JP3179656B2 - プラズマアーク発生用電極 - Google Patents
プラズマアーク発生用電極Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、先端部外方に向けて開
口する断面円形の穴部を有する電極基体と、この電極基
体の前記穴部内に密に嵌挿固定された断面円形の挿入電
極とを備えてなるプラズマアーク発生用電極に関する。
口する断面円形の穴部を有する電極基体と、この電極基
体の前記穴部内に密に嵌挿固定された断面円形の挿入電
極とを備えてなるプラズマアーク発生用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のようにプラズマ切断装置は、ノズ
ルに設けた電極とワークとの間にアークを発生させると
ともに、該ノズルから噴出された作動ガスをプラズマ化
させて該ワークの切断を行なうものである。このプラズ
マ切断装置に用いられる電極、すなわち酸素ガスや空気
などの酸化性雰囲気ガス中で使用されるプラズマアーク
発生用電極としては、図４に示すように、銅や銅合金等
でなる電極基体１の先端部外方に向けて開口する断面円
形の穴部２に、ハフニウムやジルコニウムで断面円形の
棒状に形成された挿入電極３がインサート成形され、こ
れらハフニウムやジルコニウムの先端部が外部に露出し
た構成のものが一般的である。このプラズマアーク発生
用電極は、図５に示すように、プラズマ切断装置の加工
ヘッド本体４内部に、前記挿入電極３が該加工ヘッド本
体４の先端開口部５方向に向けて配置され、加工ヘッド
本体４のプラズマアーク発生用電極外側に形成された作
動ガス通路６を介して加工ヘッド本体４内部に作動ガス
が供給された際に、前記挿入電極３先端部分が該作動ガ
スに包まれ、この状態でアークを発生することにより、
該作動ガスをプラズマ化するようになっている。またプ
ラズマアーク発生用電極は、使用に伴って挿入電極３が
溶損し、この溶損の進行に伴って、図６に示す状態に至
るようになっている。
ルに設けた電極とワークとの間にアークを発生させると
ともに、該ノズルから噴出された作動ガスをプラズマ化
させて該ワークの切断を行なうものである。このプラズ
マ切断装置に用いられる電極、すなわち酸素ガスや空気
などの酸化性雰囲気ガス中で使用されるプラズマアーク
発生用電極としては、図４に示すように、銅や銅合金等
でなる電極基体１の先端部外方に向けて開口する断面円
形の穴部２に、ハフニウムやジルコニウムで断面円形の
棒状に形成された挿入電極３がインサート成形され、こ
れらハフニウムやジルコニウムの先端部が外部に露出し
た構成のものが一般的である。このプラズマアーク発生
用電極は、図５に示すように、プラズマ切断装置の加工
ヘッド本体４内部に、前記挿入電極３が該加工ヘッド本
体４の先端開口部５方向に向けて配置され、加工ヘッド
本体４のプラズマアーク発生用電極外側に形成された作
動ガス通路６を介して加工ヘッド本体４内部に作動ガス
が供給された際に、前記挿入電極３先端部分が該作動ガ
スに包まれ、この状態でアークを発生することにより、
該作動ガスをプラズマ化するようになっている。またプ
ラズマアーク発生用電極は、使用に伴って挿入電極３が
溶損し、この溶損の進行に伴って、図６に示す状態に至
るようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記プラズ
マアーク発生用電極には、挿入電極３の溶損の結果、電
極基体１が溶損することに起因して、以下のような問題
があった。すなわち、前記挿入電極３の溶損の結果、プ
ラズマ流Ｐが挿入電極３の溶損した内部に入り込み、場
合によっては、図６に示すように電極基体１の穴部２内
周面の露出部分から直接プラズマ流Ｐが発生して、この
プラズマエネルギーによって電極基体１が溶損する。プ
ラズマ流Ｐが電極基体１から直接発生する場合には、プ
ラズマ流Ｐが偏在するので、ワークの加工精度が低下す
る。前記挿入電極３の溶損および電極基体１の溶損の進
行は一様ではなく大概の場合ばらつきがあるが、この溶
損の進行のばらつきが作動ガスの流れを乱してプラズマ
乱流を形成し、ワークの加工能率および加工精度の低下
を招いていた。前記溶損の進行のばらつきは、溶損の進
行が早い部分が完全に溶損してしまえばプラズマアーク
発生用電極の寿命に大きな影響を与え、結果的にプラズ
マアーク発生用電極の寿命を短縮するとともに、一般的
には溶損の進行の早い部位が不確定であるためにプラズ
マアーク発生用電極の寿命が不安定であって、加工を中
断してプラズマアーク発生用電極の交換を余儀なくされ
るケースが発生して、製品の分留まり低下の原因となっ
ていた。また、挿入電極３の溶損の進行によって電極基
体１の内周面が露出すれば、電極基体１への入熱によっ
て電極基体１の挿入電極３に対する冷却作用が無くな
り、挿入電極３の溶損が促進される状況になるととも
に、入熱量が臨界状態を越えれば電極基体１が一気に溶
融して、プラズマアーク発生用電極の寿命短縮が促進さ
れる。
マアーク発生用電極には、挿入電極３の溶損の結果、電
極基体１が溶損することに起因して、以下のような問題
があった。すなわち、前記挿入電極３の溶損の結果、プ
ラズマ流Ｐが挿入電極３の溶損した内部に入り込み、場
合によっては、図６に示すように電極基体１の穴部２内
周面の露出部分から直接プラズマ流Ｐが発生して、この
プラズマエネルギーによって電極基体１が溶損する。プ
ラズマ流Ｐが電極基体１から直接発生する場合には、プ
ラズマ流Ｐが偏在するので、ワークの加工精度が低下す
る。前記挿入電極３の溶損および電極基体１の溶損の進
行は一様ではなく大概の場合ばらつきがあるが、この溶
損の進行のばらつきが作動ガスの流れを乱してプラズマ
乱流を形成し、ワークの加工能率および加工精度の低下
を招いていた。前記溶損の進行のばらつきは、溶損の進
行が早い部分が完全に溶損してしまえばプラズマアーク
発生用電極の寿命に大きな影響を与え、結果的にプラズ
マアーク発生用電極の寿命を短縮するとともに、一般的
には溶損の進行の早い部位が不確定であるためにプラズ
マアーク発生用電極の寿命が不安定であって、加工を中
断してプラズマアーク発生用電極の交換を余儀なくされ
るケースが発生して、製品の分留まり低下の原因となっ
ていた。また、挿入電極３の溶損の進行によって電極基
体１の内周面が露出すれば、電極基体１への入熱によっ
て電極基体１の挿入電極３に対する冷却作用が無くな
り、挿入電極３の溶損が促進される状況になるととも
に、入熱量が臨界状態を越えれば電極基体１が一気に溶
融して、プラズマアーク発生用電極の寿命短縮が促進さ
れる。
【０００４】前記問題に鑑みて、図４に示すように、挿
入電極３先端面に深さ０．０５ｍｍ程度の円錐状の凹所
７を設ける技術が知られているが、この技術は、プラズ
マアーク発生用電極の使用初期状態においてのみプラズ
マ流Ｐの安定化や挿入電極３の一様な溶損に寄与する手
段であって、電極基体１の保護や溶損の安定といった面
ではその効果に不満があった。
入電極３先端面に深さ０．０５ｍｍ程度の円錐状の凹所
７を設ける技術が知られているが、この技術は、プラズ
マアーク発生用電極の使用初期状態においてのみプラズ
マ流Ｐの安定化や挿入電極３の一様な溶損に寄与する手
段であって、電極基体１の保護や溶損の安定といった面
ではその効果に不満があった。
【０００５】一方、挿入電極３の溶損に対して電極基体
１内周面を保護してプラズマアーク発生用電極の寿命の
安定および延長を図る技術として、電極基体１と挿入電
極３との間に第３の物質を介装する技術も提案されてい
る。この技術は、前記第３の物質として金合金、銀合
金、アルミニウム合金等の熱伝導性および導電性に優れ
た材料を使用し、この第３の部材を筒状に形成した部材
として前記穴部２に挿入したり、電極基体１に拡散結合
させるが、材料が高価である上、作業に手間がかかるた
め、コスト上昇および製造能率の低下の原因になるとい
った問題がある。
１内周面を保護してプラズマアーク発生用電極の寿命の
安定および延長を図る技術として、電極基体１と挿入電
極３との間に第３の物質を介装する技術も提案されてい
る。この技術は、前記第３の物質として金合金、銀合
金、アルミニウム合金等の熱伝導性および導電性に優れ
た材料を使用し、この第３の部材を筒状に形成した部材
として前記穴部２に挿入したり、電極基体１に拡散結合
させるが、材料が高価である上、作業に手間がかかるた
め、コスト上昇および製造能率の低下の原因になるとい
った問題がある。
【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、寿命が延長しかつ安定する安価なプラズマアーク
発生用電極を提供することを目的とするものである。
ので、寿命が延長しかつ安定する安価なプラズマアーク
発生用電極を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、先端部外方に向けて開口する断面円形の穴部を有す
る電極基体と、この電極基体の前記穴部内に密に嵌挿固
定された断面円形の挿入電極とを備えてなり、前記挿入
電極の外部に露出する先端面にその中心部に位置させて
該挿入電極の軸線方向に凹む凹部が形成され、該挿入電
極の使用により、前記凹部が前記軸線方向へ深くなるよ
う消耗するプラズマアーク発生用電極において、前記凹
部は、前記軸線に対して直交する方向の断面が円形の空
間とされ、その径が、前記挿入電極の径の５０〜９５％
であることを特徴とするプラズマアーク発生用電極を前
記課題の解決手段とした。
は、先端部外方に向けて開口する断面円形の穴部を有す
る電極基体と、この電極基体の前記穴部内に密に嵌挿固
定された断面円形の挿入電極とを備えてなり、前記挿入
電極の外部に露出する先端面にその中心部に位置させて
該挿入電極の軸線方向に凹む凹部が形成され、該挿入電
極の使用により、前記凹部が前記軸線方向へ深くなるよ
う消耗するプラズマアーク発生用電極において、前記凹
部は、前記軸線に対して直交する方向の断面が円形の空
間とされ、その径が、前記挿入電極の径の５０〜９５％
であることを特徴とするプラズマアーク発生用電極を前
記課題の解決手段とした。
【０００８】請求項２記載の発明では、前記凹部は軸線
方向に０．３ｍｍ以上の深さを有することを特徴とする
前記請求項１記載のプラズマアーク発生用電極を前記課
題の解決手段とした。
方向に０．３ｍｍ以上の深さを有することを特徴とする
前記請求項１記載のプラズマアーク発生用電極を前記課
題の解決手段とした。
【０００９】
【作用】請求項１記載のプラズマアーク発生用電極によ
れば、プラズマアーク発生用電極の使用に伴って挿入電
極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損する。
れば、プラズマアーク発生用電極の使用に伴って挿入電
極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損する。
【００１０】請求項２記載のプラズマアーク発生用電極
によれば、挿入電極の溶損が進行した状態においても、
挿入電極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損す
ることが安定して進行する。
によれば、挿入電極の溶損が進行した状態においても、
挿入電極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損す
ることが安定して進行する。
【００１１】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図１から図３を参
照して説明する。図１において、図中符号１０は本発明
のプラズマアーク発生用電極、１１は電極基体、１２は
挿入電極である。
照して説明する。図１において、図中符号１０は本発明
のプラズマアーク発生用電極、１１は電極基体、１２は
挿入電極である。
【００１２】前記プラズマアーク発生用電極１０は、前
記図５の加工ヘッド本体４内に配置されるものであっ
て、先端部外方に向けて開口する断面円形の穴部１３を
有する電極基体１１と、この電極基体１１の前記穴部１
３内に密に嵌挿固定された断面円形の挿入電極１２とを
備えてなっている。前記電極基体１１は銅または銅合金
製であって、前記穴部１３が前記加工ヘッド本体４の開
口部５方向に向けられた状態で加工ヘッド本体４内に配
置される。前記挿入電極１２は、ハフニウムまたはジル
コニウム製の部材であって、外部に露出する先端面１４
にその中心部に位置させて該挿入電極１２の軸線方向に
凹む凹部１５が形成され、該挿入電極１２の使用によ
り、前記凹部１５が前記軸線方向へ深くなるよう消耗す
るようになっている。前記凹部１５は、前記軸線に対し
て直交する方向の断面が円形で、その径が前記挿入電極
１２の径の５０〜９５％であるとともに、軸線方向に
０．３ｍｍ以上の深さＸを有する穴であって、電極基体
１１と同軸状に形成されている。また、前記凹部１５の
径寸法Ｙは、例えば、使用電流２５０Ａ、挿入電極１２
の径φが２．０ｍｍの場合、１．０〜１．９ｍｍに設定
する。
記図５の加工ヘッド本体４内に配置されるものであっ
て、先端部外方に向けて開口する断面円形の穴部１３を
有する電極基体１１と、この電極基体１１の前記穴部１
３内に密に嵌挿固定された断面円形の挿入電極１２とを
備えてなっている。前記電極基体１１は銅または銅合金
製であって、前記穴部１３が前記加工ヘッド本体４の開
口部５方向に向けられた状態で加工ヘッド本体４内に配
置される。前記挿入電極１２は、ハフニウムまたはジル
コニウム製の部材であって、外部に露出する先端面１４
にその中心部に位置させて該挿入電極１２の軸線方向に
凹む凹部１５が形成され、該挿入電極１２の使用によ
り、前記凹部１５が前記軸線方向へ深くなるよう消耗す
るようになっている。前記凹部１５は、前記軸線に対し
て直交する方向の断面が円形で、その径が前記挿入電極
１２の径の５０〜９５％であるとともに、軸線方向に
０．３ｍｍ以上の深さＸを有する穴であって、電極基体
１１と同軸状に形成されている。また、前記凹部１５の
径寸法Ｙは、例えば、使用電流２５０Ａ、挿入電極１２
の径φが２．０ｍｍの場合、１．０〜１．９ｍｍに設定
する。
【００１３】前記プラズマアーク発生用電極１０は、プ
ラズマ切断等に使用した際には、図１に示すように、凹
部１５の作用でプラズマ流Ｐが正常位置に安定に保持さ
れ、このプラズマ流Ｐを安定保持したまま、前記凹部１
５から挿入電極１２の軸線方向奥方に向かって挿入電極
１２の溶損が進行する。挿入電極１２は、溶損が進行し
て、やがて図２に示すように、挿入電極１２の外周部の
みを残して円筒状になる。この際、挿入電極１２は、電
極基体１１を露出させることなく電極基体１１の穴部１
３の内周面全体を被うので、電極基体１１から直接プラ
ズマ流Ｐが発生することがなく、溶損が相当進行した場
合においてもプラズマ流Ｐが安定保持される。
ラズマ切断等に使用した際には、図１に示すように、凹
部１５の作用でプラズマ流Ｐが正常位置に安定に保持さ
れ、このプラズマ流Ｐを安定保持したまま、前記凹部１
５から挿入電極１２の軸線方向奥方に向かって挿入電極
１２の溶損が進行する。挿入電極１２は、溶損が進行し
て、やがて図２に示すように、挿入電極１２の外周部の
みを残して円筒状になる。この際、挿入電極１２は、電
極基体１１を露出させることなく電極基体１１の穴部１
３の内周面全体を被うので、電極基体１１から直接プラ
ズマ流Ｐが発生することがなく、溶損が相当進行した場
合においてもプラズマ流Ｐが安定保持される。
【００１４】したがって、本発明のプラズマアーク発生
用電極１０は、挿入電極１２の溶損が進行してもプラズ
マ流Ｐが常時安定保持されるので、ワークの加工精度お
よび加工能率が向上する。また、プラズマ流Ｐが常時安
定して発生するので、挿入電極１２の局所的な溶損・消
耗が防止され、例えば、図３に示すように、同一条件に
おいてアーク発生回数に対する挿入電極の消耗深さの実
験結果を比較した場合、従来のプラズマアーク発生用電
極に比して寿命が大幅に延長することがわかる。
用電極１０は、挿入電極１２の溶損が進行してもプラズ
マ流Ｐが常時安定保持されるので、ワークの加工精度お
よび加工能率が向上する。また、プラズマ流Ｐが常時安
定して発生するので、挿入電極１２の局所的な溶損・消
耗が防止され、例えば、図３に示すように、同一条件に
おいてアーク発生回数に対する挿入電極の消耗深さの実
験結果を比較した場合、従来のプラズマアーク発生用電
極に比して寿命が大幅に延長することがわかる。
【００１５】さらに、プラズマ流Ｐの安定によって、前
記プラズマアーク発生用電極１０の寿命が安定するの
で、プラズマアーク発生用電極１０の交換時期を予測す
ることができ、ワークの加工作業を効率良く行なうこと
ができる。前記プラズマアーク発生用電極１０は、電極
基体１１と挿入電極１２との間への第３の物質の介装が
不要であり、しかも、前記凹部１５は簡単に形成するこ
とができるので、安価に得られる。
記プラズマアーク発生用電極１０の寿命が安定するの
で、プラズマアーク発生用電極１０の交換時期を予測す
ることができ、ワークの加工作業を効率良く行なうこと
ができる。前記プラズマアーク発生用電極１０は、電極
基体１１と挿入電極１２との間への第３の物質の介装が
不要であり、しかも、前記凹部１５は簡単に形成するこ
とができるので、安価に得られる。
【００１６】なお、前記凹部１５の形状は、前記したも
のに限られず、全体または一部にテーパが付けられたも
のや、円錐状であってもよい。
のに限られず、全体または一部にテーパが付けられたも
のや、円錐状であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明のプラズマア
ーク発生用電極によれば、挿入電極が溶損した際に自身
の外周部のみを残して中央部のみが溶損して、挿入電極
の残った部分が電極基体を露出させることなく電極基体
の内周面全体を被うので、電極基体から直接プラズマ流
が発生することがなく、溶損が相当進行した場合におい
てもプラズマ流が安定保持され、ワークの加工精度およ
び加工能率が向上するとともに、プラズマ流の安定によ
って、前記プラズマアーク発生用電極の寿命が延長かつ
安定し、また、この寿命の安定によって、プラズマアー
ク発生用電極の交換時期が予測でき、ワークの加工作業
を効率良く行なうことができる。
ーク発生用電極によれば、挿入電極が溶損した際に自身
の外周部のみを残して中央部のみが溶損して、挿入電極
の残った部分が電極基体を露出させることなく電極基体
の内周面全体を被うので、電極基体から直接プラズマ流
が発生することがなく、溶損が相当進行した場合におい
てもプラズマ流が安定保持され、ワークの加工精度およ
び加工能率が向上するとともに、プラズマ流の安定によ
って、前記プラズマアーク発生用電極の寿命が延長かつ
安定し、また、この寿命の安定によって、プラズマアー
ク発生用電極の交換時期が予測でき、ワークの加工作業
を効率良く行なうことができる。
【００１８】請求項２記載のプラズマアーク発生用電極
によれば、挿入電極の溶損が進行した状態においても、
挿入電極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損す
ることが安定して進行して、プラズマ流が安定に保持さ
れるので、一層の寿命の延長や電極交換時期の安定化と
いった優れた効果を奏する。
によれば、挿入電極の溶損が進行した状態においても、
挿入電極がその外周部を残しつつ軸線方向奥方に溶損す
ることが安定して進行して、プラズマ流が安定に保持さ
れるので、一層の寿命の延長や電極交換時期の安定化と
いった優れた効果を奏する。
【図１】本発明の電極を示す側断面図である。
【図２】図１の電極の挿入電極溶損時のプラズマ発生状
態を示す側断面図である。
態を示す側断面図である。
【図３】従来の挿入電極と本発明の挿入電極について、
同一条件におけるアーク発生回数に対する消耗深さの関
係を示すグラフである。
同一条件におけるアーク発生回数に対する消耗深さの関
係を示すグラフである。
【図４】従来の電極を示す側断面図である。
【図５】加工ヘッド本体を示す側断面図である。
【図６】従来の電極の挿入電極の溶損を示す側断面図で
ある。
ある。
１０ 電極 １１ 電極基体 １２ 挿入電極 １３ 穴部 １４ 先端面 １５ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−147772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270294（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−116400（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−158828（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/34 H05H 1/38 B23K 35/02
Claims (2)
- 【請求項１】 先端部外方に向けて開口する断面円形の
穴部を有する電極基体と、この電極基体の前記穴部内に
密に嵌挿固定された断面円形の挿入電極とを備えてな
り、前記挿入電極の外部に露出する先端面にその中心部
に位置させて該挿入電極の軸線方向に凹む凹部が形成さ
れ、該挿入電極の使用により、前記凹部が前記軸線方向
へ深くなるよう消耗するプラズマアーク発生用電極にお
いて、前記凹部は、前記軸線に対して直交する方向の断
面が円形の空間とされ、その径が、前記挿入電極の径の
５０〜９５％であることを特徴とするプラズマアーク発
生用電極。 - 【請求項２】 前記凹部は軸線方向に０．３ｍｍ以上の
深さを有することを特徴とする前記請求項１記載のプラ
ズマアーク発生用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14366094A JP3179656B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | プラズマアーク発生用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14366094A JP3179656B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | プラズマアーク発生用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088094A JPH088094A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3179656B2 true JP3179656B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=15343970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14366094A Expired - Fee Related JP3179656B2 (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | プラズマアーク発生用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179656B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008062731C5 (de) * | 2008-12-18 | 2012-06-14 | Kjellberg Finsterwalde Plasma Und Maschinen Gmbh | Elektrode für einen Plasmabrenner |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14366094A patent/JP3179656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088094A (ja) | 1996-01-12 |
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