JP2711965B2 - Plasma arc welding machine - Google Patents

Plasma arc welding machine

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JP2711965B2
JP2711965B2 JP25585092A JP25585092A JP2711965B2 JP 2711965 B2 JP2711965 B2 JP 2711965B2 JP 25585092 A JP25585092 A JP 25585092A JP 25585092 A JP25585092 A JP 25585092A JP 2711965 B2 JP2711965 B2 JP 2711965B2
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JP
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electrode rod
workpiece
plasma arc
current
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秋男 小松
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Origin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【産業上の利用分野】本発明は,アルミニウムおよびそ
の合金のような高い融点をもつ酸化膜の形成された材料
を溶接するのに適したプラズマアーク溶接機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma arc welding machine suitable for welding a material having an oxide film having a high melting point, such as aluminum and its alloys.

【従来の技術】一般に鋼板などを溶接するためのプラズ
マアーク溶接機は,電極棒に負の電圧を印加し,溶接さ
れる被溶接物に正の電圧を印加することにより,これら
の間にプラズマアークを発生させ,その熱で被溶接物を
溶接している。しかし,アルミニウム,アルミニウム合
金,マグネシウム合金などはその表面に高い融点をもつ
酸化膜が形成されているので,この酸化膜を除去,つま
りクリーニングできることがこれらの溶接にとって重要
なファクタとなる。従来のこの種のプラズマアーク溶接
機としては図5に示されたようなものがあり,これにつ
いて同図により説明する。プラズマアークトーチ1は電
極棒2,これを囲むノズル3,および電極棒2とノズル
3とにより形成されるガス通路4からなる。主電源9は
電極棒2とアルミニウム,アルミニウム合金,マグネシ
ウム合金など表面に高い融点の酸化膜が形成された被溶
接物8との間に交流電力を供給するものであり,所望の
周波数の電力を発生し得るインバータ電源などが用いら
れている。補助電源10は電極棒2とノズル3間に,電
極棒2を負,ノズル3を正とする直流電圧を印加すると
共に,高周波電力を重畳させて電極棒2とノズル3間に
パイロットアーク2を生じさせるためのものである。先
ずガス供給源(図示せず)からガス通路4にアルゴンガ
スをスタートガスとして流し,次に補助電源10を動作
させて電極棒2とノズル3間に,電極棒2を負,ノズル
3を正とする直流電圧を印加すると,電極棒2とノズル
3間にパイロットアークが生じる。次に,主電源9が電
極棒2と被溶接物8との間に交流電圧を印加すると,ア
ーク柱Aがプラズマアークトーチ1と被溶接物8との間
に発生し,図6に示すように交互に電流I1 ,I2 が流
れる。。このアーク柱Aはアルゴンガスと協働して,電
極棒2が正で被溶接物8が負の期間,つまり電流I2
流れる期間で被溶接物8の溶接ビード周辺の酸化膜を除
去,つまりクリーニングを行い,所望の溶接を行う。ま
た,特公昭49ー24781号公報に示すような逆極性
プラズマジェット発生装置も既に開示されている。これ
について図6を用いて説明を行うと,この装置の特徴は
第1のノズル3と被溶接物8との間に,第1のノズル3
が正で被溶接物8が負となる極性でスイッチS1を介し
て主電源9を接続し,電極棒2と第1のノズル3間に,
電極棒2が負で第1のノズル3間が正となる極性でスイ
ッチS2を介して補助電源10を接続したところにあ
る。なお,5は第1のノズル3の外側にこれを囲むよう
設けられて第1のノズル3との間に第2のガス通路6を
形成する第2のノズル,7は溶接面を空気から遮断する
ための不活性のガスを流すシルド部材である。これは,
まず第1のガス通路4に不活性ガスを流した状態でスイ
ッチS2を閉じ,補助電源10により電極棒2と第1の
ノズル3間にパイロットアークを発生する。次に第2の
ガス通路6に不活性ガスを流した状態でスイッチS1を
閉じ,主電源9により第1のノズル3と被溶接物8との
間にアーク柱Aを発生する。アーク柱Aは第1のノズル
3の先端部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットと
なる。
2. Description of the Related Art Generally, a plasma arc welding machine for welding a steel sheet or the like applies a negative voltage to an electrode rod and applies a positive voltage to a workpiece to be welded, thereby forming a plasma between them. An arc is generated and the heat is used to weld the workpiece. However, since an oxide film having a high melting point is formed on the surface of aluminum, an aluminum alloy, a magnesium alloy, and the like, removing or cleaning the oxide film is an important factor for these weldings. FIG. 5 shows a conventional plasma arc welding machine of this type, which will be described with reference to FIG. The plasma arc torch 1 includes an electrode rod 2, a nozzle 3 surrounding the electrode rod, and a gas passage 4 formed by the electrode rod 2 and the nozzle 3. The main power supply 9 supplies AC power between the electrode rod 2 and the workpiece 8 having a high melting point oxide film formed on the surface of aluminum, aluminum alloy, magnesium alloy, etc., and supplies power of a desired frequency. An inverter power supply or the like that can be generated is used. The auxiliary power supply 10 applies a DC voltage between the electrode rod 2 and the nozzle 3 to make the electrode rod 2 negative and the nozzle 3 positive, and superimposes high-frequency power to generate a pilot arc 2 between the electrode rod 2 and the nozzle 3. To make it happen. First, an argon gas is supplied as a start gas from a gas supply source (not shown) to the gas passage 4, and then the auxiliary power source 10 is operated so that the electrode rod 2 is negative and the nozzle 3 is positive between the electrode rod 2 and the nozzle 3. Is applied, a pilot arc is generated between the electrode rod 2 and the nozzle 3. Next, when the main power supply 9 applies an AC voltage between the electrode rod 2 and the work 8, an arc column A is generated between the plasma arc torch 1 and the work 8, as shown in FIG. Currents I 1 and I 2 alternately flow. . The arc column A, in cooperation with argon gas, the electrode rod 2 is welded object 8 is negative duration positive, i.e. removing the oxide film of the weld bead around the object to be welded 8 during a period current I 2 flows, That is, cleaning is performed and desired welding is performed. Further, a reverse-polarity plasma jet generator as disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-24781 has already been disclosed. This will be described with reference to FIG. 6. The feature of this device is that the first nozzle 3 is provided between the first nozzle 3 and the workpiece 8.
Is connected to the main power supply 9 via the switch S1 with the polarity that the workpiece 8 is negative and the workpiece 8 is negative.
The auxiliary power source 10 is connected via the switch S2 with the polarity that the electrode rod 2 is negative and the space between the first nozzles 3 is positive. Reference numeral 5 denotes a second nozzle which is provided outside the first nozzle 3 so as to surround the first nozzle 3 and forms a second gas passage 6 between the first nozzle 3 and the first nozzle 3. This is a sild member through which an inert gas for flowing is applied. this is,
First, the switch S2 is closed with the inert gas flowing in the first gas passage 4, and a pilot arc is generated between the electrode rod 2 and the first nozzle 3 by the auxiliary power supply 10. Next, the switch S1 is closed with the inert gas flowing in the second gas passage 6, and an arc column A is generated between the first nozzle 3 and the workpiece 8 by the main power supply 9. The arc column A is a plasma jet of the opposite polarity with the tip of the first nozzle 3 as the anode point.

【発明が解決するための課題】しかしこのような従来の
第1の溶接方法,つまり酸化膜のクリーニングを行うた
めに被溶接物に対して電極棒を正電圧とする電力を一時
的に供給する期間を有する方法では,被溶接物に対して
電極棒を負電圧とする電力を供給する方法に比べて電極
棒の損耗が大きいという問題点がある。また,従来の第
2の溶接方法では電極棒の損耗は少ないものの,加工時
およびクリーニング時の双方とも第1のノズル3の先端
部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットを発生させ
ているので,溶接溶け込みは浅く,他の従来の逆極性の
プラズマ溶接方法と本質的には変わらず,クリーニング
性と溶接溶け込み双方を満足する適正条件が得られ難い
など,その逆極性のプラズマジェットを発生する上でい
ろいろと制約があり,実施し難いという問題がある。本
発明では酸化膜のクリーニングを行う条件と溶接条件と
を別個に設定してクリーニングと溶接の双方とも好まし
い条件で行うことができ,またクリーニング時における
電極棒の損耗が皆無で,アルミニウム,鋼板など両極性
の溶接ができるプラズマアーク溶接機を提供することを
課題とする。
However, such a first conventional welding method, that is, temporarily supplying power to make a positive voltage on an electrode rod to an object to be welded in order to clean an oxide film. In the method having a period, there is a problem that the electrode rod is more worn out than the method of supplying electric power to the workpiece to make the electrode rod a negative voltage. In addition, in the second conventional welding method, although the electrode rods are less worn, a plasma jet of the opposite polarity is generated at both the machining and the cleaning with the tip of the first nozzle 3 as the anode point. , The welding penetration is shallow, and it is essentially the same as other conventional plasma welding methods of opposite polarity, and it is difficult to obtain appropriate conditions that satisfy both cleaning performance and welding penetration. There are various restrictions on the above, and there is a problem that it is difficult to implement. In the present invention, the conditions for cleaning the oxide film and the welding conditions can be set separately so that both cleaning and welding can be performed under favorable conditions, and there is no wear of the electrode rods during cleaning, and aluminum, steel plate, etc. An object of the present invention is to provide a plasma arc welding machine capable of performing both-polarity welding.

【課題を解決するための手段】電極棒を囲む1つ以上の
ノズルを有するプラズマアークトーチの電極棒を負,被
溶接物を正とする電圧を供給してそれらの間に間欠的に
電流を供給し得る主電力供給手段を備えたプラズマアー
ク溶接機において,主電力供給手段がオフの期間にノズ
ルを正,被溶接物を負とする電圧を前記ノズルと被溶接
物間に印加して電流を供給するクリーニング用電力供給
手段とを有し,前記ノズルと被溶接物間に発生するアー
クで被溶接物の酸化膜のクリーニングを行うものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An electrode rod of a plasma arc torch having one or more nozzles surrounding an electrode rod is supplied with a voltage that makes the electrode rod negative and the work to be welded intermittently, and a current is intermittently applied between them. In a plasma arc welding machine having a main power supply means capable of supplying a current, a voltage is applied between the nozzle and the work to apply a voltage between the nozzle and the work while the main power supply is off while the nozzle is positive and the work is negative. And a cleaning power supply unit for supplying an electric power for cleaning the oxide film of the workpiece with an arc generated between the nozzle and the workpiece.

【実施例】以下図1乃至図4にしたがって本発明のそれ
ぞれの実施例について説明する。これら図において図5
および図6に示した記号と同一の記号は相当する部材を
示すものとする。図1において,電力供給装置11は切
替え用のスイッチ12と13と協働して,スイッチ13
が開でスイッチ12が閉じられるとき電極棒2と被溶接
物6間に電流を供給する主電力供給手段として働き,ま
たスイッチ12が開でスイッチ13が閉じられるときノ
ズル3と被溶接物6間に電流を供給するクリーニング用
電力供給手段として働く。電力供給装置11は通常の回
路構成の電源装置であり,商用交流電源11A,整流器
11B,平滑回路11C,商用周波数より高い周波数で
スイッチングを行い得るMOSFET,或いはIGBT
のような半導体素子からなるスイッチング半導体回路1
1D,スイッチング半導体回路11Dに接続された1次
巻線とセンタタップの2次巻線をもつトランス11E,
ダイオードD1 〜D4 からなる整流回路11F,および
プラズマアーク柱Aを持続するためのインダクタ11G
などからなる。ここで,スイッチング半導体回路11D
とトランス11Eは高周波インバータ回路を構成し,ま
たスイッチ12と13はトランジスタのように電気信号
で動作し得る半導体素子からなり,通常スイッチング半
導体回路11Dのスイッチング周波数に比べてかなり低
い周波数で切替え動作を行って,プラズマアーク柱Aの
発生とクリーニング用アークの発生間を切り替える。こ
こで特に図示していないが,ノズル3は従来と同様,或
いはそれ以上に水冷された液冷ノズルであり,実際上,
この冷却能力が高いことが本発明を可能にする。したが
って,以下の実施例においても特に記述しないがノズル
は液冷ノズルであるものとする。次にこの装置の動作説
明を行うと,先ずプラズマアークトーチ1のガス通路4
にプラズマガスを流し,パイロットアーク用電力供給手
段10を動作させ,従来装置と同じように電極棒2の先
端とノズル3との間にパイロットアークを発生させる。
次にトーチ3を囲むシールド部材7にアルゴンガスを流
して被溶接物8の溶接面を覆い,電力供給装置11を動
作させると共に,スイッチ13のみを閉じる。これに伴
い,スイッチ13→ノズル3→被溶接物8→インダクタ
11G→トランス11Eの2次巻線→整流回路11Fの
ダイオードD1 又はD 3→スイッチ13の閉回路が形成
され,ノズル3から被溶接物8に電流I2 が流れる。つ
まり,被溶接物8を陰極,ノズル3を陽極とする負極性
のクリーニング用アーク柱(点線で示す)がノズル3と
被溶接物8との間に形成される。この期間ではノズル3
と被溶接物8間に発生する負極性のクリーニング用アー
ク柱により,アルゴンガスの溶接面からの空気遮蔽作用
と相まって溶接面の酸化膜が除去される。この期間にお
けるクリーニング用アーク柱は従来と同様に被溶接物8
の溶接にも寄与する。したがって,電極棒2はクリーニ
ング作用に関与していないからこの期間のクリーニング
作用による電極棒2の損耗は皆無である。そして前述の
ように,ノズル3は従来と同様,或いはそれ以上に水冷
されているので,クリーニング用アーク柱の熱によって
もノズル3の損耗は極めて小さい。次に電力供給装置1
1を動作させた状態でスイッチ13を開き,スイッチ1
2を閉じる。これに伴いノズル3と被溶接物8間に発生
していたクリーニング用アーク柱は消弧し,スイッチ1
2→整流回路11FのダイオードD2 又はD 4→トラン
ス11Eの2次巻線→インダクタ11G→被溶接物8→
電極棒2→スイッチ12の閉回路が形成され,被溶接物
8から電極棒2に電流I1 が流れる。つまり,電極棒2
を陰極,被溶接物8を陽極とする正極性のアーク柱Aが
電極棒2と被溶接物8との間に形成される。この期間で
は正極性のアーク柱Aの熱による通常の溶接だけが行わ
れ,クリーニング作用による電極棒2の損耗は皆無であ
る。以上述べたようにこの実施例では,スイッチ12と
13を交互にスイッチングさせることにより,電極棒2
を正極性にすることなくプラズマアークトーチ1と被溶
接物8間に,図2に示すような正極性,負極性のプラズ
マアークを交互に発生させることができる。この実施例
では,スイッチング半導体回路11Dがアーク電流の値
を制御するのに適したパルス幅制御型のものからなり,
クリーニング時における負極性のプラズマアーク電流I
2 の発生時には,スイッチング半導体回路11Dは溶接
時の正極性のプラズマアーク電流I1 の発生時に比べて
電流値が大きくなるよう制御する。また,スイッチ13
はスイッチ12のオン期間より短いオン期間をもつよう
設定されている。このような制御により,クリーニング
時における負極性のプラズマアーク電流I2 は正極性の
プラズマアーク電流I1に比べて,通電期間が短く,ピ
ーク値の大きい電流波形となる。上記説明からも分かる
ように,被溶接物8を共通の一方の電極として,電極棒
2との間に正極性のプラズマアークを発生し,またノズ
ルとの間に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条
件で発生する構成なので,正極性のプラズマアーク電流
と負極性のプラズマアーク電流の大きさをそれぞれ任意
の所望値に設定でき,したがって薄板から厚板までそれ
ぞれ最適な条件で溶接が行える。下記表1にアルミニウ
ム板のI型突き合わせ溶接の具体例を示す。 次に図3はプラズマアークトーチ1の第2のノズル5と
被溶接物8間に,第2のノズル5を正,被溶接物8を負
とする電力を,また電極棒2と被溶接物8間に,電極棒
2を負,被溶接物8を正とする電力を交互に供給する例
を示す。11A,11Bはスイッチ12と13のスイッ
チングにより前実施例で示した電力供給装置11を共用
する形の図示極性の電力供給装置であるが,別個の制御
型電源であっても勿論よい。この実施例でもスイッチ1
2と13は交互に開閉し,スイッチ12が閉じていると
き,電力供給装置11Aにより被溶接物8を陽極として
被溶接物8から電極棒2に電流が流れ,電極棒2と被溶
接物8間に正極性のプラズマアーク柱Aが形成される。
次にスイッチ12を開き,スイッチ13を閉じると,電
力供給装置11Bにより第2のノズル5を陽極として第
2のノズル5から被溶接物8に電流が流れ,第2のノズ
ル5と被溶接物8間にクリーニング用の負極性のプラズ
マアークが形成される。ここで補助電源10は電極棒2
と第2のノズル5間に図示極性で接続される。したがっ
てこの実施例でも,スイッチ12と13を交互にスイッ
チングさせることにより,電極棒2を正極性にすること
なくプラズマアークトーチ1と被溶接物8間に正極性,
負極性のプラズマアークを交互に発生させることができ
る。次に図4はプラズマアークトーチ1の第1のノズル
3と被溶接物8間に,第1のノズル3を正,被溶接物8
を負とする電力を,また電極棒2と被溶接物8間に,電
極棒2を負,被溶接物8を正とする電力を交互に供給す
る例を示す。この実施例でもスイッチ12と13は交互
に開閉し,スイッチ12が閉じているとき,電力供給装
置11Aにより被溶接物8を陽極として被溶接物8から
電極棒2に電流が流れ,電極棒2と被溶接物8間に正極
性のプラズマアーク柱Aが形成される。次にスイッチ1
2を開き,スイッチ13を閉じると,電力供給装置11
Bにより第1のノズル3を陽極として第1のノズル3か
ら被溶接物8に電流が流れ,第1のノズル3と被溶接物
8間にクリーニング用の負極性のプラズマアークが形成
される。したがって,この実施例でもスイッチ12と1
3を交互にスイッチングさせることにより,電極棒2を
正極性にすることなくプラズマアークトーチ1と被溶接
物8間にそれぞれ制御された最適の正極性,負極性のプ
ラズマアークを交互に発生させることができる。さら
に,この発明の利点は,鋼板などを溶接する場合にはノ
ズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手段をオフ
状態にするだけで良いので,例えば図1においてはスイ
ッチ13を開いた状態に保持すれば良いので,単一のプ
ラズマアーク溶接機でアルミニウム,鋼板など両極性の
溶接ができることである。なお,以上の実施例におい
て,通常のノズルは銅又はその合金からなる場合が多い
が,ノズルは銅又はその合金からなる場合にはその狭搾
口に融点の高いタングステン材料またはタングステン複
合材料などからなるリング,或いは円筒を設け,これと
被溶接物8間にクリーニング用のプラズマアークが形成
されるようにすれば,ノズルの損耗を更に一層小さくで
きる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these figures, FIG.
The same symbols as those shown in FIG. 6 and FIG. 6 indicate corresponding members. In FIG. 1, a power supply device 11 cooperates with switching switches 12 and 13 to operate a switch 13.
When the switch 12 is open and the switch 12 is closed, it functions as a main power supply means for supplying a current between the electrode rod 2 and the work 6, and when the switch 12 is open and the switch 13 is closed, the nozzle 3 and the work 6 are connected. It functions as a cleaning power supply unit for supplying a current to the power supply. The power supply device 11 is a power supply device having a normal circuit configuration, and includes a commercial AC power supply 11A, a rectifier 11B, a smoothing circuit 11C, a MOSFET capable of switching at a frequency higher than the commercial frequency, or an IGBT.
Switching semiconductor circuit 1 composed of semiconductor elements such as
1D, a transformer 11E having a primary winding connected to the switching semiconductor circuit 11D and a secondary winding of a center tap,
Inductor 11G for sustaining rectifier circuit 11F a diode D 1 to D 4, and the plasma arc column A
Etc. Here, the switching semiconductor circuit 11D
And the transformer 11E constitute a high-frequency inverter circuit, and the switches 12 and 13 are composed of semiconductor elements such as transistors which can be operated by electric signals, and perform the switching operation at a frequency considerably lower than the switching frequency of the normal switching semiconductor circuit 11D. Then, switching between the generation of the plasma arc column A and the generation of the cleaning arc is performed. Although not particularly shown here, the nozzle 3 is a liquid-cooled nozzle that is water-cooled as in the prior art or even more.
This high cooling capacity enables the present invention. Accordingly, although not particularly described in the following embodiments, it is assumed that the nozzle is a liquid-cooled nozzle. Next, the operation of this apparatus will be described. First, the gas passage 4 of the plasma arc torch 1
A plasma gas is caused to flow, and the pilot arc power supply means 10 is operated to generate a pilot arc between the tip of the electrode rod 2 and the nozzle 3 as in the conventional apparatus.
Next, argon gas is caused to flow through the shield member 7 surrounding the torch 3 to cover the welding surface of the workpiece 8, the power supply device 11 is operated, and only the switch 13 is closed. Accordingly, a closed circuit of the switch 13 → nozzle 3 → welded object 8 → inductor 11G → secondary winding → rectifier circuit 11F of the transformer 11E diode D 1 or D 3 → switch 13 is formed, the from the nozzle 3 A current I 2 flows through the weld 8. In other words, a cleaning arc column (indicated by a dotted line) having a negative polarity is formed between the nozzle 3 and the workpiece 8 using the workpiece 8 as a cathode and the nozzle 3 as an anode. In this period, nozzle 3
Oxide film on the welding surface is removed by the cleaning arc column of negative polarity generated between the welding surface and the welding object 8 in combination with the air shielding action of the argon gas from the welding surface. The cleaning arc column during this period is the same as the conventional one.
Also contributes to welding. Therefore, since the electrode rod 2 is not involved in the cleaning action, the electrode rod 2 is not worn by the cleaning action during this period. As described above, since the nozzle 3 is water-cooled as in the conventional case or more, the wear of the nozzle 3 is extremely small even by the heat of the cleaning arc column. Next, the power supply device 1
The switch 13 is opened while the switch 1 is operated, and the switch 1 is opened.
Close 2. Accordingly, the cleaning arc column generated between the nozzle 3 and the workpiece 8 is extinguished, and the switch 1 is turned off.
2 → Diode D 2 or D 4 of rectifier circuit 11F → Secondary winding of transformer 11E → Inductor 11G → Workpiece 8 →
A closed circuit from the electrode rod 2 to the switch 12 is formed, and a current I 1 flows from the workpiece 8 to the electrode rod 2. That is, electrode rod 2
Is formed between the electrode rod 2 and the workpiece 8 with the positive pole as the cathode and the workpiece 8 as the anode. During this period, only the normal welding by the heat of the arc column A of the positive polarity is performed, and the electrode rod 2 is not worn away by the cleaning action. As described above, in this embodiment, by alternately switching the switches 12 and 13, the electrode rod 2
A positive and negative plasma arc as shown in FIG. 2 can be generated alternately between the plasma arc torch 1 and the workpiece 8 without having the positive polarity. In this embodiment, the switching semiconductor circuit 11D is of a pulse width control type suitable for controlling the value of the arc current,
Negative plasma arc current I during cleaning
During the second occurrence, the switching semiconductor circuit 11D is controlled so that the current value is larger than the positive polarity during the generation of the plasma arc current I 1 during welding. Also, the switch 13
Is set to have an ON period shorter than the ON period of the switch 12. Such control negative plasma arc current I 2 at the time of cleaning as compared to the plasma arc current I 1 of the positive polarity, short energizing period, the greater the current waveform of the peak value. As can be understood from the above description, a positive plasma arc is generated between the electrode rod 2 and the workpiece 8 as one common electrode, and a negative plasma arc is separately formed between the nozzle and the nozzle. Therefore, the magnitude of the plasma arc current of the positive polarity and the magnitude of the plasma arc current of the negative polarity can be respectively set to any desired values, and therefore, welding can be performed under optimum conditions from a thin plate to a thick plate. Table 1 below shows specific examples of I-type butt welding of aluminum plates. Next, FIG. 3 shows an electric power applied between the second nozzle 5 of the plasma arc torch 1 and the work 8 to make the second nozzle 5 positive and the work 8 negative. An example is shown in which electric power is supplied alternately between the electrodes 8 such that the electrode rod 2 is negative and the workpiece 8 is positive. 11A and 11B are power supply devices of the polarity shown in the figure which share the power supply device 11 shown in the previous embodiment by switching the switches 12 and 13, but may be separate control type power supplies. In this embodiment, the switch 1
2 and 13 open and close alternately, and when the switch 12 is closed, a current flows from the workpiece 8 to the electrode rod 2 with the workpiece 8 as an anode by the power supply device 11A, and the electrode rod 2 and the workpiece 8 A positive plasma arc column A is formed therebetween.
Next, when the switch 12 is opened and the switch 13 is closed, a current flows from the second nozzle 5 to the work 8 by using the second nozzle 5 as an anode by the power supply device 11B, and the second nozzle 5 and the work A negative-polarity plasma arc for cleaning is formed between 8. Here, the auxiliary power source 10 is the electrode rod 2
And the second nozzle 5 are connected with the polarity shown. Therefore, also in this embodiment, by alternately switching the switches 12 and 13, the positive polarity between the plasma arc torch 1 and the workpiece 8 can be achieved without making the electrode rod 2 positive.
A negative-polarity plasma arc can be generated alternately. Next, FIG. 4 shows that the first nozzle 3 is inserted between the first nozzle 3 and the workpiece 8 of the plasma arc torch 1 and the workpiece 8 is connected.
An example is shown in which an electric power is supplied between the electrode rod 2 and the workpiece 8 alternately, and a power is supplied between the electrode rod 2 and the workpiece 8 such that the electrode rod 2 is negative and the workpiece 8 is positive. Also in this embodiment, the switches 12 and 13 are alternately opened and closed. When the switch 12 is closed, a current flows from the workpiece 8 to the electrode rod 2 with the workpiece 8 as an anode by the power supply device 11A, A plasma arc column A having a positive polarity is formed between the workpiece 8 and the workpiece 8. Then switch 1
2 and the switch 13 is closed, the power supply 11
B causes a current to flow from the first nozzle 3 to the workpiece 8 using the first nozzle 3 as an anode, thereby forming a negative-polarity plasma arc for cleaning between the first nozzle 3 and the workpiece 8. Therefore, also in this embodiment, the switches 12 and 1
By alternately switching the electrode poles 3, the optimum positive and negative plasma arcs are alternately generated between the plasma arc torch 1 and the workpiece 8 without making the electrode rod 2 positive. Can be. Further, an advantage of the present invention is that when welding a steel plate or the like, it is only necessary to turn off the power supply means for supplying a current between the nozzle and the work to be welded. Since it is only necessary to maintain the state, a single plasma arc welding machine can weld both polarities such as aluminum and steel plates. In the above embodiments, ordinary nozzles are often made of copper or its alloy. However, when the nozzle is made of copper or its alloy, a narrow melting hole is made of tungsten material or tungsten composite material with a high melting point. If a ring or cylinder is provided and a plasma arc for cleaning is formed between the ring and the workpiece 8, wear of the nozzle can be further reduced.

【発明の効果】以上述べたように,この発明によれば, (1)被溶接物を共通の一方の電極として,電極棒との
間に正極性のプラズマークを発生し,またノズルとの間
に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条件で発生
することのできる構成なので,正極性のプラズマアーク
電流と負極性のプラズアマーク電流の大きさをそれぞれ
任意の所望値に設定でき,したがって薄板から厚板まで
被溶接物に合った最適な条件で溶接が行える。 (2)電極棒を正極性にすることなくプラズマアークト
ーチと被溶接物間に正極性,負極性のプラズマアークを
交互に発生させることができるので,クリーニングによ
る電極棒の損耗が皆無で,アルミニウムなどを良好に溶
接できる。 (3)ノズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手
段をオフ状態にするだけで鋼板などを溶接でき,単一の
プラズマアーク溶接機でアルミニウム,鋼板など両極性
の溶接ができる。
As described above, according to the present invention, (1) a workpiece to be welded is used as one of the common electrodes to generate a positive plasma ark between the electrode and the electrode rod; Since the negative-polarity plasma arc can be generated under different conditions, the magnitudes of the positive-polarity plasma arc current and the negative-polarity plasm-mark current can be set to any desired values. Welding can be performed up to the plate under the optimum conditions suitable for the workpiece. (2) Positive and negative plasma arcs can be generated alternately between the plasma arc torch and the workpiece without making the electrode rod positive, so there is no electrode rod wear due to cleaning and aluminum Can be welded well. (3) A steel plate or the like can be welded only by turning off a power supply means for supplying a current between the nozzle and the workpiece, and bipolar welding of aluminum, a steel plate, and the like can be performed with a single plasma arc welding machine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るプラズマアーク溶接機の一実施例
を説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a plasma arc welding machine according to the present invention.

【図2】本発明の実施例を説明するための電流波形を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing current waveforms for explaining an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の別の一実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に別の一実施例を説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention.

【図5】従来のプラズマアーク溶接機の一例を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a view for explaining an example of a conventional plasma arc welding machine.

【図6】従来の別のプラズマアーク溶接機の一例を説明
するための図である。
FIG. 6 is a view for explaining an example of another conventional plasma arc welding machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・プラズマアークトーチ 2・・・電極棒 3,5・・・第1,第2のノズル 4,6・・・第
1,第2のガス流路 7・・・シールド部材 8・・・被溶接
物 10・・・補助電源 11・・・電力
供給装置 12,13・・・スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma arc torch 2 ... Electrode rod 3,5 ... First and second nozzles 4,6 ... First and second gas flow paths 7 ... Shield member 8 ...・ Workpiece to be welded 10 ・ ・ ・ Auxiliary power supply 11 ・ ・ ・ Power supply device 12,13 ・ ・ ・ Switch

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電極棒と,該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成するノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え,被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において, 前記電極棒と前記被溶接物間に,その電極棒を負,被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第1の電
流供給手段と, 前記電極棒と前記ノズル間に,その電極棒を負,ノズル
を正とする電圧を印加して電流を供給する第2の電流供
給手段と, 前記ノズルと前記被溶接物間に,そのノズルを正,被溶
接物を負とする電圧を印加して電流を供給する第3の電
流供給手段とを備えたことを特徴とするプラズマアーク
溶接機。
1. A plasma arc torch comprising an electrode rod and a nozzle surrounding the electrode rod and forming a gas flow path for flowing an inert gas between the electrode rod and a plasma arc torch. In the plasma arc welding machine for generating and welding the object to be welded, a current is supplied between the electrode rod and the object to be welded by applying a voltage that makes the electrode rod negative and the object to be welded positive. 1 current supply means, 2nd current supply means for supplying a current between the electrode rod and the nozzle by applying a voltage with the electrode rod being negative and the nozzle being positive, and the nozzle and the welding target And a third current supply means for supplying a current by applying a voltage between the objects to make the nozzle positive and the object to be welded negative.
【請求項2】 電極棒と,該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成する第1のノズ
ルと,その第1のノズルを囲み該第1のノズルとの間に
不活性ガスを流すガス流路を形成する第2のノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え,被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において, 前記電極棒と前記被溶接物間に,その電極棒を負,被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第1の電
流供給手段と, 前記電極棒と前記第2のノズル間に,その電極棒を負,
第2のノズルを正とする電圧を印加して電流を供給する
第2の電流供給手段と, 前記第2のノズルと前記被溶接物間に,その第2のノズ
ルを正,被溶接物を負とする電圧を印加して電流を供給
する第3の電流供給手段とを備えたことを特徴とするプ
ラズマアーク溶接機。
2. A first nozzle surrounding an electrode rod, a first nozzle surrounding the electrode rod and forming a gas flow path for flowing an inert gas between the electrode rod, and a first nozzle surrounding the first nozzle. A plasma arc torch comprising a second nozzle forming a gas flow path through which an inert gas flows, and generating a plasma arc between the workpieces and welding the workpieces A first current supply means for supplying a current between the electrode rod and the workpiece by applying a voltage with the electrode rod being negative and the workpiece being positive; Negative electrode between the nozzles of
A second current supply means for supplying a current by applying a voltage to make the second nozzle positive, between the second nozzle and the workpiece, the second nozzle is positive, and the workpiece is And a third current supply means for supplying a current by applying a negative voltage.
【請求項3】 電極棒と,該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成する第1のノズ
ルと,その第1のノズルを囲み該第1のノズルとの間に
不活性ガスを流すガス流路を形成する第2のノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え,被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において, 前記電極棒と前記被溶接物間に,その電極棒を負,被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第1の電
流供給手段と, 前記電極棒と前記第2のノズル間に,その電極棒を負,
第2のノズルを正とする電圧を印加して電流を供給する
第2の電流供給手段と, 前記第1のノズルと前記被溶接物間に,その第1のノズ
ルを正,被溶接物を負とする電圧を印加して電流を供給
する第3の電流供給手段とを備えたことを特徴とするプ
ラズマアーク溶接機。
3. A first nozzle which surrounds the electrode rod, forms a gas flow path surrounding the electrode rod and flows an inert gas between the electrode rod, and a first nozzle which surrounds the first nozzle A plasma arc torch comprising a second nozzle forming a gas flow path through which an inert gas flows, and generating a plasma arc between the workpieces and welding the workpieces A first current supply means for supplying a current between the electrode rod and the workpiece by applying a voltage with the electrode rod being negative and the workpiece being positive; Negative electrode between the nozzles of
A second current supply means for supplying a current by applying a voltage to make the second nozzle positive, between the first nozzle and the workpiece, the first nozzle is positive, and the workpiece is And a third current supply means for supplying a current by applying a negative voltage.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかの記載
において,第1の電流供給手段および第3の電流供給手
段が互いに交互に電流供給動作を行うことを特徴とする
プラズマアーク溶接機。
4. The plasma arc welding machine according to claim 1, wherein the first current supply means and the third current supply means perform a current supply operation alternately with each other. .
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