(57)【要約】【課題】ワイヤ挿通孔内への削り滓や油などのゴミの集積を防止して、その溶接作業を安定的に行うことができ、メンテナンス性とコスト性にも優れた溶接トーチ及びそれに用いられるセラミックガイドを提供すること。【解決手段】溶接トーチ１０は、供給される溶接ワイヤＷのワイヤ挿通孔１２がその円筒部に設けられた導電性部材からなる溶接給電用コンタクトチップ１１と、溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔２２ａを有するセラミックガイド２２と、溶接給電用コンタクトチップ及びセラミックガイドを被覆するチップカバー１３と、を備え、セラミックガイドのセラミックガイド孔は、その軸線２２ｊに対して直角の面で切断したときの断面形状が、溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される溶接ワイヤのワイヤ挿通孔がその円筒部に設けられた導電性部材からなる溶接給電用コンタクトチップと、
該溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔を有するセラミックガイドと、
該溶接給電用コンタクトチップ及び該セラミックガイドを被覆するチップカバーと、
を備え、
該セラミックガイドのセラミックガイド孔は、
その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されていることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】
前記溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端との間に、
スペースを備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
前記スペースは、溶接給電用コンタクトチップの前端又はセラミックガイドの後端に突起を設け、
溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端とが直接接しないようにして形成されることを特徴とする請求項２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
前記溶接ワイヤに外接してそのワイヤ周囲に空隙を形成する非円形状セラミックガイド孔を有したセラミックガイドが、
前記チップカバーの先端側内壁面に設けられたガイド装着部に、チップカバーの後端側から挿入配置されるようにして配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接トーチ。
【請求項５】
溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔を有するセラミックガイドであって、
該セラミックガイドのセラミックガイド孔は、その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されていることを特徴とするセラミックガイド。
【請求項６】
前記セラミックガイドの後端に突起を設け、
溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端とが直接接しないようにして形成されることを特徴とする請求項５に記載のセラミックガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接などのアーク溶接法における自動溶接や半自動溶接などに用いられる溶接トーチ、及びその溶接トーチに適用されて、溶接ワイヤ挿通のガイドをするセラミックガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車部品等の溶接作業において、ロボット操作される溶接トーチが用いられている。このような溶接トーチに用いられる溶接給電用コンタクトチップは、ワイヤ状の消耗電極を溶接箇所に導くためのガイドとしての機能の他に、消耗電極である溶接ワイヤに通電を行うための接点としての機能を有している。
すなわち、溶接給電用コンタクトチップは、その本体の軸芯部に軸方向に沿って溶接用の溶接ワイヤが挿通されるワイヤ挿通孔を直線状に貫通して形成されるとともに、その入口端側にラッパ状の導入部を拡開して形成されている。
そして、ワイヤ挿通孔の内径はこれに挿通される溶接ワイヤの外径より若干大きく形成され、ワイヤ挿通孔に溶接ワイヤを送給しつつ、溶接給電用コンタクトチップ本体と溶接ワイヤとの接触部から溶接用の電力が給電されるようになっている。
【０００３】
溶接ワイヤはワイヤ挿通孔の内壁面に接触して給電されるが、このとき溶接ワイヤ送出し時の摺動によりワイヤ挿通孔の内壁面が溶接給電用コンタクトチップが銅合金製であるため摩耗拡大し、溶接給電用コンタクトチップから溶接ワイヤへの給電点が時々刻々変位し、溶接給電用コンタクトチップの接触部と被溶接部材との間の距離が変動するので、アーク部の電圧が変動し電流がばらつき溶接ビードが不安定になる。すなわち、溶接ビードが細くなったり、溶接部の強度が低下したりする要因となる。
さらに、溶接給電用コンタクトチップ前端におけるワイヤ挿通孔の摩耗拡大により、溶接ワイヤ先端の位置決めが不十分となって溶接点を外れ、溶接不良を引き起こすおそれがある。
また、ワイヤ挿通孔が摩耗拡大すると、給電接触位置が遠くなりアーク電圧を下げて、スパッタ発生量が多くなる。さらに摩耗が進行すると、アーク電圧および溶接電流を一定に維持しきれなくなり、被溶接部材に良好な溶接ビードを形成することができなくなる。さらにまた、溶接ワイヤとの摺動による摩耗が著しくなると、溶接給電用コンタクトチップの寿命も著しく短くなってしまうこととなる。
このような溶接給電用コンタクトチップにおける摩耗や給電の不安定さを防ぐための技術などに関連して、例えば以下の特許文献１、２，３のようなものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、棒材を鍛圧加工により成形し、長手方向に断面半円状の溝部を形成した一対の半割チップ部材を、前記溝部同士が対向して真円のワイヤ挿通孔を形成するように接合したことを特徴とするアーク溶接用電極チップが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、溶接ワイヤを送り出し可能とされた溶接用コンタクトチップが溶接給電用コンタクトチップ本体の先端部外面に耐熱性樹脂のコーティングを施されていることを特徴とする溶接用コンタクトチップが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、溶接トーチに配置される溶接ワイヤが本体ワイヤ貫通孔の後端側で板バネにより内壁側に押圧されて本体ワイヤ貫通孔の先端部との境界で内壁に接触するようにした溶接用コンタクトチップが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０６１０５号公報
【特許文献２】特開平６−２８５６４５号公報
【特許文献３】特開２００３−３３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の溶接トーチに係る技術では、供給される溶接ワイヤがワイヤ挿通孔を走行する際に、溶接ワイヤに付着した油や、ちり、ワイヤの磨耗滓などが溶接給電用コンタクトチップの基部などに集積して、溶接ワイヤの走行不良や溶接不良の要因となり易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、ワイヤ挿通孔内への削り滓や油などのゴミの集積を防止して、その溶接作業を安定的に行うことができ、メンテナンス性とコスト性にも優れた溶接トーチ及びそれに用いられるセラミックガイド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】
（１）本発明の溶接トーチは、供給される溶接ワイヤのワイヤ挿通孔がその円筒部に設けられた導電性部材からなる溶接給電用コンタクトチップと、
該溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔を有するセラミックガイドと、
該溶接給電用コンタクトチップ及び該セラミックガイドを被覆するチップカバーと、
を備え、
該セラミックガイドのセラミックガイド孔は、
その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されていることを特徴とする。
（２）本発明の溶接トーチは、前記（１）において、前記溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端との間に、スペースを備えていることを特徴とする。
（３）本発明の溶接トーチは、前記（２）において、前記スペースは、溶接給電用コンタクトチップの前端又はセラミックガイドの後端に突起を設け、
溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端とが直接接しないようにして形成されることを特徴とする。
（４）本発明の溶接トーチは、前記（１）又は（２）において、前記溶接ワイヤに外接してそのワイヤ周囲に空隙を形成する非円形状セラミックガイド孔を有したセラミックガイドが、
前記チップカバーの先端側内壁面に設けられたガイド装着部に、チップカバーの後端側から挿入配置されるようにして配置されることを特徴とする。
（５）本発明のセラミックガイドは、溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔を有するセラミックガイドであって、
該セラミックガイドのセラミックガイド孔は、その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されていることを特徴とする。
（５）本発明のセラミックガイドは、前記（５）において、前記セラミックガイドの後端に突起を設け、溶接給電用コンタクトチップの前端とセラミックガイドの後端とが直接接しないようにして形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
セラミックガイドのセラミックガイド孔を、その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、溶接ワイヤを挿通可能な非円形、例えば三角形、菱形、楕円形などにすると、セラミックガイド孔内に溶接ワイヤを挿通しても、挿通された溶接ワイヤの周面とセラミックガイド孔の内面との間に大きな空隙が形成されるので、異物の噛み込みも減少できる。
また、スペースに蓄積した異物の排出もできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る溶接トーチの断面図である。
【図２】実施例に係る溶接トーチの組立部品の断面図である。
【図３】実施例に係る溶接トーチにおけるセラミックガイドの配置を説明する拡大説明図である。
【図４】他の実施例に係る溶接トーチにおけるセラミックガイドの配置を説明する拡大説明図である。
【図５】実施例に係るセラミックガイドの平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面視図（ｂ）である。
【図６】他の実施例に係るセラミックガイドの平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面視図（ｂ）である。
【図７】他の実施例に係るセラミックガイドの平面図である。
【００１３】
本実施形態の溶接トーチは、供給される溶接ワイヤのワイヤ挿通孔がその円筒部に設けられた導電性部材からなる溶接給電用コンタクトチップと、
該溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置され溶接ワイヤを挿通させるセラミックガイド孔を有するセラミックガイドと、
該溶接給電用コンタクトチップ及び該セラミックガイドを被覆するチップカバーと、
を備え、
該セラミックガイドのセラミックガイド孔は、
その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されて構成されている。
【００１４】
なお、本実施形態の溶接トーチは、溶接ワイヤの保持ガイド部分でもあり、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接などのアーク溶接法における自動溶接などに適用され、供給される溶接ワイヤに溶接給電用コンタクトチップを介して電力を供給し、その溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置されるセラミックガイドによって、溶接時のスパッタの付着を防止する機能を備えている。
【００１５】
略円筒状の溶接給電用コンタクトチップは、溶接ワイヤを挿通するためのワイヤ挿通孔がその円筒部に設けられた導電性部材で構成される。
また、溶接給電用コンタクトチップは、一対の半割チップ部材で構成され、それぞれの内面（合わせ面）にワイヤ挿通孔となる挿通溝が形成された導電性部材とし、この挿通溝間を走行する溶接ワイヤに給電点を介して接触することによって溶接用の電力を供給することもできる。
半割チップ部材はワイヤ挿通孔の軸芯１１ａ方向に垂直な断面が半円形状であって、半円の中心位置に断面が半円形状の挿通溝が形成されている。
半割チップ部材は、銅製や銅合金製の丸棒（丸線）などを素材として、例えばロール加工を用いて、その断面が円形状である丸棒の半円部分を平面に変形するとともに、その変形された平面（他方の半円面ではない面をいう）の長手方向中心にワイヤ挿通溝を形成する。
【００１６】
さらに本実施形態の溶接トーチは、チップカバーの先端側内壁面に設けたガイド装着部にセラミックガイドが挿入配置されており、セラミックガイドのセラミックガイド孔は、断面視円形状の溶接ワイヤに外接して、溶接ワイヤ周囲に空隙を形成するように、その軸線に対して直角の面で切断したときの断面形状が、前記溶接ワイヤを挿通可能な非円形状に形成されて構成されている。
非円形とは、例えば、三角形状や四角形状などの多角形状、十字形状、星形状等の形状をいう。
このようなセラミックガイド孔が、断面視円形状の溶接ワイヤに外接して、溶接ワイヤ周囲に空隙を形成していることによって、溶接ワイヤに付着した油やゴミ、ワイヤ研削滓などをワイヤ挿通孔内に残留させることなく空隙から外部に排出させることができる。
【００１７】
セラミックガイドは、その中心にワイヤ挿通孔が設けられた略円錐台状のセラミック部材であり、チップカバーの先端側に内挿されて溶接給電用コンタクトチップの前端側に配置される。
セラミックガイドの材質としては、例えば、アルミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、窒化珪素、サイアロンなどの耐磨耗性に優れたセラミックス素材を適用できる。溶接給電用コンタクトチップの前端部を被着するこれらのセラミックが硬質であることから偏摩耗することが少なく、溶接ワイヤを安定的に繰り出すことができ、セラミック表面にはスパッタが付着しにくく、また付着したとしてもエアーや刷毛などで容易に除去することができる。しかも、これらのセラミックは絶縁体であるため、セラミックガイドに付着したスパッタが溶接トーチに到達したとしてもショートすることがなく、溶接作業やメンテナンス作業を安全に行うことができる。
【００１８】
セラミックガイドのワイヤ挿通孔は、円形断面の溶接ワイヤに外接する非円形状の断面を有している。このため、その溶接ワイヤの周囲にワイヤの摩耗滓や油などの排出するための排出用空隙が形成されるようになっている。
【００１９】
本実施形態の溶接トーチは、前記セラミックガイドの後端と前記溶接給電用コンタクトチップの前端との間に前記空隙に連通するスペースが形成されている。
このスペースによって、ワイヤ挿通孔から押し出された摩耗滓などを蓄積しておくことができ、排出用空隙が目詰まりして溶接ワイヤの供給に支障をきたすことがないので、メンテナンス性に優れた溶接トーチを提供できる。
【実施例】
【００２０】
図１は本発明の実施例に係る溶接トーチの断面図である。図２は実施例に係る溶接トーチの組立部品を示す断面図である。
実施例の溶接トーチ１０は、図１、図２に示すように、導電性金属の溶接給電用コンタクトチップ１１と、溶接給電用コンタクトチップ１１の前端側に配置され溶接ワイヤＷを挿通させるセラミックガイド孔２２ａを有するセラミックガイド２２と、溶接給電用コンタクトチップ１１及びセラミックガイド２２を被覆するチップカバー１３と、チップカバー１３の基端側をチップ押さえ具１４を介して支持するチップ受け台１６と、チップ受け台１６を軸支するための絶縁ブッシュ１９と、を備えている。
そして、溶接給電用コンタクトチップ１１の軸芯には、その基端側から供給される溶接ワイヤを挿入保持するためのワイヤ挿通孔１２が貫通して設けられている。
【００２１】
絶縁ブッシュ１９は、耐熱性及び絶縁性の高い合成樹脂モールドなどからなり、チップカバー１３に円筒状に覆設されるトーチノズル１７がその前方側に取り付けられている。チップ受け台１６とトーチアダプタ１８には、それぞれステンレス鋼、ばね鋼またはセラミック製のチップ押しスプリング（弾性部材）１５とワイヤガイド３８が内蔵されている。
なお、チップ押しスプリング１５とチップアダプター１８との間には、布入りベークライトなどからなる絶縁ワッシャ３９が配置されており、チップ押しスプリング１５に電流が流れないようにしている。
【００２２】
また、図１、図２に示すように、チップカバー１３は、絶縁ブッシュ１９を介してトーチノズル１７により固定されている。なお、チップカバー１３の外壁部とトーチノズル１７の内壁部間に、シールドガスを供給して、アーク溶接を行うことができるようにしている。
【００２３】
溶接給電用コンタクトチップ１１の一例としては、そのワイヤ挿通孔１２の軸芯方向に沿って半割状に形成された一対の半割チップ部材を用いることができ、それぞれの平面状の合わせ面どうしを対面させて組み合せることで構成され、これらの合わせ面の長手方向には、組み合せたときにワイヤ挿通孔１２を形成するための挿通溝が設けられている。
溶接給電用コンタクトチップ１１のワイヤ挿通孔１２は断面円形状であり、その直径は略溶接ワイヤＷの太さに合わせた口径を有している。
【００２４】
溶接給電用コンタクトチップ１１の素材としては、導電性を有する金属や合金、例えば、クロム銅、黄銅、純銅、ジルコニウム銅、しんちゅう、アルミニウム青銅、リン青銅の他に、導電性セラミックなどの導電性部材を用いることができる。
【００２５】
次に、溶接トーチのチップカバーに装着するセラミックガイドについて説明する。
図３は、溶接トーチのチップカバーに装着された実施例のセラミックガイドの拡大説明図である。図示するように、溶接トーチ１０において、略円錐台状に形成されたセラミックガイド２２が、内面が先細テーパ状に形成されたチップカバー１３の先端側内壁面のガイド装着部１３ｃに嵌合するようにして装着され、その後端側（図示で下側）に設けられた突起２２ｃが溶接給電用コンタクトチップ１１の前端側（図示で上側）と当接するように配置されている。
セラミックガイド２２には、その軸芯に、溶接ワイヤＷを通すための非円形状断面を有するセラミックガイド孔２２ａが穿設されている。
なお、セラミックガイド孔２２ａの非円形状断面は、その軸線（セラミックガイド孔の軸線：図示で上下方向）に対して直角の面で切断したときの断面形状をいう。
【００２６】
また、セラミックガイド２２の後端側には、複数の突起２２ｃが下方に突出して設けられており、セラミックガイド２２と溶接給電用コンタクトチップ１１との間にスペース２２ｂを形成している。
そして、溶接給電用コンタクトチップ１１のワイヤ挿通孔１２及びセラミックガイド２２のセラミックガイド孔２２ａは、その基端側（溶接給電用コンタクトチップ１１の前端側と当接する後端側）でスペース２２ｂに連通するようになっている。
【００２７】
図４は、溶接トーチのチップカバーに装着された他の実施例のセラミックガイドの拡大説明図である。図４に示すセラミックガイド２２は、その外周が円錐台状ではなく外径が異なる段差のある円筒である点で、図３に示すものと差異があり、セラミックガイド２２は、チップカバー１３の先端側が縮径したガイド装着部１３ｃに係止するようにして装着されている。その他の点は、図３に示すものと略同様である。
【００２８】
図５は、実施例のセラミックガイドの平面図（ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。図５のセラミックガイドは、セラミックガイド孔２２ａの非円形状断面の一例として、その断面が四角形状（セラミックガイド孔の軸線２２ｊに対して直角の面で切断したときの断面形状）のものを示したものである。
四角形状断面に形成されたセラミックガイド孔２２ａに円形断面の溶接ワイヤＷが挿通されると、そのセラミックガイド孔２２ａの四角形コーナ部に、形状の違いで空隙２２ｄが形成されることになる。
このため、溶接給電用コンタクトチップ１１のワイヤ挿通孔１２と溶接ワイヤＷとの摩擦により発生したワイヤ滓や油、ゴミなどを、この空隙２２ｄを介して外部に効果的に排出させることができる。
また、セラミックガイド孔２２ａから排出されないワイヤ滓や油、ゴミ等は、スペース２２ｂに一定程度蓄積させることで、空隙２２ｄの目詰まりを無くしている。なお、この空隙２２ｄに蓄積されたワイヤ滓や油、ゴミなどは、溶接作業の終了時に排出させることができる。
【００２９】
図６は、セラミックガイドの他の実施例を示す平面図（ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。図６のセラミックガイドは、セラミックガイド孔２２ａの入り口（（ｂ）の右側）を円錐状に拡径して溶接ワイヤの挿通やワイヤ滓や油、ゴミ等の排出の向上を図ったものである。その他の点は、図５のセラミックガイドと同一である。
【００３０】
図７は、セラミックガイドの他の実施例を示す断面図である。（ａ）はセラミックガイド孔２２ａ’の断面を十字形状に形成したものであり、（ｂ）はセラミックガイド孔２２ａ”の断面を三角形状に形成したものである。
正三角形のセラミックガイド孔２２ａとすれば、溶接ワイヤのがたを少なくしながら、より大きい異物をセラミックガイド孔を通して排出することができるので、ワイヤ詰まりや送給むらを生じさせることがない。
このように、円形断面をなす溶接ワイヤＷの周囲にワイヤ滓や油などを排出するための空隙２２ｄを使用環境条件に合わせて形成して、ワイヤ滓などの排出を促すことによって、溶接アークの安定性やメンテナンス性に優れた溶接トーチ１０が提供できるようにしている。
なお、セラミックガイド２２の素材としては、例えば、アルミナやジルコニア、シリコンナイトライドなどのセラミックス材料が挙げられる。
【００３１】
セラミックガイド孔の形状は、非円形であれば溶接ワイヤＷの周囲に空隙を確保することができるので、四角形、三角形等の多角形、十字形、菱形、楕円形など、その他の形状が考えられる。
いずれも、供給される溶接ワイヤがワイヤ挿通孔を走行する際に溶接給電用コンタクトチップと溶接ワイヤとの間で発生したワイヤの磨耗滓、油、ちりなどを排出することができ、溶接ワイヤの走行不良や溶接不良の要因を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のセラミックガイド及びそれを用いた溶接トーチは、アルミニウム、銅および銅合金、耐熱鋼、チタニウム合金などの金属を溶接するアーク溶接法などに広く適用することができる。
例えば、ロボットアームを備えたアーク溶接装置に装着され、精密操作を要求される自動溶接に適用される他、溶接箇所を観察しながら溶接トーチを操作して被溶接物を溶接する半自動溶接にも好適に用いることができる。
また、溶接給電用コンタクトチップが摩耗したり、摩耗滓がワイヤ挿通孔に付着したりしてもセラミックガイドの空隙から容易に排出でき、溶接作業の操作性に優れており、
産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００３３】
１０    溶接トーチ
１１    溶接給電用コンタクトチップ
１１ａ  ワイヤ挿通孔の軸芯
１２    ワイヤ挿通孔
１３    チップカバー
１３ｃ  ガイド装着部
１４    チップ押さえ具
１５    チップ押しスプリング（弾性部材）
１６    チップ受け台
１７    トーチノズル
１８    トーチアダプタ
１９    絶縁ブッシュ
２２、２２’、２２”  セラミックガイド
２２ａ、２２ａ’、２２ａ”  セラミックガイド孔
２２ｂ  スペース
２２ｃ  突起
２２ｄ  空隙
２２ｊ  セラミックガイド孔の軸線
３８    ワイヤガイド
３９    絶縁ワッシャ
Ｗ    溶接ワイヤ
【図３】
2011224585.tif 000003
【図４】
2011224585.tif 000004
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
2011224585.tif 000009