(57)【要約】【課題】真空弁の内部から溶接を行うことにより、真空弁の構造を破壊せず、真空弁の真空効果を実現可能な真空弁用溶接構造物、真空弁用溶接方法、およびその溶接装置を提供する。【解決手段】第１プレート２０１と、第２プレート２０２と、カバー２０３とを備える。第２プレート２０２は、両側のエッジがそれぞれ第１プレート２０１に当接し、裏溶接によって溶接されており、第１プレート２０１との接合箇所で裏溶接ビードが形成されている。カバー２０３は第１プレート２０１および第２プレート２０２の一端に溶接されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プレートと、
両側のエッジがそれぞれ前記第１プレートに当接し、裏溶接によって溶接されており、前記第１プレートとの接合箇所で裏溶接ビードが形成されている第２プレートと、
前記第１プレートおよび前記第２プレートの一端に溶接されているカバーと、を備えることを特徴とする真空弁用溶接構造物。
【請求項２】
前記第１プレートと前記第２プレートとの断面形状はコの字状であることを特徴とする請求項１に記載の真空弁用溶接構造物。
【請求項３】
前記第１プレートと前記第２プレートとの各接合箇所の外縁には、互いに間隔を有する複数の外部溶接ビードが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の真空弁用溶接構造物。
【請求項４】
第１プレートと第２プレートを用意して、前記第１プレートおよび前記第２プレートの一端にカバーを溶接し、中空な被溶接物を形成するステップと、
トーチに対して往復移動可能である可動台に前記被溶接物を置くステップと、
前記トーチが前記被溶接物内に差し込むよう、前記可動台を前記トーチ側へ移動し、前記第１プレートと前記第２プレートとの当接箇所を溶接し、裏溶接ビードを形成し、真空弁を形成するステップと、
を含むことを特徴とする真空弁用溶接方法。
【請求項５】
前記第１プレートと前記第２プレートとの当接箇所に裏溶接ビードを形成した後、前記第１プレートと前記第２プレートとの当接箇所の外縁に、互いに間隔を有する複数の外部溶接ビードを形成することを特徴とする請求項４に記載の真空弁用溶接方法。
【請求項６】
前記外部溶接ビードは、前記裏溶接ビードの長さより短い長さを有することを特徴とする請求項５に記載の真空弁用溶接方法。
【請求項７】
前記第１プレートと前記第２プレートとの断面形状はコの字状であることを特徴とする請求項５に記載の真空弁用溶接方法。
【請求項８】
溶接台と、
宙に浮くように前記溶接台に設けられており、トーチを有する溶接ユニットと、
前記溶接台にスライド可能に設けられており、中空な被溶接物を設置可能である可動台と、
前記トーチが前記被溶接物内に差し込まれ溶接を行うことが可能に、前記可動台を駆動し、前記トーチに対して前記可動台を往復移動させる駆動ユニットと、
を備えることを特徴とする溶接装置。
【請求項９】
前記溶接台には柱が設けられており、前記柱には固定台がスライドかつ固定可能に設けられており、前記固定台からロッドが延びており、前記ロッドの端部に前記トーチが固定されていることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記固定台は、前記柱の軸方向の高さが調整可能であ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】
前記溶接台にはレールが設けられており、
前記可動台は前記レールをスライド可能であることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記駆動ユニットは、前記溶接台に設けられているモータと、前記モータに駆動されるガイドロッドと、前記可動台と前記ガイドロッドとの間に設けられている連接部材と、を有し、前記モータが駆動されると、前記連接部材が、前記ガイドロッドの軸方向に沿って移動し、前記可動台を往復移動させることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記可動台は、
前記レールにスライド可能に設けられている第１スライドブロックと、
前記レールにスライド可能に設けられており、前記第１スライドブロックとの間に間隔を有する第２スライドブロックと、
前記第１スライドブロックと前記第２スライドブロックとにそれぞれ設けられている二つの位置決めブロックと、
二つの前記位置決めブロックの間に締結されている横プレートと、を有し、
二つの前記位置決めブロックの断面形状がコの字状であり、二つの前記位置決めブロックに前記被溶接物を設置可能であることを特徴とする請求項１１に記載の溶接装置。
【請求項１４】
二つの前記位置決めブロックのうちの一方は、前縁に、固定ナットと、前記固定ナットに螺着されている位置制限螺子と、が設けられており、前記位置制限螺子が前記被溶接物の前面に当接し前記被溶接物を係止可能であることを特徴とする請求項１３に記載の溶接装置。
【請求項１５】
二つの前記位置決めブロックは、それぞれ前記第１スライドブロックと前記第２スライドブロックとに締結されていることを特徴とする請求項１３に記載の溶接装置。
【請求項１６】
前記被溶接物は、コの字状である二つのプレートから構成されていることを特徴とする請求項８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、真空弁用溶接構造物、真空弁用溶接方法、およびその溶接装置に関し、特に、溶加材を使用せず、被溶接物の内部から被溶接物を溶接して真空弁を作製する真空弁用溶接構造物、真空弁用溶接方法、およびその溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空弁は、中空であり、長くて扁平状を呈することが一般的であるため、その内部から人工で溶接することが容易ではない。このため、真空弁の外部から溶接することが必要である。すなわち、真空弁の外部から溶込み溶接を行って、そして溶接の過程中に、溶加材を隙間に溶け込んで、隙間を完全に満たす。これにより、真空弁の内部の真空効果を実現することが可能である。
【０００３】
しかしながら、外部からの溶接は、各作業者の技術の熟練度が必要であり、そして溶込み溶接は、接合部分を溶融して溶加材を入れるが、この過程中に、真空弁の接合箇所がやや変形して、微細な割れを生じる可能性があり、微細な割れを生じると、真空弁の内部の真空効果が降下し、真空弁の寿命が短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、真空弁の内部から溶接を行うことにより、真空弁の構造を破壊せず、真空弁の真空効果を実現可能な真空弁用溶接構造物、真空弁用溶接方法、およびその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】
【０００６】
本発明の真空弁用溶接構造物は、第１プレートと、第２プレートと、カバーとを備える。第２プレートは、両側のエッジがそれぞれ第１プレートに当接し、裏溶接によって溶接されており、第１プレートとの接合箇所で裏溶接ビードが形成されている。
カバーは第１プレートおよび第２プレートの一端に溶接されている。
【０００７】
本発明の真空弁用溶接構造によると、第１プレートと第２プレートとの断面形状がコの字状である。
【０００８】
本発明の真空弁用溶接構造によると、第１プレートと第２プレートとの各接合箇所の外縁に、互いに間隔を有する複数の外部溶接ビードが形成されている。
【０００９】
本発明の真空弁用溶接方法は、
第１プレートと第２プレートを用意して、第１プレートと第２プレートとの一端にカバーを溶接し、中空な被溶接物を形成するステップと、
溶接トーチに対して往復に移動可能である可動台に被溶接物を置くステップと、
溶接トーチが被溶接物内に差し込むよう、可動台を溶接トーチ側へ移動し、第１プレートと第２プレートとの当接箇所を溶接し裏溶接ビードを形成し、真空弁に形成するステップと、を含む。
【００１０】
本発明の真空弁用溶接方法によると、第１プレートと第２プレートとの当接箇所に裏溶接ビードを形成した後、第１プレートと第２プレートとの当接箇所の外縁に、互いに間隔を有する複数の外部溶接ビードを形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明の真空弁用溶接方法によると、外部溶接ビードは裏溶接ビードの長さよりも短い長さを有する。
【００１２】
本発明の真空弁用溶接方法によると、第１プレートと第２プレートとの断面形状がコの字状である。
【００１３】
本発明の溶接装置は、溶接台と、溶接ユニットと、可動台と、駆動ユニットと、を備える。溶接ユニットは、宙に浮くように溶接台に設けられており、溶接トーチを有する。
可動台は、溶接台にスライド可能に設けられており、中空な被溶接物を設置可能である
駆動ユニットは、溶接トーチが被溶接物内に差し込まれ溶接を行うことが可能に、可動台を駆動し溶接トーチに対して往復移動させる。
【００１４】
本発明の溶接装置によると、溶接台に柱が設けられており、柱に固定台がスライドかつ固定可能に設けられており、固定台からロッドが延びており、ロッドの端部に溶接トーチが固定されている。
【００１５】
本発明の溶接装置によると、固定台は、柱の軸方向に沿って高さが調整可能である。
【００１６】
本発明の溶接装置によると、溶接台にレールが設けられており、可動台がレールをスライド可能である。
【００１７】
本発明の溶接装置によると、駆動ユニットは、溶接台に設けられているモータと、モータに駆動されるガイドロッドと、可動台とガイドロッドの間に設けられている連接部材と、を有し、モータが駆動されると、連接部材が、ガイドロッドの軸方向に沿って移動し、可動台を往復に移動させる。
【００１８】
本発明の溶接装置によると、可動台は、レールにスライド可能に設けられている第１スライドブロックと、レールにスライド可能に設けられており、第１スライドブロックとの間に間隔を有する第２スライドブロックと、第１スライドブロックと第２スライドブロックとにそれぞれ設けられている二つの位置決めブロックと、二つの位置決めブロックの間に締結されている横プレートと、を有し、二つの位置決めブロックの断面形状がコの字状であり、二つの位置決めブロックに被溶接物を設置可能であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の溶接装置によると、二つの位置決めブロックのうちの一方は、前縁に、固定ナットと、固定ナットに螺着されている位置制限螺子と、が設けられており、位置制限螺子が被溶接物の前面に当接して被溶接物を係止可能である。
【００２０】
本発明の溶接装置によると、二つの位置決めブロックは、それぞれ第１スライドブロックと第２スライドブロックとに締結されている。
【００２１】
本発明の溶接装置によると、被溶接物は、コの字状を呈する二つのプレートから構成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の真空弁用溶接構造物、真空弁用溶接方法、およびその溶接装置によれば、次のような効果を有する。
（１）溶加材を使用せず、裏溶接ビードの深さを被溶接物の溶接箇所の厚さよりも小さくすることにより、溶接による変形を回避可能であり、真空弁の構造強度が降下しない。
【００２３】
（２）第１プレートと第２プレートの各接合箇所の外縁には、互いに間隔を有する複数の外部溶接ビードが形成されており、外部溶接ビードの長さが裏溶接ビードの長さよりも小さいため、真空弁の構造強度が増加し、寿命が増加する。  
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る溶接装置を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る溶接装置を示す斜視図であって、被溶接物が可動台に固定されている状態を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る被溶接物の構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る被溶接物の組み付け状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る溶接トーチが被溶接物に差し込まれ溶接を行う状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る溶接トーチが被溶接物に差し込まれ、第１プレートと第２プレートの間に裏溶接ビードを形成する状態を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る真空弁の裏溶接ビードと外部溶接ビードとの構造を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
本発明の実施形態の図面における各部材の比例は、説明を容易に理解するために示され、実際の比例で描かれなかった。
【００２７】
本発明の一実施形態を図１から図８に基づいて説明する。本実施形態の溶接装置１００は、溶接台１０と、溶接ユニット２０と、可動台３０と、駆動ユニット４０と、を含む。
【００２８】
溶接台１０は、ほぼ矩形を呈し、そのコーナーに柱１１が設けられている。柱１１には、固定台１２がスライドして固定可能に設けられている。固定台１２は、柱１１の軸方向に沿って高さを調整して、螺子などにより固定され可能である。
【００２９】
溶接ユニット２０は、溶接トーチ２１と、ロッド２２と、を有する。ロッド２２は、一端が固定台１２に結合され、他端に溶接トーチ２１を固定することが可能である。これにより、溶接ユニット２０は、宙に浮くように溶接台１０に設けられており、柱１１との開角が９０度である。固定台１２を調整することにより、溶接トーチ２１の高さが調整される。これにより、各高さの溶接作業を行うことが可能である。
【００３０】
溶接台１０の上面にレール１３が設けられている。レール１３は、溶接トーチ２１に平行し、溶接トーチ２１の下方に配されている。
【００３１】
可動台３０は、レール１３にスライド可能に設けられている。可動台３０は、レール１３にスライド可能に設けられている第１スライドブロック３１と、レール１３にスライド可能に設けられており、第１スライドブロック３１との間に間隔を有する第２スライドブロック３２と、を含む。可動台３０は、更に、第１スライドブロックと第２スライドブロックとの上部にそれぞれ設けられている位置決めブロック３３、３４と、位置決めブロック３３、３４の間に締結されている横プレート３５と、を含む。位置決めブロック３３、３４の断面形状はコ字形を呈する。これにより、位置決めブロック３３、３４に被溶接物２００を置き可能である。
【００３２】
図４及び図５を参照する。本実施形態に係る中空な被溶接物２００は、コ字形を呈する、第１プレート２０１と、第２プレート２０２と、から構成される。被溶接物２００を可動台３０に置いた後、第１プレート２０１と第２プレート２０２との一端にカバー２０３を溶接すると、第１プレート２０１と第２プレート２０２が互いに当接して、全体が中空であり扁平状を呈し、後の溶接作業を便利に行うことが可能である。
【００３３】
可動台３０の溶接トーチ２１から遠ざかった一端の位置決めブロック３３の前縁には、固定ナット３６と、固定ナット３６に螺着されている位置制限螺子３７と、が設けられている。位置制限螺子３７は被溶接物２００の前面に当接して被溶接物２００を止め可能である。これにより、溶接時に、被溶接物２００が溶接トーチ２１から離れる方向へ移動することを回避可能である。
【００３４】
駆動ユニット４０は、溶接トーチ２１が被溶接物２００に差し込んで溶接可能であるように、可動台３０を駆動して溶接トーチ２１に対して往復に移動可能である。駆動ユニット４０は、モータ４１と、ガイドロッド４２と、連接部材４３と、を含む。モータ４１は、溶接台１０に設けられており、溶接ユニット２０の一側に位置する。ガイドロッド４２は、モータ４１に駆動され、レール１３に平行するように、レール１３の側辺に位置する。連接部材４３は、ガイドロッド４２に螺着されており、可動台３０に連接されている。連接部材４３は、溶接トーチ２１に近接する位置決めブロック３４と連接することが好ましい。これにより、モータ４１がガイドロッド４２を駆動しているときには、連接部材４３が可動台３０を駆動してレール１３を往復に移動可能であり、可動台３０が溶接トーチ２１に近接し、又は離れることが可能であり、溶接作業を行うことが可能である。
【００３５】
特に、可動台３０の移動速度が極めて遅く、１分間で約１５〜２２ｍｍ程度であるため、可動台３０が挟み構造を有しない。可動台３０には、被溶接物２００の寸法に合う位置決めブロック３３、３４が配されている。位置決めブロック３３が第１スライドブロック３１に締結されており、位置決めブロック３４が第２スライドブロック３２に締結されているため、被溶接物２００の寸法に合わせて、位置決めブロック３３、３４を交換することが可能である。そして第１スライドブロック３１と第２スライドブロック３２との間の間隔は、被溶接物２００の長さによって変更可能である。すなわち、被溶接物２００がより長い場合には、より長い横プレート３５を採用して、第１スライドブロック３１と第２スライドブロック３２との間の間隔を増加することにより、可動台３０に被溶接物２００を安定的にセットすることが可能である。
【００３６】
図６及び図７を参照する。まず、可動台３０が被溶接物２００を駆動して溶接トーチ２１へ移動可能であるように、溶接トーチ２１を適当の高さに調整する。これにより、溶接トーチ２１は、被溶接物２００に差し込んで、溶加材を使用せず、被溶接物２００の各接合箇所の内縁を溶接可能である。このように、図８に示すように、被溶接物２００の内部の両側に裏溶接ビード２０４が形成されて、真空弁３００を形成する。
【００３７】
本発明は、溶加材を使用せず、裏溶接ビード２０４の深さを被溶接物２００の溶接箇所の厚さよりも小さくすることにより、溶接による変形を回避可能であり、真空弁の構造強度が降下しない。そして裏溶接ビード２０４の深さがより小さいため、隙間が発生し難く、ゴミの侵入を回避可能である。
【００３８】
真空弁３００は、図８に示すように、各接合箇所の外縁には、間隔を置くように設けられている複数の外部溶接ビード３０１が形成されており、外部溶接ビード３０１の長さが裏溶接ビード２０４の長さよりも小さいため、真空弁の構造強度が増加し、寿命が増加する。
【００３９】
特に、間隔を置くように設けられている複数の外部溶接ビード３０１が形成されているため、窒素検出装置により検出しているときには、裏溶接ビード２０４に破損があって隙間が存在する場合に、窒素が真空弁の内部に進入しやすく、漏れ箇所を容易に検出可能である。外部溶接ビード３０１が連続なビードである場合には、接合箇所が完全に充填されるため、エア漏れがあっても、窒素検出装置により検出し難い。
【００４０】
次に、本発明に係る真空弁用溶接方法を説明する。本発明に係る真空弁用溶接方法は、
断面形状がコ字形を呈する、第１プレート２０１と第２プレート２０２を用意して、第１プレート２０１と第２プレート２０２との一端にカバー２０３を溶接して、中空な被溶接物２００を形成するステップと、
被溶接物２００を可動台３０に置くステップと、
溶接トーチ２１が被溶接物２００に差し込むように、可動台３０を溶接トーチ２１へ移動して、第１プレート２０１と第２プレート２０２の当接箇所を溶接して裏溶接ビード２０４を形成して、被溶接物２００を真空弁３００に形成するステップと、を含む。
【００４１】
本発明に係る真空弁用溶接方法によれば、真空弁３００の内部の接合箇所に、連続な裏溶接ビード２０４が形成されており、真空弁の構造が破壊されない。そして真空弁の構造強度を増加し、寿命を増加するために、裏溶接ビード２０４を形成した後、第１プレート２０１と第２プレート２０２の当接箇所の外縁に、間隔を置くように設けられている複数の外部溶接ビード３０１を形成する。
【００４２】
最後に、本発明に係る真空弁用溶接構造を説明する。当該溶接構造は、上記の溶接装置と溶接方法を利用する。本発明に係る真空弁用溶接構造は、第１プレート２０１と、その両側のエッジがそれぞれ第１プレート２０１に当接して、裏溶接によって溶接されて、第１プレート２０１との接合箇所で裏溶接ビード２０４が形成される第２プレート２０２と、第１プレート２０１と第２プレート２０２との一端に溶接されるカバー２０３と、を含む。
【００４３】
第１プレート２０１と第２プレート２０２の各接合箇所の外縁には、間隔を置くように設けられている複数の外部溶接ビード３０１が形成されている。これにより、真空弁３００の構造強度を増加することが可能である。
【００４４】
本発明の実施形態では、溶接トーチ２１が固定され、被溶接物２００が溶接トーチ２１へ移動して、溶加材を使用せず、裏溶接を行うため、狭くて中空状を呈する真空弁を溶接することが可能であり、真空弁の内部の真空効果を実現することが可能である。そして裏溶接を採用するため、真空弁が変形し難く、構造強度が降下しない。真空弁３００の外縁には、間隔を置くように設けられている複数の外部溶接ビード３０１が形成されているため、真空弁３００の構造強度を増加することが可能であり、寿命を増加することが可能である。
【００４５】
このように、本発明の特定の例を参照して説明したが、それらの例は、説明のためだけのものであり、本発明を限定するものではなく、この分野に通常の知識を有する者には、本発明の要旨および特許請求の範囲を逸脱することなく、ここで開示された実施例に変更、追加、または、削除を施してもよいことがわかる。
本発明は、真空弁に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  溶接台、
１１  柱、
１２  固定台、
１３  レール、
２０  溶接ユニット、
２１  トーチ、
２２  ロッド、
３０  可動台、
３１  第１スライドブロック、
３２  第２スライドブロック、
３３、３４  位置決めブロック、
３５  横プレート、
３６  固定ナット、
３７  位置制限螺子、
４０  駆動ユニット、
４１  モータ、
４２  ガイドロッド、
４３  連接部材、
１００  溶接装置、
２００  被溶接物、
２０１  第１プレート、
２０２  第２プレート、
２０３  カバー、
２０４  裏溶接ビード、
３００  真空弁、
３０１  外部溶接ビード。
【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】
2016209923.tif 000008
【図７】
2016209923.tif 000009
【図８】
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