JP3732565B2 - Tig溶接装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はTIG溶接装置に係り、特に狭開先内で溶接ができるTIGトーチに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のTIGトーチは図7に示すように、トーチブロック100とシールドガスブロック101と揺動ユニット102とワイヤ送給部で構成され、トーチブロック100は単体で管継手103により揺動ユニット102と結合され、シールドガスブロック101も単体で管継手104により揺動ユニット102に結合され、トーチブロック100とシールドガスブロック101が別々に離れて配置されている(特開平6−74818号公報参照)。
【0003】
このTIGトーチは下向き溶接を対象に提案されたもので、ワークが管などの場合で、トーチが溶接を施そうとする部材の外周を回って溶接する全姿勢溶接のための配慮がなされていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
全姿勢溶接では揺動ユニット、狭開先トーチを含む溶接ヘッドを管外周に設置されたレールに取り付けるのが一般的であるが、溶接ヘッドをレールに取り付けるとき、狭開先トーチは長いことから、しばしば狭開先トーチを管(ワーク)に当ててしまうことがある。
【0005】
従来のトーチは、トーチブロック、シールドブロック共にトーチ管、ガス管だけの単体であり、しかもトーチブロックとシールドブロックが別々に離れて設けられていたため、ワーク等に当たれば簡単に変形し、そのため非消耗電極の位置やシールドブロック先端のガス出口部分の位置が変わる。この結果、ワイヤが非消耗電極により形成された溶接池に入らなかったり、シールドが悪くなったりして溶接欠陥を起こす原因となる。
【0006】
トーチブロックの揺動ユニットへの取り付けは、通電と冷却水の漏洩防止のため金属製の管継手で行われているが、この種の管継手は、金属製のそろばん玉を変形させて水漏れがないようにしているため、トーチブロックを損傷したり、部品交換する場合などに水が漏れる恐れがある。
【0007】
本発明の目的は、ワーク等に当たっても変形せず、非消耗電極の位置ならびにシールドブロック先端のガス出口部分の位置が安定した、信頼性の高いTIG溶接装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、
非消耗電極を先端に斜めに支持して冷却水流入管及び冷却水流出管を有するトーチブロックと、冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を有するシールドガスブロックとを備え、前記各冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管が並設するように前記トーチブロックとシールドガスブロックを隣接配置し、トーチブロックとシールドガスブロックとを狭開先内で位置を保って溶接する狭開先TIG溶接装置を対象とするものである。
【0009】
そして前記トーチブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管に固定され、前記シールドガスブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガス流入管に固定されて、前記トーチブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガスブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管並びにシールドガス流入管を、電気絶縁性を有する外装保護体に形成された各孔に挿通し、前記非消耗電極を揺動する揺動手段と、その揺動手段により回転する給電軸とを備えた揺動ユニット部の前記給電軸に前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管を連結し、給電軸にパワーケーブルを接続して、そのパワーケーブルにより給電軸を介して前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管に通電すると共に、前記揺動手段により前記非消耗電極を揺動するように構成されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管とシールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を外装保護体内で一体化されているので、従来のようにワーク等に当っても変形することがない。そのためトーチブロックやシールドガスブロックの位置は正常に保たれ、狭開先内の溶接において高品質で、安定した溶接ができ、信頼性の向上が図れる。
【0011】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の狭開先TIGトーチの正面図、図2は狭開先TIGトーチの縦断面図、図3はその狭開先TIGトーチの一部拡大縦断面図、図4はその狭開先TIGトーチの横断面図である。
【0012】
TIGトーチは、冷却水流出管1を挿入した冷却水流入管2の先端部にトーチブロック10が鑞付けされ、そのトーチブロック10に非消耗電極11が取り付けられている。このトーチブロック10に対して、左右対称位置に第1ならびに第2のシールドガスブロック9A,9Bが隣接配置され、シールドガスブロック9A,9Bには冷却水流出管6A,6Bを挿入した冷却水流入管5A,5Bとシールドガス流入管7A,7Bが鑞付けされている。
【0013】
前述のようにトーチブロック10の冷却水流出管1と冷却水流入管2、ならびにシールドガスブロック9A,9Bの冷却水流出管6A,6Bと冷却水流入管5A,5Bはともに二重管構造になっており、各冷却水流入管1,6A,6B及び冷却水流出管2,5A,5B並びにシールドガス流入管7A,7Bが並行に配置されている。
【0014】
そしてトーチブロック10の冷却水流入管2及び冷却水流出管1とシールドガスブロック9A,9Bの冷却水流入管5A,5B及び冷却水流出管6A,6B並びにシールドガス流入管7A,7Bはそれぞれ、電気絶縁性でかつ耐熱性を有する外装保護体8に形成された各孔に挿通されて、各管が一体に連結されるとともに、外装保護されている。このように各管を一体化し、しかも前述の二重管構造を採用することにより強度の向上を図り、トーチブロック10と非消耗電極11を除いて全て電気的に絶縁されている。
【0015】
各管の配置は図2ならびに図4に示すように、トーチブロック10の冷却水流出管1と冷却水流入管2の二重管が中央に配置され、その左右両側に第1のシールドガスブロック9Aの冷却水流入管5Aと冷却水流出管6Aの二重管、ならびに第2のシールドガスブロック9Bの冷却水流入管5Bと冷却水流出管6Bの二重管が配置され、さらにその両外側にシールドガス流入管7Aと7Bが配置されている。図5に示すように、外装保護体8は各管のほぼ全長にわたって延びている。
【0016】
冷却水ポンプからの水は冷却水流入管5Aに送られ、シールドガスブロック9Aを冷却した後に冷却水流出管6Aを通り、また冷却水流入管5Bに送られた水はシールドガスブロック9Bを冷却した後に冷却水流出管6Bを通り、それぞれ外部に出る。
【0017】
さらに冷却水流出管6Bより出た冷却水は、トーチ駆動部(図示せず)を経由後に冷却水流入管2より入り、トーチブロック10を冷却して冷却水流出管1から排出される。これによってトーチ全体を冷却し、予熱及び溶接による輻射熱によるトーチの温度上昇を防止している。冷却水の経路は、流入、流出が逆になってもよい。
【0018】
図3にトーチ先端部の詳細を示す。トーチブロック10の冷却は、冷却水流入管2より送られた冷却水を冷却水流出管1の先端部付近に4個所穴1aをあけ、その穴1aを流通させて行われる。
【0019】
非消耗電極11は約15度の角度を付けてトーチブロック10に固定され、トーチブロック10の回転により、溶接進行方向に対して前進角で溶接し、開先コーナー部の溶け込みを向上させ、融合不良防止を図っている。
【0020】
シールドガスブロック9Aの冷却は、シールドガス流入管7Aの先端部を蝋付けで塞ぎ、先端部近くに4個所の穴13をあけ、シールドガスを分散させ流出している。また、シールドガスブロック9Aの先端部にはガス流路が形成され、そのガス流路内に非消耗電極11側に向けて傾斜したガス案内部材12Aが取り付けられ、シールドガスGの流れを非消耗電極11近くに案内することにより、溶接部及び非消耗電極11のシールド性を向上させている。
【0021】
図4に本狭開先TIGトーチの横断面を示す。外装保護体8は例えば全芳香族系ポリイミド樹脂やセラミックなどの耐熱性で電気絶縁性の成形体からなり、厚さtは12mm以下、好ましくは8mm以下で、外装保護体8の中に、トーチブロック10の冷却水流入管2とシールドガスブロック9の冷却水流入管5A,5B、シールドガス流入管7A,7B用の穴がそれぞれ所定の間隔をあけて形成され、そこに各管が差し込まれており、その穴径は管径に対して+1mm以下としている。
【0022】
特にトーチブロック10の冷却水流入管2の穴径は、管径に対して、0.5mm以下としている。これは、溶接中、トーチブロック10が常に半回転の往復を繰り返し、揺動しているため、トーチブロック10の回転ブレを防止するためである。
【0023】
外装保護体8として使用される全芳香族系ポリイミド樹脂の機械的性質を示せば、引張強度:1180〔Kg/cm2 〕、引張伸び率:5.0〔%〕、曲げ強度:1640〔Kg/cm2 〕、曲げ弾性率:42500〔Kg/cm2 〕、圧縮応力:270〔Kg/cm2 〕、圧縮弾性率:26500〔Kg/cm2 〕、ロックウエル硬度:114〔Mスケール〕、圧縮クリープ:0.83〔%〕である。
【0024】
図5は、狭開先TIGトーチと揺動ユニット部の側面を示す図である。トーチ本体はホルダ27を介して揺動ユニット本体に取り付けられ、冷却水流入管2は給電ブロック31により締め付け固定される。非消耗電極11の揺動は、モータ17により歯付プーリ22,23、タイミングベルト24を介して行い、揺動角度θの調整は、エンコーダ18により制御している。図中、16はパワーケーブル、19,20はベアリング、21はカム、25はタイミングベルトである。
【0025】
図6は揺動ユニット部の断面を示している。パワーケーブル16は給電軸29の上端部に取り付けられ、給電軸29は給電軸30さらに給電ブロック31へと締め付け固定され、冷却水流入管2へと通電する。
【0026】
非消耗電極11は、モータ17によりタイミングベルト24を介して、給電軸30に取り付けた歯付プーリ22が回転することにより、ベアリング19,20で支持されるようにして揺動する。28は水冷ホースである。
【0027】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管とシールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を外装保護体内で一体化されているので、従来のようにワーク等に当っても変形することがない。そのためトーチブロックやシールドガスブロックの位置は正常に保たれ、狭開先内の溶接において高品質で、安定した溶接ができ、信頼性の向上が図れる。
また、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管と、シールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管をともに二重管構造にすれば、外装保護体とともに溶接トーチの強度を向上することができる。
さらに、外装保護体にトーチブロックの二重管とシールドガスブロックの二重管ならびにシールドガス流入管がそれぞれ差し込める孔が形成され、それぞれの管が外装保護体内に一体に収納されるので、長いトーチの先端を狭開先内で揺動しても、従来のように先端部がブレることなく、非消耗電極を精度よく揺動でき、高品質で安定した狭開先溶接ができる。
【0029】
請求項2記載のように、トーチブロックを間にしてその両側に第1のシールドガスブロックと第2のシールドガスブロックを配置して、外装保護体でこれらを一体化すれば、さらに溶接トーチの強度を向上することができるとともに、高いガスシールド効果が得られる。
【0030】
請求項3記載のように、シールドガス流入管の先端部が塞がれて先端部近傍の管外周に穴があけられ、シールドガスブロックの開口部にガス流路が形成され、そのガス流路にシールドガスを非消耗電極側に流すガス案内部材が設けられていれば、シールドガスの流路が常に溶融池方向にあり、狭開先内の溶接部を容易にかつ確実にシールドすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る狭開先TIGトーチの正面図である。
【図2】その狭開先TIGトーチの縦断面図である。
【図3】その狭開先TIGトーチの先端部の構造を示す拡大縦断面図である。
【図4】その狭開先TIGトーチの外装保護体内の構造を示す横断面図である。
【図5】その狭開先TIGトーチの揺動構造を示す図である。
【図6】その狭開先TIGトーチの揺動ユニット内の冷却水路及び構造を示す拡大縦断面図である。
【図7】従来の、揺動式狭開先TIGトーチと揺動ユニットの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1,6A,6B 冷却水流出管
1a 穴
2,5A,5B 冷却水流入管
7A,7B シールドガス流入管
8 外装保護体
9A,9B シールドガスブロック
10 トーチブロック
11 非消耗電極
12 ガス案内部材
16 水冷パワーケーブル
17 モータ
27 ホルダ
29 給電軸A
30 給電軸B
31 給電ブロック
G シールドガス
Claims (3)
- 非消耗電極を先端に斜めに支持し、冷却水流入管及び冷却水流出管を有するトーチブロックと、
冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を有するシールドガスブロックとを備え、
前記各冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管が並設するように前記トーチブロックとシールドガスブロックを隣接配置し、トーチブロックとシールドガスブロックとを狭開先内で位置を保って溶接する狭開先TIG溶接装置において、
前記トーチブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管に固定され、
前記シールドガスブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガス流入管に固定されて、
前記トーチブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガスブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管並びにシールドガス流入管を、電気絶縁性を有する外装保護体に形成された各孔に挿通し、
前記非消耗電極を揺動する揺動手段と、その揺動手段により回転する給電軸とを備えた揺動ユニット部の前記給電軸に前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管を連結し、給電軸にパワーケーブルを接続して、
そのパワーケーブルにより給電軸を介して前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管に通電すると共に、前記揺動手段により前記非消耗電極を揺動するように構成されていることを特徴とする狭開先TIG溶接装置。 - 請求項1記載において、前記トーチブロックを間にしてその両側に第1のシールドガスブロックと第2のシールドガスブロックが配置されていることを特徴とする狭開先TIG溶接装置。
- 請求項1記載において、前記シールドガス流入管は先端部が塞がれて先端部近傍の管外周に穴があけられ、シールドガスブロックの開口部にガス流路が形成され、そのガス流路にシールドガスを非消耗電極側に流すガス案内部材が設けられていることを特徴とする狭開先TIG溶接装置。
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