JP2920657B2 - プラズマ加工機の電極寿命検出装置 - Google Patents
プラズマ加工機の電極寿命検出装置Info
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- JP2920657B2 JP2920657B2 JP10265790A JP10265790A JP2920657B2 JP 2920657 B2 JP2920657 B2 JP 2920657B2 JP 10265790 A JP10265790 A JP 10265790A JP 10265790 A JP10265790 A JP 10265790A JP 2920657 B2 JP2920657 B2 JP 2920657B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ切断機やプラズマ溶接機に用いる
トーチの電極の消耗を早期に検出するプラズマ加工機の
電極寿命検出装置に関する。
トーチの電極の消耗を早期に検出するプラズマ加工機の
電極寿命検出装置に関する。
（従来の技術） 従来、特開昭62−24864号公報に記載のように、プラ
ズマ切断装置において、電極の寿命限界時に電極と切断
材の間に発生するアーク電圧の変化により電極の使用限
界を検出する技術が、さらにプラズマ切断装置におい
て、電極の寿命限界時に発生するシリーズアークをノズ
ルと切断材の間に発生する電圧値（後述する「ノズル電
圧」である）の変化で検知し、電極の使用限界を検出す
る技術が知られる。
ズマ切断装置において、電極の寿命限界時に電極と切断
材の間に発生するアーク電圧の変化により電極の使用限
界を検出する技術が、さらにプラズマ切断装置におい
て、電極の寿命限界時に発生するシリーズアークをノズ
ルと切断材の間に発生する電圧値（後述する「ノズル電
圧」である）の変化で検知し、電極の使用限界を検出す
る技術が知られる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記技術は、電極が損傷してからこの
損傷を検出することになり、被加工材が無駄になると共
にノズルが損傷する。また電極と切断材の間に発生する
アーク電圧及びノズル電極と切断材の間に発生するノズ
ル電圧はスタンドオフを変更したとき変わるため、電極
の使用限界を実際には検出できず、高品質の加工を行え
ないという問題がある。
損傷を検出することになり、被加工材が無駄になると共
にノズルが損傷する。また電極と切断材の間に発生する
アーク電圧及びノズル電極と切断材の間に発生するノズ
ル電圧はスタンドオフを変更したとき変わるため、電極
の使用限界を実際には検出できず、高品質の加工を行え
ないという問題がある。
本発明は上記従来の問題点に着目し、高品質の加工を
行え、電極が損傷する前に電極寿命を検出するプラズマ
加工機の電極寿命検出装置の提供を目的としている。
行え、電極が損傷する前に電極寿命を検出するプラズマ
加工機の電極寿命検出装置の提供を目的としている。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、電極と被加
工材との間に発生したアークをノズルで絞り、被加工材
を加工するプラズマ加工機において、電極と被加工材と
の間のアーク電圧を測定する第１電圧測定手段とノズル
と被加工材との間のノズル電圧を測定する第２電圧測定
手段とを有し、前記両電圧を用いて、切断開始前に予め
指示したスタンドオフ又は位置センサによって実際計測
したスタンドオフを考慮して設定した所定の演算式に基
づき、電極消耗の指標を算出し、この指標が所定値を越
えたとき、電極が寿命に達したとの判断を出力する。
工材との間に発生したアークをノズルで絞り、被加工材
を加工するプラズマ加工機において、電極と被加工材と
の間のアーク電圧を測定する第１電圧測定手段とノズル
と被加工材との間のノズル電圧を測定する第２電圧測定
手段とを有し、前記両電圧を用いて、切断開始前に予め
指示したスタンドオフ又は位置センサによって実際計測
したスタンドオフを考慮して設定した所定の演算式に基
づき、電極消耗の指標を算出し、この指標が所定値を越
えたとき、電極が寿命に達したとの判断を出力する。
（作用） 上記構成によれば、加工中に所定の演算式より電極寿
命を示す指標を算出し、この指標を所定値と比較して電
極寿命を判断する。従って、従来技術のように、電極が
損傷後にその損傷を検出するということがない。また、
加工の進行状況と電極の消耗状況とを対比して加工中で
も正確に電極寿命を把握でき、加工条件が変わっても電
極の交換時期（即ち寿命）を把握できる。ところでスタ
ンドオフが低いほど、その変動に基づく加工品質への影
響が増大するが、上記構成によれば、両電圧が共にスタ
ンドオフの影響を受ける値であるために、またそこで所
定の演算式が切断開始前に予め指示したスタンドオフ又
は位置センサによって実際計測したスタンドオフを考慮
して設定されているため、上記構成によれば却って、ス
タンドオフが低くても、さらにスタンドオフが変動して
も、加工品質への影響を阻止できる。つまり、より高品
質の加工を行える。
命を示す指標を算出し、この指標を所定値と比較して電
極寿命を判断する。従って、従来技術のように、電極が
損傷後にその損傷を検出するということがない。また、
加工の進行状況と電極の消耗状況とを対比して加工中で
も正確に電極寿命を把握でき、加工条件が変わっても電
極の交換時期（即ち寿命）を把握できる。ところでスタ
ンドオフが低いほど、その変動に基づく加工品質への影
響が増大するが、上記構成によれば、両電圧が共にスタ
ンドオフの影響を受ける値であるために、またそこで所
定の演算式が切断開始前に予め指示したスタンドオフ又
は位置センサによって実際計測したスタンドオフを考慮
して設定されているため、上記構成によれば却って、ス
タンドオフが低くても、さらにスタンドオフが変動して
も、加工品質への影響を阻止できる。つまり、より高品
質の加工を行える。
（実施例） 以下、実施例を第１図〜第３図を参照し説明する。第
１図はトーチの構成図、第２図は切断回数（切断時間）
と、アーク電圧V1及びノズル電圧V2との関係図、第３図
はスタンドオフＨと、両電圧V1、V2の電極消耗成分E1及
びスタンドオフ成分E2との関係図である。
１図はトーチの構成図、第２図は切断回数（切断時間）
と、アーク電圧V1及びノズル電圧V2との関係図、第３図
はスタンドオフＨと、両電圧V1、V2の電極消耗成分E1及
びスタンドオフ成分E2との関係図である。
第１図において、トーチ10は、電極１と被加工材２と
の間で発生したアーク３をノズル４で絞り、かつアーク
３を囲むように送給した動作ガスをプラズマ化し、この
プラズマガスをノズル４から噴出させて被加工材２を溶
融し飛散させるアーク３を得る。このようなトーチ10に
おいて、電極１とノズル４との相対的位置は固定されて
いて電極１が消耗するに従い、電極１とノズル４との距
離及び電極１と被加工材２との距離が広がり、その分、
アーク電圧V1（いわゆる「電極電圧」であり）、電極１
と被加工材２との間の電圧である、以下同じ）が大きく
なる。このため、アーク電圧V1及びノズル電圧V2（ノズ
ル４と被加工材２との間の電圧、以下同じ）を測定し、
両電圧V1、V2をコンピュータ等からなる演算装置５に取
り入れて所定の演算式に基づいて電極１の消耗量の指標
を演算し、この指標を表示装置６で表示する。また、こ
の指標を所定値と比較し、指標が所定値を越えたとき、
これを表示装置６に表示している。
の間で発生したアーク３をノズル４で絞り、かつアーク
３を囲むように送給した動作ガスをプラズマ化し、この
プラズマガスをノズル４から噴出させて被加工材２を溶
融し飛散させるアーク３を得る。このようなトーチ10に
おいて、電極１とノズル４との相対的位置は固定されて
いて電極１が消耗するに従い、電極１とノズル４との距
離及び電極１と被加工材２との距離が広がり、その分、
アーク電圧V1（いわゆる「電極電圧」であり）、電極１
と被加工材２との間の電圧である、以下同じ）が大きく
なる。このため、アーク電圧V1及びノズル電圧V2（ノズ
ル４と被加工材２との間の電圧、以下同じ）を測定し、
両電圧V1、V2をコンピュータ等からなる演算装置５に取
り入れて所定の演算式に基づいて電極１の消耗量の指標
を演算し、この指標を表示装置６で表示する。また、こ
の指標を所定値と比較し、指標が所定値を越えたとき、
これを表示装置６に表示している。
このとき、スタンドオフＨ（第１図に示すように、被
加工材２からのノズル４先端高さ、以下同じ）は、切断
開始前に指示するか又は公知の位置センサ７によって測
定して演算装置５にフィードバックする。
加工材２からのノズル４先端高さ、以下同じ）は、切断
開始前に指示するか又は公知の位置センサ７によって測
定して演算装置５にフィードバックする。
上記実施例によって被加工材２を切断した所、第２図
の結果を得た。即ち、 ＜成績１＞ 第１図のトーチ10を用い、 ノズル４の絞り径 :0.5mm 電極１と被加工材２の電流 :14A 切断速度 :1000mm/min 被加工材２の板厚 :2.3mm スタンドオフＨ :1.0mm 切断回数 :1000回 当初の切断時電圧（Ａ点） :V1a＝103V（アーク
電圧） V2a＝52V（ノズル
電圧） 千回切断後の切断時電圧（Ｂ点）:V1b＝112V（アーク
電圧） :V2b＝68V（ノズル
電圧） ＜成績２＞ 成績１での途中（Ｃ点）でスタンドオフＨ
を変更し、 スタンドオフＨ :2.5mm 当初の切断時電圧（Ｃ点） :V1c＝113V（アーク
電圧） V2c＝66V（ノズル
電圧） ＜成績３＞ 成績２の条件で、千回切断後の切断時電圧
（Ｄ点）を測定し、 スタンドオフＨ :2.5mm 千回切断後の切断時の電圧（Ｄ点）:V1d＝118V（アー
ク電圧） V2d＝75V（ノズル
電圧） であった。
の結果を得た。即ち、 ＜成績１＞ 第１図のトーチ10を用い、 ノズル４の絞り径 :0.5mm 電極１と被加工材２の電流 :14A 切断速度 :1000mm/min 被加工材２の板厚 :2.3mm スタンドオフＨ :1.0mm 切断回数 :1000回 当初の切断時電圧（Ａ点） :V1a＝103V（アーク
電圧） V2a＝52V（ノズル
電圧） 千回切断後の切断時電圧（Ｂ点）:V1b＝112V（アーク
電圧） :V2b＝68V（ノズル
電圧） ＜成績２＞ 成績１での途中（Ｃ点）でスタンドオフＨ
を変更し、 スタンドオフＨ :2.5mm 当初の切断時電圧（Ｃ点） :V1c＝113V（アーク
電圧） V2c＝66V（ノズル
電圧） ＜成績３＞ 成績２の条件で、千回切断後の切断時電圧
（Ｄ点）を測定し、 スタンドオフＨ :2.5mm 千回切断後の切断時の電圧（Ｄ点）:V1d＝118V（アー
ク電圧） V2d＝75V（ノズル
電圧） であった。
上記成績１〜３から、当初の切断時の両電圧V1、V2の
差Ｍ（＝V1a−V2a＝103−52＝51V）よりも、千回切断後
の切断時の差Ｎ（＝V1b−V2b＝112−68＝44V）の方が小
さい。また、スタンドオフＨを大きくすると、両電圧V
1、V2は大きくなる。さらに、電極消耗後（千回切断後
の切断時）の両電圧V1、V2は当初よりも大きくなること
がわかる。
差Ｍ（＝V1a−V2a＝103−52＝51V）よりも、千回切断後
の切断時の差Ｎ（＝V1b−V2b＝112−68＝44V）の方が小
さい。また、スタンドオフＨを大きくすると、両電圧V
1、V2は大きくなる。さらに、電極消耗後（千回切断後
の切断時）の両電圧V1、V2は当初よりも大きくなること
がわかる。
これより、両電圧V1、V2を電極消耗成分E1と、スタン
ドオフＨによって定まるスタンドオフ成分E2とに分けて
考えると、次の式が成り立つことが判明した。尚、スタ
ンドオフＨは、上記の通り、切断開始前に指示されたか
又は位置センサ７によって測定して演算装置５にフィー
ドバックされたもの。
ドオフＨによって定まるスタンドオフ成分E2とに分けて
考えると、次の式が成り立つことが判明した。尚、スタ
ンドオフＨは、上記の通り、切断開始前に指示されたか
又は位置センサ７によって測定して演算装置５にフィー
ドバックされたもの。
E1＝ａ・V1＋ｂ・V2……（ａ） E2＝a1・V1＋b1・V2……（ｂ） このとき、ａ、ｂ、a1、b1は実験により求めた定数で
あり、ａ＝a1＝１、ｂ＝−1.2、b1＝−0.563で各点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの電極消耗成分E1及びスタンドオフ成分E2を
求めると、各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値E1、E2は第３図のよ
うになり、スタンドオフ成分E2はほぼ一定となり、電極
消耗成分E1は当初Ａ、Ｂよりも千回切断後Ｃ、Ｄの方が
小さくなる。尚、係数ａ、ｂ、a1、b1はスタンドオフ成
分E2がほぼ一定となるように設定されるということであ
る。
あり、ａ＝a1＝１、ｂ＝−1.2、b1＝−0.563で各点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの電極消耗成分E1及びスタンドオフ成分E2を
求めると、各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値E1、E2は第３図のよ
うになり、スタンドオフ成分E2はほぼ一定となり、電極
消耗成分E1は当初Ａ、Ｂよりも千回切断後Ｃ、Ｄの方が
小さくなる。尚、係数ａ、ｂ、a1、b1はスタンドオフ成
分E2がほぼ一定となるように設定されるということであ
る。
従って電極１の消耗を検出するには、両電圧V1、V2を
測定し、上式（ａ）により電極消耗成分E1を演算すれば
よい。そして、この電極消耗成分E1を表示装置６で表示
すれば、加工中に電極１の消耗度合いを知ることが可能
となる。また、電極消耗成分E1を所定値と比較し、電極
消耗成分E1が所定値を越えて小さくなった時に電極１が
所定量消耗したことを表示装置６に表示すれば、電極１
が寿命に達したことを知ることもできる。
測定し、上式（ａ）により電極消耗成分E1を演算すれば
よい。そして、この電極消耗成分E1を表示装置６で表示
すれば、加工中に電極１の消耗度合いを知ることが可能
となる。また、電極消耗成分E1を所定値と比較し、電極
消耗成分E1が所定値を越えて小さくなった時に電極１が
所定量消耗したことを表示装置６に表示すれば、電極１
が寿命に達したことを知ることもできる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、加工中に所定
の演算式より電極寿命を示す指標を算出し、この指標を
所定値と比較して電極寿命を判断している。
の演算式より電極寿命を示す指標を算出し、この指標を
所定値と比較して電極寿命を判断している。
これにより、従来技術のように、電極が損傷してから
この損傷を検出することがない。しかも、加工中に表示
装置によって連続的に電極の消耗度合いを監視できるの
で、加工の進行状況と電極の消耗状況とを対比して加工
中に電極の交換時期を正確に把握できる。さらにこれま
でのように、ノズルを分解して目視点検する必要もな
く、作業者の負担を軽減できる。ところでスタンドオフ
が低いほど、その変動に基づく加工品質への影響が増大
するが、上記発明によれば、両電圧が共にスタンドオフ
の影響を受ける値であるために、またそこで所定の演算
式が切断開始前に予め指示したスタンドオフ又は位置セ
ンサによって実際計測したスタンドオフを考慮して設定
されているため、上記発明によれば却って、スタンドオ
フが低くても、さらにスタンドオフが変動しても、加工
品質への影響を阻止できる。つまり、より高品質の加工
を行える。
この損傷を検出することがない。しかも、加工中に表示
装置によって連続的に電極の消耗度合いを監視できるの
で、加工の進行状況と電極の消耗状況とを対比して加工
中に電極の交換時期を正確に把握できる。さらにこれま
でのように、ノズルを分解して目視点検する必要もな
く、作業者の負担を軽減できる。ところでスタンドオフ
が低いほど、その変動に基づく加工品質への影響が増大
するが、上記発明によれば、両電圧が共にスタンドオフ
の影響を受ける値であるために、またそこで所定の演算
式が切断開始前に予め指示したスタンドオフ又は位置セ
ンサによって実際計測したスタンドオフを考慮して設定
されているため、上記発明によれば却って、スタンドオ
フが低くても、さらにスタンドオフが変動しても、加工
品質への影響を阻止できる。つまり、より高品質の加工
を行える。
第１図はトーチの構成図、第２図は切断回数と、アーク
電圧及びノズル電圧との関係図、第３図はスタンドオフ
と、電圧電極消耗成分及びスタンドオフ成分との関係図
である。 1:電極、2:被加工材、3:アーク、4:ノズル、5:演算装
置、6:表示装置、7:位置センサ。
電圧及びノズル電圧との関係図、第３図はスタンドオフ
と、電圧電極消耗成分及びスタンドオフ成分との関係図
である。 1:電極、2:被加工材、3:アーク、4:ノズル、5:演算装
置、6:表示装置、7:位置センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】電極と被加工材との間に発生したアークを
ノズルで絞り、被加工材を加工するプラズマ加工機にお
いて、電極（１）と被加工材（２）との間のアーク電圧
（V1）を測定する第１電圧測定手段と、ノズル（４）と
被加工材（２）との間のノズル電圧（V2）を測定する第
２電圧測定手段とを有し、前記両電圧（V1,V2）を用い
て、切断開始前に予め指示したスタンドオフ（Ｈ）又は
位置センサ（７）によって実際計測したスタンドオフ
（Ｈ）を考慮して設定した所定の演算式（ａ・V1＋ｂ・
V2）に基づき、電極消耗の指標（E1）を算出し、この指
標（E1）が所定値を越えたとき、電極（１）が寿命に達
したとの判断を出力することを特徴とするプラズマ加工
機の電極寿命検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265790A JP2920657B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | プラズマ加工機の電極寿命検出装置 |
| EP91907711A EP0562111B1 (en) | 1990-04-17 | 1991-04-17 | Standoff control method and apparatus for plasma cutting machine |
| PCT/JP1991/000514 WO1991016170A1 (en) | 1990-04-17 | 1991-04-17 | Standoff control method and apparatus for plasma cutting machine |
| DE69127825T DE69127825T2 (de) | 1990-04-17 | 1991-04-17 | Abstandsteuerverfahren und -vorrichtung einer plasmaschneidmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265790A JP2920657B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | プラズマ加工機の電極寿命検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03297580A JPH03297580A (ja) | 1991-12-27 |
| JP2920657B2 true JP2920657B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=14333304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265790A Expired - Fee Related JP2920657B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | プラズマ加工機の電極寿命検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920657B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5406056B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2014-02-05 | コータキ精機株式会社 | 母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置 |
| JP5452639B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2014-03-26 | コータキ精機株式会社 | 母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置 |
| JP5452638B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2014-03-26 | コータキ精機株式会社 | 母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置 |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP10265790A patent/JP2920657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03297580A (ja) | 1991-12-27 |
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Legal Events
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