JPH03133099A - プラズマ発生装置 - 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 この発明は、プラズマジェット溶射装置やプラズマ処理
装置等に用いられているプラズマ発生装置で、特に消耗
部品である電極の交換時期を的確に検知することのでき
る機構を備えたプラズマ発生装置に関するものである。

従来の技術 例えば、プラズマジェット溶射装置においては、ノズル
を陽極として陰極との間にアークを連続的に発生させ、
金属材料や酸化物（八９２０３　。

ｚ「０３等）などの溶射材を溶融すると同時に、この溶
融した溶射材を高速のプラズマジェット流によってグー
クの表面に吹き付ける構造となっているが、このプラズ
マジェット溶射装置のプラズマ発生部である前記陰極は
、プラズマを発生させるのに伴なってその先端側から徐
々に消耗するため、この陰極を適切な時期に交換する必
要がある。そこで、従来においては、前述のプラズマ発
生部である陰極の寿命を、溶射時間を積算したり溶射回
数をカウントし、あるいは作業者が電極部分を頻繁に検
査する等によって交換の時期を判断していた。

発明が解決しようとする課題 しかし、陰極材の消耗速度は溶射条件によって大きく異
なるため、前述した従来のプラズマ発生装置の溶射時間
や溶射回数から陰極の寿命を正確に判断することは困難
であり、その結集、陰極材の摩耗が大きくなり過ぎて電
極部を破損したり、逆に、摩耗量が少なくまだ使用でき
るものを交換してしまう等の不都合があった。また、陰
極の交換時期を知るために作業者による電極点検の頻度
を多くすると、点検に要する時間が長くなって生産性が
大幅に低下する等の問題点があった。

この発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、電極
材の交換時期を的確に検知することのできるプラズマ発
生装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、複数
の処理条件に基づいて処理できるように複数の設定電圧
を有し、一方の電極が消耗した際にこの電極を移動させ
て他方の電極との間の距離を調節することにより所定の
設定電圧に調整する機構を備えたプラズマ発生装置にお
いて、電極を移動させる駆動部と、移動させた電極の位
置を検出する位置検出部と、各設定電圧での正常な電極
の位置を記憶させるメモリー部と、前記位置検出部から
の信号とメモリー部からの信号とを比較して前記一方の
電極の位置が正常か異常かの判定を行なう比較判定部と
を有することを特徴としている。

作　　　用 上記のように構成することにより、プラズマを発生させ
るのに伴なって一方の電極が消耗した場合には、駆動部
によってこの電極を他方の電極の方向に移動させて、両
電極間の電圧が設定電圧となるように調整する。前記一
方の電極を移動させると、位置検出部がこの電極の位置
を検出し、この検出した位置と、メモリー部に予め入力
されている設定電圧における正常な電極の位置範囲のデ
ータとを比較判定部において比較し、移動させた電極の
位置が正常な範囲内か異常域にあるかの判定を行なう。

そして、比較判定の結果が異常と判定された場合には、
警報あるいは警告燈の点滅等の任意の出力手段により異
常を知らせ、電極の交換を促す。

実　　施　　例 以下、この発明のプラズマ発生装置をプラズマジェット
溶射装置に適用した一実施例を第１図ないし第４図に基
づいて説明する。

プラズマジェット溶射装置１は、先端のノズル部２を開
口した中空状のボデー３内に、ホルダ４が軸線方向（第
１図において左右方向）に摺動可能に設けられており、
このホルダ４の先端側（第１図において左側）にはタン
グステン等からなる棒状の陰極材５が取付けられている
。またポデー３の後端側にはモ〜り６がブラケット７を
介して同軸上に設けられており、このモータ６の出力軸
６ａには、送りねじ軸８がカップリング９を介し連結さ
れ、この送りねじ軸８の先端側は前記ボデー３内に挿入
されるとともに、前記ホルダ４の後端に回転を規制され
て一体に設けられたナツト４ａに螺合し、モータ６を回
転させると送りねじ軸８が回転して陰極材５が取付けら
れているホルダ４が軸線方向に駆動されるようになって
いる。またノズル部２が形成されたボデー３の先端側で
、前記陰極材５が収容されている内側空間に臨む位置に
は、アルゴンガス等の動作ガスの供給口３ａが形成され
ている。またモータ６の後部には、このモータ６の回転
角度からホルダ４の位置、すなわちノズル部２の先端か
らホルダ４のナツト４ａの後端までの距離Ｌ（第１図参
照）を検出する位置検出器１０が、モータ６の回転軸に
直結させて設けられている。

そして、前記ノズル、部２と陰極材５との間に電線を介
して電圧制御部１１が接続されて両者間の電圧をモニタ
するとともに、モニタした電圧が設定電圧の範囲から逸
脱した場合には、前記モータ６に信号を送り、モータ６
を起動して送りねじ軸８を回転させ、ホルダ４を移動さ
せて陰極材５とノズル部２との距離！を調節して、自動
的に設定電圧を維持するようになっている。

また、このプラズマジェット溶射装置１は、陰極材５が
消耗して交換が必要となったことを知せる機構を備えて
おり、この機構は、メモリー部１２と比較判定部１３と
出力部１４とからなり、前記メモリー部１２には例えば
第２図に示すように、に溶射材の種類や溶融した溶射材
を吹付ける相手となるワークの材質の違い等の複数の溶
射条件１゜２．３・・・に合せて設定した複数の設定電
圧と、各設定電圧におけるホルダ４の位置りの正常な範
囲（ＬｌからＬ２までの範囲一）とが予め記憶させであ
る。

そして、位置検出器１０からの信号を位置検出部１５を
介してＡ／Ｄ変換したホルダ４の位置データと、電圧制
御部１１からの電圧データとを比較判定部１３に送り、
メモリー部１２に予め入力されている各設定電圧におけ
るホルダ４の正常な位置のデータとの比較を行なうとと
もに、この比較の結果が異常と判定された際には、出力
部１４が警報または警告燈の点滅等によって判定結果を
出力するようになっている。

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。

プラズマジェット溶射装置１は、ホルダ４に取付けた陰
極材５とノズル部２との間に発生するアークによって溶
融させた溶射材を、動作ガスとのプラズマジェット流に
よってワークに吹付けさせて溶射を行なう。このとき、
例えば溶射条件１に基づいて選択した設定電圧となるよ
うにホルダ４の位置が調整されてノズル部２と陰極材５
との間が距離！となり、溶射開始時は陰極材５の全長寸
法が長いため、ホルダ４は最も後退させた位置し１とな
る（第３図参照）。

そして、溶射を行なうのに伴なって陰極材５が、その先
端側から徐々に消耗すると、ノズル部２から陰極材５ま
での距離！が増大し、ノズル部２と陰極材５との間の抵
抗値が増加し、定電流の場合には電圧が上昇する。この
電圧の上昇を電圧制御部１１が検出すると、モータ６に
信号が送られてこのモータ６を起動し、送りねじ軸８を
回転させてホルダ４を前進させ、ノズル部２と陰極材５
との間の電圧を低下させて設定電圧と一致するように自
動的に制御し、設定電圧と一致すると信号が送られてモ
ータ６が停止する。また、この電圧−致信号のタイミン
グで、ホルダ４の位置りのデータを比較判定部１３に送
り、メモリー部１２から送られてくる溶射条件１におけ
る正常なホルダ位置のデータとの比較を行ない、ホルダ
位置の正常・異常の判定を行なう。この場合には、ホル
ダ４の位置りが、Ｌ１≧Ｌ　　＞Ｌ２となり正常と判定
され、警報等は出力されない。

また、溶射を続行して陰極材５の消耗が進行し、陰極材
５が電極損傷を生じない限界、すなわち、ホルダ４を最
も前進させた位置Ｌ２　　（第４図の状態）までは、ノ
ズル部２と陰極材５との間の電圧を電圧制御部１１が常
時モニタし、ホルダ４の位置を自動的に調整して設定電
圧を維持するとともに、調整を行なうたびに、ホルダ４
の新たな位置りのデータと、メモリー部１２からの正常
なホルダ位置のデータとを比較判定部１３で比較し、正
常・異常の判定を行なう。この場合には、ホルダ４の位
置りが、Ｌ＝Ｌ２となり、陰極材５が限界まで消耗して
いるがまだ正常の範囲内と判定され、警報等は出力され
ない。

そして、陰極材５が更に消耗した場合には、ノズル部２
と陰極材５との距離を、電圧が設定電圧となるように自
動調整した際に、比較判定部１３にてホルダ４の新たな
位置りのデータと、メモリー部１２からの正常なホルダ
位置のデータとが比較され、正常・異常の判定が行なわ
れる。この場合には、ホルダ４の位置りが、Ｌ２＞Ｌ　
　となり異常と判定され、警報が出力される。警報が出
力された場合には、陰極材５を速やかに交換する必要が
あり、交換せずにそのまま溶射を続行すると、陰極材５
の消耗が進み、ホルダ４が溶損するとともに陽極である
ノズル部２が損傷を受ける虞れも高まる。

このように、本実施例のプラズマジェット溶射装置１は
、陰極材５の消耗に合せてホルダ４の位置を移動させて
、ノズル部２と陰極材５との間の電圧が設定電圧を維持
するように自動調整されるとともに、陰極材５が消耗し
て交換する必要が生じると、比較判定部１３にて異常と
判定されて警報が発せられるので、消耗による陰極材５
の交換時期を容易に検知でき、陰極材５の過度の消耗に
よる電極部の損傷を未然に防止することができる。

また、アルゴンガス等の動作ガスの供給に異常が生じた
場合には、例えばガス流量の減少により、ノズル部２と
陰極材５との間の抵抗値が減少するため、定電流であれ
ば電圧が低下することから、設定電圧を維持させるため
には、ノズル部２から陰極材５までの距離ｌを大幅に離
すこととなり、ホルダ４の位置りが、Ｌ＞Ｌｌとなって
、溶射条件１では異常と判定され、警報が発せられてガ
ス流量の異常が検出される。

なお、本実施例においてはプラズマ発生装置をプラズマ
ジェット溶射装置に適用した場合について説明したが、
他にプラズマ表面処理装置やプラズマエツチング処理装
置等にも同様にして適用することができる。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明のプラズマ発生装置は、
一方の電極が消耗した際にこの電極を移動させて設定電
圧を維持するとともに、移動させた電極の位置を検出す
る位置検出部と、各設定電圧での正常な電極の位置を記
憶させるメモリー部と、前記位置検出部からの信号とメ
モリー部からの信号とを比較して電極の位置が正常か異
常かの判定を行なう比較判定部とを有するので、常時設
定電圧を維持できるとともに、電極の消耗による交換時
期を容易に検知でき、電極を消耗限界まで有効に使用で
きるとともに、電極の過度の消耗による電極部等への損
傷を未然に防止することができ、また、動作ガス流量の
異常も検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はプラズマジェット溶射装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は溶射条件の例を示す図、第３図は陰極
材が未消耗の状態のプラズマ発生部を示す断面側面図、
第４図は陰極材が限界まで消耗してホルダ位置が調整さ
れた状態のプラズマ発生部を示す断面側面図である。 １・・・プラズマジェット溶射装置、　２・・・ノズル
部、　３・・・ボデー　　３ａ・・・動作ガスの供給口
、４ａ・・・ナツト、　　５・・・陰極材、　　６・・
・モータ、８・・・送りねじ軸、　１０・・・位置検出
器、　１１・・・電圧制御部、　１２・・・メモリー部
、　１３・・・比較判定部、　１４・・・出力部、　１
５・・・位置検出部。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の処理条件に基づいて処理できるように複数の設
   定電圧を有し、一方の電極が消耗した際にこの電極を移
   動させて他方の電極との間の距離を調節することにより
   所定の設定電圧に調整する機構を備えたプラズマ発生装
   置において、前記一方の電極を移動させる駆動部と、移
   動させた電極の位置を検出する位置検出部と、各設定電
   圧での正常な電極の位置を記憶させるメモリー部と、前
   記位置検出部からの信号とメモリー部からの信号とを比
   較して前記一方の電極の位置が正常か異常かの判定を行
   なう比較判定部とを有することを特徴とするプラズマ発
   生装置。