(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、先端部側の内面に先細りの傾斜面が形成されたチップボディと、
このチップボディの基端部から挿入されて、先端部が前記チップボディから突き出て、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成されて、側面に前記チップボディの前記傾斜面に対応したテーパ形状が形成された給電チップと、
前記チップボディの先端部に配置され、前記給電チップの先端部を覆い、基端部の周囲に突起部が形成され、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成された耐熱キャップと、
先端部に前記耐熱キャップの先端部が突き出る耐熱キャップ挿通孔が形成されて、内面に前記耐熱キャップの突起部が引っかかる段部が形成され、基端部から前記耐熱キャップが挿入されて、この耐熱キャップの先端部が前記耐熱キャップ挿通孔から突き出て、基端部が前記チップボディの先端部にねじ込まれて、前記耐熱キャップの基端部面が前記チップボディの先端部面に当接して固定される耐熱キャップホルダと、
前記トーチボディの内部に設けられて、前記トーチボディの長手軸芯方向に伸縮するスプリングとを備え、
前記チップボディの前記傾斜面が、前記チップボディの先端部の外周面に形成された雄ネジの基端部に対応する前記チップボディの内面の位置から形成され、
前記スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップボディの前記傾斜面に押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電す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。
【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、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である溶接ワイヤの突出し長さが変動する。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による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。また、溶接ワイヤと給電チップとの接触点が一定ではないために、給電チップ内でアーキングが発生することによって、給電チップが摩耗し易い。
【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り、図５は、従来技術の溶接トーチのチップホルダの断面拡大図である。図４及び図５において、溶接トーチ１のトーチボディ２のワイヤ送給方向（Ｘ１方向）である先端部に、第１のチップボディ１５及び第２のチップボディ１６から成るチップボディが取り付けられ、この第２のチップボディ１６の先端部にチップホルダ４が取り付けられている。このチップホルダの先端部４ａには耐熱部材５が設けられている。
【０００６】
これらのトーチボディ２、第１のチップボディ１５、第２のチップボディ１６、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、給電チップ８内でのみ溶接ワイヤに給電するために設けられている。
【０００７】
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が第１のチップボディ１５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（Ｘ１方向）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（Ｘ１方向）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。
【０００８】
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１６の先端部（Ｘ１方向）に挿入されて、加圧シャフト７の先端部（Ｘ１方向）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が形成されている。
【０００９】
また、給電チップ８の側面には、チップホルダ４の基端部（Ｘ２方向）に形成された傾斜面４ｃと当接するテーパ形状８ｃが形成されている。このために、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（Ｘ１方向）が縮径して、ワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを押圧することができる。
【００１０】
オリフィス１１が第１のチップボディ１５の下方（Ｘ１方向）に設けられて、ノズル１２がチップホルダ４、第２のチップボディ１６及びオリフィス１１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のチップボディ１５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。）。
【００１１】
以下、動作を説明する。トーチボディ２内のスプリング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、給電チップのテーパ形状８ｃがチップホルダの傾斜面４ｃと当接し、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のワイヤ挿通孔の先端部（Ｘ１方向）が縮径して、その内面が溶接ワイヤを押圧する。このとき、チップホルダ４の内面と給電チップ８の先端部との間に空間１８が形成されている。トーチボディ２に供給された電力が、第１のチップボディ１５及び第２のチップボディ１６を流れてチップホルダ４に流れ、給電チップ８へ電力が供給され、溶接ワイヤに給電される。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】特開２０１０−２１４４１２号公報
【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、セラミックから成る耐熱部材５の加工が困難でありコスト面を考慮して、耐熱部材５が加工し易い形状に加工され、チップホルダの先端部４ａに取り付け易い方法で設けられていた。そのために例えば、耐熱部材５がチップホルダの先端部４ａに形成された凹部内に挿入されやすい形状で加工が容易な形状として、小さく薄く加工されていた。この耐熱部材５がチップホルダの先端部４ａの凹部内に挿入されて、耐熱部材５の回りのチップホルダの先端部４ａを加圧して、耐熱部材５を固定していた。
【００１４】
そのために、アークが耐熱部材５に接触したり、溶接ワイヤが燃え上がってこの溶接ワイヤが耐熱部材５に溶着したりする場合、耐熱部材５が小さく薄いために、ヒートショックで耐熱部材５が割れるときがあった。また、スパッタがチップホルダ４の銅で形成された部分と耐熱部材５との圧着部分１７に付着すると簡単には取れなくなり堆積するが、その場合、チップホルダ４から耐熱部材５を取り外して掃除したり、交換したりすることができなかった。そのために、耐熱部材５が取り付けられたチップホルダ４全体を廃棄して交換していた。
【００１５】
本発明は、給電チップの先端部に設けられた耐熱部材の耐久性を向上させ、この耐熱部材の取り外しを容易に行うことができ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】
【００１６】
上述した課題を解決するために、請求項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、先端部側の内面に先細りの傾斜面が形成されたチップボディと、
このチップボディの基端部から挿入されて、先端部が前記チップボディから突き出て、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りが形成されて、側面に前記チップボディの前記傾斜面に対応したテーパ形状が形成された給電チップと、
前記チップボディの先端部に配置され、前記給電チップの先端部を覆い、基端部の周囲に突起部が形成され、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成された耐熱キャップと、
先端部に前記耐熱キャップの先端部が突き出る耐熱キャップ挿通孔が形成されて、内面に前記耐熱キャップの突起部が引っかかる段部が形成され、基端部から前記耐熱キャップが挿入されて、この耐熱キャップの先端部が前記耐熱キャップ挿通孔から突き出て、基端部が前記チップボディの先端部にねじ込まれて、前記耐熱キャップの基端部面が前記チップボディの先端部面に当接して固定される耐熱キャップホルダと、
前記トーチボディの内部に設けられて、前記トーチボディの長手軸芯方向に伸縮するスプリングとを備え、
前記チップボディの前記傾斜面が、前記チップボディの先端部の外周面に形成された雄ネジの基端部に対応する前記チップボディの内面の位置から形成され、
前記スプリングのばね力によって前記給電チップの前記テーパ形状が前記チップボディの前記傾斜面に押圧されて、前記給電チップの前記ワイヤ挿通孔が縮径して溶接ワイヤに給電す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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の溶接トーチは、給電チップの先端部に設けられた耐熱キャップのアーク熱に対する強度が増加され、耐久性を向上させることができる。また、耐熱キャップを簡単に取り出せるので、耐熱キャップを容易に掃除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の溶接トーチの断面図である。
【図２】本発明の溶接トーチの分解斜視図である。
【図３】本発明の溶接トーチの耐熱キャップ及び耐熱キャップホルダ付近の断面拡大図である。
【図４】従来技術の溶接トーチの断面図である。
【図５】従来技術の溶接トーチのチップホルダの断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、本発明の溶接トーチの断面図であり、図２は、本発明の溶接トーチの分解斜視図であり、図３は、本発明の溶接トーチの耐熱キャップ及び耐熱キャップホルダ付近の断面拡大図である。図１乃至図３において、溶接トーチ２１の第２のチップボディ２２、耐熱キャップ２３及び耐熱キャップホルダ２４以外の機能は、図４に示した従来技術の溶接トーチ１の機能と同符号を付して説明を省略する。第１のチップボディ１５の先端部（Ｘ１方向）に取り付けられた第２のチップボディの先端部２２ａ（Ｘ１方向）に近い内面に先細りの傾斜面２２ｃが形成されている。給電チップ８が第２のチップボディの基端部２２ｂ（Ｘ２方向）から挿入されて、給電チップの先端部８ａ（Ｘ１方向）が第２のチップボディの先端部２２ａから突き出ていて、給電チップの先端部８ａ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、給電チップ８の側面に第２のチップボディの傾斜面２２ｃに対応したテーパ形状８ｃが形成されている。
【００２０】
耐熱キャップ２３はセラミックから成り、耐熱キャップの基端部２３ｂ側（Ｘ２方向）の軸芯部に給電チップの先端部８ａが挿入されるチップ挿入孔２３ｄが形成されていて、耐熱キャップ２３が給電チップの先端部８ａを覆うようにチップボディの先端部２２ａに配置されている。耐熱キャップの基端部２３ｂの周囲に突起部２３ｃが形成されていて、耐熱キャップの先端部２３ａ（Ｘ１方向）には溶接ワイヤが挿通されるワイヤ挿通孔２３ｅが形成されている。
【００２１】
耐熱キャップホルダ２４は、例えば銅で形成され、この先端部２４ａ（Ｘ１方向）の軸芯部には、耐熱キャップ挿通孔２４ｄが形成されていて、耐熱キャップホルダの基端部２４ｂ（Ｘ２方向）から耐熱キャップ２３が挿入されたときに、この耐熱キャップ挿通孔２４ｄから耐熱キャップの先端部２３ａが突き出る。また、耐熱キャップホルダの先端部２４ａ側の内面には、耐熱キャップの突起部２３ｃが引っかかる段部２４ｃが形成されている。耐熱キャップホルダの基端部２４ｂには第２のチップボディの先端部２２ａが挿入されるチップボディ挿入孔２４ｅが形成されていて、このチップボディ挿入孔２４ｅの基端部（Ｘ２方向）の内周面には、第２のチップボディの先端部２２ａの外周面に形成された雄ネジに対応する雌ネジが形成されている。
【００２２】
以下、動作を説明する。給電チップ８が第２のチップボディの基端部２２ｂ（Ｘ２方向）から挿入されて、給電チップの先端部８ａ（Ｘ１方向）が第２のチップボディの先端部２２ａから突き出ていて、給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状８ｃが第２のチップボディの傾斜面２２ｃと当接している。耐熱キャップホルダの基端部２４ｂから耐熱キャップ２３が挿入されて、耐熱キャップの先端部２３ａが耐熱キャップホルダの耐熱キャップ挿通孔２４ｄから突き出る。耐熱キャップの基端部２３ｂの周囲に形成された突起部２３ｃが、耐熱キャップホルダの先端部２４ａ側の内面に形成された段部２４ｃに引っかかる。そして、耐熱キャップホルダの基端部２４ｂが第２のチップボディの先端部２２ａにねじ込まれて、耐熱キャップ２３が給電チップの先端部８ａを覆うように第２のチップボディの先端部２２ａに配置されて固定される。
【００２３】
溶接が開始されると、溶接トーチ２１に溶接ワイヤが送給されて、溶接ワイヤがトーチボディ２、加圧シャフト７及び給電チップ８を挿通して耐熱キャップ２３まで供給される。トーチボディ２内のスプリング６が加圧シャフト７を押圧して、この加圧シャフト７によって給電チップのテーパ形状８ｃがチップボディの傾斜面２２ｃに押圧される。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のワイヤ挿通孔の先端部（Ｘ１方向）が縮径して、その内面が、溶接ワイヤを押圧する。給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状８ｃが第２のチップボディの傾斜面２２ｃと当接して引っ掛かり、耐熱キャップの先端部２３ａの内面と給電チップの先端部８ａとの間に空間２５が形成されている。
【００２４】
また、トーチボディ２に供給された電力が、第１のチップボディ１５から第２のチップボディ１６を流れて、第２のチップボディの傾斜面２２ｃから給電チップのテーパ形状８ｃへ電力が供給され、溶接ワイヤに給電される。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。
【００２５】
この結果、給電チップの先端部８ａに設けられた耐熱キャップ２３を、従来技術の溶接トーチの耐熱部材５よりも厚く大きく形成することができるので、アーク熱に対する強度が増加される。従って、アークが耐熱キャップ２３に接触したり、溶接ワイヤが燃え上がってこの溶接ワイヤが耐熱キャップ２３の表面に溶着したりしても、ヒートショックで耐熱キャップ２３が割れることを低減することができる。また、溶接中にスパッタやアーク熱に直接さらされる部分のほとんどが耐熱キャップ２３であり、この耐熱キャップ２３が耐熱性に優れてスパッタが付着しても剥離しやすいセラミックから成るために、従来技術の溶接トーチ１のチップホルダ４よりも耐久性を向上させることができる。
【００２６】
また、スパッタが耐熱キャップ２３と耐熱キャップホルダ２４の境目に付着したときは、耐熱キャップホルダ２４を第２のチップボディの先端部２２ａから取り外して、耐熱キャップ２３のみを簡単に取り出せるので、耐熱キャップ２３を容易に掃除することができる。また、従来技術の溶接トーチ１のチップホルダ４は、耐熱部材５のワイヤ挿通孔が摩耗したりスパッタが耐熱部材５とチップホルダ４との圧着部分に付着して堆積したりしたときに、耐熱部材５が設けられたチップホルダ４全体を廃棄していた。しかし本発明の溶接トーチ２１は、耐熱キャップのワイヤ挿通孔２３ｅが摩耗したとき、耐熱キャップ２３を取り外して、耐熱キャップ２３のみを廃棄して交換することができるので、資源の浪費を低減し、さらに廃棄部品の分別を容易にすることができる。
【００２７】
さらに、熱伝導率が低いセラミックから成る耐熱キャップ２３が給電チップ８のアーク側のほとんどを覆っているために、給電チップ８へのアーク熱の影響が低減されるので、給電チップ８が軟化することを防ぎ、給電チップ８の溶接ワイヤによる摩耗を低減することができる。さらに給電チップ８が高温に成ることを防ぐことができるので、給電チップ８が酸化することを防ぐことができ、耐久性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１            溶接トーチ
２            トーチボディ
４            チップホルダ
４ａ            チップホルダの先端部
４ｃ            チップホルダの傾斜面
５            耐熱部材
６            スプリング
７            加圧シャフト
８            給電チップ
８ａ            給電チップの先端部
８ｃ            給電チップのテーパ形状
９            ワイヤ挿通孔
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
１５            第１のチップボディ
１６            第２のチップボディ
１７            圧着部分
１８            空間
２１            溶接トーチ
２２            第２のチップボディ
２２ａ            第２のチップボディの先端部
２２ｂ            第２のチップボディの基端部
２２ｃ            第２のチップボディの傾斜面
２３            耐熱キャップ
２３ａ            耐熱キャップの先端部
２３ｂ            耐熱キャップの基端部
２３ｃ            耐熱キャップの突起部
２３ｄ            耐熱キャップのチップ挿入孔
２３ｅ            耐熱キャップのワイヤ挿通孔
２４            耐熱キャップホルダ
２４ａ            耐熱キャップホルダの先端部
２４ｂ            耐熱キャップホルダの基端部
２４ｃ            耐熱キャップホルダの段部
２４ｄ            耐熱キャップホルダの耐熱キャップ挿通孔
２４ｅ            耐熱キャップホルダのチップボディ挿入孔
２５            空間
【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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