JPH0952177A - Plasma torch - Google Patents
Plasma torchInfo
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- JPH0952177A JPH0952177A JP7205812A JP20581295A JPH0952177A JP H0952177 A JPH0952177 A JP H0952177A JP 7205812 A JP7205812 A JP 7205812A JP 20581295 A JP20581295 A JP 20581295A JP H0952177 A JPH0952177 A JP H0952177A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマガスを噴
出するプラズマノズルの周囲から、2次ガスを旋回させ
ながら供給するようにし、主として切断作業に用いられ
るプラズマトーチに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma torch mainly used for cutting work, in which a secondary gas is supplied while being swirled from the periphery of a plasma nozzle for ejecting plasma gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】プラズマ切断では一般的に切断溝(カー
フ)の表側と、裏側では切断幅が相違している。そのた
め切断面は垂直とならず傾いている。しかし一方で、ア
ークの安定化のために、電極の軸の周囲に作動ガスを旋
回させて噴出する構成のプラズマトーチに於いては、そ
の切断面が左右対象とはならず、程度の差はあるもの
の、非対象となることが知られている。このことを利用
すると、表カーフ幅が広く、裏カーフ幅が狭くなってい
る状況に於いても、作動ガスの旋回によって、片側の切
断面だけであれば、垂直な切断を行うことができること
が溶接技術1988年6月号に開示されている。2. Description of the Related Art In plasma cutting, a cutting width is generally different between a front side and a back side of a cutting groove (kerf). Therefore, the cut surface is not vertical but inclined. However, on the other hand, in the plasma torch configured to swirl and eject the working gas around the axis of the electrode to stabilize the arc, the cut surface is not symmetrical and the degree of difference is different. Although known to be non-target. By utilizing this, even in the situation where the front kerf width is wide and the back kerf width is narrow, it is possible to perform vertical cutting with only one cut surface by swirling the working gas. Welding Technology is disclosed in the June 1988 issue.
【0003】また、最近、ノズルを覆うノズルキャップ
とノズルとの間に構成した2次ガス通路に旋回通路を介
装して、この2次ガスを旋回流とすることにより切断上
縁部の肩だれやベベル角を改善できるようにした技術が
特開平5−84579号公報にて示されている。Further, recently, a swirl passage is provided in a secondary gas passage formed between a nozzle cap covering the nozzle and the nozzle, and this swirl flow of the secondary gas is used to form a shoulder at the upper edge of the cutting portion. A technique capable of improving who and the bevel angle is disclosed in JP-A-5-84579.
【0004】このように、プラズマガスと2次ガスの双
方を旋回流として噴出させることにより、ベベル角を制
御する技術が知られている。As described above, there is known a technique for controlling the bevel angle by ejecting both the plasma gas and the secondary gas as a swirling flow.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマトーチにあっては、プラズマノズルの開口先端
部と、2次ガスの噴出口とが、軸方向に略同一位置、少
なくとも、2次ガスの噴出口がプラズマノズルの開口先
端よりわずかに突出している構成となっていた。However, in the conventional plasma torch, the tip of the opening of the plasma nozzle and the outlet of the secondary gas are at substantially the same position in the axial direction, at least for the secondary gas. The ejection port was configured to slightly project from the opening tip of the plasma nozzle.
【0006】このため、プラズマ切断時において、プラ
ズマトーチを所定のスタンドオフだけワークより離間し
て切断作業したときにおいて、上記プラズマトーチ先端
より旋回しながら噴出する両ガスの噴出流の一部がスタ
ンドオフにおける空間に拡散してしまい、両ガスの旋回
流の強さがワークの切断部に至る間に弱くなり、その結
果、この旋回流を板厚全体にわたって正常に維持するこ
とができなくなり、プラズマガスの旋回流によるベベル
角の制御が思うようにできなくなってしまい、切断面が
えぐれたようになったり、逆にふくらんだようになって
しまうという問題や、切断精度にバラツキが生じるとい
う問題があった。Therefore, during plasma cutting, when the plasma torch is cut away from the work by a predetermined standoff, a part of the jet flow of both gases jetted while swirling from the tip of the plasma torch stands. It diffuses into the space when it is off, and the strength of the swirling flow of both gases becomes weaker until reaching the cutting part of the work, and as a result, this swirling flow cannot be maintained normally over the entire plate thickness, and the plasma There is a problem that the bevel angle due to the swirling flow of gas cannot be controlled as expected, and the cutting surface becomes hollow or bulging on the contrary, and the cutting accuracy varies. there were.
【0007】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、プラズマトーチより旋回されながら噴出させるプ
ラズマガスを、これの旋回流の勢いがワークの裏面まで
拡散することなく到達できるようにして、ベベル角の調
整を良好に行なうことができるようにしたプラズマトー
チを提供しようとするものである。The present invention has been conceived in view of the above, and the plasma gas to be ejected while being swirled by the plasma torch can reach the back surface of the work by allowing the momentum of the swirling flow to reach the back surface of the work. An object of the present invention is to provide a plasma torch capable of favorably adjusting the angle.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマト
ーチは、電極の先端側へプラズマガスを噴出するプラズ
マノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガスを旋回
させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラズマト
ーチにおいて、2次ガス通路より外側に、上記プラズマ
ガス流と2次ガスの旋回流を囲うようにして補助媒体を
噴出する補助媒体噴出通路を設けた構成となっている。A plasma torch according to the present invention includes a plasma nozzle for ejecting a plasma gas toward the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling the secondary gas toward the tip side of the plasma nozzle. In the plasma torch having the above, the auxiliary medium ejection passage for ejecting the auxiliary medium is provided outside the secondary gas passage so as to surround the plasma gas flow and the swirling flow of the secondary gas.
【0009】また先のプラズマトーチにおいて、上記2
次ガス通路を構成するキャップ部材の外側に、補助媒体
通路を有する補助媒体噴出部材を設け、また、2次ガス
噴出口を被切断材近傍にまで達するように延長した2次
ガス通路手段となっている。In the above plasma torch, the above 2
An auxiliary medium jetting member having an auxiliary medium passage is provided outside the cap member that constitutes the secondary gas passage, and the secondary gas jetting means is a secondary gas passage means extended to reach the vicinity of the material to be cut. ing.
【0010】また、2次ガス通路構成部材の噴出口付近
に、被切断材近傍にまで達する遮へい部材を設け、また
2次ガス通路に、補助ガスを噴出する噴出口を設け、ま
た、プラズマガス噴出口に対向する位置に、被切断材の
切断部を介してガスを吸引する吸引手段を設け、さら
に、2次ガス通路を、トーチ中心軸に対して噴出方向を
頂点として0°より大きく45°未満の角度をもって設
けた構成となっている。Further, a shielding member that reaches the vicinity of the material to be cut is provided near the ejection port of the secondary gas passage constituting member, and an ejection port for ejecting auxiliary gas is provided in the secondary gas passage. Suction means for sucking gas through the cutting portion of the material to be cut is provided at a position facing the ejection port, and the secondary gas passage is provided with the ejection direction as the apex with respect to the central axis of the torch and is larger than 0 ° and larger than 45 °. It is configured with an angle of less than °.
【0011】[0011]
【作 用】プラズマトーチより噴出されるプラズマガ
スと2次ガスは、水平方向への拡散が低減された状態で
ワークまで導かれる。これにより、このプラズマガス及
び2次ガスは、プラズマトーチのスタンドオフ部におけ
る空間で周囲に拡散されることなしに、それぞれの旋回
流を維持した状態でワーク側へ到達でき、上記ダブルス
ワラ状になっている旋回流がワークの切断部の板厚方向
の全長にわたって作用される。[Operation] The plasma gas and secondary gas ejected from the plasma torch are guided to the work with a reduced horizontal diffusion. As a result, the plasma gas and the secondary gas can reach the work side while maintaining their respective swirling flows without being diffused to the surroundings in the space in the standoff part of the plasma torch. The swirling flow is applied over the entire length of the cutting portion of the work in the plate thickness direction.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図1
に基づいて説明する。図1において、1は電極、2はこ
の電極1の先端に対向する位置にノズル保持部材3にて
保持されて設けられたプラズマノズル、4は上記プラズ
マノズル1の下端部分を除き、その他の部分を被覆する
ノズルキャップ、5はこのノズルキャップ4の外側を被
覆するノズル保護キャップである。そして上記電極1の
周囲には、この周囲からプラズマノズル2に連通するプ
ラズマガス通路6が設けてあり、またプラズマノズル2
とノズルキャップ4との間には冷却水通路7が設けてあ
り、さらに、ノズルキャップ4とノズル保護キャップ5
との間にはプラズマノズル2の先端側に開放された2次
ガス通路8が設けられている。上記ノズル保護キャップ
5はノズルキャップ4に対して電気的に絶縁された状態
となっており、またプラズマノズルキャップ4の先端部
でも支持されている。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It will be described based on. In FIG. 1, reference numeral 1 is an electrode, 2 is a plasma nozzle provided at a position facing the tip of the electrode 1 and held by a nozzle holding member 3, and 4 is the other part except the lower end part of the plasma nozzle 1. Is a nozzle protection cap that covers the outside of the nozzle cap 4. A plasma gas passage 6 is provided around the electrode 1 so as to communicate with the plasma nozzle 2 from the periphery.
A cooling water passage 7 is provided between the nozzle cap 4 and the nozzle cap 4, and further, the nozzle cap 4 and the nozzle protection cap 5 are provided.
A secondary gas passage 8 that is open to the tip side of the plasma nozzle 2 is provided between and. The nozzle protection cap 5 is electrically insulated from the nozzle cap 4, and is also supported by the tip of the plasma nozzle cap 4.
【0013】上記電極1の内側には冷却水室9が設けて
あり、この冷却水室9は上記冷却水通路7に連通されて
いる。そしてこれらの一方の冷却水室9に冷却水流入路
10が接続してあり、他方の冷却水通路7に冷却水流出
路10aが接続してある。一方上記プラズマガス通路6
にはプラズマガス流入路11が、また2次ガス通路8に
は2次ガス流入路12がそれぞれ接続してある。13は
上記各部材を支持するトーチ本体で、これは電極1及び
プラズマノズル2に対して絶縁されている。そして上記
ノズル保護キャップ5はこのトーチ本体13に螺着され
ている。A cooling water chamber 9 is provided inside the electrode 1, and the cooling water chamber 9 communicates with the cooling water passage 7. A cooling water inflow passage 10 is connected to one of the cooling water chambers 9, and a cooling water outflow passage 10 a is connected to the other cooling water passage 7. On the other hand, the plasma gas passage 6
Is connected to a plasma gas inflow path 11, and the secondary gas passage 8 is connected to a secondary gas inflow path 12. Reference numeral 13 denotes a torch body that supports the above-mentioned members, which is insulated from the electrode 1 and the plasma nozzle 2. The nozzle protection cap 5 is screwed to the torch body 13.
【0014】そして上記プラズマガス通路6の上流側に
はプラズマガスに旋回流を与えるための旋回通路6aが
介装されている。A swirl passage 6a for providing a swirl flow to the plasma gas is provided upstream of the plasma gas passage 6.
【0015】またノズルキャップ4とノズル保護キャッ
プ5との間に構成される2次ガス通路8はテーパ環状に
形成されているが、この2次ガス通路8内に絶縁材料に
て構成され、かつスペーサをかねるインシュレータ14
が、ノズルキャップ4及びノズル保護キャップ5のそれ
ぞれの壁面に対して気密状にして介装してあり、このイ
ンシュレータ14には、2次ガスに旋回流を与えるため
の旋回通路14aが設けてある。Further, the secondary gas passage 8 formed between the nozzle cap 4 and the nozzle protection cap 5 is formed in a taper ring shape, and is made of an insulating material in the secondary gas passage 8, and Insulator 14 that doubles as a spacer
Are airtightly provided on the respective wall surfaces of the nozzle cap 4 and the nozzle protection cap 5, and the insulator 14 is provided with a swirling passage 14a for giving a swirling flow to the secondary gas. .
【0016】プラズマトーチのノズル保護キャップ5の
外側には、このノズル保護キャップ5を囲繞する形状に
形成された補助ガス噴出筒15が図示しない手段にてノ
ズル本体13側に支持して嵌合されている。この補助ガ
ス噴出筒15には環状の補助ガス通路16が設けてあ
り、この補助ガス通路16の出口16aは、プラズマノ
ズル2及び2次ガス通路8からそれぞれ旋回流となって
噴出されるガス流を囲繞する方向に向けて補助ガスを噴
出するような形状で開口されている。このガス通路の出
口16aの噴出方向の角度αは、トーチの中心軸に対し
て、この実施の形態では約65°にしたが、これに限る
ものでなく0〜90°の範囲に傾斜させる。ガス通路1
6の上流側は図示しない補助ガス供給路に接続されてい
る。上記補助ガスには空気、その他任意のガスを用い
る。また、これは、ガスのまわりに、液体や粉体などシ
ールド効果を生む他の媒体でもよい。An auxiliary gas ejection cylinder 15 formed in a shape surrounding the nozzle protection cap 5 is fitted to the outside of the nozzle protection cap 5 of the plasma torch by supporting it on the nozzle body 13 side by means not shown. ing. An annular auxiliary gas passage 16 is provided in the auxiliary gas ejection cylinder 15, and an outlet 16a of the auxiliary gas passage 16 is a gas flow ejected as a swirling flow from the plasma nozzle 2 and the secondary gas passage 8, respectively. The auxiliary gas is opened in a direction that surrounds the. The angle α of the outlet 16a of the gas passage in the ejection direction is about 65 ° with respect to the central axis of the torch in the present embodiment, but the angle is not limited to this, and it is inclined in the range of 0 to 90 °. Gas passage 1
The upstream side of 6 is connected to an auxiliary gas supply passage (not shown). Air or any other gas is used as the auxiliary gas. It may also be another medium around the gas, such as a liquid or powder, which produces a shielding effect.
【0017】次に本発明の第2の実施の形態を図2に基
づいて説明する。この実施の形態では、図1に示した実
施の形態における補助ガス噴出筒15の代わりに、ノズ
ル保持キャップ5の外側に、このノズル保護キャップ5
を囲繞して、このノズル保護キャップ5の外周面との間
に補助ガス通路17を構成する補助キャップ18をトー
チ本体13側に固着して設けてある。補助キャップ18
はダブルアークと呼ばれる異常放電を防止するため、ノ
ズルと電気的に絶縁されていることが望ましい。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, instead of the auxiliary gas ejection cylinder 15 in the embodiment shown in FIG. 1, the nozzle protection cap 5 is provided outside the nozzle holding cap 5.
An auxiliary cap 18 forming an auxiliary gas passage 17 between the nozzle protection cap 5 and the outer peripheral surface of the nozzle protection cap 5 is fixedly provided on the torch body 13 side. Auxiliary cap 18
Is preferably electrically insulated from the nozzle to prevent abnormal discharge called double arc.
【0018】この補助キャップ18によるガス通路17
の出口部は上記第1の実施の形態と同様に、ノズル2及
び2次ガス通路8からの旋回流を囲繞する方向に補助ガ
スを噴出する形状になっている。The gas passage 17 formed by the auxiliary cap 18
Similar to the first embodiment described above, the outlet portion of is shaped to eject the auxiliary gas in a direction surrounding the swirling flow from the nozzle 2 and the secondary gas passage 8.
【0019】上記第1,第2の実施の形態において電極
1からのプラズマアークは、この電極1の周囲に設けら
れたプラズマガス通路6に供給されたプラズマガスと共
にプラズマノズル2及びノズル保護キャップ5の開口部
を通って噴出される。また2次ガスは2次ガス通路8を
通ってこれの先端より上記プラズマの周囲を囲繞するよ
うにして噴出されるが、このときの2次ガスはインシュ
レータ14を通る間に整流される。すなわち、環状の2
次ガス通路8を通ってきた2次ガスはインシュレータ1
4の旋回通路14aを通る間に旋回流となって2次ガス
通路8の先端より噴出される。In the first and second embodiments, the plasma arc from the electrode 1 is accompanied by the plasma gas supplied to the plasma gas passage 6 provided around the electrode 1 together with the plasma nozzle 2 and the nozzle protection cap 5. Is ejected through the opening. The secondary gas is ejected from the tip of the secondary gas passage 8 so as to surround the plasma, and the secondary gas at this time is rectified while passing through the insulator 14. That is, circular 2
The secondary gas that has passed through the secondary gas passage 8 is the insulator 1
While passing through the swirling passage 14a of No. 4, it becomes a swirling flow and is ejected from the tip of the secondary gas passage 8.
【0020】そしてこのとき、上記プラズマノズル2と
2次ガス通路8からそれぞれ噴出されるプラズマガスと
2次ガスの外側に、これを囲繞するようにして補助ガス
が補助ガス噴出筒15、あるいは補助キャップ18のそ
れぞれの補助ガス通路16,17からの補助ガスが噴出
される。At this time, the auxiliary gas is provided outside the plasma gas and the secondary gas jetted from the plasma nozzle 2 and the secondary gas passage 8 so as to surround the plasma gas and the secondary gas. Auxiliary gas is ejected from the respective auxiliary gas passages 16 and 17 of the cap 18.
【0021】従って、噴出されるプラズマガス及び2次
ガスはプラズマトーチの先端からワーク19に至る間に
わたって補助ガスにて包み込まれてワーク19まで導か
れる。Therefore, the ejected plasma gas and secondary gas are led to the work 19 while being covered with the auxiliary gas from the tip of the plasma torch to the work 19.
【0022】これにより、上記プラズマガス及び2次ガ
スはプラズマトーチのスタンドオフ部における空間で周
囲に拡散されることなしに、それぞれ旋回流を維持した
状態でワーク19側に到達でき、上記旋回流がワーク1
9の切断溝20の板厚方向の全長にわたって作用され
る。As a result, the plasma gas and the secondary gas can reach the work 19 side while maintaining the swirling flow without being diffused to the surroundings in the space in the standoff portion of the plasma torch, and the swirling flow is generated. Work 1
It acts on the entire length of the cutting groove 20 of 9 in the plate thickness direction.
【0023】なお、上記図1,図2に示すプラズマノズ
ル保護キャップ5の長さを、図3に示す第3の実施の形
態のように、このプラズマ保護キャップ5aをトーチの
軸方向に長くして、切断作業時にワークの表面付近にま
で延長、あるいはワーク1919に接触するようにして
もよい。The length of the plasma nozzle protection cap 5 shown in FIGS. 1 and 2 is made longer in the axial direction of the torch as in the third embodiment shown in FIG. The work may be extended to near the surface of the work or contact the work 1919 during the cutting operation.
【0024】この構成によれば、プラズマトーチからの
ダブルスワラ状の噴出ガスを、延長したプラズマノズル
保護キャップ5aにて囲繞することができる。なお、プ
ラズマノズル保護キャップ5aの延長部分は別部品とし
て交換可能の構成としてもよい。この場合も上記と同様
に絶縁材で構成されることが好ましい。According to this structure, the double swirler-like gas ejected from the plasma torch can be surrounded by the extended plasma nozzle protection cap 5a. The extended portion of the plasma nozzle protection cap 5a may be replaceable as a separate component. In this case as well, it is preferable to use an insulating material as in the above case.
【0025】なお、図2で示す補助キャップ18の長さ
を、上記と同様にトーチの軸方向に長くしても同様な効
果が得られる。また図4に示したように、2次ガス通路
8内に補助ガス吹き出し口8aを設けて、旋回ガスがこ
の吹き出口8aより吹き出される補助ガスにて包み込ま
れるようにしてもよい。この場合、あらたな補助ガス手
段を用いなくても同様な効果が得られる。Note that the same effect can be obtained by extending the length of the auxiliary cap 18 shown in FIG. 2 in the axial direction of the torch similarly to the above. Further, as shown in FIG. 4, an auxiliary gas blowout port 8a may be provided in the secondary gas passage 8 so that the swirling gas is wrapped with the auxiliary gas blown out from the blowout port 8a. In this case, the same effect can be obtained without using a new auxiliary gas means.
【0026】また図5は本発明の第4の実施の形態を示
すもので、第1,第2,第3の実施の形態における補助
ガス通路の代りに、ワーク19の下側に吸引装置21を
設けた場合を示す。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. Instead of the auxiliary gas passage in the first, second and third embodiments, a suction device 21 is provided below the work 19. The case where is provided is shown.
【0027】この実施の形態によれば、プラズマトーチ
からダブルスワラ状に噴出されるプラズマガス及び2次
ガスは吸引によって生じる気流に沿って切断溝20を通
してワーク19の下側へ導かれる。従って上記両ガスは
スタンドオフ部の空間で拡散されることなく切断溝20
内に到達される。According to this embodiment, the plasma gas and the secondary gas ejected from the plasma torch in a double swirl shape are guided to the lower side of the work 19 through the cutting groove 20 along the air flow generated by suction. Therefore, both of the above gases are not diffused in the space of the standoff portion and the cutting groove 20
Is reached within.
【0028】さらに図6は本発明の第5の実施の形態を
示すもので、図示しないプラズマ電源(直流電源)に接
続された電極1は絶縁体22を介してトーチ本体(図示
せず)の先端側に支持されている。そしてこの電極1の
先端部及び絶縁体22を囲繞するようにして、先端に電
極1と同心状にしたオリフィス23を持つプラズマノズ
ル2が配置され、このプラズマノズル2の内側がプラズ
マガス通路6となっている。このプラズマガス通路6内
には、絶縁体22とプラズマノズル2に支持された第1
スワラ24が介装されている。Further, FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention, in which the electrode 1 connected to a plasma power source (DC power source) (not shown) is connected to the torch body (not shown) via an insulator 22. It is supported on the tip side. A plasma nozzle 2 having an orifice 23 concentric with the electrode 1 is arranged at the tip so as to surround the tip of the electrode 1 and the insulator 22, and the inside of the plasma nozzle 2 serves as a plasma gas passage 6. Has become. In the plasma gas passage 6, the first member supported by the insulator 22 and the plasma nozzle 2 is provided.
The swirler 24 is interposed.
【0029】プラズマノズル2の外側にはノズルキャッ
プ4がノズル本体に固着されて配置され、このノズルキ
ャップ4とプラズマノズル2の間に冷却水通路7を構成
している。A nozzle cap 4 is fixedly attached to the nozzle body on the outside of the plasma nozzle 2, and a cooling water passage 7 is formed between the nozzle cap 4 and the plasma nozzle 2.
【0030】ノズルキャップ4の外側にはトーチ本体の
先端部をカバーすると共に、ノズルキャップ4との間で
2次ガス通路8を構成するノズル保護キャップ5が設け
てある。このノズル保護キャップ5の内側の2次ガス通
路8には2次ガスに旋回流を与えるための第2スワラ2
5が介装してある。A nozzle protection cap 5 is provided outside the nozzle cap 4 to cover the tip of the torch body and to form a secondary gas passage 8 with the nozzle cap 4. The second swirler 2 for giving a swirling flow to the secondary gas is provided in the secondary gas passage 8 inside the nozzle protection cap 5.
5 is interposed.
【0031】ノズル保護キャップ5の先端にはプラズマ
ノズル2のオリフィス23と同心のオリフィス26が開
口されている。このオリフィス26の開口部の直上流部
はプラズマノズル2とノズル保護キャップ5との対向側
面により略平行の2次ガス噴出通路27となっている。
そしてこの2次ガス噴出通路27は電極1の軸心に対す
る角度αが30°になるように傾斜されている。An orifice 26 concentric with the orifice 23 of the plasma nozzle 2 is opened at the tip of the nozzle protection cap 5. Immediately upstream of the opening of the orifice 26 is a secondary gas ejection passage 27 which is substantially parallel to the side surfaces of the plasma nozzle 2 and the nozzle protection cap 5 which face each other.
The secondary gas ejection passage 27 is inclined so that the angle α with respect to the axis of the electrode 1 is 30 °.
【0032】なおこの実施例における各部分の寸法の一
例を示すと、プラズマノズル2のオリフィス23の径は
1.5mm、2次ガス噴出通路27の平行部の長さは約
5mm、幅は約0.5mmであり、ノズル保護キャップ
5のオリフィス26の径は4mmである。An example of the size of each portion in this embodiment is shown. The diameter of the orifice 23 of the plasma nozzle 2 is 1.5 mm, the length of the parallel portion of the secondary gas ejection passage 27 is about 5 mm, and the width is about 5 mm. The diameter of the orifice 26 of the nozzle protection cap 5 is 4 mm.
【0033】上記構成において、図示しないプラズマ電
源より電極1に電流が供給されることにより、電極1と
ワーク19との間にアークが形成されてワーク19の切
断が行われる。このアークはプラズマノズル2のプラズ
マガス通路6から旋回して噴出される作動ガスにて維持
される。In the above structure, when a current is supplied to the electrode 1 from a plasma power source (not shown), an arc is formed between the electrode 1 and the work 19 to cut the work 19. This arc is maintained by the working gas swirling and ejected from the plasma gas passage 6 of the plasma nozzle 2.
【0034】上記切断中、2次ガスはオリフィス26か
らワーク19の切断溝20へ向かって噴出され続け、切
断面の角度を調整しながら切断が進行する。このとき、
2次ガスは第2スワラ25にて旋回流となっていると共
に、2次ガス噴出通路27により、トーチの中心軸に対
してθ=α=30°の速度ベクトルが付加される。During the cutting, the secondary gas continues to be ejected from the orifice 26 toward the cutting groove 20 of the work 19, and the cutting proceeds while adjusting the angle of the cutting surface. At this time,
The secondary gas is swirling in the second swirler 25, and the secondary gas jet passage 27 adds a velocity vector of θ = α = 30 ° to the central axis of the torch.
【0035】これはいいかえれば、旋回流の中心方向に
集束する流速ベクトルと、作動ガス噴出方向と同一方向
の流速ベクトルとを同時に積極的に2次ガスの旋回流に
付加していることになる。In other words, this means that the flow velocity vector that converges in the central direction of the swirling flow and the flow velocity vector in the same direction as the working gas jet direction are positively added to the swirling flow of the secondary gas at the same time. .
【0036】中心方向に集束する流速ベクトルはノズル
保護キャップ5のオリフィス26を出た直後に径方向に
拡散してしまいがちな2次ガスの拡散を抑えてこれの旋
回流をトーチの下方まで維持している。また、作動ガス
噴出方向と同一方向の流速ベクトルは、加工誤差、パー
ツ組付け誤差により発生する噴出口付近での旋回速度分
布の不均一性を軸方向に拡散している。The flow velocity vector that converges in the central direction suppresses the diffusion of the secondary gas that tends to diffuse in the radial direction immediately after leaving the orifice 26 of the nozzle protection cap 5 and maintains the swirling flow of the secondary gas below the torch. are doing. Further, the flow velocity vector in the same direction as the working gas jet direction diffuses in the axial direction the non-uniformity of the swirling velocity distribution near the jet port caused by the machining error and the part assembly error.
【0037】この実施例では、これら流速ベクトルの付
加を、トーチの中心軸に対する角度α=30°とした略
平行の2次ガス噴出通路27によって行うようにしてい
るが、上記2次ガス噴出通路27のトーチの中心軸に対
する角度αは、2次ガスの速度ベクトルの角度θが0°
<θ<45°となる範囲の角度とする。In this embodiment, these flow velocity vectors are added by the substantially parallel secondary gas ejection passages 27 whose angle α = 30 ° with respect to the central axis of the torch. The angle α of the torch with respect to the central axis of 27 is 0 ° as the angle θ of the velocity vector of the secondary gas.
The angle is in the range of <θ <45 °.
【0038】これはθ=0°では中心方向に集束させる
流速ベクトルが有効に与えられないためであり、これで
は、旋回流がオリフィス26を出た瞬間に径方向に拡散
して切断溝20に送り込まれる旋回流が弱くなってしま
う。これを補うためには、2次ガスの流量を多くする
か、切断高さ(スタンドオフ)を低くするしかない。This is because the flow velocity vector for converging in the center direction is not effectively given at θ = 0 °. In this case, the swirling flow diffuses radially in the cutting groove 20 at the moment when it exits the orifice 26. The swirling flow sent in becomes weak. In order to compensate for this, there is no choice but to increase the flow rate of the secondary gas or reduce the cutting height (standoff).
【0039】この場合、前者は大量の2次ガスを必要と
するので不経済であり、また、後者にあっては、単にワ
ーク19にプラズマノズル2やノズル保護キャップ5が
接触する危険性が増大し、ダブルアークの発生または衝
突によりトーチが破壊しやすくなるばかりか、切断時に
吹きあがってくる溶湯がプラズマノズル2とノズル保護
5の間に堆積してしまい、プラズマノズル2とノズル保
護キャップ5の間の絶縁が破られ、これからもダブルア
ークの危険性が増大する。さらに、吹きあがり溶湯はワ
ーク19が厚い場合、直接的にプラズマノズル2あるい
はプラズマノズル2を保護すべきノズル保護キャップ5
を溶融し、使用不能の状態になることもある。In this case, the former is uneconomical because it requires a large amount of secondary gas, and in the latter, the risk that the plasma nozzle 2 and the nozzle protection cap 5 simply contact the work 19 increases. However, not only the torch is easily broken by the generation or collision of the double arc, but also the molten metal blown up at the time of cutting is deposited between the plasma nozzle 2 and the nozzle protection 5, and the plasma nozzle 2 and the nozzle protection cap 5 The insulation between them is broken, and the risk of double arcs continues to increase. Furthermore, when the work 19 is thick, the blown-up molten metal directly protects the plasma nozzle 2 or the nozzle protection cap 5 that should protect the plasma nozzle 2.
May melt and become unusable.
【0040】一方θ=45°以上では作動ガス噴出方向
と同一方向の流速成分が十分でないため、加工誤差、パ
ーツ組付け誤差により発生する旋回速度分布の不均一性
が旋回流に強力に作用するので、ベベル角が一定になら
ない。このような状態で切断を行った場合、切断方向に
よって製品(ワーク)の切断面の角度がばらついてしま
うので、後加工による修正が余儀なくされ、場合によっ
ては不良品となってしまう。On the other hand, when θ = 45 ° or more, the flow velocity component in the same direction as the working gas jet direction is not sufficient, so that the non-uniformity of the swirling velocity distribution caused by machining error and part assembly error has a strong effect on the swirling flow. Therefore, the bevel angle is not constant. When cutting is performed in such a state, the angle of the cut surface of the product (workpiece) varies depending on the cutting direction, so correction by post-processing is unavoidable, and in some cases it becomes a defective product.
【0041】本発明者らは、このような2次ガス噴出通
路27の角度αの違いによる切断面の角度のバラツキを
実験で確認し実用に供せられる2次ガス噴出通路27の
角度αをα<45°とした。図7はその根拠となった実
験結果の概略を示す。2次ガス噴出通路27の角度αが
本発明の範囲内である30°の場合と、本発明の範囲か
らはずれた45°の場合の比較である。この実験では、
プラズマノズル2その他の装置構成はそれぞれ同一であ
る。The inventors of the present invention have confirmed the variation in the angle of the cut surface due to the difference in the angle α of the secondary gas ejection passage 27 by an experiment and set the angle α of the secondary gas ejection passage 27 that can be put to practical use. α <45 °. FIG. 7 shows an outline of the experimental result which was the basis for this. It is a comparison between the case where the angle α of the secondary gas ejection passage 27 is 30 ° which is within the range of the present invention and the case where it is 45 ° outside the range of the present invention. In this experiment,
The plasma nozzle 2 and other device configurations are the same.
【0042】図7に示す実験結果を得るための実験で
は、ベベル角の測定を容易にするため垂直切断を狙って
いて、その実験条件は、電流は120A、作動ガス供給
圧は4kg/cm2 、切断速度は2500mm/min
でワーク19の厚さは9mm、材質はSS400であ
る。ベベル角を0°にするために2次ガス流量を70リ
ットル/minが必要であった。In the experiment for obtaining the experimental result shown in FIG. 7, the vertical cutting is aimed at in order to facilitate the measurement of the bevel angle, and the experimental conditions are the current of 120 A and the working gas supply pressure of 4 kg / cm 2. , Cutting speed is 2500mm / min
The thickness of the work 19 is 9 mm, and the material is SS400. A secondary gas flow rate of 70 liters / min was required to set the bevel angle to 0 °.
【0043】互いに直交する4つの切断方向のそれぞれ
に付き3回ずつの切断を行ない、そのときの実測ベベル
角のバラツキとして最大値、最小値をエラーで示してい
る。図7から明らかなように、α=45°の場合のバラ
ツキが平均値±4°であるのに比べて、α=30°での
バラツキは平均値±1°程度に収まっている。The cutting is performed three times for each of the four cutting directions orthogonal to each other, and the maximum and minimum values are shown as errors as the variations in the measured bevel angle at that time. As is clear from FIG. 7, the variation when α = 45 ° is an average value of ± 4 °, whereas the variation when α = 30 ° is within an average value of ± 1 °.
【0044】この実施の形態によれば、流速成分の付加
により、2次旋回流が軸方向下流に維持される距離が長
くなり、同時に、旋回速度分布の不均一性を軸方向に拡
散できるので、ワーク19の下面にまで周方向速度成分
のばらつきが少ない旋回流が維持できる。According to this embodiment, by adding the flow velocity component, the distance that the secondary swirling flow is maintained downstream in the axial direction becomes long, and at the same time, the non-uniformity of the swirling velocity distribution can be diffused in the axial direction. A swirling flow with little variation in the circumferential velocity component can be maintained even on the lower surface of the work 19.
【0045】なお、図5で示した吸引装置21は図1,
図2,図3,図4,図6に示す各実施の形態においても
用いてよく、この場合、2次旋回ガスの旋回流維持効果
はさらに大きくなる。また吸引により切断時に発生する
ヒューム等を同時に排出することもできる。またガスの
代りに、液体や粉体等他の媒体でもよい。The suction device 21 shown in FIG.
It may be used in each of the embodiments shown in FIGS. 2, 3, 4, and 6, and in this case, the effect of maintaining the swirling flow of the secondary swirling gas is further increased. Further, it is possible to simultaneously discharge fumes and the like generated at the time of cutting by suction. Further, instead of gas, other medium such as liquid or powder may be used.
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明によれば、プラズマトーチの先端
から噴出されるプラズマガス及び2次ガスはプラズマト
ーチのスタンドオフ部における空間で周囲に拡散される
ことなしに、それぞれの旋回流を維持した状態でワーク
19側に到達でき、上記旋回流がワーク19の切断溝2
0の板厚方向の全長にわたって作用される。According to the present invention, the plasma gas and the secondary gas ejected from the tip of the plasma torch are maintained in their respective swirling flows without being diffused in the space in the standoff portion of the plasma torch. In the cut groove 2 of the work 19 that can reach the work 19 side in the above state.
It is operated over the entire length in the plate thickness direction of 0.
【0047】従って、板厚方向にわたって、一定のベベ
ル角が得られ、切断面にえぐれやふくらみが生じない。
さらに旋回流を有効に作用させるので、2次ガス流量を
低減できる。Therefore, a constant bevel angle can be obtained in the plate thickness direction, and no scooping or bulging occurs on the cut surface.
Further, since the swirling flow is effectively applied, the flow rate of the secondary gas can be reduced.
【0048】また本発明によれば、噴出される噴出ガス
によるワークの切断溝20のベベル角の調整をスタンド
オフの影響を受けることなく良好に行うこともできるの
で、旋回流を強力に作用させるために、スタンドオフを
下げる必要がなく、溶融金属等の付着によるトーチ損傷
やダブルアークの危険を避けることができる。Further, according to the present invention, the bevel angle of the cutting groove 20 of the workpiece can be favorably adjusted by the jetted jet gas without being affected by the standoff, so that the swirling flow is strongly exerted. Therefore, it is not necessary to lower the standoff, and the risk of torch damage or double arc due to the adhesion of molten metal or the like can be avoided.
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態の変形例を示す断面
図である。FIG. 4 is a sectional view showing a modified example of the third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4の実施の形態を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第5の実施の形態を示す断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図7】2次ガス噴出口のトーチの中心軸に対する角度
に対する切断面のベベル角の関係を示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a bevel angle of a cut surface and an angle of a secondary gas ejection port with respect to a central axis of a torch.
1…電極 2…ノズル 3…ノズル保護部材 4…ノズルキャップ 5,5a…プラズマノズル保護キャップ 6…プラズマガス通路 6a,14a…旋回通路 7…冷却水通路 8…2次ガス通路 8a…吹き出口 9…冷却水室 13…トーチ本体 14…インシュレータ 14a…旋回通路 15…補助ガス噴出筒 16,17…補助ガス通路 16a…出口 18…補助キャップ 19…ワーク 20…切断溝 21…吸引装置 23,26…オリフィス 24…第1スワラ 25…第2スワラ 27…2次ガス噴出通路 α…2次ガス通路の傾斜角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode 2 ... Nozzle 3 ... Nozzle protection member 4 ... Nozzle cap 5,5a ... Plasma nozzle protection cap 6 ... Plasma gas passage 6a, 14a ... Swirl passage 7 ... Cooling water passage 8 ... Secondary gas passage 8a ... Blowout port 9 ... Cooling water chamber 13 ... Torch body 14 ... Insulator 14a ... Swirl passage 15 ... Auxiliary gas ejection cylinder 16,17 ... Auxiliary gas passage 16a ... Exit 18 ... Auxiliary cap 19 ... Work 20 ... Cutting groove 21 ... Suction device 23,26 ... Orifice 24 ... 1st swirler 25 ... 2nd swirler 27 ... Secondary gas ejection passage α ... Inclination angle of secondary gas passage
Claims (7)
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、2次ガス通路より外側に、上記プ
ラズマガス流と2次ガスの旋回流を囲うようにして補助
媒体を噴出する補助媒体噴出通路を設けたことを特徴と
するプラズマトーチ。1. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting plasma gas toward the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting secondary gas while swirling toward the tip side of the plasma nozzle, outside the secondary gas passage. A plasma torch, further comprising an auxiliary medium jetting passage for jetting an auxiliary medium so as to surround the plasma gas flow and the swirling flow of the secondary gas.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、上記2次ガス通路を構成するキャ
ップ部材の外側に、補助媒体通路を有する補助媒体噴出
部材を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。2. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas toward the tip of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling toward the tip of the plasma nozzle. A plasma torch, characterized in that an auxiliary medium jetting member having an auxiliary medium passage is provided outside the constituent cap member.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、2次ガス噴出口を被切断材近傍に
まで達するように延長した2次ガス通路手段としたこと
を特徴とするプラズマトーチ。3. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas to the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling to the tip side of the plasma nozzle. A plasma torch, wherein the secondary gas passage means is extended so as to reach the vicinity of the material to be cut.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、2次ガス通路構成部材の噴出口付
近に、被切断材近傍にまで達する遮へい部材を設けたこ
とを特徴とするプラズマトーチ。4. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas toward the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling toward the tip side of the plasma nozzle. A plasma torch characterized in that a shield member reaching up to the vicinity of the material to be cut is provided in the vicinity of the jet outlet of.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、2次ガス通路に、補助ガスを噴出
する噴出口を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。5. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas toward the tip of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling toward the tip of the plasma nozzle. A plasma torch provided with a jet port for jetting auxiliary gas.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、プラズマガス噴出口に対向する位
置に、被切断材の切断部を介してガスを吸引する吸引手
段を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。6. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas to the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling to the tip side of the plasma nozzle, facing the plasma gas ejection port. The plasma torch is characterized in that a suction means for sucking gas through the cutting portion of the material to be cut is provided at the position to be cut.
プラズマノズルと、プラズマノズルの先端側へ2次ガス
を旋回させながら噴出させる2次ガス通路を有するプラ
ズマトーチにおいて、2次ガス通路を、トーチ中心軸に
対して噴出方向を頂点として0°より大きく45°未満
の角度をもって設けたことを特徴とするプラズマトー
チ。7. A plasma torch having a plasma nozzle for ejecting a plasma gas toward the tip side of an electrode and a secondary gas passage for ejecting a secondary gas while swirling toward the tip side of the plasma nozzle. A plasma torch which is provided with an angle of more than 0 ° and less than 45 ° with respect to the center axis of the torch with the ejection direction as the apex.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7205812A JPH0952177A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Plasma torch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7205812A JPH0952177A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Plasma torch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0952177A true JPH0952177A (en) | 1997-02-25 |
Family
ID=16513112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7205812A Pending JPH0952177A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Plasma torch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0952177A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998040533A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Komatsu Ltd. | Device and method for surface treatment |
CN110349823A (en) * | 2018-04-02 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | Plasma processing apparatus |
KR102626330B1 (en) * | 2023-02-15 | 2024-01-17 | 곽송희 | All-in-one laser processing device having coaxial nozzle and off-axis nozzle integrally and method for controlling the same |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7205812A patent/JPH0952177A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998040533A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Komatsu Ltd. | Device and method for surface treatment |
CN110349823A (en) * | 2018-04-02 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | Plasma processing apparatus |
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