特許 6297383 アーク溶接作業短絡放電体験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6297383

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】アーク溶接作業短絡放電体験装置

(51)【国際特許分類】

   G09B 9/00 20060101AFI20180312BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20180312BHJP

【ＦＩ】

   G09B9/00 Z

   B23K31/00 Z

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-66251(P2014-66251)

(22)【出願日】2014年3月27日

(65)【公開番号】特開2015-191017(P2015-191017A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2016年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄住金テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100093285

【弁理士】

【氏名又は名称】久保山 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(72)【発明者】

【氏名】大森 靖一

(72)【発明者】

【氏名】宮内 守

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１０４０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６８９０２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１３３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１３９５９６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ １／００− ９／５６

Ｇ０９Ｂ１７／００−１９／２６

Ｂ２３Ｋ３１／００−３１／０２

Ｂ２３Ｋ３１／１０−３３／００

Ｂ２３Ｋ３７／００−３７／０８

Ｆ１６Ｐ １／００− ７／０２

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実際の溶接対象物を模して形成された溶接構造物と、溶接作業用の溶接ホルダと、前記溶接構造物の溶接部に臨む位置にてスパーク放電を発生させるための放電手段と、前記放電手段をＯＮ・ＯＦＦするためのスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構として、前記溶接部に対する前記溶接ホルダの接近・離隔に伴って前記放電手段をＯＮ・ＯＦＦする近接スイッチ機構を設けたことを特徴とするアーク溶接作業短絡放電体験装置。

【請求項2】

前記近接スイッチ機構として、前記溶接ホルダに付設された磁石と、前記溶接部近傍に配置され前記磁石の接近・離隔に伴ってＯＮ・ＯＦＦ信号を発信するマグネットセンサとを設けた請求項１記載のアーク溶接作業短絡放電体験装置。

【請求項3】

前記放電手段として、スタンガンを用いた請求項１または２記載のアーク溶接作業短絡放電体験装置。

【請求項4】

前記溶接構造物として、切欠き状の溶接部を有する管状部材を用いた請求項１〜３のいずれかに記載のアーク溶接作業短絡放電体験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接作業員に対する安全教育の講習会などにおいて、アーク溶接作業中に発生する放電事故を疑似的に体験することのできるアーク溶接作業短絡放電体験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接は、金属材料（母材）と溶接棒との間にアークを発生させる溶接法であり、従来から、鉄系材料の接合手段として広く利用されている溶接法である（例えば、特許文献１〜３参照。）。アーク溶接においては、溶接棒を取り付けた溶接ホルダを使用し、母材と溶接棒の両方を溶かしながら溶接が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６１−４６３９６号公報

【特許文献2】特開昭６３−１８８４７４号公報

【特許文献3】特開平１０−１６６１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アーク溶接作業において、溶接棒を把持する溶接ホルダの絶縁被覆の一部が欠損した状態で使用すると、母材と溶接ホルダとの間で「短絡アーク」が発生して危険であるため、絶縁被覆が欠損した状態にある溶接ホルダを使用してアーク溶接を行うことは法律的にも禁止されている（安全衛生規則３２９条）。

【0005】

そこで、アーク溶接作業中の事故や災害を未然に防止する観点から、アーク溶接作業に従事する作業者に対しては様々な安全衛生の講習会が行われている。このような講習会においては、絶縁被覆の欠損などの絶縁不良に起因する「短絡アーク」の危険性及び事故防止についても教育が行われているが、言葉による説明だけでは十分な教育効果が得られない面がある。

【0006】

しかしながら、安全衛生の講習会の現場において、「短絡アーク」の発生を安全に再現することは容易ではなく、また、講習会などで「短絡アーク」を発生させた場合、同時に強烈な光線やヒュームも発生するので、作業者は保護メガネや防塵マスクを着用して講習を受けなければならず、安全衛生講習会において「短絡アーク」の危険性を安全に体験学習することは極めて困難である。

【0007】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、アーク溶接作業における短絡アーク発生の危険性を安全に体験学習し、その危険性に対する予知能力を確実に習得することができるアーク溶接作業短絡放電体験装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のアーク溶接作業短絡放電体験装置は、実際の溶接対象物を模して形成された溶接構造物と、溶接作業用の溶接ホルダと、前記溶接構造物の溶接部に臨む位置にてスパーク放電を発生させるための放電手段と、前記放電手段をＯＮ・ＯＦＦするためのスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構として、前記溶接部に対する前記溶接ホルダの接近・離隔に伴って前記放電手段をＯＮ・ＯＦＦする近接スイッチ機構を設けたことを特徴とする。

【0009】

このような構成とすれば、アーク溶接作業の講習会などにおいて、実際の溶接個所を模して形成された溶接構造物の溶接部に溶接ホルダを接近させたときにスイッチ機構をＯＮして溶接部若しくはその近傍にスパーク放電を発生させ、講習者に見学させることができるので、スパーク放電に伴って発生する音と光を感知した講習者はアーク溶接作業における短絡アーク発生の危険性を体験学習することができる。

【0010】

スパーク放電に伴う光はアーク放電の光ほど強烈ではなく、ヒュームなども発生しないので、講習者は保護メガネや防塵マスクなどを着用することなく、安全に体験学習することができる。また、前記スパーク放電に伴う音と光は非日常的な現象であるため、これを見学した講習者は強く印象に残ることとなり、その危険性に対する予知能力を確実に習得することができる。なお、前記放電手段は、溶接部のほかに、例えば、溶接機の給電経路の一部を形成するアースクランプの近傍に設けることもできる。

【0011】

前記スイッチ機構については、使用者が手動操作によってＯＮ・ＯＦＦする方式、あるいは、後述するように、使用者が所定の動作をしたときにＯＮ・ＯＦＦする方式などを採用することができる。

【0012】

ここで、前記アーク溶接作業短絡放電体験装置においては、前記スイッチ機構として、前記溶接部に対する前記溶接ホルダの接近・離隔に伴って前記放電手段をＯＮ・ＯＦＦする近接スイッチ機構を設けている。

【0013】

この場合、前記近接スイッチ機構として、前記溶接ホルダに付設された磁石と、前記溶接部近傍に配置され前記磁石の接近・離隔に伴ってＯＮ・ＯＦＦ信号を発信するマグネットセンサとを設けることができる。

【0014】

一方、前記放電手段として、スタンガンを用いることができる。

【0015】

また、前記溶接構造物として、切欠き状の溶接部を有する管状部材を用いることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、アーク溶接作業における「短絡アーク発生」の危険性を安全に体験学習し、その危険性に対する予知能力を確実に習得することができるアーク溶接作業短絡放電体験装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態であるアーク溶接作業短絡放電体験装置を示す一部省略平面図である。

【図2】図１中の矢線Ａ方向から見たアーク溶接作業短絡放電体験装置を示す一部省略正面図である。

【図3】図１中の矢線Ｂで示す領域の拡大図である。

【図4】図３中のＣ−Ｃ線における一部省略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図１〜図４に基づいて、本発明の実施形態であるアーク溶接作業短絡放電体験装置１００について説明する。図１〜図４に示すように、アーク溶接作業短絡放電体験装置１００は、実際の溶接対象物を模して形成された溶接構造物１０と、溶接作業用の溶接ホルダ２０と、溶接構造物１０の溶接部１１に臨む位置でスパーク放電を発生させるための放電手段であるスタンガン３０と、スタンガン３０をＯＮ・ＯＦＦするためのスイッチ機構とを備えている。

【0019】

前記スイッチ機構は、溶接部１１に対して溶接ホルダ２０を接近・離隔させることによってスタンガン３０をＯＮ・ＯＦＦする近接スイッチ機構であり、溶接ホルダ２０に付設された磁石４１と、溶接部１１の近傍に配置され磁石４１の接近・離隔に伴ってＯＮ・ＯＦＦ信号を発信するマグネットセンサ４２と、マグネットセンサ４２からの信号によりスタンガンをＯＮ・ＯＦＦする制御装置４０とを備えている。

【0020】

図１，図２に示すように、溶接構造物１０は、切欠き状の溶接部１１を有する円管状部材１２であり、正面視形状が門型をなすようにフロアパネル１３上に立設され、平面視形状が鈍角の略Ｖ字状をなすように湾曲部１２ａが設けられ、この湾曲部１２ａ近傍に溶接部１１が設けられている。正面に向かって開いた略扇形のフロアパネル１３の背面側には正面に向かって開いた衝立状のパーテーション１４が配置され、パーテーション１４のコーナ部１４ａの正面側に目隠しパネル１５が立設されている

【0021】

パーテーション１４のコーナ部１４ａと目隠しパネル１５とによって包囲されたスペース１６内に設けられた棚部１７上に制御装置４０が載置されている。目隠しパネル１５はパーテーション１４に対して着脱可能であるため、必要に応じて、スペース１６の正面側を開閉することができる。

【0022】

フロアパネル１３の正面側には、配電盤１、溶接機２、給電ケーブル３，４などが実際の溶接作業現場を模して配置されている。給電ケーブル３の先端には溶接ホルダ２０が取り付けられ、溶接ホルダ２０には溶接棒２１がセットされている。給電ケーブル４の先端にはアースクランプ５が取り付けられている。アースクランプ５は、溶接構造物１０を構成する円管状部材１２とフロアパネル１３との境界付近に配置されている。なお、配電盤１、溶接機２、給電ケーブル３，４、溶接ホルダ２０及びアースクランプ５などは、恰も実際の溶接作業現場であるような雰囲気を醸し出すために設けられたものであり、実際に作動（機能）する必要はない。

【0023】

図３，図４に示すように、円管状部材１２内の溶接部１１の下方にスタンガン３０が配置され、スタンガン３０の近傍にマグネットセンサ４２及びスタンガン３０を作動させるための電池３２が配置されている。スタンガン３０は、電池３２の電圧を昇圧する高周波発生部３３、高周波発生部３３で発生した電流をスパーク放電させる一対の電極３４ａ，３４ｂなどを備えている。スタンガン３０及びマグネットセンサ４２はそれぞれケーブル３０ａ，４２ａにより制御装置４０と電気的に接続されている。

【0024】

また、図４に示すように、円管状部材１２の溶接部１１の下面側領域には、円管状部材１２の周面と同一の外面形状をなす開閉扉１９ａ付きの開口部１９ｂが設けられている。ヒンジ部１９ｃを中心に開閉扉１９ａを回動させることにより、開口部１９ｂを開閉することができる。また、図３，図４に示すように、円管状部材１２の溶接部１１を囲む領域には、非導電材料（例えば、塩化ビニル材など）で形成された絶縁部１９ｄが設けられている。絶縁部１９ｄは、外観上、円管状部材１２と一体をなすように形成されている。

【0025】

なお、図４に示すように、マグネットセンサ４２は、磁石４１に対する感知不良を回避するため、絶縁部１９ｄの外周面に極力接近させた状態で配置されている。本実施形態では、絶縁部１９ｄの一部をくりぬいてマグネットセンサ４２を取り付け、隙間にパテを充填した後、周辺部材と同色で塗装しているが、これに限定するものではない。

【0026】

さらに、図２に示すように、円管状部材１２の左側の下端部には溶接部１１と同様の切欠き状の開口部１８が設けられ、円管状部材１２内の開口部１８に臨む位置にスタンガン３１が配置されている。スタンガン３１もケーブル３１ａにより制御装置４０と電気的に接続されている。

【0027】

ここで、アーク溶接作業短絡放電体験装置１００の使い方及び作用効果などについて説明する。アーク溶接作業短絡放電体験装置１００は、溶接棒２１を把持する溶接ホルダ２０の絶縁被覆２２の一部が欠損した状態で使用すると、母材（溶接部１１）と溶接ホルダ２０との間で「短絡アーク」が発生して危険であること、及び、アースクランプ５と母材とが導通不良であるとその近傍に「短絡アーク」が発生して危険であることを体験学習するための装置である。

【0028】

アーク溶接作業の講習会などにおいて、アーク溶接作業短絡放電体験装置１００を図１に示すようにセットした後、図４に示すように、絶縁被覆２２の一部が欠損した状態にある溶接ホルダ２０を溶接部１１に接近させると、溶接ホルダ２０に付設された磁石４１の磁力をマグネットセンサ４２が検知し、その信号が制御装置４０（図１参照）へ送信される。検知信号を受信した制御装置４０はスタンガン３０へＯＮ信号を送信し、これによってスタンガン３０が自動的に作動し、溶接部１１に臨む位置にある電極３４ａ，３４ｂ間に「バリバリ」、「バチバチ」という音と光を伴うスパーク放電が発生する。

【0029】

このように、実際の溶接個所を模して形成された溶接構造物１０の溶接部１１に、絶縁被覆２２が一部欠損した溶接ホルダ２０を接近させると、溶接部１１近傍の電極３４ａ，３４ｂ間に自動的にスパーク放電が発生し、講習者に見学させることができる。従って、スパーク放電に伴って発生する音と光を感知した講習者は、アーク溶接作業における短絡アーク発生の危険性を体験学習することができる。

【0030】

電極３４ａ，３４ｂ間に発生するスパーク放電に伴う光は、実際のアーク放電の光ほど強烈ではなく、ヒュームなども発生しないので、講習者は保護メガネや防塵マスクなどを着用することなく、安全に体験学習することができる。また、前記スパーク放電に伴って発生する「バリバリ」、「バチバチ」という音と光は非日常的な現象であるため、これを見学した講習者は強く印象に残ることとなり、その危険性に対する予知能力を確実に習得することができる。

【0031】

一方、溶接ホルダ２０を溶接部１１から離隔させるとマグネットセンサ４２が検知し、その信号が制御装置４０（図１参照）へ送信され、制御装置４０はスタンガン３０へＯＦＦ信号を送信し、これによってスタンガン３０が自動停止し、スパーク放電が消失する。

【0032】

さらに、アーク溶接作業短絡放電体験装置１００は、図１，図２に示すように、溶接構造物１０の溶接部１１に溶接ホルダ２０を接近させると、アースクランプ５近傍の円管状部材１２内に配置されたスタンガン３１が作動し、アースクランプ５近傍の開口部１８に臨む位置に設けられた一対の電極（図示せず）の間にスパーク放電が発生する機能も有する。従って、スタンガン３１のスパーク放電に伴って発生する音と光を感知した講習者は、アースクランプ５と母材との導通不良に起因するアーク溶接作業中の短絡アーク発生の危険性も体験学習することができる。

【0033】

なお、図１〜図４に基づいて説明したアーク溶接作業短絡放電体験装置１００は本発明の一例を示すものであり、本発明のアーク溶接作業短絡放電体験装置は前述したアーク溶接作業短絡放電体験装置１００に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明のアーク溶接作業短絡放電体験装置は、各種機械金属産業その他の製造業の分野などにおいてアーク溶接作業を行う従業員などが受講するアーク溶接講習会などにおいて広く利用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 配電盤
２ 溶接機
３，４ 給電ケーブル
５ アースクランプ
１０ 溶接構造物
１１ 溶接部
１２ 円管状部材
１２ａ 湾曲部
１３ フロアパネル
１４ パーテーション
１４ａ コーナ部
１５ 目隠しパネル
１６ スペース
１７ 棚部
１８，１９ｂ 開口部
１９ａ 開閉扉
１９ｃ ヒンジ部
１９ｄ 絶縁部
２０ 溶接ホルダ
２１ 溶接棒
２２ 絶縁被覆
３０，３１ スタンガン
３０ａ，３１ａ，４２ａ ケーブル
３２ 電池
３３ 高周波発生部
３４ａ，３４ｂ 電極
４０ 制御装置
４１ 磁石
４２ マグネットセンサ
１００ アーク溶接作業短絡放電体験装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】