JPH0952177A - プラズマトーチ - Google Patents
プラズマトーチInfo
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- JPH0952177A JPH0952177A JP7205812A JP20581295A JPH0952177A JP H0952177 A JPH0952177 A JP H0952177A JP 7205812 A JP7205812 A JP 7205812A JP 20581295 A JP20581295 A JP 20581295A JP H0952177 A JPH0952177 A JP H0952177A
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- gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマトーチからダブルスワラ状に噴出さ
れるプラズマガスと２次カズの旋回流が周囲に拡散しな
いでワークまで到達できるようにする。 【解決手段】 電極１の先端側へプラズマガスを旋回さ
せながら噴出するプラズマノズル２と、プラズマノズル
２の先端側へ２次ガスを旋回させながら噴出させる２次
ガス通路を有するプラズマトーチにおいて、２次ガス通
路より外側に、上記プラズマガスと２次ガスの旋回流を
囲繞するようにして補助ガスを噴出する補助ガス流路１
６，１７を設けた。この補助ガス流路１６，１７はプラ
ズマトーチのキャップ部材の外側に設けた補助ガス噴出
部材にて構成した。
れるプラズマガスと２次カズの旋回流が周囲に拡散しな
いでワークまで到達できるようにする。 【解決手段】 電極１の先端側へプラズマガスを旋回さ
せながら噴出するプラズマノズル２と、プラズマノズル
２の先端側へ２次ガスを旋回させながら噴出させる２次
ガス通路を有するプラズマトーチにおいて、２次ガス通
路より外側に、上記プラズマガスと２次ガスの旋回流を
囲繞するようにして補助ガスを噴出する補助ガス流路１
６，１７を設けた。この補助ガス流路１６，１７はプラ
ズマトーチのキャップ部材の外側に設けた補助ガス噴出
部材にて構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマガスを噴
出するプラズマノズルの周囲から、２次ガスを旋回させ
ながら供給するようにし、主として切断作業に用いられ
るプラズマトーチに関するものである。
出するプラズマノズルの周囲から、２次ガスを旋回させ
ながら供給するようにし、主として切断作業に用いられ
るプラズマトーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ切断では一般的に切断溝（カー
フ）の表側と、裏側では切断幅が相違している。そのた
め切断面は垂直とならず傾いている。しかし一方で、ア
ークの安定化のために、電極の軸の周囲に作動ガスを旋
回させて噴出する構成のプラズマトーチに於いては、そ
の切断面が左右対象とはならず、程度の差はあるもの
の、非対象となることが知られている。このことを利用
すると、表カーフ幅が広く、裏カーフ幅が狭くなってい
る状況に於いても、作動ガスの旋回によって、片側の切
断面だけであれば、垂直な切断を行うことができること
が溶接技術１９８８年６月号に開示されている。
フ）の表側と、裏側では切断幅が相違している。そのた
め切断面は垂直とならず傾いている。しかし一方で、ア
ークの安定化のために、電極の軸の周囲に作動ガスを旋
回させて噴出する構成のプラズマトーチに於いては、そ
の切断面が左右対象とはならず、程度の差はあるもの
の、非対象となることが知られている。このことを利用
すると、表カーフ幅が広く、裏カーフ幅が狭くなってい
る状況に於いても、作動ガスの旋回によって、片側の切
断面だけであれば、垂直な切断を行うことができること
が溶接技術１９８８年６月号に開示されている。
【０００３】また、最近、ノズルを覆うノズルキャップ
とノズルとの間に構成した２次ガス通路に旋回通路を介
装して、この２次ガスを旋回流とすることにより切断上
縁部の肩だれやベベル角を改善できるようにした技術が
特開平５−８４５７９号公報にて示されている。
とノズルとの間に構成した２次ガス通路に旋回通路を介
装して、この２次ガスを旋回流とすることにより切断上
縁部の肩だれやベベル角を改善できるようにした技術が
特開平５−８４５７９号公報にて示されている。
【０００４】このように、プラズマガスと２次ガスの双
方を旋回流として噴出させることにより、ベベル角を制
御する技術が知られている。
方を旋回流として噴出させることにより、ベベル角を制
御する技術が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマトーチにあっては、プラズマノズルの開口先端
部と、２次ガスの噴出口とが、軸方向に略同一位置、少
なくとも、２次ガスの噴出口がプラズマノズルの開口先
端よりわずかに突出している構成となっていた。
プラズマトーチにあっては、プラズマノズルの開口先端
部と、２次ガスの噴出口とが、軸方向に略同一位置、少
なくとも、２次ガスの噴出口がプラズマノズルの開口先
端よりわずかに突出している構成となっていた。
【０００６】このため、プラズマ切断時において、プラ
ズマトーチを所定のスタンドオフだけワークより離間し
て切断作業したときにおいて、上記プラズマトーチ先端
より旋回しながら噴出する両ガスの噴出流の一部がスタ
ンドオフにおける空間に拡散してしまい、両ガスの旋回
流の強さがワークの切断部に至る間に弱くなり、その結
果、この旋回流を板厚全体にわたって正常に維持するこ
とができなくなり、プラズマガスの旋回流によるベベル
角の制御が思うようにできなくなってしまい、切断面が
えぐれたようになったり、逆にふくらんだようになって
しまうという問題や、切断精度にバラツキが生じるとい
う問題があった。
ズマトーチを所定のスタンドオフだけワークより離間し
て切断作業したときにおいて、上記プラズマトーチ先端
より旋回しながら噴出する両ガスの噴出流の一部がスタ
ンドオフにおける空間に拡散してしまい、両ガスの旋回
流の強さがワークの切断部に至る間に弱くなり、その結
果、この旋回流を板厚全体にわたって正常に維持するこ
とができなくなり、プラズマガスの旋回流によるベベル
角の制御が思うようにできなくなってしまい、切断面が
えぐれたようになったり、逆にふくらんだようになって
しまうという問題や、切断精度にバラツキが生じるとい
う問題があった。
【０００７】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、プラズマトーチより旋回されながら噴出させるプ
ラズマガスを、これの旋回流の勢いがワークの裏面まで
拡散することなく到達できるようにして、ベベル角の調
整を良好に行なうことができるようにしたプラズマトー
チを提供しようとするものである。
ので、プラズマトーチより旋回されながら噴出させるプ
ラズマガスを、これの旋回流の勢いがワークの裏面まで
拡散することなく到達できるようにして、ベベル角の調
整を良好に行なうことができるようにしたプラズマトー
チを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマト
ーチは、電極の先端側へプラズマガスを噴出するプラズ
マノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガスを旋回
させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラズマト
ーチにおいて、２次ガス通路より外側に、上記プラズマ
ガス流と２次ガスの旋回流を囲うようにして補助媒体を
噴出する補助媒体噴出通路を設けた構成となっている。
ーチは、電極の先端側へプラズマガスを噴出するプラズ
マノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガスを旋回
させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラズマト
ーチにおいて、２次ガス通路より外側に、上記プラズマ
ガス流と２次ガスの旋回流を囲うようにして補助媒体を
噴出する補助媒体噴出通路を設けた構成となっている。
【０００９】また先のプラズマトーチにおいて、上記２
次ガス通路を構成するキャップ部材の外側に、補助媒体
通路を有する補助媒体噴出部材を設け、また、２次ガス
噴出口を被切断材近傍にまで達するように延長した２次
ガス通路手段となっている。
次ガス通路を構成するキャップ部材の外側に、補助媒体
通路を有する補助媒体噴出部材を設け、また、２次ガス
噴出口を被切断材近傍にまで達するように延長した２次
ガス通路手段となっている。
【００１０】また、２次ガス通路構成部材の噴出口付近
に、被切断材近傍にまで達する遮へい部材を設け、また
２次ガス通路に、補助ガスを噴出する噴出口を設け、ま
た、プラズマガス噴出口に対向する位置に、被切断材の
切断部を介してガスを吸引する吸引手段を設け、さら
に、２次ガス通路を、トーチ中心軸に対して噴出方向を
頂点として０°より大きく４５°未満の角度をもって設
けた構成となっている。
に、被切断材近傍にまで達する遮へい部材を設け、また
２次ガス通路に、補助ガスを噴出する噴出口を設け、ま
た、プラズマガス噴出口に対向する位置に、被切断材の
切断部を介してガスを吸引する吸引手段を設け、さら
に、２次ガス通路を、トーチ中心軸に対して噴出方向を
頂点として０°より大きく４５°未満の角度をもって設
けた構成となっている。
【００１１】
【作 用】プラズマトーチより噴出されるプラズマガ
スと２次ガスは、水平方向への拡散が低減された状態で
ワークまで導かれる。これにより、このプラズマガス及
び２次ガスは、プラズマトーチのスタンドオフ部におけ
る空間で周囲に拡散されることなしに、それぞれの旋回
流を維持した状態でワーク側へ到達でき、上記ダブルス
ワラ状になっている旋回流がワークの切断部の板厚方向
の全長にわたって作用される。
スと２次ガスは、水平方向への拡散が低減された状態で
ワークまで導かれる。これにより、このプラズマガス及
び２次ガスは、プラズマトーチのスタンドオフ部におけ
る空間で周囲に拡散されることなしに、それぞれの旋回
流を維持した状態でワーク側へ到達でき、上記ダブルス
ワラ状になっている旋回流がワークの切断部の板厚方向
の全長にわたって作用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
に基づいて説明する。図１において、１は電極、２はこ
の電極１の先端に対向する位置にノズル保持部材３にて
保持されて設けられたプラズマノズル、４は上記プラズ
マノズル１の下端部分を除き、その他の部分を被覆する
ノズルキャップ、５はこのノズルキャップ４の外側を被
覆するノズル保護キャップである。そして上記電極１の
周囲には、この周囲からプラズマノズル２に連通するプ
ラズマガス通路６が設けてあり、またプラズマノズル２
とノズルキャップ４との間には冷却水通路７が設けてあ
り、さらに、ノズルキャップ４とノズル保護キャップ５
との間にはプラズマノズル２の先端側に開放された２次
ガス通路８が設けられている。上記ノズル保護キャップ
５はノズルキャップ４に対して電気的に絶縁された状態
となっており、またプラズマノズルキャップ４の先端部
でも支持されている。
に基づいて説明する。図１において、１は電極、２はこ
の電極１の先端に対向する位置にノズル保持部材３にて
保持されて設けられたプラズマノズル、４は上記プラズ
マノズル１の下端部分を除き、その他の部分を被覆する
ノズルキャップ、５はこのノズルキャップ４の外側を被
覆するノズル保護キャップである。そして上記電極１の
周囲には、この周囲からプラズマノズル２に連通するプ
ラズマガス通路６が設けてあり、またプラズマノズル２
とノズルキャップ４との間には冷却水通路７が設けてあ
り、さらに、ノズルキャップ４とノズル保護キャップ５
との間にはプラズマノズル２の先端側に開放された２次
ガス通路８が設けられている。上記ノズル保護キャップ
５はノズルキャップ４に対して電気的に絶縁された状態
となっており、またプラズマノズルキャップ４の先端部
でも支持されている。
【００１３】上記電極１の内側には冷却水室９が設けて
あり、この冷却水室９は上記冷却水通路７に連通されて
いる。そしてこれらの一方の冷却水室９に冷却水流入路
１０が接続してあり、他方の冷却水通路７に冷却水流出
路１０ａが接続してある。一方上記プラズマガス通路６
にはプラズマガス流入路１１が、また２次ガス通路８に
は２次ガス流入路１２がそれぞれ接続してある。１３は
上記各部材を支持するトーチ本体で、これは電極１及び
プラズマノズル２に対して絶縁されている。そして上記
ノズル保護キャップ５はこのトーチ本体１３に螺着され
ている。
あり、この冷却水室９は上記冷却水通路７に連通されて
いる。そしてこれらの一方の冷却水室９に冷却水流入路
１０が接続してあり、他方の冷却水通路７に冷却水流出
路１０ａが接続してある。一方上記プラズマガス通路６
にはプラズマガス流入路１１が、また２次ガス通路８に
は２次ガス流入路１２がそれぞれ接続してある。１３は
上記各部材を支持するトーチ本体で、これは電極１及び
プラズマノズル２に対して絶縁されている。そして上記
ノズル保護キャップ５はこのトーチ本体１３に螺着され
ている。
【００１４】そして上記プラズマガス通路６の上流側に
はプラズマガスに旋回流を与えるための旋回通路６ａが
介装されている。
はプラズマガスに旋回流を与えるための旋回通路６ａが
介装されている。
【００１５】またノズルキャップ４とノズル保護キャッ
プ５との間に構成される２次ガス通路８はテーパ環状に
形成されているが、この２次ガス通路８内に絶縁材料に
て構成され、かつスペーサをかねるインシュレータ１４
が、ノズルキャップ４及びノズル保護キャップ５のそれ
ぞれの壁面に対して気密状にして介装してあり、このイ
ンシュレータ１４には、２次ガスに旋回流を与えるため
の旋回通路１４ａが設けてある。
プ５との間に構成される２次ガス通路８はテーパ環状に
形成されているが、この２次ガス通路８内に絶縁材料に
て構成され、かつスペーサをかねるインシュレータ１４
が、ノズルキャップ４及びノズル保護キャップ５のそれ
ぞれの壁面に対して気密状にして介装してあり、このイ
ンシュレータ１４には、２次ガスに旋回流を与えるため
の旋回通路１４ａが設けてある。
【００１６】プラズマトーチのノズル保護キャップ５の
外側には、このノズル保護キャップ５を囲繞する形状に
形成された補助ガス噴出筒１５が図示しない手段にてノ
ズル本体１３側に支持して嵌合されている。この補助ガ
ス噴出筒１５には環状の補助ガス通路１６が設けてあ
り、この補助ガス通路１６の出口１６ａは、プラズマノ
ズル２及び２次ガス通路８からそれぞれ旋回流となって
噴出されるガス流を囲繞する方向に向けて補助ガスを噴
出するような形状で開口されている。このガス通路の出
口１６ａの噴出方向の角度αは、トーチの中心軸に対し
て、この実施の形態では約６５°にしたが、これに限る
ものでなく０〜９０°の範囲に傾斜させる。ガス通路１
６の上流側は図示しない補助ガス供給路に接続されてい
る。上記補助ガスには空気、その他任意のガスを用い
る。また、これは、ガスのまわりに、液体や粉体などシ
ールド効果を生む他の媒体でもよい。
外側には、このノズル保護キャップ５を囲繞する形状に
形成された補助ガス噴出筒１５が図示しない手段にてノ
ズル本体１３側に支持して嵌合されている。この補助ガ
ス噴出筒１５には環状の補助ガス通路１６が設けてあ
り、この補助ガス通路１６の出口１６ａは、プラズマノ
ズル２及び２次ガス通路８からそれぞれ旋回流となって
噴出されるガス流を囲繞する方向に向けて補助ガスを噴
出するような形状で開口されている。このガス通路の出
口１６ａの噴出方向の角度αは、トーチの中心軸に対し
て、この実施の形態では約６５°にしたが、これに限る
ものでなく０〜９０°の範囲に傾斜させる。ガス通路１
６の上流側は図示しない補助ガス供給路に接続されてい
る。上記補助ガスには空気、その他任意のガスを用い
る。また、これは、ガスのまわりに、液体や粉体などシ
ールド効果を生む他の媒体でもよい。
【００１７】次に本発明の第２の実施の形態を図２に基
づいて説明する。この実施の形態では、図１に示した実
施の形態における補助ガス噴出筒１５の代わりに、ノズ
ル保持キャップ５の外側に、このノズル保護キャップ５
を囲繞して、このノズル保護キャップ５の外周面との間
に補助ガス通路１７を構成する補助キャップ１８をトー
チ本体１３側に固着して設けてある。補助キャップ１８
はダブルアークと呼ばれる異常放電を防止するため、ノ
ズルと電気的に絶縁されていることが望ましい。
づいて説明する。この実施の形態では、図１に示した実
施の形態における補助ガス噴出筒１５の代わりに、ノズ
ル保持キャップ５の外側に、このノズル保護キャップ５
を囲繞して、このノズル保護キャップ５の外周面との間
に補助ガス通路１７を構成する補助キャップ１８をトー
チ本体１３側に固着して設けてある。補助キャップ１８
はダブルアークと呼ばれる異常放電を防止するため、ノ
ズルと電気的に絶縁されていることが望ましい。
【００１８】この補助キャップ１８によるガス通路１７
の出口部は上記第１の実施の形態と同様に、ノズル２及
び２次ガス通路８からの旋回流を囲繞する方向に補助ガ
スを噴出する形状になっている。
の出口部は上記第１の実施の形態と同様に、ノズル２及
び２次ガス通路８からの旋回流を囲繞する方向に補助ガ
スを噴出する形状になっている。
【００１９】上記第１，第２の実施の形態において電極
１からのプラズマアークは、この電極１の周囲に設けら
れたプラズマガス通路６に供給されたプラズマガスと共
にプラズマノズル２及びノズル保護キャップ５の開口部
を通って噴出される。また２次ガスは２次ガス通路８を
通ってこれの先端より上記プラズマの周囲を囲繞するよ
うにして噴出されるが、このときの２次ガスはインシュ
レータ１４を通る間に整流される。すなわち、環状の２
次ガス通路８を通ってきた２次ガスはインシュレータ１
４の旋回通路１４ａを通る間に旋回流となって２次ガス
通路８の先端より噴出される。
１からのプラズマアークは、この電極１の周囲に設けら
れたプラズマガス通路６に供給されたプラズマガスと共
にプラズマノズル２及びノズル保護キャップ５の開口部
を通って噴出される。また２次ガスは２次ガス通路８を
通ってこれの先端より上記プラズマの周囲を囲繞するよ
うにして噴出されるが、このときの２次ガスはインシュ
レータ１４を通る間に整流される。すなわち、環状の２
次ガス通路８を通ってきた２次ガスはインシュレータ１
４の旋回通路１４ａを通る間に旋回流となって２次ガス
通路８の先端より噴出される。
【００２０】そしてこのとき、上記プラズマノズル２と
２次ガス通路８からそれぞれ噴出されるプラズマガスと
２次ガスの外側に、これを囲繞するようにして補助ガス
が補助ガス噴出筒１５、あるいは補助キャップ１８のそ
れぞれの補助ガス通路１６，１７からの補助ガスが噴出
される。
２次ガス通路８からそれぞれ噴出されるプラズマガスと
２次ガスの外側に、これを囲繞するようにして補助ガス
が補助ガス噴出筒１５、あるいは補助キャップ１８のそ
れぞれの補助ガス通路１６，１７からの補助ガスが噴出
される。
【００２１】従って、噴出されるプラズマガス及び２次
ガスはプラズマトーチの先端からワーク１９に至る間に
わたって補助ガスにて包み込まれてワーク１９まで導か
れる。
ガスはプラズマトーチの先端からワーク１９に至る間に
わたって補助ガスにて包み込まれてワーク１９まで導か
れる。
【００２２】これにより、上記プラズマガス及び２次ガ
スはプラズマトーチのスタンドオフ部における空間で周
囲に拡散されることなしに、それぞれ旋回流を維持した
状態でワーク１９側に到達でき、上記旋回流がワーク１
９の切断溝２０の板厚方向の全長にわたって作用され
る。
スはプラズマトーチのスタンドオフ部における空間で周
囲に拡散されることなしに、それぞれ旋回流を維持した
状態でワーク１９側に到達でき、上記旋回流がワーク１
９の切断溝２０の板厚方向の全長にわたって作用され
る。
【００２３】なお、上記図１，図２に示すプラズマノズ
ル保護キャップ５の長さを、図３に示す第３の実施の形
態のように、このプラズマ保護キャップ５ａをトーチの
軸方向に長くして、切断作業時にワークの表面付近にま
で延長、あるいはワーク１９１９に接触するようにして
もよい。
ル保護キャップ５の長さを、図３に示す第３の実施の形
態のように、このプラズマ保護キャップ５ａをトーチの
軸方向に長くして、切断作業時にワークの表面付近にま
で延長、あるいはワーク１９１９に接触するようにして
もよい。
【００２４】この構成によれば、プラズマトーチからの
ダブルスワラ状の噴出ガスを、延長したプラズマノズル
保護キャップ５ａにて囲繞することができる。なお、プ
ラズマノズル保護キャップ５ａの延長部分は別部品とし
て交換可能の構成としてもよい。この場合も上記と同様
に絶縁材で構成されることが好ましい。
ダブルスワラ状の噴出ガスを、延長したプラズマノズル
保護キャップ５ａにて囲繞することができる。なお、プ
ラズマノズル保護キャップ５ａの延長部分は別部品とし
て交換可能の構成としてもよい。この場合も上記と同様
に絶縁材で構成されることが好ましい。
【００２５】なお、図２で示す補助キャップ１８の長さ
を、上記と同様にトーチの軸方向に長くしても同様な効
果が得られる。また図４に示したように、２次ガス通路
８内に補助ガス吹き出し口８ａを設けて、旋回ガスがこ
の吹き出口８ａより吹き出される補助ガスにて包み込ま
れるようにしてもよい。この場合、あらたな補助ガス手
段を用いなくても同様な効果が得られる。
を、上記と同様にトーチの軸方向に長くしても同様な効
果が得られる。また図４に示したように、２次ガス通路
８内に補助ガス吹き出し口８ａを設けて、旋回ガスがこ
の吹き出口８ａより吹き出される補助ガスにて包み込ま
れるようにしてもよい。この場合、あらたな補助ガス手
段を用いなくても同様な効果が得られる。
【００２６】また図５は本発明の第４の実施の形態を示
すもので、第１，第２，第３の実施の形態における補助
ガス通路の代りに、ワーク１９の下側に吸引装置２１を
設けた場合を示す。
すもので、第１，第２，第３の実施の形態における補助
ガス通路の代りに、ワーク１９の下側に吸引装置２１を
設けた場合を示す。
【００２７】この実施の形態によれば、プラズマトーチ
からダブルスワラ状に噴出されるプラズマガス及び２次
ガスは吸引によって生じる気流に沿って切断溝２０を通
してワーク１９の下側へ導かれる。従って上記両ガスは
スタンドオフ部の空間で拡散されることなく切断溝２０
内に到達される。
からダブルスワラ状に噴出されるプラズマガス及び２次
ガスは吸引によって生じる気流に沿って切断溝２０を通
してワーク１９の下側へ導かれる。従って上記両ガスは
スタンドオフ部の空間で拡散されることなく切断溝２０
内に到達される。
【００２８】さらに図６は本発明の第５の実施の形態を
示すもので、図示しないプラズマ電源（直流電源）に接
続された電極１は絶縁体２２を介してトーチ本体（図示
せず）の先端側に支持されている。そしてこの電極１の
先端部及び絶縁体２２を囲繞するようにして、先端に電
極１と同心状にしたオリフィス２３を持つプラズマノズ
ル２が配置され、このプラズマノズル２の内側がプラズ
マガス通路６となっている。このプラズマガス通路６内
には、絶縁体２２とプラズマノズル２に支持された第１
スワラ２４が介装されている。
示すもので、図示しないプラズマ電源（直流電源）に接
続された電極１は絶縁体２２を介してトーチ本体（図示
せず）の先端側に支持されている。そしてこの電極１の
先端部及び絶縁体２２を囲繞するようにして、先端に電
極１と同心状にしたオリフィス２３を持つプラズマノズ
ル２が配置され、このプラズマノズル２の内側がプラズ
マガス通路６となっている。このプラズマガス通路６内
には、絶縁体２２とプラズマノズル２に支持された第１
スワラ２４が介装されている。
【００２９】プラズマノズル２の外側にはノズルキャッ
プ４がノズル本体に固着されて配置され、このノズルキ
ャップ４とプラズマノズル２の間に冷却水通路７を構成
している。
プ４がノズル本体に固着されて配置され、このノズルキ
ャップ４とプラズマノズル２の間に冷却水通路７を構成
している。
【００３０】ノズルキャップ４の外側にはトーチ本体の
先端部をカバーすると共に、ノズルキャップ４との間で
２次ガス通路８を構成するノズル保護キャップ５が設け
てある。このノズル保護キャップ５の内側の２次ガス通
路８には２次ガスに旋回流を与えるための第２スワラ２
５が介装してある。
先端部をカバーすると共に、ノズルキャップ４との間で
２次ガス通路８を構成するノズル保護キャップ５が設け
てある。このノズル保護キャップ５の内側の２次ガス通
路８には２次ガスに旋回流を与えるための第２スワラ２
５が介装してある。
【００３１】ノズル保護キャップ５の先端にはプラズマ
ノズル２のオリフィス２３と同心のオリフィス２６が開
口されている。このオリフィス２６の開口部の直上流部
はプラズマノズル２とノズル保護キャップ５との対向側
面により略平行の２次ガス噴出通路２７となっている。
そしてこの２次ガス噴出通路２７は電極１の軸心に対す
る角度αが３０°になるように傾斜されている。
ノズル２のオリフィス２３と同心のオリフィス２６が開
口されている。このオリフィス２６の開口部の直上流部
はプラズマノズル２とノズル保護キャップ５との対向側
面により略平行の２次ガス噴出通路２７となっている。
そしてこの２次ガス噴出通路２７は電極１の軸心に対す
る角度αが３０°になるように傾斜されている。
【００３２】なおこの実施例における各部分の寸法の一
例を示すと、プラズマノズル２のオリフィス２３の径は
１．５ｍｍ、２次ガス噴出通路２７の平行部の長さは約
５ｍｍ、幅は約０．５ｍｍであり、ノズル保護キャップ
５のオリフィス２６の径は４ｍｍである。
例を示すと、プラズマノズル２のオリフィス２３の径は
１．５ｍｍ、２次ガス噴出通路２７の平行部の長さは約
５ｍｍ、幅は約０．５ｍｍであり、ノズル保護キャップ
５のオリフィス２６の径は４ｍｍである。
【００３３】上記構成において、図示しないプラズマ電
源より電極１に電流が供給されることにより、電極１と
ワーク１９との間にアークが形成されてワーク１９の切
断が行われる。このアークはプラズマノズル２のプラズ
マガス通路６から旋回して噴出される作動ガスにて維持
される。
源より電極１に電流が供給されることにより、電極１と
ワーク１９との間にアークが形成されてワーク１９の切
断が行われる。このアークはプラズマノズル２のプラズ
マガス通路６から旋回して噴出される作動ガスにて維持
される。
【００３４】上記切断中、２次ガスはオリフィス２６か
らワーク１９の切断溝２０へ向かって噴出され続け、切
断面の角度を調整しながら切断が進行する。このとき、
２次ガスは第２スワラ２５にて旋回流となっていると共
に、２次ガス噴出通路２７により、トーチの中心軸に対
してθ＝α＝３０°の速度ベクトルが付加される。
らワーク１９の切断溝２０へ向かって噴出され続け、切
断面の角度を調整しながら切断が進行する。このとき、
２次ガスは第２スワラ２５にて旋回流となっていると共
に、２次ガス噴出通路２７により、トーチの中心軸に対
してθ＝α＝３０°の速度ベクトルが付加される。
【００３５】これはいいかえれば、旋回流の中心方向に
集束する流速ベクトルと、作動ガス噴出方向と同一方向
の流速ベクトルとを同時に積極的に２次ガスの旋回流に
付加していることになる。
集束する流速ベクトルと、作動ガス噴出方向と同一方向
の流速ベクトルとを同時に積極的に２次ガスの旋回流に
付加していることになる。
【００３６】中心方向に集束する流速ベクトルはノズル
保護キャップ５のオリフィス２６を出た直後に径方向に
拡散してしまいがちな２次ガスの拡散を抑えてこれの旋
回流をトーチの下方まで維持している。また、作動ガス
噴出方向と同一方向の流速ベクトルは、加工誤差、パー
ツ組付け誤差により発生する噴出口付近での旋回速度分
布の不均一性を軸方向に拡散している。
保護キャップ５のオリフィス２６を出た直後に径方向に
拡散してしまいがちな２次ガスの拡散を抑えてこれの旋
回流をトーチの下方まで維持している。また、作動ガス
噴出方向と同一方向の流速ベクトルは、加工誤差、パー
ツ組付け誤差により発生する噴出口付近での旋回速度分
布の不均一性を軸方向に拡散している。
【００３７】この実施例では、これら流速ベクトルの付
加を、トーチの中心軸に対する角度α＝３０°とした略
平行の２次ガス噴出通路２７によって行うようにしてい
るが、上記２次ガス噴出通路２７のトーチの中心軸に対
する角度αは、２次ガスの速度ベクトルの角度θが０°
＜θ＜４５°となる範囲の角度とする。
加を、トーチの中心軸に対する角度α＝３０°とした略
平行の２次ガス噴出通路２７によって行うようにしてい
るが、上記２次ガス噴出通路２７のトーチの中心軸に対
する角度αは、２次ガスの速度ベクトルの角度θが０°
＜θ＜４５°となる範囲の角度とする。
【００３８】これはθ＝０°では中心方向に集束させる
流速ベクトルが有効に与えられないためであり、これで
は、旋回流がオリフィス２６を出た瞬間に径方向に拡散
して切断溝２０に送り込まれる旋回流が弱くなってしま
う。これを補うためには、２次ガスの流量を多くする
か、切断高さ（スタンドオフ）を低くするしかない。
流速ベクトルが有効に与えられないためであり、これで
は、旋回流がオリフィス２６を出た瞬間に径方向に拡散
して切断溝２０に送り込まれる旋回流が弱くなってしま
う。これを補うためには、２次ガスの流量を多くする
か、切断高さ（スタンドオフ）を低くするしかない。
【００３９】この場合、前者は大量の２次ガスを必要と
するので不経済であり、また、後者にあっては、単にワ
ーク１９にプラズマノズル２やノズル保護キャップ５が
接触する危険性が増大し、ダブルアークの発生または衝
突によりトーチが破壊しやすくなるばかりか、切断時に
吹きあがってくる溶湯がプラズマノズル２とノズル保護
５の間に堆積してしまい、プラズマノズル２とノズル保
護キャップ５の間の絶縁が破られ、これからもダブルア
ークの危険性が増大する。さらに、吹きあがり溶湯はワ
ーク１９が厚い場合、直接的にプラズマノズル２あるい
はプラズマノズル２を保護すべきノズル保護キャップ５
を溶融し、使用不能の状態になることもある。
するので不経済であり、また、後者にあっては、単にワ
ーク１９にプラズマノズル２やノズル保護キャップ５が
接触する危険性が増大し、ダブルアークの発生または衝
突によりトーチが破壊しやすくなるばかりか、切断時に
吹きあがってくる溶湯がプラズマノズル２とノズル保護
５の間に堆積してしまい、プラズマノズル２とノズル保
護キャップ５の間の絶縁が破られ、これからもダブルア
ークの危険性が増大する。さらに、吹きあがり溶湯はワ
ーク１９が厚い場合、直接的にプラズマノズル２あるい
はプラズマノズル２を保護すべきノズル保護キャップ５
を溶融し、使用不能の状態になることもある。
【００４０】一方θ＝４５°以上では作動ガス噴出方向
と同一方向の流速成分が十分でないため、加工誤差、パ
ーツ組付け誤差により発生する旋回速度分布の不均一性
が旋回流に強力に作用するので、ベベル角が一定になら
ない。このような状態で切断を行った場合、切断方向に
よって製品（ワーク）の切断面の角度がばらついてしま
うので、後加工による修正が余儀なくされ、場合によっ
ては不良品となってしまう。
と同一方向の流速成分が十分でないため、加工誤差、パ
ーツ組付け誤差により発生する旋回速度分布の不均一性
が旋回流に強力に作用するので、ベベル角が一定になら
ない。このような状態で切断を行った場合、切断方向に
よって製品（ワーク）の切断面の角度がばらついてしま
うので、後加工による修正が余儀なくされ、場合によっ
ては不良品となってしまう。
【００４１】本発明者らは、このような２次ガス噴出通
路２７の角度αの違いによる切断面の角度のバラツキを
実験で確認し実用に供せられる２次ガス噴出通路２７の
角度αをα＜４５°とした。図７はその根拠となった実
験結果の概略を示す。２次ガス噴出通路２７の角度αが
本発明の範囲内である３０°の場合と、本発明の範囲か
らはずれた４５°の場合の比較である。この実験では、
プラズマノズル２その他の装置構成はそれぞれ同一であ
る。
路２７の角度αの違いによる切断面の角度のバラツキを
実験で確認し実用に供せられる２次ガス噴出通路２７の
角度αをα＜４５°とした。図７はその根拠となった実
験結果の概略を示す。２次ガス噴出通路２７の角度αが
本発明の範囲内である３０°の場合と、本発明の範囲か
らはずれた４５°の場合の比較である。この実験では、
プラズマノズル２その他の装置構成はそれぞれ同一であ
る。
【００４２】図７に示す実験結果を得るための実験で
は、ベベル角の測定を容易にするため垂直切断を狙って
いて、その実験条件は、電流は１２０Ａ、作動ガス供給
圧は４ｋｇ／ｃｍ2 、切断速度は２５００ｍｍ／ｍｉｎ
でワーク１９の厚さは９ｍｍ、材質はＳＳ４００であ
る。ベベル角を０°にするために２次ガス流量を７０リ
ットル／ｍｉｎが必要であった。
は、ベベル角の測定を容易にするため垂直切断を狙って
いて、その実験条件は、電流は１２０Ａ、作動ガス供給
圧は４ｋｇ／ｃｍ2 、切断速度は２５００ｍｍ／ｍｉｎ
でワーク１９の厚さは９ｍｍ、材質はＳＳ４００であ
る。ベベル角を０°にするために２次ガス流量を７０リ
ットル／ｍｉｎが必要であった。
【００４３】互いに直交する４つの切断方向のそれぞれ
に付き３回ずつの切断を行ない、そのときの実測ベベル
角のバラツキとして最大値、最小値をエラーで示してい
る。図７から明らかなように、α＝４５°の場合のバラ
ツキが平均値±４°であるのに比べて、α＝３０°での
バラツキは平均値±１°程度に収まっている。
に付き３回ずつの切断を行ない、そのときの実測ベベル
角のバラツキとして最大値、最小値をエラーで示してい
る。図７から明らかなように、α＝４５°の場合のバラ
ツキが平均値±４°であるのに比べて、α＝３０°での
バラツキは平均値±１°程度に収まっている。
【００４４】この実施の形態によれば、流速成分の付加
により、２次旋回流が軸方向下流に維持される距離が長
くなり、同時に、旋回速度分布の不均一性を軸方向に拡
散できるので、ワーク１９の下面にまで周方向速度成分
のばらつきが少ない旋回流が維持できる。
により、２次旋回流が軸方向下流に維持される距離が長
くなり、同時に、旋回速度分布の不均一性を軸方向に拡
散できるので、ワーク１９の下面にまで周方向速度成分
のばらつきが少ない旋回流が維持できる。
【００４５】なお、図５で示した吸引装置２１は図１，
図２，図３，図４，図６に示す各実施の形態においても
用いてよく、この場合、２次旋回ガスの旋回流維持効果
はさらに大きくなる。また吸引により切断時に発生する
ヒューム等を同時に排出することもできる。またガスの
代りに、液体や粉体等他の媒体でもよい。
図２，図３，図４，図６に示す各実施の形態においても
用いてよく、この場合、２次旋回ガスの旋回流維持効果
はさらに大きくなる。また吸引により切断時に発生する
ヒューム等を同時に排出することもできる。またガスの
代りに、液体や粉体等他の媒体でもよい。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマトーチの先端
から噴出されるプラズマガス及び２次ガスはプラズマト
ーチのスタンドオフ部における空間で周囲に拡散される
ことなしに、それぞれの旋回流を維持した状態でワーク
１９側に到達でき、上記旋回流がワーク１９の切断溝２
０の板厚方向の全長にわたって作用される。
から噴出されるプラズマガス及び２次ガスはプラズマト
ーチのスタンドオフ部における空間で周囲に拡散される
ことなしに、それぞれの旋回流を維持した状態でワーク
１９側に到達でき、上記旋回流がワーク１９の切断溝２
０の板厚方向の全長にわたって作用される。
【００４７】従って、板厚方向にわたって、一定のベベ
ル角が得られ、切断面にえぐれやふくらみが生じない。
さらに旋回流を有効に作用させるので、２次ガス流量を
低減できる。
ル角が得られ、切断面にえぐれやふくらみが生じない。
さらに旋回流を有効に作用させるので、２次ガス流量を
低減できる。
【００４８】また本発明によれば、噴出される噴出ガス
によるワークの切断溝２０のベベル角の調整をスタンド
オフの影響を受けることなく良好に行うこともできるの
で、旋回流を強力に作用させるために、スタンドオフを
下げる必要がなく、溶融金属等の付着によるトーチ損傷
やダブルアークの危険を避けることができる。
によるワークの切断溝２０のベベル角の調整をスタンド
オフの影響を受けることなく良好に行うこともできるの
で、旋回流を強力に作用させるために、スタンドオフを
下げる必要がなく、溶融金属等の付着によるトーチ損傷
やダブルアークの危険を避けることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３の実施の形態の変形例を示す断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図７】２次ガス噴出口のトーチの中心軸に対する角度
に対する切断面のベベル角の関係を示す線図である。
に対する切断面のベベル角の関係を示す線図である。
１…電極 ２…ノズル ３…ノズル保護部材 ４…ノズルキャップ ５，５ａ…プラズマノズル保護キャップ ６…プラズマガス通路 ６ａ，１４ａ…旋回通路 ７…冷却水通路 ８…２次ガス通路 ８ａ…吹き出口 ９…冷却水室 １３…トーチ本体 １４…インシュレータ １４ａ…旋回通路 １５…補助ガス噴出筒 １６，１７…補助ガス通路 １６ａ…出口 １８…補助キャップ １９…ワーク ２０…切断溝 ２１…吸引装置 ２３，２６…オリフィス ２４…第１スワラ ２５…第２スワラ ２７…２次ガス噴出通路 α…２次ガス通路の傾斜角
Claims (7)
- 【請求項１】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、２次ガス通路より外側に、上記プ
ラズマガス流と２次ガスの旋回流を囲うようにして補助
媒体を噴出する補助媒体噴出通路を設けたことを特徴と
するプラズマトーチ。 - 【請求項２】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、上記２次ガス通路を構成するキャ
ップ部材の外側に、補助媒体通路を有する補助媒体噴出
部材を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項３】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、２次ガス噴出口を被切断材近傍に
まで達するように延長した２次ガス通路手段としたこと
を特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項４】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、２次ガス通路構成部材の噴出口付
近に、被切断材近傍にまで達する遮へい部材を設けたこ
とを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項５】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、２次ガス通路に、補助ガスを噴出
する噴出口を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項６】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、プラズマガス噴出口に対向する位
置に、被切断材の切断部を介してガスを吸引する吸引手
段を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項７】 電極の先端側へプラズマガスを噴出する
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ２次ガス
を旋回させながら噴出させる２次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、２次ガス通路を、トーチ中心軸に
対して噴出方向を頂点として０°より大きく４５°未満
の角度をもって設けたことを特徴とするプラズマトー
チ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205812A JPH0952177A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | プラズマトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205812A JPH0952177A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | プラズマトーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952177A true JPH0952177A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16513112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7205812A Pending JPH0952177A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | プラズマトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0952177A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040533A1 (fr) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Komatsu Ltd. | Dispositif et procede de traitement de surface |
| CN110349823A (zh) * | 2018-04-02 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | 等离子体处理装置 |
| KR102626330B1 (ko) * | 2023-02-15 | 2024-01-17 | 곽송희 | 동축 노즐과 탈축 노즐이 일체로 구비된 일체형 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7205812A patent/JPH0952177A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040533A1 (fr) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Komatsu Ltd. | Dispositif et procede de traitement de surface |
| CN110349823A (zh) * | 2018-04-02 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | 等离子体处理装置 |
| KR102626330B1 (ko) * | 2023-02-15 | 2024-01-17 | 곽송희 | 동축 노즐과 탈축 노즐이 일체로 구비된 일체형 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법 |
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