(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たチップボディと、
前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、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、側面にテーパ形状が形成された給電チップとを備え、
前記トーチボディ内に設けられた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ホルダに押圧されて、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消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
前記チップホルダが金属製のチップホルダ本体とその先端部に設けられた耐熱キャップとから成り、
前記チップホルダ本体の先端部に前記耐熱キャップの基端部が挿入される耐熱キャップ挿入孔が形成され、
前記耐熱キャップの基端部が前記耐熱キャップ挿入孔に挿入されたときに、前記耐熱キャップの側面部に、前記チップホルダ本体の先端部に当接する係止部が形成され、
前記耐熱キャップの前記係止部の外径が、この係止部と当接する前記チップホルダ本体の先端部の外径と同じであり、
前記耐熱キャップ挿入孔に前記耐熱キャップの基端部が挿入されて圧着加工されて、前記耐熱キャップが前記チップホルダ本体に固定され、
前記トーチボディに供給された電力が、前記チップボディを流れて、前記チップホルダ本体に流れ、前記チップホルダ本体の基端部から前記給電チップの前記テーパ形状へ電力が供給され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、ワイヤリールに巻かれた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が変動して、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。
【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３ａ及び第２のチップボディ３ｂから成るチップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３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４の先端部には耐熱部材５が設けられている。
【０００６】
これらのトーチボディ２、チップボディ３、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がチップボディ３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３ｂ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１６と当接するテーパ形状８ｃが形成されている。このために、上述したように縦すり割り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３ａの下方（Ｘ１方向）に設けられて、ノズル１２がチップホルダ４とオリフィス１１とを取り囲んでいる。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３ａ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】
上述したように、従来技術の溶接トーチ１は、トーチボディ２の先端部に、チップボディ３が取り付けられ、このチップボディ３の先端部にチップホルダ４が取り付けられている。また、スプリング６がトーチボディ２の内部に設けられ、加圧シャフト７がチップボディ３の内部に設けられて、スプリング６の先端部に加圧シャフト７の基端部が当接している。
【００１２】
そして、給電チップ８の基端部がチップボディ３の先端部内に設けられて、給電チップ８の先端部がチップホルダ４に挿入されている。このとき、給電チップ８の側面に形成されたテーパ形状８ｃがチップホルダ４の基端部に形成された傾斜面１６と当接している。そして、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１５が形成される。
【００１３】
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、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のワイヤ挿通孔の内面が、溶接ワイヤを押圧する。また、トーチボディ２に供給された電力が、チップボディ３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。
【００１４】
この結果、スプリング６のばね力によって溶接ワイヤを強制的に加圧することができるので、給電チップ８内でアーキングが発生することを防止することができ、給電チップ８の摩耗が低減されて耐久性が向上されている。さらに、チップホルダ４の先端部に耐熱部材５が設けられているので、溶接ワイヤが給電チップ８内で安定して給電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【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】
【００１６】
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の加工が困難であることとコスト面を考慮し、耐熱部材５が加工し易い形状に加工され、チップホルダ４の先端部に取り付け易い方法で設けられていた。そのために、耐熱部材５を加工が容易な形状に加工したのち、チップホルダの先端部４ａに形成された凹部内に挿入して、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。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があった。その場合、耐熱部材５の厚みが薄いために、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していた。その結果、チップホルダ４の耐久性が著しく低下していた。
【００１７】
本発明は、チップホルダの耐久性を向上させる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】
【００１８】
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たチップボディと、
前記チップボディの先端部に取り付けられたチップホルダと、
前記チップボディの先端部と前記チップホルダとの間に設けられて、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、側面にテーパ形状が形成された給電チップとを備え、
前記トーチボディ内に設けられた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ホルダに押圧されて、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消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
前記チップホルダが金属製のチップホルダ本体とその先端部に設けられた耐熱キャップとから成り、
前記チップホルダ本体の先端部に前記耐熱キャップの基端部が挿入される耐熱キャップ挿入孔が形成され、
前記耐熱キャップの基端部が前記耐熱キャップ挿入孔に挿入されたときに、前記耐熱キャップの側面部に、前記チップホルダ本体の先端部に当接する係止部が形成され、
前記耐熱キャップの前記係止部の外径が、この係止部と当接する前記チップホルダ本体の先端部の外径と同じであり、
前記耐熱キャップ挿入孔に前記耐熱キャップの基端部が挿入されて圧着加工されて、前記耐熱キャップが前記チップホルダ本体に固定され、
前記トーチボディに供給された電力が、前記チップボディを流れて、前記チップホルダ本体に流れ、前記チップホルダ本体の基端部から前記給電チップの前記テーパ形状へ電力が供給され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】
【００１９】
本発明の溶接トーチは、チップホルダ本体の先端部に設けられた耐熱キャップの厚みを大きくすることができるために熱に対する強度が増加され、アークが耐熱キャップに接触したり、溶接ワイヤが燃え上がったりしてこの溶接ワイヤが耐熱キャップの表面に溶着しても、ヒートショックで耐熱キャップが割れることを低減することができる。また、溶接中のチップホルダにおいて、スパッタやアーク熱に直接さらされる部分が、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耐熱キャップであるために、チップホルダの耐久性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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図である。
【図３】本発明の溶接トーチのチップホルダ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】
【００２１】
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図であり、図３は、本発明の溶接トーチのチップホルダの断面拡大図である。図１乃至図３において、溶接トーチ２０のチップホルダ２１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。チップホルダ２１は、例えば銅で形成されたチップホルダ本体２２とセラミックから成る耐熱キャップ２３とから成り、チップホルダ本体２２の先端部（Ｘ１方向）に耐熱キャップ２３が設けられている。チップホルダ本体２２の先端部には、耐熱キャップの基端部２３ｂ（Ｘ２方向）が挿入される耐熱キャップ挿入孔２２ｃが形成され、耐熱キャップ２３の側面部には、耐熱キャップの基端部２３ｂが耐熱キャップ挿入孔２２ｃに挿入されたときに、チップホルダ本体の先端部２２ａに当接する係止部２３ｃが形成されている。
【００２２】
チップホルダ本体の基端部２２ｂ（Ｘ２方向）の外周面には、チップボディ３ｂの先端部（Ｘ１方向）にねじ込まれる雌ネジが形成され、チップホルダ本体の基端部２２ｂには、給電チップのテーパ形状８ｃに対応する傾斜面２２ｅが形成されている。チップホルダ本体２２の軸芯部には、給電チップの先端部８ａが挿通されるチップ挿通孔２２ｄが形成されている。耐熱キャップの基端部２３ｂ側の軸芯部にも、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、耐熱キャップの先端部２３ａ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。
【００２３】
耐熱キャップの係止部２３ｃの外径が、この係止部２３ｃと当接するチップホルダの先端部２２ａの外径と同じに成るように形成されている。即ち、チップホルダ２１を真下（Ｘ１方向）から見たときに、耐熱キャップ２３のみが見え、チップホルダ本体２２が見えないように形成されている。耐熱キャップ挿入孔２２ｃに耐熱キャップの基端部２３ｂが挿入され、芯金（図示省略）をチップホルダ本体のチップ挿入孔２２ｄ及び耐熱キャップの基端部のチップ挿入孔２３ｄに挿入して、圧着部分２４の周囲に圧着用ダイスを設ける。そして、圧着部分２４の周囲を円周状にカシメることによってチップホルダ本体の先端部２２ａと耐熱キャップの基端部２３ｂとが圧着加工されて固定される。また、チップホルダ本体２２と耐熱キャップ２３との圧着部分２４を面一にして、段差が無いように形成されている。このようにして、耐熱キャップの先端部２３ａから耐熱キャップ２３とチップホルダ本体２２との圧着部分２４までの距離を、従来技術の溶接トーチ１のチップホルダのものよりも長くなるように形成されている。
【００２４】
以下、動作を説明する。溶接トーチ２０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を挿通してチップホルダ２１の耐熱キャップ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が給電チップ８をチップホルダ本体２２に押圧して、給電チップのテーパ形状８ｃがチップホルダの基端部の傾斜面２２ｅ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がチップホルダ本体の基端部に形成された傾斜面２２ｅ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が形成される。
【００２５】
また、トーチボディ２に供給された電力が、チップボディ３を流れて、チップホルダ本体２２に流れ、チップホルダ本体の基端部の傾斜面２２ｅから給電チップのテーパ形状８ｃへ電力が供給される。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。
【００２６】
この結果、チップホルダ本体の先端部２２ａに設けられた耐熱キャップ２３の厚みを大きくすることができるために熱に対する強度が増加され、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たりしてこの溶接ワイヤが耐熱キャップ２３の表面に溶着しても、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、溶接中のチップホルダにおいて、スパッタやアーク熱に直接さらされる部分が、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耐熱キャップ２３であるために、チップホルダの耐久性が著しく向上する。また、スパッタに直接さらされる部分が耐熱キャップ２３であるために、スパッタがチップホルダ本体２２と耐熱キャップ２３との圧着部分２４に付着することを低減することができる。
【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がチップホルダ２１のアーク側の面全体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
３            チップボディ
３ａ            第１のチップボディ
３ｂ            第２のチップボディ
４            チップホルダ
４ａ            チップホルダの先端部
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            空間
１６            チップホルダの傾斜面
１７            圧着部分
２０            溶接トーチ
２１            チップホルダ
２２            チップホルダ本体
２２ａ            チップホルダ本体の先端部
２２ｂ            チップホルダ本体の基端部
２２ｃ            耐熱キャップ挿入孔
２２ｄ            チップホルダ本体のチップ挿通孔
２２ｅ            チップホルダ本体の傾斜面
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            耐熱キャップの係止部
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            圧着部分
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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