プラズマ溶接電源
【課題】短時間でガスパージ作業を行うことができ、作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保できるプラズマ溶接電源を提供する。
【解決手段】プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路と予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って大流量のプラズマガスを供給し、パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って中流量のプラズマガスを供給し、パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで小流量用流路を通って小流量のプラズマガスを供給するプラズマ溶接電源。
【解決手段】プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路と予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って大流量のプラズマガスを供給し、パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って中流量のプラズマガスを供給し、パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで小流量用流路を通って小流量のプラズマガスを供給するプラズマ溶接電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマガスへの水分の混入を抑制して、プラズマ溶接の品質を向上させるためのプラズマトーチへのガス供給方法を改善したプラズマ溶接電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来技術におけるプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、電極１１と母材２との間に主プラズマアーク３が発生する。この主プラズマアーク３を発生させるために、プラズマノズル１２内にプラズマガス４を流す。また、プラズマアーク発生部及び母材２の溶融部を空気から遮蔽するために、シールドガスカップ１３内にシールドガス５を流す。
プラズマトーチ１は、主に上記の電極１１、プラズマノズル１２、シールドガスカップ１３からなり、タングステン電極を一般的に陰極として放電した際のプラズマを、水冷されたプラズマノズル１２とプラズマガス４のガス流によって拘束することで、集中性の良い主プラズマアーク３を発生させる。上記のプラズマガス４及びシールドガス５にはアルゴンガスが一般的に使用される。
【０００３】
プラズマガス４は、プラズマガスボンベ６からガスホース７によってプラズマ溶接電源８に供給される。そして、プラズマガス４は、プラズマガス流量調整器１０及びプラズマガス電磁弁１４が設けられたプラズマガス流路９を経て、プラズマ溶接電源８からガスホース７によってプラズマトーチ１に供給される。
同様に，シールドガス５は、シールドガスボンベ１５からガスホース７によって溶接電源８に供給される。そして、シールドガス５は、シールドガス流量調整器１７及びシールドガス電磁弁１８が設けられたシールドガス流路１６を経て、プラズマ溶接電源８からガスホース７によってプラズマトーチ１に供給される。
上記のプラズマガス流量調整器１０とシールドガス流量調整器１７は、プラズマガス４及びシールドガス５のそれぞれの流量を調整する。一般的に、プラズマガス４の流量は、約０．１リットル／分〜２リットル／分に調整され、シールドガス５の流量は、約１０リットル／分に調整される。上記のプラズマガス電磁弁１４及びシールドガス電磁弁１８は、プラズマガス４及びシールドガス５のそれぞれの放流の開閉を制御する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
以下、動作を説明する。
図６において、プラズマ溶接電源８にパイロットアーク起動信号が入力されると、先ず、プラズマガス電磁弁１４が開きプラズマガス４のプリフローが開始される。そして、数秒後に電極１１とプラズマノズル１２との間に高周波が印加されて、電極１１とプラズマノズル１２との間にパイロットアークが点弧する。
その後、トーチスイッチ起動信号が入力されると、シールドガス電磁弁１８が開き、シールドガス５がプラズマトーチ１に供給されて、電極１１と母材２との間に主プラズマアーク３が発生する。そして、プラズマ溶接が開始される。
【０００５】
プラズマ溶接の現場において、プラズマガス４及びシールドガス５に使用されるアルゴンガスは、ガスホース７及び各流路を経由してプラズマトーチ１に供給されるため、これらの経路内で純度が低下することがある。特にゴムホースを経由する場合、水分の透過係数は、理想的な溶接用ホース材料と言われる軟質フッ素樹脂の約１０の６乗倍であるので、ガスホース７内に水分が透過して、プラズマガス４及びシールドガス５中の水分量を上昇させる。
【０００６】
プラズマガス４内の水分が上昇すると、アルミの溶接の場合、ブローホールを発生させる原因となり、ステンレスの溶接の場合、溶接焼けの原因となる。
また、タングステン電極の先端が酸化して、パイロットアークの点弧性が著しく損なわれ、電極１１の寿命が著しく短くなるという問題が発生する。
【０００７】
そこで、ガスホース７内に浸透した水分を除去するために、溶接を行わずにガスホース７内にアルゴンガスを長時間放流する作業（以下、ガスパージ作業という）を行う必要がある。
図７は長さ１０メートルの一般的なガスホースを用いて、１０リットル／分のアルゴンガスを流してガスパージ作業を行ったときのガスパージ時間（横軸）と露点の変化（縦軸）を示す図である。同図において、露点が−６０℃を下回るためには、１０リットル／分のアルゴンガスを３分以上流す必要がある。単純に積算流量で計算すると、３０リットル以上のアルゴンガスを流さなくてはならない。
【０００８】
シールドガス用のガス流量調整器は、通常、一般的な溶接用のガス流量調整器である最大２５リットル／分のガス流量調整器が用いられる。一方、プラズマガス用のガス流量調整器の分解能としては、最低０．０５リットル／分以下が必要であり、また、最大２リットル／分程度の流量で十分であるので、プラズマガス用のガス流量調整器には、最大２リットル／分のガス流量調整器を用いる。この場合、例えばフロート式のガス流量調整器を用いた場合、２リットル／分のガス流量調整器の最大流量は、ニードル弁を最大に開いた状態でも５リットル／分しか流すことができない。
このように、プラズマガス用のガス流量調整器は、一般的に、容量が小さいために、ニードル弁を最大に開いた状態でも、５リットル／分程度の流量しか得ることができない。従って、単純計算で３０リットルのアルゴンガスを流すためには６分間必要になり、プラズマ溶接電源を起動させてから行うガスパージ作業にかなりの時間が掛かることになる。
【０００９】
通常、プラズマ溶接の現場においては、プラズマガス４の流量をプラズマガス流量調整器１０のニードル弁で頻繁に調整することはなく、プラズマ溶接中に使用する流量に固定されている。プラズマ溶接中に使用するプラズマガス４の最小流量は０．２リットル／分である場合もあり、その場合、３０リットルのアルゴンを流すためには２時間以上のガスパージ作業が必要であり、作業効率を著しく低下させる。
【００１０】
また、プラズマ溶接作業を休憩又は昼食等で中断するときに、パイロットアークを消弧し、プラズマガス４を止める。そして、プラズマ溶接作業を再開するまでの僅かな休止時間中に、ガスホース７に水分が浸入する。その結果、パイロットアークを再点弧する際に、タングステン電極１１の先端が酸化し、パイロットアークの点弧に失敗が生じる。この場合、作業者は電極を削り直し、ガスホース７のガスパージ作業を再度行う必要があり、さらに、作業効率を著しく低下させる。
【特許文献１】特開昭６４−８３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、プラズマガス流量調整器１０は、一般的に、容量が小さいために、プラズマ溶接電源８を起動させてから行うガスパージ作業にかなりの時間が掛かる。
また、溶接作業を休憩又は昼食等で中断するときに、パイロットアークを消弧し、プラズマガス４を止める。その結果、パイロットアークを再点弧する際に、タングステン電極の先端が酸化し、パイロットアークの点弧に失敗が生じるので、作業者は電極を削り直し、ガスパージ作業を再度行う必要があり、作業効率を著しく低下させる。
【００１２】
本発明は、短時間でガスパージ作業を行うことができ、作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保できるプラズマ溶接電源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構を備えたプラズマ溶接電源において、
前記一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構の代わりに予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、
メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とするプラズマ溶接電源である。
【００１４】
第２の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路を追加し、前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記小流量用流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１５】
第３の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と前記中流量のプラズマガスを流すように予め調整したプラズマガス流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第１の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記プラズマガス流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記第１の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第１の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１６】
第４の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第３の電磁弁を設けて小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記第１の流路の前記プラズマガス流量調整器及び前記第１の電磁弁と並列に連結した第３の流路を追加して、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記第１の電磁弁を閉じて前記第３の電磁弁を開いて前記第３の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第３の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１７】
第５の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と流量設定信号によってプラズマガスの流量を調整する電子式流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第４の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有して前記電子式流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記流量設定信号を前記中流量のプラズマガスを流す信号にして前記第４の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第４の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１８】
第６の発明は、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記流量設定信号を小流量の前記プラズマガスを流す信号に切換えて前記第４の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第５の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明及び第３の発明及び第５の発明は、ガスパージ期間に大流量のプラズマガスを供給することができるので、短時間でガスパージ作業を行うことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
第２の発明及び第４の発明及び第６の発明は、溶接作業を断続的に行う場合において、パイロットアーク消弧後も少量のプラズマガスを流し続け、プラズマガスの露点上昇を防ぐことができる。その結果、作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保でき、再ガスパージ又は電極の研ぎなおしの作業を行う必要が無く、電極の寿命が延び、作業の効率化を図ることができる。
【００２１】
第５の発明及び第６の発明は、上記の効果に加えて、電子式流量調整器に入力される流量設定信号を変更することによって、プラズマガスの流量を容易に調整することができ、より適切なプラズマ溶接を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、プラズマ溶接電源２６内に設けられた第１の流路１９は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第１の電磁弁２１とプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガスを流すように予め調整されたプラズマガス流量調整器２０とを直列に設けられている。また、第２の流路２２は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第２の電磁弁２３が設けられて、第１の流路に設けたプラズマガス流量調整器２０と並列に連結している。
さらに,小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有する第３の流路２４に第３の電磁弁２５を設け、第１の流路のプラズマガス流量調整器２０及び第１の電磁弁２１と並列に連結している。その他の図６に示した機能と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
これらの第１の流路１９、第２の流路２２及び第３の流路２４によりプラズマガス流量調整機構が構成されている。
【００２３】
以下、図２に示すタイムチャートを参照して、動作を説明する。図２は、本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。同図（Ａ）はメインスイッチ、同図（Ｂ）はガスパージ／プロセス切替えスイッチ、同図（Ｃ）はパイロットアーク起動スイッチ、同図（Ｄ）はトーチスイッチ、同図（Ｅ）はパイロットアーク電流、同図（Ｆ）は主プラズマアーク電流、同図（Ｇ）は第１の電磁弁、同図（Ｈ）は第２の電磁弁、同図（Ｉ）は第３の電磁弁、同図（Ｊ）はシールドガス電磁弁のそれぞれの時間経過を示す。溶接条件として、プラズマガスの流量を０．５リットル／分、シールドガスの流量を１０リットル／分とする。
【００２４】
図２（Ａ）に示す時刻ｔ１において、プラズマ溶接電源２６のメインスイッチがＯＮになると、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１が開き、同図（Ｂ）に示すように、内部スイッチのガスパージ／プロセス切替えスイッチがパージ側になるので、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３が開く。第１の流路１９及び第２の流路２２の内径は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第１の流路及び第２の流路から成る大流量用流路を通って大流量のプラズマガス４が流れる。この大流量のプラズマガス４によってガスパージが行われる。
【００２５】
時刻ｔ２において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側に切り替わることにより、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３を閉じ、第１の流路１９から成る中流量用流路を通ってプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガス４の流量が流れるようになる。そして、電極１１とプラズマノズル１２との間に高周波電圧を印加して、パイロットアークを始動させる。
【００２６】
時刻ｔ３において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＮに成ると、同図（Ｆ）に示すように、主プラズマアーク電流が流れ、同図（Ｊ）に示すように、シールドガス電磁弁１８が開いて、シールドガス５が流れ、溶接を開始する。
【００２７】
時刻ｔ４において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＦＦになると、同図（Ｊ）に示すように、シールドガス電磁弁１８が閉じ、同図（Ｆ）に示すように、主プラズマアーク電流が停止する。このときは、パイロットアークが点弧したままである。
時刻ｔ５において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＮに成って、再び溶接を開始し、時刻ｔ６において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＦＦに成って、溶接を終了する。この時刻ｔ５からｔ６までの期間は、時刻ｔ３からｔ４までの期間の動作と同じ動作を行う。
【００２８】
時刻ｔ７において、作業者は休憩又は昼食等で溶接作業を中断して、現場を離れるので、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにする。しかし、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチがＯＮ状態で、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側なので、待機期間に入る。
この待機期間では、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１を閉じ、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５を開く。第３の流路２４の内径は、小流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第３の流路２４を通って小流量のプラズマガス４を流す。この小流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させることができる。
【００２９】
時刻ｔ８において、作業者が現場に戻り、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＮにすると、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５が閉じて、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１が開いて、時刻ｔ９からｔ１０において、時刻ｔ３からｔ４までの動作と同じ動作を行って、溶接作業を終了する。
【００３０】
時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにすると、時刻ｔ７のときと同じように、待機期間に入って小流量のプラズマガス４を流す。
時刻ｔ１２において、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチをＯＦＦにすると、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５が閉じ、小流量のプラズマガス４の流れを停止する。
【００３１】
上述した実施の形態１においては、第３の流路２４を設けて、待機期間中に小流量のプラズマガス４を流してガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出している。この第３の流路２４を設ける代わりに、時刻ｔ１において、メインスイッチがＯＮに成ると、第１の電磁弁２１を開き、時刻ｔ７において、パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成っても第１の電磁弁２１を開き続けて中流量のプラズマガスを供給し続ける。そして、時刻ｔ１２において、メインスイッチがＯＦＦに成ると、第１の電磁弁２１を閉じて、中流量のプラズマガス４の流れを停止するようにしても良い。
この結果、プラズマ溶接中及び待機期間において、プラズマ溶接に適したプラズマガス４の流量が流れ続ける。従って、待機期間において、ガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させることができる。
【００３２】
図３は、５ｍのガスホースにプラズマガスを流したときの流量と露点が−６０℃を下回るまでの時間との関係を示す図である。従来技術のプラズマ溶接装置においては、プラズマ溶接に適した流量を流す流路のみによってガスパージを行うために、一般的に最大５リットル／分程度しか流すことができないので、同図に示すように、３分近いガスパージ時間が必要となる。
しかし、本発明のプラズマ溶接装置においては、ガスパージを行うときに、プラズマガス流量調整器２０と並列に連結した第２流路２２にプラズマガス４を流す。この結果、例えば、１０リットル／分以上のガス流量を確保することができれば、１分３０秒のガスパージ時間で十分であり、２０リットル／分以上のガス流量を確保することができれば、１分以内のガスパージ時間で露点が−６０℃を下回る。
そして、溶接作業時には、溶接結果にプラズマガス４の流量が著しい影響を与えるため、第２の電磁弁２３を閉じて、プラズマガス流量調整器２０を通る第１の流路１９に切替え、プラズマガス４の流量を管理することができる。
また、溶接作業を断続的に行う場合において、プラズマガス４の露点が上昇することを防ぐために、パイロットアーク消弧後も少量のプラズマガス４を流し続けることができる。その結果、溶接作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保でき、再ガスパージ又は電極の研ぎなおしの作業を行う必要が無く、電極の寿命が延び、作業の効率化を図ることができる。
【００３３】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、プラズマ溶接電源２９内に設けられた第４の流路２７は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第１の電磁弁２１と流量設定信号によってプラズマガス４の流量を調整する電子式流量調整器２８とが直列に設けられている。また、第２の流路２２は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第２の電磁弁２３が設けられ、電子式流量調整器２８と並列に連結している。この電子式流量調整器２８は、入力されるアナログ電圧に比例した流量を流す。その他の図１に示した機能と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
これらの第２の流路２２及び第４の流路２７によりプラズマガス流量調整機構が構成されている。
【００３４】
以下、図５に示すタイムチャートを参照して、動作を説明する。図５は、本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。同図（Ａ）乃至（Ｈ）及び（Ｊ）は、図２に示したタイムチャートと同一機能であるので、説明を省略する。図５（Ｉ）は、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号の時間経過を示している。
【００３５】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、プラズマ溶接電源２９のメインスイッチがＯＮになると、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号をプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガス４が流れる信号にして、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１を開き、同図（Ｂ）に示すように、内部スイッチのガスパージ／プロセス切替えスイッチがパージ側になるので、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３が開く。
第４の流路２７及び第２の流路２２の内径は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第４の流路及び第２の流路から成る大流量用流路を通って大流量のプラズマガス４が流れる。この大流量のプラズマガス４によってガスパージが行われる。
【００３６】
時刻ｔ２乃至ｔ６の動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
時刻ｔ７において、作業者は休憩又は昼食等で溶接作業を中断して、現場を離れるので、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにする。しかし、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチがＯＮ状態で、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側なので、待機期間に入る。
この待機期間では、同図（Ｊ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を少流量のプラズマガス４を供給する信号に切換えて、第４の流路２２を通って少流量のプラズマガス４を流す。この少流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージさせることができる。
【００３７】
時刻ｔ８において、作業者が現場に戻り、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＮにし、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号をプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガスが流れる信号に切換えて、時刻ｔ９からｔ１０において、時刻ｔ３からｔ４までの動作と同じ動作を行って、溶接作業を終了する。
【００３８】
時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにすると、時刻ｔ７のときと同じように、待機期間に入り、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を少流量のプラズマガス４を供給する信号に切換えて、第４の流路２２を通って小流量のプラズマガス４を流す。この少流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させる。
時刻ｔ１２において、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチをＯＦＦにすると、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号が停止して、小流量のプラズマガス４の流れが停止する。
【００３９】
図４に示した本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置においては、第１の電磁弁２１を設けているが、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号が零のときに、電子式流量調整器２８が閉じるものを使用するときは、第１の電磁弁２１を設ける必要は無い。
【００４０】
また、電子式流量調整器２８の流量を広範囲に亘って調整できるものを使用するときは、第２の電磁弁２３を設けずに、ガスパージ期間に電子式流量調整器２８の流量設定信号を大流量のプラズマガス４を流すことができる信号に切換えてガスパージを行っても良い。
【００４１】
本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置は、実施の形態１の効果に加えて、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を変更することによって、プラズマガス４の流量を容易に調整することができ、より適切なプラズマ溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。
【図３】流量と露点が−６０℃を下回るまでの時間との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。
【図６】従来技術におけるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図７】ガスパージ作業を行ったときのガスパージ時間（横軸）と露点の変化（縦軸）を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ プラズマトーチ
２ 母材
３ 主プラズマアーク
４ プラズマガス
５ シールドガス
６ プラズマガスボンベ
７ ガスホース
８ プラズマ溶接電源
９ プラズマガス流路
１０ プラズマガス流量調整器
１１ 電極
１２ プラズマノズル
１３ シールドガスカップ
１４ プラズマガス電磁弁
１５ シールドガスボンベ
１６ シールドガス流路
１７ シールドガス流量調整器
１８ シールドガス電磁弁
１９ 第１の流路
２０ プラズマガス流量調整器
２１ 第１の電磁弁
２２ 第２の流路
２３ 第２の電磁弁
２４ 第３の流路
２５ 第３の電磁弁
２６ プラズマ溶接電源
２７ 第４の流路
２８ 電子式流量調整器
２９ プラズマ溶接電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマガスへの水分の混入を抑制して、プラズマ溶接の品質を向上させるためのプラズマトーチへのガス供給方法を改善したプラズマ溶接電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来技術におけるプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、電極１１と母材２との間に主プラズマアーク３が発生する。この主プラズマアーク３を発生させるために、プラズマノズル１２内にプラズマガス４を流す。また、プラズマアーク発生部及び母材２の溶融部を空気から遮蔽するために、シールドガスカップ１３内にシールドガス５を流す。
プラズマトーチ１は、主に上記の電極１１、プラズマノズル１２、シールドガスカップ１３からなり、タングステン電極を一般的に陰極として放電した際のプラズマを、水冷されたプラズマノズル１２とプラズマガス４のガス流によって拘束することで、集中性の良い主プラズマアーク３を発生させる。上記のプラズマガス４及びシールドガス５にはアルゴンガスが一般的に使用される。
【０００３】
プラズマガス４は、プラズマガスボンベ６からガスホース７によってプラズマ溶接電源８に供給される。そして、プラズマガス４は、プラズマガス流量調整器１０及びプラズマガス電磁弁１４が設けられたプラズマガス流路９を経て、プラズマ溶接電源８からガスホース７によってプラズマトーチ１に供給される。
同様に，シールドガス５は、シールドガスボンベ１５からガスホース７によって溶接電源８に供給される。そして、シールドガス５は、シールドガス流量調整器１７及びシールドガス電磁弁１８が設けられたシールドガス流路１６を経て、プラズマ溶接電源８からガスホース７によってプラズマトーチ１に供給される。
上記のプラズマガス流量調整器１０とシールドガス流量調整器１７は、プラズマガス４及びシールドガス５のそれぞれの流量を調整する。一般的に、プラズマガス４の流量は、約０．１リットル／分〜２リットル／分に調整され、シールドガス５の流量は、約１０リットル／分に調整される。上記のプラズマガス電磁弁１４及びシールドガス電磁弁１８は、プラズマガス４及びシールドガス５のそれぞれの放流の開閉を制御する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
以下、動作を説明する。
図６において、プラズマ溶接電源８にパイロットアーク起動信号が入力されると、先ず、プラズマガス電磁弁１４が開きプラズマガス４のプリフローが開始される。そして、数秒後に電極１１とプラズマノズル１２との間に高周波が印加されて、電極１１とプラズマノズル１２との間にパイロットアークが点弧する。
その後、トーチスイッチ起動信号が入力されると、シールドガス電磁弁１８が開き、シールドガス５がプラズマトーチ１に供給されて、電極１１と母材２との間に主プラズマアーク３が発生する。そして、プラズマ溶接が開始される。
【０００５】
プラズマ溶接の現場において、プラズマガス４及びシールドガス５に使用されるアルゴンガスは、ガスホース７及び各流路を経由してプラズマトーチ１に供給されるため、これらの経路内で純度が低下することがある。特にゴムホースを経由する場合、水分の透過係数は、理想的な溶接用ホース材料と言われる軟質フッ素樹脂の約１０の６乗倍であるので、ガスホース７内に水分が透過して、プラズマガス４及びシールドガス５中の水分量を上昇させる。
【０００６】
プラズマガス４内の水分が上昇すると、アルミの溶接の場合、ブローホールを発生させる原因となり、ステンレスの溶接の場合、溶接焼けの原因となる。
また、タングステン電極の先端が酸化して、パイロットアークの点弧性が著しく損なわれ、電極１１の寿命が著しく短くなるという問題が発生する。
【０００７】
そこで、ガスホース７内に浸透した水分を除去するために、溶接を行わずにガスホース７内にアルゴンガスを長時間放流する作業（以下、ガスパージ作業という）を行う必要がある。
図７は長さ１０メートルの一般的なガスホースを用いて、１０リットル／分のアルゴンガスを流してガスパージ作業を行ったときのガスパージ時間（横軸）と露点の変化（縦軸）を示す図である。同図において、露点が−６０℃を下回るためには、１０リットル／分のアルゴンガスを３分以上流す必要がある。単純に積算流量で計算すると、３０リットル以上のアルゴンガスを流さなくてはならない。
【０００８】
シールドガス用のガス流量調整器は、通常、一般的な溶接用のガス流量調整器である最大２５リットル／分のガス流量調整器が用いられる。一方、プラズマガス用のガス流量調整器の分解能としては、最低０．０５リットル／分以下が必要であり、また、最大２リットル／分程度の流量で十分であるので、プラズマガス用のガス流量調整器には、最大２リットル／分のガス流量調整器を用いる。この場合、例えばフロート式のガス流量調整器を用いた場合、２リットル／分のガス流量調整器の最大流量は、ニードル弁を最大に開いた状態でも５リットル／分しか流すことができない。
このように、プラズマガス用のガス流量調整器は、一般的に、容量が小さいために、ニードル弁を最大に開いた状態でも、５リットル／分程度の流量しか得ることができない。従って、単純計算で３０リットルのアルゴンガスを流すためには６分間必要になり、プラズマ溶接電源を起動させてから行うガスパージ作業にかなりの時間が掛かることになる。
【０００９】
通常、プラズマ溶接の現場においては、プラズマガス４の流量をプラズマガス流量調整器１０のニードル弁で頻繁に調整することはなく、プラズマ溶接中に使用する流量に固定されている。プラズマ溶接中に使用するプラズマガス４の最小流量は０．２リットル／分である場合もあり、その場合、３０リットルのアルゴンを流すためには２時間以上のガスパージ作業が必要であり、作業効率を著しく低下させる。
【００１０】
また、プラズマ溶接作業を休憩又は昼食等で中断するときに、パイロットアークを消弧し、プラズマガス４を止める。そして、プラズマ溶接作業を再開するまでの僅かな休止時間中に、ガスホース７に水分が浸入する。その結果、パイロットアークを再点弧する際に、タングステン電極１１の先端が酸化し、パイロットアークの点弧に失敗が生じる。この場合、作業者は電極を削り直し、ガスホース７のガスパージ作業を再度行う必要があり、さらに、作業効率を著しく低下させる。
【特許文献１】特開昭６４−８３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、プラズマガス流量調整器１０は、一般的に、容量が小さいために、プラズマ溶接電源８を起動させてから行うガスパージ作業にかなりの時間が掛かる。
また、溶接作業を休憩又は昼食等で中断するときに、パイロットアークを消弧し、プラズマガス４を止める。その結果、パイロットアークを再点弧する際に、タングステン電極の先端が酸化し、パイロットアークの点弧に失敗が生じるので、作業者は電極を削り直し、ガスパージ作業を再度行う必要があり、作業効率を著しく低下させる。
【００１２】
本発明は、短時間でガスパージ作業を行うことができ、作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保できるプラズマ溶接電源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構を備えたプラズマ溶接電源において、
前記一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構の代わりに予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、
メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とするプラズマ溶接電源である。
【００１４】
第２の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路を追加し、前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記小流量用流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１５】
第３の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と前記中流量のプラズマガスを流すように予め調整したプラズマガス流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第１の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記プラズマガス流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記第１の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第１の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１６】
第４の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第３の電磁弁を設けて小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記第１の流路の前記プラズマガス流量調整器及び前記第１の電磁弁と並列に連結した第３の流路を追加して、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記第１の電磁弁を閉じて前記第３の電磁弁を開いて前記第３の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第３の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１７】
第５の発明は、
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と流量設定信号によってプラズマガスの流量を調整する電子式流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第４の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有して前記電子式流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記流量設定信号を前記中流量のプラズマガスを流す信号にして前記第４の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第４の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする第１の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【００１８】
第６の発明は、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記流量設定信号を小流量の前記プラズマガスを流す信号に切換えて前記第４の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする第５の発明に記載のプラズマ溶接電源である。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明及び第３の発明及び第５の発明は、ガスパージ期間に大流量のプラズマガスを供給することができるので、短時間でガスパージ作業を行うことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
第２の発明及び第４の発明及び第６の発明は、溶接作業を断続的に行う場合において、パイロットアーク消弧後も少量のプラズマガスを流し続け、プラズマガスの露点上昇を防ぐことができる。その結果、作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保でき、再ガスパージ又は電極の研ぎなおしの作業を行う必要が無く、電極の寿命が延び、作業の効率化を図ることができる。
【００２１】
第５の発明及び第６の発明は、上記の効果に加えて、電子式流量調整器に入力される流量設定信号を変更することによって、プラズマガスの流量を容易に調整することができ、より適切なプラズマ溶接を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、プラズマ溶接電源２６内に設けられた第１の流路１９は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第１の電磁弁２１とプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガスを流すように予め調整されたプラズマガス流量調整器２０とを直列に設けられている。また、第２の流路２２は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第２の電磁弁２３が設けられて、第１の流路に設けたプラズマガス流量調整器２０と並列に連結している。
さらに,小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有する第３の流路２４に第３の電磁弁２５を設け、第１の流路のプラズマガス流量調整器２０及び第１の電磁弁２１と並列に連結している。その他の図６に示した機能と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
これらの第１の流路１９、第２の流路２２及び第３の流路２４によりプラズマガス流量調整機構が構成されている。
【００２３】
以下、図２に示すタイムチャートを参照して、動作を説明する。図２は、本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。同図（Ａ）はメインスイッチ、同図（Ｂ）はガスパージ／プロセス切替えスイッチ、同図（Ｃ）はパイロットアーク起動スイッチ、同図（Ｄ）はトーチスイッチ、同図（Ｅ）はパイロットアーク電流、同図（Ｆ）は主プラズマアーク電流、同図（Ｇ）は第１の電磁弁、同図（Ｈ）は第２の電磁弁、同図（Ｉ）は第３の電磁弁、同図（Ｊ）はシールドガス電磁弁のそれぞれの時間経過を示す。溶接条件として、プラズマガスの流量を０．５リットル／分、シールドガスの流量を１０リットル／分とする。
【００２４】
図２（Ａ）に示す時刻ｔ１において、プラズマ溶接電源２６のメインスイッチがＯＮになると、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１が開き、同図（Ｂ）に示すように、内部スイッチのガスパージ／プロセス切替えスイッチがパージ側になるので、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３が開く。第１の流路１９及び第２の流路２２の内径は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第１の流路及び第２の流路から成る大流量用流路を通って大流量のプラズマガス４が流れる。この大流量のプラズマガス４によってガスパージが行われる。
【００２５】
時刻ｔ２において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側に切り替わることにより、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３を閉じ、第１の流路１９から成る中流量用流路を通ってプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガス４の流量が流れるようになる。そして、電極１１とプラズマノズル１２との間に高周波電圧を印加して、パイロットアークを始動させる。
【００２６】
時刻ｔ３において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＮに成ると、同図（Ｆ）に示すように、主プラズマアーク電流が流れ、同図（Ｊ）に示すように、シールドガス電磁弁１８が開いて、シールドガス５が流れ、溶接を開始する。
【００２７】
時刻ｔ４において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＦＦになると、同図（Ｊ）に示すように、シールドガス電磁弁１８が閉じ、同図（Ｆ）に示すように、主プラズマアーク電流が停止する。このときは、パイロットアークが点弧したままである。
時刻ｔ５において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＮに成って、再び溶接を開始し、時刻ｔ６において、同図（Ｄ）に示すように、トーチスイッチがＯＦＦに成って、溶接を終了する。この時刻ｔ５からｔ６までの期間は、時刻ｔ３からｔ４までの期間の動作と同じ動作を行う。
【００２８】
時刻ｔ７において、作業者は休憩又は昼食等で溶接作業を中断して、現場を離れるので、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにする。しかし、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチがＯＮ状態で、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側なので、待機期間に入る。
この待機期間では、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１を閉じ、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５を開く。第３の流路２４の内径は、小流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第３の流路２４を通って小流量のプラズマガス４を流す。この小流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させることができる。
【００２９】
時刻ｔ８において、作業者が現場に戻り、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＮにすると、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５が閉じて、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１が開いて、時刻ｔ９からｔ１０において、時刻ｔ３からｔ４までの動作と同じ動作を行って、溶接作業を終了する。
【００３０】
時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにすると、時刻ｔ７のときと同じように、待機期間に入って小流量のプラズマガス４を流す。
時刻ｔ１２において、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチをＯＦＦにすると、同図（Ｉ）に示すように、第３の電磁弁２５が閉じ、小流量のプラズマガス４の流れを停止する。
【００３１】
上述した実施の形態１においては、第３の流路２４を設けて、待機期間中に小流量のプラズマガス４を流してガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出している。この第３の流路２４を設ける代わりに、時刻ｔ１において、メインスイッチがＯＮに成ると、第１の電磁弁２１を開き、時刻ｔ７において、パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成っても第１の電磁弁２１を開き続けて中流量のプラズマガスを供給し続ける。そして、時刻ｔ１２において、メインスイッチがＯＦＦに成ると、第１の電磁弁２１を閉じて、中流量のプラズマガス４の流れを停止するようにしても良い。
この結果、プラズマ溶接中及び待機期間において、プラズマ溶接に適したプラズマガス４の流量が流れ続ける。従って、待機期間において、ガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させることができる。
【００３２】
図３は、５ｍのガスホースにプラズマガスを流したときの流量と露点が−６０℃を下回るまでの時間との関係を示す図である。従来技術のプラズマ溶接装置においては、プラズマ溶接に適した流量を流す流路のみによってガスパージを行うために、一般的に最大５リットル／分程度しか流すことができないので、同図に示すように、３分近いガスパージ時間が必要となる。
しかし、本発明のプラズマ溶接装置においては、ガスパージを行うときに、プラズマガス流量調整器２０と並列に連結した第２流路２２にプラズマガス４を流す。この結果、例えば、１０リットル／分以上のガス流量を確保することができれば、１分３０秒のガスパージ時間で十分であり、２０リットル／分以上のガス流量を確保することができれば、１分以内のガスパージ時間で露点が−６０℃を下回る。
そして、溶接作業時には、溶接結果にプラズマガス４の流量が著しい影響を与えるため、第２の電磁弁２３を閉じて、プラズマガス流量調整器２０を通る第１の流路１９に切替え、プラズマガス４の流量を管理することができる。
また、溶接作業を断続的に行う場合において、プラズマガス４の露点が上昇することを防ぐために、パイロットアーク消弧後も少量のプラズマガス４を流し続けることができる。その結果、溶接作業再開時にパイロットアークの良好な点弧性を確保でき、再ガスパージ又は電極の研ぎなおしの作業を行う必要が無く、電極の寿命が延び、作業の効率化を図ることができる。
【００３３】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置の構成図である。同図において、プラズマ溶接電源２９内に設けられた第４の流路２７は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第１の電磁弁２１と流量設定信号によってプラズマガス４の流量を調整する電子式流量調整器２８とが直列に設けられている。また、第２の流路２２は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し、第２の電磁弁２３が設けられ、電子式流量調整器２８と並列に連結している。この電子式流量調整器２８は、入力されるアナログ電圧に比例した流量を流す。その他の図１に示した機能と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
これらの第２の流路２２及び第４の流路２７によりプラズマガス流量調整機構が構成されている。
【００３４】
以下、図５に示すタイムチャートを参照して、動作を説明する。図５は、本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。同図（Ａ）乃至（Ｈ）及び（Ｊ）は、図２に示したタイムチャートと同一機能であるので、説明を省略する。図５（Ｉ）は、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号の時間経過を示している。
【００３５】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、プラズマ溶接電源２９のメインスイッチがＯＮになると、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号をプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガス４が流れる信号にして、同図（Ｇ）に示すように、第１の電磁弁２１を開き、同図（Ｂ）に示すように、内部スイッチのガスパージ／プロセス切替えスイッチがパージ側になるので、同図（Ｈ）に示すように、第２の電磁弁２３が開く。
第４の流路２７及び第２の流路２２の内径は、大流量のプラズマガスを流すことができる内径であり、第４の流路及び第２の流路から成る大流量用流路を通って大流量のプラズマガス４が流れる。この大流量のプラズマガス４によってガスパージが行われる。
【００３６】
時刻ｔ２乃至ｔ６の動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
時刻ｔ７において、作業者は休憩又は昼食等で溶接作業を中断して、現場を離れるので、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにする。しかし、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチがＯＮ状態で、同図（Ｂ）に示すように、ガスパージ／プロセス切替えスイッチがプロセス側なので、待機期間に入る。
この待機期間では、同図（Ｊ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を少流量のプラズマガス４を供給する信号に切換えて、第４の流路２２を通って少流量のプラズマガス４を流す。この少流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージさせることができる。
【００３７】
時刻ｔ８において、作業者が現場に戻り、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＮにし、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号をプラズマ溶接に適した中流量のプラズマガスが流れる信号に切換えて、時刻ｔ９からｔ１０において、時刻ｔ３からｔ４までの動作と同じ動作を行って、溶接作業を終了する。
【００３８】
時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、パイロットアーク起動スイッチをＯＦＦにすると、時刻ｔ７のときと同じように、待機期間に入り、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を少流量のプラズマガス４を供給する信号に切換えて、第４の流路２２を通って小流量のプラズマガス４を流す。この少流量のプラズマガス４によってガスホース７内に浸透してくる水分をガスパージによって放出させる。
時刻ｔ１２において、同図（Ａ）に示すように、メインスイッチをＯＦＦにすると、同図（Ｉ）に示すように、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号が停止して、小流量のプラズマガス４の流れが停止する。
【００３９】
図４に示した本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置においては、第１の電磁弁２１を設けているが、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号が零のときに、電子式流量調整器２８が閉じるものを使用するときは、第１の電磁弁２１を設ける必要は無い。
【００４０】
また、電子式流量調整器２８の流量を広範囲に亘って調整できるものを使用するときは、第２の電磁弁２３を設けずに、ガスパージ期間に電子式流量調整器２８の流量設定信号を大流量のプラズマガス４を流すことができる信号に切換えてガスパージを行っても良い。
【００４１】
本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置は、実施の形態１の効果に加えて、電子式流量調整器２８に入力される流量設定信号を変更することによって、プラズマガス４の流量を容易に調整することができ、より適切なプラズマ溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。
【図３】流量と露点が−６０℃を下回るまでの時間との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２のプラズマ溶接装置のタイムチャートである。
【図６】従来技術におけるプラズマ溶接装置の構成図である。
【図７】ガスパージ作業を行ったときのガスパージ時間（横軸）と露点の変化（縦軸）を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ プラズマトーチ
２ 母材
３ 主プラズマアーク
４ プラズマガス
５ シールドガス
６ プラズマガスボンベ
７ ガスホース
８ プラズマ溶接電源
９ プラズマガス流路
１０ プラズマガス流量調整器
１１ 電極
１２ プラズマノズル
１３ シールドガスカップ
１４ プラズマガス電磁弁
１５ シールドガスボンベ
１６ シールドガス流路
１７ シールドガス流量調整器
１８ シールドガス電磁弁
１９ 第１の流路
２０ プラズマガス流量調整器
２１ 第１の電磁弁
２２ 第２の流路
２３ 第２の電磁弁
２４ 第３の流路
２５ 第３の電磁弁
２６ プラズマ溶接電源
２７ 第４の流路
２８ 電子式流量調整器
２９ プラズマ溶接電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構を備えたプラズマ溶接電源において、
前記一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構の代わりに予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、
メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とするプラズマ溶接電源。
【請求項２】
前記プラズマガス流量調整機構に予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路を追加し、前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記小流量用流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項３】
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と前記中流量のプラズマガスを流すように予め調整したプラズマガス流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第１の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記プラズマガス流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記第１の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第１の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項４】
前記プラズマガス流量調整機構に第３の電磁弁を設けて小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記第１の流路の前記プラズマガス流量調整器及び前記第１の電磁弁と並列に連結した第３の流路を追加して、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記第１の電磁弁を閉じて前記第３の電磁弁を開いて前記第３の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項３記載のプラズマ溶接電源。
【請求項５】
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と流量設定信号によってプラズマガスの流量を調整する電子式流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第４の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有して前記電子式流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記流量設定信号を前記中流量のプラズマガスを流す信号にして前記第４の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第４の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項６】
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記流量設定信号を小流量の前記プラズマガスを流す信号に切換えて前記第４の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項５記載のプラズマ溶接電源。
【請求項１】
プラズマアークを発生させるためにプラズマトーチに供給するプラズマガスの流量を調整する一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構を備えたプラズマ溶接電源において、
前記一つの流路を設けたプラズマガス流量調整機構の代わりに予め設定された大流量のプラズマガスを流す大流量用流路と予め設定された中流量のプラズマガスを流す中流量用流路とを設けたプラズマガス流量調整機構を備え、
メインスイッチがＯＮに成ると大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
パイロットアーク起動スイッチがＯＮに成ると中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とするプラズマ溶接電源。
【請求項２】
前記プラズマガス流量調整機構に予め設定された小流量のプラズマガスを流す小流量用流路を追加し、前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記小流量用流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項３】
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と前記中流量のプラズマガスを流すように予め調整したプラズマガス流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第１の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記プラズマガス流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記第１の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第１の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項４】
前記プラズマガス流量調整機構に第３の電磁弁を設けて小流量のプラズマガスを流すことができる内径を有し前記第１の流路の前記プラズマガス流量調整器及び前記第１の電磁弁と並列に連結した第３の流路を追加して、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記第１の電磁弁を閉じて前記第３の電磁弁を開いて前記第３の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項３記載のプラズマ溶接電源。
【請求項５】
前記プラズマガス流量調整機構に第１の電磁弁と流量設定信号によってプラズマガスの流量を調整する電子式流量調整器とを直列に設け前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有した第４の流路と第２の電磁弁を設けて前記大流量のプラズマガスを流すことができる内径を有して前記電子式流量調整器と並列に連結した第２の流路とを備え、
前記メインスイッチがＯＮに成ると前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を開いて前記流量設定信号を前記中流量のプラズマガスを流す信号にして前記第４の流路及び前記第２の流路から成る前記大流量用流路を通って前記大流量のプラズマガスを供給し、
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＮになると前記第２の電磁弁を閉じて前記第４の流路から成る前記中流量用流路を通って前記中流量のプラズマガスを供給し、
以後、パイロットアーク起動スイッチのＯＦＦ又はＯＮにかかわらず前記メインスイッチがＯＦＦに成るまで前記中流量のプラズマガスを供給し続けることを特徴とする請求項１記載のプラズマ溶接電源。
【請求項６】
前記パイロットアーク起動スイッチがＯＦＦに成ってから再度ＯＮに成るまで前記流量設定信号を小流量の前記プラズマガスを流す信号に切換えて前記第４の流路を通って前記小流量のプラズマガスを供給することを特徴とする請求項５記載のプラズマ溶接電源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３５２８８（Ｐ２００６−３５２８８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２１６０３（Ｐ２００４−２２１６０３）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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