JPH0871757A - ガスシールドアーク溶接機用トーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状絶縁部材と円筒状ノズルとの固定を確
実にした上で、気体供給管と他の部材との干渉を防止す
る。 【構成】 トーチ５は、コイルライナー２０から連続し
て供給された溶接ワイヤによりシールドガス雰囲気中で
アーク溶接を行う。ワイヤ支持部２３はコイルライナー
２０に固定され、溶接ワイヤを支持する。ノズル本体２
２は、ワイヤ支持部２３の周囲に間隔を隔てて配置され
る。絶縁筒２５は、ワイヤ支持部２３とノズル本体２２
との間に、ワイヤ支持部２３に回転不能に固定されかつ
先端外周面がノズル本体２２の内周面に当接する。固定
ナット２６は、絶縁筒２５とノズル本体２２とを固定す
る。エアブロー管２４は、ワイヤ支持部２３とノズル本
体２２との間にノズル本体２２の外部からスパッタ除去
用気体を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接機用トーチ、特
に、連続して供給された溶加材によりシールドガス雰囲
気中でアーク溶接を行うガスシールドアーク溶接機に用
いられるトーチに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、不活性ガスや炭酸ガス等のシー
ルドガス雰囲気中でアーク溶接を行うガスシールドアー
ク溶接機に用いられるトーチは、ワイヤ供給装置から長
く延びたコイルライナーの先端に固定されたチップ部材
と、チップ部材の外周に配置された円筒状ノズルとを備
えている。チップ部材は、溶接ワイヤを通すワイヤ孔を
有している。チップ部材の基部と円筒状ノズルの基部と
の間には、円筒状絶縁部材が配置されている。この絶縁
部材は、溶接電極として機能するチップ部材から円筒状
ノズルを絶縁するためのものである。絶縁部材は、チッ
プ部材にネジ留めされるとともに、円筒状ノズルにネジ
留めされる。

【０００３】さらに、このトーチは、チップ部材と円筒
状ノズルとの間の空間にシールドガスを供給するシール
ドガス供給部と、前記空間にスパッタ除去用気体を供給
する気体供給部とを備えている。気体供給部は、供給さ
れる気体の流量を大きくしてスパッタ除去効果を高める
ためにノズルの外周に接続されたエアブロー管を含んで
いる。また、コイルライナーは、ロボットの操作により
狭い場所にトーチ先端が移動できるように所定箇所で曲
げられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成による
溶接機用トーチでは、あらかじめチップ部材にネジ留め
された絶縁部材に円筒状ノズルをネジ留めしていくと、
円筒状ノズルから気体供給部として延びるエアブロー管
が、曲げられたコイルライナーに干渉することがある。
そこでエアブロー管を干渉しない位置に配置すると、円
筒状ノズルと絶縁部材との固定が不確実になる。

【０００５】本発明の目的は、ノズル部材の外部からス
パッタ除去用気体を供給する気体供給部を備えた溶接機
用トーチにおいて、絶縁部材と円筒状ノズルとの固定を
確実にした上で、気体供給部と他の部材との干渉を防止
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスシール
ドアーク溶接機用トーチは、溶加材供給部から連続して
供給されたワイヤ状溶加材によりシールドガス雰囲気中
でアーク溶接を行うものであり、チップ部材と円筒状ノ
ズル部材と円筒状絶縁部材と固定部材とシールドガス供
給部と気体供給管とを備えている。チップ部材は溶加材
供給部に固定され、溶加材を挿通させて支持するための
孔を有している。円筒状ノズル部材は、チップ部材の周
囲に間隔を隔てて配置されている。円筒状絶縁部材は、
チップ部材の基部とノズル部材の基部との間に配置さ
れ、チップ部材に回転不能に固定されかつ先端外周面が
ノズル部材の内周面に当接している。固定部材は絶縁部
材とノズル部材とを固定する。シールドガス供給部は、
チップ部材とノズル部材との間にシールドガスを供給す
る。気体供給管は、チップ部材とノズル部材との間にス
パッタ除去用気体を供給するように、ノズル部材の外周
に固定されている。

【０００７】固定部材は、内周面にネジが形成されてお
り、さらにチップ部材に係合する係合部を有する筒状部
材であるのが好ましい。さらに、ノズル部材の基部側外
周面には固定部材のネジに螺合するネジが形成されてい
るのが好ましい。絶縁部材及びノズル部材において、両
当接面はトーチ先端方向に径の小さくなるテーパ面にな
っているのが好ましい。

【０００８】絶縁部材のテーパ面基部側には面取り部が
形成されており、ノズル部材の基部には絶縁部材の面取
り部に当接する面取り部が形成されているのが好まし
い。

【０００９】

【作用】本発明に係るガスシールドアーク溶接機用トー
チには、溶接の際には、チップ部材に支持された溶加材
が連続して供給され、それとともにシールドガス供給部
により溶加材支持部とノズル部との間にシールドガスが
供給される。この結果、溶接部分におけるアーク及び溶
接金属がシールドガスに包まれて溶接される。このと
き、溶融金属がスパッタとなって飛散し、トーチの各部
材に付着する。溶接終了後には気体供給管によりノズル
部材の外部からチップ部材とノズル部材との間に気体が
供給され、各部材に付着したスパッタを吹き飛ばす。こ
こでは、気体供給管はノズル部材の外部に設けられてい
るために、気体の流量が大きくなってスパッタ除去効果
が向上している。

【００１０】組立時には、始めにチップ部材を溶加材供
給部（たとえばコイルライナーの先端）に固定する。続
いて、円筒状絶縁部材をチップ部材に回転不能に固定す
る。ここで、円筒状ノズル部材の内周面を円筒状絶縁部
材の外周面に当接させる。このとき、たとえば気体供給
管がコイルライナー等に干渉するようであれば、円筒状
ノズル部材を所定角度回転させて両者の干渉を避ければ
よい。その状態で、固定部材によりノズル部材を絶縁部
材に固定する。

【００１１】以上のように、ノズル部材と絶縁部材との
固定を確実にした上で、さらに気体供給管と他の部材と
の干渉を防止する。固定部材が筒状部材である場合は、
固定部材の係合部がチップ部材に係合した状態で固定部
材のネジをノズル部材のネジに螺合していく。このよう
に、固定部材の回転によりノズル部材と絶縁部材が固定
されるので、操作が容易である。また、固定部材による
固定解除も容易である。

【００１２】絶縁部材及びノズル部材はトーチ先端方向
に径の小さくなるテーパ面で当接している場合は、両者
間でのシール性が向上する。絶縁部材の面取り部とノズ
ル部材の面取り部とが当接している場合は、両者間にゴ
ミ等の異物が侵入しにくい。その結果、両者の面取り部
が傷つきにくくなり、シール性が向上する。

【００１３】

【実施例】図１において、本発明の一実施例が採用され
たイナートガスシールドアーク溶接機１は、溶接電源２
とガス供給装置３とワイヤ供給装置４とトーチ５とから
主に構成されている。溶接電源２は、３層２００ボルト
の交流電源から直流の溶接電流を生成するためのもので
ある。溶接電源２は制御部１４を備えている。また、溶
接電源２にはアース電極１６が接続されている。

【００１４】ガス供給装置３は、高圧のアルゴンガスが
充填されたアルゴンガスボンベ６と、高圧の炭酸ガスが
充填された炭酸ガスボンベ７と、アルゴンガスと炭酸ガ
スとを混合してシールドガスを形成する混合室８とを備
えている。アルゴンガスボンベ６と混合室８との間には
アルゴンガス流量調整器９が配置されている。また、炭
酸ガスボンベ７と混合室８との間には炭酸ガス流量調整
器１８が配置されている。混合室８には、配管及びゴム
ホースを介して混合防止回路１９が接続されている。混
合防止回路１９には、たとえば１ＭＰａの圧縮空気を発
生する高圧コンプレッサーからなる図示しない空気源も
接続されている。

【００１５】ワイヤ供給装置４は、溶接ワイヤを巻き付
けたワイヤリール１１を取り付けるためのワイヤリール
取付部１２と、ワイヤリール１１に巻き付けられた溶接
ワイヤをトーチ５内に供給するためのフィードローラ１
３とを備えている。フィードローラ１３は、溶接ワイヤ
を溶接スピードに対して一定のスピードでトーチ５に供
給する。

【００１６】トーチ５は、溶接ワイヤを挿通するための
コイルライナー２０と、コイルライナー２０の先端に取
り付けられたトーチノズル２１とを備えている。コイル
ライナー２０内には、孔２０ａが形成されている。コイ
ルライナー２０の基端には、前述した混合防止回路１９
からのゴムホース１７が接続されている。なお、コイル
ライナー２０の先端側は、ロボットの操作により狭い場
所にトーチ５先端が移動できるように、一方向に曲がっ
ている。

【００１７】トーチノズル２１は、図２及び図３に示す
ように、主に、円筒状の無酸素銅製のノズル本体２２
と、コイルライナー２０の先端に固定されてノズル本体
２２の内部に同心に配置されたワイヤ支持部２３（チッ
プ部材）と、ノズル本体２２の基部とワイヤ支持部２３
の基部との間に配置された絶縁筒２５と、絶縁筒２５と
ノズル本体２２を固定する固定ナット２６とから構成さ
れている。

【００１８】ノズル本体２２の基部側外周面には、ネジ
２２ａが形成されている。さらに、ノズル本体２２の中
間部には、２本のエアブロー管２４が固定されている。
エアブロー管２４は、ノズル本体２２から後方側に延び
ている。エアブロー管２４内には空気供給孔２４ａが形
成されている。空気供給孔２４ａの孔径は５ｍｍであ
る。２本のエアブロー管２４は合流しており、さらにゴ
ムホース（図示せず）を介して混合防止回路１９に接続
されている。ノズル本体長手方向後方内周面は、長手方
向前方に行くにしたがって径の小さくなるテーパ面２２
ｃになっている。テーパ面２２ｃの長手方向後方部は、
角が削られたような面取り部２２ｄになっている。

【００１９】ノズル本体２２の先端側開口には、ふち付
き円筒状のカーボン製被覆部２２ｂがネジ留めされてい
る。この被覆部２２ｂは、ノズル本体２２の先端から所
定部位奥側までの内周面を覆うように配置されている。
被覆部２２ｂはノズル本体２２にネジ留めされているの
で、着脱可能である。ワイヤ支持部２３はノズル本体２
２との間に環状空間３４を確保している。ワイヤ支持部
２３は、コイルライナー２０にネジ留めされたチップボ
ディ２３ａと、チップボディ２３ａの先端にネジ留めさ
れたコンタクトチップ２３ｂとから構成されている。コ
ンタクトチップ２３ｂの先端は、ノズル本体２２の先端
よりさらに延びている。コンタクトチップ２３ｂには、
ワイヤ径とほぼ同径でトーチ長手方向に延びるワイヤ孔
２３ｃが形成されている。ワイヤ孔２３ｃは、溶接ワイ
ヤをトーチ長手方向に移動自在に支持する。このワイヤ
支持部２３は溶接電源２に電気的に接続されており、溶
接電極として機能する。またワイヤ支持部２３のチップ
ボディ２３ａには、ワイヤ孔２３ｃより大径の孔２３ｄ
が内部に形成されている。この孔２３ｄは、コイルライ
ナー２０の孔２０ａに連通している。孔２３ｄの先端側
のチップボディ２３ａには、空間３４に連通する８つの
連通孔２３ｅが形成されている。各連通孔２３ｅの孔径
は２ｍｍである。

【００２０】絶縁筒２５は、円筒状の真鍮製金属部２７
と金属部２７の内側に一体成形された樹脂部２８とから
主になる。金属部２７の中間部外周面には樹脂製の止め
輪２９が固定されている。さらに、金属部２７の先端側
外周面は先端側に向かって径の小さくなるテーパ面３１
になっている。テーパ面３１の後方には、角を削ったよ
うな面取り部３２がある。テーパ面３１は、ノズル本体
２２のテーパ面２２ｃに当接している。また、面取り部
３２はノズル本体２２の面取り部２２ｄに当接してい
る。

【００２１】固定ナット２６は、長手方向前方側内周面
にネジ３５が形成されており、このネジ３５はノズル本
体２２のネジ２２ａに螺合している。さらに、固定ナッ
ト２６の長手方向後方側端部には径方向内側に突出する
環状の当接部３６が形成されている。この当接部３６
は、絶縁筒２５に固定された止め輪２９に長手方向後方
側から当接している。図３に示すように固定ナット２６
が取り付けられた状態で、ノズル本体２２と絶縁筒２５
とは長手方向に圧接されている。このようにテーパ面同
士、面取り部同士が強く当接することにより、両者は相
対回転不能になっている。また、テーパ面同士、面取り
部同士が強く当接することにより、当接部分でのシール
性が向上しており異物が侵入しにくい。異物が侵入しに
くいため、両部材の接触部分が傷つきにくくなり、シー
ル性が長く保たれる。

【００２２】混合防止回路１９は、空気源から供給され
た空気とガス供給装置３から供給されたシールドガスを
制御するとともに、空気とシールドガスの混合を防止す
るために設けられている。混合防止回路１９は、図４に
示すように、ガス供給装置３から供給されたシールドガ
スを開閉するシールドガス開閉弁３９，４０と、空気源
からの高圧空気をそれぞれ開閉する空気開閉弁４１，４
２と、空気開閉弁４１，４２にそれぞれ接続された混合
防止弁４３，４４とを有している。シールドガス開閉弁
３９，４０は、たとえば直動式の２ポート弁であり、空
気開閉弁４１，４２は、たとえばパイロット式２ポート
ピストン駆動弁である。また混合防止弁４３，４４は、
たとえば３ポートポペットタイプ弁である。シールドガ
ス開閉弁３９と混合防止弁４４とはゴムホース１７を介
してコイルライナー２０の接続口（図示せず）に接続さ
れている。またシールドガス開閉弁４０と混合防止弁４
３は、ゴムホースを介してエアブロー管２４に接続され
ている。

【００２３】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。この実施例では、１度の溶接が終了する毎にスパッ
タの除去を行う。具体的には、１サイクルが、溶接（シ
ールドガス噴射）→スパッタ除去（高圧空気噴射）→残
留空気追い出し（シールドガス噴射）である。溶接時に
は、空気開閉弁４１，４２を遮断状態にして、混合防止
弁４３，４４を排気状態にする。そして、シールドガス
開閉弁３９，４０を開放状態にしてエアブロー管２４及
びコイルライナー２０にシールドガスを供給する。シー
ルドガスは、空気供給孔２４ａ及びチップボディ２３ａ
の連通孔２３ｅからノズル本体２２内に入り、さらに環
状空間３４を通ってトーチ先端側に移動する。この結
果、ガス供給装置３から供給されたシールドガスがトー
チノズル２１の先端から噴出する。これにより、溶接作
業中に溶接ワイヤと空気とが遮断される。

【００２４】以上の溶接時には、混合防止弁４３，４４
は共に排気状態である。空気開閉弁４１，４２から空気
が漏れても、漏れた空気は混合防止弁４３，４４により
排気される。この結果、溶接時に空気がトーチ５へ供給
されることはない。この溶接中にスパッタが生じると、
その一部がノズル本体２２やワイヤ支持部２３等の各部
材に付着する。なお、被覆部２２ｂはカーボン製である
のでスパッタが付着しにくい。

【００２５】溶接が終了すると、たとえばワークがトー
チ５から遠ざかるのを所定時間待った後に、空気開閉弁
４１，４２を開放状態にするとともに混合防止弁４３，
４４を開放状態にする。また、シールドガス開閉弁３
９，４０を遮断状態にする。この結果、空気源から高圧
空気がエアブロー管２４とコイルライナー２０に供給さ
れる。このようにして空間３４内に供給された空気が各
部材に付着したスパッタを吹き飛ばす。エアブロー管２
４によって空気の流量が大きくなっているために、スパ
ッタ除去効果が向上している。また、空気の流量が大き
いために、各部材の冷却度が向上している。その結果、
スパッタの付着量が大幅に減っている。

【００２６】所定時間（約２分）が経過してスパッタの
吹き飛ばしが終了すると、シールドガス開閉弁３９，４
０を開放状態にして、空気開閉弁４１，４２を遮断状態
にするとともに、混合防止弁４３，４４を遮断状態にす
る。この結果、シールドガスがエアブロー管２４及びコ
イルライナー２０に供給される。このシールドガスは、
空気供給孔２４ａ、環状通路３４及び孔２３ｄ内に残留
している空気をトーチ５の先端側に追い出して、環状空
間３４内にシールドガス雰囲気を作る。これにより、次
回の溶接時にトーチ５の先端から残留空気が噴射されな
い。プリフロー用のシールドガスがエアブロー管２４か
ら供給されているため、その流量が大きくなっている。
そのため残留空気を短時間（約３分）で確実に追い出せ
る。

【００２７】本実施例では、様々な構造によりスパッタ
除去効果を高めているため、従来のように溶接機を所定
時間毎に停止させて人の手でスパッタの除去を行わなく
てもよい。その結果、溶接機の連続運転時間を８時間以
上にできる。次に、組立て動作について説明する。初め
に、コイルライナー２０の先端にワイヤ支持部２３をネ
ジ留めする。続いて、ワイヤ支持部２３の外周に絶縁筒
２５をネジ留めする。さらに、ノズル本体２２の長手方
向後端部内に絶縁筒２５を挿入する。このとき、ノズル
本体２２のテーパ面２２ｃと面取り部２２ｄとが、絶縁
筒２５のテーパ面３１と面取り部３２とにそれぞれ当接
する。このとき、ノズル本体２２に一体に固定されたエ
アブロー管２４がコイルライナー２０に干渉するようで
あれば、ノズル本体２２を所定角度回転させて両者の干
渉を避ける。最後に、固定ナット２６を取り付ける。固
定ナット２６は、長手方向後方側からコイルライナー２
０を通して移動させ、ネジ３５をノズル本体２２のネジ
２２ａに螺合する。螺合が進むと、固定ナット２６の当
接部３６が止め輪２９に当接し、絶縁筒２５を長手方向
前方側に移動させる。このため、絶縁筒２５のテーパ面
３１と面取り部３２とが、ノズル本体２２のテーパ面２
２ｃと面取り部２２ｄとにそれぞれ強く圧接される。こ
れにより、ノズル本体２２は絶縁筒２５に回転不能にな
る。

【００２８】以上のように、ノズル本体２２と絶縁筒２
５との固定を確実にした上で、さらにエアブロー管２４
とコイルライナー２０との干渉を防止する。固定ナット
２６の回転によりノズル本体２２と絶縁筒２５とが固定
されるので、操作が容易である。また、固定ナット２６
による固定解除も容易である。 〔変形例〕 （ａ） 前記実施例では、１度溶接を行う毎にスパッタ
を除去していたが、溶接を複数回行ってからスパッタを
除去してもよい。その場合も、本発明を用いればスパッ
タを充分に除去できる。 （ｂ） スパッタ除去用の気体として高圧の空気を用い
たが、窒素ガス等の他の気体を用いてもよい。 （ｃ） 前記実施例において、被覆部２５の先端を丸く
面取り加工してもよい。これによりさらにスパッタ付着
を低減できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係るガスシールドアーク溶接機
用トーチにおいて、組立時には、始めにチップ部材を溶
加材供給部（たとえばコイルライナーの先端）に固定す
る。続いて、円筒状絶縁部材をチップ部材に回転不能に
固定する。ここで、円筒状ノズル部材の内周面を円筒状
絶縁部材の外周面に当接させる。このとき、たとえば気
体供給管がコイルライナー等に干渉するようであれば、
円筒状ノズル部材を所定角度回転させて両者の干渉を避
ければよい。その状態で、固定部材によりノズル部材を
絶縁部材に固定する。

【００３０】以上のように、ノズル部材と絶縁部材との
固定を確実にした上で、さらに気体供給管と他の部材と
の干渉を防止する。固定部材が筒状部材である場合は、
固定部材の係合部がチップ部材に係合した状態で固定部
材のネジをノズル部材のネジに螺合していく。このよう
に、固定部材の回転によりノズル部材と絶縁部材が固定
されるので、操作が容易である。また、固定部材による
固定解除も容易である。

【００３１】絶縁部材及びノズル部材はトーチ先端方向
に径の小さくなるテーパ面で当接している場合は、両者
間でのシール性が向上する。絶縁部材の面取り部とノズ
ル部材の面取り部とが当接している場合は、両者間にゴ
ミ等の異物が侵入しにくい。その結果、両者の面取り部
が傷つきにくくなり、シール性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用したイナートガスシー
ルドアーク溶接機の側面図。

【図２】トーチの側面図。

【図３】一部が縦断されたトーチの側面図。

【図４】混合防止回路の回路図。

【符号の説明】

１ イナートガスシールドアーク溶接機 ３ ガス供給装置 ５ トーチ ２０ コイルライナー ２１ トーチノズル ２２ ノズル本体 ２３ ワイヤ支持部 ２４ エアブロー管 ２５ 絶縁筒 ２６ 固定ナット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶加材供給部から連続して供給されたワイ
   ヤ状溶加材によりシールドガス雰囲気中でアーク溶接を
   行うガスシールドアーク溶接機用トーチであって、 前記溶加材供給部に固定され、前記溶加材を挿通させて
   支持するための孔を有するチップ部材と、 前記チップ部材の周囲に間隔を隔てて配置された円筒状
   ノズル部材と、 前記チップ部材の基部と前記ノズル部材の基部との間に
   配置され、前記チップ部材に回転不能に固定されかつ先
   端外周面が前記ノズル部材の内周面に当接する円筒状絶
   縁部材と、 前記絶縁部材と前記ノズル部材とを固定する固定部材
   と、 前記チップ部材と前記ノズル部材との間にシールドガス
   を供給するためのシールドガス供給部と、 前記チップ部材と前記ノズル部材との間にスパッタ除去
   用気体を供給するように、前記ノズル部材の外周に固定
   されたら気体供給管と、を備えたガスシールドアーク溶
   接機用トーチ。
2. 【請求項２】前記固定部材は、内周面にネジが形成され
   ており、さらに前記チップ部材に係合する係合部を有す
   る筒状部材であり、 前記ノズル部材の基部側外周面には前記固定部材のネジ
   に螺合するネジが形成されている、請求項１に記載のガ
   スシールドアーク溶接機用トーチ。
3. 【請求項３】前記絶縁部材および前記ノズル部材におい
   て、両当接面はトーチ先端方向に径の小さくなるテーパ
   面になっている、請求項１または２に記載のガスシール
   ドアーク溶接機用トーチ。
4. 【請求項４】前記絶縁部材の前記テーパ面基部側には面
   取り部が形成されており、前記ノズル部材の基部には前
   記絶縁部材の前記面取り部に当接する面取り部が形成さ
   れている、請求項３に記載のガスシールドアーク溶接機
   用トーチ。