(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチボディ先端部の筒状のノズルに冷却水を循環させる溶接用トーチであって、前記ノズルの本体に前記冷却水を循環させるノズル給水管とノズル排水管を同心上に配置しプラグとして構成し、前記プラグは前記ノズルの根元部の外側に前記ノズルの軸線と平行となる軸線上に設け、前記ノズルの根元側同軸上に設けた水筒金具には、前記プラグと同軸上のソケットが装備され、前記水筒金具から供給される前記冷却水は前記ソケットを介して前記ノズル給水管に送水され、前記ソケット内部には前記ノズルの着脱に連動し、ばねに押圧された弁を設け、前記ノズルを前記水筒金具より脱却すると前記ばねの押圧により前記弁が前記ソケットの先端部を塞ぎ、前記水筒金具から供給される前記冷却水は前記ソケット内を循環して前記水筒金具に排水され、前記ソケット内部に断面形状がほぼＴ字状で根元側大径部はばねにより押圧され先端小径部は冷却水の通路となる中空部を備えた第１の弁と、前記第１の弁の先端小径部の外径よりやや大となる内径を有するほぼ円筒状で外面に前記冷却水の通路を備えた第２の弁を備え、前記プラグの先端に当たる前記ソケット側の外径は前記第１の弁の先端小径部の外径とほぼ同一で、前記プラグの根元部の外径は前記ソケットの先端口の内径よりやや小となり、前記ノズルの着脱により前記第１の弁の先端小径部と前記プラグの先端部が前記第２の弁の内面を摺動することを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項２】
ソケットと第２の弁の隙間から冷却水が漏れるのを防止するＯリングと、第１の弁と第２の弁の隙間から冷却水が漏れるのを防止するＯリングが、水筒金具とソケットの間に設けた冷却水の循環口に接触しない構造とする請求項１記載の溶接用トーチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接作業に使用される溶接用トーチで、特にトーチ先端部に冷却水を循環させる水冷式の溶接用トーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９および図１０を用いて、従来の溶接用トーチを説明する。
【０００３】
５１はトーチボディで溶接電流を供給する金属部材５２とシールドガスの供給通路５３及び冷却水の給排水通路を備えている。５４は溶接部分にシールドガスを供給するためのノズルで溶接部に近く高温となるため冷却水を循環し水冷を行っている。５５はノズル５４に溶接電圧が印加されないように絶縁物からなるインシュレータでトーチボディ５１とノズル５４の間に介在している。
【０００４】
次に冷却水の流れを説明すると、冷却水装置（図示せず）などから送水された冷却水はトーチボディ５１内の給水通路、インシュレータ５５内の給水通路５６を通りノズル５４内の給水通路５７へ送られる。送られた冷却水は溶接により高温となったノズル先端の吸熱を行い、ノズル５４内の排水通路５８、インシュレータ５５内の排水通路５９、トーチボディ５１内の排水通路を経て冷却水装置に戻される。６０はＯリングで各部品からの水漏れを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構成の溶接用トーチでは、トーチ先端の消耗部品を交換するためノズル５４を取り外すと、構造上ノズル５４内面に冷却水が付着し、消耗部品交換後ノズル５４を装着して溶接を行うと、水分が溶着金属内に混入しブロホールなどの溶接欠陥が発生するという問題があった。
【０００６】
また、ノズル５４を取り外すときに冷却水装置内のポンプの電源を切らずに送水のままの状態にしていると、インシュレータ５５内の給水通路５６より冷却水があふれ出て、母材（ワーク）に冷却水が付着しブロホールなどの溶接欠陥が発生したり、冷却水装置内の冷却水量が減ることにより冷却能力が衰え溶接用トーチが焼損するという問題もあった。
【０００７】
したがって本発明の目的は、ノズルを取り外してもノズル内面に冷却水が付着しないようにし、ノズル取り外し後に送水が行われてもトーチ先端より水が漏れない構造とし、水による溶接欠陥の発生、母材の汚損、および溶接用トーチの焼損を防止する溶接用トーチを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の第１の手段は、ノズルに冷却水を循環させるノズル給水管とノズル排水管を同心上に配置しプラグとして構成し、プラグはノズルの根元部の外側にノズルの軸線と平行に設け、ノズルの根元側に設けた水筒金具には、プラグと同軸上のソケットが装備され、水筒金具から供給される冷却水はソケットを介してノズル給水管に送水され、ソケット内部にはノズルの着脱に連動し、ばねに押圧された弁を設け、ノズルを水筒金具より脱却するとばねの押圧により弁がソケットの先端部を塞ぎ、水筒金具から供給される冷却水はソケット内を循環して水筒金具に排水され、ソケット内部に断面形状がほぼＴ字状で根元側大径部はばねにより押圧され先端小径部は冷却水の通路となる中空部を備えた第１の弁と、第１の弁の先端小径部の外径よりやや大となる内径を有するほぼ円筒状で外面に冷却水の通路を備えた第２の弁を備え、プラグの先端に当たるソケット側の外径は第１の弁の先端小径部の外径とほぼ同一で、プラグの根元部の外径はソケットの先端口の内径よりやや小となり、ノズルの着脱により第１の弁の先端小径部とプラグの先端部が第２の弁の内面を摺動するものである。
【００１３】
また、本発明の第２手段は、第１の手段においてソケットと第２の弁の隙間から冷却水が漏れるのを防止するＯリングと、第１の弁と第２の弁の隙間から冷却水が漏れるのを防止するＯリングが、水筒金具とソケットの間に設けた冷却水の循環口に接触しない構造とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１および第２の手段によれば、ノズル着脱によりシールドガスの通路に冷却水が付着することを防ぐ作用を有する。
【００１５】
本発明の第３の手段によれば、トーチ本体のバイパス部で止水する作用を有する。
【００１６】
本発明の第４の手段によれば、ノズルの着脱によりノズル内面に冷却水が付着することはなく、ノズル取り外し後の送水によってもソケット内部の弁がばねにより押圧されソケット先端部を塞ぎ、水筒金具から供給される冷却水はソケット内を循環して水筒金具に排水されるためトーチ先端より水が漏れない作用を有する。
【００１７】
本発明の第５の手段によれば、弁を２重構造にしているためノズル脱却時におけるフランジ長が短くなりソケットの軸方向長が短くする作用を有する。
【００１８】
本発明の第６の手段によれば、Ｏリングが冷却水の循環口に接触しないことで摩耗が少なく冷却水の漏れを防ぐ作用を有する。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１につき、図１ないし図６に沿って説明する。
【００２０】
まず、図２ないし図４で溶接用トーチの概略を説明する。１はトーチボディで溶接電流を供給する金属部材とシールドガスの供給通路及び冷却水の給排水通路を備えている。２は溶接部分にシールドガスを供給するためのノズルで溶接部に近く高温となるため冷却水を循環し水冷を行い、機械的強度、耐熱性及びアーク熱を吸熱し冷却水への熱伝導などを考慮し金属製となることが多い。３はノズル２の本体に冷却水を循環させるノズル給水管とノズル排水管を同心上に配置したプラグで、プラグ３はノズル２の根元部の外側にノズル２の軸線と平行となる位置に設けてある。４はノズル２の根元側の同軸上に設けた水筒金具で、プラグ３と同軸上のソケット５が装備され、水筒金具４から供給される冷却水はソケット５を介してノズル給水管に送水される。６はノズル２に溶接電圧が印加されないように絶縁物からなるインシュレータでトーチボディ１とノズル２間に介在している。トーチボディ１と水筒金具４とインシュレータ６でトーチ本体を構成している。７はノズル２と水筒金具４を接続固定するねじなどの接合方法を備えたリングである。このリング７を解除することにより一体になったノズル２とプラグ３とをトーチボディ１より脱却することができる。
【００２１】
次に、バイパス部となるプラグ３とソケット５の構成を図１、図５、図６に沿って説明する。
【００２２】
図１はリング７により水筒金具４にノズル２が装着された状態を示し、８は冷却水９をノズル２に導くノズル給水管、１０は冷却水９をノズル２から水筒金具４側への排水通路となるノズル排水管、１１はソケット５内部に設けられノズル２の着脱に連動し、ばね１２に押圧された弁、１３はソケット５とノズル排水管１０の隙間から冷却水９が漏れるのを防止するＯリングである。
【００２３】
上記構成にて冷却水９の流れを説明すると、冷却水装置（図示せず）などから送水された冷却水９は水筒金具４の給水側通路１４を通り、弁１１の孔１５、弁１１の内部通路１６、ノズル給水管８を経て、ノズル２の給水側通路１７へ送られる。送られた冷却水９は溶接により高温となったノズル２先端の吸熱を行い、ノズル２の排水通路１８、ノズル排水管１０、ノズル排水管１０の孔１９、ソケット５の先端通路２０、弁１１の外部通路２１、ソケット５の根元通路２２、水筒金具４の排水側通路２３を経て冷却水装置に戻される。ここで、冷却水９の流水方向は上記経路に対して逆方向になっても機能上は何ら問題なく給水と排水の名称が異なるのみである。
【００２４】
図５は弁１１の断面図を示し、外部通路２１の数量及び形状は本図と異なってよいことは言うまでもない。
【００２５】
図６はリング７を解除し水筒金具４よりノズル２を脱却した状態を示し、プラグ３がソケット５より離れると同時にばね１２の押圧により弁１１がソケット５の先端部２４を塞ぎ、冷却水装置（図示せず）などから送水された冷却水９は水筒金具４の給水側通路１４を通り、ソケット５の根元通路２２を循環して水筒金具４の排水側通路２３を経て冷却水装置に戻される。これにより、ノズル２脱却後に送水が行われていてもソケット５より冷却水９が漏れることはない。２５はソケット５と弁１１の隙間から冷却水９が漏れるのを防止するＯリングである。
【００２６】
この実施の形態１によれば、ノズル給水管８とノズル排水管１０をノズル２の根元部の外側に設けることにより、ノズル２の着脱によりノズル２内面に冷却水９は付着しないので水分に起因するブローホールなどの溶接欠陥は発生せず、溶接品質の向上を図ることができる。
【００２７】
また、ノズル給水管８とノズル排水管１０を同心上に配置することにより、給水と排水のジョイント部であるプラグ３とソケット５が１カ所で済み、ノズル給水管８とノズル排水管１０の２重パイプ構造によりジョイント部を小形にすることができ、ノズル２の着脱による操作性が向上している。
【００２８】
更に、ばね１２に押圧された弁１１の動作により、水筒金具４からノズル２を脱却した状態で冷却水装置（図示せず）などからの送水が行われてもソケット５より冷却水９が漏れることはないので、母材（ワーク）に冷却水９が付着することによるブローホールなどの溶接欠陥の発生、母材の汚損、及び冷却水装置内の冷却水量不足による溶接用トーチの焼損を防止することもできる。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２の溶接用トーチを図７ないし図８に沿って説明する。この実施の形態２は実施の形態１に対して弁が２個となりプラグの形状が異なり、その他の構成は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
図７はリング７により水筒金具４にノズル２が装着された状態を示し、２６は断面形状がほぼＴ字状で根元側大径部２７はばね１２により押圧され先端小径部２８は冷却水９の通路となる中空部２９を備えた第１の弁、３０は第１の弁２６の先端小径部２８の外径よりやや大となる内径を有するほぼ円筒状で外面に冷却水９の通路３１を備えた第２の弁、３２はプラグ３３の先端に当たるソケット３４側の外径が第１の弁２６の先端小径部２８の外径とほぼ同一であるノズル給水管、３５はプラグ３３の根元部外径がソケット３４の先端口３６の内径よりやや小となるノズル排水管である。３７は第１の弁２６がソケット３４内を移動するときにソケット３４根元部３８内の非圧縮性流体である冷却水９が自由に移動できるようにした孔で、溝であってもよい。
【００３１】
上記構成にて冷却水９の流れは実施の形態１と同様になる。
図８はリング７を解除し水筒金具４よりノズル２を脱却した状態を示し、プラグ３３がソケット３４より離れると同時にばね１２の押圧により第１の弁２６の先端小径部２８とプラグ３３の先端部が第２の弁３０の内面を摺動し、第１の弁２６と第２の弁３０がソケット３４の先端部３９を塞ぎ、冷却水９はソケット３４内を循環して冷却水装置に戻される。４０はソケット３４と第２の弁３０の隙間から冷却水９が漏れるのを防止するＯリング、４１は第１の弁２６と第２の弁３０の隙間から冷却水９が漏れるのを防止するＯリングで、これらのＯリングはソケット３４に設けられた冷却水９の循環口４２には接触しない構造になっている。
【００３２】
この実施の形態２によれば、弁を２重構造にしているため図８のＬ１が実施の形態１に対して短くなりソケット３４の軸方向長を短くすることができるので、更にジョイント部を小形化にすることが可能となる。
【００３３】
また、水漏れ防止のＯリングはゴム製であるため、第１の弁２６と第２の弁３０がソケット３４内を摺動時に循環口４２に接触すると循環口４２のエッジによりＯリングが削れ、そこより水漏れが発生することがあり、Ｏリング４０、４１が前記動作において循環口４２には接触しない構造になっている本実施の形態によればＯリングの水漏れに対する信頼性の向上を図ることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第１の手段によれば、冷却水とシールドガスの一方を通すバイパス部をトーチ本体とノズルと別体に設けることにより、ノズルの着脱によりシールドガスの通路に冷却水は付着しないので水分に起因するブローホールなどの溶接欠陥は発生せず、溶接品質の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本発明の第２の手段によれば、バイパス部に冷却水を通し、ノズル着脱によりシールドガスの通路に冷却水が付着しないので水分に起因するブローホールなどの溶接欠陥は発生せず、溶接品質の向上を図ることができる。
【００３６】
また、本発明の第３の手段によれば、トーチ本体のバイパス部に止水手段を設け、冷却水を止水することにより、トーチ本体からノズルを脱却した状態で送水が行われてもソケットより冷却水が漏れることはないので、母材（ワーク）に冷却水が付着することによるブローホールなどの溶接欠陥の発生、母材の汚損、及び冷却水装置内の冷却水量不足による溶接用トーチの焼損を防止することができる。
【００３７】
また、本発明の第４の手段によれば、ノズル本体への冷却水の給水を行うノズル給水管とノズル本体からの冷却水の排水を行うノズル排水管をノズルの根元部の外側に設けることにより、ノズルの着脱によりノズル内面に冷却水は付着しないので水分に起因するブローホールなどの溶接欠陥は発生せず、溶接品質の向上を図ることができることや、ノズル給水管とノズル排水管を同心上に配置することにより、給水と排水のジョイント部であるプラグとソケットが１カ所で済み、ノズル給水管とノズル排水管の２重パイプ構造によりジョイント部を小形にすることができ、ノズルの着脱による操作性を向上させることや、ばねに押圧された弁の動作により、水筒金具からノズルを脱却した状態で送水が行われてもソケットより冷却水が漏れることはないので、母材（ワーク）に冷却水が付着することによるブローホールなどの溶接欠陥の発生、母材の汚損、及び冷却水装置内の冷却水量不足による溶接用トーチの焼損を防止することができる。
【００３８】
また、本発明の第５の手段によれば、弁を２重構造にしているためノズル脱却時における弁のフランジ長が短くなりこれに伴いソケットの軸方向が短くなって、ジョイント部を一段と小形化にすることができる。
【００３９】
また、本発明の第６の手段によれば、水漏れ防止のＯリング付きの第１の弁と第２の弁がソケット内を摺動時にＯリングと循環口が接触しない構造になっているため、Ｏリングの水漏れに対する信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の溶接用トーチにおけるノズル装着時の要部拡大断面図
【図２】同溶接用トーチの概略構成図
【図３】同溶接用トーチにおけるノズル装着時の説明図
【図４】同溶接用トーチにおけるノズル脱却時の説明図
【図５】同溶接用トーチにおける弁の断面図
【図６】同溶接用トーチにおけるノズル脱却時の要部拡大断面図
【図７】本発明の実施の形態２の溶接用トーチにおけるノズル装着時の要部拡大断面図
【図８】同溶接用トーチにおけるノズル脱却時の要部拡大断面図
【図９】従来の溶接用トーチにおけるノズル装着時の説明図
【図１０】同溶接用トーチにおけるノズル脱却時の説明図
【符号の説明】
１  トーチボディ
２  ノズル
３、３３  プラグ
４  水筒金具
５、３４  ソケット
８、３２  ノズル給水管
９  冷却水
１０、３５  ノズル排水管
１１  弁
１２  ばね
２６  第１の弁
３０  第２の弁
４０、４１  Ｏリング
【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】
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【図１０】
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