JPH02295679A - 導電体のプラズマ接触切断法 - 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，非移行式プラズマトーチを用いる導電体のプ
ラズマ接触切断法に関する． 〔従来の技術〕 従来、プラズマ切断方法としては，（社）日本溶接協会
、ガス溶断部会，プラズマ分科会編，「国産小電流プラ
ズマ切断機要覧」（昭和６１年版）の第１頁から第６頁
までに記載されているように、移行式プラズマによる非
接触切断法及び接触切断法が金属の切断に利用されてい
る．一方、非移行式プラズマ切断は、非移行式プラズマ
トーチの熱効率が低いことから，一般に金属の切断には
使われず，非移行式プラズマでなければ切断できない非
金属の切断にのみ利用されている． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の移行式及び非移行式プラズマ切断法について第３
図及び第４図を参照して説明する．第３図は移行式プラ
ズマによる接触切断法の概要を示している．第３図にお
いて，１は切断電源、２は高周波発生器、３はカップリ
ングコイル、４は電極、５はノズル、６は導電体の被切
断材、７はガスディストリビュータ、８はパイロット電
源、９はスイッチ，１０は電流通路，１１はプラズマア
ークである．上記構成において，移行式プラズマによる
接触切断は、以下の手順で行われている，まず、プラズ
マガスをガスディストリビュータ７を介してノズル５の
内部に流した状態で、高周波発生機２からカップリング
コイル３，パイロット電源８及び閉路したスイッチ９を
介して電極４とノズル５の間に高周波高電圧を印加し、
パイロット電源８から閉略したスイッチ９、ノズル５、
電極４、カップリングコイル３、パイロット電源８の経
路でパイロット電流を流しパイロットアークをノズル５
と電極４の間に発生させ，その後、高周波の印加を停止
する．パイロットアークが発生した後、ノズル５を導電
体の被切断材６に接触させると同時にプラズマ電流を切
断電源１、導電体の被切断材６、電極４，カップリング
コイル３，切断電源１の経路で流し，スイッチ９を開路
してパイロット電流を断った状態でプラズマアーク１ｌ
を電極４と被切断材６の間に発生させて切断を行う．と
ころで，この種の移行式プラズマによる接触切断法では
、被切断材となる金属などの導電体に切断電源から通電
ケーブルを接続するため、ノズルと被切断材との間で接
触不良を生じるとノズルに絶縁処理が施されていない場
合にはノズルと被切断材との間でダブルアークが発生し
，ノズルの寿命を短かくするといった問題があった．一
方、第４図は，従来の非移行式プラズマによる非接触切
断法の概要を示している．第４図において、第３図と同
一符号は機能的に同等の部分を示す． 非移行式プラズマによる非接触切断は以下の手順で行わ
れている． プラズマガスをガスディストリビュータ７を介してノズ
ル５の内部に流した状態で，高周波発生器２からカップ
リングコイル３、切断電源１を介して電極４とノズル５
の間に高周波高電圧を印加し，電極４とノズル５の間に
火花放電を発生させて、切断電源１，ノズル５、電極４
、カップリングコイル３、切断電源１の経路で所定のプ
ラズマ電流を流しノズル５と電極４の間にプラズマアー
クを形成させる．プラズマアークが形成された後、高周
波の印加を停止し，ノズル出口から噴出するプラズマジ
ェットｌ２で被切断材の切断を行う．この種の従来の非
移行式プラズマ切断法は，ノズルに形成させた陽極点を
通してプラズマ電流を流しているため、被切断材上での
熱効率が低く，移行式プラズマ切断と比較して金属の高
速切断には向かず、被切断材は非金属に限定されるとい
った問題があった．また，適用切断材の拡大を図る目的
で従来の非移行式プラズマ切断技術を金属の高速切断に
適用するには、一般にプラズマ電流を増すか、プラズマ
ガスとして空気、Ａ，＋０２などの酸化性ガス，あるい
は、プラズマを狭搾してプラズマ電流密度を高めること
のできるＡ，＋Ｈ２ガスの使用、さらには、ノズル口径
を小さくしてプラズマ電流密度を高めるなどの手段をと
るが，プラズマ電流増加によるノズルの発熱、酸化性プ
ラズマ雰囲気によるノズルの浸触、高電流密度によるノ
ズル上の陽極点集中などでノズルの寿命が短かくなると
いった問題があった． 本発明は，これら従来技術の問題点を解決し，非移行式
プラズマによる金属の高速切断及びノズルの長寿命化を
実現することを目的とする．〔課題を解決するための手
段〕 上記目的を達成するために本発明は、プラズマガスの供
給された雰囲気内で非消耗性電極とプラズマアーク狭搾
用ノズルとの間に電圧を印加しプラズマアークを発生さ
せる非移行式プラズマトーチを用いて導電体の切断を行
うプラズマ切断方法において、前記プラズマアーク狭搾
用ノズルを被切断材となる導電体に接触させ，かつ，陽
極点を前記プラズマアーク狭搾用ノズルから被切断材に
移行させて切断を行うようにしたものである．〔作　用
〕 非移行式プラズマトーチのプラズマアーク狭搾用ノズル
を被切断材となる導電体に接触させることにより，プラ
ズマアーク狭搾用ノズルと被切断材となる導電体の電位
が同電位となるので，プラズマアーク狭搾用ノズル上の
発生していた陽極点は被切断材となる導電体に容易に移
行する．そして、陽極点が被切断材となる導電体に移行
することにより，ノズルの発熱量の激減と被切断材側の
入熱増加が図れるので、ノズルの長寿命化と高速切断が
可能となる。

本発明が従来の移行式プラズマによる接触切断法と異な
る点は，ノズルと被切断材となる導電体の接触部を通じ
て、通電ケーブルが接続されたノズルから被切断材とな
る導電体上の陽極点にプラズマ電流を流すようにしたこ
とであり，被切断材に通電ケーブルが接続されていない
ため、ノズルに絶縁処理を施さなくてもノズルと被切断
材の接触不良時にダブルアークを発生することがない．
〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図により説明す
る。

第１図は非移行式プラズマによる接触切断法の一実施例
を示している．第１図の構成は第４図に示した構成にお
いてノズル５と導電体の被切断材６を接触させた構成で
あり、第４図と同一符号は機能的に同等の部分を示す． 上記した構成により、プラズマ電流を切断電源１、ノズ
ル５、導電体の被切断材６、電極４，カップリングコイ
ル３、切断電源１の経路で流し，陽極点の一部もしくは
全部を導電体の被切断材６に移行させて、プラズマアー
クｌ１を導電体の被切断材６と電極４の間に発生させる
． この場合、ノズル５から導電体の被切断材６への陽極点
の移行の難易は、プラズマガス流量、ノズル形状（ノズ
ル口径、ノズル拘束長）などに影響される．第５図はノ
ズル拘束長Ｌを変えた時の非移行式プラズマによる接触
切断結果の一例を示しているが，ノズル拘束長Ｌ＝２ｍ
と短かい場合のみノズルが導電体の被切断材に接触した
際のプラズマアーク電圧が３０〜４７Ｖ程度非接触時よ
り低下し陽極点がノズルから導電体の被切断材へ移行し
たことを示している． 非移行式プラズマによる接触切断での切断速度及び切断
面熱影響幅については、第６図に示す非移行式プラズマ
による非接触切断結果と第５図に示した結果の比較から
明らかなように、陽極点をノズルから導電体の被切断材
へ移行させたことにより、切断速度で約２倍の高速化，
切断面熱影響幅で半減化が達成されている． 第１図に示す構成は小容量の非移行式プラズマ切断に適
するが、大容量の非移行式プラズマによる接触切断では
、ノズルの消耗を低減させるために第１図の構成に加え
て、切断電源１に並列にパイロット電源８とスイッチ９
を接続した第２図の構成がとれる． この場合のパイロット電源８とスイッチ９の動作は，第
３図に示すそれらの動作と全く同じである。第２図にお
いて、ノズルの寿命に影響を与えない程度のパイロット
電流でノズル５と電極４の間にパイロットアークを発生
させた状態で、ノズル５を導電体の被切断材６に接触さ
せると同時に所定のプラズマ電流を第１図と同じ電流経
路で流し，電極４と導電体の被切断材６の間にプラズマ
アーク１１を発生させた後、パイロットアークを停止し
て接触切断を行う．したがって、小電流によるパイロッ
トアークと接触切断中の導電体の被切断材と電極を主に
流れるプラズマ電流によるノズルの消耗は少なく、ノズ
ルの寿命は，従来の移行式プラズマによる接触切断法と
同程度である．さらに、第１図及び第２図に示した非移
行式プラズマによる接触切断法は、切断電源と導電体の
被切断材とを接続する通電ケーブルを必要としないため
、ノズルに絶縁を施してノズルと導電体の被切断材との
間で接触不良時に発生するダブルアークを防止する特別
の施策も必要としない。

〔発明の効果〕

本発明によれば，非移行式プラズマトーチのプラズマア
ーク狭搾用ノズルを被切断材となる導電体に接触させ、
かつ、陽極点をノズルから被切断材へ移行させたことに
より、従来の非移行式プラズマトーチによる非接触切断
法と比較して、切断速度を約２倍に高速化し、切断面熱
影響幅を半減することができる．しかも、ノズルの寿命
は、従来の移行式プラズマ切断機で使用しているノズル
の寿命と同等に長くすることができる．さらに、切断電
源と導電体の被切断材を接続する通電ケーブルが不要で
あり、ノズルと被切断材の接触不良時にダブルアークを
防止するためノズルの記録処理などの特別な施策も必要
としない．

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の非移行式プラズマ接触切断法の一実施例
の概要図，第２図は本発明の非移行式プラズマ接触切断
法の他の実施例の概要図、第３図は一般的な移行式プラ
ズマ接触切断法の概要図、第４図は一般的な非移行式プ
ラズマ非接触切断法の概要図である．第５図は非移行式
プラズマによる接触切断結果の一例を示す図表、第６図
は非移行式プラズマによる非接触切断結果の一例を示す
図表である． １・・・切断電源，２・・・高周波発生器，３・・・カ
ップリングコイル、４・・・電極，５・・・ノズル，６
・・・導電体の被切断材、７・・・ガスデイストリビュ
ータ、８・・・パイロット電源，９・・・スイッチ、１
０・・・電流通路、１１・・・プラズマアーク． 特許出願人　　　日立精工株式会社 代理人弁理士　　秋　本　正　実 （外１名） 第 図 第 図 第５図 １ｋｉｎ＊７゜７ｘ’ｗ＋：ＸＡｎｎＦｎ＠糸Ｎ＆第６
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラズマガスの供給された雰囲気内で非消耗性電極
   とプラズマアーク狭搾用ノズルとの間に電圧を印加しプ
   ラズマアークを発生させる非移行式プラズマトーチを用
   いて導電体の切断を行うプラズマ切断方法において、前
   記プラズマアーク狭搾用ノズルを被切断材となる導電体
   に接触させ、かつ、陽極点を前記プラズマアーク狭搾用
   ノズルから被切断材に移行させて切断を行うことを特徴
   とする導電体のプラズマ接触切断法。