JP2000343228A - プラズマトーチ及びその部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルと電極とを着脱自在に構成した上で、
ノズルと電極の位置決め精度を向上させる。 【解決手段】 ノズル１７の内周に絶縁体製のガイド１
５を介して電極１３を嵌合し、この電極１３の外周とガ
イド１５の内周間、及びこのガイド１５の外周とノズル
１７の内周間に、部材相互の位置決めを可能にした弾性
を有するＯリング９２，９３を介装し、横方向への位置
決め精度を向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルと電極の位
置決め精度を向上させたプラズマトーチに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマガス通路を隔てて電極を被覆す
るように配置されたノズルをトーチ本体の先端部に備
え、当該ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間
でプラズマアークを発生させるプラズマトーチが知られ
ている。被切断材を真っ直ぐに切断するために、被切断
材に対してプラズマアークを垂直に入射させる必要があ
り、そのために、ノズルと電極がトーチ内で精度良く位
置決めされている必要がある。すなわち、ノズルと電極
が、互いの中心軸を完全に一致させ、且つ、中心軸方向
に規定の距離だけ正確に隔てられた状態で、トーチ内の
規定の位置に正確に組み付けられていなければならな
い。ところが、ノズルと電極は消耗部品であり、交換の
ためにトーチから取り外したりトーチへ組み付けたりす
ることが簡単にできなければならないため、トーチに組
み付けたときにノズルと電極を正確に位置整合すること
は容易ではない。

【０００３】従来、ノズルと電極の位置整合の精度を高
く維持するために種々の技術が提案されている。その従
来の技術の一つに、ノズルの内周面と電極の外周面とを
嵌合面とし、それぞれの嵌合面に段部を形成し、その間
に絶縁体を介装して、ノズルと電極の軸方向及び径方向
への位置決めを行うと共に、ノズルをトーチ本体の先端
部に止着して、これにより電極をトーチ本体に一体に連
結するものが提案されている（例えば、実開平３−１４
０７７号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術による
と、ノズル、電極、絶縁体の相互間のクリアランスを小
さくすればするほど、その位置決め精度を高く維持でき
る。しかしながら、ノズル、電極、絶縁体の間のクリア
ランズの間隙をあまり小さくしすぎると、ノズルや電極
の交換時に、それらの嵌め合わせや分解が困難になり、
交換作業が難渋するという問題がある。

【０００５】そのために、従来、部品間のクリアランス
を大き目に設定しているので、結果的にノズルと電極の
位置決め精度が低下するという問題がある。

【０００６】一方、ノズルと電極と絶縁体とを一体部品
として製造し、ノズルと電極の位置決め精度を格段に向
上させたものが提案されている。

【０００７】しかしながら、一体部品とした場合には、
ノズルと電極の一方のみが寿命が尽き、他方はまた使用
可能な状態であったとしても、そのすべてを交換しなけ
れならず、加えて、消耗品ではない絶縁体も一緒に交換
することになるので、ランニングコストが増大するとい
う問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する課題を解消し、ノズルと電極とを個別に交換
可能に構成した上で、ノズルと電極の位置決め精度を向
上させることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点に従
うプラズマトーチは、プラズマガス通路を隔てて電極を
被覆するように配置されたノズルをトーチ本体の先端部
に備え、ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間
でプラズマアークを発生させるプラズマトーチであっ
て、電極とノズルとの間に嵌め込まれた絶縁体製の筒状
のガイドと、電極の外周面とガイドの内周面との間に、
一周にわたり連続して介在し又は周の複数箇所にて介在
して、弾性伸縮によって電極とガイドの径方向での位置
整合を行う第１の弾性材と、ガイドの外周面とノズルの
内周面との間に、一周にわたり連続して介在し又は周の
複数箇所にて介在して、弾性伸縮によってガイドとノズ
ルの径方向での位置整合を行う第２の弾性材とを備え
る。

【００１０】このプラズマトーチでは、第１の弾性材が
電極の外周面とガイドの内周面との間に介在し、また、
第２の弾性材がガイドの外周面とノズルの内周面との間
に介在する。第１及び第２の弾性材はいずれも、典型的
には一周にわたり連続して介在するようなもの、例えば
Ｏリングであるが、必ずしもそうでなければならないわ
けではなく、周方向の複数箇所に点々と配置されるよう
なものであってもよい。第１の弾性材は、その弾性伸縮
により、電極とガイドの径方向での位置整合（つまり、
中心軸合わせ）を自動的に行う。第２の弾性材は、その
弾性伸縮により、ガイドとノズルの径方向での位置整合
（つまり、中心軸合わせ）を行う。結果として、電極と
ノズルの径方向での位置整合（つまり、中心軸合わせ）
が自動的に行われる。

【００１１】好適な実施形態では、電極とノズルのいず
れか一方、例えば電極が、トーチ本体に固定されてい
る。そして、他方、つまり例えばノズルが、径方向にお
いて、電極から第１の弾性材、ガイド及び第２の弾性材
を通じて加えられる力以外の外力からフリーな状態にな
っている。すなわち、電極がトーチ本体に固定された状
態で、ノズルは第１及び第２の弾性材による位置整合作
用力以外の力を、径方向には受けない。そのため、第１
及び第２の弾性材による径方向での位置整合作用が、他
の外力の妨害を受けることなく効果的に働き、電極とノ
ズルの中心軸合わせが正確に行われる。

【００１２】好適な実施形態では、ノズルがその内側
に、ガイドの一端と当接してガイドとノズルとの軸方向
の位置関係を決定する第１の段部を有する。また、電極
がその外側に、ガイドの他端と当接してガイドと電極と
の軸方向の位置関係を決定する第２の段部を有する。そ
のため、ノズルの第１の段部と電極の第２の段部間の距
離が、ガイドの軸方向の寸法で固定的に決定され、よっ
て、ノズルと電極の軸方向での位置決めが正確に行われ
る。

【００１３】好適な実施形態は、ノズルはリテーナキャ
ップにより保持されてトーチ本体に固定される。リテー
ナキャップは、ノズルをトーチ本体に固定するとき、実
質的にノズルの中心軸に平行な方向のトーチ本体へ向か
った押しつけ力のみにより（つまり、径方向及び回転方
向の力を実質的に含まない軸方向の押しつけ力によ
り）、ノズルをトーチ本体に固定する。そのため、リテ
ーナキャップによりノズルをトーチ本体に固定すると
き、ノスルには軸方向の力しか加わらず、径方向や回転
方向の力が加わらないので、上述した第１及び第２の弾
性材による径方向の位置整合が有効に働くことができ、
電極とノズルの中心軸合わせが正確に行われる。

【００１４】本発明の第２の観点に従う、プラズマトー
チのノズルと電極との間に嵌め込まれる絶縁体製の筒状
のガイドは、電極の外周面に対向する内周面と、ノズル
の内周面に対向する外周面とを備える。ガイドの内周面
上には、上述した第１の弾性材を取り付けるための第１
の弾性材取り付け部がある。また、ガイドの外周面上に
は、上述した第２の弾性材、を取り付けるための第２の
弾性材取り付け部がある。このガイドを第１の弾性材を
介して電極に嵌め、そして、このガイドに第２の弾性材
を介してノズルを嵌めることにより、上述したように、
第１及び第２の弾性材の作用で電極とノズルの径方向の
位置整合が自動的に行われる。

【００１５】本発明の第３の観点に従う、プラズマトー
チのノズルと電極との間に嵌め込まれる絶縁体製の筒状
のガイドは、電極の外周面に対向する内周面を備える。
そして、このガイドの内周面と電極の外周面との間に
は、ここに挿入されたＯリングの弾性伸縮により電極と
前記ガイドの径方向での位置整合を行う為のクリアラン
スが存在する。このガイドは、その内周面と電極外周面
との間の上記クリアランスとそこに挟み込まれているＯ
リングによって、電極への嵌め込み及び取り外しが容易
であるとともに、ガイドと電極の中心軸合わせも自動的
に行われる。

【００１６】本発明の第４の観点に従う、プラズマトー
チのノズルと電極との間に嵌め込まれる絶縁体製の筒状
のガイドは、ノズルの内周面に対向する外周面を備え
る。そして、このガイドの外周面とノズルの内周面との
間には、ここに挿入されたＯリングの弾性伸縮によりガ
イドとノズルの径方向での位置整合を行う為のクリアラ
ンスがある。このガイドは、その外周面とノズル内周面
との間の上記クリアランスとそこに挟み込まれているＯ
リングによって、ノズルへの嵌め込み及び取り外しが容
易であるとともに、ガイドとノズルの中心軸合わせも自
動的に行われる。

【００１７】本発明の第５の観点に従う、プラズマトー
チ内に絶縁体製の筒状のガイドを介して電極を被覆する
ように配置されるノズルは、ガイドの外周面に対向する
内周面を備える。このノズルの内周面上には、弾性材と
接触する弾性材接触部が存在する。この弾性材は、ガイ
ドの外周面とノズルの内周面との間に介在して、弾性伸
縮によってガイドとノズルの径方向での位置整合を自動
的に行う。

【００１８】本発明の第６の観点に従う、プラズマトー
チ内に絶縁体製の筒状のガイドを介して電極を被覆する
ように配置されるノズルは、ガイドの外周面に対向する
内周面を備える。そして、ガイドの外周面とノズルの内
周面との間には、ここに挿入されたＯリングの弾性伸縮
によりガイドとノズルの径方向での位置整合を行う為の
クリアランスがある。このクリアランスとそこに挟み込
まれているＯリングによって、ノズルのガイドへの嵌め
込み及び取り外しが容易であるとともに、ノズルとガイ
ドの中心軸合わせも自動的に行われる。

【００１９】本発明の第７の観点に従う、プラズマトー
チ内に絶縁体製の筒状のガイドを介してノズルによって
被覆されるように配置される電極は、ガイドの内周面に
対向する外周面を備える。この電極の外周面上には弾性
材と接触する弾性材接触部が存在する。この弾性材は、
ガイドの内周面と電極の外周面との間に介在して、弾性
伸縮によってガイドと電極の径方向での位置整合を行う
自動的に行う。

【００２０】本発明の第８の観点に従う、プラズマトー
チ内に絶縁体製の筒状のガイドを介してノズルによって
被覆されるように配置される電極は、ガイドの内周面に
対向する外周面を備える。ガイドの内周面と電極の外周
面との間に、ここに挿入されたＯリングの弾性伸縮によ
りガイドと電極の径方向での位置整合を行う為のクリア
ランスがある。このクリアランスとそこに挟み込まれて
いるＯリングによって、電極のガイドへの嵌めこみ及び
取り外しが容易であると共に、電極とガイドの中心軸合
わせも自動的に行われる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にか
かるプラズマトーチの断面構造を示す。図２は、このプ
ラズマトーチの先端部の断面構造を拡大して示す。

【００２２】図１において、符号１はトーチ本体を示
す。このトーチ本体１は、中心部材を構成するインナー
スリーブ３と、このインナースリーブ３の外周に嵌合さ
れるアウタースリーブ５と、このアウタースリーブ５の
外周に嵌合されるホルダー７と、インナースリーブ３の
先端にマグネットリング８を挟んで嵌合されるノズル台
座９とを備えて構成されている。インナースリーブ３の
先端には袋形状の電極本体１３が着脱自在な状態で嵌合
され、この電極本体１３のプラズマアーク発生点となる
先端には、プラズマアークの高熱に耐え得る高融点材料
からなる（例えば、酸素プラズマ切断の場合、ハフニウ
ム、ジルコニウム或いはそれらの合金製等の）耐熱イン
サート１４が設けられている。この電極の消耗は、この
耐熱インサート１４の部分で発生する。

【００２３】この電極本体１３の外周には絶縁材製の筒
状のガイド１５が嵌合され、このガイド１５の外周には
先端へ向かってテーパした筒状のノズル１７が嵌合され
ている。このノズル１７の基端部１７ａはノズル台座９
に着脱自在な状態で圧接されている。トーチ本体１のノ
ズル台座９には、図示されていないパイロットアーク電
流配線が接続されている（この配線は、トーチ本体内部
に設けられ、図示されていないプラズマアーク電源と接
続されている）。ノズル１７の基端部がノズル台座９に
圧接されることによって、両者の圧接面が通電面とな
り、ノズル１７がノズル台座９に電気的に接続される。
このようにして、パイロットアーク点火時にノズル１７
へ電流を供給するパイロットアーク電流経路が構成され
ている（因みに、従来は、トーチ本体の外殻を構成する
部材、例えばノズルを保持するためリテーニングキャッ
プがパイロットアーク電流経路として用いられ、リーテ
ーニングキャップにノズルが当接することによって、ノ
ズルへのパイロットアーク電流経路が形成されてい
た。）。さらに、ノズル台座９の先端面には、弾性のあ
る電気接触端子６５が幾つか設けられており、ノズル１
７をノズル台座９に取りつけた時、その電気接触端子６
５が撓んで、強い弾性力をもって、ノズル１７の基端部
外面に接触するようになっている。この電気接触端子６
５により、ノズル１７とノズル台座９との電気接続はよ
り確実に確保される。ノズル１７の先端には、プラズマ
アークを十分に絞ってジェット流にして前方へ噴出する
ための、十分に細い口径を備えたオリフィス１８が形成
されている。

【００２４】ノズル１７の先端部１７ｂの外周には、図
２に分り易く示すように、合成樹脂製の環状絶縁体１９
が嵌合され、この絶縁体１９の外周には、例えば、ピア
ッシング時のスパッタや被切断材（ワーク）７１の跳ね
上がりによるノズル１７の損傷を防止するための、フラ
ンジ付きのシールドキャップ２１が嵌合されている。ノ
ズル１７と絶縁体１９とシールドキャップ２１は、一体
的につまり互いに固定的に結合されて、通常の取り扱い
では分離されることのない、図２に示す単一部品として
構成されている。よって、ノズル１７の交換の際には、
ノズル１７と絶縁体１９とシールドキャップ２１が一緒
に交換される。

【００２５】これらの構造の外側に、ノズル１７やガイ
ド１５や電極本体１３などのトーチ本体１から着脱自在
な部品をトーチ本体１から外れないよう保持するための
リテーナキャップ本体２３が被せられる。リテーナキャ
ップ本体２３は、リテーナとしての役目だけでなく、ト
ーチの外殻としての役目も併せ持つ。リーナキャップ本
体２３の先端に形成されたフック２３ａによって、シー
ルドキャップ２１の外周が保持される。すなわち、この
フック２３ａの基側の段部２３ｂはシールドキャップ２
１のフランジ２１ａにＯリングを挟んで引っかけられ、
フック２３ａの先端側の段部２３ｃはシールドキャップ
２１の段部２１ｂに引っかけられる。そして、このリテ
ーナキャップ本体２３の後端は上述した各部材を覆って
トーチ本体１のホルダー７側に延び、固定リング２５を
介してホルダー７に連結される。

【００２６】アウタースリーブ５には、その内部を貫通
するプラズマガス通路３１が形成されている。このプラ
ズマガス通路３１には、（例えば酸素プラズマ切断の場
合には酸素８０モル％と窒素２０モル％の混合気体から
なるような）プラズマガスが導かれる。このプラズマガ
スは、アウタースリーブ５のプラズマガス通路３１を経
た後、ノズル台座９の内部で略くの字状に曲がるプラズ
マガス通路３３に入り、ガイド１５に形成されたスワラ
（半径方向に対し周方向へ若干傾いてガイド１５に穿た
れた複数の貫通孔）３５を経て旋回流を与えられ、ノズ
ル・電極間通路３７に流出し、耐熱インサート１４から
出るアークのエネルギーでプラズマ化され、旋回するプ
ラズマアークとなってノズル１７のオリフィス１８を経
て外部に噴出する。

【００２７】また、アウタースリーブ５には、その内部
を貫通する二次ガス通路４１が形成されている。この二
次ガス通路４１はアウタースリーブ５の内部で略直角に
曲がり、アウタースリーブ５とリテーナキャップ本体２
３間に形成された環状の空間４３に連通する。二次ガス
通路４１を経た二次ガス（例えば、酸素プラズマ切断の
場合にプラズマプラズマガスより低い酸素濃度をもつ混
合ガスや空気）は、この環状の空間４３に入り、ここか
らリテーナキャップ本体２３と二次ガス通路カバー２４
とで囲まれた多数本の二次ガス通路４５に流入する。こ
の二次ガス通路４５は、例えば、リテーナキャップ本体
２３の外周にその基端部から先端部にかかえてその軸方
向に沿って延びる凹溝２３ｂを形成し、この凹溝２３ｂ
に二次ガス通路カバー２４を被せて構成される。この二
次ガス通路４５を経た二次ガスは、図２に拡大して示す
ように、リテーナキャップ本体２３の先端部の内側の壁
に各二次ガス通路４５に対応して穿たれた貫通穴２３ｃ
を通じて、リテーナキャップ本体２３とシールドキャッ
プ２１間に形成された環状の空間４７に流出し、シール
ドキャップ２１に形成された二次ガススワラ（二次ガス
をプラズマガスと同方向へ旋回させるように、半径方向
に対し周方向へ若干傾いてシールドキャップ２１に穿た
れた複数の貫通孔）２１ｃを通じて、旋回流となってノ
ズル１７とシールドキャップ２１間の環状空間４９に入
り、シールドキャップ２１の開口２１ｄから外部に噴出
する。これによって、旋回するプラズマアーク８１の周
囲には同方向へ旋回する二次ガスカーテン８２が形成さ
れる。

【００２８】トーチ本体１のホルダー７には、その内部
を貫通する三次ガス通路５１が形成されている。この三
次ガス通路５１は、ホルダー７とリテーナキャップ本体
２３と固定リング２５との間に形成された環状の空間５
３に連通する。三次ガス通路５１を経た三次ガス（例え
ば、酸素プラズマ切断の場合、二次ガスより高い酸素濃
度をもつ混合ガスや純酸素ガスなど）はこの環状の空間
５３に入り、ここからリテーナキャップ本体２３と三次
ガス通路カバー５４とで囲まれた複数の三次ガス通路５
５を通じて流れる。この三次ガス通路５５は、例えば、
リテーナキャップ本体２３の外周にその基端部から先端
部にかけてその軸方向に沿って延びる凹溝２３ｄを形成
し、この凹溝２３ｄに三次ガス通路カバー５４を被せて
構成される。

【００２９】そして、この三次ガス通路５５を経た三次
ガスは、図２に拡大して示すように、リテーナキャップ
本体２３の先端部に形成された三次ガススワラ（三次ガ
スをプラズマガスや二次ガスと同方向へ旋回させるよう
に、半径方向に対し周方向へ若干傾いてリテーナキャッ
プ本体２３の先端部を貫通する複数の貫通孔）５６を通
じて旋回流を付与されて、シールドキャップ２１の外周
に衝突するように噴出し、これにより二次ガス８２の周
囲に三次ガスカーテン８３が形成される。

【００３０】リテーナキャップ本体２３に形成される二
次ガス通路４５及び三次ガス通路５５は、トーチ中心軸
を中心にした放射状に略等間隔で交互に配置される。

【００３１】これら二次ガス通路４５或いは三次ガス通
路５５は、リテーナキャップ本体２３の内部を貫通して
形成されるものに限定されず、リテーナキャップ本体２
３の外側に外部通路を回し、この外部通路を通じて、二
次ガス或いは三次ガスをプラズマアークの周囲に導く構
成としてもよい。また、二次ガス及び三次ガスを本実施
形態では旋回流としたが、旋回流のメリットを若干犠牲
にして、ガス通路製作の容易な径方向気流（旋回流では
ない）としてもよい。

【００３２】インナースリーブ３の内部に、そこを貫通
する冷却水通路６１が形成されている。この冷却水通路
６１にはトーチ本体１の外部から冷却水が導かれる。こ
の冷却水は袋形状の電極本体１３に入り、この電極本体
１３の先端部を冷却した後、図２に示すように、冷却水
通路６１を構成するパイプ６１ａと電極本体１３の内周
との間の環状空間を逆流し、その先から、図示を省略し
たアウタースリーブ５内の中継流路を通じて、ノズル１
７の外側に形成された冷却水通路６３に流出する。

【００３３】この冷却水通路６３には、ノズル１７の外
周面の大部分が臨む他に、シールドキャップ２１のフラ
ンジ２１ａと、リテーナキャップ本体２３の内周面の大
部分とが同時に臨んでおり、これらの各部材１７，２
１，２３は、この冷却水通路６３を循環する冷却水によ
って直接的、かつ強制的に冷却される。なお、最も高温
になる部分はノズル１７の先端近傍であるため、この先
端近傍にまで冷却水を導入できるように、絶縁体１９及
びシールドキャップ２１は、設計上で可能な限り、ノズ
ル１７の最も先端部１７ｂに取りつけることが望まし
い。

【００３４】冷却水通路６３を出た冷却水は、図示を省
略したアウタースリーブ５内の冷却水排出通路を通じ
て、トーチ本体外部に排出される。

【００３５】冷却水通路６３を循環する冷却水は、この
冷却水通路６３を囲む諸部品間の境界では、それらの境
界に挿入されたＯリングによって封水されている。ただ
し、一体的な単一部品として構成されたノズル１７と絶
縁体１９とシールドキャップ２１の間の境界では、樹脂
製の絶縁体１９が次のようにして封水するようになって
いる。すなわち、図２に示すように、シールドキャップ
２１の内周には、絶縁体１９を保持するための環状の段
部２１ｅがあり、この段部２１ｅの表面上に環条状の突
起２１fが形成されている。この突起２１ｆが、絶縁体
１９の下面に食い込んで、シールドキャップ２１と絶縁
体１９との境界を封水する。また、絶縁体１９の内周に
存在する環状の段部１９ａに対して、ノズル１７の外周
に形成された環状の段部１７ｃが嵌り合う。ノズル１７
の段部１７ｃの外角部１７ｄの断面は若干鋭角になった
楔形をしており、この角部１７ｄが絶縁体１９の段部１
９ａに内角部に食い込んで、絶縁体１９とノズル１７と
の境界を封水する。

【００３６】以上の構成において、ノズル１７と電極本
体１３とが消耗品であるため、ノズル１７と電極本体１
３が着脱自在で容易に交換できるように構成されてい
る。すなわち、図１に示した状態からノズル１７と電極
本体１３をトーチ本体から外すときには、トーチ本体の
固定リング２５を緩めて、リテーナキャップ本体２３を
トーチ本体から取り外せば、ノズル１７、ガイド１５及
び電極本体１３は自重により自然に（又はトーチ軸と平
行方向に多少し引っ張ることで）簡単に外れる。一方、
ノズル１７と電極本体１３をトーチ本体に組み付ける際
には、電極１３の基端部をトーチ本体のインナースリー
ブ３の先端部に内嵌し、電極１３の先端部にガイド１５
を外嵌し、ガイド１５にノズル１７を外嵌し、それらの
外側にリテーナキャップ本体２３を被せる。そして、リ
テーナキャップ本体２３の先端部のフック２３ａを、ノ
ズル１７の先端部のシールドキャップ２１の段部２１ｂ
に引っ掛けた上で、リテーナキャップ本体２３の基端部
をトーチ本体の固定リング２９に引っ掛け、そして、固
定リング２５を締めてリテーキャップ本体２３をトーチ
本体の方へ引き上げる。これにより、リテーナキャップ
本体２３がノズル１７の先端部をトーチ軸と平行な方向
でトーチ本体の方へ押すので、ノズル１７はノズル台座
９に押しつけられてノズル台座９上に固定され、同時
に、ノズル１７がガイド１５を介して電極本体１３をト
ーチ軸と平行な方向でトーチ本体の方へ押すので、電極
本体１３がインナースリーブ３に押し付けられ固定され
る。このようにしてノズル１７と電極本体１３をトーチ
本体に組み付けたとき、本実施形態では、ノズル１７と
電極本体１３が高い精度で、トーチ軸方向及び径方向の
双方で位置決めされるようになっている。この点につい
て、以下に詳細に説明する。

【００３７】図３は、本実施形態におけるノズル１７と
電極本体１３の組み付け構造を模式化し且つ分り易いよ
うに分解して示す。

【００３８】ノズル１７の基端部１７ｂには径が略一定
の胴部９１が形成され、この胴部９１の内周に弾性を有
するＯリング９２を挟んでガイド１５が嵌合され、この
ガイド１５の内周には弾性を有するＯリング９３を挟ん
で電極本体１３が嵌合されている。そして、この電極本
体１３は弾性を有するＯリング９４を挟んでインナース
リーブ３の凹部３ａに嵌合されている。

【００３９】前述したように、ノズル１７と電極本体１
３を交換のために取り外す場合には、まず、ホルダー７
から固定リング２５を緩めて、この固定リング２５に保
持されているリテーナキャップ本体２３をトーチ先端側
へ取り外す。リテーナキャップ本体２３が取り外される
と、シールドキャップ２１と絶縁体１９とノズル１７の
一体部品、及びガイド１５、並びに電極本体１３が順に
軸方向にそれぞれ簡単に取り外される。このように分解
は極めて簡単である。

【００４０】部品交換の後、各部材の組付け時には、取
り外し手順と全く逆の手順で組付けが行われる。このと
き、ノズル１７と電極本体１３間の径方向での位置決め
（つまり、中心軸合わせ、芯出し）に、上述したＯリン
グ９２〜９４が重要な役割を果たす。

【００４１】すなわち、Ｏリング９２〜９４は、周方向
に亘って各部位の縮み代が略等しくなる性質を持つ。従
って、電極本体１３とガイド１５とがＯリング９３を挟
んで組付けられたとき、このＯリング９３の性質によっ
て、電極本体１３の中心軸Ｌ１とガイド１５の中心軸と
が自動的に精度良く一致する。そして、ガイド１５とノ
ズル１７とがＯリング９２を挟んで組付けられたとき、
このＯリング９２の性質によって、ガイド１５の中心軸
とノズル１７の中心軸Ｌ２とが自動的に精度良く一致す
る。結果として、電極本体１３の中心軸Ｌ１とノズル１
７の中心軸Ｌ２とが自動的に精度良く一致する。つぎ
に、電極本体１３がＯリング９４を挟んでトーチ本体の
インナースリーブ３の凹部３ａに嵌合された場合、この
Ｏリング９４の性質によって、インナースリーブ３の中
心軸Ｌ３（つまり、トーチ本体の中心軸）と電極本体１
３の中心軸Ｌ１とが自動的に一致する。結果として、電
極本体１３の中心軸Ｌ１とノズル１７の中心軸Ｌ２とト
ーチ本体の中心軸Ｌ３とが自動的に精度良く一致する。

【００４２】尚、Ｏリング９２〜９４はそれぞれ、図
１、２に示すように、各部品の外周面上又は内周面上に
形成されたＯリング溝内に収容される。これらのＯリン
グ溝の溝底の同軸度は、上述した芯出しに大きい影響を
与えるため、０．０２ｍｍ程度にまで精度を上げること
が望ましい（因みに、従来の一般的なトーチにおけるＯ
リング溝底の同軸度は０．０５ｍｍ程度である）。

【００４３】次に、リテーナキャップ本体２３が、その
先端部でノズル１７の先端部外周のシールドキャップ２
１を保持した状態で、固定リング２５によってトーチ本
体のホルダー７に固定される。このとき、リテーナキャ
ップ本体２３は、ノズル１７に対して、上述した中心軸
Ｌ１〜Ｌ３に平行な方向へ押す力を与えるだけであり、
径方向の力も回転方向の力も与えない。更に、ノズル１
７はリテーナキャップ本体２３によってノズル台座９に
押しつけられるが、ノズル１７とノズル台座９との当接
面は、軸方向に垂直な面であるため、ノズル１７はノズ
ル台座９から軸方向の反作用力を受けるだけであり、径
方向の力を受けることがない。このように、ノズル１７
の外側には、ノズル１７に対して軸方向以外の力、特に
径方向への力を作用させる部品は何も存在しない。つま
り、ノズル１７は径方向においてＯリング９２〜９４に
よる力以外の外力を受けることなくフリーな状態になっ
ている。換言すれば、ノズル１７は径方向においてＯリ
ング９２〜９４による位置調整が許容されるようにフリ
ーな状態になっている。そのため、上述したＯリング９
２〜９４による位置整合作用が、径方向の外力によって
妨害されることなく効果的に働く。こうして、Ｏリング
９２〜９４による電極本体１３とノズル１７の径方向の
高精度な位置整合（つまり、中心軸の一致）作用が、外
力の邪魔を受けることなく効果的に行われる。

【００４４】一方、軸方向でのノズル１７及び電極本体
１３の位置決めに関しては、ノズル１７の内周の段部９
５、電極本体１３のフランジ９６、及び段部９５とフラ
ンジ９６に挟まれるガイド１５の寸法によって達成され
る。すなわち、組付け時には、ノズル１７の内周の段部
９５にガイド１５の先端面９７が当接し、このガイド１
５の基端面９９が電極本体１３に形成したフランジ９６
で押さえられる。これにより、ノズル１７の段部９５と
電極本体１３のフランジ９６との軸方向の距離がガイド
１５の軸方向の長さに決定されるので、ノズル１７及び
電極本体１３の軸方向での相対位置が自動的に精度良く
決定される。

【００４５】更に、図３に示す構成で注目すべき点は、
Ｏリング９２〜９４が挿入されている各部品間の境界に
は、Ｏリング９２〜９４によって径方向の位置整合をと
ることとしたが故の、十分に大きいクリアランスが存在
することである。すなわち、インナースリーブ３の先端
部の内周面と電極本体１３の基端部の外周面との間、電
極本体１３の先端部の外周面とガイド１５の内周面との
間、及びガイド１５の先端部の外周面とノズルの基端部
の内周面との間には、それら部品同士が直接に触れ合う
ことのない大きなクリアランスが存在する。このクリア
ランスによって、上述したＯリング９２〜９４による径
方向の位置整合作用が有効に働くと共に、部品同士を容
易に分離でき且つ容易に嵌め合わせることができるの
で、交換作業が容易である。加えて、Ｏリング９２〜９
４はその断面形状が円形であるため、部品同士を分離し
たり嵌め合わせたりするときに大きな抵抗とならず、こ
のことも交換作業を容易にしている。

【００４６】以上の説明から明らかなように、この実施
形態では、ノズル１７と電極本体１３とを着脱自在に構
成した上で、それらのトーチ本体への組み付け時には、
Ｏリング９２〜９４の作用によってノズル１７と電極本
体１３の径方向の位置決め精度を向上させることがで
き、ノズル１７の内周の段部９５と電極本体１３に形成
したフランジ９６との間にガイド１５を挟むことによっ
てノズル１７と電極本体１３の軸方向の位置決め精度を
向上させることができる。

【００４７】前記のＯリング９２〜９４はこれに限定さ
れるものではない。代替品として、Ｏリングに相当する
弾性を有する部材を用いることができる。或いは、Ｏリ
ングのように部品の内周面又は外周面に一周連続して存
在するリング部材の代わりに、部品の内周面又は外周面
の周方向における複数箇所に配置された複数個の弾性ブ
ロックを用いて、周の複数箇所でのそれら弾性ブロック
の均等な弾性伸縮によって、径方向の位置整合をとるよ
うにしてもよい。

【００４８】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマトーチの一実施形態を示
す断面図である。

【図２】図１のプラズマトーチの先端部を拡大して示す
断面図である。

【図３】図１のプラズマトーチにおけるノズルと電極本
体の組み付け構造を模式化して示す分解模式図である。

【符号の説明】

１ トーチ本体 ３ インナースリーブ ５ アウタースリーブ ７ ホルダー ９ ノズル台座 １３ 電極本体 １５ ガイド １７ ノズル １８ オリフィス １９ 絶縁体 ２１ シールドキャップ ２３ リテーナキャップ本体 ９２、９３、９４ Ｏリング ９５ 段部 ９６ フランジ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマガス通路を隔てて電極を被覆す
   るように配置されたノズルをトーチ本体の先端部に備
   え、前記ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間
   でプラズマアークを発生させるプラズマトーチにおい
   て、 前記電極と前記ノズルとの間に嵌め込まれた絶縁体製の
   筒状のガイドと、 前記電極の外周面と前記ガイドの内周面との間に、一周
   にわたり連続して介在し又は周の複数箇所にて介在し、
   弾性伸縮によって前記電極と前記ガイドの径方向での位
   置整合を行う第１の弾性材と、 前記ガイドの外周面と前記ノズルの内周面との間に、一
   周にわたり連続して介在し又は周の複数箇所にて介在
   し、弾性伸縮によって前記ガイドと前記ノズルの径方向
   での位置整合を行う第２の弾性材と、を備えたプラズマ
   トーチ。
2. 【請求項２】 前記電極と前記ノズルのいずれか一方
   が、前記トーチ本体に固定され、他方が径方向におい
   て、前記一方から前記ガイド並びに前記第１及び第２の
   弾性材を通じて加えられる力以外の外力からフリーな状
   態になっている請求項１記載のプラズマトーチ。
3. 【請求項３】 前記ノズルがその内側に、前記ガイドの
   一端と当接して前記ガイドと前記ノズルとの軸方向の位
   置関係を決定する第１の段部を有し、 前記電極がその外側に、前記ガイドの他端と当接して前
   記ガイドと前記電極との軸方向の位置関係を決定する第
   ２の段部を有した、請求項１又は２記載のプラズマトー
   チ。
4. 【請求項４】 前記ノズルを保持し前記トーチ本体に固
   定するためのリテーナキャップを更に備え、 前記リテーナキャップは、前記ノズルの中心軸に平行な
   方向の前記トーチ本体へ向かった力であって、径方向及
   び回転方向の力を実質的に含まない押しつけ力によっ
   て、前記ノズルを前記トーチ本体に固定する請求項１〜
   ３のいすれか一項記載のプラズマトーチ。
5. 【請求項５】 プラズマトーチのノズルと電極との間に
   嵌め込まれる絶縁体製の筒状のガイドにおいて、 前記電極の外周面に対向する内周面と、 前記ノズルの内周面に対向する外周面と、を備え、 前記ガイドの内周面と前記電極の外周面との間に介在し
   て弾性伸縮によって前記電極と前記ガイドの径方向での
   位置整合を行う第１の弾性材、を取り付けるための第１
   の弾性材取り付け部を前記ガイドの内周面上に有し 前記ガイドの外周面と前記ノズルの内周面との間に介在
   して弾性伸縮によって前記ガイドと前記ノズルの径方向
   での位置整合を行う第２の弾性材、を取り付けるための
   第２の弾性材取り付け部を前記ガイドの外周面上に有す
   る、プラズマトーチのガイド。
6. 【請求項６】 プラズマトーチのノズルと電極との間に
   嵌め込まれる絶縁体製の筒状のガイドにおいて、 前記電極の外周面に対向する内周面を備え、 前記ガイドの内周面と前記電極の外周面との間に、ここ
   に挿入されたＯリングの弾性伸縮により前記電極と前記
   ガイドの径方向での位置整合を行う為のクリアランスを
   有する、プラズマトーチのガイド。
7. 【請求項７】 プラズマトーチのノズルと電極との間に
   嵌め込まれる絶縁体製の筒状のガイドにおいて、 前記ノズルの内周面に対向する外周面を備え、 前記ガイドの外周面と前記ノズルの内周面との間に、こ
   こに挿入されたＯリングの弾性伸縮により前記ガイドと
   前記ノズルの径方向での位置整合を行う為のクリアラン
   スを有する、プラズマトーチのガイド。
8. 【請求項８】 プラズマトーチ内に、絶縁体製の筒状の
   ガイドを介して電極を被覆するように配置されるノズル
   において、 前記ガイドの外周面に対向する内周面を備え、 前記ガイドの外周面と前記ノズルの内周面との間に介在
   して弾性伸縮によって前記ガイドと前記ノズルの径方向
   での位置整合を行う弾性材、と接触する弾性材接触部を
   前記ノズルの内周面上に有する、プラズマトーチのノズ
   ル。
9. 【請求項９】 プラズマトーチ内に、絶縁体製の筒状の
   ガイドを介して電極を被覆するように配置されるノズル
   において、 前記ガイドの外周面に対向する内周面を備え、 前記ガイドの外周面と前記ノズルの内周面との間に、こ
   こに挿入されたＯリングの弾性伸縮により前記ガイドと
   前記ノズルの径方向での位置整合を行う為のクリアラン
   スを有する、プラズマトーチのノズル。
10. 【請求項１０】 プラズマトーチ内に、絶縁体製の筒状
    のガイドを介してノズルによって被覆されるように配置
    される電極において、 前記ガイドの内周面に対向する外周面を備え、 前記ガイドの内周面と前記電極の外周面との間に介在し
    て弾性伸縮によって前記ガイドと前記電極の径方向での
    位置整合を行う弾性材、と接触する弾性材接触部を前記
    電極の内周面上に有する、プラズマトーチの電極。
11. 【請求項１１】 プラズマトーチ内に、絶縁体製の筒状
    のガイドを介してノズルによって被覆されるように配置
    される電極において、 前記ガイドの内周面に対向する外周面を備え、 前記ガイドの内周面と前記電極の外周面との間に、ここ
    に挿入されたＯリングの弾性伸縮により前記ガイドと前
    記電極の径方向での位置整合を行う為のクリアランスを
    有する、プラズマトーチの電極。