特許 7478025 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】2024-04-23

(45)【発行日】2024-05-02

(54)【発明の名称】溶接トーチ

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/29 20060101AFI20240424BHJP

【ＦＩ】

B23K9/29 E

B23K9/29 L

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020089168

(22)【出願日】2020-05-21

(65)【公開番号】P2021183345

(43)【公開日】2021-12-02

【審査請求日】2023-04-10

(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】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】宮内 貴章

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５１－０２００２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５１－０２５６３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５０－１２９６２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－２３５３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０５７４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１４１７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１１２６６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５０－１４０９２９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００、９／００７ － ９／０１３、

９／０４、９／１４ － １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークを用いて溶接を行う溶接トーチにおいて、
溶接ワイヤを保持し、一端部から送り出す棒状のチップと、
前記チップの他端部を囲む第１ノズル筒と、
前記第１ノズル筒の軸長方向に、前記チップの前記一端部を覆う位置及び露出させる位置の間を移動する第２ノズル筒とを備え、
前記第１ノズル筒は前記第２ノズル筒と嵌合し、
前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒のうち、一方には、溝が凹設されており、他方には、前記溝に沿って摺動する突起が形成されており、
前記溝は、前記第２ノズル筒の移動方向に沿って延びており、両端及び途中に、前記突起の移動を制限する制限部が形成されていることを特徴とする溶接トーチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接トーチに関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接は、チップに保持された溶接ワイヤの先端を母材に設けた開先に近接させ、溶接ワイヤと母材との間に電圧を印加し、アークを生じさせて実行される。良好な溶接のためには、チップを開先に十分に近付ける必要がある。また、溶接の品質に悪い影響を与えるスラグ、スパッタ等の生成を防止するためには、チップの周囲をノズル筒で囲い、シールドガスを流して、アークが空気に触れることを防止する必要がある。

【0003】

また、特許文献１の溶接トーチでは、狭い開先を溶接する際、ノズル筒の先端が母材に当たり、チップを開先に近づけることができなくなることを解消すべく、サーボシリンダを有する進退駆動装置を用いてノズル筒を移動可能にすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２３５３０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方、作業者が手に持って使用する溶接トーチにおいても、狭い開先の溶接の際、ノズル筒の先端が母材に当たり、チップを開先に近づけることができなくなる問題が生じている。しかし、特許文献１のように、進退駆動装置を用いてノズル筒を移動可能にする構成を適用した場合、溶接トーチの重量が重くなり、実質上、手動による溶接の実行が困難であり、製品の製造コストアップを招く。

【0006】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成にて、チップを覆う位置又は露出させる位置にノズル筒を移動させことができる溶接トーチを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る溶接トーチは、アークを用いて溶接を行う溶接トーチにおいて、溶接ワイヤを保持し、一端部から送り出す棒状のチップと、前記チップの他端部を囲む第１ノズル筒と、前記第１ノズル筒の軸長方向に、前記チップの前記一端部を覆う位置及び露出させる位置の間を移動する第２ノズル筒とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明にあっては、前記第２ノズル筒が、前記第１ノズル筒の軸長方向に、前記チップの前記一端部を覆う位置及び露出させる位置の間を移動できる。よって、狭い開先の溶接の際には、前記第２ノズル筒が母材に当たらないよう移動させ、チップの一端部を開先に接近させることができる。

【0009】

本発明に係る溶接トーチは、前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒は、径が異なる円筒形状を有し、螺合していることを特徴とする。

【0010】

本発明にあっては、前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒が螺合しているので、前記第２ノズル筒を回転させることによって、前記チップの前記一端部を覆う位置及び露出させる位置の間を、連続的に、移動させることができる。

【0011】

本発明に係る溶接トーチは、前記第２ノズル筒は、前記第１ノズル筒よりも大きい径を有することを特徴とする。

【0012】

本発明にあっては、前記第２ノズル筒が前記第１ノズル筒よりも大きい径を有し、前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒が螺合している。従って、前記第２ノズル筒が前記チップの前記一端部を覆う位置に位置した場合は、前記第２ノズル筒の内周面に形成されたネジが露出され、前記第２ノズル筒内を流れるシールドガスを螺旋状に案内する。

【0013】

本発明に係る溶接トーチは、前記第１ノズル筒は前記第２ノズル筒と嵌合し、前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒のうち、一方には、溝が凹設されており、他方には、前記溝に沿って摺動する突起が形成されており、前記溝は、前記第２ノズル筒の移動方向に沿って延びており、両端及び途中に、前記突起の移動を制限する制限部が形成されていることを特徴とする。

【0014】

本発明にあっては、前記第１ノズル筒及び前記第２ノズル筒のうち、一方には、前記第２ノズル筒の移動方向に沿って延びる溝が凹設され、他方には前記溝に沿って摺動する突起が形成されており、前記溝は途中に前記突起の移動を制限する制限部が形成されている。よって、前記第２ノズル筒は、段階的に、前記チップの前記一端部を覆う位置及び露出させる位置の間を移動できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、簡単な構成にて、チップを覆う位置又は露出させる位置にノズル筒を移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態１に係る溶接トーチを示す模式図である。

【図2】実施の形態１の溶接トーチの分解図である。

【図3】実施の形態１の溶接トーチの断面図である。

【図4】第２ノズル筒がチップの一端部を最大露出させる位置にある場合の一例を示す例示図である。

【図5】実施の形態１の溶接トーチの使用例を示す模式図である。

【図6】実施の形態２に係る溶接トーチの一部を破断して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の実施の形態に係る溶接トーチを、図面に基づいて詳述する。

【0018】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る溶接トーチ３を示す模式図である。溶接トーチ３は母材との間で発生するアークを用いて溶接を行う。

【0019】

溶接トーチ３は、曲がった筒形状を有するトーチボディ２の一端側に設けられており、トーチボディ２の他端側にはハンドル部１１が設けられている。トーチボディ２は、溶接電源、溶接ワイヤ及びシールドガスの供給源からハンドル部１１まで送られた電力、溶接ワイヤ及びシールドガスを溶接トーチ３に供給する。ハンドル部１１はスイッチ１０を有しており、スイッチ１０は溶接トーチ３への電圧の印加及び遮断を切り替える。

【0020】

ハンドル部１１はチューブ１３を介して溶接電源、溶接ワイヤ及びシールドガスの供給源に連結されている。チューブ１３は、溶接ワイヤを保持する保持管１４を有し、溶接ワイヤを溶接トーチ３に供給する。保持管１４はハンドル部１１を経て、トーチボディ２を通り、溶接トーチ３まで延びる。

【0021】

ハンドル部１１にはコイルばね１２が装着されており、チューブ１３の折り曲げを防止するために、チューブ１３の一端側はコイルばね１２の内側を通ってハンドル部１１に連結されている。

【0022】

図２は、実施の形態１の溶接トーチ３の分解図であり、図３は、実施の形態１の溶接トーチ３の断面図である。説明の便宜上、図３においては保持管１４を共に示している。

【0023】

溶接トーチ３は、トーチボディ２に接続されたチップボディ７を備えている。チップボディ７は細長い円筒形の部材である。チップボディ７の一端部には、内周にネジが形成された拡径部７３が設けられており、チップボディ７は、トーチボディ２の端部に設けられた螺合部２１に拡径部７３を螺合させて接続されている。チップボディ７は、保持管１４が挿入される挿入孔７２を内側に有する。

【0024】

チップボディ７の他端部には、チップボディ７を内外に貫通する内外貫通孔７１が周方向に例えば等間隔にて形成されている。また、チップボディ７の他端にはチップ８が連結されている。

【0025】

チップ８は軸心を貫通する細径のワイヤ保持孔８１を有する丸棒状の部材であり、チップ８の一端部は先端に向けて徐々に縮径している。チップ８の他端部には、外周にネジが形成されており、チップ８は他端部をチップボディ７の他端部に螺合させて同軸接続されている。これによって、ワイヤ保持孔８１と挿入孔７２とが連通する。

【0026】

チップボディ７の外側には、インシュレータ６とオリフィス９とが外嵌されている。
インシュレータ６は、金属製の内筒と絶縁材料製の外筒とを備える、円筒形の部材である。インシュレータ６は、内外貫通孔７１の形成位置と拡径部７３との間を覆っている。インシュレータ６の一端部６１には雄ネジが形成されており、後述する第１ノズル筒５が連結されている。

【0027】

オリフィス９は絶縁材料製の円筒形の部材であり、内外貫通孔７１の形成位置を含むチップボディ７の他端部とチップ８の他端部とを覆っている。オリフィス９とチップボディ７との間には隙間がある。オリフィス９の周壁には、内外に貫通し、前記隙間に連通する連通貫通孔９１が形成されている。

【0028】

更に、オリフィス９の外側は第１ノズル筒５によって取り囲まれている。第１ノズル筒５はオリフィス９及びチップ８の他端部を覆うように設けられている。第１ノズル筒５は、金属材料からなる。

【0029】

第１ノズル筒５の一端部は、内周面に、インシュレータ６の一端部６１と螺合する雌ネジ５２が形成されている。よって、第１ノズル筒５は、一端部がインシュレータ６と螺合する。また、第１ノズル筒５の他端部５１は、外周面に、雄ネジ５４が形成されている。

【0030】

第１ノズル筒５の他端部５１には、第２ノズル筒４が取り付けられている。第２ノズル筒４は内周面に、全長に亘って第１ノズル筒５の雄ネジ５４に対応する雌ネジ４１が形成されている。即ち、第２ノズル筒４は第１ノズル筒５の他端部５１と螺合している。例えば、第２ノズル筒４は金属材料からなる。第１ノズル筒５及び第２ノズル筒４は、同一軸心上に配設されている。

【0031】

以上のような構成を有する実施の形態１の溶接トーチ３では、溶接が実行される際、溶接ワイヤが保持管１４を介してチップボディ７まで供給される。斯かる溶接ワイヤは、チップ８のワイヤ保持孔８１内を通って、チップ８の先端部からワイヤ保持孔８１の開口を介して送り出される。また、チップ８に保持された溶接ワイヤの先端を母材１００に設けた開先２００に近接させ、溶接ワイヤと母材１００との間に電圧を印加し、アークを生じさせる。

【0032】

また、チューブ１３を介して供給され、ハンドル部１１及びトーチボディ２を経て溶接トーチ３に届けられたシールドガスは、保持管１４とチップボディ７の挿入孔７２の内周面との間に形成された環状の通路を通って内外貫通孔７１からチップボディ７の外側、即ちオリフィス９の内側に流れる。チップボディ７から排出されたシールドガスはオリフィス９の連通貫通孔９１を介してオリフィス９の外側、即ち第１ノズル筒５の内側に流れる。第１ノズル筒５の内側に流れ込んだシールドガスは、第１ノズル筒５の内周面に案内され、チップ８の一端側に流れる。ついで、斯かるシールドガスは第２ノズル筒４の内周面に案内され、チップ８の一端側及び母材１００に向かって流れる。

【0033】

この際、ハンドル部１１のスイッチ１０の操作によって、前記溶接電源からチップ８と母材との間に電力が供給される。また、溶接ワイヤがチップ８と接触するので、溶接ワイヤに電力が供給され、溶接ワイヤと母材との間でアークが発生する。発生したアークによってチップ８の一端から送り出される溶接ワイヤが解けて溶接対象の開先２００に落ちる。シールドガスは、アークと大気との接触をシールドすることによって、溶接品質の妨げとなるスラグ及びスパッタの生成を防止する。また、オリフィス９はチップボディ７にスパッタが付着することを防止する。

【0034】

更に、実施の形態１の溶接トーチ３は、上述の如く、第２ノズル筒４が第１ノズル筒５の他端部５１と螺合している。このような構成を有することから、第２ノズル筒４は軸心回りに回転された場合、第１ノズル筒５の軸長方向（図３中の矢印方向）に移動できる。これによって、第２ノズル筒４は、チップ８の前記一端部を覆う位置と、前記一端部を露出させる位置との間を移動する。

【0035】

例えば、図３においては、第２ノズル筒４がチップ８の一端部を完全に覆う位置（以下、第１位置と言う）にある場合を示している。また、図４は、第２ノズル筒４がチップ８の一端部を最大露出させる位置（以下、第２位置と言う）にある場合の一例を示す例示図である。図４の場合、第２ノズル筒４の先端は、第１ノズル筒５の先端と面一をなす。第２ノズル筒４は、図３の矢印方向に、例えば３０ｍｍ移動可能である。

【0036】

よって、実施の形態１の溶接トーチ３では、簡単な構成で、必要に応じて作業者がチップ８の一端の露出具合、及びシールドガスによるシールド具合を調節することができる。以下、詳しく説明する。

【0037】

図５は、実施の形態１の溶接トーチ３の使用例を示す模式図である。便宜上、図５には、溶接トーチ３の先端部のみを示す。図５Ａは溶接開始直後を示し、図５Ｂは所定時間経過後を示す。

【0038】

図５に示すように、狭くて深い開先の溶接を行う場合、第２ノズル筒４が第１位置にあると（図３参照）、第２ノズル筒４の先端が母材１００と干渉するので、チップ８を開先に近づけることが出来ない。一方、斯かる場合、狭い開先内にはシールドガスが流れ込んで充満するので、溶融ビード３００が大気に触れる虞は少なく、高いシールド性は要求されない。よって、作業者は、第２ノズル筒４を周方向に回して前記第２位置（図４参照）に移動させた状態にて溶接を開始する（図５Ａ参照）。

【0039】

一方、溶接開始後、所定時間が経過すると、溶融ビード３００が盛り上がるにつれて開先２００が徐々に広がり、溶融ビード３００が大気に触れる面積が広くなるので、高いシールド性が要求される。よって、作業者は第２ノズル筒４を周方向に回して前記第２位置から前記第１位置（図３参照）に移動させて溶接を続ける（図５Ｂ参照）。

【0040】

第２ノズル筒４と第１ノズル筒５の他端部５１とが螺合しており、第２ノズル筒４は回転によって移動させるので、作業者は必要に応じて連続的に第２ノズル筒４の位置を微調整できる。

【0041】

更に、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面には雄ネジ５４が形成され、第２ノズル筒４の内周面に形成された雌ネジ４１と螺合する。よって、第２ノズル筒４が前記第１位置にある場合、第２ノズル筒４の内周面に形成された螺旋状の雌ネジ４１が露出された状態になる。従って、第２ノズル筒４を通るシールドガスは第２ノズル筒４に案内されて螺旋状の旋回流になる。よって、シールドガスの広がりを抑制し、シールド性を高めることができる。

【0042】

なお、以上においては、第２ノズル筒４の内周面及び第１ノズル筒５の他端部５１の外周面にネジが形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第２ノズル筒４の外周面及び第１ノズル筒５の他端部５１の内周面にネジが形成された構成であっても良い。

【0043】

（実施の形態２）
実施の形態２に係る溶接トーチ３は、実施の形態１と同様、チップボディ７、チップ８、インシュレータ６、オリフィス９及び第１ノズル筒５を備えている。これらの構成については、実施の形態１にて既に説明しており、説明を省略する。

【0044】

図６は、実施の形態２に係る溶接トーチ３の一部を破断して示す斜視図である。図６においては、説明の便宜上、チップ８の表示を省略している。なお、図６においては、第２ノズル筒４が前記第２位置に位置している場合を示している。

【0045】

第１ノズル筒５の他端部５１には、第２ノズル筒４が取り付けられている。第２ノズル筒４は第１ノズル筒５の他端部５１よりも大きい内径を有する円筒形の部材である。即ち、第２ノズル筒４は第１ノズル筒５の他端部５１に外嵌されている。
実施の形態１と同様、第２ノズル筒４は、第１ノズル筒５の軸長方向に移動できるように構成されている。以下、説明する。

【0046】

第２ノズル筒４の内周面には、一対の突起４３が突設されている。斯かる一対の突起４３は第２ノズル筒４の軸長方向に所定間隔を隔てて突設されている。一方、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面には案内溝５３が凹設されている。

【0047】

案内溝５３は、第２ノズル筒４の移動方向に沿って延びる。詳しくは、案内溝５３は、第１ノズル筒５の軸長方向、即ち第２ノズル筒４の移動方向に沿って延びる第１部５３１と、第２ノズル筒４の移動方向に対して斜めに交差する方向に延びるように形成された第２部５３２（制限部）とを含む。第２部５３２は第１部５３１の両端及び途中に形成されている。

【0048】

案内溝５３は、第２ノズル筒４を第１ノズル筒５の他端部５１に取り付けた場合、一対の突起４３に対応する位置に設けられている。即ち、第２ノズル筒４を第１ノズル筒５の他端部５１に取り付けた場合、第１部５３１に沿って一対の突起４３が案内溝５３内を摺動する。また、上述の如く、第２部５３２が第２ノズル筒４の移動方向と交差する方向に延びているので、突起４３の移動（摺動）は第２部５３２によって制限される。

【0049】

即ち、突起４３が第１部５３１に位置する場合（以下、解錠状態と言う）、第２ノズル筒４は第１ノズル筒５の軸長方向への移動が可能であるが、突起４３が第２部５３２に位置する場合（以下、施錠状態と言う）、第２ノズル筒４は第１ノズル筒５の軸長方向への移動が制限される。
前記施錠状態から前記解錠状態に変更するためには、作業者が、第２ノズル筒４の移動方向に対して斜めに交差する方向に第２ノズル筒４を回転させる操作が必要である。以下、図６を用いて詳しく説明する。

【0050】

図６に示すように、第２ノズル筒４が前記第２位置にある場合は、一対の突起４３が第２部５３２に位置しており、施錠状態であるので、第２ノズル筒４の第１ノズル筒５の軸長方向への移動は制限されている。この際、作業者が第２ノズル筒４を案内溝５３に沿って回転させると、一対の突起４３が第１部５３１に位置するので前記解錠状態に変わり、第２ノズル筒４が第１ノズル筒５の軸長方向に移動可能になる。

【0051】

ついで、第２ノズル筒４がチップ８の一端部を覆うように、作業者が第２ノズル筒４を図６の矢印方向に移動させてから、第２ノズル筒４を案内溝５３に沿って回転させる。これによって、一対の突起４３が再び第２部５３２に位置するので前記施錠状態になり、第２ノズル筒４の移動は制限される。この際、第２ノズル筒４は前記第１位置に位置する。

【0052】

以上の順に操作を行うことによって、作業者は第２ノズル筒４を前記第２位置から前記第１位置に、第１ノズル筒５の軸長方向に移動させることができる。なお、第２ノズル筒４を前記第１位置から前記第２位置に移動させる操作については、作業者が上述の操作順の逆順で操作を行えば良く、詳しい説明を省略する。

【0053】

以上の構成を有することから、実施の形態２の溶接トーチ３では、簡単な構成で、必要に応じて作業者が第２ノズル筒４を前記第１位置及び前記第２位置の間で移動させ、チップ８の一端の露出具合、及びシールドガスによるシールド具合を調節することができる。

【0054】

また、実施の形態２の溶接トーチ３は、上述のような一連の操作によって、第２ノズル筒４を前記第１位置から前記第２位置に、又は、前記第２位置から前記第１位置に移動させるので、作業者の手間を省くことができる。

【0055】

更に、以上においては、第２ノズル筒４の内周面に突起４３が形成され、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面に案内溝５３が形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。第２ノズル筒４の内周面に案内溝５３が形成され、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面に突起４３が形成されても良い。

【0056】

なお、以上においては、第２ノズル筒４が第１ノズル筒５の他端部５１に外嵌されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第２ノズル筒４が第１ノズル筒５の他端部５１に内嵌される構成であっても良い。

【0057】

そして、以上においては、一連の操作によって、第２ノズル筒４を前記第１位置から前記第２位置に、又は、前記第２位置から前記第１位置に移動させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、案内溝５３において、第１部５３１の途中に第２部５３２を複数箇所に設けて、前記第１位置と前記第２位置との間を第２ノズル筒４が段階的に移動するように構成しても良い。

【0058】

かつ、案内溝５３は、第１部５３１の深さと、第２部５３２の深さとが異なるように構成しても良い。例えば、第２部５３２の深さを第１部５３１の深さよりも浅くしても良い。
又は、第１部５３１の幅と、第２部５３２の幅とが異なるように構成しても良い。例えば、第２部５３２の幅を第１部５３１の幅よりも狭くしても良い。
この場合、前記解錠状態では、第２ノズル筒４の移動が容易になる一方、前記施錠状態では、突起４３が案内溝５３に圧接され、第２ノズル筒４の移動をしっかり制限できる。

【0059】

以上においては、第２ノズル筒４の内周面に、一対の突起４３のみが突設されており、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面には、一対の突起４３に対応する位置に案内溝５３が一つ凹設されている場合を例に挙げて説明した。しかし、実施の形態２の溶接トーチ３はこれに限定されるものではない。第２ノズル筒４の内周面において互いに対向する２箇所に夫々一対の突起４３が突設され、第１ノズル筒５の他端部５１の外周面においても、各一対の突起４３に対応する位置に案内溝５３が夫々凹設されている構成であっても良い。

【0060】

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【符号の説明】

【0061】

１ 溶接トーチ装置
３ 溶接トーチ
４ 第２ノズル筒
５ 第１ノズル筒
８ チップ
４３ 突起
５３ 案内溝
５３１ 第１部
５３２ 第２部（制限部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】