CN103480957A - 等离子焊枪以及等离子焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在非消耗式电极和母材之间能供给所希望的量的等离子气体并且能充分供给保护气体的等离子焊枪以及等离子焊接装置。等离子焊枪(100)具备：在与母材(W)之间使等离子弧(PA)产生的非消耗式电极(11)；向母材(W)喷出等离子气体(PG)以及保护气体(SG)的喷嘴(12)；使等离子气体(PG)流通的等离子气体流路(13)、以及与等离子气体流路(13)相隔开并且使保护气体(SG)流通的保护气体流路(14)。独立调整等离子气体流路(13)中流通的等离子气体(PG)的量以及保护气体流路(14)中流通的保护气体(SG)的量。如此，能够分别供给等离子气体(PG)与保护气体(SG)。

Description

等离子焊枪以及等离子焊接装置
技术领域
本发明涉及针对母材进行等离子弧焊的等离子焊枪以及等离子焊接装置。
背景技术
现有技术中提出了通过弧焊对由铝等金属构成的母材进行接合的等离子焊枪(例如，参照专利文献1)。图4表示专利文献1所记载的等离子焊枪的主要部分。图4所示的等离子焊枪90具备：喷嘴91、非消耗式电极92、形成于喷嘴91和非消耗式电极92之间的气体流通部93、等离子贯通孔94、保护贯通孔95。等离子贯通孔94以及保护贯通孔95分别与气体流通部93相连通。气体流通部93中被供给氩气等的非活性气体G，供给到气体流通部93的非活性气体G的一部分将被送至等离子贯通孔94，作为等离子气体PG而利用。通过供给等离子气体PG，在非消耗式电极92和母材96之间产生等离子弧PA。同时，供给至气体流通部93的非活性气体G的一部分被送至保护贯通孔95，从保护贯通孔95作为保护气体SG而向焊接方向前方的母材96喷出。保护气体SG形成将等离子弧PA和母材96的被焊接部与大气之间相遮蔽隔离的状态。通过等离子弧PA在母材96的被焊接部形成熔化池。保护气体SG具有防止该熔化池氧化的作用。
而另一方面，等离子气体PG的流量较大地影响到等离子弧PA的焊接能力。等离子气体PG的流量不充分的情况下，可能成为不能充分确保熔化池的溶化深度的情形。因此，虽希望按照等离子气体PG的流量成为充分的流量值的方式进行调整，但根据上述的构成却难以单独对等离子气体PG的流量进行调整。
另外，等离子焊枪90中，从保护贯通孔95仅向焊接方向前方而喷出保护气体SG。因此，存在不能完全遮蔽焊接方向后方所存在的熔化池这样的情况。在这样的情况下，则担心焊接品质的降低。
专利文献1：JP特开2011-177743号公报
发明内容
本发明是基于上述事情而开发的，以提供在非消耗式电极和母材之间可供给所希望的量的等离子气体且可充分供给保护气体的等离子焊枪以及等离子焊接装置作为课题。
本发明的第1侧面所提供的等离子焊枪的特征在于，具备：在与母材之间使等离子弧产生的非消耗式电极；向所述母材喷出等离子气体以及保护气体的喷嘴；使所述等离子气体流通的等离子气体流路；和与所述等离子气体流路相隔开且使所述保护气体流通的保护气体流路，所述等离子气体流路中流通的等离子气体的量以及所述保护气体流路中流通的保护气体的量被独立地调整。
根据这样的构成，所述等离子气体流路和所述保护气体流路相隔开，并且分别对所述等离子气体流路中流通的等离子气体的量和所述保护气体流路中流通的保护气体的量进行调整。因此，例如，使在所述非消耗式电极和所述母材之间供给的保护气体的量发生增减的情况下，所述等离子气体的量非意图地进行变化的情形将不易发生。相反，在使等离子气体的量发生增减的情况下，保护气体的量发生变化的情形也难以产生。因此，如利用基于本发明的焊枪，能够在所述非消耗式电极和所述母材之间供给所希望的量的等离子气体且能够充分供给保护气体。通过持续供给所希望的量的等离子气体，能够更易于进行等离子弧的控制。
在本发明的优选的实施方式中，所述喷嘴具有用于容纳所述非消耗式电极的轴孔、和按照包围所述轴孔的方式形成的筒状主体，所述等离子气体流路设于所述筒状主体和所述非消耗式电极之间，所述保护气体流路形成于所述筒状主体中。
本发明的优选的实施方式中，所述保护气体流路具有面临所述母材的开口部、和与所述开口部直接相通的直线部，所述直线部沿着所述轴孔所延伸的方向而进行延伸。
本发明的优选的实施方式中，设有多个所述开口部，按照各所述直线部与多个所述开口部的任一个直接相通的方式，设有多个所述直线部，多个所述直线部被配置成包围所述轴孔。
本发明的第2侧面所提供的等离子焊接装置的特征在于，具备：本发明的第1侧面所提供的等离子焊枪；与所述等离子气体流路以及所述保护气体流路连接的气体供给单元；介于所述气体供给单元与所述等离子气体流路之间的用于对所述等离子气体流路中流通的等离子气体的量进行调整的等离子气体调整单元；和介于所述气体供给单元与所述保护气体流路之间的用于对所述保护气体流路中流通的保护气体的量进行调整的保护气体调整单元。
本发明的其他特征以及优点通过参照添加附图以下地进行的详细说明将变得更明了。
附图说明
图1是表示基于本发明的等离子焊接装置的一个示例的概略构成图。
图2是图1所示的等离子焊枪的主要部分截面图。
图3是图2所示的等离子焊枪的主要部分俯视图。
图4是表示现有的等离子焊枪的一个示例的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的优选的实施方式，参照附图进行具体说明。
图1表示基于本发明的等离子焊接装置的一个示例。图1所示的等离子焊接装置A具备：等离子焊枪100、机械手20、电源装置30、Ar气体供给单元41、He气体供给单元42、等离子气体调整单元51、保护气体调整单元52、气体流路61、62、63、64以及控制单元70。图2以及图3表示等离子焊枪100的主要部分。等离子焊接装置A诸如用于对Al-Mg合金的板进行相对接的母材W实施等离子焊接。如图1所示，母材W与电源装置30连接。
如图2所示，等离子焊枪100具备非消耗式电极11、喷嘴12、等离子气体流路13、保护气体流路14。非消耗式电极11诸如是由钨构成的金属棒，是用于在与母材W之间施加交流电弧电压的电极。如图1所示，非消耗式电极11与电源装置30连接，在与母材W之间施加交流电弧电压时，则在与母材W之间产生等离子弧PA。
喷嘴12具有用于容纳非消耗式电极11的轴孔121、和按照包围轴孔121的方式而形成的筒状主体122。轴孔121按照沿着图2的上下方向而延伸的方式形成。筒状主体122例如由铜等的金属构成，呈中空圆筒状地形成。在筒状主体122的面临母材W的前端部123，形成有圆形的开口124。在图2中，前端部123按照在上下方向上的越接近母材W的位置其直径越变小的方式形成。因此，开口124的直径比轴孔121的直径要小。另外，也可根据需要，筒状主体122具有水冷结构。
图3是从上方观察喷嘴12的图2所表现的部分的上端时的图。如图3所示，非消耗式电极11、轴孔121以及筒状主体122呈同心圆状地形成。
等离子气体流路13设于筒状主体122和非消耗式电极11之间。对等离子气体流路13供给等离子气体PG。等离子气体PG例如是Ar，其流量为0.5～3.0L/分钟的程度。更具体而言，等离子气体PG是从Ar供给单元41经由流路61、62而供给到气体流路13，在离子气体流路13中流通。该等离子气体PG按照包围消耗式电极11的方式流动后，从开口124喷出。以等离子气体PG为介质来产生等离子弧PA。
保护气体流路14与等离子气体流路13相隔开，且按照使保护气体SG流通的方式形成在筒状主体122中。如图2所示，保护气体流路14具有面临母材W的开口部141、和与开口部141直接相通的直线部142。直线部142沿着轴孔121所延伸的方向(图2中的上下方向)而进行延伸。
本实施方式中，设有12个开口部141，并按照各个直线部142与多个开口部141的任意一个直接相通的方式而设有多个直线部142。如图3所示，多个直线部142按照包围轴孔121的方式而进行配置。具体而言，12个直线部142沿着轴孔121的同心圆的圆C的圆周方向，按每30°一个地进行排列。
保护气体SG例如是30％Ar-70％He的混合气体，其流量是15L/分钟的程度。保护气体SG中的Ar气体是从Ar气体供给单元41经由气体流路61、64而被供给至保护气体流路14。另外，保护气体SG中的He气体是从He气体供给单元42经由气体流路63、64而被供给至保护气体流路14。该保护气体SG在保护气体流路14的直线部142中流通，并从开口部141喷出，实现使等离子气体PG以及等离子弧PA进行紧缩的功能。
机械手20能使等离子焊枪100相对于母材W而进行移动。
Ar气体供给单元41例如是封入有Ar气体的储气瓶，如图1所示，其与气体流路61相连接。气体流路61分为二路，一个与等离子气体调整单元51连接，另一个与保护气体调整单元52连接。
He气体供给单元42例如是封入有He气体的储气瓶，其与气体流路63相连接。气体流路63与保护气体调整单元52连接。Ar气体供给单元41以及He气体供给单元42与本发明的权利要求中所称的气体供给单元相当。
等离子气体调整单元51例如是电动阀，其介于Ar气体供给单元41和等离子气体流路13之间，对等离子气体流路13中流通的等离子气体PG的量进行调整。具体而言，等离子气体调整单元51设于气体流路61和气体流路62之间，气体流路62与等离子气体流路13连接。
保护气体调整单元52例如是电动阀，其介于Ar气体供给单元41以及He气体供给单元42、和保护气体流路14之间，对保护气体流路14中流通的保护气体SG的量进行调整。具体而言，保护气体调整单元52与气体流路61、63、64相连接，对从气体流路61以及气体流路63流来的Ar气体以及He气体的流量进行调整，并作为保护气体SG向气体流路64送出。气体流路64与保护气体流路14连接。
控制单元70具有未图示的微机以及存储器。控制单元70控制非消耗式电极11和母材W之间的电压，并控制等离子气体调整单元51以及保护气体调整单元52的阀的开闭。控制单元70分别控制等离子气体调整单元51的阀的开闭和保护气体调整单元52的阀的开闭。因此，等离子焊枪100能够对等离子气体流路13中流通的等离子气体PG的量以及保护气体流路14中流通的保护气体SG的量进行独立调整。
接下来，对等离子焊枪100以及等离子焊接装置A的作用进行说明。
根据本实施方式，等离子气体PG的量和保护气体SG的量被独立调整，并且，以各自的路径进行供给。因此，例如，即使在进行使保护气体SG的量进行增减的调整的情况下，也能够不使等离子气体PG的量非意图地发生变化地，将等离子气体PG的量设为所希望的值。相反，即使在对等离子气体PG的量进行调整的情况下，保护气体SG的量也不会发生变化。即，根据等离子焊枪100以及等离子焊接装置A，在非消耗式电极11和母材W之间能够供给所希望的量的等离子气体PG，并且能够充分供给保护气体SG。由于能够按照意图来设定等离子气体PG的量，所以，更易于控制等离子弧PA。
本实施方式中，如图3所示，保护气体流路14沿着包围等离子气体流路13的圆C的圆周方向而均等地进行配置。因此，能够使保护气体SG更可靠地密封等离子气体PG，能够更恰当地实现使等离子气体PG以及等离子弧PA紧缩的功能。另外，现有的等离子焊枪90参照图4)中，由于使保护气体SG仅向前方喷出故熔化池的遮蔽并不完全，而根据本实施方式的构成，能够更恰当地进行熔化池的遮蔽。
本发明所涉及的等离子焊枪以及等离子焊接装置并不限于上述的实施方式。关于本发明所涉及的等离子焊枪以及等离子焊接装置的各部的具体构成，能够自由进行各种设计变更。
保护气体流路14的开口部141以及直线部142的个数、配置并不限于上述的实施方式，只要能使等离子弧PA紧缩并能够实现熔化池的遮蔽的构成即可。例如，开口部141的形状并不限于圆形，能够呈沿着圆C的圆周的圆弧状地形成。
标号说明
A        等离子焊接装置
C        圆
W        母材
PA       等离子弧
PG       等离子气体
SG       保护气体
100      等离子焊枪
11       非消耗式电极
12       喷嘴
121      轴孔
122      筒状主体
123      前端部
124      开口
13       等离子气体流路
14       保护气体流路
141      开口部
142      直线部
20       机械手
30       电源装置
41       Ar气体供给单元
42       He气体供给单元
51       等离子气体调整单元
52       保护气体调整单元
61、62、63、64     气体流路
70       控制单元

Claims (5)

1.一种等离子焊枪，其特征在于，具备：
非消耗式电极，在与母材之间使等离子弧产生；
喷嘴，其向所述母材喷出等离子气体以及保护气体；
等离子气体流路，其使所述等离子气体流通；和
保护气体流路，其与所述等离子气体流路相隔开且使所述保护气体流通，
所述等离子气体流路中流通的等离子气体的量以及所述保护气体流路中流通的保护气体的量被独立地调整。
2.根据权利要求1所述的等离子焊枪，其特征在于，
所述喷嘴具有容纳所述非消耗式电极的轴孔、和按照包围所述轴孔的方式形成的筒状主体，
所述等离子气体流路设于所述筒状主体和所述非消耗式电极之间，
所述保护气体流路形成于所述筒状主体中。
3.根据权利要求2所述的等离子焊枪，其特征在于，
所述保护气体流路具有面临所述母材的开口部、和与所述开口部直接相通的直线部，
所述直线部沿着所述轴孔所延伸的方向进行延伸。
4.根据权利要求3所述的等离子焊枪，其特征在于，
设有多个所述开口部，
设有多个所述直线部，使得各个所述直线部与多个所述开口部的任意一个直接相通，
多个所述直线部被配置成包围所述轴孔。
5.一种等离子焊接装置，其特征在于，具备：
权利要求1至4中任意一项所述的等离子焊枪；
气体供给单元，其与所述等离子气体流路以及所述保护气体流路连接；
等离子气体调整单元，其介于所述气体供给单元与所述等离子气体流路之间，对所述等离子气体流路中流通的等离子气体的量进行调整；和
保护气体调整单元，其介于所述气体供给单元与所述保护气体流路之间，对所述保护气体流路中流通的保护气体的量进行调整。
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