JPS62166080A - ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａｌ　　産業上の利用分野 本発明は、プラズマ切断機におけるプラズマ噴出用のノ
ズルに関するものである。

山）従来の技術 従来、プラズマ切断には作動ガスとして窒素やアルゴン
などを使用していたが、これの維持・管理に手間がかか
ったり、また、ガス圧の設定や作業電流の設定に微妙な
調整をしなければならず、かなりの熟練が必要であった
。

この点に鑑み、近時作動ガスとして圧縮エアーを利用し
たプラズマ切断装置が開発され、作業性の飛躍的な向上
が図れるようになった。つまり、エアープラズマ切断機
においては、厚物の切断が出来ないもののく２０龍程度
以上）一般的なエアーコンプレッサーを作動ガスの供給
源としているので安全であるし、取り扱いが極めて容易
となる利点がある。とりわけ、建築金物に利用される薄
物のステンレス鋼や自動車用の鉄板などの切断には、切
断幅が小さくてドロスの発生が少なく、また、被工作物
の熱収縮が小さいので、歪がほとんど発生せず好適であ
る。勿論、この他板金やプレス加工後の後処理や異種の
金属を組み合わせたものの切断などあらゆる金属の孔開
けや切断加工の分野において極めて手軽に使用すること
ができ、その用途は著しく広い。

一方、エアープラズマ切断加工における特徴が極めて細
い切断幅で鋭利な精密切断ができ、後加工を最小限に抑
えることができるものであるという関係上、トーチのヘ
ッド部分を細くして切断箇所を目視しながら作業できる
ようにしなければならないことから、ヘッド部分、特に
ノズルの先端部分を極力細く構成している。

尚、一般にプラズマ切断においては、極めて高温のプラ
ズマを発生するため、トーチのヘッド部分を冷却する必
要があり、このため、ノズルに冷却水を循環させる水冷
方式のものや、作動ガスとしての圧縮エアーを冷却に利
用した空冷方式のものがある。

（Ｃ）　　発明が解決しようとする問題点しかし、エア
ープラズマ切断は上述した如く、種々の優れた利点があ
るものの、ヘッド部分を小型にすれば充分に冷却するこ
とができず、このため、トーチのノズル部分の焼損が激
しく、長時間連続して使用することができないという欠
点があった。つまり、高温度のプラズマを噴射するとき
の熱及び切断時における被加工物からの反射熱、さらに
は溶融したドロスの付着により、ノズルの先端部分が溶
融してしまうためである。

ノズルのプラズマ噴出口は焼損するにつれて孔が拡がり
、しかもほとんどが偏心した方向に拡がってしまう結果
、プラズマも適切な位置に噴出せず、精確な切断を行な
うことができなくなる。更にプラズマが正常に発生せず
ついには切断不能におちいる。

そこで、これらの焼損を回避するために水冷方式を取り
入れる方法が採られているが、構造が複雑化すると共に
ノズルのヘッド部分が大型化するという欠点を有してお
り、ハンディタイプへの使用には無理がある。また、空
冷式のものであってもエアーの流量を多くするため、い
きおいノズルのヘッド部分が大型化し易すく、切断部分
が該ヘッド部分の直下に位置することから視認性が極め
て悪く切断の精確さに欠け、作業能率の低下を招くもの
であった。

その上、強制的に冷却を行っても、最も焼損し易い部分
であるノズルの先端部分にまで確実に冷却することは不
可能である。また、ノズルを被加工物に接触させて切断
するため、第１０図に示すように切断時における被加工
物から吹き返すドロスやスパック−が付着し易すく、そ
して高温のアークがこの部分にこもってしまうという欠
点があった。

ｉｄｌ　　問題を解決するための手段 そこで本発明者は鋭意研究の結果、ノズルの噴出口を有
する先端部分が焼損するのは、その先端部分が軸方向に
垂直であることから、この部分における高温の熱が放散
されにくいことに着目し、ノズル先端部分を傾斜状にし
て傾斜部にもうけたり、先細り状に形成することによっ
て得られる斜面の頂上に存在させたノズルを開発するに
至った。

つまり、本発明に係るノズルはプラズマ噴出口の開口部
を（頃斜面又はその頂上に存在させたことにより、この
部分に生じる高温の熱を拡散し易ずくしたことを最大の
特徴とするものであって、かつ該噴出口のさらに先端部
分には被加工物に接当させる支持部を有するように構成
したことにより、噴出口と被加工物との間にギャップを
設け、より放熱し易すく構成したものである。

尚、本明細書中でいうプラズマ切断機とは、アルゴンや
窒素等を作動ガスとしたものや或いは圧縮エアーを作動
ガスとしたいわゆるエアープラズマ切断機も含むものと
する。また、傾斜面とは、ノズル先端部分を斜めに切り
落とした平面状のものや円錐のような曲面状のものであ
って、ノズル本体を先細り状に形成することによって生
じる面をいう。従って、噴出口は円錐や角錐部等の斜面
の中腹部に位置するものをいう。また、斜面の頂上とは
円錐や角錐等の斜面の頂上部に位置するものや、屋根状
の斜面であれば、これの稜線部に位置するものをいう。

ここで、斜面に存在する噴出口の周辺には多少の丸みや
平面部分を設けたものであってもよい。支持部は、噴出
口よりさらに先端にあり、加工物に接当させて使用する
ものであって、ノズルと一体的に形成したものや別途取
りつけたものをいう。

（ｅ）作用 ノズルのプラズマガス噴出口部分を傾斜面或いはその頂
上に形成した結果、切断作業時における視認性が向上し
、かつ、ノズル先端部が焼損する条件を排除できること
となった。

（ｆｌ　　実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るノズル（１）の一実施例を示すも
ので、本体（２）の先端部分に位置するプラズマ噴出口
（３）の周辺を斜面（４）で形成したもので、稜線上に
ある。つまり、噴出口（３）が存在する箇所を斜め方向
に平面状に切り落とした形状の斜面（４）としたもので
、第２図に示すように外部に大きく開放された形状であ
るため、高温エアーや被加工物（Ｗ）から吹き返すドロ
スがノズル（１）先端部分に滞留することなく極めて容
易に外部に拡散させることが可能となった。第２図の点
線や第１図の鎖線がドロスや高温エアの動きを示す。更
に、冷却エアもノズル先端部に当たりやすくなりより冷
却がよくなる。この結果、従来では吹き返しが激しいこ
とから被加工物（Ｗ）の端部からしか切断を始めること
ができなかったものが、直接中央部から切断を開始する
ことが可能となり、孔開けも簡単に行えるようになった
。

また、ノズル（１）の最先端部分には支持部（５）を有
し、この支持部（５）を被加工物（Ｗ）に接当させるこ
とにより、噴出口（３）と被加工物（Ｗ）との間にギャ
ップを大きく取るようにしている。この支持部（５）は
被加工物（Ｗ）に摺動させて使用することから、周辺に
アール（丸み）を付けたり、全体を丸くして滑りを良く
した方が好ましい。噴出口（３）と被加工物（Ｗ）との
間のギヤツブつまり距離は２〜４Ｂ程度が好ましく、ノ
ズルやプラズマ切断装置の大きさや能力にもよるが約１
〜６關程度の範囲であればよい。

斜面（４）は本実施例では約２０”の傾斜を持たせてい
るが、約１０〜７０度位の範囲での傾斜であれば実質上
同程度の効果が得られる。尚、１〜２度でも０度よりは
良く更に５度〜１０度になればより良好となる。さらに
、斜面（４）の傾斜角が小さくてギャップがあまりない
場合は、別途支持部（５）を設けるようにしてもよい。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、噴出口（３
）の存在する箇所を円錐状に削り取った形状の斜面（４
）としたものである。これも前実施例と同様に最先端部
分に支持部（５）を有し被加工物（Ｗ）と噴出口（３）
との間にギャップが生じるようにしている。斜面（４）
は、この化第４図に示すような単に斜め方向に切り落と
した形状としてもよい。

支持部（５）は、できるだけ細くした方が被加工物（Ｗ
）のコーナ一部や狭い箇所でも作業がじやすくなる。従
って、第５図に示すようにさらにこれを細くしたピン状
のものを取り付けるようにしてもよい。この場合のノズ
ル（１）の形状はシャープペンシル型であって、熱の拡
散という点で極めて好ましく、視認性も優れたものであ
る。ここで、支持部（５）は一体に形成するようにして
もよいが、工作が困難となることからも差し込み式にし
た方が好ましい。勿論、取り付は方法は差し込み式だけ
に限らず、ネジを切って螺着するようにしてもよい。ま
た、支持部（５）は第６図に示すようにバンド（６）に
設けておき、このバンド（６）をノズル本体（２）に取
り付けるようにしてもよい。支持部（５）の数は１本乃
至３本位が適当である。

ところが、支持部（５）は細い方が良いというばかりで
はなく、これを設けたことによりドロスやスパッターの
飛散を遮断するという殿能があることから、作業者の安
全が図れることにもなる。従って、第７図や第８図に示
すような幅広の支持部（５）とすることによりその基部
をカバー部（７）とするようにしてもよい。第１図や第
３図に示したノズル（１）においても支持部（５）の基
部がカバー部（７）としての機能を有している。従って
、カバー部（７）は支持部（５）と別体に設けてもよく
、また、第９図に示すようにカバー部り７）のみを幅広
にし、支持部（５）を細くすることにより、すべり易す
く、かつ視認性をよくするようにしてもよい。さらに、
支持部（５）を脱着式にし、狭い箇所や細かい作業の場
合は細いもの、その他通當の作業の場合は幅広の支持部
（５）というように取り替えられるようにしてもよい。

（ｇ）　　発明の効果 以上のように本発明に係るノズルは、斜面にプラズマガ
スの噴出口の開口部を存在させたことによりドロスや高
温のガスがこもることなく、外部に拡散され易すくなっ
た。また、噴出口と被加工物との間のギャップを大きく
する支持部を設けたことにより噴出口部分の昇温が抑制
されると共にスパッターの付着がほとんどなくなった。

従って、ノズルの寿命が従来の５〜１０倍と飛躍的に延
び、長時間連続して使用することができるようになつた
。また、板厚が５〜６１＠程度のものであれば、下火を
開けなくても直接穴開けが可能となり、被加工物の中央
部からでも切断を始めることができるという極めて有益
な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るノズルの一実施例を示す斜視図、
第２図は第１図のものの使用状態を示す端面図、第３図
及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す斜視図、第
５図は本発明のさらに他の実施例を示す斜視図、第６図
は支持部の取り付は状態を示す斜視図、第７図及び第８
図は夫々本発明のさらに他の実施例を示す斜視図、第９
図は支持部の他の実施例を示す斜視図、第１０図はノズ
ル部分の従来例を示す端面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ化させた作動ガスを噴出させる噴出口を、
   傾斜させたノズル先端の傾斜部上に配置し、且つ支持部
   を該噴出口よりもさらに先端部分に位置するよう設けた
   ことを特徴とするノズル。 ２、傾斜部の最先端部を支持部とするものである特許請
   求の範囲第１項記載のノズル。 ３、傾斜部に別途突出部を設けて支持部とするものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のノズル。 ４、支持部は、着脱可能に設けたものである特許請求の
   範囲第３項記載のノズル。 ５、支持部は、その基部を幅広のカバー部としたもので
   ある特許請求の範囲第１項第２項又は第３項記載のノズ
   ル。 ６、プラズマ化させた作動ガスを噴出させる噴出口を、
   先細り状に形成したノズル先端部の頂上部分に配置し、
   且つ支持部が該噴出口よりもさらに先端部分に位置する
   ことを特徴とするノズル。 ７、支持部は、傾斜部に別途突出部を設けてなるもので
   ある特許請求の範囲第６項記載のノズル。 ８、支持部は、その基部を幅広のカバー部としたもので
   ある特許請求の範囲第６項又は第７項記載のノズル。