JPH04331245A - プラズマトーチによる加工品の表面処理装置 - Google Patents

プラズマトーチによる加工品の表面処理装置

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JPH04331245A
JPH04331245A JP3305724A JP30572491A JPH04331245A JP H04331245 A JPH04331245 A JP H04331245A JP 3305724 A JP3305724 A JP 3305724A JP 30572491 A JP30572491 A JP 30572491A JP H04331245 A JPH04331245 A JP H04331245A
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gas
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
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    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマトーチによる
加工品の表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このような処理は、不活性操作ガス雰囲
気中で実施され、処理されるべき加工品は、実質的に感
熱性材料である。従来技術による本発明の装置は、プラ
ズマガン部材と処理されるべき加工品を受け取るための
装置とを有するワークステーションを含んでなる。気密
容器は、前記ワークステーションを包囲して備えられて
いる。さらに、処理されるべき加工品の表面を冷却する
ための冷却装置も具備されている。冷却装置は、処理さ
れるべき加工品の表面に対して向けられた流体冷却媒体
を包含する。
【0003】加工品の表面、例えば、プラスチック材料
のように感熱性材料からなる加工品の表面でさえも、プ
ラズマトーチにより処理され得る。この処理は、加工品
の表面にコーティングを付与したり、またはこのような
コーティングを調整することを含み得る。しかしながら
、処理されたばかりであり、それによってプラズマトー
チにより加熱された加工品の表面部分が、プラズマトー
チによる処理後に、迅速に(例えば、加工品の表面に向
けられた冷却ガス流によって)冷却されることが重要な
のである。このように、加工品の表面温度を安全限界内
に保持することが可能であり、加工品の材料の構造は変
化せず且つ加工品は破壊されない。
【0004】米国特許第4,675,205号は、その
中心軸に対し対称な加工品の処理に好適な方法及び装置
について開示している。この装置は、処理されるべき加
工品の表面に対して向けられたプラズマ流を生み出す可
動性のプラズマガンを備えている。プラズマガンにより
ちようど処理された加工品の表面を冷却するために、加
工品の表面に対して向けられた冷却媒体流を生み出す冷
却部材が備えられている。この冷却部材は、冷却媒体流
の加工品の表面上の操作領域が、加工品の表面上のプラ
ズマトーチの操作領域を迅速に追随するように、プラズ
マガンと冷却部材との動作が整合されることによって、
十分に可動性であるように据え付けられている。
【0005】冷却部材の可動領域と同様にプラズマガン
の可動領域は、プラズマガン及び冷却部材へ導く接続パ
イプとケーブルにより、予め決定した範囲に実際に各々
制限されるので、処理されるべき加工品は、プラズマガ
ンと冷却部材の可動路が各々、加工品の回転軸を含む平
面のみを走査する間中は回転される。
【0006】従来技術のこの装置では、その飽和温度に
近い温度を有する冷却液体が提供される。例えば、ヘリ
ウム、窒素またはアルゴンなどの液化ガスが、冷却液体
として使用されるのが好ましい。
【0007】米国特許第4,675,205号の開示に
よる装置では、液化ガスの温度が非常に低くても且つ加
工品の比較的小さな表面積しか冷却されなくても、処理
されるべき加工品を効果的に冷却するためには、かなり
の出力の冷却媒体が必要とされるやり方が示された。そ
れに関して可動式冷却部材は、液化ガス用の出口ノズル
をたった1本しか備えていない。このデザインの欠点は
、高価な冷却媒体を非常に多く消費してしまうことと、
冷却部材の可動部の制御(即ち、プラズマガンの通路を
常に追随する制御)用の構成上の寸法が非常に過重な要
求をするということである。かくして、このような装置
の操作コスト及びこの種の冷却装置の製造コストは、非
常に高くなってしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つは
、従来技術の上述した欠点を回避するプラズマトーチに
よる加工品の表面処理装置を提供することである。
【0009】本発明のもう一つの目的は、デザインがず
っと簡単で且つ移動される必要のないプラズマトーチに
よって処理されるべき加工品用の冷却部材を備える、プ
ラズマトーチによる加工品の表面処理装置を提供するこ
とである。
【0010】本発明のさらにもう一つの目的は、新しい
冷却媒体を連続供給する必要が無く且つ運転が非常に廉
価なプラズマトーチによって処理されるべき加工品用の
冷却部材を備える、プラズマトーチによる加工品の表面
処理装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のこれら及び他の
目的を達成するために、本発明は、処理が不活性操作ガ
ス雰囲気中で実施され、処理されるべき加工品が実質的
に感熱性材料である、プラズマトーチによる加工品の表
面処理装置を提供する。
【0012】本発明の装置は、プラズマガンとこれによ
って処理されるべき加工品を受け取るための装置とを有
するワークステーションを含んでなり、気密容器は、前
記ワークステーションを包囲して備えられている。さら
に本装置は、処理されるべき加工品の表面を冷却するた
めの固定の冷却部材を備えており、前記冷却部材は、処
理されるべき加工品の表面に対して向けられた流体の冷
却媒体を包含し、前記流体冷却媒体は、前記容器に含ま
れる前記不活性操作ガス雰囲気の一部である。冷却部材
はさらに、容器の内部に固定された冷却媒体出口部材と
、その中で不活性操作ガスの一部が循環する密閉冷却媒
体循環回路とを備える。冷却媒体回路は流入側では容器
の出口部材に接続され、出口側では冷却媒体の出口部材
に接続されている。
【0013】密閉冷却媒体循環回路は、高価な冷却媒体
が連続して失われずに、循環して再利用し得るという長
所を有する。さらに、プラズマガンによる処理にかけら
れた加工品の表面を効果的に冷却するためには、冷却媒
体の消費を増大させることなく、冷却ガスの出力を増加
させることによってより高温が相殺され得るため、従来
技術の様な極低温のガスまたは液化冷却媒体がなくても
冷却操作が可能である。
【0014】冷却ガスの出力が高いと、容器内に配置さ
れた冷却部材を、従来技術に対しより簡単に、特に固定
するように設計し得る。このようにその操作領域、即ち
冷却媒体が冷却部材から流出する領域を、冷却部材を動
かす必要なく、プラズマガンの全操作領域を包含するよ
うに冷却部材を設計し得る。このような冷却部材は冷却
媒体用の複数の出力ノズルを備え、容器内に固定され得
る。従って、冷却部材の可動部を動かし且つ制御する総
ての部材が不必要となる。
【0015】容器内部には不活性ガス雰囲気を保持する
のに役立つ操作ガス用の第2の密閉循環回路が備えられ
ており、前記第2の密閉循環回路は冷却媒体用の循環回
路に結合されている。操作ガス用の第2の密閉循環回路
と冷却媒体用の循環回路が前記回路内で循環する気体の
媒体を精製するための装置を包含する場合、内部のガス
雰囲気は連続して更新される。
【0016】例えば、漏れによる損失を補償するために
、操作ガス用の第2の密閉循環回路と冷却媒体用の循環
回路とは、操作ガスの媒体源に永続的または断続的に接
続されている。
【0017】双方の循環回路は、冷却媒体回路内の出力
が操作ガス回路内よりも高いということにより本質的に
異なる。必要な出力を得るために、少なくとも冷却媒体
用の循環回路は循環ポンプを備える。さらに冷却媒体用
循環回路は、流体冷却媒体の温度を所望の値に下げるた
めの熱交換装置を備えると都合がよい。
【0018】
【実施例】以下に、本発明の装置の一態様が、装置の図
式が示されている付記図面を参照して説明される。
【0019】図中に示される本装置の主要部分は、気密
容器1である。容器1の内部には、不活性ガス雰囲気が
作り出され、少なくとも1回の操作サイクルの期間、即
ちその内部で加工品がプラズマトーチにより処理される
べき時間だけ保持される。しかしながら、加工品の処理
の種類に依存して、反応性ガスを不活性ガスまたは不活
性ガス混合物に混合することも可能である。
【0020】回転可能なソケット2が、容器1の内部に
備えられている。駆動モータ3も容器1の内部に備えら
れ、ソケット2に操作できるように結合されており、所
望の回転速度でソケットを回転させるように適合されて
いる。処理されるべき加工品4は、ここには示されてい
ないが、当業界では公知の固定装置によってソケット2
に固定されている。
【0021】本態様に於いて、加工品4は、加工品4、
ソケット2及びモータ3に共通の軸5の回りにモータ3
によって回転される、その垂直な縦の中心軸に対して対
称である。
【0022】加工品4のジャケット表面6は、プラズマ
トーチにより処理されるべきであると仮定する。この目
的のために、そのプラズマ流が加工品4のジャケット表
面6に対して向けられたプラズマガン部材7が備えられ
ている。プラズマガン部材7は、半径方向並びに軸方向
に於いて、回転軸5に関して可動性である。このように
プラズマガン部材7は、加工品4のジャケット表面6か
ら一定の距離で、加工品4のジャケット表面のラインの
形に対応する通路に沿って配置され得る。この目的のた
めに、プラズマガン部材7は、固定ソケット10に固定
された駆動ユニット9に操作できるように接続されてい
るレバーアセンブリ8の自由端上に据え付けられている
。このようなロボット様のデザインは、好適な制御装置
(ここには示されていない)によって制御され、且つ当
業界で公知であるため、このデザインをさらに説明する
必要はない。
【0023】加工品4の中心軸5に対してプラズマガン
部材7の反対側には、容器1に対して固着されている冷
却部材11が備えられている。冷却部材11は、以後詳
細が記載されるように、冷却ガスと共に操作される。冷
却部材11は、一つ一つが上下に当距離に配備されてい
る複数の冷却ノズル12を備える。これによって、加工
品4の全体の高さ以上に軸5の方向に伸長する冷却ガス
流が作り出される。このように、冷却部材11は、プラ
ズマガン部材7により処理されるべき加工品4の面積全
体を含む操作領域を有する。
【0024】本実施例の、本発明の装置の操作に必要な
不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム若しく
は同様のガス、若しくはこれらと同様のガスとの混合物
、またはこれらと他のガスとの混合物)は、2つの目的
にかなう。第1に、ガス及びガス混合物は各々、気密容
器1の内部に所定のガス雰囲気環境を作り出し且つ保持
するために、容器1に充填される操作ガスとなることで
ある。第2に、プラスマガン部材7によって処理される
べき加工品4用のガス冷却媒体としても役立つことであ
る。
【0025】操作ガス及び冷却ガスの両方は、両方の循
環回路が共通の排出管13により各々結合されている循
環回路内で各々循環する。言い換えれば、ガス及びガス
混合物は各々、容器1から排出管13を通って流出し、
次いでフィルタ14へと導かれ、そこでガス及びガス混
合物は各々精製される。
【0026】第1の循環回路では、精製されたガス及び
ガス混合物の一部、即ち、冷却ガス及びガス混合物の一
部は、その温度が下げられる熱交換器16へと導管15
を通って供給される。冷却されたガス及びガス混合物は
各々、ポンプ17を経てから容器1内に合体する導管1
8を通って冷却部材11に供給される。所望されるだけ
冷却部材11に供給される冷却ガスの量を計るために、
ポンプは制御回路(ここには、示されていない)に接続
されていることが理解されよう。
【0027】第2の循環回路では、精製されたガス及び
ガス混合物のもう一部は各々、導管19を通ってコレク
ションチャンバ20に供給され、そこから第2のフィル
タ21を通って、次いでさらに導管22を通って容器1
に供給される。
【0028】装置を充填するために必要な、または損失
を補償するために必要な、ガス及びガス混合物は各々、
矢印Pによって記号化されている源(ここには、示され
ていない)から取り出され、ポンプ23を介してコレク
ションチャンバ20に供給される。
【0029】容器1の内部へのガス流と、容器1の外部
へのガス流とを制御するために、バルブ24が導管18
に備えられ、バルブ25が導管22に備えられ、且つバ
ルブ26が導管13に備えられている。さらに、導管2
2及び18に各々供給される、ガス及びガス混合物の量
を各々制御するために、バルブ27及び28がコレクシ
ョンチャンバに接続されている。
【0030】実際には、装置はさらに、完成した加工品
4が容器外へ取り出される前に、容器1内に含まれるガ
ス及びガス混合物を各々吸い込んだりまたは収集する装
置と、操作が中断する間に、これによって空の容器1が
精製した空気で清浄化される装置とを備える。これらの
装置は総て当業界で公知であり、本発明にとって重要で
はないので、これらの装置は総ては図面に示されていな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一態様を示す配置図である。
【符号の説明】
1  容器 2  回転可能なソケット 3  駆動モータ 4  加工品 5  回転軸 6  ジャケット表面 7  プラズマガン部材 8  レバーアセンブリ 9  駆動ユニット 10  固定ソケット 11  冷却部材 12  冷却ノズル 13  排出導管 14  フィルタ 15,18,19,22  導管 16  熱交換器 17,23  ポンプ 20  コレクションチャンバ 21  第2のフィルタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  不活性の操作ガス雰囲気中で処理され
    、処理されるべき加工品は実質的に感熱性材料である、
    プラズマトーチによる加工品の表面処理装置であって、
    前記装置は、プラズマガン装置と処理されるべき加工品
    を受け取るための装置とを有するワークステーションと
    、前記ワークステーションを包囲する気密容器と、処理
    されるべき前記加工品の表面に対して向けられた流体冷
    却媒体を包含する、処理されるべき加工品の表面を冷却
    する冷却装置と、を備えており、前記流体冷却媒体は前
    記容器に含まれる前記不活性の操作ガス雰囲気の一部で
    あり、前記冷却装置は前記容器内部に固定された冷却媒
    体用出口部材も備えており、さらに前記不活性の操作ガ
    スの前記部分が循環する密閉式の冷却媒体循環回路が備
    えられ、冷却媒体回路が流入側では前記容器の出口部材
    へと、出口側では前記冷却媒体出口部材へと接続されて
    いることを特徴とする該装置。
  2. 【請求項2】  前記容器内部に不活性ガス雰囲気を保
    持するのに役立つ操作ガス用の第2の密閉循環回路が備
    えられており、前記第2の密閉循環回路が冷却媒体用の
    前記循環回路に結合されていることを特徴とする請求項
    1に記載の装置。
  3. 【請求項3】  操作ガス用の前記第2の密閉循環回路
    と冷却媒体用の前記循環回路とが、前記回路内を循環す
    るガス媒体を精製するための装置を包含することを特徴
    とする請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】  操作ガス用の前記第2の密閉循環回路
    と冷却媒体用の前記循環回路とが、操作ガス媒体源に永
    続的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載
    の装置。
  5. 【請求項5】  操作ガス用の前記第2の密閉循環回路
    と冷却媒体用の前記循環回路とが、操作ガス媒体源に断
    続的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載
    の装置。
  6. 【請求項6】  冷却媒体用の前記循環回路が、循環ポ
    ンプを備えていることを特徴とする請求項1に記載の装
    置。
  7. 【請求項7】  冷却媒体用の前記循環回路が、流体冷
    却媒体の温度を下げるための熱交換器を備えていること
    を特徴とする請求項1に記載の装置。
  8. 【請求項8】  前記冷却流を作り出している前記冷却
    媒体出口部材が、処理されるべき加工品の全寸法を包含
    する操作領域を有することを特徴とする請求項1に記載
    の装置。
JP03305724A 1990-09-07 1991-09-06 プラズマトーチによる加工品の表面処理装置 Expired - Lifetime JP3138515B2 (ja)

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DE4028482 1990-09-07
DE4028482.4 1990-09-07

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EP (1) EP0474604B1 (ja)
JP (1) JP3138515B2 (ja)
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