JPH11104842A - 回転揺動式プラズマ粉体肉盛装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマトーチによる粉体肉盛溶接又は溶射
において、母材の希釈率の低減，肉盛厚の均一化，肉盛
成分分布の均質化。 【解決手段】 移行式又は非移行式のプラズマト−チの
先端チップ２のノズル２ａを、内開口は電極中心軸Ｌｏ
に整合し外開口は偏心したものとし、先端チップ２とチ
ップカバ−１２の間に粉体供給空間２ｐ，２ｒを形成
し、先端チップ２とチップカバ−１２の両者、又は先端
チップ２のみ、を回転駆動する。粉体供給空間２ｐ，２
ｒに、肉盛用の粉体を担持したキャリアガスを吹込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、肉盛溶接あるいは溶射
に用いるプラズマ加工装置に関し、特に、プラズマト−
チに対して揺動するプラズマフレ−ムに肉盛粉体を送給
して加工対象材に肉盛溶接あるいは溶射を行なう揺動式
プラズマ粉体肉盛装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばプラズマト−チを用いる肉盛溶接
では、従来はプラズマト−チからフレ−ムが直進して加
工材に当り、肉盛溶融池中央部は下向に力を受けて凹型
となり、それに伴ない加工材（母材）も過度に加熱され
て溶融し肉盛材の希釈量が多くなる。これを回避するた
めにプラズマト−チをジグザグに揺動して母材の希釈量
を少く均一にすることが行なわれている。

【０００３】この他に、特開昭６２−５７７７０号公報
には、肉盛時間に対応してプラズマガスの供給量（リッ
トル／分）を調整する、又は、ア−ク電流を調整して希
釈量を調整することが提示されている。

【０００４】特開昭６２−２５２６７６号公報に提示の
肉盛溶接方法は、薄板母材に対して、１５ＫＨｚの高周
波低電流ア−ク電流を使用して、電流値に対して入熱が
大きいプラズマフレ−ムにて肉盛溶接を行なう。

【０００５】特開昭６３−４３７６９号公報に提示の肉
盛溶接方法は、ト−チに電磁撹拌装置を取付けて肉盛溶
融池を電磁撹拌し、高硬度の粉体を肉盛ベ−ス粉体の溶
融池中に分散させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プラズマト−チをジグ
ザグに揺動することにより、ある程度は希釈量を少く均
一にすることができるが、揺動（オシレ−ト）速度が比
較的に低く、その高速化が難かしいため、飛躍的な改善
は望めない。前記特開昭６２−５７７７０号公報に提示
の方法では、ア−ク直下での単位面積，単位時間当りの
入熱量（ア−ク熱量／ア−ク移動速度）が大きいため、
母材が溶け易く、時間経過と共に母材温度が上昇する
と、希釈量が多くなってしまう。前記特開昭６２−２５
２６７６号公報に提示の方法では、１５ＫＨｚのスイッ
チング電源回路が必要であり、電源回路がコスト高にな
るのに加えて、ア−ク中熱量を上げるので、母材への単
位面積，単位時間当りの入熱量が割合大きく、十分に希
釈量を下げることができない。前記特開昭６３−４３７
６９号公報に提示の方法は、大型で強力な電磁撹拌装置
を必要としコスト高となる。これをト−チに取付けるの
で、ト−チの操作性が悪い。また、肉盛材質により撹拌
効果に高低を生じ、汎用性が低い。

【０００７】上述のように従来は、肉盛材による母材の
希釈量を少くし、肉盛材を薄く広く肉盛することは難か
しかった。プラズマト−チによる粉体肉盛の場合、ア−
クの熱集中性が高く高温であるためにア−ク直下の母材
が溶け易く、これを避けるためア−ク直下に肉盛材の厚
い溶融池を作り、ア−ク熱が直接母材に当たらないよう
にする。このため必然的に厚い肉盛層になってしまう。
ト−チをオシレ−トするが、ト−チ全体の揺動であるの
で、高速揺動を実現できない。また、高速だと溶接メタ
ルが不連続になり易い。

【０００８】本発明は、肉盛材による母材の希釈量が低
い肉盛溶接を実現することを第１の目的とし、薄く広い
均質な肉盛溶接又は溶射を実現することを第２の目的と
し、高硬度の粉体をベ−ス肉盛中に均一に分散した肉盛
溶接又は溶射を実現することを第３の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の第１態様の回転揺動式プラズマ粉体肉盛
装置は、放電電極(1)；該放電電極(1)のワ−ク指向線(L
o)に対して、内開口と外開口(12a)を結ぶノズル中心線
が斜交(θ)したノズルと、該内開口と外開口(12a)の間
においてノズル内空間に連通した粉体供給空間(2p,2r)
を有するノズル部材(2,12)；前記放電電極(1)とノズル
部材(2,12)の内開口の間にプラズマ用ガスを供給するガ
ス流路；前記粉体供給空間(2p,2r)に粉体を給送する粉
体給送手段(11)；および、前記ノズル部材(2,12)を、前
記ワ−ク指向線(Lo)を実質上中心にして回転駆動する駆
動手段(M,mr,32,33,37)；を備える(図1)。

【００１０】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参
考までに付記した。

【００１１】これによれば、駆動手段(M,mr,32,33,37)
がノズル部材(2,12)を回転駆動するのに伴い、ノズル中
心線がワ−ク指向線(Lo)に対して斜交(θ)するので、ノ
ズル中心線が円錐面を描くように回転して、ノズルから
出るプラズマフレ−ムも同じく円錐面を描くように回転
する。該円錐の下底側でプラズマフレ−ムが加工対象材
に当るので、時系列平均で見ると、加工対象材に対して
プラズマフレ−ムの作用領域が広い。したがってト−チ
の狙い位置が少々ずれても、意図した箇所にプラズマフ
レ−ムが作用する。例えば肉盛溶接においては、倣い精
度が低くてもよく、また、脚長の長い溶接や合わせ部ギ
ャップ大の溶接が可能となる。なお、ノズルの内開口は
ワーク指向線(Lo)に対して実質上整合するのが好ましい
が、ワーク指向線(Lo)に対して少々偏位してもよい。

【００１２】ノズルの内開口と外開口(12a)の間におい
てノズル内空間に連通した粉体供給空間(2p,2r)に粉体
給送手段(11)が粉体を給送するので、ノズル内において
プラズマフレ−ム中に粉体が供給され、加工対象材に当
るプラズマフレ−ムの中の粉体の分布均一性が高く、粉
体肉盛の均質性が高く歩留りが良い。

【００１３】プラズマフレ−ムが加工対象材に対して円
錐面を描くように高速回転し移動するので、加工対象材
上のア−クの照射位置での単位面積，単位時間当りの入
熱量（ア−ク熱量／ア−ク移動速度）が比較的に低く、
加工対象材（母材）の希釈量を少く抑えることができ、
また均一になる。従来の、プラズマト−チをジグザグに
オシレ−トする場合、例えばオシレ−ト幅５ｍｍ、オシ
レ−ト回数６０回／分、でト−チ移動速度ｖｏが定速度
と仮定すると、母材に対するプラズマフレ−ムの相対速
度ｖｏ＝５ｍｍ×２×６０＝６００ｍｍ／分であるとこ
ろ、本発明では、例えば母材上でのプラズマフレ−ムの
回転直径５ｍｍ、回転数１０回／秒とすると、母材に対
するプラズマフレ−ムの相対速度ｖｏ＝５ｍｍ×π×１
０×６０＝９４２０ｍｍ／分となり、従来のト−チオシ
レ−トの場合の１５．７倍の速度となるので、希釈量の
低減と肉盛の均一性が格段に向上する。例えば肉盛厚を
１ｍｍ以下とする薄い肉盛でも、母材を溶かすことなく
肉盛ができる。

【００１４】更には、比重の異る高硬度，高融点の粉体
を肉盛ベ−ス粉体に混合した複合粉体を用いる場合、母
材上の溶融池で比重が高い粉体は浮上し比重が低い粉体
が沈下してベ−ス基体中に高硬度粉体が均一に分散でき
ないが、本発明によれば、プラズマフレ−ムが母材上の
粉体溶融池上を高速で旋回し溶融池を撹拌するので、溶
融池で高硬度の粉体が均一に分散し、母材上の肉盛の均
質性が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（２）ノズル部材(2,12)は、前記放電電極(1)のワ−ク
指向線(Lo)に対して、内開口と外開口(12a)を結ぶノズ
ル中心線が斜交(θ)した小径の第１ノズル(2a)を有する
第１ノズル部材(2)と、第１ノズル(2a)に整合して偏心
した大径の第２ノズル(12a)を有し、第１ノズル部材(2)
との間に前記粉体供給空間(2p,2r)を形成し、かつ第１
ノズル部材(2)に固着された第２ノズル部材(12)と、を
含む、上記（１）の回転揺動式プラズマ粉体肉盛装置
(図1)。

【００１６】（３）第１ノズル部材(2)は円錐外形を、
第２ノズル部材(12)は円錐内形を有し、前記粉体供給空
間(2p,2r)は、第１ノズル部材(2)の円錐外面と第２ノズ
ル部材(12)の円錐内面の少くとも一方(2)に刻まれた複
数の螺旋溝(2r)である、上記（２）の回転揺動式プラズ
マ粉体肉盛装置(図1,図2の(b))。ノズル部材(2,12)の回
転により、複数の螺旋溝(2r)が回転して粉体をノズルに
向けて集束するように搬送する。これにより、プラズマ
フレ−ム中への粉体注入の効率がよく、プラズマフレ−
ムの中の粉体の分布均一性が高く、粉体肉盛の均質性が
高く歩留りが良い。比較的に微細な粉体、例えば直径５
０μｍ以下の微粉体、を使用する場合の粉体肉盛に効果
が高い。

【００１７】（４）本発明の第２態様の回転揺動式プラ
ズマ粉体肉盛装置は、放電電極(1)；該放電電極(1)のワ
−ク指向線(Lo)に対して、内開口と外開口(12a)を結ぶ
ノズル中心線が斜交(θ)した第１ノズル(2a)を有する第
１ノズル部材(2)；前記外開口(2a)の前記ワ−ク指向線
を中心とする回転軌跡と同程度もしくはそれより大き
い、前記ワ−ク指向線(Lo)を中心とする大開口(12a)を
有し、第１ノズル部材(2)との間に、第１ノズル部材の
外開口(2a)と大開口(12a)に通じた粉体供給空間(2p)を
形成する第２ノズル部材(12)；前記放電電極(1)と第１
ノズル部材(2)の内開口の間にプラズマ用ガスを供給す
るガス流路；前記粉体供給空間(2p)に粉体を給送する粉
体給送手段(11)；および、第１ノズル部材(2)を、前記
ワ−ク指向線(Lo)を実質上中心にして回転駆動する駆動
手段(M,mr,32,33,37)；を備える(図3)。

【００１８】大要では、上述の第１態様の作用，効果と
同様な作用，効果が得られるが、この第２態様では、第
１ノズル部材(2)のみが回転し、第２ノズル部材(12)の
開口(12a)は、ワ−ク指向線(Lo)を中心とする大径の開
口である。したがって比較的に大径の粉体、例えば直径
５０μｍ〜３５０μｍの粉体、を比較的に大量に肉盛す
る用途に適している。

【００１９】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００２０】

【実施例】

−第１実施例− 図１に、本発明の第１実施例を示す。この実施例は、ア
−ク移行式の肉盛溶接装置であり、ｚ方向が上方向、ｙ
方向が右方向、ｘ方向（図１においては紙面の裏から表
へ向う方向）が肉盛溶接の進行方向である。

【００２１】タングステン棒（溶接電極）１は直線状の
棒体であり、その先端が加工対象材（ワ−ク）である鋼
板Ｗｋを狙う線すなわちワ−ク指向線Ｌｏは、タングス
テン棒１の中心線と合致する。移行式プラズマトーチＴ
の基体Ｂは、中空の略円筒状の部材の外周面にアームを
装着したものである。基体Ｂのアーム部分の内部にはシ
ールドガス，（冷却）水，パイロットガス（プラズマ用
ガス）の流路が形成されている。水路は水を外部より基
体Ｂの内部に送り込み、ト−チＴの内部に絶縁水路２０
ａを介して循環させて再び外部に放出し（図１に実線矢
印で示す）、シールドガス流路は、シールドガスを外部
よりト−チＴの内部に送り込む（図１に点線矢印で示
す）。また、パイロットガス流路は、パイロットガスを
外部よりト−チＴの内部に送り込む（図１に２点鎖線矢
印で示す）。

【００２２】以下、ト−チＴのノズル２に向う方向を先
端方向とし、その反対方向を尾端方向とすれば、基体Ｂ
の尾端部には基体Ｂより直径の小さい略円筒形の電極台
８の先端部が挿入されており、基体Ｂの内周面に一体固
着されている。電極台８の先端部の周面には軸中心を同
一にしたリング状の溝が刻まれており、基体Ｂの内周面
の壁との間に水路を形成する。該水路は、基体Ｂのアー
ム部分の内部の水路と連通している。基体Ｂより突出し
た電極台８の円筒状の尾端部の内部には、先端部をスリ
ットの切込みにより周方向に４分割したチャック９が挿
入され、ねじ込まれている。チャック９はさらに、中心
線Ｌｏに沿って延びる先端が円錐形に突出したタングス
テン棒１を挾持する。

【００２３】電極台８の後端部は案内リング１０内に進
入してネジ結合しており、案内リング１０はカバーＣに
覆われている。カバーＣの案内リング１０を電極台８に
対してねじ込むことによりチャック９の尾端部が電極台
８の尾端部の内部の円錐内壁面（テーパ面）に押し付け
られて、タングステン棒１の軸心に向かう方向に曲がろ
うとしてタングステン棒１を強圧する。これによりタン
グステン棒１は電極台８に対して一体に固着されてい
る。すなわち、電極台８は基体Ｂに対して一体であるの
で、タングステン棒１は基体Ｂに対して一体である。

【００２４】一方、基体Ｂの円柱形内空間には略円筒形
である支持部材Ｕａの尾端に固着された絶縁スペーサ７
があり、絶縁スペーサ７の尾端は電極台８の先端に固着
された状態で受けられる。支持部材Ｕａは基体Ｂの中間
部から先端にかけてモールド固定されている。基体Ｂお
よび支持部材Ｕａの先端面は面一であり、シールドガス
噴射口５ａを有するねじリング５が固着されており、ね
じリング５の先端部の外周の雄ねじにシールドキャップ
６がねじ結合している。すなわち、基体Ｂ，支持部材Ｕ
ａ，ねじリング５およびにシールドキャップ６は皆一体
である。

【００２５】支持部材Ｕａおよびねじリング５は、その
内空間にＯリングおよびベアリングｂ１，ｂ２を介して
中空筒状の回転水路金具２０ｂを、軸心すなわち中心線
Ｌｏを中心とする回転が自在であるように支持する。基
体Ｂのシールドガス流路に送り込まれるシールドガス
は、ねじリング５の内壁と金具２０ｂの外壁が形成する
空間に送り込まれてねじリング５のシールドガス噴射口
５ａを通ってシールドキャップ６に出て、該キャップ６
に固着された整流リング１３の整流孔を通ってシールド
キャップ６の先端開口から、先端チップ（第１ノズル部
材）２を覆うチップカバ−（第２ノズル部材）１２の外
空間に出る。

【００２６】金具２０ｂは止めリングにより回転自在な
状態を保持しつつｚ方向位置を固定されており、その先
端部はシールドキャップ６の内空間に突出している。金
具２０ｂの尾端は、支持部材Ｕａの内壁にリング状に設
けられた基体Ｂの水路に連通する溝に達して止まる。支
持部材Ｕａの尾端から前述の溝に達する内壁は、Ｏリン
グおよびベアリングｂ１を介して金具２０ｂと同一固着
された直径の小さな中空筒状のノズル台３を、金具２０
ｂと同様に中心線Ｌｏを基準とした回転が自在であるよ
うに支持する。金具２０ｂの内壁とノズル台３の外壁
は、支持部材Ｕａの内壁にリング状に設けられた溝を介
して基体Ｂの水路に連通する水路を形成する。

【００２７】回転水路金具２０ｂの先端部には、円錐形
に突出したタングステン棒１の先端を囲むように中空の
略円錐形である金属製の先端チップ２が装着されてい
る。先端チップ２の、タングステン棒１の先端の円錐形
にならうように円錐形となった中央部にはノズル２ａが
ある。ノズル２ａの、タングステン棒１の先端と対向す
る内開口は先端チップ２の中心（中心線＝ワ−ク指向線
Ｌｏの位置）にあるが、ノズル２ａは中心線Ｌｏに対し
てθの角度をなし、ノズル２ａの、ワ−クＷｋに対向す
る外開口は中心線すなわちワ−ク指向線Ｌｏより偏心し
ている。さらに、パイロットガスの溶融プ−ルへの作用
（当り角度）を変える為、内開口が、ワ−ク指向線Ｌｏ
の中心より外れ尚かつ外開口が偏心したものや、ノズル
２ａの中心がワ−ク指向線Ｌｏと平行で偏心したものな
ど、目的，用途により使い分ける。先端チップ２は、Ｏ
リングを介してノズル台３の先端に固定され、該溝の外
周縁は金具２０ｂの先端部にＯリングを介してノズル台
３の先端に固定されている。つまり、金具２０ｂ，ノズ
ル台３および先端チップ２は一体に固着されており、支
持部材Ｕａを介して基体Ｂに、回動自在に支持されてい
る。

【００２８】ノズル台３の尾端部には歯付プーリ３７が
固着されている。歯付プ−リ３７に結合したタイミング
ベルト３３には歯付プ−リ３２が結合している。歯付プ
−リ３２は電気モ−タＭの回転軸ｍａに固着されてい
る。したがって電気モ−タＭが回転すると、ノズル台３
が回転する。ノズル台３が回転すれば、金具２０ｂ，ノ
ズル台３およびチップ２がそれに伴い一体で中心線Ｌｏ
を中心として回転する。金具２０ｂの内壁とノズル台３
の外壁が形成する水路は、先端チップ２に形成された溝
により閉じられる。基体Ｂの水路より流入した水（冷却
水）は該水路を通って基体Ｂの絶縁水路２０ａを通過
し、それに連通する電極台８と基体Ｂの内周面の壁との
間に形成された水路を通って基体Ｂの前述の水路とは異
る水路を通って外部の冷却水循環機構（図示せず）に放
出される。

【００２９】また、ノズル台３の内壁にはリング状のセ
ンタリングストーン４が固着されている。タングステン
棒１はこのセンタリングストーン４の中心を回転自在に
貫通し、その軸心は先端チップ２およびノズル台３の中
心軸すなわち中心線Ｌｏと実質上一致している。センタ
リングストーン４には、ノズル２ａの内開口に対向する
先端面からその裏側の後端面に通じる通気孔が開けられ
ている。基体Ｂのパイロットガス流路に送り込まれるパ
イロットガスは、ノズル台３の内壁とタングステン棒１
の間の空間に送り込まれ、センタリングストーン４の通
気孔を通って先端チップ２の内空間に出て、先端チップ
２のノズル２ａから外空間に放出される。なお、センタ
リングストーン４はノズル台３に固着されているので、
ノズル台３が回転すれば、金具２０ｂ，ノズル台３およ
び先端チップ２と同様に一体で、中心線Ｌｏを中心とし
て回転する。しかし、それに対してタングステン棒１は
チャック９により電極台８を介して基体Ｂに対して固定
されている。すなわち回転しない。

【００３０】ここまでに説明した中で、従来使用されて
いたプラズマト−チとの構造上の大きな違いは、先端チ
ップ２が金具２０ｂ，ノズル台３を介して、基体Ｂおよ
びタングステン棒１に回転自在に支持されている点であ
る。従来のプラズマトーチにおいて、先端チップ２は基
体Ｂに対して固定された状態にあった。その使用態様と
しては、まず先端チップ（ノズル部材）２とタングステ
ン棒１間に高周波電圧を印加してパイロットアークを発
生させる。次にタングステン棒１と被溶接材との間に主
電圧を印加してパイロットアークを被溶接材に移行さ
せ、主アークを発生させるのが一般的である。本実施例
のト−チＴには、前述の機構に加えてさらに先端チップ
２を回転駆動する機構が備わる。これにより、主アーク
の発生方法については従来と同様であるが、発生した主
アークは、先端チップ２の回転によりノズル２ａが描く
円錐面と同様な円錐面を描くように回転する。以下に図
を参照しながら説明する。

【００３１】図２の（ａ）に、図１の２Ａ−２Ａ線断面
を示す。ト−チＴの基体Ｂの外周には、略箱型である支
持部材３０が垂直に固着されており、支持部材３０の外
壁には電気モータＭが、中心線Ｌｏと平行に支持されて
いる。モータＭの回転軸ｍａが中心線Ｌｏと平行に先端
方向に突出している。回転軸ｍａには駆動プーリ３２が
固着されている。プーリ３２にはタイミングベルト３３
が装着されており、タイミングベルト３３はノズル台３
の尾端部に固着された歯付プーリ３７に掛け渡されてい
る。支持部材３０の内壁には、タイミングベルト３３の
回転方向と垂直に案内溝３０ａがある。案内溝３０ａに
は、ベルト押えロ−ラとしてのベアリング３４が装着さ
れたＵ字型のスライダ３６が案内されており、ボルト３
５の締めつけにより案内溝３０ａ内の位置を固定され
る。タイミングベルト３３はベアリング３４により外周
を内側に向けて押圧されており、ボルト３５を緩めて案
内溝３０ａに沿ってスライダ３６の位置を動かすことに
より、ベアリング３４のタイミングベルト３３の押圧の
度合を変えることができる。

【００３２】例えば図１および図２の（ａ）に実線矢印
ｍｒで示す方向にモータＭの回転軸ｍａが回転した場合
を考える。回転軸ｍａとそれに固着されたプーリ３２が
実線矢印ｍｒ方向に回転することにより、タイミングベ
ルト３３を介してプーリ３７とそれが固着されたノズル
台３が実線矢印ｍｒで示す方向に回転する。すると、そ
れに一体である先端チップ２および回転水路金具２０ｂ
が同様に回転する。

【００３３】図２の（ｂ）に、先端チップ２を拡大して
示す。先端チップの下半分は裁頭円錐形であり、その外
面に多数の螺旋状の溝２ｒが刻まれ、それにより螺旋状
の歯又は突条２ｇが形成されている。これらは時計方向
廻りであって、チップ２の下端に近づくにつれて旋回半
径が小さくなっている。モ−タＭによってプ−リ３２が
矢印ｍｒ方向に回転駆動されるが、これによりチップ２
が図２の（ｂ）に矢印で示す反時計方向に回転する。

【００３４】先端チップ２には、チップカバ−１２が固
着されている。チップカバ−１２は、裁頭円錐筒状であ
り、円錐内面が先端チップ２の突条２ｇに接合してい
る。チップカバ−１２の下端開口１２ａは、先端チップ
２のノズル２ａの外開口より大きくノズル２ａの中心線
を中心とする円形であり、したがって指向線Ｌｏに対し
て偏心している。先端チップ２とチップカバ−１２との
間には、突条２ｇがある所では、溝２ｒの空間があり、
突条２ｇが無い部位では、面対向でリング状の空間２ｐ
を形成している。

【００３５】ねじリング５には、空間２ｐに連なる粉体
流路穴が開けられそこに粉体供給管１４が挿入されてい
る。粉体供給管１４には、粉体供給器１１から、粉体流
が供給される。粉体供給器１１は、粉体を収容するホッ
パの下開口より、図示しないモ−タにより回転駆動され
る粉体切り出し歯車により、連続定量切り出しされ、高
速キャリアガスにて粉体を吸い出して搬送チュ−ブに送
り出すものである。粉体を搬送するキャリアガスが、搬
送チュ−ブを通して、ねじリング５に接続した粉体供給
管１４に送給され、空間２ｐおよび溝２ｒを通って、先
端チップ２のノズル２ａの外開口と、チップカバ−１２
の下開口１２ａの間に供給される。先端チップ２（およ
びそれに固着されたチップカバ−）のモ−タ駆動による
回転は、螺旋状の突条２ｇが溝２ｒ内にキャリアガス
（およびそれに混合した粉体）を引き込む（吸い込む）
方向であるので、先端チップ２が、渦流の外でキャリア
ガスを吸い込んで渦流の中心に吐き出すようにキャリア
ガスの流動を促す。

【００３６】このようにして先端チップ２のノズル２ａ
の外開口近くに搬送された粉体は、該外開口から吹き出
して鋼板Ｗｋに至るプラズマア−クによって溶かされ
て、鋼板Ｗｋの表面に溶着する。

【００３７】上述の第１実施例によれば、先端チップ２
のガス噴出口２ａが中心線Ｌｏを中心として回転するの
に伴い放射されるプラズマアークが、鋼板Ｗｋ上の指向
線Ｌｏとの交点を中心とした広幅の肉盛ビードを形成す
る。先端チップ２の回転速度は電気モータＭの回転と同
様に一定であるので一点にアークが集中することなく、
また、アークの回転力により溶融プールを撹拌平滑にす
るので、ｘ，ｙ，ｚ方向に厚み，希釈率および成分分布
のムラが少い肉盛溶接ビードが安定して得られる。 比
較的に小径（例えば５０μｍ以下）の粉体を用いて、比
較的に薄く均質な粉体溶着肉盛を行なう用途に適する。

【００３８】−第２実施例− 図３に第２実施例を示す。この第２実施例は大部分上述
の第１実施例と同様であるが、チップカバ−１２がねじ
リング５に固着されており固定である。先端チップ２の
円錐外面は溝，突条のない平滑面であり、先端チップ２
の円錐外面とチップカバ−１２の円錐内面との間の空間
２ｐに、粉体（およびそれを担持するキャリアガス）が
供給される。先端チップ２のノズル２ａの外開口が指向
線Ｌｏから偏心しており、これによりプラズマフレ−ム
が円錐面を描くように回転し、これに対してチップカバ
−１２が固定であるので、プラズマフレ−ムの射出を遮
らないように、チップカバ−１２の下開口１２ａは、指
向線Ｌｏを中心とする開口ではあるが、大径の開口であ
り、先端チップ２のノズル２ａの外開口の回転軌跡の外
側に開口縁がある。その他の構造は、上述の第１実施例
と同様である。

【００３９】この第２実施例は、比較的に大径（５０μ
ｍ〜３５０μｍ）の粉体を比較的に大量（単位時間当り
の供給量）に供給して、比較的に厚い粉体溶着肉盛を行
なうのに適する。チップカバ−１２が固定であって、先
端チップ２はその円錐外面が溝，突条のない平滑面であ
るので、第１実施例よりも構造が簡単で、ト−チの製造
コストが低く、しかも、ト−チ、特にその先端チップ周
りの保守が容易である。

【００４０】なお、上述の第１実施例および第２実施例
のいずれも、移行式プラズマト−チを用いるものである
が、本発明で用いる先端チップ２とチップカバ−１２と
の組合せでなるノズル部材と粉体供給器１１との組合
せ、特にプラズマフレ−ムに粉体を供給するための上述
の構造を、非移行式プラズマト−チにも同様に用いて、
加工対象材に対して肉盛溶射を行なうことができる。ま
た、ノズル(2)とワ−ク(Wk)との間の回転揺動するア−
ク中へ外部より粉体供給パイプにより粉体を挿入し、溶
融肉盛することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の縦断面図である。

【図２】 図１に示すト−チＴの横断面図（図１の２Ａ
−２Ａ線断面図）である。

【図３】 本発明の第２実施例の縦断面図である。

【符号の説明】

１：タングステン棒 ２：先端チップ ２ａ：ノズル ３：ノズル台 ４：センタリングストーン ５：ねじリング ５ａ：シールドガス噴射口 ６：シールドキャッ
プ ７：絶縁スペーサ ８：電極台 ９：チャック １０：案内リング １１：粉体供給器 １２：チップカバ− １２ａ：偏心開口（図１）／整合開口（図３） １３：整流リング １４：粉体供給管 ２０ａ：絶縁水路 ２０Ｂ：回転水路金
具 ３０ａ：案内溝 ３０，３１：支持部
材 ３２，３７：プーリー ３３：タイミングベ
ルト ３４：ベアリング ３５：ボルト ３６：スライダ Ｂ：基体 ｂ２，ｂ１：ベアリング Ｃ：カバー Ｌｏ：指向線 Ｍ：モータ ｍａ：回転軸 Ｔ：プラズマトーチ Ｕａ：支持部材 Ｖｈ：高周波電源 Ｖｐ：パイロット電源 Ｖｓ：主電源 Ｗｙ：水平金属平板（水平板） Ｗｋ：鋼板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電電極；該放電電極のワ−ク指向線に対
   して、内開口と外開口を結ぶノズル中心線が斜交したノ
   ズルと、該内開口と外開口の間においてノズル内空間に
   連通した粉体供給空間を有するノズル部材；前記放電電
   極とノズル部材の内開口の間にプラズマ用ガスを供給す
   るガス流路； 前記粉体供給空間に粉体を給送する粉体
   給送手段；および、 前記ノズル部材を、前記ワ−ク指向線を実質上中心にし
   て回転駆動する駆動手段；を備える回転揺動式プラズマ
   粉体肉盛装置。
2. 【請求項２】ノズル部材は、前記放電電極のワ−ク指向
   線に対して、内開口と外開口を結ぶノズル中心線が斜交
   した小径の第１ノズルを有する第１ノズル部材と、第１
   ノズルに整合して偏心した大径の第２ノズルを有し、第
   １ノズル部材との間に前記粉体供給空間を形成し、かつ
   第１ノズル部材に固着された第２ノズル部材と、を含
   む、請求項１記載の回転揺動式プラズマ粉体肉盛装置。
3. 【請求項３】第１ノズル部材は円錐外形を、第２ノズル
   部材は円錐内形を有し、前記粉体供給空間は、第１ノズ
   ル部材の円錐外面と第２ノズル部材の円錐内面の少くと
   も一方に刻まれた複数の螺旋溝である、請求項２記載の
   回転揺動式プラズマ粉体肉盛装置。
4. 【請求項４】放電電極；該放電電極のワ−ク指向線に対
   して、内開口と外開口を結ぶノズル中心線が斜交した第
   １ノズルを有する第１ノズル部材；前記外開口の前記ワ
   −ク指向線を中心とする回転軌跡と同程度もしくはそれ
   より大きい、前記ワ−ク指向線を中心とする大開口を有
   し、第１ノズル部材との間に、第１ノズル部材の外開口
   と第２ノズル部材の大開口が開いた粉体供給空間を形成
   する第２ノズル部材；前記放電電極と第１ノズル部材の
   内開口の間にプラズマ用ガスを供給するガス流路；前記
   粉体供給空間に粉体を給送する粉体給送手段；および、 第１ノズル部材を、前記ワ−ク指向線を実質上中心にし
   て回転駆動する駆動手段；を備える回転揺動式プラズマ
   粉体肉盛装置。
5. 【請求項５】第２ノズル部材は固定され、第１ノズル部
   材が回転する、請求項４記載の回転揺動式プラズマ粉体
   肉盛装置。