(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディを並設し、チップボディの先端部にワイヤが給電チップに内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップを螺合し、給電チップをノズルが囲繞し、チップボディのシールドガス噴出口の周囲に、側面にシールドガス噴出口を設けた絶縁材料で形成されたオリフィスをそれぞれ設け、前記チップボディに供給されたシールドガスが前記チップボディのシールドガス噴出口及び前記オリフィスのシールドガス噴出口を通過して前記ノズルの先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記オリフィスのシールドガス噴出口の周囲に網又は繊維又は繊維の不織布のいずれか一つを備えたフィルタを設けた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項２】
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディを並設し、チップボディの先端部にワイヤが給電チップに内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップを螺合し、給電チップをノズルが囲繞し、チップボディのシールドガス噴出口の周囲に、側面にシールドガス噴出口を設けた絶縁材料で形成されたオリフィスをそれぞれ設け、前記チップボディに供給されたシールドガスが前記チップボディのシールドガス噴出口及び前記オリフィスのシールドガス噴出口を通過して前記ノズルの先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記オリフィスのシールドガス噴出口の周囲に金網又は金属繊維又は金属繊維の不織布のいずれか一つを備えたフィルタを設けた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項３】
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディを並設し、チップボディの先端部にワイヤが給電チップに内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップを螺合し、給電チップをノズルが囲繞し、前記チップボディに供給されたシールドガスが前記チップボディのシールドガス噴出口を通過して前記ノズルの先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、前記チップボディのシールドガス噴出口の周囲に絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を備えたフィルタを設けた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項４】
フィルタが絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維の不織布を備えたフィルタである請求項３に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項５】
フィルタが絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を備える代わりに、絶縁性及び耐熱性を有する多孔質セラミックスから成るフィルタである請求項３に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
【請求項６】
チップボディのシールドガス噴出口の付近のノズルの内壁にチャンバをそれぞれ設けた請求項１、請求項２又は請求項３に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、消耗電極ガスシールドアーク溶接において、１トーチ内で２本の消耗電極（以下、ワイヤという）を送給して溶接を行う消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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の作業能率の向上を図るために１本のトーチから２本のワイヤを送給する２電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接方法が採用されている。
【０００３】
図１は、従来の２電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチであって、本出願人が出願した特願平２００１−０５１４８１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、トーチボディ１，２にチップボディ３、４がそれぞれ装着され、チップボディ３と４とはセラミックス等の絶縁材から成るトーチボディ底板５によって絶縁されている。給電チップ６，７がチップボディ３、４の先端にそれぞれ螺合されていて、ワイヤを溶接部に案内すると共にワイヤが給電チップ６、７に内接することによって、図示を省略した溶接用電源装置からトーチボディ１、２とチップボディ３、４とを通じて給電チップ６、７にそれぞれ供給される電流がワイヤに供給される。また、チップボディ３、４のシールドガス噴出口６ａ、７ａの周囲に、側面にシールドガス噴出口８ａ、９ａを設けたオリフィス８、９をそれぞれ設けている。これらのオリフィス８、９を設けることによって、シールドガス１０がオリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａを通過するので、シールドガス１０の流れをより安定化させることができる。さらに、上記のオリフィス８、９を絶縁材料で形成することによって、チップボディ８と９との間を絶縁している。
ノズル１１はチップボディ８、９と給電チップ６、７とを囲繞し、オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａからシールドガスがそれぞれ噴出してノズル先端11aからシールドガス１０が供給される。溶接トーチを小型化するためにノズル１１の形状は、扁平な円錐台状である。
【０００４】
また、ノズル１１のオリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａと近接した部分にチャンバ１２、１３を設けている。これらのチャンバ１２、１３を設けることによって、オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａから噴出するシールドガス１０が一時的にチャンバ１２、１３にそれぞれ滞留した後にノズル１１の内壁に沿って流れるので、シールドガス１０の流れをより安定させることができる。しかし、後述する課題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した従来技術の２電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、鋼材の炭酸ガスアーク溶接においては、溶接速度が速くなるとアーク及び溶融金属を大気雰囲気から十分遮蔽することができない。このため、溶接金属中にブローホール等の溶接欠陥を生じる。また、アーク中に大気が混入すると、アークの負荷が変動するため、アーク電圧及びアーク電流が変化し、安定したアーク長制御を行うことができなくなり、溶接ビード形状が整わなくなるという問題点があった。
【０００６】
また、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミという）を被溶接物として溶接する場合、アルミの表面に存在する酸化皮膜を除去するクリーニング作用を行うために、軟鋼の溶接と比較して、広い範囲をシールドする必要がある。しかし、図１に示した従来技術の２電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいては、図２のトーチのノズル先端１１ａから供給されるシールドガス１０の流れを示した模式図に示すように、シールドガス１０の流れは、アルミを被溶接物として溶接する場合、広い範囲をシールドすることができない。図２は、図１に示した従来の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチのノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の流れを示した模式図であって、溶接方向に対して直角な方向からノズル先端１１ａを見た図である。１４及び１５はワイヤ先端である。
したがって、アルミを被溶接物として溶接する場合、シールドガス１０が溶融池を空気から十分に遮蔽することができないために、溶融金属が空気を巻き込み、ブローホール等の気孔欠陥が発生するなど、溶接の品質を低下させるという問題点があった。
【０００７】
また、図１に示すオリフィス８、９の材料はセラミックであり、耐熱性は有しているが、硬く脆い材料である。従って、ノズル１１を清掃する際に、オリフィス８、９が落下して割れたり欠けたりする恐れがある。またオリフィス８、９は熱衝撃にも弱く、急激な温度変化にさらされると割れる場合がある。オリフィス８、９に割れ又は欠けが発生すると、その部分でシールドガス１０の流れが乱れることになりシールド性が悪くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディ３，４を並設し、
チップボディ３、４の先端部にワイヤが給電チップ６，７に内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップ６、７を螺合し、
給電チップ６、７をノズル１１が囲繞し、
チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に、側面にシールドガス噴出口８ａ、９ａを設けた絶縁材料で形成されたオリフィス８、９をそれぞれ設け、
上記チップボディ３、４に供給されたシールドガス１０が上記チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａ及び上記オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａを通過して上記ノズル１１の先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
上記オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａの周囲に網又は繊維又は繊維の不織布のいずれか一つを備えたフィルタ１６を設けた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディ３，４を並設し、
チップボディ３、４の先端部にワイヤが給電チップ６，７に内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップ６、７を螺合し、
給電チップ６、７をノズル１１が囲繞し、
チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に、側面にシールドガス噴出口８ａ、９ａを設けた絶縁材料で形成されたオリフィス８、９をそれぞれ設け、
上記チップボディ３、４に供給されたシールドガス１０が上記チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａ及び上記オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａを通過して上記ノズル１１の先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
上記オリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａの周囲に金網１７又は金属繊維又は金属繊維の不織布のいずれか一つを備えたフィルタ１６を設けた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
ワイヤ挿通用の軸方向の挿通孔を有する２本のチップボディ３、４を並設し、
チップボディ３、４の先端部にワイヤが給電チップ６，７に内接することによってワイヤに電力を供給する給電チップ６，７を螺合し、
給電チップ６，７をノズル１１が囲繞し、
上記チップボディ３、４に供給されたシールドガス１０が上記チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａを通過して上記ノズル１１の先端から噴出される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにおいて、
上記チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を備えたフィルタ１６を設けた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４に記載の発明は、
フィルタ１６が絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維の不織布を備えたフィルタ１６である請求項３に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５に記載の発明は、
フィルタ１６が絶縁性及び耐熱性を有するガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を備える代わりに、絶縁性及び耐熱性を有する多孔質セラミックスから成るフィルタ１６である請求項３に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】
請求項６に記載の発明は、
チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの付近のノズル１１の内壁にチャンバ１２、１３をそれぞれ設けた請求項１、請求項２又は請求項３に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。
【００１４】
【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。
［実施例１］
図３は、本発明の実施例１の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの部分断面図であり、図４は本発明の実施例１の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを下から見た図であり、図５は本発明の実施例１のフィルタ１６を示す図である。図３において、フィルタ１６がオリフィス８、９を囲むように取付けられていて、図５に示すフィルタ１６の金網１７がノズルの先端11a側に位置する状態で取付けられている。また、フィルタ１６には、オリフィス８、９を挿通するための孔１８、１９が設けられている。
従って、チップボディ３、４に供給されたシールドガス１０が、チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａ及びオリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａを通過して、さらにフィルタ１６の金網１７を通過してノズル先端11aから供給される。
その他の機能の説明は、図１に示した機能と同一機能に同一符号を付して、説明を省略する。
【００１５】
図６は、本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチのノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の流れを示した模式図であって、溶接方向に対して直角な方向からノズル先端11aを見た図である。本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、フィルタ１６を設けることによって、ノズル１１の内部を流れるシールドガス１０が整流されて速度分布が均一になる。この結果、ノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の層流である長さが長くなる。
同図において、シールドガス１０の流れは、図２に示した従来の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの場合と比較して、層流である長さがかなり長くなっている。従って、トーチのシールド性が向上して、溶接速度が速い溶接の場合に対しても、アークと溶融金属とを大気から遮蔽できるようになるため、溶接品質が向上する。また、アルミのような高いシールド性が要求される被溶接物に対しても、シールドガス１０が溶融池を大気から十分に遮蔽することができるために、溶融金属が大気を巻き込むことがなく、ブローホール等の気孔欠陥が発生するなどの溶接の品質を低下させるという問題が発生しない。
【００１６】
図５に示すフィルタ１６には、金網１７を１枚設けているが、この金網１７は１枚に限定されるものではない。また、フィルタ１６に金属繊維又は金属繊維の不織布を詰めても良い。
また、フィルタ１６として絶縁性を有する網又は繊維又は繊維の不織布から成るフィルタ１６を使用しても良い。
【００１７】
［実施例２］
本発明の実施例２の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、チップボディ３、４の周囲にオリフィスを設ける代わりに、チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に直接フィルタ１６を設けている。この場合、導電性のある材料で形成されたフィルタ１６をチップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周辺に設けた場合、ノズル１１内の２つの電極間で短絡が生じる恐れがある。２つの電極を同電位として使用する方法では問題とはならないが、２つの電極が互いに絶縁されていて、２つの電極に異なる電圧を印加するか、又は異なる電流値を通電する溶接法では不都合を生じる。このような場合には、フィルタ１６として、金属繊維を使用する代わりに、絶縁性と耐熱性を備えたガラス繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、又はそれらの不織布を使用する。
また、これらの絶縁性と耐熱性とを備えた繊維質の材料で形成されたフィルタ１６を焼結等の方法で円筒状に成型して、チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に設けても良い。
また、フィルタ１６を多孔質セラミックスを成型して、チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に設けても良い。
【００１８】
本発明の実施例２の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、チップボディ３、４の周囲にオリフィスを設ける代わりに、絶縁性と耐熱性とを備えた繊維質の材料で形成されたフィルタ１６をチップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に直接設けることによって、ノズル１１の内部を流れるシールドガス１０が整流されて速度分布が均一になる。この結果、ノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の層流である長さが長くなる。
従って、トーチのシールド性が向上し、溶接速度が速い溶接の場合に対しても、アークと溶融金属とを大気から遮蔽できるようになるため、溶接品質が向上する。また、アルミのような高いシールド性が要求される被溶接物に対しても、シールドガス１０が溶融池を大気から十分に遮蔽することができるために、溶融金属が大気を巻き込むことがなく、ブローホール等の気孔欠陥が発生するなどの溶接の品質を低下させるという問題が発生しない。
【００１９】
さらに、繊維質の材料で形成されたフィルタは軽量であり、また、弾性があるので、落下しても割れる場合がない。また、柔軟な繊維を材料としているので、熱衝撃に対しても割れることがない。
【００２０】
上述した消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは１本のトーチから２本のワイヤを送給する２電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチについて説明したが、本発明は１電極１トーチ方式の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチにも適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２２】
本発明の実施例１の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、フィルタ１６の金網１７がノズル先端11a側に位置する状態でフィルタ１６がオリフィス８、９の周りに取付けられている。従って、チップボディ３、４に供給されたシールドガス１０が、チップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａ及びオリフィス８、９のシールドガス噴出口８ａ、９ａを通過して、さらにフィルタ１６の金網１７を通過してノズル先端11ａから供給される。
この結果、ノズル１１内部を流れるシールドガス１０が整流されて速度分布が均一になり、ノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の層流である長さが長くなる。従って、トーチのシールド性が向上して、溶接速度が速い溶接の場合に対しても、アークと溶融金属とを大気から遮蔽できるようになるため、溶接品質が向上する。また、アルミのような高いシールド性が要求される被溶接物に対しても、シールドガス１０が溶融池を大気から十分に遮蔽することができるために、溶融金属が大気を巻き込むことがなく、ブローホール等の気孔欠陥が発生するなどの溶接の品質を低下させるという問題が発生しない。
【００２３】
本発明の実施例２の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、チップボディ３、４の周囲にオリフィスを設ける代わりに、絶縁性と耐熱性とを備えた繊維質の材料で形成されたフィルタ１６をチップボディ３、４のシールドガス噴出口３ａ、４ａの周囲に直接設けている。
従って、トーチのシールド性が向上し、溶接速度が速い溶接の場合に対しても、アークと溶融金属とを大気から遮蔽できるようになるため、溶接品質が向上する。また、アルミのような高いシールド性が要求される被溶接物に対しても、シールドガス１０が溶融池を大気から十分に遮蔽することができるために、溶融金属が大気を巻き込むことがなく、ブローホール等の気孔欠陥が発生するなどの溶接の品質を低下させるという問題が発生しない。
【００２４】
さらに、繊維質の材料で形成されたフィルタは軽量であり、また、弾性があるので、落下しても割れる場合がない。また、柔軟な繊維を材料としているので、熱衝撃に対しても割れることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の２電極１トーチ方式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】図１に示した従来の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチのノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の流れを示した模式図である。
【図３】本発明の実施例１の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの部分断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例１の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを下から見た図である。
【図５】図５は本発明の実施例１のフィルタ１６を示す図である。
【図６】本発明の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチのノズル先端11aから供給されるシールドガス１０の流れを示した模式図である。
【符号の説明】
１、２  トーチボディ
３  チップボディ
３ａ  チップボディ３のシールドガス噴出口
４  チップボディ
４ａ  チップボディ４のシールドガス噴出口
５  トーチボディ底板
６、７  給電チップ
８  オリフィス
８ａ  オリフィス８のシールドガス噴出口
９  オリフィス
９ａ  オリフィス９のシールドガス噴出口
１０  シールドガス
１１  ノズル
11a  ノズル先端
１２、１３  チャンバ
１４，１５  ワイヤ先端
１６  フィルタ
１７  金網
１８  オリフィス８を挿通するための孔
１９  オリフィス９を挿通するための孔
【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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