JPH07303971A - プラズマスポット溶接用トーチ - Google Patents

プラズマスポット溶接用トーチ

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JPH07303971A
JPH07303971A JP6097662A JP9766294A JPH07303971A JP H07303971 A JPH07303971 A JP H07303971A JP 6097662 A JP6097662 A JP 6097662A JP 9766294 A JP9766294 A JP 9766294A JP H07303971 A JPH07303971 A JP H07303971A
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JP
Japan
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nozzle
electrode
plasma
work
spatter
Prior art date
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Pending
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JP6097662A
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English (en)
Inventor
Minoru Kuga
実 久我
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Toyota Auto Body Co Ltd
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極と拘束ノズルを有するトーチを備えたプ
ラズマ溶接装置を用いて、例えば自動車用ボディに用い
られる亜鉛メッキ鋼板をプラズマスポット溶接する場合
に、従来はスパッタの堆積により溶接作業に支障を来し
ていたのであるが、この発明ではスパッタの堆積を気に
することなく効率よくプラズマスポット溶接を行えるよ
うにする。 【構成】 電極11の、プラズマ発生点11aを除いた
表面および拘束ノズル12の、プラズマ発生孔12aを
除いた表面を絶縁被膜13,14で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車のボデ
ィに用いられる亜鉛メッキ鋼板のように溶接時において
スパッタが多量に発生するワークのプラズマスポット溶
接を行う場合に特に好適なプラズマスポット溶接用トー
チに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、プラズマ溶接装置に備えられ
たトーチ1は、図4に示すように銅製の電極2とこの電
極2の先端側を覆うように配置された筒状をなす、同じ
く銅製の拘束ノズル3とを主体として構成されている。
また、図中4はパイロットアーク電源、5は主アーク電
源であり、電極2にはこのパイロックアーク電源4の負
側および主アーク電源5の負側が接続され、ノズル3に
はパイロットアーク電源4の正側が接続され、ワークW
には主アーク電源5の正側が接続されている。このよう
なプラズマ溶接装置によれば、電極2とノズル3との間
に供給されたプラズマガス(アルゴンガス)がノズル3
によって拘束・冷却され、これによりその電流密度が高
められてノズル3のプラズマ発生孔3aから高温のプラ
ズマアークPがワークWに向けて照射される。
【0003】このようなトーチ1を用いてプラズマスポ
ット溶接を行う場合において、ワークWが例えば上記亜
鉛メッキ鋼板である場合には主としてプラズマ流の押し
上げ作用によりワークWの溶融池Mから多量のスパッタ
Sが発生して周囲に飛散する。飛散したスパッタSは、
時間の経過に伴って例えば図5に示すようにノズル3と
電極2との間に堆積する。スパッタSの堆積量が増える
とこのスパッタSが電極2に接触し、従ってノズル3と
電極2との間がこのスパッタSを経て短絡(導通)され
てしまう。また、図6に示すようにスパッタSがノズル
3とワークWとの間に堆積した場合にも、堆積量が増え
るとノズル3とワークWとの間が短絡されてしまう。
【0004】上記のようにしてノズル3と電極2との間
が短絡されると、図5に示すように通電経路(図中矢印
で示した)が正規の経路(プラズマ発生孔3aを経る経
路、以下同じ)からずれてしまい、このため電極2より
も先方に位置するノズル3の先端からアークが発生し、
従ってプラズマアークPが発生しなくなってしまう。ま
た、特にワークWとノズル3との間の間隔が狭い場合に
おいてスパッタSが両者間に堆積しやすく、これにより
ワークWとノズル3とが上記のようにして短絡されると
ワークWとノズル3が同電位となり、従ってプラズマ電
流はノズル3から溶接位置に向かわずスパッタSを経由
してワークWへ流れ、このためプラズマアークPが発生
しなくなるばかりでなくノズル3あるいはワークWを損
傷するおそれがある。
【0005】このような問題に対して従来は、溶接作業
に先立ちワークWの溶接箇所を局部的に予熱してメッキ
被膜を除去し、これによりスパッタSの発生自体を抑制
する方策がとられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来はス
パッタSの発生自体を抑制することにより電極2とノズ
ル3との間あるいはワークWとノズル3との間にスパッ
タSが堆積することを防止していたのであるが必ずしも
十分な効果を得ることができず、結局トーチ1あるいは
ワークWに付着したスパッタSを頻繁に清掃することで
その堆積を防止せざるを得ず、従って溶接作業の効率を
非常に悪くしていた。
【0007】本発明は、特に亜鉛メッキ鋼板等のスパッ
タが多量に発生するワークをプラズマスポット溶接する
にあたり、スパッタの堆積を問題にすることなく安定し
たプラズマアークの発生を実現できるプラズマスポット
溶接用トーチ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】このため、請求項1記載
の発明は、電極と拘束ノズルを備えたプラズマスポット
溶接用トーチであって、前記電極の、プラズマ発生点を
除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特徴とし、請求項
2記載の発明は、電極と拘束ノズルを備えたプラズマス
ポット溶接用トーチであって、前記拘束ノズルの、プラ
ズマ発生孔を除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特徴
とし、請求項3の発明は、電極と拘束ノズルを備えたプ
ラズマスポット溶接用トーチであって、前記電極の、プ
ラズマ発生点を除いた表面および前記拘束ノズルの、プ
ラズマ発生孔を除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特
徴とする。
【0009】
【作用】請求項1記載の構成によれば、電極とノズルと
の間に堆積したスパッタが電極あるいはノズルに接触し
ても電極とノズルが短絡されることはなく、請求項2記
載の構成によればワークとノズルとの間に堆積したスパ
ッタがノズルあるいはワークに接触してもワークとノズ
ルとの間が短絡されることはなく、また請求項3記載の
構成によれば、電極とノズルとの間に堆積したスパッタ
が電極あるいはノズルに接触しても電極とノズルが短絡
されることはなく、かつ、ワークとノズルとの間に堆積
したスパッタがノズルあるいはワークに接触してもワー
クとノズルとの間が短絡されることはない。
【0010】スパッタの堆積により、電極とノズルとの
間あるいはワークとノズルとの間が短絡されることはな
いので、プラズマアークはスパッタの堆積によっても何
ら障害を受けることなく良好に照射される状態に維持さ
れる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例を図1ないし図3に基
づいて説明する。図1に示すように本例のトーチ10
は、円柱体形状の電極11と、この電極11の先方(図
示下方)を覆うようにして配置された筒状のノズル12
とを主体として構成されている。なお、図ではシールド
ガス吹き付け用のノズルは省略してある。電極11の先
端面ほぼ中央がプラズマ発生点11aであり、このプラ
ズマ発生点11aの先方(図示下方)であってノズル1
2の底面中央に小径のプラズマ発生孔12aが形成され
ており、このプラズマ発生孔12aを経て高温のプラズ
マアークPがワークWに向けて照射される。
【0012】電極11の表面は、上記プラズマ発生点1
1aを除いて絶縁皮膜13により覆われている。この絶
縁皮膜13は、表面が平滑(表面粗さが0.8s程度以
下)なセラミックス製スリーブを電極11の外周面に嵌
め付けて形成されている。このセラミックス製スリーブ
の底面中央に孔が形成されており、この孔が上記プラズ
マ発生点11aに位置合わせされて当該プラズマ発生点
11aだけがこの絶縁皮膜13によって覆われていな
い。なお、絶縁皮膜13は上記例示したセラミックス製
スリーブを用いる場合の他、セラミックス粉体を電極1
1の表面に直接溶射して形成してもよい。
【0013】次に、ノズル12の表面(外周面)も、上
記プラズマ発生孔12aを除いて絶縁皮膜14により覆
われている。この絶縁皮膜14も上記電極11側の絶縁
皮膜と同様にセラミックス製スリーブを嵌め付けて形成
されており、このセラミックス製スリーブの底面中央に
も孔が形成されており、この孔が上記プラズマ発生孔1
2aに位置合わせされて当該プラズマ発生孔12aがノ
ズル12の内側と外側に貫通した状態に保持されてい
る。なお、電極11側の絶縁皮膜13と同様に、この絶
縁皮膜14もセラミックス粉体をノズル12の表面に直
接溶射して形成してもよい。
【0014】本例のトーチ10は、上記したように電極
11およびノズル12の表面に絶縁皮膜13,14を形
成する点の他は特に変更を要するものではないので説明
を省略すが、電極11には主アーク電源の負側とパイロ
ットアーク電源の負側が接続され、ノズル12にはパイ
ロックアーク電源の正側が接続され、またワークWには
主アーク電源の正側が接続されている(図4参照)。さ
らに、図示は省略したが、ノズル12は水冷方式により
冷却されるようになっている。
【0015】このように構成されたトーチ10によれ
ば、ワークWにプラズマアークPが照射されると溶接部
位は溶融して溶融池Mが形成され、この溶融池Mから主
としてプラズマ流の押し上げによりスパッタSが飛散す
る。飛散したスパッタSが、例えば図2に示すようにノ
ズル12の内側に堆積し、この堆積したスパッタSが電
極11にも接触する状態となった場合を考えると、従
来、この場合には電極11とノズル12が短絡されてし
まうので、プラズマアークPが発生しなくなり、ひいて
は溶接作業ができなくなったしまうのであったが、本例
のトーチ10によれば、電極11の表面が絶縁皮膜13
によって覆われているので、このような場合にも電極1
1とノズル12が短絡されることはなく、従って、引き
続きプラズマアークの照射が良好に行われ、そのままの
状態で溶接作業を続行することができる。
【0016】また、例えば図3に示すように飛散したス
パッタSがワークW上に堆積し、この堆積したスパッタ
Sがノズル12に接触する状態となった場合に、従来で
あれば、ワークWとノズル12が短絡されてしまうので
この場合にもプラズマアークPが発生しなくなってしま
う。しかしながら、本例のトーチ10によれば、ノズル
12の表面が絶縁皮膜14によって覆われているのでこ
のような場合であってもワークWとノズル12が短絡さ
れることはなく、従って上記と同様にスパッタSの堆積
をさほど気にすることなく溶接作業を続行できる。
【0017】このように、本例のトーチ10によればス
パッタSの堆積を気にすることなく溶接作業をそのまま
続行できるので、従来のように頻繁に溶接作業を中断し
てスパッタSの除去を行う場合に比して溶接作業の効率
を大幅に良くすることができる。特に、ワークWが例え
ば自動車のボディ等に多用される亜鉛メッキ鋼板である
場合にはスパッタSの発生量が多いのであるが、この場
合であっても従来のような溶接作業に先立つメッキ皮膜
の除去作業をすることなくあるいは溶接作業中頻繁に行
われていた堆積スパッタSの除去作業の頻度を少なくし
て溶接作業を効率よく行うことができるのでボディ生産
行程の効率化に多大な貢献をすることができる。
【0018】また、本例のトーチ10によればその他種
々作用効果を奏する。すなわち、電極11あるいはノズ
ル12の表面が平滑な絶縁皮膜13,14で覆われてい
るのでスパッタSが付着しにくく、この点においても良
好なプラズマ溶接を行うことができる。さらに、ノズル
外側にスパッタSが付着しにくいのでノズル12および
ワークWの電触破損を未然に防ぐことができ、設備の耐
久性あるいは信頼性を高めることができる。また、トー
チ10をワークWに近づけて用いるほどスパッタSが堆
積しやすいのであるが、堆積した場合でも従来のような
問題は発生しないので、複雑な形状のワークWに対して
トーチ10を接近させて溶接を行うことができ、この点
でプラズマスポット溶接の適用範囲が広がる。
【0019】また、電極11の表面をプラズマ発生点1
1aを残して覆ったことにより、プラズマ発生点11a
を他の部分と明確に区別して設定できるのでプラズマ発
生時の遅れを少なくでき、従ってプラズマアークの照射
開始の確動性をより高めることができる。
【0020】なお、本例では電極11とノズル12の双
方に絶縁皮膜13,14を覆った構成を例示したが、必
要に応じて電極11側あるいはノズル12側の一方にの
み絶縁皮膜を覆う構成としてもよい。
【0021】
【発明の効果】この発明によれば、電極とノズルとの間
あるいはワークとノズルとの間の短絡が防止されるの
で、従来のように予め溶接作業に先立ってメッキ皮膜を
除去したりあるいは溶接作業を中断して頻繁にスパッタ
の除去をしたりすることなく、スパッタの堆積をさほど
気にすることなく溶接作業をそのまま続行でき、従って
プラズマスポット溶接の作業効率を大幅によくすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示し、トーチの概略の構成を
示す一部断面側面図である。
【図2】電極とノズルとの間にスパッタが堆積した状態
におけるトーチの一部断面側面図である。
【図3】ワークとノズルとの間にスパッタが堆積した状
態におけるトーチの一部断面側面図である。
【図4】従来のトーチの側面図である。
【図5】従来のトーチにおいて、電極とノズルとの間に
スパッタが堆積した状態を示す側面図である。
【図6】従来のトーチにおいて、ワークとノズルとの間
にスパッタが堆積した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
1…従来のトーチ 2…電極、2a…プラズマ発生点 3…拘束ノズル、3a…プラズマ発生孔 4…パイロットアーク電源 5…主アーク電源 10…本実施例のトーチ 11…電極、11a…プラズマ発生点 12…拘束ノズル、12a…プラズマ発生孔 13…絶縁皮膜(電極側) 14…絶縁皮膜(ノズル側) S…スパッタ W…ワーク M…溶融池 P…プラズマアーク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極と拘束ノズルを備えたプラズマスポ
    ット溶接用トーチであって、前記電極の、プラズマ発生
    点を除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特徴とするプ
    ラズマスポット溶接用トーチ。
  2. 【請求項2】 電極と拘束ノズルを備えたプラズマスポ
    ット溶接用トーチであって、前記拘束ノズルの、プラズ
    マ発生孔を除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特徴と
    するプラズマスポット溶接用トーチ。
  3. 【請求項3】 電極と拘束ノズルを備えたプラズマスポ
    ット溶接用トーチであって、前記電極の、プラズマ発生
    点を除いた表面および前記拘束ノズルの、プラズマ発生
    孔を除いた表面を絶縁被膜で覆ったことを特徴とするプ
    ラズマスポット溶接用トーチ。
JP6097662A 1994-05-11 1994-05-11 プラズマスポット溶接用トーチ Pending JPH07303971A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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