JPH11254144A - プラズマ加工装置のアーク点火装置 - Google Patents
プラズマ加工装置のアーク点火装置Info
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- JPH11254144A JPH11254144A JP10073093A JP7309398A JPH11254144A JP H11254144 A JPH11254144 A JP H11254144A JP 10073093 A JP10073093 A JP 10073093A JP 7309398 A JP7309398 A JP 7309398A JP H11254144 A JPH11254144 A JP H11254144A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ溶断機やプラズマ溶接機におけるア
ーク点火装置であって、その動作時に電波障害の発生を
防止するために直流高電圧を印加するものにおいて、大
電流容量の直流高電圧電源を要せずに安価な装置でこれ
を可能にする。 【解決手段】 パイロットアーク用直流電源の負出力が
主電極に、正出力がノズル電極にそれぞれ接続されたプ
ラズマ加工装置のアーク点火装置において、無負荷電圧
が１４００Ｖ以上の直流高電圧電源と、前記直流高電圧
電源の出力電圧を充電するコンデンサとが設けられ、抵
抗器とアーク点火時に閉じる高電圧開閉器とを介してコ
ンデンサの正出力がパイロットアーク用のノズル電極
に、負出力が主電極にそれぞれ接続され、かつ直流高電
圧電源の無負荷電圧以上の逆阻止電圧を有する整流素子
がパイロットアーク用直流電源と直列に接続されてい
る。
ーク点火装置であって、その動作時に電波障害の発生を
防止するために直流高電圧を印加するものにおいて、大
電流容量の直流高電圧電源を要せずに安価な装置でこれ
を可能にする。 【解決手段】 パイロットアーク用直流電源の負出力が
主電極に、正出力がノズル電極にそれぞれ接続されたプ
ラズマ加工装置のアーク点火装置において、無負荷電圧
が１４００Ｖ以上の直流高電圧電源と、前記直流高電圧
電源の出力電圧を充電するコンデンサとが設けられ、抵
抗器とアーク点火時に閉じる高電圧開閉器とを介してコ
ンデンサの正出力がパイロットアーク用のノズル電極
に、負出力が主電極にそれぞれ接続され、かつ直流高電
圧電源の無負荷電圧以上の逆阻止電圧を有する整流素子
がパイロットアーク用直流電源と直列に接続されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ加工装置、
すなわちプラズマ溶断機やプラズマ溶接機におけるアー
ク点火装置であって、その動作時に電波障害を発生しな
いものを提供する。
すなわちプラズマ溶断機やプラズマ溶接機におけるアー
ク点火装置であって、その動作時に電波障害を発生しな
いものを提供する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ加工装置のアーク点火方
法としては、アーク起動時に高周波高電圧を印加してパ
イロットアーク用のノズル電極と主電極との間に放電を
生じさせてパイロットアークを起動させ、これを主電極
と母材間のメインアークに移行させることが行われてい
る。図６はこのための装置の例を示すものである。４は
メインアークのための主電源であって直流大電流を供給
する。そして主電源の出力の負側はトーチ１の主電極２
に接続され、正側は母材５に接続される。６はパイロッ
トアーク用直流電源であって小電流を供給し、これの出
力の負側は主電源と同じく主電極２に接続され、正側は
ノズル電極３に接続されている。
法としては、アーク起動時に高周波高電圧を印加してパ
イロットアーク用のノズル電極と主電極との間に放電を
生じさせてパイロットアークを起動させ、これを主電極
と母材間のメインアークに移行させることが行われてい
る。図６はこのための装置の例を示すものである。４は
メインアークのための主電源であって直流大電流を供給
する。そして主電源の出力の負側はトーチ１の主電極２
に接続され、正側は母材５に接続される。６はパイロッ
トアーク用直流電源であって小電流を供給し、これの出
力の負側は主電源と同じく主電極２に接続され、正側は
ノズル電極３に接続されている。
【０００３】ところでメインアークを発生させるために
はまずパイロットアークを起動させる必要があるが、こ
れには従来から高周波高電圧による放電によってアーク
を起動させる方法が行なわれている。図６において３０
は高周波高電圧回路であって、昇圧変圧器３１からの電
圧により火花ギャップ３２で放電してこれにより高周波
電圧が発生するが、これをカップリングコイル３３を介
してパイロットアーク用直流電源６に重畳するようにな
っている。この高周波高電圧によりアークスタート時に
ノズル電極３と主電極２との間で放電が発生し、これに
よりパイロットアークが誘起されるようになっている。
図６において３４と３５は高周波高電圧がパイロットア
ーク用電源６に印加されて故障するのを防止するため
の、それぞれチョークコイルとバイパスコンデンサであ
る。このようにしてパイロットアークが発生すれば、主
電源４からの電圧を印加した状態でトーチ１を母材に近
付けることによって主電極２と母材５間の定常状態のプ
ラズマアークに移行させることができる。
はまずパイロットアークを起動させる必要があるが、こ
れには従来から高周波高電圧による放電によってアーク
を起動させる方法が行なわれている。図６において３０
は高周波高電圧回路であって、昇圧変圧器３１からの電
圧により火花ギャップ３２で放電してこれにより高周波
電圧が発生するが、これをカップリングコイル３３を介
してパイロットアーク用直流電源６に重畳するようにな
っている。この高周波高電圧によりアークスタート時に
ノズル電極３と主電極２との間で放電が発生し、これに
よりパイロットアークが誘起されるようになっている。
図６において３４と３５は高周波高電圧がパイロットア
ーク用電源６に印加されて故障するのを防止するため
の、それぞれチョークコイルとバイパスコンデンサであ
る。このようにしてパイロットアークが発生すれば、主
電源４からの電圧を印加した状態でトーチ１を母材に近
付けることによって主電極２と母材５間の定常状態のプ
ラズマアークに移行させることができる。
【０００４】上記の高周波高電圧はパイロットアークの
起動のときのみに必要なものである。したがって一般的
にパイロットアークまたはメインアークが発生すれば高
周波発生装置の作動は自動的に停止させるようになって
いるが、一方アーク切れがあったときには自動的に作動
開始するようになっている。このように高周波は連続的
に発生させるわけではないが溶接装置などのアーク点滅
頻度は非常に多いものであり、アーク起動のたびにかな
り強度のノイズ電波を輻射する。このため民家と近接し
た工場でプラズマ溶接機やプラズマ溶断機を使用するに
はテレビやラジオに対するノイズ障害の対策としてライ
ンフィルタや電磁シールド等を設けなければならない。
また溶接等の自動化を目的として、ロボットなどマイク
ロコンピュータを使用した自動機器を組み合わせること
が行なわれるが、高周波ノイズによりこれらの電子機器
を誤動作させたり破壊させたりするおそれがある。
起動のときのみに必要なものである。したがって一般的
にパイロットアークまたはメインアークが発生すれば高
周波発生装置の作動は自動的に停止させるようになって
いるが、一方アーク切れがあったときには自動的に作動
開始するようになっている。このように高周波は連続的
に発生させるわけではないが溶接装置などのアーク点滅
頻度は非常に多いものであり、アーク起動のたびにかな
り強度のノイズ電波を輻射する。このため民家と近接し
た工場でプラズマ溶接機やプラズマ溶断機を使用するに
はテレビやラジオに対するノイズ障害の対策としてライ
ンフィルタや電磁シールド等を設けなければならない。
また溶接等の自動化を目的として、ロボットなどマイク
ロコンピュータを使用した自動機器を組み合わせること
が行なわれるが、高周波ノイズによりこれらの電子機器
を誤動作させたり破壊させたりするおそれがある。
【０００５】上記問題の対策として特公平８−１３４１
６号公報や特許第２６３１１７８号公報には直流アーク
溶接装置の主電源と並列に直流高電圧電源を並列に接続
し、アーク起動時には溶接トーチの電極と母材との間に
高電圧を印加して放電を起こさせ、これによりアークを
スタートさせる装置が提案されている。しかしながらこ
のようなアーク点火方法をプラズマ溶接機やプラズマ溶
断機に適用した場合、トーチが水冷方式となっているこ
ともあって絶縁抵抗が低く、大電流容量の直流高圧電源
を使用しなければならないことがわかった。たとえば前
記特公平８−１３４１６号公報においては、無負荷電圧
が１０００Ｖ以上であって、短絡電流が１００ｍＡ以下
の直流高電圧発生回路を使用することが条件として記載
されており、また特許第２６３１１７８号公報には例と
して無負荷電圧約４ｋＶ、短絡電流約１０ｍＡの垂下特
性の直流高電圧電源が示されている。しかしながらプラ
ズマ加工装置においては高電圧を印加したときのリーク
電流は１Ａ程度になることもあり、ここに示されたよう
な電流容量の直流高圧電源ではプラズマ加工装置のアー
ク点火は困難なことが判明した。
６号公報や特許第２６３１１７８号公報には直流アーク
溶接装置の主電源と並列に直流高電圧電源を並列に接続
し、アーク起動時には溶接トーチの電極と母材との間に
高電圧を印加して放電を起こさせ、これによりアークを
スタートさせる装置が提案されている。しかしながらこ
のようなアーク点火方法をプラズマ溶接機やプラズマ溶
断機に適用した場合、トーチが水冷方式となっているこ
ともあって絶縁抵抗が低く、大電流容量の直流高圧電源
を使用しなければならないことがわかった。たとえば前
記特公平８−１３４１６号公報においては、無負荷電圧
が１０００Ｖ以上であって、短絡電流が１００ｍＡ以下
の直流高電圧発生回路を使用することが条件として記載
されており、また特許第２６３１１７８号公報には例と
して無負荷電圧約４ｋＶ、短絡電流約１０ｍＡの垂下特
性の直流高電圧電源が示されている。しかしながらプラ
ズマ加工装置においては高電圧を印加したときのリーク
電流は１Ａ程度になることもあり、ここに示されたよう
な電流容量の直流高圧電源ではプラズマ加工装置のアー
ク点火は困難なことが判明した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はプラズマ加工
装置のアーク点火装置において、従来からの高周波電圧
を印加する方式の問題点である電波障害を発生しないも
のを提供するものである。さらにこのために直流高電圧
を印加する方法において、大電流容量の直流高電圧電源
を要せずに安価な装置でこれを可能にする方法を提供す
る。
装置のアーク点火装置において、従来からの高周波電圧
を印加する方式の問題点である電波障害を発生しないも
のを提供するものである。さらにこのために直流高電圧
を印加する方法において、大電流容量の直流高電圧電源
を要せずに安価な装置でこれを可能にする方法を提供す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、パイロットアーク用直流電源の負出
力が主電極に、正出力がパイロットアーク用のノズル電
極にそれぞれ接続されたプラズマ加工装置のアーク点火
装置において、無負荷電圧が１４００Ｖ以上の直流高電
圧電源と、前記直流高電圧電源の出力電圧を充電するコ
ンデンサとが設けられ、抵抗器とアーク点火時に閉じる
高電圧開閉器とを介して前記コンデンサの正出力が前記
パイロットアーク用のノズル電極に、負出力が前記主電
極にそれぞれ接続され、かつ前記直流高電圧電源の無負
荷電圧以上の逆阻止電圧を有する整流素子が前記パイロ
ットアーク用直流電源と直列に接続されていることを特
徴とするプラズマ加工装置のアーク点火装置である。こ
こにおいて、前記抵抗器の抵抗値が５００Ω以上３ｋΩ
以下であること、前記直流高電圧電源とコンデンサとが
多段縦続整流回路によって構成されていることも特徴と
する。
するものであって、パイロットアーク用直流電源の負出
力が主電極に、正出力がパイロットアーク用のノズル電
極にそれぞれ接続されたプラズマ加工装置のアーク点火
装置において、無負荷電圧が１４００Ｖ以上の直流高電
圧電源と、前記直流高電圧電源の出力電圧を充電するコ
ンデンサとが設けられ、抵抗器とアーク点火時に閉じる
高電圧開閉器とを介して前記コンデンサの正出力が前記
パイロットアーク用のノズル電極に、負出力が前記主電
極にそれぞれ接続され、かつ前記直流高電圧電源の無負
荷電圧以上の逆阻止電圧を有する整流素子が前記パイロ
ットアーク用直流電源と直列に接続されていることを特
徴とするプラズマ加工装置のアーク点火装置である。こ
こにおいて、前記抵抗器の抵抗値が５００Ω以上３ｋΩ
以下であること、前記直流高電圧電源とコンデンサとが
多段縦続整流回路によって構成されていることも特徴と
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明のアーク点火装置を
設けたプラズマ加工装置の例を示す概念図であって、１
はプラズマトーチで非消耗の主電極２とノズル電極３と
を有し、主電極とノズル電極との隙間から高速のシール
ドガスが噴射されるようになっている。４は主電源であ
って主として図示しない変圧器と整流器と電流制御装置
とによって構成され、直流の大電流を出力するようにな
っている。電流制御装置はたとえば可飽和リアクトルを
使用したり、整流器自体にサイリスタや電力用トランジ
スタなどを使用して位相制御をすることによって行なわ
れる。この主電源の出力は正側が母材５に、負側が主電
極２に接続される。また６はパイロットアーク用直流電
源であって小電流の直流を出力するようになっており、
その内部の構成は上記主電源４と同様である。パイロッ
トアーク用電源の出力の正側は後に説明する整流素子７
を介してノズル電極３に接続され、負側は主電源４と同
じく主電極２に接続されている。
設けたプラズマ加工装置の例を示す概念図であって、１
はプラズマトーチで非消耗の主電極２とノズル電極３と
を有し、主電極とノズル電極との隙間から高速のシール
ドガスが噴射されるようになっている。４は主電源であ
って主として図示しない変圧器と整流器と電流制御装置
とによって構成され、直流の大電流を出力するようにな
っている。電流制御装置はたとえば可飽和リアクトルを
使用したり、整流器自体にサイリスタや電力用トランジ
スタなどを使用して位相制御をすることによって行なわ
れる。この主電源の出力は正側が母材５に、負側が主電
極２に接続される。また６はパイロットアーク用直流電
源であって小電流の直流を出力するようになっており、
その内部の構成は上記主電源４と同様である。パイロッ
トアーク用電源の出力の正側は後に説明する整流素子７
を介してノズル電極３に接続され、負側は主電源４と同
じく主電極２に接続されている。
【０００９】８は直流高電圧電源であって、これの出力
がコンデンサ９に充電されるようになっており、このコ
ンデンサの電圧がパイロットアーク起動時に主電極２と
ノズル電極３との間に印加されて火花放電を発生させ、
パイロットアークを誘起させる。上記主電極とノズル電
極間に印加する電圧は１０００Ｖ程度以上あれば火花放
電は可能であるが、プラズマ加工装置においては先にも
述べたように絶縁抵抗が低くトーチ先端部分では電圧が
低下するので、コンデンサの充電電圧、すなわち直流高
電圧電源の無負荷電圧は１４００Ｖ以上、好ましくは１
７００Ｖ以上にする。なお直流高電圧電源の電圧は高く
ても火花放電を起こさせるには差し支えないが、あまり
高いと配線など周辺装置の耐電圧も高くしなければなら
ず不経済である。したがって直流高電圧電源の電圧は通
常の場合３０００Ｖ以上にする必要はない。また直流高
圧電源の電流容量はノズル電極３と主電極２との間に高
電圧を印加したときに流れる電流より小さくてもよい。
すなわち本発明においてはプラズマトーチのように絶縁
抵抗が低くリーク電流が大きな場合でも、電流容量の大
きな電源を設けることなくコンデンサの放電により瞬間
的に大電流を流すことができ、ノズル電極と主電極との
間において火花放電に必要な電圧を確保できる。
がコンデンサ９に充電されるようになっており、このコ
ンデンサの電圧がパイロットアーク起動時に主電極２と
ノズル電極３との間に印加されて火花放電を発生させ、
パイロットアークを誘起させる。上記主電極とノズル電
極間に印加する電圧は１０００Ｖ程度以上あれば火花放
電は可能であるが、プラズマ加工装置においては先にも
述べたように絶縁抵抗が低くトーチ先端部分では電圧が
低下するので、コンデンサの充電電圧、すなわち直流高
電圧電源の無負荷電圧は１４００Ｖ以上、好ましくは１
７００Ｖ以上にする。なお直流高電圧電源の電圧は高く
ても火花放電を起こさせるには差し支えないが、あまり
高いと配線など周辺装置の耐電圧も高くしなければなら
ず不経済である。したがって直流高電圧電源の電圧は通
常の場合３０００Ｖ以上にする必要はない。また直流高
圧電源の電流容量はノズル電極３と主電極２との間に高
電圧を印加したときに流れる電流より小さくてもよい。
すなわち本発明においてはプラズマトーチのように絶縁
抵抗が低くリーク電流が大きな場合でも、電流容量の大
きな電源を設けることなくコンデンサの放電により瞬間
的に大電流を流すことができ、ノズル電極と主電極との
間において火花放電に必要な電圧を確保できる。
【００１０】１０は高電圧開閉器であっては電磁接触器
などの接点を示している。高電圧開閉器は常時は開路し
ており、プラズマ加工装置のアーク起動スイッチが入り
コンデンサ９が充電されたのち閉路する。１１は抵抗器
であってコンデンサからの放電電流を制限し、大電流に
よって高電圧開閉器の接点やトーチが損傷するのを防止
するとともに、パイロットアークが発生して負荷抵抗が
小さくなった場合などに直流高電圧電源が短絡状態にな
るのを防止するためのものである。このためには抵抗器
の抵抗値は通常５００Ω以上あれば良い。一方あまり抵
抗値が高いとトーチに印加される電圧が低くなって火花
放電が困難になるので３ｋΩ以下の範囲が適当である。
などの接点を示している。高電圧開閉器は常時は開路し
ており、プラズマ加工装置のアーク起動スイッチが入り
コンデンサ９が充電されたのち閉路する。１１は抵抗器
であってコンデンサからの放電電流を制限し、大電流に
よって高電圧開閉器の接点やトーチが損傷するのを防止
するとともに、パイロットアークが発生して負荷抵抗が
小さくなった場合などに直流高電圧電源が短絡状態にな
るのを防止するためのものである。このためには抵抗器
の抵抗値は通常５００Ω以上あれば良い。一方あまり抵
抗値が高いとトーチに印加される電圧が低くなって火花
放電が困難になるので３ｋΩ以下の範囲が適当である。
【００１１】また整流素子７はパイロットアーク用直流
電源６にコンデンサ９からの高電圧が印加されて絶縁破
壊することを防止するものである。したがって逆阻止電
圧が直流高電圧電源８の無負荷電圧以上で、電流容量が
パイロットアーク電流以上である必要がある。本発明の
ような直流高電圧の放電を使用するアーク点火方法にお
いては、いずれにしてもアーク電源に高電圧が印加され
ないように整流素子を設けることが必要であるが、本発
明の場合主電源４に関してはコンデンサ９の電圧が印加
されることがないのでこの目的の整流素子は不要であ
る。すなわちパイロットアークを介してメインアークを
発生させる方式のプラズマ加工装置においては、パイロ
ットアーク電流に見合った小電流の整流素子で済むので
直流高電圧によるアーク点火方法の利用は特に適してい
る。
電源６にコンデンサ９からの高電圧が印加されて絶縁破
壊することを防止するものである。したがって逆阻止電
圧が直流高電圧電源８の無負荷電圧以上で、電流容量が
パイロットアーク電流以上である必要がある。本発明の
ような直流高電圧の放電を使用するアーク点火方法にお
いては、いずれにしてもアーク電源に高電圧が印加され
ないように整流素子を設けることが必要であるが、本発
明の場合主電源４に関してはコンデンサ９の電圧が印加
されることがないのでこの目的の整流素子は不要であ
る。すなわちパイロットアークを介してメインアークを
発生させる方式のプラズマ加工装置においては、パイロ
ットアーク電流に見合った小電流の整流素子で済むので
直流高電圧によるアーク点火方法の利用は特に適してい
る。
【００１２】図２は上記の本発明の装置の動作を説明す
るタイムチャートである。アーク起動スイッチをオンに
することによりシールドガスの供給が開始し、トーチ先
端までガスが到達後、アーク電源すなわちパイロットア
ーク用電源６および主電源４に給電される。それととも
に直流高電圧電源８にも給電されてコンデンサ９に充電
が行なわれ、コンデンサが充電されたのち高電圧開閉器
９が閉じ、コンデンサの高電圧がノズル電極３と主電極
２との間に印加されて火花放電が発生する。このときパ
イロットアーク用直流電源６からはすでに出力電圧が印
加されているので、火花放電によりノズル電極３と主電
極２との間にパイロットアークが誘起される。図２にお
いてノズル電極の電圧の推移をみるとまずパイロットア
ーク用電源の無負荷電圧が印加され、次に直流高電圧が
印加されるとパイロットアークが発生してアーク電圧に
なる。なお高電圧はこの図では模式的に示されており、
実際には後に述べるように瞬間的なものである。図２に
は示されていないが、さらに主電源４からの直流電圧が
印加されているのでトーチ１を母材５に近付けることに
よりパイロットアークは主電極２と母材５との間のメイ
ンアークに移行する。
るタイムチャートである。アーク起動スイッチをオンに
することによりシールドガスの供給が開始し、トーチ先
端までガスが到達後、アーク電源すなわちパイロットア
ーク用電源６および主電源４に給電される。それととも
に直流高電圧電源８にも給電されてコンデンサ９に充電
が行なわれ、コンデンサが充電されたのち高電圧開閉器
９が閉じ、コンデンサの高電圧がノズル電極３と主電極
２との間に印加されて火花放電が発生する。このときパ
イロットアーク用直流電源６からはすでに出力電圧が印
加されているので、火花放電によりノズル電極３と主電
極２との間にパイロットアークが誘起される。図２にお
いてノズル電極の電圧の推移をみるとまずパイロットア
ーク用電源の無負荷電圧が印加され、次に直流高電圧が
印加されるとパイロットアークが発生してアーク電圧に
なる。なお高電圧はこの図では模式的に示されており、
実際には後に述べるように瞬間的なものである。図２に
は示されていないが、さらに主電源４からの直流電圧が
印加されているのでトーチ１を母材５に近付けることに
よりパイロットアークは主電極２と母材５との間のメイ
ンアークに移行する。
【００１３】なおノズル電極と主電極間の直流高電圧は
アーク起動のときのみに必要なので、高電圧開閉器９は
パイロットアークが発生すればこれを検出して開路する
ようにする。またノズル電極と主電極との間で火花放電
が発生するとコンデンサが放電してその端子電圧が低下
するので、高電圧開閉器９は閉路したのち開路し直流高
圧電源の無負荷電圧までコンデンサを充電するようにす
ることが好ましい。つまり一度でパイロットアークが発
生しなかった場合においても高電圧開閉器は閉じたまま
にせず、一定周期で開閉を繰り返すようにすると良い。
また高電圧開閉器はメインアークおよびパイロットアー
クの電流を変流器などで監視し、プラズマ加工装置の使
用中にメインアークおよびパイロットアークが共に途切
れることがあったら自動的に閉路してパイロットアーク
を再点弧するようにするのが好ましい。
アーク起動のときのみに必要なので、高電圧開閉器９は
パイロットアークが発生すればこれを検出して開路する
ようにする。またノズル電極と主電極との間で火花放電
が発生するとコンデンサが放電してその端子電圧が低下
するので、高電圧開閉器９は閉路したのち開路し直流高
圧電源の無負荷電圧までコンデンサを充電するようにす
ることが好ましい。つまり一度でパイロットアークが発
生しなかった場合においても高電圧開閉器は閉じたまま
にせず、一定周期で開閉を繰り返すようにすると良い。
また高電圧開閉器はメインアークおよびパイロットアー
クの電流を変流器などで監視し、プラズマ加工装置の使
用中にメインアークおよびパイロットアークが共に途切
れることがあったら自動的に閉路してパイロットアーク
を再点弧するようにするのが好ましい。
【００１４】本発明の直流高電圧電源として以下に述べ
るような多段縦続整流回路を採用すると電源変圧器の２
次電圧はあまり高くしないで直流高圧を得ることができ
好ましい。しかも前記のように本発明においては直流高
電圧電源の出力は一旦コンデンサに充電してからパイロ
ットアーク点火に際し一挙に放電するが、多段縦続整流
回路においては別途コンデンサを設けなくても本発明に
おける直流高電圧電源の機能とコンデンサの機能とを兼
ねさせることができる。図３は多段縦続整流回路の例で
あって、電源変圧器２１の２次電圧のピーク値Ｖm の６
倍の電圧を得る場合を示している。すなわち各コンデン
サ２２は前段のコンデンサの電圧に電源の電圧Ｖm を加
えた電圧を充電することになるから、整流器２３とコン
デンサを組み合わせる段数によって電源の電圧Ｖm の段
数倍の電圧を得ることができる。
るような多段縦続整流回路を採用すると電源変圧器の２
次電圧はあまり高くしないで直流高圧を得ることができ
好ましい。しかも前記のように本発明においては直流高
電圧電源の出力は一旦コンデンサに充電してからパイロ
ットアーク点火に際し一挙に放電するが、多段縦続整流
回路においては別途コンデンサを設けなくても本発明に
おける直流高電圧電源の機能とコンデンサの機能とを兼
ねさせることができる。図３は多段縦続整流回路の例で
あって、電源変圧器２１の２次電圧のピーク値Ｖm の６
倍の電圧を得る場合を示している。すなわち各コンデン
サ２２は前段のコンデンサの電圧に電源の電圧Ｖm を加
えた電圧を充電することになるから、整流器２３とコン
デンサを組み合わせる段数によって電源の電圧Ｖm の段
数倍の電圧を得ることができる。
【００１５】図４は多段縦続整流回路の他の例であっ
て、図３の回路と同様に電源変圧器２１の２次電圧のピ
ーク値Ｖm の６倍の電圧を得る場合を示している。この
回路においては１段目のコンデンサ２４にはＶm 、２段
目以降の各コンデンサ２５にはＶm の２倍の電圧が充電
される。したがってこの例では２Ｖm の３倍でＶm の６
倍の電圧を得ることができる。この回路ではコンデンサ
が直列に接続されたことになるから、先の図３の回路と
比較して実効容量が減ることになる。しかしながら図３
の回路では各段のコンデンサは段数を追うにしたがって
順次高い耐圧のものが必要であるが、この回路では各コ
ンデンサの耐圧が電源の電圧Ｖm の２倍のもので済む利
点がある。
て、図３の回路と同様に電源変圧器２１の２次電圧のピ
ーク値Ｖm の６倍の電圧を得る場合を示している。この
回路においては１段目のコンデンサ２４にはＶm 、２段
目以降の各コンデンサ２５にはＶm の２倍の電圧が充電
される。したがってこの例では２Ｖm の３倍でＶm の６
倍の電圧を得ることができる。この回路ではコンデンサ
が直列に接続されたことになるから、先の図３の回路と
比較して実効容量が減ることになる。しかしながら図３
の回路では各段のコンデンサは段数を追うにしたがって
順次高い耐圧のものが必要であるが、この回路では各コ
ンデンサの耐圧が電源の電圧Ｖm の２倍のもので済む利
点がある。
【００１６】図５は本発明のアーク点火装置によりプラ
ズマ加工装置のパイロットアークを発生させたときの現
象を記録したオッシロスコープのグラフである。この例
においては図４に示した多段縦続整流回路を使用し、段
数は１８段でコンデンサの容量は各段それぞれ０．０１
〜０．０２μＦであり、無負荷電圧は１８００Ｖであ
る。また抵抗器１１としては１ｋΩのものを使用した。
図５（ａ）は高電圧開閉器１０の出側で測った電圧およ
びパイロットアーク電流の推移を示すものである。電圧
は高電圧開閉器が閉じると高くなるが、コンデンサの放
電により瞬時に低下している。図５（ｂ）はこのときの
電圧の推移を時間軸を拡大して測定したものであって、
高電圧の印加時間は数μｓ程度になっている。
ズマ加工装置のパイロットアークを発生させたときの現
象を記録したオッシロスコープのグラフである。この例
においては図４に示した多段縦続整流回路を使用し、段
数は１８段でコンデンサの容量は各段それぞれ０．０１
〜０．０２μＦであり、無負荷電圧は１８００Ｖであ
る。また抵抗器１１としては１ｋΩのものを使用した。
図５（ａ）は高電圧開閉器１０の出側で測った電圧およ
びパイロットアーク電流の推移を示すものである。電圧
は高電圧開閉器が閉じると高くなるが、コンデンサの放
電により瞬時に低下している。図５（ｂ）はこのときの
電圧の推移を時間軸を拡大して測定したものであって、
高電圧の印加時間は数μｓ程度になっている。
【００１７】本発明において直流高電圧は図５（ｂ）に
示したようにコンデンサの放電時間である数μｓ程度ト
ーチに印加されればパイロットアークを起動させること
ができることがわかる。すなわち図５（ａ）でみるよう
にパイロットアークの電流が立ち上がり定常状態に達す
るには１０ｍｓ近くを必要としているが、直流高電圧自
体はそれよりはるかに短い時間印加されれば十分な効果
を得ることができる。これは直流高電圧による火花放電
で発生したプラズマすなわちイオン化したガスが放電電
流が無くなっても残留しており、このプラズマの導電性
によりパイロットアークの経路がガス中に生成すること
ができるからと考えられる。
示したようにコンデンサの放電時間である数μｓ程度ト
ーチに印加されればパイロットアークを起動させること
ができることがわかる。すなわち図５（ａ）でみるよう
にパイロットアークの電流が立ち上がり定常状態に達す
るには１０ｍｓ近くを必要としているが、直流高電圧自
体はそれよりはるかに短い時間印加されれば十分な効果
を得ることができる。これは直流高電圧による火花放電
で発生したプラズマすなわちイオン化したガスが放電電
流が無くなっても残留しており、このプラズマの導電性
によりパイロットアークの経路がガス中に生成すること
ができるからと考えられる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のプラズマ加工装置のアーク点火
装置によれば、従来から一般に実施されている高周波を
印加する装置と異なり直流高電圧による放電を利用する
ので電波障害を発生することがない。また本発明の装置
においては直流高圧電源自体の電流容量は小さくてもコ
ンデンサの放電により大電流を流すことができ、プラズ
マトーチのように絶縁抵抗が低くリーク電流が大きな場
合でも、ノズル電極と主電極との間において火花放電に
必要な電圧を確保できる。
装置によれば、従来から一般に実施されている高周波を
印加する装置と異なり直流高電圧による放電を利用する
ので電波障害を発生することがない。また本発明の装置
においては直流高圧電源自体の電流容量は小さくてもコ
ンデンサの放電により大電流を流すことができ、プラズ
マトーチのように絶縁抵抗が低くリーク電流が大きな場
合でも、ノズル電極と主電極との間において火花放電に
必要な電圧を確保できる。
【図１】本発明のアーク点火装置を設けたプラズマ加工
装置の構成を示す図
装置の構成を示す図
【図２】本発明のアーク点火装置の動作を説明するタイ
ムチャート
ムチャート
【図３】本発明のアーク点火装置に使用する多段縦続整
流回路の例を示す回路図
流回路の例を示す回路図
【図４】本発明のアーク点火装置に使用する多段縦続整
流回路の例を示す回路図
流回路の例を示す回路図
【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明のアーク点火装置
の動作を測定したオッシロスコープのグラフ
の動作を測定したオッシロスコープのグラフ
【図６】従来の高周波高電圧によるアーク点火装置の例
を示す図
を示す図
１ トーチ ２ 主電極 ３ ノズル電極 ４ 主電源 ５ 母材 ６ パイロットアーク用直流電源 ７ 整流素子 ８ 直流高電圧電源 ９ コンデンサ １０ 高電圧開閉器 １１ 抵抗器 ２１ 電源変圧器 ２２ コンデンサ ２３ 整流器 ２４、２５ コンデンサ ３０ 高周波高電圧回路 ３１ 昇圧変圧器 ３２ 火花ギャップ ３３ カップリングコイル ３４ チョークコイル ３５ バイパスコンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 健二 千葉県習志野市東習志野七丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内 (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原１番地 石川 島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 大脇 桂 神奈川県横浜市磯子区新中原１番地 石川 島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 恩田 敬治 愛知県春日井市神屋町字引沢１番地39 東 洋電機株式会社神屋工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 パイロットアーク用直流電源の負出力が
主電極に、正出力がパイロットアーク用のノズル電極に
それぞれ接続されたプラズマ加工装置のアーク点火装置
において、無負荷電圧が１４００Ｖ以上の直流高電圧電
源と、前記直流高電圧電源の出力電圧を充電するコンデ
ンサとが設けられ、抵抗器とアーク点火時に閉じる高電
圧開閉器とを介して前記コンデンサの正出力が前記パイ
ロットアーク用のノズル電極に、負出力が前記主電極に
それぞれ接続され、かつ前記直流高電圧電源の無負荷電
圧以上の逆阻止電圧を有する整流素子が前記パイロット
アーク用直流電源と直列に接続されていることを特徴と
するプラズマ加工装置のアーク点火装置。 - 【請求項２】 前記抵抗器の抵抗値が５００Ω以上３ｋ
Ω以下であることを特徴とする請求項２記載のプラズマ
加工装置のアーク点火装置。 - 【請求項３】 前記直流高電圧電源とコンデンサとが多
段縦続整流回路によって構成されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載のプラズマ加工装置のアーク
点火装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07309398A JP3469078B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | プラズマ加工装置のアーク点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07309398A JP3469078B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | プラズマ加工装置のアーク点火装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11254144A true JPH11254144A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3469078B2 JP3469078B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=13508387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07309398A Expired - Lifetime JP3469078B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | プラズマ加工装置のアーク点火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469078B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008253096A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Origin Electric Co Ltd | 放電負荷用電源 |
| US8232501B2 (en) | 2007-09-27 | 2012-07-31 | Sansha Manufacturing Co., Ltd. | Plasma arc power supply and control method therefor |
| JP2016506025A (ja) * | 2012-12-04 | 2016-02-25 | エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン | プラズマ発生装置を作動させる方法及び制御装置 |
| TWI662865B (zh) * | 2016-02-18 | 2019-06-11 | 新加坡商Ａｅｓ全球公司 | 用於射頻產生器中受控制過衝之設備 |
| CN110181154A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-30 | 上海米勒焊接设备有限公司 | 一种等离子切割机引弧线自动抗高频干扰的控制电路 |
| CN114050733A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | 提拉引弧防粘焊接控制电路及焊接电源 |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP07309398A patent/JP3469078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008253096A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Origin Electric Co Ltd | 放電負荷用電源 |
| US8232501B2 (en) | 2007-09-27 | 2012-07-31 | Sansha Manufacturing Co., Ltd. | Plasma arc power supply and control method therefor |
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| US9756713B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-09-05 | Oerliken Metco Ag, Wohlen | Method and control unit for operating a plasma generation apparatus |
| JP2019192647A (ja) * | 2012-12-04 | 2019-10-31 | エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン | プラズマ発生装置を作動させる方法及び制御装置 |
| TWI662865B (zh) * | 2016-02-18 | 2019-06-11 | 新加坡商Ａｅｓ全球公司 | 用於射頻產生器中受控制過衝之設備 |
| CN110181154A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-30 | 上海米勒焊接设备有限公司 | 一种等离子切割机引弧线自动抗高频干扰的控制电路 |
| CN110181154B (zh) * | 2019-05-30 | 2024-03-22 | 上海米勒焊接设备有限公司 | 一种等离子切割机引弧线自动抗高频干扰的控制电路 |
| CN114050733A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | 提拉引弧防粘焊接控制电路及焊接电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3469078B2 (ja) | 2003-11-25 |
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