KR20110003256A - 인서트 칩 및 플라즈마 토치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 인서트 칩의 방열의 신뢰성과 안정성의 향상. 수로 금구의 장기 수명화. 인서트 칩의 탈착 용이화.
[해결수단] 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐(51)을 가지며, 플라즈마 토치의 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 틀어넣어지는 후단 통부에 수나사 (53)를 가진 인서트 칩. 수나사(53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산이다. 더불어, 수로 금구(6)에 인서트 칩을 탈착할 때의 나사 회전에 의한 수로 금구(6)의 공전을 저지하는 구속저지수단(11,12)를 구비한 플라즈마 토치.
[해결수단] 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐(51)을 가지며, 플라즈마 토치의 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 틀어넣어지는 후단 통부에 수나사 (53)를 가진 인서트 칩. 수나사(53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산이다. 더불어, 수로 금구(6)에 인서트 칩을 탈착할 때의 나사 회전에 의한 수로 금구(6)의 공전을 저지하는 구속저지수단(11,12)를 구비한 플라즈마 토치.
Description
본 발명은, 인서트 칩 및 그것을 탈착 교환하는 플라즈마 토치에 관한 것이다.
플라즈마를 분출하는 노즐이 있는, 플라즈마 토치의 인서트 칩은, 플라즈마의 고열에 의해서 소모되고 또한, 가공재의 용융 금속의 비말(스패터)에 의해서 손상되므로 교체가 필요하다. 즉, 인서트 칩은 소모품이다.
특허문헌 1에는, 인서트 칩의 수명을 길게 하기 위해서, 인서트 칩에 선단 지름이 작은 테이퍼 수나사를 잘라, 노즐대인 수로 금구(水路金具)의 선단의, 선단 지름이 큰 테이퍼 암나사에 돌려넣어 양자간을 압착시키는 것에 의해 열전도를 향상시키고, 수로 금구에 의한 인서트 칩의 냉각 성능을 높게 한 플라즈마 토치를 제시하였다.
그러나, 소모된 인서트 칩을 교체하는 칩 교환을 반복하는 중에, 수로 금구의 선단의, 선단 지름이 큰 테이퍼 암나사가 소모되어 열전도가 나빠지고, 수로 금구의 선단의 소모가 빨라져 수로 금구의 교환이 필요하게 된다. 또한, 수로 금구와 토치 본체가 일체식인 경우는, 토치 본체 전체를 바꿔야 하므로, 소모품 비용은 상당히 고가가 된다.
본 발명은, 인서트 칩으로부터 수로 금구에의 전열은 효과적으로 이루어지고, 게다가 수로 금구의 사용 수명은 길게 하는 것을 제1의 목적으로 한다.
또한, 소모된 인서트 칩을 교체하는 칩 교환시에, 인서트 칩의 나사가 체결되었을 때 혹은 느슨해졌을 때에, 토치 선단부에서 수로 금구의 선단을 강하게 고정(구속)하지 않으면, 수로 금구가 인서트 칩과 함께 회전(공전)하므로, 수로 금구를 그 선단부에서 고정 유지하는 작업이 번잡하다. 수로 금구의 고정이 불충분하고 공전하기 쉬운 경우, 공전을 피하기 위해서 나사 체결을 느슨하게 하면, 인서트 칩으로부터 수로 금구에의 열전도가 나쁘고, 인서트 칩의 소모도 극히 단시간이 된다. 특히, 수로 금구의 냉각수 입구와 출구가 수로 금구의 길이방향 동일 위치에서, 동일 직경의 양단에 있고, 토치 본체측에 급수관과 배수관의 관 구멍이, 수로 금구의 냉각수 입구와 출구에 대향하도록, 서로 대향한 고정 위치에 있는 경우에는, 수로 금구가 토치 본체내에서 회전하면, 수로 금구의 냉각수 입구, 출구가 토치 본체측의 급수관, 배수관의 관 구멍과는 둘레방향으로 어긋나, 수로 금구내에서의 냉각수의 수류가 가늘어지고, 인서트 칩 냉각 능력이 저하해 버린다. 이렇게 되면, 인서트 칩 수명이 짧아져 버린다.
본 발명은, 수로 금구에 대한 인서트 칩의 탈착 작업을 용이하게 하고 게다가 인서트 칩의 방열의 신뢰성과 안정성을 높게 하는 것을 제2의 목적으로 한다.
(1) 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐(51)을 가지며, 플라즈마 토치의 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 돌려 넣어지는 후단 통부에 수나사(53)를 가지고, 상기 수나사(53)가, 산정(山頂)측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산으로 이루어진 인서트 칩(5).
이에 따르면, 인서트 칩(5)의 수나사(53)가 나사맞춤하는, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산은, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 것이 된다. 이에 따라, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산의 산정부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 인서트 칩(5)의 수나사산(53)의 산정부보다 두껍고 게다가 완만한 경사이므로, 인서트 칩(5)의 탈착에 의한 손모(損耗)가 작고, 수로 금구(6)의 수명이 길어진다. 그 만큼, 수로 금구(6)에 대한 인서트 칩(5)의 탈착에 의해 인서트 칩(5)의 수나사산(53)이 변형되기 쉬워지지만, 장착할 때의 변형은, 인서트 칩(5)의 수나사산(53)을 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 밀착시키는 이점이 있다. 인서트 칩(5)은 소모품이므로, 수로 금구(6)로부터 떼어낼 때의 나사산의 변형이나 손모는 문제가 되지 않는다.
(2) 게다가 상기 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 선단 개구의 내부 테이퍼면(67)에 접촉하는 외부 테이퍼면(52)을 가지는 상기 (1)에 기재된 인서트 칩 (5). 테이퍼면의 접촉은 밀착성이 높고 게다가 접촉 면적이 커지므로, 인서트 칩의 냉각 효과가 높다.
(3) 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐(51)을 가진 인서트 칩(5), 중심에 내부 구멍(61)이 있고 그 바깥측에 냉각수 통과유로가 있는 수로 금구(6), 상기 내부 구멍(61)에 진입하여 선단이 상기 노즐(51)에 대향하는 전극봉(8), 상기 전극봉(8)을 상기 노즐(51)의 중심축 위치에 지지하는 센터링 스톤(9), 및, 상기 수로 금구(6)를 그 후단측으로부터 받아들이는 수납 공간을 가진 토치 본체(1)를 구비한 플라즈마 토치에 있어서,
상기 인서트 칩(5)은, 상기 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 돌려넣어진 후단 통부에 수나사(53)를 가지며, 상기 수나사(53)가, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산이며,
상기 수로 금구(6)는, 상기 내부 구멍(61)의 선단부에 상기 인서트 칩(5)의 상기 수나사(53)가 나사맞춤하는 암나사(68) 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
(4) 상기 수로 금구(6)는, 그 암나사(68) 구멍의 선단 개구에 내부 테이퍼면 (67)을 가지며, 상기 인서트 칩(5)은 상기 내부 테이퍼면(67)에 접촉하는 외부 테이퍼면(52)을 가진, 상기 (3)에 기재된 플라즈마 토치.
(5) 또한, 상기 토치 본체(1) 내에서의 상기 수로 금구(6)의 회전을 저지하는 구속저지수단(65,11/66,12)을 구비한 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 플라즈마 토치. 토치 본체(1)를 잡고, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사 (68) 구멍에 대어 인서트 칩(5)을 돌려넣어 강하게 회전시켜도, 수로 금구(6)가 공전하지 않기 때문에, 인서트 칩(5)을 비교적으로 강한 힘으로 회전 구동에 의한 탈착이 용이하다.
(6) 상기 수로 금구(6)의 냉각수 통과유로는, 상기 수로 금구(6)의 후단부로부터 선단부에 냉각수를 보내는 급수 공간(63) 및 선단부로부터 후단부로 되돌리는 배수 공간(64)을 포함하고, 상기 구속저지수단이 상기 수로 금구(6)의 회전을 저지하는 구속저지 상태로, 상기 급수 공간(63)은 급수관(14a)에, 상기 배수 공간(64)은 배수관에 각각 연결되는 상기 (5)에 기재된 플라즈마 토치. 이 수로 금구(6)의 급수 공간을 급수관에, 배수 공간을 배수관에 위치 맞춤하는 특정의 각도로, 수로 금구(6)의 자세를 설정해야 하는 냉각수로 설정의 경우, 구속저지수단이 상기 수로 금구(6)의 회전을 저지하는 구속저지상태를, 수로 금구(6)의 회전 각도를 상기 특정의 각도로 해두는 것에 의해, 구속저지수단에 의해서 자동적으로 냉각수로 설정을 실현할 수 있다.
(7) 상기 수로 금구(6)는, 그 속의 급수 공간(63)에 연이어 통하는 급수구 (13a)와 배수 공간(64)에 연이어 통하는 배수구(13b)가, 상기 수로 금구(6)의 축방향에서 어긋난 위치에 있고, 토치 본체(1) 내부의, 이들 위치에 대응하는 위치에, 상기 급수구(13a)가 열리는 링 형상의 급수 통로와, 상기 배수구(13b)가 열리는 링 형상의 배수 통로가 있고, 상기 급수 통로에는 급수관(14a)이 연이어 통하고, 상기 배수 통로에는 배수관(14b)이 연이어 통하는 것인, 상기(5)에 기재된 플라즈마 토치. 이 형태에서는, 수로 금구(6)가 토치 본체(1) 내에서 회전하여도, 수로 금구 (6)의 냉각수 유로가 가늘어지는 경우는 없기 때문에, 구속저지수단(65,11/66,12)의 존재 의의는 없지만, 소모된 인서트 칩을 교체하는 칩 교환시에, 토치 본체(1)를 잡고, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 대어 인서트 칩(5)을 돌려 넣어 강하게 회전시켜도, 수로 금구(6)의 공전을 저지하므로, 인서트 칩(5)을 비교적으로 강한 힘으로 회전 구동에 의한 탈착이 용이해진다. 수로 금구를 그 선단부에서 고정 유지하는 작업이 불필요하게 된다.
(8) 상기 수로 금구(6)의 암나사(68)는, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산인, 상기 (3) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 플라즈마 토치.
이 암나사(68)에 적정하게 정합하여 나사맞춤하는 인서트 칩(5)의 수나사 (53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산이다. 이렇게 하면, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산의 산정부는, 도 3의 (a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 산정부보다 두껍고 게다가 완만한 경사이므로, 인서트 칩(5)의 탈착에 의한 손모가 작고, 수로 금구(6)의 수명이 길어진다. 그 만큼, 수로 금구(6)에 대한 인서트 칩(5)의 탈착에 의해 인서트 칩(5)의 수나사(53)가 변형되기 쉬워지지만, 장착할 때의 변형은, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 밀착시키는 이점이 있다. 인서트 칩(5)은 소모품이므로, 수로 금구(6)로부터 떼어낼 때의 나사산의 변형이나 손모는 문제는 되지 않는다.
한편, 이해를 용이하게 하기 위해서 괄호 내에는, 도면에 나타내는 후술하는 실시예의 대응 요소 또는 상당 요소의 기호를, 예시로서 참고로 부기하였다. 이하도 동일하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 토치의 일부를 파단하여 도시한 정면도이다.
도 2(a)는 도 1에 도시한 수로 금구(6)의 확대 평면도, (b)는 우측면도, (c)는 도 1(a)의 2c-2c선 단면도이다.
도 3(a)는, 도 1에 도시한 수로 금구(6)의 암나사(68)와 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 나사맞춤부의 확대 종단면도를 도시하고, (b)는 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 하한 각도를, (c)는 상한 각도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 토치의 일부를 파단하여 도시한 정면도이다.
도 5(a)는 도 4에 도시한 수로 금구(6)의 확대 평면도, (b)는 우측면도, (c)는 (a)의 2c-2c선 단면도이다.
도 2(a)는 도 1에 도시한 수로 금구(6)의 확대 평면도, (b)는 우측면도, (c)는 도 1(a)의 2c-2c선 단면도이다.
도 3(a)는, 도 1에 도시한 수로 금구(6)의 암나사(68)와 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 나사맞춤부의 확대 종단면도를 도시하고, (b)는 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 하한 각도를, (c)는 상한 각도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 토치의 일부를 파단하여 도시한 정면도이다.
도 5(a)는 도 4에 도시한 수로 금구(6)의 확대 평면도, (b)는 우측면도, (c)는 (a)의 2c-2c선 단면도이다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은, 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
[실시예]
<제1 실시예>
도 1에, 제1 실시예의 플라즈마 토치를 도시한다. 제1 실시예의 플라즈마 토치는, 선단부재이며 노즐부재인 인서트 칩(5)을, 노즐대인 수로 금구(6)에 대해서 탈착할 수 있는 것이다. 또한, 수로 금구(6)는 토치 본체(1)로부터 떼어낼 수 있다.
인서트 칩(5)의 내부 구멍에는 센터링 스톤(9)이 있고, 센터링 스톤(9)을 관통한 전극봉(8)의 선단이, 인서트 칩(5)의 내부에 진입하여 노즐(51)에 대향하고 있다. 파일럿 가스는, 도시를 생략한 공급관으로부터 토치 본체(1) 및 수로 금구 (6)의 내부 구멍(61)의 파일럿 가스 경로(10)를 통과하여, 센터링 스톤(9)의 통기 구멍을 통해 인서트 칩(5)의 내부에 들어가고, 전극봉(8)의 선단에 발생하는 아크에 의해서 전리(電離)되어 플라즈마 가스가 되어, 노즐(51)로부터 분출한다.
인서트 칩(5)의 후단부의 수나사(53)가, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 돌려넣어지고, 이에 따라, 인서트 칩(5)의 외부 테이퍼면(52)이 수로 금구(6)의 선단의 내부 테이퍼면(67)에 압접하고 있다. 실드 가스 파이프(15)로부터 수로 금구 (6)의 바깥둘레면에 불어넣어진 실드 가스는, 캡 너트(7)의 선단부의 통공을 통하여, 실드 캡(2)의 내부 공간으로 나와, 인서트 칩(5)의 바깥둘레면을 따라서 토치 외부에 유출한다.
도 2에, 수로 금구(6)를 확대하여 도시한다. 수로 금구(6)는 대략 이중통이며, 내통(62)과 외통의 사이에 수로(4)가 있으며, 내통(62)에 의해 수로(4)가, x방향을 상하 방향으로 표현하면, 상하로 2구분되어 있다(도 2의 (c)). 위쪽은 급수 공간(63)으로서, 냉각수 급수관(14a)에 연이어 통하고 있다. 아래쪽은 배수 공간 (64)으로서, 배수관(14b)에 연이어 통하고 있다. 수로 금구(6)의 후단면(도 2(a) 상에서 우단면)에는, 도 1에 도시한 걸어멈춤 핀(11,12)을 받아들이는 걸어맞춤 홈(65,66)이 있고, 핀(11,12)은 토치 본체(1)의 내부 공간에서 토치 본체(1)에 고정되어 있다. 본 실시예에서는, 구속저지수단을 걸어멈춤 핀(11,12) 및 걸어맞춤 홈(65,66)으로 구성하고 있다.
토치 본체(1)에 일체로 고정된 수로 금구 받침대(16)의, 수로 금구(6)의 후단면이 대향하는 단면에는, 핀(11 및 12)을 받아들이는, 수로 금구(6)의 걸어맞춤 홈(65,66)과 동일한 홈과 구멍(162,164)이 새겨져 있으며 핀(11 및 12)을 압입함으로써 돌기(161,163)가 형성된다. 이들 홈과 구멍(162,164)에 의해서, 걸어멈춤 핀 (11,12)이 고정지지되고 있으며, 걸어멈춤 핀(11,12)의, 수로 금구(6)의 회전을 저지하는 강도가 높다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 걸어맞춤 홈(65,66)에 걸어멈춤 핀(11,12)이 끼워 넣어진 상태로, 상술한 급수 공간(63)에 급수관(14a)이 연이어 통하고 배수 공간(64)에 배수관(14b)이 연이어 통하는 냉각수 통과유로가 형성되어 있다.
구속저지상태, 즉 도 1에 도시하는 바와 같이 걸어맞춤 홈(65,66)에 걸어멈춤 핀(11,12)이 끼워넣어진 상태로, 인서트 칩(5)을 반시계 회전으로 강하게 회전시킴으로써, 수로 금구(6)로부터 인서트 칩(5)을 떼어낼 수 있다. 또한, 신품의 인서트 칩을 수로 금구(6)에 강하게 돌려 넣을 수 있다. 이들 경우, 수로 금구(6)의 회전이 핀(11,12)으로 저지되므로, 수로 금구(6)는 공전하는 경우는 없고, 강력한 나사 회전에 의한 인서트 칩(5)의 탈착이 용이하다.
도 3(a)에, 도 1에 도시한 수로 금구(6)의 암나사(68)에 대한 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 나사맞춤 부분을 확대하여 도시한다. 이 실시예에서는, 인서트 칩 (5)의 탈착에 대해서 수로 금구(6)의 암나사(68)의 내구성을 높게 하고, 수로 금구 (6)의 수명을 길게 하기 위해서, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산은, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 15도, 또한, 이면측에서 33도로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 32도 경사진 것이다. 이에 따라, 비소모품인 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산의 산정부는, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 산이 두껍고 둥그스름한 강고한 것으로 되어 있다. 암나사산 (68)에 대한 수나사산(53)의 각도 정도가 15도로 작게 되어 있으므로, 인서트 칩 (5)을 수로 금구(6)에 체결해 넣을 때의, 암나사(68)의 골을 넓히고자 하는 힘이 적어지고, 암나사(68)의 변형, 소모가 적어진다. 한편, 도 3상의 z화살표의 화살표 방향이, 암나사(68) 구멍에 대한 수나사(53)의 돌려 넣는 방향이다.
이에 따라, 암나사(68) 구멍에 나사맞춤하는 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 나사산은, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 15도, 또한, 이면측에서 33도로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 32도 경사진 것이다. 이에 따라, 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 나사산의 산정부는, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 산이 얇고 뾰족하게 변형되기 쉬운 것이 되고 있다.
수로 금구(6)의 암나사(68)의 나사산은, 인서트 칩(5)의 수나사(53)보다도 두껍고 게다가 완만한 경사이므로, 인서트 칩(5)의 탈착시 돌려 넣음, 풀림에 의한 변형, 손모가 작고, 수로 금구(6)의 수명이 길어진다. 그 만큼, 수로 금구(6)에 대한 인서트 칩(5)의 탈착에 의해 인서트 칩(5)의 수나사(53)가 변형되기 쉬워지지만, 장착할 때의 변형은, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 밀착시키는 이점이 있다. 인서트 칩(5)은 소모품이므로, 수로 금구(6)로부터 떼어냈을 때 나사산의 변형이나 손모는 문제가 되지 않는다.
도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 암나사(68)를, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도, 또한, 이면측에서 20도로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대하여 20도로 하는 것으로 하면, 암나사산(68)에 대한 수나사산(53)의 각도 정도가 10도로 극히 작아지므로, 인서트 칩(5)을 수로 금구(6)에 체결해 넣을 때 암나사(68)의 골을 넓히고자 하는 힘이 적고, 암나사(68)의 변형, 소모가 적다. 그러나, 이것에 나사맞춤하는 수나사(53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도, 또한, 이면측에서 20도로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도가 되어, 극히 얇으므로 파손하기 쉽고, 실용상의 한계(하한)이다.
도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 암나사(68)를, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 30도, 또한, 이면측에서 35도로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 45도로 하는 것으로 하면, 종래의 것보다, 암나사 (68)의 내구성이 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다. 암나사산(68)에 대한 수나사산(53)의 각도 정도가 30도로 약간 작기 때문에, 인서트 칩(5)을 수로 금구(6)에 체결해 넣을 때, 암나사(68)의 곡을 넓히고자 하는 힘이 적고, 암나사(68)의 변형, 소모가 적다. 수나사(53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 30도, 또한, 이면측에서 35도로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 45도가 되고, 상당한 두께가 있어, 파손되기 어렵다. 실용상의 효과를 얻을 수 있는 한계(상한)이다.
따라서, 인서트 칩(5)의 수나사(53)는, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산으로 하고, 수로 금구(6)의 암나사(68)는, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산으로 하는 것이 실용상 바람직하다. 이렇게 하면, 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍의 나사산의 산정부는, 도 3(a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 인서트 칩(5)의 수나사(53)의 산정부보다 두껍고 게다가 완만한 경사이므로, 인서트 칩(5)의 탈착에 의한 변형, 손모가 작고, 수로 금구(6)의 수명이 길어진다. 그 만큼, 수로 금구(6)에 대한 인서트 칩(5)의 탈착에 의해 인서트 칩(5)의 수나사(53)가 변형되기 쉬워지지만, 장착할 때의 변형은, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 밀착시켜, 발열측인 수나사측보다 흡열측인 암나사에의 전열효율을 업시키는 이점이 있다. 인서트 칩(5)은 소모품이므로, 수로 금구(6)로부터 떼어낼 때 나사산의 변형이나 손모는 문제는 되지 않는다.
<제2 실시예>
도 4에, 제2 실시예의 플라즈마 토치를 도시한다. 제 2실시예의 플라즈마 토치도, 선단부재이며 노즐 부재인 인서트 칩(5)을, 노즐대인 수로 금구(6)에 대해서 탈착할 수 있는 것이다. 제2 실시예의 수로 금구(6)는, 도 5(a)에도 도시한 바와 같이, 토치 본체(1)로부터 떼어낼 수 있다. 제2 실시예에서 이용한 수로 금구(6)는, 급수 공간(63)에 연이어 통하는 급수구(13a)와 배수 공간(64)에 연이어 통하는 배수구(13b)가, 상하 방향 z(수로 금구(6)의 축방향)에서 어긋난 위치에 있고, 토치 본체(1) 내부의, 이들 위치에 대응하는 위치에, 급수구(13a)가 열리는 링 형상의 급수 통로와 배수구(13b)가 열리는 링 형상의 배수 통로가 있고, 상기 급수 통로에는 급수관(14a)이 연이어 통하고, 배수 통로에는 배수관(14b)이 연이어 통하고 있다. 급수 통로와 배수 통로가 각각 링 형상이므로, 수로 금구(6)를 어떠한 회전 각도로 해도, 수로 금구(6)의 급수 공간(63)은 급수관(14a)에, 배수 공간(64)은 배수관(14b)에 연이어 통한다. 즉, 냉각수 유로를 형성하기 위해서는, 토치 본체(1)에 대해서 수로 금구(6)를 특정의 회전 각도로 설정할 필요는 없다.
그러나, 수로 금구(6)에 대해서 인서트 칩(5)을 탈착할 때 인서트 칩(5)의 돌려 넣기, 돌려 풀기에 있어서, 토치 본체(1)에 대한 수로 금구(6)의 공전을 방지하기 위해서, 제1 실시예와 마찬가지로, 수로 금구(6)의 후단면(도 5(a) 상에서 우단면)에는, 도 1에 도시한 걸어멈춤 핀(11,12)을 받아들이는 걸어맞춤 홈(65,66)이 있고, 핀(11,12)은 토치 본체(1)의 내부 공간에서 토치 본체(1)에 고정되어 있다. 본 실시예에서도, 구속저지수단을 걸어멈춤 핀(11,12) 및 걸어맞춤 홈(65,66)으로 구성하고 있다. 이에 따라, 토치 본체(1)를 잡고, 인서트 칩(5)의 수나사(53)를 수로 금구(6)의 암나사(68) 구멍에 대어 인서트 칩(5)을 돌려넣어 강하게 회전시켜도, 수로 금구(6)가 공전하지 않기 때문에, 인서트 칩(5)을 비교적으로 강한 힘으로의 회전 구동에 의한 탈착이 용이하다. 제2 실시예의 그 외의 구성은, 상술의 제1 실시예와 동일하다.
1: 토치 본체
2: 실드 캡
3: 실드 패킹
4: 수로
5: 인서트 칩
51: 노즐
52: 외부 테이퍼면
53: 수나사
6: 수로 금구
61: 내부 구멍
62: 내통
63: 급수 공간
64: 배수 공간
65, 66: 걸어멈춤 홈
67: 내부 테이퍼면
68: 암나사
7: 실드가스 분출부
8: 전극봉
9: 센터링 스톤
10: 파일럿 가스 경로
11, 12: 걸어멈춤 핀
13: 냉각수로계
14a, 14b: 냉각수 급수관, 배수관
15: 실드 가스 파이프
16: 수로 금구 받침대
161, 163: 돌기
162, 164: 홈
17: 절연 부시
2: 실드 캡
3: 실드 패킹
4: 수로
5: 인서트 칩
51: 노즐
52: 외부 테이퍼면
53: 수나사
6: 수로 금구
61: 내부 구멍
62: 내통
63: 급수 공간
64: 배수 공간
65, 66: 걸어멈춤 홈
67: 내부 테이퍼면
68: 암나사
7: 실드가스 분출부
8: 전극봉
9: 센터링 스톤
10: 파일럿 가스 경로
11, 12: 걸어멈춤 핀
13: 냉각수로계
14a, 14b: 냉각수 급수관, 배수관
15: 실드 가스 파이프
16: 수로 금구 받침대
161, 163: 돌기
162, 164: 홈
17: 절연 부시
Claims (8)
- 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐을 가지며, 플라즈마 토치의 수로 금구의 암나사 구멍에 돌려넣어지는 후단통부에 수나사를 가지고, 상기 수나사가, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산으로 이루어진 인서트 칩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수로 금구의 암나사 구멍의 선단 개구의 내부 테이퍼면에 접촉하는 외부 테이퍼면을 더 가지는 인서트 칩.
- 선단의 중심에 플라즈마를 분출하는 노즐을 가진 인서트 칩, 중심에 내부 구멍이 있어 그 바깥측에 냉각수 통과유로가 있는 수로 금구, 상기 내부 구멍에 진입하여 선단이 상기 노즐에 대향하는 전극봉, 상기 전극봉을 상기 노즐의 중심축 위치에 지지하는 센터링 스톤, 및, 상기 수로 금구를 그 후단측으로부터 받아들이는 수납 공간을 가진 토치 본체를 구비한 플라즈마 토치에 있어서,
상기 인서트 칩은, 상기 수로 금구의 암나사 구멍에 돌려넣어지는 후단통부에 수나사를 가지며, 상기 수나사가, 산정측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 골밑측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산이며,
상기 수로 금구는, 상기 내부 구멍의 선단부에 상기 인서트 칩의 상기 수나사가 나사맞춤하는 암나사 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치. - 제 3 항에 있어서, 상기 수로 금구는 그 암나사 구멍의 선단 개구에 내부 테이퍼면을 가지며, 상기 인서트 칩은 상기 내부 테이퍼면에 접촉하는 외부 테이퍼면을 가지는 플라즈마 토치.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 토치 본체내에서의 상기 수로 금구의 회전을 저지하는 구속저지수단을 더 구비한 플라즈마 토치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 수로 금구의 냉각수 통과유로는, 상기 수로 금구의 후단부로부터 선단부에 냉각수를 보내는 급수 공간 및 선단부로부터 후단부로 되돌리는 배수 공간을 포함하고, 상기 구속저지수단이 상기 수로 금구의 회전을 저지하는 구속저지 상태로, 상기 급수 공간은 급수관에, 상기 배수 공간은 배수관에 각각 연결되는 플라즈마 토치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 수로 금구는, 그 속의 급수 공간에 연이어 통하는 급수구와 배수 공간에 연이어 통하는 배수구가, 상기 수로 금구의 축방향에 어긋난 위치에 있고, 토치 본체 내부의, 이들 위치에 대응하는 위치에, 상기 급수구가 열리는 링 형상의 급수 통로와, 상기 배수구가 열리는 링 형상의 배수 통로가 있고, 상기 급수 통로에는 급수관이 연이어 통하고, 상기 배수 통로에는 배수관이 연이어 통하는 것인 플라즈마 토치.
- 제 3 항 내지 제 7 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 수로 금구의 암나사는, 골밑측에서 나사축에 수직인 단면의 표면측에서 10도 이상 30도 이하, 또한, 이면측에서 20도 이상 35도 이하로 경사지고, 게다가, 산정측에서 나사축에 평행한 면에 대해서 20도 이상 45도 이하로 경사진 나사산인 플라즈마 토치.
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