JPH0691379A - プラズマアーク溶接機 - Google Patents
プラズマアーク溶接機Info
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- JPH0691379A JPH0691379A JP25585092A JP25585092A JPH0691379A JP H0691379 A JPH0691379 A JP H0691379A JP 25585092 A JP25585092 A JP 25585092A JP 25585092 A JP25585092 A JP 25585092A JP H0691379 A JPH0691379 A JP H0691379A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】クリーニングと溶接を別々の最適条件で行うこ
とができ，しかもクリーニングによる電極棒の損耗が皆
無でアルミニウムなどを良好に溶接でき，また単一のプ
ラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性の
溶接ができること。 【構成】電極棒を囲む１つ以上のノズルを有するプラズ
マトーチの電極棒を負，被溶接物を正とする電圧を供給
してそれらの間に間欠的に電流を供給し得る主電力供給
手段を備えたプラズマアーク溶接機において，主電力供
給手段がオフの期間にノズルを正，被溶接物を負とする
電圧を前記ノズルと被溶接物間に印加して電流を供給す
るクリーニング用電力供給手段とを有し，前記ノズルと
被溶接物間に発生するアークで被溶接物の酸化膜のクリ
ーニングを行うものである。
とができ，しかもクリーニングによる電極棒の損耗が皆
無でアルミニウムなどを良好に溶接でき，また単一のプ
ラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性の
溶接ができること。 【構成】電極棒を囲む１つ以上のノズルを有するプラズ
マトーチの電極棒を負，被溶接物を正とする電圧を供給
してそれらの間に間欠的に電流を供給し得る主電力供給
手段を備えたプラズマアーク溶接機において，主電力供
給手段がオフの期間にノズルを正，被溶接物を負とする
電圧を前記ノズルと被溶接物間に印加して電流を供給す
るクリーニング用電力供給手段とを有し，前記ノズルと
被溶接物間に発生するアークで被溶接物の酸化膜のクリ
ーニングを行うものである。
Description
【産業上の利用分野】本発明は，アルミニウムおよびそ
の合金のような高い融点をもつ酸化膜の形成された材料
を溶接するのに適したプラズマアーク溶接機に関する。
の合金のような高い融点をもつ酸化膜の形成された材料
を溶接するのに適したプラズマアーク溶接機に関する。
【従来の技術】一般に鋼板などを溶接するためのプラズ
マアーク溶接機は，電極棒に負の電圧を印加し，溶接さ
れる被溶接物に正の電圧を印加することにより，これら
の間にプラズマアークを発生させ，その熱で被溶接物を
溶接している。しかし，アルミニウム，アルミニウム合
金，マグネシウム合金などはその表面に高い融点をもつ
酸化膜が形成されているので，この酸化膜を除去，つま
りクリーニングできることがこれらの溶接にとって重要
なファクタとなる。従来のこの種のプラズマアーク溶接
機としては図５に示されたようなものがあり，これにつ
いて同図により説明する。プラズマアークトーチ１は電
極棒２，これを囲むノズル３，および電極棒２とノズル
３とにより形成されるガス通路４からなる。主電源９は
電極棒２とアルミニウム，アルミニウム合金，マグネシ
ウム合金など表面に高い融点の酸化膜が形成された被溶
接物８との間に交流電力を供給するものであり，所望の
周波数の電力を発生し得るインバータ電源などが用いら
れている。補助電源１０は電極棒２とノズル３間に，電
極棒２を負，ノズル３を正とする直流電圧を印加すると
共に，高周波電力を重畳させて電極棒２とノズル３間に
パイロットアーク２を生じさせるためのものである。先
ずガス供給源（図示せず）からガス通路４にアルゴンガ
スをスタートガスとして流し，次に補助電源１０を動作
させて電極棒２とノズル３間に，電極棒２を負，ノズル
３を正とする直流電圧を印加すると，電極棒２とノズル
３間にパイロットアークが生じる。次に，主電源９が電
極棒２と被溶接物８との間に交流電圧を印加すると，ア
ーク柱Ａがプラズマアークトーチ１と被溶接物８との間
に発生し，図６に示すように交互に電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れる。。このアーク柱Ａはアルゴンガスと協働して，電
極棒２が正で被溶接物８が負の期間，つまり電流Ｉ2 が
流れる期間で被溶接物８の溶接ビード周辺の酸化膜を除
去，つまりクリーニングを行い，所望の溶接を行う。ま
た，特公昭４９ー２４７８１号公報に示すような逆極性
プラズマジェット発生装置も既に開示されている。これ
について図６を用いて説明を行うと，この装置の特徴は
第１のノズル３と被溶接物８との間に，第１のノズル３
が正で被溶接物８が負となる極性でスイッチＳ１を介し
て主電源９を接続し，電極棒２と第１のノズル３間に，
電極棒２が負で第１のノズル３間が正となる極性でスイ
ッチＳ２を介して補助電源１０を接続したところにあ
る。なお，５は第１のノズル３の外側にこれを囲むよう
設けられて第１のノズル３との間に第２のガス通路６を
形成する第２のノズル，７は溶接面を空気から遮断する
ための不活性のガスを流すシルド部材である。これは，
まず第１のガス通路４に不活性ガスを流した状態でスイ
ッチＳ２を閉じ，補助電源１０により電極棒２と第１の
ノズル３間にパイロットアークを発生する。次に第２の
ガス通路６に不活性ガスを流した状態でスイッチＳ１を
閉じ，主電源９により第１のノズル３と被溶接物８との
間にアーク柱Ａを発生する。アーク柱Ａは第１のノズル
３の先端部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットと
なる。
マアーク溶接機は，電極棒に負の電圧を印加し，溶接さ
れる被溶接物に正の電圧を印加することにより，これら
の間にプラズマアークを発生させ，その熱で被溶接物を
溶接している。しかし，アルミニウム，アルミニウム合
金，マグネシウム合金などはその表面に高い融点をもつ
酸化膜が形成されているので，この酸化膜を除去，つま
りクリーニングできることがこれらの溶接にとって重要
なファクタとなる。従来のこの種のプラズマアーク溶接
機としては図５に示されたようなものがあり，これにつ
いて同図により説明する。プラズマアークトーチ１は電
極棒２，これを囲むノズル３，および電極棒２とノズル
３とにより形成されるガス通路４からなる。主電源９は
電極棒２とアルミニウム，アルミニウム合金，マグネシ
ウム合金など表面に高い融点の酸化膜が形成された被溶
接物８との間に交流電力を供給するものであり，所望の
周波数の電力を発生し得るインバータ電源などが用いら
れている。補助電源１０は電極棒２とノズル３間に，電
極棒２を負，ノズル３を正とする直流電圧を印加すると
共に，高周波電力を重畳させて電極棒２とノズル３間に
パイロットアーク２を生じさせるためのものである。先
ずガス供給源（図示せず）からガス通路４にアルゴンガ
スをスタートガスとして流し，次に補助電源１０を動作
させて電極棒２とノズル３間に，電極棒２を負，ノズル
３を正とする直流電圧を印加すると，電極棒２とノズル
３間にパイロットアークが生じる。次に，主電源９が電
極棒２と被溶接物８との間に交流電圧を印加すると，ア
ーク柱Ａがプラズマアークトーチ１と被溶接物８との間
に発生し，図６に示すように交互に電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れる。。このアーク柱Ａはアルゴンガスと協働して，電
極棒２が正で被溶接物８が負の期間，つまり電流Ｉ2 が
流れる期間で被溶接物８の溶接ビード周辺の酸化膜を除
去，つまりクリーニングを行い，所望の溶接を行う。ま
た，特公昭４９ー２４７８１号公報に示すような逆極性
プラズマジェット発生装置も既に開示されている。これ
について図６を用いて説明を行うと，この装置の特徴は
第１のノズル３と被溶接物８との間に，第１のノズル３
が正で被溶接物８が負となる極性でスイッチＳ１を介し
て主電源９を接続し，電極棒２と第１のノズル３間に，
電極棒２が負で第１のノズル３間が正となる極性でスイ
ッチＳ２を介して補助電源１０を接続したところにあ
る。なお，５は第１のノズル３の外側にこれを囲むよう
設けられて第１のノズル３との間に第２のガス通路６を
形成する第２のノズル，７は溶接面を空気から遮断する
ための不活性のガスを流すシルド部材である。これは，
まず第１のガス通路４に不活性ガスを流した状態でスイ
ッチＳ２を閉じ，補助電源１０により電極棒２と第１の
ノズル３間にパイロットアークを発生する。次に第２の
ガス通路６に不活性ガスを流した状態でスイッチＳ１を
閉じ，主電源９により第１のノズル３と被溶接物８との
間にアーク柱Ａを発生する。アーク柱Ａは第１のノズル
３の先端部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットと
なる。
【発明が解決するための課題】しかしこのような従来の
第１の溶接方法，つまり酸化膜のクリーニングを行うた
めに被溶接物に対して電極棒を正電圧とする電力を一時
的に供給する期間を有する方法では，被溶接物に対して
電極棒を負電圧とする電力を供給する方法に比べて電極
棒の損耗が大きいという問題点がある。また，従来の第
２の溶接方法では電極棒の損耗は少ないものの，加工時
およびクリーニング時の双方とも第１のノズル３の先端
部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットを発生させ
ているので，溶接溶け込みは浅く，他の従来の逆極性の
プラズマ溶接方法と本質的には変わらず，クリーニング
性と溶接溶け込み双方を満足する適正条件が得られ難い
など，その逆極性のプラズマジェットを発生する上でい
ろいろと制約があり，実施し難いという問題がある。本
発明では酸化膜のクリーニングを行う条件と溶接条件と
を別個に設定してクリーニングと溶接の双方とも好まし
い条件で行うことができ，またクリーニング時における
電極棒の損耗が皆無で，アルミニウム，鋼板など両極性
の溶接ができるプラズマアーク溶接機を提供することを
課題とする。
第１の溶接方法，つまり酸化膜のクリーニングを行うた
めに被溶接物に対して電極棒を正電圧とする電力を一時
的に供給する期間を有する方法では，被溶接物に対して
電極棒を負電圧とする電力を供給する方法に比べて電極
棒の損耗が大きいという問題点がある。また，従来の第
２の溶接方法では電極棒の損耗は少ないものの，加工時
およびクリーニング時の双方とも第１のノズル３の先端
部を陽極点とする逆極性のプラズマジェットを発生させ
ているので，溶接溶け込みは浅く，他の従来の逆極性の
プラズマ溶接方法と本質的には変わらず，クリーニング
性と溶接溶け込み双方を満足する適正条件が得られ難い
など，その逆極性のプラズマジェットを発生する上でい
ろいろと制約があり，実施し難いという問題がある。本
発明では酸化膜のクリーニングを行う条件と溶接条件と
を別個に設定してクリーニングと溶接の双方とも好まし
い条件で行うことができ，またクリーニング時における
電極棒の損耗が皆無で，アルミニウム，鋼板など両極性
の溶接ができるプラズマアーク溶接機を提供することを
課題とする。
【課題を解決するための手段】電極棒を囲む１つ以上の
ノズルを有するプラズマアークトーチの電極棒を負，被
溶接物を正とする電圧を供給してそれらの間に間欠的に
電流を供給し得る主電力供給手段を備えたプラズマアー
ク溶接機において，主電力供給手段がオフの期間にノズ
ルを正，被溶接物を負とする電圧を前記ノズルと被溶接
物間に印加して電流を供給するクリーニング用電力供給
手段とを有し，前記ノズルと被溶接物間に発生するアー
クで被溶接物の酸化膜のクリーニングを行うものであ
る。
ノズルを有するプラズマアークトーチの電極棒を負，被
溶接物を正とする電圧を供給してそれらの間に間欠的に
電流を供給し得る主電力供給手段を備えたプラズマアー
ク溶接機において，主電力供給手段がオフの期間にノズ
ルを正，被溶接物を負とする電圧を前記ノズルと被溶接
物間に印加して電流を供給するクリーニング用電力供給
手段とを有し，前記ノズルと被溶接物間に発生するアー
クで被溶接物の酸化膜のクリーニングを行うものであ
る。
【実施例】以下図１乃至図４にしたがって本発明のそれ
ぞれの実施例について説明する。これら図において図５
および図６に示した記号と同一の記号は相当する部材を
示すものとする。図１において，電力供給装置１１は切
替え用のスイッチ１２と１３と協働して，スイッチ１３
が開でスイッチ１２が閉じられるとき電極棒２と被溶接
物６間に電流を供給する主電力供給手段として働き，ま
たスイッチ１２が開でスイッチ１３が閉じられるときノ
ズル３と被溶接物６間に電流を供給するクリーニング用
電力供給手段として働く。電力供給装置１１は通常の回
路構成の電源装置であり，商用交流電源１１Ａ，整流器
１１Ｂ，平滑回路１１Ｃ，商用周波数より高い周波数で
スイッチングを行い得るＭＯＳＦＥＴ，或いはＩＧＢＴ
のような半導体素子からなるスイッチング半導体回路１
１Ｄ，スイッチング半導体回路１１Ｄに接続された１次
巻線とセンタタップの２次巻線をもつトランス１１Ｅ，
ダイオードＤ1 〜Ｄ4 からなる整流回路１１Ｆ，および
プラズマアーク柱Ａを持続するためのインダクタ１１Ｇ
などからなる。ここで，スイッチング半導体回路１１Ｄ
とトランス１１Ｅは高周波インバータ回路を構成し，ま
たスイッチ１２と１３はトランジスタのように電気信号
で動作し得る半導体素子からなり，通常スイッチング半
導体回路１１Ｄのスイッチング周波数に比べてかなり低
い周波数で切替え動作を行って，プラズマアーク柱Ａの
発生とクリーニング用アークの発生間を切り替える。こ
こで特に図示していないが，ノズル３は従来と同様，或
いはそれ以上に水冷された液冷ノズルであり，実際上，
この冷却能力が高いことが本発明を可能にする。したが
って，以下の実施例においても特に記述しないがノズル
は液冷ノズルであるものとする。次にこの装置の動作説
明を行うと，先ずプラズマアークトーチ１のガス通路４
にプラズマガスを流し，パイロットアーク用電力供給手
段１０を動作させ，従来装置と同じように電極棒２の先
端とノズル３との間にパイロットアークを発生させる。
次にトーチ３を囲むシールド部材７にアルゴンガスを流
して被溶接物８の溶接面を覆い，電力供給装置１１を動
作させると共に，スイッチ１３のみを閉じる。これに伴
い，スイッチ１３→ノズル３→被溶接物８→インダクタ
１１Ｇ→トランス１１Ｅの２次巻線→整流回路１１Ｆの
ダイオードＤ1 又はＤ 3→スイッチ１３の閉回路が形成
され，ノズル３から被溶接物８に電流Ｉ2 が流れる。つ
まり，被溶接物８を陰極，ノズル３を陽極とする負極性
のクリーニング用アーク柱（点線で示す）がノズル３と
被溶接物８との間に形成される。この期間ではノズル３
と被溶接物８間に発生する負極性のクリーニング用アー
ク柱により，アルゴンガスの溶接面からの空気遮蔽作用
と相まって溶接面の酸化膜が除去される。この期間にお
けるクリーニング用アーク柱は従来と同様に被溶接物８
の溶接にも寄与する。したがって，電極棒２はクリーニ
ング作用に関与していないからこの期間のクリーニング
作用による電極棒２の損耗は皆無である。そして前述の
ように，ノズル３は従来と同様，或いはそれ以上に水冷
されているので，クリーニング用アーク柱の熱によって
もノズル３の損耗は極めて小さい。次に電力供給装置１
１を動作させた状態でスイッチ１３を開き，スイッチ１
２を閉じる。これに伴いノズル３と被溶接物８間に発生
していたクリーニング用アーク柱は消弧し，スイッチ１
２→整流回路１１ＦのダイオードＤ2 又はＤ 4→トラン
ス１１Ｅの２次巻線→インダクタ１１Ｇ→被溶接物８→
電極棒２→スイッチ１２の閉回路が形成され，被溶接物
８から電極棒２に電流Ｉ1 が流れる。つまり，電極棒２
を陰極，被溶接物８を陽極とする正極性のアーク柱Ａが
電極棒２と被溶接物８との間に形成される。この期間で
は正極性のアーク柱Ａの熱による通常の溶接だけが行わ
れ，クリーニング作用による電極棒２の損耗は皆無であ
る。以上述べたようにこの実施例では，スイッチ１２と
１３を交互にスイッチングさせることにより，電極棒２
を正極性にすることなくプラズマアークトーチ１と被溶
接物８間に，図２に示すような正極性，負極性のプラズ
マアークを交互に発生させることができる。この実施例
では，スイッチング半導体回路１１Ｄがアーク電流の値
を制御するのに適したパルス幅制御型のものからなり，
クリーニング時における負極性のプラズマアーク電流Ｉ
2 の発生時には，スイッチング半導体回路１１Ｄは溶接
時の正極性のプラズマアーク電流Ｉ1 の発生時に比べて
電流値が大きくなるよう制御する。また，スイッチ１３
はスイッチ１２のオン期間より短いオン期間をもつよう
設定されている。このような制御により，クリーニング
時における負極性のプラズマアーク電流Ｉ2 は正極性の
プラズマアーク電流Ｉ1に比べて，通電期間が短く，ピ
ーク値の大きい電流波形となる。上記説明からも分かる
ように，被溶接物８を共通の一方の電極として，電極棒
２との間に正極性のプラズマアークを発生し，またノズ
ルとの間に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条
件で発生する構成なので，正極性のプラズマアーク電流
と負極性のプラズマアーク電流の大きさをそれぞれ任意
の所望値に設定でき，したがって薄板から厚板までそれ
ぞれ最適な条件で溶接が行える。下記表１にアルミニウ
ム板のＩ型突き合わせ溶接の具体例を示す。 次に図３はプラズマアークトーチ１の第２のノズル５と
被溶接物８間に，第２のノズル５を正，被溶接物８を負
とする電力を，また電極棒２と被溶接物８間に，電極棒
２を負，被溶接物８を正とする電力を交互に供給する例
を示す。１１Ａ，１１Ｂはスイッチ１２と１３のスイッ
チングにより前実施例で示した電力供給装置１１を共用
する形の図示極性の電力供給装置であるが，別個の制御
型電源であっても勿論よい。この実施例でもスイッチ１
２と１３は交互に開閉し，スイッチ１２が閉じていると
き，電力供給装置１１Ａにより被溶接物８を陽極として
被溶接物８から電極棒２に電流が流れ，電極棒２と被溶
接物８間に正極性のプラズマアーク柱Ａが形成される。
次にスイッチ１２を開き，スイッチ１３を閉じると，電
力供給装置１１Ｂにより第２のノズル５を陽極として第
２のノズル５から被溶接物８に電流が流れ，第２のノズ
ル５と被溶接物８間にクリーニング用の負極性のプラズ
マアークが形成される。ここで補助電源１０は電極棒２
と第２のノズル５間に図示極性で接続される。したがっ
てこの実施例でも，スイッチ１２と１３を交互にスイッ
チングさせることにより，電極棒２を正極性にすること
なくプラズマアークトーチ１と被溶接物８間に正極性，
負極性のプラズマアークを交互に発生させることができ
る。次に図４はプラズマアークトーチ１の第１のノズル
３と被溶接物８間に，第１のノズル３を正，被溶接物８
を負とする電力を，また電極棒２と被溶接物８間に，電
極棒２を負，被溶接物８を正とする電力を交互に供給す
る例を示す。この実施例でもスイッチ１２と１３は交互
に開閉し，スイッチ１２が閉じているとき，電力供給装
置１１Ａにより被溶接物８を陽極として被溶接物８から
電極棒２に電流が流れ，電極棒２と被溶接物８間に正極
性のプラズマアーク柱Ａが形成される。次にスイッチ１
２を開き，スイッチ１３を閉じると，電力供給装置１１
Ｂにより第１のノズル３を陽極として第１のノズル３か
ら被溶接物８に電流が流れ，第１のノズル３と被溶接物
８間にクリーニング用の負極性のプラズマアークが形成
される。したがって，この実施例でもスイッチ１２と１
３を交互にスイッチングさせることにより，電極棒２を
正極性にすることなくプラズマアークトーチ１と被溶接
物８間にそれぞれ制御された最適の正極性，負極性のプ
ラズマアークを交互に発生させることができる。さら
に，この発明の利点は，鋼板などを溶接する場合にはノ
ズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手段をオフ
状態にするだけで良いので，例えば図１においてはスイ
ッチ１３を開いた状態に保持すれば良いので，単一のプ
ラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性の
溶接ができることである。なお，以上の実施例におい
て，通常のノズルは銅又はその合金からなる場合が多い
が，ノズルは銅又はその合金からなる場合にはその狭搾
口に融点の高いタングステン材料またはタングステン複
合材料などからなるリング，或いは円筒を設け，これと
被溶接物８間にクリーニング用のプラズマアークが形成
されるようにすれば，ノズルの損耗を更に一層小さくで
きる。
ぞれの実施例について説明する。これら図において図５
および図６に示した記号と同一の記号は相当する部材を
示すものとする。図１において，電力供給装置１１は切
替え用のスイッチ１２と１３と協働して，スイッチ１３
が開でスイッチ１２が閉じられるとき電極棒２と被溶接
物６間に電流を供給する主電力供給手段として働き，ま
たスイッチ１２が開でスイッチ１３が閉じられるときノ
ズル３と被溶接物６間に電流を供給するクリーニング用
電力供給手段として働く。電力供給装置１１は通常の回
路構成の電源装置であり，商用交流電源１１Ａ，整流器
１１Ｂ，平滑回路１１Ｃ，商用周波数より高い周波数で
スイッチングを行い得るＭＯＳＦＥＴ，或いはＩＧＢＴ
のような半導体素子からなるスイッチング半導体回路１
１Ｄ，スイッチング半導体回路１１Ｄに接続された１次
巻線とセンタタップの２次巻線をもつトランス１１Ｅ，
ダイオードＤ1 〜Ｄ4 からなる整流回路１１Ｆ，および
プラズマアーク柱Ａを持続するためのインダクタ１１Ｇ
などからなる。ここで，スイッチング半導体回路１１Ｄ
とトランス１１Ｅは高周波インバータ回路を構成し，ま
たスイッチ１２と１３はトランジスタのように電気信号
で動作し得る半導体素子からなり，通常スイッチング半
導体回路１１Ｄのスイッチング周波数に比べてかなり低
い周波数で切替え動作を行って，プラズマアーク柱Ａの
発生とクリーニング用アークの発生間を切り替える。こ
こで特に図示していないが，ノズル３は従来と同様，或
いはそれ以上に水冷された液冷ノズルであり，実際上，
この冷却能力が高いことが本発明を可能にする。したが
って，以下の実施例においても特に記述しないがノズル
は液冷ノズルであるものとする。次にこの装置の動作説
明を行うと，先ずプラズマアークトーチ１のガス通路４
にプラズマガスを流し，パイロットアーク用電力供給手
段１０を動作させ，従来装置と同じように電極棒２の先
端とノズル３との間にパイロットアークを発生させる。
次にトーチ３を囲むシールド部材７にアルゴンガスを流
して被溶接物８の溶接面を覆い，電力供給装置１１を動
作させると共に，スイッチ１３のみを閉じる。これに伴
い，スイッチ１３→ノズル３→被溶接物８→インダクタ
１１Ｇ→トランス１１Ｅの２次巻線→整流回路１１Ｆの
ダイオードＤ1 又はＤ 3→スイッチ１３の閉回路が形成
され，ノズル３から被溶接物８に電流Ｉ2 が流れる。つ
まり，被溶接物８を陰極，ノズル３を陽極とする負極性
のクリーニング用アーク柱（点線で示す）がノズル３と
被溶接物８との間に形成される。この期間ではノズル３
と被溶接物８間に発生する負極性のクリーニング用アー
ク柱により，アルゴンガスの溶接面からの空気遮蔽作用
と相まって溶接面の酸化膜が除去される。この期間にお
けるクリーニング用アーク柱は従来と同様に被溶接物８
の溶接にも寄与する。したがって，電極棒２はクリーニ
ング作用に関与していないからこの期間のクリーニング
作用による電極棒２の損耗は皆無である。そして前述の
ように，ノズル３は従来と同様，或いはそれ以上に水冷
されているので，クリーニング用アーク柱の熱によって
もノズル３の損耗は極めて小さい。次に電力供給装置１
１を動作させた状態でスイッチ１３を開き，スイッチ１
２を閉じる。これに伴いノズル３と被溶接物８間に発生
していたクリーニング用アーク柱は消弧し，スイッチ１
２→整流回路１１ＦのダイオードＤ2 又はＤ 4→トラン
ス１１Ｅの２次巻線→インダクタ１１Ｇ→被溶接物８→
電極棒２→スイッチ１２の閉回路が形成され，被溶接物
８から電極棒２に電流Ｉ1 が流れる。つまり，電極棒２
を陰極，被溶接物８を陽極とする正極性のアーク柱Ａが
電極棒２と被溶接物８との間に形成される。この期間で
は正極性のアーク柱Ａの熱による通常の溶接だけが行わ
れ，クリーニング作用による電極棒２の損耗は皆無であ
る。以上述べたようにこの実施例では，スイッチ１２と
１３を交互にスイッチングさせることにより，電極棒２
を正極性にすることなくプラズマアークトーチ１と被溶
接物８間に，図２に示すような正極性，負極性のプラズ
マアークを交互に発生させることができる。この実施例
では，スイッチング半導体回路１１Ｄがアーク電流の値
を制御するのに適したパルス幅制御型のものからなり，
クリーニング時における負極性のプラズマアーク電流Ｉ
2 の発生時には，スイッチング半導体回路１１Ｄは溶接
時の正極性のプラズマアーク電流Ｉ1 の発生時に比べて
電流値が大きくなるよう制御する。また，スイッチ１３
はスイッチ１２のオン期間より短いオン期間をもつよう
設定されている。このような制御により，クリーニング
時における負極性のプラズマアーク電流Ｉ2 は正極性の
プラズマアーク電流Ｉ1に比べて，通電期間が短く，ピ
ーク値の大きい電流波形となる。上記説明からも分かる
ように，被溶接物８を共通の一方の電極として，電極棒
２との間に正極性のプラズマアークを発生し，またノズ
ルとの間に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条
件で発生する構成なので，正極性のプラズマアーク電流
と負極性のプラズマアーク電流の大きさをそれぞれ任意
の所望値に設定でき，したがって薄板から厚板までそれ
ぞれ最適な条件で溶接が行える。下記表１にアルミニウ
ム板のＩ型突き合わせ溶接の具体例を示す。 次に図３はプラズマアークトーチ１の第２のノズル５と
被溶接物８間に，第２のノズル５を正，被溶接物８を負
とする電力を，また電極棒２と被溶接物８間に，電極棒
２を負，被溶接物８を正とする電力を交互に供給する例
を示す。１１Ａ，１１Ｂはスイッチ１２と１３のスイッ
チングにより前実施例で示した電力供給装置１１を共用
する形の図示極性の電力供給装置であるが，別個の制御
型電源であっても勿論よい。この実施例でもスイッチ１
２と１３は交互に開閉し，スイッチ１２が閉じていると
き，電力供給装置１１Ａにより被溶接物８を陽極として
被溶接物８から電極棒２に電流が流れ，電極棒２と被溶
接物８間に正極性のプラズマアーク柱Ａが形成される。
次にスイッチ１２を開き，スイッチ１３を閉じると，電
力供給装置１１Ｂにより第２のノズル５を陽極として第
２のノズル５から被溶接物８に電流が流れ，第２のノズ
ル５と被溶接物８間にクリーニング用の負極性のプラズ
マアークが形成される。ここで補助電源１０は電極棒２
と第２のノズル５間に図示極性で接続される。したがっ
てこの実施例でも，スイッチ１２と１３を交互にスイッ
チングさせることにより，電極棒２を正極性にすること
なくプラズマアークトーチ１と被溶接物８間に正極性，
負極性のプラズマアークを交互に発生させることができ
る。次に図４はプラズマアークトーチ１の第１のノズル
３と被溶接物８間に，第１のノズル３を正，被溶接物８
を負とする電力を，また電極棒２と被溶接物８間に，電
極棒２を負，被溶接物８を正とする電力を交互に供給す
る例を示す。この実施例でもスイッチ１２と１３は交互
に開閉し，スイッチ１２が閉じているとき，電力供給装
置１１Ａにより被溶接物８を陽極として被溶接物８から
電極棒２に電流が流れ，電極棒２と被溶接物８間に正極
性のプラズマアーク柱Ａが形成される。次にスイッチ１
２を開き，スイッチ１３を閉じると，電力供給装置１１
Ｂにより第１のノズル３を陽極として第１のノズル３か
ら被溶接物８に電流が流れ，第１のノズル３と被溶接物
８間にクリーニング用の負極性のプラズマアークが形成
される。したがって，この実施例でもスイッチ１２と１
３を交互にスイッチングさせることにより，電極棒２を
正極性にすることなくプラズマアークトーチ１と被溶接
物８間にそれぞれ制御された最適の正極性，負極性のプ
ラズマアークを交互に発生させることができる。さら
に，この発明の利点は，鋼板などを溶接する場合にはノ
ズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手段をオフ
状態にするだけで良いので，例えば図１においてはスイ
ッチ１３を開いた状態に保持すれば良いので，単一のプ
ラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性の
溶接ができることである。なお，以上の実施例におい
て，通常のノズルは銅又はその合金からなる場合が多い
が，ノズルは銅又はその合金からなる場合にはその狭搾
口に融点の高いタングステン材料またはタングステン複
合材料などからなるリング，或いは円筒を設け，これと
被溶接物８間にクリーニング用のプラズマアークが形成
されるようにすれば，ノズルの損耗を更に一層小さくで
きる。
【発明の効果】以上述べたように，この発明によれば， （１）被溶接物を共通の一方の電極として，電極棒との
間に正極性のプラズマークを発生し，またノズルとの間
に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条件で発生
することのできる構成なので，正極性のプラズマアーク
電流と負極性のプラズアマーク電流の大きさをそれぞれ
任意の所望値に設定でき，したがって薄板から厚板まで
被溶接物に合った最適な条件で溶接が行える。 （２）電極棒を正極性にすることなくプラズマアークト
ーチと被溶接物間に正極性，負極性のプラズマアークを
交互に発生させることができるので，クリーニングによ
る電極棒の損耗が皆無で，アルミニウムなどを良好に溶
接できる。 （３）ノズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手
段をオフ状態にするだけで鋼板などを溶接でき，単一の
プラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性
の溶接ができる。
間に正極性のプラズマークを発生し，またノズルとの間
に負極性のプラズマアークをそれぞれ別個の条件で発生
することのできる構成なので，正極性のプラズマアーク
電流と負極性のプラズアマーク電流の大きさをそれぞれ
任意の所望値に設定でき，したがって薄板から厚板まで
被溶接物に合った最適な条件で溶接が行える。 （２）電極棒を正極性にすることなくプラズマアークト
ーチと被溶接物間に正極性，負極性のプラズマアークを
交互に発生させることができるので，クリーニングによ
る電極棒の損耗が皆無で，アルミニウムなどを良好に溶
接できる。 （３）ノズルと被溶接物間に電流を供給する電力供給手
段をオフ状態にするだけで鋼板などを溶接でき，単一の
プラズマアーク溶接機でアルミニウム，鋼板など両極性
の溶接ができる。
【図１】本発明に係るプラズマアーク溶接機の一実施例
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための電流波形を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の別の一実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図４】本発明の更に別の一実施例を説明するための図
である。
である。
【図５】従来のプラズマアーク溶接機の一例を説明する
ための図である。
ための図である。
【図６】従来の別のプラズマアーク溶接機の一例を説明
するための図である。
するための図である。
１・・・プラズマアークトーチ ２・・・電極棒 ３，５・・・第１，第２のノズル ４，６・・・第
１，第２のガス流路 ７・・・シールド部材 ８・・・被溶接
物 １０・・・補助電源 １１・・・電力
供給装置 １２，１３・・・スイッチ
１，第２のガス流路 ７・・・シールド部材 ８・・・被溶接
物 １０・・・補助電源 １１・・・電力
供給装置 １２，１３・・・スイッチ
Claims (4)
- 【請求項１】 電極棒と，該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成するノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え，被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において， 前記電極棒と前記被溶接物間に，その電極棒を負，被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第１の電
流供給手段と， 前記電極棒と前記ノズル間に，その電極棒を負，ノズル
を正とする電圧を印加して電流を供給する第２の電流供
給手段と， 前記ノズルと前記被溶接物間に，そのノズルを正，被溶
接物を負とする電圧を印加して電流を供給する第３の電
流供給手段とを備えたことを特徴とするプラズマアーク
溶接機。 - 【請求項２】 電極棒と，該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成する第１のノズ
ルと，その第１のノズルを囲み該第１のノズルとの間に
不活性ガスを流すガス流路を形成する第２のノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え，被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において， 前記電極棒と前記被溶接物間に，その電極棒を負，被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第１の電
流供給手段と， 前記電極棒と前記第２のノズル間に，その電極棒を負，
第２のノズルを正とする電圧を印加して電流を供給する
第２の電流供給手段と， 前記第２のノズルと前記被溶接物間に，その第２のノズ
ルを正，被溶接物を負とする電圧を印加して電流を供給
する第３の電流供給手段とを備えたことを特徴とするプ
ラズマアーク溶接機。 - 【請求項３】 電極棒と，該電極棒を囲みその電極棒と
の間に不活性ガスを流すガス流路を形成する第１のノズ
ルと，その第１のノズルを囲み該第１のノズルとの間に
不活性ガスを流すガス流路を形成する第２のノズルとか
らなるプラズマアークトーチを備え，被溶接物間にプラ
ズマアークを発生してその被溶接物を溶接するプラズマ
アーク溶接機において， 前記電極棒と前記被溶接物間に，その電極棒を負，被溶
接物を正とする電圧を印加して電流を供給する第１の電
流供給手段と， 前記電極棒と前記第２のノズル間に，その電極棒を負，
第２のノズルを正とする電圧を印加して電流を供給する
第２の電流供給手段と， 前記第１のノズルと前記被溶接物間に，その第１のノズ
ルを正，被溶接物を負とする電圧を印加して電流を供給
する第３の電流供給手段とを備えたことを特徴とするプ
ラズマアーク溶接機。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかの記載
において，第１の電流供給手段および第３の電流供給手
段が互いに交互に電流供給動作を行うことを特徴とする
プラズマアーク溶接機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25585092A JP2711965B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | プラズマアーク溶接機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25585092A JP2711965B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | プラズマアーク溶接機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0691379A true JPH0691379A (ja) | 1994-04-05 |
| JP2711965B2 JP2711965B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17284462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25585092A Expired - Lifetime JP2711965B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | プラズマアーク溶接機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711965B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7545305B2 (en) | 2006-11-02 | 2009-06-09 | Nec Electronics Corporation | Data driver and display device |
| JP2010005642A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Daihen Corp | 交流プラズマ溶接方法 |
| US7683714B2 (en) | 2005-12-28 | 2010-03-23 | Nec Electronics Corporation | Differential amplifier and display device using the same |
| US7903078B2 (en) | 2006-11-10 | 2011-03-08 | Renesas Electronics Corporation | Data driver and display device |
| US8390609B2 (en) | 2008-03-11 | 2013-03-05 | Renesas Electronics Corporation | Differential amplifier and drive circuit of display device using the same |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP25585092A patent/JP2711965B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7683714B2 (en) | 2005-12-28 | 2010-03-23 | Nec Electronics Corporation | Differential amplifier and display device using the same |
| US7545305B2 (en) | 2006-11-02 | 2009-06-09 | Nec Electronics Corporation | Data driver and display device |
| US7903078B2 (en) | 2006-11-10 | 2011-03-08 | Renesas Electronics Corporation | Data driver and display device |
| US8390609B2 (en) | 2008-03-11 | 2013-03-05 | Renesas Electronics Corporation | Differential amplifier and drive circuit of display device using the same |
| JP2010005642A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Daihen Corp | 交流プラズマ溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2711965B2 (ja) | 1998-02-10 |
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|---|---|---|---|
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