JPH11104841A - 非消耗電極溶接トーチ並びにプラズマ溶接トーチ及びその外側キャップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接トーチの部品交換後にフィラーワイヤの
位置の再調整が不要で、かつ、溶接品質の向上が図れる
非消耗電極溶接トーチ並びにプラズマ溶接トーチ及びそ
の外側キャップを提供する。 【解決手段】 ノズル２１の近傍に配設されたワイヤ支
持部１３によりフィラーワイヤ７の先端側を支持し、こ
の支持されたフィラーワイヤ７を用いる非消耗電極溶接
トーチにおいて、溶接トーチの最外周部に設けられると
共に、少なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材に分
割可能とされた前記ノズル２１、又は、前記ノズル２１
を囲繞する少なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材
に分割可能とされた外側キャップ１２のいずれかと、こ
のノズル２１又は外側キャップ１２の前記複数の部材の
内、基端側以外のいずれか１つの部材に、所定位置に所
定姿勢で取り付けられた前記ワイヤ支持部１３とを備え
る。前記ワイヤ支持部１３は、嵌め合いにより位置決め
され、かつ、ねじ止めにより着脱可能に取り付けられ
る。ワイヤ支持部１３は前記部材を外側から内側に貫通
してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ溶接やＴ
ＩＧ溶接等の非消耗電極溶接トーチ、並びにプラズマ溶
接トーチ及びその外側キャップに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラズマ溶接やＴＩＧ溶接等の非
消耗電極溶接トーチにおいては、溶接時に溶融されるフ
ィラーワイヤを溶接トーチ先端部に供給するワイヤ送給
部を溶接トーチ本体の近傍に備えている。例えば、実開
平２−１１８６７０号公報には、図３に示すようなＴＩ
Ｇ溶接トーチが開示されている。同公報によると、トー
チ本体１のほぼ中間部にワイヤ送給部支持杆５の基端が
ねじ止めにより着脱可能に取付けられるとともに、上記
支持杆５の先端にフィラーワイヤ７の先端側を支持する
ワイヤ送給部（本発明の実施形態でのワイヤ支持部に相
当し、以後ワイヤ支持部と呼ぶ）１３がねじ止めにより
着脱可能に取付けられた半自動ＴＩＧ溶接トーチが開示
されており、このワイヤ支持部１３からフィラーワイヤ
７が、トーチ本体１の先端のノズル２１から突出したタ
ングステン電極３（本発明の実施形態では、電極２９に
相当する）の先端近傍へ送給されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにトーチ本体１の先端にワイヤ支持部１３が着脱可
能に取付けられている溶接トーチでは、以下のような問
題が生じている。溶接トーチのノズルや電極（例えば、
上記ＴＩＧ溶接トーチのノズル２１やタングステン電極
３）等の消耗部品を交換するためには、ワイヤ支持部１
３をトーチ本体１から外した後に溶接トーチの先端部か
ら消耗部品を交換しなければならない。したがって、交
換後には電極（タングステン電極３）とフィラーワイヤ
７との位置関係がずれているので、この位置関係を適切
な位置に再調整する必要があり、この調整作業に要する
時間が長くかかっている。この結果、例えば半自動溶接
装置や溶接ロボット等の設備の稼働率が低下するという
問題がある。また、作業者の熟練度や個人差等によっ
て、調整された位置の精度にばらつきがあるので、溶接
品質が安定しない。あるいは、ワイヤ支持部１３を外さ
ないで消耗部品交換を行うようにするために、例えばワ
イヤ支持部１３のワイヤ出口からのフィラーワイヤ７の
長さを長くした場合には、フィラーワイヤ７のねらい位
置が不安定となり、溶接品質の低下を招くことになる。

【０００４】また、通常、ワイヤドラム等に巻かれたフ
ィラーワイヤ７が前記ワイヤ支持部１３に送られている
ので、ワイヤ支持部１３から前記電極の先端近傍に送給
されるフィラーワイヤ７は若干曲がった状態となってい
る。したがって、従来のようなワイヤ支持部１３の取り
付け構造においては、ワイヤ支持部１３のワイヤ出口と
電極先端近傍までの距離が長くなるので、この曲がりに
よってフィラーワイヤ７が当初のねらい通りに電極先端
近傍の適切な位置に供給されずに、溶接品質が低下する
という問題も生じている。

【０００５】さらに、ワイヤ支持部１３のワイヤ出口か
ら電極先端近傍までの間では、フィラーワイヤ７が空気
雰囲気中を通っているので、このフィラーワイヤ７の供
給に伴ってフィラーワイヤ７の表面に沿って空気中の酸
素や窒素も電極先端部に供給される。これにより、溶接
時の溶融池にこの空気の一部が溶けるが、凝固時に溶け
切れないガスが気泡となるので、溶接部に気泡が出来て
品質が低下するという問題もある。

【０００６】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、溶接トーチの部品交換後にフィラーワイ
ヤの位置の再調整が不要で、かつ、溶接品質の向上が図
れる非消耗電極溶接トーチ並びにプラズマ溶接トーチ及
びその外側キャップを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ノズル
２１の近傍に配設されたワイヤ支持部１３によりフィラ
ーワイヤ７の先端側を支持し、この支持されたフィラー
ワイヤ７を用いる非消耗電極溶接トーチにおいて、溶接
トーチの最外周部に設けられると共に、少なくとも基端
側と先端側の２つ以上の部材に分割可能とされた前記ノ
ズル２１、又は、前記ノズル２１を囲繞する少なくとも
基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能とされた外
側キャップ１２のいずれかと、このノズル２１又は外側
キャップ１２の前記複数の部材の内、基端側以外のいず
れか１つの部材に、所定位置に所定姿勢で取り付けられ
た前記ワイヤ支持部１３とを備えた構成としている。

【０００８】請求項１に記載の発明によると、非消耗電
極溶接トーチの最外周部に設けられたノズル（例えば、
ＴＩＧ溶接の場合）又は外側キャップ（例えば、プラズ
マ溶接の場合）は、少なくとも基端側と先端側の２つ以
上の部材に分割可能とし、基端側以外のいずれか１つの
部材の所定位置に所定姿勢でワイヤ支持部が取り付けら
れる。したがって、消耗部品の交換等の際には、ワイヤ
支持部を取り付けた状態のまま上記ノズルや外側キャッ
プの先端側部材を溶接トーチから取り外すことができ、
さらに、消耗部品の交換後にこのノズルや外側キャップ
の先端側部材を再び溶接トーチに組み込むことができ
る。これによって、部品交換後に、常に、ワイヤ支持部
をノズルや外側キャップの適切な位置に適切な姿勢で取
り付けることが可能となる。この結果、消耗部品交換後
に、ワイヤ支持部から送給されるフィラーワイヤと電極
との位置関係を再調整する必要がなくなり、調整作業時
間を削減して設備の稼働率を向上することができる共
に、フィラーワイヤのねらい位置が常に適切となるので
溶接品質が向上する。また、ワイヤ支持部が取り付けら
れているノズルや外側キャップの先端側部材を溶接トー
チから外す場合に、この先端側部材の軸心方向寸法に相
当する短い距離だけ溶接トーチの先端方向にずらすこと
により外すことができる。したがって、ワイヤ支持部の
基端側に接続されるワイヤケーブルの引回しの長さを短
くできるので、溶接トーチの先端部におけるワイヤケー
ブルの引回しが簡潔でコンパクトとなる。よって、溶接
トーチの周辺がかさばらないので、溶接時に溶接トーチ
が狭い空間にも寄りつくことができ、溶接作業の能率向
上が図れる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
非消耗電極溶接トーチにおいて、前記ワイヤ支持部１３
が、嵌め合いにより所定位置及び所定姿勢で位置決めさ
れ、かつ、ねじ止めにより前記ノズル２１又は前記外側
キャップ１２の分割可能な複数の部材の内、基端側以外
のいずれか１つに着脱可能に取り付けられた構成として
いる。

【００１０】請求項２に記載の発明によると、ワイヤ支
持部が嵌め合いにより位置決めされるので、ワイヤ支持
部を容易に適切な位置に適切な姿勢で取り付けることが
可能となる。したがって、ワイヤ支持部の位置決め精度
が向上し、フィラーワイヤを常に電極やノズルに対して
適切な位置関係に保持できる。また、ワイヤ支持部がね
じ止めにより着脱可能に取り付けられる。この結果、ワ
イヤ支持部をノズル又は外側キャップから外して、ノズ
ル又は外側キャップを単体で交換することが可能となる
と共に、交換後のワイヤ支持部の取り付け作業が容易と
なる。さらに、交換後に、フィラーワイヤと電極やノズ
ルとの位置関係を再調整する必要がなくなり、調整作業
時間を削減して設備の稼働率を向上することができると
共に、フィラーワイヤのねらい位置が常に適切となるの
で溶接品質が向上する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
記載の非消耗電極溶接トーチにおいて、前記ワイヤ支持
部１３が、前記ノズル２１又は前記外側キャップ１２の
分割可能な複数の部材の内、基端側以外の他のいずれか
１つを外側から内側に貫通する孔に取り付けられた構成
としている。

【００１２】請求項３に記載の発明によると、ワイヤ支
持部が、ノズル又は外側キャップを外側から内側に貫通
して取り付けられているので、ワイヤ支持部のワイヤ出
口がノズル又は外側キャップの内面に有り、フィラーワ
イヤが空気に触れないで供給される。したがって、空気
が溶融池に入ることなく溶接部に気泡が発生しないの
で、溶接品質が向上する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
非消耗電極溶接トーチにおいて、前記ノズル２１又は前
記外側キャップ１２の分割可能な複数の部材の各結合部
に、結合後の同心度及び軸心方向位置を規定する手段を
設けた構成としている。

【００１４】請求項４に記載の発明によると、ノズル又
は外側キャップの分割される複数の部材は、それぞれ結
合されたときに、同心度及び軸心方向高さを規定できる
手段を有している。この規定手段は、例えば、嵌め合い
によりノズル又は外側キャップの同心度を規定し、また
軸心に垂直な端面同士を当接させて結合することにより
軸心方向高さを所定値に規定するようにする。この結
果、電極とワイヤ支持部との位置関係が所定値に保持さ
れるので、電極とフィラーワイヤとの位置関係の調整が
不要となる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、ノズル２１の近
傍に配設されたワイヤ支持部１３によりフィラーワイヤ
７の先端側を支持し、この支持されたフィラーワイヤ７
を用いるプラズマ溶接トーチにおいて、前記フィラーワ
イヤ７と前記ノズル２１の軸心との交点位置が、ワーク
表面から１．０mm以上、かつ、ノズル２１のアーク噴出
口から１．５mm以上となるように、前記ワイヤ支持部１
３を、前記ノズル２１を囲繞する外側キャップ１２に取
り付けるようにしている。

【００１６】請求項５に記載の発明によると、ワイヤ支
持部は、ワイヤ出口から送給されるフィラーワイヤが加
工対象ワークとの位置関係、及び電極との位置関係が所
定値となるように、ノズルを囲繞する外側キャップに取
り付けられる。すなわち、フィラーワイヤとノズルの軸
心との交点位置がワーク表面から１．０mm以上となるよ
うにしている。これにより、溶接時にフィラーワイヤの
先端がプラズマガスやシールドガス等の噴射力により下
方に押されてワークの溶融池に溶着するというような問
題が未然に防止される。したがって、溶接時の作業能率
及び溶接品質が向上する。また、上記交点位置がアーク
噴出口から１．５mm以上となるようにしている。これに
より、アーク噴出口に近づき過ぎてフィラーワイヤの溶
滴がプラズマガスの噴射力により拡散され、ワークの所
定の溶接箇所に無駄に広がってしまったり、プラズマア
ークを乱して入熱が充分にできない等の問題が無くな
る。したがって、所定の溶接箇所を確実に溶接すること
ができるので、溶接品質が向上する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、ノズル２１の近
傍に配設されたワイヤ支持部１３によりフィラーワイヤ
７の先端側を支持し、この支持されたフィラーワイヤ７
を用いる非消耗電極溶接トーチにおいて、前記ワイヤ支
持部１３を、溶接トーチの最外周部に設けられた前記ノ
ズル２１、あるいは、前記ノズル２１を囲繞する外側キ
ャップ１２に取り付けると共に、このノズル２１又は外
側キャップ１２のこのワイヤ支持部１３のワイヤ出口と
対向する位置に、内側と外側と連通させる開口部５５を
設けた構成としている。

【００１８】請求項６に記載の発明によると、ワイヤ支
持部のワイヤ出口に対向するノズル又は外側キャップの
位置に、ノズル又は外側キャップの外側と内側とを連通
させる開口部を設けているので、ワイヤ出口から送給さ
れたフィラーワイヤは、送給チェック等の際に溶融せず
にそのまま送給されることがあっても、ノズル又は外側
キャップに突き当たることが無く、この開口部から外部
（大気中）に出る。これによって、フィラーワイヤがノ
ズル又は外側キャップに突き当たった場合に発生するよ
うなワイヤ送給装置の送給ローラの磨耗や送給モータの
過負荷等が無くなり、ワイヤ送給装置の長寿命化を図る
ことができる。

【００１９】請求項７に記載の発明は、ノズル２１を囲
繞するプラズマ溶接トーチの外側キャップにおいて、少
なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能に
構成されると共に、基端側以外のいずれか１つの部材
に、ノズル２１の先端部近傍に送給するフィラーワイヤ
７の先端側を支持するワイヤ支持部１３を所定位置に所
定姿勢で着脱可能に取り付ける手段を設けている。

【００２０】請求項７に記載の発明によると、プラズマ
溶接トーチのノズルを囲繞する外側キャップを、基端側
と先端側との少なくとも２つ以上の部材に分割可能に構
成し、この複数の部材の内、基端側部材以外のいずれか
１つにワイヤ支持部を所定位置に所定姿勢で着脱可能に
取り付ける手段を設けている。これによって、ワイヤ支
持部と外側キャップの先端側部材との位置関係を保持し
たまま、ワイヤ支持部を外側キャップから外すことがで
きるので、外側キャップを単体で交換することが可能と
なると共に、消耗部品の交換等を行った後のワイヤワイ
ヤ支持部の取り付け作業が容易となる。さらに、交換後
に電極やノズルとフィラーワイヤとの位置関係の調整が
不要となる。この結果、調整時間が削除されるので、設
備の稼働率を向上することが可能となる。

【００２１】請求項８に記載の発明は、ノズル２１を囲
繞するプラズマ溶接トーチの外側キャップにおいて、少
なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能に
構成されると共に、基端側以外のいずれか１つの部材
に、ノズル２１の先端部近傍に送給するフィラーワイヤ
７の先端側を支持するワイヤ支持部１３を取り付けてい
る。

【００２２】請求項８に記載の発明によると、プラズマ
溶接トーチのノズルを囲繞する外側キャップを、基端側
と先端側との少なくとも２つ以上の部材に分割可能に構
成し、この複数の部材の内、基端側部材以外のいずれか
１つにワイヤ支持部を取り付けている。これによって、
ワイヤ支持部が取り付けられている外側キャップの先端
側の部材を溶接トーチから外す場合に、この先端側部材
の軸心方向寸法に相当する短い距離だけ溶接トーチの先
端側にずらすことにより外すことができるので、ワイヤ
ケーブルの引回しが簡潔でコンパクトになり、溶接トー
チの周辺がかさばらない。この結果、溶接トーチの寄り
つきが容易となって狭い空間での溶接も可能となり、溶
接作業の能率向上が図れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態を図１〜２を参
照して詳細に説明する。図１は、本発明に係わる非消耗
電極溶接トーチの構成を表す側面断面図を表している。
また、図２は図１のノズル先端部のＺ視図を表してい
る。なお、ここでは非消耗電極溶接トーチの例として、
プラズマスポット溶接の溶接トーチを例にとって説明す
る。

【００２４】トーチ本体１１の先端部外周には、略円筒
形状の外側キャップ１２がトーチ本体１１の下部外周に
設けられたねじ１１ａにより着脱可能に取り付けられて
いる。この外側キャップ１２は、基端キャップ１２ａと
先端キャップ１２ｂの２つの部材に分割可能に構成され
ている。そして、先端キャップ１２ｂには、ワイヤ支持
部１３が着脱可能に取り付けられている。すなわち、こ
のワイヤ支持部１３の先端部外周にはねじ１４が設けら
れ、また、このねじ１４の基端側端部にはこのねじの軸
線に垂直な位置決め端面１５が設けられている。そし
て、先端キャップ１２ｂの下部の所定位置に所定角度で
外側から内側に向けて貫通するねじ孔１４ａが設けられ
ており、このねじ孔１４ａに前記ワイヤ支持部１３のね
じ１４が挿入され、このねじ孔１４ａの終端位置に設け
られた端面１５ａに前記位置決め端面１５を当接させて
ワイヤ支持部１３を位置決めするようになっている。さ
らに、ワイヤ支持部１３の位置決め端面１５よりも基端
側の外周面５３と、先端キャップ１２ｂのねじ孔１４ａ
よりも基端側の内周面５３ａとが嵌め合いになっている
ので、これによりワイヤ支持部１３が所定姿勢で位置決
めされる。このとき、ワイヤ支持部１３のワイヤ出口か
ら出たフィラーワイヤ７の先端は所定方向に向かい、ト
ーチ本体１１の軸心Ｏを通るようになっている。

【００２５】ワイヤ支持部１３の基端部には所定の曲率
半径を有するワイヤ送給管１３ａの先端部が装着されて
おり、さらに、このワイヤ送給管１３ａの基端部にはワ
イヤケーブル接続部１３ｂが取り付けられており、ワイ
ヤケーブル接続部１３ｂに図示しないワイヤ送給装置か
らフィラーワイヤ７を送給するためのワイヤケーブル６
１が接続されている。そして、このワイヤケーブル６１
は前記基端キャップ１２ａの外周部に取り付けられたケ
ーブル支持部材６２により支持されている。

【００２６】また、先端キャップ１２ｂの下端部には、
先端キャップ１２ｂに囲まれた内側の空間と外部（大
気）とを連通させる開口部５５が、外周方向に沿って少
なくとも１箇所以上形成されている。そして、この開口
部５５の内の一つはワイヤ支持部１３のワイヤ出口に対
向する位置に設けられており、ワイヤ支持部１３から送
給されたフィラーワイヤ７がもし溶融せずにそのまま送
給され続けた場合でも、先端キャップ１２ｂの内面に突
き当たらずに前記対向する開口部５５から外部に出るよ
うになっている。

【００２７】前記基端キャップ１２ａと先端キャップ１
２ｂとの結合部には、結合後の同心度及び軸心方向高さ
を規定する手段として、嵌め合い部１９ａ及び位置決め
端部１９ｂが設けられている。本実施形態では、嵌め合
い部１９ａとして、基端キャップ１２ａの先端部の内周
面に、先端キャップ１２ｂの基端側の縮径部の外周面が
嵌合するようになっている。また、位置決め端部１９ｂ
としては、先端キャップ１２ｂの基端側の上記縮径部と
先端側との間に前記軸心Ｏに垂直な端面１２ｅが設けら
れており、この端面１２ｅと基端キャップ１２ａの先端
部の下端面とが当接して、先端キャップ１２ｂの軸心方
向高さを位置決めするようになっている。この基端キャ
ップ１２ａと先端キャップ１２ｂの嵌め合いによる結合
は、例えば六角穴付き止めねじ等のねじ１２ｃにより固
定されている。

【００２８】また、外側キャップ１２の基端キャップ１
２ａの中間部の内面には、略円筒形状の位置決めリング
１６を介して内側キャップ１７が取り付けられている。
そして、この内側キャップ１７と外側キャップ１２（基
端キャップ１２ａ及び先端キャップ１２ｂ）との間に、
シールドガス通路１８が形成されている。前記位置決め
リング１６の外周面及び内周面は、基端キャップ１２ａ
の内面及び内側キャップ１７の外周面にそれぞれ設けら
れ、かつ、溶接トーチの軸心Ｏに平行な端面に当接して
いる。また、位置決めリング１６の下端面及び上端面
は、基端キャップ１２ａの内面及び内側キャップ１７の
外周面にそれぞれ設けられ、かつ、前記軸心Ｏに垂直な
端面に当接している。

【００２９】そして、この位置決めリング１６は外周面
に上端面側と下端面側とを連通させる切り欠き溝１６ａ
を有し、かつ、下端面に外周面側と内周面側とを連通さ
せる切り欠き溝１６ｂを有しており、前記シールドガス
通路１８に供給されるシールドガスはこの切り欠き溝１
６ａと切り欠き溝１６ｂとを経由して溶接トーチの先端
部に導かれる。

【００３０】なお、前記外側キャップ１２（基端キャッ
プ１２ａ及び先端キャップ１２ｂ）は後述するノズル２
１との絶縁のために、耐高温性及び電気的絶縁性を有し
ている（例えば、セラミック）ことが好ましい。また、
溶接時には、ワークＷに外側キャップ１２の下端面を接
触させるので、耐久性の向上のために外側キャップ１２
に導電性のある金属を用いてもよいが、この場合には前
記位置決めリング１６は絶縁体とする必要がある。

【００３１】また、内側キャップ１７の先端部（つま
り、下端部）には、溶接トーチの軸心Ｏと同一の軸心を
有し、かつ、この軸心Ｏに平行な側面を有する孔５１が
設けられており、内側キャップ１７の内面で、かつ、こ
の孔５１の上端部近傍には、前記軸心Ｏに垂直な端面５
２が形成されている。そして、内側キャップ１７の内側
にはノズル２１が取り付けられていて、このノズル２１
の先端部にはノズル２１の基端部より縮径の円筒突出部
２１ａが設けられており、この円筒突出部２１ａが内側
キャップ１７の前記孔５１内に嵌合して挿入されてい
る。この円筒突出部２１ａの軸心位置には、前記軸心Ｏ
の方向に貫通したノズル孔２２が設けられている。ここ
で、円筒突出部２１ａの軸心すなわちノズル２１の軸心
と、前記孔５１の軸心すなわち溶接トーチの軸心Ｏとは
一致するようになっている。また、円筒突出部２１ａと
ノズル２１の基端部との間には前記軸心Ｏに垂直な端面
２１ｂが形成されており、この端面２１ｂと前記内側キ
ャップ１７の端面５２とが当接して位置決めされてい
る。

【００３２】また、前記円筒突出部２１ａの外周面には
Ｏリング溝２１ｃが設けられており、このＯリング溝２
１ｃに挿入されるＯリングによって、内側キャップ１７
とノズル２１との間に形成されているノズル冷却水通路
２３に送給された冷却水が溶接トーチ先端部から漏れな
いようにシールしている。

【００３３】さらに、ノズル２１の内側には、例えばセ
ラミックス等の絶縁体からなるガイド２５を介して電極
２９が取り付けられている。ここで、ノズル２１の内面
で、かつ、前記ノズル孔２２の上端部近傍には、前記軸
心Ｏに垂直な端面２１ｄが形成されており、この端面２
１ｄはガイド２５の先端部端面と当接している。また、
電極２９の基端部の外周面には、軸心Ｏに垂直で、か
つ、先端側を向いた端面２９ｂを有する突出部が設けら
れており、この端面２９ｂはガイド２５の基端部の端面
と当接している。

【００３４】トーチ本体１１の基端部の略軸心位置には
冷却水注入口３２が設けられており、この冷却水注入口
３２から注入された冷却水は、管路３３を通って電極２
９を冷却すると共に、前記ノズル冷却水通路２３を通っ
てノズル２１の外周面を冷却した後、冷却水排出口４４
に戻って図示しない冷却水ポンプへ排出されるようにな
っている。

【００３５】また、前記ガイド２５の外周面と、ノズル
２１の内周面との間には、プラズマガス通路２７が形成
されている。そして、ガイド２５のこの外周面の先端部
には下端面に連通する切り欠き溝（図示せず）が設けら
れており、また、ガイド２５の下端面には、この切り欠
き溝を電極２９の先端部、すなわち前記ノズル孔２２に
連通させる切り欠き溝（図示せず）が設けられている。
これによって、外部からトーチ本体１１のプラズマガス
供給口４５に供給されたプラズマガスは、トーチ本体１
１の内部に前記軸心Ｏの方向に設けられた前記プラズマ
ガス通路２７を経由し、さらにガイド２５の前記切り欠
き溝を通ってノズル孔２２から噴射される。

【００３６】電極２９及びノズル２１は、それぞれ、ト
ーチ本体１１内に設けられた導電体（図示せず）を経由
して図示しない電圧印加端子に接続されている。そし
て、図示しない溶接電源により、この電極２９（例えば
−電位とする）とノズル２１（例えば−電位とする）の
間に所定電圧のパイロットアーク電圧が印加され、また
電極２９（例えば−電位とする）とワークＷ（例えばア
ース電位とする）の間に所定電圧のメインプラズマアー
ク電圧が印加されるように配線されている。前述のよう
にプラズマガスがノズル孔２２から噴射されると共に、
所定の電圧が電極２９及びノズル２１に印加されると、
電極２９とワークＷの間にプラズマアーク放電が発生
し、このプラズマアーク放電のエネルギーによりワーク
Ｗとフィラーワイヤ７を溶融してワークＷの所定位置を
溶接することができる。このとき、シールドガスが外側
キャップ１２と内側キャップ１７の間から噴射され、プ
ラズマアークを周囲の空気からシールドしている。

【００３７】ワイヤ支持部１３は外側キャップ１２に前
記嵌め合い及び位置決め端面によって取り付けられてい
るので、溶接トーチに組み込まれている時には、ワイヤ
支持部１３のワイヤ出口から送給されるフィラーワイヤ
７は所定のねらい位置を通るようになっている。本実施
形態の場合、フィラーワイヤ７が溶接トーチの軸心Ｏを
通り、かつ、このときのフィラーワイヤ７と軸心Ｏとの
交点位置がノズル２１及びワークＷの表面に対して所定
の位置となるように、ワイヤ支持部１３の取り付け位置
及び姿勢は規定されている。例えば、プラズマアーク電
流が１０〜１００Ａで、ワークＷの表面からノズル２１
のアーク噴出口までの高さ（いわゆるスタンドオフ高
さ）が５．０〜８．０mmで、フィラーワイヤ７の径が
０．８〜１．６φの場合には、前記交点位置のワークＷ
の表面からの高さｈ1 が１．０mm以上、かつ、ノズル２
１のアーク噴出口（つまり、ノズル孔２２の先端位置）
からの距離ｈ2 が１．５mm以上となるようにしている。

【００３８】次に、以上のような構成の非消耗電極溶接
トーチによる作用及び効果を説明する。トーチ本体１１
のノズル２１を囲繞して最外周部に設けられた外側キャ
ップ１２を基端キャップ１２ａ（基端側部材）と先端キ
ャップ１２ｂ（先端側部材）に分割可能に構成し、さら
に、この先端側部材の下部にワイヤ支持部１３を取り付
けている。そして、この基端キャップ１２ａと先端キャ
ップ１２ｂとを結合する際に、軸心Ｏの方向の高さを規
定する手段、すなわち、ここでは、基端キャップ１２ａ
と先端キャップ１２ｂとの位置決め端部１９ｂによっ
て、軸心Ｏの方向の位置関係が規定されている。また、
一方、電極２９とガイド２５との軸心Ｏの方向の位置関
係は端面２９ｂにより所定値に規定されており、ガイド
２５とノズル２１との軸心Ｏの方向の位置関係は端面２
１ｄにより規定されている。同様にして、ノズル２１と
内側キャップ１７は端面２１ｂ（端面５２）により、内
側キャップ１７と外側キャップ１２は位置決めリング１
６により、それぞれ軸心Ｏの方向の位置関係が規定され
ている。この結果、結合後の外側キャップ１２の先端キ
ャップ１２ｂとノズル２１や電極２９との軸心Ｏの方向
（つまり、高さ方向）の位置関係が所定値に規定され
る。

【００３９】また、同心度を規定する手段、例えば嵌め
合い部１９ａにより、基端キャップ１２ａと先端キャッ
プ１２ｂとの同心度を保持している。一方、位置決めリ
ング１６によって、外側キャップ１２と内側キャップ１
７の同心度が保持されており、また、内側キャップ１７
とノズル２１は円筒突出部２１ａの嵌合により、ノズル
２１と電極２９はガイド２５により、同心度が保持され
ている。したがって、以上のことにより、基端キャップ
１２ａと先端キャップ１２ｂの結合後に、ワイヤ支持部
１３とノズル２１や電極２９との位置関係が精度良く適
切値に保持されるので、フィラーワイヤ７のねらい位置
の再調整が不要となり、フィラーワイヤ７のねらい位置
を安定させることが可能となる。

【００４０】したがって、例えば溶接トーチの消耗部品
の交換等の時、ワイヤ支持部１３がこの先端キャップ１
２ｂに取着されたままの状態で先端キャップ１２ｂを取
り外し、消耗部品を交換した後に、再びこの先端キャッ
プ１２ｂを基端キャップ１２ａと結合することが可能と
なる。そして、この結合後にワイヤ支持部１３が外側キ
ャップ１２の所定の適切な位置に適切な姿勢で容易に取
り付けられるので、ワイヤ支持部１３から送給されるフ
ィラーワイヤ７は常に外側キャップ１２に対して所定の
位置及び方向を維持できるようになり、フィラーワイヤ
７と電極２９やノズル２１との位置関係を再調整する必
要が無くなる。この結果、調整作業が不要となるので、
設備の稼働時間が向上する。また、従来のような作業者
毎の調整のばらつき等も無くなり、ワイヤ支持部１３の
ワイヤ出口から電極２９の近傍までの距離も短くできる
ので、フィラーワイヤ７の送給のねらい位置が常時安定
し、よって良好な溶接品質を安定して得ることが可能と
なる。

【００４１】また、ワイヤ支持部１３が取り付けられた
先端キャップ１２ｂのみを外せばよいので、この先端キ
ャップ１２ｂの軸心Ｏの方向の寸法に相当する短い距離
だけ先端キャップ１２ｂを先端方向に下げることにより
外すことができる。したがって、ワイヤ支持部１３の基
端側に接続されたワイヤケーブルの引回しの長さを短く
できるので、溶接トーチの先端部におけるワイヤケーブ
ルの配線が簡潔でコンパクトとなる。この結果、溶接ト
ーチ先端部の周囲がかさばらないので、溶接トーチの寄
りつきが容易となって狭い空間での溶接も可能となり、
溶接作業の能率向上が図れる。

【００４２】また、ワイヤ支持部１３は外側キャップ１
２にねじ１４等により着脱可能に取り付けられており、
また、ワイヤ支持部１３の端面１５を外側キャップ１２
のねじ孔の端面に当接させて位置決めし、かつ、ワイヤ
支持部１３のねじ１４よりも基端側の外周面５３と外側
キャップ１２のねじ孔よりも基端側の内周面とが嵌め合
い結合されている。したがって、ワイヤ支持部１３を外
側キャップ１２から外して、外側キャップ１２を単体で
交換した後、再度ワイヤ支持部１３を適切な位置に適切
な姿勢で容易に取り付けることができる。これによっ
て、外側キャップ１２を単体で交換することが可能とな
り、この場合でも、交換後の調整作業を無くし、良好な
溶接品質を安定して得ることが可能となる。

【００４３】さらに、ワイヤ支持部１３が外側キャップ
１２を外側から内側に貫通した孔に取り付けられている
ので、ワイヤ支持部１３のワイヤ出口が外側キャップ１
２の内面側に有る。これによって、フィラーワイヤ７が
空気に触れないで供給されるので、溶接箇所の気泡の発
生を防止でき、溶接品質が向上する。

【００４４】そして、ワイヤ支持部１３から送給された
フィラーワイヤ７と溶接トーチの軸心Ｏとの交点位置が
ノズル２１及びワークＷの表面に対して所定の位置（こ
こでは、ワークＷの表面から１．０mm以上、かつ、ノズ
ル２１のアーク噴出口から１．５mm以上）となるように
ワイヤ支持部１３が取り付けられている。これによっ
て、ワークＷの表面でのフィラーワイヤ７の溶着を防止
することができると共に、フィラーワイヤ７がプラズマ
アークにより溶融してその溶滴が異常に分散されること
なく所定の溶接箇所を確実に溶接することができる。

【００４５】ワイヤ支持部１３のワイヤ出口に対向する
外側キャップ１２の位置（ここでは、先端キャップ１２
ｂの所定位置）には、内側と外部とを連通させる開口部
を設けているので、フィラーワイヤ７がもし溶融せずに
送給され続けた場合でも、フィラーワイヤ７が外側キャ
ップ１２に突き当たることが無い。したがって、この突
き当たったことによるワイヤ送給装置の送給ローラの磨
耗やワイヤ送給モータの過負荷を防止できる。

【００４６】なお、以上の実施形態では、外側キャップ
１２を基端側と先端側の２つの部材に分割可能に構成し
ているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも２つ
以上の部材に分割されるようにしてもよい。このとき、
前記ワイヤ支持部１３は、これらの複数の部材の内、基
端側以外のいずれか１つの部材に取り付けるようにすれ
ばよい。

【００４７】また、これまではプラズマ溶接トーチを例
にとって説明を行っているが、本発明は非消耗電極溶接
トーチの全般に対して適用可能である。例えば、ＴＩＧ
溶接トーチについても、これまで述べたことと同様に、
溶接トーチの最外周部のノズルを少なくとも２つ以上の
部材に分割可能に構成し、この複数の部材の内、基端側
以外のいずれか１つの部材にワイヤ支持部１３を取り付
けるように構成することによって、同様の作用及び効果
を得ることが可能である。

【００４８】また、これまでの各構成の組み合わせは、
特に限定しない限り任意とすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わるプラズマ溶接トーチ
の側面断面図を示す。

【図２】図１のＺ視図を示す。

【図３】従来技術に係わる非消耗電極溶接トーチ例のＴ
ＩＧ溶接トーチを示す。

【符号の説明】

７…フィラーワイヤ、１１…トーチ本体、１２…外側キ
ャップ、１２ａ…基端キャップ、１２ｂ…先端キャッ
プ、１２ｃ、２１ｄ、５２…端面、１３…ワイヤ支持
部、１６…位置決めリング、１７…内側キャップ、１９
ａ…嵌め合い部、１９ｂ…位置決め端部、２１…ノズ
ル、２１ａ…円筒突出部、２１ｃ…Ｏリング溝、２２…
ノズル孔、２３…ノズル冷却水通路、２５…ガイド、２
７…プラズマガス通路、２９…電極、３３…管路、５１
…孔、５５…開口部。

フロントページの続き (72)発明者 今井 陽介 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル(21)の近傍に配設されたワイヤ支
   持部(13)によりフィラーワイヤ(7) の先端側を支持し、
   この支持されたフィラーワイヤ(7) を用いる非消耗電極
   溶接トーチにおいて、 溶接トーチの最外周部に設けられると共に、少なくとも
   基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能とされた前
   記ノズル(21)、又は、前記ノズル(21)を囲繞する少なく
   とも基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能とされ
   た外側キャップ(12)のいずれかと、 このノズル(21)又は外側キャップ(12)の前記複数の部材
   の内、基端側以外のいずれか１つの部材に、所定位置に
   所定姿勢で取り付けられた前記ワイヤ支持部(13)とを備
   えたことを特徴とする非消耗電極溶接トーチ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の非消耗電極溶接トーチに
   おいて、 前記ワイヤ支持部(13)が、嵌め合いにより所定位置及び
   所定姿勢で位置決めされ、かつ、ねじ止めにより前記ノ
   ズル(21)又は前記外側キャップ(12)の分割可能な複数の
   部材の内、基端側以外のいずれか１つに着脱可能に取り
   付けられたことを特徴とする非消耗電極溶接トーチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の非消耗電極溶接ト
   ーチにおいて、 前記ワイヤ支持部(13)が、前記ノズル(21)又は前記外側
   キャップ(12)の分割可能な複数の部材の内、基端側以外
   の他のいずれか１つを外側から内側に貫通する孔に取り
   付けられたことを特徴とする非消耗電極溶接トーチ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の非消耗電極溶接トーチに
   おいて、 前記ノズル(21)又は前記外側キャップ(12)の分割可能な
   複数の部材の各結合部に、結合後の同心度及び軸心方向
   位置を規定する手段を設けたことを特徴とする非消耗電
   極溶接トーチ。
5. 【請求項５】 ノズル(21)の近傍に配設されたワイヤ支
   持部(13)によりフィラーワイヤ(7) の先端側を支持し、
   この支持されたフィラーワイヤ(7) を用いるプラズマ溶
   接トーチにおいて、 前記フィラーワイヤ(7) と前記ノズル(21)の軸心との交
   点位置が、ワーク表面から１．０mm以上、かつ、ノズル
   (21)のアーク噴出口から１．５mm以上となるように、前
   記ワイヤ支持部(13)を、前記ノズル(21)を囲繞する外側
   キャップ(12)に取り付けることを特徴とするプラズマ溶
   接トーチ。
6. 【請求項６】 ノズル(21)の近傍に配設されたワイヤ支
   持部(13)によりフィラーワイヤ(7) の先端側を支持し、
   この支持されたフィラーワイヤ(7) を用いる非消耗電極
   溶接トーチにおいて、 前記ワイヤ支持部(13)を、溶接トーチの最外周部に設け
   られた前記ノズル(21)、あるいは、前記ノズル(21)を囲
   繞する外側キャップ(12)に取り付けると共に、このノズ
   ル(21)又は外側キャップ(12)のこのワイヤ支持部(13)の
   ワイヤ出口と対向する位置に、内側と外側と連通させる
   開口部(55)を設けたことを特徴とする非消耗電極溶接ト
   ーチ。
7. 【請求項７】 ノズル(21)を囲繞するプラズマ溶接トー
   チの外側キャップにおいて、 少なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能
   に構成されると共に、基端側以外のいずれか１つの部材
   に、ノズル(21)の先端部近傍に送給するフィラーワイヤ
   (7) の先端側を支持するワイヤ支持部(13)を所定位置に
   所定姿勢で着脱可能に取り付ける手段を設けたことを特
   徴とするプラズマ溶接トーチの外側キャップ。
8. 【請求項８】 ノズル(21)を囲繞するプラズマ溶接トー
   チの外側キャップにおいて、 少なくとも基端側と先端側の２つ以上の部材に分割可能
   に構成されると共に、基端側以外のいずれか１つの部材
   に、ノズル(21)の先端部近傍に送給するフィラーワイヤ
   (7) の先端側を支持するワイヤ支持部(13)を取り付けた
   ことを特徴とするプラズマ溶接トーチの外側キャップ。