JPH0519187Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、プラズマアークにより被加工物を加
工するプラズマアークトーチに関する。

〈従来の技術〉 一般に、プラズマアークトーチにおいては、先
端の軸芯部にプラズマ流噴出用の狭搾孔を穿設し
た中空のチツプと、このチツプに覆われる電極と
をトーチの先端部に配設し、チツプの内側に供給
した窒素、水素、空気等の適宜のプラズマ発生用
流体により狭搾したプラズマアークをチツプのプ
ラズマ流噴出孔から被加工物側に噴出させてい
る。

ところで、この種のプラズマアークトーチにお
いては、加工時に電極と被加工物との間に高電圧
を印加してプラズマアークを維持させているた
め、チツプと被加工物とが接触したり極めて接近
した場合、チツプを介して、いわゆるダブルアー
が発生する。このダブルアークによりチツプが過
度に消耗する。また、加工中に発生する高温の、
いわゆるスパツタがチツプに付着した場合、チツ
プの焼損が生じる。

これに対処するため、例えば、特公昭57−
39872号公報に記載のものが提案されている。即
ち、第６図に示されるごとくプラズマ切断用ノズ
ル（＝チツプ）３′の外面に溶融金属に対して濡
れにくい酸化金属材料を溶射にて層厚が0.2〜1.0
mmの絶縁性の耐熱層１１を形成させている。

〈本考案が解決しようとする問題点〉 ところで、上記従来の技術においては、剥離を
防ぐために耐熱層１１の層厚を１mm以下の薄膜に
しなければならないため、絶縁厚さの不足により
絶縁破壊が生起してダブルアークが発生するとい
う虞れがあるばかりでなく、不慮の事態により薄
膜の耐熱層１１が削られて使用に耐えなくなると
いう欠点があつた。しかも、この場合、新しいも
のと取替えなければならないが、耐熱層は溶射に
てプラズマ切断用ノズルの外面に形成されている
ため、耐熱層を形成したプラズマ切断用ノズル全
体を取替えなれければならず、したがつて補修費
が高騰するという欠点があつた。勿論、プラズマ
切断用ノズル３′の薄膜の耐熱層１１を損傷させ
てはならなにため、取替用の新規なプラズマ切断
用ノズルの管理および取扱いが厄介であつた。

〈問題を解決するための手段〉 本考案に係るプラズマアークトーチは、加工用
の電極をトーチ本体の軸芯端部に支持し、有底状
の軸芯部に搾設孔を有する導電性のチツプで、前
記電極を電気絶縁的かつ同軸的に覆い、少なくと
も前記電極とチツプとの間の流路に作動ガスを供
給するための作動ガス供給手段を備えたプラズマ
アークトーチにおいて、前記チツプの先端側の外
周面に異径の係合部を設け、セラミツクスよりな
る先端部材にチツプの搾設孔よりも大径の軸方向
の貫通孔を設けると共に基部側の外周面に異径の
係合部を設け、前記夫々の係合部に係合する薄肉
の環状部材により前記チツプおよび先端部材を一
体的に配設したことを特徴とする。

〈本考案の作用〉 セラミツクスよりなる先端部材とチツプとの
夫々の係合部に係合する薄肉の環状部材により、
チツプおよび先端部材を一体的に配設するため、
セラミツクスよりなる先端部材を厚肉とすること
ができる。

このため、チツプと被加工物との電気的絶縁を
充分に図ることができる。また、セラミツクスよ
りなる先端部材はチツプと別体に形成されている
ため、先端部材またはチツプの取替えが可能であ
る。さらに、チツプと先端部材とを一体的に係合
する環状部材は薄肉であるため、製作が容易であ
り、かつ先端部材の着脱が簡単であるばかりでな
く熱変化に対する機械的拘束力が強力ではないた
め、プラズマアーク加工の開始および停止の繰返
しによりトーチ先端部が高温化と常温化とに反復
されても、先端部材が破損される虞れがない。

勿論、トーチ先端部が高温化と常温化とに反復
されても、チツプ、先端部材および環状部材は異
径の係合部により係合しているため、先端部部材
がトーチから外れることはない。

さらに先端部材の搾設孔はチツプの搾設孔より
も大径であるため、チツプより噴出するプラズマ
アークの噴流に先端部材がさらされることはな
く、従つて、先端部材がむやみに高温化すること
なく長寿命に使用することができる。

〈実施例〉 以下、本考案を図示の実施例により詳細に説明
する。

第１図および第２図において、１は図示しない
トーチ本体の軸芯端部に支持された加工用の電極
で、先端部に高融点の挿入体２が設けられてい
る。３は有底状の軸芯部に搾設孔３０１を有する
導電性のチツプで、電極１を適宜に電気絶縁的か
つ同軸的に覆つている。このチツプ３の先端側の
外周面には、異径の係合部３０２、図示の場合、
円周溝が設けられている。４はセラミツクスより
なる電気絶縁性の先端部材で、この先端部材４に
は、チツプ３の搾設孔３０１よりも大径の軸方向
の貫通孔４０１が設けられると共に基部側の外周
面に異径の係合部４０２、図示の場合、フランジ
が設けられている。５は薄肉の環状部材で、両端
部が上記係合部３０２，４０２に係合してチツプ
３および先端部材４を一体的に支持している。な
お、６は、チツプ３の搾設孔３０１に連通する流
体路で、この流体路６は図示しない作動ガス供給
手段に連結されている。

上記構成において、例えば、電極１と被加工物
７とに電圧を印加させつつプラズマアーク加工を
行う。即ち、例えば、流体路６に適宜選定した作
動ガスを供給しつつ電極１と被加工物７との間に
電圧を印加すると、電極１と被加工物７との間に
発生したアークがチツプ３内に供給された作動ガ
スにより狭搾されて、プラズマアークの噴流がチ
ツプ３の搾設孔３０１から噴出する。このプラズ
マアークの噴流により、切断または溶接が行なわ
れる。

ところで、プラズマアークトーチの先端部に
は、セラミツクスよりなる電気絶縁性の先端部材
４が配設されているため、トーチの先端が被加工
物７に接触しても、トーチ各部と被加工物との間
にダブルアークが発生することはない。さらに、
加工中に発生するスパツタは先端部材４の表面に
付着することがない。さらにまた、先端部材４を
厚肉に形成することができるため、被加工物７に
対するトーチの絶縁間隔：Ｈを適宜に設定するこ
とができる。なお、環状部材５を金属材料、たと
えば銅、アルミニウム或はこれらの適宜の合金に
より形成する場合、環状部材５と先端部材４の端
面との間隔：Hoを絶縁間隔として把握すればよ
い。また、環状部材５を非金属材料、例えば耐熱
性の適宜の樹脂により形成する場合には、チツプ
３の端面が絶縁間隔の基準となる。

勿論、環状部材５を耐熱性樹脂と締付用の金属
部材とにより形成する場合には、チツプ３に導通
する金属材の先端側のものを絶縁間隔の基準にす
る。

また、加工に際して、チツプ３の搾設孔３０１
からプラズマアークの噴流が噴出するが、先端部
材４の搾設孔４０１はチツプの搾設孔３０１より
も大径であるため、先端部材４がプラズマアーク
の噴流にさらされることはなく、従つて、先端部
材４がむやみに高温化することなく長寿命に使用
することができる。

勿論、先端部材４を厚肉に形成することができ
るため、不測の事態により先端部材４の一部が欠
けたとしても全く支障なくプラズマ加工を行うこ
とができる。

ところで、加工作業中にチツプ３又は先端部材
４が使用に供さなくなつた場合には、チツプ３、
先端部材４および環状部材５の係合状態を解消し
てチツプ３又は先端部材４を新規なものと取替え
ることができる。この場合、適宜にプラズマ加工
を行なつた後では、環状部材５は熱的影響により
脆性化しているため再使用することができない。
従つて新規な環状部材５が用いられる。この環状
部材５は薄肉の単体であるため製作が容易であ
り、かつ取扱が簡単である。勿論、プラズマ加工
を殆んど行なつていない場合には、環状部材を再
使用することができる。

なお、チツプの先端部に凹部を形成し、この凹
部に先端部材を係入させた状態で凹部の薄壁をカ
シメてチツプと先端部材とを一体に形成すること
が考えられるが、この薄肉のカシメ部はプラズマ
加工時の熱的影響により脆性化するため、このカ
シメ部を一度緩めると殆んどの場合チツプから離
脱する。従つて、チツプの先端部に凹部を形成す
る作業が面倒で、かつコスト高となるにも拘わら
す、チツプ又は先端部材を取替えることができな
い。

第２図は薄肉の環状部材５の拡大図で、例え
ば、銅、アルミニウム或はこれらの合金により形
成する場合の好適例を示している。この薄肉の環
状部材５には、円筒の一方の端部に絞り加工、曲
げ加工などによる段部５０１が予じめ形成されて
いる。例えば、この段部５０１が先端部材４の係
合部４０１に当接した状態で円筒の他端部を内方
に折曲げて、環状部材５をチツプ３の係合部３０
２に係合させる。この場合、環状部材５の折曲げ
られる端部は、チツプ３の異径の係合部３０２が
円周溝であるときには、溝に沿つて全周に亘つて
折曲げることができるが、円周溝上の１以上の適
宜の箇所のみを折曲げてもよい。

第３図Ａおよび第３図Ｂは、夫々環状部材５の
変形例を示す図であつて、第３図Ａに示されるも
のは、薄肉円筒の一方の端部に、円周外部の、例
えば４ケの半径方向の凹み５０１，５０１，……
を設けたもので、この環状部材５をトーチの先端
に挿入後、円筒の他端部が適宜に折曲げられる。
また、第３図Ｂに示されるものは、薄肉円筒の両
端円周外部に、夫々例えば４ケの半径方向の凹み
５０１，５０１，……を設け、かつ一方の端部に
開口する少なくとも１ケの軸方向のスリツト５０
２を設けている。この環状部材５の両端部の半径
方向の凹み５０１，５０１，……が夫々チツプ３
および先端部材４の係合部３０２，４０２と係合
する。なお、上記スリツト５０２とチツプ３側と
すれば、金属よりなるチツプ３と環状部材５とを
スリツトのバネ作用により容易に係合および離脱
させることができる。勿論、上記スリツト５０２
を環状部材５の両端側に設けて環状部材５、先端
部材４およびチツプ３の係脱に利用することがで
きる。

さらに、環状部材５の両端側に開口するスリツ
ト５０２と、環状部材５の両端側に半径方向の凹
み５０１，５０１，とを設けて、環状部材５の取
扱いを簡単にすることができる。勿論、この凹み
５０１は予じめ設けておいた方が好しいが、適宜
の時点で形成することもできる。

第４図は、本考案の他の実施例を示す図であつ
て、チツプ３および先端部材４に配設される夫々
の異径の係合部３０２，４０１は円錐状に形成さ
れている。この場合、薄肉の環状部材５として
は、耐熱性の適宜の樹脂部材を用いることができ
る。例えばSi混入のガラステープとしたりあるい
はテフロン（商標）、シリコンゴムなどの熱収縮
テープ又はチユーブを用いればチツプおよび先端
部材４の係合が容易であるため好適であるが、第
２図、第３図Ａまたは第３図Ｂに示されるごとく
の環状部材とすることができる。

なお、第４図に示されるごとく、先端部材４の
異径の係合部を円錐状に形成すれば、セラミツク
スよりなる先端部材４の形状が全体としてなだら
かとなるため、コーナー部に生起し易すかつた割
れ現象を回避することができる。

第５図は、本考案の更に他の実施例を示す図で
あつて、チツプ３および先端部材４の夫々当接さ
せ、環状部材５の軸方向のスリツト５０２による
バネ力と、チツプ３および先端部材４に夫々設け
られた異径の機械的係合部とにより、先端部材４
がチツプ３に対して支持されている。

なお、環状部材５のチツプ３側にスリツト５０
２を設けて、バネ力により係止した方が好ましい
が、チツプ３側の端部を折曲げたり、絞つたりし
てもよいことは勿論である。

また、環状部材５を薄肉の円筒または軸方向に
分断された円筒状とすることができるが、第２図
および第３図に示されるごとく、環状部材５の少
なくとも一方に縮径部５０１，５０１……を予じ
め設けておけば、比較的脆い先端部材４側の環状
部材５の折曲げ作業が装着時に不要となるため、
環状部材５によるチツプ３と先端部材４との一体
化作業を容易に行うことができる。さらに、環状
部材５を金属部材と非金属部材とで構成し、非金
属部材をクツシヨンの如く内包してチツプ３と先
端部材４とを一体的に係合することができる。さ
らにまた、チツプ３および先端部材４に設けられ
る異径の係合部は、円周外部に設けられる１以上
の凹部、凸部又は切欠き部とすることができる。

〈考案の効果〉 本考案に係るプラズマアークトーチは、セラミ
ツクスよりなる先端部材がチツプと別体に設けら
れているため、先端部材を適宜に厚肉とすること
ができる。このため、導電性のチツプと被加工物
との電気的絶縁を充分に図ることができる。ま
た、チツプ、先端部材および環状部材は異径の係
合部により係合しているため、トーチ先端部が高
温化と常温化とに反復されても、先端部材がトー
チから外れることはない。さらにまた、環状部材
５は薄肉の単体であるため製作が容易であり、か
つ取扱が簡単でる。しかもチツプと先端部材とを
一体的に係合する環状部材は薄肉であるため、熱
変化に対する機械的拘束力が強力ではなく、この
ためトーチ先端部が高温化と常温化とに反復され
ても、先端部材が破損される虞れがない。勿論、
別体であるチツプまたは先端部材を自在に取替え
ることが可能であつて、かつ取替える場合には、
環状部材は薄肉であるため作業を容易に行うこと
ができる。

さらに、セラミツクスよりなる先端部材を厚肉
とすることができるため、先端部材の一部が例え
欠けたとしても使用に支障をきたすことがなく、
このため先端部材の取替周期が長くなるばかりで
なく、交換用の先端部材の取扱いに余り留意しな
くともよいため作業性が向上する。

また、先端部材の搾設孔はチツプの搾設孔より
も大径であるため、チツプより噴出するプラズマ
アークの噴流に先端部材がさらされることはな
く、従つて、先端部材がむやみに高温化すること
なく長寿命に使用することができる。

なお、厚肉の先端部材により被加工物に対する
トーチの絶縁間隔をダブルアークの発生しない間
隔に保つことができるため、トーチ先端を被加工
物に当接させつつ、即ちプラズマアークを定常状
態に維持させつつ加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す縦断面図、第２
図は第１図の要部部品の拡大図、第３図Ａおよび
第３図Ｂは夫々第２図に示される部品の変形例を
示す図、第４図および第５図は夫々本考案の他の
実施例を示す半断面正面図、第６図は従来例を示
す縦断面図である。 １……電極、３……導電性のチツプ、４……先
端部材、５……環状部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加工用の電極をトーチ本体の軸芯端部に支持
   し、有底状の軸芯部に外部に貫通する狭搾孔を有
   する導電性のチツプで、前記電極を電気絶縁的か
   つ同軸的に覆い、少なくとも前記電極とチツプと
   の間の流路に作動ガスを供給するための作動ガス
   供給手段を備えたプラズマアークトーチにおい
   て、前記チツプの先端側の外周面に異径の係合部
   を設け、セラミツクスよりなる先端部材に前記チ
   ツプの狭搾孔よりも大径の軸方向の貫通孔を設け
   ると共に基部側の外周面に異径の係合部を設け、
   前記夫々の係合部に係合する薄肉の環状部材によ
   り前記チツプおよび先端部材を一体的に配設して
   なるプラズマアークトーチ。