JPH09267179A - アーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接開先の形状に拘わらず良好なガスシール
ドを行え、清掃作業が効率的に行えるノズル本体を備え
たアーク溶接装置を提供する。 【解決手段】 トーチ本体４を設けると共に、トーチ本
体４から送給された溶接ワイヤー６と母材Ｂとの間に発
生したアーク７を外気から遮断すべく、シールドガスＧ
をアーク７の周囲に噴射させるシールドガス噴射手段Ａ
を設けてあるアーク溶接装置であって、シールドガス噴
射手段Ａのうちノズル本体３の中心が、トーチ本体４の
軸芯から離間する状態に複数設け、トーチ本体４に対し
てシールドガスＧの噴射方向を変更可能に、複数のノズ
ル本体３を方向変更自在に設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トーチ本体を設け
ると共に、トーチ本体から送給された溶接ワイヤーと母
材との間に発生したアークを外気から遮断すべく、シー
ルドガスをアークの周囲に噴射させるシールドガス噴射
手段を設けてあるアーク溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のアーク溶接装置にあって
は、シールドガスを供給するためのシールドガス噴射手
段を、溶接トーチの先端部に対し、前記溶接トーチの先
端部から送給される溶接ワイヤーと同軸芯状にノズル本
体を設けて構成していた。つまり、前記溶接トーチの先
端部には、溶接ワイヤーの送給を案内すると共に当該溶
接ワイヤーに電流・電圧を供給する電極チップが設けて
あり、さらに、この電極チップと同軸芯で、その周囲を
覆う状態に筒状のノズル本体が設けられている。溶接時
には、前記電極チップと前記ノズル本体との間の空間か
ら、前記溶接ワイヤーの送給方向に沿ってシールドガス
が噴射される。そして、このノズル本体は、上記構成お
よび機能を有する必要があるから、その外径は一定の寸
法を必要としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のシ
ールドガス噴射手段によれば、次のような問題があっ
た。まず、前記ノズル本体の外径が、所定の寸法を有す
ることとなるから、当該ノズル本体の外径に比較して幅
の狭い溶接開先を溶接するのが困難であった。特に、溶
接開先底部の初層溶接を行う際には、前記ノズル本体が
溶接開先の側壁に干渉して溶接トーチを溶接部に充分近
付けることができなかった。この結果、前記ノズル本体
の先端部と溶接部との距離が長くなり、ガスシールドが
損なわれることとなっていた。また、前記電極チップと
前記ノズル本体とが同軸芯である結果、例えば、上向き
溶接を行う際には、溶接部から発生する大粒のスパッタ
が前記ノズル本体の内部に落下付着し易くなる。よっ
て、特に、上向き溶接の場合には、前記ノズル本体の汚
れ具合が促進されて、シールド不良を生じさせ、溶接欠
陥を誘発するおそれが高かった。以上のごとく、従来の
ノズル本体を用いた溶接作業では、溶接部のガスシール
ドが不十分になる結果、溶接品質を良好に維持すること
が困難になる場合があり、さらに、ノズルの清掃が頻繁
に必要となって溶接作業も煩雑なものとなるなど、改善
の余地があった。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、溶接開先の形状に拘わらず良好なガスシー
ルドを行え、スパッタの付着を抑制できるシールドガス
噴射手段を備えたアーク溶接装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成を、図１に示した例を参考に説明す
る。 （構成１）本発明の特徴構成は、請求項１に記載したご
とく、シールドガス噴射手段Ａのうちノズル本体３の中
心が、前記トーチ本体４の軸芯から離間する状態に複数
設け、前記トーチ本体４に対して前記シールドガスＧの
噴射方向を変更可能に、前記複数のノズル本体３を方向
変更自在に設けた点にある。 （作用・効果）本構成のアーク溶接装置では、前記ノズ
ル本体と、前記トーチ本体とが別構成であるから、前記
ノズル本体の形状・寸法を任意に設定することができ
る。つまり、前記従来のノズル本体に比べてその外径を
小さく構成できるから、狭い溶接開先の底部に対して
も、前記ノズル本体を充分に接近させることができる。
しかも、このような溶接ノズル本体を複数有しているか
ら、溶接部を挟んで対称位置からシールドガスを噴射さ
せることができ、溶接部のシールド効果を良好に維持す
ることができる。さらに、溶接開先の周辺部に障害物が
ある場合にも、前記複数のノズル本体の方向を変更して
前記障害物を回避することも可能であるから、様々な形
状の溶接対象物に対しても、当該溶接装置を適用するこ
とができる。一方、前記ノズル本体は、前記溶接トーチ
本体の軸芯から離間しているので、上向き溶接の場合で
あっても、前記ノズル本体の開口部は、溶接部の直下に
は位置しない。よって、溶接部から落下するスパッタが
前記ノズル本体の開口部に侵入する機会を減少すること
ができ、前記ノズルの清掃頻度が低下して溶接作業の効
率化が図れると共に、ガスシールド不良に起因して生じ
るブローホールなどの溶接欠陥の発生を抑制できる。

【０００６】（構成２）本発明は、請求項２に記載した
ごとく、前記複数のノズル本体３が、前記トーチ本体４
から送給される前記溶接ワイヤー６を中心に回転自在と
なるように取付けて構成することができる。 （作用・効果）例えば、前記シールドガス噴射手段が、
二つのノズル本体を備えてなる場合には、溶接開先の初
層を溶接するのに、溶接電極に対して前記溶接開先の長
手方向の両側に前記二つのノズル本体を設置するのが一
般的である。前記ノズル本体が溶接トーチ本体に対して
回転自在であれば、溶接開先が何れの方向に延出してい
る場合にも、前記ノズル本体を、常に、所定の位置にセ
ットすることができる。しかも、前記ノズル本体は前記
溶接ワイヤーを中心に回転するだけであるから、シール
ドガスの噴射方向は常にアークの方向に維持される。よ
って、必要な場合には、溶接途中においても前記ノズル
本体の方向を変更することができる。

【０００７】（構成３）本発明は、請求項３に記載した
ごとく、前記複数のノズル本体３の夫々を、使用状態と
休止状態とに変更可能に構成することができる。 （作用・効果）本構成のごとく、前記ノズル本体の夫々
が、独立して使用状態と休止状態とに変更可能であれ
ば、溶接作業中においても個々のノズル本体を交換する
ことが可能となる。つまり、アークのシールド効果が損
なわれない範囲において、特定のノズル本体だけを休止
状態とし、当該ノズル本体を清浄なものと交換できれ
ば、順次この作業を繰り返すことで全てのノズル本体を
交換することができる。その結果、中断を要しない自動
溶接が可能となる等、溶接効率が大幅に向上する。しか
も、溶接作業の中断回数が少なくなれば、溶接欠陥の発
生を防止する効果も得られる。通常、溶接を再開する場
合には、再スタート位置で冷却固化した溶接スラグを確
実に除去し、再スタート時のスラグ巻込みを防止する必
要がある。しかし、上記のごとく、溶接作業を連続して
行えれば、このような溶接欠陥の発生機会そのものを無
くすことができて、溶接部の品質・信頼性が向上する。

【０００８】尚、上記の本発明の課題を解決するための
手段の説明において、図面を参照し、図面との対照を便
利にするために符号を記すが、該記入により本発明が添
付図面の構成に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１０】本発明のアーク溶接装置は、図示は省略す
るが、溶接電源、および、トーチ本体、溶接ワイヤー送
給装置、ガス供給装置等で構成してある。中でも本発明
は、前記ガス供給装置のうち、シールドガスＧを溶接部
分に噴射させるためのシールドガス噴射手段Ａに関する
ものである。

【００１１】（シールドガス噴射手段の概要）当該シー
ルドガス噴射手段Ａの外観形状の一例を図１に示す。図
１は、母材Ｂどうしの突合せ溶接部分を溶接している状
態を示している。当該シールドガス噴射手段Ａは、基体
部１と揺動部２とノズル本体３とから構成してある。こ
こでは、前記ノズル本体３を二つ設けると共に、夫々の
ノズル本体３の先端部を、トーチ本体４の軸芯とは離間
させた状態で配置してある。つまり、前記トーチ本体４
の先端部に設けた電極チップ５と、前記夫々のノズル本
体３とは独立させている。ただし、夫々のノズル本体３
の軸芯方向は、前記電極チップ５から送給される溶接ワ
イヤー６の軸芯と交わるように構成してある。つまり、
前記ノズル本体３から噴射させたシールドガスＧが、前
記溶接ワイヤー６の先端と母材Ｂとに亘って発生したア
ーク７を確実にシールドするように配置してある。前記
ノズル本体３の方向は、図１においては、溶接開先８に
対して直角な方向から前記アーク７を狙っているが、当
該ノズル本体３は、前記トーチ本体４の軸芯周りに回転
自在であるから、初層溶接など前記溶接開先８の底部を
溶接する際には、前記溶接開先８に沿った方向から前記
アーク７を狙うこととしてもよい。尚、図１では、前記
ノズル本体３を二個設ける構成を示しているが、この数
に制限されるものではない。

【００１２】（基体部）前述のごとく、本発明に係るシ
ールドガス噴射手段Ａは、大きく分けて、基体部１、お
よび、揺動部２、ノズル本体３から構成される。前記基
体部１は、前記トーチ本体４の先端部に対し、前記トー
チ本体４の先端部に取付けられた前記電極チップ５の基
端部よりも引退した位置に外挿してあり、前記トーチ本
体４の周りに回転自在であって、かつ、前記トーチ本体
４の長手方向に沿って慴動自在である。図１および図２
に示すごとく、前記基体部１には、当該基体部１自身を
前記トーチ本体４に位置固定するための位置固定手段Ｃ
を設けてある。例えば、当該位置固定手段Ｃは、操作レ
バー９と第１バネ１０とからなり、前記操作レバー９の
長手方向の中間位置を前記基体部１に枢支してある。さ
らに、前記操作レバー９は、その一端部が作業者が指で
押圧する操作部１１をなし、他端部が前記トーチ本体４
に係止する爪部１２をなす。つまり、前記第１バネ１０
の押圧力に対抗して前記操作部１１を押圧すると、前記
トーチ本体４に対する前記爪部１２の係止が解除され
る。この状態で前記基体部１は、前記トーチ本体４周り
の回転および前記トーチ本体４の長手方向への慴動が自
在となる。この動作により、前記溶接開先８に対する前
記ノズル本体３の方向、あるいは、前記溶接開先８に対
する前記ノズル本体３の高さを調節することができる。
図２におけるIII−III位置における断面、つまり、前記
トーチ本体４のシールドガス供給路１３ａと、前記基体
部１のシールドガス供給路１３ｂとの接続部分の断面を
図３に示す。前記トーチ本体４側には、その周方向にシ
ールドガス連絡口１４を分散配置し、前記基体部１側に
は、前記シールドガス連絡口１４と接続可能なガス受空
間１５を設けてある。当該ガス受空間１５は、前記基体
部１の回転位置・上下位置に拘わらず前記シールドガス
連絡口１４と接続できるよう、前記基体部１の回転方向
と上下方向とに亘って所定の幅を設けてある。

【００１３】（揺動部）図２および図４に示すごとく、
前記基体部１には、前記揺動部２が、前記トーチ本体４
の軸芯に対してその径方向に揺動自在に枢支されてい
る。前記揺動部２は、溶接作業者が手動で操作できる。
そして、前記ノズル本体３を溶接位置あるいは退避位置
に設定するために、前記基体部１と前記揺動部２とに亘
って揺動固定手段Ｄが設けられている。当該揺動固定手
段Ｄは、例えば第２バネ１６と揺動固定ノッチ１７とか
らなる。当該第２バネ１６は、前記基体部１に設けられ
た板バネであり、前記揺動固定ノッチ１７は、前記揺動
部２の外面であって、前記揺動部２の揺動軸芯に対して
周方向となる位置に分散配置された凹部である。前記揺
動部２が溶接位置にある場合には、前記基体部１の内部
に設けたシールドガス供給路１３ｂと、前記揺動部２の
内部に設けたシールドガス供給路１３ｃとが連絡し、前
記揺動部２が退避位置にある場合には、前記基体部１の
シールドガス供給路１３ｂは、前記揺動部２の外周面に
よって遮断されるよう構成してある。前記揺動固定手段
Ｄの操作は溶接作業中においても可能であるから、溶接
作業を中断することなく前記ノズル本体３の清掃あるい
は交換が可能である。

【００１４】（ノズル本体）夫々の前記揺動部２の先端
部には、前記シールドガスＧの噴射方向を決定するため
のノズル本体３を取付ける。当該ノズル本体３を前記揺
動部２に取付けるには、例えば図２に示すごとく螺合構
造を用いて行う。ただし、この例に限られるものではな
く、単に挿入嵌合によるものであってもよい。前記ノズ
ル本体３の内部には、前記揺動部２を介して供給される
シールドガスＧを前記ノズル本体３の先端開口部１８か
ら均等に噴射させるための整流部材１９を設けてある。
前記ノズル本体は、例えば、熱伝導性の良い銅などで構
成すれば、前記シールドガスＧによって良好に冷却され
るから、スパッタの付着量が低減してよい。ただし、前
記ノズル本体をセラミック等の高融点を有する材料で構
成してもよく、この場合には、スパッタの融着そのもの
を抑制することができる。また、前記ノズル本体３の形
状は、一般的な中空の略円錐状のものであってもよい
し、先端開口部１８を長円状に形成したものであっても
よい。特に、前記ノズル本体３を長円状に形成し、前記
シールドガスＧの噴射方向を中心に回転自在に構成すれ
ば、前記溶接開先８の角度が狭い場合でも当該溶接開先
８の長手方向に前記長円を沿わすことができ、前記ノズ
ル本体３の先端部を前記溶接開先８の内部に容易に挿入
できて、ガスシールド効果を向上させることができる。
さらに、前記ノズル本体３の先端部が長円状であれば、
前記トーチ本体４および前記ノズル本体３を前記溶接開
先８の内部でオシレートする場合にも、両者が前記溶接
開先８の側壁に衝突し難くなって都合がよい。

【００１５】以上の特徴構成を有するノズル本体３を備
えた溶接装置を用いれば、狭い溶接開先８の内部に対し
ても前記ノズル本体３を確実に配置することができ、し
かも、前記溶接開先８の延出方向に沿って前記ノズル本
体を回転調節することができる。この結果、前記溶接開
先８の形状に拘わらず、良好なガスシールド効果を得る
ことができる。また、前記ノズル本体３の先端開口部１
８の中央位置が前記トーチ本体４の軸芯から離間してい
るので、特に、上向き溶接時において、前記先端開口部
１８が溶接位置の直下に位置することがない。つまり、
スパッタが前記ノズル本体３の内部に落下する機会が減
少する。この結果、前記ノズル本体３の汚れが抑制さ
れ、良好なシールド効果を長時間に渡って維持すること
ができる。

【００１６】〔別実施形態〕上記実施形態においては、
複数の前記ノズル本体３を備えた基端部１を、前記トー
チ本体４に対して回転自在・上下動自在に構成したが、
複数の前記ノズル本体３は、夫々、前記トーチ本体４と
完全に別構成としてもよい。複数のノズル本体３を夫々
独立に構成すれば、前記シールドガスＧの噴射方向の自
由度が増し、本発明に係るアーク溶接装置の適用対象範
囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク溶接装置に係るノズル本体の外
観形状を示す説明図

【図２】本発明のアーク溶接装置に係るノズル本体の要
部を示す説明図

【図３】ノズル本体を構成する基体部の横断面図

【図４】ノズル本体の揺動部の動作を示す説明図

【符号の説明】

３ ノズル本体 ４ トーチ本体 ６ 溶接ワイヤー ７ アーク Ａ シールドガス噴射手段 Ｂ 母材 Ｇ シールドガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーチ本体を設けると共に、トーチ本体
   から送給された溶接ワイヤーと母材との間に発生したア
   ークを外気から遮断すべく、シールドガスを前記アーク
   の周囲に噴射させるシールドガス噴射手段を設けてある
   アーク溶接装置であって、 前記シールドガス噴射手段のうちノズル本体の中心が、
   前記トーチ本体の軸芯から離間する状態に複数設け、前
   記トーチ本体に対して前記シールドガスの噴射方向を変
   更可能に、前記複数のノズル本体を方向変更自在に設け
   てあるアーク溶接装置。
2. 【請求項２】 前記複数のノズル本体が、前記トーチ本
   体から送給される前記溶接ワイヤーを中心に回転自在に
   設けてある請求項１に記載のアーク溶接装置。
3. 【請求項３】 前記複数のノズル本体の夫々が、使用状
   態と休止状態とに変更可能である請求項１または請求項
   ２に記載のアーク溶接装置。