JPH04178272A - プラズマアーク発生装置 - Google Patents
プラズマアーク発生装置Info
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- JPH04178272A JPH04178272A JP2304701A JP30470190A JPH04178272A JP H04178272 A JPH04178272 A JP H04178272A JP 2304701 A JP2304701 A JP 2304701A JP 30470190 A JP30470190 A JP 30470190A JP H04178272 A JPH04178272 A JP H04178272A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
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。
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〕
この発明は多相多電極アークを用いたプラズマアーク発
生装置に関するものである。
生装置に関するものである。
従来、プラズマアークによる溶接装置としては、シール
ドキャップ内に同心状にインサートを設け、インサート
の中心に電極棒を配設し、インサートと電極棒との間に
高周波電源を接続し、電極棒と母材との間に溶接アーク
電源を接続した構成のものか知られている。
ドキャップ内に同心状にインサートを設け、インサート
の中心に電極棒を配設し、インサートと電極棒との間に
高周波電源を接続し、電極棒と母材との間に溶接アーク
電源を接続した構成のものか知られている。
この装置では、シールドガスをシールドガス・ノブとイ
ンサートの間を通してシールドキャップのノズル口周辺
に放出し、パイロットガスを電極棒とインサートの間を
通してノズル口から集中噴射させ、電極棒とインサート
間に高周波電源の電圧を印加してアークを発生させ、パ
イロットガスを狭いノズル口からプラズマジェットとし
て集中噴射させる。さらに電極棒と上記ノズルとの間に
ノズルを電極として溶接アーク電源の直流電圧を印加し
て、母材にプラズマアークを吹きつけて溶接する。
ンサートの間を通してシールドキャップのノズル口周辺
に放出し、パイロットガスを電極棒とインサートの間を
通してノズル口から集中噴射させ、電極棒とインサート
間に高周波電源の電圧を印加してアークを発生させ、パ
イロットガスを狭いノズル口からプラズマジェットとし
て集中噴射させる。さらに電極棒と上記ノズルとの間に
ノズルを電極として溶接アーク電源の直流電圧を印加し
て、母材にプラズマアークを吹きつけて溶接する。
上記のプラズマ溶接機によると、高周波電源とアーク電
源の２つの電源が必要であり、構造か複雑であるという
問題があった。
源の２つの電源が必要であり、構造か複雑であるという
問題があった。
この問題を解決するために本出願人は、特開昭５７−１
７７８７９号公報に記載されたように、複数相の低電圧
交流電源と不活性ガスだけでプラズマを発生することの
できるプラズマアーク発生方法を提案した。
７７８７９号公報に記載されたように、複数相の低電圧
交流電源と不活性ガスだけでプラズマを発生することの
できるプラズマアーク発生方法を提案した。
この方法は、多数の非消耗性電極をガスカップの中心部
にそのノズル口に向けて互いに近接した間隔で設け、多
相交流電源の各相を多数の非消耗性電極に、該交流電源
の中性点を母材に接続し、上記各電極に交流電源電圧を
印加してアークを発生させ、これらのアークを前記ノズ
ル口と母材との間に集中重複させて高温アーク雰囲気を
形成し、その高温によりプラズマを発生させるようにし
たものである。
にそのノズル口に向けて互いに近接した間隔で設け、多
相交流電源の各相を多数の非消耗性電極に、該交流電源
の中性点を母材に接続し、上記各電極に交流電源電圧を
印加してアークを発生させ、これらのアークを前記ノズ
ル口と母材との間に集中重複させて高温アーク雰囲気を
形成し、その高温によりプラズマを発生させるようにし
たものである。
この方法によると、電極相互間と電極、母材間との双方
に同時にアークか発生するため、トーチの中心先端部分
はアーク熱が重なり、電極、母材間の通常アークのみの
場合に比較して極めて高温の状態となって、高温アーク
雰囲気が形成されてプラズマが電極、母材間に発生する
。このように１つの多相低圧交流電源を用いた簡単な装
置によりプラズマを発生させることかできる。
に同時にアークか発生するため、トーチの中心先端部分
はアーク熱が重なり、電極、母材間の通常アークのみの
場合に比較して極めて高温の状態となって、高温アーク
雰囲気が形成されてプラズマが電極、母材間に発生する
。このように１つの多相低圧交流電源を用いた簡単な装
置によりプラズマを発生させることかできる。
しかしながら上述の従来の方法では、プラズマは複数本
の電極の端面全面と母材（被加工材）との間において、
電極に対してほぼ平行に発生するため、母材上でのプラ
ズマ照射範囲や照射位置か限定されてしまい、被加工材
の種類やプラズマの用途に応じたプラズマの発生は不可
能であった。
の電極の端面全面と母材（被加工材）との間において、
電極に対してほぼ平行に発生するため、母材上でのプラ
ズマ照射範囲や照射位置か限定されてしまい、被加工材
の種類やプラズマの用途に応じたプラズマの発生は不可
能であった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単
な装置で超高温のプラズマを発生させることができるだ
けでなく、プラズマアークを被加工材の広い範囲に渡っ
て照射したり、被加工材の特定の位置に誘導したりする
ことができる等、被加工材上でのプラズマの照射範囲や
照射位置を自由に調整することができるプラズマアーク
発生装置を提供することを目的とする。
な装置で超高温のプラズマを発生させることができるだ
けでなく、プラズマアークを被加工材の広い範囲に渡っ
て照射したり、被加工材の特定の位置に誘導したりする
ことができる等、被加工材上でのプラズマの照射範囲や
照射位置を自由に調整することができるプラズマアーク
発生装置を提供することを目的とする。
この発明に係るプラズマアーク発生装置は、複数個の非
消耗性電極をガスカップの中心部にそのノズル口に向け
て互いに近接した間隔で配設し、複数相の交流電源電圧
の各相を電極に、中性点を母材（被加工材）に印加し、
プラズマアークを発生して前記ノズルから構成される装
置において、前記プラズマにその進行方向に垂直な面内
での回転エネルギーを与えるよう磁場を発生する磁場発
生手段を前記ガスカップのノズル口近傍に配設したもの
である。
消耗性電極をガスカップの中心部にそのノズル口に向け
て互いに近接した間隔で配設し、複数相の交流電源電圧
の各相を電極に、中性点を母材（被加工材）に印加し、
プラズマアークを発生して前記ノズルから構成される装
置において、前記プラズマにその進行方向に垂直な面内
での回転エネルギーを与えるよう磁場を発生する磁場発
生手段を前記ガスカップのノズル口近傍に配設したもの
である。
またこの発明に係るプラズマアーク発生装置は、上記磁
場発生手段に代えて、前記ガスカップのノズル口に近接
して配設され、該ノズル口から出射したプラズマアーク
に電界を印加して該プラズマアークを偏向あるいは発散
、集束するアーク調整手段を設けたものである。
場発生手段に代えて、前記ガスカップのノズル口に近接
して配設され、該ノズル口から出射したプラズマアーク
に電界を印加して該プラズマアークを偏向あるいは発散
、集束するアーク調整手段を設けたものである。
この発明においては、プラズマにその進行方向に垂直な
面内での回転エネルギーを与えるよう磁場を発生する磁
場発生手段をガスカップのノズル口近傍に配設したから
、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマは前記
磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによってプラ
ズマはその進行方向に垂直な面内て回転することとなる
。このためプラズマは遠心力によりその断面積を増大し
ていき、母材表面ではその広い範囲に渡って照射するこ
ととなる。
面内での回転エネルギーを与えるよう磁場を発生する磁
場発生手段をガスカップのノズル口近傍に配設したから
、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマは前記
磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによってプラ
ズマはその進行方向に垂直な面内て回転することとなる
。このためプラズマは遠心力によりその断面積を増大し
ていき、母材表面ではその広い範囲に渡って照射するこ
ととなる。
またこの発明においては、ガスカップのノズル口から出
射したプラズマアークに電界を印加して該プラズマアー
クを偏向あるいは発散、集束するようにしたから、被加
工材上でのプラズマの照射範囲や照射位置を自由に調整
することができ、プラズマアークの広範囲に渡る照射や
特定位置への誘導が可能となる。
射したプラズマアークに電界を印加して該プラズマアー
クを偏向あるいは発散、集束するようにしたから、被加
工材上でのプラズマの照射範囲や照射位置を自由に調整
することができ、プラズマアークの広範囲に渡る照射や
特定位置への誘導が可能となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図及び第２図はこの発明の一実施例によるプラズマ
アーク発生装置を示し、図において、４はガスカップで
、該ガスカップ４内には３本のタングステン溶接棒など
の非消耗性電極１． ２． ３が設けられている。該電
極１． ２． ３はそれぞれ平行に配設され、各電極の
先端が正三角形の頂点に位置するようになっており、相
互間でアーク発生が可能になるように極めて近接させて
あり、また上記各電極の先端はガスカップ４に形成され
たノズル口５に向かっている。そして電極１，２゜３及
びガスカップ４によりトーチ６を構成している。
アーク発生装置を示し、図において、４はガスカップで
、該ガスカップ４内には３本のタングステン溶接棒など
の非消耗性電極１． ２． ３が設けられている。該電
極１． ２． ３はそれぞれ平行に配設され、各電極の
先端が正三角形の頂点に位置するようになっており、相
互間でアーク発生が可能になるように極めて近接させて
あり、また上記各電極の先端はガスカップ４に形成され
たノズル口５に向かっている。そして電極１，２゜３及
びガスカップ４によりトーチ６を構成している。
また１０は３相交流電源で、電極１，２．３はそれぞれ
電線？、 ８． ９を介して３相交流電源ＩＯの各相
に接続されており、母材１１は３相交流電流１０の中性
点に接続されている。
電線？、 ８． ９を介して３相交流電源ＩＯの各相
に接続されており、母材１１は３相交流電流１０の中性
点に接続されている。
さらに１２はガスカップ４のノズル口５側にこれと同軸
上に配設された円錐状の電磁コイルで、電磁コイル１２
は円錐状の銅管１３内面上に耐熱絶縁材１４で被覆して
配設されており、鋼管１３の管壁内には螺旋状の水管１
５が設けられている。
上に配設された円錐状の電磁コイルで、電磁コイル１２
は円錐状の銅管１３内面上に耐熱絶縁材１４で被覆して
配設されており、鋼管１３の管壁内には螺旋状の水管１
５が設けられている。
そして水管１５の両端はそれぞれ給水管１６及び排水管
１７に接続されていて、水管１５内に冷却水を通すこと
により銅管１３を冷却するようになっている。
１７に接続されていて、水管１５内に冷却水を通すこと
により銅管１３を冷却するようになっている。
次に作用効果について説明する。
上記３相交流電源を上記各電極１．２．３に印加すると
、これらの電極間に３個の相間アーク１８が発生すると
ともに、電極１．２．３と母材１１との間にも３個のア
ーク１９がそれぞれ発生し、トーチ６の先端に合計６個
のアークが同時に発生する。この場合、トーチ６の中心
先端部分はアーク熱が重なり、外側部の通常アーク１９
に比し極めて高温となり、電流の電磁力と回転磁界によ
り高温アークが噴射されてプラズマが母材１１との間に
発生する。
、これらの電極間に３個の相間アーク１８が発生すると
ともに、電極１．２．３と母材１１との間にも３個のア
ーク１９がそれぞれ発生し、トーチ６の先端に合計６個
のアークが同時に発生する。この場合、トーチ６の中心
先端部分はアーク熱が重なり、外側部の通常アーク１９
に比し極めて高温となり、電流の電磁力と回転磁界によ
り高温アークが噴射されてプラズマが母材１１との間に
発生する。
このプラズマは３相交流電源１ｏにより各電極間に３５
Ｖ程度の電圧を印加し、ガスカップ４内にアルゴンガス
を送るだけで発生する。この時ノズル近傍では、第３図
に示すようにガスカップ４の中心軸Ｃから遠ざかるにつ
れて中心軸Ｃとなす角度が大きくなる磁界が形成されて
おり、またプラズマはガスカップの中心軸と平行に進行
するため、該中心軸上を進むプラズマ流以外は上記磁界
と一定の角度を持って進行することとなる。このため大
部分のプラズマは第４図に示すように磁界Ｂに対して垂
直方向の速度成分Ｖ＋ （＝Ｖ ｃｏｓα）を持ち、
この成分Ｖ、と磁界Ｂの作用により紙面垂直方向のロー
レンツ力を受け、回転エネルギーを与えられることとな
る。ここでＶはプラズマ流の速度、αはプラズマ流と磁
界Ｂとのなす角度である。
Ｖ程度の電圧を印加し、ガスカップ４内にアルゴンガス
を送るだけで発生する。この時ノズル近傍では、第３図
に示すようにガスカップ４の中心軸Ｃから遠ざかるにつ
れて中心軸Ｃとなす角度が大きくなる磁界が形成されて
おり、またプラズマはガスカップの中心軸と平行に進行
するため、該中心軸上を進むプラズマ流以外は上記磁界
と一定の角度を持って進行することとなる。このため大
部分のプラズマは第４図に示すように磁界Ｂに対して垂
直方向の速度成分Ｖ＋ （＝Ｖ ｃｏｓα）を持ち、
この成分Ｖ、と磁界Ｂの作用により紙面垂直方向のロー
レンツ力を受け、回転エネルギーを与えられることとな
る。ここでＶはプラズマ流の速度、αはプラズマ流と磁
界Ｂとのなす角度である。
このようにプラズマが電磁コイル１２によって形成され
た磁場中で回転エネルギーを与えられ、その遠心力によ
りその断面積を増大していき、母材表面にはその広い範
囲に渡って照射することとなる。
た磁場中で回転エネルギーを与えられ、その遠心力によ
りその断面積を増大していき、母材表面にはその広い範
囲に渡って照射することとなる。
ここで、電磁コイル１２の近傍部分は極めて高温となる
が、電磁コイル１２は銅管１３の耐熱絶縁材１４内に収
納され、銅管１３は水管１５内を通る冷却水によって冷
却されているので焼損されることはない。
が、電磁コイル１２は銅管１３の耐熱絶縁材１４内に収
納され、銅管１３は水管１５内を通る冷却水によって冷
却されているので焼損されることはない。
この実施例では、プラズマの進行方向に垂直な面内での
回転エネルギーを該プラズマに与えるよう磁場を発生す
る磁場発生手段をガスカップのノズル口近傍に配設した
ので、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマは
前記磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによって
プラズマはその進行方向に垂直な面内て回転することと
なる。
回転エネルギーを該プラズマに与えるよう磁場を発生す
る磁場発生手段をガスカップのノズル口近傍に配設した
ので、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマは
前記磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによって
プラズマはその進行方向に垂直な面内て回転することと
なる。
このためプラズマは遠心力によりその断面積を増大して
いき、母材表面にはその広い範囲に渡って照射すること
となる。
いき、母材表面にはその広い範囲に渡って照射すること
となる。
これにより例えば造船等の大型の母材を扱う作業では、
従来１つの溶接箇所を何度も溶接処理する必要かあった
ものを、１回の溶接処理で済ませることもでき、作業性
を大きく向上することかできる。また水中での溶接処理
を空気中と同様に行うことができ、船体等の修理にも適
している。
従来１つの溶接箇所を何度も溶接処理する必要かあった
ものを、１回の溶接処理で済ませることもでき、作業性
を大きく向上することかできる。また水中での溶接処理
を空気中と同様に行うことができ、船体等の修理にも適
している。
なお、上記実施例では、磁場のみによってプラズマに回
転力を与える場合を示したか、これはさらに上記不活性
ガスを磁場によるプラズマの回転方向に噴射するように
してもよく、この場合プラズマの照射範囲をさらに増大
することができる。
転力を与える場合を示したか、これはさらに上記不活性
ガスを磁場によるプラズマの回転方向に噴射するように
してもよく、この場合プラズマの照射範囲をさらに増大
することができる。
また、上記実施例では電極の数が３つの場合について説
明したが、電極の数は３本に限定されない。また電磁コ
イル１２を１層に限らず、同軸上に複数層設けてもよく
、この場合はさらにプラズマの照射領域を広げることが
でき、電磁コイルの磁場の強さを変えることにより照射
領域の範囲を調整することもできる。
明したが、電極の数は３本に限定されない。また電磁コ
イル１２を１層に限らず、同軸上に複数層設けてもよく
、この場合はさらにプラズマの照射領域を広げることが
でき、電磁コイルの磁場の強さを変えることにより照射
領域の範囲を調整することもできる。
上記説明では、プラズマアークの調整を磁界により行う
例を示したが、これは電界によって行ってもよく、以下
電界を用いてプラズマアークを調整する本発明の他の実
施例について説明する。
例を示したが、これは電界によって行ってもよく、以下
電界を用いてプラズマアークを調整する本発明の他の実
施例について説明する。
第５図は本発明の第２の実施例によるプラズマアーク発
生装置を説明するための図である。この実施例装置は、
磁場を発生する構成以外は上記第１の実施例と同一であ
るが、説明の都合上ガスカップ及び電源は図示しておら
ず、電極については３つの電極をまとめて１つの電極部
として示している。
生装置を説明するための図である。この実施例装置は、
磁場を発生する構成以外は上記第１の実施例と同一であ
るが、説明の都合上ガスカップ及び電源は図示しておら
ず、電極については３つの電極をまとめて１つの電極部
として示している。
図において２０はガスカップ（図示せず）内に配設され
た電極部、３１ａ、３１ｂは該電極部２０下方にその両
側に対向して配設され、該電極部２０から出射されたプ
ラズマにガスカップの軸と垂直方向の電界を印加するた
めの補助電極である。
た電極部、３１ａ、３１ｂは該電極部２０下方にその両
側に対向して配設され、該電極部２０から出射されたプ
ラズマにガスカップの軸と垂直方向の電界を印加するた
めの補助電極である。
次に作用効果について説明する。
まず、第５図（ａ）の側面図に示すように、上記補助電
極３１ａ、３１ｂにそれぞれ正電圧、負電圧を印加する
と、電極部２０から出射されたプラズマアーク１９は正
電圧を印加した電極３１ａ側に引かれ偏向することとな
る。この結果プラズマアーク１９の被加工材（図示せず
）上ての照射領域Ｒは、第５図（ｂ）の平面図のように
電極部２０の真下よりやや補助電極３１ａにずれる。
極３１ａ、３１ｂにそれぞれ正電圧、負電圧を印加する
と、電極部２０から出射されたプラズマアーク１９は正
電圧を印加した電極３１ａ側に引かれ偏向することとな
る。この結果プラズマアーク１９の被加工材（図示せず
）上ての照射領域Ｒは、第５図（ｂ）の平面図のように
電極部２０の真下よりやや補助電極３１ａにずれる。
また上記補助電極３１ａ、３１ｂに交流電圧を印加する
と、プラズマアーク１９は上記両補助電極間で往復振動
し、プラズマアークの照射領域Ｒは第５図（Ｃ）に示す
ように帯状の領域となる。
と、プラズマアーク１９は上記両補助電極間で往復振動
し、プラズマアークの照射領域Ｒは第５図（Ｃ）に示す
ように帯状の領域となる。
このように本実施例では、電界によりプラズマアークを
直線的に偏向するようにしたので、被加工材の状態に応
じてプラズマアークの照射位置や照射範囲を変えること
かできる。
直線的に偏向するようにしたので、被加工材の状態に応
じてプラズマアークの照射位置や照射範囲を変えること
かできる。
また第６図及び第７図は本発明の第３の実施例を示し、
ここでは、電極部２０の回りに均等に４つの補助電極３
２ａ〜３２ｄを配置し、プラズマアークに電界を印加し
て、プラズマアーク流の断面形状や照射位置を変更可能
な構成としている。
ここでは、電極部２０の回りに均等に４つの補助電極３
２ａ〜３２ｄを配置し、プラズマアークに電界を印加し
て、プラズマアーク流の断面形状や照射位置を変更可能
な構成としている。
すなわち第６図（ａ）、 （ｂｌに示すように対向する
補助電極３１ａと３１ｃ、あるいは３１ｂと３１ｄに同
極性の電圧を印加することにより、断面形状が縦あるい
は横に長い楕円形状のプラズマアーク１９を形成するこ
とができる。
補助電極３１ａと３１ｃ、あるいは３１ｂと３１ｄに同
極性の電圧を印加することにより、断面形状が縦あるい
は横に長い楕円形状のプラズマアーク１９を形成するこ
とができる。
また第７図に示すように、対向する補助電極３１ａと３
１０．あるいは３１ｂと３１ｄに異なる極性の電圧を印
加し、同図（ａ）〜（ｄ）に示す順序で各補助電極の極
性を変化させることにより、ブラダと マアークの照射領域Ｒ＋被加工材（図示せず）上で回転
することができる。
１０．あるいは３１ｂと３１ｄに異なる極性の電圧を印
加し、同図（ａ）〜（ｄ）に示す順序で各補助電極の極
性を変化させることにより、ブラダと マアークの照射領域Ｒ＋被加工材（図示せず）上で回転
することができる。
なおプラズマアークの照射領域を回転移動させる方法は
、上記のように電圧の極性を変化させる方法の他に、例
えば第８図に示すように補助電極２５ａ、２５ｂを支持
する支持部材２１をモータ２２により回転させるように
してもよい。
、上記のように電圧の極性を変化させる方法の他に、例
えば第８図に示すように補助電極２５ａ、２５ｂを支持
する支持部材２１をモータ２２により回転させるように
してもよい。
第９図及び第１０図は本発明の第４の実施例によるプラ
ズマアーク発生装置の説明図であり、ここでは、電極部
２０の回りに均等に６つの補助電極３３ａ〜３３ｆを配
置し、該電極によりプラズマアークに電界を印加して、
プラズマアーク流の発散、集束が可能となるよう構成し
ている。
ズマアーク発生装置の説明図であり、ここでは、電極部
２０の回りに均等に６つの補助電極３３ａ〜３３ｆを配
置し、該電極によりプラズマアークに電界を印加して、
プラズマアーク流の発散、集束が可能となるよう構成し
ている。
すなわち第９図（ａ）に示すように、補助電極３３ａ〜
３３ｆに正電圧を印加すると、プラズマアーク１９はこ
れらの補助電極による電界により発散し、被加工材（図
示せず）上での照射領域Ｒは第９図（ｂ）に示すように
広がり、広範囲に渡るプラズマアークの照射が可能とな
る。
３３ｆに正電圧を印加すると、プラズマアーク１９はこ
れらの補助電極による電界により発散し、被加工材（図
示せず）上での照射領域Ｒは第９図（ｂ）に示すように
広がり、広範囲に渡るプラズマアークの照射が可能とな
る。
またこれとは逆に第１０図（ａｌに示すように、補助電
極３３ａ〜３３ｆに負電圧を印加すると、プラズマアー
ク１９はこれらの補助電極による電界により集束し、被
加工材（図示せず）上での照射領域Ｒは第１Ｏ図（ｂ）
に示すように挟まり、狭い範囲に集中してプラズマアー
クを照射することができる。
極３３ａ〜３３ｆに負電圧を印加すると、プラズマアー
ク１９はこれらの補助電極による電界により集束し、被
加工材（図示せず）上での照射領域Ｒは第１Ｏ図（ｂ）
に示すように挟まり、狭い範囲に集中してプラズマアー
クを照射することができる。
また上記補助電極は第９図あるいは第１θ図に示すよう
に多段に配置してもよく、この場合発散。
に多段に配置してもよく、この場合発散。
集束の効果を上げることができる。
第１１図は本発明の第５の実施例によるプラズマアーク
発生装置を示し、この実施例では、電極部２０の下側に
、コイル２３を巻回したリング状の鉄芯２４を配置し、
該コイル２３に電流を流してプラズマアーク１９と平行
な電界を発生し、これによってプラズマアーク１９の長
さを調整するようにしている。
発生装置を示し、この実施例では、電極部２０の下側に
、コイル２３を巻回したリング状の鉄芯２４を配置し、
該コイル２３に電流を流してプラズマアーク１９と平行
な電界を発生し、これによってプラズマアーク１９の長
さを調整するようにしている。
第１１図（ａ）に示すように矢印Ｘの方向に電流Ｉを流
すと、鉄芯２４内には磁界か誘導され、さらに鉄芯２４
の内側の空間にはプラズマアーク出射方向と逆向きの電
界Ｅ１が発生し、これによってプラズマアークは引っ張
られることとなり、長いプラズマアーク１９ａを得るこ
とができる。また第１１図（ｂ）に示すように矢印Ｙの
方向に電流Ｉを流すと、上記とは逆方向の電界Ｅ、が発
生し、これによりプラズマアーク１９は押し戻されるこ
ととなり、その長さが短いプラズマアーク１９＋を得る
ことができる。
すと、鉄芯２４内には磁界か誘導され、さらに鉄芯２４
の内側の空間にはプラズマアーク出射方向と逆向きの電
界Ｅ１が発生し、これによってプラズマアークは引っ張
られることとなり、長いプラズマアーク１９ａを得るこ
とができる。また第１１図（ｂ）に示すように矢印Ｙの
方向に電流Ｉを流すと、上記とは逆方向の電界Ｅ、が発
生し、これによりプラズマアーク１９は押し戻されるこ
ととなり、その長さが短いプラズマアーク１９＋を得る
ことができる。
この場合電極部２０から被加工材（図示せず）のアーク
照射部までの距離が変化した場合、電極部２０を移動さ
せなくても、プラズマアーク１９の長さを調節すること
により対応することができる。
照射部までの距離が変化した場合、電極部２０を移動さ
せなくても、プラズマアーク１９の長さを調節すること
により対応することができる。
第１２図は、本発明の第６の実施例によるプラズマアー
ク発生装置を示し、この実施例では、電極部２０の下側
に、プラズマアーク１９を被加工材の所定の部位に誘導
するよう、徐々に位置を変えて、対向する一対の補助電
極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを
配置し、アーク誘導器を構成している。
ク発生装置を示し、この実施例では、電極部２０の下側
に、プラズマアーク１９を被加工材の所定の部位に誘導
するよう、徐々に位置を変えて、対向する一対の補助電
極３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを
配置し、アーク誘導器を構成している。
この場合、装置全体の姿勢を変えることな（、アーク誘
導器の回転移動のみでプラズマアークを所定方向に向け
ることがてき、特に水中や危険な場所での遠隔操作に有
利である。また、高融点でない被加工材を広い範囲に渡
ってプラズマ処理する場合や、有機物の燃焼、焼却処理
を広い範囲に渡ってしかも高速で行う場合にも育利であ
る。またトーチ、つまり電極部２０を動かさずにプラズ
マアークの照射位置を変えることができ、例えば障害物
が近づいてきた時、直ちにその方向にあるいはその反対
方向にプラズマアークを向けることができるという効果
もある。
導器の回転移動のみでプラズマアークを所定方向に向け
ることがてき、特に水中や危険な場所での遠隔操作に有
利である。また、高融点でない被加工材を広い範囲に渡
ってプラズマ処理する場合や、有機物の燃焼、焼却処理
を広い範囲に渡ってしかも高速で行う場合にも育利であ
る。またトーチ、つまり電極部２０を動かさずにプラズ
マアークの照射位置を変えることができ、例えば障害物
が近づいてきた時、直ちにその方向にあるいはその反対
方向にプラズマアークを向けることができるという効果
もある。
以上のように、この発明に係るプラズマアーク発生装置
によれば、前記プラズマの進行方向に垂直な面内での回
転エネルギーを該プラズマに与えるよう磁場を発生する
磁場発生手段を前記ガスカップのノズル口近傍に配設し
たので、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマ
は前記磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによっ
てプラズマはその進行方向に垂直な面内で回転すること
となる。このためプラズマは遠心力によりその断面積を
増大していき、母材表面にはその広い範囲に渡って照射
することとなる。
によれば、前記プラズマの進行方向に垂直な面内での回
転エネルギーを該プラズマに与えるよう磁場を発生する
磁場発生手段を前記ガスカップのノズル口近傍に配設し
たので、ガスカップのノズル口から発生されるプラズマ
は前記磁場中で回転エネルギーを与えられ、これによっ
てプラズマはその進行方向に垂直な面内で回転すること
となる。このためプラズマは遠心力によりその断面積を
増大していき、母材表面にはその広い範囲に渡って照射
することとなる。
これにより例えば造船等の大型の母材を扱う作業では、
従来１つの溶接箇所を何度も溶接処理する必要かあった
ものを、１回の溶接処理で済ませることもでき、作業性
を大きく向上することかできる等の効果がある。
従来１つの溶接箇所を何度も溶接処理する必要かあった
ものを、１回の溶接処理で済ませることもでき、作業性
を大きく向上することかできる等の効果がある。
またこの発明に係るプラズマアーク発生装置によれば、
ガスカップのノズル口から出射したプラズマアークに電
界を印加して該プラズマアークを偏向あるいは発散、集
束するようにしたので、被加工材上でのプラズマの照射
範囲や照射位置を自由に調整することができ、プラズマ
アークの広範囲に渡る照射や特定位置への誘導か可能と
なる。
ガスカップのノズル口から出射したプラズマアークに電
界を印加して該プラズマアークを偏向あるいは発散、集
束するようにしたので、被加工材上でのプラズマの照射
範囲や照射位置を自由に調整することができ、プラズマ
アークの広範囲に渡る照射や特定位置への誘導か可能と
なる。
第１図はこの発明の一実施例によるプラズマアーク発生
装置を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図
、第３図はノズル近傍での磁界の分布を示す図、第４図
はプラズマが磁界から受ける力を説明するための図、第
５図は本発明の第２の実施例によるプラズマアーク発生
装置を説明するための図、第６図及び第７図は本発明の
第３の実施例を示す図、第８図はその変形例を示す図、
第９図及び第１Ｏ図は本発明の第４の実施例によるプラ
ズマアーク発生装置を示す図、第１１図及び第１２図は
本発明の第５及び第６の実施例によるプラズマアーク発
生装置の説明図である。 図において、１．２．３は電極、４はガスカップ、５は
ノズル口、１０は交流電源、１１は母材、１２は電磁コ
イル、１９はプラズマアーク、２０は電極部、３１ａ、
３１ｂ、３２ａ 〜３２ｄ、３３ａ〜３°３ｆは補助電
極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
装置を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図
、第３図はノズル近傍での磁界の分布を示す図、第４図
はプラズマが磁界から受ける力を説明するための図、第
５図は本発明の第２の実施例によるプラズマアーク発生
装置を説明するための図、第６図及び第７図は本発明の
第３の実施例を示す図、第８図はその変形例を示す図、
第９図及び第１Ｏ図は本発明の第４の実施例によるプラ
ズマアーク発生装置を示す図、第１１図及び第１２図は
本発明の第５及び第６の実施例によるプラズマアーク発
生装置の説明図である。 図において、１．２．３は電極、４はガスカップ、５は
ノズル口、１０は交流電源、１１は母材、１２は電磁コ
イル、１９はプラズマアーク、２０は電極部、３１ａ、
３１ｂ、３２ａ 〜３２ｄ、３３ａ〜３°３ｆは補助電
極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (8)
- （１）複数個の電極をガスカップの中心部にそのノズル
口に向けて互いに近接した間隔で配設し、複数相の交流
電源の各相を前記各電極に、該交流電源の中性点を被加
工材に接続し、 該交流電源の各電極への印加により各電極間及び各電極
と被加工材との間にプラズマアークを発生するプラズマ
アーク発生装置において、 前記ガスカップのノズル口に近接して配設され、前記プ
ラズマにその進行方向に垂直な面内での回転エネルギー
を与えるよう磁場を発生する磁場発生手段を備えたこと
を特徴とするプラズマアーク発生装置。 - （２）請求項１記載のプラズマアーク発生装置において
、 上記磁場発生手段に代えて、前記ガスカップのノズル口
に近接して配設され、該ノズル口から出射したプラズマ
アークに電界を印加して該プラズマアークを偏向あるい
は発散，集束するアーク調整手段を設けたことを特徴と
するプラズマアーク発生装置。 - （３）上記アーク調整手段は、上記電界を印加するため
の対向する補助電極を有し、上記プラズマアークにこれ
に対して垂直方向の直流電界を印加してアークを偏向す
るアーク偏向手段であることを特徴とする請求項２記載
のプラズマアーク発生装置。 - （４）上記アーク調整手段は、上記電界を印加するため
の対向する補助電極を有し、上記プラズマアークにこれ
に対して垂直方向の交流電界を印加して上記プラズマア
ークを被加工材上で往復振動させることを特徴とする請
求項２記載のプラズマアーク発生装置。 - （５）上記アーク調整手段は、ガスカップの中心軸の回
りに均等に配設され、上記電界を印加するための複数の
補助電極を有し、該各補助電極に印加する電圧の極性を
変化させて上記プラズマアーク流の断面形状の変更ある
いはさらに該プラズマアークの偏向を行うものであるこ
とを特徴とする請求項２記載のプラズマアーク発生装置
。 - （６）上記アーク調整手段は、ガスカップの中心軸の回
りに均等に、かつ軸方向に多段に重ねて配設された複数
の補助電極を有し、該補助電極への電圧印加により上記
プラズマアークを発散あるいは集束するものであること
を特徴とする請求項２記載のプラズマアーク発生装置。 - （７）上記アーク調整手段は、上記プラズマアークの出
射方向と平行な電界を発生して、該プラズマアークの長
さを調整するものであることを特徴とする請求項２記載
のプラズマアーク発生装置。 - （８）上記アーク調整手段は、上記ガスカップのノズル
口近傍から所定の経路に沿って順次位置を変えて配置し
た複数の補助電極を有し、これらの補助電極への電圧印
加によりプラズマアークを所定方向に誘導するものであ
ることを特徴とする請求項２記載のプラズマアーク発生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304701A JP2914583B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | プラズマアーク発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304701A JP2914583B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | プラズマアーク発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178272A true JPH04178272A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2914583B2 JP2914583B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17936179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2304701A Expired - Fee Related JP2914583B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | プラズマアーク発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2914583B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043420A1 (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Yutaka Electronics Industry Co., Ltd. | プラズマ生成装置 |
| JP2009170237A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Displays Ltd | 局所プラズマ処理装置及び処理方法 |
| JP2011050982A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | インサートチップ，プラズマトーチおよびプラズマ加工装置 |
| KR101311042B1 (ko) * | 2011-01-30 | 2013-09-24 | 닛테츠 스미킨 요우세츠 고교 가부시키가이샤 | 인서트 칩 및 플라즈마 토치 |
| CN103737164A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-23 | 上海交通大学 | 等离子弧柱压缩器 |
| CN115007974A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-09-06 | 上海工程技术大学 | 电弧负压力约束的钨极氩弧焊接方法 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2304701A patent/JP2914583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043420A1 (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Yutaka Electronics Industry Co., Ltd. | プラズマ生成装置 |
| JP2006114450A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Yutaka Electronics Industry Co Ltd | プラズマ生成装置 |
| JP2009170237A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Displays Ltd | 局所プラズマ処理装置及び処理方法 |
| JP2011050982A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | インサートチップ，プラズマトーチおよびプラズマ加工装置 |
| KR101311042B1 (ko) * | 2011-01-30 | 2013-09-24 | 닛테츠 스미킨 요우세츠 고교 가부시키가이샤 | 인서트 칩 및 플라즈마 토치 |
| CN103737164A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-23 | 上海交通大学 | 等离子弧柱压缩器 |
| CN103737164B (zh) * | 2014-01-03 | 2016-11-09 | 上海交通大学 | 等离子弧柱压缩器 |
| CN115007974A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-09-06 | 上海工程技术大学 | 电弧负压力约束的钨极氩弧焊接方法 |
| CN115007974B (zh) * | 2022-04-19 | 2024-03-08 | 上海工程技术大学 | 电弧负压力约束的钨极氩弧焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2914583B2 (ja) | 1999-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |