(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のトーチボディと、
前記トーチボディの先端に装着され内周側と外周側とを連通する貫通孔を有する筒状のチップホルダと、
前記チップホルダの先端に装着されるコンタクトチップと、
前記チップホルダを囲むように前記トーチボディの先端に装着されるインシュレータと、
前記インシュレータの先端側に前記チップホルダ及び前記コンタクトチップを囲むように装着されるノズルと、
前記チップホルダの前記インシュレータで囲まれた部分より先端側に、前記チップホルダの前記貫通孔を含む外周面との間にサージ室を形成して内周側と外周側とを連通する吐出孔を有するオリフィスと、
を有する溶接用トーチにおいて、
前記コンタクトチップの少なくとも先端部を含む外周面に、金属化合物を含有しないカーボン化合物で形成される放熱用部材が接合されており、
前記チップホルダ及び前記オリフィスが耐熱樹脂で形成されていることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項２】
前記ノズルの少なくとも先端部を含む内周面に、金属化合物を含有しないカーボン化合物で形成される放熱用部材が接合されている請求項１に記載の溶接用トーチ。
【請求項３】
前記チップホルダの少なくとも先端部を含む外周面に金属化合物を含有しないカーボン化合物で形成される放熱用部材が接合されている請求項１または２に記載の溶接用トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールド式のアーク溶接等に使用される溶接用トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接時に、アーク及び溶融池と空気とが化学反応することによって溶接金属部にブローホールが発生することを防止するために、アーク及び溶融池を空気からシールドした状態で行うガスシールド溶接が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、シールドガスをトーチボディ及びチップホルダを経由してオリフィスに供給し、オリフィスのガス孔から吐出させることで、ノズル内部にて整流させている。これによりアーク及び溶融池を空気からシールドさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、溶接中はアーク発生に伴う輻射熱の影響によりコンタクトチップ、ノズル、オリフィス、及びチップホルダは高温に晒される。コンタクトチップ等の温度が上昇すると、溶接中に発生するスパッタが付着した場合に、付着面においてスパッタの分子間運動が活発化し、溶着に至る。スパッタの溶着はアーク電圧の変動や溶接不良の要因となり得るため、定期的にスパッタ除去のために清掃する必要がある。
【０００６】
また、コンタクトチップ等の温度が上昇すると、熱による変形が生じるおそれもある。特に、コンタクトチップが変形すると、溶接品質低下の原因となる溶接ワイヤの狙い位置ズレが生じるおそれがある。この他にも、コンタクトチップが変形することにより、溶接ワイヤとの接触によるコンタクトチップ内部の摩耗が促進され、コンタクトチップの交換サイクルが縮まるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明では溶接中の熱による変形及びスパッタの溶着を抑制し得る溶接用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】
【０００８】
本発明の溶接用トーチは、トーチボディと、チップホルダと、コンタクトチップと、チップホルダを囲むインシュレータと、チップホルダ及びコンタクトチップを囲むノズルとを備える。また、チップホルダのインシュレータで囲まれた部分より先端側に、チップホルダの貫通孔を含む外周面との間にサージ室を形成して内周側と外周側とを連通する吐出孔を有するオリフィスを備える。そして、コンタクトチップの少なくとも先端部を含む外周面に、金属化合物を含有しないカーボン化合物で形成される放熱用部材が接合されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンタクトチップの熱は放熱用部材を介して放出されるので、溶接中のコンタクトチップの温度上昇を抑制し、熱による変形を抑制することができる。また、放熱用部材は金属化合物を含まないので、温度上昇を抑制する効果と併せて、スパッタの溶着を抑制する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るトーチボディの断面図である。
【図２】トーチボディのオリフィス周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る溶接用トーチの断面図である。なお、以下の説明では溶接用トーチのワークと対向する側を先端、その反対側を基端とする。
【００１３】
溶接用トーチ１００は、トーチボディ６と、チップホルダ５と、インシュレータ４と、オリフィス３と、ノズル２と、コンタクトチップ１を含んで構成される。
【００１４】
トーチボディ６及びチップホルダ５は、例えばクロム銅等の導電性材料により形成され、内部に溶接用ワイヤとシールドガスを通すための挿通孔２０を有する。チップホルダ５はトーチボディ６の先端に装着される。例えば、チップホルダ５の内周面に設けたネジ山とトーチボディ６に設けたネジ山によるネジ接合によって装着する。
【００１５】
チップホルダ５の先端には、クロム銅等の導電性部材で形成されたコンタクトチップ１がネジ接合等により装着される。
【００１６】
コンタクトチップ１は、内部に溶接用ワイヤを通す挿通孔２１を有する。また、コンタクトチップ１の先端から所定範囲の外周には、コンタクトチップ放熱用部材９が装着される。装着には、ビス留め、ネジ接合、圧入等の種々の接合方法を用い得る。ただし、コンタクトチップ１の外周面とコンタクトチップ放熱用部材９の内周面とが密着することが望ましい。
【００１７】
コンタクトチップ放熱用部材９は、カーボンを主成分とする化合物（以下、カーボン化合物という）で形成される。含有成分としては、例えばフッ素、シリコン等が挙げられる。ただし、金属化合物は含有させないものとする。
【００１８】
コンタクトチップ１に装着する目的は、カーボンのような熱伝導率が比較的高い部材を装着することで、コンタクトチップ１から熱を吸収し、吸収した熱を外部に放出することである。つまり、溶接中におけるコンタクトチップ１の温度上昇を抑制することである。この目的を達成するためには、コンタクトチップ放熱用部材９をカーボンのみで形成すれば足りる。しかし、耐衝撃性等の性能を確保するために、カーボン化合物で形成する。
【００１９】
また、チップホルダ５の外周には、インシュレータ４及びオリフィス３を介してノズル２が装着されている。
【００２０】
チップホルダ５は、内部のシールドガスが通る通路とチップホルダ５の外部とを連通し、かつ軸心に対して直交する向きに伸びる貫通孔５Ａを複数備える。また、チップホルダ５の先端側から所定範囲の外周部には、チップホルダ放熱用部材７が装着されている。チップホルダ放熱用部材７は、コンタクトチップ放熱用部材９と同様にカーボン化合物で形成されており、その装着にはビス留め等種々の接合方法をとり得る。また、その内周面とチップホルダ５の外周面とが密着することが望ましい。
【００２１】
インシュレータ４は絶縁材で形成され、内部にチップホルダ５が貫通する孔を有する筒状部材であり、チップホルダ５の外周にネジ接合等により装着される。
【００２２】
オリフィス３は、例えばフッ素系樹脂のような耐熱樹脂で形成された筒状部材である。図２に示すように、内周面には環状の凹部３Ｂを有し、凹部３Ｂの底には、オリフィス３の内周側と外周側とを連通する吐出孔３Ａを複数備える。なお、図２はトーチボディのオリフィス３周辺の拡大図である。このようなオリフィス３は、チップホルダ５の外周であって、インシュレータ４より先端側に装着される。装着した状態で、凹部３Ｂとチップホルダ５の外周面とがサージ室１０を画成する。そして、貫通孔５Ａがサージ室１０に開口する。
【００２３】
ノズル２は、インシュレータ４の先端部にネジ接合等により装着される。このため、ノズル２とチップホルダ５は電気的に絶縁した状態となる。また、ノズル２はインシュレータ４に装着された状態で、チップホルダ５及びコンタクトチップ１を囲む。すなわち、チップホルダ５の内部に設けられたシールドガスが通る通路は、貫通孔５Ａ、サージ室１０Ａ、及び吐出孔３Ａを介して、ノズル２の内周側の空間と連通している。これにより、トーチボディ６の基端側から供給されたシールドガスは、挿通孔２０、貫通孔５Ａを通ってサージ室１０に流入し、整流された状態でオリフィス３の吐出孔３Ａからノズル２の内周側空間に流出する。なお、オリフィス３は上記の整流効果以外にも、溶接中に発生するスパッタのチップホルダ５内部への進入防止や、チップホルダ５へのスパッタの付着防止等の効果も有する。
【００２４】
ノズル２の先端から所定範囲の内周には、ノズル放熱用部材８が装着される。装着には、ビス留め、ネジ接合、圧入等の種々の接合方法を用い得る。ノズル放熱用部材８も、コンタクトチップ放熱用部材９と同様に、カーボン化合物により形成される。
【００２５】
上記のような構成の溶接用トーチ１００では、図示しないワイヤ供給装置によりトーチボディ６の基端側から供給された溶接用ワイヤが、挿通孔２０、２１を通ってコンタクトチップ１の先端から突出する。また、トーチボディ６、チップホルダ５を介してコンタクトチップ１に溶接電流を供給する。これにより、コンタクトチップ１に接触する溶接用ワイヤに溶接電流が供給される。
【００２６】
一方、トーチボディ６の基端側から供給されたシールドガスは、上述したようにオリフィス３により整流されてノズル２から噴出する。これにより、シールドガスによってアーク及び溶接池を空気から遮断した状態で溶接を行うことができる。
【００２７】
ところで、溶接中はアーク発生に伴う輻射熱の影響により、コンタクトチップ１、ノズル２、オリフィス３、及びチップホルダ５は高温に晒される。コンタクトチップ１等の温度が上昇すると、溶接中に発生するスパッタが付着した場合に、付着面においてスパッタの分子間運動が活発化し、溶着に至る。また、温度上昇による変形を生ずるおそれもある。
【００２８】
しかし、本実施形態では、カーボン化合物で形成したチップホルダ放熱用部材７、ノズル放熱用部材８、及びコンタクトチップ放熱用部材９を装着することで、コンタクトチップ１等の温度上昇を抑制している。そして、各放熱用部材７、８、９は金属化合物を含有していない。したがって、スパッタの溶着を抑制することができ、スパッタ除去のための清掃頻度及び清掃時間を大幅に低減することができる。
【００２９】
また、温度上昇を抑制することで、熱による変形を抑制することができる。特に、コンタクトチップ１の温度上昇を抑制すると、溶接用ワイヤと挿通孔２１内周面との接触による挿通孔２１の摩耗を抑制することができる。その結果、溶接電流の給電不良を防止でき、さらにコンタクトチップ１の交換寿命を延ばすことができる。
【００３０】
また、コンタクトチップ１等の温度上昇を抑制することで、ノズル２とコンタクトチップ１で囲まれた空間、つまりノズル２内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、オリフィス３にはセラミックのような耐熱性能は要求されなくなるので、オリフィス３を樹脂により形成することが可能となる。オリフィス３をチップホルダ５と一体に形成してもよいが、フッ素系樹脂のような耐熱樹脂は表面エネルギが低いので、オリフィス３を耐熱樹脂で形成することにより、オリフィス３へのスパッタの溶着をより確実に防止できる。
【００３１】
なお、チップホルダ５は、コンタクトチップ１及びノズル２に比べると溶接中の温度上昇の程度は小さい。すなわち、ノズル放熱用部材８及びコンタクトチップ放熱用部材９のみでも温度上昇抑制効果は得られる。そこで、チップホルダ放熱用部材７を装着せず、チップホルダ５をオリフィス３同様に耐熱樹脂で形成するようにしてもよい。これにより、チップホルダ５へのスパッタの溶着をより効果的に抑制することができる。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００３３】
（１）コンタクトチップ１の外周にコンタクトチップ放熱用部材９を接合することで、コンタクトチップ１の熱による変形を抑制することができ、その結果、溶接狙い位置のズレを抑制できる。
【００３４】
（２）コンタクトチップ１、ノズル２、チップホルダ５に、カーボン化合物で形成し、かつ金属化合物を含まないチップホルダ放熱用部材７、ノズル放熱用部材８、及びコンタクトチップ放熱用部材９を装着している。これにより、コンタクトチップ１等の温度上昇を抑制し、スパッタの溶着、及び熱による変形を抑制できる。
【００３５】
（３）チップホルダ５及びオリフィス３を耐熱樹脂で形成することで、溶接中に発生するスパッタの溶着を防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１    コンタクトチップ
２    ノズル
３    オリフィス
３Ａ  吐出孔
４    インシュレータ
５    チップホルダ
５Ａ  貫通孔
６    トーチボディ
７    チップホルダ放熱用部材
８    ノズル放熱用部材
９    コンタクトチップ放熱用部材
１０  サージ室
２０  挿通孔
２１  挿通孔
【図１】
0005817249.tif 000002
【図２】
0005817249.tif 000003