JPH04125064U - アーク加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極と被加工物との間を非接触状態に保ち、
電極と被溶接物または補助電極との間に高周波高電圧を
印加して電極と被加工物との間の絶縁を破壊してアーク
を起動する方式のアーク加工装置の改良に関するもので
ある。 【構成】 電極と被加工物または補助電極との間に加工
用電源の出力に重畳して高周波高電圧を印加して前記電
極と被加工物または補助電極との間に火花放電を発生さ
せることによって加工用アークを起動するアーク加工装
置において、前記加工用電源の出力端子と前記電極およ
び前記被加工物または補助電極との間を接続する電力用
ケ−ブルそれぞれ近接して一端を加工用電源の接地端子
に接続した導体を設置したアーク加工装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電極と被加工物との間を非接触状態に保ち、溶接用電源の出力を供 給するとともに電極と被溶接物または補助電極との間に高周波高電圧を印加して 電極と被加工物との間の絶縁を破壊し、このときに発生する火花放電によってア ークを誘発して溶接や溶断を行うアーク加工装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１に従来の高周波起動式のアーク加工装置の一種であるアーク溶接機の構造 を示す。同図において、１は溶接用の電源部であり出力制御回路１１，高周波発 生回路１２，カップリングコイル１３およびコンデンサ１４ないし１６から構成 される。２および３は電力用ケーブルであり、ノズル４ｂに囲包された電極４ａ を有する溶接用トーチ４および被加工物５と電源部１の出力端子(a),(b) との間 をそれぞれ接続するものである。

【０００３】 同図において出力制御回路１１は商用交流電源等の電力源１０から供給される 電力をアーク溶接に適した特性の電力に変換し出力端子(a),(b) に出力する。ま た高周波発生回路１２は出力制御回路１１から指令を受けてアークの点弧時に高 周波高電圧を発生しカップリングコイル１３の１次巻線１３ａに供給する。カッ プリングコイル１３の２次巻線１３ｂは出力制御回路１２と出力端子(a) との間 に直列に接続されており、出力端子(a),(b) 間には出力制御回路１１の出力に高 周波発生回路１２の出力が重畳されて供給される。またコンデンサ１４ないし１ ６は高周波高電圧が出力制御回路１１に混入しないようにするためのバイパスコ ンデンサであり、高周波に対して出力制御回路１１の出力端子を短絡するための ものでコンデンサ１５と１６との接続点は電源部１のケ−スの接地端子(e) を介 して大地に接続線６にて接地される。

【０００４】 同図の装置において図示しない押ボタンスイッチ等によって溶接起動指令が与 えられると出力制御回路１１は出力を発生し、電極４ａと被溶接物５とに供給す る。またこれと同時に高周波発生回路１２は出力制御回路１１からの指令を受け て高周波高電圧を発生し、この高周波はカップリングコイル１３ａ，１３ｂによ ってケーブル２に伝達される。この高周波はコンデンサ１４および１５，１６に よってバイパスされて電極４ａと被溶接物５との間に印加される。この状態で非 電極４ａを被溶接物５に近づけると、両者間の距離が一定以下になったところで 高周波電圧によって両者間の絶縁が破壊されて火花放電が発生し、これによって 発生したイオンによって溶接アークが誘発される。溶接アークが誘発されると電 源部１が直流出力のときには図示を省略した検知手段によって高周波発生回路２ は動作を停止する。また電源部１が交流出力のときには高周波発生回路１２の動 作は溶接アークが誘発された後も停止しないかまたは溶接電流の極性が反転する 前後の短時間だけ動作するように工夫されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来装置において、高周波発生回路１２は作業者に対する感電事故を防止 する目的から数ＭＨｚの周波数のものが用いられる。そしてこの高周波発生回路 １２としては、製作コストを低廉にするためにコンデンサと火花ギャップとを用 いた弛張発振回路を利用した簡略なものが用いられるために波形が不整であり、 多くの高調波成分を含んでいる。そして、この高周波は接地線６、ケーブル２， ３の漏れインピーダンスを通して大地に流れる。この高周波電流は最大ピーク値 が数十アンペアに達する高周波電流のために、大地に対する漏洩電流による接地 電位の変動は大きくなり、同一大地上に接地電位を有する他の電気機器に高周波 ノイズ障害を発生することになる。

【０００６】 従来は上記のような問題点を解決するために電力用ケ−ブル２および３をまと めて共通の導電性材料からなるチュ−ブに通して１本として、大地に対する漏洩 電流を低減したものが提案されている。しかし、この方式のものはケ−ブルが重 くまた可撓性も悪いことから作業性を害し、非能率的であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記のように高周波ノイズ障害の一因が大地に漏洩する高周波電流 によるものであることから、この高周波の大地への漏洩電流を低減すれば改善で きることに着目してなされたものであり、電源部と電極および被加工物との間を 接続する電力用ケーブルにそれぞれ導体を近接して配置し、かつこの導体の一端 を加工用電源部の接地端子に接続したものである。

【０００８】

【実施例】

図２に本考案をア−ク溶接機に適用したときの例を示す。同図において、７ａ ，７ｂはビニル線等の導体であり、電力用ケーブル２，３にそれぞれ沿わせて、 または粗く巻き付けた状態に設けられて、その一端は電源部１の接地端子(e) に 電気的に接続されている。図２のその他の部分は図１の従来装置と同様であるの で、同機能のものに同符号を付して詳細な説明は省略する。

【０００９】 同図の装置においては、ケ−ブル２，３に対してそれぞれ近接する導体７ａ， ７ｂは仮想的な大地として作用し、ケ−ブル２，３からの漏洩電流の大部分が導 体７ａ，７ｂに流れて接地端子(e) から電源部１に戻る経路を流れる。この結果 、大地の電位はほとんど変動することがなくなり、同一大地上に設置されている 他の機器に対する高周波ノイズは激減することになる。

【００１０】 なお本考案は、図２に示したようなアーク溶接機にのみ適用できるものではな く、電極とチップ電極（補助電極）との間に高周波高電圧を印加して火花放電を 発生させ、両電極間に加工用電源からの出力によってパイロットアークを発生さ せる方式のプラズマアーク加工装置にも適用できる。

【００１１】 図３は本考案をプラズマアーク加工装置に適用したときの例を示す接続図であ る。同図において、電源部１は出力制御回路１１の一方の出力端子(a) を直接プ ラズマアーク加工用トーチ４の主電極４ａに接続し、他方の出力は出力端子(b) に接続するとともに起動用スイッチ１８と電流制限用の抵抗器１７および高周波 カップリングコイル１３ｂを介して補助出力端子(c) に接続されている。加工用 トーチ４は主電極４ａとこれをとり囲むように設けられたチップ電極（補助電極 ）４ｃとを有し、チップ電極４ｃは補助出力端子(c) にケーブル１０にて接続さ れている。７ａ，７ｂは導体であり、少なくとも電力用ケ−ブル２および１０に それぞれ近接して設置し、かつその一端は電源部１の接地端子(e) に電気的に接 続されている。

【００１２】 図３の装置において、起動用スイッチ１８を閉路すると出力制御回路１１の出 力が抵抗器１７を介して主電極４ａとチップ電極４ｃ（および被加工物５）との 間に印加される。これと同時に出力制御回路１１からの指令により高周波発生回 路１２は高周波高電圧を発生し、この高周波高電圧はカップリングコイル１３に よってチップ電極４ｃと主電極４ａとの間に出力制御回路１１の出力に重畳して 印加される。この高周波高電圧によってチップ電極４ｃと主電極４ａとの間の絶 縁が破壊されて放電が開始される。このときの放電電流は抵抗器１７によって制 限された比較的小さな電流であり、通常パイロットアークとよばれる。一方、主 電極４ａとチップ電極４ｃとの間には図示を省略したガス供給手段から酸素，チ ッ素または不活性ガスなどのプラズマ生成ガスが供給される。このガスはパイロ ットアークによってイオン化されてチップ電極４ｃの先端の噴出口から外部に放 出される。このイオン化されたガスによってトーチ４を被加工物５に近づけたと きに主電極４ａと被加工物５との間の絶縁状態が解消されて両者間にアーク放電 が生成される。この主電極４ａと被加工物５との間のアーク放電はその電流経路 に制限素子が含まれないので、出力制御回路１１によって定まる加工用の大きな 電流となって被加工物５を溶融し、これによって被加工物５が溶接または溶断さ れる。

【００１３】 図３の装置においては高周波高電圧が供給される主電極４ａへの電力用ケーブ ル２およびチップ電極４ｃへの電力用ケーブル１０にはそれぞれ近接して導体７ ａ，７ｂを配置し、一端を電源部１の設置端子に接続してあるので、各ケ−ブル からの漏洩電流は導体７ａ，７ｂを流れて電源部１に帰る。この結果、大地には 高周波電流は流れず、大地電位が変動することがなくなる。

【００１４】 なお、本考案に用いる導体としては、電流容量は余り要求されないので、比較 的細いビニール絶縁電線等を１状または数状並行にまたは電力用ケーブルに巻き 付けてもよく、またはこれらにかえて銅箔やアルミ箔を用いてもよい。さらにこ れらの導体は電力用ケーブルの絶縁被覆の中に埋め込んで多芯ケーブルとしても よいのはもちろんである。

【００１５】 図４は図２の実施例において加工用トーチ側に設ける導体をトーチの電極４ａ を囲包するノズルの回りに絶縁状態で環状帯８によって取り付けたものである。 同図の場合は、電極４ａの周囲に接地電位が出現することから、よく知られてい るように高周波によるアークのの起動が容易になる利点も生ずる。

【００１６】

【考案の効果】

本考案においては、アーク起動用の高周波電流が流れる電力用ケーブルと近接 してかつ一端を電源部の接地端子に接続した導体を各ケーブルごとに設置したの で、作業性を少しも害することなく高周波の大地への漏洩をなくすことができ、 他の電気機器に対する高周波ノイズを極めて少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の高周波起動式のアーク加工装置の例を示
す接続図

【図２】本考案をアーク溶接機に適用したときの例を示
す接続図

【図３】本考案をプラズマアーク加工装置に適用したと
きの例を示す接続図

【図４】本考案をアーク溶接機に適用したときの別の例
を示す接続図

【符号の説明】

１ 出力制御部 ２，３，１０ 電力ケーブル ４ トーチ ４ａ 電極（主電極） ４ｂ ノズル ４ｃ チップ電極（補助電極） ５ 被加工物 ６ 接地線 ７ａ、７ｂ 導体 ８ 環状帯 １１ 出力制御回路 １２ 高周波発生回路 １３ カップリングコイル １４，１５，１６ コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西本 弘 福井県大飯郡高浜町安土４号３番の１ 関 電興業株式会社若狭技能研修所内 (72)考案者 寺山 喜久夫 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)考案者 五百蔵 弘和 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)考案者 石井 博幸 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と被加工物または補助電極との間に加
   工用電源の出力に重畳して高周波高電圧を印加して前記
   電極と被加工物または補助電極との間に火花放電を発生
   させることによって加工用アークを起動するアーク加工
   装置において、前記加工用電源の出力端子と前記電極お
   よび前記被加工物または補助電極との間を接続する電力
   用ケ−ブルにそれぞれ導体を近接して配置し、前記導体
   の一端を前記加工用電源の接地端子に接続したアーク加
   工装置。