JP4786084B2 - 粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチに関するものであり、特にトーチヘッドを素管の内部に挿入して、素管の内周面に肉盛溶接を行う粉体プラズマ肉盛溶接用トーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トーチヘッドと、電源等の溶接機本体とトーチヘッドとを接続するトーチボディとを具備して、素管の内周面に肉盛溶接を行う粉体プラズマ肉盛溶接用トーチが知られている。この溶接装置では、通常、トーチヘッドとトーチボディの一部とを素管の内部に挿入した状態で素管を回転させると共にトーチヘッドを素管内で移動させて、素管の内周面に螺旋状の肉盛部を形成する肉盛溶接を行っている。この種の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチは、石油反応管や射出成形シリンダ等の素管において、該素管内面に耐食、耐摩耗性を有する溶接材を肉盛溶接するために用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、素管の寸法、形状等に応じて、それぞれの種類の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを用いなければならず、使用が面倒であった。また、この種の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、トーチボディが剛性を有しているため、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ全体をコンパクト化できず、輸送が大掛かりになる。そのため、トーチヘッドに故障が生じた場合に、修理が大変であった。
【０００４】
本発明の目的は、素管の寸法、形状等が異なっても容易に使用することができる粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、トーチヘッドに故障が生じても簡単に修理ができる粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、トーチヘッドの収束ノズルの開口部から素管の内周面への距離が変化するのを抑制でき、均等な大きさの肉盛部を形成できる粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、トーチボディに跳ねが生じるのを防止できる粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする粉体プラズマ肉盛溶接用トーチは、長尺の素管の内部に挿入されて素管の内周面に肉盛溶接を行うトーチヘッドと、先端にトーチヘッドが装着された長尺のトーチボディとを具備している。そして、トーチヘッドをトーチボディに交換可能に連結する。本発明のように、トーチヘッドをトーチボディに交換可能に連結すれば、トーチヘッドを交換するだけで、素管の寸法、形状等に応じた溶接を行うことができ、従来のように、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ全体の交換を行う必要がなく、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの使用が簡単になる。また、トーチヘッドに故障が生じた場合には、トーチヘッドを交換して修理を行えばよく、トーチヘッドの修理が容易である。
【０００９】
トーチヘッドまたはトーチボディには、溶接を行う際にトーチヘッドの収束ノズルの開口部と素管の内周面との距離をほぼ一定に維持できるように、内周面と当接する間隙形成用スペーサ部材を設けるのが好ましい。このように間隙形成用スペーサ部材を設ければ、トーチヘッドの重量やトーチボディの撓みでトーチヘッドの収束ノズルの開口部と素管の内周面との距離が縮まるのを抑制でき、均等な大きさの肉盛部を形成できる。
【００１０】
また、トーチボディが長くなると、肉盛溶接の際にトーチボディの素管内で撓み易くなる。特に、間隙形成用スペーサ部材を設けると、間隙形成用スペーサ部材と素管の内周面との当接具合によっては、素管が回転される際にトーチボディに跳ねが生じて撓みが大きくなることがある。そこで、肉盛溶接の際におけるトーチボディの素管内での撓みを防止するように、素管の内周面と当接する１以上の撓み抑制用スペーサ部材をトーチボディに設けるのが好ましい。
【００１１】
本発明の具体的な粉体プラズマ肉盛溶接用トーチは、長尺の素管の内部に挿入されて素管の内周面に肉盛溶接を行うトーチヘッドと、先端にトーチヘッドが装着された長尺のトーチボディとを具備している。そして、トーチボディは、接続管体と、接続管体内に配置されて冷却水，ガス等をそれぞれトーチヘッドに供給する複数のパイプとを有している。複数のパイプの内少なくとも２本のパイプは導電材料から形成されており、２本のパイプの一方のパイプは、直流電源の一方の極性の出力電極に接続されて第１の導電部を構成し、他方のパイプは、直流電源の他方の極性の出力電極に接続されて第２の導電部を構成している。トーチヘッドは、前述の棒状電極と、棒状電極を支持する導電材料製の電極支持部と、導電材料製の収束ノズルと、収束ノズルを支持する導電材料製のノズル支持部と、電極支持部とノズル支持部との間に配置されて両者の間の電気的な絶縁を図るヘッド側絶縁部材とを有している。ヘッド側絶縁部材は、電極支持部及びノズル支持部よりトーチボディ側に突出する突出部を有している。トーチボディの接続管体のトーチヘッド側の端部には、電気絶縁材料からなる絶縁フランジが固定されている。絶縁フランジには、突出部が間に嵌合される空隙部を形成するように配置された導電材料性製の第１及び第２の接続部材半部からなる接続部材が取り付けられている。一方のパイプは、絶縁フランジを貫通して第１の接続部材半部と接続されており、他方のパイプは、絶縁フランジを貫通して第２の接続部材半部と接続されている。電極支持部が第１の接続部材半部と接触し、ノズル支持部が第２の接続部材半部と接触している。そして、トーチヘッドと接続部材とを固定する複数のボルトによって、トーチヘッドがトーチボディに交換可能に連結されている。
【００１２】
このような粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、ボルトの締め付け及び取り外しにより、接続部材とトーチヘッドとを容易に連結及び分離できる。これによりトーチヘッドがトーチボディにボルトを用いて交換可能に連結される。また、接続部材とトーチヘッドとが連結されることにより第１の接続部材半部と電極支持部とが接合して、第１の導電部を構成する一方のパイプ，第１の接続部材半部，電極支持部を介して電源（溶接機本体）の一方の極側から棒状電極に電流が通電されることになる。また、接続部材とトーチヘッドとが連結されることにより第２の接続部材半部とノズル支持部とが接合して、第２の導電部を構成する他方のパイプ，第２の接続部材半部，ノズル支持部を介して電源（溶接機本体）の他方の極側から収束ノズルに電流が通電されることになる。
【００１３】
特に本発明では、ヘッド側絶縁部材にトーチヘッド側に突出する突出部を形成しているので、第１及び第２の接続部材半部の間の空隙部に突出部を嵌合させることにより、トーチヘッドとトーチボディとの位置合わせが容易に行える。
【００１４】
前述のトーチヘッドと接続部材とを固定するボルトにより、接続部材を絶縁フランジに取付けることができる。このようにすれば、少ない本数のボルトでトーチヘッドと接続部材と絶縁フランジとをまとめて固定できる。
【００１５】
トーチヘッドと第１の接続部材半部とをボルトで固定する具体的な手段としては、第１及び第２の接続部材半部に複数の接続部材側ボルト貫通孔を形成し、絶縁フランジに複数の接続部材側ボルト貫通孔と整合するフランジ側ボルト貫通孔を形成する。このフランジ側ボルト貫通孔は、複数のボルトの頭部が配置される大径部と複数のボルトの軸部が配置される小径部とを有している。また、電極支持部及びノズル支持部に複数の接続部材側ボルト貫通孔と整合する複数の螺子孔を形成する。そして、トーチヘッドとトーチボディとは、複数のボルトを複数のフランジ側ボルト貫通孔及び複数の接続部材側ボルト貫通孔を貫通して複数の螺子孔に螺合して、脱着可能に連結する。このようにすれば、複数の接続部材側ボルト貫通孔及び複数のトーチボディ側ボルト貫通孔を貫通させてトーチヘッドの複数の螺子孔にボルトを螺合して締め付けることにより、接続部材とトーチヘッドとを連結することができ、ボルトを外すことにより接続部材とトーチヘッドとを分離することができる。
【００１６】
絶縁フランジには、トーチボディの複数パイプが貫通するフランジ側貫通孔を形成し、接続部材には、フランジ側貫通孔と連通して複数のパイプの端部が嵌合される嵌合孔と、嵌合孔と連通してトーチヘッド側に開口する連通孔とを形成すればよい。そして、トーチヘッドには、連通孔と整合するヘッド内通路を形成し、トーチヘッドとトーチボディとは、連通孔とヘッド内通路とが連通するように連結すればよい。このようにすれば、接続部材とトーチヘッドとを連結すると、連通孔とヘッド内通路とがそれぞれ連通して、溶接機本体側から電流，冷却水，ガス等をトーチヘッド内に供給することができる。
【００１７】
連通孔とヘッド内通路との連通部は、連通孔のトーチヘッド側の開口部またはヘッド内通路の接続部材側の開口部に配置されたオーリングによりシールドするのが好ましい。このようにすれば、連通孔とヘッド内通路との連通部の外周部はボルトを締め付けによって圧縮されたオーリングにより有効にシールドされる。
【００１８】
このような具体的な粉体プラズマ肉盛溶接用トーチにおいても、トーチボディのトーチヘッド側の端部には、間隙形成用スペーサ部材を設け、トーチボディには、撓み抑制用スペーサ部材が設けるのが好ましい。
【００１９】
間隙形成用スペーサ部材は種々の構造のものを採用することができる。例えば、組み合わされてトーチボディを周方向に囲む上側ヘッド支持半部と下側ヘッド支持半部とから間隙形成用スペーサ部材を構成することができる。この場合、下側ヘッド支持半部は、トーチボディの下方を周方向に囲む下側本体部と、該下側ヘッド支持半部から垂直方向に下方に突出して素管の内周面に当接する下側突出部とから構成し、上側ヘッド支持半部は、トーチボディの上方を周方向に囲む上側本体部と、該上側ヘッド支持半部から素管の径方向に突出して素管の内周面に当接する上側突出部とから構成し、上側突出部は、溶接を行う際にトーチヘッドの素管の内周面からの距離が変動しにくいように下側突出部との位置関係を設定すればよい。
【００２０】
下側突出部は、例えば、下側ヘッド支持半部に螺合して結合される突出部本体と、突出部本体内に回転自在に支持されて素管の内周面と当接するボール部材とを有する構造を採用できる。このように下側突出部を構成すれば、ボール部材の回転により、下側突出部と素管の内周面との摩擦を少なくして、肉盛溶接の際のトーチボディの素管内での撓みを少なくすることができる。
【００２１】
また、絶縁フランジを、円柱形の輪郭形状を有するように構成して、絶縁フランジを間隙形成用スペーサ部材として利用することもできる。この場合、絶縁フランジを素管の内周面と直接当接させればよい。このようにすれば、間隙形成用スペーサ部材を別個に設ける必要がない上、間隙形成用スペーサ部材を単純な構造で簡単に作ることができる。
【００２２】
撓み抑制用スペーサ部材も種々の構造のものを採用することができる。例えば、組み合わされてトーチボディを周方向に囲む上側ボディ支持半部及び下側ボディ支持半部と、下側ボディ支持半部から垂直方向に下方に突出して素管の内周面に当接する当接部材とを有するように撓み抑制用スペーサ部材を構成し、当接部材は、素管の長手方向に延びる板形状に形成することができる。また、筒体形状により撓み抑制用スペーサ部材を構成することができる。この場合、筒体は組み合わされてトーチボディを周方向に囲む第１のボディ支持半部と第２のボディ支持半部とから形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを用いて素管の内周面に肉盛溶接を行う態様を示す図である。本図に示すように、本例の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ１は、トーチヘッド３と、長尺のトーチボディ５と、間隙形成用スペーサ部材７と、撓み抑制用スペーサ部材９とを有している。そして、トーチヘッド３及びトーチボディ５の一部を長尺の素管Ｐの内部に挿入して、素管Ｐを回転させると共にトーチヘッド３を素管Ｐ内で移動させて、素管Ｐの内周面に螺旋状の肉盛部Ｗを形成する肉盛溶接を行っている。本例では、素管Ｐは、１２０ｍｍの内径寸法を有している。トーチボディ５は、図２に示すように、接続管体１１と、接続管体１１内に配置されて直流電流，ガス等が流動するパイプ１３，１５，１７等とを有しており、図示しない溶接機本体からトーチヘッド３内に直流電流，ガス等を供給している。本例では、トーチボディ５は、略５ｍの長さ寸法を有している。なお、直流電流，ガス等を供給するパイプは全部で８本あるが、図２においては、３本のパイプ１３，１５，１７だけを示しており、他のパイプについては、図示を省略している。接続管体１１は、管本体１１ａと、管本体１１ａより小径で管本体１１ａに対してトーチヘッド３側に配置される小径端部１１ｂとを有している。管本体１１ａは、外側部１１ｃと内側部１１ｄとを有する二重構造を有しており、外側部１１ｃと内側部１１ｄと間には、水路１１ｅが形成されている。
【００２４】
トーチヘッド３は、図２〜図５に示すように、後述する接続部材１９を構成する第１の接続部材半部２１及び第２の接続部材半部２３並びに絶縁フランジ２５を介して接続管体１１と接続されており、棒状電極２９と、棒状電極２９を支持する電極支持部３１と、収束ノズル３３と、収束ノズル３３を支持するノズル支持部３５と、ヘッド側絶縁部材３７とを有している。なお、図３〜図５は、トーチヘッド３の正面図、平面図及び背面図である。なお、図５は、図２のＶ−Ｖ線切断図でもある。棒状電極２９は、棒状電極２９の芯出しを調整するコレット３９及びコレット押え４１を介して電極支持部３１に支持されている。
【００２５】
電極支持部３１は、導電材料により形成されており、図４及び図５に示すように、内部に供給冷却水用ヘッド内通路３１ａ，プラズマガス用ヘッド内通路３１ｂ，排出冷却水用ヘッド内通路３１ｃが形成されている。供給冷却水用ヘッド内通路３１ａ及び排出冷却水用ヘッド内通路３１ｃは、第１の接続部材半部２１の連通孔２１ｄを介してトーチボディ５の図示しない第１の供給冷却水パイプ及び第１の排出冷却水パイプとそれぞれ連通している。これにより、溶接機本体側から第１の供給冷却水パイプ及び供給冷却水用ヘッド内通路３１ａを介して供給された冷却水は、棒状電極２９の上方の周囲を冷却した後に排出冷却水用ヘッド内通路３１ｃ及び第１の排出冷却水パイプを介して溶接機本体側に戻される。また、供給冷却水用ヘッド内通路３１ａに接続されるトーチボディ５内の第１の供給冷却水パイプは、溶接機本体の直流電流の負極に電気的に接続された一方のパイプ即ち第１の導電部を構成している。そのため、第１の供給冷却水パイプ（第１の導電部），第１の接続部材半部２１，電極支持部３１，コレット押え４１及びコレット３９を介して棒状電極２９には、電流が通電されることになる。プラズマガス用ヘッド内通路３１ｂは、一方の端部が第１の接続部材半部２１の連通孔２１ｄを介してトーチボディ５のプラズマガスパイプ１３と連通し、他方の端部が後述するヘッド側絶縁部材３７の中央部の貫通孔３７ｃ及びノズル支持部３５の中央部の貫通孔３５ａに連通している。これにより、溶接機本体側からをプラズマガスパイプ１３及びプラズマガス用ヘッド内通路３１ｂを介して供給されたプラズマガスは、該貫通孔３７ｃ，３５ａを通して棒状電極２９の先端部周囲に供給される。
【００２６】
収束ノズル３３は、棒状電極２９の先端に向かうに従って縮径する筒状を有しており、棒状電極２９と所定の間隔を隔てて該棒状電極２９を覆うようにしてノズル支持部３５に支持されている。また、収束ノズル３３の周囲には、シールドキャップ３４がノズル支持部３５に螺合された状態で配置されている。
【００２７】
ノズル支持部３５も電極支持部３１と同様に導電材料により形成されており、中央部を貫通し内部に棒状電極２９を部分的に配置する貫通孔３５ａを有している。また、ノズル支持部３５の内部には、図４及び図５に示すように、第１のパウダ用ヘッド内通路３５ｂ，シールドガス用ヘッド内通路３５ｃ，第２のパウダ用ヘッド内通路３５ｄ，供給冷却水用ヘッド内通路３５ｅ及び排出冷却水用ヘッド内通路３５ｆが形成されている。第１のパウダ用ヘッド内通路３５ｂ及び第２のパウダ用ヘッド内通路３５ｄは、一方の端部が第２の接続部材半部２３の連通孔２３ｄを介してトーチボディ５の図示しない第１のパウダパイプ及び第２のパウダパイプとそれぞれ連通し、他方の端部がパウダ孔３３ｂに連通している。これにより、溶接機本体側からパウダパイプ及びプラズマガス用ヘッド内通路３５ｂ，３５ｄを介して供給されたパウダは、パウダ孔３３ｂを通して、棒状電極２９と素管Ｐとの間を放電するアーク柱内に供給される。シールドガス用ヘッド内通路３５ｃは、一方の端部が第２の接続部材半部２３の連通孔２３ｄを介してトーチボディ５のシールドガスパイプ１５と連通し、他方の端部がシールドガス孔３３ｃに連通している。これにより、溶接機本体側からシールドガスパイプ１５及びシールドガス用ヘッド内通路３５ｃを介して供給されたシールドガスは、アーク柱の周囲に供給される。供給冷却水用ヘッド内通路３５ｅは、第２の接続部材半部２３の連通孔２３ｄを介してトーチボディ５の図示しない第２の供給冷却水パイプと連通しており、排出冷却水用ヘッド内通路３５ｆは、第２の接続部材半部２３の連通孔２３ｄを介してトーチボディ５の第２の排出冷却水パイプ１７と連通しており、溶接機本体側から第２の供給冷却水パイプ及び供給冷却水用ヘッド内通路３５ｅを介して供給された冷却水は、棒状電極２９の下方の周囲を冷却した後に排出冷却水用ヘッド内通路３５ｆ及び第２の排出冷却水パイプ１７を介して溶接機本体側に戻される。また、供給冷却水用ヘッド内通路３５ｅに接続されるトーチボディ５の第２の供給冷却水パイプは、溶接機本体の直流電源の正極に電気的に接続された他方のパイプ即ち第２の導電部を構成している。これにより、第２の供給冷却水パイプ（第２の導電部），第２の接続部材半部２３及びノズル支持部３５を介して収束ノズル３３には、電流が通電されることになる。そして、溶接時には、負極に電気的に接続された棒状電極２９の先端と正極に電気的に接続された収束ノズル３３との間にいわゆるパイロットアークが生じる。
【００２８】
ヘッド側絶縁部材３７は、板状形状を有するセラミックス等の絶縁材により形成されており、電極支持部３１とノズル支持部３５との間に配置されて両者の間の絶縁を図っている。また、ヘッド側絶縁部材３７は、電極支持部３１とノズル支持部３５との間に配置される絶縁部３７ａと、絶縁部３７ａから後述する接続部材１９側に突出する細長い長方形の突出部３７ｂとを有している。絶縁部３７ａには、中央部において厚み方向に貫通する貫通孔３７ｃが形成されており、内部には、棒状電極２９が部分的に配置されている。また、図２及び図４に示すように、絶縁部３７ａには厚み方向に貫通するボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｉが形成されている。ボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｉの内、ボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｅには、図２に示すように、ヘッド側絶縁部材３７から電極支持部３１に延びるボルト４３が貫通している。ボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｅは、ボルト４３の頭部がノズル支持部３５と接触しない形状に形成されており、ヘッド側絶縁部材３７と電極支持部３１とは、ボルト４３がボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｅを貫通して、電極支持部３１に形成された螺子孔３１ｄに螺合されることにより固定されている。ボルト貫通孔３７ｃ〜３７ｉの内、ボルト貫通孔３７ｆ〜３７ｉには、図２に示すように、ヘッド側絶縁部材３７からノズル支持部３５に延びるボルト４５が貫通している。ボルト貫通孔３７ｆ〜３７ｉは、ボルト４５の頭部が電極支持部３１と接触しない形状に形成されており、ヘッド側絶縁部材３７とノズル支持部３５とは、ボルト４５がボルト貫通孔３７ｆ〜３７ｉを貫通して、ノズル支持部３５に形成された螺子孔３５ｇに螺合されることにより固定されている。また、電極支持部３１のボルト貫通孔３７ｆ〜３７ｉに整合する部分には、ボルト４５を外部からドライバにより螺子止めできるように、厚み方向に貫通するドライバ挿入口３１ｅがそれぞれ形成されている。
【００２９】
接続部材１９は、トーチボディ５のトーチヘッド３側の端部に設けられており、板状の導電材料からなる第１の接続部材半部２１と第２の接続部材半部２３とから構成されている。第１の接続部材半部２１及び第２の接続部材半部２３は、空隙部を隔てて配置されており、この空隙部には、ヘッド側絶縁部材３７の突出部３７ｂが嵌合されている。言い換えるならば、第１の接続部材半部２１及び第２の接続部材半部２３は、ヘッド側絶縁部材３７の突出部３７ｂを間に挟んで相互に絶縁された状態で配置されている。第１の接続部材半部２１は、図２及び図６に示すように、電極支持部３１と接合しており、厚み方向に貫通する３つの供給孔２１ａ…と２つの接続部材側ボルト貫通孔２１ｂ，２１ｂとを有している。供給孔２１ａ…は、第１の接続部材半部２１の中央部下方に形成されており、トーチボディ５側に位置する嵌合孔２１ｃと、トーチヘッド３側に位置し且つ嵌合孔２１ｃより小径の連通孔２１ｄとを有している。嵌合孔２１ｃには、トーチボディの３本のパイプ（１３…）がそれぞれ嵌合しており、連通孔２１ｄは、パイプ（１３…）と電極支持部３１のヘッド内通路３１ａ〜３１ｃとにそれぞれ連通している。第２の接続部材半部２３は、図２及び図７に示すように、ノズル支持部３５と接合しており、厚み方向に貫通する６個の供給孔２３ａ…と２つの接続部材側ボルト貫通孔２３ｂ，２３ｂとを有している。供給孔２３ａ…は、第２の接続部材半部２３の中央部に形成されており、トーチボディ５側に位置する嵌合孔２３ｃと、トーチヘッド３側に位置し且つ嵌合孔２３ｃより小径の連通孔２３ｄとを有している。嵌合孔２３ｃには、トーチボディの６本のパイプ（１５，１７…）がそれぞれ嵌合しており、連通孔２３ｄは、パイプ（１５，１７…）とノズル支持部３５のヘッド内通路３５ｂ〜３５ｆとにそれぞれ連通している。
【００３０】
絶縁フランジ２５は、図２及び図８に示すように、セラミックスにより板状に形成されており、接続部材１９とトーチボディ５との間（トーチボディ５のトーチヘッド３側の端部）に設けられている。なお、図８はトーチボディ５側から見た絶縁フランジ２５の平面図である。この絶縁フランジ２５には、厚み方向に貫通するように、８個のフランジ側貫通孔２５ａ…と、３個の固定ボルト貫通孔２５ｂ…と、４個のフランジ側ボルト貫通孔２５ｃ…とが形成されている。フランジ側貫通孔２５ａ…は、絶縁フランジ２５の中央部寄りに形成されており、トーチボディの８本のパイプ（１３，１５，１７…）が貫通している。固定ボルト貫通孔２５ｂは、トーチヘッド３側に位置する大径部２５ｄとトーチボディ５側に位置する小径部２５ｅとを有している。絶縁フランジ２５とトーチボディ５とは、固定ボルト貫通孔２５ｂ内からトーチボディ５内に延びてトーチボディ５内の螺子孔１１ｆに螺合するボルト４７により固定されている。より具体的には、ボルト４７は、小径部２５ｅを貫通して大径部２５ｄ内に頭部が配置された状態で螺子孔１１ｆに螺合している。フランジ側ボルト貫通孔２５ｃ…は、接続部材１９の接続部材側ボルト貫通孔２１ｂ…と整合するように絶縁フランジ２５の縁部に分散して形成されており、トーチボディ５側の開口部がトーチボディ５の小径端部１１ｂの外側において外部に露出している。このフランジ側ボルト貫通孔２５ｃ…は、トーチボディ５側に位置する大径部２５ｆとトーチヘッド３側に位置する小径部２５ｇとを有している。絶縁フランジ２５と第１の接続部材半部２１及び電極支持部３１とは、図８に向って上方の２つのフランジ側ボルト貫通孔２５ｃ内から第１の接続部材半部２１及び電極支持部３１内に延びて電極支持部３１内の螺子孔３１ｆに螺合するボルト４９により固定されている。より具体的には、ボルト４９は、小径部２５ｇ及び第１の接続部材半部２１の接続部材側ボルト貫通孔２１ｂを貫通して大径部２５ｆ内に頭部が配置された状態で螺子孔３１ｆに螺合している。また、絶縁フランジ２５と第２の接続部材半部２３及びノズル支持部３５とは、図８に向って下方の２つのフランジ側ボルト貫通孔２５ｃ内から第２の接続部材半部２３及びノズル支持部３５内に延びて電極支持部３１内の図示しない螺子孔に螺合するボルトにより固定されている。これにより、連通孔２１ｄ…とヘッド内通路３１ａ〜３１ｃとがそれぞれ連通し、連通孔２３ｄ…とヘッド内通路３５ｂ〜３５ｆとがそれぞれ連通して、接続部材１９とトーチヘッド３とが連結し、ボルト４９を外すことにより接続部材１９とトーチヘッド３とが分離する。このように、ボルト４９によって、トーチヘッド３はトーチボディ５に交換可能に連結されることになる。そのため、トーチヘッドの交換が容易になり、トーチヘッドを交換するだけで、素管の寸法、形状等に応じた溶接を行うことができ、従来のように、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ全体を変える必要なく、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの使用が簡単になる。また、トーチヘッドに故障が生じた場合には、トーチヘッドを交換して修理を行えばよく、トーチヘッドの修理が容易になる。また、ヘッド内通路３１ａ〜３１ｃ，３５ｂ〜３５ｆの接続部材１９側の開口部の周縁部には、オーリング５１…が配置されており、連通孔２１ｄ…，２３ｄ…とヘッド内通路３１ａ〜３１ｃ，３５ｂ〜３５ｆとの連通部の周縁部はボルト４９を締め付けによって圧縮されたオーリング５１…によりシールされる。
【００３１】
間隙形成用スペーサ部材７は、図１及び図９〜図１１に示すように、組み合わされてトーチボディ５を周方向に囲む上側ヘッド支持半部５３と下側ヘッド支持半部５５とを有している。なお、図９及び図１０は、間隙形成用スペーサ部材７の平面図及び側面図であり、図１１は、図１０のXI−XI線断面図である。上側ヘッド支持半部５３は、真鍮により形成されており、上側本体部５７と上側突出部５９とを有している。上側本体部５７は、トーチボディ５の上方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、溝部５７ａと、２つの貫通螺子孔５７ｂ，５７ｂと、４つのボルト頭部配置用溝５７ｃ…と、４つのボルト貫通孔５７ｄ…とを有している。溝部５７ａは、トーチボディ５が延びる方向と直交する方向に延びて上方に開口するように形成されている。貫通螺子孔５７ｂ，５７ｂは、溝部５７ａの底部に開口するように上側本体部５７を貫通して形成されている。ボルト貫通孔５７ｄは、ボルト頭部配置用溝５７ｃの内部と下側ヘッド支持半部５５側とに開口するように形成されている。
【００３２】
上側突出部５９は、所定の角度で折り曲げられた細長い板形状を有しており、被支持部５９ａと、当接部５９ｂと、被支持部５９ａと当接部５９ｂとを連結する連結部５９ｃとを有している。被支持部５９ａは、上側本体部５７の溝部５７ａ内に配置されており、厚み方向に貫通する細長い貫通孔５９ｄを有している。上側突出部５９は、この貫通孔５９ｄを貫通し上側本体部５７の貫通螺子孔５７ｂ，５７ｂに螺合する２つのボルト６１，６１により、上側本体部５７に固定されている。貫通孔５９ｄは、２つのボルト６１，６１の間の距離よりも長く延びるように形成されているので、２つのボルト６１，６１に対する貫通孔５９ｄの位置をずらすことにより、上側本体部５７に対する上側突出部５９の位置を適宜に変更することができる。当接部５９ｂの端部は、素管Ｐの内周面に当接するように配置されている。
【００３３】
下側ヘッド支持半部５５も上側ヘッド支持半部５３と同材質により形成されており、下側本体部６３と下側突出部６５とを有している。下側本体部６３は、トーチボディ５の下方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、下方螺子孔６３ａと、４つの上方螺子孔６３ｂ…とを有している。下方螺子孔６３ａは、下側本体部６３の中央部真下に開口するように下側本体部６３を貫通している。上方螺子孔６３ｂ…は、上側ヘッド支持半部５３のボルト貫通孔５７ｄ…とそれぞれ整合するように上側ヘッド支持半部５３側に開口している。下側ヘッド支持半部５５は、ボルト貫通孔５７ｄ…を貫通して上方螺子孔６３ｂ…に螺合する４つのボルト６７…により上側ヘッド支持半部５３に固定されている。
【００３４】
下側突出部６５は、突出部本体６５ａとボール部材６５ｂとを有している。突出部本体６５ａは、外周部に螺子が形成された螺子部６５ｃと、螺子部６５ｃの下方に形成された締付部６５ｄと、締付部６５ｄの下方に形成されたボール部材保持部６５ｅとを有している。突出部本体６５ａは、螺子部６５ｃが下側本体部６３の下方螺子孔６３ａに螺合されて下側本体部６３から垂直方向に下方に突出するように下側本体部６３に固定されている。締付部６５ｄは、スパナ等の道具を用いて螺子部６５ｃを下方螺子孔６３ａに螺合できるように、６角の横断面形状を有している。ボール部材保持部６５ｅには、下側に開口する半球状の凹部６５ｆが形成されており、凹部６５ｆ内には、部分的に外部に露出するように、ボール部材６５ｂが回転自在に支持されている。下側突出部６５は、ボール部材６５ｂが素管Ｐの内周面と当接するように配置されている。また、螺子部６５ｃの下方螺子孔６３ａへの螺合の程度を調整することにより、下側本体部６３に対するボール部材６５ｂの位置を適宜に変更することができる。本例では、上側突出部５９の当接部５９ｂ及び下側突出部６５のボール部材６５ｂのそれぞれの素管Ｐの内周面に対する当接位置は、溶接を行う際にトーチヘッド３と素管Ｐの内周面との距離が変動しにくいように設定されている。本例のように間隙形成用スペーサ部材７を設ければ、トーチヘッド３の重量やトーチボディ５の撓みでトーチヘッド３の収束ノズル３３の開口部３３ａから素管Ｐの内周面への距離が縮むのを抑制でき、均等な大きさの肉盛部Ｗを形成できる。
【００３５】
撓み抑制用スペーサ部材９は、真鍮により形成されており、図１及び図１２〜図１４に示すように、組み合わされてトーチボディ５を周方向に囲む上側ボディ支持半部６９と下側ボディ支持半部７１と当接部材７３とを有している。なお、図１２及び図１３は、間隙形成用スペーサ部材７の側面図及び底面図であり、図１４は、図１２のXIV−XIV線断面図である。上側ボディ支持半部６９は、トーチボディ５の上方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、４つのボルト頭部配置用溝６９ａ…と、４つのボルト貫通孔６９ｂ…とを有している。ボルト貫通孔６９ｂは、ボルト頭部配置用溝６９ａの内部と下側ボディ支持半部７１側とに開口するように形成されている。
【００３６】
下側ボディ支持半部７１は、トーチボディ５の下方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、溝部７１ａと、２つの下方螺子孔７１ｂ，７１ｂと、４つの上方螺子孔７１ｃ…とを有している。溝部７１ａは、トーチボディ５が延びる方向に延びて下方に開口するように形成されている。下方螺子孔７１ｂは、溝部７１ａの底部に開口するように下側ボディ支持半部７１を貫通して形成されている。上方螺子孔７１ｃ…は、上側ボディ支持半部６９のボルト貫通孔６９ｂ…とそれぞれ整合するように上側ボディ支持半部６９側に開口している。下側ボディ支持半部７１は、ボルト貫通孔６９ｂ…を貫通して上方螺子孔７１ｃ…に螺合する４つのボルト７５…により上側ボディ支持半部６９に固定されている。当接部材７３は、素管Ｐの長手方向に延びる半円に近い板形状を有しており、下側ボディ支持半部７１の溝部７１ａに嵌合された状態で、下側ボディ支持半部７１から垂直方向下方に突出して素管Ｐの内周面に当接している。また、当接部材７３は、下方に開口する２つのボルト頭部配置用溝７３ａ，７３ａと、２つのボルト貫通孔７３ｂ，７３ｂとを有している。ボルト貫通孔７３ｂ，７３ｂは、ボルト頭部配置用溝７３ａの内部に開口し且つ下側ボディ支持半部７１の下方螺子孔７１ｂ，７１ｂとそれぞれ整合するように下側ボディ支持半部７１側に開口している。当接部材７３は、ボルト貫通孔７３ｂ，７３ｂを貫通して下方螺子孔７１ｂ，７１ｂに螺合する２つのボルト７７，７７により下側ボディ支持半部７１に固定されている。本例のように、撓み抑制用スペーサ部材９を設ければ、肉盛溶接の際にトーチボディ５が素管Ｐ内でいわゆる跳ねが生じるのを防止することができる。
【００３７】
図１５〜図１７は、本発明の他の実施の形態の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッド近傍を示す平面図，一部破断側面図及び底面図である。なお、図１６には、肉盛溶接を行う素管Ｐ´も併せて描いている。本例の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、トーチヘッド側から挿入するボルトにより、トーチヘッドを接続部材に連結及び分離して、トーチヘッドをトーチボディに交換可能に連結している。また、本例の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、絶縁フランジが間隙形成用スペーサ部材を構成している。本例の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ１０１も基本的には、図１及び図２に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチと類似した構造を有しており、トーチヘッド１０３と、図示しない溶接機本体とトーチヘッド１０３とを接続するトーチボディ１０５とを有している。そして、トーチヘッド１０３及びトーチボディ１０５の一部を素管Ｐ´の内部に挿入して、素管Ｐ´を回転させると共にトーチヘッド１０３を素管Ｐ内で移動させて、素管Ｐ´の内周面に螺旋状の肉盛部Ｗ´を形成する肉盛溶接を行っている。本例では、素管Ｐ´は、３８ｍｍの内径寸法を有している。トーチボディ１０５は、図１６に示すように、接続管体１１１と、接続管体１１１内に配置されて直流電流，ガス等が流動するパイプ１１３，１１５，１１７等とを有している。本例では、トーチボディ１０５は、略４ｍの長さ寸法を有している。また、トーチヘッド１０３は、接続部材１１９を構成する第１の接続部材半部１２１及び第２の接続部材半部１２３並びに絶縁フランジ１２５を介して接続管体１１１と接続されており、図示しない棒状電極を支持する電極支持部１３１と、収束ノズル１３３と、収束ノズル１３３を支持するノズル支持部１３５と、ヘッド側絶縁部材１３７とを有している。電極支持部１３１の内部には、プラズマガス用ヘッド内通路１３１ｂ等の複数のヘッド内通路が形成されている。これらの複数のヘッド内通路は、第１の接続部材半部１２１の連通孔１２１ｄ等を介してトーチボディ１０５内のプラズマガスパイプ１１３等の複数のパイプとそれぞれ連通している。また、複数のパイプに含まれる図示しない第１の供給冷却水パイプは、溶接機本体の直流電源の負極に電気的に接続された一方のパイプ即ち第１の導電部を構成している。そのため、第１の供給冷却水パイプ（第１の導電部），第１の接続部材半部１２１等を介して電極支持部１３１内の棒状電極には、負極の電流が通電されることになる。
【００３８】
収束ノズル１３３は、棒状電極の先端に向かうに従って縮径する筒状を有しており、棒状電極と所定の間隔を隔てて該棒状電極を覆うようにしてノズル支持部１３５に支持されている。また、収束ノズル１３３の周囲には、シールドキャップ１３４がノズル支持部１３５に螺合された状態で配置されている。
【００３９】
ノズル支持部１３５の内部には、シールドガス用ヘッド内通路１３５ｃ及び排出冷却水用ヘッド内通路１３５ｆ等の複数のヘッド内通路が形成されている。シールドガス用ヘッド内通路１３５ｃは、第２の接続部材半部１２３の連通孔１２３ｄを介してトーチボディ１０５のシールドガスパイプ１１５と連通している。排出冷却水用ヘッド内通路１３５ｆは、第２の接続部材半部１２３の連通孔１２３ｄを介してトーチボディ１０５の第２の排出冷却水パイプ１１７と連通している。また、複数のパイプに含まれる図示しない第２の供給冷却水パイプは、溶接機本体の直流電源の正極に電気的に接続された他方のパイプ即ち第２の導電部を構成している。そのため、第２の供給冷却水パイプ（第２の導電部），第２の接続部材半部１２３，ノズル支持部１３５等を介して収束ノズル１３３には、電流が通電されることになる。
【００４０】
接続部材１１９は、第１の接続部材半部１２１と第２の接続部材半部１２３とから構成されている。第１の接続部材半部１２１及び第２の接続部材半部１２３の間の空隙部には、ヘッド側絶縁部材１３７の突出部１３７ｂが嵌合されている。第１の接続部材半部１２１は、電極支持部１３１と接合しており、厚み方向に貫通する複数の供給孔１２１ａ…と２つの螺子孔１２１ｂ，１２１ｂ（図１５）とを有している。供給孔１２１ａは、トーチボディ１０５側に位置する嵌合孔１２１ｃと、トーチヘッド１０３側に位置し且つ嵌合孔１２１ｃより小径の連通孔１２１ｄとを有している。嵌合孔１２１ｃ…には、トーチボディの複数のパイプ（１１３…）がそれぞれ嵌合しており、連通孔１２１ｄは、パイプ（１１３…）と電極支持部１３１のヘッド内通路１３１ｂ等にそれぞれ連通している。第２の接続部材半部１２３は、ノズル支持部１３５と接合しており、厚み方向に貫通する複数の供給孔１２３ａ…と２つの螺子孔１２３ｂ，１２３ｂ（図１７）とを有している。供給孔１２３ａは、トーチボディ１０５側に位置する嵌合孔１２３ｃと、トーチヘッド１０３側に位置し且つ嵌合孔１２３ｃより小径の連通孔１２３ｄとを有している。嵌合孔１２３ｃには、トーチボディの複数のパイプ（１１５，１１７…）がそれぞれ嵌合しており、連通孔１２３ｄは、パイプ（１１５，１１７…）とノズル支持部１３５のヘッド内通路１３５ｃ，１３５ｆ等とにそれぞれ連通している。
【００４１】
本例の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチでは、図１５に示すように、トーチヘッド１０３の電極支持部１３１に粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの前方（図１５に向かって左側）に面する平面１３１ｇと、平面１３１ｇに開口する２つのボルト貫通孔１３１ｈ，１３１ｈをそれぞれ形成している。そして、ボルト貫通孔１３１ｈ，１３１ｈをそれぞれ貫通して、第１の接続部材半部１２１の螺子孔１２１ｂ，１２１ｂにそれぞれ螺合するボルト１４９Ａ，１４９Ａにより、トーチヘッド１０３の電極支持部１３１が接続部材１１９の第１の接続部材半部１２１に固定されている。また、図１７に示すように、トーチヘッド１０３のノズル支持部１３５に粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの前方（図１７に向かって左側）に面する平面１３３ｂと、平面１３３ｂに開口する２つのボルト貫通孔１３３ｃ，１３３ｃがそれぞれ形成されている。そして、ボルト貫通孔１３３ｃ，１３３ｃをそれぞれ貫通して、第２の接続部材半部１２３の螺子孔１２３ｂ，１２３ｂにそれぞれ螺合するボルト１４９Ｂ，１４９Ｂにより、トーチヘッド１０３のノズル支持部１３５が接続部材１１９の第２の接続部材半部１２３に固定されている。このような電極支持部１３１と第１の接続部材半部１２１との固定及びノズル支持部１３５と第２の接続部材半部１２３との固定により、トーチヘッド１０３と接続部材１１９とが固定されている。
【００４２】
絶縁フランジ１２５は、図１５〜図１８に示すように、素管Ｐ´の内径（３８ｍｍ）を下回る径寸法（３６ｍｍ）を有する円柱形の輪郭形状を有している。なお、図１８は、絶縁フランジ１２５をトーチボディ１０５側から見た平面図である。絶縁フランジ１２５の下端部は、素管Ｐ´の内周面に当接している。これにより、絶縁フランジが間隙形成用スペーサ部材の役割を果たしている。絶縁フランジ１２５は、複数のパイプ（１１３，１１５，１１７…）が内部に配置される中央貫通孔１２５ａを有している。中央貫通孔１２５ａは、大径部１２５ｂと、大径部１２５ｂより小径の小径部１２５ｃとを有しており、大径部１２５ｂと小径部１２５との間には、段差面１２５ｄが形成されている。大径部１２５ｂ内には、トーチボディ１０５の接続管体１１１が嵌合されている。
【００４３】
また、絶縁フランジ１２５には、段差面１２５ｄに開口する３つの第１のボルト貫通孔１２５ｅ…及び４つの第２のボルト貫通孔１２５ｆ…が形成されている。第１のボルト貫通孔１２５ｅは、図１５及び図１７に示すように、トーチヘッド１０３側に位置する大径部１２５ｇと、トーチボディ１０５側に位置する小径部１２５ｈとを有している。そして、絶縁フランジ１２５とトーチボディ１０５とは、第１のボルト貫通孔１２５ｅ…内からトーチボディ１０５内に延びてトーチボディ１０５内の螺子孔１１１ｆ…にそれぞれ螺合するボルト１４７Ａ…により固定されている。より具体的には、ボルト１４７Ａは、第１のボルト貫通孔１２５ｅの小径部１２５ｈを貫通して大径部１２５ｇ内に頭部が配置された状態で螺子孔１１１ｆに螺合している。
【００４４】
第２のボルト貫通孔１２５ｆは、トーチボディ１０５側に位置する大径部１２５ｉと、トーチヘッド１０３側に位置する小径部１２５ｊとを有している。そして、図１５に示すように、絶縁フランジ１２５と接続部材１１９の第１の接続部材半部１２１とは、絶縁フランジ１２５の上方に位置する第２のボルト貫通孔１２５ｆ，１２５ｆ内から第１の接続部材半部１２１内に延びて第１の接続部材半部１２１内の螺子孔１２１ｅ，１２１ｅにそれぞれ螺合するボルト１４７Ｂ，１４７Ｂにより固定されている。より具体的には、ボルト１４７Ｂは、第２のボルト貫通孔１２５ｆの小径部１２５ｊを貫通して大径部１２５ｉ内に頭部が配置された状態で螺子孔１２１ｅに螺合している。また、図１７に示すように、絶縁フランジ１２５と接続部材１１９の第２の接続部材半部１２３とは、絶縁フランジ１２５の下方に位置する第２のボルト貫通孔１２５ｆ，１２５ｆ内から第２の接続部材半部１２３内に延びて第２の接続部材半部１２３内の螺子孔１２１ｆ，１２１ｆにそれぞれ螺合するボルト１４７Ｃ，１４７Ｃにより固定されている。より具体的には、ボルト１４７Ｃは、第２のボルト貫通孔１２５ｆの小径部１２５ｊを貫通して大径部１２５ｉ内に頭部が配置された状態で螺子孔１２１ｆに螺合している。このような絶縁フランジ１２５と第１の接続部材半部１２１との固定及び絶縁フランジ１２５と第２の接続部材半部１２３との固定により、絶縁フランジ１２５と接続部材１１９とが固定されている。
【００４５】
図１９及び図２０は、本発明の他の例の撓み抑制用スペーサ部材１０９の平面図及び側面図であり、図２１は、図２０のXXI−XXI線断面図である。各図に示すように、撓み抑制用スペーサ部材１０９は、組み合わされてトーチボディを周方向に囲む第１のボディ支持半部１６９と第２のボディ支持半部１７１とを有しており、中央部が膨出するいわゆる俵形の輪郭を備えた円筒形を有している。中央部の膨出する部分は、素管の内径を下回る外径寸法を有しており、内径は、トーチボディときつく嵌合できる寸法を有している。第１のボディ支持半部１６９は、トーチボディの上方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、４つのボルト頭部配置用溝１６９ａ…と、４つのボルト貫通孔１６９ｂ…とを有している。ボルト貫通孔１６９ｂは、ボルト頭部配置用溝１６９ａの内部と第２のボディ支持半部１７１側とに開口するように形成されている。
【００４６】
第２のボディ支持半部１７１は、トーチボディの下方を周方向に囲む半円の断面形状を有しており、４つの螺子孔１７１ｃを有している。螺子孔１７１ｃ…は、第１のボディ支持半部１６９のボルト貫通孔１６９ｂ…とそれぞれ整合するように第１のボディ支持半部１６９側に開口している。第２のボディ支持半部１７１は、ボルト貫通孔１６９ｂ…を貫通して上方螺子孔１７１ｃ…に螺合する４つのボルト１７５…により第１のボディ支持半部１６９に固定されている。この撓み抑制用スペーサ部材１０９では、第２のボディ支持半部１７１の下端部が素管の内周面に当接してトーチボディの跳ねを防止する。図１５〜図１８に示される絶縁フランジ１２５からなる間隙形成用スペーサ部材及び図１９〜図２１に示される撓み抑制用スペーサ部材１０９は、比較的内径寸法の小さい素管（約４０ｍｍ以下）の内周面を肉盛溶接する粉体プラズマ肉盛溶接用トーチにおいて好適に使用される。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、トーチヘッドをトーチボディに交換可能に連結するので、トーチヘッドを交換するだけで、素管の寸法、形状等に応じた溶接を行うことができ、従来のように、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ全体を変える必要なく、粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの使用が簡単になる。また、トーチヘッドに故障が生じた場合には、トーチヘッドを交換して修理を行えばよく、トーチヘッドの修理が容易である。
【００４８】
また間隙形成用スペーサ部材を設けるので、トーチヘッドの重量やトーチボディの撓みでトーチヘッドの収束ノズルの開口部から素管の内周面への距離が変化するのを抑制でき、均等な大きさの肉盛部を形成できる。
【００４９】
更に、撓み抑制用スペーサ部材を設けるのでトーチボディに跳ねが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチを用いて素管の内周面に肉盛溶接を行う態様を示す図である。
【図２】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッド近傍を示す断面図である。
【図３】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッドの正面図である。
【図４】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッドの平面図である。
【図５】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッドの背面図である。
【図６】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの第１の接続部材をトーチボディ側から見た平面図である。
【図７】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの第２の接続部材をトーチボディ側から見た平面図である。
【図８】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの絶縁フランジをトーチボディ側から見た平面図である。
【図９】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの間隙形成用スペーサ部材の平面図である。
【図１０】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの間隙形成用スペーサ部材の側面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの撓み抑制用スペーサ部材の側面図である。
【図１３】図１に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの撓み抑制用スペーサ部材の底面図である。
【図１４】図１２のXIV−XIV線断面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッド近傍を示す平面図である。
【図１６】図１５に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッド近傍を示す一部破断側面図である。
【図１７】図１５に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチのトーチヘッド近傍を示す底面図である。
【図１８】図１５に示す粉体プラズマ肉盛溶接用トーチの絶縁フランジをトーチボディ側から見た平面図である。
【図１９】本発明の他の例の撓み抑制用スペーサ部材の平面図である。
【図２０】本発明の他の例の撓み抑制用スペーサ部材の側面図である。
【図２１】図２０のXXI−XXI線断面図である。
【符号の説明】
１ 粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ
３ トーチヘッド
５ トーチボディ
７ 間隙形成用スペーサ部材
９ 撓み抑制用スペーサ部材
１１ 接続管体
１３，１５，１７ パイプ
１９ 接続部材
２１ 第１の接続部材半部
２３ 第２の接続部材半部
２５ 絶縁フランジ
２９ 棒状電極
３１ 電極支持部
３３ 収束ノズル
３５ ノズル支持部
３７ ヘッド側絶縁部材
３７ｂ 突出部
５３ 上側ヘッド支持半部
５５ 下側ヘッド支持半部
５９ 上側突出部
６５ 下側突出部
６９ 上側ボディ支持半部
７１ 下側ボディ支持半部
７３ 当接部材
Ｐ 素管

Claims (13)

1. 長尺の素管の内部に挿入されて前記素管の内周面に肉盛溶接を行うトーチヘッドと、
   先端に前記トーチヘッドが装着された長尺のトーチボディとを具備し、
   前記トーチボディが、接続管体と、前記接続管体内に配置されて冷却水，ガス等をそれぞれ前記トーチヘッドに供給する複数のパイプとを有し、
   前記複数のパイプの内少なくとも２本のパイプは導電材料から形成されており、
   前記少なくとも２本のパイプの一方のパイプは、直流電源の一方の極性の出力電極に接続されて第１の導電部を構成し、他方のパイプは、前記直流電源の他方の極性の出力電極に接続されて第２の導電部を構成しており、
   前記トーチヘッドが、棒状電極と、前記棒状電極を支持する導電材料製の電極支持部と、導電材料製の収束ノズルと、前記収束ノズルを支持する導電材料製のノズル支持部と、前記電極支持部と前記ノズル支持部との間に配置されて両者の間の電気的な絶縁を図るヘッド側絶縁部材とを有し、
   前記ヘッド側絶縁部材は、前記電極支持部及び前記ノズル支持部より前記トーチボディ側に突出する突出部を有しており、
   前記トーチボディの前記接続管体の前記トーチヘッド側の端部には、電気絶縁材料からなる絶縁フランジが固定されており、
   前記絶縁フランジには、前記突出部が間に嵌合される空隙部を形成するように配置された導電材料製の第１及び第２の接続部材半部からなる接続部材が取り付けられており、
   前記一方のパイプは、前記絶縁フランジを貫通して前記第１の接続部材半部と接続されており、
   前記他方のパイプは、前記絶縁フランジを貫通して前記第２の接続部材半部と接続されており、
   前記電極支持部が前記第１の接続部材半部と接触し、
   前記ノズル支持部が前記第２の接続部材半部と接触し、
   前記トーチヘッドと前記接続部材とを固定する複数のボルトによって、前記トーチヘッドが前記トーチボディに交換可能に連結されていることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
2. 前記トーチヘッドと前記接続部材とを固定する前記ボルトにより、前記接続部材が前記絶縁フランジに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
3. 前記第１及び第２の接続部材半部には、複数の接続部材側ボルト貫通孔が形成されており、
   前記絶縁フランジには、前記複数の接続部材側ボルト貫通孔と整合するフランジ側ボルト貫通孔が形成されており、
   前記フランジ側ボルト貫通孔は、前記複数のボルトの頭部が配置される大径部と前記複数のボルトの軸部が配置される小径部とを有しており、
   前記電極支持部及び前記ノズル支持部には、前記複数の接続部材側ボルト貫通孔と整合する複数の螺子孔が形成されており、
   前記複数のボルトが前記複数のフランジ側ボルト貫通孔及び前記複数の接続部材側ボルト貫通孔を貫通して前記複数の螺子孔に螺合されて、前記トーチヘッドが前記トーチボディに交換可能に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
4. 前記絶縁フランジには、前記トーチボディの前記複数パイプが貫通するフランジ側貫通孔が形成されており、
   前記接続部材には、前記フランジ側貫通孔と連通して前記複数のパイプの端部が嵌合される嵌合孔と、前記嵌合孔と連通して前記トーチヘッド側に開口する連通孔とが形成されており、
   前記トーチヘッドには、前記連通孔と整合するヘッド内通路が形成されており、
   前記連通孔と前記ヘッド内通路とが連通するように、前記トーチヘッドが前記トーチボディに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
5. 前記連通孔と前記ヘッド内通路との連通部は、前記連通孔の前記トーチヘッド側の開口部または前記ヘッド内通路の前記接続部材側の開口部に配置されたオーリングによりシールドされていることを特徴とする請求項４に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
6. 前記トーチボディの前記トーチヘッド側の端部には、溶接を行う際に前記トーチヘッドの収束ノズルの開口部と前記素管の内周面との距離をほぼ一定に維持できるように、前記内周面と当接する間隙形成用スペーサ部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
7. 前記間隙形成用スペーサ部材は、組み合わされて前記トーチボディを周方向に囲む上側ヘッド支持半部と下側ヘッド支持半部とからなり、
   前記下側ヘッド支持半部は、前記トーチボディの下方を周方向に囲む下側本体部と、前記下側本体部から垂直方向に下方に突出して前記素管の前記内周面に当接する下側突出部とを有しており、
   前記上側ヘッド支持半部には、前記トーチボディの上方を周方向に囲む上側本体部と、前記上側本体部から前記素管の径方向に突出して前記素管の前記内周面に当接する上側突出部とを有しており、
   前記上側突出部は、溶接を行う際に前記トーチヘッドの前記素管の前記内周面からの距離が変動しにくいように前記下側突出部との位置関係が設定されていることを特徴とする請求項６に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
8. 前記下側突出部は、前記下側ヘッド支持半部に螺合して結合される突出部本体と、突出部本体内に回転自在に支持されて前記素管の前記内周面と当接するボール部材とを有している請求項７に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
9. 前記絶縁フランジは、円柱形の輪郭形状を有しており、
   前記絶縁フランジが前記間隙形成用スペーサ部材を構成していることを特徴とする請求項１に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
10. 前記トーチボディには、前記肉盛溶接の際における前記トーチボディの前記素管内での撓みを防止するように、前記素管の前記内周面と当接する１以上の撓み抑制用スペーサ部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
11. 前記撓み抑制用スペーサ部材は、組み合わされて前記トーチボディを周方向に囲む上側ボディ支持半部及び下側ボディ支持半部と、前記下側ボディ支持半部から垂直方向に下方に突出して前記素管の前記内周面に当接する当接部材とを有していることを特徴とする請求項１０に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
12. 前記当接部材は、前記素管の長手方向に延びる板形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。
13. 前記撓み抑制用スペーサ部材は、筒体からなり、
    前記筒体は、組み合わされて前記トーチボディを周方向に囲む第１のボディ支持半部と第２のボディ支持半部とを有していることを特徴とする請求項１０に記載の粉体プラズマ肉盛溶接用トーチ。

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