(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料加工ヘッドに組み付けられるように構成されているコネクタ構成要素であって：
長手方向軸を画定する近位端及び遠位端を含む略円筒形の本体；
前記近位端付近で前記本体の表面に配置された少なくとも２つのねじ領域であって、各ねじ領域は、前記本体の表面に配置された少なくとも１つのねじ山を含む少なくとも２つのねじ領域；及び
前記本体の表面の径方向位置において長手方向の向きである少なくとも２つの非ねじ領域であって、各非ねじ領域は隣接するねじ領域の間に配置されている、少なくとも２つの非ねじ領域
を備え、前記少なくとも２つのねじ領域のうちの第１のねじ領域における前記少なくとも１つのねじ山は、前記少なくとも２つのねじ領域のうちの隣接するねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山と連続するねじ回転経路を形成していない、コネクタ構成要素。
【請求項２】
前記ねじ領域のうちの少なくとも１つは、前記本体の表面の周りに径方向に少なくとも５０度に亘り延びる、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３】
各ねじ山は、約３度の螺旋角度を有する、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４】
前記コネクタ構成要素は、雌型構成要素に強固に係合するように構成されている雄型構成要素を含む、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項５】
前記遠位端と前記ねじ領域との間の前記本体の表面の周りに配置された径方向に延びる軸方向停止部であって、前記雌型構成要素に接触するように構成されている、軸方向停止部を更に備える、請求項４に記載のコネクタ構成要素。
【請求項６】
前記雄型構成要素は、前記ねじ山の回転係合前に前記軸方向停止部を介して前記雌型構成要素と位置合わせされる、請求項５に記載のコネクタ構成要素。
【請求項７】
前記コネクタ構成要素は対応する構成要素を固定するように構成されている、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項８】
前記コネクタ構成要素の前記非ねじ領域のうちの少なくとも１つは、前記対応する構成要素の前記ねじ領域のうちの少なくとも１つと位置合わせされて、一方の構成要素への他方の構成要素の摺動可能な変位を容易にするように構成されている、請求項７に記載のコネクタ構成要素。
【請求項９】
一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、前記他方の構成要素を固定するために第１の方向に３６０度未満の度数だけ回転可能である、請求項７に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１０】
前記構成要素は、一方の構成要素が他方の構成要素に対して、前記第１の方向とは反対の第２の方向におよそ同じ度数だけ回転すると離脱する、請求項９に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１１】
前記遠位端と前記ねじ領域との間の前記本体の表面の周りに周方向に配置された軸方向停止フランジ；及び
前記近位端と前記軸方向停止フランジとの間の前記本体の周りに配置されたＯリングシール
を更に備える、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのねじ領域の前記隣り合うねじ領域は、前記本体の前記長手方向軸に対して反対の側において前記本体の周りに径方向に配置されている、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１３】
各ねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山は、前記長手方向軸に対して実質的に直交して延びる、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１４】
前記コネクタ構成要素は消耗品に結合している、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１５】
前記消耗品は、電極、カートリッジ、ノズル又は保持キャップのうちの１つを含む、請求項１４に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１６】
前記コネクタ構成要素は２つのねじ領域からなる、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１７】
前記近位端は、前記コネクタ構成要素の長手方向長さの約半分まで延びる、請求項１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項１８】
材料加工ヘッドの消耗品を材料加工ヘッドの対応する構成要素に取着するための消耗品コネクタ構成要素であって：
長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む円筒形の本体；
前記本体の周りに径方向に配置された、長手方向の向きの少なくとも２つのセグメントであって、各セグメントは前記本体の表面に配置された少なくとも１つのねじ山を含む、少なくとも２つのセグメント；及び
前記本体の表面の周りに径方向に、かつ一対の前記セグメントの間に配置された少なくとも２つの平滑な領域
を備え、
前記少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメントの前記少なくとも１つのねじ山は、前記少なくとも２つのセグメントのうちの隣接するセグメントの前記少なくとも１つのねじ山と連続する回転経路を形成しておらず、
前記消耗品コネクタ構成要素は、（ｉ）２つのセグメントのうちの少なくとも１つを、雄型構成要素を含む対応する構成要素に強固に係合させるように構成された雌型構成要素、又は（ｉｉ）２つのセグメントのうちの少なくとも１つを、雌型構成要素を含む対応する構成要素に強固に係合させるように構成された雄型構成要素のいずれかを更に備える、消耗品コネクタ構成要素。
【請求項１９】
前記セグメントのうちの少なくとも１つは、前記本体の表面の周りに径方向に少なくとも５０度に亘り延びる、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２０】
各ねじ山は、約３度の螺旋角度を有する、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２１】
前記消耗品コネクタ構成要素は、雌型消耗品構成要素に強固に係合するように構成されている雄型消耗品構成要素である、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２２】
前記遠位端と前記セグメントとの間の前記円筒形の本体の表面の周りに周方向に配置された軸方向停止部であって、前記雌型消耗品構成要素に接触するように構成されている、軸方向停止部を更に備える、請求項２１に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２３】
前記雄型消耗品構成要素は、前記ねじ山の回転係合前に前記軸方向停止部を介して前記雌型消耗品構成要素と位置合わせされる、請求項２２に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２４】
前記消耗品コネクタ構成要素の前記平滑な領域のうちの少なくとも１つは、前記対応する構成要素の前記セグメントのうちの少なくとも１つと位置合わせされて、一方の構成要素への他方の構成要素の摺動可能な挿入を容易にするように構成されている、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２５】
一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、前記他方の構成要素を固定するために第１の方向に１８０度未満の度数だけ回転可能である、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２６】
前記構成要素は、一方の構成要素が他方の構成要素に対して、前記第１の方向とは反対の第２の方向におよそ同じ度数だけ回転すると離脱する、請求項２５に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２７】
前記少なくとも２つのセグメントが回転対称な配置で前記本体の周りに径方向に延びるように配置されている、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２８】
各セグメントの前記少なくとも１つのねじ山は前記本体の周りに径方向に延びる、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項２９】
前記消耗品は、電極、カートリッジ、ノズル又は保持キャップのうちの１つを含む、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項３０】
前記セグメント及び前記平滑な領域は、前記コネクタ構成要素の長手方向長さの約半分まで延びる前記近位端の付近に配置されている、請求項１８に記載の消耗品コネクタ構成要素。
【請求項３１】
電極をプラズマアークトーチに結合するためのコネクタ構成要素であって、前記コネクタ構成要素は、プラズマアークトーチの別の要素の対応する構成要素に固定されることで、電極を他方の要素に取着するように構成されており：
長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む本体；
前記近位端付近で前記本体の表面において前記長手方向軸の周りに径方向に配置された少なくとも２つのねじ領域であって、各ねじ領域は、前記本体の表面に配置された少なくとも１つのねじ山を含む、少なくとも２つのねじ領域；及び
前記本体の表面において前記長手方向軸の周りに、一対のねじ領域間にそれぞれ径方向に配置された少なくとも２つの平滑な領域
を備え、
前記少なくとも２つのねじ領域のうちの第１のねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山は、前記少なくとも２つのねじ領域のうちの隣接するねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山と連続するねじ回転経路を形成しておらず、
前記コネクタ構成要素の前記平滑な領域のうちの少なくとも１つは、他方の要素の対応する構成要素のねじ領域のうちの少なくとも１つと位置合わせされて、前記コネクタ構成要素と前記対応する構成要素との互いに対する摺動可能な変位を容易にするように構成されている、コネクタ構成要素。
【請求項３２】
前記コネクタ構成要素は、雌型構成要素に強固に係合するように構成されている雄型構成要素を含む、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３３】
前記雄型構成要素は、前記本体の前記遠位端に配置された隙間を含み、前記隙間は、前記雌型構成要素の対応するリムと位置合わせされない限り、前記雌型構成要素内での前記雄型構成要素の回転を防止するように構成されている、請求項３２に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３４】
前記コネクタ構成要素は、雄型構成要素に強固に係合するように構成されている雌型構成要素を含む、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３５】
前記雌型構成要素は、前記本体の前記遠位端に配置されたリムを含み、前記リムは、前記雄型構成要素の対応する隙間と位置合わせされない限り、前記雌型構成要素内での前記雄型構成要素の回転を防止するように構成されている、請求項３４に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３６】
前記コネクタ構成要素は２つのねじ領域からなる、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３７】
一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、前記他方の構成要素を固定するために第１の方向に３６０°未満の度数だけ回転可能である、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３８】
前記度数は、約６０°以下、約９０°以下又は約１８０°以下のうちの１つを含む、請求項３７に記載のコネクタ構成要素。
【請求項３９】
前記構成要素は、一方の構成要素が他方の構成要素に対して、前記第１の方向とは反対の第２の方向におよそ同じ度数だけ回転すると離脱する、請求項３７に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４０】
１つのねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山の位置及び向きは、別のねじ領域の前記ねじ山の位置及び向きと実質的に同じである、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４１】
前記少なくとも２つのねじ領域は、回転対称な配置で前記本体の周りに径方向に配置されている、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４２】
前記少なくとも２つの平滑な領域は、回転対称な配置で前記本体の周りに径方向に配置されている、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４３】
各ねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山は、前記長手方向軸に対して実質的に直交する向きである、請求項３１に記載のコネクタ構成要素。
【請求項４４】
プラズマアークトーチの別の構成要素に取着するためのプラズマアークトーチの消耗品電極構成要素であって：
長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む本体；
前記本体の前記近位端付近の表面に、前記長手方向軸の周りに径方向に配置された少なくとも２つのねじ領域であって、各ねじ領域は、前記本体の表面に配置された少なくとも１つのねじ山を含む、少なくとも２つのねじ領域；及び
前記本体の表面に、前記長手方向軸の周りに径方向に、かつ一対のねじ領域の間にそれぞれ配置された少なくとも２つの平滑な領域
を備え、
前記少なくとも２つのねじ領域のうちの第１のねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山は、前記少なくとも２つのねじ領域のうちの隣接するねじ領域の前記少なくとも１つのねじ山と連続する回転経路を形成しておらず、
前記消耗品電極構成要素は、雄型構成要素を含む他方の構成要素と強固に係合するように構成された雌型構成要素を含む、消耗品電極構成要素。
【請求項４５】
前記遠位端と前記ねじ領域との間の前記本体の表面の周りに周方向に配置された軸方向停止フランジ；及び
前記近位端と前記軸方向停止フランジとの間の前記本体の周りに配置されたＯリングシール
のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項４４に記載の消耗品電極構成要素。
【請求項４６】
前記少なくとも２つのねじ領域のそれぞれは、ｉ）前記本体の表面に沿って約９０度未満延び；かつ／又は、ｉｉ）丸みを帯びた輪郭を画定する周方向の両端部を有する、請求項４４に記載の消耗品電極構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、トーチ部品をトーチシステムに接続するように構成されている１つ又は複数のコネクタ構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマトーチ、水ジェット切断ヘッド及びレーザヘッド等の材料加工ヘッドが、材料の加熱、切断、ガウジング及び製造において広く用いられている。例えば、プラズマアークトーチは概して、電気接続部、冷却用の通路、アーク制御流体（例えばプラズマガス）の通路、並びに、電極、及び、トーチ本体内に取り付けられる中央出口オリフィスを有するノズル等の消耗品を含む。任意選択的に、電極とノズルとの間に形成されたプラズマチャンバにおける流体の流れパターンを制御するためにスワールリングが使用される。幾つかのプラズマアークトーチでは、保持キャップを用いて、トーチ本体においてノズル及び／又はスワールリングを維持することができる。
【０００３】
１つ又は複数のコネクタ構成要素を用いて、消耗品をトーチシステムに取着することができる。しかし、コネクタ構成要素に標準的なねじが存在することで、消耗品を係合又は離脱させるために５回も完全に回転させなければならない場合がある。消耗部品の変更は頻繁である可能性があり、しばしば、１日に数回生じる。したがって、コネクタ構成要素の存在は、消耗品変更プロセスを遅れさせる可能性があり、それによって、切断及び他の有用なトーチ作業に費やすことができる時間を減らす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、トーチ部品を完全に係合又は離脱させるのに必要とされる回転数及び／又は回転度を低減するといった、トーチシステムに対するトーチ部品の係合及び離脱を簡略化するためのシステム及び方法が必要とされている。トーチ接続部をより迅速かつ容易に係合又は離脱させることを可能にすることによって、トーチの取扱い時間を短縮することができる。逆に、トーチ作業時間を長くすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、トーチに組み付けられるコネクタ構成要素が提供される。コネクタ構成要素は、長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む本体を備える。少なくとも２つのねじ領域が、近位端付近で本体の表面において長手方向軸の周りに径方向に配置される。各ねじ領域は、本体の表面に配置された少なくとも２つの平行なねじ山を含む。加えて、少なくとも２つの平滑な領域が、本体の表面の一対のねじ領域の間に間隔を置いて長手方向軸の周りに径方向にそれぞれ配置される。
【０００６】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は、雌型構成要素に強固に係合するように構成されている雄型構成要素を含む。雄型構成要素は、本体の遠位端に配置された隙間を含むことができる。隙間は、雌型構成要素の対応するリムと位置合わせされない限り、雌型構成要素内での雄型構成要素の回転を防止するように構成されている。
【０００７】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は、雄型構成要素に強固に係合するように構成されている雌型構成要素を含む。雌型構成要素は、本体の遠位端に配置されたリムを含むことができる。リムは、雄型構成要素の対応する隙間と位置合わせされない限り、雌型構成要素内での雄型構成要素の回転を防止するように構成されている。
【０００８】
幾つかの実施形態では、少なくとも２つのねじ領域は、回転対称な配置で本体の周りに径方向に配置される。幾つかの実施形態では、少なくとも２つの平滑な領域は、回転対称な配置で本体の周りに径方向に配置される。幾つかの実施形態では、少なくとも２つの平行なねじ山は、長手方向軸の周りで実質的に螺旋状の向きである。幾つかの実施形態では、少なくとも２つの平行なねじ山は、長手方向軸に対して実質的に直交する向きである。少なくとも２つの平行なねじ山は、長手方向軸に沿って互いに対して等間隔に離間することができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は３つのねじ領域を含む。
幾つかの実施形態では、１つのねじ領域のねじ山は、隣り合うねじ領域のねじ山とは不連続である。１つのねじ領域におけるねじ山の位置及び向きは、別のねじ領域のねじ山の位置及び向きと実質的に同じであるものとすることができる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は、対応する構成要素を固定するように構成されている。コネクタ構成要素の平滑な領域のうちの少なくとも１つと、対応する構成要素のねじ領域のうちの少なくとも１つとを位置合わせし、他方の構成要素への一方の構成要素の摺動可能な変位を容易にするように構成することができる。係合中に、一方の構成要素が、他方の構成要素に対して第１の方向に３６０°未満の度数だけ回転可能であり、他方の構成要素を固定することができる。例えば、度数は、約６０°、９０°又は１８０°以下であるものとすることができる。これらの構成要素は、一方の構成要素が、他方の構成要素に対して、第１の方向とは反対の第２の方向におよそ同じ度数だけ回転すると、離脱することができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は、消耗品をプラズマアークトーチの別の要素に取着するようにプラズマアークトーチの消耗品に結合される。消耗品は、電極、ノズル、保持キャップ、遮蔽体又はトーチのうちの１つを含むことができる。
【００１２】
別の態様では、消耗品をトーチの対応する構成要素に取着する消耗品コネクタ構成要素が提供される。消耗品コネクタ構成要素は、長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む円筒形の本体を含む。長手方向の向きの複数の平滑な領域が、近位端の周りで本体の表面の周りに径方向に配置される。加えて、長手方向の向きの複数のセグメントが、平滑な領域間に間隔を置いて本体の周りに径方向に配置される。各セグメントは、１つのセグメントのねじ山が隣り合うセグメントのねじ山とは不連続であるように、本体の表面に沿って互いに平行に配置された複数のねじ山を含む。
【００１３】
幾つかの実施形態では、１つのセグメントにおけるねじ山の位置及び向きは、異なるセグメントのねじ山の位置及び向きと実質的に同じである。
幾つかの実施形態では、不連続なねじ山は、消耗品コネクタ構成要素のセグメントが、回転中に対応する構成要素の２つ以上のセグメントに係合することを防止する。
【００１４】
別の態様では、トーチの第１の構成要素及び第２の構成要素を係合させる方法が提供される。第１の構成要素及び第２の構成要素は、ｉ）複数のねじ山をそれぞれ有する複数のねじ領域、及び、ｉｉ）ねじ山がないことを特徴とする複数のスロット付き領域をそれぞれ有する。方法は、第１の構成要素の少なくとも１つのねじ領域と、第２の構成要素の少なくとも１つのスロット付き領域とを径方向に位置合わせすること、第１の構成要素を、径方向に位置合わせされた位置において長手方向に第２の構成要素内に摺動させること、及び、第１の構成要素を第２の構成要素に対して一方向に回転させ、第１の構成要素のねじ領域の少なくとも１つのねじ山と、第２の構成要素のねじ領域の少なくとも１つのねじ山とを係合させ、第１の構成要素及び第２の構成要素を互いに対して固定することを含む。
【００１５】
幾つかの実施形態では、方法は、摺動中に第１の構成要素が第２の構成要素に対して回転することを防止すること、第１の構成要素の隙間と第２の構成要素のリムとを係合させること、及び、係合後に、第１の構成要素を第２の構成要素に対して一方向に回転させることを更に含む。
【００１６】
幾つかの実施形態では、第１の構成要素を第２の構成要素に対して回転させることは、第１の構成要素を３６０°未満の度数だけ回転させることを含む。度数は、約６０°、９０°又は１８０°以下の数であるものとすることができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、方法は、第１の構成要素を、第２の構成要素に対して反対方向におよそ同じ度数だけ回転させ、２つの構成要素を離脱させることを更に含む。離脱中に、第１の構成要素は、第１の構成要素のねじ領域の縁が回転経路において第２の構成要素のねじ領域の縁に対面すると（すなわち、ねじ山の不整合が生じるときに）、反対方向に更に回転することが防止されることができる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、第１の構成要素又は第２の構成要素の少なくとも一方がプラズマアークトーチの消耗品に結合される。
幾つかの実施形態では、方法は、第１の構成要素の複数のねじ領域と第２の構成要素の複数のスロット付き領域とを径方向に位置合わせすることを更に含む。
【００１９】
幾つかの実施形態では、方法は、第１の構成要素の複数のスロット付き領域と第２の構成要素の複数のねじ領域とを径方向に位置合わせすることを更に含む。
また別の態様では、コネクタ構成要素は、材料加工ヘッドに組み付けられるように構成されている。コネクタ構成要素は、長手方向軸を画定する近位端及び遠位端を含む略円筒形の本体、近位端付近で本体の表面において径方向位置に配置された少なくとも２つのねじ領域、及び、本体の表面の径方向位置において長手方向の向きである少なくとも２つの非ねじ領域を含む。各ねじ領域は、本体の表面に配置された少なくとも１つのねじ山を含む。各非ねじ領域は一対のねじ領域間に配置される。
【００２０】
幾つかの実施形態では、近位端は、コネクタ構成要素の長手方向長さの約半分まで延びる。
幾つかの実施形態では、ねじ領域のうちの少なくとも１つは、本体の表面の周りに径方向に少なくとも５０度に亘り延びる。ねじ領域は、回転対称な配置で本体の周りに径方向に配置することができる。幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は３つのねじ領域を含む。ねじ領域の各ねじ山は、約３度の螺旋角度を有することができる。幾つかの実施形態では、１つのねじ領域の少なくとも１つのねじ山は、対向するねじ領域の少なくとも１つのねじ山とは不連続である。各ねじ領域の少なくとも１つのねじ山は、長手方向軸に対して実質的に直交して延びることができる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は消耗品に結合される。消耗品は、電極、カートリッジ又は保持キャップのうちの１つを含むことができる。
幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は、雌型構成要素に強固に係合するように構成されている雄型構成要素を含む。コネクタ構成要素は、遠位端とねじ領域との間の本体の表面の周りに径方向に延びるように配置された軸方向停止部を更に含むことができ、軸方向停止部は、雌型構成要素に接触するように構成されている。例えば、雄型構成要素を、ねじ山の回転係合前に、軸方向停止部を介して雌型構成要素と位置合わせすることができる。幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は対応する構成要素を固定するように構成されている。コネクタ構成要素の非ねじ領域のうちの少なくとも１つは、対応する構成要素のねじ領域のうちの少なくとも１つと位置合わせし、他方の構成要素への一方の構成要素の摺動可能な変位を容易にするように構成することができる。構成要素同士を係合させるために、一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、第１の方向に３６０度未満の度数だけ回転可能であり、他方の構成要素を固定することができる。構成要素同士を離脱させるために、一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、第１の方向とは反対の第２の方向におよそ同じ度数だけ回転することができる。
【００２２】
また別の態様では、消耗品を材料加工ヘッドの対応する構成要素に取着する消耗品コネクタ構成要素が提供される。消耗品コネクタ構成要素は、長手方向軸に沿って配置された近位端及び遠位端を含む円筒形の本体、近位端付近で本体の表面の周りに径方向に配置された長手方向の向きの複数の平滑な領域；及び、平滑な領域間に間隔を置いて本体の周りに径方向に配置された長手方向の向きの複数のセグメントを備える。各セグメントは、１つのセグメントの少なくとも１つのねじ山が対向するセグメントの少なくとも１つのねじ山とは不連続であるように、本体の表面に沿って配置された少なくとも１つのねじ山を含む。
【００２３】
幾つかの実施形態では、近位端は、コネクタ構成要素の長手方向長さの約半分まで延びる。
幾つかの実施形態では、セグメントのうちの少なくとも１つは、本体の表面の周りに径方向に少なくとも５０度に亘り延びる。セグメントは、回転対称な配置で本体の周りに径方向に配置することができる。幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素は３つのセグメントを含む。セグメントの各ねじ山は、約３度の螺旋角度を有することができる。幾つかの実施形態では、各セグメントの少なくとも１つのねじ山は本体の周りに径方向に延びることができる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、消耗品コネクタ構成要素は消耗品に結合される。消耗品は、電極、カートリッジ又は保持キャップのうちの１つを含むことができる。
幾つかの実施形態では、消耗品コネクタ構成要素は、雌型消耗品構成要素に強固に係合するように構成されている雄型構成要素を含む。コネクタ構成要素は、遠位端とセグメントとの間で本体の表面の周りに径方向に配置された軸方向停止部を更に含むことができ、軸方向停止部は、雌型消耗品構成要素に接触するように構成されている。例えば、雄型消耗品構成要素を、ねじ山の回転係合の前に、軸方向停止部を介して雌型消耗品構成要素と位置合わせすることができる。幾つかの実施形態では、消耗品コネクタ構成要素は、対応する構成要素を固定するように構成されている。消耗品コネクタ構成要素の平滑な領域のうちの少なくとも１つは、対応する構成要素のセグメントのうちの少なくとも１つと位置合わせされ、他方の構成要素への一方の構成要素の摺動可能な変位を容易にするように構成することができる。構成要素同士を係合させるために、一方の構成要素は、他方の構成要素に対して第１の方向に３６０度未満の度数だけ回転可能であり、他方の構成要素を固定することができる。構成要素同士を離脱させるために、一方の構成要素は、他方の構成要素に対して、第１の方向とは反対の第２の方向に、およそ同じ度数だけ回転することができる。
【００２５】
また別の態様では、材料加工ヘッドの第１の構成要素及び第２の構成要素を係合させる方法が提供される。第１の構成要素及び第２の構成要素は、ｉ）少なくとも１つのねじ山を有する少なくとも１つのねじ領域、及び、ｉｉ）ねじ山がないことを特徴とする少なくとも１つのスロット付き領域をそれぞれ有する。方法は、第１の構成要素の少なくとも１つのねじ領域と、第２の構成要素の少なくとも１つのスロット付き領域とを径方向に位置合わせすること、第１の構成要素を、第２の構成要素に対して、径方向に位置合わせされた位置において長手方向に摺動させること、並びに、第１の構成要素を第２の構成要素に対して一方向に回転させ、第１の構成要素のねじ領域の少なくとも１つのねじ山と、第２の構成要素のねじ領域の少なくとも１つのねじ山とを係合させ、第１の構成要素及び第２の構成要素を互いに対して固定することを含む。
【００２６】
方法は、第１の構成要素を第２の構成要素内に摺動させる前に、第１の構成要素の少なくとも１つのスロット付き領域と、第２の構成要素の少なくとも１つのねじ領域とを径方向に位置合わせすることを更に含むことができる。幾つかの実施形態では、第１の構成要素を第２の構成要素内に摺動させることは、第１の構成要素及び第２の構成要素を軸方向に当接させることを含む。
【００２７】
方法は、摺動中に第１の構成要素が第２の構成要素に対して回転することを防止すること、第１の構成要素の隙間と第２の構成要素のリムとを係合させること、及び、係合後に第１の構成要素を第２の構成要素に対して一方向に回転させることを更に含むことができる。幾つかの実施形態では、第１の構成要素を第２の構成要素に対して回転させることは、第１の構成要素を３６０°未満の度数だけ回転させることを含む。度数は、約６０°、９０°又は１８０°以下のうちの１つであるものとすることができる。幾つかの実施形態では、方法は、第１の構成要素を、第２の構成要素に対して反対方向におよそ同じ度数だけ回転させ、２つの構成要素を離脱させることを更に含む。離脱中に、第１の構成要素は、第１の構成要素のねじ領域の縁が回転経路において第２の構成要素のねじ領域の対向する面に対面すると、反対方向に更に回転することが防止されることができる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、第１の構成要素又は第２の構成要素のうちの少なくとも一方は、プラズマアークトーチの消耗品に結合される。
本発明の種々の態様及び実施形態を種々の方法で組み合わせることができることも理解されたい。本明細書の教示に基づいて、当業者は、これらの種々の実施形態を組み合わせる方法を容易に判断することができる。例えば、幾つかの実施形態では、上記の態様のうちのいずれかは、上記の特徴の１つ又は複数を含むことができる。本発明の１つの実施形態は、上記特徴及び利点の全てを提供することができる。
【００２９】
上述した本発明の利点は、更なる利点とともに、添付の図面と併せて読まれる以下の説明を参照することによってより良く理解することができる。図面は必ずしも縮尺通りではなく、その代わりに、概して、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の幾つかの実施形態による例示的なコネクタアセンブリを示す図である。
【図２Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、挿入位置にある図１のコネクタアセンブリの図である。
【図２Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、挿入位置にある図１のコネクタアセンブリの図である。
【図３Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１のコネクタアセンブリの図である。
【図３Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１のコネクタアセンブリの図である。
【図４】Ａ及びＢは、本発明の幾つかの実施形態による、雌型コネクタ構成要素及び雄型コネクタ構成要素の別の例示的なセットを示す図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による、雄型コネクタ構成要素を雌型コネクタ構成要素に固定する方法を示す図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態による、ノズルに関連する例示的なコネクタ構成要素を示す図である。
【図７】本発明の幾つかの実施形態による、雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素を含む別の例示的なコネクタアセンブリを示す図である。
【図８Ａ】図７の雄型コネクタ構成要素の図である。
【図８Ｂ】図７の雄型コネクタ構成要素の図である。
【図８Ｃ】図７の雄型コネクタ構成要素の図である。
【図９Ａ】図７の雌型コネクタ構成要素の図である。
【図９Ｂ】図７の雌型コネクタ構成要素の図である。
【図１０Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、プラズマアークトーチに関連する別の例示的なコネクタアセンブリを示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、プラズマアークトーチに関連する別の例示的なコネクタアセンブリを示す図である。
【図１１Ａ】図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの別の例示的な雄型コネクタ構成要素の図であり、雄型コネクタ構成要素はトーチ本体に取着されている。
【図１１Ｂ】図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの別の例示的な雄型コネクタ構成要素の図であり、雄型コネクタ構成要素はトーチ本体に取着されている。
【図１２Ａ】図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの例示的な雌型コネクタ構成要素の図であり、雌型コネクタ構成要素は保持キャップに結合されている。
【図１２Ｂ】図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの例示的な雌型コネクタ構成要素の図であり、雌型コネクタ構成要素は保持キャップに結合されている。
【図１３】図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの例示的な雌型コネクタ構成要素を示す図であり、雌型コネクタ構成要素は消耗品カートリッジに結合されている。
【図１４Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの図である。
【図１４Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの図である。
【図１５】本発明の幾つかの実施形態による、１つのコネクタ構成要素を別のコネクタ構成要素に固定する方法を示す図である。
【図１６Ａ】相補的なコネクタ構成要素の例示的なセットのねじ外形を示す図である。
【図１６Ｂ】相補的なコネクタ構成要素の例示的なセットのねじ外形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の技術は、例えばより少ない回転及び／又は低減した回転度数によって、標準的なねじ接続よりも迅速かつ容易にトーチ消耗品を据え付け及び取り外すことを可能にする。本発明の技術は、プラズマアークトーチ、レーザヘッド又は水ジェット切断ヘッド等の材料加工ヘッドにおける種々の構成要素の接続に適用可能である。図１は、本発明の幾つかの実施形態による例示的なコネクタアセンブリを示している。コネクタアセンブリ１００は、雄型コネクタ構成要素１０２及び雌型コネクタ構成要素１２０を含み、これらの双方は、トーチ（図示せず）内に組み付けられるように構成されている。幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素１０２、１２０のそれぞれは、互いに取着されるよう消耗品に結合される。コネクタ構成要素を結合することができる例示的な消耗品は、電極、ノズル、保持キャップ、遮蔽体又はトーチ本体を含む。一例として、雌型コネクタ構成要素１２０は、トーチ本体に一体的に構成することができ、一方で、雄型コネクタ構成要素１０２は、トーチ本体と強固に係合するようにノズル又は電極に一体的に構成することができる。
【００３２】
図１に示されているように、雄型コネクタ構成要素１０２は、長手方向軸１１０に沿って配置された近位端１０６及び遠位端１０８を有する本体１０４を含む。雄型コネクタ構成要素１０２の近位端１０６は、雄型コネクタ構成要素１０２が係合のために雌型コネクタ構成要素１２０内に進むと雌型コネクタ構成要素１２０に最初に対面する端として特徴付けることができる。少なくとも２つのねじ領域１１２が、近位端１０６付近で本体１０４の外面において長手方向軸１１０の周りに径方向に配置される。各ねじ領域１１２は、本体１０４の外面に配置された少なくとも２つの平行なねじ山１１４を含む。幾つかの実施形態では、ねじ山１１４は、互いに対して等間隔に離間し、長手方向軸１１０に対して実質的に直交する。幾つかの実施形態では、ねじ山１１４は、互いに対して実質的に等間隔に離間し、長手方向軸１１０の周りで実質的に螺旋状の向きである。加えて、雄型コネクタ構成要素１０２は、ねじ山がないこと又は他の非規則的な特徴部を特徴とする少なくとも２つの平滑な領域１１６を含む。各平滑な領域１１６は、本体１０４の外面において一対のねじ領域１１２間に長手方向軸１１０の周りに径方向に配置される。
【００３３】
同様に、雌型コネクタ構成要素１２０は、長手方向軸１１０に沿って配置された近位端１２６及び遠位端１２８を有する本体１２４を含む。雌型コネクタ構成要素１２０の近位端１２６は、係合中に雌型コネクタ構成要素１２０が雄型コネクタ構成要素１０２に向かって進むと雄型コネクタ構成要素１０２に最初に対面する端として特徴付けられる。少なくとも２つのねじ領域１３０が、近位端１２６付近で本体１２４の内面において長手方向軸１１０の周りに径方向に配置される。各ねじ領域１３０は、本体１２４の内面に配置された少なくとも２つの平行なねじ山１３２を含むことができる。幾つかの実施形態では、これらのねじ山１３２は、互いに対して等間隔に離間し、長手方向軸１１０に対して実質的に直交する。幾つかの実施形態では、ねじ山１３２は、互いに対して実質的に等間隔に離間し、長手方向軸１１０の周りで実質的に螺旋状の向きである。加えて、雌型コネクタ構成要素１２０は、ねじ山がないこと又は他の非規則的な特徴部を特徴とする少なくとも２つの平滑な領域１３４を含む。各平滑な領域１３４は、本体１２４の表面において一対のねじ領域１３０間に長手方向軸１１０の周りに径方向に配置される。概して、雌型コネクタ構成要素１２０は、雄型コネクタ構成要素１０２に比して相補的な特徴を含み、２つの構成要素の確実な係合を容易にする。
【００３４】
幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素１０２の各平滑な領域１１６は、雌型コネクタ構成要素１２０のねじ領域１３０と位置合わせされるとともに雌型コネクタ構成要素１２０のねじ領域１３０を受け入れるスロットとして機能するように適切に寸法決めされる。平滑な領域１１６の径方向範囲は、ねじ領域１３０の径方向範囲と実質的に同じであるものとすることができる。逆に、雌型コネクタ構成要素１２０の各平滑な領域１３４は、雄型コネクタ構成要素１０２のねじ領域１１２と位置合わせされるとともに雄型コネクタ構成要素１０２のねじ領域１１２を受け入れるスロットとして機能するように適切に寸法決めされる。平滑な領域１３４の径方向範囲は、ねじ領域１１２の径方向範囲と実質的に同じであるものとすることができる。雄型コネクタ構成要素１０２の平滑な領域１１６及び雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域１３４は、係合及び離脱の双方の間に、長手方向１１０への他方の構成要素に対する一方の構成要素の摺動可能な変位をガイドすることができる。
【００３５】
幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素１０２と雌型コネクタ構成要素１２０との回転係合は、雄型コネクタ構成要素１０２が雌型コネクタ構成要素１２０内で長手方向１１０に停止位置まで摺動した後でのみ可能となる。この位置は、以下では「挿入位置」と称され、これは回転が生じる前である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、挿入位置にある図１のコネクタアセンブリの種々の図を示している。図２Ａに示されているように、雄型構成要素１０２は、本体１０４の遠位端１０８に配置されたフランジ１１８を含み、雌型構成要素１２０は、本体１２４の遠位端１２８に配置された停止リム１３６を含む。フランジ１１８及び停止リム１３６は、雄型コネクタ構成要素１０２が長手方向１１０に雌型コネクタ構成要素１２０の停止リム１３６を越えて更に進むことを防止するように、互いに相互作用するよう構成されている。加えて、雌型コネクタ構成要素１２０内の雄型コネクタ構成要素１０２の回転は、２つの構成要素のねじ山１１４、１３２の不整合に起因して、前進中は生じることができない。回転は、雄型コネクタ構成要素１０２が雌型コネクタ構成要素１２０に完全に挿入され、雌型コネクタ構成要素１２０の停止リム１３６が、雄型コネクタ構成要素１０２のリム隙間１１９と適所にロックされた後でのみ可能となり、この時点で、雄型コネクタ構成要素１０２のねじ山１１４は、ねじ留めを可能にするように雌型コネクタ構成要素１２０のねじ山１３２に対して適切に位置決めされる。図２Ｂに示されているような挿入位置では、雄型コネクタ構成要素１０２の各ねじ領域１１２は、雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域（図示せず）に面し、雄型コネクタ構成要素１０２の各平滑な領域１１６は、雌型コネクタ構成要素１２０のねじ領域（図示せず）に面する。
【００３６】
挿入位置に達すると、一方のコネクタ構成要素は、他方のコネクタ構成要素に対して、これらの構成要素が互いに強固に締結される前に、３６０°未満の度数だけ或る方向（すなわち時計回り又は反時計回り）に回転可能である。この位置は以下では「ロック位置」と称される。対照的に、従来のねじ設計は、２つの構成要素を強固に係合させることが可能である前に少なくとも３６０°の回転を必要とする。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１のコネクタアセンブリの種々の図を示している。構成要素同士を固定するために、雄型コネクタ構成要素１０２は、図３Ａに示されているように、雄型コネクタ構成要素１０２の少なくとも１つのねじ領域１１２のねじ山１１４が、回転経路において雌型コネクタ構成要素１２０の隣り合うねじ領域１３０のねじ山１３２と適所にロックされるように、雌型コネクタ構成要素１２０内で回転することができる。ねじ山間の噛み合いは、係合を容易にし、更なる回転を防止する。したがって、係合中に、構成要素のねじ領域の１つ又は複数又は全てにおけるねじ山は、３６０°未満の１回転と同時に係合することができる。図３Ｂは、ロック位置に達するために、雄型コネクタ構成要素１０２が、挿入位置から６０度以下だけ反時計回り方向に回転することを示している。他の実施形態では、２つの構成要素間の係合は、時計回り方向への回転によって達成することができる。ロック位置では、雄型コネクタ構成要素１０２の各ねじ領域１１２は、雌型コネクタ構成要素１２０のねじ領域（図示せず）に面し、雄型コネクタ構成要素１０２の各平滑な領域（図示せず）は、雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域（図示せず）に面する。
【００３７】
２つの構成要素を離脱させる（すなわち、ロック位置から挿入位置に移動させる）には、操作者が、一方の構成要素を他方の構成要素に対して、係合方向とは反対の方向におよそ同じ度数だけ回転させることができる。したがって、離脱中に、コネクタ構成要素の１つ又は複数又は全てのねじ領域におけるねじ山は、３６０°未満の１回転と同時に離脱することができる。離脱時に挿入位置に達すると、雄型コネクタ構成要素１０２の各ねじ領域１１２は、雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域１３４に再び面し、逆もまた同様である。挿入位置は、雌型コネクタ構成要素１２０からの雄型コネクタ構成要素１０２の摺動可能な変位を容易にする。
【００３８】
幾つかの実施形態では、雌型コネクタ構成要素１２０の各ねじ山１３２は、雄型コネクタ構成要素１０２の対応するねじ山１１４をより広い軸方向範囲にわたって係合させることを可能にするように、標準的なねじ山よりも長手方向に広い。幾つかの実施形態では、各雌ねじ山１３２は１６ピッチねじ山であり、これは、挿入位置とロック位置との間で約６０°回転すると、約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）の長手方向１１０に沿う軸方向シフトに変わる。幾つかの実施形態では、雌ねじ山１３２のより広い幅は、挿入位置にあるとき（すなわち、ロック位置まで回転する前）に雄ねじ山１１４に偶発的に係合することを防止するようになっている。そうでなければ、雄ねじ山１１４は、挿入位置でさえも隣り合う雌ねじ山１３２の溝の入口を越えて延び、構成要素を互いに非意図的にロックする可能性がある。しかし、代替的な実施形態では、２つの構成要素のねじ山は、ロック位置に達する前に係合することができる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、１つのねじ領域のねじ山は、コネクタ構成要素１０２、１２０のそれぞれの隣り合うねじ領域のねじ山とは不連続である。すなわち、各コネクタ構成要素について、各ねじ山のピッチは、１つのねじ領域から次のねじ領域への連続的な経路を形成しない。これは、離脱中に、一方の構成要素の１つのねじ領域のねじ山が、回転経路において他方の構成要素の隣り合うねじ領域のねじ山と偶発的に係合することを防止するためである。具体的には、離脱中に、ねじ領域１１２の雄ねじ山１１４が挿入位置に回転して戻るとき、雄ねじ山１１４は、隣り合う雌ねじ山１３２と位置合わせすることができないため、回転経路において隣り合うねじ領域１３０の雌ねじ山１３２と更に係合することが防止される。
【００４０】
概して、雌型コネクタ構成要素１２０及び雄型コネクタ構成要素１０２の最大限の係合に必要な回転度は、各構成要素の本体に配置されたねじ領域及び平滑な領域の数に依存する。例えば、各構成要素が１つの平滑な領域及び１つのねじ領域を有する場合、回転度は１８０°である。各構成要素が２つの平滑な領域及び２つのねじ領域を有する場合、回転度は９０°である。各構成要素が３つの平滑な領域及び３つのねじ領域を有する場合、回転度は約６０°である。図１〜図３は、各ねじ領域１１２が一対の平滑な領域１１６間にあるように、雄型コネクタ構成要素１０２が３つの平滑な領域１１６間に間隔を置いて存在する３つのねじ領域１１２を含むことを示している。雌型コネクタ構成要素１２０は、相補的に、各ねじ領域１３０が一対の平滑な領域１３４間にあるように、３つの平滑な領域１３４間に間隔を置いて存在する３つのねじ領域１３０を含む。雌型コネクタ構成要素及び雄型コネクタ構成要素を接合するのに必要な回転度を最小限に抑えるために、コネクタ構成要素あたりの更に多い平滑な領域及び／又はねじ領域が可能である。回転の量は、ねじ領域及び／又は平滑な領域の数に加えて、ねじ山の公差及び位置にも依存する。
【００４１】
係合のために小さい回転度数（例えば約６０°）を適用することに関連する１つの可能性のある限定は、比較的長い長手方向距離にわたる挿入から生じる抵抗（例えばＯリングの摩擦）を克服するように、ねじ留め移動を使用して回転力を軸方向力に変換することが困難である可能性があることである。抵抗の重さは、抵抗のタイプ、部品のサイズ及びねじ山のピッチを含む多くの要因に依存する。幾つかの実施形態では、テーパ状のＯリングシール３０２が、抵抗の長さを低減するのに用いられ、構成要素を必要な深さまで容易に挿入することを可能にする。
【００４２】
図４Ａ及びＢは、本発明の幾つかの実施形態による、雌型コネクタ構成要素及び雄型コネクタ構成要素の別の例示的なセットをそれぞれ示している。図示のように、図４Ａの雄型コネクタ構成要素３５０は、構成要素の外面に２つのねじ領域３５２及び２つの平滑な領域３５４を含む。同様に、図４Ｂの雌型コネクタ構成要素３５６は、構成要素の内面に２つのねじ領域３５８及び２つの平滑な領域３６０を含む。雄型コネクタ構成要素３５０及び雌型コネクタ構成要素３５６は、コネクタ構成要素３５０、３５６間の係合及び離脱を達成するために約９０°以下の回転を適用することができる以外は、図１〜図３を参照して上述したコネクタアセンブリ１００の対応する構成要素と同様に機能する。これは、コネクタアセンブリ１００に関連する３つのねじ領域／平滑な領域と比べて、各コネクタ構成要素における２つのねじ領域／平滑な領域の存在に起因する。
【００４３】
図１又は図４のコネクタアセンブリは、標準的なねじ外形を変更するか又は特注の外形を使用することによって構成することができる。各コネクタ構成要素の設計をカスタマイズするために、構成要素あたり３つのねじ領域が所望される場合、平滑な構成要素本体に、３つの異なる回転位置等の種々の回転位置において１つ又は複数の同一のねじ領域を作ることができる。幾つかの実施形態では、各構成要素の機械加工プロセス中に、構成要素の寿命にわたる互換性を確保するために、各ねじ領域のねじ山は、停止構造部（すなわち、コネクタアセンブリ１００の雌型コネクタ構成要素１２０の停止リム１３６又は雄型コネクタ構成要素１０２のフランジ１１８）から適切に離間する。
【００４４】
幾つかの実施形態では、構成要素の互換性及び係合／離脱プロセス中の回転対称性を確保するために、各コネクタ構成要素のねじ領域は、コネクタ構成要素の本体の周りに回転対称であるように構成されている。同様に、平滑な領域も、本体の周りに回転対称に径方向に配置される。加えて、構成要素の１つのねじ領域のねじ山の位置及び向きは、同じ構成要素の別のねじ領域又は相手方の構成要素のねじ領域の位置及び向きと実質的に同じであるものとすることができる。これは、ねじ山が、連続的なねじ山とは対照的に同一のセクションに作られることを意味する。幾つかの実施形態では、雌型コネクタ構成要素１２０及び雄型コネクタ構成要素１０２の双方にねじセクションを製造するためにねじフライス削りが用いられる。コネクタ構成要素の径方向に対称な幾何学的形状は、存在するねじ領域／平滑な領域の数に応じて、雄型コネクタ構成要素１０２を、複数の回転位置において係合するように雌型コネクタ構成要素１２０に挿入することができることを示唆する。
【００４５】
図５は、本発明の幾つかの実施形態による、図１の雌型コネクタ構成要素１２０への雄型コネクタ構成要素１０２等の、雄型コネクタ構成要素を雌型コネクタ構成要素に固定する方法４００を示している。ステップ４０２において、雄型コネクタ構成要素１０２のねじ領域１１２のそれぞれを、雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域１３４と径方向に位置合わせする。逆に、雄型コネクタ構成要素１０２の平滑な領域１１６のそれぞれを、雌型コネクタ構成要素１２０のねじ領域１３０と径方向に位置合わせすることができる。幾つかの実施形態では、双方の雌型コネクタ構成要素１２０及び雄型コネクタ構成要素１０２のねじ領域はほぼ同一である。すなわち、１つのねじ領域のねじ山の位置及び向きは、同じ又は異なる構成要素に関連する異なるねじ領域のねじ山の位置及び向きと実質的に同じである。加えて、ねじ領域及び平滑な領域は、構成要素のそれぞれの周りで回転対称であるものとすることができる。そのような幾何学的形状を考慮して、ステップ４０２における構成要素間の径方向の位置合わせは、雌型コネクタ構成要素１２０への雄型コネクタ構成要素１０２の挿入角度とは比較的関係なく、幾つかの回転位置において達成することができる。
【００４６】
ステップ４０４において、雄型コネクタ構成要素１０２を、径方向に位置合わせされた向きに維持しながら、長手方向１１０に沿って雌型コネクタ構成要素１２０内に挿入する。挿入はいかなる回転も伴うことなく達成することができる。幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素１０２のフランジ１１８が雌型コネクタ構成要素１２０の停止リム１３６に対面すると（すなわち挿入位置）摺動は停止する。幾つかの実施形態では、２つの構成要素は、挿入位置に達し、停止リム１３６がリム隙間１１９と適所にロックされるまで、互いに対して回転することが防止され、この時点で、２つの構成要素のねじ山は回転を可能にするように位置合わせされる。
【００４７】
ステップ４０６の挿入位置において、雄型コネクタ構成要素１０２を雌型コネクタ構成要素１２０に対して一方向に回転させ、回転経路において、雄型コネクタ構成要素１０２の少なくとも１つのねじ領域１１２のねじ山１１４と、雌型コネクタ構成要素１２０の隣り合うねじ領域１３０のねじ山１３２とをロックさせ、それによって、構成要素を互いに固定する。ロック位置における最大限の係合を達成するのに必要な回転の量は、約６０°、９０°又は１８０°以下等の３６０°未満であるものとすることができる。
【００４８】
構成要素同士を離脱させるために、雄型コネクタ構成要素１０２を雌型コネクタ構成要素１２０に対して、係合プロセス中に用いた回転とおよそ同じ度数だけ反対方向に回転させることができる。離脱の間に、雄型コネクタ構成要素１０２は、雄型構成要素１０２のねじ領域１１２の縁が回転経路において雌型構成要素１２０のねじ領域１３０の縁に対面すると、雌型コネクタ構成要素１２０内で反対方向に更に回転することが防止される。
【００４９】
図５の方法は、係合プロセス及び離脱プロセスの双方の間に雄型コネクタ構成要素１０２が雌型コネクタ構成要素１２０に対して回転可能である状態で記載されているが、雌型コネクタ構成要素１２０も雄型コネクタ構成要素１０２に対して回転して同じ効果を達成することができる。
【００５０】
図６は、本発明の幾つかの実施形態による、コネクタ構成要素が配置されている例示的なノズルを示している。図示のように、ノズル６００は、ノズル６００の、ノズル先端部６１２から離れた遠位端に配置された雄型コネクタ構成要素６０６を含む。雄型コネクタ構成要素６０６は、雌型コネクタ構成要素（図示せず）に係合するように構成されている。雄型コネクタ構成要素６０６は、ノズル６００の本体から一体的に構成されるか、又は、ノズル６００に結合される別個の構造を含むことができる。雄型コネクタ構成要素６０６は、２つのねじ領域６０２及び２つの平滑な領域６０４を有する。雄型コネクタ構成要素６０６は、雌型コネクタ構成要素の停止リム（図示せず）と相互作用するフランジ６０８も含み、雄型コネクタ構成要素６０６が挿入位置にあるときに雌型コネクタ構成要素の内部で更に進むことを防止する。雄型コネクタ構成要素６０６は、雌型コネクタ構成要素の停止リムと噛み合うリム隙間６１０を付加的に含み、挿入位置に達したときの雌型コネクタ構成要素の内部での雄型コネクタ構成要素６０６の回転を可能にする。挿入位置からロック位置への回転も、回転経路において、雄型コネクタ構成要素６０６のねじ領域６０２と雌型コネクタ構成要素の対応する隣り合うねじ領域（図示せず）とを位置合わせすることによって容易になる。
【００５１】
図７は、本発明の幾つかの実施形態による、雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素を含む別の例示的なコネクタアセンブリを示している。コネクタアセンブリ７００は、雄型コネクタ構成要素７０２及び雌型コネクタ構成要素７２０を含み、これらの双方は、プラズマアークトーチ、水ジェット切断ヘッド又はレーザ切断ヘッド等の材料加工ヘッド（図示せず）に組み付けられるように構成されている。幾つかの実施形態では、コネクタ構成要素７０２、７２０のそれぞれは、互いに取着されるように消耗品（又は消耗品の一部）に結合される。コネクタ構成要素を関連付けることができる例示的な消耗品は、電極、ノズル、保持キャップ、遮蔽体又はトーチ本体を含む。
【００５２】
雄型コネクタ構成要素７０２は、長手方向軸７１０に沿って配置された近位端７０６及び遠位端７０８を有する本体７０４を含む。雄型コネクタ構成要素７０２の近位端７０６は、雄型コネクタ構成要素７０２が係合のために雌型コネクタ構成要素７２０内に進むと雌型コネクタ構成要素７２０に最初に対面する端として特徴付けることができる。近位端７０６は、雄型コネクタ構成要素７０２の長手方向長さの約半分まで延びることができる。図８Ａ〜図８Ｃは、図７の雄型コネクタ構成要素７０２の種々の図を示している。図示のように、少なくとも２つのねじ領域７１２が、近位端７０６付近で本体７０４の外面において長手方向軸７１０の一部の周りに径方向に配置される。各ねじ領域７１２は、本体７０４の外面に配置された少なくとも１つのねじ山７１４を含む。幾つかの実施形態では、ねじ山７１４は、長手方向軸７１０に対して実質的に直交する向きである。幾つかの実施形態では、ねじ山７１４は、長手方向軸７１０の周りで実質的に螺旋状の向きである。例えば、ねじ山７１４は約３度の螺旋角度を有することができる。幾つかの実施形態では、ねじ山７１４は、本体７０４の外面の周りで少なくとも５０度に亘り径方向に延びる。加えて、雄型コネクタ構成要素７０２は、ねじ山がないこと又は他の非規則的な特徴部を特徴とする少なくとも１つの平滑な領域７１６（すなわち非ねじ領域）を含む。各平滑な領域７１６は、本体７０４の外面において少なくとも１つのねじ領域７１２に隣接して長手方向軸７１０の周りに径方向に配置される。図８Ａ〜図８Ｃは、雄型コネクタ構成要素７０２が、２つのねじ領域７１２、及び、ねじ領域７１２の対間に介挿される２つの平滑な領域７１６を有することを示しているが、他の実施形態では、雄型コネクタ構成要素７０２は、より多いか又はより少ない平滑な領域７１６及びねじ領域７１２（例えば、１つの平滑な領域７１６に隣接する１つのみのねじ領域７１２）を有することができる。
【００５３】
図７を参照すると、雄型コネクタ構成要素７０２と同様に、雌型コネクタ構成要素７２０は、長手方向軸７１０に沿って配置された近位端７２６及び遠位端７２８を有する本体７２４を含む。雌型コネクタ構成要素７２０の近位端７２６は、雌型コネクタ構成要素７２０が係合中に雄型コネクタ構成要素７０２に向かって進むと雄型コネクタ構成要素７０２に最初に対面する端として特徴付けられる。幾つかの実施形態では、近位端７２６は、雌型コネクタ構成要素７２０の長手方向長さの約半分まで延びる。幾つかの実施形態では、近位端７２６は、雌型コネクタ構成要素７２０の長手方向長さの約９０％まで延びる。図９Ａ及び図９Ｂは、図７の雌型コネクタ構成要素７２０の種々の図を示している。少なくとも１つのねじ領域７３０が、近位端７２６付近で本体７２４の外面において長手方向軸７１０の周りに径方向に配置される。各ねじ領域７３０は、本体７２４の内面に配置された少なくとも１つのねじ山７３２を含むことができる。幾つかの実施形態では、ねじ山７３２は、長手方向軸７１０に対して実質的に直交する向きである。幾つかの実施形態では、ねじ山７３２は、長手方向軸７１０の周りで実質的に螺旋状の向きである。例えば、ねじ山７３２は約３度の螺旋角度を有することができる。幾つかの実施形態では、ねじ山７３２は、本体７２４の内面の周りで少なくとも５０度に亘り径方向に延びる。加えて、雌型コネクタ構成要素７２０は、ねじ山がないこと又は他の非規則的な特徴部を特徴とする少なくとも１つの平滑な領域７３４（すなわち非ねじ領域）を含む。各平滑な領域７３４は、本体７２４の内面において少なくとも１つのねじ領域７３０に隣接して長手方向軸７１０の周りに径方向に配置される。図９Ａ及び図９Ｂは、雌型コネクタ構成要素７２０が、２つのねじ領域７３０、及び、ねじ領域７３０の対間に介挿される２つの平滑な領域７３４を有することを示しているが、他の実施形態では、雌型コネクタ構成要素７２０は、より多いか又はより少ない平滑な領域７３４及びねじ領域７３０（例えば、１つの平滑な領域７３４に隣接する１つのみのねじ領域７３０）を有することができる。概して、雌型コネクタ構成要素７２０は、雄型コネクタ構成要素７０２に比して相補的な特徴部を含み、２つの構成要素の確実な係合を容易にする。
【００５４】
雄型コネクタ構成要素７０２の各平滑な領域７１６は、雌型コネクタ構成要素７２０のねじ領域７３０と位置合わせされるとともに雌型コネクタ構成要素７２０のねじ領域７３０を受け入れるスロットとして機能するように適切に寸法決めすることができる。逆に、雌型コネクタ構成要素７２０の各平滑な領域７３４は、雄型コネクタ構成要素７０２のねじ領域７１２と位置合わせされるとともに雄型コネクタ構成要素７０２のねじ領域７１２を受け入れるスロットとして機能するように適切に寸法決めされる。各コネクタ構成要素について、ねじ領域及び平滑な領域は、回転対称な配置でそれぞれのコネクタ構成要素の本体の周りに径方向に配置することができる。幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素７０２の平滑な領域７１６の径方向範囲は、雌型コネクタ構成要素７２０のねじ領域７３０の径方向範囲と実質的に同じである。同様に、雌型コネクタ構成要素７２０の平滑な領域７３４の径方向範囲は、雄型コネクタ構成要素７０２のねじ領域７１２の径方向範囲と実質的に同じである。概して、雄型コネクタ構成要素１０２の平滑な領域７１６及び雌型コネクタ構成要素１２０の平滑な領域１３４は、係合及び離脱の双方の間に、長手方向７１０への他方の構成要素に対する一方の構成要素の摺動可能な変位をガイドすることができる。
【００５５】
図１〜図３Ｂを参照して上述したコネクタアセンブリと同様に、雄型コネクタ構成要素７０２は、遠位端７０８とねじ領域７１２との間でコネクタ本体７０４の外面の周りに径方向に配置された軸方向停止部７１８を含むことができる。軸方向停止部７１８は、２つの構成要素の係合中に雌型コネクタ構成要素７２０の一部に接触するように構成されている。例えば、軸方向停止部７１８は、それぞれのねじ山の回転係合の前に雌型コネクタ構成要素７２０と雄型コネクタ構成要素７０２との位置合わせを助けることができる。図７は、雄型コネクタ構成要素７０２の軸方向停止部７１８がフランジを含むことを示している。雌型構成要素７２０は、以下では「挿入位置」と称される停止位置に達した後の、長手方向７１０への雌型コネクタ構成要素７２０内での雄型コネクタ構成要素７０２の更なる軸方向の前進を防止するようにフランジ７１８と相互作用するよう構成されている停止リム７３６を含む。加えて、雌型コネクタ構成要素７２０内の雄型コネクタ構成要素７０２の回転は、２つの構成要素のねじ山７１４、７３２の不整合に起因して、挿入位置に達する前の軸方向の前進中には生じることができない。その代わりに、長手方向７１０に沿う雌型コネクタ構成要素７２０内への雄型コネクタ構成要素７０２の軸方向の前進中に、雄型コネクタ構成要素７０２の平滑な領域７１６のうちの少なくとも１つが、雌型コネクタ構成要素７２０のねじ領域７３０のうちの少なくとも１つと、その逆もまた同様に位置合わせするように構成されており、他方の構成要素内への一方の構成要素の摺動可能な軸方向の変位を容易にする。回転は、雄型コネクタ構成要素７０２が挿入位置において雌型コネクタ構成要素７２０に挿入された後でのみ可能となり、この場合、雌型コネクタ構成要素７２０の停止リム７３６がフランジ７１８に対面し、この時点で、雄型コネクタ構成要素７０２のねじ山７１４が、雌型コネクタ構成要素７２０のねじ山７３２に対して適切に位置決めされ、回転係合（例えばねじ留め）を可能にする。
【００５６】
図７のコネクタアセンブリに関して、図１〜図３Ｂのコネクタアセンブリと同様に、挿入位置に達すると、一方のコネクタ構成要素は、他方のコネクタ構成要素に対して、以下では「ロック位置」と称される、構成要素が互いに強固に締結される前に、３６０°未満の度数だけ或る方向（すなわち時計回り又は反時計回り）に回転可能である。ロック位置に達するために、雄型コネクタ構成要素１０２が雌型コネクタ構成要素７２０内で回転すると、雄型コネクタ構成要素７０２のねじ領域７１２のねじ山７１４は、回転経路において、雌型コネクタ構成要素７２０の隣り合うねじ領域７３０の対応するねじ山７３２と適所にロックされることができる。ねじ山間の噛み合いは、係合を容易にするとともに更なる回転を防止する。幾つかの実施形態では、係合中にロック位置に達するためのコネクタ構成要素間の回転移動は、長手方向７１０へのいかなる更なる軸方向の前進も伴わない。幾つかの実施形態では、係合中にロック位置に達するためのコネクタ構成要素間の回転移動には、長手方向７１０への雌型コネクタ構成要素７２０内での雄型コネクタ構成要素７０２の幾らかの軸方向の前進も伴う。ロック位置では、雄型コネクタ構成要素７０２の各ねじ領域７１２は、雌型コネクタ構成要素７２０のねじ領域７３２に面し、雄型コネクタ構成要素７０２の各平滑な領域７１６は、雌型コネクタ構成要素７２０の平滑な領域７３４に面する。
【００５７】
同様に、２つの構成要素を離脱させる（すなわち、ロック位置から挿入位置に移動させる）には、操作者が、一方の構成要素を他方の構成要素に対して、係合方向とは反対の方向におよそ同じ度数だけ回転させることができる。幾つかの実施形態では、離脱中のコネクタ構成要素間の回転移動は、長手方向７１０へのいかなる軸方向移動も伴わない。幾つかの実施形態では、離脱中のコネクタ構成要素間の回転移動には、長手方向７１０への雌型コネクタ構成要素７２０からの雄型コネクタ構成要素７０２の幾らかの軸方向の引き戻しを伴う。離脱時に挿入位置に達すると、雄型コネクタ構成要素７０２の各ねじ領域７１２は、雌型コネクタ構成要素７２０の平滑な領域７３４に再び面し、逆もまた同様である。挿入位置は、長手方向７１０に沿う雌型コネクタ構成要素７２０からの雄型コネクタ構成要素７０２の摺動可能な変位を容易にする。雄型コネクタ構成要素７０２が雌型コネクタ構成要素７２０から摺動して出るときには回転ができない。
【００５８】
幾つかの実施形態では、図８Ｃに示されているように、雄型コネクタ構成要素７０２は、本体７０４に配置された凹部等のクロッキング特徴部７１３を含む。クロッキング特徴部７１３は、構成要素７０２の製造中に長手方向７１０に沿ってねじ山７１４をどこに位置決めするかを判断する基準点を提供する。例えば、コネクタ構成要素の製造時に、長手方向７１０に沿うクロッキング特徴部７１３（地点Ａ）とねじ山７１４のピッチ径（地点Ｃ）との間の所望の長手方向距離を用いて、ねじ山７１４をクロッキング特徴部７１３に対して正確に位置付ける。別の例として、軸方向停止部７１８（地点Ｂ）とピッチ径（地点Ｃ）におけるねじ山７１４との間の長手方向距離を、クロッキング特徴部７１３（地点Ａ）の位置において正確に制御することができる。ピッチ径は、ロック位置を達成するために雄ねじ及び雌ねじが係合するねじの円筒面の直径である。したがって、クロッキング特徴部７１３は、ねじ山７１４が始まる場所及び対応する雌ねじとロックする場所を制御することを可能にする。同様の位置決め特徴部（図示せず）を、雌型コネクタ構成要素７２０に位置付けることができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素７０２及び／又は雌型コネクタ構成要素７２０の各ねじ山について、ねじ山の周方向端は、その先端部に（直線的又は角度の付いた輪郭ではなく）丸みを帯びた輪郭を有する。この弓形の形状は、バリを低減するとともにねじ係合を補助することができる。幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素の各ねじ山は比較的厚く、したがって、離脱中に、逆の回転方向にねじ山が交差するか又は別様に係合する可能性が低く、この場合、雄ねじ山及び雌ねじ山の厚い幅は、互いにブロックして結合を防止するようになっている。図１６Ａ及び図１６Ｂは、長手（すなわち軸）方向に沿う、例示的なセットの相補的なコネクタ構成要素のねじ外形を示している。図１６Ａのコネクタ構成要素１６００は雄型コネクタ構成要素であるものとすることができ、この場合、図１６Ｂのコネクタ構成要素１６１２は雌型コネクタ構成要素である。逆に、図１６Ａのコネクタ構成要素１６００は雌型コネクタ構成要素であるものとすることができ、この場合、図１６Ｂのコネクタ構成要素１６１２は雄型コネクタ構成要素である。図１６Ａのコネクタ構成要素１６００の場合、ねじ領域における２つの隣り合うねじ山１６０６、１６０８の基部間の軸方向距離１６０４は約０．０９５インチ（２．４１３ｍｍ）であるものとすることができる。２つのねじ山１６０６、１６０８の隣り合う先端部間の角度１６１０は、約６０度であるものとすることができる。図１６Ｂのコネクタ構成要素１６１２の場合、ねじ山１６１６の先端部分１６１９の軸方向長さ１６１４は約０．０８インチ（２．０３２ｍｍ）であるものとすることができる。ねじ山１６１６の周方向端間の角度１６１８は、約６０度であるものとすることができる。コネクタ構成要素１６００の２つの隣り合うねじ山１６０６、１６０８間の凹部領域１６１１は、２つの構成要素が係合するときに、コネクタ構成要素１６１２のねじ山１６１６の先端部分１６１９を受け入れるように構成することができる。
【００６０】
幾つかの実施形態では、１つのねじ領域のねじ山は、コネクタ構成要素７０２、７２０のそれぞれの隣り合う／対向するねじ領域のねじ山とは不連続である。すなわち、各コネクタ構成要素について、各ねじ山のピッチは、１つのねじ領域から次のねじ領域への連続的な螺旋経路を生じない。加えて、コネクタ構成要素について、１つのねじ領域のねじ山は、隣り合う／対向するねじ領域の別のねじ山とは物理的及び向き的に別個である。これは、一方の構成要素の１つのねじ領域のねじ山が、離脱中に回転経路において他方の構成要素の隣り合う／対向するねじ領域のねじ山に偶発的に係合することを防止するためである。具体的には、離脱中に、ねじ領域７１２の雄ねじ山７１４が挿入位置まで回転して戻ると、雄ねじ山７１４は、雌ねじ山７３２と位置合わせすることができないため、回転経路において隣り合う／対向するねじ領域７３０の雌ねじ山７３２と更に係合することが防止される。
【００６１】
概して、雌型コネクタ構成要素７２０及び雄型コネクタ構成要素７０２の最大限の係合及び／又は離脱に必要な回転度は、各構成要素の本体に配置されたねじ領域及び平滑な領域の数に依存する。例えば、雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素のそれぞれに１つのねじ領域及び１つの平滑な領域がある場合、これらの構成要素のねじ山は、９０°等の約１８０°未満の１回転で係合及び／又は離脱することができる。雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素のそれぞれに２つのねじ領域がある場合、これらの構成要素のねじ山は、約９０°の１回転で係合及び／又は離脱することができる。図７〜図９Ｂは、各ねじ領域が一対の平滑な領域間にあるように、雄型コネクタ構成要素７０２及び雌型コネクタ構成要素７２０が２つの平滑な領域間に間隔を置いて存在する２つのねじ領域をそれぞれ含むことを示している。他の実施形態では、雄型コネクタ構成要素７０２及び雌型コネクタ構成要素７２０は、１つのみの平滑な領域に隣接する１つのみのねじ領域をそれぞれ含む。加えて、雄型コネクタ構成要素７０２及び雌型コネクタ構成要素７２０の各ねじ領域は、１つ又は複数のねじ山を含むことができる。
【００６２】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、プラズマアークトーチ８００に関連する別の例示的なコネクタアセンブリを示している。図示のように、トーチ本体８１２は、トーチ本体８１２の近位端８１０に配置された雄型コネクタ構成要素８０８を含む。雄型コネクタ構成要素８０８は、プラズマアークトーチ８００の保持キャップ８０２の近位端８０４に配置された雌型コネクタ構成要素８０６に係合するように構成されている。幾つかの実施形態では、保持キャップ８０２は、電極８１４、ノズル８１６（ノズル本体８５０、ノズルオリフィス８５２及びノズル遮蔽体（図示せず）を含む）、電極シリンダ８１７、電極スリーブ８１３、遮蔽体８１８、絶縁構成要素のセット、及び／又は、プラズマアークトーチ８００の他の消耗品のうちの少なくとも１つも含む消耗品カートリッジ８１９の一体部分である。他の実施形態では、保持キャップ８０２は独立型トーチ構成要素である。
【００６３】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリに適合する別の雄型コネクタ構成要素の設計８０９の種々の図を示しており、雄型コネクタ構成要素８０９はトーチ本体８１２に結合するように構成されている。雄型コネクタ構成要素８０９は、トーチ本体８１２から一体的に形成されるか、又は、トーチ本体８１２に取着される別個の構造を含むことができる。図示のように、雄型コネクタ構成要素８０９は、トーチ本体８１２の近位端８１０の外周の周りで３つの平滑な領域８２３間に実質的に等間隔に間隔を置いて存在する３つのねじ領域８２１を有する。各ねじ領域８２１は、近位端８１０の周りに径方向に延びる少なくとも１つのねじ山８２５を含む。ねじ山８２５のピッチは、３．５〜５．５回転／インチ（各回転は３６０度）であるものとすることができる。概して、ねじ山８２５のピッチは、長手方向８２１に沿う必要な軸方向移動の量を、所望の回転の量以内で実現することができるように調整することができる。雄型コネクタ構成要素８０９のねじ山８２５は、結合又はねじ山の交差を防止するように比較的厚いものとすることができる。３つのねじ領域８２１は、トーチ本体８１２の雄型コネクタ構成要素８０９を保持キャップ８０２の対応する雌型コネクタ構成要素８０６に取着する３つの異なる開始位置を提供する。ねじ領域８２１の一様な配置は、ねじ領域８２１が、係合後に雌型コネクタ構成要素８０６によって課される荷重を均等に負うことを可能にする。幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素８０９に配置された３つよりも少ないか又は３つよりも多いねじ領域８２１がある。幾つかの実施形態では、各ねじ領域８０２には、２つ以上のねじ山８２５がある。幾つかの実施形態では、異なるサイズ及び／又は形状の穴８２７が、平滑な領域８２３及びねじ領域８２１の周りに径方向に分散され、異なる体積、異なる分布パターン等のガス流等の様々なガスが雄型コネクタ構成要素８０９を通って流れることを可能にする。幾つかの実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂの雄型コネクタ構成要素８０８は、図１１Ａ及び図１１Ｂの雄型コネクタ構成要素８０９と実質的に同様であるものとすることができる。
【００６４】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの例示的な雌型コネクタ構成要素８０６の種々の図を示しており、雌型コネクタ構成要素８０６は保持キャップ８０２に結合される。雌型コネクタ構成要素８０６は、保持キャップ８０２から一体的に構成されるか、又は、保持キャップ８０２に結合される別個の構造を含むことができる。雌型コネクタ構成要素８０６は、雄型コネクタ構成要素８０８に比して相補的に、保持キャップ８０２の近位端８０４の外周の周りで３つの平滑な領域８２６間に間隔を置いて存在する３つのねじ領域８２４を含む。各ねじ領域８２４は、近位端８０４の周りで径方向に延びる少なくとも１つの雌ねじ８２８を含む。雌ねじ８２８は、雄ねじ８２２と同様のピッチサイズを有することができる。幾つかの実施形態では、雌型コネクタ構成要素８０６に配置された３つよりも少ないか又は３つよりも多いねじ領域８２４がある。幾つかの実施形態では、各ねじ領域８２４には２つ以上の雌ねじ８２８がある。
【００６５】
図１３は、図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの例示的な雌型コネクタ構成要素８０６を示しており、雌型コネクタ構成要素８０６は、消耗品カートリッジ８１９に、カートリッジ８１９の保持キャップ８０２を介して結合される。カートリッジ８１９は、保持キャップ８０２、電極８１４、ノズル８１６（ノズル本体８５０、ノズルオリフィス８５２及びノズル遮蔽体（図示せず）を含む）、電極シリンダ８１７、電極スリーブ８１３、遮蔽体８１８、絶縁構成要素のセット及び他の消耗品構成要素を含む群から選択される一組の２つ以上の消耗品構成要素を含むため、カートリッジ８１９は、各消耗品構成要素を個々に据え付けることに比して、使用の容易さを提供し、プラズマアークトーチ８００を組み立てる時間を短縮する。加えて、トーチ８００におけるカートリッジ８１９の使用は、構成要素の位置合わせ及び切断の一貫性を改善する。
【００６６】
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、雄型コネクタ構成要素８０８を雌型コネクタ構成要素８０６に係合させるために、雄型コネクタ構成要素８０８が、径方向に位置合わせされた向きに維持されている間に（すなわち、雄型コネクタ構成要素８０８のねじ領域８２０が雌型コネクタ構成要素８０６の平滑な領域８２６と位置合わせされ、その逆もまた同様である）、長手方向８２１に沿って雌型コネクタ構成要素８０６内に最初に挿入される。径方向に位置合わせされた位置における雌型コネクタ構成要素８０６内での雄型コネクタ構成要素８０８の前進は、トーチ本体８１２の内部肩部８３０が電極シリンダ８１７又はノズル本体８５０の少なくとも１つの内部Ｏリング８３２に接触するまで続くことができ、この場合、Ｏリング８３２は、電極シリンダ８１７又はノズル本体８５０の接触面８３４の近位に位置付けられる。係合中に、トーチ本体８１２の肩部８３０がＯリング８３２に触れると、接触位置に達し、Ｏリング８３２は肩部８３０を接触面８３４に対して封止し始める。
【００６７】
幾つかの実施形態では、接触位置に達すると、肩部８３０と接触面８３４との間には、２つの表面間のＯリング８３２の存在に起因して、約０．０３６インチ（０．９１４４ｍｍ）の隙間がある。加えて、雌型コネクタ構成要素８０６内での雄型コネクタ構成要素８０８の回転は、２つの構成要素のねじ山の不整合に起因して、接触位置に達する前の軸方向の前進中には生じることができない。回転は、接触位置（すなわち、トーチ本体８１２の肩部８３２がＯリング８３２に対面する）に達した後でのみ可能となり、この時点で、雄型コネクタ構成要素８０８のねじ山８２２が、雌型コネクタ構成要素８０６のねじ山８２８に対して適切に位置決めされ、回転係合を可能にする。回転の量は、雄型コネクタ構成要素及び雌型コネクタ構成要素のねじ山のピッチ、並びに、構成要素同士を強固に係合させるのに必要な軸方向距離に依存する。
【００６８】
接触位置に達すると、一方のコネクタ構成要素は、他方のコネクタ構成要素に対して、これらの構成要素が互いに固定されてロック位置に達する前に、３６０°未満の度数だけ或る方向（すなわち時計回り又は反時計回り）に回転可能である。加えて、回転移動は、肩部８３０と接触面８３４との間の隙間を最小限に抑えるように、雌型コネクタ構成要素８０６内での雄型コネクタ構成要素８０８の更なる軸方向の前進を伴うことができる。図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、ロック位置にある図１０Ａ及び図１０Ｂのコネクタアセンブリの種々の図を示している。図示のように、トーチ本体８１２の肩部８３０がＯリング８３２を越えて回転し、電極シリンダ８１７又はノズル本体８５０の接触面８３４に対面すると、ロック位置に達する。ロック位置では、雄型コネクタ構成要素８０８の各ねじ領域８２０の雄ねじ山８２２は、雌型コネクタ構成要素８０６のねじ領域８２４の対応する雌ねじ山８２８と適所でロックする。各コネクタ構成要素に３つのねじ領域がある場合、ロック位置を達成するには約６０°の回転が必要である。
【００６９】
図１５は、図１の雌型コネクタ構成要素１２０への雄型コネクタ構成要素１０２、図４Ａ及びＢの雌型コネクタ構成要素３５６への雄型コネクタ構成要素３５０、相補的な雌型構成要素（図示せず）への図６の雄型コネクタ構成要素６００、図７の雌型コネクタ構成要素７２０への雄型コネクタ構成要素７０２、又は、図１０Ａ及び図１０Ｂの雌型構成要素８０６への雄型構成要素８０８等、一方のコネクタ構成要素（「第１の構成要素」）を別のコネクタ構成要素（「第２の構成要素」）に固定する包括的な方法９００を示している。幾つかの実施形態では、第１のコネクタ構成要素は雄型コネクタ構成要素であり、この場合、第２のコネクタ構成要素は雌型コネクタ構成要素である。幾つかの実施形態では、第１のコネクタ構成要素は雌型コネクタ構成要素であり、この場合、第２のコネクタ構成要素は雄型コネクタ構成要素である。第１の構成要素及び第２の構成要素は、ｉ）少なくとも１つのねじ山を有する少なくとも１つのねじ領域、及び、ｉｉ）ねじ山がないこと又は他の不規則的な特徴部を特徴とする少なくとも１つのスロット付き（すなわち平滑な）領域をそれぞれ有する。
【００７０】
ステップ９０２において、第１のコネクタ構成要素のねじ領域１１２のそれぞれを、第２のコネクタ構成要素の平滑な領域と径方向に位置合わせする。逆に、第１のコネクタ構成要素のスロット付き領域のそれぞれを、第２のコネクタ構成要素のねじ領域と径方向に位置合わせすることができる。幾つかの実施形態では、双方のコネクタ構成要素のねじ領域はほぼ同一である。すなわち、１つのねじ領域のねじ山の位置及び向きは、同じ又は異なる構成要素に関連する異なるねじ領域のねじ山の位置及び向きと実質的に同じである。加えて、ねじ領域及びスロット付き領域は、構成要素のそれぞれの周りで回転対称であるものとすることができる。
【００７１】
ステップ９０４において、第１のコネクタ構成要素を、径方向に位置合わせされた向きに維持しながら、長手方向に沿って第２のコネクタ構成要素に対して挿入する。この挿入は、第１のコネクタ構成要素を第２のコネクタ構成要素に対していかなる回転も伴うことなく摺動させ、２つの構成要素を軸方向に当接させることによって達成することができる。幾つかの実施形態では、雄型コネクタ構成要素に関連する停止機構（例えば、フランジ１１８又は肩部８３０）が、雌型コネクタ構成要素に関連する停止機構に対面する（例えば、停止リム１３６に対面して挿入位置に達するか又はＯリング８３２に対面して接触位置に達する）と、摺動は停止する。幾つかの実施形態では、２つの構成要素は、挿入位置又は接触位置に達するまで互いに対して回転することが防止され、この時点で、２つの構成要素のねじ山が、回転及び係合を可能にするように位置合わせされ、ロック位置に達する。構成要素同士を離脱させるには、第１のコネクタ構成要素を第２のコネクタ構成要素に対して、係合プロセス中に用いた回転とおよそ同じ度数だけ、それ以上ではなく、反対方向に回転させることができる。これは、第１の構成要素のねじ領域の縁が、回転経路において第２の構成要素のねじ領域の対向する面に対面し、反対方向への過回転及び偶発的な係合を防止するためである。幾つかの実施形態では（例えば図１〜図９Ｂの設計）、係合中に挿入位置からロック位置に移動するか、又は、離脱中にロック位置から挿入位置に移動するとき、他方の構成要素に対する一方の構成要素の回転は、いかなる軸方向移動も可能としない。他の実施形態では（例えば図１０Ａ〜図１４Ｂの設計）、係合中に接触位置からロック位置に移動するか、又は、離脱中にロック位置から接触位置に移動するとき、他方の構成要素に対する一方の構成要素の回転には、他方の構成要素に対する一方の構成要素の幾らかの軸方向移動が伴う。
【００７２】
概して、本発明は、コネクタ構成要素が結合されるトーチ部品を、コネクタ構成要素又は対応する構成要素のいずれかを回転させることなく、その最終の軸方向位置に又はその最終の軸方向位置の近くに位置決めすることを可能にする。コネクタ構成要素の停止機構が接触すると、トーチ部品のそれぞれを、３６０°未満の度数まで回転させ、十分な接合強度及び／又は従来の接合部（例えば全体にねじ山が付いた接合部）と同じ通電容量で部品同士を強固に係合させることができる。
【００７３】
本発明の種々の態様及び実施形態を種々の方法で組み合わせることができることも理解されたい。本明細書の教示に基づいて、当業者は、これらの種々の実施形態を組み合わせる方法を容易に判断することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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