JP2013043181A - Welding torch, and plasma welding method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding torch and a plasma welding method, achieving a reduction in costs required for plasma welding and also achieving easy plasma welding.SOLUTION: This welding torch includes: an inner member 11 which has an electrode 24 including a tip end 24A supplied with pilot gas, and a collet 22 for regulating the position of the electrode 24A with respect to the axial direction A of the electrode 24 so as to expose the tip end 24A of the electrode 24; an outer member 12 which has a center nozzle 27 for storing at least a part of the tip end 24A of the electrode 24, an outer nozzle 31 arranged outside of the center nozzle 27, and a shielding gas flow passage 33 for guiding shielding gas toward the tip end surface 27a of the center nozzle 27, and which is arranged to surround a part of the periphery of the inner member 11; and a drive section 14 for relatively moving the inner member 11 and outer member 12 to the axial direction A of the electrode 24.

Description

本発明は、パイロットアーク発生装置を使用することなく、被溶接物をプラズマ溶接することの可能な溶接トーチ及びプラズマ溶接方法に関する。   The present invention relates to a welding torch and a plasma welding method capable of plasma welding a work piece without using a pilot arc generator.

従来、金属及び非鉄金属等を母材として用いた構造物(被溶接物)の溶接では、プラズマ溶接法やTIG溶接法(Tungsten Inert Gas welding)等の非消耗式電極を用いた溶接方法が用いられている。   Conventionally, welding of structures (workpieces) using metals and non-ferrous metals as a base material uses welding methods using non-consumable electrodes such as plasma welding and TIG welding (Tungsten Inert Gas welding). It has been.

図9は、従来のプラズマ溶接法を説明するための図であり、図10は、従来のTIG溶接法を説明するための図である。
図9を参照するに、プラズマ溶接法では、電極101とセンターノズル102の間にパイロットアークを発生させ、その後、電流の流れを被溶接物104に切り替えることで溶接を行う。
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional plasma welding method, and FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional TIG welding method.
Referring to FIG. 9, in the plasma welding method, a pilot arc is generated between the electrode 101 and the center nozzle 102, and then welding is performed by switching the current flow to the workpiece 104.

ここで、図9を参照して、プラズマ溶接法の原理について説明する。
始めに、高周波発生器(パイロットアーク発生装置105に組み込まれている機器)を用いて、電極101(タングステン電極)と水冷されたセンターノズル102との間に低電流のアーク(「パイロットアーク」という)を発生させる。
Here, the principle of the plasma welding method will be described with reference to FIG.
First, a low current arc (referred to as “pilot arc”) is formed between the electrode 101 (tungsten electrode) and the water-cooled center nozzle 102 using a high-frequency generator (equipment incorporated in the pilot arc generator 105). ).

センターノズル102内にある不活性ガス、或いは不活性ガスに水素を添加したパイロットガスは、このアーク熱によってイオン化し、アーク電流の良導体となり、電流の流れを被溶接物104側に切り替えることで、電極101と被溶接物104間で本溶接用アークを発生させる。   The inert gas in the center nozzle 102 or the pilot gas in which hydrogen is added to the inert gas is ionized by this arc heat, becomes a good conductor of the arc current, and the current flow is switched to the work piece 104 side, A main welding arc is generated between the electrode 101 and the workpiece 104.

このイオン化したガスはプラズマと呼ばれ、センターノズル102に設けられたオリフィス(径が数ミリの穴)を通過する際に、プラズマジェットとなって噴出する。このプラズマジェットに導かれたアークは、緊縮して高密度になっている。このため、通常のTIG溶接法よりも高温であるため、より被溶接物104を溶融させることができる。   This ionized gas is called plasma, and is ejected as a plasma jet when passing through an orifice (a hole having a diameter of several millimeters) provided in the center nozzle 102. The arc guided to the plasma jet is tight and dense. For this reason, since it is hotter than a normal TIG welding method, the workpiece 104 can be melted more.

ところで、図10に示すTIG溶接に使用する溶接トーチ110では、電極111の先端111Aがセンターノズル113の先端から突出している。これにより、電極111の先端111Aと被溶接物115との距離が近いため、パイロットアークを発生させるためのパイロットアーク発生装置は必要ない。   Incidentally, in the welding torch 110 used for TIG welding shown in FIG. 10, the tip 111 </ b> A of the electrode 111 protrudes from the tip of the center nozzle 113. Accordingly, since the distance between the tip 111A of the electrode 111 and the workpiece 115 is short, a pilot arc generator for generating a pilot arc is not necessary.

一方、図9に示すように、プラズマ溶接に使用する溶接トーチ100では、電極101の先端101Aがセンターノズル102内に収容されている。これにより、電極101の先端101Aと被溶接物104との距離が離れてしまうため、被溶接物104までアークを到達させることができない。   On the other hand, as shown in FIG. 9, in the welding torch 100 used for plasma welding, the tip 101 </ b> A of the electrode 101 is accommodated in the center nozzle 102. As a result, the distance between the tip 101 </ b> A of the electrode 101 and the workpiece 104 is increased, so that the arc cannot reach the workpiece 104.

そこで、プラズマ溶接を行う場合、パイロットアーク電源107、及び電源の切り替え装置108を含む高価なパイロットアーク発生装置105が必要となるため、プラズマ溶接に要するコストが増加してしまうという問題があった。   Therefore, when plasma welding is performed, an expensive pilot arc generator 105 including a pilot arc power source 107 and a power source switching device 108 is required, which increases the cost required for plasma welding.

また、特許文献1には、中心に軸方向のガス通路を有し、さらにその外周に2次ガス通路を備えた2重シールド構造のプラズマアークトーチ本体を有し、プラズマアークトーチ本体に着脱自在に取り付けられた取替部品を取り替えることにより、プラズマアークトーチとTIG溶接トーチとを兼ねるように構成したプラズマアークTIG溶接兼用トーチが開示されている。   Patent Document 1 also has a plasma arc torch body having a double shield structure having an axial gas passage at the center and a secondary gas passage on the outer periphery thereof, and is detachable from the plasma arc torch body. There is disclosed a plasma arc TIG welding combined torch configured to serve both as a plasma arc torch and a TIG welding torch by replacing a replacement part attached to the machine.

実開昭56−126981号公報Japanese Utility Model Publication No. 56-126981

ところで、特許文献1記載の溶接トーチでは、取替部品を取り替えることで、プラズマ溶接とTIG溶接とを行う構成とされている。
したがって、特許文献1記載の溶接トーチを用いてプラズマ溶接を行う場合、図9に示す高価なパイロットアーク発生装置105が必要となるので、プラズマ溶接に要するコストが増加してしまうという問題があった。
By the way, in the welding torch described in Patent Document 1, plasma welding and TIG welding are performed by replacing replacement parts.
Therefore, when plasma welding is performed using the welding torch described in Patent Document 1, the expensive pilot arc generator 105 shown in FIG. 9 is required, which increases the cost required for plasma welding. .

つまり、図9に示す構成を用いた従来のプラズマ溶接、及び特許文献1記載の溶接トーチを用いたプラズマ溶接を行う場合、プラズマ溶接に要するコストが増加してしまうという問題があった。   That is, when performing the conventional plasma welding using the configuration shown in FIG. 9 and the plasma welding using the welding torch described in Patent Document 1, there is a problem that the cost required for the plasma welding increases.

また、プラズマ溶接機の値段は、TIG溶接機の値段の6〜7倍程度と非常に高価であり、あまり普及していない。つまり、プラズマ溶接法を用いて、手軽に被溶接物を溶接することは困難である。   Moreover, the price of a plasma welding machine is very expensive, about 6 to 7 times the price of a TIG welding machine, and is not very popular. That is, it is difficult to easily weld the workpiece using the plasma welding method.

そこで、本発明は、プラズマ溶接に要するコストを低減可能であると共に、容易にプラズマ溶接を行うことの可能な溶接トーチ及びプラズマ溶接方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a welding torch and a plasma welding method capable of reducing the cost required for plasma welding and easily performing plasma welding.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明によれば、パイロットガスが供給される先端部を含む電極、及び該電極の先端部を露出するように前記電極の外周に配置され、かつ前記電極の軸方向に対する前記電極の位置を規制するコレットを有するインナー部材と、前記電極の先端部のうち、少なくとも一部を収容するセンターノズル、該センターノズルから離間するように前記センターノズルの外側に配置されたアウターノズル、及び前記センターノズルと前記アウターノズルとの間に形成され、前記センターノズルの先端に向かうようにシールドガスを案内するシールドガス流路を有すると共に、前記インナー部材の外周部の一部を囲むように配置されたアウター部材と、前記電極の軸方向に対して、前記インナー部材及び前記アウター部材を相対的に移動させる駆動部と、を含むことを特徴とする溶接トーチが提供される。   In order to solve the above-described problem, according to the invention according to claim 1, an electrode including a tip portion to which a pilot gas is supplied, an outer periphery of the electrode so as to expose the tip portion of the electrode, and the electrode An inner member having a collet that regulates the position of the electrode with respect to the axial direction of the electrode, a center nozzle that houses at least a part of the tip of the electrode, and an outer side of the center nozzle so as to be separated from the center nozzle An outer nozzle disposed, and a shield gas passage formed between the center nozzle and the outer nozzle for guiding a shield gas toward the tip of the center nozzle, and an outer peripheral portion of the inner member An outer member disposed so as to surround a part, and the inner member and the outer with respect to an axial direction of the electrode. Welding torch, characterized in that it comprises a driving unit for relatively moving member, is provided.

また、請求項2に係る発明によれば、前記電極の先端は、前記インナー部材及び前記アウター部材が前記電極の軸方向に対して相対的に移動することで、前記センターノズルの先端面から突出、或いは前記センターノズル内に収容されることを特徴とする請求項1記載の溶接トーチが提供される。   According to the invention of claim 2, the tip of the electrode protrudes from the tip surface of the center nozzle as the inner member and the outer member move relative to the axial direction of the electrode. The welding torch according to claim 1, wherein the welding torch is housed in the center nozzle.

また、請求項3に係る発明によれば、前記駆動部は、前記インナー部材の外周部のうち、前記アウター部材から露出された部分に設けられ、かつ前記電極の軸方向に延在するラックと、前記ラックと係合し、回転することで前記インナー部材を前記電極の軸方向に移動させるピニオンと、を有することを特徴とする請求項1または2記載の溶接トーチが提供される。   According to the invention of claim 3, the driving portion is provided in a portion of the outer peripheral portion of the inner member that is exposed from the outer member and extends in the axial direction of the electrode. The welding torch according to claim 1, further comprising: a pinion that engages with the rack and rotates to move the inner member in the axial direction of the electrode.

また、請求項4に係る発明によれば、前記アウター部材は、溶接トーチ支持部材に固定されていることを特徴とする請求項3記載の溶接トーチが提供される。   Moreover, according to the invention which concerns on Claim 4, the said outer member is being fixed to the welding torch support member, The welding torch of Claim 3 characterized by the above-mentioned is provided.

また、請求項5に係る発明によれば、前記電極は、非消耗型電極であることを特徴とする請求項1なしい4のうち、いずれ1項記載の溶接トーチが提供される。   According to the invention of claim 5, the welding torch according to any one of claims 1 to 4 is provided, wherein the electrode is a non-consumable electrode.

また、請求項6に係る発明によれば、請求項1ないし5のうち、いずれか1項記載の溶接トーチを用いたプラズマ溶接方法であって、前記センターノズルの先端面から前記電極の先端を突出させ、前記パイロットガスを流すことで、該電極の先端と被溶接物との間にアークを発生させる工程と、前記アークを発生させた後、前記電極の先端を前記センターノズル内に収容し、シールドガスを流すことで、前記被溶接物を溶接する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ溶接方法が提供される。   The invention according to claim 6 is the plasma welding method using the welding torch according to any one of claims 1 to 5, wherein the tip of the electrode is moved from the tip surface of the center nozzle. A step of generating an arc between the tip of the electrode and the work piece by causing the pilot gas to flow, and after generating the arc, the tip of the electrode is accommodated in the center nozzle. And a step of welding the workpiece by flowing a shielding gas. A plasma welding method is provided.

本発明によれば、パイロットガスが供給される先端部を含む電極、及び電極の先端部を露出するように電極の外周に配置され、かつ電極の軸方向に対する電極の位置を規制するコレットを有するインナー部材と、電極の先端部のうち、少なくとも一部を収容するセンターノズル、センターノズルから離間するようにセンターノズルの外側に配置されたアウターノズル、及びセンターノズルとアウターノズルとの間に形成され、センターノズルの先端に向かうようにシールドガスを案内するシールドガス流路を有すると共に、インナー部材の外周部の一部を囲むように配置されたアウター部材と、電極の軸方向に対してインナー部材及びアウター部材を相対的に移動させる駆動部と、を含むことにより、センターノズルの先端面から電極の先端を突出させてパイロットガスを流すことで、電極の先端と被溶接物との間にアーク(パイロットアーク)を発生させることが可能になると共に、アークを発生させた後、電極の先端をセンターノズル内に収容し、シールドガスを流すことで、被溶接物をプラズマ溶接することが可能となる。   According to the present invention, an electrode including a tip portion to which a pilot gas is supplied, and a collet that is disposed on the outer periphery of the electrode so as to expose the tip portion of the electrode and regulates the position of the electrode with respect to the axial direction of the electrode. An inner member, a center nozzle that accommodates at least a part of the tip of the electrode, an outer nozzle that is disposed outside the center nozzle so as to be separated from the center nozzle, and the center nozzle and the outer nozzle are formed. An outer member disposed to surround a part of the outer peripheral portion of the inner member and an inner member with respect to the axial direction of the electrode, and having a shield gas flow path for guiding the shield gas toward the tip of the center nozzle And a drive unit that relatively moves the outer member, so that the tip of the electrode from the tip surface of the center nozzle By allowing the pilot gas to flow by projecting, it becomes possible to generate an arc (pilot arc) between the tip of the electrode and the work piece, and after generating the arc, the tip of the electrode is placed inside the center nozzle. The object to be welded can be plasma-welded by flowing the shielding gas in the container.

これにより、従来のプラズマ溶接用トーチを用いて、被溶接物をプラズマ溶接する際に必要であった高価なパイロットアーク発生装置(パイロットアークを発生させるための装置)が不要となるので、プラズマ溶接を行う際のコストを低減できる。   This eliminates the need for an expensive pilot arc generator (apparatus for generating a pilot arc) that was necessary when plasma welding a workpiece to be welded using a conventional plasma welding torch. The cost when performing the process can be reduced.

また、プラズマ溶接機よりも普及率の高いTIG溶接機に、インナー部材、アウター部材、及び駆動部を含む溶接トーチを装着して、プラズマ溶接を行うことで、容易にプラズマ溶接を行うことができる。   Moreover, plasma welding can be easily performed by attaching a welding torch including an inner member, an outer member, and a drive unit to a TIG welding machine having a higher penetration rate than a plasma welding machine. .

本発明の実施の形態に係る溶接トーチの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the welding torch concerning embodiment of this invention. 図1に示す状態の溶接トーチのピニオンを左回転させた際の溶接トーチの状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the welding torch at the time of rotating the pinion of the welding torch of the state shown in FIG. 1 counterclockwise. 図2に示す状態の溶接トーチのピニオンを右回転させた際の溶接トーチの状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the welding torch at the time of rotating clockwise the pinion of the welding torch of the state shown in FIG. 本実施の形態の溶接トーチの他の適用例を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the other application example of the welding torch of this Embodiment. 本実施の形態の溶接トーチの他の適用例を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the other application example of the welding torch of this Embodiment. 実施例1の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the front-end | tip surface of the center nozzle at the time of welding of Example 1, and the front-end | tip of an electrode. 実施例2の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the front-end | tip surface of the center nozzle at the time of performing welding of Example 2, and the front-end | tip of an electrode. 実施例1及び比較例の溶接後の断面写真及び溶け込み深さを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional photograph after welding of Example 1 and a comparative example, and a penetration depth. 従来のプラズマ溶接法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional plasma welding method. 従来のTIG溶接法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional TIG welding method.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る溶接トーチの概略構成を示す断面図である。
図1を参照するに、本実施の形態の溶接トーチ10は、インナー部材11と、アウター部材12と、固定部13と、駆動部14と、を有する。
インナー部材11は、耐熱絶縁部材15と、コレットボディ16と、トーチヘッド18と、トーチキャップ21と、コレット22と、電極24と、を有する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a welding torch according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, the welding torch 10 of the present embodiment includes an inner member 11, an outer member 12, a fixing portion 13, and a driving portion 14.
The inner member 11 includes a heat-resistant insulating member 15, a collet body 16, a torch head 18, a torch cap 21, a collet 22, and an electrode 24.

耐熱絶縁部材15は、筒状とされた部材であり、下端側に位置する内壁にはコレットボディ16と係合する第1の係合部15Aを有する。
コレットボディ16は、筒状とされた部材であり、耐熱絶縁部材15内に挿入されている。コレットボディ16は、先端部16Aと、第2の係合部16Bと、第3の係合部16Cと、パイロットガス通過用孔16aと、を有する。
The heat-resistant insulating member 15 is a cylindrical member, and has a first engagement portion 15A that engages with the collet body 16 on the inner wall located on the lower end side.
The collet body 16 is a cylindrical member and is inserted into the heat-resistant insulating member 15. The collet body 16 has a distal end portion 16A, a second engagement portion 16B, a third engagement portion 16C, and a pilot gas passage hole 16a.

先端部16Aは、コレットボディ16の下端部(言い換えれば、電極24の先端部24A側に位置する部分)に設けられており、電極24の先端24aに向かうにつれて、内径が狭くなるような形状とされている。   The tip portion 16A is provided at the lower end portion of the collet body 16 (in other words, the portion located on the tip portion 24A side of the electrode 24), and has a shape such that the inner diameter becomes narrower toward the tip 24a of the electrode 24. Has been.

第2の係合部16Bは、先端部16Aの上方に位置するコレットボディ16の外壁に設けられており、耐熱絶縁部材15の第1の係合部15Aと係合している。第3の係合部16Cは、コレットボディ16の上端部の外壁に設けられている。   The second engagement portion 16B is provided on the outer wall of the collet body 16 located above the tip portion 16A, and is engaged with the first engagement portion 15A of the heat-resistant insulating member 15. The third engaging portion 16 </ b> C is provided on the outer wall of the upper end portion of the collet body 16.

パイロットガス通過用孔16aは、コレットボディ16のうち、先端部16Aと第2の係合部16Bとの間に位置する部分を貫通するように、複数形成されている。インナー部材11に供給されたパイロットガスは、パイロットガス通過用孔16aを介して、電極24とセンターノズル27との間に形成された空間に供給される。
上記構成とされたコレットボディ16は、耐熱絶縁部材15内において、その位置が規制されている。
A plurality of pilot gas passage holes 16a are formed so as to penetrate a portion of the collet body 16 located between the tip portion 16A and the second engagement portion 16B. The pilot gas supplied to the inner member 11 is supplied to a space formed between the electrode 24 and the center nozzle 27 through the pilot gas passage hole 16a.
The position of the collet body 16 configured as described above is regulated in the heat-resistant insulating member 15.

トーチヘッド18は、筒状の部材とされており、その下部が耐熱絶縁部材15内に挿入されている。トーチヘッド18は、第4の係合部18Aと、パイロットガス導入口18Bと、第5の係合部18Cと、を有する。
第4の係合部18Aは、トーチヘッド18の下端内壁に設けられており、コレットボディ16の第3の係合部16Cと係合している。
The torch head 18 is a cylindrical member, and a lower portion thereof is inserted into the heat resistant insulating member 15. The torch head 18 includes a fourth engagement portion 18A, a pilot gas introduction port 18B, and a fifth engagement portion 18C.
The fourth engaging portion 18 </ b> A is provided on the inner wall at the lower end of the torch head 18 and is engaged with the third engaging portion 16 </ b> C of the collet body 16.

トーチヘッド18は、耐熱絶縁体15の上端面と接触している。これにより、トーチヘッド18の上部は、耐熱絶縁体15から露出されている。
パイロットガス導入口18Bは、トーチヘッド18の上部側壁を貫通するように設けられている。パイロットガス導入口18Bは、図示していないパイロットガス供給装置と接続されている。パイロットガス導入口18Bには、該パイロットガス供給装置からパイロットガスが供給される。また、パイロットガス導入口18Bから導入されたパイロットガスは、トーチヘッド18内に供給される。第5の係合部18Cは、トーチヘッド18の上端内壁に設けられている。
The torch head 18 is in contact with the upper end surface of the heat resistant insulator 15. Thereby, the upper part of the torch head 18 is exposed from the heat-resistant insulator 15.
The pilot gas introduction port 18 </ b> B is provided so as to penetrate the upper side wall of the torch head 18. The pilot gas inlet 18B is connected to a pilot gas supply device (not shown). Pilot gas is supplied from the pilot gas supply device to the pilot gas inlet 18B. Further, the pilot gas introduced from the pilot gas introduction port 18 </ b> B is supplied into the torch head 18. The fifth engaging portion 18 </ b> C is provided on the upper inner wall of the torch head 18.

トーチキャップ21は、筒状部材35と、キャップ本体36とを有する。筒状部材35は、トーチヘッド18内に挿入されており、その下端がコレット22の上端と接触している。筒状部材35は、コレットボディ16内にコレット22を押し込むことで、コレットボディ16内におけるコレット22の軸方向Aに対する位置を調整するための部材である。   The torch cap 21 includes a cylindrical member 35 and a cap body 36. The cylindrical member 35 is inserted into the torch head 18, and the lower end thereof is in contact with the upper end of the collet 22. The cylindrical member 35 is a member for adjusting the position of the collet 22 in the collet body 16 with respect to the axial direction A by pushing the collet 22 into the collet body 16.

筒状部材35は、第6の係合部35Aと、パイロットガス通過用孔35Bと、を有する。第6の係合部35Aは、筒状部材35の上端外壁に設けられている。第6の係合部35Aは、トーチヘッド18の第5の係合部18Cと係合している。これにより、電極24の軸方向Aに対するトーチキャップ21の位置が規制されている。   The cylindrical member 35 has a sixth engaging portion 35A and a pilot gas passage hole 35B. The sixth engaging portion 35 </ b> A is provided on the upper outer wall of the cylindrical member 35. The sixth engaging portion 35 </ b> A is engaged with the fifth engaging portion 18 </ b> C of the torch head 18. Thereby, the position of the torch cap 21 with respect to the axial direction A of the electrode 24 is regulated.

パイロットガス通過用孔35Bは、パイロットガス導入口18Bの近傍に位置する筒状部材35の側壁を貫通するように複数設けられている。これにより、パイロットガス通過用孔35Bを介して、筒状部材35内の空間にパイロットガスが導入されると共に、パイロットガスが筒状部材35の下方に移動する。
キャップ本体36は、筒状部材35の一方の開放端である上端を塞ぐように設けられている。
A plurality of pilot gas passage holes 35B are provided so as to penetrate the side wall of the cylindrical member 35 located in the vicinity of the pilot gas introduction port 18B. Thereby, the pilot gas is introduced into the space in the cylindrical member 35 through the pilot gas passage hole 35 </ b> B, and the pilot gas moves downward of the cylindrical member 35.
The cap body 36 is provided so as to close the upper end which is one open end of the cylindrical member 35.

コレット22は、筒状とされており、トーチキャップ21によりコレットボディ16内に収容されている。コレット22は、突出部22Aと、パイロットガス通過用孔22aと、を有する。   The collet 22 has a cylindrical shape and is accommodated in the collet body 16 by the torch cap 21. The collet 22 has a protrusion 22A and a pilot gas passage hole 22a.

突出部22Aは、先端部16A側に位置するコレット22の端部の内壁に設けられている。突出部22Aは、電極24の中心軸に向かう方向に突出しており、電極24と接触している。
突出部22Aは、トーチキャップ21の筒状部材35によりコレット22が押圧され、先端部16Aによりコレット22の下端が変形した際、コレット22内に配置された電極24と接触することで、軸方向Aにおける電極24の位置を規制する。
The protruding portion 22A is provided on the inner wall of the end portion of the collet 22 located on the distal end portion 16A side. The protruding portion 22 </ b> A protrudes in the direction toward the central axis of the electrode 24 and is in contact with the electrode 24.
When the collet 22 is pressed by the cylindrical member 35 of the torch cap 21 and the lower end of the collet 22 is deformed by the distal end portion 16A, the protruding portion 22A comes into contact with the electrode 24 disposed in the collet 22 so that the axial direction The position of the electrode 24 in A is regulated.

パイロットガス通過用孔22aは、パイロットガス通過用孔16aと対向する位置に設けられている。パイロットガス通過用孔16a,22aを通過したパイロットガスは、電極24の先端部24Aとセンターノズル27との間の空間に案内される。
上記構成とされたコレット22は、電極24の先端部24Aを露出するように、電極24の外周に配置され、軸方向Aに対する電極24の位置を規制している。
The pilot gas passage hole 22a is provided at a position facing the pilot gas passage hole 16a. The pilot gas that has passed through the pilot gas passage holes 16 a and 22 a is guided to the space between the tip 24 A of the electrode 24 and the center nozzle 27.
The collet 22 configured as described above is disposed on the outer periphery of the electrode 24 so as to expose the tip 24A of the electrode 24, and regulates the position of the electrode 24 with respect to the axial direction A.

電極24は、軸方向Aに延在した非消耗式電極である。電極24は、コレット22から露出され、かつ少なくともその一部がセンターノズル27に収容される先端部24Aを有する。先端部24Aは、パイロットガスを流した状態で被溶接物と近接することで、アークを発生させる先端24aを有する。   The electrode 24 is a non-consumable electrode extending in the axial direction A. The electrode 24 has a tip 24 </ b> A that is exposed from the collet 22 and at least a part of which is accommodated in the center nozzle 27. The tip portion 24A has a tip 24a that generates an arc by being close to the workpiece to be welded in a state where pilot gas is flowed.

アウター部材12は、トーチボディ26と、センターノズル27と、センターノズル押さえ29と、アウターノズル31と、メッシュ32と、シールドガス流路33と、を有する。
トーチボディ26は、インナー部材11(具体的には、耐熱絶縁部材15)を収容する筒状空間26Aと、冷却水用管路26Bと、シールドガス導入孔26aと、を有する。
The outer member 12 includes a torch body 26, a center nozzle 27, a center nozzle press 29, an outer nozzle 31, a mesh 32, and a shield gas flow path 33.
The torch body 26 includes a cylindrical space 26A that accommodates the inner member 11 (specifically, the heat-resistant insulating member 15), a cooling water conduit 26B, and a shield gas introduction hole 26a.

冷却水用管路26Bは、トーチボディ26のうち、筒状空間26Aよりも外側に位置する部分に形成されている。冷却水用管路26Bの下端部は、センターノズル27により気密されている。冷却水用管路26Bは、センターノズル27を冷却する冷却水を流すためのものである。   The cooling water conduit 26 </ b> B is formed in a portion of the torch body 26 that is positioned outside the cylindrical space 26 </ b> A. The lower end portion of the cooling water conduit 26 </ b> B is hermetically sealed by the center nozzle 27. The cooling water conduit 26 </ b> B is for flowing cooling water for cooling the center nozzle 27.

シールドガス導入孔26aは、トーチボディ26のうち、冷却水用管路26Bとアウターノズル31との間に位置する部分を貫通するように設けられている。これにより、シールドガス導入孔26aは、その下方に配置されたシールドガス流路33にシールドガスを供給可能な構成とされている。
シールドガス導入孔26aは、図示していないシールドガス供給装置と接続されている。シールドガス導入孔26aには、該シールドガス供給装置からシールドガスが供給される。
The shield gas introduction hole 26 a is provided so as to penetrate a portion of the torch body 26 located between the cooling water conduit 26 </ b> B and the outer nozzle 31. Thereby, the shield gas introduction hole 26a is configured to be able to supply the shield gas to the shield gas flow path 33 disposed below the shield gas introduction hole 26a.
The shield gas introduction hole 26a is connected to a shield gas supply device (not shown). Shield gas is supplied from the shield gas supply device to the shield gas introduction hole 26a.

センターノズル27は、電極24の先端部24A側に位置するトーチボディ26の下端を塞ぐように、トーチボディ26に設けられている。センターノズル27は、電極24の先端部24Aの一部を収容する筒状部27Aと、被溶接物と対向する平坦な先端面27aと、を有する。
筒状部27Aの両端(上端及び下端)は、開放端とされている。先端面27a側に位置する筒状部27Aの下端は、電極24の先端24aを先端面27aから下方に突出させる際に電極24の先端部24Aが通過する部分である。
The center nozzle 27 is provided in the torch body 26 so as to close the lower end of the torch body 26 located on the tip 24 </ b> A side of the electrode 24. The center nozzle 27 includes a cylindrical portion 27A that accommodates a part of the distal end portion 24A of the electrode 24, and a flat distal end surface 27a that faces the workpiece.
Both ends (upper and lower ends) of the cylindrical portion 27A are open ends. The lower end of the cylindrical portion 27A located on the distal end surface 27a side is a portion through which the distal end portion 24A of the electrode 24 passes when the distal end 24a of the electrode 24 protrudes downward from the distal end surface 27a.

センターノズル押さえ29は、トーチボディ26のうち、シールドガス導入孔26aの下方に位置する部分の側壁に設けられている。センターノズル押さえ29は、トーチボディ26の下端に対してセンターノズル27を押さえ付けることで、トーチボディ26にセンターノズル27を取り付ける。   The center nozzle retainer 29 is provided on the side wall of a portion of the torch body 26 located below the shield gas introduction hole 26a. The center nozzle holder 29 attaches the center nozzle 27 to the torch body 26 by pressing the center nozzle 27 against the lower end of the torch body 26.

アウターノズル31は、トーチボディ26のうち、シールドガス導入孔26aよりも外側に位置する部分の側壁に設けられている。アウターノズル31は、センターノズル27及びセンターノズル押さえ29を囲むような形状とされている。アウターノズル31の先端面31aは、センターノズル27の先端面27aに対して略面一とされている。   The outer nozzle 31 is provided on a side wall of a portion of the torch body 26 located outside the shield gas introduction hole 26a. The outer nozzle 31 is shaped to surround the center nozzle 27 and the center nozzle retainer 29. The front end surface 31 a of the outer nozzle 31 is substantially flush with the front end surface 27 a of the center nozzle 27.

メッシュ32は、シールドガス導入孔26aの下方に位置するセンターノズル押さえ29とアウターノズル31との間に配置されている。
シールドガス流路33は、センターノズル27及びセンターノズル押さえ29とアウターノズル31との間に形成されている。シールドガス流路33には、シールドガス導入孔26a及びメッシュ32を通過したシールドガスが供給される。シールドガス流路33は、電極24の先端24aに供給されるパイロットガスを囲むように、シールドガスを案内する。
The mesh 32 is disposed between the center nozzle retainer 29 and the outer nozzle 31 located below the shield gas introduction hole 26a.
The shield gas flow path 33 is formed between the center nozzle 27 and the center nozzle retainer 29 and the outer nozzle 31. The shield gas flow path 33 is supplied with the shield gas that has passed through the shield gas introduction hole 26 a and the mesh 32. The shield gas channel 33 guides the shield gas so as to surround the pilot gas supplied to the tip 24 a of the electrode 24.

固定部13は、絶縁体41を介して、トーチボディ26の上部側壁に設けられている。固定部13は、ボルト43により溶接トーチ支持部材(図示せず)に固定されている。これにより、溶接トーチ支持部材(図示せず)に対するアウター部材12の位置が固定される。固定部13は、駆動部14を構成する後述するピニオン47が設けられるピニオン支持部44を有する。   The fixing portion 13 is provided on the upper side wall of the torch body 26 via the insulator 41. The fixing portion 13 is fixed to a welding torch support member (not shown) by bolts 43. Thereby, the position of the outer member 12 with respect to the welding torch support member (not shown) is fixed. The fixed part 13 has a pinion support part 44 provided with a pinion 47 which will be described later and constitutes the drive part 14.

駆動部14は、ラック46と、ピニオン47と、を有する。ラック46は、絶縁体49を介して、トーチヘッド18の上部外壁に固定されている。ラック46は、電極24の軸方向Aに延在するように配置されている。
ピニオン47は、ラック46と係合すると共に、回転可能な状態で、ピニオン支持部44に設けられている。
The drive unit 14 includes a rack 46 and a pinion 47. The rack 46 is fixed to the upper outer wall of the torch head 18 via an insulator 49. The rack 46 is disposed so as to extend in the axial direction A of the electrode 24.
The pinion 47 engages with the rack 46 and is provided on the pinion support portion 44 in a rotatable state.

図2は、図1に示す状態の溶接トーチのピニオンを左回転させた際の溶接トーチの状態を模式的に示す断面図である。図3は、図2に示す状態の溶接トーチのピニオンを右回転させた際の溶接トーチの状態を模式的に示す断面図である。図2及び図3において、図1に示す溶接トーチ10と同一構成部分には同一符号を付す。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the state of the welding torch when the pinion of the welding torch in the state shown in FIG. 1 is rotated counterclockwise. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state of the welding torch when the pinion of the welding torch in the state shown in FIG. 2 is rotated to the right. 2 and 3, the same components as those of the welding torch 10 shown in FIG.

図2に示すように、図1に示す状態からピニオン47を左回転させると、図1に示す状態からピニオン47に対してラック46が下方に移動するため、ラック46が固定されたインナー部材11も下方に移動する。これにより、図1に示す状態から電極24も下方に移動するため、図2に示すように、電極24の先端24aがセンターノズル27の先端面27aの下方に突出する。   As shown in FIG. 2, when the pinion 47 is rotated counterclockwise from the state shown in FIG. 1, the rack 46 moves downward with respect to the pinion 47 from the state shown in FIG. 1, and thus the inner member 11 to which the rack 46 is fixed. Also move downwards. As a result, the electrode 24 is also moved downward from the state shown in FIG.

また、図3に示す状態からピニオン47を右回転させると、図2に示す状態からピニオン47に対してラック46が上方に移動するため、ラック46が固定されたインナー部材11も上方に移動する。これにより、図2に示す状態から電極24も上方に移動するため、図3に示すように、電極24の先端24aがセンターノズル27内に収容される。
なお、ピニオン47は、手動で回転させてもよいし、自動で回転させてもよい。
Further, when the pinion 47 is rotated clockwise from the state shown in FIG. 3, the rack 46 moves upward with respect to the pinion 47 from the state shown in FIG. 2, so that the inner member 11 to which the rack 46 is fixed also moves upward. . As a result, the electrode 24 also moves upward from the state shown in FIG. 2, so that the tip 24 a of the electrode 24 is accommodated in the center nozzle 27 as shown in FIG. 3.
The pinion 47 may be manually rotated or automatically rotated.

上記構成とされた溶接トーチ10を用いて、被溶接物51をプラズマ溶接する場合、図2に示すように、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを突出させ、パイロットガスを流すことで、電極24の先端24aと被溶接物51との間にアークを発生させ、その後、図3に示すように、電極24の先端24aをセンターノズル27内に収容し、シールドガスを流すことで被溶接物51を溶接する。   When the workpiece 51 is plasma welded using the welding torch 10 having the above-described configuration, as shown in FIG. 2, the tip 24a of the electrode 24 is projected from the tip surface 27a of the center nozzle 27 and the pilot gas is allowed to flow. Thus, an arc is generated between the tip 24a of the electrode 24 and the work piece 51, and thereafter, as shown in FIG. 3, the tip 24a of the electrode 24 is accommodated in the center nozzle 27 and a shielding gas is allowed to flow. The workpiece 51 is welded.

本実施の形態の溶接トーチによれば、パイロットガスが供給される先端部24A(先端24aを含む)を含む電極24、及び電極24の先端部24Aを露出するように電極24の外周に配置され、かつ電極24の軸方向Aに対する電極24の位置を規制するコレット22を有するインナー部材11と、電極24の先端部24Aのうち、少なくとも一部を収容するセンターノズル27、センターノズル27から離間するようにセンターノズル27の外側に配置されたアウターノズル31、及びセンターノズル27とアウターノズル31との間に形成され、センターノズル27の先端面27aに向かうようにシールドガスが流れるシールドガス流路33を有すると共に、インナー部材11の外周部の一部を囲むように配置されたアウター部材12と、電極24の軸方向Aに対して、インナー部材11及びアウター部材12を相対的に移動させる駆動部14と、を含むことにより、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを突出させ、パイロットガスを流すことで、電極24の先端24aと被溶接物51との間にアーク(パイロットアーク)を発生させることが可能になると共に、アークを発生させた後、電極24の先端24aをセンターノズル27内に収容し、シールドガスを流すことで被溶接物51をプラズマ溶接することが可能となる。   According to the welding torch of the present embodiment, the electrode 24 including the tip 24A (including the tip 24a) to which the pilot gas is supplied and the tip 24A of the electrode 24 are disposed on the outer periphery of the electrode 24 so as to be exposed. In addition, the inner member 11 having the collet 22 that regulates the position of the electrode 24 with respect to the axial direction A of the electrode 24 and the center nozzle 27 that houses at least a part of the tip 24A of the electrode 24 are separated from the center nozzle 27. The outer nozzle 31 disposed outside the center nozzle 27, and the shield gas flow path 33 that is formed between the center nozzle 27 and the outer nozzle 31 and through which the shield gas flows toward the tip end surface 27 a of the center nozzle 27. And an outer member 12 disposed so as to surround a part of the outer peripheral portion of the inner member 11. And the drive unit 14 that relatively moves the inner member 11 and the outer member 12 with respect to the axial direction A of the electrode 24, thereby causing the tip 24 a of the electrode 24 to protrude from the tip surface 27 a of the center nozzle 27. By flowing the pilot gas, it becomes possible to generate an arc (pilot arc) between the tip 24a of the electrode 24 and the workpiece 51, and after generating the arc, the tip 24a of the electrode 24 is The workpiece 51 can be plasma welded by being accommodated in the center nozzle 27 and flowing a shielding gas.

これにより、従来のプラズマ溶接用トーチを用いて、被溶接物をプラズマ溶接する際に必要であった高価なパイロットアーク発生装置(パイロットアークを発生させるための装置)が不要となるので、プラズマ溶接を行う際のコストを低減できる。   This eliminates the need for an expensive pilot arc generator (apparatus for generating a pilot arc) that was necessary when plasma welding a workpiece to be welded using a conventional plasma welding torch. The cost when performing the process can be reduced.

また、プラズマ溶接機よりも普及率の高いTIG溶接機に、インナー部材11、アウター部材12、及び駆動部14を含む溶接トーチ10を装着して、プラズマ溶接を行うことで、容易にプラズマ溶接を行うことができる。   Moreover, plasma welding is easily performed by attaching a welding torch 10 including an inner member 11, an outer member 12, and a drive unit 14 to a TIG welding machine having a higher penetration rate than a plasma welding machine. It can be carried out.

また、上記構成とされた溶接トーチ10を用いて、被溶接物51をプラズマ溶接することで、本実施の形態の溶接トーチ10と同様な効果を得ることができる。
さらに、従来のTIG溶接では、深い溶け込みを得るためにシールドガスとしてヘリウム(その他電位傾度の高いガス)を用いることが行われていたが、本発明では、シールドガスとしてアルゴン単体を用いた場合でも、シールドガスとしてヘリウムを用いた従来のTIG溶接と比較して、同等以上の深い溶け込みを得ることができる。
Moreover, the effect similar to the welding torch 10 of this Embodiment can be acquired by plasma-welding the to-be-welded object 51 using the welding torch 10 set as the said structure.
Furthermore, in conventional TIG welding, helium (other gas having a high potential gradient) was used as a shielding gas in order to obtain deep penetration, but in the present invention, even when argon alone is used as the shielding gas. Compared with conventional TIG welding using helium as a shielding gas, deep penetration equal to or higher than that can be obtained.

なお、本実施の形態では、一例としてアウター部材12を固定し、アウター部材12に対してインナー部材11を電極24の軸方向Aに移動させる場合を例に挙げて説明したが、インナー部材11を固定し、インナー部材11に対してアウター部材12を移動可能な構成とすることで、電極24を軸方向Aに移動させてもよい。   In the present embodiment, as an example, the case where the outer member 12 is fixed and the inner member 11 is moved in the axial direction A of the electrode 24 with respect to the outer member 12 has been described as an example. The electrode 24 may be moved in the axial direction A by fixing and making the outer member 12 movable with respect to the inner member 11.

さらに、本実施の形態では、駆動部14の一例としてラック46及びピニオン47よりなるラック・アンド・ピニオンを用いて、電極24を移動させる場合を例に挙げて説明したが、駆動部14はこれに限定されない。例えば、機械式、電磁式、空圧式、油圧式、スプリング式等の機構を設け、該機構により電極24を移動させてもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the case where the electrode 24 is moved using the rack and pinion made up of the rack 46 and the pinion 47 as an example of the driving unit 14 has been described as an example. It is not limited to. For example, a mechanism such as a mechanical type, an electromagnetic type, a pneumatic type, a hydraulic type, or a spring type may be provided, and the electrode 24 may be moved by the mechanism.

図4及び図5は、本実施の形態の溶接トーチの他の適用例を説明するための図である。図4及び図5において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   4 and 5 are diagrams for explaining another application example of the welding torch according to the present embodiment. 4 and 5, the same components as those of the structure shown in FIG.

ここで、図4及び図5を参照して、本実施の形態の溶接トーチ10の他の適用例について説明する。
図4に示すように、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを突出させ、GMA溶接(ガスメタルアーク溶接)と組み合わせることで、TIG・MIG溶接を行うことができる。
また、図5に示すように、センターノズル27内に電極24の先端24aを収容させ、GMA溶接と組み合わせることで、プラズマMIG溶接を行うことができる。
Here, with reference to FIG.4 and FIG.5, the other application example of the welding torch 10 of this Embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 4, TIG / MIG welding can be performed by projecting the tip 24 a of the electrode 24 from the tip surface 27 a of the center nozzle 27 and combining with GMA welding (gas metal arc welding).
Moreover, as shown in FIG. 5, plasma MIG welding can be performed by accommodating the tip 24a of the electrode 24 in the center nozzle 27 and combining it with GMA welding.

さらに図2に示すように、電極24をセンターノズル27の先端面27aから突出させ、パイロットガスの流路とシールドガスの流路とに同種のガスあるいは異なるガスをシールドガスとして流し、二重シールド用を用いたTIG溶接のトーチとして使用することも可能である。   Further, as shown in FIG. 2, the electrode 24 is protruded from the front end surface 27a of the center nozzle 27, and the same kind of gas or different gas is allowed to flow as a shield gas through the pilot gas flow path and the shield gas flow path. It is also possible to use it as a torch for TIG welding using a machine.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.

(実験例1)
図6は、実施例1の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。図6では、図1に示す溶接トーチ10の構成要素のうち、電極24及びセンターノズル27のみを図示する。
(Experimental example 1)
FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between the front end surface of the center nozzle and the front end of the electrode when performing welding in the first embodiment. FIG. 6 shows only the electrode 24 and the center nozzle 27 among the components of the welding torch 10 shown in FIG.

図1に示す溶接トーチ10を用いて、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを3mm突出させると共に、電極24の先端24aと被溶接物51である厚さの薄い板(例えば5mm以下)との距離を2mmとして、高周波スタート方式により電極24の先端24aと被溶接物51との間でアークを発生させ、その後、電極24を上方に6mm移動させて、電極24の先端24aをセンターノズル27の先端面27aから3mm奥の位置で固定させて、本溶接を行った。また、センターノズル27の先端面27aと被溶接物51の上面51aとの距離を5mmとした。   1, the tip 24a of the electrode 24 is projected 3 mm from the tip surface 27a of the center nozzle 27, and a thin plate (for example, 5 mm) that is the tip 24a of the electrode 24 and the workpiece 51 is used. The distance between the tip 24a of the electrode 24 and the workpiece 51 is generated by the high-frequency start method. Thereafter, the electrode 24 is moved 6 mm upward, and the tip 24a of the electrode 24 is moved. The main welding was performed by fixing the center nozzle 27 at a position 3 mm deep from the front end surface 27a. Further, the distance between the front end surface 27a of the center nozzle 27 and the upper surface 51a of the workpiece 51 was set to 5 mm.

このとき、TIG溶接機を用いると共に、電流を200A、溶接速度を30cm/min、パイロットガスとして100%アルゴン(流量が3L/min)、シールドガスとして100%アルゴン(流量が15L/min)、センターノズル27の内径を5mm、電極24の外径を4mmとして、板厚が5mmとされたSUS304板(被溶接物51)の溶接を行った。実施例1の溶接後の被溶接物51の断面写真、及び溶け込み深さを図8に示す。   At this time, using a TIG welder, the current was 200 A, the welding speed was 30 cm / min, the pilot gas was 100% argon (flow rate was 3 L / min), the shield gas was 100% argon (flow rate was 15 L / min), the center A SUS304 plate (workpiece 51) with a nozzle thickness of 5 mm and an electrode 24 outer diameter of 4 mm and a plate thickness of 5 mm was welded. FIG. 8 shows a cross-sectional photograph of the workpiece 51 after welding in Example 1 and the penetration depth.

(実験例2)
図7は、実施例2の溶接を行う際のセンターノズルの先端面と電極の先端との位置関係を説明するための図である。図7では、図1に示す溶接トーチ10の構成要素のうち、電極24及びセンターノズル27のみを図示する。
(Experimental example 2)
FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the front end surface of the center nozzle and the front end of the electrode when performing welding in the second embodiment. FIG. 7 shows only the electrode 24 and the center nozzle 27 among the components of the welding torch 10 shown in FIG.

図1に示す溶接トーチ10を用いて、センターノズル27の先端面27aから電極24の先端24aを10mm突出させると共に、電極24の先端24aと被溶接物51(具体的には、厚さが厚く(例えば、5mmよりも厚い厚さ)、かつ開先を有した板材)との距離を3mmとして、高周波スタート方式により電極24の先端24aと被溶接物51との間でアークを発生させ、その後、電極24を上方に13mm移動させて、電極24の先端24aをセンターノズル27の先端面27aから3mm奥の位置で固定させて、本溶接を行った。また、センターノズル27の先端面27aと被溶接物51の上面51aとの距離を5mmとした。   1, the tip 24a of the electrode 24 protrudes 10 mm from the tip surface 27a of the center nozzle 27, and the tip 24a of the electrode 24 and the work piece 51 (specifically, the thickness is increased). (For example, a thickness greater than 5 mm) and a plate material having a groove) is set to 3 mm, an arc is generated between the tip 24a of the electrode 24 and the workpiece 51 by a high frequency start method, and then The electrode 24 was moved upward 13 mm, and the tip 24 a of the electrode 24 was fixed at a position 3 mm deep from the tip surface 27 a of the center nozzle 27 to perform the main welding. Further, the distance between the front end surface 27a of the center nozzle 27 and the upper surface 51a of the workpiece 51 was set to 5 mm.

このとき、TIG溶接機を用いると共に、電流を200A、溶接速度を30cm/min、パイロットガスとして100%アルゴン(流量が3L/min)、シールドガスとして100%アルゴン(流量が15L/min)、センターノズル27の内径を5mm、電極24の外径を4mmとして、板厚が12mmとされたSUS304板(被溶接物51)の溶接を行った。   At this time, using a TIG welder, the current was 200 A, the welding speed was 30 cm / min, the pilot gas was 100% argon (flow rate was 3 L / min), the shield gas was 100% argon (flow rate was 15 L / min), the center The SUS304 plate (workpiece 51) having a plate thickness of 12 mm was welded with the inner diameter of the nozzle 27 being 5 mm and the outer diameter of the electrode 24 being 4 mm.

(比較例)
従来のTIG溶接用トーチを用いて、被溶接物(具体的には、厚さの薄い板材)の本溶接を行った。このとき、TIG溶接機を用いると共に、電流を200A、溶接速度を30cm/min、100%アルゴン(流量が10L/min)として、板厚が5mmとされたSUS304板(被溶接物51)の溶接を行った。
比較例の溶接後の被溶接物の断面写真、及び溶け込み深さを図8に示す。
(Comparative example)
Using a conventional TIG welding torch, main welding of a workpiece (specifically, a thin plate) was performed. At this time, using a TIG welder, welding of a SUS304 plate (workpiece 51) with a current of 200A, a welding speed of 30 cm / min, 100% argon (flow rate of 10 L / min) and a plate thickness of 5 mm. Went.
FIG. 8 shows a cross-sectional photograph and a penetration depth of the work piece after welding in the comparative example.

(実施例1及び比較例の溶け込み深さについて)
図8を参照するに、溶接ガスとして100%アルゴンガスを用い、かつ同一の電流で溶接を行った場合、実施例1の方が、比較例よりも1.4mm程度溶け込み深さが深いことが確認できた。
(About the penetration depth of Example 1 and Comparative Example)
Referring to FIG. 8, when 100% argon gas is used as the welding gas and welding is performed with the same current, Example 1 has a deeper penetration depth of about 1.4 mm than the comparative example. It could be confirmed.

つまり、TIG溶接機を用いると共に、シールドガスとして100%アルゴンを用いた場合でも、従来のTIG溶接よりも溶け込み深さを深くできること(入熱を増加できること)が確認できた。   That is, while using a TIG welder and using 100% argon as a shielding gas, it was confirmed that the penetration depth could be deeper than conventional TIG welding (heat input could be increased).

本発明は、プラズマ溶接に要するコストを低減可能であると共に、容易にプラズマ溶接を行うことの可能な溶接トーチ及びプラズマ溶接方法に適用可能である。   The present invention can be applied to a welding torch and a plasma welding method capable of reducing the cost required for plasma welding and easily performing plasma welding.

10…溶接トーチ、11…インナー部材、12…アウター部材、13…固定部、14…駆動部、15…耐熱絶縁部材、15A…第1の係合部、16…コレットボディ、16A,24A…先端部、16a,22a,35B…パイロットガス通過用孔、16B…第2の係合部、16C…第3の係合部、18…トーチヘッド、18A…第4の係合部、18B…パイロットガス導入口、18C…第5の係合部、21…トーチキャップ、22…コレット、22A…突出部、24…電極、24a…先端、26…トーチボディ、26A…筒状空間、26B…冷却水用管路、26a…シールドガス導入孔、27…センターノズル、27A…筒状部、27a,31a…先端面、29…センターノズル押さえ、31…アウターノズル、32…メッシュ、33…シールドガス流路、35…筒状部材、35A…第6の係合部、36…キャップ本体、41,49…絶縁体、43…ボルト、44…ピニオン支持部、46…ラック、47…ピニオン、51…被溶接物、51a…上面、A…軸方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Welding torch, 11 ... Inner member, 12 ... Outer member, 13 ... Fixed part, 14 ... Drive part, 15 ... Heat-resistant insulating member, 15A ... 1st engaging part, 16 ... Collet body, 16A, 24A ... Tip , 16a, 22a, 35B ... pilot gas passage hole, 16B ... second engagement portion, 16C ... third engagement portion, 18 ... torch head, 18A ... fourth engagement portion, 18B ... pilot gas Inlet, 18C: Fifth engaging portion, 21: Torch cap, 22: Collet, 22A ... Projection, 24 ... Electrode, 24a ... Tip, 26 ... Torch body, 26A ... Cylindrical space, 26B ... For cooling water Pipe line, 26a ... shield gas introduction hole, 27 ... center nozzle, 27A ... cylindrical part, 27a, 31a ... tip surface, 29 ... center nozzle press, 31 ... outer nozzle, 32 ... mesh, 33 ... sea Degas channel, 35 ... cylindrical member, 35A ... sixth engaging part, 36 ... cap body, 41, 49 ... insulator, 43 ... bolt, 44 ... pinion support part, 46 ... rack, 47 ... pinion, 51 ... Workpiece, 51a ... Upper surface, A ... Axial direction

Claims (6)

パイロットガスが供給される先端部を含む電極、及び該電極の先端部を露出するように前記電極の外周に配置され、かつ前記電極の軸方向に対する前記電極の位置を規制するコレットを有するインナー部材と、
前記電極の先端部のうち、少なくとも一部を収容するセンターノズル、該センターノズルから離間するように前記センターノズルの外側に配置されたアウターノズル、及び前記センターノズルと前記アウターノズルとの間に形成され、前記センターノズルの先端に向かうようにシールドガスを案内するシールドガス流路を有すると共に、前記インナー部材の外周部の一部を囲むように配置されたアウター部材と、
前記電極の軸方向に対して、前記インナー部材及び前記アウター部材を相対的に移動させる駆動部と、
を含むことを特徴とする溶接トーチ。
An inner member having an electrode including a tip portion to which pilot gas is supplied, and a collet that is disposed on the outer periphery of the electrode so as to expose the tip portion of the electrode and regulates the position of the electrode with respect to the axial direction of the electrode When,
A center nozzle that accommodates at least a part of the tip of the electrode, an outer nozzle that is disposed outside the center nozzle so as to be separated from the center nozzle, and formed between the center nozzle and the outer nozzle And an outer member disposed so as to surround a part of the outer peripheral portion of the inner member, having a shield gas flow path for guiding a shield gas toward the tip of the center nozzle,
A drive unit that moves the inner member and the outer member relative to the axial direction of the electrode;
A welding torch comprising:
前記電極の先端は、前記インナー部材及び前記アウター部材が前記電極の軸方向に対して相対的に移動することで、前記センターノズルの先端面から突出、或いは前記センターノズル内に収容されることを特徴とする請求項1記載の溶接トーチ。   The tip of the electrode protrudes from the tip surface of the center nozzle or is accommodated in the center nozzle as the inner member and the outer member move relative to the axial direction of the electrode. The welding torch according to claim 1, wherein: 前記駆動部は、前記インナー部材の外周部のうち、前記アウター部材から露出された部分に設けられ、かつ前記電極の軸方向に延在するラックと、
前記ラックと係合し、回転することで前記インナー部材を前記電極の軸方向に移動させるピニオンと、
を有することを特徴とする請求項1または2記載の溶接トーチ。
The drive unit is provided on a portion of the outer peripheral portion of the inner member that is exposed from the outer member, and extends in the axial direction of the electrode;
A pinion that engages with the rack and rotates to move the inner member in the axial direction of the electrode;
The welding torch according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記アウター部材は、溶接トーチ支持部材に固定されていることを特徴とする請求項3記載の溶接トーチ。   The welding torch according to claim 3, wherein the outer member is fixed to a welding torch support member. 前記電極は、非消耗型電極であることを特徴とする請求項1なしい4のうち、いずれ1項記載の溶接トーチ。   The welding torch according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is a non-consumable electrode. 請求項1ないし5のうち、いずれか1項記載の溶接トーチを用いたプラズマ溶接方法であって、
前記センターノズルの先端面から前記電極の先端を突出させ、前記パイロットガスを流すことで、該電極の先端と被溶接物との間にアークを発生させる工程と、
前記アークを発生させた後、前記電極の先端を前記センターノズル内に収容し、シールドガスを流すことで、前記被溶接物を溶接する工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ溶接方法。
A plasma welding method using the welding torch according to any one of claims 1 to 5,
Protruding the tip of the electrode from the tip surface of the center nozzle and flowing the pilot gas to generate an arc between the tip of the electrode and the workpiece to be welded;
After the arc is generated, the tip of the electrode is accommodated in the center nozzle, and a welding gas is flowed to weld the workpieces;
A plasma welding method comprising:
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