(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の管(A)の一端を、長手方向軸が第１の管の長手方向軸と所定角度をなす第２の管(B)の開口部に溶接するための装置であって、
溶接電流を溶接電極(2)に供給する軸である電極軸(1)と、
溶接されるべき第１および第２の管(A,B)を位置決めし、固定する手段(31)と、
構脚(11,12)および電極軸(1)に対して回転可能に支承され、電極軸(1)を取り囲む管軸(8)を有する装置において、
交換可能なシールド室(3)のための掴み要素(5)を有する連結ヘッド(4)が、上記管軸(8)に固定され、
交換可能な位置決めおよび固定のための手段(31)が、シールド室(3)内に固定されることによって上記掴み要素(5)を介して上記連結ヘッド(4)に固定されるとともに、
上記装置は、上記管軸(8)を、連結ヘッド(4)、この連結ヘッドに連結されたシールド室(3)、および位置決めおよび固定のための手段(31)と一緒に回転させる手段(13,14,15,19)と、
管軸(8)が回転している間、上記電極軸(1)を回転不可に拘束するための手段(12',17,16,18)と、
電極軸(1)を管軸(8)の軸方向に移動させるための手段(25〜30)とをさらに備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、上記位置決めおよび固定のための手段(31)は、上記シールド室(3)内にあることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、上記位置決めおよび固定のための手段(31)は、交換可能な固定カートリッジを含み、この交換可能な固定カートリッジを掴んで位置決めするための構成要素(39,41,50)が、上記シールド室(3)内に設けられていることを特徴とする相置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、上記位置決めおよび固定のための構成要素は、ガイド(39)を含み、このガイドによって、上記固定カートリッジ(31)が電極軸(1)の軸方向にシールド室(3)内の所定位置に移動させられようになっていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、上記電極軸(1)を回転させる手段は、上記調整手段(15〜19)の一部をなす一方、他の手段(12',13,14)が、上記管軸(8)を回転不可に切り換えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、上記連結ヘッド(4)にねじ付ブッシュ(5)が設けられ、上記シールド室(3)から突出するねじ付スリーブ(38,37)が、ねじ結合によって上記ねじ付ブッシュに連結されるとともに、このねじ付ブッシュ(5)は、上記管軸(8)を取り囲んでこの管軸と一緒に回転するスリーブ部材(6)と一体化され、このスリーブ部材に、連結ヘッド(4)とシールド室(3)の間に配置されたチューブ(43)を介してシールド室(3)に接続されるシールドガス流路(7)が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、上記電極軸(1)を軸方向への移動させる手段(25〜30)は、ねじ付き軸(30)を備えたモータ(29)を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１または７に記載の装置において、上記電極軸(1)の軸方向の移動は、電極軸(1)および管軸(8)の回転運動と一緒に、かつ電極軸の運動に依存して同時に行なわれるように制御されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、上記電極軸(1)は、管軸(8)との間に設けられた絶縁筒(9)を介して上記管軸内に支承されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
円筒状のワークを溶接する際、接合面は、通常２種類の形状を有する。長手軸に直交して切断された円筒状のワークでは、両端部は真直ぐに出会い、当接面は円を呈する。このような溶接継手では、容易に機械化することができる回転溶接継手が重要になる。円筒が所定の角度をなして互いに出会う場合は、当接面は、円筒の直径と両円筒の中心軸のなす角度とに依存した幾何学的形状を呈する。
【０００２】
１つの基本管に分岐管などの多数の分岐した管があって、これらの分岐管が互いに接近して並んでいる場合、これらの分岐管を、従来のように外部から溶接することは難しい。このような構造物として、多流路弁のハウジング、フィルタ体、分岐管およびこれらに対応する構造部材が重要になりうる。分岐管、特にＴ分岐管の溶接では、基本管においてネッキング(せぎり)高さが少ないことや、従来の溶接トーチが大きいことが問題を生じる。
【０００３】
このような問題は、分岐管の溶接箇所に内部から近づくことができれば、解消することができる。そうできれば、ネッキング高さが少ないことや、外部に接近して第２の分岐管が存在することは、何ら障害にならない。溶接トーチは、継手の高さにある一方、ワーク(または溶接トーチ)は、自身の軸の周りに回転する。
【０００４】
第２の問題は、ワークが長くて、簡単にワークを回転させることができないことである。その典型的な例は、１つの管に分配室を作る際に、長い管に多数の分岐管を取り付ける場合である。
【０００５】
複数の管を同軸に心合わせすることが、最も重要である。溶接継手の品質を保証するために、溶接されるべきワークは、空気中の酸素からシールドされなければならず、そのためにワークは、シールドガスで満たされた室内に閉じ込められる。シールドガスの量と充填時間を最小化するため、室は可能な限り小さくなければならない。しかし、室が小さいことは、室内にあるホルダにワークを装着する際に再び問題を惹起する。室が小さいため、作業者は、室内で同時に両手を使うことも、室内を覗き込むこともできない。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題を解消でき、溶接されるべきワークの大きさが変化しても、特にシールドガスの消費を削減することができる溶接装置を提供することである。
【０００７】
上記目的は、後述する請求項１の特徴によって実現される。下位の請求項には、本発明の有利な実施の形態が述べられている。
【０００８】
次に、本発明の実施の形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示された装置は、構脚(骨組)１２に対して回転可能に軸受１０で支承された管軸８を有する。溶接電極２を支持する支持軸１は、管軸８と同心をなし、かつ管軸８を貫いて延在している。電極軸１と管軸８の間には、これらの部材間の軸受の役目を果たす絶縁管９を設けている。従って、電極軸１と管軸８は、相対回転でき、電極軸１はさらに軸方向に移動できる。
【０００９】
管軸８は、一緒に回転するスリーブ部材６で取り囲まれ、このスリーブ部材６は、シールドガス流路７を有するとともに、連結ヘッド４をなす拡大部分で終わっている。スリーブ部材６は、連結ヘッド４の傍で回転不可な構脚スリーブ１１によって取り囲まれ、この構脚スリーブ１１は、回転しないように構脚１２に固定されている。この構脚スリーブ１１は、シールドガス、冷却ガス、およびシールド室３用の閉鎖シリンダに必要な圧縮空気のための接続手段を有する。スリーブ６,１１の間には、スリーブ６内に設けられた流路７へのガスの接続に必要な構造のための回転可能な継手があり、上記流路は連結ヘッド４で終わっている。図１には、１つの流路７しか示さなかったが、この流路は、勿論、スリーブ１１および連結ヘッド４の周囲に適切に分布して複数設けてもよい。
【００１０】
連結ヘッド４には、内周ねじをもつねじ付ブッシュ５が設けられ、このねじ付ブッシュに、シールド室３がねじ結合できるようになっている。溶接されるべき部材Ａ,Ｂを位置決めし、かつ固定するための手段３１も、連結ヘッド４のねじ付ブッシュ５に固定される。これらの部材は、図１に概略のみが示されている。図２に実施形態の１つが詳しく示されており、この図では、シールド室３の底部３２は突出する首部３８を有し、この首部はねじ付スリーブ３７によって取り囲まれ、このねじ付スリーブによって、シールド室３がねじブッシュ５に固定できるようになっている。シールド室３の上部３３は、シリンダ３４のピストンのロッド３５に連結されるとともに、上端がシリンダ３４に連結された鉛直ガイド４８に沿って案内される。閉じられたシリンダ室３の気密は、パッキン３６によって確保される。
【００１１】
溶接されるべきワークを固定するための固定カートリッジ３１は、シールド室の底部にあるガイド３９によって案内されて、シールド室３内へ移動させられる。ガイド３９は、電極軸１の軸方向と平行に延在していて、固定カートリッジ３１は、電極軸の軸方向に所定の位置までスライドする。固定カートリッジ３１の底部の周縁には、ガイド３９が嵌合する溝４０が形成されている。溶接されるべきワークは、溶接電極２に対して正確に位置決めされる。軸方向に行なわれる位置決めのために、ガイド３９の端部にストッパ４１が設けられ、このストッパは、固定式のものでも軸方向に動く調整可能なものでもよい。シールド室の天井には、ばねで付勢される押圧要素５０が設けられ、この押圧要素は、シールド室の上部が下降すると、固定カートリッジ３１を確実に所定位置に保持するように、固定カートリッジ３１の上面と背面に接して後隅部に係合する。
【００１２】
図示の例では、固定カートリッジ３１は、支点４９の周りに揺動するアーム４２を有し、このアームの先端に設けられたばねで付勢される拘束部材４５が、固定カートリッジの端面４６の上縁を掴む。拘束部材４５からばねをもつスリーブ４４が突出しており、上記ばねは、スリーブ４４の端部とアーム４２の先端の間に縮装されている。拘束部材４５がばねの力に抗して図２で右側に引かれると、アーム４２は、支点４９の周りに上方へ揺動することができる。
【００１３】
溶接されるべきワークは、シールド室３の外部にあるときに、固定カートリッジ３１に搭載される。典型的には、固定カートリッジ３１は、１つがシールド室３１内にあるとき、他の１つに溶接されるべき部材が装着できるようにシールド室毎に２つあるのがよい。調整ねじ４７は、溶接されるべき部材の位置を決め、下方へ揺動するアーム４２は、溶接されるべき部材を所定位置に拘束する。シールド室３も固定カートリッジ３１も交換可能なので、これらは、溶接されるべき夫々のワークの大きさに合った最小寸法にすることができるから、シールドガスの消費を最小に低減することができる。
【００１４】
駆動装置１９は、駆動輪１５を駆動し、この駆動輪１５は、切換スピンドル１４と１７によって、管軸８に嵌合する駆動輪１３、または管軸８に回転可能に支承され、絶縁フランジ１８を介して電極軸１に嵌合する駆動輪１６を選択的に回転させる。駆動輪１３および１６のいずれか一方が回転させられると、他方は構脚１２'に回転不能に拘束される。図示の例では、切換スピンドル１４は、管軸８を回転させ、かつ電極軸１を回転不能に拘束するような接続を行なう。その際、管軸８と一緒に、連結ヘッド４およびこの連結ヘッドに固定された固定カートリッジ３１をもつシールド室３が回転する。溶接されるべき部材Ａ,Ｂは、溶接電極２に対して回転する。回転可能な連結ヘッド４にガス接続手段が設けられているので、このガス接続手段を、図２に示すようにチューブ４３によってシールド室３に接続することができる。
【００１５】
２つの円筒で形成される幾何学的形状が溶接されるとき、溶接電極は、接合箇所の湾曲した形状に追従しなければならない。これは、モータ２９で駆動されるねじ軸３０によって達成され、このねじ軸３０は、水平ガイド２８を移動させ、この水平ガイドは、シリンダ２５とアーム２６で構成される全体を移動させる。上記アーム２６は、電極軸１に固定され、電極軸１の長いスライド運動は、アーム２６と水平ガイド２７を水平ガイド２８に対して移動させるシリンダ２５によって実現される。上記スライド運動の目的は、溶接電極２を加工(溶接)位置まで進退させる事であり、一方、湾曲した接合箇所の形状に追従するという溶接中に生じる精密な運動は、モータ２９によって実現される。精密移動用のモータ２９は、管軸８の回転運動に依存した移動を生じるようにプログラムによって制御される。
【００１６】
溶接電流は、電源２２から溶接箇所に供給され、電源２２は、電極軸１に固定されたスライドリング２１に給電ケーブルを介して接続されている。接地ケーブルは、フランジ２３にあるスライドリング２４に接続されている。フランジ２３からシールド室３へ、さらにシールド室内にある固定カートリッジ３１への電気的接続４９がある。絶縁の軸受スリーブ９および絶縁のフランジ１８は、電極軸１に印加される電圧が、装置の他の部分に印加されないことを保障する。
【００１７】
本発明は、上述の実施形態に限定されない。特に、シールド室３およびこのシールド室に関連する位置決め・固定手段３１の構造と形状は、様々に変更することができる。本質的なことは、シールド室と位置決め・固定手段が、同じ掴み要素５によって連結ヘッド４に固定されることであり、その際、溶接されるべき各管部材に形状と寸法が適合したシールド室と位置決め・固定手段に一緒に交換可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置の側面図であり、中心線から上の部分は軸方向断面で示されている。
【図２】  図１の装置に設けられたシールド室およびこのシールド室内に収容されて溶接すべきワークを装着した固定カートリッジの詳細例を示す図である。
【図３】  図２に対応するシールド室と固定カートリッジの組み合せを一部破線で示した正面図、つまり装置の軸方向から見た図である。
【図１】
0003848084.tif 000002
【図２】
0003848084.tif 000003
【図３】
0003848084.tif 000004