JP2591371Y2 - プラズマアークトーチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案はプラズマ切断あるいはプ
ラズマ溶接を行うためのプラズマアークトーチに係り、
特に、プラズマガスとして酸素を含むガスを使用するプ
ラズマアークトーチの改良に関する。
ラズマ溶接を行うためのプラズマアークトーチに係り、
特に、プラズマガスとして酸素を含むガスを使用するプ
ラズマアークトーチの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的プラズマ切断あるいはプラ
ズマ溶接装置を図３に示す。この装置に利用されるプラ
ズマアークトーチ１は、高融点の電極材料２を銅あるい
はアルミニウムの電極ホルダ３に埋め込んだ電極４と、
前記電極４の先端部分にこれを同軸的に覆うように取り
付けられた銅製のノズル５とにより構成され、また電極
４とノズル５とは電気絶縁されている。更に、電極４と
ノズル５との間に作動ガスを供給するための手段６を備
え、かつ電極４とノズル５を冷却するための冷却水通路
を有するものである。
ズマ溶接装置を図３に示す。この装置に利用されるプラ
ズマアークトーチ１は、高融点の電極材料２を銅あるい
はアルミニウムの電極ホルダ３に埋め込んだ電極４と、
前記電極４の先端部分にこれを同軸的に覆うように取り
付けられた銅製のノズル５とにより構成され、また電極
４とノズル５とは電気絶縁されている。更に、電極４と
ノズル５との間に作動ガスを供給するための手段６を備
え、かつ電極４とノズル５を冷却するための冷却水通路
を有するものである。
【０００３】このようなトーチ１には、電極４と被加工
物７の間にノズル５を介してアーク放電を発生するため
に、電極４とノズル５の間に絶縁破壊を起こすための高
周波発生回路８と、メインアークを発生させる直流電源
９が接続されている。直流電源９は、図４に示すよう
に、絶縁破壊Ａに引続いて電極４とノズル５の間にパイ
ロットアークＢを発生し、パイロットアークＢの先導に
よって電極４と被加工物７の間に電気的導通が確保され
ると、パイロットアークＢを遮断し電極４と被加工物７
の間にメインアークＣを形成する。
物７の間にノズル５を介してアーク放電を発生するため
に、電極４とノズル５の間に絶縁破壊を起こすための高
周波発生回路８と、メインアークを発生させる直流電源
９が接続されている。直流電源９は、図４に示すよう
に、絶縁破壊Ａに引続いて電極４とノズル５の間にパイ
ロットアークＢを発生し、パイロットアークＢの先導に
よって電極４と被加工物７の間に電気的導通が確保され
ると、パイロットアークＢを遮断し電極４と被加工物７
の間にメインアークＣを形成する。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】上記構成のプラズマト
ーチにおいて、プラズマアークを発生し被加工物を切断
したり溶接したりすると、アークの発生にともない電極
４が徐々に消耗していき、ついには使用不可能になり電
極４の交換が必要になる。電極４の交換の頻度が高くな
ると、ランニングコストが高くなり、また、交換作業の
ため作業能率も低下してしまう問題点があり、これまで
電極４の耐久性向上がプラズマトーチ１の大きな課題に
なっている。
ーチにおいて、プラズマアークを発生し被加工物を切断
したり溶接したりすると、アークの発生にともない電極
４が徐々に消耗していき、ついには使用不可能になり電
極４の交換が必要になる。電極４の交換の頻度が高くな
ると、ランニングコストが高くなり、また、交換作業の
ため作業能率も低下してしまう問題点があり、これまで
電極４の耐久性向上がプラズマトーチ１の大きな課題に
なっている。
【０００５】近年、プラズマ切断においては、軟鋼板の
切断に作動ガスとして酸素を含むガスを使用する例があ
り、これは作動ガスとして窒素やアルゴンなどの不活性
ガスを使用するプラズマ切断に比較して、切断速度が速
いことや切断品質が優れていることにより、広く使われ
ている。
切断に作動ガスとして酸素を含むガスを使用する例があ
り、これは作動ガスとして窒素やアルゴンなどの不活性
ガスを使用するプラズマ切断に比較して、切断速度が速
いことや切断品質が優れていることにより、広く使われ
ている。
【０００６】作動ガスとして酸素を含むガスを使用する
場合、従来の電極材料であるタングステンを使用する
と、タングステンの酸化物は融点が下がるため耐久性が
極端に短く、実際には使用することはできなかった。こ
れを解消するために電極材料にハフニウム（Ｈｆ）を使
いそれを、銅製の電極ホルダに埋め込んだものを電極と
して使用することが米国特許（ＵＳ ３５９７６４９）
に示されている。しかし、この電極をもってしても、不
活性ガスを作動ガスとして使う場合のタングステンを使
用した電極に比較して消耗が早く、電極寿命の向上が望
まれていた。
場合、従来の電極材料であるタングステンを使用する
と、タングステンの酸化物は融点が下がるため耐久性が
極端に短く、実際には使用することはできなかった。こ
れを解消するために電極材料にハフニウム（Ｈｆ）を使
いそれを、銅製の電極ホルダに埋め込んだものを電極と
して使用することが米国特許（ＵＳ ３５９７６４９）
に示されている。しかし、この電極をもってしても、不
活性ガスを作動ガスとして使う場合のタングステンを使
用した電極に比較して消耗が早く、電極寿命の向上が望
まれていた。
【０００７】この問題を解決するために、いくつかの試
みがなされている。例えば、特開昭６１−２７１８００
号公報には、電極先端部とノズルの内外面をニッケル
（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を含む電気メッキを施す
ことにより、アークが不安定になることを防いで電極の
寿命を向上する方法が示されている。また、特開平４−
１４７７７２号公報には、電極材料（Ｈｆ）と銅ホルダ
の間に、金合金あるいは銀合金で形成されるスペーサを
設置することにより、電極材料と銅ホルダの間の熱伝導
を改善し、電極の寿命の向上を図る方法が示されてい
る。
みがなされている。例えば、特開昭６１−２７１８００
号公報には、電極先端部とノズルの内外面をニッケル
（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を含む電気メッキを施す
ことにより、アークが不安定になることを防いで電極の
寿命を向上する方法が示されている。また、特開平４−
１４７７７２号公報には、電極材料（Ｈｆ）と銅ホルダ
の間に、金合金あるいは銀合金で形成されるスペーサを
設置することにより、電極材料と銅ホルダの間の熱伝導
を改善し、電極の寿命の向上を図る方法が示されてい
る。
【０００８】しかしながら、これらの方法によっても電
極寿命は満足いくものではなく、特に頻繁にアークの発
停を繰返す場合には、寿命が極端に短くなる問題点があ
った。本願考案者の研究によると、電極の消耗はアーク
起動時の状況に大きく係わっていることが明かとなっ
た。すなわち、プラズマアークを起動する手順は、図４
に示すように、まず最初に高周波電圧により電極４とノ
ズル５の間に絶縁破壊Ａを起こしパイロットアークＢを
発生する。この時、絶縁破壊Ａは電極４とノズル５が最
も接近している箇所で起こり、そこで発生したパイロッ
トアークＢは作動ガスの流れに従って移動していく。そ
れに対応して電極４側とノズル５側いずれかの放電点も
下流側に移動していく。電極側放電点（陰極点）は電極
先端部中央の電極材料部２まで移動していくと、そこに
気流の動きで固定される。また、ノズル側はノズル内面
をノズルオリフィス部に向って移動していき、そこで通
過してノズル出口に達する。
極寿命は満足いくものではなく、特に頻繁にアークの発
停を繰返す場合には、寿命が極端に短くなる問題点があ
った。本願考案者の研究によると、電極の消耗はアーク
起動時の状況に大きく係わっていることが明かとなっ
た。すなわち、プラズマアークを起動する手順は、図４
に示すように、まず最初に高周波電圧により電極４とノ
ズル５の間に絶縁破壊Ａを起こしパイロットアークＢを
発生する。この時、絶縁破壊Ａは電極４とノズル５が最
も接近している箇所で起こり、そこで発生したパイロッ
トアークＢは作動ガスの流れに従って移動していく。そ
れに対応して電極４側とノズル５側いずれかの放電点も
下流側に移動していく。電極側放電点（陰極点）は電極
先端部中央の電極材料部２まで移動していくと、そこに
気流の動きで固定される。また、ノズル側はノズル内面
をノズルオリフィス部に向って移動していき、そこで通
過してノズル出口に達する。
【０００９】その後、このパイロットアークＢの先導に
よって被加工物７との間に、電気的導通が確保されメイ
ンアークＣが形成されると、ノズル５につながるパイロ
ットアークの給電ラインが遮断されメインアークＣだけ
の放電になり、切断あるいは溶接が可能な状態になる。
よって被加工物７との間に、電気的導通が確保されメイ
ンアークＣが形成されると、ノズル５につながるパイロ
ットアークの給電ラインが遮断されメインアークＣだけ
の放電になり、切断あるいは溶接が可能な状態になる。
【００１０】このアーク起動の一連の動作において、特
に、絶縁破壊Ａに引き続くパイロットアークＢの発生段
階において、電極側の放電点（陰極点）がノズルと電極
との間の最近接点から、電極先端中央の電極材料２のと
ころまで移動していく過程に、電極の消耗が大きく係わ
っていることがわかった。つまり、陰極点が電極先端中
央の電極材料に達するまでに要する時間が長くなるほ
ど、電極消耗は速くなることがわかった。これは、電極
材料以外のところ、つまり銅製の電極ホルダ部に陰極点
が存在すると、銅は熱電子放出をする事が出来ないため
溶融沸騰し銅蒸気を発生することで放電点を形成するの
で、電極ホルダの消耗が進む。電極ホルダが消耗すると
電極材料まで放電点が移動した後も、アークが安定せず
電極材料の消耗が加速されるからである。
に、絶縁破壊Ａに引き続くパイロットアークＢの発生段
階において、電極側の放電点（陰極点）がノズルと電極
との間の最近接点から、電極先端中央の電極材料２のと
ころまで移動していく過程に、電極の消耗が大きく係わ
っていることがわかった。つまり、陰極点が電極先端中
央の電極材料に達するまでに要する時間が長くなるほ
ど、電極消耗は速くなることがわかった。これは、電極
材料以外のところ、つまり銅製の電極ホルダ部に陰極点
が存在すると、銅は熱電子放出をする事が出来ないため
溶融沸騰し銅蒸気を発生することで放電点を形成するの
で、電極ホルダの消耗が進む。電極ホルダが消耗すると
電極材料まで放電点が移動した後も、アークが安定せず
電極材料の消耗が加速されるからである。
【００１１】本考案の目的は、アークの発停回数が多い
場合でも、電極寿命を大幅に向上することが可能な電極
構造としたプラズマアークトーチとすることにある。
場合でも、電極寿命を大幅に向上することが可能な電極
構造としたプラズマアークトーチとすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的に対し、本願考
案者は、アーク起動の一連の動作において、特に、絶縁
破壊Ａに引き続くパイロットアークＢの発生段階におい
て、電極側の放電点（陰極点）がノズル電極間の最近接
点から、電極先端中央の電極材料２のところまで移動し
ていく過程に、電極の消耗が大きく係わっているとの観
点から、電極消耗を抑制するためには、陰極点を電極材
料の表面に速やかに移動させてやれば良いとの知見を得
たものである。本願考案者の研究によれば、陰極点の移
動速度は陰極点が形成されている材質に依存しており、
いくつかの材料を調べた結果、
案者は、アーク起動の一連の動作において、特に、絶縁
破壊Ａに引き続くパイロットアークＢの発生段階におい
て、電極側の放電点（陰極点）がノズル電極間の最近接
点から、電極先端中央の電極材料２のところまで移動し
ていく過程に、電極の消耗が大きく係わっているとの観
点から、電極消耗を抑制するためには、陰極点を電極材
料の表面に速やかに移動させてやれば良いとの知見を得
たものである。本願考案者の研究によれば、陰極点の移
動速度は陰極点が形成されている材質に依存しており、
いくつかの材料を調べた結果、
【００１３】 金（Ａｕ）＞銀（Ａｇ）＞銅（Ｃｕ）＞ニッケル（Ｎｉ） の順番で移動速度が速くなることがわかった。
【００１４】そこで、本考案に係るプラズマアークトー
チは、第１に、電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面に金あるいは銀を含む金属層を設けた構成とした。
また、第２には、前記パイロットアークの発生部位にお
ける電極ホルダ面とノズルの両者に金あるいは銀を含む
金属層を設けた構成とした。さらに第３には、上記第１
又は第２の構成のプラズマアークトーチにおいて、金あ
るいは銀を含む金属層は、金あるいは銀である構成とし
たものである。
チは、第１に、電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面に金あるいは銀を含む金属層を設けた構成とした。
また、第２には、前記パイロットアークの発生部位にお
ける電極ホルダ面とノズルの両者に金あるいは銀を含む
金属層を設けた構成とした。さらに第３には、上記第１
又は第２の構成のプラズマアークトーチにおいて、金あ
るいは銀を含む金属層は、金あるいは銀である構成とし
たものである。
【００１５】
【作用】上記第１、第２、第３の構成によれば、電極ホ
ルダ面又は電極ホルダ面とノズルの両者に、金あるいは
銀を含む皮膜又は金あるいは銀で覆うことで、陰極点が
ノズル電極の最近接点から電極先端中央の電極材料表面
まで速やかに移動し、ホルダ部の消耗を少なくすること
ができ、その結果電極寿命を向上させることができるの
である。
ルダ面又は電極ホルダ面とノズルの両者に、金あるいは
銀を含む皮膜又は金あるいは銀で覆うことで、陰極点が
ノズル電極の最近接点から電極先端中央の電極材料表面
まで速やかに移動し、ホルダ部の消耗を少なくすること
ができ、その結果電極寿命を向上させることができるの
である。
【００１６】
【実施例】以下に本考案に係るプラズマトーチの具体的
実施例を図１を参照して説明する。図１は第１の目的に
対応する第１実施例に係るプラズマアークトーチの構成
例を示す。この図に示すように、プラズマトーチ１０は
高融点の電極材料１２を銅材料からなる電極ホルダ１４
に埋め込んだ電極１６と、前記電極１６の先端部分にこ
れを同軸的に覆うように取り付けられた銅製のノズル１
８とを有し、この電極１６とノズル１８とは電気絶縁さ
れている。電極１６の先端部分は裁頭円錐状に形成さ
れ、先端の平坦部中央に電極材料１２が埋め込まれてい
る。ノズル１８は電極１６の形状に合わせ、電極１６と
の間に作動ガス通路２０を形成しつつ、電極円錐面に対
応した絞り部１８Ａを設け、その先端にノズルオリフィ
ス１８Ｂを開口させ、当該オリフィス１８Ｂに電極材料
１２が対向するようにしている。このようなトーチ１０
には、図示しないが、電極１６とノズル１８の間に絶縁
破壊を起こすための高周波発生回路と、メインアークを
発生させる直流電源が接続されている。直流電源によ
り、絶縁破壊に引続いて電極１６とノズル１８の間にパ
イロットアークを発生し、パイロットアークの先導によ
って電極１６と被加工物の間に電気的導通が確保される
と、パイロットアークを遮断し電極１６と被加工物の間
にメインアークを発生させるようにしている。また、電
極１６とノズル１８を冷却する冷却水通路２２が形成さ
れている。ノズル１８の外周部分には冷却水通路を形成
する内側キャップ２４Ａと、更にその外周側に第２の作
動ガス通路２６を形成するように装着された外側キャッ
プ２４Ｂが設けられている。
実施例を図１を参照して説明する。図１は第１の目的に
対応する第１実施例に係るプラズマアークトーチの構成
例を示す。この図に示すように、プラズマトーチ１０は
高融点の電極材料１２を銅材料からなる電極ホルダ１４
に埋め込んだ電極１６と、前記電極１６の先端部分にこ
れを同軸的に覆うように取り付けられた銅製のノズル１
８とを有し、この電極１６とノズル１８とは電気絶縁さ
れている。電極１６の先端部分は裁頭円錐状に形成さ
れ、先端の平坦部中央に電極材料１２が埋め込まれてい
る。ノズル１８は電極１６の形状に合わせ、電極１６と
の間に作動ガス通路２０を形成しつつ、電極円錐面に対
応した絞り部１８Ａを設け、その先端にノズルオリフィ
ス１８Ｂを開口させ、当該オリフィス１８Ｂに電極材料
１２が対向するようにしている。このようなトーチ１０
には、図示しないが、電極１６とノズル１８の間に絶縁
破壊を起こすための高周波発生回路と、メインアークを
発生させる直流電源が接続されている。直流電源によ
り、絶縁破壊に引続いて電極１６とノズル１８の間にパ
イロットアークを発生し、パイロットアークの先導によ
って電極１６と被加工物の間に電気的導通が確保される
と、パイロットアークを遮断し電極１６と被加工物の間
にメインアークを発生させるようにしている。また、電
極１６とノズル１８を冷却する冷却水通路２２が形成さ
れている。ノズル１８の外周部分には冷却水通路を形成
する内側キャップ２４Ａと、更にその外周側に第２の作
動ガス通路２６を形成するように装着された外側キャッ
プ２４Ｂが設けられている。
【００１７】このような構成において、第１実施例で
は、図２（１）に示したように、パイロットアークの発
生部位における電極ホルダ面に金あるいは銀を含む金属
皮膜層２８を設けた構成としたものである。すなわち、
電極１６とノズル１８の対面部であって、その距離が最
短となる箇所３０から電極材料１２に至るホルダ１４の
外表面に金あるいは銀を含む金属皮膜層２８を形成して
いる。電極ホルダ１４の表面に金や銀の皮膜を作る方法
としては、メッキや蒸着あるいは溶射等の手段が有効で
ある。この時、電極材料１２の表面に、金あるいは銀の
皮膜があっても無くてもいずれでも良い。
は、図２（１）に示したように、パイロットアークの発
生部位における電極ホルダ面に金あるいは銀を含む金属
皮膜層２８を設けた構成としたものである。すなわち、
電極１６とノズル１８の対面部であって、その距離が最
短となる箇所３０から電極材料１２に至るホルダ１４の
外表面に金あるいは銀を含む金属皮膜層２８を形成して
いる。電極ホルダ１４の表面に金や銀の皮膜を作る方法
としては、メッキや蒸着あるいは溶射等の手段が有効で
ある。この時、電極材料１２の表面に、金あるいは銀の
皮膜があっても無くてもいずれでも良い。
【００１８】図２（２）は第２実施例のプラズマアーク
トーチ１０Ａである。これは金あるいは銀を含む金属で
構成された部材２８Ａを予め製作し、それを銅製のホル
ダ１４の基部にロー付け、あるいは拡散接合により取り
付けることで製作できる。
トーチ１０Ａである。これは金あるいは銀を含む金属で
構成された部材２８Ａを予め製作し、それを銅製のホル
ダ１４の基部にロー付け、あるいは拡散接合により取り
付けることで製作できる。
【００１９】図２（３）は第３実施例に係るトーチ１０
Ｂを示しており、これは電極ホルダ１４の基部に対し
て、先端部を金あるいは銀を含む金属層２８Ｂを鋳込む
ことで形成している。
Ｂを示しており、これは電極ホルダ１４の基部に対し
て、先端部を金あるいは銀を含む金属層２８Ｂを鋳込む
ことで形成している。
【００２０】図２（４）は第４実施例に係るプラズマア
ークトーチ１０Ｃを示している。この実施例は金属皮膜
層２８を、電極１６のみならず、ノズル１８のパイロッ
トアーク発生領域にも形成したものである。
ークトーチ１０Ｃを示している。この実施例は金属皮膜
層２８を、電極１６のみならず、ノズル１８のパイロッ
トアーク発生領域にも形成したものである。
【００２１】これらの実施例においては、望ましくは、
金あるいは銀を含む金属層２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８
Ｃの厚みは電極材料１２の埋め込み深さ程度の厚みがあ
るほうがよい。これは、電極１６の先端部が金あるいは
銀で構成されていても、やはりアークの起動に従って電
極ホルダ部１４は消耗していく。電極１６は電極材料１
２が消耗して無くなるまでは使用でき、それにともなっ
て、電極ホルダ１４の先端部も電極材料１２の埋め込み
深さ程度はその表面が消耗する。このことから、電極材
料１２が無くなるまで、アーク起動時の陰極点の移動速
度が低下しないためには、金あるいは銀の皮膜の厚みは
電極材料１２の埋め込み深さ程度は必要である。
金あるいは銀を含む金属層２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８
Ｃの厚みは電極材料１２の埋め込み深さ程度の厚みがあ
るほうがよい。これは、電極１６の先端部が金あるいは
銀で構成されていても、やはりアークの起動に従って電
極ホルダ部１４は消耗していく。電極１６は電極材料１
２が消耗して無くなるまでは使用でき、それにともなっ
て、電極ホルダ１４の先端部も電極材料１２の埋め込み
深さ程度はその表面が消耗する。このことから、電極材
料１２が無くなるまで、アーク起動時の陰極点の移動速
度が低下しないためには、金あるいは銀の皮膜の厚みは
電極材料１２の埋め込み深さ程度は必要である。
【００２２】また、本実施例では作動ガスとして酸素を
含むガスを使い、ハフニウムやジルコニウムを電極材料
として使う場合に常に有効であるが、それだけでなく不
活性ガスを使用する場合のタングステンを電極材料とし
て使う場合にも有効である。
含むガスを使い、ハフニウムやジルコニウムを電極材料
として使う場合に常に有効であるが、それだけでなく不
活性ガスを使用する場合のタングステンを電極材料とし
て使う場合にも有効である。
【００２３】このような第１〜第４実施例では、絶縁破
壊に続いて発生されるパイロットアークの陰極点が絶縁
破壊点位置から電極１６に設けた金あるいは銀を含む金
属層２８に沿って電極材料１２まで移動するが、その移
動速度は速くなり、したがってパイロットアークによる
電極消耗を少なくすることができる。また、ノズル１８
側にも上記金属層２８を形成することにより、ノズル１
８側の放電点移動も速くなり、これに応じて電極１６側
の陰極点の移動も容易になるので、より効果的に寿命向
上を図ることができる。
壊に続いて発生されるパイロットアークの陰極点が絶縁
破壊点位置から電極１６に設けた金あるいは銀を含む金
属層２８に沿って電極材料１２まで移動するが、その移
動速度は速くなり、したがってパイロットアークによる
電極消耗を少なくすることができる。また、ノズル１８
側にも上記金属層２８を形成することにより、ノズル１
８側の放電点移動も速くなり、これに応じて電極１６側
の陰極点の移動も容易になるので、より効果的に寿命向
上を図ることができる。
【００２４】また、これらの実施例に係るプラズマアー
クトーチによれば、電極材料と銅製の電極ホルダに金合
金あるいは銀合金のスペーサを配置したもの（特開平４
−１４７７７２号）に比較して、アーク起動時に陰極点
が形成される部分には銅の表面が残るようなことがない
ので、寿命向上効果が大きい。また、実施例では、少な
くとも電極１６の表面部分のみに金あるいは銀を含む金
属層２８を形成するようにし、電極ホルダ１４全体を高
価な金あるいは銀で構成することが無いので、製作コス
トを大きく上昇させることなく寿命増大を図ることがで
きる。すなわち、本実施例では、金あるいは銀の表面を
必要とするのは、アーク起動時に陰極点が形成される可
能性のある電極ホルダ先端部の、ノズルと対抗しており
ノズルとの距離が最小となる位置よりも下流側（ノズル
オリフィス側）である。従って、最低限その箇所が金あ
るいは銀であればよい。したがって残りの部分は、安価
で加工し易く熱伝導の良い銅あるいはアルミニウムで構
成すれば良いため、電極ホルダ全体を金や銀などの高価
な金属で構成する場合に比較して、低コストで製造する
ことができる。尚、勿論、前記段落番号〔００１３〕で
示した「金（Ａｕ）＞銀（Ａｇ）＞銅（Ｃｕ）＞ニッケ
ル（Ｎｉ）」の傾向から明らかように、かつ図２（１）
〜（４）の夫々の符号２４に付記したように、金属皮膜
層２８は金あるいは銀でも構わない。
クトーチによれば、電極材料と銅製の電極ホルダに金合
金あるいは銀合金のスペーサを配置したもの（特開平４
−１４７７７２号）に比較して、アーク起動時に陰極点
が形成される部分には銅の表面が残るようなことがない
ので、寿命向上効果が大きい。また、実施例では、少な
くとも電極１６の表面部分のみに金あるいは銀を含む金
属層２８を形成するようにし、電極ホルダ１４全体を高
価な金あるいは銀で構成することが無いので、製作コス
トを大きく上昇させることなく寿命増大を図ることがで
きる。すなわち、本実施例では、金あるいは銀の表面を
必要とするのは、アーク起動時に陰極点が形成される可
能性のある電極ホルダ先端部の、ノズルと対抗しており
ノズルとの距離が最小となる位置よりも下流側（ノズル
オリフィス側）である。従って、最低限その箇所が金あ
るいは銀であればよい。したがって残りの部分は、安価
で加工し易く熱伝導の良い銅あるいはアルミニウムで構
成すれば良いため、電極ホルダ全体を金や銀などの高価
な金属で構成する場合に比較して、低コストで製造する
ことができる。尚、勿論、前記段落番号〔００１３〕で
示した「金（Ａｕ）＞銀（Ａｇ）＞銅（Ｃｕ）＞ニッケ
ル（Ｎｉ）」の傾向から明らかように、かつ図２（１）
〜（４）の夫々の符号２４に付記したように、金属皮膜
層２８は金あるいは銀でも構わない。
【００２５】
【考案の効果】以上説明したように、本考案はパイロッ
トアークの発生部位における電極ホルダ面、もしくはパ
イロットアークの発生部位における電極ホルダ面とノズ
ルの両者に、金あるいは銀を含む金属層又は金あるいは
銀を設けた構成とすることにより、アークの発停回数が
多い場合でも、電極寿命を大幅に向上することが可能に
なり、ランニングコストや作業能率を改善することがで
きる電極構造をもつプラズマアークトーチとすることが
できる。
トアークの発生部位における電極ホルダ面、もしくはパ
イロットアークの発生部位における電極ホルダ面とノズ
ルの両者に、金あるいは銀を含む金属層又は金あるいは
銀を設けた構成とすることにより、アークの発停回数が
多い場合でも、電極寿命を大幅に向上することが可能に
なり、ランニングコストや作業能率を改善することがで
きる電極構造をもつプラズマアークトーチとすることが
できる。
【図１】実施例に係るプラズマアークトーチの断面構成
図である。
図である。
【図２】第１〜第４実施例の要部を示す断面図である。
【図３】プラズマアーク溶断装置の構成図である。
【図４】従来のプラズマアークトーチの説明断面図であ
る。
る。
１０：プラズマアークトーチ、１２：電極材料、１４：
電極ホルダ、１６：電極、１８：ノズル、２０：作動ガ
ス通路、２２：冷却水通路、２４Ａ、２４Ｂ：トーチキ
ャップ、２６：２次作動ガス通路、２８：金属皮膜層。
電極ホルダ、１６：電極、１８：ノズル、２０：作動ガ
ス通路、２２：冷却水通路、２４Ａ、２４Ｂ：トーチキ
ャップ、２６：２次作動ガス通路、２８：金属皮膜層。
フロントページの続き (72)考案者 山口 義博 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所 研究所内 (72)考案者 新垣 淑隆 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所 研究所内 (72)考案者 高林 有一 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所 研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−10350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−54583（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−150477（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面に金あるいは銀を含む金属層を設けたことを特徴と
するプラズマアークトーチ。 - 【請求項２】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面とノズルの両者に金あるいは銀を含む金属層を設け
たことを特徴とするプラズマアークトーチ。 - 【請求項３】 金あるいは銀を含む金属層は、金あるい
は銀である請求項１又は２記載のプラズマアークトー
チ。
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|---|---|---|---|
| JP1993012325U JP2591371Y2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | プラズマアークトーチ |
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| US6156995A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-05 | The Esab Group, Inc. | Water-injection nozzle assembly with insulated front end |
| US6268583B1 (en) * | 1999-05-21 | 2001-07-31 | Komatsu Ltd. | Plasma torch of high cooling performance and components therefor |
| DE29921694U1 (de) | 1999-12-09 | 2001-04-19 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH, 33803 Steinhagen | Plasmadüse |
| AT408079B (de) * | 2000-01-11 | 2001-08-27 | Hoffmann Hans | Schweissbrenner und stromdüse |
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| CA2440562C (en) * | 2001-03-09 | 2012-10-23 | Hypertherm, Inc. | Composite electrode for a plasma arc torch |
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| US8981253B2 (en) | 2006-09-13 | 2015-03-17 | Hypertherm, Inc. | Forward flow, high access consumables for a plasma arc cutting torch |
| US9560732B2 (en) | 2006-09-13 | 2017-01-31 | Hypertherm, Inc. | High access consumables for a plasma arc cutting system |
| US10098217B2 (en) | 2012-07-19 | 2018-10-09 | Hypertherm, Inc. | Composite consumables for a plasma arc torch |
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- 1994-02-23 US US08/507,461 patent/US5628924A/en not_active Expired - Fee Related
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