WO1996023620A1

WO1996023620A1 - Torch for working

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Publication number: WO1996023620A1
Application number: PCT/JP1996/000167
Authority: WO
Inventors: Noboru Iida; Toshio Yoshimitsu; Hitoshi Sato; Toshio Yamashita
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 1997-07-31
Also published as: US5874707A; EP0872300A4; TW301621B; KR19980701928A; CN1175917A; EP0872300A1; CA2210136A1; KR100272916B1

Description

明細書加工用トーチ技術分野

この発明は、トーチ本体をトーチベースとトーチへッドとに分割組立て可能にした、例えばプラズマトーチ等の加工用トーチに関するものである。背景技術

従来、この種の加工用トーチにおけるトーチベースとトーチヘッドとの連結部の固定手段としては、（ 1 ) 特公平 3 — 2 7 3 0 9号公報、特公平 5 — 5 5 8 9号公報に示されるような袋ナツト式の螺着構造が一般的であった。

また、他の固定手段として、（ 2 ) 特公昭 6 3 — 1 3 7 9 3号公報、実開平 3 — 1 4 0 7 6号公報に示すようにトーチへッド及びトーチベースの一方に設けた爪状の突起部を他方に設けた勾配を有する突起部に引っかけて両者を相対回転させて締付けるようにしたものもある。

また、さらに（ 3 ) 実公平 5 — 1 9 1 8 6号公報、特開平 6 — 1 9 8 4 5 0号公報に示される固定手段では、鋼球を凹部に嵌合させるクイックジョイント方式となっている。

一方、加工用トーチでは、電極，ノズル等の消耗部品を備えており、その交換の煩わしさと交換時間の短縮のために分割組立型のものが考えられたのであるが、トーチベースからトーチヘッドを分離したときに、水通路がそれらの連結部にて分割されてその部分で水が漏れるので、連結面が濡れてしまう。

トーチへッドとトーチベースとの分割時には水ポンプが停止しているので、連結部に水が流れず、従って水漏れがしないと考えられるが、ポンプからトーチまでの経路には水が残っており、これが分割時に連結部から流れ出してしまって上記水漏れが発生してしまうのである。すると、アーク点弧時に漏電または絶縁不良を起こしてしまうという不具合が発生する。

そこで、上記水漏れを防ぐためにはトーチが分割時水止め機構を持っていることが必要となり、特開平 6 - 1 9 8 4 5 0号公報及び特開平 6 2 — 2 7 5 5 8 0号公報に示されているものは、どちらも水流路とガス通路の違いはあるが、分割時には通路は閉じられ、組立てられたときに突起により通路を開く構造になっている。

上記従来の技術において、（ 1 ) のものは確実な固定手段として信頼がおけるが、連結 · 分離のために袋ナツトを数回回転させる必要があり、連結 · 分雜に時間がかかるという問題をもっている。この問題は袋ナットのねじピッチを大きくすることによりねじ込み回転角を少なくすることである程度の解決が可能であるがピッチを大きくすると、同じ締付け軸力を出すためには大きな回転トルクが必要となるので、トーチへッドの交換時の負担が大きくなり得策ではない。また、この袋ナツト式のものの場合、ねじ込むときにねじ山をつぶしてしまうことがあり、機械による自動交換を考えた場合にはねじ山をつぶさないようにするための特別な方法を用いる必要がある。また、上記（ 2 ) のものは、ねじを使わずに勾配を有する突起部に爪状の突起部を引っかけて回転させた時該勾配により軸力がを発生されるものであるが、この方式では、両突起部の軸方向の相対位置がずれると締付けが十分にできなかったり、緩みやすい等の問題が生じる。このため確実に固定するためには両突起部の相対位置を調節する必要がある。そして、 1 つのトーチベースに対して複数のトーチへッドが交換されて連結されるため、各トーチへッド毎に両突起部の相対位置の調整が必要となり、結局は交換作業に時間がかかってしまうことになる。

さらに、上記（ 2 ) のもう 1 つの問題点は、両突起部の相互間で相対的にすべり接触する構造であるため、接触面が磨耗してくると両突起部の相対位置がずれてしまって軸方向の押付け力が小さくなつてしまい、両突起部の相対位置の再調整が必要となってしまう。また、螺旋状の突状部の勾配は必要とされる軸方向の移動量と回転可能である角度によって決まるが、差し込み部の 0 リングの当たりはじめから考えると軸方向移動量は 2 〜 5 m m程度必要であり、両突起部の係合部を円周上に 2箇所設けると回転角度は 1 8 0。であり、それらによって勾配が決定される。ところが、そのように決定された勾配は比較的大きいため、十分な軸方向力を得るにはかなりの大きな回転トルクが必要となり、その結果手動による連結，分離は困難である。

さらに、従来の技術の（ 3 ) のものは、ホース等の連結で一般によく用いられる方法であり、トーチべッドに対しトーチへッドを軸方向に差込むだけで連結が完了できるため、非常に容易に脱着できるという利点があるが、連結部での軸方向押付け力が乏しく、軸方向にガ夕ができるという欠点がある。そのため、軸方向に充分な圧力を発生させるためには構造が複雑になり、連結部が大型になってしまう。上記実公平 5 — 1 9 1 8 6号公報に記載のものでは、ばねを用いて軸方向押付け力を発生させているが、この軸方向の押付け力がそのまま差込むときに必要な力となるため人が取付けられるようなばね力を設定すると充分な軸方向押付け力が得られない。

なお、連結部で充分な軸方向押付け力が必要な理由は、移動時の振動等によりトーチへッドがトーチベースからずれてトーチ先端位置にずれが生じてしまうと、切断性能に悪影饗を及ほすからである。そして、連結面に 0 リングがあるとシール効果を発揮させるためにさらに押付け力が必要であるし、プラズマ電流を充分に流すために面圧が必要な連結構造の場合には、さらに軸方向押付け力が必要となる。

加工用トーチにおけるトーチベースとトーチへッドの水通路とガス通路を有する差込み部のシール面は一般にはストレ一トであるが、この部分に設けた 0 リングに対して差込み始めから軸方向力が必要であり、脱着が容易でない。この差込み部のシール面をテーパ状にした構造は特公平 3 — 2 7 3 0 9号公報に示されているが、実際にはシールのために 0 リングが必要である。その際同心円状に通路を形成しているため、 0 リングの内径は大きくなり、 0 リングの合計当たり面積は大きくなる。従って、シールするに足りるだけ 0 リングをつぶすのに大きな軸方向力が必要となる。

また、水路の連結部における分離時の水漏れについては、上記特開平 6 — 1 9 8 4 5 0号公報及び特開昭 6 2 - 2 7 5 5 8 0号公報に示された開閉弁を水路に適用することにより防止できるがこの構成ではポンプの稼動中に連結部を外した場合に、弁が閉じてしまうためポンプと弁（連結部）の間の配管内が高圧となって危険であると共に、ポンプに衝撃的な負荷が作用してこれの故障の原因となる。また，特開平 6 — 1 9 8 4 5 0号公報に記載のような割型トーチの場合、連結部を接続した状態で先端のノズル、電極等を交換しょうとすると、弁が開いているため水が漏れてしまラ。

本発明の第 1 の目的は、上記問題点に鑑み、分割組立型のトーチ本体を手動でもって容易に分割 · 連結を行なうことができると共に、冷却水路及びガス通路のトーチ本体内の連結部を確実にシールすることができ、さらに消耗品交換時や分割時などのいずれの場合でも水漏れを防ぐことができるようにした、加工用トーチを提供することである。

また、従来の分割型トーチにあっては、トーチベースに対してトーチへッドを分雜したときに、通水路がこれの連結部にて分割されるため、この通水路の連結部にはトーチへッドの分離に伴い通水路が自動的に閉じられるようにした水漏れ防止用の水止め弁が設けられている。

この具体的な構造としては、特開昭 6 0 — 9 5 8 6号公報に示されているように、流入側と流出側のそれぞれの通水路用の水止め弁がトーチベースの軸と直角な方向に離間した位置に配置されており、それぞれの水止め弁はトーチへッドの装着により開、分離により閉となるようにしたものがある。また、この種の分割型トーチにあっては、トーチヘッドの電極への電流は、トーチベースからトーチへッドを経て電極へ流れこのとき、上記通水路に設けた水止め弁部分にも、これの構成部材が電気良導体である場合には上記電流が流れるようになつている。

ところが、特開昭 6 0 - 9 5 8 6号公報に示されたような通水路の水止め弁機構では、同一構造ではあるが、 2つの水止め弁を別々にトーチベースに設けなければならないため、連結部分を細くコンパクトに構成できず、また加工工程が多くなり、コスト低減が困難となっていた。

また、上記各水止め弁を介して連通するトーチへッド側の流入側と流出側の通路は、トーチヘッドの基端側でそれぞれ別々に設けなければならないため、この部分の加工も面倒であった。

また、上記通水路の水止め弁に電極電流が流れて、特に水止め弁の弁体を閉じ方向に付勢している水止め用ばねに上記電流が流れると、この電流が大電流であること、及び水止め用ばねの構成線材が小径であることにより、この水止め用ばねが溶損してしまい、水止め機能が損なわれてしまうことがある。

本発明の第 2の目的は、上記問題点に鑑み、流入用と流出用のそれぞれの通水路における連結部の水漏れ防止用の水止め弁の構成を簡単にし、連結部を細くコンパク卜にでき、加工コストを大幅に低減できるようにし、さらに各水止め弁の水止め用ばねに電極電流が流れないようにでき、この水止め用ばねの電流通過による溶損を防止できるようにした、加工用トーチを提供することを目的とするものである。発明の開示

上記第 1 の目的を達成するために、本発明による加工用トーチの第 1 の態様として、

トーチ本体をトーチベースとトーチへッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、

トーチベースとトーチへッドのいずれか一方の外周にリング部材を回転自在に設け且つ他方の外周に他のリング部材を固着し前記両リング部材のいずれか一方に係合突起を突設し且つ他方に勾配軌道を設け、該勾配軌道に前記係合突起を係合するようにし前記勾配軌道と前記係合突起の係合力を強める方向の弾性を有する弾性部材を設け、前記リング部材を回転することによりトーチベースとトーチへッドとの連結，分離を行うようにしたことを特徴とする加工用トーチが提供される。

上記構成によれば、加工用トーチのトーチベースとトーチへッドの分割組立てをバヨネット結合構成によって可能にしているので、手動でもって容易に両者の連結び分離を行なうことができる ₍ そして、この連結時において連結部には常に軸方向にばねによる付勢力が作用しているので、該連結部は常時密に連結状態を保持することができると共に、振動や衝撃によってゆるむことがない。

また、リング部材等の連結部材がばね部材で支持されているので、係合溝及び係合突起による係合部に少し位の寸法誤差があつたとしても、それらがばね部材の撓みにより吸収され、トーチベースとトーチへッドを連結させることができる。

また、上記構成において、前記勾配軌道の勾配が、入口部に近い部分が急に、それ以降をゆるやかにしてあることが望ましい, そうすれば、結合初期は大きなピッチで軸方向移動が行なわれるので速やかに軸方向移動させることができ、それ以降は小さなピッチで軸方向移動が行われるので小さな力でもって大きな結合力で結合でき、その結果速やかにかつ容易に結合させることがでさる。

また、上記構成において、前記勾配軌道に、前記係合突起の戻りを防止する戻り防止手段を設けることが望ましい。

また、上記構成において、上記両リング部材の、前記勾配軌道と前記係合突起の係合部分よりも外側の部分同志が嵌合し、該嵌合部がシール構造を有するようにすることが望ましい。

また、上記構成において、媒体通路のトーチベース側とベースへッド側の連結部材を、互いに密に嵌合するテーパ状にすると共に、該連結部材の嵌合面間にシール部材を介装することが望ましい。そうすれば、トーチベースとトーチへッドの連結部において上記媒体通路を漏れを生じさせることなく連結することができる。

さらに、上記構成において、媒体通路のトーチベース側の通路に、逆流防止弁を設けることが望ましい。そうすれば、媒体の供給が停止されているかぎりにおいて、媒体回路内の媒体はトーチベース側に閉じ込められ、その結果連結部を分離したときや、連結された状態でのへッド側の消耗品の交換のときにおいての媒体漏れをなくすことができる。

さらに、上記構成において、前記逆流防止弁を前記連結部近傍に設けるのが望ましい。

上記第 2 目的を達成するために、本発明による加工用トーチの第 2の態様として、

トーチ本体がトーチベースとトーチへッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、

トーチベースとトーチへッドとの一つの連結部に複数の媒体通路を設けたことを特徴とする加工用トーチ構造にしたことを特徴とする加工用トーチが提供される。

上記構成によれば、トーチベースとトーチへッドに設けられる例えば流入用と流出用の媒体通路を一箇所にまとめて設けることができるので、該連結部を細くコンパク卜にすることができる。また、上記構成において、前記複数の媒体通路にそれぞれ媒体止め弁が設けられ、トーチベースとトーチヘッドの分割，組立て時に略同時に前記媒体止め弁が閉弁，開弁する開閉部材を設けることが好ましい。

また、上記構成において、前記一つ連結部の中に前記複数の媒体通路を同心的に設けても良いし、前記一つの連結部の中に前記複数の媒体通路を平列的に設けても良い。

さらに、上記構成において、前記媒体止め弁を構成する部材及び前記媒体止め弁を開閉する開閉部材のうちの少なくとも 1 つの部材が非導電性であることが望ましい。そうすれば、媒体止め弁に用いられるばねにプラズマ作動用の大電流が流れることがなくなり、これに大電流が通過することによる該ばねの溶損を防止することができる。

また、本発明による加工用トーチの第 3の態様として、トーチ本体がトーチベースとトーチへッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、トーチベースとトーチへッドとの連結部を交換可能にしたことを特徴とする加工用トーチが提供される。図面の簡単な説明

本発明は、以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す添付図面により、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す実施例は、発明を特定することを意図するものではなく、単に説明及び理解を容易とするものである。

図中、

図 1 は、本発明による加工用トーチの第 1 実施例の分解断面図である。

図 2は、上記第 1実施例の係合溝の形状及びこの係合溝に係合突起を係合してなるバヨネット結合時の回転角度に対する発生軸方向力の関係を示す説明図である。

図 3 A , 図 3 B及び図 3 Cは、それぞれ上記係合溝の変形例の概略図である。

図 4 A及び図 4 Bは、それぞれバヨネット結合のための勾配軌道の他の例及び該例と係合突起との係合状態を示す断面図である。図 5 A及び図 5 Bは、それぞれバヨネット結合のための勾配軌道のさらに他の例及び該例と係合突起との係合状態を示す断面図である。

図 6 Aは、バヨネット結合のための勾配軌道を有するトーチベース側のリング部材の他の例の断面図である。

図 6 Bは、バヨネット結合のための係合突起を有するトーチヘッド側のリング部材の他の例の断面図である。図 6 Cは、係合突起のさらに他の例の斜視図である。

図 6 Dは、勾配軌道のさらに他の例の斜視図である。

図 7は、トーチベース側ととトーチへッド側の両リング部材の嵌合部の例を示す断面図である。

図 8は、本発明による加工用トーチの第 2実施例のトーチべ一スとトーチへッドを組立て状態を示す断面図である。

図 9は、上記第 2実施例を 9 0 ' 回転させた状態を示す断面図である。

図 1 0 は、上記第 2実施例のトーチベースとトーチへッドとを分離した状態の要部を示す断面図である。

図 1 1 は、水止め弁部の他の例の断面図である。

図 1 2は、流入，流出の両通路を有するパイプの他の例の断面図である。発明を実施するための好適な態様

以下に、本発明の好適実施例による加工用トーチを添付図面を参照しながら説明する。

本発明による加工用トーチの第 1 実施例を図 1及び図 2 に基づいて説明する。

図 1 中、 1 はトーチ本体をトーチベース 2 とトーチヘッド 3 とを分割組立可能にした加工用トーチである。トーチヘッド 3 の先端部には通常の加工用トーチの先端構造と同様に電極 4 、ノズル 5、シールドキャップ 6等が設けてある。そして、電極 4 の内側及びノズル 5の外側には冷却水路 4 a , 5 aが設けてあり、これらに流れる冷却水にて電極 4及びノズル 5 が冷却されるようになっている。なお、ノズル 5 より外側の部材は、電極 4 に対して絶縁筒 7にて電極的に絶縁されている。

さらに、このトーチへッド 3 の基端部には上記冷却水路 4 a , 5 aに連通する流入弁側突起部 8及び戻り弁側突起部 9が突設してある。この両突起部 8 ， 9はテーパ状になっており、その外周面に 0 リング 8 a , 9 a が嵌合されている。また、このトーチへッド 3のコア部 1 0の基端にはトーチベース 2側と電気的に連結されるへッド側連結面 1 1が設けてある。

なお、図示してないが、トーチへッド 3 には、電極 5の先端部に噴出する作動ガス及びノズル 5 とノズルキャップ 6 の間に噴出するアシストガスの各供給通路が先端部から基端部にかけてそれぞれ設けてあり、これらの通路はトーチへッド 3 をトーチベース 2に連結することによりトーチベース 2側の通路とそれぞれ接続されるようになつている。この各ガス通路の連絡部の構成は上記冷却水路の連結部と同一構造となっている。

トーチへッド 3の基端部には円筒部材 1 2が絶緣部材 1 2 a を介して嵌着されており、この円筒部材 1 2 にトーチベース 2 の内筒部 1 3が嵌合することにより両者が連結するようになっているトーチベース 2の内筒部 1 3の底面には、上記トーチへッド 3の流入側突起部 8 と戻り弁側突起部 9にそれぞれ密に嵌合するよう逆テーパー状に形成された流入弁側凹部 1 4 a と戻り弁側凹部 1 5 aが設けてあり、それぞれに流入通路 1 4及び戻り通路 1 5 が連通している。また、内筒部 1 3 の底面には上記トーチへッド 3のへッド側連結面 1 1 に当接するベース側連結面 1 6が設けてある。トーチへッド 3 の円筒部材 1 2 の外周面とトーチベース 2 の内筒部 1 3の内周面の一方に位置決め溝 1 7が、他方にこれに嵌合する位置決めピン 1 8がそれぞれ設けてあり、この両者を嵌合させつつ内筒部 1 3に円筒部材 1 2を嵌合することにより、冷却水路及び図示しないガス通路がそれぞれ位相がずれることなく連結されるようになつている。

上記トーチベース 2 の戻り弁側凹部 1 5 a の底部にはボール 1 9 とばね 2 0 とと弁座 2 1 a とからなる逆流防止弁 2 1 が設けてあり、またトーチベース 2の流入通路 1 4 にはボール 2 2 とばね 2 3 と弁座 2 4 a とからなる逆流防止弁 2 4 が設けてある。なお、この両逆流防止弁 2 1 , 2 4 は凹部 1 4 a , 1 5 a の近くにそれぞれ設けられている。

上記トーチベース 2の端部にはリング部材 2 aがボルト 2 わにより固着され、その外周面には、バヨネット結合のための勾配軌道となる複数本の係合溝 2 5がそれぞれ螺旋の一部を形成するようにして、例えば 2本が円周方向に 1 8 0 ⁰ 位相をずらせて設けてある。

また、トーチへッド 3 の端部の外側にはリング部材 2 6が軸と平行な方向に可撓性を有する板ばね 2 7 を介して嵌合しており，このリング部材 2 6の内面に上記各係合溝 2 5 に係合する係合突起 2 8が設けてある。なお、係合突起 2 8 は軸受 2 9を介して円周方向に回転自在にリング部材 2 6に支持されている。

上記係合溝 2 5 は、図 2 に示すように、上記係合突起 2 8が軸方向に嵌合する入口部 2 5 a と、係合突起 2 8が滑合して螺旋の一部をなす方向に移動していく勾配部 2 5 b と、終端の水平部 2 5 c とからなっている。そして、この勾配部 2 5 b は、入口部 2 5 aに近い部分の勾配は急になっており、また終端部に近い部分はゆるやかになっており、この勾配部 2 5 bの勾配は 2段階に変化している。

一方、トーチヘッド 3 に対してリング部材 2 6を取り付けている板ばね 2 7は円周方向に複数個に分割されていて、それぞれはトーチへッド 3に対して回転自在にかつ軸方向に移動自在になつていると共に、少なくともトーチへッド 3 より抜け出ないように円筒部材 1 2の外周部に形成されたフランジ部 1 2 b に軸方向に係合されており、この各板ばね 2 7 にリング部材 2 6が固着されている。

また、トーチべニス 2 のフランジ部 3 0 とトーチへッド 3側のリング部材 2 6には、上記係合溝 2 5の入口部 2 5 a と係合突起 2 8に対応する位置わせ用の目印 3 1 a , 3 1 bが外側から見えるように凹状に設けてある。

さらに、リング部材 2 6 の端面部には上記トーチペース 2側のフランジ部 3 0に当接する 0 リング 3 2が嵌合されている。

上記リング部材 2 6 に突設した係合突起 2 8 とトーチベース 2 側の係合溝 2 5 との係合関係は、係合突起 2 8が係合溝 2 5 の水平部 2 5 c まで係合した段階で、トーチベース 2 とトーチヘッド 3 との連結面が当接し、板ばね 2 7 がトーチベース 2側へ撓み係合突起 2 8が係合溝 2 5 の水平部 2 5 c にばね付勢されて係合されるようになつていて、その状態でトーチベース 2 とトーチへッド 3が密に連結されるようになっている。

次に、この第 1 実施例において、トーチベース 2 にトーチへッド 3の連結，分雜する手順を以下に説明する。

トーチべ一ス 2 の内筒部 1 3 にトーチへッド 3 の円筒部材 1 2 を、位置決め溝 1 7 と位置決めピン 1 8 とを係合させつつ嵌合する。これと同時にリング部材 2 6 の係合突起 2 8をトーチベース 2側の係合溝 2 5 の入口部 2 5 aから嵌合する。この状態ではトーチへッド 3側の流入弁側突起部 8 と戻り弁側突起部 9がトーチベース 2側の流入弁側凹部 1 4 a 内と戻り弁側凹部 1 5 a 内にそれぞれ挿入され、これらの間に介在される 0 リング 8 a , 9 a が凹部 1 4 a , 1 5 aの内面に軽く接触する状態となり、小さな力で差し込み動作が行なわれる。また、このときのリング部材 2 6は位置合わせ用の目印 3 1 a , 3 1 bにて位置合わせをする。ついで、リング部材 2 6 を回転（この実施例では右方向に 9 0 ° 回転）する。これにより、係合突起 2 8 は係合溝 2 5 に沿って移動しながら軸方向にも移動して、両者がバヨネット結合される。

このとき、上記係合溝 2 5の勾配部 2 5 bの入口部 2 5 a に近い部分の勾配は急になっているので、リング部材 2 6 の回転初期では係合突起 2 8はトーチへッド 3 と一緒に大きく軸方向に移動するが、このときは 0 リング 8 a ， 9 aが弾性変形するに足りるだけの軸方向の力が得られればよいので、勾配が急でも大きな回転力はあまり必要としない。その後、係合突起 2 8 は勾配部 2 5 bのゆるやかな勾配となった部分に係合することにより、小さな回転力でもって大きな軸方向の力が与えられ、トーチへッド 3 はトーチベース 2側に軸方向に強固に押しつけられる。そして- 係合突起 2 8が係合溝 2 5の終端の水平部 2 5 c に係合することにより連結動作が終了し、リング部材 2 6 はトーチヘッド 2側に係合固定される。

このときのリング部材 2 6 の回転角度と発生する軸方向力の関係は図 2 に示すようになる。この実施例では、リング部材 2 6 の回転角度は 9 0 ° にしている。

また、このとき、リング部材 2 6 は板ばね 2 7 に弾性支持されているので、トーチヘッド 3 はこの板ばね 2 7の撓みにより生じた付勢力により常時連結方向に付勢されている。また、この連結状態でリング部材 2 6の端面部の 0 リング 3 2がトーチベース 2 のフランジ部 3 0 に圧接して連結部がシールされるので、該連結部が粉塵より保護される。なお、 0 リングの代わりにダストシ一ル等を用いて連結部を粉塵より保護でする構造にしてもよい。

このトーチベース 2 とトーチへッド 3 との連結時には、冷却水路の流入側は流入弁側突起部 8 と流入弁側凹部 1 4 a との嵌合により連通し、戻り側は戻り弁側突起部 9 と戻り弁側凹部 1 5 a の嵌合により連通する。

そして、冷却水は流入通路内の逆流防止弁 2 4 を押し開けて流入し、戻り側の水は戻り側通路の逆流防止弁 2 1 を押し開けて流出する。

トーチへッド 3のトーチベース 2からの分離は、上記手順を逆に行なうことによりなされる。

この分雜時には、冷却水の送給は停止されているので、冷却水の流入通路の水は逆流防止弁 2 4 にて封止され、また戻り通路内の水は逆止弁 2 1で封止されることにより、トーチへッド 2から冷却水が漏れ出ることがない。このとき、上記両逆流防止弁 2 1 2 4から弁側凹部 1 4 a , 1 5 a に至る間にある水が流出するがこの両逆流防止弁 2 1 , 2 4 の位置が弁側凹部 1 4 a , 1 5 aから極めて近いことにより、この水の量は少なく、あまり問題にならない。

上記第 1実施例では、バヨネット結合のための勾配軌道である係合溝 2 5 はその勾配を段状に変化させたものとなっているが図 3 Aに示すように係合溝 2 5 の勾配が円弧状に無段階に変わるようにしてもよく、また図 3 Bに示すように係合溝 2 5 の終端部を逆勾配にしてもよい。この場合の逆勾配の大きさはわずかであり、この逆勾配による結合のゆるみは板ばね 2 7の弾性変形により吸収される。また、図 3 Cに示すように係合溝 2 5 に複数個の凹部 2 5 dを設けてこれに係合突起 2 8が係合するようにして結合がゆるむのを防止するようにしてもよい。

上記第 1実施例では、バヨネット結合部の勾配軌道に勾配を有する係合溝 2 5を用いているが、その代わりに、図 4 Aに示すように突条軌道 3 3を用い、該突条軌道 3 3 の上面に、図 4 Bに示すようにリング部材 2 6 a に設けたボール状（あるいはプランジャ状）の係合部材 3 4が回転可能に接触することにより係合するようにしてもよい。

また、図 5 Aに示すように断面が V字状の係合溝 2 5 e を設け、これに図 5 Bに示すようにボール状の係合部材 3 5 が嵌合することにより係合するようにしてもよい。

また、上記第 1実施例では係合溝 2 5 を設けたトーチベース 2 側のリング部材 2 aがトーチベース 2 にボルト 2 b により固着され、これに係合する係合突起 2 8を支持するトーチへッド 3側のリング部材 2 6が軸方向の可撓性を有する板ばね 2 7 にて支持される構成としたが、これを逆に、すなわち図 6 Aに示すように . トーチベース 2側のリング部材 2 aを板ばね 3 6 にて弾性支持して、トーチへッド 3側のリング部材 2 6 をトーチへッド 3 に固着するようにしてもよい。

さらに、両リング部材 2 a , 2 6 をトーチベース 2 , トーチヘッド 3 にそれぞれ固着し 2 、図 6 Bに示すように、係合突起 2 8を支持する軸受台 3' 7をトーチへッド 3側のリング部材 2 6 に軸方向両側でばね 3 8あるいはゴム等の弾性部材にて付勢しつつ軸方向に摺動可能に支持するようにしても良い。また、図 6 C に示すように、係合突起 2 8の外周にゴム等の弾性材 3 9を張りつけ、この弾性材 3 9の弾性力にてバョネット結合部に軸方向の付勢力を与えるようにしてもよい。

またさらに、図 6 Dに示すように、勾配軌道 4 0の上面に弾性材 4 1 を張りつけ、これに係合突起 2 8 が接触するようにしてこの弾性材 4 1 の弾性力にてバヨネット結合部に軸方向の付勢力を与えるようにしてもよい。また、図 1 にて示す係合溝 2 5 の係合突起 2 8が接触する内面に上記弾性材 4 1 を張りつけて上記と同様な効果を得るようにしてもよい。

さらに、トーチベース 2 とトーチヘッド 3 との連結部のシールに関しては、図 7に示すように、トーチヘッド 3側のリング部材 2 6の頂部がトーチベース 2側のリング部材 2 aの溝に液密的に嵌合するようにすることにより、 0 リングを用いることなくこの連結部をシール構造とすることができる。

なお、上記第 1 実施例において、トーチベース 2 及びトーチへッド 3 の外側構成部材は、これらを絶縁部材等で構成するかあるいは絶縁部材を介在させることにより内部の通電部材に対して絶縁されている。

上記第 1 実施例によれば、加工用トーチ 1 のトーチベース 2 とトーチへッド 3の分割組立てをバヨネット結合構成によって可能にしているので、手動でもって容易に両者の連結び分離を行なうことができる。そして、この連結時において連結部には常に軸方向にばねによる付勢力が作用しているので、該連結部は常時密に連結状態を保持することができると共に、振動や衝撃によってゆるむことがない。

また、リング部材 2 6等の連結部材がばね部材で支持されているので、係合溝及び係合突起による係合部に少し位の寸法誤差があつたとしても、それらがばね部材の撓みにより吸収され、トーチベース 2 とトーチヘッド 3を連結させることができる。

また、バヨネット結合部の勾配軌道の勾配を入口部に近い部分を急に、それ以降をゆるやかにして、 2段階以上に変化させたことにより、結合初期は大きなピッチで軸方向移動が行なわれるので速やかに軸方向移動させることができ、それ以降は小さなピッチで軸方向移動が行われるので小さな力でもって大きな結合力で結合でき、その結果速やかにかつ容易に結合させることができる。

さらに、トーチベース 2からトーチへッド 3 に至る冷却水の流入通路と戻り通路さらに図示しないガス通路の、トーチベース 2 とトーチへッド 3 との間の連結部を構成する部材同志を、互いに密に嵌合するテ一パ状にすると共に、該部材同志の嵌合面間に 0 リングを介装しているので、トーチベース 2 とトーチヘッド 3 の連結部において、上記冷却水の両通路及びガス通路を漏れを生じさせることなく連結することができる。

また、上記トーチベース 2 内の冷却水の流入，戻りの両通路内に逆流防止弁を介装しているので、冷却水の供給が停止されているかぎりにおいて、冷却水回路内の水はトーチへッド 2側で閉じ込められ、その結果連結部を分離したときや、連結された状態でのヘッド側の消耗品の交換のときにおいての水漏れをなくすことができる。

次に、本発明による加工用トーチの第 2 実施例を図 8乃至図 1 0に基づいて説明する。

図 8中、 1 0 1 はトーチ本体をトーチベース 0 2 とトーチへッド 1 0 3 とに分割組立て可能に構成した加工用トーチである。これらのトーチベース 1 0 2 とトーチヘッド 1 0 3 とは、上記第 1 実施例と同じバヨネット構造の連結装置 1 0 4 にて連結 · 分雜されるようになっている。

すなわち、トーチへッド 1 0 3 に板ばね 1 2 7を介して支持されたバヨネット式のリング部材 1 2 4の内面に 2本のピン 1 2 6 ,

1 2 6 を突設し、トーチベース 1 0 2 に固着されたリング部材

1 3 6 の外周面に螺旋の一部をなす勾配付きのの溝 1 2 5 . 1 2 5 を設けてあり、この溝 1 2 5 ， 1 2 5 にピン 1 2 6 ,

1 2 6 を係合して、トーチベース 1 0 2 に対してトーチヘッド 1 0 3を相対回転せしめた時、該溝 1 2 5 に対するピン 1 2 6 の自己保持力と、板ばね 1 2 7のたわみによつて両部材が連結されこれと逆の操作をすることにより両部材が分離されるようになつている。トーチへッド 1 0 3の先端部には通常の加工用トーチの先端構造と同様に、電極 1 0 5 、ノズル 1 0 6 、シールドキャップ 1 0 7等が設けてある。そして、電極 1 0 5 の内側及びノズル 1 0 6の外側にはそれぞれ冷却水路 1 0 8 a , 1 0 8 bが設けてあり、これらに流れる冷却水にて電極 1 0 5及びノズル 1 0 6等が冷却されるようになっている。なお、ノズル 1 0 6 より外側の部材は電極 1 0 5 に対して絶縁筒 1 0 5 a にて電気的に絶縁されている。

連結装置 4 による連結状態のトーチベース 1 0 2 とトーチへッド 1 0 3 とは、トーチベース 1 0 2側のベースボディ 1 0 9 とトーチへッド 1 0 3側のへッドボディ 1 1 0 の端面が互いに当接する状態で連結されるようになっている。

そして、へッドボディ 1 1 0 には通水路連結筒 1 1 1 が突設してあり、この通水路連結筒 1 1 1 の軸心部には先端が開放された流入用パイプ 1 1 2 が設けてある。また、この流入用パイプ

1 1 2 の外側には通水路連結筒 1 1 1 の外周面に開口した通孔

1 1 3 に連通する環状の流出路 1 1 4が流入用パイプ 1 1 2 と同心的に設けてある。

上記流入用パイプ 1 1 2の下端は電極 1 0 5 内の環状の冷却水路 1 0 8 a に開口している。該冷却水路 1 0 8 a は流入用パイプ

1 1 2の外側に同心的に設けられていて、ノズル 1 0 6 の外側の冷却水路 8 bを介してへッドボディ 1 1 0 の流出路 1 1 4 に連通している。

通水路連結筒 1 1 1 の先端部の外周面の通孔 1 1 3 より先端側には上方向を向いた段部 1 1 1 aが設けてある。また、通水路連結筒 1 1 1の先端には半径方向の通水溝 1 1 5が設けてある。トーチベース 1 0 2のベースボディ 1 0 9 には上記通水路連結筒 1 1 1 が嵌入される穴 1 1 6が設けてあり、この穴 1 1 6 の開放端部内には通水路連結筒 1 1 1 と密に嵌合するブッシュ 1 1 7 が嵌着してある。さらに、このブッシュ 1 1 7 より奥側の壁面に流出口 1 1 8が開口している。そして、このブッシュ 1 1 7 より奥側に、下端がブッシュ 1 1 7の端部に当接して上記流出口 1 8 を閉じる位置から流出口 1 1 8を開ける位置にわたって上下摺動する流出弁 1 1 9 が嵌合している。この流出弁 1 1 9 はばね 1 2 0 にて流出口 1 1 8を閉じる方向に付勢されれている。この流出弁 1 1 9 とばね 1 2 0 とブッシュ 1 1 7 にて流出通路側の水止め弁 Aが構成されている。

流出弁 1 1 9の内径は上記ブッシュ 1 1 7 より小径となっていて、これの下端に通水路連結筒 1 1 1 の段部 1 1 1 aが当接して流出弁 1 1 9を流出口 1 1 8を開ける方向にばね 2 0 に抗して押し上げるようになつている。

流出弁 1 1 9 の内側には上方へ向いたテーパ付きの弁座面 1 1 9 a が設けてあり、この弁座面 1 1 9 a にベースボディ 1 0 9の穴 1 1 6の最奥部内に摺動自在に嵌合しかつばね 1 2 2 にて閉じ方向に付勢された流入弁 1 2 1 が当接するようになっている。この流入弁 1 2 1 とばね 1 2 2 と弁座面 1 1 9 a にて流入側の水止め弁 Bが構成されている。なお、流入弁 1 2 1 には水の流入効率を良くするためのスリット 1 2 1 a が設けられているそして、ベースボディ 1 0 9には穴 1 1 6の最奥部には連通する流入管 1 2 3が接続されている。通水路連結筒 1 1 1の段部 1 1 1 a より先端までの長さは、該段部 1 1 1 aで流出弁 1 1 9を押し上げた状態で、該先端で流入弁 1 2 1 を流出弁 1 1 9よりさらに押し上げるようにした長さにしてあるので、トーチベース 1 0 2にトーチへッド 1 0 3を連結した状態では、図 8に示すように、通水路連結筒 1 1 1 にて両弁 1 1 9 , 1 2 0が開弁される。

上記流出弁及び流入弁 1 1 9， 1 2 1 は樹脂やセラミック等非導電材料にて構成され " いる。なお、ばね 1 2 0 , 1 2 2及び通水路連結筒 1 1 1を非導電性材料で構成してもよい。また、導電体の表面に非導電性材料をコーティングしたものでもよい。

上記トーチへッド 1 0 3 内での電極 1 0 5 内の冷却水路 1 0 8 a とノズル 1 0 6の外側の冷却水路 1 0 8 bは、このトーチへッド 1 0 3内の通路で接続されている。そして、電極 1 0 5 内の冷却水路 1 0 8 aからの戻り路と、ノズル 1 0 6の外側の冷却水路 1 0 8 bの水止め弁 A側への戻り路とは、へッドボディ 1 1 0の流入用パイプ 1 1 2の外側にこれと同心的に設けた流出路 1 1 4を途中で水止めリング 1 2 8で仕切ることにより画成されている。

図 9は図 8に示すものを 9 0 ° 回転させた位置での断面形状を示している。 1 2 9は作動ガス用通路、 1 3 0はアシストガス用通路をそれぞれ示し、これらはそれぞれの接手部材 1 2 9 a , 1 3 0 aにてベースボディ 1 0 9側とへッドボディ 1 1 0側とに分雜 · 連結自在となっている。

次に、この第 2実施例の作用を以下に説明する。

図 1 0はトーチベース 1 0 2からトーチヘッド 1 0 3を分離した状態を示す。この状態では、流出通路側の水止め弁 Aの流出弁 1 1 9は、ばね 1 2 0 にて押されてブッシュ 1 1 7 に当接するまで下方移動せしめられているので、ベースボディ 1 0 9に設けられた流出口 1 1 8は閉じられ、流出通路は閉となっている。

また、流入通路側の水止め弁 Bの流入弁 1 2 1 はばね 1 2 2で押されて上記流出通路側の水止め弁 Aの流出弁 1 1 9の内側に設けられた弁座面 1 1 9 a に当接せしめられているので、流入通路も閉となっている。

次に、トーチベース 1 0 2 にトーチヘッド 1 0 3を連結すると図 8及び図 9に示すようになる。即ち、トーチヘッド 1 0 3側に設けた通水路連結筒 1 1 1 がトーチベース 1 0 2の穴 1 0 9内に挿入されると、流出通路側の水止め弁 Aの流出弁 1 1 9が通水路連結筒 1 1 1 の段部 1 1 1 a にて上方へ押されてばね 1 2 0 に抗して上方移動するので、流出口 1 1 8が開となり、流出通路が開となる。

また、これと略同時に、通水路連結筒 1 1 1 の先端が流入通路側の流入弁 1 2 1 に当接してこれをばね 1 2 2 に杭して押し上げるので、流入通路が開となる。

この状態でトーチベース 1 0 2 とトーチへッド 1 0 3 とは連結装置 1 0 4 にて強固に連結される。

そして、この加工用トーチ 1 0 1 の作動時には、両水止め弁 A , Bを通って冷却水がトーチベース 1 0 2からトーチへッド 1 0 3 に流れて電極 5及びノズル 6等の温度上昇部の冷却が行われる。また、このときの作動電流はトーチベース 1 0 2 のベースボディ 1 0 9の上端部に連結したコネクタ 1 3 1 より入力され、このベースボディ 1 0 9からトーチへッド 1 0 3 のへッドボディ 1 1 0を介して電極 1 0 5に流れる。

しかし、上記ベースボディ 1 0 9内に組込まれた両水止め弁 A Bの流出弁 1 1 9 , 流入弁 1 2 1 はそれぞれ非導電材にて構成されているため、これらには電流が流れない。

従って、この各弁 1 1 9 , 1 2 1 に一端が当接して、これらをそれぞれ閉じ方向に付勢している各ばね 1 2 0 , 1 2 2 にも上記電流は流れない。

このため、この両ばね 1 2 0 , 1 2 2 に大電流が導通して溶損するようなことがない。

上記第 2実施例では、流出側の水止め弁 Aの流出弁 1 1 9 を筒状にした例を示したが、この流出弁 1 1 9 はベースボディ 1 0 9 に設けた流出口 1 1 8を通水路連結筒 1 1 1 の穴 1 1 6 への挿脱に連動して開閉する機能があればいいことから、その代わりに . 図 1 1 に示すように、上記流出口 1 1 8に対向する位置に、これを開閉するシャツ夕 1 1 9 ' を設け、このシャツ夕 1 1 9 ' の内側に設けた突部 1 3 2を通水路連結筒 1 1 1 の段部 1 1 1 a にて、突部 1 3 2 と流入弁側の弁座部材 1 3 3 との間に介装したばね 1 3 4 に抗して押し上げることにより開動作するようにしてもよい。なお、この場合流入弁 1 2 1 が当接する弁座面 1 1 9 a を有する弁座部材 1 3 3はベースボディ 1 0 9 に固定した状態にしておく。

また、上記第 2実施例では、へッドボディ 1 1 0 に設ける冷却水の流入路を構成する流入用パイプ 1 1 2 と流出路 1 1 4 が 2重管を構成している例を示したが、流入路と流出路ために、図 1 2 に示すように、 2個の通路 a , bを並設したパイプ 3 5 を用いてもよい。また、上記第 2実施例では、冷却水用通路を用いた例を示したが、本発明はガス等他の流体用の通路にも適用できることはいうまでもない。

以上のように、上記第 2実施例によれば、トーチ本体がトーチベース 1 0 2 とトーチへッド 1 0 3 とからなり、この両部材を連結手段にて連結 · 分離可能に連結するようにした加工用トーチにおいて、両部材に設けられる流入用と流出用の通水路の連結部の水漏れ防止用の水止め弁を同軸的に一箇所にまとめて設けることができるので、該連結部を細くコンパクトにでき、また加工コストを大幅に低減することができる。

また、上記加工用トーチにおいて、水止め弁に用いられるばねにプラズマ作動用の大電流が流れることがなくなり、これに大電流が通過することによる該ばねの溶損を防止することができる。なお、本発明は例示的な実施例について説明したが、開示した実施例に関して、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく種々の変更、省略、追加が可能であることは、当業者において自明である。従って、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された要素によって規定される範囲及びその均等範囲を包含するものとして理解されなければならない。

Claims

- 2フ - 請求の範囲

1 . トーチ本体をトーチベースとトーチへッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、

トーチベースとトーチへッドのいずれか一方の外周にリング部材を回転自在に設け且つ他方の外周に他のリング部材を固着し前記両リング部材のいずれか一方に係合突起を突設し且つ他方に勾配軌道を設け、該勾配軌道に前記係合突起を係合するようにし前記勾配軌道と前記係合突起の係合力を強める方向の弾性を有する弾性部材を設け、前記リング部材を回転することによりトーチベースとトーチへッドとの連結 · 分離を行うようにしたことを特徴とする加工用トーチ。

2 . 前記勾配軌道の勾配が、入口部に近い部分が急に、それ以降をゆるやかにしてあることを特徵とする、請求項 1 に記載の加工用トーチ。

3 . 前記勾配軌道に、前記係合突起の戻りを防止する戻り防止手段を設けたことを特徴とする、請求項 1 に記載の加工用トーチ。

4 . 上記両リング部材の、前記勾配軌道と前記係合突起の係合部分よりも外側の部分同志が嵌合し、該嵌合部がシール構造を有することを特徴とする、請求項 1 に記載の加工用トーチ。

5 . 媒体通路のトーチベース側とベースヘッド側の連結部材を, 互いに密に嵌合するテーパ状にすると共に、該連結部材の嵌合面間にシール部材を介装したことを特徴とする、請求項 1 に記載の加工用トーチ。

6 . 媒体通路のトーチベース側の通路に、逆流防止弁を設けたことを特徴とする、請求項 1 に記載の加工用トーチ。

7 . 前記逆流防止弁を前記連結部近傍に設けたことを特徴とする請求項 1 に記載の加工用トーチ。

8 . トーチ本体がトーチベースとトーチヘッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、

トーチベースとトーチへッドとの一つの連結部に複数の媒体通路を設けたことを特徵とする加工用トーチ。

9 . 前記複数の媒体通路にそれぞれ媒体止め弁が設けられ、トーチベースとトーチへッドの分割，組立て時に略同時に前記媒体止め弁が閉弁，開弁する開閉部材を設けたことを特徴とする、請求項 8に記載の加工用トーチ。

1 0 . 前記複数の媒体通路が同心的に設けられていることを特徴とする、請求項 8に記載の加工用トーチ。

1 1 . 前記複数の媒体通路が平列的に設けられていることを特徴とする、請求項 8に記載の加工用トーチ。

1 2 . 前記媒体止め弁を構成する部材及び前記媒体止め弁を開閉する開閉部材のうちの少なくとも 1 つの部材が非導電性であることを特徴とする、請求項 9に記載の加工用トーチ。

1 3 . トーチ本体がトーチベースとトーチヘッドとに分割組立て可能にした加工用トーチにおいて、

トーチベースとトーチへッドとの連結部を交換可能にしたことを特徴とする加工用トーチ。