JPH0729204B2 - ガスメタルアークエンクローズ溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鉄筋等の棒状の被溶接材を垂直に立て、又は水
平においてガスシールされた状態でエンクローズアーク
溶接するガスメタルアークエンクローズ溶接装置に関
し、特に溶接治具を当金と、シールドキャップとに分割
したガスメタルアークエンクローズ溶接装置に関する。

［従来の技術］ 従来のガスメタルアークエンクローズ溶接装置において
は、被溶接材である鉄筋の両突き合わせ端部に所定の開
先幅より大きな一体型ブロックにより形成された当金を
配設し、その両端に固定された１対のクランパを前記鉄
筋の端部に夫々締め付け固定するように構成されている
（実公昭63-27917号、実開昭63-170095号）。これによ
り、前記鉄筋をその接合面間に所定の開先空間を設けて
配置すると共に、この開先空間の裏側に当金を配置して
アークにより形成した溶接金属を開先空間内に盛り付け
るようになっている。

また、従来、当金の先端部にシールドガスの噴出部材を
設け、シールドガスを直接開先空間に向けて噴出させる
か、又は当金の鉄筋近傍の部分にシールドガス供給口を
設けてこの供給口から開先空間にシールドガスを供給す
ることにより開先空間をガスシールしている（特開昭59
-153581号）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の溶接装置においては、当金が大き
な一体型ブロックにより成形されているため、その内面
の開先空間に臨む部分がアーク等により損傷を受けた場
合には、ブロックの全体を廃棄する必要がある。このた
め、当金の交換に伴なうコストが極めて高いという難点
がある。

また、従来装置のガスシール手段は、シールドガスを直
接開先空間に向けて噴射しているので、高速乱流状態の
ガスが開先内に流入する。このような高速乱流状態のガ
ス流を使用してシールドしようとする場合には、開先空
間内への外気の巻き込みを十分に防止する必要がある。
このため、従来、当金治具の両端部にシール材を配設し
て外気の吸込みを防止しようとしている。しかしなが
ら、鉄筋は異径棒鋼であるため、その表面には種々のリ
ブパターンが存在する。また、リブの高さも棒鋼の直径
等により種々異なるので、全てのリブパターンに対応可
能のようにシール材を用意することは極めて煩雑であ
る。

更に、シールドガス供給口が当金における被溶接材の直
近にある場合は、この供給口が溶接金属の充填に伴い閉
塞されて本来の機能を発揮しなくなるのに加え、極端な
場合には、溶接金属が供給口に流入して当金治具が鉄筋
に固定されてしまうという事故が発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
消耗品コストが低いと共に、開先空間を確実にガスシー
ルすることができるガスメタルアークエンクローズ溶接
装置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］ 本発明に係るガスメタルエンクローズ溶接装置は、その
接合面間に所定の開先空間を設けて配置された棒状の１
対の被溶接材の両端部を所定部分で囲む当金と、この当
金に係合され前記当金と共に前記被溶接材の両端部の全
周を囲撓するシールドキャップと、このシールドキャッ
プに形成されて溶接用コンタクトチップを挿通させる開
口部と、この開口部の対向面に前記溶接用コンタクトチ
ップ挿入方向に離隔して少なくとも２対形成されシール
ドガスを相互に対向衝突する方向に吐出させる複数個の
ガス吐出口と、前記ガス吐出口内に配設され吐出される
ガスを整流する整流部材と、を有することを特徴とす
る。

［作用］ 本発明においては、被溶接材間の開先空間及びそれらの
接合端部に当金をあてがい、更に被溶接材を間に挟んで
シールドキャップを当金に連結する。これにより、被溶
接材の端部及び開先空間が当金及びシールドキャップに
より囲撓される。そして、シールドキャップに設けられ
た開口部を介して溶接用コンタクトチップを開先空間に
挿入してアークを形成し、溶接金属を開先空間に盛り付
けて被溶接材を接合する。この場合に、開口部の対向端
面に形成されたガス吐出口を介してシールドガスを吐出
させ、開口部にシールドガスの対向流を形成する。この
場合に、ガス吐出口には整流部材が配設されているの
で、吐出流は整流化されたものとなっている。このガス
吐出口は、溶接用コンタクトチップの挿入方向に少なく
とも２対形成されており、シールドガス流は各１対の吐
出口から夫々相互に対向するように吐出するので、開口
部内で衝突した後、両者は合体して進路を変える。これ
により、衝突後、外方に向う外向流と、開先空間に向う
内向流とが形成される。このように、対向流は開口部内
で相互に衝突して乱れが少ない整流状態となり、その一
部は開先空間に向かう。これにより、開先空間はシール
ドガスにより大気から遮断され、確実にガスシールされ
る。そして、アークにより当金が損傷した場合には、こ
の当金のみを交換すればよく、コストが著しく低減され
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例に係る溶接装置の外観を示す正
面図、第２図は同じくその溶接装置の内部を示す正面断
面図、第３図は同じくその側面断面図、第４図は同じく
その平面断面図である。

本実施例は第２図に示すように鉄筋10を水平に配置して
溶接する水平筋の場合である。当金１は第３図に示すよ
うに縦断面がＵ字形をなし、その内面は溶接せんとする
鉄筋10よりも若干大きい径で湾曲している。そして、こ
の当金１上には縦断面がコ字形のシールドキャップ２が
その足部分を当金１の上端部上に載置して連結されてい
る。

この当金１及びシールドキャップ２は固定部材３により
相互に連結固定されるようになっている。また、当金１
における鉄筋10の長手方向の両端部には、夫々クランパ
４が固定されており、このクランパ４を緊締して鉄筋10
の対向端部を締め付けることにより、当金１を１対の鉄
筋10に固定するようになっている。

以下、各構成部材について更に詳しく説明する。先ず、
当金１は例えば銅製のブロックであり、その内面は鉄筋
の外表面に倣う形で鉄筋10の直径よりも若干大きな径で
湾曲している。従って、クランパ４により当金１と鉄筋
10とが固定された場合に、鉄筋10の周面と当金１の内面
との間に若干の間隙が形成される。この当金１は、第２
図に示すように、鉄筋10の長手方向中央部の裏当金1a
と、この裏当金1aの長手方向両端部に機械的に係合した
１対の放熱用当金1bとからなる。そして、この裏当金1a
と放熱用当金1bとはその内面の径が若干異なるため、当
金１の内面における鉄筋長手方向の中央には、その周方
向に帯状をなす浅い溝11が形成される。この溝11には裏
当材30が配設される。この裏当材30は、第７図に示すよ
うに、セラミック繊維等の耐火性の可撓性部材31に導電
部材32を重ね合わせて構成されるものが使用される。

シールドキャップ２には、その天板部の中央に、鉄筋10
の長手方向が短辺で、この鉄筋10の長手方向に直交する
方向が長辺の矩形の開口部12が形成されている。この開
口部12の１対の長辺側対向端面には、夫々この長辺に沿
って延長する矩形のガス吐出口13,14が形成されてい
る。このガス吐出口13はガス吐出口14よりも鉄筋10の中
心から遠い側（外側）に配設されている。

また、シールドキャップ２内には、ガス導入路15,16が
内設されており、ガス導入路15は多数の孔を介してガス
吐出口13と連通し、ガス導入路16は多数の孔を介してガ
ス吐出口14と連通している。そして、各ガス吐出口13,1
4内には整流部材17,18が配設されていて、ガス吐出口1
3,14から吐出されるガスを整流するようになっている。

シールドキャップ２と当金１とは別体で構成されてお
り、その両先端面同士を重ねることにより、鉄筋10の両
接合端部を囲繞する溶接治具が構成される。このシール
ドキャップ２及び当金１が相互に当接する各先端面2a,1
aには、第５図に示すように、段差28が設けられてい
る。シールドキャップ２の端面2aはこの段差28を境にし
て外側略半分の部分が当金１に向けて突出し、当金１の
端面1aは内側略半分の部分シールドキャップ２に向けて
突出する。そして、シールドキャップ２と当金１とをそ
の段差28同士を嵌め込んで連結することにより、この段
差28でガスの通過が阻止されるようになっている。

なお、第６図に示すように、シールドキャップ２の端面
2aと、当金１の端面1aとの間にガスケット29を介装する
ことにより、シールドキャップ２と当金１との間をシー
ルするようにしてもよい。

シールドキャップ２の正面及び背面には、固定部材３の
連結用アーム20がボルト21により固定されている。この
連結用アーム20はＴ字形の平板状をなし、水平に延びる
部分を１対のボルト21によりシールドキャップ２に固定
すると共に、下方に延びる部分は当金１にまで延出し、
当金１の正面及び背面に重ねられるようになっている。
一方、当金１の正面及び背面には水平に延びる嵌合部材
22がその両端部でボルト23により固定されている。ま
た、この嵌合部材22の中央部は連結用アーム20の下方延
出部を挿入可能に構成されており、更に嵌合部材22の略
中央には蝶ボルト24が螺合されるようになっている。そ
して、連結用アーム20の下方延出部を嵌合部材22の中央
部に挿入した状態で蝶ボルト24をねじ込むことにより、
この下方延出部を蝶ボルト24と当金１との間で締め付け
て、連結用アーム20を嵌合部材22に固定する。これによ
り、シールドキャップ２と当金１とが連結されて固定さ
れる。

クランパ４は当金１の両側面（鉄筋10の長手方向端面）
に固定されている。各クランパ４は円輪を２分割して得
た１対の半割体25を支点26により相互に回動可能に連結
したものであり、一方の半割体25は当金１に固定されて
いる。そして、その半割体25の両端部を突き合わせると
鉄筋10を取り囲む円輪が構成される。この両端部はナッ
ト27を締め付けることにより相互に固定され、半割体25
は鉄筋10を挟み込んで固定する。

次に、上述の如く構成された溶接装置の動作について説
明する。例えば、第２図に示すように、水平の鉄筋10を
その接合面が所定の開先間隙で離隔するように配置し、
その各鉄筋10の両接合端部にその下方から当金１をあて
がう。この場合に、当金１の溝11には裏当材30（第７図
参照）を配設しておく。そして、クランパ４の回動側半
割体25を回動させて鉄筋10に嵌合し、ナット27を緊締す
ることにより、半割体25同士を相互間に鉄筋10を挟み込
んで固定する。これにより、当金１が鉄筋10の両端部に
固定される。裏当材30の可撓性部材31は鉄筋10と当金１
との間に挟圧されて変形し、鉄筋10の周面に凹凸がある
場合にも、鉄筋10と当金１との間を確実にシールする。

次に、シールドキャップ２を、連結用アーム20の下方延
出部を嵌合部材22の中央部に挿入して、当金１上に載置
する。そして、蝶ボルト24を緊締することにより、連結
用アーム20と嵌合部材22とを固定し、その結果、シール
ドキャップ２を当金１に固定する。これにより、鉄筋10
の両接合端部及び開先空間を囲繞する溶接治具が構成さ
れる。

次に、ガス導入路15,16を介してシールドガスを夫々吐
出口13,14に供給し、このシールドガスを吐出口13,14か
ら開口部12に向けて吐出させる。そうすると、第７図に
示すように、シールドガスは整流部材17,18により整流
作用を受けた後、水平流となって、開口部12内に吐出す
る。このシールドガス流は各１対の吐出口13,14から夫
々相互に対向するように吐出するので、開口部12内で衝
突した後両者は合体して進路を変える。シールドキャッ
プ２の外側に設けられた吐出口13から吐出されたシール
ドガス流は相互に衝突した後、外向流33となって開口部
12から外方に向かう。一方、シールドキャップ２の内側
に設けられた吐出口14から吐出されたシールドガス流は
相互に衝突した後、乱れが少ない整流状態になり、内向
流34となって開先空間に向かう。外向流33は開口部12を
介して外気が開先空間に侵入することを阻止する。内向
流34は開先空間内に侵入した後、鉄筋10と当金１との間
の間隙を鉄筋10の長手方向の開先空間から遠ざかる方向
に流れ、この間隙から開先空間に侵入してくる外気を遮
断する。このようにして、開先空間はシールドガスによ
り確実にシールされる。

その後、溶接電源のアース端子と鉄筋10とを電気的に接
続した後、溶接トーチに支持された溶接ワイヤを開口部
12を介して開先空間に挿入する。そして、溶接ワイヤに
電気的に接続されたコンタクトチップを介して溶接ワイ
ヤに所定の電力を供給することによりアークを形成す
る。この場合に、開先空間の奥には鉄筋10に接続された
裏当材30の導電部材32が配設されているので、溶接ワイ
ヤと導電部材32との間には安定した良好なアークが生起
される。次いで、アークをセミウィービング等により移
動させながら、溶接金属を開先空間内に盛り付けて開先
空間を溶融金属で充填する。次いで、アークを停止し、
溶接金属を冷却し凝固させた後、蝶ボルト24を緩めてシ
ールドキャップ２を取り外す。その後、ナット27を緩め
てクランパ４を鉄筋10から開放し、当金１を鉄筋10から
取り外して溶接を終了する。導電部材32は溶融して余盛
を形成し、継手の一部となる。

本実施例においては、溶接治具を当金１とシールドキャ
ップ２とに分割して構成し、溶接作業時にはこれを連結
して蝶ボルト24で固定することにより、鉄筋10を囲繞す
るようにしたから、アークによる損傷を受けた場合に
は、開先空間の裏側に配設されてこのアーク損傷を受け
易い当金１のみを交換すればよい。また、当金１は、開
先空間に臨む裏当材30の裏側に配設されて最も消耗が激
しい裏当金1aと、その両側に配設された放熱用当金1bと
に分解することができるので、当金１においても裏当金
1aのみを交換すればよい。従って、消耗品コストを著し
く低減することができる。

しかも、この当金１はその形状が簡素であり、シールド
キャップ２に設けられるような導入路15,16及び吐出口1
3,14等の穴加工が不要である。また、当金１を一体的な
ブロックで形成した場合も、当金１の裏当材収納溝11は
当金１の内面を加工する際に、その加工面半径を溝形成
領域で変更するのみで形成することができるので、この
溝11の加工は極めて簡単である。従って、当金１の製造
コストは低い。このため、本実施例においては、溶接作
業における消耗品コストを著しく低減することができ
る。

また、当金１とシールドキャップ２とを連結する端面に
は、段差28が形成されているので、側方から風を受けて
も良好なシール性が確保される。

なお、本発明は上記実施例に限定されないことは勿論で
ある。例えば、第７図に示す実施例のように水平筋の場
合に限らず、接合面が傾斜した斜めＩ形開先の垂直筋又
はＩ形開先の垂直筋の場合等にも本発明を適用すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、当金とシールドキ
ャップとを別体として成形し、溶接作業時にはこれらを
連結することにより開先空間を囲繞する治具を構成し、
アークによる損傷を受けた場合には、加工が容易な当金
のみを交換すれば足りるように構成したから、消耗品コ
ストを著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の外観を示す正面図、第２
図は同じくその内部を示す正面断面図、第３図は同じく
その側面断面図、第４図は同じくその平面断面図、第５
図はシールドキャップと当金との間の連結態様を示す模
式図、第６図は同じくその変形例を示す模式図、第７図
は本実施例の動作を示す正面断面図である。 1;当金、1a;裏当金、1b;放熱用当金、2;シールドキャッ
プ、3;固定部材、4;クランパ、10;鉄筋、12;開口部、1
3,14;シールドガス吐出口、15,16;シールドガス導入
路、17,18;整流部材、20;連結用アーム、22;連結用嵌合
部材、24;蝶ボルト

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その接合面間に所定の開先空間を設けて配
   置された棒状の１対の被溶接材の両端部を所定部分で囲
   む当金と、この当金に係合され前記当金と共に前記被溶
   接材の両端部の全周を囲繞するシールドキャップと、こ
   のシールドキャップに形成されて溶接用コンタクトチッ
   プを挿通させる開口部と、この開口部の対向面に前記溶
   接用コンタクトチップの挿入方向に離隔して少なくとも
   ２対形成されシールドガスを相互に対向衝突する方向に
   吐出させる複数個のガス吐出口と、前記ガス吐出内に配
   設され吐出されるガスを整流する整流部材と、を有する
   ことを特徴とするガスメタルアークエンクローズ溶接装
   置。
2. 【請求項２】前記開口部は、前記開先空間の幅に前記溶
   接ワイヤに給電するコンタクトチップの大きさを加えた
   幅以上の短辺と、前記被溶接材の最大直径以上の長さの
   長辺とで形成される矩形状をなすことを特徴とする請求
   項１に記載のガスメタルアークエンクローズ溶接装置。
3. 【請求項３】前記シールドキャップと前記当金との当接
   部にガスをシールするシール手段を有することを特徴と
   する請求項１に記載のガスメタルアークエンクローズ溶
   接装置。
4. 【請求項４】前記シールドキャップ又は前記当金のいず
   れか一方の外面に固定され、その先端部が他方の前記シ
   ールドキャップ又は当金の方に延びて形成された挿入部
   分を有する連結用アームと、前記他方側のシールドキャ
   ップ又は当金の外面に固定され前記挿入部分を嵌合する
   連結用嵌合部材と、この連結用嵌合部材の螺孔に螺合し
   てその締め付けにより前記連結用アームの挿入部分を前
   記連結用嵌合部材に固定するネジ部材とを有することを
   特徴とする請求項１に記載のガスメタルアークエンクロ
   ーズ溶接装置。
5. 【請求項５】前記当金における被溶接材の長手方向の両
   端部に夫々固定され、被溶接材の端部に締め付けて当金
   を被溶接材に取付ける１対の固定具を有することを特徴
   とする請求項１に記載のガスメタルアークエンクローズ
   溶接装置。
6. 【請求項６】前記固定具は前記被溶接材の端部の外周の
   略半分を囲み前記当金に固定された半割受け部と、前記
   被溶接材の端部の他の略半分を囲み前記半割受け部に回
   動可能に支持された半割回動部と、この半割回動部を前
   記半割受け部に固定するネジ部材とを有することを特徴
   とする請求項５に記載のガスメタルアークエンクローズ
   溶接装置。
7. 【請求項７】前記当金は、略半円状の湾曲凹部を内側に
   有する銅製裏当金と、その両側に前記湾曲凹部と相似の
   凹部を有する１対の放熱当金とを、前記凹部の周方向を
   相互に略一致させて配設すると共に、相互に機械的に係
   合したことを特徴とする請求項１に記載のガスメタルア
   ークエンクローズ溶接装置。