JP2007167890A - マグ溶接トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】狭隘部であっても確実に溶接可能なマグ溶接トーチを提供する。
【解決手段】ホルダ(40)については、ワイヤ送りチューブ(10)及びシールドガスチューブ(20)を含めて断面形状（直径Ｄ）が所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状を規定し、ワイヤノズル(60)については、溶接ワイヤ(70)の先端が該ワイヤノズルの先端から所定距離Ｘ突出した位置で所定角度（略９０°）向きを変えた状態となるよう溶接ワイヤを曲げる所定の曲率Ｒを有し且つ該ワイヤノズルの先端がホルダの軸方向の投影面内に収まるように湾曲させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグ溶接トーチに係り、詳しくは、狭隘部の溶接を行うことの可能なマグ溶接用の溶接トーチに関する。

作業者が手作業で行うマグ（ＭＡＧ）溶接の溶接トーチは、溶接ワイヤとシールドガスとが溶接部位に対して適正な角度をなすよう、一般にはトーチ先端部が適当な角度（例えば、４５°〜９０°）だけ屈曲している。そして、この場合、溶接ワイヤがトーチ先端から溶接部位に向けて真っ直ぐに出るよう、トーチ先端部は屈曲部位からある程度の長さに亘り真っ直ぐに延びている。

しかしながら、上記の如くトーチ先端部が屈曲してある程度の長さに亘り真っ直ぐに延びていると、溶接部位が狭隘部にあるような場合等には、トーチ先端部が狭隘部周辺の部材と干渉してしまい、トーチ先端が溶接部位まで届かないという問題がある。
このようなことから、狭隘部の溶接を可能とすべくトーチ先端部を改良したマグ溶接トーチが種々開発されている（特許文献１等参照）。
特開平１１−２５４１４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたマグ溶接トーチは、溶接ワイヤのワイヤ送りチューブとシールドガスチューブとを分けることでワイヤ送りチューブの先端部を縦方向と横方向とに三次元的に屈曲させているに過ぎず、トーチ先端部が屈曲部位からある程度の長さに亘り真っ直ぐに延びている点では上記一般のマグ溶接トーチと何ら変わるところがなく、狭隘部の溶接に十分な構造とは言い難い。

つまり、上記特許文献１に開示されたマグ溶接トーチを用いても、例えば圧縮機のインペラのように非常に狭い狭隘部では溶接トーチを溶接部位まで挿入できず、マグ溶接を実施できないという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、狭隘部であっても確実に溶接可能なマグ溶接トーチを提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のマグ溶接トーチは、溶接ワイヤを給送すべく直線状に延びるワイヤ送りチューブと、シールドガスを供給すべく前記ワイヤ送りチューブに沿い直線状に延びるシールドガスチューブと、トーチ先端部に設けられ、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブを保持するホルダと、前記ホルダのトーチ先端側に前記ワイヤ送りチューブと連続するよう設けられ、先端から前記溶接ワイヤを突出させるワイヤノズルと、前記ホルダのトーチ先端側に前記シールドガスチューブと連続し且つ前記ワイヤノズルを覆うよう設けられ、前記溶接ワイヤの先端周辺に向けて前記シールドガスを導き噴射するガスノズルとを備え、前記ホルダは、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブを含めて断面形状が所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定され、前記ワイヤノズルは、前記溶接ワイヤの先端が該ワイヤノズルの先端から所定距離突出した位置で所定角度向きを変えた状態となるよう前記溶接ワイヤを曲げる所定の曲率を有し、且つ該ワイヤノズルの先端が前記ホルダの軸方向の投影面内に収まるように湾曲していることを特徴とする。

請求項２のマグ溶接トーチは、請求項１において、前記所定直径が２５mmであることを特徴とする。
請求項３のマグ溶接トーチは、請求項１または２において、前記ワイヤノズルの先端からの所定距離が１０〜３０mmの任意の値であることを特徴とする。
請求項４のマグ溶接トーチは、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記ホルダに冷却水を循環させるべく前記シールドガスチューブに沿い直線状に延びる往復一対の冷却水チューブをさらに有し、前記ホルダは、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブとともに前記一対の冷却水チューブをも含めて断面形状が前記所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定されていることを特徴とする。

請求項５のマグ溶接トーチは、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記ガスノズルは前記シールドガスチューブよりも通路面積が拡大しており、前記シールドガスチューブと前記ガスノズルとの間にはガスレンズが配設されていることを特徴とする。

請求項１のマグ溶接トーチによれば、トーチ先端部にワイヤ送りチューブ及びシールドガスチューブを保持するよう設けられたホルダは、これらワイヤ送りチューブ及びシールドガスチューブを含めて断面形状が所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定されており、ワイヤ送りチューブと連続してホルダのトーチ先端側から延びるワイヤノズルは、溶接ワイヤの先端が当該ワイヤノズルの先端から所定距離突出した位置で所定角度（例えば、略９０°）向きを変えた状態となるような所定の曲率を有し且つ当該ワイヤノズルの先端がホルダの軸方向の投影面内に収まるように湾曲しているので、ホルダひいてはマグ溶接トーチの太さを極力細く設定することにより、溶接部位が狭隘部にある場合であっても、マグ溶接トーチを当該狭隘部に確実に挿入でき、溶接ワイヤを曲げながら溶接ワイヤの先端の向きを常に一定に維持してマグ溶接を的確に実施することができる。

請求項２のマグ溶接トーチによれば、ホルダの太さが直径２５mmの円よりも細く設定されることにより、マグ溶接トーチを通常想定され得るあらゆる狭隘部に確実に挿入できる。
請求項３のマグ溶接トーチによれば、ワイヤノズルの先端からの所定距離が１０〜３０mmの任意の値であるので、通常想定される溶接位置において溶接ワイヤの先端の向きを常に一定に維持してマグ溶接を的確に実施することができる。

請求項４のマグ溶接トーチによれば、ホルダの太さを極力細く設定したまま、溶接時の熱で昇温するホルダを冷却水で良好に冷却することができる。
請求項５のマグ溶接トーチによれば、通路面積を拡大させてガスレンズを設けることにより、シールドガスを良好に拡散させて溶接ワイヤの先端周辺に一様に噴射することができる。

この場合、好ましくはガスレンズはメッシュ状の焼結合金で構成されるのがよく、このようにすれば、焼結合金は大小に拘わらず成形容易であるため、ガスレンズを容易に構成可能である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１には本発明に係るマグ溶接トーチの縦断面図が、図２には図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図が示されている。
本発明に係るマグ溶接トーチ１は、主として、直線状のワイヤ送りチューブ１０に沿うようにシールドガスチューブ２０が直線状に延びて配設され、シールドガスチューブ２０に沿うように往復一対の冷却水チューブ３０、３２がそれぞれ直線状に延びて配設され、これらワイヤ送りチューブ１０、シールドガスチューブ２０及び一対の冷却水チューブ３０、３２がトーチ先端部のホルダ４０に保持されて構成されている。

ワイヤ送りチューブ１０は、真鍮製のパイプ１２内にスパイラル状の鋼線１４が内装され、ワイヤ送り装置（図示せず）から給送される溶接ワイヤ７０が当該鋼線１４間を通るように構成されている。なお、パイプ１２はカプラ１６を介して樹脂製のチューブ１８に接続されている。
シールドガスチューブ２０及び一対の冷却水チューブ３０、３２も、それぞれ真鍮製のパイプ２１、３１、３３で構成されている。

ホルダ４０は、主として真鍮製のホルダ本体４２と樹脂製の延長ホルダ４４とから構成されており、ホルダ本体４２には上記ワイヤ送りチューブ１０、シールドガスチューブ２０及び一対の冷却水チューブ３０、３２が接合されている。
詳しくは、ホルダ本体４２には、図２に示すように孔４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが穿設されており、孔４２ａにワイヤ送りチューブ１０が嵌入され、孔４２ｂにシールドガスチューブ２０が嵌入され、孔４２ｃ、孔４２ｄにそれぞれ冷却水チューブ３０、３２が嵌入されている。

延長ホルダ４４は円筒状をしており、一方の開口部４４ａがパッキン４５を介してホルダ本体４２の一端に接続されている。
ここに、ホルダ４０、即ちホルダ本体４２及び延長ホルダ４４は、最大直径Ｄが可能な限り小さく、所定直径（例えば、２５mm）以下となるように設定されている。換言すれば、ホルダ４０は、ワイヤ送りチューブ１０、シールドガスチューブ２０及び一対の冷却水チューブ３０、３２を含めて断面形状が所定直径（例えば、２５mm）の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定されている。

つまり、ホルダ４０ひいてはマグ溶接トーチ１は、極力細くなるように構成されている。
延長ホルダ４４には円筒状のスリーブ４７が内嵌されており、スリーブ４７には仕切壁４８が嵌入されている。詳しくは、仕切壁４８にはワイヤ送りチューブ１０が貫通するとともにシールドガスチューブ２０が貫通している一方、冷却水チューブ３０、３２は貫通しておらず、故に仕切壁４８とホルダ本体４２との間には冷却水通路４９が形成されている。これにより、冷却水チューブ３０からの冷却水がホルダ４０を冷却しつつ冷却水通路４９を通って冷却水チューブ３２へ返戻される。

一方、延長ホルダ４４の他方の開口部４４ｂ近傍にはガスレンズ（ガスフィルタ）５０が嵌入されている。ガスレンズ５０はシールドガスを均等に拡散させる働きをするもので有り、多孔質状の金属部材で構成されている。多孔質状の金属部材としては例えばスチールウールや金属網を丸めたもの等であってもよいが、ここでは大小に拘わらず成形が容易であることからメッシュ状の構造を有する焼結合金が採用されている。

ガスレンズ５０と仕切壁４８との間にはガス室５２が形成されており、当該ガス室５２はシールドガスチューブ２０よりも通路面積が拡大しており、これにより、シールドガスチューブ２０から供給されたシールドガスは、ガス室５２を経てガスレンズ５０で拡散されて一様にされ、開口部４４ｂから外部に噴射される。
ガスレンズ５０にはワイヤ送りチューブ１０が貫通して開口部４４ｂに臨んでおり、ワイヤ送りチューブ１０の先端には、当該開口部４４ｂ部分において真鍮製のワイヤノズル６０が袋ナット６２で接続されている。

ワイヤノズル６０は、図１に示すように、内部を通る溶接ワイヤ７０の向きを変えるよう湾曲している。詳しくは、ワイヤノズル６０は、溶接ワイヤ７０の先端が当該ワイヤノズル６０の先端から所定距離Ｘ（例えば、１０〜３０mmの任意の値）だけ突出した位置において略９０°（所定角度）向きを変えた状態となるような所定の曲率Ｒを有して湾曲している。なお、ここでは当該所定の曲率Ｒを溶接ワイヤ７０の先端が所定距離Ｘで略９０°となるように設定しているが、曲率Ｒについては所定角度に応じて適宜設定すればよい。

さらに、ワイヤノズル６０は、当該ワイヤノズル６０の先端がホルダ４０の軸方向の投影面内に収まるように、即ちホルダ４０の軸方向で視てワイヤノズル６０の先端がホルダ４０の外周縁からはみ出さないように湾曲している。
また、延長ホルダ４４の開口部４４ｂ側には、ガスノズル６４が外嵌されている。ガスノズル６４は、湾曲するワイヤノズル６０を覆うように設けられており、開口部４４ｂを通って噴射されるシールドガスを溶接ワイヤ７０の先端周辺に導くように構成されている。

一方、ホルダ本体４２の他端には樹脂製にして円筒状の絶縁ホルダ４６が外嵌されており、当該絶縁ホルダ４６を介して作業者の握り部としての円筒状のアーム６８が所定長さ（例えば、４００mm）に亘りトーチ後方に延びている。
このように、本発明に係るマグ溶接トーチ１では、ホルダ４０はワイヤ送りチューブ１０、シールドガスチューブ２０及び一対の冷却水チューブ３０、３２を含めて断面形状が所定直径（例えば、２５mm）の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定され、ワイヤノズル６０は、溶接ワイヤ７０の先端が当該ワイヤノズル６０の先端から所定距離Ｘ（例えば、１０〜３０mmの任意の値）だけ突出した位置において略９０°（所定角度）向きを変えた状態となるような所定の曲率Ｒを有し、且つ当該ワイヤノズル６０の先端がホルダ４０の軸方向の投影面内に収まるように湾曲している。

従って、マグ溶接トーチ１を全体として極力細くでき、溶接部位が狭隘部にある場合であっても、マグ溶接トーチ１を通常想定され得るあらゆる狭隘部、例えば圧縮機のインペラ部分等に確実に挿入でき、溶接ワイヤの先端の向きを通常想定される溶接位置において常に一定（例えば、直角方向）に維持してマグ溶接を的確に実施することができる。
また、マグ溶接トーチ１全体を極力細くしつつも、一対の冷却水チューブ３０、３２を設けることで、溶接時の熱で昇温するホルダ４０を冷却水で良好に冷却することができる。

また、シールドガスチューブ２０よりも通路面積を拡大してガス室５２を形成し、ガスレンズ５０を設けることで、シールドガスを良好に拡散させて溶接ワイヤの先端周辺に一様に噴射することができる。特に、ここではガスレンズ５０をメッシュ状の焼結合金で構成しているので、ガスレンズ５０を容易に構成可能である。
以上で本発明に係る実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、上記実施形態では、ホルダ４０、即ちホルダ本体４２及び延長ホルダ４４を円筒状としたが、断面形状が所定直径（例えば、２５mm）の円断面の範囲内に収まるようなものであれば、ホルダ４０は如何なる断面形状であってもよく、矩形形状であってもよい。
また、上記実施形態では、一対の冷却水チューブ３０、３２を設けてホルダ４０を冷却水で冷却するようにしたが、ホルダ４０がそれほど加熱しないような場合には冷却水チューブ３０、３２については設けなくてもよい。

本発明に係るマグ溶接トーチの縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。

符号の説明

１ マグ溶接トーチ
１０ ワイヤ送りチューブ
２０ シールドガスチューブ
３０、３２ 冷却水チューブ
４０ ホルダ
４２ ホルダ本体
４４ 延長ホルダ
５０ ガスレンズ
６０ ワイヤノズル
６４ ガスノズル
７０ 溶接ワイヤ

Claims (5)

1. 溶接ワイヤを給送すべく直線状に延びるワイヤ送りチューブと、
   シールドガスを供給すべく前記ワイヤ送りチューブに沿い直線状に延びるシールドガスチューブと、
   トーチ先端部に設けられ、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブを保持するホルダと、
   前記ホルダのトーチ先端側に前記ワイヤ送りチューブと連続するよう設けられ、先端から前記溶接ワイヤを突出させるワイヤノズルと、
   前記ホルダのトーチ先端側に前記シールドガスチューブと連続し且つ前記ワイヤノズルを覆うよう設けられ、前記溶接ワイヤの先端周辺に向けて前記シールドガスを導き噴射するガスノズルとを備え、
   前記ホルダは、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブを含めて断面形状が所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定され、
   前記ワイヤノズルは、前記溶接ワイヤの先端が該ワイヤノズルの先端から所定距離突出した位置で所定角度向きを変えた状態となるよう前記溶接ワイヤを曲げる所定の曲率を有し、且つ該ワイヤノズルの先端が前記ホルダの軸方向の投影面内に収まるように湾曲していることを特徴とするマグ溶接トーチ。
2. 前記所定直径は２５mmであることを特徴とする、請求項１記載のマグ溶接トーチ。
3. 前記ワイヤノズルの先端からの所定距離は１０〜３０mmの任意の値であることを特徴とする、請求項１または２記載のマグ溶接トーチ。
4. 前記ホルダに冷却水を循環させるべく前記シールドガスチューブに沿い直線状に延びる往復一対の冷却水チューブをさらに有し、
   前記ホルダは、前記ワイヤ送りチューブ及び前記シールドガスチューブとともに前記一対の冷却水チューブをも含めて断面形状が前記所定直径の円断面の範囲内に収まるように外形形状が規定されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載のマグ溶接トーチ。
5. 前記ガスノズルは前記シールドガスチューブよりも通路面積が拡大しており、前記シールドガスチューブと前記ガスノズルとの間にはガスレンズが配設されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載のマグ溶接トーチ。

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