JPH09285892A - 二次流体添加部材及び切断トーチブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の散水リングを用いて散水すれば、水量
によっては被加工材の温度が低下してしまって余熱効率
が低下し、切断品質に影響を及ぼすことがある。また切
断トーチを傾斜させて切断を行う開先切断においては、
散水リングが被加工材に接触してしまうために、散水リ
ングは取り付けられていない。 【解決手段】 本発明に係る二次流体添加部材は切断ト
ーチ先端部の外周面に添うように取り付けられる流体噴
出部材であって、噴出口を前記切断トーチ外周の一部に
対応して設けることにより切断方向に対して特定の方向
にのみ流体を噴出するよう構成したことを特徴とする。
また本発明に係るトーチブロックは、前記二次流体添加
部材を有すると共に切断トーチを回転自在に支持し、切
断の方向に従って旋回されると共に前記切断トーチを傾
斜させる傾斜手段を有していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス、レーザー又は
プラズマを使用して切断を行う切断装置に搭載される切
断トーチブロックに関するものであり、特に切断に際し
て切断方向に対し一定の方向にのみ気体又は液体を噴出
することを可能とする二次流体添加部材及び切断トーチ
ブロックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ切断やガス切断等に於ける被加
工材である鋼板等は少なからず残留応力を有しており、
切断に際しては高温に加熱されることにより組織間の結
合が弱まって残留応力が開放され、歪みや変形を生じて
しまう。従って切断長の長い加工や特に精度の要求され
る加工においては、製品として成り立たなくなってしま
う虞もある。

【０００３】そこで従来は、切断火口の周囲に散水リン
グを設けて切断と同時に切断部位に散水して冷却を行う
ことにより、上述のような熱歪みが発生することを防い
でいる。この散水リングとは切断トーチ先端の周囲を囲
むように水平に位置するリング状のパイプであって、ト
ーチ上方より延長されたアームによって支持されてお
り、その下面に複数の穴を有して冷却水を散布し得るよ
う構成されたものである。

【０００４】また、特にプラズマ切断に於いては酸化生
成物からなる多量の粉塵や煙などのヒュームが発生し、
周囲の空気中に飛散する。これら粉塵等の飛散を防ぐた
めに、従来は定盤に集塵手段を設けて吸引を行ったり、
水中にて切断したりしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く散水リング
により切断部位に散水すれば、被加工材の歪みや変形を
抑えることができる。しかし、水量によっては切断方向
前方に散布された水により被加工材の温度が低下してし
まったり、予熱炎の熱量が蒸発熱に奪われてしまったり
して、切断に対して影響してしまう。

【０００６】また切断トーチを傾斜させて切断を行わな
ければならない開先切断に於いては、散水リングを水平
に保てば切断トーチが散水リングに接触してしまう虞が
あり、また散水リングを切断トーチと共に傾斜させれば
被加工材に接触してしまう虞があった。また、開先切断
は火炎が斜めになることから予熱効率が悪く、散水して
被加工材の熱容量を増加させるようなことは避けるべき
であり、これらのことから開先切断用の切断装置には散
水リングは取り付けられていない。

【０００７】また切断を開始するにあたってピアシング
を行うと、被加工材の上面に溶融金属が生成され、一部
は被加工材表面に付着する。これは切断後の処理工程を
増加させてしまう上に、被加工材表面に盛り上がること
から切断時に切断トーチの先端が接触したり、チップが
損傷したりしてしまう。

【０００８】また、定盤により集塵した場合には、プラ
ズマ切断直後の切り溝から粉塵が漏れて被加工材の上面
に飛散し、集塵効率を低下させると共に切断後の工程を
増加させていた。また切断の際に被加工材裏側において
プラズマアークに向かって散水を行えば粉塵の発生量を
減少させることが可能なことは知られているが、装置の
構成上直線切断においてしか実現されておらず、曲線切
断においては応用されていない。

【０００９】また水没、半水没切断を行った場合には粉
塵の飛散は抑えられるが、被加工材及び切断トーチ周辺
が水没した状態で切断が行われるため、切断アーク周辺
の水が切断ポイントに混入して切断面にノッチ、粗れ等
を発生させる原因となっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る二次流体添加部材は、プラズマ切断、
ガス切断、レーザー切断などの非接触切断における切断
トーチの先端部外周に添うように取り付けられる部材で
あって、流体を供給される供給口と、前記流体を通過さ
せる通路と、前記流体を噴出する噴出口とを有し、該噴
出口を前記流体を前記切断トーチ外周の一部に対応して
設けることにより切断方向に対して特定の方向にのみ流
体を噴出するように構成したことを特徴とする。

【００１１】また、本発明にかかる切断トーチブロック
は、前記切断トーチを回転自在に支持すると共に前記二
次流体添加部材を取り付けられたトーチホルダーと、該
トーチホルダーを垂直のままあるいは傾斜させる傾斜手
段とを有し、且つ該垂直または傾斜させたホルダーを含
む平面が切断の進行方向に対する法線と常に一致するよ
うに旋回するよう構成されたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る二次流体添加部材お
よび切断トーチブロックの実施例を、プラズマ切断トー
チを例に挙げて説明する。図１に示すのは第一の実施例
に係る切断トーチブロックの図、図２に示すのは切断ト
ーチ先端の正面図及び側面図、図３に示すのは切断トー
チ先端の下面図である。

【００１３】図１に示す開先切断装置Ａは図示しない数
値制御切断装置の横行台車に搭載され、且つ数値制御装
置によって制御されて旋回する軸２の先端に切断トーチ
ブロック１を取り付けて構成されている。切断トーチブ
ロック１は、軸２の先端に固着されたフレーム３に、傾
斜機構４を介して切断トーチ６が取り付けられている。
この開先切断装置Ａを使用して切断を行う際には、軸２
が旋回することにより切断トーチブロック１は常に切断
方向に向けられる。

【００１４】傾斜機構４は、切断トーチ６を開先角度に
対応する角度に傾斜させるリンク機構５を有している。
このリンク機構５は上下方向に平行に配設された二本の
縦リンク５ａと、縦リンク５ａの上端および中央よりも
僅かに上方に配設された二本の横リンク５ｂとによって
構成されている。各横リンク５ｂの両端の支点からは斜
め下方にアーム５ｃが設けられて中央で連結されてお
り、横リンク５ｂとアーム５ｃにより逆三角形を構成し
て、該二つの逆三角形の下の頂点にトーチホルダ７が回
動可能に取り付けられている。

【００１５】これらリンク機構５の各交点及びトーチホ
ルダ７との連結部には図示しないベアリングが配置さ
れ、滑らかに回動自在に構成されている。また縦リンク
５ａの下方側の端部は夫々傾斜機構４に設けられた回動
支点５ｄに回動可能に取り付けられており、図示しない
駆動部によって左右に回動し得るよう構成されている。

【００１６】上記の如きリンク機構５を駆動させた場
合、回動支点５ｄの駆動による縦リンク５ａの回動に伴
って、横リンク５ｂが平行移動する。するとアーム５ｃ
が平行移動し、それに伴ってトーチホルダ７が傾斜す
る。切断トーチ６の傾斜は、二本の縦リンク５ａを垂直
に保持したときのアーム５ｃの延長線上の所定位置に設
定された回動中心を中心とする切断トーチ６の回動とし
て実現される。

【００１７】なお、鋼材を垂直に切断する場合、鋼材の
表面から切断トーチまでの距離は略一定に維持される。
このため、開先切断装置Ａにあっては、鋼板と切断トー
チ６との距離を一定に設定すると共に、該切断トーチ６
の回動中心が鋼板の表面であるよう設定されている。

【００１８】トーチホルダ７には切断トーチ６が回転自
在に取り付けられており、開先切断装置Ａとプラズマガ
ス供給チューブ11ａ、電源キャプタイヤ11ｂ、冷却水供
給チューブ11ｃ、冷却水排出チューブ11ｄ等を連結され
てそれぞれプラズマガスや切断酸素等、電源、冷却水等
を供給される。これらのチューブは保護カバー11の内部
に納められ、外部から保護されると共に高周波の電磁波
を外部へ漏らさないよう構成されている。

【００１９】各種チューブを納めた保護カバー11はかな
り剛性の高いものとなるために、ねじることが困難であ
る。しかし切断トーチ６がトーチホルダ７に回転自在に
取り付けられていることから、トーチブロック１が旋回
した際には切断トーチ６はトーチホルダ７内に於いて回
動し、ねじることなく傾斜する方向を変えることができ
る。

【００２０】また切断トーチ６の先端には二次流体添加
部材である添加ブロック８が取り付けられている。図２
(a) は切断トーチ６先端部の正面図であって添加ブロッ
ク８の部分断面図、図２(b) は切断トーチ６先端部の側
面図である。

【００２１】図２(a) に示すように、添加ブロック８は
切断トーチ６の先端外周を環状に包む如き形状に形成さ
れ、その先端からは切断トーチ６の先端が露出してい
る。添加ブロック８はブロックジョイント10によってト
ーチホルダ７にとりつけられており、側面に流体を供給
される供給口８ｃを有し、下端に噴出口８ａを有すると
共に、添加ブロック８内部に供給口８ｃと噴出口８ａを
結ぶ通路８ｂを設けられて構成されている。供給口８ｃ
には添加流体供給チューブ９が接続され、切断トーチ６
の保護カバー11と同様開先切断装置Ａより流体を供給さ
れる。

【００２２】開先切断装置Ａにより開先切断を行う際に
は、軸２を回動させることにより、切断方向に対して常
に切断トーチブロック１の正面が向けられ、切断トーチ
６の切断進行方向は図２(b) に示すように常に矢印Ｃの
方向に保たれる。

【００２３】また図３に切断トーチ６先端部の下面図を
示す。図３において中心部は切断トーチ６の先端であっ
て６ａはトーチのノズルを表している。切断トーチ６の
周囲を囲む添加ブロック８の下面には、複数の孔からな
る噴出口８ａが設けられている。この噴出孔８ａは切断
の進行方向（矢印Ｃ）に対して両側方および後方にのみ
設けられている。従って切断に際しては常に切断線の左
右及び後方に対してのみ散水を行い、切断方向前方に対
しては散水しないよう構成されている。

【００２４】即ち本実施例のように添加ブロック８が切
断トーチ６と共に旋回するよう構成したことにより、切
断方向の側方及び後方のみに散水する事が可能となる。
従って散水が予熱効率に影響することが無く、予熱効率
の悪い開先切断に於いても散水を行うことができるよう
になる。また開先切断はもとより垂直切断においても、
水量が多くなっても切断面の不良の原因となることがな
いことから散水量を増加させることができ、既に切断の
行われた部位を急冷して被加工材の変形を防ぐことがで
きる。

【００２５】また切断直後の後方から散水することによ
り切断切り溝から鋼板裏面部へ散水することができ、粉
塵の発生量を低減させることができる。また添加ブロッ
ク８が切断トーチの先端近傍に配置されていることか
ら、散水を効果的で且つ即効性のあるものとする事がで
きる。

【００２６】次に、図４を用いて本発明の第二実施例を
示す。上述の第一実施例と説明の重複する部分に於いて
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００２７】図４に示す添加ブロック12は切断トーチ６
の先端外周の一部に適合する形状を有しており、切断ト
ーチ６の側面に添えられる形で取り付けられている。添
加ブロック12は第一実施例と同様ブロックジョイント10
によりトーチホルダ７に取り付けられて構成され、側面
に流体を供給される供給孔12ｂを有し、荷担に噴出孔12
ａを有するとともに、添加ブロック12内部に供給孔12ｂ
と噴出孔12ｃを結ぶ図示しない通路が設けられている。

【００２８】本実施例において添加ブロック12はエアを
供給されて噴出するものである。図４(b) に示すよう
に、添加ブロック12の下面には複数の孔からなる噴出口
12ａが設けられており、切断方向（矢印Ｃ）の後方から
のみエアを噴出することが可能な構成となっている。こ
れにより切断直後の切り溝から被加工材Ｂ表面へ漏れる
粉塵を押さえて、集塵効率を向上させることができる。
また切断を開始する際のピアシングにおいては、意図し
た方向へ溶融金属を吹き飛ばすことができることから予
定切断線を避けて溶融金属を排除することができる。従
って、以後の切断において切断トーチ６の先端が固化し
た溶融金属に接触して損傷することを未然に防ぐことが
できる。

【００２９】尚、上記実施例にて示した以外にも添付ブ
ロックは様々な形状を取りうる。図５(a)、(b) に示すの
はその他の添付ブロックの例を示す下面図である。

【００３０】図５(a) に示す添付ブロック13は切断方向
Ｃに対し両側方に多数の噴出口13ａを設けたものであ
り、切断線の両脇に向かって効果的に液体又は気体を噴
出し得るよう構成されている。

【００３１】また上記各実施例においては添付ブロック
の噴出口を複数の孔の集合として示したが、図５(b) に
示すように円弧状のスリットとして構成しても良い。

【００３２】また上記実施例に於いてはプラズマ切断ト
ーチを例に挙げて説明したが、ガス切断装置に本発明を
適用することでも良い。また、ガス切断機に於いてはガ
ス供給チューブは回転ブロックに取り付けられているた
めにトーチホルダと共に回転可能であり、ガス切断トー
チはトーチホルダに固定されている場合がある。その場
合、添加ブロックは切断トーチに直接取り付けることに
よりトーチブロックと共に旋回させることができ、切断
方向に対して特定の方向にのみ水やエアなどの流体を散
布することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る二次流体添加部材及び切断
トーチブロックによれば、切断方向に対して常に特定の
方向にのみ流体を散布することができる。このことによ
り、例えば切断方向前方に散水しないことにより予熱効
率を向上させることができる。従って従来冷却水の散布
が行われていなかった開先切断装置においても散水を行
うことができるようになり、切断された被加工材の変形
を押さえることが可能となる。また散水量を増加させて
も切断の品質に影響しないことから、十分に散水して冷
却を行うことができる。また切断トーチ先端から散水す
るために、効果的で且つ即効性のある冷却を行うことが
できる。

【００３４】また切断方向後方から散水することにより
曲線切断においても切断切り溝から鋼板裏面部へ散水す
ることができ、粉塵の発生量を低減させることができ
る。

【００３５】また切断トーチの一方よりエアを噴出すれ
ばピアシング時の溶融金属を意図した方向へ排除するこ
とができ、製品の品質を高めると共に以後の切断におい
て切断トーチ先端が固化した溶融金属に接触して損傷す
ることを防ぐことができる。

【００３６】また切断中に切断方向後方からエアを噴出
することにより切断切り溝から漏れる粉塵を押さえ込む
ことができ、集塵効率を向上させると共に作業環境を改
善することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例に係る切断トーチブロックの図で
ある。

【図２】切断トーチ先端の正面図及び側面図である。

【図３】切断トーチ先端の下面図である。

【図４】第二の実施例に係る切断トーチ先端の側面図お
よび下面図である。

【図５】二次流体添加部材の他の構成を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…開先切断装置 Ｂ…切断材 Ｃ…切断方向 １…切断トーチブロック ２…軸 ３…フレーム ４…傾斜機構 ５…リンク機構 ６…切断トーチ ７…トーチホルダ ８…添加ブロック ９…添加流体供給チューブ 10…ブロックジョイント 11…保護カバー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ切断、ガス切断、レーザー切断
   などの非接触切断における切断トーチの先端部外周に添
   うように取り付けられる部材であって、流体を供給され
   る供給口と、前記流体を通過させる通路と、前記流体を
   噴出する噴出口とを有し、該噴出口を前記流体を前記切
   断トーチ外周の一部に対応して設けることにより切断方
   向に対して特定の方向にのみ流体を噴出するよう構成し
   たことを特徴とする二次流体添加部材。
2. 【請求項２】 前記切断トーチを回転自在に支持すると
   共に前記二次流体添加部材を取り付けられたトーチホル
   ダーと、該トーチホルダーを垂直のままあるいは傾斜さ
   せる傾斜手段とを有し、且つ該垂直または傾斜させたホ
   ルダーを含む平面が切断の進行方向に対する法線と常に
   一致するように旋回するよう構成されたことを特徴とす
   る切断トーチブロック。