JPS599270B2 - 半自動ア−ク溶接用ト−チ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消耗性もしくは非消耗性電極を用いる半自動ア
ーク溶接用トーチに関する。

一般にＧＭＡ（消耗電極式ガスシールドアーク）溶接用
やＴＩＧ或いはプラズマ（非消耗電極式ガスシールドア
ーク）溶接用もしくは非ガス被包アーク溶接用の半自動
溶接トーチは広く鉄鋼や非鉄金属等の溶接に用いられ、
優れた溶接部特性を得るのに役立つている。

従来用いられているこれ等の半自動溶接用のトーチで溶
接するとき、アーク発生点を必要に応じてウイービング
するには、ウイービング機構が全くないので作業者が手
動で任意の軌跡のウイービングを行つているのは衆知の
如くである。

所が、作業者が手動でこの様なウイービングを行う場合
ビードの整形等を行う目的では比較的ウイービング速度
が遅いので一応その目的を達することはできる。しかし
、溶接速度が大になると、それにつれて通常はウイービ
ング速度も大とならなければならず、そうなると作業者
の手動調節では限界が生じてくる。そうでなくとも、手
動で且つ任意の姿勢でウイービング溶接を行うには相当
熟練した技術が必要であることは言うまでもないが、又
それらの技能者を養成することも並大抵ではできないの
が現状である。又アルミニウムやステンレスもしくはチ
タニウム等をＧＭＡやＴＩＧ溶接するとき溶接金属部に
気泡を生じ易いことも良く知られており、このような欠
陥発生防止のため、これらの材料に対してはパルス電流
制御等を加えて溶接するとか或いはアークの軌跡として
正弦波や円形を描かせつゝ溶接するとかの方法が試みら
れている。従来このようなアークの軌跡を制御する方法
を実現する装置としては、全自動式で大型且つ複雑な構
造形態のものが主であり、種々の建造、構造物等の現場
作業では適用しがたいという欠点があつた。本発明は従
来の半自動溶接トーチと同様、軽量でありながら、先に
述べた全自動式と同じように溶接電極のアーク発生点に
関し、溶接中に正弦波形や円形、ダ円形等任意の図形を
描かせる如き機構を有した半自動アーク溶接用トーチを
提供するものである。

このトーチを使用することによつて特に半自動溶接作業
の能率を高め、適用分野を拡大し、熟練した技能者でな
くとも従来の一般的なトーチの操作による運用法で任意
の図形を自動的に描かせることが可能となり、全姿勢溶
接時でも著しい溶接品質の向上をもたらすものである。
即ち、本発明はトーチ把手内部に溶接電極を振動させる
ための回転モーターを備え該回転モーターに回転伝達歯
車を介して偏心量調節部を備えた偏心軸を結合し、該偏
心軸と自在軸受部に保持された前記電極との間を脱着式
振動伝達板で連結したことを特徴とする半自動アーク溶
接用トーチであつて、前記の如く優れた機能を有するも
のである。以下本発明について詳細に説明する。

本発明のアーク溶接トーチの購造は外形上は従来の半自
動トーチに類似したものであるが、トーチの把手部の内
部に溶接電極の先端アーク発生点を正弦波形もしくは円
形等、任意の図形を描かせるための振動源即ち、電気に
よるモーターもしくはエアーモーター等の振動源を内蔵
し、該振動源からの動力を歯車等を介して偏心軸に伝え
るようになつている。

該偏心軸は、偏心量を任意に連続可変できる調節機構部
を有しており、且つ偏心軸の先端部には振動伝達板が結
合されている。該伝達板は電極先端部に描かすべき任意
の図形に応じて異る形状のものを用いる必要があるため
容易に脱着可能な形式のものを採用している。さらに前
記の振動伝達板と電極駆動板とは差込みのピン方式で結
合され電極先端部へ振動源からの動力を伝達する。

この様な購造を？本とした、本発明のトーチでは溶接方
法がＧＭＡの場合コンタクトチツプ内を消耗電極が送出
されるように組付けられるが、例えばＴＩＧの場合は、
コンタクトチツプ部にタングステンを固定した電極に組
替え、溶接電源性については必要に応じ適当なものへ切
替え使用すればよい。又プラズマ溶接においても、プラ
ズマ溶接用ノズルをコンタクトチツプ部に差換え取付け
ることでアーク発生部分は任意の軌跡の図形を容易に得
る。

このとき溶接用電源は、プラズマ溶接用に接続すること
で、なんら差支えなく使用できる。さらに非ガス被包や
潜弧溶接等他の消耗電極式、溶接法に適用する場合も各
々の溶接法に応じた定電圧特性や垂下特性等の溶接電源
部を用いることでアーク発生部に任意の図形を描かせ溶
接することもできる。次に図面に基いて、本発明トーチ
をさらに具体的に説明すると、先ず第１図は、本発明ト
ーチの一実施形態を示すもので、トーチの一部を切欠い
た斜視図である。

本発明トーチは溶接電極１の先端部を振動させ任意の図
形を得るものであり、同図のトーチ例に於ては、該電極
先端に実線と破線の如き振巾Ｗの往復動直線状軌跡を形
成せしめるものを示した。

該電極１は同図においては消耗電極心線であり、図示し
ていないが溶接用ワイヤリールより巻きもどされて給電
パワーケーブル２内を貫通送出され電極ロツド３に導入
され、コンタクトチツプ４より外方へ送出されるもので
ある。但し、電極ロツド３と給電パワーケーブル２とは
フレキシブル導電ケーブル５で連結されている。こ＼で
フレキシブル導電ケーブルを用いる理由は、ほゾ直線状
の前記電極ロツド３を自在軸受６を支点にして振動せし
めて電極先端部に振動を与える際フレキシブル導電ケー
ブル接続端部も軸受６を支点として振れるので、ぞの振
動による振れを吸収させる役目を与えているものである
。勿論、半自動溶接トーチとして、ぞの機能上差支えな
ければ、前記フレキシブル導電ケーブル５で接続せず電
極ロツド３の一体購造でパワーケーブルに接続されても
かまわない。こ＼で、電極先端に与えられる振動は電極
ロツド３を固定保持している自在軸受７を介して与えら
れるが該軸受には電極駆動板８が固着されている。電極
駆動板８は振動源から発生した偏心振動を媒介する機能
を有するが該振動の発生源は把手部９内にある。該把手
部内には振動源としてのモーター１０等が納められてい
る。該モーターには回動伝達機構の一つとしてベベルギ
ヤ一１１が締結されている。

該ベベルギヤーは、従動側ベベルギヤー１２と咬合して
いる。又ベベルギヤー・１２にはフランジ１３が設けら
れ、且つ該フランジ部には偏心量調整カツプリング１４
に回転を云える回転固定ピン１５が設けられている。前
記偏心量調整カツプリング１４の偏心量調節は、偏心量
調節軸１６と結合されている偏心ピン１７によつでなさ
れる。

即ち、偏心量調整カツプリング１４に設けられた偏心ピ
ンスライド溝１８内を前記偏心ピン１７が図の左方もし
くは右方へ移動することによつて偏心量調節がなされる
のである。この場合、偏心量調節軸１６と自在軸受１９
で保持されている偏心量調整カツプリング１４の先端部
に取付けられた偏心軸ベアリング２０の中心軸線とが一
・致した位置関係になつたとき偏心量がゼロとなる。前
記偏心ピン１７が左方もしくは右方へ移動すると、偏心
量を調整カツプリング１４は自在軸受１９を支点にして
摺動孔２１の個所が図の上下方向へ移動することになる
。この個所が上下へ移動すると、軸線がズレを生じるの
で、その状態で偏心量調整カツプリング１４が回転する
と、偏心軸ベアリング２０の中心部は回転円運動をなす
。こ＼で、前記偏心ピン１７は偏心量調整軸１６の端部
に取付けられており、該偏心量調整軸１６は偏心量調節
自在カツプル２２と咬合している。

該カツプリングは偏心量調節軸１６の回動がフリーにな
される購造であるが、図の左、右方向へはほゾタイトに
咬合する機購である。そのため偏心調節つまみ２３を回
転して偏心調節ネジ部２４を回動して前記偏心ピン１７
を図の左、右方向へ調節して任意の偏心量を得るように
なされる。このようにして得られた偏心軸ベアリング２
０の偏心回転は、振動伝達板２５に設けられた、縦長の
軸穴３４を介して該振動伝達板に伝えられる。該伝達板
２５には連結ピン２６，２７と嵌合するピン孔が２ケ所
設けられている。この連結ピン２６，２７は前記電極を
保持している自在軸受７に固着された電極１駆動板８に
固定されているのである。偏心軸ベアリング２０は振動
伝達板２５とは縦長の軸穴を介して嵌合していることを
示したが、電極駆動板８の該部分は（図示しない。）か
なり大きいルーズな孔で偏心軸ベアリング２０が貫通す
る購造とする。振動伝達板の下方には偏心軸ベアリング
部を介して該云達板に直線又は角変化運動をさせるため
振動板案内ベアリングピン２８が貫通する案内孔２９が
設けられている。なお、振動板案内ベアリングピン２８
は揺動等を全くＬない固定板３０に固定されている。こ
のトーチ例に於ての電極先端の振動状況を説明すると、
偏心軸ベアリング２０が偏心しつ＼回転すると、その偏
心量は振動伝達板の軸穴３４を介して、前記振動板に云
えられる。

しかるに伝達板２５に設けられている軸穴３４はタテ長
穴であるため、前記偏心量は把手長手方向に同じタテ方
向へは、長穴内をベアリング２０が動くのみで振動源か
らの動力は云達されない。一方把手の長手方向と直角方
向へは軸穴３４の溝巾の大きさがベアリング２０の外径
と殆んど同じで隙間なく嵌合しているので、偏心量をそ
のま＼云えることになる。そして前記伝達板２５は案内
孔２９の個所を支点にして直線又は角変化運動をなし、
その偏心運動が連結ピン２６，２７を介して電極駆動板
８に伝えられ、電極先端は振巾Ｗのほゾ直線状の往復動
をなすものである。なお、第１図ではトーチ本体部にシ
ールドガス管３１が設けられ、ガスの導入口３２の個所
より本体内をガスが流れ、シールドガスノズル３３より
ガスが放出されるＧＭＡ溶接用トーチが図示されている
。

ＴＩＧ溶接用としては、このガス経路は利用されるが、
潜弧溶接や非ガス被包アーク溶接の場合は不必要なもの
であることはいうまでもない。

本発明トーチでは半自動溶接トーチとして把手部内に振
動源を有Ｌ電極先端部に任意の図形を描かせ安定した品
質の溶接部を得る機能を有するものであるが、その機能
を発軌するための装置購造として脱着式振動伝達板２５
を用いる点に最大の特徴を有するものである。即ち、第
２図に代表的な振動云達板の形状を示す。

第２図ａは第１図のトーチ例に適用した場合電極先端の
図形は円形を示すもので、振動云達板２５には偏心軸ベ
アリング２０と嵌合する軸穴３４が設けられ、電極駆動
板８と連結するために設けられた連結ピン２６，２７と
固定される連結ピン穴３５，３６が設けられる。なお、
伝達板２５の一端には案内孔２９が設けられる。この振
動云達板は偏心軸ベアリング２０が与えられよ偏心量で
回転したとき案内孔２９の位置で、該振動云達板が上下
に動きながら電極駆動板８へ円運動を云達する仕組みと
なつているものである。同様に第２図ｂでは軸穴３４が
、横方向へ長穴であるので、偏心軸ベアリングがある偏
心量で回動しても振動源からの動力は長穴方向へは伝達
されず、短尺方向への動力伝達が行われるので、電極１
駆動板８は上下運動のみを行うことになり、第１図のト
ーチに適用されるとするなら、電極先端部は把手部９の
長手方向と同一方向の直線往復図形となり、第１図のト
ーチ例の往復動と丁度９σ転換した形となる。又第２図
ｃは第１図のトーチの適用例の振動云達板を示したもの
で、先述したように電極ば把手部９の長手方向を横切る
直角方向の往復動図形を示すことになる。この様な振動
広達板２５に設けた軸穴３４の長穴の長さ及びその角度
を種々変えたものを準備しておき、その内から適当なも
のを任意に選ぶことによつて第１図の把手部９の長手方
向に対して任意の角度の往復動でほ〈直線図形を得るこ
とができる。以上、本発明の溶接用トーチについて消耗
電極式の場合を図示Ｌつ＼説明したが、本発明の機溝を
そのま＼利用し、電極部をＴＩＧ用とかプラズマ溶接用
とかに取替えれば他の形態の溶接用としても十分適用で
きることは言うまでもない。

本発明トーチは、これまでに類をみない半自動アーク溶
接用トーチで電極先端に任意の図形のアーク軌跡を形成
せしめられるので、従来手動で行つていたウイーピング
とは機能が異なり振動図形の安定化、振動周期の高速化
が容易となり、従つて溶接者もトーチ全体を目標の溶接
個所で直線的に運用するのみで、アーク点は任意にウイ
ーピングしつ＼溶接される。このような効果は、従来必
要としていた熟練溶接技能者でなくともウイーピング溶
接を可能にし、しかも全姿勢溶接も安定して行えるので
作業性の向上や品質向上等が可能で６工業的価値はすこ
ぶる大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明トーチの一実施形態を示す一部切欠斜視
図。 第２図Ａ，ｂ，ｃは本発明トーチに適用される振動伝達
板のいくつかの実施態様例を示す図である。図中、１は
電極、２は給電パワーケーブル、３は電極ロツド、４は
コンタクトチツプ、５はフレキシブル導電ケーブル、６
は自在軸受、８は電極駆動板、９は把手部、１０は振動
源モーター、１１，１２はペベルギヤ一、１３はギヤフ
ランジ、１４は偏心量調整カツプリング、１５は回転固
定ピン、１６は偏心量調節軸、１７は偏心ピン、１８は
偏心ピンスライド溝、１９は自在軸受、２０は偏心軸ベ
アリング、２１はピン摺動孔、２２は偏心量調節自在カ
ツプリング、２３は偏心量調節つまみ、２４は偏心調節
ネジ、２５は振動伝達板、２６，２７は連結ピン、２８
は振動板案内ベアリングピン、２９は案内孔、３０は固
定板、３１はシールドガス管、３２はガス導入口、３３
はシールドガスノズル、３４は軸穴、３５，３６は連結
ピン穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トーチ把手内部に溶接電極を振動させるための回転
   モーターを備え該回転モーターに回転伝達歯車を介して
   偏心量調節部を備えた偏心軸を結合し、該偏心軸と自在
   軸受部に保持された前記電極との間を着脱式振動伝達板
   で連結したことを特徴とする半自動溶接用トーチ。