JP2018529183A5

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Publication number: JP2018529183A5
Application number: JP2018505620A
Authority: JP
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2036-08-04

Description

［付記１］
プラズマアークトーチ用の液冷消耗カートリッジであって、
電極と、
外面に第１の外側保持機構と第２の外側保持機構とを有し、前記電極が固定される旋回リングと、
内面に内側保持機構を有し、前記内側保持機構が前記旋回リングの前記第１の外側保持機構と嵌合するノズルと、
内面に内側保持機構と外面に外側保持機構を有するカートリッジフレームであって、前記内側保持機構が前記旋回リングの前記第２の外側保持機構と嵌合するカートリッジフレームと、
前記カートリッジフレームの前記外側保持機構と嵌合する内側保持機構を内面に有するシールドと、
を備え、
少なくとも前記ノズル、前記旋回リング、前記カートリッジフレーム、前記シールドが、嵌合時、所定位置に軸方向に固定されて、前記カートリッジフレームから前記シールドまたは前記ノズルまでの少なくとも１つの液体流路を提供する、液冷消耗カートリッジ。
［付記２］
前記電極と前記ノズルが、前記電極と前記ノズルとの間の物理的接触なしに軸方向および径方向に相互に位置合わせされる、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記３］
前記ノズルと前記シールドが、前記ノズルと前記シールドとの間の物理的接触なしに軸方向および径方向に相互に位置合わせされる、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記４］
前記シールド、前記ノズル、前記旋回リングのうちの少なくとも１つが前記カートリッジフレームと直接嵌合する、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記５］
前記電極が、前記旋回リングおよび電極絶縁体の少なくとも一方を介して前記カートリッジフレームと間接的に嵌合する、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記６］
前記ノズルの前記内側保持機構と前記旋回リングの前記第１の外側保持機構との嵌合により、前記ノズルと前記旋回リングとが径方向に位置合わせされる、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記７］
前記カートリッジフレームの前記内側保持機構と前記旋回リングの前記第２の外側保持機構との嵌合により、前記カートリッジフレームと前記旋回リングとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記８］
前記シールドの内側保持機構と前記カートリッジフレームの前記外側保持機構との嵌合により、前記カートリッジフレームと前記シールドとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記９］
内面に前記ノズルの外面の外側保持機構と嵌合するように構成される第２の内側保持機構をさらに備え、前記カートリッジフレームと前記ノズルとの嵌合により、前記カートリッジフレームと前記ノズルとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記１０］
前記ノズルがノズルジャケットに連結される非通気ノズルである、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記１１］
前記ノズルがノズルライナーに連結される通気ノズルである、付記１に記載の液冷消耗カートリッジ。
［付記１２］
液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジであって、
非導電性のカートリッジフレームと、
プラズマプレナムを部分的に画定し、前記カートリッジフレームに固定されるセットの導電消耗コンポーネントと、
を備え、
前記消耗カートリッジが体積で少なくとも５０％が非導電性材料からなる、消耗カートリッジ。
［付記１３］
前記消耗カートリッジが体積で約６０％〜約８０％が非導電性材料からなる、付記１２に記載の消耗カートリッジ。
［付記１４］
使い捨てカートリッジである、付記１２に記載の消耗カートリッジ。
［付記１５］
前記セットの導電消耗コンポーネントが前記カートリッジフレームに固定された後に個別に処分不能である、付記１２に記載の消耗カートリッジ。
［付記１６］
前記カートリッジフレームが前記セットの導電コンポーネントと流体連通する液体路とガス路を備え、前記液体路とガス路が前記カートリッジフレームの中心長手軸線に対して非同心である、付記１２に記載の消耗カートリッジ。
［付記１７］
前記セットの導電性の消耗コンポーネントがシールド、ノズル、電極を備える、付記１２に記載の消耗カートリッジ。
［付記１８］
複数のコンポーネントから一体型の消耗カートリッジを製造する方法であって、
電極を旋回リングに軸方向および径方向に固定することと、
前記旋回リングの外面の保持機構をカートリッジフレームまたはノズルの内面の被嵌合保持機構のうちの少なくとも１つに軸方向および径方向に固定することと、
前記カートリッジフレームの外面の保持機構をシールドの内面の被嵌合保持機構に軸方向および径方向に固定することと、
を備え、
前記消耗コンポーネント間の前記軸方向および径方向の固定により、前記カートリッジフレームの少なくとも１つの内側流体路が（ｉ）前記ノズルの流体通路または（ｉｉ）前記シールドの流体通路と位置決めされる、方法。
［付記１９］
電極を旋回リングに軸方向および径方向に固定することが、
前記電極を電極絶縁体に軸方向および径方向に固定することと、
前記電極絶縁体を前記旋回リングに軸方向および径方向に固定することと、
を備える、付記１８に記載の方法。
［付記２０］
前記カートリッジフレーム内のプラズマガス路を前記旋回リングと前記ノズルとの間のガス通路と径方向に位置合わせすることをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２１］
前記カートリッジフレーム内のシールドガス路を前記ノズルと前記シールドとの間のガス通路と径方向に位置合わせすることをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２２］
前記カートリッジフレーム内の中心路を前記電極と径方向に位置合わせすることをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２３］
前記カートリッジフレーム内の第１の冷却液路および第２の冷却液路を前記ノズルと径方向に位置合わせすることと、
前記カートリッジフレーム内の第３の冷却液路および第４の冷却液路を前記シールドと径方向に位置合わせすることと、
をさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２４］
亜鉛を用いてダイカストによって前記旋回リングを形成することをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２５］
非導電性材料を用いて鋳造によって前記カートリッジフレームを形成することをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２６］
導電性材料を用いて打抜き加工によって前記シールドを形成することをさらに備える、付記１８に記載の方法。
［付記２７］
前記複数のコンポーネントの軸方向および径方向の固定がスナップ嵌め、プレス嵌め、締まり嵌めのうちの１つ以上によって実行される、付記１８に記載の方法。
［付記２８］
プラズマアーク切断トーチ用の液冷消耗カートリッジを組み立てる方法であって、
中心領域と、外面と、遠位端と、近位端とを有する絶縁体カートリッジフレームを設けることと、
前記中心領域において旋回コンポーネントを前記カートリッジフレームに連結することと、
前記中心領域において電極を前記カートリッジフレームに連結することと、
前記中心領域においてノズルを前記カートリッジフレームに連結することと、
前記外面においてシールドを前記カートリッジフレームに連結することと、
を備える方法。
［付記２９］
旋回コンポーネントを前記カートリッジフレームに連結することが、前記旋回コンポーネントの外面を前記カートリッジフレームの内面に嵌合して、前記旋回コンポーネントと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方を提供することを備える、付記２８に記載の方法。
［付記３０］
前記旋回コンポーネントおよび電極絶縁体の少なくとも一方を介して前記電極を前記カートリッジフレームに連結することをさらに備える、付記２８に記載の方法。
［付記３１］
ノズルを前記カートリッジフレームに連結することが、前記ノズルの外面を前記カートリッジフレームの内面に連結して、前記ノズルと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方を提供することを備える、付記２８に記載の方法。
［付記３２］
前記外面においてシールドを前記カートリッジフレームに連結することにより、前記シールドと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が提供される、付記２８に記載の方法。
［付記３３］
前記中心領域において前記カートリッジフレームの遠位端でバッフルと第２の旋回コンポーネントを配置することをさらに備える、付記２８に記載の方法。
［付記３４］
前記連結により、前記カートリッジフレームの少なくとも１つの内側流体路と（ｉ）前記ノズルの流体通路または（ｉｉ）前記シールドの流体通路とが位置合わせされる、付記２８に記載の方法。
［付記３５］
プラズマアークトーチ用の液冷消耗カートリッジであって、
電極と、
外面に外側保持機構と内面に内側保持機構とを有し、前記電極が前記内側保持機構に固定される旋回リングと、
外面に外側保持機構を有するノズルと、
内面に第１の内側保持機構と第２の内側保持機構と外面に外側保持機構を有するカートリッジフレームであって、前記カートリッジフレームの前記第１の内側保持機構が前記旋回リングの前記外側保持機構に嵌合し、前記カートリッジフレームの前記第２の内側保持機構が前記ノズルの前記外側保持機構に嵌合する、カートリッジフレームと、
前記カートリッジフレームの前記外側保持機構と嵌合する内側保持機構を内面に有するシールドと、
を備え、
少なくとも前記ノズル、前記旋回リング、前記カートリッジフレーム、前記シールドが嵌合時に所定位置に軸方向に固定される、液冷消耗カートリッジ。
本発明の各種側面および実施形態は様々な形で組み合わせることができると理解すべきである。本明細書の教示に基づき、当業者はこれらの各種実施形態を組み合わせる方法を容易に判定することができる。明細書に目を通すことで当業者は変更も思いつくことができる。

Claims

液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジフレームであって、
トーチヘッドとカートリッジ先端との間に配置されるように構成される絶縁体本体と、
前記絶縁体本体に配置され、前記トーチヘッドから受け取る第１の流体流を導いて前記消耗カートリッジフレームに接続されたカートリッジ先端のコンポーネントに接触させる第１の冷却路と、
前記絶縁体本体に配置され、前記第１の流体流の少なくとも一部を前記コンポーネントから前記トーチヘッドまで導くように構成される第１の帰還路と、
を備え、
前記第１の冷却路と前記第１の帰還路とが、前記絶縁体本体の中心長手軸線に対して非同心である、消耗カートリッジフレーム。
所定の配向で前記カートリッジ先端を前記トーチヘッドに径方向に固定するように構成されるトーチ係合機構をさらに備える、請求項１に記載の消耗カートリッジフレーム。
前記カートリッジ先端が前記トーチ係合機構を介して前記トーチヘッドに径方向に固定されるとき、前記第１の冷却路が前記トーチヘッドの対応する第１の冷却路と実質的に位置合わせされるように構成され、前記第１の冷却路が、前記トーチヘッドから前記カートリッジ先端内へ冷却液を導くように構成される、請求項２に記載の消耗カートリッジフレーム。
前記カートリッジ先端が前記トーチ係合機構を介して前記トーチヘッドに径方向に固定されるとき、前記第１の帰還路が前記トーチヘッドの対応する第１の帰還路と実質的に位置合わせされるように構成され、前記第１の帰還路が、前記カートリッジ先端から前記トーチヘッド内へ冷却液を導くように構成される、請求項３に記載の消耗カートリッジフレーム。
以下のａ）からｆ）のうち少なくとも１つを備える請求項１に記載の消耗カートリッジフレームであって、
ａ）前記第１の冷却路と前記第１の帰還路が、前記絶縁体本体の近位領域から遠位領域まで長手方向に延在しており重複していない、
ｂ）前記絶縁体本体に配置され、前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して同心である中心路をさらに備え、前記中心路が、（ｉ）前記トーチヘッドから電極まで前記第１の流体流を導く、および（ｉｉ）前記トーチヘッドから前記電極まで電流を流す、の少なくとも一方を実行するように構成される、
ｃ）前記コンポーネントが第１のコンポーネントであり、
前記消耗カートリッジフレームが、
前記絶縁体本体に配置され、前記トーチヘッドから受け取る前記第１の流体流の少なくとも一部を導いて、前記第１のコンポーネントと異なる前記カートリッジ先端の第２のコンポーネントに接触させる第２の冷却路と、
前記絶縁体本体に配置され、前記第１の流体流の少なくとも一部を前記第２のコンポーネントから前記トーチヘッドまで導くように構成される第２の帰還路と、
をさらに備え、
前記第２の冷却路と前記第２の帰還路が前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して非同心である、
ｄ）前記第１の流体流が冷却液流を備える、
ｅ）前記カートリッジ先端の前記コンポーネントがノズルおよびシールドの一方を備える、
ｆ）前記絶縁体本体に配置され、第２の流体流を前記カートリッジ先端の第２のコンポーネントまで導くように構成される少なくとも１つのガス路をさらに備え、前記少なくとも１つのガス路が前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して非同心であり、前記第２の流体流がプラズマガス流またはシールドガス流を備えるか或いは前記第２のコンポーネントがノズルおよびシールドの一方を備える、
消耗カートリッジフレーム。
液冷プラズマアークトーチカートリッジ消耗品用のカートリッジフレームであって、
中心領域と、内面と、外面と、近位部分と、遠位部分とを有し、少なくとも実質的に非導電性の材料からなるカートリッジフレーム本体と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分に位置し、トーチヘッドと係合するように構成されるトーチ係合インタフェース面と、
前記中心領域に形成される複数のコンポーネント位置合わせ機構と、
前記近位部分と前記遠位部分との間の複数の通路であって、前記中心領域の中心軸から偏位し、前記カートリッジフレームにわたって液体とガスを方向付ける複数の通路と、
を備えるカートリッジフレーム。
前記複数のコンポーネント位置合わせ機構のうちの１つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、ノズルを前記カートリッジフレームの前記内面に位置合わせし、前記ノズルと前記内面とを嵌め合い係合させるように構成される、請求項６に記載のカートリッジフレーム。
前記１つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、前記ノズルを前記カートリッジフレームに軸方向に位置合わせし、前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合させるように構成される１つ以上の段部を備える、請求項７に記載のカートリッジフレーム。
前記１つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、前記カートリッジフレームの前記内面の一部に沿って変動する径を備え、前記ノズルを前記カートリッジフレームに径方向に位置合わせし、前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合させる、請求項７に記載のカートリッジフレーム。
以下のａ）からｅ）のうち少なくとも１つを備える請求項６に記載のカートリッジフレームであって、
ａ）前記複数のコンポーネント位置合わせ機構のうちの１つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、シールドを前記カートリッジフレームの前記外面に位置合わせして、前記シールドと前記外面とを嵌め合い係合させるように構成される、
ｂ）前記複数の通路が、計量されたシールドガス流を提供するように構成されるシールドガス路を備え、前記カートリッジフレームが、前記カートリッジフレーム本体の前記遠位部分に配置されるバッフルとシールド旋回リングとをさらに備え、前記バッフルと前記シールド旋回リングが前記シールドガス路と流体連通して、該シールドガス路を通る前記シールドガス流の少なくとも１つのパラメータを調節する、
ｃ）前記カートリッジフレームの前記内面の開口部をさらに備え、
前記複数の通路が、冷却液をノズルに供給するように構成される冷却液路を含み、
前記開口部が前記冷却液路と流体連通して、前記冷却液を前記ノズルから遠くへ導く、
ｄ）前記カートリッジフレームが、前記カートリッジフレームの前記外面の開口部をさらに備え、
前記複数の通路が、冷却液をシールドに供給するように構成される冷却液路を含み、
前記開口部が前記冷却液路と流体連通して、前記冷却液を前記シールドから遠くへ導く、
ｅ）前記カートリッジフレームが、前記カートリッジフレームの前記内面から前記外面まで延在する通気路をさらに備える、
カートリッジフレーム。
液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジであって、
遠位領域と近位領域とを有する本体部と、
前記遠位領域に位置し、プラズマエミッタとプラズマアークコンストリクタとを含む先端部と、
前記本体部の前記近位領域から前記遠位領域の前記先端部まで延在する２つ以上の非同心路と、
を備える、消耗カートリッジ。
以下のａ）からｅ）のうち少なくとも１つを備える請求項１１に記載の消耗カートリッジであって、
ａ）前記２つ以上の非同心路が、絶縁体材料で作製されるカートリッジフレームに配置され、前記カートリッジフレームが前記先端部とトーチヘッドとの間のインタフェースを形成する、
ｂ）前記先端部がノズル、シールド、及び電極のうちの少なくとも１つを備え、
ｉ）前記２つ以上の非同心路が、
前記ノズルと流体連通する冷却液路と帰還路とを含み、冷却液を前記ノズルとの間でやり取りする第１のセットの通路と、
前記シールドと流体連通する冷却液路と帰還路とを含み、前記冷却液の少なくとも一部を前記シールドとの間でやり取りする第２のセットの通路とを含み、
前記２つ以上の非同心路が、旋回リングと前記ノズルとの間の通路にプラズマガスを供給するプラズマガス路を含み、
ｉｉ）前記２つ以上の非同心路が、前記シールドと前記ノズルとの間の通路にシールドガスを供給するシールドガス路を含み、
ｉｉｉ）前記消耗カートリッジが、前記電極と流体連通する中心路をさらに備え、前記中心路が冷却液および電流の少なくとも一方を前記電極に流すように構成される、
消耗カートリッジ。
液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジフレームであって、
前記プラズマアークトーチのトーチヘッドに接続するように構成される第１のインタフェースと、
前記消耗カートリッジフレームの長手軸線に沿って第１の面に対して軸方向に間隔をおいて配置され、少なくともノズルと、シールドと、電極と、旋回リングとを有する複数のコンポーネントに接続するように構成される第２のインタフェースと、
前記長手軸線に沿って延在して前記第１のインタフェースと前記第２のインタフェースとを接続する本体部であって、前記第１のインタフェースと前記第２のインタフェースを通って液体及びガスを前記トーチヘッドと前記複数のコンポーネントとの間に導くように構成された複数の通路を有する本体部と、
を備える消耗カートリッジフレーム。
以下のａ）からｅ）のうちの少なくとも１つを備える請求項１３に記載の消耗カートリッジフレームであって、
ａ）前記第１のインタフェースが、所定の配向で前記トーチヘッドに径方向に固定するよう構成される位置合わせ機構を含み、前記複数の通路が前記所定の配向で前記トーチヘッドの対応する通路と位置合わせされ、液体とガスを前記トーチヘッドと前記複数のコンポーネントとの間に導くように構成される、
ｂ）前記第２のインタフェースが、
前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合し軸方向に位置合わせする前記消耗カートリッジフレームの内面の少なくとも１つの段部と、
前記ノズルと前記消耗カートリッジフレームとを嵌め合い係合し軸方向に位置合わせする、径が変動する前記消耗カートリッジフレームの前記内面の少なくとも一部とを備える、
ｃ）前記第２のインタフェースが、前記シールドを前記消耗カートリッジフレームと軸方向および径方向に位置合わせし、前記シールドと前記消耗カートリッジフレームとを嵌め合い係合させるよう構成される位置合わせ機構を備え、前記位置合わせ機構が前記消耗カートリッジの外面に段部および嵌合部の少なくとも一方を備える、
ｄ）前記第１のインタフェースに隣接して前記本体部に配置され、前記トーチヘッドのリーダ装置との通信のためのＲＦＩＤタグを収容するように構成される空隙をさらに備える、
ｅ）前記複数の通路の２つ以上が非同心である、
消耗カートリッジフレーム。
液冷プラズマアークトーチカートリッジ消耗品用のカートリッジフレームであって、
近位部分と、遠位部分と、外面と、中心路への内側開口部とを内部に有するカートリッジフレーム本体と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分から前記カートリッジフレーム本体の前記遠位部分まで延在するシールドガス路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分から前記内側開口部まで延在するノズル冷却液供給路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記内側開口部から前記近位部分まで延在するノズル冷却液帰還路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記外面の周冷却液流路と、
前記近位部分から前記周冷却液流路まで延在するシールド冷却液供給路と、
前記周冷却液流路から前記近位部分まで延在するシールド冷却液帰還路と、
を備えるカートリッジフレーム。