JPH066232B2 - プラズマア−ク加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマアーク加工用トーチを用いて溶接、
溶断、溶射等の加工を行うプラズマアーク加工装置に関
するものである。

［従来の技術］ 溶接、溶断、溶射等の加工を行う方法として、プラズマ
アークを被加工物に向けて噴出させることにより加工を
行う方法がある。この様な加工に用いるトーチは先端に
ガス噴出項を有する中空のチップと、該チップの内側に
配置された電極とを備え、トーチの内部には冷却用ガス
流路とプラズマ生成用ガス流路とが設けられている。冷
却用ガス流路及びプラズマ生成用ガス流路にはアルゴ
ン、窒素、水素、空気等の適宜に選択されたガスが供給
され、冷却用ガス流路に供給されたガスはトーチの各部
を冷却するために用いられる。プラズマ生成用ガス流路
に供給されたガスは、トーチの先端部に設けられた電極
とチップとの間または電極と母材との間に生じさせられ
たアークを狭搾しつつプラズマアークを母材に向けて噴
出する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のプラズマアーク加工装置においては、冷却用ガス
流路とプラズマ生成用ガス流路とにそれぞれ独立したガ
ス供給系統からガスを供給していたため、ガス供給系統
を２系統必要とし、しかも冷却用ガス流路とプラズマ生
成用ガス流路とのそれぞれに対して個別に流量調整器を
設けていたため、コストが高くなるのを避けられなかつ
た。

尚従来のプラズマアーク加工装置において単一のガス供
給系統から供給されたガスを冷却用ガス流路とプラズマ
生成用ガス流路とに分琉させるオリフィスを有する分岐
部をトーチ内に設けて、単一のガス供給系統から供給さ
れたガスを冷却用ガス流路とプラズマ生成用ガス流路と
に分流させることも考えられる。しかしながらこの様に
した場合には、トーチ内に設けられた分岐部のオリフィ
スの径により各ガス流路内を流れるガスの流量が決って
しまい、各ガス流路の流量を変更することができないと
いう問題があった。

本発明の目的は、単一のガス供給系統から冷却用ガス流
路とプラズマ生成用ガス流路とにガスを供給してしか
も、両ガス流路のガス流量を適宜に選定し得るようにし
たプラズマアーク加工装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、トーチ冷却用ガス流路及びプラズマ生成用ガ
ス流路を有するプラズマアーク加工用トーチを備えたプ
ラズマアーク加工装置において、単一のガス供給路から
トーチ冷却用ガス流路とプラズマ生成用ガス流路とに所
定の流量のガスを供給し得るようしたものである。

本発明においては、ガス供給源につながる単一のガス供
給路と、プラズマアーク加工用トーチ内に設けられたト
ーチ冷却用ガス流路及びプラズマ生成用ガス流路にそれ
ぞれつながる第１及び第２のガス経路との間に、分割ア
ダプタが配設されている。この分解アダプタは、前記単
一のガス供給路に連通するガス流入口と前記第１及び第
２のガス経路にそれぞれ連通する第１及び第２のガス流
出口とを有してガス流入口から流入したガスを第１及び
第２のガス流出口から流出させる。

尚上記分割アダプタは、トーチ内に設けてもよく、加工
用電源や制御回路等が設けられる加工装置本体側等、ト
ーチの外部に設けてもよい。

［発明の作用］ 上記のように分割アダプタを設けると、このアダプタを
交換したり、あるいは分割アダプタのガス流出口の口径
を調整することによりトーチ冷却用ガス流路及びプラズ
マ生成用ガス流路のガス流量を選定することができるた
め、冷却用ガスの流量とプラズマ発生用ガスの流量との
比を変更する必要がある場合に容易に対処することがで
きる。また分割アダプタ以外の部分の構成は共通にして
おいて、ガス流量に応じて所定の分割アダプタを組合せ
て用いるようにすればよいため、装置の各部の標準化を
図ることができ、コストの低減を図ることができる。更
にガス供給路は１つ設ければ良いため、装置の構造を簡
単にすることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、同図におい
て１はプラズマアーク加工用トーチ、２はガス供給源と
してのガスボンベである。プラズマアーク加工用トーチ
１はトーチ本体１Ａとこのトーチ本体の後端部に着脱可
能に取付けられたグリツプ部１Ｂとからなり、トーチ本
体の先端部には中空のチツプ１０１と電極１０２とチツ
プ１０１を取囲むノズル１０３とが設けられている。ト
ーチ本体１Ａ内にはノズル１０３とチツプ１０１との間
のガス通路に連通するトーチ冷却用ガス流路１０５と、
チップ１０１の内側のガス通路に連通するプラズマ生成
用ガス流路１０６とが設けられ、チップ１０１の先端に
はガス噴出孔１０７が設けられている。トーチ冷却用ガ
ス流路１０５はトーチ本体内を適宜に経由してノズル１
０３の内側のガス通路に至るように設けられ、この冷却
用ガス流路１０５を流れるガスはトーチ本体内を経由し
て流れる過程でトーチ本体の各部を冷却する。プラズマ
発生用ガス流路１０６は上記トーチ冷却用ガス流路とは
別の経路でチップ１０１の内側のガス通路に至るように
設けられ、このガス流路１０６を通して流れるガスはチ
ップ先端のガス噴出孔１０７を通して母材（被加工物）
３側に噴出する。本明細書においては、上記冷却用ガス
流路１０５につながるガス経路を第１のガス経路と呼
び、プラズマアーク生成用ガス流路１０６につながるガ
ス経路を第２のガス経路と呼ぶ。電極１０２とチップ１
０１との間または電極１０２と母材３との間に電圧が印
加されて、電極、チップ間または電極、母材間にアーク
が発生させられ、このアークがプラズマ生成用ガスによ
り狭搾されつつガス噴出孔１０７を通してプラズマアー
クが噴出される。

本実施例においては、トーチ１のグリップ部１Ｂ内に分
割アダプタ４が配設されている。この分解アダプタ４は
アダプタ本体４０１を備え、アダプタ本体４０１内には
グリップの軸線方向に互いに平行に延びる第１及び第２
の孔４０２及び４０３と、これらの貫通孔４０２及び４
０３の軸線方向に対して直角な方向に設けられていて両
連通孔４０２，４０３を相互に連通させる連通孔（オリ
フィス）４０４とが設けられている。第１の貫通孔４０
２内及び第２の貫通孔４０３内にはそれぞれ第１のガス
案内管４０５及び第２のガス案内管４０６が挿入され、
第１のガス案内管４０５の内部に第１のガス通路４０７
が形成されている。第１のガス案内管４０５のほぼ中間
部に外周に溝４０８が形成され、この溝４０８と第１の
貫通孔４０２の内周面との間に環状の間隙４０９が形成
されている。この間隙４０９は第１のガス案内管４０５
の周壁を貫通させて設けられた孔４１０を通して第１の
ガス案内管４０５の内側のガス通路４０７に連通してい
る。第１のガス案内管４０５の外周の溝４０８の両側に
位置する部分にはＯリング４１１及び４１２が配設さ
れ、これらのＯリングにより環状管隙４０９内から第１
の貫通孔４０２の開口部側にガスが漏洩するのが防止さ
れている。

第２のガス案内管４０６の内部にはトーチ本体側にのみ
開口した第２のガス通路４１が形成されている。このガ
ス案内管４０６の外周には溝４１６が形成され、この溝
４１６と第２の貫通孔４０３の内周面との間に環状の間
隙４１７が形成されている。この間隙４１７は第２のガ
ス案内管４０６の周壁を貫通させて設けられた孔４１８
を通して第２のガス案内管４０６の内側の第２のガス通
路４１５に連通している。第２のガス案内管４０６の外
周の溝４１６の両側に位置する部分にはＯリング４２０
及び４２１が配設され、これらのＯリングにより環状間
隙４１７内から第２の貫通孔４０３の開口部側にガスが
漏洩するのが防止されている。本実施例においては、孔
４１０と環状間隙４０９と連通孔４０４と環状間隙４１
６と孔４１８とにより第１のガス通路４０７と第２のガ
ス通路４１５との間を連通させる連絡通路が構成されて
いる。

上記の分割アダプタにおいては、第１のガス案内管４０
５の一端及び他端がそれぞれガス流入口４Ａ及び第１の
ガス流出口４Ｂとなっており、第２のガス案内管４０６
の一端が第２のガス流出口４Ｃとなっている。ガス流入
口４Ａはガスボンベ２に絞り弁５を介して接続されたホ
ースからなる単一のガス供給路６に接続部７を介して切
離し可能に接続されている。第１のガス流出口４Ｂはト
ーチ冷却用ガス流路１０５につながる第１のガス経路に
接続部８を介して切離し可能に接続され、第２のガス流
出口４Ｃはプラズマ生成用ガス流路１０６につながる第
２のガス経路に接続部９を介して切離し可能に接続され
ている。尚第１図において２Ａはボンベ２に取付けられ
ら圧力計である。

上記のプラズマアーク加工装置においては、ガスボンベ
２から絞り弁５を通してトーチにガスが供給され、この
ガスは分割アダプタ４のガス流入口４Ａから第１のガス
通路４０７内に流入する。

この第１のガス通路４０７内に流入したガスは第１のガ
ス流出口４Ｂからトーチ本体１Ａ内の冷却用ガス流路１
０５につながる第１のガス経路に流入する。このガスは
トーチ本体の各部を冷却するために用いられる。分割ア
ダプタの第２のガス通路４０７に流入したガスの一部は
孔４１０を通して第１のガス案内管４０５の外周の環状
間隙４０９内に分流し、環状間隙４０９内に流入したガ
スは連通孔４０４を通して第２のガス案内管４０６の外
周の環状間隙４１７内に流入する。環状間隙４１７内に
流入したガスは更に孔４１８を通して第２のガス通路４
１５内に流入し、第２のガス流出口４Ｃからトーチ本体
内のプラズマ生成用ガス流路１０６につながる第２のガ
ス通路に流入する。このプラズマ生成用のガスはチップ
１０１の内側のガス通路に達してガス噴出孔１０７から
母材３側に噴出する。電極１０２とチップ１０１との間
または電極１０２と母材３との間に電圧が印加されて電
極チップ間または電極母材間にアークが発生させられ、
このアークがプラズマ生成用ガスにより狭搾されつつガ
ス噴出孔１０７からプラズマアークが噴出する。

上記の加工装置において、冷却用ガスの流量とプラズマ
生成用ガスの流量との比率は、孔４１０、環状間隙４０
９、連通孔（オリフィス）４０４、環状間隙４１７及び
孔４１８からなる連絡通路の断面積を適宜に設定してそ
の流路抵抗を調整することにより、適宜に選定すること
ができる。従ってこの実施例では、トーチのグリップ部
１Ｂを分解して分割アダプタ４を交換することにより、
冷却用ガスとプラズマ生成用ガスの流量との比率を容易
に変更することができる。

第２図は本発明の他の実施例を示したもので、この実施
例では、第２のガス案内管４０６の両端が開口するよう
に形成されていて、この第２のガス案内管４０６の第２
のガス流出口４Ｃと反対側の端部内周にネジ４３０が形
成されている。そしてこのネジ４３０に、ガス流量を調
節する弁手段としての棒状調整弁４３１の外周に設けら
れたネジが螺合されている。調整弁４３１の外周にはＯ
リング４３２が配設され、このＯリングにより、調整弁
４３１と第２のガス案内管４０６内のガス通路４１５と
の嵌合部の気密が保たれている。この調整弁４３１はそ
の先端が第２のガス案内管４０６の周壁に設けられてい
る孔４１８の側方まで達し得るように設けられており、
この調整弁４３１を回転させて第２のガス案内管４０６
内のガス通路４１５の軸線方向に変位させることによ
り、孔４１８を開閉し得るようになっている。

上記第２図の実施例によれば、調整弁４３０を調節する
ことにより、第１のガス案内管４０５側から第２のガス
案内管４０６側に分流するガスの流量を適宜に調整する
ことができるため、１個の調整弁手段を設けるだけで第
１及び第２のガス流出口から流出するガスの流量比率を
適宜に調整することができる。

上記の実施例のように、分割アダプタをトーチ内に配設
すると、圧力損失をなくすることができ有利である。し
かしながら本発明において分割アダプタは、そのガス流
入口が単一のガス供給路に連通し、第１及び第２のガス
流出口がそれぞれトーチの冷却用ガス流路及びプラズマ
生成用ガス流路につながる第１及び第２のガス経路に連
通していればよく、この分割アダプタをトーチの外部に
配設することもできる。

例えば第３図に示したように、ガス流入口４Ａと第１及
び第２のガス流出口４Ｂ及び４Ｃとを有する分割アダプ
タ４′を加工装置本体２０に取付けるようにしてもよ
い。加工装置本体２０は加工用電源や制御回路等を所定
のハウジング２０ａ内に収納したもので、この例ではハ
ウジング２０ａ内に設けられた単一のガス供給路６′の
一端に分割アダプタ４′のガス流入口４Ａが接続されて
いる。ガス供給路６′の他端はハウジング２０ａに取付
けられた絞り弁５′を介してガスボンベ２に接続されて
いる。分割アダプタ４′の第１及び第２のガス流出口４
Ｂ及び４Ｃはそれぞれ、加工装置本体２０とトーチ１と
の間を接続するケーブル２１に沿って配設されたホース
２２及び２３を介してトーチ１内の冷却用ガス流路及び
プラズマ生成用ガス流路に連通している。

この第３図に示した実施例において用いる分割アダプタ
４′の基本構造は第１図または第２図に示した実施例に
おけるものと同様であり、ガスボンベ２からガス供給路
６′を経てガス流入口４Ａに流入したガスは第１及び第
２ガス流出口４Ｂ及び４Ｃからホース２２及び２３を通
してトーチ１内の冷却用ガス流路及びプラズマ生成用ガ
ス流路に供給される。この第３図に示した実施例では、
ホース２２及び２３がそれぞれトーチ冷却用ガス流路及
びプラズマ生成用ガス流路につながる第１及び第２のガ
ス経路を構成している。

プラズマ加工用トーチにおいては、トーチ冷却用ガス流
路とプラズマ生成用ガス流路とのそれぞれにガスを供給
する管路を動電路として併用して、電極１０２とチップ
とに給電するための給電路として利用することが多々あ
る。この場合には、分割アダプタ４の第１及び第２のガ
ス案内管４０５及び４０６を互いに絶縁する必要があ
る。従つて分解アダプタ４の本体４０４は絶縁材料によ
り形成しておくのが好ましい。

なお、分割アダプタのガス流出口４Ｂ，４Ｃに夫々大径
のネジ部を設けて、これらを相互に連通させておき、夫
々のネジ部に適宜の口径のニップルを接続することによ
りガス流調整を行なわせることもできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、単一のガス供給路と、
トーチ冷却用ガス流路及びプラズマ生成用ガス流路にそ
れぞれつながる第１及び第２のガス経路との間に、単一
のガス供給路に連通するガス流入口と第１及び第２のガ
ス経路にそれぞれ連通する第１及び第２のガス流出口と
を有してガス流入口から流入したガスを第１及び第２の
ガス流出口から流出させる分割アダプタを設けたので、
このアダプタを交換したり、あるいは分割アダプタのガ
ス流出口の口径調整によりトーチ冷却用ガス流路及びプ
ラズマ生成用ガス流路のガス流量比率を適宜に定めるこ
とができる。従って冷却用ガスの流量とプラズマ発生用
ガスの流量との比を変更する必要がある場合に容易に対
処することができる。また分割アダプタ以外の部分の構
成は共通にしておいて、ガス流量に応じて所定の分割ア
ダプタを組合せて用いるようにすればよいため、装置の
各部の標準化を図ることができ、コストの低減を図るこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部の構成を概略的に示した
断面図、第２図は本発明の他の実施例の要部を示す断面
図、第３図は本発明の更に他の実施例を概略的に示した
構成図である。 １…プラズマアーク加工用トーチ、１０１…チップ、１
０２…電極、１０５…トーチ冷却用ガス流路、１０６…
プラズマ生成用ガス流路、２…ガスボンベ、３…母材、
４…分割アダプタ、４０１…アダプタの本体、４０４…
連通孔、４０５…第１のガス案内管、４０６…第２のガ
ス案内管、４０７…第１のガス通路、４０９…環状間
隙、４１０…孔、４１５…第２のガス通路、４１６…環
状間隙、４１８…孔、４Ａ…ガス流入口、４Ｂ…第１の
ガス流出口、４Ｃ…第２のガス流出口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス供給源につながる単一のガス供給路
   と、プラズマアーク加工用トーチ内に設けられたトーチ
   冷却用ガス流路及びプラズマ生成用ガス流路にそれぞれ
   つながる第１及び第２のガス経路との間に、前記単一の
   ガス供給路に連通するガス流入口と前記第１及び第２の
   ガス経路にそれぞれ連通する第１及び第２のガス流出口
   とを有して前記ガス流入口から流入したガスを第１及び
   第２のガス流出口から流出させる分割アダプタが配設さ
   れてなるプラズマアーク加工装置。
2. 【請求項２】前記分割アダプタは前記トーチの内部に配
   設されている特許請求の範囲第１項に記載のプラズマア
   ーク加工装置。
3. 【請求項３】前記分割アダプタは前記トーチの外部に配
   設されている特許請求の範囲第１項に記載のプラズマア
   ーク加工装置。
4. 【請求項４】前記分割アダプタは前記第１及び第２のガ
   ス流出口から流出するガスの流量を調節する弁手段を備
   えている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   １つに記載のプラズマアーク加工装置。
5. 【請求項５】前記分割アダプタは前記ガス流入口から第
   １のガス流出口に至る第１のガス通路と、前記第２のガ
   ス流出口に連通する第２のガス通路と、前記第１のガス
   通路と第２のガス通路との間を接続する連絡通路とを備
   えている特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   １つに記載のプラズマアーク加工装置。
6. 【請求項６】前記弁手段は前記第１のガス通路から前記
   連絡通路を通して第２のガス通路に流入するガスの流量
   を調整すべく設けられている特許請求の範囲第５項に記
   載のプラズマアーク加工装置。