JPH0333070B2 - - Google Patents
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- JPH0333070B2 JPH0333070B2 JP16383686A JP16383686A JPH0333070B2 JP H0333070 B2 JPH0333070 B2 JP H0333070B2 JP 16383686 A JP16383686 A JP 16383686A JP 16383686 A JP16383686 A JP 16383686A JP H0333070 B2 JPH0333070 B2 JP H0333070B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc current
- circuit
- arc
- pilot arc
- pilot
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラズマ切断やプラズマ溶接に使用
されるプラズマアーク用電源に関する。
されるプラズマアーク用電源に関する。
移行式プラズマアークを利用したプラズマ切断
機やプラズマ溶接機では、主アーク回路とパイロ
ツトアーク回路に一つの電源から給電する方式の
ものが多く、また最近のプラズマ切断機などで
は、プラズマアークを安定に発生させるため、イ
ンバータやチヨツパによる定電流制御が採用され
ている。その一例を第２図に示す。
機やプラズマ溶接機では、主アーク回路とパイロ
ツトアーク回路に一つの電源から給電する方式の
ものが多く、また最近のプラズマ切断機などで
は、プラズマアークを安定に発生させるため、イ
ンバータやチヨツパによる定電流制御が採用され
ている。その一例を第２図に示す。
第２図において、主電源回路は交流入力端子
１、一次側整流器２、平滑コンデンサ３、出力制
御部であるインバータ４、変圧器５、二次側整流
器６、直流リアクタ７、パイロツトアーク電流を
制限する抵抗器８、アークスタート用高周波発生
器９、カツプリングコイル１０及び高周波バイパ
ス用コンデンサ１１から構成されている。アーク
スタート時には、電源の無負荷電圧がプラズマ切
断トーチの電極１２と母材１３の間に印加され、
同時に抵抗器８と接点１Xbを介して電極１２と
ノズル１４の間にも同じ電圧が印加される。ま
た、パイロツトアーク回路にはカツプリングコイ
ル１０を介して高周波電圧が重畳して印加され、
電極１２とノズル１４の間に高周波放電により導
かれてパイロツトアークが点じる。このとき、パ
イロツトアーク電流は抵抗器８により制限され
る。このパイロツトアークによるプラズマ流が作
動ガスによつてノズル１４から噴出し、母材１３
に触れると、電極１２と母材１３の間に主アーク
が点じ、切断を開始する。
１、一次側整流器２、平滑コンデンサ３、出力制
御部であるインバータ４、変圧器５、二次側整流
器６、直流リアクタ７、パイロツトアーク電流を
制限する抵抗器８、アークスタート用高周波発生
器９、カツプリングコイル１０及び高周波バイパ
ス用コンデンサ１１から構成されている。アーク
スタート時には、電源の無負荷電圧がプラズマ切
断トーチの電極１２と母材１３の間に印加され、
同時に抵抗器８と接点１Xbを介して電極１２と
ノズル１４の間にも同じ電圧が印加される。ま
た、パイロツトアーク回路にはカツプリングコイ
ル１０を介して高周波電圧が重畳して印加され、
電極１２とノズル１４の間に高周波放電により導
かれてパイロツトアークが点じる。このとき、パ
イロツトアーク電流は抵抗器８により制限され
る。このパイロツトアークによるプラズマ流が作
動ガスによつてノズル１４から噴出し、母材１３
に触れると、電極１２と母材１３の間に主アーク
が点じ、切断を開始する。
主アーク電流は、主アーク電流検出器１５の検
出信号と主アーク電流設定器１６の設定信号を比
較部１７で比較し、比較部１７から出力される主
アーク電流制御信号をインバータ駆動回路１８に
入力し、インバータ４の出力パルス幅を制御する
ことによつて設定値に制御され、プラズマアーク
（主アーク）を安定に維持する。１９は主アーク
電流検出器１５の検出信号により作動するリレー
駆動回路で、所定の主アーク電流が流れると、リ
レー１Ｘを付勢し、接点１Xbを開にしてパイロ
ツトアーク回路を切るようになつている。
出信号と主アーク電流設定器１６の設定信号を比
較部１７で比較し、比較部１７から出力される主
アーク電流制御信号をインバータ駆動回路１８に
入力し、インバータ４の出力パルス幅を制御する
ことによつて設定値に制御され、プラズマアーク
（主アーク）を安定に維持する。１９は主アーク
電流検出器１５の検出信号により作動するリレー
駆動回路で、所定の主アーク電流が流れると、リ
レー１Ｘを付勢し、接点１Xbを開にしてパイロ
ツトアーク回路を切るようになつている。
このように従来の移行式プラズマアーク用電源
においては、パイロツトアーク電流を制御するの
に抵抗器８を用いており、この抵抗器８は、例え
ばエアープラズマ切断の場合、無負荷電圧200〜
250Vでパイロツトアーク電流を５〜10Aに抑え
るためには、抵抗値を約20Ωとする必要があり、
その消費電力はアーク電圧により異なるが、１〜
2kWにもなる。このため、大容量の抵抗器を必
要とし、電源を小形軽量化する上で障害となつて
いた。また、従来の移行式プラズマアーク用電源
では、パイロツトアーク電流に対しては定電流制
御が行われず、アーク電圧によつて電流値が変動
するため、パイロツトアークの安定性も十分でな
かつた。また、電極１２とノズル１４が短絡した
状態で起動すると、抵抗８に無負荷電圧（200〜
250V）がかかり、この電圧がノズル１４及び母
材１３間にかかることになるので危険であるなど
の問題点があつた。
においては、パイロツトアーク電流を制御するの
に抵抗器８を用いており、この抵抗器８は、例え
ばエアープラズマ切断の場合、無負荷電圧200〜
250Vでパイロツトアーク電流を５〜10Aに抑え
るためには、抵抗値を約20Ωとする必要があり、
その消費電力はアーク電圧により異なるが、１〜
2kWにもなる。このため、大容量の抵抗器を必
要とし、電源を小形軽量化する上で障害となつて
いた。また、従来の移行式プラズマアーク用電源
では、パイロツトアーク電流に対しては定電流制
御が行われず、アーク電圧によつて電流値が変動
するため、パイロツトアークの安定性も十分でな
かつた。また、電極１２とノズル１４が短絡した
状態で起動すると、抵抗８に無負荷電圧（200〜
250V）がかかり、この電圧がノズル１４及び母
材１３間にかかることになるので危険であるなど
の問題点があつた。
本発明は上述したような問題点を解消するため
になされたもので、パイロツトアークの安定性に
優れ、また安全性も高く、さらに小形軽量化する
ことができるプラズマアーク用電源を提供するこ
とを目的とする。
になされたもので、パイロツトアークの安定性に
優れ、また安全性も高く、さらに小形軽量化する
ことができるプラズマアーク用電源を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、移行式プラズマアーク電源におい
て、主アーク電流に移行したらパイロツトアーク
回路を開放する機能をもち、パイロツトアーク電
流と主アーク電流はそれぞれ定電流制御を行い、
さらにパイロツトアーク回路に最大電流が流れた
ときでも電撃を受けない程度の低い電圧がトーチ
にかかるような低抵抗をパイロツトアーク回路に
設けて上述目的を達成するようにしたものであ
る。
て、主アーク電流に移行したらパイロツトアーク
回路を開放する機能をもち、パイロツトアーク電
流と主アーク電流はそれぞれ定電流制御を行い、
さらにパイロツトアーク回路に最大電流が流れた
ときでも電撃を受けない程度の低い電圧がトーチ
にかかるような低抵抗をパイロツトアーク回路に
設けて上述目的を達成するようにしたものであ
る。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明によるプラズマアーク用電源
の一実施例を示すブロツク図である。この第１図
において第２図と同一又は相当部分に同一符号を
付して両図を対照すれば分かるように、本発明は
インバータ４の主回路ないし主アーク回路につい
ては従来と特に異なるところはない。
る。第１図は本発明によるプラズマアーク用電源
の一実施例を示すブロツク図である。この第１図
において第２図と同一又は相当部分に同一符号を
付して両図を対照すれば分かるように、本発明は
インバータ４の主回路ないし主アーク回路につい
ては従来と特に異なるところはない。
本発明は、パイロツトアーク回路にパイロツト
アーク電流検出器２０と低抵抗２４を挿入し、ま
た上記検出器２０からの検出信号とパイロツトア
ーク電流設定器２１からの設定信号とを比較して
パイロツトアーク電流を定電流制御する比較部
（第２の比較部）２２を設けてなるものである。
この場合、主アーク電流をリレー駆動回路１９で
検出するまでは、比較部（第１の比較部）１７と
比較部２２がともに作動状態になつており、検出
器１５，２０からの検出値が設定器１６，２１の
設定値をいずれも越えないように制御される。ま
た低抵抗２４は、電極１２とノズル１４間が短絡
し、パイロツトアーク回路に最大電流（本発明で
はパイロツトアーク電流も定電流制御しているの
で、この場合５〜10A程度）が流れたとき、発生
電圧が、万一ノズル１４に触れても電撃を受けな
い電圧、例えば10〜30V程度になるような抵抗値
（２〜３Ω程度）に選定されている。これにより
パイロツトアーク電流（５〜10A程度）が流れる
と、低抵抗２４による電圧降下（10〜30V）がノ
ズル１４と母材１３間に生じ、アーク移行しやす
くなる。またこのように低抵抗２４の抵抗値が低
いので、その消費電力は、例えば5A、２Ωの定
格とすれば50Wとなり、低容量（小形、軽量）の
抵抗器が使用できる。
アーク電流検出器２０と低抵抗２４を挿入し、ま
た上記検出器２０からの検出信号とパイロツトア
ーク電流設定器２１からの設定信号とを比較して
パイロツトアーク電流を定電流制御する比較部
（第２の比較部）２２を設けてなるものである。
この場合、主アーク電流をリレー駆動回路１９で
検出するまでは、比較部（第１の比較部）１７と
比較部２２がともに作動状態になつており、検出
器１５，２０からの検出値が設定器１６，２１の
設定値をいずれも越えないように制御される。ま
た低抵抗２４は、電極１２とノズル１４間が短絡
し、パイロツトアーク回路に最大電流（本発明で
はパイロツトアーク電流も定電流制御しているの
で、この場合５〜10A程度）が流れたとき、発生
電圧が、万一ノズル１４に触れても電撃を受けな
い電圧、例えば10〜30V程度になるような抵抗値
（２〜３Ω程度）に選定されている。これにより
パイロツトアーク電流（５〜10A程度）が流れる
と、低抵抗２４による電圧降下（10〜30V）がノ
ズル１４と母材１３間に生じ、アーク移行しやす
くなる。またこのように低抵抗２４の抵抗値が低
いので、その消費電力は、例えば5A、２Ωの定
格とすれば50Wとなり、低容量（小形、軽量）の
抵抗器が使用できる。
本発明は、また信号選択回路２３を付加してな
るものである。この信号選択回路２３は、例えば
共通接続点Ｐと第１の比較部１７の出力端との間
及び共通接続点Ｐと第２の比較部２２の出力端と
の間にダイオードD1，D2をそれぞれのアノード
側が共通になるように接続し、共通接続点Ｐを抵
抗R1を介して直流電源＋Ｖに結び、第１の比較
部１７から出力される主アーク電流制御信号と第
２の比較部２２から出力されるパイロツトアーク
制御信号のうち、電圧レベルの低い方の信号をダ
イオードD1，D2、共通接続点Ｐを経てインバー
タ駆動回路１８に入力するようにしたものであ
る。インバータ駆動回路１８は、入力された制御
信号と鋸歯状波信号を比較して制御信号の電圧レ
ベルが高いほどパルス幅の広いパルス信号を作
り、このパルス信号でインバータ４のスイツチン
グ素子であるトランジスタを駆動し、主アーク電
流及びパイロツトアーク電流がそれぞれの設定値
になるように電源の出力制御を行わせる。
るものである。この信号選択回路２３は、例えば
共通接続点Ｐと第１の比較部１７の出力端との間
及び共通接続点Ｐと第２の比較部２２の出力端と
の間にダイオードD1，D2をそれぞれのアノード
側が共通になるように接続し、共通接続点Ｐを抵
抗R1を介して直流電源＋Ｖに結び、第１の比較
部１７から出力される主アーク電流制御信号と第
２の比較部２２から出力されるパイロツトアーク
制御信号のうち、電圧レベルの低い方の信号をダ
イオードD1，D2、共通接続点Ｐを経てインバー
タ駆動回路１８に入力するようにしたものであ
る。インバータ駆動回路１８は、入力された制御
信号と鋸歯状波信号を比較して制御信号の電圧レ
ベルが高いほどパルス幅の広いパルス信号を作
り、このパルス信号でインバータ４のスイツチン
グ素子であるトランジスタを駆動し、主アーク電
流及びパイロツトアーク電流がそれぞれの設定値
になるように電源の出力制御を行わせる。
アークスタート時に、交流入力端子１に加えら
れた商用周波数の交流入力は一次側整流器２と平
滑コンデンサ３で直流に交換され、次いでインバ
ータ４で高周波交流に変換されて変圧器５の一次
側に印加され、二次側に無負荷電圧を発生する。
れた商用周波数の交流入力は一次側整流器２と平
滑コンデンサ３で直流に交換され、次いでインバ
ータ４で高周波交流に変換されて変圧器５の一次
側に印加され、二次側に無負荷電圧を発生する。
この無負荷電圧は二次側整流器６で再度直流に
変換された後、直流リアクタ７を介してプラズマ
切断トーチの電極１２と母材１３の間に印加さ
れ、同時に接点１Xbを介して電極１２とノズル
１４の間にも同じ電圧が印加される。また、パイ
ロツトアーク回路には高周波発生器９で発生した
高周波電圧がカツプリングコイル１０により重畳
して印加され、電極１２のノズル１４の間に高周
波放電により導かれてパイロツトアークが点じ
る。このパイロツトアーク電流はパイロツトアー
ク電流検出器２０で検出され、電流値に比例した
検出信号が第２の比較部２２にフイードバツクさ
れる。このとき、第２の比較部２２から出力され
るパイロツトアーク電流制御信号は第１の比較部
１７から出力される主アーク電流制御信号よりも
電圧レベルが低いので、信号選択回路２３のダイ
オードD2がオン、ダイオードD1がオフとなり、
ダイオードD2を介してパイロツトアーク電流制
御信号がインバータ駆動回路１８に入力され、こ
れによりインバータ４は、パイロツトアーク電流
が設定値になるように電源出力を制御する。次い
で、パイロツトアークによるプラズマ流に導かれ
て電極１２と母材１３の間にプラズマアーク（主
アーク）が点じると、その主アーク電流が主アー
ク電流検出器１５で検出され、この検出信号によ
り主アーク電流が所定値に達したときにリレー駆
動回路１９がリレー１Ｘを付勢し、接点１Xbを
開にしてパイロツトアーク回路を切る。それまで
は、たとえ主アーク電流が設定値に達していなく
ても、パイロツトアーク電流が設定値より流れ過
ぎれば、これを抑えるように、インバータ４はパ
イロツトアーク電流の定電流制御を優先して行
う。しかし、パイロツトアーク回路が切られる
と、主アーク電流検出器１５からのフイードバツ
クにより第１の比較部１７に生じる主アーク電流
制御信号の電圧レベルの方が第２の比較部２２か
ら出力されるパイロツトアーク電流制御信号の電
圧レベルよりも低くなるため、信号選択回路２３
のダイオードD1がオン、ダイオードD2がオフに
変わり、インバータ４は、ダイオードD1を介し
てインバータ駆動回路１８に入力される主アーク
電流制御信号に応じて電源出力を制御し、主アー
ク電流を設定値に維持するようになる。
変換された後、直流リアクタ７を介してプラズマ
切断トーチの電極１２と母材１３の間に印加さ
れ、同時に接点１Xbを介して電極１２とノズル
１４の間にも同じ電圧が印加される。また、パイ
ロツトアーク回路には高周波発生器９で発生した
高周波電圧がカツプリングコイル１０により重畳
して印加され、電極１２のノズル１４の間に高周
波放電により導かれてパイロツトアークが点じ
る。このパイロツトアーク電流はパイロツトアー
ク電流検出器２０で検出され、電流値に比例した
検出信号が第２の比較部２２にフイードバツクさ
れる。このとき、第２の比較部２２から出力され
るパイロツトアーク電流制御信号は第１の比較部
１７から出力される主アーク電流制御信号よりも
電圧レベルが低いので、信号選択回路２３のダイ
オードD2がオン、ダイオードD1がオフとなり、
ダイオードD2を介してパイロツトアーク電流制
御信号がインバータ駆動回路１８に入力され、こ
れによりインバータ４は、パイロツトアーク電流
が設定値になるように電源出力を制御する。次い
で、パイロツトアークによるプラズマ流に導かれ
て電極１２と母材１３の間にプラズマアーク（主
アーク）が点じると、その主アーク電流が主アー
ク電流検出器１５で検出され、この検出信号によ
り主アーク電流が所定値に達したときにリレー駆
動回路１９がリレー１Ｘを付勢し、接点１Xbを
開にしてパイロツトアーク回路を切る。それまで
は、たとえ主アーク電流が設定値に達していなく
ても、パイロツトアーク電流が設定値より流れ過
ぎれば、これを抑えるように、インバータ４はパ
イロツトアーク電流の定電流制御を優先して行
う。しかし、パイロツトアーク回路が切られる
と、主アーク電流検出器１５からのフイードバツ
クにより第１の比較部１７に生じる主アーク電流
制御信号の電圧レベルの方が第２の比較部２２か
ら出力されるパイロツトアーク電流制御信号の電
圧レベルよりも低くなるため、信号選択回路２３
のダイオードD1がオン、ダイオードD2がオフに
変わり、インバータ４は、ダイオードD1を介し
てインバータ駆動回路１８に入力される主アーク
電流制御信号に応じて電源出力を制御し、主アー
ク電流を設定値に維持するようになる。
本実施例中の信号選択回路２３はスイツチング
素子としてダイオードを用いた例であるが、パイ
ロツトアーク回路の入、切に連動する切換接点を
用いてパイロツトアーク電流制御信号と主アーク
電流制御信号の選択を行う構成としても上記と同
様の機能が得られることは言うまでもない。
素子としてダイオードを用いた例であるが、パイ
ロツトアーク回路の入、切に連動する切換接点を
用いてパイロツトアーク電流制御信号と主アーク
電流制御信号の選択を行う構成としても上記と同
様の機能が得られることは言うまでもない。
上述実施例は、作動ガスを変えることによりプ
ラズマ溶接機としても使用できる。また、本発明
は、インバータ４に代えて変圧器５の二次側に設
けたチヨツパにより出力制御を行う場合にも適用
することができる。
ラズマ溶接機としても使用できる。また、本発明
は、インバータ４に代えて変圧器５の二次側に設
けたチヨツパにより出力制御を行う場合にも適用
することができる。
さらに上述実施例では、パイロツトアーク電流
検出器２０を独立に設けたが、これを低抵抗２４
に兼用させ、その発生電圧（両端間電圧）によつ
てパイロツトアーク電流を検出するようにしても
よい。
検出器２０を独立に設けたが、これを低抵抗２４
に兼用させ、その発生電圧（両端間電圧）によつ
てパイロツトアーク電流を検出するようにしても
よい。
以上述べたように本発明によれば、比較的簡単
な構成でパイロツトアーク回路中の抵抗器を大容
量のものから小容量のものに代えることができ、
小形、軽量化することができる。また、パイロツ
トアーク電流を定電流化したのでパイロツトアー
クを安定化することができる。さらに上記抵抗器
を低抵抗とし、かつパイロツトアーク電流を定電
流化したので、電極−ノズル間短絡時でもノズル
−母材間の発生電圧を、電撃を受けない程度にす
ることができ、安全性を高めることができるなど
の効果がある。
な構成でパイロツトアーク回路中の抵抗器を大容
量のものから小容量のものに代えることができ、
小形、軽量化することができる。また、パイロツ
トアーク電流を定電流化したのでパイロツトアー
クを安定化することができる。さらに上記抵抗器
を低抵抗とし、かつパイロツトアーク電流を定電
流化したので、電極−ノズル間短絡時でもノズル
−母材間の発生電圧を、電撃を受けない程度にす
ることができ、安全性を高めることができるなど
の効果がある。
第１図は本発明電源の一実施例を示す回路図、
第２図は従来電源の回路図である。 １２……電極、１３……母材、１４……ノズ
ル、１５……主アーク電流検出器、１６……主ア
ーク電流設定器、１７……第１の比較部、１８…
…インバータ（出力制御部）駆動回路、２０……
パイロツトアーク電流検出器、２１……パイロツ
トアーク電流設定器、２２……第２の比較部、２
３……信号選択回路、２４……低抵抗。
第２図は従来電源の回路図である。 １２……電極、１３……母材、１４……ノズ
ル、１５……主アーク電流検出器、１６……主ア
ーク電流設定器、１７……第１の比較部、１８…
…インバータ（出力制御部）駆動回路、２０……
パイロツトアーク電流検出器、２１……パイロツ
トアーク電流設定器、２２……第２の比較部、２
３……信号選択回路、２４……低抵抗。
Claims (1)
- １ トーチの電極と母材を含む主アーク回路及び
トーチの電極とノズルを含むパイロツトアーク回
路に給電する移行式プラズマアーク用電源におい
て、主アーク回路の電流値を検出する主アーク電
流検出器と、パイロツトアーク回路の電流値を検
出するパイロツトアーク電流検出器と、パイロツ
トアーク回路中に挿入された低抵抗と、上記主ア
ーク電流検出器の検出信号と主アーク電流設定器
の設定信号とを比較し主アーク電流制御信号を出
力する第１の比較部と、上記パイロツトアーク電
流検出器の検出信号とパイロツトアーク電流設定
器の設定信号とを比較しパイロツトアーク電流制
御信号を出力する第２の比較部と、上記主アーク
電流制御信号及びパイロツトアーク電流制御信号
に応じて主アーク回路とパイロツトアーク回路に
流れる電流がそれぞれの設定値になるように電源
の出力を制御する単一の出力制御部と、上記主ア
ーク電流制御信号と上記パイロツトアーク電流制
御信号を選択的に上記出力制御部の駆動回路に入
力させる信号選択回路とを備えたことを特徴とす
るプラズマアーク用電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16383686A JPS6320166A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | プラズマア−ク用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16383686A JPS6320166A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | プラズマア−ク用電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6320166A JPS6320166A (ja) | 1988-01-27 |
| JPH0333070B2 true JPH0333070B2 (ja) | 1991-05-15 |
Family
ID=15781668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16383686A Granted JPS6320166A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | プラズマア−ク用電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6320166A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7148714B2 (en) | 1997-06-10 | 2006-12-12 | Cascade Microtech, Inc. | POGO probe card for low current measurements |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225658A (en) * | 1988-03-24 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Stopping a plasma arc cutter upon completion of cutting |
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1986
- 1986-07-14 JP JP16383686A patent/JPS6320166A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320166A (ja) | 1988-01-27 |
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