(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非消耗電極を先端に斜めに支持し、冷却水流入管及び冷却水流出管を有するトーチブロックと、
冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を有するシールドガスブロックとを備え、
前記各冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管が並設するように前記トーチブロックとシールドガスブロックを隣接配置し、トーチブロックとシールドガスブロックとを狭開先内で位置を保って溶接する狭開先ＴＩＧ溶接装置において、
前記トーチブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管に固定され、
前記シールドガスブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガス流入管に固定されて、
前記トーチブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガスブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管並びにシールドガス流入管を、電気絶縁性を有する外装保護体に形成された各孔に挿通し、
前記非消耗電極を揺動する揺動手段と、その揺動手段により回転する給電軸とを備えた揺動ユニット部の前記給電軸に前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管を連結し、給電軸にパワーケーブルを接続して、
そのパワーケーブルにより給電軸を介して前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管に通電すると共に、前記揺動手段により前記非消耗電極を揺動するように構成されていることを特徴とする狭開先ＴＩＧ溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載において、前記トーチブロックを間にしてその両側に第１のシールドガスブロックと第２のシールドガスブロックが配置されていることを特徴とする狭開先ＴＩＧ溶接装置。
【請求項３】
請求項１記載において、前記シールドガス流入管は先端部が塞がれて先端部近傍の管外周に穴があけられ、シールドガスブロックの開口部にガス流路が形成され、そのガス流路にシールドガスを非消耗電極側に流すガス案内部材が設けられていることを特徴とする狭開先ＴＩＧ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＴＩＧ溶接装置に係り、特に狭開先内で溶接ができるＴＩＧトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＴＩＧトーチは図７に示すように、トーチブロック１００とシールドガスブロック１０１と揺動ユニット１０２とワイヤ送給部で構成され、トーチブロック１００は単体で管継手１０３により揺動ユニット１０２と結合され、シールドガスブロック１０１も単体で管継手１０４により揺動ユニット１０２に結合され、トーチブロック１００とシールドガスブロック１０１が別々に離れて配置されている（特開平６−７４８１８号公報参照）。
【０００３】
このＴＩＧトーチは下向き溶接を対象に提案されたもので、ワークが管などの場合で、トーチが溶接を施そうとする部材の外周を回って溶接する全姿勢溶接のための配慮がなされていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
全姿勢溶接では揺動ユニット、狭開先トーチを含む溶接ヘッドを管外周に設置されたレールに取り付けるのが一般的であるが、溶接ヘッドをレールに取り付けるとき、狭開先トーチは長いことから、しばしば狭開先トーチを管（ワーク）に当ててしまうことがある。
【０００５】
従来のトーチは、トーチブロック、シールドブロック共にトーチ管、ガス管だけの単体であり、しかもトーチブロックとシールドブロックが別々に離れて設けられていたため、ワーク等に当たれば簡単に変形し、そのため非消耗電極の位置やシールドブロック先端のガス出口部分の位置が変わる。この結果、ワイヤが非消耗電極により形成された溶接池に入らなかったり、シールドが悪くなったりして溶接欠陥を起こす原因となる。
【０００６】
トーチブロックの揺動ユニットへの取り付けは、通電と冷却水の漏洩防止のため金属製の管継手で行われているが、この種の管継手は、金属製のそろばん玉を変形させて水漏れがないようにしているため、トーチブロックを損傷したり、部品交換する場合などに水が漏れる恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、ワーク等に当たっても変形せず、非消耗電極の位置ならびにシールドブロック先端のガス出口部分の位置が安定した、信頼性の高いＴＩＧ溶接装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、
非消耗電極を先端に斜めに支持して冷却水流入管及び冷却水流出管を有するトーチブロックと、冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を有するシールドガスブロックとを備え、前記各冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管が並設するように前記トーチブロックとシールドガスブロックを隣接配置し、トーチブロックとシールドガスブロックとを狭開先内で位置を保って溶接する狭開先ＴＩＧ溶接装置を対象とするものである。
【０００９】
そして前記トーチブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管に固定され、前記シールドガスブロックが前記冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガス流入管に固定されて、前記トーチブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管と前記シールドガスブロックの冷却水流入管と冷却水流出管からなる二重管並びにシールドガス流入管を、電気絶縁性を有する外装保護体に形成された各孔に挿通し、前記非消耗電極を揺動する揺動手段と、その揺動手段により回転する給電軸とを備えた揺動ユニット部の前記給電軸に前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管を連結し、給電軸にパワーケーブルを接続して、そのパワーケーブルにより給電軸を介して前記トーチブロックを支持している二重管のうちの一方の管に通電すると共に、前記揺動手段により前記非消耗電極を揺動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管とシールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を外装保護体内で一体化されているので、従来のようにワーク等に当っても変形することがない。そのためトーチブロックやシールドガスブロックの位置は正常に保たれ、狭開先内の溶接において高品質で、安定した溶接ができ、信頼性の向上が図れる。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の狭開先ＴＩＧトーチの正面図、図２は狭開先ＴＩＧトーチの縦断面図、図３はその狭開先ＴＩＧトーチの一部拡大縦断面図、図４はその狭開先ＴＩＧトーチの横断面図である。
【００１２】
ＴＩＧトーチは、冷却水流出管１を挿入した冷却水流入管２の先端部にトーチブロック１０が鑞付けされ、そのトーチブロック１０に非消耗電極１１が取り付けられている。このトーチブロック１０に対して、左右対称位置に第１ならびに第２のシールドガスブロック９Ａ，９Ｂが隣接配置され、シールドガスブロック９Ａ，９Ｂには冷却水流出管６Ａ，６Ｂを挿入した冷却水流入管５Ａ，５Ｂとシールドガス流入管７Ａ，７Ｂが鑞付けされている。
【００１３】
前述のようにトーチブロック１０の冷却水流出管１と冷却水流入管２、ならびにシールドガスブロック９Ａ，９Ｂの冷却水流出管６Ａ，６Ｂと冷却水流入管５Ａ，５Ｂはともに二重管構造になっており、各冷却水流入管１，６Ａ，６Ｂ及び冷却水流出管２，５Ａ，５Ｂ並びにシールドガス流入管７Ａ，７Ｂが並行に配置されている。
【００１４】
そしてトーチブロック１０の冷却水流入管２及び冷却水流出管１とシールドガスブロック９Ａ，９Ｂの冷却水流入管５Ａ，５Ｂ及び冷却水流出管６Ａ，６Ｂ並びにシールドガス流入管７Ａ，７Ｂはそれぞれ、電気絶縁性でかつ耐熱性を有する外装保護体８に形成された各孔に挿通されて、各管が一体に連結されるとともに、外装保護されている。このように各管を一体化し、しかも前述の二重管構造を採用することにより強度の向上を図り、トーチブロック１０と非消耗電極１１を除いて全て電気的に絶縁されている。
【００１５】
各管の配置は図２ならびに図４に示すように、トーチブロック１０の冷却水流出管１と冷却水流入管２の二重管が中央に配置され、その左右両側に第１のシールドガスブロック９Ａの冷却水流入管５Ａと冷却水流出管６Ａの二重管、ならびに第２のシールドガスブロック９Ｂの冷却水流入管５Ｂと冷却水流出管６Ｂの二重管が配置され、さらにその両外側にシールドガス流入管７Ａと７Ｂが配置されている。図５に示すように、外装保護体８は各管のほぼ全長にわたって延びている。
【００１６】
冷却水ポンプからの水は冷却水流入管５Ａに送られ、シールドガスブロック９Ａを冷却した後に冷却水流出管６Ａを通り、また冷却水流入管５Ｂに送られた水はシールドガスブロック９Ｂを冷却した後に冷却水流出管６Ｂを通り、それぞれ外部に出る。
【００１７】
さらに冷却水流出管６Ｂより出た冷却水は、トーチ駆動部（図示せず）を経由後に冷却水流入管２より入り、トーチブロック１０を冷却して冷却水流出管１から排出される。これによってトーチ全体を冷却し、予熱及び溶接による輻射熱によるトーチの温度上昇を防止している。冷却水の経路は、流入、流出が逆になってもよい。
【００１８】
図３にトーチ先端部の詳細を示す。トーチブロック１０の冷却は、冷却水流入管２より送られた冷却水を冷却水流出管１の先端部付近に４個所穴１ａをあけ、その穴１ａを流通させて行われる。
【００１９】
非消耗電極１１は約１５度の角度を付けてトーチブロック１０に固定され、トーチブロック１０の回転により、溶接進行方向に対して前進角で溶接し、開先コーナー部の溶け込みを向上させ、融合不良防止を図っている。
【００２０】
シールドガスブロック９Ａの冷却は、シールドガス流入管７Ａの先端部を蝋付けで塞ぎ、先端部近くに４個所の穴１３をあけ、シールドガスを分散させ流出している。また、シールドガスブロック９Ａの先端部にはガス流路が形成され、そのガス流路内に非消耗電極１１側に向けて傾斜したガス案内部材１２Ａが取り付けられ、シールドガスＧの流れを非消耗電極１１近くに案内することにより、溶接部及び非消耗電極１１のシールド性を向上させている。
【００２１】
図４に本狭開先ＴＩＧトーチの横断面を示す。外装保護体８は例えば全芳香族系ポリイミド樹脂やセラミックなどの耐熱性で電気絶縁性の成形体からなり、厚さｔは１２ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下で、外装保護体８の中に、トーチブロック１０の冷却水流入管２とシールドガスブロック９の冷却水流入管５Ａ，５Ｂ、シールドガス流入管７Ａ，７Ｂ用の穴がそれぞれ所定の間隔をあけて形成され、そこに各管が差し込まれており、その穴径は管径に対して＋１ｍｍ以下としている。
【００２２】
特にトーチブロック１０の冷却水流入管２の穴径は、管径に対して、０．５ｍｍ以下としている。これは、溶接中、トーチブロック１０が常に半回転の往復を繰り返し、揺動しているため、トーチブロック１０の回転ブレを防止するためである。
【００２３】
外装保護体８として使用される全芳香族系ポリイミド樹脂の機械的性質を示せば、引張強度：１１８０〔Ｋｇ／ｃｍ2 〕、引張伸び率：５．０〔％〕、曲げ強度：１６４０〔Ｋｇ／ｃｍ2 〕、曲げ弾性率：４２５００〔Ｋｇ／ｃｍ2 〕、圧縮応力：２７０〔Ｋｇ／ｃｍ2 〕、圧縮弾性率：２６５００〔Ｋｇ／ｃｍ2 〕、ロックウエル硬度：１１４〔Ｍスケール〕、圧縮クリープ：０．８３〔％〕である。
【００２４】
図５は、狭開先ＴＩＧトーチと揺動ユニット部の側面を示す図である。トーチ本体はホルダ２７を介して揺動ユニット本体に取り付けられ、冷却水流入管２は給電ブロック３１により締め付け固定される。非消耗電極１１の揺動は、モータ１７により歯付プーリ２２，２３、タイミングベルト２４を介して行い、揺動角度θの調整は、エンコーダ１８により制御している。図中、１６はパワーケーブル、１９，２０はベアリング、２１はカム、２５はタイミングベルトである。
【００２５】
図６は揺動ユニット部の断面を示している。パワーケーブル１６は給電軸２９の上端部に取り付けられ、給電軸２９は給電軸３０さらに給電ブロック３１へと締め付け固定され、冷却水流入管２へと通電する。
【００２６】
非消耗電極１１は、モータ１７によりタイミングベルト２４を介して、給電軸３０に取り付けた歯付プーリ２２が回転することにより、ベアリング１９，２０で支持されるようにして揺動する。２８は水冷ホースである。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管とシールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管並びにシールドガス流入管を外装保護体内で一体化されているので、従来のようにワーク等に当っても変形することがない。そのためトーチブロックやシールドガスブロックの位置は正常に保たれ、狭開先内の溶接において高品質で、安定した溶接ができ、信頼性の向上が図れる。
また、トーチブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管と、シールドガスブロックの冷却水流入管及び冷却水流出管をともに二重管構造にすれば、外装保護体とともに溶接トーチの強度を向上することができる。
さらに、外装保護体にトーチブロックの二重管とシールドガスブロックの二重管ならびにシールドガス流入管がそれぞれ差し込める孔が形成され、それぞれの管が外装保護体内に一体に収納されるので、長いトーチの先端を狭開先内で揺動しても、従来のように先端部がブレることなく、非消耗電極を精度よく揺動でき、高品質で安定した狭開先溶接ができる。
【００２９】
請求項２記載のように、トーチブロックを間にしてその両側に第１のシールドガスブロックと第２のシールドガスブロックを配置して、外装保護体でこれらを一体化すれば、さらに溶接トーチの強度を向上することができるとともに、高いガスシールド効果が得られる。
【００３０】
請求項３記載のように、シールドガス流入管の先端部が塞がれて先端部近傍の管外周に穴があけられ、シールドガスブロックの開口部にガス流路が形成され、そのガス流路にシールドガスを非消耗電極側に流すガス案内部材が設けられていれば、シールドガスの流路が常に溶融池方向にあり、狭開先内の溶接部を容易にかつ確実にシールドすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る狭開先ＴＩＧトーチの正面図である。
【図２】その狭開先ＴＩＧトーチの縦断面図である。
【図３】その狭開先ＴＩＧトーチの先端部の構造を示す拡大縦断面図である。
【図４】その狭開先ＴＩＧトーチの外装保護体内の構造を示す横断面図である。
【図５】その狭開先ＴＩＧトーチの揺動構造を示す図である。
【図６】その狭開先ＴＩＧトーチの揺動ユニット内の冷却水路及び構造を示す拡大縦断面図である。
【図７】従来の、揺動式狭開先ＴＩＧトーチと揺動ユニットの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６Ａ，６Ｂ  冷却水流出管
１ａ  穴
２，５Ａ，５Ｂ  冷却水流入管
７Ａ，７Ｂ  シールドガス流入管
８  外装保護体
９Ａ，９Ｂ  シールドガスブロック
１０  トーチブロック
１１  非消耗電極
１２  ガス案内部材
１６  水冷パワーケーブル
１７  モータ
２７  ホルダ
２９  給電軸Ａ
３０  給電軸Ｂ
３１  給電ブロック
Ｇ  シールドガス
【図１】
0003732565.tif 000002
【図２】
0003732565.tif 000003
【図３】
0003732565.tif 000004
【図４】
0003732565.tif 000005
【図５】
0003732565.tif 000006
【図６】
0003732565.tif 000007
【図７】
0003732565.tif 000008