(57)【要約】【課題】  オリフィスに付着したスパッタを除去するためのメンテナンスにかかる負担を低減すること。【解決手段】  外周面にガス噴射口１１３ａが形成された筒状のトーチ本体部１００と、一端を、少なくともガス噴射口１１３ａを含むトーチ本体部１００の外周面を包囲するようにトーチ本体部１００に取り付けられ、トーチ本体部１００との間にガス通路２１４を形成する筒状のガスノズル２１０と、ガス噴射口１１３ａとガスノズル２１０の他端との間にガスノズル２１０の軸心方向に対して略垂直に交叉するように取り付けられるとともに、ガス通路２１４のガス噴射口１１３ａ側とガスノズル２１０先端側とを連通する通気孔２２２を有する板状のオリフィス２２０とを備えた。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にガス噴射口が形成された筒状のトーチ本体部と、
一端を、少なくとも前記ガス噴射口を含む前記トーチ本体部の外周面を包囲するように前記トーチ本体部に取り付けられ、前記トーチ本体部との間にガス通路を形成する筒状のガスノズルと、
前記ガス噴射口と前記ガスノズルの他端との間に前記ガスノズルの軸心方向に対して略垂直に交叉するように取り付けられるとともに、前記ガス通路の前記ガス噴射口側と前記ガスノズル先端側とを連通する通気孔を有する板状のオリフィスとを備えた溶接トーチ。
【請求項２】
前記オリフィスが、前記トーチ本体部の外周面と前記ガスノズルの内壁面との間に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
前記通気孔が、前記ガスノズルの軸心方向と略平行に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
前記トーチ本体部に、少なくとも前記ガス噴射口を含む前記トーチ本体部の外周面を包囲するようにノズルアダプタが取り付けられ、前記ガスノズルが前記ノズルアダプタの外周面に取り付けられるように構成されており、さらに前記ガスノズルの内壁面に設けられた突出部と前記ノズルアダプタとの間において、前記オリフィスが挟持されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスを噴射させながら溶接を行う溶接トーチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばアーク溶接を行う溶接トーチとして、ガス供給路に連結するガス噴射口を備えたトーチボディと、トーチボディ先端部に取り付けられるトーチチップと、トーチボディに取り付けられるガスノズルと、ガスの整流を行うためにトーチボディのガス噴射口周辺に取り付けられる筒状のオリフィスとを備えたものが知られている。このような溶接トーチにおいては、溶接作業中に発生したスパッタがガスノズル奥に飛散し、オリフィスの外周面に付着、堆積してガスの流れを阻害することがある。そのため、オリフィスの外周面に付着したスパッタを除去するためのメンテナンスを定期的に行っている。
【特許文献１】特開平１０−２６３８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような溶接トーチにおいては、そのようなメンテナンスの度にトーチを分解し、オリフィスをトーチボディから取り外して清掃するという煩雑な作業が必要であった。そのため、このような溶接トーチにおいては、使用に際してそのメンテナンスが大きな負担となっていた。
【０００４】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、オリフィスに付着したスパッタを除去するためのメンテナンスにかかる負担を低減できる溶接トーチを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の溶接トーチは、上記目的を達成するために、外周面にガス噴射口が形成された筒状のトーチ本体部と、一端を、少なくとも前記ガス噴射口を含む前記トーチ本体部の外周面を包囲するように前記トーチ本体部に取り付けられ、前記トーチ本体部との間にガス通路を形成する筒状のガスノズルと、前記ガス噴射口と前記ガスノズルの他端との間に前記ガスノズルの軸心方向に対して略垂直に交叉するように取り付けられるとともに、前記ガス通路の前記ガス噴射口側と前記ガスノズル先端側とを連通する通気孔を有する板状のオリフィスとを備えている。
【０００６】
このような溶接トーチによれば、板状のオリフィスが、ガス噴射口とガスノズルの他端との間にガスノズルの軸心方向に対して略垂直に交叉するように取り付けられているので、溶接作業中に発生してガスノズル先端側から飛散してきたスパッタは、ガス噴射口とガスノズルの他端との間でオリフィスのガスノズル先端側表面に付着する。したがって、オリフィスに付着したスパッタは、ガスノズル先端部から挿入されたスパッタ除去器具をこの面に押し当てることにより除去することができる。これにより、オリフィスに付着したスパッタを除去するメンテナンスにかかる負担を低減することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の溶接トーチは、請求項１に記載の溶接トーチにおいて、前記オリフィスが、前記トーチ本体部の外周面と前記ガスノズルの内壁面との間に嵌め込まれていることを特徴としたものである。
【０００８】
このような溶接トーチによれば、板状のオリフィスが、トーチ本体部の外周面とガスノズルの内壁面との間に嵌め込まれているので、ガスノズル先端側から飛散してきたスパッタは、オリフィスのガスノズル先端側表面により遮断される。したがって、スパッタがオリフィスを通過してガスノズルの奥に飛散することを防止することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の溶接トーチは、請求項１または２に記載の溶接トーチにおいて、前記通気孔が、前記ガスノズルの軸心方向と略平行に形成されたことを特徴としたものである。
【００１０】
このような溶接トーチによれば、オリフィスの通気孔が、ガスノズルの軸心方向と略平行に形成されているので、通気孔から噴出するガスは、ガスノズルの軸心方向と平行な方向に整流される。これにより、オリフィスのガスノズル先端側表面でガスノズル軸心方向に堆積したスパッタが、ガスの流れを阻害する虞は少なくなる。したがって、オリフィスに付着したスパッタを除去するメンテナンスの頻度を低減することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の溶接トーチは、請求項１から３のいずれかに記載の溶接トーチにおいて、前記トーチ本体部に、少なくとも前記ガス噴射口を含む前記トーチ本体部の外周面を包囲するようにノズルアダプタが取り付けられ、前記ガスノズルが前記ノズルアダプタの外周面に取り付けられるように構成されており、さらに前記ガスノズルの内壁面に設けられた突出部と前記ノズルアダプタとの間において、前記オリフィスが挟持されることを特徴としたものである。
【００１２】
このような溶接トーチによれば、オリフィスは、ガスノズルの内壁面に設けられた突出部とノズルアダプタとの間に挟持されているので、強固に固定される。したがって、ガスノズル先端部から挿入されたスパッタ除去器具を、オリフィスのガスノズル先端側表面に強く押し当てて、オリフィスに付着したスパッタを除去するための清掃を行うことができる。すなわち、オリフィスのガスノズル先端側表面に付着したスパッタを容易に除去することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、オリフィスに付着したスパッタを除去するためのメンテナンスにかかる負担を低減できる溶接トーチを提供することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の具体例を示す実施の形態を図１から図９を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である溶接トーチを備えたロボットアームを概略的に表した概観図である。図２は本発明の一実施形態である溶接トーチの内部を示すために一部を分解して描写した部分拡大図である。図３は本発明の一実施形態である溶接トーチのトーチ本体部を示す断面図である。図４は本発明の一実施形態である溶接トーチのノズル部を示す断面図である。図５は本発明の一実施形態である溶接トーチのオリフィス全体を示す斜視図である。図６は本発明の一実施形態で用いられる溶接トーチ全体を示す断面図である。図７は本発明の一実施形態である溶接トーチのガスの流れを示した図である。図８は本発明の一実施形態である溶接トーチにおいて、スパッタがオリフィスに付着する様子を示したものである。図９は本発明の一実施形態である溶接トーチにおいて、オリフィスに付着したスパッタを清掃するためのスパッタ除去器具を用いた様子を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、ロボット本体部１に連結されたロボットアーム１ａの先端部に、本発明の溶接トーチ２が装着されている。このロボットアーム１ａは、ロボット本体部１に備えられた制御部（図示されない）により駆動され、溶接トーチ２を任意の位置に移動させることができる。そして、図２に示すように、溶接トーチ２は略円筒形状のトーチ本体部１００とノズル部２００とを備えており、このトーチ本体部１００とノズル部２００とは、着脱自在に構成されている。以下、この溶接トーチ２を詳細に説明する。
【００１６】
図３は図２に示すトーチ本体部１００の内部を詳細に示した断面図である。トーチ本体部１００は、トーチボディ１１０と、先端に向かってテーパ状に形成される中空棒状のトーチチップ１２０と、トーチボディ１１０とトーチチップ１２０とを導通する溶接ワイヤ１３０と、トーチボディ１１０の一部を包囲するようにトーチボディ１１０に取り付けられるノズルアダプタ１４０とを備えている。
【００１７】
トーチボディ１１０は略円筒形状に形成されるとともに、その先端側において同心円状の段差を有する形状に形成されており、トーチボディ主要部１１１の外径よりも小さな径となるトーチボディ中径部１１２（以下、中径部と略す）と、この中径部１１２よりもさらに小さな径であるトーチボディ小径部１１３（以下、小径部と略す）とを備えている。このトーチボディ１１０は、その軸心部に溶接ワイヤ１３０を通過させるための貫通孔１１４が形成されており、中径部１１２、小径部１１３はこの貫通孔１１４を略中心とした同心円状に位置している。
【００１８】
そして、中径部１１２の外周面１１２ａには、後述するノズルアダプタ１４０を取り付けるためのネジ溝１１２ｂが形成されている。また小径部１１３の外周面には、トーチボディ主要部１１１から中径部１１２にわたって形成されたガス供給路１１５に連結する円形のガス噴射口１１３ａが複数形成されている。さらに、小径部１１３の内壁面１１３ｂにおいてもトーチチップ１２０を取り付けるためのネジ溝１１３ｃが形成されている。
【００１９】
トーチチップ１２０は、小径部１１３とほぼ同径の後端部から先端に向かってテーパ状に先細りする中空棒状に形成されている。そして、トーチチップ１２０の後端部の外周面１２１には小径部１１３のネジ溝１１３ｃと螺合させるためのネジ溝１２１ａが形成されており、これらのネジ溝（１１３ｃ、１２１ａ）が螺合することにより、トーチチップ１２０はトーチボディ１１０に固定される。また、このトーチチップ１２０の軸心部には、トーチボディ１１０に形成された貫通孔１１４と導通する中空部１２２が設けられており、トーチチップ１２０が固定された際に、この中空部１２２とトーチボディ１１０の貫通孔１１４とが連結する。
【００２０】
溶接ワイヤ１３０は、一方を図示されない電流供給源に接続されており、ロボットアーム１ａを介して溶接トーチ２に案内される。そしてこの溶接ワイヤ１３０は、トーチボディ１１０の貫通孔１１４とトーチチップ１２０の中空部１２２とを導通してトーチチップ１２０の先端側から突出している。ロボットアーム１ａの駆動により、この溶接ワイヤ１３０の他端が母材の溶接部に案内される。そして、電力供給源から電流が供給されることにより、溶接ワイヤ１３０の先端から溶接部に向かってアークが放出され、溶接が実施される。
【００２１】
ノズルアダプタ１４０は円筒形状に形成され、その内径は中径部１１２とほぼ同じ大きさである。さらに、ノズルアダプタ１４０の一端の内壁面１４１にはネジ溝１４１aが形成され、このネジ溝１４１ａと中径部１１２に形成されたネジ溝１１２ｂとが螺合することにより、ノズルアダプタ１４０はトーチボディ１１０に取り付けられる。この結果、ノズルアダプタ１４０は、トーチボディ１１０に、小径部１１３に形成されたガス噴射口を含む外周面を包囲するように取り付けられる。さらに、このノズルアダプタ１４０の他端の外周面１４２には、後述するガスノズル２１０を取り付けるためのネジ溝１４２ａが形成されている。
【００２２】
次に、溶接トーチのノズル部２００について詳細に説明する。図４に示すように、ノズル部２００は、円筒形状のガスノズル２１０と、ガスノズル２１０の内側に、ガスノズル内壁面２１０ａと嵌合するように嵌め込まれる円盤形状のオリフィス２２０とを備えている。
【００２３】
ガスノズル２１０の内側には、ノズルアダプタ１４０の外径とほぼ同じ大きさの大孔部２１１と、その大孔部２１１よりも小さな径となる小孔部２１２とが形成されている。ガスノズルの内壁面には、この大孔部２１１と小孔部２１２とにより突出部としての段差部２１３が構成されている。その大孔部２１１の半径と小孔部２１２の半径との差は１ｍｍ程度のごく小さいものであり、この段差部２１３にオリフィス２２０が嵌め込まれている。またガスノズル内壁面２１０ａの大孔部２１１側には、ノズルアダプタ１４０のネジ溝１４２ａと螺合するネジ溝２１０ｂが形成され、ノズルアダプタ１４０にガスノズル２１０を取り付けることにより、オリフィス２２０はガスノズル２１０の段差部２１３とノズルアダプタ１４０との間に強固に挟持される。
【００２４】
次に、ガスノズル２１０の段差部２１３とノズルアダプタ１４０とにより挟持されるオリフィス２２０について説明する。図５に示すように、このオリフィス２２０は円盤形状をしており、その厚さは３ｍｍ程度に形成されている。オリフィス２２０の外径は、ガスノズル２１０の大孔部２１１と同径となっている。またこのオリフィス２２０は、トーチボディ１１０の小径部１１３またはトーチチップ１２０が挿通する中央孔２２１を有している。すなわちオリフィス２２０が、トーチボディ１１０の小径部１１３またはトーチチップ１２０の外周面と、ガスノズル２１０の内壁面との間に隙間なく嵌め込まれる構造となっている。またさらに、オリフィス２２０は、板厚方向に貫通する、すなわちガスノズル軸心方向に伸びる円形の通気孔２２２を有している。この通気孔２２２は、中央孔２２１を取り巻くように均等な間隔で複数設けられており、その半径は３ｍｍ程度となるように構成されている。
【００２５】
次に、本発明の溶接トーチ２の全体構造を、図６に示す断面図を用いて詳細に説明する。図６は、図３に示したトーチ本体部１００に、図４に示したノズル部２００を取り付けた様子を示している。ノズル部２００は、ガスノズル２１０の大孔部２１１に形成されたネジ溝２１１ｂがノズルアダプタ１４０のネジ溝１４２ａと螺合することにより、トーチ本体部１００に取り付けられている。これにより、ガスノズル２１０は、ガス噴射口１１３ａを含むトーチボディ１１０の小径部１１３の外周面を包囲するようにノズルアダプタに取り付けられ、小径部１１３またはトーチチップ１２０との間にガス通路２１４が形成される。また、ガスノズル２１０の先端開口部からは、トーチチップ１２０の先端が突出するように伸びている。
【００２６】
ガスノズル内側の段差部２１３に嵌め込まれたオリフィス２２０は、その段差部２１３とノズルアダプタ１４０とにより挟持される。これによりオリフィス２２０は、その板状平面２２０ａがガスノズル２１０の軸心方向と略垂直に交叉するように嵌め込まれ、そのオリフィスを厚さ方向に貫通する通気孔２２２はガスノズル２１０の軸心方向と平行となる。すなわちオリフィス２２０は、板状平面２２０ａがガスノズル軸心方向と直交してガス通路を遮断するように固定され、通気孔２２２がガス通路のガス噴射口１１３ａ側とガスノズル先端側とを連通している。これにより、図示されないガス供給部から供給され、トーチボディ１１０の小径部１１３のガス噴射口１１３ａから噴射されたガスは、オリフィス２２０の通気孔２２２からガスノズル先端部２１０ｃに向かって噴出される。言い換えれば、オリフィス２２０の通気孔２２２から噴出したガスは、ガスノズル２１０の軸心方向と略平行となるように整流される。
【００２７】
次に、上述のような構造を備える溶接トーチ２を用いて溶接作業を行う様子を、図７および図８を用いて詳細に述べる。まず溶接作業の開始に伴って、溶接トーチ２の溶接ワイヤ１３０が溶接面２３０の溶接部２３１に位置するようにロボットアーム１が駆動される。次に、溶接作業の実施に伴って炭酸ガス、アルゴンおよびヘリウムなどのガスが、図示されないガス供給部からトーチボディ１１０のガス供給路１１５に供給される。図７に示すように、ガスはトーチボディ１１０のガス供給路１１５を通過し、小径部１１３のガス噴射口１１３ａから噴射され、さらにオリフィス２２０の通気孔２２２から噴出される。ここで、前述したようにオリフィス２２０の通気孔２２２はガスノズル２１０の軸心方向と平行となっているので、ガスは通気孔２２２からガスノズル先端部２１０ｃに向かって噴出するように整流される。このように整流されたガスは、ガス通路２１４を通過した後にガスノズル先端部２１０ｃから溶接部に向かって噴射され、溶接部に対してシールドガスを形成する。
【００２８】
そして、図示されない電流供給源より電流を供給された溶接ワイヤ１３０は、その先端から溶接部２３１に向かってアークを放出する。ここで、前述したシールドガスにより溶接部は空気から遮断されているので、アークをシールドガス雰囲気中で安定して発生させることができるとともに、溶接部２３１の酸化、窒化による溶接の欠陥を防止することができる。
【００２９】
図８は、溶接作業に伴って発生したスパッタ２５０が、オリフィス２２０に付着する様子を示したものである。溶接作業に伴って発生し、ガスノズル２１０内に入り込んだスパッタ２５０は、ガスノズル先端側からオリフィス２２０のガスノズル先端側表面２２３に向かって飛散する。ここで前述したように、オリフィス２２０の通気孔２２２からガスノズル先端部２１０ｃに向かってガスが噴出されており、ガスの流れはスパッタ２５０の飛散方向と対向する向きとなる。したがって、ガスノズル先端側から飛散してきたスパッタ２５０が、オリフィス２２０の通気孔２２２を通過することはない。さらに、オリフィス２２０はその板状平面２２０ａがガスノズル２１０の軸心方向と直交するように固定されているので、スパッタ２５０はオリフィス２２０のガスノズル先端側表面２２３に付着し、ガスノズル２１０の軸心方向に堆積していく。すなわち、スパッタ２５０はオリフィス２２０の通気孔２２２から噴出されるガスの流れと同じ方向に堆積するので、オリフィス２２０に付着したスパッタ２５０が通気孔２２２周辺のガスの流れを阻害する虞は少なくなる。したがって、オリフィス２２０に付着したスパッタ２５０を除去するためのメンテナンスの作業頻度を低減することができる。すなわち、メンテナンスにかかる負担を低減することができる。
【００３０】
また、オリフィス２２０のガスノズル先端側表面２２３に付着したスパッタ２５０は、スパッタ除去器具２６０を用いて除去される。図９に示すように、スパッタ除去器具２６０は、台上に固定された台座２６１と台座２６１から略垂直に伸びるように固着されたコイル２６２とから構成されている。ここで、オリフィス２２０はガスノズル２１０内側の段差部２１３とノズルアダプタ１４０とに挟持され、構造的に強固に固定されているので、スパッタ除去器具２６０のコイル２６２をガスノズル先端側表面２２３に強く押し当てたとしても、オリフィス２２０の位置を変化させることがない。したがって、オリフィス２２０のガスノズル先端側表面２２３に付着したスパッタ２５０を、スパッタ除去器具２６０により容易に除去することができる。
【００３１】
以上、述べてきたように、本発明にかかる溶接トーチによれば、ガスノズル先端側から飛散してきたスパッタはオリフィスのガスノズル先端側表面に付着するので、スパッタ除去器具をガスノズル先端部から挿入することにより、オリフィスに付着したスパッタを容易に除去することができる。したがって、溶接トーチの使用に際して、そのメンテナンスにかかる負担を低減することができる。さらに、オリフィスに付着したスパッタが通気孔周辺のガスの流れを阻害する虞は少なくなるので、オリフィスに付着したスパッタを除去するためのメンテナンスの作業頻度を低減することができる。またさらに、スパッタ除去器具をオリフィスのガスノズル先端側表面に強く押し当てることができるので、オリフィスのガスノズル先端側表面に付着したスパッタを容易に除去することができる。
【００３２】
なお、オリフィスの材質としてはテフロン（商品名）が好ましく、この場合にはスパッタをオリフィスに付着しにくくするという効果を奏する。また、上記実施例においては円盤形状のオリフィスを用いたが、この発明はそれに限定されない。要はガスノズルの形状に合わせて、ガスノズルの内壁面に嵌め込まれるような形状であればよい。
【００３３】
また、上記実施例においては、トーチボディとトーチチップ、トーチボディとノズルアダプタ、およびノズルアダプタとガスノズルとは、ネジ溝が螺合することにより取り付けられているが、本発明はそれに限定されない。例えばトーチボディとトーチチップとが一体的に形成された構造でもよく、または両者に凸部と凹部とを設け、それらを嵌合させて固定する構造であってもよい。
【００３４】
またさらに、上記実施例においては、オリフィスに形成された通気孔はガスノズル軸心方向と平行に伸びているが、本発明はそれに限定されない。例えばオリフィスのガス噴射口側からガスノズル先端側に向かってテーパ状に狭まるように伸びていてもよく、要はオリフィスを厚さ方向に貫通していればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態である溶接トーチを備えたロボットアームを概略的に表した概観図である。
【図２】本発明の一実施形態である溶接トーチの内部を示すために一部を分解して描写した部分拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態である溶接トーチのトーチ本体部を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である溶接トーチのノズル部を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態である溶接トーチのオリフィス全体を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態で用いられる溶接トーチ全体を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態である溶接トーチのガスの流れを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態である溶接トーチにおいて、スパッタがオリフィスに付着する様子を示したものである。
【図９】本発明の一実施形態である溶接トーチにおいて、オリフィスに付着したスパッタを清掃するためのスパッタ除去器具を用いた様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
２…溶接トーチ、  １００…トーチ本体部、  １１０…トーチボディ、  １１３ａ…ガス噴射口、  １２０…トーチチップ、  １３０…溶接ワイヤ、  １４０…ノズルアダプタ、  ２００…ノズル部、  ２１０…ガスノズル、  ２１３…段差部、  ２１４…ガス通路、  ２２０…オリフィス、  ２２２…通気孔、  ２５０…スパッタ、  ２６０スパッタ除去装置
【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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【図６】
2008036693.tif 000008
【図７】
2008036693.tif 000009
【図８】
2008036693.tif 000010
【図９】
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