特開 2023-64324 プラズマアークシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023064324

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】プラズマアークシステム

(51)【国際特許分類】

   B23K 10/02 20060101AFI20230501BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

B23K10/02 A

B23K31/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174543

(22)【出願日】2021-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】高田 主税

【テーマコード（参考）】

4E001

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E001BA04

4E001DE01

4E001DE03

4E001DE04

4E001EA01

(57)【要約】

【課題】パイロットアークによるトーチの焼損を抑制できるプラズマアークシステムを提供する。
【解決手段】プラズマアーク溶接システムＢ１において、非消耗電極１２１および非消耗電極１２１を囲むプラズマノズル１２２を有するトーチ１２と、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間にパイロットアーク電流Ｉｐを流すパイロットアーク電源回路３１と、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間のパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を検出するパイロットアーク電圧検出回路３６とを備えた。パイロットアーク電源回路３１は、電圧値が閾値Ｖ₀以上の場合に、アーク異常を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非消耗電極および前記非消耗電極を囲むプラズマノズルを有するトーチと、
前記非消耗電極と前記プラズマノズルとの間にパイロットアーク電流を流すパイロットアーク電源回路と、
前記非消耗電極と前記プラズマノズルとの間のパイロットアーク電圧の電圧値を検出するパイロットアーク電圧検出回路と、
を備え、
前記パイロットアーク電源回路は、前記電圧値が閾値以上の場合に、アーク異常を検出する、
プラズマアークシステム。

【請求項2】

前記パイロットアーク電源回路は、定常電流値より小さい初期電流値に制御された前記パイロットアーク電流を流し、アーク異常を検出しなかった場合に、前記定常電流値に制御された前記パイロットアーク電流を流す、
請求項１に記載のプラズマアークシステム。

【請求項3】

前記初期電流値は、前記定常電流値の１０％以下であり、かつ、１Ａ以下である、
請求項２に記載のプラズマアークシステム。

【請求項4】

前記閾値は、正常なパイロットアークが発生したときの前記パイロットアーク電圧の電圧値より大きく、パイロットアークが意図しないところに発生したときの前記パイロットアーク電圧の電圧値が取り得る値より小さい値である、
請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマアークシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマアークシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラズマアーク溶接システムが知られている。プラズマアーク溶接システムは、電極とプラズマノズルとの間にパイロットアークを発生させ、パイロットアークによりプラズマガスを電離させて放出した状態で、電極と母材との間で空気絶縁破壊を起こしてメインアークを点弧させる（後述する図２（ａ）参照）。そして、メインアークが発生している状態で、母材の溶接を行う。プラズマアーク溶接システムは、たとえば、特許文献１などに開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－６２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、トーチ内部において汚れなどにより絶縁性能が低下すると、パイロットアークが意図してないところに点弧してしまう場合がある。例えば、電極との通電を防ぐためにトーチ内部の導電体と電極との間には絶縁物が介在しているが、当該絶縁物の劣化部分が破壊されて、電極とトーチ内部の導電体との間にパイロットアークが点弧してしまう場合がある（後述する図２（ｂ）参照）。また、プラズマノズルの内部にプラズマガスを通過させるための穴を介して、電極とトーチ内部の導電体との間にパイロットアークが点弧してしまう場合がある。これらの場合、メインアークが点弧できないうえに、トーチ内部が焼損する可能性がある。プラズマアーク溶接システムだけでなく、プラズマアーク切断システムなどの他のプラズマアークシステムにおいても、上述した問題は発生する。

【0005】

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、パイロットアークによるトーチの焼損を抑制できるプラズマアークシステムを提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0007】

本発明の第１の側面によって提供されるプラズマアークシステムは、非消耗電極および前記非消耗電極を囲むプラズマノズルを有するトーチと、前記非消耗電極と前記プラズマノズルとの間にパイロットアーク電流を流すパイロットアーク電源回路と、前記非消耗電極と前記プラズマノズルとの間のパイロットアーク電圧の電圧値を検出するパイロットアーク電圧検出回路とを備え、前記パイロットアーク電源回路は、前記電圧値が閾値以上の場合に、アーク異常を検出する。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記パイロットアーク電源回路は、定常電流値より小さい初期電流値に制御された前記パイロットアーク電流を流し、アーク異常を検出しなかった場合に、前記定常電流値に制御された前記パイロットアーク電流を流す。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記初期電流値は、前記定常電流値の１０％以下であり、かつ、１Ａ以下である。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記パイロットアーク電源回路は、アーク異常を検出した場合に、前記パイロットアーク電流の出力を停止する。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記閾値は、正常なパイロットアークが発生したときの前記パイロットアーク電圧の電圧値より大きく、パイロットアークが意図しないところに発生したときの前記パイロットアーク電圧の電圧値が取り得る値より小さい値である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、パイロットアーク電源回路は、非消耗電極とプラズマノズルとの間にパイロットアーク電流を流し、パイロットアーク電圧検出回路は、非消耗電極とプラズマノズルとの間のパイロットアーク電圧の電圧値を検出する。発生したパイロットアークが長くなるほど、パイロットアーク電圧の電圧値は大きくなる。パイロットアーク電源回路は、パイロットアーク電圧の電圧値が閾値以上の場合に、意図したパイロットアークより長いアークが発生したと判断して、アーク異常を検出する。これにより、アーク異常の発生が検出できるので、パイロットアークによるトーチの焼損を抑制できる。

【0013】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係るプラズマアーク溶接システムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】図１のプラズマアーク溶接システムにおけるトーチを示す簡略化された拡大断面図である。

【図3】図１のプラズマアーク溶接システムの起動時のパイロットアーク用回路の各信号のタイミングチャートである。

【図4】図１のプラズマアーク溶接システムの変形例の起動時のパイロットアーク用回路の各信号のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係るプラズマアークシステムをプラズマアーク溶接システムとして用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。

【0016】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマアーク溶接システムＢ１の全体構成を示すブロック図である。図２は、プラズマアーク溶接システムＢ１におけるトーチ１２を示す簡略化されて拡大断面図である。図２（ａ）においては、正常なパイロットアークＰａにより、メインアークＭａが発生した状態を示している。図２（ｂ）においては、意図しないパイロットアークＰａが発生している状態を示している。

【0017】

プラズマアーク溶接システムＢ１は、図１に示すように、溶接ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク用回路３と、メインアーク用回路４と、プラズマガス供給装置８１と、シールドガス供給装置８２と、制御装置５と、を備える。

【0018】

溶接ロボット１は、母材Ｗに対してプラズマアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、マニピュレータ１１と、トーチ１２と、を含む。マニピュレータ１１は、たとえば多関節ロボットである。トーチ１２は、マニピュレータ１１の駆動により、上下前後左右に自在に移動できる。

【0019】

図２によく表れているように、トーチ１２は、非消耗電極１２１と、プラズマノズル１２２と、シールドガスノズル１２３とを有する。

【0020】

非消耗電極１２１は、たとえばタングステンからなる金属棒である。プラズマノズル１２２は筒状の部材である。プラズマノズル１２２は非消耗電極１２１を囲んでいる。プラズマノズル１２２は、非消耗電極１２１の先端側に、ノズル開口が配置されている。

【0021】

プラズマノズル１２２内をプラズマガスＰＧが流れる。図２（ａ）に示すように、プラズマガスＰＧを媒体として、プラズマノズル１２２と非消耗電極１２１との間にパイロットアークＰａが発生する。パイロットアークＰａが発生している際、プラズマノズル１２２と非消耗電極１２１との間には、パイロットアーク電流Ｉｐが流れる。なお、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値とは、特に断りのない限り、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。なお、プラズマノズル１２２は、冷却手段（図示略）によって、適宜冷却される。

【0022】

非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、メインアークＭａが発生する。メインアークＭａは、プラズマノズル１２２のノズル開口に拘束される。メインアークＭａが発生している際、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、メインアーク電流Ｉｍが流れる。メインアーク電流Ｉｍは、母材Ｗの材質に応じて、直流もしくは交流いずれかが選択される。メインアーク電流Ｉｍは、直流のパルス電流である場合もあるし、交流のパルス電流である場合もある。なお、メインアーク電流Ｉｍの電流値とは、特に断りのない限り、メインアーク電流Ｉｍの電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。メインアークＭａが発生している際、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、メインアーク電圧Ｖｍが印加される。

【0023】

シールドガスノズル１２３は筒状の部材である。シールドガスノズル１２３はプラズマノズル１２２を囲んでいる。シールドガスノズル１２３とプラズマノズル１２２との間を、シールドガスＳＧが流れる。本実施形態とは異なり、トーチ１２は、シールドガスノズル１２３を含まなくてもよい。

【0024】

動作制御回路２は、マイクロコンピュータおよびメモリ（ともに図示略）を有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２は、上記作業プログラムに応じて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｓを送る。溶接ロボット１は、動作制御信号Ｍｓを受け、マニピュレータ１１を駆動させて、トーチ１２を母材Ｗ上で移動させる。動作制御回路２は、制御装置５からの指令に基づいて、溶接ロボット１の動作を開始させる。

【0025】

パイロットアーク用回路３は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間にパイロットアーク電流Ｉｐを流す。本実施形態では、パイロットアーク用回路３は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、設定された値となるように制御する。すなわち、パイロットアーク用回路３は、定電流制御を行う。パイロットアーク用回路３は、パイロットアーク電源回路３１と、パイロットアーク電流検出回路３３と、パイロットアーク電圧検出回路３６と、を含む。

【0026】

パイロットアーク電源回路３１は、たとえば２００Ｖ等の商用電源を整流し抵抗器を直列に挿入した回路を含む。これにより、パイロットアーク電源回路３１は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間にパイロットアーク電流Ｉｐを流す。パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、設定された値となるように制御する。パイロットアーク電源回路３１のその他の説明については、パイロットアーク電流検出回路３３およびパイロットアーク電圧検出回路３６の説明の後に記載する。

【0027】

パイロットアーク電流検出回路３３は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間に流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を検出するためのものである。パイロットアーク電流検出回路３３は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値に対応するパイロットアーク電流検出信号Ｉｄｐを送る。パイロットアーク電流検出信号Ｉｄｐは、パイロットアーク電源回路３１に送られる。

【0028】

パイロットアーク電圧検出回路３６は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間のパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を検出するためのものである。パイロットアーク電圧検出回路３６は、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値に対応するパイロットアーク電圧検出信号Ｖｄｐを送る。パイロットアーク電圧検出信号Ｖｄｐは、パイロットアーク電源回路３１に送られる。

【0029】

パイロットアーク電源回路３１は、設定電流値に応じて、パイロットアーク電流Ｉｐを出力する。パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流検出回路３３が検出したパイロットアーク電流Ｉｐの電流値が、設定電流値になるように、フィードバック制御を行う。本実施形態では、パイロットアーク電源回路３１には、設定電流値として、定常電流値および初期電流値が設定されている。定常電流値は、パイロットアークＰａによってプラズマガスＰＧを電離させるための設定電流値である。初期電流値は、定常電流値より小さく、定常電流値の１０％以下、かつ、１Ａ以下が望ましい。本実施形態では、定常電流値が１０～２０Ａであり、初期電流値が０．１～０．５Ａである。なお、定常電流値および初期電流値は限定されない。初期電流値は、パイロットアークＰａを発生させることができる電流値であればよい。初期電流値は、定常電流値およびトーチ１２の構成などに応じて、実験やシミュレーションに基づいて適宜設定される。

【0030】

また、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧検出回路３６が検出したパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を閾値と比較し、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が閾値以上である場合に、アーク異常を検出する。アーク異常は、パイロットアークＰａが意図しないところに発生する異常である（図２（ｂ）参照）。図２（ｂ）の例では、絶縁物１２４の劣化部分が破壊されて、非消耗電極１２１とトーチ内部の導電体１２５との間にパイロットアークＰａが発生している。アーク異常が発生した場合、パイロットアークＰａの長さは、正常なパイロットアークＰａより長くなる。発生したパイロットアークＰａが長くなるほど、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値は大きくなる。正常なパイロットアークＰａが発生したとき（図２（ａ）参照）のパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値は、トーチ１２の構成（例えば、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間隔など）からあらかじめ把握できる。また、アーク異常が発生したとき（図２（ｂ）参照）のパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値も、トーチ１２の構成などからあらかじめ想定できる。正常なパイロットアークＰａが発生したときのパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値より大きく、アーク異常が発生したときのパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が取り得る値より小さい値が、閾値として設定される。例えば、正常なパイロットアークＰａが発生したときのパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が５～６Ｖ程度であるところ、アーク異常が発生したときのパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が９～１０Ｖ程度である場合、閾値が９Ｖ程度に設定される。なお、閾値は、限定されない。また、閾値は、接続されうるトーチ１２のすべてをカバーできる固定値が設定されていてもよいし、接続されたトーチ１２に応じた値が設定されてもよい。接続されたトーチ１２の特定は、作業者が入力したトーチの型番などに基づいて行ってもよいし、パイロットアーク電源回路３１が自動的に認識してもよい。

【0031】

パイロットアーク電源回路３１は、制御装置５からの指令に基づいて、パイロットアーク電流Ｉｐの出力の開始および停止を行う。本実施形態では、パイロットアーク電源回路３１は、制御装置５からパイロットアーク電流Ｉｐの出力の開始指令を入力された場合、まず、初期電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する。そして、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出しなかった場合、定常電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する。パイロットアーク電源回路３１は、定常電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力している間も、パイロットアーク電圧検出回路３６が検出したパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を閾値と比較してアーク異常の判定を継続する。なお、アーク異常が発生している場合は、通常、初期電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを流している間にアーク異常が検出される。したがって、パイロットアーク電源回路３１は、定常電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを出力している間はアーク異常の判定を継続しなくてもよい。

【0032】

一方、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出した場合、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止する。この場合、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出したことを知らせる異常検出信号を制御装置５に出力する。なお、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出した場合に、図示しない報知手段によって、操作者に異常を報知（ブザー、警告灯、または警告表示など）してもよい。また、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出した場合、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止することなく、異常検出信号を制御装置５に出力してもよいし、操作者に異常を報知してもよい。

【0033】

図３は、プラズマアーク溶接システムＢ１の起動時のパイロットアーク用回路３の各信号のタイミングチャートである。同図（ａ）は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の変化状態を示す。同図（ｂ）は、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値の変化状態を示す。

【0034】

制御装置５からパイロットアーク電流Ｉｐの出力の開始を指令されると、パイロットアーク電源回路３１は、初期電流値Ｉ₁に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ３において、パイロットアーク電流Ｉｐが初期電流値Ｉ₁になっている。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間、すなわち、初期電流値Ｉ₁に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する時間は限定されないが、例えば５０～１００ミリ秒程度である。この期間の時刻ｔ２から、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧検出回路３６が検出したパイロットアーク電圧Ｖｐの取得を開始する。本実施形態では、パイロットアーク電流Ｉｐの出力開始時のパイロットアーク電圧Ｖｐの変動を検知しないように、パイロットアーク電流Ｉｐが初期電流値Ｉ₁に安定した時刻ｔ１より後の時刻ｔ２から、パイロットアーク電圧Ｖｐの取得を開始している。なお、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐの出力当初から、パイロットアーク電圧Ｖｐの取得を開始してもよい。

【0035】

図３（ｂ）に実線で示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間で、パイロットアーク電圧Ｖｐが閾値Ｖ₀以上にならず、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出しなかったので、パイロットアーク電流Ｉｐを初期電流値Ｉ₁から定常電流値Ｉ₂に引き上げている。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ４以降において、パイロットアーク電流Ｉｐが定常電流値Ｉ₂になっている。図３（ｂ）に示すように、パイロットアーク電流Ｉｐの引き上げに応じて、パイロットアーク電圧Ｖｐも上昇している。しかし、パイロットアーク電圧Ｖｐが閾値Ｖ₀以上にならないので、アーク異常は検出されない。

【0036】

一方、図３（ｂ）に破線で示すように、時刻ｔ２以降において、パイロットアーク電圧Ｖｐが閾値Ｖ₀以上になった場合、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出して、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止する。

【0037】

メインアーク用回路４は、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間にメインアーク電流Ｉｍを流す。本実施形態では、メインアーク用回路４は、メインアーク電流Ｉｍの電流値を、設定された値となるように制御する。すなわち、メインアーク用回路４は、定電流制御を行う。メインアーク用回路４は、メインアーク電源回路４１を含む。実際には、メインアーク用回路４は、メインアーク電流Ｉｍおよびメインアーク電圧Ｖｍを検出する構成を含んでいるが、記載および説明を省略する。

【0038】

メインアーク電源回路４１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。これにより、メインアーク電源回路４１は、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間にメインアーク電流Ｉｍを流す。メインアーク電源回路４１は、メインアーク電流Ｉｍの電流値またはメインアーク電圧Ｖｍの電圧値を、設定された値となるように制御する。メインアーク電源回路４１は、制御装置５からの指令に基づいて、メインアーク電流Ｉｍの出力の開始および停止を行う。

【0039】

プラズマガス供給装置８１は、プラズマガスＰＧをプラズマノズル１２２の内部に供給するためのものである。プラズマガス供給装置８１は、制御装置５からの指令に基づいて流量を制御して、プラズマガスＰＧを供給する。シールドガス供給装置８２は、シールドガスＳＧをプラズマノズル１２２とシールドガスノズル１２３との間に供給するためのものである。シールドガス供給装置８２は、制御装置５からの指令に基づいて流量を制御して、シールドガスＳＧを供給する。

【0040】

制御装置５は、プラズマアーク溶接システムＢ１を制御する。制御装置５は、プラズマアーク溶接システムＢ１による溶接を開始するとき、まず、プラズマガス供給装置８１にプラズマガスＰＧの供給を開始させ、シールドガス供給装置８２にシールドガスＳＧの供給を開始させる。次に、パイロットアーク電源回路３１にパイロットアーク電流Ｉｐの出力を開始させる。そして、パイロットアーク電源回路３１から異常検出信号を入力されない場合、メインアーク電源回路４１にメインアーク電流Ｉｍの出力を開始させる。制御装置５は、メインアークＭａが安定した後は、パイロットアーク電源回路３１にパイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止させてもよいし、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を継続させてもよい。そして、制御装置５は、動作制御回路２に、溶接ロボット１の動作を開始させる。一方、制御装置５は、パイロットアーク電源回路３１から異常検出信号を入力された場合、メインアーク電源回路４１にメインアーク電流Ｉｍを出力させることなく、プラズマガス供給装置８１およびシールドガス供給装置８２を停止させる。なお、この場合、制御装置５は、図示しない報知手段によって、操作者に異常を報知（ブザー、警告灯、または警告表示など）してもよい。

【0041】

次に、プラズマアーク溶接システムＢ１の作用効果について説明する。

【0042】

本実施形態によると、パイロットアーク電源回路３１は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間にパイロットアーク電流Ｉｐを流す。パイロットアーク電圧検出回路３６は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間のパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を検出する。発生したパイロットアークＰａが長くなるほど、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値は大きくなる。パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が閾値以上である場合に、アーク異常を検出する。パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出した場合、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止する。これにより、パイロットアークＰａによるトーチ１２の焼損を抑制できる。

【0043】

また、本実施形態によると、パイロットアーク電源回路３１は、定常電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する前に、定常電流値より小さい初期電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する。これにより、アーク異常が発生している場合に、定常電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐが流れることにより、トーチ１２が焼損することを防止できる。また、本実施形態では、初期電流値は、定常電流値の１０％以下、かつ、１Ａ以下である。したがって、アーク異常が発生している場合でも、初期電流値に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐが流れてトーチ１２が焼損することは、抑制される。

【0044】

なお、上記第１実施形態においては、パイロットアーク電源回路３１は、まず、初期電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを出力し、その後、定常電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを出力する場合について説明したが、これに限られない。パイロットアーク電源回路３１は、初期電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを出力することなく、初めから定常電流値のパイロットアーク電流Ｉｐを出力してもよい。

【0045】

図４は、当該変形例の起動時のパイロットアーク用回路３の各信号のタイミングチャートである。図３と同様、図４（ａ）がパイロットアーク電流Ｉｐの電流値の変化状態を示し、図４（ｂ）がパイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値の変化状態を示す。制御装置５からパイロットアーク電流Ｉｐの出力の開始を指令されると、パイロットアーク電源回路３１は、定常電流値Ｉ₂に制御されたパイロットアーク電流Ｉｐを出力する。図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１において、パイロットアーク電流Ｉｐが定常電流値Ｉ₂になっている。時刻ｔ１以降の時刻ｔ２から、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧検出回路３６が検出したパイロットアーク電圧Ｖｐの取得を開始する。図４（ｂ）に実線で示すように、時刻ｔ２以降において、パイロットアーク電圧Ｖｐが閾値Ｖ₀以上にならない場合、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出しないので、定常電流値Ｉ₂のパイロットアーク電流Ｉｐの出力を継続する。一方、図４（ｂ）に破線で示すように、時刻ｔ２以降において、パイロットアーク電圧Ｖｐが閾値Ｖ₀以上になった場合、パイロットアーク電源回路３１は、アーク異常を検出して、パイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止する。本変形例においても、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値が閾値以上である場合にアーク異常を検出してパイロットアーク電流Ｉｐの出力を停止するので、パイロットアークＰａによるトーチ１２の焼損を抑制できる。

【0046】

また、上記第１実施形態においては、プラズマアーク溶接システムＢ１は、マニピュレータ１１がトーチ１２を移動させる溶接ロボット１を備える場合について説明したが、これに限られない。プラズマアーク溶接システムＢ１は、台車にトーチ１２を取り付けて、当該台車を移動させる構成であってもよいし、作業者がトーチ１２を把持して移動させる構成であってもよい。

【0047】

また、上記第１実施形態においては、本発明をプラズマアーク溶接システムに適用した場合について説明したが、これに限られない。本発明は、プラズマアーク切断システムなどの他のプラズマアークシステムにも適用可能である。

【0048】

本発明に係るプラズマアークシステムは、上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るプラズマアークシステムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0049】

Ｂ１：プラズマアーク溶接システム、１２：トーチ、１２１：非消耗電極、１２２：プラズマノズル、３１：パイロットアーク電源回路、３６：パイロットアーク電圧検出回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】