JPH10225773A - カセット式プラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来からプラズマトーチのヘッド部を分離可
能なカセット式トーチは存在したが、カセットネジにて
螺合することにより取り付けるものであり、交換に際し
て作業性を低下させると共に、機械による自動化を困難
とさせる原因となっていた。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明に係る
プラズマトーチは、プラズマトーチを冷却水供給路、冷
却水排水路、及び少なくとも一つのガス供給路を有する
本体と、ノズル、キャップ、電極及び冷却水路を有する
ヘッドとに二分割し、前記本体の外周部に突起を設け、
且つ前記ヘッドに顎部を設けると共に、前記突起と係合
しこれを案内しうる曲折した係止溝を形成すると共に前
記顎部と係合しうるスプリングを取り付けてなる外キャ
ップを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属部材を切断する
装置に使用されるプラズマトーチに係り、特にプラズマ
アーク発生用電極及びプラズマアーク噴出口を具備した
トーチヘッドの交換手段を改良した技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマトーチはトーチヘッドと
トーチ本体とが一体化されていたために、ヘッド内の電
極が損耗したような場合にはヘッド及び本体からなるト
ーチ全体を完全に分解した後、電極を交換する必要があ
り、その手間が大変である欠点があった。

【０００３】従来のこの欠点を改善するために出願人は
特公平３−２７３０９号公報ににおいて、プラズマトー
チをプラズマアーク噴出口、チップ及び電極、水路等を
有するヘッドと、冷却水供給路、冷却水排水路、反応ガ
ス供給路及び高周波台等を有する本体とに二分割し、か
つ該ヘッドの元端部を円錐形状に形成すると共にその円
錐周面に３個のテーパー状シール部とこれ等の間にリン
グ溝とを夫々形成し、更に前記本体の先端部をヘッドに
対応した逆円錐形状に形成すると共にその円錐内周面に
前記ヘッドと対応する逆テーパー状シール部とリング溝
とを夫々形成して構成したことを特徴としたカセット式
プラズマトーチを開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の技術
はヘッドと本体とをカセットネジにて螺合することによ
り取り付けるものであり、これを着脱する際には、ヘッ
ド外周に装着されたカセットネジを複数回転させる必要
がある。これはプラズマトーチの交換に際して作業性を
低下させると共に、機械による自動化を困難とさせる原
因となっていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るプラズマトーチは、プラズマトーチを冷
却水供給路、冷却水排水路、及び少なくとも一つのガス
供給路を有する本体と、ノズル、キャップ、電極及び冷
却水路を有するヘッドとに二分割し、前記本体の外周部
に突起を設け、且つ前記ヘッドに顎部を設けると共に、
前記突起と係合しこれを案内しうる曲折した係止溝を形
成すると共に前記顎部と係合しうるスプリングを取り付
けてなる外キャップを有することを特徴とする。

【０００６】また、前記本体と前記ヘッドの嵌合部にお
いて一方に円柱状に形成したシール部材を設けると共に
他方に嵌合穴を設けて構成し、該嵌合穴に筒体と該筒体
の内部に配置されたスプリング端子からなる電気カプラ
ーを配置したことを特徴とする。

【０００７】また、前記シール部材及び嵌合穴を複数の
段に形成し、一つの段を前記電気カプラーに挿入させる
プラグに形成すると共に、他の各段に前記冷却水供給
路、前記冷却水排水路、及び前記各ガス供給路を連続さ
せて構成したことを特徴とする。

【０００８】また、前記本体または前記ヘッドのいずれ
か一方に前記ヘッドの回転を停止させる停止部材を配置
すると共に、他方に前記停止部材と係合する係合部を設
けたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るプラズマトーチの実
施形態を図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る
プラズマトーチの分離した状態を示す断面図、図２はヘ
ッドの外キャップを示す部分断面図、図３は電気カプラ
ーを説明する図、図４乃至図６はそれぞれ本実施形態に
係るプラズマトーチの異なる角度における断面図であ
る。

【００１０】図に示すプラズマトーチは、本体Ａと、該
本体Ａ先端に取り付けられるヘッドＢとから構成されて
いる。ヘッドＢは、本体Ａの外側に設けられた突起に、
ヘッドＢを嵌合した外キャップを係止させることで着脱
し得るように構成されている。

【００１１】まず、本体Ａの構成について図１を用いて
説明する。本体Ａは筒体１と、該筒体１の先端に配置さ
れた分配部材２、該分配部材２の外周に嵌装された絶縁
リング３、分配部材２に固着された冷却水供給管６、排
水管７、図５に示すプラズマガスの供給管８、図６に示
す二次ガスの供給管９とから構成されている。また絶縁
リング３の外周には略円柱状に形成された突起４が、本
体Ａの外側に向かって突出する如く設けられている。

【００１２】分配部材２の前方には後述するヘッドＢの
シール部材13を嵌合させる嵌合穴10が形成されている。
嵌合穴10は、トーチ内部側がより径が小さくなる六つの
段に形成され、これを最も大きい径を有する先端側から
第一段部10ａ、第二段部10ｂ、第三段部10ｃ、第四段部
10ｄ、第五段部10ｅ、第六段部10ｆとする。第二段部10
ｂには二次ガスの供給管９が接続し、第三段部10ｃには
プラズマガスの供給管８、第四段部10ｄには排水管７が
接続されている。また最も内部側の第六段部10ｆには電
気カプラー11が挿着されている。

【００１３】また分配部材２の前方には二つの停止部材
であるプランジャー５が設けられている。プランジャー
５は図示しないスプリングによって付勢され前方に向か
って出入り自在なストッパー５ａを有している。

【００１４】電気カプラー11は図３に示すように、筒体
11ａとスプリング端子11ｂとから構成されている。筒体
11ａの内面には凹部11ｃが設けられており、この凹部11
ｃにスプリング端子11ｂが嵌着されて固定されると共
に、内部に膨らんで形成されている。従って電気カプラ
ー11内にスプリング端子11ｂの内径よりも大きい径を有
する軸材を挿入した場合にはスプリング端子11ｂにより
確実に接触し、導電する事ができる。

【００１５】次に、ヘッドＢの構成について説明する。
本実施形態に係るプラズマトーチは供給したプラズマガ
スをプラズマ化して生成させたプラズマアークを噴出し
得ると共に、該プラズマアークの周囲にシールドとして
二次ガスを噴出させ得るものである。従ってヘッドＢ先
端には二つのノズル部材からなる二重構造のノズル21が
取り付けられ、該ノズル21は同様に二重構造のキャップ
20によってヘッドＢに固定されている。

【００１６】ヘッドＢは本体Ａ側にシール部材13を配置
し、これに水路部材14、電極台15、器頭17を取り付けて
いる。またヘッドＢの中心部には取り付けパイプ16を介
して電極19を取り付けると共に、該電極19の内部に冷却
パイプ18を挿通して給水路25に連結し、電極19の内側に
冷却水を供給し得るよう構成されている。器頭17、キャ
ップ20、ノズル21によって囲まれる空間には給水路25及
び排水路27が連結され、冷却水路26が形成されている。

【００１７】また器頭17の外周面にはフランジ状の顎部
24が形成されており、これに外キャップ12を嵌着してい
る。ヘッドＢは、この外キャップ12によって本体Ａに取
り付けられるように構成されている。外キャップ12は図
２に示すように略円筒形の部材であって、本体側に係止
溝12ａが設けられている。係止溝12ａは本体Ａ側に於い
て開口すると共に所定の位置に於いて曲折し、トーチ先
端側に於いて軸方向に対し略直角となるよう形成されて
いる。また外キャップ12の先端外側には部分的に平面が
形成され、スパナ等にて把持し得るナット12ｃが構成さ
れている。

【００１８】外キャップ12の先端側には内側に突出する
リブ12ｂを形成し、該リブ12ｂの内径を器頭17の外径と
略等しく設定している。また前記顎部24は外キャップ12
の内径よりも小さく形成している。即ち外キャップ12と
ヘッドＢは軸方向に摺動可能であると共に、これらの間
にはリブ12ｂ及び顎部24によって閉鎖された空隙が形成
されている。外キャップ12を器頭17に嵌着する際には前
記空隙にバネ22を挿入し、常に外キャップ12に対して器
頭17が本体Ａ側に向かって付勢されるよう構成する。

【００１９】ヘッドＢの本体Ａ側にはシール部材13が配
置されており、これを前述の嵌合穴10と圧接することに
より本体ＡからヘッドＢへ冷却水、プラズマガス、二次
ガス、電力等が供給される。シール部材13のヘッドＢ側
は同心上で本体Ａ側に向かって径の小さくなる多段の円
柱形をなしており、最も大きい径を有する先端側から、
嵌合部13ａ、第一シール13ｂ、第二シール13ｃ、第三シ
ール13ｄ、第四シール13ｅ、プラグ13ｆとなっている。

【００２０】第四シール13ｅと第三シール13ｄの間には
図１及び図４に示すように排水路27に連結する溝を形成
し、第三シール13ｄと第二シール13ｃの間には図５に示
すようにプラズマガス供給路28に連結する溝を形成し、
また第二シール13ｃと第一シール13ｂとの間には図６に
示すように二次ガス供給路29に連結する溝を形成してい
る。即ちそれぞれの供給路又は排水路に連結された溝の
任意の位置に排水管７、プラズマガス供給管８、二次ガ
ス供給管９を連結させることによって、各ガス等を供給
または排出することができる。

【００２１】また、シール部材の本体Ａ側の面の、上記
プランジャー５のストッパー５ａと対向する位置に係合
部である係合穴23が設けられている。この係合穴23とス
トッパー５ａが嵌合することにより、ヘッドＢの本体Ａ
に対する回転を規制することができる。

【００２２】上記の如く構成した本体Ａ及びヘッドＢを
着脱する際には、まずシール部材13を嵌合穴10に挿入
し、同時に係止溝12ａに突起４が挿入されるよう外キャ
ップ12を本体Ａに嵌着させる。更にシール部材13を嵌合
穴10に挿入させるとシール部材13の各段部と分配部材２
の各段部とが嵌合される。すなわち嵌合部13ａと第一段
部10ａ、第一シール13ｂと第二段部10ｂ、第二シール13
ｃと第三段部10ｃ、第三シール13ｄと第四段部10ｄ、第
四シール13ｅと第五段部10ｅ、プラグ13ｆと電気カプラ
ー11が嵌合する。

【００２３】上記各段部は、それぞれに設けられたＯリ
ング30により互いに密閉されて、冷却水供給管６と給水
路25、排水管７と排水路27、プラズマガス供給管８とプ
ラズマガス供給路28、及び二次ガス供給管９と二次ガス
供給路29が連結される。また、電気カプラー11の内周面
に配置されたスプリング端子11ｂがプラグ13ｆに弾性を
持って当接する事により、確実に接触して電力を供給す
ることができる。ここでシール部材13が本体Ａ側に向か
って径が小さくなるよう形成されていることにより、Ｏ
リング30が分配部材２の内周面に擦れる距離を最小限且
つ略均等とすることができる。

【００２４】そして外キャップ12を回動させることによ
って、係止溝12ａの曲折に沿って突起４が係止溝12ａ内
をヘッドＢ先端側へ進行し、係止溝12ａ先端に到達して
外キャップ12の軸方向の移動を規制する。すると、バネ
22の付勢力によりヘッドＢが本体Ａ側に押しつけられ
て、突起４と外キャップ12との係合を確実とすると共
に、シール部の密閉をも確実なものとすることができ
る。

【００２５】またプランジャー５のストッパー５ａが図
示しないスプリングによって出入り自在に構成されてい
ることにより、まずシール部材13を分配部材２に押しつ
けた際にはこのストッパー５ａはプランジャー５内に入
り込むこととなる。しかる後に外キャップ12の回転に伴
ってヘッドＢが回転する間に係合穴23とストッパー５ａ
の位置が一致すると、ストッパー５ａが突出して係合穴
23に係合し、ヘッドＢの回転を抑止する。これによりヘ
ッドＢの本体Ａに対する角度を固定させることができ、
外キャップ12のみを回転させることができる。

【００２６】上述の如くして取り付けたヘッドＢを本体
Ａから取り外す際には、外キャップ12をわずかに回転さ
せることによって突起４と係止溝12ａとの係合を解除さ
せることができる。すなわち、ヘッドＢはワンタッチに
て極めて容易に着脱することが可能であり、またバネ22
によって器頭17を本体Ａに付勢することによって係合が
ゆるむことなく、且つ電気カプラー11によって確実に導
電させることができる。またプランジャー５によってヘ
ッドＢの本体Ａに対する回転を規制することにより、方
向性を有するプラズマトーチのノズルを一定の角度に保
つことができる。

【００２７】尚、上記実施形態に於いては係合溝12ａを
内周面及び外周面に開口するいわゆる切り欠き状に形成
して示したが、突起４の高さを外キャップ12の外径より
も低くし、係合溝12ａを内周面のみに於いて窪ませた溝
状に形成してもよい。

【００２８】またシール部材13を複数の段を有する円柱
状に形成して示したが、これは段を有さない円柱状に形
成してもよい。また、ヘッドＢにシール部材13を配置し
て示したが、本体Ａ側にシール部材を設け、ヘッドＢ側
に嵌合穴を設けることでもよい。

【００２９】また、電気カプラーに挿入するプラグのみ
を円柱状に形成して当接面を平面に形成し、該当接面に
おいて本体側とヘッド側の各冷却水通路及び各ガス通路
が連続するよう構成することでもよい。この場合本体と
ヘッドとの位置関係が一意に決定されることが必要とな
るが、停止部材を軸心に対して非対称に配置することに
よって、本体に対するヘッドの位置を常に一定にするこ
とができる。

【００３０】また、上記実施例に於いては停止部材をプ
ランジャーとして説明したが、本体とヘッドの回転を停
止させ且つ軸心方向に摺動可能なものであれば良く、ス
トレートピンやロールピンを使用したり、またキーを設
けるなどのことでもよい。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く構成したことにより、本発明
に係るプラズマトーチは、着脱の多いヘッド部分をプラ
ズマトーチ本体から極めて容易に着脱することが可能で
ある。また着脱に際して回転させる角度がわずかである
ことから機械による自動化も容易に為し得るものであ
る。

【００３２】また具体的には、外キャップとヘッドの間
にバネを設けてヘッドを本体に付勢することにより、本
体に設けた突起と外キャップの係止溝との係合を確実な
ものとすることができる。また、スプリングによる接触
端子を有する電気カプラーを用いたことにより、ヘッド
のシール部材を挿入することのみによって確実に電気的
に接続することが可能である。

【００３３】またシール部材をストレート状に形成し
て、冷却水等の各経路の間にＯリングを用いたことによ
り、強い付勢力を必要とせずに各経路を密閉させること
ができる。またシール部材を径の異なる段に形成したこ
とにより、各Ｏリングの分配部材への挿入距離を同様の
ものとすることができ、挿入に際して力を加える距離を
短くすると共に、各Ｏリングの寿命を平均化させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るプラズマトーチの分離した状
態を示す断面図である。

【図２】ヘッドの外キャップを示す部分断面図である。

【図３】電気カプラーを説明する図である。

【図４】本実施形態に係るプラズマトーチの断面図であ
る。

【図５】本実施形態に係るプラズマトーチの異なる角度
における断面図である。

【図６】本実施形態に係るプラズマトーチの異なる角度
における断面図である。

【符号の説明】

Ａ …本体 Ｂ …ヘッド １ …筒体 ２ …分配部材 ３ …絶縁リング ４ …突起 ５ …プランジャー ５ａ …ストッパー ６ …冷却水供給管 ７ …排水管 ８ …プラズマガス供給管 ９ …二次ガス供給管 10 …嵌合穴 10ａ …第一段部 10ｂ …第二段部 10ｃ …第三段部 10ｄ …第四段部 10ｅ …第五段部 10ｆ …第六段部 11 …電気カプラー 11ａ …筒体 11ｂ …スプリング端子 11ｃ …凹部 12 …外キャップ 12ａ …係止溝 12ｂ …リブ 12ｃ …ナット 13 …シール部材 13ａ …嵌合部 13ｂ …第一シール 13ｃ …第二シール 13ｄ …第三シール 13ｅ …第四シール 13ｆ …プラグ 14 …水路部材 15 …電極台 16 …パイプ 17 …器頭 18 …冷却パイプ 19 …電極 20 …キャップ 21 …ノズル 22 …バネ 23 …係合穴 24 …顎部 25 …給水路 26 …冷却水路 27 …排水路 28 …プラズマガス供給路 29 …二次ガス供給路 30 …Ｏリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマトーチを冷却水供給路、冷却水
   排水路、及び少なくとも一つのガス供給路を有する本体
   と、ノズル、キャップ、電極及び冷却水路を有するヘッ
   ドとに二分割し、前記本体の外周部に突起を設け、且つ
   前記ヘッドに顎部を設けると共に、前記突起と係合しこ
   れを案内しうる曲折した係止溝を形成すると共に前記顎
   部と係合しうるスプリングを取り付けてなる外キャップ
   を有することを特徴とするカセット式プラズマトーチ。
2. 【請求項２】 前記本体と前記ヘッドの嵌合部において
   一方に円柱状に形成したシール部材を設けると共に他方
   に嵌合穴を設けて構成し、該嵌合穴に筒体と該筒体の内
   部に配置されたスプリング端子からなる電気カプラーを
   配置したことを特徴とする請求項１記載のカセット式プ
   ラズマトーチ。
3. 【請求項３】 前記シール部材及び嵌合穴を複数の段に
   形成し、一つの段を前記電気カプラーに挿入させるプラ
   グに形成すると共に、他の各段に前記冷却水供給路、前
   記冷却水排水路、及び前記各ガス供給路を連続させて構
   成したことを特徴とする請求項２記載のカセット式プラ
   ズマトーチ。
4. 【請求項４】 前記本体または前記ヘッドのいずれか一
   方に前記ヘッドの回転を停止させる停止部材を配置する
   と共に、他方に前記停止部材と係合する係合部を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれか１項
   に記載のカセット式プラズマトーチ。