JPS60207Y2 - 管内面溶接ト−チ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は管の内面を溶接する際に用いる溶接トーチに関
する。

一つの管の内側に他の管を嵌め込んで二重管を構成し、
内側の管端部において両者を’ｎＧ溶接接合する場合に
用いる溶接トーチとしては従来第１図に示すようなもの
が考えられている。

この溶接トーチは、トーチ内筒１０１の先端に、該トー
チ内筒１０１につながるシールドガス供給路１０２を有
す通電頭部１０３を設けると共にこの通電頭部１０３に
、第２図に示すような開口１０４を有すセラミックキャ
ップ１０５を被せて取付け、更に前記開口１０４より先
端が突出するように前記通電頭部１０３にタングステン
電極１０６を固定ねじ１０７で止めて支持する一方、先
端を前記通電頭部１０３より離して前記トーチ内筒１０
１の外側に中間筒１０８を設け、該中間筒１０８の外側
に先端を前記通電頭部１０３に固着してトーチ外筒１０
９を設けてなっている。

図面中１１０はセラミックキャップ１０５を通電頭部１
０３に固定するセラミックナツトである。

この溶接トーチを、被溶接外側管１１１内に被溶接内側
管１１２が嵌め込まれてなる二重管内に挿入してそのタ
ングステン電極１０６が内側管１１２の端面位置に来る
まて溶接トーチを移動させて第１図に示す状態とし、こ
の状態で電極１０６と管との間でアークを発生させると
共に矢印ａで示す如くトーチ内筒１０１にシールドガス
を供給し、通電頭部１０３のシールドガス供給路１０２
及びセラミックキャップ１０５内を経て開口１０４より
噴出されるシールドガス流による良好な雰囲気内で溶接
を行なう。

溶接は二重管内で溶接トーチを回転させることにより進
められる。

被溶接管が厚肉の場合には、溶接に大電流を使用するの
で、トーチ内筒１０１と中間筒１０８との間に矢印すて
示す如く給水すると共に中間筒１０８とトーチ外筒１０
９との間より矢印Ｃて示す如く排水して溶接トーチの冷
却を図る。

このような溶接トーチては、管が垂直配置の場合、溶接
アークにより発生する熱が周囲の気体（シールドガス及
び空気）を高温にして上昇気流を作り、管端より二重管
内に矢印ｄて示すように空気を吸引腰結果として溶接部
のシールド不良を引き起こしてしまっていた。

トーチ外筒１０９が絶縁されていないため、ＴＩＧ溶接
溶接−アークタート無接触て行なうために印加する高周
波のリークか生じ、トーチ及び管内面を損傷する恐れが
あった。

タングステン電極１０６を内側管１１２の端部（被溶接
部）に臨ませる作業は予め計測した量溶接トーチを二重
管内て移動させることにより行なうが、この位置決め作
業は難しく非常に時間かかかり又誤差も生じやすかった
。

更に溶接トーチを二重管内で回転させるとタングステン
電極１０６か振れてアーク長が不安定となり良好な溶接
部か得られないという欠点もあった。

本考案は、従来の管内面溶接トーチにおける上述のよう
な欠点を解消すること、つまり上昇気流によるシールド
不良を防ぎ、トーチ外筒の電気的絶縁を図り、位置決め
作業を簡単にしかも正確にてきるようにし、更にアーク
長の安定化を図ることを目的とするものて、その構成は
、管内に他の管を嵌合してなる二重管内に挿入される筒
状のトーチ本体の先端に、シールドガス供給路を有し且
つ電極を支持する通電頭部を絶縁材を介して連結し、周
囲にカス噴出口を有すシールドキャップを前記通電頭部
に被せると共に前記ガス噴出口より前記電極を突出させ
、内部にシールドガスを通すパワーチューブを前記シー
ルドガス供給路につなけて前記通電頭部に接続し、先端
を前記通電頭部より離して前記パワーチューブと前記ト
ーチ本体との間に絶縁材スリーブを設けて冷却液通路を
形威し、環状の基部とこれから伸び端部が広がり且つ弾
性を有す脚部とからなる位置決め部材を前記トーチ本体
の先端部に固定する一部前記トーチ本体の外側に移動自
在にトーチ外筒を設けると共にその先端に周囲に開口を
有す絞り筒を前記位置決め部材に嵌め込んて設けて前記
トーチ本体と前記トーチ外筒との相対移動により前記位
置決め部材の脚部端部が前記開口より出入するように腰
前記トーチ本体と前記トーチ外筒との間に供給されるシ
ールドカスを噴出させるガス噴出小孔を前記トーチ外筒
の周面に穿設し、更に前記トーチ外筒にその振れを防ぐ
スタビライザを設けたことを特徴とする。

以下本考案の一実施列を図面に基づき詳細に説明する。

被溶接外側管１内に被溶接内側管２を嵌合してなる二重
管内に挿入される筒状のトーチ本体３の後部は溶接トー
チの座であるブロック４にろう付けされ、先端部は絶縁
材としての絶縁筒５の後部にＯリング６を介して嵌合さ
れている。

前記絶縁筒５の先端部にはＯリング７を介して通電頭部
８が嵌合されている。

通電頭部８にはその後端面より側面へ通じるシールドガ
ス供給路９か形成されており、先端部には半径方向へ向
けてタングステン電極１０か止めねじ１１により固定さ
れている。

通電頭部８には、周面にカス噴出口１２を有すセラミッ
ク製のシールドキャップ１３か被せられ、前記ガス噴出
口１２より前記タングステン電極１０が突出されている
。

前記シールドキャップ１３は前記通電頭部８にねじ込ま
れたセラミックナツト１４により回転しないように止め
られている。

前記通電頭部８の後部には、前記シールドガス供給路９
につなげて通電媒体であるパワーチューブ１５の先端か
ろう付は接続され、その後部にはＯリング１６を介して
給電ニップル１７がねじ込まれている。

給電ニップル１７には前記パワーチューブ１５につなが
るシールドガス供給路１８が形成されている。

シールドガスは矢印Ａで示す如く給電ニップル１７の端
より供給され、前記パワーチューブ１５及び前記通電頭
部８内のシールドガス供給路９を通って前記シールドキ
ャップ１３内に放出され、更にガス噴出口１２より前記
りングステン電極１０を包むように噴出される。

前記給電ニップル１７と前記ブロック４との間には０リ
ング１９，２０を添えると共にフランジ２１により固定
されて絶縁体２２が設けられ、トーチ本体３側の絶縁を
図っている。

尚前記トーチ本体３と通電頭部との間の前記絶縁筒５は
特に固定されてはいないが、前記給電ニップル１７を前
記パワーチューブ１５にねじ込むことにより、上下から
圧縮力が加わり固定される。

前記トーチ本体３と前記パワーチューブ１５との間には
先端を前記通電頭部８の後端面より少し離すと共に後端
部を前記ブロック４にＯリング２３を添えて固定して絶
縁材スリーブ２４が設けられている。

この絶縁材スリーブ２４と前記パワーチューブ１５間の
隙間及び絶縁材スリーブ２４と前記トーチ本体３間の隙
間は冷却液通路２５．２５’となっており、冷却液通路
２５には前記ブ冶ツク４に設けられた給水ニップル２６
が接続され、冷却液通路２５′ニハ前記フロツク４に設
けられた排水ニップル２７が接続されている。

冷却液例えば水は矢印Ｂで示す如く給水ニップル２６よ
り供給され、冷却液通路２５を上昇しその上端て溢れ、
冷却液通路２５′を下降し、矢印Ｃで示す如く排水ニッ
プル２７より排出される。

第４図に示すように環状の基部２８とこれからその軸線
に略平行に伸ひ且つ端部に外側に広がる斜面２９を有す
爪部３０を具えた弾性部材としての複数（本実施例では
四つ）の脚部３１とからなる位置決め部材３２が前記基
部２８を前記絶縁筒５にあてがって前記トーチ本体３の
先端部にねじ止め固定されている。

前記爪部３０の外縁を結ふ円の径ｄは内側管２の内径よ
りも大きく外側管１の内径よりも小さい範囲て定められ
ている。

一方前記トーチ本体３の外側には移動自在にトーチ外筒
３３が遊嵌され、その先端部には、周囲に前記脚部３１
と同数の開口３４を有す絞り筒３５が前記位置決め部材
３２に嵌め込むと共にその開口３４を前記脚部３１に位
置合わせして取付けられている。

位置決め部材３２の脚部３１は弾性を有しているので、
位置決め部材３２と絞り筒３５との相対移動により前記
脚部３１の爪部３０は前記開口３４より出入する。

位置決め部材３２の基部２８の下端面３６と絞り筒３５
の上端面３７との距離が１１の時爪部３０は完全に絞り
肖３５内に格納され、基部下端面３６と絞り部上端面３
７とが密着した時爪部３０は第３図中左側において示す
ように開口３４より突出して開く構造となっているので
ある。

尚、基部下端面３６と絞り部上端面３７とが密着して爪
部３０が突出した時爪部３０の端面３８からタングステ
ン電極１０までの距離１゜は一定であり、予め測定され
る。

前記トーチ外筒３３の後部は前記トーチ本体３に摺動自
在且つロックねじ３９によりトーチ本体３側に固定可能
にトーチ本体３に嵌合されたスライド４０に固定されて
いる。

このスライド４０は前記爪部３０の格納時には図面に示
す如く前記ブロック４上面に接触した状態となる。

前記スライド４０には前記トーチ本体３と前記トーチ外
筒３３との間に形成された補助シールドガス供給路４１
につなげて補助シールドガスニップル４２が設けられ、
又前記絞り筒３５の下側において前記トーチ外筒３３の
周面には多数のガス噴出小孔４３が設けられており、前
記ガスニップル４２に矢印りで示す如く供給される補助
シールドガスは前記補助シールドガス供給路４１を通っ
て前記ガス噴出小孔４３より矢印Ｅで示す如く噴出され
る。

トーチ外筒３３にはアーク長の安定化を図るために溶接
トーチの振れを防ぐスタビライザ４４が設けられている
。

尚、図面中、４５は溶接トーチを支えるトーチ保持具て
あり、４６はトーチ保持具４５を昇降させる定寸送り機
構付きのトーチ昇降スライド、４７はスライド４６を作
動させるサーボモータである。

この溶接トーチを用いて二重管の外側管１と内側管２と
を内側管２の端において溶接接合するには、先すトーチ
外筒３３下部のスライド４０がブロック４に押し当てら
れ、絞り筒３５内に位置決め部材３２の爪部３０が格納
された状態つまり位置決め部材３２の基部下端面３６と
絞り部上端面３７との距離が１１である状態で、爪部３
０が確実に内側管２の上側に来るまで溶接トーチを二重
管内に送り込む。

次にロックねじ３９を緩めて絞り筒３５の上端面３７が
位置決め部材３２の基部下端面３６に当接するまてトー
チ外筒３３を押上げる。

基部下端面３６と絞り部上端面３７とが当接すると爪部
３０はそのばね力により開口３４から突出して第３図中
左側に示すように開く。

ここでロックねじ３９によりトーチ外筒３３とトーチ本
体３とを固定する。

しかる後トーチ全体を下降させると爪部３０の端面３８
が内側管２の端面２ａに当って開先位置が検出され、そ
れ以上トーチは下降しなくなる。

この位置でトーチ保持具４５によりトーチ外筒３３を固
定する。

爪部３０は用済みとなるので、ロックねじ３９を緩めト
ーチ本体３をブロック４の上面がスライド４０の下端に
当たるまてつまり１１押上けて爪部３０を絞り筒３５内
に格納し、その後再びロックねじ３９によりトーチ外筒
３３とトーチ本体３とを固定する。

この時タングステン電極１０と開先位置である内側管２
の端面２ａまての距離は１１＋１２となる。

従ってトーチ昇降スライド４６により溶接トーチを１１
＋１゜下降させれば、タングステン電極１０と内側管２
の端面２ａとは正確に一致する。

この場合の下降は適切な定寸送り機構を使用することに
より容易に自動化てきる。

溶接トーチのセットが終了したならばタングステン電極
１０と管との間にアークを発生させて内側管２と外側管
１との溶接を行なう。

溶接中、矢印Ｂの如く給水ニップル２６に送られる冷却
水は冷却水通路２５．２５’を通って排水ニップル２７
より排水され、溶接トーチを冷却する。

この場合パワーチューブ１５は絶縁体２２、絶縁材スリ
ーブ２４、絶縁筒５によりトーチ本体３とは完全に電気
絶縁されている。

但し、冷却水に水道水を使用する場合その絶縁性は必す
しも完全とは言えない。

しかしながら実験的に、その抵抗値が２０にΩ程度以上
てあれば、高周波スタートを考慮したＴＩＧ溶接の場合
絶縁性は十分である。

従って、水道水を使用した場合の絶縁距離Ｘを上述の絶
縁に十分な抵抗値となるようにしておけば良い。

矢印Ａで示す如く給電ニップル１７のシールドガス供給
路１８に供給されるシールドガスはパワーチューブ１５
内及び通電頭部８内のシールドガス供給路９を通りシー
ルドキャップ１３を経そのガス噴出口１２よりタングス
テン電極１０及び溶接部を包むように噴出する。

補助シールドガスニップル４２より送給される補助シー
ルドガスは補助シールドガス供給路４１を通ってガス噴
出小孔４３より噴出し、矢印Ｅで示す如くシールドガス
流を作り、溶接時に発生する管の下方からの矢印Ｆで示
す空気の流れを遮断し、被溶接部のシールドガス雰囲気
の乱れを防止する。

スタビライザ４４は内側管２との機械的な当りにより溶
接トーチの振れを防ぎ、アーク長を一定に保持する。

以上のように本考案の管内面溶接トーチによれば、トー
チ外筒を電気的に絶縁上たのてスパークによる管内面及
びトーチの損傷がなくなり、又タングステン電極の下側
においてトーチ外筒と内側管との間にシールドガスを噴
出して上昇気流を遮断すると共にスタビライザによりア
ーク長を一定に保持するようにしたので、溶接作業性が
向上し良質な溶接部が得られるようになる。

又開先位置決め手段を備えたことにより、計測ミスによ
る溶接線狙い位置の誤差がなくなり、溶接性能の向上が
図れ、位置決め作業に要する時間及びコストの低減が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の管内面溶接トーチの縦断面図、第２図は
セラミックキャップの斜視外観図、第３図は本考案に係
る管内面溶接トーチの一実施例の縦断面図、第４図は位
置決め部材の斜視外観図、第５図は絞り筒の斜視外観図
である。 図面中、１は被溶接外側管、２は被溶接内側管、３はト
ーチ本体、５は絶縁筒、８は通電頭部、１０はタングス
テン電極、１２はガス噴出口、１３はシールドキャップ
、１５はパワーチューブ、１７は給電ニップル、２２は
絶縁体、２４は絶縁材スリーブ、２５，２５’は冷却液
通路、３０は爪部、３１は脚部、３２は位置決め部材、
３３はトーチ外筒、３４は開口、３５は絞り筒、４１は
補助シールドガス供給路、４３はガス噴出小孔、４４は
スタビライザである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 管内に他の管を嵌合してなる二重管内に挿入される筒状
   のトーチ本体の先端に、シールドガス供給路を有し且つ
   電極を支持する通電頭部を絶縁材を介して連結腰周囲に
   ガス噴出口を有すシールドキャップを前記通電頭部に被
   せると共に前記ガス噴出口より前記電極を突出させ、内
   部にシールドガスを通すパワーチューブを前記シールド
   ガス供給路につなげて前記通電頭部に接続し、先端を前
   記通電頭部より離して前記パワーチューブと前記トーチ
   本体との間に絶縁材スリーブを設けて冷却液通路を形成
   し、環状の基部とこれから伸び端部か広かり且つ弾性を
   有す脚部とからなる位置決め部材を前記トーチ本体の先
   端部に固定する一方前記トーチ本体の外側に移動自在に
   トーチ外筒を設けると共にその先端に周囲に開口を有す
   絞り筒を前記位置決め部材に嵌め込んで設けて前記トー
   チ本体と前記トーチ外筒との相対移動により前記位置決
   め部材の脚部端部が前記開口より出入するようにし、前
   記トーチ本体と前記トーチ外筒との間に供給されるシー
   ルドガスを噴出させるガス噴出小孔を前記トーチ外筒の
   周面に穿設し、更に前記トーチ外筒にその振れを防ぐス
   タビライザを設けたことを特徴とする管内面溶接トーチ
   。