JPS6054143B2 - 陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法 - Google Patents
陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法Info
- Publication number
- JPS6054143B2 JPS6054143B2 JP57089020A JP8902082A JPS6054143B2 JP S6054143 B2 JPS6054143 B2 JP S6054143B2 JP 57089020 A JP57089020 A JP 57089020A JP 8902082 A JP8902082 A JP 8902082A JP S6054143 B2 JPS6054143 B2 JP S6054143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- arc
- plasma
- mantle
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は陰極外套を有するプラズマトーチのスタート法
に関し、詳しくは陰極棒の外周に配置した陰極外套を仮
想陰極とするプラズマトーチのスタート法に関するもの
である。
に関し、詳しくは陰極棒の外周に配置した陰極外套を仮
想陰極とするプラズマトーチのスタート法に関するもの
である。
プラズマトーチによる工業材料の加工は、加工材への熱
影響が少いことも主要な特長となつている。
影響が少いことも主要な特長となつている。
この特長は、小電流で集中度の高いマイクロプラズマト
ーチで最も発揮される。例えば、直径が０．１〜０．２
７ｒｎというノズルで１００ＯＡ／一〜３５０Ａ／一と
いう高い電流密度のプラズマアーク（移行型作業）を発
生すると、金属箔から１０ｗｎ程度の鉄板まで良質な切
断加工が可能となる。又、プラズマジェット （非移行
型作業）では、熱衝撃に弱いセラミック、ガラス或いか
燃焼し易い依料、木材、プラスチック等の加工も可能に
なる。狭搾ノズルと陰極棒から成る通常のマイクロプラ
ズマトーチの動作特性は、陰極棒の形状や狭搾ノズルと
陰極棒の相対的位置によつて影響をうけ、殊に狭搾ノズ
ルの直径が小さくなるほど敏感にその影響をうける。
ーチで最も発揮される。例えば、直径が０．１〜０．２
７ｒｎというノズルで１００ＯＡ／一〜３５０Ａ／一と
いう高い電流密度のプラズマアーク（移行型作業）を発
生すると、金属箔から１０ｗｎ程度の鉄板まで良質な切
断加工が可能となる。又、プラズマジェット （非移行
型作業）では、熱衝撃に弱いセラミック、ガラス或いか
燃焼し易い依料、木材、プラスチック等の加工も可能に
なる。狭搾ノズルと陰極棒から成る通常のマイクロプラ
ズマトーチの動作特性は、陰極棒の形状や狭搾ノズルと
陰極棒の相対的位置によつて影響をうけ、殊に狭搾ノズ
ルの直径が小さくなるほど敏感にその影響をうける。
更に重要な問題は、使用時間が経つにつれて陰極棒が消
耗、変形することであつて、そのため陰極棒の寿命が１
〜２時間と短いことである。本発明者は先に、このよう
な陰極棒に起因する動作特性の不安定性を除去する方法
を開発した（特許第６６３、３１１号）、その方法は陰
極棒の外周に陰極外套を設け、この陰極外套を仮想陰極
としてアークが発生させてトーチを操作することである
。
耗、変形することであつて、そのため陰極棒の寿命が１
〜２時間と短いことである。本発明者は先に、このよう
な陰極棒に起因する動作特性の不安定性を除去する方法
を開発した（特許第６６３、３１１号）、その方法は陰
極棒の外周に陰極外套を設け、この陰極外套を仮想陰極
としてアークが発生させてトーチを操作することである
。
しかし、ノズルの直径が０．１〜０．２ｗｒｍ程度に小
さいプラズマ外套内に陰極外套を設けると、そのような
マイクロプラズマトーチはスタートすることが可能とな
る。第１図は、陰極外套を有するプラズマトーチの”従
来のスタート法を説明するためのトーチの断面図と電気
回路図てある。
さいプラズマ外套内に陰極外套を設けると、そのような
マイクロプラズマトーチはスタートすることが可能とな
る。第１図は、陰極外套を有するプラズマトーチの”従
来のスタート法を説明するためのトーチの断面図と電気
回路図てある。
プラズマトーチは、陰極棒１と電気的に絶縁され且つそ
の外周に第１の環状通路２を形成し先端に第１のノズル
８を有する陰極外套４、及び陰極・外套４と電気的に絶
縁され且つその外周に第２の環状通路５を形成し先端に
第２のノズル６を有するプラズマ外套７から成り、第１
の環状通路２にスタート気流８を、第２の環状通路５に
プラズマ気流９をそれぞれ供給管１０、１１から流すよ
うに構成されている。
の外周に第１の環状通路２を形成し先端に第１のノズル
８を有する陰極外套４、及び陰極・外套４と電気的に絶
縁され且つその外周に第２の環状通路５を形成し先端に
第２のノズル６を有するプラズマ外套７から成り、第１
の環状通路２にスタート気流８を、第２の環状通路５に
プラズマ気流９をそれぞれ供給管１０、１１から流すよ
うに構成されている。
電源１２の負端子は陰極棒１に接続され、電源１２の正
端子はスイッチ１３を経て陰極外套４及びスイッチ１４
を経てプラズマ外套７にそれぞれ接続されている。なお
、図示していないが陰極外套４とプラズマ外套７は水冷
されている。
端子はスイッチ１３を経て陰極外套４及びスイッチ１４
を経てプラズマ外套７にそれぞれ接続されている。なお
、図示していないが陰極外套４とプラズマ外套７は水冷
されている。
このように構成されたプラズマトーチは、次のようにし
て操作される。
て操作される。
（１）スタート気流８を流し、スイッチ１３を閉じ電源
１２を動作させる。
１２を動作させる。
（２）電源１２に内蔵した高周波発振器により、陰極棒
１と陰極外套４間にアーク１５を発生させる。
１と陰極外套４間にアーク１５を発生させる。
（３）スイッチ１４を閉じ、スイッチ１３を開くとアー
ク１５は陰極棒１とプラズマ外套７間に移行しアーク１
６となる。
ク１５は陰極棒１とプラズマ外套７間に移行しアーク１
６となる。
（４）プラズマ気流９を流すと同時に若しくはその後で
スタート気流８を停止する。
スタート気流８を停止する。
この動作状態ては陰極外套内、すなわち第１の環状通路
２には気流が流れていない。
２には気流が流れていない。
無気流中のアークはアーク入力と陰極外套内壁の冷却と
が平衡する。したがつて、トーチから放出されるエネル
ギーは第１のノズル３の下端とプラズマ外套７間のアー
ク柱の入力に依存する。しかも、プラズマ気流の通路は
冷却された陰極外套外壁とプラズマ外套内壁とで形成さ
れているので、消耗したり、変形したりすることはない
。このようにして陰極外套４は消耗や変形のない仮想陰
極を形成するのである。ところで、上述のスタート操作
において、第２のノズル６の直径を次第に小さくしてい
くと、アーク１６の発生が困難となりスタート操作が殆
んど不可能となる。
が平衡する。したがつて、トーチから放出されるエネル
ギーは第１のノズル３の下端とプラズマ外套７間のアー
ク柱の入力に依存する。しかも、プラズマ気流の通路は
冷却された陰極外套外壁とプラズマ外套内壁とで形成さ
れているので、消耗したり、変形したりすることはない
。このようにして陰極外套４は消耗や変形のない仮想陰
極を形成するのである。ところで、上述のスタート操作
において、第２のノズル６の直径を次第に小さくしてい
くと、アーク１６の発生が困難となりスタート操作が殆
んど不可能となる。
スタート気流量１とトーチ内圧力（第１と第２の環状通
路２，５の圧力）Ｐは、第２のノズルの．断面積をＳと
すると、１０：）ＳＸＰＴ て表わされ、スタート気流量１を一定にすると、トーチ
内圧力Ｐは第２のノズルの断面積Ｓに反比例する。
路２，５の圧力）Ｐは、第２のノズルの．断面積をＳと
すると、１０：）ＳＸＰＴ て表わされ、スタート気流量１を一定にすると、トーチ
内圧力Ｐは第２のノズルの断面積Ｓに反比例する。
第１のノズル３からスタート気流８によ一つて放出され
るプラズマ流はトーチ内圧力Ｐに比例して減衰し、第２
のノズル６に達する。従つて第１のノズル３と第２のノ
ズル６との間のプラズマ流による導電性はトーチ内圧力
が高い程低下する。このため、一定の断面積以下ではア
ーク１５が移行してアーク１６となることができず結局
トーチのスタートが殆んど不可能となる。通常、第２の
ノズル６の直径が０．２醜以下（この値は参考値であつ
て、ノズル長及び第１と第２のノズル間の距離によつて
変化する）になると、第２のアーク１６は発生しなくな
り、スタート操作は不可能となる。このように、陰極外
套を有するプラズマトーチは、従来のトーチに比較して
多くの利点をもつにもか）わらず、プラズマ外套のノズ
ルの直径を小さくしたマイクロプラズマトーチの場合に
は、スタート操作が著しく困難或いは不可能になるとい
う問題があつた。
るプラズマ流はトーチ内圧力Ｐに比例して減衰し、第２
のノズル６に達する。従つて第１のノズル３と第２のノ
ズル６との間のプラズマ流による導電性はトーチ内圧力
が高い程低下する。このため、一定の断面積以下ではア
ーク１５が移行してアーク１６となることができず結局
トーチのスタートが殆んど不可能となる。通常、第２の
ノズル６の直径が０．２醜以下（この値は参考値であつ
て、ノズル長及び第１と第２のノズル間の距離によつて
変化する）になると、第２のアーク１６は発生しなくな
り、スタート操作は不可能となる。このように、陰極外
套を有するプラズマトーチは、従来のトーチに比較して
多くの利点をもつにもか）わらず、プラズマ外套のノズ
ルの直径を小さくしたマイクロプラズマトーチの場合に
は、スタート操作が著しく困難或いは不可能になるとい
う問題があつた。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、陰極外套を有す
るプラズマトーチのスタート操作を確実・容易にする方
法を提供することを目的とする。
るプラズマトーチのスタート操作を確実・容易にする方
法を提供することを目的とする。
この目的は本発明に従つてトーチ内のアークの移行前に
第２の環状通路で第２のノズル以外の個所からスタート
気流を排気してトーチ内圧力を低下させることにより達
成される。
第２の環状通路で第２のノズル以外の個所からスタート
気流を排気してトーチ内圧力を低下させることにより達
成される。
以下、添付図面により本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明を説明するためのプラズマトーチの断面
図と電気回路図の一例であつて、プラズマ外套７に設け
た第２の環状通路５に開く排気管１７と排気バルブ１８
以外のトーチの構成は、第１図の従来のトーチと同じで
ある。
図と電気回路図の一例であつて、プラズマ外套７に設け
た第２の環状通路５に開く排気管１７と排気バルブ１８
以外のトーチの構成は、第１図の従来のトーチと同じで
ある。
本発明によるスタート操作は次のようにして行われる。
（１）スタート気流８を流し、バルブ１８を開き第２の
環状通路５を排気し、スイッチ１３と閉じ、電源１２を
動作させる。
（１）スタート気流８を流し、バルブ１８を開き第２の
環状通路５を排気し、スイッチ１３と閉じ、電源１２を
動作させる。
（２）電源１２に内蔵した高周波発振器により、陰極棒
１と陰極外套４間にアーク１５を発生させる。
１と陰極外套４間にアーク１５を発生させる。
（３）スイッチ１４を閉じ、スイッチ１３を開くとアー
ク１５は陰極棒１とプラズマ外套７間に移行してのアー
ク１６となる。
ク１５は陰極棒１とプラズマ外套７間に移行してのアー
ク１６となる。
このようにしてプラズマトーチをスタートさせ、それか
らバルブ１８を閉じ、プラズマ気流９を流すと同時に若
しくはその後でスタート気流８を停止させ、第２のノズ
ルからプラズマジェット２４を加工片２３に放出して作
業する。
らバルブ１８を閉じ、プラズマ気流９を流すと同時に若
しくはその後でスタート気流８を停止させ、第２のノズ
ルからプラズマジェット２４を加工片２３に放出して作
業する。
こ）ではアーク１５の発生前にスタート気流を排気した
が、アーク１５の発生後にスタート気流を排気してもよ
い。いずれにしても第２の環状通路５で第２のノズル以
外の個所から排気してアークの移行前にはトーチ内圧力
を低下させればよいのである。非移行型作業について説
明したが、加工片２３と電源±又の正端子をスイッチ２
２を介して接続しておき、このスイッチ２２を閉じ、ス
イッチ１４を開けばプラズマアークが陰極１の先端と加
工片２３との間に確立されて移行型作業を実施できる。
が、アーク１５の発生後にスタート気流を排気してもよ
い。いずれにしても第２の環状通路５で第２のノズル以
外の個所から排気してアークの移行前にはトーチ内圧力
を低下させればよいのである。非移行型作業について説
明したが、加工片２３と電源±又の正端子をスイッチ２
２を介して接続しておき、このスイッチ２２を閉じ、ス
イッチ１４を開けばプラズマアークが陰極１の先端と加
工片２３との間に確立されて移行型作業を実施できる。
第３図は特に移行型作業に適したトーチの構成と電気回
路の一例てある。
路の一例てある。
第２図の実施例と異なる第１点は、プラズマ外套７にお
けるプラズマ気流の供給管１１とスタート気流の排気管
１７を共用して一つの排気・供給管１９とし、排気バル
ブ１８と供給バルブ２０をそれぞれ設けたことであり、
そして第２点は電気回路に補助電源２１を付加したこと
てある。第１点によれは、第２図の実施例のようにプラ
ズマ外套７に新たに排気管を付加する必要がないのでト
ーチは第１図の従来構成のものでよい。
けるプラズマ気流の供給管１１とスタート気流の排気管
１７を共用して一つの排気・供給管１９とし、排気バル
ブ１８と供給バルブ２０をそれぞれ設けたことであり、
そして第２点は電気回路に補助電源２１を付加したこと
てある。第１点によれは、第２図の実施例のようにプラ
ズマ外套７に新たに排気管を付加する必要がないのでト
ーチは第１図の従来構成のものでよい。
この場合、排気・供給管１９は冷却を充分にしてスター
ト気流の排気による加熱を防ぐことが望ましい。第２点
はアーク１６をパイロットアークとして常時発生させて
おきいつでも移行型作業を実施できるようにするためで
ある。
ト気流の排気による加熱を防ぐことが望ましい。第２点
はアーク１６をパイロットアークとして常時発生させて
おきいつでも移行型作業を実施できるようにするためで
ある。
その操作に当つては、先ずスタート気流８を流し、バル
ブ１８を開き第２の環状通路５を排気し、スイッチ１３
を閉じて電源１２によりアーク１５を発生させる。
ブ１８を開き第２の環状通路５を排気し、スイッチ１３
を閉じて電源１２によりアーク１５を発生させる。
次にスイッチ１４を閉じると補助電源２１によりアーク
１６が発生する。勿論アーク１５を発生させてからバル
ブ１８を開いて第２の環状通路５を減圧しそれから補助
電源２１によりアーク１６を発生させてもよい。排気バ
ルブ１８を閉じスタート気流を止め、バルブ２０を開い
てプラズマ気流９を流す。こ）でスイッチ１３を開きア
ーク１５を停止する。作業中スイッチ１４は投入したま
）にしておけばアーク１６はパイロットアークとして常
に存在している。このためスイッチ２２を投入すればい
つでもパイロットアーク１６により加工片２３へ移行す
るプラズマアーク２５をつくつて移行型作業をすること
ができる。作業を中断しなければスイッチ２２を開くと
プラズマアーク２５は消失し、パイロットアーク１６の
みとなり移行型作業の再開に備える。補助電源を使用す
るこの方法は、補助電源２１の電流では第１のアーク１
５が発生しない比較的太い陰極棒を使用できる利点があ
る。本発明は前述したように、プラズマ外套のノズルの
直径を小さくするマイクロプラズマトーチに特にその効
果を発揮するが、次のような場合にも利点が得られる。
陰極棒の偏位、変形、消耗等によつてスタート気流を流
した陰極外套内ののアークによる気体加熱効率が低下し
たとき、プラズマ外套のノズル６の直径が比較的大きい
ときでもスタート操作に失敗する。
１６が発生する。勿論アーク１５を発生させてからバル
ブ１８を開いて第２の環状通路５を減圧しそれから補助
電源２１によりアーク１６を発生させてもよい。排気バ
ルブ１８を閉じスタート気流を止め、バルブ２０を開い
てプラズマ気流９を流す。こ）でスイッチ１３を開きア
ーク１５を停止する。作業中スイッチ１４は投入したま
）にしておけばアーク１６はパイロットアークとして常
に存在している。このためスイッチ２２を投入すればい
つでもパイロットアーク１６により加工片２３へ移行す
るプラズマアーク２５をつくつて移行型作業をすること
ができる。作業を中断しなければスイッチ２２を開くと
プラズマアーク２５は消失し、パイロットアーク１６の
みとなり移行型作業の再開に備える。補助電源を使用す
るこの方法は、補助電源２１の電流では第１のアーク１
５が発生しない比較的太い陰極棒を使用できる利点があ
る。本発明は前述したように、プラズマ外套のノズルの
直径を小さくするマイクロプラズマトーチに特にその効
果を発揮するが、次のような場合にも利点が得られる。
陰極棒の偏位、変形、消耗等によつてスタート気流を流
した陰極外套内ののアークによる気体加熱効率が低下し
たとき、プラズマ外套のノズル６の直径が比較的大きい
ときでもスタート操作に失敗する。
このような場合にも本発明は有効確実にスタート気流を
行なわれることができるので、長時間の使用によつて陰
極棒が消耗、変形しても陰・極棒の手入れは不要である
という利点が得られる。
行なわれることができるので、長時間の使用によつて陰
極棒が消耗、変形しても陰・極棒の手入れは不要である
という利点が得られる。
第１図は陰極外套を有するプラズマトーチの従来のスタ
ート法を説明するためのトーチの断面図と電気回路図て
ある。
ート法を説明するためのトーチの断面図と電気回路図て
ある。
Claims (1)
- １ 陰極棒、この陰極棒を包囲しその外周に第１の環状
通路を形成し先端に第１のノズルを有する陰極外套、及
びこの陰極外套を包囲しその外周に第２の環状通路を形
成し先端に第２のノズルを有するプラズマ外套を備えた
プラズマトーチのスタート法において、前記第１の環状
通路にスタート気流を流し、前記の陰極棒と前記の陰極
外套間にアークを発生させ、このアーク発生の前又は後
に前記の第２の環状通路で前記の第２のノズル以外の個
所からスタート気流を排気して前記の陰極棒と前記のプ
ラズマ外套間にアークを発生させ、このアークの発生後
にスタート気流の排気を止めることを特徴とするプラズ
マトーチのスタート法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089020A JPS6054143B2 (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089020A JPS6054143B2 (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58205676A JPS58205676A (ja) | 1983-11-30 |
| JPS6054143B2 true JPS6054143B2 (ja) | 1985-11-28 |
Family
ID=13959220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57089020A Expired JPS6054143B2 (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054143B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0526584Y2 (ja) * | 1985-06-17 | 1993-07-06 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070227A (en) * | 1990-04-24 | 1991-12-03 | Hypertherm, Inc. | Proceses and apparatus for reducing electrode wear in a plasma arc torch |
| US5396043A (en) * | 1988-06-07 | 1995-03-07 | Hypertherm, Inc. | Plasma arc cutting process and apparatus using an oxygen-rich gas shield |
| US5166494A (en) * | 1990-04-24 | 1992-11-24 | Hypertherm, Inc. | Process and apparatus for reducing electrode wear in a plasma arc torch |
| US6677551B2 (en) | 1998-10-23 | 2004-01-13 | Innerlogic, Inc. | Process for operating a plasma arc torch |
| US9949356B2 (en) | 2012-07-11 | 2018-04-17 | Lincoln Global, Inc. | Electrode for a plasma arc cutting torch |
-
1982
- 1982-05-26 JP JP57089020A patent/JPS6054143B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0526584Y2 (ja) * | 1985-06-17 | 1993-07-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58205676A (ja) | 1983-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GB2116408A (en) | Method of operating a plasma jet generator | |
| US5464962A (en) | Electrode for a plasma arc torch | |
| US2922869A (en) | Plasma stream apparatus and methods | |
| US3770935A (en) | Plasma jet generator | |
| JPH0763033B2 (ja) | 大出力プラズマジェット発生装置 | |
| US3858072A (en) | Plasma torch with axial supply of the stabilizing gas | |
| US3075065A (en) | Hyperthermal tunnel apparatus and electrical plasma-jet torch incorporated therein | |
| JPS6054143B2 (ja) | 陰極外套を有するプラズマト−チのスタ−ト法 | |
| JPS6340299A (ja) | 非移行式プラズマト−チの電極構造 | |
| US3515839A (en) | Plasma torch | |
| JPS641234B2 (ja) | ||
| JP3198727U (ja) | プラズマ切断トーチ用電極 | |
| EP3550940A1 (en) | Bar nozzle-type plasma torch | |
| US3614376A (en) | Plasma torch | |
| JPS63154272A (ja) | プラズマト−チ | |
| US3472995A (en) | Electric arc torches | |
| US3504219A (en) | Non-consumable electrode for plasma jet torches | |
| US3141953A (en) | Electric arc torches | |
| JPS63154273A (ja) | プラズマト−チ | |
| JP5091801B2 (ja) | 複合トーチ型プラズマ発生装置 | |
| JP2000301345A (ja) | Ｓｉ系材料の溶接方法 | |
| US3446902A (en) | Electrode having oxygen jets to enhance performance and arc starting and stabilizing means | |
| CN206169473U (zh) | 一种等离子电弧通道 | |
| JPS5524737A (en) | Plasma welding torch | |
| JPH04124445A (ja) | プラズマジェット生成法とプラズマ発生器 |