(57)【要約】【課題】溶接トーチによる溶接金属の狙い位置を固定することができ、溶接欠陥が生じることを防止し、さらにノズルの冷却を行って溶接金属がノズルの内部に付着することを確実に防止することができる溶接装置及びこれを用いた溶接方法を提供する。【解決手段】２枚の被溶接板８を開先溶接する溶接装置において、前記開先９に沿ってスライド可能な裏当材３であって、前記開先９をまたいで前記２枚の被溶接板８と接する基板６と、該基板６の一端から前記開先９内に突出する突出部７とを有する、裏当材３と、前記基板６上方の前記開先９内に溶接金属を供給する溶接トーチ２とを備え、前記溶接トーチ２は、前記突出部７を通過するノズル５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の被溶接板を開先溶接する溶接装置において、
前記開先に沿ってスライド可能な裏当材であって、
前記開先をまたいで前記２枚の被溶接板と接する基板と、
該基板の一端から前記開先内に突出する突出部とを有する、裏当材と、
前記基板上方の前記開先内に溶接金属を供給する溶接トーチとを備え、
前記溶接トーチは、前記突出部を通過するノズルとを有することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記突出部を貫通する筒状のワイヤガイドを備え、
前記ノズルは、前記ワイヤガイドを挿通することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記突出部を切欠いた溝を備え、
該溝を通過する筒状のワイヤガイドを備え、
前記ノズルは、前記ワイヤガイドを挿通することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リブ等が付いた部材（例えば船舶部材や橋梁部材、鉄骨）同士の溶接に用いる溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
狭隘部の突き合わせ溶接方法が特許文献１に開示されている。この溶接方法は、被溶接物である鋼板の上面が狭隘な空間しかない突き合わせ溶接部において、鋼板の裏面側から開先のギャップの隙間を通して、溶接ワイヤが狭隘な空間で下向きに送給されるように曲げられた溶接トーチを挿入し、溶接ワイヤを鋼板の上面、裏面及び開先内に設置された水冷銅板に囲まれた空間に送給して溶融池を形成し、鋼板を下向き溶接で１パス溶接するようにしたものである。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の溶接方法では、溶接中にスライドしている溶接トーチが動いてしまうことがあり、溶接金属の狙い位置がずれてしまい、溶接欠陥が生じることがある。また、特許文献１のようなシールドガス雰囲気中で行うアーク溶接では、飛散した溶接金属がトーチの先端部であるノズルの内部に付着することがある。ノズルの内部に溶接金属が付着すると、溶接ワイヤを挿通支持するコンタクトチップとノズルとの間から噴出されるシールドガスの噴出量が減少し、溶接酸化等の溶接不良の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２８５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、溶接トーチによる溶接金属の狙い位置を固定することができ、溶接欠陥が生じることを防止し、さらにノズルの冷却を行って溶接金属がノズルの内部に付着することを確実に防止することができる溶接装置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】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、２枚の被溶接板を開先溶接する溶接装置において、前記開先に沿ってスライド可能な裏当材であって、前記開先をまたいで前記２枚の被溶接板と接する基板と、該基板の一端から前記開先内に突出する、裏当材と、前記基板上方の前記開先内に溶接金属を供給する溶接トーチとを備え、前記溶接トーチは、前記突出部を通過するノズルとを有することを特徴とする溶接装置を提供する。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記突出部を貫通する筒状のワイヤガイドを備え、前記ノズルは、前記ワイヤガイドを挿通することを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記突出部を切欠いた溝を備え、該溝を通過する筒状のワイヤガイドを備え、前記ノズルは、前記ワイヤガイドを挿通することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、基板の一端から開先内に突出する突出部があることにより、開先内に供給された溶接金属が基板からはみ出て流れ出ることを防止できる。したがって、溶接金属量を増加させて供給することができる。このため、被溶接板の厚さが大きい場合でも、１回の溶接操作で互いの被溶接板を溶接することができる。すなわち、被溶接板の厚さにかかわりなく、１パスでの溶接を実現できる。また、ノズルが突出部を通過するので、少なくともノズルは突出部に支持される。このため、溶接金属を所望の位置に狙って確実に供給することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、ワイヤガイドにノズルを挿通するので、ノズルが固定される。このため、溶接金属を所望の位置に狙って確実に供給することができる。さらに、突出部を水冷銅板で形成（あるいは水冷銅板と一体物として形成）することで、溶接トーチの冷却効果も期待できる。すなわち、ノズルがワイヤガイドを介して水冷されている突出部に接するので、溶接時に高温になった溶接トーチを冷却することができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、溝内を通過するワイヤガイドにノズルを挿通するので、ノズルが固定される。このため、溶接金属を所望の位置に狙って確実に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る溶接装置の概略図である。
【図２】本発明に係る別の溶接装置の概略図である。
【図３】本発明に係る溶接装置の全体概略側面図である。
【図４】本発明に係る溶接装置の全体概略正面図である
【図５】裏当材の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図６】裏当材の別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図７】裏当材のさらに別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図８】裏当材のさらに別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１（Ａ）は本発明に係る溶接装置の概略図である。また、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
図示したように、本発明に係る溶接装置１は、溶接トーチ２と、裏当材３からなる。溶接トーチ２は、トーチ本体４と、その先端のノズル５からなる。裏当材３は、基板６と、その一端から突出する突出部７からなる。本発明の溶接装置は、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接等、種々の消耗電極式のアーク溶接手法に適用可能である。この場合、ノズル５には、溶接ワイヤ（不図示）が備わる。この溶接ワイヤがアーク溶接の溶接材料（溶接金属）となる。ノズル５には、アークと溶接金属を大気からシールドするためのシールドガスノズル（不図示）も一体化されている。
【００１４】
裏当材３は、例えば水冷銅板からなる。裏当材３は、被溶接板８，８の間に存する開先９の長手方向に沿ってスライド可能である（図の矢印Ｆ方向）。スライド時、基板６は開先９をまたいで両方の被溶接板８，８の下面に接している。基板６が被溶接板８，８の下面に接した状態で、基板６の一端から突出する突出部７は開先９内に位置している。突出部７の幅は、例えば開先９の幅の５０％以上である。後述する溶融金属１１が流れ出ることを防止する観点及び開先９内での突出部７の移動の滑らかさを実現するため、突出部７の幅は開先９の幅より若干狭い（略同一）方が好ましい。
【００１５】
突出部７には、貫通孔１０が形成されている。貫通孔１０には、筒状のワイヤガイド１３が挿通されている。ワイヤガイド１３は湾曲して形成されている。ワイヤガイド１３は例えばセラミック製である。ワイヤガイド１３の入口１３ａが下向きに開口するように貫通孔１０に挿通される。なお、ワイヤガイド１３は直接突出部７を貫通させて設けてもよい（図１（Ａ）では貫通孔１０を設けた例、図１（Ｂ）では直接貫通させた例を示している）。ノズル５は、このワイヤガイド１３の入口１３ａ側（基板６と反対側）から挿入される。ワイヤガイド１３の出口１３ｂは基板６の上方に位置している。したがって、ノズル５の先端は、基板６の上方に位置する。この状態で、ノズル５から溶接金属１１が開先９内に供給される。供給された溶接金属１１は、開先９内で水冷銅板等の作用により冷却され、凝固することにより被溶接板８，８を溶接する。溶接は、ノズル５から溶接金属１１を基板上方の手前側（突出部７側）に供給しながら、裏当材３を矢印Ｆ方向にスライドさせて行う。このとき、突出部７があることにより、溶接金属が裏当材３の手前側（突出部７側）から流れ出ることはない。したがって、溶接金属量を増加させて供給することができる。このため、被溶接板８，８の厚さが大きい場合でも、１回の溶接操作で互いの被溶接板８，８を溶接することができる。すなわち、被溶接板８，８の厚さにかかわりなく、１パスでの溶接を実現できる。
【００１６】
ワイヤガイド１３は、貫通孔１０（あるいは突出部７）に対して、クリップや、あるいは種々の手段で固定される。また、ワイヤガイド１３の出口１３ｂは、突出部７から２ｍｍ程はみ出ていたほうが好ましい。このように、突出部７に固定されたワイヤガイド１３にノズル５を挿通するので、ノズル５が固定される。このため、溶接金属１１を所望の位置に狙って確実に供給することができる。さらに、突出部７も水冷銅板で形成されるので、溶接トーチ２の冷却効果も期待できる。すなわち、ノズル５がワイヤガイド１３を介して水冷銅板たる突出部７に接しているので、溶接時に高温になった溶接トーチ２を冷却することができる。なお、突出部７の高さは、後述するロンジやシールドノズルに干渉しないように設定される。また、突出部７は、被溶接板８の板厚や材質、あるいは溶接時の種々の条件に応じて、その形状を例えば台形形状等に適宜変更可能である。
【００１７】
図２（Ａ）は本発明に係る別の溶接装置の概略図である。また、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ概略断面図である。
この溶接装置１は、突出部７の上端を切欠いて溝１２が形成されたものである。このような溝１２を設け、ノズル５がこの溝１２のワイヤガイド１３を介して通過することにより、ノズル５を固定することができる。したがって、溶接金属１１を所望の位置に狙って確実に供給することができる。この溝１２は、突出部７の上端を切欠くのみでなく、左右の側面から切欠いてもよいし、図のようなＵ字溝に形状は限られず、途中で屈曲させた溝でもよい。その他の構成、作用、効果は、図１で示したものと同様である。
【００１８】
図３は本発明に係る溶接装置の全体概略側面図であり、図４は全体概略正面図である。
図示したように、溶接トーチ２は支持部材１４に固定されている。支持部材１４は、複数の部材を介してスライド軸１５に連結されている。スライド軸１５は上下方向（図の矢印Ｕ方向）にスライド可能である。したがって、スライド軸１５を上下することにより、溶接前のトーチ調整時に溶接トーチ２の上下方向の位置決めが可能である。さらに、スライド軸１５はスライド軸１６に連結されている。スライド軸１６は、左右方向（図の矢印Ｌ方向）にスライド可能である。したがって、スライド軸１６を左右にスライドさせることにより、溶接前のトーチ調整時に溶接トーチ２の左右方向の位置決めが可能である。スライド軸１６は、台車１７に固定されている。台車１７は、レール１８に沿って走行可能である。レール１８は、一方の被溶接板８の下面にレール支持具１９を介して固定されている。レール１８は、開先９の長手方向と平行に延びている。
【００１９】
裏当材３は、その基板６がスライド軸２０に連結されている。スライド軸２０は、上下方向（図の矢印Ｄ方向）にスライド可能である。したがって、スライド軸２０を上下にスライドさせることにより、裏当材３の上下方向の位置決めが可能である。スライド軸２０は、支持部材２１を介して台車１７に固定されている。なお、図４ではスライド軸２０及び支持部材２１は図示していない。以上説明したスライド軸１５，１６，２０は全て軸線がある程度移動（回動）可能に設計されている。したがって、例えば開先の高さ方向にずれがあるような目違いがあったとして、被溶接板８，８同士の裏当材３がスライドするスライド面に段差が生じ、裏当材３や突出部７が斜めになっても、スライド軸１５，１６，２０はこれに従動して対応可能であり、溶接金属のねらい位置は適正範囲内で保持できる。
【００２０】
これらのスライド軸１５，１６，２０をスライドさせることにより、溶接トーチ２と裏当材３の位置決めができるので、溶接金属を的確な位置に供給し、確実な溶接を実現することができる。しかも、上記突出部７による溶接金属が流れ出ることを防止する効果と相まって、１パスでの迅速かつ確実な溶接を実現できる。溶接トーチ２は、溶接電源２４に接続される。２２は、骨配材たるロンジである。
【００２１】
溶接トーチ２の上側には、シールドノズル２３が配設されている。このシールドノズル２３は、溶接トーチ２によるアーク溶接に際し、アークと溶融金属とを覆って空気と遮断するためのシールドガスを供給するためのものである。このシールドノズル２３は溶接トーチ２と別体である。これにより、シールドノズル２３のみを移動させて効率よくシールドガスによるシールド効果を得るように操作することが可能となる。すなわち、シールドノズル２３の位置は図示したような溶接トーチ２の上側に限られず、開先９の形状に合わせて自由に移動させることができる。なお、シールドノズル２３は溶接トーチ２と一体に設けてもよい。別体とすると、溶接トーチ２を小型化することができ、より狭小な開先９の溶接を実現することができる。小型化により、狭隘部の消耗電極式溶接も可能となる。また、このように溶接トーチ２とシールドノズル２３を別体にすることにより、作業者にとってはアークの視認性が良好になり、作業性が向上する。溶接トーチ２とシールドノズル２３を別体とした際は、突出部７にシールドノズル２３を支持させてもよい。その際、シールドノズル２３の案内機構を併せて設けてもよい。このようにシールドノズル２３を突出部７に接触させることで、突出部７を冷却することができる。溶接トーチ２は、図示しないガスボンベと接続されている。このガスボンベから、シールドガスが供給される。
【００２２】
図５は裏当材の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
上述したように、裏当材３は、基板６と突出部７からなる。突出部７は、開先に挿入可能な幅で形成されている。突出部７には、貫通孔１０が形成されている。基板６の下側には、導入管２５と、排水管２６が並んで配されている。導入管２５から導入された冷水は、基板６内部を長手方向に進み、折り返して排水管２６まで連通する冷水管２７内を通る。このように、冷水管２７が基板６内の全体にわたって形成されているので、基板６を確実に冷却することができる。上述したように、裏当材３は銅板で形成されているので、冷却効率も高い。
【００２３】
基板６の下面であって、裏当材３の長手方向と垂直に、溝２８が切欠かれている。この溝２８は、上述したスライド軸２０を係合させるものである。スライド軸２０にはこの溝２８に係合する突起（不図示）が設けられ、これらを嵌め合うことで両者が連結される。これにより、スライド軸２０による裏当材３の上下方向の移動が可能になる。
【００２４】
図６は裏当材の別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
この例では、突出部７が基板６の端部にネジ止めされて形成されている。すなわち、突出部７は、基板６の端面に接し、ここで複数本（図では２本）のネジ２９により固定されている。このような構造でも、突出部７を設けることができる。その他の構成、作用、効果は図５の例と同様である。
【００２５】
図７は裏当材のさらに別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図である。
この例では、突出部７を基板上面に設け、突出部７と基板６にワイヤガイド１３を埋め込んだものを示している。すなわち、ワイヤガイド１３は、入口１３ａを基板６の下面に臨み、出口１３ｂを突出部７の基板６側側面に臨むようにして埋め込まれている。したがって、ワイヤガイド１３は、湾曲して形成されている。このような構造として、突出部７を設け、ワイヤガイド１３を埋め込み型として一体的に形成しても、本願発明の効果を発揮することができる。一体とすることにより、部品点数を削減できる。その他の構成、作用、効果は図５の例と同様である。
【００２６】
図８は裏当材のさらに別の例を示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図である。
この例では、冷水管２７が縦に折り返しているものを示している。図示したように、基板６の端面上側に導入管２５が配され、冷水管２７がこれと連通して基板６の長手方向に沿って途中で縦方向に折り返し、導入管２５の下側にある排水管２６に連通している。図では、このような配管経路が２つ備わった裏当材３を示している。このように冷水の流路を設けても、効率よく裏当材３を冷却させることができる。この場合、上述したスライド軸２０との連結は、例えばスライド軸２０に固定された支持板３０と基板６をネジ止めすることで行う。ネジ３１は、冷水管２７の往路と復路の間のスペースにねじ込まれる。これにより、基板６と支持板３０は固定される。なお、導入管２５と排水管２６は上下に入れ替えて配設してもよい。その他の構成、作用、効果は図５の例と同様である。
【符号の説明】
【００２７】
１  溶接装置
２  溶接トーチ
３  裏当材
４  トーチ本体
５  ノズル
６  基板
７  突出部
８  被溶接板
９  開先
１０  貫通孔
１１  溶接金属
１２  溝
１３  ワイヤガイド
１４  支持部材
１５  スライド軸
１６  スライド軸
１７  台車
１８  レール
１９  レール支持具
２０  スライド軸
２１  支持部材
２２  ロンジ
２３  シールドノズル
２４  溶接電源
２５  導入管
２６  排水管
２７  冷水管
２８  溝
２９  ネジ
３０  支持板
３１  ネジ
【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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