JPH0357335Y2

JPH0357335Y2 -

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Publication number: JPH0357335Y2
Application number: JP1987056874U
Authority: JP
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1991-12-26
Also published as: JPS63163276U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は複数のプラズマ・アーク・トーチを有
するプラズマ・アーク装置に関する。

〔従来の技術〕

プラズマ・アーク・トーチは切断・溶接等に応
用されており、これを起動運転させるための電気
制御部を含めて、従来は第３図に示すような構成
のものが使用されてきている。以下、第５図につ
いて説明すると装置は大別してプラズマ・アー
ク・トーチヘツド１とプラズマ・アーク電気制御
部２に分けられ、この間は接続線群２０で接続さ
れていて、プラズマ・アーク・トーチヘツド１の
作業に応じて自由に動けるように構成されてい
る。プラズマ・アーク・トーチヘツド１はプラズ
マ・アーク・トーチ（以下トーチと略す）１１で
構成されている。プラズマ・アーク電気制御部２
は以下のように構成されている。商用交流電源４
を受けて変圧器５、整流器６を介して直流60V乃
至80V、電流10Aを得て抵抗器R₁、トランジスタ
Q₁、さらに接続線群２０を介してトーチ１１の
カソードとプラズマ・スリーブの間に供給され
る。

また、抵抗器Ｒと、直流150V1A程度のパイロ
ツト電源の高周波減衰振動約3KV_ppのトリガ電源
８、マグネツトスイツチSW₁とが直列になり、接
続線群２０を介してトーチ１１のカソードとカソ
ードスリーブの間に接続される。トランジスタ
Q₁は定電流制御回路３により駆動される。また
直流パイロツト電源７と高周波トリガ電源８、マ
グネツトスイツチSW₁は制御信号発生器９によつ
て制御される。トーチ１１を起動する
には、定電流制御回路３を停止させておいて、マ
グネツトスイツチSW₁を閉じ、直流パイロツト電
源７と単一発生の高周波トリガ電源８を発生さ
せ、トーチ１１のカソード、カソードスリーブ間
の励起電圧を越えさせる。そして直流パイロツト
電源７が約1Aの小電流をカソードスリーブとカ
ソードの経路に流している間に定電流制御回路３
を起動させ、プラズマ・スリーブとカソードとの
経路に所定電流を流させる。この後、直流パイロ
ツト電源７を停止させ、マグネツトスイツチSW₁
を開く。〔考案が解決しようとする課題〕ところが、トーチを複数使用する場合は最初に
起動されたトーチのカソードとカソードスリーブ
間のアーク放電により、その間の電圧が低下して
しまうので、共通のプラズマ・アーク電気制御部
では起動できない。したがつて、第３図に示す装
置を複数組、設けなければならない。この場合、
接続線群２０の中に各電圧電流が平行して隣接す
ることになり、トーチの起動時の高電圧、定常時
の大電流が相互干渉して誤動作をひきおこすこと
がある。また、接続線群２０の線の数が多くな
り、プラズマ・アーク・トーチ・ヘツドの作業移
動の支障となる欠点があつた。さらに装置が複雑
かつ大型化し、コストも高くなるという実用上極
めて大きな欠点があつた。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は以上の課題を解決するために、同心円
状に中央より外周に向かつて、カソード、カソー
ド・スリーブ、プラズマ・スリーブの順にこれら
電極が設けられた、複数のプラズマ・アーク・ト
ーチと、これらプラズマ・アーク・トーチの複数
にプラズマ・アークあるいはプラズマ・ジエツト
を発生させ、維持するための電気的エネルギーを
供給しうると共に各トーチに個別に電流設定機能
を有する電源を少なくとも含むプラズマ・アーク
電気制御部とを備えた、マルチ・プラズマ・アー
ク発生装置において、プラズマ・スリーブを互い
に共通接続すると共に、プラズマ・アーク電気制
御部からプラズマ・アーク・トーチをそれぞれの
カソード及びカソードスリーブの双方に至る電流
路のそれぞれにスイツチを接続し、これらスイツ
チを一個ずつ閉じて複数のプラズマ・アーク・ト
ーチを順次起動させるものである。

〔作用〕

本考案は上記のような構成になつているので、
１組の互に直列接続された直流パイロツト電源と
高周波トリガ電源から供給される電圧がトーチの
カソードとカソードスリーブとの間に順次導通す
るスイツチに対応して印加され各トーチの励起電
圧になつた直後に１個の直流電源を受けて、各々
の電流制御素子により所定のプラズマ・アーク電
流になる。この動作が順次くりかえされ、全ての
あるいは任意のトーチを起動させ、起動後は各ト
ーチ個別に設定した所定のプラズマ・アーク電流
を流す。

プラズマ・アーク電流制御部とプラズマ・アー
ク・トーチ・ヘツドとの間の接続線群の総電線数
はトリガ用電源についてはトーチの数に関係なく
２本に減少する。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例であつて、以下第１
図について説明する。１はプラズマ・アーク・ト
ーチ・ヘツドであり、２はプラズマ・アーク電気
制御部であり、この間は可撓性の接続線群２０で
接続されていて、プラズマ・アーク・トーチ・ヘ
ツド１の作業に応じて自由に動けるよう構成され
ている。プラズマ・アーク・トーチ・ヘツド１は
６個のトーチ１１，１２，……１６とマグネツト
スイツチSW₁，SW₂，……，SW₆で構成されてい
る。トーチ１１，１２，……，１６のカソードと
カソードスリーブはそれぞれマグネツトスイツチ
SW₁，SW₂，……，SW₆を介して、プラズマ・ア
ーク電気制御部２の中の互に直列の抵抗器Ｒ、直
流パイロツト電源７、および高周波トリガ電源８
の両端へ接続されている。

一方、プラズマ・アーク電気制御部２において
は商用交流電源４からの交流電力を受けて変圧器
３１，３２，……，３６へ供給され、さらに整流
定電流回路２１，２２，……，２６を経て、６組
の直流定電流出力を得る。この直流定電流出力は
正極側を共通接続し、プラズマ・アーク・トー
チ・ヘツド１の中のトーチ１１，１２，……，１
６のそれぞれのプラズマ・スリーブに接続され、
負極側はトーチ１１，１２，……，１６のそれぞ
れのカソードに接続される。制御信号発生器９は
直流パイロツト電源７と高周波トリガ電源８の起
動、停止、整流定電流電源２１，２２，……，２
６の起動、停止、およびマグネツトスイツチ
SW₁，SW₂，……，SW₆の励磁コイルへの開閉信
号を発生する。

本装置の起動は、まず、制御信号発生器９より
整流定電流回路２１，２２，……，２６への停止
信号を送出しておくと共に、マグネツトスイツチ
SW₁，SW₂，……，SW₆のうちのSW₁のみを閉じ
る信号を、また直流パイロツト電源７と高周波ト
リガ電源８にも動作開始信号を与える。するとト
ーチ１１のカソードとカソードスリーブの間はそ
の励起電圧を越える。このとき抵抗器Ｒはカソー
ドスリーブよりカソードへの電流の制限を行な
う。そして直流パイロツト電源７が約1Aの小電
流をカソードスリーブとカソードの経路に流して
いる期間に整流定電流回路２１，２２，……，２
６の中の２１のみを起動させプラズマ・スリーブ
とカソードの経路に所定電流を流させる。この
後、直流パイロツト電源７を停止させ、マグネツ
トスイツチSW₁を開く。これでトーチ１１が定常
プラズマ・アーク発生状態となる。次にトーチ１
２を起動させるため、マグネツトスイツチSW₂の
みを閉じる信号を、また直流パイロツト電源７と
高周波トリガ電源８にも動作開始信号を与える。
するとトーチ１２のカソードとカソードスリーブ
間はその励起電圧を越える。そして直流パイロツ
ト電源７が約1Aの小電流をカソードスリーブと
カソードの経路に流している期間に整流定電流回
路２２を追加起動させプラズマ・スリーブとカソ
ードの経路に所定電流を流させる。この後直流パ
イロツト電源７を停止させ、マグネツトスイツチ
SW₂を開く。これでトーチ１２が定常プラズマ・
アーク発生状態となる。以下順次トーチ１６まで
同様の操作をくりかえしてトーチ１１よりトーチ
１６までのすべてのトーチを定常プラズマ・アー
ク発生状態とすることができる。このようにして
トーチの起動を行ない、起動の終了したトーチの
スイツチSWを開放してしまうので、未だ起動さ
れていないトーチの起動に悪影響を及ぼさない。
この点をさらに詳述すると、あるトーチが起動す
るとカソードとカソードスリーブ間に発生するア
ーク放電によりその間の電圧がかなり降下するた
め、本考案によらなければ他のトーチの起動が困
難になつてしまうが、本考案によれば前述のよう
に起動の終了したトーチのスイツチSWを開放し
てしまうので、起動されるトーチのカソードとカ
ソードスリーブとの間の電圧は起動されたトーチ
による悪影響等を何等受けない。

尚、本実施例においてはトーチ１１，１２，…
…，１６の電極は最外周にプラズマ・スリーブが
露出しているので作業中に１つの導体に複数のプ
ラズマ・スリーブが接触短絡しても本来同電位の
ため機能に支障がない。

第２図は本考案のさらに他の実施例を示す図で
あつて、以下第３図について説明する。第３図に
おいて、１はプラズマ・アーク・トーチ・ヘツド
であり、２はプラズマ・アーク電気制御部であ
り、この間は接続線群２０で接続されていて、プ
ラズマ・アーク・トーチ・ヘツド１の作業に応じ
て自由に動けるよう構成されている。プラズマ・
アーク・トーチ・ヘツド１は６個のトーチ１１，
１２，……，１６と、これらの各カソードにトラ
ンジスタQ₁，Q₂，……，Q₆の各コレクタが接続
される。そして前記トランジスタQ₁，Q₂，……，
Q₆の各エミツタはそれぞれ抵抗器R₁，R₂，……，
R₆を介して定電流制御回路３に接続される。前
記トランジスタQ₁，Q₂，……，Q₆の各ベースと
各エミツタからの直接接続線も定電流制御回路３
に接続される。また、トーチ１１，１２，……，
１６の各カソードスリーブと各カソードはマグネ
ツトスイツチSW₁，SW₂，……，SW₆を介し、さ
らに接続線群２０を介して抵抗器Ｒ、直流パイロ
ツト電源７，高周波トリガ電源８へ接続されてい
る。

一方、プラズマ・アーク電気制御部２は以下の
ように構成されている。商用交流電源４を受けて
変圧器５、整流器６を介して直流60V乃至80V電
流60Aを得て接続線群２０を介してプラズマ・ア
ーク・トーチ・ヘツド１へ供給される。そして制
御信号発生部９よりの制御信号は直流パイロツト
電源７と高周波トリガ電源８と、接続線群２０を
介して定電流制御回路３とマグネツトスイツチ
SW₁，SW₂，……，SW₆の励磁コイルに供給され
ている。

本装置の起動は、まず制御信号発生器９より、
定電流制御回路３の停止信号を送出しておくと共
に、マグネツトスイツチSW₁，SW₂，……，SW₆
のうちのSW₁のみを閉じる信号を、また直流パイ
ロツト電源７と高周波トリガ電源８にも動作開始
信号を与える。するとトーチ１１のカソードとカ
ソードスリーブ間はその励起電圧を越える。そし
て直流パイロツト電源７が約1Aの小電流をカソ
ードスリーブとカソードの経路に流している間に
定電流制御回路３を起動させ、トランジスタQ₁，
Q₂，……，Q₆のうちのQ₁のみを定電流駆動させ
プラズマ・スリーブとカソードの経路に所定電流
を流させる。この後、直流パイロツト電源７を停
止させ、マグネツトスイツチSW₁を開く。これで
トーチ１１が定常プラズマ・アーク発生状態とな
る。次にトーチ１２を起動させるため、マグネツ
トスイツチSW₁，SW₂，……，SW₆のうちのSW₂
のみを閉じる信号を、そして直流パイロツト電源
７と高周波トリガ電源８の発生信号を与える。す
るとトーチ１２のカソードとカソードスリーブ間
はその励起電圧を越える。そして直流パイロツト
電源７が約1Aの小電流をカソードスリーブとカ
ソードの経路に流している間に定電流制御回路３
を起動させて、トランジスタQ₂を追加して定電
流駆動させ、プラズマ・スリーブとカソードの経
路に所定電流を流す。この後、直流パイロツト電
源７を停止させ、マグネツトスイツチSW₂を開
く。これでトーチ１２が定常プラズマ・アーク発
生状態となる。以下、順次トーチ１６まで同様の
操作をくりかえしてトーチ１１よりトーチ１６ま
でのすべてのトーチが定常プラズマ・アーク発生
状態とすることができる。尚、抵抗器R₁，R₂，
……，R₆はそれぞれトランジスタQ₁，Q₂，……，
Q₆のエミツタに直列接続されており、各トラン
ジスタのエミツタ電流の瞬時過大値を抑制する作
用、および定電流制御のための電流値検出の作用
をする。

尚、上記実施例ではいずれも一対のパイロツト
電源とトリガ電源とで起動用電源部を構成した
が、さらにトーチの数が多くなつた場合などでは
トーチを複数のグループに分け各グループ毎に起
動電源部を備えるようにしても、もちろんよい。

〔考案の効果〕

本考案による装置は１組の直流パイロツト電源
と高周波トリガ電源により、カソードとカソー
ド・スリーブとプラズマ・スリーブとを備える、
複数のプラズマ・アーク・トーチを起動・電流供
給できるので、プラズマ・アーク電気制御部の相
当部分を占める構成材料が減少し経済的である。
各トーチが起動後は、個別に設定した電流で運転
でき、プラズマ・ジエツトの熱量の分布を任意に
制御できる効果を有する。また、各トーチの電極
は最外周にプラズマ・スリーブが露出している
が、作業中に１つの導体に複数のプラズマ・スリ
ーブが接触短絡しても、本来同電位のため装置の
機能に支障がない。さらに、これに用いる接続線
群の構成電線数が減少し、プラズマ・アーク・ト
ーチ・ヘツドの移動性が改善される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図はそれぞれ本考案の実施例
を示す図であり、第３図は従来装置を示す図であ
る。１……プラズマ・アーク・トーチ・ヘツド、２
……プラズマ・アーク電気制御部、３……定電流
制御回路、４……商用交流電源、５……変圧器、
６……整流器、７……直流パイロツト電源、８…
…高周波トリガ電源、９……制御信号発生器、２
０……接続線群、２１，２２，……，２６……整
流定電流回路、３１，３２，……，３６……変圧
器、Q₁，Q₂，……Q₆……トランジスタ、Ｒ，
R₁，R₂，……，R₆……抵抗器、SW₁，SW₂，…
…，SW₆……マグネツトスイツチ、１１，１２，
……，１６……プラズマ・アーク・トーチ、Ｋ…
…プラズマ・アーク・トーチのカソード、CS…
…プラズマ・アーク・トーチのカソード・スリー
ブ、PS……プラズマ・アーク・トーチのプラズ
マ・スリーブ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

同心円状に中央より外周に向かつて、カソー
ド、カソード・スリーブ、プラズマ・スリーブの
順に配設された、複数のプラズマ・アーク・トー
チと、これらプラズマ・アーク・トーチの複数に
プラズマ・アークあるいはプラズマ・ジエツトを
発生させ、維持するための電気的エネルギーを供
給しうると共に、前記の各プラズマ・アーク・ト
ーチに個別に電流設定機能を有する電源を少なく
とも含むプラズマ・アーク電気制御部とを備え
た、マルチ・プラズマ・アーク発生装置におい
て、前記プラズマ・スリーブを互いに共通接続す
ると共に前記プラズマ・アーク電気制御部から前
記プラズマ・アーク・トーチそれぞれのカソー
ド、カソード・スリーブの双方に至る電流路のそ
れぞれにスイツチを接続し、これらスイツチを一
個ずつ閉じて前記複数のプラズマ・アーク・トー
チを順次起動させることを特徴とするマルチ・プ
ラズマ・アーク発生装置。