JP4993770B2 - 消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ及び給電チップ - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットの手首部に取り付けた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。図１０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の先端に、溶接トーチ３が取り付けられている。そして、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に入力される。これにより、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。

従来から使用されている溶接トーチ３を、図１１の断面図を参照して説明する。同図において、トーチボディ１２にチップボディ１３が取り付けられ、このチップボディ１３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には、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を通して噴出されて、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。

溶接トーチ３に送給される溶接ワイヤ５は、通常、ワイヤリール４に巻かれているために曲がり癖がついている。この溶接ワイヤ５の曲がり癖は一定ではないために、給電チップ１４から送出される溶接ワイヤ５の先端位置を、所望の溶接狙い位置に一致させることが困難である。また、たとえ溶接ワイヤ５の曲がり癖を一定にして溶接トーチ３に送給しても、次のような問題がある。すなわち、ロボットの姿勢が複雑に変化した場合、溶接ワイヤ５をガイドするワイヤガイドライナ（図示を省略）が捻れ、溶接トーチ３に送給する溶接ワイヤ５が捻れることになる。この結果、溶接ワイヤ５の先端位置を、所望の溶接狙い位置に一致させることができなくなり、均一で美麗な溶接ビードを得ることができない。

また、上述のとおり、給電チップ１４に、溶接ワイヤ５が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。ここで、溶接ワイヤ５の曲がりが一定でなければ、溶接ワイヤ５と給電チップ１４との接触点が一定にならず、溶接ワイヤ５の突出し長さ（溶接ワイヤ５と給電チップ１４との接触点から溶接ワイヤの先端部５ａまでの長さ）が変動する。この変動によって溶接ワイヤ５の突出し長さ部分の抵抗発熱が変動し、溶接ワイヤ５の溶融量が変化する。その結果、アーク長が変動して溶接結果が一定にならない。

さらに、溶接ワイヤ５をワイヤリール４の代わりにペールパックに収納した場合には、溶接ワイヤ５の曲がり癖が小さい。そのために、溶接ワイヤ５と給電チップ１４との接触点が変動し、溶接ワイヤ５と給電チップ１４の内面とで火花が発生するときがある。このとき、この火花の熱によって給電チップ１４が摩耗したり、溶接ワイヤ５が給電チップ１４の内面に溶着したりして、給電チップ１４の寿命が短くなる。これにより、給電チップ１４の交換回数が増加する。本来、ロボットは給電チップ１４の交換等によるロボットの動作停止回数を、低減させることが要求されているが、上記従来の構成では、この要求を満たすことができない。

上述した課題を解決するために、下記の溶接トーチが提案されている。即ち、給電チップを外側チップと内側チップとに分割し、この内側チップに先端部からワイヤ挿通孔に沿って延びる縦すり割りを形成して、チップボディの内部に設けられたスプリングでこの内側チップを押圧する構造の溶接トーチである。（例えば、特許文献１参照。）。しかし、下記に説明するように、この構成では、内側チップに対するアーク熱の影響を軽減することができないために、内側チップの寿命の改善を図ることができない。

特開２００２−５９２６５号公報

溶接点で発生する熱は、数千度から数万度といわれている。この輻射熱によって給電チップの先端部は高温にさらされ、数百度から１千度近い温度に上昇する。給電チップは一般的に銅合金を使用しているが、給電チップの温度上昇に従って、表面硬度が下がり、軟化する。そのために、給電チップの摩耗が加速的に増大し、給電チップの寿命の改善を図ることができない。

本発明は、上述した事情のもとで考え出されたものである。そこで本発明は、溶接トーチの先端に取り付けた給電チップの寿命の改善を図ることができる溶接トーチを提供することをその課題としている。

本発明の第１の側面により提供される消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、前記トーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップボディと、前記チップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダと、前記チップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接して軸芯部にワイヤ挿通孔を有するスプリングと、前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接して軸芯部にワイヤ挿通孔を有する加圧シャフトと、前記加圧シャフトと前記チップホルダとで押圧されて軸芯部にワイヤ挿通孔を有する給電チップとを備える。前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように、前記給電チップの側面には、前記チップホルダの基端部に当接する突起部が形成されている。

好ましくは、前記給電チップには、この給電チップの前記先端部から当該チップの前記ワイヤ挿通孔に沿って延びる少なくとも１本の縦すり割りが形成されている。また、前記給電チップの前記突起部は、前記チップホルダの前記基端部と当接するテーパ部を含んでいる。前記スプリングが前記加圧シャフトを押圧して、この加圧シャフトが前記給電チップを押圧することにより、この給電チップの前記ワイヤ挿通孔の内面が溶接ワイヤを押圧する構成とされている。

好ましくは、前記給電チップには、前記縦すり割りの終端部近傍において、前記縦すり割りに直角に延びる横すり割りが形成されている。あるいは、前記給電チップには、前記縦すり割りの終端部近傍において薄肉部が形成されている。

好ましくは、前記チップホルダが耐熱性を有する。

好ましくは、前記チップホルダの先端部には、軸芯部にワイヤ挿通孔を有する耐熱部材が埋め込まれている。

好ましくは、前記チップホルダの前記基端部には、前記給電チップの前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている。

好ましくは、前記給電チップの基端部にテーパ部が形成されており、前記加圧シャフトの先端部には、前記給電チップの前記基端部の前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている。

本発明の第２の側面によれば、消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに用いられる給電チップが提供される。この消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、トーチボディと、このトーチボディの先端部に取り付けられるチップボディと、このチップボディの先端部に取り付けられるチップホルダと、前記チップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接するスプリングと、前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接する加圧シャフトとを備える。本発明の給電チップは、前記加圧シャフトと前記チップホルダとで押圧される構成であって、前記チップホルダに挿入される先端部と、当該給電チップの軸芯に沿って延びるワイヤ挿通孔と、当該給電チップの前記先端部から前記ワイヤ挿通孔に沿って延びる少なくとも１本の縦すり割りと、前記チップホルダに当該給電チップの前記先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と当該給電チップの前記先端部との間に空間が形成されるようにすべく前記チップホルダの基端部と当接するテーパ部とを具備している。

好ましくは、本発明の給電チップは、前記縦すり割りの終端部近傍において、この縦すり割りに直角に延びる少なくとも１本の横すり割りをさらに備える。あるいは、本発明の給電チップは、前記縦すり割りの終端部近傍において形成された薄肉部をさらに備える。

本発明の第３の側面によれば、消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに用いられるチップホルダが提供される。この消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチは、トーチボディと、このトーチボディの先端部に取り付けられるチップボディと、このチップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接するスプリングと、前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接する加圧シャフトと、その軸芯周りに設けられたテーパ部を有する給電チップとを備える。本発明のチップホルダは、前記チップボディの先端部に取り付けられる構成であって、当該チップホルダの軸芯に沿って延びる貫通孔を具備しており、この貫通孔に、前記給電チップの先端部が挿入される。また、本発明のチップホルダは、前記給電チップの前記先端部が前記貫通孔に挿入されたときに、当該チップホルダの内面と前記給電チップの前記先端部との間に空間が形成されるようにすべく、前記給電チップの前記テーパ部に当接する基端部を具備している。

好ましくは、本発明のチップホルダは、耐熱性材料から形成されている。

好ましくは、本発明のチップホルダの先端部には、ワイヤ挿通孔を有する耐熱部材が埋め込まれている。

好ましくは、本発明のチップホルダの前記基端部には、前記給電チップの前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている。

本発明の第１実施例に基づく溶接トーチを示す断面図である。 上記第１実施例の溶接トーチに用いる給電チップを示す図である。 本発明の第２実施例に基づく溶接トーチを示す断面図である。 上記第２実施例の溶接トーチの分解断面図である。 上記第２実施例の溶接トーチに用いる給電チップの例を示す図である。 上記第２実施例の溶接トーチに用いる給電チップの他の例を示す図である。 チップボディからの脱落防止手段を備える給電チップを示す。 図７の給電チップを用いた溶接トーチを示す分解図である。 図８の溶接トーチの組み立て状態を示す断面図である。 多関節ロボットの形態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の断面図である。

本発明の実施例について、図面を参照しつつ以下において説明する。図１は、本発明の第１実施例に基づく溶接トーチ２０の断面図である。図２は、溶接トーチ２０の給電チップ２８を示す図であり、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図であり、同図（Ｃ）は底面図である。図１に示すように、トーチボディ２１の先端部にチップボディ２２を取り付け、このチップボディ２２の先端部にチップホルダ２３を取り付けている。このチップホルダ２３の先端部には耐熱部材２４を埋め込み、この耐熱部材２４をリング２５で固定している。これは、溶接点で発生する熱の給電チップ２８への伝わり方を鈍くし、給電チップ２８の摩耗軽減の効果を発揮し、寿命を延ばすためである。これらのトーチボディ２１、チップボディ２２、チップホルダ２３、耐熱部材２４及びリング２５は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。

スプリング２６がチップボディ２２の内部に設けられている。スプリング２６の基端部（図１における上端部）は、トーチボディ２１の先端部(図１における下端部)に当接している。加圧シャフト２７がチップボディ２２の内部に設けられている。加圧シャフト２７の基端部は、スプリング２６の先端部に当接している。これらのスプリング２６及び加圧シャフト２７は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。

給電チップ２８は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。給電チップ２８は、チップボディ２２の内部に設けられており、また給電チップ２８の先端部が、チップホルダ２３内の貫通孔に挿入されている。そして、給電チップ２８の基端部が、加圧シャフト２７の先端部に当接している。即ち、給電チップ２８は、加圧シャフト２７とチップホルダ２３とで押圧されている。

オリフィス１７がチップボディ２２の下方に設けられて、ノズル１６がチップホルダ２３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の噴出孔１７ａを通して噴出されて、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する。チップボディ２２の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている。

次に、図２を参照して給電チップ２８を説明する。同図に示すように、給電チップ２８は、軸芯部にワイヤ挿通孔２８ｆが形成されていて、側面にはチップホルダの基端部２３ａ（図１参照）に引っかかる突起部２８ｄが形成されている。この突起部２８ｄの位置は、チップホルダ２３に給電チップ２８の先端部２８ａが挿入されたときに、チップホルダ２３の内面と給電チップの先端部２８ａとの間に空間２９が形成されるように設定されている。好ましくは、この空間２９は、チップホルダ２３の内面と給電チップ２８の側面との間にも形成される。このような構成は、チップホルダ２３の貫通孔（給電チップ２８の先端部２８ａを挿入するための孔であって、当該給電チップ２８の軸芯に沿って延びる）の内径を、給電チップ２８の先端部２８ａの外径よりも適宜大きく設定することで実現される。上記空間２９の存在により、溶接時に発生する熱が給電チップ２８に直接伝わることが防止されるので、給電チップ２８の温度上昇を抑えることができる。

給電チップ２８の基端部にはテーパ部２８ｅが形成されている。また、加圧シャフト２７の先端部には、給電チップ２８の基端部のテーパ部２８ｅと面接触する傾斜面２７ａが形成されている。このような構成によれば、スプリング２６によって押圧された加圧シャフト２７が、給電チップ２８を安定して押圧する。

以下、上記第１実施例の動作を説明する。上述のとおり、トーチボディ２１の先端部に、チップボディ２２が取り付けられ、このチップボディ２２の先端部にチップホルダ２３が取り付けられている。また、スプリング２６及び加圧シャフト２７が、チップボディ２２の内部に設けられて、トーチボディ２１の先端部にスプリング２６の基端部が当接し、スプリング２６の先端部に加圧シャフト２７の基端部が当接している。

また、給電チップ２８が、チップボディ２２の内部に設けられて、給電チップ２８の先端部が、チップホルダ２３に挿入されている。このとき、給電チップ２８の側面に形成した突起部２８ｄがチップホルダの基端部２３ａに引っかかっている。このために、チップホルダ２３の内面と給電チップの先端部２８ａとの間に空間２９が形成されている。

さらには、オリフィス１７がチップボディ２２の下方に設けられて、ノズル１６がチップホルダ２３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の噴出孔１７ａを通して噴出されて、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２２の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている。

上述した構造において、スプリング２６が加圧シャフト２７を押圧して、この加圧シャフト２７とチップホルダ２３とで給電チップ２８を押圧する。また、トーチボディ２１に供給された電力が、チップボディ２２を流れて、チップホルダ２３に流れ、給電チップ２８へ電力が供給される。

チップホルダ２３の内面と給電チップの先端部２８ａとの間に形成された空間２９によって、溶接時に発生する熱が、給電チップ２８に直接伝わらない構成とされている。従って、給電チップ２８がアーク熱を直接的に受けない構造であり、給電チップ２８の軟化を防ぎ、給電チップ２８の摩耗が軽減し、寿命を延ばすことができる。さらに、給電チップ２８が高温にならないために、給電チップ２８の表面に酸化膜が形成されることを防ぐことができ、良好な電力の供給を維持することができる。

また、従来から行われていた給電チップ２８の基端部のネジ加工を不要とし、単純な加工による形状としているために、加工時間を削減することができる。そして、給電チップ２８は、ネジ加工等が困難な銅タングステン等の硬度の高い材質も使用することができる。

また、給電チップ２８は、チップホルダ２３及びチップボディ２２の先端部内での取付位置を回転させることにより、溶接ワイヤ５との内接触点が変化し、再利用することができる。また、チップホルダ２３にメッキ処理を行うことによって、スパッタの付着を防止することができる。

図３は、本発明の第２実施例に基づく溶接トーチ３０の断面図であり、図４は、溶接トーチ３０の分解断面図である。図５及び図６は、溶接トーチ３０に用いられる給電チップを示す図である。図５及び図６において、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は底面図である。図３及び図４において、図１に示した第１実施例の溶接トーチと機能が異なる給電チップ３１及びチップホルダ３２を主として説明する。第１実施例の溶接トーチの機能と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

図３に示すように、チップボディ２２の先端部にチップホルダ３２を取り付けている。このチップホルダ３２の先端部には耐熱部材２４を埋め込み、この耐熱部材２４をリング２５で固定している。これは、溶接点で発生する熱の給電チップ３１への伝わり方を鈍くし、給電チップ３１の摩耗軽減の効果を発揮し、寿命を延ばすためである。これらのチップホルダ３２、耐熱部材２４及びリング２５は、軸芯部にワイヤ挿通孔が形成されている。

給電チップ３１は、軸芯部にワイヤ挿通孔３１ｆが形成されていて、チップボディ２２の内部に設けられている。給電チップ３１の先端部は、チップホルダ３２に挿入されている。そして、給電チップ３１の基端部が、加圧シャフト２７の先端部に当接している。即ち、給電チップ３１は、加圧シャフト２７とチップホルダ３２とで押圧されている。

図５（１）に示すように、給電チップ３１には、先端部３１ａからワイヤ挿通孔３１ｆに沿って延びる縦すり割り３１ｂが形成されている。この縦すり割り３１ｂの終端部近傍で、この縦すり割り３１ｂと直角方向に延びる横すり割り３１ｃが形成されている。

また、給電チップ３１の側面には、チップホルダ３２の基端部と当接するテーパ部３１ｄが形成されている。これにより、チップホルダ３２に給電チップ３１の先端部３１ａが挿入されたときに、チップホルダ３２の内面と給電チップ３１の先端部３１ａとの間に空間３３が形成される(図３参照)。この空間３３は、好ましくは、チップホルダ３２の内面と給電チップ３１の側面にも形成される。この空間３３は、第１実施例の場合と同じく、溶接時に発生する熱が、給電チップ３１に直接伝わらないようにすべく設けられている。

また、チップホルダ３２の基端部に、給電チップ３１のテーパ部３１ｄと面接触する傾斜面３２ａを形成することが好ましい。これによって、トーチボディ２１に供給された電力が、チップボディ２２及びチップホルダ３２を介して、給電チップ３１へ適切に供給される。

また、給電チップ３１の基端部にテーパ部３１ｅを形成し、加圧シャフト２７の先端部に給電チップ３１のテーパ部３１ｅと面接触する傾斜面２７ａを形成することが好ましい。この場合、スプリング２６によって押圧された加圧シャフト２７が、給電チップ３１を安定して押圧することができる。

次に、図５及び図６を参照して、給電チップを説明する。図５（１）に示す給電チップ３１は、上述したように、縦すり割り３１ｂ及び横すり割り３１ｃが形成されている。そのため、給電チップ３１の先端部３１ａをチップホルダ３２に挿入して、加圧シャフト２７とチップホルダ３２とで給電チップ３１を押圧すると、給電チップ３１のワイヤ挿通孔３１ｆの内面が、溶接ワイヤ５を押圧することになる。

図５（２）に示す給電チップ３４は、上記給電チップ３１の変形例である。給電チップ３４においては、給電チップ３１と同じく、軸芯部にワイヤ挿通孔３４ｆが形成されていて、先端部３４ａからワイヤ挿通孔３４ｆに沿って延びる縦すり割り３４ｂが形成されている。一方、縦すり割り３４ｂの終端部近傍位置３４ｃは、横すり割り３１ｃを形成する代わりに、給電チップ３４の肉厚を部分的に減らしている。給電チップ３４の側面に形成されたテーパ部３４ｄ及び基端部に形成されたテーパ部３４ｅは、上記給電チップ３１のテーパ部３１ｄ及びテーパ部３１ｅと同機能である。図５（２）に示す構成は、機械加工が容易であり、コストを低減させることができる。

図６（１）に示す給電チップ３５は、図５（２）に示す給電チップ３４の変形例である。給電チップ３５においては、軸芯部にワイヤ挿通孔３５ｆが形成されていて、先端部３５ａからワイヤ挿通孔３５ｆに沿って延びる縦すり割り３５ｂが２箇所形成されている。また、この縦すり割り３５ｂの終端部近傍位置３５ｃは、給電チップ３５の肉厚を部分的に減らしている。給電チップ３５の側面に形成されたテーパ部３５ｄ及び基端部に形成されたテーパ部３５ｅは、図５（１）に示した給電チップ３１のテーパ部３１ｄ及びテーパ部３１ｅと同機能である。これによって、給電チップ３５のワイヤ挿通孔３５ｆの内面が、溶接ワイヤ５をより均等に押圧することができ、給電が安定する。

図６（２）に示す給電チップ３６は、上記給電チップ３５の変形例である。給電チップ３６においては、軸芯部にワイヤ挿通孔３６ｆが形成されていて、先端部３６ａからワイヤ挿通孔３６ｆに沿って延びる縦すり割り３６ｂが２箇所形成されている。この縦すり割り３６ｂの終端部近傍から中間部までの範囲（テーパ部３６ｄの上端より上の部分）３６ｃでは、給電チップ３６の肉厚を内部からほぼ均一に減らしており、その結果、ワイヤ挿通孔３６ｆよりも内径の大きな孔が形成されている。給電チップ３６の側面に形成されたテーパ部３６ｄ及び基端部に形成されたテーパ部３６ｅは、給電チップ３１のテーパ部３１ｄ及びテーパ部３１ｅと同機能である。このような構成は、機械加工が容易であり、コストを低減させることができる。

上述した給電チップ３１乃至３６は、縦すり割りが１本又は２本の場合を示した。本発明では、縦すり割りの本数は、これらに限定されるものではなく、３本以上の縦すり割りを形成してもよい。

以下、上記第２実施例の動作を説明する。トーチボディ２１の先端部にチップボディ２２が取り付けられ、このチップボディ２２の先端部に、チップホルダ３２が取り付けられている。また、スプリング２６及び加圧シャフト２７が、チップボディ２２の内部に設けられて、トーチボディ２１の先端部にスプリング２６の基端部が当接し、スプリング２６の先端部に加圧シャフト２７の基端部が当接している。

給電チップ３１がチップボディ２２の内部に設けられて、給電チップ３１の先端部３１ａがチップホルダ３２に挿入されている。このとき、給電チップ３１の側面に形成したテーパ部３１ｄがチップホルダ３２の基端部に形成された傾斜面３２ａと当接している。このために、チップホルダ３２の内面と給電チップ３１の先端部３１ａとの間に空間３３が形成される。また、給電チップ３１の基端部に形成したテーパ部３１ｅが、加圧シャフト２７の先端部に形成した傾斜面２７ａに当接している。

オリフィス１７がチップボディ２２の下方に設けられて、ノズル１６がチップホルダ３２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の噴出孔１７ａを通して噴出されて、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２２の周りに絶縁ブッシュ１８が設けられている

上述した構造を有することによって、スプリング２６が加圧シャフト２７を押圧して、この加圧シャフト２７とチップホルダ３２とで給電チップ３１を押圧する。このとき、この給電チップ３１には、縦すり割り３１ｂ及び横すり割り３１ｃが形成されているので、給電チップ３１のワイヤ挿通孔３１ｆの内面が、溶接ワイヤ５を押圧する。また、トーチボディ２１に供給された電力が、チップボディ２２を流れて、チップホルダ３２に流れ、給電チップ３１へ電力が供給される。

この結果、チップホルダ３２の内面と給電チップ３１の先端部３１ａとの間に形成された空間３３によって、溶接時に発生する熱が、給電チップ３１に直接伝わらないよう構成されている。従って、給電チップ３１がアーク熱を直接的に受けない構造のために、給電チップ３１の軟化を防ぎ、給電チップ３１の摩耗が軽減し、寿命を延ばすことができる。さらに、給電チップ３１が高温にならないために、給電チップ３１の表面に酸化膜が形成されることを防ぐことができ、良好な電力の供給を維持することができる。

また、溶接ワイヤ５の送給時には、ワイヤ送給装置６（図１０参照）からワイヤガイドライナ（図示を省略）にガイドされて溶接ワイヤ５が給電チップ３１まで送給される。このとき、溶接ワイヤ５には少なからず、摩擦が発生している。この摩擦によって、溶接ワイヤ５の表面が傷つき、場合によっては削られ、このとき、削り粉が発生する。この削り粉は、ワイヤガイドライナを経て給電チップ３１の先端部３１ａまで送られる。通常、給電チップ３１のワイヤ挿通孔３１ｆと溶接ワイヤ５との隙間は、例えば、０．１ｍｍ程度で、ほとんど隙間がない。そのために、この削り粉が給電チップ３１のワイヤ挿通孔３１ｆに入り込むと、送給抵抗が増大し、正常な溶接ワイヤ５の送りができない状態になり、適切な溶接が行われない。

しかし、本発明の第２実施例の溶接トーチ３０は、溶接ワイヤ５の削り粉が、給電チップ３１の縦すり割り３１ｂ及び横すり割り３１ｃの隙間を通って外部へ押し出されて、内部へ残らない構造を取っている。このために、溶接ワイヤ５の削り粉が給電チップ３１の内部でつまって、送給不良を起こすことがない。

また、給電チップ３１によって溶接ワイヤ５を強制的に押圧しているので、常に、安定した給電を行うことができる。また、溶接ワイヤ５の動きに対して、給電チップ３１の縦すり割り３１ｂ及び横すり割り３１ｃによって、常に柔軟に給電チップ３１が動く構造のために、給電が安定し、均一な溶接ビードを形成することができる。

また、従来の給電チップは、給電チップのワイヤ挿通孔と溶接ワイヤ５との間に隙間があるために、溶接ワイヤ５の狙い位置がずれていた。しかし、本発明の第２実施例の溶接トーチ３０は、給電チップ３１がチップホルダ３２に挿入されて、給電チップ３１によって溶接ワイヤ５を強制的に押圧しているので、溶接ワイヤ５は、常に、センタリングされ、溶接ワイヤ５の狙い位置のズレ防止に著しい効果を奏することができる。

また、従来から行われていた給電チップの基端部のネジ加工を不要とし、単純加工のみの形状としているために、加工時間を削減することができる。また、給電チップ３１は、ネジ加工等が困難であった銅タングステン等の硬度の高い材質も使用することができる。

また、給電チップ３１は、チップホルダ３２及びチップボディ２２の先端部内での取付位置を回転させることにより、溶接ワイヤ５との内接触点が変化し、再利用することができる。また、チップホルダ３２にメッキ処理を行うことによって、スパッタの付着を防止することができる。

上述した第１及び第２実施例において、耐熱部材２４をチップホルダ２３，３２の先端部に埋め込む代わりに、チップホルダ２３，３２全体を耐熱性を有するセラミック又はステンレス等の材質で形成しても良い。

また、本発明においては、上述した給電チップ３１乃至３６の各々について、チップボディ２２からの脱落を防止するための係合手段を設けてもよい。その一例を図７に示す。図示された給電チップ３７においては、軸芯部にワイヤ挿通孔３７ｆが形成されていて、先端部３７ａからワイヤ挿通孔３７ｆに沿って延びる縦すり割り３７ｂが２箇所形成されている（図では１つの縦すり割りのみが示されている）。また、この縦すり割り３７ｂの終端部近傍位置３７ｃは、給電チップ３７の肉厚を部分的に減らしている。給電チップ３７の側面に形成されたテーパ部３７ｄ及び基端部に形成されたテーパ部３７ｅは、図５（１）に示した給電チップ３１のテーパ部３１ｄ及びテーパ部３１ｅと同機能である。給電チップ３７には、チップボディ２２からの脱落を防止するための係合部３７ｇが設けられている。図７から理解されるように、係合部３７ｇは、その外径が、給電チップ３７の他の部分の外径よりも大きくなるように構成されている。給電チップ３７において、係合部３７ｇとテーパ部３７ｄとの間の部分は外径が一定の筒状部（以下、「中央筒状部」と言う。）である。同様に、テーパ部３７ｄと先端部３７ａとの間の部分も、外径が一定の筒状部（以下、「先端筒状部」と言う。）である。係合部３７ｇ、中央筒状部および先端筒状部の外径をそれぞれｄ₁，ｄ₂，ｄ₃とすると、ｄ₁が最も大きく、ｄ₃が最も小さい（すなわち、ｄ₁＞ｄ₂＞ｄ₃である）。

図８は、給電チップ３７を用いた溶接トーチ４０の構成を示す分解断面図であり、図４に対応するものである。ただし、図８では、トーチボディ２１は図示していない（図９参照）。図４の溶接トーチ３０と同様に、図８の溶接トーチ４０は、スプリング２６、チップボディ２２、絶縁ブッシュ１８、加圧シャフト２７、オリフィス１７、給電チップ３７、チップホルダ３２、およびノズル１６を備えている。これらの要素の構成および機能は、図４に示す対応要素のものと実質的に同じであるが、主たる相違点として以下の２つが挙げられる。第１に、給電チップ３７には、上述のとおり、チップボディ２２からの脱落を防止するための係合部３７ｇが設けられている。第２に、溶接トーチ４０では、チップボディ２２が、２つの要素、すなわち相対的に長い第１部材２２ａおよびこの第１部材２２ａよりも短い第２部材２２ｂから構成されている。第２部材２２ｂの基端部には、第１部材２２ａの先端部を収容しうる大きさの収容孔（第１収容孔）が形成されている。この第１収容孔の内壁には、たとえばネジ切りが施されており、第１部材２２ａの先端部を第２部材２２ｂの基端部（第１収容孔）に螺合させることで、第１部材２２ａおよび第２部材２２ｂを相互に着脱自在に固定することが可能である（図９参照）。

図９は、溶接トーチ４０の組み立て状態を示す断面図である。同図および図８から理解されるように、当該組み立て状態において、給電チップ３７は、チップボディ２２の第２部材２２ｂ内部に形成された第２収容孔に嵌入されている。より具体的には、給電チップ３７の上記中央筒状部がこの第２収容孔に嵌入されている。第２収容孔の内径は、上記第１収容孔（すなわち、第１部材２２ａの先端部を固定する部分）の内径よりも小さく設定されている。また、第２収容孔の内径は、給電チップ３７の係合部３７ｇの外径よりも小さい。

上記構成によれば、給電チップ３７の係合部３７ｇは、第２部材２２ｂの内部に形成された段部２２ｃに当接し、第２収容孔を通り抜けることができない。したがって、チップホルダ３２を第２部材２２ｂの先端部から外しても、給電チップ３７が、チップボディ２２の第２部材２２ｂから抜け落ちることはない。一般に、チップホルダ３２は、スパッタの付着や熱の影響により、給電チップ３７よりも交換頻度が高くなる。そのため、給電チップ３７がチップボディ２２から脱落しない構成を採用することで、チップホルダ３２の交換作業を効率よく行うことができる。

上述した実施例では、ロボットを使用して溶接を行う場合について説明した。しかしながら、本発明の溶接トーチは、ロボットによる自動溶接に限定されるものではなく、手溶接の半自動溶接トーチにも適用することができる。

Claims (15)

1. 軸芯部にワイヤ挿通孔を有するトーチボディと、
   前記トーチボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップボディと、
   前記チップボディの先端部に取り付けられて軸芯部にワイヤ挿通孔を有するチップホルダと、
   前記チップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接して軸芯部にワイヤ挿通孔を有するスプリングと、
   前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接して軸芯部にワイヤ挿通孔を有する加圧シャフトと、
   前記加圧シャフトと前記チップホルダとで押圧されて軸芯部にワイヤ挿通孔を有する給電チップとを備え、
   前記給電チップには、この給電チップの前記先端部から当該チップの前記ワイヤ挿通孔に沿って延びる少なくとも１本の縦すり割りが形成されており、
   前記チップホルダに前記給電チップの先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と前記給電チップの先端部との間に空間が形成されるように、前記給電チップの側面に前記チップホルダの基端部に当接して摺動可能なテーパ部が形成されており、
   前記スプリングが前記加圧シャフトを押圧して、この加圧シャフトが前記給電チップを押圧して前記給電チップのテーパ部が前記チップホルダの基端部に沿って摺動しながら先端部方向へ移動することにより、この給電チップの前記ワイヤ挿通孔の内面が溶接ワイヤを押圧する構成とされている、消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
2. 前記給電チップには、前記縦すり割りの終端部近傍において、前記縦すり割りに直角に延びる横すり割りが形成されている、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
3. 前記給電チップには、前記縦すり割りの終端部近傍において薄肉部が形成されている、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
4. 前記チップホルダが耐熱性を有することを特徴とする、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
5. 前記チップホルダの先端部には、軸芯部にワイヤ挿通孔を有する耐熱部材が埋め込まれている、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
6. 前記チップホルダの前記基端部には、前記給電チップの前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
7. 前記給電チップの基端部にテーパ部が形成されており、前記加圧シャフトの先端部には、前記給電チップの前記基端部の前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている、請求項１に記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチ。
8. トーチボディと、このトーチボディの先端部に取り付けられるチップボディと、このチップボディの先端部に取り付けられるチップホルダと、前記チップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接するスプリングと、前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接する加圧シャフトと、を備える消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに用いられるとともに、前記加圧シャフトと前記チップホルダとで押圧される給電チップであって、
   前記チップホルダに挿入される先端部と、
   当該給電チップの軸芯に沿って延びるワイヤ挿通孔と、
   当該給電チップの前記先端部から前記ワイヤ挿通孔に沿って延びる少なくとも１本の縦すり割りと、
   前記チップホルダに当該給電チップの前記先端部が挿入されたときに前記チップホルダの内面と当該給電チップの前記先端部との間に空間が形成されるようにすべく前記チップホルダの基端部と当接して摺動可能なテーパ部と、
   を具備する、給電チップ。
9. 前記縦すり割りの終端部近傍において、この縦すり割りに直角に延びる少なくとも１本の横すり割りをさらに備える、請求項９に記載の給電チップ。
10. 前記縦すり割りの終端部近傍において形成された薄肉部をさらに備える、請求項９に記載の給電チップ。
11. 前記チップボディの一部に係合する脱落防止部をさらに備える、請求項９に記載の給電チップ。
12. トーチボディと、このトーチボディの先端部に取り付けられるチップボディと、このチップボディの内部に設けられて前記トーチボディの先端部に当接するスプリングと、前記チップボディの内部に設けられて前記スプリングの先端部に当接する加圧シャフトと、その軸芯周りに設けられたテーパ部を有する給電チップと、を備える消耗電極ガスシールドアーク溶接トーチに用いられるとともに、前記チップボディの先端部に取り付けられるチップホルダであって、
    当該チップホルダの軸芯に沿って延びる、前記給電チップの先端部を挿入するための貫通孔と、
    前記給電チップの前記先端部が前記貫通孔に挿入されたときに、当該チップホルダの内面と前記給電チップの前記先端部との間に空間が形成されるように、前記給電チップの前記テーパ部に当接する基端部と、
    を具備する、チップホルダ。
13. 耐熱性材料から形成されている、請求項１３に記載のチップホルダ。
14. ワイヤ挿通孔を有する耐熱部材が先端部に埋め込まれている、請求項１３に記載のチップホルダ。
15. 前記基端部には、前記給電チップの前記テーパ部と接触する傾斜面が形成されている、請求項１３に記載のチップホルダ。

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