JPH05318130A - プラズマ加工装置 - Google Patents
プラズマ加工装置Info
- Publication number
- JPH05318130A JPH05318130A JP4171436A JP17143692A JPH05318130A JP H05318130 A JPH05318130 A JP H05318130A JP 4171436 A JP4171436 A JP 4171436A JP 17143692 A JP17143692 A JP 17143692A JP H05318130 A JPH05318130 A JP H05318130A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- nozzle
- gas
- supplied
- discharge
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマの安定化を目的としたものであ
り、それにより高精度の加工が行えるようにする。 【構成】 プラズマノズル１内にプラズマガス４を供
給し、シールドキャップ３にアシストガス５を供給し、
ノズル内の放電電極２にパワー電源８から高周波を加
え、アーク放電によりノズル１内にプラズマを発生し、
これをノズル１の先端小口径から噴射して被加工体７を
プラズマ加工する装置に於て、パワー電源８から放電間
隙に供給する電力（もしくは間隙のインピーダンス）を
検出回路１１で検出し、比較回路１２で基準値と比較す
ることによって信号を出力し、その信号をＰＷＭ制御回
路１０に加えてプラズマガス供給路に挿入した流量制御
バルブ６を開閉制御することによって、電力検出回路１
１の信号が一定になるようにプラズマガス４の供給量の
制御を行い、プラズマの安定化を行う。又、プラズマを
噴射するノズル１の口径を１ｍｍφ以下とし、１０５Ｗ
／ｍｍ２以上のパワー密度のプラズマを噴射する。
り、それにより高精度の加工が行えるようにする。 【構成】 プラズマノズル１内にプラズマガス４を供
給し、シールドキャップ３にアシストガス５を供給し、
ノズル内の放電電極２にパワー電源８から高周波を加
え、アーク放電によりノズル１内にプラズマを発生し、
これをノズル１の先端小口径から噴射して被加工体７を
プラズマ加工する装置に於て、パワー電源８から放電間
隙に供給する電力（もしくは間隙のインピーダンス）を
検出回路１１で検出し、比較回路１２で基準値と比較す
ることによって信号を出力し、その信号をＰＷＭ制御回
路１０に加えてプラズマガス供給路に挿入した流量制御
バルブ６を開閉制御することによって、電力検出回路１
１の信号が一定になるようにプラズマガス４の供給量の
制御を行い、プラズマの安定化を行う。又、プラズマを
噴射するノズル１の口径を１ｍｍφ以下とし、１０５Ｗ
／ｍｍ２以上のパワー密度のプラズマを噴射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ加工装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ加工は、放電によって発生させ
たプラズマをノズルからプラズマジェット流として噴出
させ、このジェット流によって被加工体の切断、穴明
け、溶接、溶解等を行う加工法である。このプラズマ加
工に於て、切断、穴明け等の加工精度、加工速度を高め
るために、加工装置は小口径ノズル（５ｍｍφ程度かそ
れ以下）より高密度のプラズマを引き出し、レーザー加
工装置や電子ビーム加工装置に匹敵させるエネルギービ
ーム（１０４／ｍｍ２程度）を得るようにすることが重
要である。
たプラズマをノズルからプラズマジェット流として噴出
させ、このジェット流によって被加工体の切断、穴明
け、溶接、溶解等を行う加工法である。このプラズマ加
工に於て、切断、穴明け等の加工精度、加工速度を高め
るために、加工装置は小口径ノズル（５ｍｍφ程度かそ
れ以下）より高密度のプラズマを引き出し、レーザー加
工装置や電子ビーム加工装置に匹敵させるエネルギービ
ーム（１０４／ｍｍ２程度）を得るようにすることが重
要である。
【０００３】しかしながら、従来このような小口径ノズ
ルを用いた場合に、長時間に亘って安定出力を得ること
が難しい。即ち、小口径ノズルでは発振が不安定にな
り、又、使用中の温度変化によって不安定になってい
た。
ルを用いた場合に、長時間に亘って安定出力を得ること
が難しい。即ち、小口径ノズルでは発振が不安定にな
り、又、使用中の温度変化によって不安定になってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記プラズマ
の安定化を目的としたものであり、それにより高精度加
工が行えるようにするものである。
の安定化を目的としたものであり、それにより高精度加
工が行えるようにするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】プラズマトーチにプラズ
マガスを供給すると共に、放電によってプラズマを発生
せしめ、該発生プラズマを小口径ノズルから噴射して加
工するプラズマ加工装置に於て、前記放電間隙に供給さ
れる電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検出
する検出回路を設け、該検出回路の検出信号が常に一定
になるように前記プラズマガスの供給量を制御する制御
装置を設けたことを特徴とする。
マガスを供給すると共に、放電によってプラズマを発生
せしめ、該発生プラズマを小口径ノズルから噴射して加
工するプラズマ加工装置に於て、前記放電間隙に供給さ
れる電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検出
する検出回路を設け、該検出回路の検出信号が常に一定
になるように前記プラズマガスの供給量を制御する制御
装置を設けたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は、前記のように放電間隙に供給される
電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検出し、
その検出信号が常に一定になるように供給プラズマガス
の供給量を制御するようにしたものであり、これにより
安定した放電により安定プラズマを発生させることがで
き、小口径ノズルから安定した高密度のプラズマを噴出
させることができ、加工精度の高い精密加工をすること
ができる。
電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検出し、
その検出信号が常に一定になるように供給プラズマガス
の供給量を制御するようにしたものであり、これにより
安定した放電により安定プラズマを発生させることがで
き、小口径ノズルから安定した高密度のプラズマを噴出
させることができ、加工精度の高い精密加工をすること
ができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１に於て、１はプラズマノズル、２はノズル中央
に挿入した放電電極、３はノズル１の外周を囲むシール
ドキャップで、これによりプラズマトーチを構成する。
プラズマガス４はノズル１内に供給され、アシストガス
はキャップ３内に供給される。６はプラズマガス４の供
給路に設けた流量制御用のバルブ、７はプラズマトーチ
と対向して切断、穴明け等の加工が行われる被加工体、
８は高周波パワー電源で、高周波トランス９を介して電
極２と被加工体７間に接続する。１０はトランス９の電
源によって作動し、ＰＷＭ制御信号をバルブ６に加えて
制御するＰＷＭ制御回路、１１は放電間隙に流れる電流
及び間隙電圧から放電電力を検出する回路、１２は検出
信号を基準値と比較する比較回路で、この比較信号を前
記ＰＷＭ制御回路１０に加えてバルブ６の開閉を制御す
る。
る。図１に於て、１はプラズマノズル、２はノズル中央
に挿入した放電電極、３はノズル１の外周を囲むシール
ドキャップで、これによりプラズマトーチを構成する。
プラズマガス４はノズル１内に供給され、アシストガス
はキャップ３内に供給される。６はプラズマガス４の供
給路に設けた流量制御用のバルブ、７はプラズマトーチ
と対向して切断、穴明け等の加工が行われる被加工体、
８は高周波パワー電源で、高周波トランス９を介して電
極２と被加工体７間に接続する。１０はトランス９の電
源によって作動し、ＰＷＭ制御信号をバルブ６に加えて
制御するＰＷＭ制御回路、１１は放電間隙に流れる電流
及び間隙電圧から放電電力を検出する回路、１２は検出
信号を基準値と比較する比較回路で、この比較信号を前
記ＰＷＭ制御回路１０に加えてバルブ６の開閉を制御す
る。
【０００８】ノズル１の噴射口径は１ｍｍφ以下の小口
径とし、このノズル内にアルゴン等のプラズマガス４を
供給し、１．５ＭＨｚ乃至１０ｋＨｚ程度の高周パワー
を電源８から電極２に供給する。これにより電極間にア
ーク放電が行われ、供給ガス４の励起によってプラズマ
を発生する。プラズマはノズル１先端の小口径から噴射
するとき、電磁的ピンチ効果及び熱的ピンチ効果により
微小に絞られ、高密度のアークを発生する。この小径ノ
ズルによつて電流密度、即ちパワー密度の高いプラズマ
が得られると共に、前記放電間隙に供給される電力は検
出回路１１によって常時検出されており、検出信号は比
較回路１２により設定基準値と比較され、比較信号がＰ
ＷＭ制御回路１０に加えられ、ＰＷＭ制御によりバルブ
６を開閉制御し、トーチへのプラズマガス供給量の制御
を行う。即ち、このプラズマガス供給量は間隙での電力
が常に一定になるように制御されるわけであり、一定電
力の供給により安定したアーク放電により安定したプラ
ズマを発生することができる。このようにして、高パワ
ー密度と同時にパワーの一定した安定したプラズマを小
口径ノズル１からビーム照射して被加工体７の切断加工
をすることによって、高精度の切断加工をすることがで
きる。
径とし、このノズル内にアルゴン等のプラズマガス４を
供給し、１．５ＭＨｚ乃至１０ｋＨｚ程度の高周パワー
を電源８から電極２に供給する。これにより電極間にア
ーク放電が行われ、供給ガス４の励起によってプラズマ
を発生する。プラズマはノズル１先端の小口径から噴射
するとき、電磁的ピンチ効果及び熱的ピンチ効果により
微小に絞られ、高密度のアークを発生する。この小径ノ
ズルによつて電流密度、即ちパワー密度の高いプラズマ
が得られると共に、前記放電間隙に供給される電力は検
出回路１１によって常時検出されており、検出信号は比
較回路１２により設定基準値と比較され、比較信号がＰ
ＷＭ制御回路１０に加えられ、ＰＷＭ制御によりバルブ
６を開閉制御し、トーチへのプラズマガス供給量の制御
を行う。即ち、このプラズマガス供給量は間隙での電力
が常に一定になるように制御されるわけであり、一定電
力の供給により安定したアーク放電により安定したプラ
ズマを発生することができる。このようにして、高パワ
ー密度と同時にパワーの一定した安定したプラズマを小
口径ノズル１からビーム照射して被加工体７の切断加工
をすることによって、高精度の切断加工をすることがで
きる。
【０００９】例えば、ノズル口径０．１５ｍｍφ、ノズ
ルと被加工体の間隔１．２ｍｍ、アルゴンプラズマガス
を流量０．１５〜０．３ｌ／ｍｉｎの範囲で制御し、ア
ルゴンのアシストガスを０．６ｌ／ｍｉｎの一定流量で
供給し、アーク電流がＩｍｅａｎ＝１５Ａの条件で加工
した。被加工体としてＳＰＣＣ材の１．５ｍｍ厚の板材
の切断加工をしたとき、切断幅は０．９ｍｍ±０．０６
ｍｍで、切断面はほぼ直角の図２（ａ）の形状に加工で
きた。比較のために、プラズマガスの制御を止めたとき
は切断面は図２（ｂ）形状のだれ面となり、切断幅が広
い部分で１．２ｍｍ、狭い部分で０．８ｍｍと変化し
た。
ルと被加工体の間隔１．２ｍｍ、アルゴンプラズマガス
を流量０．１５〜０．３ｌ／ｍｉｎの範囲で制御し、ア
ルゴンのアシストガスを０．６ｌ／ｍｉｎの一定流量で
供給し、アーク電流がＩｍｅａｎ＝１５Ａの条件で加工
した。被加工体としてＳＰＣＣ材の１．５ｍｍ厚の板材
の切断加工をしたとき、切断幅は０．９ｍｍ±０．０６
ｍｍで、切断面はほぼ直角の図２（ａ）の形状に加工で
きた。比較のために、プラズマガスの制御を止めたとき
は切断面は図２（ｂ）形状のだれ面となり、切断幅が広
い部分で１．２ｍｍ、狭い部分で０．８ｍｍと変化し
た。
【００１０】尚、以上は一実施例により説明したが、ガ
ス流制御の信号としては間隙のインピーダンス変化を検
出して制御することができる。又、プラズマトーチの構
造は二重ノズルとして、電極とプラズマノズルの間にカ
ソードスリーブノズルを設け、プラズマガスをカソード
スリーブとプラズマノズルの間に流して電極の周囲を無
気流とし、電極の消耗を低減したものが利用できる。放
電用のパワー電源はパルス幅０．５〜１ｍＳ、パルス間
隔０．１〜３ｍＳ程度のパルスを用いるもの、このパル
スを重畳するもの等を利用することができる。
ス流制御の信号としては間隙のインピーダンス変化を検
出して制御することができる。又、プラズマトーチの構
造は二重ノズルとして、電極とプラズマノズルの間にカ
ソードスリーブノズルを設け、プラズマガスをカソード
スリーブとプラズマノズルの間に流して電極の周囲を無
気流とし、電極の消耗を低減したものが利用できる。放
電用のパワー電源はパルス幅０．５〜１ｍＳ、パルス間
隔０．１〜３ｍＳ程度のパルスを用いるもの、このパル
スを重畳するもの等を利用することができる。
【００１１】又、このプラズマを利用する加工は、切
断、穴明け等の他に、溶接、容射、肉盛、微粒子製造等
の加工にも利用できる。
断、穴明け等の他に、溶接、容射、肉盛、微粒子製造等
の加工にも利用できる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明は、放電間隙に供給
される電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検
出し、その検出信号が常に一定になるように供給プラズ
マガスの供給量を制御したので、これにより安定した放
電により安定したプラズマを発生させることができる。
又、プラズマを噴出するノズルを１ｍｍφ以下の小口径
とし、この小口径ノズルより微小に絞ったアークを発生
するので、電流密度を高め、パワー密度の高いプラズマ
が噴射できる。このようにして、高パワー密度の一定パ
ワーの安定したプラズマを発生することができ、切断加
工等を溝幅を狭くし、直角断面で高精度に加工すること
ができる。
される電力もしくは放電間隙のインピーダンス変化を検
出し、その検出信号が常に一定になるように供給プラズ
マガスの供給量を制御したので、これにより安定した放
電により安定したプラズマを発生させることができる。
又、プラズマを噴出するノズルを１ｍｍφ以下の小口径
とし、この小口径ノズルより微小に絞ったアークを発生
するので、電流密度を高め、パワー密度の高いプラズマ
が噴射できる。このようにして、高パワー密度の一定パ
ワーの安定したプラズマを発生することができ、切断加
工等を溝幅を狭くし、直角断面で高精度に加工すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例構成図である。
【図２】被加工体切断面の説明図である。
１ プラズマノズル ２ 放電電極 ３ シールドキャップ ４ プラズマガス ５ アシストガス ６ 流量制御バルブ ７ 被加工体 ８ パワー電源 ９ 高周波トランス １０ ＰＷＭ制御回路 １１ 電力検出回路 １２ 比較回路
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマトーチにプラズマガスを供給す
ると共に、放電によってプラズマを発生せしめ、該発生
プラズマを小口径ノズルから噴射して加工するプラズマ
加工装置に於て、前記放電間隙に供給される電力もしく
は放電間隙のインピーダンス変化を検出する検出回路を
設け、該検出回路の検出信号が常に一定になるように前
記プラズマガスの供給量を制御する制御装置を設けたこ
とを特徴とするプラズマ加工装置。 - 【請求項２】 請求項１に於て、プラズマを噴射するノ
ズル口径を１ｍｍφ以下とし、１０５Ｗ／ｍｍ２以上の
パワー密度のプラズマを噴射するようにしたことを特徴
とするプラズマ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4171436A JPH05318130A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | プラズマ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4171436A JPH05318130A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | プラズマ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05318130A true JPH05318130A (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=15923092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4171436A Pending JPH05318130A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | プラズマ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05318130A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084747A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Daihen Corp | プラズマ処理システムのアーク検出装置、アーク検出装置を実現するためのプログラム及び記憶媒体 |
| WO2009031902A1 (en) * | 2007-09-03 | 2009-03-12 | Weltec As | Shielding gas flow controller for a welding apparatus |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP4171436A patent/JPH05318130A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084747A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Daihen Corp | プラズマ処理システムのアーク検出装置、アーク検出装置を実現するためのプログラム及び記憶媒体 |
| US7915563B2 (en) | 2006-09-28 | 2011-03-29 | Daihen Corporation | Arc detector for plasma processing system |
| WO2009031902A1 (en) * | 2007-09-03 | 2009-03-12 | Weltec As | Shielding gas flow controller for a welding apparatus |
| US8258421B2 (en) | 2007-09-03 | 2012-09-04 | Weltec As | Shielding gas flow controller for a welding apparatus |
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