JP2000024780A - 狭隘部用ｔｉｇ溶接トーチおよび該トーチを用いての溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭隘部の内面に対してウィービング溶接を容
易に行うことができ、しかも製作が簡単で制作コストも
安いＴＩＧ溶接トーチを提供する。 【解決手段】 ＴＩＧ溶接トーチは、トーチ本体２０に
固定された電極棒２１の周囲に、シールドガスを流して
電極棒２１と溶接対象である母材との間にアークを発生
させるとともに、トーチ本体２０内に冷却媒体を循環さ
せ、電極棒２１及びその周辺を冷却しながら溶接を行
う。このような溶接トーチにおいて、トーチ本体２０を
細長い形状にして、その最も太い部分の断面形状をほぼ
円形に形成する一方、トーチ本体２１の内部に電極固定
部２４を設け、かつ電極棒２１を電極固定部２４に押圧
するボルト２５をトーチ本体先端に取り付けて、電極固
定部２４とボルト２５で電極棒２１を挟持することによ
り、電極棒２１をトーチ本体２０に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細長い角形筒状に
形成された構造体内面の溶接対象箇所に対して溶接を行
うのに好適な狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチおよび該トーチ
を用いての溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＩＧ溶接法は、Ａｒ（アルゴン）やＨ
ｅ（ヘリウム）などのシールドガスをタングステン電極
棒の周囲に流して溶接部を大気から遮蔽しながら、タン
グステン電極棒と母材との間にアークを発生させ、この
ときのアーク熱を利用して母材を溶融もしくは母材と溶
加材を溶融させて溶接する方法である。このようなＴＩ
Ｇ溶接法については、例えば、溶接学会発行の「溶接・
接合便覧」，丸善株式会社（平成２年４月５日），第II
編の第２５２頁〜第２５７頁に記述されている。

【０００３】通常、ＴＩＧ溶接トーチは、溶接電流が増
大すると、タングステン電極およびシールドガスを噴出
するガスノズルが過熱される恐れがある。これを防ぐた
めに、ＴＩＧ溶接トーチには、トーチ本体内に水を循環
させる冷却機構が設けられている。

【０００４】ここで、図８を用いてＴＩＧ溶接トーチの
各構成部分の構造とその働きを説明する。トーチ本体１
の先端部には、アークを発生するタングステン電極棒２
が取り付けられており、このタングステン電極棒２はシ
ールドガスが噴出するガスノズル３の中心に配置されて
いる。通常、タングステン電極棒２は約１５０〜２００
ｍｍ程度の長さで市販されているが、それをトーチ本体
１に取り付けるとトーチ本体１の上部に突き出てしまう
ため、突き出た部分はトーチキャップ４でカバーされ
る。また、トーチキャップ４をその軸を中心にして所定
方向に回転させると、電極棒把持機構が働いてタングス
テン電極棒２はトーチ本体１に固定されるようになって
いる。

【０００５】ガスノズル３の内部ではタングステン電極
棒２の周囲にガス通路５が形成され、このガス通路５は
シールドガスホース６を介して外部のシールドガス供給
源（図示省略）につながっている。また、タングステン
電極棒２には溶接電流ケーブル７が接続されている。前
述したように溶接時にタングステン電極棒２およびガス
ノズル３は過熱される恐れがあり、これを防ぐために、
トーチ本体１には冷却用給水ホース８を介して冷却水が
供給される。冷却水は冷却水通路９においてタングステ
ン電極棒２およびガスノズル３を冷却した後、冷却用排
水ホース１０を通って外部へ排水される。

【０００６】しかし、上記従来のＴＩＧ溶接トーチで
は、通常の溶接作業用として使用する際においては特に
問題ないが、溶接対象が狭隘部である場合、例えば図９
に示すような、上下左右方向が部材で囲まれた細長い角
形筒状の構造体１１に対して、その内側角部１１ａを長
手方向にすみ肉溶接する場合、トーチキャップやガスノ
ズルが邪魔になり、トーチ本体を構造体の内部に容易に
挿入することができない。

【０００７】従来のＴＩＧ溶接トーチでも、構造体に対
してトーチ本体を適宜傾斜させれば、トーチ本体を構造
体の内部に挿入することはできるが、このようにトーチ
本体を傾斜させて構造体の内部に無理に挿入した場合に
は、トーチ本体と母材との角度（位置角度）を所定の角
度に保持するのが難しく、溶接後の溶着金属に欠陥が発
生する可能性が大きくなる。

【０００８】そこで、特開昭６３−２９５０７１号公報
には、シールドガス供給管と冷却水供給管の先端に円筒
体を設け、前記両供給管で円筒体を支持するとともに、
円筒体に長さの短いタングステン電極棒を取り付けた溶
接トーチが提案されている。

【０００９】また、特開平６−９９２８０号公報には、
トーチ本体の先端部を湾曲させ、その湾曲した部分の端
面部に長さの短いタングステン電極棒を取り付けた溶接
トーチが提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記２つの公報に示さ
れた溶接トーチによれば、タングステン電極棒の長さが
短いので、図１０に示すように、トーチ本体１を傾斜さ
せることなく狭隘部に挿入することはできる。

【００１１】しかし、ウィービング溶接を行う場合に
は、図１１に示すように、トーチ本体１を左右に振る
と、トーチ本体１の上部又は下部が構造体の内面に干渉
してしまい、円滑に溶接作業を進めることができない。
円滑に溶接作業を進めるには、より広い空間が必要とな
る。

【００１２】また、特開昭６３−２９５０７１号公報に
示された溶接トーチでは、トーチ先端部を構成する部品
点数が多く各部品共に構造が複雑で、狭隘部用として製
作する場合には精密加工等の技術が必要となり、さらに
製作費が高価になるといった問題がある。さらに、特開
平６−９９２８０号公報に示された溶接トーチは、トー
チ本体内に水を循環させる冷却機構が設けられていない
ため、長時間連続して溶接を行った場合、電極棒および
トーチ本体内が過熱され、溶接トーチの寿命が低下する
といった問題がある。

【００１３】本発明の目的は、狭隘部の内面に対してウ
ィービング溶接を容易に行うことができるとともに、製
作が簡単で制作コストも安く、さらには寿命の長い狭隘
部用ＴＩＧ溶接トーチおよび該トーチを用いての溶接方
法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、トーチ本体に固定された
電極棒の周囲に、シールドガスを流して電極棒と溶接対
象である母材との間にアークを発生させるとともに、前
記トーチ本体内に冷却媒体を循環させ、前記電極棒及び
その周辺を冷却しながら溶接を行う狭隘部用ＴＩＧ溶接
トーチにおいて、前記トーチ本体を細長い形状にして、
その最も太い部分の断面形状をほぼ円形に形成する一
方、前記トーチ本体の内部に電極固定部を設け、かつ前
記電極棒を前記電極固定部に押圧する押圧部材を前記ト
ーチ本体先端に取り付けて、前記電極固定部と前記押圧
部材で前記電極棒を挟持することにより、前記電極棒を
前記トーチ本体に固定したことを特徴としている。

【００１５】上記構成によれば、トーチ本体はその最も
太い部分の断面形状がほぼ円形であるから、トーチ本体
を狭隘部に挿入し、電極棒の先端をトーチ本体の軸を中
心にして左右に振ることにより、狭隘部内面の溶接対象
箇所にウイービング溶接を行うことができる。また、電
極固定部と押圧部材で電極棒を挟持することにより、電
極棒をトーチ本体に固定する構造であるので、部品点数
が少なく、製作コストも安い。

【００１６】電極棒は、請求項２のようにトーチ本体の
中心軸に対して直角に固定されている。このように構成
すると、トーチ本体を狭隘部内に挿入して溶接を行う際
に、シールドガスが母材面に対して均一に広がって当た
ることになり、シールドガスで溶接部を均等に覆うこと
ができる。

【００１７】また、押圧部材は、請求項３のように電極
棒をトーチ本体の先端側から押圧する構成でもよいし、
もしくは請求項４のように電極棒をトーチ本体の側面側
から押圧する構成でもよい。

【００１８】押圧部材としては、請求項５のように、ト
ーチ本体または固定電極部に形成された雌ねじ部に螺合
するボルトで構成することができる。

【００１９】請求項６は上記溶接トーチを用いての溶接
方法の発明である。すなわち、請求項６に記載の発明
は、細長い角形筒状に形成された構造体内部に、細長い
形状をなし最も太い部分の断面形状がほぼ円形に形成さ
れたトーチ本体を挿入し、前記トーチ本体に取り付けら
れた電極棒の先端をトーチ本体の軸を中心にして左右に
振ることにより、前記構造体内面の溶接対象箇所にウイ
ービング溶接を行うことを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。

【００２１】（実施の形態１）図１は本発明に係る狭隘
部用ＴＩＧ溶接トーチの断面を示しており、（ａ）は中
心軸に沿った縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿
った断面図である。図２は、上記狭隘部用ＴＩＧ溶接ト
ーチの外観を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は上
面図、（ｃ）は左側面図である。図１及び図２に示すよ
うに、本発明の狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチはトーチ本体
２０が細長い形状に形成され、その最も太い部分の断面
形状はほぼ円形をなしている。

【００２２】アークを発生するタングステン電極棒２１
は、シールドガスを噴出するガスノズル２２の中心に配
置されている。本実施の形態では、長さの短いタングス
テン電極棒２１が取り付けられている。タングステン電
極棒は、通常、約１５０〜２００ｍｍ程度の長さで市販
されており、図１のタングステン電極棒２１は市販の電
極棒を適当な長さに切断して取り付けたものである。

【００２３】トーチボディ２３には固定電極部２４が取
り付けられている。トーチボディ２３は導電性の材料で
形成され、溶接電流はトーチボディ２３を介して固定電
極部２４に流れ、タングステン電極棒２１に給電され
る。トーチボディ２３の先端部には雌ねじ部２３ａが形
成され、この雌ねじ部２３ａには電極棒固定ボルト２５
が螺合している。電極棒固定ボルト２５の端面には六角
レンチ嵌合用の穴２５ａが設けられ、この穴２５ａに六
角レンチを嵌合させて電極棒固定ボルト２５を締め付け
ることにより、電極棒固定ボルト２５はタングステン電
極棒２１を押圧し、固定電極部２３との間にタングステ
ン電極棒２１を挟持する。これによって、タングステン
電極棒２１はトーチ本体２０に強固に固定されることに
なる。

【００２４】なお、タングステン電極棒２１を交換する
際には、電極棒固定ボルト２５の締め付けを緩めれば、
タングステン電極棒２１はトーチ本体２０から容易に取
り外すことができる。

【００２５】また、ガスノズル２２は、トーチ本体２０
の上部に設けられた細管状のシールドガス吹込ホース２
７を介して、外部のシールドガス供給源（図示省略）に
つながっている。電極棒２１の上方にはガスレンズ２８
が設けられ、シールドガス吹込ホース２７を通って供給
されたシールドガスは、ガスレンズ２８を通過した後に
ガスノズル２２の下部から溶接部へ噴出される。ガスレ
ンズ２８はシールドガスの流れを均一にして、シール効
果をよくする働きをする。

【００２６】タングステン電極棒２１、ガスノズル２２
及びトーチボディ２３等は、溶接時に過熱される恐れが
あり、これをふせぐために、トーチボディ２３の内側に
細管状の冷却用給水ノズル２９が設けられている。そし
て、この冷却用給水ノズル２９からトーチボディ２３の
内部に冷却水を流すことにより、タングステン電極棒２
１、ガスノズル２２及びトーチボディ２３等の冷却を行
っている。これらを冷却した冷却水は、冷却用給水ノズ
ル２９の外側を流れて後、外部へ排水される。なお、冷
却用給水ノズル２９からは冷却水の代わりに冷却空気を
流すようにしてもよい。

【００２７】溶接電流はトーチボディ２３を通じて流れ
るため、狭隘溶接部を溶接する際にトーチボディ２３の
一部が非溶接部に接触すると接触位置から溶接電流が流
れ出す恐れがある。これを防ぐために、トーチボディ２
３の外側は絶縁材３０で覆われている。

【００２８】上記構成の狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチによ
れば、トーチ本体２０はその最も太い部分の断面形状が
ほぼ円形であるから、例えば図３に示すように、トーチ
本体２０を狭隘部に挿入し、タングステン電極棒２１の
先端をトーチ本体２０の軸を中心にして左右に振ること
により、狭隘部内面の溶接対象箇所１１ａにウイービン
グ溶接を容易に行うことができる。

【００２９】（実施の形態２）図４は、実施の形態２に
よる狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチの内部構成を示してい
る。前述の実施の形態１では、電極棒固定ボルト２５が
トーチボディ２３の雌ねじ部２３ａに螺合するように構
成されていたが、本実施の形態では、電極棒固定ボルト
２５が電極固定部２４に形成された雌ねじ部２４ａに螺
合するようになっている。したがって、電極固定部２４
はタングステン電極部２１よりも先端側（図の左側）ま
で延設された形状をなしており、その先端部端面に雌ね
じ部２４ａが形成されている。なお、他の構成は基本的
には実施の形態１の場合と同様である。

【００３０】図５はタングステン電極棒２１の中心軸に
対して垂直な面で切ったときの、電極固定部２４と電極
棒固定ボルト２５との位置関係を示している。この図に
示すように、本実施の形態では、電極棒固定ボルト２５
がタングステン電極棒２１をトーチ本体の先端側から押
圧する構成である。電極棒固定ボルト２５でタングステ
ン電極棒２１を押圧するには、図６に示すようにトーチ
本体の側面側から押圧するようにしてもよい。また、ト
ーチ本体の側面側から押圧する場合は、図７に示すよう
にタングステン電極２１を傾斜させて固定することもで
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トーチ本体を細長い形状にして、その最も太い部分の断
面形状をほぼ円形に形成したので、トーチ本体を狭隘部
内に容易に挿入できるとともに、狭隘部内で電極棒の先
端をトーチ本体の軸を中心にして左右に振ることによ
り、狭隘部内面の溶接対象箇所に対してウイービング溶
接を容易に行うことができる。

【００３２】また、電極固定部と押圧部材で電極棒を挟
持することにより、電極棒をトーチ本体に固定する構造
であるので、部品点数が少なく製作コストも安い溶接ト
ーチを得ることができる。しかも、トーチ本体は冷却さ
れているので寿命も長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に形態１による狭隘部用ＴＩＧ溶
接トーチの内部構成を示し、（ａ）はその断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図２】図１の狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチの外観を示
し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は左
側面図である。

【図３】（ａ）は狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチでウイービ
ング溶接を行っている様子を示し、（ｂ）は（ａ）を左
方向から見たときの図である。

【図４】本発明の実施の形態２による狭隘部用ＴＩＧ溶
接トーチの断面図である。

【図５】電極棒をトーチ本体の先端側から押圧すること
により、電極棒をトーチ本体に固定した例を示した図で
ある。

【図６】電極棒をトーチ本体の側面側から押圧すること
により、電極棒をトーチ本体に固定した例を示した図で
ある。

【図７】電極棒を傾斜させて取り付けた変形例を示した
図である。

【図８】一般的なＴＩＧ溶接トーチの詳細構造図であ
る。

【図９】（ａ）は狭隘部の断面図、（ｂ）は（ａ）を左
方向から見たときの図である。

【図１０】従来のＴＩＧ溶接トーチですみ肉溶接を行っ
ている様子を示した図である。

【図１１】従来のＴＩＧ溶接トーチでウイービング溶接
を行っている様子を示した図である。

【符号の説明】

２０ トーチ本体 ２１ タングステン電極棒 ２２ ガスノズル ２３ トーチボディ ２４ 電極固定部 ２５ 電極棒固定ボルト ２７ シールドガス吸込ホース ２８ ガスレンズ ２９ 冷却用給水ノズル ３０ 絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 光明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 CC00 DA01 DD01 DF04 DF06 LC00 LF05 LH04 LH08 MA03 MB01 MC01 MD04 NA01 QA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーチ本体に固定された電極棒の周囲
   に、シールドガスを流して電極棒と溶接対象である母材
   との間にアークを発生させるとともに、前記トーチ本体
   内に冷却媒体を循環させ、前記電極棒及びその周辺を冷
   却しながら溶接を行う狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチにおい
   て、 前記トーチ本体を細長い形状にして、その最も太い部分
   の断面形状をほぼ円形に形成する一方、前記トーチ本体
   の内部に電極固定部を設け、かつ前記電極棒を前記電極
   固定部に押圧する押圧部材を前記トーチ本体先端に取り
   付けて、前記電極固定部と前記押圧部材で前記電極棒を
   挟持することにより、前記電極棒を前記トーチ本体に固
   定したことを特徴とする狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の狭隘部用ＴＩＧ溶接ト
   ーチにおいて、 前記電極棒は、前記トーチ本体の中心軸に対して直角に
   固定されていることを特徴とする狭隘部用ＴＩＧ溶接ト
   ーチ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の狭隘部用ＴＩＧ溶接ト
   ーチにおいて、 前記押圧部材は、前記電極棒を前記トーチ本体の先端側
   から押圧することを特徴とする狭隘部用ＴＩＧ溶接トー
   チ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の狭隘部用ＴＩＧ溶接ト
   ーチにおいて、 前記押圧部材は、前記電極棒を前記トーチ本体の側面側
   から押圧することを特徴とする狭隘部用ＴＩＧ溶接トー
   チ。
5. 【請求項５】 請求項１，３又は４に記載の狭隘部用Ｔ
   ＩＧ溶接トーチにおいて、 前記押圧部材は、前記トーチ本体または前記固定電極部
   に形成された雌ねじ部に螺合したボルトであることを特
   徴とする狭隘部用ＴＩＧ溶接トーチ。
6. 【請求項６】 細長い角形筒状に形成された構造体内部
   に、細長い形状をなし最も太い部分の断面形状がほぼ円
   形に形成されたトーチ本体を挿入し、前記トーチ本体に
   取り付けられた電極棒の先端をトーチ本体の軸を中心に
   して左右に振ることにより、前記構造体内面の溶接対象
   箇所にウイービング溶接を行うことを特徴とする溶接方
   法。