JP2997224B2 - プラズマ切断機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ切断機に用い
られる切断用プラズマトーチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

・第１の従来技術（水冷トーチ） プラズマ切断機に用いられるトーチで電極とノズルが冷
却水により冷却されるものは、トーチ本体に電極が取り
つけられ、それに絶縁体及び電極の軸の周囲に旋回させ
て作動ガスを噴出させるためのガス噴出口を介して、ノ
ズルが取り付けられ、そのノズルのノズルオリフィスを
含む先端部を除く他の部分を被覆し、ノズルをトーチ本
体に固定するノズルキャップがトーチ本体に螺着され
る。そして電極を冷却した冷却水は、トーチ本体内部に
形成された冷却水通路を通り、トーチ本体とノズルとノ
ズルキャップにより成形される空間の経由して、ノズル
を冷却し、再びトーチ本体に形成された冷却水通路に戻
る構成となっている。

【０００３】・第２の従来技術（空冷ノズルにおけるノ
ズル保護キャップ） プラズマトーチにおいてノズル先端が露出していると、
切断開始時に厚板のピアッシング（穴開け切断）を行う
とノズルに吹き上がった溶融金属（ドロス）がノズルに
付着しノズルを溶損したり、あるいは、ノズルと被切断
材が接触するとダブルアークと呼ばれる不正放電が起こ
りノズルを損傷することがある。そのため空冷ノズルに
於いて、ノズル先端部を保護するためにノズルとは電気
的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを取り付け
るとともに、ノズルを冷却するガスをそのままノズルと
ノズル保護キャップの間に流すことで、吹き上がってく
る溶融金属を吹き飛ばし、ノズルを保護する方法が米国
特許第４８６１９６２号（ハイパー １９８９年８月２
９日出願）に開示されている。

【０００４】・第３の従来技術（溶接トーチにおけるノ
ズル保護キャップ） 上記第２の従来技術と同様に、ノズルの周囲に、ノズル
とは電気的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを
取り付け、ノズルとノズル保護キャップの間に２次ガス
を流す構成となっているプラズマ溶接トーチが特公昭５
３−１１９７５３号公報（日立精工 昭和５２年３月３
０日出願）に開示されている。

【０００５】・第４の従来技術（旋回気流効果による切
断面の傾斜） プラズマ切断では一般的に切断溝（カーフ）の表側が広
く、裏側が狭くなっている。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、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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記各従来技術にあっ
ては、（１）ノズルの保護と、（２）２次ガスによるプ
ラズマアークの緊縮、（３）ノズル保護キャップの温度
上昇、（４）旋回気流効果の調整、（５）冷却水面路の
電気腐食の点について以下のような問題があった。

【０００７】（１）ノズルの保護 プラズマ切断に於いては、切断開始時に厚板のピアッシ
ング（穴開け切断）を行うとノズルに吹き上がった溶融
金属がノズルに付着しノズルを溶損したり、あるいは、
ノズルと被切断材が接触するとダブルアークと呼ばれる
不正放電が起こりノズルを損傷することがある。従っ
て、第１の従来技術にあるようにノズルが露出している
プラズマトーチでは厚板のピアッシングを行う際には、
メインアークが移行する最高の高さでピアッシングを行
い、ピアッシング時の溶融金属（ドロス）の吹き上がり
を避けて、穴が貫通した後、トーチを切断に適した高さ
まで下げて切断を開始するという方法が採用されてい
る。しかし、この方法によると切断開始時のトーチの高
さ制御が複雑となることは避けられず、また、切断中あ
るいは終了時に、被切断材が熱変形や支持の状態によっ
ては、跳ね上がってくることがあり、それを避けるのは
困難で、ノズルと被切断材が接触することでダブルアー
クが発生し、ノズルを損傷する危険性を回避することは
できない。このようなことを考慮して、第２の従来技術
にあるように空冷されたノズルを有するトーチに於いて
は、上記のピアッシング時のノズルへのドロスの付着や
被切断材との電気的な接触を防止するための、ノズル保
護キャップの機構が開示されている。しかしながら、第
２の従来技術では、空冷ノズル方式のプラズマトーチに
対して適用されており、第２の従来技術にあるようなノ
ズルを水冷するプラズマトーチにはトーチ先端部の形状
が異なるため適用できない。また、ノズルを空冷してい
る冷却ガスを利用する機構となっているため、多量の冷
却ガスを流す必要があり、これを確保するためにノズル
保護キャップにはトーチ軸上プラズマアークを通す開口
部以外にこの複数の開口部が設けられている。このた
め、被切断材の表面には多量の冷却ガスが噴出するた
め、プラズマアークへの擾乱が増加し切断に悪影響がで
る問題があった。また、第３の従来技術では、水冷のノ
ズルに対して保護キャップが適応されているが、その機
能は、被切断材とノズルの接触を防止する機能は有する
ものの、２次ガスで溶接部を大気から遮断するためのも
ので、ノズル保護キャップの開口部が広く開いているた
め、切断の場合のビアッシング時のドロスの吹き上がり
からノズルを守る機能は有していない。

【０００８】（２）２次ガスによるプラズマアークの緊
縮 プラズマ切断では、アークをノズルにより細く絞り込む
ことで、高温高速のアークプラズマを得ている。小さい
ノズル径を有するノズルに、より多くの電流を流すこと
ができれば、狭い切断溝幅で高速で切断できる。しか
し、電流を増大していくと、電流がノズルオリフィスを
通過せずノズルの金属部を流れるダブルアークと呼ばれ
る現象が起こり、切断能力が低下するだけではなくノズ
ルを損傷してしまう。第１の従来技術では、アークを細
く絞り込むために、電極の周囲に作動ガスを強く旋回さ
せて噴出させるとともに、ノズルを水冷することでダブ
ルアークが起こりにくくしている。しかし、ノズルを噴
出したプラズマアークは、ノズルによる拘束が解除され
膨脹するので、切断溝幅が広がってしまう問題が残って
いる。第２の従来技術では、ノズルが水冷されていない
ためノズルの冷却が不十分でダブルアークが起こり易
く、電流を大幅に増大することが困難である。また、ノ
ズル保護キャップによりプラズマアークを包囲するよう
に供給される２次ガスを使って、ノズルから噴出したア
ークを更に絞り込むことができるが、この第２の従来技
術では、プラズマガスを包囲する様に２次ガスを流すた
めの中央の開口部以外に、ノズル冷却のためにガス流量
を増やすための開口部が設けられており、アークを包囲
する２次ガスだけを独立して制御することができず、そ
のためにプラズマアークを更に絞り込むのに十分な２次
ガスの流速あるいは圧力を得ることが困難である。

【０００９】（３）ノズル保護キャップの温度上昇 第２の従来技術あるいは第３の従来技術にあるノズル保
護キャップは、２次ガスによる空冷しか行われないた
め、プラズマアークあるいは切断面からの輻射により温
度が上がってしまう。そのため、ノズルや電極などの消
耗部品の交換の際には、アーク停止後しばらく２次ガス
を流して冷却するか、あるいは、手袋をはめて交換する
かしなければならず、交換時の作業性が悪かった。

【００１０】（４）旋回気流効果の調整 第４の従来技術に示したように、旋回気流効果によって
切断面が傾斜することを利用して、片側の切断面につい
て垂直な切断面を得ることが可能である。しかし、被切
断材の板厚や切断速度に合わせて、接断面の傾斜の程度
を調整しようとすると、旋回気流の強度つまり作動ガス
流量の増減が必要となる。しかし、作動ガス流量はアー
クを安定に保持するための最適値があり、作動ガス流量
を増減するとアークが不安定となってしまい、切断面の
傾斜の程度を調整することは困難である。

【００１１】（５）冷却水通路の電気腐食 第１の従来技術で示したように、電極とノズルが水冷さ
れるプラズマトーチでは電極及びノズルは、トーチ本体
のそれぞれ絶縁された金属部に当接され固定されるとと
もに、それぞれの金属部には、直流電源から電力が供給
されている。そして、冷却水は電極とノズルを冷却する
ように、電極側金属部とノズル側金属部を連結する冷却
水通路が設けられている。プラズマアークが発生してい
る時には、電極側金属部とノズル側金属部との間には電
位差が発生している。この時それぞれの金属部は電気的
に絶縁された状態でトーチ本体が構成されているが、そ
れぞれの金属部が冷却水通路で連結されており、そこに
冷却水が流れているため、冷却水を介して微弱な電流が
流れる。この電流は微弱なのでアークの発生には何等支
障は起きないが、この電流によって、トーチ本体の金属
部が徐々に電気化学的な作用によって腐食が進行し、ト
ーチが、いずれは使用不能に陥る問題を、電極及びノズ
ルが水冷されるトーチでは抱えている。

【００１２】本発明は上記従来の技術の各問題点のう
ち、旋回気流効果の調整に対する問題点を解決しようと
するもので、２次ガスにて被切断材の切断面を傾斜垂直
方向に変化することができると共に、この２次ガスが、
円周方向に均一化されて噴出されて、プラズマアークの
旋回流に、これの旋回流を乱すことなく合流でき、ま
た、トーチの全周にわたって旋回強度成分のバラツキを
少なくできて、高品質の切断面の傾斜の改善をすること
ができるようにした切断用プラズマトーチを提供するこ
とを目的とするものである。

【００１３】上記目的を達成するために、第１の発明に
係るプラズマ切断機は、プラズマトーチのノズルのオリ
フィスを通じて発生するプラズマアークを旋回流とし、
ノズルの外周に２次ガスを噴出させるようにしたプラズ
マ切断機において、２次ガス通路内に、２次ガス流をプ
ラズマアークの旋回流と同一方向に旋回させる２次ガス
旋回手段を設け、この２次ガス旋回手段のガス通路を円
周方向に略等間隔に複数個設け、２次ガス旋回手段から
の２次ガス旋回流をプラズマアーク旋回流の外周に噴出
させ、切断溝内の左右の切断面のうち片側の切断面の傾
斜の程度を垂直方向に変化させるように、前記片側の切
断面が左右いずれ側であるかに応じて決定された旋回方
向へ2次ガス流を旋回させるとともに、２次ガス旋回流
の旋回強度が調節できるようにしたものである。また、
第２の発明に係るプラズマ切断機は、プラズマトーチの
ノズルのオリフィスを通じて発生するプラズマアークを
旋回流とし、ノズルの外周に２次ガスを噴出させるよう
にしたプラズマ切断機において、２次ガス通路内に、２
次ガス流をプラズマアークの旋回流と同一方向に旋回さ
せる２次ガス旋回手段を、２次ガス通路の途中で、かつ
２次ガスの噴出口端より空間を有した上流側に配置し、
この空間にて２次ガスの旋回成分を均一にするように
し、２次ガス旋回手段からの２次ガス旋回流をプラズマ
アーク旋回流の外周に噴出させ、切断溝内の左右の切断
面のうち片側の切断面の傾斜の程度を垂直方向に変化さ
せるように、前記片側の切断面が左右いずれ側であるか
に応じて決定された旋回方向へ2次ガス流を旋回させる
とともに、２次ガス旋回流の旋回強度が調節できるよう
にしたものである。第３の発明にかかるプラズマ切断機
は、プラズマトーチのノズルのオリフィスを通じて発生
するプラズマアークを旋回流とし、ノズルの外周に２次
ガスを噴出させるようにしたプラズマ切断機において、
２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を設け、２
次ガス通路を通る２次ガス流の全てを２次ガス旋回手段
により旋回流にしてプラズマアーク旋回流の外周に噴出
させ、切断面の傾斜の程度を調整するために２次ガス旋
回流の旋回強度が調節できるようにしたものである。第
４の発明にかかるプラズマ切断機はプラズマトーチのノ
ズルのオリフィスを通じて発生するプラズマアークを旋
回流とし、ノズルの外周に２次ガスを噴出させるように
したプラズマ切断機において、プラズマガス通路内に、
プラズマガスを旋回させるプラズマガス旋回手段を設
け、このプラズマガス旋回手段のガス吹出し口を円周方
向に略等間隔に複数個設け、２次ガス通路内に、２次ガ
ス流をプラズマアークの旋回流と同一方向に旋回させる
２次ガス旋回手段を設け、この２次ガス旋回手段のガス
通路を円周方向に略等間隔に複数個設け、切断溝内の左
右の切断面のうち片側の切断面の傾斜の程度を垂直方向
に変化させるように、前記片側の切断面が左右いずれ側
であるかに応じて決定された旋回方向へ2次ガス流を旋
回させるとともに、２次ガス旋回流の旋回強度が調節で
きるようにしたものである。

【００１４】

【００１５】

【作 用】プラズマガスと共にノズルより噴出したプ
ラズマアークはプラズマトーチの先端より噴出される。
このとき、プラズマガスはプラズマガス流入路にて旋回
流が与えられ、また２次ガスも２次ガス旋回手段にて上
記プラズマガスと同一方向の旋回流が与えられること
で、プラズマガスをさらに旋回することできる。このた
め、２次ガスの旋回強度の調整によってプラズマアーク
の旋回強度を変えて切断面の傾斜の程度を調節すること
が可能となる。そして、このときの２次ガスは複数のガ
ス通路を略等間隔に設けた２次ガス旋回手段を通ること
により、これの旋回強度成分が円周方向に均等になる。
またこの２次ガスは、２次ガス旋回手段の下流側の空間
を通過することにより圧力や流速の分布が均一化され
る。 さらに、２次ガス通路を通る２次ガス旋回流の全て
がプラズマガスに合流される。

【００１６】

【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図中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ノズ
ル、４は上記ノズル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、
またノズル２はノズルキャップ４の先端部でも支持され
ている。

【００１７】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
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。

【００１８】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る。そしてこの
インシュレータ１４にはこれの上流側と下流側とを連通
するガス通路となる小孔１５が円周方向に複数個開口し
てある。このガス通路となる小孔１５は図２（ａ）に示
す小孔１５に替えて図２（ｂ）に示すように、内面（あ
るいは外面）に円周方向に略等間隔に複数個設けた溝１
５ａにしてもよい。また本発明の実施例では、図２
（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように、上記ガス通路と
なる小孔１５及び溝１５ａは軸心に対して円周方向に略
等間隔にうず巻き状に設けてある。なお図２（ａ），
（ｂ）に示したインシュレータ１４は２次ガス通路８の
テーパ環状の形状にあわせてテーパ状に形成されている
が、このように形状にかぎるものではなく、図２の
（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように断面矩形状にし
て、整流された２次ガスは軸心方向に流れるようにして
もよい。

【００１９】上記インシュレータ１４は２次ガス通路８
の途中、すなわち、２次ガスの噴出口端より空間を有し
た位置に配置して設けられていて、このインシュレータ
１４の下流側に、このインシュレータ１４から２次ガス
通路８の２次ガスの噴出口端にわたって環状のガス通路
部が構成されており、インシュレータ１４から流出した
２次ガスの旋回流成分がこの環状のガス通路部にて旋回
方向に均一にされるようになっている。

【００２０】上記ノズル２のオリフィス１６の径φ₁ と
ノズル保護キャップ５の開口径φ₂との比（φ₂ ／
φ₁ ）は１．０〜５．０が適当であり、また好ましくは
２．０〜４．０である。ここでφ₂ ／φ₁ ＜１．０の場
合にはノズル保護キャップ５の先端がプラズマアークの
熱で変形して損傷してしまい、その上、２次ガスの流れ
を乱してしまう。またφ₂ ／φ＞５．０の場合には、ド
ロスの吹き返りがノズル２及びノズル２の下端面とノズ
ル保護キャップ５の間のギャップ１７に付着してダブル
アークが発生してしまう。また上記ギャップ１７のギャ
ップ寸法ｈは０．５〜１．５ｍｍが適当である。ここで
ｈ＜０．５ｍｍとした場合、２次ガスの噴出する流速が
速くなりすぎてアークを乱してしまう。上記インシュレ
ータ１４はふっ素系等の合成樹脂あるいはセラミックに
て構成する。

【００２１】上記構成において、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。この
とき、ノズル２は冷却水通路７を通る冷却水にて冷却さ
れる。また２次ガスは２次ガス通路８を通ってギャップ
１７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１４の小孔１５
あるいは溝１５ａにて構成される整流通路を通る間に整
流される。

【００２２】またこのとき、ノズル２の下端面とノズル
保護キャップ５の間のギャップ１７のギャップ寸法ｈを
最適値とすることにより、プラズマアークを包囲するよ
うに噴出される２次ガスを十分な流量を十分速い流速で
供給される。またノズル保護キャップ５の開口径φ₂ を
最適にとることにより、ピアッシング時のドロスの吹き
上がりからノズル２が保護される。

【００２３】図３はインシュレータの変形例を示すもの
で、インシュレータ１４ａは断面形状を矩形にした部材
にて環状に構成されており、このインシュレータ１４ａ
はノズルキャップ４ａとノズル保護キャップ５ａのそれ
ぞれ対向部に形成した段部に嵌合して取付けられてい
る。そしてこのインシュレータ１４ａの外周側に整流通
路１８が設けられている。

【００２４】この構成によれば、ノズルキャップ４ａと
ノズル保護キャップ５ａとはインシュレータ１４ａにて
調心され、両部材の位置決めが容易に行なわれる。

【００２５】図４はノズル保護キャップを先端側と基端
側とを別部材にした例を示す。すなわち、ノズル保護キ
ャップ５ｂはノズル本体１３に螺着される基端部１９
と、ノズル２側の先端部２０とが別部材になっている。
そしてこの先端部２０側に上記インシュレータ１４ａが
設けられている。上記基端部１９と先端部２０との結合
は、先端部２０側にフランジ部２０ａを設け、このフラ
ンジ部２０ａに基端部１９の先端側を嵌合固着するか、
あるいはこのフランジ部２０ａにおいて両者を螺合固着
してもよい。

【００２６】プラズマトーチの使用に際してノズル保護
キャップ５ｂの先端側が破損するが、この実施例によれ
ば、先端部２０だけを交換でき、ノズル保護キャップ全
体を交換するものに対して経済的である。またノズル保
護キャップ５ｂを基端部１９と先端部２０とを分割した
ので、それぞれの材質を異ならせることができ、先端部
２０は熱伝導のよい材質で構成することで、高温の溶融
金属が付着したとしても、この溶融金属が短時間で冷却
されて剥離しやすくなる。一方基端部１９は機械的強度
に優れた材質で構成することで、トーチが被切断材と接
触してもこれが変形しないようになる。

【００２７】また図５はノズル保護キャップを冷却でき
るようにした実施例を示す。すなわち、ノズル保護キャ
ップ５ｃの基端部１９ａの内側に環状の冷却水室２１を
設け、この冷却水室２１に電極１の内側に設けられた電
極１側の冷却水室９に通路２２にて連通してある。この
構成によりノズル保護キャップ５ｃの基端部は冷却水室
２１内の冷却水により冷却されこの部分の昇温が抑制さ
れる。

【００２８】図６は上記ノズル保護キャップを冷却する
ための構成の他例を示すもので、ノズル保護キャップ５
ｄの冷却水室２１ａを上下方向に幅の広い環状に構成し
てその容積を大きくすることにより、この部分の冷却能
力が多くなっている。そしてこの冷却水室２１ａには電
極１側の冷却水室９に連通する流入側の通路２２のほか
に、ノズル２のまわりに設けた冷却水通路７に連通する
出口側の通路２３が連通している。

【００２９】また図７にて示したインシュレータ１４ａ
において、これに設けた整流通路１８をトーチの中心に
対してうず巻き状にすることにより、ノズル保護キャッ
プのギャップから噴出する２次ガス流を強制された旋回
流にすることができる。さらに電極１の周囲に設けられ
たプラズマガス通路６にプラズマガスを流入するための
複数本のプラズマガス流入路６ａを図８に示すようにト
ーチの軸心に対して傾斜させて、プラズマガス通路６に
流入するプラズマガスに旋回流を与えるようにする。ま
たこのとき、ノズル２のオリフィス長Ｌはオリフィス径
φ₁ に対してＬ／φ₁ ≦２の関係にする。この構成にお
いて、２次ガスの旋回方向とプラズマガスの旋回方向と
が同一になるようにする。

【００３０】発明が解消しようとする課題の欄の項目
（４）で述べたように、作動ガス流量の調節により切断
面の傾斜の程度を調節しようとすると、作動ガス流量が
最適範囲から外れてアークが不安定となる問題がある
が、本実施例では２次ガスをプラズマアークと同一方向
に旋回させることにより、２次ガスの旋回強度の調節に
よってプラズマアークの旋回強度を可変して切断面の傾
斜の程度を調節することが可能となる。そして図７で示
す構成によるプラズマトーチにて被切断材２４を切断し
たときに、２次ガスの旋回流の上流側の切断壁２４ａが
垂直になり、他方の切断壁２４ｂが開先状に傾斜されて
切断される。このように、例えば、２次ガスが上からみ
て右方向に旋回している場合、右側の切断壁２４ａが垂
直状になる。また、このとき、上記２次ガスは、インシ
ュレータ１４ａを出てから２次ガスの噴出口端に至る間
の空間である環状のガス通路部内においてその旋回流成
分が均一化される。また上記インシュレータ１４ａは２
次ガス通路内の段部に調心された状態で配置される。

【００３１】さらに上記各実施例において、冷却水によ
る電気化学的な腐食を低減するためには、冷却水を介し
て流れる電流を減少してやらねばらないが、そのために
は、冷却水に接するトーチ本体の金属部分の面積を狭く
してやる必要がある。このことから図１に示すように、
電極１側の冷却水室９とノズル２側の冷却水通路１０と
を連通する流入路２５に電気絶縁材料にて構成したチュ
ーブ２６を嵌合する。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、被切断材の切断面の傾
斜を垂直方向に変化することができ、また２次ガスの旋
回強度を変えて切断面の傾斜の程度が調節できる。そし
て２次ガスを旋回するための旋回手段を通って旋回され
て噴出される２次ガスは、円周方向に均一化されて２次
ガスの噴出口端より噴出され、安定した状態でプラズマ
柱の周囲を旋回して、これの旋回流を乱すことなくこれ
に合流し、また、トーチの全周にわたって旋回強度成分
のバラツキを少なくすることができる。これにより、被
切断材とトーチがどのような位置関係にあっても切断方
向によるバラツキを低減でき、どのような方向で加工を
行っても高品質の切断面の傾斜の改善をすることができ
る。また、２次ガスが流通するガス通路に接する部材に
対し、旋回流速度が高まった状態で２次ガスが通過する
ことにより、これらの部材に対する冷却効果を向上する
ことができる。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はイ
ンシュレータのそれぞれ異なる実施例を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の別の実施例を示すと共に、作用を示す
断面図である。

【図８】プラズマガス流入路の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…電極 ２…ノズル ３…ノズル保持部材 ４…ノズルキャップ ５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ノズル保護キャップ ６…プラズマガス通路 ７…冷却水通路 ８…２次ガス通路 ９，２１…冷却水室 １０…冷却水流入路 １０ａ…冷却水流出路 １１…プラズマガス流入路 １２…２次ガス流入路 １３…トーチ本体 １４，１４ａ…インシュレータ １５…小孔 １５ａ…溝 １６…オリフィス １７…ギャップ １８…整流通路 １９，１９ａ…基端部 ２０…先端部 ２０ａ…フランジ部 ２２，２３…通路 ２４…被切断材 ２５…流入路 ２６…チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−235080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299860（ＪＰ，Ａ) 実公 昭49−1373（ＪＰ，Ｙ１) 特表 平６−508793（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−501081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 10/00 H05K 1/34

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマトーチのノズルのオリフィスを
   通じて発生するプラズマアークを旋回流とし、ノズルの
   外周に２次ガスを噴出させるようにしたプラズマ切断機
   において、 ２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
   流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を設け、こ
   の２次ガス旋回手段のガス通路を円周方向に略等間隔に
   複数個設け、 ２次ガス旋回手段からの２次ガス旋回流をプラズマアー
   ク旋回流の外周に噴出させ、切断溝内の左右の切断面の
   うち片側の切断面の傾斜の程度を垂直方向に変化させる
   ように、前記片側の切断面が左右いずれ側であるかに応
   じて決定された旋回方向へ2次ガス流を旋回させるとと
   もに、前記２次ガス旋回流の旋回強度が調節できるよう
   にしたプラズマ切断機。
2. 【請求項２】 プラズマトーチのノズルのオリフィスを
   通じて発生するプラズマアークを旋回流とし、ノズルの
   外周に２次ガスを噴出させるようにしたプラズマ切断機
   において、 ２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
   流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を、２次ガ
   ス通路の途中で、かつ２次ガスの噴出口端より空間を有
   した上流側に配置し、この空間にて２次ガスの旋回成分
   を均一にするようにし、 ２次ガス旋回手段からの２次ガス旋回流をプラズマアー
   ク旋回流の外周に噴出させ、切断溝内の左右の切断面の
   うち片側の切断面の傾斜の程度を垂直方向に変化させる
   ように、前記片側の切断面が左右いずれ側であるかに応
   じて決定された旋回方向へ2次ガス流を旋回させるとと
   もに、前記２次ガス旋回流の旋回強度が調節できるよう
   にしたプラズマ切断機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のプラズマ切断機におい
   て、 ２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
   流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を、２次ガ
   ス通路の途中で、かつ２次ガスの噴出口端より空間を有
   した上流側に配置し、この空間にて２次ガスの旋回成分
   を均一にするようにしたプラズマ切断機。
4. 【請求項４】 プラズマトーチのノズルのオリフィスを
   通じて発生するプラズマアークを旋回流とし、ノズルの
   外周に２次ガスを噴出させるようにしたプラズマ切断機
   において、 ２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
   流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を設け、 ２次ガス通路を通る２次ガス流の全てを２次ガス旋回手
   段により旋回流にしてプラズマアーク旋回流の外周に噴
   出させ、切断面の傾斜の程度を調整するために２次ガス
   旋回流の旋回強度が調節できるようにしたプラズマ切断
   機。
5. 【請求項５】 プラズマトーチのノズルのオリフィスを
   通じて発生するプラズマアークを旋回流とし、ノズルの
   外周に２次ガスを噴出させるようにしたプラズマ切断機
   において、 プラズマガス通路内に、プラズマガスを旋回させるプラ
   ズマガス旋回手段を設け、このプラズマガス旋回手段の
   ガス吹出し口を円周方向に略等間隔に複数個設け、 ２次ガス通路内に、２次ガス流をプラズマアークの旋回
   流と同一方向に旋回させる２次ガス旋回手段を設け、こ
   の２次ガス旋回手段のガス通路を円周方向に略等間隔に
   複数個設け、 切断溝内の左右の切断面のうち片側の切断面の傾斜の程
   度を垂直方向に変化させるように、前記片側の切断面が
   左右いずれ側であるかに応じて決定された旋回方向へ2
   次ガス流を旋回させるとともに、前記２次ガス旋回流の
   旋回強度が調節できるようにした プラズマ切断機。