JPH0224633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、溶接用ワイヤを消耗性の電極として
用いる溶接用トーチに関するものである。

従来技術 一般に消耗性の電極を用いる場合、電極と当接
する接触部材を介して電極への給電が行なわれて
いるが、接触部材の摩耗が激しいため高寿命のも
のが嘱望されている。これに対処するため従来、
例えば第１図乃至第３図に示されるものが提案さ
れていた。すなわち、第１および第２の耐摩耗性
のガイド部材３ａ，３ｂを電極通路に互いに離間
して配設し、このガイド部材３ａ，３ｂ間の電極
通路の一方に電極巾以下の厚さを有する耐摩耗性
のガイドブロツク３ｃを設け、かつ電極巾を越え
る厚さを有する接触部材７′とガイドブロツク３
ｃとで電極を挾持し、接触部材７′を介して電極
２５に給電しつつ電極を送給して溶接を行なつて
いた。このため第２図に示されるごとく接触部材
７′が摩耗しても深い溝を作るだけであつて溶接
作業が支障なく行なわれていた。

ところで、アーク溶接作業においては、アーク
スタート時や溶接作業中に電極先端が被溶接物に
溶着する、いわゆるスチツク現象が生起すること
が多々ある。この場合、接触部材７′と電極２５
との当接位置、即ち給電位置と電極先端の溶着位
置との間でI²Rで示される抵抗発熱が生じ電極は
極めて軟弱化される。なお例えば短絡電流を検出
して適宜に電極の送給が停止されてはいるが、被
溶接物に電極先端が溶着した時に直ちに電極の送
給が停止されることはまずない。即ち電極先端が
溶着した後も電極は極めて軟弱化された状態で被
溶接物へと或る程度送給されている。上記の場
合、第１図に示されるごとく、接触部材７′と電
極２５との当接位置よりも先端部に第２の耐摩耗
性のガイド部材３ｂが配設されているため、上記
当接位置よりも被溶接物側へと送給される極めて
軟弱化された電極は、第３図において２点鎖線で
示されるごとく第２の耐摩耗性のガイド部材３ｂ
の孔にあたかもすえ込まれた状態となり、この状
態で電極の送給が停止されることが多々ある。ス
チツク現象の生起により自動的に又は手動にて電
極先端部を切断した後、再起動を行なうのが通常
である。しかし上記のごとく、第２の耐摩耗性の
ガイド部材３ｂの孔にはすえ込まれた状態の電極
が存在するため、電極は被溶接物方向には送給さ
れ得ない。このため例えば電極先端をペンチなど
で挾んで電極をX₁方向に強制的に引張つてすえ
込まれた電極部を押出す必要があつた。しかも通
路溶接用トーチの先端と被溶接物との間隔は10〜
30mm位に選定されるため、上記電極をX₁方向に
引張るにはトーチを充分に退避させねばならず、
作業性もよくなかつた。さらにガイド部材として
は耐摩耗性および耐熱性の良好な焼結磁器が常用
されているが、この焼結磁器の機械的強度は余り
大きくなく、このため、上記のごとく強制的にす
え込まれた電極部を除去する際にガイド部材を破
損させることがあり、経済的に不利であるばかり
でなくガイド部材の取替えを行なわなければなら
ず面倒であつた。さらにまた、消耗性の電極を用
いたアーク溶接作業においては、一般に高温の溶
融金属の粒、いわゆるスパツタが飛散するが、第
１図乃至第３図に示される構造の溶接用トーチで
は、適宜の開口部よりスパツタが電極ワイヤの通
路や接触部材の摺動溝部に侵入するため、電極ワ
イヤの送給性や接触部材の可動性が阻害される虞
れがあつた。なお上記従来のトーチにおいて、電
極ワイヤの通路および接触部材の摺動溝部にスパ
ツタが侵入することがないようにするためカバー
を設けることが考えられるが、この場合、狭小部
に充当するカバーを製作することが困難であつて
製作費が高価となり、しかもカバーを設けた場
合、トーチ先端部のメンテナンスが悪く、作業性
を損う虞れがあつた。また、上記従来のトーチを
用いてシールドガスアーク溶接を行なう場合、ト
ーチ先端部が大形化するため狭小部の溶接を行な
うことができず、かつ溶接部へシールドガスを供
給するための通路を形成することが困難であつ
た。

発明の目的 本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので
あつて、スパツタによる電極ワイヤの送給性が阻
害されることがなく、安定したシールドガス流を
維持するための通路が配設されて、電極先端が被
溶接物に溶着したときに電極先端部を切断して溶
接を再開することができる作業性のよい、かつコ
ンパクトな構造とした溶接用トーチを提供するこ
とにある。

実施例 以下図示の実施例を参照して本発明を詳細に説
明する。第４図乃至第７図において、１は軸芯部
に貫通孔１０１が穿設されたトーチボデイ、２は
貫通孔１０１に着脱自在に配設された耐摩耗性の
ガイドチユーブで、例えば略軸芯部に断面円状の
孔が穿設されている。３は略軸芯部に貫通孔３０
１が穿設された耐摩耗性のガイドブロツクで、例
えばこのガイドブロツク３はトーチボデイ１の
X₁方向の端部に螺着されている。上記トーチボ
デイ１、ガイドチユーブ２およびガイドブロツク
３により、電極ワイヤ２５を案内するための固定
のガイド部材４が構成されている。５は筒状の支
持部材、６は略軸芯部に貫通孔６０１が穿設さ
れ、かつX₂方向に開口する有底状の孔６０２を
有する給電用部材で、例えばこの給電用部材６は
支持部材５のX₁方向の端部に螺着されている。
この支持部材５と給電用部材６とにより接触部材
７が構成されていて、接触部材７は良導電性材
料、例えば銅又は銅系統の合金により形成されて
いる。この接触部材７の内方に固定のガイド部材
４の自由端部が挿入されている。トーチボデイ１
の基部側にはフランジ部１０２が配設されてい
て、適宜の形状の絶縁部材８，９を介して給電用
接続部材１１と中間部材１２とによりフランジ部
１０２が挾持されている。給電用部材６を支持す
る支持部材５と中間部材１２とは可撓性の連結部
材１３、例えば筒状に形成された銅又は銅系統の
合金よりなる編組線により連結されている。また
１４１および１４２よりなる筒状体１４は中間部
材１２、可撓性の連結部材１３および接触部材７
の基部側を覆うようトーチボデイ１の基部側に支
持されている。更に支持部材５は筒状体１４に対
して回動自在に支持されている。例えば、第５図
に示されるごとく第２の筒状体１４２は電気絶縁
部材により形成され、この第２の筒状体１４２と
支持部材５とは相対向する支持ピン１５により回
転的に支持されている。なお支持部材５は支持ピ
ン１５の相対向する面部１５１，１５１に当接し
てＺ方向に位置決めされている。１６は弾性を有
する気密部材、例えば“Ｏ”リングである。トー
チボデイ１はX₂方向側に配設された電気絶縁部
材１７を介して取付部材１８により適宜に支持さ
れる。１９は加圧手段で、例えば板バネ１９１の
一端部が支持具１９２によりトーチボデイ１に支
持され、この板バネ１９１の他端部が支持部材５
に配設された電気絶縁部材１９３に当接して、加
圧手段１９が構成されている。２１は支持部材５
の自由端部に着脱自在に支持されたガスノズル
で、例えばこのガスノズル２１は電気絶縁製のノ
ズル２１１と金属製のノズル２１２とにより構成
されている。このガスノズル２１と接触部材７と
は一体となつて加圧手段１９により支持ピンを回
動中心として第４図における反時計方向に付勢さ
れている。２２はガイド部材４に配設された１以
上の穿設孔、２３は支持部材５の周部に略等間隔
で半径方向に配設された２個以上、例えば４個の
穿設孔で、この穿設孔２２，２３および筒状空間
２４を介して電極ワイヤ２５の通路とガスノズル
２１の内部空間とが連通されている。１１０は給
電用接続部材１１に穿設された孔で、この穿設孔
１１０を介して給電用接続部材１１と図示しない
給電具とが連結される。

上記構成において、電極ワイヤ２５を送給し電
極ワイヤ２５が給電用部材６の穿設孔６０１に到
達した後に図示しない給電具を介して接触部材７
に給電し、かつシールド用ガスをガスノズル２１
より流出させつつ電極ワイヤ２５を送給して溶接
を行なう。なお図示の場合、シールド用ガスは電
極ワイヤ２５の通路内を併用して送給され、穿設
孔２２、筒状空間２４および穿設孔２３を経てガ
スノズル２１の内部に流出させる。

この場合、接触部材７は加圧手段１９により
Y₂方向に付勢されているため、接触部材７の先
端部は、支持ピン１５を回動中心として第４図に
おける反時計方向に回動して電極ワイヤ２５に当
接する。すなわち、図示しない送給装置により
X₁方向に送給される電極ワイヤ２５は、ガイド
ブロツク３により拘束されて接触部材７の先端部
材、即ち給電用部材６と摺動接触しつつ溶接位置
へと送給される。ところで溶接の進行と共に給電
用部材６の給電位置相当部が徐々に摩耗するが、
支持部材５に支持された給電用部材６は加圧手段
１９によりY₂方向に付勢されているため、給電
用部材６の摩耗に拘わらず常時給電用部材６と電
極ワイヤ２５とが当接して給電が定常状態で確実
に行なわれる。しかもガスノズル２１は接触部材
７の自由端部に支持されて、ガスノズル２１と接
触部材７とは支持ピン１５を回動中心として一体
的に回動するため、給電用部材６の摩耗に拘わら
ず、ガスノズル２１と接触部材７とで区画される
筒状空間２６は常に一定の形状に維持される。こ
のようにガスノズル２１内の筒状空間２６が一定
の状態に維持されれば、当然シールド用ガスの噴
出流も一定に維持されて均一な溶接を行なうこと
ができる。なお電極ワイヤ２５は固定のガイド部
材、特にガイドブロツク３により拘束されている
ため、給電用部材６の摩耗の如何に拘わらずＹ方
向の一定位置に送給されるが、これに対して給電
用部材６が摩耗するにつれてガスノズル２１およ
び接触部材７は、支持ピン１５を中心としてY₂
方向に一体的に回動し、電極ワイヤ２５の軸線と
ガスノズル２１より流出されるシールド用ガスの
噴出流の軸線とが一致しなくなる懸念がある。し
かし一般に給電用部材６と被溶接物との間隔は10
〜30mm位に選定され、かつガスノズル２１より噴
出されるシールド用ガスは環状の層流であつて、
溶接点を含む比較的広い領域に噴出されるため、
シールド用ガスの噴出流の軸線と電極ワイヤの軸
線とが一致しなくなつても、ガスシールド効果が
実質的に変化することはない。さらに、溶接の進
行と共に給電用部材６の透孔６０１は徐々にY₁
方向に摩耗するため、この摩耗量に応じただけ透
孔６０１の上部、即ちY₂方向に空間が生じる。
この空間が大きくなるにつれて、アーク溶接時に
発生するスパツタがX₂方向に飛来し得るが、溶
接作業時には電極ワイヤ２５が常時X₁方向に送
給されているため、上記スパツタは電極ワイヤ２
５の送給と共に透孔６０１の上部空間より外方に
持運ばれる。しかも透孔６０１のうちY₁方向の
略半円周部が電極ワイヤ２５と常時摺動接触しつ
つ給電が行なわれるため、スパツタがこの給電部
に侵入し得ない。なお、給電用部材６の少なくと
も先端部が球面凸状に形成されていれば、スパツ
タが球面凸状部に付着し難く、かつ仮に付着した
としても除去され易いため有利であるが、截頭円
錐状とすることもできる。

このようにスパツタが給電状態に悪影響を及ぼ
す虞れは皆無であり、しかもガイド部材４は接触
部材６や筒状体１４などにより覆われているた
め、スパツタは電極ワイヤ２５の送給路に侵入す
ることはない。

このようにスパツタにより電極ワイヤの送給性
が阻害されたり給電状態が悪化されたりすること
はなく、しかも接触部材が少々摩耗したとしても
初期状態と同様の溶接を行なうことができるので
長期間に亘つて均一な溶接を行なうことができ、
従つて自動溶接に特に有効である。

なお、アークスタート時や溶接作業中に電極ワ
イヤの先端が被溶接物に溶着した場合、前記した
ごとく電極ワイヤは、ある程度被溶接物側へと送
給されている。この場合、本発明に係るトーチ
は、上記したごとく接触部材６が支持ピン１５を
中心として適宜に回動変位し得るため何ら不具合
は発生しない。また給電位置よりも被溶接物側に
は、従来のごとくの耐摩耗性のガイド部材は配設
されていないので、従来のトーチのごとく溶融電
極のすえ込み状態が生起するということはない。
従つて電極ワイヤが被溶接物に溶着した場合、電
極ワイヤの先端を適宜に切断するだけで、直ちに
溶接作業を再開することができるため、作業性が
よい。さらに支持部材５は支持ピン１５の相対向
する面部１５１，１５１に当接してＺ方向に関し
て位置決めされているため、ガイドブロツク３の
配設と相俟つて給電が定常状態で行なわれる。

第８図乃至第１１図は、本発明の他の実施例を
示す図であつて、給電用接続部材１１と筒状体１
４とは、回転方向の位置決め具２７１例えばキー
材により相互に位置設定されて締着具２８１、例
えばナツトにより一体的に支持されている。また
中間部材１２と筒状体１４とは回転方向の位置決
め具２７２、例えばキー材により相互に位置設定
されて締着具２８２、例えば袋ナツトにより一体
的に支持されている。トーチボデイ１は中間部材
１２の略軸芯部を挿通されて締着具２８３、例え
ば中間部材１２のX₂方向の端部に螺着するアダ
プターにより、中間部材１２と一体になるよう支
持されている。２９はトーチボデイ１の基部側に
おいて外周部に配設された溝で、この溝２９はト
ーチボデイ１の外周部に配設された軸方向に延び
る溝２９１，２９１に連通して、トーチボデイ１
と支持部材５とにより形成された筒状空間２４に
連通している。３１は、例えば給電用接続部材１
１に穿設されたシールド用ガスの接続口で、この
接続口３１とトーチボデイ１の外周部に配設され
た溝２９とは、適宜の部材を貫通する穿設孔３２
により連通されている。また支持部材５は筒状体
１４の自由端部、即ちX₁方向の端部で支持ピン
１５により回転的に支持されている。図示の場
合、支持ピン１５は電気絶縁部材により形成した
方が好ましい。１９２は筒状体１４に螺着された
電気絶縁製のブツシユ、１９３はブツシユ１９２
に螺着された調整ネジで、この調整ネジ１９３と
支持部材５との間に圧縮バネ１９１が配設されて
いる。この場合、調整ネジ１９３を回動操作して
支持ピン１５に対する接触部材７の回動力を適宜
に選定した後、ナツト１９４により調整ネジ１９
３がロツクされる。なお、図示のごとく適宜に気
密部材１６１，１６２，１６３が配設されている
ため、接続口３１より供給されたシールド用ガス
は穿設孔３２、溝２９，２９１、筒状空間２４、
穿設孔２３，２３１およびガスノズル２１の環状
空間２６を経た後、溶接位置へと流出される。勿
論溝２９は中間部材１２の内周部に配設すること
ができる。

第８図乃至第１１図に示されるごとく構成すれ
ば、溶接中であつても、電極ワイヤ２５と接触部
材７との接触状態を微細に調整することができ
る。

上記において、ガイドチユーブ２は断面丸状又
は矩形状等の適宜の形状の線材を略筒状体に形成
したものとすることができる。また電極の断面形
状を非円状、例えば矩形状とすることもできる。

更にガイドチユーブ２の外周に電気絶縁部材を
コーテイングしたり被覆したりして消耗性の電極
ワイヤ２５とトーチボデイ１とを電気的に絶縁し
た方が好ましい。更にまたガイドチユーブを配設
すれば、ガイドチユーブの摩耗に応じて新規なも
のと取替えることにより電極ワイヤを円滑に案内
することができ、しかもガイドチユーブ、ガイド
部材および給電用部材が夫々着脱自在に構成され
ていれば、これらを適宜の電極ワイヤ用透孔を有
するものと取替えることにより、種々の形状の電
極ワイヤに適応した溶接用トーチを具現すること
ができる。これにも拘わらず第８図に示されるご
とくガイドチユーブを割愛することができる。

なおトーチボデイ、支持部材、接触部材および
筒状体などを適宜に強制的に冷却すれば、トーチ
各部が高温化しないためトーチの取扱いが容易で
あり、かつ高寿命にトーチを使用することができ
る。

また、固定のガイド部材４と接触部材７とガス
ノズル２１が略同軸的に支持されるため、溶接用
トーチの先端部がコンパクトになり、狭小な被溶
接部にも適用することができる。

発明の効果 以上の如く、本発明によれば、固定のガイド部
材に対して支持ピンを回動中心として回動する接
触部材とガスノズルとは一体的に支持されている
ので、溶接作業中に給電用部材が摩耗しても溶接
部に対するシールドガスの噴出流は初期状態と同
等のガスシールド効果を奏し、このため均一な溶
接を行なうことができる。また固定のガイド部材
と接触部材とガスノズルとが略同軸的に配設され
ているため溶接用トーチの、特に先端部がコンパ
クトになり、このため狭小な被溶接部にも適用す
ることができる。更に、電極ワイヤの送給にスパ
ツタが侵入することがないので電極ワイヤの送給
性が阻害される虞れがなく、かつ加圧手段により
電極ワイヤと接触部材とは常時摺動接触しつつ給
電が行なわれることと相俟つて接触部材は支持ピ
ンによりＺ方向に位置決めされているため給電が
定常状態で行なわれ、しかも電極の狙い位置が略
一定するので溶接を確実に行なうことができる。
さらにまた接触部材が適宜に回動変位し得ること
と相俟つて透孔６０１の穿設された接触部材が導
電性材料により形成されているので、電極先端が
被溶接物に溶着したときには、従来のごとく溶融
電極のすえ込み状態が生起するという事態は皆無
であり、このため溶着時には電極先端部を切断す
るだけで電極を送給しつつ溶接を再開することが
でき作業性がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す要部正面断面図、第２図
は第１図の−線断面図、第３図は第１図の状
態説明図、第４図は本発明の実施例を示す正面断
面図、第５図乃至第７図は夫々第４図の−
線、−線および−線断面図、第８図は本
発明の他の実施例を示す正面断面図、第９図乃至
第１１図は夫々第８図の−線、−線およ
びXI−XI線断面図である。 １……トーチボデイ、４……ガイド部材、５…
…支持部材、６……給電用部材、７……接触部
材、１３……可撓性の連結部材、１４……筒状
体、１５……支持ピン、１９……加圧手段、２１
……ガスノズル、２５……電極ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 消耗性電極ワイヤ用の透孔を有する給電用部
   材と該給電用部材を支持する筒状の支持部材とで
   接触部材を構成し、電極ワイヤを案内する固定の
   ガイド部材の自由端部を前記接触部材の内方に挿
   入すると共に溶接用トーチの基部側に配設された
   給電用接続部材と前記接触部材の支持部材とを可
   撓性の連結部材で連結し、溶接用トーチの基部側
   より前記可撓性の連結部材と前記接触部材の基部
   側とを覆う筒状体を設け、前記筒状体に配設した
   相対向する支持ピンにより電極ワイヤの軸線を含
   む平面上で接触部材を傾動自在に支持すると共に
   該平面と略直交する方向に接触部材を拘束支持
   し、前記接触部材の支持部材の自由端部にガスノ
   ズルを着脱自在に支持し、溶接用トーチの基部側
   より前記ガスノズルの内方に至るシールドガス用
   通路を形成すると共に前記接触部材とガスノズル
   とを一体的に電極ワイヤ側に付勢する加圧手段を
   配設してなる溶接用トーチ。 ２ 前記接触部材は、前記支持ピンの相対向する
   面部に当接して支持されてなる特許請求の範囲第
   １項に記載の溶接用トーチ。 ３ 前記接触部材の給電用部材は、少なくとも先
   端部が球面凸状に形成されてなる特許請求の範囲
   第１項又は第２項に記載の溶接用トーチ。