JP3339931B2 - プラズマアークトーチ - Google Patents
プラズマアークトーチInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，プラズマアーク溶接ま
たは切断に用いられるプラズマアークトーチ，特に二重
構造あるいは三重構造のノズルからなるプラズマアーク
トーチに関する。
たは切断に用いられるプラズマアークトーチ，特に二重
構造あるいは三重構造のノズルからなるプラズマアーク
トーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２により従来のプラズマアークトーチ
について説明する。図２はプラズマアークトーチの一部
断面を示し，１はタングステン材料などからなる棒状電
極，２及び３は棒状電極１を中心にして互いに同心的に
配置された第１，第２のノズルである。第１のノズル２
は製造面から，内側ノズル部材２Ａと外側ノズル部材２
Ｂとをろう付け箇所Ｊ１でろう付けしてなり，先端部分
まで延びる冷却液体通路２Ｃを備える。第１のノズル２
の外側に位置する第２のノズル３も，製造が比較的容易
という点で内側ノズル部材３Ａと外側ノズル部材３Ｂと
をろう付け箇所Ｊ２でろう付けしてなり，先端部分まで
延びる冷却液体通路３Ｃを備える。
について説明する。図２はプラズマアークトーチの一部
断面を示し，１はタングステン材料などからなる棒状電
極，２及び３は棒状電極１を中心にして互いに同心的に
配置された第１，第２のノズルである。第１のノズル２
は製造面から，内側ノズル部材２Ａと外側ノズル部材２
Ｂとをろう付け箇所Ｊ１でろう付けしてなり，先端部分
まで延びる冷却液体通路２Ｃを備える。第１のノズル２
の外側に位置する第２のノズル３も，製造が比較的容易
という点で内側ノズル部材３Ａと外側ノズル部材３Ｂと
をろう付け箇所Ｊ２でろう付けしてなり，先端部分まで
延びる冷却液体通路３Ｃを備える。
【０００３】第２のノズル３の内側ノズル部材３Ａは，
棒状電極１と平行な円筒状部３Ａ１と，円筒状部分３Ａ
１から棒状電極１の中心線Ｘ方向へある一定傾斜で向か
うテーパー部分３Ａ２と，プラズマアークを狭窄する環
状の狭窄孔画成部３Ａ３とからなる。その外側ノズル部
材３Ｂは，棒状電極１と平行な円筒状部３Ｂ１と，円筒
状部分３Ｂ１から棒状電極１の中心軸線Ｘ方向へ一定傾
斜で向かうテーパー部分３Ｂ２とからなる。なお，第１
のノズル２も環状の狭窄孔画成部を除いて第２のノズル
３の構造とほぼ同様である。なお，６は第２のノズル３
の外壁との間にシールドガス通路７を形成するシールド
ガスノズルであり，８は第２のノズル３外壁に取り付け
られたシールドガスリングである。
棒状電極１と平行な円筒状部３Ａ１と，円筒状部分３Ａ
１から棒状電極１の中心線Ｘ方向へある一定傾斜で向か
うテーパー部分３Ａ２と，プラズマアークを狭窄する環
状の狭窄孔画成部３Ａ３とからなる。その外側ノズル部
材３Ｂは，棒状電極１と平行な円筒状部３Ｂ１と，円筒
状部分３Ｂ１から棒状電極１の中心軸線Ｘ方向へ一定傾
斜で向かうテーパー部分３Ｂ２とからなる。なお，第１
のノズル２も環状の狭窄孔画成部を除いて第２のノズル
３の構造とほぼ同様である。なお，６は第２のノズル３
の外壁との間にシールドガス通路７を形成するシールド
ガスノズルであり，８は第２のノズル３外壁に取り付け
られたシールドガスリングである。
【０００４】そして棒状電極１と第１のノズル２との間
にはアルゴンガスのような不活性ガスを流す第１のガス
通路４が形成されており，第１のノズル２と第２のノズ
ル３との間にはプラズマガスを流す第２のガス通路５が
形成されている。このようなプラズマアークトーチは，
棒状電極１の周囲を無気流の状態に維持しながら棒状電
極１と被加工品（図示せず）との間にプラズマアークを
発生させてその熱で加工するのに適している。棒状電極
１の周囲を無気流の状態に維持することは，棒状電極１
の寿命を長期化することとして知られている。
にはアルゴンガスのような不活性ガスを流す第１のガス
通路４が形成されており，第１のノズル２と第２のノズ
ル３との間にはプラズマガスを流す第２のガス通路５が
形成されている。このようなプラズマアークトーチは，
棒状電極１の周囲を無気流の状態に維持しながら棒状電
極１と被加工品（図示せず）との間にプラズマアークを
発生させてその熱で加工するのに適している。棒状電極
１の周囲を無気流の状態に維持することは，棒状電極１
の寿命を長期化することとして知られている。
【０００５】このような構造のプラズマアークトーチ
は，最も過酷な高熱条件に曝される環状の狭窄孔画成部
３Ａ３をできるだけ冷却するために，冷却液体通路３Ｃ
は環状の狭窄孔画成部３Ａ３まで延びるよう形成されて
おり，したがって内側ノズル部材３Ａと外側ノズル部材
３Ｂとのろう付け箇所Ｊ２はプラズマアークの狭窄口の
近くにならざるを得ない。環状の狭窄孔画成部３Ａ３は
プラズマアークの狭窄条件などによりむやみに大きくで
きず，また第２のノズル３の内側ノズル部材３Ａのテー
パー部分３Ａ２の傾斜と外側ノズル部材３Ｂのテーパー
部分３Ｂ２とは同一角度（例えば，棒状電極１の中心軸
線Ｘに対してほぼ６０°），つまり図２（Ｂ）に示すよ
うに第１，第２のノズル２，３の各テーパー部分の内壁
面，外壁面の傾斜Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４は皆互いに平
行になっているので，実際上は冷却液体通路３Ｃの先端
部は細くならざるを得ない。
は，最も過酷な高熱条件に曝される環状の狭窄孔画成部
３Ａ３をできるだけ冷却するために，冷却液体通路３Ｃ
は環状の狭窄孔画成部３Ａ３まで延びるよう形成されて
おり，したがって内側ノズル部材３Ａと外側ノズル部材
３Ｂとのろう付け箇所Ｊ２はプラズマアークの狭窄口の
近くにならざるを得ない。環状の狭窄孔画成部３Ａ３は
プラズマアークの狭窄条件などによりむやみに大きくで
きず，また第２のノズル３の内側ノズル部材３Ａのテー
パー部分３Ａ２の傾斜と外側ノズル部材３Ｂのテーパー
部分３Ｂ２とは同一角度（例えば，棒状電極１の中心軸
線Ｘに対してほぼ６０°），つまり図２（Ｂ）に示すよ
うに第１，第２のノズル２，３の各テーパー部分の内壁
面，外壁面の傾斜Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４は皆互いに平
行になっているので，実際上は冷却液体通路３Ｃの先端
部は細くならざるを得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプラズマアークトーチにおいては，各ノズル
とも棒状電極と平行な部分から延びるテーパー状先端部
分の肉厚がほぼ等しく，またその肉厚を厚くすれば冷却
は良くなるが，実際上は環状の狭窄孔画成部３Ａ３を狭
窄条件などによりむやみに大きくできないので，その先
端部分の冷却効率が悪くならざるを得ず，電流容量が制
限された。また，このような欠点があるため従来のプラ
ズマトーチでは先端部まで冷却液体通路を設けて冷却を
向上させているが，プラズマトーチの使用により冷却液
体通路に水あかなどが付着し，当然ながら冷却液体通路
先端には冷却液体が最も流れ難い状態が発生するため，
プラズマトーチ先端部の温度が上昇し，内側ノズル部材
と外側ノズル部材とのろう付け箇所のろうが溶融を始
め，冷却液体通路から冷却液体が漏れ出すという問題が
発生する。
うな従来のプラズマアークトーチにおいては，各ノズル
とも棒状電極と平行な部分から延びるテーパー状先端部
分の肉厚がほぼ等しく，またその肉厚を厚くすれば冷却
は良くなるが，実際上は環状の狭窄孔画成部３Ａ３を狭
窄条件などによりむやみに大きくできないので，その先
端部分の冷却効率が悪くならざるを得ず，電流容量が制
限された。また，このような欠点があるため従来のプラ
ズマトーチでは先端部まで冷却液体通路を設けて冷却を
向上させているが，プラズマトーチの使用により冷却液
体通路に水あかなどが付着し，当然ながら冷却液体通路
先端には冷却液体が最も流れ難い状態が発生するため，
プラズマトーチ先端部の温度が上昇し，内側ノズル部材
と外側ノズル部材とのろう付け箇所のろうが溶融を始
め，冷却液体通路から冷却液体が漏れ出すという問題が
発生する。
【０００７】本発明はこのような従来装置の欠点を除去
し，比較的冷却が良好でろう付け箇所の溶融などの問題
が発生しない比較的小型のプラズマアークトーチを提供
することを目的としている。
し，比較的冷却が良好でろう付け箇所の溶融などの問題
が発生しない比較的小型のプラズマアークトーチを提供
することを目的としている。
【０００８】
【問題を解決するための手段】本発明のプラズマアーク
トーチはこのような目的を達成するため，棒状電極を中
心に同心的にそれぞれ配置された第１のノズルと第２の
ノズルとその第２のノズルの先端部分に位置する狭窄孔
画成部により形成されたアーク狭窄孔とを少なくとも備
え，前記第１のノズル及び第２のノズルがそれぞれ内側
ノズル部材と外側ノズル部材とをそれらの先端部分でろ
う付けすることによりそれぞれ先端部に冷却液体通路を
備えてなるプラズマアークトーチにおいて，前記棒状電
極に対する前記第１のノズルの先端部分外壁の角度が先
端部分内壁の角度に比べて大きく，また前記棒状電極に
対する前記第２のノズルの先端部分外壁の角度が先端部
分内壁の角度に比べて大きく，かつ前記第２のノズルの
先端部分内壁の角度は前記第１のノズルの先端部分外壁
の角度とほぼ等しくしたことにより前記狭窄孔画成部を
長くして、前記ろう付けした箇所が前記アーク狭窄孔の
中心からより離れるような構造になっている。
トーチはこのような目的を達成するため，棒状電極を中
心に同心的にそれぞれ配置された第１のノズルと第２の
ノズルとその第２のノズルの先端部分に位置する狭窄孔
画成部により形成されたアーク狭窄孔とを少なくとも備
え，前記第１のノズル及び第２のノズルがそれぞれ内側
ノズル部材と外側ノズル部材とをそれらの先端部分でろ
う付けすることによりそれぞれ先端部に冷却液体通路を
備えてなるプラズマアークトーチにおいて，前記棒状電
極に対する前記第１のノズルの先端部分外壁の角度が先
端部分内壁の角度に比べて大きく，また前記棒状電極に
対する前記第２のノズルの先端部分外壁の角度が先端部
分内壁の角度に比べて大きく，かつ前記第２のノズルの
先端部分内壁の角度は前記第１のノズルの先端部分外壁
の角度とほぼ等しくしたことにより前記狭窄孔画成部を
長くして、前記ろう付けした箇所が前記アーク狭窄孔の
中心からより離れるような構造になっている。
【０００９】
【実施例】以下図１により本発明の一実施例について説
明を行う。図２の記号と同一の記号は図２に示した部材
に相当する部材を示すものとする。この実施例において
は各ノズル２，３のテーパー部の角度が異なる点，及び
第２のノズル３の冷却液体通路３Ｃの先端が第１のノズ
ル２の冷却液体通路２Ｃの先端よりも，棒状電極１の中
心軸線Ｘの方向において前方に位置し，かつその中心軸
線Ｘから離れた位置にあることが特徴である。
明を行う。図２の記号と同一の記号は図２に示した部材
に相当する部材を示すものとする。この実施例において
は各ノズル２，３のテーパー部の角度が異なる点，及び
第２のノズル３の冷却液体通路３Ｃの先端が第１のノズ
ル２の冷却液体通路２Ｃの先端よりも，棒状電極１の中
心軸線Ｘの方向において前方に位置し，かつその中心軸
線Ｘから離れた位置にあることが特徴である。
【００１０】そしてこのトーチでは，第１と第２のノズ
ル２，３はほとんど同一の構造であるので，第２のノズ
ル３を中心に述べる。図１（Ｂ）に示すように，内側ノ
ズル部材２Ａは棒状電極１の中心軸線Ｘに対して角度α
１の内壁面と，角度α１より大きな角度α２の外壁面を
備える環状のアーク孔画成部２Ａ３を先端部分に有す
る。外側ノズル部材２Ｂは，角度α２のテーパー部２Ｂ
２を有し，接合部Ｊ１で内側ノズル部材２Ａにろう付け
される。このろう付けは銀ろうなど溶融点の高いろう材
で行われる。
ル２，３はほとんど同一の構造であるので，第２のノズ
ル３を中心に述べる。図１（Ｂ）に示すように，内側ノ
ズル部材２Ａは棒状電極１の中心軸線Ｘに対して角度α
１の内壁面と，角度α１より大きな角度α２の外壁面を
備える環状のアーク孔画成部２Ａ３を先端部分に有す
る。外側ノズル部材２Ｂは，角度α２のテーパー部２Ｂ
２を有し，接合部Ｊ１で内側ノズル部材２Ａにろう付け
される。このろう付けは銀ろうなど溶融点の高いろう材
で行われる。
【００１１】第２のノズル３は，棒状電極１と平行な円
筒状部３Ａ１と，円筒状部３Ａ１から棒状電極１の中心
線Ｘ方向へある一定傾斜で向かうテーパー部分３Ａ２
と，プラズマアークを狭窄する環状の狭窄孔画成部３Ａ
３とからなる内側ノズル部材３Ａ，及び棒状電極１と平
行な円筒状部３Ｂ１と，円筒状部分３Ｂ１から棒状電極
１の中心軸線Ｘ方向へ一定傾斜で向かうテーパー部分３
Ｂ２とからなる外側ノズル部材３Ｂを有する。そしてこ
れら円筒状の内側ノズル部材３Ａと円筒状の外側ノズル
部材３Ｂは円周状の接合部Ｊ２でろう付けされている。
テーパー部分３Ａ２の内壁面は，第１のノズル２の外壁
面の角度α２と等しい角度で拡がっており，テーパー部
分３Ｂ２は角度α２より大きいα３に等しい角度で拡が
る外壁面を有する。
筒状部３Ａ１と，円筒状部３Ａ１から棒状電極１の中心
線Ｘ方向へある一定傾斜で向かうテーパー部分３Ａ２
と，プラズマアークを狭窄する環状の狭窄孔画成部３Ａ
３とからなる内側ノズル部材３Ａ，及び棒状電極１と平
行な円筒状部３Ｂ１と，円筒状部分３Ｂ１から棒状電極
１の中心軸線Ｘ方向へ一定傾斜で向かうテーパー部分３
Ｂ２とからなる外側ノズル部材３Ｂを有する。そしてこ
れら円筒状の内側ノズル部材３Ａと円筒状の外側ノズル
部材３Ｂは円周状の接合部Ｊ２でろう付けされている。
テーパー部分３Ａ２の内壁面は，第１のノズル２の外壁
面の角度α２と等しい角度で拡がっており，テーパー部
分３Ｂ２は角度α２より大きいα３に等しい角度で拡が
る外壁面を有する。
【００１２】そしてまた，第２のノズル３の冷却液体通
路３Ｃは，第１のノズル２の冷却液体通路２Ｃの先端よ
りもトーチ先端方向に位置し，また棒状電極１の中心軸
線Ｘよりも離れた位置に存在する構造とする。このよう
な構造をすることにより，プラズマトーチにおいて最も
高温になる第２のノズル３の環状の狭窄孔画成部３Ａ３
を比較的長くすることができ，第１のノズル２と第２の
ノズル３との接合部Ｊ２をアーク狭窄孔の中心より比較
的離すことができ，かつテーパー部分３Ｂ２が角度α２
よりも大きいα３に等しい角度で拡がる構造になってい
るので，トーチ自体を大型化することなく冷却液体通路
３Ｃを従来より大きくでき，したがって，ろう付け作業
により容易に各ノズルが得られるにも拘わらず，接合部
Ｊ２のろう材が溶け始めるといった問題は一切生じな
い。
路３Ｃは，第１のノズル２の冷却液体通路２Ｃの先端よ
りもトーチ先端方向に位置し，また棒状電極１の中心軸
線Ｘよりも離れた位置に存在する構造とする。このよう
な構造をすることにより，プラズマトーチにおいて最も
高温になる第２のノズル３の環状の狭窄孔画成部３Ａ３
を比較的長くすることができ，第１のノズル２と第２の
ノズル３との接合部Ｊ２をアーク狭窄孔の中心より比較
的離すことができ，かつテーパー部分３Ｂ２が角度α２
よりも大きいα３に等しい角度で拡がる構造になってい
るので，トーチ自体を大型化することなく冷却液体通路
３Ｃを従来より大きくでき，したがって，ろう付け作業
により容易に各ノズルが得られるにも拘わらず，接合部
Ｊ２のろう材が溶け始めるといった問題は一切生じな
い。
【００１３】冷却液体通路について少し述べると，内側
ノズル部材３Ａの外面と外側ノズル部材３Ｂの内面間に
は，これらの間の空間を紙面の表側と裏側の室に分ける
隔壁３Ｄが内側ノズル部材３Ａの外面の左右に備えられ
ており，これら２つの室は下部の冷却液体通路３Ｃによ
り接続されている。したがって，例えば内側ノズル部材
３Ａの外面と外側ノズル部材３Ｂの内面間の紙面表側の
室の上部に導入された冷却液体は，その下方に流れ，下
部の冷却液体通路３Ｃから裏側の室に入り，その上部か
ら流れだす。この構造では螺旋状の冷却液体通路に比べ
て多量の冷却液体を流すことができ，したがって一層冷
却効果を大きくできる。
ノズル部材３Ａの外面と外側ノズル部材３Ｂの内面間に
は，これらの間の空間を紙面の表側と裏側の室に分ける
隔壁３Ｄが内側ノズル部材３Ａの外面の左右に備えられ
ており，これら２つの室は下部の冷却液体通路３Ｃによ
り接続されている。したがって，例えば内側ノズル部材
３Ａの外面と外側ノズル部材３Ｂの内面間の紙面表側の
室の上部に導入された冷却液体は，その下方に流れ，下
部の冷却液体通路３Ｃから裏側の室に入り，その上部か
ら流れだす。この構造では螺旋状の冷却液体通路に比べ
て多量の冷却液体を流すことができ，したがって一層冷
却効果を大きくできる。
【００１４】ここで角度α１の好ましい範囲は，２０°
≦α１≦４５°であり，角度α２の好ましい範囲は，３
０°≦α２≦６０°であり，そして角度α３の好ましい
範囲は，４０°≦α３≦７５°である。これら角度はノ
ズルの加工性，トーチ操作性，ノズルの冷却性などの面
から決定される。なお，第２のノズル３の隔壁３Ｄは内
側ノズル部材３Ａの円筒状部３Ａ１よりもトーチ先端方
向に延びているが，第１のノズル２では隔壁２Ｄが内側
ノズル部材２Ａの円筒状部よりも短くなっており，この
ことは冷却液体が各ノズルの先端部分まで流れて冷却効
果を向上させることを示している。
≦α１≦４５°であり，角度α２の好ましい範囲は，３
０°≦α２≦６０°であり，そして角度α３の好ましい
範囲は，４０°≦α３≦７５°である。これら角度はノ
ズルの加工性，トーチ操作性，ノズルの冷却性などの面
から決定される。なお，第２のノズル３の隔壁３Ｄは内
側ノズル部材３Ａの円筒状部３Ａ１よりもトーチ先端方
向に延びているが，第１のノズル２では隔壁２Ｄが内側
ノズル部材２Ａの円筒状部よりも短くなっており，この
ことは冷却液体が各ノズルの先端部分まで流れて冷却効
果を向上させることを示している。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように，本発明によれば，棒
状電極に対する前記第１のノズル及び第２のノズルそれ
ぞれの先端部分外壁の角度が先端部分内壁の角度に比べ
て大きく，かつ第２のノズルの先端部分内壁の角度は第
１のノズルの先端部分外壁の角度とほぼ等しくなってい
るので，比較的小型軽量ながら冷却効率の良好なプラズ
マアークトーチが得られ，プラズマアークトーチの先端
部分のろう付け箇所が溶融する問題も生じない。また，
円周状のろう付け箇所のろう付け作業で容易に各ノズル
を得ることができる。
状電極に対する前記第１のノズル及び第２のノズルそれ
ぞれの先端部分外壁の角度が先端部分内壁の角度に比べ
て大きく，かつ第２のノズルの先端部分内壁の角度は第
１のノズルの先端部分外壁の角度とほぼ等しくなってい
るので，比較的小型軽量ながら冷却効率の良好なプラズ
マアークトーチが得られ，プラズマアークトーチの先端
部分のろう付け箇所が溶融する問題も生じない。また，
円周状のろう付け箇所のろう付け作業で容易に各ノズル
を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】従来の一例を説明するための図である。
１・・・・棒状電極 ４，５・・ガス通
路 ２・・・・第１のノズル ６・・・・シール
ドガスノズル ３・・・・第２のノズル
路 ２・・・・第１のノズル ６・・・・シール
ドガスノズル ３・・・・第２のノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 10/00 H05H 1/34
Claims (1)
- 【請求項１】 棒状電極を中心に同心的にそれぞれ配置
された第１のノズルと第２のノズルと該第２のノズルの
先端部分に位置する狭窄孔画成部により形成されたアー
ク狭窄孔とを少なくとも備え， 前記第１のノズル及び第２のノズルがそれぞれ内側ノズ
ル部材と外側ノズル部材とをそれらの先端部分でろう付
けすることによりそれぞれ先端部に冷却液体通路を備え
てなるプラズマアークトーチであって， 前記棒状電極に対する前記第１のノズルの先端部分外壁
の角度が先端部分内壁の角度に比べて大きく， また前記棒状電極に対する前記第２のノズルの先端部分
外壁の角度が先端部分内壁の角度に比べて大きく， かつ前記第２のノズルの先端部分内壁の角度は前記第１
のノズルの先端部分外壁の角度とほぼ等しくしたことに
より前記狭窄孔画成部を長くして、 前記ろう付けした箇所が前記アーク狭窄孔の中心からよ
り離れるようにしたことを特徴とするプラズマアークト
ーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23543893A JP3339931B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | プラズマアークトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23543893A JP3339931B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | プラズマアークトーチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760451A JPH0760451A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3339931B2 true JP3339931B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=16986117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23543893A Expired - Fee Related JP3339931B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | プラズマアークトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339931B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5841342B2 (ja) * | 2011-03-17 | 2016-01-13 | 株式会社小松製作所 | プラズマ切断装置用ノズル及びプラズマトーチ |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP23543893A patent/JP3339931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0760451A (ja) | 1995-03-07 |
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