特許 7665250 ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-11

(45)【発行日】2025-04-21

(54)【発明の名称】ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズル

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/29 20060101AFI20250414BHJP

【ＦＩ】

B23K9/29 L

B23K9/29 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024195549

(22)【出願日】2024-11-08

【審査請求日】2024-11-13

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年４月２３日インテックス大阪にて開催された２０２４国際ウエルディングショーにて展示

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年６月２３日結和株式会社へ試供品の貸し出

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日株式会社田原組へ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日株式会社スチール・コントラプションへ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日有限会社アサヒへ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日有限会社ティ・ケイ工業へ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日森鐵工業株式会社へ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日有限会社テクノバルブへ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月４日株式会社片桐鉄工所へ公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和６年７月２３日ＮＯＣプラザホールで開催された株式会社カネコ商会大感謝祭にて展示

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514088390

【氏名又は名称】ラメール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129001

【弁理士】

【氏名又は名称】林 崇朗

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 祐仁

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４４０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－０７４４３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０９３３８８７３（ＵＳ，Ｂ１）

(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】

ＴＩＧ溶接トーチに用いられ、シールドガスを整流するシールドノズルであって、
基端側よりも先端側が拡張した円筒状を成すアルミナ焼結体であるノズル本体と、
複数の金属メッシュを積層した円板状を成し、前記ノズル本体の内側を仕切るスクリーンと
を備え、
前記ノズル本体は、
前記ＴＩＧ溶接トーチのガスレンズコレットボディの雄ネジ部に嵌め合い可能に構成された雌ネジ部を有する円筒状を成す基端部と、
前記基端部よりも前記先端側において同軸上に前記基端部と隣接し、前記先端側に向けて第１の内径から第２の内径へと拡張する円筒状を成す拡張部と、
前記拡張部よりも前記先端側において同軸上に前記拡張部と隣接し、前記第２の内径を有する円筒状を成す先端部と
を有し、
前記スクリーンは、前記ノズル本体における前記拡張部から前記先端部に亘る内周面のうち前記基端側に向けて前記第２の内径から湾曲して縮小し始める湾曲部に対して、前記基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合い、
前記拡張部の前記長さＬ１と、前記第２の内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たす、シールドノズル。

【請求項2】

請求項１に記載のシールドノズルであって、
前記スクリーンは、
積層された前記複数の金属メッシュの中心を抵抗スポット溶接することによって形成され、前記複数の金属メッシュにおいて相互に隣接する前記金属メッシュ同士が接合された抵抗スポット溶接部と、
前記抵抗スポット溶接部の中心を貫通し、前記ＴＩＧ溶接トーチの電極棒に嵌め合い可能に構成された貫通孔と
を有する、シールドノズル。

【請求項3】

請求項１に記載のシールドノズルであって、
前記金属メッシュは、縦線と横線とによる平織構造を有し、
前記縦線と前記横線とは、相互に隣接する隣接部において拡散接合されている、シールドノズル。

【請求項4】

請求項１に記載のシールドノズルであって、
前記複数の金属メッシュは、
前記スクリーンにおいて前記基端側の端に位置する第１の金属メッシュと、
前記スクリーンにおいて前記第１の金属メッシュよりも前記先端側に位置する複数の第２の金属メッシュと
を含み、
前記第１の金属メッシュは、前記第２の金属メッシュよりも目が粗く、
前記第１の金属メッシュの外径は、前記第２の内径よりも大きく、
前記第２の金属メッシュの外径は、前記第２の内径よりも小さい、シールドノズル。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のシールドノズルであって、
前記雌ネジ部は、呼び径９／１６インチの雌ネジ構造を有する、シールドノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズルに関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズルは、ガスレンズコレットボディに装着され、ガスレンズコレットボディから放出されるシールドガスを整流する。シールドノズルには、ガスレンズコレットボディの断面よりも拡張した放出口からシールドガスを放出する拡張型のシールドノズルが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

特許文献１には、拡張型のシールドノズルが記載されている。特許文献１のシールドノズルは、ガラス製のノズル本体と、ノズル本体の内側を仕切るスクリーンとを備える。特許文献１のノズル本体は、基端側よりも先端側が拡張した円筒状を成す。特許文献１のスクリーンは、２つの皿状の金属メッシュを背中合わせに環状金具で連結して成る。特許文献１の環状金具は、電極棒を通す貫通孔を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第９３３８８７３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

拡張型のシールドノズルでは、シールドガスの流路が拡張する過程で乱流が発生しやすいため、シールドガスの整流性の向上が求められる。特許文献１のシールドノズルでは、ノズル本体がガラス製であるため、スクリーンが位置ズレしやすいという問題があった。また、特許文献１のシールドノズルでは、スクリーンにおける皿状の金属メッシュが変形しやすいという問題があった。シールドノズルにおけるスクリーンの位置ズレおよび変形は、シールドガスの乱流を発生させる要因となり、溶接品質を低下させる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示する技術は、以下の形態として実現できる。
本明細書に開示する一形態は、シールドガスを整流するシールドノズルである。このシールドノズルは、基端側よりも先端側が拡張した円筒状を成すアルミナ焼結体であるノズル本体と；複数の金属メッシュを積層した円板状を成し、前記ノズル本体の内側を仕切るスクリーンとを備える。前記ノズル本体は、前記ＴＩＧ溶接トーチのガスレンズコレットボディの雄ネジ部に嵌め合い可能に構成された雌ネジを有する円筒状を成す基端部と；前記基端部よりも前記先端側において同軸上に前記基端部と隣接し、前記先端側に向けて第１の内径から第２の内径へと拡張する円筒状を成す拡張部と；前記拡張部よりも前記先端側において同軸上に前記拡張部と隣接し、前記第２の内径を有する円筒状を成す先端部とを有する。前記スクリーンは、前記ノズル本体における前記拡張部から前記先端部に亘る内周面のうち前記基端側に向けて前記第２の内径から湾曲して縮小し始める湾曲部に対して、前記基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合う。前記拡張部の前記長さＬ１と、前記第２の内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たす。この形態のシールドノズルによれば、ガラス製と比較して製造時の寸法誤差が小さく表面が粗いアルミナ結晶体のノズル本体であるため、ガラス製の場合と比較してノズル本体に対するスクリーンの位置ズレを抑制できる。また、複数の金属メッシュを積層したスクリーンが内周面の湾曲部に対して基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合っているため、スクリーンの位置ズレおよび変形を抑制できる。これによって、シールドガスの整流性を向上させることができる。

【0007】

（１）本明細書に開示する一形態は、ＴＩＧ溶接トーチに用いられ、シールドガスを整流するシールドノズルである。このシールドノズルは、基端側よりも先端側が拡張した円筒状を成すアルミナ焼結体であるノズル本体と；複数の金属メッシュを積層した円板状を成し、前記ノズル本体の内側を仕切るスクリーンとを備える。前記ノズル本体は、前記ＴＩＧ溶接トーチのガスレンズコレットボディの雄ネジ部に嵌め合い可能に構成された雌ネジを有する円筒状を成す基端部と；前記基端部よりも前記先端側において同軸上に前記基端部と隣接し、前記先端側に向けて第１の内径から第２の内径へと拡張する円筒状を成す拡張部と；前記拡張部よりも前記先端側において同軸上に前記拡張部と隣接し、前記第２の内径を有する円筒状を成す先端部とを有する。前記スクリーンは、前記ノズル本体における前記拡張部から前記先端部に亘る内周面のうち前記基端側に向けて前記第２の内径から湾曲して縮小し始める湾曲部に対して、前記基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合う。この形態のシールドノズルによれば、ガラス製と比較して製造時の寸法誤差が小さく表面が粗いアルミナ結晶体のノズル本体であるため、ガラス製の場合と比較してノズル本体に対するスクリーンの位置ズレを抑制できる。また、複数の金属メッシュを積層したスクリーンが内周面の湾曲部に対して基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合っているため、スクリーンの位置ズレおよび変形を抑制できる。これによって、シールドガスの整流性を向上させることができる。

【0008】

（２）上記形態のシールドノズルにおいて、前記スクリーンは、積層された前記複数の金属メッシュの中心を抵抗スポット溶接することによって形成され、前記複数の金属メッシュにおいて相互に隣接する前記金属メッシュ同士が接合された抵抗スポット溶接部と；前記抵抗スポット溶接部の中心を貫通し、前記ＴＩＧ溶接トーチの電極棒に嵌め合い可能に構成された貫通孔とを有してもよい。この形態のシールドノズルによれば、複数の金属メッシュを組み合わせる構造と、スクリーンにおいて電極棒を貫通させる構造とを、スクリーンの抵抗スポット溶接部および貫通孔によって金属メッシュ以外の部品を使用せずに形成できる。これによって、シールドノズルの軽量化を図ることができる。

【0009】

（３）上記形態のシールドノズルにおいて、前記金属メッシュは、縦線と横線とによる平織構造を有し、前記縦線と前記横線とは、相互に隣接する隣接部において拡散接合されていてもよい。この形態のシールドノズルによれば、縦線と横線との解れが防止されるため、スクリーンの変形をいっそう抑制できる。

【0010】

（４）上記形態のシールドノズルにおいて、前記複数の金属メッシュは、前記スクリーンにおいて前記基端側の端に位置する第１の金属メッシュと；前記スクリーンにおいて前記第１の金属メッシュよりも前記先端側に位置する複数の第２の金属メッシュとを含んでもよい。前記第１の金属メッシュは、前記第２の金属メッシュよりも目が粗い。前記第１の金属メッシュの外径は、前記第２の内径よりも大きい。前記第２の金属メッシュの外径は、前記第２の内径よりも小さい。この形態のシールドノズルによれば、スクリーンの位置ズレおよび変形をいっそう抑制できる。また、ノズル本体にスクリーンを組み付ける作業を容易に行うことができる。

【0011】

（５）上記形態のシールドノズルにおいて、前記雌ネジ部が呼び径９／１６インチの雌ネジ構造を有する場合、前記拡張部の前記長さＬ１と、前記第２の内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たすことが好ましい。この形態のシールドノズルによれば、シールドノズルの小型軽量化を図りながら、シールドガスの整流性を確保することができる。

【0012】

本明細書に開示する技術は、ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズルとは異なる種々の形態で実現できる。本明細書に開示する技術は、例えば、ＴＩＧ溶接装置、ＴＩＧ溶接トーチ、シールドノズルのノズル本体、シールドノズルのスクリーンなどの形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ＴＩＧ溶接トーチを示す説明図である。

【図2】シールドノズルの詳細を示す断面図である。

【図3】シールドノズルを示す正面図である。

【図4】スクリーンの詳細を示す断面図である。

【図5】ノズル本体にスクリーンを組み付ける様子を示す説明図である。

【図6】ノズル本体の長さＬ１および内径Ｄ２がシールドガスの整流性に与える影響を評価した試験結果を示す表である。

【図7】ノズル本体の長さＬ１および内径Ｄ２がシールドガスの整流性に与える影響を評価した試験結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、ＴＩＧ溶接トーチ１００を示す説明図である。図２は、シールドノズル２００の詳細を示す断面図である。図３は、シールドノズル２００を示す正面図である。

【0015】

ＴＩＧ溶接トーチ１００は、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接に用いられる器具である。ＴＩＧ溶接トーチ１００は、ハンドル１１０と、ネック１２０と、ヘッド１３０と、バックキャップ１４０と、ガスレンズコレットボディ１６０と、電極棒１８０と、シールドノズル２００とを備える。

【0016】

ＴＩＧ溶接トーチ１００のハンドル１１０は、作業者がＴＩＧ溶接トーチ１００を操作するために手で握る部位である。ハンドル１１０は、円筒状を成す。ハンドル１１０には、電源およびシールドガス（例えば、アルゴンガス、ヘリウムガスなど）をガスレンズコレットボディ１６０へと供給するケーブル１０５が挿入される。

【0017】

ＴＩＧ溶接トーチ１００のネック１２０は、ハンドル１１０とヘッド１３０とを接続する。本実施形態では、ネック１２０は、ハンドル１１０とヘッド１３０との間の取り付け角度を調整できるように変形可能に構成されている。ネック１２０の内部には、ヘッド１３０へと電源を供給する導通経路が形成されている。ネック１２０の内部には、ヘッド１３０へとシールドガスを供給するガス流路が形成されている。

【0018】

ＴＩＧ溶接トーチ１００のヘッド１３０は、バックキャップ１４０およびガスレンズコレットボディ１６０を保持する。ヘッド１３０は、円筒状を成す。ヘッド１３０の内部には、ガスレンズコレットボディ１６０へと電源を供給する導通経路が形成されている。ヘッド１３０の内部には、ガスレンズコレットボディ１６０へとシールドガスを供給するガス流路が形成されている。

【0019】

ＴＩＧ溶接トーチ１００のバックキャップ１４０は、ヘッド１３０の後端側を密閉する。ＴＩＧ溶接トーチ１００は、作業者がバックキャップ１４０を締めることによって電極棒１８０をガスレンズコレットボディ１６０に固定することが可能に構成されている。

【0020】

ガスレンズコレットボディ１６０は、電極棒１８０を保持するとともに、電極棒１８０の周囲にシールドガスを放出する。ガスレンズコレットボディ１６０は、円筒状を成す金属体である。図２に示すように、ガスレンズコレットボディ１６０は、雄ネジ部１６２と、ガスレンズ部１６８とを備える。

【0021】

ガスレンズコレットボディ１６０の雄ネジ部１６２は、シールドノズル２００に嵌り合うネジ山が外周面に形成された部位である。雄ネジ部１６２の中心軸は、電極棒１８０の中心軸ＡＸ１に一致する。

【0022】

ガスレンズコレットボディ１６０のガスレンズ部１６８は、電極棒１８０を中心とするドーナツ状の金属メッシュを通して、ガスレンズコレットボディ１６０から電極棒１８０の周囲に放出されるシールドガスが層流となるようにシールドガスを整流する。

【0023】

ＴＩＧ溶接トーチ１００の電極棒１８０は、棒状を成すタングステン製の電極である。電極棒１８０の基端側は、導通状態でガスレンズコレットボディ１６０の内側に保持されている。電極棒１８０の先端側は、シールドノズル２００の外側に突出する。

【0024】

ＴＩＧ溶接トーチ１００のシールドノズル２００は、ガスレンズコレットボディ１６０に装着される。シールドノズル２００は、ガスレンズコレットボディ１６０から放出されるシールドガスを整流する。シールドノズル２００は、ガスレンズコレットボディ１６０の断面よりも拡張した放出口からシールドガスを放出する拡張型のシールドノズルである。図２，図３に示すように、シールドノズル２００は、ノズル本体３００と、スクリーン４００とを備える。

【0025】

シールドノズル２００のノズル本体３００は、基端３０２側よりも先端３０８側が拡張した円筒状を成すアルミナ焼結体である。基端３０２は、ヘッド１３０に当接する開口端である。先端３０８は、電極棒１８０が突出する方向に開口した開口端である。ノズル本体３００は、基端部３１０と、拡張部３２０と、先端部３３０とを有する。

【0026】

ノズル本体３００の基端部３１０は、基端３０２を形成する。基端部３１０は、内側に雌ネジ部３１２を有する円筒状を成す。基端部３１０の中心軸は、電極棒１８０の中心軸ＡＸ１に一致する。雌ネジ部３１２は、ＴＩＧ溶接トーチ１００のガスレンズコレットボディ１６０の雄ネジ部１６２に嵌め合い可能に構成されている。本実施形態では、雄ネジ部１６２は、呼び径９／１６インチの雌ネジ構造（ユニファイ細目ネジ「９／１６－１８ＵＮＦ」）を有する。

【0027】

ノズル本体３００の拡張部３２０は、基端部３１０よりも先端３０８側の同軸上において基端部３１０に隣接する。拡張部３２０は、先端３０８側に向け内径Ｄ１（第１の内径）から内径Ｄ２（第２の内径）へと拡張する円筒状を成す。拡張部３２０の中心軸は、電極棒１８０の中心軸ＡＸ１に一致する。

【0028】

ノズル本体３００の先端部３３０は、先端３０８を形成する。先端部３３０は、拡張部３２０よりも先端３０８側の同軸上において拡張部３２０と隣接する。先端部３３０は、内径Ｄ２を有する円筒状を成す。先端部３３０の中心軸は、電極棒１８０の中心軸ＡＸ１に一致する。

【0029】

シールドノズル２００の小型軽量化を図る観点から、ノズル本体３００の軸方向（図２の中心軸ＡＸ１）において、拡張部３２０の長さＬ１は、先端部３３０の長さＬ２より短いことが好ましく、より短いほど好ましい。ただし、シールドガスの整流性を確保する観点から、雌ネジ部３１２が呼び径９／１６インチの雌ネジ構造である場合、拡張部３２０の長さＬ１と、先端部３３０の内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たすことが好ましく、Ｌ１／Ｄ２≧０．２６３を満たすことがいっそう好ましい。Ｌ１／Ｄ２の値とシールドガスの整流性との関係については後述する。

【0030】

ノズル本体３００は、拡張部３２０から先端部３３０に亘る内周面として、隣接部３２２と、湾曲部３２４と、傾斜面３２６と、湾曲部３２８と、内周面３３２とを有する。隣接部３２２は、基端部３１０の雌ネジ部３１２に隣接し、第１の内径である内径Ｄ１を有する部位である。湾曲部３２４は、拡張部３２０の径方向内側へ凸状に湾曲した状態で、先端３０８側に向け内径Ｄ１から拡張し始める部位である。傾斜面３２６は、先端３０８側に向けて傾斜して湾曲部３２４と湾曲部３２８との間を繋ぐ面である。湾曲部３２８は、拡張部３２０の径方向外側へ凸状に湾曲した状態で、基端３０２側に向け内径Ｄ２から縮小し始める部位である。内周面３３２は、湾曲部３２８に隣接し、第２の内径である内径Ｄ２を有する部位である。

【0031】

シールドノズル２００のスクリーン４００は、ノズル本体３００の内側を仕切る。スクリーン４００は、図２に示すように、ノズル本体３００の拡張部３２０における湾曲部３２８に対して、基端３０２側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合う。これによって、スクリーン４００は、ノズル本体３００の先端３０８から電極棒１８０の周囲に放出されるシールドガスが層流となるようにシールドガスを整流する。

【0032】

図４は、スクリーン４００の詳細を示す断面図である。図４に示すスクリーン４００の形状は、ノズル本体３００に組み付ける前の状態を示す。スクリーン４００は、複数の金属メッシュ４１０を積層した円板状を成す。スクリーン４００は、抵抗スポット溶接部４０２と、貫通孔４０４とを有する。

【0033】

スクリーン４００は、円板状を成す複数の金属メッシュ４１０を積層して成る。本実施形態では、複数の金属メッシュ４１０は、基端３０２側から順に５枚の金属メッシュ４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ，４１０ｅを含む。本明細書の説明では、スクリーン４００における複数の金属メッシュの各々を総称する場合には符号「４１０」を使用し、スクリーン４００における複数の金属メッシュの個々を区別する場合には符号「４１０」に「ａ，ｂ，ｃ，・・・」を付した符号を使用する。

【0034】

金属メッシュ４１０の各々は、縦線４１７と横線４１９とによる平織構造４１５を有する。金属メッシュの縦線４１７と横線４１９とは、相互に隣接する隣接部４１８において拡散接合されている。本実施形態では、金属メッシュ４１０の材質は、ステンレス鋼である。

【0035】

スクリーン４００の金属メッシュ４１０ａは、スクリーン４００において基端３０２側の端に位置する第１の金属メッシュである。スクリーン４００の金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅは、第１の金属メッシュ４１０よりも先端３０８側に位置する複数の第２の金属メッシュである。

【0036】

本実施形態では、金属メッシュ４１０ａのメッシュ数は、４０メッシュ（１インチ当たり４０個の目開き）であり、金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅのメッシュ数は、１００メッシュ（１インチ当たり１００個の目開き）である。本実施形態では、金属メッシュ４１０ａの外径Ｄ５は、金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅの外径Ｄ６と同じ外径である。ノズル本体３００にスクリーン４００を組み付ける前の状態において、金属メッシュ４１０ａの外径Ｄ５および金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅの外径Ｄ６は、ノズル本体３００の先端部３３０の内径Ｄ２より約１～２％大きい。

【0037】

スクリーン４００の抵抗スポット溶接部４０２は、積層された複数の金属メッシュ４１０の中心の１点を抵抗スポット溶接することによって形成された溶接痕である。抵抗スポット溶接部４０２において、複数の金属メッシュ４１０において相互に隣接する金属メッシュ４１０同士が接合されている。図４に示すように、抵抗スポット溶接部４０２は、抵抗スポット溶接されていない無溶接部４０６よりも厚み方向に圧縮されている。抵抗スポット溶接部４０２の中心には、貫通孔４０４が形成されている。抵抗スポット溶接部４０２は、貫通孔４０４を囲むドーナツ状を成す。本実施形態では、抵抗スポット溶接部４０２の外径は、約７．０ｍｍである。

【0038】

スクリーン４００の貫通孔４０４は、抵抗スポット溶接部４０２の中心を打ち抜き加工することによって形成される。貫通孔４０４は、抵抗スポット溶接部４０２の中心を貫通する。貫通孔４０４は、電極棒１８０に嵌め合い可能に構成されている。本実施形態では、貫通孔４０４の直径は、約２．５ｍｍである。

【0039】

スクリーン４００を製造する際には、スクリーン４００の製造者は、金属メッシュ４１０の素材である金属メッシュシートを用意する。その後、製造者は、金属メッシュシートを熱処理する。これによって、金属メッシュシートにおける縦線４１７と横線４１９との隣接部４１８が拡散接合される。その後、作業者は、金属メッシュシートを打ち抜き加工することによって、複数の金属メッシュ４１０を作製する。その後、製造者は、積層した複数の金属メッシュ４１０における中心の１点をスポット溶接することによって、抵抗スポット溶接部４０２を形成する。その後、製造者は、抵抗スポット溶接部４０２の中心でもある複数の金属メッシュ４１０の中心を打ち抜き加工することによって、貫通孔４０４を形成する。これらの工程を経て、スクリーン４００が完成する。

【0040】

図５は、ノズル本体３００にスクリーン４００を組み付ける様子を示す説明図である。ノズル本体３００にスクリーン４００を組み付ける際、シールドノズル２００の製造者は、ノズル本体３００と、スクリーン４００と、治具５００とを用意する。

【0041】

治具５００は、第１の円柱部５１０と、第２の円柱部５２０と、中心軸５３０とを備える。第１の円柱部５１０は、ノズル本体３００の先端部３３０とほぼ同じ外径を有する。第２の円柱部５２０は、ノズル本体３００の先端部３３０の内径Ｄ２に緩く嵌る外径を有する。第２の円柱部５２０の高さは、先端部３３０の長さＬ２とほぼ同じである。第２の円柱部５２０は、第１の円柱部５１０と同軸上において第１の円柱部５１０の上方に隣接する。中心軸５３０は、第２の円柱部５２０の上方に突出する。中心軸５３０は、第１の円柱部５１０および第２の円柱部５２０の軸上に位置する。

【0042】

シールドノズル２００の製造者は、治具５００の中心軸５３０をスクリーン４００の貫通孔４０４に通した状態で、第２の円柱部５２０の上面５２２に当接する位置までスクリーン４００を移動させる。その後、製造者は、第１の円柱部５１０の上面５１２に先端３０８が当接する位置までノズル本体３００を移動させる。これによって、図２に示すようにノズル本体３００にスクリーン４００が組み付けられる。その後、作業者は、治具５００からシールドノズル２００を取り外す。これらの工程を経て、シールドノズル２００が完成する。

【0043】

図６および図７は、ノズル本体３０の長さＬ１および内径Ｄ２がシールドガスの整流性に与える影響を評価した試験結果を示す表である。図６および図７の評価試験において、試験者は、ノズル本体３００の長さＬ１および内径Ｄ２がそれぞれ異なる複数のシールドノズル２００を試料として用意した。各試料の長さＬ１および内径Ｄ２は、図６および図７に示す値のとおりである。各試料における各部の値は、いずれもＬ０＝１１，５ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍ、Ｄ１＝１４．８ｍｍである。各試料の雌ネジ部３１２は、ユニファイ細目ネジ「９／１６－１８ＵＮＦ」である。各試料のスクリーン４００は、４０メッシュの金属メッシュ４１０ａと、１００メッシュの金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅのメッシュ数との組み合わせである。

【0044】

試験者は、それぞれの試料を装着したＴＩＧ溶接トーチ１００から放出されるシールドガスの流れをシュリーレン撮影によって可視化した。評価試験に使用したＴＩＧ溶接トーチ１００の各部品は、次のとおりである。
ヘッド１３０：米国ミラー社製「１７２６」
バックキャップ１４０：米国ミラー社製「５７Ｙ０４」
ガスレンズコレットボディ１６０：米国ミラー社製「４５Ｖ４４」

【0045】

試験者は、シュリーレン撮影された画像に表れたシールドガスの流れを目視で確認した。そして、試験者は、シールドノズル２００から放出されるシールドガスの流れのうち、ノズル本体３００の先端３０８から２０ｍｍまでの評価範囲における乱流の発生状態に基づいて、シールドガスの整流性を評価した。

【0046】

図６および図７の試験結果において、評価「良」は、シールドガスの評価範囲において目立つ乱流が発生しなかった評価結果を示す。評価「可」は、シールドガスの評価範囲において僅かに乱流の発生が確認されるものの、一般的に要求される溶接品質を確保できるとの評価結果を示す。評価「不可」は、シールドガスの評価範囲において顕著な乱流の発生が確認され、一般的に要求される溶接品質を確保できない可能性があるとの評価結果を示す。図６および図７の試験結果によれば、シールドガスの整流性を確保する観点から、ノズル本体３０の長さＬ１と内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たすことが好ましく、Ｌ１／Ｄ２≧０．２６３を満たすことがいっそう好ましいことが分かる。

【0047】

以上説明したシールドノズル２００によれば、ガラス製と比較して製造時の寸法誤差が小さく表面が粗いアルミナ結晶体のノズル本体３００であるため、ガラス製の場合と比較してノズル本体３００に対するスクリーン４００の位置ズレを抑制できる。また、複数の金属メッシュ４１０を積層したスクリーン４００が内周面の湾曲部３２８に対して基端３０２側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合っているため、スクリーン４００の位置ズレおよび変形を抑制できる。これによって、シールドガスの整流性を向上させることができる。

【0048】

また、シールドノズル２００によれば、複数の金属メッシュ４１０を組み合わせる構造と、スクリーン４００において電極棒１８０を貫通させる構造とを、スクリーン４００の抵抗スポット溶接部４０２および貫通孔４０４によって金属メッシュ４１０以外の部品を使用せずに形成できる。これによって、シールドノズル２００の軽量化を図ることができる。

【0049】

また、シールドノズル２００によれば、スクリーン４００における金属メッシュ４１０の縦線４１７と横線４１９とが隣接部４１８において拡散接合されている。そのため、縦線４１７と横線４１９との解れが防止されるため、スクリーン４００の変形をいっそう抑制できる。

【0050】

また、シールドノズル２００によれば、雌ネジ部３１２が呼び径９／１６インチの雌ネジ構造を有する場合、ノズル本体３００における長さＬ１と内径Ｄ２との関係は、Ｌ１／Ｄ２≧０．２３７を満たすことが好ましく、Ｌ１／Ｄ２≧０．２６３を満たすことがいっそう好ましい。これによって、シールドノズル２００の小型軽量化を図りながら、シールドガスの整流性を確保することができる。

【0051】

本明細書に開示する技術は、上述した実施形態、実施例および変形例に限られない。本明細書に開示する技術は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。上述した実施形態、実施例および変形例における技術的特徴のうち、発明の概要の欄に記載した各形態における技術的特徴に対応するものは、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、差し替えおよび組み合わせる可能である。また、本明細書中に必須なものとして説明されていない技術的特徴は、必要に応じて削除できる。

【0052】

上述した発明は、呼び径９／１６インチ以外の雌ネジ部３１２を有するシールドノズル２００に適用することができる。

【0053】

スクリーン４００における金属メッシュ４１０のメッシュ数、枚数および外径はそれぞれ適宜変更することができる。スクリーン４００に用いる４０メッシュの金属メッシュ４１０の枚数が１枚である場合、シールドガスの整流性の観点から、１００メッシュの金属メッシュ４１０の枚数は３枚よりも５枚の方が好ましい。この場合、基端３０２側の端に位置する金属メッシュ４１０ａが４０メッシュであることが好ましいが、スクリーン４００における複数の金属メッシュ４１０のうち中央に挟まれた金属メッシュ４１０のいずれかが４０メッシュであってもよい。

【0054】

また、ノズル本体３００にスクリーン４００を組み付ける作業性を向上させる観点からは、金属メッシュ４１０ａは、金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅよりも目が粗いことが好ましい。その上で、ノズル本体３００にスクリーン４００を組み付ける前の状態において、金属メッシュ４１０ａの外径Ｄ５は、ノズル本体３００の内径Ｄ２より約１～２％大きく、金属メッシュ４１０ｂ～４１０ｅの外径Ｄ６は、ノズル本体３００の内径Ｄ２より約１～２％小さいことが好ましい。

【符号の説明】

【0055】

３０…ノズル本体
１００…ＴＩＧ溶接トーチ
１０５…ケーブル
１１０…ハンドル
１２０…ネック
１３０…ヘッド
１４０…バックキャップ
１６０…ガスレンズコレットボディ
１６２…雄ネジ部
１６８…ガスレンズ部
１８０…電極棒
２００…シールドノズル
３００…ノズル本体
３０２…基端
３０８…先端
３１０…基端部
３１２…雌ネジ部
３２０…拡張部
３２２…隣接部
３２４…湾曲部
３２６…傾斜面
３２８…湾曲部
３３０…先端部
３３２…内周面
４００…スクリーン
４０２…抵抗スポット溶接部
４０４…貫通孔
４０６…無溶接部
４１０，４００ａ～４００ｅ…金属メッシュ
４１５…平織構造
４１７…縦線
４１８…隣接部
４１９…横線
５００…治具
５１０…第１の円柱部
５１２…上面
５２０…第２の円柱部
５２２…上面
５３０…中心軸
ＡＸ１…中心軸
Ｄ１…内径
Ｄ２…内径
Ｄ５…外径
Ｄ６…外径

【要約】

【課題】シールドガスの整流性を向上させることができるＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズルを提供する。
【解決手段】ＴＩＧ溶接トーチ用のシールドノズルは、基端側よりも先端側が拡張した円筒状を成すアルミナ焼結体であるノズル本体と；複数の金属メッシュを積層した円板状を成し、ノズル本体の内側を仕切るスクリーンとを備える。ノズル本体は、ＴＩＧ溶接トーチのガスレンズコレットボディの雄ネジ部に嵌め合い可能に構成された雌ネジ部を有する円筒状を成す基端部と；先端側に向けて第１の内径から第２の内径へと拡張する円筒状を成す拡張部と；第２の内径を有する円筒状を成す先端部とを有する。クリーンは、ノズル本体における拡張部から先端部に亘る内周面のうち基端側に向けて第２の内径から湾曲して縮小し始める湾曲部に対して、基端側に向けて凸状に湾曲した状態で嵌り合う。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】