JP2003001419A

JP2003001419A - アーク溶接装置

Info

Publication number: JP2003001419A
Application number: JP2001180216A
Authority: JP
Inventors: 柳平 ▲高▼木; Ryuhei Takagi; Akio Kaminaka; 明郎上仲; Yasuyuki Tsukahara; 康行塚原; Hiroaki Suzuki; 宏明鈴木; Keiichiro Kagawa; 馨一郎香川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】給電チップの先端側にセラミック製の絶縁ガイ
ドを設けることによって、溶接ワイヤの突き出し長さを
長く保持するようになしたアーク溶接装置において、絶
縁ガイドを内側に保持する金属ガイドの内面に溶接時の
スパッタが付着し大きく成長して目詰りを生じ、溶接ワ
イヤの送給不良等を惹き起こす問題を解決する。【解決手段】溶接トーチ本体１８と、給電チップ１４
と、セラミック製の絶縁ガイド３０と、金属ガイド２４
とを備え、溶接ワイヤＷ先端と被溶接母材３４との間に
アークＡを発生させて溶接を行うアーク溶接装置１２に
おいて、絶縁ガイド３０の先端を突出し長さ０．５〜
２．０ｍｍの範囲で金属ガイド２４の先端よりも突出さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は溶接ワイヤと被溶
接部材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶
接装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来よりこの種のアーク溶接装置とし
て、溶接トーチ本体に給電チップを連結し、中心部のワ
イヤ挿通孔を通じて溶接ワイヤを送給し、そのワイヤ挿
通孔の一部を成す給電チップの給電孔において溶接ワイ
ヤと給電チップとを接触させて溶接ワイヤに給電を行う
ようになしたものが一般に用いられている。

【０００３】ここで従来のアーク溶接装置の場合、溶接
ワイヤの自由曲りを利用して給電孔の先端と溶接ワイヤ
との接触を確保している。即ち給電点の位置を一定に確
保している。溶接ワイヤ突き出し長さはこの給電点から
溶接ワイヤ先端までの長さで規定され、従って上記アー
ク溶接装置によれば溶接ワイヤ突き出し長さを一定に保
持することができる。

【０００４】これに対して、給電チップから送り出され
た溶接ワイヤを中心部のガイド孔において案内する絶縁
ガイドと、その絶縁ガイドを内側に保持する金属ガイド
とを備えたアーク溶接装置が提案されている。

【０００５】図５はその一例を示している。同図におい
て２００は給電チップで、雄ねじ部２０２において溶接
トーチ本体２０４の雌ねじ部２０６にねじ結合されてい
る。この給電チップ２００は給電孔２１６を有してお
り、その給電孔２１６において溶接ワイヤＷに接触し、
これに給電を行う。尚、２０８は溶接トーチ本体２０４
内部に挿入されたコンジットチューブである。

【０００６】２１０は筒状をなす金属ガイドであって、
雌ねじ部２１２において給電チップ２００の雄ねじ部２
１４にねじ結合されている。この金属ガイド２１０の内
側には、パイプ状をなすセラミック製の絶縁ガイド２１
８が保持されている。この絶縁ガイド２１８は中心部に
ガイド孔２２０を有しており、このガイド孔２２０にお
いて溶接ワイヤＷの送給ガイドを行う。尚２２２は被溶
接母材を表しており、またＡは溶接ワイヤＷと被溶接母
材２２２との間に発生するアークを表している。

【０００７】この図５に示すアーク溶接装置の場合、給
電チップ２００の先端側に金属ガイド２１０及び絶縁ガ
イド２１８を設けることで、溶接ワイヤＷの突き出し長
さを長く取ることができる。而してこのように溶接ワイ
ヤＷの突き出し長さが長くなれば、その突出した部分、
即ち溶接ワイヤＷの給電チップ２００との接触点（給電
点）から先端側の部分に流れる電流によって発生する発
熱量（Ｉ^２Ｒ）がそれだけ大きくなる。発熱量が大とな
れば、アークＡを発生する前に溶接ワイヤＷの温度が高
くなって溶け易くなり、従って溶接ワイヤＷに対して供
給するエネルギー量が少なくて済む利点が得られる。

【０００８】しかしながら一方でこのように給電チップ
２００の先端側に絶縁ガイド２１８を設けた場合、溶接
ワイヤＷに対する給電点の位置が不安定化する不都合が
生ずる。従来のアーク溶接装置では、溶接ワイヤの自由
曲りを利用して給電点の位置を一定に保持できたのが、
給電チップ２００の先端側に絶縁ガイド２１８を設ける
ことで給電チップ２００から出た溶接ワイヤＷが曲るこ
とができなくなり、この結果溶接ワイヤＷと給電チップ
２００との接触点（給電点）の位置が不安定化してしま
うのである。

【０００９】アーク溶接を良好に行うためには、溶接ワ
イヤＷの突き出し長さ、即ち給電点の位置が一定してい
て溶接ワイヤＷの突出した部分の加熱が一定に行われる
ことが必要であり、この点において上記図５に示すアー
ク溶接装置の場合未だ不十分な点を有しているのであ
る。

【００１０】そこで本発明者等は給電点を安定化すべ
く、図６に示しているように給電チップ２００における
給電孔２１６を細孔径として（例えばワイヤ径１．２０
ｍｍに対して孔径を１．２３ｍｍ程度とする）アーク溶
接試験を行ったが、満足すべき結果は得られなかった。

【００１１】その理由は、当初においては給電孔２１６
が一定位置で溶接ワイヤＷに接触していたとしても、溶
接ワイヤＷを送給し続けるうちに給電孔２１６が早期に
摩耗してしまい、接触点つまり給電点が不安定化してし
まうことによる。

【００１２】そこで本発明者等は給電孔２１６を斜めの
孔とすることに着眼し、図７に示すようなアーク溶接装
置を案出した。しかしながらこのようにした場合におい
ても、給電点を安定化する上で尚十分とは言えないもの
であった。その理由については必ずしも十分明らかでな
いが、一応次のような理由によるものと考えられる。

【００１３】即ち、給電孔２１６先端と溶接ワイヤＷと
の確実な接触を確保しようとすると、給電孔２１６をあ
る程度急角度の斜め孔とせざるを得ないが、このように
すると溶接ワイヤＷを送給する際に給電孔２１６の部分
で局部的に大きな抵抗力が働いてしまって、溶接ワイヤ
Ｗを円滑に送ることができなくなるとともに、溶接ワイ
ヤＷは一定の剛性を有しているため、給電孔２１６先端
が摩耗することによって溶接ワイヤＷに対して給電孔２
１６先端を接触させる強制力が漸次弱まるといったこと
が考えられる。

【００１４】更にまた溶接ワイヤＷが給電孔２１６の部
分で急激に曲げられることから、給電孔２１６より先端
側の部分（溶接ワイヤの）がセラミック製の絶縁ガイド
２１８に強く当って、場合によりその力が強過ぎると絶
縁ガイド２１８が割れてしまうといった不都合を生ず
る。

【００１５】一方このような不都合を是正しようとして
給電孔２１６の傾斜角度を小さくすると、今度は給電孔
２１６と溶接ワイヤＷとの接触が不安定化してしまう。
即ち図５に示す従来の通常の給電孔２１６に近いものと
なってしまう。

【００１６】図５〜７に示すアーク溶接装置はまた、次
のような問題点も有していた。具体的にはこれらの図に
示しているようなアーク溶接装置、即ち絶縁ガイド２１
８の先端を金属ガイド２１０の先端よりも所定寸法軸方
向に引き込んだ位置に位置させて成るアーク溶接装置の
場合、図８に示しているように溶接時に飛散したスパッ
タＳが金属ガイド２１０の内面に付着し、更にその付着
したスパッタＳに対して新たに飛散してきたスパッタＳ
が付着して以下同様の現象が次々と起き、次第に金属ガ
イド２１０の内面に付着したスパッタＳが図８（Ｂ）に
示しているように大きく成長して終には絶縁ガイド２１
８における中心部のガイド孔２２０の先端の開口を狭め
たり塞いだりしてしまって、溶接ワイヤＷの送給不良を
惹き起したり、ガスシールド性を阻害し溶接金属にピッ
ト，ブローホールの発生を促進してしまう問題を生ず
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のアーク溶接装置
はこのような課題を解決するために案出されたものであ
る。而して請求項１のものは、（イ）溶接トーチ本体
と、（ロ）該溶接トーチ本体に連結されるとともに中心
部に給電孔を有し、該給電孔を挿通する溶接ワイヤと接
触して給電を行う給電チップと、（ハ）該給電チップか
ら送り出される溶接ワイヤを中心部のガイド孔において
案内するセラミック製の絶縁ガイドと、（ニ）前記給電
チップに連結され該絶縁ガイドを内側に保持する金属ガ
イドとを備え、該溶接ワイヤ先端と被溶接母材との間に
アークを発生させて溶接を行うアーク溶接装置であっ
て、前記絶縁ガイドの先端を前記金属ガイドの先端より
も突出させたことを特徴とする。

【００１８】請求項２のものは、請求項１において、前
記絶縁ガイドの突き出し長さを０．５〜２．０ｍｍとな
したことを特徴とする。

【００１９】請求項３のものは、（イ）溶接トーチ本体
と、（ロ）該溶接トーチ本体に連結されるとともに中心
部に給電孔を有し、該給電孔を挿通する溶接ワイヤと接
触して給電を行う給電チップと、（ハ）該給電チップか
ら送り出される溶接ワイヤを中心部のガイド孔において
案内するセラミック製の絶縁ガイドと、（ニ）前記給電
チップに連結され前記絶縁ガイドを内側に保持する金属
ガイドとを備え、該溶接ワイヤ先端と被溶接母材との間
にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接装置であっ
て、前記給電チップにおける前記給電孔周りの給電部の
外周面に周方向の嵌込溝を設けることなく直接平板形状
の環状の板ばねを外嵌し、該板ばねによって該給電部を
縮径方向に締め付けるようになしたことを特徴とする。

【００２０】請求項４のものは、請求項３において、前
記給電部には外周部所定箇所に軸方向に沿って延びる割
溝が設けてあることを特徴とする。

【００２１】請求項５のものは、請求項３，４の何れか
において、前記給電部の外周面且つ前記板ばねよりも先
端側に片当り面を形成する壁を突出形成し、該壁に対し
前記板ばねの先端側の端面を当接させるようになしたこ
とを特徴とする。

【００２２】

【作用及び発明の効果】上記のように請求項１のもの
は、絶縁ガイドの先端を金属ガイドの先端よりも突出さ
せるようになしたものである。このようになした場合、
溶接時に飛散したスパッタはセラミック製の絶縁ガイド
に対しては付着しないため、従来のように溶接時に飛散
したスパッタが金属ガイドの内面に付着し、更にそれが
次第に大きく成長していって絶縁ガイドの先端の開口を
狭めたり塞いだりしてしまい、溶接ワイヤの送給不良を
惹き起したり、ガスシールド性を阻害し溶接金属にピッ
ト，ブローホールの発生を促進してしまう問題を解決す
ることができる。

【００２３】ここで上記絶縁ガイドの突き出し長さは
０．５〜２．０ｍｍの範囲となしておくことができる
（請求項２）。このような突き出し長さで絶縁ガイドを
突出しておくことで、良好にアーク溶接を行うことがで
きる。

【００２４】ここで突き出し長さを０．５ｍｍより少な
くしたとき、絶縁ガイドを金属ガイドよりも突出させた
ことによる十分な効果が得られ難く、また逆に２．０ｍ
ｍよりも大きく突出させてしまうと絶縁ガイドがアーク
に近づきすぎてしまって、そのアークの熱により絶縁ガ
イドが割れを生じる恐れが高くなる。

【００２５】次に請求項３のものは、給電チップにおけ
る給電孔周りの給電部の外周面に周方向の嵌込溝を設け
ることなく直接平板形状の環状の板ばねを外嵌し、これ
によって給電部を縮径方向に締め付けるようになしたも
ので、この請求項３のアーク溶接装置によれば、溶接ワ
イヤと給電孔との間に最適な接触力を確保することがで
き、安定した給電を行い得てアーク溶接を円滑に行うこ
とができる。

【００２６】本発明では、環状のばねとして平板形状の
板ばねを用いている点を特徴としている。このような板
ばねを用いることによって、その板ばねと給電部外周面
との間に広い接触面積、即ち摩擦力を確保することがで
き、従って給電部外周面に周方向の嵌込溝を設けてそこ
にばねを嵌め込むといったことを行わなくても、環状の
板ばねを良好に軸方向に位置保持しておくことができ
る。更にまたこのような板ばねを用いることによって、
給電部に対し十分な縮径方向の締付力を付与することが
できる。

【００２７】この場合においてその給電部には、外周部
所定箇所に軸方向に沿って延びる割溝を設けておくこと
ができる（請求項４）。このようにしておくことで、給
電部に対し軸直角方向の高い変形能を付与することがで
き、板ばねの締付力にって給電部を良好に縮径変形させ
得て溶接ワイヤとの間に適正な接触力を持たせることが
できる。

【００２８】請求項５のものは、給電部の外周面且つ上
記板ばねよりも先端側に片当り面を形成する壁を突出形
成し、そこに板ばねの先端側の端面を当接させるように
なしたもので、このようにしておけば給電部からの板ば
ねの脱落をより確実に防止することができる。

【００２９】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１においてＷは溶接ワイヤで、１０はコイ
ル状に巻かれた溶接ワイヤＷを溶接部に供給するワイヤ
送給装置である。１２は本例のアーク溶接装置で、給電
チップ１４を有している。

【００３０】給電チップ１４は上端側に雄ねじ部１６を
有しており、この雄ねじ部１６が、溶接トーチ本体１８
の下端側の雌ねじ部２０にねじ結合されている。尚、２
２は溶接トーチ本体１８内部に挿入されたコンジットチ
ューブである。

【００３１】２４は筒状をなす金属ガイドで、図中上端
側に雌ねじ部２６を有しており、この雌ねじ部２６にお
いて給電チップ１４の下端側の雄ねじ部２８にねじ結合
されている。金属ガイド２４の内側にはパイプ状をなす
セラミック製の絶縁ガイド３０が保持されている。

【００３２】この絶縁ガイド３０は中心部にガイド孔３
２を有しており、このガイド孔３２において溶接ワイヤ
Ｗを案内するようになっている。尚、３４は被溶接母材
であり、Ａは溶接ワイヤＷと被溶接母材３４との間に発
生したアークを表している。

【００３３】図２に示しているように、給電チップ１４
の中心部にはワイヤ挿通孔３６が形成されていて、その
下端部が給電孔３８とされている。而して給電チップ１
４における給電孔３８周りの給電部４０には、図３に示
しているように周方向に９０°ずつ隔たる４箇所におい
て縦の割溝４２が形成されており、その割溝４２によっ
て給電部４０に対し軸直角方向の変形能が付与されてい
る。

【００３４】図２に示しているように、本例では絶縁ガ
イド３０の上端部にフランジ部４５が形成されており、
このフランジ部４５が金属ガイド２４の段付部４７によ
り支持されている。詳しくはこの段付部４７と給電チッ
プ１４とによりフランジ部４５が上下に挟まれる状態
で、絶縁ガイド３０が金属ガイド２４の内側に保持され
ている。但しこれはあくまで絶縁ガイド３０の保持の一
形態例を示したにすぎないもので、他の様々の形態で絶
縁ガイド３０を金属ガイド２４の内側に保持することが
可能である。

【００３５】本例ではまた、絶縁ガイド３０の先端が金
属ガイド２４の先端に対し所定寸法Ｌだけ突出させられ
ている。この例ではその突出部４９の突き出し長さＬが
０．５〜２．０ｍｍの範囲とされている。

【００３６】図２及び図３に示しているように、給電部
４０の円形の外周面には周方向所定箇所に切目５３を有
する環状の金属製且つ平板状の板ばね５１が拡開方向に
弾性変形した状態で嵌着されている。ここで板ばね５１
は、給電部４０の外周面に嵌込溝を設けることなく直接
外周面に嵌着されおり、その板ばね５１によって給電部
４０が縮径方向に一定の力で締め付けられている。尚給
電部４０の外周面は軸方向に沿って平坦な面とされてい
る。

【００３７】本例においては、溶接時に飛散したスパッ
タＳはセラミック製の絶縁ガイド３０には付着しないた
め、従来のように溶接時に飛散したスパッタＳが金属ガ
イド２４の内面に付着して更に大きく成長し、これによ
って溶接ワイヤＷの送給不良が惹き起されたり、ガスシ
ールド性を阻害し溶接金属にピット，ブローホールの発
生を促進してしまう問題を解決できる。

【００３８】更に本例では、板ばね５１の作用で溶接ワ
イヤＷと給電孔３８との間に最適な接触力を確保するこ
とができ、安定した給電を行い得てアーク溶接を円滑に
行うことができる。

【００３９】また本例では板ばね５１と給電部外周面と
の間に広い接触面積、即ち摩擦力を確保することができ
ることから、給電部外周面に周方向の溝を設けてそこに
板ばね５１を嵌め込むといったことを行わなくても、環
状の板ばね５１を良好に軸方向に位置保持しておくこと
ができる。更にまたこのような板ばね５１を用いること
によって給電部４０に対し十分な縮径方向の締付力を付
与することができる。

【００４０】図４は本発明の他の実施例を示している。
この例は板ばね５１よりも先端側において給電部４０に
壁５５を環状に突出させて、その壁５５により片当り面
５７を形成し、そこに板ばね５１の先端側の端面を当接
させるようになした例である。尚ここでは壁５５を周方
向に連続して環状に形成しているが、場合によって周方
向に不連続で、即ち周方向に沿って所定間隔で突起状の
壁５５を突出形成し、そこに板ばね５１の先端面を当接
させるようになすことも可能である。

【００４１】本例においては給電部４０からの板ばね５
１の脱落をより確実に防止することができる。尚、溶接
ワイヤとしては各種組成ないし形態のものが使用可能で
ある。表１は使用の一例を示している。

【００４２】

【表１】

【００４３】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において主旨変更を加えた形態で構成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるアーク溶接装置を示す
図である。

【図２】同じ実施例のアーク溶接装置の要部を拡大して
示す図である。

【図３】同じ実施例のアーク溶接装置を各部材に分解し
て示す図である。

【図４】本発明の他の実施例のアーク溶接装置の要部を
示す図である。

【図５】従来のアーク溶接装置の一例を示す図である。

【図６】図５のアーク溶接装置の改良案の例を示す図で
ある。

【図７】図６とは異なる改良案の例を示す図である。

【図８】従来のアーク溶接の問題点を説明する説明図で
ある。

【符号の説明】

１２アーク溶接装置１４給電チップ１８容接トーチ本体２４金属ガイド３０絶縁ガイド３２ガイド孔３４被溶接母材３８給電孔４０給電部４２割溝５１板ばね５５壁５７片当り面ＡアークＷ溶接ワイヤ

フロントページの続き (72)発明者塚原康行愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 (72)発明者鈴木宏明愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 (72)発明者香川馨一郎愛知県名古屋市瑞穂区下坂町３丁目１番地Ｆターム(参考） 4E001 LD10 LE09 MC03 MC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）溶接トーチ本体と、（ロ）該溶接ト
ーチ本体に連結されるとともに中心部に給電孔を有し、
該給電孔を挿通する溶接ワイヤと接触して給電を行う給
電チップと、（ハ）該給電チップから送り出される溶接
ワイヤを中心部のガイド孔において案内するセラミック
製の絶縁ガイドと、（ニ）前記給電チップに連結され該
絶縁ガイドを内側に保持する金属ガイドとを備え、該溶
接ワイヤ先端と被溶接母材との間にアークを発生させて
溶接を行うアーク溶接装置であって、前記絶縁ガイドの先端を前記金属ガイドの先端よりも突
出させたことを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】請求項１において、前記絶縁ガイドの突
き出し長さを０．５〜２．０ｍｍとなしたことを特徴と
するアーク溶接装置。
【請求項３】（イ）溶接トーチ本体と、（ロ）該溶接ト
ーチ本体に連結されるとともに中心部に給電孔を有し、
該給電孔を挿通する溶接ワイヤと接触して給電を行う給
電チップと、（ハ）該給電チップから送り出される溶接
ワイヤを中心部のガイド孔において案内するセラミック
製の絶縁ガイドと、（ニ）前記給電チップに連結され前
記絶縁ガイドを内側に保持する金属ガイドとを備え、該
溶接ワイヤ先端と被溶接母材との間にアークを発生させ
て溶接を行うアーク溶接装置であって、前記給電チップにおける前記給電孔周りの給電部の外周
面に周方向の嵌込溝を設けることなく直接平板形状の環
状の板ばねを外嵌し、該板ばねによって該給電部を縮径
方向に締め付けるようになしたことを特徴とするアーク
溶接装置。
【請求項４】請求項３において、前記給電部には外周
部所定箇所に軸方向に沿って延びる割溝が設けてあるこ
とを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項５】請求項３，４の何れかにおいて、前記給
電部の外周面且つ前記板ばねよりも先端側に片当り面を
形成する壁を突出形成し、該壁に対し前記板ばねの先端
側の端面を当接させるようになしたことを特徴とするア
ーク溶接装置。