JPS62240170A

JPS62240170A - ト−チ

Info

Publication number: JPS62240170A
Application number: JP61084835A
Authority: JP
Inventors: Akira Kanekawa; 金川　昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1987-10-20

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】（ａ）　　産業上の利用分野本発明は、プラズマ切断機における切断用Ｉ・−チの改
良に関するものである。

（ｂ）　　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
などが使用されていたが、これらは高価であることと維
持・管理に手間がかかり、また、ガス圧の設定や作業電
流の設定を微妙に調整しなければならず、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。このエアープラズマ切断機は、
厚物の切断が出来ないものの（２０ｍ＋ｍ程度以上）一
般的に利用されている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・アルミニウム・真鍮或いは自
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。

また、このエアープラズマ切断機は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を
特徴としている関係上、切断箇所を目視しながら作業で
きるようにヘッド部分、特にノズルの先端部分が細く構
成されている。

さらには、極めて高温のプラズマを発生することから、
トーチのヘッド部分を冷却する必要があり、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前述した如く種々の冷却
方法を採り入れることにより連続使用可能としているも
のの、現実には稼働率が約４０〜５０％に過ぎないもの
であった。つまり、切断作業時において、ノズルが高温
度のプラズマを噴射するときの熱及び被加工物からの反
射熱さらには熔融したドロスやスパッターの付着等によ
り、その先端部分が徐々に焼損するため、頻繁に作業を
休止して冷却しなければならないからである。特に、厚
物を切断する場合にはスパッターやドロスの吹き返しが
激しく、ノズルのみならず保護キャンプまで焼損するこ
とがあった。

このため、本発明者はノズルのプラズマ噴出孔の開口部
に型穴等の四部を設けたり、ノズルの先端部分に斜面を
形成し、この部分にプラズマ噴出孔の開口部を位置させ
る等の改良を行なった。この結果、プラズマ噴出孔がス
パッター等の付着により塞がれるのを防止すると共に被
加工物からの熱の吸収をも抑えることが可能となり、作
業能率の飛躍的な向上が図れることとなった。そして、
さらにｌ−−チの先端部分を覆う保護キャップにも作動
ガスを循環させるなど、トーチの冷却方法を改善したこ
とにより実質的な稼働率を９０％以上まで向上させるに
至った。

しかしながら、これらの改良はトーチのノズルや保護キ
ャンプなどに留まっていたため、完全な状態のトーチを
創造できたものとは言い難いものであった。つまり、依
然としてプラズマを発生させているｌ・−チ内部におい
ては、高温度の状態が続いていることから、適正なプラ
ズマが発生せず切断状態に微妙な変化が生じてしまうと
いう欠点があった。また、特に電極棒の先端部分である
プラズマ発生部位においては、長時間使用しているうち
にプラズマが集中して発生せず、周囲に散らばった状態
となって安定しないと共にその寿命が短くなり、かつ、
ノズルにも悪影響を及ぼすという欠点も生じていた。

（ｄｌ　　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、電極棒を装填するト
ーチ本体の挿入孔と該電極棒との間に間隙を設け、この
間隙を作動ガスの流路としたトーチを開発した。つまり
、本発明に係るトーチは電極棒の外周部をプラズマ化さ
せる作動ガスの流路としたことにより、電極棒のみなら
ずトーチ内部の昇温を抑制し、ひいてはトーチ全体の冷
却効果を高めることを最大の目的としたものである。

尚、本明細書中でいうトーチ本体とは、これに電極棒、
バッフル、ノズルさらに保護キャップ等を取り付けてト
ーチを構成するものであって、電極棒に電流を伝えるよ
う導電体としたもの或いは電機接続部を備え、かつ、作
動ガス供給源から送り込まれる作動ガスの流路を備えた
ものをいう。

また、間隙とは、電極棒の外壁及び／又は該電極棒を装
填する挿入孔の内壁に溝や突起を設けることによって形
成されるものをいう。さらに、作動ガスとは、これをプ
ラズマ化させて噴出させることにより被加工物を切断す
るものであって、圧縮空気や窒素或いはアルゴン等のも
のをいう。

ｔｅｌ　　作用本発明に係るｌ・−チは、最も高温を発生ずる部位であ
る電極棒さらにはトーチ内部の冷却を行なわしめること
を目的としたものであって、トーチ全体の昇温抑制作用
及びプラズマの安定噴出を図ることを可能としたもので
ある。

（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図は本発明に係るトーチ（Ｔ）におけるトーチ本体
ｆ１１の一実施例を示すもので、作動ガスの流路として
の間隙を形成するべく電極棒（２）を装填する挿入孔（
３）の内壁にその縦方向に複数の周溝（４）・・・を設
けている。この周溝（４）・・・をパイプ（５）を通っ
て供給される作動ガスの流路としたことにより、挿入孔
（３）に装填される電極棒（２）の周囲に沿って作動ガ
スが噴出するようにしたものである。

従来のトーチ本体（１）′は第２図に示すように電極棒
（２）の挿入孔（３）の周りに複数の孔（６）・・・を
設けることによってパイプ（５）からの作動ガスの流路
としていたが、これは単なる作動ガスの通り路でしか過
ぎないものであって、電極棒（２）には何等の影響も及
ぼさないものであった。従って、本発明に係るトーチ本
体（１）を用いることにより、第３図に示すように作動
ガスが電極棒（２）の周囲に沿って流れることとなるの
で、電極棒（２）が常時冷却されている状態を保つこと
が可能となった。また、従来のトーチ本体（１）′に設
けた孔（６）・・・は約４個程度設けたに過ぎず、しか
もその径が約φ１ｍｌ程度であったものを本実施例のよ
うにその数を２倍の８個とし、且つ径をφ１．５　ｔｍ
程度に大きくしたことによって、電極棒（２）の冷却は
もとよりトーチ（Ｔ）全体の冷却効果も飛曜的に向上さ
せることができる結果となった。尚、図中（１０）はノ
ズル、（Ｉ　１）は保護キャンプ、（１２）はバッフル
である。

本実施例に示す電極棒（２）は、本体胴部（７）の両端
に電極部分を設けたものであって、一方が消耗しても、
ひっくり返して装填することにより、もう一方の電極部
分が新たに使用できるようにしている。そして、これは
細長いノズル（１０）に使用するべく電極部分を従来の
ものより長くしている。ノズル（１０）を細長くすれば
狭い箇所の切断や波板等の被加工物（Ｗ）の切断に適し
ており、また、切断部分からの熱がこもらず、かつ、ト
ーチ（Ｔ）全体に熱が伝わり難いという効果がある。さ
らには切断箇所を目視し易いので、一般の切断にも適し
ている。ところが、従来のトーチ本体（１）′では電極
部分の長い電極棒（２）を使用する場合には一方の電極
部分を切断してからでないと装填することができなかっ
たが、本発明に係るトーチ（Ｔ）ではトーチ本体＋１１
の挿入孔（３）の奥部を深くして、このような電極棒（
２）でも従来の短いものと同様に装填できるよう構成し
ている。

尚、電極棒（２）の形状は本実施例に限定するものでは
なく、第４図に示すように電極部分を一方にのみ設けた
ものでも当然よい。この場合においても作動ガスと接触
する面積を大きくするためにはできるだけ長くした方が
好ましい。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、挿入孔（３
）の周壁には螺旋状の周溝（４）を設けたものである。

これも前実施例と同様に電極棒（２）の周囲に沿って作
動ガスが流れることとなって、同等の冷却効果を得るこ
とが可能となる。

ここで、電極棒（２）の冷却効果をより高くするため、
第６図に示すように電極棒（２）の胴部（７）の円周方
向に複数の溝（８）・・・を周設している。すなわち、
溝（８）・・・を設けたことによって生じる突部（９）
がフィンの役目をして電極棒（２）の放熱効果が高くな
ると共に作動ガスとの接触面積が大きくなるからである
。また、挿入孔（３）に設けた周溝（４）・・・と電極
棒（３）に設けた溝（８）・・・と直交する状態となる
ので、作動ガスがこの部分に滞留した状態となり、冷却
効果がより一層高くなる。勿論、この溝（８）・・・を
第７図に示すようにネジ状の螺旋溝としてもよく、さら
には第８図に示すように長手方向に設けた縦溝としても
ほぼ同等の効果を有することとなる。

電極棒（２）及び挿入孔（３）の両方に溝等を設ける場
合には、一方を円周方向に設ければ他方を縦溝や螺旋溝
とすることによって作動ガスの流路とすればよいが、例
えば第９図に示すようにすれば両者共円周方向に設けて
も作動ガスの流路を形成することが可能となる。

第１０図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、挿
入孔（３）には周溝（４）・・・を設けずに電極棒（２
）のみに溝（８）・・・を設けて作動ガスの流路とした
ものである。この場合においても突部（９）がフィンの
役目をすることとなるため、前述した実施例と実質的に
ほぼ同一の効果を有する。また、溝（８）・・・は縦溝
だけでなく螺旋溝としてもよく、要は作動ガスの流路と
しての機能を有するものであればよい。

第１１図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、作
動ガスの流路としての間隙を形成するべく挿入孔（３）
の内壁に突起（１３）を設けたものである。

この突起（Ｉ３）によって間隙を形成するという意味に
おいては第１２図に示すように電極棒（２）の胴部（７
）に突起（１３）を設けるようにしてもよい。勿論、電
極棒（２）と挿入孔（３）の両者に突起（１３）・・・
を設けるようにしてもよく、突起（１３）と周溝（４）
或いは溝（８）とを組み合わせるようにしてもよい。

（ｇｌ　　発明の効果以上のように本発明に係るトーチは、電極棒の周囲に沿
って作動ガスを供給させる構造としたことにより、電極
棒の異常な昇温を抑制することが可能となった。従って
、長時間連続して作業を行っても電極棒が焼けることな
く、常に安定したプラズマを噴射できるので、被加工物
の切断面が荒れることなく後加工にかける手間を大幅に
削減することが可能となった。本発明者の行なった実験
によっても電極棒の先端部は従来では型穴状に広がって
いたものが、本発明品を使用することによって、その先
端部の穴が極めて小さくなると共にプラズマが常に集中
して発射でき、しかも電極棒の寿命が延びるという良好
な結果が得られた。そしてさらには、トーチ内部の昇温
をも抑制することからトーチ全体の冷却効果を高めるこ
とができる結果、ノズルの寿命も従来のものより約５倍
にもな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図は本発明に係るトーチにおけるトーチ本体の一実
施例を示す斜視図、第２図はトーチ本体の従来例を示す
斜視図、第３図は本発明に係るトーチの使用状態を示す
断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
５図はトーチ本体の他の実施例を示す断面図、第６図乃
至第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図及び第１０図は夫々本発明のさらに他の実施例
を示す断面図、第１１図はトーチ本体のさらに他の実施
例を示す一部を切り欠いた斜視図、第１２図は電極棒の
さらに他の実施例を示す斜視図である。Ｔ・・・・・・トーチト・・・・・トーチ本体２・・・・・・電極棒３・・・・・・挿入孔４・・・・・・周溝５・・・・・・バイブロ・・・・・・孔７・・・・・・胴部８・・・・・・溝９・・・・・・突部１３・・・・・・突起

Claims

【特許請求の範囲】１、プラズマ切断装置において、トーチ本体に設けられ
た電極棒を装填する挿入孔と、該電極棒との間にプラズ
マ化させるべき作動ガスの流路としての間隙を設けたこ
とを特徴とするトーチ。２、間隙は、挿入孔の内壁に設けられた溝によって構成
されるものである特許請求の範囲第１項記載のトーチ。３、間隙は、電極棒の外壁に設けられた溝によって構成
されるものである特許請求の範囲第１項記載のトーチ。４、間隙は、挿入孔及び電極棒に設けられた溝によって
構成されるものである特許請求の範囲第１項記載のトー
チ。