(57)【要約】【課題】重ね継手の仮付け溶接を行う場合に熟練者でなくてもＴＩＧトーチを所定の倣い角度位置に容易に位置決めできる継手仮付治具装置を得ること。【解決手段】コ字状に形成され、相対向する一対の縦壁を有する本体フレーム１と、本体フレームの一方の縦壁の内側に取り付けられた継手仮付治具本体３と、継手仮付治具本体に垂下するよう取り付けられ、先端が本体フレームの下端から突出する棒状の板厚方向ストッパ５と、継手仮付治具本体に、先端電極が薄板の重ね継手１５に対して所定の狙い角度位置に設定され、且つ板厚方向ストッパの先端より上方に位置するように取り付けられたＴＩＧトーチ７と、本体フレームの一対の縦壁の下端部に形成され、板厚方向ストッパの先端が重ね継手の上板１５ａに当接した状態の時に重ね継手の上板と下板１５ｂとの段差部に係合する継手直角方向ストッパ部９とを備えてなる。【選択図】図１
2008229686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コ字状に形成され、相対向する一対の縦壁を有する本体フレームと、
該本体フレームの一方の縦壁の内側に取り付けられた継手仮付治具本体と、
該継手仮付治具本体に垂下するよう取り付けられ、先端が前記本体フレームの下端から突出する棒状の板厚方向ストッパと、
前記継手仮付治具本体に、先端電極が薄板の重ね継手に対して所定の狙い角度位置に設定され、且つ板厚方向ストッパの先端より上方に位置するように取り付けられたＴＩＧトーチと、
前記本体フレームの一対の縦壁の下端部に形成され、前記板厚方向ストッパの先端が重ね継手の上板に当接した状態の時に重ね継手の上板と下板との段差部に係合する継手直角方向ストッパ部と、
を備えてなることを特徴とする継手仮付治具装置。
【請求項２】
前記本体フレームに板厚方向直動ガイド機構を取り付け、該板厚方向直動ガイド機構に前記継手仮付治具本体を板厚方向に可動自在に取り付け、前記本体フレームと前記継手仮付治具本体との間に前記本体フレーム内に前記ＴＩＧ溶接トーチが常時は収納されるようにバネを張設したことを特徴とする請求項１記載の継手仮付治具装置。
【請求項３】
前記継手仮付治具本体に、継手直角方向と板厚方向にスライド調整可能なスライド機構を介して前記ＴＩＧトーチが取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の継手仮付治具装置。
【請求項４】
前記板厚方向ストッパは途中に絶縁材を介して先端部が本体フレームと絶縁状態に形成され、該板厚方向ストッパの先端部と本体フレームとで接触検知スイッチを構成していることを特徴とする請求項１〜３記載の継手仮付治具装置。
【請求項５】
前記溶接トーチ及び母材側ケーブルと、これらに溶接電源を供給する溶接電源装置との間にトーチスイッチ又は前記接触検知スイッチを介在させるよう切替ることができる切替ボックスを設けたことを特徴とする請求項４記載の継手仮付治具装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は継手仮付治具装置、更に詳しくはメンブレン構造のＬＮＧ船或いはＬＮＧタンクにおけるメンブレン等の薄板の重ね継手の仮付溶接施工を行う場合に使用する継手仮付治具装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に現状のメンブレン等の薄板の重ね継手の仮付施工では、手動ＴＩＧを用いているが、熟練技能者が手溶接と同様に、直接ＴＩＧトーチを操作しているため、以下の課題がある。
仮付け作業の訓練は３〜４ヶ月の長期間に亘り、多大な訓練コストが必要となる。また、熟練者でも、ＴＩＧトーチによるアークでの仮付け時にアークを出すときには遮光板を付けるために一瞬目を離すために、正確にＴＩＧトーチの電極の狙い位置を保持することが困難であるという問題があった。
そこで、薄板の重ね継手の仮付施工の際に、ＴＩＧトーチの電極の狙い位置を正確に保持するようにした仮付用の治具に相当するものをを適用した従来例としては以下のようなものがある。
かかる従来の低温貯槽のメンブレン接合方法は、メンブレンの重ね部を粘着テープで仮付け接着し、その後にメンブレンの隅肉部分を本溶接するものである（例えば、特許文献１参照）。
なお、本溶接に関する従来の自動溶接装置としては、コルゲーション上に配置された溶接トーチ移動装置により溶接トーチの向きと位置を調整することにより、コーナープレートとメンブレンシートとを溶接するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２４５６３０号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開平７−２５６４５２号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の従来の低温貯槽のメンブレン接合方法のメンブレンの重ね部を粘着テープで仮付け接着するものでは、施工要領で規定されている許容ＧＡＰ以下に仮付けすることが困難であると同時に、ＬＮＧ船の場合、船級の承認を必要とするが、特にコルゲーション部等で塑性変形がある場合などには適用できないため、船級の承認を得ることができないという問題があった。
また、特許文献２に記載の従来の自動溶接装置は仮付け溶接ではなく本溶接に関するものであり、コルゲーション部の本溶接を行うことはできないものであった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、重ね継手の仮付け溶接を行う場合に熟練者でなくてもＴＩＧトーチを所定の倣い角度位置に容易に位置決めでき、仮付溶接を容易に施工できる継手仮付治具装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る継手仮付治具装置は、コ字状に形成され、相対向する一対の縦壁を有する本体フレームと、該本体フレームの一方の縦壁の内側に取り付けられた継手仮付治具本体と、該継手仮付治具本体に垂下するよう取り付けられ、先端が前記本体フレームの下端から突出する棒状の板厚方向ストッパと、前記継手仮付治具本体に、先端電極が薄板の重ね継手に対して所定の狙い角度位置に設定され、且つ板厚方向ストッパの先端より上方に位置するように取り付けられたＴＩＧ溶接トーチと、前記本体フレームの一対の縦壁の下端部に形成され、前記板厚方向ストッパの先端が重ね継手の上板に当接した状態の時に重ね継手の上板と下板との段差部に係合する継手直角方向ストッパ部とを備えてなる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る継手仮付治具装置においては、コ字状に形成され、相対向する一対の縦壁を有する本体フレームと、該本体フレームの一方の縦壁の内側に取り付けられた継手仮付治具本体と、該継手仮付治具本体に垂下するよう取り付けられ、先端が前記本体フレームの下端から突出する棒状の板厚方向ストッパと、前記継手仮付治具本体に、先端電極が薄板の重ね継手に対して所定の狙い角度位置に設定され、且つ板厚方向ストッパの先端より上方に位置するように取り付けられたＴＩＧトーチと、前記本体フレームの一対の縦壁の下端部に形成され、前記板厚方向ストッパの先端が重ね継手の上板に当接した状態の時に重ね継手の上板と下板との段差部に係合する継手直角方向ストッパ部とを備えてなるので、コンパクトでシンプルな構造であり、通常の手動ＴＩＧトーチを利用することができる。
また、薄板重ね継手に仮付溶接を行う場合に、ＴＩＧトーチを把持して重ね継手の上板に本体フレームの下端を当て、次に本体フレームに形成されている継手直角方向ストッパ部が重ね継手の上板と下板との段差部に係合するまで該段差部に向けてスライドさせ、該継手直角方向ストッパ部が重ね継手の段差部に係合させると共に本体フレームに取り付け固定された継手仮付治具本体から垂下する棒状の板厚方向ストッパの先端が重ね継手の上板に当接させられるときには、熟練者でなくても継手仮付治具本体に取り付けられた溶接トーチの先端電極が重ね継手に対して所定の狙い角度位置に位置決めされることとなり、その後にＴＩＧトーチで行う仮付溶接を容易に施工でき、安定した仮付施工品を得ることができるという効果がある。
従って、本発明の継手仮付治具装置を使用することにより、仮付技能者の訓練期間の短縮が図られ、経済的効果が期待できるものである。
また、ＴＩＧトーチは汎用品を使用でき、継手仮付治具装置以外のコストは発生しないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実施の形態１．  
図１は本発明の実施の形態１に係る継手仮付治具装置の使用状態を示す構成図、図２は同継手仮付治具装置を別の角度から見た使用状態を示す構成図、図３は同継手仮付治具装置のＴＩＧトーチとスライダ調整機構とを示す構成図、図４は同継手仮付治具装置の板厚方向スライダ機構と継手直角方向スライダ機構を示す構成図、図５は同継手仮付治具装置の板厚方向スライダ機構と継手直角方向スライダ機構を示す別の角度から見た構成図、図６は同継手仮付治具装置の継手直角方向ストッパ部による位置決め状態を示す説明図、図７は同継手仮付治具装置により仮付けされる重ね継手を示す斜視図、図８は同継手仮付治具装置が重ね継手のコルゲーション部を移行する状態を示す断面図、図９は同継手仮付治具装置による位置決め手順を示す説明図である。
【０００７】
図１〜図５において、本発明の実施の形態１に係る継手仮付治具装置は、コ字状ステンレス製の本体フレーム１と、本体フレーム１の一方の縦壁に固定された板厚方向直動ガイド機構２と、板厚方向直動ガイド機構２に板厚方向に可動自在に取り付けられ、水平な継手直角方向にスライドする継手仮付治具本体を兼ねる継手直角方向スライダ機構３と、継手直角方向スライダ機構３に直交して取り付けられ、板厚方向にスライドする板厚方向スライダ機構４と、継手直角方向スライダ機構３に垂下して設けられた板厚方向ストッパ５と、板厚方向スライダ機構４の下部にトーチ取付金具６を介して取り付けられたＴＩＧトーチ７と、一端が本体フレーム１の天面に係止され、他端が板厚方向スライダ機構４に係止され、ＴＩＧトーチ７を引っ張り上げている引張バネ８とから構成されている。
そのＴＩＧトーチ７はＴＩＧ溶接電源（図示省略）につながっている。
【０００８】
ＴＩＧトーチ７のトーチ把持部７ａがトーチ取付金具６を介して板厚方向スライダ機構４の下部に取り付けられ、引張バネ８で本体フレーム１の上方へ引っ張られている。
従って、仮付け操作時以外は、ＴＩＧトーチ７のトーチ先端が本体フレーム７内に格納され、トーチ先端及びトーチ先端に取り付けられている電極が破損しないように保護されている。
【０００９】
継手直角方向スライダ機構３は、図３〜図５に示すように、１本のネジ１０の両端を螺回自在に支持すると共に２本のガイドロッド１１の両端を支持するコ字状のスライダ受け部材１２と、１本のネジ１０に螺回自在に取り付けられると共に２本のガイドロッド１１が挿通する共用スライダ１３と、１本のネジ１０の一端に取り付けられた調整ツマミ１４とからなる。
また、板厚方向スライダ機構４も、図３〜図５に示すように、１本のネジ２０の両端を螺回自在に支持すると共に２本のガイドロッド２１の両端を支持するコ字状のスライダ受け部材２２と、１本のネジ２０に螺回自在に取り付けられると共に２本のガイドロッド２１が挿通する共用スライダ１３と、１本のネジ２０の一端に取り付けられた調整ツマミ２４とからなる。
そして、スライダ１３は継手直角方向スライダ機構３と板厚方向スライダ機構４とで共用されており、継手直角方向スライダ機構３の１本のネジ１０及び２本のガイドロッド１１と板厚方向スライダ機構４の１本のネジ２０及び２本のガイドロッド２１とはスライダ１３内で直交している。
【００１０】
板厚方向ストッパ５とＴＩＧトーチ７との間隔距離を調整したい場合は、継手直角方向スライダ機構３の調整ツマミ１４を回すことによりおこなう。即ち、調整ツマミ１４を回すと、スライダ１３が継手直角方向に移動し、そのスライダ１３に取り付けられている板厚方向スライダ機構４が結局は継手直角方向に移動するため、継手直角方向スライダ機構３に固定されているＴＩＧトーチ７に対して板厚方向スライダ機構４に取り付けられているＴＩＧトーチ７が継手直角方向に移動し、板厚方向ストッパ５とＴＩＧトーチ７との間隔の微調整を行うことができる。
また、板厚方向スライダ機構４の調整ツマミ２４を回すことにより、スライダ１３が板厚方向に移動し、そのスライダ１３に取り付けられている継手直角方向スライダ機構３が結局は板厚方向に移動する微調整を行うことができる。
【００１１】
そこで、板厚方向スライダ機構４の調整ツマミ２４を回し、ＴＩＧトーチ７をトーチ取付金具６を介して取り付けている板厚方向スライダ機構４を継手直角方向スライダ機構３に対して板厚方向に移動させ、継手直角方向スライダ機構３に垂下して設けられた板厚方向ストッパ５の先端より、ＴＩＧトーチ７の先端に取り付けられた電極先端が重ね継手１５のメンブレンシートである下板１５ｂ側にくるように調整しておく。
そうすると、板厚方向ストッパ５の先端を重ね継手１５のメンブレンシートである上板１５ａの表面に押し付ければ、ＴＩＧトーチ７の電極先端が板厚方向で継手１５の下板１５ｂ側の位置にくるように位置決めすることができる。このとき、板厚方向ストッパ５は継手１５の上板１５ａ側を押すことになるため、重ね継手１５のギャップを小さくする作用もある。
【００１２】
また、本体フレーム１には図６に示すように、本体フレーム１の相対向する縦壁下端部に、 該下端部を重ね継手１５の上板１５ａと下板１５ｂとの段差分だけ切り欠いて継手直角方向の位置決めを行うための継手直角方向ストッパ部９を形成している。
この本体フレーム１の縦壁の下端部に形成した継手直角方向ストッパ部９を継手１５の段差部に係合させることで、継ぎ手直角方向に対し、正確にＴＩＧトーチ７の電極先端を所定の狙い角度位置に位置決めすることができる。
【００１３】
図７は本発明の実施の形態１に係る継手仮付治具装置により仮付けされる重ね継手を示し、メンブレンの重ね継ぎ手の仮付け箇所は、図７に示すように平行部１７だけでなく、凹凸を伴うコルゲーション部１８もある。
また、本発明の継手仮付治具装置ではトーチ把持部７ａが本体フレーム１に対して板厚方向直動ガイド機構２に沿って板厚方向に可動可能に移動できるようになっているため、図８に示すように平行部１７と同様にコルゲーション部１８の凹凸に対しても問題なく位置決めができる。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態１に係る継手仮付治具装置を用いてＴＩＧトーチ７を位置決めする手順を図９に基づいて説明する。
図９の（ａ）に示すように、まずＴＩＧトーチ７を把持し、重ね継手１５の上板１５ａに継手仮付治具装置の本体フレーム１の下端を当てて図９の（ｂ）に示す状態にする。
次に、継手垂直方向ストッパ９が重ね継手１５の上板１５ａと下板１５ｂとの段差部に当たるまで当該段差部に向けてスライドさせ、図９の（ｃ）に示すような状態にする。
しかる後に、本体フレーム１を垂直に立てた状態で棒状の板厚方向ストッパ５が上板１５ａに当たるまでＴＩＧトーチ７を下方に押し付け、図９の（ｄ）に示すような状態にする。
このようにすることにより、ＴＩＧトーチ７の電極先端が重ね継手１５に対して所定の狙い角度位置に再現性よく位置決めされる。
このように位置決めされたら、ＴＩＧトーチ７により仮付溶接を行う。
【００１５】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係る継手仮付治具装置による位置決め手順を示す説明図である。
この実施の形態２は、引張バネ８の設ける位置が実施の形態１と異なるものである。
この実施の形態２では、引張バネ８の一端を継手直角方向スライダ機構３に係止させ、引張バネ８の他端を本体フレーム１の縦壁の下端側に係止させたものである。
次に、本発明の実施の形態２に係る継手仮付治具装置を用いてＴＩＧトーチ７を位置決めする手順を図１０に基づいて説明する。
図１０の（ａ）に示すように、まずＴＩＧトーチ７を把持し、重ね継手１５の上板１５ａに板厚方向ストッパ５を押し当てて本体フレーム１の下端が上板１５ａに当たるまで押し付け、図１０の（ｂ）に示す状態にする。
次に、継手垂直方向ストッパ９が上板１５ａと下板１５ｂとの段差部に当たるまで当該段差部に向けてスライドさせ、図１０の（ｃ）に示す状態にする。
このようにすることにより、ＴＩＧトーチ７の電極先端が重ね継手１５に対してしょていの狙い角度位置に再現性よく位置決めされる。
このように位置決めされたら、ＴＩＧトーチ７により仮付溶接を行う。
【００１６】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る同継手仮付治具装置の電気的構成を示す説明図、図１２は同継手仮付治具装置の溶接電源とＴＩＧトーチの回路構成図である。
実施の形態１は、ＴＩＧトーチ７の電極先端の位置決め後、トーチスイッチをオンさせてＴＩＧアークをスタートさせるものであるが、 この実施の形態３では、ＴＩＧトーチ７の電極先端の位置決め後、自動的にＴＩＧアークをスタートさせるようにしたものである。
実施の形態１と実質的に同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略し相違する構成について説明する。
この実施の形態３では、継手仮付治具装置のステンレス製の板厚方向ストッパ５の先端部は、図１１に示すように、途中に絶縁材１９を介在させてステンレス製の本体フレーム１と絶縁状態に形成する。こうして、その板厚方向ストッパ５の先端部と本体フレーム１とで接触検知スイッチ４１が構成されている。
【００１７】
この継手仮付治具装置のＴＩＧ溶接電源装置３０は、内部に切替スイッチ３２を有する切替ボックス３１と、昇圧トランス３３とを有している。ＴＩＧ溶接電源装置３０の入力端子３４には入力ケーブル３５が接続され、昇圧トランス３３に接続されている出力端子３７にはＴＩＧ溶接トーチ７と母材側ケーブル３８が接続されている。
切替ボックス３１の電源側端子３１ａは入力端子３４の一方と昇圧トランス３３の一方の入力側に接続され、入力端子３４の他方は昇圧トランス３３の他方の入力側に接続されている。
また、切替ボックス３１のトーチスイッチ側端子３１ｂはトーチスイッチ４０と接続され、切替ボックス３１の接触検知スイッチ側端子３１ｃは接触検知スイッチを構成する板厚方向ストッパ５の先端部と本体フレーム１に接続されている配線が接続されている。
そして、切替ボックス３１の切替スイッチ３２によってトーチスイッチ４０又は接触検知スイッチ４１の切替接続がなされ、切替接続されたトーチスイッチ４０又は接触検知スイッチ４１のオン・オフによって溶接電源のオン・オフ動作ができるように構成されている。
【００１８】
図１２に示すように、ＴＩＧ溶接電源装置３０の切替ボックス３１で切替スイッチ３２が接触検知スイッチ４１側に接続されている場合、板厚方向ストッパ５が重ね継手１５のメンブレンである上板１５ａに接触すると、接触検知スイッチ４１がオンとなり、溶接電源がオンとなってＴＩＧトーチ７と母材側との間に電圧が印加され、ＴＩＧアークによる仮付溶接が自動的に開始される。
このとき、接触検知スイッチ４１がオンし続けても所定の時間が経過すれば溶接電源がオフとなるようなタイマをＴＩＧ溶接電源装置３０に設けておけば、タイマの動作により安定した仮付ビードが得られる。
通常、このような接触検知スイッチ４１を使用する場合、チャタリング現象が起こることがあるため、切替ボックス３１内にチャタリング防止回路を設けると実用的な装置となる。
なお、接触検知スイッチ４１による自動アークスタート機能を使用しない場合は、切替ボックス３１で切替スイッチ３２がトーチスイッチ４０側に接続されるように切り替えておけば、トーチスイッチ４０のオンにより、溶接電源がオンとなってＴＩＧトーチ７と母材側との間に電圧が印加され、ＴＩＧアークによる仮付溶接が手動操作により開始される。
【００１９】
上記実施の形態１〜３では、メンブレンの重ね継手溶接での仮付けを前提としているが、他の薄板の重ね継手溶接でも同様の効果が期待できる。
また、上記実施の形態１〜３、ＴＩＧ溶接での仮付作業を前提としたが、マニュアルトーチ方式の溶接法であれば、溶接プロセスに依存せず適用できる。
さらに、仮付け時にトーチ先端が適正に位置決めされたことを認識するための接触検知スイッチを板厚方向ストッパ５の先端部と本体フレーム１とで構成しているが、別途近接スイッチやリミットスイッチを用いて実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る継手仮付治具装置の使用状態を示す構成図。
【図２】同継手仮付治具装置を別の角度から見た使用状態を示す構成図。
【図３】同継手仮付治具装置のＴＩＧトーチとスライダ調整機構を示す構成図。
【図４】同継手仮付治具装置の板厚方向スライダ機構と継手直角方向スライダ機構を示す構成図。
【図５】同継手仮付治具装置の板厚方向スライダ機構と継手直角方向スライダ機構を示す別の角度から見た構成図。
【図６】同継手仮付治具装置の継手直角方向ストッパ部による位置決め状態を示す説明図。
【図７】同継手仮付治具装置により仮付けされる重ね継手を示す斜視図。
【図８】同継手仮付治具装置が重ね継手のコルゲーション部を移行する状態を示す断面図。
【図９】同継手仮付治具装置による位置決め手順を示す説明図。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る継手仮付治具装置による位置決め手順を示す説明図。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る同継手仮付治具装置の電気的構成を示す説明図。
【図１２】同継手仮付治具装置の溶接電源とＴＩＧトーチの回路構成図。
【符号の説明】
【００２１】
１  本体フレーム、２  板厚方向直動ガイド機構、３  継ぎ手直角方向スライダ機構（継手仮付治具本体、４  板厚方向スライダ機構、５  板厚方向ストッパ、６  トーチ取付金具、７  ＴＩＧトーチ、８  引張バネ、９  継手直角方向ストッパ部、１５  重ね継手、１５ａ  上板、１５ｂ  下板。
【図１】
2008229686.tif 000003
【図２】
2008229686.tif 000004
【図３】
2008229686.tif 000005
【図４】
2008229686.tif 000006
【図５】
2008229686.tif 000007
【図６】
2008229686.tif 000008
【図７】
2008229686.tif 000009
【図８】
2008229686.tif 000010
【図９】
2008229686.tif 000011
【図１０】
2008229686.tif 000012
【図１１】
2008229686.tif 000013
【図１２】
2008229686.tif 000014