JP3083205B2 - 電気ア−ク加工機器の母材ケ−ブル接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気ア−ク溶接機や電
気ア−ク切断機のような電気ア−ク加工機器に関し、特
に母材ケ−ブルの接続に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気ア−ク加工機器の一種であ
るエア−プラズマ切断機の従来技術は、実開平３−１２
０９７７号公報に開示されている。

【０００３】この種の電気ア−ク加工機器を使用する場
合、ト−チと加工対象材即ち母材との間にア−ク電流を
流し、ア−クの熱によって加工する。従って、母材ケ−
ブルを用いて加工機器の電源の一端と母材とを接続する
必要がある。また、この種の接続は確実に行なう必要が
ある。即ち、接触不良などが生じると、加工不良になる
だけでなく、母材が帯電して作業者が感電する危険があ
る。

【０００４】母材ケ−ブルと母材との接続を確実にする
ために、従来より、母材ケ−ブルの先端部分の端子に永
久磁石を内蔵している。即ち、端子自体が母材である鋼
材に吸着するので、該端子と母材との電気接続を確実に
行なうことができる。また、常時強力な吸着力が発生し
ていると、端子の位置決めや取外しが難しくなるので、
それを容易に行なえるように、レバ−操作によって端子
内の磁路を切換る構成にし、吸着力の発生と解除を手動
で切換えうるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、母材ケ
−ブルの端子の取付及び取外しの際に必ずレバ−を操作
しなければならないのは非常に煩わしい。また、レバ−
をオンに切換えるのを怠ると、接触不良が発生し、事故
につながるので危険である。

【０００６】従って本発明は、母材ケ−ブルの端子の取
付及び取外しの作業を簡単にするとともに、接続を確実
にして接触不良による感電事故等の発生を防止すること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１番の発明においては、加工対象母材（６）に母
材ケ−ブル（１）を接続し、ト−チから出た電気ア−ク
を前記母材に当て該母材に対して溶接もしくは切断加工
を施す電気ア−ク加工機器の母材ケ−ブル接続装置にお
いて：母材の表面に安定に接触する面（３ｂ）が形成さ
れた電気導体の部分と、磁性体でなる部分とを含む接続
手段（３，８，１５）；前記母材ケ−ブルの電流通路に
含まれる形で、その一端が母材ケ−ブルと直列に電気接
続され、他端が前記接続手段の電気導体の部分と電気的
に接続され、インダクタンス成分を有する形に形成さ
れ、前記接続手段の磁性体の部分の近傍に配置された、
巻線手段（２，７，１４）；及び前記接続手段の母材の
表面と接触する部分の近傍に配設され、前記電気導体の
部分の母材表面と接触する面よりも母材表面から少し離
れた、前記巻線手段によって生じる磁力に比べて磁力の
弱い永久磁石（９Ａ，９Ｂ，１０）；を設ける。

【０００８】また第２番の発明では、プラズマトーチと
プラズマ電源との間の中継ボックスに（１１）、前記接
続装置を、その下面から前記電気導体の部分の母材表面
と接触する面を露出させて設置する。

【０００９】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１０】

【作用】第１番の発明においては、母材ケ−ブルは、巻
線手段，及び接続手段の電気導体部分を介して母材と電
気的に接続される。作業をしていない時には、即ちト−
チに電流を流さない時には、母材ケ−ブルにも電流が流
れないので、巻線手段が磁束を発生せず、従って接続手
段の磁性体が磁化されないので、接続手段は母材に吸着
せず、端子（接続手段）の位置変えや取外しは簡単に行
なえる。しかし作業を開始すると、即ちト−チに電流を
流している時には、母材ケ−ブルにも電流が流れるの
で、巻線手段が磁束を発生し、従って接続手段の磁性体
が磁化され、接続手段は母材に吸着し、接続手段の電気
導体が確実に母材と電気接続される。つまり、母材ケ−
ブルに電流が流れているか否かによって、端子（接続手
段）の吸着の有無が自動的に切換えられるので、作業者
がレバ−等を操作する必要は全くなく、従って切換忘れ
の心配もない。なお、前記接続手段の全体を、例えば鉄
のように電気導体でかつ磁性体である物質で形成すれ
ば、接続手段の構造が簡単になり安価に提供しうる。

【００１１】また、比較的磁力の弱い永久磁石を併用す
るので、巻線手段によって生じる磁力がない時でも、端
子（接続手段）が弱い力で母材に吸着するので、例えば
母材の面が傾斜している場合でも、作業を開始するまで
端子を手で押さえておく必要がない。また、外部から大
きな機械振動等を受ける場合でも、通電開始時に端子が
振動して接触状態が不安定になるのを避けることができ
る。永久磁石（９Ａ，９Ｂ，１０）が、前記電気導体の
部分の母材表面と接触する面（３ｂ）よりも母材表面か
ら少し離れているので、すなわち、永久磁石（９Ａ，９
Ｂ，１０）表面（下面）よりも接触面（３ｂ）が下に少
し突出するように、永久磁石と接触面（３ｂ）との間に
段差を設けたので、接触面（３ｂ）が母材（６）の面か
ら浮き上がらない。

【００１２】第２番の発明によれば、単に中継ボックス
（１１）を母材（６）の上に載置するだけで、その下面
に露出した接続装置が母材と電気的に接続される。従来
の、中継ボックスの外の母材ケーブルが廃止される。

【００１３】

【実施例】図１に、本発明を実施するエア−プラズマ切
断機（デッキカッタ−と称する）の全体の構成を示す。
図１を参照すると、この例では、プラズマト−チは中継
ボックス及び中継ケ−ブルを介して、プラズマ電源（電
源ユニット）と接続されている。また母材（加工対象材
料）と接続される母材端子は、母材ケ−ブルを介して中
継ボックスと接続されている。またプラズマ電源には、
空気を圧縮するためのコンプレッサが接続されている。
このプラズマ電源には、３相２００Ｖの電力が供給され
る。なお、狭い範囲で作業をする場合には、ト−チの移
動範囲を広げるための中継ケ−ブルが不要であるので、
その場合には中継ボックスを使用せずに、プラズマト−
チ及び母材ケ−ブルをプラズマ電源に直接接続して作業
を実施することができる。

【００１４】図１の装置の母材端子２０の部分の構成を
図２に示す。母材端子の本体を構成する端子部材３は、
材質が鉄であり、図３に示すようにコ字形状をなしてい
る。また、端子部材３を母材６に乗せた時に両者の接触
面積が充分に大きくなるように、端子部材３の接触面３
ｂは平面に形成してある。母材ケ−ブル１は、導電体で
なる芯線（より線）１ａとそれを覆う絶縁被覆とで構成
されている。母材ケ−ブル１は、端子部材３上でその中
央部３ａを２回周回して電気コイル２を形成しており、
該ケ−ブルの芯線１ａの先端が導電体でなる接続部材４
を介して端子部材３と機械的及び電気的に接続されてい
る。５は母材ケ−ブル１を端子部材３に固定する止め金
具である。

【００１５】切断作業を実施する場合、この例ではプラ
ズマト−チの電極に電源のマイナスが接続され、母材ケ
−ブルにはプラスが接続される。また図２に示すよう
に、母材端子２０は、母材（金属：導電体）６の上に載
置される。端子部材３は導電体で構成されているので、
母材ケ−ブルの芯線１ａは、接続部材４及び端子部材３
を介して母材６と電気的に接続される。従って、プラズ
マ電源から出た電流は、中継ケ−ブル，中継ボックス，
母材ケ−ブル１，接続部材４，端子部材３，母材６，プ
ラズマア−ク，プラズマト−チの電極，プラズマト−チ
の電源ケ−ブル，中継ボックス及び中継ケ−ブルを順に
通ってプラズマ電源に戻る。

【００１６】切断作業を実施する時には、母材ケ−ブル
の芯線１ａに電流が流れるので、電気コイル２のインダ
クタンスによってそれに磁束が発生する。また、電気コ
イル２が巻かれた接続部材４は強磁性体であり、接続部
材４と接する母材６も強磁性体であるので、接続部材４
とそれが接する母材６の部分とで、磁気抵抗の小さい磁
気閉回路が形成されている。従って、この磁気閉回路の
部分を電気コイル２から出た磁束が通り、接続部材４と
母材６との間には磁気吸引力が発生する。この例では電
気コイル２の巻数は２回であるが、母材ケ−ブル１には
約３０〜５０Ａ程度の大電流が流れるので、発生する磁
気吸引力は充分に大きい。なお巻数は１回程度でも充分
な吸引力が得られる。切断作業をしていない時には、母
材ケ−ブルの芯線１ａに電流が流れないので、電気コイ
ル２から磁束が発生せず、接続部材４と母材６との間に
は磁気吸引力が発生しない。

【００１７】つまり、特別なスイッチ操作をしなくて
も、プラズマト−チに通電している時には、常に吸引力
が継続的に発生するので、母材端子２０が母材６に確実
に吸着して電気的に接続され、周囲から機械振動などを
受けたり、母材端子２０を載置する母材６の面が斜面で
あったとしても、母材端子２０が母材６から自然に外れ
ることはない。また、特別なスイッチ操作をしなくて
も、プラズマト−チに通電していない時には、吸引力が
発生しないので、母材端子２０を移動するのに特別な力
は不要であり、作業開始前に母材端子２０を位置決めし
たり、作業中断時に母材端子２０の位置を変更するのに
特別な力が不要である。母材端子２０を母材６から外そ
うとして母材ケ−ブル１を引張っても、母材ケ−ブル１
及びそれと接続部材４との接続部分に無理な力が加わる
ことがないので、断線等の故障が生じにくい。

【００１８】次に図４に、端子部材３の変形例を示す。
なお、上記と同一の構成要素には、同一の符号を付して
示す。これは、円柱形状の端子部材８であり、下端面８
ａを平面にしてそれが母材６と接触するように構成して
ある。電気コイル７は、円柱軸のまわりを周回する方向
に巻いてある。従って磁束は、端子部材８の上端面から
出て周囲の空気中を通り、母材６を通過して端子部材８
の下端面に至る経路を通る（逆方向の場合もある）。従
って上記実施例の場合と同様に、母材ケ−ブル１の通電
の有無に応じて自動的に、端子部材８と母材６との間に
生じる磁気吸引力がオン／オフする。

【００１９】図５に、端子部材３の各接触面３ｂの近傍
に装着した永久磁石９Ａ及び９Ｂを示す。装着してあ
る。図６に示すように、端子部材３の各接触面３ｂの部
分に切欠き３ｃ及び３ｄを形成し、その部分に永久磁石
９Ａ及び９Ｂを埋め込んである。但し、各接触面３ｂが
母材６の面から浮き上がらないように、永久磁石９Ａ及
び９Ｂの表面（下面）よりも各接触面３ｂが下に少し突
出するように、永久磁石９Ａ及び９Ｂの表面と各接触面
３ｂとの間に段差を設けてある。また、永久磁石９Ａ及
び９Ｂには、電気コイル２によって発生する磁気吸引力
に比べてかなり磁気吸引力の弱いものを用いてある。

【００２０】従って、母材ケ−ブル１の通電の有無に応
じて自動的に、端子部材３と母材６との間に生じる磁気
吸引力がオン／オフするが、母材ケ−ブル１に通電しな
い時でも、永久磁石９Ａ及び９Ｂと母材６との間に比較
的小さい磁気吸引力が常時発生する。母材ケ−ブル１に
通電していない時であっても小さい磁気吸引力が発生す
るので、母材ケ−ブル１の通電が開始されるまでの間に
手で押さえていなくても、母材端子２０が母材６から脱
落したり位置ずれしたりすることがない。

【００２１】図７に、端子部材８の下端面８ａの近傍に
装着した永久磁石１０を示す。端子部材８の接触面８ａ
の部分に切欠きを形成し、その部分に永久磁石１０を埋
め込んである。但し、接触面８ａが母材６の面から浮き
上がらないように、永久磁石１０の表面（下面）よりも
接触面８ａが下に少し突出するように、永久磁石１０の
表面と接触面８ａとの間に段差を設けてある。また、永
久磁石１０には、電気コイル７によって発生する磁気吸
引力に比べてかなり磁気吸引力の弱いものを用いてあ
る。従ってこの実施例でも、母材ケ−ブル１に通電して
いない時であっても小さい磁気吸引力が発生するので、
母材ケ−ブル１の通電が開始されるまでの間に手で押さ
えていなくても、母材端子２０が母材６から脱落したり
位置ずれしたりすることがない。

【００２２】図８に示す実施例は、中継ボックス（図１
参照）自体に母材端子２０を内蔵し、外に露出する母材
ケ−ブルを廃止したものである。即ち、中継ボックス１
１の内部に設けたコネクタ１６及び１７によって、中継
ケ−ブル１２の信号ケ−ブル１２ａ及びホ−ス１２ｂ及
び電源ケ−ブル１２ｃを中継し、それぞれプラズマト−
チ側のケ−ブル１３の信号ケ−ブル１３ａ及びホ−ス１
３ｂ及び電源ケ−ブル１３ｃに接続しているが、中継ケ
−ブル１２の母材ケ−ブル１２ｄは、中継ボックス１１
の内部で接続部材１８を介して端子部材１５に接続され
ており、中継はされていない。端子部材１５は、鉄で形
成してあり、その一部分に巻回された中継ケ−ブル１２
が、電気コイル１４を形成している。端子部材１５の下
端面１５ａは、中継ボックス１１の下面に露出し、かつ
下側に少し突出しており、それが母材６の面と確実に当
接するように構成されている。

【００２３】従ってこの実施例では、単に中継ボックス
１１を母材６の上に載置するだけで、その下面に露出し
た端子部材１５が母材６と電気的に接続される。端子部
材１５は導電性であり、接続部材１８を介して母材ケ−
ブル１２ｄと接続されているので、母材ケ−ブル１２ｄ
と母材６とが、中継ボックス１１を母材６の上に載置す
るだけで電気的に接続される。また前記実施例と同様
に、母材ケ−ブル１２ｄに通電されると、電気コイル１
４が発生する磁束が、端子部材１５と母材６とで構成さ
れる磁気回路を通り、端子部材１５と母材６との間に磁
気吸引力が発生する。母材ケ−ブル１２ｄに通電しない
時には、磁気吸引力はなくなる。なお、図５の実施例と
同様に、端子部材１５に永久磁石を設けている。

【００２４】なお、上記実施例においては、端子部材
３，８及び１５のそれぞれの全体を、導電性と強磁性の
両方の性質を有する鉄で構成してあるが、それを導電体
と強磁性体の２種類の材料を組合せて構成してもよい。
その場合には、母材６と接する面の部分及び母材ケ−ブ
ルが接続される部分を１つの導電体で構成し、母材６と
接する面の近傍に、強磁性体を配置し、該強磁性体の部
分に母材ケ−ブルで電気コイルを形成すればよい。また
上記実施例では、端子部材３，８及び１５の電気コイル
を形成する部分に特別な加工を施さなかったが、例えば
その部分を丸みを帯びた形状に加工したり、太さを変え
たり、あるいは巻線用の電気絶縁性のボビンを設けるよ
うに工夫してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり第１番の発明によれば、母
材ケ−ブルに電流が流れているか否かによって、端子の
吸着の有無が自動的に切換えられるので、作業者がレバ
−等を操作する必要は全くなく、従って切換忘れの心配
もない。比較的磁力の弱い永久磁石を併用するので、巻
線手段によって生じる磁力がない時でも、端子が弱い力
で母材に吸着するので、例えば母材の面が傾斜している
場合でも、作業を開始するまで端子を手で押さえておく
必要がない。また、外部から大きな機械振動等を受ける
場合でも、通電開始時に端子が振動して接触状態が不安
定になるのを避けることができる。

【００２６】永久磁石が、電気導体の部分（３，８）の
母材表面と接触する面（３ｂ）よりも母材表面から少し
離れているので、すなわち、永久磁石表面（下面）より
も接触面（３ｂ）が下に少し突出するように、永久磁石
と接触面（３ｂ）との間に段差を設けたので、接触面
（３ｂ）が母材（６）の面から浮き上がらない。

【００２７】第２番の発明によれば、単に中継ボックス
（１１）を母材（６）の上に載置するだけで、その下面
に露出した接続装置が母材と電気的に接続される。従来
の、中継ボックスの外の母材ケーブルが廃止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のエア−プラズマ切断機全体の外観を
示す斜視図である。

【図２】 一実施例の母材端子２０を示す正面図であ
る。

【図３】 図２の端子部材３の外観を示す斜視図であ
る。

【図４】 母材端子の一変形例を示す正面図である。

【図５】 母材端子のもう１つの変形例を示す正面図で
ある。

【図６】 図５に示す端子部材３の外観を示す斜視図で
ある。

【図７】 母材端子のもう１つの変形例を示す正面図で
ある。

【図８】 母材端子を組込んだ中継ボックスを示す断面
図である。

【符号の説明】

１，１２ｄ：母材ケ−ブル １ａ：芯線 ２，７，１４：電気コイル ３，８，１５：
端子部材 ４，１８：接続部材 ５：止め金具 ６：母材 ９Ａ，９Ｂ，１
０：永久磁石 １１：中継ボックス １２：中継ケ−
ブル １３：プラズマト−チのケ−ブル １６，１７：コ
ネクタ ２０：母材端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥 山 健 二 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６ 番１号 日鐵溶接工業株式会社 機器事 業部内 (72)発明者 稲 村 昭 雄 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６ 番１号 日鐵溶接工業株式会社 機器事 業部内 (56)参考文献 実開 平２−97971（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−8511（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭61−10849（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭42−17704（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/10 B23K 10/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工対象母材に母材ケ−ブルを接続し、
   ト−チから出た電気ア−クを前記母材に当て該母材に対
   して溶接もしくは切断加工を施す電気ア−ク加工機器の
   母材ケ−ブル接続装置において： 母材の表面に安定に接触する面が形成された電気導体の
   部分と、磁性体でなる部分とを含む接続手段； 前記母材ケ−ブルの電流通路に含まれる形で、その一端
   が母材ケ−ブルと直列に電気接続され、他端が前記接続
   手段の電気導体の部分と電気的に接続され、インダクタ
   ンス成分を有する形に形成され、前記接続手段の磁性体
   の部分の近傍に配置された、巻線手段；及び前記接続手
   段の母材の表面と接触する部分の近傍に配設され、前記
   電気導体の部分の母材表面と接触する面よりも母材表面
   から少し離れた、前記巻線手段によって生じる磁力に比
   べて磁力の弱い永久磁石； を設けたことを特徴とする電気ア−ク加工機器の母材ケ
   −ブル接続装置。
2. 【請求項２】 プラズマトーチとプラズマ電源との間の
   中継ボックスに、その下面から前記電気導体の部分の母
   材表面と接触する面を露出させて設置した前記請求項１
   記載の電気ア−ク加工機器の母材ケ−ブル接続装置。