JP2006000927A - 溶接トーチ用ノズル組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶接シールドガスの流れ特性を改善する多孔性円板の交換が容易な溶接トーチ用ノズル組立体を提供すること。
【解決手段】 ノズル組立体は、多孔性円板を溶接トーチ内に固定するものである。ノズル組立体は、前ノズル部材と後ノズル部材とを具備し、前ノズル部材が後ノズル部材に固定されたとき、多孔性円板が前ノズル部材と後ノズル部材との間に捕捉される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、概ねアーク溶接の分野、特にティグ（ＴＩＧ）溶接トーチの分野に関係する。

アーク溶接は、加工物に局部的な溶融を作り出すために電流が使用される溶接方法である。多くの異なるタイプの溶接方法がある。アーク溶接方法の一つの例は、（ティグ溶接、ＧＴＡＷ、又はヘリアーク溶接としても知られている）ＴＩＧ溶接である。ＴＩＧ溶接は、電気アークが、例えば手持ち式溶接トーチのような溶接器具と金属加工物との間で維持されるタイプのアーク溶接方法である。典型的に、溶接器具はトーチヘッドに結び付けられた円筒状電極を含む。アークは、電極と加工物との間を流れる電気によって生み出される。典型的に、電極はタングステンから成る。アーク溶接方法のための電気は、溶接器具のトーチヘッドに電源ケーブルによって結び付けられた電源によって供給される。

ＴＩＧ溶接では、加工物上のアーク接触点の周囲のシールドを形成するためにガスが加工物の方へ導かれる。ガスシールドは、溶融池が溶融状態の間に、不純物が溶融池に進入することを防ぐ。ガスレンズが、シールドガスにおける望ましい流れの特性を得るために使用される。例えば、ガスレンズは、ガスの流れの幅を横切る、より均一なガスの流れを生み出すように使用される。代わりに、ガスレンズは、より遅いガスの流れを生み出すために使用されることもある。典型的には、ガスレンズは、ガスの流れの経路に配設された少なくとも一つのスクリーンを含んで成る。しかしながら、スクリーンではなく多孔性円板が使用されることがある。

多孔性円板を使用するガスレンズは、スクリーンを多孔性円板に単純に置き換える。多孔性円板は、多孔性円板をガスレンズハウジングに固定するために、ガスレンズハウジングに押し込まれている。多孔性円板をガスレンズハウジングに押し込むことによって、多孔性円板とガスレンズハウジングとの間に摩擦が生み出され、前記摩擦が多孔性円板をガスレンズハウジング内に固定する。しかしながら、多孔性円板をガスレンズハウジングの内側に押し込むことは、多孔性円板をハウジングから取り外すことを困難にする。場合によっては、多孔性円板をガスレンズハウジング内から緩めてこじり出すために工具が使用される。

従って、多孔性円板をハウジング内に固定するために摩擦を使用する必要なしに多孔性円板が溶接トーチ内に固定可能になる技法に対するニーズが存在する。より詳しくは、多孔性円板をこじってハウジングから緩める必要性を生じさせないために、多孔性円板が完全にアクセス可能であるように多孔性円板が溶接トーチ内に固定されることを可能にする技法に対するニーズが存在する。

本発明の前述の及び他の利点並びに特徴は、次に続く詳細な説明を読んだとき及び添付図面を参照したとき理解されるであろう。

多孔性円板を溶接トーチ内に固定するように働くノズル組立体である。ノズル組立体は、前ノズル部材（第二円筒状ノズル部材）及び後ノズル部材（第一円筒状ノズル部材）を具備する。前ノズル部材は後ノズル部材に固定可能である。多孔性円板は、前ノズル部材が後ノズル部材に固定されたとき前ノズル部材と後ノズル部材との間に捕捉される。後ノズル部材は、トーチヘッドに固定されているコレット本体に固定される。コレット本体は多孔性円板を貫いて配設される。

図１を参照すると、ＴＩＧ溶接システム１０が図示されている。ＴＩＧ溶接システム１０は、溶接電源１２と溶接トーチ１４とを具備する。溶接電源１２は、定電流交流電源、又は直流電源、又は交流／直流組合せ電源、又は他のタイプの電源である。図示された実施例では、溶接システム１０は、ホース１８によって溶接電源１２に接続されたガスボンベ１６も具備する。ガスボンベ１６はガス２０を溶接電源１２に供給し、次に溶接電源１２が第二ガスホース２２を介してガス２０を溶接トーチ１４に供給する。電源ケーブル２４も、溶接電源１２から溶接トーチ１４に接続される。溶接システム１０は、加工物３０を溶接電源１２に電気的に接続するためにリターンケーブル２６とクランプ２８も具備する。

溶接トーチ１４は、溶接電源１２から電気を溶接トーチ１４内に固定されている電極３２に結び付けるように、及びガスを加工物３０に導くように作られている。電極３２が加工物３０に接近するとき、アークが電極３２と加工物３０との間に生成される。アークは、電気が溶接電源１２から溶接トーチ１４を通って加工物３０へ流れる電流路を完成する。電流は加工物３０から溶接電源１２に流れて戻る。アークは加工物を接触点で加熱し、このことが加工物３０の局所的な溶融を引き起こす。

溶接トーチ１４はトーチヘッド組立体３４を有しており、前記トーチヘッド組立体３４は、電極３２をトーチヘッド組立体３４に固定するように、及び電気を電極３２に接続するように作られている。さらに、トーチヘッド組立体３４はガス２０を加工物３０の方に導く。トーチヘッド組立体３４は、後ノズル部材３６と前ノズル部材３８とを具備している。後蓋４０が、後ノズル部材３６側のトーチヘッド組立体３４の端部を密閉するために備えられている。図示された実施例では、前ノズル部材３８は後ノズル部材３６にねじ込み固定される。しかしながら、前ノズル部材３８を後ノズル部材３６に固定する他の方法が使用されてよい。さらに、後ノズル部材３６及び前ノズル部材３８は、ガス２０がそれらを通って流れることが可能であるように管状である。以下にさらに詳細に論述されるように、溶接トーチ１４は、前ノズル部材３８から流れるガス２０の望ましい流れの特性を作り出すために備えられる多孔性円板を有する。例えば、ガス２０の流れは、ガス２０が溶接トーチ１４の中を移動するときガス２０が受ける急激な方向の変化のために乱流になる。代わりに、溶接トーチ１４から流れるガスの流れを遅くすることが望ましいことがある。多孔性円板は、溶接トーチ１４がガスの流れを遅くすること及びより層流のガスの流れを生成することを可能にする。さらに、図示された実施例では、第一ノズル部材３６及び第二ノズル部材３８は、それらの間に多孔性円板を捕捉するように構築されて、多孔性円板が簡単に交換されるようになっている。最後に、ハンドル４２がトーチヘッド組立体３４に結合されて、溶接トーチ１４の運動を使用者が導くことを可能にする。

図２を参照すると、溶接トーチ１４の断面図が示されている。この実施例では、トーチヘッド組立体３４はトーチヘッド４４とチューブ４６とを具備する。トーチヘッド４４及びチューブ４６は導電性である。チューブ４６は、電気をトーチヘッド４４に接続するために設けられる。電気絶縁体４８が、トーチヘッド４４とチューブ４６を覆って配設されて、使用者を感電から保護する。コレット本体５４をトーチヘッド４４に固定可能にするために、コレット本体５４は第一ねじ山形成部５６を有し、またトーチヘッド４４は対応するねじ山形成部５８を有する。コレット本体５４は中空内部６０を有する。電極３２を溶接トーチ１４に固定するために、コレット６２がコレット本体５４の中空内部６０の中に配設される。コレット６２は後蓋４０によってコレット本体５４のテーパー面６４に押付けられ、前記テーパー面６４はコレット６２を電極３２に押付ける。ガスがトーチヘッド４４の中空内部５２から、コレット６２とコレット本体５４との間のコレット本体５４の中空内部６０に導かれる。コレット本体５４は第二ねじ山形成部６６を有しており、前記第二ねじ山形成部６６は、後ノズル部材３６の対応するねじ山形成部６８がコレット本体５４にねじ込まれることを可能にする。

ガス２０は多孔性円板７０を通って流れるように導かれる。図示される実施例では、多孔性円板７０は、焼結金属を含んで成るものであって、コレット本体５４の延長部分７２の上に配設される。ガスは、コレット本体５４の中空内部６０から後ノズル部材３６の中に流れる。多孔性円板７０はガス２０の流れ特性を変える。さらに、後ノズル部材３６と前ノズル部材３８は、それらの間に多孔性円板７０を捕捉するように協働する。後ノズル部材３６はねじ付き部分７４を有し、また前ノズル部材３８は対応するねじ付き部分７６を有し、前記ねじ付き部分７６は前ノズル部材３８が後ノズル部材３６にねじ込み固定されることを可能にする。

図３を参照すると、ガス２０はコレット本体５４の中空内部６０から、コレット本体５４の穴７８を通って後ノズル部材３６の中に流れ込む。多孔性円板７０は、コレット本体５４の延長部分７２が多孔性円板７０を貫通して配設されることを可能にする穴８０を有する。多孔性円板７０は円周表面８２も有する。前ノズル部材３８はリップ８４と溝８６とを有し、前記溝８６に多孔性円板７０が配設される。代わりに、多孔性円板７０がコレット本体５４の延長部分７２に配設されてもよい。前ノズル部材３８が後ノズル部材３６にねじ込まれるとき多孔性円板７０を捕捉するので、いずれの場合でも、多孔性円板７０は、前ノズル部材３８のリップ８４と後ノズル部材３６の環状端面８８との間に捕捉される。

図４及び５を参照して説明する。多孔性円板７０は時間が経つと漂積物で目詰まりが生ずることがある。多孔性円板７０を交換するために、前ノズル部材３８は後ノズル部材３６からねじ戻される。図示された実施例では、前ノズル部材３８が後ノズル部材３６から取り外されたとき、多孔性円板７０の外周表面８２は完全に露出されてアクセス可能になる。これは、使用者が多孔性円板７０を容易に掴むことを可能にする。代わりに、多孔性円板７０が第二ノズル部材３８と共に取り外されてもよい。そのとき、多孔性円板７０は、多孔性円板７０が前ノズル部材３８から落下するように前ノズル部材３８を逆さまにすることによって前ノズル部材３８から取り外される。多孔性円板７０は、摩擦によって溶接トーチ１４内に保持されていないので、多孔性円板７０を後ノズル部材３６又は前ノズル部材３８の中からこじり出す必要がない。

古い多孔性円板７０が取り外されると、新しい多孔性円板７０が溶接トーチ１４の中に組み込まれる。多孔性円板７０は、コレット本体５４の延長部分７２の上に配設されるか、又は前ノズル部材３８の環状溝８６内に配置される。前ノズル部材３８が後ノズル部材３６にねじ込まれると、多孔性円板は、リップ８４と後ノズル部材３６の環状端面８８との間に捕捉される。前ノズル部材３８のリップ８４は多孔性円板７０を後ノズル部材３６の環状端面８８に押付ける。

本発明が様々な変更形態及び変形形態を生じ易い一方で、具体的な実施例が例示を目的として添付図において示されまた本明細書において詳細に説明されてきた。しかしながら、本発明が、開示された特定の形態に限定されることが意図されないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、特許請求の範囲で規定された本発明の精神と範囲に包含される全ての変更形態、均等物、及び変形形態を含む。

本発明の例示的実施例による溶接システムの斜視図である。 図１の溶接トーチの断面図である。 図２の溶接トーチの詳細断面図である。 本発明の例示的実施例による、溶接トーチの前ノズル部材の後ノズル部材からの取り外しを示す分解断面図である。 本発明の例示的実施例による、多孔性円板の後ノズル及びコレット本体からの取り外しを示す分解断面図である。

符号の説明

１４ 溶接トーチ
３２ 電極
３６ 後ノズル部材
３８ 前ノズル部材
５４ コレット本体
７０ 多孔性円板
７２ 延長部分
７６ ねじ形成部分
８０ 穴
８６ 溝

Claims (11)

1. 溶接トーチ用ノズル組立体であって：
   第一管状ノズル部材と；
   第一管状ノズル部材に固定可能な第二管状ノズル部材と；を具備する溶接トーチ用ノズル組立体において、
   第二管状ノズル部材が第一管状ノズル部材に固定されるとき、第一管状ノズル部材及び第二管状ノズル部材が、それらの間に多孔性円板を捕捉するように適合された、溶接トーチ用ノズル組立体。
2. 第一管状ノズル部材の中に同軸に配設されるコレット本体にして、該コレット本体がトーチヘッドにねじ込み固定されることを可能にする第一ねじ山形成部を有するコレット本体を具備する、請求項１に記載のノズル組立体。
3. 第一管状ノズル部材がコレット本体の第二ねじ山形成部にねじ込まれることを可能にする第一ねじ山形成部を第一管状ノズル部材が具備する、請求項２に記載のノズル組立体。
4. 第二管状ノズル部材が第一管状ノズル部材にねじ込まれることを可能にする第二ねじ山形成部を第一管状ノズル部材が具備する、請求項３に記載のノズル組立体。
5. 多孔性円板が、それを貫通する穴を有し、またコレット本体が延長部を具備し、該延長部が多孔性円板の前記穴を通り抜けて延びて多孔性円板を支持するように働く、請求項２に記載のノズル組立体。
6. 第一管状ノズル部材が第一内径を有し、及び多孔性円板が前記第一内径より大きい外径を有する、請求項１に記載のノズル組立体。
7. 第二管状ノズル部材が、多孔性円板を受容するように働く環状溝を有する、請求項４に記載のノズル組立体。
8. 多孔性円板を具備する、請求項５に記載のノズル組立体。
9. 多孔性円板が焼結金属を含んで成る、請求項６に記載のノズル組立体。
10. 第一管状ノズル部材及び第二管状ノズル部材がセラミック材料を含んで成る、請求項１に記載のノズル組立体。
11. セラミック材料がアルミナを含んで成る、請求項１０に記載のノズル組立体。

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