JP3754674B2 - Spatter adhesion prevention method and apparatus for inert gas arc welding torch nozzle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,MIG溶接やTIG溶接等のイナートガスアーク溶接に用いるトーチノズルへのスパッタの付着を防止するために,溶接時に加熱された前記トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけて該トーチノズルを冷却する,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止方法,並びにイナートガスアーク溶接用トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけ得る冷却ノズルと,この冷却ノズルに導管を介して接続される高圧空気源と,前記導管に介装される開閉弁と,前記トーチノズルの電極部が前記トーチノズルの噴孔との対向位置に来たことに応じて前記開閉弁を開放する制御ユニットとを備える,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来,イナートガスアーク溶接作業後,トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけることは,例えば下記特許文献1に開示されるように既に知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平2−160174公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来,イナートガスアーク溶接作業後,トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけることは,溶接時,トーチノズルの電極部に付着したスパッタを除去するためとされている。
【0005】
ところで,上記のようにトーチノズルの電極部に高圧空気を吹きつけて,その電極部の冷却を充分(実際には約50°C以下)に行うと,次の溶接時に電極部へのスパッタの付着が著しく減少することが判明した。しかしながら,一回の溶接時間が比較的長く,トーチノズルの電極部が高温に加熱された場合には,比較的長い時間,電極部に高圧空気を吹きつけなければ,電極部の充分な冷却を行うことができず,次の溶接時,スパッタの付着防止を図ることができなくなるが,長時間の冷却は,溶接サイクル時間を延ばすことになり,生産性に悪影響を及ぼすことになる。
【0006】
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,トーチノズルの電極部の冷却を短時間に効果的に行い,次の溶接時,該電極部へのスパッタの付着を効果的に防止し得るようにして,生産性の向上に貢献することができる,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止及びその装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために,本発明は,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタの付着を防止するために,溶接時に加熱された前記トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけて該トーチノズルを冷却する,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止方法であって,前記トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつける際,前記高圧空気に冷却水を噴霧混合することを第1の特徴とする。
【0008】
この第1の特徴によれば,高圧空気に伴われて高速でトーチノズルの電極部に向けて噴霧される冷却水は比熱が大きく,空気と共に電極部の冷却を効果的に行い,したがって,電極部の冷却時間を大幅に短縮しながら,次の溶接時,電極部へのスパッタの付着を防止することができ,生産性の向上に寄与し得る。また上記冷却水は,運動エネルギが大きいので,電極部にスパッタが付着した場合でも,その除去をも効果的に行うことができる。
【0009】
また本発明は,イナートガスアーク溶接用トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけ得る冷却ノズルと,この冷却ノズルに導管を介して接続される高圧空気源と,前記導管に介装される開閉弁と,前記トーチノズルの電極部が前記トーチノズルの空気噴孔との対向位置に来たことに応じて前記開閉弁を開放する制御ユニットとを備える,イナートガスアーク溶接用トーチノズルのスパッタ除去装置において,前記冷却ノズルに,それの空気通路に隔壁を介して水室を形成すると共に,この水室に,これに冷却水を供給する冷却水タンクを接続し,前記隔壁には,前記空気通路に生ずる高速の空気流により前記水室から空気通路に冷却水を噴出させるブリード孔を穿設したことを第2の特徴とする。
【0010】
尚,前記隔壁は,後述する本発明の実施例中のノズル内筒15に対応する。
【0011】
この第2の特徴によれば,高圧空気源の高圧空気が冷却ノズルの空気通路を高速で通過するとき,エジェクタ効果により,水室の冷却水がブリード孔から噴出して上記空気に混合し,その混合流体がトーチノズルの電極部に向けて高速で噴出することにより,電極部の冷却を効果的に行い,したがって,電極部の冷却時間を大幅に短縮しながら,次の溶接時,電極部へのスパッタの付着を防止することができ,生産性の向上に寄与し得る。また電極部にスパッタが付着した場合でも,その除去をも効果的に行うことができる。
【0012】
しかも冷却水の噴霧にエジェクタ効果を利用するので,冷却水を加圧,供給する特別なポンプは不要であり,装置の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。
【0014】
図1は本発明に係るトーチノズルへのスパッタ付着防止装置を備えたイナートガスアーク溶接装置の側面図,図2は図1中の冷却ノズル部の拡大縦断面図である。
【0015】
溶接工場の床上には,溶接すべきワーク2を搬送するコンベア1に隣接して,溶接作業ロボット3と,その作動を制御する制御ユニット4とが設置される。溶接作業ロボット3が有する多関節アーム5の先端にはMIG溶接用のトーチノズル6が装着される。溶接作業ロボット3近傍の支持台2には,トーチノズル6のための冷却ノズル7が配設される。溶接作業ロボット3は,制御ユニット4からの指令によって,トーチノズル6の移動を,所定の原点(A)→冷却ノズル7と対向する冷却位置(B)→溶接開始位置(C)→溶接作業→原点(A)と,繰り返すようになっている。
【0016】
冷却ノズル7には高圧空気源8及び冷却水タンク9が第1導管10及び第2導管11をそれぞれ介して接続され,第1導管10の途中には,それを開閉する第1開閉弁12が,また第2導管11の途中には,それを開閉する第2開閉弁13がそれぞれ介装される。これら第1及び第2開閉弁12,13は何れも常閉型であって,トーチノズル6が冷却ノズル7との対向位置に来たとき,制御ユニット4の指令により共に開弁するようになっている。
【0017】
図2いおいて,前記冷却ノズル7は,中空部を空気通路15aとするノズル内筒15と,このノズル内筒15を同心で囲繞するノズル外筒16とからなっている。その内筒15は,空気通路15aを下端から上端から向けて縮径するように形成されていて,その上端が噴孔18となっている。この内筒15の下端には接続筒15′が一体に形成されており,それに前記第1導管10の下流端が接続される。外筒16は,その上下両端を内筒15に液密に接続して,内筒15との間に水室16aを画成しており,内筒15には,この水室16aを空気通路15aに連通する複数のブリード孔19,19…が穿設される。外筒16の下部側壁には,水室16aに連なる接続管16′が一体に形成されており,それに前記第2導管11の下流端が接続される。
【0018】
次に,この実施例の作用について説明する。
【0019】
溶接作業ロボット3は,トーチノズル6によるコンベア1上のワーク2の溶接を完了すると,トーチノズル6を一旦,所定の原点(A)に戻してから,冷却ノズル7の噴孔18に電極部を対向させる冷却位置(B)に移す。それに伴ない,制御ユニット4からの指令により第1及び第2開閉弁12,13が開放されるので,高圧空気源8の高圧空気が第1導管10及び冷却ノズル7の空気通路15aを経て,その噴孔18からトーチノズル6の電極部に向けて噴出する。同時に,冷却水タンク9の冷却水14が第2導管11を経て外筒16内の水室16aに流入する。そして空気通路15aでの高速の空気流によるエジェクタ効果により,水室16aの冷却水14は,複数のブリード孔19,19…から空気通路15a内に噴霧して上記空気に混合する。したがって,噴孔18からは,空気と冷却水14との混合流体がトーチノズル6の電極部に向けて一定時間高速で噴出する。この場合の冷却時間は,上記電極部が略50°Cを充分に下回るように設定される。
【0020】
而して,高圧空気に伴われて高速でトーチノズル6の電極部に向けて噴霧される冷却水は比熱が大きく,空気と共に電極部の冷却を効果的に行い,したがって,電極部の冷却時間を大幅に短縮しながら,次の溶接時,電極部へのスパッタの付着を防止することができ,生産性の向上に寄与し得る。また上記冷却水は,運動エネルギが大きいので,電極部にスパッタが付着した場合でも,その除去をも効果的に行うことができる。
【0021】
また上記のように,空気通路15aでの高速の空気流によるエジェクタ効果を利用して,水室16aの冷却水14を,空気通路15aを通過する空気に混合させるので,冷却水を加圧,供給する特別なポンプは不要であり,装置の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。
【0022】
尚,本発明は,上記実施例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば,本発明は,TIG溶接用トーチノズルの冷却及びスパッタ除去にも適用可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上のように,本発明の第1の特徴によれば,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタの付着を防止するために,溶接時に加熱された前記トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけて該トーチノズルを冷却する,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止方法であって,前記トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつける際,前記高圧空気に冷却水を噴霧混合するので,高圧空気に伴われて高速でトーチノズルの電極部に向けて噴霧される冷却水により電極部の冷却を効果的に行い,電極部の冷却時間を大幅に短縮しながら,次の溶接時,電極部へのスパッタの付着を防止することができ,生産性の向上に寄与し得る。また上記冷却水は,運動エネルギが大きいので,電極部にスパッタが付着した場合でも,その除去をも効果的に行うことができる。
【0024】
また本発明の第2の特徴によれば,イナートガスアーク溶接用トーチノズルの電極部に向けて高圧空気を吹きつけ得る冷却ノズルと,この冷却ノズルに導管を介して接続される高圧空気源と,前記導管に介装される開閉弁と,前記トーチノズルの電極部が前記トーチノズルの空気噴孔との対向位置に来たことに応じて前記開閉弁を開放する制御ユニットとを備える,イナートガスアーク溶接用トーチノズルのスパッタ除去装置において,前記冷却ノズルに,それの空気通路に隔壁を介して水室を形成すると共に,この水室に,これに冷却水を供給する冷却水タンクを接続し,前記隔壁には,前記空気通路に生ずる高速の空気流により前記水室から空気通路に冷却水を噴出させるブリード孔を穿設したので,高圧空気と冷却水との混合流体がトーチノズルの電極部に向けて高速で噴出することにより,電極部の冷却を効果的に行い,電極部の冷却時間を大幅に短縮しながら,次の溶接時,電極部へのスパッタの付着を防止することができ,生産性の向上に寄与し得る。また電極部にスパッタが付着した場合でも,その除去をも効果的に行うことができる。しかも冷却水の噴霧にエジェクタ効果を利用するので,冷却水を加圧,供給する特別なポンプは不要であり,装置の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトーチノズルへのスパッタ付着防止装置を備えたイナートガスアーク溶接装置の側面図
【図2】図1中の冷却ノズル部の拡大縦断面図
【符号の説明】
3・・・・・溶接作業溶接ロボット
4・・・・・制御ユニット
6・・・・・トーチノズル
7・・・・・冷却ノズル
8・・・・・高圧空気源
9・・・・・冷却水タンク
10・・・・導管
12・・・・開閉弁
14・・・・冷却水
15・・・・隔壁(ノズル内筒)
15a・・・空気通路
16a・・・水室
18・・・・噴孔
19・・・・ブリード孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In order to prevent spatter from adhering to the torch nozzle used for inert gas arc welding such as MIG welding and TIG welding, the present invention blows high pressure air toward the electrode portion of the torch nozzle heated during welding to Method of preventing spatter adhesion to a torch nozzle for inert gas arc welding to be cooled, a cooling nozzle capable of blowing high-pressure air toward the electrode part of the inert gas arc welding torch nozzle, and high-pressure air connected to the cooling nozzle via a conduit An inert gas arc comprising: a source; an on-off valve interposed in the conduit; and a control unit that opens the on-off valve in response to the electrode portion of the torch nozzle coming to a position facing the nozzle hole of the torch nozzle The present invention relates to an apparatus for preventing spatter adhesion to a welding torch nozzle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it has already been known that high-pressure air is blown toward an electrode portion of a torch nozzle after an inert gas arc welding operation, for example, as disclosed in Patent Document 1 below.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-160174
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, after the inert gas arc welding operation, high pressure air is blown toward the electrode portion of the torch nozzle in order to remove spatter adhering to the electrode portion of the torch nozzle during welding.
[0005]
By the way, if high-pressure air is blown onto the electrode part of the torch nozzle as described above and the electrode part is sufficiently cooled (actually about 50 ° C. or less), spatter adheres to the electrode part during the next welding. Was found to decrease significantly. However, if the welding time is relatively long and the electrode part of the torch nozzle is heated to a high temperature, the electrode part is sufficiently cooled unless high pressure air is blown to the electrode part for a relatively long time. However, it becomes impossible to prevent spatter adhesion at the next welding, but long cooling will extend the welding cycle time and adversely affect productivity.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, effectively cooling the electrode portion of the torch nozzle in a short time, and effectively preventing spatter from adhering to the electrode portion during the next welding. It is an object of the present invention to provide an apparatus for preventing spatter adhesion to an inert gas arc welding torch nozzle and an apparatus thereof that can contribute to improvement of productivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in order to prevent spatter from adhering to the inert gas arc welding torch nozzle, the present invention blows high pressure air toward the electrode portion of the torch nozzle heated at the time of welding. A method for preventing spatter adhesion to an inert gas arc welding torch nozzle for cooling, wherein spraying and mixing cooling water into the high pressure air when spraying high pressure air toward the electrode portion of the torch nozzle is a first feature. To do.
[0008]
According to this first feature, the cooling water sprayed toward the electrode part of the torch nozzle at a high speed along with the high-pressure air has a large specific heat and effectively cools the electrode part together with the air. While significantly reducing the cooling time, it is possible to prevent spatter from adhering to the electrode during the next welding, which can contribute to an improvement in productivity. Moreover, since the cooling water has a large kinetic energy, even when spatter adheres to the electrode portion, it can be effectively removed.
[0009]
The present invention also provides a cooling nozzle capable of blowing high-pressure air toward the electrode portion of the inert gas arc welding torch nozzle, a high-pressure air source connected to the cooling nozzle through a conduit, and an open / close device interposed in the conduit. In a sputter removal apparatus for an inert gas arc welding torch nozzle, comprising: a valve; and a control unit that opens the on-off valve in response to the electrode portion of the torch nozzle coming to a position facing the air nozzle hole of the torch nozzle. A water chamber is formed in the air passage of the cooling nozzle through a partition wall, and a cooling water tank for supplying cooling water to the water chamber is connected to the cooling chamber. A second feature is that a bleed hole for ejecting cooling water from the water chamber to the air passage is formed by the air flow.
[0010]
The partition corresponds to the nozzle
[0011]
According to the second feature, when the high-pressure air of the high-pressure air source passes through the air passage of the cooling nozzle at high speed, the cooling water in the water chamber is ejected from the bleed hole and mixed with the air by the ejector effect. The mixed fluid is ejected at high speed toward the electrode part of the torch nozzle, so that the electrode part is effectively cooled. Therefore, the cooling time of the electrode part is greatly shortened and the electrode part is subjected to the next welding. This can prevent the adhesion of spatter and can contribute to the improvement of productivity. Further, even when spatter adheres to the electrode portion, it can be effectively removed.
[0012]
In addition, since the ejector effect is used for spraying the cooling water, a special pump for pressurizing and supplying the cooling water is unnecessary, and the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on preferred examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 is a side view of an inert gas arc welding apparatus equipped with a device for preventing spatter adhesion to a torch nozzle according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a cooling nozzle portion in FIG.
[0015]
On the floor of the welding plant, a welding robot 3 and a
[0016]
A high
[0017]
In FIG. 2, the
[0018]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0019]
When the welding work robot 3 completes the welding of the
[0020]
Thus, the cooling water sprayed toward the electrode part of the
[0021]
Further, as described above, the cooling
[0022]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, the present invention can be applied to cooling and spatter removal of a TIG welding torch nozzle.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the first feature of the present invention, in order to prevent spatter from adhering to the inert gas arc welding torch nozzle, high pressure air is blown toward the electrode portion of the torch nozzle heated during welding. A method for preventing spatter adhesion to an inert gas arc welding torch nozzle that cools the torch nozzle by spraying and mixing cooling water to the high pressure air when spraying high pressure air toward the electrode portion of the torch nozzle. Cooling water sprayed toward the electrode part of the torch nozzle at high speed along with the air effectively cools the electrode part, greatly shortening the cooling time of the electrode part, and to the electrode part during the next welding This can prevent the adhesion of spatter and can contribute to the improvement of productivity. Moreover, since the cooling water has a large kinetic energy, even when spatter adheres to the electrode portion, it can be effectively removed.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, a cooling nozzle capable of blowing high pressure air toward the electrode portion of the inert gas arc welding torch nozzle, a high pressure air source connected to the cooling nozzle via a conduit, A torch nozzle for inert gas arc welding, comprising: an on-off valve interposed in a conduit; and a control unit that opens the on-off valve when the electrode portion of the torch nozzle comes to a position facing the air nozzle hole of the torch nozzle In the sputter removal apparatus, a water chamber is formed in the air passage of the cooling nozzle through a partition wall, and a cooling water tank for supplying cooling water to the water chamber is connected to the partition wall. Since the bleed hole for ejecting the cooling water from the water chamber to the air passage is formed by the high-speed air flow generated in the air passage, the mixed fluid of high-pressure air and cooling water is By spraying at high speed toward the electrode part of the nozzle, the electrode part is effectively cooled, and the cooling time of the electrode part is greatly shortened, while preventing spatter from adhering to the electrode part during the next welding. Can contribute to the improvement of productivity. Further, even when spatter adheres to the electrode portion, it can be effectively removed. In addition, since the ejector effect is used for spraying the cooling water, a special pump for pressurizing and supplying the cooling water is unnecessary, and the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an inert gas arc welding apparatus equipped with a device for preventing spatter adhesion to a torch nozzle according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a cooling nozzle portion in FIG.
3 ... Welding
15a ...
Claims (2)
前記トーチノズル(6)の電極部に向けて高圧空気を吹きつける際,前記高圧空気に冷却水(14)を噴霧混合することを特徴とする,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止方法。In order to prevent spatter from adhering to the inert gas arc welding torch nozzle (6), high pressure air is blown toward the electrode portion of the torch nozzle (6) heated during welding to cool the torch nozzle (6). A method for preventing spatter adhesion to a torch nozzle for inert gas arc welding,
A method for preventing spatter adhesion to an inert gas arc welding torch nozzle, characterized in that when high pressure air is blown toward the electrode portion of the torch nozzle (6), cooling water (14) is sprayed and mixed with the high pressure air.
前記冷却ノズル(7)に,それの空気通路(15a)に隔壁(15)を介して水室(17a)を形成すると共に,この水室(17a)に,これに冷却水を供給する冷却水タンク(9)を接続し,前記隔壁(15)には,前記空気通路(15a)に生ずる高速の空気流により前記水室(17a)から空気通路(15a)に冷却水(14)を噴出させるブリード孔(19)を穿設したことを特徴とする,イナートガスアーク溶接用トーチノズルへのスパッタ付着防止装置。A cooling nozzle (7) capable of blowing high-pressure air toward the electrode part of the inert gas arc welding torch nozzle (6), and a high-pressure air source (8) connected to the cooling nozzle (7) via a conduit (10) And the opening / closing valve (12) interposed in the conduit (10) and the electrode part of the torch nozzle (6) have come to a position facing the nozzle hole (18) of the torch nozzle (6). A spatter adhesion preventing device for an inert gas arc welding torch nozzle comprising a control unit (4) for opening the on-off valve (12),
In the cooling nozzle (7), a water chamber (17a) is formed in the air passage (15a) through a partition wall (15), and cooling water is supplied to the water chamber (17a). A tank (9) is connected, and cooling water (14) is ejected from the water chamber (17a) to the air passage (15a) to the partition wall (15) by a high-speed air flow generated in the air passage (15a). An apparatus for preventing spatter adhesion to a torch nozzle for inert gas arc welding, wherein a bleed hole (19) is provided.
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