JPS6220804A - プラズマ・ト−チの送り自動制御装置 - Google Patents

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、回転電極式金属粉末製造装置に供されるプラ
ズマ・トーチの送り自動制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、Ｔｉ、Ｚｒ及びＮｂ等の高融点活性金属を金属粉
末状に加工するのに、回転電極式金属粉末製造装置が用
いられている。この装置には、第４図に示すように、真
空或いはアルゴンガスが満たされた真空チャンバー４２
のモータ室４３に高速モータ４４が設置されている。上
記高速モータ４４によって高速回転され、金属粉末に加
工するための被溶解材４５の前方には、この被溶解材４
５と対向してプラズマ・トーチ４６が設けられている。

上記プラズマ・トーチ４６では、プラズマ・ソースガス
ボンベ４８のプラズマ・ソースガス及びプラズマ・アー
クガス発生電源４７の供給を受けることにより、先端部
の水冷ノズル４９からプラズマ・アークガスが噴出され
る。このプラズマ・アークガスにより上記被溶解材４５
が溶解され、金属粉末５０となって飛散されることによ
り粉末加工が行なわれる。ここで、上記被溶解材４５と
プラズマ・トーチ４６先端部の水冷ノズル４９の距離Ｌ
ｃは、予め、最も加工に適した距離となる適正距離Ｌｄ
に設定されている。しかし、上記のように被溶解材４５
の溶解が行なわれたときには、上記距離Ｌｃは適正距離
Ｌｄから外れることになる。上記プラズマ・トーチ４６
はトーチ支持部５１にて支持されており、このトーチ支
持部５１に設けられた送りナット部５１ａには操作ハン
ドル５３により回転される送りボルト５２が挿通されて
いる。この機構により、上記距離Ｌｃ≠適正距離Ｌ　ｄ
となったとき、上記真空チャンバー４２の図示しない覗
窓からのオペレータの目視により、上記プラズマ・トー
チ４６を矢印りで示すように前後させ、上記距離Ｌ　ｃ
を適正距離Ｌｄに一致するように上記操作ハンドル５３
が操作されていた。

ところが、上記従来の構造では、適正距離Ｌｄの維持が
、オペレータの目視による人手操作であり、オペレータ
の技量に依存するものであるため、加工作業が不安定な
ものとなる。また上記適正距離Ｌｄの目視計測には熟練
を要するため、限られたオペレータしか加工作業を遂行
できないことになる。さらに、プラズマ・トーチ４６の
追従送り操作が遅れると、被溶解材４５が溶解され尽く
してしまうことがあり、プラズマ・アークガスにより高
速モータ４４の回転軸等が破損される虞れが生じ、オペ
レータに大きな負担を強いることになる等の欠点を有し
ていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、人手作業により生じる不安定な要件を排除する
ことができ、安定かつ信頼性の高いプラズマ・トーチの
送り自動制御装置の提供を目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明のプラズマ・トーチの送り自動制御装置は、プラ
ズマ・トーチを支持するトーチ支持部の送りナツト部に
挿通した送りボルトを回転軸に軸着したトーチ駆動モー
タを設け、プラズマ・トーチと被溶解材との適正距離に
おける上記両者間の検出電圧を基準電圧とし、この基準
電圧と上記検出電圧とを比較して得た差電圧に応じて上
記トーチ駆動モータを回転させ、プラズマ・トーチの送
り操作を自動的に行なうことができるように構成したこ
とを特徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて以下に
説明する。

第１図に示す回転電極式金属粉末製造装置のアルゴンガ
スが満たされた真空チャンバ−１側部には、モータ室外
枠２ａによりモータ室２が設けられており、このモータ
室２内には架台３上に高速モータ５が設置されている。

上記モータ室２は上記真空チャンバー１内と通気し、外
気に対しては密閉された構造となっている。上記高速モ
ータ５は交流電源であるモータ駆動電源４と接続されて
いる。上記高速モータ５の回転軸５ａの先端部には、微
細粉末とされる円柱状の高融点活性金属から成る被溶解
材６が装着されている。上記被溶解材６と対向する真空
チャンバー１の側壁にはトーチ挿通孔１ａが形成されて
おり、このトーチ挿通孔１ａからはプラズマ・トーチ７
が挿入されている。このプラズマ・トーチ７は上記高速
モータ５の回転軸５ａの中心軸上に設置されており、そ
の先端部には水冷ノズル８が設けられている。上記真空
チャンバー１側壁外面における上記トーチ挿通孔１ａの
形成位置には、上記プラズマ・トーチ７及び上記トーチ
挿通孔１ａの間隙から上記真空チャンバー１の気密を保
持するために、真空シール機構９が設けられている。上
記プラズマ・トーチ７は、トーチ支持台１０に摺動自在
に設けられた送りナット部１１ａを有するトーチ支持部
１１により、後端部付近が支持されている。上記トーチ
支持台１０は、上記真空チャンバー１の側壁に設けられ
た架台１２上に設置されており、この架台１２上には他
にトーチ駆動モータ１３が設置されている。このトーチ
駆動モータ１３の回転軸１３ａには、上記トーチ支持部
１１の送りナツト部１１ａに挿通された送りボルト１４
が軸着されている。上記トーチ駆動モータ１３にはこの
トーチ駆動モータ１３の回転を制御する自動制御装置１
５が接続されている。また、上記プラズマ・トーチ７に
は商用電源１６と接続されたプラズマ・ア−多発生電源
１７、及びガス管路１８を介してプラズマ・ソースガス
ポンベ１９が接続されている。上記の自動制御装置１５
には、第２図に示すように、■入力端子２０とｅ入力端
子２１が設けられており、■入力端子２０は上記プラズ
マ・トーチ７の水冷ノズル８と接続され、θ入力端子２
１は前記被溶解材６と接続され接地されている。上記■
入力端子２０及びｅ入力端子２１は、給電路２２を介し
て、上記両端子間の電圧と後述の基準電圧とを比較する
比較制御装置２３に接続されている。上記比較制御装置
２３は給電路２４を介して電圧調整器２５と接続されて
おり、この電圧調整器２５は上記基準電圧を発生するた
めの基準電圧発生装置２６と接続されている。上記基準
電圧発生装置２６には商用電源２７が供給されている。

上記比較制御装置２３は、この比較制御装置２３からの
出力を受けて前記トーチ駆動モータ１３を駆動する速度
変換装置２８に給電路２９を介して接続されている。上
記給電路２２・２４・２９にはそれぞれ検出電圧計３０
、基準電圧計３１、差電圧計３２が接続されている。一
方、前記プラズマ・トーチ７内部には冷却水を取り入れ
ることによりプラズマ・トーチ７を冷却するだめのトー
チ冷却室３３が設けられている。このトーチ冷却室３３
前方にはプラズマ・アークを送出するためのアーク電極
３４が設けられており、このアーク電極３４の外周付近
には、前記ガス管路１８の接続されたガス取入室３５が
設けられている。プラズマ・トーチ７先端部の水冷ノズ
ル８中央部には、プラズマ・アークガス噴出孔３７が設
けられており、上記水冷ノズル８内部には、この水冷ノ
ズル８を冷却するためのノズル冷却室３８が設けられて
いる。上記ノズル冷却室３８及び上記トーチ冷却室３３
には、図示しない冷却水供給源から冷却水を供給するた
めの冷却水管路３９が接続されている。上記水冷ノズル
８は上記アーク電極３４と絶縁されており、上記水冷ノ
ズル８には前記プラズマ・アーク発生電源１７の■出力
端子１７ａが、また上記アーク電極３４と導通ずるプラ
ズマ・トーチ７の端部にはｅ出力端子１７ｂが接続され
ている。上記プラズマ・アーク発生電源１７の■出力端
子１７ａ及びｅ出力端子１７ｂ間には直流電圧計４０が
介装されており、上記■出力端子１７ａと上記水冷ノズ
ル８を結ぶ給電路には直流電流計４１が挿入されている
。

上記の構成において、本装置が起動されると、モータ駆
動電ｔ１．４の供給を受けて高速モータ５が回転され、
これにより被溶解材６が高速回転される。一方、商用電
源１６の供給を受けたプラズマ・アーク発生電源１７か
らは、高周波を重畳した直流電源がプラズマ・トーチ７
のアーク電極３４及び水冷ノズル８間に供給される。ま
た、トーチ冷却室３３及びノズル冷却室３８には冷却水
管路３９・３９を通じて冷却水が供給される。さらに、
ガス取入室３５にはプラズマ・ソースガスボンベ１９か
らガス管路１８を通じてプラズマ・ソースガスが供給さ
れる。これにより、上記プラズマ・トーチ７からは、ガ
ス噴出孔３７を通じ、高温のプラズマ化されたガスのプ
ラズマ・アークガスが被溶解材６に向けて噴出される。

高速回転中の上記被溶解材６は、上記プラズマ・アーク
ガスにより溶解され、遠心力により飛散して粉末化され
る。以上の過程により金属の微細粉末が製造される。

ところで、上記プラズマ・トーチ７先端部の水冷ノズル
８と上記被溶解材６との距離Ｌａは、被溶解材６から金
属粉末を製造するのに最も適当となる適正距崎Ｌｂに予
め設定されている。また、自動制御装置１５の基準電圧
発生装置２６からは、上記適正距離Ｌｂにおける■入力
端子２０及びｅ入力端子２１間の検出電圧Ｅａに等しい
電圧が基準電圧Ｅｓとして電圧調整器２５により調整さ
れて出力されている。上記基準電圧Ｅｓは基準電圧計３
１にて表示される。上記検出電圧Ｅａ及び上記距離１．
ａの間には、第３図に示すように、比例関係が成立して
おり、この関係を用いることによりプラズマ・トーチの
送り自動制御が行なわれる。比較制御装置２３では検出
電圧計３０に表示される上記検出電圧Ｅａと上記基準電
圧Ｅｓとが比較され、差電圧ｅが出力される。上記差電
圧ｅは、差電圧ｅ−検出電圧Ｅａ−基串電圧Ｅｓの関係
式から求められ、差電圧針３２にて表示される。ここで
、距離Ｌａ＝適正距離Ｌ　ｂのときには、比較制御装置
２３出力の差電圧ｅはＯとなり、速度変換装置２８は作
動されず、トーチ駆動モータ１３も回転されない。一方
、上記被溶解材６の消耗等により距＃Ｌａ≠適正距離Ｌ
ｂとなったときには、上記差電圧ｅ≠０となり、この差
電圧ｅは速度変換装置２８にて増幅されて上記トーチ駆
動モータ１３に出力される。この出力を受けた上記トー
チ駆動モータ１３は上記差電圧ｅに相当する速度で正転
成いは逆転される。上記トーチ駆動モータ１３の回転に
応じて回転される送りポルト１４と、トーチ支持部１１
の送りナツト部１１ａにより、上記送りポルｌ−１４の
回転運動がトーチ支持部１１の直線運動に変換される。

これにより、プラズマ・トーチ７が矢印りで示すように
前進或いは後退されて上記距離Ｌａが適正距離Ｌｂと一
致される。このときには、距離Ｌａが適正距離Ｌｂに接
近するに従い上記差電圧ｅは低くなるため、トーチ駆動
モータ１３は減速され、微、調整を行いながら上記一致
動作が行なわれる。上記プラズマ・トーチ７の前進及び
後退駆動は上記差電圧ｅの正負に応じて行なわれる。つ
まり、差電圧ｅが正、即ち距離１．ａ＞適正距離Ｌｂの
ときには、上記プラズマ・トーチ７は前進駆動され、差
電圧ｅが負、即ち距離Ｌａ＜距離Ｌｂのときには、プラ
ズマ・トーチ７は後退駆動され、距離Ｌａ＝適正距離Ｌ
ｂの関係が維持される。

尚、上記プラズマ・トーチ７付近にリミットスイッチを
設置することにより、上記被溶解材６の消耗による溶解
終了を検知し、上記自動制御装置１５及びプラズマ・ア
ーク発生電源１７を自動的に停止させることも可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明のプラズマ・トーチの送り自動制御装置は、以上
のように、プラズマ・トーチと被溶解材との適正距離に
おける上記両者間の電圧を基準電圧とし、上記適正距離
を外れたときの検出電圧と上記基準電圧とを比較して得
た差電圧に応じてトーチ駆動モータを回転させ、自動的
に適正距離を維持させるようにした構成である。このた
め、本装置の操作は、熟練したオペレータに依存するこ
となく、任意のオペレータにより行なうことができる。

また人手操作による追従送り操作の不安定性が解消され
、上記不安定性に起因する事故が防止される。これによ
り、本装置を備えた装置の加工作業の安定性及び信頼性
を向上することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示したプラズマ・トーチの送り自動制御装置の回路
構成図、第３図は第２図に示した検出電圧Ｅａと距離Ｌ
ａの関係を示すグラフ、第４図は従来例を示す構成図で
ある。 １は真空チャンバー、５は高速モータ、６は被溶解材、
７はプラズマ・トーチ、８は水冷ノズル、１１はトーチ
支持部、ｌｌａは送りナット部、１３はトーチ駆動モー
タ、１３ａは回転軸、１４は送りボルト、１５は自動制
御装置、２３は比較制御装置、２５は電圧調整器、２６
は基準電圧発生装置、２８は速度変換装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラズマ・トーチを支持するトーチ支持部の送りナ
   ット部に挿通した送りボルトを回転軸に軸着してなるト
   ーチ駆動モータを設け、プラズマ・トーチと被溶解材と
   の適正距離における上記両者間の検出電圧を基準電圧と
   し、この基準電圧と上記検出電圧とを比較して得た差電
   圧に応じて上記トーチ駆動モータが回転しうるように設
   定したことを特徴とするプラズマ・トーチの送り自動制
   御装置。