JP2604946Y2 - アーク加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電極と被加工物または
補助電極との間に加工用電源の出力に重畳して高周波高
電圧を供給して火花放電を発生させ、これによって加工
用主アーク放電を誘発する方式のアーク加工装置の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波によってアークを起動する方式
（以下高周波起動式という）のアーク加工装置において
は制御回路に対する高周波ノイズの混入を防止するため
の対策が必要となる。

【０００３】図１に従来の高周波起動式のアーク加工装
置の一種であるプラズマアーク加工装置の例を示す。同
図において、１はトーチ本体であり内部にチャック１１
に挾持された主電極１２、この主電極を囲む位置に絶縁
状態に取付けられたノズル状の補助電極１３、補助電極
保護用カップ１４および起動指令用押ボタンスイッチ１
５を包含している。また図示は省略したがプラズマ発生
用作動ガスは主電極１２と補助電極１３との間に供給さ
れ補助電極１３の先端部に設けられたオリフイス部から
外部に噴出する。２は加工用電源装置であり、交流電源
からプラズマ加工に適した特性の直流出力に変換するＡ
Ｃ／ＤＣ変換部や起動・停止、作動ガスの供給などを制
御する出力制御部２１、開閉器２２、電流制限素子２
３、高周波発生手段２４、高周波発生手段２４の出力を
チップ電極１３に至るパイロット回路に重畳するための
カップリングコイル２５、高周波バイパス用コンデンサ
２６ａ，２６ｂ，２８ａおよび高周波阻止用チョークコ
イル２７ａ，２７ｂから構成されている。なお３は被加
工物である。

【０００４】出力制御部２１の正出力は直接被加工物３
に接続されるとともに開閉器２２、電流制限素子２３お
よびカップリングコイル２５を通して補助電極１３に接
続されている。また出力制御部２１の負出力は直接トー
チ１の主電極１２に接続されている。さらにトーチ１の
押ボタンスイッチ１５は加工用電源装置２の起動指令入
力端子に接続されている。これらの各接続ケーブルは作
業性をよくするために、被加工物３と正出力端子とを接
続する電力ケーブル（アースケーブル）を除いて、図示
を省略した作動用ガスの供給ホースとともに一つに束ね
られて通常これらが互いに密着した状態で数ｍないし１
０数ｍの長さの複合ケーブル１０として製作されてい
る。

【０００５】図１の従来装置においては、トーチ１の押
ボタンスイッチ１５が押されると作動ガスが供給される
とともに出力制御部２１が所定の出力電圧を正・負端子
間に出力し、また高周波発生手段２４は高周波高電圧を
発生する。また押ボタンスイッチ１５からの起動指令に
よって開閉器２２は閉じるので出力制御部２１の正出力
は開閉器器２２，電流制限素子２３，カップリングコイ
ル２５を経てトーチ１の補助電極１３に達する。この出
力電圧にはカップリングコイルによって高周波発生手段
２４の出力である高周波高電圧が重畳されているので、
補助電極１３と主電極１２との間の絶縁がこれによって
破壊されて火花放電が発生し、この火花放電がトリガー
となってアーク放電（パイロットアーク）が誘発され
る。このパイロットアークの電流は電流制限素子２３に
よって比較的小さな値に制限されている。この状態でト
ーチ１を被加工物３に近づけると、パイロットアークに
よって作動ガスのイオン化された部分が被加工物に接触
したときに主電極１２と被加工物３との間に主アークが
発生する。この主アークの発生を検出して高周波発生手
段２４はその出力を停止し、また開閉器２２は開路する
のでパイロットアークは消滅する。ここでパイロットア
ーク起動および維持のために供給される高周波電圧は加
工用電源装置２の内部の電子回路が誘導により誤動作し
たり過電圧の混入によって部品の破壊などの事故を引き
起すので、カップリングコイル２５より内側においてコ
ンデンサ２６ａ，２６ｂを接続して高周波電圧をバイパ
スする。また起動用押ボタンスイッチからの信号ケーブ
ルに制御信号に直列に重畳して誘導される高周波電圧も
チョークコイル２７ａ，２７ｂとコンデンサ２８ａとか
らなるローパスフイルターによって外部からの侵入を防
止している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
ては、高周波電圧の加工用電源装置への侵入は防止でき
るものの、高周波電圧の漏洩は防止できない。即ち、高
周波が重畳される電力ケーブルから制御ケーブルへ漏洩
する高周波電圧のうち静電容量や絶縁物を通じて制御ケ
ーブルの信号に直列に重畳されるノイズは防止できる
が、静電容量や空中伝播によって接地点に対する電位変
動となって現れるノイズは防止できない。さらに高周波
ノイズのうち前者のものは、ケーブル相互間の絶縁を強
化することによっても解決できるが、後者のノイズは絶
縁対策をしても解決できない。

【０００７】これらを解決するためにチョークコイル２
７ａ，２７ｂの外側、即ち各チョークコイルとコンセン
トの導体部との各接続点と接地点との間に高周波バイパ
スコンデンサ２８ｂ，２８ｃを接続する図２の方法が一
般的に採用されている。しかるにこのような対策を施し
たものにおいてはチョークコイル２７ａ，２７ｂの外
側、コンデンサ２８ｂ，２８ｃとの接続点側の電位はコ
ンデンサ２８ｂ，２８ｃによって接地されるために高周
波漏洩ノイズに対して安定しているが、チョークコイル
２７ａ，２７ｂの他端、即ち制御回路に対する入力端子
側の接地点に対する電位は安定しない。このために高周
波電圧の漏洩ノイズのうち接地点の電位を変動させるノ
イズはコンデンサ２８ｂ，２８ｃの挿入にもかかわらず
低減されないことになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記従来装置
の問題点を解決するために、制御ケーブルをチョークコ
イルと直列にして制御回路と接続し、かつ、このチョー
クコイルと制御回路との接続点と接地点との間に高周波
バイパスコンデンサを接続した構造とし、さらに制御ケ
ーブルとチョークコイルとの間にはコンデンサを接続し
ないために発生する高電圧、即ち漏洩高周波電圧によっ
て誘起する高電圧に耐えるようにケーブルコネクタ部の
接地電位に対する耐圧を強化するとともにチョークコイ
ル自体にも入出力間の耐圧を強化した構造としたもので
ある。

【０００９】

【実施例】図３に本考案をＴＩＧアーク溶接装置に適用
したときの例を示す。同図において、１はＴＩＧアーク
溶接用トーチであり、内部にチャック１１、主電極１２
を含み、また起動指令用押ボタンスイッチ１５およびシ
ールドガスノズル１６を含んでいる。２は加工用電源装
置であり、ＴＩＧアーク溶接のためには出力電圧・電流
特性が垂下特性または定電流特性のものが用いられる。
加工用電源装置２は、出力制御部２１、高周波発生手段
２４、カップリングコイル２５、チョークコイル２７
ｃ，２７ｄ、高周波バイパスコンデンサ２６ｃ，２６
ｄ，２９ａ，２９ｂを含んでいる。チョークコイル２７
ｃと２７ｄとは共通の鉄心に巻かれてその極性は図中に
・印にて示すように定められている。また高周波バイパ
スコンデンサ２６ｃと２６ｄとは出力制御部２１の入力
端子と接地点（ｅ）との間に、またバイパスコンデンサ
２９ａと２９ｂとはチョークコイル２７ｃ，２７ｄと出
力制御部２１の制御信号入力端子との各接続点と接地端
子（ｅ）との間に接続されている。さらにトーチ１と加
工用電源装置２との間は電力ケーブル１７、制御ケーブ
ル１８とによって接続され、被溶接物３と加工用電源装
置２との間も電力ケーブル３１にて接続されている。こ
れらのケーブルのうち制御ケーブル１８はトーチ１の押
ボタンスイッチ１５から引出されてコネクタ３０によっ
て加工用電源装置２の制御信号入力端子（ｂ），（ｃ）
に接続されている。

【００１０】図３の実施例においては電力ケーブル１７
に重畳される高周波電圧がケーブル間の静電容量によっ
て制御ケーブル１８に漏洩したときには、チョークコイ
ル２７ｃ，２７ｄによって減衰されるとともにバイパス
コンデンサ２９ａ，２９ｂによって接地端子に導かれ、
バイパスコンデンサ２６ｃ，２６ｄを通ってカップリン
グコイル２５に戻る経路を辿ることになるので、加工用
電源装置の制御回路部を含む出力制御部２１の対接地電
位は高周波電圧が漏洩しても何ら変動しないことにな
る。さらに制御信号に直列に混入してくるノイズはチョ
ークコイル２７ｃ，２７ｄとコンデンサ２９ａ，２９ｂ
によって図１に示した従来装置と同様のローパスフイル
タが構成されるので充分に阻止される。

【００１１】図３の実施例においては入力端子（ｂ），
（ｃ）とチョークコイル２７ｃ，２７ｄとの各接続点に
はコンデンサを接続していない。この理由は、もしこの
部分に高周波に対して低インピーダンスとなるコンデン
サを設けると、このコンデンサとコンデンサ２９ａ，２
９ｂとによってチョークコイルが高周波に対して短絡さ
れてしまうために逆に制御回路に対する高周波の混入が
助長されてしまうからである。上記のようにチョークコ
イル２７ｃ，２７ｄと入力端子（ｂ），（ｃ）との各接
続点には高周波をバイパスさせるためのコンデンサを設
けることはできない。このために入力端子（ｂ），
（ｃ）の接地点（ｅ）に対する電位は高周波ノイズの漏
洩量に応じて高くなり、場合によっては数ＫＶにも達す
ることがある。それ故、コネクタ３０の（ｂ），（ｃ）
両端子と接地部分との間は十分な耐圧を有することが必
要であり、このためには、コネクタ３０として耐地絶縁
強度の高いものを採用するか、または、コネクタ３０を
直接加工用電源の金属部分に取付けずに絶縁物３０ａを
介して取付けて信号導体と大地との間の絶縁強度を強化
しておく必要がある。

【００１２】上記の高い高周波電圧はチョークコイル２
７ｃ，２７ｄによって大巾に減衰されることになるが、
この結果、チョークコイル２７ｃ，２７ｄの両端にはこ
の減衰量に対応した高い電圧が印加されることになる。
それ故、チョークコイル２７ｃ，２７ｄの巻始め、巻終
りの間およびコイルと鉄心等の接地電位にある部材との
間の絶縁強度もコネクタ３０と同様に絶縁強度を十分に
高くしておくことが必要である。実験によれば、通常こ
れらの絶縁強度としては２，０００Ｖないし６，０００
Ｖ程度の高周波電圧に耐える構造としておけばよい。

【００１３】図３に示した実施例においては制御信号を
発生するものとしてトーチに設けられた起動指令用押ボ
タンスイッチのみを示したが、この他に出力電流または
出力電圧などを設定する可変抵抗器がある場合、さらに
他のシーケンス制御用等の信号が伝達されるケーブル等
がある場合には、これらのすべての制御用ケーブルの入
力端子部に同様のチョークコイルとバイパスコンデンサ
からなる回路を設ければよい。

【００１４】本考案は、図３に示したようなＴＩＧ溶接
装置にのみ適用できるものではなく、補助電極と主電極
との間に高周波電圧を印加して火花放電を発生させる方
式の図１のようなアーク加工装置にも適用できる。図４
に図１に示したようなプラズマアーク加工装置に本考案
を適用したときの例を示す。同図においては図１の従来
装置において、チョークコイル２７ａ，２７ｂにかえて
チョークコイル２７ｃ，２７ｄを採用すること、および
チョークコイルと制御回路の入力端子との間に高周波バ
イパスコンデンサ２８ａにかえて高周波バイパスコンデ
ンサ２９ａ，２９ｂを設けた。また出力電流調整用可変
抵抗器４が作業者の手元に設けられておりケーブル４１
およびコネクタ４０によって加工用電源２に接続されて
いる。加工用電源２においてはコネクタ４０の各端子に
直列に接続されたチョークコイル２７ｅないし２７ｇと
このチョークコイルと出力制御部２１との接続点と接地
端子（ｅ）との間に高周波バイパスコンデンサ２９ｃな
いし２９ｅがそれぞれ接続されている。図４の実施例に
おいてもコネクタ３０，４０と接地電位部分との間は絶
縁物３０ａおよび４０ａにて絶縁を強化してあり、また
チョークコイル２７ｃないし２７ｇと接地電位部分との
間、各チョークコイルの巻線の巻始めと巻終りとの間お
よびこれらの巻線と鉄心等の接地部分との間はそれぞれ
絶縁強度を強化しておく必要があることは図３の実施例
と同様である。

【００１５】

【考案の効果】本考案は、制御用信号の入力端子にチョ
ークコイルを直列に接続し、このチョークコイルの他端
と制御回路との各接続点と接地端子との間にコンデンサ
をそれぞれ接続したので制御信号に直列に重畳される高
周波ノイズのみでなく静電誘導や空中伝播によって混入
してくる接地電位を変動させる高周波ノイズも十分に除
去することができるので誤動作の少ない安定した動作の
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の装置の例を示す図。

【図２】従来の装置の別の例を示す図。

【図３】本考案の実施例を示す図。

【図４】本考案の別の実施例を示す図。

【符号の説明】

１ トーチ ２ 加工用電源装置 ３ 被加工物 ４ 出力電流調整用可変抵抗器 １０ 複合ケーブル １１ チャック １２ 電極（主電極） １３ 補助電極 １４ 補助電極保護用カップ １５ 起動指令用押ボタンスイッチ １６ ノズル １７，３１ 電力ケーブル １８，４１ 制御ケーブル ２１ 出力制御部 ２２ 開閉器 ２４ 高周波発生手段 ２５ カップリングコイル ２６ａないし２６ｄ コンデンサ ２８ａないし２８ｃ コンデンサ ２９ａないし２９ｅ コンデンサ ２７ａないし２７ｇ チョークコイル ３０，４０ コネクタ ３０ａ，４０ａ 絶縁物 （ｅ） 接地端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−135073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−33877（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135072（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−84626（ＪＰ，Ｕ) 実公 平３−44377（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/073 B23K 9/10

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と被加工物または補助電極との間に加
   工用電源の出力に重畳して高周波高電圧を供給して火花
   放電を発生させ、前記火花放電によって加工用主アーク
   放電を誘起する方式のアーク加工装置において、前記加
   工用電源または出力制御部に接続する制御ケーブルを接
   地端子に対する絶縁を強化したケーブルコネクタによっ
   て接続し、前記加工用電源または出力制御部に設けられ
   た前記制御ケーブルの入力コネクタの各端子にチョーク
   コイルを挿入するとともに、前記チョークコイルと前記
   加工用電源の出力制御部の入力端子との各接続点と接地
   端子との間に高周波バイパスコンデンサを接続すると共
   に、前記加工用電源の出力制御部の入力端子と接地端子
   との間にも高周波バイパスコンデンサを接続したアーク
   加工装置。
2. 【請求項２】前記チョークコイルは巻線と接地電位間お
   よび巻線の巻始めと巻終りとの間の絶縁耐圧が数ＫＶに
   強化されたコイルである請求項１に記載のアーク加工装
   置。