WO2009031704A1 - アーク溶接用トーチ、コンタクトチップの給電部の摩耗検知システム、およびコンタクトチップの摩耗検知方法 - Google Patents

Abstract

溶接トーチ１は、送り出される溶接ワイヤ２と接触して電流を供給する給電部１０ａが先端内周面に設けられたコンタクトチップ１０と、コンタクトチップ１０内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ワイヤ２を案内するワイヤガイド１１と、を備えており、コンタクトチップ１０とワイヤガイド１１との軸線を相対的に変化させてワイヤガイド１１に案内されて送り出される溶接ワイヤ２をコンタクトチップ１０の給電部１０ａに接触させるよう構成されており、コンタクトチップ１０の給電部１０ａは、給電部１０ａの摩耗に伴う給電点Ｐの変化に抗して溶接電流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さＬａに、より具体的には、１～４ｍｍで形成されている。また、コンタクトチップ１０は、給電部の後方に形成されて給電部が摩耗することにより溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部を備える。

Description

明細書

アーク溶接用トーチ、 コンタク トチップの給電部の摩耗検知システム、 およびコン タク トチップの摩耗検知方法 技術分野

本発明は、 アーク溶接用トーチ、 コンタク トチップの給電部の摩耗検知システム、 およびコンタク トチップの摩耗検知方法に関し、 さらに詳しくは、 送り出される溶接 ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップ と、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接 ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ド との軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチ ップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチ、 送り出される溶接ヮ ィャと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ワイ ャを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの 軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク 卜チップ の給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチの、 前記コンタク トチップ の給電部の摩耗検知システム、 および、 そのアーク溶接用トーチにおけるコンタク ト チップの給電部の摩耗を検知する方法に関するものである。 背景技術

ァ一ク溶接は、 連続的に送られる溶接ワイヤにトーチを通じて電力を供給し、 溶接 ワイヤと被溶接物との間にアーク放電を発生させて、 その熱エネルギーにより溶接ヮ ィャと被溶接物の一部とを溶融させ接合するものである。 このようなアーク溶接に用 いられるトーチに関する従来の技術としては、 例えば特許文献 1に開示されたものが 知られている。 特許文献 1には、 溶接ワイヤを所定の曲率に曲げ成形し送り出すワイヤ送給部と前 記ワイャ送給部に連設され該ワイャ送給部から送り出された溶接ワイヤにコンタク ト チップを通じて電力を供給する給電トーチ部とから成り、 前記給電トーチ部は、 前記 溶接ワイヤをほヾ直線状に案内して前記コンタク トチップに送り込むガイ ド筒を備え ていることを特徴とするアーク溶接用トーチが開示されている。 また、 このようなアーク溶接用トーチのなかには、 図 8に示すように、 送り出され る溶接ワイヤ 2と接触して電流を供給する給電部 10 a ' が先端内周面に設けられた コンタク トチップ 10' と、 このコンタク トチップ 10' 内に所定の間隔を有する状 態で配設されて送り出される溶接ワイヤ 2を案内するワイヤガイ ド 1 1 ' と、 を備え ており、 コンタク トチップ 10' とワイヤガイ ド 1 1 ' との軸線を相対的に変化させ てワイヤガイ ド 1 1' に案内される溶接ワイヤ 2をコンタク トチップ 10' の給電部 10 a ' に接触させるよう構成されたものが知られている。 コンタク トチップ 1 0' の外側には、 ノズル 1 3' との間に形成された流路にイナートガスを供給して、 溶接 部に吹き付けるように構成されている。 このようなアーク溶接用トーチ 1 ' では、 ヮ ィャガイ ド 1 1， によって溶接ワイヤ 2を案内するため、 溶接部位に対して溶接ワイ ャ 2を正確に狙って送り出すことができ、 また、 コンタク トチップ 10' とワイヤガ イ ド 1 1 ' との軸線を相対的に変化させることによってワイヤガイ ド 1 1 ' に案内さ れる溶接ワイヤ 2をコンタク トチップ 1 0 ' の給電部 1 0 a ' に押しつけるようにし て接触させるため、 溶接ワイヤ 2に確実に電流を供給することができる。 このような アーク溶接用トーチ 1 ' におけるコンタク トチップ 1 0' は、 一般に、 溶接ワイヤ 2 の径が例えば 1. 2mmの場合には、 溶接ワイヤ 2に対して給電部 1 0 a ' を確実に 接触させるなどの目的から、 図 9の （a) に示したように、 給電部 10 a ' の軸方向 長さ L a ' が 8. 7〜： 1 1. 1mmに成形されている。 ところで、 アーク溶接用トーチ 1 ' においては一般に、 コンタク トチップ 10' が 新しいときには、 できるだけ効率よく電流を溶接ワイヤ 2に供給するために、 給電点 Pがコンタク トチップ 10 ' の給電部 1 0 a ' の母材 3側先端に設定されている （図 9の （a) を参照）。 しかしながら、 コンタク トチップ 10 ' の給電部 10 a， に対し て溶接ワイヤ 2が接触した状態で送り出されるため、 図 9の （b) に示すように給電 部 10 a' が摩耗し、 溶接ワイヤ 2の給電部 10 a ' に対して接触する位置 （この位 置を給電点 Pという） がコンタク トチップ 10' の先端から後方 （溶接ワイヤを送り 出す方向とは逆の方向） に変化することとなる。 ここで、 給電点 Pと母材 3との間の距離が K a ' から Kb' に変化することによる 溶接電流の変化を図 10に基づいて説明する。 図 10に示したグラフは、 例えば直径 1. 2 mmの溶接ワイヤ 2の給電点 Pが常にコンタク トチップ 10'の給電部 10 a ' の母材 3側先端にあるものと想定して、 コンタク トチップ 10' の先端と母材 3との 間の距離が L 1から L 2に変化した状態 （すなわち、 給電点 Pと母材 3との間の距離 が Ka' から Kb' に変化した状態） と、 溶接電流との関係を示したものである。 こ のグラフから明白であるように、 コンタク トチップ 10' の先端と母材 3との間の距 離が増加するのに伴って、 給電点 Pから流れる電流の溶接ワイヤ 2の長さが長くなる ことから電気的に抵抗が増して、 溶接電流が降下することとなる。 図 10に示した場 合では、 コンタク トチップ 10' の先端と母材 3との間の距離 L 1 (= 15mm) か ら距離 L2 (= 18mm) に 3 mm増加すると、 およそ溶接電流は約 177 Aから 1 57 Aまで 2 OA降下することとなる。 このように、 コンタク トチップ 10' が摩耗 することにより溶接電流が 2 OA以上降下すると、 溶接溶け込み不足や、 脚長或はの ど厚の不足など、 溶接品質不良が発生することとなる。 そして、 コンタク トチップ 10' は、 所定の溶接長さの使用により摩耗して、 当初 の溶接電流から規定下限電流 （溶接条件によって異なるが、 溶接品質を維持できる最 低限の電流） 以下に降下する。 図 1 1に示した場合には、 矢印で示した 2 lmの溶接 長さで、 当初の溶接電流 187Aから 157A、 すなわちこの場合には規定下限電流 である 3 OAを下回ることとなる。 そのため、 従来の技術では、 規定下限電流である 3 OAを下回る前、 すなわち、 溶 接長さが 2 lmに達するよりも 5 m短い 16 m (図 1 1の矢印を付した縦線を参照） で溶接工程での生産を中断してコンタク トチップ 1 0' を定期的にかつ短い期間で交 换していた。 定期交換が適切に行えない場合、 溶接品質不良の発生を防止するため、 溶接部位の検査を行レ、、検査で溶接不良が発見された場合にはその補修を行っていた。 特許文献 1 特開平 5— 269580号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

上述したように、 給電部 10 a ' の軸方向長さが 8. 7〜1 1. 1mmに成形され たコンタク トチップ 1 0' を使用する場合には、 給電部 1 0 a ' が摩耗することによ り給電点 Pがその給電部 1 0 a ' の軸方向長さの範囲で移動して溶接品質不良が発生 するため、 給電部 10 a ' の軸と直角方向の物理的な限界摩耗量にかかわらず、 予測 された摩耗量に基づいて定期的に溶接作業を停止させてコンタク トチップ 10' を交 換する必要があり、交換するコンタク トチップ 1 0'のコス卜がかかるという問題や、 交換に際して溶接工程を停止させなければならず、 さらに、 定期交換が適切に行えな い場合、 溶接品質不良の発生を防止するため、 溶接部位の検査を行い、 検査で溶接不 良が発見された場合にはその補修を行う必要があることから、 生産性を向上させるこ とができないなどの問題があった。 さらに、 給電部 10 a ' が摩耗することによりワイヤガイ ド 1 1 ' に対してコンタ ク トチップ 10' が近付き、 やがてワイヤガイ ド 1 1 ' の外周面にコンタク トチップ 1 0' の内面が接触すると、 この接触した点が給電点 Pとなるが、 かかる給電点 Pが コンタク トチップ 10' の給電部 1 0 a ' よりも後方に位置するために、 電流抵抗が 大きくなることから溶接電流が急激に降下して、 溶接品質に重大な悪影響を及ぼすこ ととなるという問題があった。 そして、 両者が近付いた状態では、 ワイヤガイ ド 1 1 ' の外周面とコンタク トチップ 1 0 ' の內周面との間にスパークが発生して、 遂にはヮ ィャガイ ド 1 1 ' とコンタク トチップ 1 0' が固着することとなる。 このように、 ヮ ィャガイ ド 1 1 ' とコンタク トチップ 1 0' が固着すると、 トーチ本体 1 ' からコン タク トチップ 1 0 ' を取り外すことができなくなり、 コンタク トチップ 1 0 ' とワイ ャガイ ド 1 1 ' だけでなく トーチ本体 1 ' 全体を交換する必要が生じ、 手間やコス ト がかかるとともに、 かかる トーチ本体 1 ' の交換のために溶接工程を一且停止させな ければならず、 生産効率を向上させることができないなどの問題があつた。 本発明は、 上述した問題に鑑みてなされたもので、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク ト チップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触により摩耗するのに伴って変化する給電点の変 化を許容して適切に溶接を行うことができ、 もって、 寿命を延ばしてコス トを削減で きるとともに生産性を向上させることができるアーク溶接用トーチを提供することを 目白勺とする。

また、 本発明は、 上述した問題に鑑みてなされたもので、 コンタク トチップとワイ ャガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコン タク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コ ンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触によりワイヤガイ ドとの間でスパークが 発生するまで摩耗するのを事前に検知してこれを確実に防止することができ、もって、 寿命を延ばしてコストを削減できるとともに生産性を向上させることができるアーク 溶接用トーチ、 および、 コンタク ト.チップの給電部の摩耗検知システムを提供するこ とを目的とする。

さらに、 本発明は、 上述した問題に鑑みてなされたもので、 コンタク トチップとヮ ィャガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコ ンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触によりワイヤガイ ドとの間でスパーク が発生するまで摩耗するのを事前に確実に検知することができ、 もって、 寿命を延ば してコストを削減できるとともに生産性を向上させることができるコンタク トチップ の摩耗検知方法を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

請求項 1のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 送り出さ れる溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出さ れる溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイ ャガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコン タク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチであって、 前 記コンタク トチップの給電部は、 該給電部の摩耗に伴う給電点の変化に抗して溶接電 流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さに成形されていることを特徴とする ものである。 請求項 2のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 請求項 1に記 載の発明において、 コンタク トチップの給電部の軸方向長さを 1〜4 mmとしたことを特 徴とするものである。 請求項 3のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 送り出さ れる溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出さ れる溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイ ャガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコン タク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチであって、 コ ンタク トチップの内周面の給電部の後方に形成されて該給電部が摩耗することにより 溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部を備えたことを特徴とするものである。 請求項 4のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 請求項 3 に記載の発明において、 前記コンタク トチップの給電部は、 該給電部の摩耗に伴う給 電点の変化に抗して溶接電流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さに成形さ れていることを特徴とするものである。 請求項 5のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 請求項 4 に記載の発明において、 前記コンタク トチップの給電部の軸方向の長さを 1〜4 mm としたことを特徴とするものである。 請求項 6のアーク溶接用トーチに係る発明は、 上記目的を達成するため、 請求項 3 〜 5のいずれか 1項に記載の発明において、 コンタク トチップに供給される電流を検 知する電流検知手段と、 該電流検知手段により検知される電流の変化に基づいて前記 摩耗時接触部に溶接ワイャが接触しコンタク トチップの給電部が摩耗したとの判定を 行う判定手段と、 をさらに備えたことを特徴とするものである。 また、 請求項 7のアーク溶接用トーチのコンタク トチップの給電部の摩耗検知シス テムに係る発明は、 上記目的を達成するため、 送り出される溶接ワイヤと接触して電 流を供給する給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチ ップ內に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ワイヤを案内するヮ ィャガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に 変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触 させるよう構成されたアーク溶接用トーチの、 前記コンタク トチップの給電部の摩耗 検知システムであって、 コンタク トチップの内周面の給電部の後方に形成されて該給 電部が摩耗することにより溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部と、 コンタ ク トチップに供給される電流を検知する電流検知手段と、 該電流検知手段により検知 される電流の変化に基づいて前記摩耗時接触部に溶接ワイヤが接触しコンタク トチッ プの給電部が摩耗したとの判定を行う判定手段と、 を備えたことを特徴とするもので のる。 さらに、 請求項 8のコンタク トチップの摩耗検知方法に係る発明は、 上記目的を達 成するため、 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面 に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態 で配設されて送り出される溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コ ンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内さ れる溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接 用トーチにおいて、 前記コンタク トチップの給電部の摩耗を検知する方法であって、 コンタク トチップの溶接ワイヤと接触する給電部の後方に該給電部が摩耗することに より溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部を形成しておき、 コンタク トチッ プに供給される電流を検知し、 該検知された電流の変化に基づいてコンタク トチップ の給電部が摩耗したことを検知することを特徴とするものである。 発明の効果

請求項 1の発明によれば、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変 化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触さ せるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コンタク トチップの給電部の軸方 向長さが、 給電部の摩耗に伴う給電点の変化に抗して溶接電流が規定下限電流以上に 維持され得るように成形されていることにより、 コンタク トチップの給電部が溶接ヮ ィャの接触により摩耗するのに伴つて変化する給電点の変化を許容して適切に溶接を 行うことが可能なアーク溶接用トーチを提供することができる。 請求項 2の発明によれば、 請求項 1に記載の発明において、 コンタク トチップの給 電部の軸方向長さを 1〜4 mmとしたことにより、 コンタク トチップの給電部が溶接 ヮィャの接触により摩耗するのに伴つて変化する給電点の変化を許容して適切に溶接 を行うことが具現化できる。 請求項 3の発明によれば、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変 化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触さ せるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 摩耗時接触部に溶接ワイヤが接触 したことを電流の変化に基づいて判定するため、 コンタク トチップの給電部が溶接ヮ ィャの接触によりワイヤガイ ドとの間でスパークが発生するまで摩耗するのを事前に 検知してこれを確実に防止することが可能なアーク溶接用トーチを提供することがで きる。 なお、 判定手段により給電部が摩耗したと判定された場合には、 その警告を発 する警告手段を設けたり、溶接設備を停止させる停止制御手段を設けることもできる。 請求項 4の発明によれば、 請求項 3記載の発明において、 前記コンタク トチップの 給電部は、 該給電部の摩耗に伴う給電点の変化に抗して溶接電流が規定下限電流以上 に維持され得る軸方向長さに成形されていることにより、 コンタク トチップの給電部 が溶接ワイヤの接触により摩耗するのに伴って変化する給電点の変化を許容して適切 に溶接を行うことができる。 請求項 5の発明によれば、 請求項 4に記載の発明において、 前記コンタク トチップ の給電部の軸方向長さを 1〜4 mmとしたことにより、 コンタク トチップの給電部が 摩耗し警告が発せられるまでの間に、 コンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触 により摩耗するのに伴って変化する給電点の変化を許容して適切に溶接を行うことが 具現化できる。 請求項 6の発明によれば、 請求項 3〜 5のいずれか 1項に記載の発明において、 コ ンタク トチップに供給される電流を検知する電流検知手段と、 該電流検知手段により 検知される電流の変化に基づいて前記摩耗時接触部に溶接ワイヤが接触しコンタク ト チップの給電部が摩耗したとの判定を行う判定手段とをさらに備えたことにより、 摩 耗時接触部に溶接ワイヤが接触したことを電流検知手段により検知される電流の変化 に基づいて検知して、 さらに、 判定手段によってコンタク トチップの給電部が摩耗し たとの判定を行うため、 コンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触によりワイヤ ガイ ドとの間でスパークが発生するまで摩耗するのを事前に検知してこれを確実に防 止することが可能なアーク溶接用トーチを提供することができる。 また、 請求項 7の発明によれば、 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給す る給電部が先端内周面に設けられたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所 定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ド と、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させて ワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう 構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コンタク トチップの内周面の給電部の後方 に形成されて該給電部が摩耗することにより溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時 接触部と、 コンタク トチップに供給される電流を検知する電流検知手段と、 該電流検 知手段により検知される電流の変化に基づいて前記摩耗時接触部に溶接ワイヤが接触 しコンタク トチップの給電部が摩耗したとの判定を行う判定手段とを備えたコンタク トチップの給電部の摩耗検知システムを構成することにより、 コンタク トチップの給 電部が溶接ワイヤの接触によりワイヤガイ ドとの間でスパークが発生するまで摩耗す るのを事前に検知してこれを確実に防止することが可能なアーク溶接用トーチのコン タク トチップの給電部の摩耗検知システムを提供することができる。 さらに、 請求項 8の発明によれば、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相 対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶接ワイヤをコンタク トチップの給電部 に接触させるよう構成されたアーク溶接用トーチにおいて、 コンタク トチップの溶接 ワイヤと接触する給電部の後方に該給電部が摩耗することにより溶接ワイヤと接触す ることとなる摩耗時接触部を形成しておき、 コンタク トチップに供給される電流を検 知し、 該検知された電流の変化に基づいてコンタク トチップの給電部が摩耗したこと を検知するため、 コンタク トチップの給電部が溶接ワイヤの接触によりワイヤガイ ド との間でスパークが発生するまで摩耗するのを事前に確実に検知することが可能なコ ンタク トチップの摩耗検知方法を提供することができる。 図面の簡単な説明

[図 1 ] 本発明のアーク溶接用トーチの第 1の実施の形態を示す要部断面図であ る。

[図 2 ] 本発明の第 1の実施の形態における溶接トーチの使用に伴う電流の変化 を説明するために示したグラフである。 ' [図 3 ] 本発明のアーク溶接用トーチの第 2の実施の形態を示す概念図である。

[図 4 ] 本発明のアーク溶接用トーチの先端部の断面図である。

[図 5 ] 本発明のアーク溶接用トーチのコンタク トチップが摩耗した状態を説明 するために示した拡大断面図である。

[図 6 ] 本発明のコンタク トチップの摩耗検出方法を行うための手順を示すプロ ック図である。

[図 7 ] 本発明により検出する溶接電流の変化を説明するために示したグラフで ある。

[図 8 ] 従来の一般的なアーク溶接用トーチを説明するために示した要部拡大断 面図である。

[図 9 ] 従来のコンタク トチップにおいて、 給電部が摩耗することにより給電点 が移動することを説明するために示した部分拡大断面図である。

[図 1 0 ] 従来のコンタク トチップにおいて、 給電部が摩耗して給電点が移動す ることにより溶接電流が降下することを説明するために示したグラフである。

[図 1 1 ] 従来のコンタク トチップにおいて、 溶接トーチの使用に伴う電流の変 化を説明するために示したグラフである。 符号の説明

1 ：溶接トーチ、 2 :溶接ワイヤ、 3 :母材、 5 ：電流計（電流検知手段） 、 7 .· 制御用コンピュータ （判定手段） 、 1 0 ： コンタク トチップ、 1 0 a :給電部、 1 0 b ：摩耗時接触部、 1 1 ： ワイヤガイ ド 発明を実施するための最良の形態

最初に、 本発明のアーク溶接用トーチ 1の第 1の実施の形態を図 1および図 2に基 づいて詳細に説明する。 図において同じ符号は、 同様または相当する部分を示すもの とする。

本発明のアーク溶接用トーチ 1は、 概略、 送り出される溶接ワイヤ 2と接触して電 流を供給する給電部 1 0 aが先端内周面に設けられたコンタク トチップ 1 0と、 この 2

コンタク トチップ 1 0内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ヮ ィャ 2を案内するワイヤガイ ド 1 1と、 を備えており、 コンタク トチップ 1 0とワイ ャガイ ド 1 1との軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ド 1 1に案内されて送り出さ れる溶接ワイヤ 2をコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aに接触させるよう構成され ている。 そして、 コンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aは、 給電部 1 0 aの摩耗に伴 う給電点 Pの変化に抗して溶接電流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さ L aに、 より具体的には、 1〜4 mmで形成されている。 ワイヤガイ ド 1 1は、 軸方向に延びており溶接ワイヤ 2を挿通するための穴 1 2が その中心に形成されている。 ワイヤガイ ド 1 1の基端部は絶縁体を介してトーチ本体 1に取付けられ、 ロボッ トのアームなどに支持されて送給モータ等の駆動により、 送 り出される溶接ワイヤ 2を溶接部位の狙った位置に案内する。 コンタク トチップ 1 0は、 導電体からなり、 中空の筒状に形成されてなるもので、 その内周面とワイヤガイ ド 1 1の外周面との間には所定の間隔 Cが形成されている。 コンタク トチップ 1 0の先端内周面には、 溶接ワイヤ 2と接触してこれに電流を供給 するための給電部 1 0 aが形成されている。 コンタク トチップ 1 0は、 その基端部又 は中間部が回動可能に軸支されており、 ワイヤガイ ド 1 1の先端から送り出される溶 接ワイヤ 2に対して給電部 1 0 aが所定の強さで押し付けられるようにスプリングな どによって付勢されている。 コンタク トチップ 1 0と母材 3には、 直流電源 4の電極 が接続される。 図 1に示したように、コンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aは、この実施の形態の場合、 その軸方向長さ L aが 1〜4 mmの範囲で、 より好ましくは、 1 . 5〜3 . O mmの範囲 で形成されている。 そのため、 使用当初においては溶接ワイヤ 2が給電部 1 0 aの図 1に おける下端に接している。 したがって、 給電点 Pはコンタク トチップ 1 0の先端に位置し ており、 給電点 Pと母材 3との間の距離は、 K aとなっている。 このときの溶接電流は、 例えば、 図 2に示すように 1 9 0〜2 0 0 A (アンペア） となっている。 そして、 溶接トーチ 1の使用に伴って （すなわち溶接長が長くなると）、 コンタク ト チップ 1 0の給電部 1 0 aは、 溶接ワイヤ 2が押しつけられた状態で送り出されるこ とにより摩耗することとなる。 しかしながら、 給電部 1 0 aが摩耗しても、 給電点 P は給電部の上端まで移動するだけであり、 この実施の形態の場合には、 給電部 1 0 a の軸方向の長さ L aが 1〜4 mmの範囲、 より好ましくは、 1 . 5〜3 . O mmの範 囲である。 したがって、 給電部 1 0 aが摩耗しても、 給電点 Pと母材 3との間の距離 は、 K b = K a + l〜4 mmとなり、 給電点 Pの移動による溶接電流の降下は、 溶接 不良が起きる規定下限電流を下回ることはなく、 適切に溶接を行つて所望の溶接品質 を保つことことができる。 そして、 そのために、 図 2に示すように溶接長が増大して も、 溶接電流の降下が抑えられるため、 コンタク トチップ 1 0の寿命が延びることか ら、 交換の必要性が少なくなり、 コス トを削減できるとともに生産性を向上させるこ とができる。 次に、 本発明のアーク溶接用トーチの第 2の実施の形態およびそのコンタク トチッ プの給電部の摩耗検知システムを図 3〜図 5に基づいて詳細に説明する。 なお、 この 実施の形態においては、 上述した実施の形態と同様または相当する部分については同 じ符号を付してその説明を省略し、 異なる部分のみについて説明することとする。 本発明のアーク溶接用トーチ 1は、 概略、 送り出される溶接ワイヤ 2と接触して電 流を供給する給電部 1 0 aが先端内周面に設けられたコンタク トチップ 1 0と、 この コンタク トチップ 1 0内に所定の間隔を有する状態で配設されて送り出される溶接ヮ ィャ 2を案内するワイヤガイ ド 1 1と、 を備えており、 コンタク トチップ 1 0とワイ ャガイ ドと 1 1の軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ド 1 1に案内される溶接ワイ ャ 2をコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aに接触させるよう構成されたもので、 コ ンタク トチップ 1 0の内周面の給電部 1 0 aの後方に形成されておりこの給電部 1 0 aが摩耗することにより溶接ワイヤ 2と接触することとなる摩耗時接触部 1 0 bを備 えており、 このアーク溶接用トーチ 1のコンタク トチップの給電部の摩耗検知システ ムは、 コンタク トチップ 1 0に供給される電流を検知する電流検知手段 5と、 この電 流検知手段 5により検知される電流の変化に基づいて摩耗時接触部 1 0 bに溶接ワイ ャ 2が接触しコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aが摩耗したとの判定を行う判定手 段 7と、 さらに、 この判定手段 7により給電部 1 0 aが摩耗したとの判定が行われた 場合に警告を発する警告手段 8、 9とを備えている。 溶接トーチ 1は、 上述した実施の形態と同様に、 ロボットのアームなどに取付けられて 母材 3の溶接部位に沿って移動される。 溶接ワイヤ 2はロール 2 0に巻き取られており、 巻き癖を取ってから溶接トーチ 1の後方から送り出し機構を介してワイヤガイ ド 1 1の 穴 1 2に通されて、先端から溶接部位の狙った位置に対して案内され所定の速度で送り出 される。 母材 3は、 治具 3 0上に位置決め固定されており、 治具 3 0には母材 3と通電可能 なアース 3 1が接地されている。 電源 4の一方の電極は溶接トーチ 1のコンタク トチ ップ 1 0に接続され、 他方の電極はアース 3 1を介して母材 3に接続されている。 そ して、 電源 4の一方の電極とコンタク トチップ 1 1とを接続するケーブル 4 1の途中 には、 シャント抵抗 4 3を介して電流計 5が接続されており、 さらには、 電源 4の一 方の電極とコンタク トチップ 1 0とを接続するケーブル 4 1と、 電源 4の他方の電極 とアース 3 1とを接続するケーブル 4 2の途中には電圧計 6が接続されている。 電流 計 5と電圧計 6の検知結果は制御用コンピュータ 7に入力される。 制御用.コンビユー タ 7には、 警告を発する警告手段として警報ランプ 8や警報スピーカ 9などが接続さ れている。 コンタク トチップ 1 0は、 上述した実施の形態と同様に、 導電体からなり、 中空の 筒状に形成されてなるもので、 その内周面とワイヤガイ ド 1 1の外周面との間には所 定の間隔 Cが形成されており、 その基端部又は中間部が回動可能に軸支されており、 ワイヤガイ ド 1 1の先端から送り出される溶接ワイヤ 2に対して給電部 1 0 aが所定 の強さで押し付けられるようにスプリングなどによって付勢されている。 コンタク ト チップ 1 1の先端内周面には、 溶接ワイヤ 2と接触してこれに電流を供給するための 5

給電部 1 0 aが形成されている。 さらにこの実施の形態におけるコンタク トチップ 1 0は、 給電部 1 0 aの後方 （図 4および図 5においては給電部 1 0 aの右方） に給電 部 1 0 aの内径よりも大きい内径の摩耗時接触部 1 0 bが形成されている。 給電部 1 0 aの軸方向長さ L aは、 上述した実施の形態と同様に、 l〜4 mmの範囲、 より好 ましくは、 1 . 5〜3 . O mmの範囲に設定することができるが、 この実施の形態で は L a = 2 . O mmに設定されている。 摩耗時接触部 1 0 bは、 図 5に示すように、 給電部 1 0 aが摩耗したとき、 ワイヤ ガイ ド 1 1の外周面にコンタク トチップ 1 0の内周面との間隔 Cが近付いてスパーク が発生する前に、 溶接ワイヤ 2と接触するようにその内径が設定されており （この内 径を摩耗限界という）、且つ、給電点 Pが後方に移動して溶接電流が降下し規定下限電 流を下回るようにその軸方向長さ L bが設定されている （例えば、 5 . 2 mm)。 次に、 本発明のコンタク トチップの摩耗検知方法を、 図 3〜図 5に示したように構 成されたトーチを用いる場合によって、 その作動とともに図 6および図 7に基づいて 説明する。

本発明のコンタク トチップ 1 0の摩耗検知方法は、 概略、 送り出される溶接ワイヤ 2と接触して電流を供給する給電部 1 0 aが先端内周面に設けられたコンタク トチッ プ 1 0と、 このコンタク トチップ 1 0内に所定の間隔 Cを有する状態で配設されて送 り出される溶接ワイヤ 2を案内するワイヤガイ ド 1 1と、 を備えており、 コンタク ト チップ 1 0とワイヤガイ ド 1 1との軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ド 1 1に案 内される溶接ワイヤ 2をコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aに接触させるよう構成 されたアーク溶接用トーチ 1において、 コンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aの摩耗 を検知する方法であって、 コンタク トチップ 1 0の溶接ワイヤ 2と接触する給電部 1 0 aの後方に、 この給電部 1 0 aが摩耗することにより溶接ワイヤ 2と接触すること となる摩耗時接触部 1 O bを形成しておき、 コンタク トチップ 1 0に供給される電流 を検知し、 この検知された電流の変化に基づいてコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aが摩耗したことを検知するものである。 6

コンタク トチップ 1 0は、 図 1に示した実施の形態のコンタク トチップ 1 0と同様 に給電部 1 0 aが溶接ワイヤ 2と接触するように付勢されており、 給電部 1 0 aが摩 耗することによって溶接ワイヤ 2が後方の摩耗時接触部 1 0 bに接触するまで （図 5 の鎖線を参照） は、 給電点 Pの移動が少なく、 例えば図 7の摩耗寸法 D = 0〜0 . 7 mmに示したように、 溶接電流が規定下限電流を下回るほど降下することがないため (図 7では 1 3 Aの電流降下である）、安定してコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 a から溶接ワイヤ 2に電流が供給される。 このとき、 図 6に示すように、 電源 4からコ ンタク トチップ 1 0に供給される電流が電流計 5によって検知されており （S 1 )、そ の電流の検知結果は制御用コンピュータ 7に出力されている。 制御用コンピュータ 7 では、 溶接電流が規定下限電流を下回っていないかを監視している。 そして、 溶接トーチ 1の使用に伴ってコンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aが摩耗 すると、 図 5に実線で示したように、 ワイヤガイ ド 1 1の外周面とコンタク トチップ 1 0の内周面との間隔 Cが近付いてスパークが発生する前の摩耗限界で、 溶接ワイヤ 2が後方の摩耗時接触部 1 0 bに接触し、 給電点 Pが後方に移動して、 図 7の摩耗寸 法 0 . 7 mmに示したように、溶接電流が降下し規定下限電流を下回ることとなる（図 7に示した実施の形態では、摩耗寸法 O mmから溶接電流が 3 5 A降下している）。制 御用コンピュータ 7は、 溶接電流が規定下限電流を下回るほど降下したと判定すると (図 6の S 2 )、コンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aの摩耗を検知し（図 6の S 3 )、 警報ランプ 8を発光させたり警報スピーカ 9から警告を発するなど、 警告手段にァラ ームを出力する。 （図 6の S 4 )。 なお、 本発明は、 コンタク トチップ 1 ◦の給電部 1 0 aが摩耗したことを検知した場合に、 警告を発することだけに限定されることはな く、 警告を発するのと併行して溶接工程を停止させるよう制御してもよい。 本発明では、 コンタク トチップ 1 0の給電部 1 0 aが摩耗することにより溶接電流 が降下するのを利用して、 溶接電流に基づいて給電部 1 0 aの摩耗を検知するため、 ワイヤガイ ド 1 1の外周面にコンタク トチップ 1 0の内周面が近付いても、 両者の間 にスパークが発生して固着するまでには至らず、 また、 コンタク トチップ 1 0を摩耗 限界まで使用することができるため、 コンタク トチップ 1 0の交換頻度を少なくする ことができる。 したがって、 コンタク トチップ 1 0を交換するためのコス トを削減で き、 かかる交換のために溶接工程を停止させたり、 溶接部位の検査を行って溶接不良 が発見された場合の補修を行う必要が少なくなることから、 生産性を向上させること ができる。

Claims

請求の範囲

1 . 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設け られたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設 されて送り出される溶接ワイヤを案內するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶 接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トー チであって、

前記コンタク トチップの給電部は、 該給電部の摩耗に伴う給電点の変化に抗して溶 接電流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さに成形されていることを特徴と するアーク溶接用トーチ。

2 . コンタク トチップの給電部の軸方向長さを 1〜4 m mとしたことを特徴とする請求 項 1に記載のアーク溶接用トーチ。

3 . 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設け られたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設 されて送り出される溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶 接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トー チであって、

コンタク トチップの内周面の給電部の後方に形成されて該給電部が摩耗することに より溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部を備えたことを特徴とするアーク 溶接用トーチ。

4 . 前記コンタク トチップの給電部は、 該給電部の摩耗に伴う給電点の変化に抗し て溶接電流が規定下限電流以上に維持され得る軸方向長さに成形されていることを特 徴とする請求項 3記載のアーク溶接用トーチ。 9

5 . 前記コンタク トチップの給電部の軸方向の長さを 1〜4 mmとしたことを特徴 とする請求項 4に記載のアーク溶接用ト一チ。

6 . コンタク トチップに供給される電流を検知する電流検知手段と、

該電流検知手段により検知される電流の変化に基づいて前記摩耗時接触部に溶接ヮ ィャが接触しコンタク トチップの給電部が摩耗したとの判定を行う判定手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項 3〜 5のいずれか 1項に記載のアーク溶接用 トーチ。

7 . 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設け られたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設 されて送り出される溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案内される溶 接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用ト一 チの、 前記コンタク トチップの給電部の摩耗検知システムであって、

コンタク トチップの内周面の給電部の後方に形成されて該給電部が摩耗することに より溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部と、

コンタク トチップに供給される電流を検知する電流検知手段と、

該電流検知手段により検知される電流の変化に基づいて前記摩耗時接触部に溶接ヮ ィャが接触しコンタク トチップの給電部が摩耗したとの判定を行う判定手段と、 を備えたことを特徴とするアーク溶接用トーチのコンタク 卜チップの給電部の摩耗検知 システム。

8 . 送り出される溶接ワイヤと接触して電流を供給する給電部が先端内周面に設け られたコンタク トチップと、 該コンタク トチップ内に所定の間隔を有する状態で配設 されて送り出される溶接ワイヤを案内するワイヤガイ ドと、 を備えており、 コンタク トチップとワイヤガイ ドとの軸線を相対的に変化させてワイヤガイ ドに案內される溶 接ワイヤをコンタク トチップの給電部に接触させるよう構成されたアーク溶接用トー チにおいて、 前記コンタク トチップの給電部の摩耗を検知する方法であって、 コンタク トチップの溶接ワイヤと接触する給電部の後方に該給電部が摩耗すること により溶接ワイヤと接触することとなる摩耗時接触部を形成しておき、

コンタク トチップに供給される電流を検知し、

該検知された電流の変化に基づいてコンタク トチップの給電部が摩耗したことを検 知することを特徴とするコンタク トチップの摩耗検知方法。