JP5688910B2

JP5688910B2 - 溶接用チップ

Info

Publication number: JP5688910B2
Application number: JP2010041876A
Authority: JP
Inventors: 慎平有藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP2011177721A

Description

本発明は、溶接トーチの先端に取り付けられる溶接用チップに関する。

従来、溶接トーチの先端に取り付けられる通電チップが用いられている。通電チップは貫通孔を有しており、溶接トーチから送られる溶接ワイヤがこの貫通孔に通される。溶接ワイヤは、貫通孔の内面との接触部（以下、「通電点」と呼ぶ）を介して電力を供給される。
一方、アーク溶接では、通電点から溶接ワイヤの先端までの長さを長くすることにより、発熱量を増大させることができる。これにより、溶接ワイヤの溶融効率が向上する。そのためには、溶接ワイヤの突き出し長さを長くする必要がある。ここで、溶接ワイヤの突き出し長さとは、溶接ワイヤのうち通電チップの先端から突き出している部分の長さである。しかし、溶接ワイヤが巻癖を有する場合には、突き出し長さが長くなると、溶接ワイヤの先端を所定の溶接位置に精度よく送ることが困難になる。このため、従来、通電チップの先端に取り付けられるチップガイドが用いられている（特許文献１参照）。チップガイドは、セラミックなどの絶縁性材料で形成されており、通電チップの貫通孔と連通する貫通孔を有している。溶接ワイヤは、溶接トーチから通電チップの貫通孔及びチップガイドの貫通孔を通り、チップガイドの先端から繰り出される。

特開２００３−１４１９号

上述したように溶接ワイヤは、通電チップに接触することによって電力を供給される。従って、溶接ワイヤが通電チップに接触しない状態では、電力を供給されることができない。このため、図６に示すような従来の通電チップ１００及びチップガイド２００では、溶接ワイヤＷが直線状である場合には、溶接ワイヤＷは通電チップ１００の狙いとする位置に接触し難い。また、図７に示すように、溶接ワイヤＷが曲線状である場合でも、溶接ワイヤＷがチップガイド２００にのみ接触して（図７の接触点Ｐ０参照）、通電チップ１００には接触しないことがある。これらのような状況では、溶接ワイヤに安定的に通電することができない。本発明の課題は、通電点から溶接ワイヤの先端までの長さを一定に保ちながら通電することができる溶接用チップを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る溶接用チップは、溶接トーチに取り付けられる溶接用チップであって、チップ本体とガイド部とを備える。チップ本体には、溶接トーチからの溶接ワイヤが挿通される第１の貫通孔が設けられている。第１の貫通孔の軸線は直線状である。チップ本体は、通電性を有する材料で形成される。ガイド部には、第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が設けられている。第２の貫通孔の軸線は直線状である。ガイド部は、絶縁性を有する材料で形成される。第２の貫通孔は、大径部とテーパ部とを有する。大径部は、第１の貫通孔に隣接しており、第１の貫通孔の内径より大きな内径を有する。テーパ部は、大径部の先端側に位置している。テーパ部の内径は先端側ほど小さくなる。また、第１の貫通孔の軸線は、第２の貫通孔の軸線に対して傾斜している。第１の貫通孔の軸線は、チップ本体の中心軸に対して傾斜している。第１の貫通孔の先端側の端部での縁部は、チップ本体の先端側の端面の中心と一致している。第１の貫通孔の中心軸は、第１の貫通孔の基端側の端部において、チップ本体の中心軸と交差している。第１の貫通孔の基端側の端部の中心と第２の貫通孔の先端側の端部の中心とは、チップ本体の中心軸上に位置する。

本発明の第２の態様に係る溶接用チップは、第１の態様に係る溶接用チップであって、第２の貫通孔は、直線状の小径部をさらに有する。小径部は、テーパ部の先端側に位置しており、大径部の内径より小さな内径を有する。

本発明の第３の態様に係る溶接用チップは、第１又は第２の態様に係る溶接用チップであって、大径部とテーパ部との境界部は曲面で構成されている。

本発明の第１の態様に係る溶接用チップでは、第１の貫通孔の軸線が第２の貫通孔の軸線に対して傾斜している。このため、溶接ワイヤが直線状である場合でも、溶接ワイヤがチップ本体に接触し易い。また、第１の貫通孔に隣接する第２の貫通孔の大径部の内径が、第１の貫通孔の内径よりも大きい。従って、溶接ワイヤが湾曲している場合でも、溶接ワイヤが第２の貫通孔の内面に接触し難い。このため、溶接ワイヤがチップ本体に接触し易い。このように、通電点から溶接ワイヤの先端までの距離が一定となるように溶接ワイヤとチップ本体とを安定的に接触させることができるので、溶接ワイヤに安定的に通電することができる。また、第１の貫通孔の軸線がチップ本体の中心軸に対して傾斜しているため、チップ本体とガイド部とが直線状に組み合わされても、第１の貫通孔の軸線を第２の貫通孔の軸線に対して傾斜させることができる。従って、チップ本体とガイド部との製造が容易になる。また、チップ本体の中心軸方向に関して溶接ワイヤが接触する位置を安定させることができる。これにより、通電点から溶接ワイヤの先端までの距離を一定に維持することができる。また、チップ本体の先端側の部分で溶接ワイヤとチップ本体とを安定的に接触させることができる。

本発明の第２の態様に係る溶接用チップでは、テーパ部の先端側に小径部が設けられているので、溶接ワイヤを狙いの位置に精度よく送ることができる。

本発明の第３の態様に係る溶接用チップでは、大径部とテーパ部との境界部が曲面で構成されるので、溶接ワイヤの送給を円滑に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る溶接用チップの断面図。溶接用チップに溶接ワイヤが通されている状態を示す図。溶接用チップに溶接ワイヤが通されている状態を示す図。本発明の他の実施形態に係る溶接用チップの断面図。本発明の参考例に係る溶接用チップの断面図。従来技術に係る溶接用チップに溶接ワイヤが通されている状態を示す図。従来技術に係る溶接用チップに溶接ワイヤが通されている状態を示す図。

本発明の一実施形態に係る溶接用チップ１を図１に示す。この溶接用チップ１は、溶接トーチの先端に取り付けられ、溶接トーチからの溶接ワイヤを案内する。なお、以下の説明では、溶接用チップ１の溶接トーチに取り付けられる側（図１における上側）を「基端側」と呼ぶ。また、基端側の反対側（図１における下側）を「先端側」と呼ぶ。溶接用チップ１は、チップ本体２０と、ガイド部３０とを備える。

チップ本体２０は、溶接トーチに取り付けられる部材であり、概ね円筒状の形状を有している。チップ本体２０は、銅などの通電性を有する材料で形成されている。チップ本体２０には、溶接トーチからの溶接ワイヤが挿通される第１の貫通孔２１が設けられている。第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は直線であり、第１の貫通孔２１は直線状の形状を有している。第１の貫通孔２１の基端側の端部での中心は、チップ本体２０の基端側の端面２０ａの中心と概ね一致している。また、第１の貫通孔２１の先端側の端部での中心は、チップ本体２０の先端側の端面２０ｂの中心から偏心している。従って、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は、チップ本体２０の中心軸Ｙ１に対して傾斜している。より詳細には、第１の貫通孔２１の先端側の端部での縁部２０ｃが、チップ本体２０の先端側の端面２０ｂの中心と概ね一致している。また、後述するように、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は、ガイド部３０の第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２に対して傾斜している。第１の貫通孔２１の基端側の端部には、テーパ部２２が設けられている。テーパ部２２は、基端側ほど内径が大きくなる形状を有している。

チップ本体２０は、第１取付部２３と、フランジ部２４と、第２取付部２５とを有する。第１取付部２３は、円筒状の外形を有しており、溶接トーチに取り付けられる部分である。第１取付部２３は、チップ本体２０において最も基端側に位置している。フランジ部２４は、第１取付部２３の先端側に位置しており、第１取付部２３に繋がっている。フランジ部２４は円筒状の外形を有している。フランジ部２４の外径は、第１取付部２３の外径よりも大きい。従って、フランジ部２４は、第１取付部２３の側面から径方向に突出する第１段部２６を構成している。第１取付部２３が溶接トーチに取り付けられるときには、溶接トーチがこの第１段部２６に当接することにより、チップ本体２０が位置決めされる。第２取付部２５は、フランジ部２４の先端側に位置しており、フランジ部２４と繋がっている。第２取付部２５は、チップ本体２０において最も先端側に位置している。第２取付部２５は、ガイド部３０に取り付けられる部分である。第２取付部２５は円筒状の外形を有しており、第２取付部２５の側面にはネジが設けられている。第２取付部２５の外径は、フランジ部２４の外径よりも小さい。従って、フランジ部２４は、第２取付部２５の側面から径方向に突出する第２段部２７を構成している。第２取付部２５がガイド部３０に取り付けられるときには、ガイド部３０の基端側の端面３０ａがこの第２段部２７に当接することにより、ガイド部３０が位置決めされる。なお、第１取付部２３とフランジ部２４と第２取付部２５とは、一体的に形成されており、一部品で構成されている。

ガイド部３０は、チップ本体２０に取り付けられる部材であり、チップ本体２０とは別部品である。ガイド部３０は、概ね円筒状の形状を有している。ガイド部３０は、コージェライト・セラミックスなどの絶縁性を有する材料で形成されている。ガイド部３０には第２の貫通孔３１が設けられている。第２の貫通孔３１は、ガイド部３０がチップ本体２０に取り付けられた状態で第１の貫通孔２１に連通する。第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２は直線であり、第２の貫通孔３１は直線状の形状を有する。第２の貫通孔３１は、ガイド部３０の中心軸Ｙ２に沿って設けられており、第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２はガイド部３０の中心軸Ｙ２と一致している。また、ガイド部３０はチップ本体２０と同心に配置される。すなわち、ガイド部３０の中心軸Ｙ２とチップ本体２０の中心軸Ｙ１とは一致している。上述したように、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は、チップ本体２０の中心軸Ｙ１に対して傾斜している。このため、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は、第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２に対して傾斜している。

第２の貫通孔３１は、第３取付部３２と大径部３３とテーパ部３４と小径部３５とを有する。第３取付部３２は、ガイド部３０において最も基端側に位置している。第３取付部３２は、チップ本体２０に取り付けられる部分である。より詳細には、第３取付部３２には、上述した第２取付部２５が挿入される。このため、第３取付部３２の側面には、上述した第２取付部２５の側面のネジと螺合するネジが設けられている。大径部３３は、第３取付部３２の先端側に位置しており、第３取付部３２と繋がっている。大径部３３は、第１の貫通孔２１の先端側の端部に隣接している。大径部３３は、第１の貫通孔２１の内径より大きな内径を有する。大径部３３の軸方向寸法は、第３取付部３２の軸方向寸法よりも長い。また、大径部３３の軸方向寸法は、小径部３５の軸方向寸法よりも長い。テーパ部３４は、大径部３３の先端側に位置しており、大径部３３に繋がっている。テーパ部３４の内径は、先端側ほど小さくなっている。小径部３５は、テーパ部３４の先端側に位置しており、テーパ部３４と繋がっている。小径部３５は、ガイド部３０において最も先端側に位置している。小径部３５の内径は、大径部３３の内径より小さい。なお、第３取付部３２と大径部３３とテーパ部３４と小径部３５とは一体的に形成されており、一部品で構成されている。

本実施形態に係る溶接用チップ１では、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１が第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２に対して傾斜している。このため、図２に示すように、溶接ワイヤＷが直線状である場合でも、溶接ワイヤＷがチップ本体２０の先端側の部分に接触し易い（通電点Ｐ１参照）。これにより、溶接ワイヤＷの先端と通電点との距離Ｄを一定に保ちながら、溶接ワイヤＷに安定的に通電することができる。また、第１の貫通孔２１に隣接する第２の貫通孔３１の大径部３３の内径が、第１の貫通孔２１の内径よりも大きい。従って、図３に示すように、溶接ワイヤＷが湾曲している場合でも、溶接ワイヤＷが第２の貫通孔３１の内面に接触し難い。このため、溶接ワイヤＷがチップ本体２０の先端側の部分に接触し易い（通電点Ｐ２参照）。これにより、溶接ワイヤＷの先端と通電点との距離Ｄを一定に保ちながら、溶接ワイヤＷに安定的に通電することができる。また、溶接ワイヤＷの湾曲が第２の貫通孔３１の内面によって無理に抑えられるという状態が生じ難いので、溶接ワイヤＷの送給を円滑に行うことができる。

また、大径部３３の先端側にテーパ部３４が設けられているので、溶接ワイヤＷを狙いの位置に精度よく送ることができる。さらに、テーパ部３４の先端側に小径部３５が設けられているので、溶接ワイヤＷを狙いの位置に、さらに精度よく送ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、図４に示すように、大径部３３とテーパ部３４との境界部３６が曲面で構成されてもよい。また、テーパ部３４と小径部３５との境界部３７が曲面で構成されてもよい。これにより、溶接ワイヤＷの送給をより円滑に行うことができる。

上記の実施形態では、チップ本体２０の中心軸Ｙ１に対して第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１が傾斜している。すなわち、第１の貫通孔２１はチップ本体２０を斜めに貫通するように形成されている。図５に示す参考例にかかる溶接用チップ１では、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１が第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２に対して傾斜するように、チップ本体２０とガイド部３０とが取り付けられる。図５に示す溶接用チップ１では、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１は、チップ本体２０の中心軸Ｙ１と一致している。また、第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２は、ガイド部３０の中心軸Ｙ２と一致している。ただし、チップ本体２０の中心軸Ｙ１がガイド部３０の中心軸Ｙ２に対して傾斜するように、チップ本体２０とガイド部３０とが取り付けられている。これにより、第１の貫通孔２１の軸線Ｘ１が第２の貫通孔３１の軸線Ｘ２に対して傾斜している。

チップ本体２０の外形は必ずしも円筒状に限られない。ガイド部３０の外形も必ずしも円筒状に限られない。また、上記の説明において、チップ本体２０の中心軸Ｙ１は、チップ本体２０の中心軸Ｙ１と平行な線、或いは、チップ本体２０の長手方向に沿った線に置き換えられてもよい。また、ガイド部３０の中心軸Ｙ２は、ガイド部３０の中心軸Ｙ２と平行な線、或いは、ガイド部３０の長手方向に沿った線に置き換えられてもよい。

チップ本体２０とガイド部３０との取付手段は、上記のようなネジではなく、嵌め合い等の他の手段であってもよい。

ガイド部３０において小径部３５が設けられなくてもよい。すなわち、第２の貫通孔３１において、テーパ部３４が最も先端側に位置してもよい。

チップ本体２０を構成する材料としては、銅に限らず他の通電性材料が用いられてもよい。また、ガイド部３０を構成する材料としては、コージェライトに限らずアルミナなどの他のセラミックスが用いられてもよい。また、セラミック以外の絶縁性材料が用いられてもよい。

本発明は、溶接ワイヤに安定的に通電することができる効果を有する。従って、本発明は溶接用チップとして有用である。

１溶接用チップ
２１第１の貫通孔
２０チップ本体
３１第２の貫通孔
３０ガイド部
３３大径部
３４テーパ部
３５小径部

Claims

溶接トーチに取り付けられる溶接用チップであって、
前記溶接トーチからの溶接ワイヤが挿通され軸線が直線状である第１の貫通孔が設けられており、通電性を有する材料で形成されたチップ本体と、
前記第１の貫通孔に連通し軸線が直線状である第２の貫通孔が設けられており、絶縁性を有する材料で形成されたガイド部と、
を備え、
前記第２の貫通孔は、前記第１の貫通孔に隣接しており前記第１の貫通孔の内径より大きな内径を有する大径部と、前記大径部の先端側に位置しており先端側ほど内径が小さくなるテーパ部と、を有し、
前記第１の貫通孔の軸線は、前記第２の貫通孔の軸線に対して傾斜しており、
前記第１の貫通孔の軸線は、前記チップ本体の中心軸に対して傾斜しており、
前記第１の貫通孔の先端側の端部での縁部は、前記チップ本体の先端側の端面の中心と一致しており、
前記第１の貫通孔の中心軸は、前記第１の貫通孔の基端側の端部において、前記チップ本体の中心軸と交差し、
前記第１の貫通孔の基端側の端部の中心と前記第２の貫通孔の先端側の端部の中心とは、前記チップ本体の中心軸上に位置する、
溶接用チップ。
前記第２の貫通孔は、前記テーパ部の先端側に位置しており前記大径部の内径より小さな内径を有する直線状の小径部をさらに有する、
請求項１に記載の溶接用チップ。
前記大径部と前記テーパ部との境界部は曲面で構成されている、
請求項１又は２に記載の溶接用チップ。