(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の電極と前記電極を長手方向移動可能に保持するトーチ本体とを有するプラズマトーチに対し、前記トーチ本体に設けられた位置決め基準からの前記電極の先端突出量を所定量に設定するためのプラズマトーチの電極位置決め治具において、
位置決め時に前記電極の先端側から前記位置決め基準に当接される治具本体を備え、
前記治具本体は、
前記電極の先端側が挿入される挿入穴と、
前記挿入穴に前記電極の先端側が挿入されたときに前記位置決め基準に当接される第１の位置決め部と、
前記挿入穴の奥側に配置され、前記挿入穴の軸心に沿った方向についての前記第１の位置決め部からの距離が前記所定量に設定された第２の位置決め部と、
前記第２の位置決め部を前記治具本体の外側から目視可能な目視手段と、を有し、
前記挿入穴が、前記電極の挿入側となる上端面から下端面に前記治具本体を貫通する貫通穴であり、
前記第２の位置決め部が、前記治具本体の下端面に露出して配置された前記貫通穴の出口に設定され、
前記目視手段は、前記治具本体に対して前記電極の先端側が前記貫通穴の出口から突出する状態を目視可能な前記治具本体の下端面である、
ことを特徴とするプラズマトーチの電極位置決め治具。
【請求項２】
前記位置決め基準は、前記トーチ本体を構成する円筒状の陽極金具の端面であり、
前記治具本体は、位置決め時に前記電極と前記陽極金具の中空部との間に挿入されて前記陽極金具に螺合される小径部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマトーチの電極位置決め治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマトーチにおいて使用する陰極側の電極を陽極側の電極に対して適切に位置決めするためのプラズマトーチの電極位置決め治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、プラズマ溶接用トーチのヘッド部の正面断面図である。なお、ヘッド部は、同図における下方が先端側、また上方が後端側となる。トーチ本体１は、陰極金具２と陽極金具３とを絶縁物４でモールドした構造になっている。円筒状の陰極金具２の軸心にはキャップ５が螺合されている。キャップ５の軸心には電極ホルダ６が螺合されている。電極ホルダ６の傾斜部６ａには軸方向のスリット（不図示）が形成されており、電極ホルダ６をキャップ５にねじ込むと、傾斜部６ａの半径が減少し、摩擦力により棒状のタングステン電極（電極）７を強固に保持する。この結果、電極ホルダ６をキャップ５にねじ込んだ状態では、キャップ５とタングステン電極７とは実質的に一体である。ここで、タングステン電極７はキャップ５の先端５ａからＬ±α（ただし、２αは陰極金具２に対するキャップ５の位置決め許容範囲である。）になるように位置決めされる。キャップ５は、ロックナット８を締め付けることによりにより回り止めされて、トーチ本体１に固定される。また、キャップ５の外周に設けられた溝には、Ｏリング９が装着されている。
【０００３】
円筒状に形成された陽極金具３の先端部には、内周面と外周面とにそれぞれ雌ねじ３ｆと雄ねじ３Ｍが形成されている。雌ねじ３ｆには銅合金で形成されたノズル電極１０が螺合されている。ノズル電極１０は、フランジ部の側面（上面）１０ａが陽極金具３の端面（下面）３ａに当接するように螺合され、側面１０ａが端面３ａに当接したとき、端面３ａから小径穴１１の端部（上端部）１１ａまでの距離（先端突出量の所定量）がｇになるように構成されている。雄ねじ３Ｍには絶縁物で形成されたシールドキャップ１２が螺合されている。シールドキャップ１２とトーチ本体１との間にはＯリング１３が装着されている。陽極金具３の内部には、タングステン電極７の倒れを防止するためのカラー１４が配置されている。
【０００４】
ところで、プラズマ溶接用トーチの場合、タングステン電極７の先端７ａと小径穴１１の端部１１ａとの距離が離れていると、タングステン電極７の先端７ａを鋭くしておいてもアークスタートが困難になり、また、距離が近過ぎると、加工時（溶接時）の熱により、タングステン電極７の先端７ａが短時間で消耗する。このため、タングステン電極７先端７ａの、小径穴１１の端部１１ａに対する位置を正確に位置決めする必要がある。
【０００５】
そこで、溶接に先立ち、電極位置決め治具（以下「ゲージ」という。）を用いて、タングステン電極７の先端７ａを位置決めする。
【０００６】
図６は、従来のゲージ２０の正面断面図である。ゲージ２０の外周には、小径部２０ａと大径部２０ｂが形成されている。小径部２０ａの外径は、雌ねじ３ｆの内径に嵌合する大きさである。そして、中心部には小径部２０ａ側の端面（上端面）２０ｄから大径部２０ｂ側に達する穴２１が形成されている。穴２１の内径はタングステン電極７の外径よりも大きく、底面２２は平面に形成されている。そして、小径部２０ａと大径部２０ｂの接続部である段部２０ｃから底面２２までの距離はｇである。
【０００７】
次に、従来のタングステン電極７の位置決め手順を説明する。
【０００８】
図７は、位置決め時のヘッド部と従来のゲージ２０との位置関係を示す要部正面断面図である。同図に示すように、タングステン電極７を位置決めするときには、ノズル電極１０とシールドキャップ１２をトーチ本体１から外し、タングステン電極７の先端７ａを陽極金具３の端面３ａから突き出させておく。そして、ゲージ２０の小径部２０ａを雌ねじ３ｆの内側に挿入し、段部２０ｃと端面３ａとの間に形成される隙間が０になるまで、タングステン電極７の突出し量を小さくする。すなわち、タングステン電極７を少し余分に突出させておき、タングステン電極７の先端７ａを底面２２に当接させた状態で、大径部２０ｂの端部（下端部）２０ｓを指等で軽く押しながらキャップ５（図５参照）を回し、段部２０ｃが端面３ａに当接するまでタングステン電極７を引き込ませる。そして、段部２０ｃが端面３ａに当接したら、ロックナット８を締め付けてキャップ５をトーチ本体１に固定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のゲージ２０を使用してタングステン電極の位置決めを行った場合、タングステン電極７の突出し長さがｇよりも大きくなることはないが、キャップ５を戻し過ぎてタングステン電極７の突出し長さがｇよりも小さくなることがある。また、ロックナット８を締め付ける際に誤ってキャップ５を回してしまい、突出し長さがｇではなくなる場合もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の課題を解決し、タングステン電極の突出し長さを容易かつ確実に適正な値にすることができる電極位置決め治具（ゲージ）を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、棒状の電極と前記電極を長手方向移動可能に保持するトーチ本体とを有するプラズマトーチに対し、前記トーチ本体に設けられた位置決め基準からの前記電極の先端突出量を所定量に設定するためのプラズマトーチの電極位置決め治具において、
位置決め時に前記電極の先端側から前記位置決め基準に当接される治具本体を備え、
前記治具本体は、
前記電極の先端側が挿入される挿入穴と、
前記挿入穴に前記電極の先端側が挿入されたときに前記位置決め基準に当接される第１の位置決め部と、
前記挿入穴の奥側に配置され、前記挿入穴の軸心に沿った方向についての前記第１の位置決め部からの距離が前記所定量に設定された第２の位置決め部と、
前記第２の位置決め部を前記治具本体の外側から目視可能な目視手段と、を有し、
前記挿入穴が、前記電極の挿入側となる上端面から下端面に前記治具本体を貫通する貫通穴であり、
前記第２の位置決め部が、前記治具本体の下端面に露出して配置された前記貫通穴の出口に設定され、
前記目視手段は、前記治具本体に対して前記電極の先端側が前記貫通穴の出口から突出する状態を目視可能な前記治具本体の下端面である、
ことを特徴とするプラズマトーチの電極位置決め治具にある。
【００１２】
請求項１の発明によると、挿入穴の奥側に配置された第２の位置決め部を、目視手段によって治具本体の外側から目視することができるので、治具本体の第１の位置決め部をトーチ本体の位置決め基準に当接させた後、第２の位置決め部に対する電極の先端の位置を、直接、目視で確認しながら合わせることができる。
【００１９】
そして、挿入穴が治具本体を貫通する貫通穴であり、該貫通穴の出口が第２の位置決め部となるため、この第２の位置決め部を治具本体の下端面から簡単に目視することができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載のプラズマトーチの電極位置決め治具において、前記位置決め基準は、前記トーチ本体を構成する円筒状の陽極金具の端面であり、
前記治具本体は、位置決め時に前記電極と前記陽極金具の中空部との間に挿入されて前記陽極金具に螺合される小径部を有する、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明によると、位置決め時に、小径部をトーチ本体側に螺合させることにより、電極位置決め治具全体を手で保持したり、指で押したりする必要がなく、しかも、位置決め中に電極位置決め治具が不要に動くことを防止することができるので、位置決め作業が容易で、確実なものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、前述の図５、図６、図７と同じもの、又は同一機能のものは同一の符号を付して適宜、説明を省略する。また、図１〜図３に記載のものは、図４に記載の本発明の実施の形態の基礎となる参考例であるが、便宜上実施の形態１，２と称する。
【００２３】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る電極位置決め治具（ゲージ）３０の正面断面図である。
【００２４】
同図に示すゲージ３０は、後端側（上側）に小径部３０ａを有し、また先端側（下側）に治具本体としての大径部３０ｂを有している。小径部３０ａの外周には、陽極金具３（図５参照）の雌ねじ３ｆに螺合する雄ねじ３ｍが形成されている。また、大径部３０ｂには、一方の側面３１ａが穴（挿入穴）２１の底面（第２の位置決め部）２２と同一面となる溝（目視手段）３１が形成されている。この溝３１の水平断面（穴２１の軸心に直交する方向の断面）の形状は、ほぼ半円状となっている。また、穴（挿入穴）２１の軸心部には穴２１よりも大径の穴３２が設けられている。その他の寸法は図６に示した従来のゲージ２０と同じである。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るゲージ３０を使用した、タングステン電極７の位置決め手順を説明する。
【００２６】
図２は、位置決め時のヘッド部とゲージ３０との位置関係を示す要部正面断面図である。本実施の形態では、穴３２に、内径がタングステン電極７に嵌合するガイド３３を配置しておく。
【００２７】
タングステン電極７を位置決めする時には、あらかじめノズル電極１０とシールドキャップ１２とをトーチ本体１から外し、ゲージ３０をトーチ本体１にねじ込み、ゲージ３０の段部（第１の位置決め部）２０ｃを陽極金具３の端面３ａに当接させる。そして、穴２１の底面２２に対するタングステン電極７の先端７ａの位置を、ゲージ３０の溝３１から目視しながら、キャップ５をトーチ本体１にねじ込んで、タングステン電極７の突出し量を少しずつ多くする。この動作を、タングステン電極７の先端７ａが底面２２に当接するまで続け、当接後、ロックナット８でキャップ５を固定する。
【００２８】
本実施の形態によると、ゲージ３０に、穴２１の底面２２をゲージ３０の外側から目視することができる溝３１を設けているので、タングステン電極７の位置決め時に、底面２２に対してタングステン電極７の先端７ａが当接したことを実際に目視によって確認することができるので、従来に比して、位置決め精度を格段に向上させることができる。また、溝３１は、一方の側面３１ａが底面２２と同一平面上に位置するように形成されており、しかも、大径部３０ｂをその直径方向に貫通するように形成されているので、底面２２及びタングステン電極７の先端７ａの目視が容易であり、このことによっても、位置決め精度がさらに向上される。
【００２９】
さらに、この実施の形態によると、ゲージ３０には、陽極金具３の雌ねじ３ｆに螺合する雄ねじ３ｍを設けてあるので、タングステン電極７の先端７ａを位置決めする際、ゲージ３０を手で保持したり指で押したりする必要がなく、作業が容易である。しかも、ゲージ３０はトーチ本体１に対するキャップ５の固定が完了するまで軸方向に移動しないから、先端の位置決めが確実になる。
【００３０】
加えて、ガイド３３を設けたから、タングステン電極７の軸心がトーチ本体１及びノズル電極１０の軸心に対して傾くことがない。
【００３１】
〈実施の形態２〉
図３に、本実施の形態２に係るゲージ３０を示す。なお、図１と同じもの又は同一機能のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態においては、ゲージ３０の軸心に下方からのプラグ４０を螺合させ、このプラグ４０の上端面（第２の位置決め部）４０ａを段部２０ｃからの距離がｇになるように位置決めした後、プラグ４０の回り止めをしてある。
【００３３】
本実施の形態によると、プラグ４０の上端面４０ａと溝３１の下側の側面３１ａを同一面に加工する必要がないから、上述の実施の形態１と比較して、ゲージ３０の製作が容易になるとともに、溝３１の溝幅を大きくでき、タングステン電極７の先端７ａが当接される上端面４０ａを見やすくすることができる。また、距離ｇを正確に設定することができる。距離ｇを可変とすることができるので、ゲージ３０に汎用性を持たせることができる。
【００３４】
なお、タングステン電極７の位置決め手順は実施の形態１の場合と同じであるので、説明を省略する。
【００３５】
上述の実施の形態１、２においては、穴２１の底面２２やプラグ４０の上端面４０ａが目視できるように径方向に溝３１を設けたが、これらが目視できる限り、溝３１に限定されるものではない。例えば、溝を挿入穴の軸心に沿って設けるとともに、溝の２つの側面のうちの挿入穴の奥側の側面を底面と同一平面に形成してもよいし、あるいは、直径方向に目視用の穴を設けるようにしてもよい。
【００３６】
〈実施の形態３〉
図４に、本実施の形態３に係るゲージ３０を示す。なお、図１と同じもの又は同一機能のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態においては、大径部３０ｂの軸心方向の長さをｇに設定し、穴２１が大径部３０ｂを軸方向に貫通して下端面３０ｓに露出している。したがって穴２１の出口（第２の位置決め部）が下端面３０ｓ上に配置される。本実施の形態では、前述の実施の形態１の底面２２や上述の実施の形態２のプラグ４０の上端面４０ａに相当する部分はないが、ゲージ３０を側面から見ることにより出口２１ａを有する下端面３０ｓを底面２２や上端面４０ａの代わりに利用することができる。
【００３８】
なお、タングステン電極７の位置決め手順は前述の実施の形態１と実質的に同じであるので、説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態によると、実施の形態１、２に比較して、ゲージ３０の構成を簡略化することができる。
【００４０】
〈実施の形態４〉
本実施の形態４においては、ゲージ３０の少なくとも一部を光透過部材によって構成している。ゲージ３０全体を光透過部材によって形成してもよく、また、実施の形態１の底面２２や実施の形態２のプラグ４０の上端面４０ａが透けて見える部分にのみ光透過部材を使用するようにしてもよい。
【００４１】
本実施の形態によると、実施の形態１、２では必要であった溝３１を設ける必要がない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、挿入穴の奥側に配置された第２の位置決め部を、目視手段によって治具本体の外側から目視することができるので、治具本体の第１の位置決め部をトーチ本体の位置決め基準に当接させた後、第２の位置決め部に対する電極の先端の位置を、目視手段によって直接、目視で確認しながら合わせることができるので、トーチ本体に対する電極の位置決め作業を容易でかつ確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のゲージの正面断面図である。
【図２】実施の形態１における電極の先端の位置決めを説明する動作説明図である。
【図３】実施の形態２のゲージの正面断面図である。
【図４】実施の形態３のゲージの正面断面図である。
【図５】プラズマ溶接用トーチのヘッド部正面断面図である。
【図６】従来のゲージの正面断面図である。
【図７】従来のゲージによる電極の先端の位置決めを説明する動作説明図である。
【符号の説明】
１          トーチ本体
３ａ        位置決め基準（陽極金具の端面）
７          電極（タングステン電極）
７ａ        電極の先端
２０ｃ      第１の位置決め部（段部）
２１        挿入穴（穴）
２１ａ      出口
２２        第２の位置決め部（底面）
３０        電極位置決め治具（ゲージ）
３０ａ      小径部
３０ｂ      治具本体（大径部）
３１        目視手段（溝）
３１ａ      溝の側面
４０ａ      第２の位置決め部（上端面）
ｇ          所定量（距離）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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