WO2022158584A1 - トーチ及びその走査方法 - Google Patents
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Abstract
中心に位置するフィラーワイヤの周囲で非消耗電極を回転自在に配置するのに好適なトーチを提供することを目的とし、フィラーワイヤＷを先端に向けて送給するワイヤガイド（２）と、ワイヤガイド（２）の周囲を囲んだ状態で、ワイヤガイド（２）の軸回りに回転自在に取り付けられた回転筒（３）と、回転筒（３）を先端側から突出させた状態で、回転筒３を内側に保持するトーチボディ（４）と、ワイヤガイド（２）の先端側の周囲を囲んだ状態で、回転筒（３）の先端側に取り付けられると共に、シールドガス（Ｇ）を先端から放出するトーチノズル（７）とを備え、トーチノズル（７）には、フィラーワイヤＷの先端に向かって延在する非消耗電極（Ｔ）が設けられ、非消耗電極（Ｔ）のフィラーワイヤ（Ｗ）と対向する向きが回転筒（３）の回転により変更自在とされているトーチを提供する。
Description
本発明は、トーチ及びその走査方法に関する。
従来より、金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、例えばＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。また、ＭＩＧ溶接(Metal Inert Gas welding)、ＭＡＧ溶接(Metal Active Gas welding)又は炭酸ガスアーク溶接等のＧＭＡＷ(Gas Metal Arc welding)と呼ばれる消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
これらの溶接方法では、一般に溶接トーチを使用し、電極と被溶接物（母材）との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断する。
ところで、近年では、アーク溶接を応用した金属積層造形技術（ＷＡＡＭ：Wire and Arc Additive Manufacturing）の開発も進められている。金属積層造形技術では、溶接トーチを面内で走査し、母材と非消耗電極との間で発生するアークの熱により造形用材料となるフィラーワイヤを溶融させながら、この造形用材料を目的の形状に合わせて積層していく。これにより、立体的な金属積層造形物を形成することが可能である。
ＴＩＧ溶接では、トーチの中心に位置する非消耗電極に対してフィラーワイヤを横方向から非消耗電極の先端に向けて挿入するのが一般的である。また、フィラーワイヤは、トーチの走査方向の前方又は後方から挿入される。このため、溶接トーチを面内で走査する際は、この溶接トーチの走査方向に合わせてフィラーワイヤの挿入方向を変更する必要がある。
これに対して、トーチの中心から溶接ワイヤを送給しながら、溶接ワイヤの周囲で電極を回転又はオシレートさせるＴＩＧ溶接方法が提案されている（下記特許文献１を参照。）。また、下記特許文献１には、トーチ本体に回転自在に支持された電極と、当該電極を回転又はオシレートさせる超音波モータと、当該トーチ本体の軸心に配設されて溶接ワイヤの供給に供される絶縁管とを備えた溶接トーチが記載されている。
しかしながら、上述した特許文献１が開示する溶接トーチでは、フィラーワイヤの周囲で回転する電極の先端をフィラーワイヤの先端に向かって屈曲させた特殊な電極を用いている。この場合、汎用のタングステン電極棒を用いることは不可能である。また、電極の先端が消耗した場合、このような特殊な電極を丸ごと交換する必要がある。さらに、電極は、この電極を回転させる超音波モータに直接取り付けられた構造を有しており、この電極への給電方法も不明確である。
したがって、上述した特許文献１に記載のＴＩＧ溶接方法を金属積層造形技術に適用することは困難であり、コスト面から見ても実施は困難である。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、中心に位置するフィラーワイヤの周囲で非消耗電極を回転自在に配置するのに好適なトーチ、並びに、そのようなトーチを走査するのに好適なトーチの走査方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 フィラーワイヤを先端に向けて送給するワイヤガイドと、
前記ワイヤガイドの周囲を囲んだ状態で、前記ワイヤガイドの軸回りに回転自在に取り付けられた回転筒と、
前記回転筒を先端側から突出させた状態で、前記回転筒を内側に保持するトーチボディと、
前記ワイヤガイドの先端側の周囲を囲んだ状態で、前記回転筒の先端側に取り付けられると共に、シールドガスを先端から放出するトーチノズルとを備え、
前記トーチノズルには、前記フィラーワイヤの先端に向かって延在する非消耗電極が設けられ、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きが前記回転筒の回転により変更自在とされていることを特徴とするトーチ。
〔２〕 前記トーチノズルには、前記非消耗電極を着脱自在に取り付ける電極取付部が設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のトーチ。
〔３〕 前記電極取付部は、前記トーチノズルに着脱自在に取り付けられた電極取付部材を含み、
前記非消耗電極は、前記電極取付部材に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする前記〔２〕に記載のトーチ。
〔４〕 前記電極取付部において、前記非消耗電極の長さが調節自在とされていることを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載のトーチ。
〔５〕 前記電極取付部において、前記非消耗電極の傾きが調節自在とされていることを特徴とする前記〔２〕～〔４〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔６〕 前記非消耗電極が前記トーチノズルに直接取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のトーチ。
〔７〕 前記回転筒の周囲を囲んだ状態で、前記トーチボディに取り付けられると共に、冷却液が循環される流路が設けられた冷却ブロックを備えることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔８〕 前記トーチノズルは、前記冷却ブロックと熱的に接続されると共に、前記冷却ブロックと電気的に接続されていることを特徴とする前記〔７〕に記載のトーチ。
〔９〕 前記冷却ブロックと前記トーチノズルとの間には、互いに摺接しながら給電される給電部が設けられていることを特徴とする前記〔８〕に記載のトーチ。
〔１０〕 前記ワイヤガイドと前記回転筒との間で流通されるシールドガスを先端から放出することを特徴とする前記〔１〕～〔９〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１１〕 前記ワイヤガイドの先端側には、前記フィラーワイヤを先端から送り出すコンタクトチップが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕～〔１０〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１２〕 前記回転筒を回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする前記〔１〕～〔１１〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１３〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更した後に、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。
〔１４〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記トーチを走査している間に、前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更することを特徴とするトーチの走査方法。
〔１５〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記フィラーワイヤの周囲で前記非消耗電極を回転させながら、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。
〔１〕 フィラーワイヤを先端に向けて送給するワイヤガイドと、
前記ワイヤガイドの周囲を囲んだ状態で、前記ワイヤガイドの軸回りに回転自在に取り付けられた回転筒と、
前記回転筒を先端側から突出させた状態で、前記回転筒を内側に保持するトーチボディと、
前記ワイヤガイドの先端側の周囲を囲んだ状態で、前記回転筒の先端側に取り付けられると共に、シールドガスを先端から放出するトーチノズルとを備え、
前記トーチノズルには、前記フィラーワイヤの先端に向かって延在する非消耗電極が設けられ、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きが前記回転筒の回転により変更自在とされていることを特徴とするトーチ。
〔２〕 前記トーチノズルには、前記非消耗電極を着脱自在に取り付ける電極取付部が設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のトーチ。
〔３〕 前記電極取付部は、前記トーチノズルに着脱自在に取り付けられた電極取付部材を含み、
前記非消耗電極は、前記電極取付部材に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする前記〔２〕に記載のトーチ。
〔４〕 前記電極取付部において、前記非消耗電極の長さが調節自在とされていることを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載のトーチ。
〔５〕 前記電極取付部において、前記非消耗電極の傾きが調節自在とされていることを特徴とする前記〔２〕～〔４〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔６〕 前記非消耗電極が前記トーチノズルに直接取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のトーチ。
〔７〕 前記回転筒の周囲を囲んだ状態で、前記トーチボディに取り付けられると共に、冷却液が循環される流路が設けられた冷却ブロックを備えることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔８〕 前記トーチノズルは、前記冷却ブロックと熱的に接続されると共に、前記冷却ブロックと電気的に接続されていることを特徴とする前記〔７〕に記載のトーチ。
〔９〕 前記冷却ブロックと前記トーチノズルとの間には、互いに摺接しながら給電される給電部が設けられていることを特徴とする前記〔８〕に記載のトーチ。
〔１０〕 前記ワイヤガイドと前記回転筒との間で流通されるシールドガスを先端から放出することを特徴とする前記〔１〕～〔９〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１１〕 前記ワイヤガイドの先端側には、前記フィラーワイヤを先端から送り出すコンタクトチップが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕～〔１０〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１２〕 前記回転筒を回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする前記〔１〕～〔１１〕の何れか一項に記載のトーチ。
〔１３〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更した後に、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。
〔１４〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記トーチを走査している間に、前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更することを特徴とするトーチの走査方法。
〔１５〕 前記〔１〕～〔１２〕の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記フィラーワイヤの周囲で前記非消耗電極を回転させながら、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。
以上のように、本発明によれば、中心に位置するフィラーワイヤの周囲で非消耗電極を回転自在に配置するのに好適なトーチ、並びに、そのようなトーチを走査するのに好適なトーチの走査方法を提供することが可能である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（トーチ）
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１～図４に示すトーチ１の構成について説明する。
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１～図４に示すトーチ１の構成について説明する。
なお、図１は、トーチ１の構成を示す側面図である。図２は、トーチ１の構成を示す断面図である。図３は、トーチ１の構成を示す分解側面図である。図４は、回転筒３の先端側に取り付けられたトーチノズル７に電極取付部２１を介して非消耗電極Ｔが取り付けられた状態を示す側面図である。
本実施形態のトーチ１は、図１～図４に示すように、中心に位置するフィラーワイヤＷの周囲で非消耗電極Ｔを回転自在に配置したものである。具体的に、このトーチ１は、ワイヤガイド２と、回転筒３と、トーチボディ４と、回転駆動機構５と、冷却ブロック６と、トーチノズル７とを備えている。
ワイヤガイド２は、先端に向けてフィラーワイヤＷを送給するものであり、軸線方向に貫通する中心孔（図示せず。）を有した略円筒状の長尺部材からなる。なお、ワイヤガイド２の材質には、例えば、真鍮や銅、銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼、チタンなどの金属や、セラミックスなどを挙げることができる。
ワイヤガイド２は、トーチボディ４の中心部を貫通した状態で、トーチボディ４の内側に保持されている。また、ワイヤガイド２の基端側は、フィラーワイヤＷを自動で送給するワイヤ送給装置（図示せず。）と接続されている。これにより、ワイヤガイド２は、フィラーワイヤＷを中心孔を通して先端側へと送給する。
なお、フィラーワイヤＷについては、特に限定されるものではなく、その用途に合わせたフィラーワイヤＷを適宜選択して用いることが可能である。
ワイヤガイド２の先端側には、シールドガスＧを噴出する複数の噴出孔２ａが周方向に並んで設けられている。一方、ワイヤガイド２の基端側には、シールドガスＧを導入するホース（図示せず。）が接続される接続部２ｂが設けられている。
なお、シールドガスＧについては、特に限定されるものではなく、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスや、アルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）等のガスを添加した混合ガスを用いることができる。また、アルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）との混合ガスに水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）等のガスを添加した混合ガスを用いることができる。また、シールドガスＧについては、上述した組成のガスの他に、アルゴン（Ａｒ）又はアルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）との混合ガスに、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）や酸素（Ｏ２）等の酸化性ガスを添加したものを用いてもよい。
ワイヤガイド２の先端には、フィラーワイヤＷを先端から送り出すコンタクトチップ８が着脱自在に取り付けられている。コンタクトチップ８は、軸線方向に貫通する中心孔８ａを有する略円筒状の部材からなる。コンタクトチップ８は、この中心孔８ａを通してフィラーワイヤＷを先端から送り出すことが可能となっている。
コンタクトチップ８は、ワイヤガイド２の先端側に螺合により取り付けられている。これにより、コンタクトチップ８にスパッタ等が付着した際や、中心孔８ａが変形や摩耗した際に、このコンタクトチップ８を取り外して清掃したり、交換したりすることが可能である。
コンタクトチップ８には、特注品（専用品）に限らず、市販品（汎用品）を用いることができる。なお、コンタクトチップ８の材質には、例えば、銅や銅合金、セラミックスなどを挙げることができる。
回転筒３は、軸線方向に貫通する中心孔３ａを有する略円筒状の部材からなる。なお、回転筒３の材質には、例えば、真鍮や銅、銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼、チタンなどの金属を挙げることができる。
回転筒３は、中心孔３ａの内側にワイヤガイド２を配置し、ワイヤガイド２の周囲を囲んだ状態で、トーチボディ４の内側に保持されている。また、回転筒３は、軸線方向に並んで配置された複数（本実施形態では２つ）のベアリング９ａ，９ｂを介してワイヤガイド２の軸回りに回転自在に取り付けられている。
ワイヤガイド２と回転筒３との間には、複数の噴出孔２ａから噴出されたシールドガスＧが流通するガス流路（隙間）Ｒが形成されている。これにより、ワイヤガイド２の先端側の周囲からシールドガスＧを放出することが可能となっている。
トーチボディ４は、絶縁樹脂からなる第１のリング部材１０、第２のリング部材１１、第３のリング部材１２及びスリーブ部材１３を有している。また、トーチボディ４は、金属からなる第１のフレーム部材１４、第２のフレーム部材１５及び一対の支柱１６を有している。
トーチボディ４は、第１のリング部材１０と第２のリング部材１１との間に第１のフレーム部材１４を挟み込んだ状態で、第２のリング部材１１の内側にベアリング９ａを保持している。また、トーチボディ４は、第３のリング部材１２とスリーブ部材１３との間に第２のフレーム部材１５を挟み込んだ状態で、第３のリング部材１２の内側にベアリング９ｂを保持している。第１のフレーム部材１４と第２のフレーム部材１５とは、一対の支柱１６を介して連結されている。
トーチボディ４は、スリーブ部材１３の内側にワイヤガイド２を保持している。したがって、ワイヤガイド２と回転筒３との間は、スリーブ部材１３を介して電気的に絶縁されている。
回転駆動機構５は、回転筒３を回転させるものであり、駆動モータ（図示せず。）の回転軸１７に取り付けられた駆動ギア１８と、回転筒３に取り付けられた被動ギア１９とが互いに噛合された構成を有している。回転軸１７は、第１のフレーム部材１４と第２のフレーム部材１５との間で回転自在に支持されている。
回転駆動機構５では、駆動モータによる回転軸１７の回転駆動を駆動ギア１８から被動ギア１９へと伝達することで、回転筒３をワイヤガイド２の軸回りに回転させることが可能となっている。
冷却ブロック６は、回転筒３を冷却するものであり、回転筒３の先端側の周囲を囲んだ状態で、トーチボディ４の先端側（第１のリング部材１０）に取り付けられている。
冷却ブロック６には、冷却水Ｌが循環される液流路６ａと、液流路６ａに冷却水Ｌを供給する入側の接続部６ｂと、液流路６ａから冷却水Ｌを排出する出側の接続部（図示せず。）とが設けられている。冷却ブロック６では、これらの接続部６ｂに冷却装置（チラー）が接続されることによって、液流路６ａ内の冷却水Ｌが循環されることになる。なお、冷却ブロック６の材質には、例えば、真鍮や銅、銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼、チタンなどの導電性の金属などを挙げることができる。
トーチノズル７は、概略円筒状の部材からなる。なお、トーチノズル７の材質には、例えば銅や銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼などの導電性の金属などを挙げることができる。
トーチノズル７は、フィラーワイヤＷの先端側の周囲を囲んだ状態で、回転筒３の先端側に取り付けられている。これにより、トーチノズル７は、回転筒３と共にワイヤガイド２の軸回りに回転自在となっている。また、トーチノズル７の先端からは、ワイヤガイド２の複数の噴出孔２ａから噴出されたシールドガスＧが放出される。
トーチノズル７は、冷却ブロック６と熱的に接続されると共に、冷却ブロック６と電気的に接続されている。冷却ブロック６とトーチノズル７との間には、互いに摺接しながら給電される給電部２０が設けられている。すなわち、冷却ブロック６とトーチノズル７との間では、互いに対向する面が摺接されると共に、この互いに摺接する給電部２０を介して給電が行われる。
なお、給電部２０では、上述した冷却ブロック６とトーチノズル７との互いに摺接される面での摺接抵抗を低減するため、何れか一方の摺接面に溝部を設けた構成としてもよい。また、溝部以外にも、互いの摺接面積を減らす形状としてもよい。
トーチノズル７には、非消耗電極Ｔを着脱自在に取り付ける電極取付部２１が設けられている。電極取付部２１は、回転筒３の先端側に着脱自在に取り付けられた電極取付部材２２を有し、この電極取付部材２２に対して非消耗電極Ｔが着脱自在に取り付けられた構造を有している。
電極取付部材２２は、トーチノズル７の一部を切り欠く切欠部７ａの内側に配置されて、トーチノズル７に対してネジ止めにより着脱自在に取り付けられている。なお、電極取付部材２２の材質には、例えば、真鍮や銅、銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼、チタンなどの導電性の金属などを挙げることができる。
非消耗電極Ｔは、電極取付部材２２に対してネジ止めにより着脱自在に取り付けられている。非消耗電極Ｔには、特注品（専用品）ではなく、市販品（汎用品）を用いることができる。なお、非消耗電極Ｔは、例えばタングステンなどの融点の高い金属材料を用いて形成された長尺状の電極棒からなる。また、非消耗電極Ｔには、タングステンの他に、例えば酸化トリウムや酸化ランタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を添加したものを用いることができる。
電極取付部２１では、電極取付部材２２に対する非消耗電極Ｔの取付位置を変更することで、この非消耗電極Ｔの長さが調節自在とされている。また、電極取付部２１では、トーチノズル７に対する電極取付部材２２の取付角度を変更することで、非消耗電極Ｔの傾きが調節自在とされている。なお、非消耗電極Ｔの傾きは、フィラーワイヤＷに対して１０°～４５°程度である。また、非消耗電極Ｔは、トーチノズル７に直接取り付けられた構成とすることも可能である。
以上のような構成を有する本実施形態のトーチ１では、電極取付部２１からフィラーワイヤＷの先端に向かって延在する非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きが回転筒３の回転により変更自在とされている。
本実施形態のトーチ１では、上述した電極取付部２１において、トーチノズル７に取り付けられた電極取付部材２２に対して非消耗電極Ｔが着脱自在に取り付けられている。また、上述した給電部２０において、冷却ブロック６とトーチノズル７との間で互いに摺接しながら給電が行われる。
これにより、本実施形態のトーチ１では、トーチノズル７に対して非消耗電極Ｔを容易に取り付けることができ、なお且つ、この非消耗電極Ｔに対する電力の供給を確実に行うことが可能である。
また、本実施形態のトーチ１では、上述した電極取付部２１において、電極取付部材２２に対する非消耗電極Ｔの取付位置や、トーチノズル７に対する電極取付部材２２の取付角度を変更することで、この非消耗電極Ｔの長さや傾きを調節することが可能である。
さらに、本実施形態のトーチ１では、非消耗電極Ｔの特注品（専用品）ではなく、非消耗電極Ｔの市販品（汎用品）を用いることができ、この非消耗電極Ｔの交換も容易である。
したがって、本実施形態のトーチ１は、中心に位置するフィラーワイヤＷの周囲で非消耗電極Ｔを回転自在に配置するのに好適なものとして、一般的なＴＩＧ溶接に限らず、例えば、金属積層造形技術（ＷＡＡＭ）や肉盛溶接などに好適に用いることが可能である。また、突合溶接や重ね溶接、隅肉溶接などの全ての継手形状に使用できる。
特に、金属積層造形技術（ＷＡＡＭ）では、トーチ１を面内で走査し、母材と非消耗電極Ｔとの間で発生するアークの熱により造形用材料となるフィラーワイヤＷを溶融させながら、この造形用材料を目的の形状に合わせて積層していく。
本実施形態のトーチ１では、中心に位置するフィラーワイヤＷに対して非消耗電極Ｔを横方向からフィラーワイヤＷの先端に向けて挿入している。このとき、非消耗電極Ｔは、トーチ１の走査方向の前方又は後方から挿入される。
したがって、本実施形態のトーチ１では、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きをトーチ１の走査方向に合わせて変更できるため、立体的な金属積層造形物を精度良く形成することが可能である。
なお、トーチ１を走査する場合は、トーチ１を保持するグリップ等をトーチ１の位置制御ロボット（図示せず。）に取り付けた構成とすればよい。
（トーチの走査方法）
次に、上記トーチ１の走査方法について、図５～図７を参照しながら具体的に説明する。
なお、図５～図７は、トーチ１の走査方法を説明するための模式図である。
次に、上記トーチ１の走査方法について、図５～図７を参照しながら具体的に説明する。
なお、図５～図７は、トーチ１の走査方法を説明するための模式図である。
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図５に示すように、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更した後に、トーチ１を走査することを特徴とする。
本発明の第１の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図５に示すように、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更した後に、トーチ１を走査することを特徴とする。
すなわち、この走査方法では、トーチ１の走査を開始する前に、トーチ１の走査方向の前方又は後方から非消耗電極Ｔが挿入されるように、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更する。これにより、トーチ１の走査方向に合わせて、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを確実に変更することが可能である。
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図６に示すように、トーチ１を走査している間に、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更することを特徴とする。
本発明の第２の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図６に示すように、トーチ１を走査している間に、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更することを特徴とする。
すなわち、この走査方法では、トーチ１の走査中に、トーチ１の走査方向の変更に合わせて、トーチ１の走査方向の前方又は後方から非消耗電極Ｔが挿入されるように、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを変更する。これにより、トーチ１の走査方向に合わせて、非消耗電極ＴのフィラーワイヤＷと対向する向きを速やかに変更することが可能である。
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図７に示すように、フィラーワイヤＷの周囲で非消耗電極Ｔを回転させながら、トーチを走査することを特徴とする。
本発明の第３の実施形態に係るトーチ１の走査方法は、図７に示すように、フィラーワイヤＷの周囲で非消耗電極Ｔを回転させながら、トーチを走査することを特徴とする。
すなわち、この走査方法では、トーチ１の走査中に、フィラーワイヤＷの周囲で非消耗電極Ｔを回転させることで、トーチ１の走査方向の変更に合わせることなく、トーチ１の走査を行うことが可能である。
なお、非消耗電極Ｔの回転については、非消耗電極Ｔを一方向に回転させる場合に限らず、非消耗電極Ｔを両方向に交互に回転（往復回転）させることも可能である。
また、フィラーワイヤＷに対する非消耗電極Ｔの位置関係については、上述した図５～図７に示すように、非消耗電極Ｔの先端がフィラーワイヤＷの先端（中心）に向いている場合に限らず、例えば図８に示すように、非消耗電極Ｔの先端がフィラーワイヤＷの先端からずれていてもよい。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記回転駆動機構５については、上述した構成に限らず、例えば、プーリ機構を用いた構成や、駆動モータ２３が回転筒３を直接駆動する構成であってもよい。
例えば、上記回転駆動機構５については、上述した構成に限らず、例えば、プーリ機構を用いた構成や、駆動モータ２３が回転筒３を直接駆動する構成であってもよい。
また、本発明では、ワイヤガイド２を溶接用電源と電気的に接続し、ホットワイヤーとしてもよい。さらに、ワイヤガイド２として、市販の消耗電極式（ＭＩＧ、ＭＡＧ）のトーチを用いてもよい。市販の消耗電極式のトーチを用いる場合、そのトーチノズルを外して用いればよい。
また、本発明は、上述した非消耗電極式のトーチに限らず、消耗電極式（ＭＩＧ、ＭＡＧ）のトーチに適用することも可能である。
１…トーチ ２…ワイヤガイド ３…回転筒 ４…トーチボディ ５…回転駆動機構 ６…冷却ブロック ７…トーチノズル ８…コンタクトチップ ９ａ，９ｂ…ベアリング １０…第１のリング部材 １１…第２のリング部材 １２…第３のリング部材 １３…スリーブ部材 １４…第１のフレーム部材 １５…第２のフレーム部材 １６…支柱 １７…回転軸 １８…駆動ギア １９…被動ギア ２０…給電部 ２１…電極取付部 ２２…電極取付部材 Ｒ…ガス流路 Ｗ…フィラーワイヤ Ｔ…非消耗電極 Ｇ…シールドガス Ｌ…冷却水（冷却液）
Claims (15)
- フィラーワイヤを先端に向けて送給するワイヤガイドと、
前記ワイヤガイドの周囲を囲んだ状態で、前記ワイヤガイドの軸回りに回転自在に取り付けられた回転筒と、
前記回転筒を先端側から突出させた状態で、前記回転筒を内側に保持するトーチボディと、
前記ワイヤガイドの先端側の周囲を囲んだ状態で、前記回転筒の先端側に取り付けられると共に、シールドガスを先端から放出するトーチノズルとを備え、
前記トーチノズルには、前記フィラーワイヤの先端に向かって延在する非消耗電極が設けられ、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きが前記回転筒の回転により変更自在とされていることを特徴とするトーチ。 - 前記トーチノズルには、前記非消耗電極を着脱自在に取り付ける電極取付部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトーチ。
- 前記電極取付部は、前記トーチノズルに着脱自在に取り付けられた電極取付部材を含み、
前記非消耗電極は、前記電極取付部材に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のトーチ。 - 前記電極取付部において、前記非消耗電極の長さが調節自在とされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のトーチ。
- 前記電極取付部において、前記非消耗電極の傾きが調節自在とされていることを特徴とする請求項２～４の何れか一項に記載のトーチ。
- 前記非消耗電極が前記トーチノズルに直接取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のトーチ。
- 前記回転筒の周囲を囲んだ状態で、前記トーチボディに取り付けられると共に、冷却液が循環される流路が設けられた冷却ブロックを備えることを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載のトーチ。
- 前記トーチノズルは、前記冷却ブロックと熱的に接続されると共に、前記冷却ブロックと電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載のトーチ。
- 前記冷却ブロックと前記トーチノズルとの間には、互いに摺接しながら給電される給電部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のトーチ。
- 前記ワイヤガイドと前記回転筒との間で流通されるシールドガスを先端から放出することを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載のトーチ。
- 前記ワイヤガイドの先端側には、前記フィラーワイヤを先端から送り出すコンタクトチップが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載のトーチ。
- 前記回転筒を回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載のトーチ。
- 請求項１～１２の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更した後に、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。 - 請求項１～１２の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記トーチを走査している間に、前記非消耗電極の前記フィラーワイヤと対向する向きを変更することを特徴とするトーチの走査方法。 - 請求項１～１２の何れか一項に記載のトーチの走査方法であって、
前記フィラーワイヤの周囲で前記非消耗電極を回転させながら、前記トーチを走査することを特徴とするトーチの走査方法。
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