プラズマトーチ
【課題】 簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制する。
【解決手段】 電極棒４０の、円錐状の尖端４１がある先端部を、インサートチップ１０の内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーン３０によって該電極棒を該インサートチップのノズル１１に対して同軸に位置決めし、該センタリングストーンの外周面の縦溝３１又は縦穴３１ａを通してプラズマガスを該ノズルに供給する。センタリングストーン３０の下端を、電極棒４０の円錐状の尖端４１の高さ以下とし、センタリングストーンの下端から出るプラズマガスを尖端４１の最先端の下方に向けて案内するプラズマガス通路１７，１８／１９／１９ａを形成した。
【解決手段】 電極棒４０の、円錐状の尖端４１がある先端部を、インサートチップ１０の内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーン３０によって該電極棒を該インサートチップのノズル１１に対して同軸に位置決めし、該センタリングストーンの外周面の縦溝３１又は縦穴３１ａを通してプラズマガスを該ノズルに供給する。センタリングストーン３０の下端を、電極棒４０の円錐状の尖端４１の高さ以下とし、センタリングストーンの下端から出るプラズマガスを尖端４１の最先端の下方に向けて案内するプラズマガス通路１７，１８／１９／１９ａを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサートチップに挿入したセンタリングストーンでプラズマガスを案内して該インサートチップの先端にあるノズルに供給するプラズマトーチに関する。該センタリングストーンは、その中心を貫通する電極棒を、ノズルと同軸に位置決めし、これにより電極棒の尖端がノズルの中心軸上に位置する。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマトーチの従来の一例を、図１７に示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１１０の上端部の雄ねじ１１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１１０のこのねじ込みにおいてインサートチップ１１０をスパナ等の工具で確実に保持するために、チップ１１０の円柱状外側面の相対向部に、仮想線部（２点鎖線部）の切削により平面１１３が形成されている。インサートチップ１１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１１が開いている。
【０００３】
インサートチップ１１０には上方からセンタリングストーン１３０が挿入され、このセンタリングストーン１３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端である。センタリングストーン１３０によって電極棒４０はノズル１１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端の最先端が、ノズル１１１の上方の円筒空間であるチップ内空間１１４にあって、ノズル１１１の中心軸上に位置する。
【０００４】
プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスは、センタリングストーン１３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝１３１を通って、インサートチップ１１０の、電極棒４０の先端部がある内空間１１４に出て、そしてノズル１１１から外部に噴出する。シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【０００５】
インサートチップ１１０直下の図示しない溶接対象材と電極台５１に溶接電圧が印加されると、電極台５１とチャック５０が導電体であるので、該溶接電圧は溶接対象材と電極棒４０の間に加わる。電極台５１とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、チップ台２０は導電体であるので該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【０００６】
この溶接の進行に伴い、電極棒４０の尖端の円錐テーパ面の下半分程度に、電極棒４０の尖端の溶融により多数の微小突起が放射状にあらわれ、それが増殖していわゆる花咲状態となる。そうなるとインサートチップ内にシリーズアークが発生してノズル１１１が損傷して変形してしまう。このような電極棒およびインサートチップの損耗を抑制するために、特許文献１に記載のプラズマアーク装置は、第１ノズル部材（内側）と第２ノズル部材（外側）で電極棒を包囲した２重ノズル構造を採用して、溶接中は、電極棒の先端部を包囲する第１ノズル部材へのプラズマガス供給は停止し、第２ノズル部材にプラズマガスを供給することにより、電極棒の先端部がプラズマガスに触れるのを抑制し、これにより電極棒の尖端が花咲状態になるのを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平 ５− １７４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の、電極棒４０の尖端の溶融による多数の微小突起の発生は、電極棒の先端部にプラズマガスが触れることにより加速するので、上記２重ノズル構造の採用は、電極棒の尖端が花咲状態になるのを抑制する効果がある。しかし、２重ノズル構造ならびに第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造の採用によって、プラズマアーク装置が高コストになる。
【０００９】
本発明は、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）電極棒(40)の、円錐状の尖端(41)がある先端部を、インサートチップ(10)の内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーン(30)によって該電極棒を該インサートチップのノズル(11)に対して同軸に位置決めし、プラズマガスを該センタリングストーンで縦方向に該センタリングストーンの下端に案内して該ノズルに供給するプラズマトーチにおいて、
前記センタリングストーン(30)の下端に案内された前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内するプラズマガス通路(17,18/19/19a)を設けたことを特徴とするプラズマトーチ(図１,図12,図13,図14)。
【００１１】
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素の記号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
【発明の効果】
【００１２】
これによれば、インサートチップ(10)内においてプラズマガスが電極棒(40)の尖端(41)の最先端以下の下方に流れるので、電極棒(40)の先端部に対するプラズマガスの接触が少なく、その分、電極棒４０の尖端の溶融による微小突起の発生と増殖が低減し、花咲状態になるのが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０の縦断面図、（ｂ）はインサートチップ１０の下端面を見上げて示す底面図である。
【図３】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０の基体部１４の縦断面図、（ｂ）は基体部を上から見下ろして示す平面図である。
【図４】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０のノズル部１５の縦断面図、（ｂ）はノズル部１５を上から見下ろして示す平面図である。
【図５】（ａ）は図１に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０を上から見下ろして示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図７】（ａ）は図６に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す底面図である。
【図８】本発明の第３実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図９】（ａ）は図８に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見降ろして示す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１１】（ａ）は図１０に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は図１０に示すインサートチップ１０の縦断面図である。
【図１２】本発明の第５実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１４】本発明の第７実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１５】（ａ）は図１４に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は下端面を下から見上げて示す底面図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第８実施例のセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は下端面を下から見上げて示す底面図である。
【図１７】従来のプラズマトーチの一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（２）前記センタリングストーン(30)は外周面に、前記プラズマガスを下端に案内する縦溝(31)を有し、前記プラズマガス通路(17,18/19/19a)は、前記縦溝(31)の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する、上記（１）に記載のプラズマトーチ(図１)。
【００１５】
（３）前記センタリングストーン(30)は、縦に貫通して前記プラズマガスを下端に案内する縦穴(31a)を有し、前記プラズマガス通路(17,18/19/19a)は、前記縦穴(31a)の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する、上記（１）に記載のプラズマトーチ(図６)。
【００１６】
（４）前記プラズマガス通孔は、前記インサートチップ(10)の内底にあって前記センタリングストーン(30)の下端に対向するリング状の溝(17)および該溝から前記ノズル(11)に至って該ノズルに開いた複数の通孔(18)を含む、上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１，図６）。
【００１７】
（５）前記リング状の溝(17)によって囲まれ中央に前記ノズル(11)が開いたランド(16)によって前記センタリングストーン(30)を下支持した、上記（４）に記載のプラズマトーチ（図１，図６）。
【００１８】
（６）前記センタリングストーン(30)は、前記インサートチップ(10)の内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって、該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりセンタリングストーン(30)がインサートチップ(10)で下支持された、上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図８）。
【００１９】
（７）前記インサートチップ(10)は、前記センタリングストーン(30)を受け入れる基体部(14)とそれに固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部(15)でなり、該ノズル部に、前記リング状の溝(17)および該リング状の溝から前記ノズル(11)に至って該ノズルに開いた複数の通孔(18)がある、上記（４）に記載のプラズマトーチ（図１，図６，図８）。
【００２０】
（８）前記複数の通孔(18)は、前記ノズル(11)に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、上記（４）乃至（６）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１，図６，図８）。
【００２１】
（９）前記センタリングストーン(30)の下端面と前記インサートチップ(10)の該下端面に対向する内底面との間に前記プラズマガス通路(19/19a)がある、上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３，図１４）。
【００２２】
（１０）前記センタリングストーン(30)の下端部は底穴(34)が開いた底壁(33)があるカップ状であって、該底壁(33)の下面と前記インサートチップ(19)の前記内底面との間に、前記プラズマガス通路(19/19a)がある、上記（９）に記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３，図１４）。
【００２３】
（１１）前記センタリングストーン(30)は、前記インサートチップ(10)の内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合により前記プラズマガス通路となる隙間(19)が形成された、上記（９）又は（１０）に記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３）。
【００２４】
（１２）前記センタリングストーン(30)の下端部には、前記センタリングストーンの下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する流路(19a)があり、前記センタリングストーンはその下端面が前記インサートチップ(10)の内底面に当接することによって前記インサートチップで下支持された、上記（９）又は（１０）に記載のプラズマトーチ（図１４）。
【００２５】
（１３）前記流路(19a)は、前記センタリングストーン下端面(30)の下面に形成された複数の横溝(19a)である、上記（１２）に記載のプラズマトーチ（図１４）。
【００２６】
（１４）前記複数の横溝(19a)は、前記ノズル(11)に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、上記（１３）に記載のプラズマトーチ
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例】
【００２７】
−第１実施例−
図１に、本発明の一実施例のプラズマトーチを示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１０の上端部の雄ねじ１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１が開いている。
【００２８】
インサートチップ１０には上方からセンタリングストーン３０が挿入され、このセンタリングストーン３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端である。センタリングストーン３０によって電極棒４０はノズル１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端の最先端が、円筒空間であるノズル１１の上方のチップ内空間にあって、ノズル１１の中心軸上に位置する。
【００２９】
プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスをセンタリングストーンで縦方向に下端まで案内する流路として、センタリングストーン３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝３１が設けられている。この縦溝３１を通ってプラズマガスは、インサートチップ１０内のリング状のプラズマガス溝１７に出て、そして多数のプラズマガス通孔１８を通ってノズル１１内に出て、ノズル１１から外部に噴出する。
【００３０】
シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【００３１】
インサートチップ１０直下の図示しない溶接対象材と電極台５１に溶接電圧が印加されると、電極台５１とチャック５０が導電体であるので該溶接電圧は、溶接対象材と電極棒４０に加わる。電極台５１とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、チップ台２０は導電体であるので該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【００３２】
図２の（ａ）に、図１に示すインサートチップ１０のみを示し、図２の（ｂ）には、インサートチップ１０の下端面を示す。この図２の（ｂ）は、インサートチップ１０を下方から見上げた底面図である。インサートチップ１０をチップ台２０にねじ込んで固定するとき、また、インサートチップ１０をチップ台２０から取り外すためにインサートチップ１０をねじ緩め廻しするときに、インサートチップ１０をスパナ等の工具で確実に保持できるように、インサートチップ１０の円柱状外側面の相対向部に、仮想線部（２点鎖線部）の切削により平面１３が形成されている。
【００３３】
インサートチップ１０は、この第１実施例では、センタリングストーン３０を受け入れる基体部１４とそれにロー付けで固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部１５でなり、該ノズル部１５に、リング状の溝１７，ランド１６、および、リング状の溝１７からノズル１１に至って該ノズルに開いた複数の通孔１８、がある。
【００３４】
図３の（ａ）に、図２に示す基体部１４のみを示し、図３の（ｂ）には、基体部１４の上端面を示す。この図３の（ｂ）は、基体部１４を上方から見下ろした平面図である。図４の（ａ）に、図２に示すノズル部１５のみを示し、図４の（ｂ）には、ノズル部１５の上端面を示す。この図４の（ｂ）は、ノズル部１５を上方から見下ろした平面図である。ノズル部１５の複数の通孔１８は、図１に示すように、電極棒４０の尖端４１の最先端よりも下方においてノズル１１に開いているので、インサートチップ１０の内部においてノズル１１に向かって流れるプラズマガスが尖端４１に触れる確率は低く、これにより花咲状態となるような尖端４１の損耗が少なくなる。また、図４の（ｂ）に示すように、複数の通孔１８は、ノズル１１に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズルの中心軸よりもノズル内周面の接線方向に向けられている。これによりノズル１１に吹き込まれてノズル１１からトーチ外部に噴出するプラズマガス流が旋回流（整流）となって安定した流れになるとともに、プラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる可能性が低減する。
【００３５】
図５の（ａ）には、図１に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図５の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図５の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦溝３１を通して通流する。すなわち複数の縦溝３１を通して、プラズマガス空間６０（図１）からリング溝１７（図１）へプラズマガスが流れる。
【００３６】
電極棒４０の尖端４１の最先端よりも下方で複数の通孔１８がノズル１１に開いており、リング溝１７に入ったプラズマガスは複数の通孔１８を通してノズル１１に出るので、ノズル１１に供給されるプラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる確率が低く、これにより電極棒４０の尖端４１の溶融による微小突起の発生と増大が低減し、花咲状態になるのが抑制される。単一ノズル構造であって、２重ノズル構造を採用する場合の第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造は不要であるので、構造が簡易である。すなわち、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することができる。
【００３７】
−第２実施例−
図６に示す第２実施例のセンタリングストーン３０には、トーチ外部からトーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれたプラズマガスをセンタリングストーンで縦方向に下端まで案内する流路として、センタリングストーン３０に、その上端から下端に縦に延びる多数の縦穴３１ａが設けられている。この縦穴３１ａを通ってプラズマガスは、インサートチップ１０内のリング状のプラズマガス溝１７に出て、そして多数のプラズマガス通孔１８を通ってノズル１１内に出て、ノズル１１から外部に噴出する。
【００３８】
図７の（ａ）には、図６に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図７の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図７の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦穴３１ａを通して通流する。すなわち複数の縦穴３１ａを通して、プラズマガス空間６０（図６）からリング溝１７（図６）へプラズマガスが流れる。第２実施例のその他の構造および機能は、上述の第１実施例と同様である。
【００３９】
−第３実施例−
図８に示す第３実施例のセンタリングストーン３０は、インサートチップ１０の内部に進入する下部分よりも、インサートチップ１０の上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりインサートチップ１０がセンタリングストーン３０を下支持している。
【００４０】
図９の（ａ）には、図８に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図９の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図９の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦溝３１を通して通流する。すなわち太径の上部分から小径の下部分に及ぶ複数の縦溝３１を通して、プラズマガス空間６０（図８）からリング溝１７（図８）へプラズマガスが流れる。第３実施例のその他の構造および機能も、上述の第１実施例と同様である。
【００４１】
−第４実施例−
図１０に、第４実施例のプラズマトーチを示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１０の上端部の雄ねじ１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１が開いている。
【００４２】
インサートチップ１０には上方からセンタリングストーン３０が挿入され、このセンタリングストーン３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端４１である。センタリングストーン３０によって電極棒４０はノズル１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端４１の最先端が、ノズル１１の中心軸上に位置する。
【００４３】
センタリングストーン３０は、その下端部に、底穴３４が開いた底壁（内フランジ）３３があるカップ状であって、該底壁３３のテーパ状の下面は電極棒４０の尖端４１の最先端近くの高さであり、底壁３３の下面とインサートチップ１９のテーパ状の内底面との間に、プラズマガス通路となる隙間１９がある。
【００４４】
図１１の（ａ）に、図１０に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図１１の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を示す。この図１１の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。また、図１１の（ｃ）には、図１０に示すインサートチップ１０のみを示す。センタリングストーン３０は、図１１の（ａ）に現れているように、インサートチップ１０の内部に進入する下部分よりも、インサートチップ１０の上方に露出する上部分が太径であって、この太径部がインサートチップ１０の上端縁に係合し（図１０）、この係合により前記隙間１９が生じている。
【００４５】
図１０を再度参照する。プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスは、センタリングストーン３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝３１を通って、上述の隙間１９に出て、そしてノズル１１内に出て、ノズル１１から下方に噴出する。
【００４６】
シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【００４７】
インサートチップ１０直下の図示しない溶接対象材と電極台に溶接電圧が印加されると、電極台およびチャックを介して該溶接電圧が、電極棒４０と溶接対象材との間に加わる。電極台とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【００４８】
電極棒４０の尖端４１の近くあるいは先端４１の最先端近くで隙間１９がノズル１１に開いており、プラズマガスがセンタリングストーン３０の縦溝３１を通って隙間１９に出てから隙間１９を通ってノズル１１に出るので、ノズル１１に供給されるプラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる確率が低く、これにより電極棒４０の尖端４１の溶融による微小突起の発生と増大が低減し、花咲状態になるのが抑制される。単一ノズル構造であって、２重ノズル構造を採用する場合の第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造は不要であるので、構造が簡易である。すなわち、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することができる。
【００４９】
−第５実施例−
図１２に示す第５実施例のセンタリングストーン３０の内空間は、上端から下端まで、電極棒４０が通る通し穴となっており、第５実施例（図１０）にあるような電極棒４０の尖端４１周りの大径空間は省略したものである。第５実施例では尖端４１回りの高熱でセンタリングストーン３０の下端部が劣化し易いが、センタリングストーン３０の形状が簡素であるので、廉価に製造できる。第５実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５０】
−第６実施例−
図１３に示す第６実施例のセンタリングストーン３０は、電極棒４０の尖端４１周りの大径空間をセンタリングストーンのテーパ状の下端面に開く円筒状としたものである。すなわち、第４実施例の底壁（内フランジ）３３を切除した形状であるので、センタリングストーン３０の下端部は劣化しにくく、しかもセンタリングストーン３０の形状がやや簡素であるので、やや廉価に製造できる。第６実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５１】
−第７実施例−
図１４に示す第７実施例のセンタリングストーン３０は、図１０に示す第４実施例のセンタリングストーン３０を、図１５の（ａ）に示すように、上端から下端まで同一径として、該周面の縦溝３１の下端に連続する横溝１９ａを、センタリングストーン３０のテーパ状の下端面に形成したものである。図１５の（ａ）にセンタリングストーン３０のみの縦断面を示し、図１５の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を、図１５の（ｃ）には下端面を示す。このセンタリングストーン３０のテーパ状の下端面はインサートチップ１０のテーパ状の内底面に当接し、これによりセンタリングストーン３０がインサートチップ１０で下支持されている（図１４）。しかしノズル１１には、横溝１９ａを通してプラズマガスが供給される。第７実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５２】
なお、第７実施例の一変形例は、第１実施例のプラズマガス通孔１８（図４）と同様に、横溝１９ａの方向を、ノズル１１の真上に位置する下端開口（円形）の中心よりも接線方向にずらして、横溝１９ａからノズル１１に噴出するプラズマガスを旋回流とする。
【００５３】
−第８実施例−
図１６に示す第８実施例のセンタリングストーン３０は、図１３に示す第６実施例のセンタリングストーン３０を、図１６の（ａ）に示すように、上端から下端まで同一径として、該周面の縦溝３１の下端に連続する横溝１９ａを、テーパ状の下端面に形成したものである。図１６の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を、図１６の（ｃ）には下端面を示す。このセンタリングストーン３０のテーパ状の下端面はインサートチップ１０のテーパ状の内底面に当接し、これによりセンタリングストーン３０がインサートチップ１０で下支持されている（図１４と同様）。しかしノズルには、横溝１９ａを通してプラズマガスが供給される。第８実施例のその他の構造および機能は、第６実施例と同様である。
【００５４】
なお、第８実施例の一変形例も、第１実施例のプラズマガス通孔１８（図４）と同様に、横溝１９ａの方向を、ノズル１１の真上に位置する下端開口（円形）の中心よりも接線方向にずらして、横溝１９ａからノズル１１に噴出するプラズマガスを旋回流とする。
【符号の説明】
【００５５】
１０：インサートチップ
１１：ノズル
１２：雄ねじ
１３：平面
１４：基体部
１５：ノズル部
１６：中央ランド
１７：プラズマガス溝
１８：プラズマガス通孔
１９：隙間
１９ａ：横溝
２０：チップ台
２１：雌ねじ穴
３０：センタリングストーン
３１：縦溝
３１ａ：縦穴
３２：先端
３３：底壁
３４：底穴
４０：電極棒
４１：尖端
５０：チャック
５１：電極台
６０：プラズマガス空間
７０：シールドキャップ
７１：シールドガス空間
１１０：従来のインサートチップ
１１１：ノズル
１１２：雄ねじ
１１３：平面
１３０：センタリングストーン
１３１：縦溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサートチップに挿入したセンタリングストーンでプラズマガスを案内して該インサートチップの先端にあるノズルに供給するプラズマトーチに関する。該センタリングストーンは、その中心を貫通する電極棒を、ノズルと同軸に位置決めし、これにより電極棒の尖端がノズルの中心軸上に位置する。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマトーチの従来の一例を、図１７に示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１１０の上端部の雄ねじ１１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１１０のこのねじ込みにおいてインサートチップ１１０をスパナ等の工具で確実に保持するために、チップ１１０の円柱状外側面の相対向部に、仮想線部（２点鎖線部）の切削により平面１１３が形成されている。インサートチップ１１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１１が開いている。
【０００３】
インサートチップ１１０には上方からセンタリングストーン１３０が挿入され、このセンタリングストーン１３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端である。センタリングストーン１３０によって電極棒４０はノズル１１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端の最先端が、ノズル１１１の上方の円筒空間であるチップ内空間１１４にあって、ノズル１１１の中心軸上に位置する。
【０００４】
プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスは、センタリングストーン１３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝１３１を通って、インサートチップ１１０の、電極棒４０の先端部がある内空間１１４に出て、そしてノズル１１１から外部に噴出する。シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【０００５】
インサートチップ１１０直下の図示しない溶接対象材と電極台５１に溶接電圧が印加されると、電極台５１とチャック５０が導電体であるので、該溶接電圧は溶接対象材と電極棒４０の間に加わる。電極台５１とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、チップ台２０は導電体であるので該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【０００６】
この溶接の進行に伴い、電極棒４０の尖端の円錐テーパ面の下半分程度に、電極棒４０の尖端の溶融により多数の微小突起が放射状にあらわれ、それが増殖していわゆる花咲状態となる。そうなるとインサートチップ内にシリーズアークが発生してノズル１１１が損傷して変形してしまう。このような電極棒およびインサートチップの損耗を抑制するために、特許文献１に記載のプラズマアーク装置は、第１ノズル部材（内側）と第２ノズル部材（外側）で電極棒を包囲した２重ノズル構造を採用して、溶接中は、電極棒の先端部を包囲する第１ノズル部材へのプラズマガス供給は停止し、第２ノズル部材にプラズマガスを供給することにより、電極棒の先端部がプラズマガスに触れるのを抑制し、これにより電極棒の尖端が花咲状態になるのを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平 ５− １７４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の、電極棒４０の尖端の溶融による多数の微小突起の発生は、電極棒の先端部にプラズマガスが触れることにより加速するので、上記２重ノズル構造の採用は、電極棒の尖端が花咲状態になるのを抑制する効果がある。しかし、２重ノズル構造ならびに第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造の採用によって、プラズマアーク装置が高コストになる。
【０００９】
本発明は、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）電極棒(40)の、円錐状の尖端(41)がある先端部を、インサートチップ(10)の内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーン(30)によって該電極棒を該インサートチップのノズル(11)に対して同軸に位置決めし、プラズマガスを該センタリングストーンで縦方向に該センタリングストーンの下端に案内して該ノズルに供給するプラズマトーチにおいて、
前記センタリングストーン(30)の下端に案内された前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内するプラズマガス通路(17,18/19/19a)を設けたことを特徴とするプラズマトーチ(図１,図12,図13,図14)。
【００１１】
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素の記号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
【発明の効果】
【００１２】
これによれば、インサートチップ(10)内においてプラズマガスが電極棒(40)の尖端(41)の最先端以下の下方に流れるので、電極棒(40)の先端部に対するプラズマガスの接触が少なく、その分、電極棒４０の尖端の溶融による微小突起の発生と増殖が低減し、花咲状態になるのが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０の縦断面図、（ｂ）はインサートチップ１０の下端面を見上げて示す底面図である。
【図３】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０の基体部１４の縦断面図、（ｂ）は基体部を上から見下ろして示す平面図である。
【図４】（ａ）は図１に示すインサートチップ１０のノズル部１５の縦断面図、（ｂ）はノズル部１５を上から見下ろして示す平面図である。
【図５】（ａ）は図１に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０を上から見下ろして示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図７】（ａ）は図６に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す底面図である。
【図８】本発明の第３実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図９】（ａ）は図８に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見降ろして示す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１１】（ａ）は図１０に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は図１０に示すインサートチップ１０の縦断面図である。
【図１２】本発明の第５実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１４】本発明の第７実施例のプラズマトーチの縦断面図である。
【図１５】（ａ）は図１４に示すセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は下端面を下から見上げて示す底面図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第８実施例のセンタリングストーン３０の縦断面図、（ｂ）はセンタリングストーン３０の上端面を上から見下ろして示す平面図、（ｃ）は下端面を下から見上げて示す底面図である。
【図１７】従来のプラズマトーチの一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（２）前記センタリングストーン(30)は外周面に、前記プラズマガスを下端に案内する縦溝(31)を有し、前記プラズマガス通路(17,18/19/19a)は、前記縦溝(31)の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する、上記（１）に記載のプラズマトーチ(図１)。
【００１５】
（３）前記センタリングストーン(30)は、縦に貫通して前記プラズマガスを下端に案内する縦穴(31a)を有し、前記プラズマガス通路(17,18/19/19a)は、前記縦穴(31a)の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する、上記（１）に記載のプラズマトーチ(図６)。
【００１６】
（４）前記プラズマガス通孔は、前記インサートチップ(10)の内底にあって前記センタリングストーン(30)の下端に対向するリング状の溝(17)および該溝から前記ノズル(11)に至って該ノズルに開いた複数の通孔(18)を含む、上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１，図６）。
【００１７】
（５）前記リング状の溝(17)によって囲まれ中央に前記ノズル(11)が開いたランド(16)によって前記センタリングストーン(30)を下支持した、上記（４）に記載のプラズマトーチ（図１，図６）。
【００１８】
（６）前記センタリングストーン(30)は、前記インサートチップ(10)の内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって、該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりセンタリングストーン(30)がインサートチップ(10)で下支持された、上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図８）。
【００１９】
（７）前記インサートチップ(10)は、前記センタリングストーン(30)を受け入れる基体部(14)とそれに固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部(15)でなり、該ノズル部に、前記リング状の溝(17)および該リング状の溝から前記ノズル(11)に至って該ノズルに開いた複数の通孔(18)がある、上記（４）に記載のプラズマトーチ（図１，図６，図８）。
【００２０】
（８）前記複数の通孔(18)は、前記ノズル(11)に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、上記（４）乃至（６）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１，図６，図８）。
【００２１】
（９）前記センタリングストーン(30)の下端面と前記インサートチップ(10)の該下端面に対向する内底面との間に前記プラズマガス通路(19/19a)がある、上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３，図１４）。
【００２２】
（１０）前記センタリングストーン(30)の下端部は底穴(34)が開いた底壁(33)があるカップ状であって、該底壁(33)の下面と前記インサートチップ(19)の前記内底面との間に、前記プラズマガス通路(19/19a)がある、上記（９）に記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３，図１４）。
【００２３】
（１１）前記センタリングストーン(30)は、前記インサートチップ(10)の内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合により前記プラズマガス通路となる隙間(19)が形成された、上記（９）又は（１０）に記載のプラズマトーチ（図１０，図１２，図１３）。
【００２４】
（１２）前記センタリングストーン(30)の下端部には、前記センタリングストーンの下端から出る前記プラズマガスを前記尖端(41)の最先端以下の下方に向けて案内する流路(19a)があり、前記センタリングストーンはその下端面が前記インサートチップ(10)の内底面に当接することによって前記インサートチップで下支持された、上記（９）又は（１０）に記載のプラズマトーチ（図１４）。
【００２５】
（１３）前記流路(19a)は、前記センタリングストーン下端面(30)の下面に形成された複数の横溝(19a)である、上記（１２）に記載のプラズマトーチ（図１４）。
【００２６】
（１４）前記複数の横溝(19a)は、前記ノズル(11)に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、上記（１３）に記載のプラズマトーチ
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例】
【００２７】
−第１実施例−
図１に、本発明の一実施例のプラズマトーチを示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１０の上端部の雄ねじ１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１が開いている。
【００２８】
インサートチップ１０には上方からセンタリングストーン３０が挿入され、このセンタリングストーン３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端である。センタリングストーン３０によって電極棒４０はノズル１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端の最先端が、円筒空間であるノズル１１の上方のチップ内空間にあって、ノズル１１の中心軸上に位置する。
【００２９】
プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスをセンタリングストーンで縦方向に下端まで案内する流路として、センタリングストーン３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝３１が設けられている。この縦溝３１を通ってプラズマガスは、インサートチップ１０内のリング状のプラズマガス溝１７に出て、そして多数のプラズマガス通孔１８を通ってノズル１１内に出て、ノズル１１から外部に噴出する。
【００３０】
シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【００３１】
インサートチップ１０直下の図示しない溶接対象材と電極台５１に溶接電圧が印加されると、電極台５１とチャック５０が導電体であるので該溶接電圧は、溶接対象材と電極棒４０に加わる。電極台５１とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、チップ台２０は導電体であるので該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【００３２】
図２の（ａ）に、図１に示すインサートチップ１０のみを示し、図２の（ｂ）には、インサートチップ１０の下端面を示す。この図２の（ｂ）は、インサートチップ１０を下方から見上げた底面図である。インサートチップ１０をチップ台２０にねじ込んで固定するとき、また、インサートチップ１０をチップ台２０から取り外すためにインサートチップ１０をねじ緩め廻しするときに、インサートチップ１０をスパナ等の工具で確実に保持できるように、インサートチップ１０の円柱状外側面の相対向部に、仮想線部（２点鎖線部）の切削により平面１３が形成されている。
【００３３】
インサートチップ１０は、この第１実施例では、センタリングストーン３０を受け入れる基体部１４とそれにロー付けで固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部１５でなり、該ノズル部１５に、リング状の溝１７，ランド１６、および、リング状の溝１７からノズル１１に至って該ノズルに開いた複数の通孔１８、がある。
【００３４】
図３の（ａ）に、図２に示す基体部１４のみを示し、図３の（ｂ）には、基体部１４の上端面を示す。この図３の（ｂ）は、基体部１４を上方から見下ろした平面図である。図４の（ａ）に、図２に示すノズル部１５のみを示し、図４の（ｂ）には、ノズル部１５の上端面を示す。この図４の（ｂ）は、ノズル部１５を上方から見下ろした平面図である。ノズル部１５の複数の通孔１８は、図１に示すように、電極棒４０の尖端４１の最先端よりも下方においてノズル１１に開いているので、インサートチップ１０の内部においてノズル１１に向かって流れるプラズマガスが尖端４１に触れる確率は低く、これにより花咲状態となるような尖端４１の損耗が少なくなる。また、図４の（ｂ）に示すように、複数の通孔１８は、ノズル１１に噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズルの中心軸よりもノズル内周面の接線方向に向けられている。これによりノズル１１に吹き込まれてノズル１１からトーチ外部に噴出するプラズマガス流が旋回流（整流）となって安定した流れになるとともに、プラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる可能性が低減する。
【００３５】
図５の（ａ）には、図１に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図５の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図５の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦溝３１を通して通流する。すなわち複数の縦溝３１を通して、プラズマガス空間６０（図１）からリング溝１７（図１）へプラズマガスが流れる。
【００３６】
電極棒４０の尖端４１の最先端よりも下方で複数の通孔１８がノズル１１に開いており、リング溝１７に入ったプラズマガスは複数の通孔１８を通してノズル１１に出るので、ノズル１１に供給されるプラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる確率が低く、これにより電極棒４０の尖端４１の溶融による微小突起の発生と増大が低減し、花咲状態になるのが抑制される。単一ノズル構造であって、２重ノズル構造を採用する場合の第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造は不要であるので、構造が簡易である。すなわち、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することができる。
【００３７】
−第２実施例−
図６に示す第２実施例のセンタリングストーン３０には、トーチ外部からトーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれたプラズマガスをセンタリングストーンで縦方向に下端まで案内する流路として、センタリングストーン３０に、その上端から下端に縦に延びる多数の縦穴３１ａが設けられている。この縦穴３１ａを通ってプラズマガスは、インサートチップ１０内のリング状のプラズマガス溝１７に出て、そして多数のプラズマガス通孔１８を通ってノズル１１内に出て、ノズル１１から外部に噴出する。
【００３８】
図７の（ａ）には、図６に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図７の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図７の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦穴３１ａを通して通流する。すなわち複数の縦穴３１ａを通して、プラズマガス空間６０（図６）からリング溝１７（図６）へプラズマガスが流れる。第２実施例のその他の構造および機能は、上述の第１実施例と同様である。
【００３９】
−第３実施例−
図８に示す第３実施例のセンタリングストーン３０は、インサートチップ１０の内部に進入する下部分よりも、インサートチップ１０の上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりインサートチップ１０がセンタリングストーン３０を下支持している。
【００４０】
図９の（ａ）には、図８に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図９の（ｂ）には、センタリングストーン３０の上端面を示す。この図９の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。プラズマガスは、センタリングストーン３０の上端から下端に、複数の縦溝３１を通して通流する。すなわち太径の上部分から小径の下部分に及ぶ複数の縦溝３１を通して、プラズマガス空間６０（図８）からリング溝１７（図８）へプラズマガスが流れる。第３実施例のその他の構造および機能も、上述の第１実施例と同様である。
【００４１】
−第４実施例−
図１０に、第４実施例のプラズマトーチを示す。略円筒状のチップ台２０の下端開口部の内側には雌ねじ穴２１があり、チップ台２０の下端開口に挿入されたインサートチップ１０の上端部の雄ねじ１２が該雌ねじ穴２１にねじ込まれて、インサートチップ１０の外側面をなす円錐テーパ面がチップ台２０の下端開口部の内面をなす円錐テーパ面に密着している。インサートチップ１０は略壷状あるいはカップ状であり、底にはノズル１１が開いている。
【００４２】
インサートチップ１０には上方からセンタリングストーン３０が挿入され、このセンタリングストーン３０の中心をタングステン棒体である電極棒４０が貫通している。電極棒４０はチャック５０によって電極台５１に固定されている。すなわちトーチ本体に固定されている。電極棒４０の先端（下端）は、円錐状の尖端４１である。センタリングストーン３０によって電極棒４０はノズル１１に対して同軸に位置決めされて、電極棒４０の尖端４１の最先端が、ノズル１１の中心軸上に位置する。
【００４３】
センタリングストーン３０は、その下端部に、底穴３４が開いた底壁（内フランジ）３３があるカップ状であって、該底壁３３のテーパ状の下面は電極棒４０の尖端４１の最先端近くの高さであり、底壁３３の下面とインサートチップ１９のテーパ状の内底面との間に、プラズマガス通路となる隙間１９がある。
【００４４】
図１１の（ａ）に、図１０に示すセンタリングストーン３０のみを示し、図１１の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を示す。この図１１の（ｂ）は、センタリングストーン３０を上方から見下ろした平面図である。また、図１１の（ｃ）には、図１０に示すインサートチップ１０のみを示す。センタリングストーン３０は、図１１の（ａ）に現れているように、インサートチップ１０の内部に進入する下部分よりも、インサートチップ１０の上方に露出する上部分が太径であって、この太径部がインサートチップ１０の上端縁に係合し（図１０）、この係合により前記隙間１９が生じている。
【００４５】
図１０を再度参照する。プラズマガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てプラズマガス空間６０に吹き込まれる。このプラズマガスは、センタリングストーン３０の外周にあってその上端から下端に縦に延びる多数の縦溝３１を通って、上述の隙間１９に出て、そしてノズル１１内に出て、ノズル１１から下方に噴出する。
【００４６】
シールドガスはトーチ外部から、トーチ本体の図示を省略した経路を経てシールドキャップ７０の内空間７１に吹き込まれて、シールドキャップ７０の下開口から下方に噴出する。
【００４７】
インサートチップ１０直下の図示しない溶接対象材と電極台に溶接電圧が印加されると、電極台およびチャックを介して該溶接電圧が、電極棒４０と溶接対象材との間に加わる。電極台とチップ台２０の間に起動用の高周波高電圧を印加すると、該高周波高電圧は、電極棒４０とインサートチップ１０の間に加わり、電極棒４０の尖端とインサートチップ１０の間に放電を生ずる。この放電により電極棒４０の尖端と溶接対象材との間に、溶接電圧の放電によるプラズマアークが発生する。このプラズマアークによってプラズマガスが高温プラズマになってノズル１１から溶接対象材に流れる。これにより溶接対象材が溶融し溶接が行われる。
【００４８】
電極棒４０の尖端４１の近くあるいは先端４１の最先端近くで隙間１９がノズル１１に開いており、プラズマガスがセンタリングストーン３０の縦溝３１を通って隙間１９に出てから隙間１９を通ってノズル１１に出るので、ノズル１１に供給されるプラズマガスが電極棒４０の尖端４１に触れる確率が低く、これにより電極棒４０の尖端４１の溶融による微小突起の発生と増大が低減し、花咲状態になるのが抑制される。単一ノズル構造であって、２重ノズル構造を採用する場合の第１，第２ノズルのプラズマガスの流量調整構造あるいは切替え構造は不要であるので、構造が簡易である。すなわち、簡易な構造を用いて、たとえば電極棒の尖端が花咲状態になるような、電極棒尖端の損耗、を抑制することができる。
【００４９】
−第５実施例−
図１２に示す第５実施例のセンタリングストーン３０の内空間は、上端から下端まで、電極棒４０が通る通し穴となっており、第５実施例（図１０）にあるような電極棒４０の尖端４１周りの大径空間は省略したものである。第５実施例では尖端４１回りの高熱でセンタリングストーン３０の下端部が劣化し易いが、センタリングストーン３０の形状が簡素であるので、廉価に製造できる。第５実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５０】
−第６実施例−
図１３に示す第６実施例のセンタリングストーン３０は、電極棒４０の尖端４１周りの大径空間をセンタリングストーンのテーパ状の下端面に開く円筒状としたものである。すなわち、第４実施例の底壁（内フランジ）３３を切除した形状であるので、センタリングストーン３０の下端部は劣化しにくく、しかもセンタリングストーン３０の形状がやや簡素であるので、やや廉価に製造できる。第６実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５１】
−第７実施例−
図１４に示す第７実施例のセンタリングストーン３０は、図１０に示す第４実施例のセンタリングストーン３０を、図１５の（ａ）に示すように、上端から下端まで同一径として、該周面の縦溝３１の下端に連続する横溝１９ａを、センタリングストーン３０のテーパ状の下端面に形成したものである。図１５の（ａ）にセンタリングストーン３０のみの縦断面を示し、図１５の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を、図１５の（ｃ）には下端面を示す。このセンタリングストーン３０のテーパ状の下端面はインサートチップ１０のテーパ状の内底面に当接し、これによりセンタリングストーン３０がインサートチップ１０で下支持されている（図１４）。しかしノズル１１には、横溝１９ａを通してプラズマガスが供給される。第７実施例のその他の構造および機能は、第４実施例と同様である。
【００５２】
なお、第７実施例の一変形例は、第１実施例のプラズマガス通孔１８（図４）と同様に、横溝１９ａの方向を、ノズル１１の真上に位置する下端開口（円形）の中心よりも接線方向にずらして、横溝１９ａからノズル１１に噴出するプラズマガスを旋回流とする。
【００５３】
−第８実施例−
図１６に示す第８実施例のセンタリングストーン３０は、図１３に示す第６実施例のセンタリングストーン３０を、図１６の（ａ）に示すように、上端から下端まで同一径として、該周面の縦溝３１の下端に連続する横溝１９ａを、テーパ状の下端面に形成したものである。図１６の（ｂ）にはセンタリングストーン３０の上端面を、図１６の（ｃ）には下端面を示す。このセンタリングストーン３０のテーパ状の下端面はインサートチップ１０のテーパ状の内底面に当接し、これによりセンタリングストーン３０がインサートチップ１０で下支持されている（図１４と同様）。しかしノズルには、横溝１９ａを通してプラズマガスが供給される。第８実施例のその他の構造および機能は、第６実施例と同様である。
【００５４】
なお、第８実施例の一変形例も、第１実施例のプラズマガス通孔１８（図４）と同様に、横溝１９ａの方向を、ノズル１１の真上に位置する下端開口（円形）の中心よりも接線方向にずらして、横溝１９ａからノズル１１に噴出するプラズマガスを旋回流とする。
【符号の説明】
【００５５】
１０：インサートチップ
１１：ノズル
１２：雄ねじ
１３：平面
１４：基体部
１５：ノズル部
１６：中央ランド
１７：プラズマガス溝
１８：プラズマガス通孔
１９：隙間
１９ａ：横溝
２０：チップ台
２１：雌ねじ穴
３０：センタリングストーン
３１：縦溝
３１ａ：縦穴
３２：先端
３３：底壁
３４：底穴
４０：電極棒
４１：尖端
５０：チャック
５１：電極台
６０：プラズマガス空間
７０：シールドキャップ
７１：シールドガス空間
１１０：従来のインサートチップ
１１１：ノズル
１１２：雄ねじ
１１３：平面
１３０：センタリングストーン
１３１：縦溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極棒の、円錐状の尖端がある先端部を、インサートチップの内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーンによって該電極棒を該インサートチップのノズルに対して同軸に位置決めし、プラズマガスを該センタリングストーンで縦方向に該センタリングストーンの下端に案内して該ノズルに供給するプラズマトーチにおいて、
前記センタリングストーンの下端に案内された前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内するプラズマガス通路を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。
【請求項２】
前記センタリングストーンは外周面に、前記プラズマガスを下端に案内する縦溝を有し、前記プラズマガス通路は、前記縦溝の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する、請求項１に記載のプラズマトーチ。
【請求項３】
前記センタリングストーンは、縦に貫通して前記プラズマガスを下端に案内する縦穴を有し、前記プラズマガス通路は、前記縦穴の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する、請求項１に記載のプラズマトーチ。
【請求項４】
前記プラズマガス通孔は、前記インサートチップの内底にあって前記センタリングストーンの下端に対向するリング状の溝および該溝から前記ノズルに至って該ノズルに開いた複数の通孔を含む、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項５】
前記リング状の溝によって囲まれ中央に前記ノズルが開いたランドによって前記センタリングストーンを下支持した、請求項４に記載のプラズマトーチ。
【請求項６】
前記センタリングストーンは、前記インサートチップの内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって、該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりセンタリングストーンがインサートチップで下支持された、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項７】
前記インサートチップは、前記センタリングストーンを受け入れる基体部とそれに固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部でなり、該ノズル部に、前記リング状の溝および該リング状の溝から前記ノズルに至って該ノズルに開いた複数の通孔がある、請求項４に記載のプラズマトーチ。
【請求項８】
前記複数の通孔は、前記ノズルに噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、請求項４乃至６のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項９】
前記センタリングストーンの下端面と前記インサートチップの該下端面に対向する内底面との間に前記プラズマガス通路がある、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項１０】
前記センタリングストーンの下端部は底穴が開いた底壁があるカップ状であって、該底壁の下面と前記インサートチップの前記内底面との間に、前記プラズマガス通路がある、請求項９に記載のプラズマトーチ。
【請求項１１】
前記センタリングストーンは、前記インサートチップの内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合により前記プラズマガス通路となる隙間が形成された、請求項９又は１０に記載のプラズマトーチ。
【請求項１２】
前記センタリングストーンの下端部には、前記センタリングストーンの下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する流路があり、前記センタリングストーンはその下端面が前記インサートチップの内底面に当接することによって前記インサートチップで下支持された、請求項９又は１０に記載のプラズマトーチ。
【請求項１３】
前記流路は、前記センタリングストーン下端面の下面に形成された複数の横溝である、請求項１２に記載のプラズマトーチ。
【請求項１４】
前記複数の横溝は、前記ノズルに噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、請求項１３に記載のプラズマトーチ。
【請求項１】
電極棒の、円錐状の尖端がある先端部を、インサートチップの内空間に置き、該インサートチップに挿入したセンタリングストーンによって該電極棒を該インサートチップのノズルに対して同軸に位置決めし、プラズマガスを該センタリングストーンで縦方向に該センタリングストーンの下端に案内して該ノズルに供給するプラズマトーチにおいて、
前記センタリングストーンの下端に案内された前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内するプラズマガス通路を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。
【請求項２】
前記センタリングストーンは外周面に、前記プラズマガスを下端に案内する縦溝を有し、前記プラズマガス通路は、前記縦溝の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する、請求項１に記載のプラズマトーチ。
【請求項３】
前記センタリングストーンは、縦に貫通して前記プラズマガスを下端に案内する縦穴を有し、前記プラズマガス通路は、前記縦穴の下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する、請求項１に記載のプラズマトーチ。
【請求項４】
前記プラズマガス通孔は、前記インサートチップの内底にあって前記センタリングストーンの下端に対向するリング状の溝および該溝から前記ノズルに至って該ノズルに開いた複数の通孔を含む、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項５】
前記リング状の溝によって囲まれ中央に前記ノズルが開いたランドによって前記センタリングストーンを下支持した、請求項４に記載のプラズマトーチ。
【請求項６】
前記センタリングストーンは、前記インサートチップの内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって、該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合によりセンタリングストーンがインサートチップで下支持された、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項７】
前記インサートチップは、前記センタリングストーンを受け入れる基体部とそれに固定されて該基体部の下端を塞ぐノズル部でなり、該ノズル部に、前記リング状の溝および該リング状の溝から前記ノズルに至って該ノズルに開いた複数の通孔がある、請求項４に記載のプラズマトーチ。
【請求項８】
前記複数の通孔は、前記ノズルに噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、請求項４乃至６のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項９】
前記センタリングストーンの下端面と前記インサートチップの該下端面に対向する内底面との間に前記プラズマガス通路がある、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のプラズマトーチ。
【請求項１０】
前記センタリングストーンの下端部は底穴が開いた底壁があるカップ状であって、該底壁の下面と前記インサートチップの前記内底面との間に、前記プラズマガス通路がある、請求項９に記載のプラズマトーチ。
【請求項１１】
前記センタリングストーンは、前記インサートチップの内部に進入する下部分よりも、該インサートチップの上方に露出する上部分が太径であって該太径の部分が該インサートチップの上端縁に係合し、この係合により前記プラズマガス通路となる隙間が形成された、請求項９又は１０に記載のプラズマトーチ。
【請求項１２】
前記センタリングストーンの下端部には、前記センタリングストーンの下端から出る前記プラズマガスを前記尖端の最先端以下の下方に向けて案内する流路があり、前記センタリングストーンはその下端面が前記インサートチップの内底面に当接することによって前記インサートチップで下支持された、請求項９又は１０に記載のプラズマトーチ。
【請求項１３】
前記流路は、前記センタリングストーン下端面の下面に形成された複数の横溝である、請求項１２に記載のプラズマトーチ。
【請求項１４】
前記複数の横溝は、前記ノズルに噴出したプラズマガスをノズルの内周面に沿う旋回流とするために、ノズル内周面の接線方向に向けられている、請求項１３に記載のプラズマトーチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−５１０６４（Ｐ２０１３−５１０６４Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７２６７（Ｐ２０１１−１８７２６７）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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