(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチの先端部分に、該溶接トーチにて溶接される溶接箇所周辺に向けて、低湿分エアを供給させるノズル部材を設けた溶接装置であって、
前記ノズル部材から供給される前記低湿分エアの供給量は、溶接時における溶接電流の大小にもとづいて可変させることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記ノズル部材は、前記溶接トーチの先端部分の周りを放射状に囲むように配置された複数の吹出口から構成されてい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接装置に係り、特に、結露による溶接欠陥の発生を防止した溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、図４に示されるように溶接電源装置８０、溶接ワイヤ送給装置８２、溶接トーチ８４などから構成された溶接装置８１を用いて溶接が行なわれる。例えば部材９０と配管９２の被溶接物同士を溶接する場合には、溶接電源装置８０から溶接ワイヤ８６と配管９２に電力を供給させ、溶接ワイヤ８６の先端と配管９２との間に溶接電流を流させる。この状態で、溶接ワイヤ８６の先端を配管９２に近づけてアーク９４を発生させる。溶接ワイヤ８６はアーク９４のアーク熱により溶滴となって溶接個所９６に移行され、同時にアーク熱により溶かされた部材９０と配管９２の一部と融合されて、溶接ビード９８が形成される。溶接ビード９８を接合すべき隙間に充填させるように形成し、凝固させて部材９０と配管９２とを溶着させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、夏期などで配管９２の周囲の外気に含まれる湿分が多く、加えて配管９２に低温の流体が存在する場合には、配管９２の表面に結露１００が発生し易い。この場合の溶接作業は、作業者によって布などで結露１００を拭き取ることで、結露１００を除去して行なわれる。しかし、完全に拭き取っても、順次、結露１００が発生する。この状態のまま溶接が行なわれると、結露した水分がアーク熱によって蒸発して水蒸気が発生し、この水蒸気が溶接ビード９８の内部を通過、滞留することによって溶接ビード９８にブローホール（溶融した金属が凝固する際に、水蒸気が完全に脱出しきらずにできた穴または巣）やピット（気孔）などの溶接欠陥を発生させ、溶接個所の機械的性質を低下させる問題があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低湿分エアを溶接個所に供給し、結露した水分を完全に除去させて、溶接欠陥の発生を防止する溶接装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、溶接トーチの先端部分に、該溶接トーチにて溶接される溶接箇所周辺に向けて、低湿分エアを供給させるノズル部材を設けた溶接装置であって、前記ノズル部材から供給される前記低湿分エアの供給量は、溶接時における溶接電流の大小にもとづいて可変させることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、溶接個所周辺を低湿分に維持させて、溶接個所周辺の結露を除去するとともに、新たな結露の発生を防止することで、溶接欠陥の発生を防止できる。
【０００７】
そして、このノズル部材から供給される低湿分エアの供給量は、溶接時における溶接電流の大小にもとづいて可変させるので、過不足なく低湿分エアの供給を行なえる。特に、溶接電源装置から供給される溶接電流が小さいときには、低湿分エアの過剰供給を防止し、溶融金属や被溶接物が低湿分エアによって吹き飛ばされないようにする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、このノズル部材は、溶接トーチの先端部分の周りを放射状に囲むように配置された複数の吹出口から構成されているので、溶接個所周辺の除湿を効率よく行なえる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係る溶接装置の好ましい実施の形態について詳説する。図１に示すように、本発明に係る溶接装置１０は、溶接機１３と低湿分エア供給装置１５とから構成されている。
【００１０】
溶接機１３は溶接電源装置１１、溶接ワイヤ送給装置１２、溶接トーチ１４などを有している。
【００１１】
溶接電源装置１１には、図示しない外部電源から電力が供給される。また、溶接電源装置１１から引き出された一方の溶接ケーブル３４が配管３０に接続されるとともに、他方の溶接ケーブル３６がワイヤ送給装置１２に接続されることで、配管３０とワイヤ送給装置１２に電力が供給され、溶接電流が流される。溶接電源装置１１の内部には図示しない制御装置が設けられており、この制御装置によって、溶接時に溶接電源装置１１から溶接ケーブル３４，３６に供給される溶接電流値を検出する。なお、この制御装置については後述する。
【００１２】
ワイヤ送給装置１２には、消耗電極である溶接ワイヤ３８が、ワイヤ送給装置１２の内部で巻回されてストックされている。ワイヤ送給装置１２の内部では、溶接ワイヤ３８と前述した溶接ケーブル３６とが接続され、溶接ワイヤ３８まで電力が供給される。
【００１３】
溶接トーチ１４は溶接時に作業者によって保持される。この溶接トーチ１４の先端部にはノズル部材４４が設けられ、図２に示されるように、ノズル部材４４の中央には、溶接ワイヤ供給孔４８が形成されている。前述した溶接ワイヤ３８はこの溶接ワイヤ供給孔４８まで供給され、溶接ワイヤ供給孔４８から送り出される。
【００１４】
図１において、低湿分エア供給装置１５はエアコンプレッサ１８、エア供給量制御弁５０、膜除湿装置１６などを有している。
【００１５】
エアコンプレッサ１８は、外気（高湿分エア）をその内部に取り込み、エアコンプレッサ１８の外部に圧縮エアを供給させる。エアコンプレッサ１８には膜除湿装置１６に連結された圧縮エア供給管５４が接続され、この圧縮エア供給管５４を介して圧縮エアを膜除湿装置１６に供給させる。
【００１６】
圧縮エア供給管５４にはエア供給量制御弁５０が設けられ、圧縮エア供給管５４における圧縮エアの流量が制御される。また、エア供給量制御弁５０は開閉装置５１を有しており、この開閉装置５１は、前述した溶接電源装置１１の制御装置と配線５２を介して接続されている。制御装置は、溶接時に溶接電源装置１１から溶接ケーブル３４，３６に供給される溶接電流の大小に応じて開閉装置５１を制御し、エア供給量制御弁５０を開閉させる。すなわち、溶接電源装置１１による溶接電流が大きいときには、開閉装置５１は圧縮エアの供給量を多くするようにエア供給量制御弁５０を開き、溶接電流が小さいときには圧縮エアの供給量を少なくするようにエア供給量制御弁５０を閉じる。
【００１７】
膜除湿装置１６には高分子膜が内蔵されており、膜除湿装置１６の内部に圧縮エア供給管５４から圧縮エアが供給されると、この高分子膜によって圧縮エアの含有水分が除去され、これにより低湿分エアが生成される。膜除湿装置１６には溶接トーチ１４のノズル部材４４に連結されたホース２０が接続されており、生成された低湿分エアは、このホース２０を介してノズル部材４４まで供給される。
【００１８】
図２において、ノズル部材４４には低湿分エアを吹き出させる複数の吹出口４６，４６…が設けられている。この吹出口４６，４６…は、溶接ワイヤ供給孔４８周りに放射状に複数配置され、ノズル部材４４の内部を介してホース２０に接続されている。これにより、吹出口４６，４６…から溶接ワイヤ３８の周りを囲むように低湿分エアが吹き出される。
【００１９】
また、ノズル部材４４にはコーンカバー４２が取り付けられている。このコーンカバー４２はコーン（円錐台形）形状に形成され、吹出口４６，４６…から吹き出された低湿分エアを整流して、溶接ワイヤ３８周り（特に溶接ワイヤ３８の先端）を低湿分に維持させる。コーンカバー４２には、例えばアークによって生じる火花などが付着しても燃えることの無い、耐熱性を有した樹脂（例えばＦＲＰやＡＢＳなど）が用いられている。なお、この樹脂に透明なものを用いてコーンカバー４２を透明にすることで、溶接ワイヤ３８先端の視認が容易となり、溶接作業が煩雑とならない。
【００２０】
以下、本発明に係る溶接装置１０の作用を説明する。
【００２１】
図１に示すように、作業者によって溶接トーチ１４を保持させて溶接が行われる。この際、溶接箇所３３周りに予め結露１００が認められる場合には、溶接個所３３（図２参照）にノズル部材４４（コーンカバー４２）を接近させる。吹出口４６，４６…から吹き出された低湿分エアによって、溶接個所３３周辺が低湿分に維持される。特に、コーンカバー４２によって吹出口４６，４６…から吹き出された低湿分エアが整流され、溶接箇所３３周りが低湿分に維持される。これによって、溶接個所３３周辺の水分が蒸発し、溶接個所３３周りの配管３０に付着していた結露１００が除去される。
【００２２】
次に、溶接ワイヤ３８の先端と配管３０を接触させてアークを発生させる。溶接ワイヤ３８はアークのアーク熱により溶滴となって溶接個所３３に移行され、同時にアーク熱により溶かされた配管３０と部材３２のー部と融合されて、溶接ビード３９が形成される。この溶接ビード３９を、接合すべき隙間に充填させて、配管３０と部材３２とを溶着させる。この際、結露１００は完全に除去されているため、溶接ビード３９に水蒸気が通過、滞留などすることも無く、溶接ビード３９にブローホールやピットが発生することも無い。
【００２３】
なお、例えば溶接箇所３３の状況によって大量の溶接ビード３９を形成する場合には、溶接電源装置１１による溶接電流が変化する。これを踏まえ、溶接電流の大きいときには圧縮エアの供給量を多くし、溶接電流が小さいときには圧縮エアの供給量を少なくするように制御装置によってエア供給量制御弁５０が制御される。これによって、過不足なく低湿分エアの供給が行なえる。また、溶接電源装置１１から供給される溶接電流が小さいときには、過剰な低湿分エアの供給を防止するので、被溶接物や、溶接個所３３周りの溶融金属が吹き飛ばされてしまうことなく溶接できる。
【００２４】
なお、溶接箇所３３周りに大量の結露１００が認められる場合には、作業者によってエア供給量制御弁５０を開き、大量の低湿分エアを吹出口４６，４６…から吹き出させて結露１００の除去を行う。
【００２５】
このように、溶接個所近傍に低湿分エアの吹出口を形成するとともに、溶接ワイヤ３８の周りを放射状に囲むように低湿分エアを供給させるので、溶接個所３３周辺の除湿を効率よく行なえる。なお、コーンカバー４２の内部に低湿分エアが供給されることで、低湿分エアは整流化され、少ない低湿分エアで溶接個所３３周辺の結露１００を効率よく除去できる。
【００２６】
このように、溶接装置１０の好適な実施の形態について説明したが、本発明の主な特徴は、溶接個所３３周辺に低湿分エアを供給させて、高湿分環境における溶接を可能としたことである。これにより、溶接個所３３周辺を低湿分に維持する事が可能となり、溶接個所３３周辺の結露を除去するとともに、新たな結露の発生を防止して、ブローホールやピットなどによる溶接欠陥の発生が防止できる。
【００２７】
なお、本発明に係る溶接装置は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、前記実施の形態では、全てワイヤ型の例で説明したが、これに限ることなく、溶接装置であれば種類を問わずに本発明を適用できる。すなわち、溶接棒を用いた電気溶接において、溶接棒を挟持させる溶接棒グリップ部に低湿分エアを供給させるノズル部材を設けて、溶接棒グリップ部から溶接棒回りに低湿分エアを供給させることで、本発明と同様の効果を得ることができる。また、ガス溶接に本発明を用いる場合には、溶接トーチまたはガス吹出口近傍に、低湿分エアを供給させるノズル部材を設けて、溶接箇所周辺に低湿分エアを供給させることで、本発明と同様の効果を得ることができる。同様に、高温高速度のプラズマ尾炎を用いて溶接が行なわれるプラズマ溶接にも、プラズマ尾炎の吹出口近傍にノズル部材を設けて、溶接箇所周辺に低湿分エアを供給させれば、本発明と同様の効果が得られる。
【００２８】
また、低湿分エアをコーンカバー４２の内部に供給する例について説明したが、図３に示すように、難燃・不燃性のシートなどによって、被溶接物の周囲を囲う小部屋７０を設け、この小部屋に低湿分エアを供給させても良い。この小部屋７０には、溶接により発生したヒューム（溶接時に発生する白煙（０．１〜数ミクロンの金属の粉塵））を除去し、低湿分エアを小部屋に循環させるためのフィルタ７２とファン７４が備えられている。これにより、溶接個所を含む周辺部分を低湿分環境に出来るため、近接して複数存在する溶接個所の溶接時に有効で、作業が煩雑とならない。
【００２９】
なお、本実施の形態における溶接装置１０は消耗電極式溶接用を用いたが、一般的に用いられる非消耗電極式溶接用のものでもよい。ただし、本実施の形態に示されるように消耗電極式溶接用を用いれば、別途溶接棒を用いることなく、良好な溶接ビード３９を得ることができる。
【００３０】
また、エア供給量制御弁５０は圧縮エア供給管５４に取り付けられることに限定されず、例えばホース２０に設けても良い。また、膜除湿装置１６やエアコンプレッサ１８内部にエア供給量制御弁５０を内蔵してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の溶接装置によれば、溶接個所周辺に低湿分エアを供給させるノズル部材を備えることで、溶接個所周辺を低湿分に維持させて、溶接個所周辺の結露を除去するとともに、新たな結露の発生を防止することで、溶接時のブローホールやピットなどによる溶接欠陥の発生を防止できる。
【００３２】
また、ノズル部材から供給される低湿分エアの供給量は、溶接電源装置によって供給される溶接電流の大小に応じて低湿分エアの供給量を制御するので、過不足なく低湿分エアの供給を行なえるとともに、低湿分エアの過剰供給を防止して、溶融金属や被溶接物が、低湿分エアによって吹き飛ばされることなく溶接できる。
【００３３】
さらに、ノズル部材は、溶接トーチの先端部分の周りを放射状に囲むように配置された複数の吹出口から構成されているので、溶接個所周辺の除湿を効率よく行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶接装置の全体構成図
【図２】本発明に係る溶接装置の溶接トーチ先端部の詳細図
【図３】本発明に係る溶接装置の別の実施形態を示す全体構成図
【図４】従来の溶接装置を示す全体構成図
【符号の説明】
１０…溶接装置、１４…溶接トーチ、３３…溶接箇所、４４…ノズル部材、４６…吹出口
【図１】
0003948334.tif 000002
【図２】
0003948334.tif 000003
【図３】
0003948334.tif 000004
【図４】
0003948334.tif 000005