JPS5912141Y2 - 狭開先用ガスシ−ルドア−ク溶接ト−チ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は細隙を設けて配設された、いわゆる狭間先部を
有する被溶接物を溶接するためのガスシールドアーク溶
接トーチに関するものである。

従来狭間先部を有する被溶接物を溶接する場合には、第
１図に示したごとく、消耗性電極ワイヤを案内しつつ給
電するトーチ先端部Ｔがガスシールド用ノズル３′より
突出した溶接トーチを用いて、トーチ先端部を被溶接物
８の狭間先の内部に挿入し、ガスシールド用ノズル３′
を狭開先の外部に位置させて溶接していた。

上記従来のトーチでは、ノズル３′が狭間先の外部に配
設されているので、トーチ先端部の溶接位置近傍をシー
ルドガスで遮蔽するためには、ノズルの断面積を大きく
したり、シールドガスの供給速度を速くしたりしてシー
ルドガスの供給量を多くしていた。

しかし実際にはガスの供給と共に狭間先の外部の空気が
巻き込まれるため、多量のシールドガスを使用するにも
拘わらず、十分なシールド効果を得ることができなかっ
た。

また多層溶接をする場合には、ガスシールド用ノズルを
固定し、トーチ先端部を順次ノズル側に退避させなけれ
ばならないためこの調整操作が面倒であり、かつトーチ
先端部を退避させる毎に溶接部に対するシールドガスの
遮蔽状態が変化するため均一な溶接結果を得ることがで
きなかった。

またガスシールド用ノズルを多量にして、溶接部近傍を
Ａｒなどの高級ガスで遮蔽し、他の部分をＣＯ２などの
低級ガスで遮蔽することも考えられるが、このようにし
ても、ガスシールド用ノズルは溶接位置より離れた狭開
先の外部に配設されているため、その目的を確実に達或
することができなかった。

本考案の目的は上記従来の欠点を解消した狭間先用ガス
シールドアーク溶接トーチを提供することにある。

以下図示の実施例により本考案の溶接トーチを詳細に説
明する。

第２図乃至第４図において、１は略軸芯部に軸方向に貫
通する孔１０１が穿設されたトーチボデイで、このトー
チボデイには適宜冷却手段が設けられる。

図示の冷却手段は上部に穿設された開口部１０２より供
給された冷却水を隔壁１０４， １０４ （第４図参照
）によって形或された通路１０５を通して下方に導き、
更に下部においてこの通路１０５と連通する通路１０６
を通して上方に導いて開口．部１０３より外方に排水す
るよう・に構或されている。

２はトーチボデイ１の下部に着脱自在に支持された給電
用チップで、このチップは例えばトーチボデイ．１の下
部に螺着された袋ナットにより支持されている。

トーチボデイ１の上部に図示しない給電ケーブル接続具
が連設されていて、トーチボテ゛イ１から給電用チツプ
２を経て消耗性電極ワイヤ７に給電が行なわれるように
なっている。

４はトーチボデイ１の長手方向（ＹＩ Ｙ２方向）に
移動自在であって、任意の位置でトーチボデイ１に固定
自在に配設されたガスシールド用ノズル保持具で、この
ノズル保持具の上部にはトーチボデイ１を挾むようにし
て溶接方向即ちＸ１方向およびＸ２方向に、例えば４個
の空間４０１乃至４０４が形威され、これらの空間は、
例えば第３図に示したように４０１と４０４および４０
２と４０３がそれぞれ単一の開口部４０５および４０６
に連通されている。

また空間４０１乃至４０４はそれぞれ連通路４０７乃至
４１０を介して、ガスシールド用ノズル３０１乃至３０
４の内部に連通されている。

５は連通路４０７乃至４１０に配設された、例えばコッ
ク弁などのガス調整手段で、このガス調整手段は連通路
４０７乃至４１０の有効断面積を可変にする手段であれ
ばいかなる形式のものでもよい。

６は第４．図に示すようにガスシールド用ノズル３０１
乃至３０４の端部位置をＹ方向に調整するためのノズル
調整手段で、このノズル調整手段は例えばノズル保持具
４の下部に螺着された締着具６０１により構或され、ノ
ズル保持具４に対してＹ１−Ｙ２方向に摺動自在に配設
されたノズル３０１乃至３０４を任意の位置でロックし
得るようになっている。

ガスシールド用ノズル３０１， ３０２及び゛３０３，
３０４は、トーチボデイ１の両側にそれぞれ配置され
てノズル３０１乃至３０４とトーチボデイ１とが一直線
上に並ぶように設けられており、トーチボデイ１の先端
とガスシールド用ノズル３０１乃至３０４との双方を狭
間先内に挿入し得るように構或されている。

上記のトーチにおいては、各ガスシールド用ノズルをノ
ズル調整手段６により適宜のＹ方向の位置に位置決めし
、開口部４０６から例えばＡｒに１５％のＣＯ２を加え
たシールドガスを、また開口部４０５からＣＯ２ガスを
供給する。

そしてガス調製手段５により各ノズルを介して溶接方向
に供給されるシールドガス量（即ちシールドガスの速度
）を調整した後、消耗性電極ワイヤ７と被溶接物８との
間にアークを発生させて維持しつつトーチボデ゛イ１お
よびノズル３０１乃至３０４の大部分を狭開先内に挿入
して狭開先部の溶接を行なう。

ところで消耗性電極ワイヤ７と被溶接物８との間に大電
流を流してアークを発生させると、第５図に示すように
アーク柱Ａが消耗電極ワイヤ７から被溶接物８に向って
拡がり、このアーク柱の電磁圧力は、被溶接物８側の方
が消耗電極ワイヤ７側よりも小さくなり、この電磁圧力
の差異に伴なって中央部が絞られた形状のプラズマ気流
が発生する。

このプラズマ気流により外部から溶接部に向って第５図
に朱印で示したように空気のまき込み現象が生じ易くな
るため、シールドガスを充分？慮して供給しなければな
らない。

第６図ｂは、上記のごとく大電流で溶接する場合に好適
なノズルの配置を示したものであってこの場合外側のノ
ズル３０１， ３０４が内側のノズル３ｏａ， ３０３
よりも被溶接物８徊に配置きれる。

三あようにすると、上記のごとく大電流アークに伴なっ
て発生するプラズマ気流によって、ンズ）ｉ／３０２，
３０３より供給されるシールドガスが溶接点方向に狭搾
されても、ノズル３０１， ３０４が充分被溶接物８側
の位置に配設されているので、空気の巻込みが防止され
る。

一方小電流で溶接する場合には、上記プラズマ気流が発
生することはないため、第６図ａに示したようにノズル
３０１， ３０４をノズル３０２， ３０３よりも上方
に配設しておけば、ノズル３０１， ３０４のシールド
範囲が広くなり有利である。

このようにシールド範囲が広くなければ、例えば図示の
Ｘ１方向に溶接が行なわれる場合ノズル３０４から供給
されるシニルドガスにより大気と遮蔽される既溶接、部
分が広範囲となるため、良孔な金属組織を有する既溶接
部を得ることができ特に有利である。

また例えばＸ１方向に高速度で溶接する場合や、溶接ト
ーチの前方からＸ２方向に向う風がある場谷、或いは既
溶接ビードが高くなる場合には、第６図Ｃに示したよう
に、ノズル３０１を被溶接物８に最も近接させ、ノズル
３０２乃至３０４を順次被溶接物８から離間させるよう
にするのが有利である。

即ち第６図Ｃのように構或すると、前方よりＸ２方向に
向う風が作用しても、この風はノズル３０１から供給さ
れるシールドガスにより遮蔽されるため、溶接に悪影響
を及ぼすことはない。

また予じめノズル３０３および３０４の下端部が上方に
配設されているため、既溶接ビードが高くなるときにノ
ズル３０３， ３０４が既溶接ビードに当接することが
なく、良好なシールドを行なうことができる。

第７図ａ乃至ｄはノズルの下端部の位置をすべて同じに
してガス調整手段５によって、シールドガスの供給量を
種々に調整したときのシールドガスの速度分布図であっ
て、第７図ａ乃至Ｃはそれぞれ第６図ａ乃至Ｃのノズル
配置に相当する速度分布図である。

第７図ｄは同図Ｃと同じ考え方でＸ２方向に溶接する場
合（往復溶接する場合）で、シールドガスの速度分布を
Ｘ１方向の速度分布と゛は逆になるよう調整した場合で
ある。

ところで、？７図の各図に示したように、シールドガス
の供給速度のみを調整してシールドが円滑に行なわれる
ようにすると、供給速度が速くなるにつれて当然シール
ドガスゐ供給量が多くなるため不経済であり、また余り
嵩速になるとシールドガスの流れは乱流化するためかえ
って空気を巻込むことになり遮蔽性が悪くなる。

しかし、第６図に示したようにノズル３０１乃至３０４
の各上下位置を適宜選択した上で第７図に示したように
、シールドガスの供給速度を調整すれば、両者の相乗作
用によってより一層確実なシールド効果を得ることがで
きる。

すなわちノズル３０１乃至３０４の上下位置とシールド
ガスの供給速度（即ち供給量）との両方を調整すること
により、少ないシールドガスの供給量で確実なシールド
効果を得ることができる。

例えばノズルがある位置より下方に設けられた場合には
シールドガスの供給速度を小さくするように調整しても
略シールドガスの遮蔽効果は同一であるため、シールド
ガスの使用量を少なくすることができ経済的である。

小電流によるアーク溶接において、例え（″よ第６図ａ
のようにノズルを配置してＸ１方向に溶接する場合ノズ
ル３０１からシールドガスが供給されないようにガス調
整千段５を操作し、ノズル３０２と３０３とにより供給
されるシールドガスによって溶接部を遮蔽し、ノズル３
０４から供給されるシールドガスで既溶接部を大気より
遮蔽するようにすることができる。

また第７図ａに二点鎖線で示したようにノズル３０４の
設置数を増加すれば、既溶接部のシールドをより円滑に
行なうことができる。

上記実施例において、内側のノズル３０２及び３０３は
必らず必要であるが、外側のノズル３０１及び３０４の
一方は場合によっては省略することができる。

第８図乃至第１０図は本考案の他の実施例を示したもの
であって、３０５はトーチボデイ１の外部に摺動自在に
且つトーチボデイと同心的に配置されたガスシールド用
ノズルであり、このノズルはガスシールド用ノズル保持
具４と共に移動するようにノズル保持具４の内方に支持
されている。

１１ほノズル保持具４に設けられた開口部で、この開口
部１１に供給されたシールドガスがノズル３０５の円周
方向に穿設された小孔３０５ ａ， ３０５ ａ，・・
・と、トーチボデイ１どノズル３０５との間に形或され
た空間９とを経て溶接位置近傍に供給されるようになっ
ている。

４０１， ４０４はトーチボデイ１を間にして溶接方向
即ちＸ１方向およびＸ２方向に穿設された空間で、これ
らの空間４０１及び４０４はそれぞれ連通路４０７，
４０８及び４０９， ４１０を介して、管状ノズル３０
１乃至３０４に連通されている。

ノズル調整手段６は例えば、ノズル３０１乃至３０４に
設けたネジとこのネジを螺合させるようにノズル保持具
４に設けたネジ穴とから構威されている。

また給電用チツプ２はトーチボデイ１の端部のネジ部に
直接螺合されている。

上記トーチにおいては、給電用チツプ２に対してノズル
保持具４がＹ方向の適宜の位置に位置決めされると共に
ノズル３０１乃至３０４が第６図ａ乃至Ｃに示したごと
く、Ｙ方向の適宜の位置に位置決めされる。

その後、例えば開口部１１にＡｒに１５％のＣＯ２を加
えたガスが、また開口部４０５にＣＯ２が供給され、ノ
ズル３０１乃至３０４を介して溶接方向に供給されるシ
ールドガスの流量（即ちシールドガスの速度）がそれぞ
れガス調整手段５により調整された後、電極ワイヤ７と
被溶接物８との間にアークを発生させて維持しつつ、ト
ーチボデイ１、ノズル３０１乃至３０５の大部分が狭開
先内に挿入されて狭間先部の溶接が行なわれ．る。

この実施例のようにノズル３０５を設けると、開口部１
１から供給されたシールドガスがトーチボデイ１の外部
を流れるため、このガスでトーチボデイ１の冷却をも行
なうことができるという利点がある。

第１１図は第８図の要部の変形例を示した図であって、
この実施例ではノズル３０５がトーチボデイ１の外周部
をＹ方向に移動自在であって、かつトーチボデイ１のＹ
方向の任意の位置に固定できるように配設されている。

またノズル保持具４はノズル３０５の外周部をＹ方向に
移動自在であって、ノズル３０５のＹ方向の任意の位置
に固定できるように配設されている。

このようにすれば、トーチボデイ１に対してノズル３０
１乃至３０５をＹ方向に同時に移動させることができる
だけでなく、ノズル保持具４とノズル３０５との間の位
置関係を変えることにより、ノズル３０５に対するノズ
ル３０１乃至３０４の位置を同時に変更することができ
、有利である。

第４図に示したごとくノズル３０１乃至３０４の断面を
矩形状とすれば被溶接物８の相対向する壁部？のシール
ドガスの供給が良好に行なわれる。

これらのノズルの断面を被溶接物８の狭開先の相対向す
る壁方向に長い長円や楕円状にしても同様の効果を得る
ことができる。

但しこの場合、ノズル３０１乃至３０４をＹ方向に摺動
させるためにノズル保持具４に配設する摺動部の加工が
面倒になるため断面矩形状とした方が好ましい。

シールドガスは全てＣＯ２などの低級ガスとすれば安価
であるが、第２図および第３図もしくは第８図および第
９図に示したように給電チツプ２に最も近接した位置の
ノズルから例えばＡｒ＋１５％ＣＯ２などの高級なシー
ルドガスを供給し、他のノズルよりＣＯなとの低級なシ
ールドガスを供給すれば、アーク溶接部は高級なシール
ドガスにより遮蔽され、かつ溶接部以外は低級なシール
ドガスにより遮蔽されるのでシールドガスのコストを低
減してしかも良好な溶接結果を得ることができる。

第２図および第８図に示したようにガス調整手段５をノ
ズル保持具４に配設するようにすれば、ガス調整手段５
が溶接部に比較的近い位置に配置されるため、シールド
ガスの流量（即ち速度）を確実に制御することができる
。

ノズル調整手段６は緩着具６０１もしくは螺進機構とし
て説明したが、ノズル保持具４の下端部のノズル３０１
乃至３０４との各摺動受部に切欠き部を設けたいわゆる
半割クランプ手段とすることもできる。

またノズル３０１乃至３０４を、中間部または下部にお
いて軸方向に摺動自在な結合部により結合された２重管
によりそれぞれ構或し、各２重管の結合部に両管を相互
に固定し得る緩着具を設けて各ノズルの長さを調整し得
るようにしてもよい。

更に各ノズルを２重管により構或する場合、２重管をネ
ジ結合させて両管を相対的に回転させることにより各ノ
ズルの長さを調整し得るようにしてもよい。

尚、ノズル調整千段６をノズル保持具４の下部に設けて
おくと、溶接トーチを狭開先内に挿入した状態でノズル
３０１乃至３０４の位置を調整することができる。

第３図に示したように、給電チツプ２に最も近接した位
置のノズル３０２， ３０３に対してそれぞれＸ０方向
およびＸ２方向に１個ずつノズル３０１， ３０４を配
設したが、必要に応じて適宜にノズルの個数を増減させ
ることができる。

この場合、溶接部以外のシールドガスを低級ガスとする
ときには第９図に示したようにトーチボデイ１に対して
Ｘ１方向およびＸ２方向に配設されるノズルをそれぞれ
単一の空間４０１及び４０４に連通させ、しかもこれら
前後の空間４０Ｌ４０４を単一の開口部４０５に連通さ
せれば溶接トーチ廻りの配管を簡略化できるため、溶接
トーチの各部の調整が容易であり、またガス源近傍に配
設する減圧弁および圧力計を減少させることができるの
で設備費を低減することができる。

シールドガスを全てＣＯ２とする場合には、第３図に示
した空間４０１と４０２および４０３と４０４とを各々
連通させた合計２個の空間を穿設してこれらの空間を単
一の開口部に連通ずれば、上記効果はより増大される。

第２図に示したように、冷却手段を設けた方が好ましい
がこの冷却手段は本考案の必須の要件ではない。

またノズル３０１乃至３０４， ３０５及びノズル保持
具４のうちの任意のものをトーチボデイに対して電気的
に絶縁して配設することが好ましい。

第８図に示した実施例においては、ノズル３０１及び３
０４を省略することができ、また場合によってはノズル
３０２及び３０３の一方を省略することができる。

本考案は上記実施例のみに限定されるものではなく、第
２図乃至第４図および第８図乃至第１１図に示した各部
を任意に置換もしくは組合せて実施することができるの
は勿論である。

向上記ノズルの上下位置およびシールドガスの流量（即
ち速度）を設定した後、溶接が行なわれるが、第７図ｃ
， ｄに示したように往復溶接する場合以外の場合、
例えばＸ１方向にのみ溶接を行なって多層溶接を行なう
場合には、他の部分の調整することなく、溶接トーチ全
体ｔＰｆｒ定距離だけＹ２方向にシフトさせてトーチの
軸線拠りに１８０度反転した後、再度溶接を行なうよう
にすれば、シールドガスの供給形態は前回の溶接時と同
一であるため均一な多層溶接を行なうことができる。

以上のように、本考案の溶接トーチによれば、ノズルが
多数配設されてもシールド用ガス源に連通される開口部
は１個もしくは２個にまとめられているため、溶接トー
チ廻りの配管が簡略化され、溶接トーチの各部の調整が
容易である。

しかも少数のガス源でよいためガス源近傍に配設する減
圧弁および圧力計の数を減少させることができ、設備を
縮減することができる。

また溶接側の各ノズルの端部位置をそれぞれ調整自在と
したため、既溶接ビード部にノズル端部を当接させるこ
となくシールドガスを供給することができ、しかもシー
ルドガスの供給形態を種々に変形させることができる。

更にシールドガスの流量即ち速度を調整する手段を設け
たのでシールドガスの供給形態を種々に変形させること
ができ、上記ノズルの端部位置を適宜調整すると共にシ
ールドガスの流量即ち速度を適宜調整することにより、
両者の相乗作用によって一層円滑なシールドガスの供給
形態を得ることができる。

従ってシールドガスの使用量を少なく抑えつつ適宜の溶
接に最適な状態でガスシールドを実施することができ、
多層溶接においても均一な溶接結果をうろことができる
ので実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す正面断面図、第２図は本考案の実
施例を示す縦断面図、第３図及び第４図はそれぞれ第２
図のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図
はアーク状態の説明図、第６図ａ乃至Ｃは第２図のトー
チの種々の使用状態を示す説明図、第７図ａ乃至ｄは第
２図の実施例でガスの供給速度を種々に調整した状態を
説明する説明図、第８図は本考案の他の実施例を示す縦
断面図、第９図及び第１０図はそれぞれ第８図のＩＸ一
ＩＸ線及びＸ−Ｘ線断面図、第１１図は第８図の要部の
変形例を示す断面図である。 １・・・・・・トーチボデイ、３０１〜３０５・・・・
・・ガスシールド用ノズル、４・・・・・・ガスシール
ド用ノズル保持具、５・・・・・・ガス調整手段、６・
・・・・・ノズル調整手段、７・・・・・・消耗電極ワ
イヤ、８・・・・・・被溶接物、４０１〜４０４・・・
・・・空間、４０５， ４０６・・・・・・開口部、４
０７〜４１０・・・・・・連通路。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）略軸芯部に軸方向に貫通する孔が穿設されたトー
   チボデイと、前記トーチボデイの先端に着脱自在に支持
   された給電用チップと、前記トーチボデイを間にして溶
   接方向に並べてかつ前記トーチボデイの軸線方向に摺動
   自在に配設された複数個のガスシールド用ノズルと、シ
   ールド用のガス源と前記ノズルの内部とを連通させるノ
   ズル保持具と、前記ノズルの内部を流通するシールド用
   ガスの流量をそれぞれ調整するガス調整手段と、前記ノ
   ズルの前記チップ側の先端位置をそれぞれ長軸方向に調
   整するノズル調整手段とを具備したことを特徴とする狭
   開先用ガスシールドアーク溶接トーチ。
2. （２）前記ノズル調整手段はノズル保持具に配設された
   実用新案登録請求の範囲第（１）項に記載の狭開先用ガ
   スシールドアーク溶接トーチ。
3. （３）前記ノズル保持具は前記トーチボデイを間にして
   該トーチボデイの両側に設けられた空間と、前記空間に
   連通ずる単一の開口部と、前記空間に連通して前記各ノ
   ズルに連通ずる連通路とを有する実用新案登録請求の範
   囲第（１）項または第（２）項に記載の狭開先用ガスシ
   ールドアーク溶接トーチ。
4. （４）前記ノズル保持具は前記トーチボデイに最も近接
   する位置に設けられた第１のノズルに連通ずる連通路を
   有する第１の空間と、前記第１の空間よりもトーチボデ
   イから離れた位置に設けられかつ下部もしくは側部にお
   いて前記第１のノズル以外のノズルに連通ずる連通路を
   有する第２の空間と、前記第ｌの空間および第２の空間
   にそれぞれ連通するシールドガス供給用の第１及び第２
   の開口部とからなる実用新案登録請求の範囲第（１）項
   または第（２）項に記載の狭開先用ガスシールドアーク
   溶接トーチ。
5. （５）前記ガス調整手段は個々のノズルに連通ずるよう
   に前記ノズル保持具に設けられた連通路に配設されてな
   る実用新案登録請求の範囲第（３）項または第（４）項
   に記載の狭開先用ガスシールドアーク溶接トーチ。