JPH10296446A - プラズマアークトーチ - Google Patents
プラズマアークトーチInfo
- Publication number
- JPH10296446A JPH10296446A JP9120239A JP12023997A JPH10296446A JP H10296446 A JPH10296446 A JP H10296446A JP 9120239 A JP9120239 A JP 9120239A JP 12023997 A JP12023997 A JP 12023997A JP H10296446 A JPH10296446 A JP H10296446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- nozzle
- sleeve
- plasma arc
- cathode electrode
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- Arc Welding In General (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 細い環状物体の内側などの狭い場所でも溶接
作業できるプラズマアークトーチを得る。 【解決手段】 プラズマアークトーチ１０の先端に、プ
ラズマスリーブ２のみを露出させ、このプラズマスリー
ブ２の先端にノズル部９を設けて、このノズル部９にノ
ズル横穴９ａからプラズマアークを発生させる。プラズ
マアークの発生に先立ち、パイロットアークを発生させ
るため、カソード電極１を一時的に摺動突出させて、こ
のノズル部９の内面傾斜底部９ｇと接触させる。この
後、溶接アークを発生させて、横方向のプラズマアーク
により、細い環状物体の被加工物１１の内側の溶接が可
能となる。
作業できるプラズマアークトーチを得る。 【解決手段】 プラズマアークトーチ１０の先端に、プ
ラズマスリーブ２のみを露出させ、このプラズマスリー
ブ２の先端にノズル部９を設けて、このノズル部９にノ
ズル横穴９ａからプラズマアークを発生させる。プラズ
マアークの発生に先立ち、パイロットアークを発生させ
るため、カソード電極１を一時的に摺動突出させて、こ
のノズル部９の内面傾斜底部９ｇと接触させる。この
後、溶接アークを発生させて、横方向のプラズマアーク
により、細い環状物体の被加工物１１の内側の溶接が可
能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明はプラズマアークトーチ
に関するものであり、特に細い環状物体の内側を溶接で
きるプラズマアークトーチに関するものである。
に関するものであり、特に細い環状物体の内側を溶接で
きるプラズマアークトーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 プラズマアークトーチのアークの発生
方向を軸芯に対して横方向に発生させたいことがある。
この目的のために、例えば特公昭４６−２５６１６号公
報に示されているものがある。すなわち、その特許請求
の範囲第６項には、「陰極の外周に、この陰極から電気
的に絶縁された陰極外套と気流外套の二つの包囲外套を
設け、陰極に隣接してこれを包囲する陰極外套内部に陰
極先端を位置させ、陰極と陰極外套との間隙および陰極
外套とこれを包囲する気流外套との間隙はそれぞれ包被
気流源に連結せしめ、陰極と陰極外套この間に包被気流
を導入する系には所望アーク発生後それを停止せしめる
手段を設け、更に前記陰極外套と気流外套との間に前記
陰極の中心軸に対して任意の角度をなした狭窄孔を有す
る別の気流外套を設け、前記陰極外套とこの後者の気流
外套によって形成する気流通路によってアーク柱を彎曲
せしめるように構成したことを特徴とするアークトー
チ。」と記載されている。
方向を軸芯に対して横方向に発生させたいことがある。
この目的のために、例えば特公昭４６−２５６１６号公
報に示されているものがある。すなわち、その特許請求
の範囲第６項には、「陰極の外周に、この陰極から電気
的に絶縁された陰極外套と気流外套の二つの包囲外套を
設け、陰極に隣接してこれを包囲する陰極外套内部に陰
極先端を位置させ、陰極と陰極外套との間隙および陰極
外套とこれを包囲する気流外套との間隙はそれぞれ包被
気流源に連結せしめ、陰極と陰極外套この間に包被気流
を導入する系には所望アーク発生後それを停止せしめる
手段を設け、更に前記陰極外套と気流外套との間に前記
陰極の中心軸に対して任意の角度をなした狭窄孔を有す
る別の気流外套を設け、前記陰極外套とこの後者の気流
外套によって形成する気流通路によってアーク柱を彎曲
せしめるように構成したことを特徴とするアークトー
チ。」と記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 ところが、この従来
のプラズマアークトーチの構造断面は、陰極と陰極外套
と狭窄孔を有する気流外套と気流外套との３層構造とな
る。したがって、この従来のプラズマアークトーチを用
いて細い環状物体の内側を溶接することは、ノズル付近
の電極の外径がある程度（例えば３０ｍｍ）以下にはで
きないため、被溶接物の内径寸法に対して障害となっ
て、実際上不可能であった。本発明は、軸芯に対して横
方向にアークを発生するプラズマアークトーチにおい
て、細い環状物体の内側を溶接することができるように
することを課題とする。
のプラズマアークトーチの構造断面は、陰極と陰極外套
と狭窄孔を有する気流外套と気流外套との３層構造とな
る。したがって、この従来のプラズマアークトーチを用
いて細い環状物体の内側を溶接することは、ノズル付近
の電極の外径がある程度（例えば３０ｍｍ）以下にはで
きないため、被溶接物の内径寸法に対して障害となっ
て、実際上不可能であった。本発明は、軸芯に対して横
方向にアークを発生するプラズマアークトーチにおい
て、細い環状物体の内側を溶接することができるように
することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明はこの課題を解
決するために以下の手段を提案するものである。すなわ
ち、カソード電極と、このカソード電極を囲むプラズマ
スリーブと、このプラズマスリーブを囲むシールドスリ
ーブと、これらカソード電極とプラズマスリーブとの間
にプラズマガスを流すプラズマガス流路とを形成し、ま
たこれらプラズマスリーブとシールドスリーブとの間に
シールドガスを流すシールドガス流路とを形成してなる
プラズマアークトーチであって、このプラズマアークト
ーチの先端に、前記プラズマスリーブのみを露出させ、
このプラズマスリーブの先端にノズル部を設けて、この
ノズル部に設けたノズル横穴であってその周辺を局所的
に肉薄としたノズル横穴からプラズマアークを発生させ
ることを特徴とするプラズマアークトーチを提案する。
この構成のプラズマアークトーチは、ノズルの付近で
は、１層構造であるので、外径を小さくすることができ
る。
決するために以下の手段を提案するものである。すなわ
ち、カソード電極と、このカソード電極を囲むプラズマ
スリーブと、このプラズマスリーブを囲むシールドスリ
ーブと、これらカソード電極とプラズマスリーブとの間
にプラズマガスを流すプラズマガス流路とを形成し、ま
たこれらプラズマスリーブとシールドスリーブとの間に
シールドガスを流すシールドガス流路とを形成してなる
プラズマアークトーチであって、このプラズマアークト
ーチの先端に、前記プラズマスリーブのみを露出させ、
このプラズマスリーブの先端にノズル部を設けて、この
ノズル部に設けたノズル横穴であってその周辺を局所的
に肉薄としたノズル横穴からプラズマアークを発生させ
ることを特徴とするプラズマアークトーチを提案する。
この構成のプラズマアークトーチは、ノズルの付近で
は、１層構造であるので、外径を小さくすることができ
る。
【０００５】 第２の手段として、カソード電極の先端
形状が、ノズル横穴に近づく方向の傾斜の斜めカット部
を有していることを提案する。
形状が、ノズル横穴に近づく方向の傾斜の斜めカット部
を有していることを提案する。
【０００６】 第３の手段として、カソード電極がプラ
ズマスリーブの軸芯に対してノズル横穴方向へ斜めに配
設されていることを提案する。
ズマスリーブの軸芯に対してノズル横穴方向へ斜めに配
設されていることを提案する。
【０００７】 第４の手段として、このプラズマアーク
の発生に先立ち、カソード電極を一時的に摺動突出させ
て、ノズル部の内面傾斜底部と接触させてパイロットア
ークを発生した後、プラズマアークに成長させることを
提案する。
の発生に先立ち、カソード電極を一時的に摺動突出させ
て、ノズル部の内面傾斜底部と接触させてパイロットア
ークを発生した後、プラズマアークに成長させることを
提案する。
【０００８】
【実施例】 図１は本発明にかかるプラズマアークトー
チの一実施例である。図のプラズマアークトーチ１０は
中心に細い棒状のカソード電極１と、これとほぼ同心円
状のプラズマスリーブ２と、絶縁体３と、カソードホル
ダ４と、シールドスリーブ５と、プラズマガス路６と、
冷却水路７と、シールドガス路８と、ノズル部９とから
構成される。カソード電極１とノズル部９との間に直流
電源（図示せず）を接続してノズル部９のノズル横穴９
ａからプラズマアークを発生して、金属製０リングであ
る被加工物１１を内面側から溶接するものである。カソ
ード電極１は直径約２ｍｍ、ノズル部９の直径は約８ｍ
ｍで、内径１３ｍｍの金属性０リングである被加工物１
１を内側から溶接することができるものである。
チの一実施例である。図のプラズマアークトーチ１０は
中心に細い棒状のカソード電極１と、これとほぼ同心円
状のプラズマスリーブ２と、絶縁体３と、カソードホル
ダ４と、シールドスリーブ５と、プラズマガス路６と、
冷却水路７と、シールドガス路８と、ノズル部９とから
構成される。カソード電極１とノズル部９との間に直流
電源（図示せず）を接続してノズル部９のノズル横穴９
ａからプラズマアークを発生して、金属製０リングであ
る被加工物１１を内面側から溶接するものである。カソ
ード電極１は直径約２ｍｍ、ノズル部９の直径は約８ｍ
ｍで、内径１３ｍｍの金属性０リングである被加工物１
１を内側から溶接することができるものである。
【０００９】 プラズマスリーブ２の上側には絶縁体３
を介してカソードホルダ４が接続され、このカソードホ
ルダ４の上端にはカソード電極１を摺動させる摺動部４
ａを備えており、カソード電極１を任意の位置に調整固
定できる。また、プラズマスリーブ２の下側にはノズル
部９が固定される。このノズル部９の外径を８ｍｍにす
ることができる。
を介してカソードホルダ４が接続され、このカソードホ
ルダ４の上端にはカソード電極１を摺動させる摺動部４
ａを備えており、カソード電極１を任意の位置に調整固
定できる。また、プラズマスリーブ２の下側にはノズル
部９が固定される。このノズル部９の外径を８ｍｍにす
ることができる。
【００１０】 絶縁体３は、円盤状の固体絶縁物で製作
され、プラズマスリーブ２とカソードホルダ４との間に
配設されて、これら両者間を電気絶縁させる。
され、プラズマスリーブ２とカソードホルダ４との間に
配設されて、これら両者間を電気絶縁させる。
【００１１】 カソードホルダ４は、カソード電極１を
保持するとともに、プラズマスリーブ２の上部を気密に
するための蓋を構成している。
保持するとともに、プラズマスリーブ２の上部を気密に
するための蓋を構成している。
【００１２】 シールドスリーブ５は、プラズマスリー
ブ２の外周を囲む円柱物体である。ただし、ノズル部９
の付近までは延びていない。この形状により、ノズル部
９の外径寸法を小さく抑えることができる。
ブ２の外周を囲む円柱物体である。ただし、ノズル部９
の付近までは延びていない。この形状により、ノズル部
９の外径寸法を小さく抑えることができる。
【００１３】 プラズマガス路６は、カソードホルダ４
とカソードスリーブ２とノズル９で囲まれた空間であっ
て、カソードホルダ４の一側面より流入させ、ノズル９
から排出させるプラズマガス６ｇを運ぶ経路である。
とカソードスリーブ２とノズル９で囲まれた空間であっ
て、カソードホルダ４の一側面より流入させ、ノズル９
から排出させるプラズマガス６ｇを運ぶ経路である。
【００１４】 冷却水路７は、プラズマスリーブ２の熱
を冷却する冷却水を導く経路であって、プラズマスリー
ブ２の内部に円柱状の空間を設けてある。プラズマスリ
ーブ２の一方の側面から流入し、他方の側面から排水さ
れる。この冷却水路７に冷却水７ｗを流すことにより、
プラズマスリーブ２の熱を冷却する。
を冷却する冷却水を導く経路であって、プラズマスリー
ブ２の内部に円柱状の空間を設けてある。プラズマスリ
ーブ２の一方の側面から流入し、他方の側面から排水さ
れる。この冷却水路７に冷却水７ｗを流すことにより、
プラズマスリーブ２の熱を冷却する。
【００１５】 シールドガス路８は、プラズマスリーブ
２の外周面とシールドスリーブ５の内周面とに挟まれた
空間であって、この空間の上部付近からシールドガス８
ｇを流入させ、シールドガス路８の下端から放出させ
て、被加工物１１の付近で包み込み、保護する。なお、
シールドガス８ｇが、より充分に被加工物１１を包み込
むようにするためには、図示していないが、プラズマア
ークトーチ１０の下側に被加工物１１を含めて広範囲の
別のシールドカバーを用意すると効果的である。さらに
必要に応じて、この別のシールドカバーから別のシール
ドガスを供給してもよい。
２の外周面とシールドスリーブ５の内周面とに挟まれた
空間であって、この空間の上部付近からシールドガス８
ｇを流入させ、シールドガス路８の下端から放出させ
て、被加工物１１の付近で包み込み、保護する。なお、
シールドガス８ｇが、より充分に被加工物１１を包み込
むようにするためには、図示していないが、プラズマア
ークトーチ１０の下側に被加工物１１を含めて広範囲の
別のシールドカバーを用意すると効果的である。さらに
必要に応じて、この別のシールドカバーから別のシール
ドガスを供給してもよい。
【００１６】 図２は、ノズル部９の前面肉薄部９ｄを
含む切断面の上面図である。ノズル部９は全体を構成す
る円柱体から中空部９ｍを切削加工し、その後に、前面
肉薄部９ｄの部分は削り取る方法で製作される。
含む切断面の上面図である。ノズル部９は全体を構成す
る円柱体から中空部９ｍを切削加工し、その後に、前面
肉薄部９ｄの部分は削り取る方法で製作される。
【００１７】 図３は、ノズル部９の拡大断面図であ
る。ノズル部９は、横穴ノズル９ａと、この横穴ノズル
９ａの上縁９ｂに連なる周辺の前面肉薄部９ｄと、段差
部９ｅを経てなる前壁肉厚部９ｆと、横穴ノズル９ａの
下縁９ｃに連なる内面傾斜底部９ｇと、底部９ｈと、後
壁部９ｋとからなる。
る。ノズル部９は、横穴ノズル９ａと、この横穴ノズル
９ａの上縁９ｂに連なる周辺の前面肉薄部９ｄと、段差
部９ｅを経てなる前壁肉厚部９ｆと、横穴ノズル９ａの
下縁９ｃに連なる内面傾斜底部９ｇと、底部９ｈと、後
壁部９ｋとからなる。
【００１８】 横穴ノズル９ａの穴の直径は０．７ｍｍ
程度であり、この大きさの穴径に対しては、横穴ノズル
９ａの周囲の肉厚は穴径に対して１：１〜１：１．５程
度の比率の寸法でなければ、プラズマアークを発生させ
ることができない。
程度であり、この大きさの穴径に対しては、横穴ノズル
９ａの周囲の肉厚は穴径に対して１：１〜１：１．５程
度の比率の寸法でなければ、プラズマアークを発生させ
ることができない。
【００１９】 カソード電極１の形状については、図２
に示すように断面は円であるが、その先端については図
３に示すように斜めカット部１ｂと偏平尖り部１ｃとを
有する形状となっている。斜めカット部１ｂの傾斜の方
向はノズル横穴９ａに近い方向とする。
に示すように断面は円であるが、その先端については図
３に示すように斜めカット部１ｂと偏平尖り部１ｃとを
有する形状となっている。斜めカット部１ｂの傾斜の方
向はノズル横穴９ａに近い方向とする。
【００２０】 アークの発生については、まず図３に示
すように、カソード電極１をノズル部９の内面傾斜底部
９ｇに接触させて、短絡電流を流す。
すように、カソード電極１をノズル部９の内面傾斜底部
９ｇに接触させて、短絡電流を流す。
【００２１】 次に、図４に示すようにカソード電極１
を上方に持ち上げて、に示す経路でのアークを発生さ
せる。徐々にカソード電極１を上方に持ち上げるにした
がって、アークの発生する経路は内面傾斜底部９ｇの上
をに示す位置のように徐々に移動して、ついにはノズ
ル横穴９ａからの方向でプラズマアークが発生する。
カソード電極１の偏平尖り部１ｃの傾斜の方向がノズル
横穴９ａに近い方向であるため、このような経路でアー
クの成長と移動が行われる。
を上方に持ち上げて、に示す経路でのアークを発生さ
せる。徐々にカソード電極１を上方に持ち上げるにした
がって、アークの発生する経路は内面傾斜底部９ｇの上
をに示す位置のように徐々に移動して、ついにはノズ
ル横穴９ａからの方向でプラズマアークが発生する。
カソード電極１の偏平尖り部１ｃの傾斜の方向がノズル
横穴９ａに近い方向であるため、このような経路でアー
クの成長と移動が行われる。
【００２２】 図５は、本発明にかかるプラズマアーク
トーチの第２の実施例の部分断面図である。この実施例
においては、カソード電極１の断面形状は完全に同心円
の形状で、全体の断面が円で先端付近が円錐形のもので
ある。ただしカソード電極１の配設方向は、その中心線
が斜めに内面傾斜底部９ｇに向かっている。この実施例
におけるアークの成長と移動の経路については、すでに
図３と図４によって説明した実施例と同様である。ただ
しカソード電極１が斜めに配設されている本実施例の構
成により、このような経路でアークの成長と移動が行わ
れる。
トーチの第２の実施例の部分断面図である。この実施例
においては、カソード電極１の断面形状は完全に同心円
の形状で、全体の断面が円で先端付近が円錐形のもので
ある。ただしカソード電極１の配設方向は、その中心線
が斜めに内面傾斜底部９ｇに向かっている。この実施例
におけるアークの成長と移動の経路については、すでに
図３と図４によって説明した実施例と同様である。ただ
しカソード電極１が斜めに配設されている本実施例の構
成により、このような経路でアークの成長と移動が行わ
れる。
【００２３】
【発明の効果】 本発明は以上述べたようにプラズマア
ークトーチの先端に、プラズマスリーブのみを露出さ
せ、このプラズマスリーブの先端にノズル部を設け、こ
のノズル部に設けたノズル横穴であってその周辺を局所
的に肉薄としたノズル横穴からプラズマアークを発生さ
せることを特徴としているので、先端部分の構造は２層
となり、外径寸法を小さく抑えることができる。したが
って、従来のプラズマアークトーチでは作業できないよ
うな細い環状物体の内側を溶接できる。したがって、プ
ラズマアークトーチの利用分野を拡張でき、その効果は
大きい。
ークトーチの先端に、プラズマスリーブのみを露出さ
せ、このプラズマスリーブの先端にノズル部を設け、こ
のノズル部に設けたノズル横穴であってその周辺を局所
的に肉薄としたノズル横穴からプラズマアークを発生さ
せることを特徴としているので、先端部分の構造は２層
となり、外径寸法を小さく抑えることができる。したが
って、従来のプラズマアークトーチでは作業できないよ
うな細い環状物体の内側を溶接できる。したがって、プ
ラズマアークトーチの利用分野を拡張でき、その効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるプラズマアークトーチの一実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】 本発明にかかるプラズマアークトーチの一実
施例の切断面の拡大上面図である。
施例の切断面の拡大上面図である。
【図３】 本発明にかかるプラズマアークトーチの一実
施例のノズル部の拡大断面図である。
施例のノズル部の拡大断面図である。
【図４】 本発明にかかるプラズマアークトーチにおけ
るアークの発生の経路を説明するための図である。
るアークの発生の経路を説明するための図である。
【図５】 本発明にかかるプラズマアークトーチの第２
の実施例のノズル部の拡大断面図である。
の実施例のノズル部の拡大断面図である。
１…カソード電極 ２…プラズマスリーブ ３…
絶縁体 ４…カソードホルダ ５…シールドスリーブ ６…プ
ラズマガス路 ７…冷却水路 ８…シールドガス路 ９…
ノズル部 １０…プラズマアークトーチ １１…被加工物
絶縁体 ４…カソードホルダ ５…シールドスリーブ ６…プ
ラズマガス路 ７…冷却水路 ８…シールドガス路 ９…
ノズル部 １０…プラズマアークトーチ １１…被加工物
Claims (4)
- 【請求項１】カソード電極と、このカソード電極を囲む
プラズマスリーブと、このプラズマスリーブを囲むシー
ルドスリーブと、これらカソード電極とプラズマスリー
ブとの間にプラズマガスを流すプラズマガス流路を形成
し、またこれらプラズマスリーブとシールドスリーブと
の間にシールドガスを流すシールドガス流路を形成して
なるプラズマアークトーチであって、 このプラズマアークトーチの先端に、前記プラズマスリ
ーブのみを露出させ、このプラズマスリーブの先端にノ
ズル部を設けて、このノズル部に設けたノズル横穴であ
ってその周辺を局所的に肉薄としたノズル横穴からプラ
ズマアークを発生させることを特徴とするプラズマアー
クトーチ。 - 【請求項２】前記カソード電極の先端形状が、前記ノズ
ル横穴に近づく方向の傾斜の斜めカット部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマアークトー
チ。 - 【請求項３】前記カソード電極が前記プラズマスリーブ
の軸芯に対して前記ノズル横穴方向へ斜めに配設されて
いることを特徴とする請求項１に記載のプラズマアーク
トーチ。 - 【請求項４】前記プラズマアークの発生に先立ち、前記
カソード電極を一時的に摺動突出させて、前記ノズル部
の内面傾斜底部と接触させてパイロットアークを発生し
た後、プラズマアークに成長させることを特徴とする請
求項１から請求項３までのいずれかに記載のプラズマア
ークトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120239A JPH10296446A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | プラズマアークトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120239A JPH10296446A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | プラズマアークトーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296446A true JPH10296446A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14781296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9120239A Withdrawn JPH10296446A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | プラズマアークトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10296446A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100490214B1 (ko) * | 2002-05-11 | 2005-05-17 | (주)지에스티산업 | 플라스마 용접기 및 이를 이용한 소형 용접형 벨로우즈제조방법 |
| JP7268932B1 (ja) * | 2023-02-03 | 2023-05-08 | 春日電機株式会社 | プラズマ噴射装置 |
| US11963287B2 (en) | 2020-09-24 | 2024-04-16 | 6K Inc. | Systems, devices, and methods for starting plasma |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP9120239A patent/JPH10296446A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100490214B1 (ko) * | 2002-05-11 | 2005-05-17 | (주)지에스티산업 | 플라스마 용접기 및 이를 이용한 소형 용접형 벨로우즈제조방법 |
| US11963287B2 (en) | 2020-09-24 | 2024-04-16 | 6K Inc. | Systems, devices, and methods for starting plasma |
| JP7268932B1 (ja) * | 2023-02-03 | 2023-05-08 | 春日電機株式会社 | プラズマ噴射装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |