JP5527763B2 - 溶接トーチ - Google Patents

Description

本発明は、溶接作業者が手で操作して溶接を行う半自動アーク溶接における溶接トーチに関するものである。

図４は、半自動アーク溶接装置の構成を示す図である。同図において、ワイヤリール１に巻かれた溶接ワイヤがワイヤ送給機２から送給されて一線式パワーケーブル８によってガイドされて溶接トーチ３まで送給される。ガスボンベ４からシールドガスがワイヤ送給機２を介して溶接トーチ３に供給され、溶接用電源５からワイヤ送給機２を介して溶接トーチ３と被溶接物６との間に電力が供給される。リモコンボックス７によって、溶接電流と溶接電圧が設定される。

次に一線式パワーケーブル８の構造を説明する。図５は、溶接トーチに使用される一線式パワーケーブルの断面図であり、同図（Ａ）は長軸方向の断面図であり、同図（Ｂ）は長軸の直角方向の断面図である。同図において、一線式パワーケーブル８内のコイルライナ９は、内部に溶接ワイヤを通すために金属線材をコイル状に形成したものである。このコイルライナ９は、ゴムで形成された中心管１０の中を挿通され、コイルライナ９の外壁と中心管１０の内壁との間のドーナツ状の空間をシールドガスが流れている。また、中心管１０の周囲に多数の銅より線で形成された導電体１１が設けられていて、この導電体１１に電力が供給される。この導電体１１をゴムで形成された絶縁外被１２が被覆して保護している。

次に、従来技術の溶接トーチの構造を説明する。図６は、従来技術の溶接トーチの断面図であり、同図（Ａ）は溶接トーチ全体の断面図であり、同図（Ｂ）は溶接トーチのハンドル内の構造を説明するための断面図である。同図において、溶接トーチ３のハンドル２２内に設けられたトーチボディホルダ１５の基端部に一線式パワーケーブル８が接続され、先端部にトーチボディ１６が接続され、このトーチボディ１６の先端部にオリフィス１７及び給電チップ１８が取り付けられ、この給電チップ１８がノズル１９で取り囲まれている。一線式パワーケーブル８の先端部（Ｘ１方向）は、導電体１１をトーチボディホルダ１５に固定するために、導電体１１が絶縁外皮１２からむき出しの状態にある。中心管１０の先端部（Ｘ１方向）の内部に、変形防止用の金属で形成された補強パイプ２０がＸ２方向に挿入され、この補強パイプ２０の先端部（Ｘ１方向）の周囲に電力を供給するためのトーチボディホルダ１５の基端部（Ｘ２方向）が被せられている。むき出しの状態にある導電体１１の先端部（Ｘ１方向）がトーチボディホルダ１５の基端部（Ｘ２方向）の周囲に密接するように被せられている。

そして、この導電体１１の先端部（Ｘ１方向）の周囲に銅合金で形成された筒状のかしめ用部材２１が当てられて、導電体１１の先端部がトーチボディホルダ１５の基端部の周囲にかしめられて固定されている。また、絶縁外皮１２の先端部もかしめ用部材２１でかしめられて導電体１１の周囲に固定されている。トーチボディホルダ１５を二つ割り構造のハンドル２２で固定している。ハンドル２２は右ハンドル部材２３及び左ハンドル部材２４から成り、トーチボディホルダ１５を両側面から覆い、周囲を作業者が把持する。

一線式パワーケーブル８の中心管１０内を流れて供給されたシールドガスは、トーチボディホルダ１５内を流れ、トーチボディ１６とオリフィス１７とを流れ、ノズル１９から溶融池へ噴出される。また、一線式パワーケーブル８の導電体１１によって供給された電力はトーチボディホルダ１５とトーチボディ１６とを介して給電チップ１８へ供給される。

特開２００８−２４６５２８号公報

上述した従来技術の溶接トーチ３は、一線式パワーケーブル８の導電体１１とトーチボディホルダ１５とをかしめている通電箇所が抵抗発熱し、その熱がハンドル２２内部で逃げ場がなくハンドル２２全体に伝わって、ハンドル２２表面の温度が高温となる。そのために、高使用率で使用すると作業者がハンドル２２を継続して把持することが困難となり、作業効率が低下していた。

そこで、水冷式の溶接トーチを使用することが考えられるが、水冷式溶接トーチは構造が複雑になり、製作コストが高くなる。また一線式パワーケーブルが曲がり難いために、溶接作業時の溶接トーチの操作性が低下する。また冷却水が漏れた場合、漏れ出た冷却水が溶接部に付着すると、溶接ビードの外観を損ない、溶接不良を起こす場合がある。さらに冷却水循環装置が必要となるために、導入時にコストが掛かり、またメンテナンスの必要もあり作業者の作業負担が増える。

本発明は、溶接トーチのハンドル表面の温度が上昇することを、水冷式ではなく空冷式で抑制することができる溶接トーチを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
シールドガスが供給される一線式パワーケーブルと、
先端部に給電チップが取り付けられたトーチボディと、
基端部に前記一線式パワーケーブルが接続され、先端部に前記トーチボディが接続されたトーチボディホルダと、
左右の外部ハンドル部材から成り、前記トーチボディホルダを覆い、周囲を作業者が把持するハンドルとを備え、
前記一線式パワーケーブルによって供給されたシールドガスが前記トーチボディへ供給される溶接トーチにおいて、
前記左右の外部ハンドル部材のいずれか一方の外部ハンドル部材の内部に設けられた内部ハンドル部材と、
前記外部ハンドル部材と前記内部ハンドル部材とで形成されたシールドガス流通室とを備え、
前記トーチボディホルダの前記内部ハンドル部材側の基端部側にシールドガスの流出孔を形成し、
前記内部ハンドル部材に前記流出孔と連通するシールドガスの流出路を形成し、
前記トーチボディホルダの前記内部ハンドル部材側の先端部側にシールドガスの流入孔を形成し、
前記内部ハンドル部材に前記流入孔と連通するシールドガスの流入路を形成し、
前記一線式パワーケーブルから前記トーチボディホルダへ供給されたシールドガスが、前記トーチボディホルダの前記流出孔から流出して前記内部ハンドル部材の前記流出路を通過して前記シールドガス流通室に流入し、前記内部ハンドル部材の前記流入路を通過して前記トーチボディホルダの前記流入孔から前記トーチボディホルダへ流入し、前記トーチボディへ供給されることを特徴とする溶接トーチである。

請求項２の発明は、
前記左右の外部ハンドル部材の内部にそれぞれ設けられた左右の内部ハンドル部材と、
前記左右の外部ハンドル部材と前記左右の内部ハンドル部材とでそれぞれ形成された左右のシールドガス流通室とを備え、
前記トーチボディホルダの基端部側の前記左右の内部ハンドル部材側にシールドガスの左右の流出孔をそれぞれ形成し、
前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流出孔とそれぞれ連通するシールドガスの左右の流出路をそれぞれ形成し、
前記トーチボディホルダの先端部側の前記左右の内部ハンドル部材側にシールドガスの左右の流入孔をそれぞれ形成し、
前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流入孔とそれぞれ連通するシールドガスの左右の流入路をそれぞれ形成し、
前記一線式パワーケーブルから前記トーチボディホルダへ供給されたシールドガスが、前記トーチボディホルダの前記左右の流出孔からそれぞれ流出して前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流出路をそれぞれ通過して前記左右のシールドガス流通室にそれぞれ流入し、前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流入路をそれぞれ通過して前記トーチボディホルダの前記左右の流入孔から前記トーチボディホルダへそれぞれ流入し、前記トーチボディへ供給されることを特徴とする請求項１記載の溶接トーチである。

請求項３の発明は、
前記シールドガス流通室の中に設けられた複数の仕切り部材を備え、
この複数の仕切り部材の一方の側面が前記外部ハンドル部材に当接し他方の側面が前記内部ハンドル部材に当接し、
前記複数の仕切り部材のそれぞれの上端部又は下端部の一端部を前記外部ハンドル部材に当接し、この一端部と相対するそれぞれの他端部と前記外部ハンドル部材とを離間させて、前記複数の仕切り部材の隣接する仕切り部材の上端部又は下端部を交互に前記外部ハンドル部材に当接したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接トーチである。

請求項４の発明は、
前記シールドガス流通室の中に設けられた複数のシールドガス流通孔が形成された整流部材を備え、
この整流部材が前記トーチボディホルダの長手軸方向と直角方向に設けられ、この整流部材の周囲が前記外部ハンドル部材又は前記内部ハンドル部材に当接したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接トーチである。

本発明の溶接トーチは、水冷による冷却方法ではなく、空冷による冷却方法での溶接が可能になり、シールドガス流通室にシールドガスを通すことによって、ハンドルの冷却効果を高め、高使用率に耐えることができる。

本発明の溶接トーチのハンドル構造を示す図である。 本発明の溶接トーチのハンドル内の構造を説明するための断面図である。 本発明の溶接トーチのハンドル内に整流部材を設けた場合の構造を示す部分断面図である。 半自動アーク溶接装置の構成を示す図である。 溶接トーチに使用される一線式パワーケーブルの断面図である。 従来技術の溶接トーチの断面図である。

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、本発明の溶接トーチのハンドル構造を示す図であり、図２は、本発明の溶接トーチのハンドル内の構造を説明するための断面図である。図１（Ａ）に示すように、本発明の溶接トーチは、右外部ハンドル部材３１の内部に右内部ハンドル部材３２を設けて、右外部ハンドル部材３１と右内部ハンドル部材３２とで取り囲まれる右シールドガス流通室３３を形成している。同様に図１（Ｂ）に示すように、左外部ハンドル部材３４の内部に左内部ハンドル部材３５を設けて、左外部ハンドル部材３４と左内部ハンドル部材３５とで取り囲まれる左シールドガス流通室３６を形成している。図１（Ｂ）は、ハンドルを一線式パワーケーブル８側から見た断面図である。そして、図２（Ａ）に示すように、トーチボディホルダ３７の右内部ハンドル部材３２側の基端部側（Ｘ２方向）にシールドガスの右流出孔３８を形成し、図１（Ｃ）に示すように、右内部ハンドル部材３２にトーチボディホルダの右流出孔３８と連通するシールドガスの右流出路３９を形成している。

また同様に、トーチボディホルダ３７の左内部ハンドル部材３５側の基端部側（Ｘ２方向）にシールドガスの左流出孔４０を形成し、左内部ハンドル部材３５にトーチボディホルダ３７の左流出孔４０と連通するシールドガスの左流出路４１を形成している。

そして、図２（Ａ）に示すように、トーチボディホルダ３７の右内部ハンドル部材３２側の先端部側（Ｘ１方向）にシールドガスの右流入孔４２を形成し、図１（Ｃ）に示すように、右内部ハンドル部材３２にトーチボディホルダ３７の右流入孔４２と連通するシールドガスの右流入路４３を形成している。また同様に、トーチボディホルダ３７の左内部ハンドル部材３５側の先端部側（Ｘ１方向）にシールドガスの左流入孔４４を形成し、左内部ハンドル部材３５にトーチボディホルダの左流入孔４４と連通するシールドガスの左流入路４５を形成している。上述したシールドガスの左右の流出孔３８、４０とシールドガスの左右の流出路３９、４１との間には、それぞれＯリングが設けられている。また、左右の流入孔４２、４４と左右の流入路４３、４５との間にも、それぞれＯリングが設けられている。

ハンドルの冷却効果を高めるために、図１（Ｃ）に示すように、右のシールドガス流通室３３の中にシールドガスを隅々まで充満させるために、複数の右仕切り部材４６を設けても良い。これらの複数の右仕切り部材４６は、右の内部ハンドル部材３２のシールドガスの右の流出孔３８と右の流入孔４２との間にそれぞれ設けられている。そして、複数の右仕切り部材４６の一方の側面が右の外部ハンドル部材３１にそれぞれ当接し、他方の側面が右の内部ハンドル部材３２にそれぞれ当接している。

そして例えば、複数の右仕切り部材４６のうち、右内部ハンドル部材３２の右流出孔３９側の第１の仕切り部材４７の上端部４７ａを右外部ハンドル部材３１の上端部に当接して、第一の右仕切り部材４７の下端部４７ｂと右外部ハンドル部材３１の下端部とを離間させて、第一の右仕切り部材４７の下端部４７ｂと外部ハンドル部材３１の下端部との間にシールドガスの流路４７ｃを形成している。

次に、第１の右仕切り部材４７の右シールドガス流通室３３の先端部側に設けられた第２の右仕切り部材４８の下端部４８ｂを外部ハンドル部材３１の下端部に当接して、第２の右仕切り部材４８の上端部４８ａと外部ハンドル部材３１の上端部とを離間させて、第２の右仕切り部材４８の上端部４８ａと外部ハンドル部材３１の上端部との間にシールドガスの流路４８ｃを形成している。そして、第３の右仕切り部材４９以降も交互に上端部又は下端部を右外部ハンドル部材３１の上端部又は下端部に当接して設けている。

なお、第１の右仕切り部材４７の上端部４７ａを右外部ハンドル部材３１の上端部に当接した例を示したが、第１の右仕切り部材４７の下端部４７ｂを右外部ハンドル部材３１の下端部に当接して、第一の右仕切り部材４７の上端部４７ａと右外部ハンドル部材３１の上端部とを離間させて、第一の右仕切り部材４７の上端部４７ａと右外部ハンドル部材３１の上端部との間にシールドガスの流路を形成し、隣接する複数の右仕切り部材４６の上端部又は下端部を交互に右外部ハンドル部材３１に当接しても良い。

図示を省略した複数の左仕切り部材についても、上述した複数の右仕切り部材４６と同様に、左外部ハンドル部材３４と左内部ハンドル部材３５との間に設けられている。

また、トーチボディホルダ３７の左右の流出孔３８、４０と左右の流入孔４２、４４との間におけるトーチボディホルダ３７の内径を、コイルライナ９の外径とほぼ等しくし、この部分におけるコイルライナ９の外周面とトーチボディホルダ３７の内周面との間を狭くすることによって、トーチボディホルダ３７に流入したシールドガスが、左右の流出孔３８、４０から左右の内部ハンドル部材３２、３５の左右の流出路３９、４１へそれぞれ流れやすくしている。

以下、動作を説明する。図２（Ｂ）に斜線で示す空間部にシールドガスが充満されるが、このシールドガスの流れは、図２（Ｃ）に示すように、一線式パワーケーブル８の中心管１０を流れてトーチボディホルダ３７へ供給されたシールドガスが、トーチボディホルダ３７の左右の流出孔３８、４０から流出して左右の内部ハンドル部材３２、３５の左右の流出路３９、４１を通過して左右のシールドガス流通室３３、３６に流入する。これらの左右のシールドガス流通室３３、３６において、図１（Ｃ）に示すように、シールドガスが複数の仕切り部材４６に沿って流れることによって、シールドガスをシールドガス流通室３３、３６内の隅々まで効率よく充満させることができ、冷却効果を高めることができる。

左右のシールドガス流通室３３、３６をそれぞれ流れたシールドガスは、左右の内部ハンドル部材３２、３５の流入路４３、４５をそれぞれ通過してトーチボディホルダ３７の左右の流入孔４２、４４からトーチボディホルダ３７へそれぞれ流入し、トーチボディ１６へ供給される。また、一線式パワーケーブル８のコイルライナ９内からもシールドガスがトーチボディホルダ３７へ流れて来るが、このシールドガスは、トーチボディホルダ３７内を挿通するコイルライナ９内を継続して流れて、トーチボディ１６へ供給される。

この結果、本発明の溶接トーチ５１は、水冷による冷却方法ではなく、空冷による冷却方法での溶接が可能になり、左右のシールドガス流通室３３、３６にシールドガスを通すことによって、ハンドル５２の冷却効果を高め、高使用率に耐えることができる。

なお、上述した複数の仕切り部材４６を左右のシールドガス流通室３３、３６内に設ける代わりに、図３に示すように、複数のシールドガス流通孔５４が形成された右整流部材５３と左整流部材５５とを左右のシールドガス流通室３３、３６にそれぞれ設けても良い。図３は、本発明の溶接トーチのハンドル内に整流部材を設けた場合の構造を示す部分断面図であり、同図（Ａ）はハンドルの斜視図であり、同図（Ｂ）は部分断面図であり、同図（Ｃ）はハンドル内の空間部を斜線で示している。同図において、左右の整流部材５３、５５は、左右のシールドガス流通室３３、３６内でトーチボディホルダ３７の長手軸方向と直角方向にそれぞれ設けられ、これらの左右の整流部材５３、５５の周囲が左右の外部ハンドル部材３１、３４又は左右の内部ハンドル部材３２、３５にそれぞれ当接している。

左右の整流部材５３、５５を左右のシールドガス流通室３３、３６に設けることによって、シールドガスを左右のシールドガス流通室３３、３６内の隅々まで効率よく充満させることができる。また、左右の整流部材５３、５５によって左右のシールドガス流通室３３、３６がそれぞれ仕切られて、左右のシールドガス流通室３３、３６の仕切られた基端部側（Ｘ２方向）がチャンバ構造となって、ここにシールドガスが一端留まり、左右の整流部材５３、５５に設けられた複数のシールドガス流通孔５４からシールドガスが流出されることによって、その流速が低減される。そして、この流速が低減されたシールドガスがトーチボディ１６を流れてノズル１９から噴出されるために、シールドガスの流れが層流となって、溶融池のシールド性を向上させることもできる。

上述した本発明の溶接トーチは、左右の外部ハンドル部材３１、３４に左右のシールドガス流通室３３、３６をそれぞれ形成してシールドガスを流して冷却しているが、右外部ハンドル部材３１と左外部ハンドル部材３４のいずれか一方のみにシールドガス流通室を形成して、シールドガスを流して冷却しても良い。この場合でもハンドルの冷却効果を高め、高使用率にも耐えることができる。

１ ワイヤリール
２ ワイヤ送給機
３ 溶接トーチ
４ ガスボンベ
５ 溶接用電源
６ 被溶接物
７ リモコンボックス
８ 一線式パワーケーブル
９ コイルライナ
１０ 中心管
１１ 導電体
１２ 絶縁外被
１５ トーチボディホルダ
１６ トーチボディ
１７ オリフィス
１８ 給電チップ
１９ ノズル
２０ 補強パイプ
２１ かしめ用部材
２２ ハンドル
２３ 右ハンドル部材
２４ 左ハンドル部材
３１ 右外部ハンドル部材
３２ 右内部ハンドル部材
３３ 右シールドガス流通室
３４ 左外部ハンドル部材
３５ 左内部ハンドル部材
３６ 左シールドガス流通室
３７ トーチボディホルダ
３８ 右流出孔
３９ 右流出路
３９ 右流出孔
４０ 左流出孔
４１ 左流出路
４２ 右流入孔
４３ 右流入路
４４ 左流入孔
４５ 左流入路
４６ 仕切り部材
４７ 第１の仕切り部材
４７ａ 第１の仕切り部材の上端部
４７ｂ 第１の仕切り部材の下端部
４７ｃ シールドガスの流路
４８ 第２の右仕切り部材
４８ａ 第２の右仕切り部材の上端部
４８ｂ 第２の右仕切り部材の下端部
４８ｃ シールドガスの流路
４９ 第３の右仕切り部材
５１ 溶接トーチ
５２ ハンドル
５２ 整流部材
５２ ハンドル
５３ 整流部材
５４ シールドガス流通孔

Claims (4)

1. シールドガスが供給される一線式パワーケーブルと、
   先端部に給電チップが取り付けられたトーチボディと、
   基端部に前記一線式パワーケーブルが接続され、先端部に前記トーチボディが接続されたトーチボディホルダと、
   左右の外部ハンドル部材から成り、前記トーチボディホルダを覆い、周囲を作業者が把持するハンドルとを備え、
   前記一線式パワーケーブルによって供給されたシールドガスが前記トーチボディへ供給される溶接トーチにおいて、
   前記左右の外部ハンドル部材のいずれか一方の外部ハンドル部材の内部に設けられた内部ハンドル部材と、
   前記外部ハンドル部材と前記内部ハンドル部材とで形成されたシールドガス流通室とを備え、
   前記トーチボディホルダの前記内部ハンドル部材側の基端部側にシールドガスの流出孔を形成し、
   前記内部ハンドル部材に前記流出孔と連通するシールドガスの流出路を形成し、
   前記トーチボディホルダの前記内部ハンドル部材側の先端部側にシールドガスの流入孔を形成し、
   前記内部ハンドル部材に前記流入孔と連通するシールドガスの流入路を形成し、
   前記一線式パワーケーブルから前記トーチボディホルダへ供給されたシールドガスが、前記トーチボディホルダの前記流出孔から流出して前記内部ハンドル部材の前記流出路を通過して前記シールドガス流通室に流入し、前記内部ハンドル部材の前記流入路を通過して前記トーチボディホルダの前記流入孔から前記トーチボディホルダへ流入し、前記トーチボディへ供給されることを特徴とする溶接トーチ。
2. 前記左右の外部ハンドル部材の内部にそれぞれ設けられた左右の内部ハンドル部材と、
   前記左右の外部ハンドル部材と前記左右の内部ハンドル部材とでそれぞれ形成された左右のシールドガス流通室とを備え、
   前記トーチボディホルダの基端部側の前記左右の内部ハンドル部材側にシールドガスの左右の流出孔をそれぞれ形成し、
   前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流出孔とそれぞれ連通するシールドガスの左右の流出路をそれぞれ形成し、
   前記トーチボディホルダの先端部側の前記左右の内部ハンドル部材側にシールドガスの左右の流入孔をそれぞれ形成し、
   前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流入孔とそれぞれ連通するシールドガスの左右の流入路をそれぞれ形成し、
   前記一線式パワーケーブルから前記トーチボディホルダへ供給されたシールドガスが、前記トーチボディホルダの前記左右の流出孔からそれぞれ流出して前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流出路をそれぞれ通過して前記左右のシールドガス流通室にそれぞれ流入し、前記左右の内部ハンドル部材の前記左右の流入路をそれぞれ通過して前記トーチボディホルダの前記左右の流入孔から前記トーチボディホルダへそれぞれ流入し、前記トーチボディへ供給されることを特徴とする請求項１記載の溶接トーチ。
3. 前記シールドガス流通室の中に設けられた複数の仕切り部材を備え、
   この複数の仕切り部材の一方の側面が前記外部ハンドル部材に当接し他方の側面が前記内部ハンドル部材に当接し、
   前記複数の仕切り部材のそれぞれの上端部又は下端部の一端部を前記外部ハンドル部材に当接し、この一端部と相対するそれぞれの他端部と前記外部ハンドル部材とを離間させて、前記複数の仕切り部材の隣接する仕切り部材の上端部又は下端部を交互に前記外部ハンドル部材に当接したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接トーチ。
4. 前記シールドガス流通室の中に設けられた複数のシールドガス流通孔が形成された整流部材を備え、
   この整流部材が前記トーチボディホルダの長手軸方向と直角方向に設けられ、この整流部材の周囲が前記外部ハンドル部材又は前記内部ハンドル部材に当接したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接トーチ。

Images