JPS6043831B2 - プラズマア−ク用ト−チの損傷防止装置 - Google Patents
プラズマア−ク用ト−チの損傷防止装置Info
- Publication number
- JPS6043831B2 JPS6043831B2 JP12007380A JP12007380A JPS6043831B2 JP S6043831 B2 JPS6043831 B2 JP S6043831B2 JP 12007380 A JP12007380 A JP 12007380A JP 12007380 A JP12007380 A JP 12007380A JP S6043831 B2 JPS6043831 B2 JP S6043831B2
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- plasma arc
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、プラズマ切断機またはプラズマ溶接機等
に用いられるトーチが、母材に対し異常な距離に接近し
た状態を正確に検知し、トーチの電極と母材間に供給す
る電力を遮断し、シリーズアークの発生によるトーチの
損傷、破損を防止するようにしたプラズマアーク用トー
チの損傷防止装置に関する。
に用いられるトーチが、母材に対し異常な距離に接近し
た状態を正確に検知し、トーチの電極と母材間に供給す
る電力を遮断し、シリーズアークの発生によるトーチの
損傷、破損を防止するようにしたプラズマアーク用トー
チの損傷防止装置に関する。
通常、プラズマアークは、周囲から冷却するほどその
広がりの直径が縮小して１００００〜２００００℃の高
温になる性質を有し、このプラズマアークの広がりを非
常に狭く絞り、かつ、プラズマアークの保有する高エネ
ルギを制御し、溶接または溶断に用いられている。
広がりの直径が縮小して１００００〜２００００℃の高
温になる性質を有し、このプラズマアークの広がりを非
常に狭く絞り、かつ、プラズマアークの保有する高エネ
ルギを制御し、溶接または溶断に用いられている。
つぎに、この種の従来の装置を第１図により説明すると
、交流電源１が、サイリスタ等の制御素子ＴＨからなる
プラズマアーク用電極２およびダイオード等の整流素子
ＲＥからなるパイロットアーク用電源３のそれぞれの電
源端子Ｓに印加され、両電源２、３が駆動し、プラズマ
アーク用電源２により母材４および電極５間に高い無負
荷電圧が印加されるが、母材４と電極５間に大きなギャ
ップがあるために電流が流れない。一方、パイロットア
ーク用電源３の高い無負荷電圧が、トーチＴを構成する
拘束ノズル６と電極５間に印加されるが、拘束ノズル６
と電極５間にも比較的小さなギャップがあるために電流
が流れない。そして、電極５と両電源２、３との間に接
続された高周波発生回路７を駆動すると、その高周波電
圧がパイロットアーク用電源３の出力電圧に重畳して拘
束ノズル６と電極５間に印加され、拘束ノズル６と電極
５間の比較的小さなギャップが破壊され、ノズル６と電
極５間に補助的なパイロットアークが発生し、パイロッ
トアーク用電源３から高周波発生回路７を介してノズル
６と電極５間にパイロットアーク電流が流れる。そして
、トーチＴを母材４に近づけると、ノズル６と電極５間
の動作ガスによりパイロットアークががプラズマアーク
に移行していき、母材４と電極５間にプラズマアークＰ
Ａが発生してプラズマアーク用電源２から母材４と電極
５間にプラズマアーク電流が流れる。そして、プラズマ
アーク用電源２の出力電流が電流検出器８により検出さ
れるとともに、電流検出器８の検出信号が制御装置９に
おいて出力電流設定用の基準信号と比較され、かつ制御
装置９から出力されるゲート信号によりプラズマアーク
用電源２の制御素子ＴＨが位相制御され、このフィード
バックの制御により、プラズマアーク用電源２の出力電
流を、定電流特性にし、プラズマアークＰＡを安定に発
生させる。なお、同図に示す１０はプラズマアーク用電
源２の出力を平滑してプラズマアークＰＡがアーク切れ
しないようにするリアクトルである。ところで、トーチ
Ｔが母材４に対し異常な距離に接近して母材４の溶融金
属の跳ね返り等がノズル６の噴出孔６″の近辺に付着し
た場合や、ノズル６が何らかの原因により変形してガス
気流が乱れた場合は、ノズル６の一部が低インピーダン
ス化し、第２図に示すように、プラズマアークＰＡの他
に、母材４とノズル６間またはノズル６と電極５間にシ
リースアークＳＡが発生する。
、交流電源１が、サイリスタ等の制御素子ＴＨからなる
プラズマアーク用電極２およびダイオード等の整流素子
ＲＥからなるパイロットアーク用電源３のそれぞれの電
源端子Ｓに印加され、両電源２、３が駆動し、プラズマ
アーク用電源２により母材４および電極５間に高い無負
荷電圧が印加されるが、母材４と電極５間に大きなギャ
ップがあるために電流が流れない。一方、パイロットア
ーク用電源３の高い無負荷電圧が、トーチＴを構成する
拘束ノズル６と電極５間に印加されるが、拘束ノズル６
と電極５間にも比較的小さなギャップがあるために電流
が流れない。そして、電極５と両電源２、３との間に接
続された高周波発生回路７を駆動すると、その高周波電
圧がパイロットアーク用電源３の出力電圧に重畳して拘
束ノズル６と電極５間に印加され、拘束ノズル６と電極
５間の比較的小さなギャップが破壊され、ノズル６と電
極５間に補助的なパイロットアークが発生し、パイロッ
トアーク用電源３から高周波発生回路７を介してノズル
６と電極５間にパイロットアーク電流が流れる。そして
、トーチＴを母材４に近づけると、ノズル６と電極５間
の動作ガスによりパイロットアークががプラズマアーク
に移行していき、母材４と電極５間にプラズマアークＰ
Ａが発生してプラズマアーク用電源２から母材４と電極
５間にプラズマアーク電流が流れる。そして、プラズマ
アーク用電源２の出力電流が電流検出器８により検出さ
れるとともに、電流検出器８の検出信号が制御装置９に
おいて出力電流設定用の基準信号と比較され、かつ制御
装置９から出力されるゲート信号によりプラズマアーク
用電源２の制御素子ＴＨが位相制御され、このフィード
バックの制御により、プラズマアーク用電源２の出力電
流を、定電流特性にし、プラズマアークＰＡを安定に発
生させる。なお、同図に示す１０はプラズマアーク用電
源２の出力を平滑してプラズマアークＰＡがアーク切れ
しないようにするリアクトルである。ところで、トーチ
Ｔが母材４に対し異常な距離に接近して母材４の溶融金
属の跳ね返り等がノズル６の噴出孔６″の近辺に付着し
た場合や、ノズル６が何らかの原因により変形してガス
気流が乱れた場合は、ノズル６の一部が低インピーダン
ス化し、第２図に示すように、プラズマアークＰＡの他
に、母材４とノズル６間またはノズル６と電極５間にシ
リースアークＳＡが発生する。
一方、プラズマアークＰＡはシールドガスにより拘束さ
れて高い電流密度を有し、また、ノズル６は、タングス
テンからなる電極５に比しその融点が極度に低い銅製で
あるから、通常の状態ではプラズマアークＰＡの高熱部
が、高速の動作ガスによりシールドされて噴出口６″か
らトーチＴの外部に放出され、プラズマアークＰＡによ
るノズル６の溶融を防止している。したがつて、シリー
スアークＳＡが発生すると、ノズル６が瞬時に破損され
てしまい、溶接または切断が不可能となる。そこで、ト
ーチＴが母材４に対し一定距離に近づいた場合に、プラ
ズマアーク用電源２の出力を遮断してトーチＴを保護す
る装置が提案されている。
れて高い電流密度を有し、また、ノズル６は、タングス
テンからなる電極５に比しその融点が極度に低い銅製で
あるから、通常の状態ではプラズマアークＰＡの高熱部
が、高速の動作ガスによりシールドされて噴出口６″か
らトーチＴの外部に放出され、プラズマアークＰＡによ
るノズル６の溶融を防止している。したがつて、シリー
スアークＳＡが発生すると、ノズル６が瞬時に破損され
てしまい、溶接または切断が不可能となる。そこで、ト
ーチＴが母材４に対し一定距離に近づいた場合に、プラ
ズマアーク用電源２の出力を遮断してトーチＴを保護す
る装置が提案されている。
この保護装置は、トーチＴが母材４に近づくと、母材４
と電極５間のインピーダンスが減少してプラズマアーク
用電源２の出力電圧が低下することに着目し、第１図の
１点鎖線で示すように、プラズマアーク用電源２の出力
電圧を検出するとともに、この検出電圧を、電圧比較器
１１において予め設定された基準電圧と比較し、検出電
圧が基準電圧より低くなつた時に、電圧比較器１１から
制御装置９に対しプラズマアーク用電源２の出力が零に
なるような指令信号を出力するようになつている。しか
し、電圧比較器１１の基準電圧を、例えばプラズマアー
ク用電源２の出力特性を示した第３図における■Ｈの高
いレベルに設定した場合、母材４とトーチＴとの距離１
が適正な時の負荷線がＧで示すような曲線となるから、
プラズマアーク用電源２の出力電流が大電流域の１１に
設定されている場合にはプラズマアーク用電源２の出力
特性曲線を示した０１の曲線から明らかなように、出力
電圧が■Ｈより高く、電圧比較器１１から指令信号が出
力されず、プラズマアーク用電源２から母材４と電極５
間に電力が供給されて正常な動作が行なわれるが、出力
電流が小電流域の１２に設定されている場合は、０。
と電極５間のインピーダンスが減少してプラズマアーク
用電源２の出力電圧が低下することに着目し、第１図の
１点鎖線で示すように、プラズマアーク用電源２の出力
電圧を検出するとともに、この検出電圧を、電圧比較器
１１において予め設定された基準電圧と比較し、検出電
圧が基準電圧より低くなつた時に、電圧比較器１１から
制御装置９に対しプラズマアーク用電源２の出力が零に
なるような指令信号を出力するようになつている。しか
し、電圧比較器１１の基準電圧を、例えばプラズマアー
ク用電源２の出力特性を示した第３図における■Ｈの高
いレベルに設定した場合、母材４とトーチＴとの距離１
が適正な時の負荷線がＧで示すような曲線となるから、
プラズマアーク用電源２の出力電流が大電流域の１１に
設定されている場合にはプラズマアーク用電源２の出力
特性曲線を示した０１の曲線から明らかなように、出力
電圧が■Ｈより高く、電圧比較器１１から指令信号が出
力されず、プラズマアーク用電源２から母材４と電極５
間に電力が供給されて正常な動作が行なわれるが、出力
電流が小電流域の１２に設定されている場合は、０。
の曲線から明らかなように、出力電圧がＶＨより低くな
り、プラズマアーク用電源２の出力が遮断される。すな
わち、母材４とトーチＴとが適正な距離に保たれている
にも拘らず、制御装置９によりプラズマアーク用電源２
の出力電流を小さく設定した場合には、電圧比較器１１
から指令信号が出力されてしまう。１ 一方、電圧比較
器１１の基準電圧を、母材４とトーチＴの距離が適正な
場合におけるプラズマアーク用電源２の出力電流の最小
値の小さな電圧Ｖしに設定した場合、トーチＴが母材４
に対し異常な距離に接近した時の負荷線はＢで示すよう
な曲・線となるから、プラズマアーク用電源２の出力電
流が小電流域の１２に設定されていると、出力電圧が■
。
り、プラズマアーク用電源２の出力が遮断される。すな
わち、母材４とトーチＴとが適正な距離に保たれている
にも拘らず、制御装置９によりプラズマアーク用電源２
の出力電流を小さく設定した場合には、電圧比較器１１
から指令信号が出力されてしまう。１ 一方、電圧比較
器１１の基準電圧を、母材４とトーチＴの距離が適正な
場合におけるプラズマアーク用電源２の出力電流の最小
値の小さな電圧Ｖしに設定した場合、トーチＴが母材４
に対し異常な距離に接近した時の負荷線はＢで示すよう
な曲・線となるから、プラズマアーク用電源２の出力電
流が小電流域の１２に設定されていると、出力電圧が■
。
より低いため、電圧比較器９から指令信号が出力されて
トーチＴの損傷が防止されるが、出力電流が大電流域の
１１に設定されていると、出力）電圧が■，より高くな
つて電圧比較器１１から指令信号が出力されず、プラズ
マアーク用電源２から母材４と電極５間に電力が供給さ
れ、シリースアークＳＡ等の発生によりトーチＴが損傷
することになる。したがつて、プラズマアーク用電源２
の出力電流の設定範囲が限定され、信頼性が極めて低い
。この発明は、前記従来の問題点に留意し、出力電流に
応じて電圧比較器の基準電圧を自動的に変化させ、トー
チの損傷を防止するようにしたものであり、つぎにこの
発明を、その１実施例を示した図面とともに詳細に説明
する。
トーチＴの損傷が防止されるが、出力電流が大電流域の
１１に設定されていると、出力）電圧が■，より高くな
つて電圧比較器１１から指令信号が出力されず、プラズ
マアーク用電源２から母材４と電極５間に電力が供給さ
れ、シリースアークＳＡ等の発生によりトーチＴが損傷
することになる。したがつて、プラズマアーク用電源２
の出力電流の設定範囲が限定され、信頼性が極めて低い
。この発明は、前記従来の問題点に留意し、出力電流に
応じて電圧比較器の基準電圧を自動的に変化させ、トー
チの損傷を防止するようにしたものであり、つぎにこの
発明を、その１実施例を示した図面とともに詳細に説明
する。
１実施例を示した第４図において、その回路構成か第１
図の回路構成と異なる点は、制御装置９および電圧比較
器１１に、互いに連動する出力電流設定用ボリウムＶＲ
ｌおよび動作レベル調整用ボリウム■Ｒ２をそれぞれ付
加したことである。
図の回路構成と異なる点は、制御装置９および電圧比較
器１１に、互いに連動する出力電流設定用ボリウムＶＲ
ｌおよび動作レベル調整用ボリウム■Ｒ２をそれぞれ付
加したことである。
つぎに、前記実施例の動作を、第５図を参照して説明す
る。母材４とトーチＴ間にパイロットアークおよびプラ
ズマアークを発生させる動作および出力電流を定電流制
御する動作は、前述の第１図の動作と全く同様であり、
第１図と異なる点について説明する。
る。母材４とトーチＴ間にパイロットアークおよびプラ
ズマアークを発生させる動作および出力電流を定電流制
御する動作は、前述の第１図の動作と全く同様であり、
第１図と異なる点について説明する。
第５図における０１，０２，ＧおよびＢで示す各曲線は
、第３図のものと同様である。
、第３図のものと同様である。
そして、出力電流設定用ボリウムＶＲｌを操作して制御
装置９の基準信号を可変し、出力電流を設定すると、出
力電流設定用ボリウムＶＲｌに連動して動作レベル調整
用ボリウムＶＲ２が変動し、電圧比較器１１の−基準電
圧が、第５図のＡで示す曲線のように、出力電流を１１
の大電流域に設定した場合にはそれにともなつて高くな
り、かつ出力電流を小電流域に設定した場合には低くな
り、常に適正な距離における負荷線Ｇの出力電圧よりも
低く、かつ異常な．距離における負荷線Ｂの出力電圧よ
りも高くなる。したがつて、出力電流の小電流域から大
電流域の全範囲に亘つてトーチＴと母材４とが異常な距
離に接近したことを確実に検出することができ、シリー
スアークを防止してトーチＴの損傷を一防止することが
ことができる。以上のように、この発明のプラズマアー
ク用トーチの損傷防止装置によると、母材とトーチの電
極間に直流電力を供給するプラズマアーク用電源と、前
記電源の出力電流を検出して検出信号を出力する電流検
出器と、前記電源の出力電流を設定する基準信号を出力
する出力電流設定用ポリウムと、前記検出信号と前記基
準電圧とを比較し出力信号により前記電源の制御素子を
制御する制御装置と、前記電源の動作レベルを調整する
基準電圧を出力する動作レベル調整用ボリウムと、前記
電源の出力電圧の検出電圧と前記基準電圧とを比較し前
記検出電圧が前記基準電圧より低いときに前記電源の出
力をＯにする信号を出力する電圧比較器とを備え、前記
出力電流設定用ボリウムと前記動作レベル調整用ボリウ
ムとを連動したことにより、トーチが母材に対し異常な
距離に接近した状態を、出力電流のいかんに拘わらず、
正確に検出することができ、シリースアークの発生を防
止してトーチの損傷を確実に防止することができる。
装置９の基準信号を可変し、出力電流を設定すると、出
力電流設定用ボリウムＶＲｌに連動して動作レベル調整
用ボリウムＶＲ２が変動し、電圧比較器１１の−基準電
圧が、第５図のＡで示す曲線のように、出力電流を１１
の大電流域に設定した場合にはそれにともなつて高くな
り、かつ出力電流を小電流域に設定した場合には低くな
り、常に適正な距離における負荷線Ｇの出力電圧よりも
低く、かつ異常な．距離における負荷線Ｂの出力電圧よ
りも高くなる。したがつて、出力電流の小電流域から大
電流域の全範囲に亘つてトーチＴと母材４とが異常な距
離に接近したことを確実に検出することができ、シリー
スアークを防止してトーチＴの損傷を一防止することが
ことができる。以上のように、この発明のプラズマアー
ク用トーチの損傷防止装置によると、母材とトーチの電
極間に直流電力を供給するプラズマアーク用電源と、前
記電源の出力電流を検出して検出信号を出力する電流検
出器と、前記電源の出力電流を設定する基準信号を出力
する出力電流設定用ポリウムと、前記検出信号と前記基
準電圧とを比較し出力信号により前記電源の制御素子を
制御する制御装置と、前記電源の動作レベルを調整する
基準電圧を出力する動作レベル調整用ボリウムと、前記
電源の出力電圧の検出電圧と前記基準電圧とを比較し前
記検出電圧が前記基準電圧より低いときに前記電源の出
力をＯにする信号を出力する電圧比較器とを備え、前記
出力電流設定用ボリウムと前記動作レベル調整用ボリウ
ムとを連動したことにより、トーチが母材に対し異常な
距離に接近した状態を、出力電流のいかんに拘わらず、
正確に検出することができ、シリースアークの発生を防
止してトーチの損傷を確実に防止することができる。
第１図ないし第３図は従来のプラズマアーク用トーチの
損傷防止装置を示し、第１図はブロック図、第２図はシ
リースアークの発生を示す断面図、第３図はトーチと母
材との距離が適正および異常な時の出力電流と出力電圧
の関係を示す曲線図、第４図および第５図はこの発明の
プラズマアーク用トーチの損傷防止装置の１実施例を示
し、第４図はブロック図、第５図はトーチとの距離が適
正および異常な時の出力電流と出力電圧の関係および出
力電流に対する電圧比較器の基準電圧の関係をそれぞれ
示す曲線図である。 ２・・・・・・プラズマアーク用電源、４・・・・・・
母材、５・・・・・電極、Ｔ・・・・・・トーチ。
損傷防止装置を示し、第１図はブロック図、第２図はシ
リースアークの発生を示す断面図、第３図はトーチと母
材との距離が適正および異常な時の出力電流と出力電圧
の関係を示す曲線図、第４図および第５図はこの発明の
プラズマアーク用トーチの損傷防止装置の１実施例を示
し、第４図はブロック図、第５図はトーチとの距離が適
正および異常な時の出力電流と出力電圧の関係および出
力電流に対する電圧比較器の基準電圧の関係をそれぞれ
示す曲線図である。 ２・・・・・・プラズマアーク用電源、４・・・・・・
母材、５・・・・・電極、Ｔ・・・・・・トーチ。
Claims (1)
- １ 母材とトーチの電極間に直流電力を供給するプラズ
マアーク用電源と、前記電源の出力電流を検出して検出
信号を出力する電流検出器と、前記電源の出力電流を設
定する基準信号を出力する出力電流設定用ボリウムと、
前記検出信号と前記基準信号とを比較し出力信号により
前記電源の制御素子を制御する制御装置と、前記電源の
動作レベルを調整する基準電圧を出力する動作レベル調
整用ボリウムと、前記電源の出力電圧の検出電圧と前記
基準電圧とを比較し前記基準電圧が前記基準電圧より低
いときに前記電源の出力を０にする信号を出力する電圧
比較器とを備え、前記出力電流設定用ボリウムと前記動
作レベル調整用ボリウムとを連動したことを特徴とする
プラズマアーク用トーチの損傷防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12007380A JPS6043831B2 (ja) | 1980-08-30 | 1980-08-30 | プラズマア−ク用ト−チの損傷防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12007380A JPS6043831B2 (ja) | 1980-08-30 | 1980-08-30 | プラズマア−ク用ト−チの損傷防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5744469A JPS5744469A (en) | 1982-03-12 |
| JPS6043831B2 true JPS6043831B2 (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=14777224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12007380A Expired JPS6043831B2 (ja) | 1980-08-30 | 1980-08-30 | プラズマア−ク用ト−チの損傷防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043831B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309111A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-25 | Nasu Tooa Kk | 煙突の構造 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62267080A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-11-19 | サ−マル・ダイナミクス・コ−ポレ−シヨン | プラズマト−チしや断回路 |
| US5225658A (en) * | 1988-03-24 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Stopping a plasma arc cutter upon completion of cutting |
| EP0795372A1 (en) * | 1990-04-17 | 1997-09-17 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Standoff control method and apparatus for plasma cutting machine |
| DE69127825T2 (de) * | 1990-04-17 | 1998-03-05 | Komatsu Mfg Co Ltd | Abstandsteuerverfahren und -vorrichtung einer plasmaschneidmaschine |
| CN102986305B (zh) | 2010-07-16 | 2016-01-20 | 海别得公司 | 等离子体电弧喷枪中的故障事件检测 |
-
1980
- 1980-08-30 JP JP12007380A patent/JPS6043831B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309111A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-25 | Nasu Tooa Kk | 煙突の構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5744469A (en) | 1982-03-12 |
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