(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソリッドワイヤーが送り出されるコンタクトチップと、このコンタクトリップを包容するように配設され不活性ガスが供給されるシールドノズルを有するアーク溶接用トーチの前記シールドノズルの先端に付着したスパッタを除去するアーク溶接用トーチクリーナにおいて、
円筒形状であり、その側面に周方向所定角度をおいて、その上端からその途中部分までスリット刃が連通形成された回転刃部材と、
中央に前記回転刃部材の外径よりも僅かに大きい内径の挿通穴が形成された基板上に、板状刃が、前記挿通穴上から放射状に、周方向所定角度をおいて配設された先端付着物除去刃と、
前記回転刃部材の外周に配設され、前記先端付着物除去刃がその上端に取り付けられ、前記先端付着物除去刃を上方に付勢するとともに、前記先端付着物除去刃を前記回転刃部材の上端で保持するコイルスプリングと、
前記回転刃部材を回転させる駆動部を有し、
常時は、前記回転刃部材の上端は前記板状刃から上方には突出していないが、前記板状刃が下方に押圧されると、前記各板状刃が前記各スリット刃に侵入するとともに前記挿通穴に前記回転刃部材が挿通し、前記先端付着物除去刃が下方に移動するように構成されていることを特徴とするアーク溶接用トーチクリーナ。
【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する際に用いられるガスシールドアーク溶接用トーチに付着したスパッタを除去するアーク溶接用トーチクリーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車部品等の組立の際に、ＭＡＧ溶接やＭＩＧ溶接等のガスシールドアーク溶接が利用されている。ガスシールドアーク溶接に用いられるアーク溶接用トーチ５０は、図７に示されるように、ソリッドワイヤーが送り出される略弾丸形状のコンタクトチップ５５と、このコンタクトチップ５５の基部を保持する円筒形状のチップホルダ５１と、コンタクトチップ５５及びチップホルダ５１を包容するように配設された筒状のシールドノズル５２と、シールドノズル５２及びチップホルダ５１が取り付けられるノズルホルダ５３とから構成されている。ガスシールドアーク溶接は、連続的に送り出されるソリッドワイヤーに、コンタクトチップ５１を介して大電流を流して、前記ソリッドワイヤーと被溶接部材との間でアークを発生させ（放電させ）、その際に発生する熱により、前記ソリッドワイヤーや被溶接部材を溶かして、被溶接部材を溶接する溶接方法である。溶接を行う際には、溶接箇所と空気とが接触することによるブローホールの発生を防止するために、チップホルダ５１に形成されたガス供給口５１ａからＣＯ２やアルゴン等の不活性ガスを供給し、シールドノズル５２の先端から溶接箇所に前記不活性ガスを供給して、溶接箇所と空気の接触を防止している。シールドノズル５２は、不活性ガスの拡散を防止し、確実に溶接箇所に不活性ガスを供給するためのものであり、ガスシールドアーク溶接には不可欠なものである。
【０００３】
溶接時には溶融金属の微粒子であるスパッタが発生して、溶接箇所から飛散する。図７に示されるように、シールドノズル５２先端やコンタクトチップ５５の先端部にスパッタ９９が蓄積すると、シールドノズル５２内の不活性ガスの流れが悪くなる。すると、溶接箇所への不活性ガスの供給が不十分となり、ブローホールが発生し溶接不良となってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に示されるような電極の清掃具が提案されている。この電極の清掃具は、回転する円筒状ホルダーの先端に、コイルスプリングを取り付けた構造のものであり、前記回転するコイルスプリングをシールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の間に挿入して、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に付着したスパッタ９９を除去する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３６２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シールドノズル５２に付着したスパッタ９９同士が固着すると、図８に示されるように固着したスパッタ９９がリング状になってしまう。このように、リング状のスパッタ９９が生成した場合に、特許文献１に示される電極の清掃具で、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に付着したスパッタ９９を除去すると、前記リング状のスパッタ９９が前記回転するコイルスプリングに串刺されたように積み重なってしまい、最終的には、前記回転するコイルスプリングをシールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の間に挿入することができなくなり、シールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に付着したスパッタ９９を除去することができないという問題があった。このような状態になった場合には、作業者がコイルスプリングに串刺し状に積み重なったリング状スパッタ９９を除去するしかなく、例えば、自動化スポット溶接ラインの場合には、リング状スパッタ９９を除去するためにはライン自体を停止させなければならず、生産性が低下してしまうという問題があった。或いは、ラインを停止させずに、作業者がリング状スパッタを除去することにすると、作業者の安全性を確保することができないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決し、シールドノズルの先端にリング状スパッタが生成した場合であっても、継続的にシールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着したスパッタを除去することができるアーク溶接用トーチクリーナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
ソリッドワイヤーが送り出されるコンタクトチップと、このコンタクトリップを包容するように配設され不活性ガスが供給されるシールドノズルを有するアーク溶接用トーチの前記シールドノズルの先端に付着したスパッタを除去するアーク溶接用トーチクリーナにおいて、
円筒形状であり、その側面に周方向所定角度をおいて、その上端からその途中部分までスリット刃が連通形成された回転刃部材と、
中央に前記回転刃部材の外径よりも僅かに大きい内径の挿通穴が形成された基板上に、板状刃が、前記挿通穴上から放射状に、周方向所定角度をおいて配設された先端付着物除去刃と、
前記回転刃部材の外周に配設され、前記先端付着物除去刃がその上端に取り付けられ、前記先端付着物除去刃を上方に付勢するとともに、前記先端付着物除去刃を前記回転刃部材の上端で保持するコイルスプリングと、
前記回転刃部材を回転させる駆動部を有し、
常時は、前記回転刃部材の上端は前記板状刃から上方には突出していないが、前記板状刃が下方に押圧されると、前記各板状刃が前記各スリット刃に侵入するとともに前記挿通穴に前記回転刃部材が挿通し、前記先端付着物除去刃が下方に移動するように構成されていることを特徴とする。
これにより、シールドノズルの先端を前記板状刃に当接させて、シールドノズル内に前記回転する回転刃部材の先端を挿通させながらアーク溶接用トーチを下降させると、シールドノズルの先端に付着したスパッタが除去されるとともに、シールドノズル内に付着したスパッタが除去される。このため、シールドノズル内に供給される不活性ガスの流路が確保され、溶接時のブローホールの発生が防止され、溶接不良が防止される。
また、先端付着物除去刃はコイルスプリングの上端に取り付けられ、常時は、回転刃部材上端は、板状刃から上方には突出しないように構成されているので、シールドノズルの先端にリング状スパッタが生成した場合であっても、シールドノズルの先端から剥がれたリング状スパッタが、回転刃部材に串刺し状に積み重なることがない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアーク溶接用トーチクリーナを使用すると、シールドノズルの先端に付着したスパッタが除去されるとともに、シールドノズル内に付着したスパッタが除去され、シールドノズル内に供給される不活性ガスの流路が確保され、溶接時のブローホールの発生が防止され、溶接不良が防止される。本発明では、先端付着物除去刃はコイルスプリングの上端に取り付けられ、常時は、回転刃部材上端は、板状刃から上方には突出しないように構成されているので、シールドノズルの先端にリング状スパッタが生成した場合であっても、シールドノズルの先端から剥がれたリング状スパッタが、回転刃部材に串刺し状に積み重なることがない。このため、継続的にシールドノズル及びコンタクトチップの先端に付着したスパッタを除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態を示すアーク溶接用トーチクリーナの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】回転刃部材の詳細図である。
【図５】先端付着物除去刃の詳細図である。
【図６】本発明の作用について説明した説明図である。
【図７】アーク溶接用トーチの説明図である。
【図８】リング状スパッタの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（ガスシールドアーク溶接トーチクリーナの構成）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。本発明のアーク溶接用トーチクリーナ２０は、主に、駆動部１、回転刃部材２、先端付着物除去刃３、スプリング受け部材４、コイルスプリング５、傾斜スロープ１３とから構成されている。
【００１３】
駆動部１は、電動モータ等のアクチュエータと、前記アクチュエータの回転を減速させる複数のギアからなる減速機とから構成されている。駆動部１の上部には、回転軸１ａが上方に突出している。回転軸１ａには、前記アクチュエータの回転力が、前記減速機で減速されて付与されるようになっている。図に示される実施形態では、駆動部１は箱形の筐体１１内に収納され、回転軸１ａは筐体１１の上面から突出している。
【００１４】
スプリング支持部材４は、略円柱形状である。スプリング支持部材４の底面中心には、取付穴４ａが形成されている。取付穴４ａの内径は、駆動部１の回転軸１ａの外径よりも僅かに大きくなっている。スプリング受け部材４の側面には、取付穴４ａに連通する締付ネジ穴４ｂが形成されている。取付穴４ａに回転軸１ａを挿通させ、この状態で、締付ネジ穴４ｂに締付ネジ９を締め付けて、スプリング支持部材４を回転軸１ａに取り付けている。
スプリング支持部材４の上端部には、コイルスプリング５の内径と略等しい外径のスプリング支持部４ｃが形成されている。スプリング支持部４の基端の周囲には、スプリング支持部材４の軸方向と直交する平面であるスプリング当接面４ｄが形成されている。図２や図３に示されるように、スプリング支持部４がコイルスプリング５に挿通し、コイルスプリング５の下端がスプリング当接面４ｄに当接して、コイルスプリング５がスプリング支持部４ｃに取り付けられている。スプリング支持部材４（スプリング受部４ｃ）の上面中心には、円柱形状の回転刃部材支持部４ｅが突設されている。
【００１５】
回転刃部材支持部４ｅには、回転刃部材２が同軸に取り付けられている。回転刃部材２は、コイルスプリング５に挿通している。言い換えると、コイルスプリング５は、回転刃部材２の外周に変形自在に配設されている。図４を用いて、回転刃部材２を詳細に説明する。図４において、（Ａ）は回転刃部材２の上面図であり、（Ｂ）は回転刃部材２の側面図である。回転刃部材２は円筒形状である。回転刃部材２の内径は、回転刃部材支持部４ｅの外径と略同一となっている。回転刃部材支持部４ｅが回転刃部材２内に圧入されて、回転刃部材２が回転刃部材支持部４ｅに取り付けられている。回転刃部材２の上端には、外径が上側に向かって徐々に縮径する縮径部２ａが形成されている。
回転刃部材２の側面には、回転刃部材２の上端から途中部分まで、スリット刃２ｂが連通形成されている。スリット刃２ｂは、周方向所定角度をおいて、回転刃部材２の側面に形成されている。図に示される実施形態では、スリット刃２ｂは、周方向９０°をおいて、回転刃部材２の側面に、４つ形成されている。
【００１６】
図２や図３に示されるように、コイルスプリング５の上端には、先端付着物除去刃３が溶接により取り付けられている。図５を用いて、先端付着物除去刃３を説明する。図５において、（Ａ）は先端付着物除去刃３の上面図であり、（Ｂ）は先端付着物除去刃３の側面図であり、（Ｃ）は先端付着物除去刃３の斜視図である。先端付着物除去刃３は、略円盤形状の基板３ａ上に、周方向所定角度をおいて、板状刃３ｂを貼設した構造のものである。基板３ａの中央には、円形状の挿通穴３ｃが形成されている。挿通穴３ｃの内径は、回転刃部材２の外径よりも僅かに大きくなっている。このため、挿通穴３ｅには、回転刃部材２が挿通可能となっている。板状刃３ｂは、基板３ａ上に放射状に貼設されている。言い換えると、板状刃３ｂは、その長手方向を基板３ａの半径方向と同一にして貼設されている。図に示される実施形態では、４枚の板状刃３ｂが、周方向９０°をおいて、基板３ａ上に貼設されている。図５の（Ａ）に示されるように、板状刃３ｂは、基板３ａに形成された挿通穴３ｃ上にまで突出している。板状刃３ｂの挿通穴３ｃ上に突出する面には、言い換えると、板状刃３ｂの先端面には、傾斜面３ｄが形成されている。傾斜面３ｄは、上方から下方に向かって徐々に挿通穴３ｃ中心に迫り出している。言い換えると、互いに相対向する傾斜面３ｄは、上方に向かって広くなっている。傾斜面３ｄの傾斜角度は、コンタクトチップ５５先端部側面の傾斜角度と同一になっていて、互いに相対向する傾斜面３ｄは、コンタクトチップ５５先端部側面に対応する湾曲した形状となっている。板状刃３ｂの幅寸法は、回転刃部材２の回転刃部材２に形成されたスリット刃２ｂの幅寸法よりも僅かに小さくなっている。このため、板状刃３ｂがスリット刃２ｂに侵入可能となっている。
【００１７】
基板３ａの下部には、コイルスプリング５の内径よりも僅かに小さい外径のスプリング挿入部３ｅが形成されている。スプリング挿入部３ｅの基端の周囲には、平面である溶接面３ｆが形成されている。スプリング挿入部３ｅがコイルスプリング５の上端に挿入され、先端付着物除去刃３がコイルスプリング５上に載置された状態で、コイルスプリング５上端が溶接面３ｆに溶接されて、先端付着物除去刃３がコイルスプリング５上端に取り付けられている。このような構成により、回転刃部材３はコイルスプリング５で回転刃部材２の上端に保持されている。なお、先端付着物除去刃３の各板状刃３ｂは、回転刃部材２の各スリット刃２ｂが形成されている位置と合致している。このため、各板状刃３ｂは各スリット刃２ｂ内に侵入可能となっていて、先端付着物除去刃３は回転刃部材２に対して下側に移動可能となっている。図２や図３に示されるように、常時は、回転刃部材２の上端は、板状刃３ｂから上方には突出していない。板状刃３ｂが下方に押圧されると、各板状刃３ｂが各スリット刃２ｂに侵入し、挿通穴３ｃに回転刃部材２が挿通し、先端付着物除去刃３が下方に移動する。先端付着物除去刃３が回転刃部材２に対して下側に移動した状態では、各板状刃３ｂが、各スリット刃２ｂ内に侵入していて両者が係合しているので、回転刃部材２が回転すると、先端付着物除去刃３もまた回転するようになっている。
【００１８】
図２や図３に示されるように、筐体１１の上部には、上方に開放している有底箱形のスパッタ除去粉受け１２は配設されている。スパッタ除去粉受け１２は、先端付着物除去刃３、スプリング受け部材４、コイルスプリング５、回転刃部材２を取り囲んでいる。
【００１９】
スパッタ除去粉受け１２の上方には、回転刃部材２及びコイルスプリング５の上部、先端付着物除去刃３を取り囲む傾斜スロープ１３が配設されている。傾斜スロープ１３の底面である傾斜面１３ａは、水平面に対して傾斜している。図に示される実施形態では、傾斜面１３ａは、アーク溶接用トーチクリーナ２０の前方（図２の紙面手前側）に向かって低くなるように傾斜している。図に示される実施形態では、傾斜面１３ａに円形状の連通穴１３ｂが形成され、この連通穴１３ｂに回転刃部材２及びコイルスプリング５が挿通して、回転刃部材２及びコイルスプリング５が傾斜面１３ａから上方に突出している。
【００２０】
図２に示されるように、先端付着物除去刃３のやや上方の側方には、侵入検知センサー１５が配設されている。侵入検知センサー１５は、先端付着物除去刃３直上へのアーク溶接用トーチ５０の侵入を検知するものである。本実施形態では、侵入検知センサー１５は、所謂光電センサーであり、レーザー光等の照射光を照射する発光部１５ａと、発光部１５ａから照射された照射光を受光する受光部１５ｂとから構成されている。発光部１５ａと受光部１５ｂは、発光部１５ａと受光部１５ｂを結ぶ直線が、先端付着物除去刃３の直上を跨ぐように配設されている。発光部１５ａと受光部１５ｂの間にアーク溶接用トーチ５０が侵入すると、発光部１５ａから照射された照射光がアーク溶接用トーチ５０で遮られ、受光部１５ｂが前記照射光を受光することができないので、アーク溶接用トーチ５０の侵入が検知される。受光部１５ａ及び発光部１５ｂは、筐体１１の内部に配設されたコントロール部１０に接続している。駆動部１のアクチュエータは、コントロール部１０と接続している。侵入検知センサー１５が、先端付着物除去刃３直上へのアーク溶接用トーチ５０の侵入を検知すると、駆動部１のアクチュエータが起動し、回転軸１ａが回転するようになっている。
なお、侵入検知センサーを、超音波式の近接センサーや、機械式のリミットスイッチ等で構成しても差し支えない。
【００２１】
先端付着物除去刃３の上側方には、リミットスイッチ１６が配設されている。本実施形態では、リミットスイッチ１６は、ローラーレバー式のリミットスイッチであり、内部にバルブを有するリミットスイッチ本体１５ａと、リミットスイッチ本体１６ａに揺動自在に取り付けられたレバー１６ｂと、レバー１６ｂの先端に回転自在に取り付けられたローラー１６ｃとから構成されている。ローラー１６ｃは、アーク溶接用トーチ５０の侵入軌跡に位置している。ローラー１６ｃが押されて、レバー１６ｃが初期位置から押されて揺動すると（図３に示される実施形態では、レバー１６ｃがリミットスイッチ本体１６ａ側に揺動すると）、前記バルブが開放する。一方で、レバー１６ｂが初期位置にある場合には、前記バルブが閉塞している。前記バルブの入口側には、工場用圧縮空気等の圧縮空気が供給される圧縮吸気供給管１９が接続している。前記バルブの出口側には、圧縮空気流通管１７が接続している。圧縮空気流通管１７の先端には、圧縮空気噴出管１８が接続している。圧縮空気噴出管１８の開口方向は、先端付着物除去刃３の側上方から先端付着物除去刃３の上面方向であって、且つ、傾斜面１３ａが低くなる方向である。先端付着物除去刃３の直上に、アーク溶接用トーチ５０が侵入して、ローラー１６ｃがシールドノズル５０で押圧されると、前記バルブが開放されて、圧縮空気噴出管１８の開口部から先端付着物除去刃３の上面に圧縮空気が噴出される。このことによる効果は後述する。
【００２２】
（本発明の作用）
次に、図６を用いて、本発明の作用について説明する。図６の（Ａ）に示される例では、シールドノズル５２の先端には、リング状のスパッタ９９ａが付着している。アーク溶接用トーチ５０を、先端付着物除去刃３の直上に移動させる（図６の（Ａ）の状態）。すると、侵入検知センサー１５が、先端付着物除去刃３直上へのアーク溶接用トーチ５０の侵入を検知し、駆動部１のアクチュエータが起動し、回転刃部材２、コイルスプリング５、及び、先端付着物除去刃３が回転する。更に、シールドノズル５２がローラー１６ｃを押圧して、圧縮空気噴出口１８から先端付着物除去刃３の上面に、圧縮空気が噴出する。
【００２３】
次に、アーク溶接用トーチ５０を更に下降させると、先端付着物除去刃３がシールドノズル５２の先端に押圧されて下降し、シールドノズル５２内に回転刃部材２の先端が挿通する。回転刃部材２の上端には縮径部２ａが形成されているので、回転刃部材２がシールドノズル５２内に挿通しやすくなっている。すると、シールドノズル５２の内側に付着したスパッタ９９ａが、回転刃部材２に形成されたスリット刃２ｂによって除去されるとともに、板状刃３ｂと接触しているリング状のスパッタ９９ａが、シールドノズル５２の先端から剥がれる。更に、アーク溶接用トーチ５０を下降させ、コンタクトチップ５５の先端が、対向する板状刃３ｂ間に挿通されると、対向する板状刃３ｂの傾斜面３ｄによって、コンタクトチップ５５の先端に付着したスパッタ９９ｂが除去される（図６の（Ｂ））の状態。この際に、スパッタ除去粉は、回転刃部材２のスリット刃２ｂの下部から、スパッタ除去粉受け１２に排出される。
【００２４】
次に、アーク溶接用トーチ５０を上方に引き上げると、コイルスプリング５の付勢力により、先端付着物除去刃３が上昇する。コイルスプリング５が伸びきると、圧縮空気噴管１８から噴出する圧縮空気によって、シールドノズル５２の先端から剥がれたリング状スパッタ９９ａが、先端付着物除去刃３上を横方向に移動し、傾斜スロープ１３の傾斜面１３ａに滑落して、アーク溶接用トーチクリーナ２０の外部に排出される。（図６の（Ｃ）の状態）。
このように、本発明では、先端付着物除去刃３はコイルスプリング５の上端に取り付けられ、常時は、回転刃部材２の上端は、板状刃３ｂから上方には突出しないように構成されているので、シールドノズル５２の先端から剥がれたリング状スパッタ９９ａが、回転刃部材２に串刺し状に積み重なることがない。このため、シールドノズル５２の先端にリング状スパッタ９９ａが生成した場合であっても、継続的にシールドノズル５２及びコンタクトチップ５５の先端に付着したスパッタ９９ａ、９９ｂを除去することが可能となった。
【００２５】
以上説明した実施形態では、先端付着物除去刃３の上側方にリミットスイッチ１６を配設して、アーク溶接用トーチ５０が先端付着物除去刃３直上に侵入した場合に、圧縮空気噴出管１８から先端付着物除去刃３の上面に圧縮空気が噴出する構成としたが、侵入検知センサー１５と連動する電磁弁を設け、侵入検知センサー１５でアーク溶接用トーチ５０の先端付着物除去刃３直上への侵入が検知され、前記電磁弁が開放して、圧縮空気噴出管１８から先端付着物除去刃３の上面に圧縮空気が噴出する構成としても差し支えない。
【００２６】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うアーク溶接用トーチクリーナもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００２７】
１      駆動部
１ａ    回転軸
２      回転刃部材
２ａ    縮径部
２ｂ    スリット刃
３      先端付着物除去刃
３ａ    基板
３ｂ    板状刃
３ｃ    挿通穴
３ｄ    傾斜面
３ｅ    スプリング挿入部
３ｆ    溶接面
４      スプリング受け部材
４ａ    取付穴
４ｂ    締付ネジ穴
４ｃ    スプリング支持部
４ｄ    スプリング当接面
４ｅ    回転刃部材取付部
５      コイルスプリング
９      締付ネジ
１０    コントロール部
１１    筐体
１２    スパッタ除去粉受け
１３    傾斜スロープ
１３ａ  傾斜面
１３ｂ  連通穴
１５    侵入検知センサー
１５ａ  発光部
１５ｂ  受光部
１６    リミットスイッチ
１６ａ  リミットスイッチ本体
１６ｂ  レバー
１６ｃ  ローラー
１７    圧縮空気流通管
１８    圧縮空気噴出管
１９    圧縮空気供給管
２０    アーク溶接用トーチクリーナ
５０    アーク溶接用トーチ
５１    チップホルダ
５１ａ  ガス供給口
５２    シールドノズル
５３    ノズルホルダ
５５    コンタクトチップ
９９    スパッタ
【図１】
0005511358.tif 000002
【図２】
0005511358.tif 000003
【図３】
0005511358.tif 000004
【図４】
0005511358.tif 000005
【図５】
0005511358.tif 000006
【図６】
0005511358.tif 000007
【図７】
0005511358.tif 000008
【図８】
0005511358.tif 000009