(57)【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て、先端部にセラミックから成る耐熱部材を設けずに、全てが金属で形成されて、基端部側から内部に中空部が形成されて、先端部にワイヤ挿通孔が形成されて、このワイヤ挿通孔に溶接ワイヤが接触して給電されるチップホルダと、
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、先端部が前記チップホルダの前記中空部に挿入されて、先端部側面にテーパ形状が形成され、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、先端部からこのワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、この縦すり割りの基端部側面の肉厚を薄くした矯正用チップと、
前記トーチボディの内部に設けられたスプリングとを備え、
前記スプリングのバネ力によって前記矯正用チップの前記テーパ形状が前記チップホルダの基端部に押圧されて、前記矯正用チップのワイヤ挿通孔が縮径して前記溶接ワイヤを加圧したときに、前記矯正用チップの先端部と前記チップホルダのワイヤ挿通孔が形成された先端部内面との間に距離が形成されるように前記テーパ形状が形成され、
前記溶接ワイヤが前記矯正用チップのワイヤ挿通孔と前記チップホルダのワイヤ挿通孔とで接触し、前記溶接ワイヤが前記矯正用チップのワイヤ挿通孔で矯正されて、前記チップホルダのワイヤ挿通孔で給電され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記載のチップホルダが、その先端部に凹部が形成されて、
銅タングステン又は銀タングステンから成り、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成された導電部材が前記凹部に挿入されて圧着された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４は、従来技術の溶接トーチの断面図である。同図において、溶接ワイヤの送給方向をＸ１とし、その逆方向をＸ２とする。溶接トーチ１のトーチボディ２の先端部（Ｘ１方向）に、第１チップボディ３ａ及び第２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の先端部にはセラミックから成る耐熱部材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（Ｘ２方向）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（Ｘ２方向）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（Ｘ１方向）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が形成されていて、給電チップ８の側面で縦すり割り９の基端部近傍の肉厚を薄くして、給電チップ８が曲がり易くしている。
【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、溶接ワイヤを加圧して給電する。
【０００９】
オリフィス１１が第１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。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が、ワイヤガイドライナ１４によってガイドされて、スプリング６、加圧シャフト７、給電チップ８及びチップホルダ４を挿通する。そして、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、溶接ワイヤを加圧し給電する。
【００１１】
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に流れて給電チップ８へ電力が供給され、溶接ワイヤに供給される。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】
【００１２】
【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】
【００１３】
上述した従来技術の溶接トーチ１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するために、チップホルダ４の先端部にセラミックから成る耐熱部材５が設けられている。この結果、給電チップ８のみで溶接ワイヤに給電されるので、給電点が安定して、適切な溶接ビードを形成することができた。しかし、アークがセラミックから成る耐熱部材５に接触したり、ワイヤが燃え上がると、セラミックは溶着し易く、また、熱で割れてしまうという不具合があった。また、溶接中に割れたセラミックの破片が被溶接物に混入して溶接不良が発生することがあった。
【００１４】
本発明は、チップホルダの先端部にセラミックから成る耐熱部材を設けずに、チップホルダで溶接ワイヤに給電す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】
【００１５】
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て、先端部にセラミックから成る耐熱部材を設けずに、全てが金属で形成されて、基端部側から内部に中空部が形成されて、先端部にワイヤ挿通孔が形成されて、このワイヤ挿通孔に溶接ワイヤが接触して給電されるチップホルダと、
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、先端部が前記チップホルダの前記中空部に挿入されて、先端部側面にテーパ形状が形成され、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、先端部からこのワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成され、この縦すり割りの基端部側面の肉厚を薄くした矯正用チップと、
前記トーチボディの内部に設けられたスプリングとを備え、
前記スプリングのバネ力によって前記矯正用チップの前記テーパ形状が前記チップホルダの基端部に押圧されて、前記矯正用チップのワイヤ挿通孔が縮径して前記溶接ワイヤを加圧したときに、前記矯正用チップの先端部と前記チップホルダのワイヤ挿通孔が形成された先端部内面との間に距離が形成されるように前記テーパ形状が形成され、
前記溶接ワイヤが前記矯正用チップのワイヤ挿通孔と前記チップホルダのワイヤ挿通孔とで接触し、前記溶接ワイヤが前記矯正用チップのワイヤ挿通孔で矯正されて、前記チップホルダのワイヤ挿通孔で給電され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。
【００１６】
第２の発明は、
第１の発明に記載のチップホルダが、その先端部に凹部が形成されて、
銅タングステン又は銀タングステンから成り、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成された導電部材が前記凹部に挿入されて圧着された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】
【００１７】
本発明の溶接トーチは、矯正用チップによって溶接ワイヤの曲がり癖を矯正して、チップホルダのワイヤ挿通孔によって溶接ワイヤに給電していて、従来技術のように、チップホルダの先端部にセラミックから成る耐熱部材が設けられていないので、アークがセラミックに接触したり、ワイヤが燃え上がってセラミックが溶着したり、熱で割れることがない。また、溶接中に割れたセラミックの破片が被溶接物に混入して溶接不良が発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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の溶接トーチの分解断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の溶接トーチのチップホルダの断面図である。
【図４】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】
【００１９】
［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り、図２は、本発明の実施の形態１の溶接トーチの分解断面図である。図１及び２において、溶接トーチ２０のチップホルダ２１は、第２チップボディ３ｂの先端部に取り付けられて、全てが銅合金等の導電性を有して熱伝導性の良い金属で形成されて、基端部側（Ｘ２方向）から内部に、後述する矯正用チップ２３の先端部が挿入される中空部が形成されて、先端部にワイヤ挿通孔が形成されて、このチップホルダ２１のワイヤ挿通孔に溶接ワイヤが接触して給電される。チップホルダ２１の基端部には、後述する矯正用チップ２３のテーパ形状２４が当接する傾斜面２２が形成されている。
【００２０】
矯正用チップ２３は、図４に示した従来技術の溶接トーチ１の給電チップ８と同構造である。そのために、この矯正用チップ２３は、給電チップ８と同様に溶接ワイヤに給電することは可能であるが、通常、被溶接物に近い方から電流が流れるので、溶接ワイヤへの給電は、チップホルダ２１によって給電される。この矯正用チップ２３は、溶接ワイヤの曲がり癖を矯正するために使用される。矯正用チップ２３の先端部と前記チップホルダ２のワイヤ挿通孔が形成された先端部内面との間に距離が形成されるが、スプリング６のバネ力によって矯正用チップ２３のテーパ形状２４がチップホルダ２１の基端部に形成された傾斜面２２に押圧されて、矯正用チップ２３のワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤを加圧したときに、上記の距離が形成されるようにテーパ形状２４が形成されている。その他の機能については、図４に示した従来技術の溶接トーチ１と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
【００２１】
以下、動作を説明する。図１及び２において、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が、ワイヤガイドライナ１４によってガイドされて、スプリング６、加圧シャフト７、矯正用チップ２３及びチップホルダ２１を挿通する。そして、スプリング６のバネ力によって加圧シャフト７が矯正用チップ２３を押圧することによって、矯正用チップ２３のテーパ形状２４がチップホルダ２１の傾斜面２２に押圧される。このとき矯正用チップ２３には、縦すり割り２５が形成されているので、矯正用チップ２３のワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを加圧して曲がり癖を矯正する。
【００２２】
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２１に流れて、ワイヤ挿通孔に溶接ワイヤが接触して給電される。このとき、チップホルダ２１から矯正用チップ２３へも電力が供給されて、溶接ワイヤに供給されようとするが、通常、被溶接物に近い方から電流が流れる。従って、溶接ワイヤへの給電は、チップホルダ２１によって給電されるので、溶接ワイヤへの給電点は安定している。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。
【００２３】
この結果、上述したように、本発明の実施の形態１の溶接トーチは、矯正用チップ２３によって溶接ワイヤの曲がり癖を矯正して、チップホルダ２１のワイヤ挿通孔によって溶接ワイヤに給電していて、従来技術のように、チップホルダ２１の先端部にセラミックから成る耐熱部材５が設けられていないので、アークがセラミックに接触したり、ワイヤが燃え上がってセラミックが溶着したり、熱で割れることがない。また、溶接中に割れたセラミックの破片が被溶接物に混入して溶接不良が発生することもない。
【００２４】
また、従来技術の溶接トーチ１のチップホルダ４に設けられたセラミックの製作工程は、一般的に焼結した後は無加工のままとなるため、耐熱部材の寸法誤差が大きく、ワイヤ挿通孔の寸法精度を高くすることができなかった。さらに、従来技術の溶接トーチ１のチップホルダ４の先端部にセラミックから成る耐熱部材５を埋め込んで圧着を行うために、耐熱部材５のワイヤ挿通孔がチップホルダ４の軸芯からずれることがあり、被溶接物に対する溶接ワイヤの先端位置の狙いの精度を高めることが困難であった。
【００２５】
これに対して本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０は、チップホルダ２１をすべて同一素材で形成することによって、ワイヤ挿通孔の加工精度を向上させることができるので、被溶接物に対する溶接ワイヤの先端の狙い位置のずれを低減することができる。特に、溶接ワイヤとしてペールパックに収納されたパックワイヤを使用する場合、螺旋状の曲がり癖が大きく付いていて、曲がり癖が一定でないので、本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０を使用することによって、溶接ワイヤの先端の狙い位置のずれを低減することができ、高品質な溶接ビードを形成することができる。また、矯正用チップ２３で溶接ワイヤを矯正しているために、チップホルダ２１へのワイヤ挿通孔の接触が緩やかとなるために、ワイヤ挿通孔の摩耗が抑えられ、チップホルダ２１の寿命をさらに伸ばすことができる。また、使用済みのチップホルダ２１を廃却するときに、従来技術のような耐熱部材５を分別する必要がない。
【００２６】
なお、本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０は、上述したチップホルダ２１を銅合金で形成する代わりに、チップホルダ２１の全てをカーボンで形成しても良い。この場合、溶接時のスパッタがチップホルダ２１に付着することを低減することができる。
【００２７】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２の溶接トーチのチップホルダの断面図である。同図において、溶接トーチ３０のチップホルダ３１の先端部に凹部３２が形成されて、この凹部３２に銅タングステン又は銀タングステン等の耐熱性を有し、耐摩耗性を有する素材で形成された導電部材３３が挿入されて圧着されている。この導電部材３３は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。本発明の実施の形態２の溶接トーチ３０は、図１に示した本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０のチップホルダ２１のみを図３に示したチップホルダ３１に代えた機能と同じであるので、チップホルダ３１以外の機能の説明は省略する。また、本発明の実施の形態２の溶接トーチ３０の動作も本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
この結果、本発明の実施の形態２の溶接トーチ３０は、本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０と同様に、チップホルダ３１の先端部にセラミックから成る耐熱部材５が設けられていないので、アークがセラミックに接触したり、ワイヤが燃え上がってセラミックが溶着したり、熱で割れることがない。また、溶接中に割れたセラミックの破片が被溶接物に混入して溶接不良が発生することもない。
【００２９】
また、矯正用チップ２３で溶接ワイヤを矯正しているために、チップホルダ３１へのワイヤ挿通孔の接触が緩やかとなるために摩耗が抑えられ、チップホルダ３１の寿命をさらに伸ばすことができる。また、チップホルダ３１の先端部に耐熱性を有し、耐摩耗性を有する素材で形成された導電部材３３が挿入されて圧着されているので、本発明の実施の形態１の溶接トーチ２０よりもさらにチップホルダ３１の寿命をさらに伸ばすことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１            溶接トーチ
２            トーチボディ
３            チップボディ
３ａ            第１チップボディ
３ｂ            第２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
２０            溶接トーチ
２１            チップホルダ
２２            傾斜面
２３            矯正用チップ
２４            テーパ形状
２５            縦すり割り
３０            溶接トーチ
３１            チップホルダ
３２            凹部
３３            導電部材
【図１】
0005448060.tif 000002
【図２】
0005448060.tif 000003
【図３】
0005448060.tif 000004
【図４】
0005448060.tif 000005