JP3188702B2 - Electronic circuit of plasma torch - Google Patents

Electronic circuit of plasma torch

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JP3188702B2
JP3188702B2 JP50607593A JP50607593A JP3188702B2 JP 3188702 B2 JP3188702 B2 JP 3188702B2 JP 50607593 A JP50607593 A JP 50607593A JP 50607593 A JP50607593 A JP 50607593A JP 3188702 B2 JP3188702 B2 JP 3188702B2
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pilot
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circuit
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ソレイ,デニス・ジェイ
タサム,デイヴィッド・エイ
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サーマル・ダイナミクス・コーポレイション
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/36Circuit arrangements

Description

【発明の詳細な説明】 関連した出願 本願の客体は、1991年4月8日付米国特許出願第07/6
82,727号の一部係続出願に関連しており、且それを含ん
でおり、前記出願は、本願の譲受人により所有されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION RELATED APPLICATIONS The object of this application is U.S. patent application Ser.
No. 82,727 is related to and includes a partly pending application, which is owned by the assignee of the present application.

産業上の利用分野 本発明はプラズマトーチの分野に於けるものであり、
特に、改良されたパイロットアーク及び主アーク生成回
路を有するプラズマトーチに係る。
The present invention is in the field of plasma torches,
In particular, it relates to a plasma torch having an improved pilot arc and main arc generation circuit.

従来の技術 プラズマトーチは、或いは電気的アークトーチとして
知られており、ワークピースの切断、溶接などの操作を
行うものとしてこの分野に於て知られているものであ
り、イオン化されたガス粒子からなるプラズマを加工物
に当てることにより作動する。慣用の一つのガスプラズ
マトーチの例は本発明の譲受人に譲渡されたハッチ(Ha
tch)の米国特許第3,813,510号に示されている。かかる
トーチを開示するその他の特許は米国特許第4,225,769
号、同第4,663,512号及び同第4,663,515号である。上記
の特許の全てに於て開示されていることはここに於て参
考として含まれている。これらの特許が示す如く、窒素
等のイオン化されるべきガスは負に帯電された電極の端
部の前方に於て渦を巻くような態様にて、トーチの構造
に在るチャンネルを通って供給される。電極の端部に隣
接した溶接用先端部には、十分に高い電圧が印加され、
これにより火花ギャップが電極と溶接用先端部との間に
て跳躍せしめられ、ガスが加熱されイオン化される。電
極と溶接用先端部との間のパイロットDC電圧がパイロッ
トアークを維持する。ギャップに於けるイオン化された
ガスは炎の如き様相を呈し、先端部から外方に伸長し、
そこに於て操作者はそれを見ることができる。パイロッ
トアークと炎は、実用上の目的では共に伸長していると
考えてよく、かかるパイロットアークと炎との伸長は、
ギャップへ送り込まれトーチから出されるガスの圧力と
共にギャップに於ける電力、即ちアーク電流に依存した
ものである。パイロットアークは、操作者が溶接若しく
は切断操作を開始する前にトーチの正確な位置を見るこ
とができるようにする光源となる。実際上に於て、パイ
ロットアークがついている際には、トーチから伸長する
ループ形状のアークが見られる。トーチの頭部が加工物
に向けて移動されると、加工物の電流の経路のインピー
ダンスが溶接用先端部の電流の経路のインピーダンスよ
りも低いということからパイロットアークが電極から加
工物へ跳び移ることとなる。
2. Description of the Related Art Plasma torches, alternatively known as electric arc torches, are known in the art for performing operations such as cutting, welding, etc., of a workpiece, from ionized gas particles. It works by exposing the workpiece to a plasma. An example of one conventional gas plasma torch is the hatch assigned to the assignee of the present invention.
tch) in U.S. Pat. No. 3,813,510. Another patent disclosing such a torch is U.S. Pat.No. 4,225,769.
Nos. 4,663,512 and 4,663,515. What is disclosed in all of the above patents is incorporated herein by reference. As these patents show, the gas to be ionized, such as nitrogen, is supplied through a channel in the structure of the torch in a swirling manner in front of the end of the negatively charged electrode. Is done. A sufficiently high voltage is applied to the welding tip adjacent to the end of the electrode,
This causes the spark gap to jump between the electrode and the welding tip, heating and ionizing the gas. The pilot DC voltage between the electrode and the welding tip maintains the pilot arc. The ionized gas in the gap has a flame-like appearance, extends outward from the tip,
There the operator can see it. It may be considered that the pilot arc and the flame are both extended for practical purposes, and the extension of the pilot arc and the flame is
It depends on the power in the gap, the arc current, as well as the pressure of the gas fed into the gap and out of the torch. The pilot arc is a light source that allows the operator to see the exact position of the torch before starting the welding or cutting operation. In practice, when the pilot arc is on, a loop-shaped arc extending from the torch is seen. When the head of the torch is moved toward the workpiece, the pilot arc jumps from the electrode to the workpiece because the impedance of the current path of the workpiece is lower than the impedance of the current path of the welding tip. It will be.

慣用の単一ガスプラズマトーチは、電極と先端部との
間のギャップに於て100−200ボルトであるときに20−40
アンペアのパイロットアーク電流が流れるパイロットア
ーク回路を含んでおり、アークの伸長は溶接用先端部か
ら約1/4−1/2inch(0.635−1.27cm)となる。従って、
トーチは、移動されるアークが加工物へ跳び移る前に加
工物から約1/4−1/2inch(0.635−1.27cm)以内に移動
されなければならない。このことは切断若しくは溶接操
作を開始する際に困難である。
A conventional single gas plasma torch can provide 20-40 volts at 100-200 volts in the gap between the electrode and the tip.
Includes a pilot arc circuit through which a pilot arc current of amperes flows, and the arc elongation is about 1 / 4-1 / 2 inch (0.635-1.27 cm) from the welding tip. Therefore,
The torch must be moved within about 1 / 4-1 / 2 inch (0.635-1.27 cm) of the workpiece before the arc being moved jumps into the workpiece. This is difficult when starting a cutting or welding operation.

発明の開示 本発明の目的は、従来の技術に於ける回路よりも、よ
り効率が良く、パイロット電極とワークピースとの間で
移動するトーチアークを感知することに応答して電力源
を調節するプラズマアークトーチの回路を提供すること
である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to adjust a power source in response to sensing a torch arc moving between a pilot electrode and a workpiece more efficiently than circuits in the prior art. The object is to provide a circuit for a plasma arc torch.

本発明のもう一つの目的は、半導体スイッチ及びダイ
オードへの圧迫に関連した電力調節器の構成、変換器及
びインダクタの構成、及び全部品数を最適化することで
ある。
Another object of the present invention is to optimize the configuration of the power regulator, the configuration of the converter and the inductor, and the total number of components in relation to the compression of the semiconductor switches and diodes.

本発明の更なる目的は、より円滑に平板上に移動する
機能を有するプラズマアークトーチを提供することであ
る。
A further object of the present invention is to provide a plasma arc torch having a function of moving on a flat plate more smoothly.

簡単に言えば本発明は、プラズマアークトーチのため
の新しい電子回路の概念を含んでおり、そこに於て、主
電流調節電力手段が主アークの移動に先立ってパイロッ
ト電流を調節する。更に、回路は二つのインダクタを含
んでいてよく、かかるインダクタには初めにDC電流が流
れ、主アークの移動時に於て遮断される。かくして一つ
のインダクタはパイロットアークを維持し、第二のイン
ダクタに於ける電流が移送されるアークの形成を確実に
する。また、パイロットアークを脈動すると共に切断ア
ークを脈動することについての利点が提示されている。
これら及びその他の目的及び利点は図面に関連した好ま
しい実施例の詳しい説明を読むことにより一層明らかに
なるであろう。
Briefly, the present invention includes a new electronic circuit concept for a plasma arc torch, wherein the main current regulating power means regulates the pilot current prior to movement of the main arc. Further, the circuit may include two inductors, which initially carry DC current and are interrupted during movement of the main arc. Thus, one inductor maintains the pilot arc and ensures the formation of an arc through which the current in the second inductor is transferred. Also, advantages are presented for pulsating the pilot arc and the cutting arc.
These and other objects and advantages will become more apparent upon reading the detailed description of the preferred embodiment in connection with the drawings.

図面の簡単な説明 図1は一つの従来の技術に於けるプラズマアークトー
チを作動する回路の模式的な結線図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic connection diagram of a circuit for operating a plasma arc torch according to one conventional technique.

図2はもう一つの従来の技術に於けるプラズマアーク
トーチを作動する回路の模式的な結線図である。
FIG. 2 is a schematic connection diagram of a circuit for operating a plasma arc torch according to another conventional technique.

図2Aは、図2に於て用いられている如き従来の技術に
於けるプラズマアーク調節回路の模式的な結線図であ
る。
FIG. 2A is a schematic connection diagram of a plasma arc control circuit in the prior art as used in FIG.

図2Bは、図2に於て使用されている如きもう一つの従
来の技術に於けるパイロットアーク調節回路の模式的な
結線図である。
FIG. 2B is a schematic diagram of another prior art pilot arc adjustment circuit such as that used in FIG.

図3は、本発明の原理によるプラズマアークトーチ作
動回路を示す模式的な結線図である。
FIG. 3 is a schematic connection diagram showing a plasma arc torch operation circuit according to the principle of the present invention.

図4は、図3の回路に於て構成されることとなる本発
明の改良された実施例の模式的な結線図である。
FIG. 4 is a schematic connection diagram of an improved embodiment of the present invention to be implemented in the circuit of FIG.

図5A及びBは、組合さって、本発明のより詳細な模式
的な結線図となっている。
FIGS. 5A and 5B together provide a more detailed schematic diagram of the present invention.

発明を実行するための最適な態様 特に図1を参照すると、符号10にて概ね示されている
一つの従来の技術のプラズマアークトーチについての模
式的な結線図が示されている。トーチ10は、トーチ先端
電極12と、先端電極12から隔置された環状のトーチパイ
ロット電極14とを含んでいる。よく知られている如く、
先端電極12とパイロット電極14との間に接続された電子
パイロット回路Pが、電極12及び14の間に電位差を与
え、窒素などの供給されたガスを加熱し、それをイオン
化させる。図1は、電流調節電力手段16と、抵抗22に直
列になった断続手段20を含むパイロット調節器手段18と
を有する抵抗により調節されるパイロットアーク回路を
採用した従来の技術の回路Cを示す。高周波数パイロッ
ト開始手段24が、パイロット調節器手段18に直列に配置
され、図1に示されている如く電極12若しくは電極14に
隣接して回路に挿入されてよく、プラズマガスの調査を
開始しパイロット作動を開始するようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring specifically to FIG. 1, there is shown a schematic diagram of one prior art plasma arc torch, indicated generally at 10. The torch 10 includes a torch tip electrode 12 and an annular torch pilot electrode 14 separated from the tip electrode 12. As is well known,
An electronic pilot circuit P connected between the tip electrode 12 and the pilot electrode 14 gives a potential difference between the electrodes 12 and 14, heats the supplied gas such as nitrogen, and ionizes it. FIG. 1 shows a prior art circuit C employing a resistor regulated pilot arc circuit having a current regulating power means 16 and a pilot regulator means 18 including an interrupting means 20 in series with a resistor 22. . A high frequency pilot initiation means 24 is disposed in series with the pilot conditioner means 18 and may be inserted into the circuit adjacent to the electrode 12 or electrode 14 as shown in FIG. The pilot operation is started.

電流感知手段26がパイロット調節器手段18と並列に接
続され、主回路Mに於ける28にて加工されるべき金属に
接続している。先端電極12が、金属の加工部28の充分近
くに配置されると、アークが加工物28に移り、電流が主
回路Mを通って流れ、電流感知手段26は、電流の変化を
感知し、断続手段20を解放することによりパイロット調
節器手段18を解放しパイロット調節器手段18を遮断する
よう機能する。
A current sensing means 26 is connected in parallel with the pilot regulator means 18 and is connected to the metal to be processed at 28 in the main circuit M. When the tip electrode 12 is positioned sufficiently close to the metal workpiece 28, an arc is transferred to the workpiece 28, current flows through the main circuit M, and the current sensing means 26 senses a change in the current, Releasing the intermittent means 20 functions to release the pilot adjuster means 18 and shut off the pilot adjuster means 18.

図1の従来の技術の回路10に関連した一つの問題は、
電流調節電力手段16の回路電圧が先端電極12とパイロッ
ト電極14との間のトーチのパイロット電圧に比較して大
きく、パイロット調節器手段18がパイロット作動中に於
て電流源として機能するようになっていなければならな
いということである。このことにより、電力は、パイロ
ット調節器手段18に於て熱として消散され、回路10は非
効率的なものとなる。
One problem associated with the prior art circuit 10 of FIG.
The circuit voltage of the current adjusting power means 16 is larger than the pilot voltage of the torch between the tip electrode 12 and the pilot electrode 14, and the pilot adjuster means 18 functions as a current source during the pilot operation. That is, it must be This causes power to be dissipated as heat in pilot regulator means 18 and circuit 10 to be inefficient.

図2は、図1のものと類似のもう一つの従来の技術の
回路10′を示し、そこに於て、パイロット回路P′に於
て電子的に制御されるパイロット調節器手段18′と、並
列の主回路M′とを含んでいる。また、図2の回路10′
は、同様の電流操作電力手段16′と、先端電極12′と、
パイロット電極14′と、電流感知手段26′と、パイロッ
ト開始手段24′(図に於て何れかの位置に配置される)
と、加工物若しくは加工部材28′とを含んでいる。図2
の回路10′と図1の回路10との間の違いは、電力手段1
6′の、電流感知手段26′とは反対側に於てパイロット
調節器手段18′へ接続された回路接続部が設けられ、第
二の電流調節制御ループが構成され、一つがパイロット
アーク作動のために用いられ、もう一つが移動される主
アーク切断のためのものになっているということであ
る。
FIG. 2 shows another prior art circuit 10 'similar to that of FIG. 1, wherein a pilot regulator means 18' is electronically controlled in a pilot circuit P ', And a main circuit M 'in parallel. Also, the circuit 10 'of FIG.
Is a similar current operating power means 16 ', tip electrode 12',
Pilot electrode 14 ', current sensing means 26', and pilot starting means 24 '(located at any position in the figure)
And a workpiece or a processed member 28 '. FIG.
The difference between the circuit 10 'of FIG. 1 and the circuit 10 of FIG.
A circuit connection 6 'is provided on the opposite side of the current sensing means 26' to the pilot regulator means 18 'to form a second current regulation control loop, one for pilot arc actuation. One is for the main arc cutting to be moved.

図2Aは、一つの従来の技術のパイロット調節回路18′
aを示し、そこに於て、パイロットは、線形的に調節さ
れる。即ち、パイロット電流は、線形要素3aの伝導度を
変化することにより、設定された要求手段3dに対して調
節される。
FIG. 2A illustrates one prior art pilot adjustment circuit 18 '.
a, where the pilot is adjusted linearly. That is, the pilot current is adjusted with respect to the set request means 3d by changing the conductivity of the linear element 3a.

図2Bは、もう一つの従来の技術のパイロット調節回路
18′bを示し、ここに於てパイロットは切換調節され
る。即ち、パイロットは、フィードバックループ内に於
ける切換要素3gのデューティサイクルを変化する所定の
要求3d′に対して調節される。何れの図のものも、AC線
の変動及び使用されるプラズマガスに対してパイロット
アークをしっかりと調節することができるが、しかしな
がら、両方とも部品数を多くし、且トーチに費用がかか
ることとなり、相対的に非効率的となる。
FIG. 2B shows another prior art pilot adjustment circuit.
18'b, where the pilot is switched. That is, the pilot is adjusted for a predetermined requirement 3d 'to change the duty cycle of the switching element 3g in the feedback loop. Both figures allow the pilot arc to be tightly adjusted for AC line variations and the plasma gas used, however, both require a large number of parts and are costly to the torch. Becomes relatively inefficient.

図3は、本発明の原理に従った好ましいプラズマトー
チ回路100を示す。回路100は、トーチ先端電極112と、
パイロット電極114と、電流調節電力手段116と、パイロ
ット調節器手段118と、何れかの位置に配置可能なパイ
ロット開始手段124と、電流感知手段126と、金属の加工
物128とを含んでいる。パイロット調節器手段118は、電
流平滑及びエネルギ蓄積インダクタ130に直列になった
電子的断続部120と、断続部120に並列に且インダクタ13
0に直列に接続されたフリーホイーリングダイオード132
とを含んでいる。
FIG. 3 illustrates a preferred plasma torch circuit 100 in accordance with the principles of the present invention. The circuit 100 includes a torch tip electrode 112,
It includes a pilot electrode 114, a current regulating power means 116, a pilot regulator means 118, a pilot initiating means 124 which can be located at any position, a current sensing means 126, and a metal workpiece 128. The pilot regulator means 118 comprises an electronic interrupt 120 in series with the current smoothing and energy storage inductor 130 and an inductor 13 in parallel with the interrupt 120.
Freewheeling diode 132 connected in series to 0
And

本発明によれば、電流感知手段126は、端に線134を介
して断続部120を制御するだけでなく、電力手段116の出
力を制御する電流信号を線138を介して比較器136に送
る。
According to the invention, the current sensing means 126 not only controls the interrupter 120 at the end via line 134, but also sends a current signal controlling the output of the power means 116 to the comparator 136 via line 138. .

トーチのパイロット中に於て、断続手段120は、「オ
ン」状態にあり、飽和された状態にある。金属の加工物
128とトーチの先端電極112との間に見られる電圧は、実
質的に、トーチがかかるトーチの形状及び使用されるプ
ラズマガスにより決定されるパイロットアークを維持す
る電圧である。この電圧は、従来の技術に於けるトーチ
回路に於て用いられている回路が解放した状態に於ける
電圧よりも非常に低い、トーチが金属の加工物128に充
分に近くに移動されると、電流感知手段126によりイオ
ン化電流が検出される。かかる作動電流を感知すること
応答して感知手段126は、線134に介して断続手段120を
「オフ」状態に若しくは高インピーダンス状態にするよ
う機能する。加工物128へアークが移動する瞬間に於
て、パイロットアークは、エネルギ蓄積インダクタ手段
130とフリーホイーリングダイオード手段132とを通って
流れる電流により維持される。同時に、電力調節器116
の平滑化インダクタ手段140を通って流れる電流が加工
物128とトーチの先端電極112との間に流され、これによ
り移動されたプラズマアークが維持される。エネルギが
蓄積インダクタ手段130に於て消散すると、トーチ先端
電極112とパイロット電極114との間のパイロットアーク
自身が消滅する。アークの移動が電流感知手段126に於
て検出されると、パイロット要求手段1eが変化させら
れ、電力手段116は、その電力を、加工物128上にてトー
チの作動を行うのに要求される電力に変更する。
During the pilot of the torch, the intermittent means 120 is in the "on" state and is in a saturated state. Metal workpiece
The voltage seen between 128 and the torch tip electrode 112 is substantially the voltage at which the torch maintains a pilot arc determined by the shape of the torch and the plasma gas used. This voltage is much lower than the open circuit voltage used in prior art torch circuits, when the torch is moved sufficiently close to the metal workpiece 128. The ionization current is detected by the current sensing means 126. In response to sensing such an actuation current, sensing means 126 functions to place interrupting means 120 in an "off" state or a high impedance state via line 134. At the moment the arc travels to the workpiece 128, a pilot arc is generated by the energy storage inductor means.
Maintained by the current flowing through 130 and the freewheeling diode means 132. At the same time, the power controller 116
The current flowing through the smoothing inductor means 140 of this embodiment is passed between the workpiece 128 and the tip electrode 112 of the torch, thereby maintaining the moved plasma arc. When the energy dissipates in the storage inductor means 130, the pilot arc itself between the torch tip electrode 112 and the pilot electrode 114 disappears. When the movement of the arc is detected by the current sensing means 126, the pilot request means 1e is changed, and the power means 116 is required to use that power to operate the torch on the workpiece 128. Change to electric power.

本発明の更なる実施例は、更にパイロット電流を脈動
することにある。
A further embodiment of the invention consists in further pulsating the pilot current.

定常的なパイロット要求手段(1e)を維持する代わり
に、かかる要求が、種々の周波数及びデューティサイク
ルにて二つ(若しくはそれ以上のレベル)の間で脈動さ
れてよい。かかる脈動の間、パイロットアークは、常に
維持され、パイロットが「吹飛ばされる」場合に於て要
求される高周波数アーク開始手段124が必要ではなくな
る。
Instead of maintaining a steady pilot request means (1e), such requests may be pulsed between two (or more levels) at various frequencies and duty cycles. During such pulsations, the pilot arc is maintained at all times, eliminating the need for the high frequency arc initiation means 124 required when the pilot is "blown".

この脈動構造は幾つかの利点を提供する。第一に、ア
ークの移動の瞬間に金属の加工物128とトーチの先端電
極112との間に於て、より高い隔離状態が得られる。第
二に、先端清浄機能が見られる。即ちプラズマによる切
断作動の間に於て、溶けた金属が先端の表面上に吹付け
られ、微粒子の形態でそこに吸着することとなる。同時
に、電極の物質がトーチの電極から除去され、内側の先
端へ吸着する。両方の形式の汚れは、先端のオリフィス
を破壊することとなりえる。パイロットアークが各々の
切断作動に続いて脈動されると、充分に強い電力が脈動
期間中に先端電極112に於て消散される。かかる熱的な
変動が内側及び外側の先端表面から金属の粒子を除去す
るものと考えられる。
This pulsation structure offers several advantages. First, a higher degree of isolation is obtained between the metal workpiece 128 and the torch tip electrode 112 at the moment of arc movement. Second, a tip cleaning function is seen. That is, during the cutting operation by the plasma, the molten metal is sprayed onto the surface of the tip and adsorbs thereon in the form of fine particles. At the same time, the electrode material is removed from the torch electrode and adsorbs to the inner tip. Both types of contamination can destroy the tip orifice. As the pilot arc is pulsed following each cutting operation, sufficiently strong power is dissipated at the tip electrode 112 during the pulse period. It is believed that such thermal fluctuations remove metal particles from the inner and outer tip surfaces.

図4を参照すると、もう一つの回路が示されており、
そこに於て小さな抵抗器142がパイロット手段118に直列
に加えられている。かかる改良により、更に、幾つかの
プラズマトーチの構成に於て得ることのできる隔離状態
を改善することができる。パイロット電流(Ip)は、抵
抗器142を通って流れトーチの先端112とパイロット電極
114との間に測定されるパイロット電圧と直列に電圧降
下(Ip×R)を生ずる。かくして金属の加工物手段128
とパイロット電極手段114との間に於ける開回路電圧が
増大され、移動に於ける隔離状態を助ける。この抵抗に
於て消散される電力は、従って、パイロットの要求及び
脈動の期間の関数となっている。
Referring to FIG. 4, another circuit is shown,
There, a small resistor 142 is added in series with the pilot means 118. Such improvements may further improve the isolation that can be obtained in some plasma torch configurations. The pilot current (Ip) flows through resistor 142 and the torch tip 112 and pilot electrode
A voltage drop (Ip × R) occurs in series with the pilot voltage measured between 114 and 114. Thus metal work means 128
The open circuit voltage between the ground electrode and the pilot electrode means 114 is increased to aid in isolation during movement. The power dissipated in this resistor is therefore a function of the pilot demand and the duration of the pulsation.

更に別の回路は、脈動する切断アーク若しくは主アー
クを提供する。パイロットアークがアークの移動の前に
脈動するという本発明により、アークが移動した後に於
て移動されたプラズマアークが金属の加工物手段128を
切断しながら電流要求手段1eを脈動するということがで
きるということが明らかである。主アークを脈動すると
いうことにより、幾つかの潜在的な利点が提供される。
第一に、切断についての変化し得る条件に関連して適切
な脈動速度及びデューティサイクルを選択することによ
り、電力の消費を僅かに増大した場合に比例的にアーク
の切断能力/貫通力を増大することとなる。第二に、先
端のオリフィスの寸法を、DC要求レベルに応答して作動
する慣用のプラズマ切断装置に比較して低減することが
できる。このことは、プラズマの柱をより小さく絞るこ
とができ、その結果切口幅を小さくすることができる。
また、脈動することによりプラズマアークの安定性が改
善され得る。
Yet another circuit provides a pulsating cutting arc or main arc. According to the present invention in which the pilot arc pulsates before the movement of the arc, it can be said that the plasma arc moved after the movement of the arc pulsates the current requesting means 1e while cutting the metal workpiece means 128. It is clear that. Pulsating the main arc offers several potential benefits.
First, by selecting an appropriate pulsation rate and duty cycle in relation to the variable conditions for cutting, the arc cutting ability / penetration is proportionally increased with a slight increase in power consumption. Will be done. Second, the size of the tip orifice can be reduced compared to conventional plasma cutting equipment that operates in response to DC demand levels. This allows the plasma column to be smaller, resulting in a smaller cut width.
Also, the pulsation may improve the stability of the plasma arc.

図5A及びBは、上記の如き本発明の概念の幾つかを実
施する電子回路より詳細な模式図である。図5に於て見
られる符号は、図3及び4において見られる回路の構成
要素若しくは構成要素の群を示している。符号120cは、
断続手段120のための制御回路を示す。電力供給手段
は、図5に於て示されていない。
5A and 5B are more detailed schematic diagrams of an electronic circuit implementing some of the concepts of the present invention as described above. The reference numbers in FIG. 5 indicate the components or groups of components of the circuit found in FIGS. Symbol 120c is
3 shows a control circuit for the interrupting means 120. The power supply means is not shown in FIG.

以上から、図3から5に於て示されている新規な回路
が上記の目的を満し利点を提供するということが理解さ
れるであろう。本発明の概念及び範囲から逸脱すること
なく上記の回路に於て多くの変更を行うことができ、本
発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ決定され
る。
From the foregoing, it will be appreciated that the novel circuits shown in FIGS. 3 through 5 meet the above objectives and provide advantages. Many modifications may be made in the above circuit without departing from the spirit and scope of the invention, the scope of which is determined solely by the following claims.

フロントページの続き (72)発明者 タサム,デイヴィッド・エイ アメリカ合衆国 03748 ニューハンプ シャー州、エンドフィールド、レイクヴ ュー・ドライヴ(番地なし) (56)参考文献 特開 平3−275283(JP,A) 特開 昭63−56359(JP,A) 特開 昭48−149(JP,A) 特開 昭61−219474(JP,A) 特開 平1−245971(JP,A) 実開 昭61−133264(JP,U) 特公 昭54−29454(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 10/00 H05H 1/36 Continuation of the front page (72) Inventor Tatum, David A United States 03748 Lakeview Drive, Endfield, New Hampshire (no address) (56) References JP-A-3-275283 (JP, A) JP JP-A-63-56359 (JP, A) JP-A-48-149 (JP, A) JP-A-61-219474 (JP, A) JP-A-1-245971 (JP, A) JP-A-61-133264 (JP, A) , U) JP 54-29454 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 10/00 H05H 1/36

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】加工部材(128)上にて動作するよう構成
されたトーチ組立体を有する形式のプラズマトーチユニ
ットであって、 トーチ電極(122)と、パイロット電極(114)と、それ
らの間にてイオン化されたガスを構成するための手段
と、 前記電極(112、114)と前記加工部材(128)との間に
電気的に接続されトーチを使用する間に前記電極(11
2)と前記加工部材(128)とへ調節された電荷を供給す
る電流調節電力手段(116)と、 トーチを使用する間に於て前記電極の間の電気的アーク
を制御し該電気的アークを脈動するためのパイロットア
ーク制御手段(118)であって、前記電流調節電力手段
と前記電極と前記加工部材との間に電気的に接続された
パイロットアーク制御手段と、 前記電力手段と前記加工部材との間を電気的に接続する
第一の回路と、 前記電力手段と前記トーチ電極との間を電気的に接続す
る第二の回路と、 前記電力手段と前記パイロット制御手段と前記パイロッ
ト電極との間に設けられる第三の回路と、 前記電力手段と前記パイロット電極との間にあり前記第
三の回路内にある断続手段(120)と、 前記第一の回路に於て電流を感知し、トーチが使用され
ることに応答して信号を生成するための電流感知手段
(126)と、 前記断続手段と前記パイロット電極とに直列になったイ
ンダクタ手段(130)とを有し、前記電流感知手段がフ
ィードバック信号をもって前記断続手段を作動し前記電
極の間にて生成された電気的アークを脈動するようにな
っており、 前記第二の回路及び前記第三の回路の間を接続し、パイ
ロット電極への電流の伝導のための通路を提供するダイ
オード手段(132)が含まれているプラズマトーチユニ
ット。
A plasma torch unit of the type having a torch assembly configured to operate on a workpiece (128), comprising: a torch electrode (122); a pilot electrode (114); Means for forming a gas ionized in the above; and an electrode (11) electrically connected between the electrodes (112, 114) and the processing member (128) while using a torch.
2) and a current regulating power means (116) for supplying regulated charge to the working member (128); and controlling and controlling the electric arc between the electrodes during use of the torch. A pilot arc control means (118) for pulsating the motor, wherein the current adjustment power means, a pilot arc control means electrically connected between the electrode and the processing member, A first circuit that electrically connects between the members, a second circuit that electrically connects between the power unit and the torch electrode, the power unit, the pilot control unit, and the pilot electrode A third circuit provided between the power supply means and the pilot electrode, and an intermittent means (120) provided in the third circuit, and sensing a current in the first circuit. And that the torch is used A current sensing means (126) for generating a signal in response; and an inductor means (130) in series with the interrupting means and the pilot electrode, wherein the current sensing means includes a feedback signal to generate the signal. Actuating means for pulsating an electric arc created between the electrodes, connecting between the second circuit and the third circuit to conduct current to a pilot electrode. A plasma torch unit that includes diode means (132) for providing a passage for the device.
【請求項2】請求の範囲第1項によるトーチユニットで
あって、前記ダイオード手段が前記電流調節電力手段か
ら前記第一のインダクタ手段へのみ電流の伝導を提供し
前記断続手段が開いた際前記電流を一時的に持続するよ
うになっているトーチユニット。
2. A torch unit according to claim 1, wherein said diode means provides conduction of current only from said current regulating power means to said first inductor means, and wherein said intermittent means is opened when said intermittent means is opened. A torch unit that temporarily maintains current.
【請求項3】請求の範囲第2項によるトーチユニットで
あって、更に、前記第一の回路及び前記第三の回路の間
に接続されパイロットの要求に関連したアークの移動に
於ける隔離距離を高くするよう電極及び加工部材間の電
圧を増大する電圧降下を生成する抵抗器手段(142)を
含んでいるトーチユニット。
3. A torch unit according to claim 2, further comprising an isolation distance connected between said first circuit and said third circuit in the movement of an arc associated with a pilot request. A torch unit including resistor means (142) for creating a voltage drop that increases the voltage between the electrode and the workpiece to increase the voltage.
【請求項4】請求の範囲第1項によるトーチユニットで
あって、前記電力手段内に設けられ、前記電流感知手段
により検出された電流に応答して前記電力手段の高周波
濾波を提供する第二のインダクタ手段(140)を含んで
いるトーチユニット。
4. A torch unit according to claim 1, wherein said torch unit is provided in said power means and provides high frequency filtering of said power means in response to a current detected by said current sensing means. A torch unit including the inductor means (140).
【請求項5】請求の範囲第4項のトーチユニットであっ
て、前記電流感知手段が比較器への信号を生成し、前記
電力手段により生成され前記トーチ電極と前記加工部材
との間の前記アークの脈動を保持する電流を調節するよ
うになっているトーチユニット。
5. The torch unit according to claim 4, wherein said current sensing means generates a signal to a comparator, and said signal is generated by said power means and between said torch electrode and said processing member. A torch unit that regulates the current that maintains the pulsation of the arc.
【請求項6】請求の範囲第5項によるトーチユニットで
あって、前記電流調節電力手段に生成された前記電流が
脈動されるトーチユニット。
6. The torch unit according to claim 5, wherein said current generated by said current regulating power means is pulsated.
【請求項7】請求の範囲第6項によるトーチユニットで
あって、前記電流感知手段が脈動されたパイロットアー
クを構成するよう作動するトーチユニット。
7. A torch unit according to claim 6, wherein said current sensing means is operative to form a pulsed pilot arc.
【請求項8】請求の範囲第6項によるトーチユニットで
あって、前記電流感知手段が脈動された主アークを構成
するよう作動するトーチユニット。
8. A torch unit according to claim 6, wherein said current sensing means is operative to form a pulsed main arc.
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