JP7309368B2

JP7309368B2 - プラズマ加工装置

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Publication number: JP7309368B2
Application number: JP2019007436A
Authority: JP
Inventors: 孝小池; 忠星野
Original assignee: 日鉄溶接工業株式会社
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: JP2020116585A

Description

この発明は、プラズマ加工装置に関する。

プラズマトーチからアークがでなくなったとき又はアークが不安定になったとき、その原因として、加工機、トーチ本体等の故障以外にトーチホース内のケーブルの断線又は部分損傷（例えば、劣化）による電気抵抗の増加が考えられる。このような場合、図８に示すように、テスター等の計測機器Ｔを用いて、トーチホース５を加工機本体（図示せず）から外してケーブルの抵抗値を計測し、ケーブルが断線又は部分損傷しているか否かを判断している。

特許文献１～５にはそれぞれ、プラズマ切断装置電極の使用限界を検知する方法、プラズマトーチの電極破壊検知方法、プラズマトーチの電極等の異常検知方法、プラズマアーク加工機の異常検出装置、及び溶接トーチの異常検出方法が記載されている。

特開昭６２－２４８６４号公報特開平０２－２０７９７２号公報特開昭６２－１２７１７３号公報特開平０５－１１５９７８号公報特開平０７－２４６４７５号公報

しかしながら、作業現場には、計測機器が常設されていないことが多く、また、専門知識を持ち合わせた人がいない場合もある。このため、ケーブルの断線については、その確認が容易にできないときがある。また、生産中にケーブルが断線してしまうと、生産ラインを停止させなければならない。特許文献１～５では、ケーブルの断線、及びケーブルの劣化の度合いについては、確認することができない。

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、ケーブルの断線及び劣化を検知することが可能なプラズマ加工装置を提供することにある。

第１発明に係るプラズマ加工装置は、電極と、パイロットガスが供給され、前記電極が着脱自在に収容されてプラズマを発生させる電極収容空間、及び先端に前記プラズマを通過させてプラズマアークを噴出させる冷却可能な噴出孔を有するインサートチップを含むプラズマトーチと、第１端子及び第２端子を有するパイロット電源、並びに高周波発生器を含む加工機本体と、前記電極を、前記第１端子と電気的に結合させる第１ケーブルと、前記インサートチップを、前記第２端子と電気的に結合させる第２ケーブルと、前記第１端子と前記第２端子との間に接続された電圧計と、を備え、前記第１ケーブルの劣化の状態及び前記第２ケーブルの劣化の状態の少なくとも１つを検知するとき、前記電極を、前記インサートチップの前記電極収容空間に面した内壁面と接触させた状態で、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルの少なくとも１つを介して、前記パイロット電源によって前記電極と前記インサートチップとの間での通電が可能な状態とし、この状態において、前記電圧計により計測された電圧値に対応づけて、前記第１ケーブルの劣化の状態及び前記第２ケーブルの劣化の状態の少なくとも１つを検知することにより、前記第１ケーブル及び／又は前記第２ケーブルの劣化の度合いを判断することを特徴とする。

第２発明に係るプラズマ加工装置は、第１発明において、前記プラズマアークを噴出させるとき、前記電極を、前記内壁面から離間させた状態で、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルを介して、前記パイロット電源及び前記高周波発生器によって前記電極と前記内壁面との間での放電が可能な状態とすることを特徴とする。

第３発明に係るプラズマ加工装置は、第１発明又は第２発明において、前記加工機本体は、前記第１端子と電気的に結合され、前記第１ケーブルの着脱が可能な第１接続端子と、前記第２端子と電気的に結合され、前記第２ケーブルの着脱が可能な第２接続端子と、を、有し、前記第１ケーブルの劣化の状態を検知するとき、前記電極を、前記内壁面と接触させた状態で、前記インサートチップを前記第２接続端子と接触させ、前記第２ケーブルの劣化の状態を検知するとき、前記電極を、前記内壁面と接触させた状態で、前記インサートチップを前記第１接続端子と接触させることを特徴とする。

第４発明に係るプラズマ加工装置は、第１発明～第３発明のいずれか１つにおいて、前記電圧計は、前記加工機本体内に設置され、前記加工機本体は、前記電圧計により計測された電圧値を表示する表示部を、備えることを特徴とする。

第５発明に係るプラズマ加工装置は、第１発明～第４発明のいずれか１つにおいて、前記プラズマ加工装置は、プラズマ溶接装置及びプラズマ切断装置の少なくとも１つであることを特徴とする。

第１～第５発明によれば、ケーブルの断線及び劣化を検知することが可能なプラズマ加工装置を提供できる。

図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ加工装置の一例を示す模式図である。図２は、この発明の一実施形態に係るプラズマ加工装置の一例を示す模式ブロック図である。図３は、ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式ブロック図である。図４は、第１ケーブル及び第２ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。図５は、実際の計測例を示す図である。図６は、第２ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。図７は、第１ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。図８は、従来のケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。各図において、共通する部分については、共通する参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ加工装置の一例を示す模式図である。図２は、この発明の一実施形態に係るプラズマ加工装置の一例を示す模式ブロック図である。

図１及び図２に示すように、一実施形態に係るプラズマ加工装置１００は、電極１と、プラズマトーチ２と、加工機本体４と、トーチホース５と、母材ケーブル６と、を含む。

＜電極１及びプラズマトーチ２＞
プラズマトーチ２は、インサートチップ２０と、シールドキャップ３０と、を含む。インサートチップ２０は、電極収容空間２１と、噴出孔２２と、冷媒流路２３と、を有する。

電極収容空間２１内には、例えば、センタリングストーン２１ａが挿入されている。センタリングストーン２１ａは、そのほぼ中心にセンタリング用の貫通孔２１ｂと、貫通孔２１ｂの外側にガス通流孔２１ｃと、を有する。電極１は、貫通孔２１ｂ内に挿入される。これにより、電極１は、電極収容空間２１の中にセンタリングされるとともに、インサートチップ２０の内壁面２０ａから離間されて着脱自在に収容される。電極１は、例えば、タングステンの棒体である。

電極収容空間２１内にプラズマを発生させるとき、電極収容空間２１には、ガス通流孔２１ｃを介してパイロットガスＰＧが供給される。パイロットガスＰＧを電極収容空間２１に供給しながら、電極１と内壁面２０ａとの間で放電させる。この放電により、パイロットガスＰＧがアーク放電により電離し、電極収容空間２１内にプラズマが発生される。パイロットガスＰＧの例は、例えば、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、不活性ガスに水素又は別の不活性ガスを混合した混合ガス等である。

噴出孔２２は、インサートチップ２０の先端に設けられ、例えば、貫通孔２１ｂのほぼ直下に位置している。噴出孔２２の直径Ｄ２２（直径Ｄ２２：直径が最小値となる箇所）は、貫通孔２１ｂの直径Ｄ２１ｂよりも小さい。これにより、直径Ｄ２２は、電極１の直径Ｄ１（直径Ｄ１：直径が直径Ｄ２２を超える箇所）よりも小さくされる。パイロットガスＰＧは、電極収容空間２１の中を、センタリングストーン２１ａから噴出孔２２に向かって流れる。

冷媒流路２３は、インサートチップ２０の周壁２０ｂ内に設けられている。冷媒流路２３には、冷媒、例えば、冷却液ＣＬが通流される。冷却液ＣＬは、冷却液循環ポンプＰによって給排液され、冷媒流路２３を、例えば循環する。インサートチップ２０及び噴出孔２２のそれぞれは、冷却液ＣＬによる冷却が可能である。冷却液ＣＬは、例えば、水である。プラズマが冷却された噴出孔２２を通過すると、プラズマはウォール効果によってさらに緊縮される。これにより、噴出孔２２からは、よりエネルギー密度が高められたプラズマアークが噴出される。

シールドキャップ３０は、シールドガス空間３１と、開口３２と、を有する。シールドキャップ３０は、インサートチップ２０の外側周囲に設けられている。シールドキャップ３０は、インサートチップ２０を囲む。シールドガス空間３１は、シールドキャップ３０とインサートチップ２０の先端部分との間に設けられている。シールドガス空間３１は、例えば、インサートチップ２０の先端部分の周方向に沿っている。開口３２は、シールドキャップ３０の先端に設けられている。開口３２の平面形状は、例えば円状であるが、円状に限られるものではない。

プラズマアークを噴出孔２２から噴出させるとき、シールドガス空間３１には、シールドガスＳＧが供給される。シールドガスＳＧは、シールドガス空間３１の中を、シールドガス空間３１の上部から開口３２に向かって流れる。シールドガスＳＧは、噴出孔２２から噴出されているプラズマアークの外側周囲を覆う。シールドガスＳＧの例は、例えば、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、又はこの不活性ガスに水素若しくは別の不活性ガス若しくは酸素や炭酸ガスを混合した混合ガス等である。

＜加工機本体４＞
加工機本体４は、例えば、パイロット電源４１と、メイン電源４２と、第１接続端子ＷＩと、第２接続端子ＷＯと、第３接続端子Ｍと、高周波発生器（ＨＦ）４４と、カップリングコイル４５と、電圧計８と、表示部９とを含む。

パイロット電源４１及びメイン電源４２のそれぞれは、加工機本体４内に設置されている。パイロット電源４１は、第１端子４１ａと、第２端子４１ｂと、を有する。第１端子４１ａは低電位端子であり、第２端子４１ｂは高電位端子である。メイン電源４２は、第３端子４２ｃと、第４端子４２ｄと、を有する。第３端子４２ｃは低電位端子であり、第４端子４２ｄは高電位端子である。パイロット電源４１及びメイン電源４２のそれぞれは、例えば、商用電源ＣＰ等から交流入力の供給を受け、交流入力を直流出力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータである。また、パイロット電源４１及びメイン電源４２のそれぞれは、出力電流が可変である。

第１～第３接続端子ＷＩ、ＷＯ、及びＭのそれぞれは、加工機本体４の外面に設けられた外部接続端子である。第１接続端子ＷＩは、第１端子４１ａ及び第３端子４２ｃと電気的に結合されている。第２接続端子ＷＯは、第２端子４１ｂと電気的に結合されている。第３接続端子Ｍは、第４端子４２ｄと電気的に結合されている。

高周波発生器４４は、高周波を発生させる。高周波発生器４４は、内部に、例えば、コンデンサの充放電により高周波放電する放電装置（図示せず）を有している。高周波発生器４４を起動させると、放電装置が高周波放電を開始する。カップリングコイル４５は、例えば、配線４５ａの経路中に設けられている。配線４５ａは、第２端子４１ｂと第２接続端子ＷＯとを電気的に結合する。パイロット電源４１から配線４５ａに対して電圧を印加した状態で、高周波発生器４４からカップリングコイル４５に対して高周波放電させると、配線４５ａの電圧は、高周波電圧となる。この高周波電圧は、電極１と内壁面２０ａとの間の絶縁破壊を誘起させる。これにより、電極１と内壁面２０ａとの間で放電が開始される。なお、カップリングコイル４５は、配線４５ｂの経路中に設けられてもよい。配線４５ｂは、第１端子４１ａと第１接続端子ＷＩとを電気的に結合する。

電圧計８は、加工機本体４内に設置されている。電圧計８は、第１端子４１ａと第２端子４１ｂとの間に接続されている。電圧計８は、第１端子４１ａと第２端子４１ｂとの間の電圧を計測する。表示部９は、加工機本体４の外面に設けられている。一実施形態に係るプラズマ加工装置１００の表示部９は、例えば、電圧計８により計測された電圧値の表示が可能である。

＜トーチホース５＞
トーチホース５は、例えば、第１ケーブル５１ａと、第２ケーブル５１ｂと、を含む。第１ケーブル５１ａ及び第２ケーブル５１ｂのそれぞれは、例えば、水冷ケーブルである。第１ケーブル５１ａは、電極１を、第１接続端子ＷＩと電気的に結合させる。第２ケーブル５１ｂは、インサートチップ２０を、第２接続端子ＷＯと電気的に結合させる。

＜母材ケーブル６＞
母材ケーブル６は、母材７を、第３接続端子Ｍと電気的に結合させる。母材７は、例えば、接地されている。母材７を加工するとき、プラズマトーチ２が母材７と近接される。

このようなプラズマ加工装置１００によれば、１台で、
１．母材７に対する加工作業
２．トーチホース５内のケーブルの状態検知
のそれぞれを行うことができる。

＜１．加工作業＞
プラズマ加工装置１００を用いて加工作業を行うとき、プラズマ加工装置１００には、プラズマアークを発生させる。プラズマアークを発生させるときには、例えば、以下の手順に従えばよい。

（１）電極１を、内壁面２１ａから離間させて、電極収容空間２１の中に収容する（図２）。
（２）プラズマトーチ２を、トーチホース５によって加工機本体４と電気的に接続する。
（３）母材７を、母材ケーブル６によって加工機本体４と電気的に接続する。
（４）プラズマトーチ２を、母材７と近接させる。
（５）冷却液ＣＬ、パイロットガスＰＧ、及びシールドガスＳＧを、プラズマトーチ２に供給する。
（６）パイロット電源４１を起動する。
（７）高周波発生器４４を起動する。
（８）メイン電源４２を起動する。

これにより、プラズマトーチ２の噴出孔２２からプラズマアークが、母材７に対して噴出される。プラズマ加工装置１００では、加工作業として、例えば、プラズマ溶接、及びプラズマ切断の少なくとも１つを行うことができる。

＜２．ケーブルの状態検知＞
図３は、ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式ブロック図である。図４は、第１ケーブル及び第２ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。なお、図４では、シールドキャップ３０の図示は省略する。

プラズマ加工装置１００によって、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの状態を検知するときには、例えば、以下の手順に従えばよい。

（１）冷却液ＣＬの通流、パイロットガスＰＧの供給、シールドガスＳＧの供給、パイロット電源４１、メイン電源４２、及び高周波発生器４４のそれぞれを停止させる（なお、冷却液ＣＬの通流は行っていてもよい）。
（２）電極１を、内壁面２０ａと接触させる（図３中の破線円Ａ）。
（３）プラズマトーチ２を、トーチホース５によって加工機本体４と電気的に接続する。
（４）パイロット電源４１を起動する。
（５）電圧計８を起動する。

図４に示すように、電極１は、接続部材２４を介して第１ケーブル５１ａと電気的に接続され、接続部材２４は、絶縁部材２５を介してインサートチップ２０と電気的に絶縁されている。加工作業時は、電極１は、内壁面２０ａから離間されているので、電極１は、インサートチップ２０から絶縁される。

これに対して、プラズマ加工装置１００では、ケーブルの状態検知時に、電極１を、内壁面２０ａと接触させる。これにより、電極１は、インサートチップ２０と電気的に接続される。この状態で、パイロット電源４１から電圧を印加すると、電極１とインサートチップ２０との間の電圧Ｖ_Tは“ほぼ０Ｖ（抵抗値が、電極１固有の抵抗値と、インサートチップ２０固有の抵抗値との合成抵抗値のみ）”と見做すことができる。また、第１ケーブル５１ａの両端間の電圧Ｖ_Iは、第１ケーブル５１ａに異常がなければ“ほぼ０Ｖ（抵抗値が、第１ケーブル５１ａ固有の抵抗値のみ）”と見做せる。同様に、第２ケーブル５１ｂの両端間の電圧Ｖ_Oも、第２ケーブル５１ｂに異常がなければ“ほぼ０Ｖ（抵抗値が、第２ケーブル５１ｂ固有の抵抗値のみ）”と見做せる。したがって、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂのそれぞれに異常がなければ、パイロット電流Ｉ_PC（割合小さな定電流）が流れると、第１接続端子ＷＩと第２接続端子ＷＯとの間の抵抗による電圧降下を示す電圧Ｖ_Pは“ほぼ０Ｖ近辺”を示す。

このようにプラズマ加工装置１００では、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの状態を検知するとき、電極１を内壁面２０ａと接触させる。さらに、例えば、冷却液ＣＬの通流（通流させても可）、パイロットガスＰＧの供給、シールドガスＳＧの供給、メイン電源４２、及び高周波発生器４４のそれぞれを停止させる。この状態で、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの状態検知が実施される。状態検知時のパイロット電源４１の出力電流は、加工作業の際の出力電流より一般的に十分小さい電流を流し、その時の電圧値を計測する。電圧計８により計測された電圧値は、例えば、表示部９に表示される。プラズマ加工装置１００では、電圧計８により計測された電圧値に応じて、例えば、以下の項目Ａ．～Ｃ．のように、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの状態を把握することができる。

Ａ．電圧値がほぼ０Ｖ近辺（例えば、０．０６Ｖ以上１Ｖ以下）を示したとき
・第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂは、“正常な状態”
Ｂ．電圧値が比較的高い値（例えば、１Ｖを超えほぼ無負荷電圧未満）を示したとき
・第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂは、“劣化が進行している状態”
Ｃ．電圧値がほぼ無負荷電圧（無負荷電圧の１つの例は、おおよそ１１０Ｖ）を示したとき
・第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂは、“少なくとも１つが断線している状態”

このように、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの劣化の度合いは、電圧計８により計測された電圧値に対応づけることができる。第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂは、例えば、複数の導体素線を撚り合わせることで形成される。導体素線のうち、断線した導体素線の数が増えるほど、直列に接続された第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの抵抗値は高まる。第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの少なくとも１つが完全に断線していると、抵抗値は極大となり、第１端子４１ａと第２端子４１ｂとの間に接続された電圧計８は、ほぼ無負荷電圧（パイロット電源４１の最大電圧）を示す。したがって、電圧計８が示した電圧値が高いほど、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの劣化が進行している、と判断できる。

図５は、実際の計測例を示す図である。図５は、トーチホース５のサンプルＩ～ＶＩＩについて、計測用パイロット電流Ｉ_PC、例えば３（Ａ）を流し、それぞれ計測された電圧値を示している。

サンプルＩは新品のトーチホース、サンプルＩＩ及びＩＩＩは約１～２年程の使用品、サンプルＩＶ及びＶは約４～５年程の使用品、であり、いずれも正常に使用できる品である。サンプルＶＩ及びＶＩＩは、いずれも不具合発生品であり、特にトーチホース５の折り曲げ繰返し頻度が高い使用環境で使用されていた品である。サンプルＶＩは溶接アーク不安定の不具合品、サンプルＶＩＩはパイロットアークが着火しない不具合品である。

図５に示すように、サンプルＩ～Ｖでは、電圧計８は、約０．０６Ｖ～０．５Ｖを示した。サンプルＩ～Ｖの第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの電圧値は、十分低い値であり、正常である、と判断できる。サンプルＩ～Ｖは、使用年月（劣化度）に応じて電圧が高くなっている。サンプルＶＩでは、電圧計８は、約４Ｖを示した。サンプルＶＩでは、トーチホース５が折り曲げ繰返しのため、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの少なくとも１つにおいて、導体素線のいくつかが断線した（劣化が進行した）、と判断できる。サンプルＶＩＩは、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの少なくとも１つが完全に断線していると断定されたトーチホース５である。サンプルＶＩＩでは、電圧計８は、約１１０Ｖ（ほぼ無負荷電圧）を示した。

このように、一実施形態によれば、例えば、トーチホース５内の第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの断線及び劣化を検知することが可能なプラズマ加工装置１００を提供できる。

なお、電極１を内壁面２１ａと接触させるとき、上述したように噴出孔２２の直径Ｄ２２を、電極１の直径Ｄ１よりも小さい場合、電極１を、より確実に内壁面２１ａと接触させることができる。使用状態によっては、噴出孔２２の直径Ｄ２２が電極１の直径Ｄ１より大きい場合もある。この時は、センタリングストーン２１ａを外すとよい。電極１は、多少のセンターずれがあるため、電極１を噴出孔２２より貫通して出すと、電極１は、噴出孔２２と接触する。これにより、計測が可能となる。又は、噴出孔２２の直径Ｄ２２より大きい直径を持つ専用のテスト用電極を用いても良いし、インサートチップ２０を、電極１の直径Ｄ１よりも小さい直径の噴出孔２２を持つ別のインサートチップに変えてテストしても良い。

また、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの劣化の度合いを検知できることは、例えば、トーチホース５の適切な交換時期の把握に有効である。適切な交換時期を把握できれば、生産中に発生し得る、予期せぬ第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの断線発生を抑制できる。これにより、生産ラインの“予期せぬ停止”を極力回避することが可能となり、製品の生産効率を向上できる。さらに、適切な交換時期を把握できることは、トーチホース５の無用な交換の抑制にもつながる。これは、ユーザーに対して、生産コストの更なる低減の一助となる。

また、プラズマ加工装置１００によれば、例えば、その稼働開始前の事前点検等において、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂを、テスター等を用いずに実施することができる。これは、プラズマ加工装置１００の点検工程の煩雑さを軽減させ、さらに、点検工程の確実性を向上させる。点検工程の煩雑さの軽減及び確実性の向上は、例えば、プラズマ加工装置１００の操作性の向上のみならず、プラズマ加工装置１００の長期間にわたる信頼性及び安全性の確保に寄与する。そして、例えば、加工機本体４内に内蔵された電圧計８を用いた点検によれば、テスター等を用いた外部からの点検と比較して、点検精度の更なる高精度化を促進させることもできる。

第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂの少なくとも１つが劣化若しくは断線していれば、トーチホース５には、交換する必要性が生じる。このため、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂのどちらが劣化若しくは断線しているかについては、必ずしも特定される必要はない。しかし、例えば、ユーザーの要求等により、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂのどちらが劣化若しくは断線しているかを把握したいケースも生じ得る。このようなケースに対しても、一実施形態に係るプラズマ加工装置１００は、対応できる。以下、そのようなケースへの対応例を説明する。

＜２．１第２ケーブル５１ｂの状態検知＞
図６は、第２ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。なお、図６では、シールドキャップ３０の図示は省略する。

図６に示すように、第２ケーブル５１ｂの状態を検知するときには、電極１を内壁面２０ａと接触させた状態で、インサートチップ２０を第１接続端子ＷＩと接触させる。これにより、第１ケーブル５１ａの両端は、電極１とインサートチップ２０とを介して、第１接続端子ＷＩと短絡する。第１接続端子ＷＩと第２接続端子ＷＯとの間には、第２ケーブル５１ｂが直列に接続された状態となる。したがって、第２ケーブル５１ｂの劣化若しくは断線を検知できる。

＜２．２第１ケーブル５１ａの状態検知＞
図７は、第１ケーブルの状態を検知するときの一例を示す模式図である。なお、図７では、シールドキャップ３０の図示は省略する。

図７に示すように、第１ケーブル５１ａの状態を検知するときには、電極１を内壁面２０ａと接触させた状態で、インサートチップ２０を第２接続端子ＷＯと接触させる。これにより、第２ケーブル５１ｂの両端は、インサートチップ２０を介して、第２接続端子ＷＯと短絡する。第１接続端子ＷＩと第２接続端子ＷＯとの間には、第１ケーブル５１ａが直列に接続された状態となる。したがって、第１ケーブル５１ａの劣化若しくは断線を検知できる。

一実施形態に係るプラズマ加工装置によれば、第１、第２ケーブル５１ａ及び５１ｂのどちらが劣化若しくは断線しているかについても、検知することができる。

このように、一実施形態に係るプラズマ加工装置では、トーチホース５の劣化や断線を、加工機本体４からトーチホース５を外すことなく検知することが可能となる。加工機本体４からトーチホース５を外すことは、外しの手間だけでなく、冷却液ＣＬも第１接続端子ＷＩや第２接続端子ＷＯから放出されてしまうことから、冷却液ＣＬによる汚れ等、作業者や作業現場の清浄性を損なう可能性がある。一実施形態に係るプラズマ加工装置によれば、このような作業者や作業現場の清浄性を損なってしまうような作業についても回避できる、という利点も得ることができる。

ただし、第１ケーブル５１ａの状態を検知するとき、第２ケーブル５１ｂは、第２接続端子ＷＯから取り外すことも可能である。同様に、第２ケーブル５１ｂの状態を検知するとき、第１ケーブル５１ａは、第１接続端子ＷＩから取り外すことも可能である。

また、トーチホース５の異常検出は、電圧計８及び表示部９による電圧値を読んでの判断だけでなく、電圧判別機（図示せず）を用いて、この電圧判別機に予め異常電圧値をセットしておき、例えば、異常電圧値以上になったら、異常アラームを発報するようにしてもよい。

上記一実施形態は、装置を、プラズマ加工装置１００として説明したが、プラズマ加工装置１００の例としては、例えば、プラズマ溶接装置又はプラズマ切断装置を挙げることができる。このように、この発明の一実施形態は、プラズマ溶接装置及びプラズマ切断装置のどちらにも適用することができる。また、プラズマ加工装置１００は、プラズマ溶接装置及びプラズマ切断装置のそれぞれを兼ねてもよい。

以上、この発明の一実施形態を説明したが、一実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一のものでもない。例えば、この発明は、一実施形態のほか、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、一実施形態は、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

１００：プラズマ加工装置
１：電極
２：プラズマトーチ
２０：インサートチップ
２０ａ：インサートチップの内壁面
２０ｂ：インサートチップの周壁
２１：電極収容空間
２１ａ：センタリングストーン
２１ｂ：貫通孔
２２：噴出孔
２３：冷媒流路
２４：接続部材
２５：絶縁部材
３０：シールドキャップ
３１：シールドガス空間
３２：開口
４：加工機本体
４１：パイロット電源
４１ａ：第１端子
４１ｂ：第２端子
４２：メイン電源
４２ｃ：第３端子
４２ｄ：第４端子
４４：高周波発生器
４５：カップリングコイル
４５ａ：配線
５：トーチホース
５１ａ：第１ケーブル
５１ｂ：第２ケーブル
６：母材ケーブル
７：母材
８：電圧計
９：表示部
ＣＰ：商用電源
ＰＧ：パイロットガス
ＳＧ：シールドガス
ＣＬ：冷却液
ＷＩ：第１接続端子
ＷＯ：第２接続端子
Ｍ：第３接続端子
Ａ：破線円
Ｖ_T ：電極１とインサートチップ２０との間の電圧
Ｖ_I ：第１ケーブル５１ａの両端間の電圧
Ｖ_O ：第２ケーブル５１ｂの両端間の電圧
Ｖ_P ：第１接続端子ＷＩと第２接続端子ＷＯとの間の電圧
Ｉ_PC ：パイロット電流
Ｐ：冷却液循環ポンプ
Ｔ：計測機器

Claims

電極と、
パイロットガスが供給され、前記電極が着脱自在に収容されてプラズマを発生させる電極収容空間、及び先端に前記プラズマを通過させてプラズマアークを噴出させる冷却可能な噴出孔を有するインサートチップを含むプラズマトーチと、
第１端子及び第２端子を有するパイロット電源、並びに高周波発生器を含む加工機本体と、
前記電極を、前記第１端子と電気的に結合させる第１ケーブルと、
前記インサートチップを、前記第２端子と電気的に結合させる第２ケーブルと、
前記第１端子と前記第２端子との間に接続された電圧計と、
を備え、
前記第１ケーブルの劣化の状態及び前記第２ケーブルの劣化の状態の少なくとも１つを検知するとき、
前記電極を、前記インサートチップの前記電極収容空間に面した内壁面と接触させた状態で、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルの少なくとも１つを介して、前記パイロット電源によって前記電極と前記インサートチップとの間での通電が可能な状態とし、この状態において、前記電圧計により計測された電圧値に対応づけて、前記第１ケーブルの劣化の状態及び前記第２ケーブルの劣化の状態の少なくとも１つを検知することにより、前記第１ケーブル及び／又は前記第２ケーブルの劣化の度合いを判断すること
を特徴とするプラズマ加工装置。
前記プラズマアークを噴出させるとき、
前記電極を、前記内壁面から離間させた状態で、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルを介して、前記パイロット電源及び前記高周波発生器によって前記電極と前記内壁面との間での放電が可能な状態とすること
を特徴とする請求項１に記載のプラズマ加工装置。
前記加工機本体は、
前記第１端子と電気的に結合され、前記第１ケーブルの着脱が可能な第１接続端子と、
前記第２端子と電気的に結合され、前記第２ケーブルの着脱が可能な第２接続端子と、
を、有し、
前記第１ケーブルの劣化の状態を検知するとき、
前記電極を、前記内壁面と接触させた状態で、前記インサートチップを前記第２接続端子と接触させ、
前記第２ケーブルの劣化の状態を検知するとき、
前記電極を、前記内壁面と接触させた状態で、前記インサートチップを前記第１接続端子と接触させること
を特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ加工装置。
前記電圧計は、前記加工機本体内に設置され、
前記加工機本体は、前記電圧計により計測された電圧値を表示する表示部を、備えること
を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のプラズマ加工装置。
前記プラズマ加工装置は、プラズマ溶接装置及びプラズマ切断装置の少なくとも１つであること
を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のプラズマ加工装置。