JPH0596376A - ガスシールドアーク溶接用コンタクトチツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】線癖に影響されないで溶接ワイヤを一定方向に
送り出すことができ、かつ安定して給電することがで
き、容易にかつ安価に提供することのできるガスシール
ドアーク溶接用コンタクトチップを提供する。 【構成】コンタクトチップ１は、曲げ加工された良導体
の丸棒状の部材からなり、その先端部から基端部にかけ
て、溶接ワイヤが挿通されるスルーホール２が設けら
れ、基端部には溶接ワイヤをスルーホール２に案内する
テーパー部３が設けられると共に、トーチ本体に接続さ
れるねじ部４および弾性部５が設けられる。曲げ加工に
よるチップの湾曲度は、溶接用ワイヤとしてスルーホー
ルの直径よりも０．０５〜０．５０ｍｍ小さい直径のワ
イヤが用いられたとき、溶接用ワイヤの引出し抵抗が、
１００〜８００グラムの範囲となる大きさである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気を遮断したガス雰
囲気中で溶接を行なうガスシールド溶接に用いられ、溶
接トーチ本体の先端に着脱自在に接続されて溶接用ワイ
ヤへ給電するガスシールドアーク溶接用コンタクトチッ
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスシールドアーク溶接は、連続的に巻
かれた溶接ワイヤを送給ローラにより溶接トーチに導
き、溶接トーチに接続されたコンタクトチップを介して
溶接ワイヤに給電し、溶接ワイヤと母材との間でアーク
を発生させ、アークおよび溶融池の周辺をＣＯ₂ あるい
はこれを主とするガス等で大気を遮断して溶接を行う技
術であり、従来より、自動車工業、造船工業、機械工業
等多くの分野で用いられている。

【０００３】従来のコンタクトチップは、良導体からな
る丸棒状の部材を適当な長さにカットし、片端にねじ部
を設け、中心部に溶接ワイヤが挿通されるスルーホール
を設けたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のコンタクトチッ
プにおいては、溶接ワイヤへの給電は該コンタクトチッ
プのスルーホールと溶接ワイヤとの接触点（給電点）で
行われるが、溶接ワイヤの巻癖や捩れ等のために、溶接
中に溶接ワイヤが送給されるにつれて給電点が移動し、
そのため、アークが不安定となり、スパッタ（溶接中に
飛散する金属粒）の発生量も多くなる。

【０００５】また、溶接ワイヤは送給装置に設けられた
矯正器により線癖が矯正されて送給されるが、残存して
いる線癖のために、コンタクトチップから突き出してい
る溶接ワイヤは多少曲がっている。このため、溶接ワイ
ヤに捩れがあると、送給されるにしたがって、溶接ワイ
ヤの先端部は曲がったまま回転して線振れを起こし、ア
ーク発生の位置が溶接すべき位置からずれてしまうこと
があった。近年では、溶接はロボットにより行われるよ
うになっており、溶接線のずれを検知するセンサを有し
ないロボットでは、多量の不良品を造ってしまうおそれ
があった。

【０００６】このような不具合を防止するために、スル
ーホールにうねりを設けたコンタクトチップがあるが
（特開昭６１−１８２８８５号公報）、うねりのあるス
ルーホールを有したコンタクトチップを提供するのは技
術的にきわめて困難であり、提供できたとしても、高価
なものであった。

【０００７】本発明は、上述の問題点を解消するために
なされたものであり、線癖に影響されないで溶接ワイヤ
を一定方向に送り出すことができ、かつ安定して給電す
ることができ、容易にかつ安価に提供することのできる
ガスシールドアーク溶接用コンタクトチップを提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、良導体の丸棒状部材からな
り、該部材の中心部にはスルーホールが設けられ、かつ
部材の片側端部には溶接トーチ本体に接続される接続部
が設けられたガスシールドアーク溶接用コンタクトチッ
プにおいて、前記スルーホールに挿通される溶接用ワイ
ヤとして、前記スルーホールの直径よりも０．０５〜
０．５０ｍｍ小さい直径のワイヤが用いられたとき、前
記溶接用ワイヤの引出し抵抗が、１００〜８００グラム
の範囲となるように、前記部材には曲げ加工が施されて
いることを特徴とするガスシールドアーク溶接用コンタ
クトチップを要旨とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記接続部が前記
溶接トーチ本体に接続されるとき、前記溶接トーチ本体
に当接して弾性的に変形し、前記溶接トーチ本体に密着
する弾性部を更に備えたことを特徴とする。請求項３記
載の発明は、前記スルーホールの両端部が同一軸上ある
いはその近傍に位置するように前記部材は複数の部分で
曲げられていることを特徴とする。

【００１０】

【作用および発明の効果】請求項１記載の発明によれ
ば、ガスシールドアーク溶接用コンタクトチップは、ス
ルーホールに挿通される溶接用ワイヤとして、スルーホ
ールの直径よりも０．０５〜０．５０ｍｍ小さい直径の
ワイヤが用いられたとき、溶接用ワイヤの引出し抵抗
が、１００〜８００グラムの範囲となるよう曲げ加工が
施されているので、コンタクトチップと溶接用ワイヤと
の接触が定常的かつ良好に行われる。この結果、溶接用
ワイヤへの給電を安定して行えるので、アークが安定化
し、スパッタの発生が少なくなる。

【００１１】また、上記曲げ加工により、溶接用ワイヤ
とコンタクトチップとの接触抵抗が小さくなるので、接
触部での発熱が小さくなり、コンタクトチップの長寿命
化が図られる。更に、上記曲げ加工により、溶接用ワイ
ヤに巻癖や捩れがあっても、溶接用ワイヤを線振れなく
一定方向に送り出すことができるので、アークが溶接す
べき位置からずれることなく、良好に溶接することがで
きる。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、接続部が溶
接トーチ本体に接続されるとき、溶接トーチ本体に当接
して弾性的に変形し、溶接トーチ本体に密着する弾性部
を更に備えたので、曲げ加工されたコンタクトチップは
先端を所望の方向に向けて固定することができる。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、スルーホー
ルの両端部が同一軸上あるいはその近傍に位置するよう
にコンタクトチップは複数の部分で曲げられているの
で、ガスシールドされた雰囲気中で溶接を行うことがで
きる。この結果、欠陥のない溶接金属を得ることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第一の実施例のコンタクトチッ
プの断面図である。図１に示すように、本実施例のコン
タクトチップ１は、曲げ加工された良導体の丸棒状の部
材からなり、その先端部から基端部にかけて、溶接ワイ
ヤが挿通されるスルーホール２が設けられ、基端部には
溶接ワイヤをスルーホール２に案内するテーパー部３が
設けられると共に、トーチ本体に接続されるねじ部４お
よび弾性部５が設けられる。コンタクトチップ１の素材
は、例えば、銅あるいは銅合金である。

【００１５】図１に示すように、弾性部５は、ねじ部４
の端部近傍に設けられていて、図２に示すように、ねじ
部４がトーチ本体のチップ接続部１０に設けられたねじ
孔１１へねじ込まれたとき、弾性部５は、チップ接続部
１０の先端部１２に当接して弾性的に変形してチップ接
続部１０に密着し、コンタクトチップ１をチップ接続部
１０に固定するように働く。

【００１６】弾性部５は、ねじ部４をねじ孔１１へねじ
込んだとき、該弾性部５の先端がチップ接続部１０の端
面１２に当接した状態から、弾性部５の略全表面が端面
１２に当接した状態まで変形することができるが、この
変形可能量が、ねじ部４のねじの１ピッチの長さ以上と
なるよう、弾性部５は所定の角度に傾けてねじ部４の端
部近傍に取り付けられているので、コンタクトチップ１
は、先端部が所望の向きに向くようにして固定すること
ができる。

【００１７】コンタクトチップ１を製造するときの曲げ
加工は、図３に示すように、丸棒状の部材１ａに設けら
れたスルーホール２に、該スルーホール２の直径よりも
０．０５〜０．５０ｍｍ好ましくは０．１〜０．２ｍｍ
小さい直径の溶接ワイヤ２０を挿通したものを、所定の
間隔をおいて配置された支持部材２１上に載置し、該部
材の中央部を加圧部２２により加圧することにより行わ
れる。このように、溶接ワイヤ２０をスルーホール２に
挿通した状態で曲げ加工を行なうと、曲げ加工後のスル
ーホール２の直径は、コンタクトチップ１の長さ方向の
任意の断面において同一であり、曲げ加工前の直径の均
一さを保持している。

【００１８】曲げ加工によるコンタクトチップ１の湾曲
度あるいは屈曲度は、図４に示すように、コンタクトチ
ップ１のスルーホール２に溶接ワイヤ２０を挿通し、該
溶接ワイヤ２０の先端部をバネばかり３０を介して引っ
張ったとき、溶接ワイヤ２０が引き出されるときの抵抗
（荷重）が、１００〜８００グラムとなるような大きさ
とされる。

【００１９】引出し抵抗を１００〜８００グラムとした
のは、図５に示すように、その範囲においてスパッタ発
生量が少ないからである。また、引出し抵抗が９００グ
ラム以上になると、スパッタ発生量が大きくなると共
に、溶接ワイヤ２０とスルーホール２との接触抵抗が大
きいために、溶接ワイヤ２０の送給が不良となるので、
好ましくない。

【００２０】図５のグラフは、以下に説明する実験によ
り得られた。まず、直径１．３ｍｍのスルーホールを有
する曲げ加工されていない同一形状のコンタクトチップ
を多数個準備し、押圧力を種々に変えて曲げ加工を実施
した。得られたコンタクトチップの中から、引出し抵抗
が、それぞれほぼ１００，２００，３００，４００，５
００，６００，７００，８００，９００，１０００グラ
ムであるものを選び出し実験に供した。尚、比較のため
に、曲げ加工を施さないコンタクトチップも実験に供し
た。この比較例の引出し抵抗は約５０グラムであった。

【００２１】上記各コンタクトチップを図６に示す溶接
ロボットに搭載されたトーチ４０に取り付け、１．２ｍ
ｍの直径を有する溶接ワイヤをコンタクトチップに挿通
し、銅製カバー４１の中に置かれた軟鋼板４２上に、２
８０Ａ，２９Ｖ，４０ｃｍ／ｍｉｎの速度で、ビードオ
ンプレート溶接を行った。尚、シールドガスとしては、
ＡｒとＣＯ₂ との混合ガスを用いた。

【００２２】スパッタ発生量は、ビード４３の周辺に飛
散あるいは付着した金属粒等を収集して計量し、その重
量を溶接に要した時間で除算して求めた。尚、図５で
は、上記比較例のコンタクトチップを用いて溶接を行っ
たときのスパッタ発生量を１とした。

【００２３】上記の実験では、スパッタ発生量は、引出
し抵抗が３００〜６００グラムの範囲であるとき少な
く、５００，６００グラムで最低となった。次に、本実
施例の効果を調べるために、５００グラムの引出し抵抗
を有する本実施例のコンタクトチップを用いて溶接ワイ
ヤの線振れおよび溶接時の温度を測定した。比較のため
に、５０グラムの引出し抵抗を有する曲げ加工されてい
ないコンタクトチップを用いて同様の測定を行った。

【００２４】まず、溶接ワイヤの線振れの測定について
説明する。この測定には、ペイルパック（捩り入り）ワ
イヤを用いた。図７に示すように、ペイルパックワイヤ
が収納された容器５０の上にワイヤ引出し装置５１を取
り付け、アークロボット５２に取り付けられたワイヤ送
給装置５３により、コンジットチューブ５４を介して溶
接ワイヤ２０をトーチ４０に送るようにセットし、定点
パンチテストを行った。

【００２５】この定点パンチテストは、図８に示すよう
に、溶接ワイヤ２０の真下に方眼紙６０が取り付けられ
た台６１を置き、溶接ワイヤ２０を送りだして方眼紙に
孔を開け、次に、ワイヤを所定の長さだけ切断し、次
に、ワイヤを送りだして、方眼紙に孔を開けるという作
業を繰り返すことにより行った。尚、コンタクトチップ
１の先端と方眼紙６１との距離を１５０ｍｍとし、ワイ
ヤの送り出しによる方眼紙へのパンチを４０回実施し
た。

【００２６】図９（ａ）に示すように、本実施例のコン
タクトチップを用いた場合には、ワイヤにより開けられ
た全ての孔は直径１０ｍｍの円内に入るが、比較例の場
合には、図９（ｂ）に示すように、直径３０〜４０ｍｍ
の円内に広く分布する。このことから、本実施例のコン
タクトチップを用いると、線振れが少なく、溶接ワイヤ
の先端が溶接中に溶接すべき位置からずれることが防止
されることが分かる。

【００２７】次に、溶接時のコンタクトチップの温度測
定は、図１０に示すようにコンタクトチップ１の表面に
熱電対７０を取り付けて行った。溶接は、電流３００
Ａ，電圧３０Ｖの電源を用い、ＣＯ₂ ガスを２０リット
ル／ｍｉｎの流量で流した雰囲気中で、４０ｃｍ／ｍｉ
ｎの速度で実施し、３分間のアーク発生と３分間の停止
を繰り返し、合計して１２０分間試験を行った。５００
グラムの引出し抵抗を有する本実施例の場合には、最高
到達温度は２１５℃であったが、比較例の場合は、２６
５℃であった。

【００２８】本実施例のコンタクトチップで温度が低く
なったのは、溶接ワイヤ２０が線振れなく送給されるた
めにコンタクトチップ１と溶接ワイヤ２０が定常的に接
触して、接触抵抗が小さいからである。以上のように、
第一の実施例によれば、コンタクトチップ１と溶接ワイ
ヤ２０との接触が定常的にかつ良好に行われるので、溶
接ワイヤ２０への給電を安定して行える。この結果、ア
ークが安定化し、スパッタの発生が少なくなる。

【００２９】また、溶接ワイヤ２０とコンタクトチップ
１との接触抵抗が小さくなるので、接触部での発熱が小
さくなり、コンタクトチップの長寿命化が図られる。更
に、溶接ワイヤ２０に巻癖や捩れがあっても、溶接ワイ
ヤ２０を線振れなく一定方向に送り出すことができるの
で、アークが溶接すべき位置からずれることなく、良好
に溶接することができる。

【００３０】図１に示すコンタクトチップ１は、基端部
における中心軸とコンタクトチップの中心線とのずれ
が、基端部から先端部にいくほど大きくなるように一方
向に曲げられている。この湾曲度あるいは屈曲度が大き
いと、溶接を行うとき、溶接ワイヤの先端が、ガスシー
ルドの範囲から外に出てしまうことがある。

【００３１】このような不具合を防止した第２の実施例
のコンタクトチップを図１１に示す。図１１に示すよう
に、コンタクトチップの曲げる方向を中間部で変え、先
端部の中心が基端部の中心あるいはその近辺に位置する
ようにする。コンタクトチップ１の湾曲度あるいは屈曲
度を大きくする場合には、コンタクトチップ１の適当な
位置に切欠を設け、該切欠部分で、コンタクトチップ１
を折曲げてもよい。

【００３２】図１１に示すコンタクトチップの使用状況
を図１２に示す。図１２において、チップ接続部１０は
トーチ本体４０の内部に設けられている。トーチ本体４
０の先端部には、ガスの流れを規制するノズル８０が螺
着され、チップ接続部１０には、図６に示すコンタクト
チップ１が螺着される。

【００３３】溶接ワイヤ２０は、送給装置により、チッ
プ接続部１０に設けられた挿通孔１３を経由し、更に、
コンタクトチップ１のテーパー部３およびスルーホール
２を経由して、図７に示すＡ方向に送られ、その先端部
が所定の長さだけ、コンタクトチップ１の先端から突き
出される。

【００３４】コンタクトチップ１は、その先端部の中心
軸がねじ部４を有する基端部の中心軸近傍に位置するよ
うに２箇所で曲げられているので、溶接ワイヤ２０への
給電により発生するアーク９０は，ノズル８０に供給さ
れるＣＯ₂ガスの流路１００の内側にあり、アーク９０
は該ガスにより大気から遮断される。

【００３５】従って、第２の実施例によれば、ガスシー
ルドされた雰囲気中で溶接を行うことができるので、欠
陥のない溶接金属を得ることができる。また、第一の実
施例と同様に、コンタクトチップ１は曲げ加工されてい
るので、溶接ワイヤ２０に捩れがあっても、アーク９０
が所望の溶接すべき位置からずれることは無い。また、
コンタクトチップ１から溶接ワイヤ２０への給電は安定
して行われる。

【００３６】以上、本発明の実施例について詳述した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、種
々の態様で実施し得る。例えば、図１３に示すように、
弾性部５に代えて、バネ付きワッシャ５ａを用いてもよ
い。また、図１４に示すように、コンタクトチップ１の
基端部のねじ部４に代えて、テーパー部４ａを設け、チ
ップ接続部１０のねじ孔１１に代えて、テーパー孔１１
ａを設け、袋ナット１１０により取り付けるコンタクト
チップに適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のガスシールドアーク溶
接用コンタクトチップを示す断面図である。

【図２】図１に示すコンタクトチップのチップ接続部へ
の接続固定の状況を示す説明図である。

【図３】図１に示すコンタクトチップの曲げ加工の説明
図である。

【図４】溶接ワイヤの引出し抵抗の測定方法の説明図で
ある。

【図５】引出し抵抗とスパッタ発生量との関係を示すグ
ラフである。

【図６】図５に示すグラフを得るために行う実験の説明
図である。

【図７】定点パンチテストに適用された溶接装置の説明
図である。

【図８】定点パンチテストの方法の説明図である。

【図９】定点パンチテスト結果を示す説明図である。

【図１０】コンタクトチップの測温方法の説明図であ
る。

【図１１】本発明の第２の実施例のコンタクトチップを
示す断面図である。

【図１２】図１１に示すコンタクトチップの使用状況を
示す説明図である。

【図１３】コンタクトチップの弾性部の変形例を示す断
面図である。

【図１４】袋ナット取付式コンタクトチップへの適用例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…コンタクトチップ ２…スルーホール ４…ね
じ部 ５…弾性部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船崎 英男 愛知県海部郡七宝町大字下之森字河原88番 地 株式会社日本コンタクトチツプ製作所 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 良導体の丸棒状部材からなり、該部材の
   中心部にはスルーホールが設けられ、かつ部材の片側端
   部には溶接トーチ本体に接続される接続部が設けられた
   ガスシールドアーク溶接用コンタクトチップにおいて、 前記スルーホールに挿通される溶接用ワイヤとして、前
   記スルーホールの直径よりも０．０５〜０．５０ｍｍ小
   さい直径のワイヤが用いられたとき、前記溶接用ワイヤ
   の引出し抵抗が、１００〜８００グラムの範囲となるよ
   うに、前記部材には曲げ加工が施されていることを特徴
   とするガスシールドアーク溶接用コンタクトチップ。
2. 【請求項２】 前記接続部が前記溶接トーチ本体に接続
   されるとき、前記溶接トーチ本体に当接して弾性的に変
   形し、前記溶接トーチ本体に密着する弾性部を更に備え
   たことを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク
   溶接用コンタクトチップ。
3. 【請求項３】前記スルーホールの両端部が同一軸上ある
   いはその近傍に位置するように前記部材は複数の部分で
   曲げられていることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のガスシールドアーク溶接用コンタクトチップ。