JP2003285165A - アーク溶接用溶接チップおよびアーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク溶接装置の溶接チップが備える給電チ
ップの耐久性を向上する。 【解決手段】 溶接チップの給電チップ（５２）は、溶
接トーチ本体に装着可能なチップ本体（６２）とこれと
一体に形成されたチップ先端部材（６４）とを備え、チ
ップ先端部材は、その軸心に沿って形成されたスリット
（６５）により第１及び第２半部（６６、６８）の２つ
に分割され、第１半部は所定の剛性を有してチップ本体
との結合部の回りで移動可能である。スプリング部材
（５８）はチップ先端部材に外嵌されて同部材にばね力
を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接用溶接
チップに関し、特に、Ｉ²Ｒ法による突出し長さを長く
するための絶縁ガイドを具備した給電チップ、絶縁ガイ
ドおよび金属ガイドから構成される諸部品において、給
電チップの耐久性に優れた溶接チップおよびこれを備え
たアーク溶接装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】アーク溶接装置は、ワイヤ送給装
置から送り出される溶接ワイヤを溶接トーチに装着され
た溶接チップが備える給電チップ内へ導き、この給電チ
ップを介して溶接ワイヤに溶接電流を供給し、これによ
りワークと溶接ワイヤとの間にアークを発生させ、その
結果生じるアーク熱で溶接を行うようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様なアーク溶接装
置において、溶接ワイヤとの摩擦による給電チップの摩
耗が進行すると、溶接ワイヤと給電チップとが接触する
給電点の位置が不安定になってアークが不安定になる。
また、溶接ワイヤが溶接チップ内を通過する間にワイヤ
屑やチップ屑が発生して溶接チップのワイヤ挿通孔内に
堆積し、円滑なワイヤ送りを阻害する。

【０００４】給電チップの摩耗は程度の差こそあれ不可
避であるので、その様な摩耗が進行しても溶接ワイヤへ
の給電を安定に行える耐久性に優れた溶接チップの提供
が望まれている。また、ワイヤ送りの円滑化のため、溶
接チップ内での堆積物の堆積を低減すべきとの要請もあ
る。本発明の目的は、給電チップの耐久性を向上させた
アーク溶接用溶接チップおよびその様な溶接チップを備
えたアーク溶接装置を提供することにある。

【０００５】本発明の別の目的は、堆積物の堆積を低減
可能なアーク溶接用溶接チップ及びこれを備えたアーク
溶接装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の溶接チップ
は、溶接ワイヤを挿通させるワイヤ挿通孔が形成され且
つ溶接トーチ本体に装着可能な給電チップと、給電チッ
プの先端側に装着された金属ガイドと、金属ガイド内に
収容され且つ溶接ワイヤを挿通させるワイヤガイド孔が
形成された絶縁ガイドとを備える。この溶接チップは、
給電チップが、溶接トーチ本体に装着可能なチップ本体
とこれと一体に形成されたチップ先端部材とを備え、チ
ップ先端部材が、その軸心に沿ってその全長にわたって
形成され且つワイヤ挿通孔に連通したスリットにより、
少なくとも第１及び第２部分に分割され、第１部分が所
定の剛性を有してチップ本体との結合部の回りで移動可
能であり、また、溶接チップが、給電チップのチップ先
端部材に外嵌されてチップ先端部材にばね力を加えるス
プリング部材を備えることを特徴とする。

【０００７】請求項１の溶接チップによれば、給電チッ
プのチップ先端部材の第１部分が所定の剛性を有して移
動可能であると共にスプリング部材によりチップ先端部
材にばね力が常時加えられるので、給電チップのワイヤ
挿通孔を通る溶接ワイヤによる給電チップの摩耗が相当
に進行した場合にも給電チップと溶接ワイヤとの接触が
確保され、給電点の位置が安定になる。すなわち、アー
クの安定化および給電チップの耐久性向上が図られる。
また、給電チップのワイヤ挿通孔内の堆積物がワイヤ挿
通孔に連通したスリットを介して排出され、堆積物によ
りワイヤ送りが阻害されるおそれが低減する。

【０００８】請求項２の溶接チップは、給電チップのチ
ップ先端部材が第１及び第２部分から構成され、第２部
分が所定の剛性を有してチップ本体との結合部の回りで
移動可能であることを特徴とする。請求項２の溶接チッ
プによれば、給電チップのチップ先端部材を２つの部分
に分割すれば良く、従って、３つ以上の部分に分割する
場合に比べて給電チップの加工が容易である。例えば、
チップ本体と一体の平板部およびこれと一体の円筒部と
で構成したチップ先端部材にその軸心に沿ってスリット
を形成することにより、チップ先端部材を第１部分と第
２部分とに２分割することができる。また、請求項２の
給電チップではチップ先端部材の第１及び第２部分が所
定の剛性を有して移動自在であるので、給電チップの摩
耗が進行した場合もスプリング部材の作用と相俟って溶
接ワイヤとの接触力が適正値に維持され、アークの安定
化および給電チップの耐久性向上が図られる。

【０００９】請求項３の溶接チップは、チップ先端部材
の第１部分の剛性が３．９２Ｎ以上かつ３９．２Ｎ以下
であることを特徴とする。請求項４の溶接チップは、チ
ップ先端部材の第１及び第２部分の各々の剛性が、３．
９２Ｎ以上かつ３９．２Ｎ以下であることを特徴とす
る。請求項３または請求項４の溶接チップによれば、給
電チップの摩耗が進行した場合にも、チップ先端部材の
第１部分または第１及び第２部分がスプリング部材のば
ね力により溶接ワイヤに適度の力で接触する。すなわ
ち、第１部分または第１及び第２部分の剛性が過小であ
る場合はスプリング部材の作用下で溶接ワイヤに過大な
力で接触して発熱する一方、剛性が過大である場合には
給電チップが摩耗すると溶接ワイヤとの接触不良による
給電の不安定化もしくは給電不能を招来するおそれがあ
るが、請求項３または請求項４の給電チップのチップ先
端部材の第１部分または第２部分は、その剛性が適正範
囲内にあるのでその様な不具合を解消することができ、
また、所要の機械的強度を有し、機械加工可能でもあ
る。つまり、剛性が過小であるチップ先端部材の場合、
その第１部分や第２部分とチップ本体との結合部の断面
積が小さくて機械的強度が低下すると共に加工が困難に
なる。

【００１０】請求項５の溶接チップは、溶接ワイヤ送り
方向にみてチップ先端部材の第１部分の上流部に排出孔
を形成したことを特徴とする。また、請求項６の溶接チ
ップは、溶接ワイヤ送り方向にみてチップ先端部材の第
１及び第２部分の上流部に排出孔をそれぞれ形成するこ
とを特徴とする。請求項５または請求項６の溶接チップ
によれば、給電チップのワイヤ挿通孔内に堆積した堆積
物が、溶接ワイヤがワイヤ挿通孔内を送られるにつれて
第１部分または第１及び第２部分の排出孔を介して給電
チップの外部へ排出され、これにより溶接ワイヤが円滑
に送られる。

【００１１】請求項７の溶接チップは、給電チップに形
成されたワイヤ挿通孔が、溶接ワイヤ送り方向下流側ほ
ど小径になるようなテーパ部を排出孔の下流側に有する
ことを特徴とする。請求項７の溶接チップでは、テーパ
部の上流側において給電チップのワイヤ挿通孔を大径に
して溶接ワイヤによる給電チップの摩耗を抑制する一
方、テーパ部の下流側においてワイヤ挿通孔を小径にし
て給電点位置の変動および溶接ワイヤの芯ぶれを抑制す
ることができる。また、テーパ部の下流側におけるワイ
ヤ挿通孔をワイヤ径よりも小径にすることにより、給電
点位置変動およびワイヤ芯ぶれの抑制作用を高くするこ
とができる。この場合、溶接ワイヤは、給電チップのチ
ップ先端部材の少なくとも第１部分を半径方向外方へ押
圧しつつチップ先端部材の第１部分と第２部分との間に
画成されるワイヤ挿通孔を通過することになる。この結
果、給電チップは溶接ワイヤに対して適正圧力で接触可
能であり、溶接ワイヤの引き出し抵抗も適正化されて溶
接ワイヤの送りが円滑になる。

【００１２】請求項８の溶接チップは、給電チップのワ
イヤ挿通孔のテーパ部におけるテーパ角度が４５度以下
であることを特徴とする。通常はテーパ角度を６０度に
することによりワイヤ挿通孔を容易に形成可能である
が、請求項８のようにテーパ角度を４５度以下にするこ
とにより前記排出孔からの堆積物の排出が促進される。

【００１３】請求項９のアーク溶接装置は、請求項１な
いし８のいずれかに記載の溶接チップを装着した溶接ト
ーチ本体を有する溶接トーチと、溶接トーチに溶接ワイ
ヤを供給するワイヤ送給装置と、溶接チップの給電チッ
プに電力を供給する溶接電源とを備えることを特徴とす
る。請求項９のアーク溶接装置によれば、請求項１ない
し８のいずれかに記載の溶接チップにより既述の効果が
奏される。アーク溶接装置は、作業者が溶接トーチを保
持する半自動式のものとして構成可能であり、或いは、
溶接トーチ、ワイヤ送給装置および溶接電源を走行台車
に搭載した自動式のものや、溶接トーチをロボットハン
ドに装着してなる溶接ロボットとして構成可能である。
また、アーク溶接装置は、溶接チップとこれを包囲して
設けたノズルとの間にシールドガスを供給するようにし
たガスシールド式に構成可能であり、或いは、その様な
シールドガスを供給しないノンガスシールド式のものに
構成することもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
溶接チップを有する溶接トーチを備えたアーク溶接装置
について説明する。図１に示すように、本実施形態のア
ーク溶接装置は、例えば、ロボット本体２のロボットハ
ンドに装着された溶接トーチ４と、この溶接トーチ４に
溶接ワイヤ６を供給するワイヤ送給装置８と、溶接トー
チ４に電力を供給する溶接電源１０と、シールドガスを
溶接トーチ４に供給するガス供給装置１２とを備えるガ
スシールド式の溶接ロボットとして構成される。図１
中、参照符号６ａはコンジットチューブである。なお、
溶接ロボットの構成は図示のものに限定されない。

【００１５】図２に示すように、溶接トーチ４は、溶接
トーチ本体４２と、これに装着された溶接チップ４４
と、溶接トーチ本体４２に装着されたノズル４６とを備
え、ガス供給装置１２から溶接チップ４４とノズル４６
との間の通路にシールドガスを供給するようになってい
る。溶接チップ４４は、中空の溶接トーチ本体４２に装
着された給電チップ５２と、この給電チップ５２の先端
側に装着された中空の金属ガイド５４と、この金属ガイ
ド５４内に収容された絶縁ガイド５６と、給電チップ５
２に外嵌されたスプリング部材５８とを備えている。図
２中、参照符号５７はワイヤガイド孔を示す。

【００１６】図３に示すように、給電チップ５２は、チ
ップ本体６２と、このチップ本体６２とそれぞれ一体に
形成されたネジ部６３及びチップ先端部材６４とから構
成され、チップ先端部材６４は、その軸心に沿ってその
全長にわたって形成されたスリット６５により第１半部
（第１部分）６６と第２半部（第２部分）６８とに２分
割されている。なお、チップ先端部分６４を３つ以上の
部分に分割することも可能である。

【００１７】給電チップ５２のネジ部６３の外周面には
トーチ本体４２の内周面の雌ネジに螺合する雄ネジが形
成され、図２に示すように給電チップ５２をトーチ本体
４２に螺着できるようになっている。また、給電チップ
５２のチップ本体６２の、溶接ワイヤ送り方向にみて下
流部の外周面には、中空の金属ガイド５４の内周面に形
成された雌ネジに螺合する雄ネジが形成され、図２に示
すように給電チップ５２に金属ガイド５４を螺着可能に
なっている。

【００１８】給電チップ５２には、その軸心に沿ってワ
イヤ挿通孔５３が貫通して形成され、このワイヤ挿通孔
５３はチップ先端部材６４に形成されたスリット６５に
連通している。好ましくは、ワイヤ挿通孔５３の上流部
は溶接ワイヤ６（図１）の直径よりも大きい第１孔径を
有し、下流部は溶接ワイヤ径よりも小さい第２孔径を有
する。大径のワイヤ挿通孔は、給電チップ５２のネジ部
６３先端面からチップ先端部材６４の中間部まで延び、
孔径が第１孔径から第２孔径まで漸減するテーパ部５３
ａを介して小径のワイヤ挿通孔に連通している。テーパ
部５３ａにおけるテーパ角度θは好ましくは４５度以下
である。

【００１９】図３に示すように、給電チップ５２のチッ
プ先端部材６４の第１半部６６は、チップ本体６２と一
体の平板部６６ａと、この平板部６６ａと一体の段付き
半円筒部６６ｂとからなる。一方、チップ先端部材６４
の第２半部６８は、チップ本体６２と一体の小径の半円
筒部６８ａと、これと一体の段付き半円筒部６８ｂとか
らなる。第１半部６６の段付き半円筒部６６ｂと第２半
部６８の段付き半円筒部６８ｂは、図４に示すように全
体として段付き円筒部６９を構成し、この段付き円筒部
６９の先端小径部分の外周面には上記スプリング部材５
８が装着される。本実施形態のスプリング部材５８は、
例えばステンレス材からなる平板状のばね材を平面視Ｃ
字状のリングに成形したものであり、そのばね力で円筒
部６９の外周面に嵌着可能になっており、円筒部外周面
にスプリング部材を収容するための周溝を形成する必要
は特にない。

【００２０】図３及び図５に示すように、チップ先端部
材６４の第１半部６６の平板部６６ａの厚さは、大径の
ワイヤ挿通孔５３の直径からスリット幅を減じて得た値
の半分よりも小さい値を有し、これにより、ワイヤ挿通
孔５３を通る溶接ワイヤ６が露出するようになってい
る。換言すれば、平板部６６ａには排出孔６６ｃが形成
されている。ここで、テーパ部５３ａの上流側でワイヤ
挿通孔５３が大径であるので、平板部６６ａの厚さを過
度に薄くせずに排出孔６６ｃを形成可能である。本実施
形態では、第１半部６６の平板部６６ａの厚さをこのよ
うに適度に薄くして、第１半部６６に所定の剛性たとえ
ば３．９２Ｎ以上且つ３９．２Ｎ以下の範囲内の剛性を
もたせるようにしている。ここで、剛性は、例えば日本
電産シンポ株式会社製のデジタルフォースゲージを用い
て測定することができる。

【００２１】図６ないし図８は、上記実施形態による溶
接チップの変形例を示す。この変形例に係る溶接チップ
は、その給電チップ５２’のチップ先端部材６４をスリ
ット形成により第１半部６６と第２半部６８’とに２分
割した点で上記実施形態のものに共通するが、第２半部
を平板部６８’ａと半円筒部６８’ｂとで構成して上記
所定の剛性をもたせた点が相違する。

【００２２】本発明者は、上記構成の溶接チップを創案
する上で、以下に順次説明する種々の試験を行った。先
ず、図９は、給電チップのチップ先端部材半部の剛性と
給電チップの加工性及び機械的強度との関係を示す。図
９の最上部には、本出願人が平成１３年９月２８日付で
提出した特願２００１−３０３５５１号において先に提
案した先行例による十文字スリット付き給電チップ（図
示略）においてバネ部材を備えないものについての上記
関係が示されている。また、図９中、上から２番目に示
した関係はその給電チップにおいてバネ部材を備えた場
合に対応し、上から３番目にしたものは上記実施形態に
係る一文字スリット付き給電チップ５２に対応し、最下
方に示したものは変形例に係る給電チップ５２’に対応
する。また、図９中、←→は給電チップの機械的強度が
良好かつ加工可能な範囲を示し、●−●は機械的強度が
過小かつ加工困難な範囲を示し、◆−◆は加工不能な範
囲を示す。

【００２３】図９から明らかなように、先行例の十文字
スリット付き給電チップは、チップ先端部材の剛性が約
２８Ｎ未満または約１３Ｎ未満の範囲では加工不能であ
るのに対して、本実施形態およびその変形例に係る一文
字スリット付き給電チップは、約４Ｎ未満または約６Ｎ
未満の剛性範囲で加工困難になるものの、それ以外の剛
性範囲では加工可能であると共に機械的強度に優れる。

【００２４】図１０は、給電チップ５２のチップ先端部
材６４へのスプリング部材５８の装着前後におけるワイ
ヤ挿通孔５３の有効孔径の変化範囲を示す。図１０中、
□マークは上記実施形態に係る給電チップに対応し、○
マークは上記先行例に係る給電チップに対応する。図１
０から分かるように、上記実施形態による一文字スリッ
ト付き給電チップ５２によれば、チップ先端部材６４の
第１半部６６の剛性が低いことからスプリング部材５８
のばね力によりワイヤ挿通孔５３の有効孔径の変化範囲
は先行例に係る十文字スリット付き給電チップの場合の
約５倍ないし約６倍と極めて広い。これは、上記実施形
態に係る給電チップ５２の許容摩耗範囲が大きく、耐久
性に優れることを表している。

【００２５】図１１は、上記実施形態による給電チップ
５２におけるチップ先端部材６４の第１半部６６の剛性
とワイヤ挿通孔５３の許容摩耗範囲との関係を示す。図
１１中、□マークは、溶接ワイヤ６が０．９ｍｍφのＹ
ＧＷ１６からなり溶接電流が１５０Ａ、溶接電圧が２０
Ｖ及びワイヤ突き出し長さが２２ｍｍという溶接条件で
の試験結果を示し、○マークは、溶接ワイヤが１．２ｍ
ｍφのＹＧＷ１６からなり溶接電流が２５０Ａ、溶接電
圧が２６Ｖ及びワイヤ突き出し長さ（給電点とワイヤ先
端間の距離）が２８ｍｍという溶接条件での試験結果を
表し、また、◎マークは、１．６ｍｍφのＹＧＷ１１か
らなる溶接ワイヤを用いて溶接電流３５０Ａ、溶接電圧
３８Ｖ及びワイヤ突き出し長さ３５ｍｍという溶接条件
で行った試験の結果を表している。

【００２６】図１１から分かるようにチップ先端部材半
部６６の剛性が３９．２Ｎ以下であれば、必要最小範囲
よりも広い摩耗許容範囲を得ることができる。そして、
その様なチップ先端部材半部を備えた給電チップ５２の
場合、給電チップの摩耗が相当に進行しても給電チップ
が適正な接触力で溶接ワイヤに接触可能であり、従っ
て、耐久性に富む。

【００２７】同様の試験によれば、従来の給電チップ
（図示略）では、３９．２Ｎ以上の剛性を有する場合は
所要の許容摩耗範囲を得ることができるがワイヤ送給抵
抗が過大になり、また、剛性が３９．２Ｎ未満の場合は
接触抵抗が過小になってアークが不安定になった。本実
施形態の給電チップによれば、所要の許容摩耗範囲を確
保しつつワイヤ送給抵抗が過大になることがない。

【００２８】図１２は、スプリング部材５８を装着した
状態における給電チップ５２のワイヤ挿通孔５３の孔径
とアーク安定度との関係を、上記実施形態に係る一文字
スリット付き給電チップ５２および先行例に係る十文字
スリット付き給電チップについて比較して示す。ここで
は、溶接ワイヤは１．２ｍｍφのＹＧＷ１６からなり、
溶接電流および溶接電圧は２５０Ａ及び３１Ｖに設定し
た。図１２中、○マークはアークが安定していたことを
示す。

【００２９】図１２から分かるように、上記実施形態の
給電チップ５２では０．８２ｍｍないし１．０４ｍｍと
いう広い孔径範囲で安定したアークが得られ、先行例に
係る給電チップでは１．０６ｍｍないし１．１２ｍｍと
いう比較的狭い孔径範囲でアークが安定であった。図１
３は、上記実施形態に係る給電チップ５２について、チ
ップ先端部材６４の第１半部６６の平板部６６ａの厚さ
と給電チップ５２の耐久回数との関係を○マークで示
し、また、平板部厚さと堆積物量との関係を△マークで
示す。平板部厚さが０．７ｍｍ及び０．６０ｍｍのもの
は平板部６６ａに排出孔６６ｃが形成されておらず、耐
久回数はそれぞれ５００回及び５５０回であり、堆積物
量は５５ｍｇ及び５０ｍｇであった。これに対して、平
板部厚さが０．４５ｍｍのものには排出孔が形成されて
おり、耐久回数は１０００回であり、堆積物量は１２ｍ
ｇであった。ここで、給電チップの耐久回数は図１８に
係る後述の耐久性試験と同様の方法で求めた。

【００３０】上記の試験結果は、平板部厚さを０．４５
ｍｍないし０．７ｍｍとした給電チップのいずれもが耐
久性および堆積物排出能力に優れていることを示し、ま
た、平板部厚さを薄くしてチップ先端部材６４の第１半
部６６の剛性を適度に低くすると共に平板部６６ａに排
出孔６６ｃを設けることにより、給電チップ５２の耐久
性が更に向上すると共に堆積物量を低減可能なことを表
している。

【００３１】図１４は、上記変形例による給電チップ５
２’に係る同様の関係を、チップ先端部材の第１及び第
２半部６６、６８の各々の平板部厚さを０．７ｍｍ、
０．６ｍｍ及び０．４５ｍｍにした場合について示した
ものであり、この試験結果は図１３の場合と同様の傾向
を表している。すなわち、平板部厚さの低減および平板
部への排出孔の形成により給電チップの耐久性向上およ
び堆積物量の低減が図られる。

【００３２】次に、図１５は、チップ先端部材６４の第
１半部６６の平板部６６ａの厚さが０．７０ｍｍである
と共にテーパ部５３ａの上流側及び下流側でのワイヤ挿
通孔５３の孔径がそれぞれ１．６０ｍｍφ及び１．２０
ｍｍφである上記実施形態の給電チップ５２におけるワ
イヤ挿通孔５３のテーパ角度θと給電チップの耐久回数
との関係をテーパ角度３０度、４５度及び６０度につい
て○マークで示すと共にテーパ角度θと堆積物量との関
係を△マークで示す。図１５によれば、テーパ角度が４
５度の給電チップはテーパ角度が６０度のものよりも耐
久回数および堆積物排出能力に優れ、また、テーパ角度
を３０度にすることにより耐久性および堆積物排出能力
が更に向上する。

【００３３】図１６は、チップ先端部材の第１及び第２
半部の各平板部６６ａ、６８’ａの厚さが０．４５ｍｍ
であると共にテーパ部上流側及び下流側でのワイヤ挿通
孔の孔径それぞれ１．６０ｍｍφ及び１．２０ｍｍφで
ある上記変形例に係る給電チップ５２’について同様の
関係を示し、テーパ角度が小さいほど耐久回数が増大す
ると共に堆積物量が低減することを表している。また、
上記実施形態の給電チップ５２に比べて変形例による給
電チップ５２’が耐久性および堆積物排出能力に優れる
ことを表す。

【００３４】図１７は、給電チップのワイヤ挿通孔の摩
耗に伴うワイヤ引き出し抵抗の変化とワイヤ挿通孔の孔
径との関係を、上記実施形態による一文字スリット付き
給電チップ５２および先行例に係る十文字スリット付き
給電チップについて比較して示す。ここでは、１．２ｍ
ｍφのＹＧＷ１２からなる溶接ワイヤを用いた。上記実
施形態による給電チップのチップ先端部材の第１半部６
６は約１１Ｎの剛性を有し、先行例に係る給電チップの
チップ先端部材の十文字スリットにより４つに分割され
た各部分は約３４Ｎの剛性を有する。図１７中、◆マー
クおよび●マークは上記実施形態および先行例に係る給
電チップにそれぞれ対応し、給電チップが摩耗するにつ
れてワイヤ引き出し抵抗が減少することを示している。
図１７中、給電チップのチップ先端部材にスプリング部
材を装着した状態でのワイヤ挿通孔の孔径を横軸にとっ
ている。

【００３５】図１７から分かるように、上記実施形態に
係る給電チップの場合、約０．８０ｍｍないし約１．０
４ｍｍという広い孔径範囲において、給電チップの摩耗
前後でのワイヤ引き出し抵抗が、安定なワイヤ送給を可
能とする許容範囲内で変化する。一方、上記提案に係る
給電チップの場合、約１．１２５ｍｍ以上の孔径範囲で
は給電チップが摩耗するとワイヤ引き出し抵抗が許容下
限値を下回る。これは、上記実施形態の給電チップがそ
の摩耗が相当に進行しても所要のワイヤ引き出し抵抗を
付与してワイヤ供給を安定に行えることを表している。

【００３６】以下、上記実施形態に係るアーク溶接装置
とくに溶接チップの作用を説明する。アーク溶接装置に
おいて、溶接ワイヤ６がワイヤ送給装置８から溶接トー
チ４の内部に供給され、更に、溶接トーチ本体４２に装
着された溶接チップ４４の給電チップ５２のワイヤ挿通
孔５３内に供給される。その一方で、シールドガスがガ
ス供給装置１２から溶接トーチ４に装着されたノズル４
６と溶接チップ４４間の間隙に供給され、また、溶接電
源１０から給電チップ５２に電力が供給され、溶接ワイ
ヤ先端とワークとの間にアークが発生してアーク熱によ
り溶接が行われる。

【００３７】溶接中、給電チップ５２のチップ本体６２
からチップ先端部材６４の中間部まで延びる大径のワイ
ヤ挿通孔内を送られてきた溶接ワイヤ６は、ワイヤ挿通
孔５３のテーパ部５３ａを介して小径のワイヤ挿通孔へ
供給される。テーパ部下流のワイヤ挿通孔が溶接ワイヤ
径よりも小径であることから、溶接ワイヤ６は、チップ
先端部材の第１半部６６を、その平板部６６ａとチップ
本体６２との結合部回りに給電チップ半径方向外方へ移
動させつつテーパ部５３ａを通過するが、第１半部６６
にはスプリング部材５８により半径方向内方へ作用する
ばね力が加えられる。第１半部６６の剛性およびスプリ
ング部材５８のばね力が適宜の値に調節されており、チ
ップ先端部材の第１半部６６は、溶接ワイヤ６に適度の
力をもって接触した状態に維持される。すなわち、第１
半部６６の剛性が過小であってスプリング部材５８の作
用下で溶接ワイヤ６に過大な力で接触する場合に生じる
発熱が防止され、また、過大な剛性に起因した溶接ワイ
ヤとの接触不良による給電の不安定化もしくは給電不能
が防止される。

【００３８】この結果、給電チップ５２と溶接ワイヤ６
とが接触する給電点の位置が安定に保たれ、アークの安
定化及び給電チップの耐久性向上が図られる。また、給
電チップ５２のチップ本体側のワイヤ挿通孔内の堆積物
がワイヤ挿通孔に連通したスリット５５を介して排出さ
れる。更に、堆積物は、第１半部の平板部の排出孔６６
ｃを介して外部へ排出される。この結果、堆積物により
ワイヤ送りが阻害されるおそれが低減する。これに加え
て、ワイヤ挿通孔５３のテーパ角度θが４５度以下にな
っており、堆積物の排出が更に促進される。

【００３９】変形例の給電チップの作用は実施形態のも
のと基本的には同一であり、その説明を省略する。本発
明者は、上記実施形態に係る給電チップの耐久性を調べ
た。先ず、実施形態に係る給電チップを備えた半自動ア
ーク溶接機を製作し、同溶接機を用いて水冷ドラムに対
してビードオンドラム溶接を行った。そして、２分間の
溶接と３０秒間の休止とをもって１回の溶接とし、合計
１８０回の溶接を行った。この溶接中、溶接１０回毎に
溶接電流を測定した。

【００４０】耐久性試験における主たる溶接条件は下記
に示すとおりである。 溶接ワイヤ ＤＤ５０Ｓ １．２ｍｍφ シールドガス Ａｒ＋２０％ＣＯ2 溶接電流 ２５０Ａ ワイヤ送給速度 毎分１１０５ｃｍ アーク電圧 ２９Ｖ また、従来公知の給電チップを備えた半自動アーク溶接
機を用いて同様の溶接試験を同一の溶接条件で実施し
た。但し、ワイヤ送給速度を毎分８９０ｃｍとした点が
異なる。

【００４１】耐久性試験結果を図１８に示す。図１８
中、○マーク及び●マークは上記実施形態に係る給電チ
ップ５２についての溶接回数と溶接電流振れ幅との関係
を示し、◇マーク及び◆マークは従来公知の給電チップ
についての同様の関係を示す。●マークおよび◆マーク
は、溶接を１０回行う度にコンジットケーブルを６０度
の角度をなす２つのケーブル固定位置間で揺動させた場
合の測定値を示す。図１８から分かるように、従来公知
の給電チップの場合には溶接回数が９０回に達した後に
溶接電流の振れ幅が増大したが、上記実施形態の給電チ
ップ５２の場合には１８０回の溶接を行った間、溶接電
流振れ幅は特に大きく変動しなかった。これは、給電チ
ップ５２を介する溶接ワイヤへの給電が安定に行われた
こと、換言すれば、給電チップの耐久性に優れることを
示している。

【００４２】以上で本発明の一実施形態およびその変形
例に係る溶接チップを備えたアーク溶接装置についての
説明を終えるが、本発明の溶接チップおよびアーク溶接
装置はこれに限定されず、種々に変形可能である。例え
ば、上記実施形態では、ガスシールド式溶接ロボットと
して構成されたアーク溶接装置について説明したが、本
発明のアーク溶接装置は、作業者が溶接トーチを保持す
る半自動溶接装置あるいは溶接トーチ、ワイヤ送給装
置、溶接電源などを走行台車に搭載してなる自動溶接装
置として構成しても良く、また、ガス供給装置を備えな
いノンガスシールド式に構成可能である。また、アーク
溶接装置のロボット本体を図１に例示したような多関節
ロボット形式に構成することは必須でない。例えば、ロ
ボット本体は、溶接トーチを直線的に往復動可能に支持
する第１スライダとこれを高さ方向移動可能に支持する
第２スライダとを備えるもので良く、溶接トーチ移動軸
と直交する方向にワークを往復動可能に支持するワーク
台と組み合わせて使用可能である。

【００４３】また、既述のように、給電チップのチップ
先端部材を上記実施形態の場合のように２分割すること
は必須でなく、例えば、本出願人が先に提案した先行例
の場合のようにチップ先端部材を十文字スリットにより
４分割するようにしても良く、この場合、チップ先端部
材の少なくとも一つの分割部分を所定の剛性を備えるよ
うに構成する。そのため、例えば、チップ先端の両部材
を円周方向に加工して薄肉化して所定の剛性を備えるよ
うにすることができる。

【００４４】その他、本発明はその発明概念の範囲内で
種々に変形可能である。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の溶接チップによれば、給電チ
ップのチップ先端部材の第１部分が所定の剛性を有して
移動可能であると共にスプリング部材によりチップ先端
部材にばね力が常時加えられるので、給電チップのワイ
ヤ挿通孔を通る溶接ワイヤによる給電チップの摩耗が相
当に進行した場合にも給電チップと溶接ワイヤとの接触
が確保され、給電点の位置が安定になり、アークの安定
化および給電チップの耐久性向上が図られる。また、給
電チップのワイヤ挿通孔内の堆積物をワイヤ挿通孔に連
通したスリットを介して排出することができ、堆積物に
よりワイヤ送りが阻害されるおそれを低減することがで
きる。

【００４６】請求項２の溶接チップによれば、給電チッ
プのチップ先端部材を２つの部分に分割すれば良く、従
って、その製造が容易である。また、給電チップの摩耗
が進行した場合も溶接ワイヤとの接触力を適正値に維持
でき、アークの安定化及び給電チップの耐久性向上を図
ることができる。請求項３または請求項４の溶接チップ
によれば、給電チップのチップ先端部材の第１部分また
は第１及び第２部分が適正な剛性を備えるので、給電チ
ップと溶接ワイヤとの接触力が適正値に維持され、安定
な給電を行える。また、チップ先端部材の第１部分また
は第１及び第２部分は所要の機械的強度を有し、機械加
工可能である。

【００４７】請求項５または請求項６の溶接チップによ
れば、給電チップのワイヤ挿通孔内に堆積した堆積物を
第１部分または第１及び第２部分の排出孔を介して給電
チップの外部へ排出することができ、溶接ワイヤ送りを
円滑に行える。請求項７の溶接チップは、給電チップに
形成されたワイヤ挿通孔がテーパ部を排出孔の下流側に
有するので、溶接ワイヤによる給電チップの摩耗を抑制
すると共に給電点位置の変動および溶接ワイヤの芯ぶれ
を抑制することができる。また、溶接ワイヤに対して給
電チップを適正圧力で接触させることができ、溶接ワイ
ヤの引き出し抵抗を適正化して円滑な溶接ワイヤ送りを
実現することができる。

【００４８】請求項８の溶接チップは、ワイヤ挿通孔の
テーパ部におけるテーパ角度が４５度以下であるので、
排出孔からの堆積物の排出を促進することができる。請
求項９のアーク溶接装置は、請求項１ないし８のいずれ
かに記載の溶接チップを装着した溶接トーチ本体を有す
る溶接トーチと、溶接トーチに溶接ワイヤを供給するワ
イヤ送給装置と、溶接チップの給電チップに電力を供給
する溶接電源とを備えるので、溶接チップにより既述の
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるアーク溶接装置の概
略側面図である。

【図２】図１に示したアーク溶接装置が備える溶接トー
チのトーチ本体、溶接チップおよびノズルを示す拡大部
分断面図である。

【図３】図２に示した溶接チップが備える給電チップを
その右半部を断面で示した拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】本発明の変形例による溶接チップが備える給電
チップを示す図３と同様の図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図９】本発明の実施形態および変形例に係る給電チッ
プならびに本出願人が先に提案した先行例による給電チ
ップについて、給電チップのチップ先端部材半部の剛性
と給電チップの加工性および機械的強度との関係を示す
図である。

【図１０】本発明の実施形態による給電チップにおけ
る、チップ先端部材へのスプリング部材の装着前後での
ワイヤ挿通孔の有効孔径の変化範囲を示す図である。

【図１１】本発明の実施形態による給電チップにおける
チップ先端部材の第１半部の剛性とワイヤ挿通孔の許容
摩擦範囲との関係を示す図である。

【図１２】本発明の実施形態による給電チップおよび先
行例に係る給電チップについて、スプリング部材装着状
態におけるワイヤ挿通孔の孔径とアーク安定度との関係
を示す図である。

【図１３】本発明の実施形態による給電チップについ
て、チップ先端部材の第１半部の平板部の厚さと給電チ
ップの耐久回数および堆積物量との関係を示す図であ
る。

【図１４】本発明の変形例による給電チップについての
図１３と同様の図である。

【図１５】本発明の実施形態におけるワイヤ挿通孔のテ
ーパ角度と給電チップの耐久回数及び堆積物量との関係
を示す図である。

【図１６】本発明の変形例についての、図１５と同様の
図である。

【図１７】給電チップのワイヤ挿通孔の摩耗に伴うワイ
ヤ引き出し抵抗の変化とワイヤ挿通孔の孔径との関係
を、本発明の実施形態による給電チップと先行例に係る
給電チップについて比較して示す図である。

【図１８】本発明の実施形態に係る給電チップおよび従
来公知の給電チップにおける溶接回数と溶接電流振れ幅
との関係を示す図である。

【符号の説明】

４ 溶接トーチ ６ 溶接ワイヤ ８ ワイヤ送給装置 １０ 溶接電源 １２ ガス供給装置 ４２ 溶接トーチ本体 ４４ 溶接チップ ５２、５２’ 給電チップ ５３ ワイヤ挿通孔 ５３ａ テーパ部 ５４ 金属ガイド ５６ 絶縁ガイド ５７ ワイヤガイド孔 ５８ スプリング部材 ６２ チップ本体 ６４ チップ先端部材 ６５ スリット ６６ 第１半部 ６６ａ、６８’ａ 平板部 ６６ｃ 排出孔 ６８、６８’ 第２半部 θ テーパ角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上仲 明朗 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 愛知県名古屋市名東区松井町275 Ｆターム(参考） 4E001 LH02 MB02 MC02 MC05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ワイヤを挿通させるワイヤ挿通孔が
   形成され且つ溶接トーチ本体に装着可能な給電チップ
   と、前記給電チップの先端側に装着された金属ガイド
   と、前記金属ガイド内に収容され且つ前記溶接ワイヤを
   挿通させるワイヤガイド孔が形成された絶縁ガイドとを
   備えるアーク溶接用溶接チップにおいて、 前記給電チップが、前記溶接トーチ本体に装着可能なチ
   ップ本体とこれと一体に形成されたチップ先端部材とを
   備え、 前記チップ先端部材が、その軸心に沿ってその全長にわ
   たって形成され且つ前記ワイヤ挿通孔に連通したスリッ
   トにより、少なくとも第１及び第２部分に分割され、 前記第１部分が所定の剛性を有して前記チップ本体との
   結合部の回りで移動可能であり、 前記溶接チップが、前記給電チップの前記チップ先端部
   材に外嵌されて前記チップ先端部材にばね力を加えるス
   プリング部材を備えることを特徴とするアーク溶接用溶
   接チップ。
2. 【請求項２】 前記給電チップの前記チップ先端部材が
   前記第１及び第２部分から構成され、前記第２部分が所
   定の剛性を有して前記チップ本体との結合部の回りで移
   動可能であることを特徴とする請求項１に記載のアーク
   溶接用溶接チップ。
3. 【請求項３】 前記チップ先端部材の前記第１部分の剛
   性が３．９２Ｎ以上かつ３９．２Ｎ以下であることを特
   徴とする請求項１に記載のアーク溶接用溶接チップ。
4. 【請求項４】 前記チップ先端部材の前記第１及び第２
   部分の各々の剛性が、３．９２Ｎ以上かつ３９．２Ｎ以
   下であることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接
   用溶接チップ。
5. 【請求項５】 溶接ワイヤ送り方向にみて前記チップ先
   端部材の前記第１部分の上流部に排出孔を形成したこと
   を特徴とする請求項１に記載のアーク溶接用溶接チッ
   プ。
6. 【請求項６】 溶接ワイヤ送り方向にみて前記チップ先
   端部材の前記第１及び第２部分の上流部に排出孔をそれ
   ぞれ形成することを特徴とする請求項２に記載のアーク
   溶接用溶接チップ。
7. 【請求項７】 前記給電チップに形成された前記ワイヤ
   挿通孔が、溶接ワイヤ送り方向下流側ほど小径になるよ
   うなテーパ部を前記排出孔の下流側に有することを特徴
   とする請求項１に記載のアーク溶接用溶接チップ。
8. 【請求項８】 前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔の前
   記テーパ部におけるテーパ角度が４５度以下であること
   を特徴とする請求項７に記載のアーク溶接用溶接チッ
   プ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の溶
   接チップを装着した溶接トーチ本体を有する溶接トーチ
   と、 前記溶接トーチに溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置
   と、 前記溶接チップの前記給電チップに電力を供給する溶接
   電源とを備えることを特徴とするアーク溶接装置。