一种产生等离子电弧的方法和装置制造方法及图纸

一种用于等离子弧切割器的电源装置，包含将ＤＣ电源变换为高频电源的逆变器。输出变换电路对该高频电源进行整流和平波，用于在枪电极和工件之间提供电流。电流检测单元检测流经等离子负载的电流。基准信号发生单元产生一包括预定的ＤＣ信号和叠加在该ＤＣ信号上的预定的ＡＣ信号的信号。控制装置根据电流检测单元的输出和基准信号之间的差值控制逆变器，以便使在电极和工件之间提供的输出电流具有预定的恒定ＤＣ电流和叠加的预定的ＡＣ电流。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电源装置，与用于加工工件的产生等离子电弧的装置，例如等离子弧焊机和等离子弧切割机结合使用。通常，等离子弧切割机和等离子焊机是这样配置的，即令来自等离子电弧装置的电源装置(下文简称电源装置)的直流电流在一起构成为等离子负载的电极和工件之间流过，借此在其间产生等离子电弧，以便切割或焊接工件。该电源装置具有的正输出端连接到工件，它的负输出端连接到等离子枪的一个电极上。等离子枪电极是金属圆柱体，例如铜、其具有相对高的电导率。在枪电极的另一端中置入耐熔材料，例如铪、钨和锆。枪电极由一喷口所环绕，其间形成间隔空隙。该喷口在其末端有一开口。在等离子弧切割器中，例如当等离子气体如压缩空气、氧、氩、氢和氮气供入在喷口和枪电极之间的空隙时，来自电源装置的直流电压施加到枪电极和工件之间，其间形成有间隙。施加在电极和工件之间的高电压在起始阶段持续一短的时间，以便在气隙中产生导引电弧。该导引电弧在电极和工件之间引起等离子电弧，该产生的等离子电弧用于切割工件。等离子电弧是由在电极末端的耐熔金属产生的并通过在喷口的末端的开口指向工件。在运动中作为等离子电弧来源的耐熔材料被消耗，当耐熔材料的量降低到低于预定的限值时，就不能再产生等离子体。换句话说，该枪电极的寿命结束。而后要更换新电极。已经分析得出，施加在电极和工件之间的DC电流中的纹波量值越小，则电极的耐熔材料消耗的数量也越小。因此需要采用恒定电流电源装置。在一恒流电源装置中，AC电源经整流和平波成为DC电源，该DC电源利用高频逆变器装置变换为高频电源，利用变压器使高频电源电压降压，然后，经降压的高频电源整流并平波成为直流电源。所得到的直流电流然后提供到枪电极和工件之间。利用一检测器检测DC电流，根据检测器的检测值控制逆变器，以便维持DC电流恒定。该恒流控制使提供到电极和工件之间的DC恒定电流具有的纹波被降低。本专利技术人已经认识到，为了延长电极的寿命，提供在电极和工件之间的DC电流中纹波的降低并不是必定会降低耐熔材料的消耗量。他们已经发现，有时，采用包含较大量值纹波的DC电流更会延长电极的寿命。本专利技术人已经通过实验测定在由电源装置提供的DC电流中包含的纹波的频率和幅值与耐熔材料的消耗量之间的相互关系。本专利技术就是根据该实验结果提出的，本专利技术的目的是提供一种提高使用寿命的电源装置。根据本专利技术的电源装置在一起构成等离子负载的电极和工件之间提供DC电流，以便在电极和工件之间产生等离子电弧。将AC电流叠加到DC电流上。该AC电流的频率从100Hz到500Hz，峰一峰值大于DC电流数值的0％而小于其15.5％。在本专利技术的另外一种形式中，AC电流的频率从300Hz到500Hz，峰一峰值可以采用为大于DC电流值的0％而小于其16.5％。在另一变更方案中，AC电流频率由300Hz到360Hz，峰一峰值可设为大于DC电流的0％而小于其20％。在另一变更方案中，AC电流频率由100Hz到500Hz，峰一峰值可设为DC电流数值的10％。根据本专利技术的一个方面，电源装置包括用于将DC电源变换为AC电源的逆变器装置。输出变换装置对来自逆变器装置的AC电源进行整流和平波，并将产生的输出电流提供在一起构成等离子负载的电极和工件之间。电流检测装置检测输出电流。基准信号发生装置产生基准信号，其包括预置的DC信号和叠加在DC信号上的预定的AC信号。控制装置根据电流检测装置的输出信号和基准信号之间的差值以这样一种方式控制逆变装置，即使得逆变装置变换的输出电流包括一其上叠加有预定的AC电流的预定恒定DC电流。基准信号发生装置可以改变在基准信号中包括的AC信号的频率和幅值。通过改变在基准信号中的AC信号的频率，使AC电流的频率可以在100Hz到500Hz的范围内调节，通过改变在基准信号中的AC信号的幅值，使AC电流的幅值可以调节到在大于DC电流数值的0％小于其15.5％的范围内的一个数值。通过改变在基准信号中的AC信号的频率，使AC电流的频率可以在300Hz到500Hz的范围内调节，通过改变在基准信号中的AC信号的幅值，使AC电流的幅值可以调节到在大于DC电流数值的0％小于其16.5％的范围内的一个数值。通过改变在基准信号中的AC信号的频率，使AC电流的频率可以在300Hz到360Hz的范围内调节，通过改变在基准信号中的AC信号的幅值，使AC电流的幅值可以调节到在大于DC电流数值的0％小于其20％的范围内的一个数值。附图说明图1是表示一包括根据本专利技术的一个实施例的电源装置的等离子弧切割器的示意方块图；图2表示提供到图1中所示的等离子弧切隔器和工件之间的输出电流的波形；图3是表示电极材料消耗量与切割器的使用操作次数之间关系的曲线图；以及图4是表示图1所示等离子弧切割器的电极使用寿命和提供到切割器电极和工件之间的电流中包含的纹波的幅值之间的相互关系的曲线图。参照附图介绍具有根据本专利技术一个实施例的电源装置的等离子弧切割器。如图1所示，电源装置1例如包括一例如由IGB(绝缘栅极双极型晶体管)构成的逆变器12，由输入侧整流器和平波器单元11提供的DC电源施加到逆变器12上，该单元11通过对例如在输入端10提供的民用AC电源进行整流和平波产生DC电源。利用逆变器12将提供到逆变器12上的DC电源变换为高频电源，来自逆变器12的高频电源提供到变压器13的一次绕组13a，在变压器13的二次绕组13b中产生降低了电压的高频电源。该产生的高频电源在例如为输出侧整流器和平波器单元14的输出变换装置中被整流和平波，然后经过激励器15提供在等离子切割器2的电极21和工件3之间。为了检测在电极21和工件3之间流动的电流，使用电流检测单元16。电流检测单元16的输出信号提供到误差放大单元18，该单元18还从由基准信号发生单元17接收一基准信号。基准信号发生单元17通过在求合器17a将来自AC基准信号源17b的AC基准信号分量与来自DC基准信号源17a具有预定值的DC基准信号分量求和而产生基准信号。AC基准信号源17b的配置在于使它能提供具有可变频率和幅值的AC基准信号分量。AC基准信号分量的频率在例如在从100Hz到500Hz的范围内是可变的，AC基准信号分量的峰一峰值在例如为DC基准信号分量的0％到20％的范围内是可变的。误差放大单元18形成一个反映电流检单元16的输出和来自基准信号发生单元17的基准信号之间的差值的信号，并将该差值信号提供到逆变器控制单元19。逆变器控制单元19控制逆变器12，使得来自电流检测单元16的输出信号变得等于基准信号。通过控制单元19提供的控制作用，使提供在电极21和工件3之间的电流是其上叠加一具有预定频率f和预定幅值Ip的AC电流的预定DC电流。通过改变在基准信号发生单元17中的AC基准信号分量的频率和幅值，控制该叠加在DC电流Ia上的AC电流的频率f和幅值Ip。在所述电源装置1中，连接到电极21上的连接端21是负极，连接到工件3上的连接端是正极。等离子枪2包括电极21和环绕电极21的喷口23。在电极21和喷口23之间形成一间隔24。喷口23在其末端具有开口23a。电极21是具有高电导率的金属例如铜的圆柱体。耐熔材料例如铪、锆和钨的芯柱置入该电极21的末端面向喷口23的开口23a。该芯柱的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源装置，包含： 一装置，用于在一起构成等离子负载的电极和工件之间提供ＤＣ电流，以便使得在所述电极和所述工件之间能够产生等离子电弧；以及 一装置，用于将频率由１００Ｈｚ到５００Ｈｚ，其峰一峰值大于所述ＤＣ电流值的０％小于其１６．５％的ＡＣ电流叠加到所述ＤＣ电流上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：狩野国男，森口晴雄，藤吉敏一，木下敦史，桥本隆志，
申请(专利权)人：株式会社三社电机制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]