JP6499973B2 - プラズマ切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ切断トーチに設けた電極の寿命を延長させることができるプラズマ切断装置に関するものである。

被切断材に向けてプラズマアークを噴射して該被切断材を切断するプラズマ切断法が普及している。プラズマ切断法を実施する際に用いるプラズマ切断装置は、プラズマ切断トーチのトーチ本体に設けた導電性を有する電極台に対して着脱可能に構成された導電性を有する電極と、電極を囲んで且つ該電極に絶縁された状態で配置されトーチ本体に対して着脱可能に構成された導電性を有するノズルと、電極の周囲にプラズマアークを形成するためのプラズマガスを供給するガス供給源と、を有して構成されている。

プラズマ切断トーチを用いて被切断材を切断する場合、先ず、電極とノズルの間にプラズマガスを供給しつつ両者の間で放電させてパイロットアークを形成する。パイロットアークをノズルから被切断材に向けて噴射し、電極と被切断材との間で放電させてプラズマアークを形成する。そして、プラズマアークによって母材を溶融すると共に溶融物を排除しつつ、プラズマ切断トーチを移動させることで、被切断材を切断することが可能である。

酸素を含むプラズマガスをプラズマ化して被切断材に向けて噴射して切断するプラズマ切断トーチでは、銅又は銅合金からなるホルダーの中心にハフニウム又はジルコニウム或いはこれらの合金からなる電極材を埋設固定した電極を用いるのが一般的である。このように構成された電極ではプラズマアークの熱によって電極材が溶融し、プラズマガスによって酸化して消耗する。このため、プラズマ切断トーチの電極の寿命を如何に延長させるかという課題があり、この課題を解決するために多くの提案がなされているのが実情である。

例えば、特許文献１に記載された発明は、スタート回数が多いほど耐久時間が短くなるという知見に基づいてなされたプラズマ切断スタート方法に関するものである。この技術では、プラズマ切断をスタートする際に、プラズマガス（スタートガス）を酸素７０〜１０モル％と窒素３０〜９０モル％の混合ガスを使用し、スタート完了後、濃度９５％以上の酸素ガス（プラズマガス）に切り換えて切断を行うようにしている。

特許文献１には、ガスの供給配管系（第２図）が開示されており「プラズマ切断開始時は、混合ガス電磁弁９が開となり、酸素電磁弁８は閉となっている。切断スタートが完了すると、混合ガス電磁弁９が閉となり、酸素電磁弁８は開となってプラズマガスは酸素に切換る。切換のタイミングは、切断する板厚によってピアシング時間が異なるため、予め用意された各板厚の設定タイマーにより行われる」ことが記載されている。

また、特許文献２に記載された発明は、プラズマアークによる切断及び溶接のための方法と装置に関するものである。特許文献２には、窒素／酸素ソレノイドセレクタ弁ＳＶ１５によって酸素プラズマ送給ライン（７６）に窒素又は酸素を送給できること、この送給ラインにはソレノイド弁ＳＶ１〜ＳＶ３が並列に接続されており、各ソレノイド弁ＳＶ１〜ＳＶ３には夫々流量調整用のニードル弁ＭＶ１〜ＭＶ３が直列に接続されていることが記載されている。

そして、作業の開始指令が発せられると、ＳＶ２、３が同時に開放して電極の周囲にＳＶ１５の切り換えによって選択されたガスをニードル弁ＭＶ２、３によって予め設定された流量のガスを送給してパイロットアークを開始する。その後、所定時間が経過したときにＳＶ３が閉鎖し、更に所定時間が経過したとき、ＳＶ２に加えてＳＶ１、３を開放した後、ＳＶ２を閉鎖し、パイロットアークをプラズマアークに切り換えたときＳＶ３を閉鎖してＳＶ１から送給されたガスによるプラズマアークを継続させる。

特許第１５２５３２１号（特公昭６４−９１１２号公報） 特許第３１７２５３２号

プラズマ切断トーチの電極に対しては、常に寿命を延長させるという課題を有しており、特許文献１に記載された発明は、プラズマアークをスタートさせる際に、酸素純度の低いガスを利用することによって課題を解決しようとしている。

プラズマ切断トーチに設けた電極からスタートガスやプラズマガスを供給する電磁弁までには配管やホースが存在し、これらの内容積が大きいのが一般的である。特許文献１に記載された発明であっても、混合ガス電磁弁、酸素電磁弁から電極までの距離が大きく、これらの電磁弁を開放してから電極の周囲に目的のガスが供給されるまでに時間の遅れが生じる。このため、混合ガス電磁弁を閉鎖すると共に酸素電磁弁を開放する動作を実行させたとき、電極の周囲に供給されるガスの流量が変動し、この影響を受けて電極の消耗が進行する虞があるという問題が生じている。

特許文献２に記載された発明では、急速充填弁ＳＶ３が設けられており、ＳＶ２を開放する際に、及びＳＶ１を開放する際に、ＳＶ３を同時に所定時間開放することで送給されるガスの流量を増加している。しかし、ＳＶ１〜ＳＶ３の流量はＭＶ１〜ＭＶ３によって個別に調整されており、ＳＶ１〜ＳＶ３の開閉動作時に電極の周囲に於けるガスの流量が変動するという問題を解消し得ない。

また、パイロットアーク或いはプラズマアークを形成する際のガスは、ＳＶ１５の切り換えで選択された窒素又は酸素であり、パイロットアークからプラズマアークに切り換える際に窒素から酸素に切り換えることは実際上困難であるという問題もある。

スタートガス、プラズマガスを含むガス流体では、電磁弁が開放した瞬間、或いは閉鎖した瞬間に、例えば図３に「流量」の線（点線）で記載した従来例のように、大きな流れの変化が生じる。このため、電極の周囲に供給されるガスの流量が変化することとなり、この変化に起因して電極の消耗が進行するという虞がある。

本発明の目的は、プラズマ切断トーチに設けた電極の寿命を延長させることができるプラズマ切断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るプラズマ切断装置は、プラズマ切断トーチに設けた電極にプラズマ電流を印加するのに先立って、電極の周囲にスタートガスを供給し、電極にプラズマ電流を印加してプラズマアークが予め設定された電流値に立ち上がる過程で、前記スタートガスをプラズマガスに切り換えるようにしたプラズマ切断装置であって、スタートガス供給源と、スタートガス配管に設けたスタートガス電磁弁と、を有し、電極にスタートガスを供給するスタートガス供給部と、プラズマガス供給源と、プラズマガス配管に設けたプラズマガス電磁弁と、を有し、電極にプラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、前記スタートガス供給部の下流側端部と前記プラズマガス供給部の下流側端部を接続するプラズマガス接続部と、流量保持部材を有し、一端が前記プラズマガス接続部に他端がプラズマ切断トーチに接続され、電極にスタートガス又はスタートガスとプラズマガスが混合したガス或いはプラズマガスを供給するガス配管部と、プラズマ切断トーチに設けた電極にプラズマ電流を印加するのに先立って、前記流量保持部材に対し保持すべき前記ガス配管部に於ける流量を指示すると共に前記スタートガス電磁弁を開放し、電極にプラズマ電流を印加してプラズマアークが予め設定された電流値に立ち上がる過程で、前記プラズマガス電磁弁を開放し、その後、前記スタートガス電磁弁を閉鎖するように制御する制御装置と、を有することを特徴とするものである。

上記プラズマ切断装置は、スタートガスを供給するスタートガス供給部の下流側端部とプラズマガスを供給するプラズマガス供給部の下流側端部をプラズマガス接続部によって接続している。更に、プラズマガス接続部とプラズマ切断トーチをガス配管部によって接続し、このガス配管部に流量保持部材が設けられている。このため、スタートガスからプラズマガスに切り換えた際には、予め設定された流量を保持してスタートガス又はスタートガスとプラズマガスが混合したガス或いはプラズマガスを供給することができる。

上記の如く、電極の周囲に予め設定された流量を保持してスタートガスからプラズマガスに切り換えることで、電極の消耗を軽減することが可能となり、電極の寿命を延ばすことができる。特に、プラズマガスを酸素又は空気とし、スタートガスをプラズマガスよりも酸素濃度が低いか、酸素を含むことのないガスとすることで、スタート時の電極の酸化を伴う消耗を軽減することができる。

また、スタートガス供給部とプラズマガス供給部を接続したプラズマガス接続部とプラズマ切断トーチを接続するガス配管部に、流量保持部材を設けている。このため、電極の周囲に供給するガスをスタートガスからプラズマガスに変更する際に、ガス配管部にスタートガスとプラズマガスが同時に流れたときでも、これらのガスの流量は流量保持部材によって保持される。即ち、スタートガスとプラズマガスがプラズマガス接続部で合流してガス配管部に流入したとき、流量保持部材はこれらのガスを合わせて予め設定された流量となるように保持するため、流量が安定した状態で電極に供給することができる。従って、電極の周囲の圧力変動を軽減することが可能となり、より電極の寿命の延長をはかることができる。

本実施例に係るプラズマ切断装置の構成を説明する模式図である。 本実施例に係るプラズマ切断装置の制御系を説明する図である。 スタートガスとプラズマガスを制御するタイミングチャートの例である。

以下、本発明に係るプラズマ切断装置について説明する。本発明に係るプラズマ切断装置は、被切断材に対する切断を開始する際に、電極の周囲に好ましくはプラズマガスよりも酸素濃度が低いか酸素を含まないスタートガスを供給してスタートすることで、電極の周囲を低酸素雰囲気として酸化を軽減するようにしたものである。

特に、スタートガス供給部とプラズマガス供給部の下流側端部が、プラズマガス接続部を介して流量保持部材を設けたガス配管部に接続されている。このため、スタートガスからプラズマガスに切り換える際に、スタートガス電磁弁を遮断するのに先立ってプラズマガス電磁弁を開放することで、電極の周囲に供給するガスの流量が変動することを軽減することが可能である。

図１に示すように、プラズマ切断装置Ａは、プラズマ切断トーチ（以下単に「トーチ」という）１と、スタートガス供給部２と、プラズマガス供給部３と、流量保持部材４を設けたガス配管部５と、電源６と、冷却水供給部７と、を有して構成されている。スタートガス供給部２の下流側端部とプラズマガス供給部３の下流側端部はプラズマガス接続部８に於いて接続されており、該プラズマガス接続部８がガス配管部５の上流側端部を構成している。そして、トーチ１から被切断材Ｂに向けてプラズマアークを噴射しつつ、トーチ１を所定の経路で移動させることで、被切断材Ｂを切断し得るように構成されている。

トーチ１は、トーチ本体１ａと、トーチ本体１ａに着脱可能に設けられた電極１ｂと、トーチ本体１ａに着脱可能に設けられ電極１ｂを囲むように形成され、先端にノズル孔１ｄが形成されたノズル１ｃと、を有して構成されている。そして、電極１ｂとノズル１ｃとによってガス室１ｅが構成されており、該ガス室１ｅにスタートガス又はスタートガスとプラズマガスが混合したガス或いはプラズマガスが供給されてプラズマ化することで、パイロットアーク或いはプラズマアークとなる。

トーチ本体１ａの内部には図示しない冷却水通路が形成されており、この冷却水通路に冷却水供給部７が接続され、電極１ｂ、ノズル１ｃに対する冷却水の供給、及び排水を行っている。

電源６は、電極１ｂ、ノズル１ｃ及び被切断材Ｂに接続されている。そして、ガス室１ｅにスタートガスを供給しつつ電極１ｂとノズル１ｃとの間で放電させてパイロットアークを形成し、このパイロットアークをノズル孔１ｄから噴射して電極１ｂと被切断材Ｂとの間で放電させてプラズマアークを形成するように構成されている。

スタートガス供給部２は、スタートガス供給源２ａと、スタートガス電磁弁２ｂと、これらを直列に接続するスタートガス配管２ｃと、を有している。スタートガス供給源２ａは、スタートガスとして好ましいガス、例えば酸素又は空気からなるプラズマガスよりも酸素濃度が低いガス、或いは酸素を含むことがないガスを供給するものであり、このようなガスを供給し得るものであれば良い。

プラズマガスよりも酸素濃度が低いスタートガスの供給源としては、窒素或いはアルゴンガスと酸素を予め設定された混合比で混合させるガス混合装置がある。また、酸素を含むことがないスタートガスの供給源としては、窒素やアルゴンガスを充填したボンベ或いは工場配管がある。このため、スタートガス供給源２ａとしては、前記したガス混合装置やボンベ或いは工場配管等を選択的に利用することが可能である。

スタートガス電磁弁２ｂは後述する制御装置１０によって制御され、トーチ１に設けた電極１ｂとノズル１ｃとの間に形成されたガス室１ｅにスタートガスを供給し、或いはスタートガスの供給を遮断するものである。

プラズマガス供給部３は、プラズマガス供給源３ａと、プラズマガス電磁弁３ｂと、これらを直列に接続するプラズマガス配管３ｃと、を有している。プラズマガス供給源３ａは酸素又は空気を供給するものであり、酸素又は空気を供給し得るものであれば良い。例えば、酸素の供給源としては酸素を充填したボンベや工場配管があり、空気の供給源としてはエアコンプレッサがある。

プラズマガス電磁弁３ｂは制御装置１０によって制御され、トーチ１に設けた電極１ｂとノズル１ｃとの間に形成されたガス室１ｅにプラズマガスを供給し、或いはプラズマガスの供給を遮断するものである。

スタートガス供給部２を構成するスタートガス配管２ｃの下流側端部と、プラズマガス供給部３を構成するプラズマガス配管３ｃの下流側端部は、プラズマガス接続部８で互いに接続されている。そして、プラズマガス接続部８を上流側の端部としてガス配管部５が構成されている。

ガス配管部５はプラズマガス接続部８とトーチ１の間に構成されており、該ガス配管５に流量保持部材４が設けられている。そして、スタートガス供給部２から供給されたスタートガス、プラズマガス供給部３から供給されたプラズマガス、を流量保持部材４に設定されている流量でトーチ１に形成されたガス室１ｅに供給し得るように構成されている。

流量保持部材４は、ガス配管部５を流れるガスを予め設定された流量に保持する機能を有するものである。このため、流量を保持する機能を有するものであれば利用することが可能である。流量保持部材４としては、流量の変化を感知したとき、変化した流量を予め設定された流量に戻すように制御する流量一定制御装置或いは流量一定制御素子と呼ばれるもの（例えば特許第３５２６９４２号公報に定流量素子Ｂとして記載されている構成）が流通しており、これらを選択的に利用することが可能である。

図２は、プラズマ切断装置Ａを構成する各電磁弁２ｂ、３ｂ及び流量保持部材４を制御するための制御系を説明する図である。図に於いて、制御装置１０は、制御部１０ａと、入力部１２を介して入力されたデータを記憶するデータ記憶部１０ｂと、タイマー部１０ｃと、流量保持部材４に於ける動作を制御する流体制御部１０ｄと、を有して構成されている。

１１はキーボード等の入力装置であり、入力部１２を介してスタートガスやプラズマガスの流量、及び被切断材Ｂの板厚や切断すべき形状等を入力するものである。また、１３は出力部であり、制御装置１０からの出力信号を各電磁弁２ｂ、３ｂ、流量保持部材４に出力するものである。

スタートガスの流量、及びプラズマガスの流量は予め入力装置１１から入力され、制御装置１０のデータ記憶部１０ｂに記憶されている。そして、スタートガス電磁弁２ｂに対する開放信号の発生と同期して、流体制御部１０ｄから流量保持部材４に対し予め記憶されたスタートガスの流量が出力され、流量保持部材４ではガス配管部５に流れるスタートガスの流量を保持するように制御する。同様にしてプラズマガスの流量もデータ記憶部１０ｂに記憶され、プラズマガス電磁弁３ｂの開放信号の発生と同期して、流量保持部材４にプラズマガスの流量が出力されることで、ガス配管部５に流れるプラズマガスの流量を保持するように制御する。

特に、スタートガスからプラズマガスに切り換える際には、ガス配管部５にスタートガス配管２ｃとプラズマガス配管３ｃからスタートガスとプラズマガスが供給されることになる。即ち、スタートガス電磁弁２ｂが閉鎖されてスタートガスの供給が遮断されるまで、ガス配管部５にはスタートガスとプラズマガスが混合した状態で流通することになる。そして、スタートガス電磁弁２ｂの閉鎖タイミングと、プラズマガス電磁弁３ｂの開放タイミングにずれが生じたとき、プラズマガス接続部８でスタートガスとプラズマガスが合流してガス配管部５に流れる混合ガスの流量が増加又は減少する虞がある。

しかし、プラズマガス接続部８よりも下流側のガス配管部５に流量保持部材４が設けられているため、各電磁弁２ｂ、３ｂの開閉タイミングにずれが生じた場合でも、ガス配管部５に於ける混合ガスの流量をプラズマガスに対して予め設定された値に制御することが可能である。即ち、流量保持部材４はガス配管部５に流れるガスの流量を予め設定された値に保持するように制御するものであり、流量保持部材４に供給されたガスの流量が予め設定された流量から逸脱した場合、予め設定された流量となるように制御することが可能である。

従って、ガス配管部５に於ける流量保持部材４の下流側でのガスの流量は予め設定された流量で一定となるが、上流側の流量が急激に大きく変化したときには、該流量保持部材４が反応して対処するのに時間を要し、下流側でのガスの流量も予め設定された流量と比較して変化する。特に、ガス流体では電磁弁が開放した瞬間、閉鎖した瞬間に大きな流れの変化が生じるため、流量保持部材４の下流側に於けるガスの流量は予め設定された流量に比較して変化することとなり、所定時間（１秒以内）経過した後、予め設定された流量に保持する。

上記の如く構成されたプラズマ切断装置Ａに於ける切断開始時のスタートガス電磁弁２ｂとプラズマガス電磁弁３ｂの開閉及び通電タイミングについて図３を用いて説明する。図に於いて、「流量」の線はガス室１ｅに於けるスタートガスとプラズマガスを含むガス（スタートガス単独からスタートガスとプラズマガスの混合ガスを経てプラズマガス単独に至る）の流量の変化を示し、従来例と本実施例と異なる部分においては、従来例を点線で、本実施例では実線で示しており、「プラズマアーク電流」の線は電極１ｂに通電する電流値の変化を示している。

本実施例では、スタートガス電磁弁２ｂの開閉タイミング（図３に示す「スタートガス電磁弁（２ｂ）ＯＮ、ＯＦＦ」）、及びプラズマガス電磁弁３ｂの開閉タイミング（図３に示す「プラズマガス電磁弁（３ｂ）ＯＮ、ＯＦＦ」）は、電極１ｂに対する通電の開始（図３に示す「プラズマアーク電流ＯＮ」）を基準として設定される。

スタートガス電磁弁２ｂは、電極１ｂに対する通電を開始する時点であるプラズマアークＯＮよりも以前に充分な時間（例えば１秒〜１．５秒）を保持して開放（スタートガスＯＮ）される。このため、トーチ１に形成されたガス室１ｅには安定した流量を保持したスタートガスが供給される。そして、プラズマアークＯＮから０．５秒経過したとき閉鎖（スタートガスＯＦＦ）される。

しかし、図３に示す本実施例の「流量」の線（実線）では、スタートガスＯＦＦした後、ガスの流量が低下している。これは同図に「プラズマアーク電流」の線で示すように、電極１ｂに通電される電流は、プラズマアークＯＮ信号によって通電を開始した後、数秒で予め設定された電流値（例えば４００アンペア）に立ち上がる過程で、スタートガス及びプラズマガスがプラズマ化することによる流量の低下に起因しており、流量保持部材４がこのガスの流量の変化に対応するまでの間、下流側に於けるガスの流量が低下したものである。

このスタートガス及びプラズマガスの流量の変化には、プラズマアーク電流の予め設定された電流値（例えば４００アンペア）に立ち上がるまでの時間を１．５秒〜３秒と長めに設定したり、スタートガスの流量をプラズマガスの流量よりも５％〜５０％低く設定することで、小さくすることが可能である。

また、プラズマガス電磁弁３ｂは、電極１ｂに対する通電を開始する時点であるプラズマアークＯＮから０．４秒経過した後、開放（プラズマガスＯＮ）され、且つスタートガス電磁弁２ｂが遮断される時点よりも０．１秒前に開放される。プラズマガス電磁弁３ｂの開放に伴って、プラズマガスは本実施例の「流量」の線（実線）で示すように、流量保持部材４に制御されて予め設定された流量で安定する。

同図に示す本実施例の「流量」の線（実線）がプラズマガスＯＮしたときより、ガスの流量が上昇するのは、プラズマガス電磁弁３ｂがＯＦＦからＯＮに変化したことによる流量保持部材４の上流側に於けるガスの流量の急激な変化に起因しており、流量保持部材４が上流側のガスの流量の変化に対応するまでの間、下流側に於けるガスの流量が上昇したものである。

同図に「プラズマアーク電流」の線で示すように、電極１ｂに通電される電流は、プラズマアークＯＮ信号によって通電を開始した後、数秒の立ち上がり時間が経過したとき、予め設定された電流値（例えば４００アンペア）まで上昇する。そして、この上昇過程で、スタートガスからプラズマガスに切り換わる。

本実施例では、スタートガスの流量は毎分４０ノルマルリットル（ＮＬ／ｍｉｎ）に設定されており、プラズマガスの流量も４０ＮＬ／ｍｉｎに設定されている。従って、予め設定されたスタートガス及びプラズマガス流量を入力装置１１から制御装置１０のデータ記憶部１０ｂに記憶しておく。

そして、図示しない操作スイッチによってプラズマ切断の開始信号を発生すると、先ず、スタートガス電磁弁２ｂが開放され、同時に流量保持部材４に対し流体制御部１０ｄからスタートガスの流量４０ＮＬ／ｍｉｎに対応した制御信号が出力される。これにより、スタートガスは予め設定された流量を保持してトーチ１に形成されたガス室１ｅに供給される。

ガス室１ｅにスタートガスが供給されている間に電源６に対してプラズマアークＯＮ信号が発生し、電極１ｂとノズル１ｃの間で放電してパイロットアーク、次にプラズマアークが形成される。このスタートガスはプラズマガスより酸素濃度が低いか酸素を含むことがないガスによって形成されるため、電極の消耗を軽減することが可能である。

プラズマアークＯＮ信号が発生して０．４秒が経過したとき、プラズマガス電磁弁３ｂに対しプラズマガスＯＮ信号が発生してプラズマガス配管３ｃから流量保持部材４にプラズマガスが供給される。同時に、流体制御部１０ｄから流量保持部材４に対しプラズマガスの流量４０ＮＬ／ｍｉｎに対応した制御信号が出力される。

この時点で流量保持部材４にはスタートガスとプラズマガスが同時に供給されることとなり、指示された流量である４０ＮＬ／ｍｉｎよりも大きな流量のガスが供給される。このため、流量保持部材４では設定流量よりも大流量であることを検知して設定された流量を保持するように制御しようとする。

プラズマアークＯＮ信号が発生して０．５秒が経過したとき、スタートガス電磁弁２ｂに対しスタートガスＯＦＦ信号が発生して閉鎖され、スタートガス配管２ｃから流量保持部材４へのスタートガスの供給が停止する。

このため、流量保持部材４では、プラズマガスの供給開始時の瞬間的な大流量と、スタートガスの停止に伴う比較的緩やかな流量の減少と、が重畳されたガスが供給されることとなる。従って、このように複雑に流量が変化したガスが供給される流量保持部材４であっても、プラズマガスの設定流量となるように制御し、安定するまでに要する時間は僅か（約０．２秒程度）である。

ガス室１ｅに供給されるガスがスタートガスからプラズマガスに切り替わる間に、電極１ｂと被切断材Ｂとの間で放電されてプラズマアークが形成される。その後、スタートガスが完全に停止してガス室１ｅにはプラズマガスのみが供給され、継続してプラズマアークが形成される。

従って、上記状態で、被切断材Ｂに対する切断を実行することが可能となる。

上記の如く、本実施例では、スタートガス配管２ｃとプラズマガス配管３ｃを接続したプラズマガス接続部８と、トーチ１を接続するガス配管部５に流量保持部材４を設けたため、該流量保持部材４の上流側から供給されるガスの流量が変化した場合でも、下流側には安定した流量を保持することが可能となる。このため、ガス室１ｅに於けるガスの流量の変動を軽減することが可能となり、電極の寿命を延ばすことが可能である。

本発明に係るプラズマ切断装置Ａと、弊社の従来製品との比較実験をしたところ、充分に寿命が延長されていた。即ち、この比較実験は、本発明に係るプラズマ切断装置Ａ（トーチＡ）と、従来のプラズマ切断装置（トーチＳ）を用い、電流を１３０Ａ〜４００Ａの範囲で変化させて寿命（分）を測定し、従来の電極寿命に対する本発明の電極寿命の比率を求めたところ次の結果を得た。

電流値が１３０Ａ〜２６０Ａの範囲では、トーチＡの寿命がトーチＳの約２．５倍〜約１．５倍であった。電流値が２６０Ａ〜４００Ａの範囲では、トーチＡの寿命がトーチＳの約１．５倍〜約１．２倍であった。

上記の如く、如何なる電流値で切断を実施した場合であっても、本発明に係るプラズマ切断装置Ａが従来のプラズマ切断装置Ｓよりも寿命が延長されていることが明らかである。

本発明に係るプラズマ切断装置Ａは、鋼板を切断する際に利用すると有利である。

Ａ プラズマ切断装置
Ｂ 被切断材
１ プラズマ切断トーチ、トーチ
１ａ トーチ本体
１ｂ 電極
１ｃ ノズル
１ｄ ノズル孔
１ｅ ガス室
２ スタートガス供給部
２ａ スタートガス供給源
２ｂ スタートガス電磁弁
２ｃ スタートガス配管
３ プラズマガス供給部
３ａ プラズマガス供給源
３ｂ プラズマガス電磁弁
３ｃ プラズマガス配管
４ 流量保持部材
５ ガス配管部
６ 電源
７ 冷却水供給部
８ プラズマガス接続部
１０ 制御装置
１０ａ 制御部
１０ｂ データ記憶部
１０ｃ タイマー部
１０ｄ 流体制御部
１１ 入力装置
１２ 入力部
１３ 出力部

Claims (3)

1. プラズマ切断トーチに設けた電極にプラズマ電流を印加するのに先立って、電極の周囲にスタートガスを供給し、電極にプラズマ電流を印加してプラズマアークが予め設定された電流値に立ち上がる過程で、前記スタートガスをプラズマガスに切り換えるようにしたプラズマ切断装置であって、
   スタートガス供給源と、スタートガス配管に設けたスタートガス電磁弁と、を有し、電極にスタートガスを供給するスタートガス供給部と、
   プラズマガス供給源と、プラズマガス配管に設けたプラズマガス電磁弁と、を有し、電極にプラズマガスを供給するプラズマガス供給部と、
   前記スタートガス供給部の下流側端部と前記プラズマガス供給部の下流側端部を接続するプラズマガス接続部と、
   流量保持部材を有し、一端が前記プラズマガス接続部に他端がプラズマ切断トーチに接続され、電極にスタートガス又はスタートガスとプラズマガスが混合したガス或いはプラズマガスを供給するガス配管部と、
   プラズマ切断トーチに設けた電極にプラズマ電流を印加するのに先立って、前記流量保持部材に対し保持すべき前記ガス配管部に於ける流量を指示すると共に前記スタートガス電磁弁を開放し、電極にプラズマ電流を印加してプラズマアークが予め設定された電流値に立ち上がる過程で、前記プラズマガス電磁弁を開放し、その後、前記スタートガス電磁弁を閉鎖するように制御する制御装置と、
   を有することを特徴とするプラズマ切断装置。
2. 前記スタートガスは、前記プラズマガスの酸素濃度よりも低い酸素濃度のガスであるか、又は酸素を含まないガスであることを特徴とする請求項１に記載したプラズマ切断装置。
3. 前記流量保持部材は、前記プラズマガス接続部から供給されるスタートガス又はプラズマガス或いはスタートガス及びプラズマガスの流量が変化したとき、変化した流量を予め設定された流量に保持するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載したプラズマ切断装置。

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