JP3220616B2 - プラズマア−ク移行式の切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマア−ク切断装
置に関し、特に、プラズマア−ク移行式の切断装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金属板の切断に用いられるプラズマアー
ク移行式の切断トーチは、特願平３−１４１８６号公報
の切断トーチのように、放電電極を囲むノズルの孔を通
して、被加工材（母材）にプラズマア−クを噴出する。
ハンディタイプのこの種の切断装置は、プラズマア−ク
切断ト−チの先端を向けることが出来る箇所はどこでも
切断加工できるという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマアー
クの電流値を上昇させてゆくと、プラズマアーク柱の電
流密度（ノズル径，使用プラズマガス種類，アーク電圧
等により異なる）がある一定値を越えた時、あるいはノ
ズル先端（チップ）を母材に近付けて行くと、ノズルを
介してノズルのガス噴出口以外の部位より金属板との間
にメインアークとは異るシリーズアークが発生する（ダ
ブルアーク）。ダブルアークの状態になると、プラズマ
アークのエネルギー密度が低下して切断能力が低下し、
切断線周りの母材表面が粗れると共に、ノズル先端面が
急激に消耗することになる。作業者は、ダブルアークを
発生させない距離にノズル距離（母材に対する）を維持
する必要があり、切断（予定）線をねらい、かつノズル
距離を一定に維持する作業はかなりの負担である。

【０００４】また、被加工材を電極としてそれにト−チ
のプラズマア−クを移行させるために、メインア−ク電
源の一極をト−チのア−ク電極に、他極（母材ケ−ブ
ル）を被加工材に接続する必要があり、この面で切断箇
所が限られるとか、切断箇所を変えるたびに、母材ケ−
ブルを被加工材に、しかも極力切断箇所の近くに、接続
変えしなければならないなど、手数がかかる場合が多
い。被加工材の形状により母材ケ−ブルの接触面積が小
さくなる場合や、接触そのものが不安定となり、電気的
に接続が不安定となることがある。加えて、被加工材上
の、母材ケ−ブル接続位置と切断箇所との距離が長い場
合には、電圧降下が増大したり，被加工材が発熱する等
のロスが発生する。また、作業後に被加工材から母材ケ
−ブルを外す手間もかかる。

【０００５】本願の発明は、ノズル先端と被加工材との
距離を容易に一定に維持しうるようにすることを第１の
目的とし、被加工材への母材ケ−ブルの接続作業を実質
上不要にすることを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマア−ク
移行式の切断装置は、放電電極(8)，放電電極(8)の先端
に対向するガス噴射口を有し放電電極(8)の先端部を包
囲するチップ(5)、および、放電電極(8)およびチップ
(5)を支持し前記ガス噴射口に至るガス流路を有するト
ーチ本体(1)；該トーチ本体の下端部外周面に固着され
た、絶縁体の母材電極支持筒(3c)； 該母材電極支持筒の
下部に固着された導電体の母材接続リング(3b)； 該母材
接続リングに電気接続された母材ケーブル(7a)； 前記母
材接続リングに固着されてそれと電気接続であって、前
記チップの下方の、前記ガス噴射口から出るプラズマア
−クの行路の外側に位置する、導電体の対物接触子(3
a)；および、前記放電電極と母材ケーブルの間にプラズ
マア−ク切断電圧を印加するア−ク電源(59)；を備え
る。

【０００７】

【作用】トーチ本体(1)に支持される対物接触子(30a)は
導電体であり、母材接続リング(3b)および母材ケーブル
(7a)を介して、メインアーク電源(59)の一極と電気的に
接続されているので、作業者がト−チを切断姿勢として
被加工材の切断箇所に向けて、対物接触子(30a)が被加
工材(2)に接触するように押し付けることにより、ノズ
ル先端と被加工材との距離が定まり、かつ、メインアー
ク電源(59)と被加工材(2)とが電気的に接続される。こ
こで切断を開始すると、プラズマア−ク移行式の切断が
実現する。

【０００８】対物接触子(30a)を被加工材(2)に押し付け
ることにより自動的に、ノズル/被加工材間距離が定ま
るので、ノズル先端と被加工材との距離を一定に維持す
る負担が軽減する。被加工材(2)に母材ケーブルを接続
する手間がいらない。チップの直近で被加工材(2)が、
対物接触子(30a)を介してメインア−ク電源(59)に接続
されるので、電圧の減衰又は、熱損失も少い。また、対
物接触子(30a)を被加工材(2)に人力で押しつけ、接触さ
せればよいので被加工材(2)の形状を選ぶことなく手軽
である。また、母材ケ−ブルの取り付け，取り外しの手
間がいらないため作業効率が上昇する。

【０００９】本発明の好ましい実施例では、メイン電流
制御手段(60)が、切断指令に応答して、メインアーク電
源(59)にプラズマア−ク切断電流の通電を指示し、予め
設定した第１の時間(Tp)が経過するまではプラズマア−
ク切断電流を低く維持し、第１の時間(Tp)の経過ととも
にプラズマア−ク切断電流を増加して停止指示が到来す
るまでは高電流値に維持し、停止指示に応答してプラズ
マア−ク切断電流とし、それから第２の時間(Ta)が経過
するとプラズマア−ク切断電流を遮断する。このように
切断指令及び停止指令に応答して、メイン電流制御手段
(60)で、自動的に切断電流制御を行うので、作業者又は
ロボットが対物接触子(30a)を当てて切断指令及び停止
指令を入力する毎に、１切断工程が半ば自動的に行なわ
れる。作業者の負担が軽減する。

【００１０】また、切断指令を継続しているときは高電
流通電を継続するので、作業者又はロボットが線状に長
い切断箇所に対物接触子(30a)を当てて切断箇所（線）
に沿ってト−チを移動させることにより、連続切断が行
なわれる。

【００１１】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１２】

【実施例】

−第１実施例− 図１に本発明のト−チ部（トーチ１）の外観を示し、図
２に、図１に示すトーチ１の先端部の縦断面を拡大して
示す（図１で２点鎖線２Ａで囲まれた部分）。これらの
図面を参照すると、トーチ１は、下端（先端）が円錐形
の大略で円筒体であり、その内部の中心位置に放電電極
８がある。放電電極８の側面にはガス噴出口９があり、
放電電極８の下端部（先端部）を取り囲むように配置さ
れるチップ５との間の空間にガスを噴出する。チップ５
との間の空間に噴出されたガスは、チップ５の中心開口
すなわちガス噴射口５Ａよりトーチ１外部に出る。チッ
プ５の基部にはノズル台１４が固着され、ノズル台１４
内部に設けられた水路１１には冷却水が供給される。ノ
ズル台１４の外周面は保護キャップ１０で被覆されてい
る。

【００１３】保護キャップ１０と一体で、トーチ１の外
側周面に設けられたねじ山と嵌合する脱着袋ナット１３
の外側周面には、雄ねじが切られており、この雄ねじに
絶縁体の母材電極支持筒３０ｃの上開口内の雌ねじが螺
合している。すなわち、母材電極支持筒３０ｃが、ナッ
ト１３に固着されている。支持筒３０ｃの下開口内にも
雌ねじがあり、この雌ねじに導電体の母材接続リング３
０ｂの上端の雄ねじが螺合している。すなわち、支持筒
３０ｃに母材接続リング３０ｂが固着されている。母材
接続リング３０ｂの下開口内の雌ねじには、略円筒状の
導電体の対物接触子３０ａの上端の雄ねじが螺合してい
る。すなわち、接続リング３０ｂに対物接触子３０ａが
固着されている。こうして対物接触子３０ａは、接続リ
ング３０ｂおよび支持筒３０ｃを介して、トーチ１本体
にチップ５を囲むように取り付けられている。

【００１４】この実施例は、平板状の被加工材２を切断
する通常の切断のみならず、例えば山形又はカマボコ型
に曲がった被加工材２の頂部が延びる方向に、線（直
線，カ−ブ）状に切断を連続して行なうことができるも
のであり、ト−チの連続倣い移動を容易にするように、
対物接触子３０ａには１対の導電体のロ−ラ３０ａ１
４，３０ａ２４が、対称に支持されている。更に、山形
又はカマボコ形の部材を稜線で切断しうるように、ロ−
ラ３０ａの外周面は４５度の角度となっている。

【００１５】母材ケ−ブル７ａは母材電極支持筒３０ｃ
の穴を通して接続リング３０ｂに案内され、ケ−ブル７
ａの先端は接続リング３０ｂに接続されている。これに
より、対物接触子３０ａは、電気的に母材ケ−ブル７ａ
に接続されている。

【００１６】トーチ１本体の外周面には更に、トーチ１
の長手方向（ｙ方向）に対して垂直方向（ｘ方向）に向
い、対称に突出する棒状の握りアーム１２が２本固着さ
れている。作業者はこのアーム１２を握り、トーチ１を
ｙ方向下に向けて、その下端の対物接触子３０ａを被加
工材２に押しつける。握りアーム１２の１本には、プラ
ズマアークスタート／ストップスイッチＰｂ１がある。
スタート／ストップスイッチＰｂ１のＯＮ／ＯＦＦ信号
を伝える信号ケーブルは、同じくアーム１２に握着され
たリングにより拘束されている。

【００１７】図３に、図１に示すプラズマト−チに接続
された電源回路を示し、図４には、図３に示す電気回路
の各種回路要素の動作タイミングを示す。ここで、トー
チ１にガスを供給する制御回路及びガス供給系統はシー
ルドガスを用いずに作動ガスのみによりプラズマアーク
を発生する従来公知の、移行式プラズマア−ク切断トー
チのものと同様であるので、それらの図示は省略した。

【００１８】放電電極８／チップ５間には、メイン電源
５９，限流抵抗Ｒ及び高周波トランスＴの２次側が直列
に接続されており、高周波発生器３が高周波トランスＴ
の１次側に接続され、高周波発生器３が発生した高周波
電圧は、トランスＴで昇圧されて放電電極８／チップ５
間に印加される。また、メイン電源５９／対物接触子３
０ａ間は直接に直列接続されており、チップ５は高周波
トランスＴ及び限流抵抗Ｒを介して対物接触子３０ａと
は並列にメイン電源５９に接続されている。高周波発生
器３及びメイン電源５９の通電制御は、始動・停止コン
トローラ５１及びメインコントローラ５３により制御さ
れ、各コントローラは、制御電源５４より所定の電圧を
供給される。

【００１９】始動・停止コントローラ５１は、スタート
／ストップスイッチＰｂ１が閉じる（１ｓｔプッシュ：
プラズマアークＯＮ指示）とプラズマアークを生起する
ように、高周波発生器３及び、メインコントローラ５３
とメイン電流コントローラ６０によるメイン電源５９の
通電制御を開始する。すなわち、放電電極８／チップ５
間にはメイン電源５９によるプラズマ放電電圧及び高周
波発生器３による高電圧が印加されるとともに、放電電
極８／対物接触子３０ａ間にはメイン電源５９によるプ
ラズマ放電電圧が印加される。高周波発生器３の通電制
御はスタート／ストップスイッチＰｂ１が押されてい
る、間のみ行われる。これにより、まず放電電極８／チ
ップ５間に放電が発生し、対物接触子３０ａが被加工材
２に接触していると、メイン電源５９の給電によるプラ
ズマアークが放電電極８／対物接触子３０ａ間に発生す
る。メイン電源５９内の電流検出回路が、プラズマアー
クが生起したことを検出すると、ＬＥＤ駆動回路６１が
ＬＥＤを点灯して作業者にプラズマアークが発生したこ
とを知らせる。

【００２０】プラズマアークの発生を確認した作業者が
スタート／ストップスイッチＰｂ１を離すと、始動・停
止コントローラ５１は高周波発生器３の通電を停止す
る。メインコントローラ５３及びメイン電流コントロー
ラ６０は、一旦プラズマアークを生起すると、再びスタ
ート／ストップスイッチＰｂ１が閉じる（２ｎｄプッシ
ュ：プラズマアークＯＦＦ指示）まで、プラズマアーク
を維持する。

【００２１】メイン電流コントローラ６０はプラズマア
ークが発生したことを確認すると、それから所定時間Ｔ
ｐ後にメインア−ク電流の通電をメイン電源５９に指示
し、再びスタート／ストップスイッチＰｂ１が閉じるま
でメインア−ク電流通電を維持する。そして、再び始動
・停止コントローラ５１のスタート／ストップスイッチ
Ｐｂ１が閉じる（２ｎｄプッシュ：プラズマアークＯＦ
Ｆ）と、始動・停止コントローラ５１がメインコントロ
ーラ５３にプラズマアーク停止を指示し、メイン電流コ
ントローラ６０は低電流への切換えをメイン電源５９に
指示しそれから所定時間Ｔａ経過後にメイン電源５９に
通電停止を指示する。スタート／ストップスイッチＰｂ
１を含めた接点及びリレーは、Ｐｂ１が最初に閉になる
（１ｓｔプッシュ）以前の状態に戻る。以下にこの動作
を詳しく述べる。

【００２２】図４において、始動・停止コントロ−ラ５
１内の接点Ｘ１，Ｘ２および接点Ｘ４は、始動コントロ
−ラ５１内のリレーＸの常開接点であり、接点Ｘ３は常
閉接点である。接点Ｕ１，Ｕ２及びメインコントローラ
５３内のＵ３はリレーＵの常開接点、接点Ｓ１，Ｓ２は
リレーＳの常開接点、接点Ｑ１はリレーＱの常開接点で
あり、Ｑ２及びメインコントローラ５３内のＱ３はリレ
ーＱの常閉接点であり、接点Ｔ１及びメインコントロー
ラ５３のＴ２はタイマＴの常開接点である。

【００２３】ａ．アークスタート スタ−ト・ストップスイッチＰｂ１が、スイッチオン
（閉：１ｓｔプッシュ：プラズマアークＯＮ指示）にな
ると、図示しないガス供給手段によりト−チ１へのガス
供給が開始されると共に、リレーＸがオン（通電）とな
り、接点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４が閉となり、接点Ｘ３が開と
なる。接点Ｘ１が閉となるとタイマＴ１が計時を開始す
る（ｔ＝ｔ１）。Ｐｂ１は、作業者の押しがなくなる
と、戻しばね力で自動的に引き戻されてスイッチオフ
（開）となる。タイマＴ１が設定時間ｔｄ２の計時を終
了する以前にＰｂ１がスイッチオフ（開）となる（作業
者の押しがなくなる）とタイマＴ１の計時は中断されて
初期化され、次に接点Ｘ１が閉となる時にはタイマＴ１
は最初から計時を行う。これは接触等の何らかの原因で
作業者の意図に関係なくＰｂ１が一瞬オン（閉）となっ
た場合にも始動・停止コントローラ５１がプラズマアー
クを起動してしまう誤動作を防止する為の機構である。
始動・停止コントローラ５１は、作業者がある設定時間
（ｔｄ２）Ｐｂ１を押し続けることによりアークスター
トに進む。

【００２４】Ｐｂ１が、タイマＴ１が設定時間ｔｄ２の
計時を開始してから終了する迄の間スイッチオン（閉）
であるとタイマＴ１はその接点Ｔ１，Ｔ２を閉じる。接
点Ｔ２のオンにより、メインコントローラ５３におい
て、接点Ｑ３は常閉であるので、リレーＷがオン（通
電）してメイン電流コントローラ６０の電源接点を閉じ
る。

【００２５】メイン電流コントローラ６０は、電源接点
が閉となるとメイン電源５９に指示電流ｉｘを、その値
をプリフロー電流値ｉｐに設定して出力し、プリフロー
電流値ｉｐに応じたプラズマ放電電圧を放電電極８／チ
ップ５間及び放電電極８／対物接触子３０ａ（被加工材
２）間に印加するよう指示する。メイン電源５９は、プ
ラズマ放電電圧をメイン電流コントローラ６０の出力す
る指示電流ｉｘにより制御し、メイン電流コントローラ
６０より指示電流ｉｘの変更があるまで、プリフロー電
流値ｉｐを生ずるプラズマ放電電圧を放電電極８／対物
接触子３０ａ（被加工材２）間に印加する（ｔ＝ｔ
２）。

【００２６】すでに接点Ｘ２は閉であり、接点Ｑ２は常
閉であるので、リレーＶがオンとなり、高周波発生器３
内のリレ−接点を閉じ、これによりが高周波発生器３が
高周波をトランスＴに印加し、これにより、チップ５の
ガス噴射口を通して、放電電極８／チップ５間に電気ス
パ−クが発生する。このときすでにプラズマアーク電圧
が放電電極８／チップ５間及び放電電極８／対物接触子
３０ａ（被加工材２）間に加わっているので、この電気
スパ−クで放電電極８／チップ５間にプラズマアークが
起動し、更に放電電極８／対物接触子３０ａ（被加工材
２）間に移行する（ｔ＝ｔ３）。

【００２７】放電電極８／対物接触子３０ａ（被加工材
２）間にプラズマアークが起動すると、メイン電源５９
内の電流検出回路がプラズマア−ク電流に応答してリレ
ーＵをオンする。リレーＵのオンにより、始動・停止コ
ントローラ５１の内部にある常開接点Ｕ１，Ｕ２及びメ
インコントローラ５３内部にある常開接点Ｕ３が閉とな
る。また、リレ−Ｕのオンに伴い、ＬＥＤ駆動回路６１
の電源接点が閉じられ、ＬＥＤが点灯する。ＬＥＤはメ
インコントローラ５３の図示しない操作板に装備され
る。ＬＥＤの点灯により作業者はプラズマアークの起動
を認知する。プラズマアークの起動を確認した作業者
は、任意のタイミングでＰｂ１を離す（ｔ＝ｔ４）。

【００２８】メインコントローラ５３内においてプラズ
マアークが発生した状態ではＵ３が閉であるので、ここ
で接点Ｔ２が開（作業者によるＰｂ１の押しが無くな
る）となってもリレーＷは接点Ｕ３を介してオン（通
電）を継続される。しかし、プラズマアークが発生する
以前に接点Ｔ２が開となる（作業者によるＰｂ１の押し
が無くなる）と、リレーＷはオフ（非通電）となるので
メイン電流コントローラ６０の電源接点は開となりメイ
ンコントローラ５３，メイン電流コントローラ６０及び
メイン電源５９はＰｂ１を押される（１ｓｔプッシュ）
以前の状態に戻る。一方、始動・停止コントローラ５１
内においては、作業者によるＰｂ１の押しが無くなると
リレーＸのオフ（通電停止）となり、上述の高周波発生
器３による高電圧の印加が停止する。また、常閉接点Ｘ
３が閉（作業者がＰｂ１の押しがなくなる）となり、す
でにプラズマアークの起動により常開接点Ｕ１が閉であ
るので、リレーＳがオン（通電）となり、接点Ｓ１，Ｓ
２が閉となる。接点Ｓ１が閉となってこれを通してリレ
−Ｓの通電が継続するので、後にＰｂ１の２ｎｄプッシ
ュにより接点Ｘ３がオン（開）となっても、リレ−Ｓは
オンを継続する。リレーＳは、プラズマアークが発生
し、なおかつ作業者によるＰｂ１の押しが無い状態にお
いてのみオンとなる（ｔ＝ｔ４）。万一、作業者がプラ
ズマアーク発生後もＰｂ１を押し続けていた場合に、始
動・停止コントローラ５１が後述するプラズマアークＯ
ＦＦ（２ｎｄプッシュ：プラズマアークＯＦＦ）態様と
誤認してプラズマアークを停止してしまう誤動作を防止
するものであり、プラズマアークの発生した状態で一度
はＰｂ１がオフ（開）とならなければリレーＳは通電さ
れない。

【００２９】ｂ．プラズマアークの維持 メイン電源５９によるプラズマ放電電圧はメイン電流コ
ントローラ６０で制御されており、リレーＷがオフ（通
電停止）となりメイン電流コントローラ６０が停止を指
示するまで（指示電流ｉｘ＝０）プラズマ放電電圧は供
給され、プラズマアークは維持される。

【００３０】また、リレーＵのオンに伴い、メイン電流
コントローラ６０内のタイマが第１の計時を開始する。
所定時間Ｔｐの計時を終了するとメイン電流コントロー
ラ６０は、メイン電源５９への指示電流ｉｘの値がメイ
ン電流値ｉｍになるまで指示電流ｉｘを次第に上昇させ
る。メイン電流コントローラ６０は、メイン電流値ｉｍ
で電流一定に維持する（ｔ＝ｔ４〜ｔ５） ｃ．プラズマアークＯＦＦ プラズマアークが起動している状態において、プラズマ
アーク起動の為の最初の押し（１ｓｔプッシュ）の後、
一旦オフ（開）となっていたＰｂ１が再度押されてオン
（閉）となると（２ｎｄプッシュ）、リレーＸがオン
（通電）となり、その常開接点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４が閉と
なるとともに常閉接点Ｘ３が開となる。接点Ｘ１の閉に
より、タイマＴがｔｄ２の計時を開始する。一方、接点
Ｘ４の閉により接点Ｓ２及び接点Ｕ２がすでに閉である
ので、リレーＱがオン（通電）となり、常閉接点Ｑ１が
閉となり、常開接点Ｑ２，Ｑ３が開となる。作業者の押
しが無くなり、Ｐｂ１が戻しばねの力によりＰｂ１がオ
フ（開）となっても接点Ｑ１の閉により、Ｑ１及び接点
Ｕ２を通してプラズマアークが消滅するまでリレーＱの
通電は維持される。一方、タイマＴがｔｄ２の計時を終
了する前に常閉接点Ｑ２が開となるので、Ｐｂ２の２ｎ
ｄプッシュの後プラズマアークが維持されている間は高
周波発生器３は作動しない（ｔ＝ｔ５）。

【００３１】メインコントローラ５３内において、常閉
接点Ｑ３が開となると、リレーＷの通電は遮断される。
リレーＷがオフとなると、メイン電流コントローラ６０
は、メイン電源５９への指示電流ｉｘの値を次第に下げ
低電流ｉａで止める。そして指示電流ｉｘの値がｉａと
なると、メイン電流コントローラ６０は、第２の計時を
開始して時間Ｔａが経過するとメイン電源５９へプラズ
マ放電電圧の停止（通電停止）を指示する。

【００３２】これにより放電電極８／被加工材２間のプ
ラズマアークが消滅する。これに応答してメイン電源５
９内部の電流検出回路がリレーＵをオフにするので、メ
インコントロ−ラ５３の接点Ｕ３が開に戻る（ｔ＝ｔ
６）。一方、始動・停止コントローラ５１内部の接点Ｕ
１，Ｕ２が開となり、リレーＳ及びリレーＱの通電が解
除され、双方の接点であるＳ１，Ｓ２，Ｑ１が閉となる
とともにＱ２，Ｑ３が開となる。すなわち、始動・停止
コントローラ５１及びメインコントロ−ラ５３は、切断
開始前つまり、Ｐｂ１の１ｓｔプッシュ以前の状態に戻
る。

【００３３】接続リング３０ｂ，対物接触子３０ａは、
銅または真鍮が好ましいが、その他にも鉄，カーボン，
ステンレス等の導電体を用いてもよい。

【００３４】以上に説明した実施例によれば、ノズル／
被加工材２間距離が自動的に定まり、被加工材２に母材
ケ−ブルを接続することなく被加工材２と放電電極８の
間にプラズマアーク加工電圧を印加することができるの
で、従来の、被加工材上の母材ケーブル接続位置と切断
箇所との距離が長いことによる電圧の減衰又は、熱損失
も無く、切断品質が安定する。また、ノズルが被加工材
２に接近あるいは接触することによるダブルア−クを生
ずることはない。被加工材２とメイン電源の接続が自動
的に実現しかつト−チの切断位置が定まるので、切断作
業性が高い。被加工材の平面に対するばかりでなく、屈
折した被加工材の角に沿う線部等の箇所の部分切断や切
断線に沿った連続切断が可能である。被加工材への母材
ケ−ブルの取り付け，取り外しの必要が無い為に切断作
業効率が高い。

【００３５】更には自動的に、プリフロ−通電（予熱通
電），本切断通電およびソフトダウン通電を行なうの
で、作業者の負担が軽減するとともに、作業者の個人差
によらず切断品質が安定する。

【００３６】−対物接触子の変形例− 図５に、第１変形例の対物接触子を備えるト−チを示
す。保護キャップ１０と一体で、トーチ１の外側周面に
設けられたねじ山と嵌合する脱着袋ナット１３の外側周
面には、雄ねじが切られており、この雄ねじに絶縁体の
母材電極支持筒３０ｃの上開口内の雌ねじが螺合してい
る。すなわち、母材電極支持筒３０ｃが、ナット１３に
固着されている。支持筒３０ｃの下開口内にも雌ねじが
あり、この雌ねじに導電体の母材接続リング３０ｂの上
端の雄ねじが螺合している。すなわち、支持筒３０ｃに
母材接続リング３０ｂが固着されている。母材接続リン
グ３０ｂの下開口内の雌ねじには、略円筒状の導電体の
対物接触子３０ａの上端の雄ねじが螺合している。すな
わち、接続リング３０ｂに対物接触子３０ａが固着され
ている。こうして対物接触子３０ａは、接続リング３０
ｂおよび支持筒３０ｃを介して、トーチ１本体にチップ
５を囲むように取り付けられている。

【００３７】対物接触子３０ａの、被加工材２に対向す
る下端面には、４つの方形のスロットが、それぞれ円周
の１／４の間隔をもって設けられている。作業者は、こ
れらのスロットを結ぶ十字線の中心を切断予定線に合わ
せるように、対物接触子３０ａを被加工材２上に押し付
け、押し付けたまま切断予定線に沿ってト−チ１本体を
スライドさせる。

【００３８】図６に示す第２変形例は、対物接触子３０
ａを、対称な１対の脚３０ａ１５，３０ａ２５を有する
ものとして、それらの下端に導電体のリング３０ａ６を
溶接したものである。ト−チの切断位置の視認が容易で
ある。

【００３９】図７に示す第３変形例は、円筒状の対物接
触子３０ａの側周面に１対の相対向する開口３０ａ１
７，３０ａ２７を開けて、これにより下端部に接触リン
グを形成したものである。この第４変形例も第３変形例
と同様に、切断位置の視認が容易である。

【００４０】図８に示す第４変形例は、図１に示す第１
実施例の対物接触子３０ａを、開先切断に適するように
傾め（この例では３０度）に切落した形状のものとし
て、第１実施例と同様に、１対の導電体のロ−ラ３０ａ
１４，３０ａ２４を装着したものである。開先を形成す
べき１対の被加工材２の、開先を形成すべき端面を突合
せて、突合せ線に沿って図８の紙面と垂直な方向にト−
チを動かすことにより、被加工材２の端部が斜め（図８
に示す例では加工材表面に対して６０度）に切断され
る。

【００４１】図９に示す第５変形例は、図５に示す第１
変形例の対物接触子３０ａを、開先切断に適するように
傾め（この例では３０度）に切落した形状のものとし
て、しかも被加工材２の開先を形成すべき端面と上面と
のコ−ナ（角）を倣うように、スロットにくの字形の切
欠きを形成したものである。この切欠きに被加工材２の
コ−ナ（角）を受入れるように、図９においてト−チを
下方および左方に押しつつ、ト−チを紙面と垂直に動か
すことにより、被加工材２の端部が斜め（図９に示す例
では加工材表面に対して６０度）に切断される。

【００４２】−第２実施例− 図１０に本発明の第２実施例の電気回路を示し、図１１
に電気回路の動作タイミングを示す。この第２実施例
は、プラズマア−ク スタ−ト／ストップスイッチＰｂ
１の閉（オン）の間メインプラズマア−クを維持し、開
（オフ）ではメインプラズマア−クを停止するものであ
り、ト−チ構造は、上述の第１実施例のもの、ならび
に、上述の各種変形例のもの、のいずれであってもよ
い。

【００４３】この第２実施例では、スタ−ト／ストップ
スイッチＰｂ１が閉になると、ト−チ本体への作動ガス
の供給が始まると共に、リレ−Ｘが通電され、その常開
接点Ｘ１，Ｘ２およびＸ３が閉じる。Ｘ１の閉によりタ
イマＴが起動し、ｔｄ２後に接点Ｔ１およびＴ２を閉じ
る。接点Ｔ１の閉により高周波発生器３が高周波を発生
し、ノズル５と電極８の間に高周波高電圧が加わり、両
者間に放電を生ずる。一方、接点Ｔ２の閉によりパイロ
ットコントロ−ラ５２のリレ−Ｙが通電され、その自己
保持接点Ｙ１が閉じる。また、パイロット電源６２内の
リレ−Ｙの常開接点Ｙ２（図示せず）が閉じ、これによ
りパイロット電源６２がパイロット電圧を発生し、これ
をノズル５と電極８間に印加する。これによりノズル５
と電極８間にパイロットプラズマアークが点弧する。パ
イロット電源６２にはパイロット電流検出器があり、こ
の電流検出器がパイロットプラズマアーク電流を検出す
るとパイロット電源６２がリレ−Ｐに通電する。これに
よりリレ−Ｐの、メインコントロ−ラ５３内の常開接点
Ｐ１が閉じ、始動・停止コントロ−ラ５１内の常閉接点
Ｐ２が開く。常閉接点Ｐ２の開によりタイマＴの通電が
止まり、その常開接点Ｔ１，Ｔ２が開に戻り、リレ−Ｖ
の通電が止まって高周波発生器３がオフになる。すなわ
ちノズル５と電極８の間への高周波高電圧の印加が停止
する。

【００４４】一方、パイロットプラズマアークが点弧し
てリレ−Ｐが通電されてその接点Ｐ１が閉じたことによ
り、メインコントロ−ラ５３のリレ−Ｗが通電され、そ
のリレ−接点（メイン電流コントロ−ラ６０の内部）が
閉じる。これによりメイン電流コントロ−ラ６０が、低
電流値の通電をメイン電源５９に指示すると共に、時限
値Ｔｐの計時を開始する。メイン電源５９は指示された
電流値を被加工材２と電極８の間に流すための電圧を出
力する。ノズル５／電極８間にパイロットプラズマアー
クが点弧しているので、電極８／被加工材２間にメイン
ア−クが起動する。

【００４５】メインア−クが起動すると、メイン電源５
９内のア−ク電流検出回路が、メインア−クの起動に応
答してリレ−Ｕに通電する。これによりＬＥＤが点灯す
ると共に、リレ−Ｕの常開接点Ｕ１が閉じ常閉接点Ｕ２
が開く。接点Ｕ１の閉により、メインコントロ−ラ５３
においてはリレ−Ｗの通電が継続する。

【００４６】一方、常閉接点Ｕ２の開により、パイロッ
トコントロ−ラ５２のリレ−Ｙの通電が停止し、このリ
レ−Ｙの、パイロット電源６２内の常開接点が開き、パ
イロット電源６２がオフになってノズル５／電極８間の
パイロットプラズマアークが消弧する。

【００４７】メインコントロ−ラ６０は、計時値が時限
値Ｔｐになると、メイン電源５９への電流指示値を、ア
−ク切断電流値まで順次に高くし、ア−ク切断電流値に
すると、それを維持する。これにより、被加工物２が切
断される。

【００４８】作業者がスタ−ト／ストップスイッチＰｂ
１を開に戻すと、リレ−Ｘの通電が停止しその接点Ｘ
１，Ｘ２およびＸ３が開いてリレ−Ｗの通電が停止し、
メイン電流コントロ−ラ６０の内のリレ−Ｗの接点が開
く。これに応答してメイン電流コントロ−ラ６０は、メ
イン電源５９への電流指示値を所定低値まで順次下げ、
所定低値に至ると時限値Ｔａの計時を開始し、電流は所
定低値を維持する。そして、計時値がＴａに達すると、
メイン電源５９に通電停止を指示する。

【００４９】この第２実施例ではしたがって、作業者が
スタ−ト／ストップスイッチＰｂ１を閉にしている間、
メインア−クが被加工材２と電極８の間に維持され、ス
タ−ト／ストップスイッチＰｂ１を開に戻すとメインア
−クが停止する。

【００５０】以上に説明した第２実施例によっても、作
業者がト−チ先端の対物接触子を被加工材２に押し当て
てスタ−ト／ストップスイッチＰｂ１を閉に維持するこ
とにより、被加工材２の切断が行なわれる。ノズル／被
加工材２間の距離が一定に維持されるのでダブルア−ク
を発生することがない。しかも、従来の、被加工材上の
母材ケーブル接続位置と切断箇所との距離が長いことに
よる電圧の減衰又は、熱損失も無く、切断品質が安定す
る。また、対物接触子３０ａ又はそれと一体のものを被
加工材２に押しつけることにより、被加工材２とメイン
電源の接続が自動的に実現しかつト−チの切断位置が定
まるので、切断作業性が高い。被加工材への母材ケ−ブ
ルの取り付け，取り外しの必要が無い為に切断作業効率
が高い。更には自動的に、プリフロ−通電（予熱通
電），本切断通電およびソフトエンド通電を行なうの
で、作業者の負担が軽減するとともに、作業者の個人差
によらず切断品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のプラズマト−チ１の外
観を示す正面図である。

【図２】 図１に示すトーチ１の先端部(２点鎖線２Ａ
で囲まれた部分）の拡大縦断面図である。

【図３】 図１に示すトーチ１に接続された電気回路を
示すブロック図である。

【図４】 図３に示す電気回路各要素の動作タイミング
を示すタイムチャートである。

【図５】 プラズマト−チ１の対物接触子の第１変形例
を示す正面図である。

【図６】 プラズマト−チ１の対物接触子の第２変形例
を示す図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図
である。

【図７】 プラズマト−チ１の対物接触子の第３変形例
を示す図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図
である。

【図８】 プラズマト−チ１の対物接触子の第４変形例
を示す縦断面図である。

【図９】 プラズマト−チ１の対物接触子の第５変形例
を示す縦断面図である。

【図１０】 本発明の第２実施例の電気回路を示すブロ
ック図である。

【図１１】 図１０に示す電気回路各要素の動作タイミ
ングを示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１：トーチ ２：被加工
材 ５：チップ ５Ａ：噴射口 ６ａ，７ａ：電気リード ８：放電電
極 １０：保護キャップ １１：絶縁水
路 １２：握りアーム １３：脱着袋
ナット １４：ノズル台 ３０ａ：対物接
触子 ３０ｂ：接続リング ３０ｃ：支持
筒 ５１：始動コントローラ ５３：メイン
コントローラ ５４：制御電源 ５９：メイン
電源 ６０：メイン電流コントローラ ６１：ＬＥＤ
駆動回路 ＬＥＤ：ＬＥＤ（発光ダイオード）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 田 孝 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 特開 昭63−76761（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−142456（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−16560（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−31788（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭35−2358（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平１−21600（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−12108（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭45−5890（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 10/00 H02M 9/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電電極，放電電極の先端に対向するガス
   噴射口を有し放電電極の先端部を包囲するチップ、およ
   び、放電電極およびチップを支持し前記ガス噴射口に至
   るガス流路を有するト−チ本体；該トーチ本体の下端部外周面に固着された、絶縁体の母
   材電極支持筒； 該母材電極支持筒の下部に固着された導電体の母材接続
   リング； 該母材接続リングに電気接続された母材ケーブル； 前記母材接続リングに固着されてそれと電気接続であっ
   て、前記 チップの下方の、前記ガス噴射口から出るプラ
   ズマア−クの行路の外側に位置する、導電体の対物接触
   子；および、前記 放電電極と母材ケーブルの間にプラズマア−ク切断
   電圧を印加するア−ク電源； を備えるプラズマア−ク移行式の切断装置。
2. 【請求項２】対物接触子は、下端部がロ−ラである請求
   項１記載のプラズマア−ク移行式の切断装置。
3. 【請求項３】対物接触子は、下端部がリングである請求
   項１記載のプラズマア−ク移行式の切断装置。
4. 【請求項４】対物接触子は、下端面にスロットを切込ん
   だ円筒体である請求項１記載のプラズマア−ク移行式の
   切断装置。
5. 【請求項５】対物接触子は、側周面に開口を開けた円筒
   体である請求項１記載のプラズマア−ク移行式の切断装
   置。
6. 【請求項６】装置は更に、始動指示手段，停止指示手
   段，始動指示手段による始動指示に応答してア−ク電源
   にプラズマア−ク電流の通電を指示し、停止指示手段に
   よる停止指示に応答してプラズマア−ク電流の通電停止
   を指示するメイン電流制御手段を備える、請求項１，請
   求項２，請求項３，請求項４又は請求項５記載のプラズ
   マア−ク移行式の切断装置。
7. 【請求項７】指動指示手段および停止指示手段は１個の
   スイッチであり、メイン電流制御手段は、該スイッチの
   第１回のオンである始動指示に応答してア−ク電源にプ
   ラズマア−ク電流の通電を指示し、前記スイッチの第２
   回のオンである停止指示に応答してプラズマア−ク電流
   の通電停止を指示する請求項６記載のプラズマア−ク移
   行式の切断装置。
8. 【請求項８】指動指示手段および停止指示手段は１個の
   スイッチであり、メイン電流制御手段は、該スイッチの
   オンへの切換わりである始動指示に応答してア−ク電源
   にプラズマア−ク電流の通電を指示し、前記スイッチの
   オフへの切換わりである停止指示に応答してプラズマア
   −ク電流の通電停止を指示する請求項６記載のプラズマ
   ア−ク移行式の切断装置。
9. 【請求項９】メイン電流制御手段は、始動指示手段の始
   動指示に応答して、メインアーク電源に低電流のプラズ
   マア−ク電流の通電を指示し、予め設定した第１の時間
   の経過とともにプラズマア−ク切断電流に増加し、停止
   指示手段による停止指示に応答してメインア−ク電源に
   低電流のプラズマア−ク電流の通電を指示して予め設定
   した第２の時間が経過すると通電停止を指示する請求項
   ６，請求項７又は請求項８記載のプラズマア−ク移行式
   の切断装置。