JP3620136B2

JP3620136B2 - 溶接トーチ

Info

Publication number: JP3620136B2
Application number: JP01094396A
Authority: JP
Inventors: 隆宮崎; 善行嶋田
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2016-01-25
Also published as: JPH09201678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＴＩＧ自動溶接に適用される溶接トーチとしては、例えば、図６に示されるようなものがあり、これは、先端にインナノズル１とアウタノズル２が取り付けられたトーチブロック本体３の軸心部に、コレット４とコレット押え５を介して溶接電極６を配設してなる構成を有している。
【０００３】
前記トーチブロック本体３の軸心部には、コレット挿入孔７が形成され、該コレット挿入孔７の下部には、コレット締付用テーパ８及び溶接電極６の貫通孔９が形成され、前記トーチブロック本体３のコレット挿入孔７と貫通孔９の外周側には、シールドガス流通路１０が形成されると共に、該シールドガス流通路１０の上方には、冷却水流通路１１が形成され、前記トーチブロック本体３の側面には、ヘリウム（Ｈｅ）等のセンタガス１２が供給され且つコレット挿入孔７の上部側方に連通するセンタガス供給管１３と、アルゴン（Ａｒ）等のシールドガス１４が供給され且つシールドガス流通路１０の上部側方に連通するシールドガス供給管１５と、冷却水１６が供給され且つ冷却水流通路１１の側方に連通する冷却水供給管１７と、冷却水流通路１１に供給された冷却水１６を外部へ排出するための冷却水排出管１８とが接続され、更に、トーチブロック本体３の外周部はテフロン等の絶縁カバー１９によって覆われ、且つ前記センタガス供給管１３、シールドガス供給管１５、冷却水供給管１７、及び冷却水排出管１８は、絶縁テープ（図示せず）により絶縁処置が施されている。
【０００４】
前記トーチブロック本体３の先端に対してインナノズル１は、前記貫通孔９と連通し且つ溶接電極６先端部を包囲するよう同心状に取り付けられると共に、前記トーチブロック本体３に対してアウタノズル２は、シールドガス流通路１０と連通し且つ溶接電極６先端部とインナノズル１を包囲するよう同心状に取り付けられている。
【０００５】
又、前記コレット４の軸心部には、溶接電極挿通孔２０が形成され、コレット４の下部には、図７及び図８に示される如く、周方向へ所要間隔をあけて長手方向に延びる溶接電極締付用スリット２１が設けられている。
【０００６】
前記コレット押え５は、前記トーチブロック本体３の軸心部上端に対してＯリング等のシール部材２２により気密に螺合され且つ前記コレット４を下方へ押し下げるようになっている。
【０００７】
尚、２３はトーチブロック本体３のシールドガス流通路１０とアウタノズル２との間に設けられたガスフィルタ、２４はトーチブロック本体３とアウタノズル２との間に設けられたシール用パッキンである。
【０００８】
前述の如き溶接トーチにおいては、溶接電極挿通孔２０に溶接電極６が挿入されたコレット４をコレット挿入孔７に挿入し、コレット押え５によりコレット４を押し下げ、コレット４の下端をコレット締付用テーパ８に押し付けると、楔効果によって溶接電極締付用スリット２１が狭められ、コレット４の下部が絞り込まれ、これにより、溶接電極６を締め付けて支持し、更に、センタガス供給管１３からセンタガス１２を、前記コレット４の外周面とコレット挿入孔７の内周面との間に形成されるセンタガス流通路７ａに供給し、溶接電極締付用スリット２１と貫通孔９を介してインナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出すると共に、シールドガス供給管１５からシールドガス１４をシールドガス流通路１０に供給し、ガスフィルタ２３を通しアウタノズル２先端から噴出し、更に、冷却水供給管１７から冷却水を冷却水流通路１１に導いて冷却水排出管１８から外部へ排出し、トーチブロック本体３を冷却した状態で、図示していない溶接電源から溶接電極６と溶接箇所との間に溶接電圧を印加すると、溶接電極６と溶接箇所との間にアークが発生し、溶接箇所の溶接が行われるようになっている。
【０００９】
この結果、インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２と、アウタノズル２先端から噴出されたシールドガス１４とにより、溶接箇所が外気から遮断され、溶接箇所に形成される溶融プールの外気による酸化が防止され、更に、前記インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２により、アークの広がりが抑えられてアークを一点に集中させることが可能となり、比較的低い溶接電流で大きな溶着量が得られると共に、溶接速度も向上させることができるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如き従来の溶接トーチの場合、トーチブロック本体３の側面に張り出すように、センタガス供給管１３とシールドガス供給管１５と冷却水供給管１７と冷却水排出管１８とが接続されているため、溶接時に発生するアークによる輻射熱により、前記各供給管１３，１５，１７及び冷却水排出管１８が加熱されるという不具合を有していた。
【００１１】
又、前述の如き従来の溶接トーチでは、コレット４とコレット挿入孔７との間にはセンタガス流通路７ａが形成され、コレット４がその半径方向に位置ずれを起こしやすい構造となっているため、溶接トーチの組立時に、コレット押え５がコレット４に片当りして該コレット４が斜めに傾いた状態で押し込まれると、溶接電極６がインナノズル１の軸心に対して偏心したまま固定されてしまうことがあり、このような状態で溶接を行った場合、アークが偏心し、前記センタガス１２によってアークを一点へ集中させることが充分に行われなくなり、大きな溶着量が得られず、溶接速度も向上させることができなくなる虞れがあった。
【００１２】
更に又、前述の如き従来の溶接トーチの場合、インナノズル１の先端内周面にカーボンが付着して堆積しやすく、センタガス１２の均一な流れに悪影響を及ぼす可能性があった。
【００１３】
こうしたことから、前述の如き従来の溶接トーチは、自動溶接機として使用するには、いまひとつ不適当であり、実用化されていないのが現状であった。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、センタガス供給管１３、シールドガス供給管１５、冷却水供給管１７並びに冷却水排出管１８が溶接時に発生するアークによる輻射熱の影響を受けることを防止し得、且つ溶接電極６をインナノズル１の軸心と同心に確実に支持し得、溶着量の増大並びに溶接速度の向上を図ることができ、しかも、インナノズル１の先端内周面におけるカーボンの付着堆積を回避してセンタガス１２の均一な流れを保持し得、自動溶接機としても適用し得る溶接トーチを提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トーチブロック本体３軸心部のコレット挿入孔７に、溶接電極６が挿入されたコレット４を挿入して、コレット押え５により押し下げ、該コレット４下端をコレット挿入孔７下部のコレット締付用テーパ８に押し付けることによりコレット４下部の溶接電極締付用スリット２１を狭め、溶接電極６を締め付けて支持し得るようにし、且つコレット４外周面とコレット挿入孔７内周面との間に形成したセンタガス流通路７ａに供給されるセンタガス１２を、トーチブロック本体３の貫通孔９を介して、トーチブロック本体３先端のインナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出し得るようにすると共に、トーチブロック本体３のコレット挿入孔７外周側に形成したシールドガス流通路１０に供給されるシールドガス１４を、トーチブロック本体３先端のアウタノズル２先端から噴出し得るようにし、トーチブロック本体３のシールドガス流通路１０上方に形成した冷却水流通路１１に冷却水１６を給排し得るようにした溶接トーチであって、
コレット押え５の軸心部にセンタガス供給路２５を形成し、該センタガス供給路２５に、トーチブロック本体３の軸心方向へ延びるセンタガス供給管１３を接続し、シールドガス流通路１０に、センタガス供給管１３と略平行に延びるシールドガス供給管１５を接続し、冷却水流通路１１に、センタガス供給管１３と略平行に延びる冷却水供給管１７と冷却水排出管１８とを接続し、コレット４の内周面上部に、センタガス供給路２５と連通するセンタガス流入路２９を形成すると共に、該センタガス流入路２９とセンタガス流通路７ａとを連通する連通孔３０を穿設し、コレット４の長手方向所要位置に、外周面がコレット挿入孔７の内周面に当接し且つ上下方向に通ずるセンタガス連通部３１が形成された突部３２を設けたことを特徴とする溶接トーチにかかるものである。
【００１６】
前記溶接トーチにおいては、インナノズル１の先端内周縁部に環状切欠部３３を形成することが望ましい。
【００１７】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１８】
溶接電極６が挿入されたコレット４をコレット挿入孔７に挿入し、コレット押え５によりコレット４を押し下げ、コレット４の下端をコレット締付用テーパ８に押し付けると、楔効果によって溶接電極締付用スリット２１が狭められ、コレット４の下部が絞り込まれ、これにより、溶接電極６を締め付けて支持すると、突部３２の外周面がコレット挿入孔７の内周面に当接しているため、コレット４がその半径方向に位置ずれを起こすことがなくなり、溶接電極６はインナノズル１の軸心と同心に確実に支持される。
【００１９】
又、センタガス供給管１３から供給されるセンタガス１２は、コレット押え５のセンタガス供給路２５からコレット４のセンタガス流入路２９へ流入し、該センタガス流入路２９から連通孔３０を通って突部３２の上方のセンタガス流通路７ａへ流れ込み、センタガス連通部３１を経て突部３２の下方のセンタガス流通路７ａから溶接電極締付用スリット２１と貫通孔９を介してインナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されると共に、シールドガス供給管１５から供給されるシールドガス１４はシールドガス流通路１０に供給され、アウタノズル２先端から噴出され、更に、冷却水供給管１７から供給される冷却水は、冷却水流通路１１に導かれ、トーチブロック本体３を冷却した後、冷却水排出管１８から外部へ排出される。
【００２０】
この状態で、溶接電源から溶接電極６と溶接箇所との間に溶接電圧を印加すると、溶接電極６と溶接箇所との間に、インナノズル１の軸心と同心にアークが発生し、インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２と、アウタノズル２先端から噴出されたシールドガス１４とにより、溶接箇所が外気から遮断され、溶接箇所に形成される溶融プールの外気による酸化が防止されつつ、前記インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２により、アークの広がりが確実に抑えられてアークが一点に集中し、比較的低い溶接電流で大きな溶着量が得られると共に、溶接速度も向上させることが可能となる。
【００２１】
しかも、本発明の場合、センタガス供給管１３とシールドガス供給管１５と冷却水供給管１７と冷却水排出管１８は、トーチブロック本体３の軸心と平行に配設されており、トーチブロック本体３の側面に張り出すように接続されていないため、溶接時に発生するアークによる輻射熱により、前記各供給管１３，１５，１７及び冷却水排出管１８が加熱される心配もない。
【００２２】
又、インナノズル１の先端内周縁部に、環状切欠部３３を形成すれば、インナノズル１の先端内周面にカーボンが付着してある程度まで成長すると、該カーボンは剥離するため、前記インナノズル１の先端内周面へのカーボンの堆積が起こりにくくなり、センタガス１２の均一な流れが阻害されにくくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２４】
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６〜図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、コレット押え５の軸心部にセンタガス供給路２５を形成すると共に、該コレット押え５のセンタガス供給路２５に、トーチブロック本体３の軸心方向へ延びるセンタガス供給管１３を接続し、トーチブロック本体３のシールドガス流通路１０に、センタガス供給管１３と略平行に延びるシールドガス供給管１５を、シールドガス供給路２６を介して接続し、トーチブロック本体３の冷却水流通路１１に、センタガス供給管１３と略平行に延びる冷却水供給管１７と冷却水排出管１８とを、夫々冷却水供給路２７と冷却水排出路２８とを介して接続する。
【００２５】
又、コレット４の内周面上部に、図１〜図４に示す如く、前記センタガス供給路２５と連通するセンタガス流入路２９を形成すると共に、該センタガス流入路２９とセンタガス流通路７ａとを連通する連通孔３０を穿設し、コレット４の長手方向所要位置に、外周面がコレット挿入孔７の内周面に当接し且つ上下方向に通ずるセンタガス連通部３１が形成された突部３２を設ける。尚、図中、４ａはトーチブロック本体３のコレット挿入孔７下部のコレット締付用テーパ８と係合するよう、コレット４下端部に形成されたテーパ部である。
【００２６】
更に、インナノズル１の先端内周縁部に、図５に示す如く、環状切欠部３３を形成する。
【００２７】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２８】
溶接電極挿通孔２０に溶接電極６が挿入されたコレット４をコレット挿入孔７に挿入し、コレット押え５によりコレット４を押し下げ、コレット４の下端のテーパ部４ａを、トーチブロック本体３のコレット挿入孔７下部のコレット締付用テーパ８に押し付けると、楔効果によって溶接電極締付用スリット２１が狭められ、コレット４の下部が絞り込まれ、これにより、溶接電極６を締め付けて支持すると、突部３２の外周面がコレット挿入孔７の内周面に当接しているため、コレット４がその半径方向に位置ずれを起こすことがなくなり、溶接電極６はインナノズル１の軸心と同心に確実に支持される。
【００２９】
又、センタガス供給管１３から供給されるセンタガス１２は、コレット押え５のセンタガス供給路２５からコレット４のセンタガス流入路２９へ流入し、該センタガス流入路２９から連通孔３０を通って突部３２の上方のセンタガス流通路７ａへ流れ込み、センタガス連通部３１を経て突部３２の下方のセンタガス流通路７ａから溶接電極締付用スリット２１と貫通孔９を介してインナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されると共に、シールドガス供給管１５から供給されるシールドガス１４は、シールドガス供給路２６を介してシールドガス流通路１０に供給され、ガスフィルタ２３を通しアウタノズル２先端から噴出され、更に、冷却水供給管１７から供給される冷却水は、冷却水供給路２７を介して冷却水流通路１１に導かれ、トーチブロック本体３を冷却した後、冷却水排出路２８を経て冷却水排出管１８から外部へ排出される。
【００３０】
この状態で、図示していない溶接電源から溶接電極６と溶接箇所との間に溶接電圧を印加すると、溶接電極６と溶接箇所との間に、インナノズル１の軸心と同心にアークが発生し、インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２と、アウタノズル２先端から噴出されたシールドガス１４とにより、溶接箇所が外気から遮断され、溶接箇所に形成される溶融プールの外気による酸化が防止されつつ、前記インナノズル１先端から溶接電極６の周囲に噴出されたセンタガス１２により、アークの広がりが確実に抑えられてアークが一点に集中し、比較的低い溶接電流で大きな溶着量が得られると共に、溶接速度も向上させることが可能となる。
【００３１】
しかも、本図示例の場合、センタガス供給管１３とシールドガス供給管１５と冷却水供給管１７と冷却水排出管１８は、トーチブロック本体３の軸心と平行に配設されており、トーチブロック本体３の側面に張り出すように接続されていないため、溶接時に発生するアークによる輻射熱により、前記各供給管１３，１５，１７及び冷却水排出管１８が加熱される心配もない。
【００３２】
更に、本図示例の場合、インナノズル１の先端内周縁部には、図５に示す如く、環状切欠部３３を形成してあるため、インナノズル１の先端内周面にカーボンが付着してある程度まで成長すると、該カーボンは剥離するため、前記インナノズル１の先端内周面へのカーボンの堆積が起こりにくくなり、センタガス１２の均一な流れが阻害されにくくなる。
【００３３】
こうして、センタガス供給管１３、シールドガス供給管１５、冷却水供給管１７並びに冷却水排出管１８が溶接時に発生するアークによる輻射熱の影響を受けることを防止し得、且つ溶接電極６をインナノズル１の軸心と同心に確実に支持し得、溶着量の増大並びに溶接速度の向上を図ることができ、しかも、インナノズル１の先端内周面におけるカーボンの付着堆積を回避してセンタガス１２の均一な流れを保持し得、自動溶接機としても適用し得る。
【００３４】
尚、本発明の溶接トーチは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１記載の溶接トーチによれば、センタガス供給管１３、シールドガス供給管１５、冷却水供給管１７並びに冷却水排出管１８が溶接時に発生するアークによる輻射熱の影響を受けることを防止し得、且つ溶接電極６をインナノズル１の軸心と同心に確実に支持し得、溶着量の増大並びに溶接速度の向上を図ることができるという優れた効果を奏し得、又、本発明の請求項２記載の溶接トーチによれば、上記効果に加え更に、インナノズル１の先端内周面におけるカーボンの付着堆積を回避してセンタガス１２の均一な流れを保持し得、自動溶接機としても適用し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の断面図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例におけるコレットの拡大断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例におけるインナノズル先端部の拡大断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【図７】従来例におけるコレットの拡大断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
１インナノズル
２アウタノズル
３トーチブロック本体
４コレット
５コレット押え
６溶接電極
７コレット挿入孔
７ａセンタガス流通路
８コレット締付用テーパ
９貫通孔
１０シールドガス流通路
１１冷却水流通路
１２センタガス
１３センタガス供給管
１４シールドガス
１５シールドガス供給管
１６冷却水
１７冷却水供給管
１８冷却水排出管
２１溶接電極締付用スリット
２５センタガス供給路
２９センタガス流入路
３０連通孔
３１センタガス連通部
３２突部
３３環状切欠部

Claims

トーチブロック本体（３）軸心部のコレット挿入孔（７）に、溶接電極（６）が挿入されたコレット（４）を挿入して、コレット押え（５）により押し下げ、該コレット（４）下端をコレット挿入孔（７）下部のコレット締付用テーパ（８）に押し付けることによりコレット（４）下部の溶接電極締付用スリット（２１）を狭め、溶接電極（６）を締め付けて支持し得るようにし、且つコレット（４）外周面とコレット挿入孔（７）内周面との間に形成したセンタガス流通路（７ａ）に供給されるセンタガス（１２）を、トーチブロック本体（３）の貫通孔（９）を介して、トーチブロック本体（３）先端のインナノズル（１）先端から溶接電極（６）の周囲に噴出し得るようにすると共に、トーチブロック本体（３）のコレット挿入孔（７）外周側に形成したシールドガス流通路（１０）に供給されるシールドガス（１４）を、トーチブロック本体（３）先端のアウタノズル（２）先端から噴出し得るようにし、トーチブロック本体（３）のシールドガス流通路（１０）上方に形成した冷却水流通路（１１）に冷却水（１６）を給排し得るようにした溶接トーチであって、
コレット押え（５）の軸心部にセンタガス供給路（２５）を形成し、該センタガス供給路（２５）に、トーチブロック本体（３）の軸心方向へ延びるセンタガス供給管（１３）を接続し、シールドガス流通路（１０）に、センタガス供給管（１３）と略平行に延びるシールドガス供給管（１５）を接続し、冷却水流通路（１１）に、センタガス供給管（１３）と略平行に延びる冷却水供給管（１７）と冷却水排出管（１８）とを接続し、コレット（４）の内周面上部に、センタガス供給路（２５）と連通するセンタガス流入路（２９）を形成すると共に、該センタガス流入路（２９）とセンタガス流通路（７ａ）とを連通する連通孔（３０）を穿設し、コレット（４）の長手方向所要位置に、外周面がコレット挿入孔（７）の内周面に当接し且つ上下方向に通ずるセンタガス連通部（３１）が形成された突部（３２）を設けたことを特徴とする溶接トーチ。
インナノズル（１）の先端内周縁部に環状切欠部（３３）を形成した請求項１記載の溶接トーチ。