JPS63176402A - 回転電極式金属粉末製造装置における消耗電極自動送り制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回転電極式金属粉末製造装置における消耗電極
自動送り制御装置に関する。

（従来の技術） チタン、ジルコニウム、ニオブ等の金属粉末を製造する
回転電極式粉末製造装置としては第３図に示す装置があ
り、この装置では、操業開始時にチャンバ４０内部が真
空とされるか、不活性ガスが充填されると共に、チャン
バ４０内に、プラズマトーチ４１と、溶解原料とされた
消耗電極４２とが対向状に配設されている。

そして、プラズマトーチ４１の先端部から消耗電極４２
の先端部へ高温のプラズマアークガスが噴射せしめられ
て、消耗電極４２の先端部が溶解せしめられると共に、
消耗電極４２が高速モータ４３により高速で回転せしめ
られて、その先端部の溶湯が遠心力によりチャンバ４０
内に飛散せしめられて、冷却されることで、金属粉末４
４が製造される。

又、消耗電極４２は順次溶解して消耗するので、消耗電
極４２は送り装置４５によりプラズマアー千４１側へ送
られていき、その送り速度は速度調整器４６により湘整
される。

そして、送り装置４５により送られるスライドテーブル
４７がリミットスイッチ４８と接当することにより、送
り装置４５の送り等が停止されて、操業が終了する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、消耗電極４２とプラズマトーチ４１の間隔Ｌ
ａを適正間隔に維持しないと、送り装置４５の送りがリ
ミットスイッチ４８により停止された際に、下記のよう
な問題が生じる。

即ち、消耗電極４２とプラズマトーチ４１の間隔Ｌａが
適正間隔よりも広いと、送り装置４５の送りが停止され
た際に、消耗電極４２が溶は過ぎた状態となり、消耗電
極４２を把持するコレア）チャック４９等が損傷したり
する惧れが生じる。

又、上記とは逆に、消耗電極４２とプラズマトーチ４１
の間隔Ｌａが狭もこと、送り装置４５の送りが停止され
た際に、消耗電極４２が残り過ぎることとなる。

従って、消耗電極４２とプラズマトーチ４１の間隔Ｌａ
を適正間隔に維持する必要がある。

ところで、消耗電極４２の消耗速度は、プラズマトーチ
４１と消耗電極４２間のアーク電流値に比例するため、
上記従来においては、オペレータが覗窓５０からチャン
バ４０内の消耗電極４２とプラズマトーチ４１の間隔Ｌ
ａを目視して、アーク電流値と送り速度とを制御するこ
とで、消耗電極４２とプラズマトーチ４１の間隔Ｌａを
適正間隔に維持するようにしていた。

このため、操業に熟練を要すると共に、オペレータの精
神的、肉体的負担が大であると云う問題があった。

又、オペレータがチャンバ４０内の消耗電極４２とプラ
ズマトーチ４１の間隔Ｌａを目視し乍ら制御するので、
どうしても的確な制御ができず、操業終了時に、消耗電
極４２が残り過ぎたり、熔は過ぎたりして、製品歩留り
が安定せず、操業が不安定なものになると云う問題があ
ると共に、消耗電極４２が熔は過ぎた場合には、上記の
ように、消耗電極４２のチャック４９等が損傷したりす
る惧れもあった。

そして、消耗電極４２の消耗速度は速いものであるため
、上記問題点は無視できないものとなっていたのが実情
である。

本発明は、上記問題を解決できる回転電極式金属粉末製
造装置における消耗電極自動送り制御装置を堤供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく、本発明が採用した手段は、チ
ャンバ１内に、プラズマトーチ６と、溶解原料とされた
消耗電極７とが対向状に配設され、プラズマトーチ６の
先端部から消耗電極７の先端部へ高温のプラズマアーク
ガスが噴射せしめられて、消耗電極７の先端部が溶解せ
しめられると共に、消耗電極７が高速で回転せしめられ
て、その先端部のｆｇ湯が遠心力によりチャンバ１内に
飛散せしめられて、冷却・されることで、金属粉末３７
が製造され、消耗電極７が送り装置１１によりプラズマ
トーチ６側へ送られるものにおいて、基準電圧Ｅｓを発
生する基準電圧発生装置２７と、プラズマトーチ６と消
耗電極７間のアーク電圧Ｅａと基準電圧Ｅｓとの差電圧
ｅを検出し且つ送り装置１１を制御することで差電圧ｅ
に応じた送り速度で消耗電極７をプラズマトーチ６　（
ＦＪへ送ってプラズマトーチ６と消耗電極７間の間隔Ｌ
ａを所定間隔に維持する手段とが備えられた点にある。

（作　用） 操業時には、プラズマトーチ６の先端部から消　。

耗電極７の先端部へ高温のプラズマアークガスが噴射せ
しめられて、消耗電極７の先端部が溶解せしめられる。

又、消耗電極７は高速で回転せしめられており、消耗電
極７先端部の溶湯がチャンバ１内に遠心力により飛散せ
しめられて、冷却されることで、金属粉末３７が製造さ
れる。

そして、基準電圧発生装置２７により基準電圧Ｅｓが発
生せしめられると共に、プラズマトーチ６と消耗電極７
間のアーク電圧Ｅａと基準電圧Ｅｓとの差電圧ｅが検出
される。

而して、消耗電極７の送り装置１１が制御されて、差電
圧ｅに応じた送り速度で消耗電極７がプラズマトーチ６
側へ送られて、プラズマトーチ６と消耗電極７の間隔Ｌ
ａが適正な所定間隔に維持される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基き説明すれば、■
はチャンバで、該チャンバｌに、真空ポンプ２とアルゴ
ンガスボンベ３が接続されており、チャンバ１内は、操
業開始時には、真空とされるか、アルゴンガスが充填さ
れる。４は覗窓、５は制御弁である。

６はプラズマトーチで、チャンバｌ内に一側から挿入さ
れると共に、アルゴンガスボンベ３と接続され、操業時
には、先端部から高温のプラズマアークガスが噴射せし
められる。

７は溶解原料とされる消耗電極で、チタン、ジルコニウ
ムあるいはニオブ等から成り、チャンバｌの他側から挿
入されて、プラズマトーチ６と対向しており、チャンバ
ｌに、滑り軸受兼用のシール機構８により回転自在で且
つ軸心方向に摺動自在に支持されている。

９は支持台で、チャンバ１に対して、消耗電極７側で並
設されており、支持台９にはスライドテーブル１０が消
耗電極７０軸心方向に摺動自在に備えられている。

１１は送り装置で、消耗電極７を軸心方向に送って、プ
ラズマトーチ６に対して進退させるもので、スライドテ
ーブル１０と噛合う送りボール螺子１２と、該甥子１２
とチェーン伝動機構１３を介して連動する送りギヤモー
タ１４等を有する。送りギヤモータ１４は支持台９に備
えられている。

１５はスピンドルで、スライドテーブル１０に軸受１６
を介して回転自在に備えられると共に、スピンドル１５
には例えばコレットチャック１７を介して消耗電極７の
基部が解除自在に把持されている。

１８は高速モータで、スライドテーブル１０に備えられ
て、スピンドル１５とベルト伝動機構１９を介して連動
連結され、スピンドル１５と消耗電極７とを高速回転さ
せる。

２０は交流電源で、高速モータ１８に、スイッチ２１、
高速モータ駆動用インバーター２２を介して接続されて
いる。

２３は直流電源で、実施例では、交流を直流に変換する
インバータが使用され、交流電源２０とスイッチ２４を
介して接続されている。直流電源２３はプラズマトーチ
６に接続されると共に、消耗電極７に、給電用スリップ
リングブラシ２５、スピンドル１５を介して接続されて
いる。

２６は送りギヤモータ１４の制御装置で、下記にその詳
細を説明すると、２７は基準電圧Ｂｓを発生させる基準
電圧発生装置で、電圧発生装置２８と、電圧調整器２９
とから成る。３０は基準電圧Ｕｓを計測する基準電圧針
である。

３１はアーク電圧端子で、プラズマトーチ６と消耗電極
７間のアーク電圧Ｅａを計測するための端子である。３
２はアーク電圧Ｅａを計測するアーク電圧計である。

３３は比較制御装置で、アーク電圧Ｅａと基準電圧Ｅｓ
とを比較して、その差電圧ｅを検出する。３４は差電圧
ｅを計測するＭ電圧計である。

３５は速度変換装置で、検出した差電圧ｅを速度制御電
流Ｉに変換して、送りギヤモータ１４に出力し、差電圧
ｅに応じた送り速度で、消耗電極７を送って、消耗電極
７とプラズマトーチ６の間隔Ｌａを適正間隔に維持する
。

３６はリミットスイッチで、消耗電極７のチャンバ１内
への挿入限度を検出するもので、支持台９に備えられて
、スライドテーブル１０により作動せしめられる。リミ
ットスイッチ３６の作動により、スイッチ２１．２４が
ＯＦＦ操作されると共に、送りギヤモータ１４の制御装
置２６により、送りギヤモータ１４が停止せしめられる
。

上記のように構成した実施例によれば、金属粉末製造の
操業開始時には、チャンバ１内は真空とされるか、ある
いは、アルゴンガスで満たされる。

又、プラズマトーチ６にはアルゴンガスが倶給されると
共に、各スイッチ２１．２４がＯＮ操作されて、直流電
源２３からプラズマトーチ６と消耗電極７に通電される
と共に、高速モータ１８によりベルト伝動機構１９、ス
ピンドル１５等を介して、消耗電極７が高速で回転せし
められ、又、送りギヤモータ１４により、チェン伝動機
構１３、送りボール螺子１２を介して、スライドテーブ
ル１０が駆動され、消耗電極７がプラズマトーチ６へ送
られる。

これにより、プラズマトーチ６の先端部から消耗電極７
の先端部へ高温のプラズマアークガスが噴射せしめられ
て、消耗電極７の先端部が溶解せしめられる。

ここにおいて、消耗電極７が高速で回転せしめられてい
ることから、消耗電極７先端部の溶湯が遠心力によりチ
ャンバ１内に飛散せしめられて、冷却されることで、金
属粉末３７が製造される。

そして、消耗電極７がプラズマトーチ６へ送られていく
のであるが、消耗電極７の送り速度は下記のように制御
されて、消耗電極７とプラズマトーチ６の間隔Ｌａは適
正間隔に維持される。

即ち、第２図に示すように、消耗電極７とプラズマトー
チ６間に発生するアーク電圧Ｅａは、消耗電極７とプラ
ズマトーチ６の間隔Ｌａと比例関係にある。

そこで、金属粉末製造の安定操業時の標準アーク電圧Ｅ
１を操業データより抽出して、これと相当する基準電圧
Ｅｓを基準電圧発生装置２７により発生させて、比較制
御装置３３に入力する。

そして、消耗電極７とプラズマトーチ６間に発生したア
ーク電圧Ｅａをアーク電圧端子３１を介して比較制御装
置３３に入力し、該制御装置３３において、アーク電圧
Ｈａと基準電圧Ｅｓとの差電圧ｅを検出する。

而して、上記差電圧ｅを速度変換装置３５により速度制
御電流Ｉに変換して、送りギヤモータ１４に出力し、差
電圧ｅに応じた送り速度で消耗電極７をプラズマトーチ
６に送るのである。

即ち、差電圧ｅが零であれば、安定操業状態にあって、
消耗電極７とプラズマトーチ６の間隔Ｌａが適正間隔で
あるから、消耗電極７を現在の送り速度で送る。

又、差電圧ｅが正であれば、消耗電極７とプラズマトー
チ６の間隔Ｌａが適正間隔よりも大であるから、消耗電
極７の送り速度を現在の送り速度よりも速（して、上記
間隔Ｌａを適正間隔に近づける。

更に、差電圧ｅが負であれば、消耗電極７とプラズマト
ーチ６の間隔Ｌａが適正間隔よりも小であるから、消耗
電極７の送り速度を現在の送り速度よりも遅くして、上
記間隔Ｌａを適正間隔に近づける。

消耗電極７の送り速度の上記制御により、消耗電極７と
プラズマトーチ６の間隔Ｌａは適正間隔に維持された状
態で、操業が行われる。

そして、スライドテーブル１０がリミットスイッチ３６
に接当すると、スイッチ２１．２４がＯＦＦ　操作され
て、プラズマトーチ６、消耗電極７への通電が停止せし
められると共に、高速モータ１８も停止せしめられ、又
、送りギヤモータ１４の制御装置２６により、送りギヤ
モータ１４が停止せしめられる。

尚、実施例では、プラズマトーチやチャンバにアルゴン
ガスを供給するようにしたが、その他の不活性ガスを供
給するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、消耗電極とプラ
ズマトーチの間隔を適正間隔に維持した状態で操業を行
え、操業終了時に、消耗電極が残り過ぎたり、熔は過ぎ
た状態とならず、製品歩留りが安定して、操業を安定し
て行えると共に、消耗電極の溶は過ぎによる装置の損傷
の惧れもない。

又、操業に熟練を要さないと共に、オペレータの精神的
、肉体的負担を大幅に軽減できる。本発明は上記利点を
有し、実益大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は消耗
電極とプラズマトーチの間隔とアーク電圧との関係を示
すグラフ、第３′図は従来−例を示す説明図である。 ■・・・チャンバ、６・・・プラズマトーチ、７・・・
消耗電極、１１・・・送り装置、２６・・・制御装置、
２７・・・基準電圧発生装置、３７・・・金属粉末、Ｌ
ａ・・・間隔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバ１内に、プラズマトーチ６と、溶解原料
   とされた消耗電極７とが対向状に配設され、プラズマト
   ーチ６の先端部から消耗電極７の先端部へ高温のプラズ
   マアークガスが噴射せしめられて、消耗電極７の先端部
   が溶解せしめられると共に、消耗電極７が高速で回転せ
   しめられて、その先端部の溶湯が遠心力によりチャンバ
   １内に飛散せしめられて、冷却されることで、金属粉末
   ３７が製造され、消耗電極７が送り装置１１によりプラ
   ズマトーチ６側へ送られるものにおいて、 基準電圧Ｅｓを発生する基準電圧発生装置２７と、プラ
   ズマトーチ６と消耗電極７間のアーク電圧Ｅａと基準電
   圧Ｅｓとの差電圧ｅを検出し且つ送り装置１１を制御す
   ることで差電圧ｅに応じた送り速度で消耗電極７をプラ
   ズマトーチ６側へ送ってプラズマトーチ６と消耗電極７
   間の間隔Ｌａを所定間隔に維持する手段とが備えられた
   ことを特徴とする回転電極式金属粉末製造装置における
   消耗電極自動送り制御装置。