JP5985202B2

JP5985202B2 - 給電チップ及び消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ

Info

Publication number: JP5985202B2
Application number: JP2012037198A
Authority: JP
Inventors: 尚孝鶴丸
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP2013169597A

Description

本発明は、溶接ワイヤに給電するための改良された給電チップ及びそれを使用する消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ（以下、溶接トーチという）に関するものである。

今日、溶接の作業能率を向上させるために、溶接用ロボットを用いて溶接を自動化することが広く行われている。（例えば、特許文献１参照。）図２は、多関節ロボットを使用したときの溶接用ロボットの一般的な構成を示す図である。同図において、マニピュレータ１の手首部２の先端部に、溶接トーチ３が取り付けられ、ワイヤリール４に巻かれた溶接ワイヤ５が、マニピュレータ１に取り付けた溶接ワイヤ送給装置６によって溶接トーチ３に送給される。また、溶接用電源装置７から溶接トーチ３に電力が供給され、ガスボンベ８から溶接トーチ３にシールドガスが供給される。ティーチペンダント９からロボット制御装置１０に指令信号が入力され、このロボット制御装置１０からの信号がマニピュレータ１に入力されて、第１軸乃至第６軸から成る６つの軸を回転させて、溶接トーチ３の先端位置が制御される。

マニピュレータ１の手首部２に取り付けた従来から使用されている溶接トーチ３を、図３を参照して説明する。図３は、従来技術の溶接トーチ３の断面図である。同図において、トーチボディ１２の先端部にチップボディ１３が取り付けられ、このチップボディの先端部１３ａに給電チップ１４が取り付けられている。これらのトーチボディ１２、チップボディ１３及び給電チップ１４は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。溶接ワイヤ５がこれらのワイヤ挿通孔を挿通して、給電チップ１４と内接触することによって、溶接ワイヤ５に電力が供給される。

オリフィス１７はチップボディ１３の下方に設けられて、ノズル１６が給電チップ１４とオリフィス１７とを取り囲んでいる。シールドガスがオリフィス１７に設けられた噴出孔１７ａを通過してノズル１６の先端部から噴出されて、このシールドガスがアーク、溶融池及びその周辺を大気中の窒素及び酸素から遮蔽している。チップボディ１３の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている。

特開２００３−９４１６８号公報

上述した従来の給電チップ１４は、その基端部がチップボディの先端部１３ａにねじ込まれると、溶接トーチ３に対する給電チップ１４のワイヤ挿通孔の位置が固定される。そのために溶接中に溶接ワイヤ５が溶接トーチ３に供給されると、溶接ワイヤ５は給電チップ１４のワイヤ挿通孔の先端部１４ａと接触するが、この接触位置はほぼ同じ位置になっていた。そのために、給電チップ１４のワイヤ挿通孔の先端部１４ａで、溶接ワイヤ５が接触している位置のみが部分的に磨耗することによって、先端部の形状が楕円形に成る。

このようにワイヤ挿通孔の先端部１４ａの形状が楕円形に成ると、給電チップ１４のワイヤ挿通孔の先端部１４ａから溶接ワイヤの先端部５ａまでの突き出し長さＬは例えば１５ｍｍもあるために、溶接ワイヤの先端部５ａの位置は磨耗する前と比較してかなりずれることになり、母材に対する溶接ワイヤ５の狙い位置がずれて、溶接ロボットによってティーチングされた溶接ワイヤ５の狙い位置の精度が低下するという不具合がある。

またワイヤ挿通孔の先端部１４ａの形状が摩耗して楕円形に成ると、溶接ワイヤ５との給電位置が変動して安定した給電ができなくなり、母材に対する溶け込み不良や溶接ビードの外観不良が発生する。そのために、ワイヤ挿通孔の先端部１４ａの形状が摩耗して楕円形に成る前に給電チップ１４を新しいものと交換する必要があった。

本発明は、給電チップの寿命を延ばすことができる給電チップ及び消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されたトーチボディと、
軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記トーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記チップボディの先端部に取り付けられて、溶接ワイヤに給電する給電チップと、
前記給電チップを取り囲み、シールドガスが噴出されるノズルとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの給電チップにおいて、
前記給電チップが、
外周溝が形成され、前記外周溝よりも基端部側に複数の縦溝が軸心部方向に形成されたチップ本体と、
内面に前記外周溝に対応した軸方向係止突部が形成され、基端部に複数のすり割りが軸心部方向に形成され、前記基端部の厚さは可撓性を有するように形成され、前記基端部の内面に前記チップ本体の前記複数の縦溝に嵌められる複数の回転方向係止突部が形成され、前記基端部が前記チップ本体の先端部に被せられるチップキャップとからなることを特徴とする給電チップである。

請求項２の発明は、
請求項１記載の給電チップを使用したことを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチである。

本発明の溶接トーチは、給電チップのワイヤ挿通孔の先端部が磨耗して楕円形に成っても、溶接作業者がチップキャップをチップ本体の軸心部に対して回転させて、ワイヤ挿通孔の先端部で摩耗していない場所に溶接ワイヤを接触させるように調整することができるので、ワイヤ挿通孔の先端部における溶接ワイヤの先端部の位置がずれることを防ぐことができる。従って母材に対する溶接ワイヤの先端部の狙い位置がずれることなく、溶接ロボットによってティーチングされた溶接ワイヤの先端部の狙い位置の精度を維持することができる。

本発明の溶接トーチの給電チップを示す図である。多関節ロボットを使用したときの溶接用ロボットの一般的な構成を示す図である。従来技術の溶接トーチ３の断面図である。

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の溶接トーチ２１の給電チップ２２の先端部側から見た分解斜視図であり、同図（Ｂ）は、給電チップ２２のチップキャップの基端部２３ｂ側から見た斜視図である。同図において、給電チップ２２は、チップ本体２４とチップキャップ２３とからなり、それぞれの軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。チップ本体の基端部２４ｂに形成されたネジ部２５がチップボディの先端部１３ａにねじ込まれ、チップキャップの基端部２３ｂがチップ本体の先端部２４ａに被せられる。チップキャップ２３のワイヤ挿通孔の先端部２３ａに溶接ワイヤ５が挿通して接触して給電する。

チップ本体２４の外周に外周溝２６が形成されている。チップキャップ２３の内面に、チップ本体２４の外周溝２６に対応した軸方向係止突部２８（図示を省略）が形成されている。チップキャップの基端部２３ｂに、複数のすり割り２７が軸心部方向に形成されている。

このすり割り２７は、例えばチップキャップの基端部２３ｂを６分割するように形成されている。チップキャップ２３をチップ本体の先端部２４ａに被せたときに、チップキャップの基端部２３ｂがチップ本体の先端部２４ａの外周部に当接して複数のすり割り２７がチップ本体の先端部２４ａの外周部によって押されて広がって、チップキャップ２３の軸方向係止突部２８がチップ本体２４の外周溝２６に達すると、チップキャップ２３の軸方向係止突部２８がチップ本体２４の外周溝２６に嵌る。このようなことができるように、すり割り２７が形成されたチップキャップの基端部２３ｂの厚さは、可撓性を有するように決定される。チップキャップ２３の軸方向係止突部２８がチップ本体２４の外周溝２６に嵌ることによってチップキャップ２３がチップ本体２４から落下することが防止される。

チップ本体２４の外周部で、外周溝２６よりもチップ本体の基端部２４ｂ側に複数の縦溝２９が軸心部方向に形成され、チップキャップの基端部２３ｂの内面に、チップ本体２４の縦溝２９に嵌め合わせられるように複数の回転方向係止突部３０が形成されている。チップキャップ２３のすり割り２７が例えば６分割されているときは、すり割り２７の間のチップキャップの基端部２３ｂの内面に計６個の回転方向係止突部３０が形成され、チップ本体２４の外周部に６個の縦溝２９が形成されている。

チップキャップ２３をチップ本体２４に被せて、チップキャップの基端部２３ｂの内面に形成された６個の回転方向係止突部３０がチップ本体の６個の縦溝２９に嵌め合わせられたのちに、チップキャップ２３をチップ本体２４の軸心部に対して回転させたとき、チップキャップ２３の６個の回転方向係止突部３０がチップ本体２４の６個の縦溝２９の間に当接して６個のすり割り２７が広がって、チップキャップ２３の６個の回転方向係止突部３０がチップ本体２４の６個の隣の縦溝２９にそれぞれ達するまで移動されると、チップキャップ２３の６個の回転方向係止突部３０が６個の隣の縦溝２９にそれぞれ嵌め合わせられて固定されて位置決めされる。このようなことができるように、すり割り２７が形成されたチップキャップの基端部２３ｂの厚さは、可撓性を有するように決定される。その他の機能は、図３に示した従来技術の溶接トーチ３と同機能に同符号を付して説明を省略する。

以下、動作を説明する。本発明の溶接トーチ２１は、チップキャップの基端部２３ｂがチップ本体の先端部２４ａの外周部に被せられて、チップキャップ２３の内面の軸方向係止突部２８がチップ本体２４の外周部に形成された外周溝２６に嵌められる。これによってチップキャップ２３がチップ本体２４から落下することが防止される。また、チップキャップの基端部２３ｂの内面に形成された複数の回転方向係止突部３０がチップ本体２４の複数の縦溝２９に嵌められて固定されて位置決めされる。チップ本体の基端部２４ｂに形成されたネジ部２５がチップボディの先端部１３ａにねじ込まれる。この溶接トーチ２１が溶接用ロボットのマニピュレータ１の手首部２の先端部に取り付けられている。

溶接を開始して溶接ワイヤ５が溶接トーチ２１に供給されると、溶接ワイヤ５は給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部２３ａと接触して給電され、溶接が行われる。溶接を長時間行うと、溶接ワイヤ５とワイヤ挿通孔の先端部２３ａとの接触位置がほぼ同じ位置のために、ワイヤ挿通孔の先端部２３ａの溶接ワイヤ５が接触している位置のみが部分的に磨耗して、ワイヤ挿通孔の先端部２３ａの形状が楕円形に成る。このときに、チップキャップ２３をチップ本体２４の軸心部に対して回転させて、チップキャップ２３の例えば６個の回転方向係止突部３０がチップ本体２４の例えば６個の縦溝２９において、隣の縦溝２９にそれぞれ嵌め合わせられて固定されて位置決めされる。そして溶接が再開される。

この結果、本発明の溶接トーチ２１は、給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部が磨耗して楕円形に成っても、溶接作業者がチップキャップ２３をチップ本体２４の軸心部に対して回転させて、チップキャップ２３のワイヤ挿通孔の先端部２３ａで摩耗していない場所に溶接ワイヤ５を接触させるように調整することができる。そのためにワイヤ挿通孔の先端部２３ａにおける溶接ワイヤの先端部５ａの位置がずれることを防ぐことができる。従って母材に対する溶接ワイヤの先端部５ａの狙い位置がずれることなく、溶接ロボットによってティーチングされた溶接ワイヤの先端部５ａの狙い位置の精度を維持することができる。

また従来技術の溶接トーチにおいては、給電チップ１４のワイヤ挿通孔の先端部１４ａが磨耗して楕円形に成ると給電チップ１４を交換していたが、本発明の溶接トーチ２１は、溶接品質を維持しながら継続して給電チップ２２を使用することができるので、給電チップ２２の長寿命化を図ることができ大幅なコストダウンを達成することができる。さらに、給電チップ２２を使用して摩耗していない場所が無くなったとき、チップキャップ２３のみを交換すれば良いので、給電チップ２２全体を交換するよりもコストダウンを図ることができ、給電チップ２２の廃材量の低減を図ることができる。

また給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部２３ａの形状が摩耗して、摩耗した面が粗くなって溶接ワイヤ５との接触抵抗が大きくなり、溶接電流値が変化したり、溶接ワイヤ５が給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部２３ａとの接触が不安定になったりして給電不良となることがない。給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部２３ａの形状が摩耗して楕円形に成っても、溶接作業者がチップキャップ２３をチップ本体２４の軸心部に対して回転させて、給電チップ２２のワイヤ挿通孔の先端部２３ａで摩耗していない場所に溶接ワイヤ５を接触させるように調整することができるので、溶接ワイヤ５との給電位置が変動して安定した給電ができなくなることがない。また溶接ワイヤ５を安定して送給することができ、アーク切れが生じることもない。従って、溶接電流値が不安定となって母材に対する溶け込み不良や溶接ビードの外観が不良になることがない。

上述した本発明の溶接トーチ２１の給電チップ２２は、チップキャップ２３に複数の回転方向係止突部３０が形成され、チップ本体２４にこの複数の回転方向係止突部３０に対応する複数の縦溝２９が形成されている。これらの回転方向係止突部３０及び縦溝２９を形成する代わりに、チップ本体２４の外周溝２６よりも基端部側を円柱に形成しても良い。この場合チップキャップをチップ本体の軸心部に対して回転させたとき、チップキャップの基端部がチップ本体の先端部で静止する摩擦が発生するようにチップキャップの基端部は可撓性を有するようにすれば良い。その場合すり割りが形成されたチップキャップの基端部の厚さは、この可撓性を有するように決定される。

上述した本発明の溶接トーチ２１は、溶接ロボットに取り付けられた場合を説明したが、この場合のみに限定されるものではなく、溶接トーチを手に持って溶接を行う半自動アーク溶接にも適用することができる。

１マニピュレータ
２手首部
３溶接トーチ
４ワイヤリール
５溶接ワイヤ
５ａ溶接ワイヤの先端部
６溶接ワイヤ送給装置
７溶接用電源装置
８ガスボンベ
９ティーチペンダント
１０ロボット制御装置
１２トーチボディ
１３チップボディ
１３ａチップボディの先端部
１４給電チップ
１４ａ給電チップの先端部
１６ノズル
１７オリフィス
１７ａオリフィスの噴出孔
１８絶縁ブッシュ
２１消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ（溶接トーチ）
２２給電チップ
２３チップキャップ
２３ａチップキャップの先端部
２３ｂチップキャップの基端部
２４チップ本体
２４ａチップ本体の先端部
２４ｂチップ本体の基端部
２５チップ本体のネジ部
２６チップ本体の外周溝
２７チップキャップのすり割り
２８チップキャップの軸方向係止突部
２９チップ本体の縦溝
３０チップキャップの回転方向係止突部
Ｌ突き出し長さ

Claims

軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されたトーチボディと、
軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記トーチボディの先端部に取り付けられたチップボディと、
軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されて、前記チップボディの先端部に取り付けられて、溶接ワイヤに給電する給電チップと、
前記給電チップを取り囲み、シールドガスが噴出されるノズルとを備えた消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチの給電チップにおいて、
前記給電チップが、
外周溝が形成され、前記外周溝よりも基端部側に複数の縦溝が軸心部方向に形成されたチップ本体と、
内面に前記外周溝に対応した軸方向係止突部が形成され、基端部に複数のすり割りが軸心部方向に形成され、前記基端部の厚さは可撓性を有するように形成され、前記基端部の内面に前記チップ本体の前記複数の縦溝に嵌められる複数の回転方向係止突部が形成され、前記基端部が前記チップ本体の先端部に被せられるチップキャップとからなることを特徴とする給電チップ。
請求項１記載の給電チップを使用したことを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。