JP2002301572A

JP2002301572A - 溶接トーチ

Info

Publication number: JP2002301572A
Application number: JP2001106582A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yoshikawa; 智吉川; Makoto Yokoyama; 誠横山; Takuma Morishita; 琢磨森下; Hajime Nakamura; 肇中村; Yoshimitsu Fushimi; 義光伏見
Original assignee: MIZUHO SANGYO KK
Current assignee: MIZUHO SANGYO KK
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: JP4798864B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却性能を高めて溶接性能の向上を図ること
を可能にする溶接トーチを提供すること。【解決手段】溶接トーチ本体と、溶接トーチ本体に設
けられ冷媒を溶接トーチ本体の後方から前方に向けて供
給する冷媒供給路と、溶接トーチ本体に冷媒供給路と連
通し且つ内側・外側の関係で区画された状態で設けられ
冷媒供給路を介して供給された冷媒を溶接トーチ本体の
前方から後方に向けて戻す冷媒戻し路と、を具備したも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は溶接トーチに係り、
特に、冷却のための構成において冷媒供給路と冷媒戻り
路とを完全に区画して設けることにより冷却効果を高
め、それによって、溶接性能を向上させることができる
ように工夫したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接トーチの先端部は溶接時に略９００
℃程度まで昇温する。そこでこれを冷却して温度を下げ
ることが行われている。すなわち、溶接トーチに冷却水
流路を設け、その冷却水流路を介して冷却水を供給・排
出することにより溶接トーチを冷却するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。すなわち、従来の溶接トー
チに設けられている冷却水流路は冷却水供給路と冷却水
戻し路とが完全に区画されておらず、それによって、供
給側の冷却水と戻り側の冷却水とが衝突・混在して冷却
水の円滑な循環が損なわれてしまい冷却性能が低下して
しまうという問題があった。

【０００４】その一例を図９及び図１０を参照して説明
する。図９は溶接トーチの本体部分の断面図であり、図
１０は先端側のノズル部分の断面図である。まず、図９
に示すように、トーチパイプ１０１内には仕切部材１０
３が差込によって内装されていて、この仕切部材１０３
の左右にそれぞれ冷却水供給路１０５と冷却水戻り路１
０７が形成されている。

【０００５】又、トーチパイプ１０１の先端側には、図
１０に示すように、ノズル１０９が取り付けられてい
る。このノズル１０９には環状空間１１１が設けられて
いて、この環状空間１１１内にも仕切部材１１３、１１
５が差込により内装されている。そして、これら仕切部
材１１３、１１５の左右に冷却水供給路１１７、冷却水
戻り路１１９が形成されている。上記冷却水供給路１１
７は上記冷却水供給路１０５に連通しており、上記冷却
水戻り路１１９は上記冷却水戻り路１０７に連通してい
る。尚、図１０中符号１２０はチップを示している。

【０００６】上記のように冷却水供給路側と冷却水戻り
路側は一見区画されているかのようであるが、仕切部材
１０３はトーチパイプ１０１に対して差込によって装着
されているので、仕切部材１０３とトーチパイプ１０１
との間には隙間１１９が発生していて、該隙間１１９を
介して冷却水供給路１０５側の低温の冷却水と冷却水戻
り路１０７側の高温の冷却水とが衝突・混在してしまう
ことになる。

【０００７】同様に、仕切部材１１３、１１５もノズル
１０９に対して差込によって装着されているので、仕切
部材１１３、１１５とノズル１０９との間にも隙間１２
１が発生していて、該隙間１２１を介して冷却水供給路
１１７側の低温の冷却水と冷却水戻り路１１９側の高温
の冷却水とが衝突・混在してしまうことになる。

【０００８】そして、上記したように、冷却性能が低下
してしまった場合には、溶接性能そのものも低下してし
まうことになる。例えば、充分な冷却効果が得られない
場合には、熱的影響によってアークが不安定になってし
まうからである。又、別の問題として、従来の場合には
冷却水の供給側と戻り側とが左右に区画されているため
に、それによっても、冷却性能が低下していたものであ
る。

【０００９】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、冷却性能を高めて溶接
性能の向上を図ることを可能にする溶接トーチを提供す
ることにある。

【００１０】上記目的を達成するべく本願発明の請求項
１による溶接トーチは、溶接トーチ本体と、上記溶接ト
ーチ本体に設けられ冷媒を溶接トーチ本体の後方から前
方に向けて供給する冷媒供給路と、上記溶接トーチ本体
に上記冷媒供給路と連通し且つ内側・外側の関係で区画
された状態で設けられ上記冷媒供給路を介して供給され
た冷媒を溶接トーチ本体の前方から後方に向けて戻す冷
媒戻し路と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による溶接トーチは、請求項１記載の溶接
トーチにおいて、内側に冷媒供給路を設け、この冷媒供
給路の外側に上記冷媒供給路と連通し且つ区画された状
態で冷媒戻り路を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】すなわち、本願発明の場合には冷媒供給路
と冷媒戻し路とを内側・外側の関係で区画した状態で設
けることにより、供給側の冷媒と戻り側の冷媒とが衝突
・混在するような状態をなくし、それによって、冷媒の
滞留を防止して円滑に循環させて冷却効率を高め、ひい
ては、溶接性能の向上を図らんとするものである。尚、
請求項１で規定する溶接トーチ本体とは、既存の或いは
前提となる溶接トーチそのものを意味している。又、冷
媒供給路と冷媒戻り路とをどのようにして設けるかにつ
いては様々な構成が考えられるが、例えば、溶接トーチ
本体の内周側に冷媒供給路を設け、この冷媒供給路の外
周側に冷媒供給路と連通し且つ区画された状態で冷媒戻
り路を設けることが考えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図８を参照して本
発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に
よる溶接トーチの全体の構成を示す断面図であり、図２
は本実施の形態による溶接トーチの全体の構成をその一
部を切り欠いて示す図である。まず、トーチパイプ外筒
１がある。このトーチパイプ外筒１の内周側にはトーチ
パイプ内筒３が内装されていると共に、トーチパイプ外
筒１の外周側には外皮５が被覆されている。

【００１３】上記トーチパイプ外筒１、トーチパイプ内
筒３、外皮５の図１、図２中右側には冷却水供給ブロッ
ク７と冷却水戻しブロック９とが連結されている。上記
冷却水供給ブロック７は冷却水供給配管１１を備えてい
ると共に、上記冷却水戻しブロック９は冷却水戻り配管
１３を備えている。これら冷却水供給配管１１と冷却水
戻り配管１３は図示しない冷却水供給ユニットに連結さ
れている。上記冷却水供給ユニットは冷却水タンクと冷
却水ポンプ等から構成されている。又、図１、図２中符
号１５はトーチエンドであり、このトーチエンド１５に
はガス供給配管１７が連結されている。このガス供給配
管１７を介してシールドガスを供給するものである。

【００１４】上記トーチパイプ外筒１、トーチパイプ内
筒３、外皮５の図１、図２中左側には、インシュレータ
１９が被冠されていて、このインシュレータ１９の外周
側にはノズルインナーパイプ２１が螺合・結合されてい
る。上記インシュレータ１９及びノズルインナーパイプ
２１を含んだ前方の構成を拡大して図３に示す。上記ト
ーチパイプ外筒１とインシュレータ１９との間にはＯリ
ング２２が装着されており、又、インシュレータ１９と
ノズルインナーパイプ２１との間にもＯリング２４が装
着されている。

【００１５】又、トーチパイプ内筒２７の図１、図２、
図３中左側にはチップボディ２３が配置されている。こ
のチップボディ２３の外周側にはオリフィス２５が配置
されていると共に、チップボディ２３の図１、図２中左
側にはチップ２８が連結されている。尚、図３ではオリ
フィス２５とチップ２８の図示を省略してチップボディ
２３の外観を示している。

【００１６】上記チップボディ２３、オリフィス２５、
チップ２８の外周側にはノズル２９が配置されている。
前記ガス供給配管１７より供給されるシールドガスは、
トーチパイプ内筒３内を通りチップボディ２３内に入
る。そこから、チップボディ２３に設けられた孔２３ａ
を介してチップボディ２３とオリフィス２５の間に入
り、オリフィス２５に設けられた孔２５ａを介してノズ
ル２９内であってチップ２８の外周側に流出・噴出され
ることになり、それによって、所望のシールド構造を得
るものである。

【００１７】次に、冷媒としての冷却水を供給して戻す
ための構成を説明する。まず、トーチパイプ内筒３は、
図４に示すように、左右両側面と上面とが平坦に切り欠
かれていて、それぞれ側面３ａ、３ｂ、上面３ｃとなっ
ている。又、トーチパイプ内筒３の中心には貫通孔３ｄ
が形成されていて、この貫通孔３ｄ内をシールドガスと
図示しない溶接ワイヤが通ることになる。

【００１８】上記トーチパイプ内筒３の左右の側面３
ａ、３ｂにはそれぞれ二本ずつの冷却水供給配管３１が
凹嵌された状態で設置されている。既に説明した冷却水
供給配管１１から供給される冷却水はこれら４本の冷却
水供給配管３１を介して前方に供給されることになる。

【００１９】又、図５はトーチエンド１５の所定箇所に
て切断した状態を示した図であり、トーチエンド１５は
左右両側面と下面とが平坦に切り欠かれていて、それぞ
れ側面１５ａ、１５ｂ、下面１５ｃとなっている。又、
トーチエンド１５の中心には貫通孔１５ｄが形成されて
いて、この貫通孔１５ｄ内をシールドガスと図示しない
溶接ワイヤが通ることになる。又、既に述べた４本の冷
却水供給配管３１は、冷却水供給ブロック７側に開口３
１ａを備えていると共に内周部が流路３１ｂとなってい
る。

【００２０】次に、ノズル２９であるが、ノズル２９は
冷却水供給路３３を環状に備えていると共に、その冷却
水供給路３３の外周側に冷却水戻り路３５を環状に備え
た構成になっている。すなわち、ノズル２９はノズルイ
ンナーパイプ２１と、このノズルインナーパイプ２１の
外周側に隙間を存した状態で配置された中間筒３２と、
この中間筒３２の外周側に隙間を存した状態で配置され
た外周筒３４と、それぞれを固定するノズルトップ３０
とから構成されている。そして、上記ノズルインナーパ
イプ２１と中間筒３２との間に上記冷却水供給路３３が
構成されていると共に、中間筒３２と外周筒３４との間
に上記冷却水戻り路３５が構成されているものである。

【００２１】既に説明した４本の冷却水供給配管３１
は、図７にも示すように、トーチパイプ内筒２７に設け
られた環状空間３７にて開放された状態になっている。
よって、４本の冷却水供給配管３１より供給された冷却
水はこの環状空間３７内に入り込み、そこから上記冷却
水供給路３３内に流入する。すなわち、環状空間３７の
外周に配置されているインシュレータ１９には連通孔１
９ａが周方向に等間隔に形成されている。又、ノズル２
９側のノズルインナーパイプ２１にも連通孔２１ａが周
方向に等間隔で形成されている。上記環状空間３７内に
流入した冷却水はこれら連通孔１９ａ、２１ａを介して
冷却水供給路３３内に流入することになる。

【００２２】又、上記冷却水供給路３３と冷却水戻り路
３５とはノズル２９の先端側の連通部３９を介し連通し
ており、よって、冷却水供給路３３内を前方に向けて流
通していった冷却水は、上記連通部３９を介して外側の
冷却水戻り路３５内に入り込む。上記連通部３９は、図
６に示すように、周方向に等間隔で複数個形成されてい
る。又、ノズルインナーパイプ２１の後端部には、図８
にも示すように、連通孔２１ｂが周方向等間隔で形成さ
れている。又、インシュレータ１９側にも連通孔１９ｂ
が周方向等間隔にて形成されている。そして、冷却水戻
り路３５内を流通する冷却水は上記連通孔２１ｂ、１９
ｂを介して上記４本の冷却水配管３１の外周空間内に入
り込む。そこが冷却水戻り路４１となっている。よっ
て、冷却水戻り路３５内に入り込んだ冷却水は上記冷却
水戻り路４１内に入り込む。そして、そこを後方に向か
って流通していき、前述した冷却水戻り配管１３内に入
り込むことになる。

【００２３】上記冷却水戻り路４１と冷却水戻り配管１
３との連通部であるが、図１、図２、図４に示すよう
に、冷却水戻りブロック９側に連通路９ａが形成されて
いて、この連通路９ａを介して冷却水戻り路４１と冷却
水戻り配管１３とが連通されている。又、４本の冷却水
供給配管３１と冷却水供給配管１１との連通部も、図
１、図２、図５に示すように、冷却水供給ブロック７に
連通路７ａが形成されていて、この連通路７ａを介して
４本の冷却水供給配管３１と冷却水供給配管１１とが連
通されている。

【００２４】図３に示すように、トーチパイプ内筒２７
とインシュレータ１９との間にはＯリング４７が装着さ
れている。又、インシュレータ１９とノズル２９との間
にはＯリング４９が装着されている。又、トーチパイプ
内筒２７とインシュレータ１９との間にはＯリング５１
が装着されている。又、インシュレータ１９とノズル２
９との間にはＯリング５３が装着されている。これら各
Ｏリング４７、４９、５１、５３と、既に述べたＯリン
グ２２、２４とによって、冷却水供給路側と冷却水戻り
路側とを完全に液密状態にて区画しているものである。

【００２５】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、溶接トーチの基本的作用であるが、シールドガスに
よってシールドした状態で溶接ワイヤと被溶接物との間
にアークを発生させる。その際発生する熱を利用して所
望の溶接を行っていくものである。

【００２６】次に、冷却水の作用について説明する。冷
却水供給配管１１を介して供給される冷却水はそこから
４本の冷却水供給配管３１内に流入する。４本の冷却水
供給配管３１内を流通した冷却水は環状空間３７、連通
孔１９ａ、連通孔２１ａを介して冷却水供給路３３内に
流入する。そこから連通孔３９を介して冷却水戻り路３
５内に流入する。冷却水戻り路３５内に入り込んだ戻り
の冷却水はそこから連通孔２１ｂ、連通孔１９ｂを介し
て冷却水戻り路４１内に入り、そこを流通して冷却水戻
り配管１３内に入り込んで戻ることになる。

【００２７】以上この実施の形態によると次のような効
果を奏することができる。まず、冷却水の供給・排出に
関して、全体を通して供給路と戻り路とが完全に区画さ
れているので、供給側の冷却水と戻り側の冷却水とが衝
突・混在してしまうことはない。よって、冷却水の循環
を円滑なものとし滞留防止を図ることができ、それによ
って、冷却効果を向上させることができるものである。
冷却効果が高くなったことにより熱的影響も緩和される
ので、アークが安定して溶接性能を向上させることがで
きるものである。又、従来のように冷却水供給路と冷却
水戻り路とを左右に区画するのではなく、環状に内側と
外側に区画しているので、それによっても、冷却性能の
向上を図ることができる。又、冷却効果が向上すること
により発熱を効果的に吸収することができ、それによっ
て、より大きな電流を流すことが可能となる。その結
果、より厚い母材の溶接が可能になる。又、母材の厚み
が同じであれば同じ電流値にてより長い時間連続して溶
接を行うことができる。又、冷却効果の向上によりノズ
ル２９の温度が低くなり、それによって、シールドガス
の膨張が抑制されて安定した流れになるので、発生する
アークを絞ることができ、その結果、溶接の品質を高め
ることができる。又、ノズル２９とスパッタの温度差が
より大きくなるので、スパッタの付着を抑制することが
できる。又、チップ２８の温度の上昇を抑制することが
できるので、チップ２８の軟化を抑制でき、それによっ
て、摩耗を抑制して寿命の延長を図ることができると共
に給電性能が向上安定することになる。

【００２８】尚、本発明は前記一実施の形態に限定され
るものではない。まず、溶接トーチの基本的な構成に関
してはこれを特に限定するものではなく、要は、冷媒供
給路と冷媒戻り路とを区画して設けることができるよう
なものであればよい。又、冷媒供給路と冷媒戻り路とを
どのような構成で区画するかについては様々な構成が考
えられるものでありそれを特に限定するものではない。
又、前記一実施の形態の場合には冷媒として冷却水を例
に挙げて説明したがそれ以外の冷媒であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による溶接ト
ーチによると、冷却水の供給・排出に関して、全体を通
して供給路と戻り路とが内側・外側の関係で完全に区画
されているので、供給側の冷却水と戻り側の冷却水とが
衝突・混在してしまうことはない。よって、冷却水の循
環を円滑なものとし滞留防止を図ることができ、それに
よって、冷却効果を向上させることができるものであ
る。冷却効果が高くなったことにより熱的影響も緩和さ
れるので、アークが安定して溶接性能を向上させること
ができる等、溶接性能の向上、溶接品質の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチ
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチ
の構成を一部切り欠いて示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチ
の先端部の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ
−ＩＶ断面図である。

【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶ−
Ｖ断面図である。

【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩ
−ＶＩ断面図である。

【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩ
Ｉ−ＶＩＩ断面図である。

【図８】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩ
ＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

【図９】従来例を示す図で、溶接トーチにおける冷却水
供給・戻り路の断面図である。

【図１０】従来例を示す図で、溶接トーチにおける冷却
水供給・戻り路の断面図である。

【符号の説明】

１トーチパイプ外筒３トーチパイプ内筒５外皮１１冷却水供給配管（冷媒供給路の一部）１３冷却水戻り配管（冷媒戻り路の一部）１９インシュレータ２１ノズルインナーパイプ２３チップボディ２５オリフィス２７トーチパイプ内筒２８チップ２９ノズル３１冷却水供給配管（冷媒供給路の一部）３３冷却水供給路（冷媒供給路の一部）３５冷却水戻り路（冷媒戻り路の一部）４１冷却水戻り路（冷媒戻り路の一部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森下琢磨静岡県志太郡大井川町高新田485−１みずほ産業株式会社内 (72)発明者中村肇静岡県志太郡大井川町高新田485−１みずほ産業株式会社内 (72)発明者伏見義光静岡県志太郡大井川町高新田485−１みずほ産業株式会社内Ｆターム(参考） 4E001 LD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチ本体と、上記溶接トーチ本体に設けられ冷媒を溶接トーチ本体の
後方から前方に向けて供給する冷媒供給路と、上記溶接トーチ本体に上記冷媒供給路と連通し且つ内側
・外側の関係で区画された状態で設けられ上記冷媒供給
路を介して供給された冷媒を溶接トーチ本体の前方から
後方に向けて戻す冷媒戻し路と、を具備したことを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】請求項１記載の溶接トーチにおいて、内側に冷媒供給路を設け、この冷媒供給路の外側に上記
冷媒供給路と連通し且つ区画された状態で冷媒戻り路を
設けたことを特徴とする溶接トーチ。