JPH0517149Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、所定雰囲気に維持されるチヤンバ内
の陽極上面に載置された物質に直流アークプラズ
マフレームを作用させる場合、チヤンバの外部か
らチヤンバ壁を気密に貫通してチヤンバ内に挿入
される陰極を具えた直流アークプラズマトーチ先
端部の陽極に対する位置を制御するために用いる
直流アークプラズマトーチ支持装置に関する。

（従来の技術および問題点） 所定雰囲気内で物質に直流アークプラズマフレ
ームを作用させて溶融・蒸発せしめ、または溶
融・蒸発せしめつつ科学反応させて超微粒子を生
成する装置は公知である。

この種の装置に使用される直流アークプラズマ
トーチを支持するための技術装置としては、従来
から第４図ａ〜ｄに示す装置が用いられていた。

第４図ａは固定支持方式を採るもので、図にお
けるＣはチヤンバ、exは図示しない排気装置に
接続する排気口、ANは固定陽極、CAは陰極、
Ｔは陰極CAを具えたプラズマトーチである。当
該プラズマトーチＴは支柱Ｐに固着された把持部
Ｗに固定支持され、陰極CAを上記固定陽極AN
に対向せしめる如くＯリング等のシール部材ｓを
介してチヤンバ壁を気密に貫通している。

上記固定支持方式では、プラズマトーチＴの支
持は容易であるが、陽極AN・陰極CA間の位置
関係が固定されたままであるので、例えばプラズ
マトーチＴ点火時に、当該プラズマトーチＴから
発生するプラズフレームが陽極AN面上に載置さ
れた物質Ｍと適切な位置関係を維持する如く設定
しておいても、時間の経過とともに物質Ｍが溶
解・蒸発するため、適切な位置関係が崩れてしま
うこととなり、物質Ｍに対する経時的なプラズフ
レームの位置制御が全く不可能であつた。

第４図ｂおよびｃはそれぞれ軸線移動方式を採
るもので、ローラｒ等を具えた送り込み装置を使
用してプラズマトーチＴを保持しつつ、軸線に沿
つて固定陽極ANに対して、ｂでは垂直に上下変
位させ、ｃでは斜め上方から所定角度で接・離さ
せるようにしている。

上記軸線移動方式では、陽極AN面上に載置さ
れる物質Ｍの一点に対しプラズフレームを接近さ
せたり離間させたりすることは可能であるが、横
方向への移動や回動等の自由な制御は不可能であ
る。従つて、陽極AN面上の物質Ｍは不均一な溶
解・蒸発、ならびに化学反応が生起されるので、
得られる生成物が粒度、反応度等において不均一
となる虞があつた。

第４図ｄは球状ジヨイント方式を採るもので、
チヤンバＣ内の固定陽極ANの真上に位置するチ
ヤンバ壁に気密構造とした球状ジヨイントBJを
配設し、チヤンバＣの上方所定位置からｌとして
示すゴムやスプリング等の吊り具で吊されたプラ
ズマトーチＴが上記球状ジヨイントBJを気密か
つ摺動可能に貫通する構成としてある。

上記球状ジヨイント方式は、チヤンバＣ外に位
置するプラズマトーチＴの端部を手で持つて、吊
り具を引き伸ばしたり、水平方向に回転させたり
すれば、プラズマトーチＴは球状ジヨイントBJ
を介して下方変位や擂粉木運動が可能であるの
で、その先端部は移動または回転することとな
り、従つて陽極面AN上に載置される物質Ｍの表
面所望位置にプラズフレームを作用せしめ得る。
しかし乍ら、手を放せば移動は止まつて元の下垂
状態に復帰してしまい、引き延ばした位置で固定
することは不可能である。さらには、構造上に由
来して、チヤンバＣの内圧の変化によりプラズマ
トーチＴが勝手に上下変位することがあり、かつ
水冷式トーチの自重が異なるごとにプラズマトー
チＴの下垂状態が変動するので、プラズフレーム
を常に適切位置から物質へ作用させるという制御
性に欠けていた。

尚、上述では、チヤンバＣ内の陽極が固定式で
ある場合として、従来装置に存する問題点を挙げ
たが、陽極ANを上下移動式としても、第４図ａ
の固定支持方式、ｂ・ｃの軸線移動方式では、不
均一な溶解・蒸発、ならびに化学反応の生起を回
避し得ず、かつ上下移動のための装置が必要とな
る。またｄの球状ジヨイント方式では、プラズマ
トーチＴを機械的に固定あるいは移動・回動する
ものではないため、常時手動操作が要求されると
ともに、上記同様に陽極の上下移動装置が必要と
なる。

（考案の目的） 本考案は、所定雰囲気としたチヤンバ内に位置
する陽極面上に載置された物質に直流アークプラ
ズフレームを作用させるプラズマトーチを支持す
る従来支持装置に存する上述した問題点を解消す
るためになされたもので、プラズマフレームを物
質の所望する位置に作用せしめ得る、極めて位置
制御が容易、かつ簡易構造の直流アークプラズマ
トーチ支持装置を提供することを目的とする。

（考案の構成） 本考案の構成は、 (1) プラズマトーチがチヤンバ壁に設けた球状ジ
ヨイントを摺動可能に貫通する構成となすとと
もに、 (2) チヤンバの上方所定位置に設けた固定部とチ
ヤンバ外に位置するプラズマトーチの端部との
間に菱形を呈するリンク機構、当該リンク機構
を上記固定部に絶縁材を介して連結する上部懸
垂部材、およびプラズマトーチを絶縁材を介し
てリンク機構に連結する下部懸垂部材を配設
し、 (3) 上記上部懸垂部材はリンク機構の所定の角部
と係合し、かつ当該リンク機構を上記固定部か
ら回動可能に懸垂・保持する構成とし、 (4) 上記下部懸垂部材はリンク機構の上記角部と
対向する角部で係合するとともに、プラズマト
ーチを回動自在に懸垂・保持する構成とし、 (5) 上記リンク機構は菱形の対角線の長さを任意
に変更かつ固定可能、また上部懸垂部材は懸垂
状態下のリンク機構の対角線が懸垂位置から下
ろされる垂線に対し任意の角度を維持してリン
ク機構と係合かつ固定可能に設定してなる 直流アークプラズマトーチ支持装置にある。

（実施例） 本考案を第１図ａおよびｂに示す一実施例に従
つて以下に詳述する。

第１図ａにおいて、１００は実施例の直流アー
クプラズマトーチ支持装置の全体を示し、BJは
チヤンバＣ内の図視されない陽極ANの上方にあ
たる壁に配置された球状ジヨイント、Ｔはプラズ
マトーチ、Ｆは上記球状ジヨイントBJの上方所
定間隔を隔てた位置にある固定部、１０は上部懸
垂部材、２０はリンク機構、３０は下部懸垂部材
である。

上記球状ジヨイントBJは、チヤンバ壁に配置
するにあたり、所定箇所にＯリング等のシール材
ｓが用いられ、チヤンバＣ内を気密に維持する如
く配慮されている。当該球状ジヨイントBJには
SEとして示す、例えばテフロン等摩擦係数の小
さい絶縁材からなる、シースが貫通して固定さ
れ、当該シースSEを上記プラズマトーチＴがチ
ヤンバＣ内・外に伸延する如く摺動可能、かつシ
ール材ｓにより気密に維持しつつ貫通して配置さ
れている。

而して、上記上部懸垂部材１０、リンク機構２
０および下部懸垂部材３０は、プラズマトーチＴ
のチヤンバＣ外に伸延した端部Ttと固定部Ｆと
の間に配置され、かつ順次懸垂・係合しあう構成
とされる。

上部懸垂部材１０は第１図ｂに示す如く、平板
状の係止部１１と、当該係止部１１に例えば螺着
により連続する段付き軸状の懸垂部１２とからな
る。上記係止部１１の所定位置には、１３として
示すばか孔が孔設されていて、１４１として示す
ハンドル付きボルト１４が挿通可能である。この
場合、先端側所定範囲のみにねじ部が形成されて
いるボルトを使用するのが好ましい。上記懸垂部
１２は、係止部１１方向が小径部１２ａ、先端方
向が大径部１２ｂに形成されている。

当該上部懸垂部材１０は４として示す、例えば
硬質樹脂材等の、電気絶縁材製筒状の継手を介し
て前記固定部に回動可能に懸垂される。即ち、本
実施例では、固定部Ｆの下方端部にねじ部Fnを
形成しておき、継手４の一方端面内周を上記ねじ
部Fnに螺着可能に形成するとともに、他方端面
内周に、内径を上記懸垂部１２の小径部１２ａ外
径よりやや大径とした、フランジ部４１を形成す
る。而して、係止部１１と分離しておいた懸垂部
１２を小径部１２ａがフランジ部４１外に位置す
る如く継手４の筒内に収容したうえ、懸垂部１２
に係止部１１を螺着・接続し、次いで継手４の一
方端面を固定部Ｆのねじ部Fnに螺着すれば、上
部懸垂部材１０は固定部Ｆに回動可能に懸垂され
ることとなる。

リンク機構２０は長さが同寸の細長い板材２１
を４枚使用して菱形にピン結合してなるが、前記
上部懸垂部材１０は当該リンク機構をその菱形の
所定の角部、即ちイとして示す角部で係合・保持
する。この場合、第１図ｂに示す如く、前記ボル
ト１４がピンとしての作用を負担し、かつハンド
ル１４１の回動により当該ボルト１４に螺着した
ナツト１５との間隔を狭めれば、係止部１１にリ
ンク機構２０の構成要素である板材２１，２１が
圧着されてピン結合を固定化し、また広げれば回
動自在なピン結合となし得る。当該角部イに対向
する角部ロは後述する下部懸垂部材３０と通常の
ピン結合Ｐで係合するが、図示左右方向の角部ハ
およびニは、それぞれ２２ａおよび２２ｂとして
示すブロツク状の連結材を介してその所定端面の
一端および他端にピン結合Ｐされる。

上記連結材２２ａおよび２２ｂそれぞれには、
互いに逆ねじとなる如く、かつ軸線が一線上とな
る如く雌ねじが刻設される。また、連結材２２
ａ，２２ｂ間には、一端にハンドル２３が固着さ
れ、先端方向所定長さ範囲が上記連結材２２ａの
雌ねじと螺合する雄ねじ２４ａが、中間所定長さ
範囲が上記連結材２２ｂの雌ねじと螺合する雄ね
じ２４ｂが形成された回動軸２４が螺着される。

従つて、ハンドル２３を所定方向へ回動すれ
ば、連結材２２ａおよび２２ｂそれぞれを相寄る
方向へ移動可能であり、また逆方向へ回動すれば
連結材２２ａおよび２２ｂそれぞれ相離れる方向
へ移動可能であり、当該連結材２２ａおよび２２
ｂそれぞれの移動に伴つてリンク機構２０の菱形
の対角線の長さを変更可能である。

下部懸垂部材３０は、前記上部懸垂部材１０と
ほぼ同様に、平板状の係止部３１と、当該係止部
３１に、例えば螺着により連続する、段付き軸状
の懸垂部３２とからなる。上記係止部３１の所定
位置には、ばか孔が孔設されていて、リンク機構
２０の角部ロの板材２１，２１とピン結合Ｐされ
る。上記懸垂部３２は係止部３１方向が小径部３
２ａ、先端方向が大径部３２ｂに形成されている
が、小径部３２ａの大径部３２ｂとの段肩に接し
て３３として示す玉軸受が嵌着されている。

当該下部懸垂部材３０の懸垂部３２は、５とし
て示す、例えば硬質樹脂材等の、電気絶縁材製筒
状の継手を介して前記トーチＴを自由回動可能に
懸垂する。即ち、トーチＴの上方端部Ttに、例
えばねじ部Tnを形成するとともに、継手５の一
方端面内周を上記トーチＴのねじ部Tnと螺着可
能に形成し、また継手５の他方端面内周に内径を
上記懸垂部３２の小径部３２ａ外径よりやや大径
としたフランジ部５１を形成する。而して、係止
部３１と分離しておいた懸垂部３２を、小径部３
２ａがフランジ部５１外に位置する如く、継手５
の筒内に収容したうえ、懸垂部３２に係止部３１
を螺着・接続し、次いで継手５の一方端面をトー
チＴに螺着すれば、下部懸垂部材３０はトーチＴ
を玉軸受３３を介して自由回動可能に懸垂するこ
ととなる。

以上の構成から、トーチＴは固定部Ｆに絶縁材
４を介して回動可能に懸垂される上部懸垂部材１
０、当該上部懸垂部材１０に係合して下垂するリ
ンク機構２０、当該リンク機構２０と係合して下
垂する下部懸垂部材３０に絶縁材５を介して自由
回動可能に懸垂され、かつ球状ジヨイントBJを
摺動可能に貫通して下垂・保持され、その先端を
チヤンバＣ内の陽極ANに対向することが明らか
となるであろう。

（考案の作用） 上記構成からなる本考案実施例の作用を第２図
ａ〜ｃに従つて以下に述べる。

リンク機構２０のハンドル２３を所定方向へ
回動させて、菱形の対角線の長さを変えること
により、トーチＴは球状ジヨイントBJのシー
スSE内を摺動変位するので、第２図ａに実線
および破線で示す如く、その先端部を陽極AN
に対する上・下位置関係において自由に、かつ
動的に変更し、また所望位置で固定状態に維持
せしめ得る作用がある。

上部懸垂部材１０のハンドル１４１を、リン
ク機構２０との係合が緩むよう、回動させたう
えで、リンク機構２０をその菱形の対角線が、
第２図ｂに示す如く、固定部Ｆに懸垂される上
部懸垂部材１０の懸垂位置から下ろされる垂線
に対して所望方向で所望角度をとるように傾
け、当該状態でハンドル１４１を回動してリン
ク機構２０との係合を緊定すれば、トーチＴの
先端部は球状ジヨイントBJを支点として移動
するので、当該先端部に陽極ANに対し斜行し
て所望方向で所望角度の位置関係をとらしめ得
る作用がある。

前記の状態において、例えばハンドル２３
を用いて、リンク機構２０を水平方向に回動さ
せれば、第２図ｃに示す如く、玉軸受３３によ
り自由回動可能なトーチＴは、斜行状態にあつ
ても摩擦抵抗なく容易に、球状ジヨイントBJ
を支点とする擂粉木運動を行うので、その先端
部に陽極AN面に対する円運動を、リンク機構
２０の対角線の垂線に対する傾斜の度合に応じ
た直径で、行わしめる作用がある。

（他の実施例） 上記実施例では、上部懸垂部材１０を固定部Ｆ
に懸垂する構成を絶縁材からなる継手４とし、ま
たトーチＴを下部懸垂部材３０に懸垂する手段を
絶縁材からなる継手５としているが、これに限定
されるものではなく、例えば懸垂手段と絶縁手段
とを別個とした構成としてもよい。

また、懸垂手段はそれぞれの下部構造を回動可
能に懸垂する構成ならば、本考案の目的が達成さ
れるので、構成の如何にを問うものではない。

上記実施例では、リンク機構２０の対角線の長
さを変更可能とするための構成として、逆ねじ構
造を採用したが、これに限定されるものではな
い。例えば第３図に示すように、連結材２２ａに
はフランジｆ付き所定長さの中空の軸２５ａを固
着し、連結材２２ａには二段軸２５ｂが挿通可能
なばか孔ｈを設け、上記二段軸２５ｂの大径部２
５ｂイはねじ部とし、また小径部２５ｂロは上記
軸２５ａの中空部内に伸延可能とするとともに、
段部にフランジｆを設け、両フランジｆ・ｆ間に
介挿したコイルばね２６をハンドル付きナツト２
７の回動により伸縮させる構造を採つても、実施
例同様の作用を行わせることが可能である。

（考案の効果） 本考案を実施することにより、陽極に対するト
ーチの先端部位置を自由に制御可能となり、その
結果プラズフレームを陽極上の物質に所望する方
向・位置・角度から作用させ得る。従つて、高品
質の生成物が効率よく生産されることとなつて生
産性を飛躍的に向上させ、しかも構造が極めて簡
単なために設備費が些少ですむので、もたらされ
る効果は甚大であるとして賞用される。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案の一実施例の一部断面正面
図、第１図ｂは第１図ａの部分断面側面図、第２
図ａ〜ｃはそれぞれ本考案の作用を示す正面図、
第３図は他の実施例の部分正面図、第４図ａ〜ｄ
はそれぞれ従来装置の正面図である。 Ｃ……チヤンバ、AN……陽極、CA……陰極、
Ｔ……プラズマトーチ、BJ……球状ジヨイント、
Ｆ……固定部、１００……直流アークプラズマト
ーチ支持装置、１０……上部懸垂部材、２０……
リンク機構、３０……下部懸垂部材、４，５……
絶縁材、イ……所定の角部、ロ……対向する角
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所定雰囲気に維持されるチヤンバ内の陽極に先
   端部の陰極を対向する如く、チヤンバ壁を気密に
   貫通してチヤンバ内に挿入されるプラズマトーチ
   を支持する装置において、上記プラズマトーチが
   チヤンバ壁に設けた球状ジヨイントを摺動可能に
   貫通する構成となすとともに、チヤンバの上方所
   定位置に設けた固定部とチヤンバ外に位置するプ
   ラズマトーチの端部との間に菱形を呈するリンク
   機構、当該リンク機構を上記固定部に絶縁材を介
   して連結する上部懸垂部材、およびプラズマトー
   チを絶縁材を介してリンク機構に連結する下部懸
   垂部材を配設し、上記上部懸垂部材はリンク機構
   の所定の角部と係合し、かつ当該リンク機構を上
   記固定部から回動可能に懸垂・保持する構成と
   し、上記下部懸垂部材はリンク機構の上記角部と
   対向する角部で係合するとともに、プラズマトー
   チを回動自在に懸垂・保持する構成とし、上記リ
   ンク機構は菱形の対角線の長さを任意に変更かつ
   固定可能、また上部懸垂部材は懸垂状態下のリン
   ク機構の対角線が懸垂位置から下ろされる垂線に
   対し任意の角度を維持してリンク機構と係合かつ
   固定可能に設定してなる直流アークプラズマトー
   チ支持装置。