JPH0330472B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は溶接トーチに関するものであつて、
特にその耐久性と溶接の作業性とが改善された溶
接トーチに係る。

（従来の技術） 従来より用いられている溶接トーチは、トーチ
本体先端側のコレツト部に絶縁部材を螺着し、こ
の絶縁部材に金属（銅）製のノズルを螺着した構
造を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこの溶接トーチにおいては、使用中に
上記金属製のノズル先端部が摩耗することが原因
となつて、溶接スパツタが付着し易くなり、スパ
ツタ除去のために溶接作業を中断したり、強固に
付着したスパツタの除去に多大の労力を要すると
いう欠点がある。しかも、付着したスパツタによ
つて溶接チツプとノズルとの間がブリツジされ、
溶接作業中にノズルが被溶接物に接触することに
よつて、溶接チツプと被溶接物とがノズルを介し
て短絡し、ノズルはもちろんのことトーチ本体ま
で損傷してしまうという不具合を招いていた。こ
のことは、機器の損傷による経済的損失という欠
点を招くと共に、作業者が、溶接作業中に、上記
のような短絡現象を常に配慮しながら作業を行な
わなければならないという心理的な圧迫を招く要
因ともなつている。

また、近年急速にその適用の拡大が進められて
いるロボツト等による自動溶接においても、長時
間にわたつて連続作業を行うという観点から、上
記のようなノズルへのスパツタの付着や、これに
伴う機器の損傷を防止するということは重要な技
術的課題の一つとなつている。

上記のような欠点を防止するために、溶接ノズ
ル全体をセラミツク等の非導電性材料によつて形
成することも考えられるが、セラミツクは、周知
のように、ノツチ等がある場合には破損し易い材
料であるために、この材料を用いて従来と同様な
形状の溶接ノズルを形成しても、これをそのまま
実用に供することはきわめて困難であると考えら
れる。

そこで本出願人は、先の出願（特願昭58−
200573号（特開昭60−92086号公報参照））にて、
溶接トーチの先端部に支持リングを螺着すると共
に、この支持リングの先端部に係合突部を有する
把持爪部を形成し、一方セラミツクス製のノズル
部材の一端外周部には凹溝を周設し、上記凹溝内
に係合突部を嵌入させることによつてノズル部材
を溶接トーチに固定する構造の溶接ノズルを提案
した。

この溶接ノズルによれば上記欠点を解消し得る
ものの、上記のような凹凸嵌合を利用する関係
上、ノズル部材に高い寸法精度が要求されるた
め、その機械加工に多大の時間を要し、その結
果、ノズル部材が高価なものになつてしまうとい
う欠点が生じている。

この発明は上記に鑑みなされたもので、その目
的は、スパツタが付着しにくく、またその剥離性
が良好で、上記のような短絡現象を防止すること
のでき、しかも安価に製造可能であると共に、そ
の耐久性を向上し得る溶接トーチを提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的に沿うこの発明の溶接トーチは、溶接
トーチ先端側のコレツト部に装着される絶縁部材
と、絶縁部材の先端側に装着される筒状のノズル
部材と、ノズル部材を絶縁部材に固定するための
保持手段とを有し、上記ノズル部材はセラミツク
スによつて形成されたものであつて、その一端側
には円弧状断面の凹溝が周設されると共に、この
凹溝内に断面円形の弾性リングを嵌入することに
より径方向外方への突部が形成され、上記保持手
段は上記突部と係合する係合面が形成され、さら
に上記絶縁部材と保持手段との間には、上記突部
に係合する係合面を溶接トーチ側へと押動するた
めの押動機構が設けられていることを特徴とする
ものとなる。

（作用） 上記のようにノズル部材を用い、このノズル部
材をセラミツクにて形成してあるので、スパツタ
は付着しにくく、その剥離性も良好なものとな
り、またチツプと被溶接物との間の短絡現象を防
止することが可能となり、溶接トーチの耐久性を
向上することが可能となる。しかもノズル部材を
被溶接部材に接触させた状態で溶接を行うことが
可能となるので、風の影響によるシールド不良を
防止でき、かつアーク長を一定に保持できること
になるので、溶接作業能率を向上することが可能
となる。

しかも、上記のような構造を採用したため、ノ
ズル部材に高い寸法精度が要求されることがな
く、ノズル部材ひいては溶接トーチ全体を安価に
提供することが可能となる。

またノズル部材には、エツジ部が存在しないこ
とから、応力集中に起因する割れ等の不具合を防
止し得る。

（実施例） 次ぎにこの発明の溶接トーチの具体的な実施例
につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は溶接トーチ本体であつ
て、その先端部にコレツト２が装着されている。
そしてこのコレツト２の外周部には絶縁部材３が
螺着されており、この絶縁部材３の先端部には筒
状のノズル部材４が装着されると共に、絶縁部材
３の外周部には保持手段としての保持リング５が
配置されている。上記絶縁部材３は、その内周部
にねじ部６が設けられており、内周ねじ部６がコ
レツト２の外周部に螺着されている。また上記絶
縁部材３の先端部には、その軸方向へ向かう段部
７が形成されており、この段部７内に上記ノズル
部材４の一端側が嵌入されている。なお上記コレ
ツト２の先端には、図示しないが、溶接チツプが
取着されているものとする。

上記ノズル部材４は、筒状の部材であつて、そ
の両端部近傍における外周部には凹溝８，８がそ
れぞれ周設されている。そしてこのうち一方の凹
部８内にはリングバネ９が嵌入されており、この
リングバネ９が後記する係合面の係合する突部と
なされている。このノズル部材４を形成するに
は、セラミツク等の非導電性材料を用いる訳であ
るが、中でもSi₃N₄及びそれを主体となるセラミ
ツクスは、高温強度、耐摩耗性及び耐熱衝撃性の
すぐれた材料であり、ノズル部材４用の材料とし
て特に好ましいものであることを確認している。
なお、上記Si₃N₄等と共に、Al₂O₃製のノズル部
材４を用いたテストも行つたが、スパツタ付着
量、スパツタの剥離性ともに、Si₃N₄等製のノズ
ル部材４がはるかに優れていることを確認してい
る。

上記絶縁部材３には、径方向内方へと向かう凹
部１０が形成されており、この凹部１０内にボー
ル１１が嵌入されている。このボール１１はバネ
１２によつて径方向外方へと付勢され、上記絶縁
部材３の外周部から突出するような状態に配置さ
れている。

一方上記保持リング５には、上記絶縁部材３に
設けてあるボール１１の嵌入し得る透孔１３が穿
設されており、またその先端部には径方向内方へ
の突部が形成され、この突部の内側面が上記リン
グバネ９と係合し得る係合面１４となされてい
る。この場合、上記透孔１３は第２図に示すよう
に、保持リング５の周側部の径方向に沿つて複数
の透孔１３が穿設されており、各透孔１３は軸方
向に所定のピツチＰだけずらしてそれぞれ配置さ
れている。このピツチＰは、たとえばボール１１
の突出部の直径をＤ、透孔１３の直径をｄとした
場合に、Ｐ＜（Ｄ−ｄ）／２となるように定めて
おくのが好ましい。なおこの理由については後で
説明する。

なお、上記絶縁部材３はその全体を絶縁材料に
よつて形成する場合もあるが、要は上記ボール１
１も含めた外周部が、上記コレツト２から絶縁さ
れておればよい訳であつて、必ずしもその全体を
絶縁材料によつて形成することを要しない。

上記溶接トーチは、次のような手順で組立て
る。まず絶縁部材３の内周ねじ部６を溶接トーチ
本体１のコレツト２外周部に螺着すると共に、絶
縁部材３の先端部に設けられた段部７内にノズル
部材４の一端部を嵌入する。そしてこの状態で絶
縁部材３の外周部に保持リング５を被嵌する。こ
の場合、保持リング５を回転させ、上記ボール１
１の突出部を最適な透孔１３内に嵌入させる。こ
の状態では、係合面１４がノズル部材４のリング
バネ９に接触し、ノズル部材４はリングバネ９を
介してトーチ１側へと押圧され、絶縁部材３の段
部７内にて押圧された状態で保持されることにな
る。

上記のような溶接トーチにおいては、その先端
部にセラミツクス製のノズル部材４を配置してあ
るので、スパツクが付着しにくく、また付着して
も剥離製が良好であり、さらにチツプと被溶接物
との間の短絡現象を防止することができ、溶接ト
ーチの耐久性を向上することが可能となる。しか
もノズル部材を被溶接部材に接触させた状態で溶
接を行うことが可能となるので、風の影響による
シールド不良を防止でき、かつアーク長を一定に
保持できることになるので、溶接作業能率を向上
することが可能となる。

また上記のような取着構造を採用したために、
従来のようにノズル部材４に高い寸法精度が要求
されることがなく、機械加工が容易となり、ノズ
ル部材４、ひいては溶接トーチを安価に提供する
ことが可能となる。

さらに上記のように、ボール１１を透孔１３内
に嵌入するような構造であるために、ノズル部材
４を、いわゆるワンタツチで取着することが可能
となる。しかも複数の透孔１３を上記のようなピ
ツチＰで配置してあるため、各部材に寸法誤差の
存する場合にでも、常に最適な状態で、ボール１
１を透孔１３内に嵌入することができる。これは
透孔１３の配置が継続的であるものの、そのピツ
チＰを上記のように定めたため、連続的な位置決
めが行えることによるものである。

第３図には上記のようにノズル部材４の突部に
係合する係合面１４を、トーチ本体１側へと押動
するための押動機構の変更例を示すが、これは上
記のようなボール１１と透孔１３に替えて、絶縁
部材３の外周部と保持リング４の内周部とに、そ
さぞれねじ部１５，１６を設けた構造のものであ
る。

第４図には絶縁部材３と保持リング５との変更
例を示が、これは絶縁部材３の外周部に突部１７
を設け、一方保持リング５には上記突部１７の嵌
入するガイド溝１８を設けてある。この場合にも
上記実施例と同様にノズル部材４を保持すること
が可能である。なおガイド溝１８は、同図におい
て実線で示すように傾斜して設ける場合もある
し、また同図において破線で示す溝１８ａのよう
に直線状に形成することもある。また場合によつ
ては、図示しないが、突部１７にバネを取着し、
バネの弾力性を利用してノズル部材４を保持する
ような構造を採用することもある。

第５図には保持リング５のさらに他の変更例を
示す。この場合の保持リング５は、絶縁部材３の
外周部に回転自在に支持された筒状部材１９と、
この筒状部材１９の先端内周に螺着されたリング
片２０とより成るもので、筒状部材１９又はリン
グ片２０を回転させることにより、ねじを介して
リング片２０をトーチ１側へと移動させるような
構造のものである。

第６図には保持リング５の変更例を示すが、こ
の保持リング５においては、係合面１４がテーパ
状に形成されている。このように係合面１４をテ
ーパ状にすることにより、リングバネ９、すなわ
ちノズル部材４は軸方向のみならず、径方向内方
にも押圧、保持されることになるので、ノズル部
材４をより一層確実に保持することが可能とな
る。なお、上記のようにノズル部材４を径方向内
方にも押圧、保持するのは、ノズル部材４に一体
的に突部を設けると共に、この突部を保持リング
５の係合面とを共にテーパ状に形成することによ
つても可能である。

第７図には保持リング５の変更例を示す。この
場合の保持リング５は、第５図において示したも
のと同様に、筒状部材１９とリング片２０とより
成るもので、上記リング片の先端内周側にテーパ
面２１を形成し、このテーパ面２１によつてノズ
ル部材４を軸方向と径方向内方とに押圧、保持す
るような構造のものである。

なお、上記第１実施例におけるノズル部材４に
は、両端部近傍にて２条の凹溝８，８を設けてあ
るが、これはアークに近い一端部が摩耗した際
に、ノズル部材４を反転し、再度使用し得るよう
にするためで、一端部にのみ凹溝８を設けて実施
することももちろん可能である。

以上にこの発明の溶接トーチの一実施例の説明
をしたが、この発明の溶接トーチは上記実施例に
限られるものではなく、種々変更して実施するこ
とが可能である。例えば上記においては、ノズル
部材をセラミツクスにより一体的に形成した例を
示しているが、第８図に示すように金属製筒体２
４の内外に溶射等によつてセラミツクス層２５を
形成したノズル部材を用いることもある。また上
記突部と係合面との間にバネ等の弾性体を介設し
て、各部材の寸法誤差を吸収すると共に、ノズル
部材をその弾力性でもつて保持するようにして実
施することもある。

（発明の効果） この発明の溶接トーチは上記のように構成され
たものであり、したがつてこの発明の溶接トーチ
によれば、スパツタが付着しにくく、その剥離性
も良好なものとなり、またチツプと被溶接物との
間の短絡現象を防止することが可能となり、その
結果、溶接トーチの耐久性を向上することが可能
となる。しかもノズル部材を被溶接部材に接触さ
せた状態で溶接を行うことが可能となるので、風
の影響によるシールド不良を防止でき、かつアー
ク長を一定に保持できることになるので、溶接作
業能率を向上することが可能となる。なお、この
発明の溶接トーチの平均耐用期間は、従来のノズ
ルの数倍以上に達することを確認している。しか
も、ノズル部材には従来のように高い寸法精度が
要求されることにはないため、機械加工が容易と
なり、そのためノズル部材、ひいては溶接トーチ
を安価に提供することが可能となる。

またノズル部材には、エツジ部が存在しないこ
とから、応力集中に起因する割れ等の発生を防止
でき、ノズル部材の耐久性、ひいては溶接トーチ
全体の寿命を向上し得ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶接トーチの一実施例の中
央縦断面図、第２図ａ，ｂは上記における透孔の
配置例を示す説明図、第３図は押動機構の変更例
を示す中央縦断面図、第４図ａ，ｂは絶縁部材と
保持リングの変更例を示す部分断面図、第５図は
保持リングの他の変更例を示す要部の縦断面図、
第６図は保持リングのさらに他の変更例を示す要
部の縦断面図、第７図は保持リングの変更例を示
す要部の縦断面図、第８図はノズル部材の変更例
を示す部分断面図である。 １……溶接トーチ、２……コレツト、３……絶
縁部材、４……ノズル部材、５……保持部材、８
……凹溝、９……リングバネ、１１……ボール、
１３……透孔、１４……係合面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接トーチ本体先端側のコレツト部に装着さ
   れる絶縁部材と、絶縁部材の先端側に装着される
   筒状のノズル部材と、ノズル部材を絶縁部材に固
   定するための保持手段とを有し、上記ノズル部材
   はセラミツクスによつて形成されたものであつ
   て、その一端側には円弧状断面の凹溝が周設され
   ると共に、この凹溝内に断面円形の弾性リングを
   嵌入することにより径方向外方への突部が形成さ
   れ、上記保持手段は上記突部と係合する係合面が
   形成され、さらに上記絶縁部材と保持手段との間
   には、上記突部に係合する係合面を溶接トーチ側
   へと押動するための押動機構が設けられているこ
   とを特徴とする溶接トーチ。