JP6366098B2 - 溶接用トーチ及び変換用アダプタキット - Google Patents

Description

本発明は、溶接用トーチ及び変換用アダプタキットに関する。

金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接方法が用いられている。

ＴＩＧ溶接では、一般に一重ノズル構造の溶接用トーチを使用し、電極と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むノズルからアルゴンやヘリウムといった不活性ガス（シールドガス）を放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。

ＴＩＧ溶接では、溶接部分の溶け込みを深くする目的で、アルゴンに水素を添加した混合ガスや、アルゴンにヘリウムを添加した混合ガスをシールドガスとして用いている。その他にも、例えばオーステナイト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接において、内側に不活性ガスを流し、外側に酸化性ガスを流す二重ノズル構造の溶接用トーチを使用することによって、溶け込み深さを更に深くすることが行われている（特許文献１を参照。）。

ここで、図７（ａ），（ｂ）に示す従来の一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａについて説明する。なお、図７（ａ）は、溶接用トーチ１００Ａの要部断面図である。図７（ｂ）は、溶接用トーチ１００Ａの組立図である。

溶接用トーチ１００Ａは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、被溶接物との間でアークを発生させる電極１０１と、電極１０１を内側に挿入した状態で支持するコレット１０２と、電極１０１を先端側から突出させた状態でコレット１０２を内側に保持するコレットボディ１０３Ａと、コレットボディ１０３Ａが取り付けられるトーチボディ１０４と、電極１０１の周囲を囲んだ状態でコレットボディ１０３Ａに取り付けられると共に、シールドガスを放出するトーチノズル１０５Ａと、トーチボディ１０４とトーチノズル１０５Ａとの間に配置される前側ガスケット１０６と、トーチボディ１０４との間に後側ガスケット１０７を配置した状態で取り付けられるトーチキャップ１０８と、トーチボディ１０４に取り付けられるハンドル１０９とを概略備えている。

溶接用トーチ１００Ａでは、溶接ケーブルＣを接続した後、トーチノズル１０５Ａからシールドガスを放出しながら、電極１０１と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示す従来のガスレンズタイプ（一重ノズル構造）の溶接用トーチ１００Ｂについて説明する。なお、図８（ａ）は、溶接用トーチ１００Ｂの要部断面図である。図８（ｂ）は、溶接用トーチ１００Ｂの組立図である。

溶接用トーチ１００Ｂは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、上記溶接用トーチ１００Ａが備えるコレットボディ１０３Ａ及びトーチノズル１０５Ａの代わりに、ガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂ及びトーチノズル１０５Ｂを備えている。

ガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂは、トーチノズル１０５Ｂから放出されるシールドガスを整流するガスレンズ１１０がコレットボディ１１１の外周部に一体に取り付けられた構造を有している。トーチノズル１０５Ｂは、ガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂ（ガスレンズ１１０）に取り付けられると共に、上記トーチノズル１０５Ａよりも径が拡大されたノズル形状を有している。

溶接用トーチ１００Ｂは、それ以外の構成について上記溶接用トーチ１００Ａと基本的に同じ構成を備えている。したがって、それ以外の上記溶接用トーチ１００Ａと同等の構成については、説明を簡略化し、図面において同じ符号を付すものとする。

溶接用トーチ１００Ｂでは、溶接ケーブルＣを接続した後、トーチノズル１０５Ｂからガスレンズ１１０により整流されたシールドガスを放出しながら、電極１０１と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。また、溶接用トーチ１００Ｂでは、トーチノズル１０５Ｂから放出されるシールドガスをガスレンズ１１０で整流することによって、シールドガスによる大気（空気）の遮断効果を高めることが可能である。

次に、図９に示す従来の二重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｃについて説明する。なお、図９は、溶接用トーチ１００Ｃの要部を断面で示す組立図である。

溶接用トーチ１００Ｃでは、図９に示すように、上記溶接用トーチ１００Ａが備えるコレットボディ１０３Ａ及びトーチノズル１０５Ａの代わりに、コレットボディ１０３Ｃ、インナーノズル１０５ａ及びアウターノズル１０５ｂを備えている。インナーノズル１０５ａは、電極１０１の周囲を囲んだ状態でコレットボディ１０３Ｃに取り付けられると共に、第１のシールドガスを放出する。アウターノズル１０５ｂは、インナーノズル１０５ａの周囲を囲んだ状態でインナーノズル１０５ａに取り付けられると共に、第２のシールドガスを放出する。

溶接用トーチ１００Ｃは、それ以外の構成について上記溶接用トーチ１００Ａと基本的に同じ構成を備えている。したがって、それ以外の上記溶接用トーチ１００Ａと同等の構成については、説明を簡略化し、図面において同じ符号を付すものとする。

溶接用トーチ１００Ｃでは、溶接ケーブルＣを接続した後、インナーノズル１０５ａから第１のシールドガスを放出し、アウターノズル１０５ｂから第２のシールドガスを放出しながら、電極１０１と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。また、溶接用トーチ１００Ｃでは、シールドガスを二重にすることによって、溶け込み深さを更に深くすることが可能である。

特開２００４−２９８９６３号公報 特許第５１７８９６３号公報

ところで、上述した従来の一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａ，１００Ｂと、従来の二重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｃとの間では、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換したり、一重ノズル構造から二重ノズル構造に変換したりすることができない。したがって、それぞれの溶接用トーチを別個に用意しなければならず、購入コストも嵩むため、非常に不便であった。

そこで、本発明者らは、二重ノズル構造から一重ノズル構造に容易に変換できる溶接用トーチ、並びに、一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造に容易に変換できるアダプタキットを開発した（特許文献２を参照。）。

しかしながら、特許文献２に記載の二重ノズル構造の溶接用トーチでは、上述した一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａ，１００Ｂが備えるトーチノズル１０５Ａ，１０５Ｂをインナーノズルとして用いている。このため、アウターノズルの外径は、トーチノズル１０５Ａ，１０５Ｂよりも大きくなる。この場合、溶接用トーチのノズル周りが大きくなり、例えば狭隘な場所での溶接作業を行う際の使い勝手が悪くなるといった課題がある。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、二重ノズル構造から一重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つ使い勝手の更なる向上を可能とした溶接用トーチ、並びに、一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つノズル周りが大きくなることを防止できる変換用アダプタキットを安価に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、外周面の一部を軸線方向に切り欠くスリットと、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられたコレットボディと、
前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、前記第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記スリットを介して供給された第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備える溶接用トーチ。
〔２〕 前記アタッチメント及び前記コレットボディを取り外した後に、汎用のコレットボディを前記トーチボディに取り付けると共に、前記汎用のコレットボディに前記トーチノズルを取り付けることによって、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換されることを特徴とする前記〔１〕に記載の溶接用トーチ。
〔３〕 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられたコレットボディと、
前記コレットボディの外周部に一体に取り付けられると共に、第２のシールドガスが供給される供給路と、前記供給路から供給された前記第２のシールドガスを整流する整流部材とが設けられたガスレンズと、
前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、前記第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズに取り付けられると共に、前記ガスレンズで整流された前記第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備える溶接用トーチ。
〔４〕 前記アタッチメント及び前記ガスレンズが一体に取り付けられた前記コレットボディを取り外した後に、汎用のガスレンズ付コレットボディを前記トーチボディに取り付けると共に、前記汎用のガスレンズ付コレットボディに前記トーチノズルを取り付けることによって、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換されることを特徴とする前記〔３〕に記載の溶接用トーチ。
〔５〕 前記アタッチメントには、前記第２のシールドガスを導入するガスホースが接続される接続部が設けられていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔６〕 前記トーチボディの前記コレットボディが取り付けられる側とは反対側に取り付けられるトーチキャップを備えることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔７〕 前記トーチボディに取り付けられるハンドルを備え、このハンドルの内側を通して、前記給電部に電力を供給する給電ケーブルと、前記流路に第１のシールドガスを導入するガスホースとが一体化された溶接ケーブルが、前記トーチボディに設けられた接続部に接続されることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔８〕 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持するコレットボディと、
前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
前記電極の周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記第１のシールドガスを放出するトーチノズルとを備える一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造の溶接用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、
前記コレットボディの代わりに前記トーチボディに取り付けられると共に、前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、外周面の一部を軸線方向に切り欠くスリットと、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられた変換用のコレットボディと、
前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備え、
前記トーチノズルは、前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記スリットを介して供給された第２のシールドガスを放出することを特徴とする変換用アダプタキット。
〔９〕 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持するガスレンズ付コレットボディと、
前記ガスレンズ付コレットボディが取り付けられると共に、前記ガスレンズ付コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
前記電極の周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズ付コレットボディに取り付けられると共に、前記第１のシールドガスを放出するトーチノズルとを備える一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造の溶接用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、
前記ガスレンズ付コレットボディの代わりに前記トーチボディに取り付けられると共に、前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、前記貫通孔を介して供給された前記第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられた変換用のコレットボディと、
前記変換用のコレットボディの外周部に一体に取り付けられると共に、第２のシールドガスが供給される供給路と、前記供給路から供給された前記第２のシールドガスを整流する整流部材とが設けられたガスレンズと、
前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備え、
前記トーチノズルは、前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズに取り付けられると共に、前記ガスレンズで整流された前記第２のシールドガスを放出することを特徴とする変換用アダプタキット。

以上のように、本発明によれば、二重ノズル構造から一重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つ使い勝手の更なる向上を可能とした溶接用トーチ、並びに、一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つノズル周りが大きくなることを防止できる変換用アダプタキットを安価に提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る変換用アダプタキットを換装した溶接用トーチの一例を示す分解斜視図である。 図１に示す変換用アダプタキットを換装した溶接用トーチであり、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、その組立図である。 本発明の第２の実施形態に係る変換用アダプタキットを換装した溶接用トーチの他例を示す分解斜視図である。 図３に示す変換用アダプタキットを換装した溶接用トーチであり、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、その組立図である。 センターノズルの変形例を示す断面図である。 ガスレンズ無コレットボディを示す断面図である。 従来の一重ノズル構造の溶接用トーチの一例を示し、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、その組立図である。 従来のガスレンズタイプの溶接用トーチの一例を示し、（ａ）は、その要部断面図、（ｂ）は、その組立図である。 従来の二重ノズル構造の溶接用トーチの一例を示し、その要部を断面で示す組立図である。

以下、本発明を適用した溶接用トーチ及び変換用アダプタキットについて、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１及び図２（ａ），（ｂ）に示す変換用アダプタキット２０Ａを換装した溶接用トーチ１Ａについて説明する。なお、図１は、溶接用トーチ１Ａの構成を示す分解斜視図である。図２（ａ）は、溶接用トーチ１Ａの要部断面図である。図２（ｂ）は、溶接要トーチ１Ａの組立図である。

溶接用トーチ１Ａは、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換可能なＴＩＧ溶接用トーチである。換言すると、この溶接用トーチ１Ａは、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａに、変換用アダプタキット２０Ａを換装することによって、一重ノズル構造から二重ノズル構造に変換されたＴＩＧ溶接用トーチである。

具体的に、この溶接用トーチ１Ａは、図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、電極２と、電極２を内側に挿入した状態で支持するコレット３と、電極２を先端側から突出させた状態でコレット３を内側に保持するコレットボディ４Ａと、コレットボディ４Ａが取り付けられるトーチボディ５と、コレットボディ４Ａに取り付けられるトーチノズル６Ａと、トーチノズル６Ａとトーチボディ５との間に挟み込まれた状態で取り付けられるアタッチメント７Ａと、トーチボディ５のコレットボディ４Ａとは反対側に取り付けられるトーチキャップ８と、トーチボディ５の下方に取り付けられるハンドル９とを備えている。

電極２は、非消耗電極として、例えばタングステンなどの融点の高い金属材料を用いて形成された長尺状の電極棒からなる。また、電極２には、タングステンの他に、例えば酸化トリウムや酸化ランタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を添加したものを用いることができる。

コレット３は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。コレット３は、軸線方向に貫通する貫通孔３ａを有し、この貫通孔３ａの内側に挿入された電極２を軸線方向にスライド可能に支持する。コレット３の先端側には、複数のスリット３ｂが周方向に並んで設けられている。複数のスリット３ｂは、コレット３の先端から軸線方向の中途部に亘って直線状に切り欠かれている。これにより、各スリット３ｂの間の先端部分３ｃが縮径方向に弾性変形可能となっている。また、コレット３の先端部には、漸次縮径されたテーパー部３ｄが設けられている。一方、コレット３の基端部には、その周囲よりも拡径された拡径部３ｅが設けられている。

コレットボディ４Ａは、アタッチメント７Ａと共に変換用アダプタキット２０Ａを構成するものであり、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａが備えるコレットボディ１０３Ａの代わりに、トーチボディ５に対して着脱自在に取り付け可能となっている。

具体的に、このコレットボディ４Ａは、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた材料を用いて形成された概略円筒状の部材からなる。コレットボディ４Ａは、軸線方向に貫通する貫通孔４ａを有し、この貫通孔４ａの基端側から挿入されたコレット３を内側に保持する。また、コレットボディ４Ａの貫通孔４ａは、トーチボディ５側から供給された第１のシールドガスＧ１が流れる流路を形成している。貫通孔４ａの内側には、コレット３のテーパー部３ｄが当接される縮径部４ｂが設けられている。縮径部４ｂは、電極２を貫通させる程度に縮径されている。これにより、コレットボディ４Ａの先端部からは、貫通孔４ａを貫通した電極２のみを突出させることが可能となっている。

コレットボディ４Ａの先端側には、貫通孔４ａを介して供給された第１のシールドガスＧ１を放出するセンターノズル４ｃが設けられている。センターノズル４ｃは、上記図７（ａ），（ｂ）に示すコレットボディ１０３Ａの先端部よりも軸線方向に延長して設けられている。

コレットボディ４Ａの外周面には、トーチノズル６Ａがネジ止めされるネジ部４ｄが設けられている。また、コレットボディ４Ａの外周面には、複数のスリット４ｅが周方向に並んで設けられている。複数のスリット４ｅは、アタッチメント７Ａ側から供給された第２のシールドガスＧ２が流れる流路を形成している。具体的に、各スリット４ｅは、ネジ部４ｄの一部を軸線方向に切り欠くように直線状に形成されている。そして、このコレットボディ４Ａは、その基端側をネジ止めによってトーチボディ５に着脱自在に取り付けることが可能となっている。

トーチボディ５は、上述したコレット３やコレットボディ４Ａよりも熱伝導率が低い導電性金属材料、例えば軟鋼やステンレス鋼などの鋼材又は真鍮等を用いて形成された本体金具１０を有し、この本体金具１０が絶縁樹脂により被覆された構造を有している。

本体金具１０は、コレットボディ４Ａ及びコレット３を介して電極２に電力を供給する給電部を形成している。また、本体金具１０は、その内側がコレットボディ４Ａに向かって第１のシールドガスＧ２を供給する流路を形成している。

本体金具１０は、概略円筒状に形成された部分（以下、円筒部分という。）１０ａの一端側（先端側）にコレットボディ４Ａと、それとは反対側（後端側）にトーチキャップ８とを、それぞれネジ止めにより着脱自在に取り付けることが可能となっている。トーチキャップ８は、トーチボディ５との間に後側ガスケット１１を配置した状態で取り付けられている。

また、本体金具１０は、円筒部分１０ａの中途部から下方に向かって概略管状に延長された部分（以下、延長部分という。）１０ｂの先端に接続部１０ｃを有し、この接続部１０ｃに溶接ケーブルＣをネジ止めにより着脱自在に接続することが可能となっている。

溶接ケーブルＣは、外部電源から本体金具１０（給電部）に電力を供給する給電ケーブルと、本体金具１０（流路）に第１のシールドガスＧ１を導入するガスホースと、本体金具１０の内部で冷却水（冷却液）を循環させるための冷却ホースとが一体化されたものからなる。なお、溶接用トーチ１Ａの冷却方式については、水冷式に限らず、空冷式であってもよい。空冷式の場合は、冷却ホースについては省略することが可能である。

トーチノズル６Ａは、例えば耐熱性に優れたセラミックなどを用いて概略円筒状に形成されると共に、その先端側が漸次縮径されたノズル形状を有している。トーチノズル６Ａの内周面には、ネジ部６ａが設けられている。そして、このトーチノズル６Ａは、ネジ部６ａをコレットボディ４Ａのネジ部４ｄに螺合することによって、コレットボディ４Ａの外周部にネジ止めにより着脱自在に取り付けられている。

アタッチメント７Ａは、コレットボディ４Ａと共に変換用アダプタキット２０Ａを構成するものであり、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａが備える前側ガスケット１０６の代わりに、トーチノズル６Ａを内側に挿入した状態でトーチボディ５に対して着脱自在に取り付け可能となっている。

具体的に、このアタッチメント７Ａは、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて概略円筒状に形成された部材からなる。アタッチメント７Ａは、軸線方向に貫通する貫通孔７ａを有し、この貫通孔７ａの基端側からコレットボディ４Ａを挿入すると共に、この貫通孔７ａの先端側からコレットボディ４Ａを突出させることが可能となっている。

また、アタッチメント７Ａには、第２のシールドガスＧ２を供給する流路７ｂと、第２のシールドガスＧ２を導入するガスホース（図示せず。）が接続される接続部７ｃと設けられている。このうち、流路７ｂは、アタッチメント７Ａを半径方向に貫通することによって貫通孔７ａと連通されている。一方、接続部７ｃは、アタッチメント７Ａの外周部に設けられて流路７ｂと連通されている。また、接続部７ｃには、ガスホースの接続を容易にするため、例えば流量調整式のワンタッチカプラーが取り付けられている。

トーチキャップ８は、後側ガスケット１１と共にトーチボディ５の後端側を封止するものであり、電極２の後端側を内側に収納するように概略キャップ状に形成されている。また、トーチキャップ８は、トーチボディ５の本体金具１０に取り付けられたとき、その先端部がコレット３の基端部（拡径部３ｅ）に当接しながら、コレット３を先端側に向かって押圧する。このとき、コレットボディ４Ａの貫通孔４ａに挿入されたコレット３のテーパー部３ｄがコレットボディ４Ａの縮径部４ｂに押し付けられることによって、このコレット３の先端部分３ｃが縮径方向に弾性変形する。これにより、コレット３の先端部分３ｃが電極２を挟持し、この電極２をコレット３内に固定した状態とすることができる。

ハンドル９は、使用者が把持する部分であり、概略パイプ状に形成されて、トーチボディ５の延長部分１０ｂに取り付けられている。そして、溶接ケーブルＣは、このハンドル９の内側を通して上記トーチボディ５の接続部１０ｃに接続可能となっている。また、図示を省略するものの、ハンドル９には、オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り換えるトーチスイッチが結束バンド等により別途取り付けられる。

以上のような構造を有する溶接用トーチ１Ａでは、コレットボディ４Ａ（センターノズル４ｃ）の先端から第１のシールドガスＧ１を放出し、トーチノズル６Ａの先端から第２のシールドガスＧ２を放出しながら、電極２と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。

第１のシールドガスＧ１は、トーチボディ５の本体金具１０からコレットボディ４Ａの貫通孔４ａを介してセンターノズル４ｃの先端へと供給される。第１のシールドガスＧ１には、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）といった不活性ガスを単体、若しくはアルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ_２）を添加した混合ガス、アルゴン（Ａｒ）にヘリウム（Ｈｅ）を添加した混合ガス、アルゴン（Ａｒ）に窒素（Ｎ_２）を添加した混合ガスなどを用いることができる。さらに、アルゴン（Ａｒ）に、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ_２）窒素（Ｎ_２）の中から何れか２種類を添加した三種混合ガスなどを用いることができる。
などを用いることができる。

一方、第２のシールドガスＧ２は、アタッチメント７Ａの接続部７ｃから流路７ｂを介して貫通孔７ａに流入し、この貫通孔７ａからコレットボディ４Ａの複数のスリット４ｅを介してトーチノズル６Ａの先端へと供給される。第２のシールドガスＧ２には、第１のシールドガスＧ１とは異なる、例えば酸素（Ｏ_２）や炭酸ガス（ＣＯ_２）といった酸化性ガスを単体、若しくは不活性ガスに酸化性ガスを添加した混合ガスなどを用いることができる。また、アルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ_２）を添加した混合ガス、アルゴン（Ａｒ）にヘリウム（Ｈｅ）を添加した混合ガス、アルゴン（Ａｒ）に窒素（Ｎ_２）を添加した混合ガスなどを用いることができる。さらに、アルゴン（Ａｒ）に、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ_２）窒素（Ｎ_２）の中から何れか２種類を添加した三種混合ガスなどを用いることができる。

本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述したコレットボディ４Ａのセンターノズル４ｃを第１のシールドガスＧ１を放出するインナーノズルとして用い、トーチノズル６Ａを第２のシールドガスＧ２を放出するアウターノズルとして用いている。このため、アウターノズル（トーチノズル６Ａ）の外径は、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａが備えるトーチノズル１０５Ａと同じである。これにより、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、ノズル周りが大きくなることを防止できるため、例えば狭隘な場所での溶接作業を行う際の使い勝手の更なる向上を図ることが可能である。

また、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上記図９に示す溶接用トーチ１００Ｃのインナーノズル１０５ａ及びアウターノズル１０５ｂに比べて、インナーノズルとなるセンターノズル４ｃ及びアウターノズルとなるトーチノズル６Ａの小径化を図ることにより、第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２の消費を削減できる。これにより、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２の消費を抑制した効率の良い溶接作業を行うことが可能である。

また、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上記変換用アダプタキット２０Ａを構成するコレットボディ４Ａ及びアタッチメント７Ａを取り外した後に、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａが備える汎用のコレットボディ１０３Ａ及び前側ガスケット１０６を取り付ける。これにより、二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ａを一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａに容易に変換できる。

逆に、上記図７（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ａでは、コレットボディ１０３Ａ及び前側ガスケット１０６を取り外した後に、上記変換用アダプタキット２０Ａを構成するコレットボディ４Ａ及びアタッチメント７Ａを取り付ける。これにより、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａを二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ａに容易に変換できる。

したがって、二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ａが備える電極２、コレット３、トーチボディ５、トーチノズル６Ａ、トーチキャップ８及びハンドル９、後側ガスケット１１については、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａが備える電極１０１、コレット１０２、トーチボディ１０４、トーチノズル１０５Ａ、トーチキャップ１０８、ハンドル１０９、後側ガスケット１０７をそのまま流用することが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、二重ノズル構造から一重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つ使い勝手の更なる向上を可能とした溶接用トーチ１Ａ、並びに、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ａを二重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つノズル周りが大きくなることを防止できる変換用アダプタキット２０Ａを安価に提供することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図３及び図４（ａ），（ｂ）に示す変換用アダプタキット２０Ｂを換装した溶接用トーチ１Ｂについて説明する。なお、図３は、溶接用トーチ１Ｂの構成を示す分解斜視図である。図４（ａ）は、溶接用トーチ１Ｂの要部断面図である。図４（ｂ）は、溶接用トーチ１Ｂの組立図である。

溶接用トーチ１Ｂは、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換可能なＴＩＧ溶接用トーチである。換言すると、この溶接用トーチ１Ｂは、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂに、変換用アダプタキット２０Ｂを換装することによって、一重ノズル構造から二重ノズル構造に変換されたＴＩＧ溶接用トーチである。

具体的に、この溶接用トーチ１Ｂは、図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記溶接用トーチ１Ａが備えるコレットボディ４Ａ、トーチノズル６Ａ及びアタッチメント７Ａの代わりに、ガスレンズ付コレットボディ４Ｂ、トーチノズル６Ｂ及びアタッチメント７Ｂを備えている。

ガスレンズ付コレットボディ４Ｂは、アタッチメント７Ｂと共に変換用アダプタキット２０Ｂを構成するものであり、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂが備えるガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂの代わりに、トーチボディ５に対して着脱自在に取り付け可能となっている。

ガスレンズ付コレットボディ４Ｂは、トーチノズル６Ｂから放出される第１のシールドガスＧ１を整流するガスレンズ１２がコレットボディ１３の外周部に一体に取り付けられた構造を有している。

具体的に、このガスレンズ１２は、概略円筒状の周壁１４ａと、周壁１４ａの基端側の開口部を閉塞する端壁１４ｂとを含む筐体１４を有している。筐体１４は、例えば真鍮等の金属材料を用いて、周壁１４ａと端壁１４ｂとが一体に形成されたものからなる。端壁１４ｂの中央部には、中心孔１４ｃが設けられている。また、端壁１４ｂの中心孔１４ｃの周囲には、複数の貫通孔１４ｄが並んで設けられている。各貫通孔１４ｄは、アタッチメント７Ｂ側から供給される第２のシールドガスＧ２の供給路を形成している。筐体１４の外周面には、トーチノズル６Ｂがネジ止めされるネジ部１４ｅが設けられている。

ガスレンズ１２は、周壁１４ａの基端側の開口部を閉塞する整流部材１５を有している。整流部材１５は、金属製のメッシュ部材からなる。また、整流部材１５の中央部には、中心孔１５ａが設けられている。ガスレンズ１２は、筐体１４の中心孔１４ｃ及び整流部材１５の中心孔１５ａにコレットボディ１３を挿通させた状態で、コレットボディ１３の外周部に一体に取り付けられている。ガスレンズ１２は、複数の貫通孔１４ｄから供給された第２のシールドガスＧ２を整流部材１５により整流する。

コレットボディ１３は、上記コレットボディ４Ａのネジ部４ｄを省略し、このネジ部４ｄが設けられた位置にガスレンズ１２が一体に取り付けられている以外は、上記コレットボディ４Ａと基本的に同じ構成を有している。

トーチノズル６Ｂは、上記トーチノズル６Ａよりも径が拡大されたノズル形状を有している。トーチノズル６Ｂの内周面には、ネジ部６ｂが設けられている。そして、このトーチノズル６Ｂは、ネジ部６ｂをガスレンズ１２のネジ部１４ｅに螺合することによって、ガスレンズ付コレットボディ４Ｂの外周部（ガスレンズ１２）にネジ止めにより着脱自在に取り付けられている。

アタッチメント７Ｂは、ガスレンズ付コレットボディ４Ｂと共に変換用アダプタキット２０Ｂを構成するものであり、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂが備える前側ガスケット１０６の代わりに、トーチノズル６Ｂの内側に挿入された状態でトーチボディ５に対して着脱自在に取り付け可能となっている。

アタッチメント７Ｂは、トーチノズル６Ｂの径の拡大に伴って、トーチノズル６Ｂとトーチボディ５との間に挟み込まれた状態で取り付けるための形状やサイズ等の変更が行われている以外は、上記アタッチメント７Ａと基本的に同じ構成を有している。

溶接用トーチ１Ｂは、それ以外の構成について上記溶接用トーチ１Ａと基本的に同じ構成を備えている。したがって、それ以外の上記溶接用トーチ１Ａと同等の構成については、説明を簡略化し、図面において同じ符号を付すものとする。

以上のような構造を有する溶接用トーチ１Ｂでは、ガスレンズ付コレットボディ４Ｂ（センターノズル４ｃ）の先端から第１のシールドガスＧ１を放出し、トーチノズル６Ｂの先端からガスレンズ１２により整流された第２のシールドガスＧ２を放出しながら、電極２と被溶接物との間でアークを発生させて溶接が行われる。

第１のシールドガスＧ１は、トーチボディ５の本体金具１０からコレットボディ１３の貫通孔４ａを介してセンターノズル４ｃの先端へと供給される。一方、第２のシールドガスＧ２は、アタッチメント７Ｂの接続部７ｃから流路７ｂを介して貫通孔７ａに流入し、この貫通孔７ａからガスレンズ１２の複数の貫通孔１４ｄを介してトーチノズル６Ｂの先端へと供給される。

本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述したコレットボディ１３のセンターノズル４ｃを第１のシールドガスＧ１を放出するインナーノズルとして用い、トーチノズル６Ｂを第２のシールドガスＧ２を放出するアウターノズルとして用いている。このため、アウターノズル（トーチノズル６Ｂ）の外径は、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂが備えるトーチノズル１０５Ｂと同じである。これにより、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、ノズル周りが大きくなることを防止できるため、例えば狭隘な場所での溶接作業を行う際の使い勝手の更なる向上を図ることが可能である。

また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、インナーノズルとなるセンターノズル４ｃ及びアウターノズルとなるトーチノズル６Ｂの小径化を図ることにより、第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２の消費を削減できる。これにより、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、第１のシールドガスＧ１及び第２のシールドガスＧ２の消費を抑制した効率の良い溶接作業を行うことが可能である。

また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上記変換用アダプタキット２０Ｂを構成するガスレンズ付コレットボディ４Ｂ及びアタッチメント７Ｂを取り外した後に、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂが備える汎用のガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂ及び前側ガスケット１０６を取り付ける。これにより、二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ｂを一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｂに容易に変換できる。

逆に、上記図８（ａ），（ｂ）に示す溶接用トーチ１００Ｂでは、ガスレンズ付コレットボディ１０３Ｂ及び前側ガスケット１０６を取り外した後に、上記変換用アダプタキット２０Ｂを構成するガスレンズ付コレットボディ４Ｂ及びアタッチメント７Ｂを取り付ける。これにより、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｂを二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ｂに容易に変換できる。

したがって、二重ノズル構造の溶接用トーチ１Ｂが備える電極２、コレット３、トーチボディ５、トーチノズル６Ｂ、トーチキャップ８及びハンドル９、後側ガスケット１１については、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｂが備える電極１０１、コレット１０２、トーチボディ１０４、トーチノズル１０５Ｂ、トーチキャップ１０８、ハンドル１０９、後側ガスケット１０７をそのまま流用することが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、二重ノズル構造から一重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つ使い勝手の更なる向上を可能とした溶接用トーチ１Ｂ、並びに、一重ノズル構造の溶接用トーチ１００Ｂを二重ノズル構造に容易に変換でき、なお且つノズル周りが大きくなることを防止できる変換用アダプタキット２０Ｂを安価に提供することが可能である。

なお、本発明は、上記第１及び第２の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記センターノズル４ｃについては、図５に示すように、コレットボディ１３（コレットボディ４Ａにおいても同様。）の先端側においてネジ止め等により着脱自在に取り付けられる構成とすることも可能である。

また、上記ガスレンズ付コレットボディ４Ｂについては、図６に示すように、整流部材１５を省略した構成（コレットボディ４Ｃ）とすることも可能である。具体的に、このコレットボディ４Ｃは、貫通孔１４ｄの位置が筐体１４の端壁１４ｂから周壁１４ａに変更されている。また、筐体１４は、コレットボディ１３とは別体に、その基端側をネジ止めによってトーチボディ５に着脱自在に取り付けることが可能となっている。それ以外の構成については、ガスレンズ付コレットボディ４Ｂと基本的に同じ構成を有している。

なお、上記溶接用トーチ１Ａ，１Ｂでは、第２のシールドガスＧ２を導入するガスホースを固定するためのバンド等の保持具をトーチボディ５に取り付けることも可能である。さらに、上記接続部７ｃは、アタッチメント７Ａ，７Ｂの上方に配置された構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、アタッチメント７Ａ，７Ｂの下方や側方等に配置することも可能である。

上記変換用アダプタキット２０Ａ，２０Ｂは、上記溶接用トーチ１００Ａ，１００Ｂに換装される場合に限らず、別のタイプ（異なるメーカ）の溶接用トーチに換装させることも可能である。すなわち、本発明を適用した変換用アダプタキットは、タイプの異なる溶接用トーチの間で互換性を持たせることも可能である。

また、溶接用トーチのタイプの違いによって、上記前側ガスケット１０６や上記後側ガスケット１０７（１１）が省略されたタイプもある。本発明を適用した変換用アダプタキットでは、そのような溶接用トーチのタイプの違いに合わせて、（ガスレンズ付）コレットボディ４Ａ，４Ｂやアタッチメント７Ａ，Ｂの取付部分の形状やサイズ等を適宜変更して実施することが可能である。

なお、本発明は、上述したハンドルタイプの溶接用トーチに限らず、ペンシルタイプの溶接用トーチにも本発明を適用することが可能である。また、空冷式や水冷式に限らず、さらに、手動型や(半)自動型の溶接用トーチといった本発明が適用可能な溶接用トーチに対して、本発明を幅広く適用することが可能である。

１Ａ，１Ｂ…溶接用トーチ ２…電極 ３…コレット ４Ａ…コレットボディ ４Ｂ…ガスレンズ付コレットボディ ５…トーチボディ ６Ａ，６Ｂ…トーチノズル ７Ａ，７Ｂ…アタッチメント ８…トーチキャップ ９…ハンドル １０…本体金具 １１…後側ガスケット １２…ガスレンズ １３…コレットボディ １４…筐体 １５…整流部材 ２０Ａ，２０Ｂ…変換用アダプタキット Ｃ…溶接ケーブル Ｇ１…第１のシールドガス Ｇ２…第２のシールドガス

Claims (9)

1. 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
   前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
   前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、外周面の一部を軸線方向に切り欠くスリットと、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられたコレットボディと、
   前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、前記第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
   前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記スリットを介して供給された第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
   前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備える溶接用トーチ。
2. 前記アタッチメント及び前記コレットボディを取り外した後に、汎用のコレットボディを前記トーチボディに取り付けると共に、前記汎用のコレットボディに前記トーチノズルを取り付けることによって、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換されることを特徴とする請求項１に記載の溶接用トーチ。
3. 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
   前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
   前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられたコレットボディと、
   前記コレットボディの外周部に一体に取り付けられると共に、第２のシールドガスが供給される供給路と、前記供給路から供給された前記第２のシールドガスを整流する整流部材とが設けられたガスレンズと、
   前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、前記第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
   前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズに取り付けられると共に、前記ガスレンズで整流された前記第２のシールドガスを放出するトーチノズルと、
   前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備える溶接用トーチ。
4. 前記アタッチメント及び前記ガスレンズが一体に取り付けられた前記コレットボディを取り外した後に、汎用のガスレンズ付コレットボディを前記トーチボディに取り付けると共に、前記汎用のガスレンズ付コレットボディに前記トーチノズルを取り付けることによって、二重ノズル構造から一重ノズル構造に変換されることを特徴とする請求項３に記載の溶接用トーチ。
5. 前記アタッチメントには、前記第２のシールドガスを導入するガスホースが接続される接続部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
6. 前記トーチボディの前記コレットボディが取り付けられる側とは反対側に取り付けられるトーチキャップを備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
7. 前記トーチボディに取り付けられるハンドルを備え、このハンドルの内側を通して、前記給電部に電力を供給する給電ケーブルと、前記流路に第１のシールドガスを導入するガスホースとが一体化された溶接ケーブルが、前記トーチボディに設けられた接続部に接続されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
8. 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
   前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
   前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持するコレットボディと、
   前記コレットボディが取り付けられると共に、前記コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
   前記電極の周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記第１のシールドガスを放出するトーチノズルとを備える一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造の溶接用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、
   前記コレットボディの代わりに前記トーチボディに取り付けられると共に、前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、外周面の一部を軸線方向に切り欠くスリットと、前記貫通孔を介して供給された第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられた変換用のコレットボディと、
   前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備え、
   前記トーチノズルは、前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記コレットボディに取り付けられると共に、前記スリットを介して供給された第２のシールドガスを放出することを特徴とする変換用アダプタキット。
9. 被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
   前記電極を内側に挿入した状態で支持するコレットと、
   前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持するガスレンズ付コレットボディと、
   前記ガスレンズ付コレットボディが取り付けられると共に、前記ガスレンズ付コレットボディ及び前記コレットを介して前記電極に電力を供給する給電部と、第１のシールドガスを供給する流路とが設けられたトーチボディと、
   前記電極の周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズ付コレットボディに取り付けられると共に、前記第１のシールドガスを放出するトーチノズルとを備える一重ノズル構造の溶接用トーチを二重ノズル構造の溶接用トーチに変換する変換用アダプタキットであって、
   前記ガスレンズ付コレットボディの代わりに前記トーチボディに取り付けられると共に、前記電極を先端側から突出させた状態で前記コレットを内側に保持する貫通孔と、前記貫通孔を介して供給された前記第１のシールドガスを放出するセンターノズルとが設けられた変換用のコレットボディと、
   前記変換用のコレットボディの外周部に一体に取り付けられると共に、第２のシールドガスが供給される供給路と、前記供給路から供給された前記第２のシールドガスを整流する整流部材とが設けられたガスレンズと、
   前記トーチノズルと前記トーチボディとの間に挟み込まれた状態で取り付けられると共に、前記第２のシールドガスを供給する流路が設けられたアタッチメントとを備え、
   前記トーチノズルは、前記センターノズルの周囲を囲んだ状態で前記ガスレンズに取り付けられると共に、前記ガスレンズで整流された前記第２のシールドガスを放出することを特徴とする変換用アダプタキット。

Images