(57)【要約】【課題】給電チップの寿命の改善を図ることができる溶接トーチを提供する。【解決手段】本発明の溶接トーチ２０は、トーチボディ２１の先端部にチップボディ２２を取り付け、チップボディ２２の先端部にチップホルダ２３を取り付け、チップボディ２２の突起部３０とチップホルダ２３の基端部とによって給電チップ２８を固定している。そして、チップホルダ２３に給電チップ２８の先端部が挿入されたときに、チップホルダ２３の内面と給電チップ２８の先端部との間に空間が形成されるように、給電チップ２８の側面にチップホルダ２３の基端部が当接する段部を形成した。この結果、溶接時に発生する熱が、給電チップに直接伝わらないように設けているので、給電チップ２８自体の温度上昇を抑えることができる。【選択図】図１
2008246539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有しこのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に突起部を形成したチップボディと、
このチップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダと、
基端部が前記チップボディの突起部と当接し側面に前記チップホルダの基端部が当接する段部を形成して軸芯部にワイヤ挿通孔を有する給電チップとを備え、
前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように前記給電チップの段部を形成した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。
【請求項２】
前記給電チップの段部側面にテーパ形状を形成し、前記チップボディの先端部に前記テーパ形状と接触する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項３】
前記給電チップの基端部にテーパ形状を形成し、前記チップボディの突起部に前記給電チップの基端部のテーパ形状と接触する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項４】
前記チップホルダは耐熱性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項５】
前記チップホルダの先端部に、軸芯部にワイヤ挿通孔を有する耐熱部材を埋め込んだことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項６】
前記給電チップは、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる１本又は複数本の縦すり割りが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項７】
前記給電チップは、直径が縮小する方向に先端部が加圧加工されていることを特徴とする請求項６記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項８】
軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有しこのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に突起部を形成したチップボディと、
このチップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの給電チップであって、
前記給電チップは基端部が前記チップボディの突起部と当接し側面に前記チップホルダの基端部が当接する段部を形成して軸芯部にワイヤ挿通孔を有し、
前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように前記給電チップの段部を形成したことを特徴とする給電チップ。
【請求項９】
前記チップボディのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に傾斜面を形成し、この傾斜面と接触するテーパ形状を前記給電チップの段部側面に形成したことを特徴とする請求項８記載の給電チップ。
【請求項１０】
前記チップボディの突起部の先端側に傾斜面を形成し、この傾斜面と接触するテーパ形状を前記給電チップの基端部に形成したことを特徴とする請求項８または請求項９記載の給電チップ。
【請求項１１】
先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる１本又は複数本の縦すり割りが形成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の給電チップ。
【請求項１２】
直径が縮小する方向に先端部が加圧加工されていることを特徴とする請求項１１に記載の給電チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接ロボットの手首部に取り付けた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）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アーク溶接ロボットを用いて溶接加工を自動化することが広く行われている。図５は、アーク溶接ロボットの一般的な構成を示す図である。同図において、マニピュレータ１の手首部２の先端に溶接トーチ３が取り付けられ、ワイヤリール４に巻かれた溶接ワイヤ５が、マニピュレータ１に取り付けられたワイヤ送給装置６によって溶接トーチ３に送給される。また、溶接電源７から溶接トーチ３に電力が供給され、ガスボンベ８から溶接トーチ３にシールドガスが供給される。ティーチペンダント９からロボット制御装置１０に指令信号が入力され、このロボット制御装置１０からの信号がマニピュレータ１に入力されて、第１軸乃至第６軸から成る６つの軸を回転させて、溶接トーチ３の先端位置が制御される。
【０００３】
マニピュレータ１の手首部２に取り付けられた従来から使用されている溶接トーチ３は、図６に示すものが多く採用されている（例えば、特許文献１参照）。同図は従来技術の溶接トーチ３の断面図である。同図において、トーチボディ１２にチップボディ１３が取り付けられ、このチップボディ１３の先端部１３ａに給電チップ１４がネジ止めされている。これらのトーチボディ１２、チップボディ１３及び給電チップ１４には、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。溶接ワイヤ５がこれらのワイヤ挿通孔を挿通して、給電チップ１４と内接触することによって、溶接ワイヤ５に電力が供給される。オリフィス１７はチップボディ１３の下方に設けられて、ノズル１６が給電チップ１４とオリフィス１７とを取り囲んでいる。シールドガスがオリフィス１７に設けられた噴出孔１７ａ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。チップボディ１３の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている。
【０００４】
上述した構造を有することによって、アーク溶接中は、トーチボディ１２に供給された電力がチップボディ１３を経由して給電チップ１４へ供給される。また、シールドガスが噴出されて、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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４６７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アーク溶接時に発生するアーク熱は、数千度から数万度といわれている。この放射熱によって給電チップの先端部は高温にさらされ、数百度から１千度近い温度に上昇する。給電チップは一般的に銅合金を使用しているが、温度上昇に伴って表面硬度が下がり軟化するために、摩耗しやすく、寿命が短いという課題があった。摩耗した給電チップは交換することになるが、交換作業は、稼働中のアーク溶接ロボットを停止した上で作業者の手作業によって実施する必要があるために、生産性を低下させる要因となっていた。また、交換用の給電チップを大量に在庫しておく必要があるために、生産コストをも増大させていた。
【０００７】
本発明は、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップを長寿命化することによって、生産性を向上させるとともに生産コストを低減す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】
【０００８】
第１の発明は、
軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有しこのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に突起部を形成したチップボディと、
このチップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダと、
基端部が前記チップボディの突起部と当接し側面に前記チップホルダの基端部が当接する段部を形成して軸芯部にワイヤ挿通孔を有する給電チップとを備え、
前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように前記給電チップの段部を形成した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。
【０００９】
第２の発明は、前記給電チップの段部側面にテーパ形状を形成し、前記チップボディの先端部に前記テーパ形状と接触する傾斜面を形成したことを特徴とする第１の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１０】
第３の発明は、前記給電チップの基端部にテーパ形状を形成し、前記チップボディの突起部に前記給電チップの基端部のテーパ形状と接触する傾斜面を形成したことを特徴とする第１または第２の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１１】
第４の発明は、前記チップホルダは耐熱性を有することを特徴とする第１〜３のいずれか１の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１２】
第５の発明は、前記チップホルダの先端部に、軸芯部にワイヤ挿通孔を有する耐熱部材を埋め込んだことを特徴とする第１〜４のいずれか１の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１３】
第６の発明は、前記給電チップは、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる１本又は複数本の縦すり割りが形成されていることを特徴とする第１〜５のいずれか１の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１４】
第７の発明は、前記給電チップは、直径が縮小する方向に先端部が加圧加工されていることを特徴とする第６の発明に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１５】
第８の発明は、
軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、
このトーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有しこのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に突起部を形成したチップボディと、
このチップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの給電チップであって、
前記給電チップは基端部が前記チップボディの突起部と当接し側面に前記チップホルダの基端部が当接する段部を形成して軸芯部にワイヤ挿通孔を有し、
前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように前記給電チップの段部を形成したことを特徴とする給電チップである。
【００１６】
第９の発明は、前記チップボディのワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に傾斜面を形成し、この傾斜面と接触するテーパ形状を前記給電チップの段部側面に形成したことを特徴とする第８の発明に記載の給電チップである。
【００１７】
第１０の発明は、前記チップボディの突起部の先端側に傾斜面を形成し、この傾斜面と接触するテーパ形状を前記給電チップの基端部に形成したことを特徴とする第８または第９の発明に記載の給電チップである。
【００１８】
第１１の発明は、先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる１本又は複数本の縦すり割りが形成されていることを特徴とする第８〜１０のいずれか１の発明に記載の給電チップである。
【００１９】
第１１の発明は、直径が縮小する方向に先端部が加圧加工されていることを特徴とする第１１の発明に記載の給電チップである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の溶接トーチは、チップホルダの内面と給電チップの先端部との間に形成された空間によって、溶接時に発生する熱が給電チップに直接伝わらないようにしているので、給電チップ自体の温度上昇を抑えることができる。すなわち、給電チップの軟化を防いで摩耗を軽減することができるので、給電チップの寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［実施の形態１］
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２０の断面図であり、図２は、溶接トーチ２０の分解断面図である。図３は、本発明の溶接トーチ２０の給電チップ２８を示す図であり、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図であり、同図（Ｃ）は底面図である。
【００２２】
図１及び図２において、トーチボディ２１の先端部にチップボディ２２を取り付け、このチップボディ２２の先端部にチップホルダ２３を取り付けている。トーチボディ２１、チップボディ２２及びチップホルダ２３は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。また、チップボディ２２は、ワイヤ挿通孔の先端部近傍の内面に突起部３０が形成されている。
【００２３】
給電チップ２８は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されており、基端部がチップボディ２２の内部に挿入され、先端部がチップホルダ２３に挿入されている。このとき、給電チップ２８は、基端部がチップボディ２２の突起部３０に当接し、側面に形成された段部２８ｄがチップホルダ２３の基端部２３ａに当接する。すなわち、給電チップ２８は、チップボディ２２の突起部３０とチップホルダ２３の基端部２３ａとで固定されている。なお、チップホルダ２３の先端部には、溶接点で発生するアーク熱の伝わり方を鈍くするために、軸芯部にワイヤ挿通孔を形成した耐熱部材２４を埋め込み、この耐熱部材２４をリング２５等の取付部材で固定しておくとさらに良い。あるいは、耐熱部材２４をチップホルダ２３の先端部に埋め込む代わりに、チップホルダ２３全体を耐熱性を有するセラミック又はステンレス等の材質で形成しても良い。
【００２４】
オリフィス１７はチップボディ２２の下方に設けられ、ノズル１６がチップホルダ２３とオリフィス１７とを取り囲んでいる。シールドガスはオリフィス１７の噴出孔１７ａ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。チップボディ２２の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている。
【００２５】
上述した構造を有することによって、トーチボディ２１に供給された電力が、チップボディ２２を流れて、チップホルダ２３に流れ、給電チップ２８へ電力が供給される。また、シールドガスが噴出されて、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】
次に、図３を参照して給電チップ２８を説明する。同図に示すように、給電チップ２８は、軸芯部にワイヤ挿通孔２８ｆが形成されていて、側面にはチップホルダ２３の基端部２３ａ（図１参照）に当接する段部２８ｄが形成されている。この段部２８ｄは、チップホルダ２３に給電チップの先端部２８ａが挿入されたときに、チップホルダ２３の内面と給電チップ２８の先端部２８ａとの間に、図１で示した空間２９が形成される。この空間２９は、給電チップの先端部２８ａだけに形成されていても良いが、チップホルダ２３の内面と給電チップ２８の側面との間にも形成されることが好ましい。
【００２７】
このように、チップホルダ２３の内面と給電チップの先端部２８ａとの間に形成された空間２９によって、溶接時に発生する熱が給電チップ２８に直接伝わらないようにしているので、給電チップ２８自体の温度上昇を抑えることができる。すなわち、給電チップ２８の軟化を防いで摩耗を軽減することができるので、給電チップ２８の寿命を延ばすことができる。さらに、給電チップ２８が高温にならないために、給電チップ２８の表面に酸化膜が形成されることを防ぐことができ、良好な電力の供給を維持することができる。
【００２８】
また、チップホルダ２３の先端部に耐熱部材２４を埋め込むことによって、溶接点で発生するアーク熱の給電チップ２８への伝わり方を鈍くし、給電チップ２８の摩耗を軽減したので、さらに寿命を延ばすことができる。
【００２９】
好ましい実施形態としては、給電チップ２８の段部２８ｄの側面にテーパ形状２８ｃを形成し、チップボディ２２の先端部に、段部２８ｄの側面のテーパ形状２８ｃと面接触する傾斜面２２ａを形成しておくと良い。この場合、チップボディ２２と給電チップ２８との接触面積をより広く確保できるので、給電チップ２８に安定した電力を供給することができる。
【００３０】
同様に、給電チップ２８の基端部にテーパ形状２８ｅを形成し、チップボディ２２の突起部３０に給電チップ２８の基端部のテーパ形状２８ｅと面接触する傾斜面３０ａを形成しておくとさらに良い。この場合、接触面積をより広く確保できて給電チップ２８に安定した電力を供給することができると同時に、チップボディ２２とチップホルダ２３とによって給電チップ２８を安定して固定することができる。
【００３１】
また、給電チップ２８にテーパ形状２８ｃ及びテーパ形状２８ｅを形成し、チップボディ２２との接触面積を増やすことによって、給電チップ２８の熱がチップボディ２２に伝導しやすく、結果、熱が外へ放出されることになるから、給電チップ２８自体に熱がこもることなく、より寿命を延ばすことができる。
【００３２】
また、従来行われていた給電チップ２８の基端部のネジ加工を不要とし、単純加工のみの形状としているために、給電チップ自体の加工・製作時間を低減することができる。さらに、給電チップ２８の材質として、ネジ加工等が困難であった銅タングステン等の硬度の高い材質も使用することができる。
【００３３】
図３に戻り、給電チップ２８は、同図（Ｂ）に示すように先端部２８ａからワイヤ挿通孔２８ｆに沿って延びる縦すり割り２８ｂが形成されている。
【００３４】
溶接ワイヤ５の送給時には、ワイヤ送給装置６（図５参照）からワイヤガイドライナ（図示せず）にガイドされて溶接ワイヤ５が給電チップ２８まで送給される。このとき、溶接ワイヤ５には少なからず摩擦が発生している。この摩擦によって、溶接ワイヤ５の表面が傷つき、場合によっては削られ、このとき、削り粉が発生する。この削り粉は、ワイヤガイドライナを経て給電チップ２８の先端部まで送られる。通常、給電チップ２８のワイヤ挿通孔と溶接ワイヤ５との隙間は、例えば、０．１ｍｍ程度で、ほとんど隙間がない。そのために、この削り粉が給電チップ２８のワイヤ挿通孔に入り込むと、送給抵抗が増大し、正常な溶接ワイヤ５の送りができない状態になり、適切な溶接が行われない。
【００３５】
しかしながら、本発明の溶接トーチ２０は、溶接ワイヤ５の削り粉が給電チップ２８の縦すり割り２８ｂの隙間を通って外部へ押し出されて、内部へ残らない構造としたので、溶接ワイヤ５の削り粉が給電チップ２８の内部で詰まり、送給不良を起こすことがない。
【００３６】
好ましい実施形態としては、縦すり割り２８ｂは、直径が縮小する方向に先端部を加圧加工しておくと良い。図４は、縦すり割り２８ｂの加圧加工を示す図である。同図（Ａ）は加圧加工前の状態、同図（Ｂ）は加圧加工後の状態をそれぞれ示している。
【００３７】
給電チップ２８の加圧加工された縦すり割り２８ｂによって溶接ワイヤ５を強制的に押圧することになるので、常に安定した給電を行うことができる。また、縦すり割り２８ｂによって、溶接ワイヤ５の動きに伴って柔軟に給電チップ２８が動くので、給電が安定し、均一な溶接ビードを形成することができる。また、加圧加工された縦すり割り２８ｂで溶接ワイヤ５を強制的に押圧しているので、溶接ワイヤ５は常にセンタリングされ、溶接ワイヤ５の狙い位置のズレ防止に著しい効果を奏することができる。なお、縦すり割り２８ｂは１本の場合を示したが、縦すり割りの数は１本に限定されるものではなく、複数本の縦すり割りを形成してもよい。
【００３８】
上述した実施の形態は、アーク溶接ロボットを使用した形態について説明したが、本発明の溶接トーチはアーク溶接ロボットによる自動溶接に限定されるものではなく、手溶接の半自動溶接トーチにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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断面図である。
【図３】本発明の溶接トーチの給電チップを示す図である。
【図４】本発明の溶接トーチの給電チップにおける縦すり割り部の加圧加工を示す図である。
【図５】アーク溶接ロボットの一般的な構成を示す図である。
【図６】従来技術の溶接トーチの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１            マニピュレータ
２            手首部
３            溶接トーチ
４            ワイヤリール
５            溶接ワイヤ
６            ワイヤ送給装置
７            溶接電源
８            ガスボンベ
９            ティーチペンダント
１０          ロボット制御装置
１２          トーチボディ
１３          チップボディ
１３ａ        チップボディの先端部
１４          給電チップ
１６          ノズル
１７          オリフィス
１７ａ        オリフィスの噴出孔
１８          絶縁ブッシュ
２０          溶接トーチ
２１          トーチボディ
２２          チップボディ
２２ａ        チップボディの内部の傾斜面
２３          チップホルダ
２３ａ        チップホルダの基端部
２４          耐熱部材
２５          リング
２８          給電チップ
２８ａ        給電チップの先端部
２８ｂ        給電チップの縦すり割り
２８ｃ        給電チップの段部のテーパ形状
２８ｄ        給電チップの段部
２８ｅ        給電チップの基端部のテーパ形状
２８ｆ        ワイヤ挿通孔
２９          空間
３０          チップボディの突起部
３０ａ        チップボディの突起部の傾斜面
【図１】
2008246539.tif 000003
【図２】
2008246539.tif 000004
【図３】
2008246539.tif 000005
【図４】
2008246539.tif 000006
【図５】
2008246539.tif 000007
【図６】
2008246539.tif 000008