JP2009269049A - 溶接トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を低下させることが無く、また、冷却性能を低下させることも無い溶接トーチを提供する。
【解決手段】本発明の溶接トーチは、トーチボディの基端部の周囲に送水側環状溝と復水側環状溝とを形成し、送水側環状溝の底部に冷却水をトーチボディ内へ流入する流入口を形成して、復水側環状溝の底部にトーチボディ内を循環した加熱水を流出する流出口を形成している。また、トーチボディの送水側環状溝に対応する位置に、トーチボディホルダの冷却水の流出口を形成し、トーチボディの復水側環状溝に対応する位置に、トーチボディホルダの加熱水の流入口を形成している。冷却水がトーチボディホルダの流出口を介してトーチボディの送水側環状溝に供給されて、トーチボディ内を循環して、加熱水がトーチボディの復水側環状溝へ戻り、トーチボディホルダの流入口を介して排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水によって冷却される溶接トーチに関するものである。

溶接トーチに大電流を流して溶接する場合、溶接中及び溶接直後には、溶接トーチの先端部は摂氏７００〜８００度程度まで上昇する。そこで、溶接トーチを冷却するために、冷却水循環装置から供給される冷却水を流す通路を、溶接トーチの内部に設けている。（例えば、特許文献１参照。）。図５は、冷却水循環装置から供給される冷却水によって溶接トーチを冷却する一般的な構成を示す図である。同図において、冷却水循環装置１は、内部に冷却水タンク、ポンプ及びラジエータを設けている。冷却水タンク内の冷却水は、ポンプによって送水側ホース２ａを通って溶接用電源装置４に供給され、この溶接用電源装置４内に設けられた電磁弁を経て、ケーブル５内の送水側ホースを通って溶接トーチ６内に供給される。

溶接トーチ６内に供給された冷却水は、溶接トーチ６の内部に形成された通路を通るときに、加熱された溶接トーチ６から熱を吸収する。そして、加熱水がケーブル５内の復水側ホース通って溶接用電源装置４に戻り、さらに、復水側ホース２ｂを通って冷却水循環装置１に戻る。冷却水循環装置１に戻った加熱水は、その内部に設けられたラジエータによって冷却されて、冷却水タンクに戻る。

また、図６は、一般的な溶接トーチを示す図であり、トーチボディ７は、通常、湾曲した形状のものが使用され、トーチボディ７の先端部に、インシュレータ８を介してノズル９が取り付けられている。また、トーチボディ７の基端部に、作業者が手に持つためのハンドル１０が取り付けられている。

図７（Ａ）は従来技術の溶接トーチの基端部の部分断面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）において、溶接トーチのトーチボディ７の基端部が、トーチボディホルダ１１の先端部に嵌め込まれて、回転自在に設けられている。トーチボディホルダ１１には、冷却水循環装置１から供給された冷却水を通す送水側通路１２ａが形成されていて、また、トーチボディ７から戻ってきた加熱水を冷却水循環装置１へ戻すための復水側通路１２ｂが形成されている。また、トーチボディ７の基端部の周囲には、１個の環状溝１３が形成されていて、この環状溝１３の中間地点には、仕切りとして使用される突起部１４ａ、１４ｂが２箇形成されている。これによって、環状溝１３が二つの半円溝に区切られ、一方が送水側半円溝１３ａとして使用され、他方が復水側半円溝１３ｂとして使用される。

送水側半円溝１３ａの底部には冷却水の流入口１５ａが形成され、復水側半円溝１３ｂの底部には、流入口１５ａと対向する位置に、加熱水の流出口１５ｂが形成されている。そして、トーチボディ７内には、送水側通路３ａと復水側通路３ｂとが形成されている。また、トーチボディ７の送水側半円溝１３ａに対応する位置に、トーチボディホルダ１１の冷却水の流出口１６ａが形成されていて、トーチボディ７の復水側半円溝１３ｂに対応する位置に、トーチボディホルダ１１の加熱水の流入口１６ｂが形成されている。

以下、動作を説明する。図５〜図７において、冷却水が、冷却水循環装置１から溶接用電源装置４を通ってトーチボディホルダ１１の送水側通路１２ａへ供給される。この冷却水がトーチボディホルダ１１の流出口１６ａからトーチボディ７の送水側半円溝１３ａに流出されて、トーチボディ７の流入口１５ａから送水側通路へ流入される。溶接トーチ６内に流入された冷却水は、トーチボディ７の内部で循環して、加熱された溶接トーチ６から熱を吸収する。そして、加熱水がトーチボディ７の流出口１５ｂから復水側半円溝１３ｂへ流出される。この加熱水はトーチボディホルダ１１の流入口１６ｂから復水側通路１２ｂへ流入されて、溶接用電源装置４を通って冷却水循環装置１へ戻る。
特開平５−３１８１２６号公報

形状が複雑な母材を溶接するときに、上述した従来技術の溶接トーチ６を使用する場合、溶接箇所によっては、トーチボディ７をトーチボディホルダ１１に対して回転させて、トーチボディ７の先端部の向きを変える必要がある。

この場合、従来の溶接トーチ６に設けられた構造では、図７に示すように、同一円周上に、仕切り部１４ａ、１４ｂによって分かれた送水側半円溝１３ａと復水側半円溝１３ｂとが形成されているために、トーチボディ７の固定位置によっては、仕切り部１４ａ、１４ｂが、トーチボディホルダ１１の流出口１６ａ又は流入口１６ｂを塞ぐ場合がある。この場合、冷却水を循環させることができなくなり、溶接トーチ６を冷却することができない。これを防ぐために、仕切り部１４ａ、１４ｂが、トーチボディホルダ１１の流出口１６ａ又は流入口１６ｂを塞ぐことがない位置に、トーチボディ７を固定する必要があり、溶接トーチ６の操作性を低下させていた。

また、溶接作業中にトーチボディ７をトーチボディホルダ１１に対して回転させて、トーチボディ７の固定位置を変更した場合、それまでのトーチボディ７内の送水側通路と復水側通路とが入れ換わる場合がある。その場合、冷却水と加熱水とが衝突し滞留を起こすために、溶接トーチ６の先端部まで冷却水を円滑に供給することができなくなり、冷却性能が低下するという問題があった。

本発明は、操作性を低下させることが無く、また、冷却性能を低下させることも無い溶接トーチを提供することを目的としている。

第１の発明は、
トーチボディと、
このトーチボディの基端部が回転自在に設けられるトーチボディホルダとを備え、
冷却水が前記トーチボディ内を循環する溶接トーチにおいて、
前記トーチボディの基端部の周囲に形成された送水側環状溝と、
前記トーチボディの基端部の周囲で前記送水側環状溝と異なる円周上に形成された復水側環状溝と、
冷却水を前記トーチボディ内へ流入するために前記送水側環状溝の底部に形成された流入口と、
前記トーチボディ内を循環した加熱水を流出するために前記復水側環状溝の底部に形成された流出口と、
前記トーチボディの前記送水側環状溝に対応する位置に形成された前記トーチボディホルダの冷却水の流出口と、
前記トーチボディの前記復水側環状溝に対応する位置に形成された前記トーチボディホルダの加熱水の流入口とを備え、
冷却水が前記トーチボディホルダの流出口を介してトーチボディの送水側環状溝に供給されて、前記トーチボディの前記流入口から前記トーチボディ内に流入されて循環したのち、加熱水が前記トーチボディの前記流出口から前記トーチボディの復水側環状溝へ流出され、前記トーチボディホルダの流入口を介して排出されることを特徴とする溶接トーチである。

第２の発明は、
前記トーチボディの先端部に取り付けられたノズルを備え、
前記トーチボディに供給された冷却水が前記ノズル内も循環することを特徴とする第１の発明に記載の溶接トーチである。

本発明の溶接トーチ１７は、トーチボディ１８の送水側環状溝２４ａ及び復水側環状溝２４ｂが、トーチボディ１８の基端部の周囲における異なる円周上に形成されているので、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して回転させて固定させたとき、トーチボディホルダ１９の流出口２８ａ又は流入口２８ｂを塞ぐことが無い。さらに、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して回転させる前と後とで、トーチボディ１８の送水側通路２６ａと復水側通路２６ｂとが入れ換わることも無い。この結果、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して任意の位置に回転させて固定することができるので、溶接トーチ１７の操作性を低下させることが無く、また、冷却性能を低下させることも無い。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接トーチのトーチボディ及びその先端部の外観図であり、図２（Ａ）は、本発明の溶接トーチ１７をトーチボディホルダに取り付けたときの部分断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のトーチボディの基端部の拡大断面図であり、図３（Ａ）は、図２（Ｂ）の本発明の溶接トーチのＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）の本発明の溶接トーチのＣ−Ｃ断面図であり、図４は、本発明の溶接トーチのトーチボディの先端部の内部構造を示す図である。

図２において、トーチボディ１８は、通常、湾曲した形状のものが使用され、トーチボディ１８の先端部に、インシュレータ８を介してノズル９が取り付けられている。トーチボディ１８の基端部は、トーチボディホルダ１９の先端部に嵌め込まれ、キャップ２０で固定されている。即ち、トーチボディ１８の基端部がトーチボディホルダ１９に、着脱自在、かつ、回転自在に設けられている。また、トーチボディホルダ１９の基端部には、図示を省略したパワーケーブルが接続されていて、このパワーケーブルを介して溶接用ワイヤ、電力及びシールドガスが供給される。トーチボディホルダ１９は、作業者が手に持つためのハンドル２１で覆われている。

図１〜図３に示すように、トーチボディホルダ１９には、冷却水循環装置１から溶接用電源装置４を通ってケーブル５内の送水側ホース２２ａを通って供給されてきた冷却水を通す送水側通路２３ａが形成されている。また、トーチボディ１８から戻ってきた加熱水をケーブル５内の復水側ホース２２ｂへ戻すための復水側通路２３ｂが形成されている。

また、トーチボディ１８の基端部は円柱状に形成され、その周囲には、送水側環状溝２４ａと復水側環状溝２４ｂとが形成されていて、これらの送水側環状溝２４ａと復水側環状溝２４ｂとは、トーチボディ１８の基端部の周囲における異なる円周上に形成されている。また、送水側環状溝２４ａと復水側環状溝２４ｂとの位置は、トーチボディ１８の基端部の中心軸に沿って前後で入れ替わっても良い。そして、図３（Ａ）に示すように、送水側環状溝２４ａの底部には、冷却水の流入口２５ａが形成され、図３（Ｂ）に示すように、復水側の環状溝２４ｂの底部には、加熱水の流出口２５ｂが形成されていて、これらの流入口２５ａと流出口２５ｂとは、トーチボディ１８の基端部の中心軸に対して、ほぼ反対の位置に形成されている。

また、トーチボディ１８の基端部から先端部まで送水側通路２６ａが形成され、トーチボディ１８の先端部から基端部まで復水側通路２６ｂが形成されている。また、図４に示すように、トーチボディ１８の先端部で、送水側通路２６ａと復水側通路２６ｂとが連通するように、連通部２７ａ、２７ｂが形成されている。そして、図２及び図３に示すように、トーチボディ１８の送水側環状溝２４ａに対応する位置に、トーチボディホルダ１９の冷却水の流出口２８ａが形成され、トーチボディ１８の復水側環状溝２４ｂに対応する位置に、トーチボディホルダ１９の加熱水の流入口２８ｂが形成されている。

また、送水側環状溝２４ａと復水側環状溝２４ｂとを挟むように、３個のＯリング２９ａ、２９ｂ、２９ｃが設けられていて、冷却水及び加熱水の漏れを防止している。即ち、トーチボディホルダ１９の冷却水の流出口２８ａは、トーチボディ１８の送水側環状溝２４ａの円周上で、かつ、Ｏリング２９ａとＯリング２９ｂとの間に位置している。また、トーチボディホルダ１９の加熱水の流入口２８ｂは、トーチボディ１８の復水側環状溝２４ｂの円周上で、かつ、Ｏリング２９ｂとＯリング２９ｃとの間に位置している。

以下、動作を説明する。冷却水が、図５に示した冷却水循環装置１から溶接用電源装置４及びケーブル５内の送水側ホース２２ａを通ってトーチボディホルダ１９の送水側通路２３ａへ供給される。この冷却水がトーチボディホルダ１９の流出口２８ａからトーチボディ１８の送水側環状溝２４ａに流出されて、トーチボディ１８の流入口２５ａから送水側通路２６ａへ流される。そしてトーチボディ１８の先端部の連通部２７ａ、２７ｂを通って復水側通路２６ｂへ流れる。

このように、溶接トーチ１７に供給された冷却水は、トーチボディ１８の内部に設けられた通路を通るときに、加熱された溶接トーチ１７から熱を吸収し、トーチボディ１８の流出口２５ｂから復水側環状溝２４ｂへ流出される。そして、加熱水は、トーチボディホルダ１９の流入口２８ｂへ流入されて、復水側通路２３ｂ、ケーブル５内の復水側ホース２２ｂ及び溶接用電源装置４を通って冷却水循環装置１へ戻る。

そして、溶接作業中にトーチボディ１８の先端部の向きを変える必要がある場合、キャップ２０を緩めて、トーチボディホルダ１９に対してトーチボディ１８を回転させて、溶接が可能な位置で、キャップ２０をねじ込んでトーチボディホルダ１９に固定し、溶接作業を継続する。

この場合、本発明の溶接トーチ１７は、トーチボディ１８の送水側環状溝２４ａ及び復水側環状溝２４ｂが、トーチボディ１８の基端部の周囲における異なる円周上に形成されているので、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して回転させて固定させたとき、トーチボディホルダ１９の流出口２８ａ又は流入口２８ｂを塞ぐことが無い。さらに、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して回転させる前と後とで、トーチボディ１８の送水側通路２６ａと復水側通路２６ｂとが入れ換わることも無い。この結果、トーチボディ１８をトーチボディホルダ１９に対して任意の位置に回転させて固定することができるので、溶接トーチ１７の操作性を低下させることが無く、また、冷却性能を低下させることも無い。さらに、冷却性能を低下させることが無いので、溶接トーチ１７の寿命を延ばすことができる。

なお、本発明の溶接トーチとして、トーチボディ１８内だけに冷却水を循環させる場合を説明したが、ノズル９内にも冷却水を循環させても良い。この場合、ノズル９内に、送水側通路及び復水側通路を形成し、さらに、ノズル９の先端部に送水側通路と復水側通路とが連通する連通部を形成する。

また、本発明の溶接トーチに冷却水を供給する方法として、冷却水循環装置から供給する方法を説明した。しかし、冷却水循環装置を使用する代わりに、水道の蛇口に直接、送水側ホース２ａを接続して、冷却水を溶接トーチに供給したのち、加熱水を復水側ホース２ｂから排出しても良い。

また、本発明の溶接トーチとして、トーチボディ１８を湾曲させたカーブドトーチを使用して説明したが、本発明は、トーチボディが真っ直ぐに固定された溶接トーチにも適用することができる。

また、本発明の溶接トーチとして、作業者が手に持って使用するものを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶接トーチをロボットのマニピュレータの先端部に取り付けて使用することもできる。

本発明の溶接トーチのトーチボディの及びその先端部の外観図である。 本発明の溶接トーチをトーチボディホルダに取り付けたときの部分断面図である。 図２の本発明の溶接トーチのＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図である。 本発明の溶接トーチのトーチボディの先端部の内部構造を示す図である。 冷却水循環装置から供給される冷却水によって溶接トーチを冷却する一般的な構成を示す図である。 一般的な溶接トーチを示す図である。 従来技術の溶接トーチの基端部の部分断面図である。

符号の説明

１ 冷却水循環装置
２ａ 送水側ホース
２ｂ 復水側ホース
３ａ トーチボディ７の送水側通路
３ｂ トーチボディ７の復水側通路
４ 溶接用電源装置
５ ケーブル
６ 溶接トーチ
７ トーチボディ
８ インシュレータ
９ ノズル
１０ ハンドル
１１ トーチボディホルダ
１２ａ トーチボディホルダ１１の送水側通路
１２ｂ トーチボディホルダ１１の復水側通路
１３ａ 送水側半円溝
１３ｂ 復水側半円溝
１４ａ、１４ｂ 突起部
１５ａ トーチボディ７の流入口
１５ｂ トーチボディ７の流出口
１６ａ トーチボディホルダ１１の流出口
１６ｂ トーチボディホルダ１１の流入口
１７ 溶接トーチ
１８ トーチボディ
１９ トーチボディホルダ
２０ キャップ
２１ ハンドル
２２ａ 送水側ホース
２２ｂ 復水側ホース
２３ａ トーチボディホルダ１９の送水側通路
２３ｂ トーチボディホルダ１９の復水側通路
２４ａ 送水側環状溝
２４ｂ 復水側環状溝
２５ａ トーチボディ１８の流入口
２５ｂ トーチボディ１８の流出口
２６ａ トーチボディ１８の送水側通路
２６ｂ トーチボディ１８の復水側通路
２７ａ、２７ｂ 連通部
２８ａ トーチボディホルダ１９の流出口
２８ｂ トーチボディホルダ１９の流入口
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ Ｏリング

Claims (2)

1. トーチボディと、
   このトーチボディの基端部が回転自在に設けられるトーチボディホルダとを備え、
   冷却水が前記トーチボディ内を循環する溶接トーチにおいて、
   前記トーチボディの基端部の周囲に形成された送水側環状溝と、
   前記トーチボディの基端部の周囲で前記送水側環状溝と異なる円周上に形成された復水側環状溝と、
   冷却水を前記トーチボディ内へ流入するために前記送水側環状溝の底部に形成された流入口と、
   前記トーチボディ内を循環した加熱水を流出するために前記復水側環状溝の底部に形成された流出口と、
   前記トーチボディの前記送水側環状溝に対応する位置に形成された前記トーチボディホルダの冷却水の流出口と、
   前記トーチボディの前記復水側環状溝に対応する位置に形成された前記トーチボディホルダの加熱水の流入口とを備え、
   冷却水が前記トーチボディホルダの流出口を介してトーチボディの送水側環状溝に供給されて、前記トーチボディの前記流入口から前記トーチボディ内に流入されて循環したのち、加熱水が前記トーチボディの前記流出口から前記トーチボディの復水側環状溝へ流出され、前記トーチボディホルダの流入口を介して排出されることを特徴とする溶接トーチ。
2. 前記トーチボディの先端部に取り付けられたノズルを備え、
   前記トーチボディに供給された冷却水が前記ノズル内も循環することを特徴とする請求項１記載の溶接トーチ。

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