JPH0639276U - プラズマ切断機用トーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ切断機用トーチのプレス成形品への
接近能力を高め、冷却水の電気分解による損傷を防止す
る。 【構成】 ガス穴４を有するボディ３に嵌入した絶縁体
５に冷却水の外筒６を嵌着し、外筒６の先端に電極１０
を嵌入する。電極１０にアルミナイトライド材の碍子１
１を介してノズル１２を嵌入し、キャップ１３でボディ
３に締着する。ノズル１２の外面には絶縁物１６を被着
してノズル１２が被切断材に接触しても通電せず、ダブ
ルアークによる損傷を防止する。外筒６に冷却水供給用
の内筒３０を内設する。碍子１１の熱伝導が良いのでノ
ズル冷却用の水路が不要となり、トーチ先端を細くでき
被切断材への接近能力が高まる。冷却水は内筒３０より
供給して電極１０を冷却した後、内筒３０と外筒６との
隙間からドレンするので、水は同電位内を移動し、電気
分解を起こさない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気アークによりガスをプラズマ状態にして被切断部材を切断する プラズマ切断機のトーチに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来のプラズマトーチの断面図であり、本体４０には電極４２がカラー ４１を介して圧入されている。電極４２と本体４０との間には穴４４を有するセ ラミック製の絶縁体４３が嵌入されている。

【０００３】 本体４０の外周にはケース４５が圧入され、絶縁体４３とケース４５との間に は、先端に穴４７を有するノズル４６が挾着されており、キャップ５０により本 体４０に締着されている。ノズル４６と電極４２との間には隙間４８が設けられ 、キャップ５０とノズル４６との間には冷却水室５１が形成されている。

【０００４】 本体４０には作動ガス用の穴５２、電極４２およびノズル４６の冷却水の入口 管５３、および出口管５４が設けられ、ケース４５に穿設された穴５５、５６に よってそれぞれ冷却水室５１に連通している。６０は被切断材である。

【０００５】 作動ガスはＬから入って絶縁体４３の穴４４、隙間４８を経てノズル４６の先 端の穴４７から噴出する。冷却水はＭから入り、電極４２を冷却した後、穴５５ から冷却水室５１に入り、ノズル４６を冷却して穴５６からＮに戻される。

【０００６】 図５はプラズマの制御システムを示すものであり、４２は電極、４６は穴４７ を有するノズル、６０は被切断材、６１は高周波発生器である。まず（ａ）に示 すように高周波回路を作動させ、高周波放電を行わせて電極とノズル間のガスの 絶縁破壊を行わせる。次に（ｂ）に示すように高周波回路を停止し、パイロット 電流をノズル４６に流してパイロットアークを発生させる。次に（ｃ）に示すよ うにパイロット電流をノズル４６に流し、メイン電流を被切断材６０に流してメ インアークに移行させる。最後に（ｄ）に示すようにパイロット回路を遮断し、 メイン電流を被切断材６０に流して切断を開始する。このとき、メインアークは ノズル４６の穴４７を通り、ノズル４６は電気的に中立である。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

自動車のボディ等の薄物板金の加工はプレスによる打ち抜きが一般的であるが 、３次元に成形された部材の切断加工は型へのセット等が非常に難しく、部品加 工が高価になるため、成形品をプラズマトーチによって切断加工することが行わ れている。

【０００８】 しかしながら、従来のプラズマトーチにおいては、電極４２とノズル４６とは 絶縁体４３により保持されているが、絶縁体４３はアルミナ製で熱伝達率が非常 に悪い。そのためノズル４６を外周より水冷する構造になっており、外径が大き くなって成形品への接近（寄りつき）能力が低く、トーチが成形品に接触してダ ブルアーク（不正放電）現象を起こし、ノズルおよびトーチを損傷するという問 題があった。

【０００９】 また、冷却水はトーチ中央の冷却水入口管５３から入り、ノズル４６の外周の 冷却水室５１を通って出口管５４から流出する。このため、水は電位差のある通 路を流れるため、電気分解を起こしやすく、通路の金属を損傷し、水詰まりを発 生するという問題があった。

【００１０】 本考案は、上記の問題点に着目してなされたもので、外径が小さくて成形品へ の接近能力が高く、冷却水の電気分解による損傷を発生しないプラズマ切断機用 トーチを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記の目的達成のため、本考案に係るプラズマ切断用トーチの第１の考案にお いては、電極と、電極に周設されたプラズマガス噴出用ノズルと、電極とノズル とを絶縁する碍子と、ノズルをトーチ本体に締着するキャップと、電極冷却用冷 却水通路とを備えたプラズマ切断機用トーチにおいて、前記ノズルが、プラズマ 用ガスの流量および流れ方向を制御するガス流出穴を具備せることを特徴として おり、第２の考案においては、前記ノズルの外面の、大気に接する部分に電気的 絶縁物を被着せることを特徴としており、第３の考案においては、前記電極とノ ズルとを絶縁する碍子が、アルミナイトライド材で構成されていることを特徴と しており、第４の考案においては、前記電極を冷却する冷却水通路が、冷却水を 供給する内筒と、前記内筒に周設され、前記内筒との隙間から前記冷却水をドレ ンする外筒とより構成されることを特徴としており、第５の考案においては、前 記トーチが、前記の電極と、ノズルと、碍子と、キャップとを除く部材を一体に モールドする樹脂を有することを特徴としている。

【００１２】

【作用】

上記構成によれば、ノズルにガスの流量および流れ方向を制御するガス流出穴 を設けたため、必要に応じて最適のガスの流量および流れ方向が得られ、また、 ノズルの外面に電気的絶縁物を被着したため、ノズルが被切断材に接触しても電 気が流れることはない。電極とノズルとを絶縁する碍子を熱伝導率の良いアルミ ナイトライド材で構成したため、ノズルの熱が冷却水に伝達され易くなる。

【００１３】 冷却水通路を内筒と外筒とにより構成し、内筒より水を供給して、内筒と外筒 との隙間からドレンするようにしたため、冷却水は同電位内を流れ、電気分解を 起こしにくくなる。また、電極と、ノズルと、碍子と、キャップ以外の部材を樹 脂で一体にモールドするようにしたため、構造簡単で容易に製作できる。

【００１４】

【実施例】

以下に本考案に係るプラズマ切断機用トーチの実施例について、図面を参照し て詳述する。図１はトーチの断面図であり、図２は図１と直角方向の断面図を示 す。図１に示すように、樹脂製のカバー１の先端には樹脂製のケース２が嵌入さ れ、ケース２にはガス穴４を有する金属製のボディ３が嵌入されている。

【００１５】 ボディ３の内部には樹脂またはセラミック製の絶縁体５が嵌入され、金属製の 外筒６を保持している。外筒６の後端はケース２内に配設された金属製のブロッ ク７に連結しており、先端には電極１０が嵌着されている。電極１０の外周には 絶縁体であるアルミナイトライド材の碍子１１を介してノズル１２が被着され、 金属製のキャップ１３によりボディ３に締着されている。

【００１６】 ノズル１２の後端部にはガス流出穴１４が設けられ、先端部にはガス噴出口１ ５が設けられている。また、ノズル１２の外表面の大気との接触面には、樹脂あ るいはセラミック製の絶縁物１６をコーティングあるいは接着してあり、被切断 物と接触しても通電しないようにしてある。

【００１７】 キャップ１３と碍子１１との間にはガス室１７が形成され、電極１０とノズル １２との間には隙間１８が設けられている。ガス室１７と隙間１８とはガス流出 穴１４によって連通している。

【００１８】 カバー１内には高周波、高電圧用の電線１９が配設され、一端はボディ３に接 続している。ボディ３のガス穴４とブロック７に設けられた穴２３の一端とはパ イプ２０により連結され、穴２３の他端には継手２２を有するパイプ２１が連結 されている。

【００１９】 図２に示すように、冷却水用の内筒３０はブロック７の中央に穿設された穴３ ３の一端に連通して装着され、先端は電極１０内に達している。穴３３の他端に は継手３２を有する入口水管３１が連結されている。ブロック７に設けられた、 内筒３０と外筒６との隙間に連通する穴３６には継手３５を有する出口水管３４ が連結されている。

【００２０】 ケース２、ボディ３、絶縁体５、外筒６、ブロック７、電線１９、パイプ２０ ，２１、水管３１，３４は樹脂８によって一体にモールドされている。

【００２１】 プラズマガスはＡより供給され、穴４からガス室１７に入り、ガス流出穴１４ を通って隙間１８に入ってガス噴出口１５から噴出する。

【００２２】 ガス流出穴１４は図１のＸ−Ｘ断面図である図３に示すように、（ａ）におい てはガスに旋回流を発生させ、（ｂ）においては軸流を発生させるように設けら れている。

【００２３】 冷却水は図２のＢより供給され、内筒３０を通って電極１０に達し、冷却した のち内筒３０と外筒６との隙間を通ってＣよりドレンされる。電極１０とノズル １２との間の絶縁材である碍子１１は熱伝導の良好なアルミナイトライド（Ａｌ −Ｎ）で、ノズル１２の熱は電極を経て冷却水に逃げ、間接的に冷却される。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳述したごとく、本考案はプラズマ切断機用トーチのノズルにプラズマガ スの流量と流れ方向とを制御するガス流出穴を設け、ノズルの外表面に絶縁物を 被着し、電極とノズルとの絶縁物である碍子をアルミナイトライドとした。また 、冷却水用の内筒と外筒とを設け、冷却水が内筒から入って電極を冷却した後、 内筒と外筒との隙間を通ってドレンするようにし、電極、ノズル、碍子、キャッ プ以外の部材を樹脂で一体にモールドするようにした。そのため、以下のごとき 効果を奏する。

【００２５】 （１）ガス流出穴を設けたため、ガスの流量と流れ方向（旋回流か軸流か）を必 要に応じて最適に設定することができる。 （２）ノズル外面に絶縁物を被着したため、ノズルが被切断材に接触しても通電 することなく、損傷の恐れがない。 （３）電極とノズルを絶縁する碍子に熱伝導の良い材料を使用したので、ノズル の熱を電極を介して冷却水に伝達できる。従って、ノズル冷却のための水の通路 が不要となり、トーチの先端を細くすることができ、被切断材への接近能力が良 い。 （４）電極の冷却水通路を内筒と外筒とで構成し、内筒から水を供給して内筒と 外筒との隙間からドレンするようにしたため、冷却水は同電位内を流れ、電気分 解による腐食を生じることはない。 （５）電極、ノズル、碍子、キャップ以外の部材を組み立て後、樹脂で一体にモ ールドするようにしたため、安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のプラズマトーチの断面図である。

【図２】本考案のプラズマトーチの、図１に対して直角
方向での断面図である。

【図３】ノズルのガス流出穴部の断面図である。

【図４】従来のプラズマトーチの断面図である。

【図５】プラズマ制御システムの説明図である。

【符号の説明】

１ カバー ２ ケース ３ ボディ ５ 絶縁体 ６ 外筒 ７ ブロック ８ 樹脂 １０ 電極 １１ 碍子 １２ ノズル １３ キャップ １４ ガス流出穴 １５ ガス噴出口 １６ 絶縁物 １９ 電線 ２０，２１ パイプ ３０ 内筒 ３１，３４ 水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/34 9014−2Ｇ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極と、電極に周設されたプラズマガス
   噴出用ノズルと、電極とノズルとを絶縁する碍子と、ノ
   ズルをトーチ本体に締着するキャップと、電極冷却用冷
   却水通路とを備えたプラズマ切断機用トーチにおいて、
   前記ノズルが、プラズマ用ガスの流量および流れ方向を
   制御するガス流出穴を具備せることを特徴とするプラズ
   マ切断用トーチ。
2. 【請求項２】 前記ノズルの外面の、大気に接する部分
   に電気的絶縁物を被着せることを特徴とする請求項１の
   プラズマ切断用トーチ。
3. 【請求項３】 前記電極とノズルとを絶縁する碍子が、
   アルミナイトライド材で構成されていることを特徴とす
   る請求項１のプラズマ切断用トーチ。
4. 【請求項４】 前記電極を冷却する冷却水通路が、冷却
   水を供給する内筒と、前記内筒に周設され、前記内筒と
   の隙間から前記冷却水をドレンする外筒とより構成され
   ることを特徴とする請求項１のプラズマ切断用トーチ。
5. 【請求項５】 前記トーチが、前記の電極と、ノズル
   と、碍子と、キャップとを除く部材を一体にモールドす
   る樹脂を有することを特徴とする請求項１のプラズマ切
   断用トーチ。