JP2022003646A - 液冷プラズマアークトーチ用消耗カートリッジ及び消耗カートリッジの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
別の側面によると、液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジが提供される。消耗カートリッジは遠位領域と近位領域を有する本体部、遠位領域にありプラズマエミッタとプラズマアークコンストリクタとを含む先端部、体の遠位領域において近位領域から先端部まで延在する2つ以上の非同心路を含む。
さらに別の側面によると、プラズマアークトーチ用の液冷消耗カートリッジが提供される。カートリッジは、(i)電極、(ii)外面に外側保持機構と内面に内側保持機構とを有する旋回リングであって、電極が旋回リングの内側保持面に固定される旋回リング、(iii)外面に外側保持機構を有するノズルを含む。カートリッジは、内面に第1の内側保持機構と第2の内側保持機構と外面に外側保持機構とを有するカートリッジフレームをさらに含む。カートリッジフレームの第1の内側保持機構は旋回リングの外側保持機構に嵌合し、カートリッジフレームの第2の内側保持機構はノズルの外側保持機構に嵌合する。カートリッジは、カートリッジフレームの外側保持機構に嵌合する内側保持機構を内面に有するシールドをさらに含む。少なくともノズル、旋回リング、カートリッジフレーム、シールドは、嵌合時に所定位置で軸方向に固定される。
別の側面によると、複数のコンポーネントから一体型消耗カートリッジを製造する方法が提供される。該方法は、電極を旋回リングに軸方向および径方向に固定することと、旋回リングの外面の保持機構をカートリッジフレームまたはノズルの内面の嵌合保持機構の少なくとも1つに軸方向および径方向に固定することと、カートリッジフレームの外面の保持機構をシールドの内面の嵌合保持機構に軸方向および径方向に固定することとを含む。消耗コンポーネント間の軸方向および径方向の固定により、カートリッジフレームの少なくとも1つの内側流体路と(i)ノズルの流体通路または(ii)シールドの流体通路とが位置合わせされる。
液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジが提供される。消耗カートリッジは、端面を有する近位端と、遠位端と、中心長手軸線が延在する本体とを備える。カートリッジは、トーチヘッドとのRFIDインタフェースを形成するように構成される。消耗カートリッジは、遠位端でカートリッジフレームに装着されるアークエミッタおよびアークコンストリクタと、端面に隣接してカートリッジフレーム上または内に形成されるRFID搭載機構とをさらに備える。RFID搭載機構は本体の中心長手軸線に対して非同心である。消耗カートリッジは、カートリッジがトーチヘッドに接続されたとき、カートリッジに関する情報をトーチヘッドのリーダ装置に送信するためにRFID搭載機構上または内に配置されるRFIDタグと、カートリッジのトーチヘッドへの接続時、RFIDタグをトーチヘッドのリーダ装置に回転方向に位置合わせするように構成されるクロッキング機構とをさらに備える。
さらに別の側面によると、液冷プラズマアーク切断トーチ用の消耗カートリッジが提供される。消耗カートリッジは、カートリッジの第1の部分に位置するカートリッジ先端を含む。カートリッジ先端は電極、ノズル、シールドを有する。消耗カートリッジは、消耗カートリッジの第2の部分のプラズマガス入口開口部、第2の部分のシールドガス入口開口部、第2の部分の電極冷却液入口開口部、第2の部分のノズル冷却液入口開口部およびノズル冷却液出口開口部、第2の部分のシールド冷却液入口開口部およびシールド冷却液出口開口部を含む。
いくつかの実施形態では、プラズマガス入口開口部、シールドガス入口開口部、ノズル冷却液入口開口部、ノズル冷却液出口開口部、シールド冷却液入口開口部、シールド冷却液出口開口部は、カートリッジの中心長手軸線に対して非同心である。
別の側面によると、液冷プラズマアークトーチ用のトーチヘッドが提供される。トーチヘッドは、(i)絶縁体本体を有するトーチ絶縁体、(ii)絶縁体本体に配置され、トーチヘッドからカートリッジ内へ第1の流体流を導くように構成される第1の冷却路および第3の冷却路、(iii)絶縁体本体に配置され、カートリッジからトーチヘッドまで第1の流体流の少なくとも一部を帰還させるように構成される第2の冷却路および第4の冷却路、(iv)、絶縁体本体に配置され、第2の冷却路と第3の冷却路を接続する第1の分配路、を含む。第1の分配路は、第2の通路から第3の通路まで第1の流体流を方向付けるように構成される。
上述の本発明の利点はその他の利点と共に、添付図面と併せて以下の説明を参照することによってさらに適切に理解することができる。図面は必ずしも等縮尺ではなく、その代わりに、本発明の原理を示すことに重点を置く。
図2に示すように、トーチヘッド102のトーチ絶縁体118は中心長手軸線Aを中心にしてトーチ本体18に実質的に配置され、覆われる。トーチ本体18は真鍮などの導電性材料で作製することができる。近位端21と遠位端23とを含むトーチ絶縁体118はプラスチックなどの電気絶縁材料で作製することができる。カソード130、通信装置122、パイロットアーク接続部124、オーム接続部131を互いに、およびトーチ絶縁体118から電気的に絶縁しつつ、トーチ絶縁体118は近位端21で、これらのコンポーネントのうちの1つ以上に連結することができる。いくつかの実施形態では、カソード130、通信装置122、パイロットアーク接続部124、オーム接続部131のうちの少なくとも1つがトーチ絶縁体118に固定される(たとえば、トーチ絶縁体118にねじ込まれる、あるいは埋め込まれる)ため、トーチ絶縁体118から容易にまたは迅速に脱離される可能性がない。また、トーチ絶縁体118は、ガス源(図示せず)に連結しガスをトーチ10に導入するための少なくとも1つのガス開口部126aを含むことができる。トーチ絶縁体118は、冷却液源(図示せず)に連結し冷却液をトーチ10に導入するための少なくとも1つの冷却液開口部128aをさらに含むことができる。図3は、本発明の例示的な実施形態に係るトーチヘッド102の近位端20を示す図であり、トーチ絶縁体118の近位端21における各種電流開口部、ガス開口部、液体開口部を示す。図4は、本発明の例示的な実施形態に係るトーチヘッド102の遠位端22を示す図であり、トーチ絶縁体118の遠位端23における各種電流開口部、ガス開口部、液体開口部を示す。
1側面によると、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102とカートリッジ104との間のパイロットアーク電流および/または移行式アーク電流を維持するために使用される複数のコンポーネントを相互接続することができる。たとえば、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102とカートリッジ104との間のパイロットアーク電流と移行式アーク電流の両方の伝達をサポートする構成において、カソード130、冷却液管116、パイロットアーク接続部124、電流リング800を接続するように構成される。
別の側面によると、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102とカートリッジ104との間の無線通信をサポートするように構成することができる。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118は、トーチ絶縁体118の近位端21(図3に示す)に開口部144aを有する空隙144(図2に示す)を含む。空隙144は、通信装置122をトーチ絶縁体118内に保持するように構成することができる。通信装置122は開口部144aを介して空隙144から取外し可能である。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118の遠位端23に対応する開口部が存在しないように、空隙144は中心長手軸線Aに沿ってトーチ絶縁体118に部分的に延在する。
別の側面によると、トーチ絶縁体118は、トーチ10と被加工物との間の相対的高さを制御してトーチ動作を簡易化する目的でオーム接触をサポートするように構成することができる。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118は、トーチ絶縁体108の近位端21に開口部146a(図3に示す)を有するオーム接触空隙146(図8に示す)を含む。図8は、本発明の例示的な実施形態に係る、例示的オーム接触路780を示すように配向された図2のプラズマアークトーチ10を示す断面図である。図示するように、トーチヘッド102のトーチ絶縁体118のオーム接触空隙146は、開口部146a(図3に示す)を介して空隙146から取外し可能であるオーム接触接続部131を保持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118の遠位端23に対応する開口部が存在しないように、オーム接触空隙146は長手軸線Aに沿ってトーチ絶縁体118に部分的に延在する。
別の側面によると、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102からカートリッジ104まで1つ以上のガス流を方向付けるように構成することができる。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102からカートリッジ104まで少なくとも1つのシールドガスを方向付けるように構成される。例示的シールドガスは空気、酸素(すなわち、O2)、アルゴンを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるシールドガス流路と通路は、トーチヘッド102とカートリッジ104との間に水などのシールド流体を導くことと両立させることもできる。トーチ絶縁体118は、トーチ絶縁体118の近位端21の開口部126a(図3に示す)からトーチ絶縁体118の遠位端23のシールドガス開口部126b(図4に示す)まで延在するシールドガス路850を含むことができる。
いくつかの実施形態では、トーチヘッド102のトーチ絶縁体118は、トーチヘッド102からカートリッジ104まで1つ以上のプラズマガスを方向付けることができる。たとえば、トーチ絶縁体118は、複数のガス源を収容し、ガスの一つを選択するかガスを混合し、選択されたガスまたはガス混合物をカートリッジ104に導入するように構成することができる。図12a〜12cは、本発明の例示的な実施形態に係る、トーチヘッド102からカートリッジ104までの例示的プラズマガス流路900を示すように配向される図2のプラズマアークトーチ10の断面図である。
別の側面によると、トーチ絶縁体118は、トーチヘッド102とカートリッジ104との間で循環させるために一連の冷却液流を方向付けるように構成することができる。例示的冷却液は、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、またはプラズマ切断システム用に特別に設計された任意の数の市販の冷却液を含む。図3に示すように、トーチ絶縁体118は、冷却液をトーチヘッド102に導入するための冷却液開口部128aをトーチ絶縁体118の近位端21に含むことができる。
図4を参照すると、トーチ絶縁体118の遠位端23は、トーチヘッド102とカートリッジ104との係合時、所定の径配向でトーチ絶縁体118とカートリッジフレーム112を固定するように構成されるクロッキング機構220(たとえば、ピン)をさらに含むことができる。図15は、本発明の例示的な実施形態に係る、カートリッジフレーム112の近位端15を示す図である。カートリッジフレーム112の近位端15は、トーチ絶縁体118の遠位端23の対応するクロッキング機構220と相互作用して、トーチヘッド102とカートリッジ104との間のインタフェース106の少なくとも1部(図2に示す)を形成するクロッキング機構(たとえば、ピン空隙)1002を含むことができる。このようなインタフェース106により、トーチヘッド102とカートリッジ104との間の各種電流路、冷却液路、ガス路を位置合わせして、図7、8、11a〜13bを参照して上述した所定の電流路、冷却液路、ガス流路を維持することができる。いくつかの実施形態では、トーチ絶縁体118の遠位端23の端面は実質的に平面状である。カートリッジフレーム112の近位端15の端面も実質的に平面状とすることができ、両端面間のインタフェース106は実質的に平面状である。
図17は、本発明の例示的な実施形態に係る、非通気カートリッジである図1のカートリッジ104を示す断面図である。上述したように、カートリッジ104は一般的にカートリッジ先端に連結されるカートリッジフレーム112を含み、カートリッジ先端は、電極108と、ノズルジャケット111に装着される非通気ノズルであるノズル110と、シールド114とを含む。カートリッジフレーム112はカートリッジ先端とトーチヘッド102との間のインタフェースを形成することによって、カートリッジ先端をトーチヘッド102に接続するように構成される。カートリッジ104の各種コンポーネントはカートリッジフレーム112、電極108、ノズル110、ノズルジャケット111、シールド114を含み、プラズマアークトーチ10の長手軸線Aを中心に同心に配置することができる。いくつかの実施形態では、カートリッジ104がカートリッジ先端のコンポーネントをカートリッジフレーム112の1つ以上の通路と位置合わせして係合させる複数の保持機構を含むため、これらの通路はトーチヘッド102からカートリッジフレーム112を通ってカートリッジ先端の所望のコンポーネントに液体とガスを導くことができる。いくつかの実施形態では、カートリッジフレーム112の近位端15を含むカートリッジ104の近位端14は実質的に平面状である。
いくつかの実施形態では、電極108は、カートリッジフレーム112の絶縁体本体1100に配置される主路1020と位置合わせされ接続される。通路1020は絶縁体本体110の中心に配置することができ、中心長手軸線Aは該本体を延在してカートリッジフレーム112の近位端15の端面1102の開口部1020aを、カートリッジフレーム112の遠位端17の端面1104の開口部1020bと接続する。次に、遠位開口部1020bは、電極108の空隙954(図2に示す)と接続され位置合わせされる。このような電極インタフェースにより、冷却液管116を主路1020に挿入して、上述したようにトーチヘッド102のカソード130から電極108の内面まで電流(すなわち、パイロットアークまたは移行式アーク電流)を流すことができる。このような場合、電極108は、上述したようにカソード130から電気的に絶縁することができる。別の実施形態では、電極108はカソード130に電気的に接続されて、カソード130から直接電流を受け取る。いくつかの実施形態では、同じ電極インタフェース(すなわち、カートリッジフレーム112の主路1020を介する電極108とトーチヘッド102との間のインタフェース)によって、トーチヘッド102は冷却液管116の内側から電極118へ冷却液を導入することができる。このカートリッジフレーム112の主路1020の冷却液の伝達特徴は以下で詳述する。
いくつかの実施形態では、シールド114とノズルジャケット111との間で形成されるシールドガス通路872は、カートリッジフレーム112の絶縁体本体1100(図11aおよび11bに示す)に配置されるシールドガス路864と位置合わせされる。シールドガス路864(図11aおよび11bに示す)は絶縁体本体1100の内側領域1106で長手軸線Aに実質的に平行に延在することができるが、中心長手軸線Aから偏位させることもできる(すなわち、長手軸線Aに対して非同心である)。シールドガス路864は、カートリッジフレーム112の近位端15の端面1102の開口部864aをカートリッジフレーム112の遠位端17の開口部864bに接続する。いくつかの実施形態では、開口部864bはカートリッジフレーム112の遠位端17の端面1104に配置される。別の実施形態では、シールドガス路864の開口部864bは、長手軸線Aに沿って開口部864aの遠位に位置し、カートリッジフレーム本体1100の外側面1108または内側面1110に配置される(すなわち、通路864は長手方向に本体1100の全長を延在しない)。次いで、開口部864bはシールドガス通路872と流体接続されて、シールドガス流868をカートリッジ104のカートリッジフレーム112を通じてトーチヘッド102からシールドガス通路872(図11aおよび11bに示す)へ送り込むことができる。いくつかの実施形態では、シールドガス路864は、シールドガス流868に計量機能を提供するように構成することができる。たとえば、シールドガス路864の径は、通路の長にわたって変動して、計量機能を提供することができる。カートリッジフレーム112の遠位端17におけるシールドガス路864の径は、カートリッジフレーム112の近位端15におけるシールドガス路864の径の約半分にし、シールドガス流868の流量を低減することができる。
いくつかの実施形態では、電極108とノズル110との間に形成されるプラズマガス通路918は、カートリッジフレーム112の絶縁体本体1100(図12a〜12cに示す)に配置されるプラズマガス路912と位置合わせされる。プラズマガス路912(図12a〜12cに示す)は絶縁体本体1100の内側領域1106において長手軸線Aに実質的に平行に延在することができるが、長手軸線Aに対して偏位される(すなわち、長手軸線Aに対して非同心である)。プラズマガス路912は、カートリッジフレーム112の近位端15の近位面1102の開口部912aを開口部912bに接続する。いくつかの実施形態では、プラズマガス路912の開口部912bは長手軸線Aに沿って開口部912aの遠位に位置し、カートリッジフレーム本体1100の内側面1110に配置され、中心路1020と流体連通する。よって、この構成では、プラズマガス路912は、長手方向にカートリッジフレーム本体1100の全長にわたって延在していない。
いくつかの実施形態では、上述したように、カートリッジ先端のコンポーネント(たとえば、電極108、ノズル110、またはシールド114)は、カートリッジフレーム112の絶縁体本体1100の少なくとも1つの冷却路(たとえば、路1002、962、または978)および少なくとも1つの冷却液帰還路(通路1002、968または982)と位置合わせされて、トーチヘッド102から冷却液流を受け取り、流体流の少なくとも一部をトーチヘッド102に帰還させることができる。冷却路と帰還路はそれぞれ、主路1002を例外として、中心長手軸線Aに対して非同心かつ非対称とすることができる。いくつかの実施形態では、主路1002を例外として、冷却路と帰還路はいずれも重複していない。すなわち、主路1002を例外として、冷却路と帰還路はそれぞれ液体入口路または液体出口路である。
いくつかの実施形態では、カートリッジフレーム112は、トーチヘッド102とカートリッジ先端との間の通信インタフェース(たとえば、RFID通信インタフェース)を形成する。図17を参照すると、カートリッジフレームの絶縁体本体1100は、カートリッジフレーム112の近位端15の端面1102に隣接するカートリッジフレーム112上または内に形成されるRFID搭載機構1230を含む。たとえば、搭載機構1230は、端面1102からカートリッジフレーム本体1110に配置される空隙とすることができる。RFID搭載機構1230(たとえば、空隙)はカートリッジフレーム112の内側領域1106に配置することができ、中心長手軸線Aに対して非同心に配置/配向させることができる。
Claims (73)
- 液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジフレームであって、
トーチヘッドとカートリッジ先端との間に配置されるように構成される絶縁体本体と、
前記本体に配置され、前記トーチヘッドから受け取る第1の流体流を導いて前記カートリッジフレームに接続されたカートリッジ先端のコンポーネントに接触させる第1の冷却路と、
前記本体に配置され、前記第1の流体流の少なくとも一部を前記コンポーネントから前記トーチヘッドまで導くように構成される第1の帰還路と、
を備え、
前記第1の冷却路と前記第1の帰還路とが、前記本体の中心長手軸線に対して非同心である、消耗カートリッジフレーム。 - 所定の配向で前記カートリッジ先端を前記トーチヘッドに径方向に固定するように構成されるトーチ係合機構をさらに備える、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記カートリッジ先端が前記トーチ係合機構を介して前記トーチヘッドに径方向に固定されるとき、前記第1の冷却路が前記トーチヘッドの対応する第1の冷却路と実質的に位置合わせされるように構成され、第1の液体冷却路が、前記トーチヘッドから前記カートリッジ先端内へ冷却液を導くように構成される、請求項2に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記カートリッジ先端が前記トーチ係合機構を介して前記トーチヘッドに径方向に固定されるとき、前記第1の帰還路が前記トーチヘッドの対応する第1の帰還路と実質的に位置合わせされるように構成され、前記第1の帰還路が、前記カートリッジ先端から前記トーチヘッド内へ冷却液を導くように構成される、請求項3に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記第1の冷却路と前記第1の帰還路が、前記絶縁体本体の近位領域から遠位領域まで長手方向に延在しており重複していない、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記絶縁体本体に配置され、前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して同心である中心路をさらに備え、前記中心路が、(i)前記トーチヘッドから電極まで前記第1の流体流を導く、および(ii)前記トーチヘッドから前記電極まで電流を流す、の少なくとも一方を実行するように構成される、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記絶縁体本体に配置され、前記トーチヘッドから受け取る前記第1の流体流の少なくとも一部を導いて、第1のコンポーネントと異なる前記カートリッジ先端の第2のコンポーネントに接触させる第2の冷却路と、
前記絶縁体本体に配置され、前記第1の流体流の少なくとも一部を前記第2のコンポーネントから前記トーチヘッドまで導くように構成される第2の帰還路と、
をさらに備え、
前記第2の冷却路と前記第2の帰還路が前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して非同心である、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。 - 前記第1の流体流が冷却液流を備える、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記カートリッジ先端の前記コンポーネントがノズルおよびシールドの一方を備える、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記絶縁体本体に配置され、第2の流体流を前記カートリッジ先端の第2のコンポーネントまで導くように構成される少なくとも1つのガス路をさらに備え、前記少なくとも1つのガス路が前記絶縁体本体の前記中心長手軸線に対して非同心である、請求項1に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記第2の流体流がプラズマガス流またはシールドガス流を備える、請求項10に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記第2のコンポーネントがノズルおよびシールドの一方を備える、請求項10に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 液冷プラズマアークトーチカートリッジ消耗品用のカートリッジフレームであって、
中心領域と、内面と、外面と、近位部分と、遠位部分とを有し、少なくとも実質的に非導電性の材料からなるカートリッジフレーム本体と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分に位置し、トーチヘッドと係合するように構成されるトーチ係合インタフェース面と、
前記中心領域に形成される複数のコンポーネント位置合わせ機構と、
前記近位部分と前記遠位部分との間の複数の通路であって、前記中心領域の中心軸から偏位し、前記カートリッジフレームにわたって液体とガスを方向付ける複数の通路と、
を備えるカートリッジフレーム。 - 前記コンポーネント位置合わせ機構のうちの1つ以上が、ノズルを前記カートリッジフレームの前記内面に位置合わせし、前記ノズルと前記内面とを嵌め合い係合させるように構成される、請求項13に記載のカートリッジフレーム。
- 前記1つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、前記ノズルを前記カートリッジフレームに軸方向に位置合わせし、前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合させるように構成される1つ以上の段部を備える、請求項14に記載のカートリッジフレーム。
- 前記1つ以上のコンポーネント位置合わせ機構が、前記カートリッジフレームの前記内面の一部に沿って変動する径を備え、前記ノズルを前記カートリッジフレームに径方向に位置合わせし、前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合させる、請求項14に記載のカートリッジフレーム。
- 前記コンポーネント位置合わせ機構のうちの1つ以上が、シールドを前記カートリッジフレームの前記外面に位置合わせして、前記シールドと前記外面とを嵌め合い係合させるように構成される、請求項13に記載のカートリッジフレーム。
- 前記複数の通路が、計量されたシールドガス流を提供するように構成されるシールドガス路を備える、請求項13に記載のカートリッジフレーム。
- 前記カートリッジフレーム本体の前記遠位部分に配置されるバッフルとシールド旋回リングとをさらに備え、前記バッフルと前記シールド旋回リングが前記シールドガス路と流体連通して、該シールドガス路を通る前記シールドガス流の少なくとも1つのパラメータを調節する、請求項18のカートリッジフレーム。
- 前記カートリッジフレームの前記内面の開口部をさらに備え、
前記複数の通路が、冷却液をノズルに供給するように構成される冷却液路を含み、
前記開口部が前記冷却液路と流体連通して、前記冷却液を前記ノズルから遠くへ導く、
請求項13に記載のカートリッジフレーム。 - 前記カートリッジフレームの前記外面の開口部をさらに備え、
前記複数の通路が、冷却液をシールドに供給するように構成される冷却液路を含み、
前記開口部が前記冷却液路と流体連通して、前記冷却液を前記シールドから遠くへ導く、
請求項13に記載のカートリッジフレーム。 - 前記カートリッジフレームの前記内面から前記外面まで延在する通気路をさらに備える、請求項13に記載のカートリッジフレーム。
- 液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジであって、
遠位領域と近位領域とを有する本体部と、
前記遠位領域に位置し、プラズマエミッタとプラズマアークコンストリクタとを含む先端部と、
本体の前記近位領域から前記遠位領域の前記先端部まで延在する2つ以上の非同心路と、
を備える、消耗カートリッジ。 - 前記2つ以上の非同心路が、絶縁体材料で作製されるカートリッジフレームに配置される、請求項23に記載の消耗カートリッジ。
- 前記カートリッジフレームが前記先端部とトーチヘッドとの間のインタフェースを形成する、請求項24に記載の消耗カートリッジ。
- 前記先端部がノズル、シールド、電極のうちの少なくとも1つを備える、請求項23に記載の消耗カートリッジ。
- 前記2つ以上の非同心路が、
前記ノズルと流体連通する冷却液路と帰還路とを含み、冷却液を前記ノズルとの間でやり取りする第1のセットの通路と、
前記シールドと流体連通する冷却液路と帰還路とを含み、前記冷却液の少なくとも一部を前記シールドとの間でやり取りする第2のセットの通路と、
を含む、請求項26の消耗カートリッジ。 - 前記2つ以上の非同心路が、旋回リングと前記ノズルとの間の通路にプラズマガスを供給するプラズマガス路を含む、請求項27に記載の消耗カートリッジ。
- 前記2つ以上の非同心路が、前記シールドと前記ノズルとの間の通路にシールドガスを供給するシールドガス路を含む、請求項26に記載の消耗カートリッジ。
- 前記電極と流体連通する中心路をさらに備え、前記中心路が冷却液および電流の少なくとも一方を前記電極に流すように構成される、請求項26に記載の消耗カートリッジ。
- 液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジフレームであって、
前記プラズマアークトーチのトーチヘッドに接続するように構成される第1のインタフェースと、
消耗品の長手軸線に沿って第1の面に対して軸方向に間隔をおいて配置され、少なくともノズルと、シールドと、電極と、旋回リングとを有する複数のコンポーネントに接続するように構成される第2のインタフェースと、
前記長手軸線に沿って延在して前記第1のインタフェースと前記第2のインタフェースとを接続する本体部であって、前記第1のインタフェースと前記第2のインタフェースを通って液体及びガスを前記トーチヘッドと前記複数のコンポーネントとの間に導くように構成された複数の通路を有する本体部と、
を備える消耗カートリッジフレーム。 - 前記第1のインタフェースが、所定の配向で前記トーチヘッドに径方向に固定するよう構成される位置合わせ機構を含む、請求項31に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記複数の通路が前記所定の配向で前記トーチヘッドの対応する通路と位置合わせされ、液体とガスを前記トーチヘッドと前記複数のコンポーネントとの間に導くように構成される、請求項32に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記第2のインタフェースが、
前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合し軸方向に位置合わせする前記消耗カートリッジフレームの内面の少なくとも1つの段部と、
前記ノズルと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合し軸方向に位置合わせする、径が変動する前記消耗カートリッジフレームの前記内面の少なくとも一部と、
を備える、請求項31に記載の消耗カートリッジフレーム。 - 前記第2のインタフェースが、前記シールドを前記カートリッジフレームと軸方向および径方向に位置合わせし、前記シールドと前記カートリッジフレームとを嵌め合い係合させるよう構成される位置合わせ機構を備え、前記位置合わせ機構が消耗カートリッジの外面に段部および嵌合部の少なくとも一方を備える、請求項31に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記第1のインタフェースに隣接して前記本体部に配置され、前記トーチヘッドのリーダ装置との通信のためのRFIDタグを収容するように構成される空隙をさらに備える、請求項31に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 前記複数の通路の2つ以上が非同心である、請求項31に記載の消耗カートリッジフレーム。
- 液冷プラズマアークトーチカートリッジ消耗品用のカートリッジフレームであって、
近位部分と、遠位部分と、外面と、中心路への内側開口部とを内部に有するカートリッジフレーム本体と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分から前記カートリッジフレーム本体の前記遠位部分まで延在するシールドガス路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記近位部分から前記内側開口部まで延在するノズル冷却液供給路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記内側開口部から前記近位部分まで延在するノズル冷却液帰還路と、
前記カートリッジフレーム本体の前記外面の周冷却液流路と、
前記近位部分から前記周冷却液流路まで延在するシールド冷却液供給路と、
前記周冷却液流路から前記近位部分まで延在するシールド冷却液帰還路と、
を備えるカートリッジフレーム。 - プラズマアークトーチ用の液冷消耗カートリッジであって、
電極と、
外面に第1の外側保持機構と第2の外側保持機構とを有し、前記電極が固定される旋回リングと、
内面に内側保持機構を有し、前記内側保持機構が前記旋回リングの前記第1の外側保持機構と嵌合するノズルと、
内面に内側保持機構と外面に外側保持機構を有するカートリッジフレームであって、前記内側保持機構が前記旋回リングの前記第2の外側保持機構と嵌合するカートリッジフレームと、
前記カートリッジフレームの前記外側保持機構と嵌合する内側保持機構を内面に有するシールドと、
を備え、
少なくとも前記ノズル、前記旋回リング、前記カートリッジフレーム、前記シールドが、嵌合時、所定位置に軸方向に固定されて、前記カートリッジフレームから前記シールドまたは前記ノズルまでの少なくとも1つの液体流路を提供する、液冷消耗カートリッジ。 - 前記電極と前記ノズルが、前記電極と前記ノズルとの間の物理的接触なしに軸方向および径方向に相互に位置合わせされる、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記ノズルと前記シールドが、前記ノズルと前記シールドとの間の物理的接触なしに軸方向および径方向に相互に位置合わせされる、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記シールド、前記ノズル、前記旋回リングのうちの少なくとも1つが前記カートリッジフレームと直接嵌合する、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記電極が、前記旋回リングおよび電極絶縁体の少なくとも一方を介して前記カートリッジフレームと間接的に嵌合する、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記ノズルの前記内側保持機構と前記旋回リングの前記第1の外側保持機構との嵌合により、前記ノズルと前記旋回リングとが径方向に位置合わせされる、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記カートリッジフレームの前記内側保持機構と前記旋回リングの前記第2の外側保持機構との嵌合により、前記カートリッジフレームと前記旋回リングとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記シールドの内側保持機構と前記カートリッジフレームの前記外側保持機構との嵌合により、前記カートリッジフレームと前記シールドとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 内面に前記ノズルの外面の外側保持機構と嵌合するように構成される第2の内側保持機構をさらに備え、前記カートリッジフレームと前記ノズルとの嵌合により、前記カートリッジフレームと前記ノズルとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が実行される、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記ノズルがノズルジャケットに連結される非通気ノズルである、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 前記ノズルがノズルライナーに連結される通気ノズルである、請求項39に記載の液冷消耗カートリッジ。
- 液冷プラズマアークトーチ用の消耗カートリッジであって、
非導電性のカートリッジフレームと、
プラズマプレナムを部分的に画定し、前記カートリッジフレームに固定されるセットの導電消耗コンポーネントと、
を備え、
前記消耗カートリッジが体積で少なくとも50%が非導電性材料からなる、消耗カートリッジ。 - 前記消耗カートリッジが体積で約60%〜約80%が非導電性材料からなる、請求項50に記載の消耗カートリッジ。
- 使い捨てカートリッジである、請求項50に記載の消耗カートリッジ。
- 前記セットの導電消耗コンポーネントが前記カートリッジフレームに固定された後に個別に処分不能である、請求項50に記載の消耗カートリッジ。
- 前記カートリッジフレームが前記セットの導電コンポーネントと流体連通する液体路とガス路を備え、前記液体路とガス路が前記カートリッジフレームの中心長手軸線に対して非同心である、請求項50に記載の消耗カートリッジ。
- 前記セットの導電性の消耗コンポーネントがシールド、ノズル、電極を備える、請求項50に記載の消耗カートリッジ。
- 複数のコンポーネントから一体型の消耗カートリッジを製造する方法であって、
電極を旋回リングに軸方向および径方向に固定することと、
前記旋回リングの外面の保持機構をカートリッジフレームまたはノズルの内面の被嵌合保持機構のうちの少なくとも1つに軸方向および径方向に固定することと、
前記カートリッジフレームの外面の保持機構をシールドの内面の被嵌合保持機構に軸方向および径方向に固定することと、
を備え、
前記消耗コンポーネント間の前記軸方向および径方向の固定により、前記カートリッジフレームの少なくとも1つの内側流体路が(i)前記ノズルの流体通路または(ii)前記シールドの流体通路と位置決めされる、方法。 - 電極を旋回リングに軸方向および径方向に固定することが、
前記電極を電極絶縁体に軸方向および径方向に固定することと、
前記電極絶縁体を前記旋回リングに軸方向および径方向に固定することと、
を備える、請求項56に記載の方法。 - 前記カートリッジフレーム内のプラズマガス路を前記旋回リングと前記ノズルとの間のガス通路と径方向に位置合わせすることをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 前記カートリッジフレーム内のシールドガス路を前記ノズルと前記シールドとの間のガス通路と径方向に位置合わせすることをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 前記カートリッジフレーム内の中心路を前記電極と径方向に位置合わせすることをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 前記カートリッジフレーム内の第1の冷却液路および第2の冷却液路を前記ノズルと径方向に位置合わせすることと、
前記カートリッジフレーム内の第3の冷却液路および第4の冷却液路を前記シールドと径方向に位置合わせすることと、
をさらに備える、請求項56に記載の方法。 - 亜鉛を用いてダイカストによって前記旋回リングを形成することをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 非導電性材料を用いて鋳造によって前記カートリッジフレームを形成することをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 導電性材料を用いて打抜き加工によって前記シールドを形成することをさらに備える、請求項56に記載の方法。
- 前記複数のコンポーネントの軸方向および径方向の固定がスナップ嵌め、プレス嵌め、締まり嵌めのうちの1つ以上によって実行される、請求項56に記載の方法。
- プラズマアーク切断トーチ用の液冷消耗カートリッジを組み立てる方法であって、
中心領域と、外面と、遠位端と、近位端とを有する絶縁体カートリッジフレームを設けることと、
前記中心領域において旋回コンポーネントを前記カートリッジフレームに連結することと、
前記中心領域において電極を前記カートリッジフレームに連結することと、
前記中心領域においてノズルを前記カートリッジフレームに連結することと、
前記外面においてシールドを前記カートリッジフレームに連結することと、
を備える方法。 - 旋回コンポーネントを前記カートリッジフレームに連結することが、前記旋回コンポーネントの外面を前記カートリッジフレームの内面に嵌合して、前記旋回コンポーネントと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方を提供することを備える、請求項66に記載の方法。
- 前記旋回コンポーネントおよび電極絶縁体の少なくとも一方を介して前記電極を前記カートリッジフレームに連結することをさらに備える、請求項66に記載の方法。
- ノズルを前記カートリッジフレームに連結することが、前記ノズルの外面を前記カートリッジフレームの内面に連結して、前記ノズルと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方を提供することを備える、請求項66に記載の方法。
- 前記外面においてシールドを前記カートリッジフレームに連結することにより、前記シールドと前記カートリッジフレームとの間で軸方向位置合わせと径方向位置合わせの少なくとも一方が提供される、請求項66に記載の方法。
- 前記中心領域において前記カートリッジフレームの遠位端でバッフルと第2の旋回コンポーネントを配置することをさらに備える、請求項66に記載の方法。
- 前記連結により、前記カートリッジフレームの少なくとも1つの内側流体路と(i)前記ノズルの流体通路または(ii)前記シールドの流体通路とが位置合わせされる、請求項66に記載の方法。
- プラズマアークトーチ用の液冷消耗カートリッジであって、
電極と、
外面に外側保持機構と内面に内側保持機構とを有し、前記電極が前記内側保持機構に固定される旋回リングと、
外面に外側保持機構を有するノズルと、
内面に第1の内側保持機構と第2の内側保持機構と外面に外側保持機構を有するカートリッジフレームであって、前記カートリッジフレームの前記第1の内側保持機構が前記旋回リングの前記外側保持機構に嵌合し、前記カートリッジフレームの前記第2の内側保持機構が前記ノズルの前記外側保持機構に嵌合する、カートリッジフレームと、
前記カートリッジフレームの前記外側保持機構と嵌合する内側保持機構を内面に有するシールドと、
を備え、
少なくとも前記ノズル、前記旋回リング、前記カートリッジフレーム、前記シールドが嵌合時に所定位置に軸方向に固定される、液冷消耗カートリッジ。
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