(57)【要約】【課題】被溶接物とチップ先端間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより実際のワイヤ突き出し長さを長くする溶接用チップの構造にて、給電部の消耗具合に応じて給電部の消耗面に溶接ワイヤを沿うように接触させ、給電を安定させたいところであるが、チップ先端に配置する絶縁ガイドにより溶接ワイヤの移動範囲が制限されるため、給電部の消耗面に溶接ワイヤが沿うことができなく、ランダムに非接触状態が発生するといった給電不安定が起こる。【解決手段】溶接ワイヤに給電する溶接用チップであって、第１の溶接ワイヤ挿通孔を有する導電性の後端側チップ部と第１の溶接ワイヤ挿通孔よりも大きい第２の溶接ワイヤ挿通孔を有する先端側チップ部を設けた前記溶接ワイヤが前記第１の溶接ワイヤ挿通孔を通った後に前記第２のワイヤ挿通孔を通るようにした構造の溶接用チップ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤに給電する溶接用チップであって、
第１の溶接ワイヤ挿通孔を有する導電性の後端側チップ部と、
前記第１の溶接ワイヤ挿通孔よりも大きい管状の第２の溶接ワイヤ挿通孔を有する先端側チップ部と、を備え、
前記溶接ワイヤが前記第１の溶接ワイヤ挿通孔を通った後に前記第２のワイヤ挿通孔を通るようにし、前記溶接ワイヤへ給電する給電点を前記後端側チップ部と前記先端側チップ部との境界部に位置し、前記給電点からの前記溶接ワイヤの実際の突出し長さを前記溶接ワイヤの径の１２倍より大きく、２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下とした溶接用チップ。
【請求項２】
前記溶接ワイヤの径が１．０ｍｍまたは１．２ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下である請求項１記載の溶接用チップ。
【請求項３】
前記溶接ワイヤの径が１．４ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である請求項１記載の溶接用チップ。
【請求項４】
前記溶接ワイヤの径が１．６ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である請求項１記載の溶接用チップ。
【請求項５】
前記第１の溶接ワイヤ挿通孔から前記第２の溶接ワイヤ挿通孔へはテーパ形状により前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造とした請求項１から４のいずれかに記載の溶接用チップ。
【請求項６】
前記第１の溶接ワイヤ挿通孔から前記第２の溶接ワイヤ挿通孔へのテーパ形状の境界面の角度がテーパ角度βで３０°以上６０°以下で前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造とした請求項５記載の溶接用チップ。
【請求項７】
前記第１の溶接ワイヤ挿通孔よりも大きい前記第２の溶接ワイヤ挿通孔を有する前記先端側チップ部が前記溶接用チップの先端部にかけてテーパ形状により前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造とした請求項１から６のいずれか記載の溶接用チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極である溶接ワイヤに給電する溶接用チップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式アーク溶接では、ワイヤ送給装置によって溶接ワイヤを溶接トーチに送り、溶接トーチの先端に設けられている溶接用チップから溶接ワイヤに対して溶接機から出力される溶接電流を供給する。
【０００３】
従来から、溶接分野において被溶接物（ワーク）の溶け落ち防止、溶接速度の高速化などといった溶接性能の両立が期待されている。しかしながら、被溶接物の位置ズレやギャップなどの外乱が発生しやすい状況下では上記期待に応えることができないのが現状である。これら溶接性能の両立に応えることができれば、歩留まり向上、工数削減といった生産現場の改善をすることができる。
【０００４】
生産現場の改善をできる従来の溶接用チップとしてのアーク溶接用のコンタクトチップは、溶接ワイヤの溶融速度を速くするため、ワイヤ突き出し長さが長く、且つ給電点の変動及び被溶接物への狙いずれを抑制できる構造として、被溶接物とチップ先端間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより実際のワイヤ突き出し長さが長くなるように溶接ワイヤに給電するための給電部を意図的に設ける方法を採用している。
【０００５】
例えば、図７に示す、従来のワイヤ挿通孔が形成された導電体による溶接用チップの仕様として、この溶接トーチ１０１は、給電チップ１０２と、絶縁ガイド１０３と、金属ワイヤガイド１０４とから主として構成されている。このうち、給電チップ１０２は、その上端側に、図示しない溶接トーチ本体部への取付けを行うためのおねじ部１０２ｍを形成した取付部２Ｆを有していると共に、その下端側に、金属ワイヤガイド１０４とのねじ結合を行うためのおねじ部１０２ｎを形成した給電部１０２Ｓを有している。
【０００６】
そして、給電チップ１０２の本体部分およびその上下に設けた取付部１０２Ｆと給電部１０２Ｓには、溶接ワイヤ通過孔１０２Ｗが形成されているものとしている。また、絶縁ガイド１０３は、この実施例において金属ワイヤガイド１０４の内部に収容され、絶縁ガイド１０３の下端部分は金属ワイヤガイド１０４の下端に形成した保持爪１０４Ｂによって保持されうるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５９８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の溶接用チップとしての消耗電極式アーク溶接用トーチのコンタクトチップ構造は、溶接ワイヤの溶融速度を速くするため、被溶接物とチップ先端間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより実際のワイヤ突き出し長さを長くとり、溶接電流により溶接ワイヤに生じるジュール発熱を大きく得ることができるコンタクトチップの構造である。
【０００９】
上記従来の溶接用チップは、絶縁ガイド１０３にはセラミックなどの高価な材料を使用して被溶接物とチップ先端間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより実際のワイヤ突き出し長さを長くしている。
給電チップ１０２の給電部１０２Ｓの消耗が加速してきた時に消耗具合に応じて給電部１０２Ｓの消耗面に溶接ワイヤを沿うように接触させ、給電を安定させたいところである。しかし、チップ先端に配置する絶縁ガイド１０３により溶接ワイヤの移動範囲が制限されるため、給電部１０２Ｓの消耗面に溶接ワイヤが沿うことができなくなり、ランダムに非接触状態が発生するといった給電部１０２Ｓでの給電不安定が起こりやすい。
【００１０】
そのため、溶接用チップの給電点での消耗が加速してきても、給電部１０２Ｓの消耗面に溶接ワイヤが沿うことができる給電安定性のある構造が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の溶接用チップは、溶接ワイヤに給電する溶接用チップであって、第１の溶接ワイヤ挿通孔を有する導電性の後端側チップ部と、前記第１の溶接ワイヤ挿通孔よりも大きい管状の第２の溶接ワイヤ挿通孔を有する先端側チップ部と、を備え、前記溶接ワイヤが前記第１の溶接ワイヤ挿通孔を通った後に前記第２のワイヤ挿通孔を通るようにし前記溶接ワイヤへ給電する給電点を前記後端側チップ部と前記先端側チップ部との境界部に位置し、前記給電点からの前記溶接ワイヤの実際の突出し長さを前記溶接ワイヤの径の１２倍より大きく、２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下としたものである。
【００１２】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記溶接ワイヤの径が１．０または１．２ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であるとしたものである。
【００１３】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記溶接ワイヤの径が１．４ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるとしたものである。
【００１４】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記溶接ワイヤの径が１．６ｍｍの場合は、前記第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さは５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であるとしたものである。
【００１５】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記第１の溶接ワイヤ挿通孔から前記第２の溶接ワイヤ挿通孔へはテーパ形状により前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造にしたものである。
【００１６】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記第１の溶接ワイヤ挿通孔から前記第２の溶接ワイヤ挿通孔へのテーパ形状の境界面の角度がテーパ角度βで３０°以上６０°以下で前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造したものである。
【００１７】
また、本発明の溶接用チップは、上記に加えて、前記第１の溶接ワイヤ挿通孔よりも大きい前記第２の溶接ワイヤ挿通孔を有する先端側チップ部が溶接用チップの先端部にかけてテーパ形状により前記第２の溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造にしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、溶接ワイヤの溶融速度を速くするため、被溶接物とチップ先端間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより実際のワイヤ突き出し長さを長くとり、かつ給電安定性を保つことができるコンタクトチップの構造において、特に短絡とアークを交互に繰り返して溶接する短絡溶接において短絡時間が長すぎた場合に発生する溶接ワイヤの溶断や座屈が発生してもチップ内で溶接ワイヤが詰まることを防ぐことが出来る。
【００１９】
また、チップ消耗が進んできた時にも給電部の消耗面に溶接ワイヤが沿うことができるので給電を安定させることができる。また、チップの加工性も良く、これまでの通常チップと同様に使用して頂ける安価なチップとして提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの下面図、（ｃ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの側断面図、（ｄ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における溶接ワイヤを挿入した状態の溶接用チップの側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの側断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１における実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲に対応する、溶接ワイヤの径と見かけ上の突出し長さＥＸ１と第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さＬの適正値との関係を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの下面図、（ｃ）本発明の実施の形態１おける溶接用チップの側断面図（ｄ）本発明の実施の形態１における溶接用チップの断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２における溶接用チップの側面図、（ｂ）本発明の実施の形態２における溶接用チップの下面図、（ｃ）本発明の実施の形態２における溶接用チップの側断面図、（ｄ）本発明の実施の形態２における溶接用チップの断面図
【図６】（ａ）溶接用チップの給電点が消耗した時の実施の形態１における溶接用チップの側断面図、（ｂ）溶接用チップの給電点が消耗した時の実施の形態２における溶接用チップの側断面図
【図７】従来の溶接用チップを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、消耗電極式アーク溶接に用いる本実施の形態における溶接用チップについて、図１から図６を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１から図４を用いて、本実施の形態１の溶接用チップについて説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態１における溶接用チップ１の概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１における溶接ワイヤを挿入した状態の溶接用チップの側面図（ａ）と側断面図（ｂ）である。
【００２４】
見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１は、溶接用チップ１の先端側チップ部３ａの先端から突き出した溶接ワイヤ５の先端までの長さを示し、実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２は、後端側チップ部２ａと先端側チップ部３ａの間、言い換えると境界部に位置する、溶接ワイヤに給電する給電点から溶接用チップ１の先端側に向かって突き出した溶接ワイヤ５の先端までの長さを示す。
【００２５】
なお、境界部とは、溶接ワイヤ５に溶接用チップ１から給電可能な、後端側チップ部２ａと先端側チップ部３ａの間の境界とその近傍を示す。
【００２６】
本実施の形態１における溶接用チップ１は、第１の溶接ワイヤ挿通孔２を有する後端側チップ部２ａと、第２の溶接ワイヤ挿通孔３を有する先端側チップ部３ａから構成される。
【００２７】
後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２は、一般的に溶接ワイヤ径よりΦ０．１ｍｍからφ０．２ｍｍ程度大きくした孔径である。先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３は、溶接ワイヤ５の曲がり癖（ワイヤキャスト）により接触しない程度の大きさの孔径が必要である。例えば、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３は、溶接ワイヤ径より、Φ３ｍｍからφ１０ｍｍ程度大きくした孔径である。
【００２８】
なお、先端側チップ部３ａにおける第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径がΦ３ｍｍより小さくなり、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の内面に溶接ワイヤ５が接触してしまうと、溶接ワイヤ５の先端に対してより近いところが新たな接触箇所の新たな給電点となり、給電点からの溶接ワイヤ５の先端への距離が相対的に短くなってしまう。
【００２９】
接触により給電点からの距離が短くなりワイヤ突き出し長さが相対的に小さくなると、ジュール発熱の効果が、小さくなってしまう。図２のように、溶接ワイヤ５のワイヤ突き出し長さを、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１より、溶接用チップ１から溶接ワイヤ５へ給電される給電点からのワイヤ突き出し長さである実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２になるように長くして、給電点からの溶接ワイヤ５の先端への距離を長くして相対的に増加させて、ジュールは発熱の効果を増加させることが好ましい。
【００３０】
なお、溶接ワイヤ５のワイヤ突き出し長さを、先端側チップ部３ａ側からの突き出す長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１と、後端側チップ部２ａと先端側チップ部３ａとの境界部に位置する、溶接ワイヤ５への給電点からの実際の突出し長さである実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２と、先端側チップ部３ａに位置し、第１の溶接ワイヤ挿通孔２より大きい第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬとの関係は次の通りである。
【００３１】
実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２＝第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬ＋見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１による関係式で表される。
【００３２】
本発明の溶接用チップは、溶接ワイヤ５に給電する溶接用チップ１であって、
第１の溶接ワイヤ挿通孔２を有する導電性の後端側チップ部２ａと、
第１の溶接ワイヤ挿通孔２よりも大きい管状の第２の溶接ワイヤ挿通孔３を有する先端側チップ部３ａと、を備え、
前記溶接ワイヤが前記第１の溶接ワイヤ挿通孔を通った後に前記第２のワイヤ挿通孔を通るようにし、溶接ワイヤ５へ給電する給電点を後端側チップ部２ａと先端側チップ部３ａとの境界部に位置し、給電点からの溶接ワイヤ５の実際の突出し長さＥＸ２を溶接ワイヤ５の径の１２倍より大きく、２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下とするものである。
【００３３】
これにより、実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２が２０ｍｍより小さいとジュール発熱の効果は小さくなり、３５ｍｍより大きいと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００３４】
なお、ジュール発熱効果は、溶接ワイヤ５の径に依存する。
溶接ワイヤ５の線径が大きくなるほど、抵抗値は小さくなり、所定の溶接電流を溶接ワイヤ５に流す場合、溶接ワイヤ５の線径が大きくなるほど、ジュール発熱効果が相対的に小さくなるので、溶接ワイヤ５の溶融に対する余裕度が大きくなる。このため、線径がφ１．４、φ１．６等の溶接ワイヤ径が大きい側では実際のワイヤ突出し長さＥＸ２の長さ適正範囲が大きくなる。
【００３５】
また、溶接ワイヤ径がφ１．０ｍｍで実際のワイヤ突出し長さの適正値はいずれも２０ｍｍ以上となり、溶接ワイヤ５の径に対しての実際の突出し長さＥＸ２の比率は、溶接ワイヤ５の径がφ１．０ｍｍで２０倍であり、溶接ワイヤ５の径がφ１．６ｍｍで１２．５倍である。これにより溶接ワイヤ５の線径が小さくなるほど、溶接ワイヤ径に対する実際の突出し長さＥＸ２の適正値は、相対的に大きくなるため、実際の突出し長さＥＸ２の適正値は、溶接ワイヤ５の径の１２倍以上であることが好ましい。
【００３６】
また、実際の突出し長さＥＸ２の適正値の上限値は溶接ワイヤ５の径の大きさに応じて増加し、実際の突出し長さＥＸ２の適正値の下限値は一定である。これは、実際の突出し長さＥＸ２の適正値は、２０ｍｍ以上でジュール発熱効果が安定するためである。
【００３７】
なお、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を確保するためには、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３は、溶接ワイヤ径より、Φ３ｍｍ以上φ１０ｍｍ以下と大きくした孔径にするとともに、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈの大きさの上限はチップ外径サイズより０．５ｍｍから１ｍｍ程度小さいことが好ましい。
【００３８】
これにより、溶接用チップ１の先端部から突き出す見かけ上のワイヤ突出し長さＥＸ１を溶接用チップ１内にて給電点から突き出される溶接ワイヤ５をガード出来る。また、被溶接物４への溶接ワイヤ５の狙いずれを抑制し、
また、溶接用チップ１と溶接用チップ１の第２の溶接ワイヤ挿通孔３を有する先端側チップ部３ａの外周側に配置される図示しないノズルとの空間を確保でき、その間を流れる被溶接物４へのシールドガスの流れを安定させることが出来る。また、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を、これまでの一般的な溶接用チップと同様の突出し長と同じにすることが可能で、溶接のティーチング作業ができることで溶接現場、工場全体で溶接用チップの管理が容易となる。
【００３９】
図３（ａ）は、本発明の実施の形態１における実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲を示す図であり、図３（ｂ）は、実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲に対応する、溶接ワイヤの径と見かけ上の突出し長さＥＸ１と第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さＬの適正値との関係を示す図である。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．０ｍｍまたはΦ１．２ｍｍの場合では、給電点からの溶接ワイヤ５の実際の突出し長さＥＸ２は、２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下が好ましい。実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２が２０ｍｍより短いとジュール発熱の効果は小さくなり、２５ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４１】
また、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．４ｍｍの場合では、給電点からの溶接ワイヤ５の実際の突出し長さＥＸ２は、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましい。実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２が２０ｍｍより短いとジュール発熱の効果は小さくなり、３０ｍｍより長いと、ジュール発熱を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４２】
また、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．６ｍｍの場合では、実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２は２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下が好ましい。実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２が２０ｍｍより短いとジュール発熱の効果は小さくなり、３５ｍｍより長いと、ジュール発熱を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４３】
図３（ａ）の実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲に対応する、溶接ワイヤの径と見かけ上の突出し長さＥＸ１と第２の溶接ワイヤ挿通孔の長さＬの適正値との関係を示す図を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）と図３（ｂ）から実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２の適正範囲は、溶接ワイヤ５の径に依存していることが分かる。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、例えば、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．０ｍｍまたはΦ１．２ｍｍの場合では、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。具体的には、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．０ｍｍまたはΦ１．２ｍｍの場合では、先端側チップ部３ａ側からの突き出す長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１０ｍｍとした場合は、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが１０ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、１５ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４５】
または、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１５ｍｍとした場合は、
第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが５ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、１０ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４６】
また、例えば、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．４ｍｍの場合では、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上２５ｍｍ以下が好ましいい。具体的には、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．４ｍｍの場合では、先端側チップ部３ａ側からの突き出す長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１０ｍｍとした場合は、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが１０ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、２０ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４７】
または、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１５ｍｍとした場合は、
第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが５ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、１５ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００４８】
また、例えば、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．６ｍｍの場合では、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上２５ｍｍ以下が好ましい。
【００４９】
具体的には、溶接ワイヤ５のワイヤ径がΦ１．６ｍｍの場合では、先端側チップ部３ａ側からの突き出す長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１０ｍｍとした場合は、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが１０ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、２５ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００５０】
または、見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を１５ｍｍとした場合は、
第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬの適正値は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが５ｍｍより短いと溶接ワイヤ５が受けるジュール発熱の効果は小さくなり、２０ｍｍより長いと、ジュール発熱の効果を受けすぎて溶接ワイヤ５の溶融が過剰となり、アーク不安定となる。
【００５１】
なお、溶接用チップ１の先端側チップ部３ａの先端から突き出した溶接ワイヤ５の先端までの長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１は作業性の面から１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。
【００５２】
また、溶接用チップ１から溶接ワイヤ５へ給電する位置の給電点がバラツキついた場合、溶接用チップ１から溶接ワイヤ５への給電点が大きく変動することで大きな溶接不安定となる。よって、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈは、例えばチップ外径サイズΦ９〜１１ｍｍからすると、溶接ワイヤ５のワイヤ径（例えばΦ０．６ｍｍ〜Φ１．６ｍｍ）よりも例えばΦ３ｍｍ〜Φ５ｍｍ程度大きくすることが望ましい。
【００５３】
但し、溶接ワイヤ５は、梱包状態でパック仕様やリール仕様があり、特にリール仕様はワイヤ曲がり癖が大きい（ワイヤキャストが小さい）ため、場合によっては溶接ワイヤの送給経路内に図示しないワイヤ矯正装置を設置し、このワイヤ曲がり癖をストレートに近いワイヤ矯正状態に矯正することが必要となる。目安としては、溶接ワイヤ５のワイヤ曲がり癖の径（ワイヤキャスト）がφ８００ｍｍ以上になるようにすれば良い。
【００５４】
従来技術で説明したような溶接用チップ内への絶縁ガイドといったセラミックを使用していないことにより、加工も容易であり、安価な溶接用チップを提供することができる。また、短絡溶接の場合に長時間の短絡状態が発生してしまった場合、短絡開放を促すために高い短絡電流を流すため、ジュール発熱により溶接ワイヤが軟化することでワイヤ径が太くなり、溶接ワイヤが絶縁ガイド１０３内（図７参照）で詰まってしまい、ワイヤ送給できなくなることもある。最悪な場合、溶接の生産工程を停止し、高価な溶接用チップの交換が必要となる。
【００５５】
本発明の溶接ワイヤ５に給電する溶接用チップ１は、第１の溶接ワイヤ挿通孔２を有する導電性の後端側チップ部２ａと、第１の溶接ワイヤ挿通孔２よりも大きい管状の第２の溶接ワイヤ挿通孔３を有する先端側チップ部３ａと、溶接ワイヤ５が第１の溶接ワイヤ挿通孔２を通った後に第２の溶接ワイヤ挿通孔３を通るようにした構造の溶接用チップ１である。
【００５６】
本発明の溶接用チップの構造であれば、上述のように、短絡溶接の場合に長時間の短絡状態が発生し、短絡開放を促すために高い短絡電流を流す場合、ジュール発熱により溶接ワイヤが軟化することでワイヤ径が太くなる様な状態に陥っても、溶接用チップ１の先端側チップ部３ａに絶縁ガイド１０３がないため、安価であり、かつ溶接ワイヤが詰まることがないので溶接の生産工程を停止させることがない。
【００５７】
ちなみに、従来技術で説明したような溶接用チップ内への絶縁ガイドであるセラミックを外すことでの本発明への対応も考えられるが、絶縁ガイド１０３を保持する金属絶縁ガイド保持爪１０４Ｂが溶接用チップの先端側で孔の内側に向かってせり出す構造のため、導体の金属ワイヤガイド１０４の絶縁ガイド保持爪１０４Ｂに溶接ワイヤが接触する恐れがある。
【００５８】
また、溶接用チップは、絶縁ガイドを固定するために、給電部１０２と金属ワイヤガイド１０４の別体の２部品に分かれているため、溶接用チップの構造が複雑であり、チップ自体の加工が複雑で高価となってしまい現実的ではない。溶接用チップは本発明のような構造の一体型構造が好ましい。
【００５９】
また、図４のように、後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２よりも大きい、第２の溶接ワイヤ挿通孔３を有する先端側チップ部３ａが溶接用チップの先端部にかけてテーパ形状により溶接ワイヤ挿通孔が大きくなる構造とする。具体的には、後端側チップ部２ａとの境界面に位置する先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈを溶接用チップ１の先端部に向かって孔径Ｈ２にテーパ状に、開口角度αで広げるようにし、開口角度αは１°以上２０°以下が好ましい。これにより、溶接中に第２の溶接ワイヤ挿通孔３内にスパッタなどが付着した場合にも溶接用チップ１の外部に自然排出しやすくできる。
【００６０】
また、開口角度αが１°以上で大きいほど、第２の溶接ワイヤ挿通孔３内へのスパッタの付着が起こりにくくなり、溶接中の自然排出も容易にできる。また、長時間の短絡状態が生じる場合、短絡開放を促すために給電点を介して高い短絡電流を流しジュール発熱により発生する溶接ワイヤ５の軟化で、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３内で溶接ワイヤ５が変形し、詰まるといった不具合も起こりにくくできる。
【００６１】
なお、開口角度αが１°より小さいと、第２の溶接ワイヤ挿通孔３内へスパッタが付着したままで、溶接中のスパッタの自然排出性が下がる。また、給電される溶接ワイヤの軟化変形時に溶接ワイヤのつまりが発生する場合がある。
【００６２】
また、開口角度αを大きくし過ぎると、先端側チップ部３ａの所定の長さに相当する第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬを短くしてしまう恐れがある。開口角度αを大きくする場合は、溶接用チップ１の先端側チップ部３ａの外径サイズに応じて決定する必要がある。
【００６３】
なお、溶接用チップ１の先端側チップ部３ａの先端部に向かって孔径Ｈ２にテーパ状に、開口角度αで広げる開口角度αの起点は、必ずしも後端側チップ部２ａと先端側チップ部３ａとの境界面でなくとも良く、境界面と先端部との間であれば良い。
【００６４】
このように、後端側チップ部２ａとの境界に位置する先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈを先端部の孔径Ｈ２に向かってテーパ状に、開口角度αで広げるようにすることで、短絡溶接の短絡時間が長い場合、短絡開放を促すために給電点を介して高い電流を流しジュール発熱により溶接ワイヤが軟化して、溶接ワイヤ５の溶断や座屈が発生しても溶接用チップ１内で溶接ワイヤ５が詰まる最悪な場合を抑制することが出来る。また、溶接ワイヤ５の曲がり癖に対しても、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の内壁は、溶接ワイヤ５と接触しにくい効果もある。
【００６５】
例えば、溶接ワイヤ５のワイヤ径がφ１．２ｍｍで第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さＬが１０ｍｍとした場合、第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈから孔径Ｈ２にかけてのテーパ状の開口角度αは、例えば溶接用チップ１のチップ外径サイズがΦ９ｍｍ〜Φ１１ｍｍとした場合は１°〜１５°である。
【００６６】
以上のような溶接用チップ１のチップ構造にすることで、溶接用チップ１の先端側からのワイヤ突き出し長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１と溶接用チップ１から溶接ワイヤ５へ給電される給電点からのワイヤ突き出し長さである実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２とを設けて使い分けできる。
【００６７】
これにより、溶接作業者は、溶接用チップ１の先端側からのワイヤ突き出し長さである見かけ上のワイヤ突き出し長さＥＸ１を溶接パラメータの突出し長とし、これまでの一般的な溶接用チップと同様の突出し長でティーチング作業ができることで溶接現場、工場全体で溶接用チップのチップ仕様の違いを問わず溶接パラメータとしての突出し長を一つで管理することができる。
【００６８】
また、溶接性能としては、溶接用チップ１から溶接ワイヤ５へ給電される給電点からのワイヤ突き出し長さである実際のワイヤ突き出し長さが長くなったことで、溶接ワイヤの溶融速度を速くできることで被溶接物の溶け落ち防止、溶接速度の高速化などといった溶接性能を実現できる。また、溶接用チップ１のチップ構造がシンプルであることから、チップ自体の加工が容易であり安価にお客様に提供できるものである。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図５から図６を用いて説明する。本実施の形態２において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７０】
実施の形態１と異なる主な点は、後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２と先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面Ｋ（図１参照）を平面から、第１の溶接ワイヤ挿通孔２から第２の溶接ワイヤ挿通孔３に向かって広がるテーパ形状である境界面Ｋ２の構造にした点である。
【００７１】
このテーパ形状にする効果としては、図６を用いて説明する。
なお、説明を容易にするため、図６（ａ）、図６（ｂ）の左半分は、溶接ワイヤ５の送給により溶接用チップ１からの溶接ワイヤ５への給電点の領域が摩耗して行く状態を表している。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）の右半分は、溶接ワイヤ５の送給により溶接用チップ１からの溶接ワイヤ５への給電点の領域が摩耗する前の状態を表している。
【００７２】
図６（ａ）は、図１で説明した構造であり、後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２と先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面Ｋが平面の場合である。
【００７３】
溶接開始時に溶接ワイヤ５に対して、溶接用チップ１から初期の位置として給電する点である給電点を、第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面Ｋ上でのｂ点とする。溶接動作が長時間経過すると被溶接物４に対して正送（送り）または逆送（戻り）の動作にて送給される溶接ワイヤ５の通過によりｂ点が消耗しはじめ、溶接ワイヤ５に対して溶接用チップ１の給電する給電点は、Ｒ形状を描きながら上方に徐々に移動してくる。消耗により給電点が上方に移動してくると、ある点以上には上方に移動しなくなる。その給電点をａ点とし、ａ点とｂ点の変動長さをＹ１とする。
【００７４】
溶接動作を更に続けると、Ｒ形状を描きながら逆に給電点が下方に徐々に移動しながら、境界面Ｋ上でのｂ点に戻る。このような変動を変動長さＹ１内でＲ形状を徐々に大きくなるように描きながら移動することが繰り返し行われるのである。
【００７５】
図６（ｂ）は、図５で説明した構造であり、後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２と先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面がテーパ面の境界面Ｋ２の場合である。溶接開始時に溶接ワイヤ５に対して、溶接用チップ１から初期の位置として給電する点である給電点を、テーパ面である境界面Ｋ２上の第１の溶接ワイヤ挿通孔２との境界に位置するｂ点とする。溶接動作が長時間経過すると図６（ａ）と同様にｂ点が消耗しはじめ、溶接ワイヤ５に対して溶接用チップ１の給電する給電点は、Ｒ形状を描きながら上方に徐々に移動してくる。
【００７６】
消耗により給電点が上方に移動してくると、ある点以上には上方に移動しなくなる。その給電点をａ点とする。溶接動作を更に続けると、Ｒ形状を描きながら逆に給電点が下方に徐々に移動しながら、ｂ点に戻り、更に境界面Ｋ２のテーパ面の部分を下方に徐々に移動してくると、ある点以上には下方に移動しなくなる。その給電点をｃ点とする。ｃ点は、テーパ面の境界面Ｋ２上での第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界側に位置し、ａ点とｃ点の変動長さをＹ２とする。このような変動を変動長さＹ２内でＲ形状を徐々に大きくなるように描きながら移動することが繰り返し行われるのである。
【００７７】
図６（ａ）では、第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との間で直交する境界面Ｋ上に位置し、給電点の初期基準点となるｂ点と、ｂ点より上方において、溶接ワイヤ５が後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２を通過することにより、第１の溶接ワイヤ挿通孔２の内径が消耗し、給電点がｂ点とａ点との間を繰り返し移動する。
【００７８】
具体的には、第１の溶接ワイヤ挿通孔２に直交する平面の境界面Ｋにつながる後端側チップ部２ａの第１の溶接ワイヤ挿通孔２の内径が徐々に消耗していくため、徐々に給電点がｂ点から上方のａ点に移動し、境界面Ｋにつながる第１の溶接ワイヤ挿通孔２の内径が消耗するにつれて、給電点が移動する。平均すると更に実際のワイヤ突き出し長さが、給電点がｂ点にある溶接開始時に比べて、境界面Ｋ上に位置する当初の給電点のｂ点からの突出し長である実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２よりも、長くなることになる。（給電点の平均位置とした場合の平均基準点は、ａ点とｂ点の中間点となる）
本来は、溶接開始時の初期の位置として給電点のｂ点からの突出し長さが、溶接ワイヤ５の先端までの突出し長さとしての実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２であることから、ａ点まで給電点が上方移動するということは、溶接ワイヤ５のワイヤ突き出し長さがより長くなりこのワイヤ突き出し長さの部分がジュール発熱をより受けやすくなる。長時間溶接を行うと、出力電流が下降したり上昇したりを繰り返しながら、給電点の平均位置とする場合の平均基準点はａ点とｂ点の中間点となることから、給電点がｂ点とした時に比べて平均電流は徐々に下降することになる。
【００７９】
図６（ｂ）では、第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との間のテーパ面である境界面Ｋ２上の第１の溶接ワイヤ挿通孔２との境界に位置し、溶接開始時の給電点の初期の位置とする、基準点となるｂ点から消耗が始まり、Ｒ形状を徐々に大きくなるように描きながら給電点がｂ点より上方のａ点とｂ点より下方のｃ点との間の移動を繰り返しながら、溶接ワイヤ５が通過する部分が消耗していく。
【００８０】
このため、給電点の平均位置とする基準点となるｂ点を中心として給電点が上方と下方に移動するため、実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２に対して実際のワイヤ突き出し長さはバラツキながらも、給電点の平均位置とする場合の平均基準点と溶接開始時の給電点の初期の位置とする初期基準点との位置は変わらないことになる。
【００８１】
本来は溶接開始時の給電点の初期の位置とするｂ点からの突出し長さが実際のワイヤ突き出し長さＥＸ２であることから、給電点がｂ点からａ点またはｃ点まで移動するということは、給電点からの溶接ワイヤの突出し長さに応じてジュール発熱をより受けやすくなり、長時間溶接を行うことで出力電流が下降したり上昇したりを繰り返すが、給電点がｂ点を基準点として変動するので平均電流は大きく変化することがない。
【００８２】
第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面Ｋ２のテーパ角度βは、溶接ワイヤの曲がり癖にもよるが基準点となるｂ点からａ点またはｃ点に対してある程度均等に消耗させることが必要である。第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面Ｋ２のテーパ角度β（図５参照）、言い換えると第１の溶接ワイヤ挿通孔から第２の溶接ワイヤ挿通孔へのテーパ形状の境界面の角度がテーパ角度βは、３０°以上６０°以下が適用可能角度である。例えば、ワイヤ曲がり癖がストレートに近く少ない状態であればテーパ角度βは３０°以上６０°以下のどの角度でもがよく、ワイヤ曲がり癖が大きい状態にはテーパ角度βは６０°より３０°に近い方がよい。
【００８３】
ワイヤ曲がり癖がストレートに近く少ない状態の場合、ｂ点より上方（２〜３ｍｍの範囲）で給電するため、ｂ点の角部分があまり消耗しない。よって、テーパ角度β（図５参照）は、３０°から６０°までのどの角度でも問題ない。しかしながら、ワイヤ曲がり癖が大きい状態の場合、まず始めに、初期値として消耗前のｂ点の角部分で給電されるため、すぐにｂ点の角部分が消耗する。
【００８４】
テーパ角度βを小さくして３０°とした時に、給電点のｂ点の角部分は小さくなるため、ｂ点より下方で、溶接ワイヤに対して給電して消耗できる部分が少なくなり、ｂ点より上方での給電する比率が増えるため、給電点の平均位置とする場合の平均基準点はａ点とｂ点の中間点（図６（ｂ）参照）となることから、給電点がｂ点とした時に比べて、給電点が溶接ワイヤの先端より遠くなり平均電流は徐々に下降することになる。
【００８５】
テーパ角度βを大きくして６０°とした時に、給電点のｂ点の角部分は大きくなるため、ｂ点より下方で、溶接ワイヤに対して給電して消耗できる部分が多いと、ｂ点より上方と下方での給電する比率が比較的均等にできるため、給電点の平均位置とする場合の平均基準点と溶接開始時の給電点の初期の位置とする初期基準点との位置は変わらないことになる。
【００８６】
なお、テーパ角度βが６０°より大きくなると溶接ワイヤ５に対して給電して消耗できる給電点の角部分が少なくなり、初期の給電点のｂ点より上方での給電する比率が増加しやすくなり、テーパ角度βが３０°より小さくなると境界面のテーパ角が浅くなり、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の内壁に溶接ワイヤ５が接触しやすい状態になりやすい。
【００８７】
よって、推奨する溶接ワイヤの曲がり癖に応じて、テーパ角度βを決定することが望ましい。また、先端側チップ部３ａの第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈ等の内面に溶接ワイヤが接触してしまうことを考えると、溶接ワイヤの曲がり癖はストレートにより近く少ない状態がよい。
【００８８】
実施の形態１に対する本実施の形態２のメリットは、長時間溶接動作を行うことで発生するチップの消耗によって、給電点が変動しながらも給電点の平均位置としての平均基準点は大きく変化しないため、出力電流に大きな変化が発生しないので被溶接物の溶け込みなどの溶接品質の安定性を確保することができることが特長である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の溶接用チップは、溶接用チップの先端側チップ部３ａの孔径を給電点である孔径よりも大きくすることで、被溶接物と溶接用チップ先端との間の見かけ上のワイヤ突き出し長さより、給電点からの溶接ワイヤの突出し量である実際のワイヤ突き出し長さを長くできる溶接用チップの構造により、溶接ワイヤの溶融速度を速くできることで被溶接物の溶け落ち防止、溶接速度の高速化などといった溶接性能の両立が実現できる。
【００９０】
安価な溶接用チップにより、溶接に関するランニングコストを低減でき、特にロボットなどの自動溶接システムにおいて、溶接ワイヤに給電する溶接用チップとして産業上有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１  溶接用チップ
２  第１の溶接ワイヤ挿通孔
３  第２の溶接ワイヤ挿通孔
４  被溶接物
５  溶接ワイヤ
ＥＸ１  見かけ上のワイヤ突き出し長さ
ＥＸ２  実際のワイヤ突き出し長さ
Ｋ、Ｋ２  境界面
Ｈ  第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径
Ｌ  第２の溶接ワイヤ挿通孔３の長さ
Ｙ１  給電変動（ａ点からｂ点）
Ｙ２  給電変動（ａ点からｃ点）
α  第２の溶接ワイヤ挿通孔３の孔径Ｈから孔径Ｈ２にかけての開口角度
β  第１の溶接ワイヤ挿通孔２と第２の溶接ワイヤ挿通孔３との境界面のテーパ角度
【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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