(57)【要約】【課題】接地された金属製チェーンを掛け回した一対の金属製駆動ローラそれぞれに設けた複数の金属製フランジに断面円形の鋼管を回転自在に支持させ、前記鋼管から金属製チェーンを通るアース経路を構築するアーク溶接装置において、鋼管の周面と金属製フランジの周面との間に生じたスパークによる金属粒の付着を抑制又は防止する。【解決手段】接地された金属製チェーン24を掛け回した一対の金属製駆動ローラ２,２それぞれに設けた複数の金属製フランジ22に断面円形の鋼管４を回転自在に支持させ、前記鋼管４、金属製フランジ22、金属製駆動ローラ２、そして金属製チェーン24を通るアース経路Ｇを構築するアーク溶接装置において、金属製フランジ22の周面にスパッタ付着防止液25を連続的に塗布させる塗布手段を設けた。【選択図】図３
2013091091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された金属製チェーンを掛け回した一対の金属製駆動ローラそれぞれに設けた複数の金属製フランジに断面円形の鋼管又は鋼棒を回転自在に支持させ、前記鋼管又は鋼棒、金属製フランジ、金属製駆動ローラ、そして金属製チェーンを通るアース経路を構築するアーク溶接装置において、
金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を連続的に塗布させる塗布手段を設けたことを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
塗布手段は、スパッタ付着防止液を貯留させた容器を金属製フランジの下方に配置して構成され、金属製フランジの周面を前記容器に貯留させたスパッタ付着防止液に浸漬させる請求項１記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面円形の鋼管又は鋼棒に別の鋼管又は鋼棒や他部材をアーク溶接するアーク溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
断面円形の鋼管又は鋼棒に別の鋼管又は鋼棒や他部材をアーク溶接する場合、鋼管又は鋼棒のアース経路の構築が重要となる。特許文献１は、アース線を備えた金属製基台上で回転する一対の金属製駆動ローラそれぞれに金属製フランジを設け、かつ各金属製駆動ローラそれぞれに金属製チェーンを掛け回して構成されるアーク溶接装置を開示する（特許文献１・［0010］）。これにより、鋼管又は鋼棒、金属製フランジ、金属製駆動ローラ、金属製チェーン、そして金属製基台を通るアース経路が構築され、鋼管又は鋼棒にアース線を着脱しなくて済む（特許文献１・［0015］）。鋼管又は鋼棒は、記金属性フランジに支持されて金属製駆動ローラの回転により回転する。
【０００３】
【特許文献１】特開2008-221302号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示するアーク溶接装置において、鋼管又は鋼棒の周面と金属製フランジの周面とは、安定かつ継続して接触していればよいが、鋼管又は鋼棒が微妙に湾曲しているため、どうしても前記接触が瞬間的に途切れることを回避できない。こうして瞬間的に前記接触が途切れると、鋼管又は鋼棒と金属製フランジとの間でスパークが生じ、前記スパークに伴うスパッタ様の金属粒が飛散して金属製フランジの周面を汚し、接触不良が常態化する問題があった。前記接触不良の常態化は、アーク電流の変動を招き、過剰なスパッタの発生を招いたり、溶接ビードを痩せさせたりする問題を招いていた。
【０００５】
金属製フランジの周面に付着した金属粒は、最終的にアース経路を不通にする虞があり、付着する金属粒が多くならないうちに、金属製フランジから金属粒を除去する必要が出てくる。こうした金属粒の除去作業は、溶接作業に直接関係のない付随作業にほかならず、頻度が高くなれば、アーク溶接の加工コスト（金属粒の除去作業に必要な設備コストや前記除去作業に掛かるコスト）の増加や生産能率の低下（単位時間当たりに完成できる製品数の減少）をもたらしかねなかった。場合によって、金属粒は金属性フランジの耐久性を低下させ、交換頻度を高めて、アーク溶接における加工コストを増加させていた。
【０００６】
鋼管又は鋼棒と金属製フランジとの間に生じたスパークは、当然、鋼管又は鋼棒の周面にも金属粒を飛散させ、付着させる。金属粒が飛散し、付着した鋼管又は鋼棒は、そのままでは製品価値が低い又はなくなるので、溶接作業後、改めて前記金属粒の除去作業が必要となり、上述同様、アーク溶接の加工コストの増加や生産能率の低下をもたらしていた。また、既述したように、金属粒の付着による接触不良の常態化が過剰なスパッタの発生を招くので、前記スパッタの除去作業も、同様なアーク溶接の加工コストの増加や生産能率の低下をもたらしている。
【０００７】
特許文献１が開示するアーク溶接装置は、鋼管又は鋼棒にアース線を着脱しないで済むため、溶接作業自体の能率を向上させる利点があるが、上述のように、鋼管又は鋼棒の周面と金属製フランジの周面との間に発生するスパークに伴う問題があった。そこで、接地された金属製チェーンを掛け回した一対の金属製駆動ローラそれぞれに設けた複数の金属製フランジに断面円形の鋼管又は鋼棒を回転自在に支持させ、前記鋼管又は鋼棒から金属製チェーンを通るアース経路を構築するアーク溶接装置において、鋼管又は鋼棒の周面と金属製フランジの周面との間に生じたスパークによる金属粒の付着を抑制又は防止することについて、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記検討の結果、接地された金属製チェーンを掛け回した一対の金属製駆動ローラそれぞれに設けた複数の金属製フランジに断面円形の鋼管又は鋼棒を回転自在に支持させ、前記鋼管又は鋼棒、金属製フランジ、金属製駆動ローラ、そして金属製チェーンを通るアース経路を構築するアーク溶接装置において、金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を連続的に塗布させる塗布手段を設けたことを特徴とするアーク溶接装置を開発した。本発明は、金属製フランジにより鋼管又は鋼棒を線接触で支持する特許文献１が開示するアーク溶接装置を用いたアーク溶接を改善する。
【０００９】
一対の金属製駆動ローラは、それぞれの非溶接作業側端部に駆動装置が接続され、同期かつ同方向に回転する。金属製フランジは、各金属製駆動ローラそれぞれに対して軸方向均等間隔に設けてもよいが、特許文献１に見られるように、各金属製駆動ローラの溶接作業側端部と非溶接作業側端部とに、互いに離隔した複数枚設けられることが望ましい。金属製チェーンは、金属製フランジ間の金属製駆動ローラに直接掛け回し、アース線を備えた金属製基台に接触して接地される。金属製チェーンは、駆動ローラの回転方向下流側端部を金属製基台に位置固定（例えばボルト止め）されるとよい。
【００１０】
溶接作業側端部に設けられる金属製フランジの数を非溶接作業側端部に設けられる金属製フランジの数より多くすれば、アーク電流は、主に溶接作業側端部に設けられた金属製フランジを通ってアースされ、非溶接作業側端部に接続される駆動装置に流れなくなる。非溶接作業側端部に設けた金属製フランジは、溶接作業側端部の金属製フランジを通らなかったアーク電流を駆動装置手前でアースされる。このように、金属製フランジは、溶接作業側端部及び非溶接作業側端部に分かれ、かつ設けられる枚数に差を設けることで、溶接作業側端部に主アース経路を構築し、非溶接作業側端部に副アース経路を構築する。
【００１１】
また、特許文献１が開示するアーク溶接装置同様、一対の金属製駆動ローラの少なくとも一方の非溶接作業側端部に設けられる金属製フランジを、金属製ベアリングから構成すると、微妙に湾曲した鋼管又は鋼棒の回転ムラを、前記金属製ベアリングにより吸収できる。このように、金属製ベアリングは、鋼管又は鋼棒の周面と金属製フランジの周面との接触不良を悪化させる前記鋼管又は鋼棒の回転ムラを抑制又は防止し、本発明の働きによる前記接触不良の改善と相俟って良好なアーク溶接を実現する。
【００１２】
本発明のアーク溶接装置は、金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を連続的に塗布させる塗布手段を設け、金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を絶えることなく塗布し続け、前記金属製フランジの周面にスパッタ様の金属粒を付着させない。また、鋼管又は鋼棒の周面は、前記金製フランジの周面を介してスパッタ付着防止液が塗布されるので、前記金属製フランジの周面同様、スパッタ様の金属粒を付着させない。
【００１３】
ここで、金属製フランジの「周面」は、金属製フランジが鋼管又は鋼棒の周面に加え、前記周面近傍の平面部分を含む。「スパッタ付着防止液を連続的に塗布させる」とは、溶接作業を開始してから終了するまで、途絶えることなく、金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を塗布し続けることを意味する。これにより、金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液が常に塗布された状態となり、スパッタの付着が防止されると共に、スパッタ付着防止液が付着した周面を介して鋼管又は鋼棒の周面にもスパッタ付着防止液が塗布される。
【００１４】
金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を連続的に塗布させる塗布手段は、スパッタ付着防止液を金属製フランジの周面に吹付けるスプレーを前記金属製フランジ近傍に配置して構成することもできる。しかし、周面のみにスパッタ付着防止液を吹付けることが難しく、またスプレーの作動に別途駆動源が必要になる。そこで、塗布手段は、スパッタ付着防止液を貯留させた容器を金属製フランジの下方に配置して構成し、金属製フランジの周面を前記容器に貯留させたスパッタ付着防止液に浸漬させるとよい。
【００１５】
スパッタ付着防止液を貯留させた容器から構成される塗布手段は、金属製駆動ローラと共に回転する金属製フランジの下方に容器を配置し、貯留させたスパッタ付着防止液に、金属製フランジの周面を浸漬させるので、前記周面の全周にわたって、自動的に絶え間なくスパッタ付着防止液を塗布できる。仮にスパッタ付着防止液が過剰に塗布されても、過剰分が金属製フランジの下方に配置した容器に落ちて戻るだけなので、周囲にスパッタ付着防止液を飛散させずに済む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアーク溶接装置は、鋼管又は鋼棒を支持する金属製フランジの周面にスパッタ付着防止液を塗布することにより、前記金属製フランジの周面ばかりでなく、前記周面が接する鋼管又は鋼棒の周面にもスパークの発生による金属粒の付着を抑制又は防止する。これにより、第一に、安定してアーク電流が流れるアース経路が確保される。これは、特許文献１が開示するアーク溶接装置の働きを損ねず、アース線の着脱を不要にして溶接作業の作業能率を高める効果を阻害する要因を排除する働きが、本発明にあることを意味する。こうして、本発明は、溶接部位におけるスパッタの発生が抑制され、また良好な溶接ビードが形成され、アーク溶接の加工コストの増加や生産能率の低下が防止される効果をもたらす。
【００１７】
本発明は、第２に、不可避的に発生するスパークにより飛散する金属粒の付着を抑制又は防止することから、鋼管又は鋼棒の周面や金属製フランジの周面から前記金属粒を除去する必要をなくし、アーク溶接の加工コストの増加や生産能率の低下が防止される効果をもたらす。加えて、鋼管又は鋼棒の周面から金属製フランジの周面へ安定してアーク電流が流れるようになるので、スパークの発生そのものが大幅に低減され、鋼管又は鋼棒の周面や金属製フランジの周面に金属粒が付着する機会がなくなり、各周面に金属粒が付着しなくなる。
【００１８】
このほか、スパッタ付着防止液は、トリエタンをはじめとして揮発性に優れた薬剤が多いことから、本発明は、スパッタ付着液の蒸発に際して、アーク電流が流れることにより加熱される鋼管又は鋼棒の周面や金属製フランジの周面を冷却し、通電抵抗の増加を抑制する付随的効果も得ることができる。こうした冷却の観点から、スパッタ付着防止液に代えて、油や水の利用も考えられる。油や水は、金属製フランジを洗浄し、剥離しやすい金属粒を鋼管又は鋼棒の周面や金属製フランジの周面から除去できるが、金属粒の付着そのものを防止できないことから、本発明はスパッタ付着防止液を用いている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に基づくアーク溶接装置の一例を示した平面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図３】アース経路を表すアーク溶接装置の部分拡大一部破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明に基づく係るアーク溶接装置は、図１及び図２に見られるように、アース線12を備えた金属製基台１上の手前側（図１中下側、図２中右側）及び奥側（図１中上側、図２中左側）に、一対の金属製駆動ローラ２,２を水平かつ並行に配置している。金属製駆動ローラ２,２及び基台１は、図１中、中間省略されているが、溶接対象となる鋼管４に対応した長尺で、後述する溶接作業側端部及び非溶接作業側端部それぞれに設けられる金属製フランジ22及び金属製ベアリング23により、前記鋼管４を両端で支持できるようにしている。
【００２１】
金属製駆動ローラ２は、ローラ本体21両端から駆動軸213,213を突出させ、基台１上に設けられたピロー型の軸受け11,11それぞれに前記駆動軸213,213を支持させている。金属製駆動ローラ２は、例えばローラ本体21に鋼管を用い、前記鋼管の内径に一致する外径の金属製リングを複数設けた駆動軸213を、前記金属製リングを鋼管に差し込んで構成することにより、駆動軸213の芯出しを容易にすると共に、駆動軸213の前記芯出し位置を安定して維持できるようにする。
【００２２】
鋼管４は、図１中左方に突出した端部で、接続部材41がアーク溶接される（後掲図３参照）。これから、本例のアーク溶接装置に置いて、図１中左方溶接作業側端部、同右方が非溶接作業側端部となり、それぞれに分かれて、金属製駆動ローラ２のローラ本体21に対して金属製フランジ22又は金属製ベアリング23が設けられる。金属製フランジ22及び金属製ベアリング23は、周面が同径である（図２参照）。
【００２３】
溶接作業側端部の金属製フランジ22は、等間隔、かつ手前側の金属製駆動ローラ２と奥側の金属製駆動ローラ２とで互い違いに５枚ずつ設けられる。金属製フランジ22の枚数及び間隔は、本例に特定されず、必要に応じて変更してもよい。金属製フランジ22が多い程、アーク電流の流れる経路（アース経路Ｇ）が溶接作業側端部に増えて好ましい。また、多数の金属製フランジ22を一対の金属製駆動ローラに対して互い違いに設けた場合、鋼管３を安定して支持できる利点もある。
【００２４】
非溶接作業側端部の金属製フランジ22は、手前側の金属製駆動ローラ２に対してのみで、２枚設けられている。奥側の金属製駆動ローラ２は、前記２枚の金属製フランジ22に挟まれる位置に、金属製ベアリング23を設けている。金属製ベアリング23は、微妙に湾曲した鋼管４の回転ムラを吸収する働きを有しており、一対の金属製駆動ローラ２,２の一方にのみ設ければよい。本例は、鋼管４の回転方向下流（図２中左方）にあたる奥側の金属製駆動ローラ２に金属製ベアリング23を設けている。
【００２５】
金属製駆動ローラ２,２は、両端から突出した駆動軸213,213に設けられた従動スプロケット211,211（各図中、取付用のボスを指示）をローラチェーン212で連結し、同方向に連動して回転する。また、手前側の金属製駆動ローラ２の被溶接作業側端部から突出させた駆動軸213は、もう１枚従動スプロケット211を設け、減速機311の出力軸に設けた駆動スプロケット34とローラチェーン212により連結されている。これにより、減速機311から出力された回転動力が手前側の金属製駆動ローラ２を回転させ、ローラチェーン212により奥側の金属製駆動ローラ２が同期して同方向に回転する。
【００２６】
減速機311は、入力軸に設けたプーリ33と、モータ３の出力軸に設けたプーリ33とをＶベルト32で連結する。これにより、モータ３から高回転及び低トルクの回転動力が減速機31に入力され、減速機31において低回転及び高トルクの回転動力に変換された後、駆動スプロケット34からローラチェーン212を介して、手前側の金属製駆動ローラ２の従動スプロケット211へ、前記低回転及び高トルクの回転動力が伝達される。
【００２７】
本例のアーク溶接装置は、手前側の金属製駆動ローラ２に３本、奥側の金属製駆動ローラ２に２本、また溶接作業側端部に４本、非溶接作業側端部に１本、計５本の金属製チェーン24を掛け回している。金属製チェーン24は、金属製駆動ローラ２の回転方向上流側にある端部を、金属製基台１と電気的に繋がった容器26の底面に対して固定ピン241により固定している。これにより、金属製駆動ローラ２と金属製基台１とは、金属製チェーン24を介して電気的に繋がることになる。
【００２８】
本発明の特徴は、上述のように、金属製駆動ローラ２に設けた金属製フランジ22及び金属製ベアリング23を、基台１上に固定した容器26に貯留するスパッタ付着防止液25に浸すようにした点にある（図２参照）。これにより、金属製駆動ローラ２が回転すると、金属製フランジ22及び金属製ベアリング23の周面はもちろん、前記金属製フランジ22及び金属製ベアリング23に支持させた鋼管4の周面にも、間断なく、スパッタ付着防止液25を塗布し続け、スパークの発生により飛び散る金属粒が前記各周面に付着することが抑制又は防止される。
【００２９】
鋼管４と接続部材41との接合に際し、両者の境界にトーチ５を接近させると、図３に見られるように、前記接合部位から鋼管４、金属製フランジ22（又は金属製ベアリング23）、金属製駆動ローラ２のローラ本体21、金属製チェーン24、容器26を介した金属製基台１、そしてアース線12を通るアース経路Ｇが構築される。そして、上述の通り、金属製フランジ22及び金属製ベアリング23と鋼管4との各周面に金属粒が付着することが抑制又は防止されるので、アーク電流がアース経路Ｇを通じて無理なく流すことができ、例えば肉厚な溶接ビード42が形成される等、良好なアーク溶接が実現される。
【符号の説明】
【００３０】
１  金属製基台
12  アース線
２  金属製駆動ローラ
21  ローラ本体
22  金属製フランジ
23  金属製ベアリング
24  金属製チェーン
25  スパッタ付着防止液
26  容器
３  モータ
４  鋼管
41  接続部材
42  溶接ビード
５  トーチ
Ｇ  アース経路
【図１】
2013091091.tif 000003
【図２】
2013091091.tif 000004
【図３】
2013091091.tif 000005