JP2007196252A - 溶接トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】先端部を任意の角度に曲げて狭い箇所を溶接できるようにした溶接トーチを提供すること。
【解決手段】溶接トーチ１は、溶接ワイヤＷを挿通したコンタクトチップ１４と、このコンタクトチップ１４を内設したトーチ本体１１と、前記コンタクトチップ１４より先端に配置されたノズル１３と、を有する。この溶接トーチ１は、トーチ本体１１とノズル１３との間に設けられた屈曲可能なフレキシブルパイプ１２と、このフレキシブルパイプ１２に内設された屈曲用ケーブル２１と、この屈曲用ケーブル２１を進退させてフレキシブルパイプ１２を屈曲させる駆動機構と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、先端部を任意の角度に曲げることができる溶接トーチに関する。

図１０は、従来の溶接トーチを示す図であり、（ａ）は水平板に２枚の垂直板を溶接しているときの状態を示す要部概略図、（ｂ）は水平板に間隔が狭い２枚の垂直板を溶接しているときの状態を示す要部概略図である。

図１０（ａ）に示すように、従来の溶接トーチ１００Ａは、トーチ本体１１０が直線形状に形成され、そのトーチ本体１１０に挿通した溶接ワイヤ１２０を水平板（母材）２００に対して４５度に傾けて、その先端を溶接部５００に近接させることによって溶接している。
しかしながら、図１０（ａ）に示す水平板２００に対して垂直な２枚の垂直板３００，４００間の溶接部５１０を溶接する場合には、垂直板３００，４００の間隔が狭くなることがある。このような場合、溶接トーチ１００Ｂは、水平板２００に垂直板４００を接合する溶接部５１０に対して適正な溶接角Ｋ（４５度）を取れないという問題点がある。

また、図１０（ｂ）に示すように、垂直板３００，４００の間隔がさらに狭く、一方の垂直板３１０の高さが高い場合、溶接部５１０を溶接しようとすると、溶接トーチ１００Ｃは、垂直板３１０，４００間にほぼ垂直な状態になる。すると、溶接トーチ１００Ｃは、垂直板３１０，４００間に挿入する深さが深くなることにより、溶接ワイヤ１２０の先端を水平板２００の溶接部５１０に対して適正な溶接角Ｋ（図１０（ａ）参照）にすることができないため、溶接不良となるという問題点がある。

図１１は、コンタクトチップとガスチューブとをくの字状に屈曲した従来の溶接トーチを示す要部概略図である。
狭隘な場所の溶接部５２０であっても溶接できるようにした溶接トーチ１００としては、図１１に示すように、コンタクトチップ１３０およびガスチューブ１４０の先端部１０１をそれぞれくの字状に屈曲したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような溶接トーチ１００では、先端部１０１が屈曲形成されていることにより、下水平板６００と上水平板７００との間に垂直板８００を溶接するときに、溶接部５２０の下水平板６００に対して溶接ワイヤ１５０を４５度の適正な溶接角Ｋで溶接できる。この溶接トーチ１００では、コンタクトチップ１３０とガスチューブ１４０と個別に設けると共に、両者の先端部１０１を揃えて並行に近接して、それぞれ取付け台９００に固定することにより、前記溶接角Ｋを保持している。
特開平１１−２５４１４３号公報（段落０００９〜００１０、図１）

しかしながら、図１１に示すように、特許文献１のような溶接トーチ１００では、溶接角Ｋを４５度に保持するために、ガスチューブ１４０を下水平板６００に水平に保持した上で、先端部１０１が４５度になるように調節した後、取付け台９００に固定しなければならない。このため、作業手順が煩雑であるという問題点がある。
また、溶接トーチ１００は、コンタクトチップ１３０とガスチューブ１４０とを別々に設けているため、全体が大きくなるという問題点がある。

また、図１１に示すくの字状の先端部１０１を有す溶接トーチ１００であっても、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、水平板２００に狭い間隔で２つの垂直板３００，３１０，４００を設けた場合には、溶接トーチ１００と垂直板３００，３１０，４００とが干渉して溶接部５００，５１０を溶接することができないという問題点がある。
このように、図１０（ａ）、（ｂ）および図１１に示す溶接トーチ１００，１００Ａ，１００Ｂで、種々な形状の溶接部５００，５１０，５２０を溶接することを可能にするには、ノズル部分を交換しなければならないため、汎用性に欠けるという問題点がある。

そこで、本発明は、先端部を任意の角度に曲げて狭い箇所を溶接できるようにした溶接トーチを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の溶接トーチの発明は、溶接ワイヤを挿通したコンタクトチップと、このコンタクトチップを内設したトーチ本体と、前記コンタクトチップより先端側に配置されたノズルと、を有する溶接トーチであって、前記トーチ本体と前記ノズルとの間に設けられた屈曲可能なフレキシブルパイプと、このフレキシブルパイプに内設された屈曲用ケーブルと、この屈曲用ケーブルを伸縮させて前記フレキシブルパイプを伸縮させる駆動機構と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の溶接トーチの発明によれば、溶接トーチは、トーチ本体とノズルとの間に屈曲可能なフレキシブルパイプを設けて、このフレキシブルパイプに内設された屈曲用ケーブルを駆動機構で押し引きして進退させることにより、フレキシブルパイプの可動範囲内で自在に湾曲させることができる。駆動機構によってフレキシブルパイプが湾曲することにより、溶接トーチの先端に設置されたノズルは、向く方向や角度を調整でき、狭隘な溶接箇所であっても溶接トーチを溶接部に配置して適正な溶接角度で溶接ができるようになる。また、溶接トーチは、トーチ本体とノズルとの間にフレキシブルパイプを設けたことにより、コンタクトチップとアークが発生する溶接ワイヤの先端とが離れて配置されるため、コンタクトチップの溶損を防止することができると共に、溶接トーチを小型化することができる。

請求項２に記載の溶接トーチの発明は、請求項１に記載の溶接トーチであって、前記フレキシブルパイプには、前記溶接ワイヤを挿通する溶接ワイヤ通路が設けられ、前記溶接ワイヤ通路は、フッ素樹脂から形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の溶接トーチの発明によれば、フレキシブルパイプの溶接ワイヤ通路は、フッ素樹脂から形成されていることにより、絶縁性および耐熱性を有するため、溶接ワイヤを供給するためのパイプとして使用できる。溶接トーチにおいて、溶接ワイヤがフッ素樹脂内に挿通されていることにより、屈曲によるフリクションの増加を抑制することができるため、溶接ワイヤが屈曲しても安定した速度で送り出すことができる。

請求項３に記載の溶接トーチの発明は、請求項２に記載の溶接トーチであって、前記フレキシブルパイプは、前記溶接ワイヤ通路が設けられた中心側パイプと、この中心側パイプの外周部に配置された外側パイプとを二重に配設してなり、前記中心側パイプと前記外側パイプとの間には、シールドガスを供給するためのガス通路が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の溶接トーチの発明によれば、フレキシブルパイプは、中心側パイプと、この中心側パイプの外周部に配置された外側パイプとを互いに独立して設けた二重パイプになっている。中心側パイプと外側パイプとの間には、ガス通路を形成する空間が形成されて、シールドガスを供給することが可能となる。外側パイプが屈曲すれば、中心側パイプは、これに付随して屈曲する。このとき、フレキシブルパイプには、ガス通路があるため、外側パイプの曲率が小さく、中心側パイプの曲率が大きくなり、溶接ワイヤの送り抵抗を低減することができる。

請求項４に記載の溶接トーチの発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の溶接トーチであって、前記フレキシブルパイプの先端部には、絶縁性および耐熱性を有し前記溶接ワイヤを支持するガイドを設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の溶接トーチの発明によれば、溶接トーチは、溶接ワイヤの先端部がガイドによって溶接トーチの中心に支持されている。その結果、ガイドは、フレキシブルパイプが屈曲した場合であっても、溶接ワイヤがその屈曲した方向に向くように支持できる。また、フレキシブルパイプの先端部は、例えば、絶縁性および耐熱性を有するセラミック等からなるガイドを配設されていることにより、溶接ワイヤから所望以外の部位に電流が流れることや、溶損することを抑制することが可能となる。

請求項５に記載の溶接トーチの発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の溶接トーチであって、前記駆動機構は、前記フレキシブルパイプの長手方向に沿って設けられた１対の前記屈曲用ケーブルを押し引きして屈曲させることを特徴とする。

請求項５に記載の溶接トーチの発明によれば、駆動機構は、一方の屈曲用ケーブルを押し、他方の屈曲用ケーブルを引くことにより、または、一方の屈曲用ケーブルを引き、他方の屈曲用ケーブルを押すことにより、フレキシブルパイプを所望に屈曲させる。溶接トーチは、駆動機構でコントロールされた一対の屈曲用ケーブルによって、フレキシブルパイプが、例えば、左右方向や上下方向等の２方向に向かって自由に湾曲変形するようになる。

請求項６に記載の溶接トーチの発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の溶接トーチであって、前記外側パイプは、基端部を前記トーチ本体に固定し、先端部を前記ノズルに固定した金属製の屈曲自在な外筒によって覆われていることを特徴とする。

請求項６に記載の溶接トーチの発明によれば、外側パイプは、金属製の屈曲自在な外筒によって覆われていることにより、外筒内が外部から保護される。

本発明の請求項１に係る溶接トーチによれば、トーチ本体とノズルとの間に屈曲可能なフレキシブルパイプを設けて、このフレキシブルパイプを駆動機構で屈曲用ケーブルを押し引きして進退させることにより、適宜にフレキシブルパイプを自在に湾曲調節させることができる。その結果、溶接トーチの先端部に設置されたノズルの向く方向を駆動機構によって適正な溶接角度に曲げることにより、種々な形状の接合部材を母材に溶接することが可能となるため、狭い溶接箇所での溶接作業が容易になると共に、溶接トーチの汎用性を向上させることができる。

本発明の請求項２に係る溶接トーチによれば、フレキシブルパイプの溶接ワイヤ通路がフッ素樹脂から形成されていることにより、絶縁性や耐熱性、低フリクション性、気密性等を確保することができる。また、溶接ワイヤが屈曲しても安定した速度で溶接トーチから送り出すことができる。

本発明の請求項３に係る溶接トーチによれば、フレキシブルパイプは、中心側パイプと外側パイプとの間にガス通路を形成する空間が形成されて、その空間をシールドガス供給用のパイプとして使用可能にする。その結果、中心に溶接ワイヤがある中心側パイプの先端の外周部から溶接部を囲むようにシールドガスを噴射して、溶接ビードを保護することができると共に、溶接トーチの全体の太さを細くしてスリム化することができる。

本発明の請求項４に係る溶接トーチによれば、フレキシブルパイプの先端部は、例えば、絶縁性および耐熱性を有するセラミック等からなるガイドで溶接ワイヤを支持して振れやがたつきを解消することができる。その結果、溶接するときに溶接トーチの先端の溶接ワイヤがガイドにしっかりと支持されるので、溶接角度の精度を向上させることができると共に、溶接作業を容易にすることができる。

本発明の請求項５に係る溶接トーチによれば、駆動機構は、一対の屈曲用ケーブルの一方を押し、他方を引くことにより、引いた他方側に曲がるようになる。その結果、フレキシブルパイプを適宜に屈曲調節させことができる。このため、溶接トーチは、駆動機構で一対の屈曲用ケーブルがコントロールされることによって、左右方向や上下方向等の２方向に向かって自由に湾曲変形するようになるため、狭い溶接部の溶接が容易に行えるようになる。

本発明の請求項６に係る溶接トーチによれば、外側パイプは、金属製の屈曲自在な外筒によって覆われていることにより、可撓性を確保しながら剛性を増すことができる。

次に、本発明の実施形態に係る溶接トーチを図１〜図９を参照して説明する。
なお、溶接トーチは、溶接ワイヤを挿通したコンタクトチップと、このコンタクトチップを内設したトーチ本体と、コンタクトチップより先端側に配置されたノズルと、を有するものであれば溶接の種類や溶接システムや溶接トーチの形状等は限定されない。溶接トーチは、例えば、アーク溶接やガス溶接であってもよい。
以下、シールドガスを用いたアーク溶接の溶接システムにおける溶接トーチを例に挙げて実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係る溶接トーチを説明するあたり、まず、図１を参照しながら溶接トーチ１によって溶接される母材Ｐおよび接合部材Ｄ１，Ｄ２と、溶接トーチ１が適用される溶接システムＳとを説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る溶接トーチが適用される溶接システムのブロック図である。

≪母材および接合部材の構成≫
母材Ｐおよび接合部材Ｄ１，Ｄ２は、溶接が行われる金属製の溶接対象物であり、いわゆるワークや製品である。
母材Ｐは、例えば、板金からなり、接地ケーブル７によって溶接機５に電気的に接続されている。

≪溶接システムの構成≫
図１に示すように、溶接システムＳは、不活性ガスを使用するミグ（ＭＩＧ）溶接や、不活性ガスと炭酸ガスとを使用するマグ（ＭＡＧ）溶接等のアーク溶接のシステムであり、溶接トーチ１を用いて鋼板等からなる母材Ｐを接合部材Ｄ１，Ｄ２に溶接するものである。この溶接システムＳは、母材Ｐと電極である溶接ワイヤＷとの間に発生させたアークによって母材Ｐと溶接ワイヤＷと接合部材Ｄ１，Ｄ２とを溶融させて接合させるものである。溶接ワイヤＷから発生するアークは、大気中の窒素や酸素が溶接部１０に混入するのを防止するために、シールドガスによってシールドされる。この溶接システムＳは、後でそれぞれ詳述する駆動機構２と、送給装置３と、スプール４と、溶接機５と、ボンベＢと、溶接トーチ１と、から主に構成されている。

≪駆動機構の構成≫
駆動機構２は、溶接トーチ１のトーチ本体１１の先端側に配設されたフレキシブルパイプ１２を屈曲させてノズル１３の向きを変えるための装置である。この駆動機構２は、例えば、フレキシブルパイプ１２の長手方向に沿って設けられた１対２組の屈曲用ケーブル２１を押し引きすることで、フレキシブルパイプ１２を自在に屈曲させるようになっている。駆動機構２は、屈曲用ケーブル２１と、屈曲用ケーブル２１を進退移動させるためのプーリ２２ａ，２２ｂと、このプーリ２２ａ，２２ｂを回動させるモータＭａ，Ｍｂと、モータＭａ，Ｍｂを反転・正転させるためのコントロールスイッチ２３と、制御部２４とから主に構成されている。
なお、駆動機構２は、機構全体をトーチ本体１１に内設しても、一部を内設してもどちらであってもよい。

＜屈曲用ケーブルの構成＞
図１に示すように、屈曲用ケーブル２１は、進退移動することによりフレキシブルパイプ１２を上下左右方向に適宜に屈曲させるためにコントロールするアングル用のケーブルであり、例えば、屈曲可能な金属製のケーブルから形成されている。この屈曲用ケーブル２１は、フレキシブルパイプ１２を上方向および下方向に屈曲させるために組をなす一対の屈曲用ケーブル２１Ａ，２１Ｂと、フレキシブルパイプ１２を左方向および右方向に屈曲させるために組をなす一対の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄとからなる。つまり、屈曲用ケーブル２１は、合計２組４本のケーブルから構成されている。
なお、屈曲用ケーブル２１は、一対以上であれば溶接トーチ１の可撓部１ａをスムーズに屈曲させることができ、これに限定されないが、以下、２対２組のケーブルの場合を例に挙げて説明する。

各屈曲用ケーブル２１の先端には、外側パイプ１２ｂの先端面に係止するかしめ部２１Ｃａ，２１Ｄａがそれぞれ形成されている（図４参照）。その結果、駆動機構２によって左右の屈曲用ケーブル２１Ａ，２１Ｂを押し引きすればフレキシブルパイプ１２および外筒１５が左右方向に屈曲し、また、駆動機構２によって上下の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄを押し引きすれば、フレキシブルパイプ１２および外筒１５が上下方向に屈曲するようになっている。溶接トーチ１は、フレキシブルパイプ１２および外筒１５が屈曲することにより、溶接トーチ１の可撓部１ａが湾曲変形するため、ノズル１３と溶接ワイヤＷの先端の向きを自在に調整できるようになっている。

上下用の屈曲用ケーブル２１Ａ，２１Ｂは、基端部（図示せず）が、互いにプーリ２２ａの直径上に対向して配設され、先端のかしめ部２１Ａａ，２１Ｂａ（図３参照）が、フレキシブルパイプ１２の外側パイプ１２ｂ（図３および図４参照）を挿通してこの外側パイプ１２ｂの先端の上下の位置にそれぞれ係止された一対のケーブルからなる。
左右用の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄは、基端部２１Ｃｂ，２１Ｄｂ（図５（ａ）参照）が、プーリ２２ｂの直線上に対向して配設され、先端のかしめ部２１Ｃａ，２１Ｄａ（図５（ａ）参照）が、フレキシブルパイプ１２の外側パイプ１２ｂを挿通してこの外側パイプ１２ｂの先端の左右に係止された一対のケーブルからなる。

上下用のプーリ２２ａは、モータＭａが正転または反転によって回動して、屈曲用ケーブル２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ相対する方向に押し引きして移動させる部材である。
左右用のプーリ２２ｂは、モータＭｂが正転または反転によって回動して、屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄをそれぞれ相対する方向に押し引きして移動させる部材である。
モータＭａ，Ｍｂは、プーリ２２ａ，２２ｂをそれぞれ回動させる動力源であり、例えば、ベルト機構または歯車機構からなる減速機構（図示せず）を介在させてプーリ２２ａ，２２ｂを回動させるようになっている。

図１に示すように、コントロールスイッチ２３は、モータＭａを反転および正転させてフレキシブルパイプ１２を上方向および下方向に屈曲させる上下スイッチ２３ａと、モータＭｂを反転および正転させてフレキシブルパイプ１２を左方向および右方向に屈曲させる左右スイッチ２３ｂと、から構成されている。なお、コントロールスイッチ２３は、溶接システムＳが手動式または半自動式の場合には溶接トーチ１に設置され、溶接システムＳが自動式の場合には、溶接機５や不図示の制御盤等に設置される。
上下スイッチ２３ａは、一方がモータＭａに電気的に接続され、他方が制御部２４を介して溶接機５に電気的に接続されている。
左右スイッチ２３ｂは、一方がモータＭｂに電気的に接続され、他方が制御部２４を介して溶接機５に電気的に接続されている。

制御部２４は、例えば、モータＭａ，Ｍｂにそれぞれ流れる電流等を検出して、フレキシブルパイプ１２が屈曲できる限界まで曲げられたときに、モータＭａ，Ｍｂを自動停止させる等の機能を備えている装置である。

≪スプールの構成≫
スプール４は、溶接ワイヤＷを巻回したボビン状のものである。このスプール４に巻回された溶接ワイヤＷは、送給装置３に引っ張られることにより、スプール４を回動させて引き出されるようになっている。

≪送給装置の構成≫
図１に示すように、送給装置３は、前記スプール４に巻回された溶接ワイヤＷを溶接トーチ１に送るための装置である。この送給装置３は、溶接ワイヤＷを搬送するためのフリクションローラ３１と、このフリクションローラ３１を回転させるための搬送モータＭと、から構成されている。送給装置３の搬送モータＭは、溶接機５に設けられた制御装置（図示せず）に電気的に接続されている。
なお、送給装置３の溶接ワイヤＷは、コンタクトチューブ１６およびコンタクトチップ１４を介してトーチ本体１１内に送り込まれるようになっている。

≪溶接機の構成≫
溶接機５は、母材Ｐと接合部材Ｄ１，Ｄ２とを溶接するためのアーク放電を発生させる電力を溶接トーチ１の溶接ワイヤＷに供給する装置であり、不図示の制御装置と溶接電源とを備えている。この溶接機５には、コンタクトチップ１４を介して溶接ワイヤＷに電気的に接続された溶接ケーブル６と、母材Ｐに電気的に接続された接地ケーブル７と、が接続されている。
なお、溶接機５は、送給装置３の搬送モータＭやボンベＢのバルブに電気的に接続されていて、溶接ワイヤＷやシールドガスの供給をコントロールできるようになっている。

≪ボンベの構成≫
図１に示すように、ボンベＢは、溶接ワイヤＷの先端から発生されるアークの周囲に送られるシールドガスを充填した容器である。このボンベＢは、先端部が溶接トーチ１に内設されたガス通路１２ｃ（図３および図４参照）に連通するガスチューブＢａが接続されて、ボンベＢ内のシールドガスが、ガスチューブＢａを介して溶接トーチ１に送られるようになっている。
また、ガスチューブＢａ、および溶接ワイヤＷは、溶接機５を経由して溶接ケーブル６と共に不図示のチューブ内を通って供給されるようにしてもよい。

シールドガスは、溶接時に発生するアークと溶融した溶接ビードＷａ（図２参照）とを大気中の空気から遮断してブローホールの発生を防止するためのガスである。シールドガスとしては、例えば、二酸化炭素やアルゴンやヘリウム等が使用される。

≪溶接トーチの構成≫
次に、図２〜図４を参照して溶接トーチ１を説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る溶接トーチを示す要部概略図である。
図２に示す溶接トーチ１は、中央部に溶接ワイヤＷを備えて、ボンベＢ（図１参照）内のシールドガスを吹き付けながら溶接を行うためのものであり、溶接ガンとも言われている。この溶接トーチ１は、溶接ワイヤＷを挿通したコンタクトチップ１４と、このコンタクトチップ１４を内設したトーチ本体１１と、コンタクトチップ１４より先端側に配置されたノズル１３と、を有している。そのほか溶接トーチ１は、溶接ワイヤＷに給電するための導電性金属からなるパイプ状のコンタクトチューブ１６と、トーチ本体１１とノズル１３との間の可撓部１ａに設けられた屈曲可能なフレキシブルパイプ１２（図３および図４参照）と、このフレキシブルパイプ１２内に挿通された屈曲用ケーブル２１と、この屈曲用ケーブル２１を進退させてフレキシブルパイプ１２を屈曲させる駆動機構２（図１参照）と、を備えている。
なお、溶接トーチ１は、溶接ロボットなどの自動溶接機に取り付けられるものであっても、手動的に溶接するときの取手となるものであってもよい。

＜トーチ本体の構成＞
図２に示すように、トーチ本体１１は、溶接トーチ１の基体を構成する略円筒状の部材である。このトーチ本体１１には、コンタクトチューブ１６と、コンタクトチップ１４と、溶接ワイヤＷと、駆動機構２の屈曲用ケーブル２１と、ガス通路（図示せず）とが設けられている。トーチ本体１１の先端側には、フレキシブルパイプ１２と外筒１５とが連結されている。

＜コンタクトチップの構成＞
コンタクトチップ１４は、溶接トーチ１に内設され、溶接機５に電気的に接続されたコンタクトチューブ１６の先端に設置された交換可能な部材である。このコンタクトチップ１４およびコンタクトチューブ１６内には、溶接ワイヤＷが供給可能に挿通されている。

図３は、図２の矢視Ａ−Ａ線方向の拡大断面図である。図４は、図３の矢視Ｃ−Ｃ線方向の拡大断面図である。

＜フレキシブルパイプの構成＞
図３および図４に示すように、フレキシブルパイプ１２は、ノズル１３の向きを変更可能な状態にするために、トーチ本体１１の先端に配置された屈曲可能なパイプ状の部材からなる。フレキシブルパイプ１２は、例えば、曲げ方向に可撓性を有するフレキシブルな絶縁性合成樹脂によって形成されている。このフレキシブルパイプ１２は、基端部をトーチ本体１１（図２参照）に螺着し、先端部にノズル１３を螺着されて、トーチ本体１１およびノズル１３から結合・分離できるようになっている。
図３に示すように、このフレキシブルパイプ１２には、溶接ワイヤ通路１２ｄが設けられた中心側パイプ１２ａと、この中心側パイプ１２ａの外周部に配置された外側パイプ１２ｂとを二重に配設してなる。

図３および図４に示すように、フレキシブルパイプ１２には、溶接ワイヤＷを挿通する溶接ワイヤ通路１２ｄと、シールドガスを送るためのガス通路１２ｃと、が設けられている。フレキシブルパイプ１２は、中心側パイプ１２ａと外側パイプ１２ｂとの間に、シールドガスを供給するための前記ガス通路１２ｃが形成されている。
図４に示すように、フレキシブルパイプ１２の先端部には、絶縁性および耐熱性を有し、溶接ワイヤＷを支持するガイド１３ａが設けられている。

中心側パイプ１２ａは、溶接ワイヤＷを挿通する溶接ワイヤ通路１２ｄを有するパイプであり、フレキシブルパイプ１２の中心線上に配設されている。

外側パイプ１２ｂは、フレキシブルパイプ１２の中心線に略沿って屈曲用ケーブル２１Ａ〜２１Ｄを上下左右の位置に内設したパイプであり、フレキシブルパイプ１２の外周側に配設されている。この外側パイプ１２ｂは、基端部をトーチ本体１１に固定し、先端部を外筒１５を介在してノズル１３に固定し、金属製の屈曲自在な外筒１５によって覆われている。

ガス通路１２ｃは、ガスチューブＢａ（図１参照）によってトーチ本体１１に送られて来たシールドガスをノズル１３に供給するための供給路であり、中心側パイプ１２ａと外側パイプ１２ｂとの間に形成されている。

溶接ワイヤ通路１２ｄは、ノズル１３の先端に供給される溶接ワイヤＷを移動自在に挿通する孔からなり、少なくともその内面が４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂から形成されている。すなわち、溶接ワイヤ通路１２ｄは、フレキシブルパイプ１２をフッ素樹脂で形成するか、または、その溶接ワイヤ通路１２ｄの内壁面をフッ素樹脂でコーティングするなどして形成されている。
ここで、４フッ化エチレン樹脂とは、例えば、テフロン（登録商標）等からなり、耐熱性、耐寒性、耐薬品性、耐蝕性、非粘着性、低摩擦特性、電気特性、不燃性等の物性を兼ね備えた材料である。なお、このような物性を備えるものであれば、他のフッ素樹脂でもよい。

＜ノズルの構成＞
図４に示すように、ノズル１３は、先端部中央に溶接ワイヤＷを突出して、この溶接ワイヤＷの周囲からシールドガスを噴射するものであり、外筒１５の先端部外周に着脱自在に螺着されている。ノズル１３は、セラミック等の耐熱性を有する絶縁体からなる略筒状の部材であり、基端側の開口部内に形成された雌ねじ状のねじ部１３ｂが、外筒１５の雄ねじ状のねじ部１５ｂに螺合されている。ノズル１３内には、中央部に、溶接ワイヤＷが挿通される溶接ワイヤ通路１３ｃを穿設して支持するガイド１３ａが一体形成され、このガイド１３ａの周囲に、シールドガスを噴射する噴射口１３ｄが形成されている。

図５は、本発明の実施形態に係る溶接トーチの可撓部が屈曲する原理を示す図であり、（ａ）は可撓部が真直ぐのときの状態を示す要部概略図、（ｂ）は可撓部が屈曲したときの状態を示す要部概略図である。

＜外筒の構成＞
図５（ａ）、（ｂ）に示すように外筒１５は、多数の金属製の短管１５ａを自在継手構造によって蛇腹状に連設して屈曲可能した自在曲管からなる。この外筒１５は、内設したフレキシブルパイプ１２と共に屈曲用ケーブル２１の移動によって屈曲するようになっている。外筒１５は、基端部がトーチ本体１１（図２参照）に固定され、先端部がノズル１３（図４参照）に固定されている。

≪溶接トーチの動作≫
次に、図１〜図５を参照しながら溶接トーチ１の動作と共に、この溶接トーチ１で溶接するときの接合作業について説明する。

例えば、図２に示すように、母材Ｐの溶接部１０に、接合部材Ｄ１，Ｄ２を垂直な状態に溶接する場合、母材Ｐの溶接部１０に対する溶接トーチ１内の溶接ワイヤＷの溶接角度θを４５度にして溶接することが望ましい。

例えば、図２に示すように、母材Ｐに接合部材Ｄ１，Ｄ２を垂直な状態に溶接する場合、接合部材Ｄ１，Ｄ２間の間隔Ｌが狭かったり、または、接合部材Ｄ２の高さＨが高かったりすることがある。このような場合では、溶接トーチ１を前記のようにトーチ本体１１と可撓部１ａとノズル１３とを一直線状にして溶接しようとすると、トーチ本体１１が接合部材Ｄ１，Ｄ２に当接するため、溶接角度θが４５度以上になってしまう（例えば、図１０（ａ）参照）。

このような場合、図１に示す駆動機構２を駆動させて、屈曲用ケーブル２１Ａ〜２１Ｄを適宜に進退させ、可撓部１ａにあるフレキシブルパイプ１２および外筒１５を適宜に湾曲させ、溶接角度θが４５度になるようにしてから溶接作業を行う。

具体的に説明すると、溶接トーチ１全体が一直線になっている場合は、図５（ａ）に示すように、左右の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄの基端部２１Ｃｂ，２１Ｄｂは、プーリ２２ａの直径上の左右の対象な位置に固定されて、かしめ部２１Ｃａ，２１Ｄａから左右の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄの基端部２１Ｃｂ，２１Ｄｂまでの距離Ｌ１ａ，Ｌ２ａが同じ距離になっている。このため、可撓部１ａは、左右方向が均等な直線状態になっている。

作業者が、図１に示す駆動機構２の左右スイッチ２３ｂを左側方向に操作して、左右スイッチ２３ｂをＯＮすると、モータＭｂが駆動する。すると、モータＭｂの駆動によって、図５（ｂ）に示すプーリ２２ｂと共に屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄの基端部２１Ｃｂ，２１Ｄｂが、矢印Ｅの時計回り方向に回動する。

左側の屈曲用ケーブル２１Ｃは、基端部２１Ｃｂがプーリ２２ｂの回動と共に溶接トーチ１側に長さＬ１ｃ近寄るので、全体がプーリ２２ｂに押されて矢印Ｆ方向に接近移動する。このため、溶接トーチ１の可撓部１ａは、屈曲用ケーブル２１Ｃがある左側が、図５（ｂ）に示すように、溶接トーチ１側近寄った距離Ｌ１ｃ分だけ、基端部２１Ｃｂが回動し、可撓部１ａが伸びてＬ１ｂの長さとなり、元の距離（長さ）Ｌ１ａより長くなる。

一方、右側の屈曲用ケーブル２１Ｄは、基端部２１Ｄｂがプーリ２２ｂの回動と共に溶接トーチ１から遠ざかるので、全体がプーリ２２ｂに引かれて矢印Ｇ方向に離間移動する。このため、溶接トーチ１の可撓部１ａは、屈曲用ケーブル２１Ｄがある右側が、図５（ｂ）に示すように、溶接トーチ１側から遠ざかった長さＬ２ｃ分だけ基端部２１Ｄｂからプーリ２２ｂまでの距離Ｌ２ｂが、元の距離Ｌ２ａより短くなる。

このように溶接トーチ１は、可撓部１ａ内に配設した左右の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄが互いに相違する方向に進退することにより、図５（ｂ）に示すように、屈曲用ケーブル２１Ｄのかしめ部２１Ｄａからプーリ２２ｂまでの距離Ｌ２ｂが、屈曲用ケーブル２１Ｃのかしめ部２１Ｃａからプーリ２２ｂまでの距離Ｌ１ｂより短くなるため、短くなった右側の屈曲用ケーブル２１Ｄ側に湾曲する。

フレキシブルパイプ１２は、左右の屈曲用ケーブル２１Ｃ，２１Ｄの進退によって、かしめ部２１Ｄａが外側パイプ１２ｂの右側を押圧して圧縮させるため、右側に湾曲する。外筒１５は、フレキシブルパイプ１２の湾曲によって、各短管１５ａに連結部分が自在継手のように摺動し、全体が湾曲する。

このように溶接トーチ１の可撓部１ａを湾曲させてから溶接すれば、図２に示すような接合部材Ｄ１，Ｄ２間の間隔Ｌが狭い場合や、接合部材Ｄ２の高さＨが高い場合であっても、溶接トーチ１を接合部材Ｄ１，Ｄ２間にスムーズに挿入して、溶接角度θを４５度の状態にして溶接することが可能となる。
また、溶接トーチ１は、トーチ本体１１とノズル１３との間に配設したフレキシブルパイプ１２および外筒１５が、駆動機構２によって上下左右の屈曲用ケーブル２１Ａ〜２１Ｄを進退させることによって四方八方へ自由に湾曲させることができる。
このため、溶接トーチ１は、溶接作業時に接合部材Ｄ１，Ｄ２および母材Ｐと干渉することが防止できる。その結果、このような相互の干渉等により、溶接システムＳによる溶接作業の中断が回避されるので、溶接作業の効率を向上させることができる。

溶接された溶接部１０は、溶接ワイヤＷが４５度の溶接角度θで溶接されることにより、溶接ワイヤＷと母材Ｐと接合部材Ｄ１とが、ノズル１３から噴射されるシールドガスで保護されながらアークによって適正な割合で溶融し、溶接ビードＷａが発生して溶接される。このとき、溶接ワイヤＷは、ノズル１３の中央部にあるガイド１３ａによってがたつきなく支持されているので、ノズル１３の中心からずれたり、振れたりすることがないため、溶接作業が正確に行われる。

≪母材および接合部材の一例≫
次に、図６〜図９を参照しながら前記母材Ｐおよび接合部材Ｄ１，Ｄ２の具体例として、サブフレーム８に溶接されるブラケット９Ａ，９Ｂ，９Ｃを挙げて説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る溶接トーチによって溶接した自動車用のサブフレームを示す斜視図である。図７は、図６の矢視Ｘ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。図８は、図６の矢視Ｙ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。図９は、図６の矢視Ｚ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。

＜母材としてのサブフレームの構成＞
まず、図６を参照しながら前記母材Ｐとしてのサブフレーム８を説明する。
図６に示すように、自動車に搭載されるサブフレーム８には、形状がそれぞれ相違する複数のブラケット９Ａ，９Ｂ，９Ｃがそれぞれ溶接されている。このサブフレーム８は、前記母材Ｐに相当する部材であって井桁状の金属フレームからなり、前記接合部材Ｄ１，Ｄ２としてのブラケット９Ａ〜９Ｃ等を介在して不図示のサスペンションペンやエンジンを支持している。

＜接合部材としてのブラケットの説明＞
次に、図７を参照しながら図２で示した接合部材Ｄ１，Ｄ２としてのブラケット９Ａを説明する。
図７に示すブラケット９Ａは、サブフレーム８の前側上面に溶接される金属製板部材であって、背面視して略直角三角形の２つの接合部材９Ａａ，９Ａｂを、比較的狭い間隔Ｌ１で対向させて配置してなる。この接合部材９Ａａ，９Ａｂをサブフレーム８に溶接する溶接部９Ａｃ，９Ａｄは、互い対向する下側角部（図７の太線で示す部分）である。接合部材９Ａａ，９Ａｂは、高さＨ１が間隔Ｌ１より長く、溶接部９Ａｃ，９Ａｄの長さも間隔Ｌ１より長く形成されて、溶接部９Ａｃ，９Ａｄ間が狭くなっている。このため、溶接部９Ａｃ，９Ａｄを溶接する溶接作業は、行い難くなっている。

次に、図８を参照しながら図２で示した接合部材Ｄ１，Ｄ２としてのブラケット９Ｂを説明する。
図８に示すブラケット９Ｂは、サブフレーム８の左後側上面に溶接される金属製板部材であって、側面視および正面視して共に略四角形に形成されている。このブラケット９Ｂは、左側に四角形に形成された開口部９Ｂｂを有し、この開口部９Ｂｂの周辺部位が補強用板部材８ａによって覆われている。この場合、ブラケット９Ｂをサブフレーム８に溶接する溶接部９Ｂａは、開口部９Ｂｂ内のコ字状の角部である。ブラケット９Ｂの溶接部９Ｂａは、周囲がブラケット９Ｂの内壁によって覆われて、開口部９Ｂｂ内に配置されていることにより、左右の内壁間Ｌ２が狭く、サブフレーム８から内天井面までの高さＨ２が低い状態になっている。

次に、図９を参照しながら図２で示した接合部材Ｄ１，Ｄ２としてのブラケット９Ｃを説明する。
図９に示すブラケット９Ｃは、サブフレーム８の左前側上面に溶接される金属製板部材であって、側面視して略コ字状に形成されている。このブラケット９Ｃは、下側に略四角形の舌片９Ｃｂを有し、この舌片９Ｃｂの左側半分が補強用板部材８ｂによって覆われている。この場合、ブラケット９Ｃをサブフレーム８に溶接する溶接部９Ｃａは、高さＨ３の部位を舌片９Ｃｂ側に折曲した補強用板部材８ｂの折曲部８ｃによって覆われている。ブラケット９Ｃの溶接部９Ｃａは、周囲が折曲部８ｃによって覆われて隠れた状態になっているため、溶接作業が行い難くなっている。

次に、図７〜図９を参照して、溶接トーチ１を使用してサブフレーム８にブラケット９Ａ〜９Ｃを溶接するときの作用を説明する。
図７〜図９に示すように、サブフレーム８に各ブラケット９Ａ〜９Ｃを溶接する溶接部９Ａｃ，９Ａｄ，９Ｂａ，９Ｃａが、ブラケット９Ａ〜９Ｃや補強用板部材８ｂによって隠れた狭隘な状態になっている場合であっても、溶接トーチ１の先端部分が適宜に屈曲可能となっていることにより、溶接することができる。

すなわち、溶接トーチ１は、駆動機構２のモータＭａ，Ｍｂを駆動させてプーリ２２ａ，２２ｂを回動させることにより、プーリ２２ａ，２２ｂによって溶接トーチ１内の屈曲用ケーブル２１Ａ〜２１Ｄが進退するため、可撓部１ａが上下左右に適宜に湾曲する。可撓部１ａが湾曲した溶接トーチ１は、ブラケット９Ａ〜９Ｃ間の狭い溶接部９Ａｃ，９Ａｄ，９Ｂａ，９Ｃａ内であっても、溶接トーチ１をブラケット９Ａ〜９Ｃと干渉することなくスムーズに挿入させることができる。そして、ノズル１３の先端中央から突出した溶接ワイヤＷは、狭い溶接部９Ａｃ，９Ａｄ，９Ｂａ，９Ｃａのサブフレーム８に対する溶接角度θを４５度にして溶接することができる。

したがって、溶接トーチ１は、サブフレーム８にブラケット９Ａ〜９Ｃを溶接する溶接作業が容易に行えるようになる。その結果、溶接トーチ１は、ブラケット９Ａ〜９Ｃの干渉等による溶接システムＳの中断が回避されるので、サブフレーム８の生産効率を向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

≪変形例≫
例えば、外筒１５は、フレキシブル成型された金属製のパイプを屈曲自在に形成したものであってもよい。なお、外筒１５は、屈曲自在なパイプ状のものでればよく、例えば、金属製のコルゲート管や、螺旋状に巻回したフレキシブルな金属管等であってもよい。
また、溶接ワイヤＷは、溶接トーチ１の中央部分に設置した溶接棒であってもよい。

屈曲用ケーブル２１は、前記実施形態ではフレキシブルパイプ１２の左右、または上下方向に配設した例を説明したが、フレキシブルパイプ１２の片側に１本の屈曲用ケーブル１２を配置して、この１本の屈曲用ケーブル１２を押し引きして屈曲させるようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る溶接トーチが適用される溶接システムのブロック図である。 本発明の実施形態に係る溶接トーチを示す要部概略図である。 図２の矢視Ａ−Ａ線方向の拡大断面図である。 図３の矢視Ｃ−Ｃ線方向の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る溶接トーチの可撓部が屈曲する原理を示す図であり、（ａ）は可撓部が真直ぐのときの状態を示す要部概略図、（ｂ）は可撓部が屈曲したときの状態を示す要部概略図である。 本発明の実施形態に係る溶接トーチを用いてブラケットを溶接したサブフレームの斜視図である。 図６の矢視Ｘ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。 図６の矢視Ｙ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。 図６の矢視Ｚ方向から見たブラケットの要部拡大斜視図である。 従来の溶接トーチを示す図であり、（ａ）は水平板に２枚の垂直板を溶接しているときの状態を示す要部概略図、（ｂ）は水平板に間隔が狭い２枚の垂直板を溶接しているときの状態を示す要部概略図である。 コンタクトチップとガスチューブとをくの字状に屈曲した従来の溶接トーチを示す要部概略図である。

符号の説明

１ 溶接トーチ
２ 駆動機構
１１ トーチ本体
１２ フレキシブルパイプ
１２ａ 中心側パイプ
１２ｂ 外側パイプ
１２ｃ ガス通路
１２ｄ 溶接ワイヤ通路
１３ ノズル
１３ａ ガイド
１４ コンタクトチップ
１５ 外筒
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 屈曲用ケーブル
Ｗ 溶接ワイヤ

Claims (6)

1. 溶接ワイヤを挿通したコンタクトチップと、このコンタクトチップを内設したトーチ本体と、前記コンタクトチップより先端側に配置されたノズルと、を有する溶接トーチであって、
   前記トーチ本体と前記ノズルとの間に設けられた屈曲可能なフレキシブルパイプと、
   このフレキシブルパイプに内設された屈曲用ケーブルと、
   この屈曲用ケーブルを進退させてフレキシブルパイプを屈曲させる駆動機構と、を備えたことを特徴とする溶接トーチ。
2. 前記フレキシブルパイプには、前記溶接ワイヤを挿通する溶接ワイヤ通路が設けられ、
   前記溶接ワイヤ通路は、フッ素樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接トーチ。
3. 前記フレキシブルパイプは、前記溶接ワイヤ通路が設けられた中心側パイプと、この中心側パイプの外周部に配置された外側パイプとを二重に配設してなり、
   前記中心側パイプと前記外側パイプとの間には、シールドガスを供給するためのガス通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶接トーチ。
4. 前記フレキシブルパイプの先端部には、絶縁性および耐熱性を有し、前記溶接ワイヤを支持するガイドを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の溶接トーチ。
5. 前記駆動機構は、前記フレキシブルパイプの長手方向に沿って設けられた１対の前記屈曲用ケーブルを押し引きして屈曲させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の溶接トーチ。
6. 前記外側パイプは、基端部を前記トーチ本体に固定し、先端部を前記ノズルに固定した金属製の屈曲自在な外筒によって覆われていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の溶接トーチ。

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