JPH0675791B2 - プラズマア−ク切断に於けるプラズマア−クの安定化制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プラズマ切断に於けるプラズマアークの安定
化制御方法に関する。

従来の技術 プラズマ切断方法は、プラズマアークのエネルギーを被
切断材の切断局部に集中させて切断する方法としてすで
に公知であり、その方法原理として電極とノズル間に高
周波放電を先導させてパイロットアークを飛ばせてか
ら、電極と被切断材間に主アークを移行させてプラズマ
アークとする、所謂パイロットアークを用いたものがあ
る。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、パイロットアークを用いてプラズマアークを
発生させる所謂従来公知の移行式プラズマ切断方法にお
ける不具合を解決しょうとするもので、特にプラズマア
ークを安定に維持することを解決すべき技術的課題とし
ている。

問題点を解決するための手段 本発明方法では、上述の技術的課題は、パイロットアー
クの発生時にパイロットアーク発生用電路を流れるパイ
ロット電流を所定の一定レベルに安定保持して、プラズ
マアークを発生させ、プラズマアークの発生後は、アー
ク電流を一定に制御することによって、解決される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、パイロットアークの発生後にパイロッ
トアーク発生用電路を通じて流れるパイロット電流が一
定のレベルに安定維持されるので、電源電圧の変動に対
しても常にパイロットアークを安定に発生させて、アー
クの被切断材への移行をスムーズに行える。

また、パイロットアーク発生用電路を流れるパイロット
アーク電流が一定に保持される結果、パイロットアーク
発生用電路に設けた電流制限抵抗による抵抗ロスを軽減
できるとともに、電極とノズルとの間に生じるエネルギ
ーロスを軽減して、電極及びノズルの発熱を抑制できる
利点がある。

さらに、パイロットアーク発生後は、アーク電流を一定
に制御することによりプラズマアークを維持しているの
で、電源電圧の変動に対してもプラズマアークが安定化
され、電極とノズルでの発熱ロスを抑制して過熱損傷を
効果的に防止できる利点がある。

発明の実施例 以下、添付図とともに、本発明の一実施例を説明する。

第１図に、本発明方法を実施するために構成したプラズ
マアーク切断装置の系統図を示す。図において、１はプ
ラズマアークのエネルギー供給源となる直流電源装置、
２はプラズマトーチ、３はその電極、４はノズル、５は
作動ガスのシールドカップ、６は被切断材、７はパイロ
ットアークの起動時に高周波放電を先導させるために高
周波電流を発生させる高周波発生装置、８は切断作業時
に発生するプラズマアークを示しており、電極３と被切
断材６との間に電源装置１の電源電圧を印加させて主ア
ーク発生用電路を構成するとともに、電極３とノズル４
との間に、電流制限用抵抗９を設けてパイロットアーク
発生用電路を構成し、このパイロットアーク発生用電路
には接点手段10を設けて開閉可能にしてある。

また、11は定電流制御回路、12はその制御設定値の設定
手段、13,14はそれぞれアーク電流，切断電流検出手段
を示しており、これらは公知のインバータ方式によりス
イッチング素子をドライブして、電源装置１の出力を定
電流制御するフィードバック制御系をなしている。

第２図は、このフィードバック制御回路の系統図であ
り、アーク電流検出手段13によって検出されたアーク電
流Iaは、増幅器15で増幅された後、誤差増幅器16に入力
され、誤差増幅器16では、制御設定値設定手段12によっ
て設定された基準値と比較されている。誤差増幅器16で
はこのような比較の結果、アーク電流Iaと基準値との誤
差を増幅してPWM制御回路17に出力しており、PWM制御回
路17では入力した誤差分に応じた幅のパルス信号を発生
して、トライプ回路18に駆動信号を送っている。

トライブ回路18はスイッチング素子（不図示）を駆動し
て、電源装置１の出力を基準値に応じた値に定電流制御
している。

ここに、制御設定値設定手段12は、コンパレータ120を
備えて構成されており、切断電流Icが検出レベルIcoに
達すると、電磁接触器19の接点をａからｂに切り換え
て、制御設定値をIp（REF）からIa（REF）に切り換えて
いる。

次いで、本発明制御方法の制御動作を説明すると、高周
波発生装置７を駆動して、電極３とノズル４間にパイロ
ットアークを発生させた瞬間は、切断電流Icは流れない
ので、アーク電流検出手段13では、パイロット電流Ipの
みが検出され、フィードバック制御系は、制御設定値の
設定手段12において予め設定された基準設定値Ip（RE
F）にパイロット電流Ipを定電流制御する。しかるに、
パイロットアーク発生した後、プラズマトーチ２を被切
断材６に接近させてプラズマアーク８を発生させた後
は、切断電流検出手段14には、切断電流Icが流れ、これ
がIcoレベルに達すると、制御設定値の設定手段12の基
準設定値Ia（REF）に切り換えられて、アーク電流Iaを
一定に制御してプラズマアーク８を安定に維持させる。

ここに、Ip（REF）は、パイロットアークを安定に維持
できる条件を充たすことが必要とされるが、同時にパイ
ロット発生用電路に設けた電流制限抵抗によるエネルギ
ーロスと、電極及びノズルでの発熱ロスを考慮して最適
値が選択される。また、Ia（REF）の選択に際しては、
プラズマアーク発生後においてプラズマアークを安定に
維持するために必要な切断電流Icを基準にして最適値が
選択される。

以上の本発明においては、直流切断電源装置１を高周波
インバータを用いて構成すれば、小型軽量化にして制御
精度を向上させる上で利点があるが、このような直流電
源装置に限定されるものではない。

しかし、電源装置１としては移行後のプラズマアーク８
の安定化を図るために垂下特性を含む定電流特性を有し
たものが好適に採用される。

また、本発明はプラズマトーチを手動操作して切断を行
うもの以外にキャリッジやロボットの操作を通じて切断
を行うものに適用でき、その用途範囲はすこぶる大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法が実施されるプラズマアーク切断
装置の概略構成図、第２図は定電流制御回路の系統図、
第３図は本発明方法の制御動作を説明する電流の波形図
である。 （符号の説明） 図において、１は直流電源装置、２はプラズマトーチ、
３は電極、４はノズル、６は被切断材、７は高周波発生
装置、９は電流制限抵抗、10は接点手段、11は定電流制
御回路、12はその制御設定値の設定手段、13はアーク電
流検出手段、14は切断電流検出手段を示し、Iaはアーク
電流、Ipはパイロット電流、Icは切断電流を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極とノズル間にパイロットアークを飛ば
   せた後、電極と被切断材間にプラズマアークを発生させ
   て、被切断材を切断するようにしたプラズマ装置におい
   て、上記パイロットアークの発生時にアーク電流検出手
   段でパイロットアーク電流を検出し、その検出信号によ
   り定電流制御回路を動作させ、パイロットアーク発生用
   電路を流れるパイロット電流を一定に制御してプラズマ
   アークを発生させ、次いで切断電流が流れた時点で、そ
   の切断電流を切断電流検出手段で検出し、その検出信号
   で制御設定手段を作動させ設定値を切り換えて、アーク
   電流を一定に制御することを特徴とするプラズマアーク
   切断に於けるプラズマアークの安定化制御方法。