(57)【要約】【課題】予熱環境下での溶接作業を容易に、かつ効率良く行うとともに、溶接品質を高める。【解決手段】溶接装置１は、三次元方向Ｘ，Ｙ，Ｚに移動可能であり、内部で溶接作業者Ｍが溶接作業を行なう溶接作業室２と、溶接作業室２を三次元方向に移動させる三次元移動機構３と、溶接作業室２に設けられた溶接作業用開口部７８と、溶接作業室２に設けられて溶接作業用開口部７８から溶接を行う溶接機５と、溶接作業室２内に空調された空気を送給して溶接作業用開口部７８から外部に排出させるスポットクーラー９０（空調手段）とを具備してなることを特徴とする。【選択図】図１５
2013230486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元方向に移動可能であり、内部で溶接作業者が溶接作業を行なう溶接作業室と、
前記溶接作業室を三次元方向に移動させる三次元移動機構と、
前記溶接作業室に設けられた溶接作業用開口部と、
前記溶接作業室に設けられて前記溶接作業用開口部から溶接を行う溶接機と、
前記溶接作業室内に空調された空気を送給して前記溶接用開口部から外部に排出させる空調手段と、
を具備してなることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記三次元移動機構は、
第１方向に沿って移動可能な第１移動体と、
前記第１移動体に支持されるとともに前記第１移動体に対して前記第１方向とは異なる第２方向に沿って移動可能な第２移動体と、
前記第２移動体に支持されるとともに前記第２移動体に対して前記第１方向および前記第２方向とは異なる第３方向に沿って移動可能な第３移動体と、
を有し、
前記溶接作業室は、前記第３移動体に設けられてい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】
前記第３方向は水平方向であり、前記第３移動体は、前記第２移動体に支持されて水平方向に延在し、かつ前記第２移動体に対してその長手方向に移動可能な、閉断面形状を持つ中空ビーム状のチューブ構造体であり、
前記溶接作業室は前記チューブ構造体の一端に配置され、
前記溶接用開口部は前記溶接作業室の下方に向かって開口していることを特徴とする請求項２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記チューブ構造体の外壁は遮熱構造となっていることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記第２移動体と前記チューブ構造体との間にリニアスライド機構が設けられ、
前記リニアスライド機構は、前記チューブ構造体に固定されて該チューブ構造体の長手方向に延在するリニアレールと、
前記第２移動体に固定されて前記リニアレールをスライド自在に保持するスライダと、
前記スライダに対して前記リニアレールをスライドさせるスライド駆動部と、
を具備してなることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記リニアレールは、前記チューブ構造体の断面二次モーメントを高める補強部材を兼ねていることを特徴とする請求項５に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記リニアレールは、前記チューブ構造体の外壁の内側に配置され、
前記外壁には、前記リニアレールを覆って断熱保護する開閉可能な複数のヒートプロテクションカバーが設けられ、
前記複数のヒートプロテクションカバーは、前記リニアレールに沿って整列配置され、その各々が、前記リニアレールを外部に対して遮蔽した閉塞位置と、前記リニアレールを外部に露呈させて前記スライダに保持可能にさせる開放位置との間で可動するとともに、
前記チューブ構造体が前記第２移動体に対して水平方向に移動する時に、前記スライダに近づく前記ヒートプロテクションカバーを前記閉塞位置から前記開放位置に順次開放し、前記スライダから離れる前記ヒートプロテクションカバーを前記開放位置から前記閉塞位置に順次閉塞するカバー開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記溶接用開口部には、その開口面に沿ってエアカーテンを形成するエアカーテン形成手段が装備されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項９】
前記チューブ構造体の、前記溶接作業室とは反対側の端部に、溶接作業および空調用の付帯設備を搭載する付帯設備搭載部が設けられていることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記付帯設備搭載部には、溶接作業に必要な溶接資材を供給する溶接資材供給部と、溶接作業に伴って発生する廃材を回収する廃材回収部と、が設けられ、前記チューブ構造体の内部には、前記溶接資材供給部から前記溶接作業室に前記溶接資材を搬送する溶接資材搬送手段と、前記溶接作業室から前記廃材回収部に前記廃材を搬送する廃材搬送手段とが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記溶接資材は帯状の溶接材料であり、
前記溶接資材供給部は前記溶接材料がロール状に巻かれた溶接材料フォルダであり、
前記溶接資材搬送手段は、前記溶接材料フォルダから前記溶接材料を実際の消費量よりも速い速度で引き出し、ウェイト天秤ローラとリミットスイッチを用いたバッファ機構により前記溶接材料を断続的に蓄積しながら前記溶接機に一定の速度で供給する溶接材料供給装置であることを特徴とする請求項１０に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記溶接資材は粉体状のフラックスであり、
前記溶接資材供給部は前記フラックスが貯留されたフラックス缶であり、
前記溶接資材搬送手段は、真空装置の負圧を利用して前記フラックスを前記溶接機に搬送する真空粉体搬送装置であることを特徴とする請求項１０に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記廃材はスラグであり、
前記廃材回収部は前記スラグを廃棄する廃棄容器であり、
前記廃材搬送手段は、前記溶接作業室から前記廃棄容器に繋がるコンベア装置であることを特徴とする請求項１０に記載の溶接装置。
【請求項１４】
前記廃材は使用済みの廃フラックスであり、
前記廃材回収部は前記廃フラックスを廃棄する廃棄容器であり、
前記廃材搬送手段は、真空装置の負圧を利用して前記廃フラックスを前記溶接機から前記廃棄容器に搬送する真空粉体搬送装置であることを特徴とする請求項１０に記載の溶接装置。
【請求項１５】
前記溶接作業室には、該溶接作業室の位置を三次元方向に動かすための操作盤があり、前記溶接機は、前記溶接作業室に対して三次元方向に位置を調整可能であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予熱環境下での溶接作業を容易に行えるようにした溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鋼管の内面に溶接を施すための溶接装置が開示されている。この溶接装置は、肉盛溶接装置本体と、鋼管を回転自在に保持するポジショナーとを向かい合うようにして設置し、肉盛溶接装置本体の溶接トーチを、上記ポジショナーに対して前後方向の一定方向に移動自在に且つ一定方向への移動に対して相対的に前後方向に往復動自在に設けると共に昇降自在に設け、上記ポジショナー及び溶接トーチの動作を制御し且つ溶接トーチ先端の電極と上記鋼管の内面との距離を溶接トーチの昇降を通じて一定に制御する制御機構を設けたものである。
【０００３】
このような溶接装置によれば、溶接トーチ先端の電極と鋼管の内面との間隔を常に一定の距離に修正維持しながら肉盛溶接を行うことができ、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、高張力鋼等の溶接を行う場合には、溶接による熱割れ等の溶接欠陥を防止するために、溶接を行う母材を予め非常に高温、例えば１５０℃〜３００℃程度に予熱しておく必要がある。母材が鋼管のように比較的小型なものであれば、特許文献１に開示されているような溶接装置を用いて、予熱した母材に溶接を施すことができる。
【０００６】
一方、例えば原子炉の付帯設備（圧力容器、加圧器、畜圧タンク等）のように、高張力鋼、もしくは特殊鋼等で形成された大型の構造物において溶接作業を行う場合には、特許文献１に開示されているような小型の溶接装置を用いることができない。このため、予熱された大型の溶接母材の上に、Ｈ形鋼等で形成された片持梁状の足場を延ばし、この足場の上に熱防護服を着用した溶接作業者が乗って溶接作業を行っていた。しかしながら、高温な作業環境下で溶接作業を行うのは溶接作業者にとって苦痛を伴うため、複数の溶接作業者が短時間で交代しながら溶接作業を行わねばならず、作業性および効率が極めて悪かった。
【０００７】
また、片持梁状の足場は剛性が低く、揺らいだり振動したりしやすいため、溶接の精度が低下する原因となっていた。
しかも、溶接作業に必要な溶接材料や、溶接作業に伴うスラグ等の廃材を、その都度溶接作業者が足場の上を歩いて足場の基部まで運搬する必要があり、その間は溶接作業が滞ってしまうため、効率的な溶接作業を行うことができなかった。
さらに、熱のみならず、溶接部から立ち上る溶接ヒューム（金属蒸気が凝集して微細な粒子となったもの）が、溶接部の真上で作業する溶接作業者の健康状態に害を与える懸念があるため、ガスマスクの着用が必須であり、この点も作業効率を低下させる原因となっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、予熱環境下での溶接作業を容易に、かつ効率良く行うとともに、溶接品質を高め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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る溶接装置は、三次元方向に移動可能であり、内部で溶接作業者が溶接作業を行なう溶接作業室と、前記溶接作業室を三次元方向に移動させる三次元移動機構と、前記溶接作業室に設けられた溶接作業用開口部と、前記溶接作業室に設けられて前記溶接作業用開口部から溶接を行う溶接機と、前記溶接作業室内に空調された空気を送給して前記溶接用開口部から外部に排出させる空調手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、三次元移動機構によって三次元方向に移動可能である溶接作業室の内部に溶接作業者が入り、溶接作業室を所定の位置に移動させ、この溶接作業室に設けられた溶接作業用開口部から溶接機により溶接が行われる。その際、空調手段により空調された空気が溶接作業室に送給されて溶接作業用開口部から外部に排出される。
【００１１】
このため、予熱された大型の溶接母材に対して溶接作業を行う場合に、溶接母材の熱や、溶接部から立ち上る溶接ヒュームが溶接作業用開口部から溶接作業室の内部に入ることが防止される。したがって、溶接作業者は熱防護服やガスマスクを着用しなくてもよくなり、作業に伴う疲労が軽減され、交代することなく長時間に亘って容易に溶接作業を続行することができ、これによって溶接作業の効率を格段に向上させるとともに、溶接品質を高めることができる。
【００１２】
また、本発明に係る溶接装置は、前記三次元移動機構が、第１方向に沿って移動可能な第１移動体と、前記第１移動体に支持されるとともに前記第１移動体に対して前記第１方向とは異なる第２方向に沿って移動可能な第２移動体と、前記第２移動体に支持されるとともに前記第２移動体に対して前記第１方向および前記第２方向とは異なる第３方向に沿って移動可能な第３移動体と、を有し、前記溶接作業室は、前記第３移動体に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、簡素で故障しにくい構造により、溶接作業室を三次元方向に確実に移動可能にして所定の位置に停止させ、溶接作業を高精度かつ高効率で行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係る溶接装置は、前記第３方向が水平方向であり、前記第３移動体は、前記第２移動体に支持されて水平方向に延在し、かつ前記第２移動体に対してその長手方向に移動可能な、閉断面形状を持つ中空ビーム状のチューブ構造体であり、前記溶接作業室は前記チューブ構造体の一端に配置され、前記溶接用開口部は前記溶接作業室の下方に向かって開口していることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、閉断面形状を持つ中空ビーム状に形成されたチューブ構造体の断面二次モーメントが、Ｈ形鋼等で形成された片持梁状の足場よりも格段に高くなるため、このチューブ構造体を第２移動体から長く延ばしても溶接作業室が揺動および振動しにくい。このため、第１移動体および第２移動体から遠隔した位置における溶接部においても溶接作業を効率良く行うことができる。しかも、チューブ構造体の内部を溶接作業者が通行できるため、溶接装置の利便性を高めることができる。
【００１６】
また、本発明に係る溶接装置は、前記チューブ構造体の外壁が遮熱構造となっていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、遮熱構造によって、チューブ構造体およびその一端に設けられた溶接作業室が、予熱された溶接母材の熱から保護される。このため、予熱環境下において溶接作業室内で溶接作業を行う溶接作業者の作業性を一層向上させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る溶接装置は、前記第２移動体と前記チューブ構造体との間にリニアスライド機構が設けられ、前記リニアスライド機構は、前記チューブ構造体に固定されて該チューブ構造体の長手方向に延在するリニアレールと、前記第２移動体に固定されて前記リニアレールをスライド自在に保持するスライダと、前記スライダに対して前記リニアレールをスライドさせるスライド駆動部とを具備してなることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、リニアスライド機構によって、第２移動体に対してチューブ構造体を、その長手方向（水平方向）にスムーズに伸縮移動させることができる。このため、チューブ構造体の一端に設けられた溶接作業室を溶接母材上の溶接部に正確に移動させることができ、これによって溶接の品質および溶接作業効率を高めることができる。
【００２０】
また、本発明に係る溶接装置は、前記リニアレールが、前記チューブ構造体の断面二次モーメントを高める補強部材を兼ねていることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、元々剛性の高い中空ビーム状のチューブ構造体がリニアレールによって補強されることにより、その断面二次モーメントが高められるため、チューブ構造体の一端に設けられた溶接作業室が揺動することをより効果的に防止し、溶接作業の効率を向上させるとともに、溶接品質を高めることができる。
【００２２】
また、本発明に係る溶接装置は、前記リニアレールが、前記チューブ構造体の外壁の内側に配置され、前記外壁には、前記リニアレールを覆って断熱保護する開閉可能な複数のヒートプロテクションカバーが設けられ、前記複数のヒートプロテクションカバーは、前記リニアレールに沿って整列配置され、その各々が、前記リニアレールを外部に対して遮蔽した閉塞位置と、前記リニアレールを外部に露呈させて前記スライダに保持可能にさせる開放位置との間で可動するとともに、前記チューブ構造体が前記第２移動体に対して水平方向に移動する時に、前記スライダに近づく前記ヒートプロテクションカバーを前記閉塞位置から前記開放位置に順次開放し、前記スライダから離れる前記ヒートプロテクションカバーを前記開放位置から前記閉塞位置に順次閉塞するカバー開閉機構が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、チューブ構造体が第２移動体の方に向かって移動している時は、チューブ構造体のリニアレールを覆う複数のヒートプロテクションカバーのうち、第２移動体に固定されたスライダに近づくヒートプロテクションカバーがカバー開閉機構によって閉塞位置から開放位置に順次開かれてゆき、スライダがリニアレールを保持可能になる。
また逆に、チューブ構造体が第２移動体から伸びる時は、複数のヒートプロテクションカバーのうち、スライダから離れるヒートプロテクションカバーがカバー開閉機構によって開放位置から閉塞位置に順次閉じられてゆく。
このため、溶接作業室を、予熱された溶接母材（高温領域）に向かって移動させるべく、チューブ構造体を第２移動体から伸ばす時には、高温領域の上に伸びたチューブ構造体のリニアレールがヒートプロテクションカバーによって覆われた状態となる。
したがって、高精度が故に熱による変形を嫌うリニアスライド機構（リニアレール）をヒートプロテクションカバーにより熱から保護してリニアスライド機構の健全性を保ち、ひいては溶接作業室（チューブ構造体）の動きが損なわれないようにして、溶接作業効率および溶接品質を高いレベルに保つことができる。
【００２４】
また、本発明に係る溶接装置は、前記溶接用開口部には、その開口面に沿ってエアカーテンを形成するエアカーテン形成手段が装備されていることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、前述したように空調手段により空調された空気が溶接作業室に送給されて溶接作業用開口部から排出されるのと同時に、エアカーテン形成手段によって溶接用開口部にエアカーテンが形成されるので、予熱された溶接母材の熱や、溶接部からのヒュームが溶接作業用開口部から溶接作業室の内部に入り込むことが一層確実に防止される。このため、溶接作業者の作業環境をより向上させることができ、作業効率を高めるとともに、溶接品質を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明に係る溶接装置は、前記チューブ構造体の、前記溶接作業室とは反対側の端部に、溶接作業および空調用の付帯設備を搭載する付帯設備搭載部が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、第２移動体に支持されて水平方向に伸びるチューブ構造体の、第２移動体から伸び出る側とは逆側に付帯設備搭載部が設けられるので、第２移動体を挟んでチューブ構造体の重量と付帯設備搭載部の重量とが少なからずバランスを取ることになる。言い換えると、チューブ構造体の重量が付帯設備搭載部の重量によって相殺される。このため、チューブ構造体の重量に起因して第２移動体に加わる曲げモーメントが緩和され、チューブ構造体の支持剛性を高めることができる。したがって、溶接作業時におけるチューブ構造体の揺動を防止し、溶接作業の効率を向上させるとともに、溶接品質を高めることができる。
【００２８】
また、本発明に係る溶接装置は、前記付帯設備搭載部には、溶接作業に必要な溶接資材を供給する溶接資材供給部と、溶接作業に伴って発生する廃材を回収する廃材回収部とが設けられ、前記チューブ構造体の内部には、前記溶接資材供給部から前記溶接作業室に前記溶接資材を搬送する溶接資材搬送手段と、前記溶接作業室から前記廃材回収部に前記廃材を搬送する廃材搬送手段とが設けられていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、溶接資材搬送手段によって溶接資材供給部から溶接作業室に溶接資材が搬送されるとともに、廃材搬送手段によって溶接作業室から廃材回収部に廃材が搬送される。このため、溶接作業者は、溶接作業室内に居ながらにして溶接資材の供給を受けるとともに、廃材を搬出することができる。したがって、溶接作業者は持ち場を離れることなく溶接作業を続けることができ、溶接作業の効率を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明に係る溶接装置は、前記溶接資材が帯状の溶接材料であり、前記溶接資材供給部は前記溶接材料がロール状に巻かれた溶接材料フォルダであり、前記溶接資材搬送手段は、前記溶接材料フォルダから前記溶接材料を実際の消費量よりも速い速度で引き出し、ウェイト天秤ローラとリミットスイッチを用いたバッファ機構により前記溶接材料を断続的に蓄積しながら前記溶接機に一定の速度で供給する溶接材料供給装置であることを特徴とする。
【００３１】
上記構成によれば、溶接材料フォルダから溶接材料供給装置を経て、帯状の溶接材料が溶接作業室に設置された溶接機に自動供給される。溶接機には小型の巻取りモータが備えられているが、溶接材料フォルダのリール径が大きくて引き出しに大きな力を要する場合には単独で溶接材料を巻き取る力がない。このため、溶接材料供給装置によって溶接材料を実際の消費量よりも速い速度で引き出しておき、バッファ機構に蓄積させながら溶接機に一定の速度で供給する。これにより、溶接材料フォルダのリール径を大きくして溶接材料の連続供給量を増加させ、連続溶接時間を延ばして溶接作業の高効率化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る溶接装置は、前記溶接資材が粉体状のフラックスであり、前記溶接資材供給部は前記フラックスが貯留されたフラックス缶であり、前記溶接資材搬送手段は、真空装置の負圧を利用して前記フラックスを前記溶接機に搬送する真空粉体搬送装置であることを特徴とする。
【００３３】
上記構成によれば、フラックス缶から真空粉体搬送装置を経てフラックスが溶接作業室に設置された溶接機に自動供給される。これにより、溶接作業者は、溶接作業室内に居ながらにしてフラックスの供給を受けることができ、溶接作業の効率を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る溶接装置は、前記廃材がスラグであり、前記廃材回収部は前記スラグを廃棄する廃棄容器であり、前記廃材搬送手段は、前記溶接作業室から前記廃棄容器に繋がるコンベア装置であることを特徴とする。
【００３５】
上記構成によれば、溶接作業に伴って発生するスラグをコンベア装置によって廃棄容器に送ることができる。これにより、溶接作業者は持ち場を離れることなくスラグを廃棄することができ、溶接作業の効率を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明に係る溶接装置は、前記廃材が使用済みの廃フラックスであり、前記廃材回収部は前記廃フラックスを廃棄する廃棄容器であり、前記廃材搬送手段は、真空装置の負圧を利用して前記廃フラックスを前記溶接機から前記廃棄容器に搬送する真空粉体搬送装置であることを特徴とする。
【００３７】
上記構成によれば、溶接作業に伴って発生する廃フラックスを真空粉体搬送装置によって廃棄容器に送ることができる。これにより、溶接作業者は持ち場を離れることなく廃フラックスを廃棄することができ、溶接作業の効率を向上させることができる。
【００３８】
また、本発明に係る溶接装置は、前記溶接作業室に、該溶接作業室の位置を三次元方向に動かすための操作盤があり、前記溶接機は、前記溶接作業室に対して三次元方向に位置を調整可能であることを特徴とする。
【００３９】
上記構成によれば、溶接作業者は、操作盤を操作して溶接作業室の三次元方向の位置を大まかに溶接母材の近くに合わせた後、さらに溶接機の位置を三次元方向に調整して、迅速かつ正確に位置を合わせることができる。これにより、溶接作業の効率と溶接品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように、本発明に係る溶接装置によれば、予熱環境下での溶接作業を容易に、かつ効率良く行うとともに、溶接品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接装置を左斜め後方から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る溶接装置を右斜め後方から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る溶接装置の左側面図である。
【図４】チューブ構造体が縮んだ状態を示す左側面図である。
【図５】図４のV矢視図である。
【図６】図４のVI矢視図である。
【図７】図４のVII矢視図である。
【図８】図４のVIII-VIII線に沿う縦断面図である。
【図９】昇降ユニットの平面図である。
【図１０】昇降ユニットの側面図である。
【図１１】図４のXI-XI線に沿うチューブ構造体の縦断面図である。
【図１２】図１１のXII部拡大図である。
【図１３】図１０のXIII部拡大図である。
【図１４】図３のXIV-XIV線に沿う横断面図である。
【図１５】チューブ構造体の長手方向に沿う縦断面図である。
【図１６】溶接作業室付近の内部構成を示す斜視図である。
【図１７】溶接作業室付近の内部構成を示す斜視図である。
【図１８】真空粉体搬送装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図１８を参照しながら説明する。
図１〜図７は、本発明の一実施形態を示す溶接装置の外観を示している。この溶接装置１は、例えば原子炉の圧力容器やタンク類等のように、高張力鋼等で形成された大型の構造物（溶接母材）に対して溶接を行う際に、溶接熱による割れ等の溶接欠陥を防止するために、予め非常に高温に予熱された溶接母材Ｗ（図３参照）の上で、安全かつ効率良く溶接作業を行うための、自走可能なものである。
【００４３】
溶接装置１は、三次元方向に移動可能な溶接作業室２と、この溶接作業室２を三次元方向に移動させる三次元移動機構３を備えている。溶接作業室２の内部には溶接機５（図１１、図１５、図１６、図１７参照）が設置され、溶接作業者Ｍ（図１５、図１７参照）が溶接機５を操作して溶接作業を行うようになっている。
【００４４】
三次元移動機構３は、例えばＸ軸方向（第１方向）に沿って移動可能なベースユニット７（第１移動体）と、このベースユニット７に支持されるとともにベースユニット７に対してＸ軸方向とは異なるＺ軸方向（第２方向）に沿って移動可能な昇降ユニット８と、さらにこの昇降ユニット８に支持されるとともに昇降ユニット８に対してＸ軸方向およびＺ軸方向とは異なるＹ軸方向（第３方向）に沿って移動可能なチューブ構造体９（第３移動体）とを備えている。そして、チューブ構造体９の一端部に溶接作業室２が設けられ、反対側の端部に、溶接作業および空調用の付帯設備を搭載する付帯設備搭載部１１が設けられている。
【００４５】
この実施形態において、Ｘ軸方向とＹ軸方向は、共に水平かつ互いに直角な方向であり、Ｚ軸方向はＸ，Ｙ軸方向に対して直角方向、即ち鉛直方向である。これらＸ，Ｙ，Ｚ軸方向は、互いに直角であることが溶接装置１の構成としては望ましいが、必ずしも直角であることが必須要件ではない。
【００４６】
図１、図２に最も明確に示すように、ベースユニット７は、基礎面Ｂの上にＸ軸方向に敷設された例えば２本の軌道レール１４の上を、４隅に配置された台車１５を介して走行可能なプラットフォーム状のベースフレーム１６と、このベースフレーム１６の上に平行に立設された一対の縦板状の固定コラム１７と、この固定コラム１７の上端同士を連結する天板状のトップステー１８とを備えて、Ｙ軸方向に開通する略門型を呈している。このベースユニット７は、軌道レール１４の上を走行することによりＸ軸方向に移動可能である。
【００４７】
また、昇降ユニット８は、図８〜図１０にも示すように、平面視（図９参照）で矩形に配置された４本の鉛直柱状の可動コラム２１と、これら各可動コラム２１間をＸ軸方向に連結する前後一対のクロスビーム２２と、各可動コラム２１間をＹ軸方向に連結する左右一対のサイドビーム２３とを備えて略テーブル状に形成されている。この昇降ユニット８の前後の可動コラム２１の間に、ベースユニット７の左右の固定コラム１７が入り込む形で両ユニット７，８が組み合わされ、固定コラム１７と可動コラム２１との間に介装されたリニアレール機構２４（図８、図９参照）により、昇降ユニット８はベースユニット７に対してＺ軸方向にスムーズに移動可能である。なお、図８に示すように、昇降ユニット８のサイドビーム２３の下縁部は、クロスビーム２２の下縁部よりも低い位置に下がっている。
【００４８】
ベースユニット７と昇降ユニット８との間には、昇降ユニット８をＺ軸方向に昇降させるための昇降機構２７が設けられている。この昇降機構２７は、図５に示すように、ベースユニット７のトップステー１８の上面に昇降用モータ２８が設置され、その駆動力が減速ギヤユニット２９とウォームシャフト３０とウォームギヤ３１を経て、左右一対の鉛直なスクリュー軸３２（図８〜図１０参照）を減速回転させる構成になっている。図１０に示すように、各スクリュー軸３２の先端は昇降ユニット８のサイドビーム２３の内部に固定されたナット３３に螺合されている。
【００４９】
このため、昇降用モータ２８が起動すると、両方のスクリュー軸３２が同期して正転方向または逆転方向に回転し、例えばスクリュー軸３２が正転方向に回転すると昇降ユニット８が上昇し、スクリュー軸３２が逆転方向に回転すると昇降ユニット８が下降するようになっている。なお、トップステー１８とサイドビーム２３との間で外部に露呈するスクリュー軸３２はベローズ３４に覆われて防水および防塵がなされている。
【００５０】
図３、図４に示すように、ベースユニット７の左右の固定コラム１７には、上下に昇降するカウンターウェイト３７が内蔵されている。このカウンターウェイト３７と、昇降ユニット８との間がチェーン３８，３９で連結されており、チェーン３８，３９はトップステー１８の上面に軸支されたスプロケット４０に巻回されている。このため、カウンターウェイト３７の重量によって、昇降ユニット８とチューブ構造体９と付帯設備搭載部１１の重量が相殺され、昇降用モータ２８を小型化（省力化）することができる。なお、図４には昇降ユニット８が最も低い位置に降下した状態が示され、図３には昇降ユニット８が図４の位置から約１メートル上昇した状態が示されている。
【００５１】
一方、チューブ構造体９は、昇降ユニット８に支持されながら水平方向に延在し、かつ昇降ユニット８に対してその長手方向（Ｙ軸方向）に移動可能な、閉断面形状を持つ中空ビーム状に形成されている。図８、図１１に示すように、チューブ構造体９は、その外壁４４が円筒状に形成され、この外壁４４の内部には、Ｙ軸方向に延び、かつＸ軸方向に離間して平行に対向する２枚の平坦な縦壁４５により仕切られている。また、縦壁４５と外壁４４との間の空間を上下に二分する一対の水平な横壁４６と、その下に位置する小さな一対の横壁４７とが設けられている。これらの縦壁４５および横壁４６，４７によって外壁４４が内側から補強されている。さらに、横壁４６の上面には、チューブ構造体９の長手方向に延在する左右一対のリニアレール５０が固定されている。このリニアレール５０は例えば縦長の矩形断面形状を有し、チューブ構造体９の断面二次モーメントを高める補強部材を兼ねている。
【００５２】
昇降ユニット８とチューブ構造体９との間にはリニアスライド機構５１が設けられている。このリニアスライド機構５１は、チューブ構造体９に設けられた一対のリニアレール５０と、昇降ユニット８のサイドビーム２３の下縁部に固定されてリニアレール５０をスライド自在に懸架保持する複数のスライダ５２（図８、図１１参照）と、このスライダ５２に対してリニアレール５０をＹ軸方向にスライドさせるスライド駆動部５３（図１０、図１１、図１３参照）とを具備して構成されている。
【００５３】
スライド駆動部５３は、昇降ユニット８のサイドビーム２３の下縁かつ水平方向の一端部に固定されたギヤボックス５５の上部にスライド用モータ５６が取り付けられ、その主軸５７に設けられたピニオンギヤ５８がギヤボックス５５の内部でドリブンギヤ５９に噛み合い、ドリブンギヤ５９の出力軸６０がギヤボックス５５の下部に突出し、ここに固定されたドライブギヤ６１が、リニアレール５０の側面に配設されたラックギヤ６２に噛み合う構造である。スライド用モータ５６が起動すると、主軸５７の回転がピニオンギヤ５８とドリブンギヤ５９に減速されてドライブギヤ６１を駆動し、ドライブギヤ６１がラックギヤ６２を駆動する。このため、チューブ構造体９が昇降ユニット８に対してＹ軸方向に相対移動（伸縮）する。なお、図１〜図３にはチューブ構造体９が最も伸びた状態が示され、図４、図５にはチューブ構造体９が最も縮んだ状態が示されている。
【００５４】
チューブ構造体９において、リニアレール５０は外壁４４の内側に配置されており、外壁４４にはリニアレール５０を覆って断熱保護する開閉可能な複数のヒートプロテクションカバー６５が設けられている（図１〜図６、図８、図１１、図１４参照）。これらのヒートプロテクションカバー６５は、リニアレール５０に沿って整列配置されており、その各々が、図１１に示すヒンジアーム６６によって開閉可能であり、リニアレール５０を外部に対して遮蔽した閉塞位置６５ａと、リニアレール５０を外部に露呈させる開放位置６５ｂとの間で可動する。各ヒートプロテクションカバー６５とリニアレール５０との間にはリターンスプリング６７が張設されており、その付勢力によって各ヒートプロテクションカバー６５は常に閉塞位置６５ａ側に引っ張られている。さらに、各ヒートプロテクションカバー６５の内面にはガイドローラ６８が設けられている。
【００５５】
また、昇降ユニット８に対するチューブ構造体９の伸縮に伴い、各ヒートプロテクションカバー６５を自動的に開閉するカバー開閉機構７１が設けられている。このカバー開閉機構７１は、図８〜図１１および図１４に示すように、昇降ユニット８のサイドビーム２３下縁部の外側面に設けられた開放用レール７２と、各ヒートプロテクションカバー６５に設けられたリターンスプリング６７およびガイドローラ６８によって構成されている。開放用レール７２の溶接作業室２側の端部には、平面視（図９、図１４参照）で先窄まりの傾斜面７２ａが設けられている。
【００５６】
例えば、チューブ構造体９が昇降ユニット８に対してＹ軸方向に縮まる方向に移動する時（図１４に向かってチューブ構造体９が右側に移動する時）には、閉塞位置６５ａにあるヒートプロテクションカバー６５がスライダ５２に近づくと、このヒートプロテクションカバー６５のガイドローラ６８に開放用レール７２の傾斜面７２ａが接触し、そのまま幅方向外側に押し開くスラスト力Ｆを発生させる。このため、リターンスプリング６７の付勢力に抗して各ヒートプロテクションカバー６５が次々と開放位置６５ｂに開かれ、その後、ガイドローラ６８が開放用レール７２の外側面７２ｂを走行することによって各ヒートプロテクションカバー６５は開放位置６５ｂに開かれた状態に保たれる。このため、リニアレール５０が外部に露呈し、スライダ５２がリニアレール５０を保持可能になる。なお、開放位置６５ｂに開かれたヒートプロテクションカバー６５は、図８、図１４に示すように、昇降ユニット８の可動コラム２１とサイドビーム２３との間に位置する。
【００５７】
また、上記とは逆に、チューブ構造体９が昇降ユニット８に対してＹ軸方向に伸びる方向に移動する時（図１４に向かってチューブ構造体９が左側に移動する時）には、開放位置６５ｂにあるヒートプロテクションカバー６５がスライダ５２から離れる際に、そのガイドローラ６８が開放用レール７２の外側面７２ｂから傾斜面７２ａを降りるように走行し、リターンスプリング６７の付勢力によって各ヒートプロテクションカバー６５が次々と閉塞位置６５ａに閉じられる。
【００５８】
このため、チューブ構造体９の先端に設けられた溶接作業室２を、予熱された溶接母材Ｗ（高温領域）に向かわせるべくチューブ構造体９を昇降ユニット８から伸ばした時には、高温領域の中に伸びたチューブ構造体９のリニアレール５０がヒートプロテクションカバー６５によって覆われた状態となり、これによってリニアレール５０を熱から保護することができる。
【００５９】
なお、上述のように、チューブ構造体９の外壁４４に開閉可能なヒートプロテクションカバー６５が設けられているため、事実上、チューブ構造体９の断面形状を閉断面形状に構成しているのは、外壁４４の天部および底部と、左右一対の縦壁４５であって、外壁４４の全周全てではない。
【００６０】
ところで、チューブ構造体９の外壁４４（ヒートプロテクションカバー６５も含む）は遮熱構造となっている。図１２に図１１の一部を拡大して示すように、外壁４４の外面にグラスウール等の断熱材７５が貼着され、さらにその外側が磨きステンレス板等の反射板７６で覆われている。反射板は、予熱された溶接母材Ｗからの輻射熱を反射する機能を持つ。無論、この遮熱構造によってチューブ構造体９の先端部に設けられた溶接作業室２も遮熱されている。
【００６１】
図１５〜図１７に示すように、チューブ構造体９の先端部に設けられた溶接作業室２には、下方に向かって開口する溶接作業用開口部７８が設けられている。また、図１１にも示すように、溶接作業室２に設置されている溶接機５は、その溶接ヘッド５ａの部分が溶接作業用開口部７８から下方に突出し、溶接母材Ｗに対して上方から溶接を行うようになっている。図１１、図１６に示すように、溶接機５は、例えばチューブ構造体９の片側の縦壁４５に、溶接機駆動機構７９を介して設置されている。溶接機駆動機構７９は、溶接機５を溶接作業室２に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動することができる。なお、図３、図４、図６等に示すように、溶接作業室２には溶接作業用開口部７８の他に、前方および側方に開放可能な複数の開口部８０，８１，８２が設けられている。
【００６２】
溶接作業室２には操作盤８３（図１１、図１６、図１７参照）が設置されており、この操作盤８３を操作することによって三次元移動機構３を構成するベースユニット７、昇降ユニット８、チューブ構造体９の位置をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に動かし、溶接作業室２の位置を三次元方向に移動させることができる。さらに、溶接機５も、操作盤８３を操作して溶接機駆動機構７９を駆動することにより、溶接作業室２に対して相対的に三次元方向に位置調整することができる。
【００６３】
図１５に示すように、溶接作業室２の溶接作業用開口部７８には、その開口面に沿ってエアカーテン８５を形成する空気吹出口８６（エアカーテン形成手段）が装備されている。本実施形態では、例えばチューブ構造体９の床下に形成した空気通路８７（エアカーテン形成手段）の内部に、後述する空調手段、またはエアコンプレッサ等から空気が供給され、空気吹出口８６から前方に向かって空気が吹き出されることによってエアカーテン８５が形成される。なお、チューブ構造体９の床下に空気通路８７を形成することにより、予熱された溶接母材Ｗの熱を空気通路８７によって遮蔽もしくは冷却し、チューブ構造体９の内部空間および溶接作業室２の温度上昇を緩和することができる。
【００６４】
ところで、図１〜図５および図７等に示すように、チューブ構造体９の、溶接作業室２とは反対側の端部に設けられた付帯設備搭載部１１は、例えば上下２段のデッキ状に構成されており、その下段デッキ１１ａには、空調用のスポットクーラー９０（空調手段）と、粉体状のフラックス９１（溶接資材：図１８参照）を貯留するフラックス缶９２（溶接資材供給部）と、フラックス９１を溶接機５に供給する前に乾燥するフラックス乾燥機９３と、乾燥機用ホッパー９４と、廃フラックス回収用ホッパー９５等の付帯設備が搭載されている。スポットクーラー９０は、予熱された溶接母材Ｗの熱によって加熱されるチューブ構造体９の内部空間および溶接作業室２内に空調された空気を送給して冷却し、送給された空気を溶接作業用開口部７８から外部に排出させる働きをする。
【００６５】
また、下段デッキ１１ａの下面には、溶接作業に伴って発生するスラグ９７（図１５参照）や廃フラックス等の廃材を回収するための廃棄容器９８（廃材回収部）が着脱可能に設けられている。溶接作業室２からチューブ構造体９の内部を通るコンベア装置９９（廃材搬送手段）の後端部が廃棄容器９８の真上に達しており、溶接作業室２から搬送されたスラグ９７を廃棄容器９８に投下できるようになっている。一方、上段デッキ１１ｂには、２基の真空装置１００ａ，１００ｂと、帯状の溶接材料１０１（溶接資材：図１５参照）がロール状に巻かれた３連の溶接材料フォルダ１０２（溶接資材供給部）が搭載されている。なお、基礎面Ｂから下段デッキ１１ａに上がるためのタラップ１０４と、下段デッキ１１ａから上段デッキ１１ｂに上がるためのタラップ１０５が設置されている。なお、これらの付帯設備の配置レイアウトはあくまでも一例であり、上記構成に限定されることはない。
【００６６】
一方、図１に示すように、ベースユニット７のベースフレーム１６上には、溶接用の電源装置１０７や制御盤１０８等の機器類が設置されている。また、図３、図４に示すように、ベースユニット７のトップステー１８と付帯設備搭載部１１との間に電源用のフレキシブルハーネス１０９が配設されている。
【００６７】
図１５に示すように、チューブ構造体９の内部には溶接材料供給装置１１１が設けられている。この溶接材料供給装置１１１は、溶接材料フォルダ１０２から帯状の溶接材料１０１を実際の消費量よりも速い速度で引き出し、ウェイト天秤ローラとリミットスイッチを用いたバッファ機構１１２により溶接材料１０１を断続的に蓄積しながら溶接作業室２の溶接機５に一定の速度で供給するように構成されている。
【００６８】
即ち、チューブ構造体９の内部には、溶接材料フォルダ１０２から溶接機５に掛けて帯状の溶接材料１０１を送給するための送給ライン１１４が複数のローラ部材１１５，１１６，１１７，１１８，１１９等によって構成されており、溶接材料フォルダ１０２の近傍には、該溶接材料フォルダ１０２から溶接材料１０１を強い力で引き出せる供給補助モータ１２０が設置され、その下流側にウェイト天秤ローラを用いたバッファ機構１１２が設置されている。溶接材料１０１の寸法は、例えば幅７５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍである。
【００６９】
バッファ機構１１２は、前後２つの固定ローラ１１６の間に１つの可動ローラ１２２が配置されており、可動ローラ１２２は天秤１２３の一端に軸支され、天秤１２３の他端にウェイト１２４が設けられ、可動ローラ１２２とウェイト１２４との間に天秤１２３の支点１２３ａが設けられている。無負荷時には可動ローラ１２２が緩やかに降下するように可動ローラ１２２とウェイト１２４とのバランス関係が設定されている。さらに、天秤１２３のウェイト１２４側の端部には、この端部が最上部まで上昇すると供給補助モータ１２０を停止させるリミットスイッチ１２５が設けられている。
【００７０】
また、図１８に示すように、チューブ構造体９の内部および付帯設備搭載部１１にかけて真空粉体搬送装置１３０が設けられている。この真空粉体搬送装置１３０は、２基の真空装置１００ａ，１００ｂの負圧を利用して、フラックス缶９２（溶接資材供給部）から溶接作業室２にフラックス９１（溶接資材）を搬送する溶接資材搬送手段であると同時に、溶接作業に伴って発生する廃フラックス（廃材）を廃棄容器９８（廃材回収部）に搬送する廃材搬送手段でもある。
【００７１】
真空粉体搬送装置１３０は、付帯設備搭載部１１に搭載されている真空装置１００ａ，１００ｂと、フラックス乾燥機９３と、乾燥機用ホッパー９４と、廃フラックス回収用ホッパー９５と、溶接作業室２に設置されているフラックス供給用ホッパー１３１とを含んで構成されている。また、真空装置１００ａと廃フラックス回収用ホッパー９５との間が負圧ライン１３３で接続され、真空装置１００ｂと乾燥機用ホッパー９４との間が仕切弁１３４を介して負圧ライン１３５で接続され、真空装置１００ｂとフラックス供給用ホッパー１３１との間が仕切弁１３６を介して負圧ライン１３７で接続されている。
【００７２】
さらに、廃フラックス回収用ホッパー９５から延びる回収ライン１３８の先端部が溶接点１４０（溶接機５のヘッド近傍）に接続され、乾燥機用ホッパー９４とフラックス缶９２との間がフラックス乾燥ライン１４１で接続され、フラックス乾燥機９３とフラックス供給用ホッパー１３１との間がフラックス供給ライン１４２で接続されている。また、廃フラックス回収用ホッパー９５と廃棄容器９８との間に開閉弁１４３が設けられ、乾燥機用ホッパー９４とフラックス乾燥機９３との間に開閉弁１４４が設けられ、フラックス供給用ホッパー１３１に開閉弁１４５が設けられている。なお、フラックス供給用ホッパー１３１の下には漏斗状のバッファ１４６（余剰貯留部）が設けられている。
【００７３】
次に、上記のように構成された溶接装置１の作用および効果について説明する。
この溶接装置１によって溶接作業を行なう時は、溶接作業者Ｍが溶接作業室２の内部に設置された操作盤８３を操作し、溶接母材Ｗの溶接個所の真上に溶接作業室２の溶接作業用開口部７８が位置するように全体を調整する。その後、さらに溶接機駆動機構７９を駆動して溶接機５の位置を溶接作業室２に対して三次元方向に調整して微調整し、溶接作業を開始する。
【００７４】
溶接母材Ｗは熱割れ等の溶接欠陥が発生しないように予め３００℃前後に予熱されているため、溶接作業室２の外部は過酷な環境となるが、溶接作業者Ｍが溶接作業を行なう溶接作業室２の内部にはスポットクーラー９０等の空調手段より空調された空気が後方から常に送給されて溶接作業用開口部７８から外部に排出され続ける。このため、予熱された大型の溶接母材Ｗに対して溶接作業を行う場合に、溶接母材Ｗの熱や、溶接部から立ち上る溶接ヒュームが溶接作業用開口部７８から溶接作業室２の内部に入ることが防止される。
【００７５】
したがって、溶接作業者Ｍは熱防護服やガスマスクを着用しなくてもよく、作業に伴う疲労が軽減され、交代することなく長時間に亘って容易に溶接作業を続行することができ、これによって溶接作業の効率を格段に向上させるとともに、溶接部の品質を飛躍的に高めることができる。
【００７６】
また、この溶接装置１は、溶接作業室２を三次元方向に移動させる三次元移動機構３が、Ｘ軸方向に沿って移動可能なベースユニット７と、このベースユニット７に支持されるとともにベースユニット７に対してＸ軸方向とは異なるＺ軸方向に沿って移動可能な昇降ユニット８と、この昇降ユニット８に支持されるとともに昇降ユニット８に対してＸ軸方向およびＺ軸方向とは異なるＹ軸方向に沿って移動可能なチューブ構造体９とを有し、チューブ構造体９に溶接作業室２が設けられている。このため、簡素で故障しにくい構造により、溶接作業室２を三次元方向に確実に移動可能にして所定の位置に停止させ、溶接作業を高精度かつ高効率で行うことができる。
【００７７】
さらに、この溶接装置１は、チューブ構造体９が昇降ユニット８に支持されて水平方向に延在し、かつ昇降ユニット８に対してその長手方向に移動可能な、閉断面形状を持つ中空ビーム状であり、このチューブ構造体９の一端に溶接作業室２が配置され、溶接作業用開口部７８が溶接作業室２の下方に向かって開口しているため、閉断面形状を持つ中空ビーム状に形成されたチューブ構造体９の断面二次モーメントが、従来のＨ形鋼等で形成された片持梁状の足場よりも格段に高くなる。
【００７８】
このため、チューブ構造体９を昇降ユニット８から長く延ばしても溶接作業室２が揺動および振動しにくい。したがって、ベースユニット７および昇降ユニット８から遠隔した位置における溶接部においても溶接作業を効率良く行うことができる。しかも、チューブ構造体９の内部を溶接作業者が通行することができるため、溶接装置１の利便性を高めることができる。
【００７９】
また、この溶接装置１は、チューブ構造体９の外壁４４が遮熱構造となっているため、チューブ構造体９およびその一端に設けられた溶接作業室２が、予熱された溶接母材Ｗの熱から保護される。このため、予熱環境下において溶接作業室２内で溶接作業を行う溶接作業者の作業性を一層向上させることができる。
【００８０】
さらに、この溶接装置１は、昇降ユニット８とチューブ構造体９との間にリニアスライド機構５１が設けられ、このリニアスライド機構５１は、チューブ構造体９に固定されてチューブ構造体９の長手方向に延在するリニアレール５０と、昇降ユニット８に固定されてリニアレール５０をスライド自在に保持するスライダ５２と、このスライダ５２に対してリニアレール５０をスライドさせるスライド駆動部５３とを具備してなるため、リニアスライド機構によって、昇降ユニット８に対してチューブ構造体９を、その長手方向（Ｙ軸方向）にスムーズに伸縮移動させることができる。したがって、チューブ構造体９の一端に設けられた溶接作業室２を溶接母材Ｗ上の溶接部に正確に移動させることができ、これによって溶接の品質および溶接作業効率を高めることができる。
【００８１】
また、この溶接装置１は、チューブ構造体９をＹ軸方向に移動させるリニアスライド機構を構成しているリニアレール５０が、チューブ構造体９の断面二次モーメントを高める補強部材を兼ねているため、元々剛性の高い中空ビーム状のチューブ構造体９がリニアレール５０によって補強されることにより、その断面二次モーメントがさらに高められるため、チューブ構造体９の一端に設けられた溶接作業室２が揺動および振動することを一層効果的に防止し、溶接作業の効率を向上させるとともに、溶接品質を高めることができる。
【００８２】
さらに、この溶接装置１は、リニアレール５０がチューブ構造体９の外壁４４の内側に配置されており、外壁４４には、リニアレール５０を覆って断熱保護する開閉可能な複数のヒートプロテクションカバー６５が設けられ、チューブ構造体９が昇降ユニット８に対して水平方向に移動する時に、スライダ５２に近づくヒートプロテクションカバー６５を閉塞位置６５ａから開放位置６５ｂに順次開放し、スライダ５２から離れるヒートプロテクションカバー６５を開放位置６５ｂから閉塞位置６５ａに順次閉塞するカバー開閉機構７１が設けられている。
【００８３】
このため、高精度が故に熱による変形を嫌うリニアスライド機構（リニアレール５０）をヒートプロテクションカバー６５により熱から保護してリニアスライド機構の健全性を保ち、ひいては溶接作業室２（チューブ構造体９）の動きが損なわれないようにして、溶接作業効率および溶接品質を高いレベルに保つことができる。
【００８４】
また、この溶接装置１は、溶接作業室２に設けられた溶接作業用開口部７８に、その開口面に沿ってエアカーテン８５を形成する空気吹出口８６（エアカーテン形成手段）が装備されており、前述したように空調手段により空調された空気が溶接作業室２に送給されて溶接作業用開口部７８から排出されるのと同時に、空気吹出口８６によって溶接作業用開口部７８にエアカーテン８５が形成される。
【００８５】
このため、予熱された溶接母材Ｗの熱や、溶接部からのヒュームが溶接作業用開口部７８から溶接作業室２の内部に入り込むことが一層確実に防止され、これによって溶接作業者の作業環境をより向上させることができ、作業効率を高めるとともに、溶接品質を向上させることができる。
【００８６】
また、この溶接装置１は、チューブ構造体９の、溶接作業室２とは反対側の端部に、溶接作業および空調用の付帯設備を搭載する付帯設備搭載部１１が設けられているため、昇降ユニット８に支持されて水平方向に伸びるチューブ構造体９の、昇降ユニット８から伸び出る側とは逆側に付帯設備搭載部１１が設けられることにより、昇降ユニット８を挟んでチューブ構造体９の重量と付帯設備搭載部１１の重量とが少なからずバランスを取ることになる。
【００８７】
つまり、チューブ構造体９の重量が付帯設備搭載部１１の重量によって相殺される。このため、チューブ構造体９の重量に起因して昇降ユニット８に加わる曲げモーメントが付帯設備搭載部１１の重量によって緩和され、チューブ構造体９の支持剛性を高めることができる。したがって、溶接作業時におけるチューブ構造体９の揺動や振動をより効果的に防止して溶接作業の効率を向上させるとともに、溶接品質を高めることができる。
【００８８】
図１５に示すように、溶接作業時に必要となる溶接材料１０１は、溶接材料供給装置１１１によって溶接材料フォルダ１０２から溶接作業室２に設置された溶接機５に自動供給される。即ち、まず供給補助モータ１２０により溶接材料フォルダ１０２から溶接材料１０１が引き出される。溶接機５には小型の巻取りモータ５ｂ（図１７参照）が備えられているが、溶接材料フォルダ１０２のリール径が大きくて引き出しに大きな力を要する場合には巻取りモータ５ｂが単独で溶接材料１０１を巻き取る力がない。このため、力の強い供給補助モータ１２０に実際の消費量よりも速い速度で溶接材料１０１を引き出させて２つの固定ローラ１１６の間で溶接材料１０１を弛ませる。すると、可動ローラ１２２の位置が下がって弛みが吸収され、同時に天秤１２３のウェイト１２４側の端部が持ち上がる。そして、天秤１２３の端部が最上部まで上昇するとリミットスイッチ１２５がＯＦＦになって供給補助モータ１２０が停止される。この時、バッファ機構１１２に蓄積される溶接材料１０１の長さが最大になる。
【００８９】
そして、溶接機５によって溶接材料１０１が消費されるにつれ、バッファ機構１１２における溶接材料１０１の蓄積量が減少してゆき、同時に可動ローラ１２２の位置が上がってリミットスイッチ１２５がＯＮになる。このため、供給補助モータ１２０が起動してバッファ機構１１２に溶接材料１０１が蓄積される。これにより、溶接材料フォルダ１０２から強い力で溶接材料１０１を引き出せるようにして溶接材料フォルダ１０２のリール径を大きくしつつ、溶接機５には一定の速度で溶接材料１０１を送給することができる。溶接材料フォルダ１０２のリール径を大きくすることにより、溶接材料１０１の連続供給量を増加させ、連続溶接時間を延ばして溶接作業の高効率化と溶接品質の向上を図ることができる。
【００９０】
また、溶接作業時に必要なもう一つの溶接資材であるフラックス９１は、図１８に示す真空粉体搬送装置１３０によって溶接点１４０に供給される。しかしその前に、まずフラックス缶９２に貯留されたフラックスをフラックス乾燥機９３に送って乾燥させる必要がある。この時は、乾燥機用ホッパー９４の開閉弁１４４を閉じるとともに、仕切弁１３６を閉じて仕切弁１３４を開き、真空装置１００ｂを起動させる。これにより、乾燥機用ホッパー９４の内部が負圧になり、フラックス缶９２に貯留されたフラックスがフラックス乾燥ライン１４１を経て乾燥機用ホッパー９４に送給される。乾燥機用ホッパー９４が満杯になったら真空装置１００ｂを停止させて開閉弁１４４を開けば、フラックス乾燥機９３内に投下される。
【００９１】
次に、仕切弁１３４を閉じて仕切弁１３６を開き、フラックス供給用ホッパー１３１の開閉弁１４５を閉じて、再び真空装置１００ｂを起動させる。これにより、フラックス供給用ホッパー１３１の内部が負圧になり、フラックス乾燥機９３で乾燥されたフラックスがフラックス供給ライン１４２を経てフラックス供給用ホッパー１３１に送給される。フラックス供給用ホッパー１３１が満杯になったら真空装置１００ｂを停止させて開閉弁１４５を開けば、フラックス供給用ホッパー１３１からバッファ１４６にフラックス９１が投下され、さらにバッファ１４６から溶接部にフラックス９１が供給される。バッファ１４６にフラックス９１が貯留されることにより、溶接点１４０におけるフラックスの不足を防止できる。
【００９２】
上記のようにフラックス９１を溶接点１４０に供給するにあたり、開閉弁１４４，１４５および仕切弁１３４，１３６の開閉操作や真空装置１００ｂの起動および停止操作、ならびに乾燥機用ホッパー９４およびフラックス供給用ホッパー１３１の容量確認等の操作は、溶接作業室２内に設置された操作盤８３によって行うことができる。したがって、溶接作業者Ｍは持ち場を離れることなく、溶接作業室２内に居ながらにしてフラックスの供給を受けることができ、溶接作業の効率をおよび溶接品質を向上させることができる。
【００９３】
一方、溶接作業に伴って発生する廃材であるスラグは、図１５または図１７に示すように、溶接作業者Ｍ自身の手によって順次コンベア装置９９に載せられ、そのままチューブ構造体９の内部を後方に搬送されて廃棄容器９８に廃棄される。コンベア装置９９の起動および停止、スピードコントロール等の操作は、溶接作業室２内に設置された操作盤８３によって行うことができるため、溶接作業者Ｍは持ち場を離れることなくスラグ９７を廃棄することができ、これにより溶接作業の効率を向上させることができる。
【００９４】
さらに、溶接作業に伴って発生する別な廃材である廃フラックスは、図１８に示す真空粉体搬送装置１３０によってスラグと同じく廃棄容器９８に廃棄される。この時には、まず廃フラックス回収用ホッパー９５の開閉弁１４３を閉じ、真空装置１００ａを起動させる。これにより、廃フラックス回収用ホッパー９５の内部が負圧になり、溶接点１４０（溶接機５のヘッド近傍）で発生した廃フラックスが回収ライン１３８を経て廃フラックス回収用ホッパー９５に回収される。廃フラックス回収用ホッパー９５が満杯になったら真空装置１００ａを停止させて開閉弁１４３を開けば、廃フラックス回収用ホッパー９５内の廃フラックスが廃棄容器９８内に投下される。
【００９５】
上記のように廃フラックスを廃棄する際、開閉弁１４３の開閉操作や真空装置１００ａの起動および停止操作、ならびに廃フラックス回収用ホッパー９５の容量確認等の操作は、溶接作業室２内に設置された操作盤８３によって行うことができる。したがって、この場合も溶接作業者Ｍは持ち場を離れることなく廃フラックスを廃棄することができ、溶接作業の効率を向上させることができる。
【００９６】
また、この溶接装置１は、溶接作業室２に、該溶接作業室２の位置を三次元方向に動かすための操作盤８３があり、さらに溶接機５は、溶接機駆動機構７９を介して溶接作業室２に対し三次元方向に位置を調整可能であるため、溶接作業者Ｍは、操作盤８３を操作して溶接作業室２の三次元方向の位置を大まかに溶接母材Ｗの溶接部近傍に合わせた後、さらに溶接機駆動機構７９を操作し、溶接機５の位置を三次元方向に調整して溶接部の位置に整合させ、溶接位置を迅速かつ正確に合わせることができる。これにより、溶接作業の効率と溶接品質を向上させることができる。
【００９７】
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
【００９８】
例えば、上記実施形態では、ベースユニット７（第１移動体）の移動方向（Ｘ軸方向）と、昇降ユニット８（第２移動体）の移動方向（Ｚ軸方向）と、チューブ構造体９（第３移動体）の移動方向（Ｙ軸方向）とが、それぞれ直角方向に交差するようになっているが、必ずしも直角でなくてもよい。
【００９９】
また、本実施形態では、ベースユニット７と昇降ユニット８とチューブ構造体９とが互いにスライドのみによって相対移動するように構成されているが、例えば回動や捩り、旋回等、他の移動形態によって相対移動させることも考えられる。
【符号の説明】
【０１００】
１  溶接装置
２  溶接作業室
３  三次元移動機構
５  溶接機
７  ベースユニット（第１移動体）
８  昇降ユニット（第２移動体）
９  チューブ構造体（第３移動体）
１１  付帯設備搭載部
４４  外壁
５０  リニアレール
５１  リニアスライド機構
５２  スライダ
５３  スライド駆動部
６５  ヒートプロテクションカバー
６５ａ  閉塞位置
６５ｂ  開放位置
７１  カバー開閉機構
７８  溶接作業用開口部
７９  溶接機駆動機構
８３  操作盤
８５  エアカーテン
８６  空気吹出口（エアカーテン形成手段）
８７  空気通路（エアカーテン形成手段）
９０  スポットクーラー（空調手段）、
９１  フラックス（溶接資材）
９２  フラックス缶（溶接資材供給部）
９７  スラグ（廃材）
９８  廃棄容器（廃材回収部）
９９  コンベア装置（廃材搬送手段）
１００ａ，１００ｂ  真空装置
１０１  溶接材料（溶接資材）
１０２  溶接材料フォルダ（溶接資材供給部）
１１１  溶接材料供給装置
１１２  バッファ機構
１１６，１２２  ローラ
１２３  天秤
１２４  ウェイト
１２５  リミットスイッチ
１３０  真空粉体搬送装置（溶接資材搬送手段、廃材搬送手段）
Ｍ  溶接作業者
Ｗ  溶接母材
Ｘ  （第１方向）
Ｙ  （第３方向）
Ｚ  （第２方向）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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