JP6084890B2 - 消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ - Google Patents

Description

本発明は、シールド性が向上された消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ（以下、溶接トーチという）に関するものである。

図２は、従来技術の溶接トーチ１の断面図であり、図３は、従来技術の溶接トーチ１の部分断面図である。図２及び図３において、トーチボディ２の先端部にチップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３の先端部に給電チップ４が取り付けられている。これらのトーチボディ２、チップボディ３及び給電チップ４は、軸心部にワイヤ挿通孔が形成されている。図示を省略した溶接ワイヤがこれらのワイヤ挿通孔を挿通して、図示を省略した溶接電源から給電チップ４と母材Ｗとの間に電力が供給される。溶接ワイヤが給電チップ４と内接触することによって、溶接ワイヤに電力が供給され、溶接ワイヤと母材Ｗとの間でアークが発生する。

オリフィス５はチップボディ３の先端部に設けられている。チップボディ３のシールドガス噴出口３ａから噴出されたシールドガスが、オリフィスのシールドガス噴出口５ａを通過することによってシールドガスが整流される。オリフィス５は、セラミックスなどの絶縁材料で形成されている。オリフィス５は、チップボディ３にスパッタが付着することを防止し、ノズル６がチップボディ３と電気的に短絡することを防止していている。オリフィスのシールドガス噴出口５ａから噴出されたシールドガスが、ノズル６の先端部から噴出されて、このシールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。

チップボディ３の周りにインシュレータ７が設けられ、インシュレータ７によってノズル６とチップボディ３とが絶縁されている。ノズル６の基端部の内周面に雌ねじが切られ、インシュレータ７の先端部の外周面に雄ねじが切られている。オリフィス５は、その基端部の外周面にフランジ５ｂが形成されていて、フランジ５ｂの下端部がノズル６の内面に設けられた突起部６ｂに引っ掛かる。オリフィス５はノズル６に対して固定されていない。ノズル６が給電チップ４とオリフィス５とを取り囲んで、ノズル６の基端部がインシュレータ７の先端部にねじ込まれる。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１２−０７１３１５号公報

従来技術の溶接トーチ１は、オリフィスのフランジ５ｂの外周面とノズル６の内周面との間や、オリフィスのフランジ５ｂの内周面とチップボディ３の外周面との間に隙間が有るために、溶接トーチ１の姿勢によっては、オリフィス５の軸心部とノズル６の軸心部とが一致しない場合がある。また、オリフィス５の先端部の内周面とチップボディ３の先端部の外周面との間とに隙間が有るために、溶接トーチ１の姿勢によっては、オリフィス５の軸心部とチップボディ３の軸心部とが一致しない場合がある。

その結果、溶接トーチ１の姿勢によっては、オリフィス５とチップボディ３との間の隙間の距離や、オリフィス５とノズル６との間の隙間の距離が片側に偏る。そのために、チップボディのシールドガス噴出口３ａから噴出されたシールドガスが、オリフィスのシールドガス噴出口５ａを通過し、ノズル６の先端部から噴出される過程において、偏流が生じる場合がある。その場合、ノズル６の先端部から噴出されるシールドガスが乱流となり、シールドガスによってアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽するシールド性が低減する場合がある。

本発明は、ノズルの先端部から噴出されるシールドガスのシールド性を向上させる溶接トーチを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
軸心部にワイヤ挿通孔が形成されたトーチボディと、
軸心部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記トーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
前記チップボディの周りに設けられたインシュレータと、
前記チップボディの先端部を取り囲み、シールドガスが噴出される噴出孔が形成されたオリフィスと、
軸心部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記チップボディの先端部に取り付けられて、溶接ワイヤに給電する給電チップと、
基端部が前記インシュレータの先端部にネジ止めされて、前記オリフィスと前記給電チップとを取り囲み、前記シールドガスが噴出されるノズルとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
前記オリフィスの基端部の外周面にテーパが形成されて、このテーパに対応するテーパが前記ノズルの内周面に形成され、
前記オリフィスの先端部の内周面にテーパが形成されて、このテーパに対応するテーパが前記チップボディの外周面に形成されたことを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。

請求項２の発明は、
前記インシュレータの先端部と前記オリフィスの基端部との間にガスケットが設けられたことを特徴とする請求項１記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。

本発明の溶接トーチは、オリフィスの軸心部とノズルの軸心部とが一致し、かつ、オリフィスの軸心部とチップボディの軸心部とが一致するために、従来技術の溶接トーチのように、溶接トーチの姿勢によって、オリフィスとノズル又はオリフィスとチップボディとのそれぞれの相関位置が変化して、ノズルの先端部から噴出されるシールドガスが偏流となることがない。従って、ノズルの先端部から噴出されるシールドガスが整流となり、ノズルの先端部から噴出されるシールドガスのシールド性を向上させることができ、安定した溶接品質を確保することができる。

本発明の溶接トーチ１１の部分断面図である。 従来技術の溶接トーチ１の断面図である。 従来技術の溶接トーチ１の部分断面図である。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接トーチ１１の部分断面図である。本発明の溶接トーチ１１のトーチボディとインシュレータと給電チップとは、図１に示した従来技術の溶接トーチ１のトーチボディ２とインシュレータ７と給電チップ４と同じである。図１において、トーチボディ２の先端部にチップボディ１２が取り付けられ、このチップボディ１２の先端部に給電チップ４が取り付けられている。これらのトーチボディ２、チップボディ１２及び給電チップ４は、軸心部にワイヤ挿通孔が形成されている。

オリフィス１３はチップボディ１２の先端部に設けられていて、オリフィス１３は、セラミックスなどの絶縁材料で形成されている。オリフィス１３は、チップボディ１２にスパッタが付着することを防止し、ノズル１４がチップボディ１２と電気的に短絡することを防止していている。チップボディ１２にシールドガス噴出口１２ａが形成され、オリフィス１３にシールドガス噴出口１３ａが形成されている。

オリフィス１３は、その基端部の外周面にフランジ１３ｂが形成されている。このフランジ１３ｂの外周面に第１オリフィステーパ１３ｃが形成されて、この第１オリフィステーパ１３ｃに対応するノズルテーパ１４ｃがノズル１４の内周面に形成されている。図３に示した従来技術の溶接トーチ１のノズルの内周面に形成された突起部６ｂは、本発明の溶接トーチ１１のノズル１４の内周面には形成されていない。オリフィス１３の先端部の内周面に第２オリフィステーパ１３ｄが形成されて、この第２オリフィステーパ１３ｄに対応するチップボディテーパ１２ｄがチップボディ１２の外周面に形成されている。

チップボディ１２の周りにインシュレータ７が設けられ、インシュレータ７によって、ノズル１４とチップボディ１２とが絶縁されている。ガスケット１５が、インシュレータ７の先端部とオリフィス１３の基端部との間に設けられている。このガスケット１５はリング形状で耐熱性を有していて、例えばゴム材質のＯリングが使用される。このガスケット１５の外周面は、ノズル１４の内周面と接触していて、ガスケット１５の内周面は、チップボディ１２の外周面と接触している。ノズル１４の基端部の内周面に雌ねじが切られ、インシュレータ７の先端部の外周面に雄ねじが切られている。ノズル１４が給電チップ４とオリフィス１３とを取り囲んで、ノズル１４の基端部がインシュレータ７の先端部にねじ込まれる。

上述したガスケット１５は、オリフィス１３の基端部の内周面とチップボディ１２の外周面との間の隙間からシールドガスが漏れることを防止している。また、ノズル１４をインシュレータ７にねじ込むときに、ガスケット１５を設けないときは、ノズル１４をねじ込み過ぎると、オリフィス１３が割れる可能性がある。しかし、ガスケット１５を設けることによって、ノズル１４をねじ込み過ぎた場合でも、オリフィス１３が割れることを防止している。

以下、動作を説明する。トーチボディ２の先端部にチップボディ１２が取り付けられ、このチップボディ１２の先端部に給電チップ４が取り付けられる。チップボディ１２の周りにインシュレータ７が取り付けられる。ガスケット１５内にチップボディ１２の先端部が挿入されて、ガスケット１５がインシュレータ７に当接する。オリフィス１３内にチップボディ１２の先端部が挿入されて、オリフィス１３の基端部がガスケット１５に当接する。また、チップボディテーパ１２ｄに第２オリフィステーパ１３ｄが当接する。

ノズル１４内に給電チップ４とオリフィス１３とが挿入されて、ノズルテーパ１４ｃが第１オリフィステーパ１３ｃに当接して、ノズル１４の基端部がインシュレータ７の先端部にねじ込まれる。これによって、ガスケット１５が、インシュレータ７の先端部とオリフィス１３の基端部との間に位置し、このガスケット１５の外周面は、ノズル１４の内周面と接触し、ガスケット１５の内周面は、チップボディ１２の外周面と接触している。この結果、オリフィス１３とインシュレータ７との間に気密性を有することができる。また、オリフィス１３の軸心部とノズル１４の軸心部とが一致し、かつ、オリフィス１３の軸心部とチップボディ１２の軸心部とが一致するように、オリフィス１３のノズル１４に対する位置と、オリフィス１３のチップボディ１２に対する位置とが固定される。

図示を省略した溶接ワイヤがトーチボディ２、チップボディ１２及び給電チップ４のワイヤ挿通孔を挿通して、図示を省略した溶接電源から給電チップ４と母材Ｗとの間に電力が供給される。溶接ワイヤが給電チップ４と内接触することによって、溶接ワイヤに電力が供給され、溶接ワイヤと母材Ｗとの間でアークが発生する。また、チップボディ１２のシールドガス噴出口１２ａから噴出されたシールドガスが、オリフィス１３のシールドガス噴出口１３ａを通過することによってシールドガスが整流される。そして、オリフィスのシールドガス噴出口１３ａから噴出されたシールドガスがノズル１４の先端部から噴出されて、シールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。

この結果、本発明の溶接トーチ１１は、オリフィス１３の軸心部とノズル１４の軸心部とが一致し、かつ、オリフィス１３の軸心部とチップボディ１２の軸心部とが一致するために、従来技術の溶接トーチ１のように、溶接トーチ１１の姿勢によって、オリフィス１３とノズル１４又はオリフィス１３とチップボディ１２とのそれぞれの相関位置が変化して、ノズル１４の先端部から噴出されるシールドガスが偏流となることがない。従って、ノズル１４の先端部から噴出されるシールドガスが整流となり、ノズル１４の先端部から噴出されるシールドガスのシールド性を向上させることができ、安定した溶接品質を確保することができる。

また、本発明の溶接トーチ１１は、オリフィス１３とチップボディ１２の間や、オリフィス１３とノズル１４との間がテーパによって接触しているために、これらの間に隙間が無く気密性を有していて、さらに、溶接トーチ１１の姿勢によってオリフィス１３とノズル１４との間に隙間が生じることが無い。従って、従来技術の溶接トーチ１のように、シールドガスが漏れることがなく、シールドガスの流量が不十分になることがない。また、従来技術の溶接トーチ１のように、シールドガスが漏れることを考慮してシールドガスを多く供給する必要がないので、シールドガスを節約することができる。

本発明の溶接トーチ１１は、溶接ロボットのマニピュレータの先端部に取り付けられて溶接を行う溶接トーチに適用されるだけではなく、溶接作業者が把持して溶接を行う溶接トーチにも適用される。

１ 溶接トーチ
２ トーチボディ
３ チップボディ
３ａ チップボディのシールドガス噴出口
４ 給電チップ
５ オリフィス
５ａ オリフィスのシールドガス噴出口
５ｂ オリフィスのフランジ
６ ノズル
６ｂ ノズルの突起部
７ インシュレータ
１１ 溶接トーチ
１２ チップボディ
１２ａ チップボディのシールドガス噴出口
１２ｄ チップボディテーパ
１３ オリフィス
１３ａ オリフィスのシールドガス噴出口
１３ｂ オリフィスのフランジ
１３ｃ 第１オリフィステーパ
１３ｄ 第２オリフィステーパ
１４ ノズル
１４ｃ ノズルテーパ
１５ ガスケット
Ｗ 母材

Claims (2)

1. 軸心部にワイヤ挿通孔が形成されたトーチボディと、
   軸心部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記トーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
   前記チップボディの周りに設けられたインシュレータと、
   前記チップボディの先端部を取り囲み、シールドガスが噴出される噴出孔が形成されたオリフィスと、
   軸心部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記チップボディの先端部に取り付けられて、溶接ワイヤに給電する給電チップと、
   基端部が前記インシュレータの先端部にネジ止めされて、前記オリフィスと前記給電チップとを取り囲み、前記シールドガスが噴出されるノズルとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
   前記オリフィスの基端部の外周面にテーパが形成されて、このテーパに対応するテーパが前記ノズルの内周面に形成され、
   前記オリフィスの先端部の内周面にテーパが形成されて、このテーパに対応するテーパが前記チップボディの外周面に形成されたことを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
2. 前記インシュレータの先端部と前記オリフィスの基端部との間にガスケットが設けられたことを特徴とする請求項１記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。

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