(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製ドラム缶の中埋めに際し、不活性ガスを用いたアーク溶接において、
前記ドラム缶を、そのチャイム部の内側を位置決め部材に沿わせてターンテーブル上に位置決め載置し、溶接姿勢を固定させた溶接トーチに対し回転駆動させる一方、
回転水冷式裏当手段の回転裏当体を、前記位置決め部材との間で前記チャイム部を挟んで、溶接部位と対応する前記ドラム缶の外周面に、連続して一定した圧力で押し当てて裏当てしながら溶接すると共に、前記回転水冷式裏当手段にシールド手段を併用し、該シールド手段に備えるシールドボックスを、前記溶接部位と対応する前記ドラム缶の外周面に密着させて、前記シールド手段のガス流出口から不活性ガスを流出し、前記シールドボックス内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする、ドラム缶中埋め溶接方法。
【請求項２】
前記位置決め部材に加えて、前記ターンテーブル上に、シールド手段を併設した環状のチャイム裏当手段を設置し、溶接時、そのチャイム裏当手段を前記チャイム部の内周面に押し当てて裏当てすると共に、前記シールド手段のガス流出口から前記溶接部位に向け不活性ガスを流出させて、前記チャイム部内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする、請求項１に記載のドラム缶中埋め溶接方法。
【請求項３】
前記溶接トーチのドラム缶回転方向内面後方位置に、アフターシールドボックスを並設したシールド手段を備え、溶接時、そのシールド手段のガス流出口から不活性ガスを流出させて、前記アフターシールドボックス内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする、請求項１又は２に記載のドラム缶中埋め溶接方法。
【請求項４】
前記ドラム缶を、溶接時に前記溶接トーチが前記溶接部位に対して下向き垂直姿勢になる角度位置に傾斜させて位置決め支持してなることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のドラム缶中埋め溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胴筒の下端部と地板の周縁部を巻き締めて下向きに環状チャイム部を形成した金属製ドラム缶に適用し得る。特に、その種のドラム缶において、胴筒と地板の面が交わる内周縁をすみ肉溶接し、その溶接ビードで内周縁の隙間を中埋め処理するドラム缶中埋め溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の金属製ドラム缶の中には、内容物の漏洩防止効果が高く、加工も比較的容易であることから、下部側のチャイム部を巻き締め方式で成形したものがある。たとえば図４に示すように、胴筒１の下端部１ａと地板２の周縁部２ａを重ねてカール状に巻き締めて下部のチャイム部３を成形している。
【０００３】
しかし、巻き締め型のドラム缶Ｄでは、胴筒１と地板２の面が交わる内周縁４に沿って隙間４ａができ、使用後に、隙間４ａ内に内容物の残渣ｒが詰まり、それがドラム缶をリサイクル使用するときに障害になっていた。
【０００４】
そこで、従来では、下記のようにアーク溶接機器を使用し、ドラム缶Ｄの上記内周縁４をすみ肉溶接し、その溶接ビードで隙間４ａを中埋めし、これにより、内容物の残渣詰まりを防止してドラム缶のリサイクル使用が円滑に行われるようにしている。
【０００５】
従来のドラム缶用アーク溶接方法は、たとえば図５に示すように、溶接トーチ５ｂを保持したアーク溶接機本体５の可動アーム５ａと、ドラム缶Ｄの設置台６と、裏当部材７とを備えている。裏当部材７は、熱伝導率の高い銅製で、同図（Ｂ）に示すように、やや肉厚な細長板材をドラム缶Ｄの周形状に合わせて環状に曲げ成形し、両端にボルト止め部７ａを有した構造になっている。使用時は、溶接に先立ち、裏当部材７をドラム缶Ｄの内周縁４（溶接部位）と反対側外周に胴巻き状に巻き付け、ボルト止め部７ａをボルト締めして裏当している。
【０００６】
そして、溶接時、設置台６上にドラム缶Ｄを載置し、ドラム缶Ｄ内に溶接トーチ５ｂを胴筒１内の隙間４ａに向け挿入し、可動アーム５ａを回動させて内周縁４をすみ肉溶接し、その溶接部位にできる溶接ビードで隙間４ａを中埋め処理している。
【０００７】
他の従来のドラム缶用アーク溶接方法の中には、たとえば挟み付け式の図６に示すような裏当部材８を用いてドラム缶Ｄを裏当てするものもある。裏当部材８は、ドラム缶Ｄの周形状に合わせて各々半円状の切欠き凹部を設けた一対の裏当開閉板９・９を備え、各裏当板の切欠き凹部に、略扇状の銅製裏当ブロック９ａ‥を敷き詰めた構造になっている。そして、溶接に先立ち、ドラム缶Ｄの左右両側から裏当開閉板９・９を可動し、互いの裏当ブロック９ａ‥を介してドラム缶Ｄを挟み付けてチャイム部３の外周面に裏当していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、従来、胴巻き式（図５）の裏当部材７を用いたドラム缶用アーク溶接方法では、溶接熱の影響で裏当部材７が膨張してドラム缶外周との間にギャップｇを生じ、そのギャップｇのある箇所で溶接部位に溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥を発生しやすいという課題があった。
【０００９】
一方、挟み付け式（図６）の裏当部材８を用いたドラム缶用アーク溶接方法の場合も、溶接時、裏当ブロック９ａ相互間に生ずる間隙を通して、同様に溶接部位に溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥を発生しやすいという課題があった。
【００１０】
また、上記した従来の胴巻き式（図５）、挟み付け式（図６）の溶接方法では、いずれも溶接機の可動アーム５ａを回転させて溶接するために、たとえ倣い装置を付設したとしても、溶接ワイヤーがよじれて供給不安定となり十分な倣い効果が期待できず、その結果、アークの不安定から溶接ビードの突き出し、突き抜け、スパッタが発生していた。一方、ドラム缶の設置台側を単純に回転させる方式があったとしても、通常、ドラム缶外側溶接部位に対し連続して効率的に裏当材を冷却し、また不活性ガスを流出することは困難であるという課題があった。
【００１１】
更に、従来、上記したいずれの裏当部材７・８を用いる場合であっても、通常、溶接対象のドラム缶Ｄが真円ではなく、製造上歪に加工されることから、溶接時、溶接トーチ５ｂと母材間距離が不均一なためにアーク長が一定にならず、そのために厄介な所謂スパッタが発生してしまうという問題がある。そこで、スパッタ発生の対策上、可動アーム５ａに倣い装置を付設するものもあるが、通常、それはアーク発生点より前方で溶接トーチ５ｂと母材間距離を予測倣いする構成であるため、検出距離が厳密には正確ではなく、その結果、アーク長の変動が生じてスパッタの発生を防止することができないという課題が依然として残っている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ドラム缶に対しすみ肉溶接する溶接部位に、溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥が発生することを防止すると共に、スパッタの発生をも防止するドラム缶中埋め溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した発明の目的を達成すべく、請求項１に記載の発明は、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、金属製ドラム缶Ｄの中埋めに際し、不活性ガスを用いたアーク溶接において、前記ドラム缶Ｄを、そのチャイム部３の内側を位置決め部材に沿わせてターンテーブル１１上に位置決め載置し、溶接姿勢を固定させた溶接トーチ１０ｂに対し回転駆動させる一方、回転水冷式裏当手段１３の回転裏当体３０を、前記位置決め部材との間で前記チャイム部３を挟んで、溶接部位Ｐと対応する前記ドラム缶Ｄの外周面に、連続して一定した圧力で押し当てて裏当てしながら溶接すると共に、前記回転水冷式裏当手段１３にシールド手段５０を併用し、該シールド手段５０に備えるシールドボックス５４を、前記溶接部位Ｐと対応する前記ドラム缶Ｄの外周面に密着させて、前記シールド手段５０のガス流出口から不活性ガスを流出し、前記シールドボックス５４内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のドラム缶中埋め溶接方法において、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、前記位置決め部材に加えて、前記ターンテーブル１１上に、シールド手段２０を併設した環状のチャイム裏当手段１２を設置し、溶接時、そのチャイム裏当手段１２を前記チャイム部３の内周面に押し当てて裏当てすると共に、前記シールド手段２０のガス流出口から前記溶接部位Ｐに向け不活性ガスを流出させて、前記チャイム部３内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のドラム缶中埋め溶接方法において、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、前記溶接トーチ１０ｂのドラム缶回転方向内面後方位置に、シールドボックス６２を並設したシールド手段６０を備え、溶接時、そのシールド手段６０のガス流出口から不活性ガスを流出させて、前記シールドボックス６２内を不活性ガスの雰囲気で満たしてなることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載のドラム缶中埋め溶接方法において、たとえば以下に示す図示実施の形態のとおり、前記ドラム缶Ｄを、溶接時は前記溶接トーチ１０ｂが前記溶接部位Ｐに対して下向き垂直姿勢になる角度位置に傾斜させて位置決め支持してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、溶接時は、ドラム缶のチャイム部を、その内側の位置決め部材と、外側の回転水冷式裏当手段とでサンドイッチ状態に挟んで、常時連続して一定した圧力で押し付けているため、ドラム缶の溶接部位に、たとえ歪みがあってもこれを矯正し、また、母材側との間に隙間を発生させることなく、常に溶接トーチと母材の溶接部位間距離を一定に保ちながらドラム缶を回転し、これによって、所定のアーク長を変動させることなく常に一定に保ち、その結果、溶接部位に溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥が発生するのを防止すると共に、スパッタの発生をも防止することができる。しかも、このとき、外側でドラム缶に押し当てた回転水冷式裏当手段の回転裏当体は、冷却水で冷却されているために、常に所定の吸熱効果を発揮し続けることができる。その結果、回転裏当体が従来の如く母材側の高温な溶接熱の影響を受けることが少なく、外側から溶接部位を効果的に裏当てすることができる。しかも、請求項１に記載の発明によれば、シールド手段のガス流出口から、不活性ガスを流出させて、シールドボックス内を不活性ガスの雰囲気で満たすことにより、溶接熱をもった溶接部位が空気中の酸素や窒素と反応して胴巻き状に変色して溶接焼けを起こす弊害を事前に防止することができる。その結果、溶接焼けをとる酸洗処理など後処理を余計に施す手間がなくなるし、ドラム缶の美的外観性も損なわれることがなく、溶接焼けが原因で耐食性が劣化したりする弊害の発生も防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、溶接時は、ドラム缶のチャイム部を、その内側の環状なチャイム裏当手段と、外側の回転水冷式裏当手段とでサンドイッチ状態に挟んで常時連続して一定した圧力で押し付けているため、ドラム缶の溶接部位に、たとえ歪みがあってもこれを矯正し、また、母材側との間に隙間を発生させることなく、常に溶接トーチと母材の溶接部位間距離を一定に保ちながらドラム缶を回転し、これによって、所定のアーク長を変動させることなく常に一定に保ち、その結果、溶接部位に溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥が発生するのを、より一層確実に防止することができると共に、スパッタの発生をも、より一層確実に防止することができる。しかも、このとき、シールド手段のガス流出口から不活性ガスを流出させて、チャイム部内を不活性ガスの雰囲気で満たすことにより、チャイム部側の溶接焼けの発生をより確実に防止することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、さらに加えて、ドラム缶の胴筒内において、シールド手段のガス流出口から不活性ガスを溶接部位に向けて流出させて、シールドボックス内を不活性ガスの雰囲気で満たすことにより、溶接焼けの発生をより一層効果的に且つ確実に防止することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、アーク溶接でのすみ肉溶接に際しても、溶接トーチから溶加材が溶接部位に向けて垂直に溶着し、溶接落ちがなくなり、溶接裏ビードが突出しない綺麗で良好な中埋め処理を施すことができる。
【００２１】
以上のとおり、本発明によれば、ドラム缶中埋め溶接の方法として、地板チャイム部側の裏当材と、回転する水冷式裏当材とで母材を押え込むことにより、吹き抜け、突き出しによる溶接欠陥が無くなり、且つ溶接距離を一定に保つことができるためアークが安定し、溶接欠陥、スパッタの発生を無くすことができる。更に、併設したシールドボックスにより溶接直後を不活性ガスの雰囲気で満たすことにより、溶接焼けのない品質の安定、酸洗処理を省略したドラム缶中埋め溶接方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明のドラム缶中埋め溶接方法を適用するアーク溶接機器の一例で、溶接対象のドラム缶を断面にして示す概略正面図である。本発明の溶接対象は、金属製ドラム缶で、前記図４に示したと同様に、胴筒１の下端部と地板２の周縁部を重ねてカール状に巻き締めて下部側に環状チャイム部３を形成した巻き締め型のドラム缶Ｄである。
【００２４】
図示アーク溶接機器は、可動アーム１０ａで溶接トーチ１０ｂを保持した周知のアーク溶接機の他に、特に、ドラム缶Ｄを載置するターンテーブル１１と、間にチャイム部３を挟んでドラム缶Ｄを押し付けるチャイム裏当手段１２および回転冷却式裏当手段１３を備えている。
【００２５】
チャイム裏当手段１２は、比較的熱伝導性の高い、例えば銅製の肉厚な帯状角材を、図１に示すように、ドラム缶Ｄのチャイム部３の内周形状に合わせ、チャイム部３と略同径の環形状に曲げ成形してなる。斯かるチャイム裏当手段１２は、ターンテーブル１１上にそれと同軸に固着し、後述する溶接時にドラム缶Ｄをターンテーブル１１上に載置したとき、位置決め部材として、ドラム缶Ｄを所定中心位置に位置決めすると同時に、外周面がチャイム部３の内周面に接する構成になっている。加えて、同じターンテーブル１１上にあって、斯かるチャイム裏当手段１２には、シールド手段２０が併設されている。
【００２６】
シールド手段２０は、図示省略したが、ドラム缶Ｄのチャイム部３内に、その内周面にガス流出口を沿わせて配管したガス送給配管を備え、例えば２０％Ａｒ−ＣＯ２の不活性ガスが供給されると、その不活性ガスを、上記ガス送給配管を通してチャイム部３の内周面に向けて案内し、ガス流出口から溶接部位Ｐに向けて流出させる構造になっている。
【００２７】
さらに、図示アーク溶接機器は、上記チャイム裏当手段１２に付設のシールド手段２０の他に、図２に示すように、回転冷却式裏当手段１３の回転裏当体３０と隣接したドラム缶回転方向下流位置に、別途、シールド手段５０を備えている。シールド手段５０は、上記シールド手段２０と同じ不活性ガスを供給する構成になっている。
【００２８】
さて、上記図示溶接機器を使用して本発明のドラム缶中埋め溶接方法を実施し、ドラム缶Ｄの溶接部位Ｐをアーク溶接ですみ肉溶接して中埋め処理するときは、ターンテーブル１１上にドラム缶Ｄを、チャイム裏当手段１２の外周に沿って載置して位置決めセットする。すると、チャイム部３の内周面にチャイム裏当手段１２の外周面が圧接し、内側からチャイム部３を裏当てする。一方、回転水冷式裏当手段１３が退避位置にある回転裏当体３０を押当位置へ回動し、溶接部位Ｐと対応するドラム缶Ｄの外周面に押し当てる。そして、内側のチャイム裏当手段１２と、外側の回転水冷式裏当手段１３とでチャイム部３をサンドイッチ状態に押し付けて裏当てする。
【００２９】
また、シールド手段２０および５０を稼動し、不活性ガスを、ドラム缶Ｄに向けて放出する。そのとき、チャイム部３内のシールド手段２０は、不活性ガスを、ガス送給配管を通してチャイム部３内へ案内してから、ガス流出口からチャイム部３の内周面に向けて流出し、経時、チャイム部３内を不活性ガスの雰囲気で満たしている。一方、外側のシールド手段５０は、退避位置にあるシールドボックス５４をシールド位置へ押し出し、その開口部を溶接部位Ｐと対応するドラム缶Ｄの外周面に密着させる。それから、不活性ガスを溶接部位Ｐの外周に向けて流出する。そして経時、シールドボックス５４内を不活性ガスの雰囲気で満たす。
【００３０】
さていま、ドラム缶Ｄのアーク溶接ですみ肉溶接を開始する場合は、可動アーム１０ａを作動させて溶接トーチ１０ｂを、胴筒１内にあって、特に回転水冷式裏当手段１３の回転裏当体３０の押当位置と対応する溶接部位Ｐに向け挿入し、溶接トーチ１０ｂと溶接部位Ｐ間を所定距離にして位置決めする。しかる後、溶接トーチ１０ｂからアークが発生すると、ターンテーブル１１を回転駆動し、ドラム缶Ｄを回転させながら、すみ肉溶接を行って溶接部位Ｐに溶着する溶接ビードで内周縁の隙間を中埋め処理する。
【００３１】
このとき、本発明では、ドラム缶Ｄのチャイム部３を、内側のチャイム裏当手段１２と、外側の回転水冷式裏当手段１３とでサンドイッチ状態に挟んで常時押し付けているため、ドラム缶Ｄの溶接部位Ｐに、たとえ歪みがあってもこれを矯正し、また、母材側との間に隙間を発生させることなく、常に溶接トーチ１０ｂと母材の溶接部位Ｐ間距離を一定に保ちながら、ドラム缶Ｄを回転させる。従って、所定アーク長を変動させることなく常に一定に保ち、その結果、溶接部位Ｐに溶接ビードの突き出しやアークの吹き抜けのような溶接欠陥が発生することが防止される共に、スパッタの発生をも防止される。しかも、このとき、外側でドラム缶Ｄに押し当てた回転水冷式裏当手段１３の回転裏当体３０は、冷却水が内部の流路を通して冷却されているために、常に所定の吸熱効果を発揮し続けることができる。その結果、回転裏当体３０が従来の如く母材側の高温な溶接熱の影響を受けることが少なく、従って、外側から溶接部位Ｐを効果的に裏当てすることができる。
【００３２】
加えて、本発明では、ドラム缶Ｄの溶接部位Ｐ周りにおいて、チャイム部３内のシールド手段２０の前記ガス送給配管から、不活性ガスを流出させて、チャイム部３内を不活性ガスの雰囲気で満たすと同時に、外側のシールド手段５０からも不活性ガスを流出させて、シールドボックス５４内を不活性ガスの雰囲気で満たしている。その結果、溶接部位Ｐが空気中の酸素や窒素と反応して胴巻き状に変色してしまう溶接焼けの発生が防止される。
【００３３】
以上の如く溶接部位Ｐをアーク溶接ですみ肉溶接して中埋め処理を終え、アークの発生が停止されると、ターンテーブル１１の回転が止まる。その後、回転水冷式裏当手段１３を稼動させて回転裏当体３０を押当位置から元の退避位置へ回動し、ドラム缶Ｄから離隔させる。そして、所望時間後に、シールド手段２０・５０からの不活性ガスの供給を止める。外側のシールド手段５０は、シールドボックス５４をシールド位置から元の退避位置へ戻し、ドラム缶Ｄから離隔させる。
【００３４】
ところで、本発明のドラム缶中埋め溶接方法では、チャイム部３を間に挟んで設置したシールド手段２０・５０に加え、図１に示すように、ドラム缶Ｄの胴筒１内にあって、可動アーム１０ｂで保持した溶接トーチ１０ｂに、別途、シールド手段６０を併設したアーク溶接機器を使用して中埋め溶接する構成にすることもできる。
【００３５】
シールド手段６０は、可動アーム１０ａに取り付け連結したシールドボックス６２を備え、このシールドボックス６２に不活性ガスを供給する構成になっている。
【００３６】
そこで、本発明において、斯かる溶接機器を使用してドラム缶Ｄの溶接部位Ｐをアーク溶接ですみ肉溶接して中埋め処理するとき、シールド手段６０は、可動アーム１０ａを作動させて溶接トーチ１０ｂを、溶接部位Ｐとの間を所定距離にして位置決めセットすると、同時にシールドボックス６２の開口部が溶接部位Ｐに密着する。それから、不活性ガスを、ガス供給ホース６５を通して供給し、ガス流出口から溶接部位Ｐに向けて流出させる。すると、シールドボックス６２内に不活性ガスが満たされるため、その不活性ガスの雰囲気によって溶接部位Ｐが空気中の酸素や窒素と反応して溶接焼けを起こすことを防止することができる。
【００３７】
ところで、上述した図示実施の形態では、水平なターンテーブル１１上にドラム缶Ｄを直立させて、アーク溶接ですみ肉溶接した例を示した。しかし、本発明には、図示省略するが、ドラム缶の載置状態でターンテーブル１１を所望角度傾けて支持する支持装置を備え、たとえば図３に示すように、ドラム缶Ｄを、溶接トーチ１０ｂが溶接部位Ｐに対して下向き垂直姿勢になる角度位置（例えば２０〜４０度）に傾斜させて位置決め支持する構成にすることもできる。これにより、アーク溶接によるすみ肉溶接時は、溶接トーチ１０ｂから溶加材ａが溶接部位Ｐに向けて垂直に溶着し、その結果、溶接裏ビードの突出しない綺麗で漏れのない良好な溶接ビードを得ることができる。また、従来問題となった、溶接落ちの問題もなくすことができる。
【００３８】
また、上述した図示実施の形態では、ドラム缶Ｄのチャイム部３を、内側のチャイム裏当手段１２と、外側の回転水冷式裏当手段１３とでサンドイッチ状態に挟んで裏当てした例を示した。しかし、本発明のドラム缶中埋め溶接方法では、内側の上記チャイム裏当手段１２に代えて、ドラム缶の位置決め用にターンテーブル上に設置した既存の、例えば円弧型の位置決め部材を使用し、ドラム缶Ｄのチャイム部３を、内側又は外側の該位置決め部材と、外側の回転水冷式裏当手段１３とでサンドイッチ状態に挟んで裏当てする構成にしてもよい。なお、本発明において、シールド手段から供給する不活性ガスは、層流状態で流出させることが最も望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のドラム缶中埋め溶接方法を適用するアーク溶接機器の一例で、その溶接対象のドラム缶を断面にして示す概略正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】ドラム缶を所定角度傾けてすみ肉溶接する状態を説明する概略構成説明図である。
【図４】ドラム缶のチャイム部の構造と溶接部位を説明する縦断面図である。
【図５】（Ａ）は従来のドラム缶用アーク溶接機器に備える裏当部材の概略正面図、（Ｂ）は概略平面図である。
【図６】従来の他の裏当部材を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｄ                ドラム缶
Ｐ                溶接部位
１                胴筒
２                地板
３                チャイム部
１０ｂ            溶接トーチ
１１              ターンテーブル
１２              チャイム裏当手段
１３              回転水冷式裏当手段
２０・５０・６０  シールド手段
３０              回転裏当体
５４・６２        シールドボックス
【図１】
0004740601.tif 000002
【図２】
0004740601.tif 000003
【図３】
0004740601.tif 000004
【図４】
0004740601.tif 000005
【図５】
0004740601.tif 000006
【図６】
0004740601.tif 000007