JPH05237662A - 溶接トーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の交換を簡単な操作で容易に行える溶接
トーチを提供すること。 【構成】 ケース内のトーチ本体１にアーク電極６を保
持させたアーク溶接トーチにおいて、アーク電極６はト
ーチ本体１の軸方向に沿って設けられた電極支持孔１ａ
に挿入され、トーチ本体１の半径方向に沿って設けられ
たボールプランジャー９により押圧支持される溶接トー
チ。アーク電極６はボールプランジャー９の押圧力によ
りトーチ本体１内の支持孔１ａ内に支持されているの
で、その着脱は電極６の先端部を押し込む、または引き
抜くことにより簡単に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶接トーチに係り、特に
電極交換の容易な溶接トーチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＩＧアーク溶接法またはホットワイヤ
ＴＩＧアーク溶接法は不活性ガスを供給しながら、非消
耗性タングステン電極と母材との間にアークを発生さ
せ、フィラワイヤを供給する溶接法であり、アークの安
定性がよく、またシールドガスとして不活性ガスを用い
るため、スパッタのない高品質な溶接が行えることから
広く普及している溶接方法である。

【０００３】従来のＴＩＧアーク溶接トーチの一種にフ
ィラワイヤの挿入方向に無関係に溶接方向を選択でき、
狭隘部での施行が可能な溶接トーチとして図９に示すよ
うなＴＩＧ溶接トーチが開発されている。このＴＩＧ溶
接トーチはタングステン電極５０が突出するセラミック
ノズル５１内にフィラワイヤガイド５２を設けて、フィ
ラワイヤ５３をアーク５４直下に送給する形式のタング
ステン電極５０とフィラワイヤ５３一体型のものであ
り、図９に示すようにセラミックノズル５１は中空のト
ーチ本体５５の先端外側に取り付てあり、また、トーチ
本体５５に取り付けた給電ボディ５６にタングステン電
極５０とフィラワイヤ絶縁ガイド５７が外部より交換可
能な機構で取り付けられている。

【０００４】また、アルゴンガスをトーチ本体５５の内
部に加工した穴５５ａより流し、ガス通路５５ｂを介し
てセラミックノズル５１の先端より吹き出させ、タング
ステン電極５０の先端部を不活性ガスの雰囲気にする。
フィラワイヤ５３は溶接トーチの基部側のワイヤ送給モ
ータ５９と駆動側ワイヤ送給ローラ６０および従動側ワ
イヤ送給ローラ（図示しない。）で構成されるワイヤ送
給機構により、フィラワイヤガイド５２、フィラワイヤ
給電チップ６１（ホットワイヤ方式の場合に使用され
る。）、フィラワイヤ絶縁ガイド５７を通って、タング
ステン電極５０直下の母材６２の溶接部に供給される。
図９のＩ−Ｉ線切断図である図１０に示すように、給電
ボディ５６内でタングステン電極５０は止めネジ５６ａ
により、また、フィラワイヤ絶縁ガイド５７は止めネジ
５６ｂにより固定される。

【０００５】また、図１１に示す溶接トーチがＴＩＧ自
動溶接装置に搭載されている。図１１の溶接トーチはセ
ラミックノズル７０内部の基部側の約半分の位置にコレ
ットボデイ７１をネジ止めし、このコレットボデイ７１
内にタングステン電極７２を差し込んだコレット７３を
挿入する。そして、溶接トーチ基部のコレット押えネジ
７５を手動で締めることにより、コレット７３の先端部
を閉じ、電極７２を溶接トーチへ固定していた。また前
記コレット押えネジ７５に代えて図示していないがコレ
ット７３を上下動させるためのエアシリンダ機構により
コレット７３の先端部を閉じ、電極７２を溶接トーチへ
固定することもできる。

【０００６】なお、不活性ガスはトーチボディカバー７
６、トーチボディ７７の図示していない貫通孔を介して
コレットボディ７１とコレット７３間に導入され、コレ
ットボディ７１の貫通孔７１ａからセラミックノズル７
０を経て、母材（図示せず）の溶接部に吹き出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記図９の溶接トーチ
の場合はタングステン電極５０の交換には、セラミック
ノズル５１を取り外し、止めネジ５６ａを緩める作業が
必要であった。また、図１１に示す溶接トーチではタン
グステン電極７２の着脱のためにはコレット７３の開閉
を行う必要があり、コレット押えネジ７５によりコレッ
ト７３を緩めてタングステン電極７２を引き抜く必要が
あった。また、タングステン電極７２の交換の自動化の
ために、コレット押えネジ７５の代わりにエアシリンダ
でコレット７３を上下させるトーチも考案されている
が、エアシリンダを取り付けるためにトーチが大きく、
重くなり、また、エア源およびその制御装置が必要であ
るなどの欠点があった。そこで本発明は、電極の交換を
簡単な操作で容易に行える溶接トーチを提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために次の基本的構成を採用する。すなわち、ケ
ース内のトーチ本体にアーク電極を保持させたアーク溶
接トーチにおいて、アーク電極はトーチ本体の軸方向に
沿って設けられた電極支持孔に挿入され、トーチ本体の
半径方向に沿って設けられたボールプランジャーにより
押圧支持される溶接トーチである。

【０００９】

【作用】アーク電極はボールプランジャーの押圧力によ
りトーチ本体内の支持孔内に支持されているので、その
着脱は電極の先端部を押し込む、または引き抜くことに
より簡単に行うことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面と共に説明する。 実施例１ 図１は本実施例の溶接トーチの断面図であり、図２は溶
接トーチ基部から見た側面図である。図１は図２のＩ−
Ｉ線断面図である。図１に示すように、トーチ本体１は
トーチケース２内に挿着され、トーチ本体１の先端部外
側にはアルミナノズル３が取り付けられている。トーチ
本体１はトーチケース２の基部側から挿入され、トーチ
本体１の基部がトーチケース２の内周の大径部と小径部
の境界部分の段部２ａに係止される。このとき、トーチ
本体１はトーチケース２内で回り止め５により固定され
る。またトーチケース２から突出した部分のトーチ本体
１はアルミナノズル３でカバーされる。アルミナノズル
３はトーチ本体１の図１のＣ−Ｃ線切断面付近に設けら
れたネジ部分３ａでトーチ本体１にネジ止される。ま
た、該アルミナノズル３からその一部が突き出すように
タングステン電極（以下、単に電極と言う。）６とフィ
ラワイヤノズル１０がトーチ本体１内に取り付けられて
いる。約５〜８ｃｍの長さの電極６はトーチ本体１の中
心軸線上の電極挿入孔１ａに挿脱可能に取り付けられて
いる。電極６のトーチ本体１への着脱はトーチ本体１の
先端部付近の一横断面方向に設けられた貫通孔１ｂ内に
セットされるボールプランジャー９の押圧力によりトー
チ本体１内に支持固定される。また、この電極６に隣接
してセラミック製のフィラワイヤノズル１０がトーチ本
体１のフィラワイヤノズル挿入孔１ｇ内に割りスペーサ
１１を介して支持固定される。フィラワイヤ７はその軸
線の延長線が電極６の中心軸線延長線上のアーク溶接点
近傍で交差するようにフィラワイヤノズル１０内でガイ
ドされる。

【００１１】また、ガイドチューブ１３の一端にネジ込
まれたフィラワイヤノズル１０の基部側の端部は、トー
チ本体１内のフィラワイヤ給電チップ１２部分に接続さ
れている。また、ガイドチューブ１３の他端は溶接トー
チの基部側のフィラワイヤガイド１５に接続されてい
る。フィラワイヤ７は図示しないフィラワイヤ供給部か
らフィラワイヤガイド１５を経て溶接トーチ内に順次供
給される。フィラワイヤガイド１５はコネクタブロック
カバー１６に内挿されており、図示しない止めネジでネ
ジ止めされている。コネクタブロック１４およびコネク
タブロックカバー１６の端部はナット１７によりトーチ
ケース２の端部と当接して支持される。

【００１２】ここで、フィラワイヤガイド１５は溶接ト
ーチの横断面の中央部、すなわち溶接トーチの中心軸線
上に設けてあるので、溶接トーチのフィラワイヤガイド
１５側近傍にワイヤ送給装置（図示せず。）を取り付け
たときに、ワイヤ送給装置のワイヤ出口ガイドの中心軸
とフィラワイヤガイド１５の中心軸が一致する。このた
め、溶接トーチを溶接ロボット（図示せず。）に支持さ
れたホルダ（図示せず。）に取り付けるときに、フィラ
ワイヤ７の母材への送給方向をワーク形状に合わせるよ
うに溶接トーチを回して最適な位置にセットできる。

【００１３】また、コネクタブロックカバー１６にはア
ルゴンガス導入用ミニチュア管継手１９から導入アルゴ
ンガスのガス流路１６ａが形成されていてトーチケース
２の内周部とトーチ本体１の外周部との間のアルゴンガ
ス通路２０に、このガス流路１６ａが連通している。

【００１４】コネクタブロック１４内にはトーチ本体１
内の水冷路１ｃ、１ｄ（図３、図４参照）へ水を給排す
るための水冷路１６ｃ、１６ｄ（１６ｄは図示せず。）
も形成され、この水路１６ｃ、１６ｄとトーチ本体１内
の水冷路１ｃ、１ｄはウォータパイプ２１ａ、２１ｂ
（図４参照）でそれぞれ接続されており、コネクタブロ
ック１４には水導入管２９と水排出用ミニチュア管継手
３０（図２）が取り付けられている。これらの水冷路は
水導入路１ｃ、１６ｃ、２１ａ、２９と水排出路１ｄ、
１６ｄ、２１ｂ、３０とからなり、二本の水冷路１ｃ、
１ｄはトーチ本体１の先端部で接続している。この水冷
路内を流れる水により、トーチ本体１を介して電極６が
冷却される。電極６はトーチ本体１内に内挿されている
ので、電極６とトーチ本体１との接触面積が大きくと
れ、電極６の冷却が十分行え、電極６の寿命が長くなる
メリットもある。

【００１５】ここで、トーチ本体１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ
線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線、Ｇ−Ｇ
線での各切断面形状を図３〜図４に示す。すなわち、Ａ
−Ａ線切断面（図３（ａ））ではアルミナノズル３の内
部の中心軸部に電極６が位置しており、この電極６に隣
接して、フィラワイヤノズル１０が設けられている。フ
ィラワイヤノズル１０は、その中心部にフィラワイヤ７
を遊びを持って挿脱自在に支持している。なお、図３
（ａ）のアルミナノズル３内の空間部はアルゴンガス通
路２０となる。また、Ｂ−Ｂ線切断面（図３（ｂ））で
はアルミナノズル３内には、これと同心円状に電極６を
その中心軸部に支持するトーチ本体１があるが、フィラ
ワイヤノズル１０はトーチ本体１に割りスペーサ１１を
介して固定されていることが分かる。また、アルミナノ
ズル３内周部とトーチ本体１外周部との間には環状のア
ルゴンガス通路２０が形成されている。また、Ｃ−Ｃ線
切断面（図３（ｃ））ではアルミナノズル３内には、こ
れと同心円状に電極６をその中心軸部に支持するトーチ
本体１およびこれに隣接する割りスペーサ１１とフィラ
ワイヤノズル１０があるが、また、電極固定用のバネ式
のボールプランジャー９がトーチ本体１の半径方向のト
ーチ本体１の貫通孔１ｂ内に設けられている。ここで、
電極６のトーチ本体１への着脱をするボールプランジャ
ー９の詳細図を図５に示す。ボールプランジャー本体２
３内にはその軸方向に設けられた盲穴２３ａ内に圧縮バ
ネ２５が取り付けられていて、このバネ２５の先端部に
は盲穴２３ａの出口に一部突出するように保持されたボ
ール２６が圧縮バネ２５で押圧されている。そのためト
ーチ本体１の中心軸部に差し込まれた電極６はボール２
６で押圧され、支持固定される。しかし、この電極６を
強く引くとトーチ本体１から容易に引き抜くことができ
る。

【００１６】このバネ式のボールプランジャー９により
電極６は溶接トーチ先端部からの引き出し、押し込み操
作だけで簡単に挿入、脱着できる。また、アルミナノズ
ル３の内周部とトーチ本体１の外周部は、このＣ−Ｃ線
切断面（図３（ｃ））ではネジにより密着状に接してい
るが、トーチ本体１の外周部の周方向にはほぼ均等間隔
でアルゴンガス通路２０となる溝１ｅが形成されてい
る。したがって、この部分において、溶接トーチの半径
方向の寸法が増大することを最大限抑え、しかもアルゴ
ンガス通路２０を確保し、さらにアルゴンガスをトーチ
本体１の周囲から均等に吹き出すことができる。また、
Ｄ−Ｄ線切断面（図３（ｄ））ではアルミナノズル３内
でのトーチ本体１は断面半月形状をしている。そして、
電極６はトーチ本体１の平面部の溝１ｆ内に配置されて
いる。また、アルミナノズル３内の空間部はフィラワイ
ヤ７の給電チップ１２部分を除き、アルゴンガス通路２
０となる。なお、給電チップ１２はフィラワイヤ加熱用
の電流を銅製のフィラワイヤガイド１５（図１）からガ
イドチューブ１３を介してフィラワイヤ７へ供給するた
めのものである。

【００１７】また、Ｅ−Ｅ線切断面（図４（ａ））では
トーチケース２内の図面の下半分に断面半月状のトーチ
本体１があり、図面上半分の空間部２０（アルゴンガス
通路用）には内部にフィラワイヤ７（図示せず。）を持
つガイドチューブ１３が位置している。また、Ｆ−Ｆ線
切断面（図４（ｂ））ではトーチケース２の内周部はト
ーチ本体１の基部の外周部と密着して接しており、両者
は回り止め５で固定されている。また、このトーチ本体
１内部には水冷路１ｃ、１ｄの端部があり、コネクタブ
ロックカバー１６側の水冷路１６ｃ（図１）、１６ｄ
（図示せず）とウォータパイプ２１ａ、２１ｂ（図４
（ｃ））を介してそれぞれ接続している。またトーチ本
体１内にはアルゴンガス通路用の空間部２０があり、こ
の空間部２０内にはフィラワイヤ７のガイドチューブ１
３が位置している。また、Ｇ−Ｇ線切断面（図４
（ｃ））ではトーチケース２内にはフィラワイヤ７を持
つガイドチューブ１３とウォータパイプ２１ａ、２１ｂ
があるだけで、トーチケース２内の空間部２０はアルゴ
ンガスの通路となっている。

【００１８】実施例２ 図６（ａ）は本発明を適用した汎用溶接トーチの断面図
である。図６（ｂ）は溶接トーチ基部から見た側面図で
ある。図６（ａ）に示すように、トーチ本体３１はトー
チケース３２内に挿着され、トーチ本体３１の先端部外
側にはアルミナノズル３３が取り付けられている。トー
チ本体３１はトーチケース３２の基部側から挿入され、
トーチ本体３１基部側の環状部がトーチケース３２内周
の大径部と小径部の境界部分の段部３２ａに係止され
る。またトーチケース３２から突出した部分のトーチ本
体３１はアルミナノズル３３でカバーされる。アルミナ
ノズル３３はトーチ本体３１に固定された金網保持具３
５にネジ止され、トーチ本体３１はトーチケース３２に
固定される。また、金網保持具３５には後述するアルゴ
ンガスを層流とするための金網３６が設けられている。
また、アルミナノズル３３からその一部が突き出すよう
にタングステン電極３７がトーチ本体３１内に取り付け
られている。約５〜１５ｃｍの長さの電極３７はトーチ
本体３１の中心軸線上の貫通孔３１ａに挿脱可能に取り
付けられている。電極３７のトーチ本体３１への着脱は
トーチ本体３１の先端部付近の一横断面方向に設けられ
た貫通孔３１ｂ内にセットされるボールプランジャー３
９の押圧力によりトーチ本体３１内に支持固定される。

【００１９】また、トーチ本体３１の軸方向にはアルゴ
ンガス導入用のガス通路３１ｃが形成されている。この
アルゴンガス通路３１ｃは図６のＡ−Ａ線切断面（図
７）で半径方向に曲がりトーチケース３２内周部とトー
チ本体３１外周部との間のアルゴンガス通路４０に連絡
する。このアルゴンガス通路４０は図６のＢ−Ｂ’線切
断図（図８）に示すようにトーチ本体３１の外周部に設
けられた溝３１ｄでできたアルゴンガス通路４０に連通
している。そして金網保持具３５の貫通孔３５ａを通り
金網３６で層流化され、母材（図示せず）の溶接部をシ
ールドする。また、トーチ本体３１内には水導入路３１
ｅと水排出路３１ｆ（図示せず。）とからなる水冷路が
形成されている。この二本の水冷路３１ｅ、３１ｆはト
ーチ本体３１の先端部で接続している。そのため、水導
入管４１（図６（ｂ））から供給された水は、トーチ本
体３１内の水冷路３１ｅを通り、図６（ｂ）に示す水排
出管４２から排出される。この水冷路内３１ｅ、３１ｆ
を流れる水により、トーチ本体３１を介して電極３７が
冷却される。このとき、電極３７はトーチ本体３１内に
内挿されているので、電極３７とトーチ本体３１との接
触面積が大きく、電極３７の冷却が十分行える。電極３
７は本実施例では直径３．２ｍｍのものを用いている。

【００２０】ここで、電極３７のトーチ本体３１への着
脱をするボールプランジャー３９の詳細図を図５に示し
たものと同一のものであり、トーチ本体３１の中心軸に
沿う貫通孔３１ａに差し込まれた電極３７はボール２６
で押圧され、支持固定される。しかし、この電極３７を
強く引くとトーチ本体３１から容易に引き抜くことがで
きることは実施例１と同様である。

【００２１】

【発明の効果】本発明の溶接トーチのタングステン電極
はトーチ本体内にボールプランジャーを介して支持され
ているので、エアシリンダを取り付けたトーチに比べて
電極の着脱機構が簡単となり、トーチ全体を小型化・軽
量化することができる。また、電極の着脱が非常に簡単
に行えるため、自動溶接機、ロボット溶接機に適用し
て、電極の交換を自動化することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の溶接トーチの縦断面図で
ある。

【図２】 本発明の実施例１の溶接トーチの側面図であ
る。

【図３】 図１の溶接トーチの横断面図である。

【図４】 図１の溶接トーチの横断面図である。

【図５】 本発明の実施例の溶接トーチに用いるボール
プランジャーの縦断面図である。

【図６】 本発明の実施例２の溶接トーチの縦断面図で
ある。

【図７】 図６の溶接トーチの横断面図である。

【図８】 図６の溶接トーチの横断面図である。

【図９】 従来技術の電極とフィラワイヤ一体型ＴＩＧ
溶接トーチの縦断面図である。

【図１０】 図９のＩ−Ｉ線断面図である。

【図１１】 従来技術の汎用溶接トーチの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１、３１…トーチ本体、 ２、３２…トーチケース、
３、３３…アルミナノズル、 ６、３７…タングステン
電極、７…フィラワイヤ、 ９、３９…ボールプランジ
ャー、１０…フィラワイヤノズル、 １２…フィラワイ
ヤ給電チップ、１５…フィラワイヤガイド、 ２０、４
０…アルゴンガス通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内のトーチ本体にアーク電極を保
   持させたアーク溶接トーチにおいて、アーク電極はトー
   チ本体の軸方向に沿って設けられた電極支持孔に挿入さ
   れ、トーチ本体の半径方向に沿って設けられたボールプ
   ランジャーにより押圧支持されることを特徴とする溶接
   トーチ。