WO1989009110A1 - Plasma-arc cutting machine and a method of controlling the same - Google Patents

Description

明 細 書 プ ラ ズ マ ア ー ク 切断機及 び そ の制御方法 技 術 分 野

本発明 は、 被切断材を精度良 く かつ効率良 く 切断す る プ ラ ズ マ ア ー ク 切断機及 び そ の制御方法に 関す る 。 背 景 技 術

従来 の金属切断に使用 さ れて い る プ'ラ ズ マ ア ー ク 切断 機 は、 第 1 図に 示す よ う な構成 し て い る 。 商用交流 1 はダ イ ォ ー ド か ら 成 る 整流面路 2 に よ っ て 直流 に変換 さ れ る 。 こ の整流回路 2 の 直流出力 は、 制御面路 8 か ら 、 コ ン デ ン サ 3 , 4 と ト ラ ン ジ ス タ 5 , 6 か ら 成 る イ ン 一タ 面 路 7 中 の 両 ト ラ ン ジ ス タ 5 , 6 の ベ ー ス に 交互 に 出力 さ れ る ベ ー ス 電流に よ っ て両 ト ラ ン ジ ス タ 5 , 6 を 交互に ス ィ ツ チ ン グす る こ と で 、 所定 の周 波数の交流 に 変換 さ れ る 。 さ ら に イ ン タ 面路 7 の交流出力 は ト ラ ン ス 9 で変圧 さ れた後、 整流面路 1 0 と 平滑用 リ ア ク ト ル 1 1 か ら 成 る 直列面路 1 2 に よ り 、 ア ー ク 放電を安定 に維持す る こ と がで き る 直流 出力 と な る 。

ア ー ク 放電の起動時に は接点 1 3 が閉 じ ら れ、 作動 ガ ス が プ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 の電極 1 4 と ノ ズ ル 1 5 間 の ガ ス 通路 1 6 に供袷 さ れ る 。 作動ガ ス が流れ る と ィ ン バ ー タ 回路 7 が作動 し、 電極 1 4 を マ イ ナ ス に ノ ズ ル 1 5 及 び被切断材 1 7 をプ ラ ス と す る 電圧が、 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 に印加 さ れ る 。 但 し、 こ の段階で は電極 1 4 と ノ ズ ル 1 5 間に電圧 （無負荷電圧） は発生 し て い る が、 絶縁 破壌は起 こ つ て お ら ず電流 も 流れて い な い 。 次に高周波 発生面路 1 9 が作動 レて 、 カ ツ プ リ ン グ コ イ ル 2 0 の 二 次側 コ イ ル の両端 （電極側結線 2 1 ) に高周波高電圧が 癸生す る 。 こ の高周波高電圧は、 バイ パ ス コ ン デ ン サ 2 2 に よ り 電極 1 4 と ノ ズル 1 5 藺 に前記無負荷電圧に重 畳 して 印加 され、 高周波放電に よ る絶縁破壌が起 こ り 、 続いて ノ、。 イ ロ ッ ト ア ー ク が発生 し ア ー ク 放電 と な る 。

こ の時、 整流面路 1 0 と 平滑用 リ ア ク ト ル 1 1 か ら 成 る 直列面路 1 2 よ り 供給 さ れる電流の立ち 上が り は、 平 滑用 リ ア ク ト ル 1 1 の作用 に よ っ て遅れる ので、 そ れを 補償す'る た め コ ンデ ンサ 2 3 と抵抗 2 4 か ら 成 る補償回 路 2 8 が、 直列面路 1 2 に対 し て並列に設 け ら れて い る 。 コ ンデ ンサ 2 3 は、 イ ンバー タ 面路 7 が作動を始め た 時点で整流回路 1 0 の雨端に発生す る 無負荷電圧ま で充 電さ れて い る 。 高周波放電に よ る 絶縁破壊に よ っ て電極 1 4 と ノ ズル 1 5 間 の ィ ン ピ ー ダ ン ス が低下す る と 、 コ ン デ ン サ 2 3 は抵抗 2 4 と抵抗 2 5 を介 し て放電 し、 電 流の立 ち上が り の遅い 直列面路 1 2 を補いパ イ ロ ッ ト ァ ー ク を確実に ¾生さ せて い る 。 こ の場合パ イ ロ ッ ト ァ ー ク の電流値は、 直列面路 1 2 の電流 · 電圧特性に よ り 、 パ イ ロ ッ ト ア ー ク 電圧 と パ イ ロ ッ ト ァ _ ク 電流に よ る 抵 抗 2 5 で の電圧降下 と が直列面路 1 .2 の電圧 と平衡す る よ う に 自 律的に 決定 さ れ る 。 電流検出器 2 6 は、 ノヽ。 イ ロ ッ ト ア ー ク 電流 を検出 し て高周波発生回路 1 9 を停止す る も の で あ る 。 パ イ ロ ッ ト ア ー ク の先導に よ り 電極 1 4 と 被切断材 1 7 間に電気的 な導通が確保 さ れ る と 、 コ ン デ ンサ 2 3 は抵抗 2 4 を介 し て電'極 1 4 と 被切断材 1 7 の メ イ ン ア ー ク の 回路で放電 し、 続い て 直列面路 1 2 の 電流が供給 さ れ放電が継続す る 。 電流検出 器 2 7 に よ つ て 直列回路 1 2 で の電流 の供給が確認 さ れ る と 、 接点 1 3 を開 い てパ イ ロ ッ ト ア ー ク を停止 し完全 な メ イ ン ァ ー ク 放電 と な る 。 メ イ ン ア ー ク 放電 は、 そ の 電流に対応 し た信号が電流検 出器 2 7 に よ っ て 制御囬路 8 に 送 ら れ、 ト ラ ン ジ ス タ 5 , 6 の ス ィ ツ チ ン グ の タ イ ミ ン グを フ ィ 一 ド バ ッ ク 制御す る こ と で一定に 保た れて い る 。

ま た 従来は、 前記 の よ う な電源面路で プ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 を 1 本設 け る こ と に よ り 、 第 2 図 に示す よ う に被切 断材 1 7 の穴明 け （ A 1 点） と 切断 （ A 2 線） の加工 を し て い る （ ピ ア ツ シ ン グ ス タ ー ト 法） 。

更に ア ー ク を停止す る 方法 と し て は、 第 3 図 （ b ) に 示す プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 が被切断材 1 7 上 に 位置す る 間 に電源を停止 し メ ィ ン ア ー ク を消 弧 さ せ る 正常切断終了 法 と 、 第 3 図 （ a ) に示す プ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 が完全 に 被切断材 1 7 上を離れメ イ ン ア ー ク を維持す る こ と が で き な く な り 、 消弧 し て し ま う 強制切断終了 法があ る 。 し か し、 第 4 図 （ a ) の被切断材 1 7 を切 り 離す場合、 或 い は第 4 図 （ b ) の 内形を切 り 落 と し外形 を製品 と し て 使 う 場合に は、 終了点を B 点 とす る 正常切断終了法を用 い る と 切 り 残 レがで き た り 、 プ ラ ズマ ト ー チ の移動 と 電 源の停止信号の タ イ ミ ン グを と る のが困難な た め、 終了 点を B 点を通過 し た E点 とす る 強制切断終了法が通常用 い ら れてい る 。 こ の方法で は、 第 5 図 （ a ) の正常な形 の放電 の ま ま メ イ ン ア ー ク 6 0 が引 き延ば さ れ消弧す る こ と は少な く 、 多 く は第 5 図 （ b ) に示す ダ ブ ルア ー ク 6 1 (電流の一部ま た は大部分が ノ ズル 1 5 の オ リ フ ィ ス を通過せずに ノ ズル本体を介 し て電流径路を形成す る 現象） の状態を痊て消弧す る。

こ の よ う なプ ラ ズマ ア ー ク 切断機に よ り 、 祓切断材を 精度良 く かつ効率良 く 切断 し ょ う と す る と 、

( 1 ) ア ー ク を拘束する た め ノ ズ ル の オ リ フ ィ ス径を小 さ く し て ア ー ク の電流密度を高め る、

( 2 ) ド ロ ス が ノ ズ ル に 付着す る の を少な く す る 、

( 3 ) ノ ズ ル の劣化 と切断品贅の 低下をま ね く ダ ブ ル ア ー ク の 発生を防止す る 、

こ と が望ま れ る 。

しか し従来の技術に は、 なお次 の よ う な問題点があ る。

( 1 ) 高周波放電に続い てパ イ ロ ッ ト ア ー ク が点孤す る が、 ノ ズ ル側 の着弧点がオ リ フ ィ ス よ り'も上流側 に あ り 、— それが作動ガ ス の気流 に よ り 下流側に吹き 流 さ れォ リ フ ィ ス を通過 し て メ イ ン ア ー ク に移行す る 。 こ の場合 に オ リ フ ィ ス径が小さ い と、 ノ、' イ ロ ッ ト ア ー ク が点孤 し た と き作動ガ ス は ア ー ク に よ る熱に よ っ て急激に膨張す る - - た め ォ リ フ ィ ス で の ガ ス 流量が減少 し、 着弧点を動か す ガ ス 流 の作用 が低下 し て パ イ 口 ッ ト ア ー ク か ら メ ィ ン ァ ー ク へ の移行が遅れ る 。 パ イ α ッ ト ア ー ク は ノ ズ ルを 陽 極 と し て ア ー ク 放電す る た め ノ ズ ル の劣化を伴 う の で 、 ア ー ク 放電への 移行が遅れ る と ノ ズ ル の劣化が進行 し て 切断能力が低下す る 。 こ の様な ア ー ク の起動を繰 り 返す と ノ ズ ル の劣化 が急速に 進行す る た め 、 ノ ズ ル の オ リ フ ィ ス 径を小 さ く す る こ と は困難で あ る 。

( 2 ) ド ロ ス が吹 き 上が っ て ノ ズルに 付着す る の を防止 す る た め、 ピ ア ッ シ ン グ時に は被切断材 と プ ラ ズマ ト 一 チ の間 （ ス タ ン ド オ フ ） を定常的 に 切断す る と き よ り も 大 き く 設定すれ ばよ い。 し か し、 ス タ ン ド オ フ を大 き く す る と ノ、 · イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移行が困 難 と な る た め、 ス タ ン ド オ フ を大 き く す る と に は限界 が あ る 。

( 3 ) 電極の劣化に伴 う 電圧変動 に着 目 し て電極 の使用 限界を検知す る 方法 と し て 、 特開昭 6 2 — 2 4 8 6 4 号 の発明 が提案 さ れて い る が、 ダ ブ ルア ー ク そ の も の の 癸 生を未然に防止す る 適切 な手段 は、 い ま の と こ ろ見 当 ら な い。

本究明 は上記 の問題に 鑑み な さ れた も の で 、 被切断材 を精度良 く かつ効率良 く 切断す る よ う に し た プ ラ ズ マ ァ ー ク 切断機及び そ の制御方法を提供す る こ と を 目的 と し て い る 。 発 明 の 開 示

本発明 に係る ブ ラ ズマ ア ー ク 切断機及び そ の制御方法 で は、 商用交流を所定の高周波交流に変換す る た め の ィ ンバー タ 面路 と 、 そ の 出力端子に接続さ れた整流 11路 と 、 こ の 面路に直列に接続 さ れた平滑用 リ ア ク ト ル と 、 整 流面路 と平滑用 リ ァ グ ト ルか ら 成る 直列面路の陰極側 に ア ー ク ス タ ー ト 用高周波電圧発生の た め の 力 ッ プ リ ン グ コ イ ルを介 して接続さ れた プ ラ ズ マ ト ー チ の電極 と 、 逆 の陽極側に接続 さ れた被切断材 と 、 同 じ く 陽極側に抵抗 と 接点を介 して接続さ れた プ ラ ズマ ト ー チ の ノ ズルか ら 成 る切断機にお い て、 前記直列面路に対 し て、 電極側結 鎳 と ノ ズル側結線 と の藺及び電極側結線 と被切断材側結 線 と の閭に、 充放電用 コ ン デ ン サ と抵抗か ら成 る立 ち 上 - が り 裙俊面路及ぴ移行補償面路を それぞれ並列に挿入 し 、 且つ、 被切断材側結線上で ノ ズ ル側結線の接続点 と 移 行褚償面路の接続点 と の間に、 ダ イ オ ー ド を挿入 して い る 。 更に、 電極側結線上で立ち上がり 補償回路の接続点 よ り も 電極側に電流制御 の た め の検出器を設け、 且つ、 被切断材側結線上で移行補償面路 の接続点よ り も 被切断 材側に移行検出 のた め の検出器を設けた も の で あ る 。

こ こ で 、 パ イ ロ ッ ト ア ー ク は電流制御に よ り 設定さ れ た電流値で.行われ、 パ イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ移行後 は、 そ の設定電流値がメ ィ ン ア ー ク の電流制御 に よ り 設定さ れた電流値に切 り 換わ る よ う に し た も の で あ る。 ま た 、 穴明 け か ら 切断を行 う ピ ア ッ シ ン グ時 に は、 穴 明 け用 と 切断用 と に少な く と も 各 1 本の プ ラ ズマ ト ー チ を具備す る も の で あ る 。

更に 、 プ ラ ズマ ト ー チ の電極あ る い は ノ ズ ル と 被切断 材閭の 電圧を検出 し て 、 プ ラ ズマ ト ー チ と 被切断材の 距 離が大 き く な つ て電圧が上昇 し、 そ の電圧が設定値を越 え る と 電源を停止 さ せ る も の で あ る 。

上記構成に よ り 、 パ イ ロ ッ ト ア ー ク の電流 は メ イ ン ァ — ク の 電流 と 同様に 、 ィ ン バ 一 タ 回路に よ る 電流制御 が 行なわ れ る た め 安定す る 。 従 っ て 、 ト ア ー ク を よ り 低 い電流で 維持す る こ と がで き 、 そ れ に よ る 加熱量 も 小 さ く な り 、 作動ガ ス の膨張量 も 小 さ く な る 。 ノ ズ ル の オ リ フ ィ ス で の作動ガ ス の流れがよ り 円 滑 と な り 、 イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移行が容易 と な る 。 こ の た め に ノ ズ ル径を小 さ く 、 ま た ス タ ン ド オ フ を 高 く す る こ と がで き る 。

ま た 、 穴明 け時 の 吹 き 上が り に よ り 損傷 を受 け た プ ラ ズマ ト ー チ で切断す る こ と がな く な り 、 切断精度が向上 す る。

更に 、 切断終了後 の プ ラ ズマ ト ー チ と 被切断材の距離 が大き く な る と 、 メ ィ ン ア ー ク は 引 き 延ば さ れ電圧 は急 上昇す る 。 電圧が限界値を越え る と ダ ブ ル ア ー ク へ と 移 行 し、 電圧 は降下す る 。 前記距離 が も っ と 大 き く な る と 電圧 は再び上昇す る が、 最後 はダ ブルア ー ク に よ っ て も 放電が維持で き な く な り 消孤す る （第 1 1 図 （ b ) 図表 破線） 。 従 っ て 、 切断終了後の電圧 P B が急上昇 し ダ ブ ルア ー ク 発生限舁値 P D に達す る 前に、 電圧 P C ( P C < P D ) を検知 して電源を停止す れば、 ダ ブ ルア ー ク の 穽生を防止で き る 。

図面の簡単な説明

第 1 図 は従来の実施 ίを示すプ ラ ズマ ア ー ク 切靳機の 電源回路図で あ る。

第 2 図 は被切断材をプ ラ ズ マ ア ー ク で穴明 け切断す る 説明図-で あ る 。

第 3 図 （ a ) , ( b ) は従来の プ ラ ズマ ア ー ク 切断終 了時の 概念図で あ る 。

第 4 図 （ a ) , ( b ) は従来の プ ラ ズマ ア ー ク 切断方 法の概念図で あ る。

第 5 図 （ a ) , ( b ) は従来の プ ラ ズ マ ア ー ク 切断方 法に よ る ダブルア ー ク の癸生の概念図で あ る 。

第 6 図は本発明 の第 1 実施例を示すプ ラ ズ マ ア ー ク 切 断機の電源回路図で あ る 。

第 7 図 は本癸明 の第 2 実施例を示すブ ラ ズマ ア ー ク 切 靳機の電源面路図で あ る 。

第 8 図 は本発明の第 2 実施例を示すプ ラ ズマ ア ー ク 切 断機の正面図で あ る 。

第 9 図 は第 8 図の K一 K線断面図で あ る 。

第 1 0 図 は本発明の第 3 実施例を示すプ ラ ズマ ア ー ク 切断機の 電源面路図で あ る。

第 1 1 図 （ a ) はプ ラ ズマ ト ー チ の位置 と ダ ブルア 一 一 一 発生の 概念図で あ り 、 第 1 1 図 （ b ) は本発明 の第 3 実 施例及び従来方 の電圧変化を示す図表で あ る 。 発明 を実施す る た め の 最良 の形態 第 6 図 は本発明 の 第 1 実施例を示す プ ラ ズマ ア ー ク 切 断機の 電源回路図で あ り 、 従来の 実施例を示す第 1 図 と 同一の 部品 は同一の符号を付 し、 こ れ ら の 説明 は省略 す る 。

第 6 図 に お い て、 電流制御用 の 検出器 3 1 を電極 1 4 と 平滑用 リ ア ク ト ル 1 1 間 の電極側結線 2 1 に 配設 し 、 移行確認用 の検出器 3 2 と ダ イ ォ ー ド 3 3 を、 被切断材 1 7 と 整流回路 1 0 間の 被切断材側結線 3 4 に配設す る 。 ノ ズ ル側結線 3 5 は、 ノ ズ ル 1 5 と 被切断材側結線 3 4 上 の 整流面路 1 0 と ダ イ オ ー ド 3 3 間の 接続点 3 6 で 接続 さ れ、 ノ ズ ル側結線 3 5 自 体 に は接点 1 3 と 抵抗 2 5 が列設 さ れて い る 。 電極側結線 2 1 上の検岀器 3 1 と 平滑用 リ ア ク ト ル 1 1 間 の接続点 3 Ί と、 ノ ズル側結線 3 5 上 の接続点 3 8 間の 立 ち上が り 補償回 路 3 9 に は 、 ノ、' イ ロ ッ ト ア ー ク 点孤用 コ ン デ ン サ 4 0 と 抵抗 4 1 が配 設 さ れて い る 。 ま た、 電極側結線 2 1 上 の 検出器 3 1 と 平滑用 リ ア ク ト ル 1 1 間 の接続点 4 2 と 、 被切断材側結 線 3 4 上の ダ イ オ ー ド 3 3 と 検出 器 3 2 間 の接続点 4 3 間 の移行補償面路 4 4 に は、 ノ、。 イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移行用 コ ン デ ン サ 4 5 と 抵抗 4 6 が配設 さ れて い る 。 かか る構成に基い て以下に作用 を説明す る。 起動時に 、 高周波放電に よ る絶緣破壌が発生 し た後パ イ ロ ッ ト ァ — ク が生ずる が、 電流の立ち上が り は専用 に設けた立 ち 上が り 裙償面路 3 9 に よ り 行われ る た め、 遅れ る こ と な く 滑 に立ち上がる こ と がで き る 。 'こ の時、 ノ、' イ ロ .ズ ト ァ， ク 点孤用 コ ン デ ンサ 4 0 か ら の放電電流 は、 こ れが 減衰 し て い く に つれて制御電流が立ち上がる よ う に検出 器 3 1 で検出 さ れ制御面路 8 で制御 さ れる ため、 そ の電 流値は設定値を過大 に越え る こ と がな く ほ ぼ一定の値 と な る 。 次い でノヽ' ィ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移 行時 も 、 移行用 コ ンデ ン サ 4 5 か ら の放電電流 は、 こ れ が減衰 し て い ぐに つれて制御電流が立ち上がる よ う に 検 岀器 3 1 で検出 さ れ制御面路 8 で 制御 さ れ る た め、 そ の 電流値 も ほぼ一定の値 と な る。 ま た、 立 ち 上が り 補償面 路 3 9 と移行補償面路 4 4 の 2 系統を別値に設け る と 共 に 、 移行裙償面路 4 4 の コ ン デ ン サ 4 5 がノ、 ° ィ ロ ッ ト ァ 一ク 点弧時に は放電 し な い よ う に、 逆阻止用 の ダ イ ォ ー ド 3 3 を被切断材側詰線 3 4 上に配置 した た め、 移行 の 直前ま で電極 1 4 と 被切断材 1 7 間の電圧は無負荷電圧 よ り 下がる こ と がな く 、 ノゝ ' イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ァ ー ク へ の移行が容易 と な る 。 ノ ズ ル 1 5 の オ リ フ ィ ス 径 の小さ い場合ゃ ス タ ン ド オ フ の高 い場合で も 移行は円 滑 に行え る。 更に、 ノヾ ィ 口 ツ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移行が検出器 3 2 で確認さ れ る と、 制御面路 8 をメ ィ ン ア ー ク の電流制御に切 り 換え る と共に、 メ イ ン ア ー ク の放電電流を検出器 3 1 で検出 し て制御回 路 8 に フ ィ 一 ド パ ッ ク す る 。

次に 、 第 7 図乃至第 9 図 は本発明 の第 2 実施例を示す ブ ラ ズ マ ァ一ク 切断機の 電源回路図及び機械正面図 と そ の断面図で あ る 。 第 7 図 に お い て 、 穴明 け専用 プ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 a と 切浙専用 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 b が設 け ら れ、 ブ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 a , 1 8 b の各電極 1 4 a , 1 4 b は電極側結線 2 1 に 、 各ノ ズ ル 1 5 a , 1 5 b は 各 接点 1 3 a , 1 3 b を介 し て ノ ズ ル側結線 3 5 に 接続 さ れて い る 。 接点 1 3 a , 1 3 b は制御回路 8 か ら の信号 に 応 じ て開閉す る 。

第 8 図， 第 9 図 に お い て、 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 a , 1 8 b は ト ー チ搭載軸 5 1 に並設 さ れ、 ト ー チ用 ボ 一 ル ス ク リ ュ 5 2 に よ り レ ー ル 5 3 に従 い X 方向 に滑動す る 。 レ ー ル 5 3 は移動枠 5 4 に固設 さ れ、 移動枠 5 4 はテ ー ブ ル 5 5 に 固設 さ れた ガ イ ド 5 6 に 従い移動用 ボ ー ル ス ク リ ュ 5 7 に よ り Y 方向 に滑動す る 。

かか る 構成に 基い て以下に作用 を説明す る 。 被切断材 1 7 を加工す る 時、 先ず制御面路 8 か ら 穴 明 け専用 ブ ラ ズマ ト ー チ 1 8 a の接点 1 3 a に 信号を送 り こ れを閉 じ 、 第 1 実施例 と 同様に パ イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ァ ー ク へ移行 して 、 穴明 け加工を行 う 。 穴明 け加工終了時、 検出器 3 1 で放電電流 の 変化を検知 し、 制御面路 8 か ら 接点 1 3 a に 信号を送 り こ れを開 き 、 穴明 け専用 プ ラ ズ マ ト ー チ 1 8 a へ の通電を停止す る 。 ト ー チ搭載軸 5 1 と移動淬 5 4 を所定量動か し て、 切断専用 プ ラ ズ マ ト 一 チ 1 8 b を穴明 け加工終了位置に 移動 さ せ る 。 所定の 移 &時間痊過後、 制御面路 8 か ら切断専用 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 b の接点 1 3 b に僂号を送 り こ れを閉 じ、 第 1 実施 钶 と同様にパ イ ロ ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ移行 し て、 切断加ェを行う 。 こ の X Y方向の動き よ り 、 テ ー プ ル 5 5 上に置かれ被切断側結線 3 4 に接続 さ れた被切断 材 1 7 を、 穴明 けか ら切断ま で精度よ く 且つ効率よ く 加 ェで き る 。

な お 、 プ ラ ズ マ ト ー チ は ボ ー ル ス ク リ ュ で X Y 方商 に 移動 さ せたが、 代わ り に モ ー タ と ェ ン コ 一 ダを用 いて も よ い。 穴明 け加工は電流検出器で検知 した が、 被切断材 の下に 光学的セ ン サ 、 温度セ ン サ等を置い て検知 して も よい。 ま た、 接点はノ ズル側結線 に の み設けたが、 電極 側結線に設けて も よ い こ と は勿論で あ る。 更に、 電源面 路 と し て、 本発明 の第一実施例の 囬路を用 い たが、 従来 の電源面路を用 い て も よ い。

第 1 0 図 と第 1 1 図 （ a ) , ( b ) は本発明 の 第 3 実 施例を示すプ ラ ズマ ア ー ク 切断機の電源面路図 と ダブ ル ア ー ク 発生の概念図及び電圧変化を示す図表で あ る 。 第 1 0 図で、 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 の ノ ズル 1 5 と電極 1 4 と の空間を酸素、 窒素、 ア ル ゴ ン 等の ガ ス が流れ、 こ の ガ ス が ア ー ク 放電に よ っ て加熱 さ れて ノ ズ ル 1 5 の ォ リ フ ィ ス よ り 高温高速の ア ー ク プ ラ ズ マ 6 0 と な っ て噴出 す る 。 直流電源 6 2 は、 そ の負極を電極 1 4 と 、 正極を 被切断材 1 7 と そ れぞれ結線 6 3 , 6 4 で 接続 さ れて い る 。 各結線 6 3 , 6 4 間 に は、 電極 1 4 と 被切断材 1 7 間の電圧を検出 す る た め の電圧検 出器 6 5 が介装 さ れ て い る 。 ま た、 前記電圧検出器 6 5 か ら の信号 と 別に 設 け た設定電圧信号源 6 7 か ら の信号を比較す る す る と 共 に 、 電極 1 4 と被切断材 1 7 間 の電圧が設定電圧値を越え る と 、 前記直流電源 6 2 に 停止信号を送 っ て電圧 の 印加 を停止す る 制御回路 6 6 が配置 さ れて い る 。

かか る 構成に 基い て以 下 に 作用 を説明 す る 。 第 1 1 図

( a ) , ( b ) で、 プ ラ ズマ ト ー チ 1 8 が切断中 の A か ら 終了位置 B を通過 し て さ ら に右方に移行 す る 時、 被切 断材 1 7 と 電極 1 4 間 の 距離が大 き く な る に従 い電圧 が 上昇す る 。 こ の 電圧がダ ブ ルア ー ク 発生電圧 P D よ り も 低 い設定電圧 P C に達す る と 、 電圧検出器 6 5 か ら の 信 号 に よ り 制御面路 6 6 が作動 し て 直流電源 6 2 を停止 し

( C 位置） 、 被切断材 1 7 と 電極 1 4 と に 印加 し て い る 電圧を 止 め ダ ブ ルア ー ク 6 1 の 発生を防止 す る （ 図表実 線） 。 次に 、 第 3 実施例 の最良 の形態を説明す る 。 作動ガ ス に は酸素を用 い 、 ノ ズル の ォ リ フ ィ ス 径 は 0 . 5 m m と し た プ ラ ズマ ト ー チ を使用 し た場合、 電流値 1 2 ァ ン ペ ア 、 酸素 ガ ス 圧 5 . 5 K g f / erf で板厚 1 . 6™ の 軟 鋼板を速度 l m / m i n 程度で切断可能で あ る 。 正常 な 切 断中 の 電極 と 被切断材間 の電圧 P B は約 1 1 ϋ Vで あ り 、 ダ ブ ル ア ー ク 発生電圧 P D は約 1 80 Vと な っ た 。 そ こ で 、 直流電源に 停止信号を 出 す設定電圧 P C は 1 1 0 Vか ら 1 8 0 Vの藺 とすればよ い が、 ダブ ルア ー ク 癸生電圧 P D は必ず し も 一定 して い な い の で、 1 80 Vに 近すぎ る と 設 定値に達す る ま で にダ ブ ルア ー ク が癸生す る こ と も あ る 。 逆に、 設定値が低す ぎ る と切断中 に直流電源に停止信 - 号が出 て停止 し て し ま う 。 そ こ で、 設定電圧 P C と し て は 1 40 V な い し 1 70 V と す る と、 最良の結果が得 ら れ る。 本発明 の第 3 実施例で は、 電圧の 検出を電極 と 被切新材 間で行 っ たが、 こ れを ノ ズル と被切断材間で行 っ て も よ い 。 ま た、 設定電圧源を 可変に し て設定値を任意に設定 で き る よ う に し て も よ い こ と は勿論で あ る 。 産業上の 利用 可能性

以上説明 し た よ う に、 本発明 に係る プ ラ ズ マ ア ー ク 切 断機及びそ の制御方法は、 パ イ 口 ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ア ー ク へ の移行が容易 と な り 、 ノ ズル の ォ リ フ イ ス径 が 小 さ く な るの で電流密度が高ま り 、 ス タ ン ドオ フ も 高 く で き る 。 ま た、 穴明 け時に損傷を受けたプ ラ ズ マ ト ー チ で切断す る こ と がな く な り 、 更に 切断時に ダ ブルア ー ク の発生す る こ と も な く な る ため、 被切断材を精度よ く 、 かつ効率よ く 切新す る の に適 して い る 。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) 商用交流を所定の 高周波交流 に変換 す るた め の ィ ン バ 一 タ 回路 と 、 前記 ィ ン バ ー タ 回路 の 出 力端子に接続 さ れた 整流面路 と 、 前記整流面路 に 直列に 接続 さ れた 平 滑用 リ ア ク ト ル と 、 整流面路 と 平滑用 リ ア ク ト ルか ら 成 る 直列面路 の 陰極側 に ア ー ク ス タ ー ト 用高周波電圧発生 の た め の 力 ッ プ リ ン グ コ ィ ルを介 し て接続 さ れた プ ラ ズ マ ト ー チ の電極 と 、 前記直列回路 の 陽極側 に 接続 さ れ た 被切断材 と 、 同 じ く 陽極側に抵抗 と 接点を介 し て接続 さ れ た プ ラ ズ マ ト ー チ の ノ ズルか ら 成 る プ ラ ズ マ ア ー ク 切 断機に お いて、 前記整流回路 と 平滑用 リ ア ク ト ルか ら 成 . る 直列回路に 対 し て、 電極側結線 と ノ ズ ル側結線 と の 間 及び電極側結線 と被切断材側結線 と の間に 、 充放電用 コ ン デ ン サ と 抵抗か ら 成 る 立 ち上が り 補償面 路及び移行補 償面路を そ れぞ れ並列 に 挿入 し、 且つ、 被切断材側結線 上で ノ ズル側結線の接続点 と 移行補償回路 の接続点 と の 間 に、 ダ イ オ ー ド を挿入す る と 共 に、 電極側結線 に は立 ち上が り 補償面路の接続点よ り も 電極側に 電流制御の た め の検 出器を設 け、 且つ、 被切断材側結線 に は移行補償 面路の 接続点よ り も 被切断材側に 移行検出 φ た め の検出 器を設 け た こ と を特徴 と す る プ ラ ズ マ ア ー ク 切断機。

( 2 ) 請求 の範囲第 （ 1 ) 項記載 の プ ラ ズ マ ア ー ク 切断 機に お い て、 パ イ ロ ッ ト ア ー ク は電流制御 に よ り 設定 さ れた電流値で行な われ、 パ イ 口 ッ ト ア ー ク か ら メ イ ン ァ ー ク へ移行後は、 そ の設定電流値がメ イ ン ア ー ク の電流 制御に よ り 設定 さ れた電流値に切 り 換わ る こ と を特徵 と す る プ ラ ズマ ア ー ク 切断機の制御方法。

( 3 ) 少な く と も 、 商用交流を所定の髙周波交流に変換 す る た め の ィ ン バ ー タ 面路 と、 前言己ィ ン ノ ー タ 面路の 出 力端子 に接続さ れた整流面路 と 、 前記整流面路に直列 に 接続さ れた平滑用 リ ァ ク ト ルか ら 成 る プ ラ ズ マ ア ー ク 切 断機に お い て、 穴明 けか ら切断を行 う た め に 、 穴明 け用 の プ ラ ズマ ト ー チ と切断用 の プ ラ ズマ ト ー チ を少な く と も 各 1 本具備す る こ と を特徵 と す る プ ラ ズ マ ア ー ク 切断

( 4 ) プ ラ ズマ ト ー チ の電極と被切断材の 藺に プ ラ ズマ ア ー ク を形成 し切断を行 う プ ラ ズマ ア ー ク 切断に お い て 、 電極 と 被切断材間の電圧 も し は ノ ズル と被切断材間 の電圧を検岀 し て、 プ ラ ズマ ト ー チ と被切断材の距離が 大き く な る こ に よ つ て電圧が上昇 し、 そ の 電圧が設定値 を越える と 電源を停止 さ せる こ と を特徵 と す る ブ ラ ズマ ア ー ク 切断機の 制御方法。