(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に形成した透孔を貫通して配設した金属パイプの外周面を回転軸として回転する円筒形状の内管及び外管からなる回転体と、金属板の表面に当接して回転体の下端と金属板の表面との距離を一定に保持する、回転体を構成する円筒形状の内管と外管の下端部間に支持部材を介して略等間隔に配設した複数個の倣いボール又は倣いローラによりなる当接部材と、回転体に配設したＴＩＧ溶接用の溶接電極と、金属板と金属パイプの接触部の近傍に不活性ガスを供給し、不活性ガスの雰囲気を形成する、回転体を構成する円筒形状の内管と外管の間に配設した不活性ガス供給管とからなり、該不活性ガス供給管を電気導体により形成し、不活性ガス供給管の先端にＴＩＧ溶接用の溶接電極を配設したことを特徴とする金属板と金属パイプの溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板と金属パイプの溶接装置に関し、特に、金属板に狭い間隔で以て形成した複数個の透孔をそれぞれ貫通し、密接して配設される金属パイプと金属板の接触部をすみ肉溶接することにより、両者をシール状態を保った状態で接合するために適用される溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、食品工業、化学工業、窯業等の原材料に混入している微細鉄粉を原材料から除去するために、原材料供給路の途中に配設して使用されている微細鉄粉除去装置には、マグネット体を内部に収容するためのステンレススチール製の複数本のパイプを、原材料供給路と外部を区画する仕切壁となるステンレススチール製の円板に貫通し、円板とパイプの接触部をすみ肉溶接することにより、シール状態を保った状態で接合した構造体が用いられている。
【０００３】
ところで、微細鉄粉除去装置において、微細鉄粉の吸着能力及び吸着精度を向上させるためには、パイプを配設する間隔を小さく設定する必要があるが、パイプを配設する間隔を小さくしようとすればするほど、パイプと円板の接触部をシール状態を保つようにすみ肉溶接することが困難となる。
このため、図４に示すように、円板１を予め複数に分割し、分割した円板部材１ａ，１ｂ，１ｃにそれぞれ形成した透孔を貫通してパイプ２を配設し、円板部材１ａ，１ｂ，１ｃとパイプ２の接触部をすみ肉溶接１０することにより、シール状態を保った状態で接合した後、分割した円板部材１ａ，１ｂ，１ｃ同士を溶接することにより一体化し、目的とする構造体を得るようにしているのが現状であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法は、目的とする構造体を得るために手数を要し、構造体の製造コストが上昇するだけでなく、構造体の寸法精度が低下し、円板部材１ａ，１ｂ，１ｃ同士を溶接する際に生じるビードによる影響と相俟って、原材料供給路を流通する原材料の性状に悪影響を及ぼすおそれがあった。
また、上記の方法によっても、円板１に比べて肉厚の薄いパイプ２（例えば、円板１の厚み：３〜５ｍｍに対して、パイプ２の厚み：０．５ｍｍ）を、パイプ２に欠陥を生じさせることなく溶接するには、極めて高度な技術を要した。
【０００５】
本発明は上記従来の金属板と金属パイプの溶接方法の有する問題点に鑑み、金属板を分割、再接合する工程を経ることなく、金属板に狭い間隔で以て形成した複数個の透孔をそれぞれ貫通し、密接して配設される金属パイプと金属板の接触部をすみ肉溶接することにより、両者をシール状態を保った状態で接合するために適用される溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の金属板と金属パイプの溶接装置は、金属板に形成した透孔を貫通して配設した金属パイプの外周面を回転軸として回転する円筒形状の内管及び外管からなる回転体と、金属板の表面に当接して回転体の下端と金属板の表面との距離を一定に保持する、回転体を構成する円筒形状の内管と外管の下端部間に支持部材を介して略等間隔に配設した複数個の倣いボール又は倣いローラによりなる当接部材と、回転体に配設したＴＩＧ溶接用の溶接電極と、金属板と金属パイプの接触部の近傍に不活性ガスを供給し、不活性ガスの雰囲気を形成する、回転体を構成する円筒形状の内管と外管の間に配設した不活性ガス供給管とからなり、該不活性ガス供給管を電気導体により形成し、不活性ガス供給管の先端にＴＩＧ溶接用の溶接電極を配設したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の金属板と金属パイプの溶接装置は、簡易な機構により、溶接を行おうとする金属パイプと隣接する金属パイプとの間に、溶接を行う金属パイプを回転軸として溶接電極を回転させることができる間隙が存在する限界まで、金属パイプを密接して配設することができ、また、溶接電極を高い精度を以て、金属板の表面との距離を一定に保持しながら回転させて、金属板と金属パイプの接触部をすみ肉溶接することができ、これにより、溶接の品質及び精度を向上することができる。
そして、不活性ガス供給管を電気導体により形成し、不活性ガス供給管の先端にＴＩＧ溶接用の溶接電極を配設することにより、溶接が行われる溶接電極の近傍位置に正確に不活性ガスの雰囲気を形成することができ、これにより、溶接の品質及び精度をより一層向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の金属板と金属パイプの溶接装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３に、本発明の金属板と金属パイプの溶接装置の一実施例を示す。
この溶接装置は、溶接装置本体３と制御部４とからなる。
【００１０】
溶接装置本体３は、金属板１に形成した透孔を貫通して配設した金属パイプ２の外周面を回転軸として回転する円筒形状の内管３１及び外管３２とからなる回転体３０と、この回転体３０の下端部に配設され、金属板１の表面に当接して回転体３０の下端と金属板１の表面との距離を一定に保持する当接部材３６と、回転体３０内に回転体３０とは電気的に絶縁して配設した銅等の電気導体により形成したＴＩＧ溶接用の不活性ガス供給管３４と、不活性ガス供給管３４の先端に、金属板１と金属パイプ２の接触部、すなわち、溶接部１０を指向するように配設したタングステン等の減耗性の材料により形成したＴＩＧ溶接用の溶接電極３５と、回転体３０を回転するモータ３７とから構成される。
【００１１】
この場合において、回転体３０を構成する円筒形状の内管３１と外管３２の間には、必要に応じて、スペーサ３３を配設し、このスペーサ３３により先端に溶接電極３５を配設した不活性ガス供給管３４を支持するようにする。
また、内管３１及び外管３２を固定し、モータ３７の回転駆動力を内管３１及び外管３２に伝える回転体３０の上端部材３８は、溶接装置本体３の固定側３９に設けたモータ３７の回転軸３７ａに上下方向に摺動可能に接続することにより、回転体３０の下端と金属板１の表面との距離を一定に保持できるようにする。
また、回転体３０の下端部に配設した当接部材３６は、回転体３０が金属板１の表面との距離を一定に保持しながら、金属パイプ２を回転軸として円滑に回転するように、回転体３０に支持部材３６ａを介して略等間隔に配設した複数個の倣いボール３６ｂ又は倣いローラにより構成する。
【００１２】
ところで、本実施例においては、溶接部１０の近傍位置の金属パイプ２内に、金属パイプ２の内径と略等しい外径、より具体的には、内径−０．５ｍｍの外径を有し、銅等の熱伝導率高い材料により円柱形状に形成した放熱部材５を配設するようにしている。
これにより、金属パイプ２への溶接入熱を放熱部材５に速やかに逃がすことができ、金属板１と金属板１に比べて肉厚の薄い金属パイプ２の溶接入熱の均衡を図って、溶接入熱により金属パイプ２が溶断することを防止することができ、金属板１に比べて肉厚の薄い金属パイプ２を、金属パイプ２に欠陥を生じさせることなく溶接することができる。
【００１３】
なお、本実施例においては、不活性ガス供給管３４を電気導体により形成し、この先端に溶接電極３５を配設するようにしたが、不活性ガス供給管３４内に銅等からなる導電部材を挿通し、この先端に溶接電極を配設する等、不活性ガス供給管と溶接電極を分離して構成することもできる。
また、金属パイプ２を回転軸として回転する回転体３０は、必ずしも円筒形状の内管３１及び外管３２から構成する必要はなく、溶接電極３５を、金属パイプ２を回転軸とし、かつ、金属板１の表面との距離を一定に保持しながら、溶接部１０を指向して回転させることができるものであれば、例えば、外管３２を省略したり、内管３１及び外管３２に代えて、金属パイプ２の外周面に当接しながら自転する回転体又は摺動する摺動体を、等間隔、例えば、１２０°又は９０°間隔に配設して構成したり、回転体３０を金属パイプ２の内周面を回転軸として回転するように構成する等、任意の構成を採用することができる。
【００１４】
一方、制御部４は、溶接装置本体３の回転体３０の回転を操作する操作箱４１と、溶接条件等を制御する制御装置４２と、ＴＩＧ溶接機４３と、ＴＩＧ溶接用のアルゴンガス等の不活性ガスを供給するためのガス調整器４４と、ガスボンベ４５とから構成される。
【００１５】
この場合において、溶接装置本体３の回転体３０の回転を操作する操作箱４１は、回転体３０の回転の起動及び停止、自動操作及び手動操作の切換、正逆回転の切換等をボタン操作で行うことができるように構成されている。
【００１６】
ＴＩＧ溶接機４３には、汎用のものを使用することができるが、溶接の溶け込みが深く、溶接電極３５の電気容量が大きくなる等の理由から、溶接電極３５側を直流マイナス側に設定するようにする。
また、金属板１と金属パイプ２の接触部の溶接の品質及び精度を向上させるためには、アークの直進性を高めることが重要であり、このためには、溶接電流を増加する必要がある。この場合、金属板１に比べて肉厚の薄い金属パイプ２を、金属パイプ２に欠陥を生じさせることなく溶接することができるように、溶接電流には、低周波パルス電流を使用し、金属パイプ２への溶接入熱を減少させることが望ましい。
【００１７】
次に、この溶接装置を用いて行う金属板と金属パイプの溶接方法について説明する。
まず、金属板１に形成した透孔を貫通して金属パイプ２を配設する。この場合、金属板１と金属パイプ２は、適宜の補助治具を用いたり、部分的に仮溶接を行う等により、所定の精度を以て固定するようにする。
金属パイプ２の外周面に、この金属パイプ２を回転軸として回転するように円筒形状の内管３１及び外管３２とからなる回転体３０を、金属パイプ２の上方から装着する。
モータ３７を駆動することにより、回転体３０を回転させ、これによって、溶接電極３５を、金属パイプ２を回転軸とし、かつ、金属板１の表面との距離を一定に保持しながら、溶接部１０を指向して回転させる。
これと合わせて、不活性ガス供給管３４からＴＩＧ溶接用の不活性ガスを供給、放出し、不活性ガスの雰囲気を溶接部１０の近傍に形成しながら、溶接電極３５に溶接電流を供給することにより、金属板１と金属パイプ２の接触部をすみ肉溶接する。
【００１８】
この場合、溶接部１０の近傍位置の金属パイプ２内に金属パイプ２の内径と略等しい外径を有する放熱部材５を配設することにより、金属パイプ２への溶接入熱を放熱部材５に速やかに逃がすことができ、溶接入熱により金属パイプ２が溶断することを防止することができる。
また、溶接電極３５側を直流マイナス側に設定することにより、溶接の溶け込みを深くするとともに、溶接電極３５の電気容量を大きくすることができる。
また、溶接電流に低周波パルス電流を使用することにより、金属パイプ２への溶接入熱を減少させることができ、金属板１に比べて肉厚の薄い金属パイプ２を、金属パイプ２に欠陥を生じさせることなく溶接することができる。なお、この効果は、逆に、金属パイプ２に比べて金属板１の肉厚が薄い場合にも発揮され、金属板１に欠陥を生じさせることなく溶接を行うことができるものとなる。
【００１９】
以上、本発明の金属板と金属パイプの溶接装置の実施の一形態について説明したが、本発明の金属板と金属パイプの溶接装置の適用対象は、図４に示すような、微細鉄粉除去装置のマグネット体を内部に収容するためのステンレススチール製の複数本のパイプ２を、原材料供給路と外部を区画する仕切壁となるステンレススチール製の円板１に貫通し、円板１とパイプ２の接触部をすみ肉溶接することにより、シール状態を保った状態で接合する構造体に限定されるものではなく、産業機械等の用途に広範囲に適用可能なものである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、溶接を行おうとする金属パイプと隣接する金属パイプとの間に、溶接を行う金属パイプを回転軸として溶接電極を回転させることができる間隙が存在する限界まで、金属パイプを密接して配設することができ、また、溶接電極を金属板の表面との距離を一定に保持しながら回転させて、金属板と金属パイプの接触部をすみ肉溶接するため、溶接の品質、精度及び信頼性を向上することができるとともに、溶接作業の自動化が可能となり、溶接の作業効率を向上することができるとともに、コストを低廉にできる。
さらに、不活性ガス供給管を電気導体により形成し、不活性ガス供給管の先端にＴＩＧ溶接用の溶接電極を配設することにより、簡易な機構により、溶接が行われる溶接電極の近傍位置に正確に不活性ガスの雰囲気を形成することができ、これにより、溶接の品質及び精度をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の金属板と金属パイプの溶接装置の要部を示す正面断面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  本発明の金属板と金属パイプの溶接装置を示す模式図である。
【図４】  微細鉄粉除去装置に用いられる円板とパイプを溶接した従来の構造体を示す説明図である。
【符号の説明】
１    金属板
２    金属パイプ
３    溶接装置本体
３０  回転体
３１  内管
３２  外管
３４  不活性ガス供給管
３５  溶接電極
３６  当接部材
３７  モータ
４    制御部
５    放熱部材
１０  溶接部
【図１】
0003863611.tif 000002
【図２】
0003863611.tif 000003
【図３】
0003863611.tif 000004
【図４】
0003863611.tif 000005