JP4030211B2

JP4030211B2 - 溶接スパッタ付着防止装置

Info

Publication number: JP4030211B2
Application number: JP01791599A
Authority: JP
Inventors: 鋭夫蟹江; 英一樋口; 孝示神谷
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000210773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接スパッタ付着防止装置に係り、より詳しくは、複数の金属製の排気管がそれらの一端部側面で溶接により１つにまとめられ、そのまとめられた一端部の開口部に対して着脱可能に取り付けられる溶接スパッタ付着防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、例えば自動車部品として使用される複数の金属製の排気管を溶接で１つにまとめる場合、図８に示すように、まず排気管８１の一端部側面の４箇所が溶接８２により接合される。その後、１つにまとめられた排気管８１の一端面が溶接により接合されることとなる。ここで、溶接方法として例えばアーク溶接のメタル・イナートガス溶接（以下、単に「ミグ溶接」という）を用いた場合、図９に示すように、電極の金属棒８３と母材の排気管８１との間にアークが発生し、ノズル８４から連続的に送出される金属棒８３の一部がアークの熱で溶融すると同時に、その溶融した金属棒８３が排気管８１の一端面に付着して溶接される。そして、ノズル８４を移動させながら、複数の排気管８１の一端面を溶接で接合するようにしている。
【０００３】
すなわち、相互に隣接する排気管８１の隙間から外部に排気ガスが漏出しないようにするため、図１０に示すように、排気管８１の一端面同士が密閉状態となるように溶接され、十字状の溶接ビード８５が形成されている。この場合、図９に示すように、溶接ビード８５以外の部分にも、溶接時において溶接スパッタ８６が飛散して、排気管８１の開口部８７から排気管８１の内面に付着してしまうことがある。
【０００４】
そこで従来、排気管の内面に溶接スパッタが付着してしまうのを防止するために、例えば以下に示すような方法が採用されている。
【０００５】
（１）排気管の内面に対して、溶接スパッタの付着を防止するための付着防止剤が塗布されている。ここで、排気管の内面上において付着防止剤が存在する部分では、溶接時に溶接スパッタが飛散した場合でも、付着防止剤によって溶接スパッタの付着力が弱められるため、その部分に溶接スパッタが付着することはない。このようにして、排気管の内面に対する溶接スパッタの付着が防止されている。
【０００６】
（２）シート状の防炎材（セラミックウール）が排気管の内面に沿うように巻いて詰められ、この防炎材によって溶接スパッタが付着しないように排気管の内面が保護されている。
【０００７】
（３）それぞれの排気管の内部形状に対応した金具が排気管の内部に嵌合されることにより、溶接時に溶接スパッタが飛散した場合でも、この金具に溶接スパッタが付着することとなる。このようにして、排気管の内面に対する溶接スパッタの付着防止が図られている。
【０００８】
（４）排気管を水浴中に浸漬させるとともに、排気管の溶接部分の一端面だけを水面上に露出させるようにする。ここで、溶接時に溶接スパッタが飛散した場合でも、溶接スパッタが水で十分に冷やされれば、溶接スパッタの付着力は弱められる。そのため、排気管の内面に溶接スパッタが付着することはなくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上述した（１）〜（４）の方法によって一応の溶接スパッタの付着防止は可能となるものの、これらの方法では、必ずしもその的確な付着防止効果が得られるとは限らない。また、溶接時における作業性も悪い。
【００１０】
すなわち、上記（１）の方法では、溶接時の熱によって付着防止剤の蒸発する部分が生じるため、その部分では溶接時に飛散した溶接スパッタが排気管の内面に付着してしまう。また、それぞれの排気管の内面に対して、付着防止剤を塗布しなければならないため、溶接時における作業性が悪くなる。
【００１１】
上記（２）の方法では、排気管の内面に沿うように防炎材が巻いて詰められているだけなので、その密着性にはバラツキが生じやすく、排気管の内面と防炎材との間には隙間があいてしまう。また、防炎材を長期使用した場合には、防炎材がほつれてしまい、ほつれた部分では排気管の内面が露出してしまう。
【００１２】
従って、排気管の内面と防炎材との間の隙間や防炎材がほつれた部分から、溶接時に飛散した溶接スパッタが付着するおそれがある。また、それぞれの排気管に防炎材を詰める作業を要するため、その作業には手間がかかる。
【００１３】
上記（３）の方法では、溶接時の熱に起因して排気管が変形することにより、排気管と金具との間には部分的に隙間が生じてしまうため、飛散した溶接スパッタがその隙間から付着するおそれがある。また、排気管が溶接時の熱で変形したり、溶接ビードが排気管の内面側に膨出形成されたりするため、排気管からその内部形状に対応した金具を取り出すことができなくなるおそれがあり、作業に困難を有する。
【００１４】
上記（４）の方法では、十分に水冷されなかった溶接スパッタが付着力を残したまま飛散して、排気管の内面に付着してしまうおそれがある。また、排気管を水浴中に浸漬させた状態で溶接作業を行うため、溶接電流のリークによって感電するおそれがあり、その作業は困難なものとなってしまう。
【００１５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気管の内面に対する溶接スパッタの付着を確実に防止することができると共に、溶接時における作業性の向上を図ることのできる溶接スパッタ付着防止装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、金属材料からなる複数の排気管がそれらの一端部側面で溶接により１つにまとめられ、そのまとめられた一端部の開口部に対して着脱可能に取り付けられる溶接スパッタ付着防止装置であって、前記取付後に前記排気管の一端面のアーク溶接が施される部分を露出させると共に、前記開口部を閉塞するように配設された閉塞部材と、前記閉塞部材に対して進退移動可能に支持されると共に、前記排気管の内面に対して接離可能に配設されたスライド部材と、前記スライド部材の進退移動を調整する調整手段とを備えたことをその要旨としている。
【００１７】
上記請求項１に記載の発明によれば、調整手段によって溶接スパッタ付着防止装置のスライド部材が閉塞部材に対して好適に進退移動可能に調整される。このため、閉塞部材に対して支持されたスライド部材の進退移動により、スライド部材が排気管の内面に対して接離可能な状態となるため、１つにまとめられた排気管の一端部の開口部に対して溶接スパッタ付着防止装置が安定した状態で着脱可能に取り付けられる。そして、排気管の開口部に溶接スパッタ付着防止装置が取り付けられた後に、閉塞部材で閉塞されなかった部分、すなわち排気管の一端面が露出した部分に対してアーク溶接が施される。
【００１８】
また、溶接スパッタ付着防止装置を排気管の開口部に対して取り付けた場合、アーク溶接が施される露出した排気管の一端面以外の部分において、閉塞部材が開口部を閉塞するようになると共に、閉塞部材に支持されたスライド部材が排気管の内面に対して接触した状態となっている。このため、排気管の一端面の露出した部分にアーク溶接を施して溶接スパッタが飛散した場合でも、閉塞部材及びスライド部材の少なくとも一方に溶接スパッタが付着することとなり、溶接スパッタが排気管の開口部から排気管の内面に付着することはない。このとき、アーク溶接によって複数の排気管の一端面は接合されて、それらの一端面には溶接ビードが形成される。
【００１９】
さらに、溶接スパッタ付着防止装置を開口部から取り外す場合、排気管の一端面に形成された溶接ビードが排気管の内面側に膨出しているときでも、スライド部材の進退移動により、スライド部材が排気管の内面に対して接離可能な状態となっているため、排気管の開口部から溶接スパッタ付着防止装置が円滑に取り外される。
【００２０】
以上のように、調整手段で調整された溶接スパッタ付着防止装置のスライド部材を閉塞部材に対して進退移動させて、スライド部材を排気管の内面に対して接離可能な状態とするだけで、１つにまとめられた排気管の一端部の開口部に対する溶接スパッタ付着防止装置の着脱作業が容易に行われるため、溶接時における作業性の向上が図られる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接スパッタ付着防止装置において、前記調整手段はスプリングの付勢力をネジで調整するようにしたものであることをその要旨としている。
【００２２】
上記請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ネジを螺入又は螺退させるだけで、スプリングの付勢力が簡単に調整されると共に、排気管の内面に対して接離可能な状態となるように閉塞部材に対するスライド部材の進退移動も調整されるようになる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の溶接スパッタ付着防止装置において、前記閉塞部材及び前記スライド部材は、前記排気管の金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料にて形成されたものであることをその要旨としている。
【００２４】
上記請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、アーク溶接を施して溶接スパッタが閉塞部材及びスライド部材の少なくとも一方に飛散した場合でも、排気管よりも熱伝導率の高い閉塞部材及びスライド部材は溶接スパッタの熱を逃し易いため、溶接スパッタは閉塞部材及びスライド部材上で直ぐに冷却されて閉塞部材及びスライド部材には付着しにくい。そのため、溶接スパッタは、閉塞部材及びスライド部材上に載置された状態となり、閉塞部材及びスライド部材上から容易に除去される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶接スパッタ付着防止装置を、自動車の排気システムの一部を構成する排気マニホルドに適用した一実施の形態について、図１〜図７に従って説明する。なお、図８及び図１０も併せ参照して説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、溶接スパッタ付着防止装置１１は、排気マニホルド１２の排気管１３の開口部１４を閉塞するように配設された閉塞部材１５と、閉塞部材１５に対して進退移動可能に支持されたスライド部材１６と、スライド部材１６の進退移動を調整するスプリング１７等とを備えて構成されている。本実施の形態にあっては、排気マニホルド１２は４本のステンレス製の排気管１３から形成されると共に、４本の排気管１３はそれらの一端部側面の４箇所で溶接により接合されて１つにまとめられている（図８参照）。
【００２７】
閉塞部材１５は、金属材料の真鍮から略円盤状に形成されており、その中央部分には略十字状の孔１８が穿設されている。なお、この閉塞部材１５を形成する真鍮は、排気管１３を形成するステンレスよりも熱伝導率の高い金属材料である。また、図７に示すように、１つにまとめられた排気管１３の一端部の開口部１４に対して溶接スパッタ付着防止装置１１を取り付けた場合、孔１８を介して、排気管１３の一端面のミグ溶接が施される部分が露出した状態となる。
【００２８】
図１〜図３に示すように、閉塞部材１５には進退移動可能にスライド部材１６を収容する収容孔１９が４つ穿設されており、閉塞部材１５の上面には収容孔１９を包囲するようにストッパ２０が突出形成されている。このストッパ２０により、スライド部材１６の収容孔１９での進退移動が規制されるようになっている。また、閉塞部材１５の端部には各収容孔１９に連通する雌ネジ２１が螺刻されており、それらの雌ネジ２１には雄ネジ２２が螺合されている。そして、雌ネジ２１に対して雄ネジ２２を螺入又は螺退させることにより、スプリング１７の付勢力が調整されるようになっている。この雄ネジ２２にはその螺合状態、すなわち調整されたスプリング１７の状態を維持するためにナット２３が螺合されている。
【００２９】
スライド部材１６は、閉塞部材１５と同様に金属材料の真鍮から断面略Ｌ字状又は断面略逆Ｌ字状に形成されており、排気管１３の内面に対して接離可能に配設されている。このスライド部材１６の閉塞部材１５に対する進退移動により、スライド部材１６が排気管１３の内面に対して接離可能な状態となる。スライド部材１６の下部には、それぞれの排気管１３の内部形状に対応した形状よりも若干小さめの挿嵌部２４が形成されており、挿嵌部２４の端部、すなわち排気管１３の内面と接触する側の部分には、面取りが施されて湾曲部２５が形成されている。なお、この湾曲部２５が排気管１３の内面に接触した状態では、排気管１３と湾曲部２５との境界部分には後述する溶接スパッタが侵入しにくい形状となっている。スライド部材１６の上部には、ストッパ２０に支持された略Ｔ字状の支持部２６が形成されている。
【００３０】
また、スライド部材１６には収容孔１９に連通する収容部２７が凹設され、収容部２７に対してスプリング１７が伸縮可能な状態で収容されている。このスプリング１７は、スライド部材１６の進退方向の移動により、その進退移動に追従するように伸縮する。取付前の溶接スパッタ付着防止装置１１では、スプリング１７の付勢力により、スライド部材１６は前進方向に移動された状態で保持されている。
【００３１】
本実施の形態では、スライド部材１６の進退移動を調整する調整手段として、スプリング１７の付勢力を閉塞部材１５の雌ネジ２１、雄ネジ２２及びナット２３で調整するようにしたものが用いられている。この調整手段により、スライド部材１６の進退移動が好適に調整される。
【００３２】
さて、このように構成されてなる本実施の形態の溶接スパッタ付着防止装置は、以下の手順にて使用される。
【００３３】
図３に示すように、まず、１つにまとめられた排気管１３の一端部の開口部１４に対して、溶接スパッタ付着防止装置１１を上から取り付けるように配置する。この場合、それぞれの排気管１３の開口部１４に各スライド部材１６の挿嵌部２４を対応させるようにする。
【００３４】
そして、図４に示すように、排気管１３の一端部の開口部１４に対して、溶接スパッタ付着防止装置１１を上方から取り付ける。このとき、前進方向に移動されていたスライド部材１６は、その挿嵌部２４の湾曲部２５で排気管１３の内面に接触すると同時に、スプリング１７の付勢力に反して後退方向に移動される。その後、挿嵌部２４を排気管１３の内面に湾曲部２５で接触させながら押入して、排気管１３の奥まで挿嵌する。
【００３５】
すると、図５，図７に示すように、排気管１３の一端部の開口部１４に対して、溶接スパッタ付着防止装置１１が安定した状態で着脱可能に取り付けられる。この場合、調整されたスプリング１７の付勢力により、スライド部材１６がその湾曲部２５で排気管１３の内面を押圧し、その押圧力によって挿嵌部２４が排気管１３の内面に対して密着した状態で保持されている。なお、図７では、排気管１３の内面と挿嵌部２４との間に隙間があるように描いてあるが、実際には排気管１３の開口部１４は閉塞部材１５及び挿嵌部２４で閉塞されている。この場合、挿嵌部２４が排気管１３の内面に対して隙間(逃げ)を有し、かつ、閉塞部材１５が排気管１３の開口部１４を閉塞するような構造となっている。
【００３６】
その後、排気管１３の一端面の露出した部分をミグ溶接で溶接する。すなわち、相互に隣接する排気管１３の隙間から外部に排気ガスが漏出しないようにするために、排気管１３の一端面同士を密閉状態となるように溶接する。より詳しく説明すると、ミグ溶接機２８のノズル２９から連続的に送出される金属棒３０の一部がアークの熱で溶融すると同時に、その溶融した金属棒３０が排気管１３の一端面に付着して溶接される。
【００３７】
そして、ノズル２９を移動させながら排気管１３の一端面の所定位置を溶接すると、その溶接部分には十字状の溶接ビード３１が膨出形成される（図１０参照）。このとき、溶接ビード３１以外の部分、すなわち閉塞部材１５及び湾曲部２５の少なくとも一方に溶接スパッタ３２が飛散することがあるが、閉塞部材１５及び湾曲部２５によって排気管１３の内面に溶接スパッタが付着することが確実に防止される。この場合、排気管１３よりも熱伝導率の高い金属材料からなる閉塞部材１５及び湾曲部２５は溶接スパッタ３２の熱を逃し易いため、溶接スパッタ３２は閉塞部材１５及び湾曲部２５上で直ぐに冷却されて閉塞部材１５及び湾曲部２５には付着しにくい。ここで、溶接スパッタ３２は、閉塞部材１５及び湾曲部２５上に載置された状態となり、閉塞部材１５及び湾曲部２５上から容易に除去される。
【００３８】
また、仮に排気管１３と湾曲部２５との境界部分に向かって溶接スパッタ３２が飛散したとしても、湾曲部２５の方が排気管１３よりも熱伝導率の高い金属材料にて形成されていることと、排気管１３と湾曲部２５との境界部分には溶接スパッタ３２が侵入しにくいこととにより、排気管１３と湾曲部２５とが溶接スパッタ３２で接合されることはない。
【００３９】
最後に、図５に示した状態の溶接スパッタ付着防止装置１１を排気管１３の開口部１４から取り外す場合、図６に示すように、溶接スパッタ付着防止装置１１を上方に引き上げると、湾曲部２５が排気管１３の内面に接触しながら移動し、その後に排気管１３の内面側に膨出形成された溶接ビード３１に湾曲部２５が接触する。このとき、後退方向に移動されていたスライド部材１６は、その挿嵌部２４の湾曲部２５で溶接ビード３１に接触すると同時に、スプリング１７の付勢力に反して更に後退方向に移動される。
【００４０】
その後、溶接スパッタ付着防止装置１１を更に上方へ引き上げると、湾曲部２５が溶接ビード３１の外形に沿うように移動し、やがては湾曲部２５が溶接ビード３１から離間した状態になる。このとき、後退方向に移動されていたスライド部材１６は、スプリング１７の付勢力で前進方向に移動され、取付前の状態で保持される。このようにして、図６中二点鎖線で示すように、溶接スパッタ付着防止装置１１を排気管１３の一端部の開口部１４から取り外す。以上のようにして、本実施の形態の溶接スパッタ付着防止装置１１は使用される。
【００４１】
以上詳述した本実施の形態によれば、下記に示す効果が得られるようになる。
【００４２】
・本実施の形態では、排気管１３の一端面の露出した部分をミグ溶接で溶接する際に、排気管１３の開口部１４を閉塞部材１５及び挿嵌部２４で閉塞することとした。このため、溶接スパッタ３２が飛散した場合でも、排気管１３の開口部１４から排気管１３の内面に溶接スパッタ３２が付着するのを確実に防止することができる。
【００４３】
・本実施の形態によれば、排気管１３の一端部の開口部１４に対する溶接スパッタ付着防止装置１１の着脱作業を容易に行うことができるため、ミグ溶接時における作業性の向上を図ることができる。
【００４４】
・本実施の形態によれば、雌ネジ２１に対して雄ネジ２２を螺入又は螺退させるだけで、スプリング１７の付勢力を簡単に調整することができると共に、排気管１３の内面に対して接離可能な状態となるように閉塞部材１５に対するスライド部材１６の進退移動も好適に調整することができるようになる。
【００４５】
・本実施の形態では、閉塞部材１５及び湾曲部２５をステンレス製の排気管１３よりも熱伝導率の高い真鍮にて形成することとした。このため、ミグ溶接時において溶接スパッタ３２が閉塞部材１５及び湾曲部２５に飛散した場合でも、閉塞部材１５及び湾曲部２５に溶接スパッタ３２が付着するのを抑制し、閉塞部材１５及び湾曲部２５上から溶接スパッタ３２を容易に除去することができる。
【００４６】
・本実施の形態によれば、排気管１３と湾曲部２５との境界部分に向かって溶接スパッタ３２が飛散した場合でも、排気管１３と湾曲部２５とが溶接スパッタ３２で接合されるのを未然に防止することができる。
【００４７】
・本実施の形態によれば、排気管１３の内面に対して溶接スパッタ３２が付着するのを防止するために、溶接スパッタ付着防止装置１１を使用するだけで済むため、ミグ溶接時における排気マニホルド１２の製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】
なお、前記実施の形態を次のように変更して実施することもできる。
【００４９】
・前記実施の形態では、調整手段として、スプリング１７の付勢力を雌ネジ２１、雄ネジ２２及びナット２３で調整するようにしたものを用いたが、例えば油圧や空気圧等を用いてもよく、スライド部材１６の進退移動を的確に調整できるものであれば、特に前記実施の形態のものに限定されるわけではない。
【００５０】
・前記実施の形態では、閉塞部材１５及びスライド部材１６を真鍮にて形成したが、例えば銅等の金属材料や耐熱性等に優れたセラミックス等にて形成してもよく、特に真鍮に限定されるものではない。なお、この場合には、排気管１３の金属材料よりも熱伝導率の高い材料であるのが望ましい。
【００５１】
・前記実施の形態では、溶接方法として、アーク溶接であるミグ溶接を採用したが、例えばメタル・アクティブガス溶接（マグ溶接）を採用してもよく、特に溶接方法はミグ溶接に限定されるものではない。要は、溶接時に溶接スパッタが飛散するような溶接方法に対して適用すればよい。
【００５２】
・前記実施の形態では、排気管１３をステンレスにて形成したが、例えば鋳鉄等の金属材料にて形成してもよい。
【００５３】
・前記実施の形態では、４本の排気管１３を用いるようにしたが、排気管の本数は２本以上であれば、その本数は任意である。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、排気管の内面に対する溶接スパッタの付着を確実に防止することができると共に、溶接時における作業性の向上を図ることができる。
【００５５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、スプリングの付勢力をネジで簡単に調整することができると共に、排気管の内面に対して接離可能な状態となるように閉塞部材に対するスライド部材の進退移動も調整することができるようになる。
【００５６】
請求項３に記載の発明よれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、閉塞部材及びスライド部材に溶接スパッタが付着するのを抑制し、閉塞部材及びスライド部材上から溶接スパッタを容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における溶接スパッタ付着防止装置の一実施の形態を示す平面図。
【図２】同実施の形態の溶接スパッタ付着防止装置を示す底面図。
【図３】同実施の形態における溶接スパッタ付着防止装置の取付前の断面構造を模式的に示す断面図。
【図４】同実施の形態における溶接スパッタ付着防止装置の取付直前の状態を模式的に示す断面図。
【図５】同実施の形態における溶接スパッタ付着防止装置の取付後の断面構造を模式的に示す断面図。
【図６】同実施の形態の溶接スパッタ付着防止装置を取外す直前の断面構造を模式的に示す断面図。
【図７】同実施の形態における溶接スパッタ付着防止装置の取付後の状態を模式的に示す平面図。
【図８】４本の排気管を１つにまとめた状態を模式的に示す平面図。
【図９】排気管のミグ溶接後の状態を模式的に示す断面図。
【図１０】同じく、排気管のミグ溶接後の状態を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
１１溶接スパッタ付着防止装置
１３排気管
１４開口部
１５閉塞部材
１６スライド部材
１７スプリング
２１雌ネジ
２２雄ネジ
２３ナット

Claims

金属材料からなる複数の排気管がそれらの一端部側面で溶接により１つにまとめられ、そのまとめられた一端部の開口部に対して着脱可能に取り付けられる溶接スパッタ付着防止装置であって、
前記取付後に前記排気管の一端面のアーク溶接が施される部分を露出させると共に、前記開口部を閉塞するように配設された閉塞部材と、
前記閉塞部材に対して進退移動可能に支持されると共に、前記排気管の内面に対して接離可能に配設されたスライド部材と、
前記スライド部材の進退移動を調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする溶接スパッタ付着防止装置。
前記調整手段はスプリングの付勢力をネジで調整するようにしたものであることを特徴とする請求項１に記載の溶接スパッタ付着防止装置。
前記閉塞部材及び前記スライド部材は、前記排気管の金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料にて形成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接スパッタ付着防止装置。