JP3710535B2 - プラズマ加工機及びプラズマトーチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ加工機及びプラズマトーチに係わり、特に、プラズマトーチの交換に際して装着不良を防止することができるプラズマ加工機及びプラズマトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマトーチを用いるプラズマ加工機には、プラズマ切断機やプラズマ溶接機等がある。近年、このプラズマトーチとして、その交換を簡便とするために例えばプラズマ切断機のトーチ装着部に対して着脱自在とした所謂カセット式のものがある。
【０００３】
また、プラズマトーチの交換を更に簡便とするために、プラズマトーチをプラズマ加工機のトーチ装着部に着脱させるプラズマトーチ交換装置が設けられている。
【０００４】
この従来のプラズマトーチ交換装置としては、例えば、特公平６−３５０６９公報に開示されたものがある。このプラズマトーチ交換装置は、筒状のトーチ装着部の開放端部に、プラズマトーチを、その軸線を一致させて配置した後、そのプラズマトーチを軸線に沿って移動させてトーチ装着部に挿入し、プラズマトーチの取り付けを行なうものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような従来のプラズマトーチ交換装置を具備するプラズマ加工機では、トーチ装着部の軸線とプラズマトーチの軸線とを一致させることが難しいため、時として装着不良が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、装着不良を防止することができるプラズマ加工機及びプラズマトーチを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明では、トーチ装着部に嵌合装着されて使用されるプラズマトーチを保持するトーチ保持部を有し、該トーチ保持部を前記トーチ装着部に相対的に接近させて、該トーチ装着部に対して前記プラズマトーチを着脱するプラズマトーチ交換装置を具備するプラズマ加工機において、前記トーチ保持部は、プラズマトーチ交換装置の所定位置にて昇降自在とされた昇降軸に、弾性部材を介して、傾斜、及び直交方向への移動が自在に支持されるとともに、前記弾性部材の内周側に配置され、前記トーチ保持部に嵌挿されたトーチの軸線と前記トーチ保持部の軸線を一致させる方向に移動することを特徴とする。即ち、トーチ装着部に対してトーチ保持部は、双方の軸線を一致させる方向に移動自在である。
【０００８】
本発明の第二の発明では、請求項１記載のプラズマ加工機であって、前記トーチ保持部には、プラズマトーチに設けられた嵌合凹部と嵌合するための嵌合突起が設けられるとともに、前記トーチ保持部に装填されたプラズマトーチは、前記昇降軸とともに回転自在とされることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第三の発明では、請求項１又は２記載のプラズマ加工機であって、前記トーチ装着部の開放端部には、前記プラズマトーチを前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されるとともに、前記トーチ装着部にプラズマトーチを着脱自在とする前記プラズマトーチの着脱部には、該着脱部を前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図２に示すように、本発明のプラズマ加工機としてのプラズマ切断機１００は、床９に設置される加工台９０と、加工台９０の上方に配置されるプラズマトーチ１と、プラズマトーチ１を着脱自在に装着するプラズマ切断機本体１０と、プラズマ切断機本体１０を加工台９０の上面に沿って移動させる本体移動装置２０と、プラズマトーチ１を多数格納するトーチ格納装置８０とからなっている。また、本体移動装置２０の一構成であって後述するようにプラズマ切断機本体１０をＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動駆動させるＹ軸方向移動駆動機構２５と、トーチ格納装置８０とからプラズマトーチ交換装置が構成されている。
【００１１】
本体移動装置２０は、プラズマ切断機本体１０をＸ軸方向（図２紙面に直交する方向）に移動駆動させるＸ軸方向移動駆動機構２１と、前記Ｙ軸方向移動駆動機構２５とからなり、Ｘ軸方向移動駆動機構２１は、床１に設置され、加工台９０を挟んで一対、それぞれＸ軸方向に延在されたＸ軸レール２２、２２と、Ｘ軸レール２２、２２にそれぞれ取り付けられ、Ｘ軸レール２２、２２に沿ってＸ軸方向に移動駆動されるスライド板２３、２３と、少なくとも一方のスライド板２３をＸ軸方向に移動駆動する図示しない移動駆動装置とからなっている。
【００１２】
Ｙ軸方向移動駆動機構２５は、一対のスライド板２３、２３に取り付けられた一対の脚部２６ａ、２６ａとその一対の脚部２６ａ、２６ａの上端に架設された梁部２６ｂとからなる門型フレーム２６と、プラズマ切断機本体１０がＹ軸方向に移動自在に取り付けられ、門型フレーム２６の梁部２６ｂにＹ軸方向に延在するように固設された一対のＹ軸レール２７、２７と、プラズマ切断機本体１０をＹ軸方向に移動駆動する図示しない移動駆動装置とからなっている。
【００１３】
プラズマ切断機本体１０は、その下端部にプラズマトーチ１を着脱自在に装着するトーチ装着部１１を有しており、トーチ装着部１１は、図７に示すように、その軸線ＣＴ１を中心として下方に開放され、プラズマトーチ１の着脱部２ｇが挿入される嵌合筒部１２と、嵌合筒部１２の内周面に嵌合され固設され、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの外面をガイドするガイド筒１４と、ガイド筒１４に包囲され、軸線ＣＴ１を中心として下方に突出された接続ノズル１５とを備えている。
【００１４】
嵌合筒部１２は、その下端外周縁部に周設された雄ねじ１３を有しており、ガイド筒１４は、その下端内周縁部に上方に向けて先細りのテーパー状の案内面１４ａを有している。
【００１５】
また、接続ノズル１５は、下方に突出されたプラズマガス吐出部１５ａと、軸線ＣＴ１を中心とした外周部を成すウォータージャケット部１５ｂと、そのウォータージャケット部１５ｂの外周面１５ｃに上下に二箇所、環状の溝を成すように形成された冷却液給排口１５ｄ、１５ｅと、ウォータージャケット部１５ｂの外周面１５ｃにおいて上方の冷却液給排口１５ｅの上方、上下の冷却液給排口１５ｄ、１５ｅの間、下方の冷却液給排口１５ｄの下方にそれぞれ形成された環状のＯリング嵌着溝１５ｆ、１５ｇ、１５ｈと、各Ｏリング嵌着溝１５ｆ、１５ｇ、１５ｈに嵌着されたＯリング１６、１７、１８とを備えている。
【００１６】
一方、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２を中心とした概略筒状のトーチ本体２と、トーチ本体２の軸線ＣＴ２方向の一端である下端部に接続されたノズル部３と、トーチ本体２の外周に軸線ＣＴ２を中心として回転自在に取り付けられた筒状の保持ナット５とを備えている。
【００１７】
トーチ本体２は、保持ナット５より上方が着脱部２ｇを形成しており、その上端部にトーチ装着部１１の接続ノズル１５が挿入され装着される装着凹部２ａと、装着凹部２ａの下端に軸線ＣＴ２を中心として下方に延在形成されたプラズマガス流通孔２ｂと、装着凹部２ａの周壁の前記トーチ装着部１１の冷却液給排口１５ｄ、１５ｅに対応して形成され、ノズル部３の内部に連通する冷却液流通孔２ｃ、２ｄと、トーチ本体２の上端外周縁部に形成され、軸線ＣＴ２に沿って上方に向けて先細りのテーパー状の案内面２ｆとを備えている。
【００１８】
また、保持ナット５は、その上端内周縁部に周設され、トーチ装着部１１の雄ねじ１３に螺合される雌ねじ５ａと、図１に示すように保持ナット５の下端周縁に軸線ＣＴ２を中心として四箇所、等ピッチで周設された嵌合凹部５ｂとを備えている。
【００１９】
さて、図３に示すようにトーチ格納装置８０は、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３上にＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に敷設された第二Ｙ軸レール２８と、第二Ｙ軸レール２８に対する上下方向の移動を阻止する多数のガイド部材３５を介してその第二Ｙ軸レール２８上をＹ軸方向に移動自在であり且つＹ軸方向に延在されたスライド底板３１と、スライド底板３１の下面の側縁にＹ軸方向に平行に取り付けられたラック３６と、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３に取り付けられ、ラック３６に噛合されてスライド底板３１をＹ軸方向に移動駆動する駆動ギヤ３７と、スライド底板３１のＹ軸方向の両端にそれぞれ立設された支柱３２、３２と、その支柱３２、３２間に架設されたトーチ保持具装填部４０と、トーチ保持具装填部４０に装填される多数のトーチ保持具５０と、トーチ保持具５０を昇降するトーチ保持具昇降機構６０とを備えている。
【００２０】
トーチ保持具装填部４０は、角筒状を成し、一対の支柱３２、３２間に架設され、上下に貫通した装填孔４１ａがＹ軸方向に沿って定間隔で多数形成された装填ボックス４１と、装填ボックス４１の内部の各装填孔４１ａに対応する位置にそれぞれ配置され、装填孔４１ａの孔軸を中心とした装填孔４２ａを有し、装填孔４１ａの孔軸を中心として回転自在な装填ギヤ４２と、各装填孔４１ａの上下からそれぞれ挿入され、装填ギヤ４２を回転自在に挟持する支持筒４３、４３と、各装填ギヤ４２、４２間を連動させる多数の連結ギヤ４５と、Ｙ軸方向の一端（図３矢印Ａ方向の端）の装填ギヤ４２を駆動する駆動ギヤ４７及び駆動ギヤ４７を回転駆動する駆動モータ４９とからなっている。また、各装填ギヤ４２は、その装填孔４２ａの孔壁に突設されたキー４２ｂを有している。
【００２１】
トーチ保持具４０は、装填ボックス４１の装填孔４１ａの上方から挿入され、装填ギヤ４２の装填孔４２ａを貫通して、装填ボックス４１の装填孔４１ａの下方から突出される昇降軸５１と、昇降軸５１の上部に嵌合固設され、装填ボックス４１の上面に係止されるカップ状の下スプリング受け５４と、下スプリング受け５４内部に挿入され支持されたコイルバネ等のスプリング５５と、スプリング５５の上端に嵌着された環状の上スプリング受け５６と、上スプリング受け５６内部に挿入され支持されたカップ状のトーチ保持部５７とを備えている。
【００２２】
図４に示すように、昇降軸５１は、その外面に軸線ＣＴ３に沿って延在されるキー溝５１ａを有しており、このキー溝５１ａは、図３に示す装填ギヤ４２のキー４２ｂに昇降軸５１が昇降自在に係合され、昇降軸５１の軸線ＣＴ３回りの回転を阻止するものである。図４に示すように、下スプリング受け５４は、その中心に昇降軸５１の上部が貫通され固設されたドーナツ円板状の底板５２と、底板５２の外周面に嵌合されて固設され、上方に突設された円筒状の周壁５３とからなっており、その周壁５３は、昇降軸５１の軸線に一致したトーチ保持具５０の軸線ＣＴ３を中心としている。また、スプリング５５及びトーチ保持部５７も、常態においてその軸線ＣＴ３を中心としている。
【００２３】
トーチ保持部５７は、常態において軸線ＣＴ３を中心とした円筒状の周壁５７ａと、周壁５７ａの上端開放縁に図５のように四箇所、等ピッチで周設され、図１に示すようにプラズマトーチ１の嵌合凹部５ｂに嵌合される嵌合突起５７ｂと、図４に示すように周壁５７ａの下端内部に設けられた底部５７ｃと、図６に示すように底部５７ｃの中央に貫通形成された鍵穴５７ｄとを備えている。
【００２４】
鍵穴５７ｄは、昇降軸５１の上端部が挿入される円形の中央部５７ｅと中央部５７ｅから昇降軸５１に直交する方向（即ち軸線ＣＴ３に直交する方向）の双方向にそれぞれ形成された係止部５７ｆ、５７ｆとからなっている。
【００２５】
また、トーチ保持具５０は、昇降軸５１の上端部に軸線ＣＴ３に直交する方向に貫通して固設され、鍵穴５７ｄの係止部５７ｆ、５７ｆに配置されて、昇降軸５１に対するトーチ保持部５７の軸線ＣＴ３回りの回転を阻止する回転止め棒５８と、図４に示すように昇降軸５１の上端面に固設され、トーチ保持部５７の底部５７ｃの上面を軸線ＣＴ３に直交する方向に相対移動自在に係止するカップ受け５９とを備えている。
【００２６】
図３に示すように、トーチ保持具昇降機構６０は、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３に対してＹ軸方向の移動を拘束されると共に上下に移動自在に設けられ、トーチ保持具装填部４０の装填孔４１ａに装填されたトーチ保持具５０の昇降軸５１の下端とスライド底板３１との間に配置される昇降板６１と、その昇降板６１を上下に移動駆動するエアシリンダ等の昇降駆動装置（図示略）とからなっている。
【００２７】
図２のプラズマ切断機１００は以上のような構成を有するので、そのプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の着脱及び交換を以下のように確実に行なうことができる。
【００２８】
まず、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着について説明する。尚、本実施形態では、図３に示すようにトーチ格納装置８０の多数のトーチ保持具５０の全てにプラズマトーチ１が装填され、且つ、図２のプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１にはプラズマトーチ１が装着されておらず、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が鉛直下方に向けられた状態を開始前状態とする。
【００２９】
まず、図示しない装着開始スイッチを入れると、図３に示すように、トーチ格納装置８０の駆動ギヤ３７が回転駆動され、スライド底板３１がＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動されるに伴い、トーチ保持具５０がＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動される。この際、トーチ保持具５０は、昇降板６１に対してＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動されることとなる。そして、先頭のトーチ保持具５０、即ち、図中右端のトーチ保持具５０の昇降軸５１の直下に昇降板６１が配置されるように位置決めされる。
【００３０】
次に、図２に示すＹ軸方向移動駆動機構２５が起動され、プラズマ切断機本体１０が図中矢印Ａ方向に移動され、そのトーチ装着部１１がトーチ格納装置８０の昇降板６１の鉛直上方に位置決めされる。昇降板６１の直上には、図３に示すように先頭のトーチ保持具５０及びそのトーチ保持具５０に装填されたプラズマトーチ１が位置しているので、その先頭のプラズマトーチ１をトーチ装着部１１の直下に位置させることができる。
【００３１】
次に、図３に示す昇降板６１が起動され上昇される。すると、昇降板６１は、トーチ保持具５０の昇降軸５１の下端を押し上げ、トーチ保持具５０の上部のトーチ保持部５７に装填されたプラズマトーチ１が上昇し、プラズマトーチ１の着脱部２ｇは、図７に示すようにプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に挿入され、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が一致される。
【００３２】
本実施形態では、この挿入の当初において、図８に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が傾斜している場合や、図１３に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が平行にずれている場合にも、プラズマトーチ１の挿入完了時には、以下のようにして、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させることができる。
【００３３】
まず、挿入の当初において、図８に示すようにプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が傾斜している場合には、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの外面の傾斜側（図８右側）が、トーチ装着部１１の嵌合筒部１２の開放端部或いはガイド筒１４の下端の案内面１４ａに接触されると共に、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの装着凹部２ａの開放端の傾斜側（図８右側）が、トーチ装着部１１の接続ノズル１５のウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃに当接される。そして、この状態でプラズマトーチ１は、更にその軸線ＣＴ２方向に移動される。
【００３４】
すると、プラズマトーチ１には、ウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃから着脱部２ｇの装着凹部２ａの開放端の傾斜側（図８右側）に加わる反力と、嵌合筒部１２の開放端部或いはガイド筒１４の下端の案内面１４ａから着脱部２ｇの外面の傾斜側（図８右側）に加わる反力とにより、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向にモーメントが生じる。
【００３５】
ここで、図１に示すように、プラズマトーチ１は、スプリング５５により支持されたトーチ保持部５７に装着されているので、そのモーメント方向に傾斜自在である。
【００３６】
従って、プラズマトーチ１は、図８、図９、図１０、図１１に示すように、その図番の順で、軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向に傾かせながら挿入されていく。そして、挿入完了時には、図７に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とを一致させることができる。また、挿入当初においては、図８に示すトーチ装着部１１の案内面１４ａとプラズマトーチ１自身の案内面２ｆが、プラズマトーチ１或いはトーチ装着部１１に接触して、プラズマトーチ１が、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１方向に案内されるので、その挿入を円滑に行なうことができる。
【００３７】
また、挿入完了時には、図７に示すようにウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃに三段に設けられたＯリング１６、１７、１８が、プラズマトーチ１の装着凹部２ａを付勢することにより、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１との一致が保持される。尚、この挿入完了時とは、保持ナット５の雌ねじ５ａとトーチ装着部１１の雄ねじ１３とが螺合される直前の状態である。
【００３８】
次に、図１３に示すように、挿入の当初において、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が平行にずれている場合には、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの上端外面の案内面２ｆが、トーチ装着部１１の嵌合筒部１２の内面の下端に接触する。ここで、案内面２ｆは、上方に向けて先細りのテーパー状を成しているので、更に挿入していくと、図１４に示すように、案内面２ｆに案内されて、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向に付勢される。
【００３９】
ここで、図１２に示すように、プラズマトーチ１は、スプリング５５により支持されたトーチ保持部５７に装着されているので、その付勢方向に移動自在である。
【００４０】
そして、更に挿入していくと、図１５に示すトーチ装着部１１のガイド筒１４の下端のテーパー状の案内面１４ａに案内されて、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２を図１６に示すように更にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ３に一致させる方向に移動される。そして、挿入完了時には、図７に示すようにプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とを一致させることができる。
【００４１】
また、挿入完了時には、上記同様Ｏリング１６、１７、１８により、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１との一致が保持される。
【００４２】
以上二つの場合のいずれにしても、挿入が完了すると、図３に示すトーチ格納装置８０の駆動モータ４９が起動され、駆動ギヤ４７が正回転される。すると、駆動ギヤ４７の正回転に連動して、各装填ギヤ４２が、連結ギヤ４５を介して正方向に回転する。ここで、各装填ギヤ４２と昇降軸５１は、装填ギヤ４２のキー４２ｂと昇降軸５１のキー溝５１ａとで係合されているので、昇降軸５１が上方に移動した状態でも、キー４２ｂとの係合は解除されない。よって、その昇降軸５１も正回転し、その正回転に伴って、図４に示す下スプリング受け５４も正回転し、スプリング５５、上スプリング受け５６を介してトーチ保持部５７も正回転する。尚、トーチ保持部５７は、その底部５７ｃに形成された鍵穴５７ｄと、昇降軸５１の上端に固設された回転止め棒５８との係合により昇降軸５１の正回転と共に正回転する。また、図１に示すようにトーチ保持部５７とプラズマトーチ１の保持ナット５とは、互いに対応する位置に配されたトーチ保持部５７の嵌合突起５７ｂと保持ナット５の嵌合凹部５ｂとで嵌合されているので、一体に正回転することができる。
【００４３】
そして、トーチ保持部５７に装填された状態で、図１１又は図１６に示すようにトーチ装着部１１に挿入されたプラズマトーチ１は、その保持ナット５を正回転させながら、更に上方に移動される。すると、プラズマトーチ１の保持ナット５の雄ねじ５ａが、図７に示すようにトーチ装着部１１の雌ねじ１３に螺合され、プラズマトーチ１がトーチ装着部１１に装着される。
【００４４】
従って、本実施形態では、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着に際して、挿入当初にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とが一致してないくとも、挿入と共にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とを一致させることができるので、装着不良を防止することができる。
【００４５】
また、その後、図３に示すトーチ格納装置８０の昇降板６１が下降駆動され、それに伴って、空になったトーチ保持具５０が下降し、元の位置に戻される。
【００４６】
次に、プラズマトーチ１に内蔵されたプラズマアーク発生用の電極（図示略）の損耗等の理由で、上記のように装填されたプラズマトーチ１を交換しなければならなくなった場合について説明する。尚、引き続き昇降板６１は、空になった先頭のトーチ保持具５０の昇降軸５１の直下に配置されていることとする。
【００４７】
まず、交換開始スイッチ（図示略）を入れると、図２に示すＹ軸方向移動駆動機構２５が起動され、プラズマ切断機本体１０が図中矢印Ａ方向に移動され、そのトーチ装着部１１がトーチ格納装置８０の昇降板６１の鉛直上方、即ち、先頭のトーチ保持具５０の鉛直上方に位置決めされる。
【００４８】
次に、図３に示す昇降板６１が上昇駆動され、その昇降板６１がトーチ保持具５０の昇降軸５１の下端を押し上げる。すると、トーチ保持具５０が上昇し、そのトーチ保持部５７が、図７に示すプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に装着されているプラズマトーチ１の下部に例えば図１に示すように嵌合される。
【００４９】
この際、上述のようにトーチ保持具５０のトーチ保持部５７は、スプリング５５を介して昇降軸５１に固定された下スプリング受け５４に支持されているので、トーチ保持部５７は、昇降軸５１の中心を通る軸線ＣＴ３に対して傾斜することができると共に、図１２に示すように軸線ＣＴ３に直交する方向に移動自在である。
【００５０】
従って、図７に示すトーチ装着部１１に装着されたプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が、図１に示すようにトーチ保持具５０の軸線ＣＴ３に対して傾斜していても、図１２に示すようにそのプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が、トーチ保持具５０の軸線ＣＴ３が平行にずれていても、プラズマトーチ１の下部が、トーチ保持部５７に挿入され、嵌合していくにつれて、トーチ保持部５７が、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２を中心線とするように傾斜或いは移動される。よって、トーチ保持部５７に対するプラズマトーチ１の装着不良を防止することができる。尚、トーチ保持部５７へのプラズマトーチ１の挿入の際には、プラズマトーチ１のテーパー状のノズル部３がガイドとなるので、その挿入を円滑に行なうことができる。
【００５１】
また、この装着の際に、トーチ保持部５７の嵌合突起５７ｂとプラズマトーチ１の保持ナット５の嵌合凹部５ｂとが嵌合される。
【００５２】
そこで、図３に示すトーチ格納装置８０の駆動モータ４９が起動され、その駆動ギヤ４７を逆回転させる。すると、その駆動ギヤ４７に連動して、各装填ギヤ４２が逆方向に回転する。そして、この装填ギヤ４２の逆回転と共に先頭のトーチ保持具４０、及びそのトーチ保持具４０に装着されたプラズマトーチ１の保持ナット５が逆回転する。すると、図７に示す保持ナット５は、螺合されていたトーチ装着部１１の嵌合筒部１２の雄ねじ１３から離脱される。これにより、プラズマトーチ１とトーチ装着部１１との係合を解除することができる。
【００５３】
次に、図３に示すトーチ格納装置８０の昇降板６１が下降駆動され、それに伴って、使用済みのプラズマトーチ１が装填されたトーチ保持具５０が下降し、元の位置に戻される。以上のようにして図２のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の取り外しを行なうことができる。
【００５４】
トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の取り外しが完了すると、次に、図３に示す昇降板１を二番目（図中右端から二番目）のトーチ保持具５０の直下に位置決めするように、トーチ格納装置８０の駆動ギヤ３７が回転駆動され、スライド底板３１と共にトーチ保持具５０が移動位置決めされる。そして、この後、上述のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着の手順に従って、二番目（図３左端から二番目）のトーチ保持具５０に装填されていたプラズマトーチ１が、図２のプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に取り付けられる。このように、本実施形態のプラズマ切断機１００では、プラズマトーチ１の交換を容易且つ迅速且つ確実に行なうことができる。また、プラズマ切断機１００では、図７に示すトーチ装着部１１にプラズマトーチ１を着脱する際に、図４のトーチ保持部５７を支持しているスプリング５５により、図７のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の衝撃を緩和することができるので、芯ずれや余分な外力等を吸収することができ、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の着脱不良を防止できる。
【００５５】
尚、上記実施形態では、プラズマ加工機としてプラズマ切断機１００を示して説明したが、プラズマ溶接機であってもよい。また、弾性部材としてのスプリング５５には、多数の棒状のバネ、或いは板状のバネを用いてもよい。また、上記実施形態では、トーチ保持部５７をトーチ装着部１１に接近、離間させてプラズマトーチ１を着脱する構成としたが、トーチ装着部１１をトーチ保持部５７に接近、離間させる構成としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の第一の発明のプラズマ加工機によれば、弾性部材により、トーチ保持部はトーチ装着部に対して双方の軸線を一致させる方向に移動自在であるので、取り付け時には、トーチ保持部に保持されたプラズマトーチと、トーチ装着部との嵌合と共に、プラズマトーチは双方の軸線を一致させる方向に移動される。よって、装着不良を防止することができる。
【００５７】
また、取り外し時には、トーチ装着部に装着されたプラズマトーチと、トーチ保持部との嵌合と共に、トーチ保持部が双方の軸線を一致させる方向に移動されるので、トーチ保持部に対するプラズマトーチの装着不良も防止できる。また、着脱時には、弾性部材により、トーチ装着部に対するプラズマトーチの衝撃を緩和することができ、上記芯ずれや余分な外力等を吸収することができる。よって、トーチ装着部に対するプラズマトーチの着脱不良を防止できる。
また、トーチ装着部と、トーチ保持具の昇降軸に配置されたトーチ保持部が、ともにプラズマトーチ交換装置の所定位置（昇降板の鉛直上方）にて位置決めされ、昇降板の昇降によって昇降軸に配置されたトーチ保持部が昇降して、トーチ装着部とプラズマトーチの軸線が一致されるので、トーチ装着部に対するプラズマトーチの着脱及び交換を確実に行なうことができる。
【００５８】
本発明の第二の発明のプラズマトーチによれば、トーチ保持部に装填されたプラズマトーチは、保持ナットの嵌合凹部がトーチ保持部の嵌合突起と嵌合自在とされ、トーチ保持部の昇降軸が正回転、上昇することで、保持ナットの雄ねじとトーチ装着部の雌ねじを螺合させて、プラズマトーチをトーチ装着部に取付けることができる。
また、トーチ装着部に装着されたプラズマトーチの保持ナットの嵌合凹部に、トーチ保持部の嵌合突起を嵌合させ、昇降軸が逆回転することで、プラズマトーチをトーチ装着部から取り外すことができる。
【００５９】
本発明の第三の発明のプラズマトーチによれば、トーチ装着部の開放端部には、プラズマトーチをトーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成され、プラズマトーチの着脱部には、その着脱部をトーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されているので、取り付け時には、プラズマトーチとトーチ装着部との心合わせが促進される。よって、装着不良の防止効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプラズマ切断機の一実施形態の要部を示す図である。
【図２】 本発明に係るプラズマ切断機の全体構成を示す図である。
【図３】 図２のプラズマトーチ切断機のトーチ格納装置を示す図である。
【図４】 図３のトーチ格納装置のトーチ保持具を示す正面図である。
【図５】 図４のトーチ保持具のトーチ保持部を示す平面図である。
【図６】 図４のトーチ保持部のＡ１−Ａ２断面を矢印方向に見た図である。
【図７】 図２のプラズマ切断機のトーチ装着部とプラズマトーチとの装着状態を示す図である。
【図８】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第一過程を示す。
【図９】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第二過程を示す。
【図１０】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第三過程を示す。
【図１１】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第四過程を示す。
【図１２】 図４のトーチ保持具のトーチ保持部の挙動を示す図である。
【図１３】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第一過程を示す。
【図１４】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第二過程を示す。
【図１５】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第三過程を示す。
【図１６】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第四過程を示す。
【符号の説明】
１ プラズマトーチ
２ｆ 案内面
２ｇ 着脱部
１１ トーチ装着部
１４ａ 案内面
２５ Ｙ軸方向移動駆動機構（プラズマトーチ交換装置）
５５ スプリング（弾性部材）
５７ トーチ保持部
８０ トーチ格納装置（プラズマトーチ交換装置）
１００ プラズマ切断機（プラズマ加工機）
ＣＴ１ 軸線
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ加工機及びプラズマトーチに係わり、特に、プラズマトーチの交換に際して装着不良を防止することができるプラズマ加工機及びプラズマトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマトーチを用いるプラズマ加工機には、プラズマ切断機やプラズマ溶接機等がある。近年、このプラズマトーチとして、その交換を簡便とするために例えばプラズマ切断機のトーチ装着部に対して着脱自在とした所謂カセット式のものがある。
【０００３】
また、プラズマトーチの交換を更に簡便とするために、プラズマトーチをプラズマ加工機のトーチ装着部に着脱させるプラズマトーチ交換装置が設けられている。
【０００４】
この従来のプラズマトーチ交換装置としては、例えば、特公平６−３５０６９公報に開示されたものがある。このプラズマトーチ交換装置は、筒状のトーチ装着部の開放端部に、プラズマトーチを、その軸線を一致させて配置した後、そのプラズマトーチを軸線に沿って移動させてトーチ装着部に挿入し、プラズマトーチの取り付けを行なうものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような従来のプラズマトーチ交換装置を具備するプラズマ加工機では、トーチ装着部の軸線とプラズマトーチの軸線とを一致させることが難しいため、時として装着不良が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、装着不良を防止することができるプラズマ加工機及びプラズマトーチを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明では、トーチ装着部に嵌合装着されて使用されるプラズマトーチを保持するトーチ保持部を有し、該トーチ保持部を前記トーチ装着部に相対的に接近させて、該トーチ装着部に対して前記プラズマトーチを着脱するプラズマトーチ交換装置を具備するプラズマ加工機において、前記トーチ保持部は、プラズマトーチ交換装置の所定位置にて昇降自在とされた昇降軸に、弾性部材を介して、傾斜、及び直交方向への移動が自在に支持されるとともに、前記弾性部材の内周側に配置され、前記トーチ保持部に嵌挿されたトーチの軸線と前記トーチ保持部の軸線を一致させる方向に移動することを特徴とする。即ち、トーチ装着部に対してトーチ保持部は、双方の軸線を一致させる方向に移動自在である。
【０００８】
本発明の第二の発明では、請求項１記載のプラズマ加工機であって、前記トーチ保持部には、プラズマトーチに設けられた嵌合凹部と嵌合するための嵌合突起が設けられるとともに、前記トーチ保持部に装填されたプラズマトーチは、前記昇降軸とともに回転自在とされることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第三の発明では、請求項１又は２記載のプラズマ加工機であって、前記トーチ装着部の開放端部には、前記プラズマトーチを前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されるとともに、前記トーチ装着部にプラズマトーチを着脱自在とする前記プラズマトーチの着脱部には、該着脱部を前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図２に示すように、本発明のプラズマ加工機としてのプラズマ切断機１００は、床９に設置される加工台９０と、加工台９０の上方に配置されるプラズマトーチ１と、プラズマトーチ１を着脱自在に装着するプラズマ切断機本体１０と、プラズマ切断機本体１０を加工台９０の上面に沿って移動させる本体移動装置２０と、プラズマトーチ１を多数格納するトーチ格納装置８０とからなっている。また、本体移動装置２０の一構成であって後述するようにプラズマ切断機本体１０をＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動駆動させるＹ軸方向移動駆動機構２５と、トーチ格納装置８０とからプラズマトーチ交換装置が構成されている。
【００１１】
本体移動装置２０は、プラズマ切断機本体１０をＸ軸方向（図２紙面に直交する方向）に移動駆動させるＸ軸方向移動駆動機構２１と、前記Ｙ軸方向移動駆動機構２５とからなり、Ｘ軸方向移動駆動機構２１は、床１に設置され、加工台９０を挟んで一対、それぞれＸ軸方向に延在されたＸ軸レール２２、２２と、Ｘ軸レール２２、２２にそれぞれ取り付けられ、Ｘ軸レール２２、２２に沿ってＸ軸方向に移動駆動されるスライド板２３、２３と、少なくとも一方のスライド板２３をＸ軸方向に移動駆動する図示しない移動駆動装置とからなっている。
【００１２】
Ｙ軸方向移動駆動機構２５は、一対のスライド板２３、２３に取り付けられた一対の脚部２６ａ、２６ａとその一対の脚部２６ａ、２６ａの上端に架設された梁部２６ｂとからなる門型フレーム２６と、プラズマ切断機本体１０がＹ軸方向に移動自在に取り付けられ、門型フレーム２６の梁部２６ｂにＹ軸方向に延在するように固設された一対のＹ軸レール２７、２７と、プラズマ切断機本体１０をＹ軸方向に移動駆動する図示しない移動駆動装置とからなっている。
【００１３】
プラズマ切断機本体１０は、その下端部にプラズマトーチ１を着脱自在に装着するトーチ装着部１１を有しており、トーチ装着部１１は、図７に示すように、その軸線ＣＴ１を中心として下方に開放され、プラズマトーチ１の着脱部２ｇが挿入される嵌合筒部１２と、嵌合筒部１２の内周面に嵌合され固設され、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの外面をガイドするガイド筒１４と、ガイド筒１４に包囲され、軸線ＣＴ１を中心として下方に突出された接続ノズル１５とを備えている。
【００１４】
嵌合筒部１２は、その下端外周縁部に周設された雄ねじ１３を有しており、ガイド筒１４は、その下端内周縁部に上方に向けて先細りのテーパー状の案内面１４ａを有している。
【００１５】
また、接続ノズル１５は、下方に突出されたプラズマガス吐出部１５ａと、軸線ＣＴ１を中心とした外周部を成すウォータージャケット部１５ｂと、そのウォータージャケット部１５ｂの外周面１５ｃに上下に二箇所、環状の溝を成すように形成された冷却液給排口１５ｄ、１５ｅと、ウォータージャケット部１５ｂの外周面１５ｃにおいて上方の冷却液給排口１５ｅの上方、上下の冷却液給排口１５ｄ、１５ｅの間、下方の冷却液給排口１５ｄの下方にそれぞれ形成された環状のＯリング嵌着溝１５ｆ、１５ｇ、１５ｈと、各Ｏリング嵌着溝１５ｆ、１５ｇ、１５ｈに嵌着されたＯリング１６、１７、１８とを備えている。
【００１６】
一方、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２を中心とした概略筒状のトーチ本体２と、トーチ本体２の軸線ＣＴ２方向の一端である下端部に接続されたノズル部３と、トーチ本体２の外周に軸線ＣＴ２を中心として回転自在に取り付けられた筒状の保持ナット５とを備えている。
【００１７】
トーチ本体２は、保持ナット５より上方が着脱部２ｇを形成しており、その上端部にトーチ装着部１１の接続ノズル１５が挿入され装着される装着凹部２ａと、装着凹部２ａの下端に軸線ＣＴ２を中心として下方に延在形成されたプラズマガス流通孔２ｂと、装着凹部２ａの周壁の前記トーチ装着部１１の冷却液給排口１５ｄ、１５ｅに対応して形成され、ノズル部３の内部に連通する冷却液流通孔２ｃ、２ｄと、トーチ本体２の上端外周縁部に形成され、軸線ＣＴ２に沿って上方に向けて先細りのテーパー状の案内面２ｆとを備えている。
【００１８】
また、保持ナット５は、その上端内周縁部に周設され、トーチ装着部１１の雄ねじ１３に螺合される雌ねじ５ａと、図１に示すように保持ナット５の下端周縁に軸線ＣＴ２を中心として四箇所、等ピッチで周設された嵌合凹部５ｂとを備えている。
【００１９】
さて、図３に示すようにトーチ格納装置８０は、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３上にＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に敷設された第二Ｙ軸レール２８と、第二Ｙ軸レール２８に対する上下方向の移動を阻止する多数のガイド部材３５を介してその第二Ｙ軸レール２８上をＹ軸方向に移動自在であり且つＹ軸方向に延在されたスライド底板３１と、スライド底板３１の下面の側縁にＹ軸方向に平行に取り付けられたラック３６と、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３に取り付けられ、ラック３６に噛合されてスライド底板３１をＹ軸方向に移動駆動する駆動ギヤ３７と、スライド底板３１のＹ軸方向の両端にそれぞれ立設された支柱３２、３２と、その支柱３２、３２間に架設されたトーチ保持具装填部４０と、トーチ保持具装填部４０に装填される多数のトーチ保持具５０と、トーチ保持具５０を昇降するトーチ保持具昇降機構６０とを備えている。
【００２０】
トーチ保持具装填部４０は、角筒状を成し、一対の支柱３２、３２間に架設され、上下に貫通した装填孔４１ａがＹ軸方向に沿って定間隔で多数形成された装填ボックス４１と、装填ボックス４１の内部の各装填孔４１ａに対応する位置にそれぞれ配置され、装填孔４１ａの孔軸を中心とした装填孔４２ａを有し、装填孔４１ａの孔軸を中心として回転自在な装填ギヤ４２と、各装填孔４１ａの上下からそれぞれ挿入され、装填ギヤ４２を回転自在に挟持する支持筒４３、４３と、各装填ギヤ４２、４２間を連動させる多数の連結ギヤ４５と、Ｙ軸方向の一端（図３矢印Ａ方向の端）の装填ギヤ４２を駆動する駆動ギヤ４７及び駆動ギヤ４７を回転駆動する駆動モータ４９とからなっている。また、各装填ギヤ４２は、その装填孔４２ａの孔壁に突設されたキー４２ｂを有している。
【００２１】
トーチ保持具４０は、装填ボックス４１の装填孔４１ａの上方から挿入され、装填ギヤ４２の装填孔４２ａを貫通して、装填ボックス４１の装填孔４１ａの下方から突出される昇降軸５１と、昇降軸５１の上部に嵌合固設され、装填ボックス４１の上面に係止されるカップ状の下スプリング受け５４と、下スプリング受け５４内部に挿入され支持されたコイルバネ等のスプリング５５と、スプリング５５の上端に嵌着された環状の上スプリング受け５６と、上スプリング受け５６内部に挿入され支持されたカップ状のトーチ保持部５７とを備えている。
【００２２】
図４に示すように、昇降軸５１は、その外面に軸線ＣＴ３に沿って延在されるキー溝５１ａを有しており、このキー溝５１ａは、図３に示す装填ギヤ４２のキー４２ｂに昇降軸５１が昇降自在に係合され、昇降軸５１の軸線ＣＴ３回りの回転を阻止するものである。図４に示すように、下スプリング受け５４は、その中心に昇降軸５１の上部が貫通され固設されたドーナツ円板状の底板５２と、底板５２の外周面に嵌合されて固設され、上方に突設された円筒状の周壁５３とからなっており、その周壁５３は、昇降軸５１の軸線に一致したトーチ保持具５０の軸線ＣＴ３を中心としている。また、スプリング５５及びトーチ保持部５７も、常態においてその軸線ＣＴ３を中心としている。
【００２３】
トーチ保持部５７は、常態において軸線ＣＴ３を中心とした円筒状の周壁５７ａと、周壁５７ａの上端開放縁に図５のように四箇所、等ピッチで周設され、図１に示すようにプラズマトーチ１の嵌合凹部５ｂに嵌合される嵌合突起５７ｂと、図４に示すように周壁５７ａの下端内部に設けられた底部５７ｃと、図６に示すように底部５７ｃの中央に貫通形成された鍵穴５７ｄとを備えている。
【００２４】
鍵穴５７ｄは、昇降軸５１の上端部が挿入される円形の中央部５７ｅと中央部５７ｅから昇降軸５１に直交する方向（即ち軸線ＣＴ３に直交する方向）の双方向にそれぞれ形成された係止部５７ｆ、５７ｆとからなっている。
【００２５】
また、トーチ保持具５０は、昇降軸５１の上端部に軸線ＣＴ３に直交する方向に貫通して固設され、鍵穴５７ｄの係止部５７ｆ、５７ｆに配置されて、昇降軸５１に対するトーチ保持部５７の軸線ＣＴ３回りの回転を阻止する回転止め棒５８と、図４に示すように昇降軸５１の上端面に固設され、トーチ保持部５７の底部５７ｃの上面を軸線ＣＴ３に直交する方向に相対移動自在に係止するカップ受け５９とを備えている。
【００２６】
図３に示すように、トーチ保持具昇降機構６０は、Ｘ軸方向移動駆動機構２１のスライド板２３に対してＹ軸方向の移動を拘束されると共に上下に移動自在に設けられ、トーチ保持具装填部４０の装填孔４１ａに装填されたトーチ保持具５０の昇降軸５１の下端とスライド底板３１との間に配置される昇降板６１と、その昇降板６１を上下に移動駆動するエアシリンダ等の昇降駆動装置（図示略）とからなっている。
【００２７】
図２のプラズマ切断機１００は以上のような構成を有するので、そのプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の着脱及び交換を以下のように確実に行なうことができる。
【００２８】
まず、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着について説明する。尚、本実施形態では、図３に示すようにトーチ格納装置８０の多数のトーチ保持具５０の全てにプラズマトーチ１が装填され、且つ、図２のプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１にはプラズマトーチ１が装着されておらず、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が鉛直下方に向けられた状態を開始前状態とする。
【００２９】
まず、図示しない装着開始スイッチを入れると、図３に示すように、トーチ格納装置８０の駆動ギヤ３７が回転駆動され、スライド底板３１がＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動されるに伴い、トーチ保持具５０がＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動される。この際、トーチ保持具５０は、昇降板６１に対してＹ軸方向（図中矢印Ａ、Ｂ方向）に移動されることとなる。そして、先頭のトーチ保持具５０、即ち、図中右端のトーチ保持具５０の昇降軸５１の直下に昇降板６１が配置されるように位置決めされる。
【００３０】
次に、図２に示すＹ軸方向移動駆動機構２５が起動され、プラズマ切断機本体１０が図中矢印Ａ方向に移動され、そのトーチ装着部１１がトーチ格納装置８０の昇降板６１の鉛直上方に位置決めされる。昇降板６１の直上には、図３に示すように先頭のトーチ保持具５０及びそのトーチ保持具５０に装填されたプラズマトーチ１が位置しているので、その先頭のプラズマトーチ１をトーチ装着部１１の直下に位置させることができる。
【００３１】
次に、図３に示す昇降板６１が起動され上昇される。すると、昇降板６１は、トーチ保持具５０の昇降軸５１の下端を押し上げ、トーチ保持具５０の上部のトーチ保持部５７に装填されたプラズマトーチ１が上昇し、プラズマトーチ１の着脱部２ｇは、図７に示すようにプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に挿入され、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が一致される。
【００３２】
本実施形態では、この挿入の当初において、図８に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が傾斜している場合や、図１３に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が平行にずれている場合にも、プラズマトーチ１の挿入完了時には、以下のようにして、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させることができる。
【００３３】
まず、挿入の当初において、図８に示すようにプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が傾斜している場合には、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの外面の傾斜側（図８右側）が、トーチ装着部１１の嵌合筒部１２の開放端部或いはガイド筒１４の下端の案内面１４ａに接触されると共に、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの装着凹部２ａの開放端の傾斜側（図８右側）が、トーチ装着部１１の接続ノズル１５のウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃに当接される。そして、この状態でプラズマトーチ１は、更にその軸線ＣＴ２方向に移動される。
【００３４】
すると、プラズマトーチ１には、ウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃから着脱部２ｇの装着凹部２ａの開放端の傾斜側（図８右側）に加わる反力と、嵌合筒部１２の開放端部或いはガイド筒１４の下端の案内面１４ａから着脱部２ｇの外面の傾斜側（図８右側）に加わる反力とにより、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向にモーメントが生じる。
【００３５】
ここで、図１に示すように、プラズマトーチ１は、スプリング５５により支持されたトーチ保持部５７に装着されているので、そのモーメント方向に傾斜自在である。
【００３６】
従って、プラズマトーチ１は、図８、図９、図１０、図１１に示すように、その図番の順で、軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向に傾かせながら挿入されていく。そして、挿入完了時には、図７に示すように、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とを一致させることができる。また、挿入当初においては、図８に示すトーチ装着部１１の案内面１４ａとプラズマトーチ１自身の案内面２ｆが、プラズマトーチ１或いはトーチ装着部１１に接触して、プラズマトーチ１が、トーチ装着部１１の軸線ＣＴ１方向に案内されるので、その挿入を円滑に行なうことができる。
【００３７】
また、挿入完了時には、図７に示すようにウォータジャケット部１５ｂの外周面１５ｃに三段に設けられたＯリング１６、１７、１８が、プラズマトーチ１の装着凹部２ａを付勢することにより、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１との一致が保持される。尚、この挿入完了時とは、保持ナット５の雌ねじ５ａとトーチ装着部１１の雄ねじ１３とが螺合される直前の状態である。
【００３８】
次に、図１３に示すように、挿入の当初において、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２に対してトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１が平行にずれている場合には、プラズマトーチ１の着脱部２ｇの上端外面の案内面２ｆが、トーチ装着部１１の嵌合筒部１２の内面の下端に接触する。ここで、案内面２ｆは、上方に向けて先細りのテーパー状を成しているので、更に挿入していくと、図１４に示すように、案内面２ｆに案内されて、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２をトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１に一致させる方向に付勢される。
【００３９】
ここで、図１２に示すように、プラズマトーチ１は、スプリング５５により支持されたトーチ保持部５７に装着されているので、その付勢方向に移動自在である。
【００４０】
そして、更に挿入していくと、図１５に示すトーチ装着部１１のガイド筒１４の下端のテーパー状の案内面１４ａに案内されて、プラズマトーチ１は、その軸線ＣＴ２を図１６に示すように更にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ３に一致させる方向に移動される。そして、挿入完了時には、図７に示すようにプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とを一致させることができる。
【００４１】
また、挿入完了時には、上記同様Ｏリング１６、１７、１８により、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１との一致が保持される。
【００４２】
以上二つの場合のいずれにしても、挿入が完了すると、図３に示すトーチ格納装置８０の駆動モータ４９が起動され、駆動ギヤ４７が正回転される。すると、駆動ギヤ４７の正回転に連動して、各装填ギヤ４２が、連結ギヤ４５を介して正方向に回転する。ここで、各装填ギヤ４２と昇降軸５１は、装填ギヤ４２のキー４２ｂと昇降軸５１のキー溝５１ａとで係合されているので、昇降軸５１が上方に移動した状態でも、キー４２ｂとの係合は解除されない。よって、その昇降軸５１も正回転し、その正回転に伴って、図４に示す下スプリング受け５４も正回転し、スプリング５５、上スプリング受け５６を介してトーチ保持部５７も正回転する。尚、トーチ保持部５７は、その底部５７ｃに形成された鍵穴５７ｄと、昇降軸５１の上端に固設された回転止め棒５８との係合により昇降軸５１の正回転と共に正回転する。また、図１に示すようにトーチ保持部５７とプラズマトーチ１の保持ナット５とは、互いに対応する位置に配されたトーチ保持部５７の嵌合突起５７ｂと保持ナット５の嵌合凹部５ｂとで嵌合されているので、一体に正回転することができる。
【００４３】
そして、トーチ保持部５７に装填された状態で、図１１又は図１６に示すようにトーチ装着部１１に挿入されたプラズマトーチ１は、その保持ナット５を正回転させながら、更に上方に移動される。すると、プラズマトーチ１の保持ナット５の雄ねじ５ａが、図７に示すようにトーチ装着部１１の雌ねじ１３に螺合され、プラズマトーチ１がトーチ装着部１１に装着される。
【００４４】
従って、本実施形態では、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着に際して、挿入当初にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とが一致してないくとも、挿入と共にトーチ装着部１１の軸線ＣＴ１とプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２とを一致させることができるので、装着不良を防止することができる。
【００４５】
また、その後、図３に示すトーチ格納装置８０の昇降板６１が下降駆動され、それに伴って、空になったトーチ保持具５０が下降し、元の位置に戻される。
【００４６】
次に、プラズマトーチ１に内蔵されたプラズマアーク発生用の電極（図示略）の損耗等の理由で、上記のように装填されたプラズマトーチ１を交換しなければならなくなった場合について説明する。尚、引き続き昇降板６１は、空になった先頭のトーチ保持具５０の昇降軸５１の直下に配置されていることとする。
【００４７】
まず、交換開始スイッチ（図示略）を入れると、図２に示すＹ軸方向移動駆動機構２５が起動され、プラズマ切断機本体１０が図中矢印Ａ方向に移動され、そのトーチ装着部１１がトーチ格納装置８０の昇降板６１の鉛直上方、即ち、先頭のトーチ保持具５０の鉛直上方に位置決めされる。
【００４８】
次に、図３に示す昇降板６１が上昇駆動され、その昇降板６１がトーチ保持具５０の昇降軸５１の下端を押し上げる。すると、トーチ保持具５０が上昇し、そのトーチ保持部５７が、図７に示すプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に装着されているプラズマトーチ１の下部に例えば図１に示すように嵌合される。
【００４９】
この際、上述のようにトーチ保持具５０のトーチ保持部５７は、スプリング５５を介して昇降軸５１に固定された下スプリング受け５４に支持されているので、トーチ保持部５７は、昇降軸５１の中心を通る軸線ＣＴ３に対して傾斜することができると共に、図１２に示すように軸線ＣＴ３に直交する方向に移動自在である。
【００５０】
従って、図７に示すトーチ装着部１１に装着されたプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が、図１に示すようにトーチ保持具５０の軸線ＣＴ３に対して傾斜していても、図１２に示すようにそのプラズマトーチ１の軸線ＣＴ２が、トーチ保持具５０の軸線ＣＴ３が平行にずれていても、プラズマトーチ１の下部が、トーチ保持部５７に挿入され、嵌合していくにつれて、トーチ保持部５７が、プラズマトーチ１の軸線ＣＴ２を中心線とするように傾斜或いは移動される。よって、トーチ保持部５７に対するプラズマトーチ１の装着不良を防止することができる。尚、トーチ保持部５７へのプラズマトーチ１の挿入の際には、プラズマトーチ１のテーパー状のノズル部３がガイドとなるので、その挿入を円滑に行なうことができる。
【００５１】
また、この装着の際に、トーチ保持部５７の嵌合突起５７ｂとプラズマトーチ１の保持ナット５の嵌合凹部５ｂとが嵌合される。
【００５２】
そこで、図３に示すトーチ格納装置８０の駆動モータ４９が起動され、その駆動ギヤ４７を逆回転させる。すると、その駆動ギヤ４７に連動して、各装填ギヤ４２が逆方向に回転する。そして、この装填ギヤ４２の逆回転と共に先頭のトーチ保持具４０、及びそのトーチ保持具４０に装着されたプラズマトーチ１の保持ナット５が逆回転する。すると、図７に示す保持ナット５は、螺合されていたトーチ装着部１１の嵌合筒部１２の雄ねじ１３から離脱される。これにより、プラズマトーチ１とトーチ装着部１１との係合を解除することができる。
【００５３】
次に、図３に示すトーチ格納装置８０の昇降板６１が下降駆動され、それに伴って、使用済みのプラズマトーチ１が装填されたトーチ保持具５０が下降し、元の位置に戻される。以上のようにして図２のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の取り外しを行なうことができる。
【００５４】
トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の取り外しが完了すると、次に、図３に示す昇降板１を二番目（図中右端から二番目）のトーチ保持具５０の直下に位置決めするように、トーチ格納装置８０の駆動ギヤ３７が回転駆動され、スライド底板３１と共にトーチ保持具５０が移動位置決めされる。そして、この後、上述のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の装着の手順に従って、二番目（図３左端から二番目）のトーチ保持具５０に装填されていたプラズマトーチ１が、図２のプラズマ切断機本体１０のトーチ装着部１１に取り付けられる。このように、本実施形態のプラズマ切断機１００では、プラズマトーチ１の交換を容易且つ迅速且つ確実に行なうことができる。また、プラズマ切断機１００では、図７に示すトーチ装着部１１にプラズマトーチ１を着脱する際に、図４のトーチ保持部５７を支持しているスプリング５５により、図７のトーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の衝撃を緩和することができるので、芯ずれや余分な外力等を吸収することができ、トーチ装着部１１に対するプラズマトーチ１の着脱不良を防止できる。
【００５５】
尚、上記実施形態では、プラズマ加工機としてプラズマ切断機１００を示して説明したが、プラズマ溶接機であってもよい。また、弾性部材としてのスプリング５５には、多数の棒状のバネ、或いは板状のバネを用いてもよい。また、上記実施形態では、トーチ保持部５７をトーチ装着部１１に接近、離間させてプラズマトーチ１を着脱する構成としたが、トーチ装着部１１をトーチ保持部５７に接近、離間させる構成としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の第一の発明のプラズマ加工機によれば、弾性部材により、トーチ保持部はトーチ装着部に対して双方の軸線を一致させる方向に移動自在であるので、取り付け時には、トーチ保持部に保持されたプラズマトーチと、トーチ装着部との嵌合と共に、プラズマトーチは双方の軸線を一致させる方向に移動される。よって、装着不良を防止することができる。
【００５７】
また、取り外し時には、トーチ装着部に装着されたプラズマトーチと、トーチ保持部との嵌合と共に、トーチ保持部が双方の軸線を一致させる方向に移動されるので、トーチ保持部に対するプラズマトーチの装着不良も防止できる。また、着脱時には、弾性部材により、トーチ装着部に対するプラズマトーチの衝撃を緩和することができ、上記芯ずれや余分な外力等を吸収することができる。よって、トーチ装着部に対するプラズマトーチの着脱不良を防止できる。
また、トーチ装着部と、トーチ保持具の昇降軸に配置されたトーチ保持部が、ともにプラズマトーチ交換装置の所定位置（昇降板の鉛直上方）にて位置決めされ、昇降板の昇降によって昇降軸に配置されたトーチ保持部が昇降して、トーチ装着部とプラズマトーチの軸線が一致されるので、トーチ装着部に対するプラズマトーチの着脱及び交換を確実に行なうことができる。
【００５８】
本発明の第二の発明のプラズマトーチによれば、トーチ保持部に装填されたプラズマトーチは、保持ナットの嵌合凹部がトーチ保持部の嵌合突起と嵌合自在とされ、トーチ保持部の昇降軸が正回転、上昇することで、保持ナットの雄ねじとトーチ装着部の雌ねじを螺合させて、プラズマトーチをトーチ装着部に取付けることができる。
また、トーチ装着部に装着されたプラズマトーチの保持ナットの嵌合凹部に、トーチ保持部の嵌合突起を嵌合させ、昇降軸が逆回転することで、プラズマトーチをトーチ装着部から取り外すことができる。
【００５９】
本発明の第三の発明のプラズマトーチによれば、トーチ装着部の開放端部には、プラズマトーチをトーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成され、プラズマトーチの着脱部には、その着脱部をトーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されているので、取り付け時には、プラズマトーチとトーチ装着部との心合わせが促進される。よって、装着不良の防止効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプラズマ切断機の一実施形態の要部を示す図である。
【図２】 本発明に係るプラズマ切断機の全体構成を示す図である。
【図３】 図２のプラズマトーチ切断機のトーチ格納装置を示す図である。
【図４】 図３のトーチ格納装置のトーチ保持具を示す正面図である。
【図５】 図４のトーチ保持具のトーチ保持部を示す平面図である。
【図６】 図４のトーチ保持部のＡ１−Ａ２断面を矢印方向に見た図である。
【図７】 図２のプラズマ切断機のトーチ装着部とプラズマトーチとの装着状態を示す図である。
【図８】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第一過程を示す。
【図９】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第二過程を示す。
【図１０】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第三過程を示す。
【図１１】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が斜めに挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第四過程を示す。
【図１２】 図４のトーチ保持具のトーチ保持部の挙動を示す図である。
【図１３】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第一過程を示す。
【図１４】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第二過程を示す。
【図１５】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第三過程を示す。
【図１６】 図７のトーチ装着部の軸線に対してプラズマトーチの軸線が平行にずれて挿入された場合の装着過程を示す図であり、その第四過程を示す。
【符号の説明】
１ プラズマトーチ
２ｆ 案内面
２ｇ 着脱部
１１ トーチ装着部
１４ａ 案内面
２５ Ｙ軸方向移動駆動機構（プラズマトーチ交換装置）
５５ スプリング（弾性部材）
５７ トーチ保持部
８０ トーチ格納装置（プラズマトーチ交換装置）
１００ プラズマ切断機（プラズマ加工機）
ＣＴ１ 軸線
Claims (3)
- トーチ装着部に嵌合装着されて使用されるプラズマトーチを保持するトーチ保持部を有し、該トーチ保持部を前記トーチ装着部に相対的に接近させて、該トーチ装着部に対して前記プラズマトーチを着脱するプラズマトーチ交換装置を具備するプラズマ加工機において、
前記トーチ保持部は、プラズマトーチ交換装置の所定位置にて昇降自在とされた昇降軸に、弾性部材を介して、傾斜、及び直交方向への移動が自在に支持されるとともに、前記弾性部材の内周側に配置され、前記トーチ保持部に嵌挿されたトーチの軸線と前記トーチ保持部の軸線を一致させる方向に移動することを特徴とするプラズマ加工機。 - 請求項１記載のプラズマ加工機であって、前記トーチ保持部には、プラズマトーチに設けられた嵌合凹部と嵌合するための嵌合突起が設けられるとともに、前記トーチ保持部に装填されたプラズマトーチは、前記昇降軸とともに回転自在とされることを特徴とするプラズマ加工機。
- 請求項１又は２記載のプラズマ加工機であって、
前記トーチ装着部の開放端部には、前記プラズマトーチを前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されるとともに、前記トーチ装着部にプラズマトーチを着脱自在とする前記プラズマトーチの着脱部には、該着脱部を前記トーチ装着部の軸線に向けて案内する案内面が形成されていることを特徴とするプラズマ加工機。
Priority Applications (1)
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| JP32089895A JP3710535B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | プラズマ加工機及びプラズマトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32089895A JP3710535B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | プラズマ加工機及びプラズマトーチ |
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| JPH09155554A JPH09155554A (ja) | 1997-06-17 |
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| JP32089895A Expired - Fee Related JP3710535B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | プラズマ加工機及びプラズマトーチ |
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1995
- 1995-12-08 JP JP32089895A patent/JP3710535B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09155554A (ja) | 1997-06-17 |
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