(57)【要約】【課題】被切断材をプラズマ切断する過程で、切断面と表面との縁を直角又は曲面状に切断する。【解決手段】電極２と該電極２と同軸に設けたノズル部材５との間に供給したプラズマガスをプラズマ化してノズル部材５から噴射して被切断材を切断するプラズマ切断トーチＡであって、電極２とノズル部材５との間に供給するプラズマガスを旋回させる第１旋回孔２０と、第１旋回孔２０と接続された第１プラズマガス供給路１２と、電極２とノズル部材５との間に供給するプラズマガスを前記第１旋回孔２０の旋回方向とは反対方向に旋回させる第２旋回孔２１と、第２旋回孔２１と接続された第２プラズマガス供給路１３と、第１プラズマガス供給路１２又は第２プラズマガス供給路１３に対しプラズマガスを供給するプラズマガス供給部材１５とを有する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と該電極と同軸に設けたノズル部材との間に供給したプラズマガスをプラズマ化してノズル部材から噴射して被切断材を切断するプラズマ切断トーチであって、電極とノズル部材との間に供給するプラズマガスを旋回させる第１の旋回孔と、前記第１の旋回孔と接続された第１のプラズマガス供給路と、電極とノズル部材との間に供給するプラズマガスを前記第１の旋回孔の旋回方向とは反対方向に旋回させる第２の旋回孔と、前記第２の旋回孔と接続された第２のプラズマガス供給路と、前記第１のプラズマガス供給路又は第２のプラズマガス供給路に対しプラズマガスを供給するプラズマガス供給部材と、を有することを特徴とするプラズマ切断トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板に代表される被切断材を切断する際に、表面に対し略垂直で上縁が略直角な切断面と、上縁が略曲面状な切断面と、を選択的に行えるようにしたプラズマ切断トーチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば橋梁に代表される鉄鋼構造体は、鋼板を所望の形状に切断した切断材を溶接して多数の構造部材を形成し、これらの構造部材を組み立てて構成されている。従って、個々の構造部材を構成する切断材の端部には、他の部材に対し溶接される溶接面と、大気に露出している露出面とが存在する。鉄鋼構造体を構成する構造部材の切断材は、ガス切断法或いはプラズマ切断法を採用して切断されるのが一般的であり、切断面が鋼板の表面に対して略直角になる垂直切断が施される。
【０００３】
一方、鉄鋼構造体では、構造部材の大部分が大気に暴露するため、表面を塗装して錆の発生を防ぐようにしている。この場合、被切断材を切断することで形成された露出面も塗装されることとなるが、該露出面を構成する切断面と鋼板の表面との交点（縁）は略直角となり、この縁を起点として塗膜が剥離し易くなるという問題が生じることがあった。
【０００４】
上記した露出面と表裏面との縁を起点とする塗膜の剥離を防止するために、該縁をサンダーや面取機による二次加工を施して略曲面状或いは鈍い角度にした後、塗装を施している。このように、鋼板から切断した切断材の露出面に沿って縁を二次加工するのでは大きな時間と労力が必要となる。
【０００５】
このため、本件出願人は、被切断材を切断する際に、縁を曲面状に切断し得るようにしたプラズマ切断方法とプラズマ切断装置を開発して特許出願している（特許文献１参照）。この技術では、作業員の手を煩わすことなく、合理的な切断を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０４４７５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された発明であっても完全なものではなく、未だ解決すべき課題が存在する。即ち、切断に際し、開先切断と上下の縁を曲線状に切断する切断とを選択的に行うことから、制御が複雑になるという課題を有する。
【０００８】
本発明の目的は、被切断材を切断する過程で、切断面と表面との縁を直角又は曲面状に切断することができるプラズマ切断トーチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係るプラズマ切断トーチは、電極と該電極と同軸に設けたノズル部材との間に供給したプラズマガスをプラズマ化してノズル部材から噴射して被切断材を切断するプラズマ切断トーチであって、電極とノズル部材との間に供給するプラズマガスを旋回させる第１の旋回孔と、前記第１の旋回孔と接続された第１のプラズマガス供給路と、電極とノズル部材との間に供給するプラズマガスを前記第１の旋回孔の旋回方向とは反対方向に旋回させる第２の旋回孔と、前記第２の旋回孔と接続された第２のプラズマガス供給路と、前記第１のプラズマガス供給路又は第２のプラズマガス供給路に対しプラズマガスを供給するプラズマガス供給部材と、を有して構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプラズマ切断トーチでは、プラズマガスの旋回方向を変更することができる。このため、切断の進行方向とプラズマガスの旋回方向を適宜組み合わせることで、被切断材の表面と切断面との交点（縁）を略直角に又は略曲線状に切断することができる。
【００１１】
プラズマ切断では、プラズマガスの旋回は切断面の表面に対する垂直度と密接な関係を有する。例えば、切断の進行方向下流側に向かって右側が製品である場合、プラズマガスを右旋回させることで、切断面が表面に対し略垂直で且つ表面と切断面との縁が略直角な切断を行うことができる。このとき、進行方向下流側に向かって左側は、切断面が表面に対し傾斜し且つ表面と切断面との縁が曲面状になる。
【００１２】
従って、被切断材に対して切断する際に、プラズマガスの旋回方向を選択することによって、表面と切断面との縁が略直角な切断面と、表面と切断面との縁が曲面状の切断面と、を選択的に形成することができる。特に、切断の進行過程でプラズマガスの旋回方向を変更することによって、縁が略直角な切断面と、縁が曲面状の切断面とを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るプラズマ切断トーチの実施の形態について図を用いて説明する。図１はプラズマ切断トーチの構成を説明する断面図である。図２は図１のプラズマ切断トーチを同図の右方向から見た図である。図３は図１の要部を拡大した図である。図４は図２のIV−IV線に沿って図１を断面した図である。図５はセンタリングストーンの形状を説明する図である。図６はプラズマ切断トーチにプラズマガスを供給する供給系を説明する図である。
【００１４】
図１〜図６に於いて、プラズマ切断トーチＡは、トーチ本体１の軸１ａ上に電極２が配置されており、電極台３の筒部材３ａに嵌合してプラズマ切断トーチＡに装着され、且つ筒部材３ａから抜き出されることでプラズマ切断トーチＡから離脱し得るように構成されている。電極２及び筒部材３ａは夫々導電性材料によって形成されており、互いに接触して電極台３に接続され、該電極台３を介して図示しない電源装置に接続されている。
【００１５】
電極台３の筒部材３ａの外周部に絶縁性を持った筒部材３ｂが配置されており、この筒部材３ｂに筒状に形成された絶縁性を持ったセンタリングストーン４が嵌挿され、更にセンタリングストーン４の外周にカップ状に形成された導電性を持ったノズル部材５が配置されている。またノズル部材５の外周部位に絶縁性を持ったキャップ部材６が配置され、このキャップ部材６をトーチ本体１に締結することによって、電極２、センタリングストーン４、ノズル部材５が電極台３に装着されている。
【００１６】
特に、ノズル部材５と電極２とは両者の間に筒部材３ｂ、センタリングストーン４が介在することから絶縁されており、ノズル部材５は電極台３とは異なる部位を介して図示しない電源装置と接続されている。
【００１７】
上記の如くして、電極２、センタリングストーン４、ノズル部材５がキャップ部材６によって電極台３に装着されたとき、電極２とセンタリングストーン４、ノズル部材５とによってプラズマ室１０が形成され、ノズル部材５とキャップ部材６との間に二次気流ガス通路１１が形成される。
【００１８】
上記プラズマ室１０はセンタリングストーン４を介して、筒部材３ａと筒部材３ｂとの間に形成された第１プラズマガス供給路１２、筒部材３ｂと電極台３との間に形成された第２プラズマガス供給路１３と接続されている。更に、第１プラズマガス供給路１２は電極台３に設けた配管１２ａを介してプラズマガス供給部材１５に接続され、第２プラズマガス供給路１３も同様に配管１３ａを介してプラズマガス供給部材１５に接続されている。
【００１９】
プラズマガス供給部材１５は、プラズマ切断トーチＡに形成された第１プラズマガス供給路１２、第２プラズマガス供給路１３に対し選択的にプラズマガスを供給する機能を有するものであり、この機能を発揮し得る構成であれば具体的な構成、或いは構造を限定するものではない。本実施例では、プラズマガス供給部材１５として、個々の配管１２ａ、１３ａに取り付けた電磁開閉弁、或いは配管１２ａ、１３ａに接続した切換弁等を用いて構成している。従って、電磁開閉弁を選択的に開閉するように制御し、或いは切換弁を切り換えて制御することによって、供給経路を何れか一方に設定することが可能である。
【００２０】
プラズマガス供給部材１５にはプラズマガス供給装置１６が接続されている。このプラズマガス供給装置１６は、プラズマガスとしての酸素ガスをプラズマガス供給部材１５に供給し得るものであれば良く、工場内配管やボンベ等によって構成されている。
【００２１】
センタリングストーン４は、図５に示すように、筒状に形成されており、後端（図に於ける右側）から前端（図に於ける左側）に掛けて順に径が大きくなるように形成されている。即ち、後端側から前端側に掛けて小径部４ａ、中径部４ｂ、大径部４ｃが形成されている。小径部４ａには第１の旋回孔となる複数の第１旋回孔２０が形成されている。また、中径部４ｂには小径部４ａ側にＯリング２５を嵌合する溝４ｄが形成され、該溝４ｄと大径部４ｃとの間に第２の旋回孔となる複数の第２旋回孔２１が形成されている。更に、大径部４ｃにはＯリング２５を嵌合する溝４ｅが形成されている。
【００２２】
センタリングストーン４の中径部４ｂに設けた溝４ｄに嵌合したＯリング２５には筒部材３ｂの内周面が接触し、筒部材３ａの外周面、筒部材３ｂの内周面、センタリングストーン４の外周面とによって第１プラズマガス供給路１２を形成している。従って、小径部４ａに形成された第１旋回孔２０はＯリング２５によって規制された第１プラズマガス供給路１２と接続されることになり、該第１プラズマガス供給路１２は第１旋回孔２０を介してプラズマ室１０と接続される。
【００２３】
また大径部４ｃに設けた溝４ｅに嵌合したＯリング２５にはノズル部材５の内周面が接触し、該ノズル部材５、筒部材３ｂの外周面、センタリングストーン４の中径部４ｂの外周面とによって第２プラズマガス供給路１３を形成している。従って、中径部４ｂに形成された第２旋回孔２１は二つのＯリング２５によって規制された第２プラズマガス供給路１３と接続されることになり、該第２プラズマガス供給路１３は第２旋回孔２１を介してプラズマ室１０と接続される。
【００２４】
センタリングストーン４に形成された第１旋回孔２０の旋回方向は特に限定するものではなく、時計方向或いは反時計方向に旋回していれば良い。しかし、第２旋回孔２１の旋回方向は、前記第１旋回孔２０の旋回方向とは反対方向であることが必要である。即ち、第１旋回孔２０の旋回方向が時計方向である場合、第２旋回孔２１の旋回方向は反時計方向に限定される。従って、第１旋回孔２０の旋回方向が反時計方向である場合、第２旋回孔２１の旋回方向は時計方向となる。
【００２５】
第１旋回孔２０、第２旋回孔２１を構成する孔の数や径は特に限定するものではなく、プラズマ切断トーチＡの仕様に対応させて適宜設定することが好ましい。この場合、第１旋回孔２０の孔の数及び径と、第２旋回孔２１の孔の数及び径とは等しいことが好ましい。
【００２６】
上記の如く構成されたプラズマ切断トーチＡでは、プラズマガス供給部材１５を操作することによって、第１プラズマガス供給路１２又は第２プラズマガス供給路１３にプラズマガスを供給することが可能である。即ち、第１プラズマガス供給路１２、第２プラズマガス供給路１３を選択してプラズマガスを供給することが可能であり、これらの供給路１２、１３を選択することによってプラズマ室１０に供給するプラズマガスの旋回方向を選択することが可能である。
【００２７】
このため、プラズマ切断トーチＡによる切断が進行しているとき、製品に対して噴射するプラズマの旋回方向を選択することが可能となり、被切断材の表面と切断面との交点である縁を略直角に切断するか、曲面状に切断するかを選択することが可能となる。
【００２８】
二次気流ガス通路１１に供給された二次気流ガスは、キャップ部材６の先端から外部に噴射する。この二次気流ガスはノズル部材５から噴射するプラズマ化したプラズマガスを鞘状に包んで噴射されて切断面の品質を向上させるものである。また二次気流ガスは予め設定された方向（時計方向又は反時計方向）に旋回し得るように構成されている。
【００２９】
次に、上記の如く構成されたプラズマ切断トーチＡによって図示しない被切断材に対し、縁を略直角に切断する場合と、縁を略曲面状に切断する場合についての手順を説明する。このプラズマ切断トーチＡでは、第１旋回孔２０の旋回方向が時計方向、第２旋回孔２１の旋回方向が反時計方向とし、且つ二次気流ガスの旋回方向は時計方向とし、切断方向下流側に向かって右側が製品であるものとする。
【００３０】
先ず、製品の縁を略直角に切断する場合について説明する。この場合、プラズマガスの旋回方向は時計方向となる。従って、プラズマガス供給部材１５では、プラズマガスの供給系を配管１２ａとして選択し、プラズマ室１０に対し時計方向に旋回したプラズマガスを供給する。
【００３１】
プラズマ切断トーチＡを図示しない走行台車に搭載して被切断材の表面に対し垂直に配置する。第１プラズマガス供給路１２にプラズマガスを供給し、該プラズマガスを時計方向に旋回させながらプラズマ室１０に供給する。電極２とノズル部材５の間で放電させて供給されたプラズマガスをプラズマ化してパイロットアークを形成して噴射する。ノズル部材５から噴射されたパイロットアークが被切断材に到達した後、電極２とノズル部材５との間の放電を遮断すると共に電極２と被切断材との間で放電させてメインアークを形成する。
【００３２】
ノズル部材５から噴射されたメインアークによって被切断材を切断しつつ、プラズマ切断トーチＡを予め設定された予定切断線に沿って走行させることで、被切断材を所望の形状に切断する。このとき、切断方向の下流側に向かって右側の切断面は、該切断面と表面との縁が略直角に形成される。
【００３３】
次に、製品の縁を略曲面状に切断する場合について説明する。この場合、プラズマガスの旋回方向は反時計方向となる。従って、プラズマガス供給部材１５では、プラズマガスの供給系を配管１３ａとして選択し、プラズマ室１０に対し反時計方向に旋回したプラズマガスを供給する。
【００３４】
第２プラズマガス供給路１３にプラズマガスを供給し、該プラズマガスを反時計方向に旋回させながらプラズマ室１０に供給する。電極２とノズル部材５の間で放電させて供給されたプラズマガスをプラズマ化してパイロットアークを形成して噴射する。ノズル部材５から噴射されたパイロットアークが被切断材に到達した後、電極２とノズル部材５との間の放電を遮断すると共に電極２と被切断材との間で放電させてメインアークを形成する。
【００３５】
ノズル部材５から噴射されたメインアークによって被切断材を切断しつつ、プラズマ切断トーチＡを予め設定された予定切断線に沿って走行させることで、被切断材を所望の形状に切断する。このとき、切断方向の下流側に向かって右側の切断面は、該切断面と表面との縁が略曲面状に形成される。
【００３６】
更に、予め設定された切断線に、縁を直角に切断すべき部分と、縁を曲面状に切断すべき部分とが混在しているような場合について説明する。縁を直角に切断すべき部分では、前述したようにプラズマガス供給部材１５を操作してプラズマガスを第１プラズマガス供給路１２に供給し、時計方向に旋回させたプラズマガスによるメインアークを形成して切断する。これにより、切断面は表面に対し略垂直となり、且つ縁が略直角となる。また縁を曲面状に切断すべき部分では、プラズマガスを第２プラズマガス供給路１３に供給し、反時計方向に旋回させたプラズマガスによるメインアークを形成して切断する。これにより、切断面の縁は略曲面状となる。
【００３７】
従って、予め設定された単一の切断線であっても、縁を直角に切断すべき部分と、縁を曲面状に切断すべき部分と、を夫々に対応させて切断することが可能である。
【００３８】
尚、本発明のプラズマ切断トーチを用いて被切断材の表面と切断面との縁を略曲面状に切断する場合、プラズマ切断トーチを被切断材の表面に対し垂直に配置したとき、縁は略曲面状に形成されるものの、切断面は切溝が上表面側が広く下表面側が狭くなように傾斜する。このため、縁が略曲面状で且つ表面に対し略垂直な切断面を形成する場合には、プラズマ切断トーチを前記した傾斜を相殺し得るような角度に傾斜させておくことが必要である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のプラズマ切断トーチでは、橋梁等に於ける構造部材であって大気に暴露される露出面を切断する際に利用して有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】プラズマ切断トーチの構成を説明する断面図である。
【図２】図１のプラズマ切断トーチを同図の右方向から見た図である。
【図３】図１の要部を拡大した図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿って図１を断面した図である。
【図５】センタリングストーンの形状を説明する図である。
【図６】プラズマ切断トーチにプラズマガスを供給する供給系を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ                      プラズマ切断トーチ
１                      トーチ本体
１ａ                    軸
２                      電極
３                      電極台
３ａ、３ｂ              筒部材
４                      センタリングストーン
４ａ                    小径部
４ｂ                    中径部
４ｃ                    大径部
４ｄ、４ｅ              溝
５                      ノズル部材
６                      キャップ部材
１０                    プラズマ室
１１                    二次気流ガス通路
１２                    第１プラズマガス供給路
１２ａ                  配管
１３                    第２プラズマガス供給路
１３ａ                  配管
１５                    プラズマガス供給部材
１６                    プラズマガス供給装置
２０                    第１旋回孔
２１                    第２旋回孔
２５                    Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010005636.tif 000005
【図４】
2010005636.tif 000006
【図５】
2010005636.tif 000007
【図６】
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