(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き合わせた板材３、４の溶接部位に裏側から不活性ガスを噴射する溶接用裏当て装置１０であり、かつ前記溶接部位よりも大きい開口部１２を有する箱型の箱型本体１１と、この箱型本体１１の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１３と、前記不活性ガス供給部１３により前記箱型本体１１の内部に供給した不活性ガスを分散して前記開口部１２から略均一に噴射するための、前記箱型本体１１に設けた分散構造１５とを有すると共に、前記突き合せた板材３、４の裏面に当接して前記不活性ガスが漏れないようにシールする前記開口部１２の外周部に設けたシール部材１６と、前記箱型本体１１を前記突き合わせた板材３、４にスプリングの復元力により押し付ける押し付け部１７と、前記箱型本体１１が前記突き合わせた板材３、４に沿って球状部材１９ｂが接触し転がり可能に移動することを補助する移動補助部材１９とを備えた溶接用裏当て装置１０と、前記突き合わせた板材３、４の溶接部位を溶接するための溶接装置７と、前記溶接用裏当て装置１０及び前記溶接装置７を前記溶接部位を介して対向させて支持し、前記突き合わせた板材３、４の上側の板材３を跨ぐ略門型の共通の支持部５と、上記板材３の上端縁をレールとし回転可能に支持部５の内部に設けた車輪８ａを回転させて支持部５を移動させるモータ８ｂにより構成する移動機構８と、を有することを特徴とする裏波溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接時に用いる溶接用裏当て装置を備えた裏波溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接に関する技術として例えば特許文献１では、溶接における被溶接物の開先部の裏側に、アルゴンガス溜り用の溝を有する銅製裏当て部材を差し渡した裏波溶接方法が開示され、さらにその従来技術には開先部の裏側にカバーを配置し、このカバーに供給管を設けてバックシールドガスを供給して裏波ビードの酸化を防止する裏波溶接方法が紹介されている。
【０００３】
また、特許文献２では、母材裏面側の開先方向に沿って凹部空間を形成し、該凹部空間に複数の孔を有する管状体を延在配置し、前記管状体と母材間が位置固定された状態で前記複数の孔より不活性ガスを噴出し、前記凹部空間内に不活性ガスを充満させながら裏波溶接を行うことを特徴とする突合せ溶接方法が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、突合せ溶接部の裏波溶接を行う際に、溶接を行うための溶接装置と、溶接位置において溶接母材に対し流体を噴射するための噴射装置とを同期運転するようにした溶接工具が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０６８３０号
【特許文献２】特開平１０−２９１０６９号
【特許文献３】特開２０００−２６３２３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、開先部に合わせた銅裏当て金が必要で、その設置と位置合わせが大変であり、また従来技術の裏当てカバーは、ガスを略均一に開口部から噴射させるものではなく、バックシールドガス（不活性ガス）が不経済であった。
【０００７】
また、特許文献２では、母材裏面側の開先方向に沿って凹部空間を形成し、該凹部空間に複数の孔を有する管状体を延在配置し、前記管状体と母材間が位置固定された状態で前記複数の孔より不活性ガスを噴出するため、溶接に用いる裏当て装置自体が大掛かりとなってしまうという不都合があった。
【０００８】
さらに、特許文献３では、噴射装置の流体の噴射面積が小さく、溶接装置と、噴射装置（裏当て装置）との位置合わせが難しい場合があった。また、流体について不活性ガスについての記載がない。さらに、流体は溶接母材の裏面に噴射されている。このため、突き合わせた板材により構成される溶接部位に裏側から不活性ガスを噴射する事も無かった。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、装置自体が大掛かりとならず、ガスを略均一に開口部から噴射させて不活性ガスを経済的に使用でき、かつ溶接部位との位置合わせが容易となる溶接用裏当て装置を備えた裏波溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の裏波溶接装置１は、突き合わせた板材３、４の溶接部位に裏側から不活性ガスを噴射する溶接用裏当て装置１０であり、かつ前記溶接部位よりも大きい開口部１２を有する箱型の箱型本体１１と、この箱型本体１１の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１３と、前記不活性ガス供給部１３により前記箱型本体１１の内部に供給した不活性ガスを分散して前記開口部１２から略均一に噴射するための、前記箱型本体１１に設けた分散構造１５とを有すると共に、前記突き合せた板材３、４の裏面に当接して前記不活性ガスが漏れないようにシールする前記開口部１２の外周部に設けたシール部材１６と、前記箱型本体１１を前記突き合わせた板材３、４にスプリングの復元力により押し付ける押し付け部１７と、前記箱型本体１１が前記突き合わせた板材３、４に沿って球状部材１９ｂが接触し転がり可能に移動することを補助する移動補助部材１９とを備えた溶接用裏当て装置１０と、前記突き合わせた板材３、４の溶接部位を溶接するための溶接装置７と、前記溶接用裏当て装置１０及び前記溶接装置７を前記溶接部位を介して対向させて支持し、前記突き合わせた板材３、４の上側の板材３を跨ぐ略門型の共通の支持部５と、上記板材３の上端縁をレールとし回転可能に支持部５の内部に設けた車輪８ａを回転させて支持部５を移動させるモータ８ｂにより構成する移動機構８と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の裏波溶接装置１によれば、溶接用裏当て装置１０と、突き合わせた板材３、４の溶接部位を溶接するための溶接装置７と、前記溶接用裏当て装置１０及び前記溶接装置７を前記溶接部位を介して対向させて支持し、前記突き合わせた板材３、４の上側の板材３を跨ぐ略門型の共通の支持部５と、上記板材３の上端縁をレールとし回転可能に支持部５の内部に設けた車輪８ａを回転させて支持部５を移動させるモータ８ｂにより構成する移動機構８とを有するので、溶接用裏当て装置１０及び共通の支持部５により、溶接箇所との位置合わせができるため、溶接装置７と溶接用裏当て装置１０との位置合わせが容易となり溶接作業に専念でき作業性が向上し、良好な裏波溶接が可能となる。
また、本発明の裏波溶接装置１が備える溶接用裏当て装置１０は、突き合わせた板材３、４の溶接部位に裏側から不活性ガスを噴射する溶接用裏当て装置１０であり、かつ前記溶接部位よりも大きい開口部１２を有する箱型の箱型本体１１と、この箱型本体１１の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１３と、前記不活性ガス供給部１３により前記箱型本体１１の内部に供給した不活性ガスを分散して前記開口部１２から略均一に噴射するための、前記箱型本体１１に設けた分散構造１５とを有すると共に、前記突き合せた板材３、４の裏面に当接して前記不活性ガスが漏れないようにシールする前記開口部１２の外周部に設けたシール部材１６と、前記箱型本体１１を前記突き合わせた板材３、４にスプリングの復元力により押し付ける押し付け部１７と、前記箱型本体１１が前記突き合わせた板材３、４に沿って球状部材１９ｂが接触し転がり可能に移動することを補助する移動補助部材１９とを有するので、箱型本体１１を移動させれば、溶接の際に移動していく溶接部位５０（溶接装置が溶接する部位）に適切に不活性ガスを噴射できる。このため、装置自体が大掛かりとならない。また、開口部１２と分散構造とにより、溶接部位５０を含み前記溶接部位５０より大きな範囲の領域に不活性ガスを適切な圧力で噴射することができ、噴射面積が大きくなる。このため、溶接装置が溶接する溶接部位５０の位置がずれても、溶接部位５０の位置は開口部１２に対応することになり、不活性ガスが溶接部位に適切に噴射されるので、従来のように溶接部位５０と噴射面積の小さい裏当て装置とを厳密に対応させるようにしなくてもよく、この溶接用裏当て装置１０は、溶接部位との位置合わせが容易となる。そして、分散構造により、不活性ガスを略均一に開口部から噴射させて不活性ガスを経済的に使用できる。以上より、この溶接用裏当て装置１０は、装置自体が大掛かりとならず、ガスを略均一に開口部から噴射させて不活性ガスを経済的に使用でき、かつ溶接部位との位置合わせが容易となる。
さらにまた、本発明の裏波溶接装置１が備える溶接用裏当て装置１０は、前記突き合せた板材３、４の裏面に当接して前記不活性ガスが漏れないようにシールする前記開口部１２の外周部に設けたシール部材１６と、前記箱型本体１１を前記突き合わせた板材３、４にスプリングの復元力により押し付ける押し付け部１７と、前記箱型本体１１が前記突き合わせた板材３、４に沿って球状部材１９ｂが接触し転がり可能に移動することを補助する移動補助部材１９とを有することにより、箱型本体１１が押し付けられ、不活性ガスが漏れることを防ぐことができ、かつ、溶接用裏当て装置１０の移動は板材３、４に沿って球状部材１９ｂが接触し転がり可能に移動することを補助する移動補助部材１９によってスムーズとなる。これにより、適切なガス圧力を保持しながら効率的に溶接部位に不活性ガスを噴射することができるため、溶接部位の酸化を防止し、整った波形で美観に優れた裏波状態を得ることができる。

【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。なお、図面において同様のものや対応するもの、総称できるものについては同じ符号を付して説明する。本発明は、下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施形態に変更を加えることが出来るのはもちろんである。
【００１７】
図１は本発明に係る溶接用裏当て装置の一例を裏側から見た斜視図である。図２は、本発明に係る溶接用裏当て装置の一例を表側から見た斜視図である。図３は、本発明に係る裏波溶接装置の一例の概略図である。図４は、本発明に係る裏波溶接装置の一例を突き合わせた板材の断面方向から見た図である。
【００１８】
溶接用裏当て装置１０は、開口部１２を有する箱型の箱型本体１１と、この箱型本体１１内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１３と、前記箱型本体１１に設けた分散構造１５とを有する。
【００１９】
箱型本体１１は、内部に空洞１１ａを有し、開口部１２を有する直方体形状をしているが、内部に空洞１１ａを有し、開口部１２を有するのであれば、蒲鉾形状等の適宜の形状でよい。
【００２０】
開口部１２は、溶接部位５０（図３及び４において丸で囲んだ部位）に不活性ガスを噴射するためのものであり、開口部１２は、溶接部位５０よりも大きい。すなわち、開口部１２は、溶接部位５０よりも広い領域（面積）を有する。開口部１２は、箱型本体１１の突き合わせた板材３及び４に対向して接近する側の面（特に本実施形態では箱型本体１１に板材３及び４に接触する側の面）に設けられる。開口部１２は、箱型本体１１の突き合わせた板材３及び４に対向して接近（又は接触）する。
【００２１】
溶接部位５０は、突き合わせた板材３及び４の間の開先５５のうちの、溶接装置７が溶接しようとしている部分である。当然溶接装置７は開先５５を溶接していくので、溶接部位５０は溶接するにつれて移動する。なお、開先５５の形状は、板材の厚さ、溶接パス数、溶接方法などによって、断面X形、V形、I形、その他各種形状を適用する。
【００２２】
不活性ガス供給部１３は、箱型本体１１に取り付けられ、また、不活性ガスを供給するガスボンベ等の不活性ガス供給装置（図示せず）に繋がるホース３０等に取り付けられる。不活性ガス供給部１３は、パイプ等により構成される。箱型本体１１内部に不活性ガスを供給する事が出来れば、不活性ガス供給部１３の形状等は問わない。不活性ガスには、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス等がある。
【００２３】
分散構造１５は、不活性ガス供給部１３により箱型本体１１内部に供給した不活性ガスを分散して開口部１２から略均一に噴射するためのものである。分散構造１５は、開口部１３に取り付けた細孔材（例えば金網）等の第一の分散部材１５ａと、箱型本体１１内部に一定の密度で詰めた金網、発泡金属板、グラスウール、ワイヤウール、またはこれらの組合せ等の第二の分散部材１５ｂとにより構成される。このとき、例えば不活性ガス供給部１３を箱型本体１１内部にまで延長させて形成した、複数の孔を有するパイプ等の分散部材を取り付け、この孔から不活性ガスを噴射させてもよい。分散構造１５は、不活性ガス供給部１３により箱型本体１１内部に供給した不活性ガスを分散して開口部１２から略均一に噴射できれば、細かい構造は問わない。分散構造１５は、例えば、不活性ガス供給部１３を箱型本体１１内部にまで延長させて形成した、複数の孔を有するパイプ等の分散部材と、孔から噴射した不活性ガスを分散させる邪魔板、スリット等の分散部材とのいずれか一方又は双方を有する構造であっても良い。また、上記の第一の分散部材１５ａ、第二の分散部材１５ｂ、又は分散部材を適宜一以上採用して分散構造１５としてもよい。
【００２４】
また、溶接用裏当て装置１０は、開口部１２の外周部１１ｂ（箱型本体１１の開口部１２を有する面の開口部１２の外側の領域）に設けたシール部材１６と、箱型本体１１を突き合わせた板材３及び４に押し付ける押し付け部１７と、箱型本体１１が突き合わせた板材３及び４に沿って移動することを補助する移動補助部材１９とを有する。
【００２５】
シール部材１６は、突き合わせた板材３及び４の裏面（溶接装置７がある側と反対側の面）に接触して不活性ガスが漏れないようにするとともに適切なガス圧力を保持するようにシールするものである。シール部材１６は、例えばグラスウール、耐熱ゴム等により形成される。
【００２６】
押し付け部１７は、例えばスプリングにより構成される。なお、溶接用裏当て装置１０は、取り付け部２２を有する。この取り付け部２２により、箱型本体１１は支持部５に取り付けられる。つまり、溶接用裏当て装置１０は、支持部５により支持される。取り付け部２２は、ロッド２２ａ、ワッシャー２２ｂ、ナット２２ｃ等の適宜の部品により構成される。ロッド２２ａは、スプリングの中を通り一端が箱型本体１１に固定され、他端の近傍にねじ山を有する。このねじ山を有する部分が支持部５の取り付け対象部２３の孔及びワッシャー２２ｂに通される。そして、ナット２２ｃをねじ山に取り付けることにより取り付け部２２は取り付け対象部２３すなわち支持部５に取り付けられ、溶接用裏当て装置１０は支持部５に取り付けられる。取り付け対象部２３と、箱型本体１１とに挟まれたスプリングの復元力により、箱型本体１１を突き合わせた板材３及び４に押し付ける（図３の矢印参照）。押し付け部１７は、上記構造に限らず、箱型本体１１を突き合わせた板材３及び４に押し付ける構造であれば良い。
【００２７】
移動補助部材１９は、箱板本体１１の例えば側面に取り付けられる。移動補助部材１９は、突き合わせた板材３又は４に接近する接近部１９ａを有し、この接近部１９ａの先には球状部材１９ｂが転がり可能に取り付けられる。この球状部材１９ｂは、突き合わせた板材３又は４に接触する。接触した球状部材１９ｂが転がることにより、押し付けられた箱型本体１１（溶接用裏当て装置１０）が移動し易くなる。このようにして、移動補助部材１９により、箱型本体１１が突き合わせた板材３及び４に沿って移動することを補助する。移動補助部材１９は、箱型本体１１が突き合わせた板材３及び４に沿って移動することを補助する構造であれば良い。
【００２８】
不活性ガス供給装置により供給される不活性ガスはホース３０を通り（図１の矢印参照）、このホース３０に連通する不活性ガス供給部１３内を通る。そして、不活性ガス供給部１３から箱型本体１１内部に不活性ガスが供給される。供給された不活性ガスは、分散構造１５により分散されて開口部１２から略均一に分散して噴射される。これにより、溶接部位５０に裏側（溶接装置７がある側と反対側）から不活性ガスを適切な圧力で噴射することができる。開口部１２と分散構造１５とにより、溶接部位５０を含み溶接部位５０より大きな範囲の領域に不活性ガスを略均一に噴射することができ、噴射面積が相対して大きくなる。溶接装置７が溶接する溶接部位５０の位置がずれても、溶接部位５０の位置は開口部１２に対応することになり、不活性ガスが溶接部位５０に適切に噴射されるので、従来のように溶接装置と噴射面積の小さい裏当て装置とを厳密に対応させるようにしなくてもよく、この溶接用裏当て装置１０は、溶接装置７との位置合わせが容易となる。また、溶接用裏当て装置１０は箱型本体１１を採用しているため、箱型本体１１（溶接用裏当て装置１０）を移動させれば、溶接の際に移動していく溶接部位５０に適切に不活性ガスを噴射できる。このため、箱型本体１１の大きさを必要以上に大きくする必要がなく、装置自体が大掛かりとならない。さらに、分散構造１５により、不活性ガスを略均一に開口部から噴射させて不活性ガスを経済的に使用できる。以上より、この溶接用裏当て装置１０は、装置自体が大掛かりとならず、不活性ガスを略均一に開口部１２から噴射させて不活性ガスを経済的に使用でき、かつ溶接部位５０との位置合わせが容易となるため、溶接部位５０の酸化を防止し整った波形で美観に優れた裏波状態を得ることができる。
【００２９】
また、押し付け部１７により箱型本体が押し付けられ、シール部材１６がシールすることにより、開口部から噴射される不活性ガスが漏れることを防ぐとともに適切なガス圧を保持することができ、かつ、移動補助部材１９により、溶接用裏当て装置１０の移動がスムーズとなる。
【００３０】
裏波溶接装置１は、上記の溶接用裏当て装置１０と、溶接部位５０を溶接するための溶接装置７と、溶接部位５０を介して対向させて溶接用裏当て装置１０及び溶接装置７を支持し、かつ突き合わせた板材３及び４のうちの上側の板材３を跨ぐ略門型の共通の支持部５とを有する。
【００３１】
溶接装置７は例えばＴＩＧ溶接を行うための一般的な装置であり、溶接部位５０に対応して位置する電極７ｂが溶接トーチ７ａに設けられる。溶接トーチ７ａの周囲からは不活性ガスが噴射される。
【００３２】
裏波溶接装置１は、上側の板材３に沿って移動する（図３の破線矢印参照）ための、すなわち、共通の支持部５が支持する溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とを、板材３及び４の開先５５に沿って移動させるために支持部５を移動させるための移動機構８を有する。移動機構８は、例えば板材３の上端縁をレールとし回転可能に支持部５の内部に設けた車輪８ａと、この車輪８ａを回転させて支持部５を移動させるモータ８ｂとにより構成される。移動機構８の構造は、共通の支持部５が支持する溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とを、板材３及び４の開先５５に沿って移動させるために支持部５を移動させる構造でその他の構造であってもよい。
【００３３】
このような移動機構８により支持部５は移動可能に形成される。そして、支持部５が鋼材等の変形のしない部材であることにより、この共通の支持部５が支持する溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とは、共通の支持部５の移動に伴って移動するのみで、支持部５と独立して個別に動かない。このため、板材３の上端縁と下端縁が平行であり、途中に突起物や邪魔となる部材が無く、支持部５が板材３に沿って移動すれば、開先５５に沿って溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とも移動させることができる。このため、さらに、長距離にわたって連続した自動溶接も可能となる。なお、図示のような水平方向の溶接に限らず、垂直方向に移動させる移動機構を設置することにより、垂直方向の溶接も出来ることは言うまでもない。
【００３４】
裏波溶接装置１は、溶接部位５０の開口部１２を溶接用裏当て装置１０が覆うため、溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とは位置合せがし易い。すなわち、裏波溶接装置１に溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とを取り付けるときに、溶接部位５０を介して対向させて支持させやすくなり、溶接作業者は溶接に専念でき、姿勢も安定し負担も軽減される。
【００３５】
支持部５が移動するに伴って、対向する溶接用裏当て装置１０と溶接装置７とは開先５５に沿って移動する。溶接装置１０は移動しながら開先５５の電極近傍７ｂ近傍の溶接部位５０を溶接していく。この際、溶接装置１０に対向する溶接用裏当て装置１０も移動し、溶接用裏当て装置１０は溶接部位５０に裏側から不活性ガスを噴射する。不活性ガスは開口部１２から略均一に分散して適切な圧力で噴射されるため、溶接部位５０の酸化を防止し、美観に優れ健全な裏波状態の溶接ビードを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の溶接用裏当て装置１０及び裏波溶接装置１は、ＴＩＧ溶接に用いるものに限定されずその他の溶接にも応用できるものであり産業上の利用可能性を十分有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る溶接用裏当て装置の一例を裏側から見た斜視図である。
【図２】本発明に係る溶接用裏当て装置の一例を表側から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る裏波溶接装置の一例の概略図である。
【図４】本発明に係る裏波溶接装置の一例を突き合わせた板材の断面方向から見た図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  裏波溶接装置          
３  板材          
４  板材          
５  支持部          
７  溶接装置          
７ａ  溶接トーチ          
７ｂ  電極          
８  移動機構          
８ａ  車輪          
８ｂ  モータ          
１０  溶接用裏当て装置          
１１  箱型本体          
１１ａ  空洞          
１１ｂ  外周部          
１２  開口部          
１３  不活性ガス供給部          
１５  分散構造          
１５ａ  第一の分散部材          
１５ｂ  第二の分散部材          
１６  シール部材          
１７  押し付け部          
１９  移動補助部材          
１９ａ  接近部          
１９ｂ  球状部材          
２２  取り付け部          
２２ａ  ロッド          
２２ｂ  ワッシャー          
２２ｃ  ナット          
２３  取り付け対象部          
３０  ホース          
５０  溶接部位          
５５  開先          
【図１】
0005181268.tif 000002
【図２】
0005181268.tif 000003
【図３】
0005181268.tif 000004
【図４】
0005181268.tif 000005