JP2004074278A - 接触チップを有する溶接ガン及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触チップをネジで取り付けしないで且つ工具を使用しないで、溶接ガン内に接触チップを固定するように適合された溶接ガンを提供する。
【解決手段】接触チップは、溶接ガン内に配設される第１の部材の表面に隣接するように適合されても良い。前記表面はガス拡散器の表面であっても良い。前記表面は接触チップに隣接するように適合されても良い。接触チップは、第２の部材に隣接して、接触チップを第１の部材に向かって押しつけるように第２の部材に隣接するように適合されても良い。第２の部材は、接触チップを第１の部材の表面に向かって押しつけるように接触チップに隣接するように適合されるノズルの一部であっても良い。溶接ガンの組み立て方法もまた提供される。その方法は第１と第２の部材間に接触チップを配設する手順と、第１と第２の部材間に接触チップを捕獲する手順を具備しても良い。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、溶接装置（システム）に係り、特別には溶接ガンのノズルを介してワイアを案内するためのチップ（先端部）を有するワイア供給溶接ガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接は金属の対象物の接合又は分離の方法である。アーク溶接は一般的なタイプの溶接である。アーク溶接装置（システム）は一般的に、電極を収容する溶接ガンに電線により接続する電源を具備する。接地電線は金属の対象物を電源に接続するのに使用される。電極が金属の対象物に対して設置される場合に、溶接ハンドル内の電極は、電源と金属の対象物との間に電気回路を確立して、電流が電極と金属の対象物を通り流れることを可能にする。電流は電極と金属の対象物との間にアークを発生する。電気アークの熱は電気アークを囲む領域内の金属の対象物を溶融する。溶加（ｆｉｌｌｅｒ）材料が溶融金属に添加されても良い。例えば、ワイアは対象物の溶融部に対して設置されても良く、そのワイアを溶融し、溶融したワイアが溶融対象物に溶け込むことを可能にする。一旦電極が金属の対象物から引き離されると、回路は壊されて、溶融された物体は冷え始め、固化し、溶接部を形成する。
【０００３】
ＭＩＧ（不活性ガス）溶接はアーク溶接の内の１つのタイプである。ＭＩＧ溶接はまた、「ワイア供給」又はＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）と呼ばれる。ＭＩＧ溶接において金属ワイアは電極として使用される。ワイアは不活性ガスにより遮断（シールド）されて、金属ワイアは溶接のための溶加材として作用する。不活性ガスは、外部汚染物質及び溶融金属と反応する可能性のあるガスから溶融金属を遮断するために使用される。二酸化炭素（ＣＯ２）等の非不活性ガスがまたＭＩＧ溶接に使用されても良い。
【０００４】
ワイアとガスは電線を介して溶接ガンに接続する。ＭＩＧ溶接及び同様な溶接装置において使用される一般的な溶接ガンは、ハンドルと、前記ハンドルから伸張する首部（ネック）を有する。ワイアとガスは、工作物の方向に首部を介して向けられる。首部は一般的にノズルアセンブリを有しており、ノズルアセンブリは首部に固定されてワイアとガスの流れを工作物の方向に向ける。ワイアは、ノズルアセンブリ内に収容された接触チップを介して向けられる。電流は電線からワイアに接触チップを介して供給される。加えて、ノズルアセンブリの端部は一般的に、円錐形状を有しており、溶接ガンからのガスの流れを次第に細くする。一般的な溶接ガンは、スイッチ即ちトリガー（始動器）を有しており、それはワイア供給機に接続される。トリガーが作動されると、ワイアはチップを介して供給され、ガスはノズルを介して工作物の方向に向けられる。
【０００５】
接触チップは、溶接ガンの稼動において頻繁な交換を必要とする。多数の接触チップは溶接ガン内にねじ込まれる。しかしネジなし接触チップの設計もまた、使用されてきた。例えば、カム表面を有するネジなし接触チップの設計が使用されてきた。カム表面は、接触チップが回転させられる場合に、静止した突起に対して接触チップを結合するように適用される。
【０００６】
不幸にも既存のネジなし接触チップの設計に関して多くの問題が存在する。例えば、接触チップを突起に対して結合する工程は、接触チップ内に曲げ応力を形成する。加えて、接触チップとノズルの外側部分との間の距離の変化は、チップ−ノズル凹部として知られているが、既存のネジなし接触チップの設計において存在する。矛盾のないチップ凹部距離は、特定の溶接用途、特にはロボット溶接装置（システム）においてクリティカル（決定的なもの）である。加えて、溶接からの溶融スパッタ（飛沫物）はノズルの端部に堆積する可能性があり、結局ノズルの交換を必要とする。この結果、ノズル本体と取り外し可能なネジ付き端部とを有するノズルが開発されてきた。しかし溶接スパッタは、ネジを汚染する可能性があり、あるいはネジに、かじりが発生する可能性があり、ノズル本体からネジ付き端部を取り外すために、レンチ等の工具を必要とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ネジなし接触チップの設計を使用する溶接ガンに関する必要性が存在する。これとは別に、工具を使用しないで、接触チップの取り付け及び取り外しを可能にする溶接ガンに関する必要性が存在する。更に、ネジ又は工具の使用なしで固定及び取り外しされても良い、取り外し可能なノズル端部を使用する溶接ガンに関する必要性が存在する。最終的に、矛盾のないチップ凹部距離を生成するネジなし接触チップの設計を有するノズルアセンブリに関する必要性が存在する。
【０００８】
本技術は、接触チップをネジ付きにしないで、且つ工具を使用しないで、ノズルアセンブリ内に接触チップを固定するように適合された溶接ガンを提供する。
前記接触チップは、２つの部材間の隣接により捕獲されても良い。前記２つの部材はガス拡散器と、ノズルの一部分とであっても良い。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本技術の幾つかの実施の形態において、隣接状態の前記接触チップを受容するように構成されたガス拡散器が提供される。前記ガス拡散器は、前記接触チップの先細の表面とシール状態で係合するように構成される先細の表面を有しても良い。更に、本技術の幾つかの実施の形態において、ノズルは前記接触チップの一部分に隣接するように構成される。前記ノズルは、ノズル本体内に配設されたインサート（挿入部）を具備しても良い。前記ノズルはまた、前記ガス拡散器とネジにより係合するように構成されても良い。
【００１０】
本技術の別の形態は、溶接ガンのノズルアセンブリの組み立て方法である。該方法は、前記ノズルアセンブリの２つの部材間に接触チップを配設する手順を具備しても良い。該方法はまた、前記ノズルを前記ガス拡散器に固定して、前記ガス拡散器と前記ノズルとの間に前記接触チップを捕獲する手順を具備しても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を一全般的に参照すると、例示の金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接装置（システム）２０が図示される。しかし本技術は、サブマージドアーク溶接等の別のワイア供給式溶接装置に使用されても良い。図示されるＭＩＧ溶接装置２０は、電源／ワイア供給機２２と、ガス２５を含むガスシリンダ２４と、電極ワイア２７のスプール（ワイヤ巻き）２６と、溶接ガン２８と、溶接ケーブル（線）３０と、ワーク（工作物）クランプ３４と、接地電線３２とを具備する。図示される実施の形態においてガス２５とワイア２７は、電源／ワイア供給機２２から溶接ケーブル３０へ回送されている。溶接ケーブル３０は順に、ガス２５とワイア２７を溶接ガン２８へ回送する。電源／ワイア供給機２２はまた、別個の電源と別個のワイア供給機とにより構成されても良い。
【００１２】
溶接ケーブル３０はまた、大量の電流を電源／ワイア供給機２２から溶接ガン２８へ輸送するための導体（コンダクタ）（図示されない）を有する。電源／ワイア供給機２２は、ワイア２７の溶接ガン２８への供給を制御するために操作可能である。更に電源／ワイア供給機２２はまた、ガス２５の溶接ガン２８への流れを制御するために使用されても良い。装置（システム）を組み立てるために、クランプ３４を有する接地電線３２は、電源／ワイア供給機２２に接続される。
クランプ３４は、工作物３６においてクランプされて工作物３６を電源／ワイア供給機２２に電気的に接続する。ワーククランプ３４と接地電線３２は、電源／ワイア供給機２２を工作物３６に電気的に接続する。これとは別に、ＭＩＧ溶接ケーブル３０内のワイア２７は電源／ワイア供給機２２に電気的に接続されても良い。
【００１３】
溶接ガン２８は工作物３６の方向にワイア２７を向けるように使用される。ワイアが工作物３６に接触すると、工作物３６と電源／ワイア供給機２２との間の電気回路が確立される。電流は、電源２２から溶接ケーブル３０と電極ワイア２７と工作物３６とワーククランプ３４と接地電線３２とを介して、電源２２に戻るように流れる。アークは、電極ワイア２７と工作物３６との間に生成される。
電気アークは、アークを囲む領域において工作物３６を溶融して溶接たまり（パドル）を形成する。アークの熱は、工作物３６に沿ってワイア２７を溶融して、電極ワイア２７が溶接たまりのための溶加材料として作用することを可能にする。不活性ガス２５は、有害な化学反応が溶接たまりにおいて発生することを防止するシールド（遮断）を形成する。アークが除去されると、溶接たまりは固化して溶接部を形成する。
【００１４】
図１と２を全般的に参照すると、溶接ガン２８は、ハンドル３８と、トリガー４０と、首部４２と、ノズルアセンブリ４４とを具備する。首部４２は、固定ナット４６によりハンドル３８に固定される。ＭＩＧ溶接ケーブル３０はまた、トリガー４０に電気的に接続可能な電線（図示されない）を有する。トリガー４０は、使用者が電源／ワイア供給機２２からの電極ワイア２７と電力との供給を制御することを可能にする。トリガー４０が作動されると、多くの事象が発生する。
１つの事象は、電源／ワイア供給機２２がワイアスプール２６からワイア２７を引っ張り、それを供給することであるが、一方でＭＩＧ溶接ケーブル３０は溶接ガン２８へ供給される。また電源／ワイア供給機２２からの電力はワイア２７へ供給される。溶接ガンは、ガスシリンダ２４からのガス２５の流れをトリガー４０により制御可能にするように構成されても良い。ワイア２７とガス２５はその後、首部アセンブリ４２を介して工作物３６に向かって供給される。ノズルアセンブリ４４は、目標物３６の方向にワイア２７とガス２５を向かわせる。トリガー４０が解除されると、ワイア２７と電流はもはや溶接ガン２８に供給されることはない。
【００１５】
図３を全般的に参照すると、ノズルアセンブリ４４は、ガス拡散器４８と、チップ５０と、ノズル５２とを具備する。ガス２５は、溶接ケーブル３０及び溶接ガン２８からガス拡散器４８へ流れる。ガス拡散器４８は、ガス２５の所望の流れ特性を確立するように使用される。ノズル５２は、ガス拡散器４８から工作物３６へガス２５を向かわせるように使用される。チップ５０は、溶接ガン２８からのワイア２７を向かわせ、更に溶接ケーブル３０から電極ワイア２７へ電流を導くように使用される。溶接において一般的な電源／ワイア供給機２２から供給される大量の電流は、もし電流が電極ワイアの全長を介して導かれた場合には、電極ワイア２７を損傷可能である。従って、むしろ電極ワイアよりも溶接ケーブル３０は、電源／ワイア供給機２２から溶接ガン２８への電流の、全てでなければほとんどを流すように使用される。接触チップ５０は、溶接ケーブル３０を通り電極ワイア２７へ流れる電流を輸送するように使用される。接触チップ５０は首部４２及びガス拡散器４８により溶接ケーブル３０に電気的に接続される。
【００１６】
図示される実施の形態において、接触チップ５０は、チップ５０をガス拡散器４８にねじ込むことによるよりむしろ、ガス拡散器４８とノズル５２との隣接により溶接ガン２８内に固定される。接触チップ５０は、接触チップ５０の長さにわたり伸張する溝（チャンネル）５４を有しており、それは接触チップ５０を通り電極ワイア２７を向かわせるように使用される。加えて、溝５４は電極ワイア２７を接触チップ５０に接触させるように使用されるので、電流は接触チップ５０から電極ワイア２７へ導かれても良い。図示される実施の形態において、溝５４は、接触チップ５０とガス拡散器とノズル５２とを通り直線的に伸張する軸線を形成する。加えてこの実施の形態において、接触チップ５０は前記軸線の周りで対称である。
【００１７】
図４に最も良く示されるように、接触チップ５０は、ガス拡散器４８の着座表面５８に隣接するように適合される端表面５６と、ノズル５２による係合のために接触チップ５０の周りで伸張する肩部６０とを有する。図示される実施の形態において、端表面５６は接触チップ５０の周りで一様（ｕｎｉｆｏｒｍ）である。接触チップ５０の端表面５６とガス拡散器４８の着座表面５８は、ガスがガス拡散器４８と接触チップ５０との間で漏れることを防止するシール状態で係合するように適合されることが好ましい。図示される実施の形態において、端表面５６と着座表面５８は、一般的な円錐形状を有するように先細りに形成される。しかし端表面５６と着座表面５８は、曲線状に形成されるか、さもなければお互いに隣接するように及び／又はシール状態で係合するように形成されても良い。図示される実施の形態において、肩部６０は、接触チップ５０から突き出て、隣接されるように構成される。この実施の形態において肩部６０は、接触チップ５０の周りで一様である。
【００１８】
図示される実施の形態において、ノズル５２と接触チップ５０は、ノズル５２がガス拡散器４８に固定される場合に、溶接ガンに固定される。ノズル５２は、ノズル本体６２と、ノズルインサート６４と、ノズルインサート６４とノズル本体６２との間に配設された絶縁材料の層６６とを有する。図示される実施の形態において、ノズル本体６２は、ガス２５の流れを工作物３６に向かわせるための円錐状部６８を有する。ノズルインサート６４は、ガス拡散器４８のネジ部７２にネジで係合するように適合されるネジ部７０を有する。図示される実施の形態において、ノズルインサート６４は、接触チップ５０の肩部６０に係合するように適合される環状部７４を有する。環状部７４は、接触チップ５０がノズルインサート６４を通り伸張することを可能にするためにそこを通る開口７５を有する。環状部７４は、保持リング又はスナップリング等の別個の取り外し可能な固定部材であっても良い。
【００１９】
肩部６０は、接触チップ５０の周囲全体の周りで伸張することが好ましく、接触チップ５０の軸線に対して横であって、ノズルインサート６４の環状部と対面する関係にあることが好ましい。接触チップは、図に示される肩部６０以外の別のタイプの突起により構成されても良い。例えば、接触チップは、接触チップの周囲の周りの種々の位置において間隔を開けられた複数の別個の突起により構成されても良い。加えて、保持リングやスナップリング等の固定部材は、前記チップに固定されて突起として作用しても良い。
【００２０】
接触チップ５０は、ノズル５２をガス拡散器４８に固定する前に、ガス拡散器４８とノズル５２との間に配設される。図示される実施の形態は、接触チップ５０の軸線の周りで一様であるので、接触チップ５０は任意の回転方向においてガス拡散器４８とノズル５２との間に配設されても良い。図示されるように、接触チップ５０の肩部６０と環状部７４との間に間隙７６が存在する。しかし、接触チップ５０は、ガス拡散器４８に対して接触チップ５０を配設する前に、ノズルインサート６４を介して配設されても良い。結局、間隙７６は、接触チップ５０とノズルインサート６４との間よりむしろ、ガス拡散器４８と接触チップ５０との間にあっても良い。
【００２１】
図５で最も良く図示されるように、ノズル５２は、矢印７７で示されるように、ノズル５２がガス拡散器４８にネジで止められる際に、ガス拡散器４８に向かって引き込まれる。ノズルインサート６４の環状部７４は、接触チップ５０の肩部６０に隣接して、ガス拡散器４８に対して軸方向で接触チップ５０を押しつけるか、又は保持し、接触チップ５０の端表面５６をガス拡散器４８の着座表面５８に隣接させて、それによりガス拡散器４８とノズル５２との間に接触チップ５０を捕獲する。ノズルインサート６４の環状部７４は、ノズル５２の内側部の周りに伸張することが好ましい。
【００２２】
図４から６を全般的に参照すると、ガス２５は、首部４２から入口室７８を介してガス拡散器４８へ流入する。図示される実施の形態においてガス拡散器は、ガス２５がガス拡散器４８から流出するための複数の出口孔７９を有する。加えて、ノズル５２の環状部７４は、複数のガス吐出孔８０を有する。ガス吐出孔は、円形又は細長い穴（スロット）であって良い。ガス吐出孔８０は、ガス２５が環状部７４を通過してノズル５２の円錐状部６８に流入することを可能にする。
前のノズルの実施の形態とは反対に、図示される実施の形態のガス吐出孔８０は、接触チップ５０に平行に伸張することにより、ノズル５２から流れるガス２５の流れ特性を改善する。
【００２３】
図７から９を全般的に参照すると、ノズル８２のこれとは別の実施の形態が図示される。この実施の形態において分離可能な円錐（コーン）８４が使用される。分離可能な円錐８４は、工具を使用しないで、ノズル本体８６に固定され、更にそれから取り外されるように構成される。図示される実施の形態において、分離可能な円錐８４は、円錐状部８８と、円筒状部９０と、環状リング部９２とを具備する。分離可能な円錐８４の円筒状部９０は、ノズル本体８６の内側に配設される。環状リング部９２は、分離可能な円錐８４のノズル本体８６内への移動を制限する。図示される実施の形態において、円筒状部９０は外側の溝９４を有し、ノズル本体８６は対応する内側の溝９６を有する。しかし円筒状部９０とノズル本体８６は、逆に構成されても良く、即ち円筒状部９０は内側の溝９６を有しても良く、ノズル本体８６は外側の溝９４を有しても良い。加えて、この実施の形態において、バネ保持リング９８は、分離可能な円錐８４の外側の溝９４内に配設されて円錐８４をノズル本体８６に固定する。しかし、スナップリング等の別のデバイスが分離可能な円錐８４をノズル本体８６に固定するように使用されても良い。
【００２４】
図示される実施の形態において、分離可能な円錐８４の円筒状部９０は、ノズル本体８６内に押されて、円錐８４をノズル本体８６に固定する。円錐８４の据え付けにおいてリング９８は、円錐８４の円筒状部９０がノズル本体８６内に挿入される際に圧縮される。使用者が保持リング９８を圧縮するか、又はリング９８がノズル本体８６により圧縮されても良い。保持リング９８がノズル本体８６内の内側の溝９６に達する時に、保持リング９８は内側の溝９６内に外に膨張する。図示される実施の形態において、保持リング９８は、ノズル本体８６の内側の溝９６及び円錐８４の内側の溝９４の一部を占めており、それにより円錐８４とノズル本体８６の変位を妨げて、円錐８４をノズル本体８６に固定する。
【００２５】
図示される実施の形態において、保持リング９８は、円錐８４をノズル本体８６に固定するのに十分強いが、しかし使用者により打負かされても良い。ノズル本体８６から分離可能な円錐８４を取り外すために、使用者は、円錐８４を掴み、円錐８４をノズル本体８６から離れるように引く。環状リング部９２は、使用者が分離可能な円錐８４を掴むことを補助する。新しい分離可能な円錐８４及び／又は保持リング９８はその後、ノズル本体８６に固定されても良い。従って、分離可能な円錐８４は、工具を使用しないで、ノズル５２に固定され、更に取り外されても良い。
【００２６】
上記の実施の形態は、ネジなしである分離可能な円錐と接触チップとを提供する。加えて、接触チップは、接触チップよりむしろ、比較的大きな直径のノズルをガス拡散器にネジ止めすることにより固定されるので、接触チップをノズルアセンブリに固定したり、それから接触チップを取り外すために、工具は必要ではない。加えて、円錐は、工具を使用しないで、ノズルに固定及び取り外しされても良い。更に、図５と７で最も良く分かるように、上記の実施の形態は、接触チップとノズルの円錐状部が交換される際に、チップ５０の端部１０２とノズル８２の円錐状部８８の出口孔１０４との間のチップ−ノズル凹部１００が矛盾のないことを可能にする。
【００２７】
本発明は、種々の修正及び代替形態に対する余地があっても良い一方で、特定の実施の形態は、図面に示されており、単なる例だけとして本明細書で詳細に説明されている。しかし、本発明は開示された特定の形態に限定されることを意図されてはいないことが理解されるべきである。むしろ本発明は、同時に掲載される請求項により規定される本発明の精神及び範囲内にある、全ての修正形態、同等な形態、及び代替形態をカバーするべきである。
本発明の前出及び別の利点は図面を参照すると共に、以下の詳細な説明により明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本技術の例示の実施の形態に従う、ＭＩＧ溶接装置（システム）の系統図である。
【図２】図２は、本技術の例示の実施の形態に従う、ＭＩＧ溶接ガンの前部側面図である。
【図３】図３は、図２のＭＩＧ溶接ガンのノズルアセンブリの分解図である。
【図４】図４は、本技術の例示の実施の形態に従う、ノズルアセンブリの断面図であり、ノズルアセンブリの組み立てを示す。
【図５】図５は、本技術の例示の実施の形態に従う、ノズルアセンブリの断面図であり、ノズルアセンブリの組み立てを示す。
【図６】図６は、図４のノズルアセンブリの端面図である。
【図７】図７は、本技術の例示の実施の形態に従う、ノズルアセンブリのこれとは別の実施の形態の横断面図である。
【図８】図８は、ノズルアセンブリのこれとは別の実施の形態の分解図である。
【図９】図９は、本技術の例示の実施の形態に従う、ノズルに分離可能な円錐を固定するための保持リングの実施の形態である。
【符号の説明】
２０…ＭＩＧ溶接装置
２２…電源／ワイア供給機
２４…ガスシリンダ
２５…ガス
２６…スプール
２７…電極ワイア
２８…溶接ガン
３０…溶接ケーブル
３２…接地電線
３４…ワーククランプ
３６…工作物
４４…ノズルアセンブリ
４８…ガス拡散器
５０…接触チップ
５２…ノズル
５４…溝
５６…端表面
５８…着座表面
６０…肩部
６２…ノズル本体
７４…環状部
７８…入口室
７９…出口孔
８０…ガス吐出孔

Claims (10)

1. 溶接ガンのための接触チップにおいて、この接触チップが、
   前記接触チップを通る軸線を形成していて前記接触チップを通る、開口と、
   前記開口の周りに配設されていて第１の部材に軸方向で隣接するように構成される、第１の表面と、
   を具備する接触チップ。
2. 可動な第２の部材と協働して前記第１の表面を前記第１の部材に対して押しつけるように構成される第２の表面を更に具備する請求項１に記載の接触チップ。
3. 前記第１の表面は、前記第１の部材の対応する表面にシール状態で係合するように構成される請求項１に記載の接触チップ。
4. 前記第１の表面は円錐状部を具備する請求項１に記載の接触チップ。
5. 溶接ガンのための接触チップにおいて、この接触チップは、第１の部材と第２の部材との間の隣接により固定されるように構成されており、前記第１と第２の部材は対面する関係で配設される、接触チップ。
6. 前記接触チップは、前記接触チップを通る開口を囲む第１の表面を具備しており、
   前記第１の表面は、前記第１の部材の対応する表面にシール状態で隣接するように構成される請求項５に記載の接触チップ。
7. 前記接触チップは、第２の部材に隣接するように構成される部分を有する請求項５に記載の接触チップ。
8. アーク溶接装置用の溶接ガンにおいて、この溶接ガンが、
   第１の部材と、
   前記第１の部材に共軸で配設される第２の部材と、
   前記第１の部材と前記第２の部材に共軸で配設可能な接触チップと、
   を具備しており、
   前記接触チップは、前記第１と第２の部材間で捕獲される溶接ガン。
9. 前記接触チップは、前記第１の部材に軸方向に隣接するように構成される対称な端表面を具備する請求項８に記載の溶接ガン。
10. 前記接触チップは、前記第２の部材に隣接するように構成される第２の表面を具備する請求項８に記載の溶接ガン。

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