JP2766156B2 - アーク溶接機の点弧チップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電極芯線と被溶接金属と
の間にアークを発生させて、そのアークの熱により溶接
を行うアーク溶接機に係り、詳しくは電極芯線を嵌挿支
持してアークを点弧するために用いられる点弧チップに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーク溶接機においては例えば炭
酸ガス等の雰囲気で電極芯線と被溶接金属との間にアー
クを点弧させて、その熱により電極芯線及び被溶接金属
の一部を溶融して溶接を行うようにしたものが提案され
ている。そして、一般に電極芯線は溶接トーチに備えら
れた所定長さの点弧チップの挿通孔に嵌挿支持されてお
り、その点弧チップを介して電極芯線と被溶接金属との
間に交流又は直流の電圧を印加してアークを点弧させる
ようになっている。

【０００３】又、前記電極芯線はアーク点弧の他に溶着
部を形成する溶加材の役割も兼ねているため、被溶接金
属の材質と対応した軟鋼ワイヤ等の金属が使用されてい
る。そして、電極芯線は溶接時に送給装置により点弧チ
ップの挿通孔と摺接しながら連続的に送給されるように
なっている。又、点弧チップは電気抵抗が低くて溶接時
の発熱による電極芯線の温度上昇が少なく、金属蒸気
（スパッタ）が付着しにくい銅合金等の金属が主に使用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した点
弧チップの材質が電極芯線の材質よりも軟らかい場合、
電極芯線の送給を繰返すうちに嵌挿孔が擦減って、電極
芯線との摺接状態を良好に保持できなくなるという問題
がある。特に、点弧チップの先端部側の嵌挿孔が擦減る
と、送給時に電極芯線がぶれて擦減りの度合いが進ん
で、先端開口部の口径が大きくなるとともに嵌挿孔全体
の口径が大きくなり、その電極芯線への電圧印加が不安
定となってアーク点弧が不十分となる。

【０００５】又、挿通孔の擦減りにより点弧チップとし
ての耐用寿命が短くなるため、その交換を頻繁に行わな
ければならなくなり、点弧チップの消耗が激しくなって
実用価値が低下するという問題がある。

【０００６】そこで、点弧チップに銅合金等以外の電極
芯線よりも硬質のものを使用することが考えられる。し
かし、電気抵抗が高くなって溶接時に点弧チップが発熱
して、電極芯線の温度上昇が激しくなったり、金属蒸気
（スパッタ）が付着したりして溶接能力が低下するとい
う問題がある。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであってその目的は、点弧チップの擦減りを
低減して十分なアーク点弧を得るとともに、耐用寿命の
低下を防止することができるアーク溶接機の点弧チップ
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明においては、電極芯線を点弧チップにより嵌
挿支持し、該点弧チップを介して電極芯線と被溶接金属
との間にアークを点弧させるとともに、該点弧チップを
貫通して被溶接金属側へ連続的に送給される電極芯線を
前記アークの熱により溶融して溶接を行うようにしたア
ーク溶接機において、前記点弧チップの先端部に収容穴
を穿設し、その収容穴内に前記電極芯線の材質よりも硬
質の保護部材を嵌入するとともに、その保護部材が収容
された収容穴の先端開口部には蓋部材を螺着し、前記点
弧チップと保護部材及び蓋部材には前記電極芯線を被溶
接金属側へ連続的に送給し得る嵌挿孔を貫設したことを
要旨とする。

【０００９】又、請求項２の発明においては、前記保護
部材は銀−タングステン合金であることを要旨とする。

【００１０】

【作用】本発明において電極芯線は点弧チップにより嵌
挿支持された状態で、点弧チップを介して電極芯線と被
溶接金属との間にアークが点弧される。そして、電極芯
線が連続的に送給されながら溶融して溶接が行われる。
このとき、点弧チップの電極芯線と摺接する側の少なく
とも先端部は、保護部材から構成されているため、擦減
りにより先端開口部の口径が大きくなることはない。従
って、送給時に電極芯線がぶれて点弧チップの嵌挿孔全
体の口径が大きくなることがなくなり、電極芯線への電
圧印加が安定して十分なアーク点弧が得らる。

【００１１】又、保護部材が存在することにより点弧チ
ップ全体の擦減りが低減されて、点弧チップの耐用寿命
が長くなる。又、請求項２において、保護部材を銀−タ
ングステン合金としたことにより、点弧チップの電極芯
線による擦減りが低減されるとともに、導電性も確保さ
れるため、保護部材を介しての電極芯線へのアーク電圧
の印加が良好に行われる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を炭酸ガスアーク溶接機に具体
化した一実施例を図１及び図２に従って説明する。

【００１３】図１に示すように、炭酸ガスアーク溶接機
１は電源装置２、炭酸ガスボンベ３、送給装置４、溶接
トーチ５、制御装置６等から構成されている。電源装置
２は図示しない整流器や変圧器等を備えており、一次側
が三相交流電源７に接続され、二次側が制御装置６と被
溶接金属としての鋼板８に接続されている。そして、電
源装置２は交流電源７の交流電圧を降圧するとともに所
定の直流電圧に整流するようになっている。炭酸ガスボ
ンベ３には炭酸ガスが封入されており、その炭酸ガスは
アーク点弧時において溶接部分の周囲を不活性な雰囲気
にして、溶融金属の酸化を防止する。

【００１４】前記送給装置４はモータ９及び一対の送給
ローラ１０等を備えており、送給ローラ１０には軟鋼か
らなる電極芯線としてのワイヤ１１が挟持されている。
そして、モータ９の回転により送給ローラ１０が回転し
て、ワイヤ１１が挟持された状態で一定速度にて前記鋼
板８側へ連続的に送給されるようになっている。前記溶
接トーチ５はワイヤ１１を支持してアーク電流を導通す
るとともに、炭酸ガスを導入するようになっている。前
記制御装置６は電源装置２により整流された直流電圧の
溶接トーチ５への印加制御、炭酸ガスの溶接トーチ５へ
の供給制御及び送給装置４のワイヤ１１の送給動作の制
御を行うようになっている。

【００１５】次に、溶接トーチ５の詳細について説明す
る。図１，図２に示すように、溶接トーチ５は炭酸ガス
Ｔを噴射するほぼ円筒状のガスノズル１２と、ガスノズ
ル１２内に遊挿固定されたワイヤ支持柱１３とを備えて
いる。又、ワイヤ支持柱１３は保持部１４と、その保持
部１４の先端部に着脱可能に螺着された点弧チップ１５
とから構成されている。

【００１６】点弧チップ１５は銅合金で先細の円柱状に
形成されるとともに、その軸芯のほぼ中心から先端部に
亘って円柱状の収容穴１６が穿設されている。又、収容
穴１６には円柱状で銀−タングステン合金（ＡＧＷ）か
らなる保護部材としての保護ピース１７が嵌入されると
ともに、更にその保護ピース１７よりも先端開口部側に
は前記点弧チップ１５と同じ銅合金からなるカバー部と
しての蓋部材１８が螺着されている。そして、前記点弧
チップ１５と保護ピース１７及び蓋部材１８の軸芯に
は、嵌挿孔１５ａ，１７ａ，１８ａが貫設されるととも
に、前記保持部１４には挿通孔１４ａが貫設されてい
る。又、ワイヤ１１は挿通孔１４ａに遊挿されるととも
に、嵌挿孔１５ａ，１７ａ，１８ａに摺動可能に嵌挿支
持された状態で、その先端が蓋部材１８の嵌挿孔１８ａ
より突出している。

【００１７】そして、溶接時にはガスノズル１２から炭
酸ガスＴが鋼板８側に噴射された状態で、電源装置２に
より整流された直流電圧が鋼板８及び点弧チップ１５を
介してワイヤ１１に印加されて、鋼板８とワイヤ１１の
先端との間にアークが点弧されるようになっている。す
なわち、ワイヤ１１は点弧チップ１５の嵌挿孔１５ａと
常時接触状態にあり、そのワイヤ１１にはアーク点弧に
充分な電圧が印加されるようになっている。又、保護ピ
ース１７は銀−タングステン合金からなるため導電性を
有しており、その保護ピース１７を介してもワイヤ１１
に電圧が印加されるようになっている。

【００１８】又、アーク溶接時にはワイヤ１１が送給装
置４により嵌挿孔１５ａ，１７ａ，１８ａと摺接しなが
ら鋼板８側へ連続的に送給されるが、保護ピース１７の
嵌挿孔１７ａはワイヤ１１よりも硬質の銀−タングステ
ン合金であるため擦減らないようになっている。すなわ
ち、保護ピース１７が収容された部分の点弧チップ１５
は、その保護ピース１７に保護されて擦減らないように
なっている。

【００１９】さて、上記のように構成された点弧チップ
１５を使用して溶接を行う場合、最初に、ワイヤ１１を
保持部１４の挿通孔１４ａに遊挿させるとともに、点弧
チップ１５の嵌挿孔１５ａ及び保護ピース１７の嵌挿孔
１７ａに嵌挿させて、その先端を嵌挿孔１７ａより突出
させる。その後、その突出したワイヤ１１の先端を蓋部
材１８の嵌挿孔１８ａに通して突出させるとともに、該
蓋部材１８を収容穴１６に螺着する。

【００２０】この状態で、制御装置６は炭酸ガスボンベ
３の炭酸ガスＴをガスノズル１２より噴射させて鋼板８
側へ吹付けるとともに、電源装置２により整流された直
流電圧を鋼板８及び点弧チップ１５を介してワイヤ１１
に印加する。すると、ワイヤ１１の先端と鋼板８との間
には炭酸ガスＴの皮膜が形成された状態でアークが点弧
される。アーク点弧と同時に制御装置６は送給装置４の
モータ９の回転を制御して送給ローラ１０が回転され
て、ワイヤ１１を挟持された状態で一定速度にて前記鋼
板８側へ連続的に送給する。そして、ワイヤ１１の先端
及び鋼板８の一部が溶融されて溶接金属Ｙが鋼板８に形
成されて溶接が行われる。

【００２１】このとき、ワイヤ１１は点弧チップ１５の
嵌挿孔１５ａ及び保護ピース１７の嵌挿孔１７ａと摺接
しながら送給されるため、ワイヤ１１にはアーク点弧に
充分な電圧が印加される。又、嵌挿孔１７ａはワイヤ１
１よりも硬質の銀−タングステン合金であるためワイヤ
１１の摺接により擦減らない。

【００２２】上記したように本発明の点弧チップ１５に
おいては、その軸芯に保護ピース１７を収納し、ワイヤ
１１を点弧チップ１５の嵌挿孔１５ａと保護ピース１７
の嵌挿孔１７ａにより嵌挿した。従って、点弧チップ１
５の先端部は保護ピース１７により構成されているた
め、擦減りにより先端嵌挿孔１７ａの口径が大きくなる
ことはない。従って、送給時にワイヤ１１がぶれること
がなくなり、点弧チップ１５の嵌挿孔１５ａの擦減りが
低減されてその口径も大きくなることがなくなる。この
結果、点弧チップ１５全体の擦減りが低減されて、ワイ
ヤ１１への電圧印加が安定して十分なアーク点弧を得る
ことができる。又、点弧チップ１５の耐用寿命を長くす
ることができる。

【００２３】さらに、保護ピース１７は導電性を有した
銀−タングステン合金からなるため、ワイヤ１１の摺接
による擦減り防止のみならず、ワイヤ１１への電圧の印
加の役割も担うことができる。このため、保護ピース１
７を介してもワイヤ１１へのアーク電圧の印加を良好に
行うことができる。

【００２４】また、保護ピース１７の先端部を蓋部材１
８により外側から覆っているので、アーク溶接時に被溶
接金属である鋼板８がスパークしてスパッタが飛ぶよう
なことがあっても、電極芯線であるワイヤ１１が保護ピ
ース１７に溶着することを防止できる。さらに、収容穴
１６から保護ピース１７が抜け落ちるおそれを蓋部材１
８により防止することができる。しかも、点弧チップ１
５を交換するときに保護ピース１７を取出して、別の新
たな点弧チップ１５に収納して再利用することができ
る。

【００２５】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下のよ
うにしてもよい。 （１） 上記実施例では保護ピース１７の材質を銀−タン
グステン合金としたが、他の超硬，炭素工具鋼材（Ｓ
Ｋ），高速度工具鋼材（ＳＫＨ），合金工具鋼材（ＳＫ
Ｓ，ＳＫＤ），ニューセラミック，スプリング材等を使
用してもよい。

【００２６】（２）上記実施例では、ワイヤ１１の材質
を鋼板８に対応して軟鋼としたが、他の金属の溶接に対
応して高張力鋼、ステンレス、鋳鉄、シリコンブロン
ズ、脱酸銅、アルミブロンズ、ニッケル等を使用しても
よい。

【００２７】（３）上記実施例では、点弧チップ１５の
材質を銅合金としたが、電気抵抗が低く、溶接時の金属
蒸気が付着しにくい銀等を使用してもよい。（４） 上記実施例では、炭酸ガスアーク溶接機に具体化
したが、炭酸ガス以外のアルゴンあるいはヘリウム等の
イナートガスを使用したイナートガスアーク溶接機に適
用してもよい。又、ガスの代わりにフラックスを使用し
て溶接を行うサブマージアーク溶接機に適用してもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
極芯線の送給時に該芯線が嵌挿孔の内周面に摺接しても
点弧チップの先端部に位置する保護部材の嵌挿孔は大き
く擦減らないため、被溶接金属側へ連続的に送給される
電極芯線はぶれることがなくなり、電極芯線への電圧印
加が安定して十分なアーク点弧を得ることができるとと
もに、点弧チップの耐用寿命を長くすることができる。
さらに前記保護部材は点弧チップ先端部の収容穴内に収
容されるとともに、その収容穴の先端開口部には蓋部材
が螺着されて保護部材の先端部をカバーしているため、
アーク溶接時に被溶接金属がスパークしてスパッタが飛
ぶようなことがあっても、電極芯線が保護部材に溶着す
ることを防止できる。しかも、前記蓋部材は収容穴の先
端開口部に螺着される構成であるため、点弧チップ交換
時には前記蓋部材の螺退により保護部材の取り出しを簡
単に行え、該保護部材を別の新たな点弧チップの収容穴
内へ収納して再利用することが容易にできるという優れ
た効果を奏する。

【００２９】又、請求項２に記載の点弧チップでは、保
護部材の材質を銀−タングステン合金としたことによ
り、電極芯線の摺接による擦減が低減されるとともに、
導電性も確保されるため、保護部材を介してもアーク電
圧の印加を良好に行うことができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の点弧チップが使用されるアーク溶接機
を示す概略図。

【図２】本発明の点弧チップを示す一部縦断面図。

【符号の説明】

８…被溶接金属としての鋼板、１１…電極芯線としての
ワイヤ、１５…点弧チップ、１７…保護部材としての保
護ピース、１５ａ，１７ａ，１８ａ…嵌挿孔、１８…蓋
部材。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−258870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−72944（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−91522（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−142878（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−143723（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/26 B23K 9/29

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極芯線（１１）を点弧チップ（１５）
   により嵌挿支持し、該点弧チップ（１５）を介して電極
   芯線（１１）と被溶接金属（８）との間にアークを点弧
   させるとともに、該点弧チップ（１５）を貫通して被溶
   接金属（８）側へ連続的に送給される電極芯線（１１）
   を前記アークの熱により溶融して溶接を行うようにした
   アーク溶接機において、前記点弧チップ（１５）の先端部に収容穴（１６）を穿
   設し、その収容穴（１６）内に前記電極芯線（１１）の
   材質よりも硬質の保護部材（１７）を嵌入するととも
   に、その保護部材（１７）が収容された収容穴（１６）
   の先端開口部には蓋部材（１８）を螺着し、前記点弧チ
   ップ（１５）と保護部材（１７）及び蓋部材（１８）に
   は前記電極芯線（１１）を被溶接金属（８）側へ連続的
   に送給し得る嵌挿孔（１５ａ，１７ａ，１８ａ）を貫設
   した ことを特徴とするアーク溶接機の点弧チップ。
2. 【請求項２】 前記保護部材（１７）は銀−タングステ
   ン合金であることを特徴とする請求項１に記載のアーク
   溶接機の点弧チップ。