JP7281786B2 - 溶接用チップ - Google Patents

Description

本発明は、消耗電極である溶接ワイヤに給電する溶接用チップに関するものである。

消耗電極を用いたアーク溶接では、ワイヤ送給装置によって溶接ワイヤを溶接トーチに送り、溶接トーチの先端に設けられている溶接用チップであるコンタクトチップを介して、溶接機から溶接ワイヤに対して溶接電流を供給する。コンタクトチップには、軸心に溶接ワイヤを挿通するためのワイヤ挿通孔が形成されており、溶接ワイヤは、ワイヤ挿通孔を通って、コンタクトチップの先端からワークの所定の位置に延びて供給され、アーク溶接が行われる。

溶接ワイヤがリールに巻かれている仕様の場合には、溶接ワイヤは巻回されたことにより曲がり癖が付いている。このため、溶接によるチップ摩耗でワイヤ挿通孔が大きくなってくると、溶接ワイヤはワイヤ挿通孔内で位置決めされず、溶接ワイヤと溶接チップ先端部の接触面積が変動してしまう。これは、溶接ワイヤとワイヤ挿通孔との間でスパークが発生し、ワイヤ挿通孔の内面に凹凸を生じるためである。このような凹凸が生じると、給電効率が低下し、バーンバック（電極の爆発音）とスパッタ（電極の飛散膜）が発生しやすくなる。同様に、ワイヤ挿通孔の内面に凹凸を生じると、溶接ワイヤがワイヤ挿通孔内を移動する際の摩擦抵抗が増大し、所望のワイヤ供給量が得られずに溶接不良が発生する。このような不具合を回避するために、特許文献１には、溶接ワイヤとコンタクトチップとを確実に接触させる構成が開示されている。

図８に示すように、特許文献１に開示された従来のコンタクトチップ１０１は、銅または銅とクロムの合金からなり、軸心に溶接ワイヤ１０５を挿通させるワイヤ挿通孔１０６が形成されている。ワイヤ挿通孔１０６は、溶接ワイヤ１０５の入口側に、溶接ワイヤ１０５を容易にコンタクトチップ１０１内に案内できるように設けられた大径の先細状テーパ孔１０７と、溶接ワイヤ１０５の出口側に、溶接ワイヤ１０５が溶着したとしても容易に溶接ワイヤ１０５を引き離すことができるように末広がり状のテーパ孔１０８と、を有している。

また、コンタクトチップ１０１の上端部には、図示しないトーチの電極にコンタクトチップ１０１を取付けるための取付け部１０２が設けられて、下端部には円錐形状の溶接側先端部１０３が設けられている。取付け部１０２にはネジ山１０４が形成されており、コンタクトチップ１０１を電極にネジ結合させるようにしてある。

溶接ワイヤ１０５はワイヤ巻取リール１０９に巻かれており、溶接ワイヤ１０５はワイヤ送給モータ１１０により回転駆動されるワイヤ送給ローラ１１１，１１１を通ってワイヤ巻取リール１０９からワイヤ挿通孔１０６に案内され、ワイヤ挿通孔１０６における先細状テーパ孔１０７を経て、末広がり状テーパ孔１０８まで供給されるようになっている。

コンタクトチップ１０１内にはワイヤ挿通孔１０６に沿って開口部１１２が形成されており、開口部１１２内には板バネ１１３を有している。板バネ１１３はその前脚１１４をコンタクトチップ１０１内に埋設し、後脚１１５を開口部１１２に連通した凹部１１６内に挿入し、中央突出部１１７をワイヤ挿通孔１０６内に突出するように開口部１１２内に張設されており、板バネ１１３の中央突出部１１７は溶接ワイヤ１０５をワイヤ挿通孔１０６の内面に一定の力で押圧するように付勢されている。

特開平１０－０３４３４１号公報

しかし、上記の従来のコンタクトチップ１０１では、溶接ワイヤ１０５を押圧する板バネ１１３に電流が流れるため、板バネ１１３の押圧部である中央突出部１１７と溶接ワイヤ１０５との間でスパークが発生し摩耗が進行しやすくなってしまう。特に、板バネ１１３のチップ先端側端部に当たる後脚１１５がコンタクトチップ１０１に設けられた凹部１１６に挿入されて固定されており、また、板バネ１１３の径方向の幅が開口部１１２の径方向の幅とほぼ等しくなっている。このため、溶接ワイヤ１０５が上下に移動して溶接ワイヤ１０５の摩耗粉が発生すると、摩耗粉自体の自重により、凹部１１６の上面近傍に蓄積しやすくなる。このように摩耗粉が板バネ１１３の周囲、特にコンタクトチップ１０１とのチップ先端側での接続部に蓄積することで板バネ１１３の動きが阻害される。このことにより、板バネ１１３が溶接ワイヤ１０５を押圧する押圧力が低下するため、溶接ワイヤへの給電が安定しなくなり、コンタクトチップ１０１の寿命が短くなるおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、摩耗粉を外部に排出して寿命を向上できる溶接用チップを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る溶接用チップは、内周面に給電点を有するワイヤ挿通孔が軸心に設けられ、該ワイヤ挿通孔に挿通され、上方向または下方向に送給される溶接ワイヤに前記給電点から給電する溶接用チップであって、前記ワイヤ挿通孔が形成されたチップ本体と、前記溶接ワイヤを前記給電点に当接させるように押圧する押圧部と、を備え、前記チップ本体の先端側外周面に開口部が形成され、前記押圧部は、前記開口部に収容され、前記チップ本体の先端側に位置する一端部が自由端である一方、前記一端部と反対側に位置する他端部が、前記チップ本体に固定されており、前記開口部は、前記押圧部を収容するための第１開口部と、前記第１開口部と連通し、溶接時に前記給電点で発生する摩耗粉を外部に排出するための第２開口部と、を有し、前記押圧部は板バネであり、前記第１開口部の内部において前記他端部から前記チップ本体の先端側へ延びて、第１折り曲げ部で前記溶接ワイヤに近づくように折り曲げられ、第２折り曲げ部で前記溶接ワイヤから離れるように折り曲げられており、前記第２折り曲げ部が所定の押圧力で前記溶接ワイヤを前記給電点に押圧する接点として構成されており、前記他端部と前記チップ本体との間に、前記押圧部と前記チップ本体を電気的に絶縁する絶縁体が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、溶接時に発生する摩耗粉を外部に排出できるとともに摩耗粉によって押圧部の動きが阻害されるのを防止できるため、押圧部による溶接ワイヤの押圧力の低下を抑制し、チップ寿命を向上させることができる。

また、この構成によれば、溶接ワイヤと給電点とを確実に接触させて、溶接ワイヤに流れる電流を安定させることができる。また、溶接ワイヤと給電点とを確実に接触させて、溶接ワイヤに流れる電流を安定させることができる。

前記第２開口部は、前記給電点に対し軸方向に相対する両側に互いに所定の間隔をあけて並んだ状態で複数形成されていてもよい。

この構成によれば、摩耗粉を確実に外部に排出することができる。

前記第２開口部は、前記押圧部の押圧方向に沿って開口するように前記給電点に対して円周方向の両側に前記チップ本体の周方向に並んだ状態で複数形成されていてもよい。

この構成によれば、摩耗粉を確実に外部に排出することができる。特に、給電点に対して円周方向の両側にチップ本体の周方向に並んだ状態で複数形成することで、給電点と略同じ高さに第２開口部を設けられ、摩耗粉をより確実に外部に排出することができる。

前記絶縁体は、所定の耐熱性を有しており、セラミック、樹脂、または紙素材のいずれかからなることがさらに好ましい。

この構成によれば、アーク溶接時の発熱による絶縁体の劣化を抑制できる。

前記溶接ワイヤに当接する前記押圧部の接点の形状が角形または平面形状であることがより好ましい。

この構成によれば、溶接ワイヤと給電点とを確実に接触させて、溶接ワイヤに流れる電流を安定させることができる。

前記溶接ワイヤのワイヤ径は、前記溶接ワイヤに当接する前記押圧部の接点の前記ワイヤ径方向の幅と同じか、または当該接点の前記ワイヤ径方向の幅よりも小さいことを特徴とする。

この構成によれば、押圧部が溶接ワイヤを確実に給電点に押圧することができる。

前記チップ本体と別体に、かつ前記チップ本体に対して着脱可能に設けられた給電部材をさらに備え、前記給電部材に前記給電点が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、給電部材に設けられた給電点から溶接ワイヤに確実に給電できるとともに、給電部材を交換することで、チップ本体の寿命を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、溶接ワイヤの押圧力の低下を抑制して、溶接用チップの寿命を向上させることができる。

図１Ａは、本発明の実施形態１に係る溶接用チップの側面図である。 図１Ｂは、溶接用チップの下面図である。 図１Ｃは、図１ＢのＩＣ－ＩＣ線での断面模式図である。 図１Ｄは、図１ＣのＩＤ－ＩＤ線での断面模式図である。 図１Ｅは、図１ＣのＩＥ－ＩＥ線での断面模式図である。 図２は、変形例１に係る溶接用チップの断面模式図である。 図３Ａは、変形例２に係る溶接用チップの側面図である。 図３Ｂは、変形例２に係る溶接用チップの下面図である。 図３Ｃは、図３ＢのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線での断面模式図である。 図３Ｄは、図３ＣのＩＩＩＤ－ＩＩＩＤ線での断面模式図である。 図４Ａは、本発明の実施形態２に係る溶接用チップの側面図である。 図４Ｂは、溶接用チップの下面図である。 図４Ｃは、図４ＢのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面模式図である。 図４Ｄは、図４ＣのＩＶＤ－ＩＶＤ線での断面模式図である。 図５Ａは、変形例３に係る溶接用チップの側面図である。 図５Ｂは、溶接用チップの下面図である。 図５Ｃは、図５ＢのＶＣ－ＶＣ線での断面模式図である。 図５Ｄは、図５ＣのＶＤ－ＶＤ線での断面模式図である。 図６は、本発明の実施形態３に係る溶接用チップの断面模式図である。 図７は、本発明の実施形態４に係る溶接用チップの断面模式図である。 図８は、従来の溶接用チップを示す断面模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
［溶接用チップの構造］
図１Ａは、本実施形態に係る溶接用チップの側面図を、図１Ｂは下面図をそれぞれ示す。また、図１Ｃは、図１ＢのＩＣ－ＩＣ線での断面模式図を、図１Ｄは、図１ＣのＩＤ－ＩＤ線での断面模式図を、図１Ｅは、図１ＣのＩＥ－ＩＥ線での断面模式図をそれぞれ示す。

図１Ａ～１Ｅに示すように、溶接用チップ１は、チップ本体１ａと板バネ（押圧部）４と開口部１１とを備えている。また、図１Ｃに示すように、溶接ワイヤ６の先端と後述する給電点との間の距離をＥｘと、給電点７とチップ本体１ａの先端面との間の距離をＥｘ１と、チップ本体１ａの先端面と溶接ワイヤ６の先端との間の距離をＥｘ３と呼称する。ここで、距離Ｅｘは溶接ワイヤ６の実際の突出し長に相当する。また、溶接ワイヤ６の先端はアーク溶接時の溶接点位置に相当する。また、図１Ｃから明らかなように、距離Ｅｘは、距離Ｅｘ１と距離Ｅｘ３との和に等しい。

なお、以降の説明において、ワイヤ挿通孔１０の延在方向をＺ方向、板バネ４が溶接ワイヤ６を押圧する方向と平行な方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向のいずれにも直交する方向をＹ方向と呼ぶことがある。また、ワイヤ挿通孔１０の入口側を「上側」と、ワイヤ挿通孔１０の出口側、すなわち、溶接用チップ１の先端側を「下側」とそれぞれ呼ぶことがある。

チップ本体１ａは、銅または銅とクロムの合金からなり、軸心に溶接ワイヤ６を挿通させるワイヤ挿通孔１０が形成されている。ワイヤ挿通孔１０は、溶接ワイヤ６の入口側である上端部から下側に進むにつれて径が小さくなる上側テーパ部１０ａと、上側テーパ部１０ａに連続して設けられるとともに、径が略一定であるストレート部１０ｂと、ストレート部１０ｂに連続して設けられるとともに、溶接ワイヤ６の出口側である下端部に進むにつれて径が大きくなる下側テーパ部１０ｃと、を有している。上側テーパ部１０ａを上記の形状とすることで、溶接ワイヤ６を容易にワイヤ挿通孔１０に案内することができる、また、下側テーパ部１０ｃを上記の形状とすることで、溶接ワイヤ６の出口付近で溶接ワイヤ６が溶着したとしても、容易にこれを引き離すことができる。

また、チップ本体１ａの上端部には、図示しないトーチの電極に溶接用チップ１を取付けるための取付け部８が設けられている。取付け部８にはネジ山９が形成されており、トーチの電極に溶接用チップ１を螺合させるようにしている。また、ワイヤ挿通孔１０の内面に位置する所定の点（以下、給電点７という）に溶接ワイヤ６が接触することで、チップ本体１ａを介してトーチの電極から溶接ワイヤ６に給電され、溶接ワイヤ６がジュール発熱するとともに溶接ワイヤ６と図示しない溶接対象物であるワークとの間にアークを発生させることができる。

また、チップ本体１ａの下側、つまり先端側の外周面には、開口部１１が形成されている。開口部１１は、板バネ４を収容する第１開口部１１ａと、溶接ワイヤ６を挟んで第１開口部１１ａと対向して、かつ第１開口部１１ａに連通して設けられた第２開口部１１ｂとで構成されている。第２開口部１１ｂは、アーク溶接中に溶接ワイヤ６と給電点７との間でスパークが発生したときに生じる金属飛沫や溶接ワイヤ６の送給時に板バネ４と擦れ合って生じる溶接ワイヤ６の摩耗粉等を溶接用チップ１の外部に排出するために設けられている。なお、これら金属飛沫や溶接ワイヤ６の摩耗粉を総称して、以降の説明において、「摩耗粉」と呼ぶことがある。また、「摩耗粉」には、溶接ワイヤ６のメッキ部分が擦れて生じる摩耗粉も含まれる。

図１Ｃに示すように、板バネ４の上側の端部はチップ本体１ａに保持されて固定され、溶接ワイヤ６に当接する第２折り曲げ部（接点）４ｂが第１開口部１１ａ内に配置されている。また、板バネ４の下側、つまりチップ本体１ａの先端側の端部は、第１開口部１１ａ内にあり、チップ本体１ａに接続されていない。つまり、チップ本体１ａの先端側に位置する板バネ４の端部は自由端となっている。また、図１Ｃ，１Ｄに示すように、第２開口部１１ｂは、給電点７の上下に互いに所定の間隔をあけて、つまり、給電点７に対し軸方向に相対する両側に互いに所定の間隔をあけて並んだ状態でチップ本体１ａの先端側外周面にそれぞれ形成されている。また、図１Ｅに示すように、第２開口部１１ｂの間に位置するチップ本体１ａは第１開口部１１ａを３方向から囲むように設けられている。また、溶接ワイヤ６のワイヤ径は、板バネ４の第２折り曲げ部４ｂのＹ方向の幅と同じか、または当該ワイヤ径よりも小さくなるように構成されている。このことにより、板バネ４が溶接ワイヤ６を確実に給電点７に押圧することができる。また、図１Ｄに示すように、チップ本体１ａに保持される部分の板バネ４のＹ方向の幅は、図１Ｅに示す第２折り曲げ部４ｂのＹ方向の幅よりも広くなるようにしているが、図１Ｄに示す板バネ４のＹ方向の幅を第２折り曲げ部４ｂのＹ方向の幅と同じになるようにしてもよい。

なお、図１Ｄに示すように、第２開口部１１ｂは、チップ本体１ａの先端側外周面に向けて一定の幅Ｗ１で延びて設けられているが、当該外周面に向けて幅が広くなるようにテーパ形状としてもよい。例えば、Ｒ形状や面取り形状になるようにしてもよい。

また、第２開口部１１ｂのＹ方向の幅は溶接ワイヤ６のワイヤ径よりも大きくなるようにするのが好ましい。例えば、本実施形態において、ワイヤ径がφ１．２ｍｍの場合に、第２開口部１１ｂのＺ方向の幅Ｈ１，Ｈ２を１ｍｍ～５ｍｍとし、Ｙ方向の幅Ｗ１を５ｍｍ～９．２ｍｍとしている。なお、第２開口部１１ｂの間に位置するチップ本体１ａ、つまり、給電点７が位置している部分のＺ方向の幅は、３～５ｍｍ程度にする。このように各寸法を設定することで、第２開口部１１ｂの間に位置するチップ本体１ａの幅が５ｍｍ以下でも溶接ワイヤ６に対して確実に給電できる。一方、当該幅を３ｍｍ以下にすると、この部分での熱容量が小さくなりすぎ、溶接を繰り返すことで早く消耗して溶接用チップ１の寿命を短くするおそれがある。ただし、上記の値は、溶接ワイヤ６に流れる電流量や溶接用チップ１の材質やサイズ等によって適宜変更されうる。

板バネ４は、鉄やステンレス等の金属材料からなる板状部材であり、チップ本体１ａに保持された部分から下側に延び、第１折り曲げ部４ａで溶接ワイヤ６に近づくように折り曲げられている。また、溶接ワイヤ６との当接部である第２折り曲げ部４ｂで溶接ワイヤ６から離れるように折り曲げられており、板バネ４の第１折り曲げ部４ａから下側の部分は、Ｌ字形状をなしている。板バネ４をこのように折り曲げることで、第２折り曲げ部４ｂが所定の押圧力で溶接ワイヤ６を給電点７に押圧する接点として構成されている。また、板バネ４を上記の材質からなる部材とすることで、アーク溶接時に発生する熱で板バネ４が変形するのを抑制でき、溶接ワイヤ６への押圧力を維持することができる。板バネ４がリン青銅等の銅合金であると、アーク溶接時に発生する熱で、板バネ４が変形し、溶接ワイヤ６への押圧力が弱まったり、板バネ４自体が摩耗しやすくなったりする場合がある。なお、板バネ４が押圧力を発揮するためには所定の厚みが必要であり、例えば、本実施形態では、板バネ４の厚みを０．２ｍｍ～０．５ｍｍ程度としている。ただし、特にこれに限定されず、押圧力の設定等により適宜変更されうる。

また、溶接ワイヤ６が上方向または下方向に送給されるとき、溶接ワイヤ６と第２折り曲げ部４ｂとの間で摩擦抵抗を生じる。この抵抗を低減するために、例えば、第２折り曲げ部４ｂの曲げ代を１ｍｍ～３ｍｍとし、曲げ角を９０°とする。なお、板バネ４がチップ本体１ａに接触しないようにするため、図１Ｃに示す、給電点７とチップ本体１ａの先端面との距離Ｅｘ１は２ｍｍ～５ｍｍ程度とするのが好ましい。ただし、この値は特に限定されるものではなく、上記の摩擦抵抗を低減できればよく、第２折り曲げ部４ｂが鋭利な端部にならないようにすればよい。例えば、曲げ角度を６０°から１２０°の間の任意の角度としてもよい。また、第２折り曲げ部４ｂの形状が円弧形状となるようにしてもよい。

また、板バネ４のチップ本体１ａに保持される部分には絶縁体５が装着されている。板バネ４と絶縁体５には、ボルト３を挿通するための開口４ｃ，５ａがそれぞれ形成されているが、後述するように板バネ４とボルト３との接触を避けるため、板バネ４に形成された開口４ｃはボルト３の径に対して所定のクリアランスを保つようにボルト３の径よりも大きく形成されている。一方、絶縁体５に形成された開口５ａは、板バネ４に形成された開口４ｃよりも径が小さく形成されている。当該開口５ａにおいて、ボルト３と絶縁体５が接触するようにしてもよい。

なお、絶縁体５は、セラミック、樹脂、または紙等からなるシート状の部材であり、所定の耐熱性を有している。例えば、２００℃以上の耐熱性を有する材料からなるのが好ましい。アーク溶接時に溶接用チップ１の温度は、先端側では４００℃近くになることもある。一方、板バネ４が保持される部分では、温度が２００℃程度で留まる。これは、溶接箇所へのトーチ移動や溶接対象物の交換時等のアーク溶接が行われていない期間にチップ本体１ａが冷却されるためである。よって、絶縁体５の耐熱性を上記の値程度としてもよい。なお、絶縁体５が所定の絶縁性を発揮するには所定の厚みが必要であり、例えば、本実施形態では、０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ程度としている。ただし、特にこれに限定されず、絶縁体５の材質や要求される絶縁耐圧等によって適宜変更されうる。

また、絶縁体５を板バネ４に装着することで、板バネ４とチップ本体１ａ及び溶接ワイヤ６との電気的絶縁をそれぞれ確保することができる。アーク溶接を繰り返すことで板バネ４が消耗する原因は大きく分けて２つあり、一つは、上述したように、溶接ワイヤ６が送給されることによる板バネ４の機械的な消耗である。他方は、給電時に溶接ワイヤ６と給電点７近傍との間で発生するアークによる消耗であり、後者が支配的である。よって、絶縁体５を板バネ４に装着することで、このアーク発生を防止することができる、また板バネ４に電流が流れて発熱することがない。これらのことにより、所定の押圧力を保持して溶接ワイヤ６を給電点７に押圧し、所望のアーク溶接を行うことができる。また、チップ本体１ａに形成されたワイヤ挿通孔１０の内面に位置する給電点７から溶接ワイヤ６に対して確実に給電することができる。また、絶縁体５を板バネ４に装着しているため、摩耗粉が板バネ４に直接付着することがなく、また、例えば、溶接電流による発熱等によって摩耗粉を介して板バネ４と溶接ワイヤ６とが互いに固着されることがない。このことにより、溶接ワイヤ６を所望の速度で送給できるとともに、溶接ワイヤ６を給電点７に押圧し、所望のアーク溶接を行うことができる。

チップ本体１ａの先端側には開口部１１に連通する凹部１ｂが形成されており、凹部１ｂの底面、この場合は、チップ本体１ａの内部に位置し、Ｚ方向と平行な面に絶縁体５が装着された板バネ４が配置され、その外側から開口を有する金属製のカバー２が装着されている。カバー２の開口と板バネ４の開口４ｃとに挿通された金属製のボルト３がチップ本体１ａに締結されて、板バネ４がチップ本体１ａに固定される。

また、図示しないが、溶接ワイヤ６はワイヤ巻取リールに巻かれており、ワイヤ送給モータにより回転駆動されるワイヤ送給ローラを通ってワイヤ巻取リールからワイヤ挿通孔１０に案内され、ワイヤ挿通孔１０を通してワークとの溶接点に供給されるようになっている。

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係る溶接用チップ１は、軸心にワイヤ挿通孔１０が形成されたチップ本体１ａと、溶接ワイヤ６をワイヤ挿通孔１０の内面に位置する給電点７に押圧する押圧部である板バネ４とを備えている。ワイヤ挿通孔１０に溶接ワイヤ６が挿通されるとともに、給電点７から溶接ワイヤ６に給電している。チップ本体１ａの先端側外周面には開口部１１が形成されており、開口部１１は、板バネ４を収容するための第１開口部１１ａと、第１開口部１１ａと連通し、溶接時に発生する摩耗粉を外部に排出するための第２開口部１１ｂと、を有している。また、板バネ４は、開口部１１の第１開口部１１ａに収容され、チップ本体１ａの先端側に位置する一端部が自由端である一方、この一端部と反対側に位置する他端部が、チップ本体１ａに固定されている。

溶接用チップ１をこのような構成とすることで、溶接ワイヤ６と給電点７とを確実に接触させて、溶接ワイヤ６に安定して給電することができる。また、溶接用チップ１の先端側外周面から摩耗粉が外部に排出されるようにすることで、摩耗粉が板バネ４に付着して板バネ４の接点やワイヤ挿通孔１０の内部等に蓄積するのを防止することができる。特に、第１開口部１１ａに収容された板バネ４の下端部、つまり、チップ本体１ａの先端側に位置する一端部がチップ本体１ａに固定されていない自由端であり、特許文献１に開示されたように、コンタクトチップ１０１と板バネ１１３の下端部との接続部分がないため、摩耗粉が自重によって第１開口部１１ａの下面に落下しても、板バネ４の動きが阻害されることがない。このことにより、板バネ４が溶接ワイヤ６を押圧する押圧力を維持でき、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。また、溶接ワイヤ６に安定して給電することができる。

また、第２開口部１１ｂがチップ本体１ａの先端側外周面に設けられているため、開口部１１はチップ本体１ａの先端部分によって、溶接時に発生するアークから遮蔽される。このことにより、高温雰囲気に板バネ４が直接曝されることがなく、板バネ４の熱的劣化を防止して、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。

また、押圧部を板バネ４とすることで、溶接ワイヤ６を確実に給電点７に押圧することができる。また、押圧部である板バネ４の設置コスト及び製造コストを低減できる。また、特許文献１に開示された従来の構成に対して、溶接ワイヤ６への給電状態を安定させることができる。このことにより、ワイヤ挿通孔１０の内面で凹凸が発生するのを抑制し、給電効率の低下によるバーンバックやスパッタの発生を抑制することができる。また、ワイヤ挿通孔１０の内面に凹凸が生じることで、溶接ワイヤ６の送給時の摩擦抵抗が増大し、所望のワイヤ供給量が得られずに溶接不良が発生することを抑制することができる。

なお、押圧部を他の構造、例えば、コイルバネと絶縁部材とからなる構造とし、コイルバネに付勢された絶縁部材が溶接ワイヤ６を給電点７に押圧するようにしてもよい。ただし、このような構造にすると、絶縁部材やカバー２をセラミック材料等にする必要が生じ、高価なものとなる。

また、溶接ワイヤ６のワイヤ径は、溶接ワイヤ６に当接する板バネ４の第２折り曲げ部（接点）４ｂのワイヤ径方向の幅、つまり、Ｙ方向の幅と同じか、または小さいのが好ましい。このことにより、板バネ４が溶接ワイヤ６を確実に給電点７に押圧することができる。

また、本実施形態によれば、溶接用チップ１の構造が複雑にならず、製造時の組立や加工を容易に行えるため、低コストの溶接用チップ１を提供することができる。

＜変形例１＞
図２は、本変形例に係る溶接用チップの断面模式図を示す。なお、図２に示す断面は、図１Ｃに示す断面に対応している。なお、本変形例において、実施形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、以降で説明する実施形態や変形例についても同様に、実施形態１と同様の箇所については、必要に応じて同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本変形例の構成と図１Ｃに示す実施形態１の構成とでは、溶接ワイヤ６との当接部である板バネ４の第２折り曲げ部４ｂの形状が異なり、具体的には、図１Ｃに示す構成で、第２折り曲げ部４ｂが９０°に曲げられた角形状であるのに対し、図２に示す構成では、第２折り曲げ部４ｂと第３折り曲げ部４ｄとの間の部分４ｅが角形の平面形状になっており、当該部分４ｅが板バネ４と溶接ワイヤ６との接点である点で異なる。

溶接ワイヤ６と当接する板バネ４の接点４ｅを図２に示す形状とすることで、板バネ４の消耗をさらに低減して、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。溶接ワイヤ６に加わる押圧力は板バネ４の剛性によって決まるため、曲げ角度や板バネ４の材質や厚み等が同じであれば、押圧力自体は大きく変化しない。一方で、溶接ワイヤ６との接触面積が大きくなるため、溶接ワイヤ６に加わる単位面積あたりの圧力は小さくなる。よって、溶接ワイヤ６の送給時に、溶接ワイヤ６と板バネ４との間に生じる摩擦力が低減して、板バネ４の消耗を低減することができる。また、板バネ４の接点４ｅがＺ方向に移動するのに伴って給電点７も移動するため、給電点７、ひいてはチップ本体１ａの消耗範囲が拡がる。このことにより、チップ本体１ａの局所的な消耗を低減して、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。なお、本変形例では、板バネ４の接点４ｅのＺ方向の長さを２ｍｍ～５ｍｍ程度としているが、特にこれに限定されず、適宜変更されうる。

なお、板バネ４の接点４ｅが溶接ワイヤ６に沿ってＺ方向に移動することで、溶接ワイヤ６に給電される出力電流も同時に変動する。ただし、この電流変動は、溶接ワイヤ６に流れる電流量全体（例えば、８０Ａ～３５０Ａ）から見れば大きいものではなく、アーク溶接に大きな影響を与えることはない。従来の構成においても、溶接用チップ１の消耗が進むと給電点７がワイヤ挿通孔１０内で上方に移動するが、この場合の電流量の変動に対して、本変形例における電流量の変動は５～２０Ａ程度と小さいものである。また、板バネ４の接点４ｅは平面形状であればよく、角形でなくてもよい。

＜変形例２＞
図３Ａは、本変形例に係る溶接用チップの側面図を、図３Ｂは、溶接用チップの下面図をそれぞれ示す。また、図３Ｃは、図３ＢのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線での断面模式図を、図３Ｄは、図３ＣのＩＩＩＤ－ＩＩＩＤ線での断面模式図をそれぞれ示す。

実施形態１に示す構成に対して、本変形例に示す構成では、第２開口部１１ｂが給電点７の下側、つまり、給電点７よりもチップ本体１ａの先端に近い側に１箇所設けられている点で異なる。また、本変形例における給電点７はワイヤ挿通孔１０の内面に位置し、第２開口部１１ｂの上面であって溶接ワイヤ６に当接している箇所である。

溶接用チップ１をこのような構成とすることによっても、溶接用チップ１の先端側外周面から摩耗粉が外部に排出されて、摩耗粉が板バネ４の接点（第２折り曲げ部）４ｂ等に付着、蓄積するのを防止することができる。このことにより、板バネ４が溶接ワイヤ６を押圧する押圧力を維持でき、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。また、溶接ワイヤ６に安定して給電することができる。特に、給電点７が、溶接ワイヤ６を挟んで、板バネ４の接点４ｂの反対側に位置しなくなるため、摩耗粉がワイヤ挿通孔１０内で滞留しにくくなり、確実に摩耗粉を溶接用チップ１の外部に排出することができる。

また、変形例１，２及び実施形態１に示す構成において、第２開口部１１ｂを給電点７よりもチップ本体１ａの先端に近い側に設けるようにすることで、下側に落下した摩耗粉を確実に外部に排出することができる。なお、以降に示す構成においても、第２開口部１１ｂを給電点７よりもチップ本体１ａの先端に近い側に設けるようにすることで、同様の効果を奏する。

なお、本変形例では、第２開口部１１ｂのＺ方向の幅Ｈ５を１ｍｍ～５ｍｍ程度とし、Ｙ方向の幅Ｗ１を溶接ワイヤ６のワイヤ径よりも大きく、具体的には、溶接ワイヤ６の外周からチップ本体１ａの径方向外側に１ｍｍ～２ｍｍ程度拡げた値としている。ただし、上記の値は、溶接ワイヤ６に流れる電流量や溶接用チップ１の材質やサイズ等によって適宜変更されうる。

（実施形態２）
図４Ａは、本実施形態に係る溶接用チップの側面図を、図４Ｂは、溶接用チップの下面図をそれぞれ示す。また、図４Ｃは、図４ＢのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面模式図を、図４Ｄは、図４ＣのＩＶＤ－ＩＶＤ線での断面模式図をそれぞれ示す。

本実施形態に示す構成と実施形態１に示す構成とでは、２箇所に設けられた第２開口部１１ｂの配置が異なる。具体的には、実施形態１に示す構成では、給電点７に対し軸方向に相対する両側に互いに所定の間隔をあけて並んだ状態で第２開口部１１ｂが複数形成されているのに対して、本実施形態に示す構成では、第２開口部１１ｂが、板バネ４の押圧方向と交差する方向、この場合はＹ方向に沿って開口するように給電点７に対し円周方向の両側にチップ本体１ａの周方向に並んだ状態で複数形成されている点で異なる。

図４Ｃ，４Ｄに示すように、本実施形態において、第２開口部１１ｂは給電点７を挟んでＹ方向に延びて形成されており、第２開口部１１ｂのＺ方向の幅Ｈ３を給電点７の上下に１ｍｍ～５ｍｍとしている。また、チップ本体１ａの給電点７が位置する部分のＹ方向の幅をＷ２とし、その両側に位置する第２開口部１１ｂのＹ方向の幅をそれぞれＷ３とするとき、給電点７と溶接ワイヤ６とを確実に接触させるために、幅Ｗ２を溶接ワイヤ６のワイヤ径よりも大きく、具体的には、溶接ワイヤ６の外周からチップ本体１ａの径方向外側に０．５ｍｍ～２ｍｍ程度拡げた値とするのが好ましい。幅Ｗ２として、溶接ワイヤ６の外周からチップ本体１ａの径方向外側に０．５ｍｍ程度拡げた値であれば、溶接ワイヤ６と給電点７との接触面積を確保できる。幅Ｗ２がさらに広がると、給電点７での熱容量が確保され、チップ本体１ａの消耗を緩和することができる。また、幅Ｗ３は、幅Ｗ２に対してＹ方向の両側にそれぞれ０．５ｍｍ～２ｍｍ程度確保するようにするのが好ましい。例えば、溶接ワイヤ６のワイヤ径がφ１．２ｍｍの場合に、第２開口部１１ｂのＺ方向の幅Ｈ３は２ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、幅Ｗ３は幅Ｗ２のＹ方向の両側にそれぞれ０．５ｍｍ～２ｍｍ程度確保するようにしている。また、Ｘ方向の幅Ｌ１を４ｍｍ～６ｍｍとしている。ただし、上記の値は、溶接ワイヤ６に流れる電流量や溶接用チップ１の材質やサイズ等によって適宜変更されうる。

第２開口部１１ｂを上記の形状とすることで、溶接時に発生する摩耗粉を溶接用チップ１の外部に排出して、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。特に、第２開口部１１ｂが、Ｙ方向に沿って開口するように給電点７に対し円周方向の両側にチップ本体１ａの周方向に並んだ状態で複数形成されていることで、給電点７近傍でのスパッタによる金属飛沫を確実に溶接用チップ１の外部に排出することができる。また、第２開口部１１ｂは、給電点７よりもチップ本体１ａの先端に近い側にも形成されているため、下側に落下した摩耗粉を確実に外部に排出することができる。

なお、第２開口部１１ｂは、チップ本体１ａの先端側外周面に向けて一定の幅Ｌ１で延びて形成されているが、実施形態１と同様に、当該外周面に向けて幅が広くなるようにテーパ形状としてもよい。例えば、Ｒ形状や面取り形状になるようにしてもよい。

＜変形例３＞
図５Ａは、本変形例に係る溶接用チップの側面図を、図５Ｂは、溶接用チップの下面図をそれぞれ示す。また、図５Ｃは、図５ＢのＶＣ－ＶＣ線での断面模式図を、図５Ｄは、図５ＣのＶＤ－ＶＤ線での断面模式図をそれぞれ示す。

本変形例に示す構成と実施形態２に示す構成とでは、２箇所に形成された第２開口部１１ｂの配置が異なる。具体的には、実施形態２に示す構成では、第２開口部１１ｂが、板バネ４の押圧方向と交差する方向であるＹ方向に沿って開口するように給電点７に対し円周方向の両側にチップ本体１ａの周方向に並んだ状態で複数形成されているのに対して、本変形例に示す構成では、第２開口部１１ｂが、板バネ４の押圧方向であるＸ方向に沿って開口するように給電点７に対し円周方向の両側にチップ本体１ａの周方向に並んだ状態で複数形成されている点で異なる。また、第２開口部１１ｂのＺ方向の幅Ｈ３、チップ本体１ａの給電点が位置する部分の幅Ｗ２は、実施形態２に示したのと同じ値である。第２開口部１１ｂのＹ方向の幅Ｗ４は、実施形態２に示す幅Ｗ３と同じ値である。ただし、上記の値は、溶接ワイヤ６に流れる電流量や溶接用チップ１の材質やサイズ等によって適宜変更されうる。

溶接用チップ１をこのような構成とすることによっても、溶接用チップ１の先端側外周面から摩耗粉が外部に排出されて、摩耗粉が板バネ４の接点等に付着したり、ワイヤ挿通孔１０内に蓄積したりするのを防止することができる。このことにより、板バネ４が溶接ワイヤ６を押圧する押圧力を維持でき、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。また、溶接ワイヤ６に安定して給電することができる。

（実施形態３）
図６は、本実施形態に係る溶接用チップの断面模式図を示す。なお、図６に示す断面は、図１Ｃに示す断面に対応している。

実施形態１に示す構成と本実施形態に示す構成とでは、給電点７とチップ本体１ａの先端面との間の距離が異なっており、実施形態１に示す距離Ｅｘ１よりも、本実施形態における当該距離Ｅｘ２のほうが長くなるようにしている。

例えば、実施形態１では、距離Ｅｘ１を２ｍｍ～５ｍｍ程度としていたが、本実施形態での距離Ｅｘ２は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としている。例えば、溶接ワイヤ６のワイヤ径をΦ１．２ｍｍ、距離Ｅｘ３を１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とした場合、距離Ｅｘ２を１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とし、距離Ｅｘを２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることが好ましい。実際のワイヤ突出し長である距離Ｅｘが２０ｍｍより短くなるとジュール発熱量が小さくなり、所望の溶接を行えないおそれがある。一方、距離Ｅｘが２５ｍｍより長いとジュール発熱量が大きくなりすぎ、溶接ワイヤ６が過剰に溶融して、アークが不安定となる。

また、溶接ワイヤ６のワイヤ径をΦ１．４ｍｍ、距離Ｅｘ３を１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とした場合、距離Ｅｘ２を１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下とし、距離Ｅｘを２５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。実際のワイヤ突出し長である距離Ｅｘが２５ｍｍより短くなるとジュール発熱量が小さくなり、所望の溶接を行えないおそれがある。一方、距離Ｅｘが３０ｍｍより長いとジュール発熱量が大きくなりすぎ、溶接ワイヤ６が過剰に溶融して、アークが不安定となる。

このように、距離Ｅｘ２を長く取ることで、溶接ワイヤ６の実際の突出し長である距離Ｅｘを長く取ることができる。例えば、距離Ｅｘ２を、溶接ワイヤ６のワイヤ径が増大するほど長くなるように設定する一方、溶接時に発生するアークが安定するように距離Ｅｘ２の上限が設定されることで、突出し長である距離Ｅｘを適切な値とすることができる。このことにより、溶接ワイヤ６で発生するジュール熱を所定の範囲に収めることができ、溶接時に発生するアークを安定させて、所望の溶接を行うことができる。また、溶接ワイヤ６での発熱量が増加することにより、例えば、同じ電流を溶接ワイヤ６に流したときにワイヤ送給速度を高めることができ、溶接速度の向上によるサイクルタイム短縮や溶融金属量の増加による溶接品質向上につなげることができる。

ただし、距離Ｅｘ２は、この範囲に特に限定されず、溶接ワイヤ６のワイヤ径やチップ本体１ａの先端面と溶接点との間の距離等によって適宜変更されうる。

（実施形態４）
図７は、本実施形態に係る溶接用チップの断面模式図を示す。なお、図７に示す断面は、図１Ｃに示す断面に対応している。

実施形態１に示す構成と、本実施形態に示す構成とでは、溶接ワイヤ６を挟んで板バネ４と反対側に、つまり、給電点７と同じ側に、チップ本体１ａと別体に形成された給電部材１２を設けた点にある。

給電部材１２は、内面にＺ方向に延びる凹部（図示せず）を有する導電性部材であり、チップ本体１ａの内側に形成された切り欠き部１ｃに着脱可能に嵌め込まれるとともに、金属製のボルト３によってチップ本体１ａに締結固定されている。また、当該凹部が、ワイヤ挿通孔１０の一部、具体的にはストレート部１０ｂの一部を構成している。さらに、給電部材１２には第２開口部１１ｂと連通する開口１２ａが給電点７に対し軸方向に相対する両側に互いに所定の間隔をあけて並んだ状態でそれぞれ形成されている。

本実施形態に示すように、チップ本体１ａと別体に、かつチップ本体１ａに対して着脱可能に給電部材１２を設けることで、給電部材１２と溶接ワイヤ６との接触部分のうち、板バネ４に押圧された部分が給電点７となり、溶接ワイヤ６に給電することができる。つまり、給電部材１２に給電点７が設けられていることにより、チップ本体１ａが消耗するのを防止できる。また、給電部材１２を容易に交換できるため、チップ本体１ａの交換時期を延ばすことができる。これらのことにより、溶接用チップ１の寿命を向上させることができる。また、給電部材１２を耐摩耗性に優れた材料、例えば、モリブデンやタングステン等とすることで、溶接用チップ１の寿命をさらに向上させることができる。また、給電部材１２自体はサイズが小さいため、溶接用チップ１のコスト上昇を抑制することができる。

なお、本実施形態に示す給電部材１２は、変形例１～３を含む実施形態１～３に示す構成に適用することができ、その場合も、本実施形態と同様の効果を奏する。また、これに限らず、上記の各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

本発明の溶接用チップは、溶接時に発生する摩耗粉を外部に排出して寿命を向上させることができるため、ロボット等の自動溶接システムに用いられる溶接用チップとして特に有用である。

１ 溶接用チップ
１ａ チップ本体
２ カバー
３ ボルト
４ 板バネ（押圧部）
４ａ 第１折り曲げ部
４ｂ 第２折り曲げ部（接点）
４ｃ 開口
４ｄ 第３折り曲げ部
４ｅ 溶接ワイヤ６との当接部（接点）
５ 絶縁体
６ 溶接ワイヤ
７ 給電点
８ 取付け部
９ ネジ山
１０ ワイヤ挿通孔
１１ 開口部
１１ａ 第１開口部
１１ｂ 第２開口部
１２ 給電部材
１０１ コンタクトチップ
１０２ 取付け部
１０３ 溶接側先端部
１０４ ネジ山
１０５ 溶接ワイヤ
１０６ ワイヤ挿通孔
１０９ ワイヤ巻取りリール
１１０ ワイヤ送給モータ
１１１ ワイヤ送給ローラ
１１２ 開口部
１１３ 板バネ
１１７ 中央突出部

Claims (7)

1. 内周面に給電点を有するワイヤ挿通孔が軸心に設けられ、該ワイヤ挿通孔に挿通され、上方向または下方向に送給される溶接ワイヤに前記給電点から給電する溶接用チップであって、
   前記ワイヤ挿通孔が形成されたチップ本体と、
   前記溶接ワイヤを前記給電点に当接させるように押圧する押圧部と、を備え、
   前記チップ本体の先端側外周面に開口部が形成され、
   前記押圧部は、前記開口部に収容され、前記チップ本体の先端側に位置する一端部が自由端である一方、前記一端部と反対側に位置する他端部が、前記チップ本体に固定されており、
   前記開口部は、前記押圧部を収容するための第１開口部と、
   前記第１開口部と連通し、溶接時に前記給電点で発生する摩耗粉を外部に排出するための第２開口部と、を有し、
   前記押圧部は板バネであり、前記第１開口部の内部において前記他端部から前記チップ本体の先端側へ延びて、第１折り曲げ部で前記溶接ワイヤに近づくように折り曲げられ、第２折り曲げ部で前記溶接ワイヤから離れるように折り曲げられており、
   前記第２折り曲げ部が所定の押圧力で前記溶接ワイヤを前記給電点に押圧する接点として構成されており、
   前記他端部と前記チップ本体との間に、前記押圧部と前記チップ本体を電気的に絶縁する絶縁体が設けられていることを特徴とする溶接用チップ。
2. 請求項１に記載の溶接用チップにおいて、
   前記第２開口部は、前記給電点に対し軸方向に相対する両側に互いに所定の間隔をあけて並んだ状態で複数形成されていることを特徴とする溶接用チップ。
3. 請求項１に記載の溶接用チップにおいて、
   前記第２開口部は、前記押圧部の押圧方向に沿って開口するように前記給電点に対し円周方向の両側に前記チップ本体の周方向に並んだ状態で複数形成されていることを特徴とする溶接用チップ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶接用チップにおいて、
   前記絶縁体は、所定の耐熱性を有しており、セラミック、樹脂、または紙素材のいずれかからなることを特徴とする溶接用チップ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶接用チップにおいて、
   前記溶接ワイヤに当接する前記押圧部の接点の形状が角形または平面形状であることを特徴とする溶接用チップ。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶接用チップにおいて、
   前記溶接ワイヤのワイヤ径は、前記溶接ワイヤに当接する前記押圧部の接点のワイヤ径方向の幅と同じか、または当該接点の前記ワイヤ径方向の幅よりも小さいことを特徴とする溶接用チップ。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の溶接用チップにおいて、
   前記チップ本体と別体に、かつ前記チップ本体に対して着脱可能に設けられた給電部材をさらに備え、
   前記給電部材に前記給電点が設けられていることを特徴とする溶接用チップ。

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