JP3633228B2 - 高速mig溶接用溶接トーチ - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、高速走行する溶接ワイヤに確実に給電しながらアルミニウム等の金属材料を高速MIG溶接することに適した溶接トーチに関する。
【0002】
【従来の技術】
MIG溶接では、図1に示すように母材Aに溶接トーチ1を対向させ、スプール2から送り出された溶接ワイヤaで溶接する。溶接ワイヤaは、モータ3で駆動される送給ローラ4でスプール2から繰り出され、コンタクトチューブ5のワイヤ送給孔6を経由して溶接部に送られる。このとき、コンタクトチューブ5を介して溶接ワイヤaが溶接電源7に接続されており、溶接ワイヤaと母材Aとの間に電圧が印加される。なお。コンタクトチューブ5に替え、図2に示すような給電チップ8を使用することもある。
溶接ワイヤaの先端bは、溶接電源7からの電圧印加により母材Aとの間に発生するアークcで加熱されて溶滴となって滴下し、溶融プールdを形成する。溶融プールdは、溶接の進行に伴って冷却され、溶接ビードeとなる。なお、溶接ノズル9とコンタクトチューブ5との間にある環状空間を介してAr等の不活性ガスGを溶接部に向けて吹き付け、溶接部を保護雰囲気下に維持する。
【0003】
給電チップ8は、溶接トーチ1の部分断面を詳細に示す図2にみられるように、溶接トーチ1の外管10に挿入された溶接ワイヤ挿通管11に螺合されている。溶接ワイヤaが給電チップ8のワイヤ送給孔6を通過するとき、ワイヤ送給孔6の内壁面に接触した箇所が給電ポイントPとなり、溶接電源7から溶接ワイヤaに給電される。コンタクトチューブ5を用いた給電も、ほぼ同様な方法で行われる。
コンタクトチューブ5又は給電チップ8に形成されているワイヤ送給孔6は、通常、溶接ワイヤaの径よりも0.2〜0.4mmだけ大きな内径に設計されている。そのため、溶接ワイヤaにブレが生じ、狙い位置が一定化しないばかりか、給電ポイントPが得られにくい。その結果、溶接ワイヤaと母材Aとの間に発生するアークcが不安定化し、健全な溶接ビードeの形成が困難になる。
【0004】
給電チップに溶接ワイヤを確実に接触させるため、バネで付勢される押え具を給電チップに設け、給電チップに設けたワイヤ送給孔の内壁面に溶接ワイヤを押し付けることが特開昭64−18582号公報で紹介されている。しかし、給電チップの構造が複雑になり、また押え具を設けたことによって溶接ワイヤの円滑な送給が阻害され易い。更には、ワイヤ送給孔及び押え具の内壁面に溶接ワイヤが摺擦することにより発生した金属粉,屑等が内部に堆積し易く、これによっても溶接ワイヤの円滑な送給が阻害される。
この点、特開昭61−182886号公報で紹介されているように、スプリングで付勢された加圧ボールによって溶接ワイヤをワイヤ送給孔の内壁面に押し付ける方式を採用すると、押え具を使用した場合に比較して金属粉,屑等の発生が少なく溶接ワイヤも円滑に送給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭61−182886号公報で紹介された給電チップは、図3に示すようにワイヤ送給孔6に達する貫通孔を側壁に形成し、硬質材でできた球状又は半球状の加圧ボール12及びスプリング13を貫通孔に入れ、スプリング13の一端を支持するキャップ14で蓋をしている。スプリング13は、加圧ボール12とキャップ14との間で圧縮され、その反力としての弾撥力を加圧ボール12に加える。
しかし、加圧ボール12は、スプリング13で直接押されているため円滑に回転できず、溶接ワイヤaとの間に滑り摩擦が発生する。滑り摩擦は、加圧ボール12が硬質材であることと相俟つて溶接ワイヤaの摩耗を促進させる。その結果、依然として摩耗粉が発生し易く、発生した摩耗粉がワイヤ送給孔6内に堆積し溶接ワイヤaの円滑な送給が阻害される。また、加圧ボール12をスプリング13で押す構造であるため、加圧ボール12の摩耗によって溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内壁面に押し付ける圧力が徐々に弱くなり、給電効率が低下する虞れがある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、コンタクトチューブ又は給電チップに内装する加圧ボールと溶接ワイヤとの接触を摺動摩擦から転り摩擦に替えることにより、安定条件下で溶接ワイヤに給電すると共に、溶接ワイヤを円滑に送給することができ、耐久性に優れた溶接トーチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の高速MIG溶接用溶接トーチは、その目的を達成するため、中心部に軸方向に延びるワイヤ送給孔が貫通しているコンタクトチューブ又は給電チップと、該コンタクトチューブ又は給電チップの側壁に形成され前記ワイヤ送給孔に達する単数又は複数の押え具挿入孔と、該押え具挿入孔にねじ込まれた有底筒部をもつ押え具と、前記有底筒部の底壁に一端が支持されたスプリングと、該スプリングの他端を支持するスペーサと、該スペーサに接触し、前記有底筒部の縮径開口部で抜止めされている加圧ボールとを備え、前記スプリングの弾撥力で前記ワイヤ送給孔を通る溶接ワイヤが前記ワイヤ送給孔の内周面に押し付けられることを特徴とする。
【0007】
押え具挿入孔の内周面に雌ネジが刻設し、有底筒部の外周面に刻設された雄ネジを前記雌ネジと螺合することにより、コンタクトチューブ又は給電チップに押え具が着脱自在に取り付けられる。また、溶接用ワイヤをワイヤ送給孔の内周面に押し付ける力は、コンタクトチューブ又は給電チップに対する押え具のねじ込み量で調整される。
押え具にナットを螺合するとき、コンタクトチューブ又は給電チップから押え具が抜止めされる。加圧ボールとしては、電流の流入やスパークの発生を避けるため、セラミックス等の硬質絶縁材料で作ることが好ましい。
複数の押え具を装着するとき、コンタクトチューブ又は給電チップの軸方向に延びる直線上に配列することができる。或いは、コンタクトチューブ又は給電チップの周方向に関して異なる位置に配列しても良い。
【0008】
【実施の形態】
加圧ボール12をスプリング13で直接押す図3の構造では、前述したようにスプリング13の端部が加圧ボール12に押し付けられているため、加圧ボール12の回転が抑制される。その結果、加圧ボール12と溶接ワイヤaとが摺動接触し、両者間の摩擦力により溶接ワイヤ送入荷重が増加する。溶接ワイヤ送入荷重を過度に増加させると溶接ワイヤaに座屈が生じるので、加圧ボール12の押圧力を小さくせざるを得ない。通常の速度で溶接する場合には押圧力が小さくても給電損失による溶接ビード不良が生じる欠陥にならないが、溶接速度が2.5m/分を超える高速溶接では、微小時間の給電欠損でも単位時間当りの溶着金属が不足するため溶接欠陥になり易い。また、溶接ワイヤaや加圧ボール12が激しく摩耗し、ワイヤ送給孔6が詰まり易くなる。
そこで、高速溶接において加圧ボール12と溶接ワイヤaとの摺動接触を解消するためには、一定した弾撥力を加圧ボール12に加える条件下で、加圧ボール12の回転を保証することが必要になる。
【0009】
本発明に従った溶接トーチでは、図4(b)に示すように給電チップ8の側壁に単数又は複数の押え具挿入孔15を形成している。押え具挿入孔15は、給電チップ8の中心を軸方向に延びるワイヤ送給孔6に達し、その内面には雌ネジ16(図5)が刻設されている。図4の例では、給電チップ8の軸方向に延びる直線上に3個の押え具挿入孔15,15,15が配列されているが、各押え具挿入孔15,15,15間の円周方向に関する位置関係を若干ずらせることも可能である。すなわち、複数方向から溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内周面に押し付けるとき、ワイヤ送給孔6内における溶接ワイヤaの偏在が確実に解消される。
押え具挿入孔15には、図4(b)に示すように押え具20がねじ込まれ、ナット17で抜止めされている。押え具20は、図6に示すように有底円筒状の筒部21をもち、筒部21の外周面に刻設されている雄ネジ(図示せず)を押え具挿入孔15の雌ネジ16に螺合することにより給電チップ8に固着される。固着された押え具20にナット17を締結することにより、溶接ワイヤaの送給時等に発生する振動で押え具20が緩み或いは抜け落ちることが防止される。なお、ナット17による抜止めに替えて、バヨネット継手で押え具20を給電チップ8に固着することも可能である。
【0010】
筒部21は、内部に収容した加圧ボール23が抜け落ちないように、先端が若干縮径した開口部22をもっている。加圧ボール23には、筒部21の底壁24で一端が支持されたスプリング25の弾撥力がスペーサ26を介して加えられる。加圧ボール23とスプリング25との間にスペーサ26を介在させることにより、図3のスプリング13を加圧ボール12に直接押し付ける方式と異なり、加圧状態でも加圧ボール23の円滑な回転が保証される。その結果、加圧ボール23が溶接ワイヤaを加圧しながら溶接ワイヤaの周面を回転し、加圧ボール23と溶接ワイヤaとの間の摺動摩擦が大幅に少なくなる。したがって、溶接ワイヤaの摩耗による摩耗粉の発生が少なくなり、溶接ワイヤ送給孔6の内部が清浄に保たれる。また、加圧ボール23の摩耗も抑制されるため、一定した押圧力で溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内周面に押し付けられ、欠損が生じることもない。
【0011】
加圧ボール23には、電気の流入やスパークの発生を抑えることから、セラミックス等の硬質絶縁材料を使用することが好ましい。同様に筒部21を硬質絶縁材料製とすることにより、電気の流入,スパークの発生等による加圧ボール23のダメージが抑えられる。スプリング25としては、給電チップ8内を送給される溶接ワイヤaの挿通荷重が130gf程度になるようにした場合、一本のバネ圧荷重が110〜130gf程度のものが使用される。
一つの押え具20を給電チップ8に装着した場合でも、加圧ボール23によって溶接ワイヤaが給電チップ8の内周面に押し付けられ、溶接ワイヤaへの円滑な通電が保証される。また、溶接ワイヤaの表面を加圧ボール23が回転するため、加圧ボール23との摩擦接触によって溶接ワイヤaが摩耗することが少なくなり、摩耗粉によるトラブルがなくなる。
更に、複数の押え具20を図示するように給電チップ8に取り付けるとき、溶接ワイヤaの送給状態が安定化する。
【0012】
すなわち、スプール2から送り出された溶接ワイヤaには巻きぐせが付いており、ワイヤ送給孔6内を蛇行しながら走行する。このような溶接ワイヤaを一つの押え具20でワイヤ送給孔6の内周面に押し付けようとすると、その箇所の内周面が破壊され易く、破壊が1か所に集中するため、給電チップ8との接触不良によって溶接ワイヤaへの給電が不安定化する。その結果、溶接条件に変動を来し、健全な溶接ビードeが形成され難くなる。
この点、複数の押え具20で溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内周面に押し付ける場合、溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内周面に接触する給電ポイントが複数に分散されるため、スパーク等による破壊が1か所に集中することが無くなり、長期間にわたって安定した給電状態が維持される。また、ワイヤ送給孔6内で溶接ワイヤaが蛇行や振動によって移動しても、何れかの押え具20で溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内壁に押し付けられる確率が高くなり、給電欠陥が継続発生する確率が極めて小さくなる。その結果、給電欠陥又はその継続発生に起因する溶接欠陥の発生が抑えられる。また、単体の押え具20の固定が緩み破損等の故障が生じた場合にあっても、溶接作業の中断には至らない。
【0013】
押え具20は、押え具挿入孔15にねじ込まれている。そのため、押え具20が損傷した場合、押え具挿入孔15から押え具20を取り出し、新規な押え具20と容易に交換できる。更に、押え具挿入孔15に対する押え具20のねじ込み量によって、加圧ボール23が溶接ワイヤaを押え具挿入孔15の内周面に押し付ける力が調整される。そのため、溶接ワイヤaの径に多少の変動があっても、十分な押圧力が得られる。また、規格が異なる溶接ワイヤaを送給する場合、サイズが異なる押え具20を装着することによって必要な押圧力が得られる。
以上においては、給電チップ8に押え具20を装着した溶接トーチを説明した。しかし、押え具20が装着される対象は給電チップ8に限ったものではなく、図1に示したコンタクトチューブ5に対しても同様に押え具20を装着できる。
【0014】
【実施例】
孔径1.4mmのワイヤ送給孔6を開けた肉厚2.4mmの銅製給電チップ8に、先端から6mm,13mm,20mmだけ離れた3か所に、ワイヤ送給孔6に達するM3の雌ネジつき押え具挿入孔15を形成した。各押え具挿入孔15にM3の雄ネジを形成した押え具20をねじ込んだ。
押え具20としては、単体で110〜130gfのバネ圧をもつものを使用した。押え具20を装着した給電チップ8に溶接ワイヤaを挿通し、そのときのワイヤ挿通荷重を秤量計で測定したところ、130gfでおおむね一定し、溶接ワイヤaの移動もスムーズであった。
【0015】
そこで、溶接ワイヤaと母材Aとの間に23Vの電圧を印加し、標準電流218Aを供給しながら、溶接速度3.5m/分で母材Aをアーク溶接した。溶接中に電圧及び電流を測定したところ、電圧,電流共に変動が非常に少なく、変動幅も大きく低減した結果が得られた。このように一定化された電圧,電流で母材Aがアーク溶接されるため、形成された溶接ビードeも幅及び高さが一定化した健全なものであった。
溶接長96mだけ母材Aを溶接した後、溶接トーチ1を分解し、給電チップ8から押え具20を取り出した。取り出された押え具20は、損傷が極めて軽微であり、再使用に十分耐えるものであった。そこで、同じ押え20を装着した溶接トーチ1を用いた溶接を再開したところ、176m以上の溶接が可能であった。また、溶接ワイヤaを介してスプリング25の弾撥力が加わるワイヤ送給孔6の内周面もスパークによるダメージがほとんど観察されず、溶接ワイヤ送給孔6の内部に摩擦粉が検出されなかった。
【0016】
比較のため、スペーサ26を取り除いた押え具20を給電チップ8に装着し、同様な溶接ワイヤaの送給試験及び溶接試験を行った。この場合、スプリング25で加圧ボール23が溶接ワイヤaに直接押し付けられるため、加圧ボール23は、回転せずに溶接ワイヤaに摺動摩擦した。そのため、ワイヤ送給孔6の内周面に対する溶接ワイヤaの押圧状態が不規則的に変化し易く、溶接電圧電流及び溶接電流が変動し易く、変動幅も大きくなった。その結果、得られた溶接ビードeに形状不良等の欠陥が発生した。また、同じ溶接長96mだけ母材Aを溶接した後では、加圧ボール23は、再使用できない程度にひどく損傷していた。
【0017】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶接トーチにおいては、スプリングと加圧ボールとの間にスペーサを介在させた押え具をコンタクトチューブ又は給電チップに取外し可能に装着している。そのため、スペーサを介してスプリングの弾撥力が加圧ボールに加えられるので、加圧ボールは、回転しながら溶接ワイヤをワイヤ送給孔の内周面に押し付ける。すなわち、溶接ワイヤと加圧ボールとの間が摺動摩擦でないため、溶接ワイヤ,加圧ボールの摩耗及び摩耗粉の発生が抑えられ、安定条件下で溶接ワイヤに給電され、溶接条件が安定化する。その結果、高速溶接にあっても健全なビードが形成される。しかも、加圧ボールの損傷も少なくなるので耐久性が向上し、仮に損傷した場合でも押え具の交換が容易であるため、溶接作業性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】アーク溶接の説明図
【図2】従来の溶接トーチの断面図
【図3】スプリングで加圧ボールを直接押し付ける給電チップの断面図
【図4】本発明に従った給電チップを軸方向(a)及び半径方向(b)に見た一部を断面で示す図
【図5】溶接ワイヤをワイヤ送給孔に加圧ボールで押し付けていることを示す給電チップの軸方向断面図
【図6】複数の押え具を備えた給電チップの部分断面図
【符号の説明】
1:溶接トーチ 2:スプール 3:モータ 4:送給ローラ 5:コンタクトチューブ 6:ワイヤ送給孔 7:溶接電源 8:給電チップ
9:溶接ノズル 10:外管 11:溶接ワイヤ挿通管 12,23:加圧ボール 13,25:スプリング 14:キャップ 15:押え具挿入孔 16:雌ネジ 17:ナット 20:押え具 21:有底筒部
22:縮径開口部 24:底壁 26:スペーサ
A:母材 a:溶接ワイヤ b:ワイヤ先端 c:アーク d:溶融プール e:溶接ビード
【産業上の利用分野】
本発明は、高速走行する溶接ワイヤに確実に給電しながらアルミニウム等の金属材料を高速MIG溶接することに適した溶接トーチに関する。
【0002】
【従来の技術】
MIG溶接では、図1に示すように母材Aに溶接トーチ1を対向させ、スプール2から送り出された溶接ワイヤaで溶接する。溶接ワイヤaは、モータ3で駆動される送給ローラ4でスプール2から繰り出され、コンタクトチューブ5のワイヤ送給孔6を経由して溶接部に送られる。このとき、コンタクトチューブ5を介して溶接ワイヤaが溶接電源7に接続されており、溶接ワイヤaと母材Aとの間に電圧が印加される。なお。コンタクトチューブ5に替え、図2に示すような給電チップ8を使用することもある。
溶接ワイヤaの先端bは、溶接電源7からの電圧印加により母材Aとの間に発生するアークcで加熱されて溶滴となって滴下し、溶融プールdを形成する。溶融プールdは、溶接の進行に伴って冷却され、溶接ビードeとなる。なお、溶接ノズル9とコンタクトチューブ5との間にある環状空間を介してAr等の不活性ガスGを溶接部に向けて吹き付け、溶接部を保護雰囲気下に維持する。
【0003】
給電チップ8は、溶接トーチ1の部分断面を詳細に示す図2にみられるように、溶接トーチ1の外管10に挿入された溶接ワイヤ挿通管11に螺合されている。溶接ワイヤaが給電チップ8のワイヤ送給孔6を通過するとき、ワイヤ送給孔6の内壁面に接触した箇所が給電ポイントPとなり、溶接電源7から溶接ワイヤaに給電される。コンタクトチューブ5を用いた給電も、ほぼ同様な方法で行われる。
コンタクトチューブ5又は給電チップ8に形成されているワイヤ送給孔6は、通常、溶接ワイヤaの径よりも0.2〜0.4mmだけ大きな内径に設計されている。そのため、溶接ワイヤaにブレが生じ、狙い位置が一定化しないばかりか、給電ポイントPが得られにくい。その結果、溶接ワイヤaと母材Aとの間に発生するアークcが不安定化し、健全な溶接ビードeの形成が困難になる。
【0004】
給電チップに溶接ワイヤを確実に接触させるため、バネで付勢される押え具を給電チップに設け、給電チップに設けたワイヤ送給孔の内壁面に溶接ワイヤを押し付けることが特開昭64−18582号公報で紹介されている。しかし、給電チップの構造が複雑になり、また押え具を設けたことによって溶接ワイヤの円滑な送給が阻害され易い。更には、ワイヤ送給孔及び押え具の内壁面に溶接ワイヤが摺擦することにより発生した金属粉,屑等が内部に堆積し易く、これによっても溶接ワイヤの円滑な送給が阻害される。
この点、特開昭61−182886号公報で紹介されているように、スプリングで付勢された加圧ボールによって溶接ワイヤをワイヤ送給孔の内壁面に押し付ける方式を採用すると、押え具を使用した場合に比較して金属粉,屑等の発生が少なく溶接ワイヤも円滑に送給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭61−182886号公報で紹介された給電チップは、図3に示すようにワイヤ送給孔6に達する貫通孔を側壁に形成し、硬質材でできた球状又は半球状の加圧ボール12及びスプリング13を貫通孔に入れ、スプリング13の一端を支持するキャップ14で蓋をしている。スプリング13は、加圧ボール12とキャップ14との間で圧縮され、その反力としての弾撥力を加圧ボール12に加える。
しかし、加圧ボール12は、スプリング13で直接押されているため円滑に回転できず、溶接ワイヤaとの間に滑り摩擦が発生する。滑り摩擦は、加圧ボール12が硬質材であることと相俟つて溶接ワイヤaの摩耗を促進させる。その結果、依然として摩耗粉が発生し易く、発生した摩耗粉がワイヤ送給孔6内に堆積し溶接ワイヤaの円滑な送給が阻害される。また、加圧ボール12をスプリング13で押す構造であるため、加圧ボール12の摩耗によって溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内壁面に押し付ける圧力が徐々に弱くなり、給電効率が低下する虞れがある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、コンタクトチューブ又は給電チップに内装する加圧ボールと溶接ワイヤとの接触を摺動摩擦から転り摩擦に替えることにより、安定条件下で溶接ワイヤに給電すると共に、溶接ワイヤを円滑に送給することができ、耐久性に優れた溶接トーチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の高速MIG溶接用溶接トーチは、その目的を達成するため、中心部に軸方向に延びるワイヤ送給孔が貫通しているコンタクトチューブ又は給電チップと、該コンタクトチューブ又は給電チップの側壁に形成され前記ワイヤ送給孔に達する単数又は複数の押え具挿入孔と、該押え具挿入孔にねじ込まれた有底筒部をもつ押え具と、前記有底筒部の底壁に一端が支持されたスプリングと、該スプリングの他端を支持するスペーサと、該スペーサに接触し、前記有底筒部の縮径開口部で抜止めされている加圧ボールとを備え、前記スプリングの弾撥力で前記ワイヤ送給孔を通る溶接ワイヤが前記ワイヤ送給孔の内周面に押し付けられることを特徴とする。
【0007】
押え具挿入孔の内周面に雌ネジが刻設し、有底筒部の外周面に刻設された雄ネジを前記雌ネジと螺合することにより、コンタクトチューブ又は給電チップに押え具が着脱自在に取り付けられる。また、溶接用ワイヤをワイヤ送給孔の内周面に押し付ける力は、コンタクトチューブ又は給電チップに対する押え具のねじ込み量で調整される。
押え具にナットを螺合するとき、コンタクトチューブ又は給電チップから押え具が抜止めされる。加圧ボールとしては、電流の流入やスパークの発生を避けるため、セラミックス等の硬質絶縁材料で作ることが好ましい。
複数の押え具を装着するとき、コンタクトチューブ又は給電チップの軸方向に延びる直線上に配列することができる。或いは、コンタクトチューブ又は給電チップの周方向に関して異なる位置に配列しても良い。
【0008】
【実施の形態】
加圧ボール12をスプリング13で直接押す図3の構造では、前述したようにスプリング13の端部が加圧ボール12に押し付けられているため、加圧ボール12の回転が抑制される。その結果、加圧ボール12と溶接ワイヤaとが摺動接触し、両者間の摩擦力により溶接ワイヤ送入荷重が増加する。溶接ワイヤ送入荷重を過度に増加させると溶接ワイヤaに座屈が生じるので、加圧ボール12の押圧力を小さくせざるを得ない。通常の速度で溶接する場合には押圧力が小さくても給電損失による溶接ビード不良が生じる欠陥にならないが、溶接速度が2.5m/分を超える高速溶接では、微小時間の給電欠損でも単位時間当りの溶着金属が不足するため溶接欠陥になり易い。また、溶接ワイヤaや加圧ボール12が激しく摩耗し、ワイヤ送給孔6が詰まり易くなる。
そこで、高速溶接において加圧ボール12と溶接ワイヤaとの摺動接触を解消するためには、一定した弾撥力を加圧ボール12に加える条件下で、加圧ボール12の回転を保証することが必要になる。
【0009】
本発明に従った溶接トーチでは、図4(b)に示すように給電チップ8の側壁に単数又は複数の押え具挿入孔15を形成している。押え具挿入孔15は、給電チップ8の中心を軸方向に延びるワイヤ送給孔6に達し、その内面には雌ネジ16(図5)が刻設されている。図4の例では、給電チップ8の軸方向に延びる直線上に3個の押え具挿入孔15,15,15が配列されているが、各押え具挿入孔15,15,15間の円周方向に関する位置関係を若干ずらせることも可能である。すなわち、複数方向から溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内周面に押し付けるとき、ワイヤ送給孔6内における溶接ワイヤaの偏在が確実に解消される。
押え具挿入孔15には、図4(b)に示すように押え具20がねじ込まれ、ナット17で抜止めされている。押え具20は、図6に示すように有底円筒状の筒部21をもち、筒部21の外周面に刻設されている雄ネジ(図示せず)を押え具挿入孔15の雌ネジ16に螺合することにより給電チップ8に固着される。固着された押え具20にナット17を締結することにより、溶接ワイヤaの送給時等に発生する振動で押え具20が緩み或いは抜け落ちることが防止される。なお、ナット17による抜止めに替えて、バヨネット継手で押え具20を給電チップ8に固着することも可能である。
【0010】
筒部21は、内部に収容した加圧ボール23が抜け落ちないように、先端が若干縮径した開口部22をもっている。加圧ボール23には、筒部21の底壁24で一端が支持されたスプリング25の弾撥力がスペーサ26を介して加えられる。加圧ボール23とスプリング25との間にスペーサ26を介在させることにより、図3のスプリング13を加圧ボール12に直接押し付ける方式と異なり、加圧状態でも加圧ボール23の円滑な回転が保証される。その結果、加圧ボール23が溶接ワイヤaを加圧しながら溶接ワイヤaの周面を回転し、加圧ボール23と溶接ワイヤaとの間の摺動摩擦が大幅に少なくなる。したがって、溶接ワイヤaの摩耗による摩耗粉の発生が少なくなり、溶接ワイヤ送給孔6の内部が清浄に保たれる。また、加圧ボール23の摩耗も抑制されるため、一定した押圧力で溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内周面に押し付けられ、欠損が生じることもない。
【0011】
加圧ボール23には、電気の流入やスパークの発生を抑えることから、セラミックス等の硬質絶縁材料を使用することが好ましい。同様に筒部21を硬質絶縁材料製とすることにより、電気の流入,スパークの発生等による加圧ボール23のダメージが抑えられる。スプリング25としては、給電チップ8内を送給される溶接ワイヤaの挿通荷重が130gf程度になるようにした場合、一本のバネ圧荷重が110〜130gf程度のものが使用される。
一つの押え具20を給電チップ8に装着した場合でも、加圧ボール23によって溶接ワイヤaが給電チップ8の内周面に押し付けられ、溶接ワイヤaへの円滑な通電が保証される。また、溶接ワイヤaの表面を加圧ボール23が回転するため、加圧ボール23との摩擦接触によって溶接ワイヤaが摩耗することが少なくなり、摩耗粉によるトラブルがなくなる。
更に、複数の押え具20を図示するように給電チップ8に取り付けるとき、溶接ワイヤaの送給状態が安定化する。
【0012】
すなわち、スプール2から送り出された溶接ワイヤaには巻きぐせが付いており、ワイヤ送給孔6内を蛇行しながら走行する。このような溶接ワイヤaを一つの押え具20でワイヤ送給孔6の内周面に押し付けようとすると、その箇所の内周面が破壊され易く、破壊が1か所に集中するため、給電チップ8との接触不良によって溶接ワイヤaへの給電が不安定化する。その結果、溶接条件に変動を来し、健全な溶接ビードeが形成され難くなる。
この点、複数の押え具20で溶接ワイヤaをワイヤ送給孔6の内周面に押し付ける場合、溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内周面に接触する給電ポイントが複数に分散されるため、スパーク等による破壊が1か所に集中することが無くなり、長期間にわたって安定した給電状態が維持される。また、ワイヤ送給孔6内で溶接ワイヤaが蛇行や振動によって移動しても、何れかの押え具20で溶接ワイヤaがワイヤ送給孔6の内壁に押し付けられる確率が高くなり、給電欠陥が継続発生する確率が極めて小さくなる。その結果、給電欠陥又はその継続発生に起因する溶接欠陥の発生が抑えられる。また、単体の押え具20の固定が緩み破損等の故障が生じた場合にあっても、溶接作業の中断には至らない。
【0013】
押え具20は、押え具挿入孔15にねじ込まれている。そのため、押え具20が損傷した場合、押え具挿入孔15から押え具20を取り出し、新規な押え具20と容易に交換できる。更に、押え具挿入孔15に対する押え具20のねじ込み量によって、加圧ボール23が溶接ワイヤaを押え具挿入孔15の内周面に押し付ける力が調整される。そのため、溶接ワイヤaの径に多少の変動があっても、十分な押圧力が得られる。また、規格が異なる溶接ワイヤaを送給する場合、サイズが異なる押え具20を装着することによって必要な押圧力が得られる。
以上においては、給電チップ8に押え具20を装着した溶接トーチを説明した。しかし、押え具20が装着される対象は給電チップ8に限ったものではなく、図1に示したコンタクトチューブ5に対しても同様に押え具20を装着できる。
【0014】
【実施例】
孔径1.4mmのワイヤ送給孔6を開けた肉厚2.4mmの銅製給電チップ8に、先端から6mm,13mm,20mmだけ離れた3か所に、ワイヤ送給孔6に達するM3の雌ネジつき押え具挿入孔15を形成した。各押え具挿入孔15にM3の雄ネジを形成した押え具20をねじ込んだ。
押え具20としては、単体で110〜130gfのバネ圧をもつものを使用した。押え具20を装着した給電チップ8に溶接ワイヤaを挿通し、そのときのワイヤ挿通荷重を秤量計で測定したところ、130gfでおおむね一定し、溶接ワイヤaの移動もスムーズであった。
【0015】
そこで、溶接ワイヤaと母材Aとの間に23Vの電圧を印加し、標準電流218Aを供給しながら、溶接速度3.5m/分で母材Aをアーク溶接した。溶接中に電圧及び電流を測定したところ、電圧,電流共に変動が非常に少なく、変動幅も大きく低減した結果が得られた。このように一定化された電圧,電流で母材Aがアーク溶接されるため、形成された溶接ビードeも幅及び高さが一定化した健全なものであった。
溶接長96mだけ母材Aを溶接した後、溶接トーチ1を分解し、給電チップ8から押え具20を取り出した。取り出された押え具20は、損傷が極めて軽微であり、再使用に十分耐えるものであった。そこで、同じ押え20を装着した溶接トーチ1を用いた溶接を再開したところ、176m以上の溶接が可能であった。また、溶接ワイヤaを介してスプリング25の弾撥力が加わるワイヤ送給孔6の内周面もスパークによるダメージがほとんど観察されず、溶接ワイヤ送給孔6の内部に摩擦粉が検出されなかった。
【0016】
比較のため、スペーサ26を取り除いた押え具20を給電チップ8に装着し、同様な溶接ワイヤaの送給試験及び溶接試験を行った。この場合、スプリング25で加圧ボール23が溶接ワイヤaに直接押し付けられるため、加圧ボール23は、回転せずに溶接ワイヤaに摺動摩擦した。そのため、ワイヤ送給孔6の内周面に対する溶接ワイヤaの押圧状態が不規則的に変化し易く、溶接電圧電流及び溶接電流が変動し易く、変動幅も大きくなった。その結果、得られた溶接ビードeに形状不良等の欠陥が発生した。また、同じ溶接長96mだけ母材Aを溶接した後では、加圧ボール23は、再使用できない程度にひどく損傷していた。
【0017】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の溶接トーチにおいては、スプリングと加圧ボールとの間にスペーサを介在させた押え具をコンタクトチューブ又は給電チップに取外し可能に装着している。そのため、スペーサを介してスプリングの弾撥力が加圧ボールに加えられるので、加圧ボールは、回転しながら溶接ワイヤをワイヤ送給孔の内周面に押し付ける。すなわち、溶接ワイヤと加圧ボールとの間が摺動摩擦でないため、溶接ワイヤ,加圧ボールの摩耗及び摩耗粉の発生が抑えられ、安定条件下で溶接ワイヤに給電され、溶接条件が安定化する。その結果、高速溶接にあっても健全なビードが形成される。しかも、加圧ボールの損傷も少なくなるので耐久性が向上し、仮に損傷した場合でも押え具の交換が容易であるため、溶接作業性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】アーク溶接の説明図
【図2】従来の溶接トーチの断面図
【図3】スプリングで加圧ボールを直接押し付ける給電チップの断面図
【図4】本発明に従った給電チップを軸方向(a)及び半径方向(b)に見た一部を断面で示す図
【図5】溶接ワイヤをワイヤ送給孔に加圧ボールで押し付けていることを示す給電チップの軸方向断面図
【図6】複数の押え具を備えた給電チップの部分断面図
【符号の説明】
1:溶接トーチ 2:スプール 3:モータ 4:送給ローラ 5:コンタクトチューブ 6:ワイヤ送給孔 7:溶接電源 8:給電チップ
9:溶接ノズル 10:外管 11:溶接ワイヤ挿通管 12,23:加圧ボール 13,25:スプリング 14:キャップ 15:押え具挿入孔 16:雌ネジ 17:ナット 20:押え具 21:有底筒部
22:縮径開口部 24:底壁 26:スペーサ
A:母材 a:溶接ワイヤ b:ワイヤ先端 c:アーク d:溶融プール e:溶接ビード
Claims (7)
- 中心部に軸方向に延びるワイヤ送給孔が貫通しているコンタクトチューブ又は給電チップと、該コンタクトチューブ又は給電チップの側壁に形成され前記ワイヤ送給孔に達する単数又は複数の押え具挿入孔と、該押え具挿入孔にねじ込まれた有底筒部をもつ押え具と、前記有底筒部の底壁に一端が支持されたスプリングと、該スプリングの他端を支持するスペーサと、該スペーサに接触し、前記有底筒部の縮径開口部で抜止めされている加圧ボールとを備え、前記スプリングの弾撥力で前記ワイヤ送給孔を通る溶接ワイヤが前記ワイヤ送給孔の内周面に押し付けられる高速MIG溶接用溶接トーチ。
- 押え具挿入孔の内周面に雌ネジが刻設されており、有底筒部の外周面に刻設された雄ネジを前記雌ネジと螺合することにより、コンタクトチューブ又は給電チップに押え具が着脱自在に取り付けられている請求項1記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
- 溶接用ワイヤをワイヤ送給孔の内周面に押し付ける力が、コンタクトチューブ又は給電チップに対する押え具のねじ込み量で調整される請求項1又は2記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
- コンタクトチューブ又は給電チップに装着された押え具に更に抜止め用のナットが螺合されている請求項1〜3の何れかに記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
- 硬質絶縁材料でできた加圧ボールを使用する請求項1〜4の何れかに記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
- コンタクトチューブ又は給電チップの軸方向に延びる直線上に複数の押え具が配列されている請求項1〜5の何れかに記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
- コンタクトチューブ又は給電チップの軸方向に設けられた複数の押え具がコンタクトチューブ又は給電チップの周方向に関して異なる位置に配列されている請求項1〜5の何れかに記載の高速MIG溶接用溶接トーチ。
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