(57)【要約】【課題】狭開先であっても電極の方向を調整できる溶接トーチを提供すること。【解決手段】  本発明の実施形態によれば、シールドガスをその流れ方向下流側に設けられた開口部から前記シールドガスを放出する筒状のノズルと、前記開口部から少なくとも先端が突出した電極と、前記開口部よりも流れ方向上流側の前記ノズル内部に収容されると共に前記電極に接続され、前記先端の向きを調整する調整機構と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドガスをその流れ方向下流側に設けられた開口部から放出する筒状のノズルと、
前記開口部から少なくとも先端が突出した電極と、
前記開口部よりも流れ方向上流側の前記ノズル内部に収容されると共に前記電極に接続され、前記先端の向きを調整する調整機構と、
を備える溶接トーチ。
【請求項２】
前記調整機構は、前記シールドガスの流れ方向上流側から前記先端が突出した方向にシールドガスを導くガス流路を有する請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
前記調整機構は、軸周りに回動可能な回動軸である請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
開先の幅が広い被溶接部をＴＩＧ溶接で溶接する場合には、開先で溶接トーチごと傾けるか、電極とノズルとを含む部分を回動させることで、被溶接部の狙った位置を調整できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５３−４１３２２号公報
【特許文献２】特開昭５５−６１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、開先の幅が狭く、かつ開先に所定以上の深さがある狭開先の場合、開先内でノズルと電極とを含む部分を回動させると、開先とノズルとが衝突してしまうため、電極の方向を調整することが難しく、被溶接部の狙った位置を溶接できない場合があった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、狭開先であっても電極の方向を調整できる溶接トーチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、実施形態の溶接トーチは、シールドガスをその流れ方向下流側に設けられた開口部から前記シールドガスを放出する筒状のノズルと、前記開口部から少なくとも先端が突出した電極と、前記開口部よりも流れ方向上流側の前記ノズル内部に収容されると共に前記電極に接続され、前記先端の向きを調整する調整機構と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、狭開先であっても電極の方向を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る溶接トーチの外観図である。
【図２】実施形態に係る溶接トーチの内部を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る溶接トーチの電極近傍の拡大図であり、（ａ）は、電極がｚ方向に向いている場合を、（ｂ）は、電極がｚ方向から傾いた方向を向いている場合をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、実施形態に係る溶接トーチについて図１および図２を用いて説明する。図１は、実施形態に係る溶接トーチの外観図であり、図２は、実施形態に係る溶接トーチの内部を示す断面図である。以降の説明では、後述するノズル２ａを流れるシールドガスの流れ方向をｚ方向、ｚ方向に垂直であり、かつ後述する回動軸６の軸方向をｘ方向、ｘ方向およびｚ方向と直交する方向をｙ方向とする。
【００１０】
図１および図２に示すように、溶接トーチ１は、トーチボディ２と、ガス供給口３と、整流板４と、電極５と、回動軸６から構成され、狭開先での溶接に用いられる溶接トーチである。ここでいう狭開先とは、例えば被溶接部の開先幅が２５ｍｍ以下かつ開先の深さが４０ｍｍ以上の狭く深い開先のことを示す。
【００１１】
トーチボディ２は、ノズル２ａと、絶縁板２ｂとを有する。ノズル２ａは導電性を有する筒状の部材であり、シールドガスの流れ方向下流側の端に開口部２ｃを有する。絶縁板２ｂは、絶縁性を有する板状の部材であり、二枚の絶縁板２ｂでノズル２ａの前後（ｙ方向）からノズル２ａを挟むように設けられる。この絶縁板２ｂを設けることにより、溶接トーチ１は、狭開先での溶接時に被溶接部とトーチボディ２が接触した場合であっても被溶接部への通電を防ぐことができる。ここでいう筒状の部材とは、後述する電極５の周方向を囲うように設けられた部材であり、例えば円筒や直方体形状の筒をいう。
【００１２】
ガス供給口３はノズル２ａのうち、シールドガスの流れ方向上流側の端から挿入されたシールドガスの供給口であり、外部からシールドガスを供給する。
【００１３】
整流板４は、トーチボディ２の内部に設けられ、外部から供給されたシールドガスの流れ方向を整える。
【００１４】
電極５は、例えばタングステンやタングステン合金からなる棒状の電極である。電極５は、後述する回動軸６に接続され、少なくともその一端（電極５の先端）が開口部２ｃから突出する。なお、電極５の他端は整流板４よりも下流側に位置することが好ましい。これは、電極５の他端が整流板４よりも上流側に位置する場合、電極５が整流板４を貫通してしまい、整流板４と電極５との隙間からシールドガスが漏れてしまうからである。
【００１５】
回動軸６は、電極５に接続されると共に、導電性を有する部材である。回動軸６は、整流板４よりもシールドガスの流れ方向下流側において、ノズル２ａの側面（ｙｚ面）からネジ７によりネジ止めされる。回動軸６は、ネジ７を回すことで軸周りに回動し、回動軸６に伴って電極５も回動軸６の軸周りに回動する。また、回動軸６には、流れ方向の上流側から下流側へシールドガスを導入すると共に、その流れ方向が開口部２ｃから電極５が突出する方向（電極５の向き）に延びたガス流路６ａが設けられる。
【００１６】
なお、回動軸６の回動可能な範囲は、適切に狭開先への溶接が可能な程度、例えば電極５の一端が開口部２ｃの開口面積の範囲であればよい。ここでいう開口面積とは、開口部２ｃにおける、シールドガスの流れ方向に垂直な断面（ｘｙ面）での断面積をいう。
【００１７】
次に、実施形態に係る溶接トーチを用いた溶接方法について、図３を用いて説明する。図３は、実施形態に係る溶接トーチの電極近傍の拡大図であり、（ａ）は、電極がｚ方向に向いている場合を、（ｂ）は、電極がｚ方向から傾いた方向を向いている場合をそれぞれ示す。図３に記載された溶接トーチ１は、図２のＡ−Ａ方向から見た断面図のうち、電極５の近傍を拡大した図である。
【００１８】
まず、ネジ７を回して回動軸６を回動させ、電極５が被溶接部の狙った位置を向くように、電極５の向きを定める。そして、外部からガス供給口３へシールドガスを供給すると、このシールドガスが整流板４を通過し、ガス流路６ａを経て開口部２ｃから噴出される。この状態で電極５を通電させ、電極５と被溶接部との間に放電アーク電圧が印加されると、シールドガスによって被溶接部およびその周囲が大気から遮蔽された状態で、電極５から放電アークが発生する。
【００１９】
ここで、実施形態に係る溶接トーチ１と、比較例に係る溶接トーチ（以降の説明では、単に比較例という）とをそれぞれ用いて、被溶接部の狭開先に溶接を行った。比較例は、回動軸６の代わりに、回動せず、かつガス流路もない軸を備える。その他の構成については、溶接トーチ１と同様である。いずれの溶接トーチを用いた溶接においても、狭開先の形状は、開先の深さが１００（ｍｍ）、開先幅が８（ｍｍ）であった。また、溶接線の方向（ｘ方向に）１（ｍ）溶接を行った後に、この溶接線の方向（ｘ方向）に溶接できていない領域がどの程度存在するか（以降の説明では、これを融合不良という）を評価した。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００２０】
表１に示すように、比較例に対して、溶接トーチ１は、融合不良が無くなっている。これは、溶接トーチ１が、狭開先でもトーチボディを動かさずに電極の向きを調整でき、被溶接部の狙った位置を溶接しやすいからである。したがって、溶接トーチ１は、被溶接部の狭開先への溶接であっても、大気を混入させずに高品質なアーク溶接が実現できる。
【００２１】
また、溶接トーチ１のように、回動軸６の回動により電極５の向きに沿ってガス流路６ａの流れ方向も調整できる場合、放電アークとシールドガスの主流方向とを揃えたままアーク溶接を行うため、溶接時のアークが安定し、その溶接品質を確保することができる。さらに、溶接した箇所の酸化をさらに防ぐこともできる。
【００２２】
上述した実施形態によれば、回動軸６を回動させることによって、ノズル２ａの向きを調整せず、狭開先であっても電極５の向きを調整できる。したがって、トーチボディ２を動かさずに垂直方向以外の被溶接部も溶接可能であるため、被溶接部と溶接トーチ１とが衝突する可能性を抑えることができる。さらに、トーチボディ２を動かさずに回動軸６を介して電極５とガス流路６ａとを共に調整できるため、狭開先であっても大気を混入させずに放電アークとシールドガスの主流方向とを揃えたまま高品質なアーク溶接が実現できる。
【００２３】
なお、本実施形態では、回動軸６を回動させて電極５の向きとガス流路５ａの流れ方向とを共に調整する場合を例示したが、電極の向きを調整する機構（調整機構）は、電極の一方の端を固定し、かつ電極の向きを調整できればよく、その調整方法や構造については、回動軸６に限定されない。例えば、回動軸６の代わりにガス流路を有する球状の回動部を採用し、ノズルの内部にこの回動部を回動可能に嵌合させる溝部を設けてもよい。その場合、この回動部と電極とが一体に構成されてもよい。また、回動軸６を鉛直面で分割した部材を用いて、この部材をノズル２ａの互いに対向する側面からそれぞれネジ止めし、電極を挟みこんで固定してもよい。ただし、この調整機構にはガス流路が設けられ、電極の向きとガス流路の流れ方向とを共に調整できることが好ましい。さらに、電極の向きの調整方法として、例えば外部にある制御装置から調整機構に対して指令を送信し、この指令に基づいて調整機構が電極の向きを調整してもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、回動軸６のガス流路６ａが、電極５の左右に一つずつ設けられた場合を例示したが、ガス流路の構成はこれに限定されず、例えばガス流路が流れ方向の途中で分岐してもよいし、電極５の左右に複数のガス流路が設けられていてもよい。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１．溶接トーチ、２．トーチボディ、２ａ．ノズル、２ｂ．絶縁板、２ｃ．開口部、３．ガス供給口、４．整流板、５．電極、６．回動軸、６ａ．ガス流路、７．ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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