JP2007237247A - 溶接トーチアッセンブリおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トーチ本体を交換することなく、適宜、ＭＩＧ溶接用またはＴＩＧ溶接用のトーチとして用いることができる溶接トーチアッセンブリを提供する。
【解決手段】シールドガスを噴出するための外筒ノズル１内に溶接トーチ１が収容された溶接トーチアッセンブリＡ１であって、上記溶接トーチ２は、ワイヤ送給路２１ａを内部に備えるトーチボディ２１と、このトーチボディ２１の先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路２１ａにつながるワイヤ給送穴２４ａが縦貫するチップボディ２４と、このチップボディ２４の先端に着脱可能に取り付けられた給電チップ２６とを備えており、 上記給電チップ２６として、先端にタングステン電極２７を有するＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂが取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の溶接トーチを備える溶接トーチアッセンブリおよびその使用方法に関する。

従来より、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうアーク溶接技術として、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接やＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接が知られている。ＭＩＧ溶接は、消耗性の溶接ワイヤを給電チップ内に連続的に送給させ、このワイヤと母材との間に発生したアークが持続されて進行する溶接手法である。ＭＩＧ溶接は、入熱に対するワイヤの溶着効率がよく溶接速度が大きいという利点を有しており、例えば、一定の溶接強度が要求される厚板の溶接に適する。ＴＩＧ溶接は、非消耗性のタングステン電極と母材との間にアークを発生させ、そのアーク熱によって溶加材および母材を溶融して接合する溶接手法である。ＴＩＧ溶接は、アークによる母材の溶融操作と溶加材の溶融操作が独立して行なえるので溶着量の調整が容易であるという利点を有しており、例えば、薄板の仮付け溶接に適する。

一方、ＴＩＧ溶接用トーチおよびＭＩＧ溶接用トーチを備えたハイブリッドタイプの溶接トーチアッセンブリが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された溶接トーチアッセンブリにおいては、ＴＩＧ溶接用トーチおよびＭＩＧ溶接用トーチが絶縁体を挟んで１つの外筒ノズルの内部に配置されており、両トーチに対して溶接電源
が交互に供給されることにより、ＴＩＧ溶接およびＭＩＧ溶接の双方の特性を兼ね備えた溶接を行なうことができる。

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、溶接強度の向上のために溶接ビードを太くしたい場合には、対応することが困難である。例えば、ワークに対して行われる一連の溶接作業において、まず薄板に対して仮付けを行い、次いで厚板に対して太い溶接ビードを形成する場合には、薄板の仮付け溶接については、特許文献１に記載の溶接トーチアッセンブリを用いて主としてＴＩＧ溶接を行うことにより、対応することができる。しかし、厚板の溶接については、同文献の溶接トーチアッセンブリでは供給されるワイヤの本数は１本であるのでワイヤの供給量が不足し、溶接ビードを太くすることは困難である。このため、例えば２本のＭＩＧ溶接用トーチを備えたタンデムＭＩＧ溶接装置を別途準備しておき、当該溶接装置に切換えてから溶接作業を行う必要がある。したがって、このような場合には、作業効率が低下し、また、溶接設備が大型化することになる。

特開昭６３−１０１０８２号公報

本発明は、このような事情のもとに考え出されたものであって、トーチ本体を交換することなく、適宜、ＭＩＧ溶接用またはＴＩＧ溶接用のトーチとして用いることができる溶接トーチアッセンブリを提供することを主たる課題とする。本発明はまた、トーチ本体を交換することなく、適宜、タンデムＭＩＧ溶接、ＴＩＧ−ＭＩＧハイブリッド溶接またはタンデムＴＩＧ溶接用として用いることができる溶接トーチアッセンブリを提供することを他の課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明の第１の側面によって提供される溶接トーチアッセンブリは、シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、上記溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴としている。

本発明の第２の側面によって提供される溶接トーチアッセンブリは、シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも１つは、上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴としている。

本発明の第３の側面によって提供される溶接トーチアッセンブリは、シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも１つは、上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられているとともに、上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも他の１つは、上記給電チップとして、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が縦貫するＭＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴としている。

このような構成の溶接トーチアッセンブリによれば、各溶接トーチにおいて給電チップのみを交換するだけで異なる溶接手法（ＭＩＧ溶接とＴＩＧ溶接）に簡便に切り換えることができる。したがって、ワークに対して行われる一連の溶接作業において、途中で溶接手法を切り換える場合でも、作業効率の低下を抑制することができる。また、溶接手法を切り換える際に、給電チップ以外の構成については兼用することができるので、溶接設備の省スペース化およびコスト削減を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＴＩＧ溶接用給電チップは、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が縦貫するＭＩＧ溶接用給電チップの先端側にタングステン電極の外径よりも僅かに小さい内径の穴加工を施し、この穴にタングステン電極を嵌着することにより構成されている。

このような構成によれば、ＭＩＧ溶接用給電チップの先端側において簡便な改造を施すことにより、タングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップを得ることができる。

本発明の第４の側面によって提供される溶接トーチアッセンブリの使用方法は、シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に１または複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリの使用方法であって、各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディとを備え、上記チップボディの先端に取り付けられる給電チップとして、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が縦貫するＭＩＧ溶接用給電チップと、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップとの２種類を準備し、必要に応じて、上記各溶接トーチに対して上記ＭＩＧ溶接用給電チップまたは上記ＴＩＧ溶接用給電チップのうちのいずれか一方を選択して装着することを特徴としている。

このような使用方法は、本発明の第１および第２の側面に係る溶接トーチアッセンブリを用いて異なる溶接手法を効率よく実行するのに適している。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本発明に係る溶接トーチアッセンブリの一例を表す。溶接トーチアッセンブリＡ１は、溶接用の電源装置、電流電圧制御器、ワイヤ送給装置、シールドガスボンベなどを含んで構成されるタンデムＭＩＧ溶接装置の構成部分であり、外筒ノズル１と、２本の溶接トーチ２と、締付け金具３とを備える。

外筒ノズル１は、たとえば真鍮などの銅系の金属材料からなり、２本の溶接トーチ２を内挿するように構成されている。外筒ノズル１は、シールドガスとしてのアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスが図外のシールドガスボンベから供給されるように構成されている。外筒ノズル１にシールドガスが供給されると、当該シールドガスは、外筒ノズル１と各溶接トーチ２の隙間を通じて外筒ノズル１の先端から噴出される。

各溶接トーチ２は、トーチボディ２１と、ジョイント２２と、袋ナット２３と、チップボディ２４と、コイルライナ２５と、給電チップ２６とを備え、トーチボディ２１の上端と締付け金具３とが繋がる状態にて締付け金具３に固定されている。

トーチボディ２１は、縦貫するワイヤ送給路２１ａを有している。トーチボディ２１の下端には、筒状のジョイント２２が外嵌固定されている。ジョイント２２の外周には雄ねじ（図示せず）が形成されており、ジョイント２２の下端には、軸心方向に沿う複数の切欠き部２２ａが形成されている。なお、このジョイント２２には絶縁性が与えられ、２本の溶接トーチ２間が相互に絶縁されるようにしてある。

チップボディ２４は、縦貫するワイヤ給送穴２４ａを有している。チップボディ２４の上部には、外方に突出する複数の突出部２４ｂが形成されている。チップボディ２４は、突出部２４ｂがジョイント２２の切欠き部２２ａに係合した状態にて袋ナット２３をジョイント２２の外周の雄ねじに螺着することにより、トーチボディ２１に装着されている。この装着状態において、トーチボディ２１のワイヤ送給路２１ａとチップボディ２４のワイヤ給送穴２４ａとは連通している。チップボディ２４のワイヤ給送穴２４ａの下端には、雌ねじ２４ｃが形成されている。

コイルライナ２５は、溶接トーチ２に送給されるワイヤを給電チップ２６までガイドするためのものであり、可撓性を有する筒体とされている。コイルライナ２５は、トーチボディ２１のワイヤ送給路２１ａおよびチップボディ２４のワイヤ給送穴２４ａに跨って挿通されており、その先端は給電チップ２６の上端近傍まで延びている。すなわち、コイルライナ２５内にワイヤが送給されると、当該ワイヤは給電チップ２６まで適切に到達する。

給電チップ２６は、図外の電源装置から独立して電流電圧（溶接電源）が供給される部材であり、その上端には雄ねじ２６ｃが形成されている。給電チップ２６は、雄ねじ２６ｃがチップボディ２４の雌ねじ２４ｃに螺着されることにより、チップボディ２４に着脱可能に取り付けられている。本実施形態では、給電チップ２６として、ＭＩＧ溶接を行なうためのＭＩＧ溶接用給電チップ２６ＡまたはＴＩＧ溶接を行なうためのＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂのうちのいずれか一方が選択的に用いられる。

図１に表された溶接トーチアッセンブリＡ１においては、同図中右側の溶接トーチ２には、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａが装着され、同図中左側の溶接トーチ２には、ＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂが装着されている。

図２に表されるように、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａには、一端からから供給されたワイヤを他端に送り出すためのワイヤ送出穴２６ｄが縦貫するように形成されている。

ＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂは、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａを改造して作製されたものであり、図３に表されるように、ワイヤ送出穴２６ｄの先端に形成された所定径の座ぐり穴２６ｅと、この座ぐり穴２６ｅに嵌着されたタングステン電極２７と、チップの側面から螺合された止めねじ２８とを有している。ＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂの作製手順としては、例えば、まず、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａの先端側からタングステン電極２７の外径よりも僅かに小さい径のドリルを用いて所定深さまで座ぐり穴加工を施す。次いでチップの側面から座ぐり穴２６ｅまで貫通する雌ねじ２６ｆを形成する。次いで座ぐり穴２６ｅにタングステン電極２７を圧入する。次いで雌ねじ２６ｆに止めねじ２８を螺入して止めねじ２８の先端をタングステン電極２７に食い込ませることにより、タングステン電極２７がねじ止めされる。このようにタングステン電極２７がねじ止めされた構成では、溶接時の熱膨張により座ぐり穴２６ｅが拡径しても、タングステン電極２７が座ぐり穴２６ｅから脱落することは回避される。このように、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６ＡとＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂは、いずれも同じ雄ねじ２６ｃを備えるので、溶接トーチ２のチップボディ２４に対し、選択して取り付けることができる。

次に、上記構成を有する溶接トーチアッセンブリＡ１の使用方法の一例について図１、図４および図５を参照して説明する。

まず、溶接作業の開始に先立ち、溶接トーチ２の数量と同数のＭＩＧ溶接用給電チップ２６ＡおよびＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂを準備する。本実施形態では、２つのＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａと、２つのＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂとを準備する。

本実施形態では、溶接部に求められる溶接品質に応じて、２種類のチップ２６Ａ，２６Ｂのいずれかを各溶接トーチ２に装着し、溶接作業を行う。

例えば、まずＴＩＧ−ＭＩＧ溶接を行なう場合には、図１に示すように、２本の溶接トーチ２のうち、一方にＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂを装着し、他方にＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａを装着する。そして、ＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂに対しては、定電流特性を有する溶接電源が供給される。ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａに対しては、定電圧特性を有する溶接電源が供給されるとともに、ワイヤが送給される。外筒ノズル１の先端からシールドガスが噴出される。これにより、ＴＩＧ溶接およびＭＩＧ溶接が同時進行するＴＩＧ−ＭＩＧハイブリッド溶接を適切に実行することができる。

次いで、ＴＩＧ−ＴＩＧ溶接（タンデムＴＩＧ溶接）を行なう場合には、一方の溶接トーチ２に装着されたＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａを取り外し、これに代えて、ＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂを溶接トーチ２に装着する（図４参照）。そして、両方のＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂに対して、定電流特性を有する溶接電源が供給される。外筒ノズル１の先端からシールドガスが噴出される。これにより、タンデムＴＩＧ溶接を適切に実行することができる。

次いで、ＭＩＧ−ＭＩＧ溶接（タンデムＭＩＧ溶接）を行なう場合には、両方の溶接トーチ２に装着されたＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂを取り外し、これに代えて、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａを両方の溶接トーチ２に装着する（図５参照）。そして、両方のＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ａに対して、定電圧特性を有する溶接電源が供給されるとともに、ワイヤが送給される。外筒ノズル１の先端からシールドガスが噴出される。これにより、タンデムＭＩＧ溶接を適切に実行することができる。

このようなことから理解できるように、本実施形態の溶接トーチアッセンブリＡ１によれば、給電チップ２６のみを交換することにより、トーチ本体を含む溶接装置は兼用したまま種々なバリエーションの溶接（タンデムＭＩＧ溶接、ＴＩＧ−ＭＩＧハイブリッド溶接およびタンデムＴＩＧ溶接）を実行することができる。したがって、ワークに対して行われる一連の溶接作業において、途中で溶接手法を簡便に切り換えることができ、作業効率の低下を抑制することができる。加えて、タンデムＭＩＧ溶接、ＴＩＧ−ＭＩＧハイブリッド溶接およびタンデムＴＩＧ溶接を実行するにあたり、各溶接手法ごとに溶接装置を用意しておく必要がないので、溶接設備の省スペース化およびコスト削減を図ることができる。

また、本実施形態では、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６Ａの先端側において独自の改造を施すことにより、タングステン電極２７を有するＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂが得られる。そして、ＭＩＧ溶接用給電チップ２６ＡおよびＴＩＧ溶接用給電チップ２６Ｂの溶接トーチ２に対する取り付け部分（雄ねじ２６ｃ）は共通とされている。したがって、このような構成は、簡便に溶接手法を切り換えるうえで好適である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接トーチアッセンブリの各部の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。

上記実施形態では、２本の溶接トーチを備える構成について説明したが、本発明に係る溶接トーチアッセンブリは、１本のみの溶接トーチを備える構成であってもよいし、また、３本以上の溶接トーチを備える構成であってもよい。この場合、各溶接トーチに装着される給電チップとして、ＭＩＧ溶接用給電チップまたはＴＩＧ溶接用給電チップのいずれか一方を選択的に装着可能に構成することができる。

本発明に係る溶接トーチアッセンブリの一例を示す縦断面図である。 ＭＩＧ溶接用給電チップの縦断面図である。 ＴＩＧ溶接用給電チップの縦断面図である。 本発明に係る溶接トーチアッセンブリの使用方法の一例を示す縦断面図である。 本発明に係る溶接トーチアッセンブリの使用方法の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ１ 溶接トーチアッセンブリ
１ 外筒ノズル
２ 溶接トーチ
２１ トーチボディ
２１ａ ワイヤ送給路
２４ チップボディ
２４ａ ワイヤ給送穴
２６ 給電チップ
２６Ａ ＭＩＧ溶接用給電チップ
２６Ｂ ＴＩＧ溶接用給電チップ
２６ｄ ワイヤ送出穴
２６ｅ 座ぐり穴
２７ タングステン電極

Claims (6)

1. シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、
   上記溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、
   上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴とする、溶接トーチアッセンブリ。
2. シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、
   各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、
   上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも１つは、上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴とする、溶接トーチアッセンブリ。
3. シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリであって、
   各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディと、このチップボディの先端に着脱可能に取り付けられた給電チップとを備えており、
   上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも１つは、上記給電チップとして、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップが取り付けられているとともに、上記複数の溶接トーチのうちの少なくとも他の１つは、上記給電チップとして、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が縦貫するＭＩＧ溶接用給電チップが取り付けられていることを特徴とする、溶接トーチアッセンブリ。
4. 上記ＴＩＧ溶接用給電チップは、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が貫通するＭＩＧ溶接用給電チップの先端側にタングステン電極の外径よりも僅かに小さい内径の穴加工を施し、この穴にタングステン電極を嵌着することにより構成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接トーチアッセンブリ。
5. シールドガスを噴出するための外筒ノズル内に１または複数の溶接トーチが収容された溶接トーチアッセンブリの使用方法であって、
   各溶接トーチは、ワイヤ送給路を内部に備えるトーチボディと、このトーチボディの先端に取り付けられ、かつ、上記ワイヤ送給路につながるワイヤ給送穴が縦貫するチップボディとを備え、
   上記チップボディの先端に取り付けられる給電チップとして、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が縦貫するＭＩＧ溶接用給電チップと、先端にタングステン電極を有するＴＩＧ溶接用給電チップとの２種類を準備し、必要に応じて、上記各溶接トーチに対して上記ＭＩＧ溶接用給電チップまたは上記ＴＩＧ溶接用給電チップのうちのいずれか一方を選択して装着することを特徴とする、溶接トーチアッセンブリの使用方法。
6. 上記ＴＩＧ溶接用給電チップは、上記ワイヤ給送穴につながるワイヤ送出穴が貫通するＭＩＧ溶接用給電チップの先端側にタングステン電極の外径よりも僅かに小さい内径の穴加工を施し、この穴にタングステン電極を嵌着することにより構成されたものである、請求項５に記載の溶接トーチアッセンブリの使用方法。

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