特開 2024-4688 アフターシールド治具及び溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024004688

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】アフターシールド治具及び溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/16 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

B23K9/16 M

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104440

(22)【出願日】2022-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 勝則

【テーマコード（参考）】

4E001

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E001BB07

4E001DC01

4E001DD02

4E001DD03

4E001DD06

4E001DE01

4E001DE03

(57)【要約】

【課題】簡便な構造を有しつつ、被溶接物の形状に対する位置合わせが容易なアフターシールド治具を提供する。
【解決手段】トーチノズル２３からシールドガスを放出しながら、被溶接物Ｓ１との間でアークを発生させることにより溶接を行う溶接用トーチ２１のトーチノズル２３から溶接線方向の後方に向かって、被溶接物Ｓ１の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出するアフターシールド治具１であって、トーチノズル２３に対して着脱自在に取り付けられるアダプタ２と、アダプタ２に対して着脱自在に取り付けられる２つ以上のシールド用アタッチメント３と、シールド用アタッチメント３の内側からアフターシールドガスを噴射する１つ以上のアフターシールドノズルとを備え、シールド用アタッチメント３は、被溶接物Ｓ１の形状に合わせて、トーチノズル２３の先端側から溶接線方向の後方側を覆う形状が異なっている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トーチノズルからシールドガスを放出しながら、被溶接物との間でアークを発生させることにより溶接を行う溶接用トーチの前記トーチノズルから溶接線方向の後方に向かって、前記被溶接物の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出するアフターシールド治具であって、
前記トーチノズルに対して着脱自在に取り付けられるアダプタと、
前記アダプタに対して着脱自在に取り付けられる２つ以上のシールド用アタッチメントと、
前記シールド用アタッチメントの内側からアフターシールドガスを噴射する１つ以上のアフターシールドノズルとを備え、
前記シールド用アタッチメントは、前記被溶接物の形状に合わせて、前記トーチノズルの先端側から溶接線方向の後方側を覆う形状が異なっていることを特徴とするアフターシールド治具。

【請求項2】

前記被溶接物の平面形状に対応した平面シールド用アタッチメントと、前記被溶接物の曲面形状に対応した曲面シールド用アタッチメントとを含むことを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項3】

前記平面シールド用アタッチメント又は前記曲面シールド用アタッチメントに対して着脱自在に取り付けられる延長シールド用アタッチメントを備えることを特徴とする請求項２に記載のアフターシールド治具。

【請求項4】

前記トーチノズルと前記アダプタとの間に配置されて、前記トーチノズルと前記アダプタとの間を電気的に絶縁する絶縁部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項5】

前記アフターシールドノズルは、前記溶接線方向に複数並んで設けられ、且つ、隣り合うもの同士の間で独立した孔部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項6】

前記アフターシールドノズルの先端には、前記アフターシールドガスを拡散して噴射させる拡散部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項7】

前記アダプタに対して着脱自在に取り付けられる撮像用アタッチメントを備え、
前記撮像用アタッチメントには、前記溶接ビードの状態を撮像するカメラユニットが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項8】

前記アダプタには、冷却液の循環により冷却される冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項9】

前記シールド用アタッチメントには、冷却液の循環により冷却される冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアフターシールド治具。

【請求項10】

トーチノズルからシールドガスを放出しながら、被溶接物との間でアークを発生させることにより溶接を行う溶接用トーチと、
前記トーチノズルから溶接線方向の後方に向かって、前記被溶接物の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出するアフターシールド治具とを備え、
前記アフターシールド治具として、請求項１～９の何れか一項に記載のアフターシールド治具を用いることを特徴とする溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アフターシールド治具及び溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。

【0003】

また、ＭＩＧ溶接(Metal Inert Gas welding)、ＭＡＧ溶接(Metal Active Gas welding)又は炭酸ガスアーク溶接等のＧＭＡＷ(Gas Metal Arc welding)と呼ばれる消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。なお、消耗電極式のガスシールドアーク溶接は、消耗電極となる溶接ワイヤーの送給を自動で行いながら、溶接を手動で行うため、半自動アーク溶接とも呼ばれている。

【0004】

これらの溶接方法では、一般に溶接用トーチを使用し、電極と被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら、溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。

【0005】

ところで、トーチノズルから放出されるシールドガスだけでは溶接直後に形成される溶接ビートの酸化を抑えきれない場合がある。その場合、トーチノズルから溶接線方向の後方に向かって溶接ビードの周囲を囲むアフターシールド治具を設けて、このアフターシールド治具から放出されるアフターシールドガスによって、溶接直後に形成される溶接ビートを大気（空気）から遮断しながら、溶接することが行われている（例えば、特許文献１，２を参照。）。特に、チタン溶接では、チタンの酸化によって溶接部分の強度が低下する傾向が大きいことから、アフターシールドガスを用いた溶接方法が多用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７－１００６５０号公報

【特許文献2】特開２００６－１７５４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上記特許文献１には、溶接用トーチの後方に配置されるフロントユニットと、フロントユニットの後部に連結される少なくとも一つの延長ユニットと、延長ユニットの後部に連結されるリヤユニットとからなり、延長ユニットに対して溶接部分の周囲にシールドガスを供給するアフターシールド装置が開示されている。

【0008】

しかしながら、このアフターシールド装置では、溶接部分が平面状である場合に対応可能であるが、溶接部分が曲面状である場合には、この溶接部分に対する追従性が悪くなるため、対応が困難となってしまう。

【0009】

一方、上記特許文献２には、トレーラーを薄肉金属片にて底面開放の半割筒体形状に形成して変形可能となし、トレーラー内に、薄肉金属片にて筒体形状に形成して変形可能となした不活性ガス放射パイプを可動可能に配設した溶接用アフターシールド治具が開示されている。

【0010】

しかしながら、この溶接用アフターシールド治具では、トレーラー内に筒体形状の不活性ガス放射パイプが配設されているため、配管などの曲面に対する溶接において、対応可能な配管の径に制限がある。特に、小径の配管の溶接には、対応が困難である。

【0011】

上述した配管や容器などの被溶接物の曲面に対してアフターシールドを行う場合には、安価で簡便な構造が求められる。また、被溶接物の曲面とアフターシールド治具との隙間をできるだけ狭くする必要がある。このため、従来のアフターシールド治具では、被溶接物に対する位置合わせが大変である。

【0012】

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、簡便な構造を有しつつ、被溶接物の形状に対する位置合わせが容易なアフターシールド治具、並びにそのようなアフターシールド治具を備えた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】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 トーチノズルからシールドガスを放出しながら、被溶接物との間でアークを発生させることにより溶接を行う溶接用トーチの前記トーチノズルから溶接線方向の後方に向かって、前記被溶接物の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出するアフターシールド治具であって、
前記トーチノズルに対して着脱自在に取り付けられるアダプタと、
前記アダプタに対して着脱自在に取り付けられる２つ以上のシールド用アタッチメントと、
前記シールド用アタッチメントの内側からアフターシールドガスを噴射する１つ以上のアフターシールドノズルとを備え、
前記シールド用アタッチメントは、前記被溶接物の形状に合わせて、前記トーチノズルの先端側から溶接線方向の後方側を覆う形状が異なっていることを特徴とするアフターシールド治具。
〔２〕 前記被溶接物の平面形状に対応した平面シールド用アタッチメントと、前記被溶接物の曲面形状に対応した曲面シールド用アタッチメントとを含むことを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔３〕 前記平面シールド用アタッチメント又は前記曲面シールド用アタッチメントに対して着脱自在に取り付けられる延長シールド用アタッチメントを備えることを特徴とする前記〔２〕に記載のアフターシールド治具。
〔４〕 前記トーチノズルと前記アダプタとの間に配置されて、前記トーチノズルと前記アダプタとの間を電気的に絶縁する絶縁部材を備えることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔５〕 前記アフターシールドノズルは、前記溶接線方向に複数並んで設けられ、且つ、隣り合うもの同士の間で独立した孔部により構成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔６〕 前記アフターシールドノズルの先端には、前記アフターシールドガスを拡散して噴射させる拡散部材が取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔７〕 前記アダプタに対して着脱自在に取り付けられる撮像用アタッチメントを備え、
前記撮像用アタッチメントには、前記溶接ビードの状態を撮像するカメラユニットが取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔８〕 前記アダプタには、冷却液の循環により冷却される冷却機構が設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔９〕 前記シールド用アタッチメントには、冷却液の循環により冷却される冷却機構が設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のアフターシールド治具。
〔１０〕 トーチノズルからシールドガスを放出しながら、被溶接物との間でアークを発生させることにより溶接を行う溶接用トーチと、
前記トーチノズルから溶接線方向の後方に向かって、前記被溶接物の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出するアフターシールド治具とを備え、
前記アフターシールド治具として、前記〔１〕～〔９〕の何れか一項に記載のアフターシールド治具を用いることを特徴とする溶接装置。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明によれば、簡便な構造を有しつつ、被溶接物の形状に対する位置合わせが容易なアフターシールド治具、並びにそのようなアフターシールド治具を備えた溶接装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係るアフターシールド治具を備えた溶接装置の構成を示す模式図である。

【図2】第１の使用形態として示すアフターシールド治具において、アダプタに平面シールド用アタッチメント及び撮像用アタッチメントを取り付けて、平板状の被溶接物に対して溶接を行う状態を示す側面図である。

【図3】図２に示すアフターシールド治具の構成を示す分解側面図である。

【図4】アダプタを上側から見た斜視図である。

【図5】アダプタを下側から見た斜視図である。

【図6】第２の使用形態として示すアフターシールド治具において、アダプタに平面シールド用アタッチメント及び延長シールド用アタッチメントを取り付けた状態を示す斜視図である。

【図7】図６に示すアフターシールド治具を下側から見た斜視図である。

【図8】第３の使用形態として示すアフターシールド治具において、アダプタに曲面シールド用アタッチメント及び撮像用アタッチメントを取り付けて、円筒状の被溶接物に対して溶接を行う状態を示す側面図である。

【図9】図８に示すアフターシールド治具の構成を示す分解側面図である。

【図10】図８に示すアフターシールド治具の構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0017】

〔溶接システム及び溶接装置〕
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１に示す溶接システム１００について説明する。なお、図１は、溶接システム１００の構成を示す模式図である。

【0018】

本実施形態の溶接システム１００は、図１に示すように、溶接装置２０と、ワイヤー送給装置３０と、溶接用電源装置４０と、アフターシールドガス供給装置５０と、制御装置６０とを備えている。

【0019】

溶接装置２０は、従来より一般に使用されている非消耗式の溶接用トーチ（ＴＩＧ溶接用トーチ）２１と、溶接用トーチ２１に対して着脱自在に取り付けられるアフターシールド治具１とを備えている。

【0020】

溶接用トーチ２１は、被溶接物（母材）Ｓとの間でアークを発生させる非消耗電極２２と、アークによって生じた被溶接物Ｓの溶融池（プール）に向かってシールドガスを放出するトーチノズル２３とを有し、トーチノズル２３からシールドガスを放出しながら、被溶接物Ｓとの間でアークを発生させることにより溶接を行う。

【0021】

アフターシールド治具１は、溶接用トーチ２１のトーチノズル２３から溶接線方向の後方に向かって、被溶接物Ｓの溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する。これにより、溶接ビートを大気（空気）から遮断し、溶接ビートの酸化を抑えることが可能である。

【0022】

ワイヤー送給装置３０は、溶接用トーチ２１に取り付けられたフィラーガイド３１を有し、フィラーガイド３１の先端から被溶接物Ｓの溶融池に向かってフィラーワイヤーＷを送給する。また、ワイヤー送給装置３０は、制御ケーブル３２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。

【0023】

溶接用電源装置４０は、従来より一般に使用されている直流式及び／又は交流式のＴＩＧ溶接用電源装置であり、溶接用トーチ２１と溶接ケーブル４１を介して接続されて、溶接用トーチ２１への電力並びにシールドガスの供給を行う。また、溶接用電源装置４０は、制御ケーブル４２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。

【0024】

なお、溶接用トーチ２１の冷却方式については、水冷式と空冷式の何れであってもよい。水冷式の場合は、冷却装置（チラー）を設けて、冷却水（冷却液）の循環により溶接用トーチ２１を冷却することができる。

【0025】

溶接用電源装置４０では、マイナス(－)端子側に溶接ケーブル４１を介して非消耗電極２２が電気的に接続され、且つ、プラス(＋)端子側に母材側ケーブル４３を介して被溶接物Ｓが電気的に接続されている。

【0026】

アフターシールドガス供給装置５０は、ガスホース５１を介してアフターシールド治具１に対してアフターシールドガスを供給する。また、アフターシールドガス供給装置５０は、制御ケーブル５２を介して制御装置６０と電気的に接続されている。なお、アフターシールドガス供給装置５０としては、アフターシールドガスが供給可能なものであればよく、例えば、ガスボンベや、工場内ガス供給設備、ガス発生装置（例えば、ＰＳＡガス発生装置）、ガス混合器など、何れも利用することが可能である。

【0027】

制御装置６０は、ワイヤー送給装置３０、溶接用電源装置４０及びアフターシールドガス供給装置５０を制御するものであり、溶接電流やフィラーワイヤーＷの送給速度、シールドガス及びアフターシールドガスの流速（流量）などを溶接条件に合わせて制御する。

【0028】

以上のような構成を有する溶接システム１００では、溶接用トーチ２１を用いて、被溶接物Ｓと非消耗電極２２との間でアークを発生させながら、このアークの熱により被溶接物Ｓを溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。

【0029】

溶接中は、非消耗電極２２の周囲を囲むトーチノズル２３からシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。また、溶接中は、被溶接物Ｓの溶融池に向かってフィラーワイヤーＷを自動で送給し、アーク中でフィラーワイヤーＷを溶融させながら溶接が行われる。さらに、アフターシールド治具１から放出されるアフターシールドガスによって、溶接直後に形成される溶接ビートを大気（空気）から遮断しながら溶接が行われる。

【0030】

シールドガス及びアフターシールドガスとしては、被溶接物Ｓの材質に合わせて適宜選択して使用すればよく、例えばアルゴンやヘリウムといった不活性ガスを単体若しくは複数の不活性ガスを混合して用いることができる。さらに、これらのシールドガスに水素や窒素等を添加することも可能である。

【0031】

また、シールドガス及びアフターシールドガスとして同じガスを用いる場合は、アフターシールドガス供給装置５０を省略し、溶接用電源装置４０から溶接用トーチ２１及びアフターシールド治具１へのシールドガス及びアフターシールドガスの供給を行ってもよい。また、溶接用電源装置４０から溶接用トーチ２１へとシールドガスを供給するシールドガス供給配管の途中から分岐してアフターシールド治具１へとアフターシールドガスを供給するアフターシールドガス供給配管を設けてもよい。

【0032】

〔アフターシールド治具〕
次に、本発明の一実施形態として、例えば図２～図１０に示すアフターシールド治具１について説明する。

【0033】

なお、図２は、第１の使用形態として示すアフターシールド治具１において、アダプタ２に平面シールド用アタッチメント３及び撮像用アタッチメント５を取り付けて、平板状の被溶接物Ｓ１に対して溶接を行う状態を示す側面図である。図３は、図２に示すアフターシールド治具１の構成を示す分解側面図である。図４は、アダプタ２を上側から見た斜視図である。図５は、アダプタ２を下側から見た斜視図である。図６は、第２の使用形態として示すアフターシールド治具１において、アダプタ２に平面シールド用アタッチメント３及び延長シールド用アタッチメント６を取り付けた状態を示す斜視図である。図７は、図６に示すアフターシールド治具１を下側から見た斜視図である。図８は、第３の使用形態として示すアフターシールド治具１において、アダプタ２に曲面シールド用アタッチメント４及び撮像用アタッチメント５を取り付けて、円筒状の被溶接物Ｓ２に対して溶接を行う状態を示す側面図である。図９は、図８に示すアフターシールド治具１の構成を示す分解側面図である。図１０は、図８に示すアフターシールド治具１の構成を示す斜視図である。

【0034】

本実施形態のアフターシールド治具１は、トーチノズル２３に対して着脱自在に取り付けられるアダプタ２と、アダプタ２に対して着脱自在に取り付けられる２つ以上（本実施形態では２つ）のシールド用アタッチメント３，４、撮像用アタッチメント５及び延長シールド用アタッチメント６とを備えている。

【0035】

本実施形態のアフターシールド治具１は、アダプタ２に取り付けられるアタッチメント３，４，５，６を交換することで、以下に示す第１～第３の使用形態を選択的に実施することが可能である。

【0036】

（第１の使用形態）
本実施形態のアフターシールド治具１は、第１の使用形態として、図２及び図３に示すように、アダプタ２に平面シールド用アタッチメント３及び撮像用アタッチメント５を取り付けて、平板状の被溶接物Ｓ１に対して溶接を行うことが可能である。

【0037】

具体的に、この第１の使用形態において、アダプタ２は、トーチノズル２３の先端側から溶接線方向の後方側を覆うアダプタ本体７と、トーチノズル２３とアダプタ本体７との間に介在される円筒状の絶縁部材８と、アダプタ本体７の内側からアフターシールドガスを噴射するアフターシールドノズル９とを有している。

【0038】

アダプタ本体７は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属又は金属、若しくは耐熱性及び難燃性を有した樹脂などからなる。アダプタ本体７は、トーチノズル２３及び絶縁部材８を内側に挿入するリング部７ａと、リング部７ａから溶接線方向の後方側に向かって延在するブロック部７ｂとを有して、トーチノズル２３の外周部に対してリング部７ａがネジ止め等により着脱自在に取り付けられている。

【0039】

アダプタ本体７には、冷却水（冷却液）の循環により冷却される冷却機構１０が設けられている。冷却機構１０は、冷却水が循環される液流路（図示せず。）と、液流路に冷却水を供給する入側の接続部１０ａと、液流路から冷却水を排出する出側の接続部１０ｂとを有している。液流路は、ブロック部７ｂ（アダプタ本体７）の内部に位置して設けられている。入側及び出側の接続部１０ａ，１０ｂは、ブロック部７ｂ（アダプタ本体７）の上面に位置して設けられている。

【0040】

冷却機構１０では、これらの接続部１０ａ，１０ｂに冷却装置（チラー）が接続されることによって、液流路内の冷却水が循環されることで、アダプタ本体７を冷却することが可能となっている。

【0041】

絶縁部材８は、耐熱性及び難燃性を有した絶縁樹脂からなり、軸線方向に貫通する貫通孔８ａを有して、略円筒状に形成されている。絶縁部材８は、トーチノズル２３とアダプタ本体７との間に配置されて、トーチノズル２３とアダプタ本体７との間を電気的に絶縁している。

【0042】

アダプタ本体７の下面には、アフターシールドノズル９を形成する孔部９ａと、孔部９ａの先端（下端）から溶接線方向に延在する溝部９ｂとが設けられている。また、ブロック部７ｂ（アダプタ本体７）の上面には、バックシールドガスを孔部９ａ（アフターシールドノズル９）に導入するための接続部９ｃが設けられている。

【0043】

アフターシールドノズル９の先端には、アフターシールドガスを拡散して噴射させる拡散部材１１が取り付けられている。拡散部材１１は、サイレンサーと呼ばれる金属製の多孔質体からなり、ブロック部７ｂの下面側から孔部９ａの内側に螺合により取り付けられている。

【0044】

平面シールド用アタッチメント３は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属又は金属、若しくは耐熱性及び難燃性を有した樹脂などからなり、アダプタ本体７（アダプタ２）の下面に対してネジ止め等により着脱自在に取り付けられている。

【0045】

平面シールド用アタッチメント３の下面は、被溶接物Ｓ１の平面形状に対応して、トーチノズル２３の先端側から溶接線方向の後方側を覆う平坦な形状となっている。また、平面シールド用アタッチメント３には、アダプタ本体７（アダプタ２）の溝部９ｂと連続した溝部３ａと、溝部３ａの下面側を溶接線方向に切り欠くスリット３ｂとが設けられている（図７を参照。）。

【0046】

これにより、アフターシールドノズル９は、平面シールド用アタッチメント３の内側からアフターシールドガスを被溶接物Ｓ１の平面形状に沿って噴射することが可能となっている。

【0047】

撮像用アタッチメント５は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属又は金属、若しくは耐熱性及び難燃性を有した樹脂などからなり、アダプタ本体７（アダプタ２）の後面に対してネジ止め等により着脱自在に取り付けられている。

【0048】

撮像用アタッチメント５には、溶接ビードの状態を撮像するカメラユニット１２が絶縁筒１３を介して取り付けられている。撮像用アタッチメント５には、絶縁筒１３と連続した貫通孔（図示せず。）が設けられている。一方、アダプタ本体７には、この撮像用アタッチメント５の貫通孔と連続するように、下面と後面との間で貫通した貫通孔７ｃが設けられている（図５を参照。）。

【0049】

カメラユニット１２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力するカメラ本体１２ａと、カメラ本体１２ａの前方に取り付けられたレンズ鏡筒を内側に収容するレンズカバー１２ｂと、冷却ガス供給機構（図示せず。）と接続されることによって、レンズカバー１２ｂの内側に冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１２ｃと、絶縁筒１３と接続される接続筒１２ｄと、接続筒１２ｄとレンズカバー１２ｂとの間に介在されるスペーサ１２ｅとを有している。

【0050】

絶縁筒１３は、耐熱性及び難燃性を有した絶縁樹脂からなり、略円筒状に形成されている。絶縁筒１３は、撮像用アタッチメント５と接続筒１２ｄ（カメラユニット１２）との間に配置されることによって、撮像用アタッチメント５とカメラユニット１２との間を電気的に絶縁している。

【0051】

また、撮像用アタッチメント５には、冷却液の循環により冷却される冷却機構１４とが設けられている。冷却機構１４は、冷却水が循環される液流路（図示せず。）と、液流路に冷却水を供給する入側の接続部１４ａと、液流路から冷却水を排出する出側の接続部１４ｂとを有している。液流路は、撮像用アタッチメント５の内部に位置して設けられている。入側及び出側の接続部１４ａ，１４ｂは、撮像用アタッチメント５の上面に位置して設けられている。

【0052】

冷却機構１４では、これらの接続部１４ａ，１４ｂに冷却装置（チラー）が接続されることによって、液流路内の冷却水が循環されることで、撮像用アタッチメント５を冷却することが可能となっている。

【0053】

以上のような構成を有する第１の使用形態のアフターシールド治具１を用いて、図２に示す平板状の被溶接物Ｓ１に対して溶接を行う場合には、アフターシールドノズル９から被溶接物Ｓ１の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する。

【0054】

これにより、第１の使用形態では、平板状の被溶接物Ｓ１の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを適切に放出することができ、この溶接ビートを大気（空気）から遮断し、溶接ビートの酸化を抑えることが可能である。

【0055】

（第２の使用形態）
本実施形態のアフターシールド治具１は、第２の使用形態として、図６及び図７に示すように、アダプタ２に平面シールド用アタッチメント３及び延長シールド用アタッチメント６を取り付けて、平板状の被溶接物Ｓ１に対して溶接を行うことが可能である。

【0056】

具体的に、この第２の使用形態において、延長シールド用アタッチメント６は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属又は金属、若しくは耐熱性及び難燃性を有した樹脂などからなり、アダプタ本体７（アダプタ２）の後面に対してネジ止め等により着脱自在に取り付けられている。すなわち、この第２の使用形態は、上記撮像用アタッチメント５の代わりに、アダプタ２に延長シールド用アタッチメント６を取り付けた構成である。

【0057】

延長シールド用アタッチメント６の下面は、被溶接物Ｓ１の平面形状に対応して、平面シールド用アタッチメント３の後端側から溶接線方向の後方側を覆う平坦な形状となっている。また、延長シールド用アタッチメント６の下面は、平面シールド用アタッチメント３の下面と連続するように設けられている。

【0058】

延長シールド用アタッチメント６には、アフターシールドガスを噴射するアフターシールドノズル１５が設けられている。このため、延長シールド用アタッチメント６の下面には、アフターシールドノズル１５を形成する孔部１５ａと、孔部１５ａの先端下面（下端）から溶接線方向に延在する溝部１５ｂと、溝部１５ｂの下面側を溶接線方向に切り欠くスリット１５ｃとが設けられている。また、延長シールド用アタッチメント６のスリット１５ｃは、平面シールド用アタッチメント３のスリット３ｂと連続するように設けられている。

【0059】

アフターシールドノズル１５の先端には、アフターシールドガスを拡散して噴射させる拡散部材１１が取り付けられている。すなわち、この拡散部材１１は、延長シールド用アタッチメント６の下面側から孔部１５ａの内側に螺合により取り付けられている。

【0060】

また、延長シールド用アタッチメント６の上面には、バックシールドガスを孔部１５ａ（アフターシールドノズル１５）に導入するための接続部１５ｄが設けられている。

【0061】

これにより、アフターシールドノズル１５は、延長シールド用アタッチメント６の内側からアフターシールドガスを被溶接物Ｓ１の平面形状に沿って噴射することが可能となっている。

【0062】

また、アフターシールドノズル９とアフターシールドノズル１５とは、溶接線方向に複数並んで設けられ、且つ、隣り合うもの同士の間で独立した孔部５９ａ，１５ａにより構成されている。これにより、各孔部９ａ，１５ａ（アフターシールドノズル９，１５）から噴射されるアフターシールドガスを干渉させることなく、被溶接物Ｓ１に向けて適切に噴射させることが可能である。

【0063】

延長シールド用アタッチメント６には、冷却液の循環により冷却される冷却機構１６が設けられている。冷却機構１６は、冷却水が循環される液流路（図示せず。）と、液流路に冷却水を供給する入側の接続部１６ａと、液流路から冷却水を排出する出側の接続部１６ｂとを有している。液流路は、延長シールド用アタッチメント６の内部に位置して設けられている。入側及び出側の接続部１６ａ，１６ｂは、延長シールド用アタッチメント６の上面に位置して設けられている。

【0064】

冷却機構１６では、これらの接続部１６ａ，１６ｂに冷却装置（チラー）が接続されることによって、液流路内の冷却水が循環されることで、延長シールド用アタッチメント６を冷却することが可能となっている。

【0065】

以上のような構成を有する第２の使用形態のアフターシールド治具１を用いて、平板状の被溶接物Ｓ１に対して溶接を行う場合には、アフターシールドノズル９，１５から被溶接物Ｓ１の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する。

【0066】

これにより、第２の使用形態では、平板状の被溶接物Ｓ１の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを適切に放出することができ、この溶接ビートを大気（空気）から遮断し、溶接ビートの酸化を抑えることが可能である。

【0067】

また、第２の使用形態では、上述した延長シールド用アタッチメント６を用いることで、溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する範囲（長さ）を広げることが可能である。

【0068】

（第３の使用形態）
本実施形態のアフターシールド治具１は、第３の使用形態として、図８、図９及び図１０に示すように、アダプタ２に曲面シールド用アタッチメント４及び撮像用アタッチメント５を取り付けて、円筒状の被溶接物Ｓ２に対して溶接を行うことが可能である。

【0069】

具体的に、この第３の使用形態において、曲面シールド用アタッチメント４は、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属又は金属、若しくは耐熱性及び難燃性を有した樹脂などからなり、アダプタ本体７（アダプタ２）の下面に対してネジ止め等により着脱自在に取り付けられている。すなわち、この第３の使用形態は、上記平面シールド用アタッチメント３の代わりに、アダプタ２に曲面シールド用アタッチメント４を取り付けた構成である。

【0070】

曲面シールド用アタッチメント４の下面は、被溶接物Ｓ２の曲面形状に対応して、トーチノズル２３の先端側から溶接線方向の後方側を覆う湾曲形状となっている。また、曲面シールド用アタッチメント４には、アダプタ本体７（アダプタ２）の溝部９ｂと連続した溝部４ａと、溝部４ａの下面側を溶接線方向に切り欠くスリット４ｂとが設けられている。

【0071】

また、曲面シールド用アタッチメント４には、アフターシールドガスを噴射する複数のアフターシールドノズル１７が設けられている。このため、曲面シールド用アタッチメント４の下面には、各アフターシールドノズル１７を形成する複数の孔部１７ａが設けられている。

【0072】

各アフターシールドノズル１７の先端には、アフターシールドガスを拡散して噴射させる拡散部材１１が取り付けられている。すなわち、この拡散部材１１は、曲面シールド用アタッチメント４の下面側から各孔部１７ａの内側に螺合により取り付けられている。

【0073】

また、曲面シールド用アタッチメント４の後面には、バックシールドガスを各孔部１７ａ（アフターシールドノズル１７）に導入するための複数の接続部１７ｂが設けられている。

【0074】

これにより、各アフターシールドノズル１７は、曲面シールド用アタッチメント４の内側からアフターシールドガスを被溶接物Ｓ２の曲面形状に沿って噴射することが可能となっている。

【0075】

また、複数のアフターシールドノズル１７は、溶接線方向に複数並んで設けられ、且つ、隣り合うもの同士の間で独立した孔部１７ａにより構成されている。これにより、各孔部１７ａ（アフターシールドノズル１７）から噴射されるアフターシールドガスを干渉させることなく、被溶接物Ｓ２に向けて適切に噴射させることが可能である。

【0076】

撮像用アタッチメント５には、溶接ビードの状態を撮像するカメラユニット１２が絶縁筒１３を介して取り付けられている。一方、カメラユニット１２は、スペーサ１２ｅを省略し、接続筒１２ｄと絶縁筒１３とが直接接続された構成となっている。この場合、カメラユニット１２側から絶縁筒１３を介して撮像用アタッチメント５側に空気が流れ込まないように、絶縁筒１３の何れか一方の端部に透明カバー（図示せず。）を設けて、空気の流れ込みを遮断することが好ましい。

【0077】

以上のような構成を有する第３の使用形態のアフターシールド治具１を用いて、図８に示す円筒状の被溶接物Ｓ２に対して溶接を行う場合には、アフターシールドノズル１７から被溶接物Ｓ２の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを放出する。

【0078】

これにより、第３の使用形態では、円筒状の被溶接物Ｓ２の溶接直後に形成される溶接ビードに対してアフターシールドガスを適切に放出することができ、この溶接ビートを大気（空気）から遮断し、溶接ビートの酸化を抑えることが可能である。

【0079】

以上のように、本実施形態のアフターシールド治具１を用いて、上述した形状の異なる被溶接物Ｓ１，Ｓ２に対して溶接を行う場合には、被溶接物Ｓ１，Ｓ２の形状の違いに合わせて、トーチノズル２３の先端側から溶接線方向の後方側を覆う形状が異なるシールド用アタッチメント３，４を切替（交換）自在に用いること可能である。

【0080】

これにより、簡便な構造を有しつつ、被溶接物Ｓ１，Ｓ２の形状に対する位置合わせが容易なアフターシールド治具１を用いて、形状の異なる被溶接物Ｓ１，Ｓ２に対してアフターシールドガスを適切に放出し、溶接ビートの酸化を抑えることが可能である。

【0081】

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記シールド用アタッチメント３，４，６については、被溶接物Ｓ１，Ｓ２の形状やサイズ（長さや径）に合わせて、各アタッチメント３，４，６の形状やサイズ（長さや径）、アフターシールドノズル９，１５，１７の数などを適宜変更することが可能である。

【0082】

また、上記溶接用トーチ２１については、上述した非消耗式の溶接用トーチ（ＴＩＧ溶接用トーチ）を用いた場合に限らず、被溶接物に対してプラズマアークを放出するプラズマアーク溶接用トーチや、ＭＩＧ溶接用トーチなどの消耗式の溶接用トーチなどを用いることが可能である。溶接用電源装置４０についても、使用する溶接用トーチ２１に合わせたものを使用すればよい。

【符号の説明】

【0083】

１…アフターシールド治具 ２…アダプタ ３…平面シールド用アタッチメント ４…曲面シールド用アタッチメント ５…撮像用アタッチメント ６…延長シールド用アタッチメント ７…アダプタ本体 ８…絶縁部材 ９…アフターシールドノズル １０…冷却機構 １１…拡散部材 １２…カメラユニット １３…絶縁筒 １４…冷却機構 １５…アフターシールドノズル １６…冷却機構 １７…アフターシールドノズル ２０…溶接装置 ２１…溶接用トーチ ２２…非消耗電極 ２３…トーチノズル ３０…ワイヤー送給装置 ３１…フィラーガイド ４０…溶接用電源装置 ５０…アフターシールドガス供給装置 ６０…制御装置 １００…溶接システム Ｓ…被溶接物 Ｓ１…平板状の被溶接物 Ｓ２…円筒状の被溶接物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】