KR20070066948A - 플라즈마 아크 토치, 및 플라즈마 아크 토치의 조립 및분해 방법 - Google Patents

플라즈마 아크 토치, 및 플라즈마 아크 토치의 조립 및분해 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 토치의 복수개의 전방 단부 부품이 전극에 접근할 수 있도록 하나의 작업으로 토치로부터 제거가능한 유닛을 형성하는, 플라즈마 아크 토치 및 상기 플라즈마 아크 토치를 조립하고 분해하는 방법을 제공한다. 또한 상기 유닛은 전극의 교체 후 단일 작업으로 토치에 재설치될 수 있다. 어셈블리 고정체가 토치에 유닛의 설치 이전에 전방 단부 부품의 유닛의 사전-조립을 용이하게 하도록 사용된다.
토치, 플라즈마, 아크, 유닛, 전극, 고정체, 어셈블리

Description

플라즈마 아크 토치, 및 플라즈마 아크 토치의 조립 및 분해 방법{PLASMA ARC TORCH, AND METHODS OF ASSEMBLING AND DISASSEMBLING A PLASMA ARC TORCH}
도 1a는 공지된 차폐 가스 플라즈마 아크 토치의 측단면도이다.
도 1b는 도 1a의 토치의 하부를 나타내는 확대도이다.
도 2는 도 1a의 평면에 대하여 회전된 평면에 취해진 도 1a의 토치의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 단부 토치 부분의 사전-조립된 유닛을 지지하는 어셈블리 고정체의 측단면도이다.
도 4는 어셈블리 고정체의 측면도이다.
본 발명은 플라즈마 아크 토치, 및 상기 토치를 조립하고 분해하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 아크 토치는 가공되어야 할 공작물에 부착되며 전기 아크를 방사하는 전극을 지지하는 토치 보디 어셈블리, 및 플라즈마 가스 흐름이 아크를 둘러싸도록 플라즈마 가스의 흐름을 공작물 쪽으로 향하게 하는 노즐을 포함 한다. 전극 및 노즐은 토치의 작동 동안 열화(deterioration)되며 그러므로 만족스러운 작동을 위한 적합한 상태로 복귀하기 위하여 주기적으로 교체되어야만 하는 "소모품(consumables)"으로 간주된다. 일반적으로 플라즈마 아크 토치는 교체를 위하여 소모품에 접근하기 위하여 제거되어야 하는 다수의 전방 단부 부품을 포함한다. 다수의 현존하는 플라즈마 아크 토치에서는, 다수의 전방 단부 부품을 하나씩 제거하여야 하며, 그 다음 소모품의 교체 후 하나씩 재설치하여야 한다. 따라서 처리가 비교적 비능률적이고 번거롭다.
본 발명은 상기의 필요성을 해결하고, 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 전방 단부 부품이 전극에 접근하기 위하여 단일 작업으로 토치로부터 제거될 수 있는 유닛을 형성하는, 플라즈마 아크 토치 및 플라즈마 아크 토치의 조립 및 분해 방법을 제공함으로써, 다른 장점을 달성한다. 또한 상기 유닛은 전극의 교체 후 단일 작업으로 토치에 재설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 플라즈마 아크 토치는 대체로 원통형 토치 보디 및 상기 토치 보디에 배치되는 인슐레이터 보디를 포함하는 토치 보디 어셈블리, 및 상기 토치 보디 어셈블리에 장착되는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 전극 어셈블리의 전극은 인슐레이터 보디의 전방 단부로부터 외측으로 돌출된다. 노즐은 토치 보디 어셈블리와 결합되고, 노즐을 관통하여 연장되는 중앙 구멍을 형성하여 플라즈마 가스의 흐름을 중앙 구멍으로부터 노즐의 전방 단부에 형성된 배출 오리피스 쪽으로 향하게 하며, 전극은 중앙 구멍 내에 수용되어 전극의 자유단에서 방사 부재가 배출 오리피스에 가장 근접되어 있다. 노즐은 수나사부 및 상기 수나사부의 후방으로 이격되어 있는 전방 대향면을 포함한다.
토치는 상기 토치 보디 어셈블리와 분리가능한 결합을 형성하는 후방부 및 노즐의 수나사부가 돌출되는 구멍을 형성하는 전방부를 포함하는 중공의 대략 원통형 노즐 리테이닝 컵 어셈블리를 추가로 포함하고, 상기 전방부는 상기 구멍을 둘러싸고 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하는 후방-대향면을 추가로 형성한다. 암나사부가 형성된 리테이너는, 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 및 노즐을 하나의 유닛으로 함께 유지하기 위하여, 노즐의 전방-대향면을 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면으로 가압하도록 노즐의 수나사부 및 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 전방부와 결합된다. 상기 유닛은 전극 어셈블리에 접근하기 위하여 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합을 해제함으로써 토치 보디 어셈블리로부터 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합은 나사식 결합을 포함할 수 있다.
전방 단부 부품의 제거가능한 유닛은 제2 또는 차폐 가스의 흐름을 플라즈마 가스의 주 흐름을 둘러싸는 공작물쪽으로 향하게 하는 부재를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유닛은 노즐과 결합되고 노즐을 동일 중심으로 둘러싸는 차폐 가스 노즐을 추가로 포함하여 차폐 가스 흐름 통로가 상기 차폐 가스 노즐의 방사상 내측면과 상기 노즐의 방사상 외측면 사이에 형성된다. 상기 유닛은 노즐과 결합된 상태로 차폐 가스 노즐을 유지하도록 상기 차폐 가스 노즐과 결합되는 실드 리테이너(shield retainer)를 추가로 포함하고, 상기 실드 리테이너는 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 분리가능한 결합을 형성한다. 상기 분리가능한 결합은 나사식 결합을 포함할 수 있다.
디퓨져(diffuser)가 차폐 가스 흐름 통로를 통과하는 차폐 가스의 흐름을 조절하도록 상기 차폐 가스 노즐과 상기 노즐 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 디퓨져는 차폐 가스를 접선 또는 와류 성분의 속도로 차폐 가스 흐름 통로로 향하게 할 수 있다. 디퓨져는 노즐 및 차폐 가스 노즐을 서로 전기적으로 절연시키도록 절연 재질로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 노즐 리테이닝 컵 어셈블리는 구멍 및 후방-대향면을 형성하는 리테이닝 컵, 및 상기 리테이닝 컵과 분리되어 형성되는 컵 홀더를 포함하며, 상기 컵 홀더는 상기 토치 보디 어셈블리와 분리가능한 결합을 형성하고, 상기 컵 홀더는 상기 리테이닝 컵에 부착된다. 컵 홀더는 전기 전도성 재질을 포함할 수 있다. 리테이닝 컵은 전기 절연 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 방법에 따라, 어셈블리 고정체는 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부와 분리가능한 결합을 형성하도록 구성되고 배치되는 결합부를 가지고 있고, 상기 어셈블리 고정체는 상기 노즐을 상기 어셈블리 고정체에 대하여 동심으로 위치시키기 위하여 노즐의 후방 단부와 결합되는 지지면 및 상기 노즐과 결합되는 센터링부를 형성한다. 플라즈마 아크 토치를 조립하는 방법은, 노즐의 후방 단부를 지지면에 위치시키고 어셈블리 고정체의 센터링부를 노즐과 결합시킨 상태로 노즐을 어셈블리 고정체에 위치시키는 단계, 상기 노즐의 수나사부가 상기 구멍을 관통하여 돌출되고 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면이 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하도록 상기 리테이닝 컵 어셈블리를 상기 노즐을 따라 상기 어셈블리 고정체에 위치시키는 단계, 및 상기 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부와 상기 어셈블리 고정체의 결합부 사이에 분리가능한 결합을 형성하는 단계를 포함한다. 또한 암나사부가 형성된 리테이너는, 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 및 노즐을 하나의 유닛으로 함께 유지하도록 상기 노즐의 수나사부 및 상기 리테이닝 컵 어셈블리와 결합되고, 상기 유닛은 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 토치 보디 어셈블리 사이에 분리가능한 결합을 형성함으로써 상기 어셈블리 고정체로부터 분리되고 상기 토치 보디와 조립된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 아크의 분해 방법은, 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합을 해제하는 단계, 및 전극 어셈블리에 접근하기 위하여 상기 유닛을 토치 보디 어셈블리로부터 제거하는 단계를 포함한다. 또한 전극 어셈블리는 전체 또는 일부 제거되고 교체될 수 있고, 상기 유닛은 토치 보디 어셈블리와 재조립된다.
따라서, 반드시 축적에 따라 도시되지 않은 첨부 도면을 참조하여, 본 발명이 일반적인 용어로 설명된다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 보다 상세하게 설명되는데, 본 발명의 일부만이 도시되며, 모든 실시예가 도시되는 것은 아니다. 실제로, 본 발명은 다양한 형태로 실시될 수 있고, 여기에서 설명되는 실시예로 제한되지 않는 것 으로 해석되어야 하고, 오히려 이들 실시예는 이들 공개가 적용될 수 있는 법률 조건을 만족시키도록 제공된다. 본 명세서에서 동일한 참조 부호는 동일한 부품을 지시한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 한 타입의 공지된 플라즈마 아크 토치는 참조부호 10으로 대체로 지시된다. 토치는, 참고로 본 명세서에 통합되는 미국 특허 6,346,685호에 설명된 바와 같이 대체로 차폐 가스 토치(shielding gas torch)일 수 있다. 토치(10)는 상기 토치의 실행의 작업 모드(working mode) 동안 전기 아크의 주변에 와류 커튼(swirling curtain) 또는 차폐 가스의 분출을 제공한다. 토치(10)는 포팅 컴파운드(potting compound) 등일 수 있는 대체로 원통형 상부 즉 후방 인슐레이터 보디(insulator body)(12), 상기 후방 인슐레이터 보디(12)에 결합되고 대체로 금속과 같은 전도성 재질로 제조되는 대체로 원통형 메인 토치 보디(14), 상기 메인 토치 보디(14)에 결합되는 대체로 원통형 하부 즉 전방 인슐레이터(16), 상기 메인 토치 보디(14) 및 전방 인슐레이터 보디(16)의 통로를 통하여 연장되고 자신의 자유단에서 전극(20)을 지지하는 전극 어셈블리(18), 및 상기 전극(20)에 인접된 인슐레이터 보디(16)에 결합되는 노즐 어셈블리(22)를 포함한다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 메인 토치 보디(14) 및 인슐레이터 보디(12, 16)는 여러 가지 전방 단부 부품이 분리가능하게 부착되는 토치 보디 어셈블리를 공동으로 형성한다.
플라즈마 가스 커넥터 튜브(plasma gas connector tube)(24)는 후방 인슐레이터 보디(12)를 통하여 연장되고, 스크류 나사산(screw threads)에 의하여 메인 토치 보디(14)의 플라즈마 가스 통로(26) 내부에 결합된다. 플라즈마 가스 통로(26)는, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 산소, 공기, 질소 또는 아르곤 등과 같은 플라즈마 가스(때때로 커팅 가스(cutting gas)라고 불림)를, 인슐레이터 보디(16)의 대응 통로에 공급하도록, 메인 토치 보디(14)를 통하여 그 하단면(28)으로 연장된다.
차폐 가스 커넥터 튜브(30)는 후방 인슐레이터 보디(12)를 통하여 연장되고, 스크류 나사산에 의하여 스크류 메인 토치 보디(14)의 차폐 가스 통로(32) 내부에 결합된다. 차폐 가스 통로(32)는, 아르곤과 같은 차폐 가스를, 인슐레이터 보디(16)의 대응 통로로 공급하도록 메인 토치 보디(14)를 통하여 하단면(28)으로 연장된다.
인슐레이터 보디(16)는 메인 토치 보디의 하단면(28)에 접촉되는 상단면(34)을 가지고 있다. 플라즈마 가스 통로(36)는 인슐레이터 보디(16)를 통하여 상단면(34)으로부터 인슐레이터 보디(16)의 하단면에서 원통형 카운터보어(counter bore)(37) 내부로 연장된다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 카운터보어(37)는 노즐 어셈블리(22)의 상단면과 함께, 플라즈마 가스가 토치의 주요한 또는 플라즈마 가스 노즐에 공급되는 플라즈마 가스 챔버(chamber)(40)를 형성한다. 적당한 소스(source)로부터 공급되는 플라즈마 가스는, 플라즈마 가스 커넥터 튜브(24)를 통하고, 메인 토치 보디(14)의 플라즈마 가스 통로(26)를 통하여, 상기 통로(26)와 정렬되는 인슐레이터 보디(16)의 플라즈마 가스 통로(36) 내부로, 및 챔버(40) 내부로 흐름으로써 플라즈마 가스 챔버(40)로 들어간다. 전기 접촉 링 어셈블리(contact ring assembly)(38)는 노즐 어셈블리(22)와 전기적인 연결을 이루도록 카운터보어(37) 내에 배치된다.
노즐 어셈블리(22)는 상부 노즐 부재(42) 및 분리되어 형성되는 하부 노즐 팁(tip)(48)을 포함하는 2-부품 어셈블리이다. 상부 노즐 부재(42)는 인슐레이터 보디(16)의 카운터보어(37) 내에 삽입되는 금속 인서트 슬리브(insert sleeve)(44) 내에 슬라이딩 가능하게 수용되는 대략 원통형 상부를 가지고 있다. O-링(46)은 상기 상부 노즐 부재(42)와 상기 금속 인서트 슬리브(44) 사이에 슬라이딩 상호 결합부를 밀봉한다. 하부 노즐 팁(48)은 대체로 원뿔 형상으로 형성되고 상부 노즐 부재(42)에 나사 결합되고, 그 팁 단부에 노즐 배출 오리피스(50)를 포함한다. 2-부품 노즐 어셈블리(22)에 대한 대안으로, 노즐 어셈블리는, 상부 노즐 부재(42) 및 하부 노즐 팁(48)이 일체형 단일-부품 구조로 형성되는, 단일-부품 노즐로 형성될 수 있다. 임의의 경우에, 플라즈마 가스 유로는, 공작물의 가공 작업을 실행하는 것을 보조하기 위하여 플라즈마 가스의 분출을 노즐 배출 오리피스(50)의 외부로 향하도록, 플라즈마 가스 챔버(40)로부터 상부 노즐 부재(42)를 통하고 노즐 팁(48)을 통하여 배출된다.
바람직하게는 플라즈마 가스 분사는, 공지된 방식으로, 인슐레이터 보디(16)의 카운터보어 리세스(recess)(54)에 일부 배치되는 중공의 원통형 세라믹 가스 배플(ceramic gas baffle)(52)에 의하여 와류 성분이 발생되도록 한다. 배플(52)의 하단부는 상부 노즐 부재(42)의 환형 플랜지면에 인접되고, 환형의 공간이 상기 배플(52)과 상기 상부 노즐 부재(42)의 내측면 사이에 형성된다. 배플(52)은 플라즈 마 가스를 챔버(40)로부터 속도의 와류 성분을 가지고 상부 노즐 부재(42)의 중앙 통로 내부로 향하게 하는 비-방사상(non-radial) 구멍(도시하지 않음)을 가지고 있다.
전극 어셈블리(18)는 스크류 나사산에 의하여 메인 토치 보디(14)의 블라인드 축 방향 구멍(58) 내에 결합되는 상단부를 가지고 있는 상부 전극 홀더(56)를 포함한다. 상부 전극 홀더(56)는 인슐레이터 보디(16)를 관통하여 형성된 축 방향 구멍(60) 내로 연장되고, 전극 홀더의 하단부(56)는 커플러(coupler)(62)의 외측을 따라 슬리브 형성되는 세라믹 가스 배플(52)의 내경보다 약간 작은 외경을 가지고 있는 확대된 내부 스크류-나사산 형성된 커플러(62)를 포함한다. 또한 전극 홀더는, 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 전극(20)에 냉각제를 공급하는 하부 튜브(64)를 나사 결합식으로 수용하는 커플러(62) 위쪽으로 간격을 갖는 내부 스크류 나사산을 포함하며, 인슐레이터 보디(16)의 축 방향 구멍으로부터 노즐 팁(48)의 중앙 통로 내부로 외측으로 연장된다. 전극(20)은 본 출원의 양수인에 양도되고, 참고로 본 명세서에 통합되는 미국 특허 번호 5,097,111호에 설명된 타입일 수 있다. 전극(20)은, 그 개방된 상단부가 스크류 나사산에 의하여 전극 홀더(56)의 하단부에서 커플러(62) 내부로 나사 결합되고, 캡으로 덮힌 하단부가 하부 냉각제 튜브(64)의 하단부에 긴밀하게 인접되는, 컵(cup) 형상 보디를 포함한다. 냉각제 순환 공간은, 전극(20)의 내벽과 냉각제 튜브(64)의 외벽 사이, 및 냉각제 튜브(64)의 외벽과 전극 홀더(56)의 내벽 사이에 위치된다. 전극 홀더(56)는 전극 홀더 내의 공간으로부터 상기 전극 홀더와 인슐레이터 보디(16)의 축 방향 구 멍(60)의 내벽 사이의 공간으로 냉각제를 공급하는 복수개의 구멍(66)을 포함한다. 구멍(66)과 커플러(62) 사이에 위치된 밀봉재(69)는 구멍(60)의 내벽을 밀봉하여 공간(68) 내의 냉각제가 밀봉재(69)를 지나서 커플러(62)쪽으로 흐르는 것을 방지한다. 전극 홀더(56)의 외측면의 돌출된 환형 리브(raised annular rib) 또는 댐(dam)(71)은, 이하에서 명백하게 되는 이유 때문에, 밀봉재(69)로부터 구멍(66)의 다른 측면 상에 위치된다. 냉각제 공급 통로(70)(도 2)는 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐 어셈블리(22)에 냉각제를 공급하도록, 인슐레이터 보디를 통하여 공간(68)으로부터 인슐레이터 보디(16)의 외측 원통형면으로 연장된다.
토치(10)는 메인 토치 보디(14)와 인슐레이터 보디(16) 사이에 유체 연결부의 향상된 밀봉을 제공하여 냉각제와 같은 액체가 이들 보디의 인접면을 젖게 할 가능성, 및 노즐 리테이닝 컵 홀더(nozzle retaining cup holder)(78)와 같이 가능성 있는 노즐의 부품에 이르게 할 가능성을 감소시키는 특징을 포함할 수 있어, 전류 누설 통로가 가능한 전극에서 메인 토치 보디로부터 컵 홀더(78)에 설립되는데, 이것은 토치 개시를 어렵게 만들 수 있다. 이 때문에, 커넥터 어셈블리는 메인 토치 보디(14)의 플라즈마 가스 통로(26)를 인슐레이터 보디(16)의 플라즈마 가스 통로(36)에 유동적으로 연통시키고, 통로(26)에 삽입되는 일단부 및 통로(36)에 삽입되는 타단부를 가지고 있는 커플링 튜브(coupling tube)(102)를 포함한다. 각각의 단부는 커플링 튜브를 둘러싸는 탄성 압축성 밀봉재를 포함한다. 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 밀봉재 각각은 커플링 튜브(102)를 따라서 이격되 어 있고 그에 형성된 그루브(grooves) 내에 유지되는 한 쌍의 O-링(104)을 가지고 있는 글랜드 밀봉재(gland seal)를 포함한다. O-링(104)은 커플링 튜브(102)와 통로(26, 36)의 내측면 사이에서 압축된다. 커플링 튜브(102)가 각각의 통로에 삽입되면, 공기는 각 밀봉재의 O-링 사이에 트랩되려고 하며, 따라서 차단 공기 공간을 형성한다.
각각의 통로(26, 36)는, 테이퍼형(tapered) 또는 플레어형(flared) 입구부(105)를 가지는 대략 원통형 통로를 포함하는, 커플링 튜브(102)가 삽입되는 수용부를 포함한다. 플레어형 입구부(105)는 커플링 튜브(102) 및 O-링(104)이 통로의 수용부 내에 삽입되는 것을 용이하게 한다.
또한 토치는, 액체가 인슐레이터 보디(16)의 외측면과 인슐레이팅 부재(84)의 내측면 사이에 들어오는 것을 방지하고 컵 홀더(78)와 접촉되는 것을 방지하도록, 인슐레이터 보디(16)의 외측면과 인슐레이팅 부재(84)의 내측면 사이에 배치된 O-링(106)을 포함할 수도 있다. 따라서 이러한 밀봉 배치는, 메인 토치 보디와 인슐레이터 보디의 면이 상기 면 중 하나 또는 양자 모두의 리세스 내에 유지되는 O-링을 압축하는, 종래의 플라즈마 아크 토치의 "면 밀봉재(face seals)"를 필요없게 한다. 이러한 면 밀봉재는, 토치의 수리 및 유지보수 동안과 같이, 특히 인슐레이터 보디가 메인 토치 보디로부터 분해된 후 재조립될 때, 액체가 인접하는 면을 젖게 할 수 있다. 또한, 면 밀봉재의 O-링은 부주위로 그 원하는 위치로부터 이동하기 쉬우며, 따라서 적합한 밀봉을 방해한다. 여기에서 설명된 바와 같은 글랜드 밀봉재와 함께, O-링은 그 자신의 탄성에 의하여 그루브 내에 적당한 위치에 유지 되고 부주위로 이동되지 않는다.
또한 토치는 가능한 전기 통로를 메인 토치 보디(14)로부터 차페 가스를 통하여 노즐 리테이닝 컵 홀더(78)로 연장하는 특징을 포함할 수도 있다. 이 때문에, 기다란 인슐레이팅 도관(108)이 인슐레이터 보디(16)의 차폐 가스 통로(72) 내에 배치되고, 메인 토치 보디(14)의 차폐 가스 통로(32)를 통하여 그리고 차폐 가스가 토치에 공급되는 차폐 가스 커넥터 튜브(30) 내로 연장된다. 통로(32, 72) 내에 위치되는 도관(108)의 일부는, 차폐 가스가 상기 통로의 내벽과 도관 사이로 통과되는 것을 방지하도록 탄성 압축성 밀봉재에 의하여 밀봉된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 밀봉재는 도관(108)의 외측면의 그루부 내에 유지되고, 도관과 통로의 내벽 사이에 압축되는 한 쌍의 이격된 O-링(110)을 포함한다. 따라서 도관(108)은 메인 토치 보디(14)의 하단부와 컵 홀더(78) 사이에 비교적 짧은 길이를 따라서 전기 누설 통로가 설립되는 것을 방지한다. 대신에, 가능한 누설 통로가 도관(108)의 상단부에서, 통로(32, 72)를 통하여, 컵 홀더(78)까지 차폐 가스 커넥터 튜브(30) 사이에 있다. 이런 방식으로 통로를 실질적으로 연장하는 것은 통로의 전체 저항을 실질적으로 증가시키도록 하며, 따라서 토치의 개시 동안 차폐 가스를 통하여 전류 누설의 가능성을 감소시킨다.
도 2를 참조하면, 전극(20) 및 노즐 어셈블리(22)를 냉각하는 냉각제 회로가 이하에서 설명된다. 토치(10)는 후방 인슐레이터 보디(12)를 통하여 연장되고 메인 토치 보디(14)의 냉각제 입구 통로(114) 내에 고정되는 냉각제 입구 커넥터 튜브(112)를 포함한다. 냉각제 입구 통로(114)는 메인 토치 보디의 중앙 축 방향 구 멍(58)에 결합된다. 따라서 냉각제는 구멍(58) 내에, 즉 전극 홀더(56)를 통하여 내부 통로 내부로, 냉각제 튜브(64)의 내부 통로를 통하여, 그리고 상기 튜브(64)와 전극(20) 사이의 공간 내부로 공급된다. 열은 전극(아크가 방사되는)의 하단부로부터 액체 냉각제에 전달되고, 그 다음 액체는 냉각제 튜브(64)의 하단부와 전극(20) 사이의 통로를 관통하고 냉각제 튜브(64)와 전극(20) 사이의 환형 공간을 통하여 상방으로 흐르고, 그 다음 냉각제 튜브(64)와 전극 홀더(18) 사이의 환형 공간의 내부로 흐른다.
또한 냉각제는 구멍(66)을 통하여 공간(68) 내부로 및 인슐레이터 보디(16)를 통하여 통로(70) 내부로 흐른다. 밀봉재(69)는 공간(68) 내의 냉각제가 홀더(56)의 하단부에서 커플러(62)쪽으로 흐르는 것을 방지하고, 댐(71)과 구멍(60)의 내벽 사이에 완전한 밀봉재가 없을 지라도, 댐(71)은 냉각제가 댐(71)을 지나서 다른 방향으로 흐르는 것을 실질적으로 방지한다. 따라서, 공간(68) 내의 냉각제는 대부분 통로(70) 내부로 흐르도록 강제된다. 인슐레이터 보디(16)는, 냉각제가 인슐레이터 보디(16)와 노즐 리테이닝 컵(80) 사이의 통로(70)로부터, 상부 노즐 부재(42)를 둘러싸는 냉각제 챔버(118) 내부로 흐르도록 하는 그루브 또는 편평부(116)를 포함한다. 냉각제는 노즐 어셈블리를 냉각하도록 상부 노즐 부재(42) 주위로 흐른다.
냉각제는 상기 편평부(116)와 각도를 이루면서 배치되는 제2 그루브 또는 편평부(120)를 통하여 노즐 어셈블리로부터, 인슐레이터 보디(16)의 냉각제 복귀 통로(122) 내부로 복귀된다. 냉각제 복귀 통로(122)는 댐(71)에 의하여 냉각제 공급 통로(70)와 분리되는 축 방향 구멍(60)의 일부의 내부로 연장된다. 또한 냉각제는 전극 홀더(56)와 메인 토치 보디(14)의 구멍(60) 및 구멍(58) 사이에서 메인 토치 보디(14)에 형성된 냉각제 복귀 통로(128)와 결합되는 환형의 공간(126) 내부로, 및 그에 고정되는 냉각제 복귀 커넥터 튜브(130)를 통하여 냉각제 복귀 통로 외측으로 흐른다. 일반적으로, 복귀되는 냉각제는 냉각된 후 토치로 돌아오는 폐쇄 루프(closed loop)에서 재순환된다.
토치(10)의 개시 동안, 전압 전위의 차가 전극(20)과 노즐 팁(48) 사이에 형성되어 전극 아크가 그 사이의 간극을 따라 형성된다. 또한 플라즈마 가스는 노즐 어셈블리(22)를 통하여 흐르게 되고 전기 아크는 공작물에 부착될 때까지 노즐 오리피스(50)로부터 외측으로 불어 날리고, 그 지점에서 노즐 어셈블리(22)는 전원으로부터 단절되어 아크가 전극(20)과 공작물 사이에 존재한다. 또한 토치는 실행의 작업 모드에 있다.
실행되고 있는 작업 동작을 제어하기 위하여, 아크를 가스의 와류 커튼으로 둘러싸도록 차폐 가스와 같은 제어 유체를 사용하는 것이 공지되어 있다. 이 때문에, 인슐레이터 보디(16)는 상단면(34)으로부터 인슐레이터 보디 내부로 축 방향으로 연장되며, 또한 외측으로 기울어지고 인슐레이터 보디의 원통형 외측면을 통하여 연장되는 차폐 가스 통로(72)를 포함한다. 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(74)는 인슐레이터 보디(16)와 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(74) 사이에 대체로 환형의 차폐 가스 챔버(76)를 생성하도록 인슐레이터 보디(16)를 둘러싼다. 차폐 가스는 인슐레이터 보디(16)의 차폐 가스 통로(72)를 통하여 차폐 가스 챔버(76) 내부로 공급 된다.
노즐 리테이닝 컵 어셈블리(74)는 노즐 리테이닝 컵 홀더(78) 및 스냅 링(snap ring)(81) 등에 의하여 홀더(78) 내에 고정되는 노즐 리테이닝 컵(80)을 포함한다. 노즐 리테이닝 컵 홀더(78)는, 메인 토치 보디(14)를 둘러싸는 토치 외측 하우징(82)의 하단부를 따라 나사산이 형성된, 바람직하게 금속으로 형성되는, 대체로 원통형 슬리브이다. 절연체(insulation)(84)가 외측 하우징(82)과 메인 토치 보디(14) 사이에 개재된다. 바람직하게는 노즐 리테이닝 컵(80)은 플라스틱으로 형성되고, 스냅 링(81)에 의하여 컵 홀더(78) 내에 고정되는 대체로 원통형 상부, 및 토치의 단부쪽으로 연장되고 내향 플랜지(86)를 포함하는 대체로 원뿔형 하부를 가지고 있다. 플랜지(86)는 상부 노즐 부재(42)의 외향 플랜지(88)와 대향하고, 그 사이에 배치되는 O-링(90)과 접촉한다. 따라서, 외측 하우징(82)으로 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(74)를 나사 결합할 때, 노즐 리테이닝 컵(80)은 노즐 어셈블리(22)를 인슐레이터 보디(16)의 금속 인서트 슬리브(44) 내부로 끌어 당긴다. 그 때문에 노즐 어셈블리(22)는 인슐레이터 보디(16)의 카운터보어(37) 내에 고정되는 전기 접촉 링(contact ring)과 접촉하도록 만들어진다.
노즐 리테이닝 컵(80)은 컵 홀더(78) 내에 느슨하게 결합되고, 그 외측면에 챔버(76)로부터 토치의 단부쪽으로 차폐 가스의 통로를 위한 길이 방향의 그루브(92)를 포함한다. 대안으로 또는 부가적으로, 그루브(도시하지 않음)는 컵 홀더의 내측면에 형성될 수 있다. 노즐 리테이닝 컵(80) 및 컵 홀더(78)는 공동으로 노즐 리테이닝 컵 어셈블리를 형성한다. 대체로 원뿔 형상의 차폐 가스 노즐(94) 은 노즐 팁(48)을 동일 중심으로 둘러싸고 노즐 팁(48)의 외측으로 이격되어 있고, 컵 홀더(78)의 하단부를 따라 나사산이 형성된 실드 리테이너(96)에 의하여 유지된다. 따라서 차폐 가스 흐름 통로(98)는 리테이닝 컵(80)의 길이 방향의 그루브(92)로부터, 실드 리테이너(96)와 리테이닝 컵(80) 및 상부 노즐 부재(42) 사이에, 및 차폐 가스 노즐(94)과 플라즈마 가스 노즐 팁(48) 사이에 연장된다.
차폐 가스 노즐(94)은 상기 차폐 가스 노즐(94)과 노즐 팁(48) 사이에서 흐름 통로 내부로 흐르는 차폐 가스에 공지된 방식으로 와류를 나누어주는 디퓨져(100)를 포함한다. 따라서, 차폐 가스의 와류 커튼은 노즐 배출 오리피스(50)로부터 방사되는 아크 및 플라즈마 가스의 분출을 둘러쌈으로써 생성된다. 디퓨져(100)는 노즐과 차폐 가스 노즐을 서로 전기적으로 절연시키도록 절연 재질로 제조될 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 공지된 토치(10)에서, 전극(20)을 교체하기를 원할 때, 먼저 컵 홀더(78)와 실드 리테이너(96)의 나사 결합을 해제하고, 실드 리테이너(96), 차폐 가스 노즐(94), 및 디퓨져(100)를 분리하는 것이 필요하다. 다음에, 컵 홀더(78)와 토치 외측 하우징(82)의 나사 결합을 해제하고, 컵 홀더(78) 및 리테이닝 컵(80)이 제거된다. 그 다음 노즐 어셈블리(22)가 전극(20)에 접근할 수 있도록 제거된다. 그 다음 전극과 전극 홀더(56)의 나사 결합을 해제할 수 있고, 교체 전극이 전극 홀더 내에 나사 결합될 수 있다. 그 다음 토치는 상기에서 설명된 분해 순서의 반대 순서로 재조립된다. 이러한 분해 및 조립 과정은 실행되어야만 하는 다수의 개별 단계 때문에 비교적 시간이 걸린다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 토치의 조립 및 분해는 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(78, 80) 및 노즐을, 하나의 유닛(unit)으로서 토치 보디 어셈블리로부터 제거가능하고 하나의 유닛으로서 교체가능한 결합 유닛(cohesive unit)으로 제공함으로써 용이하게 된다. 도시된 실시예에서, 노즐(122)은 하나의 부품 구조체이지만, 노즐이 이하에서 설명되는 바와 같이 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(78, 80)에 대한 부착을 용이하게 하는 특징을 가지고 있는 한, 대안으로 노즐은 상기에서 설명된 바와 같이 대체로 2-부품 노즐(22)일 수 있다.
이 점에 있어서, 리테이닝 컵(80)은 그 전방 단부에 구멍(124), 및 구멍(124)을 둘러싸는 후방-대향면(rear-facing surface)(126)을 형성한다. 구멍(124) 및 노즐 (122)은 노즐의 전방부가 구멍을 통과할 수 있고 리테이닝 컵(80)의 전방 단부로부터 돌출될 수 있도록, 그리고 노즐의 전방-대향면(front-facing surface)(128)이 리테이닝 컵의 상기 후방-대향면과 대향하도록 구성된다. 리테이닝 컵의 전방 단부로부터 외측으로 돌출되는 노즐의 전방부는, 리테이닝 컵의 전방 단부면에 인접한 수나사부(130)를 포함한다. 암나사부가 형성된 리테이너(132)는 노즐의 수나사부(130)와 나사 결합되어 리테이너는 리테이닝 컵(80)의 전방 단부면과 접촉하고 그 때문에 리테이닝 컵의 후방-대향면(126)에 대하여 노즐의 전방-대향면(128)을 가압한다. O-링(도 1b의 부재(90)를 참조)과 같은 탄성 압축성 밀봉 부재는, 노즐과 리테이닝 컵 사이의 접촉 영역을 밀봉하도록 상기 면 사이에 배치될 수 있다. 따라서 노즐 수나사부(130)와 리테이너(132)의 결합은, 하나의 단계 에서 토치 보디 내에 설치되고 토치 보디로부터 제거될 수 있는 유닛(134)을 형성하기 위하여 노즐을 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(78, 80)에 고정시킨다.
또한 도 3은 유닛(134)의 조립을 용이하게 하도록 어셈블리 고정체(fixture)(140)의 사용을 도시한다. 어셈블리 고정체는 적합한 서포트(예를 들면, 작업대)에 확고하게 고정될 수 있어 그 사용 중에 이동되거나 또는 회전되는 것을 방지한다. 도 4의 분리된 측면도에 도시된 어셈블리 고정체는, 황동, 알루미늄, 합금, 강철 등과 같은 적합한 재질로 이루어지는 실질적인 강체를 포함한다. 고정체는 그 외경이 컵 홀더(78)의 내경보다 약간 작은 대체로 원통형부(142)를 가지고 있으며, 상기 원통형부(142)에서 컵 홀더 내에 수용될 수 있다. 컵 홀더(78)는 토치 외측 하우징의 수나사부(도 1b 참조)와 분리가능한 결합을 형성하는 암나사부(79)(도 3)를 포함한다. 어셈블리 고정체의 원통형부(142)는 컵 홀더의 암나사부(79)와 분리가능한 결합을 형성하도록 구성되는 수나사부(144)를 포함한다.
작은 외경의 대체로 원통형부(146)가 고정체의 수나사부(144)로부터 전방으로 연장된다. 상기 원통형부(146)의 전방 단부는 어셈블리 고정체의 중앙 세로축과 동일 중심을 가지고 상기 원통형부(142) 및 수나사부(144)와 동일 중심을 갖는 대체로 환형의 지지면을 형성한다. 센터링부(centering portion)(150)는 고정체의 전방 단부로부터 전방으로 돌출되고, 노즐(122)의 중앙 구멍에 결합되도록 구성되고, 노즐(122)을 고정체의 축에 대하여 동일 중심으로 위치시키기 위하여 구멍의 내면과 결합된다.
도 3을 참조하면, 유닛(134)을 조립하기 위하여, 노즐(122)은 고정체(140) 상에 위치되고, 노즐의 후방 단부는 지지면(148)과 결합되고, 고정체의 센터링부(150)는 노즐의 구멍 내에 삽입된다. O-링(도시되지 않았지만, 도 1b의 부재(90) 참조)과 같은 밀봉 부재는 노즐의 전방-대향면(128)에 위치된다. 또한 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(78, 80)는 노즐을 따라서 위치되어 노즐의 전방 단부가 리테이닝 컵(80)의 구멍(124)을 관통하고, 컵 홀더(78)가 고정체의 수나사부(144)와 나사 결합된다. 노즐의 수나사부(130)는 리테이닝 컵의 구멍(124)으로부터 돌출된다. 또한 암나사부가 형성된 리테이너(132)는 노즐의 수나사부(130)와 나사 결합되어 노즐 및 리테이닝 컵이 함께 O-링을 압축하도록 가압된다. 마지막으로, 컵 홀더(78)는 고정체와 나사 결합 해제된다. 그 때문에 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(78, 80), 노즐(122), 및 리테이너(132)를 포함하는 전체 유닛(134)이 고정체로부터 제거된다.
또한 유닛(134)은 다른 구성 요소와 조합될 수 있다. 예를 들면, 디퓨져(100)는 노즐(122) 주위에 위치될 수 있고, 차폐 가스 노즐(94) 및 실드 리테이너(96)는 상기 실드 리테이너(96)와 컵 홀더(78) 사이에 분리가능한 결합부를 형성함으로써 유닛(134)에 결합될 수 있다. 이점에 있어서, 실드 리테이너는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 컵 홀더의 수나사산이 형성된 전방 단부와 결합하도록 그 후방 단부에 암나사부를 형성할 수 있다. 따라서, 토치의 전방 단부의 모든 부품은, 미리 조립되고 컵 홀더(78)를 토치 외측 하우징(82)과 나사 결합함으로써 토치 보디 어셈블리에 설치될 수도 있는 하나의 유닛을 형성한다.
상기에서 설명된 조립 단계의 순서를 반대로 함으로써 분해가 이루어진다. 특히, 전방 단부의 모든 부품을 포함하는 유닛은 컵 홀더(78)를 토치 외측 하우징(82)과 나사 결합을 해제함으로써 토치 보디 어셈블리로부터 제거되며, 따라서 전극(20)에 접근할 수 있다. 그 다음 전극이 제거되고 교체된 후, 유닛은 토치 보디 어셈블리에 재조립될 수 있다.
노즐(122)을 교체할 필요가 있는 경우, 유닛은 상기에서 설명된 바와 같이 토치로부터 제거되고 컵 홀더(78)를 고정체의 수나사부(144)에 나사 결합함으로써 어셈블리 고정체에 고정된다. 실드 리테이너(96)는 컵 홀더(78)와 나사 결합 해제되고, 실드 리테이너(96), 차폐 가스 노즐(94), 및 디퓨저(100)가 제거된다. 그 다음 리테이너(132)가 나사 결합 해제되어 제거되고, 컵 홀더(78)가 고정체와 나사 결합 해제되고 리테이닝 컵(80)을 따라서 제거된다. 또한 노즐이 고정체로부터 제거될 수 있고 교체 노즐이 고정체에 위치될 수 있다. 그 다음 전방 단부 부품의 유닛이 재조립되고 상기에서 설명된 바와 같이 토치 보디 어셈블리에 설치된다.
여기에서 설명되는 본 발명의 다수의 변경 및 다른 실시예가 상기의 상세한 설명 및 관련 도면에 제시된 사항의 이점을 가진다는 것이 당업자에게 인식될 것이다. 따라서, 본 발명은 설명된 특정 실시예로 한정되지 않으며 변경 및 다른 실시예가 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 여기에서 특정 용어가 사용되었지만, 이들 용어는 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고 제한의 목적으로 사용되지 않는다.
본 발명은 토치의 복수개의 전방 단부 부품이 전극에 접근할 수 있도록 하나 의 작업으로 토치로부터 제거가능한 유닛을 형성하는, 플라즈마 아크 토치 및 상기 플라즈마 아크 토치를 조립하고 분해하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (19)

  1. 플라즈마 아크 토치에 있어서,
    원통형 토치 보디(torch body) 및 상기 토치 보디에 배치되는 인슐레이터 보디(insulator body)를 포함하는 토치 보디 어셈블리,
    상기 토치 보디 어셈블리에 장착되는 전극 어셈블리,
    상기 토치 보디 어셈블리와 결합되는 노즐,
    중공의 원통형 노즐 리테이닝 컵 어셈블리(nozzle retaining cup assembly), 및
    암나사부가 형성된 리테이너(retainer)
    를 포함하고,
    상기 전극 어셈블리의 전극은 상기 인슐레이터 보디의 전방 단부로부터 돌출되고,
    상기 노즐은 플라즈마 가스의 흐름을 중앙 구멍으로부터 상기 노즐의 전방 단부에 형성된 배출 오리피스(exit orifice)로 향하게 하는 상기 노즐을 관통하여 연장되는 중앙 구멍을 형성하고,
    상기 노즐은 수나사부 및 상기 수나사부와 후방으로 이격되는 전방-대향면(front-facing surface)을 포함하며,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리는, 상기 토치 보디 어셈블리와 분리가능한 결합부를 형성하는 후방부 및 상기 노즐의 상기 수나사부가 돌출되는 구멍을 형성 하는 전방부를 포함하고, 상기 전방부는 상기 구멍을 둘러싸고 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하는 후방-대향면을 추가로 형성하고,
    상기 암나사부가 형성된 리테이너는, 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 및 노즐을 하나의 유닛(unit)으로 함께 유지하기 위하여 상기 노즐의 전방-대향면을 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면으로 가압하도록, 상기 노즐의 수나사부와 결합되고 상기 노즐의 전방 단부와 결합되며, 상기 유닛은 상기 전극 어셈블리에 접근하기 위하여 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이에 분리가능한 결합을 해제함으로써 상기 토치 보디 어셈블리로부터 제거가능한
    것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합은 나사식 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  3. 제1항에 있어서,
    차폐 가스 노즐(shielding gas nozzle), 및 실드 리테이너(shield retainer)를 추가로 포함하고,
    상기 차폐 가스 노즐은 상기 노즐과 결합되고 상기 노즐을 동일 중심으로 둘러싸 차폐 가스 흐름 통로가 상기 차폐 가스 노즐의 방사상 내측면과 상기 노즐의 방사상 외측면 사이에 형성되며,
    상기 실드 리테이너는 상기 차폐 가스 노즐을 상기 노즐과 결합된 상태로 유지하도록 상기 차폐 가스 노즐과 결합되고, 상기 실드 리테이너는 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 분리가능한 결합을 형성하고,
    상기 차폐 가스 노즐 및 상기 실드 리테이너는 상기 전극에 접근하도록 상기 토치 보디 어셈블리로부터 제거가능한 상기 유닛의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차폐 가스 흐름 통로를 통과하는 상기 차폐 가스의 흐름을 조절하도록 상기 차폐 가스 노즐과 상기 노즐 사이에 배치되는 디퓨져(diffuser)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리는 수나사부를 포함하고, 상기 실드 리테이너는 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 상기 수나사부와 상기 분리가능한 결합을 형성하는 암나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 상기 후방-대향면과 상기 노즐의 상기 전 방-대향면 사이에 배치되는 밀봉 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리는 상기 구멍 및 상기 후방-대향면을 형성하는 리테이닝 컵, 및 상기 리테이닝 컵과 분리되어 형성되는 컵 홀더(cup holder)를 포함하고,
    상기 컵 홀더는 상기 토치 보디 어셈블리와 분리가능한 결합을 형성하며,
    상기 컵 홀더는 상기 리테이닝 컵에 부착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컵 홀더는 전기 전도성을 가지며, 상기 리테이닝 컵은 전기 절연성을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치.
  9. 원통형 토치 보디 및 상기 토치 보디에 배치되는 인슐레이터 보디를 포함하는 토치 보디 어셈블리, 및 상기 토치 보디 어셈블리에 장착되는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 전극 어셈블리의 전극이 상기 인슐레이터 보디의 전방 단부로부터 돌출되는, 플라즈마 아크 토치를 조립하는 방법에 있어서,
    상기 토치 보디 어셈블리와 결합되도록 구성되고 배치되며, 중앙 구멍으로부 터 배출되는 플라즈마 가스의 흐름을 자신의 전방 단부에 형성된 배출 오리피스로 향하게 하도록 자신을 관통하여 연장되는 중앙 구멍을 형성하고, 수나사부 및 상기 수나사부와 후방으로 이격되는 전방-대향면을 포함하는, 노즐을 제공하는 단계,
    상기 토치 보디와 분리가능한 결합을 형성하도록 구성되고 배치되는 후방부, 및 상기 노즐의 수나사부를 수용하는 크기를 갖는 구멍을 형성하고 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하도록 상기 구멍을 둘러싸는 후방-대향면을 추가로 형성하는 전방부를 포함하는, 중공의 원통형 노즐 리테이닝 컵 어셈블리를 제공하는 단계,
    상기 노즐의 수나사부와 결합하도록 구성되고 배치되는, 암나사부가 형성된 리테이너를 제공하는 단계,
    상기 노즐의 수나사부가 상기 구멍으로부터 외측으로 돌출되도록 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면을 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하도록 위치시키는 단계,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 및 상기 노즐을 하나의 유닛으로서 함께 유지하도록, 상기 암나사부가 형성된 리테이너를 상기 노즐의 수나사부 및 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 전방부와 결합하는 단계, 및
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합을 형성함으로써 상기 유닛을 상기 토치 보디와 조립하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치시키는 단계는,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부와 분리가능한 결합을 형성하도록 구성되고 배치되는 결합부를 가지며, 상기 노즐의 후방 단부와 결합하는 지지면, 및 상기 노즐을 어셈블리 고정체에 대하여 동일 중심으로 위치시키기 위하여 상기 노즐과 결합하는 센터링부(centering portion)를 형성하는 어셈블리 고정체를 제공하는 단계,
    상기 노즐의 후방 단부가 상기 지지면에 위치되고, 상기 어셈블리 고정체의 센터링부가 상기 노즐과 결합되는 상태로 상기 노즐을 상기 어셈블리 고정체에 위치시키는 단계, 및
    상기 노즐의 수나사부가 상기 구멍을 관통하여 돌출되고 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면이 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하도록 상기 리테이닝 컵 어셈블리를 상기 노즐을 따라 상기 어셈블리 고정체에 위치시키고, 상기 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부와 상기 어셈블리 고정체의 결합부 사이에 분리가능한 결합을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유닛을 형성하기 위하여 상기 암나사부를 상기 노즐의 수나사부와 결합시키는 단계는 상기 노즐 및 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리가 상기 어셈블리 고정체에 위치되는 동안 실행되고, 상기 유닛을 상기 토치 보디 어셈블리와 조립하기 이전에 상기 유닛을 상기 어셈블리 고정체로부터 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유닛이 상기 어셈블리 고정체로부터 제거된 후 상기 유닛을 상기 토치 보디 어셈블리와 조립하기 이전에,
    차폐 가스 노즐을 상기 노즐과 결합시켜 상기 노즐을 동일 중심으로 둘러싸도록 하여 차폐 가스 흐름 통로가 상기 차폐 가스 노즐의 방사상 내측면과 상기 노즐의 방사상 외측면 사이에 형성되는 단계, 및
    상기 차폐 가스 노즐을 상기 노즐과 결합된 상태로 유지하도록 실드 리테이너를 상기 차폐 가스 노즐과 결합시키는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실드 리테이너를 상기 차폐 가스 노즐과 결합시키는 단계는, 상기 실드 리테이너와 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 사이에 분리가능한 결합을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실드 리테이너와 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리 사이에 분리가능한 결합을 형성하는 단계는, 상기 실드 리테이너의 암나사부를 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 수나사부와 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부와 상기 어셈블리 고정체의 결합부 사이에 분리가능한 결합을 형성하는 단계는, 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방부의 나사를 상기 어셈블리 고정체의 나사와 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 후방-대향면을 상기 노즐의 전방-대향면과 대향하도록 위치시키는 단계 이전에, 상기 노즐의 전방-대향면에 밀봉 부재를 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 탄성 압축성을 가지고,
    상기 암나사부가 형성된 리테이너를 상기 노즐의 수나사부 및 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리의 전방부와 결합시키는 단계는, 상기 밀봉 부재가 상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 노즐 사이에서 압축되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 아크를 분해하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 분해 단계는,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합을 해제하는 단계, 및
    상기 전극 어셈블리에 접근하기 위하여 상기 유닛을 상기 토치 보디 어셈블리로부터 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리를 교체하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 교체 단계는,
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이의 분리가능한 결합을 해제하는 단계,
    상기 전극 어셈블리에 접근하기 위하여 상기 유닛을 상기 토치 보디 어셈블리로부터 제거하는 단계,
    상기 전극 어셈블리를 상기 토치 보디 어셈블리로부터 제거하고, 상기 토치 보디에 교체 전극 어셈블리를 설치하는 단계, 및
    상기 노즐 리테이닝 컵 어셈블리와 상기 토치 보디 어셈블리 사이에 분리가능한 결합을 재설정함으로써 상기 유닛을 상기 토치 보디 어셈블리와 재조립하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치의 조립 방법.
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