(57)【要約】【課題】動力源を必要とせずに、簡単な装置でノズル及びチップに振動を与えることができる溶接用トーチを提供する。【解決手段】加圧された気体によりボールを環状のボール通路内４１に回動させて振動を発生させるボールバイブレータ５をトーチボディ７に取り付ける。ボールバイブレータ５によりノズル９及びチップ１１に振動を与えて、ノズル９及びチップ１１に付着したスパッタを除去する。加圧された気体として溶接に用いるシールドガスを用いる。【選択図】  図１
2005000975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチボディと、
前記トーチボディにインシュレータを介して接続されたノズルと、
前記ノズル内に配置されて前記トーチボディに電気的に接続されたチップと、
前記ノズル及び／又はチップに振動を与えて前記ノズル及び／又はチップに付着したスパッタを除去する振動付与手段とを具備する溶接用トーチにおいて、
前記振動付与手段として、加圧された気体によりボールを環状のボール通路内に回動させて振動を発生させるボールバイブレータを用いることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項２】
前記溶接用トーチは、前記チップの周囲にシールドガスを供給するシールドガス供給路を備えており、
前記加圧された気体として前記シールドガスを用いることを特徴とする請求項１に記載の溶接用トーチ。
【請求項３】
前記トーチボディは、前記シールドガス供給路の一部を構成する中空部を内部に備えた円管状の形状を有しており、
前記ボールバイブレータは、前記ボールを前記トーチボディの外周に沿って周方向に回動させる前記ボール通路が前記トーチボディとの間に形成されるように、前記トーチボディに取り付けられたケースを有しており、
前記ケースは、外部から前記ボール通路内に前記シールドガスを導入する吸入孔を有しており、
前記トーチボディは、前記トーチボディの前記中空部に前記ボール通路内の前記シールドガスを排出する排出孔を有している請求項２に記載の溶接用トーチ。
【請求項４】
前記ボール通路は、横断面がほぼ矩形の通路本体と、
前記ケースに形成されて前記通路本体に開口する溝部とを有しており、
前記ボールは、前記ケースの前記溝部の開口端部に当接し且つ前記溝部内に一部分が入った状態で回動する請求項３に記載の溶接用トーチ。
【請求項５】
内部にシールドガス供給通路の一部を有する管状のトーチボディと、
前記トーチボディにチップボディ及びインシュレータを介して取り付けられたノズルと、
前記ノズルとの間にシールドガス供給通路の一部を形成するように、前記トーチボディに前記チップボディを介して取り付けられたチップと、
加圧された気体によりボールをケース内で回動させて振動を発生させ、前記ノズル及びチップに前記振動を与えて前記ノズル及びチップへのスパッタの付着を防止するボールバイブレータとを具備し、
前記ボールバイブレータは、前記ボールが前記トーチボディの外周を周方向に回動するボール通路が前記トーチボディとの間に形成されるように、前記トーチボディに取り付けられたケースを有しており、
前記ケースは、外部から前記ボール通路内に前記シールドガスを吸入する吸入孔を有しており、
前記トーチボディは、前記トーチボディの前記中空部に前記ボール通路内の前記シールドガスを排出する排出孔を有している溶接用トーチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接用トーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−２１２６７３号公報には、圧電素子と該圧電素子を高周波駆動させる駆動装置とを具備する溶接用トーチが示されている。この溶接用トーチでは、駆動装置によって高周波駆動させられた圧電素子がノズルを高周波で振動させて、ノズル表面に付着したスパッタを弾き飛ばしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１２６７３号公報（第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような溶接用トーチでは、駆動装置を動作させる電源が必要になり、装置が大掛かりなものになるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、動力源を必要とせずに、簡単な装置でノズル及び／又はチップに振動を与えることができる溶接用トーチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする溶接用トーチは、トーチボディと、トーチボディにインシュレータを介して接続されたノズルと、ノズル内に配置されてトーチボディに電気的に接続されたチップと、ノズル及び／又はチップに振動を与えてノズル及び／又はチップに付着したスパッタを除去する振動付与手段とを具備する。なお、ここでいう接続とは、直接的に接続される場合と、他の部材を介して間接的に接続される場合の両方を含むものである。本発明では、振動付与手段として、加圧された気体によりボールを環状のボール通路内に回動させて振動を発生させるボールバイブレータを用いる。本発明のように、振動付与手段としてボールバイブレータを用いれば、従来のように電源を用いることなく、簡単な装置によりノズル及び／又はチップに付着したスパッタを除去する振動を得ることができる。
【０００７】
溶接用トーチは、チップの周囲にシールドガスを供給するシールドガス供給路を備えている場合は、加圧された気体としてシールドガスを用いるのが好ましい。このようにすれば、溶接に用いるシールドガスを用いてボールバイブレータを作動させることができ、従来のように電源等の他の動力源を必要とせずに、振動をノズル及び／又はチップに与えることができる。
【０００８】
ボールバイブレータは、種々の態様のものを用いることができる。トーチボディが、シールドガス供給路の一部を構成する中空部を内部に備えた円管状の形状を有している場合には、ボールバイブレータは、ボールをトーチボディの外周に沿って周方向に回動させるボール通路がトーチボディとの間に形成されるように、トーチボディに取り付けられたケースを有する構造が好ましい。そして、ケースには、外部からボール通路内にシールドガスを導入する吸入孔を設け、トーチボディには、トーチボディの中空部にボール通路内のシールドガスを排出する排出孔を設ける。このようなボールバイブレータでは、吸入孔を通して外部からボール通路内に導入されたシールドガスがボールをトーチボディの外周を周方向に回動させて振動をノズル及び／又はチップに与え、ボールの回動に供したシールドガスは、排出孔を通してトーチボディの中空部に排出されてチップの周囲に供給される。このようにすれば、振動を偏りなく、効率よくノズル及び／又はチップに与えることができる。また、シールドガスを利用したボールバイブレータを簡単な構造により構成することができる。
【０００９】
ボール通路は、横断面がほぼ矩形の通路本体と、ケースに形成されて通路本体に開口する溝部とを有するように構成し、ボールは、ケースの溝部の開口端部に当接し且つ前記溝部内に一部分が入った状態で回動するように構成するのが好ましい。このようにすれば、ボールが開口端部の２箇所に支持された状態でガイドされるので、ボールの回動がスムーズになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は自動溶接装置に用いる本発明の一実施の形態の溶接用トーチの一部破断側面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。両図に示すように、本例の溶接用トーチは、トーチ本体１と、トーチ本体１の端部に取り付けられた衝撃感知センサユニット３と、振動付与手段を構成するボールバイブレータ５とを有している。トーチ本体１は、トーチボディ７、ノズル９、チップ１１等を有している。トーチボディ７は、銅合金からなる円環状のパイプが湾曲するように曲げられて形成されており、一端が衝撃感知センサユニット３に接合されている。
【００１１】
ノズル９は、銅からなる筒状を有しており、筒状の電気絶縁体からなるインシュレータ１３及び筒状の金属製のチップボディ１５を介してトーチボディ７に接続されている。具体的には、トーチボディ７の他端の外周がチップボディ１５の一端の内周に螺合され、チップボディ１５の中央部の外周がインシュレータ１３の一端の内周に螺合され、インシュレータ１３の他端の外周がノズル９の内周に螺合されている。これにより、ノズル９はトーチボディ７に電気的に絶縁された状態で接続されることになる。チップボディ１５とインシュレータ１３とノズル９との間に形成される間隙には、セラミック製の筒状のオリフィス１７が配置されている。
【００１２】
チップ１１は、環状のノズル９内に配置された状態でチップボディ１５を介してトーチボディ７に接続されている。具体的には、トーチボディ７の他端の外周がチップボディ１５の一端の内周に螺合され、チップボディ１５の他端の内周がチップ１１の外周に螺合されている。これにより、チップ１１はトーチボディ７に電気的に接続されることになる。ノズル９とチップ１１との間の環状の空隙１９は、オリフィス１７に設けられた貫通孔１７ａと、オリフィス１７とチップボディ１５との間の隙間と、チップボディ１５に設けられた貫通孔１５ａとを介してチップボディ１５内の中空部２１とトーチボディ７内の中空部２３とに連通している。チップ１１の先端からは、中空部２１，２３内に配置された管状のワイヤガイド２５とチップ１１内の貫通孔１１ａとを介して溶接用ワイヤ２７が導出される。
【００１３】
ボールバイブレータ５は、図２に示すように、ケース２９とケース２９内に配置されたボール３１とを有している。ケース２９は、ケース本体３３と、ケース本体３３と一体に成型されたシールドガス吸入部３５とを有している。ケース本体３３は、横断面がほぼコの字形になるように、筒状の底壁３７と、底壁３７の両端から底壁３７の内側に立ち上がる２つの環状の側壁３９，３９（図１）とを有している。そして、トーチボディ７が湾曲した部分より先端寄りにおいて、ケース本体３３は、コの字形の開口部がトーチボディ７の外周面と対向するように、側壁３９，３９の端部がトーチボディ７の外周面に溶接等の手段で取り付けられている。このため、ケース本体３３の内部には、ケース本体３３の底壁３７及び側壁３９，３９とトーチボディ７とに囲まれたボール通路４１が形成される。ボール通路４１は、図３の拡大図に詳細に示すように、横断面がほぼ矩形の通路本体４３と通路本体４３に開口する溝部４５とから形成されている。溝部４５は、底壁３７に形成されており、通路本体４３より小さい面積のほぼ矩形の横断面を有している。これにより、底壁３７には、溝部４５の通路本体４３側に開口する部分に開口端部３７ａ，３７ａが形成される。これにより、ボール３１は、遠心力によって、開口端部３７ａ，３７ａに当接し、溝部４５内に一部分が入った状態で、トーチボディ７の外周に沿って周方向に回動することになる。
【００１４】
また、トーチボディ７には、ケース本体３３が位置する部分に、トーチボディ７内の中空部２３とボール通路４１とを連通する排出孔７ａが形成されている。ケース２９の外周部は、トーチボディ７及びチップボディ１５と共に絶縁樹脂からなる被覆材４０に被覆されている。
【００１５】
シールドガス吸入部３５は、筒形状を有しており、一方の開口端部がケース本体３３の底壁３７に結合している。底壁３７には、シールドガス吸入部３５と結合する部分に、シールドガス吸入部３５の中空部３５ａとボール通路４１とを連通する細長い吸入孔３７ｂが形成されている。シールドガス吸入部３５内の中空部３５ａは、大径部３５ｂと大径部３５ｂから吸入孔３７ｂに向かって径寸法が徐々に小さくなる宿径部３５ｃとを有している。シールドガス吸入部３５には、大径部３５ｂと連通するシールドガスホース４７が適宜な手段で取り付けられている。
【００１６】
ボール３１は、ステンレスからなる金属球により形成されており、ボール通路４１内を回動できるように、該ボール通路４１内に配置されている。本例では、ボール３１は、約６ｍｍの直径を有しており、ボール通路４１の通路本体４３のトーチボディ７側の一辺の寸法（幅寸法）Ｗが約８ｍｍを有しており、通路本体４３の側壁３９，３９側の一辺の寸法（高さ寸法）Ｈが約８．５ｍｍを有している。本例の溶接用トーチでは、シールドガスホース４７を介して供給される二酸化炭素または二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスからなる１．５〜３ＭＰａの圧力のシールドガスが細長い吸入孔３７ｂにより更に加圧されてボール通路４１内に導入される。このシールドガスによりボール３１がボール通路４１内を回動して振動が発生する。発生した振動は、トーチボディ７、チップボディ１５、インシュレータ１３等を通じてノズル９及びチップ１１に伝達される。これにより、ノズル９及びチップ１１に付着するスパッタを弾き飛ばして、ノズル９及びチップ１１へのスパッタの付着が防止される。また、溶接に用いるシールドガスを用いてボールバイブレータを作動させることができるので、従来のように電源等の動力源を必要とせずに、振動をノズル９及びチップ１１に与えることができる。ボール通路４１内に導入されてボール３１の回動に供したシールドガスは、排出孔７ａ、中空部２３，２１、貫通孔９ａ，１３ａ、空隙１９等を通してチップ１１の周囲に供給される。
【００１７】
なお、本例では、溶接に用いるシールドガスを用いてボールバイブレータを作動させたが、シールドガス以外の加圧気体を用いてボールバイブレータを作動させても構わない。また、ボールバイブレータを取り付ける位置は任意である。例えば、図４に示す溶接用トーチでは、衝撃感知センサユニット３にねじ５０，５０を用いてボールバイブレータ５５を取付けている。また、この例では、圧縮空気を用いてボールバイブレータ５５内のボールを回動させ、回動に供した圧縮空気は、ボールバイブレータ５５から外部に排出している。
【００１８】
また、本例では、ノズル及びチップの両方に振動を与えたが、ノズル及びチップのいずれか一方に振動を与えるものであっても構わないのは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、振動付与手段としてボールバイブレータを用いるので、簡単な装置によりノズル及び／又はチップに付着したスパッタを除去する振動を得ることができる。
【００２０】
また、溶接に用いるシールドガスを用いてボールバイブレータを作動させれば、従来のように電源等の動力源を必要とせずに、振動をノズル及び／又はチップに与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の溶接用トーチの一部破断側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す溶接用トーチの拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の溶接用トーチの平面図である。
【符号の説明】
１  トーチ本体
５  ボールバイブレータ
７  トーチボディ
７ａ  排出孔
９  ノズル
１１  チップ
２９  ケース
３１  ボール
３７ｂ  吸入孔
４１  ボール通路
【図１】
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【図２】
2005000975.tif 000004
【図３】
2005000975.tif 000005
【図４】
2005000975.tif 000006