JPH03110073A - プラズマトーチに於けるパイロットアークのスタート方法 - 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〉 本発明はプラズマトーチに於けるパイロットアークのス
タート方法に関するものである。

〈従来の技術〉 鋼板等の導電性を有する被加工材を溶接或いは切断等の
プラズマ加工を行うためのプラズマトーチでは、電極と
ノズルとの間に種火に相当するパイロットアークを発生
させ、このパイロットアークをノズル孔から外部に噴出
させた後、メインアークに移行させて上記プラズマ加工
を行わせる方法を採用しているものが多い。

また最近に至り、プラズマアークを用いて被加工材を精
密に加工することが要求されている。

前記プラズマトーチにあっては、ノズル孔の径を１ｍ以
下に形成することが必要であり、このため、ノズルと電
極との間に発生させたパイロットアークをノズル孔から
外部に噴出させることが困難であり、従って、パイロッ
トアークからメインアークに円滑に移行させることが困
難である。

前記問題を解決するために、特開昭６３−１９４８６７
号公報、同６０−１２２７６号公報等に示す技術が提案
されている。

前者の技術は、パイロットアークスタート時に、パイロ
ットアーク用電源電流に高周波電流を重畳させると共に
、パイロットアークに供給するガスを所定時間増量する
技術に関するものであり、後者の技術は、電極とノズル
との間に低電圧の電源から電力を供給するとともに供給
するガスを前記低電圧アークが安定に維持できる値に低
圧力または小量としてパイロットアークを発生させ、前
記ノズルを被加工物に略接触させて主アークに移行させ
た後に前記供給ガス圧およびアーク電力をプラズマ加工
に適した値にそれぞれ増大変化せしめ、前記ノズルは被
加工物に略接触させたまま加工を行う技術に間するもの
である。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の技術に於いて、前者の技術では、パイロット
アークをスタートさせる際のガス及び電力の消費量が増
大すると共に、直径が１ｍｍ以下のノズルに於いては寿
命が短くなる問題がある。

また後者の技術ではパイロットアークを発生させた後、
ノズルを被加工物に略接触させてパイロットアークから
メインアークに移行させるため、小型の手持ち加工を行
うようなプラズマトーチに適用した場合には効果がある
が、大型の自動加工装置に適用する場合にはプラズマト
ーチを上下させるための装置が必要となり、コストアッ
プとなる式がある。

本発明の目的は、大型の自動加工装置等に取り付けられ
るプラズマトーチに於けるパイロットアークのスタート
方法を提供するものである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明に係るパイロットアー
クのスタート方法は、直径がｌａｍ以下のノズル孔を有
するプラズマトーチに於いて、動作ガスの圧力又は流量
をメインアークにより加工する際の動作ガスの圧力又は
流量よりも低い値に設定してパイロットアークを発生さ
せ、前記パイロットアークが発生した直後、パイロット
アーク電流又はパイロットアーク電圧を検出して前記動
作ガスの圧力又は流量をメインアークにより加工する際
の圧力又は流量まで増大させることを特徴としたもので
ある。

く作用〉 上記手段によれば、パイロットアークのスタート時に、
電極とチップとの間に供給する動作ガスの圧力或いは流
量を、メインアークにより加工する際の圧力或いは流量
よりも低い値に設定することによって、動作ガスの流速
を小さくしアークが電極とノズルとの間に飛び易い状態
とする。そしてパイロットアークをスタートさせた後、
パイロットアーク電流或いはパイロットアーク電圧を検
出して該アークが確実に発生していることを確認し、そ
の後、動作ガスの圧力或いは流量をメインアークにより
加工する際の圧力或いは流量まで増大させることで、パ
イロットアークから円滑にメインアークに移行させるこ
とが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用したパイロットアークのスタート方
法の一実施例について説明する。

第１図は本発明を実施する際に好適に用いることが出来
るプラズマ加工装置の説明図である。

図に於いて、ｌは電極であり、２は電極１の周囲に電気
的に絶縁されて配設されたチップである。

電極ｌとチップ２とで構成する空間は動作ガスの流路３
として構成されている。前記チップ２の先端であって電
極ｌと対向した位置に１ｍ以下の径を有するノズル孔４
が形成されている。５は鋼板。

ステンレス板等の被加工材である。６はプラズマ電源で
あり、電極ｌと陰極とを接続すると共に、チップ２及び
被加工材５と陽極とを接続している。

またプラズマ電１ｆｆ６とチップ２との間にはスイッチ
７が設けられている。８は電極ｌとチップ２との間の電
圧、即ちパイロットアーク電圧を計測するための電圧計
であり、この電圧を計測することによってパイロットア
ークが形成されているか否かを検出するものである。

９は酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の動作ガスの
ボンベである。　１０は圧力調整弁であって、ボンベ９
のガス圧力をメインアークにより加工する際の圧力に減
圧して流路３に供給するものである。　１１は前記圧力
調整弁１０によって減圧された動作ガスを更に減圧する
ための圧力調整弁であって、パイロットアークを発生さ
せる際に流路３に動作ガスを供給するものである。　１
２．１３は夫々電磁弁であって、圧力調整弁ｔｏ、　ｉ
ｔによって減圧された動作ガスを選択的に流路３に供給
し得るように構成されている。１４は電圧計８及び電磁
弁１２．１３と接続されると共に、図示しない操作スイ
ッチと接続され、該スイッチのＯＮ、ＯＦＦ操作により
電源６゜スイッチ７、電磁弁１２．１３等を制御する制
御装置である。

尚、点線で示す１５はチップ２に流れる電流、即ちパイ
ロットアーク電流を計測するための電流計であり、この
電流を計測することによってパイロットアークが形成さ
れているか否かを検出するものである。このように、パ
イロットアークを検出するためには、前記したパイロッ
トアーク電圧を計測する方法と、パイロ７）アーク電流
を計測する方法とがあり、両者を選択的に用いることが
可能である。

上記の如く構成したプラズマ加工装置に於けるタイミン
グチャートを第２図に示す。

図に於いて、図示しない操作スイッチをＯＮ操作すると
、制御装置１４からの信号によって電磁弁１３がＯＮシ
て、流路３にメインアークにより加工する際の圧力或い
は流量よりも小さい圧力或いは流量に調整された動作ガ
スが供給される。このため、流路３からノズル孔４に流
れる動作ガスの流速は、メインアーク形成時の流速に比
較して小さい値となり、アークが飛び易い状態、即ち、
パイロットアークが形成し易い状態となる。

操作スイッチのＯＮ操作と同時に、動作ガスが流路３に
至る時間を見越して設定された図示しないタイマーが作
動する。前記タイマーがタイムアツプすると、制御装置
１４からの信号によってスイッチ７が閉鎖される。そし
て電極ｌとチップ２との間に高周波電力が印加され、第
３図（Ａ）に示すようなパイロットアークが形成される
。前記パイロットアークは、電極１とチップ２とを結ん
で形成されるが、ノズル孔４からチップ２の外部に噴出
してはいない。

電極１とチップ２との間の電圧は、パイロットアークが
形成されていない場合には高い値となるが、パイロット
アークが形成されると電圧が減少し、同時に電流が太き
（なる、前記電圧の変化は電圧計８によって計測され、
計測信号が制御装置１４に伝達される。

制御装置１４では、伝達された計測信号によってパイロ
ットアークの発生を検出した後、電磁弁１２に信号を伝
送して該電磁弁１２をＯＮとすることで、メインアーク
により加工するために必要な圧力或いは流量を有する動
作ガスを流路３に供給する。

このとき、電磁弁１３はＯＦＦ　しても良く、またＯＮ
状態を保持しても良い。

前記の如く、動作ガスの圧力或いは流量をメインアーク
により加工し得る値に増加させることによって、第３図
（Ｂ）に示すように、ノズル孔４から外部に噴出したパ
イロットアークを安定して得ることが可能となる。

前記動作ガスの圧力或いは流量の増加に伴って、第３図
（Ｃ）に示すようにパイロットアークの噴出長さが大−
きくなり、該アークが被加工材５に到達する。このとき
、メインアークとして電流が所定のレベルまで流れたこ
とを検出した後、スイッチ７を遮断してチップ２を電気
的に中立状態とすると、メインアークとして電極ｌと被
加工材５との間に閉回路が形成されることによって、パ
イロットアークは円滑にメインアークに移行し、被加工
材に対し所定のプラズマ加工を実施することが可能とな
る。

尚、メインアークにより加工する際の動作ガスの圧力或
いは流量は、ノズル孔４の径、被加工材５の材質及び板
厚、切断、溶接等の加工条件によって設定される値であ
り、パイロットアークをスタートさせる際の動作ガス圧
力或いは流量は、ノズル孔４の径のみによって調整され
る値である。

本発明を適用してノズル孔の径が０．２鶴のチップを用
い、パイロットアークをスタートさせる際の動作ガスの
圧力を４ｋｇｆ／ｄ　（メインアークにより加工する際
の動作ガス圧力６　ｋｇｆ／ａｄ＞に設定した場合に、
パイロットアークは安定してスタートしている。

前述の実施例に於いて、パイロットアークを検出する際
に、電圧計８によって電極１とチップ２との間の電圧を
計測して、パイロットアークの発生を検出したが、電流
計１５によって電極１とチップ２とパイロットアークに
よって形成された閉回路に流れる電流を計測して、パイ
ロットアークの発生を検出するようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明に係るパイロットア
ークスタート方法於いて、パイロットアークのスタート
時の動作ガスの圧力或いは流量を、メインアークにより
加工する際の動作ガスの圧力或いは流量よりも低い値に
設定することによって、ノズル孔の径が１ｍｍ以下であ
っても安定してパイロットアークをスタートさせること
が出来る。

このため、加工幅の狭い精密な切断或いは溶接を実施す
ることが可能となり、プラズマ加工の応用分野を拡大す
ることが出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を通用したプラズマ加工装置の説明図、
第２図はタイミングチャート、第３図はパイロットアー
ク及びメインアークの説明図である。 １は電極、２はチップ、３は流路、４はノズル孔、５は
被加工材、６は電源、７はスイッチ、８は電圧針、１０
．１１は圧力調整弁、１２．１３は電磁弁、１４は制御
装置、１５は電流計である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直径が１ｍｍ以下のノズル孔を有するプラズマトーチに
   於いて、動作ガスの圧力又は流量をメインアークにより
   加工する際の動作ガスの圧力又は流量よりも低い値に設
   定してパイロットアークを発生させ、前記パイロットア
   ークが発生した直後、パイロットアーク電流又はパイロ
   ットアーク電圧を検出して前記動作ガスの圧力又は流量
   をメインアークにより加工する際の圧力又は流量まで増
   大させることを特徴としたプラズマトーチに於けるパイ
   ロットアークのスタート方法。