JPWO2019180841A1 - Dummy nozzle for plasma device and plasma head - Google Patents
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Abstract
プラズマヘッドが、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出可能なプラズマ装置を提供することである。
本開示に係るプラズマ装置において、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づいて、プラズマヘッドが、ダミーノズル装着状態にあるか否かが検出される。例えば、ダミーノズルが、そのダミーノズルにおける圧力損失が正規のノズルにおける圧力損失より大きいものである場合において、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている場合には、正規のノズルが装着されている場合より、プラズマヘッド内の気体の圧力が高くなる。以上の事情から、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づけば、プラズマヘッドがダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。It is an object of the present invention to provide a plasma device capable of detecting whether or not the plasma head is in a dummy nozzle mounted state in which a dummy nozzle is mounted on the head body.
In the plasma apparatus according to the present disclosure, it is detected whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounted state based on the pressure of the gas in the plasma head. For example, when the dummy nozzle has a pressure loss in the dummy nozzle larger than the pressure loss in the regular nozzle, and the dummy nozzle is mounted on the head body, the regular nozzle is mounted. Therefore, the pressure of the gas in the plasma head becomes high. From the above circumstances, it is possible to detect whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounted state based on the pressure of the gas in the plasma head.
Description
本開示は、プラズマを出力するプラズマヘッドを備えたプラズマ装置、プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能なプラズマヘッド用ダミーノズルに関するものである。 The present disclosure relates to a plasma device provided with a plasma head that outputs plasma, and a dummy nozzle for the plasma head that can be attached to and detached from the head body of the plasma head.
特許文献1の段落[0042]等には、プラズマ切断装置用のトーチを特定する情報と、プラズマ切断装置の作動時に予定されている圧力、ガス流量を表す情報とが不適合である場合には、プラズマ切断装置の作動の開始が阻止されることが記載されている。しかし、特許文献1には、ダミートーチについての記載はない。 In paragraph [0042] of Patent Document 1, when the information for specifying the torch for the plasma cutting device and the information indicating the pressure and the gas flow rate scheduled at the time of operating the plasma cutting device are incompatible, It is stated that the start of operation of the plasma cutting device is blocked. However, Patent Document 1 does not describe a dummy torch.
特許文献2,3には、ロボットのティーチング作業が、正規のトーチの代わりにダミートーチを用いて行われることが記載されている。そのうちの特許文献2に記載のロボットは、プラズマ切断用ロボットであり、ダミートーチには光透過用が形成されている。特許文献2に記載のロボットは溶接用ロボットであり、ダミートーチのティーチングチップ30にはワイヤ挿通穴が形成されている。
本開示の課題は、プラズマヘッドが、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出可能なプラズマ装置を提供すること、上記ヘッド本体に着脱可能なプラズマヘッド用ダミーノズルを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a plasma device capable of detecting whether or not the plasma head is in a dummy nozzle mounted state in which a dummy nozzle is mounted on the head body, and the plasma head can be attached to and detached from the head body. It is to provide a dummy nozzle for a plasma head.
本開示に係るプラズマ装置において、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づいて、プラズマヘッドが、ダミーノズル装着状態にあるか否かが検出される。例えば、ダミーノズルが、そのダミーノズルにおける圧力損失が正規のノズルにおける圧力損失より大きいものである場合において、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている場合には、正規のノズルが装着されている場合より、プラズマヘッド内の気体の圧力が高くなる。以上の事情から、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づけば、プラズマヘッドがダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。 In the plasma apparatus according to the present disclosure, it is detected whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounted state based on the pressure of the gas in the plasma head. For example, when the dummy nozzle has a pressure loss in the dummy nozzle larger than the pressure loss in the regular nozzle, and the dummy nozzle is mounted on the head body, the regular nozzle is mounted. Therefore, the pressure of the gas in the plasma head becomes high. From the above circumstances, it is possible to detect whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounted state based on the pressure of the gas in the plasma head.
なお、プラズマヘッド内の気体とは、プラズマヘッドの内部に存在する気体という意味であり、特定の気体をいうのではない。本開示に係るプラズマ装置は、大気圧でプラズマを生成するものであり、プラズマヘッドの内部は真空状態ではない。 The gas in the plasma head means a gas existing inside the plasma head, and does not mean a specific gas. The plasma apparatus according to the present disclosure generates plasma at atmospheric pressure, and the inside of the plasma head is not in a vacuum state.
また、正規のノズルとは、プラズマヘッドからプラズマが照射される際に装着されるべきノズルをいう。正規のノズルに対するダミーノズルとは、正規のノズルと、外形の各寸法は同じであるが、プラズマが照射される際に装着されるべきではないノズルをいう。 Further, the regular nozzle means a nozzle that should be mounted when plasma is irradiated from the plasma head. A dummy nozzle for a regular nozzle is a nozzle that has the same external dimensions as the regular nozzle but should not be mounted when the plasma is irradiated.
以下、本開示に係るプラズマ装置、プラズマヘッド用ダミーノズル(以下、単にダミーノズルと略称する)について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the plasma device and the dummy nozzle for the plasma head (hereinafter, simply abbreviated as the dummy nozzle) according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1に記載のように、プラズマ装置は、大気圧でプラズマを発生させるものであり、プラズマヘッド6、制御ボックス8等を含む。プラズマヘッド6はロボット10に保持可能とされ、ロボット10により3次元に移動させられ得る。
プラズマヘッド6は、図2に示すように、プラズマ生成部12、加熱ガス供給部14等を含む。プラズマ生成部12は、供給された処理ガスをプラズマ化して、プラズマを生成するものである。加熱ガス供給部14は、加熱用ガスを加熱することにより得られる加熱ガスを供給するものである。プラズマヘッド6においては、プラズマ生成部12において生成されたプラズマが、加熱ガス供給部14によって供給された加熱ガスと共に出力され、図1に示す被処理物Wに照射される。プラズマヘッド6には、矢印Pの方向に、処理ガスが供給される。As described in FIG. 1, the plasma device generates plasma at atmospheric pressure, and includes a
As shown in FIG. 2, the
プラズマ生成部12は、図3,4に示すように、セラミックス等の絶縁体で形成されたヘッド本体18、一対の電極部20,22、ノズル38等を含む。ヘッド本体18には一対の電極部20,22が幅方向に離間して保持され、ヘッド本体18の一対の電極部20,22の間には放電空間24が形成される。以下、本プラズマ装置において、ヘッド本体18の幅方向、すなわち、一対の電極部20,22(以下、「一対の」を省略して、単に電極部20,22または複数の電極部20,22等と称する場合がある。他の用語についても同様とする。)が並ぶ方向をx方向、プラズマ生成部12と加熱ガス供給部14とが並ぶ方向をy方向、電極部20,22の各々が伸びる方向をz方向とする。z方向はP方向と同じである。x方向、y方向、z方向は互いに直交する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
加熱ガス供給部14は、図2,3に示すように、ガス管30、ヒータ32、連結部34等を含む。これらガス管30、ヒータ32等は図3に示すカバー35によって覆われている。ガス管30には、ヒータ32が配設され、ヒータ32によってガス管30が加熱され、それにより、ガス管30を流れる加熱用ガスが加熱される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the heating
連結部34は、図3に示すように、ガス管30を正規のノズル(以下、単に、ノズルと称する場合がある)38に連結するものであり、加熱ガス供給通路36を含む。ノズル38がヘッド本体18に取り付けられた状態で、加熱ガス供給通路36は、一端部がガス管30に連通させられ、他端部がノズル38に形成された加熱ガス通路39に連通させられる。
As shown in FIG. 3, the connecting
プラズマ生成部12において、電極部20,22の一部の外周部は、セラミックス等の絶縁体で製造された電極カバー44,45によって覆われる。電極カバー44,45は、それぞれ、概して中空筒状を成し、長手方向の両端部が開口とされる。電極カバー44,45の内周面と電極部20,22の外周面との間の隙間がガス通路44c、45cとされ、電極カバー44,45の下流側の開口は放電空間24に対向する。また、電極部20,22の一部は、電極カバー44,45の下流側の開口から突出した状態にある。
In the
ヘッド本体18の電極部20,22が保持された部分の上流側には、複数のガス通路51〜53等が形成される。これらガス通路51〜53、加熱ガス供給部14のガス管30は、図9に示すように、チューブ56a〜56dを介して制御ボックス8に接続される。一方、制御ボックス8には、窒素ガスを供給する窒素ガス源54、ドライエア(活性ガスとしての酸素を含む)を供給するドライエア源55が接続される。制御ボックス8の窒素ガス源54、ドライエア源55の接続部とチューブ56a〜56dの接続部との間には、流量調整機構60が設けられる。流量調整機構60は、プラズマヘッド6に供給される窒素ガス、ドライエア等(以下、単に、ガス、気体と称する場合がある)の流量等を制御するものであり、個別流量調整器62a〜62d、圧力センサ64a〜64d、混合器66等を含む。
A plurality of
個別流量調整器62a,62b、圧力センサ64a,64bは、それぞれ、窒素ガス源54とチューブ56a,56bとの間に位置する。個別流量調整器62a,62bにより窒素ガスが予め定められた流量に調整されて、チューブ56a,56bを経て、ガス通路51,52、ガス通路44c,45c、放電空間24に供給される。個別流量調整器62c1,62c2、圧力センサ64cおよび混合器66は、窒素ガス源54、ドライエア源55と、チューブ56cとの間に位置する。個別流量調整器62c1,62c2によって調整された流量の窒素ガスとドライエアとが混合器66において混合されて処理ガスとされる。処理ガスは、窒素ガスとドライエアとを予め定められた比率で含むものであり、予め定められた流量に調整されて、チューブ56cを経て、ガス通路53、放電空間24に供給される。個別流量調整器62d、圧力センサ64dは、チューブ56dとドライエア源55との間に位置する。加熱用ガスとしてのドライエアが予め定められた流量に調整されて、チューブ56dを経てガス管30等に供給される。
The
一方、ヘッド本体18の、放電空間24の下流側の部分には、x方向に間隔を隔てて並んで、z方向に伸びて形成された複数(本実施例においては、6本)の本体側プラズマ通路70a、70b・・・が形成されている。複数の本体側プラズマ通路70a、70b・・・の上流側の端部は、それぞれ、放電空間24に開口する。
On the other hand, in the portion of the head
ノズル38は、セラミックス等の絶縁体で形成されたものであり、図3〜5に示すように、ノズル本体72と、通路構造体74とを含む。通路構造体74は、図3,4に示すように、複数(本実施例においては、6本)の貫通孔であるノズル側プラズマ通路80a、80b・・・が形成された通路形成部82と、フランジ部84とを含む。通路構造体74は、フランジ部84において、ヘッド本体18に位置決めされた状態でボルト86等によって着脱可能に取り付けられる。
The
ノズル本体72は、図3,5に示すように、x方向からの側面視において概してT字形を成し、保持部75と突出部76とを含む。保持部75には凹部78が形成され、前述の加熱ガス通路39が連通させられる。また、突出部76には、突出部76を長手方向に貫通する1つの貫通孔79が形成される。貫通孔79の一端部は凹部78に開口する。ノズル本体72は、保持部75において、ヘッド本体18に複数のボルト87によって着脱可能に取り付けられる。以上により、ノズル38がヘッド本体18に着脱可能に装着される。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
そして、ノズル38がヘッド本体18に装着された状態で、凹部78の内部にフランジ部84が位置し、貫通孔79の内部に通路形成部82が位置するが、これら凹部78、貫通孔79とフランジ部84、通路形成部82との間の隙間が加熱ガス出力通路89とされる。加熱ガス出力通路89には、加熱ガス通路39、凹部78を経て加熱ガスが供給される。また、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・は、z方向に伸び、それぞれ、本体側プラズマ通路70a、70b・・・に対応して位置し、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・と本体側プラズマ通路70a、70b・・・とはそれぞれ互いに連通した状態にある。なお、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・の各々の断面積と本体側プラズマ通路70a、70b・・・の各々の断面積とは、ほぼ同じである。
Then, with the
一方、ヘッド本体18にはノズル38の代わりに、図6〜8に示す樹脂で製造されたダミーノズル90を装着することができる。ダミーノズル90は、通路構造体を含まないため、ダミーノズル本体90でもある。ダミーノズル本体90は、図6に示すように、x方向からの側面視において概してT字形を成し、保持部92と、突出部94とを含む。保持部92には、凹部96が形成されるとともに、凹部96に開口する状態で加熱ガス通路98が形成される。突出部94に貫通孔は形成されていないが、保持部92の、突出部94に対応する部分から外れた部分に、保持部92をz方向に貫通するガス通路としての貫通孔100が形成される。貫通孔100は、ダミーノズル90の内部である凹部96とプラズマヘッド6の外部(大気)とを連通する、換言すれば、凹部96に開口するとともにプラズマヘッド6の外部に開口するものである。また、貫通孔100の断面積は、本体側プラズマ通路70a、70b・・・の断面積の合計より小さく、正規のノズル38のノズル側プラズマ通路80a、80b・・・の断面積の合計より小さく、加熱ガス出力通路89の断面積より小さい。そのため、ダミーノズル90における圧力損失は、正規のノズル38における圧力損失より大きくなる。
On the other hand, instead of the
一方、突出部94の基端部の外周面には、脆弱部としてのスリット102が環状に形成される。突出部94が、物体に当接した場合等に、スリット102において折れ易くなる。なお、ダミーノズル本体90の保持部92、突出部94の各々の寸法は、正規のノズル38のノズル本体72の保持部75、突出部76の各々の寸法と同じである。
On the other hand, a
ダミーノズル90は、図8に示すように、保持部92において、ノズル38と同様にボルト87によってヘッド本体18に着脱可能に装着することができる。ダミーノズル90がヘッド本体18に装着された状態において、凹部96に本体側プラズマ通路70a、70b・・・が開口し、加熱ガス通路98を介してガス管30に連通させられる。また、貫通孔100のダミーノズル本体90に対する相対位置は、ノズル38がヘッド本体18に装着された状態におけるノズル側プラズマ通路80a、80b・・・のノズル本体72に対する相対位置とは異なる。
As shown in FIG. 8, the
制御ボックス8には、図10に示すように、コンピュータを主体とする制御装置150が設けられる。制御装置150は実行部150c、記憶部150m、入出力部150f、タイマ150t等を含み、入出力部150fには、流量調整機構60、ヒータ32、周波数調整機構152、ディスプレイ154等が接続されるとともに、開始スイッチ156、停止スイッチ158等が接続される。ディスプレイ154には、本プラズマ装置の状態等が表示される。
As shown in FIG. 10, the control box 8 is provided with a
周波数調整機構152は、図示しないA/D(交流直流)変換器、スイッチング回路等を含む。商用の交流電源166から供給された交流電圧が、直流電圧に変換されて、スイッチング回路によりPWM(Plus Width Modulation)が行われる。そして、PWMによって得られた予め定められた周波数の電圧が電極部20,22に印加される。
The
圧力センサ64a〜64dは、チューブ56a〜56dを経てプラズマヘッド6に供給される気体の圧力、換言すれば、プラズマヘッド6の内部の気体の圧力をそれぞれ検出する。例えば、正規のノズル38がヘッド本体18に装着されている状態で、チューブ56a〜56d、プラズマヘッド6に詰まりがない場合における圧力センサ64a〜64dの各々の検出値Piは、チューブ56a〜56dにおける圧力損失ΔPtiとプラズマヘッド6における圧力損失ΔPhiとの和に応じた値となる(iは、a,b,c,dをそれぞれ表す。以下、同様とする)。
Pi=ΔPti+ΔPhi(i=a,b,c,d)The
Pi = ΔPti + ΔPhi (i = a, b, c, d)
チューブ56a〜56dの各々における圧力損失ΔPti(ΔPta,ΔPtb,ΔPtc,ΔPtd)は、それぞれ、チューブ56a〜56dの断面積,長さL等が同じである場合に、チューブ56a〜56dの各々に流れるガスの流量で決まる。
The pressure loss ΔPti (ΔPta, ΔPtb, ΔPtc, ΔPtd) in each of the
また、プラズマヘッド6における圧力損失ΔPha,ΔPhb,ΔPhcは、ガス通路51,52,53、本体側プラズマ通路70a、70b・・・の断面積,長さ、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・の断面積,長さ等と、プラズマヘッド6を流れるガスの流量等に基づいて決まり、圧力損失ΔPhdは、ガス管30、加熱ガス供給通路36,加熱ガス通路39、加熱ガス出力通路89等の断面積,長さ、これらを流れるガスの流量等に基づいて決まる。ガス通路52,52,53に供給された気体は、放電空間24を経て本体側プラズマ通路70a、70b・・・、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・に供給されるが、これらの圧力損失は、主として、本体側プラズマ通路70a、70b・・・、ノズル側プラズマ通路80a、80b・・・において決まる。そのため、ガス通路51,52,53に供給された気体のプラズマヘッド6における圧力損失は、ほぼ同じとなる(ΔPha=ΔPhb=ΔPhc)。
Further, the pressure losses ΔPha, ΔPhb, ΔPhc in the
なお、チューブ56a〜56dの各々の圧力損失がほぼ同じである場合には、圧力センサ64a〜64dの各々の検出値Piは主としてプラズマヘッド6における圧力損失で決まる。この意味においても、圧力センサ64a〜64dは、プラズマヘッド6の内部の気体の圧力を検出するものであると考えることができる。
When the pressure loss of each of the
以下、ヘッド本体18に正規のノズル38が装着されている状態で、プラズマヘッド6、チューブ56a〜56dに詰まり等がない場合の、圧力センサ64iの各々の検出値Piを、それぞれ、圧力標準値Pfiと称する。
Hereinafter, each detected value Pi of the pressure sensor 64i when the
開始スイッチ156は、プラズマ装置の駆動を指示する場合に操作されるスイッチであり、停止スイッチ158は、プラズマ装置の停止を指示する場合に操作されるスイッチである。
The
本実施例に係るプラズマ装置において、開始スイッチ156がON操作された場合に、プラズマヘッド6への窒素ガス、ドライエア、処理ガス等の供給が開始された時点から予め定められたガス供給時間(例えば、0.1sec〜数sec程度の時間とすることができる)が経過した後に、電極部20,22に所望の周波数の電圧が印加される。放電空間24に処理ガスが供給された後に電極部20,22に電圧が印加されるようにした方が望ましいからである。そして、電極部20,22の間で放電が起きることにより、放電空間24に供給された処理ガスがプラズマ化されて、プラズマが生成されて、出力される。プラズマは、ノズル38から加熱ガスとともに出力され、被処理物Wに照射される。
In the plasma apparatus according to the present embodiment, when the
被処理物Wへのプラズマ処理作業に先立って、ロボット10にプラズマヘッド6を保持させて、ロボット10のティーチングが行われるのが普通である。一方、ティーチング中においては、ノズル38が被処理物Wや周辺の物体に当接して損傷を受ける可能性があるが、ノズル38はセラミックス等で製造されたものであり、高価である。そこで、ティーチングが行われる場合には、ヘッド本体18にノズル38の代わりにダミーノズル90が装着されることが多い。しかし、ティーチング後、ダミーノズル90が装着された状態で開始スイッチ156のON操作が行われる場合があり、ダミーノズル90の内部の圧力が高くなり、かつ、高温になる。それにより、ダミーノズル90が破損し、周辺が汚れたり、プラズマヘッド6が汚れたりする場合がある。
Prior to the plasma processing work on the object W to be processed, the
そこで、本実施例においては、開始スイッチ156のON操作が行われて、プラズマヘッド6へのガスの供給が開始された時点から、上述のガス供給時間が経過する前に、プラズマヘッド6が、ヘッド本体18にダミーノズル90が装着された状態、すなわち、ダミーノズル装着状態にあるか否かが、圧力センサ64a〜64dの検出値に基づいて検出される。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、圧力センサ64a〜64dの各々の検出値Pa〜Pd(Pi)がそれぞれすべてしきい値Ptha〜Pthd(Pthi)より高い場合にダミーノズル装着状態であると検出される。前述のように、ダミーノズル90における圧力損失は、正規のノズル38における圧力損失より大きいため、ヘッド本体18に正規のノズル38の代わりにダミーノズル90が装着されている場合には、圧力センサ64a〜dの各々の検出値Piはいずれも圧力標準値Pfiより高くなる。そこで、本実施例においては、上述のしきい値Pthiが、圧力標準値Pfi、または、圧力標準値Pfiより設定値高い値とされる。なお、プラズマヘッド6において詰まりが生じた場合にも同様である。また、チューブ56a〜56dやガス管30に詰まりが生じた場合には、それに対応する圧力センサ64a〜dのうちの一部の検出値Pjのみがしきい値Pthjより高くなる(jは、a,b,c,dのうちの一部)。
Specifically, when the detected values Pa to Pd (Pi) of the
図11のフローチャートで表されるダミーノズル装着状態検出プログラムは開始スイッチ156がON操作された時点からガス供給時間が経過するまでの間、予め定められたサイクルタイム毎に実行される。
ステップ1(以下、S1と略称する。他のステップについても同様とする)において、圧力センサ64iの各々の検出値Piが読み込まれ、S2において、検出値Piの各々がしきい値Pthiより高いか否かがそれぞれ判定される。すべての検出値Piがそれぞれしきい値Pthiより高い場合には、プラズマヘッド6の圧力損失が正規のノズル38の圧力損失より大きいと検出される。S3において、個別流量調整器62a〜dにより、プラズマヘッド6への気体の供給がすべて停止させられ、S4において、ディスプレイ154に「ダミーノズル装着状態または詰まり状態」である旨が表示される。The dummy nozzle mounting state detection program represented by the flowchart of FIG. 11 is executed at predetermined cycle times from the time when the
In step 1 (hereinafter abbreviated as S1; the same applies to other steps), each detected value Pi of the pressure sensor 64i is read, and in S2, each of the detected value Pi is higher than the threshold value Pthi. Whether or not it is determined respectively. When all the detected values Pi are higher than the threshold value Pthi, it is detected that the pressure loss of the
それに対して、S2の判定がNOである場合には、S5において、検出値Piがすべてしきい値Pthi以下であるか否かが判定される。S5の判定がYESである場合には、ヘッド本体18には正規のノズル38が装着され、しかも、チューブ56a〜56dにもプラズマヘッド6にも詰まりがないと検出される。この場合には、S3,4が実行されることはない。しかし、S5の判定がNOである場合には、チューブ56a〜56dのうちのいずれか、または、ガス管30等の詰まり等であると考えられるため、同様に、S3,4が実行される。
On the other hand, when the determination in S2 is NO, it is determined in S5 whether or not all the detected values Pi are equal to or less than the threshold value Pthi. When the determination in S5 is YES, it is detected that the
このように、ダミーノズル90が、圧力損失が正規のノズル38における圧力損失より大きいものであるため、圧力センサ64iの検出値Piに基づいて容易にダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。また、ダミーノズル90には貫通孔100が設けられているため、凹部96の内部の圧力が高くなるのを防止し、ダミーノズル装着状態であると検出された場合において、ダミーノズル90を安全に外すことができる。
As described above, since the pressure loss of the
以上、本実施例において、制御装置150の図11のダミーノズル装着状態検出プログラムのS1,2を記憶する部分、実行する部分等によりダミーノズル装着状態検出部が構成され、S3を記憶する部分、実行する部分等により気体供給停止部が構成される。また、圧力センサ64a〜64dのうちの1つまたは2つ以上が請求項1に記載の圧力センサに対応すると考えることができる。例えば、チューブ56a〜56d、ヘッド本体18において詰まりがないことが確認されている場合には、圧力センサ64a〜dのうちの1つの検出値に基づけば、ダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the dummy nozzle mounting state detection unit is configured by the portion of the
なお、ダミーノズルは、上記実施例におけるダミーノズル90に限定されない。その一例を図12に示す、図12に示すダミーノズル180においては、ガス通路としての貫通孔182が、保持部92に、凹部96に開口するとともにプラズマヘッド6の外部に開口した状態で、すなわち、保持部92の側面を貫通して、x方向に伸びて形成される。貫通孔182は、ダミーノズル180がヘッド本体18に装着された状態で、本体側プラズマ通路70a、70b・・・と交差する方向に伸びる。
The dummy nozzle is not limited to the
また、ヘッド本体18には、図13,14に示す正規のノズル200(以下、ノズル200と略称する場合がある)を装着することもできる。ノズル200は、通路構造体204と、ノズル本体206とを含み、通路構造体204は通路形成部209とフランジ部208とを含む。フランジ部208には凹部210が形成され、通路形成部209には、凹部210に開口する1つのノズル側プラズマ通路212が形成される。通路構造体204は、図示しないボルトによりフランジ部208においてヘッド本体18に取り付けられる。通路構造体204がヘッド本体18に取り付けられた状態で、凹部210には、複数の本体側プラズマ通路70a、70b・・・すべてが開口する。また、ノズル側プラズマ通路212の断面積は、本体側プラズマ通路70a、70b・・・の断面積の合計より大きい。
Further, the
ノズル本体206は、保持部214と突出部216とを含み、突出部216のx方向の幅(x方向の長さ)はノズル38のノズル本体72の突出部76の幅より狭い。保持部214には、凹部220が形成されるとともに、加熱ガス通路222が形成される。加熱ガス通路222は、連結部34の加熱ガス供給通路36と凹部220とに連通させられる。また、突出部216には、突出部216を長手方向に貫通する貫通孔224が凹部220に開口する状態で形成される。
The
ノズル本体206は、保持部214においてヘッド本体18に複数のボルト87によって取り付けられ、それによって、ノズル200がヘッド本体18に装着される。この状態で、凹部220の内部にフランジ部208が位置し、貫通孔224の内部に通路形成部209が位置する。これら凹部220、貫通孔224とフランジ部208、通路形成部209との間の隙間が加熱ガス出力通路226とされる。
The
ヘッド本体18には、ノズル200の代わりにダミーノズル230を装着することができる。ダミーノズル230、すなわち、ダミーノズル本体230は、図15,16に示すように、保持部232と突出部234とを含む。ダミーノズル230の保持部232、突出部234の各々の寸法は、ノズル200のノズル本体206の保持部214、突出部216の各々の寸法と同じである。保持部232には凹部236と加熱ガス通路238とが形成され、保持部232の突出部234に対応する位置から離れた部分には、ガス通路としての貫通孔240が、凹部236に開口するとともにプラズマヘッド6の外部に開口する状態、すなわち、ダミーノズル230の内部とプラズマヘッド6の外部とを連通する状態で、保持部232をz方向に貫通して設けられる。貫通孔240の断面積は、本体側プラズマ通路70a、b・・・の断面積の合計より小さく、加熱ガス通路226の断面積より小さく、正規のノズル200のノズル側プラズマ通路208の断面積より小さい。また、ダミーノズル230における圧力損失は、正規のノズル200における圧力損失より大きい。なお、突出部234の基端部には、環状のスリット242が形成される。
A
ダミーノズル230は、複数のボルト87により保持部232においてヘッド本体18に着脱可能に装着されるが、この状態で、凹部236に、本体側プラズマ通路70a、70b・・・が開口するとともに、加熱ガス通路238を介してガス管30が連通させられる。さらに、貫通孔240のダミーノズル本体230に対する相対位置は、正規のノズル200におけるノズル側プラズマ通路212のノズル本体206に対する相対位置とは異なる。
The
本実施例においては、ダミーノズル230がヘッド本体18に装着された状態で、開始スイッチ156のON操作が行われた場合であっても、圧力センサ64a〜64dの検出値Piの各々がそれぞれしきい値Pthi´より高い場合に、ダミーノズル装着状態であると検出される。例えば、本実施例におけるしきい値Pthi´は上記実施例におけるしきい値Pthiより小さい値とすることができる。ヘッド本体18に正規のノズル200が装着された場合のプラズマヘッド6における圧力損失は、正規のノズル38が装着された場合のプラズマヘッド6における圧力損失より小さいからである。
In this embodiment, even when the
なお、上記実施例においては、正規のノズル毎にしきい値が変更される場合について説明したが、正規のノズル毎にしきい値を変更する必要は必ずしもなく、常に同じ値であってもよい。ダミーノズルにおける圧力損失が、ヘッド本体18に装着可能な正規のノズルにおける圧力損失より十分に大きい場合には、しきい値は同じであっても差し支えないのである。
In the above embodiment, the case where the threshold value is changed for each regular nozzle has been described, but it is not always necessary to change the threshold value for each regular nozzle, and the value may always be the same. If the pressure loss in the dummy nozzle is sufficiently larger than the pressure loss in the regular nozzle that can be attached to the
また、ダミーノズルには、貫通孔を2つ以上設けることもできる。 Further, the dummy nozzle may be provided with two or more through holes.
さらに、プラズマ生成部12の構造は上記各実施例のそれに限定されない。例えば、加熱ガス供給部14は不可欠ではない。また、プラズマ生成部12に窒素ガスを供給することも不可欠ではなく、処理ガスのみが供給されるようにすることができる。その場合には、圧力センサ64cの検出値に基づいてダミーノズル装着状態であるか否かが検出されることになる等、その他、本開示は、前記実施形態に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
Further, the structure of the
12:プラズマ生成部 24:放電空間 20,22:電極部 38,200:ノズル 30:ガス管 44c、45c:ガス通路 51,52,53:ガス通路 64:圧力センサ 70:本体側プラズマ通路 89、226:加熱ガス出力通路 80,212:ノズル側プラズマ通路 90,180,230:ダミーノズル 100,182,240:貫通孔 150:制御装置
12: Plasma generator 24: Discharge space 20, 22:
(1)供給された処理ガスをプラズマ化して生成したプラズマをノズルから出力するプラズマヘッドと、
そのプラズマヘッド内の気体の圧力を検出する圧力センサと
を含むプラズマ装置であって、
前記ノズルが、前記プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能に装着され、前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わってダミーノズルが装着可能とされ、
当該プラズマ装置が、前記圧力センサによって検出された前記気体の圧力に基づいて、前記プラズマヘッドが、前記ヘッド本体に前記ダミーノズルが装着された状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するダミーノズル装着状態検出部を含むプラズマ装置。
例えば、圧力センサによる検出値がしきい値より高い場合にプラズマヘッドがダミーノズル装着状態であると検出されるようにすることができる。なお、本項に記載のプラズマ装置のプラズマヘッドのヘッド本体には、(4)項ないし(8)項のいずれか1つに記載のダミーノズルが装着され得る。(1) A plasma head that outputs the plasma generated by converting the supplied processing gas into plasma and outputs it from the nozzle.
A plasma device including a pressure sensor that detects the pressure of a gas in the plasma head.
The nozzle is detachably attached to the head body of the plasma head, and a dummy nozzle can be attached to the head body in place of the regular nozzle which is the nozzle.
Based on the pressure of the gas detected by the pressure sensor, the plasma device detects whether or not the plasma head is in a dummy nozzle mounting state in which the dummy nozzle is mounted on the head body. A plasma device including a dummy nozzle mounting state detector.
For example, when the value detected by the pressure sensor is higher than the threshold value, it can be detected that the plasma head is in the dummy nozzle mounted state. The dummy nozzle according to any one of items (4) to (8) may be attached to the head body of the plasma head of the plasma device described in this section.
(2)前記プラズマヘッドが、一対の電極部を含み、前記一対の電極部の間の放電により前記処理ガスをプラズマ化するものであり、
前記ダミーノズル装着状態検出部が、前記プラズマヘッドに前記処理ガスが供給されるが、前記一対の電極部に電圧が印加されていない状態で、前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するものである(1)項に記載のプラズマ装置。(2) The plasma head includes a pair of electrode portions, and the processing gas is turned into plasma by electric discharge between the pair of electrode portions.
Whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounting state in a state where the processing gas is supplied to the plasma head but no voltage is applied to the pair of electrode portions in the dummy nozzle mounting state detecting unit. The plasma apparatus according to item (1), which detects the temperature.
(3)当該プラズマ装置が、少なくとも前記プラズマヘッドに供給される前記処理ガスの流量を制御する流量調整機構と、前記ダミーノズル装着状態検出部によって前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあると検出された場合に、前記流量調整機構に、前記プラズマヘッドへの前記処理ガスの供給を停止させる気体供給停止部とを含む(1)項または(2)項に記載のプラズマ装置。
プラズマヘッドには、処理ガスを含む複数種類の気体が供給される場合があり、その場合には、流量調整機構により、プラズマヘッドに供給される複数種類の気体の各々の流量が調整される。また、プラズマヘッドがダミーノズル装着状態である場合には、プラズマヘッドに供給される処理ガスを含む複数種類の気体すべての供給が停止されるようにすることができる。(3) The plasma device detects that the plasma head is in the dummy nozzle mounting state by at least a flow rate adjusting mechanism that controls the flow rate of the processing gas supplied to the plasma head and the dummy nozzle mounting state detecting unit. The plasma apparatus according to item (1) or (2), wherein the flow rate adjusting mechanism includes a gas supply stop section for stopping the supply of the processing gas to the plasma head.
A plurality of types of gases including a processing gas may be supplied to the plasma head, and in that case, the flow rate adjusting mechanism adjusts the flow rates of each of the plurality of types of gases supplied to the plasma head. Further, when the plasma head is equipped with a dummy nozzle, the supply of all of a plurality of types of gases including the processing gas supplied to the plasma head can be stopped.
(4)ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを含み、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記ヘッド本体に、少なくとも1つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも1つのガス通路を有し、
前記少なくとも1つのガス通路の断面積の合計が、前記少なくとも1つの本体側プラズマ通路の断面積の合計より小さいプラズマヘッド用ダミーノズル。
例えば、ヘッド本体に装着可能な複数の正規のノズルの各々におけるノズル側プラズマ通路の断面積の合計が、本体側プラズマ通路の断面積の合計以上である場合には、通常、ダミーノズルのガス通路の断面積の合計は、正規のノズルのノズル側プラズマ通路の断面積の合計より小さくなる。ガス通路は、ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する通路であり、加熱ガス出力通路は該当しない。なお、特許文献3の図1には、ダミーチップに形成されたワイヤ挿入穴の断面積が、トーチ本体のワイヤ挿入穴の断面積より小さいトーチが記載されている。しかし、ダミーチップの貫通孔はワイヤ挿入用の穴であり、ガス通路ではない。(4) A dummy nozzle that includes a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle. There,
A main body-side plasma passage, which is at least one plasma passage, is formed in the head main body.
The dummy nozzle has at least one gas passage communicating the inside of the dummy nozzle and the outside of the plasma head.
A dummy nozzle for a plasma head in which the total cross-sectional area of the at least one gas passage is smaller than the total cross-sectional area of the at least one main body-side plasma passage.
For example, when the total cross-sectional area of the nozzle-side plasma passages in each of the plurality of regular nozzles that can be attached to the head body is equal to or greater than the total cross-sectional area of the main body-side plasma passages, the gas passages of the dummy nozzles are usually used. The total cross-sectional area of is smaller than the total cross-sectional area of the nozzle-side plasma passage of a regular nozzle. The gas passage is a passage that communicates the inside of the dummy nozzle with the outside of the plasma head, and the heated gas output passage does not correspond to the passage. Note that FIG. 1 of
(5)ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記正規のノズルに、前記プラズマを出力する少なくとも1つのプラズマ通路であるノズル側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも1つの貫通孔を有し、
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に対する前記少なくとも1つの貫通孔の各々の相対位置が、前記正規のノズルのノズル本体に対する前記少なくとも1つのノズル側プラズマ通路の各々の相対位置とは異なるプラズマヘッド用ダミーノズル。
ダミーノズルの貫通孔と正規のノズルのノズル側プラズマ通路とでは、形状(断面積、長さ等)、相対位置、圧力損失の大きさ等が異なる。加熱ガス出力通路は、貫通孔に該当しないものである。(5) A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle. There,
A nozzle-side plasma passage, which is at least one plasma passage for outputting the plasma, is formed in the regular nozzle.
The dummy nozzle has at least one through hole that communicates the inside of the dummy nozzle and the outside of the plasma head.
A plasma head in which the relative positions of each of the at least one through hole with respect to the dummy nozzle body, which is the main body of the dummy nozzle, are different from the relative positions of each of the at least one nozzle-side plasma passages with respect to the nozzle body of the regular nozzle. For dummy nozzle.
The shape (cross-sectional area, length, etc.), relative position, magnitude of pressure loss, etc. are different between the through hole of the dummy nozzle and the plasma passage on the nozzle side of the regular nozzle. The heating gas output passage does not correspond to a through hole.
(6)ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記ヘッド本体に、少なくとも1つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通し、かつ、前記本体側プラズマ通路が伸びる方向と交差する方向に伸びた貫通孔を有するプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献2,3には、トーチ本体に形成された本体側の通路と異なる向きに伸びた貫通孔を有するダミートーチについての記載はない。(6) A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle. There,
A main body-side plasma passage, which is at least one plasma passage, is formed in the head main body.
A dummy nozzle for a plasma head in which the dummy nozzle communicates the inside of the dummy nozzle with the outside of the plasma head and has a through hole extending in a direction intersecting the direction in which the plasma passage on the main body side extends.
(7)ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に脆弱部が設けられたプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献2,3に、ダミートーチの本体に脆弱部を設ける旨の記載はない。なお、本開示のダミーノズルは、貫通孔を有していないものとすることができる。(7) A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle. There,
A dummy nozzle for a plasma head in which a fragile portion is provided in the dummy nozzle body which is the main body of the dummy nozzle.
(8)ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
当該ダミーノズルにおける圧力損失が、前記正規のノズルにおける圧力損失より大きいプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献2,3に記載のダミーノズルに形成された貫通孔は、正規のノズルに形成された貫通孔と同じ形状を成す。そのため、ダミーノズルの貫通孔における圧力損失と正規のノズルの貫通孔における圧力損失とはほぼ同じであると推測される。(8) A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle. There,
A dummy nozzle for a plasma head in which the pressure loss in the dummy nozzle is larger than the pressure loss in the regular nozzle.
The through hole formed in the dummy nozzle described in
Claims (8)
そのプラズマヘッド内の気体の圧力を検出する圧力センサと
を含むプラズマ装置であって、
前記ノズルが、前記プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能に装着され、前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わってダミーノズルが装着可能とされ、
当該プラズマ装置が、前記圧力センサによって検出された前記気体の圧力に基づいて、前記プラズマヘッドが、前記ヘッド本体に前記ダミーノズルが装着された状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するダミーノズル装着状態検出部を含むプラズマ装置。A plasma head that outputs the plasma generated by converting the supplied processing gas into plasma from the nozzle,
A plasma device including a pressure sensor that detects the pressure of a gas in the plasma head.
The nozzle is detachably attached to the head body of the plasma head, and a dummy nozzle can be attached to the head body in place of the regular nozzle which is the nozzle.
Based on the pressure of the gas detected by the pressure sensor, the plasma device detects whether or not the plasma head is in a dummy nozzle mounting state in which the dummy nozzle is mounted on the head body. A plasma device including a dummy nozzle mounting state detector.
前記ダミーノズル装着状態検出部が、前記プラズマヘッドに前記処理ガスが供給され、前記一対の電極部に電圧が印加されていない状態で、前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するものである請求項1に記載のプラズマ装置。The plasma head includes a pair of electrode portions, and the processing gas is turned into plasma by electric discharge between the pair of electrode portions.
The dummy nozzle mounting state detection unit determines whether or not the plasma head is in the dummy nozzle mounting state in a state where the processing gas is supplied to the plasma head and no voltage is applied to the pair of electrode portions. The plasma apparatus according to claim 1, which is to be detected.
前記ヘッド本体に、少なくとも1つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも1つのガス通路を有し、
前記少なくとも1つのガス通路の断面積の合計が、前記少なくとも1つの本体側プラズマ通路の断面積の合計より小さいプラズマヘッド用ダミーノズル。A dummy nozzle that includes a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of the plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle.
A main body-side plasma passage, which is at least one plasma passage, is formed in the head main body.
The dummy nozzle has at least one gas passage communicating the inside of the dummy nozzle and the outside of the plasma head.
A dummy nozzle for a plasma head in which the total cross-sectional area of the at least one gas passage is smaller than the total cross-sectional area of the at least one main body-side plasma passage.
前記正規のノズルに、前記プラズマを出力する少なくとも1つのプラズマ通路であるノズル側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも1つの貫通孔を有し、
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に対する前記少なくとも1つの貫通孔の各々の相対位置が、前記正規のノズルのノズル本体に対する前記少なくとも1つのノズル側プラズマ通路の各々の相対位置とは異なるプラズマヘッド用ダミーノズル。A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of a plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle.
A nozzle-side plasma passage, which is at least one plasma passage for outputting the plasma, is formed in the regular nozzle.
The dummy nozzle has at least one through hole that communicates the inside of the dummy nozzle and the outside of the plasma head.
A plasma head in which the relative positions of each of the at least one through hole with respect to the dummy nozzle body, which is the main body of the dummy nozzle, are different from the relative positions of each of the at least one nozzle-side plasma passages with respect to the nozzle body of the regular nozzle. For dummy nozzle.
前記ヘッド本体に、少なくとも1つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通し、かつ、前記本体側プラズマ通路が伸びる方向と交差する方向に伸びた貫通孔を有するプラズマヘッド用ダミーノズル。A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of a plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle.
A main body-side plasma passage, which is at least one plasma passage, is formed in the head main body.
A dummy nozzle for a plasma head in which the dummy nozzle communicates the inside of the dummy nozzle with the outside of the plasma head and has a through hole extending in a direction intersecting the direction in which the plasma passage on the main body side extends.
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に脆弱部が設けられたプラズマヘッド用ダミーノズル。A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of a plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle.
A dummy nozzle for a plasma head in which a fragile portion is provided in the dummy nozzle body which is the main body of the dummy nozzle.
当該ダミーノズルにおける圧力損失が、前記正規のノズルにおける圧力損失より大きいプラズマヘッド用ダミーノズル。A dummy nozzle that is provided with a head body and a nozzle that can be attached to and detached from the head body, and that can be attached to and detached from the head body of a plasma head that outputs plasma from the nozzle in place of a regular nozzle that is the nozzle.
A dummy nozzle for a plasma head in which the pressure loss in the dummy nozzle is larger than the pressure loss in the regular nozzle.
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