JP3651181B2 - Plasma arc machining power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は被加工物を切断あるいは溶接するプラズマアーク加工電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、パイロットアーク電流回路を有するプラズマアーク加工電源装置においては、無負荷出力電圧を抵抗を介してパイロットアーク電流を出力させ、このパイロットアーク電流の誘導によりプラズマアーク電流へ移行させ、プラズマアーク発生後は定出力電流制御を行い、安定なプラズマアーク電流を出力しプラズマ溶接あるいは切断を行っていた。例えば、図4は従来のインバータ制御方式のプラズマアーク加工電源装置の回路構成を示したものである。図4において、1は交流電源で、三相あるいは単相交流電源が用いられている。2は前記交流電源1を整流し直流に変換する第1整流回路、3は出力電圧あるいは出力電流の調整回路で、インバータ回路にて構成している。4は絶縁変圧器、5は前記絶縁変圧器4の出力を整流する第2整流回路、6はパイロットアーク電流抑制抵抗、7はプラズマアーク電流を検出する電流検出器、8はプラズマ加工トーチの主電極、9はプラズマ加工トーチのチップ、10は被加工物、11は出力電流設定器、12は前記出力電流設定器11の信号と前記電流検出器7の信号を比較増幅し定出力電流制御を行う比較増幅器、13は前記比較増幅器12の出力電流制御信号により定出力電流制御を行う出力調整回路3の駆動回路である。Aは電流検出器7、出力電流設定器11、比較増幅器12よりなる公知の出力電流設定回路である。
【0003】
上記従来の構成において、パイロットアーク電流はプラズマアーク加工電源の出力電圧をパイロットアーク電流抑制抵抗6を介して主電極8とチップ9間に出力しパイロットアークを発生させる。このパイロットアークを被加工物10に接触させるとプラズマアーク電流がパイロットアーク電流の誘導により主電極8・被加工物10間に発生する。ここでプラズマアーク電流は電流検出器7によって検出され比較増幅器12により出力電流設定器11の出力電流設定信号と比較増幅され出力電流制御信号として駆動回路13に出力されプラズマアーク電流の定出力電流制御を行うものである。ここで電流検出器7に電流が流れていないとき比較増幅器12は出力電流設定器11のみの信号を受け、比較増幅器12の出力信号は最大値となりプラズマアーク加工電源の出力は最高無負荷電圧(機器の出力し得る無負荷電圧の最大値)が発生する。すなわち、パイロットアーク電流は最高無負荷電圧をパイロットアーク電流抑制抵抗6を介して切断トーチの主電極8、チップ9間にパイロットアーク電流として流れるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成のパイロットアーク電流は、プラズマアーク加工電源の最高無負荷電圧をパイロット電流抑制抵抗6を介して出力されるため、プラズマ加工電源の最高無負荷電圧値やパイロット電流抑制抵抗6の値に左右される。プラズマ加工に必要な負荷電圧はその加工電流値によって異なり、その負荷電圧を得るため各機器の無負荷電圧は定格出力電流値によって異なっている。そのため、定格電流の異なるプラズマ加工電源毎にパイロット電流抑制抵抗6を選定する必要があった。また、入力電源電圧に応じてプラズマ加工電源の最高無負荷電圧は変動するため、それに応じてパイロット電流も変動し、入力電源電圧が大きく上昇した場合には、パイロット電流抑制抵抗6が焼損したり、入力電源電圧が大きく下降した場合には、パイロットアーク電流が不足しプラズマアーク電流への移行に支障をきたすという問題があった。本発明はこれら従来の問題を解消することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、プラズマアーク電流を制御する出力電流設定回路と、パイロットアーク発生時の出力電圧を制御する出力電圧設定器を有する出力電圧設定回路を設け、出力指令信号をパイロットアーク負荷またはプラズマアーク負荷のいずれかの出力負荷状態に応じて選択する出力指令信号選択器を設け、安定したパイロットアーク電流とプラズマアーク加工電流をそれぞれ択一的に出力できる構成としたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
上記の構成により、出力指令信号選択器の択一的な選択によりパイロットアーク発生時には、パイロットアーク負荷の状態に応じて安定したパイロットアーク電流が得られ、かつプラズマアーク負荷に移行すると、安定したプラズマアーク加工電流が得られるように制御する作用を有するものである。
【0007】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1を図1に沿って説明する。
【0008】
本実施の形態1の概略構成は従来例(図4)に示したものと同様であり重複する符号の説明は省略する。
【0009】
図1において、14は電流検出器7にプラズマアーク負荷電流が流れていないとき出力電圧を設定する出力電圧設定器、15はアナログスイッチなどで構成された出力指令信号選択器で、前記電流検出器7の出力信号に応じて、プラズマアーク負荷電流の検出時は出力電流設定回路での比較増幅器12の出力指令信号を選択し、プラズマ負荷電流を検出していないパイロットアーク負荷のときは出力電圧設定回路の出力電圧設定器14の出力信号を選択する。
【0010】
この構成においてパイロットアーク電流はプラズマアーク加工電源装置の無負荷電圧がパイロットアーク電流抑制抵抗6を介してプラズマ加工トーチの主電極8・チップ9間に印加されるが、その際パイロットアーク電流は電流検出器7を通らないため出力指令信号選択器15は出力電圧設定器14の信号電圧を選択する。そのため出力電圧は出力電圧設定器14によって最高無負荷電圧以下の任意の値に設定される。そして、プラズマアーク加工電源の最高無負荷電圧値が変っても出力電圧設定器14によりパイロットアーク電流出力時の出力電圧を任意の値に設定することにより任意のパイロットアーク電流を出力することができる。このパイロットアーク電流の誘導によりプラズマアーク負荷状態に移行した後は、プラズマアーク加工電流は主電極8・被加工物10間に流れ、電流検出器7によりその電流を検出し、出力指令信号選択器15は比較増幅器12の出力指令信号、すなわち出力電流設定回路の出力指令信号を選択する。このとき、比較増幅器12は電流検出器7のフィードバック信号と出力電流設定器11の信号を比較増幅し、出力電流すなわちプラズマアーク電流を一定に保つように働くものである。
【0011】
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2を図2に沿って説明する。図2は複数の入力電圧に対応するプラズマアーク加工電源装置を示したものである。図2において、14aと14bはそれぞれの入力電圧時にパイロットアーク電流発生時のプラズマ加工電源の出力電圧を同一にするように設定する出力電圧設定器で、それぞれの入力電圧に対応して切換えるスイッチ16とともに出力電圧設定回路を構成する。例えば、入力電圧が200V/220Vに対応するプラズマアーク加工電源装置の場合、それぞれの入力電圧に応じて切換える。すなわち、図2の構成によれば入力電源電圧が異なる状況においても、それぞれの入力電源電圧に対応して出力電圧設定器14aあるいは14bの出力電圧設定値を選択すれば、プラズマアーク加工電源装置の出力電圧を同一に保つことができ、パイロットアーク電流値も任意の値に設定することができる。
【0012】
(実施の形態3)
つぎに、本発明の実施の形態3を図3に沿って説明する。図3は出力回路に接続した出力電圧検出器17を備え、その検出信号と出力電圧設定器14の設定信号を比較増幅器18で比較増幅することにより、入力電圧が変動して出力電圧が変動した場合でもプラズマアーク加工電源のパイロットアーク電流発生時の出力電圧が常に一定になるように制御したものである。図3において、出力設定回路は、出力電圧設定器14、出力電圧検出器17、比較増幅器18により構成させる。これにより入力電源電圧あるいは出力電圧の変動に関係なく安定したパイロットアーク電流を得ることができる。
【0013】
本実施の形態3においては、インバータ制御のプラズマアーク加工電源装置について示したが、絶縁変圧器の2次側回路にて制御整流するサイリスタ位相制御方式やトランジスタチョッパ制御方式のプラズマアーク加工電源においても同一の制御を行うことができる。
【0014】
【発明の効果】
本発明の第1手段によれば、最大(定格)出力電流が異なり、そのため出力電圧(最大無負荷電圧)が異なるプラズマアーク加工電源装置でも出力電圧設定器によりパイロットアーク電流発生時の出力電圧を同一に設定し、同一のパイロットアーク電流抑制抵抗を使用することができ安定したパイロットアーク電流を得ることができる。
【0015】
本発明の第2手段によれば、プラズマアーク電源装置の電力回路構成が同一であるにもかかわらず複数の入力電源電圧に対応する場合に、接続される入力電源電圧に対応するように出力電圧設定器を切換えることにより、入力電源電圧が異なり最高無負荷電圧が変化してもパイロットアーク電流発生時の出力電圧を同一に設定することができ、同一のパイロットアーク電流抑制抵抗を使用しても安定したパイロットアーク電流を得ることができる。
【0016】
本発明の第3手段によれば、プラズマアーク加工中に入力電源電圧が変動した場合に、パイロットアーク発生時の出力電圧をフィードバック制御し一定に保つことにより入力電源電圧の変動の影響を受けず常に安定したパイロットアーク電流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるプラズマアーク加工電源装置のブロック構成図
【図2】同実施の形態2におけるプラズマアーク加工電源装置のブロック構成図
【図3】同実施の形態3におけるプラズマアーク加工電源装置のブロック構成図
【図4】従来例を示すブロック構成図
【符号の説明】
14,14a,14b 出力電圧設定器
15 出力指令信号選択器
16 スイッチ
17 出力電圧検出器
18 比較増幅器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma arc machining power supply device for cutting or welding a workpiece.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a plasma arc machining power supply device having a pilot arc current circuit, a no-load output voltage is output through a resistor as a pilot arc current, and the pilot arc current is induced to shift to the plasma arc current. Performed constant output current control and output stable plasma arc current to perform plasma welding or cutting. For example, FIG. 4 shows a circuit configuration of a conventional plasma arc machining power supply apparatus of an inverter control system. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an AC power source, which uses a three-phase or single-phase AC power source.
[0003]
In the above conventional configuration, the pilot arc current is generated by outputting the output voltage of the plasma arc machining power source between the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The pilot arc current of the above-described conventional configuration is such that the maximum no-load voltage of the plasma arc machining power source is output via the pilot
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention provides an output current setting circuit that controls a plasma arc current and an output voltage setting circuit that has an output voltage setting device that controls an output voltage when a pilot arc is generated. Is equipped with an output command signal selector that selects either the pilot arc load or plasma arc load according to the output load state, and can stably output a stable pilot arc current and plasma arc machining current. It is.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
With the above configuration, when a pilot arc is generated by alternative selection of the output command signal selector, a stable pilot arc current is obtained according to the state of the pilot arc load, and when the plasma arc load is shifted, a stable plasma is obtained. It has an effect of controlling so as to obtain an arc machining current.
[0007]
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0008]
The schematic configuration of the first embodiment is the same as that shown in the conventional example (FIG. 4), and the description of the overlapping symbols is omitted.
[0009]
In FIG. 1, 14 is an output voltage setter for setting an output voltage when no plasma arc load current is flowing through the
[0010]
In this configuration, the pilot arc current is applied between the
[0011]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a plasma arc machining power supply apparatus corresponding to a plurality of input voltages. In FIG. 2,
[0012]
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 includes an
[0013]
In the third embodiment, the inverter-controlled plasma arc machining power supply device has been described. However, in the plasma arc machining power supply of the thyristor phase control method and the transistor chopper control method that are controlled and rectified by the secondary circuit of the insulation transformer. The same control can be performed.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first means of the present invention, the output voltage when the pilot arc current is generated is controlled by the output voltage setting device even in the plasma arc machining power supply device in which the maximum (rated) output current is different and therefore the output voltage (maximum no-load voltage) is different. It is possible to set the same and use the same pilot arc current suppression resistor and obtain a stable pilot arc current.
[0015]
According to the second means of the present invention, when the power circuit configuration of the plasma arc power supply device is the same, the output voltage is set so as to correspond to the input power supply voltage to be connected when the plurality of input power supply voltages are supported. By switching the setting device, the output voltage when the pilot arc current is generated can be set the same even if the input power supply voltage is different and the maximum no-load voltage is changed. Even if the same pilot arc current suppression resistor is used, A stable pilot arc current can be obtained.
[0016]
According to the third means of the present invention, when the input power supply voltage fluctuates during plasma arc machining, the output voltage at the time of the pilot arc generation is feedback-controlled and kept constant so that it is not affected by the fluctuation of the input power supply voltage. A stable pilot arc current can always be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a plasma arc machining power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a block configuration diagram of a plasma arc machining power supply apparatus according to
14, 14a, 14b
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