(57)【要約】      （修正有）【課題】幅広の溶接ビードを形成することができ、溶接速度を高めることができ、さらに、エネルギ効率を改善することができる消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを提供する。【解決手段】軸芯部に溶接ワイヤ挿通孔が形成されてそれぞれが電気的に絶縁されて１本の溶接トーチに並べて設けられた２本のチップボディ１２、１４と、チップボディの先端にそれぞれ取付けられた２本の給電チップ１３，１５と、２本の給電チップを取囲んだノズル９とを備え、ノズルの内部にシールドガスを供給し、溶接ワイヤ１９，２０が給電チップ１３，１５に内接する給電位置で溶接ワイヤに電力を供給して溶接ワイヤ１９，２０と被溶接物２との間にアーク２１，２２を発生させる溶接トーチにおいて、２本の給電チップを略溶接方向の前後に設けたときに後方に位置する給電チップ１５の給電位置を前方に位置する給電チップ１３の給電位置よりも被溶接物に対して高く設定した。【選択図】        図１
2004276084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯部に溶接ワイヤ挿通孔が形成されてそれぞれが電気的に絶縁されて１本の溶接トーチに並べて設けられた２本のチップボディと、前記チップボディの先端にそれぞれ取付けられた２本の給電チップと、前記２本の給電チップを取囲んだノズルとを備え、前記ノズルの内部にシールドガスを供給し、溶接ワイヤが前記給電チップに内接する給電位置で前記溶接ワイヤに電力を供給して前記溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させる消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記２本の給電チップを略溶接方向の前後に設けたときに後方に位置する給電チップの前記給電位置を前方に位置する給電チップの前記給電位置よりも前記被溶接物に対して高く設定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】
前記後方に位置する給電チップを前記前方に位置する給電チップよりも前記被溶接物に対して高い位置に設けて、前記後方に位置する給電チップの前記給電位置を前記前方に位置する給電チップの前記給電位置よりも前記被溶接物に対して高く設定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】
溶接ワイヤ挿通孔が形成され前記溶接ワイヤを案内する絶縁部材を前記後方に位置する給電チップの先端に設けたことを特徴とする請求項２記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１トーチ内で２本の消耗電極（以下、ワイヤという）を送給して溶接する消耗電極ガスシールドアーク溶接方法に使用する溶接トーチの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種溶接構造物の建造において、薄板高速溶接又は厚板高溶着溶接を行うことによって作業能率の向上を図っているが、さらに向上させるために、図４に示すように、１本のトーチから２本のワイヤを送給する消耗電極ガスシールドアーク溶接方法いわゆる２電極アーク溶接方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図４は、２電極アーク溶接方法を説明するための図である。
【０００３】
同図において、先行チップＡ４及び後行チップＢ４と被溶接物２との間に、図示を省略した先行ワイヤ用溶接電源装置及び後行ワイヤ用溶接電源装置から電力をそれぞれ供給し、先行チップＡ４及び後行チップＢ４から送給される先行ワイヤ先端Ａ１ａ及び後行ワイヤ先端Ｂ１ａから先行アークＡ３及び後行アークＢ３がそれぞれ発生している。ノズル１０は先行チップＡ４及び後行チップＢ４を取囲み、ノズル１０の内部にシールドガス１１が噴出される。
【０００４】
図４において、先行ワイヤ先端Ａ１ａから発生している先行アークＡ３によって形成される溶融池７の溶融金属が表面張力によって後方へ流れていこうとするが、後行ワイヤ先端Ｂ１ａから発生している後行アークＢ３のアーク力がこの後方へ流れようとする溶融金属を先行ワイヤ先端Ａ１ａから発生する先行アークＡ３の真下へ押し戻して、各溶接位置における溶融金属量を均一にしている。
【０００５】
上述した２電極アーク溶接方法は、従来の１電極による溶接方法と比較して、溶接速度を２倍程度向上させることができる。また、被溶接物がギャップを有するときに、そのギャップを溶融金属で埋めることができる、いわゆる架橋性が優れている。従って、薄板の重ねすみ肉溶接において、ギャップ裕度を広くすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２００１−２２５１６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した２電極アーク溶接方法において、高溶着溶接を行う場合、１時間当り２０ｋｇ以上の溶融金属を必要とするために、先行ワイヤ及び後行ワイヤに通電する電流をそれぞれ４００Ａ程度の高い電流にする必要がある。このような場合、溶接ワイヤの送給速度が高速であるので、アーク長が短くなる傾向があり、短絡が発生し易く、スパッタが多く発生し易くなる。
【０００８】
そこで、高い電流を通電する代わりに、ワイヤの給電チップ先端からワイヤが突出している長さであるワイヤの突出し長さを長くして、ジュール熱によってワイヤの溶融を促進させる方法がある。
しかし、突出し長さが２５ｍｍ以上になると、例えばノズルの長さが同じである場合、シールドが不十分になり、溶接ビードにブローホールが発生して溶接欠陥になる。また、ノズルを長くしてシールド効果を向上させようとしても、ワイヤの被溶接物に対する溶接狙い位置が安定しないために、溶接不良になる。
【０００９】
本発明は、幅広の溶接ビードを形成することができ、溶接速度を高めることができ、さらに、エネルギ効率を改善することができる消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
軸芯部に溶接ワイヤ挿通孔が形成されてそれぞれが電気的に絶縁されて１本の溶接トーチに並べて設けられた２本のチップボディと、前記チップボディの先端にそれぞれ取付けられた２本の給電チップと、前記２本の給電チップを取囲んだノズルとを備え、前記ノズルの内部にシールドガスを供給し、溶接ワイヤが前記給電チップに内接する給電位置で前記溶接ワイヤに電力を供給して前記溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させる消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記２本の給電チップを略溶接方向の前後に設けたときに後方に位置する給電チップの前記給電位置を前方に位置する給電チップの前記給電位置よりも前記被溶接物に対して高く設定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。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記後方に位置する給電チップを前記前方に位置する給電チップよりも前記被溶接物に対して高い位置に設けて、前記後方に位置する給電チップの前記給電位置を前記前方に位置する給電チップの前記給電位置よりも前記被溶接物に対して高く設定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である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
溶接ワイヤ挿通孔が形成され前記溶接ワイヤを案内する絶縁部材を前記後方に位置する給電チップの先端に設けたことを特徴とする請求項２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】
【発明の実施の形態】
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、本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを示す図である。同図において、被溶接物２に対する後行チップ６の給電位置を先行チップ５の給電位置よりも高くするために、先行チップ５は従来の給電チップを使用し、後行チップ６は、図２に示す構造のチップを使用している。図２は、本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの後行チップの構造を示す図である。
図１において、トーチボディ１８に先行チップボディ１２と後行チップボディ１４とが並べて設けられている。先行チップボディ１２の先端に先行給電チップ１３が取付けられている。先行ワイヤ１９が先行チップボディ１２と先行給電チップ１３とを挿通して、図示を省略した先行溶接用電源装置から先行ワイヤ１９と被溶接物２との間に電力が供給されて、先行アーク２１が発生する。先行チップ５は、先行チップボディ１２と先行給電チップ１３とから成る。
【００１４】
後行チップボディ１４の先端に後行給電チップ１５が取付けられ、後行給電チップ１５の先端に後行ワイヤ２０を案内するための絶縁部材１６が設けられ、この絶縁部材１６をアーク熱から保護するために金属性のキャップ１７をかぶせている。後行ワイヤ２０が後行チップボディ１４と後行給電チップ１５とを挿通して、図示を省略した後行溶接用電源装置から後行ワイヤ２０と被溶接物２との間に電力が供給されて、後行アーク２２が発生する。後行チップ６は、後行チップボディ１４と後行給電チップ１５と絶縁部材１６とキャップ１７とから成る。ノズル９が先行チップ５及び後行チップ６を取囲んでいる。
【００１５】
先行チップ５に使用する従来技術チップと後行チップ６との構造の違いを図３を用いて説明する。図３は、本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの先行チップ５に使用する従来技術チップと後行チップ６とを比較する図であり、同図（Ａ）は、先行チップ５に使用する従来技術チップを示す図であり、同図（Ｂ）は、後行チップ６を示す図である。同図において、図１と同じ機能に同符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図３（Ａ）に示すように、先行チップ５においては、給電位置である先行給電チップ先端１３ａから被溶接物２までの距離が先行チップ有効突出し長さＬ１である。従って、先行チップ先端１３ａから先行アーク２１までの長さである先行給電チップアーク間距離Ｌ２でしか先行ワイヤ１９に対してジュール加熱を行えない。
これに対して、図３（Ｂ）に示すように、  後行チップ６においては、給電位置が従来技術チップ５よりも高くなっている。その結果、給電位置である後行給電チップ先端１５ａから被溶接物２までの距離が後行チップ有効突出し長さＬ３である。従って、後行給電チップ先端１５ａからアーク２２までの長さである後行給電チップアーク間距離Ｌ４が、先行チップ５よりもかなり長くなり、後行ワイヤ２０のジュール加熱が促進される。そのために、先行チップ５に通電する電流と同じ電流を通電しても、後行ワイヤ２０の溶融速度を増加させることができる。つまり、単位長さ当りの後行ワイヤ２０を先行チップよりも少ない電流で溶融させることができ、エネルギ効率が良い。
【００１７】
図１に示したように、先行チップ５には従来技術チップを使用する理由を説明する。２電極アーク溶接トーチを用いて高速溶接を行うときの先行ワイヤ１９の役割は、被溶接物２に溝を掘る、いわゆるガウジングを行い、溶融金属の溶け込み場所を確保し、十分な溶融金属をガウジングした場所に送り込むことである。
また、後行ワイヤ２０の役割は、先行ワイヤ１９によって形成された溶融金属が溶接方向に対して後方に流れてくるのをせき止めて、湯だまりを形成することである。さらに、溶融金属を継ぎ足して、溶接ビードの成形性を改善することである。
【００１８】
図３（Ｂ）に示した後行チップ６は、後行チップ有効突出し長さＬ３が長くなり、ジュール加熱が促進され、単位長さ当りの後行ワイヤ２０を従来技術チップよりも少ない電流で溶融させることができる。つまり、同じワイヤの溶融量を得ても電流が少し減少している。従って、先行アーク２２のアーク力が小さくなるので、ガウジングを十分に行うことができない。そこで、先行チップ５には従来技術チップを使用し、後行チップ６に図３（Ｂ）に示したチップを使用して、溶接のエネルギ効率を改善して、溶け込み特性を確保することができる。
【００１９】
なお、発明者の実験によれば、被溶接物２に対する後行チップ６の給電位置を先行チップ５の給電位置よりも１ｃｍ〜２ｃｍ高く設定することによって、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、軸芯部に溶接ワイヤ挿通孔が形成されてそれぞれが電気的に絶縁されて１本の溶接トーチに並べて設けられた２本のチップボディと、前記チップボディの先端にそれぞれ取付けられた２本の給電チップと、前記２本の給電チップを取囲んだノズルとを備え、前記ノズルの内部にシールドガスを供給し、溶接ワイヤが前記給電チップに内接する給電位置で前記溶接ワイヤに電力を供給して前記溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させる消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記２本の給電チップを略溶接方向の前後に設けたときに後方に位置する給電チップの前記給電位置を前方に位置する給電チップの前記給電位置よりも前記被溶接物に対して高く設定した。
従って、幅広の溶接ビードを形成することができ、溶接速度を高めることができる。さらに、エネルギ効率を改善することができるので、従来技術よりも省電力での溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを示す図である。
【図２】本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの後行チップの構造を示す図である。
【図３】本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの先行チップ５に使用する従来技術チップと後行チップ６とを比較する図である。
【図４】２電極アーク溶接方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２            被溶接物
５            先行チップ
６            後行チップ
７            溶融池
９      （本発明の）ノズル
１０            （従来技術の）ノズル
１１            シールドガス
１２            先行チップボディ
１３            先行給電チップ
１３ａ            先行給電チップ先端
１４            後行チップボディ
１５            後行給電チップ
１５ａ            後行給電チップ先端
１６            絶縁部材
１７            キャップ
１８            トーチボディ
１９            先行ワイヤ
２０            後行ワイヤ
２１            先行アーク
２２            後行アーク
Ａ１ａ            先行ワイヤ先端
Ａ３            先行アーク
Ａ４            先行チップ
Ｂ１ａ            後行ワイヤ先端
Ｂ３            後行アーク
Ｂ４            後行チップ
Ｌ１    先行チップ有効突出し長さ
Ｌ２            先行給電チップアーク間距離
Ｌ３    後行チップ有効突出し長さ
Ｌ４            後行給電チップアーク間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004276084.tif 000006