JP2704481B2 - トーチノズルの清掃装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接トーチノズルのス
パッタ及び溶接ワイヤ先端の酸化膜の除去のための清掃
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記溶接トーチノズルは、図８にＮで示
すように、上部にガス放出口Ｔａを形成したトーチ本体
Ｔの先端に、ワイヤＷを引き出すチップＣを備え、前記
トーチ本体Ｔの周囲をガスノズルＧで囲んでおり、溶接
時はワイヤＷを繰り出しつつガス放出口Ｔａからシール
ドガスを放出して大気を遮断しながら溶接を行うもので
ある。このようなトーチノズルＮを用いたアーク溶接等
においては、溶融した溶接ワイヤ片または被溶接物が飛
び散って、図８に示すようにスパッタＳとして、トーチ
ノズルＮにおけるガスノズルＧの内外や、トーチ本体Ｔ
等に付着して例えば溶接ロボットの効率を低下せしめた
り、図９（ａ）に示す溶接ワイヤＷの先端Ｗ’表面に図
９（ｂ）の如く酸化膜Ｍを形成して溶接品質の劣化、ア
ークスタートの不良を生ずることがある。従来このよう
な事象を避けるため、前者の事象に対しては（１）予め
トーチノズル等にスパッタ付着防止剤を塗布する、
（２）ブラッシング機構によりトーチノズルの等のスパ
ッタを落す、（３）実開昭６１−１３７４２２号公報に
示すようなスパッタ排除工具によりスパッタを削り落す
などの方策がとられてきた。また、後者の事象に対して
はカッターにより溶接ワイヤ先端をカットする等の方策
がとられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たトーチノズルＮ等にスパッタ付着防止剤を塗布するこ
とは、該防止剤の乾燥、蒸発などから殊に持続的効果は
期待できず、補助的に用いるならともかく、これのみで
スパッタＳの付着を防止することはできないし、また付
着したスパッタＳの除去はできない。また、前記したブ
ラッシング機構を高速回転させることによりトーチノズ
ルＮ等のスパッタＳを落すことも、トーチノズルＮの外
側は落ちるが、その内側に付着したスパッタはほとんど
落せないという問題がある。また、前記実開昭公報に示
すものでは、電動機で回転せしめられる円柱状係合部の
前端面に側刃を設け、また該前端面の外周側に寄せて、
継ぎ片を介して薄肉円筒半載体の刃部を外筒の内面に合
わせて設けたものであるから、この工具を手でもって上
記刃部を回転させつつ図８に示すようなガスノズルＧと
トーチ本体Ｔ間の狭い間隙に軸心を合致させるよう挿入
することは非常に熟練を要するのみならず、間違って前
記刃部をガスノズル等に接触させたときは、刃部が薄い
のでこれを欠いたり、ガスノズル等を傷つけたりするお
それがある。更に酸化膜Ｍが形成された溶接ワイヤＷの
先端Ｗ’をカットにより除去することは、その作業を前
記ブラッシング機構によるスパッタＳの除去作業と別に
行う必要があるため、例えばロボットによる溶接作業の
能率を低下させるおそれがあり、且つ溶接ワイヤＷの先
端を切り落すことは資源の無駄使いとなる。本発明は上
記に鑑み、前記トーチノズルの内外その他に付着したス
パッタ及び溶接ワイヤ先端表面に形成された酸化膜を、
トーチノズル等を傷つけず、効率よく、確実に除去し、
且つ資源の節約が可能な小型で使いやすいトーチノズル
の清掃装置を提供することを目的として案出されたもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明トーチノズルの清掃装置の構成は、円筒形容器
本体の下端に、篩を設けた底部を取外し可能に取付け、
前記本体内の篩の上方位置に、噴出管を備えたエアノズ
ル体を直立に設置するとともに、前記容器本体の上端付
近に空気放出口をあけ、また前記容器本体に、該本体の
上端及び前記空気放出口を囲む円筒蓋形ガードを取付
け、更に前記ガードの蓋部分には前記噴出管と同一軸心
上にトーチノズル挿入孔を形成し、前記篩上にショット
材として小鋼球を適宜量装入したことを特徴とする。

【０００５】

【作 用】上記構成の本発明トーチノズルの清掃装置で
は、トーチノズルを容器本体上部に形成した前記トーチ
ノズル挿入孔から差し込んでから、圧縮空気を前記エア
ノズル体から噴出させれぱ、該ノズル体内が負圧となっ
て当初小鋼球のみのショット材が吸い上げられ、前記噴
出管からの噴出空気流にのって放射され、前記噴出管と
同一軸心上に置かれたトーチノズルのガスノズル内に進
入し、その内外面及び溶接ワイヤ先端部に衝突する。こ
れによって、トーチノズルの内外面その他に付着したス
パッタ及び溶接ワイヤ先端部の酸化膜が除去される。殊
に、トーチノズルにおけるガスノズルの内側に進入した
ショット材は、その内面に衝突しながら上昇し、ガスノ
ズル内側のスパッタを効率よく落すことになる。トーチ
ノズルの内外面及び溶接ワイヤ先端部に衝突して落下し
た小鋼球及び粉砕されたスパッタのうち篩上に残った比
較的大きなスパッタがエアノズル体により再びトーチノ
ズル等に向けて放射される。

【０００６】

【実施例】本発明を実施例について、図１乃至および図
７により詳細に説明すると、まず図１乃至図５の第１の
実施例において、１は円筒状の容器本体で、下端に分離
できる同径の底部２を有する。上記容器本体１と底部２
とは、向かい合う端部を若干残して該端部付近にフラン
ジ１ａ、２ａを固定した上、ベースプレート３にあけた
取付け穴３ａに前記両端部を挿入して上記フランジ１
ａ、２ａをベースプレート３を貫通するボルト４によっ
て容器本体１と底部２をベースプレート３に固定するも
のである。上記底部２の下端付近には小フランジ５によ
り上下を挟んだ金網製の篩６を固着するとともに、上記
フランジ２ａには図２に示すように一端に前記ボルト４
の頭部より大きい部分をもつ円弧状の穴２ｂを形成し、
底部２の脱着を容易にしている。尚、上記篩６は後記小
鋼球が落下しない大きさの網目とする。前記容器本体１
の上端付近の壁には円周上４個の容器内空気放出口１ｂ
をあけて金網７を張るとともに、前記本体１の上端に
は、該本体１の上端を塞ぐように中心にトーチノズル挿
入孔８ａを形成したトッププレート８が固着されてい
る。尚、９は上記トーチノズル挿入孔８ａ内側に固着さ
れたシールリングである。また、第１の実施例では、蓋
部分に上記トーチノズル挿入孔８ａと同径の孔１０ａが
形成され、且つ前記空気放出孔１ｂのやや下端に達する
円筒蓋形ガード１０が、前記トッププレート８上面に小
ねじ１１により取り付けられている。なお、前記トーチ
ノズル挿入孔８ａ及びこれとと同径の前記孔１０ａの軸
心は、後記エアノズル体１２の噴出管１５と同一軸心上
にあるように設定する。

【０００７】１２はエアノズル体で、図３に詳細を示す
ように、この例では、内部に空気室１３ａを形成した空
気導入函１３と、該導入函１３の側方に固定した連結管
１４と、前記導入函１３の上方に挿入、固定した噴出管
１５と、前記導入函１３の下方にねじ結合１６して挿入
された吸込み管１７とからなる。尚、１８はＯリング
で、前記導入函１３の空気室１３ａ底部において前記吸
込み管１７と導入函１３間に介装され、吸込み管１７の
弛み止めを行うものである。前記噴出管１５と吸込み管
１７は少なくともその内径を一致させるとともに、その
内径は前記ガスノズルＧの直径より大きなものとし、該
ノズルＧの先端から落下するスパッタリング（通称イカ
リング）が容易に通過し得るようにする。また、前記噴
出管１５の下端内側及び吸込み管１７の上端外側には各
々同一角度のテーパー部１５ａ、１７ａを形成し、これ
により前記吸込み管１７を回動して上記テーパ部１５
ａ、１７ａ間を開くことにより、空気噴出量が調整でき
る噴出ノズル１９が形成される。上記構成のエアノズル
体１２は、容器本体１内の底部２付近で吸込み管１７下
方に適宜間隔をとり、前記連結管１４を容器本体１の側
面から突出させて固着すると共に、必要に応じて図示し
ない部品により空気導入函１３を容器本体１に支持して
配設する。前記エアノズル体１２への空気配管は次のよ
うに行う。即ち前記エアノズル体１２の連結管１４に硬
質管２０または軟質管２０’の一端を接続し、他端をベ
ースプレート３に取り付けた第１ソレノイドバルブ２１
に接続すると共に、該バルブ２１より例えば軟質管２２
によりリリーフバルブ２３を介し、工場用圧縮空気等を
送る空気本管２４（圧力；４〜５ｋｇ／ｃｍ^２）に設け
たコック付バルブ２５に接続する。尚、図４、図５には
ロボット２６に装着した溶接用トーチノズルＮへの配管
を示しており、通常のシールドガス（炭酸ガス等）の配
管２７に、空気本管２４に設けたコック付バルブ２８か
らリリーフバルブ２９を経て第２ソレノイドバルブ３０
を介装した軟質管３１によりスリーウエイジョイント３
２で接続されている。前記ショット材としては、直径１
〜２ミリメートル程度のステンレスボールを主体とし、
砕けて落下したスパッタ片からなり、ステンレスボール
はこの装置の使用前に、適当量を前記底部２の篩６上に
装入しておく。

【０００８】上記構成の本発明トーチノズルの清掃装置
では、まず、前記ベースプレート３をロボット２６の近
傍の例えば適当な台（図示せず）に取り付け、図２のよ
うに容器本体の底部２の下にスパッタ屑受け３３を置い
た上、スパッタの付着したトーチノズルＮを予め学習さ
せた動作に従って本発明容器本体１の前記トーチノズル
挿入孔８ａ（実際にはシールリング９の穴）に差し込ん
で停止させる。（このときシールドガスの噴出を停止さ
せておく）上記トーチノズルＮの停止を信号として捉え
て前記第２ソレノイドバルブ３０を開き、予め開いてお
いた前記コック付バルブ２８及びリリーフバルブ２９を
経て圧縮空気をトーチノズルＮのシールドガス放出口Ｔ
ａから噴出せしめる。この状態で次に第１ソレノイドバ
ルブ２１を開けば、予め開いておいた前記コック付バル
ブ２５及びリリーフバルブ２３を経て圧縮空気を管２０
または２０’により前記エアノズル体１２の連結管１４
から導入部材１３の空気室１３ａ内に送り込まれる。こ
れによって上記空気室１３ａ内の圧縮空気は前記噴出ノ
ズル１９から噴出され、噴出管１５内を通って上方に放
射されるから、前記吸込み管１７内が負圧となって、当
初前記小ステンレスボールのみが吸い上げられ、噴出管
１５からの噴出空気流にのって放射され、前記噴出管と
同一軸心上に置かれたトーチノズルＮのガスノズルＧ内
に進入し、その内外面及び溶接ワイヤ先端部Ｗ’に衝突
する。従って、トーチノズルの内外面その他に付着した
スパッタＳ及び溶接ワイヤ先端部の酸化膜が除去され
る。殊に、トーチノズルＴにおける後記ガスノズルＧの
内側に入ったショット材は内面に衝突しながら上昇し、
ガスノズル内側のスパッタＳを効率よく落すことにな
る。なお、噴出した空気は金網７を介し空気放出口１ｂ
から容器本体１外に放出され、このとき同時に粉砕され
たスパッタの細片が容器本体外に飛散しようとするが、
前記ガード１０により前記細片は容器本体１の外側に沿
って下方に導かれ、主にスパッタ屑受け３３内に入る。
トーチノズルの内外面及び溶接ワイヤ先端部に衝突して
落下した小鋼球及びスパッタのうち容器内に残った比較
的大きなスパッタがエアノズル体により再びトーチノズ
ル等に向けて放射され、粉砕され細かくなったスパッタ
屑は底部２の篩６の網目から下に落ちてスパッタ屑受け
３３に溜る。尚、後記警報装置等により前記篩６上にス
パッタＳ’が濾過不可能程度に溜ったことが感知された
ときは、圧縮空気の噴出を止め、前記ボルト４をゆるめ
て底部２を本体１から分離し、前記スパッタＳ’を捨て
ればよい。

【０００９】第２実施例は、これを図６及び図７により
詳細に説明すると、４１は本発明容器で、下端が取付ベ
ース４２にビス４３で取り付けられた筒状の本体４４
と、脱着機構４５により脱着可能なキャップ４６とから
成る。上記本体４４は底４４ａがロート状に形成され、
その中心にエアノズル４７と、これを囲むようにショッ
トノズル４８が立設されており、上記エアノズル４７お
よびショットノズル４８によってエアノズル体を構成す
る。上記エアノズル４７は下端が前記取付ベース４２に
形成された圧縮空気導入路４２ａを介して、前記第１ソ
レノイドバルブ２１、空気本管２４等に接続されてい
る。なお、前記ショットノズル４８の下端付近には本体
４４の底面上においていくつかの通孔４８ａがあけられ
ている。

【００１０】前記キャップ４６は、外径が前記本体４４
と同型の上方部分４６ａと、前記本体４４内で下端が前
記ショットノズル４８の設置位置まで延びる下方部分４
６ｂとから形成され、前記上方部分４６ａの外側下端付
近に設けたフック４５ａ及び前記本体４４の外側上端付
近に設けた可動引掛けリング４５ｂからなる前記脱着機
構４５によって、本体４４に脱着可能に構成されてい
る。キャップ４６の下方部分４６ｂの下端には、本体４
４に装着したとき前記ショットノズル４８に嵌装する篩
４９が固着され、また上方部分４６ａの上方壁４６ｃ近
くには容器内空気の放出口４６ｄが形成され、金網４６
ｅが張られている。前記キャップ４６の上方壁４６ｃに
は前記トーチノズルＮの挿入孔４６ｆがあけられ、その
内周にシールパッキング５０が押さえ板５１及びビス５
２により固定されている。５３はショット材で、直径１
〜２ミリメートル程度のステンレスボールからなり、こ
の装置の使用前に、図６に示すように前記ショットノズ
ル４８を含む本体４４のロート状の底４４ａに装入され
ている。上記のように構成された第２実施例のトーチノ
ズルの清掃装置では、第１実施例と同様手順をとってト
ーチノズルＮを前記キャップ４６頂部のシールパッキン
グ５０を押し開いて差し込んでから、圧縮空気を前記エ
アノズル４７から噴出させれば、図７のように前記ショ
ットノズル４８内が負圧となって前記ショット材５３が
吸い上げられ、空気流にのって放射され、トーチノズル
ＮにおけるガスノズルＧの内外面及び溶接ワイヤＷの先
端部Ｗ’に衝突する。なお、噴出した空気は金網４６ｅ
を介し放出口４６ｄから容器４１外に放出される。ま
た、ショットノズル４８からショット材５３を放射して
いる間、前記と同様にトーチ本体Ｔ上部の炭酸ガス放出
口Ｔａから空気を放出して、炭酸ガス放出口Ｔａを保護
する。前記作動によって、ガスノズルＧの内外面その他
に付着したスパッタＳ及び溶接ワイヤ先端部Ｗ’の酸化
膜Ｍが除去される。殊にトーチノズルＮにおけるガスノ
ズルＧの内側に入ったショット材１３は内面に衝突しな
がらループを描いて奥まで上昇し、ガスノズルＧ内側の
スパッタＳを効率よく落すことになる。トーチノズルＮ
の内外面及び溶接ワイヤ先端部Ｗ’に衝突したショット
材５３’及び落されたスパッタＳ’は篩４９により篩わ
れ、これを潜り抜けたものがロート状の底４４ａに戻
り、前記通孔４８ａを通過して中心に集められてショッ
トノズル４８内から再びトーチノズルＮ等に向けて放射
される。後記警報装置等により前記篩４９上にスパッタ
Ｓ’が濾過不可能程度に溜ったことが感知されたとき
は、圧縮空気の噴出を止め、前記脱着機構４９を外して
キャップ４６を本体４４から分離し、前記スパッタＳ’
を捨てればよい。

【００１１】なお、第１、第２実施例のトーチノズルの
清掃装置の実施に際しては、装置内部の清掃時間の節約
のため、前記したような篩９により濾過されぬ程度のス
パッタＳ’を自動的に排出する機構を設置すること、本
装置内の清掃のタイミングを知らせるため、ショット材
として使用できるスパッタまたはショット材として使用
できないスパッタが所定量以上に増加したときの警報機
構を設置すること等が考えられる。また、本装置により
清掃されたトーチノズルには、従来と同様にトーチノズ
ル等にスパッタ付着防止剤を塗布すればスパッタが付着
しにくくなるという効果はある。

【００１２】

【発明の効果】本発明トーチノズルの清掃装置は、円筒
形容器本体の下端に、篩を設けた底部を取外し可能に取
付け、前記本体内の篩の上方位置に、噴出管を備えたエ
アノズル体を直立に設置するとともに、前記容器本体の
上端付近に空気放出口をあけ、また前記容器本体に、該
本体の上端及び前記空気放出口を囲む円筒蓋形ガードを
取付け、更に前記ガードの蓋部分には前記噴出管と同一
軸心上にトーチノズル挿入孔を形成し、前記篩上にショ
ット材として小鋼球を適宜量装入したことを特徴とする
ので、ショット材として小鋼球を使用することにより、
小鋼球が粒が揃っており、且つ質量があることから直進
性が良く、しかもスパッタへの衝撃力をトーチノズル等
を傷つけない程度に大きくでき、トーチノズルにおける
ガスノズルの外側はもとより、内側、殊にその奥に付着
したスパッタを的確に短時間で除去できると同時に、溶
接ワイヤ先端部の酸化膜も同様に除去することができ、
例えば溶接ロボットの稼動率と溶接品質を格段に向上せ
しめることができる。また、溶接ワイヤの先端を切り落
さないので、資源の節約にもなる。また、前記ショット
材をステンレス製の小鋼球としたものでは、ショット材
とスパッタ（鋼材）との選別を容易にし、本考案装置の
容器内の清掃時間を短縮できる効果がある。また、前記
ガードの蓋部分に形成したトーチノズル挿入孔は、前記
噴出管と同一軸心上に形成されているので、該挿入孔に
挿入されたトーチノズルの軸心も自動的に前記噴出管と
同一軸心上に置かれ、従ってトーチノズルは噴出管から
飛来する直進性のよい小鋼球を多数受けることになり、
トーチノズル内外のスパッタ等の除去を効率的に行うこ
とができる。更に前記容器本体に、該本体の上端及び前
記空気放出口を囲む円筒蓋形ガードを取付けたことによ
り、小鋼球を飛ばすため噴出された空気が金網を介し空
気放出口から容器本体外に放出される際、粉砕されたス
パッタの細片を同時に容器本体外に飛散させようとする
が、前記ガードが前記細片を容器本体１の外側に沿って
下方に導き、広範囲に飛散させないから、前記細片の清
掃の手間が省けるだけでなく、作業環境を良化できる効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明トーチノズルの清掃装置の第１実施例に
おける半裁縦断面図

【図２】本発明トーチノズルの清掃装置の第１実施例に
おける分解斜視図

【図３】本発明トーチノズルの清掃装置の第１実施例に
おけるエアノズル体の拡大断面図

【図４】本発明トーチノズルの清掃装置の第１実施例に
おける配管図

【図５】本発明トーチノズルの清掃装置の第１実施例に
おける配管略図

【図６】本発明トーチノズルの清掃装置の第２実施例に
おける使用前の縦断面図

【図７】本発明トーチノズルの清掃装置の第２実施例に
おける使用中を示す縦断面図

【図８】トーチノズルのスパッタの付着した状態を示す
縦断面図

【図９】（ａ）溶接ワイヤの先端部付近の斜視図

【図９】（ｂ）同先端部の一部断面図

【符号の説明】

（第１実施例） １；容器本体 １ａ；フランジ １ｂ；空気放出口 ２；底部 ２ａ；フランジ ２ｂ；円弧状の穴 ３；ベースプレート ４；ボルト ５；小フランジ ６；篩 ７；金網 ８；トッププレート ９；シールリング １０；ガード １２；エアノズル体 １３；空気導入函 １３ａ；空気室 １４；連結管 １５；噴出管 １５ａ；テーパ部 １６；ねじ結合 １７；吸込み管 １７ａ；テーパ部 １８；Ｏリング １９；噴出ノズル ２０；硬質管 ２０’、２２、３１；軟質管 ２１；第１ソレノイドバルブ ２３、２９；リリーフバルブ ２４；空気本管 ２５、２８；コック付バルブ ２６；ロボット ３０；第２ソレノイドバルブ ３２；スリーウエイジョイント （第２実施例） ４１；容器 ４２；取付ベース ４２ａ；圧縮空気導入路 ４４；本体 ４４ａ；底 ４５；脱着機構 ４６；キャップ ４７；エアノズル ４８；ショットノズル ４８ａ；通孔 ４９；篩 ５０；シールパッキング ５３；ショット材 Ｎ；トーチノズル Ｇ；ガスノズル Ｔ；トーチ本体 Ｓ；スパッタ Ｗ；溶接ワイヤ Ｍ；酸化膜。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形容器本体の下端に、篩を設けた底部
   を取外し可能に取付け、前記本体内の篩の上方位置に、
   噴出管を備えたエアノズル体を直立に設置するととも
   に、前記容器本体の上端付近に空気放出口をあけ、また
   前記容器本体に、該本体の上端及び前記空気放出口を囲
   む円筒蓋形ガードを取付け、更に前記ガードの蓋部分に
   は前記噴出管と同一軸心上にトーチノズル挿入孔を形成
   し、前記篩上にショット材として小鋼球を適宜量装入し
   たことを特徴とするトーチノズルの清掃装置。
2. 【請求項２】前記容器本体が下方体及びベースと該下方
   体に脱着可能なキャップとから成り、且つ該キャップが
   前記下方体内で下端がエアノズル体の設置位置まで延び
   る延長部を備え、該延長部と前記ノズル体との間に篩を
   設けたことを特徴とする請求項１記載のトーチノズルの
   清掃装置。