JPS6340313Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、母材とノズルとの接触等の異常状
態の発生を確実に検出してプラズマアーク用電源
を遮断し、ノズルや電気部品の損傷、破損等を防
止するようにしたプラズマ電源装置に関する。

通常、プラズマアークは、周囲から冷却するほ
どその広がりの直径が縮少して１〜20000℃の高
温になる性質を有し、この高温のプラズマアーク
の広がりを非常に狭く絞り、かつプラズマアーク
の保有する高エネルギを制御して溶接または溶断
に用いられており、近年、このプラズマ溶接また
はプラズマ溶断を用いて金属加工が能率的に行な
われている。

つぎに、プラズマ溶接やプラズマ溶断に用いら
れる従来のプラズマ電源装置を第１図により説明
すると、交流電源１が、常閉の開閉器２を介して
パイロツトアーク用電源３のおよび定電流出力特
性を有するプラズマアーク用電源４のそれぞれの
電源端子ｓに印加され、両電源３，４が駆動し、
プラズマアーク用電源４により母材５および電極
６間に高い無負荷電圧が印加されるが、母材５と
電極６間に大きなギヤツプがあるために電流が流
れない。一方、パイロツトアーク用電源３の高い
無負荷電圧が、拘束ノズル７と電極６間に、パイ
ロツト電流限流用抵抗８を介して印加されるが、
拘束ノズル７と電極６間にも比較的小さなギヤツ
プがあるため電流が流れない。そして、高周波発
生装置９が駆動されると、その高周波電圧がパイ
ロツトアーク用電源３の出力電圧に重畳して拘束
ノズル７と電極６間に印加され、拘束ノズル７と
電極６間のギヤツプが破壊されて拘束ノズル７と
電極６間にパイロツトアークが発生し、パイロツ
トアーク用電源３からパイロツト電流限流用抵抗
８、拘束ノズル７、電極６および高周波発生装置
９の閉ループに電流が流れる。つぎに、電極６を
母材５に近づけると、拘束ノズル７と電極６間の
動作ガスによりパイロツトアークが移行して母材
５と電極６間にプラズマアーク（PA）が発生し、
プラズマアーク用電源４から母材５および電極６
に定電流が供給される。なお、同図の（r3），
（r4）はそれぞれパイロツトアーク用電源３およ
びプラズマアーク用電源４の内部抵抗を示す。

ところで、拘束ノズル７を母材５に近づけてプ
ラズマアーク（PA）を発生させる場合、もし拘
束ノズル７が母材５に近づき過ぎて母材５に接触
すると、拘束ノズル７と母材５とが同電位となつ
て拘束ノズル７と電極６間にもプラズマアークが
発生し、融点の低い銅製の拘束ノズル７が加熱さ
れて損傷されるとともに、パイロツトアーク電流
限流用抵抗８やその他の電気部品が破損されると
云うトラブルが生じる。そこで、前述のトラブル
を防止するために、母材５と電極６間にアーク電
圧検出器１０を接続して母材５と電極６間の電圧
を検出するとともに、アーク電圧検出器１０にお
いて、母材５と電極６間の検出電圧と、比較用基
準電源１１に予め設定された設定電圧とを比較す
るとともに、電極６が母材５に近づいてプラズマ
アーク（PA）のアーク長が短かくなり、かつ母
材５と電極６間の電圧が低下して基準電源１１に
よる設定電圧以下になつた時に指令信号を出力
し、この指令信号によりアーク電圧検出器１０の
常閉接点からなる開閉器２を開路し、両電源３，
４を遮断して拘束ノズル７等を保護するようにな
つている。

しかし、前述の装置では、アーク電圧検出器１
０により母材５と電極６間の電圧を検出している
が、同図にＶ１で示す母材５と電極６間の電圧
は、同図にＶ２で示す拘束ノズル７と電極６間の
電圧と、同図にＶ３で示す母材５と拘束ノズル７
間の電圧により決定され、また、拘束ノズル７と
電極６間の電圧Ｖ２は、それらの形状および相対
的な位置関係により決定される一定値に保持され
ているため、拘束ノズル７の母材５に対する変位
により、拘束ノズル７と母材５間の電圧Ｖ３が変
化した場合、母材５と電極６間の電圧Ｖ１、すな
わちアーク電圧検出器１０の検出電圧の変化の割
合は、ノズル７と母材５間の電圧Ｖ３の変化の割
合に比べて小さい。

したがつて、拘束ノズル７を母材５に近づけた
場合に、アーク電圧検出器１０の検出電圧が減少
する割合が小さく、たとえば拘束ノズル７が母材
５に接触した場合、検出電圧が拘束ノズル７と電
極６間の電圧に保持されるため、基準電源１０の
設定電圧によつては、拘束ノズル７が母材５に接
触したにも拘わらずアーク電圧検出器１０から開
閉器２の開路指令信号を出力しない状態が生じる
ことがある。

この考案は、前記従来の問題点に留意し、アー
ク電圧検出器により、母材と拘束ノズル間の電圧
を検出して開閉器を開閉させるようにしたもので
あり、つぎにこの考案を、その１実施例を示した
第２図とともに詳細に説明する。

同図の回路構成が第１図と異なる点は、アーク
電圧検出器１０を、母材５と拘束ノズル７間に接
続するとともに、電圧検出用インピーダンス素子
１２をアーク電圧検出器１０に並列接続したこと
である。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

第１図の動作と異なる点について説明すると、
いま、プラズマアーク（PA）が発生して母材５
と電極６間に電流が流れている場合、プラズマア
ーク用電源４から母材５と電極６間に印加されて
いる電圧が、パイロツトアーク用電源３の内部抵
抗（r3）、限流用抵抗８およびインピーダンス素
子１２により分圧され、インピーダンス素子１２
の両端に発生する母材５と拘束ノズル７間の電圧
が、アーク電圧検出器１０により検出されるとと
もに基準電源１１の設定電圧と比較される。そし
て、電極６が母材５に近づくと、プラズマアーク
用電源４が定電流出力特性を有するため、母材５
と拘束ノズル７間の電圧、すなわちアーク電圧検
出器１０の検出電圧が母材５と拘束ノズル７間の
距離に比例して低下していき、検出電圧が設定電
圧以下になつた時に、アーク電圧検出器１０から
開路指令信号が出力されて開閉器２が開路され、
両電源３，４が遮断される。前記アーク電圧検出
器１０は、拘束ノズル７の母材５に対する変位に
より変化する拘束ノズル７と母材５間の電圧を検
出しているため、拘束ノズル７と電極６間の電圧
を検出する場合に比べて検出電圧の変化の割合が
大きく、アーク電圧検出器１０により、ノズル
７、母材５間の電圧の設定電圧以下への変化をよ
り確実に検出して開閉器２を開路することがで
き、特に、拘束ノズル７が母材５に接触した場合
には、アーク電圧検出器１０の検出電圧は零にな
るため、検出器１０は確実に動作することにな
る。

以上のように、この考案は、電極とノズル間に
電力を供給するパイロツトアーク用電源と、前記
電極と母材間に電力を供給する定電流出力特性の
プラズマアーク用電源とを有するプラズマ電源装
置において、前記パイロツトアーク用電源と前記
ノズルとの間に設けたパイロツト電流限流用抵抗
と、前記母材と前記ノズルとの間に設けた電圧検
出用インピーダンス素子と、前記インピーダンス
素子の両端の前記母材、ノズル間の電圧を検出し
該検出電圧が設定電圧以下になつた時に指令信号
を出力するアーク電圧検出器と、前記指令信号に
より前記プラズマアーク用電源および前記パイロ
ツトアーク用電源を遮断する開閉器とを備えたプ
ラズマ電源装置である。

したがつて、この考案によると、ノズルと母材
との接触等の異常状態を確実に検出してプラズマ
アーク用電源を遮断でき、ノズルの損傷、限流用
抵抗等の電気部品の破損をそれぞれ防止すること
ができ、さらに、破損による部品の交換等により
作業能率を低下させることなく、本来の機能を十
分発揮できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ電源装置のブロツク
図、第２図はこの考案のプラズマ電源装置の１実
施例のブロツク図である。 ２……開閉器、３……パイロツトアーク用電
源、４……プラズマアーク用電源、５……母材、
６……電極、７……拘束ノズル、１０……アーク
電圧検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電極とノズル間に電力を供給するパイロツトア
   ーク用電源と、前記電極と母材間に電力を供給す
   る定電流出力特性のプラズマアーク用電源とを有
   するプラズマ電源装置において、前記パイロツト
   アーク用電源と前記ノズルとの間に設けたパイロ
   ツト電流限流用抵抗と、前記母材と前記ノズルと
   の間に設けた電圧検出用インピーダンス素子と、
   前記インピーダンス素子の両端の前記母材、ノズ
   ル間の電圧を検出し該検出電圧が設定電圧以下に
   なつた時に指令信号を出力するアーク電圧検出器
   と、前記指令信号により前記プラズマアーク用電
   源および前記パイロツトアーク用電源を遮断する
   開閉器とを備えたプラズマ電源装置。