專利名稱：等離子噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過設(shè)定在等離子氣體的供給路徑上的閥的位置，能夠盡可能減少等離子氣體消耗量的等離子噴槍(plasma torch)。
背景技術(shù)：
等離子噴槍通過向由電極與噴嘴構(gòu)成的空間供給等離子氣體，從噴嘴向被切割材料噴射在電極與噴嘴之間放電而等離子化了的等離子弧，從而使母材熔融、排除，并且使母材沿著預(yù)定的切割路徑相對地移動，從而進行切割。
上述這樣的等離子噴槍，主要搭載在數(shù)控(NC)的NC切割裝置上使用。在該情況下，等離子噴槍搭載在設(shè)置于NC切割裝置的橫梁(crossgarter)的橫向移動滑架上，控制對該等離子噴槍供給等離子氣體的電磁閥固定在機架或者橫向移動的滑架上，通常等離子噴槍和電磁閥之間通過軟管連接。在這種NC切割裝置中，在電磁閥的下游側(cè)，構(gòu)成具有軟管的容積及等離子噴槍中的等離子氣體通路的容積和它們相加的容積的空間。
眾所周知，另一方面，在等離子切割中，當?shù)入x子氣體流量與電弧電流值之間規(guī)定的相關(guān)關(guān)系成立時，進行適當?shù)那懈?，當兩者之間失去平衡時，電弧放電停止，產(chǎn)生串聯(lián)電弧，電極受到損傷，為解決此問題，與電弧電流值的變化同步地改變等離子氣體的流量(例如參照專利文獻1)。
此外，在等離子噴槍中，為盡可能地減少電極的消耗，切割完成時停止對電極的通電，之后在電極周圍保持規(guī)定時間的被稱作延時保護(afterflow)的等離子氣體流，然后停止等離子氣體的供給。
專利文獻1日本特許第3231899號公報隨著等離子噴槍與電磁閥之間的距離的增加，在從該電磁閥至等離子噴槍前端之間形成的等離子氣體流路的容積變大。因此，在關(guān)閉電磁閥時，增加了將所述等離子氣體流路中殘留的等離子氣體從等離子噴槍的前端排出到大氣中的時間，即使切割完成并停止了等離子電弧后，等離子氣體也繼續(xù)放出。
即，在關(guān)閉了電磁閥后，即使一定量的等離子氣體實現(xiàn)了延時保護氣，但其余大量的等離子氣體排出到大氣中，產(chǎn)生了經(jīng)濟上的浪費。
此外，隨著在從電磁閥至等離子噴槍前端之間形成的等離子氣體流路的容積增大，電磁閥關(guān)閉時的該電磁閥下游側(cè)的等離子氣體流路中的壓力降低花費時間，供給電極周圍的等離子氣體增多，產(chǎn)生損傷該電極之虞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子噴槍，其通過設(shè)定在等離子氣體的供給路徑上設(shè)置的控制等離子氣體的供給的閥的位置，能夠盡可能地減少等離子氣體的消耗量。
為解決上述課題，本發(fā)明所述的等離子噴槍，對供給的等離子氣體進行等離子化，從前端向被切割材料噴射進行切割，該等離子噴槍構(gòu)成為在等離子噴槍的內(nèi)部或者附近的等離子氣體的供給路徑上設(shè)置控制等離子氣體的供給的閥，并使該閥的關(guān)閉動作與等離子電弧停止時的電流變化大致同步。
在上述的等離子噴槍中，閥優(yōu)選是從電磁閥、流量自動調(diào)節(jié)閥、電—氣調(diào)節(jié)閥、定流量元件中選擇的任一種，更優(yōu)選的是閥設(shè)置在距離等離子噴槍的前端600mm的范圍。
發(fā)明效果在本發(fā)明的等離子噴槍中，通過在等離子噴槍的內(nèi)部或者附近的等離子氣體的供給路徑上設(shè)置控制等離子氣體的供給的閥，并使該閥的關(guān)閉動作與等離子電弧停止時的電流變化大致同步，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與電流的變化對應(yīng)的延時保護，且能夠減少等離子氣體的無端消耗。
此外，通過從電磁閥、流量自動調(diào)節(jié)閥、電—氣調(diào)節(jié)閥、定流量元件等中選擇閥，能夠控制與等離子電弧停止時的電流變化對應(yīng)的等離子氣體的供給。
進而，在關(guān)閉閥時，通過隨著在從閥至等離子噴槍的前端之間形成的等離子氣體的供給路徑的容積中充滿的等離子氣體的壓力降低而流動，能夠?qū)崿F(xiàn)延時保護。并且，通過將閥設(shè)置在距離等離子噴槍的前端600mm范圍，能夠滿足延時保護所必需的量的氣體，且能夠?qū)崿F(xiàn)與停止等離子電弧時的電流變化大致同步的等離子氣體的延時保護。因此，能夠減少等離子氣體的無端消耗。


圖1是模式地說明等離子噴槍的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的配管容量的示意圖；圖3是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的電磁閥關(guān)閉與壓力下降之間關(guān)系的示意圖；圖4是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的電極的耐久時間的關(guān)系的示意圖。
圖中A-等離子噴槍；1-噴槍主體；2-電極；3-噴嘴；3a-孔；4-二次噴嘴；4a-孔；4b-前端面、等離子噴槍的前端；5-蓋；6-室；7-二次氣流通路；8-氣體供給路；10-閥。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的等離子噴槍的最優(yōu)選實施方式進行說明。本發(fā)明的等離子噴槍通過設(shè)定在等離子氣體的供給路徑上的閥的位置，盡可能地減少等離子氣體的無端消耗的量，通過在對等離子噴槍停止通電的同時關(guān)閉閥，從而對電極周圍供給適度的等離子氣體進行延時保護。
本發(fā)明的等離子噴槍構(gòu)成為，使用氧氣作為等離子氣體，通過將該氧氣等離子化并噴向鋼板或不銹鋼鋼板等被切割材料，使被切割材料熔融及氧化，并且將熔融物以及熔融氧化物從母材中排除，通過維持該狀態(tài)并使等離子噴槍與被切割材料相對地移動，實現(xiàn)切割。
在這樣的等離子噴槍中，如果在停止等離子電弧時，一并切斷對等離子噴槍通電的電弧電流，則存在無負載電壓施加在電極上，處于高溫狀態(tài)下的電極的消耗繼續(xù)進行的問題，本發(fā)明申請人完成了能夠解決所述問題的發(fā)明，并已經(jīng)取得特許第3468864號專利。
(實施例1)以下，基于附圖，對本實施例的等離子噴槍的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1是模式地說明等離子噴槍的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的配管容量的示意圖。圖3是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的電磁閥關(guān)閉與壓力下降之間的關(guān)系的示意圖。圖4是說明與從噴槍的前端至電磁閥的距離對應(yīng)的電極的耐久時間的關(guān)系的示意圖。
圖1所示的等離子噴槍A，在噴槍主體1的前端可裝卸地安裝有電極2，噴嘴3與該電極2相對配置，進而，在噴嘴3的外周，二次噴嘴4經(jīng)由蓋5可裝卸地安裝在噴槍主體1上。由電極2與噴嘴3構(gòu)成室6，能夠?qū)⑾蛟撌?供給的等離子氣體等離子化并從噴嘴3的孔3a噴射出。此外，可以在噴嘴3與二次噴嘴5之間構(gòu)成二次氣流通路7，沿著從噴嘴3的孔3a噴射的等離子電弧形成二次氣流，并從二次噴嘴4的孔4a噴射。
此外，在噴槍主體1的上端，在室6設(shè)置用于供給等離子氣體的氣體供給路8，并且設(shè)置用于進行冷卻電極2及噴嘴3的冷卻水的供給及排出的冷卻水連接部(未圖示)，并且分別連接有用于對電極2通電的電纜(未圖示)及對噴嘴3通電的電纜(未圖示)。
在氣體供給路8的規(guī)定位置配置有控制等離子氣體供給的閥10。另外，氣體供給路8的構(gòu)造只要能將等離子噴槍的前端4b至閥10的距離維持在預(yù)先設(shè)定的長度就可以，不一定要由金屬管構(gòu)成。構(gòu)成氣體供給路8的配管直徑預(yù)先設(shè)定，在本實施例中，利用內(nèi)徑為5mm的配管。
設(shè)置于在等離子噴槍A的噴槍主體1上構(gòu)成的氣體供給路8的閥10的構(gòu)造沒有特別地限定，只要具有經(jīng)由氣體供給路8來控制等離子氣體的供給的功能就可以。作為這樣的閥10，有電磁閥、流量自動調(diào)節(jié)閥(motorvalve)、電—氣調(diào)節(jié)閥、定流量元件(例如マスフロ一(注冊商標))等，可以從它們之中選擇利用。
閥10設(shè)置在離安裝在等離子噴槍A的前端、即、噴槍主體1前端的二次噴嘴4的前端面4b(以下，稱為等離子噴槍的前端4b)Lmm的位置。因此，如圖2所示，從等離子噴槍的前端4b至閥10的氣體供給路8的配管容量對應(yīng)于閥10的距離的變化而變化。
此外，在使從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離發(fā)生變化、且在以0.49MPa的壓力向氣體供給路8供給等離子氣體的狀態(tài)下關(guān)閉了閥10時，測定該閥10的下游側(cè)的氣體供給路8內(nèi)的壓力下降，結(jié)果如圖3所示，理所當然，隨著從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離的增大，壓力下降的程度也變得平緩。
這表示，隨著從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離的增大，由電極2與噴嘴3構(gòu)成的室6中的由等離子氣體形成的氧化性環(huán)境氣體持續(xù)。
圖3中的“電弧電流”，采用了所述的特許第3468864號發(fā)明，在切斷等離子電弧時，使比切斷電弧電流之前切割加工時的電弧電流值低的值的電弧電流通電規(guī)定時間(圖示的在低位的平坦部分)，從而在對電極施加無負載電壓之前促進電極的冷卻，并使表面凝固。即，在等離子電弧停止時，進行如下電流控制，等離子電流一旦降到比運轉(zhuǎn)電流低的電流(能夠下降到電極硬化的溫度的電流)，供給規(guī)定時間的等離子電流，然后切斷電流。
圖3明確的表明，從切割加工時的電弧電流值過渡到比該電弧電流值低的電弧電流的期間，室6內(nèi)的等離子氣體的壓力隨著從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離的增大而升高。即，維持室6內(nèi)的氧化性環(huán)境氣體。
在變化到比切割加工時的電弧電流值低的電弧電流的同時，關(guān)閉閥10，以規(guī)定時間流通所述的低電流，并且測定使從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離變化時的電極2的耐久性(耐久時間)，結(jié)果如圖4所示，雖然隨著從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離的增大，耐久時間變短，但在距離L從600mm過渡到700mm的期間，耐久時間發(fā)生大的變化。
認為這種情況是隨著從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離的增大，室6內(nèi)的等離子氣體的壓力升高，維持了氧化性環(huán)境氣體的緣故。
如上所述，在考慮圖3、4的結(jié)果時，可以說從等離子噴槍的前端4b至閥10的距離L優(yōu)選小于600mm，這可延長電極2的壽命。此外，如果所述距離L超過600mm，則電極2的壽命變短，而且向室6供給的等離子氣體無助于電極2壽命的延長。即，無端地浪費了向室6供給的等離子氣體。
因此，將閥10配置在離等離子噴槍的前端4b距離600mm以內(nèi)的位置，并且通過與從切割時的電弧電流值變化到比該電弧電流值低的電弧電流值同步地關(guān)閉閥10，以使該閥10的關(guān)閉與等離子電弧停止時的電流變化同步，由此，能夠使電弧電流的變化與閥10的下游側(cè)的氣體供給路8中的殘留氣體下降到大氣壓時的變化大致同步，從而不會縮短電極2的壽命，能夠減少等離子氣體的無端的浪費。
工業(yè)上的可利用性在如上述那樣構(gòu)成的等離子噴槍A中，同時進行切割完成時的電弧電流的控制與閥10的關(guān)閉，能夠使等離子氣體的供給路徑中殘留的等離子氣體的壓力下降與電弧電流值的下降大致同步。因此，可以盡可能地減少等離子氣體的無端消耗，從而有利。
權(quán)利要求
1.一種等離子噴槍，其對供給的等離子氣體進行等離子化，從前端向被切割材料噴射該等離子氣體而進行切割，其特征在于，在等離子噴槍的內(nèi)部或者附近的等離子氣體的供給路徑上具有閥，該閥與等離子電弧停止時的電流變化大致同步，而關(guān)閉所述閥。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子噴槍，其特征在于，所述閥是從電磁閥、流量自動調(diào)節(jié)閥、電-氣調(diào)節(jié)閥、定流量元件中選擇的任一種。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子噴槍，其特征在于，所述閥設(shè)置在距離等離子噴槍的前端600mm的范圍的所述供給路徑上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子噴槍，通過設(shè)定在等離子氣體的供給路徑上設(shè)置的控制等離子氣體的供給的閥的位置，盡可能地減少等離子氣體的消耗量。等離子噴槍(A)構(gòu)成為，在等離子噴槍(A)的內(nèi)部或者附近的供給等離子氣體的氣體供給路(8)上設(shè)置閥(10)，并使該閥(10)的關(guān)閉動作與等離子電弧停止時的電流變化大致同步。閥(10)設(shè)置在離等離子噴槍的前端(4b)距離600mm的范圍。
文檔編號H05H1/26GK101056494SQ20071009176
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者小池哲夫, 古城昭 申請人:小池酸素工業(yè)株式會社