WO1996025266A1 - Plasma torch - Google Patents

Description

明細書 プラズマ トーチ

この発明は、 溶接または切断等において特にワークへの接近性 を要求されるプラズマ トーチに関するものである。

^浦

プラズマ溶接や切断において、 特にプラズマ トーチの接近が困 難な形状のワークを加工する場合、 先端部が細長いプラズマ トー チを用いなければならない。

ところが、 このような先端部が細長く なつているプラズマ トー チでは、 寸法的な制約からアーク熱やワークからの輻射熱で加熱 されやすい トーチノズルのアーク拘束部や先端部まで十分な冷却 水水路を確保できないため、 大電流で溶接や切断を行う と、 冷却 が不足して トーチノズルの溶損が発生して しまう という問題があ る。

このような問題を解決するために、 特公昭 6 2 - 4 7 6 3 0号 公報や、 特公昭 6 3 — 3 9 3 4 7号公報等に示されているように、 プラズマ トーチの先端部を偏平にして、 水平断面において薄い方 向の両側 2方向のワーク に対する接近性を向上させる と同時に、 トーチノズル孔の周囲に冷却水連絡通路を設けて トーチノ ズルの 冷却性を向上させたプラズマ トーチが提案されている。

この従来のプラズマ トーチの先端部の水平断面形状は偏平で略 矩形状になっていて、 トーチノズル軸心は トーチの中心部に配置 されており、 トーチノズルの トーチ中心に対する両側部に冷却水 の往復通路を設け、 この両通路を トーチノズルの先端部で連通さ せることによ り、 この トーチノ ズルの両側部と先端部とを冷却す るようになっている。

ま た、 他の従来のプラ ズマ ト ーチ と して は、 実開平 1 一 6 0 7 8 3号公報等に示されているように、 プラズマ トーチの電 極が トーチボディ の給電部に嵌合支持されており、 こ の電極の外 側に.絶縁材からなるスぺーサ （ガイ ド筒） を介して トーチノ ズル が配置されているものがある。 そして、 これは、 電極と トーチノ ズルの最短ギャ ップ部を電極先端部付近に設けてパイ ロ ッ トァー ク着火時に実施する高周波による絶縁破壊がこの最短ギャ ッ プ部 (電極先端部付近） で起こるようにして、 トーチ内部の電極先端 部以外で異常放電が発生することを防止している。

また、 さ らに他の従来のプラズマ トーチと して、 特開平 5 — 3 7 9号公報や、 特公昭 5 6 — 4 3 5 1号公報等に示されている よう に、 トーチボディ先端の外周に取り付けた電気的絶縁体に キャ ップを取り付け、 そのキャ ップをワークに押し当てながら溶 接することにより、 スタ ン ドオフを一定に保ちながら溶接、 また は切断をするようになっているものがある。

上記従来の偏平型のプラズマ トーチでは、 水平断面の薄い方向 の両側 2方向の外面がトーチノ ズル軸心から近いこ とによ り、 こ の両面でワークへの接近性がよ く 、 厚板の開先突き合わせ部の ルー トフ ェイ スを溶接する場合、 狭い開先部でもプラズマ トーチ を挿入し、 断面形状の厚い方向へ移動しながら溶接できるという 利点がある。 しかしながら、 この構成では、 断面形状の薄い方向 の両側でしかワークへの接近性が良く ないので、 適用できるヮー クが限定され、 特にロボッ 卜に搭載して線溶接を行う場合、 口 ボッ トの姿勢の中で実現できない特異点が多数発生 して しまい、 その汎用性に問題がある。 さ らに、 これらのプラズマ トーチでは 消耗品となる トーチノズルも偏平形状となるため、 その加工が複 雑になったり、 ロウ付け工程があったり して大変高価になって し ま うので、 ラ ンニングコス 卜が割高になってしま う という問題が あ■©

また、 上記従来の、 電極と トーチノ ズルの最短ギャ ップ部を電 極先端部付近に設けたプラズマ トーチでは、 電極先端部を除く 外 周に絶縁材で構成されたガイ ドを介して外側の トーチノ ズルを配 置 し、 さ らに電極の先端部付近に電極と ト ーチノ ズルの最短 ギャ ップ部を設けてパイロ ッ トアーク着火時に実施する高周波に よる絶縁破壊がこの最短ギャ ップ部 （電極先端部付近） で起こる ようにして、 電極先端部以外の部位での放電 （異常放電） を防止 しょう と している。 しかしながら、 このガイ ド （絶縁材） と トー チボディ の間にはどう しても空間 （隙間） が存在して しま うため、 特にガイ ドが冷却水などで漏れている場合等にパイ ロ ッ トアーク 発生時にガイ ド表面にいわゆる沿面放電が発生して、 電極の先端 部以外の部位と トーチノズルとの間で放電 （異常放電） が起こつ てしまい、 トーチノズルが焼損してしまう という問題がある。

さらに、 従来の トーチボディ先端にキャ ップを取り付けたブラ ズマ トーチでは、 トーチボディ先端の外周に取り付けた電気的絶 緣体にキャ ップを取り付け、 そのキャ ップをワークに押 し当てな がら溶接することにより、 スタ ン ドオフを一定に保ちながら溶接、 または切断をするようになっている。 これによ り、 アーク長を一 定保つこ とができ、 溶接品質、 または切断品質を安定させるこ と ができる。 また、 溶接に用いる場合には特にアークスポッ ト溶接 において、 溶接ポイ ン トを先端に取り付けたキャ ップで覆ってし まう ことができるのでシール ド効果が向上し、 溶接ポイ ン 卜の酸 化を防止するこ とができる。 しかしながら、 これらのプラズマ トーチでは先端のキャ ップを直接ワークに押し当てるため、 ヮ一 クからの熱伝導によって加熱されたり、 アークからの輻射熱を受 けたり して、 このキャ ップが溶けて変形して しまい、 スタ ン ドォ フを一定に保てな く なったり、 トーチそのものまで溶損 して し ま ったりするという問題がある。 また、 これらのプラズマ トーチ の中でプラズマガス旋回流方式のプラズマ ト トーチにおいては、 キャ ップのガス抜き穴の形状によってはせつかく ワークのアーク ポイ ン トをシールドしていても トーチボディ とキャ ップで構成さ れるチヤ ンバ内にエアが入り込んで溶接ボイ ン 卜が酸化 して し まったり、 チャ ンバ内でのガスの流れが乱されて溶接品質が安定 しないという問題がある。

本発明は上記のことに鑑みなされたもので、

その第 1 の目的は、 冷却水にて電極や トーチノ ズル、 特にァー クゃワークからの輻射熱を受ける トーチノ ズルの先端部、 及び アーク拘束部またはその近傍を十分に冷却できるように したブラ ズマ トーチにあっても、 トーチノ ズル軸心まわりの最大 3方向の トーチノズル軸心からの寸法を小さ く し、 これらの方向について ワークへの接近性を圧倒的に向上する と共に、 電極や トーチノ ズ O /

- 5 - ルなどの消耗品形状が対称形で加工が簡単なため、 それらを安価 に提供できるようにしたプラズマ トーチを提供することにある。 また、 第 2の目的は、 トーチボディ 内のガイ ド表面での沿面放 電経路を遮断することにより トーチ内部の異常放電発生を防止し、 トーチの焼損を防止できるようにしたプラズマ トーチを提供する ことにある。

さ らに、 第 3の目的は、 スタ ン ドオフを一定に保っためにブラ ズマ トーチの先端に装着するワーク当接用キャ ップを冷却水にて 冷却可能とすることによ り、 このワーク当接用キャ ップが溶けて 変形して しま う こ とを防止する こ とができる と共に、 ワークの アーク照射部周縁部をこの冷却されたワーク当接用キャ ップが当 接されることにより冷却されて、 特に重ねスポッ ト溶接を実施す る場合に表側にワークの溶湯径を小さ く できてワークの外観品質 を向上させることができるができ、 さ らにアーク照射部を完全に 外気からシールドする事ができると同時にプラズマガスの流れを 乱すことがなく、 溶接品質、 及び安定性を向上させるこ とができ るようにしたプラズマ トーチを提供することにある。 発明の開示

上記第 1 の目的を達成するために、 本発明によるプラズマ トー チは、

電極から延びるプラズマアークを トーチノズルにて絞って噴出 させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチノ ズル軸心を トーチボディ 中心に対して偏心させている。

そして、 トーチボディ に設ける媒体通路の全てあるいは一部を トーチボディ 中心に対して片側部に設けている。

また、 トーチノズルのアーク拘束部またはその近傍の周囲に環 状の冷却水室を設け、 この冷却水室に冷却水を連通させている。

さ らに、 電極及び トーチノ ズルの水平断面形状を対称形と して いる。

上記構成によれば、 トーチノ ズルの軸心は偏平に形成された トーチボディの中心に対して水平断面の長手方向に偏心されてい ることにより、 トーチノ ズル軸心に対する周囲最大 3方向側の寸 法が小さ くなり、 ワークへの接 性が向上して、 複雑な形状をし たワークに対しても溶接や切断などの作業が効率よ く 行なう こと ができる。

また、 これらの作業時には、 電極， トーチノズルは冷却水にて 冷却されており、 特にプラズマアークやワークからの輻射熱を受 ける トーチノズルの先端部及びアーク拘束部またはその近傍が十 分に冷却されるので、 大電流で作業を行っても トーチノズル等の 消耗品の寿命を長くすることができる。

そして、 これらの消耗品である トーチノズルは、 対称形にでき ると同時に、 トーチボディ そのものでワークへの接近性が確保で きることから細長い形状にする必要がなく 、 その結果製作時の加 ェ量を減少させることができるこ とから安価に提供するこ とがで きる。 したがって、 ランニングコス トにおいても従来のプラズマ トーチと比較して優位性がある。

また上記第 2の目的を達成するために、 本発明に係るプラズマ トーチは、

電極から延びるプラズマアークを トーチノ ズルにて絞って噴出 させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 電極と トーチノズル を絶縁部材を介 して同軸的に配置する と共に、 上記絶縁部材と トーチボディ との間に存在する電極先端部付近以外の空間のすべ てまたは一部を軸方向において別の絶縁部材にて遮断している。 また、 上記別の絶縁部材に弾性体を用いている。

上記構成によれば、 パイロ ッ トアーク発生時には、 絶縁破壊の ため電極一 トーチノズル間に高電圧がかかるが、 電極と トーチノ ズルを絶縁部材 （ガイ ド筒） を介して同軸的に配置する と同時に ガイ ドと トーチボディ間に存在する空間のすべてまたは一部を絶 縁部材にて軸方向において遮断した構成になっているので、 ガイ ド表面の沿面放電経路が遮断されて、 トーチ内部の電極先端部付 近以外での放電すなわち異常放電がなく なり、 トーチの焼損事故 を防止できる。

さ らに、 上記第 3の目的を達成するために、 本発明に係るブラ ズマ トーチは、

電極から延びるプラズマアークを トーチノ ズルにて絞って噴出 させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチボディ に着脱 可能に取り付けられるワーク当接用キャ ップに冷却水が通る冷却 水通路を設けている。

上記構成によれば、 スタ ン ドオフを一定に保っためにプラズマ トーチの先端に装着するワーク当接用キャ ップを冷却水にて冷却 しているので、 ワーク当接用キャ ップが溶けて変形して しま う こ とを防止されると共に、 ワーク のアーク照射部周縁部がこ の冷却 されたワーク当接用キャ ップが当接されるこ とによ り冷却される ことにより、 特に重ねスポッ ト溶接を実施する場合にワークの表 側の溶湯径を小さ く でき、 ワークの外観品質を向上させるこ とが できる。

また、 電極から延びるプラズマアークを トーチノ ズルにて絞つ て噴出させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチボディ に取付けられるワーク当接用キャ ップに、 該キャ ップからの排出 ガスが旋回しながら排出されるようにしている。

この構成によれば、 特にプラズマガス旋回流方式のプラズマ トーチにおいては、 アーク照射部を完全に外気からシール ドする ことができると同時に、 トーチボディ， ワーク当接用キャ ップ及 びワークで形成されるチヤ ンバ内のガスの流れをスムーズに して 溶接品質及び安全性を向上させることができる。 図面の簡単な説明

本発明は、 以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す添付図 面により、 よ り良く理解される ものとなろう。 なお、 添付図面に 示す実施例は、 発明を特定することを意図する ものではな く 、 単 に説明及び理解を容易とするものである。

図中、

図 1 は、 本発明によるプラズマ トーチの第 1実施例の断面図で ある。

図 2は、 図 1の A方向矢視図である。

図 3は、 図 1の B方向矢視図である。

図 4は、 上記第 1実施例の トーチノ ズルの冷却水室の他例の斜 視図である。

図 5は、 上記第 1実施例のワーク当接用キャ ップの他例の正面 図である。

図 6は、 図 5の C方向矢視図である。

図 7 A及び図 7 Bは、 従来のワーク当接用キャ ップに形成され たガス抜き用溝の説明図である。

図 8 A及び図 8 Bは、 上記第 1実施例のワーク当接用キャ ップ に形成されたガス抜き用溝の説明図である。

図 9は、 上記第 1実施例の トーチ内配管の配設状態の他例の説 明図である。

図 1 0は、 第 2実施例のワーク当接用キャ ップの一部破断斜視 図である。

図 1 1 は、 第 3実施例の トーチボディの縱断面図である。

図 1 2は、 図 1 1 の D方向矢視図である。 発明を実施するための好適な態様

以下に、 本発明の好適実施例によるプラズマ トーチを添付図面 を参照しながら説明する。

図 1 は本発明によるプラズマ トーチの第 1 実施例を示している , 図中、 1 は トーチボディであり、 この実施例ではそれの先端部の みが示されている。 この トーチボディ 1 は外部との電気的絶縁性 を持たせるために合成樹脂にて構成されており、 この トーチボ ディ 1 の先端部には電極 2 と、 この電極 2 の先端側に、 通電性を 有する トーチノズル 3 と トーチへッ ドカバー 4がノズル軸心に対 して同心的に配置されている。 上記電極 2 は、 絶縁性を有する材 料、 例えばセラ ミ ッ ク または樹脂からなるガイ ド筒 5 を介 して トーチボディ 1 に支持される電極台 6 と、 電極台 6の先端にロウ 付け、 または圧入等で取り付けられた電極片 7 とからなっている。 また、 上記 トーチノズル 3 は、 ガイ ド筒 5を介して電極に電気的 絶縁状態で接触されている。 また、 トーチカバー 4 は、 電気的絶 縁性、 及び耐熱性を有する材料、 例えばセラ ミ ッ クなどにて構成 されている。

また、 電極 2を支持するガイ ド筒 5の外側にプラズマガス室 8 が設けてあり、 このプラズマガス室 8はガイ ド筒 5 にスワ ラ状に 設けたガスノズル 9にて電極片 7の前端側空間に連通されていて、 プラズマガスが旋回しながら吹き出すようになつている。 そ して、 プラズマガス室 8にプラズマガス供給路 1 0が接続されている。 また、 電極 2 の電極台 6 内には電極台 6 の外周に装着された シール部材 2 0 によってシールされた電極冷却室 1 1 が設けてあ り、 この電極冷却室 1 1 に冷却水流入管 1 2が挿入されている。 また、 トーチノズル 3のアーク拘束部の周囲には軸方向に位置 をずらせて 2本の環状冷却室 1 3 a , 1 3 bがそれらの一部同志 で互いに接続されて設けてあ り、 これらの環状冷却室 1 3 a に、 上記電極台 6の電極冷却室 1 1 の出口側が トーチノ ズル冷却水流 入路 1 4を介して接続されている。

また、 他の環状冷却水室 1 3 bに冷却水戻り路 1 5が接続され ている。 なお、 トーチノズル冷却水水路は図 4 に示すよう に 1 つ の冷却水室 1 3 c に冷却水流入路 1 4 および冷却水戻り路 1 5が 水平方向に互いに位置をずらせて接続されている構成でも同様の トーチノズル冷却効果が得られる。

さ らに、 電極 2の先端部及び トーチノズル 3の周囲にはシール ドガス室 1 6が設けてあ り、 このシール ドガス室 1 6 は トーチ へッ ドカバー 4に設けたシール ドガスノズル 1 7に接続されてい る。 そして上記シールドガス室 1 6 にシール ドガス供給路 1 8が 接続されている。

上記 トーチボディ 1 は、 図 2 に示すように、 水平断面形状が偏 平の略楕円状になっていて、 上記 トーチノズル軸心はこの トーチ ボディ 1 の断面形状の長手方向の一方へ偏心した位置に配置され ており、 トーチノズル軸心部に位置する冷却水室及びガス室に横 方向から接続される各通路、 すなわち トーチノズル冷却水流入路 1 4、 冷却水戻り路 1 5及びプラズマガス供給路 1 0、 シール ド ガス供給路 1 8は トーチノ ズル軸心に対する他側部に配置されて いる。 そ して、 トーチボディ 1 の トーチノ ズル軸心側の端部は トーチノズル軸心を中心とする半円形状となつている。 この半円 形状になっている部分は電極 2 , トーチノ ズル 3及び トーチへッ ドカバー 4などを保持するに足り るだけの厚さがあればよ く 、 そ の半径寸法は必要最小限の寸法になつている。

これにより、 本発明のプラズマ トーチである上記第 1 実施例で は、 トーチノズル 3の トーチノ ズル軸心に対する周囲最大 3方向 側の寸法が従来のプラズマ トーチに比較して大幅に小さ くするこ とができ、 ワークへの接近性が向上して複雑な形状をしたワーク に対しても溶接や切断などの作業が効率よ く 行われる。 これらの 作業時には、 電極 7 , トーチノズル 3 は冷却水にて強制水冷され ており、 特にアークやワークからの輻射熱を受ける トーチノ ズル 3の先端部及び拘束部またはその近傍を十分に冷却するこ とがで きる。 この場合、 上記冷却媒体と しては水の他、 アルコール， 油 またはそれらの混合物を用いても同様の冷却効果が得られる。 かく して、 上記構成であれば大電流で作業を行っても電極 2及 び トーチノズル 3の冷却が十分に行えるので、 消耗品の寿命を長 くするこ とができる。 また、 消耗品である トーチボディ 1 そのも のか小径化されているため、 消耗品を細長くする必要がな く 、 消 耗品製作時の加工量を低減できるので、 消耗品価格を安価に提供 することができ、 長寿命とあわせて、 ラ ンニ ングコス トを従来の プラズマ トーチと比較して大幅に低減することができる。

また、 電極台 6 に嵌合したガイ ド筒 5 の外周には、 このガイ ド 筒 5 と トーチボディ 1 の間の空間 （隙間） を軸方向に遮断する 0— リ ング状の絶縁部材 1 9が装着されている。

上記絶縁部材の材質は、 本第 1 実施例のように 0 - リ ングなど 弾性を有しているものが好ま しく 、 また同様に吸水性を有してい ないものがよい。

2 2は トーチ先端部にはボル ト 2 3 にて着脱可能に装着される ワーク当接用キャ ップであり、 これによ り溶接や切断などにおけ るスタン ドオフが設定されるようになっている。 このワーク当接 用キャ ップ 2 2の水平断面形状も上記 トーチボディ 1 の水平断面 形状と略同一になっていて、 トーチノズル軸心に対応する位置に プラズマ放出口 2 4が設けてある。 そして、 このプラズマ放出口 2 4から偏心した他側部には冷却水通路 2 5が設けてあり、 この 冷却水通路 2 5 には、 図 1 乃至図 3 に示すよ う に、 往復水管 2 6 a , 2 6 bが接続されている。 2 7 はワーク当接用キャ ップ 2 2の端面に設けられたガス抜き用溝であり、 これは穴でも良い。 また、 これらのガス抜き溝または穴は排出ガスが旋回しながら排 出されるように構成しても良い。 次に本第 1実施例の作用について説明する。

まず、 アーク発生時には、 まず電極 2 と トーチノ ズル 3 の絶縁 を高周波 （高電圧） が起動することにより破壊して放電経路を確 保した後、 電極 2 と トーチノズル 3の間でパイ ロ ッ トアークが発 生する。 このパイロッ トアークがワーク側に移行して電極片 7 と ワーク間にプラズマアークが生じ、 該プラズマアークによ り ヮー クが溶接または切断される。 このとき、 プラズマガス供給路 1 0 からプラズマガスが渦巻き状に （旋回気流状態で） 供給され、 ま たシールドガス供給路 1 8からシールドガスが供給される。

上記のアーク発生の絶縁破壊時には電極 2 と トーチノ ズル 3 と の間に高電圧がかかるため、 特にガイ ド筒 5が冷却水などによつ て濡れている場合などに絶縁破壊が電極先端部付近の電極 2 - トーチノズル 3間で実施されず、 電極 2の後部と トーチノ ズル 3 の後部の間でガイ ド筒 5の表面を放電経路と して （沿面放電によ り） 絶縁が破壊され、 この放電経路を通ってパイ ロ ッ トアークの 放電が開始されて しまい、 トーチが焼損して しま う こ とがある。 この現象はプラズマ溶接のようにプラズマガスにアルゴンガスな ど絶縁破壊が起こ りやすいガスを用いるときに多発する。 しかし、 本第 1実施例では、 絶縁部材 1 9によって電極 2 の先端部以外の トーチ内部の電極 2 — トーチノズル 3間に発生する異常放電の経 路の内、 ガイ ド筒 5の表面の沿面放電の経路を遮断しているので、 トーチ内部の異常放電、 そ して トーチ焼損を防止するこ とができ る。

また、 このとき、 ワーク当接用キャ ップ 2 2 もその使用に際し ては冷却水にて冷却される。 このワーク当接用キャ ップ 2 2が冷 却されていることにより、 ワークのワーク当接用キャ ップ 2 2力、' 当接する部分はアーク放出口 2 4 の周縁で冷却される。 これによ り、 特に重ねスポッ ト溶接を実施する場合に、 ワークの表側の溶 湯径を小さ く できると共に、 ワークの熱ひずみを押えるこ とがで き、 ワークの外観品質を向上させることができる。

さ らに、 図 5及び図 6 に示した他の例のように、 ワーク当接用 キャ ップ 2 2の端面に設けられたガス抜き用穴 2 7 をそれを通 る排出ガスが旋回 しながら （プラズマガスの旋回方向と一致し て） 排出されるように構成する と、 アーク照射部を完全に外気か らシールドすることができると共に、 トーチボディ 1 , ワーク当 接用キャ ップ 2 2及びワークで構成されるチャ ンバ内のガスの流 れをスムーズにすることができるよう になり、 溶接品質と安定性 を向上させることができる。

この原理を以下で図 7 A及び図 7 Bを基に説明する。 図 7 Aは 従来のワーク当接用キャ ップの排出ガス用のガス抜き溝の形状で を示しており、 このような構造では特にプラズマガスが旋回して いる場合、 図 7 Bに示すように、 ガス抜き溝の一部によどみ空間 2 7 aが発生してしまい、 このよどみ空間 2 7 aを通じて トーチ ボディ 1 , ワーク当接用キャ ッ プ 2 2及びワークで構成される チャ ンバ内に外気 （エア） が入り込んでアーク照射部が酸化して しまったり、 プラズマガスの旋回流がガス抜き穴の部分で乱反射 してチャ ンバ内のガスの流れが乱れて しま うので、 溶接品質また は切断品質が安定しない。

これに対して、 本第 1 実施例のワーク当接用 2 2では、 図 8 A に示すように、 ガス抜き溝 2 7 がプラズマガスの流れに向かい 合った形で設けられていて、 図 8 Bに示すよ うに、 ガスがスムー ズに排出されるので、 上記のよどみ空間が発生する こ とがな く 、 外気のチャ ンバ内への進入を防止してアーク照射部を完全にシー ル ドする事ができ、 プラズマガスの旋回流が乱されるこ とがない ので、 切断品質または溶接品質が安定する。

本第 1実施例は本発明の一実施例にすぎず、 本発明の請求範囲 をなんら拘束するものではない。 例えば、 図 9 に示すように、 本 第 1実施例と同様に トーチ内配管の配設構造を トーチ内部の一部 に （非対称に） 集約するこ とや配管の一部を他方に配置するこ と により （ 3方向ではなく ） 特定方向についてのワークへの接近性 を向上させた トーチも本発明の請求範囲に含まれるこ とはいう ま でもない。

図 1 0は、 第 2実施例のワーク当接用キヤ ップを示している。 本第 2実施例では、 トーチボディ 1 にそれを囲繞するよう にし て取り付けたワーク当接キャ ップ取付キャ ップ 2 8 のの先端に着 脱可能に取り付けるワーク当接キャ ップ 2 2 にアーク噴出孔と同 心的に環状の冷却水路 2 9が形成され、 この冷却水路 2 9に往復 水管 2 6 a , 2 6 bが接続されている。

本第 2実施例によれば、 ワーク当接キャ ップ 2 2が溶けて変形 するのを一層確実に防止できると共に、 ワーク当接キャ ップ 2 2 のアーク噴出孔の周囲の温度分布が均一になり、 重ねスポッ ト溶 接に使用する場合に溶湯径を小さ くすることができるので、 ヮー クの外観品質を一層向上させることができる。

図 1 1及び図 1 2は、 第 3実施例の トーチボディを示している。 これは、 トーチボディ 1 の先端に取り付けたヘッ ドカバー 4 の 先端に着脱可能に取り付けるワーク当接キャ ップ 2 2 にアーク噴 出孔と同心的に環状の冷却水路 3 0 が形成され、 この冷却水路 3 0に冷却水流入路 1 4及び冷却水戻り路 1 5が接続されている。 本第 3実施例も第 2実施例と同じ効果が得られる。

上述のように、 本発明によれば次のように効果がある。

( 1 ) 本発明のプラズマ トーチは、 トーチノズル 3の軸心は偏 平に形成された トーチボディ 1 の水平断面の長手方向に偏心され ているこ とにより、 トーチノズル軸心に対する周囲 3方向側の寸 法が小さ く なるので、 ワークへの接近性が向上して複雑な形状を したワークに対しても溶接や切断などの作業が効率よ く 行なわれ る。

これらの作業時には、 電極 2 , トーチノ ズル 3 は冷却水にて冷 却されており、 特にアークやワークからの輻射熱を受ける トーチ ノズル 3の先端部及びアーク拘束部またはその近傍が十分に冷却 されるので大電流で作業を行っても消耗品である トーチノ ズル 3 の寿命を長くすることができる。 また、 トーチボディ 1 そのもの が小径化されているため、 消耗品である トーチノズル 3を細長く する必要がなく、 その結果消耗品製作時の加工量を低減できるの で消耗品価格を安価にすることができる。 従って、 ラ ンニ ングコ ス トを従来のプラズマ トーチと比較して大幅にダウンするこ とが できる。

( 2 ) 本発明のプラズマ トーチは、 パイ ロ ッ トアーク発生時に は、 絶縁破壊のため電極 2 — トーチノズル 3間に高電圧がかかる が、 電極 2 と トーチノズル 3を絶縁部材 （ガイ ド筒 5 ) を介して 同軸に配置すると同時に、 ガイ ド筒 5 と トーチボディ 1 との間に 存在する空間のすべてまたは一部を絶縁部材にて遮断した構成に なっているので、 ガイ ド筒 5 の表面の沿面放電経路を遮断して、 トーチ内部の異常放電を防止できる。

( 3 ) 本発明のプラズマ トーチは、 スタ ン ドオフを一定に保つ ためにプラズマ トーチの先端に装着する ワーク 当接用キャ ッ プ 2 2を冷却水にて冷却しているので、 トーチ当接用キャ ップ 2 2 が溶けて変形 して しま う こ とを防止する こ とができ る と共に、 ワ ー ク のアー ク照射部周縁部がこ の冷却された ト ーチ当接用 キャ ップが当接されることによ り冷却されて、 特に重ねスポッ ト 溶接を実施する場合にヮークの表側の溶湯径を小さ く できると共 に、 ワークの熱ひずみを押さえるこ とができて、 ワークの外観品 質を向上させることができる。

さ らに、 アーク照射部を完全に外気からシール ドできたこ とと、 トーチボディ 1 , トーチ当接用キャ ップ 2 2及びワークで構成さ れるチャ ンバ内のガスの流れをスムーズにするこ とができるよう になったことにより、 溶接品質または切断品質と安定性を向上さ せることができる。

なお、 本発明は例示的な実施例について説明 したが、 開示した 実施例に関 して、 本発明の要旨及び範囲を逸脱する こ とな く 、 種々の変更、 省略、 追加が可能であるこ とは、 当業者において自 明である。 従って、 本発明は、 上記の実施例に限定されるもので はなく、 請求の範囲に記載された要素によって規定される範囲及 びその均等範囲を包含するものとして理解されなければならない。

Claims

請求の範囲

1 . 電極から延びるプラズマアークを トーチノズルにて絞って噴 出させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチノ ズル軸心 を トーチボディ 中心に対して偏心させたことを特徴とするプラズ マ トーチ。

2 . トーチボディ に設ける媒体通路の全てあるいは一部を トーチ ボディ 中心に対して片側部に設けたこ とを特徴とする請求項 1 に 記載のプラズマ トーチ。

3 . トーチノズルのアーク拘束部またはその近傍の周囲に環状の 冷却水室を設け、 この冷却水室に冷却水を連通させたこ とを特徴 とする、 請求項 1 に記載のプラズマ トーチ。

4 . トーチノズルのアーク拘束部またはその近傍の周囲に環状の 冷却水室を設け、 この冷却水室に冷却水を連通させたこ とを特徴 とする、 請求項 2に記載のプラズマ トーチ。

5 . 電極及び トーチノズルの水平断面形状を対称形と したこ とを 特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかにに記載のプラズマ トーチ。

6 . 電極から延びるプラズマアークを トーチノズルにて絞って噴 出させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 電極と トーチノ ズ ルを絶縁部材を介して同軸的に配置すると共に、 上記絶縁部材と トーチボディ との間に存在する電極先端部付近以外の空間のすべ てまたは一部を軸方向において別の絶縁部材にて遮断したこ とを 特徵とするプラズマ トーチ。

7 . 上記別の絶縁部材に弾性体を用いたこ とを特徴とする、 請求 項 6に記載のプラズマ トーチ。

8 . 電極から延びるプラズマアークを トーチノ ズルにて絞って噴 出させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチボディ に着 脱可能に取り付けられるワーク当接用キャ ップに冷却水が通る冷 却水通路を設けたことを特徴とするプラズマ トーチ。

9 . 電極から延びるプラズマアークを トーチノ ズルにて絞って噴 出させるようにしたプラズマ トーチにおいて、 トーチボディ に取 付けられるワーク当接用キャ ップに、 該キャ ップからの排出ガス が旋回しながら排出されるよう にしたガス抜き穴を設けたこ とを 特徴とするプラズマ トーチ。