JP2011224586A - アーク溶接用トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】 シールドガスの噴出特性、フィラーワイヤ狙い位置の調整性、および汎用性が高いアーク溶接用トーチを提供する。
【解決手段】 トーチノズル１の先端部が指向する領域に向けてフィラーワイヤを繰り出すフィラーガイド２０を備えたアーク溶接用トーチＡ１は、トーチ１とフィラーガイド２０とを個別に被装し、かつ、これらを連結する連結手段３（ブラケット部材３０およびカバー部材３１）を備える。ブラケット部材３０は、トーチ１およびフィラーガイド２０をたとえばクランプ式に連結する。シールドガス供給路は、トーチ１内だけでなく、カバー部材３１とトーチ１との間、さらにはカバー部材３１とフィラーガイド２０との間にも形成され、シールドガスの噴出を安定させる。フィラーワイヤの狙い位置は、トーチ１とフィラーガイド２０との相対的な位置変更により調整される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接ワイヤとともにフィラーワイヤを用いるアーク溶接用トーチに関する。

従来のアーク溶接用トーチには、消耗電極としての溶接ワイヤ（第１溶接ワイヤ）を繰り出す給電チップと、この給電チップが指向する母材の溶接領域に向けてフィラーワイヤ（第２溶接ワイヤ）を繰り出すガイド部材と、ノズルカバーとを備えたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。このトーチにおいては、給電チップおよびガイド部材がノズルカバーによって被装されている。ノズルカバーは、楕円筒状に形成されている。ノズルカバーの内部において給電チップ周辺およびガイド部材周辺の空間は、シールドガス供給路として用いられる。

上記アーク溶接用トーチでは、溶接ワイヤと母材との間にアークが発生し、このアークによって母材の溶接領域に溶融池が形成され、この溶融池に対してフィラーワイヤが挿入される。このような溶接中、ノズルカバーの先端開口からは、シールドガスが噴出する。シールドガスは、アークおよび溶融池を覆い、溶接雰囲気を大気から遮蔽する。

しかしながら、上記従来のアーク溶接用トーチでは、ノズルカバーの内部に、給電チップおよびガイド部材といった２つの部材を配置した上でシールドガス供給路が形成されるので、ノズルカバー内のシールドガスの流れに対する抵抗が大きく、シールドガスの噴出が安定しないおそれがある。シールドガスの噴出が安定しないと、溶接ビードを高品位に形成することができなくなる。

シールドガスの噴出を安定させるには、シールドガスの供給量を増大させればよいが、そうするとランニングコストが高くなる。シールドガスが噴出するノズルカバーの先端開口は、上記２つの部材が配置されるために楕円環状となり、隙間が比較的大きい。これによっても、上記ノズルカバーでは、シールドガスの噴出量が多くなるので、ランニングコストの点で不利である。

上記ノズルカバーは、対応する給電チップおよびガイド部材を適切な間隔に保持した上で一体的に被装した構造になるので、汎用部品として用いることができない。また、給電チップおよびガイド部材の間隔を調節して溶接ワイヤに対するフィラーワイヤの狙い位置を調整するには、そのための特別な機構が別途必要となり、フィラーワイヤの狙い位置を簡単に調整することができない。

特開２００８−５５５０６号公報

本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、シールドガスの噴出特性、フィラーワイヤ狙い位置の調整性、および汎用性を高めることができるアーク溶接用トーチを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供されるアーク溶接用トーチは、消耗電極としての溶接ワイヤを先端部から繰り出すトーチノズルと、このトーチノズルの先端部が指向する領域に向けてフィラーワイヤを繰り出すフィラーワイヤ繰り出し手段とを備えたアーク溶接用トーチであって、上記トーチノズルと上記フィラーワイヤ繰り出し手段とを個別に被装し、かつ、これらを連結する連結手段を備えていることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記トーチノズルは、上記溶接ワイヤを第１軸線方向に案内するとともに溶接電流を供給する給電チップ部と、この給電チップ部を囲繞するとともに第１軸線方向先端側の開口から上記溶接ワイヤを突出させる円筒状外套部とを有し、上記フィラーワイヤ繰り出し手段は、上記フィラーワイヤを第２軸線方向に案内する管状のフィラーガイドと、このフィラーガイドの第２軸線方向先端側から上記領域に向けて上記フィラーワイヤを突出させるガイドチップとを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１軸線は直線状であり、上記フィラーガイドの上記第２軸線方向基端側は、上記第１軸線に対して平行に配置される一方、上記フィラーガイドの上記第２軸線方向先端側は、先端に近づくにつれて上記第１軸線に近づくように延びている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記連結手段は、上記円筒状外套部に対してクランプ式に連結されるのと同時に、上記フィラーガイドに対してクランプ式に連結されるブラケット部材を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ブラケット部材は、上記円筒状外套部が上記第１軸線方向に内挿される第１の孔と、この第１の孔に対して径方向に位置し、上記フィラーガイドが上記第２軸線方向に内挿される第２の孔と、上記第１の孔と上記第２の孔との間に形成され、これら第１および第２の孔に連通するとともにネジ孔が設けられたスリットとを有し、このブラケット部材は、上記ネジ孔にネジを締結すると、上記スリットが押圧されて上記第１および第２の孔が縮径するように構成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記円筒状外套部および上記フィラーガイドのうち少なくともいずれか一方は、上記ブラケット部材に対して軸線方向の位置調節が可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記連結手段はさらに、上記円筒状外套部および上記フィラーガイドの双方を全体的に囲繞するカバー部材を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記カバー部材は、上記第１軸線および上記第２軸線を含む面を境界として分割可能な第１部材および第２部材を有し、上記第１部材および上記第２部材は、上記ブラケット部材に取り付けられることにより互いに合体し、上記円筒状外套部および上記フィラーガイドのそれぞれを個別に囲う第１および第２の円柱状内面部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記給電チップ部と上記円筒状外套部との間には、第１シールドガス供給路が形成されるとともに、上記円筒状外套部とこれに対応する上記第１の円柱状内面部との間には、第２シールドガス供給路が形成される。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記フィラーガイドとこれに対応する上記第２の円柱状内面部との間にはさらに、第３シールドガス供給路が形成される。

本発明によれば、一般的なシングルトーチに対し、たとえばカバー部材が取り付けられたブラケット部材を介してフィラーワイヤ繰り出し手段をクランプ式に連結することができる。カバー部材は、たとえばブラケット部材に取り付けられて互いに合体し、トーチノズルおよびフィラーワイヤ繰り出し手段を個別に被装する第１部材と第２部材とによって構成することができる。このようなブラケット部材およびカバー部材は、様々な寸法のトーチノズルおよびフィラーワイヤ繰り出し手段に対応し、汎用的に用いることができる。シールドガスは、たとえばトーチノズルの円筒状外套部と給電チップ部との間に形成された第１シールドガス供給路から噴出するとともに、これとは別にカバー部材とトーチノズルとの間に形成された第２シールドガス供給路からも噴出可能である。これにより、シールドガスは、十分な噴出量で安定して噴出させられる。フィラーワイヤの狙い位置を調整するには、たとえばブラケット部材に対してトーチノズルあるいはフィラーワイヤ繰り出し手段の連結する位置を調整しながらこれらをクランプ式に連結すればよい。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るアーク溶接用トーチの第１実施形態を示す断面図である。 図１のアーク溶接用トーチに含まれるトーチノズルの断面図である。 図１のアーク溶接用トーチに含まれるフィラーワイヤ繰り出し手段の断面図である。 図１のアーク溶接用トーチに含まれるブラケット部材の上面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図１のアーク溶接用トーチに含まれるカバー部材の上面図である。 図６に示すカバー部材の側面図である。 本発明に係るアーク溶接用トーチの第２実施形態を示す断面図である。 図８のアーク溶接用トーチに含まれるカバー部材の側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜７は、本発明に係るアーク溶接用トーチの第１実施形態を示している。本実施形態のアーク溶接用トーチＡ１は、いわゆるＭＩＧ溶接あるいはＭＡＧ溶接といった消耗電極式のガスシールドアーク溶接に適用される。

図１に示すように、アーク溶接用トーチＡ１は、消耗電極としての溶接ワイヤ（図示略）を繰り出すトーチ１と、これとは別にフィラーワイヤ（図示略）を繰り出すフィラーワイヤ繰り出し手段２と、これらトーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２を連結する連結手段３とを備える。図２に示すように、トーチ１は、既知のシングルトーチと同一の構成要素を有し、給電チップ部１０を円筒状外套部１１の内部に備えて構成される。図３に示すように、フィラーワイヤ繰り出し手段２は、フィラーガイド２０の先端にガイドチップ２１を備えて構成される。図４〜７に示すように、連結手段３は、ブラケット部材３０およびカバー部材３１を備えて構成される。カバー部材３１は、互いに分割可能な第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂからなる。

トーチ１は、円管状のトーチボディ１２の先端に接続されており、このトーチボディ１２内を通って送給されてくる溶接ワイヤを直線状の第１軸線Ｓ１に沿って案内しながら溶接点Ｐ１に向けて繰り出す。

図２に示すように、トーチ１の給電チップ部１０は、第１チップボディ１００、オリフィス部材１０１、第２チップボディ１０２、および給電チップ１０３を備えて構成される。

第１チップボディ１００は、銅などの導電性材料からなり、円管状に形成されている。第１チップボディ１００の基端は、螺合締結によってトーチボディ１２の先端に固定される。これにより、第１チップボディ１００の内部には、トーチボディ１２から送給されてくる溶接ワイヤが挿通する。第１チップボディ１００の第１軸線Ｓ１方向中心部には、その第１軸線Ｓ１周りに並んで複数のガス噴出口１００Ａが形成されている。図示しないガスボンベから供給されたシールドガスは、トーチボディ１２から第１チップボディ１００の内部を通り、ガス噴出口１００Ａから第１チップボディ１００の外部に噴出する。

オリフィス部材１０１は、略円筒状に形成されており、ガス噴出口１００Ａを外方から覆うように第１チップボディ１００の第１軸線Ｓ１方向中心部に固定される。オリフィス部材１０１には、ガス噴出口１００Ａに通じる内部空間１０１Ａが形成される。オリフィス部材１０１の第１軸線Ｓ１方向中心部には、内部空間１０１Ａと外部とに連通する複数のオリフィス１０１Ｂが第１軸線Ｓ１周りに並んで形成されている。これにより、ガス噴出口１００Ａから噴出したシールドガスは、オリフィス部材１０１の内部空間１０１Ａおよびオリフィス１０１Ｂを通って外部に噴出する。

第２チップボディ１０２は、銅などの導電性材料からなり、円筒状に形成されている。第２チップボディ１０２の基端は、螺合締結によって第１チップボディ１００の先端に固定される。

給電チップ１０３は、たとえば銅タングステン、クローム銅、ベリリウム銅、導電性セラミックス、あるいはステンレスといった導電性材料からなり、円筒状に形成されている。給電チップ１０３の第１軸線Ｓ１方向基端側には、テーパ孔１０３Ａが形成されており、その第１軸線Ｓ１方向中心部から先端までの内径は、第２チップボディ１０２の内径より小さくなっている。給電チップ１０３の基端は、螺合締結によって第２チップボディ１０２の先端に固定される。この給電チップ１０３には、図示しない電源装置から所定レベルの電圧が印加される。これにより、給電チップ１０３の内部においては、第２チップボディ１０２からの溶接ワイヤが縮径して給電チップ１０３の内面に接しながら挿通し、給電チップ１０３の先端からは、第１軸線Ｓ１に合致して溶接ワイヤが突出する。溶接ワイヤには、給電チップ１０３を介してアーク発生のための溶接電流が流れる。

図２に示すように、トーチ１の円筒状外套部１１は、絶縁ブッシュ１１０およびノズル１１１を備えて構成される。

絶縁ブッシュ１１０は、電気絶縁性の材料を用いて円筒状に形成されており、その内部に第１チップボディ１００が通挿される。絶縁ブッシュ１１０は、連結手段３に対して直接固定される固定部１１０Ａと、この固定部１１０Ａと第１軸線Ｓ１の方向に隣接し、固定部１１０Ａよりも大径の外周をもつフランジ部１１０Ｂと、固定部１１０Ａに対してフランジ部１１０Ｂとは反対側に設けられ、ノズル１１１が接続される接続部１１０Ｃとを有する。固定部１１０Ａは、所定の外径寸法をもち、外周面が円柱面状に形成されている。フランジ部１１０Ｂは、螺合締結によってトーチボディ１２の先端に固定される。固定部１１０Ａ側となるフランジ部１１０Ｂの端面には、固定部１１０Ａに固定された連結手段３の一部が当接する。これにより、トーチ１は、連結手段３に対して第１軸線Ｓ１方向に位置決め固定される。接続部１１０Ｃには、螺合締結によってノズル１１１の基端側が固定される。

ノズル１１１は、円筒状に形成されており、第１チップボディ１００、オリフィス部材１０１のオリフィス１０１Ｂが設けられた部分、第２チップボディ１０２、および給電チップ１０３といった給電チップ部１０の大部分の外径よりも大きな内径をもつ。これにより、ノズル１１１の内周面と給電チップ部１０との間には、断面円環状の第１シールドガス供給路Ｇ１が形成される。第１シールドガス供給路Ｇ１には、オリフィス１０１Ｂを介してシールドガスが供給される。ノズル１１１の先端開口には、給電チップ１０３の先端が位置する。これにより、ノズル１１１の先端開口には、第１シールドガス供給路Ｇ１から外部に通じる円環状の隙間１１１Ａが形成され、シールドガス供給路Ｇ１を通ってきたシールドガスは、その円環状の隙間１１１Ａから噴出する。

フィラーワイヤ繰り出し手段２は、たとえば図示しないコンジットチューブの先端に接続されており、このチューブ内を通って送給されてくるフィラーワイヤを屈曲した第２軸線Ｓ２に沿って案内する。このフィラーワイヤ繰り出し手段２は、母材に対してアーク溶接用トーチＡ１が移動する方向を溶接方向Ｆとした場合、溶接点Ｐ１より溶接方向Ｆ後方側の狙い位置Ｐ２に向けてフィラーワイヤを繰り出す。

図３に示すように、フィラーワイヤ繰り出し手段２のフィラーガイド２０は、ガイドアダプタ２００およびガイド部材２０１を備えて構成される。

ガイドアダプタ２００は、円筒状の第１接続部材２００Ａおよび第２接続部材２００Ｂからなる。第１接続部材２００Ａは、螺合締結によりガイド部材２０１の第２軸線Ｓ２方向基端側に対して直接固定される。第２接続部材２００Ｂは、螺合締結によって第１接続部材２００Ａの第２軸線Ｓ２方向基端側に固定され、図示しないコンジットチューブの先端を第１接続部材２００Ａに接続している。これにより、ガイドアダプタ２００の内部には、コンジットチューブから送給されてくるフィラーワイヤが挿通する。

ガイド部材２０１は、たとえばステンレス製であり、第２軸線Ｓ２に沿って屈曲した管からなる。ガイド部材２０１の第２軸線Ｓ２方向基端側には、テーパ孔２０１Ａが形成されており、そのテーパ孔２０１Ａから第２軸線Ｓ２方向先端までの内径は、ガイドアダプタ２００の内径より小さくなっている。ガイド部材２０１の第２軸線Ｓ２方向先端には、螺合締結によってガイドチップ２１が接続される。

ガイドチップ２１は、電気絶縁性の材料を用いて円筒状に形成されている。ガイドチップ２１の内部には、第２軸線Ｓ２方向基端側から先端側へと進むにつれて漸次小径となるテーパ孔２１０が形成されている。これにより、ガイドチップ２１の内部には、ガイド部材２０１からのフィラーワイヤが縮径しながら挿通し、ガイドチップ２１の先端からは、第２軸線Ｓ２に合致してフィラーワイヤが突出する。

図１に示すように、連結手段３のブラケット部材３０は、円筒状外套部１１の絶縁ブッシュ１１０およびフィラーガイド２０のガイドアダプタ２００をクランプ式に連結するものである。図４に示すように、ブラケット部材３０は、絶縁ブッシュ１１０の固定部１１０Ａを第１軸線Ｓ１方向に内挿可能な第１の孔３００と、ガイドアダプタ２００の第１接続部材２００Ａを第２軸線Ｓ２方向に内挿可能な第２の孔３０１と、これら第１および第２の孔３００，３０１に対して連通するスリット３０２と、スリット３０２を貫くように形成されたネジ孔３０３と、カバー部材３１が取り付けられる一対の延出部３０４（図１および図５参照）とを備えて構成される。

第１および第２の孔３００，３０１は、固定部１１０Ａおよび第１接続部材２００Ａの外径に応じた筒状の孔であり、互いに径方向に離れている。ネジ孔３０３に対してネジ３０５が締結されない状態において、第１および第２の孔３００，３０１の内径は、固定部１１０Ａおよび第１接続部材２００Ａの外径よりも若干大きくなっている。スリット３０２は、第１および第２の孔３００，３０１の間に形成され、これらの中心同士を結ぶ径方向に延びている。スリット３０２の両端は、第１および第２の孔３００，３０１の内面一部を切り開くようにして形成されている。一対の延出部３０４は、スリット３０２の近傍から第１および第２の孔３００，３０１の中心軸方向に延出している。これらの延出部３０４には、図６に示すネジ３０６を締結してカバー部材３１（第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂ）を取り付けるためのネジ孔３０４Ａが設けられている。

スリット３０２に対応するネジ孔３０３は、スリット３０２の内壁面に対して垂直に貫通するように形成されている。このネジ孔３０３には、スリット３０２を貫通してネジ３０５が締結される。そうすると、スリット３０２の内壁面が互いに近づく方向に、あるいは接触するまで押圧され、その結果、第１および第２の孔３００，３０１の内径が小さくなる。このとき、図１に示すように、第１および第２の孔３００，３０１に対して固定部１１０Ａおよび第１接続部材２００Ａが内挿されていると、固定部１１０Ａおよび第１接続部材２００Ａが第１および第２の孔３００，３０１の内面に密接して挟持される。これにより、ブラケット部材３０は、トーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２を互いに同時連結する。その際、第１の孔３００の縁部周辺には、フランジ部１１０Ｂの端面が当接することにより、トーチ１は、ブラケット部材３０に対して第１軸線Ｓ１方向に位置決めされる。一方、フィラーワイヤ繰り出し手段２は、第１接続部材２００Ａが第２の孔３０１に対して強固に固定されるまでは第２軸線Ｓ２方向にある程度移動可能である。そのため、フィラーワイヤ繰り出し手段２は、ブラケット部材３０に対して第２軸線Ｓ２方向に移動調整しながら位置決め可能である。このようなブラケット部材３０に対してトーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２が連結されると、トーチ１の第１軸線Ｓ１方向に対してフィラーガイド２０の第２軸線Ｓ２方向基端側が常に一定の間隔で平行に配置される一方、その第２軸線Ｓ２方向先端側は、先端に近づくにつれて第１軸線Ｓ１に近づくように延びる。

連結手段３のカバー部材３１は、円筒状外套部１１およびフィラーガイド２０の双方全体を囲うとともに、これらを個別に分けて囲うものである。カバー部材３１は、トーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２をブラケット部材３０に連結した後、延出部３０４に取り付けられる第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂ（図７参照）を備えて構成される。

第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂは、トーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２がブラケット部材３０に連結された状態において、第１軸線Ｓ１および第２軸線Ｓ２を含む面を境界として分割・合体可能であり、互いに対称的な形状をもつ。図７に示すように、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂのそれぞれは、円筒状外套部１１を囲う第１の円柱状内面部３１０と、フィラーガイド２０を囲う第２の円柱状内面部３１１と、ブラケット部材３０の延出部３０２に対応する段部３１２と、段部３１２に形成されたネジ孔３１３と、第１および第２の円柱状内面部３１０，３１１のそれぞれにシールドガスを導く第１および第２のシールドガス導入路３１４，３１５とを有する。第１部材３１Ａには、第１および第２のシールドガス導入路３１４，３１５を外部に連通させる連通孔３１６，３１７が設けられている。

第１の円柱状内面部３１０は、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂが分割された状態では半円柱状の面をなす。第１の円柱状内面部３１０は、トーチ１が連結されたブラケット部材３０に対して第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂを取り付けると、図１に示すように、互いに一体となって第１軸線Ｓ１を中心軸とした円筒状の内部空間を形成する。この内部空間には、トーチ１のノズル１１１の大部分が隙間をあけて収まる。内部空間の第１軸線Ｓ１方向基端側は、ブラケット部材３０の第１の孔３００にトーチ１の固定部１１０Ａが挟持されることで封止される。第１の円柱状内面部３１０の先端からは、ノズル１１１の先端が溶接点Ｐ１に向けて突出する。これにより、ノズル１１１の外周面と第１の円柱状内面部３１０との間には、断面円環状の第２シールドガス供給路Ｇ２が形成される。

第２の円柱状内面部３１１は、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂが分割された状態では基端側が半円柱状の面をなし、先端側が半円錐状の面をなす。第２の円柱状内面部３１１は、フィラーワイヤ繰り出し手段２が連結されたブラケット部材３０に対して第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂを取り付けると、図１に示すように、互いに一体となって第２軸線Ｓ２を中心軸とした略円筒状の内部空間を形成する。この内部空間には、フィラーワイヤ繰り出し手段２のガイド部材２０１の大部分が隙間をあけて収まる。内部空間の第２軸線Ｓ２方向基端側は、ブラケット部材３０の第２の孔３０１にフィラーワイヤ繰り出し手段２の第１接続部材２００Ａが挟持されることで封止される。第２の円柱状内面部３１１の先端からは、ガイド部材２０１の先端がフィラーワイヤの狙い位置Ｐ２に向けて突出する。これにより、ガイド部材２０１の外周面と第２の円柱状内面部３１１との間には、断面円環状の第３シールドガス供給路Ｇ３が形成される。このような第１および第２の円柱状内面部３１０，３１１の間には、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂが合体すると互いに当接する端面３２０が形成されている。この端面３２０が当接することにより、第１の円柱状内面部３１０による内部空間と第２の円柱状内面部３１１による内部空間とが仕切られる。

段部３１２は、第１の円柱状内面部３１０の基端側と第２の円柱状内面部３１０の基端側との間に形成されている。段部３１２は、ブラケット部材３０の延出部３０４に対応し、端面３２０より段落ちしている。段部３１２の両端は、第１および第２の円柱状内面部３１０，３１１に連続している。図１に示すようにトーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２がブラケット部材３０に連結された状態において、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂの段部３１２は、互いに一体となって一対の延出部３０４を嵌入可能な凹嵌部を形成する。この凹嵌部に一対の延出部３０４を嵌入した後、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂのネジ孔３１３および延出部３０４のネジ孔３０４Ａにネジ３０６が締結される。そうすると、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂが第１軸線Ｓ１および第２軸線Ｓ２を含む面を境界として合体し、第１の円柱状内面部３１０によってノズル１１１が覆われるとともに、第２の円柱状内面部３１１によってガイド部材２０１が覆われる。

第１および第２のシールドガス導入路３１４，３１５は、端面３２０に対して溝状に形成されている。第１のシールドガス導入路３１４は、第１の円柱状内面部３１０のみに連通している。第２のシールドガス導入路３１５は、第２の円柱状内面部３１１のみに連通している。図１に示すようにトーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２がブラケット部材３０に連結された状態において、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂをブラケット部材３０に取り付けて合体させると、第１のシールドガス導入路３１４は、連通孔３１６から第２シールドガス供給路Ｇ２へと続く孔を形成する。これにより、ガスボンベから供給されたシールドガスは、連通孔３１６から第１のシールドガス導入路３１４による孔を通り、第２シールドガス供給路Ｇ２へと導かれる。一方、第２のシールドガス導入路３１５は、連通孔３１７から第３シールドガス供給路Ｇ３へと続く孔を形成する。これにより、ガスボンベから供給されたシールドガスは、連通孔３１７から第２のシールドガス導入路３１５による孔を通り、第３シールドガス供給路Ｇ３へと導かれる。

次に、上記アーク溶接用トーチＡ１の作用について説明する。

図１に示すように、トーチ１は、図示しない溶接ロボットにより母材表面に対して溶接ワイヤが所定の突き出し長さｙになるように支持され、溶接方向Ｆに所定の速度で移動させられる。

その際、溶接ワイヤと母材との間にアークが発生し、このアークによって母材の溶接点Ｐ１周辺に溶融池（溶接ワイヤと母材とが溶けて溜まった部分）が形成される。

一方、フィラーワイヤは、連結手段３を介してトーチ１に連結されたフィラーワイヤ繰り出し手段２により狙い位置Ｐ２に向けて突き出され、溶接点Ｐ１周辺に形成された溶融池に対して挿入される。なお、狙い位置Ｐ２は、高速溶接になるほど溶接点Ｐ１から溶接方向Ｆ反対側の遠い位置に設定され、高溶着溶接になるほど溶接点Ｐ１に対して近い位置に設定される。溶接点Ｐ１に対する狙い位置Ｐ２の設定距離ｘは、溶接点Ｐ１からたとえば２〜５ｍｍ程度の範囲内とされる。

このとき、トーチ１の先端からは、第１シールドガス供給路Ｇ１を通ってきたシールドガスが溶接点Ｐ１の周りに噴出する。また、第１の円柱状内面部３１０に対応するカバー部材３１の先端部分からは、第２シールドガス供給路Ｇ２を通ってきたシールドガスが溶接点Ｐ１の周りに噴出する。これらの第１シールドガス供給路Ｇ１および第２シールドガス供給路Ｇ２は、断面円環状の空間になっている。そのため、溶接点Ｐ１の周りには、円筒状の二重壁をなすようにシールドガスが噴出する。このシールドガスは、アークとともに溶融池を覆い、溶接雰囲気を大気から遮蔽する。これにより、シールドガスが十分な噴出量で安定して噴出させられ、ランニングコストの低減が図られる。この第２シールドガス供給路Ｇ２を流れるシールドガスは、ノズル１１１を冷却する作用も果たす。

このときまた、第２の円柱状内面部３１１に対応するカバー部材３１の先端部分からは、第３シールドガス供給路Ｇ３を通ってきたシールドガスがフィラーワイヤの狙い位置Ｐ２周辺に噴出する。第３シールドガス供給路Ｇ３は、第１シールドガス供給路Ｇ１や第２シールドガス供給路Ｇ２に対して仕切られた比較的狭い空間になっている。この第３シールドガス供給路Ｇ３からのシールドガスは、アークが消弧した後でフィラーワイヤが挿入される溶融池の冷却促進部分を大気から遮蔽する。これによっても、シールドガスが無駄なく安定して噴出させられるほか、健全な溶接ビードを形成することができる。この第３シールドガス供給路Ｇ３を流れるシールドガスは、フィラーガイド２０を冷却する作用も果たす。

上記のようにして溶接方向Ｆに移動させられるトーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２は、これらの大部分がカバー部材３１により保護されるので、変形や損傷を生じるおそれがなく、フィラーワイヤの狙い位置Ｐ２を適正に保つことができる。

上記アーク溶接用トーチＡ１は、次のようにして組み立てられる。

まず、作業者は、ブラケット部材３０の第１の孔３００に対してトーチ１を挿入するとともに、このトーチ１の先端側にガイドチップ２１が位置するように、ブラケット部材３０の第２の孔３０１に対してフィラーワイヤ繰り出し手段２を挿入する。

次に、作業者は、トーチ１のフランジ部１１０Ｂをブラケット部材３０の端面に当接させ、トーチ１を第１軸線Ｓ１方向に位置決めした状態とする。その一方、作業者は、フィラーワイヤの狙い位置Ｐ２が溶接点Ｐ１に対して所定距離ｘとなるようにフィラーワイヤ繰り出し手段２を第２の孔３０１の中心軸方向に移動調整する。

上記狙い位置Ｐ２に対してフィラーワイヤ繰り出し手段２の第２軸線Ｓ２方向の位置が決まると、作業者は、ブラケット部材３０のネジ孔３０３にネジ３０５を締結する。これにより、トーチ１およびフィラーワイヤ繰り出し手段２は、第１および第２の孔３００，３０１によって同時に狭持され、ブラケット部材３０を介して互いに連結される。

その際、フィラーワイヤの狙い位置Ｐ２を調整するには、ブラケット部材３０におけるネジ３０５の締結を若干緩め、第２の孔３０１の中心軸方向にフィラーワイヤ繰り出し手段２を移動調整すればよい。たとえば図１においてフィラーワイヤ繰り出し手段２を下側に移動させると、ガイドチップ２１が母材に対して近づくとともに、狙い位置Ｐ２が溶接点Ｐ１に対して遠ざかる。逆に、フィラーワイヤ繰り出し手段２を上側に移動させると、狙い位置Ｐ２が溶接点Ｐ１に対して近づく。作業者は、上記のようにして狙い位置Ｐ２の調整作業を容易に行うことができる。

その後、作業者は、ブラケット部材３０の延出部３０４に第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂの段部３１２をつき合わせ、この段部３１２に設けられたネジ孔３１３にネジ３０６を締結する。これにより、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂは、互いに合体し、ノズル１１１およびフィラーガイド２０を個別に覆うカバー部材３１が形成され、アーク溶接用トーチＡ１の組み立てが完成する。ブラケット部材３０およびカバー部材３１は、上記とは逆の手順で容易に取り外すことができる。

このようなブラケット部材３０およびカバー部材３１は、同種の他のトーチやフィラーワイヤ繰り出し手段に対しても取り付けることができ、汎用的に用いることができる。たとえば、トーチ１の第１シールドガス供給路Ｇ１によるシールドガスの噴出量が十分とされ、そのシールドガスによってフィラーワイヤが挿入される溶融池の冷却促進部分も大気から遮蔽される場合、第２シールドガス供給路Ｇ２および第３シールドガス供給路Ｇ３が不要になるため、カバー部材３１を取り付けずにブラケット部材３０のみを用いることができる。

図８および図９は、本発明に係るアーク溶接用トーチの第２実施形態を示している。なお、本実施形態に示すアーク溶接用トーチＡ２は、先述した第１実施形態によるものとカバー部材３１の構成が異なるだけである。

具体的には、図９に示すように、第１部材３１Ａおよび第２部材３１Ｂには、第１のシールドガス導入路３１４が形成されている一方、第２のシールドガス導入路が無く、第２の円柱状内面部３１１は、その先端側略半分がフィラーガイド２０の先端側一部を露出させる形状になっている。このようなアーク溶接用トーチＡ２では、図８に示すように、フィラーガイド２０の周囲に第３シールドガス供給路が形成されず、トーチ１の第１シールドガス供給路Ｇ１と第１の円柱状内面部３１０によって形成される第２シールドガス供給路Ｇ２とを通じてシールドガスが噴出させられる。このようなアーク溶接用トーチＡ２は、第１シールドガス供給路Ｇ１および第２シールドガス供給路Ｇ２からのシールドガスのみによって十分な遮蔽効果がある場合に有効であり、第３シールドガス供給路が設けられない分、シールドガスの噴出量が抑えられ、ランニングコストをより低減することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の各実施形態で示した構成は、あくまでも一例にすぎず、各請求項に記載した事項の範囲内での各部の変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

たとえばトーチには、ブラケット部材に対して位置決め可能なフランジ部が設けられていなくてもよい。その場合、フィラーワイヤの狙い位置を調整する際には、トーチおよびフィラーワイヤ繰り出し手段の双方をブラケット部材における第１および第２の孔の中心軸方向に適当に移動調整すればよい。

Ａ１，Ａ２ アーク溶接用トーチ
Ｓ１ 第１軸線
Ｓ２ 第２軸線
Ｇ１ 第１シールドガス供給路
Ｇ２ 第２シールドガス供給路
Ｇ３ 第３シールドガス供給路
１ トーチ
１０ 給電チップ部
１１ 円筒状外套部
２ フィラーワイヤ繰り出し手段
２０ フィラーガイド
２１ ガイドチップ
３ 連結手段
３０ ブラケット部材
３００ 第１の孔
３０１ 第２の孔
３０２ スリット
３０３ ネジ孔
３１ カバー部材
３１Ａ 第１部材
３１Ｂ 第２部材
３１０ 第１の円柱状内面部
３１１ 第２の円柱状内面部

Claims (10)

1. 消耗電極としての溶接ワイヤを先端部から繰り出すトーチノズルと、このトーチノズルの先端部が指向する領域に向けてフィラーワイヤを繰り出すフィラーワイヤ繰り出し手段とを備えたアーク溶接用トーチであって、
   上記トーチノズルと上記フィラーワイヤ繰り出し手段とを個別に被装し、かつ、これらを連結する連結手段を備えていることを特徴とする、アーク溶接用トーチ。
2. 上記トーチノズルは、上記溶接ワイヤを第１軸線方向に案内するとともに溶接電流を供給する給電チップ部と、この給電チップ部を囲繞するとともに第１軸線方向先端側の開口から上記溶接ワイヤを突出させる円筒状外套部とを有し、
   上記フィラーワイヤ繰り出し手段は、上記フィラーワイヤを第２軸線方向に案内する管状のフィラーガイドと、このフィラーガイドの第２軸線方向先端側から上記領域に向けて上記フィラーワイヤを突出させるガイドチップとを有する、請求項１に記載のアーク溶接用トーチ。
3. 上記第１軸線は直線状であり、上記フィラーガイドの上記第２軸線方向基端側は、上記第１軸線に対して平行に配置される一方、上記フィラーガイドの上記第２軸線方向先端側は、先端に近づくにつれて上記第１軸線に近づくように延びている、請求項２に記載のアーク溶接用トーチ。
4. 上記連結手段は、上記円筒状外套部に対してクランプ式に連結されるのと同時に、上記フィラーガイドに対してクランプ式に連結されるブラケット部材を含む、請求項２または３に記載のアーク溶接用トーチ。
5. 上記ブラケット部材は、上記円筒状外套部が上記第１軸線方向に内挿される第１の孔と、この第１の孔に対して径方向に位置し、上記フィラーガイドが上記第２軸線方向に内挿される第２の孔と、上記第１の孔と上記第２の孔との間に形成され、これら第１および第２の孔に連通するとともにネジ孔が設けられたスリットとを有し、このブラケット部材は、上記ネジ孔にネジを締結すると、上記スリットが押圧されて上記第１および第２の孔が縮径するように構成されている、請求項４に記載のアーク溶接用トーチ。
6. 上記円筒状外套部および上記フィラーガイドのうち少なくともいずれか一方は、上記ブラケット部材に対して軸線方向の位置調節が可能である、請求項５に記載のアーク溶接用トーチ。
7. 上記連結手段はさらに、上記円筒状外套部および上記フィラーガイドの双方を全体的に囲繞するカバー部材を含む、請求項４ないし６のいずれかに記載のアーク溶接用トーチ。
8. 上記カバー部材は、上記第１軸線および上記第２軸線を含む面を境界として分割可能な第１部材および第２部材を有し、
   上記第１部材および上記第２部材は、上記ブラケット部材に取り付けられることにより互いに合体し、上記円筒状外套部および上記フィラーガイドのそれぞれを個別に囲う第１および第２の円柱状内面部を有する、請求項７に記載のアーク溶接用トーチ。
9. 上記給電チップ部と上記円筒状外套部との間には、第１シールドガス供給路が形成されるとともに、上記円筒状外套部とこれに対応する上記第１の円柱状内面部との間には、第２シールドガス供給路が形成される、請求項８に記載のアーク溶接用トーチ。
10. 上記フィラーガイドとこれに対応する上記第２の円柱状内面部との間にはさらに、第３シールドガス供給路が形成される、請求項９に記載のアーク溶接用トーチ。

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