JP2011016158A - 溶接用トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接点の狙いずれがなく溶接ワイヤにおける給電点と溶接点間の距離を一定に保つことができて、溶接スパッタの発生量を大幅に軽減させたり被溶接部位における品質向上を図ること等が可能な溶接用トーチを提供する。
【解決手段】チップボディ、給電チップ及びノズル等を備えた溶接用トーチであって、給電チップは、先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し中心部分にワイヤ挿通孔が形成されたコレットチップと、該コレットチップの外側に装着され先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し、コレットチップのワイヤ挿通孔に対して軸直角方向内方に加圧力を作用させることが可能なスプリングコレットを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接等において使用される溶接用トーチに関する。

従来、ガスシールドアーク溶接に使用される溶接用トーチとしては、例えば図１１に示すものが使用されている。この溶接用トーチ１０１は、トーチボディ１０２に装着されたチップボディ１０３の先端に給電チップ１０６が装着され、この給電チップ１０６の先端側には、溶接ワイヤ１０８を供給するためのワイヤ挿通孔１０ａが設けられている。また、インシュレータ１０４は、チップボディ１０３のネジ部にトーチボディ１０２先端と接するように装着され、オリフィス１０５は、チップボディ１０３の先端側を覆うように装着され、さらに、ノズル１０７は、オリフィス１０５と給電チップ１０６を囲むようにインシュレータ１０４を介して装着されている。

そして、溶接用トーチ１０１の先端に装着された給電チップ１０６のワイヤ挿通孔１０６ａに溶接ワイヤ１０８が接触することにより、溶接ワイヤ１０８に溶接電流が供給されるようになっている。このとき、溶接ワイヤ１０８は、その種類やワイヤ経路であるコンジットケーブルの状態、あるいはトーチボディ１０２の形状、溶接用ロボットの溶接時の姿勢、さらには半自動溶接時の姿勢等の要因によって曲がり度合いが一定でないため、給電チップ１０６のワイヤ挿通孔１０６ａにおける溶接ワイヤ１０８との接触点が一定にならないといった状況が発生する。これにより、給電チップ１０６のワイヤ挿通孔１０６ａと溶接ワイヤ１０８との接触点から溶接点までのワイヤ突出長さが変動し、その結果として抵抗発熱及びアーク長も変動してしまい安定した溶接ビードが得られ難くなる。

また、前述した要因によって溶滴移行が不安定になると、溶接スパッタの発生量が多くなり、溶接用トーチ１０１の先端部においてノズル１０７や給電チップ１０６に溶接スパッタが多く付着するため、ガスシールド効果の低下や給電チップ１０６の温度上昇が著しくなり、ワイヤ挿通孔１０６ａの偏摩耗が加速度的に進行し、給電チップ１０６の寿命が短くなると共に、溶接点の狙いずれ等が生じ、溶接部位の品質及び溶接継手強度の低下に繋がることになる。

そこで、これらの不具合を解消するために、これまで様々な強制給電方式が提案されてきた。例えば給電チップ内におけるワイヤ挿通孔の後部（基端側）に比較的広めの空間を設け、その部分に板バネや突起部を設けたり、ワイヤ挿通孔の一部を斜めに形成する等して、溶接ワイヤを一定の方向に押圧あるいは片寄らせて送給することで、給電チップのワイヤ挿通孔と溶接ワイヤとの接触点を一定に保ち、溶接電流・電圧を安定させる方式のもの（方式Ａという）がある。

また、他の方式としては、強制加圧給電を目的とした給電チップにおいて、ワイヤ挿通孔を含む先端側が軸心方向（縦方向）に２分割または複数に等分割されているもの、またその一部が軸直角方向に分割されて可動式分割片であるもの、給電チップ全体が軸心方向に沿って等分割されているもの、等分割された部分の一箇所あるいは複数箇所においてＣ形リング状の板バネやその他の固定用リングにて拘束したもの（方式Ｂという）がある。

また、強制加圧給電を目的とした給電チップのうち、ワイヤ挿通孔を含む先端側や後端側あるいは給電チップ全体が軸心方向（縦方向）に２分割または複数に等分割されている給電チップにおいて、その加圧方向が圧縮コイルバネを使用して溶接ワイヤ送給方向またはその逆方向に加圧力を作用させ、給電チップの先端外周または後端外周及びその両方あるいはその中間付近外周にテーパ形状部を有し、そのテーパ形状部と面接触する傾斜面を設けたチップホルダー、または加圧軸あるいはチップケースにて給電チップを押圧することにより、給電チップのワイヤ挿通孔が軸直角方向内方に押圧され溶接ワイヤに強制加圧給電を行う方式のもの（方式Ｃという）もある。なお、溶接用トーチに関する公報としては、例えば特許文献１がある。

特開２００３−１１２２６１号公報

しかしながら、前記方式Ａの強制加圧給電方式においては、給電チップのワイヤ挿通孔における摩耗が一方向に片寄ってしまうため、非溶接部位に対して狙いずれが生じる。また、溶接ワイヤへの給電が限られた方向からしか行われないため、比較的高い電流域における溶接作業において給電チップの温度が上昇した際に、ワイヤ挿通孔の偏摩耗の度合いが著しくなり給電チップの寿命が短くなる等の問題を有している。

また、前記方式Ｂの強制加圧給電方式においては、給電チップのワイヤ挿通孔における軸直角方向内方に作用する加圧力が一定ではなく、給電チップのワイヤ挿通孔の摩耗状況は溶接ワイヤの送給量が増加するにつれて片寄りが生じる。その結果、給電チップのワイヤ挿通孔とその先にある絶縁性及び耐摩耗性を有するチップホルダーあるいは同様の機能を有するワイヤガイド等におけるワイヤ挿通孔との間に芯ずれが生じ、溶接ワイヤの削れ粕の発生量が増大したりワイヤガイドの割れ等の問題が発生する。これらの問題は、給電チップ全体が軸心方向に沿って等分割されているものの方が顕著に表れ、また、給電チップの一部が可動式分割片になっているものについてもそれに類似した傾向にある。

さらに、前記方式Ｃの強制加圧給電方式においては、溶接ワイヤの外周が均一に押圧されていて常に中心に位置させることが可能であるため、被溶接部位に対する狙いずれはほとんどないと考えられる。しかし、給電チップへの給電は、給電チップ外周のテーパ形状部と面接触する傾斜面を有するチップホルダーまたはチップケースであったり、給電チップの後端側（基端側）に割溝及び後端外周にテーパ形状部があり、加圧軸先端内側のテーパ形状部によって給電チップが押圧される場合には、チップホルダー内側の軸直角面と給電チップ先端側の軸直角面との面接触であったりするため、圧縮コイルバネで加圧される程度の不安定な給電面の接触によって溶接電流が給電チップに供給されることになる。この場合、比較的高い電流域における溶接作業において給電チップの温度が上昇した際に、ワイヤ挿通孔の摩耗度合いが著しくなり、給電チップの寿命が短くなる等の問題を有している。

また、この方式Ｃの場合、加圧方法が圧縮コイルバネを使用し、溶接ワイヤ送給方向またはその逆方向に加圧力を作用させ、給電チップのテーパ形状部と面接触する傾斜面を設けた相手の部材から押圧されることにより、給電チップのワイヤ挿通孔が軸直角方向に押圧され溶接ワイヤへの加圧力を発生させるため、圧縮コイルバネによって溶接ワイヤ送給方向に加圧される場合には、溶接ワイヤが給電チップによって軸直角方向内方への加圧力を受けたままチップホルダーに給電チップを押し付ける方向に進むことになり、溶接ワイヤ外周における給電チップのワイヤ挿通孔から受ける実質的な加圧力より強い加圧力で押圧されることになる。この加圧力は、初期的には設定以上が溶接ワイヤに作用するが、給電チップのワイヤ挿通孔の摩耗に伴い著しく加圧力が低下する可能性も考えられる。また、溶接ワイヤ送給方向と逆方向に加圧される場合には、前述の状況とは逆に初期段階から設定加圧力を下回るものと考えられる。つまり、この方式Ｃでは、溶接ワイヤの送給速度の変化に伴い給電チップのワイヤ挿通孔が軸直角方向内方に押圧され溶接ワイヤ外周上に作用する加圧力が変動してしまうという問題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、溶接点の狙いずれがなく溶接ワイヤにおける給電点と溶接点間の距離を一定に保つことができて、溶接スパッタの発生量を大幅に軽減させたり被溶接部位における品質向上を図ること等が可能な溶接用トーチを提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、トーチボディの先端に装着されるチップボディと、該チップボディの先端に装着されチップホルダーを有する給電チップと、該給電チップを囲むように前記チップボディに装着されるノズルと、を備えた溶接用トーチであって、前記給電チップは、先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し中心部分にワイヤ挿通孔が形成されたコレットチップと、該コレットチップの外側に嵌装され先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し、前記コレットチップのワイヤ挿通孔に対して軸直角方向内方に加圧力を作用させることが可能なスプリングコレットと、を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記コレットチップが、前記チップボディに直接ネジ接続されるか、もしくはコレットチップがネジ接続可能なコレットボディを介してネジ接続されていることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記チップホルダーとスプリングコレットとの間に、絶縁性及び耐摩耗性のワイヤガイドが格納されていることを特徴とする。さらに、請求項４に記載の発明は、前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径が、前記溶接ワイヤの外径より若干小さい寸法に設定されていることを特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、前記スプリングコレットが、軸心方向の貫通孔を有し、該貫通孔の内径が前記コレットチップの外径より若干小さい寸法に設定されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記スプリングコレットが、前記チップホルダーの内面から所定寸法離間した状態でチップホルダー内に格納されていることを特徴とする。また、請求項７に記載の発明は、前記チップホルダーが、その軸心位置の先端側にワイヤ挿通孔を有し、該ワイヤ挿通孔の内径が前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径よりも大きい寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されていることを特徴とする。さらにまた、請求項８に記載の発明は、前記ワイヤガイドが、その軸心位置にワイヤ挿通孔を有し、該ワイヤ挿通孔の内径が前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径より大きい寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されていることを特徴とする。また、請求項９に記載の発明は、前記コレットチップとスプリングコレット及びチップホルダーからなる組立体が、前記コレットチップが装着されるコレットボディを介してもしくは直接チップボディに着脱可能に装着されていることを特徴とする。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、給電チップが、先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有するコレットチップと、このコレットチップの外側に嵌装されてバネ性を有してコレットチップのワイヤ挿通孔に対して軸直角方向内方に加圧力を作用させることが可能なスプリングコレットとを有するため、溶接ワイヤを常にワイヤ挿通孔の中心に位置させてコレットチップのワイヤ挿通孔と溶接ワイヤとの接触点を一定に保つことができ、溶接電流・電圧を安定させることができる。

また、コレットチップの外側に先端側が軸心方向に３分割以上で等分割され軸直角方向内方に作用する円筒状のスプリングコレットが配置されているため、コレットチップの温度上昇が軽減されると共に溶接ワイヤの送給に伴うコレットチップのワイヤ挿通孔の摩耗による軸直角方向内方に作用する加圧力を補って加圧力を最適に維持することができる。さらに、コレットチップやスプリングコレットを覆うように、絶縁性及び耐摩耗性を有するチップホルダーが装着されているため、溶接時におけるコレットチップへの熱影響を大幅に軽減したり溶接スパッタの飛来から守ることができて、溶接点の狙いずれがなく溶接ワイヤにおける給電点と接触点間の距離を一定に保つことができる。

これらにより、溶接時におけるコレットチップ（給電チップ）への熱影響を最小限に押さえることができて、コレットチップの長寿命化を図ることができ、溶接作業時における給電チップの交換頻度が少なくなり例えば溶接ロボットの稼働率を向上させることができる。加えて、溶接電流・電圧の安定化に伴い溶接スパッタの発生量を大幅に軽減させることができると共に、溶接継手強度が安定して、被溶接部位における溶接品質の向上を図ることが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、給電チップのコレットチップがチップボディに直接ネジ接続されるか、もしくはコレットボディを介してネジ接続されているため、コレットチップへのより安定した給電が可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、チップホルダーとスプリングコレットとの間に絶縁性及び耐摩耗性のワイヤガイドが格納されているため、ワイヤガイドによりコレットチップのワイヤ挿通孔と溶接ワイヤとの接触点（給電点）から溶接点までの距離を通常より長く設定できて、溶接ワイヤへの予熱効果が得られ、溶接部位への溶滴移行がより安定すると共に、溶接スパッタの発生量を軽減することができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、コレットチップのワイヤ挿通孔の内径が溶接ワイヤの外径より若干小さい寸法に設定されているため、溶接ワイヤをコレットチップのワイヤ挿通孔の中心に簡単に位置させて、コレットチップのワイヤ挿通孔と溶接ワイヤとの接触点を一定に保つことができ、溶接電流・電圧を一層安定させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明の効果に加え、スプリングコレットの貫通孔の内径がコレットチップの外径より若干小さい寸法に設定されているため、スプリングコレットによりコレットチップ先端側の外周上を均等に押圧することで、溶接ワイヤをコレットチップのワイヤ挿通孔の中心に常に位置させることができると共に、溶接ワイヤの送給に伴うコレットチップのワイヤ挿通孔の摩耗が進行しても、最適な加圧力を維持することができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５に記載の発明の効果に加え、スプリングコレットがチップホルダーの内面から所定寸法離間した状態で格納されているため、スプリングコレットが溶接時における熱影響を受け易いチップホルダー内面から離間された状態となり、コレットチップ外周面との接触部を介して溶接ワイヤから伝わる熱によるコレットチップの温度上昇を抑えることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６に記載の発明の効果に加え、チップホルダーのワイヤ挿通孔の内径がコレットチップのワイヤ挿通孔の内径よりも大きい寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されているため、溶接ワイヤのチップホルダーのワイヤ挿通孔への詰まりや溶着等を防止することができると共に、溶接時に発生する熱及び溶接スパッタの飛来からコレットチップを保護することができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、請求項３ないし７に記載の発明の効果に加え、ワイヤガイドのワイヤ挿通孔の内径がコレットチップのワイヤ挿通孔の内径より大きな寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されているため、溶接ワイヤのワイヤカイドのワイヤ挿通孔への詰まりや溶着等を防止することができると共に、ワイヤガイドがチップホルダー内において軸心方向と平行に僅かに可動することができて、溶接時にワイヤガイド及びチップホルダーの前端面に飛来する溶接スパッタが大量に付着して堆積するのを防止することができる。

また、請求項９に記載の発明によれば、請求項１ないし８に記載の発明の効果に加え、コレットチップ、スプリングコレット、チップホルダー等の各部品からなる組立体が、チップボディに着脱可能に装着されているため、各部品を予め組み立てることで得られた組立体を既存のチップボディに交換装着するだけで使用できて、組立体や溶接用トーチの汎用性を向上させることができると共に、組立体を例えば補給部品等として供給することができる。

本発明に係わる溶接用トーチの一実施形態を示す断面図 同その給電チップの拡大断面図 同溶接用トーチの分解断面図 同その分解斜視図 同コレットボディー、コレットチップ及びスプリングコレットの斜視図 同コレットチップの正面図及び側面図 同スプリングコレットの正面図及び側面図 本発明に係わる溶接用トーチの他の実施形態を示す断面図 同その給電チップの拡大断面図 同溶接用トーチの分解断面図 従来の溶接用トーチの断面図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図７は、本発明に係わる溶接用トーチの一実施形態を示している。図１〜図４に示すように、溶接用トーチ１は、トーチボディ２の先端に装着されたチップボディ３と、このチップボディ３の先端にインシュレータ４及びオリフィス５を介して装着された給電チップ６と、この給電チップ６を囲むように装着されたノズル７等を備えている。

前記トーチボディ２及びチップボディ３は、銅等の導電性材料により形成され、トーチボディ２の先端側に形成されたネジ孔２ａに、チップボディ３の基端側に設けたネジ部３ａがネジ接続されることにより、チップボディ３がトーチボディ２に着脱可能に装着（締結）されている。また、前記インシュレータ４は、軸心位置に貫通孔４ａを有して絶縁材で形成され、軸心位置に貫通孔５ａを有するオリフィス５と共にチップボディ３の外周面に嵌装されることで、ノズル７とチップボディ３を電気的に絶縁する機能を有している。なお、トーチボディ２とチップボディ３の軸心位置には、溶接ワイヤ（図１参照）等が挿通される貫通孔２ｂ、３ｂが軸心方向にそれぞれ形成されている。

前記給電チップ６は、その基端側外周に設けたネジ部１０ａが、前記チップボディ３の先端側のネジ孔３ｃにネジ接続されることにより、チップボディ３に着脱可能に装着された銅等の導電性材料からなるコレットボディ１０を有している。このコレットボディ１０の先端側に、コレットチップ１１、スプリングコレット１２、ワイヤガイド１３及びチップホルダー１４が装着されている。前記コレットボディ１０は、図５（ａ）に示すように、その基端側の外周面に取付用の前記ネジ部１０ａが設けられると共に、その先端側の内外面にはネジ孔１０ｂとネジ部１０ｃが設けられている。なお、コレットボディ１０の軸心位置にはワイヤ挿通孔１０ｄ（図２参照）が形成され、このワイヤ挿通孔１０ｄのワイヤ導入口には円錐テーパ面２０が形成されている。

このコレットボディ１０のネジ孔１０ｂに、前記コレットチップ１１の基端側外周に設けたネジ部１１ａがネジ接続されることにより、コレットボディ１０にコレットチップ１１が着脱可能に装着されている。コレットチップ１０は、銅等の導電性材料により形成され、図５及び図６に示すように、基端側に取付用の前記ネジ部１１ａが設けられ、また、先端側の外周面には軸心方向に沿って所定長さ（全長の半分以上の長さ）のすり割り１５が断面十字位置に先端側に開口する状態で設けられている。この４本のすり割り１５により、コレットチップ１１の先端側に等分割された４つの分割部１５ａが形成され、すり割り１５の隙間寸法に応じて分割部１５ａが図６（ｂ）の矢印イ方向である軸直角方向内方に変形可能、すなわち４つの分割部１５ａがバネ性を有するように形成されている。

また、コレットチップ１１は、その軸心位置にワイヤ挿通孔１６が設けられ、このワイ挿通孔１６は、基端側に設けられた径大な第１ワイヤ挿通孔１６ａと、先端側に設けられ第１ワイヤ挿通孔１６ａより径小な第２ワイヤ挿通孔１６ｂによって形成されている。そして、第１ワイヤ挿通孔１６ａの基端側であるコレットチップ１１の基端側のワイヤ導入口と、第２ワイヤ挿通孔１６ｂの第１ワイヤ挿通孔１６ａに対するワイヤ導入口には、円錐テーパ面１７がそれぞれ形成されている。なお、第１ワイヤ挿通孔１６ａの内径は、溶接ワイヤ８の外径と等しいか若干大きい寸法に設定され、第２ワイヤ挿通孔１６ｂの内径は、溶接ワイヤ８の外径より若干小さい寸法に設定されている。

前記スプリングコレット１２は、図１〜図４に示すように、コレットチップ１１の先端側に着脱可能に装着されている。このスプリングコレット１２は、図５及び図７に示すように、基端側に径大部１２ａが設けられると共に先端側の外周面には、前記コレットチップ１１と同様に、軸心方向に沿って所定長さ（全長の半分以上の長さ）のすり割り１８が断面十字位置に先端側に開口する状態で設けられている。この４本のすり割り１８により、スプリングコレット１２の先端側に等分割された４つの分割部１８ａが形成され、すり割り１８の隙間寸法に対応して分割部１８ａが図７（ｂ）の矢印イ方向である軸直角方向内方に変形可能、すなわち分割部１８ａがバネ性を有するように形成されている。

また、スプリングコレット１２は、その軸心位置に貫通孔１９が設けられている。この貫通孔１９は、基端側の径大部１９ａと、該径大部１９ａより径小な中間部１９ｂと、この中間部１９ｂにより径小な先端側の径小部１９ｃとにより形成され、径大部１９ａと中間部１９ｂ、及び中間部１９ｂと径小部１９ｃとの連結部分には、所定形状の段差が形成されている。なお、スプリングコレット１２の貫通孔１９の径小部１９ｃの内径は、コレットチップ１１の先端部の外径より若干小さい寸法に設定されている。

これにより、スプリングコレット１２の径小部１９ｃにコレットチップ１１の先端部が嵌合した際に、径小部１９ｃの内面によりコレットチップ１１の先端部の各分割部１５ａが軸直角方向内方に変形して、溶接ワイヤ８を軸方向と直行する方向に加圧するようになっている。なお、スプリングコレット１２の材質は、耐熱性の高いバネ用ステンレス鋼を基本とし、特に放熱効果を必要とする場合には、バネ性の高い銅合金が使用される。

前記ワイヤガイド１３は、後述するチップホルダー１４内に格納されてその基端側の端面がスプリングコレット１２の先端面に当接可能とされており、その軸心位置にはワイヤ挿通孔１３ａが形成されている。このワイヤ挿通孔１３ａは、ワイヤ導入口に円錐テーパ面２１が形成され、また、ワイヤ挿通孔１３ａの内径は、コレットチップ１１の前記第２ワイヤ挿通孔１６ｂの内径より若干大きい寸法に設定されている。このワイヤガイド１３は、チップホルダー１４内において、軸心方向と平行に僅かに移動できるように格納されている。なお、ワイヤガイド１３の材質は、耐摩耗性を重視した焼入れ鋼にメッキ処理または防錆処理したものか、絶縁性及び耐摩耗性を兼ね備えたセラミックスが使用される。

このワイヤガイド１３の外周面に嵌装される前記チップホルダー１４は、その基端側にネジ孔１４ａが形成され、このネジ孔１４ａが前記コレットボディ１０のネジ部１０ｃにネジ接続可能となっている。また、チップホルダー１４の内部には、前記コレットチップ１１、スプリングコレット１２及びワイヤガイド１３が嵌挿状態で格納される貫通孔１４ｂが軸心方向に形成されている。

そして、チップホルダー１４にスプリングコレット１２等が格納された状態において、図２に示すように、チップホルダー１４の貫通孔１４ｂ内面とスプリングコレット１２の外周面との間に所定の隙間２２が形成、すなわちスプリングコレット１２がチップホルダー１４の貫通孔１４ｂ内面から所定寸法離間した状態となっている。なお、チップホルダー１４の材質は、耐摩耗性を重視した焼入れ鋼にメッキ処理を施したものか、熱伝導率が低い耐熱用途のステンレス鋼または絶縁性及び耐摩耗性を兼ね備えたセラミックスが使用される。

前記ノズル７は、軸心方向の貫通孔７ｂを有する円筒形状に形成され、その基端側の内面に設けたネジ孔７ａが前記チップボディ３の基端側のネジ部３ｃにネジ接続可能となっている。また、各部品を組み立てた状態において、図１に示すように、ノズル７の内面と給電チップ６の外周面間には、ガス噴射用の所定の隙間２３が形成されている。

次に、この溶接用トーチ１の組み立て方法の一例について説明する。先ず、コレットボディ１０の先端側のネジ孔１０ｂにコレットチップ１１の基端側のネジ部１１ａをネジ接続させて、コレットボディ１０にコレットチップ１１を組み立てる。そして、チップホルダー１４の内部に、ワイヤガイド１３を嵌挿させると共にスプリングコレット１２を嵌挿させ、ワイヤガイド１３とスプリングコレット１２が嵌挿された（組み立てられた）チップホルダー１４をコレットチップ１１に嵌挿する。

このとき、チップホルダー１４の基端側のネジ孔１４ａを、コレットチップ１１が取付けられたコレットボディ１０の先端側のネジ部１０ｃにネジ接続させることにより、ワイヤガイド１３、スプリングコレット１２及びコレットチップ１１が格納されたチップホルダー１４とコレットボディ１０とが一体となった組立体が得られる。また、この組立体の組み立て時に、チップホルダー１４をコレットボディ１０に回転させつつ組み立てることにより、チップホルダー１４の内部のスプリングコレット１２及びワイヤガイド１３がコレットチップ１１側に移動する。また、この移動でスプリングコレット１２の貫通孔１９の径小部１９ｃがコレットチップ１１の先端部に嵌合することにより、径小部１９ｃでコレットチップ１１の４つの分割部１５ａが軸直角方向内方に変形させられた状態となる。これにより、給電チップ６が組み立てられる。

給電チップ６が組み立てられると、コレットボディ１０の基端側のネジ部１０ａを、チップボディ３の先端側のネジ孔３ｄにネジ接続させる。このとき、インシュレータ４とオリフィス５は、チップボディ３の先端側の外周面に嵌装させた状態とする。この状態で、ノズル７を給電チップ６側から、その中心位置に設けた貫通孔１４ｂ内に給電チップ６やオリフィス４及びインシュレータ５が位置した状態で、その基端側のネジ孔７ａをチップボディ３の基端側のネジ部３ｂにネジ接続させる。これにより、チップボディ３に、インシュレータ４、オリフィス５、給電チップ６、ノズル７が組み立てられ、この組立体のチップボディ３の基端側のネジ部３ａを、トッチボディ２の先端側のネジ孔２ａにネジ接続させることにより、組立体がトーチボディ２に締結される。

そして、トーチボディ２の基端側に装着される図示しないインナーチューブから溶接用トーチ１の各ワイヤ挿通孔内に溶接ワイヤ８を挿通してノズル７先端から突出させると共に、トーチボディ２の基端側に接続された図示しないガスホースから所定のガスを供給してノズル７の前記隙間２２から噴射することにより、溶接作業が行われる。この溶接時に、給電チップ６のワイヤ挿通孔１６、１３ａ内に位置する溶接ワイヤ８は、スプリングコレット１２により軸直角方向内方に加圧されて常時中心に位置しつつ、ワイヤガイド１３のワイヤ挿通孔１３ａの中心から押し出される状態となる。その際、スプリングコレット１２の先端部が４つの分割部１８ａに等分割されていることから、各分割部１８ａから軸直角方向内方に均一な加圧力が作用し、溶接ワイヤ８が常にワイヤ挿通孔１６の第２ワイヤ挿通孔１６ｂの軸心に位置する状態となって、例えば安定した溶接作業等が可能となる。

なお、以上の組み立て方法は、一例であって、例えば給電チップ６のスプリングコレット１２をコレットチップ１１に嵌挿させた状態で、ワイヤガイド１３が嵌挿されたチップホルダー１４をコレットボディ１０に装着する等、適宜の組み立て方法を採用することができる。また、溶接用トーチ１の使用により、給電チップ６のコレットチップ１１等が摩耗した場合は、これらを交換する必要があるが、この交換は、例えば前記組み立てと逆の手順により、給電チップ６をチップボディ３から取り外すことで行うことができ、その際、給電チップ６が５つの部品に分割形成されているため、摩耗した部品のみの交換で、再び給電チップ６が使用可能となる。

このように、前記溶接用トーチ１によれば、給電チップ６のコレットチップ１１の先端側に、すり割り１５により４分割に等分割されたバネ性を有する分割部１５ａが形成されると共に、このコレットチップ１１の外側に装着されるスプリングコレット１２もすり割り１８により４分割されてバネ性を有する分割部１８ａが形成されているため、コレットチップ１１にスプリングコレット１２を嵌装させた際に、スプリングコレット１２の分割部１８ａによりコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６に対して軸直角方向内方に加圧力を作用させることができる。その結果、溶接ワイヤ８を常にコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６の中心に位置させることができて、コレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６と溶接ワイヤ８との接触点を一定に保つことができる。

また、コレットチップ１１の外周面に先端側が軸心方向に４分割されて軸直角方向内方に作用する円筒状のスプリングコレット１２が嵌装状態で装着されているため、コレットチップ１１の温度上昇が軽減されると共に溶接ワイヤ８の送給に伴うコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６の摩耗による軸直角方向内方に作用する加圧力を補って加圧力を最適に維持することができる。さらに、コレットチップ１１やスプリングコレット１２を覆うように、絶縁性及び耐摩耗性を有するチップホルダー１４が装着されているため、溶接時におけるコレットチップ１１への熱影響を大幅に軽減したり溶接スパッタの飛来から守ることができて、溶接点の狙いずれがなく溶接ワイヤ８における給電点と接触点間の距離を一定に保つことができる。

これらにより、溶接時におけるコレットチップ１１（給電チップ６）への熱影響を最小限に押さえることができて、コレットチップ１１の長寿命化を図ることができ、溶接作業時における給電チップ６の交換頻度が少なくなり、例えば溶接ロボットの稼働率を向上させることができる。加えて、溶接電流・電圧の安定化に伴い溶接スパッタの発生量が大幅に軽減されると共に、溶接継手強度が安定して、被溶接部位における溶接品質の向上を図ることが可能となる。

また、チップホルダー１４とスプリングコレット１２との間に絶縁性及び耐摩耗性のワイヤガイド１３が格納されているため、ワイヤガイド１３によりコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６と溶接ワイヤ８との接触点（給電点）から溶接点までの距離を通常より長く設定できて、溶接ワイヤ８への予熱効果が得られ、溶接部位への溶滴移行がより安定すると共に、溶接スパッタの発生量を軽減させることができる。

さらに、コレットチップ１１の第２ワイヤ挿通孔１６ｂの内径が溶接ワイヤ８の外径より若干小さい寸法に設定されているため、溶接ワイヤ８をコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６の中心に簡単に位置させて、第２ワイヤ挿通孔１６ｂと溶接ワイヤ８との接触点を一定に保つことができ、溶接電流・電圧を一層安定させることができると共に、コレットチップ１１の基端側がネジ接続によりコレットボディ１０を介してチップボディ３に締結されているため、コレットチップ１１への安定した給電が可能となる。

また、スプリングコレット１２の径小部１９ｃの内径がコレットチップ１１の先端側の外径より若干小さい寸法に設定されているため、スプリングコレット１２によりコレットチップ１１の先端側外周面を均等に押圧することで、溶接ワイヤ８をコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６の中心に常に位置させることができると共に、溶接ワイヤ８の送給に伴うコレットチップ１１のワイヤ挿通孔１６の摩耗が進行しても、最適な加圧力を維持することができる。また、スプリングコレット１２が、チップホルダー１４の内面から隙間２２を有して所定寸法離間した状態で格納されているため、スプリングコレット１２が溶接時における熱影響を受け易いチップホルダー１４の内面から離間された状態となり、溶接ワイヤ８との接触部から伝わる熱によるコレットチップ１１の温度上昇を抑えることができる。

さらにまた、ワイヤガイド１３のワイヤ挿通孔１３ａの内径が、コレットチップ１１（給電チップ６）のワイヤ挿通孔１６の内径より大きな寸法に設定されると共に、ワイヤ導入口が円錐テーパ面２１で形成されているため、溶接ワイヤ８のワイヤカイド１３のワイヤ挿通孔１３ａへの詰まりや溶着等を防止することができる。また、ワイヤガイド１３がチップホルダー１４内において軸心方向と平行に僅かに可動することができるため、溶接時にワイヤガイド１３及びチップホルダー１４の前端面に飛来する溶接スパッタが大量に付着して堆積するのを防止することができる。

また、コレットボディ１０、コレットチップ１１、スプリングコレット１２、ワイヤガイド１３、チップホルダー１４等の各部品からなる組立体が、チップボディ３にネジ接続により着脱可能に装着されているため、各部品を予め組み立てることで得られた組立体を既存のチップボディ３に交換装着するだけで、上記各効果を得ることができて、汎用性に優れた溶接用トーチ１を得ることが可能になると共に、組立体を一つの商品や補給部品として例えば販売（供給）することができる。

図８〜図１０は、上記実施形態の変形例を示している。以下、この変形例について、前記実施形態と同一部位には、同一符号を付して説明する。この変形例の特徴は、前記コレットボディ１０をコレットチップ１１に一体化すると共に、前記給電チップ６のワイヤガイド１３を省略した点にある。すなわち、コレットチップ１１の基端側の外周面にネジ部１１ａを形成すると共に中間部の外周面にネジ部１１ｂを形成し、かつこの中間部より先端側に４本の前記すり割りによるバネ性を有する４つの分割部１５ａを形成する。また、コレットチップ１１の軸心位置には、基端側の第１ワイヤ挿通孔１６ａと先端側の第２ワイヤ挿通孔１６ｂからなるワイヤ挿通孔１６を設ける。

さらに、前記チップホルダー１４の先端側に、前記ワイヤガイド１３のワイヤ挿通孔１３ａに代えて溶接ワイヤ８の外径と略同一内径のワイヤ挿通孔１４ｃを形成し、その基端側の貫通孔１４ｂ内に前記スプリングコレット１２やコレットチップ１１が格納可能となっている。このとき、チップホルダー１４の先端側に所定長さ（例えば前記ワイヤガイド１３のワイヤ挿通孔１３ａの長さと略同一）で一体形成されるワイヤ挿通孔１４ｃは、そのワイヤ導入口に円錐テーパ面２４が形成されている。また、チップホルダー１４の基端側のネジ孔１４ａには、前記コレットチップ１１のネジ部１１ｂがネジ接続可能となっている。

この変形例においても、４つの分割部１５ａ、１８ａを有するコレットチップ１１や前記実施形態と同様に形成されたスプリングコレット１２により、前記実施形態と同様の作用効果が得られる他に、チップホルダー１４のワイヤ挿通孔１４ｃの内径が、コレットチップ１１の第２ワイヤ挿通孔１６ｂの内径よりも大きい寸法に設定されると共に、ワイヤ導入口が円錐テーパ面２４で形成されているため、溶接ワイヤ８のチップホルダー１４のワイヤ挿通孔１４ｃへの詰まりや溶着等を防止することができると共に、溶接時に発生する熱及び溶接スパッタの飛来からコレットチップ１４を保護できるとういう作用効果が得られる。

また、前記ワイヤガイド１３やコレットボディ１０が不要となり、給電チップ６の部品点数を削減したり組み立てや分解の工数を低減させて、安価な給電チップ６が得られると共に、給電チップ６のコレットチップ１１のネジ部１０ａをチップボディ３のネジ孔３ｃに直接ネジ接続できて、給電をより一層安定させることができるという作用効果を得ることもできる

なお、上記実施形態においては、コレットチップ１１とスプリングコレット１２の先端側に、それぞれ４本のすり割り１５、１８を設けて４つのバネ性を有する分割部１５ａ、１８ａを形成したが、本発明はこの構成に限定されず、３本のすり割りや５本以上のすり割りを設けて、３つ以上の分割部を形成して良いし、コレットチップ１１とスプリングコレット１２のすり割りの数を同一ではなく、３つ以上で互いに異ならせることもできる。

また、上記実施形態における、給電チップ６の各部品の形状、給電チップ６のチップボディ３への取付構造あるいはチップボディ３のトーチボディ２への取付構造等は一例であって、例えば給電チップ６をチップボディ３にワンタッチ式で取付け可能な取付構造とする等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更することができる。

本発明は、半自動トーチ、ＴＩＧトーチ、空冷ロボットトーチ、水冷ロボットトーチ、自動機用トーチ、自動ＴＩＧトーチ等、全ての溶接用トーチに利用できる。

１・・・・・・・・・・溶接用トーチ
２・・・・・・・・・・トーチボディ
３・・・・・・・・・・チップボディ
４・・・・・・・・・・インシュレータ
５・・・・・・・・・・オリフィス
６・・・・・・・・・・給電チップ
７・・・・・・・・・・ノズル
８・・・・・・・・・・溶接ワイヤ
１０・・・・・・・・・コレットボディ
１０ｄ・・・・・・・・ワイヤ挿通孔
１１・・・・・・・・・コレットチップ
１２・・・・・・・・・スプリングコレット
１３・・・・・・・・・ワイヤガイド
１３ａ・・・・・・・・ワイヤ挿通孔
１４・・・・・・・・・チップホルダー
１４ｃ・・・・・・・・ワイヤ挿通孔
１５、１８・・・・・・すり割り
１５ａ、１８ａ・・・・分割部
１６・・・・・・・・・ワイヤ挿通孔
１６ａ・・・・・・・・第１ワイヤ挿通孔
１６ｂ・・・・・・・・第２ワイヤ挿通孔
１７・・・・・・・・・円錐テーパ面
１９・・・・・・・・・貫通孔
１９ａ・・・・・・・・径大部
１９ｂ・・・・・・・・中間部
１９ｃ・・・・・・・・径小部
２０、２１、２４・・・円錐テーパ面
２２、２３・・・・・・隙間

Claims (9)

1. トーチボディの先端に装着されるチップボディと、該チップボディの先端に装着されチップホルダーを有する給電チップと、該給電チップを囲むように前記チップボティに装着されるノズルと、を備えた溶接用トーチであって、
   前記給電チップは、先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し中心部分にワイヤ挿通孔が形成されたコレットチップと、該コレットチップの外側に嵌装され先端側が３分割以上で等分割されてバネ性を有し、前記コレットチップのワイヤ挿通孔に対して軸直角方向内方に加圧力を作用させることが可能なスプリングコレットと、を有することを特徴とする溶接用トーチ。
2. 前記コレットチップは、前記チップボディに直接ネジ接続されるか、もしくはコレットチップがネジ接続可能なコレットボディを介してネジ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用トーチ。
3. 前記チップホルダーとスプリングコレットとの間に、絶縁性及び耐摩耗性のワイヤガイドが格納されていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用トーチ。
4. 前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径は、前記溶接ワイヤの外径より若干小さい寸法に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接用トーチ。
5. 前記スプリングコレットは、軸心方向の貫通孔を有し、該貫通孔の内径が前記コレットチップの外径より若干小さい寸法に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接用トーチ。
6. 前記スプリングコレットは、前記チップホルダーの内面から所定寸法離間した状態でチップホルダー内に格納されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接用トーチ。
7. 前記チップホルダーは、その軸心位置の先端側にワイヤ挿通孔を有し、該ワイヤ挿通孔の内径が前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径よりも大きい寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の溶接用トーチ。
8. 前記ワイヤガイドは、その軸心位置にワイヤ挿通孔を有し、該ワイヤ挿通孔の内径が前記コレットチップのワイヤ挿通孔の内径より大きい寸法に設定されると共に、該ワイヤ挿通孔のワイヤ導入口が円錐テーパ面で形成されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の溶接用トーチ。
9. 前記コレットチップとスプリングコレット及びチップホルダーからなる組立体が、前記コレットチップが装着されるコレットボディを介してもしくは直接前記チップボディに着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の溶接用トーチ。

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