JPH07284950A - Power source for plasma cutting - Google Patents

Power source for plasma cutting

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JPH07284950A
JPH07284950A JP10079394A JP10079394A JPH07284950A JP H07284950 A JPH07284950 A JP H07284950A JP 10079394 A JP10079394 A JP 10079394A JP 10079394 A JP10079394 A JP 10079394A JP H07284950 A JPH07284950 A JP H07284950A
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current
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国男 狩野
Toshiichi Fujiyoshi
敏一 藤吉
Kenzo Danjo
謙三 檀上
Atsushi Kinoshita
敦史 木下
Haruo Moriguchi
晴雄 森口
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Abstract

PURPOSE:To prevent a nozzle from being deformed by being heated with an arc when separating a torch from a base material while continuing the arc. CONSTITUTION:A plasma cutting power source device is provided in which an alternative current power source is rectified and smoothed into a direct current, after this DC current is switched in terms of a high frequency wave by an output control means using a chopper 12, the DC current is smoothed again, and a plasma current is detected with a current detector to make the DC current a constant-current by controlling the power control means through a controller 36 which controls the output control means with use of the output of an error amplifier 61 amplifying the error between a detection signal and an output current setting signal. The device is provided with a voltage buffer circuit 62 to output a maximum load voltage setting signal when the plasma current flows, an OR circuit 74 to select the output voltage of the error amplifier and the buffer circuit, and a comparator 75 to stop the output signal of the controller when the output voltage of the buffer circuit is higher than the output voltage of the OR circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアーク切断を
行う電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for plasma arc cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にプラズマ切断用電源装置には、交
流電源を変圧器で変圧後、整流・平滑して直流化した後
にこの直流をIGBT,MOSFET,トランジスタ等
のスイッチング素子を有するチョッパ回路により高周波
スイッチングして平滑し、平滑後、プラズマ負荷のトー
チと母材とに供給するものがある。そして、このブラズ
マ切断用電源装置は、プラズマ負荷に供給される出力電
流を検出し、この出力電流が一定値になるように定電流
制御されている。
2. Description of the Related Art Generally, in a plasma cutting power supply device, an alternating current power source is transformed by a transformer, rectified and smoothed to be a direct current, and then this direct current is converted to a high frequency by a chopper circuit having switching elements such as IGBTs, MOSFETs and transistors. There is one that is switched and smoothed, and then supplied to the plasma-loaded torch and the base material after smoothing. The plasma cutting power supply device detects the output current supplied to the plasma load, and the constant current control is performed so that the output current has a constant value.

【0003】このようなプラズマ切断用電源装置を用い
て鋼材を切断する場合は、通常図10(a)に示すよう
にトーチ22と母材24とは近傍に配置され切断され
る。ところが、図10(b)に示すようにトーチ22が
母材24から離れると、アーク26が伸び、電源が定電
流制御されるため、定電流制御が得られる能力の電圧ま
でアークが持続する。このため、トーチ22のノズル2
0が図11(a)の円形の正常状態からアークによって
ノズル20が図11(b)に示すように母材に近い側に
変形が生じる。そして、この変形したノズルのトーチを
用いて切断すると、切断性能が悪くなりこのため、ノズ
ルの交換を行う必要があった。
When a steel material is cut by using such a plasma cutting power supply device, the torch 22 and the base material 24 are usually disposed in the vicinity and cut as shown in FIG. 10 (a). However, as shown in FIG. 10B, when the torch 22 is separated from the base material 24, the arc 26 extends and the power source is controlled by the constant current, so that the arc continues up to the voltage of the ability to obtain the constant current control. Therefore, the nozzle 2 of the torch 22
As shown in FIG. 11 (b), the nozzle 20 is deformed toward the side closer to the base material by the arc from the normal state where 0 is the circular shape in FIG. 11 (a). When the torch of the deformed nozzle is used for cutting, the cutting performance is deteriorated, so that it is necessary to replace the nozzle.

【0004】そこで、特願平5−77639号において
は、プラズマ切断用電源装置の出力電圧を検出する電圧
検出器を設け、トーチが母材から離れるとき、定電流化
された電源装置の出力電圧は上昇して、電圧検出器の検
出信号が基準値より高くなるとチョッパ制御する制御装
置及び出力制御手段を停止させるものが提案されてい
る。
Therefore, in Japanese Patent Application No. 5-77639, a voltage detector for detecting the output voltage of the power supply for plasma cutting is provided, and when the torch is separated from the base material, the output voltage of the power supply is made constant. It has been proposed to stop the control device and the output control means for controlling the chopper when the detection signal of the voltage detector becomes higher than the reference value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなプ
ラズマ切断用電源装置を用いて鋼材を切断する場合、ト
ーチが母材から離れると定電流制御のため出力電圧が上
昇する。このとき、定電流化のために出力電圧の上昇に
時間遅れがあり、電圧検出器の動作が遅れる。この動作
の遅れによりトーチのノズルにアークが接触し、ノズル
を損傷させることがあった。
However, when a steel material is cut using such a plasma cutting power supply device, the output voltage increases due to constant current control when the torch is separated from the base material. At this time, there is a time delay in the rise of the output voltage due to the constant current, and the operation of the voltage detector is delayed. Due to this delay in operation, the arc may contact the nozzle of the torch and damage the nozzle.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、交流電源を整流・平滑して直流化し、そ
の直流化した直流を出力制御手段により高周波スイッチ
ングした後、再度平滑し、かつ、電流検出器によりプラ
ズマ電流を検出し、その検出信号と出力電流設定信号と
の誤差を増幅する電流用誤差増幅器と上記誤差増幅器の
出力により上記出力制御手段を制御する制御装置を介し
て上記出力制御手段を制御して定電流化するプラズマ切
断用電源装置に適用され、上記プラズマ電流が流れた時
に最大負荷電圧設定信号を出力する電圧バッファ回路
と、上記誤差増幅器の出力電圧と上記電圧バッファ回路
の出力電圧を選択するオア回路と、電圧バッファ回路の
出力電圧が上記オア回路の出力電圧より高いときに、上
記制御装置の出力信号を停止させる比較器とを設けたも
のである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention rectifies and smoothes an AC power supply to convert it into a direct current, high-frequency switches the converted direct current to high-frequency switching, and then smoothes it again. A current error amplifier for detecting the plasma current by the current detector and amplifying the error between the detection signal and the output current setting signal, and a controller for controlling the output control means by the output of the error amplifier. A voltage buffer circuit that is applied to a plasma cutting power supply device that controls the output control means to make a constant current, and outputs a maximum load voltage setting signal when the plasma current flows, an output voltage of the error amplifier, and the voltage The OR circuit that selects the output voltage of the buffer circuit and the output signal of the control device when the output voltage of the voltage buffer circuit is higher than the output voltage of the OR circuit. The is provided with a comparator to stop.

【0007】上記最大負荷電圧設定信号が、プラズマ電
流が流れたときにカウントを開始するタイマと、上記タ
イマのカウント開始からタイムアップまでタイマからの
信号でオンするアナログスイッチと、上記アナログスイ
ッチがオンの期間、上記電圧検出器の電圧検出信号のピ
ーク値をホールドするピークホールド回路と、上記ピー
クホールド回路の出力を所定比率かさ上げ上昇させる加
算回路とにより構成された最大負荷電圧設定装置により
形成されたものである。
A timer for starting the count when the maximum load voltage setting signal flows a plasma current, an analog switch for turning on by a signal from the timer from the count start of the timer until the time up, and the analog switch for turning on Formed by a maximum load voltage setting device including a peak hold circuit that holds the peak value of the voltage detection signal of the voltage detector and an adder circuit that raises and raises the output of the peak hold circuit by a predetermined ratio during the period It is a thing.

【0008】上記比率が15ないし50%である。The above ratio is 15 to 50%.

【0009】上記加算回路の上記比率と上記出力電流設
定信号とが一元的に調整されるものである。
The ratio of the adder circuit and the output current setting signal are unitarily adjusted.

【0010】交流電源を整流・平滑して直流化し、その
直流化した直流をチョッパ又はインバータによる出力制
御手段により高周波スイッチングした後、再度平滑又は
整流・平滑し、かつ、電流検出器によりプラズマ電流を
検出し、その検出信号と出力電流設定信号との誤差を増
幅する電流用誤差増幅器と上記誤差増幅器の出力により
上記出力制御手段を制御する制御装置を介して上記出力
制御手段を制御して定電流化したプラズマ切断用電源装
置に適用され、出力電圧を検出する電圧検出器と、上記
プラズマ電流が流れた時に電圧検出器の電圧検出信号と
最大負荷電圧設定信号との誤差を増幅する電圧用誤差増
幅器と、上記両誤差増幅器の出力電圧を選択するオア回
路と、上記電圧用誤差増幅器の出力電圧が上記オア回路
の出力電圧より高いとき、上記制御装置の出力信号を停
止させる比較器とを設けたものである。
The AC power supply is rectified / smoothed into a direct current, and the direct current converted into the direct current is subjected to high frequency switching by an output control means such as a chopper or an inverter, then smoothed or rectified / smoothed again, and a plasma current is detected by a current detector. A constant current is controlled by controlling the output control means through a current error amplifier for detecting and amplifying an error between the detection signal and the output current setting signal and a control device for controlling the output control means by the output of the error amplifier. Applied to the optimized power supply for plasma cutting, voltage error that detects the output voltage and voltage error that amplifies the error between the voltage detection signal of the voltage detector and the maximum load voltage setting signal when the plasma current flows The output voltage of the amplifier, the OR circuit that selects the output voltage of both the error amplifiers, and the output voltage of the voltage error amplifier are higher than the output voltage of the OR circuit. When, is provided with a comparator for stopping the output signal of the control device.

【0011】上記電圧用誤差増幅器に、上記電流検出器
の電流検出信号が入力されたものである。
The current detection signal of the current detector is input to the voltage error amplifier.

【0012】上記最大負荷電圧設定信号が、プラズマ電
流が流れたときにカウントを開始するタイマと、上記タ
イマのカウント開始からタイムアップまでタイマからの
信号でオンするアナログスイッチと、上記アナログスイ
ッチがオンの期間、上記電圧検出器の電圧検出信号のピ
ーク値をホールドするピークホールド回路と、上記ピー
クホールド回路の出力を所定比率かさ上げ上昇させる加
算回路とにより構成された最大負荷電圧設定装置により
形成されたものである。
A timer for starting counting when the maximum load voltage setting signal flows a plasma current, an analog switch for turning on with a signal from the timer from the start of counting of the timer to the time up, and the analog switch for turning on Formed by a maximum load voltage setting device including a peak hold circuit that holds the peak value of the voltage detection signal of the voltage detector and an adder circuit that raises and raises the output of the peak hold circuit by a predetermined ratio during the period It is a thing.

【0013】[0013]

【作用】定電流化されたプラズマ電源装置から出力が出
力されプラズマ電流が流れると、電圧バッファ回路の出
力に最大負荷電圧を設定する最大負荷電圧設定信号が出
力する。一方、電流検出器により検出された電流検出信
号と、出力電流設定信号とが誤差増幅器により誤差増幅
され、電圧バッファ回路の出力信号と誤差増幅された信
号とがオア回路によって選択される。電圧バッファ回路
が選択されたとき、電圧バッファ回路の出力信号が制御
装置を介して出力制御手段を制御して定位相制御を行
う。また、電圧バッファ回路の出力電圧がオア回路の出
力電圧より高くなると、比較器により制御装置の出力信
号を停止させる。
When the output is output from the constant-current plasma power supply device and the plasma current flows, the maximum load voltage setting signal for setting the maximum load voltage is output to the output of the voltage buffer circuit. On the other hand, the current detection signal detected by the current detector and the output current setting signal are error-amplified by the error amplifier, and the output signal of the voltage buffer circuit and the error-amplified signal are selected by the OR circuit. When the voltage buffer circuit is selected, the output signal of the voltage buffer circuit controls the output control means through the control device to perform the constant phase control. When the output voltage of the voltage buffer circuit becomes higher than the output voltage of the OR circuit, the comparator stops the output signal of the control device.

【0014】また、プラズマ電流が流れた時、タイマの
カウントを開始させ、タイマのカウントによってアナロ
グスイッチをオンさせ、タイマのタイムアップでアナロ
グスィッチをオフさせる。アナログスイッチのオン期間
のタイマの出力信号によってピークホールド回路に電源
装置の出力電圧のピーク値をホールドさせる。このピー
クホールド回路の出力信号とこの出力信号の所定比率を
有する信号とを加算回路によって加算させ、加算回路の
出力信号を定電流制御から定位相制御に切り換える。
When a plasma current flows, the timer starts counting, the timer is turned on to turn on the analog switch, and the timer is turned off to turn off the analog switch. The peak hold circuit causes the peak value of the output voltage of the power supply device to be held by the output signal of the timer during the ON period of the analog switch. An output signal of the peak hold circuit and a signal having a predetermined ratio of this output signal are added by an adder circuit, and the output signal of the adder circuit is switched from constant current control to constant phase control.

【0015】また、ピークホールド回路の出力信号を1
5ないし50%の比率で上昇させ、最適な定電流制御か
ら定位相制御に切り換えることができる。
The output signal of the peak hold circuit is set to 1
The constant current control can be switched from the optimum constant current control to the constant phase control by increasing the rate at a rate of 5 to 50%.

【0016】また、加算回路の比率と出力電流設定信号
とを一元的に調整することによって、プラズマ電流が定
格時には比率を小さくし、低電流領域の使用時には比率
を大きくすることができ、最適な定電流制御から定位相
制御に切り換えるとこができる。
Further, by adjusting the ratio of the adder circuit and the output current setting signal in a unified manner, the ratio can be reduced when the plasma current is rated and can be increased when the low current region is used. It is possible to switch from constant current control to constant phase control.

【0017】また、定電流化されたプラズマ電源装置か
ら出力されたプラズマ電流が流れると、電圧検出器の電
圧検出信号と最大負荷電圧設定信号との誤差が電圧用誤
差増幅器により増幅され、電圧用誤差増幅器の出力信号
と電流用誤差増幅器の出力信号とがオア回路によって選
択される。電圧用誤差増幅器が選択されると、電圧用誤
差増幅器の出力信号が制御装置を介して出力制御手段を
制御して定電圧制御を行う。また、電圧用誤差増幅器の
出力電圧がオア回路の出力電圧より高くなると、比較器
により制御装置の出力信号を停止させる。
Further, when the plasma current output from the plasma power supply device which has been made constant current flows, the error between the voltage detection signal of the voltage detector and the maximum load voltage setting signal is amplified by the voltage error amplifier, and the voltage error signal is amplified. The output signal of the error amplifier and the output signal of the current error amplifier are selected by the OR circuit. When the voltage error amplifier is selected, the output signal of the voltage error amplifier controls the output control means via the control device to perform constant voltage control. When the output voltage of the voltage error amplifier becomes higher than the output voltage of the OR circuit, the comparator stops the output signal of the control device.

【0018】また、電流検出器の電流検出信号が電圧用
誤差増幅器の入力に入力されると、電圧検出信号に電流
検出信号が加算され、この加算された信号と最大負荷電
圧設定信号との誤差が電圧用誤差増幅器により増幅され
る。オア回路によって電圧用誤差増幅器の出力信号が選
択されると、電圧用誤差増幅器の出力信号が制御装置を
介して出力制御手段を制御してスロープ制御を行う。
When the current detection signal of the current detector is input to the input of the voltage error amplifier, the current detection signal is added to the voltage detection signal, and the error between the added signal and the maximum load voltage setting signal is added. Is amplified by the voltage error amplifier. When the output signal of the voltage error amplifier is selected by the OR circuit, the output signal of the voltage error amplifier controls the output control means via the control device to perform slope control.

【0019】また、プラズマ電流が流れたときタイマの
カウントを開始させタイマのカウントにより、アナログ
スイッチをオンさせタイマのタイムアップでアナログス
ィッチをオフさせる。アナログスイッチのオン期間、タ
イマの出力信号によりピークホールド回路に電源表示の
出力電圧のピーク値をホールドさせる。このピークホー
ルド回路の出力信号とこの出力信号の所定比率を有する
信号とを加算回路により加算させ、加算回路の出力信号
を電圧用誤差増幅器の入力信号として定電流制御から定
電圧制御に切り換える。
When the plasma current flows, the timer starts counting, the timer counts to turn on the analog switch, and the timer switches up to turn off the analog switch. During the ON period of the analog switch, the peak hold circuit holds the peak value of the output voltage of the power supply display by the output signal of the timer. An output signal of the peak hold circuit and a signal having a predetermined ratio of this output signal are added by an adder circuit, and the output signal of the adder circuit is switched from constant current control to constant voltage control as an input signal of the voltage error amplifier.

【0020】[0020]

【実施例】本発明によるプラズマ切断用電源装置の一実
施例を図2に示す。プラズマ切断用電源装置1は、交流
電源を入力端子2で受け、非消耗式電極18とノズル2
0を有するトーチ22と母材24とにより構成されるプ
ラズマ負荷に直流を供給する。いま、交流電源を入力端
子2により受電し入力開閉器4を介して変圧器6に入力
する。変圧器6で変圧された電圧は整流器8により整流
され、コンデンサ10により平滑される。この平滑され
た電流をIGBT,MOSFET,パワートランジスタ
等のスイッチング素子を有するチョッパ回路12によっ
て高周波スイッチングされ、リアクトル14とフライホ
イルダイオード16によって平滑される。平滑された直
流電圧は、負極を電極18に、また正極を母材24に印
加する。さらにパイロットアーク開閉手段28,限流抵
抗30,高電圧高周波を発生させる高周波発生装置32
を介してノズル20、電極18に印加する。
FIG. 2 shows an embodiment of a plasma cutting power supply device according to the present invention. The plasma cutting power supply device 1 receives an AC power supply at an input terminal 2, and a non-consumable electrode 18 and a nozzle 2
Direct current is supplied to the plasma load constituted by the torch 22 having 0 and the base material 24. Now, AC power is received by the input terminal 2 and input to the transformer 6 via the input switch 4. The voltage transformed by the transformer 6 is rectified by the rectifier 8 and smoothed by the capacitor 10. The smoothed current is high-frequency switched by a chopper circuit 12 having switching elements such as IGBT, MOSFET, power transistor, etc., and smoothed by a reactor 14 and a flywheel diode 16. The smoothed DC voltage applies the negative electrode to the electrode 18 and the positive electrode to the base material 24. Further, a pilot arc opening / closing means 28, a current limiting resistor 30, and a high frequency generator 32 for generating high voltage high frequency.
It is applied to the nozzle 20 and the electrode 18 via.

【0021】一方、出力電流は電流検出器34により検
出され、その検出信号をチョッパ回路12を制御するチ
ョッパ制御装置36に入力し、内蔵する基準信号との誤
差が増幅され、フィードバック系が構成されて出力電流
は定電流化されている。
On the other hand, the output current is detected by the current detector 34, and the detected signal is input to the chopper control device 36 for controlling the chopper circuit 12 to amplify the error from the built-in reference signal, thereby forming a feedback system. The output current is constant.

【0022】また、38はリレー又は電子化された開閉
装置で、電流検出器34の出力信号を入力し、電極18
と母材24に電流が流れたとき、出力信号をチョッパ制
御装置36に出力する。
Numeral 38 is a relay or an electronic switchgear, which inputs the output signal of the current detector 34 and which is connected to the electrode 18
When a current flows through the base material 24, an output signal is output to the chopper control device 36.

【0023】次に上記チョッパ制御装置36の具体的な
ブロック図を図1に示す。61は電流用誤差増幅器、6
2は電圧バッファ回路である。誤差増幅器61の一方の
入力端子には電流検出器34の検出信号と出力電流設定
電源67の出力電流設定信号とが入力し、他方には基準
値が入力され、両信号の誤差が増幅される。電圧バッフ
ァ回路62にはバイアス電源69を入力する最高負荷電
圧設定器71の出力信号が入力され、最高負荷電圧設定
器71には上記開閉装置38の出力信号で起動時に最高
負荷電圧設定器71の入出力を短絡する常閉接点又は常
閉アナログスイッチ等の常閉開閉手段38bが接続され
ている。誤差増幅器61と電圧バッファ回路62の出力
にはそれぞれダイオード63,64が接続され、両ダイ
オード63と64によりオア回路74が構成されてい
る。75は比較器であり、オア回路74の出力信号と電
圧バッファ62の出力信号とが比較される。76はオア
回路74の出力信号によりチョッパ回路12をPWM制
御するPWM制御装置であり、比較器75の出力信号に
よりPWM制御信号を停止する。なお、比較器75の出
力には開閉装置38の常開開閉接点又は常開アナログス
イッチ等の常開開閉手段38aが接続されている。な
お、65,66,68,70,72,73は抵抗であ
る。
Next, a concrete block diagram of the chopper control device 36 is shown in FIG. 61 is an error amplifier for current, 6
2 is a voltage buffer circuit. The detection signal of the current detector 34 and the output current setting signal of the output current setting power supply 67 are input to one input terminal of the error amplifier 61, and the reference value is input to the other, and the error between both signals is amplified. . The output signal of the maximum load voltage setting device 71, which inputs the bias power supply 69, is input to the voltage buffer circuit 62, and the maximum load voltage setting device 71 receives the output signal of the switchgear device 38 and outputs the maximum load voltage setting device 71 of A normally-closed opening / closing means 38b such as a normally-closed contact or a normally-closed analog switch for short-circuiting the input and output is connected. Diodes 63 and 64 are connected to the outputs of the error amplifier 61 and the voltage buffer circuit 62, respectively, and the diodes 63 and 64 form an OR circuit 74. A comparator 75 compares the output signal of the OR circuit 74 with the output signal of the voltage buffer 62. Reference numeral 76 is a PWM control device that performs PWM control of the chopper circuit 12 by the output signal of the OR circuit 74, and stops the PWM control signal by the output signal of the comparator 75. The output of the comparator 75 is connected to a normally open switch 38a such as a normally open switch of the switch 38 or a normally open analog switch. Incidentally, 65, 66, 68, 70, 72 and 73 are resistors.

【0024】今、図示しない起動スイッチが投入されて
も、高周波発生装置32を動作させない場合、電極18
とノズル20の間にパイロットアークが発生しないた
め、電源装置1には出力電流が流れない。これにより、
電流検出器34の検出信号は0であり、開閉装置38は
動作せず、その開閉手段38bは閉じ開閉手段38aは
開いている。そして電流検出器34の検出信号が0のた
め、誤差増幅器61の出力は最大値を出力し、また、最
高負荷電圧設定器71の入力が短絡され、電圧バッファ
回路62の入力にはバイアス電流69が入力し、バッフ
ァ回路62は最大値を出力する。このためPWM制御装
置76には最大値が入力し、チョッパ回路12にはチョ
ッパ制御装置36の駆動信号により駆動する。これによ
り、整流器8により整流された直流は、チョッパ回路1
2により高周波スイッチングされ、リアクトル14とフ
ライホイルダイオード16によって平滑されて電極18
と母材24及び電極18とノズル20に図3の点Xによ
り示す無負荷の直流電圧が印加される。ここで高周波発
生装置32を動作させると電極18とノズル20との間
に高電圧高周波が印加し、電極18とノズル20間にパ
イロットアークが発生する。そして、整流器8,チョッ
パ回路12,電流検出器34,開閉手段28,限流抵抗
30,高周波発生装置32,ノズル20,電極18,リ
アクトル14,整流器8にパイロット電流が流れる。そ
して、出力電流が電流検出器34により検出される。し
かし、母材24と電極18間に主電流が流れていないの
で、開閉装置38は当初の状態を続ける。ここでトーチ
22を母材24に近づけるとパイロットアークによって
励起されたプラズマ流が電極18と母材24に移行し、
プラズマアーク26が発生し、母材24の切断が開始さ
れる。そして、電流用誤差増幅器61の出力電圧が低く
なるが、検出信号と出力設定信号との誤差が大きいた
め、電流用誤差増幅器61の出力がPWM制御信号76
に入力してプラズマアークが発生する。プラズマアーク
が発生すると、プラズマアークによる主電流が電流検出
器34によって検出され、開閉装置38は動作して、常
開開閉手段38aは閉じ、常閉開閉手段38bは開く。
これにより、電圧バッファ回路62の出力電圧は最高負
荷電圧設定器71によって設定される電圧を出力する。
これに対し、電流検出器34の検出信号が出力電流設定
電源67の出力設定信号と比較され誤差が増幅される。
アーク負荷特性によって誤差増幅器61の出力電圧がバ
ッファ回路62の出力電圧より低く、ダイオード63が
オンし、誤差増幅器61の信号によりPWM制御装置7
6が制御され、さらにチョッパ回路12が制御されて、
チョッパ回路12の出力電流が図3に示すように定電流
となる。なお、プラズマアークが発生すると、高周波発
生回路32は遮断され、開閉手段28を遮断してパイロ
ットアークも停止させる。
If the high frequency generator 32 is not operated even if a start switch (not shown) is turned on, the electrode 18
Since no pilot arc is generated between the nozzle 20 and the nozzle 20, no output current flows in the power supply device 1. This allows
The detection signal of the current detector 34 is 0, the switchgear 38 does not operate, the switchgear 38b is closed, and the switchgear 38a is open. Since the detection signal of the current detector 34 is 0, the output of the error amplifier 61 outputs the maximum value, the input of the maximum load voltage setter 71 is short-circuited, and the bias current 69 is input to the input of the voltage buffer circuit 62. Is input, and the buffer circuit 62 outputs the maximum value. Therefore, the maximum value is input to the PWM control device 76, and the chopper circuit 12 is driven by the drive signal of the chopper control device 36. As a result, the direct current rectified by the rectifier 8 is applied to the chopper circuit 1
2 is subjected to high frequency switching and smoothed by the reactor 14 and the flywheel diode 16 so that the electrode 18
An unloaded DC voltage indicated by the point X in FIG. 3 is applied to the base material 24, the electrode 18, and the nozzle 20. Here, when the high frequency generator 32 is operated, a high voltage high frequency is applied between the electrode 18 and the nozzle 20, and a pilot arc is generated between the electrode 18 and the nozzle 20. Then, a pilot current flows through the rectifier 8, the chopper circuit 12, the current detector 34, the opening / closing means 28, the current limiting resistance 30, the high frequency generator 32, the nozzle 20, the electrode 18, the reactor 14, and the rectifier 8. Then, the output current is detected by the current detector 34. However, since the main current does not flow between the base material 24 and the electrode 18, the switchgear 38 continues the initial state. Here, when the torch 22 is brought close to the base material 24, the plasma flow excited by the pilot arc moves to the electrode 18 and the base material 24,
The plasma arc 26 is generated, and the cutting of the base material 24 is started. Then, although the output voltage of the current error amplifier 61 becomes low, the output of the current error amplifier 61 is the PWM control signal 76 because the error between the detection signal and the output setting signal is large.
Input into the plasma arc. When a plasma arc is generated, the main current due to the plasma arc is detected by the current detector 34, the switchgear 38 is operated, the normally open switchgear 38a is closed, and the normally closed switchgear 38b is opened.
As a result, the output voltage of the voltage buffer circuit 62 outputs the voltage set by the maximum load voltage setting unit 71.
On the other hand, the detection signal of the current detector 34 is compared with the output setting signal of the output current setting power supply 67, and the error is amplified.
Due to the arc load characteristic, the output voltage of the error amplifier 61 is lower than the output voltage of the buffer circuit 62, the diode 63 is turned on, and the PWM controller 7 is turned on by the signal of the error amplifier 61.
6 is controlled, and further, the chopper circuit 12 is controlled,
The output current of the chopper circuit 12 becomes a constant current as shown in FIG. When a plasma arc is generated, the high frequency generation circuit 32 is cut off, the opening / closing means 28 is cut off, and the pilot arc is also stopped.

【0025】そして、図10(a)で示すようにトーチ
22が母材24の近くにある場合、プラズマアーク26
は短く、電源装置1の出力電圧は図3のA点で示すよう
に最高負荷電圧より低い点にある。そして、バッファ回
路62の出力電圧は誤差増幅器61の出力電圧より高い
ため、比較器75は出力せず、PWM制御装置76はオ
フされることなく制御してチョッパ回路12を制御し、
母材24は安定して切断される。
When the torch 22 is near the base metal 24 as shown in FIG.
Is short, and the output voltage of the power supply device 1 is at a point lower than the maximum load voltage as indicated by point A in FIG. Since the output voltage of the buffer circuit 62 is higher than the output voltage of the error amplifier 61, the comparator 75 does not output, and the PWM control device 76 is controlled without being turned off to control the chopper circuit 12,
The base material 24 is stably cut.

【0026】ところが、図10(b)で示すようにトー
チ22が母材24から離れると、電源装置1が定電流制
御されているため、電源装置1の出力電圧は図3に示す
A点からB点に上昇し、誤差増幅器61の出力電圧が高
くなって、ついには電圧バッファ回路62の出力電圧よ
り高くなり、バッファ回路62側のダイオード64がオ
ンし、PWM制御装置76は電圧バッファ回路62の出
力信号によって制御されて、チョッパ回路12には最大
負荷電圧設定器71の出力信号により定位相制御され、
図3の直線Cに移動する。また、比較器75の入力は電
圧バッファ回路62の出力電圧が誤差増幅器61の出力
側のダイオード63の出力電圧より低くなり、比較器7
5は出力を出力して常開開閉手段38aを介してPWM
制御装置76に入力し、チョッパ制御装置36は駆動信
号の出力を停止し、チョッパ回路12をオフする。
However, as shown in FIG. 10 (b), when the torch 22 is separated from the base material 24, the power supply device 1 is under constant current control, so the output voltage of the power supply device 1 is from point A shown in FIG. The voltage rises to point B, the output voltage of the error amplifier 61 becomes higher, and finally becomes higher than the output voltage of the voltage buffer circuit 62, the diode 64 on the buffer circuit 62 side is turned on, and the PWM control device 76 causes the voltage buffer circuit 62 to turn on. Is controlled by the output signal of the maximum load voltage setting unit 71 in the chopper circuit 12,
Move to the straight line C in FIG. Further, the input voltage of the comparator 75 is such that the output voltage of the voltage buffer circuit 62 becomes lower than the output voltage of the diode 63 on the output side of the error amplifier 61, and the comparator 7
5 outputs an output, and PWM is output via the normally-opening / closing means 38a.
Input to the control device 76, the chopper control device 36 stops the output of the drive signal, and turns off the chopper circuit 12.

【0027】これにより、図3のB点で示す最大負荷に
達すると、電圧バッファ回路63の出力で定位相制御さ
れ、定電流制御によるフィードバック系を受けることな
くチョッパ回路12を制御し、さらにチョッパ制御装置
36の駆動信号を停止させることにより、確実にトーチ
22に最大電力が入力されるのを防止することができ、
トーチ22のノズル20の損傷を防止することができ
る。
As a result, when the maximum load indicated by point B in FIG. 3 is reached, constant phase control is performed by the output of the voltage buffer circuit 63, and the chopper circuit 12 is controlled without receiving a feedback system by constant current control. By stopping the drive signal of the control device 36, it is possible to reliably prevent the maximum power from being input to the torch 22,
It is possible to prevent the nozzle 20 of the torch 22 from being damaged.

【0028】図4は他の実施例のプラズマ切断用電源装
置である。図2と同一符号は同一機能のものを示す。図
4の電源装置は小型計量化を図るために交流電源を整流
器44で整流し、コンデンサ46で平滑する。この平滑
された直流をIGBT,MOSFET又はパワートラン
ジスタ等のスイッチング素子を内蔵させたインバータ4
8により高周波交流を得てこの高周波交流を変圧器50
により変圧し、さらに出力側の整流器52により再度整
流し、リアクトル54で平滑したものである。そして、
電流検出器34により電流を検出し、その検出信号をイ
ンバータ48を制御するインバータ制御装置58に入力
し、内蔵する基準信号との誤差を増幅してフィードバッ
ク系を構成し、出力電流を定電流化している。また、イ
ンバータ制御装置58の具体的な回路は、図1のチョッ
パ制御装置36のチョッパ用のPWM制御装置76をイ
ンバータ用のPWM制御装置88に変換すればよい。こ
の電源装置の動作は図1のプラズマ切断用電源装置と基
本的に同じである。これにより、電源装置を小型化する
ことができる。
FIG. 4 shows a power supply device for plasma cutting according to another embodiment. 2 that are the same as those in FIG. 2 have the same functions. In the power supply device of FIG. 4, the AC power supply is rectified by the rectifier 44 and smoothed by the capacitor 46 in order to reduce the size and weight. Inverter 4 incorporating this smoothed direct current into a switching element such as an IGBT, MOSFET or power transistor
8 obtains high frequency alternating current, and this high frequency alternating current
Is transformed by the rectifier 52 on the output side, rectified again by the rectifier 52 on the output side, and smoothed by the reactor 54. And
A current is detected by the current detector 34, the detection signal is input to the inverter control device 58 that controls the inverter 48, the error with the built-in reference signal is amplified to form a feedback system, and the output current is made constant. ing. Further, the specific circuit of the inverter control device 58 may be configured by converting the chopper PWM control device 76 of the chopper control device 36 of FIG. 1 into an inverter PWM control device 88. The operation of this power supply device is basically the same as that of the plasma cutting power supply device of FIG. As a result, the power supply device can be downsized.

【0029】図1が定位相制御されていたのに対して、
図4において、破線で示すものはトーチ22が母材24
から離れた時、図1の定位相制御していたのに対し、電
源変動の影響を受けないように定電圧制御しようとする
ために設けたもので、このインバータ制御装置58の具
体的なブロック図を図5に示す。すなわち、トーチ22
と母材24との関係による出力電圧を電圧検出器56に
より検出し、その検出信号をインバータ制御装置58に
入力する。81は電圧用誤差増幅器で一方の入力端子に
は電圧検出信号と最大負荷電圧設定電源86の最大負荷
電圧設定信号とが入力し、他方の入力端子には基準値が
入力され、両信号の誤差が増幅される。また、電圧検出
信号の入力部には、開閉装置38の常開開閉手段38c
が設けられている。なお、84,85,87は抵抗であ
る。
While the constant phase control is performed in FIG. 1,
In FIG. 4, the torch 22 is the base material 24 as shown by the broken line.
While the constant phase control shown in FIG. 1 is performed when it is separated from the control unit, it is provided for the purpose of constant voltage control so as not to be affected by fluctuations in the power supply. The figure is shown in FIG. That is, the torch 22
The output voltage due to the relationship between the base material 24 and the base material 24 is detected by the voltage detector 56, and the detection signal is input to the inverter control device 58. A voltage error amplifier 81 receives a voltage detection signal and a maximum load voltage setting signal from a maximum load voltage setting power supply 86 at one input terminal, and a reference value at the other input terminal. Is amplified. Further, the input part of the voltage detection signal is provided with a normally open opening / closing means 38c of the opening / closing device 38.
Is provided. Incidentally, 84, 85 and 87 are resistors.

【0030】起動時、電流検出器34の検出信号が0の
ため、電流用誤差増幅器61の出力は最大値を出力す
る。一方、開閉装置38の開閉手段38cは開放されて
いるため、電圧用誤差増幅器81の出力も最大値を出力
し、PWM制御装置88には最大値が入力し、インバー
タ48はインバータ制御装置58の駆動信号によって動
作する。これによって、インバータ48は最大値を出力
し、変圧器50,整流器52,リアクトル54を介して
トーチ22及び母材24に印加する電圧は最大の無負荷
電圧を印加する。そして図1の装置と同じように、高周
波発生装置32を動作させて、電極18,ノズル20間
にパイロットアークを発生させ、トーチ22を母材24
に近づけると、電極18と母材24にプラズマアーク2
6が発生し、母材24の切断が開始される。なお、プラ
ズマアークの発生により常開開閉手段36cは短絡し、
電圧検出信号と最大負荷電圧設定信号の誤差が増幅され
るが、アーク負荷特性によって誤差増幅器61の出力電
圧が誤差増幅器81の出力電圧より低くなり、図6のA
点で示すように定電流制御される。
At the time of start-up, the detection signal of the current detector 34 is 0, so the output of the error amplifier 61 for current outputs the maximum value. On the other hand, since the opening / closing means 38c of the switching device 38 is opened, the output of the voltage error amplifier 81 also outputs the maximum value, the maximum value is input to the PWM control device 88, and the inverter 48 of the inverter control device 58. Operated by drive signal. As a result, the inverter 48 outputs the maximum value, and the voltage applied to the torch 22 and the base material 24 via the transformer 50, the rectifier 52, and the reactor 54 is the maximum no-load voltage. Then, as in the apparatus shown in FIG. 1, the high frequency generator 32 is operated to generate a pilot arc between the electrode 18 and the nozzle 20, and the torch 22 and the base material 24.
The plasma arc 2 on the electrode 18 and the base metal 24
6 occurs and the cutting of the base material 24 is started. In addition, the normally open / close means 36c is short-circuited due to the generation of the plasma arc,
Although the error between the voltage detection signal and the maximum load voltage setting signal is amplified, the output voltage of the error amplifier 61 becomes lower than the output voltage of the error amplifier 81 due to the arc load characteristic, and A of FIG.
Constant current control is performed as indicated by the dots.

【0031】そして、図10(b)に示すように、トー
チ22が母材24から離れると、電源装置1の出力電圧
は図6に示すA点からB点に上昇し、誤差増幅器61の
出力電圧が高くなって、ついには誤差増幅器81の出力
電圧より高くなり、誤差増幅器81側のダイオード64
がオンし、PWM制御装置88は誤差増幅器81の最大
負荷電圧設定電源86の設定信号によって定められた電
圧に定電圧制御され、B点から直線Dに移動する。ま
た、比較器75の入力は、誤差増幅器81の出力電圧が
誤差増幅器61の出力ダイオード63の出力電圧より低
くなり、比較器75は出力し、常開開閉手段38aを介
してPWM制御装置88に入力し、出力信号を停止して
インバータ48を停止する。なお、最大負荷電圧設定器
86の設定信号は図1の定位相する出力設定信号より少
し低い電圧に設定することが望ましい。
Then, as shown in FIG. 10B, when the torch 22 separates from the base material 24, the output voltage of the power supply device 1 rises from point A to point B shown in FIG. 6, and the output of the error amplifier 61. The voltage becomes higher and finally becomes higher than the output voltage of the error amplifier 81, and the diode 64 on the error amplifier 81 side
Is turned on, the PWM control device 88 is subjected to constant voltage control to a voltage determined by the setting signal of the maximum load voltage setting power supply 86 of the error amplifier 81, and moves from the point B to the straight line D. Further, the input voltage of the comparator 75 is such that the output voltage of the error amplifier 81 becomes lower than the output voltage of the output diode 63 of the error amplifier 61, and the comparator 75 outputs it to the PWM control device 88 via the normally open / close means 38a. Input and stop the output signal to stop the inverter 48. It is desirable that the setting signal of the maximum load voltage setting device 86 is set to a voltage slightly lower than the output setting signal having the constant phase shown in FIG.

【0032】これにより、最大負荷時に定電圧制御され
るので、トーチに入力する最大電力を低下させることが
でき、また、インバータ制御装置58の駆動信号を停止
させることにより、確実にトーチに入力する最大電力を
低下されることができ、トーチ22のノズル20の損傷
を防止することができる。
As a result, since the constant voltage is controlled at the maximum load, the maximum power input to the torch can be reduced, and by stopping the drive signal of the inverter controller 58, the torch can be reliably input. The maximum power can be reduced and damage to the nozzle 20 of the torch 22 can be prevented.

【0033】また、インバータ制御装置58の他の具体
的なブロック図を図7に示す。図5と異なる点は、電流
検出器34により検出された検出信号を誤差増幅器81
に抵抗91を介して入力するようにしたものである。
Further, another concrete block diagram of the inverter control device 58 is shown in FIG. The difference from FIG. 5 is that the detection signal detected by the current detector 34 is output to the error amplifier 81.
It is adapted to be input via the resistor 91.

【0034】そして、起動時電流検出器34の検出信号
が0のため、誤差増幅器61の出力は最大値を出力す
る。一方開閉装置38の開閉手段38cは開放されてお
り、誤差増幅器81の入力は電流検出信号及び電圧検出
信号とも0で、誤差増幅器81の出力も最大値を出力
し、PWM制御装置88には最大値が入力し、インバー
タ48は動作する。これによってインバータ48は最大
値を出力し、変圧器50,整流器52,リアクトル54
を介してトーチ22及び母材24に印加し、この印加す
る電圧は最大の無負荷電圧になっている。そして、高周
波発生装置32を動作させ、電極18とノズル20間に
パイロットアークを発生させ、トーチ22を母材24に
近づけてプラズマアーク26を発生させ、母材を切断す
る。プラズマアーク発生によって、常開開閉手段38c
は短絡し、アーク負荷特性によって誤差増幅器61の出
力電圧が誤差増幅器81の出力電圧により低くなり、図
8のA点で示すように定電流制御される。
Since the detection signal of the startup current detector 34 is 0, the error amplifier 61 outputs the maximum value. On the other hand, the opening / closing means 38c of the opening / closing device 38 is opened, the input of the error amplifier 81 is 0 for both the current detection signal and the voltage detection signal, the output of the error amplifier 81 also outputs the maximum value, and the PWM control device 88 has the maximum output. A value is input and the inverter 48 operates. As a result, the inverter 48 outputs the maximum value, and the transformer 50, the rectifier 52, and the reactor 54
Is applied to the torch 22 and the base material 24 via the, and the applied voltage is the maximum no-load voltage. Then, the high frequency generator 32 is operated to generate a pilot arc between the electrode 18 and the nozzle 20, bring the torch 22 close to the base material 24, and generate a plasma arc 26 to cut the base material. Normally-opening / closing means 38c due to generation of plasma arc
Are short-circuited, the output voltage of the error amplifier 61 becomes lower due to the output voltage of the error amplifier 81 due to the arc load characteristic, and constant current control is performed as indicated by point A in FIG.

【0035】そして、図10(b)に示すようにトーチ
22が母材24から離れると、電源装置1の出力電圧は
図5の示すA点からB点に上昇し、誤差増幅器61の出
力電圧が誤差増幅器81の出力電圧より高くなり、誤差
増幅器81側のダイオード64がオンし、PWM制御装
置88は誤差増幅器81の最大負荷電圧設定電源86の
設定信号と電圧検出信号と電流検出信号とを加算した信
号に応じたスロープ特性となり、図8に示す直線Eに移
動する。
When the torch 22 moves away from the base material 24 as shown in FIG. 10B, the output voltage of the power supply device 1 rises from point A to point B shown in FIG. Becomes higher than the output voltage of the error amplifier 81, the diode 64 on the error amplifier 81 side is turned on, and the PWM control device 88 outputs the setting signal of the maximum load voltage setting power supply 86 of the error amplifier 81, the voltage detection signal, and the current detection signal. The slope characteristic corresponds to the added signal, and the line moves to the straight line E shown in FIG.

【0036】また、比較器75の入力は誤差増幅器81
の出力電圧が誤差増幅器61の出力ダイオード63の出
力電圧より低くなり、比較器75は出力し、常開開閉手
段38aを介してPWM制御装置88に入力し、出力信
号を停止してインバータ48を停止する。
The input of the comparator 75 is the error amplifier 81.
Becomes lower than the output voltage of the output diode 63 of the error amplifier 61, and the comparator 75 outputs it and inputs it to the PWM control device 88 via the normally open switching means 38a to stop the output signal and turn on the inverter 48. Stop.

【0037】これにより、最大負荷時にスロープ特性に
制御されるので、トーチに入力する最大電力を低下させ
ることができ、また、インバータ制御装置58の駆動信
号を停止させることにより、確実にトーチに入力する最
大電力を低下させることができ、トーチ22のノズル2
0の損傷を防止することができる。
As a result, since the slope characteristic is controlled at the maximum load, the maximum power input to the torch can be reduced, and by stopping the drive signal of the inverter control device 58, the torch can be surely input. The maximum power required for the torch 22 can be reduced.
0 damage can be prevented.

【0038】上記実施例では、最大負荷電圧の設定は出
力電流の設定時に決定されている。ところが、切断中に
被切断物の板厚が変化した場合や、切断速度の速い直線
の切断から遅い曲線の切断への変化又はその逆に変化し
た場合には出力電圧が変化し、定電流領域から外れて定
位相,定電圧,スロープ特性に移行し、切断能力を最大
に活かすことができにない問題がある。そこでこの問題
を解決するために、図9に示す最大負荷電圧設定装置1
00を有するインバータ制御回路、又はチョッパー制御
回路を提案する。すなわち、最大負荷電圧設定装置10
0は、電圧検出器56に検出された検出電圧を入力する
アナログスイッチ101と、開閉装置38の常開開閉手
段38fによりカウントを開始し、タイムアップまでア
ナログスイッチ101をオンさせるタイマ103と、ア
ナログスイッチ101がオンしている期間電圧検出信号
の最大値をホールドするピークホールド回路102と、
演算増幅器107と抵抗104,105,106,10
8により構成され、ピークホールド回路102の出力信
号とこの出力信号の所定比率を出力する信号を入力する
入力信号回路とを有する加算回路109と、加算回路1
09の出力の開閉装置38の常開開閉手段38eとによ
り構成されている。
In the above embodiment, the maximum load voltage is set when the output current is set. However, if the plate thickness of the object to be cut changes during cutting, or if the cutting speed changes from a straight line cutting to a slow cutting line or vice versa, the output voltage changes and the constant current region changes. There is a problem that it is impossible to make the most of the cutting ability by shifting to constant phase, constant voltage and slope characteristics. Therefore, in order to solve this problem, the maximum load voltage setting device 1 shown in FIG.
An inverter control circuit or a chopper control circuit having 00 is proposed. That is, the maximum load voltage setting device 10
0 is an analog switch 101 that inputs the detected voltage detected by the voltage detector 56, a timer 103 that starts counting by the normally open switching means 38f of the switchgear 38 and turns on the analog switch 101 until the time is up, and an analog A peak hold circuit 102 that holds the maximum value of the voltage detection signal while the switch 101 is on,
Operational amplifier 107 and resistors 104, 105, 106, 10
8 and an adder circuit 109 having an output signal of the peak hold circuit 102 and an input signal circuit for inputting a signal for outputting a predetermined ratio of this output signal; and an adder circuit 1
It is constituted by a normally-open opening / closing means 38e of the opening / closing device 38 having an output of 09.

【0039】起動時電流検出器34の検出信号が0のた
め、誤差増幅器61の出力は最大値を出力する。一方、
開閉装置38の開閉手段38bは短絡し、38eは開放
されており、電圧バッファ回路62の出力も最大値を出
力し、PWM制御装置88には最大値が入力し、インバ
ータ48の出力は最大値を出力しトーチ22及び母材2
4には最大の無負荷電圧が印加している。そして、高周
波発生装置32を動作させ、電極18とノズル20間に
パイロットアークを発生させ、トーチ22を母材24に
近づけてプラズマアーク26を発生させ、母材を切断す
る。プラズマアーク発生によって常開開閉手段38bは
開放し、常開開閉手段38e,38fは短絡する。
Since the detection signal of the startup current detector 34 is 0, the output of the error amplifier 61 outputs the maximum value. on the other hand,
The opening / closing means 38b of the opening / closing device 38 is short-circuited, 38e is opened, the output of the voltage buffer circuit 62 also outputs the maximum value, the maximum value is input to the PWM control device 88, and the output of the inverter 48 is the maximum value. Output torch 22 and base material 2
The maximum no-load voltage is applied to No. 4. Then, the high frequency generator 32 is operated to generate a pilot arc between the electrode 18 and the nozzle 20, bring the torch 22 close to the base material 24, and generate a plasma arc 26 to cut the base material. Due to the generation of the plasma arc, the normally open / close means 38b is opened and the normally open / close means 38e, 38f are short-circuited.

【0040】常開開閉手段38fによりタイマ103は
カウントを開始するとともに、アナログスイッチ101
にオン信号を入力する。アナログスイッチ101がオン
し、電圧検出器56の電圧検出信号はアナログスイッチ
101を介してピークホールド回路102に入力する。
そして、タイマ103がタイムアップするまでの期間、
アナログスイッチ101はオンを継続し、電圧検出信号
のピーク値がホールドされる。ピークホールド回路10
2がホールドされた信号は、抵抗104を介して演算増
幅器107に入力するとともに、比率調整用抵抗105
で分圧された信号が抵抗106を介して演算増幅器10
7に入力し、電圧検出信号を所定比率かさ上げした信号
が常開開閉手段38eを介して電圧バッファ回路62に
入力する。しかし、アーク負荷特性によって、誤差増幅
器61の出力電圧が電圧バッファ回路62の出力電圧よ
り低くなり、定電流制御される。
The timer 103 starts counting by the normally-opening / closing means 38f, and the analog switch 101
Input the ON signal to. The analog switch 101 is turned on, and the voltage detection signal of the voltage detector 56 is input to the peak hold circuit 102 via the analog switch 101.
Then, the period until the timer 103 times out,
The analog switch 101 continues to be turned on, and the peak value of the voltage detection signal is held. Peak hold circuit 10
The signal for which 2 is held is input to the operational amplifier 107 via the resistor 104 and the ratio adjusting resistor 105.
The signal divided by is passed through the resistor 106 to the operational amplifier 10
7, and the signal obtained by raising the voltage detection signal by a predetermined ratio is input to the voltage buffer circuit 62 via the normally-open switching device 38e. However, due to the arc load characteristic, the output voltage of the error amplifier 61 becomes lower than the output voltage of the voltage buffer circuit 62, and constant current control is performed.

【0041】そして、図10(b)に示すように、トー
チ22が母材24から離れると、電源装置1の出力電圧
は上昇し、誤差増幅器61の出力電圧が電圧バッファ回
路62の出力電圧より高くなり、電圧バッファ回路62
側のダイオード64がオンし、PWM制御装置88はア
ナログスイッチ101がオンしている期間の電圧検出信
号に所定比率かさ上げした信号電圧に応じた定位相の曲
線に移動する。
Then, as shown in FIG. 10B, when the torch 22 is separated from the base material 24, the output voltage of the power supply device 1 rises, and the output voltage of the error amplifier 61 becomes lower than the output voltage of the voltage buffer circuit 62. Voltage buffer circuit 62
The diode 64 on the side is turned on, and the PWM control device 88 moves to a curve of a constant phase corresponding to the signal voltage raised by a predetermined ratio to the voltage detection signal during the period when the analog switch 101 is on.

【0042】また、比較器75の入力は電圧バッファ回
路62の出力電圧が誤差増幅器61の出力ダイオード6
3の出力電圧より低くなり比較器75は出力し、常開開
閉手段38aを介してPWM制御装置88に入力し、出
力信号を停止して、インバータ48を停止する。
The input voltage of the comparator 75 is the output voltage of the voltage buffer circuit 62 and the output diode 6 of the error amplifier 61.
The output voltage becomes lower than the output voltage of No. 3, and the comparator 75 outputs it and inputs it to the PWM control device 88 through the normally-opening / closing means 38a to stop the output signal and stop the inverter 48.

【0043】これにより、定電流制御によるフィードバ
ック系を受けることなく電源装置を定位相制御できる。
このとき、定電流制御から定位相制御に移行する値は定
電流制御されるアーク負荷特性により決定される電源装
置出力電圧の関数によって決定されるので、被切断物の
板厚の変化及び切断速度の変化にも最適の移行点が決定
され、切断能力を最大に活かすことができる。
As a result, the power supply device can be controlled in a constant phase without receiving a feedback system by the constant current control.
At this time, the value that shifts from constant current control to constant phase control is determined by the function of the power supply device output voltage determined by the arc load characteristics under constant current control. The optimum transition point is also determined by the change of, and the cutting ability can be maximized.

【0044】なお、電圧検出信号をかさ上げする比率
は、15〜50%であり、電源装置の定格電流近くでは
15〜20%、薄板切断される低電流領域では30〜5
0%に選ばれる。また、図9の一点鎖線で示すように、
出力電流設定電源67と、比率調整用抵抗105を1つ
の調整器111で調整すれば、作業性が良くなる。
The ratio of raising the voltage detection signal is 15 to 50%, 15 to 20% near the rated current of the power supply device, and 30 to 5 in the low current region where the thin plate is cut.
Selected as 0%. In addition, as shown by the one-dot chain line in FIG.
If the output current setting power supply 67 and the ratio adjusting resistor 105 are adjusted by one adjuster 111, workability is improved.

【0045】また、図9においては、定位相の場合につ
いて説明したが、図5に示すように定電流制御から定電
圧制御へ移行させる場合及び図7に示すような定電流制
御からスロープ制御への移行にも適用できる。この場
合、図5及び図7の常開開閉手段38c,抵抗84,8
5及び最大負荷電圧設定電源86を最大負荷電圧設定装
置100に置換すればよい。
In FIG. 9, the case of the constant phase has been described, but the case of shifting from the constant current control to the constant voltage control as shown in FIG. 5 and the constant current control to the slope control as shown in FIG. Can also be applied to the transition of. In this case, the normally-open opening / closing means 38c and the resistors 84 and 8 shown in FIGS.
5 and the maximum load voltage setting power supply 86 may be replaced with the maximum load voltage setting device 100.

【0046】上記実施例では、オア回路74を構成する
ダイオード63、64は、誤差増幅器に引き込む方向に
接続されているが、誤差増幅器から正を出力する方向に
接続させてもよい。
In the above embodiment, the diodes 63 and 64 forming the OR circuit 74 are connected in the direction of pulling in the error amplifier, but they may be connected in the direction of outputting positive from the error amplifier.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
切断用電源装置によれば、トーチが母材から離れると出
力電圧は上昇する。この上昇した出力電圧が最大負荷に
対して定位相制御、定電圧制御又はスロープ制御し、さ
らに制御装置を停止させているので、トーチに最大電力
が入力されるのを防止することができ、ノズルの損傷を
防止することができ、ノズルの寿命を長くすることがで
きる。また、切断幅に被切断物の厚みが変化した場合や
切断速度の変化が生じても、最適の最大負荷電圧にする
ことでき、切断能力を最大に活かすことができる。
As described above, according to the power supply device for plasma cutting of the present invention, the output voltage rises when the torch is separated from the base material. This increased output voltage performs constant phase control, constant voltage control or slope control for the maximum load, and further stops the control device, so that maximum power can be prevented from being input to the torch, and the nozzle Can be prevented and the life of the nozzle can be extended. Further, even if the thickness of the object to be cut changes in the cutting width or the cutting speed changes, the optimum maximum load voltage can be obtained and the cutting ability can be maximized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のプラズマ切断用電源装置に使用される
制御装置の一実施例を一部ブロックの形で示した回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a control device used in a plasma cutting power supply device of the present invention in the form of a partial block.

【図2】本発明のプラズマ切断用電源装置の一実施例を
一部ブロックの形で示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a plasma cutting power supply device of the present invention in the form of a partial block.

【図3】図1の出力電流・出力電圧の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of output current and output voltage of FIG.

【図4】本発明のプラズマ切断用電源装置の他の実施例
を一部ブロックの形で示した回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the plasma cutting power supply device of the present invention in the form of a partial block.

【図5】本発明のプラズマ切断用電源装置に使用される
制御装置の他の実施例を一部ブロックの形で示した回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the control device used in the plasma cutting power supply device of the present invention in the form of a part of a block.

【図6】図5の出力電流・出力電圧の特性図である。6 is a characteristic diagram of the output current and output voltage of FIG.

【図7】本発明のプラズマ切断用電源装置に使用される
制御装置の他の実施例を一部ブロックの形で示した回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the control device used for the plasma cutting power supply device of the present invention in the form of a part of a block.

【図8】図7の出力電流・出力電圧の特性図である。8 is a characteristic diagram of output current / output voltage of FIG. 7. FIG.

【図9】本発明のプラズマ切断用電源装置に使用される
制御装置の他の実施例を一部ブロックの形で示した回路
図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing another embodiment of the control device used in the power supply device for plasma cutting of the present invention in the form of a part of a block.

【図10】トーチと母材との関係を一部断面図の形式で
説明した説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the torch and the base material in the form of a partial cross-sectional view.

【図11】ノズルを母材側から見た底面図である。FIG. 11 is a bottom view of the nozzle seen from the base material side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6,50 変圧器 8,44,52 整流器 12 チョッパ回路 14,54 リアクトル 16 フライホイルダイオード 18 電極 20 ノズル 22 トーチ 24 母材 26 プラズマアーク 32 高周波発生装置 34 電流検出器 36 チョッパ制御装置 38 開閉装置 38a 常開開閉手段 38b 常閉開閉手段 38c 常開開閉手段 38e 常開開閉手段 38f 常開開閉手段 48 インバータ 56 電圧検出器 58 インバータ制御装置 61 (電流用)誤差増幅器 62 電圧バッファ回路 63,64 ダイオード 67 出力電流設定電源 69 バイアス電源 71 最大負荷電圧設定器 74 オア回路 75 比較器 76 PWM制御装置 81 (電圧用)誤差増幅器 86 最大負荷電圧設定電源 100 最大負荷電圧設定装置 101 アナログスイッチ 102 ピークホールド回路 103 タイマ 105 (比率調整用)抵抗 107 演算増幅器 109 加算回路 111 調整器 6,50 Transformer 8,44,52 Rectifier 12 Chopper circuit 14,54 Reactor 16 Flywheel diode 18 Electrode 20 Nozzle 22 Torch 24 Base metal 26 Plasma arc 32 High frequency generator 34 Current detector 36 Chopper controller 38 Switchgear 38a Normally open / close means 38b normally closed open / close means 38c normally open / close means 38e normally open / close means 38f normally open / close means 48 inverter 56 voltage detector 58 inverter controller 61 (for current) error amplifier 62 voltage buffer circuit 63, 64 diode 67 Output current setting power supply 69 Bias power supply 71 Maximum load voltage setting device 74 OR circuit 75 Comparator 76 PWM control device 81 (for voltage) error amplifier 86 Maximum load voltage setting power supply 100 Maximum load voltage setting device 101 Analog switch 102 Kuhorudo circuit 103 timer 105 (for ratio adjustment) resistor 107 operational amplifier 109 summing circuit 111 adjuster

フロントページの続き (72)発明者 木下 敦史 大阪府大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 森口 晴雄 大阪府大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式会社三社電機製作所内Front page continuation (72) Inventor Atsushi Kinoshita 2-14-3 Awaji, Higashiyodogawa-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Haruo Moriguchi 2-14-3 Awaji, Higashiyodogawa-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sansan Electric Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源を整流・平滑して直流化し、そ
の直流化した直流をチョッパ又はインバータによる出力
制御手段により高周波スイッチングした後、再度平滑又
は整流・平滑し、かつ、電流検出器によりプラズマ電流
を検出し、その検出信号と出力電流設定信号との誤差を
増幅する電流用誤差増幅器と上記誤差増幅器の出力によ
り上記出力制御手段を制御する制御装置を介して上記出
力制御手段を制御して定電流化するプラズマ切断用電源
装置において、上記プラズマ電流が流れた時に最大負荷
電圧設定信号を出力する電圧バッファ回路と、上記電流
用誤差増幅器の出力電圧と上記電圧バッファ回路の出力
電圧を選択するオア回路と、上記電圧バッファ回路の出
力電圧が上記オア回路の出力電圧より高いときに、上記
制御装置の出力信号を停止させる比較器とを設けたこと
を特徴とするプラズマ切断用電源装置。
1. An AC power supply is rectified / smoothed into a direct current, and the converted direct current is subjected to high-frequency switching by an output control means such as a chopper or an inverter, then smoothed or rectified / smoothed again, and a plasma is detected by a current detector. The output control means is controlled through a current error amplifier that detects a current and amplifies the error between the detection signal and the output current setting signal, and a control device that controls the output control means by the output of the error amplifier. In a power supply device for plasma disconnection that makes constant current, a voltage buffer circuit that outputs a maximum load voltage setting signal when the plasma current flows, an output voltage of the current error amplifier, and an output voltage of the voltage buffer circuit are selected. The output signal of the control device when the output voltage of the OR circuit and the voltage buffer circuit is higher than the output voltage of the OR circuit. A power supply device for plasma cutting, which is provided with a comparator for stopping the operation.
【請求項2】 上記最大負荷電圧設定信号が、プラズマ
電流が流れたときにカウントを開始するタイマと、上記
タイマのカウント開始からタイムアップまでタイマから
の信号でオンするアナログスイッチと、上記アナログス
イッチがオンの期間、上記電圧検出器の電圧検出信号の
ピーク値をホールドするピークホールド回路と、上記ピ
ークホールド回路の出力を所定比率かさ上げ上昇させる
加算回路とにより構成された最大負荷電圧設定装置によ
り形成された請求項1記載のプラズマ切断用電源装置。
2. A timer that starts counting when the maximum load voltage setting signal flows a plasma current, an analog switch that is turned on by a signal from the timer from the start of counting of the timer to the time up, and the analog switch. Is on, the maximum load voltage setting device configured by a peak hold circuit that holds the peak value of the voltage detection signal of the voltage detector and an adder circuit that raises the output of the peak hold circuit by a predetermined ratio The power supply device for plasma cutting according to claim 1, which is formed.
【請求項3】 上記比率が15ないし50%である請求
項2記載のプラズマ切断用電源装置。
3. The power supply device for plasma cutting according to claim 2, wherein the ratio is 15 to 50%.
【請求項4】 上記加算回路の上記比率と上記出力電流
設定信号とが一元的に調整される請求項2記載のプラズ
マ切断用電源装置。
4. The power supply device for plasma cutting according to claim 2, wherein the ratio of the adder circuit and the output current setting signal are adjusted in a unified manner.
【請求項5】 交流電源を整流・平滑して直流化し、そ
の直流化した直流をチョッパ又はインバータによる出力
制御手段により高周波スイッチングした後、再度平滑又
は整流・平滑し、かつ、電流検出器によりプラズマ電流
を検出し、その検出信号と出力電流設定信号との誤差を
増幅する電流用誤差増幅器と上記誤差増幅器の出力によ
り上記出力制御手段を制御する制御装置を介して上記出
力制御手段を制御して定電流化したプラズマ切断用電源
装置において、出力電圧を検出する電圧検出器と、上記
プラズマ電流が流れた時に上記電圧検出器の電圧検出信
号と最大負荷電圧設定信号との誤差を増幅する電圧用誤
差増幅器と、上記両誤差増幅器の出力電圧を選択するオ
ア回路と、上記電圧用誤差増幅器の出力電圧が上記オア
回路の出力電圧より高いときに、上記制御装置の出力信
号を停止させる比較器とを設けたことを特徴とするプラ
ズマ切断用電源装置。
5. An AC power supply is rectified / smoothed into a direct current, and the converted direct current is subjected to high frequency switching by an output control means such as a chopper or an inverter, then smoothed or rectified / smoothed again, and a plasma is detected by a current detector. The output control means is controlled through a current error amplifier that detects a current and amplifies the error between the detection signal and the output current setting signal, and a control device that controls the output control means by the output of the error amplifier. In a plasma cutting power supply device with a constant current, a voltage detector for detecting an output voltage, and a voltage detector for amplifying an error between the voltage detection signal of the voltage detector and the maximum load voltage setting signal when the plasma current flows. The error amplifier, the OR circuit that selects the output voltage of both the error amplifiers, and the output voltage of the voltage error amplifier is greater than the output voltage of the OR circuit. A power supply device for plasma cutting, comprising: a comparator for stopping the output signal of the control device when it is high.
【請求項6】 上記電圧用誤差増幅器の入力に、上記電
流検出器の電流検出信号が入力された請求項5記載のプ
ラズマ切断用電源装置。
6. The power supply device for plasma cutting according to claim 5, wherein the current detection signal of the current detector is input to the input of the voltage error amplifier.
【請求項7】 上記最大負荷電圧設定信号が、プラズマ
電流が流れたときにカウントを開始するタイマと、上記
タイマのカウント開始からタイムアップまでタイマから
の信号でオンするアナログスイッチと、上記アナログス
イッチがオンの期間、上記電圧検出器の電圧検出信号の
ピーク値をホールドするピークホールド回路と、上記ピ
ークホールド回路の出力を所定比率かさ上げ上昇させる
加算回路とにより構成された最大負荷電圧設定装置によ
り形成された請求項5記載のプラズマ切断用電源装置。
7. A timer that starts counting when the maximum load voltage setting signal flows a plasma current, an analog switch that is turned on by a signal from the timer from the start of counting of the timer to the time up, and the analog switch. Is on, the maximum load voltage setting device configured by a peak hold circuit that holds the peak value of the voltage detection signal of the voltage detector and an adder circuit that raises the output of the peak hold circuit by a predetermined ratio The power supply device for plasma cutting according to claim 5, which is formed.
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