(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極の周囲を囲んだ状態で、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かってシールドガスを放出する金属製のトーチノズルと、
前記トーチノズルが取り付けられる金属製の中間筒と、
前記中間筒の内側に保持された状態で、前記トーチノズルに向けてシールドガスを供給するガス流路を形成する絶縁性のガスディフューザと、
前記ガスディフューザが取り付けられると共に、冷却液が循環される冷却路が設けられたトーチボディとを備え、
前記トーチノズル及び前記中間筒が前記ガスディフューザを介して前記トーチボディと電気的に絶縁されると共に、
前記ガスディフューザが前記中間筒と熱的に接続されていることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項２】
前記ガスディフューザがセラミック製であ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】
前記中間筒との間で冷却液が循環される冷却路が設けられた冷却ブロックを備え、
前記冷却ブロックが前記ガスディフューザを介して前記トーチボディと電気的に絶縁されると共に、
前記ガスディフューザが前記中間筒を介して前記冷却ブロックと熱的に接続されて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４】
前記電極が非消耗電極であり、
前記非消耗電極を内側に挿入し且つ前記非消耗電極を先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記非消耗電極を突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
【請求項５】
前記電極が消耗電極であり、
前記消耗電極を案内しながら、その先端側から前記消耗電極を送り出すコンタクトチップと、
前記コンタクトチップを内側に挿入し且つ前記コンタクトチップを先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記コンタクトチップを突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
【請求項６】
前記コンタクトチップが前記コレットに保持されていることを特徴とする請求項５に記載の溶接用トーチ。
【請求項７】
前記電極が消耗電極であり、
前記消耗電極を案内しながら、その先端側から前記消耗電極を送り出すコンタクトチップと、
前記コンタクトチップを内側に挿入し且つ前記コンタクトチップを先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記コンタクトチップを突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記コンタクトチップは、前記冷却チップの先端に取り付けられ、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
【請求項８】
前記コンタクトチップが前記冷却チップに対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の溶接用トーチ。
【請求項９】
前記コンタクトチップが前記冷却チップと一体化されていることを特徴とする請求項７に記載の溶接用トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物（被溶接物）の溶接には、従来よりＴＩＧ溶接(Tungsten Inert Gas welding)又はプラズマアーク溶接等のＧＴＡＷ(Gas Tungsten Arc welding)と呼ばれる非消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。
【０００３】
また、ＭＩＧ溶接(Metal Inert Gas welding)、ＭＡＧ溶接(Metal Active Gas welding)又は炭酸ガスアーク溶接等のＧＭＡＷ(Gas Metal Arc welding)と呼ばれる消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。なお、消耗電極式のガスシールドアーク溶接は、消耗電極となる溶接ワイヤーの送給を自動で行いながら、溶接を手動で行うため、半自動アーク溶接とも呼ばれている。
【０００４】
これらの溶接方法では、一般に溶接用トーチを使用し、電極と被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら、溶接が行われる。また、溶接中は電極の周囲を囲むトーチノズルからシールドガスを放出し、このシールドガスで大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【０００５】
これに対して、プラズマアーク溶接では、非消耗電極と、水冷のインサートチップ（拘束ノズルとも言う。）と、シールドキャップと、トーチボディとを備える溶接用トーチを使用し、非消耗電極とインサートチップとの間で電気的にプラズマ化されたプラズマガス（作動ガスとも言う。）を流す。このとき発生するプラズマ流（プラズマジェット）をインサートチップで絞り込み、インサートチップの内壁形状によるウォール効果（プラズマ流の気流の流れを安定させる効果）や、インサートチップを冷却することで得られるサーマルピンチ効果（プラズマ流を周囲から冷却することで緊縮し高温となる効果）を利用して、エネルギー密度が高められたプラズマアークを発生させる。また、プラズマアークは、シールドキャップから放出されるシールドガスによるサーマルピンチ効果を受けて更に絞り込まれる。
【０００６】
プラズマアーク溶接では、このようにエネルギー密度が高く、アーク形状が円柱状に絞り込まれたプラズマアークを熱源として溶接が行われる。また、プラズマアークには、移行型と非移行型とがある。移行型のプラズマアークは、非消耗電極（−）と被加工物（＋）との間で電流を流す方式であり、導電性の被加工物に対してのみ適用が可能である。一方、非移行型のプラズマアークは、非消耗電極（−）とインサートチップ（＋）との間で電流を流す方式であり、非導電性の被加工物に対しても適用が可能である。さらに、プラズマアークは、上述した溶接の用途に限らず、例えば、被加工物に対するロウ付けや、接合、切断、溶射、溶融炉などにも利用されている。
【０００７】
ところで、上述した溶接用トーチでは、冷却装置（チラー）を設けて、冷却水（冷却液）の循環によりトーチボディ等を冷却することが行われている（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６５２６８８５号公報
【特許文献２】特許第６５７８０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、溶接用トーチでは、非消耗電極のアーク熱による消耗を抑制するために、この非消耗電極を冷却する必要がある。また、非消耗電極及び消耗電極の冷却効果を上げるためには、これらの電極の先端と、冷却液水が循環される流路との距離をできるだけ短くする必要がある。
【００１０】
一方、電極と被加工物との間で高電流を流す場合、セラミック製のトーチノズルが使用できないため、金属製のトーチノズルを使う必要がある。この場合、トーチボディから金属製のトーチノズルを介してアーク（電流）が被溶接物へと流れてしまうといった問題が発生する。なお、高電流としては、例えば３００Ａ〜１０００Ａなどが挙げられる。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、トーチノズルを介してアークが被溶接物へと流れることを防止すると共に、冷却性能の更なる向上を可能とした溶接用トーチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  被溶接物との間でアークを発生させる電極と、
前記電極の周囲を囲んだ状態で、アークによって生じた被溶接物の溶融池に向かってシールドガスを放出する金属製のトーチノズルと、
前記トーチノズルが取り付けられる金属製の中間筒と、
前記中間筒の内側に保持された状態で、前記トーチノズルに向けてシールドガスを供給するガス流路を形成する絶縁性のガスディフューザと、
前記ガスディフューザが取り付けられると共に、冷却液が循環される冷却路が設けられたトーチボディとを備え、
前記トーチノズル及び前記中間筒が前記ガスディフューザを介して前記トーチボディと電気的に絶縁されると共に、
前記ガスディフューザが前記中間筒と熱的に接続されていることを特徴とする溶接用トーチ。
〔２〕  前記ガスディフューザがセラミック製であることを特徴とする前記〔１〕に記載の溶接用トーチ。
〔３〕  前記中間筒との間で冷却液が循環される冷却路が設けられた冷却ブロックを備え、
前記冷却ブロックが前記ガスディフューザを介して前記トーチボディと電気的に絶縁されると共に、
前記ガスディフューザが前記中間筒を介して前記冷却ブロックと熱的に接続されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の溶接用トーチ。
〔４〕  前記電極が非消耗電極であり、
前記非消耗電極を内側に挿入し且つ前記非消耗電極を先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記非消耗電極を突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔５〕  前記電極が消耗電極であり、
前記消耗電極を案内しながら、その先端側から前記消耗電極を送り出すコンタクトチップと、
前記コンタクトチップを内側に挿入し且つ前記コンタクトチップを先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記コンタクトチップを突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔６〕  前記コンタクトチップが前記コレットに保持されていることを特徴とする前記〔５〕に記載の溶接用トーチ。
〔７〕  前記電極が消耗電極であり、
前記消耗電極を案内しながら、その先端側から前記消耗電極を送り出すコンタクトチップと、
前記コンタクトチップを内側に挿入し且つ前記コンタクトチップを先端側から突出させた状態で、前記トーチボディの内側に保持されるコレットと、
前記トーチボディに取り付けられると共に、前記コレットの先端側と接触した状態で、その先端から前記コンタクトチップを突出させる中心孔が設けられた冷却チップとを備え、
前記コンタクトチップは、前記冷却チップの先端に取り付けられ、
前記冷却チップは、前記トーチボディと共に、前記冷却路の一部を構成していることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の溶接用トーチ。
〔８〕  前記コンタクトチップが前記冷却チップに対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする前記〔７〕に記載の溶接用トーチ。
〔９〕  前記コンタクトチップが前記冷却チップと一体化されていることを特徴とする前記〔７〕に記載の溶接用トーチ。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、トーチノズルを介してアークが被溶接物へと流れることを防止すると共に、冷却性能の更なる向上を可能とした溶接用トーチを提供することが可能である。
【００１４】
また、本発明によれば、非消耗電極式から消耗電極式に変換自在とされた溶接用トーチを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶接用トーチの構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す溶接用トーチの構成を示す断面図である。
【図３】図２に示す溶接用トーチの先端側に取り付けられた冷却チップの構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る溶接用トーチの構成を示す側面図である。
【図５】図４に示す溶接用トーチが備えるコンタクトチップ及びコレットの構成例を示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る溶接用トーチの構成を示す側面図である。
【図７】図６に示す溶接用トーチが備えるコンタクトチップ及び冷却チップを示す側面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る溶接用トーチの構成を示す側面図である。
【図９】図８に示す溶接用トーチが備えるコンタクトチップ及び冷却チップの構成例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の溶接用トーチは、電極、金属製のトーチノズル、中間筒、冷却ブロック、絶縁性のガスディフューザ、及びトーチボディを備える。これにより、高電流を流した場合でも、絶縁性のガスディフューザにより、金属製のトーチノズルを介してアーク（電流）が被溶接物へと流れることを防止できるとともに、冷却ブロックにより、電極、トーチノズル、中間筒、ガスディフューザを冷却することにより冷却効果を向上させることができる。
本発明の溶接用トーチにおける電極としては、特に制限はなく、非消耗電極、及び消耗電極の両方に適用することができる。すなわち、非消耗電極、及び消耗電極を用途に応じて相互に交換して利用することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。
第１の実施形態は、電極として非消耗電極を用いた一例であり、第２〜４の実施形態は、電極として消耗電極を用いた一例である。
第１〜４の実施形態は、電極は異なるが、金属製のトーチノズル、中間筒、冷却ブロック、絶縁性のガスディフューザ、及びトーチボディは同一である。
【００１８】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１〜図３に示す溶接用トーチ１Ａについて説明する。
なお、図１は、溶接用トーチ１Ａの構成を示す側面図である。図２は、溶接用トーチ１Ａの構成を示す断面図である。図３は、溶接用トーチ１Ａの先端側に取り付けられた冷却チップ９の構成を示す側面図である。
【００１９】
本実施形態の溶接用トーチ１Ａは、図１〜図３に示すように、ＴＩＧ溶接用トーチに本発明を適用したものである。具体的に、この溶接用トーチ１Ａは、非消耗電極２と、トーチノズル３と、中間筒４と、冷却ブロック５と、ガスディフューザ６と、トーチボディ７と、コレット８と、冷却チップ９と、グリップ１０と、トーチキャップ１１とを概略備えている。
【００２０】
非消耗電極２は、例えばタングステンなどの融点の高い金属材料を用いて形成された長尺状の電極棒からなる。また、非消耗電極２には、タングステンの他に、例えば酸化トリウムや酸化ランタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物を添加したものを用いることができる。
【００２１】
トーチノズル３は、例えば銅や銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼などの耐熱性に優れた金属材料を用いて、概略円筒状に形成されると共に、その先端側が漸次縮径されたノズル形状を有している。トーチノズル３は、その内側に位置するトーチボディ７との間に、シールドガスＧが流れるガス流路（隙間）を形成すると共に、中間筒４の外周面に螺合により着脱自在に取り付けられている。
【００２２】
中間筒４は、例えば銅や銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼などの耐熱性に優れた金属材料を用いて、概略円筒状に形成されている。中間筒４は、その内側に位置するガスディフューザ６と、その外側に位置する冷却ブロック５との間に挟み込まれた状態で配置されている。
【００２３】
冷却ブロック５は、例えば銅や銅合金、炭素鋼、ステンレス鋼などの耐熱性に優れた金属材料を用いて、概略方形状に形成されている。また、冷却ブロック５は、その中心部を貫通する断面円形状の中心孔５ａを有している。冷却ブロック５は、この中心孔５ａの内側にＯリング（パッキン）１２ａ，１２ｂを介して中間筒４を保持している。
【００２４】
冷却ブロック５には、中間筒４との間で冷却水（冷却液）Ｌが循環される第１のウォータージャケット（冷却路）１３が設けられている。第１のウォータージャケット１３は、冷却ブロック５の内周面に全周に亘って形成された溝部５ｂと中間筒４の外周面との間に設けられている。このため、第１のウォータージャケット１３を構成する冷却ブロック５と中間筒４との間が、上述したＯリング（パッキン）１２ａ，１２ｂを介して液密に封止（シール）されている。
【００２５】
また、冷却ブロック５には、第１のウォータージャケット１３に冷却水Ｌを供給する入側の接続部５ｃと、第１のウォータージャケット１３から冷却水Ｌを排出する出側の接続部５ｄとが設けられている。
【００２６】
冷却ブロック５では、これらの接続部５ｃ，５ｄに冷却装置（チラー）５０が接続されることによって、第１のウォータージャケット１３内の冷却水Ｌが循環されることになる。なお、冷却装置５０については、特に限定されるものではなく、従来より公知のものを使用することができる。
【００２７】
なお、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述した中間筒４と冷却ブロック５とが別体に構成されているが、これら中間筒４と冷却ブロック５とをロウ付け等の接合によって一体化した構成とすることも可能である。
【００２８】
ガスディフューザ６は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やセプラ（登録商標）、テフロン（登録商標）などの樹脂、若しくは、例えば酸化アルミニウムや窒化珪素、ジルコニアなどのセラミック等の絶縁材料を用いて、概略円筒状に形成されている。ガスディフューザ６は、前側の外周部に設けられたメッシュ１４及び後側の外周部に設けられたＯリング（パッキン）１５を介して中間筒４の内側に保持されている。
【００２９】
ガスディフューザ６の内周面には、トーチノズル３に向けてシールドガスＧを供給する複数のガス流路６ａが周方向に並んで設けられている。ガス流路６ａは、ガスディフューザ６の軸方向に延在する溝部によって構成されている。
【００３０】
トーチボディ７は、導電性のボディ本体１６と、絶縁性の前側ブロック１７及び後側ブロック１８とを有して、前側ブロック１７と後側ブロック１８との間にボディ本体１６が挟み込まれた構造を有している。
【００３１】
ボディ本体１６には、例えば銅や銅合金、真鍮などの導電性に優れた金属が用いられている。前側ブロック１７及び後側ブロック１８には、例えばＰＥＥＫやセプラ（登録商標）、テフロン（登録商標）、ベークライト、セラミックなどの耐熱性や絶縁性に優れた樹脂が用いて、概略方形板状に形成されている。
【００３２】
ボディ本体１６は、前側ブロック１７と後側ブロック１８との間に挟み込まれる概略長円板状のプレート部１９と、プレート部１９の前面及び後面側下部から前方及び後方に向けて延在する概略円筒状のノズル部２０とを有している。
【００３３】
これに対応して、前側ブロック１７には、ノズル部２０を貫通させる断面円形状の下側孔部１７ａが設けられている。一方、後側ブロック１８には、ノズル部２０を貫通させる断面円形状の下側孔部１８ａと、図示を省略する配管部及び給電部を貫通させる断面円形状の上側孔部１８ｂとが設けられている。
【００３４】
プレート部１９には、配管部からノズル部２０に向けてシールドガスＧを供給するガス供給路１９ａが設けられている。ガスディフューザ６は、ノズル部２０の前側を貫通させた状態で、前側ブロック１７の下側孔部１７ａ（トーチボディ７）にＯリング（パッキン）２１を介して取り付けられている。これにより、トーチボディ７側のガス供給路１９ａと、ガスディフューザ６側のガス流路６ａとが連通された状態となっている。
【００３５】
ノズル部２０には、冷却液Ｌが循環される第２のウォータージャケット（冷却路）２２が設けられている。第２のウォータージャケット２２は、ノズル部２０を構成する内筒部材２０ａの外周面と外筒部材２０ｂの内周面との間に設けられている。また、第２のウォータージャケット２２は、冷却装置５０と接続されることによって、この第２のウォータージャケット２２内の冷却水Ｌが循環されることになる。
【００３６】
コレット８は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて、概略長尺円筒状に形成されている。また、コレット８は、軸線方向に貫通する中心孔８ａを有している。非消耗電極２は、この中心孔８ａに挿入された状態で、コレット８の先端側から突出されている。
【００３７】
コレット８は、ノズル部２０を貫通した状態で、ボディ本体１６（トーチボディ７）の内側に保持されている。ノズル部２０は、その内側に位置するコレット８との間に、シールドガスＧが流れるガス流路（隙間）を形成している。
【００３８】
コレット８の先端側には、複数のスリット８ｂが周方向に並んで設けられている。複数のスリット８ｂは、コレット８の先端から軸線方向の中途部に亘って直線状に切り欠かれている。これにより、各スリット８ｂの間の先端部分８ｃが縮径方向に弾性変形可能となっている。また、コレット８の先端部には、漸次縮径されたテーパー部８ｄが設けられている。
【００３９】
冷却チップ９は、例えば銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて、概略円筒状に形成されている。また、冷却チップ９は、軸線方向に貫通する中心孔９ａを有している。コレット８は、この中心孔９ａの内側に挿入されている。
【００４０】
中心孔９ａの先端側には、コレット８のテーパー部８ｄが当接される縮径部９ｂが設けられている。縮径部９ｂは、非消耗電極２を貫通させる程度に縮径されている。これにより、冷却チップ９の先端部からは、中心孔９ａを貫通した非消耗電極２のみを突出させることが可能となっている。
【００４１】
冷却チップ９は、ノズル部２０（トーチボディ７）の先端側からノズル部２０の内側に挿入された状態で、内筒部材２０ａ（ノズル部２０の内面）に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。また、冷却チップ９の先端には、拡径方向に突出したフランジ部９ｃが設けられている。冷却チップ９は、このフランジ部９ｃが外筒部材２０ｂ（ノズル部２０の外面）の先端に当接した状態で取り付けられている。
【００４２】
これにより、冷却チップ９は、ノズル部２０（トーチボディ７）と共に、上述した第２のウォータージャケット２２の一部を構成している。このため、第２のウォータージャケット２２を構成する内筒部材２０ａ及び外筒部材２０ｂと冷却チップ９との間が、Ｏリング（パッキン）２３ａ，２３ｂを介して液密に封止（シール）されている。
【００４３】
また、冷却チップ９がノズル部２０（トーチボディ７）に取り付けられた状態において、冷却チップ９の中心孔９ａに挿入されたコレット８のテーパー部８ｄが縮径部９ｂに押し付けられることによって、コレット８の先端部分８ｃが縮径方向に弾性変形する。これにより、コレット８の先端部分８ｃが非消耗電極２を挟持し、この非消耗電極２をコレット８に対して固定することが可能となっている。
【００４４】
グリップ１０は、例えば絶縁性の樹脂などを用いて、概略パイプ状に形成されている。グリップ１０は、図示を省略する配管部及び給電部を内側に挿入した状態で、後側ブロック１８の上側孔部１８ｂに螺合により着脱自在に取り付けられている。また、グリップ１０の内側を通して配管部及び給電部に溶接ケーブル（図示せず。）が接続可能となっている。溶接ケーブルは、配管部にシールドガスＧを導入するガスホースと、給電部に電力を供給する給電ケーブルとが一体化されたものからなる。
【００４５】
トーチキャップ１１は、ノズル部２０（トーチボディ７）の後端側から内側に挿入された状態で、内筒部材２０ａ（ノズル部２０）に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。トーチキャップ１１は、ノズル部２０（トーチボディ７）の後端側にＯリング（パッキン）２４を介して取り付けられている。
【００４６】
コレット８は、このトーチキャップ１１の先端側から内側に挿入された状態で、トーチキャップ１１に対して螺合により着脱自在に取り付けられている。また、トーチキャップ１１の後端側には、シールドガスＧを供給するガス供給継手２５が設けられている。
【００４７】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ａには、被溶接物の溶融池に向かって溶接ワイヤーＷを送給するワイヤー狙いガイド２６が取付治具２７を介して取り付けられている。ワイヤー狙いガイド２６は、ワイヤー送給装置（図示せず。）と接続されており、このワイヤー送給装置によって溶接ワイヤーＷを自動で送給することが可能となっている。また、ワイヤー狙いガイド２６は、その先端側から溶接ワイヤーＷを送り出す送給ヘッド２６ａを有し、この送給ヘッド２６ａを回動自在に支持することによって、送給ヘッド２６ａの角度を調整することが可能となっている。
【００４８】
以上のような構成を有する本実施形態の溶接用トーチ１Ａは、上述した溶接ケーブルを介して電源装置（図示せず。）と接続されることによって電力及びシールドガスＧの供給が行われる。なお、電源装置については、従来より一般に使用されている直流式及び／又は交流式のＴＩＧ溶接用電源装置を使用することが可能である。
【００４９】
電源装置では、マイナス(−)端子側に非消耗電極２が電気的に接続され、且つ、プラス(＋)端子側に被溶接物が電気的に接続される。これにより、非消耗電極２と被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成しながら溶接が行われる。また、溶接中は非消耗電極２の周囲を囲むトーチノズル３から被溶接物の溶融池に向かってシールドガスＧを放出し、このシールドガスＧにより大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【００５０】
なお、シールドガスＧについては、特に限定されるものではなく、例えばアルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスや、アルゴン（Ａｒ）に水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）等のガスを添加した混合ガスを用いることができる。また、アルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）との混合ガスに水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）等のガスを添加した混合ガスを用いることができる。また、シールドガスＧについては、上述した組成のガスの他に、アルゴン（Ａｒ）又はアルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）との混合ガスに、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）や酸素（Ｏ２）等の酸化性ガスを添加したものを用いてもよい。
【００５１】
ところで、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述したトーチノズル３、中間筒４及び冷却ブロック５がガスディフューザ６を介してトーチボディ７と電気的に絶縁されている。これにより、金属製のトーチノズル３を使用した場合でも、トーチボディ７からトーチノズル３を介してアーク（電流）が被溶接物へと流れてしまうことを防止することが可能である。
【００５２】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述したガスディフューザ６が中間筒４を介して冷却ブロック５と熱的に接続されている。これにより、樹脂製のガスディフューザ６を冷却することができ、このガスディフューザ６がアーク熱により溶損してしまうことを防止することが可能である。
【００５３】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述した冷却チップ９がトーチボディ７及びコレット８と熱的に接続された状態で、ノズル部２０（トーチボディ７）と共に第２のウォータージャケット２２の一部を構成している。これにより、第２のウォータージャケット２２内で循環される冷却液Ｌによって、ノズル部２０（トーチボディ７）及び冷却チップ９を効率良く冷却することができ、冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【００５４】
さらに、本実施形態の溶接用トーチ１Ａでは、上述した冷却チップ９の中心孔９ａから突出される非消耗電極２が冷却チップ９と熱的に接続されている。これにより、非消耗電極２の冷却効果を上げることができ、この非消耗電極２のアーク熱による消耗を抑制することが可能である。また、冷却チップ９の交換も容易である。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図４及び図５（Ａ），（Ｂ）に示す溶接用トーチ１Ｂについて説明する。
なお、図４は、溶接用トーチ１Ｂの構成を示す側面図である。図５（Ａ），（Ｂ）は、溶接用トーチ１Ｂが備えるコンタクトチップ及びコレット８の構成例を示す側面図である。また、以下の説明では、上記溶接用トーチ１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００５６】
本実施形態の溶接用トーチ１Ｂは、上記溶接用トーチ１ＡをＴＩＧ溶接用トーチからＭＩＧ／ＭＡＧ用溶接用トーチに変換したものである。
【００５７】
具体的に、この溶接用トーチ１Ｂは、図４及び図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、消耗電極となる溶接ワイヤーＷを案内しながら、その先端側から溶接ワイヤーＷを送り出すコンタクトチップ３０を備えている。
【００５８】
コンタクトチップ３０は、例えば銅や銅合金、タングステンなどの電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて、概略円筒状に形成されている。なお、コンタクトチップ３０の材質については、一般的にはクロム銅が用いられる。
【００５９】
また、コンタクトチップ３０については、溶接ワイヤーＷが接触する部分に銅又は銅合金より硬く高価なタングステンを用い、このタングステンの周囲に安価な銅又銅合金を用いた複合体としてもよい。これにより、コンタクトチップ３０の消耗を抑えることが可能である。
【００６０】
コンタクトチップ３０は、軸線方向に貫通する中心孔３０ａを有し、この中心孔３０ａを通して溶接ワイヤーＷを先端側へと送り出すことが可能となっている。
【００６１】
コンタクトチップ３０は、上記非消耗電極２の代わりに、コレット８の中心孔８ａに挿入され且つコレット８の先端側から突出された状態で、コレット８に保持されている。また、冷却チップ９の先端部からは、中心孔９ａを貫通したコンタクトチップ３０が突出されている。
【００６２】
図５（Ａ）に示すコンタクトチップ３０は、汎用（市販）のコンタクトチップである。一方、図５（Ｂ）に示すコンタクトチップ３０は、専用のコンタクトチップである。すなわち、コンタクトチップ３０については、専用品に限らず、汎用（市販）品を使用（流用）することが可能である。
【００６３】
以上のような構成を有する本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述した溶接ケーブルを介して電源装置（図示せず。）と接続されることによって溶接ワイヤーＷ、電力及びシールドガスＧの供給が行われる。なお、電源装置については、従来より一般に使用されているＭＩＧ／ＭＡＧ溶接用電源装置を使用することが可能である。
【００６４】
電源装置では、一般的にはプラス(＋)端子側に溶接ワイヤーＷが電気的に接続され、且つ、マイナス(−)端子側に被溶接物が電気的に接続されるが、その反対もある。これにより、溶接ワイヤーＷと被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成すると共に、被溶接物の溶融池に向かって溶接ワイヤーＷを自動で送給し、アーク中で溶接ワイヤーＷを溶融させながら溶接が行われる。また、溶接中は溶接ワイヤーＷの周囲を囲むトーチノズル３及びコンタクトチップ３０から被溶接物の溶融池に向かってシールドガスＧを放出し、このシールドガスＧにより大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【００６５】
ところで、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述した溶接用トーチ１Ａを流用していることから、トーチノズル３、中間筒４及び冷却ブロック５がガスディフューザ６を介してトーチボディ７と電気的に絶縁されている。これにより、金属製のトーチノズル３を使用した場合でも、トーチボディ７からトーチノズル３を介してアーク（電流）が被溶接物へと流れてしまうことを防止することが可能である。
【００６６】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述したガスディフューザ６が中間筒４を介して冷却ブロック５と熱的に接続されている。これにより、樹脂製のガスディフューザ６を冷却することができ、このガスディフューザ６がアーク熱により溶損してしまうことを防止することが可能である。
【００６７】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述した冷却チップ９がトーチボディ７及びコレット８と熱的に接続された状態で、ノズル部２０（トーチボディ７）と共に第２のウォータージャケット２２の一部を構成している。これにより、第２のウォータージャケット２２内で循環される冷却液Ｌによって、ノズル部２０（トーチボディ７）及び冷却チップ９を効率良く冷却することができ、冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【００６８】
さらに、本実施形態の溶接用トーチ１Ｂでは、上述した冷却チップ９の中心孔９ａから突出されるコンタクトプラグ３０が冷却チップ９と熱的に接続されている。これにより、コンタクトプラグ３０の冷却効果を上げることができ、このコンタクトプラグ３０のアーク熱による消耗を抑制することが可能である。また、冷却チップ９及びコンタクトプラグ３０の交換も容易である。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図６及び図７に示す溶接用トーチ１Ｃについて説明する。
なお、図６は、溶接用トーチ１Ｃの構成を示す側面図である。図７は、溶接用トーチ１Ｃが備えるコンタクトチップ３０及び冷却チップ９を示す側面図である。また、以下の説明では、上記溶接用トーチ１Ａ，１Ｂと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００７０】
本実施形態の溶接用トーチ１Ｃは、上記溶接用トーチ１ＡをＴＩＧ溶接用トーチからＭＩＧ／ＭＡＧ用溶接用トーチに変換したものである。
【００７１】
具体的に、この溶接用トーチ１Ｃは、図６及び図７に示すように、コンタクトチップ３０が冷却チップ９の中心孔９ａに対して螺合により着脱自在に取り付けられた構成を有している。なお、コンタクトチップ３０については、専用品に限らず、汎用（市販）品を使用（流用）することが可能である。
【００７２】
以上のような構成を有する本実施形態の溶接用トーチ１Ｃでは、上述した溶接ケーブルを介してＭＩＧ／ＭＡＧ溶接用電源装置（図示せず。）と接続されることによって溶接ワイヤーＷ、電力及びシールドガスＧの供給が行われる。
【００７３】
電源装置では、一般的にはプラス(＋)端子側に溶接ワイヤーＷが電気的に接続され、且つ、マイナス(−)端子側に被溶接物が電気的に接続されるが、その反対もある。これにより、溶接ワイヤーＷと被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成すると共に、被溶接物の溶融池に向かって溶接ワイヤーＷを自動で送給し、アーク中で溶接ワイヤーＷを溶融させながら溶接が行われる。また、溶接中は溶接ワイヤーＷの周囲を囲むトーチノズル３及びコンタクトチップ３０から被溶接物の溶融池に向かってシールドガスＧを放出し、このシールドガスＧにより大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【００７４】
ところで、本実施形態の溶接用トーチ１Ｃでは、上述した溶接用トーチ１Ａを流用していることから、トーチノズル３、中間筒４及び冷却ブロック５がガスディフューザ６を介してトーチボディ７と電気的に絶縁されている。これにより、金属製のトーチノズル３を使用した場合でも、トーチボディ７からトーチノズル３を介してアーク（電流）が被溶接物へと流れてしまうことを防止することが可能である。
【００７５】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｃでは、上述したガスディフューザ６が中間筒４を介して冷却ブロック５と熱的に接続されている。これにより、樹脂製のガスディフューザ６を冷却することができ、このガスディフューザ６がアーク熱により溶損してしまうことを防止することが可能である。
【００７６】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｃでは、上述した冷却チップ９がトーチボディ７及びコレット８と熱的に接続された状態で、ノズル部２０（トーチボディ７）と共に第２のウォータージャケット２２の一部を構成している。これにより、第２のウォータージャケット２２内で循環される冷却液Ｌによって、ノズル部２０（トーチボディ７）及び冷却チップ９を効率良く冷却することができ、冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【００７７】
さらに、本実施形態の溶接用トーチ１Ｃでは、上述した冷却チップ９の中心孔９ａから突出されるコンタクトプラグ３０が冷却チップ９と熱的に接続されている。これにより、コンタクトプラグ３０の冷却効果を上げることができ、このコンタクトプラグ３０のアーク熱による消耗を抑制することが可能である。また、冷却チップ９及びコンタクトプラグ３０の交換も容易である。
【００７８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、例えば図８及び図９（Ａ），（Ｂ）に示す溶接用トーチ１Ｄについて説明する。
なお、図８は、溶接用トーチ１Ｄの構成を示す側面図である。図９（Ａ），（Ｂ）は、溶接用トーチ１Ｄが備えるコンタクトチップ３０及び冷却チップ９の構成例を示す側面図である。また、以下の説明では、上記溶接用トーチ１Ａ，１Ｂと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００７９】
本実施形態の溶接用トーチ１Ｄは、上記溶接用トーチ１ＡをＴＩＧ溶接用トーチからＭＩＧ／ＭＡＧ用溶接用トーチに変換したものである。
【００８０】
具体的に、この溶接用トーチ１Ｄは、図８及び図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、コンタクトチップ３０が冷却チップ９と一体化された構成を有している。なお、図９（Ａ），（Ｂ）に例示するコンタクトチップ３０は、図８に示すコンタクトチップ３０とは長さや太さなどの形状が異なっている。
【００８１】
以上のような構成を有する本実施形態の溶接用トーチ１Ｄでは、上述した溶接ケーブルを介してＭＩＧ／ＭＡＧ溶接用電源装置（図示せず。）と接続されることによって溶接ワイヤーＷ、電力及びシールドガスＧの供給が行われる。
【００８２】
電源装置では、一般的にはプラス(＋)端子側に溶接ワイヤーＷが電気的に接続され、且つ、マイナス(−)端子側に被溶接物が電気的に接続されるが、その反対もある。これにより、溶接ワイヤーＷと被溶接物との間でアークを発生させて、このアークの熱により被溶接物を溶かして溶融池（プール）を形成すると共に、被溶接物の溶融池に向かって溶接ワイヤーＷを自動で送給し、アーク中で溶接ワイヤーＷを溶融させながら溶接が行われる。また、溶接中は溶接ワイヤーＷの周囲を囲むトーチノズル３及びコンタクトチップ３０から被溶接物の溶融池に向かってシールドガスＧを放出し、このシールドガスＧにより大気（空気）を遮断しながら溶接が行われる。
【００８３】
ところで、本実施形態の溶接用トーチ１Ｄでは、上述した溶接用トーチ１Ａを流用していることから、トーチノズル３、中間筒４及び冷却ブロック５がガスディフューザ６を介してトーチボディ７と電気的に絶縁されている。これにより、金属製のトーチノズル３を使用した場合でも、トーチボディ７からトーチノズル３を介してアーク（電流）が被溶接物へと流れてしまうことを防止することが可能である。
【００８４】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｄでは、上述したガスディフューザ６が中間筒４を介して冷却ブロック５と熱的に接続されている。これにより、樹脂製のガスディフューザ６を冷却することができ、このガスディフューザ６がアーク熱により溶損してしまうことを防止することが可能である。
【００８５】
また、本実施形態の溶接用トーチ１Ｄでは、上述した冷却チップ９がトーチボディ７及びコレット８と熱的に接続された状態で、ノズル部２０（トーチボディ７）と共に第２のウォータージャケット２２の一部を構成している。これにより、第２のウォータージャケット２２内で循環される冷却液Ｌによって、ノズル部２０（トーチボディ７）及び冷却チップ９を効率良く冷却することができ、冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【００８６】
さらに、本実施形態の溶接用トーチ１Ｄでは、上述したコンタクトプラグ３０が冷却チップ９と一体化されている。これにより、コンタクトプラグ３０の冷却効果を上げることができ、このコンタクトプラグ３０のアーク熱による消耗を抑制することが可能である。また、冷却チップ９と一体化されたコンタクトプラグ３０の交換も容易である。
【００８７】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記溶接用トーチ１Ａ〜１Ｄでは、上述した冷却ブロック５を備えた構成となっているが、上記ガスディフューザ６がセラミック製である場合、この冷却ブロック５を省略した構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１Ａ〜１Ｄ…溶接用トーチ  ２…非消耗電極  ３…トーチノズル  ４…中間筒  ５…冷却ブロック  ６…ガスディフューザ  ７…トーチボディ  ８…コレット  ９…冷却チップ  １０…グリップ  １１…トーチキャップ  １２ａ，１２ｂ…Ｏリング（パッキン）  １３…第１のウォータージャケット（冷却路）  １４…メッシュ  １５…Ｏリング（パッキン）  １６…ボディ本体  １７…前側ブロック  １８…後側ブロック  １９…プレート部  ２０…ノズル部  ２１…Ｏリング（パッキン）  ２２…第２のウォータージャケット（冷却路）  ２３ａ，２３ｂ…Ｏリング（パッキン）  ２４…Ｏリング（パッキン）  ２５…ガス供給継手  ２６…ワイヤー狙いガイド  ３０…コンタクトチップ  Ｇ…シールドガス  Ｗ…溶接ワイヤー（消耗電極）
【要約】
【課題】トーチノズルを介してアークが被溶接物へと流れることを防止すると共に、冷却性能の更なる向上を可能とした溶接用トーチを提供する。
【解決手段】電極２と、金属製のトーチノズル３と、トーチノズル３が取り付けられる金属製の中間筒４と、中間筒４の内側に保持された状態で、トーチノズル３に向けてシールドガスＧを供給するガス流路６ａを形成する絶縁性のガスディフューザ６と、ガスディフューザ６が取り付けられると共に、冷却液が循環される冷却路１３が設けられたトーチボディ７とを備え、トーチノズル３及び中間筒４がガスディフューザ６を介してトーチボディ７と電気的に絶縁されると共に、ガスディフューザ６が中間筒５と熱的に接続されている。
【選択図】図２【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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