JP3141006U - ガスシールドアーク溶接用ガスシールドノズルの水冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ガスシールドアーク溶接装置において、ガスシールドノズルを簡便な構造で水冷し、低コストで高能率な溶接を可能にする。
【解決手段】
ガスシールドノズル０１の外周部にＯリング０７、０７’を装着した水冷リング０４をＣリング０６、０６’で回動自在に固定し、ガスシールドノズル０１と水冷リング０４との間に構成される冷却水通路０８に冷却水送水パイプ５０で冷却水を導き、冷却水排水パイプ５１で排水することによってガスシールドノズル０１を冷却する。ガスシールドノズル０１が冷却されれば、大きな溶接電流で高能率溶接が可能になる。

【選択図】 図２−１

Description

本考案は、ガスシールドアーク溶接用ガスシールドノズルの水冷装置に関するものである。

図４は、従来の水冷ガスシールドノズルを使用したガスシールドアーク溶接装置の概略図である。

ガスシールドアーク溶接装置の構成および作用の概要を図４で説明する。
溶接トーチボディ４０はロボットアーム８０の先端部であるトーチホルダ８１に固定され、溶接ロボットのプログラムに応じて移動する。
溶接トーチボディ４０の先端部には水冷ガスシールドノズル２０が固定されており、その中心軸に沿って溶接ワイヤ４８が送給され、コンジットケーブル７０等を通じて供給される電力によって溶接ワイヤ４８の先端に溶接アーク４９が発生し、被溶接材（底板）９０と被溶接材（縦板）９１の会合部に溶接ビード９２が形成されることによって隅肉溶接が行われる。
これが溶接ロボットによるガスシールドアーク溶接を隅肉溶接に適用した例であるが、本考案の対象である水冷ガスシールドノズルの構造作用の詳細を図５で説明する。
なお、本考案を適用したガスシールドアーク溶接は突合せ溶接にも適用でき、ガスシールドアーク溶接トーチの構造、作用は同一である。

図５と図５−１に図示するように、溶接トーチボディ４０の一部である延長ボディ４１には、その先端にインシュレータ４３が固定されている。
インシュレータ４３には袋ナット３０によって水冷ガスシールドノズル２０が取り付けられるが、同時にオリフィス４５も固定される。
水冷ガスシールドノズル２０は二重構造で、円筒状の冷却水通路２１が設けられており、この通路には冷却水送水パイプ５０および冷却水排水パイプ５１が接続されている。
溶接時には図４に図示のコンジットケーブル７０を介して送給されてきた溶接ワイヤ４８が、チップボディ４２先端に固定された給電チップ４７から送り出され、図４で説明したように、溶接が進行するが、このとき同じくコンジットケーブル７０内を送給されてきた炭酸ガスやアルゴンなどのシールドガスがガス通路４４を通り、オリフィス４５に設けられたガス噴出孔４６から噴出して水冷ガスシールドノズル２０を通じて溶接部に供給され健全な溶接を可能にしている。

しかし、大電流条件を採用した高能率溶接では図４に図示の溶接アーク４９の輻射熱などによって水冷ガスシールドノズル２０の先端部が過熱損傷することがあり、これを防止するために給水ニップル３２、冷却水送水ホース６０、送水パイプコネクター５２および送水パイプ５０を介して水冷ガスシールドノズル２０に冷却水を供給する。冷却水通路２１には邪魔板２２が設けられているため、水冷ガスシールドノズル２０全体が効率的に冷却され、冷却水は冷却水排水パイプ５１、排水パイプコネクター５３、冷却水排水ホース６１、排水ニップル３３を通じて排水される。

なお、このような水冷ガスシールドノズルとして下記特許公報に記載されたものがある。

特許公報：特許第３２６８２４８号

従来の水冷ガスシールドノズル２０は二重構造で、多くの部品を順序良くロウ付け等で組み立てなければならない。 また、冷却水送、排水ホース６０、６１を最短にして溶接トーチとしての作業性をよくするために、送、排水パイプコネクター５２、５３の方向位置を、溶接トーチ基部の給、排水ニップル３２、３３の方向位置に正対させて固定する必用がある。 このため水冷ガスシールドノズル２０は単純な取り付けネジでは締め付けた時の送、排水パイプコネクター５２、５３の方向位置が一定にはならないので、袋ナット方式にして、任意の方向位置で固定できるようにしなければならない。このように従来の水冷ガスシールドノズルは部品点数が多く、製造にも手間がかかるために、価格が著しく高くなって普及が妨げられていた。

このため、やむなく安価な空冷ガスシールドノズルを使用して大電流高能率溶接を行うと、ガスシールドノズル先端が溶融損傷したり、スパッターが付着堆積して、はなはだしい場合はシールドガスが正常に放出されなくなり、ブローホールなどの溶接欠陥を発生させていた。

本考案はこのような問題を解決するものであって、より簡単な構造で安価な水冷ガスシールドノズルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、ワイヤ挿通用の軸方向の経路を有するガスシールドアーク溶接トーチの溶接トーチボディの一部である延長ボディの先端に、固定されたインシュレータに締結されるガスシールドノズルの外周部に冷却水給排部を供えた水冷リングをＯリング等のシール材を介在して任意の方向に固着したアーク溶接ガスシールドガスシールドノズルの水冷装置で、本考案の水冷ガスシールドノズルは、空冷ガスシールドノズルに類した簡単なガスシールドノズルの外周に冷却水給排部を供えた水冷リングを機械的に任意な方向に固定し、ガスシールドノズルと水冷リングとの間にＯリング等のシール材を設置することによって漏水を防ぐことを可能にした。

ガスシールドガスシールドノズルの外周部に固定された水冷リングには冷却水が供給されるのでガスシールドノズルが効率よく冷却される。
また、給、排水パイプの位置方向を任意に選べるため、作業性を損なうことが無い。

以下に、本考案に係る水冷ガスシールドノズルの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの考案が限定されるものではない。

図１は、本考案の水冷ガスシールドノズルの実施例１に係る溶接装置の全体構成を表す概略図、図２-１は、実施例１の水冷ガスシールドノズルの縦断面図、図２-２は、実施例１の水冷ガスシールドノズルの横断面図である。

図１に示すガスシールドアーク溶接装置の構成および作用は図３で説明したものと同様であるので説明を省略する。
ただし、水冷ガスシールドノズルの構造作用が異なり、その詳細を図２で説明する。

溶接トーチボディ４０の一部である延長ボディ４１には、先端にインシュレータ４３が固定されている。
インシュレータ４３には インシュレータ側締結雄ネジ１５、シールドガスシールドノズル側締結雌ネジ０２によってガスシールドノズル０１が取り付けられるが、同時にオリフィス４５も固定される。
ガスシールドノズル０１は単純な一重構造で、従来空冷ガスシールドノズルとよばれて一般に使用されているものと類似している。ただし、二箇所にＣリング溝０３、０３’が加工されている点が異なる。

水冷リング０４は内側に冷却水通路０８、およびその上下に二箇所にＯリングなどシール材をうめ込むための溝０５、０５’ が加工された円筒状の部品である。
また、水冷リング０４には冷却水送水パイプ５０、冷却水排水パイプ５１が取り付けられており、その間には邪魔板０９も取り付けられている。

これらの部品を組み立てるには、先ずＯリング０７、０７’を装着済の水冷リング０４をガスシールドノズル０１にはめ込み、ガスシールドノズル０１に設けられたCリング溝０３、０３’にＣリング０６、０６’をとりつける。
ガスシールドノズル０１はガスシールドノズル側締結雌ネジ０２とインシュレータ側締結雄ネジ１５を勘合することによってインシュレータ４３に取り付けられるが、締め込んだ後の方向は一定ではない。
しかし、本考案では水冷リング０４はガスシールドノズル０１に対して回動自在であるので、冷却水送、排水パイプ５０、５１が、それぞれ給、排水ニップル３２、３３に正対する方向位置まで回転させて送、排水パイプコネクター５２、５３を結合すれば組み立ては完了する。

ここで、上述した本実施例の水冷ガスシールドノズルを装着した溶接装置による隅肉溶接作業について、ガスシールドアーク溶接装置の構成および作用の概要を図１で説明する。
溶接トーチボディ４０はロボットアーム８０の先端部であるトーチホルダ８１に固定され、溶接ロボットのプログラムに応じて移動する。
溶接トーチボディ４０の先端部には本考案によるガスシールドノズル０１が固定されており、その中心軸に沿って溶接ワイヤ４８が送給され、コンジットケーブル７０を通じて供給される電力によって溶接ワイヤ４８の先端に溶接アーク４９が発生し、被溶接材（底板）９０と被溶接材（縦板）９１の会合部に溶接ビード９２が形成されて隅肉溶接が行われる。
これが溶接ロボットによるガスシールドアーク溶接の例であるが、本考案の対象であるガスシールドノズルの構造作用の詳細を図２で説明する。

コンジットケーブル７０内のホースで送られてきた冷却水は、給水ニップル３２、冷却水送水ホース６０、送水パイプコネクター５２、冷却水送水パイプ５０等を通じて水冷リング０４内の冷却水通路０８に送り込まれる。
水冷リング０４には上下二箇所にＯリング０７、０７’が装着されているので、冷却水は外部に漏洩することなく、邪魔板０９に誘導されて冷却水通路０８を巡り、冷却水排水パイプ５１、排水パイプコネクター５３、排水ホース６１、排水ニップル０３、０３’などを経由して排水される。この間、冷却水はガスシールドノズル０１の表面を冷却するので、大電流溶接でガスシールドノズル０１の先端が加熱されても損傷することなく健全な溶接が可能になった。

本考案に係る水冷ガスシールドノズルは、簡易な構造でガスシールドノズルを水冷することを可能にしたものであり、一般的なアーク溶接装置に有用である。

図１は、本考案の水冷ガスシールドノズルの実施例２に係る溶接装置の全体構成を表す概略図、図３は、実施例２の水冷ガスシールドノズルの断面図である。

図１に示すガスシールドアーク溶接装置の構成および作用は図３で説明したものと同様であるので説明を省略する。
ただし、水冷ガスシールドノズルの構造作用が異なり、その詳細を図３で説明する。

図３において０１はシールドガスシールドノズル、０２は締結雌ネジ、０４は水冷リング、０７、０７’はＯリング、０８は冷却水通路、０９は邪魔板、１０、１０’は水冷リング０４に設けられたテーパ壁、１１、１１’は押圧ネジ、１２、１２’は押圧ネジ１１、１１’先端のテーパ部、１３、１３’は締め付け冶具用のピボット、１５はインシュレータ側締結雄ネジ、４１、４２、４３、４４、４６、４７、４８、５０、５１、５２、５３、６０、６１は既に説明済のため説明を省略する。

これらの組み立て方法を説明すると、先ず、水冷リング０４をガスシールドノズル０１の外側に挿入し、両側からＯリング０７、０７’をはめ込む。続いて、押圧ネジ１１、１１’を装着してピボット１３、１３’を利用して描かれていない締め付け冶具で締め付ければ、Ｏリング０７、０７’が、テーパ壁１０、１０’と押圧ネジ１１、１１’先端のテーパ部、１２、１２’とに挟まれて内側に変形し、結果として、水冷リング０４とガスシールドノズル０１との間をシールすることになる。
このとき、冷却水送排水パイプ５０、５１の方向を給排水ニップル３２、３３の方向に一致させることが出来るので、両者を冷却水送排水ホース60、61送排水パイプコネクター52、53を介して、最短距離で結合することが出来、作業性を損なわない溶接トーチとなる。

本考案に係る一実施例を示す溶接トーチの全体構成の概略図である。 図１に図示の実施例１の水冷ガスシールドノズルの一部切欠縦断面図である。 図２−１に図示のＡ−Ａ矢視横断面図である。 図１に図示の実施例２の水冷ガスシールドノズルの一部切欠断面図である。 本考案に係る従来の溶接トーチの全体構成を表す概略図である。 図４に図示の本考案に係る従来の水冷ガスシールドノズルの縦断面図である。 図５−１に図示のＡ−Ａ矢視横断面図である。

符号の説明

０１ ガスシールドノズル
０２ ガスシールドノズル側締結雌ネジ
０３ Ｃリング溝
０３’ Ｃリング溝
０４ 水冷リング
０５ Ｏリング溝
０５’ Ｏリング溝
０６ Ｃリング
０６’ Ｃリング
０７ Ｏリング
０７’ Ｏリング
０８ 冷却水通路
０９ 邪魔板
１０ 水冷リングテーパ壁
１０’水冷リングテーパ壁
１１ 押圧ネジ
１１’押圧ネジ
１２ 押圧ネジテーパ部
１２’押圧ネジテーパ部
１３ 押圧ネジピボット
１３’ 押圧ネジピボット
１５ インシュレータ側締結雄ネジ
２０ 水冷ガスシールドノズル
２１ 冷却水通路
２２ 邪魔板
２３ 水冷ガスシールドノズル締結雄ネジ
３０ 袋ナット
３１ 袋ナット締結雌ネジ
３２ 給水ニップル
３３ 排水ニップル
４０ 溶接トーチボディ
４１ 延長ボディ
４２ チップボディ
４３ インシュレータ
４４ シールドガス通路
４５ オリフィス
４６ シールドガス噴出孔
４７ 給電チップ
４８ 溶接ワイヤ
４９ 溶接アーク
５０ 冷却水送水パイプ
５１ 冷却水排水パイプ
５２ 送水パイプコネクター
５３ 排水パイプコネクター
６０ 冷却水送水ホース
６１ 冷却水排水ホース
７０ コンジットケーブル
８０ ロボットアーム
８１ トーチホルダ
９０ 被溶接材（底板）
９１ 被溶接材（縦板）
９２ 溶接ビード

Claims (2)

1. ワイヤ挿通用の軸方向の経路を有するガスシールドアーク溶接トーチの溶接トーチボディの一部である延長ボディの先端に、シールドガス通路の間隙を空けて固定されたインシュレータに締結されるガスシールドノズルの外周部に、冷却水給排部および冷却水通路を備えた水冷リングをＯリング等のシール材を介在させ、ガスシールドノズルのＯリングの両端近傍に設けたＣリング溝とＣリングで回動自在に固定することを特徴とするガスシールドアーク溶接用ガスシールドノズルの水冷装置。
2. ワイヤ挿通用の軸方向の経路を有するガスシールドアーク溶接トーチの溶接トーチボディの一部である延長ボディの先端に、シールドガス通路の間隙を空けて固定されたインシュレータに締結されるガスシールドノズルの外周部に、冷却水給排部および冷却水通路を備えた水冷リングをＯリング等のシール材を介在させ、前記シール材をテーパ角を有する押さえネジで押圧する機構を備えたことを特徴とするガスシールドアーク溶接用ガスシールドノズルの水冷装置。