JP2024518122A - 回転手持ち式溶接ガン及び溶接ガン用の電力カップリング - Google Patents

Abstract

本開示は、溶接ガン、及び溶接ガン用の電力カップリングであって、溶接ガンによって使用されるケーブルアセンブリに対するハンドルの回転運動を可能にする電力カップリングを提供する。一態様では、溶接ガンは、ハンドルと、ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリと、電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリと、供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタとを含み、ケーブルアセンブリはハンドルに対して回転電力コネクタを介して回転可能であり、回転電力コネクタは、電力を、ケーブルアセンブリから供給管アセンブリに伝送するように構成され、また溶接ガンは、ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されたアクチュエータスイッチアセンブリを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年５月１７日に出願された米国仮特許出願第６３／１８９，５２０号に対する優先権を主張し、その全内容はあらゆる目的のために参照によって本明細書に援用される。

本開示は、溶接装置に関し、特に手持ち式溶接ガン用の電力カップリングに関する。

手持ち式溶接ガンは、手持ち式部分及び供給管アセンブリ部分を有し得て、ケーブル束に接続される。手持ち式部分は、ユーザが把持し、それを用いて溶接するような形状にされ、溶接ガンはケーブル束に堅固に取り付けられる。このような取り付けでは、手持ち式溶接ガンを容易に動かすことができない。

代わりに、良好な溶接結果を得るため、ユーザは溶接ガンを安定した方法で把持し、溶接領域に対する正確な位置、及び一貫性のための一定速度を維持する必要がある。これは、ユーザの手首及び腕に負担をもたらす場合がある。堅固な取り付けはまた、その領域の溶接をより困難にする可能性がある。加えて、溶接ケーブルで発生した熱は、手持ち式部分を介してユーザに伝わり、長時間の溶接を困難にする。

したがって、溶接用の、追加の、代替の、及び／又は改良された手持ち式溶接ガンが望まれている。

国際公開第２０２０／０９３１５１号 米国特許第７８５４６１５号明細書 国際公開第２００８／０９７７０３号 米国特許第３５２９１２８号明細書 独国特許出願公開第４３２５２８９号明細書

本開示の一態様によれば、溶接ガンが開示され、溶接ガンは、ハンドルと、ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリと、電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリと、供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタとを含み、ケーブルアセンブリはハンドルに対して回転電力コネクタを介して回転可能であり、回転電力コネクタは、電力を、ケーブルアセンブリから供給管アセンブリに伝送するように構成され、また溶接ガンは、ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されたアクチュエータスイッチアセンブリを含む。

いくつかの態様では、回転電力コネクタは、ハンドル内又はハンドルの後部に配置される。

いくつかの態様では、溶接ガンは、アクチュエータスイッチアセンブリをケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合している回転可能な電気信号接続を更に含む。

いくつかの態様では、回転可能な電気信号接続は、ケーブルアセンブリに対して回転可能である。

いくつかの態様では、ハンドルは、回転電力コネクタ及び回転可能な電気信号接続を取り囲む。

いくつかの態様では、アクチュエータスイッチアセンブリは、ハンドルの側面に配置される。

いくつかの態様では、回転電力コネクタは、供給管アセンブリに接続するためのハウジングと、ケーブルアセンブリに接続するためのシャフトとを含み、ここで、シャフトはハウジング内に配置され、ハウジングはシャフトに対して回転可能であり、シャフトは電力をハウジングに伝送するように構成される。

いくつかの態様では、シャフトは、電力をハウジングに伝送するための少なくとも１つのテーパを含む。

いくつかの態様では、電力は、シャフトからハウジングへ、ロータ接点と接触する少なくとも１つのテーパを介して伝送される。

いくつかの態様では、溶接ガンは、ケーブルアセンブリに固定された伝熱管アセンブリを更に含み、伝熱管アセンブリはケーブルアセンブリから熱を伝達するように構成される。

いくつかの態様では、回転電力コネクタは、回転電力コネクタの前部から後部まで延びる開口部を含む。

いくつかの態様では、ケーブルアセンブリは、シールドガス用のホースを含み、シールドガスは、回転電力コネクタの開口部を介して供給管アセンブリに流れる。

いくつかの態様では、ケーブルアセンブリは、溶接ワイヤ用の導管を含み、溶接ワイヤ用の導管は、回転電力コネクタの開口部を介して供給管アセンブリを通る。

いくつかの態様では、ケーブルアセンブリは、作動ガス用のホースを含み、作動ガスは回転電力コネクタの開口部を介して供給管アセンブリに流れる。

いくつかの態様では、溶接ガンは、ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、メタルコアワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ－Ｃ）、ガス遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｇ）、又は遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｓ）に使用される。

いくつかの態様では、溶接ガンは、プラズマ溶接又はプラズマ切断に使用される。

いくつかの態様では、溶接ガンは、半自動手持ち式溶接ガンである。

本開示の別の態様によれば、溶接ガン用の電力カップリングが開示され、電力カップリングは、供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間を回転可能に結合するための回転電力コネクタを含み、ここで回転電力コネクタは、溶接ガンのハンドルに対するケーブルアセンブリの回転を可能にし、ケーブルアセンブリは、電力を供給するように構成され、回転電力コネクタは、電力を、ケーブルアセンブリから供給管アセンブリへ伝送するように構成され、供給管アセンブリはハンドルの前部から固定延長する。

いくつかの態様では、電力カップリングは、回転可能な電気信号接続を更に含み、溶接ガンのアクチュエータスイッチアセンブリをケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合する。

いくつかの態様では、回転可能な電気信号接続は、ケーブルアセンブリに対して回転可能である。

いくつかの態様では、回転電力コネクタは、供給管アセンブリに接続するためのハウジングと、ケーブルアセンブリに接続するためのシャフトとを含み、ここで、シャフトはハウジング内に配置され、ハウジングはシャフトに対して回転可能であり、シャフトは電力をハウジングに伝送するように構成される。

いくつかの態様では、シャフトは、電力をハウジングに伝送するための少なくとも１つのテーパを含む。

いくつかの態様では、電力は、シャフトからハウジングへ、ロータ接点と接触する少なくとも１つのテーパを介して伝送される。

いくつかの態様では、回転電力コネクタは、回転電力コネクタの前部から後部まで延びる開口部を含む。

本開示の別の態様によれば、溶接ガンが開示され、溶接ガンは、ハンドルと、ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリと、電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリと、供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタであって、ケーブルアセンブリが回転電力コネクタを介してハンドルに対して回転可能であり、回転電力コネクタが電力をケーブルアセンブリから供給管アセンブリへ伝送するように構成される、回転電力コネクタと、ハンドルの側面に配置され、ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されるアクチュエータスイッチアセンブリと、ケーブルアセンブリに対して回転可能であり、かつアクチュエータスイッチアセンブリをケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合する回転可能な電気信号接続と、を含み、ここでアクチュエータスイッチアセンブリの作動により、信号が、溶接ガンによる溶接パラメータを制御するケーブルアセンブリの制御ワイヤを介して送られ、ハンドルは回転電力コネクタ及び回転可能な電気信号接続を取り囲む。

本開示の更なる特徴及び利点は、添付図面と組み合わせた以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

手持ち式溶接ガンの一実施形態の斜視図を示す。 手持ち式溶接ガンの実施形態の正面図を示す。 手持ち式溶接ガンの実施形態の側面図を示す。 図１Ｂに示す手持ち式溶接ガンのＡ?Ａ線に沿った断面図を示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態の断面図を示す。 供給管アセンブリとＲＰＣとの接続の実施形態を示す。 伝熱管アセンブリの一実施形態を示す。 伝熱管アセンブリの断面図を示す。 回転可能な電気信号接続を備えて組み立てられた伝熱管アセンブリを示す。 回転可能な電気信号接続を備えて組み立てられた伝熱管アセンブリを示す。 回転可能な電気信号接続の一実施形態を示す。 回転可能な電気信号接続の一実施形態を示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態のレンダリングを示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態の分解図を示す。 手持ち式溶接ガンに適した回転電力コネクタ（ＲＰＣ）の一例の分解図である。 ＲＰＣの背面図である。 ＲＰＣの断面図である。 手持ち式溶接ガンの別の実施形態の斜視図を示す。 手持ち式溶接ガンの実施形態の正面図を示す。 手持ち式溶接ガンの実施形態の側面図を示す。 図９Ａ～図９Ｃに示す手持ち式溶接ガンの断面図を示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態の断面図を示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態のレンダリングを示す。 手持ち式溶接ガンの一実施形態の分解図を示す。

手持ち式溶接ガン及び電力カップリングの実施形態が本明細書に開示される。いくつかの態様では、溶接ガンは、ハンドル、ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリ、電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリ、供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタを含み、ケーブルアセンブリはハンドルに対して回転電力コネクタを介して回転可能であり、回転電力コネクタは、電力を、ケーブルアセンブリから供給管アセンブリに伝送するように構成され、また溶接ガンは、ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されたアクチュエータスイッチアセンブリを含む。溶接ガンは、回転可能な電気信号接続を更に含んでもよく、それは、アクチュエータスイッチアセンブリをケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合し、回転可能な電気信号接続は、ケーブルアセンブリに対して回転可能である。有利には、溶接ガン、特に回転電力コネクタ及び回転可能な電気信号接続の構成により、ハンドル及び供給管アセンブリをケーブルアセンブリに対して回転させることができ、これによって、溶接ガンを操作しているユーザにとって、溶接を行うのがより容易になる。

回転電力コネクタと、更には入力ケーブルアセンブリに対する回転を可能にする回転可能な電気信号接続とを含む電力カップリングは、限定するものではないが、ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、メタルコアワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ－Ｃ）、ガス遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｇ）、又は遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｓ）に使用される溶接ガン、あるいはプラズマ溶接又はプラズマ切断用の溶接ガンを含んだ、溶接用途の範囲内で使用され得ることが理解されるであろう。

図１Ａ～図１Ｃは、本開示による手持ち式溶接ガン１００の一実施形態を示す。手持ち式溶接ガン１００は、ハンドル１０２と、ハンドル１０２から溶接点まで延びるネック、グースネック、又は供給管アセンブリ１０４とを含む。ハンドル１０２は、ユーザの手と手首に対して快適な形状にされた人間工学的ハンドルである。ハンドル１０２用のアクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、溶接電流、ワイヤ送給、及びシールドガスを作動させるために使用され、ケーブルアセンブリ１０８は手持ち式溶接ガン１００の後部に接続される。アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、図１Ｃに示すようにハンドル１０２上に配置されたスイッチであってもよい。図１Ｃは、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６をトリガとして示しているが、代わりにボタン又は他のタッチセンサを含んでもよい。更に、アクチュエータスイッチアセンブリは、ハンドルに結合される別個のスイッチング手段、例えば、フットペダル又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）スイッチング構成などを含み得ることが理解されるであろう。ケーブルアセンブリ１０８は、電流を流すための電力ケーブル、シールドガス用のホース、溶接ワイヤ用の導管、ならびに溶接ガンへの電源及びワイヤ送給を作動するための制御ワイヤを担持し得る。

手持ち式溶接ガン１００のハンドル１０２は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、真っ直ぐであり、人間工学的形状を有し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、ハンドル１０２は、他の形状／設計を有してもよく、代わりに湾曲し、人間工学的形状を有してもよいことが理解されるであろう。ハンドル１０２は、ハンドル１０２の他の表面とは異なる材料を有する隆起部又は表面を更に含み、ユーザにより良いグリップを提供し得る。ハンドル１０２の人間工学的形状はまた、ユーザが溶接中により良いグリップを得ることを可能にし、使用中に手又は手首の不快感又は痛みを防止する。

図２Ａ及び図２Ｂは、手持ち式溶接ガン１００の断面図を示す。図示のように、ハンドル１０２は、接続手段２０２で供給管アセンブリ１０４に結合され得る。接続手段２０２は、ねじ接続などの取り外し可能な接続であり得る。手持ち式溶接ガン１００は、ケーブルアセンブリ１０８と供給管アセンブリ１０４との間に回転可能に接続された回転電力コネクタ（ＲＰＣ）２０４を更に含む。ＲＰＣ２０４は、ケーブルアセンブリ１０８から供給管アセンブリ１０４に電力を供給するように構成される。ＲＰＣ２０４は、ハンドル１０２内に、部分的にハンドル１０２内に、又はハンドル１０２の後方に配置され得る。図２Ａでは、ＲＰＣ２０４はハンドル１０２内に位置する。ケーブル束１０８は、ＲＰＣ２０４の後部に導電性カプラ２１１を介して結合され得て、それはケーブルアセンブリからの電力ケーブルの接続を可能にし、そして供給管アセンブリ１０４は、ＲＰＣ２０４の前部に直接接続され得る。特に、ＲＰＣ２０４は、ケーブルアセンブリ１０８の回転を可能にするように結合され得るが、供給管アセンブリ１０４の回転は許可しない場合がある。したがって、供給管アセンブリ１０４は、ハンドル１０２に対して固定され、その結果、ハンドル１０２が回転すると、供給管アセンブリ１０４がハンドル１０２とともに回転する。しかしながら、供給管アセンブリ１０４は、ハンドル１０２から取り外され、回転され、その後、新たな固定位置に再設置されてもよいことが理解されるであろう。ＲＰＣ２０４は、ＲＰＣ２０４の長さに延在する開口部又は貫通穴２０６を含む。開口部２０６は、ケーブルアセンブリ１０８からのシールドガスが、ＲＰＣ２０４の後部から前部に流れるのを可能にし、溶接ワイヤ用の導管がＲＰＣ２０４の中心を通って供給管アセンブリ１０４まで通過することを可能にする。

図３は、供給管アセンブリ１０４とＲＰＣ２０４との接続の実施形態を示す。供給管アセンブリ１０４は、インデックス特徴３０２を有する、テーパ状のグースネックであってもよい。インデックス特徴３０２は、特定の形状を備える雄型コネクタであってもよく、その形状は、ＲＰＣ２０４上の対応する雌型コネクタ３０４に嵌合する。これにより、ＲＰＣ２０４と供給管アセンブリ１０４との間の確実な接続が可能になる。

図２Ａ／図２Ｂに戻って参照すると、手持ち式溶接ガン１００は、ケーブルアセンブリ１０８に固定されてハンドル１０２の後部に挿入された伝熱管アセンブリ２１０を更に含み得る。図４Ａは、伝熱管アセンブリ２１０を示し、図４Ｂは、伝熱管アセンブリ２１０の断面図を示し、図４Ｃ及び図４Ｄは、回転可能な電気信号接続２０８を備えて組み立てられた伝熱管アセンブリ２１０を示す。図示されるように、伝熱管アセンブリは、ケーブルアセンブリ１０８に直接接続するための第１の部分４０２と、ハンドル１０２とともに第１の部分４０２に対して回転可能な第２の部分（ロータ４０４）とを含む。伝熱管アセンブリ２１０は、例えば、伝導及び放射を通じてケーブルアセンブリ１０８から熱を吸収し、それを、例えばフィン４０３からの対流及び放射を通じて周囲に移動させることができ、熱がハンドル１０２及びユーザの手に伝わることがない。これにより、ユーザはより長時間の溶接を行うことが可能になり得る。

手持ち式溶接ガン１００は、例えばスリップリングアセンブリを介した回転可能な電気信号接続２０８を更に含み得る。回転可能な電気信号接続２０８は、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６をケーブルアセンブリ１０８の制御ワイヤに結合し、そして、回転可能な電気信号接続２０８は、ケーブルアセンブリ１０８に対して回転可能であり、供給管アセンブリ１０４及びハンドル１０２がケーブルアセンブリ１０８に対して自由に回転することを可能にする。回転可能な電気信号接続２０８は、溶接ガン１００の様々な位置に配置されて、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６をケーブルアセンブリ１０８の制御ワイヤに結合し得る。図２Ａ／図２Ｂに示されるように、回転可能な電気信号接続２０８は、ＲＰＣ２０４の後方又は後部に配置される。他の実施形態では、回転可能な電気信号接続２０８はＲＰＣ２０４の一部であってもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、回転可能な電気信号接続２０８の実施形態を示す。各信号転送回路について、複数の導電性ばね付勢接触器５０２は放射状に配置されて、複数の電流経路を生成し、ケーブル１０８に対するハンドル１０２の振動及び回転によって発生するノイズを除去する。これらのばね付勢接触器５０２は、弾性放射状導体５０４に放射状に接続され、弾性放射状導体５０４は、金属ばね又は導電性エラストマであり得る。複数の信号用に、ばね付勢接触器５０２はＰＣＢ５０６上に直線状に配置される。ばね付勢接触器５０２の上部は、ばね付勢ピン部分を含んで、ＰＣＢ５０６の上に突出し、底部はＰＣＢ５０６の下に延びる。底部に延びる円形の突起は、弾性放射状導体５０４を接線方向に押圧する。ばね付勢接触器５０２は、ロータ４０４の内側に絶縁層が積層された導電性リング５０８に均等かつ一定の圧力を加え、ロータ４０４はハンドル１０２に固定される。ＰＣＢ５０６上のばね付勢接触器５０２は、ケーブル１０８に対して固定される。ケーブル１０８からの信号は、この環状のコンパクトな空間を通ってハンドル１０２に効果的に転送される。スリップリングアセンブリが説明され図示されているが、回転可能な電気信号接続２０８は、ハンドル１０２とケーブル束１０８との間の回転及び電気接続を可能にする別のアセンブリ又は要素を含む場合があることが理解されるであろう。

ケーブルアセンブリ１０８に対してハンドル１０２を回転できるということは、ユーザが、自分の手首又は手を動かして、最小のねじり抵抗でケーブルアセンブリ１０８の周りを回転するハンドル１０２を介して任意の溶接位置に合わせ得ることを意味する。これにより、溶接ガン１００のユーザの手首にかかる負担を軽減することが可能であり、ケーブル束１０８内の応力が解放され、それによってシステムの寿命を延ばし得る。ＲＰＣ２０４、及びハンドル１０２とケーブルアセンブリ１０８との間の回転可能な電気信号接続２０８は、時計回りと反時計回りの両方向への無限回転が可能であってもよい。いくつかの実施形態では、ＲＰＣ２０４及び回転可能な電気信号接続２０８は、いずれの方向へも無限回転が可能であってもよく、又はその代わりに、いずれの方向への完全な回転が可能でなくてもよい。ＲＰＣ２０４及び／又は回転可能な電気信号接続２０８は、いずれの方向へも１０°～３６０°の間の角度の部分回転を可能にし得ることが理解されよう。

図６は、ハンドル１０２、供給管アセンブリ１０４、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６、及びケーブルアセンブリ１０８を含む、手持ち式溶接ガンの一実施形態のレンダリングを示す。

図７は、手持ち式溶接ガン１００の一実施形態の分解図を示す。ハンドル１０２は、１つの固体部品として形成されてもよく、又は接続される２つ以上の要素から形成されてもよい。要素は、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６がハンドル１０２の側面に配置され、ＲＰＣ２０４がハンドル１０２内に配置され、伝熱管アセンブリ２１０がケーブルアセンブリ１０８の周囲に配置されてハンドル１０２の後部に結合されるように組み立てられ得る。上述したように、ケーブルアセンブリ１０８は、シールドガス用のホース及び溶接ワイヤ用の導管７０２と、回転可能な電気信号接続２０８に接続するリード線とを含み得る。ケーブルアセンブリ１０８は、ばね７０４、又はシステム上の歪軽減の他の手段を更に含み得る。

図８Ａは、手持ち式溶接ガン１００のＲＰＣ２０４の一例の分解図である。図８Ｂは、ＲＰＣ２０４の背面図である。図８Ｃは、ＲＰＣ２０４の断面図である。

ＲＰＣ２０４は、供給管アセンブリ１０４に接続する外側ハウジング８０２、ロータ接点８０４、ロータブッシング８０６、シャフト８０８、ブッシングナット８１０、ばね８１２、圧力板８１４、及びＯリング８１６、８１８を含む。図示のように、ロータ接点８０４は４つの接点を有してもよいことが理解されるであろう。（ケーブル束１０８からの）電力ケーブルは、シャフト８０８に繋がる。上述のように、ＲＰＣ２０４は、供給管アセンブリ１０４及びケーブル束１０８の一部との直接インタフェースを有し得る。ＲＰＣ２０４は、以下に説明され、図８Ｃの破線の矢印で表されるように、電力が、シャフト８０８から、３つの主要な電流経路（１）、（２）、及び（３）を通って外側ハウジング８０２に伝送されるように設計され得る。

（１）主経路は、シャフト８０８の内側テーパから、外側ハウジング８０２に放射状に接続する４つの（４）ロータ接点８０４までである。ロータ接点８０４は、ばね８１２からテーパ状ロータブッシング８０４を介して一定の圧力を受けている。シャフト８０８、ロータ接点８０４、及びロータブッシング８０６のテーパ状面は、シャフト８０８及び外側ハウジング８０２に対するロータ接点８０４の自己センタリングと同心回転を保証する。

（２）第２の電流経路は、シャフト８０８の外側テーパから外側ハウジング８０２の嵌合内側テーパ状面までである。シャフト８０８のテーパ状面はまた、外側ハウジング８０２に対するシャフト８０８の同心性を維持し、接点の寿命を延ばすためにすべての嵌合面の均一な摩耗を保証する。このテーパ状インタフェースは、滑らかな回転のためにシャフト８０８を自動的に中心に置く。テーパ状インタフェースにより、Ｏリング８１８に安定した圧力が確実にかかり、Ｏリング８１８は、グリースとシールドガスを密閉し、その寿命を延ばす。

（３）第３の電流経路は、ブッシングナット８１０から外側ハウジング８０２までである。シャフト８０８に接続される電力ケーブルは、重力又は電力ケーブル内の応力により、いくつかの点で常にシャフト８０８を回転軸から遠ざけているため、シャフト８０８とブッシング８０６との間の隙間は、これによって、その瞬間に排除され、電流はシャフト８０８から外側ハウジング８０２に直接流れることができる。

一定の圧力下で接触面を通る複数の経路によって形成される電気接続は、変動又はアーク発生を最小限に抑えた状態で、シャフト８０８から外側ハウジング８０２に４００アンペアを超える電流を伝送し得る。材料は、最大限の伝導率と、熱及び摩擦に耐える能力とを確保するように、すべての部品に対して選択され得る。

ＲＰＣ２０４は、上述したように、電流が、シャフト８０８から外側ハウジング８０２に、３つの主要な電流経路（１）、（２）、及び（３）を介して伝送されるように設計されてもよく、又は、電流経路（１）、（２）、及び（３）の１つ以上を介して、若しくはシステム内の異なる電流経路を介して伝送するように設計されてもよいことが理解されるであろう。

図２Ａ及び図２Ｂに戻って参照すると、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、ハンドル１０２の側面に接続され得て、ケーブルアセンブリ１０８のリード線４０５（図４Ｃ及び図４Ｄに示す）に電気的に接続し得る。アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、溶接を制御する（例えば、オン／オフ信号）ために、ケーブルアセンブリ１０８の少なくとも２本のリード線に電気的に接続し得ることが理解されるであろう。アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、回転可能な電気信号接続２０８を介してリード線４０５に電気的に接続される。上述したように、リード線４０５は、回転可能な電気信号接続２０８に接続し、それはアクチュエータスイッチアセンブリ１０６に電気的に接続する。この電気的かつ回転可能な接続により、ケーブル束１０８とアクチュエータスイッチアセンブリ１０６との間の無限回転が可能になり得る。

アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、回転可能な電気信号接続２０８に電気リード線を介して電気的に接続され得る。電気リード線は、ケーブル束１０８に対するアクチュエータスイッチアセンブリ１０６の回転を可能にする長いリード線であってもよい。電気リード線は、ケーブル束１０８に対するアクチュエータスイッチアセンブリ１０６の完全な回転を可能にしてもよく、又は部分回転のみを可能にしてもよい。長い電気リード線の代わりに、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６は、回転可能な接続２０８に電気的に接続するための異なる手段又はモードを含み得て、例えば、電気接続は、アクチュエータスイッチアセンブリ１０６の少なくとも一部と回転可能な電気信号接続２０８との間の接点を介してもよいことが理解されるであろう。

図示されるように、回転可能な電気信号接続２０８のスリップリングアセンブリは、ハンドル内に配置され得て、その結果、スリップリングアセンブリ及びＲＰＣ２０４に結合されたケーブル束１０８が、ハンドル１０２及び供給管アセンブリ１０４に対して回転する。回転可能な電気信号接続２０８のスリップリングアセンブリは、ＲＰＣ２０４の後方に、又はハンドル１０２内の別の位置に配置され得ることが理解されるであろう。

手持ち式溶接ガン１００は、上述のように手持ち式半自動溶接ガンとして使用され得る。例えば、手持ち式溶接ガン１００は、限定するものではないが、ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、メタルコアワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ－Ｃ）、ガス遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｇ）、又は自己遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｓ）を含む、多くの溶接プロセスのうちの１つに使用され得る。

本開示の別の実施形態によれば、プラズマ溶接又はプラズマ切断に使用され得る溶接ガン１１００が開示される。

プラズマアーク溶接は、電流が流れることによってガスをイオン化し、電極とワークピースとの間にプラズマアークを生成する、アーク溶接プロセスである。プラズマは、その後、アークを抑制するノズルに通され、またプラズマは、シールドガスが周囲にある状態で、高速かつ高温でオリフィスから排出される。プラズマ溶接ガンは、溶接又は切断用であり得る。作動ガスは、プラズマを生成すること、及び溶接／切断ゾーンを遮蔽することの２つの目的に役立つ。

図９Ａは、プラズマ溶接又は切断用の手持ち式溶接ガン１１００の別の実施形態の斜視図を示す。図９Ｂは、手持ち式溶接ガン１１００の実施形態の正面図を示す。図９Ｃは、手持ち式溶接ガン１１００の実施形態の側面図を示す。溶接ガン１００と同様に、溶接ガン１１００は、ハンドル１１０２と、ハンドル１１０２の前部から延びる供給管アセンブリ１１０４と、アクチュエータスイッチアセンブリ１１０６と、ハンドル１１０２の後部にあるケーブルアセンブリ１１０８とを含む。プラズマトーチでは、ケーブルアセンブリ１１０８は、電流及び作動ガスを供給し、これらは供給管アセンブリ１１０４で溶接ガン１１００の作業端に伝送される。

図１０Ａは、図９Ａ～図９Ｃに示される手持ち式溶接ガン１１００の断面図を示す。図１０Ｂは、手持ち式溶接ガン１１００の一実施形態の断面図を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに見られるように、溶接ガン１００と同様に、溶接ガン１１００は、ケーブルアセンブリ１１０８と供給管アセンブリ１１０４との間に回転可能に接続された回転電力コネクタ（ＲＰＣ）１２０４を更に含む。溶接ガン１１００はまた、アクチュエータスイッチアセンブリ１１０６をケーブルアセンブリ１１０８の制御ワイヤに結合する回転可能な電気信号接続１２０８を含む。ＲＰＣ１２０４及び回転可能な電気信号接続１２０８の構成は、溶接ガン１００を参照して説明したものと実質的に同じである。

図１１は、ハンドル１１０２、供給管アセンブリ１１０４、アクチュエータスイッチアセンブリ１１０６、及びケーブルアセンブリ１１０８を含む、手持ち式溶接ガン１１００の実施形態のレンダリングを示す。

図１２は、手持ち式溶接ガン１１００の一実施形態の分解図を示す。ケーブルアセンブリ１１０８は、電流及び作動ガスをＲＰＣ１２０４に供給し、そこからそれらは供給管アセンブリ１１０４に伝送される。供給管アセンブリ１１０４において、作動ガスは２つの経路に分離され、ここで、ガスの大部分はシールドガスであり、ガスの残りはプラズマガスである。

プラズマガスは、渦輪１２５２を通って電極１２５０の周りの中央環状領域に入り、そこで特別に設計された入口穴を通して回転エネルギーを得る。プラズマガスは電極の周りで渦を巻き、そこでイオン化され、電流が流れると更にプラズマに変換される。次に、プラズマは、アークを抑制するノズル１２５４に通され、高速（音速に近づく）及び２８，０００℃（５０，０００°Ｆ）以上に近づく温度でオリフィスから出る。

シールドガスは、電極１２５０及びノズル１２５４を外側からバイパスして、シールドキャップ１２５８に到達し、そこで小さな開口部を通って出て、使用中の溶接／切断ゾーンの周囲にシールドを形成する。シールドキャップ１２５８は、保持キャップ１２５６によって保持され、保持キャップ１２５６はまた、ノズル１２５４及び渦輪１２５２を所定の位置に保持する。

多くの変形及び修正が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることは、当業者には明らかであろう。特定の実施形態が本明細書に記載されているが、本教示の範囲から逸脱することなく実施形態に修正を加え得ることが理解されるであろう。図を簡単かつ明確にするために、図面内の要素は必ずしも縮尺どおりではなく、概略的なものにすぎず、要素の構造を限定するものではない。多くの変形及び修正が、本明細書に記載した本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることは、当業者には明らかであろう。

Claims (25)

1. ハンドルと、
   前記ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリと、
   電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリと、
   前記供給管アセンブリと前記ケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタであって、前記ケーブルアセンブリは前記ハンドルに対して前記回転電力コネクタを介して回転可能であり、ここで前記回転電力コネクタは、電力を、前記ケーブルアセンブリから前記供給管アセンブリに伝送するように構成される、回転電力コネクタと、
   前記ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されたアクチュエータスイッチアセンブリと、
   を備える、溶接ガン。
2. 前記回転電力コネクタは、前記ハンドル内、又は前記ハンドルの後部に配置される、請求項１に記載の溶接ガン。
3. 前記アクチュエータスイッチアセンブリを前記ケーブルアセンブリの前記制御ワイヤに電気的に結合する回転可能な電気信号接続を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の溶接ガン。
4. 前記回転可能な電気信号接続は、前記ケーブルアセンブリに対して回転可能である、請求項３に記載の溶接ガン。
5. 前記ハンドルは、前記回転電力コネクタ及び前記回転可能な電気信号接続を取り囲む、請求項３又は請求項４に記載の溶接ガン。
6. 前記アクチュエータスイッチアセンブリは、前記ハンドルの側面に配置される、請求項１～５のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
7. 前記回転電力コネクタは、前記供給管アセンブリに接続するためのハウジングと、前記ケーブルアセンブリに接続するためのシャフトとを含み、ここで、
   前記シャフトは前記ハウジング内に配置され、
   前記ハウジングは前記シャフトに対して回転可能であり、そして、
   前記シャフトは電力を前記ハウジングに伝送するように構成される、
   請求項１～６のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
8. 前記シャフトは、前記電力を前記ハウジングに伝送するための少なくとも１つのテーパを含む、請求項７に記載の溶接ガン。
9. 前記電力は、前記シャフトから前記ハウジングへ、ロータ接点と接触する前記少なくとも１つのテーパを介して伝送される、請求項８に記載の溶接ガン。
10. 前記ケーブルアセンブリに固定された伝熱管アセンブリであって、前記ケーブルアセンブリから熱を伝達するように構成される、伝熱管アセンブリを更に備える、請求項１～９のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
11. 前記回転電力コネクタは、前記回転電力コネクタの前部から後部まで延びる開口部を含む、請求項１～１０のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
12. 前記ケーブルアセンブリは、シールドガス用のホースを含み、前記シールドガスは、前記回転電力コネクタの前記開口部を介して前記供給管アセンブリに流れる、請求項１１に記載の溶接ガン。
13. 前記ケーブルアセンブリは、溶接ワイヤ用の導管を含み、前記溶接ワイヤ用の導管は、前記回転電力コネクタの前記開口部を介して前記供給管アセンブリを通る、請求項１１又は請求項１２に記載の溶接ガン。
14. 前記ケーブルアセンブリは、作動ガス用のホースを含み、前記作動ガスは前記回転電力コネクタの前記開口部を介して前記供給管アセンブリに流れる、請求項１１に記載の溶接ガン。
15. ソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、メタルコアワイヤを用いたガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ－Ｃ）、ガス遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｇ）、又は遮断されたフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ－Ｓ）用に使用される、請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
16. プラズマ溶接又はプラズマ切断に使用される、請求項１～１２のうちのいずれか一項、又は請求項１４に記載の溶接ガン。
17. 半自動手持ち式溶接ガンである、請求項１～１６のうちのいずれか一項に記載の溶接ガン。
18. 溶接ガン用の電力カップリングであって、
    供給管アセンブリとケーブルアセンブリとの間を回転可能に結合するための回転電力コネクタを含み、ここで前記回転電力コネクタは、前記溶接ガンのハンドルに対する前記ケーブルアセンブリの回転を可能にし、ここで前記ケーブルアセンブリは、電力を供給するように構成され、また前記回転電力コネクタは、電力を、前記ケーブルアセンブリから前記供給管アセンブリへ伝送するように構成され、ここで前記供給管アセンブリは前記ハンドルの前部から固定延長する、
    電力カップリング。
19. 回転可能な電気信号接続を更に備え、前記溶接ガンのアクチュエータスイッチアセンブリを前記ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合する、請求項１８に記載の電力カップリング。
20. 前記回転可能な電気信号接続は、前記ケーブルアセンブリに対して回転可能である、請求項１９に記載の電力カップリング。
21. 前記回転電力コネクタは、前記供給管アセンブリに接続するためのハウジングと、前記ケーブルアセンブリに接続するためのシャフトとを含み、ここで、
    前記シャフトは前記ハウジング内に配置され、
    前記ハウジングは前記シャフトに対して回転可能であり、そして、
    前記シャフトは電力を前記ハウジングに伝送するように構成される、
    請求項１８～２０のうちのいずれか一項に記載の電力カップリング。
22. 前記シャフトは、前記電力を前記ハウジングに伝送するための少なくとも１つのテーパを含む、請求項２１に記載の電力カップリング。
23. 前記電力は、前記シャフトから前記ハウジングへ、ロータ接点と接触する前記少なくとも１つのテーパを介して伝送される、請求項２２に記載の電力カップリング。
24. 前記回転電力コネクタは、前記回転電力コネクタの前部から後部まで延びる開口部を含む、請求項１８～２３のうちのいずれか一項に記載の電力カップリング。
25. 溶接ガンであって、
    ハンドルと、
    前記ハンドルの前部から固定延長する供給管アセンブリと、
    電力を供給するように構成されたケーブルアセンブリと、
    前記供給管アセンブリと前記ケーブルアセンブリとの間に回転可能に結合された回転電力コネクタであって、前記ケーブルアセンブリは前記ハンドルに対して前記回転電力コネクタを介して回転可能であり、ここで前記回転電力コネクタは、電力を、前記ケーブルアセンブリから前記供給管アセンブリに伝送するように構成される、回転電力コネクタと、
    前記ハンドルの側面に配置され、前記ケーブルアセンブリの制御ワイヤに電気的に結合されるアクチュエータスイッチアセンブリと、
    前記ケーブルアセンブリに対して回転可能であり、かつ前記アクチュエータスイッチアセンブリを前記ケーブルアセンブリの前記制御ワイヤに電気的に結合する回転可能な電気信号接続と、を備え、
    ここで前記アクチュエータスイッチアセンブリの作動により、信号が、前記溶接ガンによる溶接パラメータを制御する前記ケーブルアセンブリの前記制御ワイヤを介して送られ、
    前記ハンドルは前記回転電力コネクタ及び前記回転可能な電気信号接続を取り囲む、
    溶接ガン。

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