｂ)に示すように、管材１００相互間を幅広のＵ型状開先を施した後、Ｕ字状の溝Ｇ１を形成した突合せとし、放電電極１ｂの先端でアークを発生させ、そのアーク熱により管材１００を母材とし、母材相互の突合わせの溶接個所に溶融池を形成し、その溶融池に対して溶接ワイヤ２を供給して溶融させるものである。この溶接は管材１００を１回転で完了する場合、２回転以上回動し、仕上げする場合がある。
【００４５】
管材１００とエルボ２００とを接続する場合には、図８に示すように、一対の本体部２０には、一方の管材１００側のみ上部鞘部３３及び下部鞘部３４で本体ガイド部材３０を取付け、他方の本体部２０には、本体ガイド部材３０が取付けられていない。また、必要に応じて、本体ガイド部材３０が取付けられていない本体部２０には、規格が１段または２段上げて切欠き弧２１の径を大きくすることもできる。
【００４６】
このように、本発明の参考形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０と、トーチ保持部材１０を固着する本体部２０と、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ１を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０と、本体部２０に上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２が取付けられ、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部で形成される本体ガイド部材３０とを具備するものである。
【００４７】
ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２が取付けられ、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる本体ガイド部材３０によって、溶接線Ｇに沿った円周の動きが可能となる。また、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接の際に母材と同一の材料を供給できるから、管材１００相互間の溶接間隔の広い狭いに関係なく、溶接が可能となる。
【００４８】
特に、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に取付けられた本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部によって管材１００を保持できるから、溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０の移動方向のみ、即ち、回動方向のみを溶接線Ｇに沿って、または溶接線Ｇを中心にウィービング等に気を使って使用することができ、溶接において重要な母材と溶接トーチ１の放電電極１ｂとの間隔も保持されているから、移動のみに神経を集中させればよく、経験者でなくてもより良い溶接が可能となる。
このように、溶接線Ｇに忠実に沿った作業が可能で、溶接トーチ１と溶接線Ｇとの距離を一定とし、必要に応じて溶接ワイヤ２の供給も可能であり、管材１００相互間、管材１００とエルボ２００、チーズ等の付属部品との溶接が可能となる。
【００４９】
［参考形態２］
参考形態１は本体ガイド部材３０が管材１００の周囲を回動することにより、管材１００の周囲をＴＩＧ溶接するものである。しかし、管材１００に対して本体ガイド部材３０を取付け、その接触抵抗を作業者が設定することになる。全く使用したことのない素人にとってはその程度が不明である。そこで、初心者が初回から使用できるのがこの参考形態２のＴＩＧ溶接トーチハンド装置である。なお、ここでは、参考形態１と相違する構成のみを説明する。
【００５０】
図９乃至図１１に示すように、本発明の参考形態２のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０と、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ１を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０については、参考形態１と相違するものがない。
【００５１】
本参考形態２の本体ガイド部材３０は、本体部２０に取付けられる上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２には、複数のボルト２２ｂが貫通する挿通孔３１ａを有していない。勿論、本発明を実施する場合には、挿通孔３１ａを有することが発明の障害なるものではないから、設けても、設けてあってもよい。
溶接する管材１００の端部に嵌められた本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部は、管材１００に対して回動しないように堅固に取付けられる。
【００５２】
本体部２０に取付けられる上部フランジ部３１または下部フランジ部３２には、その外周が同じで、内周が管材１００の径よりも１ｍｍ程度大きい合成ゴムまたは合成樹脂または自動車用のクラッチに使用される乾式摩擦材と呼ばれる材料からなる摩擦抵抗材３５が併設されている。摩擦抵抗材３５は本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２と本体部２０との間の摩擦抵抗を大きくする材料であり、回動を阻止するものではない。勿論、摩擦抵抗材３５を省略しても使用できるし、また、上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２の周囲にロ−レットを掛けて、短期間の間、その接触抵抗を大きい状態とし、徐々に低下する構成とすることもできる。
【００５３】
上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２と摩擦抵抗材３５の対は、本体部２０に形成された凹部溝５１に挿入される。一対の本体部２０の内側の対向面側には、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の切欠きである切欠き弧５２が形成されている。切欠き弧５２は凹部溝５１と同心円の中心を通る略直線で切断した形状となっている。
また、一対の本体部２０の外側の面側には、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３及び下部鞘部３４と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧５３が形成されている。鞘側切欠き弧５３は凹部溝５１と同心円の中心を通る直線で切断した形状となっている。
【００５４】
ここで、本体ガイド部材３０は上部フランジ部３１と下部フランジ部３２、また、溶接する管材１００の端部に回動しないように取付けられた上部鞘部３３と下側鞘部３４から構成されている。上部鞘部３３と下側鞘部３４は管材１００の周面に相対回動しないように取付けた形態となっており、管材１００の中心軸と同心軸上に形成された周面を有し、当該中心軸を通る直線で２分割されている。ここで、中心軸を通る直線で２分割とは、略１８０度未満で、管材１００の径に対して３６０度の周囲の対応を行わず、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２とを共用する場合には、１６０〜１８０度未満の範囲内に設定される。
完全に管材１００の中心軸と同心軸上に形成された周面を３６０度覆う構造としないのは、少なくとも、上部フランジ部３１または下部フランジ部３２の外周と線接触に近い面接触を行わせるものであり、これによって一対の本体部２０と管材１００との間の接触抵抗を任意に設定できる構造としている。
【００５５】
一対の本体部２０に形成した上部フランジ部３１と摩擦抵抗材３５の対が挿入される凹部溝５１、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の切欠きである、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧５３は、保持部材６０に形成されている凹部溝６１、凹部溝６１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の切欠きである切欠き弧６２、凹部溝６１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧６３に連続する円を形成している。
【００５６】
保持部材６０は、２本のボルト６０ａで一対の本体部２０に固着されて一体となっている。この状態で本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２は管材１００と同時に回動する。しかし、一対の本体部２０の凹部溝５１、切欠き弧５２、鞘側切欠き弧５３と保持部材６０の凹部溝６１、切欠き弧６２、鞘側切欠き弧６３によって上部フランジ部３１と下部フランジ部３２は管材１００の長さ方向の移動が阻止される。また、一対の本体部２０は本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２にガイドされるから、管材１００の周囲を回動自在となっている。
【００５７】
しかし、この回動の際には、本体部２０の切欠き弧５２側の面と本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２との間で摩擦抵抗材３５を挟んで摺動するから、所定の接触抵抗が発生することになる。但し、２本のボルト６０ａで保持部材６０を一対の本体部２０側に強く締め付けないようにする必要がある。摩擦抵抗材３５が徐々に摩耗したとき、一対の本体部２０側に保持部材６０を締め付けるとそれだけて接触抵抗を大きくすることができる。即ち、初心者が使用を開始するときには、摩擦抵抗材３５のみで所定の接触抵抗を得て、摩擦抵抗材３５の摩耗の進度に応じて、一対の本体部２０側に保持部材６０を締め付けるようにしてあるので初心者の学習能力に応じた使い勝手ができる。
したがって、溶接トーチ１を操作する感覚で管材１００を回動させながら溶接を行うことができる。
【００５８】
［実施の形態１］
参考形態１は本体ガイド部材３０が管材１００の周囲を回動することにより、管材１００の周囲をＴＩＧ溶接するものである。しかし、管材１００の周方向に回動させ、その長さ方向に移動させない構造としては、本実施の形態１の構造も採用できる。なお、ここでは、参考形態１と相違する構成のみを説明する。
【００５９】
図１２に示すように、上部フランジ部３１及び上部鞘部３３と下部フランジ部３２及び下部鞘部３４は、複数本のボルト３２ａによって一体に固定され、管材１００の周面に配設される構造であり、参考形態１の構造との間に違いがない。
相違点は図１２(ａ)及び図１２(ｂ)に示すように、上部鞘部３３と下部鞘部３４には、３個以上の窓部７１を上部鞘部３３と下部鞘部３４に等間隔に形成し、そこに、芯材７２で軸支したローラベアリング７３を配置する。ローラベアリング７３の周囲は、上部鞘部３３と下部鞘部３４の内面よりも０．１〜１ｍｍ突出した配置としている。また、芯材７２は鋼材からなり、両端が上部鞘部３３と下部鞘部３４の外面に配設した支持環７４で位置決めし、支持環７４及び上部鞘部３３の上面または下部鞘部３４の上面に溶接している。
【００６０】
したがって、上部鞘部３３及び下部鞘部３４を複数本のボルト３２ａで一体化することにより、管材１００の周囲がローラベアリング７３の周面で接触し、上部鞘部３３及び下部鞘部３４と管材１００との接触抵抗を低下させ、転がり摩擦抵抗としている。これにより、本体部２０は管材１００の周囲を回動するが、管材１００の軸方向の移動は困難となる。また、ローラベアリング７３は芯材７２の固定位置に近いことから、外力が回転するローラベアリング７３の抵抗となり、ボルト３２ａの締付け具合によって回転移動の調整が可能となる。なお、ローラベアリング７３の周面には管材１００の長さ方向への移動を禁止するローレットがけをしてもよい。
【００６１】
本実施の形態では、管材１００の周囲にローラベアリング７３を３個配設しているが、本発明を実施する場合には、３個以上であれば良く、また、好ましくは３個以上の場合、均等配置するのが好ましい。また、市販の複数からなる環状のローラベアリングを複数分割したものでもよい。
また、本発明を実施する場合の管材１００の周囲に配設したローラベアリング７３は、管材１００の周方向に回転自在であり、管材１００の長さ方向に移動を規制できる機構であればよい。
【００６２】
［参考形態３］
上記参考形態１及び実施の形態１においては、本体ガイド部材３０を本体部２０にボルトで取付けるものであり、参考形態２は保持部材６０を本体部２０にボルトで取付けるものである。しかし、作業効率を上げる場合には、ボルトに代わってマグネット(永久磁石)で固着する手段の採用が望ましい。なお、ここでは、参考形態２と比較してその構成を説明する。
【００６３】
本参考形態３の本体ガイド部材３０は、参考形態２と同様、本体部２０に取付けられる上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２には、複数のボルト２２ｂが貫通する挿通孔３１ａを有していない。勿論、本発明を実施する場合には、挿通孔３１ａを有することが発明の障害となるものではないから、設けても、設けてあってもよい。
溶接する管材１００の端部に嵌められた本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部は、管材１００に対して回動しないようにマグネット９１により管材１００の周囲に堅固に取付けられる。本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び／または下部鞘部３４には弧状にマグネット９１が埋設されていて、管材１００及び上部鞘部３３と下部鞘部３４が管材１００に吸着させられる構造となっている。
【００６４】
なお、マグネット９１の配設は、マグネット９１の形状に左右されるものではなく、本発明を実施する場合、マグネット９１の形状を拘束する要因もない。結果的に、マグネット９１から生じる磁界で、上部鞘部３３及び下部鞘部３４と管材１００が相対移動しないように吸着できるものであればよい。
【００６５】
本参考形態ではマグネット９１は半円弧状のもので、上部鞘部３３と下側鞘部３４に拡径処理を行った拡径部９３と、その端部からの飛び出しを禁止する端部カバー９２により収納されている。本参考形態３では、鉄とニッケル、アルミニウムを主成分とするＭＫ鋼磁石を使用したが、アルニコ磁石を使用してもよい。また、フェライト磁石でも十分な吸着力が得られる。
【００６６】
上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２は、本体部２０に形成された凹部溝５１に挿入される。一対の本体部２０の内側の対向面側には、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の切欠きである切欠き弧５２が形成されている。切欠き弧５２は凹部溝５１と同心円の中心を通る略直線で切断した形状となっている。
即ち、一対の本体部２０の外側の面側には、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３及び下部鞘部３４と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧５３が形成されている。鞘側切欠き弧５３は凹部溝５１と同心円の中心を通る直線で切断した形状となっている。これらの構造は、参考形態２と相違するものではない。
【００６７】
本参考形態３の本体ガイド部材３０は、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２、また、溶接する管材１００の端部に回動しないように取付けられた上部鞘部３３と下側鞘部３４、マグネット９１から構成されている。上部鞘部３３と下側鞘部３４は管材１００の周面に相対回動しないようにマグネット９１で一体に取付けた形態となっており、管材１００の中心軸と同心軸上に形成された１８０度未満の周面を有し、当該中心軸を通る直線で２分割されている。この状態で本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２は管材１００と一体となって回動する。
【００６８】
一対の本体部２０に形成した上部フランジ部３１が挿入される凹部溝５１、凹部溝５１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧５３は、保持部材８０に形成されている凹部溝６１、凹部溝６１と同心円で管材１００の径が嵌合される弧状の上部鞘部３３と嵌合する切欠きである鞘側切欠き弧６３に連続する円を形成している。この保持部材８０は、参考形態２の保持部材６０の上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２を収容する嵌合構造と相違するものはない。
【００６９】
保持部材８０は、１本の軸ピン８１で本体部２０に軸支されて一体となっている。その反対側の自由端には、マグネット８２が埋設されている。マグネット８２は保持部材８０の自由端８３側を本体部２０に吸着し、自由端８３側を固定することができる。マグネット８２は保持部材８０に設けられた挿着孔８４に装着されている。したがって、マグネット８２としてネオジム磁石を使用しても、自由端８３をペンチ、プライヤー等で強く叩くことにより解放され、本体部２０から本体ガイド部材３０及び管材１００を取外すことができる。また、上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２の外周と凹部溝５１及び凹部溝６１の溝の圧力によって摩擦抵抗を決定することができ、マグネット８２の吸着力が当該摩擦抵抗の大きさを決定する。これらマグネット９１及びマグネット８２は、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の永久磁石である。全体の構造によって材料が決定される。
【００７０】
使用の際には、一対の本体部２０の凹部溝５１、切欠き弧５２、鞘側切欠き弧５３と保持部材８０の凹部溝６１、切欠き弧６２、鞘側切欠き弧６３によって上部フランジ部３１と下部フランジ部３２は管材１００の長さ方向の移動が阻止される。また、一対の本体部２０は本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２にガイドされるから、管材１００の周囲を管材１００と一体となって回動自在となっている。しかし、この回動の際に、所定の接触抵抗を発生させる。したがって、溶接トーチ１を操作する感覚で管材１００を回動させながら溶接を行うことができる。
【００７１】
図１４の参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の取付け作業の説明図を用いて、管材１００に本装置を取付ける作業について説明する。
図１４（ａ）に示すように、管材１００相互を突合わせて、溶接線Ｇで溶接を行う場合について説明する。まず、図１４（ｂ）に示すように、合成樹脂または合成ゴムからなる位置合わせ冶具３０１を溶接する管材１００に被せる。位置合わせ冶具３０１の深さＬは上部フランジ部３１及び下部フランジ部３２の外面に一致させる距離に等しくなっている。
【００７２】
ここで、図１４（ｃ）に示すように、位置合わせ冶具３０１の端部に本体ガイド部材３０を配設する。即ち、上部フランジ部３１及び上部鞘部３３、下部フランジ部３２及び下側鞘部３４を、マグネット９１によって管材１００に取付ける。本体ガイド部材３０の配設が完了すると、図１４（ｄ）に示すように、位置合わせ冶具３０１を取り外し、そこに本体２０を取付ける。
【００７３】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０と、トーチ保持部材１０を固着する本体部２０と、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０と、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が回動自在にまたは回動不可に取付けられ、上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部が溶接する管材１００の端部に嵌められてなる本体ガイド部材３０とを具備するものである。
【００７４】
したがって、参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に上部フランジ部３１、下部フランジ部３２からなるフランジ部が取付けられ、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部からなる本体ガイド部材３０によって、溶接線Ｇに沿った円周の動きが可能となる。また、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接の際に母材である管材１００と同一の材料を供給できるから、管材１００相互間の溶接間隔の広い狭いに関係なく、溶接が可能となる。
【００７５】
特に、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に取付けられた本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部によって管材１００を保持できるから、溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０の移動方向のみ、即ち、回動方向のみを溶接線Ｇに沿って、または溶接線Ｇを中心にウィービング等に気を使って使用することができ、溶接において重要な母材と溶接トーチ１との間隔も保持されているから、移動のみに神経を集中させればよいことから、経験者でなくてもより良い溶接が可能となる。
このように、溶接線Ｇに忠実に沿った作業が可能で、溶接トーチ１と溶接線Ｇとの距離を一定とし、必要に応じて溶接ワイヤの供給も可能であり、管材相互間、管材とエルボ、チーズ等の付属部品との溶接が可能となる。
【００７６】
本参考形態２及び参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０と、トーチ保持部材１０を固着する本体部２０と、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０と、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が取付けられ、溶接する管材１００に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部からなる本体ガイド部材３０と、本体部２０に取付けられ、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部に嵌合する保持部材６０，８０を具備するものである。
【００７７】
本参考形態２及び参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が取付けられ、溶接する管材１００に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部からなる本体ガイド部材３０によって、溶接トーチ１は溶接線Ｇに沿った円周方向の動きが可能となる。また、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接の際に母材と同一の材料を供給できるから、幅広のＵ型状開先を施したものであっても、直接的な突合せであっても、管材１００相互間の溶接間隔の広い狭いに関係なく、ＴＩＧ溶接が可能となる。
【００７８】
特に、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０を固着する本体部２０は、本体部２０に取付けられた本体ガイド部材３０の上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部によって管材１００を保持できるから、溶接トーチ１を保持するトーチ保持部材１０の移動方向のみ、即ち、回動方向のみを溶接線Ｇに沿って、または溶接線Ｇを中心にウィービング等に気を付けて使用することができ、溶接において重要な母材と溶接トーチ１との間隔も保持されているから、移動のみに神経を集中させればよいことから、経験者でなくてもより良い溶接が可能となる。
【００７９】
このように、溶接線Ｇに忠実に沿った作業が可能で、溶接トーチ１と溶接線Ｇとの距離を一定とし、必要に応じて溶接ワイヤ２の供給も可能であり、管材１００相互間、管材１００とエルボ２００、チーズ等の付属部品との溶接が可能となる。また、本発明のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の装置全体が簡単な構造で、廉価でもある。
また、前記本体部２０に取付けられ、前記本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部に嵌合する保持部材６０，８０は、本体部２０との間に所定の関係を維持することができるから、取付け及び取外しの作業効率が良い。
【００８０】
以上のように、本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置のトーチ保持部材１０は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材を介して保持するものである。
したがって、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材を介して保持するものであるから、溶接線Ｇを中心にウィービング等を行う場合でも、緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材の許容する範囲の動きにより可能となる。また、緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材の許容する動きの範囲内で動きが採れ、また、通常では、所定の位置決め機能で定点が決まってくるから固定手段による固定と見做すことができ、溶接トーチ１と母材としての管材１００とのアークを安定化させることができる。
【００８１】
本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体部２０は、トーチ保持部材１０を両側から固着してトーチ保持部材１０と一体化したものである。したがって、本体部２０はトーチ保持部材１０の両側から一体化するものであるから、溶接トーチ１に重心位置が設定されるか、その近くに重心位置が定まるので装置が扱いやすく、操作性に優れる。
【００８２】
本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、両側から本体部２０に固着され、その間の略中央に溶接ワイヤ２を案内するガイド孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けたものである。
したがって、ガイド孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを通して溶接ワイヤ２を案内させ、その溶接に使用することができる。また、溶接トーチ１と溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は対向位置とすることができ、本体部２０の構造を堅固なものに組付けることができる。
【００８３】
本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が固着され、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部が回動自在としたものである。
したがって、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部は、その長さ方向に対しては、ガタツキがない以上は長さ方向の移動は困難となり、回動方向の移動を許容することとなるから、特別な手段を講じることなく、管材１００の周りを回動させることができる。
【００８４】
本参考形態２及び参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が嵌合され、溶接する管材１００の端部に取付けられた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部がその回動を拘束されているものである。
したがって、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が嵌合され、溶接する管材１００の端部に取付けられた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部がその回動を拘束しているので、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部に沿って本体部２０が回動し、溶接トーチ１の回動(本体部２０が回動)のみが自在となり、溶接トーチ１は溶接線Ｇに沿ったＴＩＧ溶接作業が可能となる。
【００８５】
また、本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、本体部２０の両側に配設されている。本体部２０が両側に配設されているものでは、本体部２０が両側から保持され、重心位置が中央にくるとともに、トーチ保持部材１０、本体部２０及び本体ガイド部材３０、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０の構造が安定し、安定した回動を行うことができる。
ＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０が、本体部２０の片側に配設されているものでは、本体部２０が片側から保持され、管材１００相互間、または、管材１００とエルボ２００、管材１００とチーズ等の付属部品との溶接が可能となる。
【００８６】
本参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置のトーチ保持部材１０及び／または溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接位置の変更が可能なように角度及び／または位置を変更自在としたものである。このように、溶接位置の変更が可能なように角度及び／または位置を変更自在としたものであるから、溶接位置、溶接深さ、溶接ワイヤの太さによって溶接トーチ１の位置と溶接ワイヤ２との位置を最適な位置に設定することができる。
【００８７】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置のトーチ保持部材１０は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を保持するもので、ウィービング等の機能の有無には関係なく、溶接トーチ１を取付け自在であればよい。例えば、ウィービング等の機能はトーチ保持部材１０の付属品として実施することもできる。
【００８８】
また、トーチ保持部材１０を固着する本体部２は、トーチ保持部材１０と一体に形成された鋳物等の鋳造品の本体部２０でもよいし、上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のように、本体部２にトーチ保持部材１０が後付されたものでも良い。本体部２０は、１個とすることも２個とすることもできる。
【００８９】
そして、溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、本体部２０に固着され、必要に応じて溶接ワイヤ２を溶接個所に案内するものであればよく、送給装置の有無には関係しない。必要に応じて、溶接ワイヤ２を溶接個所に案内する送給装置を取付けることができる。
【００９０】
更に、上記本体ガイド部材３０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が取付けられ、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部でなり、上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部から完全な環状に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が形成されていなくとも、本体部２０と結合できる形状であればよい。
【００９１】
更にまた、参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置のトーチ保持部材１０は、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ１を緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材を介して保持するものである。ここで、緩衝材１１ｂ及び／または緩衝材１２ｂからなる緩衝材は合成樹脂、ゴム、皮革等の弾性体であればよい。
本体部２０は、トーチ保持部材１０を両側から固着してトーチ保持部材１０と一体化したものであるが、ここで、本体部２０は、対向する２個の部品で構成してもよいし、１個の鋳物で形成してもよい。
【００９２】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１にかかるＴＩＧ溶接トーチハンド装置の前記溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、両側から本体部２０に固着され、その間の略中央に溶接ワイヤ２を案内するガイド孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けたものである。
ここで、溶接ワイヤ２を案内するガイド孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃは複数種類の溶接ワイヤ２を挿入自在としてもよい。或いは送り装置を配設することもできる。また、溶接ワイヤ２を案内するガイド孔４１ａ，４１ｂ，４１ｃは一方の本体部２０側から溶接トーチ１の放電電極１ｂ側に斜めに配設することもできる。
【００９３】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が固着され、溶接する管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部が相対的に回動自在としたものである。
【００９４】
ここで、上記参考形態１の本体ガイド部材３０は、管材１００の端部に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部が、管材１０と共に回動自在であるから、管材１００の周囲に滑らかな回動が得られ、溶接に無理のない処理ができるように上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部の締め付けによって自在に回動力を設定できる。また、参考形態２及び実施の形態１及び参考形態３のように構成すると、または、図示しないスプリングでローラベアリングを取付けると、管材１００の長さ方向の移動を阻止できる。即ち、参考形態２及び実施の形態１及び参考形態３のように、管材１００の長さ方向に移動でき難く、その回転方向に移動自在な構造を有しておればよい。
【００９５】
上記参考形態２及び参考形態３のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が嵌合され、溶接する管材１００の端部に取付けられた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部がその回動を拘束されているものである。
ここで、本体ガイド部材３０は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が嵌合され、溶接する管材１００の端部に取付けられた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部がその相対的な回動を拘束され、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が本体部２０に形成された凹部溝５１に嵌合して、回動自在としたものである。
【００９６】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置の本体ガイド部材３０は、本体部２０の両側に配設されている。ここで、上記本体ガイド部材３０は、一方のみとすることができるが、管材１００相互間を溶接する場合には、本体部２０の両側に配設するのが望ましい。
【００９７】
上記参考形態１乃至参考形態３及び実施の形態１のＴＩＧ溶接トーチハンド装置のトーチ保持部材１０及び／または溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接位置の変更が可能なように角度及び／または位置を変更自在としたものである。
ここで、トーチ保持部材１０及び／または溶接ワイヤ供給ガイド部材４０は、溶接ト―チ１のアーク及び溶接ワイヤ２の供給が自在になり、溶接が深い場合、浅い場合の対応ができるように、その角度及び／または位置を変更自在とするものである。
【００９８】
上記参考形態２及び参考形態３では、上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が本体部２０に形成された凹部溝５１に嵌合して、回動自在としたものであるが、本発明を実施する場合には、フランジ部の断面の凸状を凹状とすることもできる。
【００９９】
なお、参考形態１の下部フランジ部３２及び下部鞘部３４、参考形態２の保持部材６０、実施の形態１の下部フランジ部３２及び下部鞘部３４、ローラベアリング７３の構成は、スプリング力で付勢された挟み部品として軸支した回動部品として構成することができる。
【０１００】
また、参考形態２及び参考形態３は、本体部２０に上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部が取付けられ、溶接する管材１００に嵌められた上部鞘部３３及び下部鞘部３４からなる鞘部からなる本体ガイド部材３０と、本体部２０に取付けられ、本体ガイド部材３０の上部フランジ部３１と下部フランジ部３２からなるフランジ部に嵌合する保持部材６０，８０を具備するものである。この保持部材６０，８０は参考形態２では、２本のボルトで固着しており、また、参考形態３では軸ピン８１で軸支している。
【０１０１】
しかし、本発明を実施する場合には、例えば、参考形態２のようにボルト６０ａで直接取付けるものではなく、ボルト６０ａにコイルスプリングを通し、保持部材６０の移動をスプリング力によって自在とすることもできる。また、保持部材８０の軸ピン８１から下に管材１００の半径程度離れた位置にレバーを取付け、そのレバーを本体部２０方向に移動させることにより開閉自在とすることもできる。また、マグネット８２に代えて、スプリング力で同様に保持部材８０を本体部２０方向にスプリング力を付与する構成とすることもできる。
【０１０２】
また、参考形態３のマグネット８２，９１は、本発明を実施する場合には、相手材と接触することを前提とするものではなく、互いに吸引され、その間の間隔が殆どゼロに近い状態になっておればよい。相手材と接合し、吸引しているときには、両者が離れ難くなる場合があるので、通常、両者を接触させないのが好適な仕様である。勿論、分離する手段を用意すれば問題はない。また、ＭＫ鋼磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石の場合には、両者を直接接合させても、その分離は自在であった。
【符号の説明】
【０１０３】
１    溶接トーチ
２    溶接ワイヤ
１ｂ    放電電極
１０    トーチ保持部材
１１    カバー部材
１１ｂ,１２ｂ    緩衝材
１２    受部材
２０    本体部
３０    本体ガイド部材
３１    上部フランジ部
３２    下部フランジ部
３３    上部鞘部
３４    下部鞘部
４０    溶接ワイヤ供給ガイド部材
６０，８０    保持部材
１００    管材
２００    エルボ                                                                                
【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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【図１５】
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