JPS635875A - Igniting method for plasma torch - Google Patents

Igniting method for plasma torch

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JPS635875A
JPS635875A JP14914686A JP14914686A JPS635875A JP S635875 A JPS635875 A JP S635875A JP 14914686 A JP14914686 A JP 14914686A JP 14914686 A JP14914686 A JP 14914686A JP S635875 A JPS635875 A JP S635875A
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JP
Japan
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arc
pilot
electrode
ignited
heated
Prior art date
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Pending
Application number
JP14914686A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasunobu Shimomoto
下元 康延
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS635875A publication Critical patent/JPS635875A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the influence to an object to be heated by a pilot arc by extinguishing the pilot arc when a main arc is ignited and impressing the pilot arc power source voltage on between an electrode and a nozzle just before the arc is extinguished to ignite the pilot arc and not necessitating the frequent high-frequency discharge. CONSTITUTION:In a state with the main arc M ignited between the electrode 2 and the object M to be heated, an ionized atmosphere layer 8 having conductivity where plasma gas G is made in an ionized state is formed around the arc M extending to the object W to be heated from the ignition 2 via the lower end of a nozzle 3. Then, only the DC voltage by a pilot arc power source 5 is impressed on between the electrode 2 and the nozzle 3 before the arc M is extinguished. In this way, the pilot arc P can be ignited without destroying the insulation between the electrode 2 and the nozzle 3 by high-frequency output of a high-frequency power source 6. Furthermore, it is prevented that the quantity of heat radiation of the arc P exerts the thermal influence upon the object W to be heated by extinguishing the arc P after the arc M is ignited.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はプラズマトーチの点弧方法に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method of igniting a plasma torch.

(従来の技術) プラズマトーチの電極と被熱物間に移行形(トランスフ
ァタイプ)のメインアークを形成させ、このメインアー
クにより被熱物の溶接、切断、溶解、溶射、表面処理等
の各種加工をおこなう方法が、最近広く採用されるよう
になった。この場合、たとえばコンベア等により連続的
に搬送されてくる被熱物にメインアークを点弧させるた
め、プラズマトーチにおいては断続的にメインアークの
点弧をおこなう必要がある。このメインアークの点弧は
、第1図に示すようなプラズマトーチ1の電極2とノズ
ル3の間にパイロットアークPを点弧した状態で、プラ
ズマガスGを流すとともに被熱物Wと電極2@にメイン
アーク電源7の電圧を印加して、電極2と被熱物W間に
メインアークMを形成することによりおこなわれる。そ
してこのメインアークMの点弧に必要なパイロットアー
クPの形成法としては、メインアークMの点弧より小時
間前に、高周波電源6の高周波出力とパイロットアーク
電源5の直流出力とを重畳して電極2とノズル3間に付
与して点弧し、メインアーク点弧後に消弧する方法と、
パイロットアークPは連続的に点弧状態としておき、メ
インアークMのみ点弧、消弧を繰返すようにする方法と
がある。
(Prior art) A transfer type main arc is formed between the electrode of the plasma torch and the object to be heated, and this main arc can be used to perform various processing such as welding, cutting, melting, thermal spraying, and surface treatment of the object to be heated. This method has recently become widely adopted. In this case, it is necessary to ignite the main arc intermittently in the plasma torch in order to ignite the main arc on the object to be heated, which is continuously transported by a conveyor or the like. The main arc is ignited by igniting the pilot arc P between the electrode 2 and the nozzle 3 of the plasma torch 1 as shown in FIG. This is done by applying the voltage of the main arc power supply 7 to @ to form the main arc M between the electrode 2 and the object W to be heated. The method for forming the pilot arc P necessary for ignition of the main arc M is to superimpose the high frequency output of the high frequency power supply 6 and the DC output of the pilot arc power supply 5 a short time before the ignition of the main arc M. A method of applying the main arc between the electrode 2 and the nozzle 3 to ignite it, and extinguishing the main arc after igniting it;
There is a method in which the pilot arc P is kept in a continuous firing state, and only the main arc M is repeatedly fired and extinguished.

(発明が解決しようとする問題点) ところが上記のメインアークMに同期させてパイロット
アークPを断続的に点弧する方法によると、高周波電1
II6によるひんばんな高周波放電により他の制御機器
や弱電装置に電波障害等の悪影響を及ぼし、またメイン
アーク消弧時には電極2は全く加熱されないため、再点
弧時に冷えた電極2に熱ショックが加わり、電極2の欠
落事故をおこすことがあった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, according to the method of intermittently firing the pilot arc P in synchronization with the main arc M, the high frequency electric
The frequent high-frequency discharge caused by II6 has a negative effect on other control equipment and light electrical devices, such as radio wave interference, and since the electrode 2 is not heated at all when the main arc is extinguished, the cold electrode 2 is subject to thermal shock when it is re-ignited. In addition, an accident may occur in which the electrode 2 falls off.

またパイロットアークPを連続的に点弧状態としておく
方法の場合は、プラズマガスGの流口変動などによりパ
イロットアークPがノズル3の下端から出入し、この出
入により変動するパイロットアークPの放熱量がメイン
アークMの熱量に重畳して被熱物Wに与えられる結果、
被熱物の加熱温度管理が厳密に要求される薄肉溶接など
における溶接不良をひ、きおこす原因となっていた。
In addition, in the case of a method in which the pilot arc P is kept in a continuous ignition state, the pilot arc P enters and exits from the lower end of the nozzle 3 due to changes in the flow of plasma gas G, etc., and the heat radiation amount of the pilot arc P changes due to this entry and exit. is superimposed on the amount of heat of the main arc M and given to the heated object W,
This has been the cause of welding defects in thin-wall welding, which requires strict control of the heating temperature of the heated object.

この発明は上記従来の問題点を解決するもので、ひんば
んな高周波放電が不要で、パイロットアークによる被熱
物への熱影響がほとんどなく、さらに電極の冷却も防止
できるプラズマトーチの点弧方法を提供することを目的
とする。
This invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a plasma torch ignition method that does not require frequent high-frequency discharge, has almost no thermal effect on the heated object due to the pilot arc, and also prevents cooling of the electrode. The purpose is to provide

(問題点を解決するための手段) しかしてこの発明のプラズマトーチの点弧方法は、プラ
ズマトーチの電極と被熱物間に移行形のメインアークを
断続的に形成するプラズマトーチの点弧方法において、
メインアークが点弧したらパイロットアークを消弧し、
該メインアークの消弧直前に電極とノズル間にパイロッ
トアーク電源電圧を印加することによりパイロットアー
クを点弧し、該パイロットアークにより次回のメインア
ークの点弧をおこなうことを特徴とするプラズマトーチ
の点弧方法である。
(Means for Solving the Problems) However, the plasma torch ignition method of the present invention is a plasma torch ignition method that intermittently forms a transitional main arc between the electrode of the plasma torch and the object to be heated. In,
When the main arc ignites, extinguish the pilot arc,
A plasma torch characterized in that a pilot arc is ignited by applying a pilot arc power supply voltage between an electrode and a nozzle immediately before the main arc is extinguished, and the next main arc is ignited by the pilot arc. This is the ignition method.

(作用) 前記目的を達成するため発明者が種々研究を重ねた結果
、第2図に示すように電極2と被熱物W間にメインアー
クMが点弧している状態においては、電極2からノズル
3の下端部を経て被熱物Wに至るメインアークMの周囲
には、プラズマガスGが電離状態となった導電性を有す
る電離雰囲気層8が形成されていることが見出された。
(Function) As a result of various studies carried out by the inventor in order to achieve the above object, in a state where the main arc M is ignited between the electrode 2 and the heated object W as shown in FIG. It has been found that a conductive ionized atmosphere layer 8 in which the plasma gas G is ionized is formed around the main arc M extending from the main arc M through the lower end of the nozzle 3 to the heated object W. .

従ってメインアークMの消弧前にパイロットアーク電源
5による直流電圧のみを電極2とノズル3間に印加する
ことにより、高周波電源6の高周波出力によって電極2
とノズル3間の絶縁性を破壊することなしに、パイロッ
トアークPを点弧することができるのである。またメイ
ンアークMの点弧後パイロットアークPを消弧すること
により、パイロットアークPの放熱量が被熱物Wに熱影
響を与えることが防止される。またメインアークMの消
弧から次に再点弧に至る間は、パイロットアークPが点
弧しており、電極2の冷却を防止する。
Therefore, by applying only the DC voltage from the pilot arc power source 5 between the electrode 2 and the nozzle 3 before extinguishing the main arc M, the high frequency output from the high frequency power source 6 can be applied to the electrode 2.
The pilot arc P can be ignited without destroying the insulation between the nozzle 3 and the nozzle 3. Further, by extinguishing the pilot arc P after the main arc M is ignited, the amount of heat radiated from the pilot arc P is prevented from having a thermal effect on the heated object W. Further, from the time when the main arc M is extinguished until the next time it is re-ignited, the pilot arc P is ignited to prevent the electrode 2 from being cooled.

(実施例) 以下第1図乃至第4図によりこの発明の一実施例を説明
する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

図中、1はプラズマトーチで、2はタングステン等から
成る電極、3はこの′R穫が嵌装された筒状のノズルで
1.4はノズル内部に形成した冷却水流通路である。電
極2とノズル3間には、パイロットアーク電源5、高周
波電源6、パイロツトア−り用スイッチS1が接続され
ている。また電極2と被熱物W間には、メインアーク電
源7およびメインアーク用スイッチS2が接続されてい
る。
In the figure, 1 is a plasma torch, 2 is an electrode made of tungsten or the like, 3 is a cylindrical nozzle in which this R-shaped rod is fitted, and 1.4 is a cooling water passage formed inside the nozzle. Connected between the electrode 2 and the nozzle 3 are a pilot arc power source 5, a high frequency power source 6, and a pilot arc power switch S1. Further, a main arc power source 7 and a main arc switch S2 are connected between the electrode 2 and the heated object W.

上記構成の装置を用い、先ずプラズマアークによる複数
被熱物の溶接等の一連の作業の開始時には、第3図に示
すようにパイロットアーク用スイッチS1を閉じてパイ
ロットアーク電源5の直流電圧を電極2とノズル3間に
印加するとともに、従来法と同様に高周波電源6を小時
間t0だけ動作させて高周波出力Hを重畳し、パイロッ
トアークPを点弧させる。この点弧後メインアーク用ス
イッチS2を閉じてメインアークMを点弧させ、この点
弧から小時間1.(たとえば0〜2秒)後に、パイロッ
トアーク用スイッチS1を開いてパイロットアークPを
消弧する。メインアークMにより被熱物Wの溶接等をお
こない、このメインアークMの消弧より小時間t2 (
たとえば1〜5秒)前の時点で、パイロットアーク用ス
イッチS1を閉じる。なおこのとき高周波電源6は動作
させない。これによってパイロットアーク電源5の直流
電圧V、が電極2とノズル3間に印加されるが・第2図
に示すようにメインアークMの周囲には、前記作用の項
で述べた電離雰囲気層8が形成されているので、直ちに
パイロットアークPが点弧し、1個の被熱物Wの溶接終
了等によりメインアーク用スイッチS2を開いてメイン
アークMを消弧しても、パイロットアークPの点弧状態
が維持される。次の被熱物Wのアーク照射位置への到来
および該被熱物とメインアーク電源7との接続終了等に
より、メインアーク用スイッチS2を閉じれば、パイロ
ットアークPは点弧状態なので、メインアークMは直ち
に点弧する。この点弧後、パイロットアークの消弧、メ
インアーク消弧直前のパイロットアークの点弧等を前記
と同様にして繰返すことにより、プラズマトーチ1の電
極2と被熱物W間にメインアークMを断続して形成し、
このメインアークMにより被熱物Wの加工をおこなうの
である。なお上記工程における各スイッチS1、S2お
よび高周波電源6の作動は、タイマを用いた公知の制御
回路によりおこなう。
Using the apparatus configured as described above, when starting a series of operations such as welding multiple objects to be heated using a plasma arc, the pilot arc switch S1 is closed as shown in FIG. 2 and the nozzle 3, and similarly to the conventional method, the high frequency power source 6 is operated for a short time t0 to superimpose the high frequency output H, and the pilot arc P is ignited. After this ignition, the main arc switch S2 is closed to ignite the main arc M, and from this ignition a short time 1. After (for example, 0 to 2 seconds), the pilot arc switch S1 is opened to extinguish the pilot arc P. The main arc M performs welding of the heated object W, and a short time t2 (
For example, 1 to 5 seconds before the pilot arc switch S1 is closed. Note that the high frequency power supply 6 is not operated at this time. As a result, the DC voltage V of the pilot arc power source 5 is applied between the electrode 2 and the nozzle 3.As shown in FIG. is formed, the pilot arc P is immediately ignited, and even if the main arc switch S2 is opened to extinguish the main arc M due to the completion of welding one object to be heated, etc., the pilot arc P will not fire. The ignition state is maintained. If the main arc switch S2 is closed when the next heated object W arrives at the arc irradiation position and the connection between the heated object and the main arc power supply 7 is completed, the pilot arc P is in the ignition state, so the main arc M fires immediately. After this ignition, the main arc M is created between the electrode 2 of the plasma torch 1 and the heated object W by repeating the extinguishing of the pilot arc, the ignition of the pilot arc immediately before the extinguishing of the main arc, etc. in the same manner as described above. formed intermittently,
This main arc M processes the object W to be heated. In addition, the operation of each switch S1, S2 and the high frequency power supply 6 in the above process is performed by a known control circuit using a timer.

上記工程におけるパイロットアークPの点弧に必要なパ
イロットアーク用電源5の出力電圧V。
The output voltage V of the pilot arc power source 5 necessary for igniting the pilot arc P in the above process.

の最小値は、メインアークMの電流の大小により変化し
、メインアークMの電流が大きい場合は低い出力電圧V
、により点弧することができる。これはメインアーク電
流が大きい場合、電離雰囲気層8の電離度が促進される
ためと思われる。第4図は同一プラズマトーチを用いて
メインアーク電流を変化させた場合の、パイロットアー
クが点弧可能な点弧電圧(最小点弧電圧)の測定値の一
例を示す。
The minimum value of varies depending on the magnitude of the current of the main arc M, and when the current of the main arc M is large, the output voltage V is low.
, can be ignited by . This seems to be because when the main arc current is large, the degree of ionization of the ionizing atmosphere layer 8 is accelerated. FIG. 4 shows an example of the measured value of the ignition voltage (minimum ignition voltage) at which the pilot arc can be ignited when the main arc current is changed using the same plasma torch.

(発明の効果) 以上説明したようにこの発明によれば、パイロットアー
クはメインアーク点弧中のほとんどの時間消弧している
ので、パイロットアークによる被熱物への熱影響が゛は
とんどない。またメインアークの周囲に形成される電離
雰囲気層を利用してパイロットアークの点弧をおこない
、高周波電源による高周波放電は作業開始の初回点弧時
のみおこなうだけでよいので、電波障害などの悪影響を
大巾に低減化できる。さらに電極は、メインアーク消弧
時においてもパイロットアークにより加熱されるので、
電極の冷却が防止される。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the pilot arc is extinguished most of the time during ignition of the main arc, so the thermal influence of the pilot arc on the object to be heated is greatly reduced. Who? In addition, the pilot arc is ignited using the ionized atmosphere layer that forms around the main arc, and high-frequency discharge from a high-frequency power source only needs to be performed at the first ignition at the start of work, so there is no risk of negative effects such as radio interference. It can be significantly reduced. Furthermore, the electrode is heated by the pilot arc even when the main arc is extinguished, so
Cooling of the electrodes is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明方法に用いるプラズマトーチの一例を
示す系統図、第2図は第1図のプラズマトーチの要部断
面図、第3図はこの発明の一実施例を示すタイムチャー
ト、第4図は同じくパイロットアーク点弧電圧とメイン
アーク電流の相関関係を示す線図である。 1・・・プラズマトーチ、2・・・電極、3・・・ノズ
ル、5・・・パイロットアーク電源、7・・・メインア
ーク電源、8・・・電離雰囲気層、W・・・被熱物、P
・・・パイロットアーク、M・・・メインアーク。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a plasma torch used in the method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of essential parts of the plasma torch shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a time chart showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram similarly showing the correlation between the pilot arc ignition voltage and the main arc current. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Plasma torch, 2... Electrode, 3... Nozzle, 5... Pilot arc power supply, 7... Main arc power supply, 8... Ionizing atmosphere layer, W... Heated object , P
...Pilot arc, M...Main arc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] プラズマトーチの電極と被熱物間に移行形のメインアー
クを断続的に形成するプラズマトーチの点弧方法におい
て、メインアークが点弧したらパイロットアークを消弧
し、該メインアークの消弧直前に電極とノズル間にパイ
ロットアーク電源電圧を印加することによりパイロット
アークを点弧し、該パイロットアークにより次回のメイ
ンアークの点弧をおこなうことを特徴とするプラズマト
ーチの点弧方法。
In a plasma torch ignition method in which a transitional main arc is intermittently formed between the plasma torch electrode and the object to be heated, the pilot arc is extinguished once the main arc is ignited, and immediately before the main arc is extinguished. A method for igniting a plasma torch, characterized in that a pilot arc is ignited by applying a pilot arc power supply voltage between an electrode and a nozzle, and the next main arc is ignited by the pilot arc.
JP14914686A 1986-06-25 1986-06-25 Igniting method for plasma torch Pending JPS635875A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5695663A (en) * 1993-02-25 1997-12-09 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Plasma cutting method and NC plasma cutting apparatus
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