JP2006255773A - Thermal cutting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことができる熱切断装置に
関する。
The present invention provides a thermal cutting apparatus capable of performing both plasma cutting and gas cutting.
Related.
従来、プラズマ切断を行うためのプラズマトーチ、及びガス切断を行うためのガストーチがそれぞれ知られている(例えば、特許文献1、2)。
また、従来のプラズマ切断とガス切断とを1台のコントローラで制御する熱切断装置では、プラズマトーチ及びガストーチをそれぞれ別々に備え、いずれか一方を選択的に使い分けている。平板のワーク(被切断材)を切断する場合、ワークが戴置されるX‐Yテーブルにワークとトーチの間隔を一定に保つための高さ倣いの軸としてZ軸を有し、そのZ軸にプラズマトーチとガストーチを並べて取りつけている。この場合、プラズマガス等及びガス切断のための切断ガス等のそれぞれのガス供給源からそれぞれのトーチにガス配管が接続され、プラズマトーチにはガス以外にプラズマ電源からの給電ケーブルやトーチ冷却用の冷却水ホースも接続される。 In addition, in a conventional thermal cutting apparatus that controls plasma cutting and gas cutting with a single controller, a plasma torch and a gas torch are provided separately, and either one is selectively used. When cutting a flat workpiece (material to be cut), the XY table on which the workpiece is placed has a Z-axis as an axis for copying the height to keep the distance between the workpiece and the torch constant. A plasma torch and a gas torch are mounted side by side. In this case, a gas pipe is connected to each torch from each gas supply source such as a plasma gas and a cutting gas for gas cutting. A cooling water hose is also connected.
このため、従来のプラズマ切断及びガス切断が行える熱切断装置では、プラズマトーチとガストーチを並べて、トーチを移動させる移動機構に取り付ける為、2本のトーチを距離をおいて設置する必要がある。このためトーチ取り付け部が大きくなり、その結果、X−Yテーブルのサイズはガストーチまたはプラズマトーチのいずれか1本だけの場合よりも、2本のトーチがオフセットしている分だけ大きくなってしまう。 For this reason, in a conventional thermal cutting apparatus capable of performing plasma cutting and gas cutting, it is necessary to install two torches at a distance in order to mount the plasma torch and the gas torch side by side and attach them to a moving mechanism that moves the torch. For this reason, the torch mounting part becomes large, and as a result, the size of the XY table becomes larger by the offset of the two torches than when only one of the gas torch or the plasma torch is used.
また、プラズマトーチとガストーチのそれぞれに高さ倣いのZ軸を取り付けるか、あるいは同一のZ軸にとりつけた場合でも、2本のトーチの切り替える際に、高さ方向(Z方向)にプラズマトーチとガストーチの高さ関係を入れ替える機構が必要となり、装置が大型化するとともに製造コストが上昇する。 In addition, when the Z-axis of the height copy is attached to each of the plasma torch and the gas torch, or when they are attached to the same Z-axis, the plasma torch is changed in the height direction (Z direction) when switching between the two torches. A mechanism for changing the height relationship of the gas torch is required, which increases the size of the apparatus and increases the manufacturing cost.
さらに、従来のガストーチでは、予熱炎の着火及び初期高さの設定は手動で行わなければならなかった。 Furthermore, in the conventional gas torch, ignition of the preheating flame and setting of the initial height had to be performed manually.
そこで、本発明の目的は、1本のトーチでプラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことができる熱切断装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal cutting apparatus capable of performing both plasma cutting and gas cutting with a single torch.
さらに、本発明の別の目的は、1本のトーチでプラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことができる熱切断装置の構成を簡略化することである。 Furthermore, another object of the present invention is to simplify the configuration of a thermal cutting apparatus that can perform both plasma cutting and gas cutting with a single torch.
本発明の一実施態様に従う熱切断装置は、プラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことができる熱切断装置である。そして、トーチ本体(100)と、前記トーチ本体に燃料ガス及び酸素ガスを供給する手段(13)と、前記トーチ本体に着脱自在に取り付け可能であり、取り付けられたときにプラズマ切断を可能とするプラズマアタッチメント(160)と、前記トーチ本体に着脱自在に取り付け可能であり、取り付けられたときにガス切断を可能とするガスアタッチメント(140,150)とを備える。 The thermal cutting device according to one embodiment of the present invention is a thermal cutting device capable of performing both plasma cutting and gas cutting. And, the torch body (100), the means (13) for supplying fuel gas and oxygen gas to the torch body, and can be detachably attached to the torch body, enabling plasma cutting when attached. A plasma attachment (160) and a gas attachment (140, 150) that can be detachably attached to the main body of the torch and allow gas cutting when attached.
好適な実施形態では、前記プラズマアタッチメント及び前記ガスアタッチメントは、前記トーチ本体の先端に、選択的に取り付けられるようになっていてもよい。 In a preferred embodiment, the plasma attachment and the gas attachment may be selectively attached to the tip of the torch body.
好適な実施形態では、前記プラズマアタッチメントは、電極(161)と、前記電極の先端部を囲うプラズマノズル(163)と、前記電極及び前記プラズマノズルを前記トーチ本体に固定するためのリテーナキャップ(166)とを有し、前記ガスアタッチメントは、ガス切断火口(151)と前記ガス切断火口を前記トーチ本体に固定するためのリテーナキャップ(155)とを有するようになっていてもよい。 In a preferred embodiment, the plasma attachment includes an electrode (161), a plasma nozzle (163) surrounding the tip of the electrode, and a retainer cap (166) for fixing the electrode and the plasma nozzle to the torch body. The gas attachment may have a gas cutting crater (151) and a retainer cap (155) for fixing the gas cutting crater to the torch body.
好適な実施形態では、前記トーチ本体は、第1,第2,及び第3のガス通路(111,121,131)を有する。そして、前記トーチ本体に前記プラズマアタッチメントが取り付けられた場合は、前記トーチ本体の第1、第2及び第3のガス通路のうちの少なくとも一つの通路が、前記プラズマアタッチメントのプラズマガス通路、2次ガス通路、及び3次ガス通路に連通し、前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが取り付けられた場合は、前記トーチ本体の第1、第2及び第3のガス通路のそれぞれが、前記ガスアタッチメントの切断ガス通路、燃料ガス通路、及び予熱酸素通路のうちのいずれか一つ、他の一つ、及び残りの一つにそれぞれ連通するようになっていてもよい。 In a preferred embodiment, the torch body has first, second, and third gas passages (111, 121, 131). When the plasma attachment is attached to the torch body, at least one of the first, second, and third gas passages of the torch body is a plasma gas passage of the plasma attachment, a secondary When the gas attachment is attached to the torch body in communication with the gas passage and the tertiary gas passage, each of the first, second and third gas passages of the torch body cuts the gas attachment. Each of the gas passage, the fuel gas passage, and the preheated oxygen passage, the other one, and the remaining one may be communicated with each other.
好適な実施形態では、前記トーチ本体に前記プラズマアタッチメントが装着されている場合に、パイロットアークを発生させるための高電圧を出力する高電圧回路(51)と、前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが装着されている場合に、前記高電圧回路が前記ガス切断火口の近傍に高電圧を印加し、予熱炎を点火するための火花を発生させるような配線と、をさらに有していてもよい。 In a preferred embodiment, when the plasma attachment is attached to the torch body, a high voltage circuit (51) for outputting a high voltage for generating a pilot arc, and the gas attachment is attached to the torch body. In this case, the high voltage circuit may further include a wiring that applies a high voltage in the vicinity of the gas cutting crater and generates a spark for igniting a preheating flame.
好適な実施形態では、前記トーチ本体にガスを供給するガス供給源(64〜69)をさらに備える。そして、前記ガス供給源は、前記トーチ本体に前記プラズマアタッチメントが取り付けられた場合、第1のガス通路に酸素または窒素、第2のガス通路に空気、プロパン、及びプロパンと窒素の混合ガスのいずれか、第3のガス通路に酸素または窒素をそれぞれ供給する。一方、前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが取り付けられた場合、第1のガス通路に酸素、第2のガス通路に燃料ガス、第3のガス通路に酸素をそれぞれ供給するものであってもよい。 In a preferred embodiment, a gas supply source (64 to 69) for supplying gas to the torch body is further provided. When the plasma attachment is attached to the torch body, the gas supply source is any one of oxygen or nitrogen in the first gas passage, air, propane, and a mixed gas of propane and nitrogen in the second gas passage. Alternatively, oxygen or nitrogen is supplied to the third gas passage, respectively. On the other hand, when the gas attachment is attached to the torch body, oxygen may be supplied to the first gas passage, fuel gas to the second gas passage, and oxygen to the third gas passage, respectively.
以下、本発明の一実施形態に係る熱切断装置について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the thermal cutting device concerning one embodiment of the present invention is explained using a drawing.
まず、本実施形態に係る熱切断装置の概略構成図を図1に示す。 First, the schematic block diagram of the thermal cutting apparatus which concerns on this embodiment is shown in FIG.
本実施形態に係る熱切断装置1は、後述するようにアタッチメントの交換によりプラズマ切断及びガス切断のいずれにも使用可能なトーチ10と、トーチ10に点火用電圧やプラズマ電流を供給する電源システム11と、トーチ10へ所定の複数種類のガスを供給するガスシステム13と、トーチ10に冷却水を供給する冷却水システム15と、X−Yテーブル19に戴置された平板状のワーク(例えば、軟鋼またはステンレス鋼の板材)21に対して、X,Y,Z方向へトーチ10を移動させるトーチ移動システム17と、各システム11、13、15、17を制御するコントローラ18とを備える。
As will be described later, the
トーチ10は、トーチ移動システム17に固定されているプラズマ切断にもガス切断にも共通のトーチ本体と、トーチ本体の先端に交換可能に取り付けられるプラズマ切断用のアタッチメントとガス切断用のアタッチメントとを有する。プラズマ切断用アタッチメントとガス切断用アタッチメントを選択的にトーチ本体に取り付けることにより、1つのトーチ本体でプラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことが可能である。
The
電源システム11は、プラズマ切断を行う場合に、メインアーク点火用(つまり、パイロットアーク生成用)の高電圧をトーチ10内のプラズマノズルと電極間に印加する点火回路と、メインアーク点火後にこれを維持するためのプラズマ電流をトーチ10内の電極とワーク21との間に流すプラズマ電源回路とを有する。
When performing plasma cutting, the
また、電源システム11は、ガス切断を行う場合に、上述した点火回路を用いて予熱炎点火用の高電圧を、トーチ10内のガス切断火口とワーク21との間に印加する。よって、プラズマ切断もガス切断も自動点火が可能である。
Further, when performing gas cutting, the
ガスシステム13は、プラズマ切断の場合に、プラズマガス、2次ガス及び3次ガスをトーチ10に供給し、また、ガス切断の場合に、切断酸素ガス、燃料ガス及び予熱酸素ガスをトーチ10に供給する。ガスシステム13は、酸素源、窒素源及び燃料ガス(例えば、プロパン、アセチレン、水素など)源などの複数種のガス源を有し、これらのガス源からの複数種のガスを組み合わせて、上述したプラズマ切断用及びガス切断用の種々のガスを作り出す。
In the case of plasma cutting, the
冷却水システム15は、プラズマ切断時にも、ガス切断時にも、トーチ10へ冷却水を送り、冷却水をトーチ10内に循環させる。
The
トーチ移動システム17は、プラズマ切断用アタッチメントとガス切断用アタッチメントのZ軸方向の寸法に応じて、プラズマ切断時にも、ガス切断時にも、トーチ10のZ軸方向の位置の制御を自動的に行う。例えば、トーチ移動システム17は、Z軸方向へトーチ10を下げていき、導通テスタを利用して、トーチ10の先端とワークとの接触を検出して、トーチの初期高さを決定する。
The
次に、トーチ本体及びプラズマ切断を行うためのプラズマ切断用アタッチメントについて説明する。 Next, the plasma cutting attachment for performing the torch body and plasma cutting will be described.
図2(a)は、トーチ本体100の断面構造を示す。トーチ本体100の中心軸位置に、電極161内部に冷却水を導入するための導水管101が配置されている。導水管101の外周に、これと同軸の位置関係で嵌合されるインナースリーブ102と、インナースリーブ102の外周に嵌合されるアウタースリーブ103とを備える。アウタースリーブ103の外周には、プラズマ切断用及びガス切断用のアタッチメントをそれぞれ固定するためのホルダー104が嵌合される。ノズル台座106の内側には、電極161、ガイド162、及びプラズマノズル163などが嵌り込むための内部空間109が形成されている。
FIG. 2A shows a cross-sectional structure of the
インナースリーブ102は、プラズマ切断用の電極161(図2(b)参照)を保持する台座の役目を持ち、金属製であって、図1に示した電源システム11の一つの出力端子に接続される。また、ノズル台座106も金属製であって、電源システム11の別の出力端子に接続される。インナースリーブ102とノズル台座106間は、トーチ本体100内では絶縁されている。
The
アウタースリーブ103には、その壁内を貫通している第1ガス通路111が形成されている。この第1ガス通路111には、プラズマ切断のときはプラズマガス(例えば酸素プラズマ切断の場合には、酸素80モル%と窒素20モル%の混合気体)が導かれ、ガス切断のときには切断酸素ガス等が導かれることになる。第1ガス通路111の先端のプラズマガス出口111aは、内部空間109へ向かって開いている。
The
また、アウタースリーブ103には、その壁内を貫通して第2ガス通路121が形成されている。この第2ガス通路121には、プラズマ切断のときは2次ガス(例えば酸素プラズマ切断の場合には、プラズマガスより低い酸素濃度を持つ混合気体)が導かれ、ガス切断のときは燃料ガスが導かれる。第2ガス通路121の先端の2次ガス出口121aは、アウタースリーブ113の外面に設けられている。
The
ホルダー104には、その壁内を貫通して第3ガス通路131が形成されている。この第3ガス通路121には、プラズマ切断のときは3次ガス(例えば酸素プラズマ切断の場合、2次ガスより高い酸素濃度を持つ混合気体または純酸素ガスなど)が導かれ、ガス切断のときには予熱酸素ガスが導かれる。3次ガス出口131aは、ホルダー104のプラズマ切断用及びガス切断用アタッチメントと嵌り合う箇所に設けられている。
A
図2(b)は、トーチ本体100の先端に着脱可能なプラズマ切断用アタッチメント(以下、プラズマアタッチメントという)160の断面図を示す。
FIG. 2B shows a cross-sectional view of a plasma cutting attachment 160 (hereinafter referred to as a plasma attachment) 160 that can be attached to and detached from the tip of the
プラズマアタッチメント160は、その中心軸位置に電極161を有する。これと同軸の位置で電極161の中央部分の外周に絶縁材製のガイド162が嵌合されている。ガイド162の外周には、先端に向かってテーパした筒状のプラズマノズル163が嵌合されている。
The
電極161の先端には、プラズマアークの発生点となる耐熱インサート161aが設けられている。耐熱インサート161aは、プラズマアークの高温に耐え得る高融点材料、例えば酸素プラズマ切断の場合、ハフニウム、ジルコニウムあるいはそれらの合金などからなる。電極106の内側には、冷却水路161bが形成されている。
At the tip of the
電極161とプラズマノズル163との間にはプラズマガス通路113が形成されている。プラズマガス通路113は、ガイド162に設けられている図示しない貫通孔に連通している。この貫通孔は、プラズマアタッチメント160をトーチ本体100に装着したときに形成されるプラズマガス通路112(図3参照)とさらに連通している。
A
プラズマノズル163の先端には、プラズマアークを十分に絞ってジェット流にして前方へ噴出するためのノズルオリフィス163aが形成されている。プラズマノズル163の先端には、図示しないワークの跳ね上がりによるプラズマノズル163の損傷を防止するためのフランジ付きシールドキャップ164が嵌合されている。また、プラズマノズル163とシールドキャップ164との間に、2次ガス通路123が形成されている。2次ガス通路123は、ノズルオリフィス163aの正面に配置されたシールドキャップ164の開口164aに連通する。
A
プラズマアタッチメント160は、上記電極161,ガイド162及びプラズマノズル163等の構造の外側に、これらの構造をトーチ本体100に着脱可能に装着するためのリテーナキャップ166を有する。リテーナキャップ166は、リテーナとしての役目だけでなく、プラズマアタッチメント160の外殻としての役目も併せ持つ。リテーナキャップ166の先端に形成されたフック166aと、シールドキャップ164の外周が係合する。
The
リテーナキャップ166には、その壁内を貫通する2次ガス通路122が形成されている。2次ガス通路122の後端の2次ガス入口122aが、プラズマアタッチメント160をトーチ本体100に装着したときにトーチ本体100の第2ガス出口121aと接続する位置に設けられている。2次ガス通路122の先端の2次ガス出口122bは、リテーナキャップ166のシールドキャップ164に係合する箇所にて開口して、前述したシールドキャップ164内側の2次ガス通路123と連通している。
The
また、リテーナキャップ166には、その壁内を貫通した3次ガス通路133が形成されている。3次ガス通路133の後端の3次ガス入口133aが、プラズマアタッチメント160をトーチ本体100に装着したときに、前述した第3ガス出口131aの正面に形成される3次ガス通路132(図3参照)に向かって開いている。3次ガス通路133の先端の3次ガス出口133bは、リテーナキャップ166の先端にて、シールドキャップ164の外面に向かって開いている。
Further, the
プラズマアタッチメント160をトーチ本体100に装着する場合、リテーナキャップ166に上記部品161,162,163,及び164を収容した状態で、トーチ本体100の導水管101が電極161内部に入り込むように、両者の中心軸の位置で合わせてリテーナキャップ166をトーチ本体100の先端部に被せる。ここで、リテーナキャップ166の後端の内周面166bには雌ねじが切られていて、トーチ本体100のホルダー104の外周面104bには雄ねじが切られている。そして、この状態で、リテーナキャップ166の雌ねじをホルダー104の雄ねじに螺合することによりプラズマアタッチメント160がトーチ本体100に固定され、プラズマトーチが完成する。
When the
図3は、プラズマトーチの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the plasma torch.
トーチ本体100にプラズマアタッチメント160が装着されることにより、トーチ本体100内の第1,第2及び第3ガス通路111,121及び131が、それぞれ、リテーナキャップ166内のプラズマガス、2次ガス及び3次ガス通路113,123,及び133に連通する。
By attaching the
すなわち、第1ガス出口111aの正面にプラズマガス通路112が形成される。ここで、プラズマガス通路112は、ガイド162に設けられた図示しない貫通孔を介してプラズマガス通路113と連通し、この結果、第1ガス通路111がプラズマガス通路113に連通する。また、第2ガス通路121は、第2ガス出口121aにて2次ガス通路122と連通する。また、第3ガス出口131aの正面には、3次ガス通路132が形成される。3次ガス通路132は、3次ガス入口133aを介して3次ガス通路133に連通する。
That is, the
プラズマ切断時には、プラズマガスが、第1ガス通路111からプラズマガス通路113へ流入し、耐熱インサート161aから出るアークのエネルギーでプラズマ化され、旋回するプラズマアークとなってノズルオリフィス163をから外部へ噴出する。また、2次ガスが第2ガス通路121から2次ガス通路122及び123へ流入し、シールドキャップ164の開口164aから噴出し、プラズマアークの周囲に2次ガスカーテンを形成する。さらに、3次ガスが第3ガス通路131から3次ガス通路132及び133へ流入し、シールドキャップ164の外面に向けて噴出し、2次ガスカーテンの周囲に3次ガスカーテンを形成する。
At the time of plasma cutting, the plasma gas flows from the
また、プラズマ切断には、トーチ本体100内及びプラズマアタッチメント160内を冷却水が循環する。すなわち、冷却水システム15から導水管101へ供給された冷却水が、導水管101の先端の導水管出口101aから流出する。そして、導水管101の外面と電極161の内面との間に形成された冷却水路161bを通り、導水管101の外周に沿って設けられた冷却水通路171,172へ流入する。その後、冷却水は、図示しない冷却水通を通って、冷却水ジャケット173へ流れ込み、さらに、図示しない冷却水排出管を通って、トーチ本体100の後端から排出される。
For plasma cutting, cooling water circulates in the
次に、ガス切断を行うときに、トーチ本体100の先端に装着されるガス切断用アタッチメント(以下、ガスアタッチメントという)について説明する。
Next, a gas cutting attachment (hereinafter referred to as a gas attachment) attached to the tip of the
図4はガスアタッチメントの断面図であり、図4(a)はガスアタッチメント本体(以下、単にアタッチメント本体という)150の断面図、図4(b)はアタッチメント本体150に組み込まれるアダプタ140の断面図である。
4 is a cross-sectional view of the gas attachment, FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of a gas attachment main body (hereinafter simply referred to as an attachment main body) 150, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view of an
図4(a)に示すように、アタッチメント本体150は、アタッチメント本体150をトーチ本体10に結合するための円筒形のリテーナキャップ155と、リテーナキャップ155の先端部の中心軸位置に取り付けられた長円筒形のガス切断火口151とを備える。ガス切断火口151は、長円筒形の金属製のノズル本体152と、ノズル本体152の先端側約2/3部分に外嵌された金属製のノズルカバー153とを有する。ガス切断火口151は、ノズルカバー153で覆われた部分の後端近傍の位置で、リテーナキャップ155の先端の開口155aに嵌め込まれている。ガス切断火口151の後端側約1/3の部分では、金属製のノズル本体152が露出しており、これはリテーナキャップ155の内部空間に突出している。
As shown in FIG. 4A, the attachment
ノズル本体152には、その中心軸位置にてこれを貫通する、長円筒形の切断酸素ガス通路118が設けられている。切断酸素ガス入口118の切断酸素ガス入口118aは、ガス切断火口151の後端で開口し、切断酸素ガス出口118bは、ガス切断火口151の先端で開口する。
The nozzle
ノズル本体152の後端側約1/3の部分の壁内には、予熱酸素ガス通路130が形成されている。この予熱酸素ガス通路130の予熱ガス入口130aは、ノズル本体152の後端側約1/3の部分の外周面に設けられている。予熱酸素ガス通路130は、ノズル本体152とノズルカバー153との間に形成された混合ガス通路129に連通する。混合ガス通路129の予熱ガス出口129bは、切断酸素ガス出口118bの周囲に開口する。さらに、ノズル本体152は、ノズル本体152の後端側約1/3の部分の外周面に設けられた燃料ガス入口128aから中心軸へ向かう方向で斜めに形成された燃料ガス通路128を備える。燃料ガス通路128は予熱酸素ガス通路130と合流する。
A preheated
リテーナキャップ155の壁内に、燃料ガス通路125と予熱酸素ガス通通路136とが形成されている。燃料ガス通路125の後端の燃料ガス入口125aは、ガスアタッチメントがトーチ本体100に取り付けられたときに、トーチ本体100の第2ガス出口121に接続する位置に開いている(図5参照)。予熱酸素ガス通路136の後端の予熱酸素ガス入口は、ガスアタッチメントが本体に取り付けられたときにトーチ本体100の第3ガス通路131の正面のガス通路135に連通する位置に開口している(図5参照)。
A
図4(b)に示すアダプタ140は、金属製の部材であり、その前半部分に凹部を有し、この凹部にて図4(a)に示すノズル本体152の後端側約1/3の部分に嵌め合わされて、これと密着する。アダプタ140の後半部分は、図2と図3に示したプラズマアタッチメント160の電極161とガイド162とプラズマノズル163を合わせてものと同様の外形状を有しており、ガスアタッチメントがトーチ本体100に取り付けられたときに、トーチ本体100のインナースリーブ102とノズル台座106に密着して嵌り込む(図5参照)。
The
アダプタ140の後半部分の中心軸位置に、トーチ本体100の導水管101が入る冷却水通路141が形成されている(図5参照)。
A cooling
アダプタ140には、その壁をその外周面から上に凹部の内周面へと貫いて切断酸素ガス通路116と予熱酸素ガス通路138と燃料ガス通路127が形成されている。
The
アダプタ140がノズル本体152に取り付けられると、切断酸素ガス通路116の出口は、ガス通路117(図5参照)を介してノズル本体152の切断酸素ガス入口118aに連通する。また、予熱酸素ガス通路138の出口は、ガス通路139(図5参照)を介して、ノズル本体152の予熱酸素ガス入口130aに連通する。さらに、燃料ガス通路127の出口は燃料ガス通路128の入口に連通する(図5参照)。
When the
図5は、ガストーチの断面図である。 FIG. 5 is a sectional view of the gas torch.
トーチ本体100にガスアタッチメント140,150が取り付けられることにより、トーチ本体100内の第1,第2及び第3ガス通路111,121及び131が、それぞれ、アダプタ140内の切断酸素ガス通路116,燃料ガス通路127,及び予熱酸素ガス通路138をそれぞれ介して、アタッチメント本体150の切断酸素ガス通路118,燃料ガス通路128,及び予熱酸素ガス通路130に連通する。
By attaching the
すなわち、第1ガス出口111aの正面に切断酸素ガス通路115が形成され、第1ガス通路111は、切断酸素ガス通路116と連通する。切断酸素ガス通路116の出口と切断酸素ガス入口118aとの間には、切断酸素ガス通路117が形成される。この結果、第1ガス通路111、切断酸素ガス通路116、及び118が連通する。
That is, a cut
また、第2ガス通路121は、第2ガス出口121aにて燃料ガス通路125と連通する。燃料ガス出口125bの正面には、燃料ガス通路126が形成され、燃料ガス通路127と連通する。燃料ガス通路127はその出口において燃料ガス通路128と連通する。この結果、第2ガス通路121、燃料ガス通路125,127及び128が連通する。
The
さらに、第3ガス出口131aの正面には、予熱酸素ガス通路135が形成される。予熱酸素ガス通路135は、予熱酸素ガス入口136aを介して予熱酸素ガス通路136に連通する。予熱酸素ガス出口136bの正面には予熱酸素ガス通路137が形成される。
予熱酸素ガス通路137に連通する予熱酸素ガス通路138の出口には、予熱酸素ガス通路139が形成される。予熱酸素ガス通路139は予熱酸素ガス入口130aに接続されている。この結果、第3ガス通路131,予熱酸素ガス通路136,138及び130が連通する。
Further, a preheating
A preheated
ガス切断時には、切断酸素ガスが、第1ガス通路111から切断酸素通路118へ流入し、切断酸素ガス出口118bから噴出する。また、第2ガス通路121から燃料ガス通路128へ燃料ガスが流入し、第3ガス通路131から予熱酸素ガス通路130へ予熱酸素ガスが流入すると、混合ガス通路129で燃料ガス及び予熱酸素ガスが混合され、混合ガスが混合ガス出口129bから噴出する。この混合ガスに着火すると、混合ガス出口129bから予熱炎として噴出する。
At the time of gas cutting, the cutting oxygen gas flows from the
なお、ガストーチとして利用される場合にも、プラズマトーチのときと同様に、トーチ内に冷却水を循環させてもよい。これにより、ガストーチが水冷されるので、ガストーチで問題となる逆火が起きにくくなる。 Even when the gas torch is used, the cooling water may be circulated in the torch as in the case of the plasma torch. Thereby, since the gas torch is water-cooled, it becomes difficult to cause backfire, which is a problem in the gas torch.
次に、図6に電源システム11の回路図を示す。
Next, FIG. 6 shows a circuit diagram of the
電源システム11は、高周波高電圧回路51とプラズマ電源52と、トランジスタ53と、切換スイッチ54と、導通テスタ55とを備える。高周波高電圧回路51の一方の端はトーチ本体100のインナースリーブ102(図2参照)へ接続されている。他方の端は、プラズマ電源52のマイナス端子及び切換スイッチ54に接続されている。切換スイッチ54はワークに接続されているA端子とノズル台座106(図2参照)に接続されているB端子とを有する。トーチ本体100にガスアタッチメントが装着されてガストーチとして利用されるときは、切換スイッチ54はA端子に接続され、プラズマアタッチメントが装着されてプラズマトーチとして使用されるときは、切換スイッチはB端子に接続される。プラズマ電源52のプラス端子は、トランジスタ53を介して切換スイッチ54のB端子に接続されている。切換スイッチ54のA端子とワークとの間の経路には、導通テスタ55が並列に組み込まれている。
The
プラズマトーチとして利用される場合、切換スイッチ54はB端子に接続されている。従って、高周波高電圧回路51によりインナースリーブ102とノズル台座106に高周波高電圧が印加される。このときトランジスタ53はオンされている。インナースリーブ102は電極161と、ノズル台座106はプラズマノズル163とそれぞれ電気的に導通し、且つ、電極161とプラズマノズル163はガイド162によって絶縁されている(図3参照)。従って、電極―ノズル間にはパイロットアークが生じ、これによりプラズマガス通路113に存在するプラズマガスがプラズマ化されて、プラズマアークに点火される。プラズマアーク点火後は、プラズマ電源52によりワークと電極間に印加される電圧によりプラズマアークがワークに吹き付けられる。
When used as a plasma torch, the changeover switch 54 is connected to the B terminal. Therefore, the high frequency high voltage circuit 51 applies a high frequency high voltage to the
一方、ガストーチとして利用される場合、切換スイッチ54はA端子に接続されている。この場合、以下のような手順でガストーチの初期高さの設定を行うことができる。すなわち、トーチ移動システム17がコントローラ18の指示に基づいてガストーチを下降させる。このとき、ガス切断火口151とワークとが接触すると、導通テスタ55が導通を検出する。これにより、ガス切断火口151とワークとが接触したことを検知できる。従って、コントローラ18は、この導通が検出されるとガストーチの下降を停止し、これ以降、このときの位置を基準としてガス切断火口151の高さを自動的に制御することができる。
On the other hand, when used as a gas torch, the changeover switch 54 is connected to the A terminal. In this case, the initial height of the gas torch can be set by the following procedure. That is, the
また、ガス切断火口151とワークとが接触したときの高さからわずかだけガス切断火口151を上昇させた状態で、インナースリーブ102とワークとの間に高周波高電圧を印加する。ここで、ガスアタッチメント140及び150がトーチ本体100に装着されている場合、インナースリーブ102は、金属製のアダプタ140を介してノズル本体152と電気的に導通している(図5参照)。従って、ノズル本体152とワークの間に高周波高電圧が印加されるので、ノズル本体152―ワーク間にパイロットアークが発生する。このパイロットアークを用いて、混合ガス出口129bから噴出する混合ガスに自動着火することができる。
Further, a high frequency high voltage is applied between the
次に、図7にガスシステム13の構成図を示す。
Next, the block diagram of the
ガスシステム13は、トーチ本体100の第1ガス通路111へガスを供給する第1供給路71と、第2ガス通路121へガスを供給する第2供給路72と、第3ガス通路131へガスを供給する第3供給路73とを備える。第1供給路71には、酸素源64及び窒素源65の二つのガス源が接続されていて、これらのいずれかを選択して第1ガス通路111へ送るための切り換え手段61を備えている。第2供給路72には、空気源66、プロパン源67、及び窒素源68の3つのガス源が接続されている。そして、プロパン源67からのプロパンガス及び窒素源68からの窒素ガスを混合させる混合手段63と、プロパンの及び窒素の混合ガスと空気のいずれかを第2ガス通路121へ送り出すための切り換え手段62とを備える。第2供給路73には、酸素ガス源69が接続されていて、第3ガス通路131へ酸素ガスを供給する。
The
これにより、例えば、プラズマ切断により軟鋼を切断する場合、プラズマガスに酸素ガス、2次ガスに空気、3次ガスに酸素ガスという組み合わせを用いるができ、プラズマ切断によりステンレス鋼を切断する場合、プラズマガスに窒素ガス、2次ガスにプロパン及び窒素の混合ガス、3次ガスに窒素ガスを組み合わせを用いることができる。また、ガス切断の場合は、切断酸素ガスと、燃料ガスとしてプロパンと、予熱酸素ガスとの組み合わせを用いることができる。 Thereby, for example, when cutting mild steel by plasma cutting, a combination of oxygen gas as plasma gas, air as secondary gas, oxygen gas as tertiary gas can be used, and when cutting stainless steel by plasma cutting, plasma Nitrogen gas can be used for the gas, a mixed gas of propane and nitrogen can be used for the secondary gas, and a combination of nitrogen gas can be used for the tertiary gas. In the case of gas cutting, a combination of cutting oxygen gas, propane as fuel gas, and preheated oxygen gas can be used.
本実施形態によれば、1台の熱切断装置でプラズマ切断及びガス切断のいずれも行うことができる。さらに、本実施形態の熱切断装置では、1つのトーチ本体に取り付けるアタッチメントを取り替えることによりプラズマ切断及びガス切断を使い分けることができるので、ガストーチ及びプラズマトーチをそれぞれ備える従来の熱切断装置よりも低コストで製造でき、且つ小型化が可能である。 According to this embodiment, both plasma cutting and gas cutting can be performed with one thermal cutting apparatus. Furthermore, in the thermal cutting device of the present embodiment, plasma cutting and gas cutting can be properly used by replacing the attachment attached to one torch body, so that the cost is lower than that of a conventional thermal cutting device including a gas torch and a plasma torch. And can be downsized.
さらに本実施形態では、1本のトーチでプラズマ切断及びガス切断が可能となるので、小型のテーブルタイプのプラズマ切断機に適用すれば、ガス切断との兼用ができるようになり、従来は、電源容量の制約からプラズマ切断では切断不可であった厚板軟鋼板の切断をガス切断により行うことが可能となる。この結果、1台の切断機の適用板厚が格段に向上する。 Furthermore, in this embodiment, plasma cutting and gas cutting can be performed with a single torch. Therefore, if applied to a small table type plasma cutting machine, it can be combined with gas cutting. Due to capacity restrictions, it is possible to cut a thick mild steel plate, which cannot be cut by plasma cutting, by gas cutting. As a result, the applied plate thickness of one cutting machine is remarkably improved.
ガス切断の場合、従来は、作業者が手作業により着火するか、または、専用の着火回路が必要であった。しかし、本実施形態によれば、専用の着火回路を備えていなくても、プラズマトーチのときに用いる高電圧回路を用いて自動着火が可能となった。 In the case of gas cutting, conventionally, an operator ignites manually or a dedicated ignition circuit is required. However, according to the present embodiment, automatic ignition can be performed using the high voltage circuit used in the plasma torch even if no dedicated ignition circuit is provided.
さらには、ガストーチの場合、従来は高さ設定を手動で行っていたが、本実施形態によれば、それが自動で行える。 Furthermore, in the case of a gas torch, conventionally, the height setting has been performed manually, but according to the present embodiment, this can be performed automatically.
また、本実施形態によれば、ガス切断を行う場合でもトーチ内に冷却水を循環させることができ、ガストーチを水冷することができる。これにより、ガストーチで問題となる逆火が起きにくくなる。 Moreover, according to this embodiment, even when performing gas cutting, cooling water can be circulated in the torch, and the gas torch can be water-cooled. Thereby, the backfire which becomes a problem with a gas torch becomes difficult to occur.
なお、可燃性ガスは、ガス切断の予熱炎の燃料ガスとしてだけでなく、プラズマ切断でステンレス鋼の良質切断に使用できる。 The combustible gas can be used not only as a fuel gas for the preheating flame for gas cutting, but also for high-quality cutting of stainless steel by plasma cutting.
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to those embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.
例えば、本実施形態ではガスアタッチメントをアダプタとガスアタッチメント本体に分離しているが、これらを一体で構成してもよい。 For example, in this embodiment, the gas attachment is separated into the adapter and the gas attachment main body, but these may be configured integrally.
10 トーチ
11 電源システム
13 ガスシステム
15 冷却水システム
17 トーチ移動システム
18 コントローラ
51 高周波回路
52 プラズマ電源
53 トランジスタ
54 切換スイッチ
55 導通テスタ
100 トーチ本体
111、112,113 第1,第2、第3ガス通路
121、122,123 2次ガス通路
131,132,133 3次ガス通路
140 アダプタ
150 ガスアタッチメント本体
151 ガス切断火口
152 ノズル本体
160 プラズマアタッチメント
161 電極
163 プラズマノズル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
トーチ本体(100)と、
前記トーチ本体に、少なくとも燃料ガス及び酸素ガスを供給する手段(13)と、
前記トーチ本体に着脱自在に取り付け可能であり、取り付けられたときにプラズマ切断を可能とするプラズマアタッチメント(160)と、
前記トーチ本体に着脱自在に取り付け可能であり、取り付けられたときにガス切断を可能とするガスアタッチメント(140,150)とを備える熱切断装置。 A thermal cutting apparatus capable of performing both plasma cutting and gas cutting,
Torch body (100),
Means (13) for supplying at least fuel gas and oxygen gas to the torch body;
A plasma attachment (160) that is detachably attachable to the torch body, and that enables plasma cutting when attached;
A thermal cutting apparatus comprising a gas attachment (140, 150) that is detachably attachable to the torch body and that enables gas cutting when attached.
前記ガスアタッチメントは、ガス切断火口(151)と前記ガス切断火口を前記トーチ本体に固定するためのリテーナキャップ(155)とを有する請求項2に記載の熱切断装置。 The plasma attachment has at least an electrode (161), a plasma nozzle (163) surrounding the tip of the electrode, and a retainer cap (166) for fixing the electrode and the plasma nozzle to the torch body. ,
The thermal cutting device according to claim 2, wherein the gas attachment includes a gas cutting crater (151) and a retainer cap (155) for fixing the gas cutting crater to the torch body.
前記トーチ本体に前記プラズマアタッチメントが取り付けられた場合は、前記トーチ本体の第1、第2及び第3のガス通路のうちの少なくとも一つの通路が、前記プラズマアタッチメントのプラズマガス通路、2次ガス通路、及び3次ガス通路に連通し、
前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが取り付けられた場合は、前記トーチ本体の第1、第2及び第3のガス通路のそれぞれが、前記ガスアタッチメントの切断ガス通路、燃料ガス通路、及び予熱酸素通路のうちのいずれか一つ、他の一つ、及び残りの一つにそれぞれ連通する請求項1に記載の熱切断装置。 The torch body has first, second, and third gas passages (111, 121, 131);
When the plasma attachment is attached to the torch body, at least one of the first, second, and third gas passages of the torch body is a plasma gas passage or a secondary gas passage of the plasma attachment. And communicating with the tertiary gas passage,
When the gas attachment is attached to the torch body, each of the first, second, and third gas passages of the torch body includes a cutting gas passage, a fuel gas passage, and a preheating oxygen passage of the gas attachment. The thermal cutting device according to claim 1, wherein the thermal cutting device communicates with any one of them, the other one, and the remaining one.
前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが装着されている場合に、前記高電圧回路が前記ガス切断火口の近傍に高電圧を印加し、予熱炎を点火するための火花を発生させるような配線と、をさらに有する請求項1に記載の熱切断装置。 A high voltage circuit (51) for outputting a high voltage for generating a pilot arc when the plasma attachment is mounted on the torch body;
When the gas attachment is mounted on the torch body, the high voltage circuit applies a high voltage in the vicinity of the gas cutting crater and generates a spark for igniting a preheating flame, and Furthermore, the thermal cutting device of Claim 1 which has.
前記ガス供給源は、
前記トーチ本体に前記プラズマアタッチメントが取り付けられた場合、
第1のガス通路に酸素または窒素、第2のガス通路に空気、プロパン、及びプロパンと窒素の混合ガスのいずれか、第3のガス通路に酸素または窒素をそれぞれ供給し、
前記トーチ本体に前記ガスアタッチメントが取り付けられた場合、
第1のガス通路に酸素、第2のガス通路に燃料ガス、第3のガス通路に酸素をそれぞれ供給する請求項4に記載の熱切断装置。 A gas supply source (64-69) for supplying gas to the torch body;
The gas supply source is:
When the plasma attachment is attached to the torch body,
Oxygen or nitrogen is supplied to the first gas passage, air, propane, or a mixed gas of propane and nitrogen is supplied to the second gas passage, and oxygen or nitrogen is supplied to the third gas passage, respectively.
When the gas attachment is attached to the torch body,
The thermal cutting device according to claim 4, wherein oxygen is supplied to the first gas passage, fuel gas is supplied to the second gas passage, and oxygen is supplied to the third gas passage.
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