(57)【要約】【課題】高周波を使用しないプラズマ切断トーチおよびプラズマアーク切断装置を実現する。【解決手段】切断用トーチと切断用電源を備え、切断用トーチは、トーチスイッチを操作することにより電極とチップの接触と解除を行う機構を備え、切断用電源は、パイロットアークを発生させるための前記プラズマ切断トーチに高周波電圧を供給するための高周波電源部を備えておらず、前記プラズマ切断トーチの電極とチップとの接触を検出する接触検出回路を備え、電極とチップとが接触した状態で電圧を印加し、この状態で電極とチップとの接触を解除することでアークを発生させ、高周波高電圧を用いず、簡単な構成でかつ安全にアークスタートを行う。【選択図】図３
2013237095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体金具と、
前記本体金具と同軸で前記本体金具よりも電子放射方向に設けられたノズル金具と、
前記本体金具および前記ノズル金具の内側に前記軸方向に上下移動するように設けられたスライド金具と、
前記スライド金具の前記電子放射方向の側に設けられた電極と、
前記電極の外周部に設けられプラズマ流を緊縮するチップと、
前記電極の外周部に設けられたオリフィスと、
トーチスイッチと、
前記スライド金具と前記トーチスイッチとに物理的に接続されており前記スライド金具をスライド移動させるためのスライド金具移動機構を備え、
前記トーチスイッチを操作することにより前記スライド金具移動機構により前記スライド金具をスライド移動させて、前記電極と前記チップの接触と接触解除を行うプラズマ切断トーチ。
【請求項２】
スライド金具移動機構は、への字形状のレバーで構成され、力点部はトーチスイッチであり、支点部は前記レバーを回動可能に切断用トーチに取り付けるための取付部であり、作用部はスライド金具の端部であり、前記トーチスイッチの操作により前記支点部を支点として前記レバーを回動させることで、前記スライド金具をスライド移動させて、前記電極と前記チップの接触と接触解除を行う請求項１記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項３】
トーチスイッチを押していない状態では電極とチップとは接触した状態となり、前記トーチスイッチを押した状態では前記電極と前記チップとの接触が解除した状態となる請求項１または２記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項４】
アークを発生させるための電力を供給するための電線と、
作動ガスを供給するための冷却ケーブルと、
前記冷却ケーブルと本体金具とを連結し内部に前記作動ガスを通すパイプを備え、
前記パイプの内部に前記電線を配置した請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項５】
電極は、先端部に第１の陰極材を備え、前記第１の陰極材の近傍に第２の陰極材を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項６】
第１の陰極材は、ジルコニウムまたはハフニウムを主成分とするものであり、第２の陰極材は、ニッケルまたは銀または金のメッキを施した銅または銅合金であり、前記第２の陰極材の形状は、線形状または棒形状または直方体形状である請求項５記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項７】
第１の陰極材と第２の陰極材は、ジルコニウムまたはハフニウムを主成分とするものである請求項５記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項８】
第１の陰極材と第２の陰極材は、タングステンまたはランタンを主成分とするものである請求項５記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項９】
トーチスイッチを覆うスイッチカバーを備え、
前記スイッチカバーは、前記トーチスイッチの外部高さより高く、前記トーチスイッチを操作するための開放部を設けた請求項１から８のいずれか１項に記載のプラズマ切断トーチ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のプラズマ切断トーチと切断用電源装置とを備えたプラズマアーク切断装置であって、
前記切断用電源装置は、パイロットアークを発生させるための前記プラズマ切断トーチに高周波電圧を供給するための高周波電源部を備えておらず、前記プラズマ切断トーチの電極とチップとの接触を検出する接触検出回路を備えたプラズマアーク切断装置。
【請求項１１】
電極とチップとが接触するようにスライド金具を移動させた状態において、接触検出回路で前記電極と前記チップとの接触が検出されない場合には、異常であることを報知する報知部を設けた請求項１０記載のプラズマアーク切断装置。
【請求項１２】
電極とチップとが接触している状態で前記電極と前記チップとの間に電圧を印加し、この状態で前記電極と前記チップとの接触を解除させることでアークを発生させる請求項１０または１１記載のプラズマアーク切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動ガスを用いるプラズマ切断トーチおよびプラズマアーク切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ切断は、電極をマイナス極性にしてチップをプラス極性にし、電極とチップ間にパイロットアークを発生させ、その後、本アークを発生させる。これを作動ガスの冷却効果とチップ先端の噴き出し穴で機械的に絞って高温のプラズマアークにし、加工物を溶融および吹き飛ばして切断するものである。
【０００３】
従来から、プラズマ切断トーチと切断用電源を備えたプラズマアーク切断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来のプラズマアーク切断装置の概略構成を示す図である。図６において、作動ガスを圧縮するコンプレッサ２は、切断用電源４の内部あるいは切断用電源４の外部に設置されるレギュレータ３に接続される。レギュレータ３において作動ガスの二次圧力を一定値に調整した後、作動ガスは、レギュレータ３から切断用電源４の内部に導かれる。レギュレータ３は、切断用電源４の内部に設けられたプラズマアークの始動と停止をオンオフするガスバルブ（図示せず）に接続され、作動ガスは、切断用電源４の内部を流れる。
【０００４】
このガスバルブは、作動ガスをトーチ先端部１に送る冷却ケーブル８に接続されている。また、切断用電源４には、母材５に接続される接地ケーブル６が接続されている。さらに、切断用電源４には、アークスタートを良好にするための高周波をのせるパイロットケーブル９と、トーチスイッチケーブル１０が接続されている。
【０００５】
一方、プラズマ切断トーチ７は、電纜を内蔵して切断用電源４から導き出されたパイロットケーブル９とトーチスイッチケーブル１０が接続されるとともに、冷却ケーブル８が接続されている。そして、冷却ケーブル８内より作動ガスをトーチ先端部１に供給している。
【０００６】
以上のように、プラズマアーク切断装置１１が構成されている。
【０００７】
プラズマ切断の方法は、チップを母材５に接触させる接触切断と、チップを母材５から離して切断する非接触切断とがある。
【０００８】
なお、従来、非接触切断を行う場合は、切断用電源４の内部に設けられた高周波発生装置（図示せず）より、高周波をパイロットケーブル９に導き、図７に示すトーチ先端部１にあるチップ１６と電極１４との間で高周波を発生させ、パイロットアークを飛ばし、母材５からの電流を感知して本アークに移行させていた。
【０００９】
また、従来、接触切断を行う場合は、切断用電源４の内部に設けられた高周波発生装置より、高周波をパイロットケーブル９に導き、トーチ先端部１にある電極１４と母材５との間で高周波を発生させ、母材５で電流を感知して本アークに移行させていた。
【００１０】
このような、従来のプラズマ切断トーチ７と切断用電源４とを接続する回路構成を図８に示す。なお、アークスタートを良くするための高周波は、パイロット電源３５より高周波発生装置３６を起動し、プラズマ切断トーチ７の電極１４へ供給していた。
【００１１】
以上のように、従来では、高周波を用いるため、高周波が電源制御回路に乗り易く、制御の誤動作や回路の破壊を起こす原因になっていた。また、高周波による感電等の危険性もあった。
【００１２】
また、チップ１６と電極１４との位置関係は、図７に示すように、常に空間を設けた状態で固定されている。そのため、チップ１６と電極１４との導通確認が出来ず、チップ１６や電極１４の装着の確認ができなかった。なお、これらを装着しなかった場合、トーチ本体を損傷させる場合があった。
【００１３】
また、トーチスイッチがハンドルから突出しているので、トーチ本体を地面にお落としたり壁に接触させた場合、トーチスイッチが不用意に入ることもあった。
【００１４】
なお、従来から、チップ１６と電極１４とを接触させてスタートさせる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。プラズマノズル内に可動リングとバネを設け、これらを押し上げ摺動させてパイロットアークを発生させる方法である。この方法では、カップ内に可動リングとバネがあり、作動ガスの旋回を行う場合、これらが障害となって不規則な旋回をする。また、アーク発生時には、熱変形や溶着を起こしてスタート不安定や切断性を悪くする。
【００１５】
また、特許文献２の背景技術には、図９や図１０に示すように、ガスによってプラズマノズルを摺動させるプラズマ切断トーチが記載されている。この方法では、ガスによってプラズマノズルを上下運動させている。これは、ガスの伸縮によるため、応答性が悪く、スタートが不安定となり、切断性が悪くなる。また、溶着して摺動しない場合が生じるといった欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平３−１１４６７７号公報
【特許文献２】特開２００５−２８８４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のように、従来のプラズマアーク切断装置１１では、切断用電源４の内部に高周波発生装置３６を設け、スタート時に高周波電圧（例えば、３〜７ｋＶ／ｍｍ）を発生させる。故に、切断用電源４の内部の制御基盤や回路にノイズが乗り、誤動作の原因となった。そのため、安全回路や絶縁トランス等を設ける必要があり、高価で複雑な回路構成になっていた。また、プラズマ切断トーチ７のチップ１６と電極１４との間に高周波電圧３〜７ｋｖ／ｍｍをかけるため、これらに接触すると感電する恐れもあった。
【００１８】
また、従来のプラズマ切断トーチ７では、チップ１６と電極１４との間は常に空間を設けたままである。従って、チップ１６と電極１４との導通検出はオープン検出（つながっていない）である。万が一チップ１６や電極１４の装着を忘れたとしても、装着されている場合と同様に開いた信号検出（つながっていない）となり、チップ１６や電極１４の装着不備を判別することができなかった。なお、チップ１６と電極１４のどちらかを装着し忘れると、トーチ本体内部でアークが発生してトーチ本端を焼損させる場合がある。
【００１９】
また、パイロット電源３５や高周波発生装置３６等が必要であり、あわせて、高周波誤動作防止の安全回路等も必要となるため、複雑な回路構成となっていた。
【００２０】
また、トーチスイッチがハンドルより出ているため、トーチ本体を地面にお落としたり壁に接触すると、スイッチが不用意に入る場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマ切断トーチは、本体金具と、前記本体金具と同軸で前記本体金具よりも電子放射方向に設けられたノズル金具と、前記本体金具および前記ノズル金具の内側に前記軸方向に上下移動するように設けられたスライド金具と、前記スライド金具の前記電子放射方向の側に設けられた電極と、前記電極の外周部に設けられプラズマ流を緊縮するチップと、前記電極の外周部に設けられたオリフィスと、トーチスイッチと、前記スライド金具と前記トーチスイッチとに物理的に接続されており前記スライド金具をスライド移動させるためのスライド金具移動機構を備え、前記トーチスイッチを操作することにより前記スライド金具移動機構により前記スライド金具をスライド移動させて、前記電極と前記チップの接触と接触解除を行うものである。
【００２２】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、スライド金具移動機構は、への字形状のレバーで構成され、力点部はトーチスイッチであり、支点部は前記レバーを回動可能に切断用トーチに取り付けるための取付部であり、作用部はスライド金具の端部であり、前記トーチスイッチの操作により前記支点部を支点として前記レバーを回動させることで、前記スライド金具をスライド移動させて、前記電極と前記チップの接触と接触解除を行うものである。
【００２３】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、トーチスイッチを押していない状態では電極とチップとは接触した状態となり、前記トーチスイッチを押した状態では前記電極と前記チップとの接触が解除した状態となるものである。
【００２４】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、アークを発生させるための電力を供給するための電線と、作動ガスを供給するための冷却ケーブルと、前記冷却ケーブルと本体金具とを連結し内部に前記作動ガスを通すパイプを備え、前記パイプの内部に前記電線を配置したものである。
【００２５】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、電極は、先端部に第１の陰極材を備え、前記第１の陰極材の近傍に第２の陰極材を備えたものである。
【００２６】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、第１の陰極材は、ジルコニウムまたはハフニウムを主成分とするものであり、第２の陰極材は、ニッケルまたは銀または金のメッキを施した銅または銅合金であり、前記第２の陰極材の形状は、線形状または棒形状または直方体形状である。
【００２７】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、第１の陰極材と第２の陰極材は、ジルコニウムまたはハフニウムを主成分とするものである。
【００２８】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、第１の陰極材と第２の陰極材は、タングステンまたはランタンを主成分とするものである。
【００２９】
また、本発明のプラズマ切断トーチは、上記に加えて、トーチスイッチを覆うスイッチカバーを備え、前記スイッチカバーは、前記トーチスイッチの外部高さより高く、前記トーチスイッチを操作するための開放部を設けたものである。
【００３０】
また、本発明のプラズマアーク切断装置は、上記プラズマ切断トーチと切断用電源装置とを備えたプラズマアーク切断装置であって、前記切断用電源装置は、パイロットアークを発生させるための前記プラズマ切断トーチに高周波電圧を供給するための高周波電源部を備えておらず、前記プラズマ切断トーチの電極とチップとの接触を検出する接触検出回路を備えたものである。
【００３１】
また、本発明のプラズマアーク切断装置は、上記に加えて、電極とチップとが接触するようにスライド金具を移動させた状態において、接触検出回路で前記電極と前記チップとの接触が検出されない場合には、異常であることを報知する報知部を設けたものである。
【００３２】
また、本発明のプラズマアーク切断装置は、上記に加えて、電極とチップとが接触している状態で前記電極と前記チップとの間に電圧を印加し、この状態で前記電極と前記チップとの接触を解除させることでアークを発生させるものである。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明のプラズマ切断トーチは、トーチスイッチを操作することによりスライド金具移動機構によりスライド金具をスライド移動させて、電極とチップの接触と接触解除を行うことにより、電極とチップとの接触や離脱をスムーズに行うことができる。
【００３４】
また、本発明のプラズマアーク切断装置は、切断用電源装置は、パイロットアークを発生させるためのプラズマ切断トーチに高周波電圧を供給するための高周波電源部を備えておらず、プラズマ切断トーチの電極とチップとの接触を検出する接触検出回路を備えている。従って、高周波を与えるための構成が不要となり、簡単な構成とすることができ且つ安全性を高めることができる。また、電極とチップとの接触を検出することができるので、電極やチップの取り付け忘れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマ切断トーチの概要を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプラズマ切断トーチの要部を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマ切断トーチの要部を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における電極の概要を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における電極の概要を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるプラズマアーク切断装置の回路構成の概要を示す図
【図６】従来のプラズマアーク切断装置の概略構成を示す図
【図７】従来のプラズマ切断用トーチの先端部の概要を示す図
【図８】従来のプラズマアーク切断装置の回路構成の概要を示す図
【図９】従来のプラズマ切断用トーチの先端部の概要を示す図
【図１０】従来のプラズマ切断用トーチの先端部の概要を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１から図５を用いて説明する。
【００３７】
図１は、本実施の形態１におけるプラズマ切断トーチの全体図である。図１に示すプラズマ切断トーチの内部をわかり易くするための要部の拡大図を図２と図３に示す。
【００３８】
図１から図３において、プラズマ切断トーチ本体に、同軸の本体金具１３とノズル金具１８を設けた。なお、ノズル金具１８は、本体金具１３よりも電子放射方向、すなわち、プラズマ噴出孔の側に設けられている。また、プラズマ切断トーチ本体に、本体金具１３の軸方向に上下移動するスライド金具２４を設けている。このスライド金具２４は、本体金具１３やノズル金具１８の内側に設けられている。
【００３９】
スライド金具２４は、第１のスライド金具２４Ａに第２のスライド金具２４Ｂを挿入し、例えばネジやロウ付け等により互いに固定されている。
【００４０】
第１のスライド金具２４Ａの上部には、プラズマアークを発生させるための電気を供給するフレキシブルな電線３０が接続されている。具体的には、電線３０の先端部分に圧着端子を取り付け、この圧着端子内に第１のスライド金具２４Ａの一部を挿通し、ヘッド金具１３ａ内に設けた第１バネ２５と第１のスライド金具２４Ａとで圧着端子を挟み込むことで、第１のスライド金具２４Ａと電線３０とを電気的に接続している。
【００４１】
また、第２のスライド金具２４Ｂの端部には、電子放射面を有する電極１４を取り付けている。そして、スライド金具２４を上下移動可能とする構造となっており、スライド金具２４を上下に移動させ、スライド金具２４を上側にスライドさせた場合には電極１４とチップ１６とが離れた状態となり、スライド金具２４を下側にスライドさせた場合には電極１４とチップ１６とが接触した状態となる構造としている。なお、下側とは、プラズマ噴出孔の側であり、上側とは、下側とは反対の方向の側である。
【００４２】
電極１４の外周部には、プラズマ流を緊縮するチップ１６と、耐熱性を有する絶縁物からなるオリフィス１７とを隣接して設けている。そして、冷却ケーブル８を介して送られてきた作動ガスを、ガス導管であるパイプ３４内に通した後、本体金具１３から第１のスライド金具２４Ａに導き、さらに作動ガスを第２のスライド金具２４Ｂの内面へと流す環状経路に通し、オリフィス１７を介してチップ１６の内側と外側に作動ガスを通す構造としている。
【００４３】
本体金具１３の長手方向の中心軸の上部側の位置、すなわち、第２のスライド金具２４Ｂのプラズマ噴出孔の側とは反対側の端部には、スライド金具２４を上下移動させるための機構であるレバー２２が機構的に接続されている。レバー２２は、略ヘの字状であり、金属あるいは樹脂等からなる。レバー２２に関し、力点は、指で押すスイッチ２７としている。支点は、レバー２２をトーチ本体のレバーピン２２ａ等で回動可能に止めた箇所としている。作用点は、第１バネ２５と第２バネ２６の強さに差を持たせて反発させるようにした箇所である。すなわち、スライド金具２４の長手方向の中心軸全体の箇所、より詳しくは、レバー２２とスライド金具２４との接続箇所である。
【００４４】
なお、第１バネ２５の方が第２バネ２６よりも反発力が強い。従って、通常状態では、スライド金具２４に取り付けられた電極１４は、下側に移動しており、チップ１６と接した状態となっている。また、レバー２２の力点はスイッチ２７に接続されており、レバー２２の作用点は第１のスライド金具２４Ａの上部と接続されているので、スイッチ２７を操作することによりレバー２２が支点を中心に回動してスライド金具２４を上下移動させる。これにより、電極１４とチップ１６との接触あるいは接触の離脱を行わせることができる。具体的には、スイッチ２７を押した状態では電極１４とチップ１６の接触が離脱した状態となり、スイッチ２７を押さない状態では電極１４とチップ１６が接触する状態となる。
【００４５】
なお、第１バネ２５と第２バネ２６の強さを変えることでレバー２２の入り切りをスムーズに行えるようにしている。従って、レバー２２の操作によるチップ１６と電極１４と接触の離脱を、背景技術のように作動ガスにより離脱を行う場合と比べ、容易に行うことができる。
【００４６】
ここで、本実施の形態１におけるレバー２２ではなく、背景技術のように作動ガスを用いてスライド金具２４の上下移動を行わせる場合について考える。この場合、スライド金具２４とノズル金具１８との隙間から作動ガスが漏レたり、作動ガスの圧縮膨張により、電極１４とチップ１６との接触や離脱の速度が不安定になり、スムーズに電極１４とチップ１６の接触や離脱を行うことが困難となる。そこで、本実施の形態１のようにレバー２２を用いて物理的にスライド金具２４をスライドさせるレバー式構造とし、かつ、第１バネ２５と第２バネ２６でスイッチ２７の投入の強さを調節するようにしているので、電極１４とチップ１６との接触や離脱をスムーズに行うことができる。
【００４７】
また、電極１４とチップ１６との接触と離脱を繰り返すためのスライド金具２４の第１のスライド金具２４Ａには、フレキシブルな電線３０を接続している。そして、第１のスライド金具２４Ａと電線３０とを接続する接続部分の上下に配置している第１バネ２５と第２バネ２６の強さを異ならせ、レバー２２の入り切りの強さを調整させるようにしている。なお、第２バネ２６を設けず、第１バネ２５のみを設ける構成としてもよい。但し、バネの力の微調整用として、第２バネ２６も設けることが望ましい。
【００４８】
なお、第１のスライド金具２４Ａに接続するフレキシブルな電線３０は、銅または銅合金からなり、パイプ３４の中に通し、第１のスライド金具２４Ａと冷却ケーブル８とを電気的に接続するようにしている。従って、パイプ３４内を流れる作動ガスにより電線３０が冷却されるので、電線３０の冷却効率が向上している。なお、従来は、パイプ３４内には電線３０を設けず、パイプ３４内には作動ガスを通すが、電線３０はパイプ３４の外部を配線する構造となっていた。故に、従来では、電線３０の冷却効率が悪く、電線３０に流すことができる電流の上限も低いものとなっていた。本実施の形態１の構成によれば、例えば従来の構成による電線３０に流すことが可能な電流が３５Ａであった場合、８０Ａ程度まで流すことが可能である。
【００４９】
また、プラズマ切断トーチの電極１４は、銅もしくは銅合金からなる電極基部１４ｂや、先端にジルコニウムやハフニウムなどの陰極材１５を埋め込んだ電子放射面を有している。そして、陰極材１５の近傍に、銅または銅合金からなり線状（例えばＣ輪型）あるいは棒状（例えば直方体型）であって表面にＮｉ、Ａｇ、Ａｕ等のメッキをした第２の陰極材１５ａを設け、電極１４を構成している。
【００５０】
図４は本実施の形態１における電極１４を組んだ状態の断面図であり、電極１４は、電極基部１４ｂと、陰極材１５と、第２の陰極材１５ａと、挿入筒１４ａを有している。図４（ａ）において、電極１４内に銅または銅合金からなる挿入筒１４ａを設けている。挿入筒１４ａの外側には、等間隔に３個以上の溝を設け、挿入筒１４ａの円周方向を等間隔な螺旋状の溝を３個以上設け、挿入筒１４ａの下側端部が陰極材１５と接するように挿入筒１４ａを電極基部１４ｂ内に挿入している。なお、挿入筒１４ａは、電極１４の冷却を向上させるためのものである。
【００５１】
電極１４の先端部に設けた陰極材１５の近傍に、銅または銅合金からなる棒状の、もしくは、線状の、表面にＮｉ、Ａｇ、Ａｕ等のメッキをした第２の陰極材１５ａを設けている。
【００５２】
なお、作動ガスの使用に応じ、図４（ｂ）のように、電極基部１４ｂが銅もしくは銅合金からなり、電極基部１４ｂの先端部分にタングステンやランタンなどの陰極材１５ｂを埋め込んだ電子放射面を有し、陰極材１５ｂの近傍に、タングステンやランタンなどの第３の陰極材１５ｃを電極１４の長手方向の中心軸と平行に設けたものとしても良い。
【００５３】
チップ１６と電極基部１４ｂとが同一金属同士の場合や、作動ガスが不活性ガスの場合は、チップ１６と電極基部１４ｂとが溶融して固着し易くなる。そこで、チップ１６や電極基部１４ｂの陰極材の近傍に第２の陰極材１５ａを設け、第２の陰極材１５ａとチップ１６の内面が接触するようにしている。
【００５４】
図５は、本実施の形態１におけるプラズマアーク切断装置の回路の概要の一例を示している。図５では、背景技術で説明した図８におけるパイロット電源３５や高周波発生装置３６を設けない構成としている。また、図５では、電極１４とチップ１６の導通、すなわち、電極１４とチップ１６との接触を認識するための動作回路３７（比較回路）を設けた構成としている。なお、例えば、電極１４とチップ１６との間にゼロより大きく１００Ｖ以下の電圧を印加し、電極１４とチップ１６との間の電圧が所定の閾値以下であるか否かを検出し、所定の閾値以下であれば電極１４とチップ１６とが接触していると判断する。あるいは、電圧を印加している状態で電流を検出し、検出した電流が所定の閾値以上であれば接触していると判断するようにしてもよい。
【００５５】
そして、チップ１６と電極１４との接触による導通を確認した後、チップ１６と母材５との接触を検出する。
【００５６】
なお、チップ１６と電極１４との接触が検出されない場合には、チップ１６や電極１４が取り付けられていない等の異常状態であるので、異常であることをランプやブザー等の報知部により知らせるようにしている。この報知部は、例えば切断用電源４に設けられる。
【００５７】
チップ１６と電極１４との接触が検出され、チップ１６と母材５との接触導通がある場合には、電極１４に１００Ｖ以下の電圧を印加し、直流３０Ａ以下の電流に制御しながらアークを発生させるようにしている。
【００５８】
本実施の形態１によれば、従来の問題点を解決することができる。従来は、切断用電源４の内部に高周波発生装置３６を設け、高周波電圧３〜７ｋＶ／ｍｍを印加してアークスタートを行っていた。しかし、本実施の形態１によれば、チップ１６と電極１４とが接触した状態で、チップ１６と電極１４との間に例えば５Ｖ以上１００Ｖ以下の電圧を印加し、この状態でスイッチ２７を操作してチップ１６と電極１４との接触を解除して離れた状態にすることでアークを発生させる。従って、従来の構成のように、高周波発生装置３６を設けず、１００Ｖ以下の低い電圧を印加してアークスタート行うことができ、３０Ａ以下の電流でプラズマアークを制御するので、従来に比べて安全である。
【００５９】
また、本実施の形態１では、アークスタート時の電極１４とチップ１６との間に印加する電圧を１００Ｖ以下と低くしても、良好なアークスタートを行わせることができる。従って、高周波電圧３〜７ｋＶ／ｍｍを印加する必要がなく、切断用電源４の内部の制御基盤や回路に高周波ノイズが乗らないので、安全なプラズマ切断トーチや切断用電源４を提供できる。
【００６０】
また、アークスタート時の電圧は低くてよいので、高周波発生用のトランス等も不要になり、信頼性や安全性も高く、安価な切断用電源４を製作でき、このメリットは大なるものがある。
【００６１】
また、レバー２２を用いることよりスライド金具２４を上下方向に移動させることができ、スライド金具２４に取り付けられた電極１４を上下方向にスライドさせることができるので、電極１４とチップ１６との接触や離脱を容易に行わせることができる。
【００６２】
また、チップ１６と電極１４の金属材質が同一の場合、電極１４に第２の陰極材１５ａを設けることで、同一金属の接触から異種金属の接触に変更することができ、作動ガスの種類による溶融や固着を抑えることができる。
【００６３】
また、プラズマ切断トーチのハンドル３１に、切断の開始や停止を指示するためのスイッチ２７を覆うためのスイッチカバー２３を設けている。このスイッチカバー２３の高さは、スイッチ２７の外部高さより高くしている。これにより、プラズマ切断用トーチのトーチ本体部を地面に落とした場合や壁に接触させた場合等に、スイッチ２７が不用意に入らないようにしている。なお、スイッチカバー２３には、スイッチ２７を操作することができるように開放部が設けられている。
【００６４】
以上のように、従来は高周波電圧３〜７ｋＶ／ｍｍを発生させるためのトランスや高周波発生装置３６が必要であったが、本実施の形態１では、これらが不要となった。また、切断用電源４を構成する回路等にノイズが乗らないので、高周波用安全回路を削除でき、この効果は大なるものがある。
【００６５】
また、従来は、チップ１６と電極１４との間に高周波電圧３〜７ｋＶ／ｍｍをかける。しかし、本実施の形態１では、１００Ｖ以下の低い電圧で使用可能であり、安全である。
【００６６】
また、従来のプラズマ切断トーチ７と切断用電源４との構成では、チップ１６と電極１４との間が常に開いていた。従って、万が一チップ１６や電極１４の装着を忘れた場合、異常であることが検出できず、トーチ本体が焼損する場合があった。しかし、本実施の形態１では、チップ１６と電極１４を接触させる動作を行うことができ、接触させることで導通検出を行うことができ、接触させる動作を行っていながら接触が検出されない場合は異常であり、異常であれば異常であることをブザー等の報知部により知らせることができる。
【００６７】
また、従来の切断用電源４が備えていたパイロット電源３５や高周波発生装置３６や安全回路等が、本実施の形態１の切断用電源４では不要であり、簡単な回路構成で切断用電源４を製作できるので、安全かつ安価な切断用トーチや切断用電源やプラズマアーク切断装置を実現できる。
【００６８】
以上のように、切断作業の長期安定化や安全性を確保した切断用トーチや切断用電源やプラズマアーク切断装置を提供でき、その効果は大なるものがある。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のプラズマ切断トーチおよびプラズマアーク切断装置は、電極とチップとの接触や離脱をスムーズに行うことができ、また、高周波高電圧を印加せず簡単な構成として安全性を高めるとともに電極やチップの取り付け忘れを抑制することができるので、作動ガスを用いて切断を行うプラズマ切断トーチおよびプラズマアーク切断装置として産業上有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１      トーチ先端部
２      コンプレッサ
３      レギュレータ
４      切断用電源
５      母材
６      接地ケーブル
７      プラズマ切断トーチ
８      冷却ケーブル
９      パイロットケーブル
１０    トーチスイッチケーブル
１１    プラズマアーク切断装置
１３    本体金具
１３ａ  ヘッド金具
１４    電極
１４ａ  挿入筒
１４ｂ  電極基部
１５    陰極材
１５ａ  第２の陰極材
１５ｂ  陰極材
１５ｃ  第３の陰極材
１６    チップ
１７    オリフィス
１７ａ  内側に連通小孔
１７ｂ  外側に連通小孔
１８    ノズル金具
１８ａ  金具小孔
１９    ノズル
２０    モールド部
２１    作動ガス経路
２２    レバー
２２ａ  レバーピン
２３    スイッチカバー
２４    スライド金具、
２４Ａ  第１のスライド金具
２４Ｂ  第２のスライド金具
２５    第１バネ
２６    第２バネ
２７    スイッチ
２８    ナット
２９    スプリングワッシャ
３０    電線
３１    ハンドル
３２    Ｏリング
３４    パイプ（ガス導管）
３５    パイロット電源
３６    高周波発生装置
３７    動作回路
【図１】
2013237095.tif 000003
【図２】
2013237095.tif 000004
【図３】
2013237095.tif 000005
【図４】
2013237095.tif 000006
【図５】
2013237095.tif 000007
【図６】
2013237095.tif 000008
【図７】
2013237095.tif 000009
【図８】
2013237095.tif 000010
【図９】
2013237095.tif 000011
【図１０】
2013237095.tif 000012