JPS61219474A

JPS61219474A - プラズマアーク切断装置

Info

Publication number: JPS61219474A
Application number: JP5911285A
Authority: JP
Inventors: Seishi Kajimura; 梶村　征志; Takeshi Taisaku; 多井作　猛; Yutaka Nakane; 中根　豊
Original assignee: OSAKA DENKI KK; Osaki Electric Co Ltd
Current assignee: OSAKA DENKI KK; Osaki Electric Co Ltd
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1985-03-23
Publication date: 1986-09-29
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH0641035B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、プラズマ切断に於けるプラズマアークの安定
化制御方法及びこれを実施するために使用されるプラズ
マアーク切断装置に関する。

従来の技術プラズマ切断方法は、プラズマア−りのエネルギーを被
切断材の切断局部に集中させて切断する方法としてすで
に公知であり、その方法原理として電極とノズル間にパ
イロットアークを飛ばせてから、電極と被切断材間にア
ークを移行させてプラズマアークを得る、所謂パイロッ
トアークを用いたものがある。

発明が解決しようとする問題点本発明は、パイロソトア−りを用いてプラズマアークを
発生させる従来公知の移行式プラズマ切断方法を更に改
善するもので、特にプラズマアークの起動を容易にし、
発生したプラズマアークをより一層安定化させることを
解決すべき技術的課題として開発されたものである。

問題点を解決するための手段本発明方法では、上述の技術的課題は、次のような手順
で電流制御することによって解決される。

１）パイロソトア−り発生後に、切断電流の有無を検出
し、該切断電流の流れたことが確認された時点で、アー
ク電流の制御設定値を充分に大きいものに切り換える、２）プラズマアークが発生した後は、切断電流がプラズ
マアークの安定する値に立ち上がるまで待ち、切断電流
が所定の安定値に達した時点で、パイロソトア−り発生
用電路を開いてバイロノＩ−電流を遮断するとともに、
切断電流の制御設定値を所定値に切り換えて定電流制御
すること、また、このような本発明制御方法は、同時に
掃案されるプラズマアーク切断装置において実施され、
その切断装置は、パイロツトア−りの起動時に電極とノ
ズル間に高周波放電を発生さセる高周波発生装置、アー
ク電流検出手段、切断電流検出手段、アーク電流をフィ
ードバンク制御する定電流制御回路、定電流制御回路の
制御設定値を変更する切り換え手段及び、上記切断電流
検出手段からの駆動信号を受けてパイロットアーク発生
用電路を開閉する開閉手段とを備えて成ることを特徴と
している。

発明の作用及び効果本発明によれば、パイロットアークの発生後にアーク電
流の制御設定値を切断作業時に行われる切断電流の定電
流制御時の基準値より大きいものに切り換えているので
、切断電流に充分な立ち上がりをもたすことができプラ
ズマアークの被切断材への移行をスムーズに行える。

また、プラズマアークを発生させた後は、パイロット電
流を遮断すると同時に、切断電流を定電流制御により一
定値に制御しているので、電流制限抵抗によるエネルギ
ーロスは勿論のこと、ノズルにおける発熱ロスもほとん
どなく、しかも電源電圧の変動時にもプラズマアークを
安定して維持でき、スムーズなプラズマ切断が行える。

発明の実施例以下、添付図とともに、本発明の一実施例を説明する。

第１図に、本発明のプラズマアーク切断装置の構成例を
系統図をもって示す。図において、１はプラズマアーク
のエネルギー供給源となる直流電源装置、２はプラズマ
トーチ、３はその電極、４はノズル、５は作動ガスのシ
ールドカップ、６は被切断材、７はパイロットアークの
起動時に駆動されて電極３とノズル４との間に高周波放
電を先導させてパイロットアークの起動を容易にする高
周波発生装置、８は切断作業時に生じるプラズマアーク
、９はパイロットアーク発生用電路に設けた電流制限抵
抗、１０はパイロットアーク発生用電路を開閉可能にす
る接点手段、１１は定電流制御回路、１２はその制御設
定値を変更する切り換え手段、１３はアーク電流検出手
段、１４は切断電流検出手段、２４は開閉手段を示して
いる。

ここに、アーク電流検出手段１３は、パイロット電流ｒ
ｐとプラズマア−りを流れる切断電流Ｔｃの合成値をア
ーク電流■ａとして検出しており、切断電流検出手段１
４は、プラズマアークの発生時に生じる切断電流Ｉｃを
検出している。

第２図は、定電流制御回路の系統図を示しており、アー
ク電流検出手段１３によって検出されたアーク電流ｆａ
は、増幅器１５で増幅された後、誤差増幅器１６に入力
され、誤差増幅器１６では制御設定値切り換え手段１２
によって設定された基準値と比較されている。

誤差増幅器１６では、このような比較の結果、入力され
たアーク電流１ａと基準値との誤差を増幅してＰＷＭ制
御回路１７に入力しており、ＰＷＭ制御回路１７では入
力した誤差分に応じた幅のパルス信号を発生して、ドラ
イブ回路１８に駆動信号を送っている。

ここに、制御設定値切り換え手段１２は、コンパレータ
１２０，１２１を備えており、各々のコンバレ〜りでは
、切断電流１ｃがＪｃｏ、Ｉｃｌに達したかどうかが判
定される。

そして、切断電流ｒｃがその検出レベルＴｃｏに達する
と、電磁接触器１９を駆動して接点１９を切り換え操作
して、誤差増幅器１６に入力される基準値をＩｐ　（Ｒ
ＥＦ）からＩａ（ＲＥＦ）に切り換え、また切断電流Ｉ
ＣがＩｃｌに達した時には、電磁接触器２０を駆動して
、誤差増幅器１６に入力される基準値をＩａ（ＲＥＦ）
からＩｃ（ＲＥＦ）に切り換えている。

ここに、Ｉｐ（ＲＥＦ）は、パイロット電流Ｉｐの定電
流制御時の基準値を示しており、またＴａ（ＲＥＦ）は
、切断電流Ｔｃに充分な立ち上がりを持たすアーク電流
１ａの制御設定値として選ばれ、またＴｃ（ＲＥＦ）は
切断作業時に定電流制御される切断電流ＩＣの基準値と
して選ばれている。

また、誤差増幅器１６の制御設定値の選択は、実施例で
は基準電源Ｅｏに並列に３つの可変抵抗素子を設けて構
成したバイロフト電流調整器２１、アーク電流調整器２
２．切断電流調整器２３を、電磁接触器１９．２０のａ
、ｂ接点を１組みとして構成した接点を開閉することに
よって行われる。

次に、本発明方法の制御動作を説明する。

パイロットアークを発生させるまでは電磁接触器１９．
２０の接点１９．２０は図に示したようになっているの
で、誤差増幅器１６の基準値はパイロット電流調整器２
工によって規定された電圧レベルＩｐ　（ＲＥＦ）にな
っている。

そこで、高周波発生袋Ｎ７を駆動して電極３とノズル４
間に高周波放電を先導させて、パイロットアークを発生
させると、この状態では、切断電流Ｉｃは流れていない
ため、アーク電流検出手段１３ではパイロット電流ｒｐ
のみが検出され、バイロフト電流１ｐ　（Ｉｐ−１ａ）
は制御設定値１ｐ（ＲＥＦ）で定電流制御される（第４
図ｔ　ｏ　−ｔ１参照）。

次いで、この状態で、プラズマトーチ２を被切断材６に
接近させてプラズマアーク８を発生させる（第４図ｔ１
参照）と、プラズマアーク８の発生にともない切断電流
１ｃが流れ出し、切断電流検出手段工４では、このこと
を検知する。そして、検出された切断電流ＩＣがＩｃｏ
のレベルに達すると、コンパレーク１２０の出力が反転
し１、電磁接触器１９を駆動して接点１９を切り換え操
作する。かくして、接点１９のａ・接点は閉じ、ｂ接点
は開かれて誤差増幅器工６の基−値にアーク電流調整器
２２が選ばれ、アーク電流１ａ’（Ｉａ＝ＩＣ＋Ｉｐ）
はＩａ（ＲＥＦ）で制御されることになる。

ここに、Ｉａ　（ＲＥＦ）は、切断作業時に、切断電流
Ｉｃが定電流制御される時の基準値１ｃ（ＲＥＦ）より
も充分に大きい値が選ばれているので、切断電流ＩＣも
アーク電流１ａに連れられて太きく立ち上がることにな
る（第４図ｔ２〜ｔ３参照）。

そして、切断電流Ｊｃがプラズマアークを安定に維持で
きるレベル、つまりｒｃｌに達する（第４図ｔ３参照）
と、コンパレータ１２１の出力が反転して、電磁接触器
２０が駆動される。

電磁接触２０が駆動されると、その接点２０のａ接点が
閉じ、ｂ接点が開いて、開閉手段２４を駆動して接点手
段１０を開きパイロソトア−り発生用電路を開いて、パ
イロット電流１ｐを遮断し、同時に誤差増幅器１６の基
準値に切断電流調整器２３が選ばれて、切断電流Ｉｃは
Ｉｃ（ＲＥＦ）を基準値として定電流制御される。

以上の制御動作に対する理解を容易にするため第３図に
本発明方法における制御フローを示し、第４図に制御時
の各電流波形図を示す。

以上の結果、本発明方法では、直流電源装置１の電源を
投入し、高周波発生装置７を駆動してパイロットアーク
を発生させ、切断電流１ｃが流れたことが検出されると
、アーク電流の制御設定値は、切断電流Ｉｃの切断作業
時に定電流制御される基準値１ｃ（ＲＥＦ）より大きい
充分に大きい値Ｉａ（ＲＥＦ）に切り換わって、アーク
プラズマへの移行をスムーズにし、さらに切断電流１ｃ
が、発生したプラズマアークを安定化させるレベル（Ｉ
　ｃ　１）に達成した後は、パイロット電流■ｐを遮断
しするとともに、制御設定値をＩＣ（ＲＥＦ）に切り換
えて、切断電流１ｃを一定にできる。

その結果、発生されたプラズマア−りは安定に維持され
るとともに、パイロット電流１ｐの遮断によって電流制
限抵抗によるエネルギーロスと電極。

ノズ、ルでの発熱ロスを効果的に防止できる。

なお、以上の実施例では、本発明方法を正極性の場合の
例を示したにすぎないが、逆極性の場合にも実施可能な
ことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１閏は、本発明方法を実施するために使用されるプラ
ズマアーク切断装置の概略構成図、第２図は定電流制御
回路の構成を示す系統図、　第３、図は、本発明方法の
制御フローを示す図、第４図は制御動作時の各電流の波
形を示す図である。（符号の説明）図において、１は直流電源装置、２はプラズマア−ク、
３は電極、４はノズル、５はシールドカップ、６は被切
断材、７は高周波発生装置、８は切断作業時に発生する
プラズマアーク、９は電流制限抵抗、１０はその接点手
段、１１は定電流制御回路、１２は制御設定値の切り換
え手段、１３はアーク電流検出手段、１４は切断電流検
出手段、２４は開閉手段、Ｔａはアーク電流、Ｔｃは切
断電流、ｒｐはパイロット電流を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１）電極とノズル間にパイロットアークを飛ばせた後、
電極と被切断材間にプラズマアークを発生させて、被切
断材を切断するようにしたプラズマアーク切断に於ける
プラズマアークの安定化制御方法であって、パイロットアーク発生後に、切断電流の有無を検出し、
該切断電流の流れたことが確認されるとアーク電流の制
御設定値を、充分に大きいものに切り換えて切断電流を
プラズマアークの安定する値に立ち上がらせ、切断電流
がこの安定値に達した時点で、パイロットアーク発生用
電路を開いてパイロット電流を遮断すると同時に切断電
流の制御設定値を所定値に切り換えて定電流制御するこ
とを特徴とするプラズマアークの安定化制御方法。２）パイロットアークの起動時に電極とノズル間に高周
波放電を発生させる高周波発生装置、アーク電流検出手
段、切断電流検出手段、アーク電流をフィードバック制
御する定電流制御回路、定電流制御回路の制御設定値を
変更する切り換え手段及び、上記切断電流検出手段から
の駆動信号を受けてパイロットアーク発生用電路を開閉
する開閉手段とを備えて成るプラズマアーク切断装置。