(57)【要約】【課題】  １本の供給管を備えた２重ノズル構造のガスシールドアーク溶接トーチの提供。【解決手段】  溶接トーチは外ノズル２と内ノズル１を同心を成して有し、内ノズル１の内部には給電チップ３を同心を成して設け、そして給電チップ３はガスを供給する供給管５の下端に設けたネジ穴に螺合して取付けられ、上記給電チップ３と内ノズル１間には第１隙間６を設け、又内ノズル１と外ノズル２間には第２隙間７を設けた２重構造とし、そして上記供給管５から供給したガスを分岐して上記第１隙間６と第２隙間７から流出するようにしている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、該溶接トーチは外ノズルと内ノズルを同心を成して有し、内ノズルの内部には給電チップを同心を成して設け、そして給電チップはガスを供給する供給管の下端に設けたネジ穴に螺合して取付けられ、上記給電チップと内ノズル間には第１隙間を設け、又内ノズルと外ノズル間には第２隙間を設けた２重構造とし、そして上記供給管から供給したガスを分岐して上記第１隙間と第２隙間から流出するようにしたことを特徴とするガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項２】
上記供給管の下端部に穴を形成して第１隙間と連通し、同じく内ノズルにも穴を設けて第２隙間と連通した請求項１記載のガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項３】
上記供給管の下端部に所定の間隔をおいて穴を設け、上段に設けた穴を第２隙間と連通する為に内ノズルにも同じ位置に穴を貫通し、そして下段に設けた穴を第１隙間と連通し、そして供給管の上段穴と下段穴の間には第１隙間に嵌る仕切り板を取付けた請求項１記載のガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項４】
上記供給管の下端部に所定の間隔をおいて穴を設け、外周上端部に複数のボスを円周方向に設けた内ノズルを外ノズル内に圧入して取付け、そして、該外ノズルを供給管に取付け、供給管下端部の上段に設けた穴を内ノズル外周の各ボス間に形成した隙間を通過して第２隙間と連通し、そして供給管下端部の下段に設けた穴を第１隙間と連通し、さらに第１隙間の上端を塞ぐ為に仕切り板を内ノズル上端に取着した請求項１記載のガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項５】
上記仕切り板を電気絶縁性とした請求項３、又は請求項４記載のガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項６】
ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、該溶接トーチは外ノズルと内ノズルを同心を成して有し、内ノズルの内部には給電チップを同心を成して設け、そして給電チップはガスを供給する供給管の下端に取付けられ、上記給電チップと内ノズル間には第１隙間を設け、又内ノズルと外ノズル間には第２隙間を設けた２重構造とし、そして上記供給管から供給したガスを分岐して上記第１隙間と第２隙間から流出するように構成し、さらに上記供給管の下端部に所定の間隔をおいて穴を設け、上記供給管に取着した外ノズルに設けた複数のピンの先端に係止して内ノズルが保持され、供給管下端部の上段に設けた穴を内ノズル外周の各ピン間に形成した隙間を通過して第２隙間と連通し、該供給管下端部の下段に設けた穴を第１隙間と連通し、さらに第１隙間の上端を塞ぐ為に仕切り板を内ノズル上端に取着した請求項１記載のガスシールドアーク溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスシールドアーク溶接を行う場合に、ガスのシールド性を向上する為に溶接トーチのノズルを２重構造とし、しかも、ガスの供給管を１本とした溶接トーチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスシールドアーク溶接は溶接ワイヤーを供給しながら給電チップを介して通電し、ワイヤーと母材との間にアークを発生させることで溶接が行われる。そして、溶接中には空気を巻き込まないようにノズルから噴射するシールドガスにより大気から遮断した状態で溶接が行われる。
【０００３】
ところで、ガスシールドアーク溶接には炭酸ガスアーク溶接のようにスパッタが飛散するものがある。この飛散するスパッタがノズル内面に付着・堆積し、これによってシールドガスの流れが悪くなる。その結果、ブローホール等の溶接欠陥を生じる原因となる。その為に、ノズル内に付着・堆積したスパッタを定期的に除去する作業が必要となる。
【０００４】
図６は従来の一般的な溶接トーチであり、同図の（イ）はノズル、（ロ）は給電チップ、（ハ）はワイヤー、（ニ）はガスを示し、大気と遮断する為にガス（ニ）を流出しながら溶接する。この場合、ノズル内面に飛散したスパッタ（ホ）が付着し、該スパッタ（ホ）はガスの流れを阻害して溶接部にブローホールが発生する。該ブローホールは溶接強度を低下する為に、発生しないように色々な工夫がなされている。
【０００５】
そこで、ブローホールが発生しないようにする１つの手段として、従来では２重ノズル構造のトーチが使用されている。図７はノズルを２重構造としたトーチの具体例であり、給電チップ（ロ）と内ノズル（ヘ）との間には第１隙間（ト）が設けられ、又内ノズル（ヘ）と外ノズル（チ）との間には第２隙間（リ）を形成している。すなわち、内ノズル（ヘ）の外側には同心を成して外ノズル（チ）を備えた２重構造としている。
【０００６】
従って、内ノズル（ヘ）の内面にスパッタが付着した場合、第１隙間（ト）を流れるガスの流出は阻害されるが、第２隙間（リ）を流れるガスはスムーズに流出し、溶接部は大気と遮断される。従って、該溶接部に上記ブローホールの発生を防止することが可能となる。
【０００７】
ところが、従来の２重ノズル構造の溶接トーチでは、上記第１隙間（ト）を流れるガスと第２隙間を流れるガスの供給路を夫々設けていて、その為に溶接装置全体の構造が煩雑化している。図７の２重ノズル構造では、第１隙間（ト）を流れるガスの第１供給管（ヌ）と第２隙間を流れる第２供給管（ル）を設けている。
【０００８】
特開２００６−２２４１１０号に係る「アーク溶接用ガスノズル」は、簡単かつ安価にできて、スパッタの付着を低減でき、溶接品質および溶接作業性の向上を目的としている。
そこで、溶接トーチのトーチヘッドに、溶接ワイヤを供給するためのコンタクトチップを囲むように着脱自在に装着されるガスノズルを、スパッタの付着により炭化してスパッタとともにその炭化部分が落ちる素材、例えば板紙により形成する。溶接中に、スパッタがガスノズルに付着すると、その付着部分はスパッタの熱によって炭化してスパッタとともに炭化部分が落ちるので、スパッタのガスノズルへの付着堆積を確実に低減することができる。
【０００９】
特開平９−１５５５５２号に係る「溶接トーチのガスノズル」は、安価で、スパッタがガスノズルに付着せず、筒体が燃えたり酸化したりせず、また、筒体に亀裂を生じさせたり劣化させたりせず、能率よく溶接作業ができる溶接トーチのガスノズルである。
すなわち、溶接トーチの先端に取り付けられたガスノズルは、グラファイト製の筒体と、この筒体の外面に被覆された窒化ホウ素被膜とから構成されており、ガスノズルの材料にグラファイトなどの酸化しやすい物質を用いたにもかかわらず、5000〜10000 Ｋ（ケルビン温度）を超える著しい高温を呈するアーク熱の雰囲気中でアーク溶接を行っても、筒体に亀裂を生じさせず、筒体の劣化を防止することができ、耐熱性・離型性に優れており、そして、グラファイトのぬれ性が悪いのでガスノズルにスパッタが付着しない。
【００１０】
上記従来文献記載以外にも、ノズルにスパッタが付着しないようにした技術、及び発生したスパッタの除去技術に関する技術は色々知られている。
【特許文献１】特開２００６−２２４１１０号に係る「アーク溶接用ガスノズル」
【特許文献２】特開平９−１５５５５２号に係る「溶接トーチのガスノズル」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来の２重ノズル構造の溶接トーチには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であって、１つの供給管のみを有し、トーチ内部にて分岐して流れるように構成したガスシールドアーク溶接トーチを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチは、内ノズルと、外ノズルを備えた２重ノズル構造とし、内ノズルの穴には給電チップを有している。ところで、給電チップの上部に供給管を設け、この供給管を流れるガスは内ノズルと給電チップの間に形成される第１隙間を流れ、同時に内ノズルと外ノズル間に形成される第２隙間を流れるように分岐している。
【００１３】
上記供給管の下端にはネジ穴を設け、このネジ穴に給電チップが螺合して取付けられ、そして供給管の下端部にはノズルと連通する穴を設けている。ここで、上記供給管の下端部穴から出るガスを第１隙間と第２隙間へ分岐して流す具体的な分岐構造は色々あるが、限定しないことにする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガスシールドアーク溶接トーチは、内ノズルと外ノズルを備えた２重ノズル構造としているが、両ノズルへ流れるようにトーチ内部で分岐することが出来る構造としている。従って、第１隙間用の供給管及び第２隙間用の供給管を別々に設ける必要がなく、アーク溶接装置全体の構造が簡素化され、該溶接トーチを用いることで、仮にスパッタが付着しても直ちにブローホールが発生することはなく、安定した溶接を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチの実施例。
【図２】本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチの実施例。
【図３】本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチの実施例。
【図４】本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチの実施例。
【図５】本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチの実施例。
【図６】従来のガスシールドアーク溶接トーチ。
【図７】従来の２重ノズルを備えたガスシールドアーク溶接トーチ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチを示す実施例である。同図の１は内ノズル、２は外ノズル、３は給電チップ、４はワイヤーを夫々表している。該溶接トーチは上記内ノズル１と外ノズル２を備えた２重ノズル構造を構成している。中心軸部には供給管５が設けられ、この供給管５の下端に形成しているネジ穴に上記給電チップ３が螺合して取付けられ、ワイヤー４は供給管５から給電チップ３の中心穴を挿通して下方へ延びている。
【００１７】
上記供給管５は外ノズル２と組み合わされて連結し、そして内ノズル１は外ノズル２と同心を成して取付けられている。同じく、供給チップ３は内ノズル１と同心を成して上記供給管５の下端に取付けられている。このように構成した溶接トーチは給電チップ３と内ノズル１との間に第１隙間６を有し、又内ノズル１と外ノズル２との間には第２隙間７を設けている。
【００１８】
上記供給管５を流れるガスは該供給管５の下端部に形成した穴８，８・・を通って、外ノズル２の内部空間９へ流れ出る。そして、該内部空間９に流入したガスは上記第１隙間６と第２隙間７に分離して流れ出す。従って、第１隙間６から流れ出すガスによって溶接空間を大気から遮断し、更に第２隙間７から流れ出すガスによっても大気から遮断して２重遮断構造を形成している。内ノズル１は外周４ヶ所にボス１２，１２・・を突出し、外ノズル２には該ボス１２，１２・・が圧入にて固定されている。勿論、他の手段にて固定することも可能であるが、各ボス１２，１２・・間に上記第２隙間７を形成している
【００１９】
従って、例えば内ノズル１の内面にスパッタが付着した場合、該スパッタによってガスの流れが阻害されるが、第２隙間７を流れるガスは外ノズル２の内面にスパッタが付着することは殆どなく、スムーズに流れ出す。溶接箇所から周囲に飛散するスパッタは、内ノズル１の先端に当るが、外ノズル２の先端には当らない位置関係に設けられ、しかも先端外周にテーパー１０を形成している。そこで、第１隙間６の流れがスパッタの付着によって乱れても、第２隙間７を流れるガスがスムーズに流れ出すことで、大気との遮断が崩れることはなく、溶接箇所にブローホールを発生させない。
【００２０】
図２は本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチを示す他の実施例である。該溶接トーチは前記図１に示す実施例の場合と同じく、上記内ノズル１と外ノズル２を備えた２重ノズル構造を構成している。中心軸部には供給管５が設けられ、この供給管５の下端に形成しているネジ穴に給電チップ３が螺合して取付けられ、ワイヤー４は供給管５から給電チップ３の中心穴を挿通して下方へ延びている。
【００２１】
上記供給管５は内ノズル１と組み合わされて連結し、そして外ノズル２は内ノズル１と同心を成して取付けられている。同じく、供給チップ３は内ノズル１と同心を成して上記供給管５の下端に取付けられている。このように構成した溶接トーチは給電チップ３と内ノズル１との間に第１隙間６を有し、又内ノズル１と外ノズル２との間に第２隙間７を設けている。
【００２２】
上記供給管５を流れるガスは該供給管５の下端部に形成した穴８，８・・を通って、第１隙間６へ流れ出る。そして、内ノズル１には穴１１が設けられ、第１隙間６に入ったガスはこの穴１１を通って第２隙間へ入り、ガスは第１隙間６と第２隙間７から流れ出す。従って、第１隙間６から流れ出すガスによって溶接空間を大気から遮断し、更に第２隙間７から流れ出すガスによっても遮断される２重遮断構造を形成している。
【００２３】
よって、内ノズル１の内面にスパッタが付着した場合、該スパッタによってガスの流れが阻害されるが、第２隙間７を流れるガスは外ノズル２の内面にスパッタが付着することは殆どなく、スムーズに流れ出す。第１隙間６の流れが乱れても、第２隙間７を流れるガスがスムーズに流れ出すことで、大気との遮断が崩れることはなく、溶接箇所におけるブローホールの発生を防止出来る。
【００２４】
ところで、図２に示しているように、供給管５には４ヶ所に穴８，８・・・を設け、内ノズル１には２ヶ所に穴１１,１１を形成している。よって、供給管５の４ヶ所の穴８，８・・・から流れるガス量は多く、その一部は内ノズル１に設けた２ヶ所の穴１１，１１から流れて第２隙間７から流出する。該供給管５に設けられる穴８，８・・・の個数、及び内ノズル１の穴１１，１１の個数、そして第１隙間６の断面積、第２隙間７の断面積により、第１隙間６と第２隙間７から流出するガスの噴出量及び噴出速度が定まる。そこで、これらを適当に調整することで、ブローホールの発生を抑えることが出来る。ここで、外ノズル２の上端部は内ノズル１の外周に圧入にて固定されている。
【００２５】
図３は本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチを示す更なる別の実施例である。該溶接トーチは前記実施例の場合と同じく、上記内ノズル１と外ノズル２を備えた２重ノズル構造を構成している。中心軸部には供給管５が設けられ、この供給管５の下端に形成しているネジ穴に上記給電チップ３が螺合して取付けられ、ワイヤー４は供給管５から給電チップ３の中心穴を挿通して下方へ延びている。
【００２６】
上記供給管５は内ノズル１と組み合わされて連結し、そして外ノズル２は内ノズル１と同心を成して取付けられている。同じく、給電チップ３は内ノズル１と同心を成して上記供給管５の下端に取付けられている。このように構成した溶接トーチは給電チップ３と内ノズル１との間に第１隙間６を有し、又内ノズル１と外ノズル２との間に第２隙間７を設けている。
【００２７】
上記供給管５の下端部には穴８ａ，８ａ・・と穴８ｂ，８ｂ・・が所定の間隔をおいて設けられ、上段の穴８ａ，８ａ・・から内ノズル１の同じ位置に設けた連通穴１６を通過して第２隙間７へガスが流れ、又下段の穴８ｂ，８ｂ・・から流れて第１隙間へ入る。従って、ガスは第１隙間６と第２隙間７から流出し、溶接空間を大気から２重シールド構造にて遮断することが出来る。そこで、供給管５の下端部であって上段の穴８ａ，８ａ・・と下段の穴８ｂ，８ｂ・・間の第１隙間６を仕切る為に電気絶縁性を有す仕切り板１５が該供給管５に取着されている。
【００２８】
図４(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は本発明に係るガスシールドアーク溶接トーチを示す更なる別構造を有す実施例であり、これら各アーク溶接トーチの基本構造は共通しているが、その外径（太さ）は違っている。該アーク溶接トーチは前記図１、図２、図３に示した実施例の場合と同じく、上記内ノズル１と外ノズル２を備えた２重ノズル構造を構成している。中心軸部には供給管５が設けられ、この供給管５の下端に形成しているネジ穴に上記給電チップ３が螺合して取付けられ、ワイヤー４は供給管５から給電チップ３の中心穴を挿通して下方へ延びている。
【００２９】
上記供給管５は外ノズル２と組み合わされて連結し、そして内ノズル１は外ノズル２と同心を成して取付けられている。同じく、給電チップ３は内ノズル１と同心を成して上記供給管５の下端に取付けられている。このように構成した溶接トーチは給電チップ３と内ノズル１との間に第１隙間６を有し、又内ノズル１と外ノズル２との間に第２隙間７を設けている。
【００３０】
そして、前記図３に示した溶接トーチの場合と同じく、上記供給管５の下端部には穴８ａ，８ａ・・と穴８ｂ，８ｂ・・が所定の間隔をおいて設けられ、上段の穴８ａ，８ａ・・から第２隙間７へガスが流れ、又下段の穴８ｂ，８ｂ・・から流れて第１隙間へ入る。従って、ガスは第１隙間６と第２隙間７から流出し、溶接空間を大気から２重シールド構造にて遮断することが出来る。
【００３１】
ところで、図４に示すアーク溶接トーチの場合、内ノズル１と外ノズル２は互いに組み合わされて一体化した構造と成っていて、外ノズル２を供給管５に螺合して取付けることで、給電チップ３を中心として第１隙間６と第２隙間７を形成した２重構造のアーク溶接トーチが出来上がる。上記内ノズル１はその上部にボス１３，１３・・を外周に突出し、これらボス１３，１３・・は外ノズル２に圧入にて固定されている。そして、各ボス１３，１３・・間には隙間１４，１４・・が形成され、これら隙間１４，１４・・をガスが通過して第２隙間７へ流れる。
【００３２】
内ノズル１の外周に複数のボス１３，１３・・を設け、該ボス１３，１３・・を外ノズル２に圧入している点は、前記図１に示したアーク溶接トーチと共通しているが、図４の実施例では第１隙間６へ流れるガスは供給管５に設けた下側の穴８ｂ，８ｂ・・を通過し、第２隙間７へ流れるガスは供給管５に設けた上側の穴８ａ，８ａ・・を通過して流出する。その為に、内ノズル１の上端には仕切り板１５を設けて、夫々の穴８ａ，８ａ・・と８ｂ，８ｂ・・を通過するガスの流れを規制した構造と成っている。そして、上記仕切り板１５は電気絶縁性を有している。
【００３３】
図５は本発明に係るアーク溶接トーチを示す更なる別形態を示している。前記図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示しているアーク溶接トーチでは内ノズル１は外ノズル２に圧入されている。そこで、該内ノズル１の上部に複数のボス１３，１３・・・が外周に突出し、これらボス１３，１３・・・が外ノズル２に圧入され、各ボス１３，１３・・・の間に形成している隙間１４，１４・・・をガスが流れるように構成している。
【００３４】
これに対して、図５に示すアーク溶接トーチの内ノズル１は外ノズル２に螺合したネジピン１７，１７・・・で固定されている。すなわち、外ノズル２に設けたネジ穴にネジピン１７，１７・・・を螺合し、その先端を内ノズル１の外周面に押圧している。内ノズル１の外周面には浅い溝又は窪みが形成され、この溝又は窪みにネジピン１７，１７・・・の先端が係止することで落下しないで保持される。勿論、ネジピン１７に限るものではなく、ピンを圧入してもよく、時には該ネジピン１７やピン等による内ノズル１の保持をロウ付け等の接合で補強することも出来る。
【００３５】
従って、内ノズル１と外ノズル２との間には第２隙間７が形成され、前記実施例で説明したアーク溶接トーチの場合と同じく、ガスは第１隙間６と第２隙間７から流出し、溶接空間を大気から２重シールド構造にて遮断することが出来、ガスシールド性能は従来のアーク溶接トーチに比較して大きく向上している。
【００３６】
しかも、図５に示すように外ノズル２に螺合したネジピン１７，１７・・・によって内ノズル１を保持する構造とする方が、第２隙間７を広く確保できるのでガスシールド性能がより高くなる。ガスシールド性能の評価には溶接ビードの窒素含有量を分析することで判断され、すなわち、窒素含有量の少ない方が大気の巻込みが小さくガスシールド性能が良いと判断される訳で、図５のネジピン使用のアーク溶接トーチの方が溶接ビードの窒素含有量が少なく好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１  内ノズル
２  外ノズル
３  給電チップ
４  ワイヤー
５  供給管
６  第１隙間
７  第２隙間
８  穴
９  内部空間
10  テーパー
11  穴
12  ボス
13  ボス
14  隙間
15  仕切り板
16  連通穴
17  ネジピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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