(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向の外部に照射するようにレーザポインタが設けられた筒状のレーザポインタユニットと、前記レーザポインタユニットが先端に設けられ軸方向に所定の傾斜角度をつけて外周面よりワイヤを取り出す筒状のチップと、前記チップを囲い前記ワイヤを取り出す長穴を有する筒状のノズルと、前記チップと前記ノズルが接続された筒状のトーチボディとが同軸方向に配置されるとともに、前記トーチボディに前記レーザポインタが母材又は接合部材を照射する照射位置を映すカメラが取り付けられたカメラアームを有する溶接トーチであって、前記レーザポインタの照射位置と、前記ワイヤの先端部と母材及び接合部材とが接する溶接位置とは、軸方向に平行する直線上にあることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】
請求項１記載の溶接トーチにおいて、前記カメラアームに、前記溶接位置に向かって炭酸ガスを噴射するシールドガスノズルが設けられていることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の溶接トーチにおいて、前記ノズルは、先ノズルと元ノズルに分割される分割構造であり、前記チップ及び前記元ノズルは、前記トーチボディとそれぞれ軸方向にネジ結合されるとともに、前記先ノズルの長穴と前記チップの斜め孔の中心は、軸方向に平行する直線上に一致するように前記先ノズルは回転自在に設けられていることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれか１つに記載の溶接トーチにおいて、前記カメラアームは、前記カメラアームの側部に設けられた回動ブラケットを介して前記トーチボディの周方向に回動自在に設けられていることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のいずれか１つに記載の溶接トーチにおいて、前記レーザポインタユニットを構成し、その周面に前記レーザポインタが径方向からはめ込められる筒状のレーザポインタホルダの端部と前記チップの端部は、一対の凹凸形状で嵌合されることを特徴とする溶接トーチ。
【請求項６】
請求項１乃至５記載のいずれか１つに記載の溶接トーチにおいて、前記カメラアームに、前記レーザポインタの照射位置に向かって照明を行うＬＥＤ照明が設けられていることを特徴とする溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目視できない空間に挿入して、狭い箇所での溶接ができるようにした溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の溶接トーチ方法として、先端部を任意の角度に曲げて狭い箇所を溶接できるようにした溶接トーチがあった。しかしながら、トーチのノズルの間にある屈曲パイプをケーブルを介して屈曲させるための特殊な駆動機構が必要としていたので、複雑な構造となっていた（例えば、特許文献１参照）。
一方、目視がむつかしい狭い箇所を溶接した場合、溶接状態を目視して溶接状態を確認して品質の確認できるようにする必要もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９６２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、目視できない空間に挿入して、狭い箇所での溶接ができ、溶接状態が確認できる溶接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】
【０００５】
前記目的に沿う請求項１記載の溶接トーチは、径方向の外部に照射するようにレーザポインタが設けられた筒状のレーザポインタユニットと、前記レーザポインタユニットが先端に設けられ軸方向に所定の傾斜角度をつけて外周面よりワイヤを取り出す筒状のチップと、前記チップを囲う筒状のノズルと、前記チップと前記ノズルが接続された筒状のトーチボディとが同軸方向に配置されるとともに、前記トーチボディに前記レーザポインタが母材又は接合部材を照射する照射位置を映すカメラが取り付けられたカメラアームを有する溶接トーチであって、前記レーザポインタの照射位置と、前記ワイヤの先端部と母材及び接合部材とが接する溶接位置とは、軸方向に平行する直線上にある。
【０００６】
請求項２記載の溶接トーチは、前記カメラアームに、前記溶接位置に向かって炭酸ガスを噴射するシールドガスノズルが設けられている。
【０００７】
請求項３記載の溶接トーチは、請求項１又は２記載の溶接トーチにおいて、前記ノズルは、先ノズルと元ノズルに分割される分割構造であり、前記チップ及び前記元ノズルは、前記トーチボディとそれぞれ軸方向にネジ結合されるとともに、前記先ノズルの長穴と前記チップの斜め孔の中心は、軸方向に平行する直線上に一致するように前記先ノズルは回転自在に設けられている。
【０００８】
請求項４記載の溶接トーチは、請求項１乃至３記載のいずれか１に記載の溶接トーチにおいて、前記カメラアームは、前記カメラアームの側部に設けられた回動ブラケットを介して前記トーチボディの周方向に回動自在に設けられている。
【０００９】
請求項５記載の溶接トーチは、請求項１乃至４記載のいずれか１に記載の溶接トーチにおいて、前記レーザポインタホルダの端部と前記チップの端部は、一対の凹凸形状で嵌合される。
【００１０】
請求項６記載の溶接トーチは、請求項１乃至５記載のいずれか１に記載の溶接トーチにおいて、前記カメラアームに、前記レーザ照射位置に向かって照明を行うＬＥＤ照明が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の溶接トーチにおいては、レーザポインタの照射位置と、ワイヤの先端部と母材及び接合部材とが接する溶接位置とは、軸方向に平行する直線上にある。ので、レーザポインタの照射位置をカメラで確認しながら、溶接位置を選んで溶接することができ、また、溶接トーチを手前に移動させることで、その溶接状態をカメラで容易に確認することが可能となる。
【００１２】
特に、請求項２記載の溶接トーチにおいては、カメラアームに、溶接位置に向かって炭酸ガスを噴射するシールドガスノズルが設けられていることで、シールドガスノズルの先端から排出するシールドガスにより、酸化防止しつつ、溶接で発生する煙を吹き飛ばすことができその溶接状態を明瞭に確認することが可能となる。
【００１３】
特に、請求項３記載の溶接トーチにおいては、ノズルは、先ノズルと元ノズルに分割される分割構造であり、チップ及び元ノズルは、トーチボディとそれぞれ軸方向にネジ結合されるとともに、先ノズルの長穴とチップの斜め孔の中心は、軸方向に平行する直線上に一致するように先ノズルは回転自在に設けられているので、チップのトーチボディへのネジ込み終了位置（ワイヤー取出し位置）を、ノズルの分割構造のために先ノズルの長穴位置を合わせることができる。
【００１４】
特に、請求項４記載の溶接トーチにおいては、カメラアームは、カメラアームの側部に設けられた回動ブラケットを介してトーチボディの周方向に回動自在に設けられているので、母材や溶接部材に接して保持されて、操作棒を回転させる照射位置を定めるのが、負荷なくスピーディに行うことができる。
【００１５】
特に、請求項５記載の溶接トーチにおいては、レーザポインタユニットを構成し、その周面にレーザポインタが径方向からはめ込められる筒状のレーザポインタホルダの端部とチップの端部は、一対の凹凸形状で嵌合されるので、レーザポインタホルダの交換が生じても、照射位置と溶接位置を一直線上に、簡便に正確に合わせることができる。
【００１６】
特に、請求項６記載の溶接トーチにおいては、カメラアームに、レーザポインタの照射位置に向かって照明を行うＬＥＤ照明が設けられていることで、周りが暗くて見づらい場合でも、ＬＥＤ照明で明るく照らすことによりレーザポインタの照射位置や溶接状態を明瞭に確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶接トーチの構成を示す説明図である。
【図２】同溶接トーチの使用状態を示す平面での説明図である。
【図３】同溶接トーチの使用状態を示す側面での説明図である。
【図４】同溶接トーチのチップを示す説明図である。
【図５】同溶接トーチのレーザポインタホルダを示す説明図である。
【図６】同溶接トーチのノズルを示す説明図である。
【図７】同溶接トーチのカメラブラケットを示す説明図である。
【図８】同溶接トーチのカメラアームを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の溶接トーチ１０の概略の構成を説明する。溶接トーチ１０は、レーザポインタユニット１１、カメラユニット１２、トーチボディ１３とチップ２２とノズル１５から構成される。そして、トーチボディ１３の先端にチップ２２が設けられている。また、ノズル１５は、先ノズル２０と元ノズル１９で構成されチップ２２の外周を囲うように設けられている。また、チップ２２とノズル１５の先には、レーザポインタユニット１１が、挿入され設けられており、チップ２２の先端のフォーク形状とレーザポインタホルダ２３のＩ（アイ）形状とで嵌合している。なお、レーザポインタホルダ２３の先端部には、レーザポインタ２４が径方向に嵌め込まれて、径方向を照射するようになっている。
【００２０】
次に、トーチボディ１３の後端部にアダプタ（図示せず）を介してパワーケーブル１８が挿入されて、パワーケーブル１８を介してシールドガス（図示せず）とワイヤｈが供給される。そして、ワイヤｈは、ノズル１５の側面から取り出され母材に接するようになる。そして、シールドガスも共に噴出される。また、トーチボディ１３の後端部には、操作棒３３が連結されており、操作棒３３を回転させたり軸方向に前後移動させることにより最適な溶接位置を選んだり、溶接状態の確認ができる。
さらに、トーチボディ１３の外周面には、カメラブラケット３２を介して、カメラユニット１２が周方向に回動自在に取り付けられている。さらに、トーチボディ１３のカメラブラケット３２の内側の外周面には、ストッパ３４が設けられており、その結果、カメラブラケット３２の軸方向の移動を規制している。
そして、カメラユニット１２には、平板状のカメラアーム１６に、先端部より順にカメラホルダ２６を介してカメラ２５、シールドガスノズル２７、ＬＥＤ照明２９が取り付けられている。カメラ２５の映すところをＬＥＤ照明２９が照らすように設け、シールドガスノズル２７は、溶接位置ｆを狙ってガスを噴射するようになっている。
【００２１】
図２は、同溶接トーチ１０の使用状態を示す平面での説明図であり、ここでは、溶接トーチ１０を使用して母材ａ（図３に示す）に接合部材ｂ（図３に示す）を溶接する状態を示している。溶接トーチ１０は、先端にレーザポインタユニット１１が設けられており、それは筒状のレーザポインタホルダ２３とその周面にレーザポインタ２４が径方向からはめ込まれている。そして、レーザポインタホルダ２４の後端部は、二段階で径が小さくなるように筒状の外側凸部と内側凸部が形成され、外側凸部はノズル１５に挿入され、内側凸部は、チップ２２に挿入されている。そして、内側凸部の先端は筒部の両端の円弧部分が切り取られたフォーク形状（凹部形状）となり、チップの先端のＩ（アイ）形状（凹部）と嵌合して固定されている。その結果、レーザポインタ２４の照射位置ｅとチップ２２のワイヤ取り出し位置とズレ無いように固定することができる。なお、絶縁と耐熱のために、レーザポインタホルダ２４は、フッ素樹脂で構成されている。さらに、チップ２２は筒状であり、溶接位置ｆまでのワイヤ（図示せず）が直線状に延びて母材に接するようにするために、中心軸方向にワーヤを通してから周面に斜め孔２２ａ（図４参照）を開けてワイヤを取り出すようになっている。そして、照射位置ｅと溶接位置ｆとは、オフセットｇの距離あり、直線上での距離が離れて設計されている。そして、カメラ２５からの映像をモニタを見ながら、レーザポインタ２４の照射位置ｅを母材ａと接合部材ｂの角に合わせれば、そのオフセットｇだけ手前の位置が母材ａと接合部材ｂの角（コーナ）となるので、その溶接位置ｆが容易に合わせることができる。
【００２２】
そして、チップ２２は、トーチボディ１３の筒状の先端部の内周面と、又、ノズル１５は、トーチボディ１３の筒状の先端部の外周面とそれぞれネジ結合で接続されている。筒状のトーチボディ１３の中間部の外周面には、カメラブラケット３２を介してカメラユニット１２が回動自在に設けられている。また、トーチボディ１３には、ストッパ３４が設けられ、カメラブラケット３２が前後方向に移動するのを規制している。その結果、前後方向に多少のゆとりがあるので、少ない前後移動の移動は、負荷なく可能となる。カメラユニット１２は、カメラアーム１６の先端部には、カメラ２５が溶接位置ｆ及びレーザポインタの照射位置ｅを確認できるように、カメラホルダ２６を介して取り付けられている。その結果、レーザポインタの照射位置ｅや溶接位置ｆの状態をカメラ２５に接続されたモニタで目視確認できるようになっている。また、カメラアーム１６の中間部には、シールドガスノズル２７が、溶接位置ｆを狙ってシールドガスｄを噴射するように、ノズルネジ２８を介して取り付けられている。さらに、カメラアーム１６の中間部には、ＬＥＤ照明２９が、レーザポインタ２４の照射位置ｅや溶接位置ｆを狙って、ＬＥＤホルダ３０を介してＬＥＤネジ３１で取り付けられている。なお、カメラブラケット３２を介してカメラユニット１２がトーチボディ１３の周方向に回動自在に設けられているので、母材や溶接部材に接して保持されて、操作棒３３を回転させて照射位置を定めるのが、負荷なくスピーディに行うことができる。
【００２３】
次に、トーチボディ１３の後端部は、Oリングがはめ込まれており、アダプタ（図示せず）を介してワイヤｈやシールドガスｄを供給するパワーケーブル１８が接続されている。そして、トーチボディ１３の後端部には、操作棒３３（図１で指示）が固定されて接続されていて、操作棒３３を周方向に回転したり、軸方向に移動させることで溶接トーチ１０も同じ動きで動かすことができ、レーザポインタ２４の照射位置や溶接位置の確認や、溶接の出来栄えの確認ができる。なお、操作棒３３は、数メートルで、狭い箇所に、溶接トーチ１０を挿入して操作させるため、筒状で軽量なものが望まれる。
【００２４】
図３は、同溶接トーチ１０の使用状態を示す側面での説明図であり、ここでは、母材ａと接合部材ｂの角（コーナー）に対して、レーザポインタ２４の照射位置ｅとワイヤｈが母材ａや接合部材ｂと接する溶接位置ｆが一直線上にあることを示している。筒状のレーザポインタホルダ２３の中心から径方向に外部に向かって、溶接角度ｃ（３０度から６０度程度）で母材ａと接合部材ｂとの角（コーナ）に当てている。ここでは、レーザポインタ２４の照射位置ｅと溶接位置ｆとが、重なって見えている。さらに、カメラ２５がノズル１５の中心軸とカメラ２５の中心が略一致するように取り付けられている。それによって、カメラ２５が広角に映像を映すためレーザポインタ２４の照射位置ｅと溶接位置ｆとを映すことが可能になっている。なお、ここでは、母材と母材の距離は約４０ｍｍである。
【００２５】
図４は、本発明の同溶接トーチのチップ２２を示している。ここでは、平面図、右側面、断面図を示している。筒状のチップ２２の軸の中心にワイヤ（図示せず）の通るガイド孔２２ｃが中間部まで設けられている。そして、チップ２２中間部より上方に向かって斜め孔２２ａが開けられている。そして、チップ２２の側周面に楕円状の開口部が形成されている状態を示している。また、中間部には、Ｕ字溝２２ｂが開けられていて、ワイヤを斜め孔２２ａにガイドしやすくしている。さらに、右端面の中心部には、フォーク形状（凹部形状）のフォーク形状２２ｄが設けられている。
【００２６】
図５に、同溶接トーチのレーザポインタホルダ２３を示している。ここでは、平面図、底面図、右側面、左側面を示している。平面図で示されるように、レーザポインタ（図示せず）がレーザポイント孔２３ｂにはめ込まれるようになっており、レーザポインタホルダ２３の後端部は、二段階で径が小さくなるように筒状の外側凸部と内側凸部が形成され、外側凸部はノズル（図示せず）に挿入され、内側凸部は、チップ（図示せず）に挿入されるようになっている。そして、内側凸部の先端は筒部の両端の円弧部分が切り取られたＩ形状部（凸部形状部）２３ａとなり、チップ（図示せず）の先端のフォーク形状部（凹部形状部）と嵌合して固定されるようになっている。
【００２７】
次に、図６に、同溶接トーチの先ノズル２０を示している。ここでは、平面図、断面図を示している。平面図で示されるように、チップ（図示せず）から繰り出されるワイヤやシールドガスを通すために長孔２０ａが設けられている。また、レーザポインタホルダ（図示せず）をネジで固定するためのネジ孔も外周面に設けられている。
【００２８】
また、図７に、同溶接トーチのカメラブラケット３２を示している。ここでは、平面図、正面図、右側面図を示している。カメラブラケット３２は、コの字型であり、トーチボディ（図示せず）が貫通する程度の孔３２ａが両側の側部中心に設けられている。また、ネジ孔３２ｂが設けられ、ネジでカメラアーム（図示せず）と固定されている。
【００２９】
図８では、同溶接トーチのカメラアーム１６を示している。ここでは、平面図、正面図、左側面図を示している。カメラアーム１６は、板状であり、側部が立ち上がりネジ穴１６ａを介してネジでカメラブラケット（図示せず）と固定されて使用される。また、ここでは、シールドガスノズル、ＬＥＤ照明が板面にそれぞれ取り付けられるネジ穴１６ｂとネジ穴１６ｃが設けられ、ネジ（ノズルネジ２８、ＬＥＤネジ３１）で固定される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、目視できない空間に挿入して、狭い箇所での溶接ができて溶接状態が確認できる溶接トーチとして有用である。特に、スチールドアの内部空間の溶接に最適である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：溶接トーチ、１１：レーザポインタユニット、１２：カメラユニット、１３：トーチボディ、１５：ノズル、１６：カメラアーム、１６ａ：ネジ孔、１６ｂ：ノズルネジ孔、１６ｃ：ＬＥＤネジ孔、１７：Ｏリング、１８：パワーケーブル、１９：元ノズル、２０：先ノズル、２０ａ：長穴、２２：チップ、２２ａ：斜め孔、２２ｂ：Ｕ字溝、２２ｃ：ガイド孔、２３：レーザポインタホルダ、２３ａ：Ｉ（アイ）形状部、２３ｂ：レーザポインタ孔、２４：レーザポインタ、２５：カメラ、２６：カメラホルダ、２７：シールドガスノズル、２８：ノズルネジ、２９：ＬＥＤ照明、３０：ＬＥＤホルダ、３１：ＬＥＤネジ、３２：カメラブラケット、３２ａ：ガイド孔、３２ｂ：ネジ孔、３３：操作棒、３４：ストッパ、ａ：母材、ｂ：接合部材、ｃ：溶接角度、ｄ：シールドガス、ｅ：照射位置、ｆ：溶接位置、ｇ：オフセット、ｈ：ワイヤ
【図１】
0006712800.tif 000002
【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】
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【図７】
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【図８】
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