(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のチップボディと、チップホルダと、上記チップボディおよび上記チップホルダの内部に収容され、内径が拡縮可能なワイヤ挿通孔を有する給電チップと、を備え、上記給電チップを上記チップボディの先端方に向けて弾性押圧することにより上記ワイヤ挿通孔を強制的に縮径させるように構成された溶接トーチであって、
上記給電チップは、先端が当該給電チップの後端に弾接するとともに後端の位置が規定され、かつ外周に凹凸が形成された筒状弾性部材によって弾性押圧されており、
上記筒状弾性部材は、その先端側の所定長さ部分がコイルスプリングによって形成されているとともに、当該コイルスプリングは、その一部のコイル線素間が離間しており、かつ、
上記コイルスプリングは、上記チップボディに設けられる通気孔と対応する位置を含み、それよりも先端側のコイル線素間が離間していることを特徴とする、溶接トーチ。
【請求項２】
上記筒状弾性部材は、その全体がコイルスプリングによって形成されている、請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
基端側にコンジットケーブルが接続されており、このコンジットケーブル内のワイヤガイドライナの先端位置が規定されている、請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
上記チップボディの後端部には、ジョイント部材が配置されており、当該ジョイント部材は、その先端側において上記筒状弾性部材の後端を受容してその位置を規定し、その後端側において上記ワイヤガイドライナの先端を受容してその位置を規定している、請求項３に記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチに関し、より詳しくは、強制加圧給電型の溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の溶接トーチは、給電チップからの給電を受けて溶接ワイヤが送り出されるように構成される。溶接ワイヤは、給電チップが有するワイヤ挿通孔に通され、このワイヤ挿通孔の内面に接触することにより給電を受ける。安定した溶接を行うために給電チップから溶接ワイヤへの給電をより確実に行うように構成された溶接トーチとして、たとえば、特許文献１に記載されているような強制加圧給電型の溶接トーチがある。
【０００３】
特許文献１に示された溶接トーチは、加圧シャフトを介して給電チップを弾性的にトーチ先端に向けて押圧することにより、内径が弾性拡縮可能とされた給電チップのワイヤ挿通孔を強制的に弾性縮径させ、ワイヤ挿通孔が加圧力をもって溶接ワイヤに接触するように構成されている。加圧シャフトには、コンジットケーブル内のワイヤガイドライナを通って供給される溶接ワイヤが挿通されており、この溶接ワイヤは、給電チップを経て溶接トーチ先端から導出される。また、加圧シャフトは、チップボディと呼ばれる筒状部材の内部に軸線方向に移動可能に収容されており、基端側に配置された圧縮コイルスプリングによってトーチ先端方に向けて弾性押圧される。
【０００４】
ところで、特許文献１に示された溶接トーチには、次のような問題点がある。
【０００５】
すなわち、チップボディの内面と加圧シャフトの外面との間にスパッタなどの塵埃が侵入すると、チップボディの内面と加圧シャフトの外面との間に抵抗が生じたり、傷が入ったりし、圧縮コイルスプリングによる加圧シャフトを介した給電チップに対する弾性押圧が不安定となる。このことは、溶接の安定性を阻害する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５９２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、溶接ワイヤに対する給電をより安定、確実に行えるように構成した溶接トーチを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００９】
本発明によって提供される溶接トーチは、筒状のチップボディと、チップホルダと、上記チップボディおよび上記チップホルダの内部に収容され、内径が拡縮可能なワイヤ挿通孔を有する給電チップと、を備え、上記給電チップを上記チップボディの先端方に向けて弾性押圧することにより上記ワイヤ挿通孔を強制的に縮径させるように構成された溶接トーチであって、上記給電チップは、先端が当該給電チップの後端に弾接するとともに後端の位置が規定され、かつ外周に凹凸が形成された筒状弾性部材によって弾性押圧されていることを特徴とする。
【００１０】
好ましい実施の形態では、上記筒状弾性部材は、その先端側の所定長さ部分がコイルスプリングによって形成されており、当該コイルスプリングは、その一部のコイル線素間が離間している。
【００１１】
好ましい実施の形態では、上記筒状弾性部材は、その全体がコイルスプリングによって形成されており、当該コイルスプリングは、その一部のコイル線素間が離間している。
【００１２】
好ましい実施の形態では、上記コイルスプリングは、上記チップボディに設けられる通気孔と対応する位置を含み、それよりも先端側のコイル線素間が離間している。
【００１３】
好ましい実施の形態では、基端側にコンジットケーブルが接続されており、このコンジットケーブル内のワイヤガイドライナの先端位置が規定されている。
【００１４】
好ましい実施の形態では、上記チップボディの後端部には、ジョイント部材が配置されており、当該ジョイント部材は、その先端側において上記筒状弾性部材の後端を受容してその位置を規定し、その後端側において上記ワイヤガイドライナの先端を受容してその位置を規定している。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の溶接トーチによれば、給電チップを弾性押圧するのは当該給電チップの後端に弾接するとともに外周に凹凸が形成された筒状弾性部材であるので、この筒状弾性部材とこれを収容するチップボディの内面との間の接触状態が緩和される。したがって、仮にチップボディと筒状弾性部材との間にスパッタなどの塵埃が侵入したとしても、チップボディと弾性筒状部材との間に不要な抵抗が生じたりすることがなく、筒状弾性部材による給電チップに対する弾性押圧状態が安定する。このことは、安定した溶接につながる。
【００１６】
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る溶接トーチの縦断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う拡大断面図である。
【図３】第２実施形態に係る溶接トーチの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る溶接トーチ１０Ａを示す。この溶接トーチ１０Ａは、トーチボディ１１０と、チップボディ２００と、チップケース３００と、チップホルダ４００と、オリフィス部材５１０と、絶縁ブッシュ５２０と、口金部材５３０と、ノズル１２０と、筒状弾性部材８００ａと、給電チップ６００と、ジョイント部材７００と、を含んでいる。
【００２０】
トーチボディ１１０の先端には、チップボディ２００が接続されている。チップボディ２００は、軸線方向に貫通する中心孔２１０を有する。このチップボディ２００は、上記トーチボディ１１０の先端に対し、ねじ手段２５１によって接続されている。チップボディ２００はまた、導電性金属で形成されており、トーチボディ１１０から溶接電流の給電を受ける。
【００２１】
チップボディ２００の長手方向中間部外面には、口金部材５３０と一体となった絶縁ブッシュ５２０が外嵌状態で連結されている。この絶縁ブッシュ５２０は、たとえば、耐熱性の硬質樹脂などの絶縁部材によって形成され、チップボディ２００に対してねじ手段２５２によって連結されている。
【００２２】
チップボディ２００の長手方向先端部外面には、絶縁ブッシュ５２０と隣接させるようにして、オリフィス部材５１０が外嵌状態で配置されている。このオリフィス部材５１０については、さらに後述する。
【００２３】
チップボディ２００の先端部には、筒状のチップケース３００がねじ手段３５１によって接続され、このチップケース３００の先端には、ワイヤ導出孔４１０を先端に有する筒状のチップホルダ４００がねじ手段４５１によって接続されている。チップケース３００およびチップホルダ４００は、導電性金属で形成される。
【００２４】
チップボディ２００の中心孔２１０には、筒状弾性部材８００ａが内装されている。本実施形態では、この筒状弾性部材８００ａは、その外径が上記中心孔２１０の内径と略等しいコイルスプリング８００が用いられている。このコイルスプリング８００は、コイル線素が断面円形をしているため、外周に凹凸が形成された態様をもつ。このコイルスプリング８００は、その先端が上記中心孔２１０の先端側に至り、基端側は、チップボディ２００の後端部と隣接するようにしてトーチボディ１１０の内孔１１５に固定されたジョイント部材７００の先端側受容孔７１０に受容保持されている。コイルスプリング８００は、上記中心孔２１０における先端側に位置する部位は、コイル線素間が密着せず、コイル線素どうしが離間している態様とされるのが望ましい。より好ましくは、このコイルスプリング８００は、少なくとも、後記するようにチップボディ２００に形成される通気孔２１５が設けられた位置と対応する位置を含み、それよりも先端側のコイル線素が離間している態様とすることが望ましい。本実施形態では、このコイルスプリング８００の後端部所定長さ範囲を、コイル線素間が密着する態様として、不用意な座屈を防止するようにしている。
【００２５】
チップボディ２００の中心孔２１０の先端側ないしチップケース３００とチップホルダ４００の内部には、導電性金属によって形成された給電チップ６００が内装されている。この給電チップ６００は、上記チップボディ２００の中心孔２１０の先端側に位置する筒状基端部６１０と、この筒状基端部６１０から先端方に延びる複数の分割片６２０とを有しており、筒状基端部６１０の中心孔６１１と、上記複数の分割片６２０とで囲まれる空間とが全体としてワイヤ挿通孔６５０を形成している。
【００２６】
より詳細には、上記複数の分割片６２０は、全体として、上記筒状基端部６１０の前方側に隣接するくびれ部６３０と、このくびれ部６３０の前方側に隣接する大径部６４０と、この大径部６４０の前方側にテーパ外面部６６５を介して延出する小径部６６０とを含み、これらくびれ部６３０、大径部６４０ないし小径部６６０にかけて、断面において十字状にスリット６７０を入れることにより、４つの分割片６２０とされている（図２）。４つの分割片６２０がそれぞれ上記くびれ部６３０で撓むことにより、ワイヤ挿通孔６５０の内径が拡縮しうる。
【００２７】
チップケース３００の内孔３１０の径は、給電チップ６００の大径部６４０の外径と対応しており、チップホルダ４００の内孔４２０の径は、給電チップ６００の小径部６６０の外径よりやや大となっている。また、チップケース３００の内孔３１０は、テーパ内面部３１５を介してチップホルダ４００の内孔４２０につながっている。このような構成により、給電チップ６００に対して前方に向けて移動力が作用すると、４つの分割片６２０のテーパ外面部６６５が上記テーパ内面部３１５に当接することにより、ワイヤ挿通孔６５０が強制的に縮径させられる。
【００２８】
コイルスプリング８００は、上記ジョイント部材７００に受容されて後端位置が規定されており、前端が給電チップ６００の後端部に弾接させられている。これにより、給電チップ６００は、常時、前方に向けて弾性押圧される。
【００２９】
ノズル１２０は、チップボディ２００、チップケース３００ないしチップホルダ４００の外側において、前方に開放する環状空間を形成する筒状部材であり、その基端部が口金部材５３０に対してねじ手段１２１によって連結されている。
【００３０】
ジョイント部材７００は、コイルスプリング８００の後端を受容してその後端位置を規定する上記した先端側受容孔７１０を有するとともに、後端側受容部７３０と、これら先端側受容孔７１０と後端側受容部７３０間を連通させる小孔７２０とを有する。この小孔７２０は、溶接ワイヤ（図示略）が十分挿通しうる大きさとされる。後端側受容部７３０には、コンジットケーブルの内部に収容されたワイヤガイドライナ９５０の先端部が位置させられている。
【００３１】
ワイヤガイドライナ９５０内を通って溶接トーチ１０Ａに送給されてく溶接ワイヤは、ジョイント部材７００の小孔７２０、コイルスプリング８００の内部、ないし給電チップ６００のワイヤ挿通孔６５０を通ってチップホルダ４００のワイヤ導出孔４１０から導出される。
【００３２】
溶接トーチ１０Ａはまた、先端のノズル１２０から不活性ガスなどからなるシールドガスが噴出するように構成されている。具体的には、オリフィス部材５１０の内周に環状凹溝５１１を形成してチップボディ２００の外面との間に環状空間５１２を形成するとともに、この環状空間５１２とノズル１２０内空間をオリフィス孔５１５で連通させ、チップボディ２００にその中心孔２１０と上記環状空間５１２を連通させる通気孔２１５を形成している。これにより、溶接トーチ１０Ａに送られてきたシールドガスは、ジョイント部材７００の小孔７２０を通じてチップボディ２００の中心孔２１０内に導入され、通気孔２１５、オリフィス部材５１０による環状空間５１２、ないしオリフィス孔５１５からノズル１２０の内部空間に送られ、最終的にノズル１２０の先端から噴出させられる。
【００３３】
次に、上記構成の溶接トーチ１０Ａの作用について説明する。
【００３４】
給電チップ６００は、基端の位置がジョイント部材７００によって規定されたコイルスプリング８００によって、常時、溶接トーチ１０Ａの先端に向けて弾性押圧される。これにより、給電チップ６００に対して前方に向けて移動力が作用すると、４つの分割片６２０のテーパ外面部６６５が上記テーパ内面部３１５に当接することにより、ワイヤ挿通孔６５０が強制的に縮径させられる。すなわち、４つの分割片６２０が一定の加圧力をもってワイヤ挿通孔６５０を通る溶接ワイヤＷに安定的に接触する。
【００３５】
コイルスプリング８００の一部は、コイル線素間が密着せず、コイル線素どうしが離間している態様とされているので、給電チップ６００は、常時前方に向けて弾性押圧される。また、チップボディ２００とコイルスプリング８００との間にスパッタなどの塵埃が侵入したとしても、この塵埃がコイル線素間からコイルスプリング８００の内部に入り込むため、チップボディ２００とコイルスプリング８００との間に塵埃に起因する不要な抵抗が生じたりすることがなく、コイルスプリング８００による給電チップ６００に対する弾性押圧状態が安定する。本実施形態では、このコイルスプリング８００の基端側所定範囲を、コイル線素間が密着する態様として、不用意な座屈を防止するようにしている。また、コイルスプリング８００のコイル線素間が密着している箇所においては、コイルスプリング８００の外周に凹凸が形成されているので、チップボディ２００とコイルスプリング８００との間にスパッタなどの塵埃が侵入したとしても、この塵埃がコイルスプリング８００の外周の凹凸の凹部に入り込むため、チップボディ２００とコイルスプリング８００との間の塵埃に起因する不要な抵抗が減少し、コイルスプリング８００による給電チップ６００に対する弾性押圧状態が安定する。
【００３６】
とくに、溶接中、ノズル１２０内に侵入したスパッタがオリフィス部材５１０のオリフィス孔５１５からチップボディ２００の通気孔２１５を通過してチップボディ２００内に侵入する場合がある。この場合においても、本実施形態におけるコイルスプリング８００は、チップボディ２００の通気孔２１５の位置と対応する位置を含み、それよりも先端側のコイル線素間が密着せず、コイル線素間が離間しているので、通気孔２１５を通過してチップボディ２００内に侵入したスパッタが容易にコイル線素間からコイルスプリング８００の内部に入り込むため、チップボディ２００とコイルスプリング８００との間の塵埃に起因する不要な抵抗がより減少し、コイルスプリング８００による給電チップ６００に対する弾性押圧状態がより安定する。
【００３７】
さらに、この種の溶接トーチ１０Ａにおいては、ロボット等による溶接トーチ１０Ａの移動や姿勢変更により、ワイヤガイドライナ９５０の先端が移動し、これが給電チップ６００に対する先端方への弾性押圧力に変動を与える可能性があったが、本実施形態の溶接トーチ１０Ａでは、ジョイント部材７００がワイヤガイドライナ９５０の先端を受容してその位置を規定することができるので、ロボット等による溶接トーチ１０Ａの移動や姿勢変更に伴い、ワイヤガイドライナ９５０が不用意にコイルスプリング８００に対して先端方向への圧迫力を不整に与えるといったことがない。したがって、このことによっても、コイルスプリング８００による給電チップ６００に対する弾性押圧状態が安定する。また、ジョイント部材７００は、コイルスプリング８００の後端を受容してその位置を規定する役割をも有しているので、部品点数を増加させることなく、コイルスプリング８００の後端位置の規定と、上記したようなワイヤガイドライナ９５０によるコイルスプリング８００に対する先端方向への不整な圧迫力の防止とを達成することができる。
【００３８】
以上の結果、給電チップ６００による溶接ワイヤに対する給電状態が安定し、より安定した溶接動作が実現できる。
【００３９】
なお、ジョイント部材７００の小孔７２０を通じてシールドガスがコイルスプリング８００の内径部に導入されるが、コイルスプリング８００はコイル線素間に隙間が存在する構造をもっているため、抵抗少なくシールドガスをチップボディ２００の中心孔２１０内に充満させることができる。そのため、十分なシールドガスの流量を確保することができ、このことも、より安定した溶接動作に寄与する。
【００４０】
図３は、本発明の第２実施形態に係る溶接トーチ１０Ｂを示す。この溶接トーチ１０Ｂは、上記した第１実施形態に係る溶接トーチ１０Ａに対し、筒状弾性部材８００ａの構成が異なり、その他の構成は共通するので、第１の実施形態に係る溶接トーチ１０Ａと同一の部材または部分には、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
第１の実施形態に係る溶接トーチ１０Ａにおいては、筒状弾性部材８００ａは、その全長をコイルスプリング８００で構成したが、第２の実施形態に係る溶接トーチでは、筒状弾性部材８００ａとして、基端側の剛性パイプ８１０と、先端側のコイルスプリング８００とを連結した構成としている。剛性パイプ８１０は、ジョイント部材７００と一体となることにより、後端位置が規定されている。先端側のコイルスプリング８００の先端部は、第１の実施形態と同様、チップボディ２００の中心孔２１０の先端側に至り、コイル線素間が密着せず、コイル線素どうしが離間している態様とされている。
【００４２】
本実施形態に係る溶接トーチ１０Ｂにおいても、第１の実施形態に係る溶接トーチ１０Ａについて上述したのと同様の作用を期待することができ、給電チップ６００による溶接ワイヤに対する給電状態が安定し、より安定した溶接動作が実現できる。また、本実施形態に係る溶接トーチ１０Ｂでは、コイルスプリング８００の全長を短くできるので、コイルスプリング８００が不用意に座屈してその外周がチップボディ２００の中心孔２１０の内面に擦れてその変形に不当な抵抗が生じるといったことを軽減することができる。
【００４３】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
給電チップ６００を先端側へ弾力付勢するための筒状弾性部材８００ａとしては、上記実施形態のようにコイルスプリング８００あるいはコイルスプリング８００と剛性パイプを連結したものに限られず、溶接ワイヤの内部挿通を許容しつつ、軸方向に弾性反発力を発揮しうる筒状の部材であって、外周に凹凸があれば、どのようなものであってもよい。この場合においても、筒状弾性部材８００ａの外周に凹凸が形成されるので、チップボディ２００と筒状弾性部材８００ａとの間にスパッタなどの塵埃が侵入しても、この塵埃がコイルスプリング８００の外周の凹凸の凹部に入り込むため、チップボディ２００と筒状弾性部材８００ａとの間の塵埃に起因する不要な抵抗が減少し、筒状弾性部材８００ａによる給電チップ６００に対する弾性押圧状態が安定する。なお、筒状弾性部材８００ａを上記した実施形態のようにコイルスプリング８００あるいはコイルスプリング８００と剛性パイプ８１０とを連結したものとすることによって、コイルスプリング８００あるいはコイルスプリング８００と剛性パイプ８１０を連結したものが金属によって形成されるので、溶接中のアーク熱に対する耐熱効果を期待することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１０Ａ      溶接トーチ
１０Ｂ      溶接トーチ
１１０      トーチボディ
１１５      内孔（トーチボディの）
１２０      ノズル
１２１      ねじ手段
２００      チップボディ
２１０      中心孔
２１５      通気孔
２５１      ねじ手段（チップボディとトーチボディ間）
２５２      ねじ手段（絶縁ブッシュとチップボディ間）
３００      チップケース
３１０      内孔
３１５      テーパ内面部
３５１      ねじ手段（チップボディとチップケース間）
４００      チップホルダ
４１０      ワイヤ導出孔
４２０      内孔
４５１      ねじ手段
５１０      オリフィス部材
５１１      環状凹溝
５１２      環状空間
５１５      オリフィス孔
５２０      絶縁ブッシュ
５３０      口金部材
６００      給電チップ
６１０      筒状基端部
６１１      中心孔
６２０      分割片
６３０      くびれ部
６４０      大径部
６５０      ワイヤ挿通孔
６６０      小径部
６６５      テーパ外面部
６７０      スリット
７００      ジョイント部材
７１０      先端側受容孔
７２０      小孔
７３０      後端側受容部
８００ａ      筒状弾性部材
８００        コイルスプリング
８１０      剛性パイプ
９５０      ワイヤガイドライナ
【図１】
0006602615.tif 000002
【図２】
0006602615.tif 000003
【図３】
0006602615.tif 000004