(57)【要約】      （修正有）【課題】熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明は、円形の穴部１０を有する銅平板１の穴部１０の周縁部１１と、円筒状の銅管２の一方側の端部２１とを溶接する薄肉銅板の溶接方法であって、穴部１０の周縁近傍１０ａの銅平板１を、上治具３１及び下治具３２で一定の狭圧力となるように挟み込み、且つ、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板の溶接方法である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の穴部を有する銅平板の前記穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接する薄肉銅板の溶接方法であって、
前記穴部の周縁近傍の前記銅平板を、上治具及び下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、且つ、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板の溶接方法。
【請求項２】
前記狭圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上である請求項１記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項３】
前記上治具又は前記下治具が前記余分な溶接熱を逃がすものである請求項１又は２に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項４】
前記上治具又は前記下治具が鉄材からなる請求項３記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項５】
前記下治具が、上面が平坦となった環状体であり、
前記銅管が該下治具の内側に挿入可能となっている請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項６】
前記上治具が、板状体と、該板状体の下面に設けられた当接部とからなり、
前記当接部の下面が平坦となっており、
一体となった前記板状体及び前記当接部が、前記銅管の形状に沿った半円状の切り欠き部を有し、
前記板状体の前記切り欠き部側の端部がテーパー状になっている請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項７】
前記銅管と前記切り欠き部周縁との隙間の距離が２ｍｍ〜６ｍｍである請求項６記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接方法により製造される排水用ドレン。
【請求項９】
円形の穴部を有する銅平板の前記穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接するための薄肉銅板の溶接装置であって、
前記穴部の周縁近傍の前記銅平板を、一定の狭圧力となるように挟み込むための上治具及び下治具と、
前記下治具が嵌合される円形孔が形成された基台と、
前記円形孔周縁の前記基台の下面に固定具で固定された環状の支持ブロックと、
該支持ブロックの内周壁に嵌め込まれた環状の弾性ブロックと、
前記支持ブロック及び前記弾性ブロックの下面に当接された環状の当接板と、
該当接板を介して前記支持ブロックに固定具で固定された環状の固定ブロックと、
を備え、
前記基台及び前記下治具の上面に前記銅平板を載置した際、前記下治具の上面が、前記基台の上面と面一となり、且つ、前記下治具が前記弾性ブロックにより上方に付勢される薄肉銅板の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンに関し、更に詳しくは、銅平板と、銅管とをティグ溶接により溶接する薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及びそれにより製造される排水用ドレンに関する。
【背景技術】
【０００２】
母材を互いに溶融させ接合する溶接方法として、アーク溶接、ガス溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接等が知られている。
その中でも、空気中の放電現象（アーク放電）を利用し、金属同士を繋ぎ合わせるアーク溶接が最も一般的に行われている。
また、アーク溶接の中でも、溶接時に火花が散らず、比較的簡単な方法であるティグ溶接（ＴＩＧ溶接）が注目されている。なお、ティグ溶接とは、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス（シールドガス）を吹き付けながら、タングステン棒からアークを出し、その熱で母材を溶かすという溶接方法である。
ティグ溶接によれば、高品質で美しい溶接ビード（溶接跡）が得られるという利点があり、また、種々の金属の溶接に適用できるので、主に、ステンレスやアルミニウム等の溶接に採用されている。
【０００３】
具体例としては、ステンレス鋼母材同士を所定の開先形状で突合せ溶接する際に、ステンレス鋼母材表面に金属酸化物の粉末と溶媒を混合してなる溶込み促進剤を塗布した後ＴＩＧ溶接する溶接方法（例えば、特許文献１参照）や、厚３ｍｍ以上の鋼管パイプを固定して周囲をＴＩＧ溶接する溶接方法（例えば、特許文献２参照）や、所定の板厚の円筒状または平板状の鋼材の縁部に、鋼材の表裏の両面からレーザー溶接およびティグ溶接でビードの繋ぎ部を形成して鋼材同士を結合する溶接方法（例えば、特許文献３参照）等が知られている。
【０００４】
なお、溶接により製造される製品としては、例えば、排水管の内側に嵌められる円筒状の管部材と、該管部材の上部に半径方向に広がるように形成された鍔部材とで構成され、管部材と鍔部材とを、鉛同士で溶け合わせて一体化した改修用ドレンが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１０２８９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７７７６９号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６４７３７号公報
【特許文献４】特許第４４０５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の溶接方法は、鋼材を用いたものであり、上記特許文献４に記載の改修用ドレンは、鉛を用いたものであり、いずれも銅板を用いたものではない。
また、銅板は、鋼材とは異なり、熱に対して敏感であるため、鋼材を銅板に置き換えて、上述の溶接方法で溶接することは困難である。すなわち、銅板を用いてティグ溶接を行った場合、シールドガスでシールドされた状態であっても、銅板に溶接熱を長時間付与し続けると、余分な溶接熱が銅板に伝わり、熱膨張や酸化を引き起こす恐れがある。なお、このことは、銅板が薄肉状の銅板（以下「薄肉銅板」という。）である場合、より顕著に表れる。
これらのことから、薄肉銅板を用いたティグ溶接は極めて困難であり、薄肉銅板の溶接により製造される製品も、品質が劣る傾向にある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレン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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、穴部の周縁近傍の銅平板を、上治具及び下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、且つ、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明は、（１）円形の穴部を有する銅平板の穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接する薄肉銅板の溶接方法であって、穴部の周縁近傍の銅平板を、上治具及び下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、且つ、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１０】
本発明は、（２）狭圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上である上記（１）記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１１】
本発明は、（３）上治具又は下治具が余分な溶接熱を逃がすものである上記（１）又は（２）に記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１２】
本発明は、（４）上治具又は下治具が鉄材からなる上記（３）記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１３】
本発明は、（５）下治具が、上面が平坦となった環状体であり、銅管が該下治具の内側に挿入可能となっている上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１４】
本発明は、（６）上治具が、板状体と、該板状体の下面に設けられた当接部とからなり、当接部の下面が平坦となっており、一体となった板状体及び当接部が、銅管の形状に沿った半円状の切り欠き部を有し、板状体の切り欠き部側の端部がテーパー状になっている上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１５】
本発明は、（７）銅管と切り欠き部周縁との隙間の距離が２ｍｍ〜６ｍｍである上記（６）記載の薄肉銅板の溶接方法に存する。
【００１６】
本発明は、（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の溶接方法により製造される排水用ドレンに存する。
【００１７】
本発明は、（９）円形の穴部を有する銅平板の穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接するための薄肉銅板の溶接装置であって、穴部の周縁近傍の銅平板を、一定の狭圧力となるように挟み込むための上治具及び下治具と、下治具が嵌合される円形孔が形成された基台と、円形孔周縁の基台の下面に固定具で固定された環状の支持ブロックと、該支持ブロックの内周壁に嵌め込まれた環状の弾性ブロックと、支持ブロック及び弾性ブロックの下面に当接された環状の当接板と、該当接板を介して支持ブロックに固定具で固定された環状の固定ブロックとを備え、基台及び下治具の上面に銅平板を載置した際、下治具の上面が、基台の上面と面一となり、且つ、下治具が弾性ブロックにより上方に付勢される薄肉銅板の溶接装置に存する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の薄肉銅板の溶接方法においては、銅平板の穴部の周縁部と、銅管の一方側の端部とをティグ溶接する際に、穴部の周縁近傍の銅平板を、上治具及び下治具で一定の狭圧力となるように挟み込むことにより、銅平板が変形することを抑制することができる。なお、銅管は断面が円形であるため、そもそも変形し難い構造である。
また、同時に、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がすことにより、薄肉銅板が酸化することを極力防止できる。
【００１９】
このとき、上治具又は下治具が余分な溶接熱を逃がすものである場合、すなわち、上治具又は下治具が余分な溶接熱を他に伝えるものである場合、銅平板を上治具及び下治具で挟み込むことにより、一定の狭圧力を付与できると同時に、余分な溶接熱を逃がすことも可能となる。このため、極めてシンプルな状態で薄肉銅板のティグ溶接を行うことが可能となる。
なお、上治具又は下治具が鉄材からなることが好ましい。この場合、薄肉銅板に付与された余分な溶接熱を効果的に逃がすことができる。
【００２０】
本発明の薄肉銅板の溶接方法においては、狭圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、銅平板の変形を十分に抑制することができる。
また、上治具又は下治具が余分な溶接熱を逃がすものである場合は、狭圧を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、逃がす効率（余分な溶接熱が伝導する効率）がより向上する。
【００２１】
本発明の薄肉銅板の溶接方法においては、銅管が該下治具の内側に挿入可能となっているので、下治具を、銅平板の穴部周縁近傍の特定の位置に確実に当接させることが可能となる。
【００２２】
本発明の薄肉銅板の溶接方法においては、上治具が、板状体と、該板状体の下面に設けられた当接部とからなり、当接部の下面が平坦となっており、一体となった板状体及び当接部が、銅管の形状に沿った半円状の切り欠き部を有しているので、上治具を銅管の周方向に近接させた状態で溶接することができる。
また、板状体の切り欠き部側の端部がテーパー状になっているので、タングステン棒から放出されるアークにより直接加熱されることを抑止することができる。
このとき、銅管と切り欠き部周縁との隙間の距離が２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。この場合、上治具又は下治具により、銅平板の変形を十分に抑制することができる。
また、上治具又は下治具が余分な溶接熱を逃がすものである場合は、必要な溶接熱を逃がさず、余分な溶接熱のみを逃がすことができるため、極めて効果的である。
【００２３】
本発明の排水用ドレンにおいては、上述した銅の溶接方法により製造されるので、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。これにより、品質が十分に優れる排水用ドレンを得ることができる。
【００２４】
本発明の薄肉銅板の溶接装置によれば、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。
また、基台及び下治具の上面に銅平板を載置した際、下治具の上面が、基台の上面と面一となり、且つ、弾性ブロックにより上方に付勢されることになるので、溶接後、上治具や銅平板を取り外した場合、下治具が弾性ブロックの弾性力により上方に突き上げられる。このため、下治具を取り外し易い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる銅平板を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図２】図２の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる銅管を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図３】図３の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いる溶接装置の一部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、その溶接装置を用いた溶接方法を説明するための概略断面図である。
【図４】図４の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる上治具を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。
【図５】図５の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる下治具を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る排水用ドレンを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２７】
本発明に係る薄肉銅板の溶接方法は、薄肉銅板からなる銅平板及び銅管をティグ溶接により溶接する方法の発明である。
図１の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる銅平板を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、銅平板１は、薄い平板状であり、その略中央に円形の穴部１０を有している。
そして、銅平板１においては、この穴部１０の円周上に周縁部１１が形成されている。なお、当該周縁部１１は、銅平板１がその面から上方に立ち上がるように、すなわち起立するように屈曲した構造となっている。
【００２８】
ここで、銅平板１としては、その厚さＨ１が０．３ｍｍ〜１ｍｍの薄いものが好適に用いられる。
また、用いられる銅平板１の種類は、銅が主成分であり且つ脱酸素されているものであれば、特に限定されない。具体的には、無酸素銅板、リン脱酸銅板等が挙げられる。なお、銅平板１は、リン青銅板等の銅以外の金属を含む合金からなるものであってもよい。
【００２９】
図２の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる銅管を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、銅管２は、薄い板を円筒状にしたものであり、内部が空洞となっている。なお、銅管２の外径と、上述した穴部１０の径とは略同じ大きさとなっている。
そして、銅管２の一方側の端部２１は、銅管２の他の部分より径が大きくなった構造となっている。すなわち、銅管２の一方側の端部２１は、端に向かって銅管２の径が徐々に大きくなった部分と、その後、径が一定となった部分とからなる。
【００３０】
ここで、銅管２としては、その厚さＨ２が０．３ｍｍ〜１ｍｍの薄いものが好適に用いられる。なお、上述した銅平板１の厚さＨ１と銅管２の厚さＨ２とは、同一であっても異なっていてもよい。
また、用いられる銅管２の種類は、上述した銅平板１と同じように、銅が主成分であり且つ脱酸素されているものであれば、特に限定されない。具体的には、無酸素銅管、リン脱酸銅管等が挙げられる。なお、銅管２は、リン青銅管等の銅以外の金属を含む合金からなるものであってもよい。
【００３１】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法においては、銅平板１の穴部１０の周縁部１１と、銅管２の一方側の端部２１とを溶接する。
図３の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いる溶接装置の一部を示す概略断面図である。
図３の（ａ）に示すように、溶接装置１００においては、図示しない銅平板を一定の狭圧力となるように挟み込むための図示しない上治具及び下治具３２と、下治具３２が嵌合される円形孔が形成された基台４と、円形孔周縁の基台４の下面に固定具で固定された環状の支持ブロック４１と、該支持ブロック４１の内周壁に嵌め込まれた環状の弾性ブロック４２と、支持ブロック４１及び弾性ブロック４２の下面に当接された環状の当接板４３と、該当接板４３を介して支持ブロック４１に固定具で固定された環状の固定ブロック４４とを備える。
【００３２】
溶接装置１００において、下治具３２は、基台４の円形孔に嵌合され、支持ブロック４１及び弾性ブロック４２により支持される。
また、ブロック同士の間は、必要な溶接熱が逃げないようにするため、隙間を設けないことが望ましい。
また、支持ブロック４１及び弾性ブロック４２には、後述するエアー流路Ｐが形成されている。
【００３３】
溶接装置１００において、下治具３２の上面は、基台４の上面より高さＳの分だけ上方に突出している。このため、基台４及び下治具３２の上面に銅平板を載置し上治具３１で押し下げた際は、下治具３２の上面が、基台４の上面と面一となると共に、下治具３２には、弾性ブロック４２による上方の弾性力が付勢される。
したがって、例えば、溶接後に上治具や銅平板を取り外すと、弾性ブロック４２の弾性力が解放されることにより、下治具３２は上方に突き上げられることになる。このため、下治具３２を取り外し易い。
【００３４】
溶接装置１００において、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４は、固定具を取り外すことにより、全て取り外し自在となっている。
このため、下治具３２を下方から突き上げて取り外すことにより交換を容易に行うことができ、また、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４の交換も可能となる。
なお、異なるサイズの銅管や下治具を用いて溶接する場合は、支持ブロック、弾性ブロック、当接板及び固定ブロックを適当なサイズのものに交換して用いればよい。
【００３５】
また、基台４、固定ブロック４４としては、鉄等の金属材が好適に用いられる。
支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３としては、テフロン(登録商標)等の樹脂材が好適に用いられる。
また、固定具としては、取り外しできるネジやピン等が用いられる。
【００３６】
図３の（ｂ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、図３の（ａ）に示す溶接装置を用いた溶接方法を説明するための概略断面図である。
図３の（ｂ）に示すように、薄肉銅板の溶接方法においては、まず、銅平板１の穴部１０の周縁部１１に、銅管２の端部２１を圧入することにより、銅管２を銅平板１の穴部１０に装着する。このとき、銅平板１の鉛直方向に向く周縁部１１の上面と、銅管２の鉛直方向に延びる端部２１の上面とは、面一になるように配置することが望ましい。この場合、溶接跡がムラなく平滑となる。
【００３７】
次に、銅平板１は、溶接装置１００の基台４及び下治具３２に支持されるように配置し、銅管２は、下治具３２の内側の治具穴に挿入する。このとき、銅管２と下治具３２及び弾性ブロック４２との間には、溶接部分に向けて反対側からバックシールドガスを導入するための隙間を設ける。
そして、銅平板１の穴部１０の周縁近傍１０ａの銅平板１を、上治具３１及び下治具３２で把持し、一定の狭圧力となるように挟み込む。具体的には、銅平板１を上治具３１及び下治具３２で挟持した状態から、下治具３２を固定して上治具３１を下治具３２に向けて押圧する。尤も、上治具３１を固定して下治具３２を上治具３１に向けて押圧する方法や上治具３１及び下治具３２を互いに押圧する方法も当然適用可能である。
このとき、上述した下治具３２は、銅平板１により下方に押し下げられ、下治具３２の上面が、基台４の上面と面一となる。
【００３８】
ここで、上治具３１及び下治具３２により銅平板１に狭圧力を付与する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、万力を用いる方法等が挙げられる。
なお、この場合は、万力で、上治具３１の上面と、固定ブロック４４の下面とを把持して挟み込めばよい。これにより、上治具３１と、固定ブロック４４等を介した下治具３２とで銅平板１を挟み込むことになる。
【００３９】
薄肉銅板の溶接方法においては、上述したように、支持ブロック４１及び弾性ブロック４２に形成されたエアー流路Ｐから、銅管２と、下治具３２及び弾性ブロック４２との間の隙間を介して、溶接部分に向けて反対側からバックシールドガスを吹き付ける。
この状態で銅平板１の周縁部１１及び銅管２の端部２１に対して、ティグ溶接を行うことにより、銅平板１と銅管２とを一体化する。
なお、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法においては、上治具３１及び下治具３２の位置を固定して、ティグ溶接が行われる。例えば、上治具３１及び下治具３２の位置に対して、銅平板１及び銅管２を９０°ずつ回転させ、順次溶接が行われる。
【００４０】
ティグ溶接は、公知の方法で行えばよい。すなわち、薄肉銅板の厚み等に応じて、ティグ溶接におけるタングステン棒から放出されるアークの放出角度、電流の大きさ、パルスの幅等を適宜調整して行えばよい。
また、ティグ溶接における電流を極力弱くした場合であっても、薄肉銅板は、熱膨張や酸化を引き起こす。このため、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、ティグ溶接における電流の大きさは問わない。
同様に、ティグ溶接におけるパルスの幅についても問わないが、熱膨張や酸化が起こりにくくなる観点から、パルス幅を設けずに連続してタングステン棒からアークを放出するように設定することが好ましい。
【００４１】
図４の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる上治具を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、上治具３１は、板状体３１０と、該板状体３１０の下面から突出した肉厚の当接部３１２とからなる。なお、当接部３１２の下面は平坦となっている。
また、板状体３１０及び当接部３１２は、銅管２の形状に沿った半円状の切り欠き部３１ａを有している。
また、当接部３１２は、後述する下治具３２の形状に対応するように、下面視で半環状となっている。
【００４２】
上治具３１においては、当接部３１２の下面が銅平板１に直接当接される。そのため、当接部３１２の下面は平坦になっている。
そして、上治具３１は、半円状の切り欠き部３１ａを有しているので、上治具３１を銅管２の周方向に沿って極力近接させた状態で配置することができる。
これらのことにより、薄肉銅板の溶接方法においては、銅管２に近接させた上治具３１が、当接部３１２を介して、銅平板１に当接し、更にそれを部分的に押圧することになる。
【００４３】
上治具３１においては、板状体３１０の切り欠き部３１ａ側の端部３１１が、下側が水平方向に突出したテーパー状になっている。このため、タングステン棒Ｗから放出されるアークを逃がすことにより、上治具３１が直接加熱されることを極力抑制することができる（図３の（ｂ）参照）。
また、この場合、溶融している部分を斜め方向から目視し易くなるので、作業性も向上する。
【００４４】
図５の（ａ）は、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法に用いられる下治具を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。
図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、下治具３２は、垂直断面が逆Ｌ字状の環状となっており、内側に治具穴３２ａを有している。なお、上述したように、治具穴３２ａには、銅管２が挿入される。
また、下治具３２は、上面が銅平板１に直接当接される。そのため、下治具３２の上面は平坦になっている。すなわち、銅平板１は、上述した上治具３１の当接部３１２の下面と、下治具３２の上面に当接した状態で挟持されることになる。
【００４５】
薄肉銅板の溶接方法においては、銅管１が下治具３２の治具穴３２ａに挿入可能となっているので、下治具３２を、銅平板１の穴部１０周縁近傍の特定の位置に確実に当接させることが可能となる。
なお、下治具３２の銅平板１に当接される位置は、上述した上治具３１の当接部３１２が銅平板１に当接される位置に対応するようになっている。
【００４６】
図３の（ｂ）に戻り、上治具３１及び下治具３２は、ティグ溶接において生じる余分な溶接熱を逃がす材質のものであることが好ましい。すなわち、上治具３１及び下治具３２は、極力、伝熱性の優れた材質からなることが好ましい。
この場合、上治具３１及び下治具３２を銅平板に当接させ、ティグ溶接を行うと、上治具３１及び下治具３２が溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がすことができる。すなわち、薄肉銅板が瞬間的に溶融する温度を維持しつつ、余分な熱は逃がし、ティグ溶接を行うことができる。その結果、薄肉銅板が酸化することを防止できる。
なお、上述したように、上治具３１は、切り欠き部３１ａを有するので、極力、銅管２の周囲に近接できる。このため、銅管２の周囲に沿って、銅平板１に伝達される余分な溶接熱を逃がすことができる。
また、下治具３２は、環状となっているので、同様に、銅管２の周囲に沿って、銅平板１に伝達される余分な溶接熱を逃がすことができる。
【００４７】
上治具３１及び下治具３２の材質としては、伝熱性の観点から、ステンレス、アルミニウム、鉄、真鍮等が挙げられる。なお、上治具３１と下治具３２とは同一材質であってもよく、異なる材質であってもよい。
これらの中でも、上治具３１又は下治具３２の材質は、鉄材からなることが好ましく、上治具３１及び下治具３２の材質が、いずれも鉄材からなることがより好ましい。
なお、上治具３１においては、当接部３１２のみが鉄材であってもよい。
上治具３１又は下治具３２が鉄材であると、効果的に熱を逃がすため、薄肉銅板に付与された余分な溶接熱を効果的に逃がすことができる。このため、薄肉銅板が熱を溜めることを抑制することができる。
【００４８】
ここで、銅管２と上治具３１の切り欠き部３１ａ周縁との隙間の距離Ｈ３は、２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。この場合、溶接熱を確実に逃がすことができ、且つ、隙間の距離をこの範囲内で調整することにより、溶接熱を逃がすスピードをコントロールすることができる。
距離Ｈ３が２ｍｍ未満であると、距離Ｈ３が上記範囲内にある場合と比較して、薄肉銅板に付与される必要な溶接熱も吸収してしまい、薄肉銅板の溶融を妨げる恐れがあり、距離Ｈ３が６ｍｍを超えると、距離Ｈ３が上記範囲内にある場合と比較して、薄肉銅板の熱膨張や酸化を十分に抑制できない場合がある。
【００４９】
薄肉銅板の溶接方法において、上治具３１及び下治具３２が銅平板１に付与する狭圧力は、２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましく、２３０ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。
この場合、銅平板１が溶接熱により熱膨張することを十分に抑制することができる。
また、上治具３１及び下治具３２で銅平板１を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の狭圧力で強く挟み込むことにより、余分な溶接熱を上治具３１及び下治具３２に流れ込み易くすることができる。
【００５０】
これらのことから、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法においては、上治具３１又は下治具３２として余分な溶接熱を逃がす材質のものを採用し、且つ、銅平板１を上治具３１及び下治具３２で強く挟み込んだ状態とすることで、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行うことができる。
したがって、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法によれば、極めてシンプルな状態でありながら、薄肉銅板の熱膨張及び酸化を抑制しつつ、薄肉銅板のティグ溶接を行うことが可能となる。
【００５１】
次に、上述した薄肉銅板の溶接方法により製造される排水用ドレンについて説明する。
排水用ドレンは、建造物、機器、土壌等に溜まった雨水、湧水、地下水、汚水等の排水を外部に排出するための装置である。
【００５２】
図６は、本実施形態に係る排水用ドレンを示す斜視図である。
図６に示すように、本実施形態に係る排水用ドレン５は、銅板部５１と、銅板部５１の略中央の穴部の周縁に溶接された銅管部５２とからなる。
排水用ドレン５においては、銅板部５１により排水が銅管部５２に案内され、銅管部５２に連結された図示しない排水管から排出されるようになっている。
【００５３】
排水用ドレン５は、上述した薄肉銅板の溶接方法を用いて製造される。すなわち、軽量化された薄肉の排水用ドレン５が製造される。
したがって、排水用ドレン５は、薄肉銅板に対するティグ溶接により、熱膨張や酸化を引き起こさずに製造することができる。これにより、排水用ドレン５は、銅褐色で表面は艶やかで流れた状態になり、ビートが発生しない、高品質なものとすることができる。
ちなみに、薄肉銅板は、熱が溜まると、青色や金色に変色し、表面が沸騰したような状態の波状になる。なお、更に熱を与えると、薄肉銅板は、酸化銅に変化することになる。これらの現象が品質低下の原因となる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、銅平板１の周縁部１１は、銅平板１がその面から上方に立ち上がるように屈曲した構造となっており、銅管２の一方側の端部２１は、銅管２の他の部分より径が大きくなった構造となっているが、周縁部１１及び一方の端部２１の構造は、これらに限定されるものではない。
また、銅平板１の周縁部１１及び銅管２の一方側の端部２１は、これらの構造を有していなくてもよい。
【００５６】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法においては、基台４、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４を設けているが、これらは必須の構成ではない。すなわち、銅平板１や下治具３２を支持可能であれば、これらに限定されるものではない。
【００５７】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、基台４には、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４により、下治具３２を支持する底が形成されているが、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４の形状は、図３の（ｂ）に示されている形状に限定されない。
すなわち、嵌合する下治具の形状に合わせて、支持ブロック４１、弾性ブロック４２、当接板４３及び固定ブロック４４の形状を適宜変更することができる。
【００５８】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、上治具３１は、板状体３１０と、該板状体３１０の下面に設けられた平板状の当接部３１２とからなり、銅管２の形状に沿った半円状の切り欠き部３１ａを有し、板状体３１０の切り欠き部３１ａ側の端部３１１がテーパー状になっており、下治具３２は、垂直断面が逆Ｌ字状の環状となっているが、上治具３１及び下治具３２の構造は、これらに限定されるものではない。
【００５９】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法において、上治具３１及び下治具３２は、いずれも、余分な溶接熱を逃がすものであるとしているが、いずれか一方であってもよく、余分な溶接熱を逃がすものを別途設けてもよい。
【００６０】
本実施形態に係る薄肉銅板の溶接方法、及び、本実施形態に係る薄肉銅板の溶接装置においては、ティグ溶接を行っているが、他のアーク溶接を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の薄肉銅板の溶接方法及び薄肉銅板の溶接装置は、銅平板と銅管とのティグ溶接に用いられる。すなわち、ティグ溶接により製造される排水用ドレン等の製造に用いられる。
また、本発明の排水用ドレンは、建造物、機器、土壌等に溜まった雨水、湧水、地下水、汚水等の排水を外部に排出するための装置として用いられる。
本発明の薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンによれば、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・銅平板
１０・・・穴部
１０ａ・・・穴部の周縁近傍
１１・・・周縁部
２・・・銅管
２１・・・一方側の端部
３１・・・上治具
３１０・・・板状体
３１１・・・切り欠き部側の端部
３１２・・・当接部
３１ａ・・・切り欠き部
３２・・・下治具
３２ａ・・・治具穴
４１・・・支持ブロック
４２・・・弾性ブロック
４３・・・当接板
４４・・・固定ブロック
５・・・排水用ドレン
５１・・・銅板部
５２・・・銅管部
Ｈ１・・・（銅平板の）厚さ
Ｈ２・・・（銅管の）厚さ
Ｈ３・・・距離
Ｓ・・・高さ
Ｗ・・タングステン棒
【図１】
2018030141.tif 000003
【図２】
2018030141.tif 000004
【図３】
2018030141.tif 000005
【図４】
2018030141.tif 000006
【図５】
2018030141.tif 000007
【図６】
2018030141.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月23日(2016.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018030141.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月25日(2017.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の穴部を有する銅平板の前記穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接する薄肉銅板の溶接方法であって、
前記穴部の周縁近傍の前記銅平板を、上治具及び下治具で一定の狭圧力となるように挟み込み、且つ、溶接の際に生じる余分な溶接熱を逃がしながらティグ溶接を行う薄肉銅板の溶接方法。
【請求項２】
前記狭圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上である請求項１記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項３】
前記上治具又は前記下治具が前記余分な溶接熱を逃がすものである請求項１又は２に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項４】
前記上治具又は前記下治具が鉄材からなる請求項３記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項５】
前記下治具が、上面が平坦となった環状体であり、
前記銅管が該下治具の内側に挿入可能となっている請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項６】
前記上治具が、板状体と、該板状体の下面に設けられた当接部とからなり、
前記当接部の下面が平坦となっており、
一体となった前記板状体及び前記当接部が、前記銅管の形状に沿った半円状の切り欠き部を有し、
前記板状体の前記切り欠き部側の端部がテーパー状になっている請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項７】
前記銅管と前記切り欠き部周縁との隙間の距離が２ｍｍ〜６ｍｍである請求項６記載の薄肉銅板の溶接方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接方法により製造される排水用ドレンの製造方法。
【請求項９】
円形の穴部を有する銅平板の前記穴部の周縁部と、円筒状の銅管の一方側の端部とを溶接するための薄肉銅板の溶接装置であって、
前記穴部の周縁近傍の前記銅平板を、一定の狭圧力となるように挟み込むための上治具及び下治具と、
前記下治具が嵌合される円形孔が形成された基台と、
前記円形孔周縁の前記基台の下面に固定具で固定された環状の支持ブロックと、
該支持ブロックの内周壁に嵌め込まれた環状の弾性ブロックと、
前記支持ブロック及び前記弾性ブロックの下面に当接された環状の当接板と、
該当接板を介して前記支持ブロックに固定具で固定された環状の固定ブロックと、
を備え、
前記基台及び前記下治具の上面に前記銅平板を載置した際、前記下治具の上面が、前記基台の上面と面一となり、且つ、前記下治具が前記弾性ブロックにより上方に付勢される薄肉銅板の溶接装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンの製造方法に関し、更に詳しくは、銅平板と、銅管とをティグ溶接により溶接する薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及びそれにより製造される排水用ドレンの製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンの製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明は、（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の溶接方法により製造される排水用ドレンの製造方法に存する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の排水用ドレンの製造方法においては、上述した銅の溶接方法により製造されるので、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。これにより、品質が十分に優れる排水用ドレンを得ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
本発明の薄肉銅板の溶接方法及び薄肉銅板の溶接装置は、銅平板と銅管とのティグ溶接に用いられる。すなわち、ティグ溶接により製造される排水用ドレン等の製造に用いられる。
また、本発明の排水用ドレンの製造方法は、建造物、機器、土壌等に溜まった雨水、湧水、地下水、汚水等の排水を外部に排出するための装置の製造方法として用いられる。
本発明の薄肉銅板の溶接方法、薄肉銅板の溶接装置及び排水用ドレンの製造方法によれば、熱膨張や酸化を引き起こさずに、薄肉銅板に対してティグ溶接を行うことができる。
飾シートに存する。