JPH05104251A - プラズマ切断機及びその制御方法 - Google Patents
プラズマ切断機及びその制御方法Info
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- JPH05104251A JPH05104251A JP4092268A JP9226892A JPH05104251A JP H05104251 A JPH05104251 A JP H05104251A JP 4092268 A JP4092268 A JP 4092268A JP 9226892 A JP9226892 A JP 9226892A JP H05104251 A JPH05104251 A JP H05104251A
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- Japan
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- current
- flow rate
- cutting machine
- gas
- arc
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/006—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アーク起動を頻繁に繰り返す切断作業でも電
極消耗が少なく、また薄板を切断する際に小ノズル径に
合わせて切断電流及びパイロット電流を下げた場合でも
パイロットアークからメインアークへの移行性が低下せ
ず、さらに、低騒音である、大電流使用のプラズマ切断
機及びその制御方法を提供する。 【構成】 プラズマガスとして酸素又は酸素を含むガス
を用いるプラズマ切断機において、ガス供給源からプラ
ズマトーチ１に至るガス管路２に設けた第１止め弁４の
上流側から分岐し、前記第１止め弁４の下流側でガス管
路２に合流するバイパス管路５を設け、このバイパス管
路５に流量調整弁又は絞り６と、第２止め弁７とを配設
する構成とした。
極消耗が少なく、また薄板を切断する際に小ノズル径に
合わせて切断電流及びパイロット電流を下げた場合でも
パイロットアークからメインアークへの移行性が低下せ
ず、さらに、低騒音である、大電流使用のプラズマ切断
機及びその制御方法を提供する。 【構成】 プラズマガスとして酸素又は酸素を含むガス
を用いるプラズマ切断機において、ガス供給源からプラ
ズマトーチ１に至るガス管路２に設けた第１止め弁４の
上流側から分岐し、前記第１止め弁４の下流側でガス管
路２に合流するバイパス管路５を設け、このバイパス管
路５に流量調整弁又は絞り６と、第２止め弁７とを配設
する構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大電流を使用するプラ
ズマ切断機及びその制御方法に係わり、アーク起動を頻
繁に繰り返す切断作業でも電極消耗が少なく、また薄板
を切断する際に小ノズル径に合わせて切断電流及びパイ
ロット電流を下げた場合でもパイロットアークからメイ
ンアークへの移行性が低下せず、さらに、低騒音である
プラズマ切断機及びその制御方法に関する。
ズマ切断機及びその制御方法に係わり、アーク起動を頻
繁に繰り返す切断作業でも電極消耗が少なく、また薄板
を切断する際に小ノズル径に合わせて切断電流及びパイ
ロット電流を下げた場合でもパイロットアークからメイ
ンアークへの移行性が低下せず、さらに、低騒音である
プラズマ切断機及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プラズマガスとして酸素を用いる
プラズマ切断機及びその制御方法を、プラズマ切断機の
一般的構成である図６と、前記プラズマ切断機の制御方
法なる動作シーケンスのタイムチャートである図７とを
参照して説明する。
プラズマ切断機及びその制御方法を、プラズマ切断機の
一般的構成である図６と、前記プラズマ切断機の制御方
法なる動作シーケンスのタイムチャートである図７とを
参照して説明する。
【０００３】プラズマ切断機に起動信号ＳT が入力され
ると、定電流電源８が作動し、スイッチ１０が閉じて、
プラズマトーチ１内の電極１ａがマイナスに、ノズル１
ｂ及び被切断材１１がプラスとなるように直流電圧が印
加される。と同時に、止め弁４が開いて、プラズマトー
チ１内にプリフローとしての酸素ガスが供給される。こ
のプリフローは、ガス管路２内の空気を完全に酸素に置
換すると共に、ガス流量が安定するまでの時間的余裕を
得るために設けらたものである。
ると、定電流電源８が作動し、スイッチ１０が閉じて、
プラズマトーチ１内の電極１ａがマイナスに、ノズル１
ｂ及び被切断材１１がプラスとなるように直流電圧が印
加される。と同時に、止め弁４が開いて、プラズマトー
チ１内にプリフローとしての酸素ガスが供給される。こ
のプリフローは、ガス管路２内の空気を完全に酸素に置
換すると共に、ガス流量が安定するまでの時間的余裕を
得るために設けらたものである。
【０００４】プリフローの後、高周波発生器９が作動し
て電極１ａとノズル１ｂとの間に高周波高電圧が印加さ
れると、該電極１ａとノズル１ｂとの間に火花放電が起
こり、この火花放電を火種として、該電極１ａとノズル
１ｂとの間にパイロットアークが形成され、定電流電源
８から抵抗１２及びスイッチ１０を介してノズル１ｂ、
そしてパイロットアークから電極１ａを経由して前記定
電流電源８に戻る回路をパイロット電流ＩP が流れる。
この時、簡単には定電流電源８は、最大出力を出す状態
であり、つまりほぼ定電圧源として機能しているため、
前記パイロット電流ＩP は、抵抗１２によって垂下特性
が与えられ、電源特性とアーク電圧とが平衡した状態で
安定する。
て電極１ａとノズル１ｂとの間に高周波高電圧が印加さ
れると、該電極１ａとノズル１ｂとの間に火花放電が起
こり、この火花放電を火種として、該電極１ａとノズル
１ｂとの間にパイロットアークが形成され、定電流電源
８から抵抗１２及びスイッチ１０を介してノズル１ｂ、
そしてパイロットアークから電極１ａを経由して前記定
電流電源８に戻る回路をパイロット電流ＩP が流れる。
この時、簡単には定電流電源８は、最大出力を出す状態
であり、つまりほぼ定電圧源として機能しているため、
前記パイロット電流ＩP は、抵抗１２によって垂下特性
が与えられ、電源特性とアーク電圧とが平衡した状態で
安定する。
【０００５】そしてこのパイロットアークを先導とし
て、電極１ａとノズル１ｂとの間に電気的導通が確保さ
れると、パイロット電流ＩP の一部が被切断材１１側に
流れ、メインアーク１３を形成する。これを図示しない
電流検出器で検出し、ノズル１ｂにつながるスイッチ１
０を切り放すことにより、メインアーク１３だけの回路
となる。
て、電極１ａとノズル１ｂとの間に電気的導通が確保さ
れると、パイロット電流ＩP の一部が被切断材１１側に
流れ、メインアーク１３を形成する。これを図示しない
電流検出器で検出し、ノズル１ｂにつながるスイッチ１
０を切り放すことにより、メインアーク１３だけの回路
となる。
【０００６】その後、予め設定された切断電流値ＩM を
維持するように、図示しない電流検出器の出力値と該設
定値ＩM とを比較しながら、定電流制御が行われる。
維持するように、図示しない電流検出器の出力値と該設
定値ＩM とを比較しながら、定電流制御が行われる。
【０００７】その後、停止信号ＳP が電源に入力される
と、電源が停止し、メインアーク１３への電力の供給が
止まり、メインアーク１３が消弧する。
と、電源が停止し、メインアーク１３への電力の供給が
止まり、メインアーク１３が消弧する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで近時、プラズ
マ切断機の大電流化に伴い、種々の不都合が指摘されて
いる。即ち、大電流化に伴い、電極消耗の増大、移行性
の劣化及び騒音の増大等の不都合が発生している。詳し
くは、次のとおりである。
マ切断機の大電流化に伴い、種々の不都合が指摘されて
いる。即ち、大電流化に伴い、電極消耗の増大、移行性
の劣化及び騒音の増大等の不都合が発生している。詳し
くは、次のとおりである。
【０００９】先ず、電極消耗の増大について説明する。
プラズマトーチ１の電極１ａは、高温のプラズマアーク
１３に直接さらされるため、通常、水冷された銅製のホ
ルダ内に埋設されている。また酸素を使用するプラズマ
切断機では、高融点の酸化物を形成するハフニュウムや
ジルコニウムが電極材料として用いられている。
プラズマトーチ１の電極１ａは、高温のプラズマアーク
１３に直接さらされるため、通常、水冷された銅製のホ
ルダ内に埋設されている。また酸素を使用するプラズマ
切断機では、高融点の酸化物を形成するハフニュウムや
ジルコニウムが電極材料として用いられている。
【００１０】しかるに、このように冷却しても、また高
融点電極材料を用いても、その電極消耗は避けられず、
しかもその消耗速度は大電流になるに従って顕著とな
る。
融点電極材料を用いても、その電極消耗は避けられず、
しかもその消耗速度は大電流になるに従って顕著とな
る。
【００１１】他方この電極消耗はアークの起動回数にも
大きく依存する。例えば図８に示すように、２５０Ａの
大電流酸素プラズマ切断機の場合、同図の実線Ｐ１に示
すように、アーク機動回数が数十回であれば、電極は３
時間程度の累積アーク発生時間までは使用可能であるが
（別言すれば、２５０Ａという大電流の場合、僅か３時
間程度で使用限界となる）、１回当りのアーク起動時間
を数秒と短くしてアーク起動回数を４００回程度と多く
すると、その電極は数十分の累積アーク発生時間で使用
限界に達してしまう。
大きく依存する。例えば図８に示すように、２５０Ａの
大電流酸素プラズマ切断機の場合、同図の実線Ｐ１に示
すように、アーク機動回数が数十回であれば、電極は３
時間程度の累積アーク発生時間までは使用可能であるが
（別言すれば、２５０Ａという大電流の場合、僅か３時
間程度で使用限界となる）、１回当りのアーク起動時間
を数秒と短くしてアーク起動回数を４００回程度と多く
すると、その電極は数十分の累積アーク発生時間で使用
限界に達してしまう。
【００１２】次に、移行性の劣化について説明する。厚
板切断用の大電流のプラズマ切断機を用いて薄板を切断
しようとすると、この場合、大電流のままで切断するか
又は小電流に切り換えて切断するかの２通りの方法に分
けられ、いずれかの方法を採るのが普通であるが、前者
の場合、入熱過多を避けるため、高速切断が必要とな
る。
板切断用の大電流のプラズマ切断機を用いて薄板を切断
しようとすると、この場合、大電流のままで切断するか
又は小電流に切り換えて切断するかの２通りの方法に分
けられ、いずれかの方法を採るのが普通であるが、前者
の場合、入熱過多を避けるため、高速切断が必要とな
る。
【００１３】しかし、高速切断による切断品質は、トー
チを登載しているＸＹテーブルやロボットの軌跡精度に
よって制約されるため、この制約によって切断精度が低
下するような場合は、後者方法が採用される。
チを登載しているＸＹテーブルやロボットの軌跡精度に
よって制約されるため、この制約によって切断精度が低
下するような場合は、後者方法が採用される。
【００１４】これは、小径ノズルを用い、該小径ノズル
に見合った小電流で低速切断する方法であるが、この低
速切断の場合、ノズルがパイロットアークによってダメ
ージを受けると、直ちに切断品質に影響を与えるように
なる。
に見合った小電流で低速切断する方法であるが、この低
速切断の場合、ノズルがパイロットアークによってダメ
ージを受けると、直ちに切断品質に影響を与えるように
なる。
【００１５】ところで、ノズルと被切断材との間の電圧
差が大きいほど、パイロットアークが被切断材に達した
時、被切断材側に流れる電流が増加し、短時間、かつ、
高い位置からメインアークへ移行できるのであるが、従
来技術の図６からも分かるとおり、ノズル１ｂと被切断
材１１との間の電圧差は、ノズル１ｂにつながるライン
に挿入された抵抗１２とパイロット電流値ＩP との積で
決まり、上述のように、ノズル径に合わせてパイロット
電流ＩP を小さくすると、ノズル１ｂと被切断材１１と
の間の電圧差までもが小さくなり、パイロットアークか
らメインアークへの移行が困難になる。
差が大きいほど、パイロットアークが被切断材に達した
時、被切断材側に流れる電流が増加し、短時間、かつ、
高い位置からメインアークへ移行できるのであるが、従
来技術の図６からも分かるとおり、ノズル１ｂと被切断
材１１との間の電圧差は、ノズル１ｂにつながるライン
に挿入された抵抗１２とパイロット電流値ＩP との積で
決まり、上述のように、ノズル径に合わせてパイロット
電流ＩP を小さくすると、ノズル１ｂと被切断材１１と
の間の電圧差までもが小さくなり、パイロットアークか
らメインアークへの移行が困難になる。
【００１６】次に、騒音の増大について説明する。切断
が厚板になるに従って出力電流値を増大させなければな
らないが、出力電流値が増大すると、プラズマの発生騒
音までも増大するようになる。
が厚板になるに従って出力電流値を増大させなければな
らないが、出力電流値が増大すると、プラズマの発生騒
音までも増大するようになる。
【００１７】この騒音防止として、被切断材を水没させ
て水中切断することにより、該騒音を低減する技術が開
示されている（ＵＳ ４８１６６３７号参照）。ところ
がかかる技術では、騒音は解消できても、被切断材が発
錆したり、水処理が大がかりになる等の不都合がある。
て水中切断することにより、該騒音を低減する技術が開
示されている（ＵＳ ４８１６６３７号参照）。ところ
がかかる技術では、騒音は解消できても、被切断材が発
錆したり、水処理が大がかりになる等の不都合がある。
【００１８】本発明は上記従来技術の問題点に着目し、
大電流を使用するプラズマ切断機及びその制御方法にお
いて、アーク起動を頻繁に繰り返す切断作業でも電極消
耗が少なく、また薄板を切断する際に小ノズル径に合わ
せて切断電流及びパイロット電流も下げた場合でもパイ
ロットアークからメインアークへの移行性が低下せず、
さらに、低騒音であるプラズマ切断機及びその制御方法
を提供することを目的とする。
大電流を使用するプラズマ切断機及びその制御方法にお
いて、アーク起動を頻繁に繰り返す切断作業でも電極消
耗が少なく、また薄板を切断する際に小ノズル径に合わ
せて切断電流及びパイロット電流も下げた場合でもパイ
ロットアークからメインアークへの移行性が低下せず、
さらに、低騒音であるプラズマ切断機及びその制御方法
を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明なるプラズマ切断機は、図１を参照して説
明すれば、プラズマガスとして酸素又は酸素を含むガス
を用いるプラズマ切断機において、ガス供給源からプラ
ズマトーチ１に至るガス管路２に設けた第１止め弁４の
上流側から分岐し、前記第１止め弁４の下流側でガス管
路２に合流するバイパス管路５を設け、このバイパス管
路５に流量調整弁又は絞り６と、第２止め弁７とを配設
する構成とした。
め、第１発明なるプラズマ切断機は、図１を参照して説
明すれば、プラズマガスとして酸素又は酸素を含むガス
を用いるプラズマ切断機において、ガス供給源からプラ
ズマトーチ１に至るガス管路２に設けた第１止め弁４の
上流側から分岐し、前記第１止め弁４の下流側でガス管
路２に合流するバイパス管路５を設け、このバイパス管
路５に流量調整弁又は絞り６と、第２止め弁７とを配設
する構成とした。
【００２０】第２発明なるプラズマ切断機の制御方法
は、上記第１発明なるプラズマ切断機の制御方法であっ
て、図１及び図２を参照して説明すれば、起動信号ＳT
により、第２止め弁７を開き、流量調整弁又は絞り６を
経て小量のガスＱP を流し、アーク着火後、第１止め弁
４を開いて定常流量ＱM まで漸増するように、ガス流量
Ｑを制御すると共に、初期パイロット電流値ＩS を小さ
くし、前記ガス流量Ｑの漸増に対応して該初期パイロッ
ト電流値ＩS を所定値ＩP まで漸増させることとした。
は、上記第１発明なるプラズマ切断機の制御方法であっ
て、図１及び図２を参照して説明すれば、起動信号ＳT
により、第２止め弁７を開き、流量調整弁又は絞り６を
経て小量のガスＱP を流し、アーク着火後、第１止め弁
４を開いて定常流量ＱM まで漸増するように、ガス流量
Ｑを制御すると共に、初期パイロット電流値ＩS を小さ
くし、前記ガス流量Ｑの漸増に対応して該初期パイロッ
ト電流値ＩS を所定値ＩP まで漸増させることとした。
【００２１】第３発明なるプラズマ切断機の制御方法
は、上記第２発明の改良方法であって、同じく図１及び
図２を参照して説明すれば、起動信号ＳT により、第２
止め弁７を開き、流量調整弁又は絞り６を経て小量のガ
スＱP を流し、アーク着火後、第１止め弁４を開いて定
常流量ＱM まで漸増するように、ガス流量Ｑを制御する
と共に、初期パイロット電流値ＩS を小さくし、前記ガ
ス流量Ｑの漸増に対応して該初期パイロット電流値ＩS
を所定値ＩP まで漸増させ、次いでメインアーク着火
後、電流値を前記所定値ＩP から切断電流ＩM まで漸増
させることとした。
は、上記第２発明の改良方法であって、同じく図１及び
図２を参照して説明すれば、起動信号ＳT により、第２
止め弁７を開き、流量調整弁又は絞り６を経て小量のガ
スＱP を流し、アーク着火後、第１止め弁４を開いて定
常流量ＱM まで漸増するように、ガス流量Ｑを制御する
と共に、初期パイロット電流値ＩS を小さくし、前記ガ
ス流量Ｑの漸増に対応して該初期パイロット電流値ＩS
を所定値ＩP まで漸増させ、次いでメインアーク着火
後、電流値を前記所定値ＩP から切断電流ＩM まで漸増
させることとした。
【００２２】第４発明なるプラズマ切断機の制御方法
は、その制御対象となるプラズマ切断機は上記第１発明
を含むプラズマ切断機全般であって、同じく図１及び図
２を参照して説明すれば、停止信号ＳP により、切断電
流ＩM を所定の勾配で所定の小電流値ＩD まで漸減させ
ることとした。
は、その制御対象となるプラズマ切断機は上記第１発明
を含むプラズマ切断機全般であって、同じく図１及び図
２を参照して説明すれば、停止信号ＳP により、切断電
流ＩM を所定の勾配で所定の小電流値ＩD まで漸減させ
ることとした。
【００２３】第５発明なるプラズマ切断機は、図３を参
照して説明すれば、上記第１発明を含む一般的プラズマ
切断機において、切替え可能なる複数個ｎの切断電流設
定値ＩMnを備え、かつ、各設定値ＩMi毎に対応して切替
えられる複数個ｎのパイロット電流設定値ＩPnを備え、
該パイロット電流設定値ＩPn切替え時、各設定値ＩPiに
対応して切替え可能なる可変抵抗１２ｎを備えた構成と
した。
照して説明すれば、上記第１発明を含む一般的プラズマ
切断機において、切替え可能なる複数個ｎの切断電流設
定値ＩMnを備え、かつ、各設定値ＩMi毎に対応して切替
えられる複数個ｎのパイロット電流設定値ＩPnを備え、
該パイロット電流設定値ＩPn切替え時、各設定値ＩPiに
対応して切替え可能なる可変抵抗１２ｎを備えた構成と
した。
【００２４】第６発明なるプラズマ切断機の制御方法
は、上記第１発明及び第５発明を含むプラズマ切断機の
一般的制御において、電流検出器で検出された出力電流
値が電流指令値と一致するように、スイッチング素子で
定電流制御するプラズマ切断機の制御方法において、該
スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う出力電流の
変動の周波数を１２ｋＨｚ以上とし、かつ、該出力電流
の平均値に対する電流変動幅を３０％以下の範囲とした
制御を行なうこととした。
は、上記第１発明及び第５発明を含むプラズマ切断機の
一般的制御において、電流検出器で検出された出力電流
値が電流指令値と一致するように、スイッチング素子で
定電流制御するプラズマ切断機の制御方法において、該
スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う出力電流の
変動の周波数を１２ｋＨｚ以上とし、かつ、該出力電流
の平均値に対する電流変動幅を３０％以下の範囲とした
制御を行なうこととした。
【００２５】
【作用】以上の発明の内、第１発明〜第４発明は電極消
耗の増大阻止構成であり、第５発明は小切断電流使用時
におけるパイロットアークからメインアークへの移行劣
化解消構成であり、第６発明は騒音抑制構成である。詳
しくは、以下のとおりである。
耗の増大阻止構成であり、第５発明は小切断電流使用時
におけるパイロットアークからメインアークへの移行劣
化解消構成であり、第６発明は騒音抑制構成である。詳
しくは、以下のとおりである。
【００２６】先ず、第１発明〜第３発明の説明に先立
ち、本出願人におけるこれら発明の成り立ち、つまり大
切断電流における電極消耗について説明する。
ち、本出願人におけるこれら発明の成り立ち、つまり大
切断電流における電極消耗について説明する。
【００２７】出願人による電極消耗に関する試験結果に
よれば、アーク起動時、電極表面の温度が室温から約３
０００°Ｃの高温にまで急昇するが、このときの熱衝撃
により、該電極表面が剥離する形で瞬間的に消耗するこ
とが分かった。
よれば、アーク起動時、電極表面の温度が室温から約３
０００°Ｃの高温にまで急昇するが、このときの熱衝撃
により、該電極表面が剥離する形で瞬間的に消耗するこ
とが分かった。
【００２８】別言すれば、この熱衝撃を低減すれば、電
極消耗を低減することができることになる。それ故、小
電流でパイロットアークを発生させ、徐々に電流を増加
してゆけば、初期の熱衝撃を小さなくすることができ、
電極消耗も低減される。ところがこのようにパイロット
電流を小さくすると、新たに次の不都合が生ずる。
極消耗を低減することができることになる。それ故、小
電流でパイロットアークを発生させ、徐々に電流を増加
してゆけば、初期の熱衝撃を小さなくすることができ、
電極消耗も低減される。ところがこのようにパイロット
電流を小さくすると、新たに次の不都合が生ずる。
【００２９】第１の不都合は、大電流プラズマ切断機で
は、当然に大流量の酸素ガスを流すことになるが、この
場合、上記小さなパイロット電流では、パイロットアー
クが不安定になるばかりか、吹き消えたりしてメインア
ークへの移行が困難になるという不都合である。
は、当然に大流量の酸素ガスを流すことになるが、この
場合、上記小さなパイロット電流では、パイロットアー
クが不安定になるばかりか、吹き消えたりしてメインア
ークへの移行が困難になるという不都合である。
【００３０】第２の不都合は次の通りである。例えばピ
アッシングスタートの場合、低い位置から切断を開始す
ると、ノズルと被切断材間の距離が小さいため、プラズ
マアークによって溶融した高温の溶融金属が吹き上がっ
てノズルに付着し、該ノズルを損傷するようになる。こ
のため、通常、厚板切断になればなるほど、離れた位置
からパイロットアークが被切断材に到達できるように、
パイロット電流を高めに設定する必要がある。
アッシングスタートの場合、低い位置から切断を開始す
ると、ノズルと被切断材間の距離が小さいため、プラズ
マアークによって溶融した高温の溶融金属が吹き上がっ
てノズルに付着し、該ノズルを損傷するようになる。こ
のため、通常、厚板切断になればなるほど、離れた位置
からパイロットアークが被切断材に到達できるように、
パイロット電流を高めに設定する必要がある。
【００３１】また、溶接の開先切断ではトーチを傾ける
が、このときトーチ先端と被切断材との干渉を避けるた
め、トーチ中心軸方向のノズルと被切断材との間の距離
は、通常の切断よりも離れることが多く、このような場
合でも、離れた位置からパイロットアークが被切断材に
到達できるように、パイロット電流を高めに設定する必
要がある。
が、このときトーチ先端と被切断材との干渉を避けるた
め、トーチ中心軸方向のノズルと被切断材との間の距離
は、通常の切断よりも離れることが多く、このような場
合でも、離れた位置からパイロットアークが被切断材に
到達できるように、パイロット電流を高めに設定する必
要がある。
【００３２】かかる場合、上記勢力の弱い上記パイロッ
トアークでは、大電流用としての長い到達距離を確保す
ることができなくなる。そこでこれら不都合に鑑み構成
したのが、第１発明〜第３発明である。
トアークでは、大電流用としての長い到達距離を確保す
ることができなくなる。そこでこれら不都合に鑑み構成
したのが、第１発明〜第３発明である。
【００３３】第１発明によれば、ガス管路２にガス流量
を絞る流量調整弁又は絞り６を備えたバイパス管路５を
設けたので、ガス流量を少なくとも２段階に変化させて
流すことができるようになる。
を絞る流量調整弁又は絞り６を備えたバイパス管路５を
設けたので、ガス流量を少なくとも２段階に変化させて
流すことができるようになる。
【００３４】第２発明によれば、先ずプリフロー用の小
容量の酸素ガスＱPを流し、プリフロー完了後、小パイ
ロット電流値ＩS でパイロットアークを着火させる。但
し、このままでは切断電流を十分に流すことができない
ので、パイロットアーク着火後直ちに、ガス流量とパイ
ロット電流とを対応させて漸増（ＱP からＱM 、ＩS か
らＩP ）させたものである。
容量の酸素ガスＱPを流し、プリフロー完了後、小パイ
ロット電流値ＩS でパイロットアークを着火させる。但
し、このままでは切断電流を十分に流すことができない
ので、パイロットアーク着火後直ちに、ガス流量とパイ
ロット電流とを対応させて漸増（ＱP からＱM 、ＩS か
らＩP ）させたものである。
【００３５】第３発明によれば、メインアーク着火後、
所定値ＩP から切断電流ＩM まで漸増するように、切断
電流を制御するため、パイロットアークからメインアー
クへの移行時に生ずる熱衝撃を緩和することができるよ
うになる。
所定値ＩP から切断電流ＩM まで漸増するように、切断
電流を制御するため、パイロットアークからメインアー
クへの移行時に生ずる熱衝撃を緩和することができるよ
うになる。
【００３６】次に第４発明は、電極消耗を阻止するとい
う意味では上記第１発明〜第３発明と同じであるが、そ
の視点は全く異なる。即ち、アーク起動に伴う電極消耗
は、前述したように、アーク点弧直後の熱衝撃によって
電極表面が剥離するような状況で進行するが、この消耗
程度は、アークを点弧する前の電極表面の状態によって
変わることが研究によって見出された。そして当然に、
このアーク点弧前の電極表面の状態は、当該直前の切断
停止時のアークの消弧条件に影響されると判断された。
詳しくは次のとおりである。
う意味では上記第１発明〜第３発明と同じであるが、そ
の視点は全く異なる。即ち、アーク起動に伴う電極消耗
は、前述したように、アーク点弧直後の熱衝撃によって
電極表面が剥離するような状況で進行するが、この消耗
程度は、アークを点弧する前の電極表面の状態によって
変わることが研究によって見出された。そして当然に、
このアーク点弧前の電極表面の状態は、当該直前の切断
停止時のアークの消弧条件に影響されると判断された。
詳しくは次のとおりである。
【００３７】従来技術を例にこのメカニズムを説明す
る。従来技術では、停止信号ＳP が入ると、定電流電源
８を停止することでアークへの電力供給は停止するが、
これは、定電源回路８に挿入されているコンデンサやリ
アクトルにより決定された匂配に従って切断電流ＩM か
ら電流が低下してゆき、最後にアークが消弧するという
過程を踏む。そしてこれは、電極表面にとって急冷に等
しく、該電極表面に細かな亀裂が生じさせる原因となっ
ており、次回のアーク点弧時、この亀裂により、該電極
表面の熱伝導が悪くなり、結果として熱衝撃が大きくな
り、電極消耗が増大するようになる。
る。従来技術では、停止信号ＳP が入ると、定電流電源
８を停止することでアークへの電力供給は停止するが、
これは、定電源回路８に挿入されているコンデンサやリ
アクトルにより決定された匂配に従って切断電流ＩM か
ら電流が低下してゆき、最後にアークが消弧するという
過程を踏む。そしてこれは、電極表面にとって急冷に等
しく、該電極表面に細かな亀裂が生じさせる原因となっ
ており、次回のアーク点弧時、この亀裂により、該電極
表面の熱伝導が悪くなり、結果として熱衝撃が大きくな
り、電極消耗が増大するようになる。
【００３８】そこで、第４発明によれば、従来技術のよ
うに、切断電流ＩMのまま電源を急停止するのではな
く、停止信号ＳP が入ると、切断電流ＩM を漸減させて
ゆき、所定の小電流ＩD になった後、電源を停止し、ア
ーク１３を消弧させることにより、アーク消弧時の電極
の急冷を避けるようにするため、アーク消弧時の亀裂発
生を阻止でき、アーク点弧時の熱伝導の低下を防止する
ことで電極の耐久性の向上を図ることができる。
うに、切断電流ＩMのまま電源を急停止するのではな
く、停止信号ＳP が入ると、切断電流ＩM を漸減させて
ゆき、所定の小電流ＩD になった後、電源を停止し、ア
ーク１３を消弧させることにより、アーク消弧時の電極
の急冷を避けるようにするため、アーク消弧時の亀裂発
生を阻止でき、アーク点弧時の熱伝導の低下を防止する
ことで電極の耐久性の向上を図ることができる。
【００３９】次に、第５発明は、大電流プラズマ切断機
において、小切断電流使用時、パイロットアークからメ
インアークへの移行劣化を解消するための構成である
が、切替え可能なる複数個の切断電流設定値ＩMnと、こ
れら各設定値ＩMn毎の切替え値ＩMiに応じて切替え可能
なる複数個のパイロット電流設定値ＩPnと、これら各設
定値ＩPi毎に切替え可能なる可変抵抗１２ｎとが備えら
れている。
において、小切断電流使用時、パイロットアークからメ
インアークへの移行劣化を解消するための構成である
が、切替え可能なる複数個の切断電流設定値ＩMnと、こ
れら各設定値ＩMn毎の切替え値ＩMiに応じて切替え可能
なる複数個のパイロット電流設定値ＩPnと、これら各設
定値ＩPi毎に切替え可能なる可変抵抗１２ｎとが備えら
れている。
【００４０】例えばパイロット電流Ｉp を小さくしたと
き、それに対応してノズル１ｂにつながるラインに直列
に挿入した抵抗１２を大きくすると、ノズル１ｂと被切
断材１１と間に発生する電圧は、低下することなく、高
い電圧を維持でき、この結果、移行性不良という従来技
術の不都合が解消されるようになる。
き、それに対応してノズル１ｂにつながるラインに直列
に挿入した抵抗１２を大きくすると、ノズル１ｂと被切
断材１１と間に発生する電圧は、低下することなく、高
い電圧を維持でき、この結果、移行性不良という従来技
術の不都合が解消されるようになる。
【００４１】最後に、第６発明なる騒音抑制構成につい
て説明する。プラズマ切断機の発する騒音を調べたとこ
ろ、騒音の発生は出力電流値に強く依存し、即ち出力電
流値の増加に従ってその騒音レベルが増加し、殊に、出
力電流値が２００Ａを越えると、急激に騒音レベルが増
大して１００ｄＢＡを越えるようになる。
て説明する。プラズマ切断機の発する騒音を調べたとこ
ろ、騒音の発生は出力電流値に強く依存し、即ち出力電
流値の増加に従ってその騒音レベルが増加し、殊に、出
力電流値が２００Ａを越えると、急激に騒音レベルが増
大して１００ｄＢＡを越えるようになる。
【００４２】この時の騒音のスペクトル分析によると、
定電流制御によって電流はほぼ指令値となっているが、
制御に伴う周期的な電流の変動（リップル）が起こって
いるため、その周期に対応した騒音のスペクトルが強く
発生し、これが騒音レベルを大きくしている原因である
ことが見い出された。
定電流制御によって電流はほぼ指令値となっているが、
制御に伴う周期的な電流の変動（リップル）が起こって
いるため、その周期に対応した騒音のスペクトルが強く
発生し、これが騒音レベルを大きくしている原因である
ことが見い出された。
【００４３】即ち、第６発明によれば、電流の変動周波
数を人の可聴周波数よりも高くし、かつ、電流の変動の
幅を小さくしたので、大幅な騒音低減を図ることができ
るようになる。
数を人の可聴周波数よりも高くし、かつ、電流の変動の
幅を小さくしたので、大幅な騒音低減を図ることができ
るようになる。
【００４４】
【実施例】以下に本発明の好適な実施例を図１〜図５を
参照して説明する。図１は、第１発明の実施例なるプラ
ズマ切断機の図であって、かつ、第２発明〜第４発明な
るプラズマ切断機の制御方法が折り込まれたプラズマ切
断機の図でもある。
参照して説明する。図１は、第１発明の実施例なるプラ
ズマ切断機の図であって、かつ、第２発明〜第４発明な
るプラズマ切断機の制御方法が折り込まれたプラズマ切
断機の図でもある。
【００４５】図１のプラズマ切断機は次の構成となって
いる。ガス管路２には第１止め弁４が設けられている。
またこのガス管路２には第１止め弁４に対するバイパス
管路５が設けられ、このバイパス管路５には量調整弁又
は絞り６と第２止め弁７とが設けられている。また出力
電流値を検出する出力電流検出器１４ａが設けられてい
る。またこの出力検出器１４ａで検出された出力電流値
が電流指令値と一致するように、定電流制御されるよう
なプラズマトーチに電力を供給するための定電流特性を
有する電源８が設けられている。またパイロット電流Ｉ
S 、ＩP を検出する第１検出器（この第１検出器は、前
記出力電流検出器１４ａであってもよい）１４ｂが設け
られている。またメイン電流ＩM 、ＩD を検出する第２
検出器（この第２検出器も、前記出力電流検出器１４ａ
であってもよい）１４ｃが設けられている。さらに定電
流電源８への電流指令値として、パイロットアーク起動
時の初期設定値ＩS と、パイロットアークの設定値Ｉp
と、メインアーク時の切断電流設定値ＩM と、停止時の
メインアークの設定値ＩD とを予め記憶し、第１検出器
１４ｂがパイロットアークを検出すると、電流指令値を
ＩS からＩP へ所定の変化率で漸増させ、かつ、ガス流
量をＱP からＱM へ所定の変化率で漸増させ、次に第２
検出器１４ｂがメインアークの発生を検出すると、電流
指令値をＩP からＩM へ所定の変化率で切替え、最後に
停止信号Ｓp が入ると、切断電流指令値をＩM からＩD
に所定の変化率で漸減させるための制御回路１５が設け
られている。
いる。ガス管路２には第１止め弁４が設けられている。
またこのガス管路２には第１止め弁４に対するバイパス
管路５が設けられ、このバイパス管路５には量調整弁又
は絞り６と第２止め弁７とが設けられている。また出力
電流値を検出する出力電流検出器１４ａが設けられてい
る。またこの出力検出器１４ａで検出された出力電流値
が電流指令値と一致するように、定電流制御されるよう
なプラズマトーチに電力を供給するための定電流特性を
有する電源８が設けられている。またパイロット電流Ｉ
S 、ＩP を検出する第１検出器（この第１検出器は、前
記出力電流検出器１４ａであってもよい）１４ｂが設け
られている。またメイン電流ＩM 、ＩD を検出する第２
検出器（この第２検出器も、前記出力電流検出器１４ａ
であってもよい）１４ｃが設けられている。さらに定電
流電源８への電流指令値として、パイロットアーク起動
時の初期設定値ＩS と、パイロットアークの設定値Ｉp
と、メインアーク時の切断電流設定値ＩM と、停止時の
メインアークの設定値ＩD とを予め記憶し、第１検出器
１４ｂがパイロットアークを検出すると、電流指令値を
ＩS からＩP へ所定の変化率で漸増させ、かつ、ガス流
量をＱP からＱM へ所定の変化率で漸増させ、次に第２
検出器１４ｂがメインアークの発生を検出すると、電流
指令値をＩP からＩM へ所定の変化率で切替え、最後に
停止信号Ｓp が入ると、切断電流指令値をＩM からＩD
に所定の変化率で漸減させるための制御回路１５が設け
られている。
【００４６】即ち、上記図１の構成には、第１発明な
る、ガス供給源からプラズマトーチ１に至るガス管路２
に設けた第１止め弁４の上流側から分岐し、前記第１止
め弁４の下流側でガス管路２に合流するバイパス管路５
を設け、このバイパス管路５に流量調整弁又は絞り６
と、第２止め弁７とを配設する構成が含まれている。
る、ガス供給源からプラズマトーチ１に至るガス管路２
に設けた第１止め弁４の上流側から分岐し、前記第１止
め弁４の下流側でガス管路２に合流するバイパス管路５
を設け、このバイパス管路５に流量調整弁又は絞り６
と、第２止め弁７とを配設する構成が含まれている。
【００４７】第２発明〜第４発明の実施例を、シーケン
ス制御のタイムチャートである図２を参照し、これらを
まとめて説明する。制御器１５に起動信号ＳT が入力さ
れると、定電流電源８が作動し、スイッチ１０が閉じ
て、プラズマトーチ１内の電極１ａがマイナスに、ノズ
ル１ｂおよび被切断材１１がプラスとなるように、直流
電圧が印加される。と同時に、第２止め弁７が開き、流
量調整弁又は絞り６を介して、プリフローとして、少容
量ＱP （＝１０リットル／分）の酸素ガスがトーチ１内に供
給される。このとき、第１止め弁４は閉じたままであ
る。
ス制御のタイムチャートである図２を参照し、これらを
まとめて説明する。制御器１５に起動信号ＳT が入力さ
れると、定電流電源８が作動し、スイッチ１０が閉じ
て、プラズマトーチ１内の電極１ａがマイナスに、ノズ
ル１ｂおよび被切断材１１がプラスとなるように、直流
電圧が印加される。と同時に、第２止め弁７が開き、流
量調整弁又は絞り６を介して、プリフローとして、少容
量ＱP （＝１０リットル／分）の酸素ガスがトーチ１内に供
給される。このとき、第１止め弁４は閉じたままであ
る。
【００４８】２秒程度のプリフロー後、高周波発生器９
が作動して電極１ａとノズル１ｂとに高周波高電圧が印
加されるが、このとき、トーチ１内の圧力が未だ低いた
め、電極１ａとノズル１ｂとの間で絶縁破壊が生じて火
花放電が起こり、それを火種にして電極１ａとノズル１
ｂとの間にパイロットアークが形成され、定電流電源８
から抵抗１２を介してノズル１ｂ、パイロットアーク、
電極１ａによって作られる回路に初期パイロット電流Ｉ
S （＝１０Ａ）が流れる。
が作動して電極１ａとノズル１ｂとに高周波高電圧が印
加されるが、このとき、トーチ１内の圧力が未だ低いた
め、電極１ａとノズル１ｂとの間で絶縁破壊が生じて火
花放電が起こり、それを火種にして電極１ａとノズル１
ｂとの間にパイロットアークが形成され、定電流電源８
から抵抗１２を介してノズル１ｂ、パイロットアーク、
電極１ａによって作られる回路に初期パイロット電流Ｉ
S （＝１０Ａ）が流れる。
【００４９】即ち、ここでの初期パイロット電流ＩS が
１０Ａと小さいため、電極１ａの熱衝撃が緩和され、起
動に伴う電極消耗が抑制される。
１０Ａと小さいため、電極１ａの熱衝撃が緩和され、起
動に伴う電極消耗が抑制される。
【００５０】但しこのままでは、離れた位置からメイン
アーク１３の発生へ移行することができないため、第１
検出器１４ｂが、前記初期パイロット電流ＩS を検出す
ると、第１止め弁４が開き、ガス流量Ｑを漸増させてＱ
P（＝１０リットル／分）から定常流量ＱM （＝５０リットル／
分）にする。と同時に、パイロット電流ＩS も１０Ａか
ら５０Ａ（＝ＩP ）へ漸増させる。
アーク１３の発生へ移行することができないため、第１
検出器１４ｂが、前記初期パイロット電流ＩS を検出す
ると、第１止め弁４が開き、ガス流量Ｑを漸増させてＱ
P（＝１０リットル／分）から定常流量ＱM （＝５０リットル／
分）にする。と同時に、パイロット電流ＩS も１０Ａか
ら５０Ａ（＝ＩP ）へ漸増させる。
【００５１】尚、本例においては、パイロット電流Ｉｐ
（＝１０Ａ）では、メインアークへ移行できるノズル１
ｂと被切断材１１との距離は、５ｍｍ以内であるが、パ
イロット電流Ｉｐ（＝５０Ａ）にすると、２０ｍｍの距
離まで移行することができる。またこの漸増にかける時
間は１０〜３０ｍｓ程度である。
（＝１０Ａ）では、メインアークへ移行できるノズル１
ｂと被切断材１１との距離は、５ｍｍ以内であるが、パ
イロット電流Ｉｐ（＝５０Ａ）にすると、２０ｍｍの距
離まで移行することができる。またこの漸増にかける時
間は１０〜３０ｍｓ程度である。
【００５２】次に、前記パイロットアークを先導とし
て、電極１ａと被切断材１１との間に電気的導通が図ら
れ、被切断材１１側に電流が流れると、第２検出器１４
ｃがこれを検出してスイッチ１０を開き、ノズル１ｂ側
のパイロット電流の回路を断ってパイロットアークを遮
断し、電極１ａと被切断材１１との間の放電によるメイ
ンアーク１３だけの回路とする。
て、電極１ａと被切断材１１との間に電気的導通が図ら
れ、被切断材１１側に電流が流れると、第２検出器１４
ｃがこれを検出してスイッチ１０を開き、ノズル１ｂ側
のパイロット電流の回路を断ってパイロットアークを遮
断し、電極１ａと被切断材１１との間の放電によるメイ
ンアーク１３だけの回路とする。
【００５３】その後、パイロット電流ＩP （＝５０Ａ）
は漸増して２５０Ａの切断電流値ＩM となり、切断を開
始する。
は漸増して２５０Ａの切断電流値ＩM となり、切断を開
始する。
【００５４】切断終了時、制御器１５に停止信号ＳP が
入力されると、切断電流ＩM を約０．５秒の勾配で２５
０Ａから２０Ａ（＝ＩD ）まで減少させ後、電源８を停
止し、アークを消弧する。
入力されると、切断電流ＩM を約０．５秒の勾配で２５
０Ａから２０Ａ（＝ＩD ）まで減少させ後、電源８を停
止し、アークを消弧する。
【００５５】これにより、アーク点弧時の電極１ａに対
する熱衝撃を緩和でき、しかも該電極１ａが急冷される
ことなく、電極表面の亀裂の発生による熱伝導の低下も
阻止でき、該電極１ａの耐久性が向上される。
する熱衝撃を緩和でき、しかも該電極１ａが急冷される
ことなく、電極表面の亀裂の発生による熱伝導の低下も
阻止でき、該電極１ａの耐久性が向上される。
【００５６】上記実施例によれば、従来技術と比較し、
電極寿命が２倍以上に向上することが確認された。これ
を図８の具体的試験成績で示せば、同図の破線Ｐ２に示
すとおり、アーク起動を１０００回以上繰り返しても、
累積アーク発生時間が２０分に至るまで、同一の電極１
ａを使用し続けることが可能となった。
電極寿命が２倍以上に向上することが確認された。これ
を図８の具体的試験成績で示せば、同図の破線Ｐ２に示
すとおり、アーク起動を１０００回以上繰り返しても、
累積アーク発生時間が２０分に至るまで、同一の電極１
ａを使用し続けることが可能となった。
【００５７】第５発明の実施例を図３を参照して説明す
る。尚、図３は第５発明に係わる要部のみ記載してあ
り、上述図１と同様の所は同一符号を付してその説明を
省略する。図１に対して図３で変更となる点は、ノズル
１ｂにつながる図１の抵抗１２が抵抗１２ａ、１２ｂと
２分割され、後者抵抗１２ｂに開閉スイッチ１２ｃが並
列接続されている点である。
る。尚、図３は第５発明に係わる要部のみ記載してあ
り、上述図１と同様の所は同一符号を付してその説明を
省略する。図１に対して図３で変更となる点は、ノズル
１ｂにつながる図１の抵抗１２が抵抗１２ａ、１２ｂと
２分割され、後者抵抗１２ｂに開閉スイッチ１２ｃが並
列接続されている点である。
【００５８】かかる構成により、本来、切断電流ＩM が
３００Ａ、ノズル径がφ２．８ｍｍ及びパイロット電流
ＩP が５０Ａである厚板切断用のプラズマ切断機を、切
断電流ＩM が５０Ａ、ノズル径がφ０．８ｍｍ及びパイ
ロット電流ＩP が１０Ａの薄板切断用のプラズマ切断機
に変更した。
３００Ａ、ノズル径がφ２．８ｍｍ及びパイロット電流
ＩP が５０Ａである厚板切断用のプラズマ切断機を、切
断電流ＩM が５０Ａ、ノズル径がφ０．８ｍｍ及びパイ
ロット電流ＩP が１０Ａの薄板切断用のプラズマ切断機
に変更した。
【００５９】即ち、図４に示すように、厚板切断時は、
スイッチ１２ｃを閉じ、抵抗１２ｂ（１２Ω）を短絡さ
せ、抵抗１２ａ（３Ω）だけを用い、他方薄板切断時
は、スイッチ１２ｃを開き、抵抗１２ａと抵抗１２ｂと
の和（３Ω＋１２Ω＝１５Ω）の回路とした。このよう
にすることにより、パイロット電流Ｉpを５０Ａから１
０Ａへ下げても、ノズル１ｂと被切断材１１との間の電
位差を常に大きくできるので、パイロットアークからメ
インアークへの移行性低下を阻止することができるよう
になる。
スイッチ１２ｃを閉じ、抵抗１２ｂ（１２Ω）を短絡さ
せ、抵抗１２ａ（３Ω）だけを用い、他方薄板切断時
は、スイッチ１２ｃを開き、抵抗１２ａと抵抗１２ｂと
の和（３Ω＋１２Ω＝１５Ω）の回路とした。このよう
にすることにより、パイロット電流Ｉpを５０Ａから１
０Ａへ下げても、ノズル１ｂと被切断材１１との間の電
位差を常に大きくできるので、パイロットアークからメ
インアークへの移行性低下を阻止することができるよう
になる。
【００６０】尚、抵抗の選定は、電源特性の範囲で電源
の出力に対して多少の裕度を残し、電圧が最大となるよ
うに選定する。上記の場合、図５に示すように、電源の
出力可能な最大電圧は３００Ｖであり、これに対し、パ
イロットアークの電圧は、パイロット電流ＩP が５０Ａ
又は１０Ａのいずれの場合も、約１００Ｖであるため、
残り２００Ｖ（＝３００Ｖ−１００Ｖ）に対して５０Ｖ
を裕度とし、パイロット電流ＩP と抵抗１２ａ、１２ｂ
との各積が１５０Ｖになるように設定した。
の出力に対して多少の裕度を残し、電圧が最大となるよ
うに選定する。上記の場合、図５に示すように、電源の
出力可能な最大電圧は３００Ｖであり、これに対し、パ
イロットアークの電圧は、パイロット電流ＩP が５０Ａ
又は１０Ａのいずれの場合も、約１００Ｖであるため、
残り２００Ｖ（＝３００Ｖ−１００Ｖ）に対して５０Ｖ
を裕度とし、パイロット電流ＩP と抵抗１２ａ、１２ｂ
との各積が１５０Ｖになるように設定した。
【００６１】本実施例の効果を説明する。φ２．８ｍｍ
のノズル径、５０Ａのパイロット電流ＩP 及びが３００
Ａの切断電流ＩM のままで薄板を切断しようとしても、
アークの温度が上がらず、良好な切断を得ることができ
ないが、上記実施例によれば、ノズルと被切断材と間に
発生する電圧が低下せず、この結果、移行性が良好とな
り、高品質の切断を行うことができるようになる。
のノズル径、５０Ａのパイロット電流ＩP 及びが３００
Ａの切断電流ＩM のままで薄板を切断しようとしても、
アークの温度が上がらず、良好な切断を得ることができ
ないが、上記実施例によれば、ノズルと被切断材と間に
発生する電圧が低下せず、この結果、移行性が良好とな
り、高品質の切断を行うことができるようになる。
【００６２】他の実施例としては、上記実施例のよう
に、設定値ＩP 、ＩM 及び抵抗１２を２種類ずつ設ける
のではなく、各種板厚ｔｎに応じて、予め複数個ｎの設
定値ＩMn、ＩPn及び抵抗１２ｎ（可変抵抗がよい）を備
え、当該板厚ｔｉに応じて，これらを適宜変更（ＩMn、
ＩPn、１２ｎ→ＩMi、ＩPi、１２ｉ）するのが、実用的
である。また設定値ＩPn、ＩMn の各個数ｎは同数であ
る必要はなく、適宜決定すればよい。さらにまた抵抗１
２ｎは、上記のように、値の異なる複数の抵抗で構成す
るのではなく、１個の可変抵抗器とする等、各部品の仕
様決定は適宜決定できる。
に、設定値ＩP 、ＩM 及び抵抗１２を２種類ずつ設ける
のではなく、各種板厚ｔｎに応じて、予め複数個ｎの設
定値ＩMn、ＩPn及び抵抗１２ｎ（可変抵抗がよい）を備
え、当該板厚ｔｉに応じて，これらを適宜変更（ＩMn、
ＩPn、１２ｎ→ＩMi、ＩPi、１２ｉ）するのが、実用的
である。また設定値ＩPn、ＩMn の各個数ｎは同数であ
る必要はなく、適宜決定すればよい。さらにまた抵抗１
２ｎは、上記のように、値の異なる複数の抵抗で構成す
るのではなく、１個の可変抵抗器とする等、各部品の仕
様決定は適宜決定できる。
【００６３】第６発明の実施例を説明する。図１のプラ
ズマ切断機の制御方法に限らないが、例えば同図のプラ
ズマ切断機の制御方法は、要約すれば、電流検出器１４
ａ、１４ｂ、１４ｃで検出された出力電流値が各電流指
令値ＩS 、ＩP 、ＩM 、ＩD と一致するように、スイッ
チング素子で定電流制御するプラズマ切断機の制御方法
である。
ズマ切断機の制御方法に限らないが、例えば同図のプラ
ズマ切断機の制御方法は、要約すれば、電流検出器１４
ａ、１４ｂ、１４ｃで検出された出力電流値が各電流指
令値ＩS 、ＩP 、ＩM 、ＩD と一致するように、スイッ
チング素子で定電流制御するプラズマ切断機の制御方法
である。
【００６４】かかるプラズマ切断機において、該プラズ
マ切断機が３００Ａの切断電流ＩM 、また５０リットル／分
の酸素ガスを流す場合、定電流制御に伴う電流のスイッ
チングにより、出力電流に１０ＫＨｚの電流変動がある
と、音源から１ｍの位置で１１５ｄＢＡの騒音を発す
る。そこで、電流変動の周波数を１２ＫＨｚとし、さら
に電流変動の幅を出力電流の平均値の３０％以下と制御
することにより、５ｄＢＡ以上、騒音を低減させること
ができた。
マ切断機が３００Ａの切断電流ＩM 、また５０リットル／分
の酸素ガスを流す場合、定電流制御に伴う電流のスイッ
チングにより、出力電流に１０ＫＨｚの電流変動がある
と、音源から１ｍの位置で１１５ｄＢＡの騒音を発す
る。そこで、電流変動の周波数を１２ＫＨｚとし、さら
に電流変動の幅を出力電流の平均値の３０％以下と制御
することにより、５ｄＢＡ以上、騒音を低減させること
ができた。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように第１発明によれば、
ガス管路にガス流量を絞る流量調整弁又は絞りを備えた
バイパス管路を設けたので、ガス流量を２段階に変化さ
せることができるようになる。
ガス管路にガス流量を絞る流量調整弁又は絞りを備えた
バイパス管路を設けたので、ガス流量を２段階に変化さ
せることができるようになる。
【００６６】第２発明〜第３発明によれば、起動時の電
流制御により、アーク点弧時の電極の熱衝撃を緩和した
ので、電極の消耗が大幅に低減され、電極交換の頻度が
少なくなり、作業効率が改善されると共に、電極交換に
伴うランニングコストの軽減を図ることができるように
なる。
流制御により、アーク点弧時の電極の熱衝撃を緩和した
ので、電極の消耗が大幅に低減され、電極交換の頻度が
少なくなり、作業効率が改善されると共に、電極交換に
伴うランニングコストの軽減を図ることができるように
なる。
【００６７】第４発明によれば、停止時の電流制御によ
り、アーク点弧時の電極に対する熱衝撃を緩和でき、し
かも電極が急冷されることなく、電極表面の亀裂の発生
による熱伝導の低下を阻止でき、該電極の耐久性を向上
させることができるようになる。
り、アーク点弧時の電極に対する熱衝撃を緩和でき、し
かも電極が急冷されることなく、電極表面の亀裂の発生
による熱伝導の低下を阻止でき、該電極の耐久性を向上
させることができるようになる。
【００６８】第５発明によれば、大電流用プラズマ切断
機を小径ノズルで切断する場合に、パイロット電流をノ
ズルに合わせて小さくしても、それに対応して抵抗を大
きくできるのため、パイロットアークからメインアーク
への移行性低下が起こらず、高い位置から移行すること
ができるようになる。
機を小径ノズルで切断する場合に、パイロット電流をノ
ズルに合わせて小さくしても、それに対応して抵抗を大
きくできるのため、パイロットアークからメインアーク
への移行性低下が起こらず、高い位置から移行すること
ができるようになる。
【００６９】第６発明によれば、電流の変動の周波数を
人の可聴周波数より高くし、電流の変動の幅を小さくし
たので、大幅な騒音低減が可能となる。
人の可聴周波数より高くし、電流の変動の幅を小さくし
たので、大幅な騒音低減が可能となる。
【図１】第１発明〜第４発明に係るプラズマ切断機の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】第２発明〜第４発明に係わるプラズマ切断機の
アーク起動時のシーケンス制御のタイムチャートであ
る。
アーク起動時のシーケンス制御のタイムチャートであ
る。
【図３】第５発明に係るプラズマ切断機の構成を示す図
である。
である。
【図４】第５発明に係るプラズマ切断機の電流切替えを
説明するグラフである。
説明するグラフである。
【図５】第５発明に係るプラズマ切断機の抵抗の選定を
説明するグラフである。
説明するグラフである。
【図６】従来のプラズマ切断機の構成を示す図である。
【図７】従来のプラズマ切断機におけるアーク起動時の
シーケンス制御のタイムチャートである。
シーケンス制御のタイムチャートである。
【図８】アーク起動回数と累積アーク発生時間との特性
グラフである。
グラフである。
１ トーチ ２ ガス管路 ４ 第１止め弁 ７ 第２止め弁 ５ バイパス管路 ６ 流量調整弁又は絞り ＳT 起動信号 ＳP 停止信号 １２ｎ 可変抵抗 Ｑ ガス流量 ＱP 小量ガス ＱM 定常流量 ＩS,ＩP パイロット電流 ＩM, 切断電流 ＩD 停止電流 ＩPn 可変パイロット電流設定値 ＩMn 可変切断電流設定値
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマガスとして酸素又は酸素を含む
ガスを用いるプラズマ切断機において、ガス供給源から
プラズマトーチ１に至るガス管路２に設けた第１止め弁
４の上流側から分岐し、前記第１止め弁４の下流側でガ
ス管路２に合流するバイパス管路５を設け、このバイパ
ス管路５に流量調整弁又は絞り６と、第２止め弁７とを
配設する構成を特徴とするプラズマ切断機。 - 【請求項２】 起動信号ＳT により、第２止め弁７を開
き、流量調整弁又は絞り６を経て小量のガスＱP を流
し、アーク着火後、第１止め弁４を開いて定常流量ＱM
まで漸増するように、ガス流量Ｑを制御すると共に、初
期パイロット電流値ＩS を小さくし、前記ガス流量Ｑの
漸増に対応して該初期パイロット電流値ＩS を所定値Ｉ
P まで漸増させることを特徴とする請求項１記載のプラ
ズマ切断機の制御方法。 - 【請求項３】 起動信号ＳT により、第２止め弁７を開
き、流量調整弁又は絞り６を経て小量のガスＱP を流
し、アーク着火後、第１止め弁４を開いて定常流量ＱM
まで漸増するように、ガス流量Ｑを制御すると共に、初
期パイロット電流値ＩS を小さくし、前記ガス流量Ｑの
漸増に対応して該初期パイロット電流値ＩS を所定値Ｉ
P まで漸増させ、次いでメインアーク着火後、電流値を
前記所定値ＩP から切断電流ＩM まで漸増させること特
徴とする請求項１記載のプラズマ切断機の制御方法。 - 【請求項４】 停止信号ＳP により、切断電流ＩM を所
定の勾配で所定の小電流値ＩD まで漸減させることを特
徴とするプラズマ切断機の制御方法。 - 【請求項５】 切替え可能なる複数個の切断電流設定値
ＩMnを備え、かつ、各設定値ＩMi毎に対応して切替えら
れる複数個のパイロット電流設定値ＩPnを備え、該パイ
ロット電流設定値ＩPn切替え時、各設定値ＩPiに対応し
て切替え可能なる可変抵抗１２ｎを備えた構成を特徴と
するプラズマ切断機。 - 【請求項６】 電流検出器で検出された出力電流値が電
流指令値と一致するように、スイッチング素子で定電流
制御するプラズマ切断機の制御方法において、該スイッ
チング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う出力電流の変動の
周波数を１２ｋＨｚ以上とし、かつ、該出力電流の平均
値に対する電流変動幅を３０％以下の範囲とした制御を
行なうことを特徴とするプラズマ切断機の制御方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8158991 | 1991-03-20 | ||
| JP3-81589 | 1991-03-20 | ||
| US08/230,597 US5424507A (en) | 1991-03-20 | 1994-04-21 | Controlling working gas flow rate and arc current level in plasma arc cutting machine |
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|---|---|
| JPH05104251A true JPH05104251A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3112116B2 JP3112116B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=26422602
Family Applications (1)
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1994
- 1994-04-21 US US08/230,597 patent/US5424507A/en not_active Expired - Fee Related
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