JPS6228559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一対の電極間の電力レベルを制御す
るための装置に関し、特に金属基材上に硬化合金
のような材料のコーテイングを施すのに適したプ
ラズマ・スプレー装置に関する。

プラズマ銃またはトーチを用いるときに電極間
の電力レベルが変動すると結果としての付着に極
めて望ましくない変動が生じる。そのような変動
は電極の疲労、ライン電圧の変動、銃またはトー
チに使用されるガスの変動その他により生じる。

本発明は、例えばアルミニウムのような卑金属
上に高価な硬化材料又は硬化合金を均質の薄膜状
にコーテイングするために、プラズマ銃又はトー
チの電極間に一定の電力レベルを維持する装置を
提供する。

本発明を詳細に説明する前にまず本発明が以降
に示す実施例に限定されるものでないことを理解
されたい。

図面はプラズマスプレー装置１１を示し、これ
は一対の電極１５を含むプラズマ銃またはトーチ
１３を有する。この装置は電極１５間の電流を制
御するための装置を含むリアクトル１６を含んで
いる。この例ではそのような電流制御装置は変圧
器２３の一部を形成するリアクトル制御装置すな
わちバイアス巻線２１からなり、この変圧器はま
た電極１５と直例になつて整流電源２７に接続す
るリアクトルコイル２５を含んでいる。

また装置１１に含まれているのは電極１５間の
電圧または電流の変動に関係なく電極１５間に均
一の電力レベルを維持するための制御回路３１で
ある。詳細にはこの制御回路はリアクトル制御巻
線２１に接続して巻線２１に加えられる電位を制
御しそれ故電極１５間の電流を制御する。

さらに詳細には回路３１は自動または手動また
は手動モードで選択的に動作することが出来、そ
して調整可能な一定電位をもち且つ正または負の
極性をもつ基準電力レベル信号を導入するための
装置３３を含んでいる。回路３１はまた電極間の
電力レベルに比例する電力レベル信号を発生する
ための装置３５を含み、この信号は基準電力レベ
ル信号とは逆の極性をもち且つ電極間の電力レベ
ルに従つて変化する。さらに、回路３１は基準電
力レベル信号と電力レベル信号とを合成して可変
の電位および極性をもつ差信号を発生するための
装置３５とこの差信号をリアクトル電流制御装置
に加えて電極間の電流を均一電力レベルを維持す
るように変化させる装置３９を含んでいる。

さらに本発明によれば、電力レベル信号を発生
するための装置３５は電極１５に加えられるライ
ン電圧に比例しそして基準電力レベル信号とは逆
の極性をもつ電圧信号を発生する装置４１と、電
極間電流に比例しそして基準電力レベル信号とは
逆の極性をもつ電流信号を発生する装置４３と、
この電圧信号と電流信号を乗算して電力レベル信
号を発生する装置４５と、から成る。

さらに、回路３１はまた調整可能な一定電位を
もち且つ正または負の極性をもつ手動制御すなわ
ち電力レベル信号を導入または加えるための装置
４７とこの手動電力レベル信号を差信号と組合せ
て電力レベル制御信号をつくるための装置４９を
含み、この制御信号はそれに従つて巻線２１に加
えられる電位を制御するパルス幅変調器５１に加
えられる。

一対の電極１５を含む任意のプラズマトーチ１
３を使用出来る。リアクトル１６はバイアス巻線
と電極１５に直列に接続するリアクトル電力巻線
２５を含む変圧器からなる。

詳細にはこの例では基準レベル信号を導入する
装置３３は電流源５７と共通接地端子５９との間
に接続する可変ポテンシヨメータ５５からなりそ
して可調整のワイパー６１を有する。一方ワイパ
ー６１は導線によりIC増幅器の形をした電圧ホ
ロワ６５の一方の入力端子６３に接続する。他方
の入力６７は分流導線６９によりホロワ６５の出
力端子７１に接続する。一方この出力端子７１は
導線７３により抵抗７５を介して差検出器７９の
一方の入力端子７７に接続する。この検出器７９
は基準レベル信号と電力レベル信号を合成する装
置３７の一部を形成すると共にIC演算増幅器の
形をしている。

前述の電力レベル信号発生装置３５は電極１５
に加えられるライン電圧に比例する電圧信号を発
生する装置４１と、電極電流にに比例する電流信
号を発生する装置４３と、これら両信号を乗算し
て電力レベル信号を発生する装置４５と、から成
る。

装置４１は電極１５に加えられる電圧を読むと
共にその電圧に比例した信号を供給する電圧計８
１を含む。電圧計８１はIC演算増幅器の形をし
たフイルタ８５の一方の入力端子８３に接続す
る。フイルタ８５の他の入力８７は接地（59）さ
れる。フイルタ８５の出力９１はこの電圧信号を
乗算器４５の一方の入力９３に通し、この乗算器
は電圧信号と電流信号とを乗算して電極間の電力
レベルに比例する電力レベル信号を発生する。

装置４３は分流導線にまたがる電圧を測定する
装置の形をとると共に電極間の電流に比例する信
号を供給する電流計９５からなる。９５はIC演
算増幅器の形をしたフイルタ９９弐一方の入力９
７に接続する。フイルタ９９の他方の入力１０１
は接地（59）される。フイルタ９９の出力１０３
はこの電流信号を乗算器４５の第二入力１０５に
通す。

乗算器４５の出力すなわち電力レベル信号はそ
の出力１０７から導線１０９と抵抗１１１を通り
検出器７９の入力７７に送られる。

端子７７はまた抵抗１１５を含む分流導線１１
３を通じて差検出器の出力１１７に接続する。他
方の入力１１９は接地（59）される。

増幅器１２７の出力１３５は抵抗１４８を含む
導線１４６を通じてナルメータ１５０に接続し、
１５０は接地（59）される。このナルメータに含
まれているのは後述するリミツトリレースイツチ
であり、これは通常開いているがこのメータで測
定される電位が予定の高いレベルとなると閉じ
る。このナルメータは電力レベル差信号の極性と
電位の両方をそれが増幅器を出たとき指示する。

検出器７９の出力は電力レベル差信号であつ
て、これはその出力１１７から抵抗１２３を含む
導線１２１を通りIC演算増幅器である増幅器１
２７の一方の入力１２５に送られる。１２７の他
方の入力１２９は接地される。抵抗１３３を含む
分流導線１３１は入力１２５と出力１３５の間に
接続される。この出力１３５は直列抵抗１３９と
１４１を含む導線１３７によりIC演算増幅器の
形をした加算増幅器１４５の一方の入力１４３に
接続する。

検出器７９の出力１１７は直列抵抗１４９と１
５１を含む導線１４７を通じてIC演算増幅器の
形をした積分器１５５の一方の入力１５３に接続
する。１５５の他方の入力１５７は接地（59）さ
れると共にポテンシヨメータ１６１のワイパー１
５９に接続し、このポテンシヨメータの一端１６
３は浮いており他端１６５は抵抗１４９と１５１
の間に接続する。１６１は積分速度を制御する。

積分器１５５の第一入力１５３は線１６７に接
続し、この線はコンデンサ１６９を含みそして積
分器の出力１７１に接続する。積分器の入力１５
３と出力１７１の間に接続されそしてコンデンサ
１６９と並列になつているのは直列の抵抗１７３
とリミツトスイツチ１７９であり、このスイツチ
はナルメータ１５０により作動され、通常は開で
あつて閉じると回路３１から積分器１５５を切り
はなすように作用する。

積分器１５５の出力は積分された電力レベル差
信号であり、これは直列抵抗１８３，１８５を含
む導線１８１を介して加算増幅器１４５の入力１
４３に送られる。この積分された差信号を与えら
れた予定のレベルに制限するために抵抗１８３と
１８５の間の導線１８１に一対の逆向き配置され
たダイオード１８７と１８９が接続され、これら
ダイオードは接地されてそれらダイオードにまた
がる電位降下より高い電位においてすべての電流
の接地点へと流す。

加算増幅器１４５の入力１４３は抵抗１９３を
有する導線１９１により電圧ホロワ１９７の出力
１９５に接続されており、このホロワはIC演算
増幅器の形をとると共に手動電力レベル信号を導
入するための装置４７の部分を形成する。ホロワ
１９７の一方入力１９９は適当な電流源２０５と
接続点５９との間に接続されて手動電力レベル信
号を導入するように作用するポテンシヨメータ２
０３のワイパーに接続する。ホロワ１９７の他方
の入力２０７は分流導線２０９を通じて出力１９
５に接続する。ポテンシヨメータ２０３は従つて
回路３１が手動モードであるときリアクトル内の
制御巻線２１を調整しそして自動モードのときは
制御巻線に影響するようにするため使用出来る。

加算増幅器１４５は接地される入力２１１と抵
抗２１５を含む分流導線２１３を通じて入力１４
３に接続する出力２１７を有する。電力レベル制
御信号は加算増幅器１４５から出力２１７を通
り、この出力は導線２１９を通して前述のように
入来する電力レベル制御信号に従つて巻線２１に
加えられる電圧を制御するパルス幅変調器５１に
接続する。詳細には５１は電流源２２１から巻線
２２０を通しそして導線２２３を介して巻線２１
へと流れる電流を調整し、この巻線２１は一方で
導線２２５を介して接地される。

前述したように、回路３１は自動または手動で
動作出来る。これについて、一対の同時に操作し
うる双投スイツチ２３１と２３３が回路３１に組
込まれている。スイツチ２３１は自動端子２３７
と手動端子２３９の間で可動であるスイツチ部材
を含み、手動２３９のときリミツトリレー１７９
に並列となる。従つて、回路が手動モードであれ
ば積分器１５５はリレースイツチ１７９が閉じた
ときのように回路３１から切はなされる。自動端
子２３７は浮いている。

スイツチ２３３は自動端子２４３と手動端子２
４５の間で可動のスイツチ部材２４１を含み、自
動端子２４３と係合すると抵抗１３９と１４１を
接続させる。しかしながらこのスイツチ部材が手
動端子２４５とされると抵抗１３９と１４１は切
はなされ加算増幅器１４５への増幅された電力レ
ベル差信号の供給を中断させる。この場合、電力
レベル制御信号は手動電力レベル信号によつての
み調整される。

さらに、回路３１が自動モードであるときプラ
ズマトーチ１３の初期動作により電極１５間に異
常に高い電流が流れないようにする装置が設けら
れる。詳細にはフイルタ９９の出力１０３からの
電流信号は抵抗２４９を含む導線２４７を通じて
IC演算増幅器の形をした電流誤差検出器２５３
の一方の入力２５１に加えられる。検出器２５３
の他方の入力２５４に接続しているのは導線２５
５であつてこれは接地されると共にポテンシヨメ
ータ２５９の一端２５７に接続しており、このポ
テンシヨメータのはワイパー２６３を有しそして
他端２６０は浮いている。導線２５５は抵抗２６
１を通じてワイパ２６３にそして第二抵抗２６５
に接続し、この第二抵抗は入力２５１に接続す
る。かくして、ワイパ２６３を調整すると一定電
位で電流信号とは逆極性の基準電流信号が生じ
る。

同じく入力２５１に接続しているのは分流導線
２６１であつてこれは抵抗２６３を含みそして検
出器２５３の出力２６５に接続する。この電流信
号差検出器は電流差信号を発生し、この信号は出
力２６５から抵抗２６９を含む導線２６７を通じ
て遅延スイツチ２７３の一端に加えられる。導線
２６７はまた、ダイオード２７５のアノードに接
続され、このダイオードのカソードは、接地され
ると共に、スイツチ２３３の手動端子２４５に接
続される。

遅延スイツチ２７３は、可動部材２７９を備
え、この部材は、スイツチ２３３の自動端子２４
３に接続されると共に、端子２７１と抵抗１３９
に接続された端子２８１との間で可動するように
なつている。かくして抵抗１３９と１４１はスイ
ツチ２３３と２７３により互いに接続、切はなし
が可能である。

プラズマトーチの動作開始により、スイツチ部
材２７９は端子２７１に接続されて加算増幅器１
４５に電流差信号を供給すると共に増幅された電
力レベル差信号から１４５を切はなす。しかしな
がら、ある短時間の後にスイツチ２７９は端子２
７１からはずれて端子２８１に接続し、それによ
り加算増幅器１４５を増幅された電力レベル差信
号に接続しそして加算増幅器から電流差信号を切
はなす。

回路３１において積分器１５５は危険な反応す
なわち大きなハンチングとか発振とかのプラズマ
銃またはその電源を故障させるようなものを伴わ
ずに実効的に高いループ利得を与える。積分器１
５５の出力電圧は電力レベル差信号が０になるま
で変化しつづける。積分器１５５はこの出力電圧
を維持し、それにより電極１５間の電力レベルを
保持する。新しい電力レベル差信号が入れば積分
器１５５の出力電圧を再び変化させて基準電力レ
ベル信号できまる電力レベルを維持する。さらに
従来の最少の発振を生じさせるに充分な低い利得
をもつ電圧帰還ループがこの積分器帰還ループと
並列に使用される。これにより積分器１５５の低
速応答を補償することが出来る。

上述のように、プラズマ銃の一対の電極間の電
力レベルを一定に維持する本発明によれば、卑金
属の基材上に高価な硬化金属を薄く均一にコーテ
イングすることができる。特に本発明のプラズマ
銃はロータリー・エンジンのハウジングのトロコ
イド形状の表面に硬化金属を薄くコーテイングす
るのに使用できる。従つて、本発明は、コーテイ
ングされる表面の形状に拘らず、高価な硬化金属
を不要なほど過度の厚さにコーテイングすること
なく、十分な厚さのコーテイングを与えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例のブロツク図である。 ３１……制御回路、３３……基準電力レベル信
号導入装置、３５……電力レベル信号発生器、３
９……電力レベル差信号発生装置、４１……電圧
信号発生装置、４３……電流信号発生装置、４５
……乗算装置、４７……手動電力レベル導入装
置、４９……信号合成装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電圧源に接続された一対の離隔した電極を備
   え、該電極間の電流に応答してプラズマを発生す
   るように作動可能なプラズマ銃と、 前記電極の一方と前記電圧源との間に直列に接
   続された第一の巻線と、第二の巻線と、を有する
   変圧器と、 前記第二の巻線を含み、前記一対の電極間の電
   力レベルを一定に維持する制御回路と、 を備えたプラズマ・スプレー装置であつて、 前記制御回路は更に、 基準電力レベル信号を与える装置と、 前記電極間の電力レベルに比例する電力レベル
   信号を発生する装置であつて、前記電極に印加さ
   れる電圧に比例する電圧信号を発生する装置と、
   前記電極間に流れる電流に比例する電流信号を発
   生する装置と、前記電力レベル信号を発生するた
   めに前記電圧信号と前記電流信号とを乗算する装
   置と、から成る前記電力レベル信号を発生する装
   置と、 前記基準電力レベル信号と前記電力レベル信号
   とを組合せて電力レベル差信号を発生する装置
   と、 前記電極間の電流を変化させて電力レベルを一
   定に維持するために、前記電力レベル差信号を前
   記第二の巻線に与える装置と、 より成ることを特徴とするプラズマ・スプレー
   装置。