JP5406056B2 - Torch height holding device in base material processing equipment - Google Patents

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本発明は、母材の切断あるいは溶接などの母材の加工を行う母材加工装置において、トーチの電極の磨耗量を計測する装置およびトーチの電極の寿命を計測する装置およびトーチの高さを一定に保持する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring the wear amount of an electrode of a torch, an apparatus for measuring the life of an electrode of the torch, and the height of the torch in a matrix processing apparatus for processing the matrix such as cutting or welding of the matrix. The present invention relates to a device that keeps constant.

切断加工、溶接加工の分野では、アーク切断加工、アーク溶接加工が広く普及している。この種の母材加工装置は、トーチに電極が設けられ、電極と母材との間に印加されるアーク電圧に応じたアーク長さのアークを生成しつつトーチを母材の加工線に沿って移動させて母材を加工する。以下では、切断加工装置を例にとり説明する。 Arc cutting and arc welding are widely used in the fields of cutting and welding. In this kind of base material processing apparatus, an electrode is provided on the torch, and an arc having an arc length corresponding to the arc voltage applied between the electrode and the base material is generated, and the torch is moved along the processing line of the base material. To move the base material. Below, it demonstrates taking a cutting device as an example.

切断加工装置には、通常、AVC(アーク ボルテージ コントロール)装置が備え付けられている。 The cutting device is usually provided with an AVC (arc voltage control) device.

AVC装置は、測定されたアーク電圧を、設定された基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、切断用トーチを母材の高さ方向に移動させて切断用トーチと母材との距離を調整する制御を行なう装置である。この制御は、切断用トーチが斜めになったり、母材の熱歪みなどによって母材表面の高さ方向の位置が変化したとしても、常にアーク長を一定に保持するためのものである。母材Rの板厚に応じてアーク長が定まり、これに対応して基準アーク電圧が定まる。これは母材Rの板厚に応じて切断幅を規定の幅にするためのアーク長、基準アーク電圧が異なるからである。そのために板厚に対応して、切断幅を規定の幅にするために必要な基準アーク電圧が設定されている。 The AVC apparatus compares the measured arc voltage with the set reference arc voltage and moves the cutting torch in the height direction of the base material so as to keep the arc length constant, thereby cutting the cutting torch and the base metal. It is a device that performs control to adjust the distance to the material. This control is intended to always keep the arc length constant even if the cutting torch is inclined or the position of the base material surface in the height direction changes due to thermal distortion of the base material. The arc length is determined according to the thickness of the base material R, and the reference arc voltage is determined accordingly. This is because the arc length and the reference arc voltage for making the cutting width a specified width differ according to the thickness of the base material R. For this purpose, a reference arc voltage necessary for setting the cutting width to a specified width is set corresponding to the plate thickness.

図1は、切断用トーチ10と母材Rとの位置関係を時系列で示している。 FIG. 1 shows the positional relationship between the cutting torch 10 and the base material R in time series.

切断加工開始位置に切断用トーチ10が位置されると、切断用トーチ10の高さを計測する動作(IHS動作)を経て、ピアス工程に入る。ピアス工程では、切断用トーチ10の高さ方向の位置は、ピアッシングに適した一定の高さ方向位置Hpに調整される。そして、切断用トーチ10からプラズマを噴流することにより切断開始位置にピアス孔が開けられる。その後、切断用トーチ10が溶接線に沿って移動し一定速度になるまで加速する(加速工程)。加速工程では、切断用トーチ10の高さ方向の位置は、一定の高さ方向位置Hsに維持される。切断用トーチ10が一定速度になると、AVC開始点より、AVC装置による制御が開始される。以後、切断用トーチ10の高さ方向位置は、母材Rの表面高さ方向位置等が変動するに応じて、変動する。 When the cutting torch 10 is positioned at the cutting start position, an operation for measuring the height of the cutting torch 10 (IHS operation) is performed, and the piercing process is started. In the piercing process, the position of the cutting torch 10 in the height direction is adjusted to a certain height direction position Hp suitable for piercing. Then, a pierce hole is opened at the cutting start position by jetting plasma from the cutting torch 10. Thereafter, the cutting torch 10 moves along the weld line and accelerates to a constant speed (acceleration process). In the acceleration step, the position of the cutting torch 10 in the height direction is maintained at a constant height direction position Hs. When the cutting torch 10 reaches a constant speed, control by the AVC device is started from the AVC start point. Thereafter, the height direction position of the cutting torch 10 varies as the surface height direction position of the base material R varies.

切断開始位置から切断用トーチ10が移動を開始してからAVC開始点に至るまでの加速工程は時間管理されている。切断開始位置から切断用トーチ10が移動を開始してから所定時間に達すると、AVC装置による制御が開始される。 The acceleration process from the start of the cutting to the AVC start point after the cutting torch 10 starts moving from the cutting start position is time-controlled. When the predetermined time has elapsed since the cutting torch 10 started moving from the cutting start position, control by the AVC device is started.

ここで、電極11の磨耗がないのであれば、AVC装置による制御中、アーク長は切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLに比例し、切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLは一定に保持されるはずである。 Here, if the electrode 11 is not worn, the arc length is proportional to the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R and the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R during the control by the AVC apparatus. Should be held constant.

しかし、電極11が磨耗すると、その磨耗量分だけアーク長が長くなり、アーク電圧が上がる。そこで、アーク長を一定に保持するために、切断用トーチ10が下げられアーク電圧を基準アーク電圧まで下げるように調整される。 However, when the electrode 11 is worn, the arc length is increased by the amount of wear and the arc voltage is increased. Therefore, in order to keep the arc length constant, the cutting torch 10 is lowered so that the arc voltage is adjusted to the reference arc voltage.

しかし、切断用トーチ10が限界値まで下がると、図2(a)に示すように、切断溝の断面形状が本来の形状(破線にて示す)に比較してテーパ状(実線にて示す)となり、製品の品質が悪化する。また、切断用トーチ10が限界値まで下がると、母材Rへのドロス付着が顕著になり製品品質に悪影響を与えたり、ダブルアークによって切断用トーチ10のノズルの損傷を招くおそれがある。そして図2(b)に示すように、ノズル12の損傷が進行すると、切断幅の寸法が本来の寸法(破線にて示す)に比較して広くなり(実線にて示す)、製品の寸法に誤差が生じるおそれがある。このように切断用トーチ10の高さ位置の低下は、切断用トーチ10の寿命の低下や製品品質の劣化に大きく影響を与える。 However, when the cutting torch 10 is lowered to the limit value, as shown in FIG. 2A, the cross-sectional shape of the cutting groove is tapered (shown by a solid line) compared to the original shape (shown by a broken line). As a result, the quality of the product deteriorates. Further, when the cutting torch 10 is lowered to the limit value, dross adhesion to the base material R becomes prominent, which may adversely affect the product quality, or the double arc may cause damage to the nozzle of the cutting torch 10. As shown in FIG. 2 (b), when the damage of the nozzle 12 proceeds, the dimension of the cutting width becomes wider (indicated by the broken line) than the original dimension (indicated by the broken line), and the product dimensions are reduced. An error may occur. Thus, the reduction in the height position of the cutting torch 10 greatly affects the reduction in the life of the cutting torch 10 and the deterioration of product quality.

そこで、電極11の磨耗が進行することに伴って切断用トーチ10が限界値まで下がることを回避する必要がある。 Therefore, it is necessary to avoid that the cutting torch 10 is lowered to the limit value as the wear of the electrode 11 progresses.

(切断用トーチの寿命管理に関する従来の実施技術)
一般的には、電極を含めた切断用トーチの寿命管理は、オペレータに任されている。すなわち、たとえば切断用トーチの種類に対応して交換時間を明記した表に基づき、必要な時期に切断用トーチを新品と交換するようにしている。
(Conventional technology for life management of cutting torch)
Generally, the life management of the cutting torch including the electrodes is left to the operator. That is, for example, the cutting torch is replaced with a new one at a necessary time based on a table in which the replacement time is specified in accordance with the type of cutting torch.

また、図2(b)で説明したように、ノズル10aの損傷が進行すると、切断幅の寸法が広くなることから、製品の寸法を計測してノズルを含めた切断用トーチの損耗度を推定する手法も実施されている。 Further, as described with reference to FIG. 2B, when the damage of the nozzle 10a progresses, the size of the cutting width becomes wide. Therefore, the wear size of the cutting torch including the nozzle is estimated by measuring the product size. A technique is also being implemented.

また、切断時間とピアス回数を計測して計測値が規定値に達した場合に警報信号を出力して、切断用トーチの交換を促す装置も存在する。 There is also a device that measures the cutting time and the number of piercings and outputs an alarm signal when the measured value reaches a specified value to prompt the replacement of the cutting torch.

(切断用トーチの寿命管理に関して特許文献に記載された従来技術)
下記する特許文献1には、切断用トーチ内の電極の先端中央位置を計測し、計測値を新品時に同様に計測した値と比較することにより電極が交換時期に達したかを判断するという発明が記載されている。
(Prior art related to the life management of cutting torch)
Patent Document 1 described below is an invention in which the center position of the tip of the electrode in the cutting torch is measured, and it is determined whether the electrode has reached the replacement time by comparing the measured value with the value measured in the same way when new. Is described.

下記する特許文献2には、アークによって消費された電力量とアークのスタート回数に基づいて切断用トーチ内の電極の消耗量を演算し、演算した電極消耗量が限界消耗量を超えた場合に電極が交換時期に達したと判断するという発明が記載されている。   In Patent Document 2 below, the amount of consumption of the electrode in the cutting torch is calculated based on the amount of electric power consumed by the arc and the number of times the arc is started, and when the calculated amount of electrode consumption exceeds the limit consumption amount An invention is described in which it is determined that the electrode has reached the replacement time.

下記する特許文献3には、ノズル部材とノズル保護カバーとの間の電圧を監視することで、電極の消耗を検出するという発明が記載されている。   Patent Document 3 described below describes an invention in which electrode consumption is detected by monitoring a voltage between a nozzle member and a nozzle protective cover.

特開平6-226452号公報JP-A-6-226252 特開平5-277744号公報JP-A-5-277744 特開2006-7315号公報JP 2006-7315 A

切断用トーチの寿命管理に関する従来技術は、いずれも、プラズマ電源、母材の板厚などの切断条件の影響を受けて、磨耗量、寿命時期の計測誤差が大きい。また、特許文献3に記載されたものでは、ノズル保護カバーが装着された特殊な切断用トーチにしか適用することができない。   All of the prior arts related to the life management of the cutting torch are affected by the cutting conditions such as the plasma power source and the thickness of the base metal, and the measurement errors of the wear amount and the life time are large. Moreover, what was described in patent document 3 can be applied only to a special cutting torch equipped with a nozzle protection cover.

さらに、従来技術にあっては、AVC装置による制御の影響は何ら考慮されていない。すなわち、電極の磨耗が進行したまま、AVC装置による制御が実行されると、切断用トーチの高さ位置が低下し、製品品質の劣化等を招く。   Furthermore, in the prior art, the influence of control by the AVC apparatus is not taken into consideration at all. That is, if the control by the AVC apparatus is executed while the wear of the electrode is progressing, the height position of the cutting torch is lowered, resulting in deterioration of product quality and the like.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、トーチの電極の磨耗量を正確に計測して、トーチの交換時期を正確に判断できるようにすることを第1の解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a first problem to be solved is to accurately measure the amount of wear of the electrode of the torch and accurately determine the replacement time of the torch. It is.

また、電極の磨耗が進行したとしてもトーチの高さ位置が低下することを回避して、トーチの寿命の低下や製品品質の劣化を防止することを第2の解決課題とするものである。 Moreover, even if the wear of the electrode progresses, the second problem to be solved is to prevent the height of the torch from being lowered and to prevent the life of the torch and the product quality from being deteriorated.

第1発明は、
トーチに電極が設けられ、電極と母材との間に印加されるアーク電圧に応じたアーク長さのアークを生成しつつトーチを母材の加工線に沿って移動させて母材を加工する母材加工装置において、
アーク電圧を測定するアーク電圧測定手段と、
トーチと母材との距離を測定する距離測定手段と、
加工開始から所定時間後に制御を開始する制御手段であって、測定されたアーク電圧を、設定された基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、トーチを母材の高さ方向に移動させてトーチと母材との距離を調整する制御を行なうアーク電圧制御手段と、
加工開始から前記所定時間内に、アーク電圧測定手段によってアーク電圧を測定するとともに、距離測定手段によってトーチと母材との距離を測定し、これら測定されたアーク電圧およびトーチと母材との距離に基づいて、電極の磨耗量を演算する電極磨耗量演算手段と
が具えられた母材加工装置における電極磨耗量計測装置であることを特徴とする。
The first invention is
An electrode is provided on the torch, and the base material is processed by moving the torch along the processing line of the base material while generating an arc having an arc length corresponding to the arc voltage applied between the electrode and the base material. In the base material processing equipment,
Arc voltage measuring means for measuring the arc voltage;
Distance measuring means for measuring the distance between the torch and the base material;
Control means that starts control after a predetermined time from the start of machining, and compares the measured arc voltage with a set reference arc voltage to keep the arc length constant so that the height of the base metal Arc voltage control means for performing control to adjust the distance between the torch and the base material by moving in the direction;
Within the predetermined time from the start of processing, the arc voltage is measured by the arc voltage measuring means, the distance between the torch and the base material is measured by the distance measuring means, and the measured arc voltage and the distance between the torch and the base material are measured. The electrode wear amount measuring device in the base material processing apparatus is provided with electrode wear amount calculating means for calculating the electrode wear amount based on the above.

第2発明は、第1発明において、
電極磨耗量演算手段によって演算された電極磨耗量をしきい値と比較して、電極磨耗量がしきい値に達した場合に、警報信号を生成する警報信号生成手段
がさらに具えられた母材加工装置における電極寿命計測装置であることを特徴とする。
The second invention is the first invention,
The base material further comprising alarm signal generation means for generating an alarm signal when the electrode wear amount reaches the threshold value by comparing the electrode wear amount calculated by the electrode wear amount calculation means with the threshold value. It is an electrode lifetime measuring apparatus in a processing apparatus.

第3発明は、第1発明または第2発明において、
電極磨耗量演算手段によって演算された電極磨耗量に応じて、トーチと母材との距離を一定に保持するように、測定されたアーク電圧を補正し、この補正アーク電圧をアーク電圧制御手段に出力するアーク電圧補正手段
がさらに具えられ、
アーク電圧制御手段は、
補正されたアーク電圧を、設定された基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、トーチを母材の高さ方向に移動させてトーチと母材との距離を調整する制御を行なう、母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置であることを特徴とする。
The third invention is the first invention or the second invention,
According to the electrode wear amount calculated by the electrode wear amount calculation means, the measured arc voltage is corrected so as to keep the distance between the torch and the base material constant, and this corrected arc voltage is supplied to the arc voltage control means. An arc voltage correcting means for outputting is further provided,
The arc voltage control means
Control that adjusts the distance between the torch and the base metal by moving the torch in the height direction of the base metal so that the corrected arc voltage is compared with the set reference arc voltage and the arc length is kept constant. It is a torch height holding device in the base material processing apparatus.

第4発明は、第1発明または第2発明において、
電極磨耗量演算手段によって演算された電極磨耗量に応じて、トーチと母材との距離を一定に保持するように、基準アーク電圧を補正し、この補正基準アーク電圧をアーク電圧制御手段に出力する基準アーク電圧補正手段
がさらに具えられ、
アーク電圧制御手段は、
設定された基準アーク電圧を補正基準アーク電圧に置き換え、測定されたアーク電圧を、補正基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、トーチを母材の高さ方向に移動させてトーチと母材との距離を調整する制御を行なう、母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置であることを特徴とする。
4th invention is 1st invention or 2nd invention,
According to the electrode wear amount calculated by the electrode wear amount calculation means, the reference arc voltage is corrected so as to keep the distance between the torch and the base material constant, and this corrected reference arc voltage is output to the arc voltage control means. A reference arc voltage correcting means for further comprising:
The arc voltage control means
Replace the set reference arc voltage with the corrected reference arc voltage, and move the torch in the height direction of the base metal so that the measured arc voltage is compared with the corrected reference arc voltage and the arc length is kept constant. And a torch height holding device in a base material processing apparatus that performs control to adjust the distance between the torch and the base material.

第5発明は、第1発明において、
トーチの管理番号ごとに、あるいは母材の板厚の大きさごとに、トーチの電極の磨耗量を管理する電極磨耗量管理手段
が具えられたことを特徴とする。
A fifth invention is the first invention,
An electrode wear amount management means for managing the wear amount of the electrode of the torch is provided for each torch management number or for each thickness of the base material.

本発明によれば、つぎの作用効果が得られる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

a)トーチの電極の磨耗量を正確に知ることができ、トーチの交換時期を正確に判断することができるようになる(第1発明)。さらにトーチの電極の磨耗量が限界に達した正確な時期を警報によって知ることができるようになる(第2発明)。 a) The amount of wear of the torch electrode can be known accurately, and the replacement time of the torch can be accurately determined (first invention). Furthermore, it becomes possible to know the exact time when the wear amount of the electrode of the torch reaches the limit by the alarm (second invention).

b)トーチの電極の磨耗が進行したとしてもトーチの高さ位置が低下することを回避することができ、トーチの寿命の低下や製品品質の劣化を防止することができる(第3発明、第4発明)。 b) Even if wear of the electrode of the torch progresses, it can be avoided that the height position of the torch is lowered, and the life of the torch and the product quality can be prevented from being deteriorated (third invention, third invention). 4 invention).

c)トーチの種類毎あるいは母材の板厚毎に、電極磨耗量を管理することができ、複数のトーチが混用して使用される場合であっても、誤りなく、各トーチの交換時期を正確に判断することができるようになる(第5発明)。 c) The amount of electrode wear can be controlled for each type of torch or for each plate thickness of the base material, and even when multiple torches are used in combination, the replacement time of each torch can be set without error. An accurate determination can be made (fifth invention).

図1は、切断用トーチと母材との位置関係を時系列で示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the positional relationship between a cutting torch and a base material in time series. 図2(a)、(b)は従来技術および本発明の課題を説明するために用いた図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams used for explaining the problems of the prior art and the present invention. 図3は、実施形態の全体システムの構成を示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the entire system of the embodiment. 図4は、電極の磨耗量を計測する原理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of measuring the amount of electrode wear. 図5は、アーク電圧測定開始点からアーク電圧測定終了点までの切断用トーチの移動軌跡と母材の傾きとの幾何的関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a geometric relationship between the trajectory of the cutting torch from the arc voltage measurement start point to the arc voltage measurement end point and the inclination of the base material. 図6は、切断用トーチの高さ位置を保持する実施例における信号の流れを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a signal flow in the embodiment in which the height position of the cutting torch is held. 図7は、複数の切断用トーチを管理する実施例における処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure in an embodiment for managing a plurality of cutting torches.

以下、図面を参照して本発明に係る母材加工装置における電極磨耗量計測装置および電極寿命計測装置およびトーチ高さ保持装置について説明する。 Hereinafter, an electrode wear amount measuring device, an electrode life measuring device, and a torch height holding device in a base material processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施形態では、切断加工装置を例にとり説明する。しかし、本発明は、溶接加工装置にも同様に適用することができる。   In the embodiment, a cutting apparatus will be described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a welding apparatus.

また、切断加工装置は、たとえばプラズマ切断加工装置を想定して説明する。   The cutting apparatus will be described assuming a plasma cutting apparatus, for example.

図3は、実施形態の全体システムの構成をブロック図にて示す。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the entire system of the embodiment.

同図3に示すように、実施形態のシステムは、大きくは、切断用トーチ10と、プラズマ電源装置20と、演算処理装置30と、ストロークセンサ31と、タッチパネル32と、AVC装置40と、警報発生装置50とから構成されている。なお、図3は、本発明に係る構成部分のみを示しており、本発明とは直接関係のない実際のシステムにおける構成部分は省略している。 As shown in FIG. 3, the system of the embodiment mainly includes a cutting torch 10, a plasma power supply device 20, an arithmetic processing device 30, a stroke sensor 31, a touch panel 32, an AVC device 40, an alarm. The generator 50 is comprised. FIG. 3 shows only the components according to the present invention, and the components in the actual system that are not directly related to the present invention are omitted.

切断用トーチ10は、切断用トーチ10内に設けられた電極11と、切断用トーチ10の先端に設けられたノズル12とを含んで構成される。プラズマアークによって切断加工を行う母材切断加工装置は、電極11と母材Rとの間に印加されるアーク電圧Vaに応じたアーク長さのプラズマアークを生成しノズル12からプラズマを母材Rに向け噴流させつつ切断用トーチ10を母材Rの加工線に沿って移動させて母材Rを切断加工する。 The cutting torch 10 includes an electrode 11 provided in the cutting torch 10 and a nozzle 12 provided at the tip of the cutting torch 10. A base material cutting apparatus that performs a cutting process using a plasma arc generates a plasma arc having an arc length corresponding to an arc voltage Va applied between the electrode 11 and the base material R and generates plasma from the nozzle 12 with the base material R. The cutting torch 10 is moved along the processing line of the base material R while being jetted toward the base material, thereby cutting the base material R.

プラズマ電源装置20は、切断用トーチ10の電極11(負極)と母材R(正極)との間にアーク電圧Vaを印加する。アーク電圧Vaは、プラズマ電源装置20に設けられたアーク電圧測定手段21によって測定される。アーク電圧測定手段21によって測定されたアーク電圧Vaは、演算処理装置30に入力される。 The plasma power supply device 20 applies an arc voltage Va between the electrode 11 (negative electrode) and the base material R (positive electrode) of the cutting torch 10. The arc voltage Va is measured by an arc voltage measuring means 21 provided in the plasma power supply device 20. The arc voltage Va measured by the arc voltage measuring means 21 is input to the arithmetic processing unit 30.

ストロークセンサ31は、切断用トーチ10の高さ方向の位置(以下、単に「高さ」という)Hを検出する。ストロークセンサ31で検出された切断用トーチ10の高さHを示す信号は、演算処理装置30に入力される。 The stroke sensor 31 detects a position (hereinafter simply referred to as “height”) H in the height direction of the cutting torch 10. A signal indicating the height H of the cutting torch 10 detected by the stroke sensor 31 is input to the arithmetic processing unit 30.

タッチパネル32は、入力部33と、表示部34を備えている。入力部33で入力された内容を示す信号は、演算処理装置30に入力される。表示部34には、演算処理装置30から出力された表示信号に応じて表示がなされる。 The touch panel 32 includes an input unit 33 and a display unit 34. A signal indicating the content input by the input unit 33 is input to the arithmetic processing device 30. On the display unit 34, display is performed according to the display signal output from the arithmetic processing device 30.

警報発生装置50は、演算処理装置30から出力された警報信号に応じて警報を発生する。警報発生装置50は、たとえばブザー、パトライト(登録商標)で構成される。

The alarm generation device 50 generates an alarm according to the alarm signal output from the arithmetic processing device 30. The alarm generation device 50 is configured by, for example, a buzzer or Patlite (registered trademark) .

AVC装置40は、演算処理装置30から入力される後述する補正アーク電圧Va1を、設定された基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、切断用トーチ10を母材Rの高さ方向に移動させて切断用トーチ10と母材Rとの距離を調整する制御を行なう。この制御は、切断用トーチ10が斜めになったり、母材Rの熱歪みなどによって母材表面の高さ方向の位置が変化したとしても、常にアーク長を一定に保持するためのものである。母材Rの板厚に応じてアーク長が定まり、これに対応して基準アーク電圧が定まる。これは母材Rの板厚に応じて切断幅を規定の幅にするためのアーク長、基準アーク電圧が異なるからである。そのために板厚に対応して、切断幅を規定の幅にするために必要な基準アーク電圧が設定されている。 The AVC device 40 sets the cutting torch 10 of the base material R so as to maintain a constant arc length by comparing a corrected arc voltage Va1 (described later) input from the arithmetic processing device 30 with a set reference arc voltage. Control is performed to adjust the distance between the cutting torch 10 and the base material R by moving in the height direction. This control is to keep the arc length constant even when the cutting torch 10 is inclined or the position of the base material surface in the height direction changes due to thermal distortion of the base material R or the like. . The arc length is determined according to the thickness of the base material R, and the reference arc voltage is determined accordingly. This is because the arc length and the reference arc voltage for making the cutting width a specified width differ according to the thickness of the base material R. For this purpose, a reference arc voltage necessary for setting the cutting width to a specified width is set corresponding to the plate thickness.

以下、各実施例について説明する。   Each example will be described below.

(第1実施例:電極磨耗量計測)
図4は、電極11の磨耗量を計測する原理を説明する図である。
(First embodiment: measurement of electrode wear)
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of measuring the wear amount of the electrode 11.

電極11の磨耗量をΔD、ノズル12の長さをΔN、切断用トーチ10と母材Rとの距離をΔLとすると、アーク電圧Vaとこれらの間には、
Va=K1・ΔL+K2・ΔD+K3・ΔN …(1)
という関係が成立する。ただし、K1、K2、K3は、既知の定数である。ノズル長さΔNは、既知の値である。切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLは、ストロークセンサ31で検出された切断用トーチ10の高さHと、母材Rの板厚(既知)とよって求められる。なお、ストロークセンサ31の代わりに、切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLを直接測定する距離測定手段を設ける実施も可能である。
When the wear amount of the electrode 11 is ΔD, the length of the nozzle 12 is ΔN, and the distance between the cutting torch 10 and the base material R is ΔL, the arc voltage Va and
Va = K1 · ΔL + K2 · ΔD + K3 · ΔN (1)
The relationship is established. However, K1, K2, and K3 are known constants. The nozzle length ΔN is a known value. The distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R is obtained from the height H of the cutting torch 10 detected by the stroke sensor 31 and the plate thickness (known) of the base material R. Instead of the stroke sensor 31, it is possible to provide a distance measuring means for directly measuring the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R.

上記(1)式を変形すると、電極磨耗量ΔDは、
ΔD=(Va−K1・ΔL−K3・ΔN)/K2 …(2)
によって求められる、よって、アーク電圧測定手段21によってアーク電圧Vaを測定するとともに、ストロークセンサ31によって検出されたトーチ高さHに基づき切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLを測定し(あるいは距離測定手段によって距離ΔLを直接測定し)、これら測定されたアーク電圧Vaおよび切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLに基づいて、電極11の磨耗量ΔDを演算することができる。
When the above equation (1) is transformed, the electrode wear amount ΔD is
ΔD = (Va−K1 · ΔL−K3 · ΔN) / K2 (2)
Therefore, the arc voltage Va is measured by the arc voltage measuring means 21 and the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R is measured based on the torch height H detected by the stroke sensor 31 (or The distance ΔL is directly measured by the distance measuring means), and the wear amount ΔD of the electrode 11 can be calculated based on the measured arc voltage Va and the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R.

しかし、AVC装置40による制御が実行されている間は、切断用トーチ10の高さ方向位置が変動してしまい正確なアーク電圧Vaを測定することができない。そこで、AVC装置40による制御が実行されていない期間に、アーク電圧測定手段21によってアーク電圧Vaを測定する。   However, while the control by the AVC device 40 is being executed, the position in the height direction of the cutting torch 10 fluctuates, and an accurate arc voltage Va cannot be measured. Therefore, the arc voltage Va is measured by the arc voltage measuring means 21 during a period when the control by the AVC device 40 is not executed.

図1は、切断用トーチ10と母材Rとの位置関係を時系列で示している。 FIG. 1 shows the positional relationship between the cutting torch 10 and the base material R in time series.

切断加工開始位置に切断用トーチ10が位置されると、切断用トーチ10が母材Rに当接するまで下げられ、この位置から母材Rの板厚に応じた高さHpまで上昇される(IHS動作)。高さHpは、ピアッシングに適した高さである。高さHpの測定は、ストロークセンサ31によって行われる。そして、アークを形成する工程を経て、ピアス工程に入る。ピアス工程では、切断用トーチ10の高さHは、ピアッシングに適した一定の高さHpに維持される。そして、切断用トーチ10からプラズマが噴流されて切断開始位置にピアス孔が開けられる。 When the cutting torch 10 is positioned at the cutting start position, the cutting torch 10 is lowered until it comes into contact with the base material R, and is raised from this position to a height Hp corresponding to the thickness of the base material R ( IHS operation). The height Hp is a height suitable for piercing. The height Hp is measured by the stroke sensor 31. Then, after a process of forming an arc, the process enters a piercing process. In the piercing process, the height H of the cutting torch 10 is maintained at a constant height Hp suitable for piercing. Then, plasma is jetted from the cutting torch 10 and a piercing hole is opened at the cutting start position.

その後、切断用トーチ10が溶接線に沿って移動し一定速度になるまで加速する(加速工程)。加速工程では、切断用トーチ10の高さ方向の位置は、一定の高さ方向位置Hsに維持される。この加速工程では、AVC装置40による制御は行われない。 Thereafter, the cutting torch 10 moves along the weld line and accelerates to a constant speed (acceleration process). In the acceleration step, the position of the cutting torch 10 in the height direction is maintained at a constant height direction position Hs. In this acceleration process, control by the AVC device 40 is not performed.

よって、この加速工程で、アーク電圧測定手段21によってアーク電圧Vaが所定のサンプリング周期で測定される。 Therefore, in this acceleration step, the arc voltage Va is measured by the arc voltage measuring means 21 at a predetermined sampling period.

図5は、アーク電圧測定開始点(加速の開始点)からアーク電圧測定終了点(加速の終了点)までの切断用トーチ10の移動軌跡と母材Rの傾きとの幾何的関係を示したものである。母材Rの傾きは、母材Rが置かれる定盤(架台)の傾きや、定盤上に堆積されたドロスなどによって生じる。母材Rが傾いていると、測定されるアーク電圧Vaに誤差が生じる。そこで、測定されるアーク電圧Vaから傾きによる誤差分を差し引き補正する必要がある。 FIG. 5 shows the geometric relationship between the trajectory of the cutting torch 10 from the arc voltage measurement start point (acceleration start point) to the arc voltage measurement end point (acceleration end point) and the inclination of the base material R. Is. The inclination of the base material R is caused by the inclination of a surface plate (base) on which the base material R is placed, dross accumulated on the surface plate, or the like. If the base material R is inclined, an error occurs in the measured arc voltage Va. Therefore, it is necessary to correct by subtracting the error due to the inclination from the measured arc voltage Va.

図5中、εが、アーク電圧の測定誤差となる。よって、このアーク電圧測定誤差を解消するために、測定されたアーク電圧の増減傾向から1次式の傾きを計算して補正を行う。具体的には下記の補正演算を行う。 In FIG. 5, ε is an arc voltage measurement error. Therefore, in order to eliminate this arc voltage measurement error, correction is performed by calculating the slope of the primary equation from the increasing / decreasing tendency of the measured arc voltage. Specifically, the following correction calculation is performed.

Va´=Σ(Vai−i・atan(VaN−Va1/N)/N …(3)
ただし、Vaiは、加速中にトーチの下降が併行するケースもあるので、プラズマ電源と板厚で規定される電圧の範囲内を対象とし、i番目(i=1、2…N)のサンプリング時に測定されたアーク電圧であり、VaNは、最後のN番目のサンプリング時に測定されたアーク電圧である。
Va ′ = Σ (Vai−i · atan (VaN−Va1 / N) / N (3)
However, since Vai may be accompanied by lowering of the torch during acceleration, it is intended for the voltage range defined by the plasma power source and the plate thickness, and at the i-th (i = 1, 2,... N) sampling. VaN is the measured arc voltage, and VaN is the arc voltage measured during the last Nth sampling.

上記(3)式によって補正演算されたアーク電圧Va´を、上記(2)式に代入して、電極磨耗量ΔDを求める。 The arc voltage Va ′ corrected by the above equation (3) is substituted into the above equation (2) to obtain the electrode wear amount ΔD.

このようにして、電極11の磨耗量ΔDが、演算処理装置30の電極磨耗量演算手段35で演算される。 In this manner, the wear amount ΔD of the electrode 11 is calculated by the electrode wear amount calculation means 35 of the arithmetic processing unit 30.

ここで、一般に、電極11が限度値まで磨耗するときの平均的な電圧降下は、アーク電圧に換算すると、約8Vである。通常、アーク電圧は、100V〜200V程度であるので、必要とされる測定分解能は、4%以下となる。これはA/D変換精度の5ビット相当になる。更に波形に重畳された雑音等を考慮すると、8ビット(256)以上が必要となる。また、演算処理装置30には、上記した程度の精度のA/D変換機能と高周波雑音(プラズマの正極点の変動は数kHz)を除去するためのローパスフィルタが必要となる。アーク電圧のサンプリング周期は1msあれば充分である。よってハードのフィルタ回路ではなくソフトのフィルタ処理で対応可能である。なお、アーク電圧は電圧減衰器を介して10V以下に落として処理される。 Here, in general, the average voltage drop when the electrode 11 is worn to the limit value is about 8 V in terms of arc voltage. Usually, since the arc voltage is about 100V to 200V, the required measurement resolution is 4% or less. This is equivalent to 5 bits of A / D conversion accuracy. Further, considering noise superimposed on the waveform, 8 bits (256) or more are required. Further, the arithmetic processing unit 30 requires an A / D conversion function with the above-described accuracy and a low-pass filter for removing high-frequency noise (the fluctuation of the positive electrode point of the plasma is several kHz). An arc voltage sampling period of 1 ms is sufficient. Therefore, it is possible to cope with soft filter processing instead of a hard filter circuit. The arc voltage is processed by dropping it to 10 V or less via a voltage attenuator.

母材Rを切断加工する毎に、電極磨耗量演算手段35で逐次演算される電極11の磨耗量ΔDは、表示信号に変換されて、タッチパネル32の表示部34に出力される。これによりタッチパネル32の表示部34に、現在の電極11の磨耗量ΔDが表示され、オペレータは常時、切断用トーチ10の磨耗状態を確認することができる。 Each time the base material R is cut, the wear amount ΔD of the electrode 11 sequentially calculated by the electrode wear amount calculating means 35 is converted into a display signal and output to the display unit 34 of the touch panel 32. As a result, the current wear amount ΔD of the electrode 11 is displayed on the display unit 34 of the touch panel 32, and the operator can always check the wear state of the cutting torch 10.

(第2実施例:電極磨耗量計測とトーチ寿命計測の併用)
一方、演算処理装置30の、しきい値設定部36には、電極11の磨耗量ΔDが限界値に達したか否かを判断するためのしきい値ΔDcが設定されている。
(Second embodiment: combined use of electrode wear measurement and torch life measurement)
On the other hand, the threshold value setting unit 36 of the arithmetic processing unit 30 is set with a threshold value ΔDc for determining whether or not the wear amount ΔD of the electrode 11 has reached a limit value.

警報信号生成手段136では、電極磨耗量演算手段35によって演算された電極磨耗量ΔDがしきい値ΔDcと比較される。その結果、電極磨耗量ΔDがしきい値ΔDcに達した場合には、警報信号が生成され、警報信号が警報発生装置50に出力される。これにより警報発生装置50で警報が発生される。これにより、オペレータは、電極11の磨耗が限界に達したことを認識することができ、切断用トーチ10を新品に交換するなどの処置をとることができる。なお、警報信号をタッチパネル32に出力して、表示部34に警報内容を表示してもよい。 In the alarm signal generation means 136, the electrode wear amount ΔD calculated by the electrode wear amount calculation means 35 is compared with a threshold value ΔDc. As a result, when the electrode wear amount ΔD reaches the threshold value ΔDc, an alarm signal is generated and the alarm signal is output to the alarm generator 50. As a result, an alarm is generated by the alarm generator 50. Thereby, the operator can recognize that the wear of the electrode 11 has reached the limit, and can take measures such as replacing the cutting torch 10 with a new one. Note that the alarm content may be displayed on the display unit 34 by outputting an alarm signal to the touch panel 32.

切断用トーチ10の寿命を判断するために他の手法を併用してもよい。 Other methods may be used in combination to determine the life of the cutting torch 10.

通常は、電極11とノズル12のいずれかが寿命に達すると、電極11とノズル12は同時に交換される。切断用トーチ10の寿命は、電極11とノズル12の損耗を合算したものとして表される。電極11とノズル12の損耗は、アーク時間(切断時間)とピアス回数により規定される。アーク時間は、プラズマ電源装置20の電源の種類、ガスの種類、電極11の種類(材料)によって規定される。切断時間は、アーク電圧が規定値以上になっている時間を計時することにより得られる。ピアス回数は、アーク電圧と切断用トーチ10の高さから計数して累積される。 Normally, when either the electrode 11 or the nozzle 12 reaches the end of its life, the electrode 11 and the nozzle 12 are replaced at the same time. The life of the cutting torch 10 is expressed as the sum of the wear of the electrode 11 and the nozzle 12. The wear of the electrode 11 and the nozzle 12 is defined by the arc time (cutting time) and the number of piercings. The arc time is defined by the type of power source of the plasma power source device 20, the type of gas, and the type (material) of the electrode 11. The cutting time is obtained by measuring the time during which the arc voltage is equal to or higher than the specified value. The number of times of piercing is accumulated from the arc voltage and the cutting torch 10 height.

演算処理装置30の寿命演算部37では、切断用トーチ10の寿命時間が下記式によって演算される。 In the life calculation unit 37 of the arithmetic processing unit 30, the life time of the cutting torch 10 is calculated by the following equation.

寿命時間=切断時間+K・ピアス回数 …(4)
Kは、ピアス回数で加速される切断用トーチ10の損耗度合いの時間換算値である。Kの値は、既知の値として、プラズマ電源装置20の電源の種類、ガスの種類、電極11の種類(材料)に対応してデータベース38に記憶されておかれる。このため演算処理装置30には、適度な容量の不揮発性メモリが必要とされる。
Life time = Cutting time + K · Number of piercings (4)
K is a time converted value of the degree of wear of the cutting torch 10 accelerated by the number of piercings. The value of K is stored in the database 38 as a known value corresponding to the type of power source of the plasma power supply device 20, the type of gas, and the type (material) of the electrode 11. For this reason, the arithmetic processing unit 30 requires a nonvolatile memory having an appropriate capacity.

警報信号生成手段136では、寿命演算部37によって演算された寿命時間が規定値と比較される。その結果、寿命時間が規定値を超えた場合には、警報信号が生成され、警報信号が警報発生装置50に出力される。これにより警報発生装置50で警報が発生される。これにより、オペレータは、電極11またはノズル12の損耗が限界に達したことを認識することができ、切断用トーチ10を新品に交換するなどの処置をとることができる。 In the alarm signal generation means 136, the lifetime calculated by the lifetime calculator 37 is compared with a specified value. As a result, when the lifetime exceeds the specified value, an alarm signal is generated and the alarm signal is output to the alarm generator 50. As a result, an alarm is generated by the alarm generator 50. Thereby, the operator can recognize that the wear of the electrode 11 or the nozzle 12 has reached the limit, and can take measures such as replacing the cutting torch 10 with a new one.

寿命時間が規定値を超えた場合に発生される警報信号は、電極磨耗量ΔDがしきい値ΔDcに達した場合に発生される警報信号と識別できるようにすることが望ましい。この場合も、各警報信号をタッチパネル32に出力して、表示部34に警報内容を表示してもよい。 It is desirable that the alarm signal generated when the lifetime exceeds the specified value can be distinguished from the alarm signal generated when the electrode wear amount ΔD reaches the threshold value ΔDc. Also in this case, each alarm signal may be output to the touch panel 32 and the alarm content may be displayed on the display unit 34.

(第3実施例:トーチ高さ保持)
さて、電極11の磨耗がないのであれば、AVC装置40による制御中、アーク長は切断用トーチ10と母材Rとの距離に比例し、切断用トーチ10と母材Rとの距離ΔLは一定に保持されるはずである。
(Third embodiment: Torch height maintenance)
If the electrode 11 is not worn, the arc length is proportional to the distance between the cutting torch 10 and the base material R during the control by the AVC device 40, and the distance ΔL between the cutting torch 10 and the base material R is Should be held constant.

しかし、電極11が磨耗すると、その磨耗量分だけアーク長が長くなり、測定されるアーク電圧Vaが上がる。そこで、アーク長を一定に保持するために、切断用トーチ10が下げられ、アーク電圧を基準アーク電圧まで下げるように調整される。 However, when the electrode 11 is worn, the arc length is increased by the wear amount, and the measured arc voltage Va is increased. Therefore, in order to keep the arc length constant, the cutting torch 10 is lowered and adjusted so that the arc voltage is lowered to the reference arc voltage.

しかし、切断用トーチ10が限界値まで下がると、図2(a)で説明したように、切断用トーチ10の寿命の低下や製品品質の劣化に大きく影響を与える。このため、電極11の磨耗が進行することに伴って切断用トーチ10が限界値まで下がることを回避する必要がある。 However, when the cutting torch 10 is lowered to the limit value, as described with reference to FIG. 2A, the life of the cutting torch 10 and the product quality are greatly affected. For this reason, it is necessary to avoid that the cutting torch 10 falls to the limit value as the wear of the electrode 11 progresses.

そこで、本実施例では、演算処理装置30に、アーク電圧補正手段39を設け、アーク電圧補正手段39で補正されたアーク電圧Va1を、AVC装置40に出力することで切断用トーチ10の高さを保持するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the arc voltage correction means 39 is provided in the arithmetic processing unit 30, and the arc voltage Va 1 corrected by the arc voltage correction means 39 is output to the AVC device 40, so that the height of the cutting torch 10 is increased. To keep.

図6は、本実施例における信号の流れを示す図である。以下、この図を併せ参照して説明する。 FIG. 6 is a diagram illustrating a signal flow in the present embodiment. Hereinafter, description will be made with reference to this figure.

プラズマ電源装置20に設けられたアーク電圧測定手段21では、実際のアーク電圧Vaが測定される。アーク電圧測定手段21によって測定されたアーク電圧Vaは、演算処理装置30のアーク電圧補正手段39に入力される。 The arc voltage measuring means 21 provided in the plasma power supply device 20 measures the actual arc voltage Va. The arc voltage Va measured by the arc voltage measuring unit 21 is input to the arc voltage correcting unit 39 of the arithmetic processing unit 30.

アーク電圧補正手段39では、電極磨耗量演算手段35によって演算された電極磨耗量ΔDに応じて、切断用トーチ10と母材Rとの距離を一定に保持するように、測定されたアーク電圧Vaを下記式のごとく補正演算し、補正アーク電圧Va1を生成する。 The arc voltage correction means 39 measures the measured arc voltage Va so as to keep the distance between the cutting torch 10 and the base material R constant according to the electrode wear amount ΔD calculated by the electrode wear amount calculation means 35. Is corrected and calculated as shown below to generate a corrected arc voltage Va1.

Va1=Va−K2・ΔD …(5)
そして、この補正アーク電圧Va1をAVC装置40に出力する。
Va1 = Va−K2 · ΔD (5)
The corrected arc voltage Va1 is output to the AVC device 40.

AVC装置40では、測定アーク電圧Vaを、補正アーク電圧Va1に置き換え、制御を行なう。すなわち、補正アーク電圧Va1を、設定された基準アーク電圧と比較してアーク長を一定に保持するように、切断用トーチ10を母材Rの高さ方向に移動させて切断用トーチ10と母材Rとの距離を調整する制御を行なう。 In the AVC device 40, the measured arc voltage Va is replaced with the corrected arc voltage Va1, and control is performed. In other words, the cutting torch 10 is moved in the height direction of the base material R so that the corrected arc voltage Va1 is compared with the set reference arc voltage and the arc length is kept constant, so that the cutting torch 10 and the base Control to adjust the distance to the material R is performed.

これにより、電極11の磨耗が進行したとしても、切断用トーチ10は下がることなく一定の高さに保持される。しかも、本実施例によれば、手動にて基準アーク電圧に変更を加える必要がなく、自動的に、切断用トーチ10の高さを一定に保持する制御が実現される。さらに本実施例によれば、既存のプラズマ電源装置20、AVC装置40には何ら改造、加工を加えることなく、これらの装置間に、アーク電圧補正手段39(演算処理装置30)を追加するという簡易なシステム構成で、切断用トーチ10の高さを自動的に一定に保持することができるという顕著な効果が得られる。 Thereby, even if the wear of the electrode 11 proceeds, the cutting torch 10 is held at a constant height without lowering. In addition, according to the present embodiment, it is not necessary to manually change the reference arc voltage, and the control for automatically maintaining the height of the cutting torch 10 constant is realized. Furthermore, according to the present embodiment, the arc voltage correction means 39 (the arithmetic processing unit 30) is added between these devices without any modification or processing of the existing plasma power supply device 20 and AVC device 40. With a simple system configuration, a remarkable effect is obtained that the height of the cutting torch 10 can be automatically maintained constant.

この実施例では、測定アーク電圧Vaを補正して、AVC装置40による制御を行なうようにしている。しかし、基準アーク電圧を補正して、AVC装置40による制御を行なうようにしてもよい。 In this embodiment, the measured arc voltage Va is corrected and the control by the AVC device 40 is performed. However, the control by the AVC device 40 may be performed by correcting the reference arc voltage.

この場合、電極磨耗量演算手段35によって演算された電極磨耗量ΔDに応じて、切断用トーチ10と母材Rとの距離を一定に保持するように、現在AVC装置40で設定されている基準アーク電圧Vthを、下記式のごとく補正演算し、補正基準アーク電圧Vth1を生成する。 In this case, the reference currently set by the AVC device 40 so as to keep the distance between the cutting torch 10 and the base material R constant according to the electrode wear amount ΔD calculated by the electrode wear amount calculating means 35. The arc voltage Vth is corrected and calculated as shown below to generate a corrected reference arc voltage Vth1.

Vth1=Vth+K2・ΔD …(6)
そして、この補正基準アーク電圧Vth1をAVC装置40に出力する。
Vth1 = Vth + K2 · ΔD (6)
The corrected reference arc voltage Vth1 is output to the AVC device 40.

AVC装置40では、現在設定されている基準アーク電圧Vthを、補正基準アーク電圧Vth1に置き換え、制御を行なう。すなわち、アーク電圧測定手段21で測定されたアーク電圧Vaを、補正基準アーク電圧Vth1と比較してアーク長を一定に保持するように、切断用トーチ10を母材Rの高さ方向に移動させて切断用トーチ10と母材Rとの距離を調整する制御を行なう。 The AVC device 40 performs control by replacing the currently set reference arc voltage Vth with the corrected reference arc voltage Vth1. That is, the cutting torch 10 is moved in the height direction of the base material R so that the arc voltage Va measured by the arc voltage measuring means 21 is compared with the corrected reference arc voltage Vth1 and the arc length is kept constant. Thus, control for adjusting the distance between the cutting torch 10 and the base material R is performed.

これにより、電極11の磨耗が進行したとしても、切断用トーチ10は下がることなく一定の高さに保持される。 Thereby, even if the wear of the electrode 11 proceeds, the cutting torch 10 is held at a constant height without lowering.

(第4実施例:電極磨耗量管理)
アーク電圧は、電極11を陰極とし母材R内のプラズマの陽極点との電圧差である。母材Rの板厚が変化すれば、加速工程中に測定されるアーク電圧Vaが変化する。これは母材Rの板厚に応じて切断性能を補償するために適切なトーチ高さH(トーチ・母材間距離ΔL)が決まっているからである。
(4th Example: Electrode wear amount management)
The arc voltage is a voltage difference from the anode point of the plasma in the base material R using the electrode 11 as a cathode. If the thickness of the base material R changes, the arc voltage Va measured during the acceleration process changes. This is because an appropriate torch height H (torch-base material distance ΔL) is determined in order to compensate the cutting performance in accordance with the thickness of the base material R.

異なる板厚の母材Rが切断加工される毎に、切断用トーチ10が板厚の大きさに応じた種類のものに交換される。そして、加速工程では、母材Rの板厚の大きさに応じた高さに、切断用トーチ10の高さHsが調整される。このように異なる種類の複数の切断用トーチ10が混用されて使用される場合には、電極磨耗量の管理を、切断用トーチ10の種類毎に行う必要がある。 Each time the base material R having a different plate thickness is cut, the cutting torch 10 is replaced with a type corresponding to the size of the plate thickness. In the acceleration step, the height Hs of the cutting torch 10 is adjusted to a height corresponding to the thickness of the base material R. Thus, when a plurality of different types of cutting torches 10 are used together, it is necessary to manage the amount of electrode wear for each type of cutting torch 10.

そこで、演算処理装置30の管理手段131は、母材Rの板厚の大きさごとに切断用トーチ10の電極11の磨耗量を管理する。 Therefore, the management means 131 of the arithmetic processing unit 30 manages the amount of wear of the electrode 11 of the cutting torch 10 for each thickness of the base material R.

以下、図7のフローチャートを参照して演算処理装置30で行われる処理の手順について説明する。 Hereinafter, the procedure of processing performed by the arithmetic processing device 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.

切断加工開始にあたり、タッチパネル32の入力部33より、プラズマ電源装置20の電源の種類、ガスの種類、電極11の種類(材料)のデータが入力される。これにより入力データに対応するKの値がデータベース38から読み出される。また切断用トーチ10が新品である場合には、「新品」であることを示すデータが入力される(ステップ101)。 At the start of the cutting process, data on the type of power source, the type of gas, and the type (material) of the electrode 11 is input from the input unit 33 of the touch panel 32. As a result, the value K corresponding to the input data is read from the database 38. If the cutting torch 10 is new, data indicating "new" is input (step 101).

つぎに切断用トーチ10がセットされ(ステップ102)、切断用トーチ10の種類を示す管理番号のデータがタッチパネル32の入力部33より入力される。この切断用トーチ10の種類を示す管理番号は、母材Rの板厚に対応している(ステップ103)。 Next, the cutting torch 10 is set (step 102), and management number data indicating the type of the cutting torch 10 is input from the input unit 33 of the touch panel 32. The management number indicating the type of the cutting torch 10 corresponds to the thickness of the base material R (step 103).

つぎに、切断加工が実行される。切断加工中は、切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量ΔDが前述したごとく演算される。 Next, a cutting process is performed. During the cutting process, the cutting time, the number of piercings, the life time, and the electrode wear amount ΔD are calculated as described above.

管理手段131は、切断用トーチ10の種類を示す管理番号に対応して、切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量ΔDの履歴をメモリに記憶し、管理している。 The management means 131 stores and manages the history of the cutting time, the number of times of piercing, the life time, and the electrode wear amount ΔD in a memory corresponding to the management number indicating the type of the cutting torch 10.

切断用トーチ10が「新品」の場合には、対応する管理番号の切断用トーチ10の履歴情報を消去、つまり切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量ΔDをリセットした上で、対応する管理番号の切断用トーチ10の切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量ΔDをメモリに記録する。 If the cutting torch 10 is “new”, the history information of the cutting torch 10 with the corresponding management number is deleted, that is, the cutting time, the number of times of piercing, the lifetime, and the electrode wear amount ΔD are reset. The cutting time, the number of piercings, the life time, and the electrode wear amount ΔD of the management number cutting torch 10 are recorded in the memory.

これに対して、「新品」の入力がなく、切断用トーチ10が旧品の場合には、対応する管理番号の切断用トーチ10の履歴情報を引き継ぐ、つまり、対応する管理番号の切断用トーチ10の切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量をメモリから読み出し、新たに演算された切断時間、ピアス回数、寿命時間、電極磨耗量ΔDによってデータを更新してメモリに記憶する(ステップ104)。 On the other hand, when there is no input of “new” and the cutting torch 10 is an old product, the history information of the cutting torch 10 with the corresponding management number is taken over, that is, the cutting torch with the corresponding management number. The cutting time, the number of piercings, the life time, and the electrode wear amount of 10 are read from the memory, and the data is updated and stored in the memory by the newly calculated cutting time, the number of piercings, the life time, and the electrode wear amount ΔD (step 104) ).

以上のごとくして、管理番号毎に電極磨耗量ΔD、切断時間、ピアス回数、寿命時間がメモリに記録される。なお、記録内容は、表示信号に変換されて、タッチパネル32の表示部34に出力される。これによりタッチパネル32の表示部34に、切断用トーチ10の種類(管理番号)毎に電極磨耗量ΔD、切断時間、ピアス回数、寿命時間を表示させることができ、オペレータは常時、複数の切断用トーチ10の損耗状態を確認することができる。また、記録内容に基づき警報信号が出力されて、警報発生装置50によって、切断用トーチ10の種類(管理番号)毎に電極磨耗量ΔDが限界に達したこと、あるいは、寿命時間が限界に達したことをオペレータに知らしめることができる。 As described above, the electrode wear amount ΔD, the cutting time, the number of times of piercing, and the lifetime are recorded in the memory for each management number. The recorded content is converted into a display signal and output to the display unit 34 of the touch panel 32. As a result, the display 34 of the touch panel 32 can display the electrode wear amount ΔD, the cutting time, the number of times of piercing, and the life time for each type (control number) of the cutting torch 10. The worn state of the torch 10 can be confirmed. In addition, an alarm signal is output based on the recorded content, and the alarm generation device 50 indicates that the electrode wear amount ΔD has reached the limit for each type (control number) of the cutting torch 10 or the lifetime has reached the limit. The operator can be informed of this.

なお、本実施例では、切断用トーチ10の種類を示す管理番号を入力し、入力した管理番号によって切断用トーチ10の種類を判別し、切断用トーチ10の種類毎に電極磨耗量等を管理するようにしているが、母材Rの板厚の大きさ毎に電極磨耗量等を管理する実施も可能である。 In this embodiment, a management number indicating the type of cutting torch 10 is input, the type of cutting torch 10 is determined based on the input management number, and the amount of electrode wear and the like is managed for each type of cutting torch 10. However, it is possible to manage the amount of electrode wear and the like for each thickness of the base material R.

すなわち、切断用トーチ10の加速工程中に、ストロークセンサ31で検出された切断用トーチ10の高さHに応じて母材Rの板厚の大きさを判別し、母材Rの板厚の大きさごとに切断用トーチ10の電極11の磨耗量等を管理してもよい。 That is, during the acceleration process of the cutting torch 10, the thickness of the base material R is determined according to the height H of the cutting torch 10 detected by the stroke sensor 31, and the thickness of the base material R is determined. You may manage the abrasion amount etc. of the electrode 11 of the cutting torch 10 for every magnitude | size.

以上説明した実施例によれば、つぎのような作用効果が得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

a)切断用トーチ10の電極11の磨耗量ΔDを正確に知ることができ、切断用トーチ10の交換時期を正確に判断することができるようになる(第1実施例)。さらに切断用トーチ10の電極11の磨耗量が限界に達した正確な時期を警報によって知ることができるようになる(第2実施例)。 a) The wear amount ΔD of the electrode 11 of the cutting torch 10 can be known accurately, and the replacement time of the cutting torch 10 can be accurately determined (first embodiment). Further, it becomes possible to know the exact time when the wear amount of the electrode 11 of the cutting torch 10 has reached the limit by a warning (second embodiment).

b)電極磨耗量ΔDの計測と切断用トーチ10の寿命時間の計測を併用して、それぞれ限界に達した時期に警報を発生させることができ、切断用トーチ10の交換時期を正確かつ的確に判断することができるようになる(第2実施例)。 b) Using both the measurement of the electrode wear amount ΔD and the measurement of the lifetime of the cutting torch 10, an alarm can be generated when the limit is reached, and the replacement time of the cutting torch 10 can be accurately and accurately determined. It becomes possible to judge (second embodiment).

c)切断用トーチ10の電極11の磨耗が進行したとしても切断用トーチ10の高さ位置が低下することを回避することができ、切断用トーチ10の寿命の低下や製品品質の劣化を防止することができる(第3実施例)。 c) Even if the wear of the electrode 11 of the cutting torch 10 progresses, it can be avoided that the height position of the cutting torch 10 is lowered, and the life of the cutting torch 10 and the product quality are prevented from being deteriorated. (Third embodiment).

d)切断用トーチ10の種類毎あるいは母材Rの板厚毎に、電極磨耗量ΔD、切断時間、ピアス回数、寿命時間を管理することができ、複数の切断用トーチ10が混用して使用される場合であっても、誤りなく、各切断用トーチ10の交換時期を正確に判断することができるようになる(第4実施例)。 d) The amount of electrode wear ΔD, cutting time, number of times of piercing, and life time can be managed for each type of cutting torch 10 or each thickness of the base material R, and a plurality of cutting torches 10 are used in combination. Even in such a case, the replacement time of each cutting torch 10 can be accurately determined without error (fourth embodiment).

10 切断用トーチ、30 演算処理装置、40 AVC装置、50 警報発生装置 10 cutting torch, 30 arithmetic processing unit, 40 AVC unit, 50 alarm generator

Claims (2)

トーチに電極が設けられ、電極と母材との間に印加されるアーク電圧に応じたアーク長さのアークを生成しつつトーチを母材の加工線に沿って移動させて母材を加工する母材加工装置において、
アーク電圧を測定するアーク電圧測定手段と、
トーチと母材との距離を測定する距離測定手段と、
加工開始から所定時間後にアーク電圧制御を開始する制御手段であって、入力されたアーク電圧を、設定された基準アーク電圧と比較して、前記所定時間後の当該アーク電圧制御中の間はアーク長を一定に保持するように、トーチを母材の高さ方向に移動させてトーチと母材との距離を調整する制御を行なうアーク電圧制御手段と、
加工開始から前記所定時間内であって前記トーチの高さ方向が変動せずに前記トーチが一定速度になるまで加速する加速期間内に、アーク電圧測定手段によって所定のサンプリング周期で複数回アーク電圧を測定するとともに、距離測定手段によってトーチと母材との距離を測定し、前記複数回測定されたアーク電圧およびトーチと母材との距離に基づいて、電極の磨耗量を演算する電極磨耗量演算手段と
が備えられたものであり、
前記電極磨耗量演算手段によって演算された電極磨耗量に応じて、電極磨耗量の大きさに関わらずトーチと母材との距離を一定に保持するための補正アーク電圧を、前記アーク電圧測定手段によって測定されたアーク電圧に基づき演算し、この演算された補正アーク電圧を、アーク電圧制御手段に出力するアーク電圧補正手段
がさらに具えられ、
前記アーク電圧制御手段は、
入力された前記補正アーク電圧を、設定された基準アーク電圧と比較して、前記所定時間後の前記アーク電圧制御中の間はアーク長を一定に保持するように、トーチを母材の高さ方向に移動させてトーチと母材との距離を調整する制御を行なう
ものであり、
前記電極磨耗量演算手段によって演算された電極磨耗量をしきい値と比較して、電極磨耗量がしきい値に達した場合に、警報信号を生成する警報信号生成手段
がさらに具えられたことを
を特徴とする母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置。
An electrode is provided on the torch, and the base material is processed by moving the torch along the processing line of the base material while generating an arc having an arc length corresponding to the arc voltage applied between the electrode and the base material. In the base material processing equipment,
Arc voltage measuring means for measuring the arc voltage;
Distance measuring means for measuring the distance between the torch and the base material;
Control means for starting arc voltage control after a predetermined time from the start of machining, comparing the input arc voltage with a set reference arc voltage, and setting the arc length during the arc voltage control after the predetermined time. Arc voltage control means for performing control to adjust the distance between the torch and the base material by moving the torch in the height direction of the base material so as to keep it constant;
The arc voltage is measured a plurality of times at a predetermined sampling period by the arc voltage measuring means within the predetermined time from the start of machining within the acceleration period in which the torch is accelerated until the torch reaches a constant speed without changing the height direction of the torch. The electrode wear amount is calculated by measuring the distance between the torch and the base material by the distance measuring means, and calculating the electrode wear amount based on the arc voltage and the distance between the torch and the base material measured a plurality of times. And a calculation means,
According to the electrode wear amount calculated by the electrode wear amount calculation means, a correction arc voltage for keeping the distance between the torch and the base material constant irrespective of the magnitude of the electrode wear amount, the arc voltage measurement means Arc voltage correction means for calculating based on the arc voltage measured by and outputting the calculated corrected arc voltage to the arc voltage control means,
The arc voltage control means is
The corrected arc voltage inputted is compared with a set reference arc voltage, and the torch is moved in the height direction of the base material so as to keep the arc length constant during the arc voltage control after the predetermined time. It is controlled to move and adjust the distance between the torch and the base material,
An alarm signal generating means for generating an alarm signal when the electrode wear amount reaches the threshold value by comparing the electrode wear amount calculated by the electrode wear amount calculating means with a threshold value is further provided. A torch height holding device in a base material processing apparatus characterized by the above.
トーチの管理番号ごとに、あるいは母材の板厚の大きさごとに、トーチの電極の磨耗量を管理する電極磨耗量管理手段
が具えられたことを特徴とする請求項1記載の母材加工装置におけるトーチ高さ保持装置。
2. The base material processing according to claim 1, further comprising electrode wear amount management means for managing the amount of wear of the electrode of the torch for each management number of the torch or for each thickness of the base material. Torch height holding device in the device.
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