JPH0671672B2 - エアープラズマ切断機 - Google Patents

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ッキと
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、25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32、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t₁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t₂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、前記フロアデッキの切断作業では、フロア
デッ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
ッキ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、フロアデッキ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_２の交流を発生する。出力周波数
_２は２_２となる。スイッチング素子56はトランジスタ
またはサイリスタであり、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l₁,l₂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l₁,l₂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l₁,l₂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l₁,l₂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、デッキフロアのような広い作業現場従
って長いケーブルl₁,l₂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_２は、負荷側のL,Cで決まる共振周波数_０
よりやゝ高くする。従来の共振周波数は′_０で、イン
バータの出力周波数_２より遥かに低く、共振特性K₂の
山が実質的に終了しているＬ性領域に該周波数_２があ
る。これに対して本発明では、共振周波数_０は出力周
波数_２に近く、該_２は共振特性K₁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０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
若干離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_２は負荷側の共振周波数
_０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V₂になる。これに対
して従来方式の動作電圧はV₁であり、V₂＞V₁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、V₀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V₁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V₂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V₀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K₃に示すように、本発明
では動作電圧（図の水平部電圧）が180V近くあるが、曲
線K₄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20mm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３〜4mmが限度である。

第６図は交流電圧（インバータ出力電圧）V_ACを240V,22
0V,200V,190Vと変え、また定電流特性を10A,20A,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図はフロアデッキの説明図、 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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。