JPS5937154B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明＆Ａ溶接装置、殊にアーク溶接によりクラツデン
グする加工片の加工面の縁のところに溶接用フラックス
の積み体を支持し、これにより加工面から溶融スラグお
よび金属が逃げるのを防止する溶接用フラックス支持構
体に関する。

更に詳述すれば、本発明は、溶接面に関して静止されて
いるダム構体に関し、このダム構体のユニット全体は溶
接アークと協同して動き、支持しようとする溶接用フラ
ックスを連続して収集して溶接アークによる溶融スラグ
および金属のための連続する鋳型を提供する。水平面に
対してのアーク溶接においては、加工片の水平面の緑と
同一平面の金属ビードを形成するように該水平面の縁の
ところに溶融スラグおよび金属を保持することが非常に
難しいという固有的な問題がある。

溶融スラグおよび金属をそのフラックスの積み体の下に
沈めておくようにするアーク溶接は、通常、加工面の縁
又は角部に達するまでは水平面上になめらかに施される
。しかし、ビードを形成する溶融スラグおよび金属が加
工面の縁に達すると、この縁から垂直に降りている直下
壁が溶融スラグおよび金属の両方を逃げさせる好ましく
ない通路を提供してしまう。したがつて、加工片の縁か
らこれら溶融スラグおよび金属が逃げるのを防止するよ
うなバリヤーを設けることが要求される。従来、種々の
形の逃げ棒およびタブが開発されているが、これらを詳
細に検討することは必要ではないと考える。

なぜなら、本発明は、溶融スラグおよび金属を加工片の
外部縁又は角部のところに保持するという問題を解消す
るものであるからであり、この問題を述べるだけで十分
であろう。種々の加工片の縁はすべてが簡単な形のもの
ではなくまた真直な縁でもなく、勿論、縁の長さも変つ
ている。溶融溶接材が凝固するまでこれら溶融材の逃げ
を防止するために曲げた縁を有する加工片もある。従来
は、作業員が加工片の面の縁に沿つて長い角鉄をクラン
プし、その上にフラツクスの覆い積み体を収集して加工
片の縁のところにアークによる溶融材のための鋳型体を
形成するよにしている。長い角鉄によつて加工片の縁の
ところにフラックスのための機械的支持体を設けること
は、前述した問題を簡単に解決する方法である。

しかし、この方法では、加工片の縁の長さおよび外形に
適合するような適当な長さおよび外形の角鉄を用意しな
ければならないので、製作スピードが制限されてしまう
。次に述べるようなダム構体はなんといつても必要であ
る。

すなわち、このダム構体は、溶接ヘツド自体に接続する
ことができて溶接アークとともに動き、連続する鋳型機
能を果すようにアークのはるか十分前方におよび溶接材
がピードを形成するまで凝固するための時間を提供する
ようにアークのはるか十分後方にフラツクスの積み体を
一定に支持することを提供する。ダム構体を溶接ヘツド
に実際に取付けるようにすることは必要でない。しかし
、これら両者が共通の方位を維持することは必要である
。ダム構体がアークの溶接作用と効率良く協同するよう
に取付けられるような都合の良い場所を溶接ヘツドに作
ることは簡単と思われる。必ず、ダム又はバリヤー構体
は、フラツクスの覆い積み体のための保持構体を形成す
るために、加工面の縁の下方の垂直面に係合しなければ
ならない。ダム構体と垂直面との係合はダム構体が互い
に滑動しないようなものでなければならないことは強く
所望される。なぜならば、このような滑りによつて、溶
融金属がビードを形成するまで凝固する間に、溶融スラ
グおよび金属に関して静止させておかなければならない
フラツクスが動くことを生じさせるからである。本発明
は、加工片の実質的に水平に延びる加工面に溶接により
クラツデイングする溶接装置において、前記加工片の実
質的に水平な加工面上をたどる軌跡を描いて加工片の側
部上方の加工面縁に沿つて該加工面上に金属ビードを施
すように該加工面に関して向けたアーク溶接ヘツドと、
一連の隣接するセグメントの形であり、これらセグメン
トは夫々いす状の外形を有し、その背面部を介しで連続
ベルトに接続されているとともに、その正面部が前記加
工面縁より下の加工片の側部に摩擦係合するようにもた
らされて前記アーク溶接ヘツドがそのピードを施す位置
で前記加工片の実質的に水平な加工面より下に溝を形成
するダムと、このダムと前記加工片との間にアークの覆
い積み体として粒状の形のフラツクスを流すフラツクス
供給源と、前記いす状のセグメントの夫々の底面に取付
けられ隣接しあうふたつのセグメント間の隙間を越えて
延びてこの隙間にフラツクスがたまるのを防止する一連
の板体とを包含し、前記ダムと前記加工片との間のフラ
ツクスは鋳型体として機能するように置かれて溶接部分
の溶融材を制限し、実質的に水平な前記加工面の縁と実
質的に同一平面のビードを形成するようにする。

本発明の他の目的、利益および特徴は、添附図面を参照
して詳述する下記の説明から当業者にとつて明らかにな
るであろう。

本発明は図面に示されるように比較的簡単な構成で具体
化されているけれども、溶接分野に特有な用語を用いて
説明していることがむしろ重要である。

本明細書を読む者は、サブマージアーク溶接法を良く習
得しているものと考える。したがつて、本明細書によつ
て使用している用語は、アーク溶接との関連で理解され
なければならない。溶極は、加工片の面にアークを連続
するように溶接ヘツドを通して大電流を案内する。前進
する溶極は、連続アークの熱によつて溶融され、加工片
の面上にビードとして形成される。アークは、連続して
供給されるフラツクスの積み体の下で持続される。

フラツクスの材料は、溶極の材料と一緒で、種々のもの
がある。どんな材料の場合でも、フラツクスは通常粒状
の形であり、その供給源から砂のように流れる。アーク
の上に流れ落ちる粒状フラツクスは、アークのフラツク
ス積み体として言及され、基本的には溶接部分から大気
を締め出す機能をなす。勿論、フラツクスのすべてがア
ークのところで消耗されるものではない。再使用するこ
とができる余分のフラツクスは、適当に配置した真空装
置を通して再循環される。アークによる溶融材の流れを
阻止するように加工片の面に関して位置決めした機械的
構体は、ダムと名付けられている。

バリヤー又は流れ阻止構体としてのダムは、溶融フラツ
クスの分配を制御し、続いて溶極の溶融金属を制御する
。本発明によるダムを具体的に形成するために、通常金
属材料で作られかつプロツクの形の一連のセグメントが
ふたつの平行なローラ上に案内されるループ状のベルト
に取付けられている。

ベルトが各ローラのまわりを移動すると、ローラ間のプ
ロツクセグメントの直線走行とセグメント間の必要的分
離がもたらされ、このようなセグメントの結果はトラク
ターのキヤタピラ踏板を思い浮かばせるであろう。連続
するキヤタピラ踏板のように形成したダムは、好適には
、溶接ヘツドに取付けられて支持されていることが、最
初に理解されよう。

したがつて、ダムは溶接ヘツドのアタツチメントであり
、このダムは溶接ヘツドから垂れ下がる溶極により持続
されるアークに関して位置決めされる。キヤタビラ踏板
式ダムは、その移動の際には、溶接アークと一緒に駆動
され、アークの溶融材を制御する機能を連続的になす。
以下図面を参照して本発明の好適な実施例について詳述
する。

第１図は、一般的な形の加工面１を示す。

加工面１は溶接法により施されるビードが凝固するとき
にこのビードが水平面上で重力により最も好都合に制御
されるようにするために実質的に水平な面で延ばされて
いる。勿論、加工面１は、完全に平坦又は水平である必
要はない。重要なことは、本発明は、加工面１が必ず縁
２に達つするという問題を解消するということにある。
たぶん、この縁２のところにはこの縁から垂直に降下す
る絶壁すなわち加工片４の垂直壁３が存在するであろう
。加工片４は、多くの異なる形をもつことができる。加
工片４のための多くの異なる形を考えることが本発明の
目的ではない。加工片は例えば厚壁の円筒体の形をもつ
ことができ、この円筒体はその厚壁の端に加えてその内
面をクラツデングすることが要求される。円筒体の加工
片は、クラツデングされる内壁が溶接ヘツドの下で回転
するときにその曲面にわたつて溶接を施すことができる
ようにクラツデングされる内壁を向けるよう保持されて
回転させられる。もし、円筒体の厚壁の端もクラツデン
グすることが要求される場合には、円筒体は垂直な姿勢
に保持され、厚壁により形成した面が溶接ヘツドの下に
水平に保持されるようにする。これら両方において、本
発明の実施例は、それらの面の縁において溶融溶接ビー
ドを制御する機能をなすように工夫されている。本発明
を十分に説明するためには、加工片４の縁２および垂直
面３を具備する平坦な加工面１を示すだけで足りる。

図示しない機構により支持した溶接ヘツド５は、クラツ
デングをするとき、この平らな加工面１上に溶極６から
の溶融ビードを施す。溶接ヘツド５により施されたクラ
ツド面（加工面）１は、平行でかつ隣接する複数のビー
ド７でもつて示されている。

これらビードの最後は、縁２のところである。この最後
のビードを施す際に問題が生じる。溶接法の溶接アーク
により、面１上を流れる溶融材が生成される。

この溶融材が最後のビード７を形成するために縁２を十
分に覆うように生成されるときに、溶融材の一部分がも
しバリヤー又はダムによつて停止されない場合には、縁
２を越えて流れるであろう。この点に本発明が解消しよ
うとする問題がある。加工面の縁において溶接アークに
よつて生じた溶融金属およびフラツクスを制御すること
は、従来、十分に検討されていない。

従来によれば、種種の細長い形の部材が、縁２によつて
表わした加工面縁にクランプされてバリヤー又はダムを
提供している。このバリヤー又はダムは、溶融状態のビ
ード材が縁２と同一平面で凝固するようにこのビード材
を制限する。バリヤー構体を切断し加工面の縁に取付け
てクランプすることは、せいぜい応急的におこなわれて
いるにすぎない。本発明は、この問題を解消し、クラツ
デング材料を縁２のところに最も都合の良い方法で停止
させて一様な成果を得ることができる。第１図は、溶接
ヘツド５によりおこなわれるサブマージアーク溶接法を
示している。

金属電極６に供給した大電流がこの電極の端と接地した
加工面との間の隙間を流れてアークを発生させ、その熱
が絶え間なく前進する電極を溶融して消耗し、その電極
６の溶融材が加工面１に向つて舌状の形でたれ落ちる。
この溶接アークから大気を排除することが必要であり、
この目的のためにフラツクスがアークの覆い積み体とし
て供給される。図示されていないホツパが、粒状の形の
フラツクスの供給源である。導管１０が、フラツクスを
ホツパから導いてアーク上に落すように向けるものとし
て示されている。多くの適当な接続が、ビード７を施す
ときに、フラツクスを砂のふうにアークの上に流し落し
てアークを完全に潜るようにするために、ホツパに作る
ことができる。導管１０は、これらの接続を具体化する
ものとして表わされている。フラツクスの材料民本発明
では、必要ないので、詳細には説明しない。

種々の材料が使用され、そのひとつは電極の溶融金属と
一緒に合金を形成するために使用される。材料の種類に
関係なく、フラツクスの主たる機能は、電極の溶融材か
ら大気を排除することにある。フラツクスは、過剰に供
給される。

フラツクスの一部分は溶融電極金属と接触することによ
つて溶融され溶融金属と一緒に流れるようにされている
。このスラグは、ビード上で甲皮状に凝固し、その後比
較的容易に取り除くことができる。実質的に、スラグに
ならないフラツクスの残りのすべては、その後、加工片
の面から真空掃除され、ホツパに循環されて回収される
。本発明頃過剰のフラツクスを使用し、このフラツクス
を本発明による構体によつて捕えることによつて縁２の
ところに積み体１１を形成する。

粒状のフラツクスは、前述したように、砂のふうに流れ
る。フラツクスは、この場合、本発明の実施例により提
供した保持構体の中へ流れるように向けられ、アークに
よる溶融材のために鋳物砂のような働きをする。したが
つて、十分な溶接フラツクスが、縁２に沿つて供給され
て縁２のところに積み体１１を形成し、この積み体はア
ークによつて生成した溶融材のためのバリヤー又はダム
として機能する。その結果、金属ビードは縁２と同一平
面となるように凝固する。第１図において、ダム１５は
縁２のところに保持されている状態を表わす方向で示さ
れている。

第２，３および４図は、ダム１５を詳細に示している。
第１図において、ダム１５は、縁２のところに保持され
ていることが示され、またこのダムが垂直壁３の面に接
触することおよび溶接ヘツド５を包含する装置に同様に
取付けられていることが明確にされている。特に、板１
６は、ダム１５とヘツド５を包含する装置との間を接続
するリンクである。ダム１５＆ζ壁３および縁２のとこ
ろの所定位置に一連のセグメント１７がもたらされるよ
うに駆動される構体からなる。

各セグメント１７はエンドレスレベル１８に独立して取
付けられ、ベルト１８は後述する第２および３図に示さ
れるようなふたつの平行なローラ間に延ばされている。
一連のセグメント１７を具備するベルト１８は、セグメ
ント１７の面と壁３との摩擦により回転するようにされ
ている。ダム構体１５の全体て壁３と平行に動かされ、
一方セグメント１７の面は壁３に摩擦係合の状態で保持
される。ベルト１８の回転によりセグメント１７は縁２
に対して所定の空間を置いた関係で連続する列となる。
ベルト１８は、ダム１５のローラまわりを動くことがで
きるようにするために、フレキシブルである。

セグメント１７を垂直壁３の面にもたらさせるようにす
るために、バツクアツブ板１９（第２図参照）がベルト
１８の裏側付近に配置されているとともにベルト１８の
裏面に圧力を加えるように支持され、これによりそのセ
グメント１７は所定の力でもつて垂直壁３の面に係合す
る。ヘツド５をダム１５に接続しているに加えて、溶接
アークはダム１５の整列したセグメント１７と対向して
発生される。セグメント１７は縁２の下側で壁３に沿う
溝又は樋を形成するような形に作られ、この溝又は樋の
ところに導管１０からのフラツクスが積み体１１となる
ように堆積される。これにより、十分なフラツクスがダ
ム１５により形成した溝に堆積されてフラツクスの積み
体を連続して形成し、この積み体が縁２のところでバリ
ヤーとして働き溶接アークによる溶融材を制限してこれ
ら溶融材が垂直壁３の面に落下するのを防止する。第２
図は、第１図からダム１５のみを取り出して該ダムを上
から見た状態を示す。

セグメント１７がベルト１８に取付けられていることを
見ることができる。特に、重要なのは、平行ローラ２０
，２１のベルト１８に対する関係を一層明らかに見るこ
とができることである。第１図＆ζこれらローラが板に
よつて互いに保持されている関係を示し、ローラはこの
板によりかくされている。しかし、第２図では、これら
ローラを保持する板は取り除かれ、ローラ２０，２１に
加えて、ベルト１８および圧力板１９が一層明らかに見
るようにしている。加工片４の縁２は、セグメント１７
の垂直面が加工片の垂直面３に係合することがよくわか
るようにするために示されている。

ダム１５が垂直面又は壁３と平行に動くと、ベルト１８
およびこのベルトに取付けたセグメント１７は、導管１
０からのフラツクスを受ける溝又はくぼみを形成するた
めに所定数のセグメント１７が縁２に沿つて維持される
ように作動される。したがつて、ダム１５は溶接アーク
と一緒に動く構体を提供し、この構体は縁２のところに
フラツクスの積み体を保持するよう加工片に関して静止
するきわめて重要な溝又はくぼみを提供する。第３図は
、加工片４の垂直壁３および加工面１の縁２に関しての
ダム１５の作動位置を示す。

第３図において、垂直壁３に対して保持したセグメント
１７が溶接アークの前面でフラツクスを受けて積み体１
１を形成する溝又はくぼみ２５を作つていることが見ら
れるであろう。この溝２５は、フラツクスを受け入れて
、各セグメント１７を溶接ビード及び溶接アークの非常
に高い熱から絶縁する。第１図に導管１０により表わし
たフラツクス供給装置は、第３図には示されていない。

第３図は、積み体１１を形成するのに適当な量のフラツ
クスが、電極６のところで溶接アークを覆い、またアー
クによる溶融材を垂直壁３と実質的に同じ平面に維持す
るように鋳型としての積み体１１を作る高さにまで溝２
５に充填されるように供給されたことを示している。各
セグメント１７は、ベルト１８が動かされたときに垂直
壁３にもたらされる面３０を有する。

セグメント１７の材料は、壁３との摩擦によりベルト・
１８をローラ２０，２１のまわりに動かせるような摩擦
係数を有するものに選択される。セグメント１７をベル
ト１８に取付ける手段は、多数の適当な機械的な留め具
から選択することができる。一般の使用条件及びダム周
囲の熱を考慮すると、ベルト１８は適当に表面がざらざ
らした材料好適にはフレキシプル性のためにゴム含有量
の大きい材料で作ることができる。第３図はセグメント
１７の外形を示し、この外形はセグメントを適確に説明
するために“いす状の形１と言うことができる。

したがつて、壁３の頂部に位置されているこのいす状の
形のセグメントの底面部および後面部が溝又はくぼみ２
５を形成する。溶接アークにフラツクスを供給するため
の調整装置は、溶接アークのところで溶融材のための鋳
型を形成するような大きさのフラツクス積み体１１を形
成するようフラツクスを溝２５に過剰に供給する。

この供給の終りにおいて、積み体１１は、縁２のところ
で高くなつて密集し、溶接アークによる溶融材をこの縁
のところにこれら溶融材が凝固して自己支持できるまで
制限するのに有効なバリヤーを形成する。第４図は、砂
のようなフラツクスが溝２５の底部に供給されるときに
これらフラツクスを制御する上で生じる特別の問題を解
消した例を示している。

いす状の形のセグメント１７は、それらをベルト１８に
取付けることによつて、縁２のところで互いに整列され
る。この場合、砂のようなフラツクスがセグメント１７
の隣接する縁間から落ちるのを防止することが要求され
、第４図は、このフラツクス落下防止構造を示している
。第４図において．板体３１が、いす状の形の各セグメ
ント１７の“座部”に取付けられ、このセグメントと隣
接するセグメント１７との隣接する側部間の隙間を越え
て延びている。

このようにしてセグメント１７に設けた板３１は、溝２
５の底部のところのセグメント間の隙間のための有効な
カバーである。この結果、砂のようなフラツクスはセグ
メント間の隙間にたまらなくなり、セグメントが偶発的
に不整列となるのを生じさせない。以上述べた如き構成
のダム１５＆ζ トラクターのキヤタピラ踏板を持つよ
うなものとみることができる。ダム１５が加工片４の垂
直面３の表面に押しつけられるセグメント１７の面３０
を具備することは、トラクターのキヤタピラ踏板をまね
ていることは明らかである。しかしながら、トラクター
のキヤタピラ踏板と比較することが、本発明の内容を一
層直接に明らかにするものではない。本発明によれば、
ダムはセグメント１７と壁３との間の係合によつて作動
されることが重要なことである。しかしながら、ローラ
２０，２１の一方又は両方にギヤ連結したモータにより
壁３に沿つてダムを動かすことができるようにできるこ
とを理解されよう。本発明は、以上述べたダム構体を作
動させることにおけるすべての問題を解消しているもの
ではない。

本発明の実施を変形することができることは、それ自体
、図面およびその説明から根本的に明らかである。しか
しながら、フラツクス流れを制御する問題は、本発明の
内容の＝部ではない。また、溶接アークおよびダムが退
去した後の部分からのフラツクスの収集は、第１図に示
した真空装置の吸入ノズル４０によつておこなわれる。
この真空ノズルは、溶接アークおよびダムの後の適当な
位置に置かれ、かたく固まつていない過剰のフラツクス
を捨い上げてホツパ供給導管１０に戻す。本発明の基礎
的内容は、加工片の縁のところにフラツクスの積み体を
保持し、この積み体を溶接アークの溶融材に対してダム
又はバリヤーとして働かせる構体を提供するところにあ
る。

このようなフラッグ閃ζ鋳物砂のように働き、加工片の
縁のところの溶融材を安定させ、これら溶融材が縁から
落ちるのを防止する。特に、溶接法のビード艮加工片と
実質的に同一平面に形成される。前述した説明から、本
発明は、本発明による装置によつて明らかにかつ固有的
に得られる利益とともに、前述した目的をすべて達成す
るように非常に工夫されていることがわかるであろう。
以上添附図面を参照して本発明の実施例について説明し
てきたが、本発明はこの特定の実施例に決して限定され
るものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々
の変化・変形がなし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工片の表面と作動的に係合する本発明による
回転式ダムを支持する溶接ヘツドを示す斜視図、第２図
は第１図のダムの平面図、第３図は第１図のダムおよび
加工片を示す要部断面図、第４図は第１図の連続するベ
ルトに取付けられるセグメントの他の実施例を示す図で
ある。 １・・・・・・加工面、２・・・・・・縁、３・・・・
・・垂直壁、４・・・・・・加工片、５・・・・・・溶
接ヘツド、６・・・・・・溶極、７・・・・・・ビード
、１０・・・・・・導管、１１・・・・・・フラツクス
の積み体、１５・・・・・・ダム、１６・・・・・・板
、１７・・・・・・セグメント、１８・・・・・・ベル
ト、１９・・・・・・バツクアツプ板、２０，２１・・
・・・・ローラ、２５・・・・・・溝、３０・・・・・
・セグメントの面、３１・・・・・・板、４０・・・・
・・真空ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工片の実質的に水平に延びる加工面に溶接により
   クラツデイングする溶接装置において、前記加工片の実
   質的に水平な加工面上をたどる軌跡を描いて加工片の側
   部上方の加工面縁に沿つて該加工面上に金属ビードを施
   すように該加工面に関して向けたアーク溶接ヘッドと、
   一連の隣接するセグメントの形であり、これらセグメン
   トは夫々いす状の外形を有し、その背面部を介して連続
   ベルトに接続されているとともに、その正面部が前記加
   工面縁より下の加工片の側部に摩擦係合するようにもた
   らされて前記アーク溶接ヘッドがそのビードを施す位置
   で前記加工片の実質的に水平な加工面より下に溝を形成
   するダムと、このダムと前記加工片との間にアークの覆
   い積み体として粒状の形のフラックスを流すフラックス
   供給源と、前記いす状のセグメントの夫々の底面部に取
   付けられ隣接しあうふたつのセグメント間の隙間を越え
   て延びてこの隙間にフラックスがたまるのを防止する一
   連の板体とを包含し、前記ダムと前記加工片との間のフ
   ラックスは鋳型体として機能するように置かれて溶接部
   分の溶融材を制限し、実質的に水平な前記加工面の縁と
   実質的に同一平面のビードを形成するようにしたことを
   特徴とする溶接装置。