JPH0324291Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はプラズマアーク溶接や切断などプラズ
マアーク加工用に用いられる電力を得るための装
置に関するものである。特に電力源を商用電源か
ら直接得られない場所で用いるための電力変換装
置を提案したものである。

従来の技術 プラズマアークを利用した切断装置や溶接装置
に用いられる電源としては一般に商用交流電源か
ら電力を得て、この電力をプラズマアーク加工に
適した電圧−電流特性（例えば無負荷時出力電圧
300V、最大短絡電流100Aの定電流特性）に変換
する方式が採用されている。

考案が解決しようとする問題点 しかるにこのような装置にあつては、現地工事
のように電源設備が貧弱な場所や全く商用電源が
得られないような場所においてはその都度使用中
の他の機器、例えばアーク溶接機を外してプラズ
マアーク加工装置と接続替えをしてから使用した
り、別途エンジン式の交流発電機を用意すること
が必要となり、実用上非常に不便であつた。もち
ろん一般のアーク溶接機が設置されていたとして
もアーク溶接とプラズマアーク加工とでは必要な
出力電圧が大きく異なるのでプラズマアーク加工
具（トーチ）をこれに接続して電源をそのまま流
用することは不可能である。

問題点を解決するための手段 本考案は、通常プラズマアーク加工が必要とさ
れるような作業現場においてはアーク溶接用電源
（商用交流電源を電力源とするものまたはエンジ
ン駆動式のアーク溶接用電源）が使用されている
ことが多いことに着目し、このアーク溶接用電源
から主電力または主電力と制御用電力とを得て内
部に設けたインバータ回路と昇圧変圧器とにより
アーク溶接用電源の低い出力電圧を高周波高電圧
に変換した後に整流してプラズマアーク加工に必
要な比較的高い直流電圧を得るようにして上記従
来装置の不都合点を解決したものである。

作 用 本考案においては、一般のアーク溶接用電源の
出力を電力源としてプラズマアーク加工に必要な
特性の電力に変換するので、アーク溶接用電源の
設置されている場所であればこれから電力を得て
直ちにプラズマアーク加工用の電力に変換するこ
とが可能であり、電源容量の乏しい場所や商用電
源が全く得られずエンジン駆動式のアーク溶接機
を持ち込んでいる作業現場においてもプラズマア
ーク加工装置が使えるようになる。

実施例 第１図は本考案の実施例を示す接続図である。
同図において１はアーク溶接用電源１３の出力を
整流器８および平滑用コンデンサ９を経て入力し
高周波交流に変換するインバータ回路、２はイン
バータ回路１の出力をプラズマアーク加工に適し
た200Vないし400V程度の比較的高い電圧に昇圧
するための昇圧変圧器、３は昇圧変圧器２の出力
を整流する整流回路、４は整流回路３によつて直
流に変換された出力を平滑するための平滑回路で
ありインバータ回路１の動作周波数が十分に高い
ときは空心の小形リアクトルでもよくまたは省略
することもできる。５はパイロツトアーク電流制
限用の抵抗器、６は出力電流検出器である。７は
外部から得られる制御用の電源（交流100V）を
電力源としてプラズマ作動用ガス電磁弁１０４お
よび加工起動スイツチ１０５の動作および加工電
流設定用の基準電圧発生器１２のための直流電源
を供給するシーケンス制御回路、１０は出力電流
検出器６の出力電圧と基準電圧発生器１２の出力
電圧との差を得る比較器であり、１１は比較器の
出力信号に応じてインバータ回路１を駆動するイ
ンバータ駆動回路であり、通常インバータ回路１
を構成するスイツチング素子の導通時間幅を調整
するパルス幅制御回路が用いられる。これらの電
流検出回路６、シーケンス制御回路７、比較器１
０、インバータ駆動回路１１および基準電圧発生
器１２はインバータ制御回路を構成している。１
３は本考案の電力供給源となるアーク溶接用電源
であり、同図の実施例の場合は直流定電圧特性、
直流垂下特性または直流定電流特性のものが適す
る。また１０１および１０２はプラズマアーク加
工用トーチを模式的に示したものであり、１０１
は電極、１０２はノズル、また１０３は被加工物
である。同図の実施例において一点鎖線で囲んだ
インバータ回路１ないし基準電圧発生器１２が本
考案の電力変換装置である。

同図の実施例において起動スイツチ１０５が押
されるとシーケンス制御回路７は基準電圧発生器
１２の出力を比較器１０に供給してインバータ駆
動回路を動作させ、インバータ１はこれによつて
出力を発生する。シーケンス制御回路７は電磁弁
１０４を開きプラズマ作動用ガスを電極１０１の
周辺に供給しノズル１０２の先端から噴出させ
る。アーク溶接用電源１３の出力はインバータ回
路１によつて高周波の交流に変換された後に昇圧
変圧器２にて所定の比率で昇圧され、この昇圧さ
れた交流電力は整流回路３およびリアクトル４に
て平滑な直流となつて電極１０１および被加工物
１０３の間に印加される。またこのとき直流出力
電圧は電流制限用の抵抗器５を通してノズル１０
２にも印加されるので図示を省略した点弧装置を
動作させて電極１０１とノズル１０３との間に微
少アークを点弧させると、この微少アークは電流
制限用抵抗器５によつて制限された値のパイロツ
トアークにまで増大し、このパイロツトアークに
よつてイオン化された作動ガス流がノズル１０２
の先端から外方へ拡散してゆく。このとき電極１
０１およびノズル１０２からなる加工トーチを被
加工物１０３に近づけるとパイロツトアークによ
つてイオン化された作動ガスに助けられて電極１
０１と被加工物１０３との間に加工用の主アーク
が発生する。この主アークはノズル１０２の出口
にて細く絞られた作動ガスによつてエネルギー密
度の高いプラズマアークとなつて被加工物を加熱
溶融する。主アーク電流は電流検出器６にて検出
されて比較器１０にフイードバツクされるので、
加工電流は基準電圧発生器１２にて設定された値
に保たれる。なお第１図の実施例において、整流
器８はアーク溶接用電源１３の出力を本考案の電
力変換装置に接続するときに正、逆端子を誤つて
接続されても装置が破壊されないようにするため
の保護のために設けた半波整流器である。またコ
ンデンサ９はアーク溶接用電源１３の出力に含ま
れるリツプル分を除去するための平滑用コンデン
サである。またインバータ回路１はブリツジ形、
センタータツプ形等公知の回路構成のものを用い
ることが可能であり、このインバータ回路の回路
方式に応じて昇圧変圧器２の巻線仕様、インバー
タ駆動回路１１および整流回路３の各構成を決定
すればよい。また制御回路用の電源は別に供給す
る必要があるが、アーク溶接用電源１３がエンジ
ン駆動式の溶接電源であれば一般工具用および照
明用として交流100Vの補助出力が設けられてい
るのでこれを利用することができる。

第２図は、本考案において制御用の電源もアー
ク溶接用電源の出力から得るようにしたときの実
施例を示す接続図であり、第１図と比べて制御電
源用安定化電源回路１４が追加となつており、ま
たアーク溶接用電源の接続方向を無制限とし同時
に交流アーク溶接用電源も利用可能とするために
整流器８を両波整流器とした点が異なり、他は第
１図に示した実施例と同様である。安定化電源回
路１４は、整流器８の出力端子から直流電力を得
るインバータ回路１４１、変圧器１４２、整流回
路１４３、リアクトル１４４、基準電圧発生器１
４５、出力電圧検出回路１４６、比較器１４７お
よびインバータ駆動回路１４８によつて構成され
ている。このうち基準電圧発生器回路１４５はア
ーク溶接用電源１３から得られる電源電圧が
100Vから10V程度と大幅に変動するがこの基準
電圧発生器１４５に必要な電力は微少でありかつ
その出力は固定でよいのでこの電源電圧の変動幅
を考慮して定電圧ダイオードやトランジスタを利
用して定電圧回路を構成すればよい。この基準電
圧発生器１４５によつて設定された基準電圧と出
力電圧検出器１４６の検出電圧とは比較器１４７
にて比較され差電圧がインバータ駆動回路１４８
に制御信号として供給される。したがつてインバ
ータ駆動回路１４８はこの入力信号に応じたパル
ス幅となるようにインバータ回路１４１を構成す
るスイツチング素子の導通を制御し、インバータ
回路１４１の出力は変圧器１４２にて所定の電圧
に変換された後に整流回路１４３、リアクトル１
４４を経て制御用電源出力となり、主回路の基準
電圧発生器１２およびシーケンス制御回路７など
に供給される。このように安定化電源回路１４の
出力電圧は常に検出されて基準値と比較されて誤
差が減少するようにフイードバツク制御されるの
で常に設定値に保たれる。なお主回路については
第１図に示した実施例と同じであるので説明は省
略する。

なお、第１図および第２図に示した実施例にお
いて、アーク溶接用電源１３として出力電流が可
変の垂下特性または定電流特性の電源を用いると
きは、これらのアーク溶接用電源の出力電流を適
当に調整することによつてプラズマアーク加工用
出力電流の調整に代えてもよい。この場合は本考
案の電力変換装置の電流調整に用いている部分、
即ち電流検出器６、基準電圧発生器１２および比
較器１０、を省略し、インバータ回路を固定の動
作状態とすればよい。

また第２図の実施例においてアーク溶接用電源
１３として定電圧特性の電源を用いるときは単に
必要な比率の電圧変換のみを行えばよい。

さらにまた本考案の電力変換装置の電力源とし
てはアーク溶接用電源に限らず類似の特性を有す
る電源であればよく、例えばアークエアガウジン
グ用電源や大形の蓄電池充電用電源など比較的低
電圧で大電流のものであればよい。

考案の効果 本考案においては、既設のアーク溶接用電源か
ら電力を得てこれをインバータおよび昇圧変圧器
によつて高電圧交流に変換しこれを整流してプラ
ズマアーク加工に最適な比較的高電圧の直流電力
に変換する構成としたので、商用交流電源設備の
貧弱な場所でもプラズマアーク加工を実施するこ
とが可能となり現地工事や小規模工場などにおけ
る準備作業が簡単になる。特に制御用の電力もア
ーク溶接用電源から安定化回路を通して得るとき
はエンジン駆動式アーク溶接機を用いなければな
らないような全く商用電力の供給を受けることが
できない場所でも高能率で作業性に優れたプラズ
マアーク加工が実施できるようになる。さらにま
た入力端子部に両波整流器を設けておけば電力源
としてのアーク溶接用電源の種類および接続極性
に全く制限がなくなるので単に２本のパワーケー
ブルを本考案の装置とアーク溶接用電源との間に
接続するだけで全く電気工事の知識のない作業者
にも利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本考案のプラ
ズマアーク加工用電力変換装置の実施例を示す接
続図である。 １……インバータ回路、２……昇圧変圧器、３
……整流回路、４……リアクトル、６……電流検
出器、８……整流器、１０……比較器、１１……
インバータ駆動回路、１２……基準電圧発生器、
１３……アーク溶接用電源、１４……安定化電源
回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 既設のアーク溶接用電源から電力を得て入力
   電力を高周波交流電力に変換するインバータ回
   路と、前記インバータ回路の出力をプラズマア
   ーク加工に適した比較的高い電圧に変換する昇
   圧変圧器と、前記昇圧変圧器の出力を整流し平
   滑する整流回路と、前記インバータ回路の制御
   回路とを具備したプラズマアーク加工用電力変
   換装置。 ２ 前記既設のアーク溶接用電源は、出力電圧電
   流特性が垂下特性または定電流特性の電源であ
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載のプラ
   ズマアーク加工用電力変換装置。 ３ 前記制御回路は、出力電流を検出し検出値を
   あらかじめ設定した基準値と比較し差信号によ
   つて前記インバータ回路の出力を制御すること
   によつて定電流特性を得る回路である実用新案
   登録請求の範囲第１項または第２項に記載のプ
   ラズマアーク加工用電力変換装置。 ４ 前記インバータ回路と入力端子との間に整流
   器を直列に接続した実用新案登録請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載のプラズマ
   アーク加工用電力変換装置。 ５ 前記整流器は両波整流器である実用新案登録
   請求の範囲第４項に記載のプラズマアーク加工
   用電力変換装置。 ６ 前記インバータ回路の入力端子に並列に平滑
   用コンデンサが接続された実用新案登録請求の
   範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のプ
   ラズマアーク加工用電力変換装置。 ７ 前記制御回路は、前記溶接電源の出力を入力
   とする安定化電源回路を通して制御用の電力を
   得る回路である実用新案登録請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれかに記載のプラズマアー
   ク加工用電力変換装置。