JPH091347A - 水中ｔｉｇ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で自由に水中溶接を行い高品質の
溶接結果を得られるようにする。 【構成】 水中へ没入したＴＩＧ溶接トーチ本体３０に
よって水中にあるワーク５７を水中溶接する場合に、Ｔ
ＩＧ溶接トーチ本体３０の外周に設けたドーム形成用ガ
ス噴射ノズル４３から、ワーク５７へ向けてドーム形成
用ガス４２を噴射させると共に、ドーム形成用ガス噴射
ノズル４３の外周に設けたドーム形成用水噴射ノズル４
６から、ワーク５７へ向けてドーム形成用水４９を噴射
させることにより、ワーク５７の周囲の水が局所的に排
水されて、水の全く入らないドーム６１が形成されるの
で、チャンバなどを使用しなくとも水中溶接を行わせる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中ＴＩＧ溶接装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水中に没しているワーク(被溶接材)を溶
接する場合、従来は、水中に没しているワークに対する
溶接箇所をチャンバで完全に囲い、チャンバ内の水を抜
くと共にチャンバ内をシールドガス雰囲気にした上で、
チャンバ内に溶接トーチを挿入し、溶接トーチを用いて
ワークを溶接させるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワーク
に対する溶接箇所をチャンバで完全に囲うようにした場
合、非常に大掛かりなチャンバが必要になると共に、チ
ャンバには汎用性がないため、ワークに応じてその都度
チャンバを製作しなければならず、不経済である。

【０００４】しかも、チャンバを高精度で製作し且つ位
置決めしない限り、チャンバとワークとの間のシール性
を確保することができないため、チャンバ内部に水が侵
入して溶接品質が低下されるおそれがあった。

【０００５】更に、チャンバ内に挿入された溶接トーチ
を動かすのは機構的にかなり複雑となるため、溶接箇所
に対し溶接トーチを自由な角度で接近させることが困難
であり（即ち、アクセス性が悪かった）、溶接姿勢など
に対する制限が多かった。

【０００６】本発明は上述の実情に鑑み、簡単な構成で
自由に水中溶接を行い高品質の溶接結果を得られるよう
にした水中ＴＩＧ溶接装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、水中へ没入し
たＴＩＧ溶接トーチ本体によって水中にあるワークを水
中溶接するようにした水中ＴＩＧ溶接装置において、Ｔ
ＩＧ溶接トーチ本体の外周に、ワークへ向けてドーム形
成用ガスを噴射可能なドーム形成用ガス噴射ノズルを設
けると共に、ドーム形成用ガス噴射ノズルの外周に、ワ
ークへ向けてドーム形成用水を噴射可能なドーム形成用
水噴射ノズルを設けたことを特徴とする水中ＴＩＧ溶接
装置にかかるものである。

【０００８】

【作用】水中へ没入したＴＩＧ溶接トーチ本体によって
水中にあるワークを水中溶接する場合に、ＴＩＧ溶接ト
ーチ本体の外周に設けたドーム形成用ガス噴射ノズルか
ら、ワークへ向けてドーム形成用ガスを噴射させると共
に、ドーム形成用ガス噴射ノズルの外周に設けたドーム
形成用水噴射ノズルから、ワークへ向けてドーム形成用
水を噴射させることにより、ワークの周囲の水が局所的
に排水されて、水の全く入らないドームが形成されるの
で、チャンバなどを使用しなくとも水中溶接を行わせる
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１０】図１〜図６は本発明の一実施例を示すもの
であり、図１に示すように、水１を貯留された大型の金
属容器２の底部に対して貫通配置される配管３を、前記
金属容器２の底部へ隅肉溶接する場合を例示している。

【００１１】この場合において、金属容器２の上部に門
型のクレーン６３を設け、該クレーン６３の走行ガーダ
ー６４に取付けたウインチ６５に吊下げロープ４の上端
部を巻取り、吊下げロープ４の下端部に取付けられた多
関節ロボット５を金属容器２内部の水１の中へ吊り降ろ
して、多関節ロボット５の先端に保持されたＴＩＧ溶接
トーチ６により水中溶接を行わせるようにしている。

【００１２】尚、前記多関節ロボット５の下端部には、
配管３の上端部をクランプするようにした位置決め部材
７が回転駆動可能に取付けられている。

【００１３】そして、本発明にかかる前記ＴＩＧ溶接ト
ーチ６は、図２に示すような構造を備えている。

【００１４】即ち、本体筒部８に本体軸部９を嵌合固定
することによって両者間に冷却水ジャケット１０を有す
るトーチ本体ブロック１１を形成し、前記本体軸部９に
冷却水ジャケット１０と後端部との間を連通する冷却水
供給流路１２及び冷却水排出流路（図示せず）を形成
し、冷却水供給流路１２に冷却水供給管１３を接続する
と共に、冷却水排出流路に冷却水排出管１４（図４参
照）を接続して、図１に示すように、前記多関節ロボッ
ト５に取付けた水中ポンプなどの冷却水供給源１５から
の冷却水１６を給排し得るようにする。

【００１５】又、前記本体軸部９の先端側に形成された
電極挿入孔１７にタングステン電極などの溶接電極１８
を挿入し、溶接電極１８に先割れ形状の電極チャック１
９を外嵌して、本体軸部９の先端にチャック用ナット２
０を螺着することにより、電極チャック機構２１を構成
し、チャック用ナット２０の内側に形成されたテーパ面
２２で電極チャック１９を締め付けて、溶接電極１８を
固定させ得るようにする。

【００１６】更に、本体筒部８の内部に軸方向２３へ延
びるシールドガス供給路２４を多数形成し、本体筒部８
の先端側にシールドガスノズル２５を螺着すると共に、
本体筒部８の後端側に形成された、前記シールドガス供
給路２４と連通する環状のシールドガス供給室２６にシ
ールドガス供給管２７を接続して、図１に示すように、
前記金属容器２の外側に配置されたガスボンベなどのガ
ス供給源２８からの不活性ガスなどのシールドガス２９
を供給し得るようにする。

【００１７】以上により、ＴＩＧ溶接トーチ本体３０が
構成されている。

【００１８】一方、筒状のトーチケーシング３１を設け
ると共に、トーチケーシング３１の先端内周側に形成し
た段差部３２に、多数のドーム形成用ガス噴出孔３３を
有するドーム形成用ガス噴出板３４を係止して、トーチ
ケーシング３１の後端側からトーチケーシング３１内部
に絶縁筒部材３５を螺着することにより、トーチケーシ
ング３１と絶縁筒部材３５との間でドーム形成用ガス噴
出板３４を挾持すると共に、絶縁筒部材３５に、ドーム
形成用ガス噴出板３４との間で均圧室３６を形成する隔
壁部３７を形成する。そして、図３に示すように、絶縁
筒部材３５の隔壁部３７に貫通孔３８を形成して該貫通
孔３８にドーム形成用ガス供給流路３９を有する流路形
成部材４０を螺着し、流路形成部材４０におけるドーム
形成用ガス供給流路３９の後端側にドーム形成用ガス供
給管４１を接続して、前記ガス供給源２８からの不活性
ガスなどのドーム形成用ガス４２を供給し得るようにす
る。

【００１９】尚、ガス供給源２８は、それぞれ別個のも
のを使用しても良い。

【００２０】又、トーチケーシング３１の先端に、前記
ドーム形成用ガス４２の噴射を案内するドーム形成用ガ
ス噴射ノズル４３を取付ける。

【００２１】更に、ドーム形成用ガス噴射ノズル４３を
内側ノズル部材４４と外側ノズル部材４５の嵌め合いに
よって構成し、内側ノズル部材４４と外側ノズル部材４
５との間に環状のドーム形成用水噴射ノズル４６を形成
し、ドーム形成用水噴射ノズル４６の後端側にドーム形
成用水供給管４７を接続して、前記多関節ロボット５に
取付けた水中ポンプなどのドーム形成用水供給源４８か
らの、水圧よりも高い圧力のドーム形成用水４９を噴射
し得るようにする。

【００２２】尚、図１では、図面の都合上、冷却水供給
源１５とドーム形成用水供給源４８は、同一のものとし
て描かれているが、別個に設けるようにしても良い。

【００２３】又、前記絶縁筒部材３５の隔壁部３７及び
ドーム形成用ガス噴出板３４に、ワイヤ送給孔５０を形
成して、ワイヤ送給孔５０にワイヤガイド５１，５２を
挿通支持し、ワイヤガイド５１，５２の後端側に、図１
に示すように、水１上に設置された防水チャンバ５３か
ら導かれたワイヤコンジット５４(金属線を巻いて形成
したフレキシブルチューブの外側をテフロンで被覆した
もの)を接続して、前記防水チャンバ５３内に収容され
たワイヤ送給装置５５から送給される溶接用ワイヤ５６
を、前記ワイヤコンジット５４及びワイヤガイド５１，
５２に通してワイヤガイド５１，５２の先端からワーク
５７の溶接部５８へ向けて案内させるようにする。

【００２４】尚、図中、５９は前記シールドガス供給管
２７におけるガス供給源２８の側に備えられた電磁弁、
６０は前記ドーム形成用ガス供給管４１におけるガス供
給源２８の側に備えられた電磁弁、６１はドーム形成用
ガス噴射ノズル４３と溶接部５８との間に形成されるド
ーム形成用ガス４２のドーム、６２はワイヤガイド押え
である。

【００２５】次に、本発明の作動について説明する。

【００２６】先ず、溶接に先立ち、図示しない接触セン
サなどを用いて、配管３に対する隅肉溶接部などの溶接
部５８の位置や形状を測定し、得られた位置データなど
を図示しない溶接制御装置に入力しておく。上記位置デ
ータなどは、例えば、図１における多関節ロボット５の
先端にＴＩＧ溶接トーチ６の代りに接触センサを取付け
て、多関節ロボット５を動かしつつ測定させるようにし
ても良い。

【００２７】こうして位置などが測定されたら、図１に
示すクレーン６３のウインチ６５を巻上げることによ
り、多関節ロボット５ごと接触センサを金属容器２から
水１の外へ引き上げて、多関節ロボット５の先端から接
触センサを取外し、接触センサの代りにＴＩＧ溶接トー
チ６を取付けた上で、多関節ロボット５ごとＴＩＧ溶接
トーチ６を水１中へ没入して、多関節ロボット５の下端
部に取付けられた位置決め部材７で配管３の上端部をク
ランプさせることにより、図１の状態に戻すようにす
る。

【００２８】次に、前記多関節ロボット５に取付けた水
中ポンプなどのドーム形成用水供給源４８を駆動し、ド
ーム形成用水供給管４７、ドーム形成用水噴射ノズル４
６を介して、配管３と金属容器２との隅肉溶接部などの
溶接部５８へ向けて水圧より高い圧力のドーム形成用水
４９を噴射させる。同時に、電磁弁６０を開けてガス供
給源２８からのドーム形成用ガス４２を、ドーム形成用
ガス供給管４１、流路形成部材４０のドーム形成用ガス
供給流路３９、均圧室３６、ドーム形成用ガス噴出孔３
３、ドーム形成用ガス噴射ノズル４３を介してドーム形
成用水４９の内側へ噴射させる。

【００２９】すると、前記ドーム形成用水４９とドーム
形成用ガス４２によって、溶接部５８が局所的に強制排
水されて、溶接部５８に水１の全くないドーム形成用ガ
ス４２によるドーム６１が形成される。これにより、特
別なチャンバなどを用いる必要をなくすことができる。

【００３０】尚、ドーム形成用水４９の噴射量は、水深
によっても異なるが、後述するシールドガス２９のおよ
そ４倍から５倍以上の量とする。又、ドーム形成用ガス
４２の噴射量は、同様に、シールドガス２９のおよそ１
０倍から１５倍以上の量とする。

【００３１】こうしてドーム６１が形成されたら、溶接
電極１８と溶接部５８との間にアークを発生させて、水
中溶接を開始させる。

【００３２】この際、ガス供給源２８からシールドガス
供給管２７、シールドガス供給路２４、シールドガスノ
ズル２５を介してドーム６１内の溶接部５８へシールド
ガス２９を噴射させることにより、溶接部５８の酸化を
防止させるようにする。

【００３３】且つ、ワイヤ送給装置５５からの溶接用ワ
イヤ５６を、ＴＩＧ溶接トーチ６のワイヤガイド５１，
５２を介してドーム６１内の溶接部５８へ送給させるこ
とにより、必要な肉盛量を確保させるようにする。

【００３４】こうして水中溶接が開始されたら、図示し
ない溶接制御装置により、予め測定しておいた配管３に
対する隅肉溶接部の位置などのデータに基づき、多関節
ロボット５を操作させて、ＴＩＧ溶接トーチ６を動かす
ことにより、前記隅肉溶接部を全周にわたって水中溶接
させて行く。

【００３５】以上述べたように、本発明によれば、シー
ルドガス２９とは別に、ドーム形成用水４９やドーム形
成用ガス４２を溶接部５８に直接噴射させることによ
り、水１を局所的に強制排水させて、溶接部５８の回り
に水１の全くないドーム６１を形成することができるの
で、チャンバなどを用いることなく、簡単に品質の高い
水中溶接を行わせることが可能となる。

【００３６】又、ドーム形成用水４９とドーム形成用ガ
ス４２の圧力及び量を調整することによって、水深２０
０ｍから３００ｍ以上もの深さにある溶接部５８に対し
ても水中溶接を行わせることができる。

【００３７】尚、本発明の水中ＴＩＧ溶接装置は、上述
の実施例にのみ限定されるものではなく、水中ＴＩＧ溶
接装置の構成は図示の例以外にも種々の構成を採用し得
ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】上記した本発明によれば、簡単な構成で
自由に水中溶接を行い高品質の溶接結果を得ることがで
きるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体概略側面図であ
る。

【図２】図１のＴＩＧ溶接トーチの側方断面図である。

【図３】ＴＩＧ溶接トーチを図２とは異なる位相から見
た部分拡大側方断面図であって、図４をＩＩＩ方向から
見た図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】図２のＶＩ−ＶＩ矢視図である。

【符号の説明】

１ 水 ３０ ＴＩＧ溶接トーチ本体 ４２ ドーム形成用ガス ４３ ドーム形成用ガス噴射ノズル ４６ ドーム形成用水噴射ノズル ４９ ドーム形成用水 ５７ ワーク ６１ ドーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中へ没入したＴＩＧ溶接トーチ本体に
   よって水中にあるワークを水中溶接するようにした水中
   ＴＩＧ溶接装置において、ＴＩＧ溶接トーチ本体の外周
   に、ワークへ向けてドーム形成用ガスを噴射可能なドー
   ム形成用ガス噴射ノズルを設けると共に、ドーム形成用
   ガス噴射ノズルの外周に、ワークへ向けてドーム形成用
   水を噴射可能なドーム形成用水噴射ノズルを設けたこと
   を特徴とする水中ＴＩＧ溶接装置。