JP2022000308A - TIG welding torch with constriction nozzle for spot welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ステンレス板、鋼板、銅板、アルミ板等の金属板(母材)をスポット溶接(仮付け溶接)するために用いるものであり、特に、非消耗式のタンクズテン電極を備えたTIG溶接トーチに改良を加えたスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチに関する。 The present invention is used for spot welding (temporarily welding) a metal plate (base material) such as a stainless steel plate, a steel plate, a copper plate, and an aluminum plate, and is particularly provided with a non-consumable tank's ten electrode. The present invention relates to a TIG welding torch with a narrowing nozzle for spot welding, which is an improvement of the TIG welding torch.
一般にスポット溶接(仮付け溶接)は、二枚の金属板を仮付けする場合や、金属板の接合箇所にあまり高い接合強度を必要としない場合等に用いられるものであり、スポット溶接(仮付け溶接)を行う際の継手の形状には、重ね継手、突合せ継手、角継手、へり継手、T継手等が使用されている。 Generally, spot welding (temporary welding) is used when two metal plates are temporarily attached or when a very high bonding strength is not required at the joint of the metal plates, and spot welding (temporary attachment) is used. As the shape of the joint when performing welding), a lap joint, a butt joint, a square joint, an edge joint, a T joint and the like are used.
従来、二枚の金属板を重ねて行うスポット溶接には、抵抗溶接が広く利用されている。即ち、抵抗溶接は、二枚の金属板の溶接する個所を電極で挟み、電極に適当な加圧力を加えて電流を流し、溶接部位をジュール熱によって溶融接着させるものである。 Conventionally, resistance welding has been widely used for spot welding in which two metal plates are overlapped. That is, in resistance welding, a portion where two metal plates are welded is sandwiched between electrodes, an appropriate pressing force is applied to the electrodes to pass an electric current, and the welded portion is melt-bonded by Joule heat.
しかし、上述した抵抗溶接は、電気抵抗の少ない銅板やアルミ板等の金属板のスポット溶接(仮付け溶接)に不向きであり、銅板やアルミ板等の金属板のスポット溶接には、出射ユニット(レーザヘッド)からのレーザ光を使用するレーザ溶接、プラズマ溶接トーチ(例えば、特許文献1参照)を使用するプラズマ溶接、TIG溶接トーチ(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)を使用するTIG溶接が用いられている。
However, the above-mentioned resistance welding is not suitable for spot welding (temporary welding) of a metal plate such as a copper plate or an aluminum plate having low electric resistance, and is not suitable for spot welding of a metal plate such as a copper plate or an aluminum plate. Laser welding using laser light from a laser head), plasma welding using a plasma welding torch (see, for example, Patent Document 1), TIG welding using a TIG welding torch (see, for example,
しかし、電気抵抗の少ない銅板やアルミ板等の金属板のスポット溶接をレーザ溶接、プラズマ溶接、TIG溶接により行う場合には、次のような問題がある。 However, when spot welding of a metal plate such as a copper plate or an aluminum plate having low electric resistance is performed by laser welding, plasma welding, or TIG welding, there are the following problems.
即ち、スポット溶接する二枚の金属板を必ず加圧密着させなければならない。何故なら、二枚の金属板の間に隙間が生じると、アーク熱が両方の金属板に伝わらず、接合が不完全になるうえ、最悪の場合には、上側の金属板のみが溶けて二枚の金属板を接合できない場合がある。そのため、二枚の金属板を加圧密着させるための押え治具が必要になり、作業性が悪くなる。 That is, the two metal plates to be spot welded must be consolidated by pressure. This is because if a gap is created between the two metal plates, the arc heat will not be transferred to both metal plates, resulting in incomplete bonding, and in the worst case, only the upper metal plate will melt and the two metal plates will melt. It may not be possible to join metal plates. Therefore, a presser jig for pressurizing and adhering the two metal plates is required, which deteriorates workability.
また、スポット溶接する金属板に対してレーザ光の出射ユニット、プラズマ溶接トーチ又はTIG溶接トーチの高さ(又は位置)をそれぞれ一定に保つ必要がある。何故なら、出射ユニット、プラズマ溶接トーチ又はTIG溶接トーチの高さ(又は位置)がばらつくと、入熱密度が一定にならず、不安定な溶け込みとなるからである。そのため、レーザ光の出射ユニット、プラズマ溶接トーチ又はTIG溶接トーチの高さ(又は位置)を金属板に対して一定に保つための治具が必要になり、作業性が悪くなる。 Further, it is necessary to keep the height (or position) of the laser beam emitting unit, the plasma welding torch or the TIG welding torch constant with respect to the metal plate to be spot welded. This is because if the height (or position) of the emission unit, the plasma welding torch or the TIG welding torch varies, the heat input density will not be constant and unstable penetration will occur. Therefore, a jig for keeping the height (or position) of the laser beam emitting unit, the plasma welding torch or the TIG welding torch constant with respect to the metal plate is required, and the workability is deteriorated.
更に、TIG溶接トーチを用いるTIG溶接で二枚の金属板をスポット溶接による仮付けを行う場合、継手の形状には、突合せ継手、角継手、へり継手、T継手、重ね継手等が使用されているが、良好なスポット溶接を行うには、下記の各点に注意する必要がある。
(1)スポット溶接する箇所にアークが確実に移行するように狙い位置を定める。
(2)タングステン電極棒と金属板の距離を一定に保ち、アーク長が一定になるようにする。
(3)タングステン電極棒と金属板との短絡を防止する。
Furthermore, when two metal plates are temporarily attached by spot welding in TIG welding using a TIG welding torch, butt joints, square joints, edge joints, T joints, lap joints, etc. are used as the shape of the joints. However, in order to perform good spot welding, it is necessary to pay attention to the following points.
(1) Set the aiming position so that the arc is surely transferred to the spot welded part.
(2) Keep the distance between the tungsten electrode rod and the metal plate constant so that the arc length is constant.
(3) Prevent a short circuit between the tungsten electrode rod and the metal plate.
しかし、TIG溶接トーチを用いたTIG溶接においては、スポット溶接の狙い位置を定めたり、アーク長を一定に保ったり、短絡を防止したりするには、作業者の経験が必要になるうえ、技量に個人差があるので、熟練者でなければ良好なスポット溶接を行えないと言う問題がある。 However, in TIG welding using a TIG welding torch, the experience of the operator is required and the skill is required to determine the target position of spot welding, keep the arc length constant, and prevent short circuits. Since there are individual differences, there is a problem that good spot welding cannot be performed unless an expert is used.
また、タングステン電極棒と金属板が短絡した場合には、タングステン電極棒の先端が消耗し、タングステン電極棒を研磨しなければならず、作業性が極めて悪くなると言う問題がある。 Further, when the tungsten electrode rod and the metal plate are short-circuited, the tip of the tungsten electrode rod is consumed and the tungsten electrode rod must be polished, which causes a problem that workability is extremely deteriorated.
一方、上述した問題を解決するTIG溶接トーチとしては、本件発明者が先に開発したスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ(国際出願番号:PCT/JP2019/050305)や他社が開発した非消耗式のタングステン電極棒を備えたアークスポット溶接用トーチ(例えば、特許文献4(図3)参照)が知られている。 On the other hand, as TIG welding torch that solves the above-mentioned problems, the TIG welding torch with a narrowing nozzle for spot welding (international application number: PCT / JP2019 / 050305) developed by the present inventor and non-consumable developed by other companies are used. An arc spot welding torch equipped with a Tungsten electrode rod of the formula (see, for example, Patent Document 4 (FIG. 3)) is known.
即ち、前記狭窄ノズル付きTIG溶接トーチやアークスポット溶接用トーチは、図示していないが、導電性を有する筒状の電極用ノズルや導電性を有する筒状の支持部材を、トーチの先端部にタングステン電極棒の先端部を取り囲むように取り付け、導電性の電極用ノズルや支持部材を金属板(母材)の溶接すべき箇所に押し付けて接触させることにより、スポット溶接の狙い位置を容易に定めることができるようにする共に、アーク長を一定に保つことができるようにしたものである。 That is, although the TIG welding torch with a narrowing nozzle and the torch for arc spot welding are not shown, a conductive tubular electrode nozzle and a conductive tubular support member are attached to the tip of the torch. It is attached so as to surround the tip of the tungsten electrode rod, and the target position of spot welding is easily determined by pressing the conductive electrode nozzle and support member against the welding point of the metal plate (base material) to make contact. It is possible to keep the arc length constant as well as to be able to do it.
しかし、上述した狭窄ノズル付きTIG溶接トーチやアークスポット溶接用トーチにおいても、未だ解決すべき問題点が残されている。 However, the above-mentioned TIG welding torch with a narrowing nozzle and the arc spot welding torch still have problems to be solved.
即ち、前記狭窄ノズル付きTIG溶接トーチやアークスポット溶接用トーチは、溶接電流の大きさによってアーク長を変える必要があるが、この場合には、設定ゲージを使ってタングステン電極棒の先端が導電性の電極用ノズルや支持部材の先端から所定の位置になるように調整しなければならず、タングステン電極棒の位置を所定の位置にセットするのに極めて煩わしい作業を必要とすることになる。 That is, in the TIG welding torch with a narrowing nozzle and the torch for arc spot welding, it is necessary to change the arc length depending on the magnitude of the welding current. In this case, the tip of the tungsten electrode rod is conductive using a setting gauge. It is necessary to adjust the position of the tungsten electrode rod so as to be in a predetermined position from the tip of the electrode nozzle or the support member, and it is extremely troublesome to set the position of the tungsten electrode rod in the predetermined position.
また、タングステン電極棒の位置を所定の位置にセットするのに設定ゲージが必要になるという問題がある。 Further, there is a problem that a setting gauge is required to set the position of the tungsten electrode rod at a predetermined position.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、溶接電流の大きさによってアーク長を変える場合に、設定ゲージが不要でタングステン電極棒の位置を所定の位置に簡単にセットでき、アーク長の設定をワンタッチで行えるようにしたスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is that when the arc length is changed depending on the magnitude of the welding current, a setting gauge is not required and the position of the tungsten electrode rod is set to a predetermined position. It is an object of the present invention to provide a TIG welding torch with a narrowing nozzle for spot welding, which can be easily set and the arc length can be set with one touch.
上記目的を達成するため、本発明に係るスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチは、トーチボディと、トーチボディに着脱自在に挿着され、陰極に接続されるタングステン電極棒を保持すると共に、シールドガスを通す電極コレットと、電極コレットの先端部に設けられ、タングステン電極棒を同心状に支持してタングステン電極棒との間にシールドガスが流れるガス通路を形成すると共に、ガス通路からタングステン電極棒の先端部へ向かってシールドガスを噴出する狭窄ノズルと、トーチボディの先端部に設けられ、アースケーブルを介して陽極に接続される導電性を有する筒状のアース接続金具と、アース接続金具の外周面にタングステン電極棒の軸線方向へ移動調整自在に螺合され、先端部が先窄まり状に形成されていると共に、狭窄ノズルから突出するタングステン電極棒の先端部を取り囲む導電性を有する筒状の電極用ノズルとを備え、前記アース接続金具の外周面に形成した雄ネジのピッチと前記電極用ノズルの内周面に形成されて前記雄ネジに螺合する雌ネジのピッチを同じ所定のピッチに形成すると共に、タングステン電極棒の先端と電極用ノズルの先端面とが同じ位置になる位置を電極用ノズルの基準位置とし、前記アース接続金具の外周面及び電極用ノズルの外周面に、電極用ノズルの基準位置からの移動量を表示してアーク長を設定するためのアーク長表示部を設けたことに特徴がある。 In order to achieve the above object, the TIG welding torch with a constriction nozzle for spot welding according to the present invention is detachably attached to the torch body and the torch body to hold a tungsten electrode rod connected to the cathode, and at the same time. It is provided at the tip of the electrode collet and the electrode collet through which the shield gas passes, and supports the tungsten electrode rods concentrically to form a gas passage through which the shield gas flows between the electrode collet and the tungsten electrode rod. A narrowing nozzle that ejects shield gas toward the tip of the rod, a conductive tubular ground connection fitting that is provided at the tip of the torch body and is connected to the anode via a ground cable, and a ground connection fitting. It is screwed to the outer peripheral surface of the tungsten electrode rod so as to be movable and adjustable in the axial direction, and the tip portion is formed in a constricted shape and has conductivity surrounding the tip portion of the tungsten electrode rod protruding from the constriction nozzle. A tubular electrode nozzle is provided, and the pitch of the male screw formed on the outer peripheral surface of the ground connection fitting is the same as the pitch of the female screw formed on the inner peripheral surface of the electrode nozzle and screwed into the male screw. The outer peripheral surface of the ground connection fitting and the outer peripheral surface of the electrode nozzle are formed at a predetermined pitch and the position where the tip of the tungsten electrode rod and the tip surface of the electrode nozzle are at the same position as the reference position of the electrode nozzle. Is characterized by providing an arc length display unit for displaying the amount of movement of the electrode nozzle from the reference position and setting the arc length.
前記アース接続金具の外周面と電極用ノズルの内周面との間に、電極用ノズルの回転を止める抵抗を与えるOリングを介設することが好ましい。 It is preferable to interpose an O-ring that provides a resistance to stop the rotation of the electrode nozzle between the outer peripheral surface of the ground connection fitting and the inner peripheral surface of the electrode nozzle.
前記アーク長表示部は、アース接続金具の外周面に設けられ、電極用ノズルの基準位置からの移動量を示す目盛と、電極用ノズルの外周面に設けられ、電極用ノズルを基準位置から回転させたときに前記目盛を指す基準マークとを備えていることが好ましい。 The arc length display unit is provided on the outer peripheral surface of the ground connection fitting and has a scale indicating the amount of movement of the electrode nozzle from the reference position and is provided on the outer peripheral surface of the electrode nozzle to rotate the electrode nozzle from the reference position. It is preferable to have a reference mark indicating the scale when the scale is formed.
前記電極用ノズルは、上下に二分割されており、アース接続金具の外周面にタングステン電極棒の軸線方向へ移動調整自在に螺合された導電性を有する筒状のノズル本体と、ノズル本体の先端部に着脱自在に設けられ、先端部が先窄まり状に形成された導電性を有する筒状のノズルチップとを備えていることが好ましい。 The electrode nozzle is divided into upper and lower parts, and has a conductive tubular nozzle body screwed onto the outer peripheral surface of the ground connection fitting so as to be movable and adjustable in the axial direction of the tungsten electrode rod, and the nozzle body. It is preferable that the tip portion is detachably provided and the tip portion is provided with a conductive tubular nozzle tip formed in a constricted shape.
前記ノズルチップの先端面に、ノズルチップの直径方向に沿って形成され、角継手の角部に嵌合されるV字状の位置決め溝を形成することが好ましい。 It is preferable to form a V-shaped positioning groove formed on the tip surface of the nozzle tip along the radial direction of the nozzle tip and fitted to the corner portion of the square joint.
前記ノズルチップの先端部外周面に、T継手の隅部に面接触状態で接触する対向状の位置決め面を形成することが好ましい。 It is preferable to form an opposed positioning surface that contacts the corner of the T joint in a surface contact state on the outer peripheral surface of the tip of the nozzle tip.
前記電極用ノズルに、電極用ノズル内のシールドガスを外部へ逃がすガス抜き口を形成することが好ましい。 It is preferable that the electrode nozzle is formed with a gas vent port for allowing the shield gas in the electrode nozzle to escape to the outside.
本発明に係るスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチは、スポット溶接する金属板に接触させる電極用ノズルをタングステン電極棒の軸線方向へ移動調整自在に構成すると共に、電極用ノズルの移動量を表示する目盛等のアーク長表示部を備えているため、溶接電流の大きさによってアーク長を変える場合に、電極用ノズルを回転操作してアーク長表示部を見るだけで良く、設定ゲージが不要になってタングステン電極棒の位置を所定の位置に簡単にセットでき、アーク長の設定をワンタッチで行うことができる。 The TIG welding torch with a constriction nozzle for spot welding according to the present invention is configured so that the electrode nozzle in contact with the metal plate to be spot welded can be moved and adjusted in the axial direction of the tungsten electrode rod, and the amount of movement of the electrode nozzle can be adjusted. Since it is equipped with an arc length display such as a scale to display, when changing the arc length depending on the magnitude of the welding current, it is only necessary to rotate the electrode nozzle to see the arc length display, and no setting gauge is required. The position of the Tung electrode rod can be easily set to a predetermined position, and the arc length can be set with one touch.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図6は本発明の実施形態に係るスポット溶接用の狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1を示し、当該狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、ステンレス板、鋼板、銅板、アルミ板等の二枚の金属板W(以下、母材Wと言う)をスポット溶接(仮付け溶接)するために用いるものであり、溶接電流の大きさによってアーク長を変える場合に、アーク長の設定をワンタッチで行えるようにしたものである。尚、二枚の母材Wをスポット溶接(仮付け溶接)による仮付けを行う場合、継手の形状には、突合せ継手、角継手、へり継手、T継手、重ね継手等が使用されている。
1 to 6 show a
前記狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、トーチボディ2と、トーチボディ2に着脱自在に挿着され、陰極に接続されるタングステン電極棒3を保持すると共に、シールドガスGを通す電極コレット4と、電極コレット4の先端部に設けられ、タングステン電極棒3を同心状に支持してタングステン電極棒3との間にシールドガスGが流れるガス通路5cを形成すると共に、ガス通路5cからタングステン電極棒3の先端部へ向かってシールドガスGを噴出する狭窄ノズル5と、トーチボディ2の先端部に設けられ、アースケーブル6を介して陽極に接続される導電性を有する筒状のアース接続金具7と、アース接続金具7の外周面にタングステン電極棒3の軸線方向(タングステン電極棒3の長手方向)へ移動調整自在に螺合され、先端部が先窄まり状に形成されていると共に、狭窄ノズル5から突出するタングステン電極棒3の先端部を取り囲む導電性を有する筒状の電極用ノズル8とを備えており、アース接続金具7の外周面に形成した雄ネジ7bのピッチと電極用ノズル8の内周面に形成されてアース接続金具7の雄ネジ7bに螺合する雌ネジ8cのピッチを同じ所定のピッチに形成すると共に、タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面とが同じ位置になる位置を電極用ノズル8の基準位置とし、アース接続金具7の外周面及び電極用ノズル8の外周面に、電極用ノズル8の基準位置からの移動量を表示するアーク長表示部9を設け、電極用ノズル8を回転させてアーク長表示部9によりアーク長を設定する構成としたものである。
The
前記トーチボディ2は、図2に示す如く、先端部側(下端部側)が小径に形成された合成樹脂製(例えば、MCナイロン(登録商標))の筒状の下部トーチボディ2Aと、先端部(下端部)が下部トーチボディ2Aの上端面に形成した凹部にOリング10を介して嵌合された合成樹脂製(例えば、MCナイロン(登録商標))の筒状の上部トーチボディ2Bとを備えており、上部トーチボディ2Bの外周面には、絶縁性に優れた合成樹脂製(例えば、ポリカーボネート)の筒状のカバー体11が嵌合されている。
As shown in FIG. 2, the
前記電極コレット4は、図2、図3及び図5に示す如く、筒状の下部トーチボディ2A内に着脱自在に挿着され、基端部内周面(上端部内周面)に雌ネジ4aを形成した導電性を有する黄銅製(又は銅製)の筒状のノズル取付具4Aと、筒状の上部トーチボディ2B内に着脱自在に挿着され、先端部(下端部)に半径方向へ縮拡径自在な小径のコレットチャック部4bが形成されていると共に、当該コレットチャック部4bの外周面にノズル取付具4Aの雌ネジ4aに軸線方向へ移動自在に螺合される雄ネジ4cを形成した導電性を有する黄銅製(又は銅製)の筒状の接続コレット4Bとを備えており、接続コレット4Bの基端部にホース継手12を介して接続されたガスホース13から供給されるシールドガスGが接続コレット4B内及びノズル取付具4A内を順次流れるようになっている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the
この電極コレット4の接続コレット4Bの内径及びノズル取付具4Aの内径は、タングステン電極棒3の外径よりも大径に形成されており、接続コレット4Bの内周面とタングステン電極棒3の外周面との間、ノズル取付具4Aの内周面とタングステン電極棒3の外周面との間には、シールドガスGが流れる環状通路が形成されている。
The inner diameter of the connecting
また、ノズル取付具4Aの先端部内周面(下端部内周面)には、狭窄ノズル5が着脱自在に螺合される雌ネジ4dが形成され、ノズル取付具4Aの中間部内周面には、ノズル取付具4Aの先端部側に向って漸次縮径する第1テーパ面4eが形成されている。
Further, a
更に、接続コレット4Bのコレットチャック部4bには、図5に示す如く、シールドガスGが流通可能な複数の割り溝4fが形成され、コレットチャック部4bの基端部には、割り溝4fに連通してコレットチャック部4bの縮径を容易にする貫通穴4gが形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, a plurality of split grooves 4f through which the shield gas G can flow are formed in the
更に、接続コレット4Bのコレットチャック部4bの先端には、図2、図3及び図5に示す如く、ノズル取付具4Aの第1テーパ面4eに係合する第2テーパ面4hが形成されている。従って、接続コレット4Bのコレットチャック部4bをノズル取付具4A内にねじ込んで行くと、接続コレット4Bのコレットチャック部4bに形成した第2テーパ面4hがノズル取付具4Aの第1テーパ面4eに係合し、接続コレット4Bのコレットチャック部4bが縮径する方向へ締め付けられ、コレットチャック部4bの先端部内周面によって電極コレット4に挿通されたタングステン電極棒3を挟持固定する。
Further, as shown in FIGS. 2, 3 and 5, a second tapered
このとき、コレットチャック部4bの割り溝4fの溝幅は、コレットチャック部4bが締め付けられることにより狭まっても、シールドガスGが流通可能な隙間が形成されるような寸法に設定されている。そのため、コレットチャック部4bの割り溝4fを通過したシールドガスGは、ノズル取付具4Aの内周面とタングステン電極棒3の外周面との間に形成された環状通路を通って狭窄ノズル5の内部へ流通できるようになる。また、コレットチャック部4bの基端部に割り溝4fに連通する貫通穴4gを形成しているため、コレットチャック部4bが縮径する方向へ簡単且つ容易に締め付けられ易くなり、コレットチャック部4bが小さい力でタングステン電極棒3を強固に挟持固定することになる。
At this time, the groove width of the split groove 4f of the
そして、電極コレット4の接続コレット4Bの上端には、銅板により形成されたL字形状のトーチケーブルバー14が取り付けられており、当該トーチケーブルバー14には、ケーブル用止めネジ15を介してトーチケーブル16の端子16aが接続固定されている。このトーチケーブル16は、電源制御部(図示省略)の陰極端子に接続されている。従って、電極コレット4に挿着されたタングステン電極棒3は、電極コレット4及びトーチケーブルバー14を介して電源制御部(図示省略)の陰極に接続されることになる。
An L-shaped
前記狭窄ノズル5は、タングステン電極棒3の先端部外周に配置されてタングステン電極棒3の先端が突出する状態で且つタングステン電極棒3を同心状に支持し、タングステン電極棒3との間にガス通路5cを形成してシールドガスGをガス通路5cからタングステン電極棒3の先端部周囲に高速で噴射させるものである。
The narrowing
即ち、前記狭窄ノズル5は、金属部材(例えば、モリブデンや銅)により筒状体に形成されており、図2〜図4及び図6に示す如く、タングステン電極棒3の先端部周囲にタングステン電極棒3と同心状に配置された筒状の狭窄ノズル本体5aと、狭窄ノズル本体5aの内周面に円周方向へ所定の間隔をおいて突出形成され、タングステン電極棒3を狭窄ノズル本体5aの中心位置に保持する狭窄ノズル本体5aの長手方向に沿う複数の位置決め用突条5bと、複数の位置決め用突条5b間に形成され、狭窄ノズル本体5aの長手方向に平行に延びてシールドガスGが流れる複数の溝状のガス通路5cとを備えており、狭窄ノズル本体5aの基端部(図3に示す狭窄ノズル本体5aの上端部)外周面には、ノズル取付具4Aの先端部内周面に形成した雌ネジ4dに着脱自在に螺合される雄ネジ5dが形成されている。
That is, the narrowing
また、位置決め用突条5b及び溝状のガス通路5cは、図4に示す如く、それぞれ狭窄ノズル本体5aの内周面に円周方向へ等角度ごとに配置されており、狭窄ノズル本体5aの先端開口からシールドガスGをタングステン電極棒3の先端部周囲に均等に流せるようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, the
前記アース接続金具7は、導電性を有する無酸素銅によりフランジ部7aを有する筒状に形成されており、下部トーチボディ2Aの小径部分の外周面に嵌合固定されている。
The ground connection fitting 7 is formed of conductive oxygen-free copper in a cylindrical shape having a
また、アース接続金具7は、当該アース接続金具7にアースケーブル6の端子6aを接続するための端子用止め具17を備えている。この端子用止め具17は、アース接続金具7のフランジ部7aにワッシャ18を介して螺着された小ネジから成る。また、アースケーブル6は、電源制御部(図示省略)の陽極端子に接続されている。尚、この端子用止め具17は、図示していないが、アース接続金具7に螺着された頭なしネジ及び頭なしネジに螺合するナットから成る端子用止め具としても良い。
Further, the ground connection fitting 7 is provided with a
更に、アース接続金具7の中間部外周面には、電極用ノズル8が着脱自在に螺合される雄ネジ7bが形成され、当該雄ネジ7bとアース接続金具7のフランジ部7aとの間のアース接続金具7の外周面には、電極用ノズル8の回転を止める抵抗を与えるOリング19が嵌合されている。
Further, a
前記電極用ノズル8は、導電性を有する金属材により先端部が先窄まり状の筒状に形成されており、上下に二分割されて先端部側(下端部側)を別の形状のものに交換できるようにし、様々な継手形状(突合せ継手、角継手、へり継手、T継手、重ね継手等)に対応できるようにしたものである。
The
即ち、電極用ノズル8は、図2及び図3に示す如く、上下に二分割されており、アース接続金具7の外周面にタングステン電極棒3の軸線方向へ移動調整自在に螺合され、比較的安価な導電性を有する材料(例えば、黄銅)により形成された筒状のノズル本体8Aと、ノズル本体8Aの先端部(下端部)に着脱自在に取り付けられ、先端部(下端部)が先窄まり状に形成されて導電性を有する材料(例えば、クロム銅や無酸素銅)により形成された筒状のノズルチップ8Bとを備えている。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the
また、ノズル本体8Aとノズルチップ8Bは、ノズル本体8Aの先端部内周面に形成した雌ネジ8aとノズルチップ8Bの基端部外周面に形成されて前記雌ネジ8aに螺合される雄ネジ8bとによって着脱自在となっており、ノズルチップ8Bを別形状のノズルチップ8Bに交換できるようになっている。
Further, the
更に、ノズル本体8Aは、ノズルチップ8Bよりも大径に形成されており、ノズル本体8Aの基端部内周面には、アース接続金具7の外周面に形成した雄ネジ7bに着脱自在に螺合される雌ネジ8cが形成されている。アース接続金具7の外周面に形成した雄ネジ7bのピッチとノズル本体8Aの基端部内周面に形成した雌ネジ8cのピッチは、同じ所定のピッチに形成されている。本実施形態では、アース接続金具7の雄ネジ7bのピッチと当該雄ネジ7bに螺合するノズル本体8Aの雌ネジ8cのピッチは、1.0mmに設定されており、電極用ノズル8が1回転すると、電極用ノズル8がタングステン電極棒3の軸線方向へ1.0mm移動するようになっている。
Further, the
更に、ノズル本体8Aの先端部周壁には、円周方向へ所定の間隔を空けて形成され、電極用ノズル8内のシールドガスGを溶融プールより発生する金属蒸気と一緒に外部へ逃がす複数の穴状のガス抜き口8dが形成されている。この穴状のガス抜き口8dの数、形状及び大きさ数等は、電極用ノズル8内のシールドガスGを外部へ逃がして電極用ノズル8内のシールドガスGの乱流を防止でき、且つ電極用ノズル8内の溶融プールより発生する金属蒸気を外部へ良好且つ確実に排出できるように設定されている。本実施形態では、ノズル本体8Aには、穴状のガス抜き口8dが円周方向へ沿って90度毎に四つ形成されている。
Further, a plurality of shield gas G formed in the peripheral wall of the tip portion of the
更に、ノズルチップ8Bは、ノズル本体8Aよりも小径に形成されており、ノズル径(ノズルチップ8Bの先端開口の内径)は、溶接電流の大きさによって所定の内径に形成されている。例えば、溶接電流が小電流(約10A〜80A)の場合には、ノズル径は、0.7mm、1.0mm又は2.0mmに設定され、溶接電流が中電流〜大電流(約80A〜200A)の場合には、ノズル径は、3.0mm、4.0mm又は5.0mmに設定されている。
Further, the
そして、電極用ノズル8は、アース接続金具7の外周面に取り付けたときに、狭窄ノズル5の先端から突出するタングステン電極棒3の先端部と同心状に配置されると共に、狭窄ノズル5の先端から突出するタングステン電極棒3の先端部を取り囲むようになっている。
The
また、電極用ノズル8は、アース接続金具7の外周面に取り付けたときに、アース接続金具7の外周面と電極用ノズル8のノズル本体8Aの内周面との間に介設したOリング19により電極用ノズル8に抵抗が与えられており、電極用ノズル8が不用意に回転してタングステン電極棒3の軸線方向へ移動するのが抑制されている。
Further, when the
更に、電極用ノズル8は、タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面とが同じ位置になる位置を電極用ノズル8の基準位置としており、アース接続金具7の外周面及び電極用ノズル8の外周面には、電極用ノズル8の基準位置からの移動量を表示するアーク長表示部9が設けられ、電極用ノズル8を回転させてアーク長表示部9によりアーク長を設定できるようになっている。
Further, the
前記アーク長表示部9は、アース接続金具7の外周面に設けられ、電極用ノズル8の基準位置からの移動量を示す目盛9aと、電極用ノズル8の外周面に設けられ、電極用ノズル8を回転させたときに前記目盛9aを指す基準マーク9bとを備えており、目盛9aと基準マーク9bにより電極用ノズル8の基準位置からの移動量を表示してアーク長を設定できるようになっている。
The arc
前記目盛9aは、図1に示す如く、アース接続金具7の外周面に全周に亘って設けられており、目盛9aを印刷したシート又はシールをアース接続金具7の外周面に貼り付けることにより形成されている。本実施形態では、目盛9aは、十本の太線と十本の細線を交互に設けてアース接続金具7の外周面を二十等分しており、太線一目盛9aで電極用ノズル8がタングステン電極棒3の軸線方向へ0.1mmだけ移動することを表している。尚、目盛9aは、アース接続金具7の外周面に直接形成するようにしても良い。
As shown in FIG. 1, the
前記基準マーク9bは、三角形の黒いマークを印刷したシート又はシールを電極用ノズル8のノズル本体8Aの外周面に貼り付けることにより形成されている。本実施形態では、電極用ノズル8が基準位置(タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面とが同じ位置になる位置)のときに、基準マーク9bが目盛9aの零の位置(零の位置を表示する太線)を指すように設定されている。尚、基準マーク9bは、ノズル本体8Aの外周面に直接形成するようにしても良い。
The
尚、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチのトーチボディ2の外周面には、図1に示す如く、トーチスイッチ20が設けられており、このトーチスイッチ20はスイッチケーブル(図示省略)を介して電源制御部(図示省略)に接続されている。
As shown in FIG. 1, a
また、電源制御部(図示省略)は、トーチスイッチ20の操作に従って狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1にシールドガスGを供給すると共に、シールドガスGの流れが安定してから電圧を所定時間印加してアーク(アークプラズマ)を発生させるように制御されている。また、スポット溶接する際の電流値や時間は、母材Wの材質や板厚等によって決定されている。
Further, the power supply control unit (not shown) supplies the shield gas G to the
更に、電極用ノズル8のノズル径(ノズルチップ8Bの先端開口の内径)は、溶接電流の大きさに応じて決められおり、溶接電流、電極用ノズル8のノズル径を変えることによって、溶融プールの大きさ(外径)を調整できるようになっている。
Further, the nozzle diameter of the electrode nozzle 8 (inner diameter of the tip opening of the
図7は狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1に用いられる電極用ノズル8の他の例を示し、当該電極用ノズル87は、溶接電流が中電流〜大電流(約80A〜200A)の場合に用いるものであり、アース接続金具7に取り付けられ、導電性を有する材料(例えば、黄銅)により筒状に形成されたノズル本体8Aと、ノズル本体8Aの先端部に着脱自在に取り付けられ、先端部が先窄まり状に形成されて導電性を有する材料(例えば、クロム銅や無酸素銅)により形成された筒状のノズルチップ8Bとを備え、ノズルチップ8Bのみを別の形状のノズルチップ8Bに交換したものである。
FIG. 7 shows another example of the
即ち、前記ノズルチップ8Bは、図7に示す如く、その先端開口の内径を図2及び図3に示すノズルチップ8Bの先端開口の内径よりも大きくしたものであり、その他の部分の形状及び構造は、図2及び図3に示すノズルチップ8Bと同様の形状及び構造に形成されている。本実施形態では、ノズルチップ8Bの先端開口の内径を3.0mm、4.0mm又は5.0mmに設定している。尚、図7に示すノズル本体8Aは、図2及び図3に示すノズル本体8Aと同じものであり、同じ部位・部材には、同一の参照番号を付している。
That is, as shown in FIG. 7, the
図8は狭窄ノズル付きTIG溶接トーチに用いられる電極用ノズル8の更に他の例を示し、当該電極用ノズル8は、角継手のスポット溶接に用いられるものであり、アース接続金具7に取り付けられ、導電性を有する材料(例えば、黄銅)により筒状に形成されたノズル本体8Aと、ノズル本体8Aの先端部に着脱自在に取り付けられ、先端部が先窄まり状に形成されて導電性を有する材料(例えば、クロム銅や無酸素銅)により形成された筒状のノズルチップ8Bとを備え、ノズルチップ8Bのみを別の形状のノズルチップ8Bに交換したものである。
FIG. 8 shows still another example of the
即ち、前記ノズルチップ8Bは、図8に示す如く、ノズルチップ8Bの先端面に角継手の角部に嵌合されるV字状の位置決め溝8eをノズルチップ8Bの直径方向に沿って形成したものであり、その他の部分の形状及び構造は、図2及び図3に示すノズルチップ8Bと同様の形状及び構造に形成されている。尚、図8に示すノズル本体8Aは、図2及び図3に示すノズル本体8Aと同じものであり、同じ部位・部材には、同一の参照番号を付している。
That is, as shown in FIG. 8, the
図9は狭窄ノズル付きTIG溶接トーチに用いられる電極用ノズル8の更に他の例を示し、当該電極用ノズル8は、T継手の隅部のスポット溶接に用いられるものであり、アース接続金具7に取り付けられ、導電性を有する材料(例えば、黄銅)により筒状に形成されたノズル本体8Aと、ノズル本体8Aの先端部に着脱自在に取り付けられ、先端部が先窄まり状に形成されて導電性を有する材料(例えば、クロム銅や無酸素銅)により形成された筒状のノズルチップ8Bとを備え、ノズルチップ8Bのみを別の形状のノズルチップ8Bに交換したものである。
FIG. 9 shows still another example of the
即ち、前記ノズルチップ8Bは、図9に示す如く、ノズルチップ8Bの先端部外周面に、T継手の隅部に面接触状態で接触する対向状の位置決め面8fを形成したものであり、その他の部分の形状及び構造は、図2及び図3に示すノズルチップ8Bと同様の形状及び構造に形成されている。尚、図9に示すノズル本体8Aは、図2及び図3に示すノズル本体8Aと同じものであり、同じ部位・部材には、同一の参照番号を付している。
That is, as shown in FIG. 9, the
而して、図1に示す狭窄ノズル付きTIG溶接トーチを用いて突き合せた二枚の母材Wをスポット溶接する場合について説明する。 Therefore, a case where two base materials W butted against each other by spot welding using the TIG welding torch with a narrowing nozzle shown in FIG. 1 will be described.
先ず、溶接電流の大きさに応じてタングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面との距離(アーク長)を設定する。
First, the distance (arc length) between the tip of the
即ち、電極用ノズル8を基準位置(タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面とが同じ位置になる位置)にしてアーク長表示部9の基準マーク9bを目盛9aの零の位置(零の位置を表示する太線)に合わせた後、溶接電流の大きさに応じて電極用ノズル8を回転させ、電極用ノズル8をタングステン電極棒3の軸線方向へ移動させてアーク長表示部9によりアーク長(タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端面との距離)を所定の値(例えば、0.2mm〜0.5mm)に設定する。
That is, the
アーク長を所定の値に設定したら、電極用ノズル8の先端面を二枚の突き合せた母材Wのスポット溶接する箇所に面接触状態で当接させる。
After the arc length is set to a predetermined value, the tip surface of the
このとき、溶接電流、シールドガスGの流量、シールドガスGの種類、溶接時間等の溶接条件は、母材Wの材質や板厚等に応じて最適の条件下に設定されている。また、タングステン電極棒3を陰極とし、電極用ノズル8を陽極としている。そのため、母材Wの電極用ノズル8が接触する位置がアースとなる。
At this time, the welding conditions such as the welding current, the flow rate of the shield gas G, the type of the shield gas G, and the welding time are set to the optimum conditions according to the material of the base material W, the plate thickness, and the like. Further, the
電極用ノズル8を母材Wに当接させたら、トーチスイッチ20を押す。そうすると、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1にシールドガスGが供給されると共に、シールドガスGの流れが安定してからタングステン電極棒3と母材Wとの間に電圧が印加される。そうすると、シールドガスGの雰囲気中でタングステン電極棒3の先端と母材Wとの間にアーク(アークプラズマ)が所定時間発生する。これにより、母材Wの一部が溶融し、母材Wにスポット溶接が行われる。
After the
尚、ガスホース13から狭窄ノズル付きTIG溶接トーチに供給されたシールドガスGは、電極コレット4内を流下し、狭窄ノズル5のガス通路5c内に流入する。
The shield gas G supplied from the
ガス通路5cに流入したシールドガスGは、その速度を増して高速ガスとなり、狭窄ノズル5の先端開口からアークの周囲に直線状に噴出される。
The shield gas G flowing into the
尚、狭窄ノズル5から噴出されたシールドガスGは、タングステン電極棒3の先端部周囲に流れて電極用ノズル8内の空間に流入した後、電極用ノズル8のノズル本体8Aに形成した穴状のガス抜き口8dから外部へ放出される。
The shield gas G ejected from the narrowing
上述した狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、電極用ノズル8をタングステン電極棒3の軸線方向へ移動調整自在とすると共に、電極用ノズル8の移動量を表示する目盛9a等のアーク長表示部9を備えているため、溶接電流の大きさによってアーク長を変える場合に、電極用ノズル8を回転操作してアーク長表示部9を見るだけで良く、設定ゲージが不要になってタングステン電極棒3の位置を所定の位置に簡単にセットでき、アーク長の設定をワンタッチで行うことができる。
In the
また、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、電極用ノズル8を筒状のノズル本体8Aと筒状のノズルチップ8Bとに上下に二分割し、ノズルチップ8Bをノズル本体8Aに対して着脱自在としているため、ノズルチップ8Bのみを別の形状のものに交換することができ、様々な継手形状に対応することができる。例えば、ノズルチップ8Bを角継手の角部に嵌合されるV字状の位置決め溝8eを形成した図8に示すノズルチップ8BやT継手の隅部に面接触状態で接触する対向状の位置決め面8fを形成した図9に示すノズルチップ8Bに交換することによって、角継手やT継手のスポット溶接を確実且つ容易に行うことができる。
Further, in the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、アース接続金具7にアースケーブル6を接続しているため、電極用ノズル8を交換したり、或いは、ノズルチップ8Bのみを交換したりする場合でも、アースケーブル6の脱着操作が不要となる。
Further, since the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、ノズル本体8Aとノズルチップ8Bとを導電性を有する別の材料、例えば、ノズル本体8Aを比較的安価な黄銅製とすると共に、ノズルチップ8Bをクロム銅製や無酸素銅製としているため、電極用ノズル8全体を銅製としたものに比較してコスト低減を図れる。
Further, in the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、タングステン電極棒3を陰極とすると共に、電極用ノズル8を陽極としているため、電極用ノズル8の先窄まり状の先端を母材Wに接触させた状態でスポット溶接(仮付け溶接)を行うことができ、スポット溶接の狙い位置を容易に定めることができる。
Further, since the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、タングステン電極棒3の先端と電極用ノズル8の先端との距離が一定になっているため、アーク長を一定に保つことができる。
Further, in the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、タングステン電極棒3の先端が電極用ノズル8で覆われているため、タングステン電極棒3と母材Wの短絡現象を無くすことができると共に、溶接時にアークやシールドガスGが風の影響を受けることがなく、また、アーク光が外部へ漏れるのを最小限に留めることができ、作業員がアークからの強烈な光を直視したり、目や皮膚に有害な紫外線や赤外線を浴びたりすると云うことがなく、安全に溶接作業を行うことができる。しかも、電極用ノズル8内にシールドガスGが流れているため、酸素によるタングステン電極棒3の酸化を防止することができる。
Further, in the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、タングステン電極棒3を同心状に支持してタングステン電極棒3の周囲にシールドガスGを高速で流す狭窄ノズル5を備えているため、タングステン電極棒3の交換時にタングステン電極棒3を所定の位置に正確且つ確実にセットすることができる。
Further, since the
更に、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、電極用ノズル8に、電極用ノズル8内のシールドガスGを外部へ逃がす穴状のガス抜き口8dを形成しているため、電極用ノズル8内のガス乱流を防止することができると共に、溶融プールより発生する金属蒸気をシールドガスGと一緒にスリット形状の溝状のガス抜き口8dから外部へ排出することができる。その結果、狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、金属蒸気の溶融金属への再付着・混入を防止できて高品質なスポット溶接を行え、また、金属蒸気がタングステン電極棒3の先端部に付着するのを防止できてタングステン電極棒3の長寿命化を図ることができる。
Further, since the
このように、上述した狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ1は、上述した作用効果を奏することができるため、初心者であっても、技術習得が簡単且つ容易にできて良好なスポット溶接(仮付け溶接)を行うことができるうえ、作業性の向上、溶接品質の向上、生産性の向上を図ることができる。
As described above, since the above-mentioned
尚、上記の各実施形態においては、電極用ノズル8を上下に二分割して筒状のノズル本体8Aと筒状のノズルチップ8Bとから形成したが、他の実施形態においては、電極用ノズル8のノズル本体8Aとノズルチップ8Bとを一体的に形成しても良い。
In each of the above embodiments, the
また、上記の各実施形態においては、アース接続金具7の外周面に電極用ノズル8の基準位置からの移動量を示す目盛9aを設け、電極用ノズル8の外周面に電極用ノズル8の回転させたときに前記目盛9aを指す基準マーク9bを設けたが、他の実施形態においては、電極用ノズル8の外周面に目盛9aを設け、アース接続金具7の外周面に基準マーク9bを設けても良い。
Further, in each of the above embodiments, a
1は狭窄ノズル付きTIG溶接トーチ
2はトーチボディ
3はタングステン電極棒
4は電極コレット
5は狭窄ノズル
5cはガス通路
7はアース接続金具
7bは雄ネジ
8は電極用ノズル
8Aはノズル本体
8Bはノズルチップ
8cは雌ネジ
8dはガス抜き口
8eは位置決め溝
8fは位置決め面
9はアーク長表示部
9aは目盛
9bは基準マーク
19はOリング
Gはシールドガス
1 is a TIG welding torch with a narrowing
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