(57)【要約】【課題】強制加圧給電トーチにおいて、溶接ワイヤの材質が変わった場合に、溶接ワイヤを安定して送給することができる溶接トーチを提供する。【解決手段】トーチボディ２の先端部にチップボディ３取り付け、給電チップ８をチップボディ３とチップホルダ４との間に設けている。給電チップ８は縦すり割り９が形成され、側面にテーパ形状１０が形成されている。スプリング６がトーチボディ２の内部に設けられて、トーチボディ２の長手軸芯方向に伸縮する。スプリング６のばね力によって給電チップ８のテーパ形状１０がチップホルダ４に押圧されて、給電チップ８のワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電する。トーチボディ２に設けられた調整ねじ２４によって、スプリング６に対する加圧力を増減させて、スプリング６のばね力を調整する。この結果、適切な溶接ビードを形成することができる。【選択図】図１
2010214412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、側面にテーパ形状が形成された給電チップと、
前記トーチボディの内部に設けられて、前記トーチボディの長手軸芯方向に伸縮するスプリングとを備え、
前記スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップホルダに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電する消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
前記スプリングの長手軸芯方向の長さを変化させて、前記スプリングのばね力を調整するばね力調整手段を有することを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項２】
請求項１記載のばね力調整手段が、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、基端部に第１傾斜面が形成されて、先端部が前記スプリングの基端部に当接されて、前記トーチボディのワイヤ挿通孔を摺動する第１加圧部材と、
先端部に溶接ワイヤが挿通する開放部が形成されたＵ字形状を有し、前記第１傾斜面と摺接する側面部に第２傾斜面が形成され、前記トーチボディの半径方向に形成された第２加圧部材移動孔内を摺動する第２加圧部材と、
前記第２加圧部材を前記トーチボディの半径方向に移動させる第２加圧部材移動手段と、
を備え、
前記第２加圧部材を前記トーチボディの半径方向に移動させて前記第２傾斜面が前記第１傾斜面に摺接して、前記第１加圧部材を前記長手軸芯方向に移動させて、前記スプリングを押圧又は緩めて前記スプリングの長手軸芯方向の長さを変化させることを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項３】
請求項２記載の第２加圧部材移動手段が、先端部が前記第２加圧部材の基端部に取り付けられたねじ部と、つまみ部とから成る調整ねじと、
前記トーチボディに形成されて、前記ねじ部に対応したねじ挿通孔とを備え、
前記つまみ部を回転させることによって前記第２加圧部材を前記チップボディの半径方向に移動させることを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項４】
請求項２記載の第２加圧部材移動手段が、前記トーチボディに設けられたシリンダと、このシリンダ内を移動するピストンと、基端部がこのピストンに取り付けられて、先端部が前記第２加圧部材の基端部に取り付けられたロッドとから成るシリンダアセンブリと、
前記トーチボディに形成されて、前記ロッドが挿通するロッド挿通孔とを備え、
前記ロッドを移動させることによって前記第２加圧部材を前記チップボディの半径方向に移動させることを特徴とする消耗電極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、改良された消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、溶接の作業能率を向上させるために、溶接用ロボットを用いて溶接を自動化することが広く行われている。この場合、多関節ロボットのマニピュレータの手首部に消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ（以下、溶接トーチという）が取り付けられ、ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤが溶接トーチに送給されて、電力及びシールドガスが溶接トーチに供給されて溶接が行われる。
【０００３】
溶接トーチに送給される溶接ワイヤは、通常、ワイヤリールに巻かれているために曲がり癖がついている。この溶接ワイヤの曲がり癖は一定ではないために、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップから送出される溶接ワイヤの先端位置を、所望の溶接狙い位置に一致させることが困難である。
【０００４】
また、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップに、溶接ワイヤが内接触することによって溶接ワイヤに電力が供給されるが、溶接ワイヤの曲がりが一定でなければ、溶接ワイヤと給電チップとの接触点が一定にならない。この結果、溶接ワイヤと給電チップとの接触点から溶接ワイヤの先端部までの長さである溶接ワイヤの突出し長さが変動する。この変動によって溶接ワイヤの突出し長さ部分の抵抗発熱が変動して、溶接ワイヤの溶融量が変化し、その結果、アーク長が変動して均一な溶接ビードを形成することができない。
【０００５】
そこで、上述した課題を解決するために、下記の強制加圧給電トーチが提案されている。図５は、従来技術の溶接トーチの断面図である。同図において、溶接トーチ１のトーチボディ２のワイヤ送給方向である先端部に、第１のチップボディ３ａ及び第２のチップボディ３ｂから成るチップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３の先端部にチップホルダ４が取り付けられている。このチップホルダ４の先端部には耐熱部材５が設けられている。これらのトーチボディ２、チップボディ３、チップホルダ４、耐熱部材５は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。また、上述した耐熱部材５は、溶接ワイヤがチップホルダ４のワイヤ挿通孔に接触したとき、溶接ワイヤに給電することを防止している。
【０００６】
スプリング６がトーチボディ２の内部に設けられている。加圧シャフト７がチップボディ３の内部に設けられて、加圧シャフト７の基端部がスプリング６の先端部に当接している。これらのスプリング６及び加圧シャフト７は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。図示を省略したワイヤ送給装置から送給された溶接ワイヤをガイドするワイヤガイドライナ１４の先端部が、スプリング６内を挿通して、加圧シャフト７の基端部に挿入されている。
【０００７】
給電チップ８は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されていて、給電チップ８の基端部が第２のチップボディ３ｂの先端部に挿入されて、加圧シャフト７の先端部に当接していて、給電チップ８の先端部がチップホルダ４に挿入されている。即ち、給電チップ８は、加圧シャフト７とチップホルダ４とで押圧されている。また、この給電チップ８は、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割り９が形成されている。
【０００８】
また、給電チップ８の側面には、チップホルダ４の基端部に形成された傾斜面と当接するテーパ形状１０が形成されている。このために、上述したように縦すり割り９が形成されているので、給電チップ８の先端部をチップホルダ４に挿入して、加圧シャフト７とチップホルダ４とで給電チップ８を押圧すると、給電チップ８のワイヤ挿通孔９の先端部が縮径して、ワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを押圧することができる。
【０００９】
オリフィス１１が第１のチップボディ３ａの下方に設けられて、ノズル１２がチップホルダ４とオリフィス１１とを取り囲んでいる。シールドガスがオリフィス１１の噴出孔を通して噴出されて、このシールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。第１のチップボディ３ａの周りに絶縁ブッシュ１３が設けられている。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
以下、動作を説明する。トーチボディ２の先端部に、チップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３の先端部にチップホルダ４が取り付けられている。また、スプリング６がトーチボディ２の内部に設けられ、加圧シャフト７がチップボディ３の内部に設けられて、スプリング６の先端部に加圧シャフト７の基端部が当接している。
【００１１】
給電チップ８の基端部がチップボディ３の先端部内に設けられて、給電チップ８の先端部がチップホルダ４に挿入されている。このとき、給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状１０がチップホルダ４の基端部に形成された傾斜面と当接している。そして、チップホルダ４の内面と給電チップ８の先端部との間に空間１５が形成される。
【００１２】
スプリング６が加圧シャフト７を押圧して、この加圧シャフト７とチップホルダ４とで給電チップ８を押圧する。このとき、この給電チップ８には、縦すり割り９が形成されているので、給電チップ８のワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを押圧する。また、トーチボディ２に供給された電力が、チップボディ３を流れて、チップホルダ４に流れ、給電チップ８へ電力が供給される。シールドガスがオリフィス１１の噴出孔を通して噴出されて、このシールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ2008/018594A1号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来技術の強制加圧給電トーチは、例えば、溶接ワイヤの材質が鉄からアルミに変わった場合に、スプリング６の加圧力を弱める必要があるが、この加圧力が一定であるために、溶接ワイヤの材質に対して加圧力が強く、送給性を低下させることがあった。また、溶接姿勢が極度に変化して溶接トーチに接続されたコンジットケーブル内の送給抵抗が増加したときも、スプリング６の加圧力を弱める必要があるが、スプリングの加圧力が一定であるために、溶接ワイヤを安定して送給することができず、適切な溶接ビードを形成することができないことがあった。
【００１５】
本発明は、強制加圧給電トーチにおいて、溶接ワイヤの材質が変わったり、溶接姿勢が極度に変化する場合等に、溶接ワイヤを安定して送給することができる溶接トーチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の発明は、
トーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、側面にテーパ形状が形成された給電チップと、
前記トーチボディの内部に設けられて、前記トーチボディの長手軸芯方向に伸縮するスプリングとを備え、
前記スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップホルダに押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電する消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
前記スプリングの長手軸芯方向の長さを変化させて、前記スプリングのばね力を調整するばね力調整手段を有することを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１７】
第２の発明は、
第１の発明に記載のばね力調整手段が、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、基端部に第１傾斜面が形成されて、先端部が前記スプリングの基端部に当接されて、前記トーチボディのワイヤ挿通孔を摺動する第１加圧部材と、
先端部に溶接ワイヤが挿通する開放部が形成されたＵ字形状を有し、前記第１傾斜面と摺接する側面部に第２傾斜面が形成され、前記トーチボディの半径方向に形成された第２加圧部材移動孔内を摺動する第２加圧部材と、
前記第２加圧部材を前記トーチボディの半径方向に移動させる第２加圧部材移動手段と、
を備え、
前記第２加圧部材を前記トーチボディの半径方向に移動させて前記第２傾斜面が前記第１傾斜面に摺接して、前記第１加圧部材を前記長手軸芯方向に移動させて、前記スプリングを押圧又は緩めて前記スプリングの長手軸芯方向の長さを変化させることを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１８】
第３の発明は、
第２の発明に記載の第２加圧部材移動手段が、先端部が前記第２加圧部材の基端部に取り付けられたねじ部と、つまみ部とから成る調整ねじと、
前記トーチボディに形成されて、前記ねじ部に対応したねじ挿通孔とを備え、
前記つまみ部を回転させることによって前記第２加圧部材を前記チップボディの半径方向に移動させることを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１９】
第４の発明は、
第２の発明に記載の第２加圧部材移動手段が、前記トーチボディに設けられたシリンダと、このシリンダ内を移動するピストンと、基端部がこのピストンに取り付けられて、先端部が前記第２加圧部材の基端部に取り付けられたロッドとから成るシリンダアセンブリと、
前記トーチボディに形成されて、前記ロッドが挿通するロッド挿通孔とを備え、
前記ロッドを移動させることによって前記第２加圧部材を前記チップボディの半径方向に移動させることを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の溶接トーチは、溶接ワイヤの材質が変わった場合や溶接姿勢が極度に変化して溶接トーチに接続されたコンジットケーブル内の送給抵抗が増減した場合に、調整ねじのつまみ部を回転させてスプリングに対する加圧力を増減させて、スプリングのばね力を適切な圧力に調整することができるので、溶接ワイヤを安定して送給することができ、適切な溶接ビードを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１の溶接トーチの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の溶接トーチの動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態２の溶接トーチの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の溶接トーチの動作を説明する図である。
【図５】従来技術の溶接トーチの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態１の溶接トーチの断面図である。同図において、溶接トーチ２０のスプリング６の基端部（Ｘ２方向）に第１加圧部材２１の先端部が当接されている。この第１加圧部材２１は円筒状であり、その基端部（Ｘ２方向）には第１傾斜面２１ａが形成されていて、軸芯部にワイヤガイドライナ１４が挿通されるライナ挿通孔が形成されている。この第１加圧部材２１はトーチボディ２のワイヤ挿通孔内を長手軸芯方向に摺動する。
【００２３】
第１加圧部材２１の基端部（Ｘ２方向）には、第２加圧部材２２が設けられていて、この第２加圧部材２２の第１加圧部材２１側（Ｘ１方向）の側面部には、第１加圧部材２１の第１傾斜面２１ａに対応した形状で、この第１傾斜面２１ａに摺接する第２傾斜面２２ａが形成されている。また、第２加圧部材２２は、先端部（Ｙ１方向）にワイヤガイドライナ１４が挿通される開放部が形成されたＵ字形状に形成されている。第２加圧部材２２は、トーチボディ２の半径方向（Ｙ２方向）に形成された第２加圧部材移動孔２３内を摺動する。
【００２４】
また、ねじ部２４ａとつまみ部２４ｂとから成る調整ねじ２４がトーチボディ２に設けられていて、このねじ部２４ａに対応したねじ部挿通孔２５がトーチボディ２に形成されている。そして、ねじ部２４ａの先端部が第２加圧部材２２の基端部に取り付けられていて、つまみ部２４ｂを回転させることによって第２加圧部材２２がトーチボディ２の半径方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に移動される。その他の機能は、図５に示した従来技術の溶接トーチの同機能に同符号を付して、説明を省略する。
【００２５】
以下、図２を参照して動作を説明する。図２は、本発明の実施の形態１の溶接トーチの動作を説明する図である。同図（Ａ）に示すように、スプリング６の基端部（Ｘ２方向）に第１加圧部材２１の先端部（Ｘ１方向）が当接されていて、第１加圧部材２１の基端部（Ｘ２方向）には第１傾斜面２１ａが形成され、軸芯部にライナ挿通孔が形成されている。この第１加圧部材２１はトーチボディ２のワイヤ挿通孔内を摺動する。
【００２６】
第１加圧部材２１の基端部（Ｘ２方向）には、第２加圧部材２２が設けられていて、この第２加圧部材２２の第１加圧部材２１側（Ｘ１方向）の側面部には、第１傾斜面２１ａに摺接する第２傾斜面２２ａが形成されている。また、第２加圧部材２２は、トーチボディ２の半径方向（Ｙ２方向）に形成された第２加圧部材移動孔２３内を摺動する。調整ねじ２４がトーチボディ２に設けられていて、ねじ部２４ａの先端部（Ｙ１方向）が第２加圧部材２２の基端部（Ｙ２方向）に取り付けられていている。
【００２７】
図２（Ｂ）に示すように、調整ねじ２４のつまみ部２４ｂをねじ込むによって、第２加圧部材２２を第２加圧部材移動孔内２３を摺動させてトーチボディ２の半径方向のＹ１方向に移動させて、第２加圧部材２２の第２傾斜面２２ａが、第１加圧部材２１の第１傾斜面２１ａに摺接してこれを押圧する。この結果、第１加圧部材２１がトーチボディ２の長手軸芯方向のＸ１方向に移動されて、第１加圧部材２１がスプリング６を押圧してスプリング６の長手軸芯方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の長さが縮められて、スプリング６の加圧力を増加させることができる。
【００２８】
上記とは逆に、図２（Ａ）に示した状態から  図２（Ｃ）に示すように、調整ねじ２４のつまみ部２４ｂを緩ませることによって、第２加圧部材２２が第２加圧部材移動孔内２３をトーチボディ２の半径方向のＹ２方向に摺動して移動される。この結果、第２加圧部材２２の第２傾斜面２２ａによる第１加圧部材２１の第１傾斜面２１ａの押圧力が減少して、スプリング６のばね力によって第１加圧部材２１がトーチボディ２の長手軸芯方向のＸ２方向に戻されて、第１加圧部材２１によるスプリング６の押圧力が減少する。このために、スプリング６の長手軸芯方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の長さが伸びて、スプリング６の加圧力を減少させることができる。その他の機能の動作は、図５に示した従来技術の溶接トーチの同機能の動作と同じであるので、説明を省略する。
【００２９】
この結果、例えば、溶接ワイヤの材質が変わった場合や溶接姿勢が極度に変化して溶接トーチに接続されたコンジットケーブル内の送給抵抗が増減した場合に、調整ねじ２４のつまみ部２４ｂを回転させてスプリング６に対する加圧力を増減させて、スプリング６のばね力を適切な圧力に調整することができるので、溶接ワイヤを安定して送給することができ、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００３０】
また、給電チップ８のワイヤ挿通孔が溶接ワイヤによって摩耗して、ワイヤ挿通孔の径が大きくなる場合がある。この場合、調整ねじ２４をねじ込んでスプリング６に対する加圧力を増加させて、スプリング６のばね力を適切な圧力に調整することができるので、溶接ワイヤを安定して送給することができ、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００３１】
さらに、溶接ワイヤの送給時には、図示を省略したワイヤ送給装置からワイヤガイドライナ１４にガイドされて溶接ワイヤが給電チップ８まで送給される。このとき、溶接ワイヤには少なからず、摩擦が発生している。この摩擦によって、溶接ワイヤの表面が傷つき、場合によっては削られ、このとき、削り粉が発生する。この削り粉は、ワイヤガイドライナ１４を経て給電チップ８の先端部まで送られる。通常、給電チップ８のワイヤ挿通孔と溶接ワイヤとの隙間は、例えば、０．１ｍｍ程度で、ほとんど隙間がない。そのために、この削り粉が給電チップ８のワイヤ挿通孔に入り込むと、送給抵抗が増加する。
【００３２】
この場合、調整ねじ２４を緩めてスプリング６に対する加圧力を減少させて、スプリング６のばね力を適切な圧力に調整することができるので、溶接ワイヤを安定して送給することができ、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００３３】
なお、上述した調整ねじ２４にモータと減速機とを設けて、調整ねじ２４を電動で回転させても良い。
【００３４】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２の溶接トーチの断面図である。同図において、図１に示した調整ねじ２４の代わりに、シリンダアセンブリ３１が溶接トーチ３０のトーチボディ２に設けられていて、このシリンダアセンブリ３１は、シリンダ３２と、このシリンダ３２内を移動するピストンと、このピストンに基端部（Ｙ２方向）が取り付けられたロッド３３とから成る。シリンダ３２はトーチボディ２に取り付けられ、ロッド３３の先端部（Ｙ１方向）は第２加圧部材２２の基端部（Ｙ２方向）に取り付けられている。ロッド３３が挿通するロッド挿通孔３４がトーチボディ２に形成されている。その他の機能は、図１に示した本発明の実施の形態１の溶接トーチの同機能に同符号を付して、説明を省略する。
【００３５】
以下、図４を参照して動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態２の溶接トーチの動作を説明する図である。同図（Ａ）に示すように、シリンダアセンブリ３１のシリンダ３２はトーチボディ２に取り付けられ、ロッド３３の先端部（Ｙ１方向）は第２加圧部材２２の基端部（Ｙ２方向）に取り付けられている。ロッド３３が挿通するロッド挿通孔３４がトーチボディ２に形成されている。図示を省略したエアコンプレッサから供給された圧縮空気がシリンダ３２に供給されて、同図（Ｂ）に示すように、ロッド３３をロッド挿通孔３４内をトーチボディ２の半径方向のＹ１方向に摺動させて移動させ、第２加圧部材２２を第２加圧部材移動孔２３内を摺動させてトーチボディ２の半径方向のＹ１方向に移動させる。この結果、第１加圧部材２１がスプリング６を押圧してスプリング６のトーチボディ２の長手軸芯方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の長さが縮められて、スプリング６の加圧力を増加させることができる。
【００３６】
逆に、同図（Ｃ）に示すように、ロッド３３をロッド挿通孔３４内を摺動させて、トーチボディ２の半径方向のＹ２方向に移動させて、第２加圧部材２２を第２加圧部材移動孔２３内を摺動させてトーチボディ２の半径方向のＹ２方向に移動させる。この結果、第２加圧部材２２の第２傾斜面２２ａによる第１加圧部材２１の第１傾斜面２１ａの押圧力が減少して、スプリング６のばね力によって第１加圧部材２１が長手軸芯方向のＸ２方向に戻されて、第１加圧部材２１によるスプリング６の押圧力が減少する。このために、スプリング６の長手軸芯方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の長さが伸びて、スプリング６の加圧力を減少させることができる。その他の動作及び効果は、図１に示した本発明の実施の形態１の溶接トーチの動作及び効果と同様であるので、説明を省略する。
【符号の説明】
【００３７】
１            溶接トーチ
２            トーチボディ
３            チップボディ
３ａ            第１のチップボディ
３ｂ            第２のチップボディ
４            チップホルダ
５            耐熱部材
６            スプリング
７            加圧シャフト
８            給電チップ
９            ワイヤ挿通孔
１０            テーパ形状
１１            オリフィス
１２            ノズル
１３            絶縁ブッシュ
１４            ワイヤガイドライナ
１５            空間
２０            溶接トーチ
２１            第１加圧部材
２１ａ            第１傾斜面
２２            第２加圧部材
２２ａ            第２傾斜面
２３            加圧部材移動孔
２４            調整ねじ
２４ａ            ねじ部
２４ｂ            つまみ部
２５            ねじ部挿通孔
３０            溶接トーチ
３１            シリンダアセンブリ
３２            シリンダ
３３            ロッド
３４            ロッド挿通孔
【図１】
2010214412.tif 000003
【図２】
2010214412.tif 000004
【図３】
2010214412.tif 000005
【図４】
2010214412.tif 000006
【図５】
2010214412.tif 000007