(57)【要約】  複数のスクリーンは、ノズル組立体の中に支持され、ハウジングのマニホルドからのガスが複数のスクリーンを通ってフラッシュ遮蔽ノズルに流入するように配置されることができる。フラッシュ遮蔽ノズルは、部分的放物線形状部分を含むことができる。溶接中にスタッドを保持するコレットの遠位端は、フラッシュ遮蔽ノズルの遠位端及びノズル組立体の他のあらゆる構成要素を越して延びて、スタッドが溶接される加工物とノズル組立体との間に隙間を維持することができ、その結果、ノズル組立体のいかなる構成要素もスタッド溶接中に加工物に接触しないようになっている。関連の方法は、スタッドを、妨害物又は溶接障害物を含む加工物に溶接することを含むことができる。【選択図】図３【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体であって、
コレットを支持する、ハウジングを通る複数のガス流路を含むマニホルドを定めるハウジングと、
前記ハウジングに取外し可能に連結され、前記コレットを囲み、部分的放物線形状部分を有する内面を含む、フラッシュ遮蔽ノズルと、
前記ノズル組立体の中に支持された複数のスクリーンであって、前記マニホルドからのガスが前記複数のスクリーンを通って流れ前記フラッシュ遮蔽ノズルに流入するように配置された、複数のスクリーンと、
を備え、
前記コレット部材は、ドローンアーク溶接中の溶接スタッドを保持するように構造化されており、前記コレット部材の遠位端は、前記フラッシュ遮蔽ノズルの遠位端及び前記ノズル組立体の他のあらゆる構成要素を越して延びており、スタッドが溶接される加工物と前記ノズル組立体との間に隙間を維持する、
ことを特徴とする、ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項２】
前記スクリーンの第１の側が、前記ノズル組立体の内部環状段部に当接して保持されることを特徴とする、請求項１に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項３】
前記スクリーンの前記第１の側が、前記スクリーンの第２の側に当接して配置されたスナップリングにより前記内部環状段部に当接して保持されることを特徴とする、請求項２に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項４】
前記複数のスクリーンの間に配置されたスペーサをさらに含むことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項５】
前記複数のスクリーンが、前記ガス流路に向かって配置された、第１のサイズのスクリーン開口部を有する第１の複数のスクリーンと、前記第１の複数のスクリーンに隣接し、前記フラッシュ遮蔽ノズルの遠位端に向かって配置された第２のサイズのスクリーン開口部を有する第２のスクリーンとを含み、前記第１のサイズのスクリーン開口部が前記第２のサイズのスクリーン開口部より大きいことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項６】
前記加工物と接触するようにその遠位端で前記コレットに隣接する接触プローブをさらに含むスタッド溶接機と組み合わされることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項７】
前記フラッシュ遮蔽ノズルが、前記部分的放物線形状部分を含めて、非導電性材料を含むことを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項８】
前記非導電性材料が、溶接中、少なくとも華氏約４５０度の温度に耐えることができる高温材料であることを特徴とする、請求項７に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項９】
前記スクリーンは、前記フラッシュ遮蔽ノズルにより支持され、前記フラッシュ遮蔽ノズルが前記ハウジングから取り外されたときに前記フラッシュ遮蔽ノズルに連結したままであり、前記スクリーンは、前記フラッシュ遮蔽ノズルが前記ハウジングから分離している間に前記フラッシュ遮蔽ノズルから取外し可能であることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項１０】
前記スクリーンの第１の側が、前記フラッシュ遮蔽ノズルの内部環状段部に当接して保持されることを特徴とする、請求項９に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項１１】
前記スクリーンの前記第１の側が、前記スクリーンの第２の側に当接して配置されたスナップリングにより前記内部環状段部に当接して保持されることを特徴とする請求項１０に記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項１２】
前記複数のスクリーンの間に配置されたスペーサをさらに含むことを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項１３】
前記フラッシュ遮蔽ノズルの表面上のねじ山が、隣接するハウジング表面上の協働するねじ山に対して係合して、前記フラッシュ遮蔽ノズルを前記ハウジングに取外し可能に連結することを特徴とする、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体。
【請求項１４】
ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体のコレット内に保持されたスタッドを、溶接中の前記スタッドの中心軸線から約２０ミリメートル未満の横方向距離の障害物を定める加工物に溶接するステップであって、前記障害物が、外側縁部又は凸面、内側コーナ部又は凹面、及び前記加工物に以前に溶接された第２のスタッドのうちの１つを含む、溶接するステップと、
前記スタッドを溶接するステップ中に、遮蔽溶接ガスを、複数のスクリーンに通し、次いでドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体のコレット内に保持されている前記スタッドを囲むフラッシュ遮蔽ノズルの中に入れて通すステップと、
前記加工物と前記ノズル組立体との間の隙間を維持するステップと、
を含むことを特徴とする、ドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項１５】
前記遮蔽溶接ガスを前記フラッシュ遮蔽ノズルに通すステップが、前記遮蔽溶接ガスを、部分的放物線形状部分を有する内面を含む前記フラッシュ遮蔽ノズルに通すステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項１６】
前記障害物が外側縁部であり、前記スタッドの前記中心軸線から前記外側縁部までの前記横方向距離が約１５ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項１４又は請求項１５に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項１７】
前記障害物が約４０ミリメートル未満の曲率を含む凸面であることを特徴とする、請求項１４から請求項１６までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項１８】
前記障害物が内側コーナ部であり、前記スタッドの前記中心軸線から前記内側コーナ部までの前記横方向距離が約１８ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項１４から請求項１７までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項１９】
前記障害物が約４０ミリメートル未満の曲率を含む凹面であることを特徴とする、請求項１４から請求項１８までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２０】
前記障害物が、前記加工物に以前に溶接された第２のスタッドであり、前記スタッドの前記中心軸線から前記第２のスタッドの中心軸線までの前記横方向距離が約１８ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項１４から請求項１９までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２１】
溶接中に前記遮蔽溶接ガスを通すステップは、前記ガスを、プレフロー期間中、溶接フロー期間中、及びポストフロー期間中に通すステップを含み、前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間中に前記ノズルの中へ通るガスの総容積は、約１．２リットル未満であることを特徴とする、請求項１４から請求項２０までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２２】
前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間中に前記ノズルの中へ通るガスの総容積は、約１．０リットル未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２３】
前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間中に前記ノズルの中へ通るガスの総容積は、約０．８リットル未満であることを特徴とする、請求項２１に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２４】
溶接中に前記遮蔽溶接ガスを通すステップは、前記遮蔽溶接ガスを、プレフロー期間中、溶接フロー期間中、及びポストフロー期間中に通すステップを含み、前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間の総計時間は、約２秒より短いことを特徴とする、請求項１４から請求項２３までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２５】
前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間の総計時間は、約１．４秒未満であることを特徴とする、請求項２４に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２６】
前記プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間の総計時間は、約１．２秒未満であることを特徴とする、請求項２４に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２７】
溶接中に前記遮蔽溶接ガスを通すステップは、前記ガスを、約２０リットル毎分と約８０リットル毎分との間の流量で前記ノズルの中に入れて通すステップを含むことを特徴とする、請求項１４から請求項２６までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２８】
前記流量は、約３０リットル毎秒と約５０リットル毎秒との間であることを特徴とする、請求項２７に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項２９】
初期スタッドを溶接するステップの前の初期パージ期間中に、前記遮蔽溶接ガスを、前記複数のスクリーンに通し、次いで前記ノズルの中に入れて通すステップをさらに含み、前記初期パージ期間が約２秒未満であることを特徴とする、請求項１４から請求項２８までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項３０】
前記初期パージ期間が約１．５秒未満であることを特徴とする、請求項２９に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項３１】
前記初期パージ期間が約１秒未満であることを特徴とする、請求項２９に記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【請求項３２】
前記加工物を前記ドローンアーク方式スタッド溶接機により支持され案内される接触プローブと接触させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１４から請求項３１までのいずれかに記載のドローンアーク方式スタッド溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶接ノズルに関し、特に、スタッドを部品にドローンアーク溶接するための非接触溶接ノズルに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年６月３０日出願の米国特許仮出願番号第６２／０１９，２７６号に対する優先権を主張する２０１５年６月２９日出願の米国出願番号第１４／７８３，６５２号の利益を主張する。上記出願の全開示は、引用により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
このセクションは、必ずしも先行技術ではない本開示に関連する背景情報を提供する。
【０００４】
典型的には、スタッドは、アルゴンなどの遮蔽溶接ガスを含む封止されたチャンバ内にスタッド又は溶接領域を密閉するように部品に接触する及び／又は当接して封止する溶接ノズルを用いて、部品に溶接される。図１０は、図１と同様の図であるが、溶接プロセス中、フラッシュ遮蔽が部品に接触する又は当接して封止する従来設計を示している。明確化のために言うと、この接触又は封止は、少なくともパイロットアーク及びメインアーク発生動作の間（最終スタッド突っ込み動作だけではなく）、生じている。この接触又は封止の結果として、ドローンアーク方式スタッド溶接中、遮蔽ガスは必然的に適切に保持される。
【発明の概要】
【０００５】
このセクションは、開示の全般的な概要を与えるものであり、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
【０００６】
本開示の１つの態様によれば、ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体は、コレットを支持する、ハウジングを通る複数のガス流路を含むマニホルドを定めるハウジングを含むことができる。フラッシュ遮蔽ノズルは、ハウジングに取外し可能連結されて、コレットを囲むことができる。フラッシュ遮蔽ノズルは、部分的放物線形状部分を有する内面を含むことができる。複数のスクリーンは、ノズル組立体の中に支持され、マニホルドからのガスが複数のスクリーンを通ってフラッシュ遮蔽ノズルに流入するように配置されることができる。コレット部材は、ドローンアーク溶接中の溶接スタッドを保持するように構造化されることができる。コレット部材の遠位端は、フラッシュ遮蔽ノズルの遠位端及びノズル組立体の他のあらゆる構成要素を越して延びて、スタッドが溶接される加工物とノズル組立体との間に隙間を維持することができる。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、ドローンアーク方式スタッド溶接方法は、ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体のコレット内に保持されたスタッドを、障害物を定める加工物に溶接することを含むことができる。障害物は、溶接中のスタッドの中心軸線から約２０ミリメートル未満の横方向距離とすることができる。障害物は、外側縁部又は凸面、内側コーナ部又は凹面、及び加工物に以前に溶接された第２のスタッドのうちの１つを含むことができる。スタッドの溶接中に、遮蔽溶接ガスを、複数のスクリーンに通し、次いでドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体のコレット内に保持されているスタッドを囲むフラッシュ遮蔽ノズルの中に入れて通すことができる。本方法はまた、加工物とノズル組立体との間の隙間を維持することを含むこともできる。
【０００８】
さらなる応用分野は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要内の説明及び特定の例は、例示のみを目的とすることを意図しており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。
【０００９】
本明細書に記載の図面は、全ての可能な実装ではなく選択された実施形態の例証のみを目的としたものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示によるドローンアーク方式スタッド溶接機の溶接ヘッドの１つの例示的な溶接ノズル組立体の断面図である。
【図２】図１の拡大部分断面図である。
【図３】図１のノズル組立体を通る遮蔽溶接ガス流路を示す断面図である。
【図４】図１の溶接ノズルを含む溶接ヘッドを伴う、ドローンアーク方式スタッド溶接機の単純化された斜視図である。
【図５】フラッシュ遮蔽が部分的放物線形状を有する、本開示によるドローンアーク方式スタッド溶接機の溶接ヘッドの別の例示的な溶接ノズル組立体の断面図である。
【図６】スタッドが加工物の溶融材料の中に突っ込まれたときの、プローブ、加工物及び隙間を含む、図１と同様の断面図である。
【図７】スタッドが加工物に対して移動されたときの、プローブ、加工物及び隙間を含む、図６と同様の断面図である。
【図８】本開示によるドローンアーク方式スタッド溶接機の溶接ヘッドのさらに別の例示的な溶接ノズル組立体の断面図である。
【図９】図１８ノズル組立体を通る遮蔽溶接ガス流路を示す断面図である。
【図１０】溶接プロセス中の、フラッシュ遮蔽が部品に接触する又は当接して封止する従来の溶接ノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面の幾つかの図を通して、対応する符号は対応する部分を示す。
【００１２】
例示的な実施形態を以下、添付図面を参照して、より詳細に説明する
【００１３】
図１は、本開示による１つの例示的な溶接ノズル組立体２０を示す。図４で分かるように、溶接ノズル組立体は、ドローンアーク方式スタッド溶接機などの溶接機械５０に連結されるか又はその構成要素である。溶接ノズル組立体２０は、遮蔽溶接ガス源（図示せず）に連結されたガス継手２２を含む。また、フラッシュ遮蔽カラー又はハウジング２４、コレット２６、止めねじ２８、スナップリング３０、及びフラッシュ遮蔽３２も含まれる。さらに、一連の環状スクリーン３４は、スペーサ３６によって分離することができる。後述のように、スクリーン３４は、遮蔽溶接ガスの初期乱流を層流状態に変換するように機能する。
【００１４】
図２は、スペーサ３６によって分離された一組の又は一連のスクリーン３４の一例を示す。図示した例において、遮蔽溶接ガスと最初に遭遇する３つのスクリーン３４は、１２０メッシュ・スクリーンとすることができる。４番目すなわち最後に遮蔽溶接ガスと遭遇するスクリーン３４は、１８０メッシュ・スクリーン又は１６５メッシュ・スクリーンとすることができる。このように、最初の３つのスクリーン３４は、最後のスクリーン３４のスクリーンサイズ開口部より大きいスクリーンサイズ開口部を有するものとすることができる。スクリーン３４は、互いに約０．５ミル（ｍｉｌ）分離されることができる。この分離は、スクリーン３４の間に挿入された０．５ミルのスペーサ３６により設けることができる。図示した例では、５つのスペーサ３６が４つのスクリーン３４を挟んでいる。このようなスクリーンは、例えば、オハイオ州、ＡｕｒｏｒａのＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒから、１２０メッシュ・スクリーンについては部品番号８５３８５Ｔ１０３、１８０メッシュ・スクリーンについては部品番号８５３８５Ｔ１０７を用いて購入することができる。当然のことながら、上記又は本明細書の他の箇所で詳述する細目に対する選択肢は、代替的な実施形態において、開示の範囲から逸脱することなく変更することができる。
【００１５】
図示したように、複数のスクリーン３４の第１の側は、ノズル組立体２０の内部環状段部７２に当接して保持されることができる。この場合、ハウジング構成要素２４に内部環状段部７２を設けることができる。スナップリング３０は、スクリーン３４の第２の又は反対の側に当接して配置され、スクリーンをスペーサ３６が間に挟まれた状態で段部７２に当接して保持することができる。スナップリング３０は、同じハウジング構成要素２４に設けられた環状の凹み又は溝内に保持されることができる。フラッシュ遮蔽ノズル３２は、ハウジング構成要素２４に取外し可能に連結することができる。したがって、フラッシュ遮蔽ノズル３２をハウジング構成要素２４から分離して、スクリーン３４の取外し及び交換のためのアクセスを可能にすることができる。
【００１６】
図３は、ノズル組立体２０を通る遮蔽溶接ガス流路を示す。遮蔽溶接ガスは、不活性ガスとすることができ、矢印４０で示すようにガス継手２２を通ってノズル組立体に入る。したがって、ガス継手２２は、ハウジング２４を通る複数の通路４０を含むマニホルドを定める。不活性ガスは、矢印４２で示すようにスクリーン３４の上流の環状チャンバに入る。不活性ガス流は、矢印４０及び４２で示されているが、このスクリーン前不活性ガス流４０及び４２は、乱流状態にある。不活性ガスが一組の又は一連のスクリーン３４を通過するにつれて、不活性ガス流は、矢印４４で示されるように層流状態に変換される。
【００１７】
スクリーン３４は、抵抗又は背圧を生じさせる場合があり、これがノズル組立体２０を通る不活性ガスの流量を低減させる場合がある。それゆえ、ノズル組立体２０のフラッシュ遮蔽３２又は同様の構成要素は、図示したような切頭円錐形状を有するものとすることができる。このようにして、フラッシュ遮蔽３２は、層流を著しく乱すことなくノズル組立体２０から出る低減された流量の不活性ガスの速度又は密度を高めることができる。不活性ガスの流出速度及び流量密度（又は出口オリフィス４６の面積）は、周囲空気が溶接ゾーンに入ることを防ぐ不活性ガスの柱（ｃｏｌｕｍｎ）、ゾーン、又はカーテンをもたらすのに十分である。したがって、流出する不活性ガスの柱、ゾーン、又はカーテンは、スタッド又は溶接領域を囲み又は包囲し、ノズル組立体２０がスタッド又はスタッドが溶接される部品に接触すること又は当接して封止することを必要とすることなく、周囲空気が溶接ゾーンに入らないように妨げる。
【００１８】
図５は、フラッシュ遮蔽内面が部分的放物線形状を有する代替的なノズル組立体１２０を示す。部分的放物線形状面は、図５に示すように点「Ａ」から点「Ｂ」まで延びることができる。例えば、部分的放物線形状は、半放物線形状に近い又は等しいものとすることができる。部分的放物線形状の出口ノズル又はフラッシュ遮蔽３２は、周囲空気を含まない不活性ガスゾーン内にスタッド６０を含めて溶接ゾーンを封入するのに十分な流量、ガス密度又は面積を有する、良好な層流の不活性ガスの流出柱を形成するのに特に有益であり得る。
【００１９】
全ての図面には示してはいないが、コレットは、外部コレット２６のみならず、図６及び図７にも示すように溶接動作中にスタッド６０を保持する内部コレット２７も含むことができる。外部コレット２６は、単にコレット・ナット（上部）を含むこともでき、又は図面に示すように下方に延びるフィンガを付加的に含むこともできる。
【００２０】
図７を参照すると、溶接機は、材料又は部品６２の表面を保持する接触プローブ５２を含むことができる。図７に示すように、接触プローブ５２は、その遠位端でコレットに向かって角度を付けることができ、フラッシュ遮蔽ノズル３２の全体又は外径内で加工物又は部品６２と接触するようになっている。スタッド６０もまた、図示されるように部品６２の表面６４と接触することができる。接触プローブ５２を部品６２と接触させたままで、ノズル及びスタッド６０を表面から離れる方向に動かしてパイロットアークを引っぱる（ｄｒａｗ）ことができる。その後、メイン溶接電流をオンにして、スタッド６０の底部及び母材又は部品６２の表面において溶融材料を生成するメイン溶接アークを発生させることができる。次いで、図６で示唆されるように、スタッド６０を溶融材料又は部品６２の中に突っ込むことができる。
【００２１】
溶接プロセス全体を通じて、ノズル又はフラッシュ遮蔽３２の端部を材料又は部品６２に接触させる必要はない。例えば、パイロットアーク及びメインアークの発生の間、ノズル３２の端部と部品６２の表面６４との間に隙間７０が存在することができる。隙間７０は、図７に示すようにスタッド６０及びプローブ５２と部品６２との初期接触の間、存在することができる。隙間７０は、スタッド６０を部品６２の溶融材料の中に突っ込む最終ステップの間、存在することができる。換言すれば、隙間７０は、説明したプロセス動作のいずれの組合せの間も存在することができ、さらにはドローンアーク方式溶接の全プロセスにわたって存在することができる。
【００２２】
図８及び図９は、別の代替的なノズル組立体２２０の実施形態を示す。前の実施形態１２０と同様に、フラッシュ遮蔽ノズル２３２の内面は、部分的放物線形状を含むことができる。ハウジング２２４は、内部コレット２２７及び外部コレット２２６を支持することができる。ハウジング構成要素２２４の外周面は、ねじ山２６６を含むことができる。フラッシュ遮蔽ノズル２３２の内周面は、協働するねじ山２６８を含むことができ、これがハウジング２２４のねじ山２６６と係合してフラッシュ遮蔽ノズル２３２をハウジング２２４に取外し可能に連結する。
【００２３】
他の実施形態と同様に、スクリーン２３４は、一方の側でノズル組立体２２０の内部環状段部２７２に当接して保持される。この場合は、フラッシュ遮蔽ノズル２３２に内部環状段部２７２を設けることができる。スナップリング２３０は、スクリーン２３４の第２の又は反対の側に当接して配置され、スクリーンをスペーサが間に挟まれた状態で段部２７２に対して保持することができる。スナップリング２３０は、同じくフラッシュ遮蔽ノズル２３２に設けられた環状の凹み又は溝内に保持されることができる。スクリーン２３４は、コレット２２６を取り囲む環状形状を有することができる。
【００２４】
フラッシュ遮蔽ノズル２３２は、その中心軸線の周りで回転させて、協働するねじ山２６６及び２６８を互いに解放し、ねじをゆるめてノズル２３２をハウジング２２４から外すことができる。したがって、スクリーン２３４をフラッシュ遮蔽ノズル２３２と一緒に、ノズル組立体２２０のハウジング２２４から取り外すことができる。このことにより、ねじをゆるめた半組立体を都合の良い場所に容易に移動させることが可能になり、スクリーン２３４の取外し及び交換が容易になる。
【００２５】
図９は、ノズル組立体２２０を通る不活性ガス流路を示す。不活性ガスは、矢印２４０で示すようにガス継手２２２を通ってノズル組立体に入る。したがって、ガス継手２２２とハウジング２２４を通る通路２２９とがマニホルドを定める。不活性ガスは、矢印２４０で示すようにスクリーン２３４の近隣で通路２２９から出る。このスクリーン前の不活性ガス流２４０は、乱流状態にある。図３で以前に説明したのと同様に、不活性ガスが一組の又は一連のスクリーン２３４を通過するにつれて、不活性ガス流は、矢印２４４で示されるように層流状態に変換される。
【００２６】
本明細書で説明されるフラッシュ遮蔽ノズル３２、１３２、２３２の各々は、部分的放物線形状の内壁部分を含めて、非導電性材料、高温耐性材料、剛性材料、成形用プラスチック材料、炭素繊維補強材などの繊維補強材を含む材料のいずれか１つ又は組合せで作成することができる。高温耐性に関して、幾つかの場合において、材料は、溶接中、少なくとも華氏１６０度、又は溶接中、少なくとも華氏４５０度、又は溶接中、少なくとも華氏６００度の温度に耐えることができるものとすべきである。これらの局面の多くを組み合わせることができる１つの例示的な材料は、ポリエーテルエーテルケトンであり、これは、例えばペンシルバニア州ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎのＥｎｓｉｎｇｅｒ  Ｉｎｃ．から商品名Ｔｅｃａｐｅｅｋ（商標）で市販されている。これらの局面の多くを組み合わせた他の例示的な材料は、種々のセラミック材料を含む。
【００２７】
多くのドローンアーク方式スタッド溶接方法が、本明細書の議論から明らかであろう。例えば、かかる方法は、ドローンアーク方式スタッド溶接機５０用のノズル組立体２０のために本明細書で論じた構成要素又は特徴のいずれかを任意の組合せで設けることを含むことができる。方法は、全溶接動作中、加工物６２とノズル組立体２０との間の隙間７０又は非接触配置を維持することをさらに含むことができる。方法はまた、フラッシュ遮蔽ノズル３２を、マニホルドを定めるハウジング２４からねじをゆるめて外し又は分離して、スクリーン３４への十分なアクセスを可能にしてその取外し又は交換を可能にすることを含むことができる。かかる方法は、フラッシュ遮蔽ノズル２３２によりスクリーン２３４を支持すること、及びスクリーン２３４をフラッシュ遮蔽ノズル２３２と共にマニホルド２２４から取り外すことを含むことができる。次いで、フラッシュ遮蔽ノズル２３２をハウジング２２４から分離したままで、その中でスクリーン２３４を取り外し及び交換することができる。
【００２８】
ドローンアーク方式スタッド溶接方法は、ドローンアーク方式スタッド溶接機ノズル組立体２０のコレット２６及び２７内で保持されたスタッド６０を、障害物７４を定める加工物６２に溶接することをさらに含むことができ、この障害物７４は、幾つかの場合には溶接中のスタッド６０の中心軸線から約２０ミリメートル未満の横方向距離にある。他の場合には、横方向距離は、溶接中のスタッドの中心軸線から約１８ミリメートル未満、又は約１５ミリメートル未満、又は約１２ミリメートル未満とすることができる。障害物７４は、外側縁部又は凸面、内側コーナ部又は凹面、及び加工物に以前に溶接された第２のスタッドのうちの１つとすることができる。種々の例示的な障害物７４を図中に示す。図９は、障害物２７４が、加工物２６２に以前に溶接された第２のスタッド２６１である状況を示す。
【００２９】
図６は、障害物が加工物３６２の外側縁部又はコーナ部３７４である状況を示し、図７は、障害物が加工物４６２の内側コーナ部４７４である状況を示す。このような外側縁部又はコーナ部の障害物３７４及び内側コーナ部の障害物４７４は、鋭利な（すなわちコーナ部にて９０度）場合もあり又は丸みを帯びた場合もあり、かかる縁部又はコーナ部は、１８０度より小さい任意の総角度を囲むものである場合がある。かかるコーナ部３７４及び４７４は、丸みを帯びた面により本質的に定めることができる。例えば、図５は、加工物１６２のかかる凹面外側縁部障害物に対応する凹面１７４を示す。同様に、図８は、加工物５６２のかかる凸面外側コーナ部に対応する凸面５７４を示す。両方の場合において、凸面の中心軸線は、溶接中のスタッドの中心軸線と位置合わせされているが、これは必ずしも必須ではない。もちろん、このような丸みを帯びた内側又は外側コーナ部は、前述のように、溶接中のスタッドの中心軸線から何らかの横方向距離に配置することができる。かかる凹面障害物１７４は、事実上あらゆる角度（フラッシュ遮蔽ノズル１３２のための十分な開口が設けられる限り）を囲むことができ、かかる凸面障害物５７４は、３６０度（例えば管部品など）を含むあらゆる角度を囲むことができる。幾つかの場合には、かかる凹面又は凸面１７４又は５７４の曲率は、それぞれ、約６０ミリメートル未満、又は約４０ミリメートル未満、又は約２０ミリメートル未満とすることができる。
【００３０】
本方法は、一連の溶接動作を開始する前に、ガスがスクリーン３４及びフラッシュ遮蔽ノズル３２を通過する初期パージ期間を含むことができる。例えば、かかる初期パージ期間は、溶接動作間に約１０分又はそれより長時間を超える時間経過があった場合に所望される場合がある。幾つかの場合において、初期パージ期間の長さは、約２秒未満、又は約１．５秒未満、又は約１秒未満とすることができる。
【００３１】
本方法は、パイロットアークを開始する直前にかかるガス流が生じるプレフロー期間、一次溶接アーク全体を通じてガス流が生じる溶接フローガス期間、及び一次溶接アークが設定時間後に停止したときに開始するガス流のポストフロー期間を含むことができる。幾つかの場合において、プレフロー、溶接フロー、及びポストフロー期間を包含する総計時間は、約２秒未満、又は約１．８秒未満、又は約１．４秒未満、又は約１．２秒未満とすることができる。したがって、非常に速い溶接サイクル時間を提供することができる。
【００３２】
本方法は、幾つかの場合には、遮蔽溶接ガスを、少なくとも約８リットル毎分から、又は約２０リットル毎分から、又は約３０リットル毎分からの流量、かつ、約５０リットル毎秒まで、又は約８０リットル毎秒までの流量で、スクリーン３４及びフラッシュ遮蔽ノズル３２を通して供給することをさらに含むことができる。本方法はまた、プレフロー、溶接フロー及びポストフローの総計期間にわたって、幾つかの場合には、約１．５リットル未満、又は約１．２リットル未満、又は約１．０リットル未満、又は約０．８リットル未満の総量のガスを、スクリーン３４を通してフラッシュ遮蔽ノズル３２の中に通すことを含むことができる。
【００３３】
実施形態の前記説明は、例示及び説明の目的で提供した。これは網羅的であることも、又は開示を限定することも意図しない。例えば、本明細書で説明したスクリーンは、ワイヤスクリーン、穿孔板、ハニカム材料、及び、その他の、ガス流を実質的に層流状態に変換する機能的均等物を包含することができることを、当業者は認識するであろう。同様に、隙間は、ガス流量に影響を与えることなくフィンガが加工物の表面に接触する、分断された隙間とすることもできる。さらに、特定の実施形態の個別の要素又は特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されず、具体的に図示又は説明されていなくても、適用可能な場合には、互換性があり、選択された実施形態において使用することができる。さらに、特定の実施形態の参照符号を用いた上記のいずれの説明も、特段の断りのない限り、他の実施形態の対応する構成要素にも適用することができる。同じことを多くの様式で変更することもできる。かかる変化は開示からの逸脱とみなされるべきではなく、かかる全ての変更は、本開示の範囲内に入ることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
２０、１２０、２２０：溶接ノズル組立体
２２、２２２：ガス継手
２４、２２４：ハウジング
２６、２２６：（外部）コレット
２７、２２７：内部コレット
２８、２６８：止めねじ
３０、２３０：スナップリング
３２、１３２、２３２：フラッシュ遮蔽（ノズル）
３４、２３４：スクリーン
３６：スペーサ
４０：通路
４６：出口オリフィス
５０：溶接機械
５２：接触プローブ
６０：スタッド
６２、１６２、２６２、３６２、４６２、５６２：加工物
６４：加工物の表面
７０：隙間
７２、２７２：環状段部
７４、１７４、２７４、３７４、４７４、５７４：障害物
２２９：通路
２６１：第２のスタッド
２６６、２６８：ねじ山
【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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【国際調査報告】
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