(57)【要約】【課題】着脱構造を簡単化し、トーチ本体を簡単な操作により交換することができる溶接トーチを提供する。【解決手段】溶接トーチには、その元部のトーチ用パイプのインナーパイプに接続されるコネクタ部材５とコネクタケース７が設けられ、コネクタ部材５には先端にコーン嵌合穴５ａが設けられる。トーチ本体２には、末端にコーン嵌合部２９を有したチップボディ２０が設けられる。トーチ本体２は、その末端のコーン嵌合部２９をコネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌入した状態で、ロック部材９を摺動させ、ロック開口部９ａの小径孔９ｃをチップボディ２０のロック溝２８に嵌合させ、コーン嵌合部２９とコーン嵌合穴５ａの嵌合状態をロックする。ロック部材９を上記と逆方向に摺動させるとそのロックが解除され、トーチ本体２はコネクタ部材５から離脱する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチ本体の先端部にコンタクトチップを取り付けたチップボディが設けられ、溶接ワイヤ及びシールドガスを該トーチ本体のチップボディに供給して溶接を行なう溶接トーチにおいて、
軸方向に貫通孔を設けたコネクタ部材がトーチ用パイプの先端に締付部材により締付固定され、該コネクタ部材の先端の軸芯位置にコーン嵌合穴が設けられ、該コネクタ部材の先端部外周にコネクタケースが軸方向に移動可能に嵌合され、該コネクタケースには該コネクタ部材のコーン嵌合穴側の縁部位置に、板状のスリット孔が軸と直角方向に貫通して形成され、
該スリット孔には板状のロック部材が摺動可能に挿入され、該ロック部材には大径孔と小径孔からなるロック開口部が設けられ、該コネクタケース内で該コネクタ部材の先端を該ロック部材に押し付けるように付勢するばね部材が配設され、
前記トーチ本体の該チップボディの末端部に、前記コネクタ部材のコーン嵌合穴に嵌合されるコーン嵌合部が設けられ、該コーン嵌合部の元部外周に該ロック部材のロック開口部が嵌合する環状のロック溝が形成され、
該トーチ本体は、該コーン嵌合部を該コネクタ部材の該コーン嵌合穴に嵌入した状態で、該ロック部材を摺動させて該ロック開口部の該小径孔を該ロック溝に嵌合させたとき、該チップボディの該コーン嵌合部が該コーン嵌合穴内にロックされ、該ロック部材を摺動させて該ロック開口部の大径孔を該ロック溝側に摺動させたとき、該トーチ本体は該チップボディのコーン嵌合部のロックを解除して該コネクタ部材から離脱することを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】
前記チップボディにおける前記ロック溝の先端側に把持用小径部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の溶接トーチ。
【請求項３】
前記ロック部材にはガイド孔が設けられる一方、前記コネクタケースの対応位置にガイドピンが該ガイド孔に係合して設けられ、該ガイド孔と該ガイドピンにより該ロック部材の摺動がガイドされることを特徴とする請求項１記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチのコンタクトチップ、チップボディを含むトーチ本体を、簡単な構造の着脱機構を用いて、容易に交換可能とした溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
先端部にコンタクトチップを取り付けたチップボディを有し、チップボディ及びコンタクトチップを覆うように先端ノズルを、インシュレータを介して装着した構造の溶接トーチが、炭酸ガス溶接用等の溶接トーチとして使用されている。
【０００３】
この種の溶接トーチは、その内部を貫通する貫通孔を通して溶接ワイヤ（消耗電極）及びシールドガスをコンタクトチップに供給しながら、溶接を行なうものであるが、溶接ロボットなどによりある程度継続して溶接を行なうと、溶接により発生したスパッタが先端ノズル内に付着し、或いはシールドガスが噴出する噴出孔が異物の混入等により詰まりやすく、その後、適正な溶接ができなくなる。
【０００４】
このため、継続して溶接作業を行う場合、所定時間毎に溶接トーチを分解して、先端ノズル、チップボディ、コンタクトチップ、インシュレータなどの部品を外し、溶接トーチ内部をクリーニングし、或いは損傷した部品を交換した後、再び部品を組み付ける必要があり、分解・組付け作業にはかなりの工数、作業時間がかかる。
【０００５】
そこで、従来、下記特許文献１などにおいて、溶接トーチの先端部を比較的容易に交換可能とした溶接トーチが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の従来の溶接トーチは、その先端部を取り外して交換することはできるものの、溶接トーチの先端部を取り外す場合、先端部がスリーブにより締付固定されているため、スリーブを回して緩め、スリーブの内部を交換した後、それらの部品を再び組み付け、再びスリーブを回して締め付ける必要がある。また、締付部材を締付ボルトにより締め付ける構造のものでは、締付工具を使用して締付ナットを緩め、交換後にはそれを回して締め付ける必要がある。
【０００８】
一方、溶接ロボットに溶接トーチを取り付けて溶接を行なう場合、溶接トーチの交換作業も自動化することが望ましいが、スリーブや締付ボルトの回動操作を伴う交換作業は、自動化した場合、自動交換装置の構造が非常に複雑化し、また、交換時間も長くかかるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、着脱構造を簡単化し、トーチ本体を簡単な操作により交換することができる溶接トーチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る溶接トーチは、
トーチ本体の先端部にコンタクトチップを取り付けたチップボディが設けられ、溶接ワイヤ及びシールドガスを該トーチ本体のチップボディに供給して溶接を行なう溶接トーチにおいて、
軸方向に貫通孔を設けたコネクタ部材がトーチ用パイプの先端に締付部材により締付固定され、該コネクタ部材の先端の軸芯位置にコーン嵌合穴が設けられ、該コネクタ部材の先端部外周にコネクタケースが軸方向に移動可能に嵌合され、該コネクタケースには該コネクタ部材のコーン嵌合穴側の縁部位置に、板状のスリット孔が軸と直角方向に貫通して形成され、
該スリット孔には板状のロック部材が摺動可能に挿入され、該ロック部材には大径部と小径部からなるロック開口部が設けられ、該コネクタケース内で該コネクタ部材の先端を該ロック部材に押し付けるように付勢するばね部材が配設され、
前記トーチ本体の該チップボディの末端部には前記コネクタ部材のコーン嵌合穴に嵌合されるコーン嵌合部が設けられ、該コーン嵌合部の元部外周に該ロック部材のロック開口部が嵌合する環状のロック溝が形成され、
該トーチ本体は、該コーン嵌合部を該コネクタ部材のコーン嵌合穴に嵌入した状態で、該ロック部材を摺動させて該ロック開口部の小径孔を該ロック溝に嵌合させたとき、該チップボディの該コーン嵌合部が該コーン嵌合穴内にロックされ、該ロック部材を摺動させて該ロック開口部の大径孔を該ロック溝側に摺動させたとき、該トーチ本体は該チップボディのコーン嵌合部のロックを解除して該コネクタ部材から離脱することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、溶接トーチのトーチ本体を交換する場合、ロック部材を開放側に押して摺動させると、ロック開口部の大径孔がロック溝側に摺動し、ロック部材によるロックが解除され、チップボディのコーン嵌合部が、コネクタ部材のコーン嵌合穴から分離され、トーチ本体が溶接トーチの元部から外れる。新たなトーチ本体を取り付ける場合、コネクタ部材のコーン嵌合穴を、新たなトーチ本体のチップボディのコーン嵌合部に嵌め込み、ロック部材をロック側に押して摺動させると、ロック部材のロック開口部の小径孔がロック溝に嵌合し、チップボディのコーン嵌合部がコーン嵌合穴内にロックされ、トーチ本体が交換される。
【００１２】
したがって、ロック部材を押して摺動させるだけの簡単な操作でトーチ本体を着脱することができるので、例えば溶接ロボットのロボットアームに溶接トーチが取り付けられて使用される場合、その溶接ロボットの動作または交換機構の動作によりロック部材を押してトーチ本体を外し、清浄なトーチ本体と交換することができる。
【００１３】
ここで、上記チップボディにおけるロック溝の先端側に把持用小径部を設けることが好ましい。この発明によれば、トーチ本体を交換する際、交換するトーチ本体のチップボディの把持用小径部を自動交換装置などに確実に把持させて、交換作業を容易に行なうことができる。
【００１４】
また、上記ロック部材にガイド孔を設け、上記コネクタケースの対応位置にガイドピンをガイド孔に係合して設け、ガイド孔とガイドピンによりロック部材の摺動をガイドすることが好ましい。この発明によれば、ロック部材をガタツキなく安定して摺動操作することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接トーチによれば、自動交換装置などの簡単な交換機構により、簡単にトーチ本体を交換することができ、また、溶接トーチの着脱機構は部品点数が少なく、簡単な構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す溶接トーチの右側面図である。
【図２】同溶接トーチの拡大右側面図である。
【図３】同溶接トーチのトーチ本体を取り外した状態の拡大右側面図である。
【図４】（ａ）はチップボディの右側面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図、（ｃ）はそのｃ−ｃ断面図である。
【図５】（ａ）はコネクタケースの右側面図、（ｂ）は同コネクタケースの背面図、（ｃ）はそのｃ−ｃ断面図、（ｄ）はそのｄ−ｄ断面図である。
【図６】（ａ）はロック部材の正面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図である。
【図７】（ａ）は締付部材の右側面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図である。
【図８】（ａ）はコネクタ部材の右側面図、（ｂ）同コネクタ部材の背面図、（ｃ）は同コネクタ部材の正面図である。
【図９】コネクタ部材をコネクタケース内に組み付けた状態の断面図である。
【図１０】（ａ）はコネクタ部材とチップボディを結合しロック部材によりロックした状態の断面図、（ｂ）はそのロックを解除した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、溶接トーチ１は、その元部が、絶縁被膜で覆われたトーチ用パイプ３、トーチ用パイプ３内に挿通された導電性のインナーパイプ４、インナーパイプ４の先端部に締付部材６によって接続され締付固定されたコネクタ部材５、コネクタ部材５の先端部を覆って取り付けられたコネクタケース７、及び該コネクタケース７に設けたスリット孔７ｂに摺動可能に挿入された板状のロック部材９を備えて構成される。
【００１８】
溶接トーチ１の元部には、図３に示すように、トーチ本体２が着脱交換可能に取り付けられる。トーチ本体２の取着は、トーチ本体２の末端に設けたチップボディ２０のコーン嵌合部２９を、コネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌合し、ロック部材９の押し込みによりロックして行ない、トーチ本体２の離脱は、ロック部材９の逆方向の押し込みにより、ロックを解除して行なう。
【００１９】
溶接トーチ１の元部に設けられるコネクタ部材５は、図８に示すように、導電金属により外径を段状に変化させた管状に形成され、その先端部軸方向に円錐台形状のコーン嵌合穴５ａが形成され、軸芯位置には軸孔５ｂが貫通して形成されている。コネクタ部材５の外周部は、先端側から大径部５ｃ、中径部５ｄ、小径部５ｅと、段差を付けて形成され、小径部５ｅは、締付部材６の内側に嵌入され、共に締付部材６内に嵌入されたインナーパイプ４の端部に接続された状態で、締付固定される。
【００２０】
締付部材６は、図７に示すように、内部に円筒空間６ａを軸方向に貫通して形成し、円筒空間６ａから１本のスリット６ｂを軸線に沿って且つ外周方向に形成し、スリット６ｂの両側に、２本の締付ボルト用のねじ孔を形成して構成される。インナーパイプ４の先端にコネクタ部材５を取り付ける場合、締付部材６の円筒空間６ａ内にインナーパイプ４及びコネクタ部材５を突き合わせて挿入し、その状態で、２本の締付ボルト１１を締付部材６のねじ孔にねじ込み、締付部材６によりインナーパイプ４及びコネクタ部材５の端部を締め付けて連結固定する。導電性のインナーパイプ４の内部はコネクタ部材５の軸孔５ｂに連通し、その内部を溶接ワイヤ及びシールドガスが通過するようになっている。
【００２１】
上記コネクタ部材５の大径部５ｃ及び中径部５ｄには、その外周部を外側から覆うようにコネクタケース７が軸方向に摺動可能に被せられている。コネクタケース７は、図５に示すように、金属円筒の先端部に大径部７ａを設けた筒状に形成され、その大径部７ａには、円筒の軸方向に対し垂直方向（コネクタケース７の垂直横断方向）に、板状のスリット孔７ｂが貫通形成されている。スリット孔７ｂには、図６に示すロック部材９が摺動可能に挿入され、コネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌合されるチップボディ２０のコーン嵌合部２９を、そのロック部材９によりロックする構造となっている。
【００２２】
コネクタケース７内には、図９のように、コイルばね１２がコネクタ部材５の中径部５ｄに外嵌される形態で配設され、コイルばね１２の適度なばね力によりコネクタ部材５の先端をロック部材９に押し付けるように付勢する。コネクタケース７の正面は図５、図９に示すように円形に大きく開口し、その正面開口にはコネクタ部材５の大径部５ｃの端面つまりコーン嵌合穴５ａが露出することとなる。
【００２３】
ロック部材９は、図６に示すように、板状部材に略達磨形状のロック開口部９ａを設けて形成され、ロック開口部９ａには、コーン嵌合部２９のロックを解除するための大径孔９ｂと、コーン嵌合部２９をロックするための小径孔９ｃが連続して設けられ、ロック部材９をコネクタケース７の軸と直角方向に移動させることにより、ロックとロック解除を行なう構造である。
【００２４】
すなわち、図１０に示すように、ロック部材９のロック開口部９ａの小径孔９ｃの内径は、チップボディ２０のロック溝２８が密に嵌合可能な大きさに形成され、ロック開口部９ａの大径孔９ｂの内径は、チップボディ２０のコーン嵌合部２９の元部が緩く挿通可能な大きさに形成されている。これにより、図１０（ｂ）の如く、ロック部材９の端部を押して摺動させ、その大径孔９ｂを軸芯位置に合わせた状態では、チップボディ２０のコーン嵌合部２９を、ロック部材９のロック開口部９ａを通して、コネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌入可能である。また、この状態で、チップボディ２０のコーン嵌合部２９を、コンタクトケース７内のコネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌合させた状態であれば、トーチ本体２は溶接トーチの元部から離脱する。
【００２５】
一方、図１０（ａ）の如く、チップボディ２０のコーン嵌合部２９を、コネクタケース７内のコネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａに嵌合させた状態で、ロック部材９の端部を上記と逆方向に押して摺動させ、その小径孔９ｃを軸芯位置に合わせると、チップボディ２０のロック溝２８に、ロック部材９のロック開口部９ａの小径孔９ｃの周縁部が係止され、チップボディ２０がコネクタ部材５にロックされることとなる。
【００２６】
ロック部材９には、その長手方向と平行に２本のガイド孔９ｄが形成され、ロック部材９をコネクタケース７のスリット孔７ｂに挿入した状態で、コネクタケース７の先端側から２本のガイドピン１３を軸方向に打ち込み、ガイドピン１３を図１０のようにガイド孔９ｄに挿通させている。このようなガイドピン１３とガイド孔９ｄの係合により、ロック部材９を図１０の如くコネクタケース７のスリット孔７ｂ内で摺動させたとき、所定の範囲で安定して移動するようにしている。
【００２７】
トーチ本体２のチップボディ２０は、図４に示すように、軸芯位置に軸孔３１を有した、大径部２０ａと小径部２０ｂとからなる導電金属製の管体から形成され、先端にコンタクトチップ２１を螺着するためのチップ取付孔２４が設けられる。さらに、チップボディ２０の末端に円錐台形状のコーン嵌合部２９が形成され、そのコーン嵌合部２９に隣接してロック溝２８が環状溝として上記ロック部材９を嵌合させるように形成されている。
【００２８】
チップボディ２０の先端側は小径部２０ｂとして形成されるが、チップボディ２０の中間部の末端寄りには大径部２０ａが設けられ、大径部２０ａの末端にコーン嵌合部２９が後方に突出して設けられている。その大径部２０ａには把持用小径部２６が段差を付けて形成され、把持用小径部２６の末端側でロック溝２８との間にはフランジ部２７が形成されている。把持用小径部２６は、トーチ本体２を交換する際、交換装置などの保持アームがトーチ本体２を持つために把持する部分である。
【００２９】
図４に示すように、チップボディ２０の小径部２０ｂにはおねじ部２５が形成され、インシュレータ２３の内側に設けためねじ部がこのおねじ部２５に螺合し、インシュレータ２３がチップボディ２０の小径部２０ｂの大径部２０ａ寄りに螺着される。また、この小径部２０ｂには、シールドガス用の噴出孔３２がラジアル方向に複数個形成され、チップボディ２０の外側に覆うように装着される先端ノズル２２との間の空間に、噴出孔３２を通してシールドガスを流すようになっている。さらに、チップボディ２０の先端部にチップ取付孔２４がめねじを付けて設けられ、図２に示すように、コンタクトチップ２１がチップボディ２０の先端のチップ取付孔２４にねじ込まれ、取り付けられる。
【００３０】
先端ノズル２２は円筒状に形成され、その末端部近傍の内側にめねじ部が設けられる。一方、インシュレータ２３の外周部にはそのめねじ部に螺合するおねじ部が形成されている。先端ノズル２２は、インシュレータ２３のおねじ部にそのめねじ部を螺合してチップボディ２０の先端部にねじ込まれ、コンタクトチップ２１を覆うように取り付けられる。
【００３１】
上記構成の溶接トーチ１は、そのトーチ用パイプ３の末端を溶接ロボットのロボットアームなどに取り付けて使用される。溶接トーチ１による溶接作業が長時間、或いは予め決められた所定時間行われ、トーチ本体２のチップボディ２０、コンタクトチップ２１などにスパッタが付着し、或いはシールドガスの噴出孔３２に異物が付着してシールドガスの噴出不良が生じたたような場合、トーチ本体２を交換する。なお、トーチ本体２が溶接トーチ１に固定された状態では、図１０（ａ）に示すように、ロック部材９の小径孔９ｃがロック溝２８に押し込められ、チップボディ２０の末端はコネクタ部材５にロックされている。
【００３２】
交換作業に入ると、溶接トーチ１は図示しない交換装置に挿入され、交換装置の押圧部材（エアーシリンダ等）によりロック部材９の先端部を図１０（ｂ）のように開放側に押して摺動させる。トーチ本体２の交換を作業者が手作業で行なう場合、ロック部材９の先端部を同方向に押して摺動させることとなる。
【００３３】
このとき、図１０（ｂ）の如く、ロック部材９のロック開口部９ａの大径孔９ｂがチップボディ２０のロック溝２８側に摺動し、ロック部材９によるロックが解除される。これにより、チップボディ２０のコーン嵌合部２９が、コネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａから分離され、トーチ本体２が溶接トーチ１の元部から外れる。このとき、交換装置などに設けられた図示しない把持アームに、トーチ本体２の把持用小径部２６を把持させ、その状態で溶接トーチ１の元部を交換装置から引き出させば、溶接トーチ１の元部からトーチ本体２を確実に離脱することができる。
【００３４】
その後、溶接トーチ１の元部を動かして、コネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａを、交換する新たなトーチ本体２のチップボディ２０の末端のコーン嵌合部２９に嵌め込む。このとき、トーチ本体２のチップボディ２０の軸線とコネクタ部材５の軸線が多少ずれていても、円錐台形状のコーン嵌合部２９をコーン嵌合穴５ａに嵌入するため、ラフな操作でも両方の部材の軸線位置が修正され、容易にチップボディ２０とコネクタ部材５を嵌合連結することができる。
【００３５】
そして、この状態で、ロック部材９を図１０（ａ）のようにロック側に押して摺動させる。これにより、ロック部材９のロック開口部９ａの小径部９ｃがチップボディ２０のロック溝２８に嵌合し、チップボディ２０のコーン嵌合部２９がコネクタ部材５のコーン嵌合穴５ａ内に嵌合してロックされ、トーチ本体２が溶接トーチの元部に固定され、交換が完了する。
【００３６】
このように、ロック部材９を押して摺動させるだけの簡単な操作でトーチ本体２を着脱交換することができるので、例えば溶接ロボットのロボットアームに溶接トーチが取り付けられて使用される場合であっても、その溶接ロボットの動作または交換機構の動作により、ロック部材９を押してトーチ本体２を外し、清浄なトーチ本体２と交換することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      溶接トーチ
２      トーチ本体
３      トーチ用パイプ
４      インナーパイプ
５      コネクタ部材
５ａ    コーン嵌合穴
５ｂ    軸孔
５ｃ    大径部
５ｄ    中径部
５ｅ    小径部
６      締付部材
６ａ    円筒空間
６ｂ    スリット
７      コネクタケース
７ａ    大径部
７ｂ    スリット孔
９      ロック部材
９ａ    ロック開口部
９ｂ    大径孔
９ｃ    小径孔
９ｄ    ガイド孔
１１    締付ボルト
１３    ガイドピン
２０    チップボディ
２０ａ  大径部
２０ｂ  小径部
２１    コンタクトチップ
２２    先端ノズル
２３    インシュレータ
２４    チップ取付孔
２５    ねじ部
２６    把持用小径部
２７    フランジ部
２８    ロック溝
２９    コーン嵌合部
３２    噴出孔
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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