JPS63268572A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JPS63268572A JPS63268572A JP10360987A JP10360987A JPS63268572A JP S63268572 A JPS63268572 A JP S63268572A JP 10360987 A JP10360987 A JP 10360987A JP 10360987 A JP10360987 A JP 10360987A JP S63268572 A JPS63268572 A JP S63268572A
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Links
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Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
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。
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〕
本発明はプラズマアーク若しくはプラズマジェットを出
力して切断加工、溶接、加熱等に利用するプラズマ発生
装置に関する。
力して切断加工、溶接、加熱等に利用するプラズマ発生
装置に関する。
プラズマによる切断加工はレーザ加工機に匹敵する高エ
ネルギ出力が得られ、加工速度が高く、トーチ先端のノ
ズル径を絞り込むことによって微細に高精度の加工がで
き、又装置のランニングコストが安い等の特徴を有する
。しかしながら、従来プラズマ電源には直流、パルス等
が利用されているが、容量が大きく、応答速度が低く、
このため連続で長時間安定したプラズマを発生すること
ができなかった。
ネルギ出力が得られ、加工速度が高く、トーチ先端のノ
ズル径を絞り込むことによって微細に高精度の加工がで
き、又装置のランニングコストが安い等の特徴を有する
。しかしながら、従来プラズマ電源には直流、パルス等
が利用されているが、容量が大きく、応答速度が低く、
このため連続で長時間安定したプラズマを発生すること
ができなかった。
（問題点の解決手段）
本発明は前記の点に鑑みて提案されたもので、陰極及び
陽極間に接続するプラズマ発生用電源としてＡＣ−ＤＣ
−ＨＦ−ＤＣインバータ電源を設けたことを特徴とする
。
陽極間に接続するプラズマ発生用電源としてＡＣ−ＤＣ
−ＨＦ−ＤＣインバータ電源を設けたことを特徴とする
。
（実施例）
以下図面の一実施例により本発明を説明する。
第１図はプラズマアークの実施例で、１はプラズマトー
チで、上端部から陽極電極２を同軸状に挿入し、放電に
よって発生するプラズマアークを先端ノズル１ａより噴
出する。１ｂは媒体ガスの供給口で、ポンプ３の作動に
よりボンベ中のＡｒ、ＨＬＮ２等のガスを供給する。５
はノズルに対向する被加工体で、Ｘ、Ｙ駆動テーブル６
に固定され、加工形状に移動制御される。１．８はテー
ブル駆動モ−タ、９がＮＣＨＪａＨＨｌｌｏは商用文Ｒ
ＡｃをＭ接整流ＤＣする整流器、１１は直流電圧をオン
・オフスイッチングして高周波パルスＨＦを作るスイッ
チ、１２が高周波発振器、１３は高周波トランス、１４
はトランス出力を整流ＤＣする整流器、１５はインダク
タで、これらによりＡＣ−ＤＣ−ＨＦインバータ電源を
形成し、出−力ＤＣを電極２と被加工体５間に接続する
。１６は電極２と被加工体５間の電圧を検出する回路で
、検出信号を発振器１２に供給する。
チで、上端部から陽極電極２を同軸状に挿入し、放電に
よって発生するプラズマアークを先端ノズル１ａより噴
出する。１ｂは媒体ガスの供給口で、ポンプ３の作動に
よりボンベ中のＡｒ、ＨＬＮ２等のガスを供給する。５
はノズルに対向する被加工体で、Ｘ、Ｙ駆動テーブル６
に固定され、加工形状に移動制御される。１．８はテー
ブル駆動モ−タ、９がＮＣＨＪａＨＨｌｌｏは商用文Ｒ
ＡｃをＭ接整流ＤＣする整流器、１１は直流電圧をオン
・オフスイッチングして高周波パルスＨＦを作るスイッ
チ、１２が高周波発振器、１３は高周波トランス、１４
はトランス出力を整流ＤＣする整流器、１５はインダク
タで、これらによりＡＣ−ＤＣ−ＨＦインバータ電源を
形成し、出−力ＤＣを電極２と被加工体５間に接続する
。１６は電極２と被加工体５間の電圧を検出する回路で
、検出信号を発振器１２に供給する。
以上に於て、プラズマトーチ１内にボンベ４からポンプ
３制御によって所定圧力の媒体ガスが供給され、この供
給ガス中で陽極電極２により放電が行なわれ陰極の被加
工体５間にプラズマアークを発生し、ノズル１ａから集
束プラズマを噴射する。
３制御によって所定圧力の媒体ガスが供給され、この供
給ガス中で陽極電極２により放電が行なわれ陰極の被加
工体５間にプラズマアークを発生し、ノズル１ａから集
束プラズマを噴射する。
このプラズマアークを被加工体５に照射衝突することに
よって、被加工体の穴明け、切断、溶接等の加工が行な
え、加工の進行に応じてＣＮＣ装置９の制御によって所
定加工形状にテーブル移動制御することより自動的に所
要形状に加工することができる。ＣＮＣ制御装置９には
予め送り形状の信号をプログラム入力しておき、又ポン
プ３の駆動制御信号を入力しておくことにより、任意の
形状加工が自動的に制御できる。プラズマの噴射ノズル
１ａはノズル口径を１ ｍｍφ以下、特に０．１〜０．
３ ｍｍφ程度の微小に形成することによって噴射プラ
ズマのビームを集束してエネルギ密度を高めて照射する
ことができ、複雑微細形状を容易に高精度をもって加工
することができる。
よって、被加工体の穴明け、切断、溶接等の加工が行な
え、加工の進行に応じてＣＮＣ装置９の制御によって所
定加工形状にテーブル移動制御することより自動的に所
要形状に加工することができる。ＣＮＣ制御装置９には
予め送り形状の信号をプログラム入力しておき、又ポン
プ３の駆動制御信号を入力しておくことにより、任意の
形状加工が自動的に制御できる。プラズマの噴射ノズル
１ａはノズル口径を１ ｍｍφ以下、特に０．１〜０．
３ ｍｍφ程度の微小に形成することによって噴射プラ
ズマのビームを集束してエネルギ密度を高めて照射する
ことができ、複雑微細形状を容易に高精度をもって加工
することができる。
又プラズマ発生電源にはＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバ
ータ電源を設けたことによって極めて小型、軽量の電源
を設けたことができ、応答性が極めて高く、プラズマ発
生状態を高応答に制御することができる。即ち、整流器
１０によって直流にした出力をスイッチ１１の高周波ス
イッチングによって高周波パルスを発生するが、スイッ
チ１１は発振器１２によって制御されるので、発振器１
２の発振周波数、発振中止等を制御することによってス
イッチ１のスイッチングによる高周波パルスを制御する
ことができ、プラズマ電源の制御をすることができる。
ータ電源を設けたことによって極めて小型、軽量の電源
を設けたことができ、応答性が極めて高く、プラズマ発
生状態を高応答に制御することができる。即ち、整流器
１０によって直流にした出力をスイッチ１１の高周波ス
イッチングによって高周波パルスを発生するが、スイッ
チ１１は発振器１２によって制御されるので、発振器１
２の発振周波数、発振中止等を制御することによってス
イッチ１のスイッチングによる高周波パルスを制御する
ことができ、プラズマ電源の制御をすることができる。
発振器１２の発振周波数は約１００〜数１０００Ｈ２の
高周波発振する。陰陽極間のプラズマ電圧は抵抗１ｂに
よって検出され、プラズマの発生状態が悪ければ電圧は
上昇し、プラズマの形成にしたがって電圧が低下するか
ら、これを抵抗１ｂによって検出し、検出信号を発振器
１２に加えて発振制御を行なう。発振制御は検出信号電
圧に応じて発振周波数を増加するようにすれば、スイッ
チングパルスの周波数も増加し供給電力を増大できるか
ら、プラズマの発生を促進し、プラズマの増加により検
出信号電圧が低下するときは比例して発振周波数を低下
させスイッチングパルスの周波数を減少して供給電力を
減少するように制御する。このようにしてプラズマ間隙
のプラズマ形成状態によって供給電力を高周波による高
応答で、適応制御することができ、負荷に応じた安定し
たプラズマを発生させることができる。又間隙で何らか
の関係で短絡等の異常が発生するときは高周波の応答速
度で急速に発振を止めスイッチ１１オフし電力供給を中
断することができる。尚、検出抵抗１６による検出信号
によって発振器１２を制御するのに発振出力のオンパル
ス幅τＯｎ或いはオフパルスτｏｆｆをＩｌｌ ａする
ことができ、これによりスイッチ１１のスイッチング時
間を制御してプラズマ供給電力を制御することができる
。スイッチ１１のオン・オフスイッチングによって発生
して高周波パルスはトランス１３によって所定電圧に変
圧され、プラズマ発生用の陰陽極間に加えるのに適当な
電圧に調整され、整流器１４で直流に整流して間隙に供
給されるから電極間アーク放電及びそれによるプラズマ
の発生制御は容易に安定して行なわれる。整流器１４の
出力直流回路にチョークコイル等のインダクタンス１５
が挿入してあり、直流出力の平滑化に役立ち、又間隙で
短絡等の異常事故があった場合の電流阻止に役立つ。
高周波発振する。陰陽極間のプラズマ電圧は抵抗１ｂに
よって検出され、プラズマの発生状態が悪ければ電圧は
上昇し、プラズマの形成にしたがって電圧が低下するか
ら、これを抵抗１ｂによって検出し、検出信号を発振器
１２に加えて発振制御を行なう。発振制御は検出信号電
圧に応じて発振周波数を増加するようにすれば、スイッ
チングパルスの周波数も増加し供給電力を増大できるか
ら、プラズマの発生を促進し、プラズマの増加により検
出信号電圧が低下するときは比例して発振周波数を低下
させスイッチングパルスの周波数を減少して供給電力を
減少するように制御する。このようにしてプラズマ間隙
のプラズマ形成状態によって供給電力を高周波による高
応答で、適応制御することができ、負荷に応じた安定し
たプラズマを発生させることができる。又間隙で何らか
の関係で短絡等の異常が発生するときは高周波の応答速
度で急速に発振を止めスイッチ１１オフし電力供給を中
断することができる。尚、検出抵抗１６による検出信号
によって発振器１２を制御するのに発振出力のオンパル
ス幅τＯｎ或いはオフパルスτｏｆｆをＩｌｌ ａする
ことができ、これによりスイッチ１１のスイッチング時
間を制御してプラズマ供給電力を制御することができる
。スイッチ１１のオン・オフスイッチングによって発生
して高周波パルスはトランス１３によって所定電圧に変
圧され、プラズマ発生用の陰陽極間に加えるのに適当な
電圧に調整され、整流器１４で直流に整流して間隙に供
給されるから電極間アーク放電及びそれによるプラズマ
の発生制御は容易に安定して行なわれる。整流器１４の
出力直流回路にチョークコイル等のインダクタンス１５
が挿入してあり、直流出力の平滑化に役立ち、又間隙で
短絡等の異常事故があった場合の電流阻止に役立つ。
又以上のＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバータ電源は、低
周波の電源トランスを除去し、高周波トランスで所定電
圧に変圧制御するものであるから電源全体を小型軽量に
形成することができ、又電源回路に抵抗等の電力損失素
子を設けないで、スイツチング素子の高周波制御によっ
てエネルギ制御を行なうようにしたものであるから、電
力損失が少なく効率の高い電源を設けることができる。
周波の電源トランスを除去し、高周波トランスで所定電
圧に変圧制御するものであるから電源全体を小型軽量に
形成することができ、又電源回路に抵抗等の電力損失素
子を設けないで、スイツチング素子の高周波制御によっ
てエネルギ制御を行なうようにしたものであるから、電
力損失が少なく効率の高い電源を設けることができる。
電源出力は連続直流に限らず、スイッチングによってパ
ルス化することができ、この出力の電極への印加は極性
を反転させることができる。
ルス化することができ、この出力の電極への印加は極性
を反転させることができる。
第２図はプラズマジェットの実施例の一部説明図で、第
１図と同符号は同一部分を示す。プラズマトーチ１内の
先端ノズル部分に壁面に陰極電極１７を設け、トーチ内
に同軸に挿入した陽極電極２との間に電源を接続し、陰
極陽極電極間の放電によってプラズマを発生し先端ノズ
ル１ａよりジェット噴射さぜるようにしたものである。
１図と同符号は同一部分を示す。プラズマトーチ１内の
先端ノズル部分に壁面に陰極電極１７を設け、トーチ内
に同軸に挿入した陽極電極２との間に電源を接続し、陰
極陽極電極間の放電によってプラズマを発生し先端ノズ
ル１ａよりジェット噴射さぜるようにしたものである。
このノズルから噴射するプラズマジェットによって被加
工体５を加工したり溶接することができ、この場合は被
加工体に通電しないから非金腐の切断加工ができ、加熱
処理等が行なえる。
工体５を加工したり溶接することができ、この場合は被
加工体に通電しないから非金腐の切断加工ができ、加熱
処理等が行なえる。
又、図示しないが、第１図のプラズマアークの発生と第
２図のプラズマジェットの発生とを１台の機械で兼用し
、スイッチで切換えて利用できるように構成することが
できる。
２図のプラズマジェットの発生とを１台の機械で兼用し
、スイッチで切換えて利用できるように構成することが
できる。
次に実験例を説明すれば、口径ｏ、ｓｍｍφのノズルよ
り１０ ｋｇｆ／ ｃｍ ２の圧力で空気を噴出し、陰
陽極間にＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバータにより１５
０ Ｖ、 １０Ａで流速７ノ／ｌ１ｌｉｎのプラズマジ
ェットを噴射し、これにより厚さ２ ｍｍの鉄板の切断
を行なったとき、約０．８＋ｕの溝幅で３．５ ｍ／ｗ
ｉｎの速度で切断加工することができた。尚、コンプレ
ッサは２５０Ｗのコンプレッサを用いた。
り１０ ｋｇｆ／ ｃｍ ２の圧力で空気を噴出し、陰
陽極間にＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバータにより１５
０ Ｖ、 １０Ａで流速７ノ／ｌ１ｌｉｎのプラズマジ
ェットを噴射し、これにより厚さ２ ｍｍの鉄板の切断
を行なったとき、約０．８＋ｕの溝幅で３．５ ｍ／ｗ
ｉｎの速度で切断加工することができた。尚、コンプレ
ッサは２５０Ｗのコンプレッサを用いた。
又ノズル径０．１ｍｍφのノズルを用いＡｒガスを１５
０ ｋ（Ｊｆ／ ｃ曹２の圧力で供給して同様の加工を
行なったとき、切断加工溝幅は約ｏ、１５ｍｍで加工で
きた。何れの場合もＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバータ
電源を用いて高周波スイッチング速度を１Ｋ ＨＺとし
、負荷に応じた周波数制御して安定なプラズマを発生さ
せることにより加工速度、加工精度が向上することが確
認できた。
０ ｋ（Ｊｆ／ ｃ曹２の圧力で供給して同様の加工を
行なったとき、切断加工溝幅は約ｏ、１５ｍｍで加工で
きた。何れの場合もＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−ＤＣインバータ
電源を用いて高周波スイッチング速度を１Ｋ ＨＺとし
、負荷に応じた周波数制御して安定なプラズマを発生さ
せることにより加工速度、加工精度が向上することが確
認できた。
以上のように本発明によれば、陰陽極間の放電により供
給ガスのプラズマを発生しプラズマア−り若しくはプラ
ズマジェットを出力するようにしたプラズマ発生装置に
於て、前記陰極及び陽極間にプラズマ発生用のＡＣ−Ｄ
Ｃ−ＨＦ−ＤＣインバータ電源を設けたものであるから
、装置が小型、軽量に形成でき、電源の応答性が高く、
負荷に応じた安定したプラズマを発生することができ、
ノズル口径を小さくして高エネルギ密度のプラズマを発
生することにより加工速度、加工精度を極めて向上した
加工を行なうことができる。又高速応答電源により安定
したプラズマを発生することにより連続して長時間安定
したプラズマを発生して切断、溶接、加熱等の加工を安
定に能率的に加工することができる効果がある。
給ガスのプラズマを発生しプラズマア−り若しくはプラ
ズマジェットを出力するようにしたプラズマ発生装置に
於て、前記陰極及び陽極間にプラズマ発生用のＡＣ−Ｄ
Ｃ−ＨＦ−ＤＣインバータ電源を設けたものであるから
、装置が小型、軽量に形成でき、電源の応答性が高く、
負荷に応じた安定したプラズマを発生することができ、
ノズル口径を小さくして高エネルギ密度のプラズマを発
生することにより加工速度、加工精度を極めて向上した
加工を行なうことができる。又高速応答電源により安定
したプラズマを発生することにより連続して長時間安定
したプラズマを発生して切断、溶接、加熱等の加工を安
定に能率的に加工することができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は他の実施例
の一部構成図である。 １・・・・・・・・・プラズマトーチ １ａ・・・・・・・・・ノズル ２・・・・・・・・・電極 ３・・・・・・・・・ポンプ ４・・・・・・・・・ボンベ ５・・・・・・・・・被加工体 ６・・・・・・・・・テーブル ７．８・・・・・・・・・モータ ９・・・・・・・・・ＣＮＣ制御装置 １０・・・・・・・・・整流器 １１・・・・・・・・・スイッチ １２・・・・・・・・・発振器 １３・・・・・・・・・トランス １４・・・・・・・・・整流器 １５・・・・・・・・・インダンタ １６・・・・・・・・・電圧検出抵抗 １７・・・・・・・・・電極 特 許 出 願 人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 井 上 潔
の一部構成図である。 １・・・・・・・・・プラズマトーチ １ａ・・・・・・・・・ノズル ２・・・・・・・・・電極 ３・・・・・・・・・ポンプ ４・・・・・・・・・ボンベ ５・・・・・・・・・被加工体 ６・・・・・・・・・テーブル ７．８・・・・・・・・・モータ ９・・・・・・・・・ＣＮＣ制御装置 １０・・・・・・・・・整流器 １１・・・・・・・・・スイッチ １２・・・・・・・・・発振器 １３・・・・・・・・・トランス １４・・・・・・・・・整流器 １５・・・・・・・・・インダンタ １６・・・・・・・・・電圧検出抵抗 １７・・・・・・・・・電極 特 許 出 願 人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 井 上 潔
Claims (1)
- 陰極及び陽極間の放電により供給ガスのプラズマを発生
しプラズマアーク若しくはプラズマジェットをノズルか
ら出力するようにしたプラズマ発生装置に於て、前記陰
極及び陽極間にプラズマ発生用のＡＣ−ＤＣ−ＨＦ−Ｄ
Ｃインバータ電源を設けたことを特徴とするプラズマ発
生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10360987A JPS63268572A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10360987A JPS63268572A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63268572A true JPS63268572A (ja) | 1988-11-07 |
Family
ID=14358514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10360987A Pending JPS63268572A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63268572A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5036176A (en) * | 1988-03-24 | 1991-07-30 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Plasma arc cutter and method of controlling the same |
| US5225658A (en) * | 1988-03-24 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Stopping a plasma arc cutter upon completion of cutting |
-
1987
- 1987-04-27 JP JP10360987A patent/JPS63268572A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5036176A (en) * | 1988-03-24 | 1991-07-30 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Plasma arc cutter and method of controlling the same |
| US5225658A (en) * | 1988-03-24 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Stopping a plasma arc cutter upon completion of cutting |
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