特許 7323998 溶接トーチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-01

(45)【発行日】2023-08-09

(54)【発明の名称】溶接トーチ

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/29 20060101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

B23K9/29 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018231420

(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公開番号】P2020093271

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-10-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168099

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 伸太郎

(72)【発明者】

【氏名】玉城 怜士

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第９１８６７４６（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２００７－３３０９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０７４２０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／２９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却水用通水路を内包するチップボディと、その先端側に接続された給電チップと、上記チップボディの中心孔に導入され、溶接ワイヤを案内するワイヤガイドライナと、上記チップボディおよび上記給電チップを取り囲むノズルと、を備え、上記チップボディの中心孔から導出させたシールドガスを上記ノズルから噴射しつつ、上記給電チップから上記溶接ワイヤを送出させて溶 接を行う溶接トーチであって、
上記ワイヤガイドライナは、上記チップボディの中心孔の先端の小径部と対応した外径を有して当該上記チップボディの中心孔の小径部に受容されて上記チップボディに接続されるパイプ状先端部を有し、当該パイプ状先端部の外周と上記チップボディの中心孔の小径部との間に、上記チップボディの中心孔の小径部に設けた環状溝に保持させられ、上記パイプ状先端部の外周に密着させられているＯリングからなるシール手段が設けられていることを特徴とする、溶接トーチ。

【請求項2】

上記ワイヤガイドライナは、パイプ状後端部を有し、当該パイプ状後端部と当該パイプ状後端部を受容する部材との間にＯリングからなるシール手段が設けられている、請求項１に記載の溶接トーチ。

【請求項3】

上記シールドガスは、上記チップボディの上記中心孔ないし当該中心孔と連続して上記 ワイヤガイドライナを取り囲む筒状空間に供給される、請求項１または２に記載の溶接トーチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接に用いられる溶接トーチに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の溶接トーチは、可撓性を持たせたコンジットケーブルの先端に接続され、ワイヤ送給機から送り出されてコンジットケーブル内を案内されてきた溶接ワイヤに給電しつつ、ノズルから噴射されるシールドガスで覆いながら繰り出す役割を果たす部材であり、その構造は、たとえば特許文献１に表れている。

【0003】

ワイヤは、溶接トーチにおいてチップボディと呼ばれる部材の中心孔にまでいたるワイヤガイドライナに案内される。ワイヤは、チップボディの先端側に接続される給電チップの中心孔を通る際に給電を受ける。シールドガスは、チップボディの内部空間から当該チップボディに設けた通気孔、当該チップボディの外周に設けたオリフィス部材を介してノズル内空間に導出され、給電チップから送出されるワイヤの周囲を取り囲むようにしてノズル先端から噴射される。

【0004】

同文献に示された溶接トーチにおいては、ワイヤガイドライナが通挿される中心孔がシールドガス通路として共用されており、ワイヤガイドライナはコイル状の部材が採用されている。ワイヤガイドライナの先端は単に給電チップの後端に当接させられており、当該ワイヤガイドライナの後端は、コンジットケーブル内のワイヤガイドライナを受け入れるジョイント部材に単に当接させられている。そのため、チップボディの中心孔に供給されたシールドガスの一部がチップボディの先端から給電チップのワイヤ挿通孔を介して漏れたり、チップボディの後端から漏れたりして無駄になり、供給されるシールドガスの全量がノズル先端からワイヤを取り囲むようにして噴射することにより得られるシールド機能を果たさない問題があった。

【0005】

また、特許文献２に示される溶接トーチは、チップボディの中心孔とは別経路のシールドガス供給路を形成し、上記したようなガス漏れによる無駄をなくすようにしているが、かかる構成は溶接トーチの大型化や複雑化を招き、コスト的に不利となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－５１９８３号公報

【文献】特会２０１８－６５１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、構造が簡単であり、かつシールドガスのガス漏れを解消することができるように構成した溶接トーチを提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

【0009】

すなわち、本発明によって提供される溶接トーチは、チップボディと、その先端側に接続された給電チップと、上記チップボディの中心孔に導入され、溶接ワイヤを案内するワイヤガイドライナと、上記チップボディおよび上記給電チップを取り囲むノズルと、を備え、上記チップボディの中心孔から導出させたシールドガスを上記ノズルから噴射しつつ、上記給電チップから上記溶接ワイヤを送出させて溶接を行う溶接トーチであって、上記ワイヤガイドライナはパイプ状先端部を有し、当該パイプ状先端部の外周と当該パイプ状先端部を受容する部材との間にシール手段が設けられていることを特徴とする。

【0010】

好ましい実施の形態では、上記ワイヤガイドライナの上記パイプ状先端部は、上記チップボディの上記中心孔の先端部における、上記パイプ状先端部の外径と対応した内径を有する小径部に受容されている。

【0011】

好ましい実施の形態では、上記ワイヤガイドライナは、パイプ状後端部を有し、当該パイプ状後端部と当該パイプ状後端部を受容する部材との間にシール手段が設けられている。

【0012】

好ましい実施の形態では、上記シール手段は、Ｏリングである。

【0013】

好ましい実施の形態では、上記シール手段は、ねじ手段である。

【0014】

好ましい実施の形態では、上記シールドガスは、上記チップボディの上記中心孔ないし当該中心孔と連続して上記ワイヤガイドライナを取り囲む筒状空間に供給される。

【発明の効果】

【0015】

上記構成の溶接トーチでは、ワイヤガイドライナのパイプ状先端部とこの部を受容する部材、たとえばチップボディの中心孔の先端部との間がシールされているので、シールドガスがワイヤガイドライナの先端部とチップボディの中心孔との間のすきまから漏れ出て無駄になることが防止される。

【0016】

また、上記構成の溶接トーチでは、チップボディの中心孔がシールドガスの供給路を兼ねる構成を踏襲しているので、別途のシールドガス供給経路を設けることに比較し、構成が簡単であり、大型化やコスト上昇を招かない。

【0017】

本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶接トーチの縦断面図である。

【図2】図１に示す溶接トーチの先端側拡大縦断面図である。

【図3】図１に示す溶接トーチの考案側拡大縦断面図である。

【図4】図２のIV-IV線に沿う断面図である。

【図5】図２のV-V線に沿う断面図である。

【図6】図２のVI-VI線に沿う断面図である。

【図7】図２のVII-VII線に沿う断面図である。

【図8】図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。

【図9】図３のIX-IX線に沿う断面図である。

【図10】本発明の他の実施形態に係る溶接トーチの要部縦断面図である。

【図11】本発明の他の実施形態に係る溶接トーチの要部縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

【0020】

図１ないし図３に示すように、溶接トーチＡ１は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接に用いられるものであり、冷却機構を備えた構成を有する。この溶接トーチＡ１は、トーチボディ１００と、チップボディ２００と、給電チップ２５０と、ワイヤガイドライナ３００と、ノズル４００と、オリフィス部材５００と、を有する。

【0021】

トーチボディ１００は、円筒状の部材であり、その前端部が連結筒１５０を介してノズル４００の後端に連結されている。連結筒１５０は、チップボディ２００に外嵌された絶縁部材１６０に外嵌されるノズル４００の後端部と、トーチボディ１００とをたとえばねじ手段により連結している。ノズル４００は、後記する給電チップ２５０を取り込んでトーチ先端に向けて延びている。

【0022】

チップボディ２００は、概して円筒状をしており、前後方向に貫通する中心孔２１０を有する。このチップボディ２００は、導電性金属でできており、テーパ状に縮径した先端部には、給電チップ２５０が連結されている。給電チップ２５０もまた導電性金属でできており、トーチ中心軸ＣＬに沿ってワイヤ送出孔２５１が貫通形成されている。チップボディ２００は、図示しない給電ケーブルに導通させられる。

【0023】

チップボディ２００の中心孔２１０はトーチ中心軸ＣＬに沿って延び、先端側小径部２１１と後端側大径部２１２とを有する。小径部２１１の内径は後記するワイヤガイドライナ３００のパイプ状先端部の外径と対応しており、大径部の内径はワイヤガイドライナの外径より大である。

【0024】

チップボディ２００のノズル内空間４０２に臨む部位には、環状のオリフィス部材５００が外嵌されている（図２、図５）。オリフィス部材５００の内周面５０１とチップボディ２００の外周面２０１との間には環状空間２０２が形成されている。チップボディ２００には、環状空間２０２とチップボディ２００の中心孔２１０（大径部２１２）とを連通させる通気孔２２０が形成されている。この通気孔２２０は、複数のものがチップボディ２００の周方向等間隔に形成されている(図６)。オリフィス部材５００には、上記環状空間２０２とノズル内空間４０２とを連通させるオリフィス孔５１０が形成されている。このオリフィス孔５１０もまた、複数のものがオリフィス部材５００の周方向等間隔に形成される(図５)。このチップボディ２００には、いくつかの通水路２３１，２３２が形成されているが、これについてはさらに後述する。

【0025】

トーチボディ１００の内部には、チップボディ２００の後端に隣接するようにして内筒１１０と外筒１２０とが同心状に配置されている(図２、図３、図７)。外筒１２０の後端部には、内筒１１０を取り囲む内孔１２６を有する筒状の冷却水導入・排出部材１２５が連結されている(図３、図８)。内筒１１０の後端部１１１は、外筒１１０および冷却水導入・排出部材１２５の後端よりもさらに後方に延出させられて大径化されている。内筒１１０の内径はチップボディ２００の中心孔２１０の後端側大径部２１２の内径と同じである。外筒１２０と内筒１１０との間の空間は、冷却用通水空間１３１，１３２として利用される。この通水空間１３１，１３２は、断面において２つの領域に区分されており、一方は往路用通水空間１３１、他方は復路用通水空間１３２である（図３、図７）。これら通水空間１３１，１３２は、冷却水導入・排出部材１２５の図示しない冷却水導入ポートおよび冷却水排出ポートに連通させられている。なお、チップボディ２００の中心孔２１０ないし上記内筒１１０と後記するワイヤガイドライナ３００との間の環状空間１１２は、シールドガス供給路１１２ａとされ、このシールドガス供給路１１２ａには、上記内筒１１０の後端部１１１に設けたシールドガス供給ポート１１５からシールドガスが供給される。

【0026】

ワイヤガイドライナ３００は、ワイヤ送給装置（図示略）から送給される溶接ワイヤＷを内包しつつ案内する筒状の部材であり、溶接トーチＡ１の構成の範囲内では、剛性のパイプの形態を有する。すなわち、このワイヤガイドライナ３００は、たとえば銅、ステンレス、真鍮などの金属製である。本実施形態において、ワイヤガイドライナ３００は、内外径一様なパイプ材３０１に先端側ジョイント３１１および後端側ジョイント３２１が一体化されているが、本明細書では、これらパイプ材３０１、先端側ジョイント３１０および後端側ジョイント３２１をまとめてワイヤガイドライナ３００と称する。そして、先端側ジョイント３１１が本発明のパイプ状先端部３１０に、後端側ジョイント３２１が本発明のパイプ状後端部３２０に、それぞれ相当する。

【0027】

ワイヤガイドライナ３００は、パイプ状先端部３１０（先端側ジョイント３１１）が上記チップボディ２００の中心孔２１０の先端側小径部２１１に受容嵌合させられ、パイプ状後端部３２０（後端側ジョイント３２１）が上記トーチボディ１００の内筒１１０の後端部１１１内に受容嵌合させられることにより、トーチ中心軸ＣＬに沿って、チップボディ２００の中心孔２１０と同心状に配置される。パイプ状後端部３２０は、内筒１１０の後端部１１１の後端にねじ付けられたキャップ部材１１３により、前方に向けて押圧されている。

【0028】

チップボディ２００には、トーチボディ１００内に形成された往路通水空間１３１に連通する往路通水路２３１、この往路通水路の先端から折り返し、上記トーチボディ１００内に形成された復路通水空間４２２に連通する復路通水路２４１が形成されている（図２、図４）。

【0029】

したがって、冷却水は、図２に矢印で経路を示すように、トーチボディ１００の往路通水路１３１、チップボディ２００の往路通水路２３１、チップボディ２００の復路通水路２４１およびトーチボディ１００の復路通水空間１３２の順に通水され、溶接トーチＡ１のとくにチップボディ２００の冷却作用を行い、溶接品位の安定に寄与する。

【0030】

図２、図３、図４、図９に示すように、チップボディ２００の中心孔２１０の小径部２１１に設けた環状溝６１２に保持させたＯリング６１１を、ワイヤガイドライナ３００のパイプ状先端部３１０（先端側ジョイント３１１）の外周に密着させることによるシール手段６１０が設けられている。また、トーチボディ１００の内筒１１０の後端部１１１の内周に設けた環状溝６２２に保持させたＯリング６２１をワイヤガイドライナ３００のパオプ状後端部３２０（後端側ジョイント３２１）の外周に密着させることによるシール手段６２０が設けられている。

【0031】

次に、実施形態に係る上記構成の溶接トーチＡ１の作用について説明する。

【0032】

ワイヤガイドライナ３００を通じて送られてきた溶接ワイヤＷは、給電チップ２５０のワイヤ送出孔２５１を経て溶接トーチＡ１の先端から送出される。シールドガスは、トーチボディ１００の内筒１１０とワイヤガイドライナ３００との間ないしチップボディ２００の中心孔２１０の大径部２１２とワイヤガイドライナ３００との間の環状空間１１２（シールドガス供給路１１２ａ）から通気孔２２０ないしオリフィス部材５００のオリフィス孔５１０を経てノズル内空間４０２に導出され、ノズル４００の先端から上記のように送出される溶接ワイヤＷを取り囲むようにして噴射させられる。こうして噴射させられるシールドガスが溶接部位をシールドし、溶接品位を保持する。このとき、上記環状空間１１２の前後端部は上記したシール手段６１０，６２０によって塞がれているので、シールドガスは上記環状空間１１２の前後端部から無駄となって漏れることなく、その全量がノズル４００の先端から噴射させられる。

【0033】

なお、実施形態に係る溶接トーチＡ１は冷却機能を有するが、その作用は上述したとおりである。

【0034】

もちろん、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

【0035】

たとえば、実施形態では、シール手段６１０，６２０をＯリング６１１，６２１により形成したが、その具体的手段は問われず、図１０、図１１に示すように、ねじ手段、すなわち、チップボディ２００の中心孔２１０の小径部２１１またはトーチボディ１００の内筒１１０の後端部１１１の内周に形成した雌ねじ６１３，６２３にワイヤガイドライナのパイプ状先端部３１１またはパイプ状後端部３２１に形成した雄ねじ６１４，６２４をねじ込むことにより構成してもよい。

【0036】

また、実施形態では、上記シール手段６１０，６２０をワイヤガイドライナ３００の先端側と後端側の双方に設けたが、先端側のみに設けるだけでもよい。

【0037】

さらに、実施形態では、ワイヤガイドライナ３００の全長を剛性を有するパイプ状に形成したが、先端部および後端部の限られた部分のみをシール手段を設けるに適したパイプ状とし、その他の部分をコイル状としてもよい。

【0038】

実施形態では、冷却水の通水経路を設けた水冷式の冷却機能を有する構成とされているが、このような冷却水の通水経路を特に設けず、通常の自然冷却を行うようにしてももちろんよい。

【符号の説明】

【0039】

Ａ１：溶接トーチ，Ｗ：溶接ワイヤ，２００：チップボディ，２１０：中心孔，２１１：小径部，２５０：給電チップ，３００：ワイヤガイドライナ，３１０：パイプ状先端部，３２０：パイプ状後端部，４００：ノズル，６１０：シール手段，６２０：シール手段，６１１：Ｏリング，６２１：Ｏリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】