JPH05237664A - プラズマトーチ - Google Patents

プラズマトーチ

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JPH05237664A
JPH05237664A JP4037479A JP3747992A JPH05237664A JP H05237664 A JPH05237664 A JP H05237664A JP 4037479 A JP4037479 A JP 4037479A JP 3747992 A JP3747992 A JP 3747992A JP H05237664 A JPH05237664 A JP H05237664A
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plasma torch
electrode
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Mitsunori Akaishi
三徳 赤石
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動ガスを用いるプラズマトーチにおいて、
加工する母材の切断およびはつり作業ができることを目
的とする。 【構成】 オリフィス7の先端に配設したチップ6が、
その内面11aが逆円錐形状または逆釣鐘形状に絞られ
ていて小径の孔11と連通し、かつ、小径の孔11から
内面12aが円錐形状に拡げられ円筒形状の吐出口12
と連通し外部に開口させた構成により、作動ガスとプラ
ズマアークを一旦、機械的に絞って高いモーメンタムと
高密度のプラズマ流にした後、作動ガスのモーメンタム
を円錐形状の内壁に分散させるとともにプラズマアーク
のエネルギー密度を下げてはつりに必要な適度のエネル
ギー密度にし、さらに作動ガスの流れを円筒形状の内面
で中心軸方向に集束できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動ガスを用いた切断
およびはつりができるプラズマトーチに関する。
【0002】
【従来の技術】以下に従来のプラズマトーチについて説
明する。
【0003】図2に示すようにプラズマトーチ13にパ
ワーを供給するプラズマ電源16からは、電線を内蔵
し、かつ冷却水の排水を行う排水ホース20と、冷却水
をプラズマトーチ13に送る給水ホース21と、作動ガ
スを送るガスホース24と、アークスタートを良好にす
るための高周波を乗せるパイロットケーブル23と、ス
イッチケーブル22が束ねて延出され、その先端部にプ
ラズマトーチ13が取付けられている。また、接地ケー
ブル17でプラズマ電源16と加工用の母材18を接続
している。
【0004】図中の14は作動ガスを圧縮してプラズマ
トーチ13に送るコンプレッサ、15は作動ガスの二次
圧を一定値に調整するレギュレータ、19は給水ポンプ
である。
【0005】図3に示すように、プラズマトーチ13の
先端部は筒状の本体金具1の先端部に中空の電極2が螺
合して取付けられ、その螺合部からの漏れを防止するO
リング3が介装されている。本体金具1および電極2の
軸芯部に挿入された導入管4は、冷却水を電極2に導
く。電極2の先端部にはジルコニウムやハフニウム製の
陰極材5が埋め込まれている。本体金具1と電極2の後
部に外嵌するとともに、電極2の先端部を間隔を設けて
取り囲むように配設された絶縁物製のオリフィス7の先
端にチップ25が取付けられて電極2とチップ25は電
器的に絶縁されている。チップ25は銅または銅合金製
で母材18に供給するプラズマアークを絞る。
【0006】また、オリフィス7の先端部には、オリフ
ィス7と電極2の間の間隔に向けて開口する小径の孔8
が形成されている。
【0007】チップ25の内面11aは逆円錐形状に絞
られていて、吐出口となる小径の孔11と連通して外部に
開口されている。
【0008】オリフィス7の外側は作動ガスの供給路1
0を形成するとともに導電部の外部露出を防止する絶縁
材製のノズル9にて外包されている。このノズル9の先
端はチップ25に接合されている。図中の点線の白抜き
矢印Aは供給路10に供給される作動ガスの流れる方向
を、白抜き矢印Bは導入管4を通して電極2に供給され
導入管4の外側を通して排出される冷却水の流れる方向
を示す。
【0009】チップ25の内面11aは逆円錐形状に絞
られていて、吐出口となる小径の孔11と連通して外部
に開口されている。
【0010】以上のように構成されたプラズマトーチで
は、作動ガスとプラズマアークは、チップ25の逆円錐
形状の内面11でさらに小径の孔11で機械的に絞られ
て高いモーメンタムと高いモーメンタムと高いエネルギ
ー密度のプラズマ流となって母材を切断する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、チップ6によって作動ガスとプラズマア
ークは高いモーメンタムと高いエネルギー密度のプラズ
マ流となって母材18を切断できるが、母材18をはつ
ることができないという問題点を有していた。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、母材の切断およびはつりができるプラズマトーチを
提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のプラズマトーチは、オリフィスの先端に配設
したチップが、その内面が逆円錐形状または逆釣鐘形状
に絞られていて、小径の孔と連通し、かつ小径の孔から
内面が円錐形状に拡げられ円筒形状の吐出口と連通し外
部に開口させた構成としたものである。
【0014】
【作用】この構成により作動ガスとプラズマアークを一
旦、機械的に絞って高いモーメンタムと高密度のプラズ
マ流にした後、作動ガスのモーメンタムを円錐形状の内
壁に分散させるとともにプラズマアークのエネルギー密
度を下げてはつりに必要な適度のエネルギー密度にし、
さらに作動ガスの流れを円筒形状の内壁で中心軸方向に
集束することとなる。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0016】本発明の一実施例を示す図1では、従来例
と同一部品に同一番号を付して説明は省略する。なお、
プラズマトーチの全体構成は図2で説明した従来例と同
じであるのでその説明を省略する。
【0017】図1に示すように、本実施例の特徴とする
ところは、前述従来の構成に、従来のチップ25に代え
て、銅もしくは銅合金製で内面11aが逆円錐形状に絞
られていて、内径寸法がφAの小径の孔11と連通し、
かつ、小径の孔11から内面12aが円錐形状に拡げら
れて、内径寸法がφBの円筒形状の吐出口12に連通し
外部に開口されたチップ6とした点にある。
【0018】すなわち、小径の孔11の内径寸法Aと吐
出口12の内径寸法Bの関係をプラズマ電流値C(通常
50ないし150アンペア)との関連でA=0.020
|C|〜0.026|C|にすることにより適度のプラ
ズマ密度にすることができる。ただし、|C|はプラズ
マ電流値Cの絶対値である。内径寸法Aが0.020|
C|より小さいときは、切断状態に移行し、0.026
|C|よりも大きいときは、母材18の溶断ができな
い。また、小径の孔11の長さL1を0.5〜2.0mm
にし、必要な作動ガスのモーメンタムをつくる。長さL
1が0.5より小さい場合は作動ガスが分散し、2.0
より大きいときは集中する。さらに内面12aが30度
〜45度の拡がり角度(円錐母線角度の2倍)θ1の円
錐形状に連通させて内径を大きくすることにより作動ガ
スとプラズマアークを適度に分散させる。拡がり角度θ
1が30度より小さいときは切断状態に移行し、45度
より大きいときは母材の溶断ができなくなる。またさら
に内径寸法Bの円筒形状の吐出口12と連結させ、この
内径寸法Bを内径寸法Aの2〜3倍の大きさにするとと
もに吐出口12の長さL2を3〜10mmに設定して開口
することにより、作動ガスの流れを中心軸方向に集束す
ることができる。吐出口12の長さL2が3mmより小さ
いときは作動ガスが分散し母材18のはつりを行うとき
の母材18とチップ間の裕度がなくなりはつり幅にばら
つきが生じ、10mmより大きいときはパイロットアーク
が発生しなくなる。
【0019】以上のように本実施例によれば、内面11
aは逆円錐形状に絞られていて、小径の孔11と連通
し、かつ小径の孔11から内面12aが円錐形状で拡げ
られ、円筒形状の吐出口12に連通し外部に開口したチ
ップ6を設けることにより、作動ガスとプラズマアーク
を一旦、機械的に絞って高いモーメンタムと高密度のプ
ラズマ流にした後、作動ガスのモーメンタムを内壁に分
散させるとともにプラズマアークのエネルギー密度を下
げて母材18のはつりに必要な適度のエネルギー密度に
し、さらに作動ガスの流れを中心軸方向に集束して、母
材18のはつりを容易に行わせることができる。
【0020】このようにチップを交換するだけで、切断
およびはつりを行うことができる。
【0021】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、オリフィスの先端に配設したチップがその
内面が逆円錐形状または逆釣鐘形状に絞られていて小径
の孔と連通し、かつ小径の孔から内面が円錐形状に拡げ
られ円筒形状の吐出口と連通し外部に開口させた構成に
より、母材の切断およびはつりができる優れたプラズマ
トーチを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のプラズマトーチの概念を示
す要部断面図
【図2】従来のプラズマトーチの母材の切断状態を示す
概略斜視図
【図3】従来のプラズマトーチの概念を示す要部断面図
【符号の説明】
1 電極 5 陰極材 6 チップ 11 小径の孔 12 吐出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の本体金具の先端に配設した銅また
    は銅合金製の電極と、前記電極の先端中央部に装着した
    電子放射面を形成する陰極材と、前記電極の先端部を間
    隔を設けて取り囲むように配設された絶縁物製のオリフ
    ィスの先端に取りつけたチップを備え、作動ガスを電極
    外周に設けられた空間よりオリフィスを介して前記チッ
    プと前記電極の間の空間に開放させた後、前記チップの
    先端より放出するプラズマトーチであって、前記チップ
    は内面が逆円錐形状または逆釣鐘形状に絞られていて小
    径の孔と連通し、かつ、前記小径の孔から内面が円錐形
    状に拡げられ円筒形状の吐出口と連通し外部に開口させ
    た構成を有するプラズマトーチ。
  2. 【請求項2】チップは逆円錐形状に絞られた小径の孔の
    内径寸法がプラズマ電流値の絶対値の0.020ないし
    0.026倍でその孔の長さが0.5〜2.0mm、かつ
    30度〜45度の拡がり角度の円錐形状に連通させて内
    径を大きくし、内径寸法が前記小径の孔の内径寸法の2
    〜3倍でその長さが3ないし10mmの吐出口と連通して
    開口させた構成を有する請求項1記載のプラズマトー
    チ。
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