JP2920249B2

JP2920249B2 - 消耗式電極を用いたアーク溶接用トーチ

Info

Publication number: JP2920249B2
Application number: JP30641297A
Authority: JP
Inventors: 繁中山; 隆久飯塚; 俊光荒木; 秀夫河原; 英伸岩見; 建治岩嶋
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JPH11123560A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば狭開先の
溶接部をＭＡＧ溶接する際に好適に用いられる消耗式電
極を用いたアーク溶接用トーチに関するものであり、さ
らに詳しくは、後退角又は前進角をとる必要がある溶接
に用いられる消耗式電極を用いたアーク溶接用トーチに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、消耗式電極を用いるアーク溶接
に用いる溶接トーチでは、消耗式電極である溶接ワイヤ
を送給する送給管と、シールドガスを供給するシールド
ノズルとは、同軸上に配置されている。従って、溶接時
には、溶接ワイヤを溶接面に対して垂直方向から溶接位
置に供給すると共に、炭酸ガス等のシールドガスも垂直
方向から溶接位置に向けて供給させて溶接位置周辺をシ
ールドしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接姿
勢によっては溶接ワイヤを溶接面に対して傾斜させる必
要がある。即ち、後退角又は前進角をとる必要がある。
例えば、上向の初層裏波溶接や立向上進溶接時には、後
退角をとる必要がある。かかる場合に、上述した一般的
なトーチを用いるときはトーチ全体を傾斜させることに
なるが、後退角（垂直方向からの傾斜角）が比較的大き
くなると、溶接ワイヤの先端と溶接位置との距離を一定
に保ったままではシールドノズルの先端部が被溶接材に
接触してしまう。そのため、トーチを被溶接材から離す
必要があり、その結果、シールドノズルの先端と溶接位
置との距離が長くなり、シールドが不完全になり、溶接
の品質が低下してしまう。

【０００４】また、トーチを傾斜させたことによって、
シールドガスは溶接面に対して傾斜して供給されるの
で、シールドガスの流れが乱れて周辺の空気を巻き込ん
でしまい、シールドが不完全になってしまう。これによ
っても、溶接の品質が低下してしまう。

【０００５】そこで、溶接ワイヤは所定の後退角又は前
進角を持たせて供給し、シールドガスは垂直方向から供
給する専用のトーチを開発して使用することが考えられ
る。しかしながら、新しいトーチを開発・製造するため
にはかなりのコストを必要とする。また、積層溶接の作
業の中で、上記専用トーチを使用するのは特定の溶接層
についてのみであり、他の溶接層については一般的なト
ーチを使用するような場合には、２種類のトーチを準備
する必要があるのでコストが上昇すると共に、２種類の
トーチを適宜交換して使用するので作業に手間がかか
る。

【０００６】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、簡単な構造でか
つ低コストで、溶接部の状態や溶接姿勢に応じて溶接ワ
イヤの供給方向を切換えることができる消耗式電極を用
いたアーク溶接用トーチを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の消耗式
電極を用いたアーク溶接用トーチは、溶接ワイヤを溶接
面に対して垂直方向から溶接位置へ案内する第１のガイ
ド部と、上記第１のガイド部の先端部に着脱可能に配置
されて上記溶接ワイヤを挿通するコンタクトチップと、
上記第１のガイド部の周囲に配置されてシールドガスを
上記溶接位置に向けて供給するシールドノズルとを備え
る消耗式電極を用いたアーク溶接用トーチにおいて、一
端には上記第１のガイド部の先端部に上記コンタクトチ
ップに代えて着脱可能に取付けられる取付部を有し、他
端には上記溶接ワイヤを溶接方向に沿って傾斜した方向
から上記溶接位置へ案内する第２のガイド部を有するガ
イドブラケットを備え、上記第２のガイド部の先端部に
は上記コンタクトチップが着脱可能に配置されることを
特徴としている。

【０００８】上記請求項１の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチでは、溶接ワイヤを溶接面に対して垂直方
向から供給するときは、コンタクトチップを第１のガイ
ド部に取付け、溶接ワイヤを垂直方向から溶接方向に沿
って傾斜させて後退角又は前進角を持たせて溶接位置に
供給するときは、第１のガイド部にはコンタクトチップ
に代えてガイドブラケットを取付けて、このガイドブラ
ケットが有する第２のガイド部にコンタクトチップを取
付ける。このように、既存の溶接トーチにガイドブラケ
ットを新たに付加することによって溶接ワイヤの供給方
向を切換えるようにしたので、比較的簡単な構造で、か
つ低コストで実現することができる。また、従来のよう
に溶接トーチ自体を交換するという大掛かりな作業を行
う必要がなくなり、溶接作業を円滑に進めることがで
き、作業時間の短縮も可能となる。さらに、溶接ワイヤ
の供給方向は変更されても、シールドガスは常に溶接位
置に対して垂直方向から供給されるので、良好なシール
ド状態を実現することができ、高品質の溶接を行うこと
ができる。

【０００９】また請求項２の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチは、上記シールドノズルの先端には、上記
溶接位置近傍まで延びる補助ノズルが着脱可能に配置さ
れることを特徴としている。

【００１０】上記請求項２の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチでは、補助ノズルを取付けることによって
シールドガスの拡散を防止してシールドガスをより確実
に溶接位置近傍に供給することができる。これによっ
て、良好なシールド状態を実現して高品質の溶接を行う
ことができる。

【００１１】さらに請求項３の消耗式電極を用いたアー
ク溶接用トーチは、上記補助ノズルは、上記シールドノ
ズルの先端部内周面に向かって付勢される略円筒状に形
成された板ばねによって着脱可能に配置されることを特
徴としている。

【００１２】上記請求項３の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチでは、作業者は略円筒状の板ばねを内方に
向けて手で圧縮し、シールドノズルの先端部に板ばねの
一部分を挿入してから手を離すと、板ばねは外方向に向
けて復元し、シールドノズルの先端部内周面に当接し、
補助ノズルが仮止めされる。その後、板ばねがシールド
ノズルの先端部に埋没するまで軸方向に押込んで、補助
ノズルの取付作業は完了する。取外すときは、補助ノズ
ルを軸線方向に所定の力で引張ればよい。このように簡
単な構造であるので、容易にかつ低コストで実現するこ
とができると共に、着脱作業も容易である。

【００１３】請求項４の消耗式電極を用いたアーク溶接
用トーチは、上記シールドノズルは、溶接面に対して垂
直方向に移動可能に配置されることを特徴としている。

【００１４】上記請求項４の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチでは、溶接部の状態に応じて、シールドノ
ズルを最適な位置に設定することができる。例えば、比
較的深い開先の底部を溶接するときは、コンタクトチッ
プがシールドノズルの先端から開先の深さ程度の長さだ
け突出するような位置に設定すればよく、逆に、開先の
表面付近を溶接するときは、コンタクトチップがシール
ドノズルの先端からわずかに突出するような位置に設定
すればよい。これによって、シールドガスの拡散を防止
して良好なシールド状態を実現することができ、高品質
な溶接を行うことができる。

【００１５】請求項５の消耗式電極を用いたアーク溶接
用トーチは、上記シールドノズルは、上記第１のガイド
部の周囲に配置される内側ノズルと、当該内側ノズルの
周囲に配置される外側ノズルとから成ることを特徴とし
ている。

【００１６】上記請求項５の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチでは、内側ノズルからのシールドガスによ
るシールドと、外側ノズルからのシールドガスによるシ
ールドとによって、溶接位置周辺は２重にシールドされ
る。これによって、より完全なシールド状態を実現し、
溶接の品質を一段と向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次にこの発明の消耗式電極を用い
たアーク溶接用トーチの具体的な実施の形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施の形態である溶接トーチ１の構成を示す平面図であ
り、図２は溶接トーチ１を構成するコンタクトチップ２
の平面図であり、図３は溶接トーチ１を構成するガイド
ブラケット３の平面図であり、図４は溶接トーチ１の使
用状態を示す平面図である。

【００１８】溶接トーチ１は、溶接面４に対して垂直方
向からシールドガス及び溶接ワイヤを供給する第１の態
様と、溶接面４に対して垂直方向からシールドガスを供
給し、垂直方向から溶接方向５の前方側に後退角θだけ
傾斜した方向から溶接ワイヤを供給する第２の態様とを
切換えて使用することができる。図１の溶接トーチ１
は、第２の態様であり、後退角θは４５度に選ばれてい
る。尚、溶接方向を逆に設定すれば、前進角θで溶接ワ
イヤを供給する溶接トーチとなる。送給管６は、溶接ホ
ース７内を挿通しており、溶接面４に対してほぼ垂直方
向に延びて配置されている。送給管６の内部には、送給
孔８が形成されているが、第２の態様ではシールドガス
のみが送給される。送給管６の先端には、溶接ワイヤを
溶接面４に対して垂直方向から溶接位置へ供給する第１
のガイド部９が形成されている。第１のガイド部９は、
先端に向かって先細状に形成されており、その外周面に
は複数個のシールドガス供給孔（図示せず）が穿設され
ている。

【００１９】第２の態様では、第１のガイド部９の先端
部には、ガイドブラケット３の取付部１１が取付けられ
る。即ち、第１のガイド部９の先端側の送給孔８の内周
面にはねじ部１０が形成されており、取付部１１のボル
ト挿通孔１３に挿通されたボルト１２をねじ部１０に螺
合することによって、ガイドブラケット３が第１のガイ
ド部に着脱可能に取付けられる。尚、第１の態様では、
第１のガイド部９には、コンタクトチップ２が着脱可能
に取付けられる。

【００２０】ガイドブラケット３は、図３に示すよう
に、略Ｖ字状に形成され、一端には上記取付部１１が形
成され、他端には第２のガイド部１４が形成されてい
る。第２のガイド部１４には、貫通孔１５が形成されて
おり、当該貫通孔１５の溶接面４側の端部にはコンタク
トチップ２が取付けられ、反対側端部にはキャブタイヤ
ブラケット１６が取付けられる。

【００２１】コンタクトチップ２は、図２に示すよう
に、内部に溶接ワイヤを案内する送給孔１７を有し、先
細状に形成された先端部側の送給孔１７ａは溶接ワイヤ
の外径とほぼ同じ大きさに形成されており、この送給孔
１７ａの内周面と溶接ワイヤとが接触することによっ
て、溶接ワイヤに溶接電力が供給される。また、先端部
とは反対側端部には円柱状の取付部１８が形成されてい
る。取付部１８は、その外周面にねじ部１９が形成され
ており、上記貫通孔１５の溶接面４側の内周面に形成さ
れたねじ部１５ａに螺合して取付けられる。ここで、コ
ンタクトチップ２のねじ部１９と、ガイドブラケット３
を取付けるボルト１２のねじ部とは同一規格で構成さ
れ、また、送給管６の第１のガイド部９のねじ部１０
と、ガイドブラケット３の第２のガイド部１４のねじ部
１５ａとは同一規格で構成されている。従って、コンタ
クトチップ２を、第１のガイド部９及び第２のガイド部
１４のどちらにも取付けることができ、ガイドブラケッ
ト３を第１のガイド部９に取付けることができる。

【００２２】第２のガイド部１４の貫通孔１５の軸線
は、送給孔８の軸線（溶接面４の垂直方向）から溶接方
向５の前方にθだけ傾斜している。従って、コンタクト
チップ２の送給孔１７の軸線が、貫通孔１５の軸線と同
軸となるように第２のガイド部１４に取付けることによ
って、溶接ワイヤは後退角θを持って溶接位置に供給さ
れる。尚、溶接ワイヤは、キャブタイヤブラケット１６
に接続されるワイヤ供給ホース（図示せず）から送給さ
れる。

【００２３】また、送給管６の周囲には、シールドノズ
ル２０が配置される。シールドノズル２０は、詳しく
は、送給管６の周囲に配置される内側ノズル２１と、内
側ノズル２１の周囲に配置される外側ノズル２２とを一
体的に構成して成り、送給孔８の軸線方向に移動可能に
配置される。シールドノズル２０の移動機構は、どのよ
うな構造であってもよく、例えば送給管６の外周に摺接
して移動するようにしてもよく、溶接ホース７の外周に
摺接して移動するようにしてもよい。尚、送給管６の先
端から抜け落ちないようにするために規制手段が設けら
れていることはもちろんである。内側ノズル２１から供
給させるシールドガスは、上述したように第１のガイド
部９に形成されたガス供給孔から供給される。一方、外
側ノズル２２から供給させるシールドガスは、送給管６
の送給孔８を流れるシールドガスを利用してもよいし、
専用のガスホースを溶接ホース７に接続して供給するよ
うにしてもよい。

【００２４】さらに、内側ノズル２１の先端部には、耐
熱柔軟材料から成る補助ノズル２３が着脱可能に取付け
られる。耐熱柔軟材料としては、ガラス繊維、耐熱用織
布などが用いられる。補助ノズル２３は、略円筒状に形
成され、その内径は内側ノズル２１の内径とほぼ等しく
形成されるが、先端部は拡開して形成される。一方、先
端部とは反対側の端部には、板ばね２４が取り付けられ
ている。板ばね２４は、略円筒状に巻き回して取り付け
られるが、力を加えない状態ではその外径が内側ノズル
２１の内径よりもやや大きくなるように配置される。従
って、略円筒状の板ばね２４をその外径が小さくなるよ
うに手で圧縮して内側ノズル２１の先端側に差込み、手
を離せば板ばね２４は復元し、その外周面が内側ノズル
２１の内周面を付勢することによって、補助ノズル２３
は仮止めされる。その後、板ばね２４が内側ノズル２１
に埋没するまで押し込んで補助ノズル２３の取付けが完
了する。取外すときは、所定の力を加えれば、内側ノズ
ル２１から抜き取ることができる。このように補助ノズ
ル２３の着脱作業は、容易に行うことができる。尚、補
助ノズル２３の先端部とは反対側端部の外周には、所定
の位置に、ガイドブラケット３が嵌入される切欠き（図
示せず）が形成されている。

【００２５】図４は、溶接トーチ１の第１の態様を示す
平面図である。第１の態様では、コンタクトチップ２
は、送給管６の第１のガイド部９に取付けられ、送給管
６からは溶接ワイヤとシールドガスとが供給される。ま
た、溶接部の状態に応じてシールドノズル２０は適切な
位置に設定される。図４（ａ）は、シールドノズル２０
を引込めて内側ノズル２１に補助ノズル２３を取付けて
おり、例えば狭開先の積層溶接の初層直後の溶接に用い
られる状態である。図４（ｂ）は、補助ノズル２３を用
いずに、シールドノズル２０を最も突出させた状態であ
り、例えば積層溶接の最終段階である仕上直前の溶接に
用いられる状態である。

【００２６】以上のように本実施の形態によれば、既存
の溶接トーチ１に新たにガイドブラケット３を付加して
溶接ワイヤの供給方向を切換えるようにしたので、溶接
ワイヤの供給方向の切換機構を比較的簡単にかつ低コス
トで実現することができる。また、溶接ワイヤの供給方
向を、コンタクトチップ２及びガイドブラケット３の着
脱という比較的簡単な作業で切換えることができるの
で、手間がかからずに溶接作業を円滑に進めることがで
き、作業時間の短縮も可能となる。例えば、狭開先の溶
接部を上向きで積層溶接する場合、図１に示す第２の態
様で、初層の裏波溶接を後退角θをとって行った後、図
４（ａ）に示す第１の態様に切換えて２層目以降の溶接
を行うことになるが、この場合、補助ノズル２３を取り
外し、ガイドブラケット３を取り外し、ガイドブラケッ
ト３からコンタクトチップ２を取り外し、このコンタク
トチップ２を送給管６に取り付け、補助ノズル２３を取
り付ければよい。

【００２７】さらに、シールドガスは溶接位置に対して
常に垂直方向から供給されるので、良好なシールド状態
を実現でき、溶接の品質を向上することができる。ま
た、補助ノズル２３を用いることによって、シールドガ
スの拡散を防止してより確実に溶接位置に供給すること
ができる。さらに、シールドノズル２０を２重構造にし
たことによって、溶接位置周辺を２重にシールドできる
ので、より完全なシールド状態を実現できる。また、溶
接部の状態に応じてシールドノズル２０を溶接面４の垂
直方向に沿って最適な位置に設定できるので、シールド
ガスの拡散を防止することができる。このとき、補助ノ
ズル２３を用いる場合は、溶接の進行に従って段階的に
短寸のものに交換し、シールドノズル２０を突出させる
ことによって、シールドノズル２０、特に外側ノズル２
２と溶接部との距離を適正に保つことができる。これに
よって、外側ノズル２２からのシールドガスの拡散を防
止することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１の消耗式電極を用
いたアーク溶接用トーチによれば、既存の溶接トーチに
新たにガイドブラケットを付加して溶接ワイヤの供給方
向を切換えるようにしたので、ワイヤ供給方向の切換機
構を比較的簡単にかつ低コストで実現することができ
る。また、溶接ワイヤの供給方向を、コンタクトチップ
及びガイドブラケットの着脱という比較的簡単な作業で
切換えることができるので、手間がかからずに溶接作業
を円滑に進めることができ、作業時間の短縮も可能とな
る。さらに、常にシールドガスは溶接位置に対して垂直
方向から供給されるので、良好なシールド状態を実現で
き、溶接の品質を向上することができる。

【００２９】また請求項２の消耗式電極を用いたアーク
溶接用トーチによれば、補助ノズルを用いたことによっ
てシールドガスをより確実に溶接位置近傍に供給するこ
とができるので、良好なシールド状態を実現して高品質
の溶接を行うことができる。

【００３０】さらに請求項３の消耗式電極を用いたアー
ク溶接用トーチによれば、補助ノズルの着脱構造は板ば
ねを利用した簡単なものであるので、容易にかつ低コス
トで実現することができると共に、着脱作業も容易であ
る。

【００３１】請求項４の消耗式電極を用いたアーク溶接
用トーチによれば、溶接部の状態に応じてシールドノズ
ルを最適な位置に設定できるので、シールドガスの拡散
を防止して良好なシールド状態を実現することができ、
高品質の溶接を行うことができる。

【００３２】請求項５の消耗式電極を用いたアーク溶接
用トーチによれば、溶接位置周辺は２重にシールドされ
るので、より完全なシールド状態を実現して、溶接の品
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である溶接トーチの平面
図である。

【図２】上記溶接トーチを構成するコンタクトチップの
平面図である。

【図３】上記溶接トーチを構成するガイドブラケットの
平面図である。

【図４】溶接トーチの使用状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１溶接トーチ２コンタクトチップ３ガイドブラケット４溶接面５溶接方向６送給管８送給孔９第１のガイド部１０ねじ部１１取付部１２ボルト１４第２のガイド部１５貫通孔１５ａねじ部１８取付部１９ねじ部２０シールドノズル２１内側ノズル２２外側ノズル２３補助ノズル２４板ばね θ 後退角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河原秀夫千葉県野田市二ツ塚118番地川崎重工業株式会社野田工場内 (72)発明者岩見英伸千葉県野田市二ツ塚118番地川崎重工業株式会社野田工場内 (72)発明者岩嶋建治千葉県野田市二ツ塚118番地川崎重工業株式会社野田工場内 (56)参考文献特開平６−285644（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−111680（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/26 B23K 9/12 301 B23K 9/133 502 B23K 9/29

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接ワイヤを溶接面に対して垂直方向か
ら溶接位置へ案内する第１のガイド部と、上記第１のガ
イド部の先端部に着脱可能に配置されて上記溶接ワイヤ
を挿通するコンタクトチップと、上記第１のガイド部の
周囲に配置されてシールドガスを上記溶接位置に向けて
供給するシールドノズルとを備える消耗式電極を用いた
アーク溶接用トーチにおいて、一端には上記第１のガイ
ド部の先端部に上記コンタクトチップに代えて着脱可能
に取付けられる取付部を有し、他端には上記溶接ワイヤ
を溶接方向に沿って傾斜した方向から上記溶接位置へ案
内する第２のガイド部を有するガイドブラケットを備
え、上記第２のガイド部の先端部には上記コンタクトチ
ップが着脱可能に配置されることを特徴とする消耗式電
極を用いたアーク溶接用トーチ。
【請求項２】上記シールドノズルの先端には、上記溶
接位置近傍まで延びる補助ノズルが着脱可能に配置され
ることを特徴とする請求項１の消耗式電極を用いたアー
ク溶接用トーチ。
【請求項３】上記補助ノズルは、上記シールドノズル
の先端部内周面に向かって付勢される略円筒状に形成さ
れた板ばねによって着脱可能に配置されることを特徴と
する請求項２の消耗式電極を用いたアーク溶接用トー
チ。
【請求項４】上記シールドノズルは、溶接面に対して
垂直方向に移動可能に配置されることを特徴とする請求
項１の消耗式電極を用いたアーク溶接用トーチ。
【請求項５】上記シールドノズルは、上記第１のガイ
ド部の周囲に配置される内側ノズルと、当該内側ノズル
の周囲に配置される外側ノズルとから成ることを特徴と
する請求項１の消耗式電極を用いたアーク溶接用トー
チ。