JP5639847B2 - アーク溶接用ガス流量制御器 - Google Patents

Description

本発明は、ガスシールドアーク溶接に使用するアーク溶接用ガス流量制御器に関するものである。

ガスシールドアーク溶接装置の従来例を図２に示す。溶接トーチ１がワイヤ送給装置５０に接続され、シールドガス供給源５４とワイヤ送給装置５０との間は配管５２で接続されている。シールドガス供給源５４は一般にガスボンベが使用されるが大きく重いため、溶接作業範囲を広くして作業性をよくするために、配管５２を３ｍ〜２０ｍ、あるいはそれ以上に長くしている。シールドガス供給源５４にはガス圧力調整器及び流量調整器５３が直結されており、溶接トーチ１から溶接部に放出するするシールドガスの流量を設定している。ワイヤ送給装置５０には、ガスバルブ５１が備えられており、溶接トーチ１のトーチスイッチの信号と連動してガスバルブ５１が開閉するようになっている。

溶接作業中のガス通路内の圧力は圧力損失を伴うため、下流側の圧力が低くなっており、図２のＡ点、Ｂ点、Ｃ点における圧力をそれぞれＰＡ、ＰＢ、ＰＣとすると、ＰＡ＞ＰＢ＞ＰＣとなっている。溶接作業が終了して、ガスバルブ５１が閉じられると、Ｂ点の圧力ＰＢがＰＡまで上昇する。このため、次に溶接作業を開始するためガスバルブ５１を開くと、配管５２にたまった圧力ＰＡのシールドガスが定常時の圧力ＰＢとなるまで過渡的に突流となって溶接トーチから放出される。図３はノズルから放出されるシールドガス流量の変化をグラフにしたものであり、溶接開始時はＬ１のように設定流量より過大のガスが流れるため、ガスが無駄になるという問題があった。このため、特許文献１や特許文献２のような装置が提案されている。

特開昭５８−２２４０７８号公報 特開２００６−３２６６７７号公報

特許文献１では、ガス圧力調整器及び流量調整器５とは別に、図２のＢ点の位置にガス圧力調整器を追加するというものである。この方法では、装置が高価になるという問題があった。

特許文献２では、シールドガス通路内にシールドガスの流量を絞るオリフィスを構成するチューブを設けるというものである。この方法では、オリフィスの内径に対してオリフィスの長さが長くなり、穴加工が難しいため製作費が高価になるという問題があった。

作業性をよくするために溶接作業範囲を広げようとすると、配管５２の長さを長くする必要があるが、溶接開始前に配管５２に蓄積されるシールドガスの体積が増すため、突流による無駄なガスの消費が増えるという問題があった。

溶接開始時に突流が発生すると、ノズル４１から放出されるガスの流速が増すため、乱流となって空気の巻き込みが発生して溶接欠陥を発生するという問題も発生する。

本発明は、ガスシールドアーク溶接の溶接開始時におけるシールドガスの突流を低減させるアーク溶接用ガス流量制御器を提供することを目的としている。

第１の発明は、
アーク溶接装置のシールドガス配管の途中に設けられた、シールドガスの突流を抑制するためのアーク溶接用ガス流量制御器において、
前記ガス流量制御器は、前記シールドガス流れと平行な貫通穴が、前記シールドガス配管の上流側が接続された側に形成された制御器本体と、
前記貫通穴に同軸に挿入されたロッド部を備えたガス流制御子とを備えて、
前記貫通穴の内面と前記ロッド部の外面との間に環状ガス通路を形成し、
前記シールドガスが前記環状ガス通路を前記ロッド部の軸心部方向に流れ、
前記環状ガス通路の断面積は、溶接作業中の定常時の圧力において所定のシールドガス流量を確保できる断面積であり、
前記ロッド部外径と前記貫通穴内径との間の距離が、溶接開始時における突流を抑制する微少すき間に設定されて、前記シールドガスが前記環状ガス通路を通過すると圧力損失により突流が低減されるように、前記環状ガス通路が、溶接開始時における前記シールドガスの突流を抑制する前記シールドガスの粘性を発生するように形成されたことを特徴とするアーク溶接用ガス流量制御器である。

第２の発明は、
前記制御器本体は、基端側に前記シールドガス配管の上流側が接続され、基端側に前記貫通穴が形成された第１の配管接続部材と、
基端側に前記第1の配管接続部材の先端側が接続されて、先端側に前記シールドガス配管の下流側が接続される第２の配管接続部材と、を備え、
前記ガス流制御子は、基端側に形成された前記ロッド部が前記貫通穴に同軸に挿入され、先端側にフランジ部を形成し、前記フランジ部に基端側から先端側に貫通するオリフィスを備え、前記フランジ部が前記第１の配管接続部材と前記第２の配管接続部材との間に固定されたことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接用ガス流量制御器である。

本発明のアーク溶接用ガス流量制御器は、ガスシールドアーク溶接の溶接開始時におけるシールドガスの突流を低減させることができる。

本発明の実施の形態１のアーク溶接用ガス流量制御器の部分断面図である。 シールドガス流量の変化を示すグラフである。 従来のシールドガスアーク溶接装置の全体図である。

［実施の形態１］
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は本発明の実施の形態１のアーク溶接用ガス流量制御器の部分断面図である。実施の形態１では、本発明のアーク溶接用ガス流量制御器６を配管５２とガスバルブ５１との間（図３のＢ点）に取り付ける実施例を示すが、ガスバルブ５１と溶接トーチ１との間（図３のＣ点）又は溶接トーチ１内部のガス通路中に取り付けることも可能である。図１では、シールドガス供給源５４方向をＸ１方向、溶接トーチ１方向をＸ２方向としている。

第１の配管部材６１の基端側（Ｘ１方向）外周面には、配管５２の内径に応じた配管接続口６１ｂが形成されて、配管５２が接続されている。第１の配管部材６１の先端側（Ｘ２方向）外周面には、雄ねじが形成されて、後述する第２の配管部材６２がねじ込まれている。第１の配管部材６１の基端側（Ｘ１方向）軸中心部には円筒状穴であるガス導入路６１ｃが形成され、第１の配管部材６１の中央軸中心部に、ガス導入路６１ｃに連通する貫通穴６１ａが形成され、第１の配管部材６１の先端側（Ｘ２方向）に形成された円筒状のチャンバ部に連通している。チャンバ部の先端側（Ｘ２方向）にはチャンバ部より内径の大きい収納穴が形成されて、収納穴の基端側（Ｘ１方向）に段部を形成している。

ガス流制御子６３は、基端側（Ｘ１方向）にロッド部６３ａを備え、先端側（Ｘ２方向）にフランジ部６３ｃを形成している。ロッド部６３ａの外径は貫通穴６１ａの内径より大きく形成され、ロッド部６３ａが貫通穴６１ａに挿入されて、ロッド部６３ａの外周面と貫通穴６１ａの内周面との間に環状ガス通路７０を形成している。環状ガス通路７０の断面積は、溶接作業中の定常時の圧力において所定のシールドガス流量を確保できる断面積であり、ロッド部６３ａ外径と貫通穴６１ａ内径との間の距離は、溶接開始時における突流を抑制する微少すき間に設定されている。フランジ部６３ｃの外径は第１の配管部材６１の収納穴の内径と同じに形成され、フランジ部６３ｃが収納穴に挿入されて、フランジ部６３ｃの基端側（Ｘ１方向）端面が収納穴の段部に押し当てられている。フランジ部６３ｃの外周面とロッド部６３ａ外周面とを通って、フランジ部６３ｃの基端側端面（Ｘ１方向）から先端側端面（Ｘ２方向）に向けて貫通したオリフィス６３ｂが形成されている。

第２の配管部材６２の基端側（Ｘ１方向）軸中心には、第１の配管部材６１の雄ねじに対応する雌ねじが形成されて、第１の配管部材６１にねじ込まれている。第１の配管部材６１と第２の配管部材６２との嵌合部には、適宜Ｏリングなどのシール部材を挿入して、ガスの気密が保たれている。第２の配管部材６２の先端側（Ｘ２方向）軸中心に雌ねじより径の小さいガス通路６２ａが形成され、ガス通路６２ａと雌ねじとの間の軸直角面に内壁が形成されて、この内壁がガス流制御子６３の先端側（Ｘ２方向）端面に押し当てられている。内壁がガス流制御子６３のオリフィス６３ｂを塞がないようにガス通路６２ａの内径を設定するか、又は図１に示すようにガス通路６２ａの基端部を拡径して、オリフィス６３ｂがガス通路６２ａに連通している。第２の配管部材６２の先端側（Ｘ２方向）外周面には、配管５２の内径に応じた配管接続口が形成されて、配管５２が接続されている。

シールドガス供給源５４から送られるシールドガスは、配管５２を通ってガス流量制御器６のガス導入路６１ｃに入り、環状ガス通路７０、チャンバ部７１ｄ、オリフィス６３ｂ、ガス通路６２ａを通って溶接トーチ１方向に送られる。

以下、動作を説明する。溶接作業を開始するためガスバルブ５１を開くと、配管５２にたまった圧力ＰＡのシールドガスが突流となって溶接トーチ１方向（Ｘ２方向）に流れようとする。環状ガス通路７０はロッド部６３ａ外径と貫通穴６１ａ内径との間の距離が突流を抑制する微少すき間に設定されており、シールドガスが環状ガス通路７０を通過すると圧力損失により突流が低減される。

配管５２のＢ点の圧力がＰＢまで下がると、定常流れとなる。環状ガス通路７０の断面積は、定常時の圧力において所定のシールドガス流量を確保できる断面積であるため、設定流量のシールドガスが、ガス流量制御器６を通って、溶接トーチ１方向に送られる。

上記のように、本発明によるガス流量制御器６は、環状ガス通路７０が微少すき間を形成しているため、溶接開始時における突流が低減されて、無駄なシールドガスの消費を抑制できるという効果を奏する。

本発明による溶接トーチは、突流を低減するための高価な圧力調整器を備えていない溶接装置にも使用でき、安価に突流を低減することができるという効果を奏する。

本発明によるガス流量制御器６の環状ガス通路７０は、ロッド部６３ａ外径と貫通穴６１ａ内径との間のすき間により形成されるため、貫通穴６１ａの内径を精度良く低価格で加工しやすい大きさに設定し、この内径に応じた寸法にロッド部６３ａの外径を製作すればよいので、製作費を低減できるという効果を奏する。

本発明によるガス流量制御器６の環状ガス通路７０は、ロッド部６３ａ外径と貫通穴６１ａ内径との間のすき間により形成される。貫通穴６１ａの内径を十分大きくすることで、溶接作業中の定常時の圧力において所定のシールドガス流量を流す断面積を確保しながら、ロッド部６３ａ外径と貫通穴６１ａ内径との間に微少すき間を形成することができる。このため、溶接開始時におけるシールドガスの突流を抑制するシールドガスの粘性を発生させることができ、無駄なシールドガスの消費を抑制できるという効果を奏する。

溶接開始時の突流を低減するので、溶接トーチのノズル４１から放出されるシールドガスが乱流となりにくく空気の巻き込みを押さえて、溶接欠陥の発生を防止できるという効果を奏する。

１ 溶接トーチ
５ 流量調整器
６ ガス流量制御器
４１ ノズル
５０ ワイヤ送給装置
５１ ガスバルブ
５２ 配管
５３ 流量調整器
５４ シールドガス供給源
６１ 配管部材
６１ａ 貫通穴
６１ｃ ガス導入路
６２ 配管部材
６２ａ ガス通路
６３ ガス流制御子
６３ａ ロッド部
６３ｂ オリフィス
６３ｃ フランジ部
６３ｄ オリフィス
７０ 環状ガス通路
７１ｄ チャンバ部

Claims (2)

1. アーク溶接装置のシールドガス配管の途中に設けられた、シールドガスの突流を抑制するためのアーク溶接用ガス流量制御器において、
   前記ガス流量制御器は、前記シールドガス流れと平行な貫通穴が、前記シールドガス配管の上流側が接続された側に形成された制御器本体と、
   前記貫通穴に同軸に挿入されたロッド部を備えたガス流制御子とを備えて、
   前記貫通穴の内面と前記ロッド部の外面との間に環状ガス通路を形成し、
   前記シールドガスが前記環状ガス通路を前記ロッド部の軸心部方向に流れ、
   前記環状ガス通路の断面積は、溶接作業中の定常時の圧力において所定のシールドガス流量を確保できる断面積であり、
   前記ロッド部外径と前記貫通穴内径との間の距離が、溶接開始時における突流を抑制する微少すき間に設定されて、前記シールドガスが前記環状ガス通路を通過すると圧力損失により突流が低減されるように、前記環状ガス通路が、溶接開始時における前記シールドガスの突流を抑制する前記シールドガスの粘性を発生するように形成されたことを特徴とするアーク溶接用ガス流量制御器。
2. 前記制御器本体は、基端側に前記シールドガス配管の上流側が接続され、基端側に前記貫通穴が形成された第１の配管接続部材と、
   基端側に前記第1の配管接続部材の先端側が接続されて、先端側に前記シールドガス配管の下流側が接続される第２の配管接続部材と、を備え、
   前記ガス流制御子は、基端側に形成された前記ロッド部が前記貫通穴に同軸に挿入され、先端側にフランジ部を形成し、前記フランジ部に基端側から先端側に貫通するオリフィスを備え、前記フランジ部が前記第１の配管接続部材と前記第２の配管接続部材との間に固定されたことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接用ガス流量制御器。

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