JP3158262U - スパッタ付着防止液塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタ付着防止液を、シールドノズルやコンタクトチップの先端に適確に塗布することができるスパッタ付着防止液塗布装置を提供する。【解決手段】スパッタ付着防止液４９が貯留される有底筒状の液溜め１と、この液溜め１内に配設され、圧縮空気が噴出する気体噴出口３ａが形成された気体噴出部材３とを有し、液溜め１に貯留されたスパッタ付着防止液４９にシールドノズル及びコンタクトチップの先端を浸漬させた後に、気体噴出口３ａから噴出される圧縮空気で、シールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着した余剰のスパッタ付着防止液を掻き落とす。【選択図】図２

Description

本考案は、ガスシールドアーク溶接に使用される溶接トーチにスパッタ付着防止液を塗布する装置に関する。

従来から、自動車部品等の組立の際に、ＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接等のガスシールドアーク溶接が利用されている。ガスシールドアーク溶接に用いられるアーク溶接用トーチ５０は、図５に示されるように、ソリッドワイヤーが送り出される略弾丸形状のコンタクトチップ５５と、このコンタクトチップ５５の基部を保持する円筒形状のチップホルダ５１と、コンタクトチップ５５及びチップホルダ５１を包容するように配設された筒状のシールドノズル５２と、シールドノズル５２及びチップホルダ５１が取り付けられるノズルホルダ５３とから構成されている。ガスシールドアーク溶接は、連続的に送り出されるソリッドワイヤーに、コンタクトチップ５１を介して大電流を流して、前記ソリッドワイヤーと被溶接部材との間でアークを発生させ（放電させ）、その際に発生する熱により、前記ソリッドワイヤーや被溶接部材を溶かして、被溶接部材を溶接する溶接方法である。溶接を行う際には、溶接箇所と空気とが接触することによるブローホールの発生を防止するために、チップホルダ５１に形成されたガス供給口５１ａからＣＯ^２やアルゴン等の不活性ガスを供給し、シールドノズル５２の先端から溶接箇所に前記不活性ガスを供給して、溶接箇所と空気の接触を防止している。シールドノズル５２は、不活性ガスの拡散を防止し、確実に溶接箇所に不活性ガスを供給するためのものであり、ガスシールドアーク溶接には不可欠なものである。

溶接時には溶融金属の微粒子であるスパッタが発生して、溶接箇所から飛散してシールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着する。図５に示されるように、シールドノズル５２先端やコンタクトチップ５５の先端にスパッタ９９が蓄積すると、シールドノズル５２内の不活性ガスの流れが悪くなる。すると、溶接箇所への不活性ガスの供給が不十分となり、ブローホールが発生し溶接不良となってしまう。そこで、特許文献１に示されるように、シールドノズル５２やコンタクトチップ５５へのスパッタの付着を防止するためのスパッタ付着防止液が提案されている。

特開２００５−３２４２１７号公報

例えば、自動化スポット溶接ラインの場合には、スパッタ付着防止液をシールドノズルやコンタクトチップに塗布するためには、ライン自体を停止させなければならず、生産性が低下してしまうという問題があった。或いは、ラインを停止させずに、作業者がスパッタ付着防止液をシールドノズルやコンタクトチップに塗布する場合には、作業者の安全性を確保することができないという問題があった。また、シールドノズルやコンタクトチップへのスパッタ付着防止液の塗布が不十分である場合には、スパッタがシールドノズルやコンタクトチップの先端に付着してしまうという問題があった。更に、シールドノズルやコンタクトチップにスパッタ付着防止液が余分に塗布された場合には、スパッタ付着防止液が溶接箇所に滴下してしまい、当該箇所が溶接不良となってしまうという問題があった。
本考案は、上記問題を解決し、スパッタ付着防止液を、シールドノズルやコンタクトチップの先端に適確に塗布することができるスパッタ付着防止液塗布装置を提供する。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の考案は、
ソリッドワイヤーが送り出されるコンタクトチップと、このコンタクトチップを包容するように配設され不活性ガスが供給されるシールドノズルを有するアーク溶接用トーチの前記シールドノズル及び前記コンタクトチップの先端にスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止液塗布装置であって、
スパッタ付着防止液が貯留される有底筒状の液溜めと、
圧縮空気が噴出する気体噴出口が形成された気体噴出部材とを有し、
前記液溜めに貯留されたスパッタ付着防止液にシールドノズル及びコンタクトチップの先端を浸漬させた後に、前記気体噴出口から噴出される圧縮空気で、シールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着した余剰のスパッタ付着防止液を掻き落とすことを特徴とする。

請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の考案において、気体噴出部材は、円弧状に屈曲された管であり、前記管の終端は閉塞され、前記管の内側面には、周方向所定角度をおいて前記円弧中心に開口した気体噴出口が複数形成され、
気液噴出部材の気液噴出口は、前記気体噴出部材の円弧中心方向に開口していることを特徴とする。
これにより、管を円弧状に曲げるという簡単な方法で、気体噴出部材を製作することができ、また、方向所定角度をおいて前記円弧中心に開口した複数の気体噴出口から気体がシールドノズルやコンタクトチップに噴出するので、シールドノズルやコンタクトチップに付着した余剰のスパッタ付着防止液を確実に除去することができるとともに、コンタクトチップを冷却すること可能となる。

請求項３に記載の考案は、請求項１又は請求項２に記載の考案において、
気体噴出部材は、液溜めの内部又は前記液溜めの開口面上に配設されていることを特徴とする。
これにより、気体噴出部材により、掻き落とされたスパッタ付着防止液が、液溜めに戻り、スパッタ付着防止液の飛散を防止して、スパッタ付着防止液が無駄に消費されることを防止することが可能となる。

請求項４に記載の考案は、請求項１〜請求項３に記載の考案において、
気体噴出部に供給される圧縮空気を冷却して冷気を生成する冷気生成部を更に有することを特徴とする。
これにより、気体噴出口から噴出される圧縮空気により、コンタクトチップを確実に冷却することが可能となり、よりコンタクトチップの寿命を延ばすことが可能となる。

請求項５に記載の考案は、請求項４に記載の考案において、
冷気生成部は、
一端に冷風排出口が形成されるとともに、他端に熱気排出口が形成され、更に、一端側側面に圧縮空気が供給される圧縮空気流入口が形成された渦流管を有し、
前記圧縮空気流入口から供給された圧縮空気が、前記渦流管内で旋回しながら断熱膨張し、低温気体と高温気体に分離され、前記低温気体が前記冷風排出口から排出されるともに、前記高温気体が前記熱気排出口から排出されるように構成されていることを特徴とする。
これにより、確実に冷風を生成することが可能となり、また、冷気生成部は可動部品を有さないことから、冷気生成部の故障を排除することが可能となり、稼働率を大幅に向上させることが可能となる。

請求項６に記載の考案は、請求項１〜請求項５に記載の考案において、
アーク溶接用トーチの気体噴出部材直上への侵入を検知する物体検知センサーと、
気体噴出部材に供給される圧縮空気の流れを閉塞又は開放する電磁弁を更に有し、
前記物体検知センサーが、アーク溶接用トーチのスパッタ除去部の直上への侵入を検知した場合に、前記電磁弁を開放させ、
前記物体検知センサーが、アーク溶接用トーチを検知しなくなった場合に、前記電磁弁を閉塞させるように構成したことを特徴とする。
これにより、本考案のスパッタ付着防止液塗布装置が自動的に起動し、起動の手間が掛からない。また、アーク溶接用トーチの気体噴出部材の直上への侵入を検知しなくなった場合に、圧縮空気の供給が遮断されるので、エネルギーが無駄に消費されない。

本考案によれば、シールドノズル及びコンタクトチップの先端を、液溜めに貯留されたスパッタ付着防止液に浸漬させるので、確実にシールドノズル及びコンタクトチップの先端にスパッタ付着防止液を塗布することが可能となり、また、前記気体噴出口から噴出される圧縮空気で、シールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着した余剰なスパッタ付着防止液が掻き落とされるので、スパッタ付着防止液の溶接箇所への滴下を防止することが可能となり、スパッタ付着防止液を、シールドノズルやコンタクトチップの先端に適確に塗布することができるスパッタ付着防止液塗布装置を提供することが可能となる。

本考案の実施の形態を示すスパッタ付着防止液塗布装置の上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 冷風生成装置の内部構造を示した説明図である。 本考案の作用を表した説明図である。 ガスシールドアーク用溶接トーチの説明図である。

（スパッタ付着防止液塗布装置の構成）
以下に、図面を参照しつつ本考案の好ましい実施の形態を示す。スパッタ付着防止液塗布装置２０は、主に、液溜め１、気体噴出部材３、支持部材４、ポンプ８、物体検知センサー９、冷風生成装置１１とから構成されている。

液溜め１は、上方が開口した有底箱形形状である。液溜め１は、気体噴出部材３を包容している。液溜め１には、スパッタ付着防止液４９が貯留されるようになっている。スパッタ付着防止液４９は、炭化水素類、飽和脂肪酸、界面活性剤等から構成されている。液溜め１の内周面には、ブロック状の支持部材４が配設されている。支持部材４には、気体流通路４ａが形成されている。気体流通路４ａの出口側は、支持部材４の側面に開放し、液溜め１内部の中央方向に開口している。気体噴出部材３が、気体流通路４ａの出口側に取り付けられて、液溜め１の内部に配設されている。

図１に示されるように、気体噴出部材３は、円管を曲げて形成した構造であり、略一周する円弧状に屈曲された気体噴出部３ｃと、気体噴出部３ｃの基端から直線状に延びる直線部３ｄとから構成されている。気体噴出部３ｃの終端３ｂは、閉塞されている。直線部３ｄの基端が、気体流通路４ａの出口側に接続されている。図１に示されるように、気体噴出部３ｃの屈曲方向が水平面となるように、気体噴出部材３が配設されている。気体噴出部３ｃの内周面には、周方向所定角度をおいて複数の気体噴出口３ａが形成されている。図１に示される実施形態では、周方向９０°をおいて、４つの気体噴出口３ａが、気体噴出部材３ｃに形成されている。各気体噴出口３ａは、気体噴出部３ｃの円弧中心に開口している。
気体噴出部３ｃの円弧内径は、シールドノズル５２の外径よりも大きくなっている。このため、シールドノズル５２が、気体噴出部３ｃの内側に挿通可能となっている。

気体流通路４ａの入口側は、冷気流通管１５により、冷風生成装置１１に接続している。冷風生成装置１１は、気体噴出部材３に冷風を供給する装置である。液溜め１の上部には、物体検知センサー９が配設されている。
物体検知センサー９は、ガスシールドアーク用溶接トーチ５０（シールドノズル５２）の、気体噴出部３ｃの直上への侵入を検知するセンサーである。物体検知センサー９には、発光部と受光部を有する光電式、超音波式の近接センサー、機械式のリミットスイッチが含まれる。物体検知センサー９は、電磁弁１６と接続している。

図３を用いて、本実施形態の冷風生成装置１１の説明をする。なお、図３において、（Ａ）は冷風生成装置１１の外観図であり、（Ｂ）は冷風生成装置１１の模式図である。本実施形態では、冷風生成装置１１は、所謂ボルテックスチューブと呼ばれるものであり、圧縮空気の熱エネルギーを高温と低温に分離する機能を有するものである。円筒状の渦流管１１ａの先端には、冷風排出口１１ｆが形成されている。渦流管１１ａの先端部の側面には圧縮空気流入口１１ｄが形成されている。渦流管１１ａの基端には熱気排出口１１ｅが形成されている。熱気排出口１１ｅには、円錐型の流量弁１１ｊが配設されている。冷風排出口１１ｆには、冷気流通管１５が接続している。圧縮空気流入口１１ｄには、圧縮空気が供給される圧縮空気供給管４１が接続している。圧縮空気供給管４１には、電磁弁１６が取り付けられている。圧縮空気供給管４１には、流量調整弁１８が取り付けられている。この流量調整弁１８により、圧縮空気供給管４１に供給される圧縮空気の流量を調整することができる。

電磁弁１６が開放すると、高速の圧縮空気が圧縮空気流入口１１ｄから渦流管１１ａ内に供給される。すると、高速の圧縮空気は、渦流管１１ａ内の内壁面付近で旋回運動を繰り返しながら、急激に断熱膨張（減圧）し、冷風排出口１１ｆ側に移動した後に、流量弁１１ｊで反転し、渦流管１１ａの中心付近（軸線付近）を通って、冷風排出口１１ｆ側に移動し、冷風排出口１１ｆから排出される。この際に、高速の圧縮気体は、渦流管１１ａの壁面付近を流れる高温流体と、渦流管１１ａの中心付近を流れる低温気体に分離される。分離された低温気体は、冷風として、冷風排出口１１ｆから排出される。一方で、分離された高温気体は、熱気として、熱気排出口１１ｅから排出される。冷風排出口１１ｆから排出された冷風は、冷気流通管１５を介して、気体噴出部材３に供給される。なお、本実施形態の冷風生成部１１は、外気温（圧縮空気の温度）に対して、最大で７０℃低い冷風を生成することができる。なお、流量弁１１ｊを調節することにより、冷風排出口１１ｆと熱気排出口１１ｅからそれぞれ排出される冷風及び熱気の流量の比率を調節することができ、更に、冷風排出口１１ｆから排出される冷風の温度も調節することができるようになっている。
なお、冷風生成部１１は、図３に示された実施形態に限定されず、渦流管１１ａ内で旋回流を発生させて、圧縮空気の熱エネルギーを高温と低温に分離する構造のものであれば全て含まれる。例えば、渦流管１１ａ内に、螺旋状に巻かれた細い旋回管を配設し、当該旋回管内に高圧の圧縮空気を供給して、旋回流を発生させ、圧縮空気の熱エネルギーを高温と低温に分離して、冷風を生成する構造であっても差し支えない。
なお、冷風生成装置１１を、ペルチェ素子や冷却サイクル等の冷却手段と、前記冷却手段で生成された冷気を気体噴出部材３に冷気を供給するブロア等の気体供給手段とから構成しても差し支えない。

（本考案の作用）
次に、図４を用いて、本考案の作用について説明する。アーク溶接用トーチ５０を、気体噴出部材３の気体噴出部３ｃの直上に移動させると、物体検知センサー９からの検知信号によって、電磁弁１６が開放して、冷風生成部１１に圧縮空気が供給さ、気体噴出部３ｃの気体噴出口３ａから冷気が噴出する（図４の（Ａ）の状態）。

更に、図４の（Ｂ）に示されるように、アーク溶接用トーチ５０を下降させて、円弧状の気体噴出部３ｃに挿通させて、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５を、液溜め１に貯留されているスパッタ付着防止液４９に浸漬させる。

次に、アーク溶接用トーチ５０上方に引き上げると、図４の（Ｃ）に示されるように、余剰のスパッタ付着防止液４９が、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に水滴状に付着しているが、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端が気体噴出部３ｃを通過する際に、気体噴出部３ｃの気体噴出口３ａから噴出する冷気によって、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５に付着した余分なスパッタ付着防止液４９が掻き落とされる。このため、溶接時にスパッタ付着防止液が溶接部に滴下することがなく、スパッタ付着防止液の溶接部への滴下による溶接不良を防止することが可能となる。

アーク溶接用トーチ５０が上方に引き上げられ、物体検知センサー９が、アーク溶接用トーチ５０を検知しなくなった場合は、電磁弁１６が閉塞し、冷風生成部１１への圧縮空気の供給が遮断される。
このように、本考案のスパッタ付着防止液塗布装置２０を使用すると、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端にスパッタ付着防止液が適確に塗布されて、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端へのスパッタの付着を防止することが可能となる。

なお、所定の溶接回数毎に（或いは、所定時間毎に）、スパッタ付着防止液塗布装置２０でシールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端にスパッタ付着防止液を塗布させると、スパッタ付着防止液４９及び気体噴出部３ｃの気体噴出口３ａから噴出する冷気及により、コンタクトチップ５５が冷却され、コンタクトチップ５５が軟化しない温度に保つことができ、コンタクトチップ５５の寿命がコンタクトチップ５５を冷却しない場合と比べて、約２倍となる。ロボットアームに取り付けられているアーク溶接用トーチ５０で連続的にアーク溶接を行う場合に、本考案のスパッタ付着防止液塗布装置２０を使用して、アーク溶接用トーチ５０の先端を液溜め１に貯留されているスパッタ付着防止液に浸漬させることとすると、溶接ラインを長時間停止させる必要がなくスパッタ付着防止液をシールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に塗布することが可能となり、また、作業者がスパッタ付着防止液を塗布する必要がないので、作業者の安全も確保することが可能となる。また、前述したように、コンタクトチップ５５の寿命を延ばすことが可能となる。

（総括）
以上説明した実施形態では、気体噴出部材３に冷気を供給しているが、冷却していない圧縮空気を気体噴出部材３に供給したとしても、加熱されているコンタクトチップ５５の先端が、液溜め１に貯留されているスパッタ付着防止液４９で冷却され、更に、気体噴出部材３の気体噴出口３ａから噴出する圧縮空気によってコンタクトチップ５５の先端が冷却されるので、コンタクトチップ５５の過熱を防止して、コンタクトチップ５５の軟化を防止することが可能となる。
図２に示される実施形態では、気体噴出部材３は、液溜め１の内部に配設されているが、気体噴出部材３を液溜め１の開口面上に配設しても差し支えない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本考案を説明したが、本考案は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲および明細書全体から読み取れる考案の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスパッタ付着防止液塗布装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ 液溜め
１ａ 回収口
３ 気体噴出部材
３ａ 気体噴出口
３ｂ 終端
３ｃ 気体噴出部
３ｄ 直線部
４ 支持部材
４ａ 気体流通路
９ 物体検知センサー
１１ 冷風生成装置
１１ａ 渦流管
１１ｄ 圧縮空気流入口
１１ｅ 熱気排出口
１１ｆ 冷風排出口
１１ｊ 流量弁
１５ 気体流通管
１６ 電磁弁
１８ 流量調整弁
２０ スパッタ付着防止液塗布装置
４１ 圧縮空気供給管
４９ スパッタ付着防止液
５０ アーク溶接用トーチ
５１ チップホルダ
５１ａ ガス供給口
５２ シールドノズル
５３ ノズルホルダ
５５ コンタクトチップ
９９ スパッタ

Claims (6)

1. ソリッドワイヤーが送り出されるコンタクトチップと、このコンタクトチップを包容するように配設され不活性ガスが供給されるシールドノズルを有するアーク溶接用トーチの前記シールドノズル及び前記コンタクトチップの先端にスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止液塗布装置であって、
   スパッタ付着防止液が貯留される有底筒状の液溜めと、
   圧縮空気が噴出する気体噴出口が形成された気体噴出部材とを有し、
   前記液溜めに貯留されたスパッタ付着防止液にシールドノズル及びコンタクトチップの先端を浸漬させた後に、前記気体噴出口から噴出される圧縮空気で、シールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着した余剰のスパッタ付着防止液を掻き落とすことを特徴とするスパッタ付着防止液塗布装置。
2. 気体噴出部材は、円弧状に屈曲された管であり、前記管の終端は閉塞され、前記管の内側面には、周方向所定角度をおいて前記円弧中心に開口した気体噴出口が複数形成され、
   気液噴出部材の気液噴出口は、前記気体噴出部材の円弧中心方向に開口していることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ付着防止液塗布装置。
3. 気体噴出部材は、液溜めの内部又は前記液溜めの開口面上に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパッタ付着防止液塗布装置。
4. 気体噴出部に供給される圧縮空気を冷却して冷気を生成する冷気生成部を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスパッタ付着防止液塗布装置。
5. 冷気生成部は、
   一端に冷風排出口が形成されるとともに、他端に熱気排出口が形成され、更に、一端側側面に圧縮空気が供給される圧縮空気流入口が形成された渦流管を有し、
   前記圧縮空気流入口から供給された圧縮空気が、前記渦流管内で旋回しながら断熱膨張し、低温気体と高温気体に分離され、前記低温気体が前記冷風排出口から排出されるともに、前記高温気体が前記熱気排出口から排出されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のスパッタ付着防止液塗布装置。
6. アーク溶接用トーチの気体噴出部材直上への侵入を検知する物体検知センサーと、
   気体噴出部材に供給される圧縮空気の流れを閉塞又は開放する電磁弁を更に有し、
   前記物体検知センサーが、アーク溶接用トーチのスパッタ除去部の直上への侵入を検知した場合に、前記電磁弁を開放させ、
   前記物体検知センサーが、アーク溶接用トーチを検知しなくなった場合に、前記電磁弁を閉塞させるように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスパッタ付着防止液塗布装置。

Images