(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材を平板上に隅肉溶接するときに用いる溶接治具であって、
底板と、
前記底板の上側に設け、溶接トーチのノズルを支持する支持板とを備えており、
前記溶接治具を前記平板上に搭載し、前記部材の前記隅肉溶接をするときにおいて、
前記部材側を前側とすると、
前記底板は、前側が前記隅肉溶接をする部分に隣接し、かつ前後方向において前記平板を覆うように配置でき、
前記底板と前記支持板との間に、前記底板及び前記支持板を内周面とし、かつ前側が開放され後側が閉塞した空間を形成しており、
前記支持板の前側に前記溶接トーチのノズル又はその近傍を乗せて、前記ノズルの下方への移動が規制された状態で、作業者が前記支持板上で前記ノズル又はその近傍を摺動させながら前記隅肉溶接ができるようにし、
前記隅肉溶接により飛散する火花及びスパッタを前記内周面で受け止めることにより、前記スパッタが前記平板上に付着するのを防止することができ、前記火花が前記作業者側に飛散するのを防止することができるようにしたことを特徴とする溶接治具。
【請求項２】
前記支持板は、前側に比べ後側が低くなるように傾斜した傾斜面を有している請求項１に記載の溶接治具。
【請求項３】
前記底板は、前側の端部にテーパ面が形成されている請求項１又は２に記載の溶接治具。
【請求項４】
前記支持板は金属材料で形成されており、前側を下方に曲げた曲げ部で前記ノズル又はその近傍を乗せる部分を形成している請求項１から３のいずれかに記載の溶接治具。
【請求項５】
前記溶接治具を前記平板上に載置したときに、載置状態を安定させるために、前記底板からの出代が調整可能な調整具を備えている請求項１から４のいずれかに記載の溶接治具。
【請求項６】
前記底板と前記支持板とが別部品であり、前記調整具は前記底板に前記支持板を固定する固定具を兼ねている請求項５に記載の溶接治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材を平板上に隅肉溶接するときに用いる溶接治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建築用の鋼材として、Ｈ形鋼と呼ばれる鋼材が知られている。Ｈ形鋼は、一対の対向するフランジがウェブで接続されたものである。Ｈ形鋼に他のＨ形鋼を例えば直交させて接続させるには、ガセットプレート、スチフナー、リブと呼ばれる部材が用いられる。この接合は、例えばガセットプレートを予め一方のＨ形鋼に固定しておき、ガセットプレート及び他方のＨ形鋼に設けた穴にボルトを締め付けることにより行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
ガセットプレート等は、Ｈ形鋼へ溶接により固定される。溶接の際にはガセットプレート等をＨ形鋼のウェブ上に直立させた状態で、ガセットプレート等の下端部とウェブとの間が隅肉溶接される。隅肉溶接にはアーク溶接が用いられ、アーク溶接は、溶接トーチ先端を溶接位置に向け、溶接トーチをガセットプレート等の下端部の辺方向に移動させながら行う。
【０００４】
溶接トーチを用いた溶接作業を手作業で行うと、作業負担が大きく、手振れによる溶接精度も問題となる。この点、特許文献２では、溶接トーチをロボットに取り付け、ロボットにティーチングした後、自動溶接を行うようにしている。また、溶接作業中においては、火花やスパッタの飛散が問題となる。特許文献３には、Ｈ形鋼のウェブとフランジを溶接するときに発生する火花を落とし込んで、火花の周辺への飛散を防止する火花飛散防止ボックスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０２０−７６２３２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１７８１８３号公報
【特許文献３】特開２０１８−１１８３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されているロボットによる自動溶接は、作業負担は軽減されるが、高額なロボットを導入する必要があり設備投資の面で負担となる。また、ロボットによる自動溶接を行うというだけでは、火花やスパッタの飛散防止を図ることはできず、別途対策が必要であった。
【０００７】
特許文献３に記載の火花飛散防止ボックスは、ある程度の大きさがあり、開閉扉を備えたものであり、小型で簡単な構造であるとはいえず、取り扱いが容易なものではなかった。また、火花飛散防止ボックスを用いることにより、火花の周辺への飛散を防止することはできるが、Ｈ形鋼へのスパッタの付着防止を図るものではなかった。
【０００８】
本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、簡単な構造でありながら、溶接トーチの手振れ防止を図ることができ、あわせて火花の飛散防止やスパッタの溶接対象物への付着防止を図ることができる溶接治具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】
前記目的を達成するために、本発明の溶接治具は、部材を平板上に隅肉溶接するときに用いる溶接治具であって、底板と、前記底板の上側に設け、溶接トーチのノズルを支持する支持板とを備えており、前記溶接治具を前記平板上に搭載し、前記部材の前記隅肉溶接をするときにおいて、前記部材側を前側とすると、前記底板と前記支持板との間に、前側が開放され後側が閉塞した空間を形成しており、前記支持板の前側に前記溶接トーチのノズル又はその近傍を乗せて、前記支持板上で前記ノズル又はその近傍を摺動させながら前記隅肉溶接ができるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
前記本発明の溶接治具によれば、底板と支持板とで本体部分を構成した簡単な構造でありながら、支持板上で溶接トーチのノズル又はその近傍を摺動させながら隅肉溶接を行うことで、溶接トーチの手振れ防止を図ることができ、あわせて、底板と支持板との間に形成した空間により、火花の飛散防止やスパッタの溶接対象物への付着防止を図ることができる。
【００１１】
前記本発明の溶接治具においては、以下の各構成とすることが好ましい。前記支持板は、前側に比べ後側が低くなるように傾斜した傾斜面を有していることが好ましい。この構成によれば、傾斜面と溶接トーチとの間の空間が大きくなり、溶接中に高温となる支持板に作業者の手が触れにくくなる。また、支持板を矩形状断面とする場合に比べ、短い展開寸法で高さを確保できるので、軽量化に有利になる。さらに、傾斜面の角度を適宜設定することにより、高さ及び長さを維持して、溶接治具の機能を損なうことなく軽量化を図ることができる。
【００１２】
前記底板は、前側の端部にテーパ面が形成されていることが好ましい。この構成によれば、テーパ面を有することにより、火花やスパッタの跳ね返りを防止でき、火花やスパッタが空間へ流動され易くなる。
【００１３】
前記支持板は金属材料で形成されており、前側を下方に曲げた曲げ部で前記ノズル又はその近傍を乗せる部分を形成していることが好ましい。この構成によれば、曲げ部で形成される曲面部をノズル又はその近傍の摺動部として活用できる。また、前側に曲げ部を形成することにより、溶接対象物側である前側が補強されるので、支持板の熱変形防止に有利になる。
【００１４】
前記溶接治具を前記平板上に載置したときに、載置状態を安定させるために、前記底板からの出代が調整可能な調整具を備えていることが好ましい。この構成によれば、平板の平面度が低くても、調整具の出代調整により、溶接治具の平板上での載置状態を安定させることができる。
【００１５】
前記底板と前記支持板とが別部品であり、前記調整具は前記底板に前記支持板を固定する固定具を兼ねていることが好ましい。この構成によれば、底板と支持板を固定するための作業や固定具を別途追加する必要がないので、溶接治具の作成が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果は前記のとおりであり、本発明によれば、底板と支持板とで本体部分を構成した簡単な構造でありながら、支持板上で溶接トーチのノズル又はその近傍を摺動させながら隅肉溶接を行うことで、溶接トーチの手振れ防止を図ることができ、あわせて、底板と支持板との間に形成した空間により、火花の飛散防止やスパッタの溶接対象物への付着防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接治具を用いて、溶接作業を行っている様子を示す斜視図。
【図２】図１の側面図。
【図３】図１に示した溶接治具のＡＡ線における断面図を含む側面図。
【図４】図２のＢＢ線における断面図。
【図５】本発明の一実施形態において、Ｈ形鋼のウェブ上に溶接治具を載置する直前の状態を示した斜視図。
【図６】本発明の一実施形態において、Ｈ形鋼のウェブ上に溶接治具を載置した状態を示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る溶接治具１を用いて、溶接作業を行っている様子を示す斜視図である。本図はＨ形鋼３０（図５参照）のウェブ３１にガセットプレート３５を溶接している様子を示している。図示の便宜のため、ウェブ３１の両側のフランジ３２、３３（図５参照）の図示は省略している。本実施形態では、Ｈ形鋼３０に溶接する部材としてガセットプレート３５の例で説明するが、スチフナーやリブであってもよい。
【００１９】
ウェブ３１にガセットプレート３５を溶接することにより、Ｈ形鋼３０にガセットプレート３５を介して他のＨ形鋼を接続させることができる。孔３６は、他のＨ形鋼にボルトを締め付けるための孔である。
【００２０】
図１において、溶接治具１の支持板３上にアーク溶接を行う溶接トーチ２０のノズル２１が乗せられている。ノズル２１はグリップ２３に接続されたトーチボディ２２の先端に取り付けられており、溶接ワイヤ２５と溶接対象である母材との間にアークを発生させ、アーク熱によって溶接を行う。グリップ２３にはトーチケーブルが２４が接続されており、トーチケーブル２４により、溶接電流、溶接ワイヤ及びシールドガスが供給される。作業者はグリップ２３を握って溶接作業を行う。
【００２１】
図１における溶接は、ウェブ３１に垂直に立設させたガセットプレート３５の下端部における隅肉溶接である。溶接時は、図１のように溶接治具１の支持板３上に溶接トーチ２０のノズル２１を乗せた状態で、支持板３上でノズルを摺動させることにより（矢印ａ方向）、溶接が進み溶接ビード３８が形成されていく。本実施形態では、支持板３上にノズル２１を乗せる例で説明するが、支持板３上に乗せるのは、ノズル２１の近傍でもよく、ノズル２１に隣接するインシュレータやトーチボディ２２でもよい。
【００２２】
以下、図１〜図３を参照しながら、溶接治具１及び溶接作業について具体的に説明する。図２は図１の側面図であり、図３は図１に示した溶接治具１のＡＡ線における断面図を含む側面図である。本実施形態においては、図２のような溶接治具１の使用状態において、溶接対象部材側（ガセットプレート３５側）を前側といい、これと反対側を後側という。
【００２３】
図２において、ウェブ３１の水平面とガセットプレート３５の垂直面とが直交しており、これらの水平面と垂直面との交差部３７が隅肉溶接部分である。溶接トーチ２０のノズル２１の先端は交差部３７に向いており、交差部３７近傍に溶接ビード３８が形成されている。
【００２４】
図２において、溶接治具１は、底板２と支持板３とで本体部分を構成している。図１に示したように底板２は平板状部材であり、支持板３は平板状部材を曲げ加工したものである。底板２及び支持板３の材料は、溶接による熱変形を防止するために金属材料であり、例えば鋼材である。
【００２５】
図１において、溶接治具１の後側において、底板２と支持板３とがボルト５によって結合されている。より具体的には、図３において、ボルト５の軸部７が、スプリングワッシャ１３、支持板３及び底板２を挿通し、さらにナット８と螺合することにより、底板２と支持板３とが結合されている。
【００２６】
ボルト５の軸部７は、底板２から延出しており、図２のように溶接治具１をウェブ３１上に載置した状態においては、底板２の前側の端部と、ボルト５の軸部７の先端がウェブ３１に接している。詳細は後に説明するとおり、ボルト５の軸部７の底板２からの出代調整により、溶接治具１をウェブ３１上に安定して搭載することが可能になる。
【００２７】
図２において、支持板３は前側に比べ後側が低くなるように傾斜している傾斜面４を有している。平板状の底板２と傾斜面４を有する支持板３とが結合されることにより、底板２と支持板３との間に、前側が開放され後側が閉塞した空間９を形成している。傾斜面４を有していることにより、傾斜面４と溶接トーチ２０との間の空間が大きくなり、溶接中に高温となる支持板３に作業者の手が触れにくくなる。また、支持板３を矩形状断面とする場合に比べ、短い展開寸法で高さを確保できるので、軽量化に有利になる。
【００２８】
溶接により、火花やスパッタが飛散するが（矢印ｂ）、これらは空間９の内周面で受け止めることができる。また、図２及び図３に示したように、底板２は前側の端部にテーパ面１０が形成されている。テーパ面１０を有することにより、火花やスパッタの跳ね返りを防止でき、火花やスパッタが空間９へ流動され易くなる。
【００２９】
図１に示したように、溶接治具１は溶接の進行方向（矢印ａ）に延在しているので、ウェブ３１上のうち溶接部に隣接する部分の大半は、溶接治具１の底板２で覆われている。図１において、ウェブ３１の端面近傍には底板２で覆われていない部分があるが、適宜溶接治具１を移動させることにより、溶接中において、ウェブ３１の全幅に亘り、溶接治具１で覆われた状態で溶接を行うことができる。
【００３０】
このことにより、溶接中はウェブ３１の全幅に亘り、スパッタがウェブ３１上に付着するのを防止することができ、火花が作業者側に飛散するのを終始防止することができる。特に、スパッタがウェブ３１上に付着すると、この除去作業は工具を用いた労力の大きな作業となるが、溶接治具１を用いることにより、このような除去作業の労力は１／１０程度となる。スパッタは溶接治具１に付着するが、溶接治具１の機能は損なわれることはなく、繰り返し使用が可能である。
【００３１】
前記のとおり、図２において、底板２と支持板３とがボルト５を介して結合されているが、ボルト５は固定具であるとともに、溶接治具をウェブ上に載置したときに、載置状態を安定させるための調整具でもある。底板２の裏面側の平面度が高くても、ウェブ３１の平面度が低ければ、溶接治具１を安定してウェブ上に載置することはできない。載置状態が不安定であれば、溶接中において、溶接治具１のずれやガタツキが生じ、溶接作業も不安定になる。
【００３２】
図２に示したように、溶接治具１をウェブ３１上に載置した状態においては、底板２の前側の端部と、ボルト５の軸部７の先端がウェブ３１に接している。また、図１に示したように、ボルト５は２個所に設けている。このため、溶接治具１はウェブ３１上に３箇所で支持可能である。この構成では、ウェブ３１の平面度が低くても、ボルト５の軸部７の底板２からの出代調整により、２個所のボルト５をウェブ３１上に確実に当接させることができ、この場合底板２の前側の端部と、２個所のボルト５により、溶接治具１はウェブ３１上に３箇所で支持され、載置状態が安定する。ボルト５の出代調整は、図３において、ボルト５の頭部６を回転させればよい。また、軸部７の長さの異なるボルト５に交換してもよい。
【００３３】
溶接治具１を３箇所で支持するには、ボルト５は少なくとも２個設けていればよく、そのうち少なくとも１個が出代調整可能であればよい。また、本実施形態では、固定具と調整具を兼ねた部材として、ボルト５の例を示しているが、底板２と支持板３を溶接等で固定し、ボルト５は調整具専用としてもよい。調整具はボルト５に限るものではなく、ねじ類全般を用いることができる。
【００３４】
以下、溶接作業について具体的に説明する。図１において、溶接時には溶接治具１の支持板３上に溶接トーチ２０のノズル２１を乗せる。この状態で作業者はグリップ２３を握って、支持板３上でノズル２１を摺動させながら溶接を行う。図４は、図２のＢＢ線における断面図である。図４において、ノズル２１が支持板３上に乗せられている。このため、溶接作業時には、ノズル２１の下方への移動（矢印ｃ方向）が規制され、意識的にノズル２１を持ち上げない限り、ノズル２１が支持板３から離間（矢印ｄ方向）することもない。
【００３５】
一方、溶接方向である水平方向（矢印ａ方向又は矢印ｂ方向）については、ノズル２１は支持板３に沿って容易に移動させることが可能である。すなわち、溶接治具１を用いることにより、溶接作業時には溶接方向以外への手振れの防止を図ることができ、容易かつ安定した溶接作業を行うことができる。
【００３６】
図１において、溶接治具１の支持板３は、前側を下方に曲げた曲げ部１２でノズル２２を乗せる部分を形成している。このことにより、曲げ部１２で形成される曲面部をノズル２１の摺動部として活用できる。また、前側に曲げ部１２を形成することにより、溶接対象物側である前側が補強されるので、支持板３の熱変形防止に有利になる。
【００３７】
以下、図５及び図６を参照しながら、溶接治具１の設置について説明する。図５は、Ｈ形鋼３０のウェブ３１上に溶接治具１を載置する直前の状態を示した斜視図である。Ｈ形鋼３０のウェブ３１上において、フランジ３２とフランジ３３との間を架け渡すように、ガセットプレート３５が部分的な溶接により位置決めされている。ウェブ３１の水平面とガセットプレート３５の垂直面との交差部３７が隅肉溶接部分である。
【００３８】
図６は、ウェブ３１上に溶接治具１を載置した状態を示した斜視図である。図示の便宜のため、フランジ３２の一部を破断している。図６において、ガセットプレート３５と溶接治具１との位置関係は、図１と同じである。Ｈ形鋼３０の各部の寸法は規格化されており、例えばウェブ高さＨ（図５参照）は１００ｍｍ〜９００ｍｍ程度である。溶接治具１において、長さ方向をノズル２１の摺動方向（図５の矢印ｅ方向）とすると、溶接治具１の長さＬがウェブ高さＨに比べ所定寸法だけ短くなっていれば、図６のようにウェブ３１上に溶接治具１を載置することができる。
【００３９】
ウェブ高さＨが大きく、溶接部である交差部３７の長さが長くなると、溶接治具１を用いない場合は、溶接トーチ２０（図１参照）の手振れが問題となる。このため、ウェブ高さＨが例えば４００ｍｍ〜９００ｍｍのＨ形鋼用の溶接治具１として、長さＬの異なる複数種類の溶接治具１を用意しておけばよい。この場合、溶接治具１の長さＬがウェブ高さＨに比べ多少短くても、前記のとおり、適宜溶接治具１を移動させることにより、溶接中において、ウェブ３１の全幅に亘り、溶接治具１で覆われた状態で溶接を行うことができる。
【００４０】
溶接治具１は、図1に示したように、持手１１を設けており、持手１１を掴むことにより、Ｈ形鋼３０への設置やＨ形鋼３０からの取り外しが可能になる。図５において、持手１１を掴んだ状態で、ウェブ３１上に溶接治具１を運ぶことができるので、両端にフランジ３２、３３が直立した状態であっても、溶接治具１を容易にウェブ３１上に設置することができる。
【００４１】
前記のとおり、溶接治具１の底板２及び支持板３は金属材料で形成されており、かつ溶接治具１の長さＬ（図５参照）は、例えば４００ｍｍ程度以上の長さがあるため、重量も重くなる。このため、溶接治具１をウェブ３１上に載置しておくだけでも、載置状態は安定するので、特別に支持具等を追加することは不要となる。
【００４２】
一方、溶接治具１の長さＬが長いと、重量が重くなり過ぎて取り扱いの負担となる場合がある。このため、図３において高さｈを維持した状態で、支持板３の傾斜角度θを大きくして支持板３の幅Ｗ１を小さくし、これに合わせて底板２の幅Ｗ１を小さくすれば、高さｈ及び長さＬ（図５参照）を維持した状態で軽量化を図ることができる。すなわち、溶接治具１の支持板３は傾斜面４を有しているので、傾斜面４の角度を適宜設定することにより、溶接治具１の機能を損なうことなく軽量化を図ることができる。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、前記実施形態は一例であり適宜変更したものであってもよい。例えば、底板と支持板とを１枚の板状部材で一体にしてもよく、逆に底板や支持板を複数部材を接合して形成してもよい。また、溶接治具１をＨ形鋼３０のウェブ３１上に部材を隅肉溶接するときに用いる例で説明したが、これに限るものではなく、溶接治具１は平板状に部材を隅肉溶接するときに用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  溶接治具
２  底板
３  支持板
４  傾斜面
５  ボルト（固定具、調整具）
９  空間
１０  テーパ面
１１  持手
２０  溶接トーチ
２１  ノズル
３０  Ｈ形鋼
３１  ウェブ（平板）
３２，３３  フランジ
３５  ガセットプレート（部材）
【要約】
【課題】簡単な構造でありながら、溶接トーチの手振れ防止を図ることができ、あわせて火花の飛散防止やスパッタの溶接対象物への付着防止を図ることができる溶接治具を提供する。
【解決手段】部材３５を平板３１上に隅肉溶接するときに用いる溶接治具１であって、底板２と、底板２の上側に設け、溶接トーチ２０のノズル２１又はその近傍を支持する支持板３とを備えており、溶接治具１を平板３１上に搭載し、部材３５の隅肉溶接をするときにおいて、部材３５側を前側とすると、底板２と支持板３との間に、前側が開放され後側が閉塞した空間９を形成しており、支持板３の前側に溶接トーチのノズル又はその近傍を乗せて、支持板３上でノズル２１又はその近傍を摺動させながら隅肉溶接ができるようにしている。
【選択図】図１【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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