JPH026071A - エアープラズマ切断機 - 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、凹凸のある被切断材も容易に切断できるエア
ープラズマ切断機に関する。

〔従来の技術〕

第７図に示すように薄鋼板１０を折曲してフロアデツキ
としたものがある。このような床材となる薄鋼板は、柱
１２の所では柱の外形だけ切欠く必要があり、また床が
斜辺を持つような場合は該斜辺に合せて薄鋼板の端部を
切断しなければならない。第４図（ｂ）の点線１４は、
薄鋼板１０の切断線の一例を示す。

従来、鋼板の切断にはガス切断が主に用いられてきた。

しかしガス切断は薄板切断には適しておらず、切断面が
きたなく、ガストーチの先端火口が鋼板に接触すると失
火することがあり熟練を要する、等の問題がある。また
、可燃性ガスを使用するので、安全上も問題があった。

他の切断方法としてはプラズマ切断がある。薄鋼板の切
断には小電流エアープラズマ切断または酸素プラズマ切
断があり、前者の例を第８図に示す。この図で２０はコ
ンプレッサユニットであり、モータ２１、コンプレッサ
２２、空気タンク２３を備える。２４は圧力検出器、２
−５はエアー吸入口である。また２６はエアーユニット
であり、ドレインタンク２７及び圧力調整器２８を備え
る。

また３０はプラズマ電源であり、整流器３１、トランス
３２１１発振用のトランジスタ３８、高周波発生器３３
、該発生器が発生した高周波を給電回路へ導入するカッ
プリングコイル３４、コンデンサ３５を備え、またコン
プレッサから供給されるエアーに対する電磁弁３６、圧
力スイッチ３７を有する。また４０はプラズマトーチで
あって、４１はその電極、４２はチップである。プラズ
マトーチ４０には、ケーブル４３を通して電力とエアー
が供給される。これによりプラズマフレーム４４が発生
し、被切断材４６、前記の例では薄鋼板１０、を切断す
る。４５は冷却用のエアーである。

コンプレッサは空気タンク２３の圧力が所定値になるま
で運転し、所定値で運転停止、そしてエアー使用で圧力
・が下ると再び運転し、第９図（ａ）に示すようにエア
ー圧力で運転、停止、を繰り返す。

同図（ｂ）　（Ｃ）　（ｄ）に示すように、トーチスイ
ッチ（図示しないがトーチ４０に取付けられる）をオン
にすると直ちにエアーが供給され、時間む、だけプリフ
ローさせたのちプラズマアークが点火する。トーチスイ
ッチをオフにすると直ちにプラズマアークが消え、その
後、エアーは時間ｔｚだけアフタフローしたのち供給停
止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

薄鋼板の切断では、小電流プラズマ切断機のトーチ先端
を薄鋼板に接触させながら移動して切断する方式が一般
的であるが１、前記フロアデツキの切断作業では、フロ
アデツキが複雑な形状をしているのでトーチ先端が薄鋼
板から離れ易く、アーク切れが頻発して円滑な切断作業
ができない。即ちトーチは、切断面が台形波状のフロア
デツキ１０に合わせて上下させて密着状態を保持し、更
に鋼板面に常に垂直になるようにトーチ角度も変えなが
ら線１４に沿って移動させて切断するが、フロアデツキ
１０に刻まれた凹部１０ａ及び凸部１０ｂではトーチ先
端が該凹部にまた該凸部の角に入らず、離れざるを得な
い箇所がでてくる。このような所ではアーク長が長くな
ってアークが不安定になり、アーク切れが生じ易い。

本発明はこの点を改善し、密着状態を維持できなくても
アークが不安定にならず、凹凸のある薄鋼板を円滑に切
断できる小電流エアープラズマ切断機を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に本発明のエアープラズマ切断機の基本構成を示
す。５１は直流電源で、通常は商用電源を整流して得る
。５５はインバータで、スイッチング素子５６およびト
ランス５７を有し、周波数ｆ２の交流を発生する。出力
周波数ｆ２は２ｆ、となる。スイッチング素子５６はト
ラーンジスタまたはサイリスクで、あり、オン期間の制
御で出力電圧の制御もでき、これにより定電流制御も行
なわれる。５８は全波整流器で、インバータ５５が発生
した交流を直流に変換する。Ｌ及びＣは整流器５８の出
力回路に挿入された平滑用のインダクタンスおよびキャ
パシタンスで、これらは給電ケーブルｆ、、ｆ□等にあ
るインダクタンスおよびキャパシタンスを含む。給電ケ
ーブルｆ、、　　ＩＩ！、は第８図のケーブル４３に相
当し、通常、エアー供給用のホースと一体化される。こ
の給電ケーブルｌ、。

２、の先にプラズマトーチが接続される。Ａは該トーチ
から生じるアークを示す。

電源装置（５５，５８等）５０とプラズマトーチ４０を
結ぶケーブル２．．２２の間に第１図（ｂ）のように中
継ボックス６０を設け、該ボックスに火花放電による高
周波発生器３３などを収容すると、デツキフロアのよう
な広い作業現場従って長いケーブルｆ、、ｆｚになる場
合に好適である。

本発明では第２図に示すように、インバータ５５が発生
する周波数ｆ２は、負荷側のり、　Ｃで決まる共振周波
数ｆ０よりや＼高くする。従来の共振周波数はｆ０！で
、インバータの出力周波数ｆ２より温かに低く、共振特
性に！の山が実質的に終了しているＬ性領域に該周波数
ｆ２がある。これに対して本発明では、共振周波数ｆ０
は出力周波数ｆ２に近く、該ｆ２は共振特性に＋のまだ
山内のＬ性領域にある。また該周波数をＣ性領域におい
た場合には電圧が０ボルトになった時、電流もＯアンペ
アとなり、プラズマアークが維持されない。

Ｌ性領域では電圧が０ボルトとなっても、この時の電流
が流れ続けようとするため、プラズマアークは非常に安
定したものになる 〔作用〕 この第１図のエアープラズマ切断機では、切断動作は第
８図のそれと同様であるが、トーチ先端が被切断材から
若干熱れてもアーク切れを生じることがない。これを以
下説明する。

インバータ５５の出力周波数ｆ２は負荷側の共振周波数
ｆ０に対して第２図に示すように設定されるので、プラ
ズマアーク切断時の最高電圧（以下動作電圧という。こ
れは整流器出力電圧などで表わす）は■２になる。これ
に対して従来方式の動作電圧は■１であり、ＶＺ＞Ｌで
ある。

このような電源装置の電圧−電流特性は第３図の如くな
る。Ｋ３は本発明特性、Ｋ４は従来方式の特性で、Ｖｏ
は無負荷電圧である。この電源装置は定電流制御が行な
われ、切断作業は定電流域の部分Ｐなどで行なわれる。

第４図に示すように切断域Ｐは接触切断域Ｐ１と非接触
切断域Ｐ２に分れるが、従来方式ｂ）では動作電圧■１
が低いので非接触切断域Ｐ２が狭く、これはアーク長を
大にすることができないことを意味し、凹凸のある被切
断材ではアーク切れを生じ易かった。これに対して本発
明方式（ａ）では動作電圧■２が高いので、非接触切断
域Ｐ２が広く、これはアーク長を大にすることができる
ことを意味し、凹凸のある被切断材でもアーク切れを生
じる恐れが少ない。しかも無負荷電圧は従来方式と同じ
ｖｏであり、電圧を特に高くする必要はない。

〔実施例〕

第５図および第６図に、本発明の電源装置の電圧−電流
特性の例を示す。第５図の曲線に３に示すように、本発
明では動作電圧（図の水平都電圧）が１８０Ｖ近くある
が、曲線に４の従来方式ではこれが１４０Ｖ程度である
。無負荷電圧は共に２４０Ｖ弱である。本発明では定電
流は１６０Ｖ程度まで維持でき、アーク長にして２０ｍ
ｍ程度が可能である。これに対して従、来方式では定電
流は１１５Ｖ程度までしか維持できず、アーク長は３〜
４閣が限度である。

第６図は交流電圧（インバータ出力電圧）Ｖａｃを２４
０Ｖ、２２０Ｖ、２００Ｖ、１９０Ｖと変え、また定電
流特性をＩＯＡ、２ＯＡ、３０Ａ各定電流とした場合の
電圧−電流特性を示す。電圧を上げれば定電流域も広く
なるが、無負荷電圧も上る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では同じ電源容量でアーク
長を大にし得るので凹凸のある薄鋼板も小電流エアープ
ラズマ切断機で円滑に切断することができ、またガス切
断のように可燃性ガスを用いないので安全性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図〜第４図は作用効果の説明図、 第５図および第６図は本発明の実施例装置の特性を示す
グラフ、 第７図はフロアデツキの説明図、 第８図は従来のエアープラズマ切断機の構成の説明図、 第９図は第８図の動作説明図である。 ｚＩ図 ｔａ１本発明 （ｂｌ従 来 °へも 蚕ぺ （ｂｌ ／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、インバータを備え、定電流特性を持つ電源装置を用
   いるエアープラズマ切断機において、該インバータの出
   力周波数がインバータの負荷回路の共振特性の山内の周
   波数帯の誘導性領域にあって、それが山の外の誘導性領
   域にあるものより動作電圧が高いようにしてなることを
   特徴とするエアープラズマ切断機。