等离子弧应用设备制造技术

一个等离子弧应用设备包括一个直流供电线路在该设备的喷炬电极和工件之间加上直流电压。第一电磁阀允许压缩空气以第一流速从空气压缩机流入处于喷炬电极和喷嘴之间的间隙中。同时，一个高频电压发生器也在该喷炬电极和喷嘴之间产生引导电弧。然后产生等离子弧。一个等离子弧检测器检测等离子弧的产生并且闭合第二电磁阀驱动器的开关。然后，第二电磁阀也允许压缩空气流入上述间隙。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请基于1996年12月17日提交的日本专利申请HEI8-354211号，它被作为参考并入本申请中。本专利技术涉及等离子弧应用设备，例如利用等离子弧来加工工件的等离子弧焊机和等离子弧切割机。以一台等离子弧切割机为例，它包括一个被喷嘴包围的喷炬电极，在喷嘴与喷炬电极之间存在有间隙。等离子弧发生气或者用于产生等离子弧的气体被传送到该间隙，并用来在喷炬电极和喷嘴之间产生一个引导电弧。在喷炬电极和切割机要加工的工件之间加了一个直流电压。为了帮助引燃等离子弧，应在喷炬电极和喷嘴之间加一个高频电压。附图说明图1表明了这种等离子弧切割机的一个例子。参照图1，该等离子弧切割机包括一个直流供电线路2，当继电器触点4闭合时该线路开始工作。继电器触点4在继电器驱动装置4D被供电时闭合。直流供电线路2在它的输入端6、6之间输入了一个工业用的交流电压并把它转换成直流电压。该直流供电线路2可以包含有一个第一整流器，用来为在其输入端之间输入的工业用交流电压整流和滤波。从第一整流器输出的直流电压被一个高频变频器转换成高频电压。该合成的高频电压被一个绝缘变压器变压，而被改变的电压又被一个第二整流器转换成直流电压。该直流电压由直流供电线路2的负(-)和正(+)输出端之间输出。负端与切割机的喷炬电极8相连，而正端与被切割的工件10相连。由于喷炬电极8和工件10之间存在间隙，使得在两者之间仅仅加直流电压不能在它们之间产生电弧。等离子弧切割机还包括一个喷嘴11，它包围着喷炬电极8，并且两者之间存在有间隙。引导电弧产生于喷炬电极8和喷嘴11之间，该引导电弧用来在喷炬电极8和工件10之间引燃等离子弧。一个高频电压发生器12连在直流供电线路2的负端和切割机的喷炬电极8之间，该发生器产生了一个高频脉冲电压例如有几千伏大小。此外，串联的限流电阻14和常闭开关16连在喷嘴11和直流供电线路2的正端之间。一个电流检测器18连在工件10和直流供电线路2的正端之间。该电流检测器18用来检测流在喷炬电极8和工件10之间的等离子电流，并且从电流检测器18发出的代表所检测的电流的信号被反馈给直流供电线路2用来控制高频变频器使得等离子电流保持恒定。一个气体源如空气压缩机20用来提供气体，本例中为空气，至喷炬电极8与喷嘴11之间的间隙中，用来在它们之间产生等离子弧导管21连接了空气压缩机20和喷炬电极8与喷嘴11之间的间隙。一个电动阀如电磁阀22处于导管21之中，它由驱动器22D来控制开或关。电磁阀22在开的时候允许压缩空气以预定的流速传送到喷炬电极8和喷嘴11之间的间隙中。电磁阀22在闭合的时候则阻止空气的传送。继电器驱动装置4D和用于电磁阀22的驱动器22D并联在一起，该并联在供电线26、26之间与开关24串联，该供电线用来提供合适的电力。开关24用来启动和停止等离子切割机，它处于包含喷炬电极8的切割器上。图2表明了图1所示的现有技术的线路的不同部分的工作状态。如图2(a)所示，当开关24被操作人员闭合时，电力提供给继电器驱动装置4D和电磁阀驱动器22D来驱动它们。当电磁阀22被驱动时，压缩空气以预定的速率通过电磁阀22传送到喷炬电极8和喷嘴11之间的间隙中，如图2(c)所示。继电器驱动装置4D的通电使得继电器触点4闭合，从而使得直流供电线路2提供的直流电压通过高频电压发生器12、限流电阻14和常闭开关16加在喷嘴11和喷炬电极8之间。同时，一个直流电压通过高频电压发生器12和电流检测器18加在工件10和喷炬电极8之间。在这种状态下，由于工件10和喷炬电极8之间存在间隙、喷炬电极8和喷嘴11之间存在间隙，电弧并未按照前面说明的那样产生。值得注意的是，在这种状态下，工件10和喷炬电极8之间的间隙小于喷炬电极8和喷嘴11之间的间隙。在和继电器触点4闭合相应的一个时间点，高频电压发生器12通电，所产生的高频电压加在喷炬电极8和喷嘴11之间从而在它们之间产生了一个引导电弧，如图2(b)所示。在这种状态下，引导电流如15A在喷嘴11和喷炬电极8之间流动。接着，喷炬电极8和喷嘴11被靠近工件10使得喷炬电极8和工件10之间的间隙变小。然后，引导电弧导致在喷炬电极8和工件10之间产生等离子弧，并且主电流或等离子电流开始在它们之间流动，如图2(d)所示。主电流由电流检测器18检测，并且电流检测器18的输出被反馈给直流供电线路2用来恒流控制供电线路使它能提供一个恒定的主电流如70A。由电流检测器18检测的主电流信号使得常闭开关16打开，从而中断引导电流。同时，高频电压发生器12断电。引导电弧和主电流的流动的发生把压缩空气变为等离子。为了停止等离子弧切割机，操作人员打开开关24，这就停止为继电器驱动装置4D和电磁阀驱动器22D提供电力。于是继电器触点4打开，从而使得直流供电线路2停止工作。由于停止向驱动器22D供电，电磁阀22也就闭合，这就导致中断传送压缩空气。在上述结构的等离子弧切割机中，从引导电弧产生起，通过操纵切割机，压缩空气被连续传送到喷嘴11和喷炬电极8之间。压缩空气的流速即所要求的等离子弧的速度。例如，对于70A的主电流或等离子电流，压缩空气的流速可为270l/m。该流速有时太高了以致于不能引燃和维持引导电弧。对于该问题的一个解决方案可以用能提供大输出功率的高频电压发生器，并用能提供较高电压的直流供电线路，使得在喷嘴11和喷炬电极8之间能加上较高的电压，或者用一个允许较大引导电流通过的限流电阻。然而，使用这些元件的缺点是将增加等离子弧切割机的尺寸和成本。上述的结构还有另一个缺点。在等离子弧应用设备中，惰性气体如氩气可以代替压缩空气被用作等离子弧发生气。为了容纳这些气体，可以使用圆柱瓶。然而，瓶子能容纳的气体量是有限的。上述结构的等离子弧切割机在产生引导电弧时浪费气体。本专利技术被用来排除包含上面所说的这些问题。根据本专利技术，等离子弧应用设备包括直流供电装置，该装置对通电信号反应在设备的喷炬电极和被设备加工的工件之间加一个直流电压。对通电信号反应的引导电弧的产生装置使得在喷炬电极和处于其周围的并相距一定间隙的喷嘴之间产生引导电弧。气体流速调节装置用来允许等离子发生气从等离子发生气体源以可选的第一和第二流速之一流入喷炬电极和喷嘴之间的间隙中。其中第二流速高于第一流速。等离子弧检测装置用来检测出现在喷炬电极和工件之间的等离子弧并产生一个代表等离子弧的信号。流速控制装置控制气体流速调节装置，使得当通电信号被提供时，等离子弧发生气能以第一流速传送，而当等离子弧检测信号产生时，使等离子弧发生气能以第二流速传送。根据本专利技术，为了产生引导电弧，流速控制装置使得气体流速调节装置允许等离子弧气体以第一流速从等离子弧发生气体源传送到喷炬电极和喷嘴之间的间隙中。一旦在喷炬电极和工件之间产生了等离子弧，该流速控制装置就工作使得气体流速调节装置允许等离子弧发生气以高于第一流速的第二流速流到喷炬电极和喷嘴之间的间隙中。气体流速调节装置可以包括互相并联的第一和第二流速调节装置。当未提供通电信号时，第一流速控制装置是不工作的，当通电信号产生时，它是工作的，并允许等离子弧发生气以第一流速传送。当代表等离子弧的信号未产生时，第二流速调节装置是不工作的，而当等离子弧检测信号产生时，它是工作的，并允许等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个等离子弧应用设备包括：对所加通电信号反应的直流供电装置，该装置用来在所述的等离子弧应用设备的喷炬电极和被所述的等离子弧应用设备加工的工件之间加一个直流电压；对所加通电信号反应的装置，该装置用来在所述的喷炬电极和喷嘴之间产生引导电 弧，该喷嘴处于所述的喷炬电极的周围，并且两者之间存在间隙；用来在所述的喷炬电极和所述的工件之间产生等离子弧的气体源；气体流速调节装置，用来使所述气体可选地以第一和第二流速从所述的气体源传送到所述的喷炬电极和所述的喷嘴之间的间隙中，所 述的第二流速高于第一流速；用来提供所述的通电信号的装置；等离子弧检测装置，当等离子弧在所述喷炬电极和所述工件之间出现时，用来产生一个代表等离子弧的信号；以及流速控制装置，当所述的通电信号被提供时，用来控制所述的气体流速调节装置提 供所述的第一流速，而当所述的代表等离子弧的信号被提供时提供所述的第二流速。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森口晴雄，檀上谦三，今堀贵光，
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]