JPH0825045A - アーク溶接用ノズルクリーナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 溶接ノズル内面全域と先端面に厚く付着した
スパッタを容易に除去することができるアーク溶接用ノ
ズルクリーナの提供。 【構成】 クリーナ本体１とクリーナ本体の駆動機構２
とから構成される。クリーナ本体はノズル先端部の付着
スパッタを除去するためのリング状の第１回転クリーナ
ヘッド６と該クリーナヘッドの中央孔に昇降自在に嵌挿
したノズル内面の付着スパッタを除去するための径方向
に拡縮可能な筒状のブラシ部材８ａからなる第２回転ク
リーナヘッド８とから構成される。駆動機構は両ヘッド
を回転させるモータ１１及び上記第２回転ヘッドを昇降
させるシリンダ２０とその昇降伝達部材１０から構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接用ノズルに
付着したスパッタを除去するためのアーク溶接用ノズル
クリーナーの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスシールドアーク溶接においては、溶
接中に生じるスパッタＳが飛散してトーチノズルの内面
全域及び先端面に付着するものであり、それらを放置し
ておくと、付着したスパッタが堆積され、図１４に示す
ようにガスの流れに乱れが発生し、大気を巻き込む原因
となる。その結果、窒素が気泡となって、図１５に示す
ように溶接部の内部に気孔（ブローホール）Ｈとなって
現れ、溶接強度上の問題が発生する。これらの問題を解
決するために、ブラシ、刃物、エアブロー、ショットブ
ラスト、液中超音波、酸洗い、電磁反発力、磁力吸引等
の諸種の方法、装置が従来から提供されているが、それ
らには一長一短の問題点があり、多様化したノズル形状
にも適応でき、而もスパッタ付着部全面を処理すること
ができる手段は未だ開発されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】而して、上記従来のノ
ズルクリーナーの場合は、次のような問題があった。 ＊ ノズルの先端部と入口内面近傍のスパッタは除去で
きるが、ノズル先端面にスパッタが厚く付着した場合に
は除去できない。 ＊ ノズル内面奥部のオリフィス部近辺のスパッタは除
去できない。 ＊ ノズル形状が下窄みテーパータイプの場合、より一
層スパッタの除去が困難である。 ＊ 寸法長が異なるノズルに対しては、１種類のツール
では対応が困難である。 ＊ ノズルクリーニング時にノズルが破損することが多
く、ノズルライフが短かい。 ＊ クリーニング処理時間が長くて作業効率が低い。

【０００４】本発明は、上記の問題を解決することを課
題として研究開発されたもので、溶接ノズル内面全域と
先端面に厚く付着したスパッタを容易に除去することが
でき、且つ下窄みテーパー状のノズル内面全域について
も容易確実にスパッタを除去できるアーク溶接用ノズル
クリーナーを提供する事を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、そ
の目的を達成する手段として、本発明は、クリーナー本
体と、該クリーナー本体の駆動機構とから構成されたア
ーク溶接用ノズルクリーナーであって、上記クリーナー
本体は、ノズル先端部の付着スパッタを除去するための
リング状の第１回転クリーナーヘッドと、該第１回転ク
リーナーヘッドの中央孔に昇降自在に嵌挿した、ノズル
内面の付着スパッタを除去するための径方向に拡縮可能
な筒状のブラシ部材から成る第２回転クリーナーヘッド
とから構成されており、上記クリーナー本体の駆動機構
は、上記第１、第２の両回転クリーナーヘッドを回転さ
せるモータ、その他の回転伝達部材と、上記第２の回転
クリーナーヘッドを昇降させるシリンダー、その他の昇
降伝達部材とから構成され且つ適宜の制御機構により駆
動制御可能に構成されているアーク溶接用ノズルクリー
ナーを提供するものである。

【０００６】さらに、本発明は、上記のように構成した
アーク溶接用ノズルクリーナーにおいて、第１、第２の
回転クリーナーヘッドがクリーナー装置に対して着脱自
在に構成されているアーク溶接用ノズルクリーナー、及
び第１、第２の回転クリーナーヘッドが適宜材質のブラ
シ部材で構成されているアーク溶接用ノズルクリーナ
ー、及び第１回転クリーナーヘッドが上面に凹凸部を備
えた非ブラシ部材の金属、合成樹脂、非鉄金属部材で構
成されているアーク溶接用ノズルクリーナーを夫々提供
するものである。

【０００７】

【作用】近接感知センサーが予めティーチングされたロ
ボット（図示せず）のトーチノズルの下降通過を感知し
（図８のＡ）、タイマーに信号を送ると、予めタイマー
設定した時間の経過後に、二重構造から成る第１、第２
の回転クリーナーヘッドはモータ、その他の回転伝達部
材を介して回転する。

【０００８】ノズルの先端が図８の（Ｂ）、（Ｃ）及び
図９に示すように、回転中の第１回転クリーナーヘッド
の上面に達すると、まづノズルの先端部に付着したスパ
ッタが除去されるものであり、そのスパッタが分厚い場
合は、図示していないが、リング状の固形物のまゝの状
態で綺麗に除去される。

【０００９】上記のように、ノズルの先端が第１回転ク
リーナーヘッドの上面に達すると同時に、タイマーの働
きにより図８の（Ｄ）及び図１０に示すように、回転中
の第２回転クリーナーヘッドが回転しながらシリンダ
ー、その他の昇降伝達部材を介してノズル内を上昇し、
その先端がノズル内のオリフィス部に到達するまでの間
にノズルの内面に付着したスパッタを除去する。この第
２回転クリーナーヘッドはノズルの内面を上昇中に、回
転遠心力の作用によりそのブラシ部材が拡開してノズル
の内面全体に微細な振動作用を伴って摺接するので、強
力なハンマー効果を発生してスパッタを完全に除去す
る。

【００１０】次に、ノズルの内部に入り込んだ第２回転
クリーナーヘッドがオリフィス部まで上昇して、まだ回
転している間に、図８の（Ｅ）に示すように、ノズルは
ゆっくり上昇するので、その上昇時にノズルの内面は再
び第２回転クリーナーヘッドによりクリーニング作用を
受ける。

【００１１】ノズルが上昇して第１、第２の回転クリー
ナーヘッドから離れると、その瞬間に第２回転クリーナ
ーヘッドは図８の（Ｆ）に示すように、勢いよく拡開し
て後述するノズル先端部のクリーニングを再び行い、タ
イマーの設定時間経過後にシリンダー、その他の昇降伝
達部材を介して第２回転クリーナーヘッドは元の位置ま
で下降復帰すると共に、第１、第２の回転クリーナーヘ
ッドの回転も停止するが、回転遠心力により拡開した第
２の回転クリーナーヘッドのブラシ部材は第１回転クリ
ーナーヘッドの中央孔で先端部分が抱持されることによ
り、当初設定の径長を維持する作用がある。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明すれば、この実施例の溶接用ノズルクリーナー
は、大別して、クリーナー本体１と、該本体１の駆動機
構２と、該駆動機構２の制御機構３と、ケーシング４と
から構成されている。

【００１３】而して、上記クリーナー本体１は、この実
施例では、リング状の有孔ホルダー５に嵌着した短い金
属ブラシ部材６ａをリング状に密に集束して形成した、
中央孔６ｂを有するリング状の第１回転クリーナーヘッ
ド６と、下部に固定用軸７ａを突設した稍々小径のホル
ダー７に円筒状に配設嵌着した長寸法の金属ブラシ部材
８ａから成る円筒状の第２回転クリーナーヘッド８とか
ら成り、この第２回転クリーナーヘッド８を上記第１回
転クリーナーヘッド６の中央孔６ｂに挿通し、後述する
取付け態様にしたがって、該第２回転クリーナーヘッド
８の上端部を上記第１回転クリーナーヘッド６の上端部
から若干突出させてある。

【００１４】また、上記クリーナー本体１の駆動機構２
は、上記第１、第２の両回転クリーナーヘッド６、８の
回転伝達部材９と、該第２回転クリーナーヘッド８の昇
降伝達部材１０とから成り、該回転伝達部材９は、モー
タ１１の回転軸１２にキー部材１３を介して被嵌着した
カップリング１４と、該カップリング１４の上端部に下
端部を被嵌着した、外向きフランジ１５ａとベアリング
１５ｂ、１５ｂとベアリングケース１５ｃと内向きフラ
ンジ１５ｄとキー溝１５ｅとを備えたスライド軸受とし
ての套管１５とから構成されており、この回転伝達部材
９を図２に示すように、ケーシング４の天板の上面に套
管１５の上端部分を固設してケーシング４に内装すると
共に、前記したクリーナー本体１を該套管１５内に挿通
して、該套管１５の内向きフランジ１５ｄの上面にクリ
ーナー本体１の第１回転クリーナーヘッド６を載置し、
ビス１６により両部材を着脱自在に一体的に固定し、且
つクリーナー本体１の第２回転クリーナーヘッド８の下
端部の固定用軸７ａと前記カップリング１４とをビス１
７により着脱自在に一体的に固定すると共に、カップリ
ングキー１４ａと前記キー溝１５ｅとを係合させてあ
る。

【００１５】また、上記第２回転クリーナーヘッド８の
昇降伝達部材１０は、ガイドシャフト１８と、ガイドシ
ャフト１８に昇降自在に嵌装したモータ１１のブラケッ
ト１９と、ブラケット１９の下側に配置して、そのシリ
ンダーロッド２０ａの先端でブラケット１９の下面を受
止したエアシリンダー２０とから構成されている。

【００１６】さらに、上記駆動機構２の制御機構３は、
図１に略示するように、この実施例では、第１、第２の
タイマー２１、２２、リレー２３、レギュレーター２
４、ヒューズ２５、プラグ２６、電磁弁２７及びステー
２８に取付けた近接感知センサー２９等から構成されて
おり、これらの各エレメントは適宜に結線接続され、予
めティーチングされた溶接用ノズルＮのロボット（図示
せず）の指令により夫々関連動作するように構成されて
いる。

【００１７】また、上記ケーシング４は、図１に略示す
るように、この実施例では、隔壁４ａにより内部を二室
に区画して構成されており、一方の室内に前記駆動機構
２を設備すると共に、クリーナー本体１の上部、即ち、
第１回転クリーナーヘッド６の全体及び第２回転クリー
ナーヘッド８の上部を天板から突出させた状態で設備
し、且つ他方の室内に上記制御機構３の主要エレメント
を設備し、該制御機構中の近接感知センサー２９はステ
ー２８を介して第１、第２の回転クリーナーヘッド６、
８の上方部の一側近傍に配設してある。

【００１８】なお、図１において、３０はケーシング４
の一方の室内に設備した、除去スパッタの傾斜滑落面３
０ａを備えた防塵カバー、３１はケーシング４の底部一
隅に穿設した除去スパッタの排出口、３２はガイドシャ
フト１８に嵌挿した緩衝部材、３３はエアシリンダーロ
ッドの昇降ストローク調整部材を夫々示している。

【００１９】次に、上記のように構成した実施例に基づ
いてクリーニング動作を説明する。ノズルＮを予めティ
ーチング（学習）させた溶接ロボット（図示せず）の動
作にしたがって移動させ、図８の（Ａ）に示すように、
近接感知センサー２９の前面１５mm以内で、且つ該セン
サーの中心位置を通過下降させると、該センサー２９は
ノズルＮが通過したことを感知して第１又は第２のタイ
マー２１又は２２に信号を送信する。

【００２０】上記ノズルＮは、図８の（Ｂ）に示すよう
に、その先端が第１回転クリーナーヘッド６の上面に触
れるまで下降し、送信を受けてリレー２３が作動し、モ
ーター１１に電流が流れてモータ１１が回転し始める
と、クリーナー本体１、即ち、第１、第２の回転クリー
ナーヘッド６、８は図８の（Ｃ）に示すように、共に回
転する。

【００２１】第１回転クリーナーヘッド６の回転によ
り、下降停止していたノズルＮの先端部に付着した厚い
スパッタが除去されると共に、第２回転クリーナーヘッ
ド８の回転と併せてノズルＮの先端部の内外面がクリー
ニングされる。

【００２２】次に、さらにリレー２３の指令により第１
又は第２のタイマー２１又は２２が作動して電磁弁２７
へ指令を送り、エアシリンダー２０へエアが供給される
と、シリンダーロッド２０ａが推力により上昇し、ガイ
ドシャフト１８をガイド部材としてモーターブラケツト
１９が上昇し、モータ１１と共に回転中の第２回転クリ
ーナー８を図８の（Ｄ）に示すように、ノズルＮ内で上
昇させる。（このとき、軸受としての套管１５は上昇し
ないので、該套管１５の上部に固定された第１回転クリ
ーナーヘッド６は上昇しない）。

【００２３】第２回転クリーナーヘッド８がノズルＮ内
をオリフィス部まで回転上昇することにより、ノズルＮ
の内面に付着したスパッタはノズル内面全域にわたって
除去されるが、この第２回転クリーナーヘッド８はノズ
ルの内面を上昇中に、回転遠心力の作用によりその金属
ブラシ部材８ａが拡開してノズルＮの内面全体に微細な
振動作用を伴って摺接するので、強力なハンマー効果を
発生してスパッタを完全に除去する。

【００２４】ノズルＮのオリフィス部まで上昇した第２
回転クリーナーヘッド８は、第１又は第２のタイマー２
１又は２２の設定時間終了まで上昇した位置を保ってお
り、次いで図８の（Ｅ）に示すように、ノズルＮがゆっ
くり上昇するのであるが、その間も第２回転クリーナー
ヘッド８は回転動作と遠心力による微細な振動作用を持
続しているので、ノズルＮの内面は再度クリーニングさ
れることになり、スパッタの除去効果は一層向上され
る。

【００２５】ノズルＮが上昇して第２回転クリーナーヘ
ッド８から離脱した瞬間に、ノズルＮの内面に接触して
遠心力による拡開が抑制されていた第２回転クリーナー
ヘッド８の金属ブラシ部材８ａが、図８の（Ｆ）に示す
ように拡開してその先端部分がノズルＮの先端部を摺擦
するので、ノズルの先端部が再びクリーニングされるこ
とになる。このため、ノズルＮの先端部におけるスパッ
タの付着量が少ない場合は、第１回転クリーナーヘッド
６の回転による積極的なクリーニングが不要である関係
から、この第１回転クリーナーヘッド６の固定ビス１６
を弛めて套管１５から取外し、第２回転クリーナーヘッ
ド８のみによってスパッタの除去を行ってもよいもので
ある。

【００２６】上記のノズルクリーニング作業のワンサイ
クルが終了した時点で、図８の(Ｇ)に示すように、ノズ
ルＮは元の位置に復帰し、溶接ロボットにより再びアー
ク溶接作業を行うことになる。

【００２７】なお、図１２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は夫々第１回転クリーナーヘッ
ド６の変形例を示しており、（Ａ）〜（Ｃ）は金属ブラ
シ部材を含めて各種材質のブラシ部材６ａにより構成し
たクリーナーヘッドであり、（Ｄ）〜（Ｆ）は上面を金
属、硬質合成樹脂から成る非ブラシ部材の凹凸面６ｃ、
６ｄ及び６ｅにより構成したクリーナーヘッドである。

【００２８】さらに、図１３の（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は夫々第２回転クリーナーヘッ
ド８の変形例を示しており、いづれの場合も金属ブラシ
部材８ａを円筒状に束ねて構成してあるが、該金属ブラ
シ部材８ａの横断面形状は円形、角形、線状形を含めて
各種の形状のものであってよく、且つ必要に応じて特殊
加工を施したものを使用できる。

【００２９】以上、本発明の主要な実施例について説明
したが、本発明は、これらの実施例に限定されるもので
はなく、発明の目的を達成でき、且つ発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々の設計変更が可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、クリーナー本体と、該クリー
ナー本体の駆動機構とから構成されたアーク溶接用ノズ
ルクリーナーであって、上記クリーナー本体は、ノズル
先端部の付着スパッタを除去するためのリング状の第１
回転クリーナーヘッドと、該第１回転クリーナーヘッド
の中央孔に昇降自在に嵌挿した、ノズル内面の付着スパ
ッタを除去するための径方向に拡縮可能な筒状のブラシ
部材から成る第２回転クリーナーヘッドとから構成され
ており、上記クリーナー本体の駆動機構は、上記第１、
第２の両回転クリーナーヘッドを回転させるモータ、そ
の他の回転伝達部材と、上記第２の回転クリーナーヘッ
ドを昇降させるシリンダー、その他の昇降伝達部材とか
ら構成され且つ適宜の制御機構により駆動制御可能に構
成されているアーク溶接用ノズルクリーナーに係るもの
であるから、次の優れた諸効果を奏する。

【００３１】動作及び構造を異にする二重構成の第１、
第２の両回転クリーナーによってノズルの先端部及び内
面に付着したスパッタを確実に除去でき、ストレート形
状のノズルは勿論のこと、テーパー形状のノズルの場合
も、ノズルの内面やオリフィス部周辺及びノズル先端部
に付着した頑固で厚いスパッタをも短時間で、しかもノ
ズルを傷付けずに確実且つ能率的に除去できる。

【００３２】第２回転クリーナーヘッドの上昇ストロー
クを任意に調整できることにより、ノズルの寸法長が異
なる場合でも確実容易にクリーニング作業を達成でき、
これらのことは、溶接ロボットを使用する場合は、その
稼働効率と溶接品質を格段に向上させ得ると共に、ノズ
ルを破損するようなことが皆無となり、ノズルライフも
延長できることにつながる。

【００３３】クリーナー本体をモータ軸に着脱可能に構
成しておくことにより、ノズルの径長が種々異なる場合
でも該クリーナー本体を適宜に差し代えて交換でき、容
易に対応できるので、一台のクリーナーにより広範囲な
ノズルクリーニングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成の１部を省略した１部縦断正
面図である。

【図２】要部を拡大した１部縦断正面図である。

【図３】要部の分解斜視図である。

【図４】スライド軸受としての套管に対する第１回転ク
リーナーヘッドの着脱状態の説明図である。

【図５】スライド軸受としての套管に対する第１回転ク
リーナーヘッドの固着状態の説明図である。

【図６】第１、第２の回転クリーナーヘッドの二重組合
わせ構造の拡大斜視図である。

【図７】図６の状態から第２回転クリーナーヘッドが上
昇した状態の説明図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｈ）は本発明によるノズルのクリー
ニング動作を順次に示す説明図である。

【図９】第１、第２の回転クリーナーヘッドによるノズ
ル先端部のクリーニング状態の拡大説明図である。

【図１０】第２回転クリーナーヘッドによるノズル内面
のクリーニング状態の拡大説明図である。

【図１１】第２回転クリーナーヘッドがノズルから離脱
した瞬間における拡開動作の拡大説明図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、
（Ｆ）は夫々第１回転クリーナーヘッドの変形実施例を
示す斜視図である。

【図１３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は
夫々第２回転クリーナーヘッドの変形実施例を示す正面
図である。

【図１４】スパッタが付着堆積したノズルから流出する
がガスの乱流状態の説明図である。

【図１５】乱流により溶接部の内部にブローホール（気
孔）が発生した状態を示す簡略断面図である。

【符号の説明】

１ クリーナー本体 ２ クリーナー本体の駆動機構 ３ 駆動機構の制御機構 ４ ケーシング ４ａ 隔壁 ５ リング状の有孔ホルダー ６ 第１回転クリーナーヘッド ６ａ ブラシ部材 ６ｂ 中央孔 ６ｃ・６ｄ・６ｅ 非ブラシ部材から成る凹凸面 ７ ホルダー ７ａ 固定用軸 ８ 第２回転クリーナーヘッド ８ａ 金属ブラシ部材 ９ 回転伝達部材 １０ 昇降伝達部材 １１ モータ １２ 回転軸 １３ キー部材 １４ カップリング １４ａ カップリングキー １５ 套管 １５ａ 外向きフランジ １５ｂ ベアリング １５ｃ ベアリングケース １５ｄ 内向きフランジ １５ｅ キー溝 １６ ビス １７ ビス １８ ガイドシャフト １９ モータのブラケット ２０ エアシリンダー ２０ａ シリンダーロッド ２１ 第１のタイマー ２２ 第２のタイマー ２３ リレー ２４ レギュレーター ２５ ヒューズ ２６ プラグ ２７ 電磁弁 ２８ ステー ２９ 近接感知センサー ３０ 防塵カバー ３０ａ 除去スパッタの傾斜滑落面 ３１ 除去スパッタの排出口 ３２ 緩衝部材 ３３ エアシリンダーロッドの昇降ストローク調整部
材 Ｎ アーク溶接用ノズル Ｓ スパッタ Ｈ ブローホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 充 山形県東田川郡櫛引町大字下山添字庄南39 高島産業株式会社内 (72)発明者 上田 耕爾 兵庫県尼崎市昭和通２丁目２番27号 特殊 電極株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーナー本体と、該クリーナー本体の
   駆動機構とから構成されたアーク溶接用ノズルクリーナ
   ーであって、上記クリーナー本体は、ノズル先端部の付
   着スパッタを除去するためのリング状の第１回転クリー
   ナーヘッドと、該第１回転クリーナーヘッドの中央孔に
   昇降自在に嵌挿した、ノズル内面の付着スパッタを除去
   するための径方向に拡縮可能な筒状のブラシ部材から成
   る第２回転クリーナーヘッドとから構成されており、上
   記クリーナー本体の駆動機構は、上記第１、第２の両回
   転クリーナーヘッドを回転させるモータ、その他の回転
   伝達部材と、上記第２回転クリーナーヘッドを昇降させ
   るシリンダー、その他の昇降伝達部材とから構成され且
   つ適宜の制御機構により駆動制御可能に構成されている
   アーク溶接用ノズルクリーナー。
2. 【請求項２】 第１、第２の回転クリーナーヘッドがク
   リーナー装置に対して着脱自在に構成されている請求項
   １に記載のアーク溶接用ノズルクリーナー。
3. 【請求項３】 第１、第２の回転クリーナーヘッドが適
   宜材質のブラシ部材で構成されている請求項１に記載の
   アーク溶接用ノズルクリーナー。
4. 【請求項４】 第１回転クリーナーヘッドが上面に凹凸
   部を備えた非ブラシ部材の金属、合成樹脂、非鉄金属部
   材で構成されている請求項１に記載のアーク溶接用ノズ
   ルクリーナー。