JPH0347681A

JPH0347681A - 壊れたスタッドの端部に新しいスタッドを溶接する装置及び方法

Info

Publication number: JPH0347681A
Application number: JP2128075A
Authority: JP
Inventors: Gary N Preston; ゲアリー　エヌ　プレストン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1991-02-28
Also published as: EP0398686A1; CA2017034A1; US4910379A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は改良したミグ溶接用ノズルに関する。

より詳細には、本発明は、壊れたスタッドの端部にスタ
ッドを溶接するのに用いることができる、改良したミグ
溶接用ノズルに関する。

（従来の技術）本発明が扱う問題は、広く自動車分野にわたる。

しかしながら、より正確には、この問題は、自動車エン
ジンの排気マニホルドへの排気管部分の取付けに関する
。この点に関し、マニホルドは、通常、排気管部分の拡
大端部が嵌まるようになった円形フランジを備えている
。一般に、ガスケット又はワッシャが、排気管部分の拡
大端部とフランジのシールとの間に介装されている。一
般に、拡大部分のマニホルド７ランジと反対側で、カラ
ーが排気管部分に受け入れられている。通常、マニホル
ドのフランジに通した２つ又は４つのスタッドが、マニ
ホルドのフランジから外方に延び、カラーの等しい数の
孔に通される。ねじ付きナツトが、カラーを通って突出
するスタッドのねじ付き端部に置かれた後、カラーをマ
ニホルドに密接して引き寄せるように締め付けられて、
排気管の端部とマニホルドの堅い連結を作り出す。

排気管部分を交換するとき、スタッドの１つが、一般に
はフランジの表面に隣接して、あるいは時々は７ランジ
の内部で、壊れているのを見つけることがある。この場
合の従来の１つのやり方は、新しいスタッドを適所に取
り付けるように壊れたスタッドを取り除くことであった
。しかしながら、この除去では、一般に、壊れたスタッ
ドに孔をあけるとともに、壊れたスタッドを取り除くた
めの引抜き機又は他の適当な装置を使用することが必要
となる。壊れたスタッドのこの除去方法は、困難である
だけでなく、かなり時間がかかる。スタッドを除去する
別の例として、ある会社（プランビーユのニクソンイン
ダストリー社、コ不チカット州）　　（Ｎｉｃｋｓｏｎ
　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｌａｉｎｖｉｌｌｅ
Ｃｏｎｒ＋ｅｔｉｃｕｔ　）は、壊れたスタッドの上に
置かれ、排気管とマニホルドの永久連結部となるＣ形り
ランプを使用することを提案している。しかしながら、
予想されるように、道路上の自動車の連続的な振動によ
り、Ｃ形りランプが緩んで、修理が必要になる。

本出願人による先の出願（出願番号０７／２５１．３３
３、出願臼１９８８年９月３０日、名称「スタッドの溶
接装置及び方法」）において、本出願人は、自動車エン
ジンの排気マニホルドの前述したような壊れたスタッド
の端部に新しいスタッドを取り付けるのに用いるスタッ
ド溶接ガンを開示し、請求した。

新しいスタッドは溶接ガンの一端部に支持され、フラッ
クスを被覆した溶接ロッドがガンに沿ってスタッドの中
心の開口部を通って前進する。新しいスタッドの端部が
壊れたスタッドの端部と当接した関係で置かれ、溶接ロ
ッドが２つのスタッドの接触領域に前進したときに溶接
電流が流される。

溶接作業が完了したとき、溶接ガンが取り外され、新し
いスタッドは壊れたスタッドに永久的に取り付けられる
。

本発明に関する限りにおいて、先行技術の調査を行った
。詳細な注釈を必要とするほど関連があると考えられる
文献はなかった。しかしながら、調査において以下の米
国特許が明らかになった。

（発明の概要）壊れたスタッドの端部に新しいスタッドを溶接する改良
した溶接装置は、従来のハンドルを取り付けた従来のミ
グ溶接用ホースを備え、このハンドルは１、（ａ）ホー
スを通り、ホースの端部に取り付けた従来のノズルを通
るアルゴンガス又は他のイナートガスの流れを引き起こ
すため、（ｂ）従来のミグ溶接用ワイヤと溶接すべき加
工物との間に適当な直流溶接電圧を加える電流の流れを
引き起こすため、及び、（Ｃ）ミグ溶接用ワイヤをホー
ス及びノズルを通して供給するための従来のトリガーを
備えている。ホースは、絶縁シリンダを介してノズルを
上に取り付けた従来の延長部を備えている。

延長部は更に、ワイヤをノズルの中心を通して供給する
接触先端ガイドを備えている。ノズルは更に、接触先端
ガイドのまわりにそれと同心関係で延びる縮小円筒部分
を備えている。アルゴンガスは、接触先端ガイドとノズ
ルの縮小円筒部分との間の環状領域を通って流れる。

本発明の目的に従い、ホースの延長部との連結箇所を越
えて突出する接触先端ガイドの部分は、従来の接触先端
ガイドと比較して、縮小した直径をもつ。絶縁スリーブ
が、接触先端ガイドの縮小部分のまわりに受け入れられ
、壊れたスタッドの端部に溶接すべき新しいスタッドが
、ガイド上の絶縁スリーブのまわりに受け入れられる。

絶縁スリーブの端部に設けられた絶縁ワッシャ又は拡張
部の形態をなす手段が、スタッドの内端部とガイドの当
接部分の物理的な接触を防止する。新しいスタッドの内
端部にねじが切られる一方、スタッドの外端部には、好
ましくは、ねじは切られない。

新しいスタッドは、絶縁スリーブの外径よりもわずかに
大きな径をもつ、長さ方向に延びる孔を備えている。こ
の新しいスタッドの孔は、ねじの無い端部のほぼ中間か
ら外方に拡張して、わずかに大きな径をもつ孔を構成し
ている。大きな孔の領域において、スタッドは、長さ方
向に延びる一対の対向するスロットを備えている。これ
らのスロットは、溶接を開始したときにアークの中断を
防止するとともに、ガスの出口手段を構成する。

ノズルの拡大部分の外面は、それがノズルの縮小部分に
向かって下方にテーパしている位置に隣接して、ねじを
備えている。長さ方向に延びるシュラウドは、その内端
部の開口部にねじが切られており、ノズルのねじ付き部
分のまわりに受け入れられるようになっている。シュラ
ウドの外端部は、長さ方向に延びる複数の脚部によって
、シュラウドの内端部と連結されている。脚部間の空間
は、シュラウドの横開口部を形成する。

本発明の１つの形態では、スリーブとガイドの端部間の
接触を防止するために、ガイドの縮小部分のまわりに絶
縁スリーブを挿入するとともに、内端部に絶縁ワッシャ
が設けられる。本発明のもう１つの形態では、絶縁スリ
ーブをスタッドの長さ方向の孔に挿入することによって
、絶縁スリーブを最初にスタッドに取り付けることがで
きる。

このスリーブの内端部は、絶縁ワッシャの代用となって
その使用を不要とするように、拡張され、又はフランジ
が設けられる。

望むならば、隣接する任意の２つの脚部間のリングのセ
グメントを切り取って、新しいスタッドの端部と壊れた
スタッドの端部との目視による整合を改良することがで
きる。シュラウドのリングは、新しいスタッドを接触先
端ガイドに完全に受け入れたときに、スタッドの端部を
わずかに越えて延びている。

作動の際、まず、スタッドをガイドの縮小部分に挿入す
る。スタッドとガイドの間には適当な絶縁材が設けられ
る。次に、シュラウドを取り付けたノズルをホースの延
長部に挿入する。次に、新しいスタッドの端部が壊れた
スタッドの真上になるように、装置を壊れたスタッドに
接触する位置に持ってくる。ホースのトリガーを作動さ
せ、２サイクルの溶接作業が開始される。トリガーを押
し下げた時に、イナートガスが流れ始め、ホースを通っ
て、スタッドとノズルの縮小部分との間の環状領域内、
及び溶接を行う領域内に流入する。

その直後、１５乃至４ｏボルトの範囲、好ましくは２５
ボルトの直流電圧を、溶接ワイヤとマニホルドとの間に
加える。溶接電圧の印加と同時に、ワイヤの供給が開始
される。第１のサイクル中、電流は約１００乃至１２５
アンペアであり、ワイヤの速度は約３００インチ／分で
ある。第１のサイクルは約１．５秒続く。第１のサイク
ルの終わりに、電圧は約１２乃至１６ボルトまで降下す
るが、ワイヤの速度及び電流の流れは基本的に同じ状態
に維持される。

２．５秒後、第２のサイクルが開始され、すべての作動
が停止され、壊れたスタッドの端部に溶接された新しい
スタッドからノズルを引き離すことができる。

（実施例）図面を詳細に参照すると、第１図は、後述するように改
良されたミグ溶接用ノズル１０を示す。

このノズルは、従来の方法で、ハンドル１４と関連する
ホース１２に連結されており、ハンドル１４は、後述す
る方法で、ワイヤの供給、電流の流れ及びアルゴンガス
の流れを起こすように作動することができるフック１６
及びトリガー１８を有する。ホースを通してワイヤを供
給する手段、電圧を供給する手段及びホースを通してイ
ナートガスの流れを供給する手段は、基本的に従来のも
のであり、従ってここでは説明しない。

今、第２図を参照すると、ノズル１０は拡大部分２０を
有し、この拡大部分２０に、ホース１２の端部にノズル
１０を受け入れるための、絶縁材料から成る細いシリン
ダ２２が収容されている。

ホース１２は、好ましくは銅でできた延長部２４を備え
ている。この延長部は、３つの円周溝（番号なし〉を備
え、この中に０リング２６と２つの金属リング２８．３
０が収容されている。ノズル１０の左端部をホースに取
り伺けたとき、絶縁シリンダ２２は延長部２４のまわり
に受け入れられる。ＯＩＪソング６及び金属リング２８
．３０はノズルを適所に保持する。

ノズル１０は縮小した円筒部分３２に向かってテーバし
ている。延長部２４の前部分は、はぼ四角′形の第２の
延長部３４と、はぼ円筒形の第３の延長部３６とを備え
ている。第３の延長部３６の右端部は、接触先端ガイド
４０の左側のねじ付き端部を受け入れるようになったね
じ孔３８を備えている。接触先端ガイド４０は、ミグ溶
接用ワイヤ４４が通ることができる長さ方向の孔４２を
備えている。両延長部２４及び３４は中空であり、延長
部３４は、その４つの側面の各々に４つの孔４６（１つ
のみ図示）を備えている。かくして、イナートガスは、
ホース１２、延長部２４．３４及び孔４６を通って、ノ
ズル１ｏの右端部３２と接触先端ガイド４０との間の環
状の空間に入ることができる。

設計のこの点までは、説明した要素は、上述した接触先
端ガイド４０を除き、代表的なミグ溶接加工に従来用い
られている。通常、接触先端ガイドは、第２図に示すね
じ材端部の直径と基本的に同じ外径と、ガイドの長さ全
体を貫通する孔４２のような孔とを有する、細長い銅製
のシリンダである。第２図の左側に示すように、ねじは
、通常、ガイドの端部に切り込まれる。しかしながら、
本発明に関しては、ねじ付き部分の右側から延びる右端
部は、後に明らかになる目的から、縮小した外径４８を
有する。

スタッド５２は、本出願人による出願（出願番号０７／
２５１，３３３　）において説明したのと基本的に同じ
であり、縮小部分４８のまわりに受け入れられようにな
っており、スタッド５２と細いシリンダ４８との間には
絶縁層５０が配置されている。

例えば真鍮で作られたシュラウド５４が、ノズル１０の
拡大部分の右端部に切り込まれたねじ５６によって、ノ
ズル１０に取り付けられている。シュラウドの左内端部
は、ねじ５６とかみ合うねじ５８を備えている。ノズル
のねじ付き部分に正しく配置したとき、シュラウド５４
は溶接部５９によって適所に溶接される。変形例として
、シュラウド５４の位置をあらかじめ決定することがで
きるのであれば、ねじを完全に除去して、シュラウドを
溶接部５９だけでノズルに取り付けることができる。ノ
ズル１０のテーパ部分及び縮小円筒部分３２は、第２図
に示すように、シュラウド５４の右端に向かって延びて
いるが、その手前で終端している。スタッド５２の右端
部は、縮小円筒部分３２を越えて外方に延びているが、
やはりリング６２の前面の手前で終端している。シュラ
ウドの左端部６０は連続的な中空の円筒状部材である。

右端部６２は、３つや長さ方向脚部６４．６６及び６８
によって部分６０と連結する連続的なリングである。か
くして、シュラウド５４のリング６２と円筒部分６０と
の間の部分に、脚部６４、６６及び６８によって、３つ
の開いた空間が形成される。

スタッド５２の設計は、第４図及び第６図に最も良く示
されており、本発明に関する限り重要である。スタッド
５２は、ねじを切っていない前端部７０とねじを切った
後端部７２を備えている。

後に明らかになるように、スタッド５２を壊れたスタッ
ドに溶接するとき、ナツト（図示せず）をねじ付き部分
７２に配置し即ち通して、排気管（図示せず）をマニホ
ルド（図示せず）に適当に固定することができる。スタ
ッド５２の左端部から、ねじの無い部分７０のほぼ中間
部分まで、内孔７４が延びている。この孔７４は、その
中に受け入れる絶縁スリーブ５０の外径よりもわずかに
大きい。孔７４がねじの無い部分７ｏの内側の中間点に
合するところ（番号７６）で、孔はより大きな開口部７
８まで拡張している。スタッドの端部は、スタッドの両
側に一対のスロット８０を備えている。これらのスロッ
ト８０は極めて重要である。このスロットがないと、溶
接加工中に溶接アークがすぐに消えることがあることが
わかった。

スロ７）８０はまた、溶接加工中のガスの逃がし手段と
なる。

絶縁シリンダ５０は、ガイド４０の縮小部分４８のまわ
りに挿入することができる。しかしながら、スタッド５
２をガイド４０に嵌めたときに、絶縁材料から成るワッ
シャ８２がガイド４０のねじ付き部分の右肩部に当接し
て、スタッドとガイドの間の金属接触を防止する。

第６図は、絶縁シリンダ５０を既に内部に設けたスタッ
ド５２を示す。スタッド５２を絶縁層５０に挿入する前
に、絶縁材料は、絶縁ワッシャ８２とともにガイド４０
にあらかじめ位置決めすることができる。変形例として
、絶縁層５０を、第６図に示すように、スタッド５２自
身にあらかじめ位置決めすることができる。しかしなが
ら、第６図の場合には、絶縁層５０が円筒状７ランジの
形態の拡張部分８４を備え、それにより、ワッシャ８２
が不要になる。

壊れたスタッドの端部にスタッド５２のような新しいス
タッドを溶接するときは、まず、新しいスタッド５２を
接触先端ガイド４ｏの縮小円筒部分４８に嵌める。スタ
ッド５２が、第６図に示すようなフランジ８４を有する
絶縁シリンダ５ｏを備えていないときは、次いで、絶縁
シリンダ５゜が絶縁ワッシャ８２とともに縮小部分４８
に既に配置されていることを確かめなければならない。

この時点で、ノズル１０とシュラウド５４から成るノズ
ル組立体をホース１２の延長部２４に嵌める。絶縁シリ
ンダ２２は、通常、ノズル１ｏの左端部の内側に嵌めら
れる。ノズル１ｏを、第２図に示すように、延長部２４
にぴったり嵌めたとき、スタッド５２は、ノズル１ｏの
縮小円筒部分３２内に同心状に配置され、それにより、
アルゴンガスは、これら２つの要素間の環状領域を通る
こと・ができる。溶接作業は好ましくは、電気回路（図
示せず）によって決定される２つのサイクルに分割され
、この電気回路の設計は、溶接装置用の回路を設計する
当業者によく知られている。次に、作業員は、シュラウ
ド５４のリング６２が壊れたスタッドの端部の上に同心
状に位置するように、装置を位置決めする。リング６２
の脚部６４．６６又は６８の２つの間の部分が切り取ら
れていれば、新しいスタッド５２の端部と壊れたスタッ
ドとの目視による整合を改良することができる。

次に、トリガー１８を押し下げ、上述した電気回路（図
示せず）により、ワイヤ４４と壊れたスタッド（図示せ
ず）があるマニホルド（図示せず）との間に、約１５乃
至４０ボルト、好ましくは２５ボルトの直流電圧を加え
る。電圧を加えるのと同時に、又は好ましくはその少し
前に、イナートガスは、ホース１２を通り、スタッド５
２とノズル１０の縮小部分との間の環状領域を通って、
所望の溶接領域に入る。電圧を加えるのと同時に、ワイ
ヤ４４は、約３００インチ／分の速度で溶接領域の中に
前進する。電流は　１００アンペアから　１２５アンペ
アである。この第１のサイクルは約１．５秒続く。

この１．５秒の終わりに、電圧が約１２乃至１６ボルト
まで降下するが、ワイヤの速度と電流は基本的に同じ状
態に維持される。２．５秒後、第２のサイクルが開始さ
れ、すべての作動が停止される。即ち、電圧、ワイヤの
供給及びイナートガスの流れが止まる。次に、ノズル１
０をスタッド５２から引き離すことができ、スタッド５
２の右端部は壊れたスタッドの端部に溶接されている。

本発明を、添付した図面に特に関連して説明したが、こ
こに示し又は提案したものに加えて、他の修正を本発明
の精神及び範囲内で行えることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の改良したミグ溶接用ノズルの側面図
である。第２図は、第１図の右部分を、わずかに拡大し、一部断
面して示す側面図である。第３図は、第２図の線３−３に沿う断面図である。第４図は、第２図に示すスタッドの縦断面図である。第５図は、第４図に示すスタッドの、線４−４沿う右端
面図である。第６図は、スタッドに挿入された絶縁スリーブを示す、
第４図と同様の図である。１０・・・ノズル（ミグ溶接用ノズル）１２・・・ホー
ス（ミグ溶接用ホース）１８　・　　　　　　ト　リ　
ガ　− ２０・・・ノズルの拡大円筒部分、２４．３４．３６・・・ホースの延長部、３２・・・ノ
ズルの縮小円筒部分、４０　・・接触先端ガイド、４４・・・ワイヤ（ミグ溶接用ワイヤ）４８・・・ガイ
ドの縮小外径部分、５０・・・絶縁スリーブ、５２・・・スリーブ、５４・・・シュラウド、６２・・・リング、６４．６６．６８・・・脚部、７４・・・スタッドの長さ方向の孔、７８・・・スタッドの開口部、８０・−・・スロット、８２．８４・・・絶縁材、４９２−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イナートガスが通り且つミグ溶接用ワイヤを供給
することができるミグ溶接用ホースを備え、ホースがそ
の一端部にミグ溶接用ノズルを取り付けるための延長部
を有し、延長部は溶接用ワイヤが通る長さ方向に延びる
接触先端ガイドを取り付けるための手段を有し、ノズル
が、ホースの延長部のまわりに受け入れられる拡大円筒
部分と、接触先端ガイドのまわりに且つそれを越えて接
触先端ガイドと同心関係で延びる縮小円筒部分とを有し
、ミグ溶接用ホースが、ホースを通り接触先端ガイドと
ノズルの縮小円筒部分との間の環状領域に入るイナート
ガスの流れを引き起こすため、ワイヤと溶接すべき対象
物との間に直流溶接電圧を供給するため、及びワイヤを
ホース及び接触先端ガイドを通して供給するための関連
する手段を有する、壊れたスタッドの端部に新しいスタ
ッドを溶接する溶接装置において、接触先端ガイドに設けられ、ホースの延長部とのガイド
の接触箇所からガイドの他端部まで延び、従来の接触先
端ガイドと比較して縮小した外径をもつ円筒部分と、ガイドの縮小外径部分のまわりに受け入れられる絶縁ス
リーブと、長さ方向の孔を有するスタッドと、を備え、孔は、スタッドの後端から、スタッドの前端部
に隣接する箇所まで延び、この箇所から外方に拡張して
スタッドの前端部でより大きな孔となり、スタッドは、
スタッドの後端がガイドの内端に隣接して当接するよう
に絶縁スリーブのまわりに受け入れられ、スタッドの後端とガイドの当接部分との間に介装された
絶縁材と、ノズルの拡大部分に受け入れられる内端部と、複数の長
さ方向に延びる脚部によって内端部に取り付けたリング
を備える外端部とを有するシュラウドと、を更に備え、シュラウドは、スタッドをガイドに完全に
受け入れたときに、リングがスタッドの外端を少し越え
て延びるような長さをもつことを特徴とする溶接装置。
（２）ノズルの拡大円筒部分が雄ねじを備え、シュラウ
ドの内端部がシュラウドをノズルのねじ付き部分に受け
入れるための雌ねじ付き開口部を備えることを特徴とす
る、請求項（１）に記載の溶接装置。
（３）シュラウドの内端部がノズルの拡大円筒部分に溶
接されていることを特徴とする、請求項（１）に記載の
溶接装置。
（４）リングが、長さ方向に延びる２つの隣接する脚部
間に間隙を備えていることを特徴とする、請求項（１）
に記載の溶接装置。
（５）スタッドが、その前端部に、長さ方向に延びる一
対の対向するスロットを備えていることを特徴とする、
請求項（１）に記載の溶接装置。
（６）ホース及び該ホースの一端部に取り付けたガイド
を通してミグ溶接用ワイヤを供給する手段を有するミグ
溶接用のホース及びノズルを使用し、ノズルが、ホース
の端部に嵌合する拡大円筒端部と、ガイドのまわりに同
心状に配置された縮小径部分をもつ前側円筒部分とを備
える、壊れたスタッドの端部に新しいスタッドを溶接す
る方法であって、ガイドに、ホースとの連結箇所から延びる、縮小外径を
もつ円筒状の延長部を設け、絶縁スリーブをガイドの縮小直径部分のまわりに挿入し
、絶縁スリーブがスタッドとガイドの間の金属接触を防止
するように、新しいスタッドを絶縁スリーブのまわりに
且つガイドの縮小直径部分にわたって挿入して、絶縁ス
リーブを新しいスタッドの長さ方向の孔に受け入れ、新しいスリーブの前端部に前記第１の孔よりも大きな直
径をもつ第２の孔を設け、新しいスタッドの第２の孔の領域の両側にスロットを設
け、ノズルの拡大端部に受け入れられる内側円筒部分と、複
数の間隔を隔てた長さ方向脚部によって前記内側円筒部
分に連結される外側リング部分とを有するシュラウドを
ノズルの拡大部分に連結して、スタッドの前端部がノズ
ルの縮小部分の前端から突出するが、リングの前端の手
前となるようにし、新しいスタッドの外端部を壊れたスタッドの端部に整合
させながら前記装置を排気マニホルドに接触させて配置
し、ホース及びノズルを通り、新しいスタッドとノズルの縮
小部分との間の環状空間のまわりを流れるイナートガス
の流れを引き起こし、その直後、溶接ワイヤとマニホルドとの間に約１．５秒
間、１５乃至４０ボルトの直流溶接電圧を加えると同時
に、溶接ワイヤを壊れたスタッドの端部に向かって、約
３００インチ／分の速度で前進させ、溶接電流を１００乃至１２５アンペアの範囲に維持し、溶接ワイヤの供給と電流の流れを同じ状態に維持しなが
ら、１．５秒後に直流電圧を約１２乃至１６ボルトまで
低下させ、その後、電圧低下の約２．５秒後、イナートガスの流れ
、溶接電圧及びワイヤの供給を停止し、ノズルを、溶接
した新しいスタッドから取り外す、ことから成る溶接方法。