JPH0320051Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、プラズマトーチから発生するプラ
ズマアークにより母材を切断するプラズマアーク
切断機に関する。

〔従来の技術〕

一般に、プラズマアークにより母材を切断する
プラズマアーク切断機は、たとえば第３図に示す
ように構成されている。同図において、１は入力
端子が開閉器２を介して商用交流電源端子３に接
続されたダイオードからなる第１整流回路、４
ａ，４ｂは平滑用第１、第２コンデンサであり、
第１コンデンサ４ａの一端が第１整流回路１の正
出力端子に接続され、第２コンデンサ４ｂの両端
が第１コンデンサ４ａの他端および第１整流回路
１の負出力端子に接続されている。

５はコレクタが第１整流回路１の正出力端子に
接続されベースが後述のベース制御回路に接続さ
れたNPN型の第１トランジスタ、６はコレクタ、
エミツタがそれぞれ第１トランジスタ５のエミツ
タおよび第１整流回路１の負出力端子に接続され
ベースが前記したベース制御回路に接続された
NPN型の第２トランジスタ、７は１次コイル７
ａ、２次コイル７ｂからなるインバータトランス
であり、１次コイルの両端が第１トランジスタ５
のエミツタおよび第１コンデンサ４ａの他端に接
続され、前記ベース制御回路から両トランジスタ
５，６のベースに交互に出力されるベース制御信
号により両トランジスタ５，６が交互にスイツチ
ングし、両トランジスタ５，６の交互のスイツチ
ングにより第１整流回路１の整流出力が所定周波
数の交流に変換され、変換された交流電圧がトラ
ンス７により所定電圧に変圧されるようになつて
おり、第１整流回路１、開閉器２、両コンデンサ
４ａ，４ｂ、両トランジスタ５，６およびトラン
ス７によりインバータからなる高周波電源８が構
成されている。

９ａ，９ｂはアノードがそれぞれ電源８の出力
端子である２次コイル７ｂの両端に接続された第
１、第２ダイオード、９ｃ，９ｄはカソードがそ
れぞれ第１、第２ダイオード９ａ，９ｂのアノー
ドに接続され、第１、第２ダイオード９ａ，９ｂ
とともに電源８の出力を整流するブリツジ型第２
整流回路９を構成する第３、第４ダイオード、１
０は一端が第３、第４ダイオード９ｃ，９ｄのア
ノードに接続されて第２整流回路９との直列回路
１１を構成する平滑用リアクトル、１２は直列回
路１１の一端である第１、第２ダイオード９ａ，
９ｂのカソードに接続された母材、１３はプラズ
マトーチであり、ノズル１３ａ内に設けられた電
極１３ｂがアークスタート用の高周波高電圧を発
生するカツプリングコイル１４を介して直列回路
１１の他端であるリアクトル１０の他端に接続さ
れており、母材１２と電極１３ｂとの間にプラズ
マアークを発生する。ここで、ノズル１３ａと電
極１３ｂとの間をシールドガスが流通されて噴射
され、発生したプラズマアークがシールドされる
ようになつている。

１５は直列回路１１に並列接続されたカツプリ
ングコイル１４による高周波のバイパス用第３コ
ンデンサ、１６は第１、第２ダイオード９ａ，９
ｂのカソードと第３コンデンサ１５との間に設け
られ母材１２、トーチ１３間のアーク電流に応じ
た検出信号を出力する変流器、１７は負端子がア
ースされた基準信号発生用直流電源、１８は両入
力端子が変流器１６の検出信号出力端子および直
流電源１７の正端子に接続されたベース制御回路
であり、前記検出信号が前記基準信号に等しくな
るよう、両出力端子から両トランジスタ５，６の
ベースにベース制御信号を出力して両トランジス
タ５，６のスイツチングを制御し、母材１２、ト
ーチ１３間のアーク電流が定電流制御されるよう
になつている。

なお、カツプリングコイル１４の１次側の両端
が直列回路１１とトーチ１３とに接続され、２次
側の両端が高周波高電圧発生回路に接続され、ア
ークスタート時に、コイル１４の２次側、１次側
を介して前記発生回路の高周波高電圧が直列回路
１１の出力電圧に重畳して母材１２、トーチ１３
間に印加される。

そして、前記したように、ベース制御回路１８
からのベース制御信号による両トランジスタ５，
６のスイツチングによりトランス７の２次コイル
７ｂの両端間に高周波交流電圧が発生し、前記高
周波交流電圧が第２整流回路９およびリアクトル
１０により整流、平滑されて母材１２、トーチ１
３間に所定の直流電圧が印加される。

さらに、前記直流電圧にカツプリングコイル１
４を介して前記発生回路による高周波高電圧が重
畳されて母材１２、トーチ１３間に印加され、前
記高周波高電圧の印加により母材１２、トーチ１
３間のインピーダンスが減少し、母材１２、トー
チ１３間にアーク電流が流れ始めてアークスター
トし、トーチ１３からプラズマアークが発生し、
プラズマアークが安定すると、カツプリングコイ
ル１４を介した前記高周波高電圧が遮断されて直
列回路１１の直流出力電圧のみが母材１２、トー
チ１３間に印加され、母材１２の切断が行なわれ
る。

このとき、第４図に示すように、母材１２の切
断が進行するに連れてアーク長が次第に長くな
り、アーク長が長くなると、アーク切れが生じ易
い状態になるとともに母材１２、トーチ１３間の
アーク電流が減少するが、リアクトル１０に蓄積
されたエネルギーの放出による電流が母材１２、
トーチ１３間に流れるため、前記アーク電流の減
少が抑制されてアークが保持され、アーク切れの
発生が防止される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで切断すべき母材１２の材質等に応じて
プラズマアークのシールドに用いるシールドガス
を適宜選定する必要があり、たとえばシールドガ
スとして窒素ガスを用いる場合のように、使用す
るシールドガスの種類によつてアーク電圧が高く
なり、アークの保持が困難になることがあり、こ
のような場合には、アーク保持のためにリアクト
ル１０としてインダクタンスのできるだけ大きな
ものを用いる必要が生じ、リアクトル１０を大型
にしなければならない。

しかし、リアクトル１０を大型にすると、アー
クスタート時のアーク電流の立上りが第５図の波
形に示すように鈍り、アークスタート特性が悪く
なるという問題が生じる。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記の点に留意してなされ、簡単
な構成によりアークスタート特性を改善しようと
するものであり、高周波電源の出力を整流する整
流回路と、前記整流回路に直列接続された平滑用
リアクトルと、前記整流回路と前記リアクトルと
の直列回路の両端にアークスタート用の高周波高
電圧を発生するカツプリングコイルを介して接続
された母材およびプラズマトーチと、前記直列回
路に並列接続されたダイオードと充放電用コンデ
ンサとの直列回路とを備えたプラズマアーク切断
機である。

〔作用〕

したがつて、この考案では、整流回路と平滑用
リアクトルとの直列回路にダイオードと充放電用
コンデンサとの直列回路が並列接続され、アーク
スタート時に、整流回路、リアクトルによる電流
に加え、ダイオードを介した充放電用コンデンサ
の放電電流が母材、プラズマトーチ間に流れ、母
材、プラズマトーチ間に流れるアーク電流が急峻
に立上り、平滑用リアクトルのインダクタンスが
大きい場合にも良好なアークスタート特性が得ら
れることになる。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第
１図および第２図とともに詳細に説明する。

第１図において、第３図と同一記号は同一のも
のを示し、第１図と異なる点は、充放電用第４コ
ンデンサ１９の一端を限流用第１抵抗２０を介し
て第１、第２ダイオード９ａ，９ｂのカソードに
接続するとともに、第４コンデンサ１９の他端を
リアクトル１０の他端に接続し、放電用第５ダイ
オード２１のアノードを第４コンデンサ１９の一
端に接続するとともに、第５ダイオード２１のカ
ソードを第１抵抗２０より十分低抵抗の限流用第
２抵抗２２を介して第１、第２ダイオード９ａ，
９ｂのカソードに接続し、両抵抗２０，２２、第
４コンデンサ１９、第５ダイオード２１からなる
アークスタート補正回路２３を直列回路１１に並
列接続した点である。

そして、アークスタート前には母材１２、トー
チ１３間の抵抗が第１抵抗２０に比べて非常に大
きいため、直列回路１１の直流出力電流が第１抵
抗２０を介して第４コンデンサ１９に流れて第４
コンデンサ１９が充電されており、カツプリング
コイル１４を介して前記発生回路の高周波高電圧
が母材１２、トーチ１３間に印加されると、母材
１２、トーチ１３間のインピーダンスが急減し、
充電状態にあつた第４コンデンサ１９が放電を開
始し、第５ダイオード２１、第２抵抗２２を介し
て第４コンデンサ１９の放電電流が母材１２、ト
ーチ１３間に流れることになる。

したがつて、母材１２、トーチ１３間に流れる
アーク電流の波形は第２図に示すようになり、同
図中の破線で示す直列回路１１の直流出力電流に
同図中の１点鎖線で示す第４コンデンサ１９の放
電電流が加算された電流、すなわち同図中の実線
で示すようなアーク電流が母材１２、トーチ１３
間に流れることになり、アーク電流が急峻に立上
つて良好なアークスタートが行なわれ、トーチ１
３からプラズマアークが発生して母材１２の切断
が行なわれる。

このとき、平滑用リアクトル１０の蓄積エネル
ギーの放出により、切断中のアーク切れが防止さ
れるのは第３図の場合と同じである。

なお、前記実施例では高周波電源８をトランジ
スタ５，６のハーフブリツジ構成にしたが、フル
ブリツジ構成にしてもよいことは勿論である。

また、第２抵抗２２は適宜削除することもでき
る。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によると、アークスタ
ート時に、直列回路１１の直流出力電流に加え、
第５ダイオード２１を介した第４コンデンサ１９
の放電電流が母材１２、プラズマトーチ１３間に
通流されるため、母材１２、トーチ１３間に流れ
るアーク電流の立上りを急峻にすることができ、
平滑用リアクトル１０のインダクタンスが大きい
場合であつても良好なアークスタート特性を得る
ことができ、その効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図はこの考案のプラズマアー
ク切断機の１実施例を示し、第１図は結線図、第
２図はアーク電流の波形図、第３図以下の図面は
従来のプラズマアーク切断機を示し、第３図は結
線図、第４図は切断時の母材の断面図、第５図は
アーク電流の波形図である。 ８……高周波電源、９……第２整流回路、１０
……平滑用リアクトル、１１……直列回路、１２
……母材、１３……プラズマトーチ、１４……カ
ツプリングコイル、１９……第４コンデンサ、２
１……第５ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高周波電源の出力を整流する整流回路と、前記
   整流回路に直列接続された平滑用リアクトルと、
   前記整流回路と前記リアクトルとの直列回路の両
   端にアークスタート用の高周波高電圧を発生する
   カツプリングコイルを介して接続された母材およ
   びプラズマトーチと、前記直列回路に並列接続さ
   れたダイオードと充放電用コンデンサとの直列回
   路とを備えたプラズマアーク切断機。