JP2001018069A

JP2001018069A - アーク溶接機のトーチ用チップ

Info

Publication number: JP2001018069A
Application number: JP11188417A
Authority: JP
Inventors: Seikichi Nakajima; 清吉中嶋; Kazunobu Nakajima; 和伸中嶋
Original assignee: CAT KK; N & S Kk; N&S KK
Current assignee: CAT KK; N & S Kk; N&S KK
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間に亘って使用でき、コスト的に有利と
なるアーク溶接機のトーチ用チップを提供すること。【解決手段】チップ本体７の内部に形成された貫通孔
１１に導電性のコイル８が収納され、コイル８の中心孔
８Ｄに溶接ワイヤ１６が挿通されるトーチ用チップにお
いて、コイル８を溶接ワイヤ挿通方向と直交する断面に
おいて非円形である四角形とし、コイル８と溶接ワイヤ
１６との間にできる隙間１８にスラッジ等が退避移動で
きるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接機に使
用されるトーチ用チップに係り、特に、チップ本体の内
部に導電性のコイルが収納され、このコイルの中心孔に
溶接ワイヤが挿通されるようになっているトーチ用チッ
プの改良に関する。

【０００２】

【背景技術】アーク溶接機のトーチは、炭酸ガスなどの
シールドガスを噴射するノズルと、このノズルの内部に
挿入配置されたチップとを含んで構成され、このチップ
の内部の貫通孔に溶接ワイヤが挿通される。溶接ワイヤ
供給装置のボビンに巻回収容されている溶接ワイヤは、
送給ローラを有する送給装置によってボビンから繰り出
され、チップの先端から導出された溶接ワイヤと被溶接
物との間に、チップから供給された電力によるアークが
発生することにより、ノズルから噴射したシールドガス
で大気と遮断されたシールドガス雰囲気中において、溶
接ワイヤ及び被溶接物の溶接面が溶融され、溶接がなさ
れる。

【０００３】溶接ワイヤはボビンからトーチ側へ送られ
るときに送給装置の送給ローラで直線状に矯正される
が、ボビンに巻回収容されていた溶接ワイヤを完全に直
線状に矯正することはできず、スプリングバックにより
多少湾曲状態になってチップに送られる。これによる
と、チップの内部の貫通孔の内面やチップ先端のワイヤ
導出孔の内面に溶接ワイヤが接触するため、この接触が
生ずるチップの箇所が摩耗、変形してしまい、この結
果、所定の溶接部位へ溶接ワイヤを適正に誘導すること
ができず、頻繁にチップを交換しなければならなくな
る。。

【０００４】このような問題を解決するための従来技術
として、トーチ用チップを、チップ本体と、このチップ
本体の内部の貫通孔に収納したコイルとを有するものと
し、このコイルの中心孔に溶接ワイヤを挿通させるよう
にした構成が知られており、導電性を有するコイルを介
してチップから溶接ワイヤへアーク用の電力が供給され
るとともに、溶接ワイヤがスプリングバックで湾曲して
も、これに追従して弾性変形するコイルによって溶接ワ
イヤがチップの内部を通過し易くし、所定どおり溶接ワ
イヤを誘導できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】各種の溶接ワイヤに
は、素材に脱酸効果を有するＳｉ、Ｍｎ金属を含有した
ソリッドワイヤ、アーク安定剤、脱酸剤、スラグ形成剤
などがワイヤ内部に埋め込まれたコアードワイヤ、及び
ワイヤ表面にＣｕメッキが施されたメッキワイヤがあ
る。

【０００６】例えば、フラックス入りコアードワイヤを
使用した場合、チップ本体の内部の貫通孔にコイルを収
納したトーチ用チップを使用しても、溶接時に気化した
フラックス等が残留酸素や遊離酸素で酸化されることに
より生ずるスラッジがコイルやチップ本体と溶接ワイヤ
との間に短時間の溶接作業の実施で固着してしまう。こ
のため、被溶接物側への溶接ワイヤの誘導が困難にな
り、長期間に亘るチップの使用が難しくなる。これと同
様な問題はメッキワイヤを使用した場合にも生じ、溶接
ワイヤから剥離したメッキがコイルやチップ本体と溶接
ワイヤとの間に固着することにより、被溶接物への溶接
ワイヤの誘導が困難になる。

【０００７】また、上記のいずれの溶接ワイヤを使用し
た場合にも、コイルと溶接ワイヤとの間には溶接工場で
発生する塵埃が溜まり、この塵埃のためにチップ本体の
内部でスパークが生じ、このため、チップ本体の内面が
荒れてしまってチップの寿命が低下することもあり、こ
れによってもチップの長期間に亘る使用が困難になるこ
とがある。

【０００８】また、チップ本体の内部の貫通孔に中心孔
で溶接ワイヤを誘導するコイルを収納しても、スプリン
グバックで湾曲しようとする溶接ワイヤを被溶接物側へ
直線状に誘導するためのコイルの先端部は、コイルの他
の部分よりも大きく摩耗してしまい、この摩耗によって
もコイルが構成部品となっているチップを長期間に亘っ
て使用することは困難になる。

【０００９】本発明の目的は、長期間に亘って使用でき
るようになり、コスト的に有利となるアーク溶接機のト
ーチ用チップを提供するところにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアーク溶接
機のトーチ用チップは、チップ本体と、このチップ本体
の内部の貫通孔に収納された導電性のコイルとを有し、
このコイルの中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶
接機のトーチ用チップにおいて、コイルにおける溶接ワ
イヤ挿通方向と直交する断面でのコイル内周面が非円形
となっていることを特徴とするものである。

【００１１】このトーチ用チップによると、コイルにお
ける溶接ワイヤ挿通方向と直交する断面でのコイル内周
面が非円形となっているため、コイル内周面と断面円形
の溶接ワイヤとの間に隙間ができる。このため、溶接時
に発生するスラッジやメッキワイヤから剥がれたメッ
キ、さらには工場の塵埃は、溶接ワイヤとコイルの間に
侵入しても、溶接ワイヤの送給移動によりこの隙間へ退
避移動し、さらにこれらは溶接ワイヤの送給移動により
コイル先端側へと移行して、コイル巻き線間からチップ
本体とコイルとの間やチップ外部へ移動する。このた
め、上記スラッジ等は溶接ワイヤとコイルとの間に溜ま
らず、コイルによる溶接ワイヤの所定どおりの誘導は確
保されるため、チップを長期間に亘って使用できるよう
になる。

【００１２】以上において、コイルにおける溶接ワイヤ
挿通方向と直交する断面でのコイル内周面を非円形と
し、これによって断面円形の溶接ワイヤとの間に隙間を
設けることは、例えば、コイル内周面を多角形とするこ
とや、コイル内周面を楕円形とすることにより実現でき
る。

【００１３】コイル内周面を多角形にする場合には、そ
の多角形は四角形でもよく、三角形や五角形、六角形で
もよく、その他の多角形でもよい。また、コイル外周面
は通常のコイルと同じく円形でもよいが、コイル内周面
の成形加工の都合等に応じて、コイル外周面も多角形と
してもよい。

【００１４】また、本発明に係るアーク溶接機のトーチ
用チップは、チップ本体と、このチップ本体の内部の貫
通孔に収納された導電性のコイルとを有し、このコイル
の中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶接機のトー
チ用チップにおいて、コイルが時効処理されていること
を特徴とするものである。

【００１５】このトーチ用チップによると、コイルは時
効処理されて硬度が大きくなっているため、コイルの中
心孔に溶接ワイヤが挿通され、溶接ワイヤの誘導が行わ
れても、コイルの摩耗量を少なくできる。このため、コ
イルの寿命が長くなり、チップを長期間に亘って使用で
きるようになる。

【００１６】さらに、本発明に係るアーク溶接機のトー
チ用チップは、チップ本体と、このチップ本体の内部の
貫通孔に収納された導電性のコイルとを有し、このコイ
ルの中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶接機のト
ーチ用チップにおいて、コイルにおける溶接ワイヤ挿通
方向の少なくとも先端側の端部が密巻きとなっているこ
とを特徴とするものである。

【００１７】このトーチ用チップによると、コイルにお
ける溶接ワイヤ挿通方向の少なくとも先端側の端部が密
巻きとなっているため、ボビンから繰り出され、チップ
先端から被溶接物側へ導出される溶接ワイヤのスプリン
グバックによる湾曲は、溶接ワイヤを直線状にして被溶
接物へ誘導しようとするチップ先端に位置するコイルの
密巻き部で抑えられることになり、このため、このコイ
ルの密巻き部によってコイル先端部の摩耗を少なくで
き、これにより、チップを長期間に亘り使用することが
可能になる。

【００１８】このトーチ用チップにおいて、コイルにお
ける溶接ワイヤ挿通方向の先端側の端部だけを密巻きと
してもよいが、両方の端部を密巻きとし、中間部を粗巻
きとすることがより好ましい。

【００１９】このようにすると、一方の端部の密巻き部
の摩耗が進行し、その密巻き部で溶接ワイヤを被溶接物
の所定部位へ適正に誘導することが難しくなったときに
は、コイルをチップ本体から取り出し、前後を逆にして
コイルを再度チップ本体内に収納することにより、コイ
ルを再使用できるようになり、１個のコイルの使用期間
を倍にできる。

【００２０】このように１個のコイルを再使用できるよ
うにした場合であって、コイルが収納されるチップ本体
の内部の貫通孔の両端部がコイルの溶接ワイヤ挿通方向
への移動を阻止するコイル受け壁となっている場合に
は、チップ本体を、これらのコイル受け壁が個別に形成
されて結合、分離自在になっているカプセルとホルダー
とを含んで構成することが好ましい。

【００２１】このようにすると、チップ本体の内部の貫
通孔の両端部がコイルの溶接ワイヤ挿通方向への移動を
阻止するコイル受け壁となっていても、コイルを前後を
逆にしてチップ本体内に収納するための作業は、カプセ
ルとホルダーを分離し、そして結合することにより行え
るようになる。

【００２２】チップ本体はカプセルとホルダーだけで構
成してもよく、必要に応じてこれ以外の部材、例えばカ
プセルとホルダーの間に介在させた中間部材を含んで構
成してもよい。

【００２３】以上説明したそれぞれの本発明は、個別に
実施することもできるし、複数の発明を組み合わせて同
時に実施することもできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るアーク
溶接機のトーチの分解斜視図である。トーチは、トーチ
ホルダー１の先端に結合されたトーチボディ２と、絶縁
継ぎ手３と、オリフィス４と、チップ５と、ノズル６と
を含んで構成されている。継ぎ手３はトーチボディ２と
ノズル６の間を絶縁するためのもので、オリフィス４は
トーチボディ２を介して供給される炭酸ガス等のシール
ドガスを整流してノズル６に供給するためのものであ
る。また、このオリフィス４はセラミック等の絶縁材料
で形成され、溶接時にノズル６内に付着したスパッタに
よりトーチボディ２とノズル６との間で電気的短絡が生
ずるのを防止するための部材にもなっている。

【００２５】図２は、ノズル６の内部に挿入配置される
チップ５だけを示す溶接時の断面図である。チップ５
は、導電性材料で形成された筒状のチップ本体７と、同
じく導電性材料で形成され、チップ本体７の内部に収納
されたコイル８とで構成され、チップ本体７は、前後の
部材であるカプセル９とホルダー１０とからなり、これ
らは雌ねじ部９Ａと雄ねじ部１０Ａとで結合、分離自在
である。

【００２６】チップ本体７の内部には、カプセル９とホ
ルダー１０に跨る貫通孔１１が形成され、貫通孔１１の
前部はカプセル９の先端のワイヤ導出孔１２になってお
り、貫通孔１１の後部はホルダー１０の内部に形成され
た小径の誘導孔１３になっている。貫通孔１１に上記コ
イル８が収納され、このコイル８は、貫通孔１１の両端
部を形成し、かつワイヤ導出孔１２、誘導孔１３が連続
して開口形成されている壁１４，１５の間に配置されて
いるため、貫通孔１１の前後方向へのコイル８の移動は
阻止されており、壁１４，１５はコイル受け壁となって
いる。

【００２７】コイル８の先端部と後端部は密巻き部８
Ａ，８Ｂとなっており、中間部は粗巻き部８Ｃとなって
いる。また、貫通孔１１は、前側の小径部１１Ａと、後
側の大径部１１Ｂとからなり、コイル８の先端部の密巻
き部８Ａは小径部１１Ａに挿入されている。

【００２８】また、図２のIII−III線断面図である図３
に示すように、コイル８は、コイル長さ方向と直交する
断面において、言い換えると、後述する溶接ワイヤの挿
通方向と直交する断面において、非円形である四角形に
形成され、コイル８の内周面と外周面の両方が四角形に
なっている。

【００２９】また、コイルは熱処理である時効処理され
ており、その硬度は大きくなっている。

【００３０】図示しないワイヤ供給装置のボビンに巻回
収容されている溶接ワイヤ１６は、送給ローラを有する
送給装置でトーチ側へ送られ、さらにのトーチのチップ
本体７の誘導孔１３、コイル８の中心孔８Ｄ（図３参
照）に挿通され、導出孔１２を通って図２で示す被溶接
物１７へ誘導される。コイル８の密巻き部８Ａには、チ
ップ本体７と被溶接物１７との間に印加されている電源
の電力がチップ本体７の貫通孔１１の小径部１１Ａを経
て供給され、これにより溶接ワイヤ８の先端と被溶接物
１７との間でアークが生じ、溶接がなされる。

【００３１】チップ本体７の内部を溶接ワイヤ１６が誘
導されるとき、ボビンに巻回されていた溶接ワイヤ１６
はスプリングバックにより湾曲しようとするが、貫通孔
１１の大径部１１Ｂに収納されていて中心孔８Ｄに溶接
ワイヤ１６が挿通されているコイル８の粗巻き部８Ｃが
この湾曲に追従して弾性変形する。これにより、溶接ワ
イヤ１６はチップ本体７の内部を通過し易くなり、溶接
ワイヤ１６の誘導が所定どおり行われる。

【００３２】以上において、一例として、コイル８は、
直径１．０ｍｍのワイヤを巻き線機により外径３．５ｍ
ｍ、長さ３０．０ｍｍに巻き線加工した後、プレス加工
により前述のとおり断面四角形に形成し、次いで、時効
処理を行うことによって得ることができる。断面四角形
にすることは、例えば、内周面の形状が四角形になって
いる外型の内部にコイルを収納し、さらにコイルの中心
孔に外形状が四角形になっている内型を挿入し、この状
態でパンチによりコイルを圧縮加工することにより、実
施できる。

【００３３】また、時効処理は、コイル８の材料が析出
硬化型の銅合金の場合には、ビッカース硬度で通常１３
０程度まで、各種条件が揃えば１９０程度まで硬化させ
ることができる。

【００３４】上記寸法のコイル８を用いる場合の溶接ワ
イヤ１６は直径１．２ｍｍのものであり、その溶接ワイ
ヤ１６は、フラックス入りコアードワイヤでもよく、メ
ッキワイヤ等でもよい。

【００３５】コイル８の内周面を四角形とした本実施形
態では、図３に示すように、断面円形の溶接ワイヤ１６
とコイル内周面との間に４個の隙間１８ができる。この
ため、溶接ワイヤ１６の表面やコイル内周面に、溶接時
に生じたスラッジやメッキワイヤから剥離したメッキ、
さらには工場の塵埃が付着しても、溶接ワイヤ１６がコ
イル８の中心孔８Ｄを挿通、誘導されると、これらは隙
間１８へと退避移動することになる。この後、上記スラ
ッジ等は溶接ワイヤ１６の移動に伴ってコイル８の巻き
線間に移動して、コイル８とチップ本体７との間やコイ
ル先端側へ移動し、コイル先端側へ移動したスラッジ等
はチップ本体７から排出される。

【００３６】このため、コイル８と溶接ワイヤ１６との
間にスラッジ等が溜まったり固着したりすることはな
く、したがってコイル８による溶接ワイヤ１６の所定ど
おりの誘導は確保され、チップ５を長期間に亘って使用
できる。

【００３７】また、コイル８は時効処理により硬度が大
きくなっているため、溶接ワイヤ１６を誘導しても、そ
の摩耗量は小さい。このため、この点でもチップ５を長
期間に亘って使用できるようになる。

【００３８】さらに、コイル８の先端部は、スプリング
バックで湾曲しようとする溶接ワイヤ１６を被溶接物１
７へ向けて直線状に矯正しようとする箇所であり、この
ため、このコイル８の先端部は被溶接物１７に向かって
移動する溶接ワイヤ１６から大きな摩擦力を受ける。し
かし、本実施形態によると、この箇所は密巻き部８Ａと
なっているため、前記時効処理と併せ、短期間で摩耗量
は大きくならない。このため、溶接ワイヤ１６を直線状
に矯正しようとする機能は長期間維持され、この長期間
中、溶接ワイヤ１６を被溶接物１７の所定部位へ送るこ
とができる。

【００３９】また、コイル８の密巻き部８Ａの箇所は、
巻き線機でコイル８を生産した際にできあがるコイルの
外径を正確にできる箇所であり、密巻き部８Ａは、チッ
プ本体７の貫通孔１１の小径部１１Ａを介してアーク用
電力が供給される部分であるため、この密巻き部８Ａの
外径を小径部１１Ａと対応した正確な大きさにできるこ
とは有効なことである。また、本実施形態において、前
述したように、コイル８を断面四角形とするために型を
使用したプレス加工を行う場合には、密巻き８Ａの外径
を一層正確に設定でき、密巻き部８Ａを介した電力供給
をより確実に行えるようになる。

【００４０】さらに、本実施形態では、コイル８の両端
部が密巻き部８Ａ，８Ｂとなっており、チップ本体７
は、コイル８が収納される貫通孔１１のコイル受け壁１
４，１５を個別に有するカプセル９とホルダー１０とか
らなり、これらのカプセル９とホルダー１０は雌ねじ部
９Ａと雄ねじ部１０Ａで結合、分離自在となっている。
このため、密巻き部１１Ａの摩耗量が大きくなったとき
には、溶接作業を中止してからカプセル９とホルダー１
０を分離し、この後、貫通孔１１にコイル８を前後を逆
して収納し、次いでカプセル９とホルダー１０を再度結
合することにより、同じコイル８をコイル受け壁１４、
１５で溶接ワイヤ挿通方向の移動を阻止しながら再使用
することができる。

【００４１】このため、本実施形態によると、コイル８
は２倍の期間に亘って使用でき、コイル８を含めて構成
されるチップ５の一層長期間の使用が可能になる。

【００４２】図４は、内周面と外周面を五角形としたコ
イル２８の実施形態を、図５は、内周面と外周面を六角
形としたコイル３８の実施形態をそれぞれ示す。これら
によっても、図３で示した隙間１８と同様な作用効果を
発揮する隙間を溶接ワイヤ１６とコイル２８，３８との
間に形成することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によると、アーク溶接機のトーチ
用チップを長期間に亘って使用できるようになり、した
がってコスト的に有利となる利点を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアーク溶接機のトー
チを分解して示した斜視図である。

【図２】図１で示されたチップだけを示す溶接時の断面
図である。

【図３】図２のIII−III線断面図である。

【図４】断面を五角形としたコイルの実施形態を示す図
３と同様の図である。

【図５】断面を六角形としたコイルの実施形態を示す図
３と同様の図である。

【符号の説明】

５チップ７チップ本体８，２８，３８コイル８Ａ，８Ｂ密巻き部８Ｃ粗巻き部９カプセル１０ホルダー１１貫通孔１４，１５コイル受け壁１６溶接ワイヤ１７被溶接物１８隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中嶋和伸埼玉県川越市大字府川755番地１有限会社エヌアンドエス内Ｆターム(参考） 4E001 LH03 MB04 MC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チップ本体と、このチップ本体の内部の
貫通孔に収納された導電性のコイルとを有し、このコイ
ルの中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶接機のト
ーチ用チップにおいて、前記コイルにおける溶接ワイヤ
挿通方向と直交する断面でのコイル内周面が非円形とな
っていることを特徴とするアーク溶接機のトーチ用チッ
プ。
【請求項２】チップ本体と、このチップ本体の内部の
貫通孔に収納された導電性のコイルとを有し、このコイ
ルの中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶接機のト
ーチ用チップにおいて、前記コイルが時効処理されてい
ることを特徴とするアーク溶接機のトーチ用チップ。
【請求項３】チップ本体と、このチップ本体の内部の
貫通孔に収納された導電性のコイルとを有し、このコイ
ルの中心孔に溶接ワイヤが挿通されるアーク溶接機のト
ーチ用チップにおいて、前記コイルにおける溶接ワイヤ
挿通方向の少なくとも先端側の端部が密巻きとなってい
ることを特徴とするアーク溶接機のトーチ用チップ。
【請求項４】請求項３に記載のアーク溶接機のトーチ
用チップにおいて、前記コイルにおける溶接ワイヤ挿通
方向の両方の端部が密巻きとなっているとともに、中間
部が粗巻きになっていることを特徴とするアーク溶接機
のトーチ用チップ。
【請求項５】請求項４に記載のアーク溶接機のトーチ
用チップにおいて、前記コイルが収納された前記チップ
本体の内部の前記貫通孔の両端部が、前記コイルの溶接
ワイヤ挿通方向への移動を阻止するコイル受け壁となっ
ており、前記チップ本体は、これらのコイル受け壁が個
別に形成されて結合、分離自在になっているカプセルと
ホルダーとを含んで構成されていることを特徴とするア
ーク溶接機のトーチ用チップ。