JP5402013B2

JP5402013B2 - 溶接用トーチ

Info

Publication number: JP5402013B2
Application number: JP2009011537A
Authority: JP
Inventors: 博之木曽; 昌良植田; 幸敏山田; 範幸松岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: JP2010167443A

Description

本発明は、主に、操作者が手で保持して溶接を行うための溶接用トーチに関するものである。

従来の溶接用トーチの一例であるティグ溶接トーチについて、図２を用いて説明する。図２はティグ溶接トーチの先端部の断面図である。

図２において、トーチボディ１は筒状の金属部材である本体金具１０１ａと、この本体金具１０１ａにシールドガスを供給するためのガス導管１０１ｂと、本体金具１０１ａとガス導管１０１ｂを取り囲む絶縁部材１ｃで形成されている。

ハンドル１０２は作業者が手で握る部分であって、絶縁部材で形成されており、トーチボディ１０１の端面に取り付けられる。

コレット１０３は非消耗電極である電極１０４を固定するためのものであり、金属からなり、形状は筒状である。コレットボディ１０５はコレット１０３を固定するためのものであり、先端部に複数個のシールドガス噴出孔１０５ａが設けられており、金属からなる。また、コレットボディ１０５はトーチボディ１０１を構成する本体金具１０１ａの先端部にネジ締結で取り付けられる。

ノズル１０７は、コレットボディ１０５を取り囲んでトーチボディ１０１の先端に取り付けられている。また、シールドガス１０８はトーチボディ１０１からコレット１０３とコレットボディ１０５との間を通過し、コレットボディ１０５の先端に設けたガス噴出孔１０５ａからノズル１０７の内面に噴出される。このノズル１０７から噴出されたシールドガス１０８により、電極１０４の先端部に発生したアーク及び溶融池を空気から遮断する。

なお、溶接時、図示しない溶接電源から供給された電力は、トーチボディ１０１、コレットボディ１０５、コレット１０３を通じて電極１０４へ供給される（例えば、特許文献１参照）。そして、電極１０４と図示しない母材との間にアークを発生させて溶接を行う。
特開２００５−１９９２９８号公報

ティグ溶接トーチにおいて、電力を電極１０４へ供給し易くするため、トーチボディ１０１の本体金具１０１ａ、ガス導管１０１ｂ、コレットボディ１０５、コレット１０３としては、電気伝導率の高い導電性の部材であることが要求される。そのため、銅または銅合金が使用されることが一般的である。

しかしながら、この銅または銅合金は、熱伝導率も高い。そのため、シールドガス１０８を冷却手段として使用している手動用の空冷式ティグ溶接トーチで溶接を行う場合、電極１０４の先端で発生するアークのアーク熱が、電極１０４、コレット１０３、コレットボディ１０５を介してトーチボディ１に伝わり、トーチボディ１０１の温度が非常に高くなる。その結果、トーチボディ１０１に取り付けられたハンドル１０２の温度も高くなり、作業者がハンドル１０２を持って作業することが困難となる。従って、空冷式ティグ溶接トーチでは、トーチの許容電流および使用率を下げる必要があった。

本発明は、アーク熱がハンドルに伝わることを抑制することで、トーチの許容電流および使用率を高くすることができるティグ溶接トーチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の溶接用トーチは、電極を支持するコレットと、前記コレットと接触して前記コレットを支持するコレットボディと、前記コレットボディと接触して前記コレットボディを支持する筒状の金属部材と前記金属部材にシールドガスを供給するための金属管と前記金属部材および前記金属管を取り囲む絶縁部材とで構成されたトーチボディと、前記トーチボディに接続されたハンドル部とを備え、前記金属部材と前記コレットボディは金属であり、前記金属部材の熱伝導率は前記コレットボディの熱伝導率よりも低いものである。

また、本発明の溶接用トーチは、上記に加えて、トーチボディを構成する金属部材は鉄を主成分とし、メッキ処理されているものである。

以上のように、本発明の溶接用トーチは、トーチボディを構成する金属部材の熱伝導率が、コレットボディの熱伝導率よりも低いので、アーク熱による電極の熱がトーチボディを介してハンドルに伝わることを抑制でき、その結果、トーチボディに取り付けられたハンドルの温度上昇も抑制することができるので、溶接電流および使用率を高くすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態におけるティグ溶接トーチの部分断面図である。

図１のティグ溶接トーチ９は、作業者が手で持って保持するためのハンドル２と、ハンドル２に取り付けられたトーチボディ１と、図示しない溶接電源からの電力およびシールドガスをトーチボディ１に伝えるケーブル１０を備えている。

また、トーチボディ１は、筒状の金属部材である本体金具１ａと、この本体金具１ａにシールドガス８を供給するためのガス導管１ｂと、これら本体金具１ａおよびガス導管１ｂを取り囲む絶縁部材１ｃとで構成されている。

なお、本体金具１ａは、銅や銅合金よりも熱伝導率が低い導電性金属であり、例えば鉄（軟鋼やステンレス鋼等）を主成分としている。そして、後述するように、コレットボディ５を支持するとともに、図示しない溶接電源から供給された電力を電極４に通電するためのものである。

コレット３は、非消耗電極である電極４を固定するためのものであり、金属からなり、形状は略筒状である。そして、先端にはテーパー部３ａが設けられており、あわせて、先端には割り溝（図示せず）も設けられている。

コレットボディ５は、コレット３を固定するためのものであり、先端部に複数個のシールドガス噴出孔５ａが設けられている。また、コレット３のテーパー部３ａと内接触するテーパー部５ｂが設けられている。また、コレットボディ５はトーチボディ１の本体金具１ａの先端部にネジ締結で取り付けられる。すなわち、コレットボディ５と本体金具１ａとは電気的に接続されている。なお、コレットボディ５は、本体金具１ａより熱伝導率が高い金属であり、例えば、銅または銅合金である。

キャップ６は、先端部におねじ６ａが設けられており、トーチボディ１を構成する本体金具１ａに設けられているめねじ（図示せず）に取り付けられる。そして、このキャップ６をトーチボディ１の本体金具１ａにねじ込んでいくことにより、コレット３のテーパー部３ａがコレットボディ５のテーパー部５ｂに押し付けられ、コレット３に設けた割り溝（図示せず）が締め付けられ、これにより電極４が固定されて保持される。

ノズル７は、コレットボディ５を取り囲んでトーチボディ１の先端に取り付けられている。また、シールドガス８は、トーチボディ１のガス導管１ｂ、本体金具１ａを通過し、コレット３とコレットボディ５との間を通過し、コレットボディ５の先端に設けられたシールドガス噴出孔５ａからノズル７の内面に噴出される。そして、このノズル７から噴出されるシールドガス８により、電極４の先端部に発生したアーク及び溶融池を空気から遮断する。

次に、溶接時の溶接用トーチの温度について説明する。

溶接時、図示しない溶接電源から供給された電力は、トーチボディ１のガス導管１ｂおよび本体金具１ａ、コレットボディ５、コレット３を通じて電極４へ供給される。そして、電極４と図示しない母材との間にアークが発生し、溶接を行う。

この時、電極４の先端で発生するアークによるアーク熱は、電極４から、コレット３と、コレットボディ５と、本体金具１ａを備えたトーチボディ１と、を介してハンドル２に伝わる。しかし、トーチボディ１を構成する本体金具１ａとして、熱伝導率の低い導電性金属を使用しており、本体金具１ａの熱伝導率はトーチボディ１の熱伝導率よりも低いのでで、本体金具１ａからガス導管１ｂへの熱伝導が抑制され、その結果トーチボディ１の温度上昇を低く抑えることができ、トーチボディ１に接続されたハンドル２の温度上昇も低く抑えることができる。従って、空冷式ティグ溶接トーチにおいてもトーチの許容電流および使用率を高くすることができる。

なお、例えば、電流が２００Ａ、使用率が３５％の場合、ハンドル２の温度を３０度以下に抑えることができる。

ここで、コレット３やコレットボディ５として鉄を主成分とする熱伝導率の低い材料を使用することも考えられ、この場合でも、鉄よりも熱伝導率が高い銅を用いる場合に比べてハンドル２の温度上昇を抑制する効果は得られると考えられる。

しかしながら、コレット３やコレットボディ５として鉄を主成分とする材料を使用する場合、コレット３やコレットボディ５の表面を防錆のためにメッキ処理する必要がある。メッキ処理したコレット３やコレットボディ５を用いて溶接を行う場合、ティグ溶接トーチ９の先端部はかなり高温になるため、ティグ溶接トーチ９の先端部に近いコレット３やコレットボディ５もかなりの高温となり、この高温のためコレット３やコレットボディ５のメッキが剥がれてしまい、部品寿命が短くなってしまう。

その点、本体金具１ａとしてメッキ処理した金属材料を使用しても、本体金具１ａの位置はコレット３やコレットボディ５に比べてティグ溶接トーチ９の先端部から離れているのでメッキが損傷するまでの高温にはならない。

従って、本体金具１ａとして銅や銅合金よりも熱伝導率が低い鉄等の材料を使用することが、ハンドル２の温度上昇の抑制や溶接用トーチの部品寿命の観点からも最も有効である。

本発明の溶接用トーチは、アーク熱による電極の熱がトーチボディを介してハンドルに伝わることを抑制することができ、その結果トーチボディに取り付けられたハンドルの温度も抑制されるので溶接電流および使用率を高くすることができ、例えば作業者が手で保持して溶接を行う溶接用トーチとして産業上有用である。

本発明の実施の形態におけるティグ溶接用トーチの概略構成を示す図従来の溶接用トーチの概略構成を示す図

１トーチボディ
１ａ本体金具
１ｂガス導管
１ｃ絶縁部材
２ハンドル
３コレット
３ａテーパー部
４電極
５コレットボディ
５ａシールドガス噴出孔
５ｂテーパー部
６キャップ
６ａおねじ
７ノズル
８シールドガス
９ティグ溶接トーチ
１０ケーブル

Claims

電極を支持するコレットと、
前記コレットと接触して前記コレットを支持するコレットボディと、
前記コレットボディと接触して前記コレットボディを支持する筒状の金属部材と前記金属部材にシールドガスを供給するための金属管と前記金属部材および前記金属管を取り囲む絶縁部材とで構成されたトーチボディと、
前記トーチボディに接続されたハンドル部とを備え、
前記金属部材と前記コレットボディは金属であり、前記金属部材の熱伝導率は前記コレットボディの熱伝導率よりも低い溶接用トーチ。
トーチボディを構成する金属部材は、鉄を主成分とし、メッキ処理されている請求項１記載の溶接用トーチ。