JPS6320166A - プラズマア−ク用電源 - 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、プラズマ切断やプラズマ溶接に使用されるプ
ラズマアーク用電源に関する。

〔発明の背景〕

移行式プラズマアークを利用したプラズマ切断機やプラ
ズマ溶接機では、主アーク回路とパイロットアーク回路
に一つの電源から給電する方式のものが多く、また最近
のプラズマ切断機などでは、プラズマアークを安定に発
生させるだめ、インバータやチヨソ・量による定電流制
御が採用されている。その−例を第２図に示す。

第２図において、主電源回路は交流入力端子１、−次側
整流器２、平滑コンデンサ３、出力制御部３頁 であるインバータ４、変圧器５、二次側整流器６、直流
リアクタ７、パイロットアーク電流を制限する抵抗器８
、アークスタート用高周波発生器９、カップリングコイ
ル１０及び高周波パイノ譬ス用コンデンサ１１から構成
されている。アークスタート時には、電源の無負荷電圧
がゾラズマ切断トーチの電極１２と母材１３の間に印加
され、同時に抵抗器８と接点ＩＸｂを介して電極１２と
ノズル１４の間にも同じ電圧が印加される。また、ノ４
’イロットアーク回路にはカップリングコイル１０を介
して高周波電圧が重畳して印加され、電極１２とノズル
１４の間に高周波放電によシ導かれてパイロットアーク
が点じる。このとき、ノクイロットアーク電流は抵抗器
８によシ制限される。このノ母イロットアークによるプ
ラズマ流が作動ガスによってノズル１４から噴出し、母
材１３に触れると、電極１２と母材１３の間に主アーク
が点じ、切断を開始する。

主アーク電流は、主アーク電流検出器１５の検出信号と
主アーク電流設定器１６の設定信号を比較部１７で比較
し、比較部１７から出力される主アーク電流制御信号を
インバータ駆動回路１８に入力し、インバータ４の出力
・やルス幅を制御することによって設定値に制御され、
プラズマアーク（主アーク）を安定に維持する。１９は
主アーク電流検出器１５の検出信号により作動するリレ
ー駆動回路で、所定の主アーク電流が流れると、リレー
ＩＸを付勢し、接点ＩＸｂを開にしてノクイロットアー
ク回路を切るようになっている。

このように従来の移行式プラズマアーク用電源において
は、パイロットアーク電流を制限するのに抵抗器８を用
いておシ、この抵抗器８は、例えばエアーゾラズマ切断
の場合、無負荷電圧２００〜２５０ｖで・臂イロットア
ーク電流を５〜ＩＯＡに抑えるためには、抵抗値を約２
００とする必要があシ、その消費電力はアーク電圧によ
り異なるが、１〜２　ｋＷにもなる。このため、大容量
の抵抗器を必要とし、電源を小形軽量化する上で障害と
なっていた。また、従来の移行式プラズマアーク用電源
では、パイロットアーク電流に対しては定電流制御が行
われず、アーク電圧によって電流値が変動す５頁 るため、ノやイロットアークの安定性も十分でなかった
。また、電極１２とノズル１４が短絡した状態で起動す
ると、抵抗８に無負荷電圧（２００〜２５０Ｖ）がかか
り、この電圧がノズル１４及び母材１３間にかかること
になるので危険であるなどの問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述したような問題点を解消するためになされ
たもので、Ａ？イロットアークの安定性に優れ、また安
全性も高く、さらに小形軽量化することができるプラズ
マアーク用電源を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、移行式プラズマアーク電源において、主アー
ク電流に移行したらパイロットアーク回路を開放する機
能をもち、パイロットアーク電流と主アーク電流はそれ
ぞれ定電流制御を行い、さらに・ぐイロットアーク回路
に最大電流が流れたときでも電撃を受けない程度の低い
、電圧がトーチにかかるような低抵抗をパイロットアー
ク回路に設け６頁 て上述目的を達成するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明によるプラズマアーク用電源の一実施例を示す
ブロック図である。この第１図において第２図と同−又
は相当部分に同一符号を付して両図を対照すれば分かる
ように、本発明はインバータ４の主回路ないし主アーク
回路については従来と特に異なるところはない。

本発明は、パイロットアーク回路にノＪ？イロットアー
ク電流検出器加と低抵抗Ｕを挿入し、また上記検出器２
０からの検出信号と７４イロツトアーク電流設定器２１
から？設定信号とを比較してパイロットアーク電流を定
電流制御する比較部（第２の比較部）２２を設けてなる
ものである。この場合、主アーク電流をリレー駆動回路
１９で検出するまでは、比較部（第１の比較部）１７と
比較部２２がともに作動状態になっておシ、検出器１５
．２０からの検出値が設定器１６．２１の設定値をいず
れも越えないように制御される。また低抵抗Ｕは、電極
１２とノズル７頁 １４間が短絡し、パイロットアーク回路に最大電流（本
発明ではパイロットアーク電流も定電流制御しているの
で、この場合５〜ＩＯＡ程度）が流れたとき、発生電圧
が、万一ノズル１４に触れても電撃を受けない電圧、例
えばｌＯ〜３０　Ｖ程度になるような抵抗値（２〜３０
程度）に選定されている。これによりノ母イロットアー
ク電流（５〜ＩＯＡ程度）が流れると、低抵抗Ｕによる
電圧降下（ｌＯ〜３０ｖ）がノズル１４と母材１３間に
生じ、アーク移行しやすくなる。またこのように低抵抗
あの抵抗値が低いので、その消費電力は、例えば５Ａ、
２Ωの定格とすれば５０Ｗとなり、低容量（小形、軽量
）の抵抗器が使用できる。

本発明は、また信号選択回路２３を付加してなるもので
ある。この信号選択回路ｎは、例えば共通接続点Ｐと第
１の比較部１７の出力端との間及び共通接続点Ｐと第２
の比較部２２の出力端との間にダイオードＤ１　ｓ　Ｄ
ｔをそれぞれのアノード側が共通になるように接続し、
共通接続点Ｐを抵抗Ｒ８を介して直流電源＋Ｖに結び、
第１の比較部１７から出力される主アーク電流制御信号
と第２の比較部２２から出力される・ぐイロットアーク
制御信号のうち、電圧レベルの低い方の信号をダイオー
ドＤＩ　、Ｄｔ、共通接続点Ｐを経てインバータ駆動回
路１８に入力するようにしたものである。インバータ駆
動回路１８は、入力された制御信号と鋸歯状波信号を比
較。

して制御信号の電圧レベルが高いほど・ぐルス幅の広い
・臂ルス信号を作り、このパルス信号でインバータ４の
スイッチング素子であるトランジスタを駆動し、主アー
ク電流及びパイロットアーク電流がそれぞれの設定値に
なるように電源の出力制御を行わせる。

アークスタート時に、交流入力端子１に加えられた商用
周波数の交流入力は一次側整流器２と平滑コンデンサ３
で直流に変換され、次いでインバータ４で高周波交流に
変換されて変圧器５の一次側に印加され、二次側に無負
荷電圧を発生する。

この無負荷電圧は二次側整流器６で再度直流に変換され
た後、直流リアクタ７を介してノラズマ切断トーチの電
極１２と母材１３の間に印加され、同９百 時に接点ＩＸｂを介して電極１２とノズル１４の間にも
同じ電圧が印加される。また、ノ４イロットアーク回路
には高周波発生器９で発生した高周波電圧が　。

カップリングコイル１０により重畳して印加され、電極
１２とノズル１４の間に高周波放電によシ導かれ　　□
て／母イロットアークが点じる。このノやイロットアー
ク電流はパイロットアーク電流検出器２０で検出され、
電流値に比例した検出信号が第２の比較部２２にフィー
ド・ぐツクされる。このとき、第２の比較部２２から出
力されるノｆイロットアーク電流制御信号は第１の比較
部１７から出力される主アーク電流制御信号よシも電圧
レベルが低いので、信号選択回路ｎのダイオードＤ、が
オン、ダイオードＤＩが。

オフとなシ、ダイオードＤ、を介してパイロットアーク
電流制御信号がインバータ駆動回路１８に入ｊ　　。

され、これによシインパータ４は、／臂イロットアーク
電流が設定値になるように電源出力を制御する。次いで
、Ａ？イロットアークによるプラズマ流に導かれて電極
１２と母材１３の間にプラズマアーク（主アーク）が点
じると、その主アーク電流が主１０頁 アーク電流検出器１５で検出され、この検出信号により
主アーク電流が所定値に達し７たときにリレー駆動回路
１９がリレーＩＸを付勢し、接点ＩＸｂを開にしてノぐ
イロットアーク回路を切る。それまでは、たとえ主アー
ク電流が設定値に達していなくても、ノ４”イロットア
ーク電流が設定値よシ流れ過ぎ才りば、これを抑えるよ
うに、インバータ４は・やイロ、ノドー□アーク電流の
定電流制御を優先して行う。しかし、・ぐイロットアー
ク回路が切られると、主アーク電流検出器１５からのフ
ィードバックにより第１の比較部１７に生じる主アーク
電流制御信号の電圧レベルの方が第２の比較部２２から
出力される・母イロントアーク電流制御信号の電圧レベ
ルよシも低くなるため、信号選択回路２３のダイオード
Ｄ、がオン、ダイオードＤ、がオフに変わり、インノぐ
一夕４は、□ダイオードＤ、を介してインバータ駆動回
路１８に入力される主アーク電流制御信号に応じて電源
出力を制御し、主アーク電流を設定値に維持するように
なる。

本実施例中の信号選択回路２３はスイッチング素１１頁 子としてダイオードを用いた例であるが、ノｊイロット
アーク回路の人、切に連動する切換接点を用いてノ母イ
ロットアーク電流制御信号と主アーク電流制御信号の選
択を行う構成としても上記と同様の機能が得られること
は言うまでもない。

上述実施例は、作動ガスを変えることによシプラズマ溶
接機としても使用できる。また、本発明は、インバータ
４に代えて変圧器５の二次側に設けたチョッパにより出
力制御を行う場合にも適用することができる。

さらに上述実施例では、ノやイロットアーク電流検出器
２０を独立に設けたが、これを低抵抗２４に兼用させ、
その発生電圧（両端間電圧）によってｉＪ？イロットア
ーク電流を検出するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、比較的簡単な構成で
パイロットアーク回路中の抵抗器を大容量のものから小
容量めものに代えることができ、小形、軽量化すること
ができる。また、パイロットアーク電流を定電流化した
ので／４イロットアークを安定化することができる。さ
らに上記抵抗器を低抵抗とし、かつパイロットアーク電
流を定電流化したので、電極−ノズル間短絡時でもノズ
ル−母材間の発生電圧を、電撃を受けない程度にするこ
とができ、安全性を高めることができるなどの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電源の一実施例を示す回路図、第２図は
従来電源の回路図ある。 １２・・・電極、１３・・・母材、１４・・・ノズル、
１５・・・主アーク電流検出器、１６・・主アーク電流
設定器、１７・・・第１の比較部、１８・・・インバー
タ（出方制御部）駆動回路、２０・・りやイロットアー
ク電流検出器、２１・・・パイロットアーク電流設定器
、２２・・・第２の比較部、２３・・信号選択回路、２
４・・・低抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トーチの電極と母材を含む主アーク回路及びトーチ
   の電極とノズルを含むパイロットアーク回路に給電する
   移行式プラズマアーク用電源において、主アーク回路の
   電流値を検出する主アーク電流検出器と、パイロットア
   ーク回路の電流値を検出するパイロットアーク電流検出
   器と、パイロットアーク回路中に挿入された低抵抗と、
   上記主アーク電流検出器の検出信号と主アーク電流設定
   器の設定信号とを比較し主アーク電流制御信号を出力す
   る第１の比較部と、上記パイロットアーク電流検出器の
   検出信号とパイロットアーク電流設定器の設定信号とを
   比較しパイロットアーク電流制御信号を出力する第２の
   比較部と、上記主アーク電流制御信号及びパイロットア
   ーク電流制御信号に応じて主アーク回路とパイロットア
   ーク回路に流れる電流がそれぞれの設定値になるように
   電源の出力を制御する単一の出力制御部と、上記主アー
   ク電流制御信号と上記パイロットアーク電流制御信号を
   選択的に上記出力制御部の駆動回路に入力させる信号選
   択回路とを備えたことを特徴とするプラズマアーク用電
   源。