JP2009082935A - 溶接トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接トーチを小型化する。
【解決手段】本発明に係る溶接トーチは、トーチ本体４と、第１流路５ａ−５ｄと、第２流路６ａ−６ｄと、第１連通部とを備える。第１流路５ａ−５ｄは、トーチ本体４内においてトーチ本体４の軸方向に沿って設けられ、トーチ本体４の先端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。第２流路６ａ−６ｄは、トーチ本体４内においてトーチ本体４の軸方向に沿って設けられ、トーチ本体４の先端側とは反対の基端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。第１連通部は、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとを連通させる。そして、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとは、トーチ本体４の軸に垂直な断面において、同一円周上に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は溶接トーチに関する。

溶接トーチの先端部は溶接時に非常に高温になる。このため、トーチ本体の内部に設けられた流路に冷却水が流されることにより、トーチ本体の冷却を行う溶接トーチが用いられている。このような溶接トーチでは、トーチ本体の先端側へ向けて冷却水が流れる冷却水供給路と、トーチ本体の基端側へ向けて冷却水が流れる冷却水戻し路とが設けられている（特許文献１参照）。冷却水戻し路は、トーチ本体の断面において、冷却水供給路の径方向外側に配置されており、冷却水供給路を通ってトーチ本体の先端部に供給された冷却水が、冷却水戻し路を通って回収される。このような冷却水の供給と回収とが繰り返されることにより、溶接トーチの冷却が行われる。
特開２００２−３０１５７２号公報

しかし、上記のように、冷却水戻し路が冷却水供給路の径方向外側に配置されると、トーチ本体の外径が大きくなる。このため、溶接トーチが大型化する恐れがある。

本発明の課題は、溶接トーチを小型化することにある。

第１発明に係る溶接トーチは、トーチ本体と、第１流路と、第２流路と、連通部とを備える。第１流路は、トーチ本体内においてトーチ本体の軸方向に沿って設けられ、トーチ本体の先端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。第２流路は、トーチ本体内においてトーチ本体の軸方向に沿って設けられ、トーチ本体の先端側とは反対の基端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。連通部は、第１流路と第２流路とを連通させる。そして、第１流路と第２流路とは、トーチ本体の軸に垂直な断面において、同一円周上に配置されている。

この溶接トーチでは、冷却水が、第１流路を通ってトーチ本体の先端側へ送られ、連通部を通り、第２流路を通ってトーチ本体の基端側へ送られる。これにより、トーチ本体を冷却することができる。また、第１流路と第２流路とは、トーチ本体の軸に垂直な断面において、同一円周上に配置されている。このため、第１流路と第２流路とがトーチ本体の断面において径方向に並んで配置される場合と比べて、トーチ本体の外径を小さくすることができる。これにより、溶接トーチを小型化することができる。

第２発明に係る溶接トーチは、第１発明の溶接トーチであって、第１流路と第２流路とは、同一円周上において等間隔に配置されている。

この溶接トーチでは、トーチ本体において冷却水による冷却効果に偏りが生じることを抑えることができる。

第３発明に係る溶接トーチは、第１発明または第２発明の溶接トーチであって、複数の第１流路と複数の第２流路とを備えており、第１流路と第２流路とは、同一円周上において交互に配置されている。

この溶接トーチでは、トーチ本体において冷却水による冷却効果に偏りが生じることをさらに抑えることができる。

第４発明に係る溶接トーチは、第１発明から第３発明のいずれかの溶接トーチであって、トーチ本体の断面において第１流路と第２流路との断面積の合計は、第１流路と第２流路との間に位置する非流路部分の断面積の合計より大きい。

この溶接トーチでは、トーチ本体の断面において冷却水が流れる部分の面積が、非流路部分の断面積の合計より大きい。このため、冷却能力を向上させることができる。

第５発明に係る溶接トーチは、第１発明から第４発明のいずれかの溶接トーチであって、複数の第１流路と複数の第２流路とを備えている。そして、連通部は、一の第１流路と一の第２流路とをそれぞれ連通させる複数の連通路を有する。

この溶接トーチでは、複数の第１流路と複数の第２流路とが、連通部において、まとめて連通しているのではなく、第１流路と第２流路とが連通路によって１つずつ連通している。このため、冷却水の流れがスムーズになり、冷却能力を向上させることができる。

第６発明に係る溶接トーチは、第１発明から第５発明のいずれかの溶接トーチであって、トーチ本体の断面において、第２流路の断面積は、第１流路の断面積より大きい。

この溶接トーチでは、第２流路の断面積が比較的大きくなっている。このため、異物が冷却水に混入した場合に、異物が第２流路に詰まることを抑えることができる。

本発明に係る溶接トーチでは、冷却水が、第１流路を通ってトーチ本体の先端側へ送られ、連通部を通り、第２流路を通ってトーチ本体の基端側へ送られる。これにより、トーチ本体を冷却することができる。また、第１流路と第２流路とは、トーチ本体の軸に垂直な断面において、同一円周上に配置されている。このため、第１流路と、第２流路とがトーチ本体の断面において径方向に並んで配置される場合と比べて、トーチ本体の外径を小さくすることができる。これにより、溶接トーチを小型化することができる。

＜第１実施形態＞
〔溶接トーチの構造〕
本発明の第１実施形態に係る溶接トーチ１を図１に示す。図１は、溶接トーチ１の中心軸に沿った断面図である。この溶接トーチ１は、図示しないケーブルを介して溶接ワイヤ、シールドガス、電力の供給源と接続され、供給源から溶接ワイヤ、シールドガス、電力の供給を受けることによってアーク溶接を行う装置である。溶接トーチ１は、チップ２、ノズル３、トーチ本体４、複数の第１流路５ａ−５ｄ（図２参照）、複数の第２流路６ａ−６ｄ（図２参照）、第１連通部７、第２連通部８、第３連通部９などを備える。

チップ２は、溶接ワイヤに接触して溶接ワイヤに電力を供給するための部分であり、トーチ本体４の内管１２（後述）の先端部に接続されている。チップ２には、溶接ワイヤが挿通される貫通孔２４が軸方向に沿って設けられている。

ノズル３は、管状の形状を有しており、チップ２の周囲を覆うように設けられる。ノズル３は、トーチ本体４の外管１１（後述）の先端部に接続されている。

トーチ本体４は、外管１１と、外管１１の内部に挿入された内管１２とを有する。内管１２の中心には、内管１２の軸方向に沿ってワイヤ供給路１３が設けられており、このワイヤ供給路１３を通って溶接ワイヤおよびシールドガスが供給される。内管１２の先端部には、ガス供給路１４，１５が設けられている。ガス供給路１４，１５は、内管１２の径方向に沿って設けられ、ワイヤ供給路１３と、内管１２の先端部とノズル３との間の空間とを連通させる。ワイヤ供給路１３を通って内管１２の先端部近傍まで到達したシールドガスは、ガス供給路１４，１５を通って、内管１２の先端部およびチップ２とノズル３との間の空間に供給される。

第１流路５ａ−５ｄは、トーチ本体４内においてトーチ本体４の軸方向に沿って設けられており、トーチ本体４の先端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。なお、「先端側」とは、ノズル３が設けられている側、すなわち、図１における左側を意味している。また、後述する「基端側」とは、先端側の反対、すなわち、図１における右側を意味している。図２に示すように、第１流路５ａ−５ｄは、内管１２においてワイヤ供給路１３の径方向外側に配置されており、複数の第１流路５ａ−５ｄがワイヤ供給路１３の周囲を囲むように配置されている。これらの第１流路５ａ−５ｄは、トーチ本体４の軸に垂直な断面において、ワイヤ供給路１３と同心の円周上（一点鎖線Ｌ１参照）に等間隔に配置されている。なお、この溶接トーチ１では、４つの第１流路５ａ−５ｄが設けられているが、第１流路の数はこれに限られるものではない。

第２流路６ａ−６ｄは、トーチ本体４内においてトーチ本体４の軸方向に沿って設けられており、トーチ本体４の基端側へ向けて流れる冷却水が通る流路である。第２流路６ａ−６ｄは、内管１２においてワイヤ供給路１３の径方向外側に配置されており、複数の第２流路６ａ−６ｄがワイヤ供給路１３の周囲を囲むように配置されている。これらの第２流路６ａ−６ｄは、上述した第１流路５ａ−５ｄが配置されているものと同じ円周上に等間隔に配置されており、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとがこの円周上において交互に配置されている。また、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとは、この円周上において等間隔に配置されている。なお、この溶接トーチ１では、第１流路５ａ−５ｄと同数の４つの第２流路６ａ−６ｄが設けられているが、第２流路の数はこれに限られるものではない。

第１連通部７は、図３および図４に示すように、第１流路５ａ−５ｄの先端部と第２流路６ａ−６ｄの先端部と繋がっており、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとをトーチ本体４の先端側部分において連通させる部分である。第１連通部７は、周方向に繋がった空間を有しており、ワイヤ供給路１３の周囲を覆うように配置されている。なお、図４は、理解の容易のために、第１流路５ａ−５ｄ、第２流路６ａ−６ｄ、第１連通部７のみを模式的に図示した斜視図である。

第２連通部８は、図１および図５に示すように、複数の第１流路５ａ−５ｄの基端部と繋がっており、複数の第１流路５ａ−５ｄをトーチ本体４の基端側部分において連通させる部分である。第２連通部８は、図５に示すように、周方向に繋がった空間を有しており、ワイヤ供給路１３および第２流路６ａ−６ｄの周囲を覆うように配置されている。また、第２連通部８は、内管１２および外管１１を貫通して設けられた冷却水供給口１６に連通している。

第３連通部９は、図１および図６に示すように、複数の第２流路６ａ−６ｄの基端部と繋がっており、複数の第２流路６ａ−６ｄをトーチ本体４の基端側部分において連通させる部分である。なお、図６では、理解の容易のために、図６の紙面の手前側に位置する第２流路６ａ−６ｄを２点鎖線で図示している。第３連通部９は、図６に示すように、周方向に繋がった空間を有しており、ワイヤ供給路１３の周囲を覆うように配置されている。第３連通部９は、第２連通部８よりもトーチ本体４の基端側に位置している。また、第３連通部９は、内管１２および外管１１を貫通して設けられた冷却水排出口１７に連通している。

〔冷却水の供給および排出〕
この溶接トーチ１では、冷却水供給口１６から冷却水が供給されると、冷却水は第２連通部８を通った後、複数の第１流路５ａ−５ｄに分流する。冷却水は、第１流路５ａ−５ｄをトーチ本体４の基端側から先端側へと向かって流れ、第１連通部７において合流する。第１連通部７において合流した冷却水は、複数の第２流路６ａ−６ｄに分流し、第２流路６ａ−６ｄをトーチ本体４の先端側から基端側へと向かって流れる。そして、冷却水は、第３連通部９において合流し、冷却水排出口１７から外部に排出される。

以上のように、冷却水の供給と排出とが繰り返され、冷却水がトーチ本体４の内管１２内を流れることにより、トーチ本体４が冷却される。

〔特徴〕
この溶接トーチ１では、複数の第１流路５ａ−５ｄと複数の第２流路６ａ−６ｄとがトーチ本体４の断面において同一円周上に並んで配置されている。このため、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとが径方向に並んで配置される場合と比べて、トーチ本体４の外径を小さくすることができる。これにより、溶接トーチ１を小型化することができる。

また、この溶接トーチ１では、第１流路５ａ−５ｄと複数の第２流路６ａ−６ｄとが、同一円周上において、交互に且つ等間隔に配置されている。このため、トーチ本体４において、冷却効果に偏りが生じることを抑えることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る溶接トーチ１を図７（ａ）に示す。この溶接トーチ１では、トーチ本体４の軸に垂直な断面において、複数の第１流路５ａ−５ｆと複数の第２流路６ａ−６ｆとの断面積の合計は、第１流路５ａ−５ｆと第２流路６ａ−６ｆとの間に位置する非流路部分（図７（ｂ）の斜線部参照）の断面積の合計より大きい。なお、図７（ｂ）では、理解の容易のため非流路部分を除く他の部分のハッチングを省略している。

他の構成については、第１実施形態と同様である。

この溶接トーチ１では、トーチ本体４の断面において冷却水が流れる部分の面積が、非流路部分の断面積の合計より大きい。このため、多くの冷却水を流すことができ、冷却能力を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る溶接トーチ１を図８に示す。この溶接トーチ１では、第１連通部７は、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとのうち、隣接する一の第１流路と一の第２流路とをそれぞれ連通させる複数の連通路１８ａ−１８ｄを有する。ここでは、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄと同数の４つの連通路１８ａ−１８ｄが設けられている。

他の構成については、第１実施形態と同様である。

この溶接トーチ１では、複数の第１流路５ａ−５ｄと複数の第２流路６ａ−６ｄとが、複数の連通路１８ａ−１８ｄによって１つずつ連通している。すなわち、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとが１対１で連通されている。このため、複数の第１流路５ａ−５ｄを通った冷却水が、一旦、集合された後、複数の第２流路６ａ−６ｄに分流される場合と比べて、冷却水の流れがスムーズになる。これにより、冷却能力を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る溶接トーチ１を図９に示す。この溶接トーチ１では、トーチ本体４の軸に垂直な断面において、第２流路６ａ−６ｄの断面積が、第１流路５ａ−５ｄの断面積より大きい。

他の構成については、第１実施形態と同様である。

この溶接トーチ１では、第２流路６ａ−６ｄの断面積が比較的大きいため、異物が冷却水に混入した場合に、異物が第２流路６ａ−６ｄに詰まることを抑えることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）
上記の実施形態では、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄはそれぞれ円形の断面形状を有しているが、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄの断面形状はこれに限られるものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄが、それぞれ、円の２つの半径と２つの円弧とによって囲まれた形状であってもよい。

また、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄが上記のような形状である場合、図１０（ｂ）に示すように、内管１２を第１円筒部材２１と第２円筒部材２２との組合せによって構成することによって、第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄを容易に形成することができる。第１円筒部材２１は、平滑な内壁面を持つ円筒形状の部材である。第２円筒部材２２は、外周面に軸方向に伸びる複数の凹部２３ａ−２３ｈを有する円筒形状の部材であり、第１円筒部材２１の内部に挿入される。このような第１円筒部材２１と第２円筒部材２２とが組み合わされることにより、第１円筒部材２１の内壁面と、第２円筒部材２２の凹部２３ａ−２３ｈとの間に第１流路５ａ−５ｄおよび第２流路６ａ−６ｄが形成される。なお、上記とは逆に、第１円筒部材２１の内壁面に凹部が設けられ、第２円筒部材２２の外周面が平滑な形状にされてもよい。

（ｂ）
上記の実施形態では、複数の第１流路５ａ−５ｄと複数の第２流路６ａ−６ｄとが設けられているが、図１１に示すように、第１流路５ａと第２流路６ａとが１つずつ設けられてもよい。ただし、冷却効果の偏りを低減する観点からは、上記の様に、複数の第１流路５ａ−５ｄと複数の第２流路６ａ−６ｄとが設けられることが望ましい。

（ｃ）
上記の実施形態では、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとが同数であるが、第１流路５ａ−５ｄと第２流路６ａ−６ｄとの数が異なっていてもよい。

本発明は、溶接トーチを小型化することができる効果を有し、溶接トーチとして有用である。

第１実施形態に係る溶接トーチの軸に沿った断面図。 図１における溶接トーチのII−II断面図。 図２における溶接トーチのIII−III断面図。 第１流路、第２流路、第１連通部を示す模式図。 図１における溶接トーチのＶ−Ｖ断面図。 図１における溶接トーチのVI−VI断面図。 第２実施形態に係る溶接トーチの断面図。 第３実施形態に係る溶接トーチの断面図。 第４実施形態に係る溶接トーチの断面図。 他の実施形態に係る溶接トーチの断面図。 他の実施形態に係る溶接トーチの断面図。

符号の説明

１ 溶接トーチ
４ トーチ本体
５ａ−５ｆ 第１流路
６ａ−６ｆ 第２流路
７ 第１連通部（連通部）
１８ａ−１８ｄ 連通路

Claims (6)

1. トーチ本体と、
   前記トーチ本体内において前記トーチ本体の軸方向に沿って設けられ、前記トーチ本体の先端側へ向けて流れる冷却水が通る第１流路と、
   前記トーチ本体内において前記トーチ本体の軸方向に沿って設けられ、前記トーチ本体の先端側とは反対の基端側へ向けて流れる冷却水が通る第２流路と、
   前記第１流路と前記第２流路とを連通させる連通部と、
   を備え、
   前記第１流路と前記第２流路とは、前記トーチ本体の軸に垂直な断面において、同一円周上に配置されている、
   溶接トーチ。
2. 前記第１流路と前記第２流路とは、前記同一円周上において等間隔に配置されている、
   請求項１に記載の溶接トーチ。
3. 複数の前記第１流路と複数の前記第２流路とを備えており、
   前記第１流路と前記第２流路とは、前記同一円周上において交互に配置されている、
   請求項１または２に記載の溶接トーチ。
4. 前記断面において前記第１流路と前記第２流路との断面積の合計は、前記第１流路と前記第２流路との間に位置する非流路部分の断面積の合計より大きい、
   請求項１から３のいずれかに記載の溶接トーチ。
5. 複数の前記第１流路と複数の前記第２流路とを備えており、
   前記連通部は、一の前記第１流路と一の前記第２流路とをそれぞれ連通させる複数の連通路を有する、
   請求項１から４のいずれかに記載の溶接トーチ。
6. 前記断面において、前記第２流路の断面積は、前記第１流路の断面積より大きい、
   請求項１から５のいずれかに記載の溶接トーチ。

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