JP5161016B2 - 給電チップ消耗検査治具 - Google Patents

Description

本発明は、消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ（以下、溶接トーチという）の給電チップの消耗を検査する治具に関するものである。

今日、溶接の作業能率を向上させるために、溶接用ロボットを用いて溶接を自動化することが広く行われている。この場合、多関節ロボットのマニピュレータの手首部に溶接トーチが取り付けられ、ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤが溶接トーチに送給されて、電力及びシールドガスが溶接トーチに供給されて溶接が行われる。

溶接トーチに送給される溶接ワイヤは、通常、ワイヤリールに巻かれているために曲がり癖がついている。この溶接ワイヤの曲がり癖は一定ではないために、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップから送出される溶接ワイヤの先端位置を、所望の溶接狙い位置に一致させることが困難である。

また、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップに、溶接ワイヤが内接触することによって溶接ワイヤに電力が供給されるが、溶接ワイヤの曲がりが一定でなければ、溶接ワイヤと給電チップとの接触点が一定にならない。この結果、溶接ワイヤと給電チップとの接触点から溶接ワイヤの先端部までの長さである溶接ワイヤの突出し長さが変動する。この変動によって溶接ワイヤの突出し長さ部分の抵抗発熱が変動して、溶接ワイヤの溶融量が変化し、その結果、アーク長が変動して均一な溶接ビードを形成することができない。

そこで、上述した課題を解決するために、下記の溶接トーチが提案されている。図５は、溶接トーチの断面図である。同図において、溶接トーチ１のトーチボディ２のワイヤ送給方向である先端部に、第１のチップボディ３ａ及び第２のチップボディ３ｂから成るチップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３の先端部にチップホルダ４が取り付けられている。このチップホルダ４の先端部には耐熱部材５を設けている。これらのトーチボディ２、チップボディ３、チップホルダ４、耐熱部材５は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。また、上述した耐熱部材５は、溶接ワイヤがチップホルダ４のワイヤ挿通孔に接触したとき、溶接ワイヤに給電することを防止している。

トーチ用スプリング６がチップボディ３の内部に設けられて、トーチ用スプリング６の基端部がトーチボディ２の先端部に当接している。加圧シャフト７がチップボディ３の内部に設けられて、加圧シャフト７の基端部がトーチ用スプリング６の先端部に当接している。これらのトーチ用スプリング６及び加圧シャフト７は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。

給電チップ８は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されていて、給電チップ８の基端部がチップボディ３の先端部に挿入されて、加圧シャフト７の先端部に当接していて、給電チップ８の先端部がチップホルダ４に挿入されている。即ち、給電チップ８は、加圧シャフト７とチップホルダ４とで押圧されている。また、この給電チップ８は、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割り９が形成されている。

また、給電チップ８の側面には、チップホルダ４の基端部と当接するテーパ形状１０が形成されている。このために、上述したように縦すり割り９が形成されているので、給電チップ８の先端部をチップホルダ４に挿入して、加圧シャフト７とチップホルダ４とで給電チップ８を押圧すると、給電チップ８のワイヤ挿通孔９の先端部が縮径して、ワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを押圧することができる。

オリフィス１１が第１のチップボディ３ａの下方に設けられて、ノズル１２がチップホルダ４とオリフィス１１とを取り囲んでいる。シールドガスがオリフィス１１の噴出孔を通して噴出されて、このシールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。第１のチップボディ３ａの周りに絶縁ブッシュ１３が設けられている。（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第ＷＯ2008/018594A1号パンフレット

上述した溶接トーチ１を使用して、長時間の溶接を行うと、トーチ用スプリング６のばね力によって給電チップ８が溶接ワイヤを強制的に加圧しているために、給電チップ８の先端部の内面が溶接ワイヤとの摩擦によって摩耗する。この結果、溶接ワイヤへの給電点が変化するためにアークが不安定になって、溶接ビードが不均一になる。また、溶接ワイヤが燃え上がり、又は、溶接ワイヤの先端部が被溶接物と短絡することによって溶断して、溶断した溶接ワイヤが給電チップ８のワイヤ挿通孔に溶着するなどして、溶接が困難な状態になることがある。その場合、給電チップ８を新しいものに交換する必要があるが、給電チップ８の寿命は、溶接条件や、溶接ワークの形状、溶接トーチの姿勢などの種々の要因によって異なるために、交換時期の予想がかなり困難であった。

本発明は、給電チップの交換時期を判断することができる給電チップ消耗検査治具を提供することを目的としている。

第１の発明は、
チップボディと、
前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、側面にテーパ形状が形成された給電チップと、
前記チップボディの内部に設けられたトーチ用スプリングとを備え、
前記トーチ用スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップホルダに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電する消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに使用される給電チップ消耗検査治具において、
前記給電チップの先端部が収納される収納孔が形成されて、前記チップホルダの代わりに前記チップボディの先端部に取り付けられる治具ボディと、
前記治具ボディ内に設けられて、先端部が前記ワイヤ挿通孔に挿入されるチェックピンと、
前記治具ボディ内に設けられて、前記チェックピンを前記ワイヤ挿通孔から引き抜く方向へばね力を発生するチェックピン用スプリングとを備え、
前記治具ボディが前記チップボディの先端部に取り付けられて、前記トーチ用スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記治具ボディに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径されて、
前記チェックピンを押圧して、この先端部を前記ワイヤ挿通孔に挿入したときに、前記ワイヤ挿通孔が前記チェックピンの先端部を挟み、
前記チェックピン用スプリングによって生じる前記チェックピンの引っ張り力を、前記ワイヤ挿通孔の消耗度が限界に達したときの前記ワイヤ挿通孔が前記チェックピンの先端部を挟むことによって生じる摩擦力と等しくし、
その後、前記押圧を解除したとき、前記摩擦力が前記引っ張り力よりも小さいときは、前記チェックピンが前記ワイヤ挿通孔から引き抜かれて、前記給電チップが交換時期に達していると判断されることを特徴とする給電チップ消耗検査治具である。

本発明の給電チップ消耗検査治具は、給電チップの交換時期を判断することができるので、給電チップが交換時期に達する前で、未だ使用できるにもかかわらず、交換するということがなくなった。また逆に、交換時期が過ぎた給電チップを使用し続けて、溶接不良を発生することもなくなった。

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の給電チップ消耗検査治具２１の断面図である。同図において、給電チップ消耗検査治具２１の治具ボディ２２は、チップケース２３とスプリングケース２４とから成り、チップケース２３の基端部（図１のＸ１方向側）にスプリングケース２４の先端部（図１のＸ２方向側）が取り付けられている。チップケース２３には、給電チップ８の先端部が収納される収納孔２５が形成されている。また、チップケース２３の先端部は、上述した溶接トーチ１のチップホルダ４の基端部と同様に、第２のチップボディ３ｂからチップホルダ４が取り外された後に、第２のチップボディ３ｂの先端部にねじ止めされる構造を有する。即ち、チップケース２３の先端部が、第２のチップボディ３ｂの先端部にねじ止めされたとき、給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状１０が、チップケース２３の先端部と当接する。このために、加圧シャフト７とチップケース２３とで給電チップ８を押圧すると、給電チップ８のワイヤ挿通孔の先端部が縮径する。

スプリングケース２４内には、チェックピン２６を収納する収納孔２７が形成されている。このチェックピン２６は、給電チップ８のワイヤ挿通孔に挿入されるピン部２８と、このピン部２８を給電チップ８のワイヤ挿通孔に挿入するときに押圧する押圧軸２９と、チェックピン用スプリング３１が当接する掛止部３０とから成る。このチェックピン用スプリング３１は、スプリングケース２４内に設けられていて、チェックピン用スプリング３１の軸芯部をピン部２８が挿通し、掛止部３０を図１に示すＸ１方向へ加圧している。

このチェックピン用スプリング３１は、一端がチップケース２３の基端部（図１のＸ１方向側）の外面に当接し、他端がチェックピン２６の掛止部３０のピン部側の端面に当接している。このチェックピン用スプリングによって生じるチェックピンの引っ張り力を、ワイヤ挿通孔の消耗度が限界に達したときのワイヤ挿通孔がチェックピンの先端部を挟むことによって生じる摩擦力（以下、限界摩擦力という）と等しく設定している。ピン部２８は鉄又はステンレスで形成されている。また、スプリングケース２４の基端部には、チェックピン２６の押圧軸２９が挿通される挿通孔３２が形成されている。押圧軸２９を図１に示すＸ２向へ押圧していないときは、掛止部３０の押圧軸２９側の端面が、チェックピン用スプリング３１のばね力によって、スプリングケース２４の基端部（図１のＸ１方向側）の内面に当接している。また、チップケース２３の基端部（図１のＸ１方向側）には、チェックピン２６のピン部２８が挿通される挿通孔３３が形成されている。

チェックピン２６の押圧軸２９を押圧して、ピン部２８をワイヤ挿通孔に挿入して、ピン部２８がワイヤ挿通孔によって挟まれた後に押圧を解除したとき、ワイヤ挿通孔の摩擦力がチェックピンの引っ張り力よりも小さいときは、ピン部２８がワイヤ挿通孔から引き抜かれて、給電チップ８が交換時期に達していると判断される。この引っ張り力は、ピン部２８の直径及びチェックピン用スプリング３１のばね力から設定される。

例えば、ピン部２８の直径を、溶接ワイヤの直径と同じに形成したときは、チェックピン用スプリング３１のばね力を、ワイヤ挿通孔の限界摩擦力と等しく設定する。また、ピン部２８の直径を溶接ワイヤの直径と異なる直径に形成したときは、チェックピンの引っ張り力がワイヤ挿通孔の限界摩擦力と等しくなるように、チェックピン用スプリング３１のばね力を調整する。

上述したチェックピン用スプリング３１は、掛止部３０のピン部２８側に設けているが、この代わりに、掛止部３０の押圧軸２９側に設けても良い。即ち、チェックピン用スプリングの一端を掛止部３０の押圧軸２９側に引っ掛け、他端をスプリングケース２４の基端部（図１のＸ１方向側）の内面に引っ掛けても良い。

以下、動作を説明する。図２〜４は、本発明の給電チップ消耗検査治具の使用方法を説明する図である。まず、図２に示すように、図５に示した溶接トーチ１において、ノズル１２をトーチボディ２から取り外し、さらにチップホルダ４を第２のチップボディ３ｂから取り外す。次に、図３及び４に示すように、給電チップ消耗検査治具２１を給電チップ８に近づけて、チップケース２３の収納孔２５に給電チップ８の先端部を挿入して、チップケース２３の先端部を、第２のチップボディ３ｂの先端部にねじ止めする。このとき、給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状１０が、チップケース２３の先端部と当接して、加圧シャフト７とチップケース２３とで給電チップ８が押圧されて、給電チップ８のワイヤ挿通孔の先端部が縮径する。

そして、チェックピン２６の押圧軸２９をチェックピン用スプリング３１のばね力に逆らって押圧して、ピン部２８を給電チップ８のワイヤ挿通孔に挿入する。その後、チェックピン２６の押圧軸２９の押圧を解除したとき、チェックピン用スプリング３１のばね力によって、ピン部２８が給電チップ８のワイヤ挿通孔から引き抜かれたときは、ワイヤ挿通孔が消耗して、給電チップ８が交換時期に達していると判断される。逆に、ピン部２８がワイヤ挿通孔から引き抜かれないときは、未だ交換時期に達していないと判断される。

この結果、本発明の給電チップ消耗検査治具２１は、給電チップ８の交換時期を判断することができるので、給電チップ８が交換時期に達する前で、未だ使用できるにもかかわらず、交換するということがなくなった。また逆に、交換時期が過ぎた給電チップ８を使用し続けて、溶接不良を発生することもなくなった。

さらに、給電チップ８の消耗検査を行うときに、チェックピン２６のピン部２８を給電チップ８のワイヤ挿通孔に挿入することによって、ワイヤ挿通孔の先端部に付着したスパッタなどの異物を縦すり割りから外へ押し出して、取り除く効果もある。

本発明の給電チップ消耗検査治具の断面図である。 本発明の給電チップ消耗検査治具の使用方法を説明する図である。 図２に続く本発明の給電チップ消耗検査治具の使用方法を説明する図である。 図３に続く本発明の給電チップ消耗検査治具の使用方法を説明する図である。 溶接トーチの断面図である。

符号の説明

１ 溶接トーチ
２ トーチボディ
３ チップボディ
３ａ 第１のチップボディ
３ｂ 第２のチップボディ
４ チップホルダ
５ 耐熱部材
６ トーチ用スプリング
７ 加圧シャフト
８ 給電チップ
９ 縦すり割り
１０ テーパ形状
１１ オリフィス
１２ ノズル
１３ 絶縁ブッシュ
２１ 給電チップ消耗検査治具
２２ 治具ボディ
２３ チップケース
２４ スプリングケース
２５ 収納孔
２６ チェックピン
２７ 収納孔
２８ ピン部
２９ 押圧軸
３０ 掛止部
３１ チェックピン用スプリング
３２ 挿通孔
３３ 挿通孔

Claims (1)

1. チップボディと、
   前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
   前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、側面にテーパ形状が形成された給電チップと、
   前記チップボディの内部に設けられたトーチ用スプリングとを備え、
   前記トーチ用スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップホルダに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電する消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに使用される給電チップ消耗検査治具において、
   前記給電チップの先端部が収納される収納孔が形成されて、前記チップホルダの代わりに前記チップボディの先端部に取り付けられる治具ボディと、
   前記治具ボディ内に設けられて、先端部が前記ワイヤ挿通孔に挿入されるチェックピンと、
   前記治具ボディ内に設けられて、前記チェックピンを前記ワイヤ挿通孔から引き抜く方向へばね力を発生するチェックピン用スプリングとを備え、
   前記治具ボディが前記チップボディの先端部に取り付けられて、前記トーチ用スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記治具ボディに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径されて、
   前記チェックピンを押圧して、この先端部を前記ワイヤ挿通孔に挿入したときに、前記ワイヤ挿通孔が前記チェックピンの先端部を挟み、
   前記チェックピン用スプリングによって生じる前記チェックピンの引っ張り力を、前記ワイヤ挿通孔の消耗度が限界に達したときの前記ワイヤ挿通孔が前記チェックピンの先端部を挟むことによって生じる摩擦力と等しくし、
   その後、前記押圧を解除したとき、前記摩擦力が前記引っ張り力よりも小さいときは、前記チェックピンが前記ワイヤ挿通孔から引き抜かれて、前記給電チップが交換時期に達していると判断されることを特徴とする給電チップ消耗検査治具。

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