(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側にノズルが設けられている溶接トーチ本体と、
上記ノズルに環状に設けられ冷媒を上記ノズルの後方から前方に向けて供給する冷媒供給路と、
上記ノズルであって上記冷媒供給路の外周側に区画された状態で環状に設けられ、且つ、上記冷媒供給路と前方端を介して連通し、上記冷媒供給路を介して供給された冷媒を上記ノズルの前方から後方に向けて戻す冷媒戻し路と、
上記溶接トーチ本体の上記ノズルの後方に設けられ冷媒を上記冷媒供給路に供給する冷媒供給配管と、
上記溶接トーチ本体の上記ノズルの後方に設けられ上記冷媒供給配管から供給される冷媒を周方向等間隔に設けられた複数の連通孔を介して上記冷媒供給路に供給し、上記冷媒戻し路から戻される冷媒を周方向等間隔に設けられた複数の連通孔を介して上記冷媒供給配管の外周側に戻すインシュレータと、
を具備した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、
上記冷媒供給路と上記冷媒戻し路は前方端において周方向等間隔に設けられた複数の連通部を介して連通さ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】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は溶接トーチに係り、特に、冷却のための構成において冷媒供給路と冷媒戻り路とを完全に区画して設けることにより冷却効果を高め、それによって、溶接性能を向上させることができるように工夫したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接トーチの先端部は溶接時に略９００℃程度まで昇温する。そこでこれを冷却して温度を下げることが行われている。すなわち、溶接トーチに冷却水流路を設け、その冷却水流路を介して冷却水を供給・排出することにより溶接トーチを冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、従来の溶接トーチに設けられている冷却水流路は冷却水供給路と冷却水戻し路とが完全に区画されておらず、それによって、供給側の冷却水と戻り側の冷却水とが衝突・混在して冷却水の円滑な循環が損なわれてしまい冷却性能が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
その一例を図９及び図１０を参照して説明する。図９は溶接トーチの本体部分の断面図であり、図１０は先端側のノズル部分の断面図である。まず、図９に示すように、トーチパイプ１０１内には仕切部材１０３が差込によって内装されていて、この仕切部材１０３の左右にそれぞれ冷却水供給路１０５と冷却水戻り路１０７が形成されている。
【０００５】
又、トーチパイプ１０１の先端側には、図１０に示すように、ノズル１０９が取り付けられている。このノズル１０９には環状空間１１１が設けられていて、この環状空間１１１内にも仕切部材１１３、１１５が差込により内装されている。そして、これら仕切部材１１３、１１５の左右に冷却水供給路１１７、冷却水戻り路１１９が形成されている。上記冷却水供給路１１７は上記冷却水供給路１０５に連通しており、上記冷却水戻り路１１９は上記冷却水戻り路１０７に連通している。
尚、図１０中符号１２０はチップを示している。
【０００６】
上記のように冷却水供給路側と冷却水戻り路側は一見区画されているかのようであるが、仕切部材１０３はトーチパイプ１０１に対して差込によって装着されているので、仕切部材１０３とトーチパイプ１０１との間には隙間１１９が発生していて、該隙間１１９を介して冷却水供給路１０５側の低温の冷却水と冷却水戻り路１０７側の高温の冷却水とが衝突・混在してしまうことになる。
【０００７】
同様に、仕切部材１１３、１１５もノズル１０９に対して差込によって装着されているので、仕切部材１１３、１１５とノズル１０９との間にも隙間１２１が発生していて、該隙間１２１を介して冷却水供給路１１７側の低温の冷却水と冷却水戻り路１１９側の高温の冷却水とが衝突・混在してしまうことになる。
【０００８】
そして、上記したように、冷却性能が低下してしまった場合には、溶接性能そのものも低下してしまうことになる。例えば、充分な冷却効果が得られない場合には、熱的影響によってアークが不安定になってしまうからである。
又、別の問題として、従来の場合には冷却水の供給側と戻り側とが左右に区画されているために、それによっても、冷却性能が低下していたものである。
【０００９】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、冷却性能を高めて溶接性能の向上を図ることを可能にする溶接トーチを提供することにある。
【００１０】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による溶接トーチは、先端側にノズルが設けられている溶接トーチ本体と、上記ノズルに環状に設けられ冷媒を上記ノズルの後方から前方に向けて供給する冷媒供給路と、上記ノズルであって上記冷媒供給路の外周側に区画された状態で環状に設けられ、且つ、上記冷媒供給路と前方端を介して連通し、上記冷媒供給路を介して供給された冷媒を上記ノズルの前方から後方に向けて戻す冷媒戻し路と、上記溶接トーチ本体の上記ノズルの後方に設けられ冷媒を上記冷媒供給路に供給する冷媒供給配管と、上記溶接トーチ本体の上記ノズルの後方に設けられ上記冷媒供給配管から供給される冷媒を周方向等間隔に設けられた複数の連通孔を介して上記冷媒供給路に供給し、上記冷媒戻し路から戻される冷媒を周方向等間隔に設けられた複数の連通孔を介して上記冷媒供給配管の外周側に戻すインシュレータと、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による溶接トーチは、請求項１記載の溶接トーチにおいて、上記冷媒供給路と上記冷媒戻し路は前方端において周方向等間隔に設けられた複数の連通部を介して連通されていることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、本願発明の場合には冷媒供給路と冷媒戻し路とを内側・外側の関係で区画した状態で設けることにより、供給側の冷媒と戻り側の冷媒とが衝突・混在するような状態をなくし、それによって、冷媒の滞留を防止して円滑に循環させて冷却効率を高め、ひいては、溶接性能の向上を図らんとするものである。
尚、請求項１で規定する溶接トーチ本体とは、既存の或いは前提となる溶接トーチそのものを意味している。
又、冷媒供給路と冷媒戻り路とをどのようにして設けるかについては様々な構成が考えられるが、例えば、溶接トーチ本体の内周側に冷媒供給路を設け、この冷媒供給路の外周側に冷媒供給路と連通し且つ区画された状態で冷媒戻り路を設けることが考えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図８を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による溶接トーチの全体の構成を示す断面図であり、図２は本実施の形態による溶接トーチの全体の構成をその一部を切り欠いて示す図である。
まず、トーチパイプ外筒１がある。このトーチパイプ外筒１の内周側にはトーチパイプ内筒３が内装されていると共に、トーチパイプ外筒１の外周側には外皮５が被覆されている。
【００１３】
上記トーチパイプ外筒１、トーチパイプ内筒３、外皮５の図１、図２中右側には冷却水供給ブロック７と冷却水戻しブロック９とが連結されている。上記冷却水供給ブロック７は冷却水供給配管１１を備えていると共に、上記冷却水戻しブロック９は冷却水戻り配管１３を備えている。これら冷却水供給配管１１と冷却水戻り配管１３は図示しない冷却水供給ユニットに連結されている。上記冷却水供給ユニットは冷却水タンクと冷却水ポンプ等から構成されている。又、図１、図２中符号１５はトーチエンドであり、このトーチエンド１５にはガス供給配管１７が連結されている。このガス供給配管１７を介してシールドガスを供給するものである。
【００１４】
上記トーチパイプ外筒１、トーチパイプ内筒３、外皮５の図１、図２中左側には、インシュレータ１９が被冠されていて、このインシュレータ１９の外周側にはノズルインナーパイプ２１が螺合・結合されている。上記インシュレータ１９及びノズルインナーパイプ２１を含んだ前方の構成を拡大して図３に示す。上記トーチパイプ外筒１とインシュレータ１９との間にはＯリング２２が装着されており、又、インシュレータ１９とノズルインナーパイプ２１との間にもＯリング２４が装着されている。
【００１５】
又、トーチパイプ内筒２７の図１、図２、図３中左側にはチップボディ２３が配置されている。このチップボディ２３の外周側にはオリフィス２５が配置されていると共に、チップボディ２３の図１、図２中左側にはチップ２８が連結されている。
尚、図３ではオリフィス２５とチップ２８の図示を省略してチップボディ２３の外観を示している。
【００１６】
上記チップボディ２３、オリフィス２５、チップ２８の外周側にはノズル２９が配置されている。前記ガス供給配管１７より供給されるシールドガスは、トーチパイプ内筒３内を通りチップボディ２３内に入る。そこから、チップボディ２３に設けられた孔２３ａを介してチップボディ２３とオリフィス２５の間に入り、オリフィス２５に設けられた孔２５ａを介してノズル２９内であってチップ２８の外周側に流出・噴出されることになり、それによって、所望のシールド構造を得るものである。
【００１７】
次に、冷媒としての冷却水を供給して戻すための構成を説明する。まず、トーチパイプ内筒３は、図４に示すように、左右両側面と上面とが平坦に切り欠かれていて、それぞれ側面３ａ、３ｂ、上面３ｃとなっている。又、トーチパイプ内筒３の中心には貫通孔３ｄが形成されていて、この貫通孔３ｄ内をシールドガスと図示しない溶接ワイヤが通ることになる。
【００１８】
上記トーチパイプ内筒３の左右の側面３ａ、３ｂにはそれぞれ二本ずつの冷却水供給配管３１が凹嵌された状態で設置されている。既に説明した冷却水供給配管１１から供給される冷却水はこれら４本の冷却水供給配管３１を介して前方に供給されることになる。
【００１９】
又、図５はトーチエンド１５の所定箇所にて切断した状態を示した図であり、トーチエンド１５は左右両側面と下面とが平坦に切り欠かれていて、それぞれ側面１５ａ、１５ｂ、下面１５ｃとなっている。又、トーチエンド１５の中心には貫通孔１５ｄが形成されていて、この貫通孔１５ｄ内をシールドガスと図示しない溶接ワイヤが通ることになる。又、既に述べた４本の冷却水供給配管３１は、冷却水供給ブロック７側に開口３１ａを備えていると共に内周部が流路３１ｂとなっている。
【００２０】
次に、ノズル２９であるが、ノズル２９は冷却水供給路３３を環状に備えていると共に、その冷却水供給路３３の外周側に冷却水戻り路３５を環状に備えた構成になっている。すなわち、ノズル２９はノズルインナーパイプ２１と、このノズルインナーパイプ２１の外周側に隙間を存した状態で配置された中間筒３２と、この中間筒３２の外周側に隙間を存した状態で配置された外周筒３４と、それぞれを固定するノズルトップ３０とから構成されている。そして、上記ノズルインナーパイプ２１と中間筒３２との間に上記冷却水供給路３３が構成されていると共に、中間筒３２と外周筒３４との間に上記冷却水戻り路３５が構成されているものである。
【００２１】
既に説明した４本の冷却水供給配管３１は、図７にも示すように、トーチパイプ内筒２７に設けられた環状空間３７にて開放された状態になっている。よって、４本の冷却水供給配管３１より供給された冷却水はこの環状空間３７内に入り込み、そこから上記冷却水供給路３３内に流入する。すなわち、環状空間３７の外周に配置されているインシュレータ１９には連通孔１９ａが周方向に等間隔に形成されている。又、ノズル２９側のノズルインナーパイプ２１にも連通孔２１ａが周方向に等間隔で形成されている。上記環状空間３７内に流入した冷却水はこれら連通孔１９ａ、２１ａを介して冷却水供給路３３内に流入することになる。
【００２２】
又、上記冷却水供給路３３と冷却水戻り路３５とはノズル２９の先端側の連通部３９を介し連通しており、よって、冷却水供給路３３内を前方に向けて流通していった冷却水は、上記連通部３９を介して外側の冷却水戻り路３５内に入り込む。上記連通部３９は、図６に示すように、周方向に等間隔で複数個形成されている。又、ノズルインナーパイプ２１の後端部には、図８にも示すように、連通孔２１ｂが周方向等間隔で形成されている。又、インシュレータ１９側にも連通孔１９ｂが周方向等間隔にて形成されている。そして、冷却水戻り路３５内を流通する冷却水は上記連通孔２１ｂ、１９ｂを介して上記４本の冷却水配管３１の外周空間内に入り込む。そこが冷却水戻り路４１となっている。よって、冷却水戻り路３５内に入り込んだ冷却水は上記冷却水戻り路４１内に入り込む。そして、そこを後方に向かって流通していき、前述した冷却水戻り配管１３内に入り込むことになる。
【００２３】
上記冷却水戻り路４１と冷却水戻り配管１３との連通部であるが、図１、図２、図４に示すように、冷却水戻りブロック９側に連通路９ａが形成されていて、この連通路９ａを介して冷却水戻り路４１と冷却水戻り配管１３とが連通されている。又、４本の冷却水供給配管３１と冷却水供給配管１１との連通部も、図１、図２、図５に示すように、冷却水供給ブロック７に連通路７ａが形成されていて、この連通路７ａを介して４本の冷却水供給配管３１と冷却水供給配管１１とが連通されている。
【００２４】
図３に示すように、トーチパイプ内筒２７とインシュレータ１９との間にはＯリング４７が装着されている。又、インシュレータ１９とノズル２９との間にはＯリング４９が装着されている。又、トーチパイプ内筒２７とインシュレータ１９との間にはＯリング５１が装着されている。又、インシュレータ１９とノズル２９との間にはＯリング５３が装着されている。これら各Ｏリング４７、４９、５１、５３と、既に述べたＯリング２２、２４とによって、冷却水供給路側と冷却水戻り路側とを完全に液密状態にて区画しているものである。
【００２５】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、溶接トーチの基本的作用であるが、シールドガスによってシールドした状態で溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させる。その際発生する熱を利用して所望の溶接を行っていくものである。
【００２６】
次に、冷却水の作用について説明する。冷却水供給配管１１を介して供給される冷却水はそこから４本の冷却水供給配管３１内に流入する。４本の冷却水供給配管３１内を流通した冷却水は環状空間３７、連通孔１９ａ、連通孔２１ａを介して冷却水供給路３３内に流入する。そこから連通孔３９を介して冷却水戻り路３５内に流入する。冷却水戻り路３５内に入り込んだ戻りの冷却水はそこから連通孔２１ｂ、連通孔１９ｂを介して冷却水戻り路４１内に入り、そこを流通して冷却水戻り配管１３内に入り込んで戻ることになる。
【００２７】
以上この実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、冷却水の供給・排出に関して、全体を通して供給路と戻り路とが完全に区画されているので、供給側の冷却水と戻り側の冷却水とが衝突・混在してしまうことはない。よって、冷却水の循環を円滑なものとし滞留防止を図ることができ、それによって、冷却効果を向上させることができるものである。冷却効果が高くなったことにより熱的影響も緩和されるので、アークが安定して溶接性能を向上させることができるものである。
又、従来のように冷却水供給路と冷却水戻り路とを左右に区画するのではなく、環状に内側と外側に区画しているので、それによっても、冷却性能の向上を図ることができる。
又、冷却効果が向上することにより発熱を効果的に吸収することができ、それによって、より大きな電流を流すことが可能となる。その結果、より厚い母材の溶接が可能になる。
又、母材の厚みが同じであれば同じ電流値にてより長い時間連続して溶接を行うことができる。
又、冷却効果の向上によりノズル２９の温度が低くなり、それによって、シールドガスの膨張が抑制されて安定した流れになるので、発生するアークを絞ることができ、その結果、溶接の品質を高めることができる。
又、ノズル２９とスパッタの温度差がより大きくなるので、スパッタの付着を抑制することができる。
又、チップ２８の温度の上昇を抑制することができるので、チップ２８の軟化を抑制でき、それによって、摩耗を抑制して寿命の延長を図ることができると共に給電性能が向上安定することになる。
【００２８】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、溶接トーチの基本的な構成に関してはこれを特に限定するものではなく、要は、冷媒供給路と冷媒戻り路とを区画して設けることができるようなものであればよい。
又、冷媒供給路と冷媒戻り路とをどのような構成で区画するかについては様々な構成が考えられるものでありそれを特に限定するものではない。
又、前記一実施の形態の場合には冷媒として冷却水を例に挙げて説明したがそれ以外の冷媒であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による溶接トーチによると、冷却水の供給・排出に関して、全体を通して供給路と戻り路とが内側・外側の関係で完全に区画されているので、供給側の冷却水と戻り側の冷却水とが衝突・混在してしまうことはない。よって、冷却水の循環を円滑なものとし滞留防止を図ることができ、それによって、冷却効果を向上させることができるものである。冷却効果が高くなったことにより熱的影響も緩和されるので、アークが安定して溶接性能を向上させることができる等、溶接性能の向上、溶接品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチの構成を一部切り欠いて示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、溶接トーチの先端部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】従来例を示す図で、溶接トーチにおける冷却水供給・戻り路の断面図である。
【図１０】従来例を示す図で、溶接トーチにおける冷却水供給・戻り路の断面図である。
【符号の説明】
１  トーチパイプ外筒
３  トーチパイプ内筒
５  外皮
１１  冷却水供給配管（冷媒供給路の一部）
１３  冷却水戻り配管（冷媒戻り路の一部）
１９  インシュレータ
２１  ノズルインナーパイプ
２３  チップボディ
２５  オリフィス
２７  トーチパイプ内筒
２８  チップ
２９  ノズル
３１  冷却水供給配管（冷媒供給路の一部）
３３  冷却水供給路（冷媒供給路の一部）
３５  冷却水戻り路（冷媒戻り路の一部）
４１  冷却水戻り路（冷媒戻り路の一部）
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004798864.tif 000010
【図１０】
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