JPH0622551Y2 - 水冷式プラズマアーク加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、水冷式プラズマアーク加工装置の改良に関す
るものである。

［従来の装置］ 従来、水冷式プラズマアーク加工装置においては、加工
用トーチを冷却するための冷却水は、工業用水や上水道
から電磁弁を介して供給されるか、または貯水タンクの
水を送出ポンプによって送給し、復帰水を熱交換器を通
して冷却する方式の冷却水循環装置とよばれる装置によ
って供給されている。このうち冷却水循環装置を用いる
ものにおいては通常第３図に示すような装置が用いられ
ている。同図において、１は冷却水循環装置であり、内
部に貯水タンク１０１、送水用ポンプ１０２、熱交換器
１０３を有し、それぞれホースによって外部と接続され
ている。２は加工用電力を供給する電源装置であり、商
用電源をプラズマ切断に適した定電流または垂下特性の
直流に変換する電力変換回路と電力供給の起動・停止お
よびプラズマ作動ガスの供給・停止を制御するための制
御回路と、プラズマ作動ガスを供給・停止するための電
磁弁２１を備えている。５はトーチケーブル４によって
電源装置２と接続された公知のプラズマアーク加工用ト
ーチであり、このトーチケーブル４には加工用電力ケー
ブル導体の他にプラズマ作動ガス用ホース、加工開始・
停止指令用トーチスイッチ５１のための信号ケーブルお
よびトーチを冷却するための冷却水ホースが含まれてい
る。６は被加工物であり、電力ケーブル７にて電源装置
２の一方の出力端子に接続されている。８は交流電源へ
の接続ケーブルで単相または３相の商用交流電源に接続
される。また冷却水循環装置１の送水用ポンプ１０２は
別途電力が供給されて作業の開始に先立つて起動され、
一日の作業終了時に停止されるまで連続して運転され
る。

第４図は、第３図の従来装置の外部接続図である。７は
電源スイッチであり、この電源スイッチ７の投入により
交流電源が加工用電源装置２に供給されると同時に、冷
却水循環装置１の送水ポンプ１０２を駆動する電動機１
０４にも電力が供給されて送水を開始する。２２は加工
用電源装置２に含まれる制御回路部分を取り出して示し
たもので、プラズマ作動用ガスの供給用電磁弁２１が接
続され、またトーチスイッチ５１からの加工指令信号が
入力される。トーチ５には、主電極５２とチップ電極５
３があり、チップ電極５３には冷却のための冷却水通路
が設けられており、冷却水循環装置１から送給される冷
却水によって水冷されている。

第３図および第４図に示した装置において、トーチスイ
ッチ５１を押すと電源装置２の制御回路２２が応動し、
電磁弁２１が開いてプラズマ作動ガスの供給が開始され
て、所定時間の後に加工用電力がトーチ５と被加工物６
との間に供給され、公知のプラズママーク発生段階を経
て加工が開始される。加工の終了に際してトーチスイッ
チ５１を離すと、加工用電力の供給が停止されてプラズ
マアークが遮断するとともにさらに所定の時間の後に電
磁弁２１が閉じて作動ガスの供給を停止する。

［考案が解決しようとする問題点］ 従来装置は上記のように構成されているので、冷却水を
供給するための冷却水循環装置１の送水用ポンプ１０２
は、実作業の有無にかかわらず常時運転状態にあり、こ
のために送水用ポンプの使用率は１００％となって大形
のポンプを用意する必要があるばかりでなく、寿命が極
端に短かくなるものであった。

また、トーチ５およびトーチケーブル４に含まれる冷却
水ホースには冷却水が常に充満しており、この冷却水は
加工作業が終了して電源装置２および冷却水循環装置１
が停止した後もこれらの部分に残留するために、トーチ
の補修時にこれを分解したときに大量に漏水したり、冬
期の夜間に気温が低下したときに内部で凍結してトーチ
や冷却水系統を破壊するなどの欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、上記従来装置の問題点を解決するために、加
工開始・停止を指令するトーチスイッチに対応させて冷
却水送水ポンプを起動・停止させるとともに加工用電源
に対する電力が遮断されたときに一定時間冷却水配管系
統に圧力気体を供給して残留水を強制的に排除する構造
としたものである。

［実施例］ 第１図は本考案の実施例を示す配管図であり、３１は圧
力気体の供給源であり、プラズマ作動ガス源や圧縮空気
を用いることができる。３２，３３は２方口電磁弁であ
り、それぞれトーチ５の冷却水送給用管路に対して冷却
水または圧力気体を供給・遮断する。また、２は制御回
路を含めた加工用電源回路であり、第３図の従来装置に
比較して電磁弁３２，３３のための制御回路が追加され
ている。その他のものは第３図の従来装置と同機能のも
のに同符号を付して詳細な説明は省略する。

第２図は第１図の実施例の制御回路の例を示す接続図で
ある。同図においてＥは交流電源、ＣＲ１，ＣＲ２はリ
レーであり、ＣＲ１ａ，ＣＲ２ａは各リレーの常開接点
を示す。Ｔ１は遅延動作瞬時復帰式のタイマ、Ｔ１ａは
タイマＴ１の常開接点、Ｔ２は瞬時動作限時復帰式のタ
イマでありＴ２ａはタイマＴ２の常開接点である。２２
は、電源装置２の制御回路を取り出して別個に示したも
のであり、起動端子ａ，ｂ間が短絡されている間は加工
用電力を発生し、開放されると加工用電力が遮断され
る。１０２は送水ポンプ１０４は送水ポンプ駆動用電動
機である。

さらに、限時動作瞬時復帰形のタイマＴ３を電源回路に
直接接続し、このタイマＴ３の常閉接点Ｔ３ｂをタイマ
Ｔ２の常開接点Ｔ２ａに並列に接続してあり、また電源
スイッチ７の投入により、励磁されるリレーＣＲ３と瞬
時動作限時復帰形のタイマＴ４が設けられており、冷却
水送給用の電磁弁３２はリレーＣＲ２の常開接点ＣＲ２
ａによって送水ポンプ１０２と同時期に励磁される。ま
た圧力気体送給用の電磁弁３３はリレー３の常閉接点Ｃ
Ｒ３ｂとタイマ４の常開接点Ｔ４ａと直列にされて電源
Ｅにスイッチ７を介さずに直接接続されている。

第１図および第２図の実施例においては、作業の開始に
当り、電源スイッチ７を投入すると直ちにリレーＣＲ３
とタイマＴ３およびＴ４が励磁される。タイマＴ３の時
限内はその常閉接点Ｔ３ｂは閉じており、リレーＣＲ２
の励磁によって送水ポンプ１０２が起動するとともに送
水用電磁弁３２も励磁されて、冷却水がトーチ５に送給
される。このときリレーＣＲ３の常閉接点ＣＲ３ｂが開
くのでタイマＴ４が励磁されてその瞬時動作限時復帰の
常開接点Ｔ４ａがスイッチ７の投入直後に閉じても圧力
気体送給用の電磁弁３３は非励磁のままであり、圧力気
体が冷却水の送給路に送られることはない。タイマＴ３
の時限終了によってその接点Ｔ３ｂが開くと、リレーＣ
Ｒ２が非励磁となり、送水ポンプ１０２は停止する。次
にトーチ５の起動スイッチ５１が押されるとリレーＣＲ
１，タイマＴ１，Ｔ２が励磁され、これによってリレー
ＣＲ２も励磁されて冷却水が送給される。タイマＴ１の
時限終了によって電源装置２が起動し、加工用電力と作
動ガスがトーチ５と被加工物６とに供給される。この状
態で通常のアークスタート処理、例えば主電極５２とチ
ップ電極５３との間に高周波高電圧を印加して、主電極
とチップ電極との間にパイロットアークを発生させ、こ
れによって主電極と被加工物との間に主アークを点じる
ようにした公知のアークスタート法を用いること、によ
ってアークを起動する。このアークはトーチの電極周辺
に供給される作動ガス流によって細く絞られてプラズマ
アークとなり、被加工物を加熱溶融する。この状態でト
ーチを被加工物に沿って移動させれば加工が進行する。

加工の終了に際して、トーチスイッチ５１を開放する
と、リレーＣＲ１、タイマＴ１、タイマＴ２がすべて非
励磁となり、電源装置２は出力を停止し、加工を終了す
る。タイマＴ２は、このときから時限を開始し、設定さ
れた時限の後にリレーＣＲ２も非励磁となり、冷却水お
よび作動ガスが停止する。

次に、作業の終了に際して、電源スイッチ７を開放する
とリレーＣＲ３は非励磁となり、常閉接点ＣＲ３ｂは直
ちに閉路する。このときタイマＴ４も非励磁となるがそ
の設定時限内は常開接点Ｔ４ａは閉じたままであるの
で、電磁弁３３が励磁されて圧力気体が冷却水路に導入
される。それ故、電源スイッチ７を開放したときからタ
イマＴ４の設定時限の間は電磁弁３３が開いて（電磁弁
３２は閉じている）圧力気体が導入されて配管内および
トーチ５の内部に残留している冷却水を強制的に排除す
ることになり、冬期の凍結や補修時の漏水が防止できる
ことになる。

本考案の装置は上記のように動作するので冷却水はトー
チスイッチ５１が押されたときから流れ出し、タイマＴ
１の設定時限ｔ１の後にプラズマアーク加工が開始され
る。またトーチスイッチ５１を開放すると先ずアークが
停止し、その後タイマＴ２によって設定された時間ｔ２
の後に送水ポンプ１０２が停止するので、切断中に加熱
されたトーチ５を充分に冷却した後に冷却水が停止する
ことになる。

さらに、作業の終了に際して、電源を遮断すると、これ
により圧力気体が一定時間冷却水配管内に導入されて残
留する冷却水を強制的に排除するように動作するもので
ある。

なお、第１図および第２図に示した実施例においては電
源スイッチ７を投入した時点で一定時間送水ポンプが作
動して、トーチ５内に冷却水を充満するようにタイマＴ
３を設けたので、各加工に際して時間待をするためのタ
イマＴ１の時限は極く短かく設定することができ、ポン
プ１０２の応答がよい物である場合には、タイマＴ１を
省略して、リレーＣＲ１の常開接点ＣＲ１ａによって直
接電源回路２を起動してもよい。またタイマＴ３の時限
は比較的長く設定するが、これは電源スイッチ７が投入
されたときに１回だけ動作するものであるので、各加工
時には何ら影響せず、各作業開始毎の待時間が長くなる
ことはない。

なお第２図において、タイマＴ３のかわりに冷却水の圧
力を検出する圧力スイッチを冷却水通路の一部、例えば
トーチ５からの復水路に設けて、この圧力スイッチの常
閉接点をタイマＴ３の常閉接点Ｔ３ｂのかわりにタイマ
Ｔ２の常開接点Ｔ２ａに並列に接続してもよい。この場
合には、電源スイッチ７を投入するとリレーＣＲ２が励
磁され、送水ポンプ１０２が送水を開始し、トーチへの
送水路が充満されて圧力が上昇した時点で圧力スイッチ
の常閉接点が開路し、リレーＣＲ２を非励磁として送水
ポンプ１０２が停止するようになる。

また、第１図および第２図に示した実施例においては、
加工の終了後はタイマＴ２遅延時間の後に送水ポンプ１
０２が停止し、次にトーチスイッチ５１が押されること
によって運転を再開する。したがってこのタイマＴ２の
時限を長めに設定しておけば短時間の加工中断時には送
水ポンプが停止することがなくなるので、ポンプの起動
・停止の頻度を低下させることができる。

さらに、上記においては制御回路２２をリレーおよびタ
イマによって構成したが、これらは半導体ロジック素子
を組合せて構成してもよく、またトーチスイッチ５１の
機能としては、例示したように加工中常に閉路しておく
ものの他に、起動時に１回押した後は回路的に自己保持
し、停止時に再度押すことによって停止指令とするもの
でもよく、この方式は公知のフリップフロップ回路を用
いれば簡単に実施できる。

また、第１図においては電源装置と冷却水循環装置とは
別置するものについて説明したが、本考案においては送
水ポンプの使用率が低くなるので冷却水循環装置として
は小形のものを使用することができるため、両者を一体
とし、冷却水循環装置を電源装置に内蔵させることがで
きる。このようにすることによって製作および取扱いが
さらに便利な装置となる。

なお、本考案は、電源投入時に一定時間冷却水ポンプを
運転することを取止めるものにも適用可能であり、この
ようにするためには、図２の接続図においてタイマＴ３
と設定Ｔ３ｂとを取外すことによって実施できる。

［考案の効果］ 本考案の装置は、上記の通りであるので、冷却水循環装
置の送水ポンプの消耗が軽減できる。また送給ポンプの
使用率が低くなるので送水ポンプに小形のものが使用で
きプラズマ加工用電源装置に冷却水循環装置を内蔵する
ことができ、取扱いに便利なオールインワン式の装置に
することができる。さらに電源の遮断時に一定時間気体
を冷却水の送給路に導入する構造としたので残留水が自
動的に強制排除されて冬期の凍結や補修時の漏水が防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す配管図、第２図は第１図
に示す実施例の接続図、第３図は従来の装置の例を示す
配管図、第４図は第３図の従来装置の外部接続図であ
る。 １…冷却水循環装置、２…電源装置、５…トーチ、６…
被加工物、７…電源スイッチ、２１…プラズマ作動ガス
用電磁弁、２２…制御回路、３１…気体源、３２…冷却
水用電磁弁、３３…気体用電磁弁、５１…トーチスイッ
チ、１０１…貯水タンク、１０２…送水ポンプ、１０３
…熱交換器、１０４…電動機、ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３
…リレー、Ｔ１，Ｔ３…（限時動作式）タイマ、Ｔ２，
Ｔ４…（瞬時動作限時復帰式）タイマ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマアークトーチに冷却水を通じて冷
   却しながら被加工物の加工を行う水冷式プラズマアーク
   加工装置において、前記冷却水は冷却水循環装置から供
   給し、前記冷却水循環装置は加工用電力の供給・停止に
   連動して起動・停止させるとともに前記プラズマアーク
   トーチに対する冷却水供給用配管の途中には、気体導入
   用の分岐管を設け、前記電源装置の電源スイッチが遮断
   されたときに前記分岐管から気体を一定時間強制的に導
   入し、前記プラズマアークトーチ内および配管内の残存
   冷却水を排除する構造とした水冷式プラズマアーク加工
   装置。
2. 【請求項２】前記冷却水循環装置は前記加工用電力が前
   記プラズマアークトーチに供給されるよりも所定時間早
   く起動し、前記加工用電力の供給停止時よりも所定時間
   遅れて停止する装置である請求項１に記載の水冷式プラ
   ズマアーク加工装置。
3. 【請求項３】前記冷却水循環装置は、前記加工用電力を
   供給する電源装置の電源スイッチが投入されたときにも
   短時間運転するものである請求項１または２のいずれか
   に記載の水冷式プラズマアーク加工装置。
4. 【請求項４】前記冷却水循環装置は、送水用ポンプ、熱
   交換器、ポンプ駆動用電動機、貯水タンクおよび附属部
   品からなり、前記切断用電力を供給するための電源装置
   に内蔵した請求項１ないし３のいずれかに記載の水冷式
   プラズマアーク加工装置。