JPH026070A - プラズマアーク加工装置 - Google Patents
プラズマアーク加工装置Info
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- JPH026070A JPH026070A JP15099788A JP15099788A JPH026070A JP H026070 A JPH026070 A JP H026070A JP 15099788 A JP15099788 A JP 15099788A JP 15099788 A JP15099788 A JP 15099788A JP H026070 A JPH026070 A JP H026070A
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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。
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、プラズマアークを用いて被加工物の溶接、溶
断等を行うプラズマアーク加工装置の改良に関するもの
であり、特に電極の寿命を予測し、安全に使用すること
ができる装置を提供するものである。
断等を行うプラズマアーク加工装置の改良に関するもの
であり、特に電極の寿命を予測し、安全に使用すること
ができる装置を提供するものである。
〔従来の技術]
プラズマアーク溶接・切断等に用いる電極は、比較的消
耗が激しく、特に作動ガスとして空気や酸素成分の多い
ガスを使用する場合には、ハフニューム等の雉消耗性材
料を埋設した電極を用いてもその寿命が延時間で数七分
ないし数時間程度のものである。そして電極の消耗が進
むと切断面の平行度の悪化や切断幅が増加したり、さら
には切断可能板厚が1域少したりするだけでなく、最悪
の場合はトーチ本体の焼損を招くことにもなる。しかる
に電極はトーチのノズル内部に隠れているために外部か
ら直接観察することは難しく、トーチの先端部に取りつ
けられているチップ(ノズル部)を取外して内部の電極
の消耗状態を調べる以外になく、またこのような直接的
な観察を行っても銅電極にハフニューム等の難消耗性材
料を埋め込んだ電極では残余の寿命がどの程度あるかを
予想するためには、かなりの経験が必要であった。
耗が激しく、特に作動ガスとして空気や酸素成分の多い
ガスを使用する場合には、ハフニューム等の雉消耗性材
料を埋設した電極を用いてもその寿命が延時間で数七分
ないし数時間程度のものである。そして電極の消耗が進
むと切断面の平行度の悪化や切断幅が増加したり、さら
には切断可能板厚が1域少したりするだけでなく、最悪
の場合はトーチ本体の焼損を招くことにもなる。しかる
に電極はトーチのノズル内部に隠れているために外部か
ら直接観察することは難しく、トーチの先端部に取りつ
けられているチップ(ノズル部)を取外して内部の電極
の消耗状態を調べる以外になく、またこのような直接的
な観察を行っても銅電極にハフニューム等の難消耗性材
料を埋め込んだ電極では残余の寿命がどの程度あるかを
予想するためには、かなりの経験が必要であった。
これに対して、電極が消耗して寿命が尽きたときに発生
する電気的変化、例えばアーク電圧、電流値の変化を検
出し、この変化量が基準値より大となったときに異常信
号を発するようにした装置も提案されている。(例えば
特開昭61−269975号) 〔発明が解決しようとする課題) しかるに上記従来#C置においては1作業者(監視者)
の経験不足や不注意による見逃しなどによる事故は防止
できるものの、作業者の手ぶれKよるアーク長の急変や
被加工物からの溶融金属の吹き上りなどが発生すると、
これに伴ってアーク電圧や電流にかなりの変動が発生す
ることがあり、これらと電極の消耗による変動とを区別
することが難かしく、しばしば不要な異常信号を発する
ことがある。これを防止するためには変動の増加が一定
時間以上昧続したことを条件とする方法も考えられるが
、この判定のための時間設定が達しく使用条件に応じて
微妙な調整が必要であった。
する電気的変化、例えばアーク電圧、電流値の変化を検
出し、この変化量が基準値より大となったときに異常信
号を発するようにした装置も提案されている。(例えば
特開昭61−269975号) 〔発明が解決しようとする課題) しかるに上記従来#C置においては1作業者(監視者)
の経験不足や不注意による見逃しなどによる事故は防止
できるものの、作業者の手ぶれKよるアーク長の急変や
被加工物からの溶融金属の吹き上りなどが発生すると、
これに伴ってアーク電圧や電流にかなりの変動が発生す
ることがあり、これらと電極の消耗による変動とを区別
することが難かしく、しばしば不要な異常信号を発する
ことがある。これを防止するためには変動の増加が一定
時間以上昧続したことを条件とする方法も考えられるが
、この判定のための時間設定が達しく使用条件に応じて
微妙な調整が必要であった。
さちにまた、これらが正確に設定し得たとしても、異常
信号は必らず、−度異常現象が発生したとき、即ち電極
の消耗が極限に達して切断条件(電圧、電流)に大きな
変化が発生したときに得られるから、そのときの被加工
物は正常な加工が行なわれておらず、不良品の発生は避
けられないものであった。
信号は必らず、−度異常現象が発生したとき、即ち電極
の消耗が極限に達して切断条件(電圧、電流)に大きな
変化が発生したときに得られるから、そのときの被加工
物は正常な加工が行なわれておらず、不良品の発生は避
けられないものであった。
本発明は、上記従来装置の欠点を解決し、電極の寿命が
尽きる直前にこれを検知し、電極の交換すべき時期を知
ることができるようにした装置を提供するものである。
尽きる直前にこれを検知し、電極の交換すべき時期を知
ることができるようにした装置を提供するものである。
本発明は、加工回数、加工電流、加工時間から一定の演
算式に基いて電極の消耗量を推定し、この推定消耗量と
許容消耗量とを比較し、警報、作業停止あるいは残寿命
の割合の表示等を行う装置である。
算式に基いて電極の消耗量を推定し、この推定消耗量と
許容消耗量とを比較し、警報、作業停止あるいは残寿命
の割合の表示等を行う装置である。
本発明のff1lffは、電極の消耗を予想し、完全消
消耗に至る直前に電極交換の時期を知ることができるの
で、トーチの損傷はもちろん波加工物の加工不良も完全
に予防することが可能となり、安定した作業と加工品質
が確保できるものである。
消耗に至る直前に電極交換の時期を知ることができるの
で、トーチの損傷はもちろん波加工物の加工不良も完全
に予防することが可能となり、安定した作業と加工品質
が確保できるものである。
本発明の詳細な説明するのに先立ち1本発明の成立に至
った背徒について説明する。
った背徒について説明する。
第5図は、アーク発生時間の累計と電極消耗深さとを種
々のくりかえし周期に対して測定した結果を示す線図で
あり、電画として鋼材の先端に直径1.6能のハフニュ
ームを埋め込んだものを使用し、1流50Aにて軟渭を
エヤプラズマ切断した鴨果である。同図において曲線(
alは6分間切断、4分間休止をくりかえしたとき、曲
線(blは1分間切断30秒間休止をくりかえしたとき
、(C)は2秒間切断、4秒間休止をくりかえしたとき
の結果をそれぞれ示している。
々のくりかえし周期に対して測定した結果を示す線図で
あり、電画として鋼材の先端に直径1.6能のハフニュ
ームを埋め込んだものを使用し、1流50Aにて軟渭を
エヤプラズマ切断した鴨果である。同図において曲線(
alは6分間切断、4分間休止をくりかえしたとき、曲
線(blは1分間切断30秒間休止をくりかえしたとき
、(C)は2秒間切断、4秒間休止をくりかえしたとき
の結果をそれぞれ示している。
同図から判るように電極の消耗深さは、単にアーク発生
時間の累計のみでは定まらず、くりかえし回数([度)
によって大きく変化する。そしてアーク発生の累計時間
が同じであってもくりかえし周期が短か(、スタート回
数が多いほど消耗は多くなっている。
時間の累計のみでは定まらず、くりかえし回数([度)
によって大きく変化する。そしてアーク発生の累計時間
が同じであってもくりかえし周期が短か(、スタート回
数が多いほど消耗は多くなっている。
この理由は、アークスタート時には定常アーク発生期間
とは別の、より大匿の電極消耗が発生する期間があるた
めと考えられる。
とは別の、より大匿の電極消耗が発生する期間があるた
めと考えられる。
この電極の消耗としては、アーク加熱による電極の蒸発
およびアーク起動時の熱衝撃によるスパッタリングが考
えられる。
およびアーク起動時の熱衝撃によるスパッタリングが考
えられる。
いま電極の消耗量を■、起動時の消耗に費される等値電
圧をEs、定常アーク時に電極の消耗に費される特価電
圧をEa、1回の加工時間のうち起動時間をTs、定常
アーク時間をTa、切断電流をIとするとn回の加工に
よって発生する電極消耗隋は、電極において消゛aされ
た゛屯力に比例するはずであるから比例定数をkとする
と V=k Σ Ix(T、x−ES+Tax43 )
−filx=1 と表わすことができる。ここでTBz + TaXはそ
れぞれ第X回目の加工時における起動時間および定常ア
ーク時間である。
圧をEs、定常アーク時に電極の消耗に費される特価電
圧をEa、1回の加工時間のうち起動時間をTs、定常
アーク時間をTa、切断電流をIとするとn回の加工に
よって発生する電極消耗隋は、電極において消゛aされ
た゛屯力に比例するはずであるから比例定数をkとする
と V=k Σ Ix(T、x−ES+Tax43 )
−filx=1 と表わすことができる。ここでTBz + TaXはそ
れぞれ第X回目の加工時における起動時間および定常ア
ーク時間である。
(1)式において等値電圧Es、Ea はそれぞれ電
極の材質によってほぼ定まり、また起動時間T、xは定
常アーク時間T’axにくらべて変化が極く少ないから
これを略一定(Ts )とすると(1)式はy = x
4□(klx−1z +に2X−IX−TBz )−(
2)と書き直すことができる。(但し、k1x=kEs
T、。
極の材質によってほぼ定まり、また起動時間T、xは定
常アーク時間T’axにくらべて変化が極く少ないから
これを略一定(Ts )とすると(1)式はy = x
4□(klx−1z +に2X−IX−TBz )−(
2)と書き直すことができる。(但し、k1x=kEs
T、。
k2x=に−Eaでそれぞれ加工電流lxに対応して定
まる定数) 第6図i1、ハフニューム電極およヒシルコニューム電
極を先端に埋設した電極を用いて加工時間および電流を
一定としてエヤプラズマ切断をくりかえし行ったときに
、電極の消耗深さが埋設電極の直径に等しくなるまでの
加工回数と1回当りの加工時間との関係を示す線図であ
る。同図と上記(1)式とを対応させるとき Ix=1(一定)、Tsx、Tax;一定、Vニ一定で
あるから(1)式の両辺をに−Esで割るとここで仮に
、Es/Ea = 10 Tsx ”1秒 とすると
Tax=To−i (Toは一回の加工時間で第6図の縦軸に相当する) となるから(3)式は 第3図と(4)式を対応させると例えばハフニューム電
極を用いたときは I/に、ES中58500 またジルコニューム電極を用いたときにはソに−Es中
21000 とすれば実験結果と(4)式とがよく一致する。もちろ
んTsxやEs/Ea が異なればV/に−Esの値
も別の値となるが、(3)式あるいはt1+ 、 +2
)式で消耗量が予測できることは確かである。
まる定数) 第6図i1、ハフニューム電極およヒシルコニューム電
極を先端に埋設した電極を用いて加工時間および電流を
一定としてエヤプラズマ切断をくりかえし行ったときに
、電極の消耗深さが埋設電極の直径に等しくなるまでの
加工回数と1回当りの加工時間との関係を示す線図であ
る。同図と上記(1)式とを対応させるとき Ix=1(一定)、Tsx、Tax;一定、Vニ一定で
あるから(1)式の両辺をに−Esで割るとここで仮に
、Es/Ea = 10 Tsx ”1秒 とすると
Tax=To−i (Toは一回の加工時間で第6図の縦軸に相当する) となるから(3)式は 第3図と(4)式を対応させると例えばハフニューム電
極を用いたときは I/に、ES中58500 またジルコニューム電極を用いたときにはソに−Es中
21000 とすれば実験結果と(4)式とがよく一致する。もちろ
んTsxやEs/Ea が異なればV/に−Esの値
も別の値となるが、(3)式あるいはt1+ 、 +2
)式で消耗量が予測できることは確かである。
本発明は、上記のような考察と実験結果とを背敬になさ
れたものであって、次に具体的実施例について説明する
。
れたものであって、次に具体的実施例について説明する
。
第1図に本発明の実施例の接続図を示す。同図において
1はプラズマ加工用電源装置であり、交流電源2から電
力を得ている。3はプラズマ加工用トーチであり、同図
においては電極31とチップ32の断面のみを示しであ
る。またトーチ3には加工指令用の押ボタンスイッチ(
トーチスイッチ)33が設けられている。4は電源4&
置1の出力を調整するための制御回路であり、トーチス
イッチ33が押されている間図示を省略した出力電流設
定器の設定に応じた加工電流を出力するように電源装置
1を駆動するものである。5は被加工物であり、電#j
H@ 1の正出力端子に接続される。
1はプラズマ加工用電源装置であり、交流電源2から電
力を得ている。3はプラズマ加工用トーチであり、同図
においては電極31とチップ32の断面のみを示しであ
る。またトーチ3には加工指令用の押ボタンスイッチ(
トーチスイッチ)33が設けられている。4は電源4&
置1の出力を調整するための制御回路であり、トーチス
イッチ33が押されている間図示を省略した出力電流設
定器の設定に応じた加工電流を出力するように電源装置
1を駆動するものである。5は被加工物であり、電#j
H@ 1の正出力端子に接続される。
6は加工電流検出4であり、シャント抵抗器や直流変流
器あるいはホール素子を用いたものなど公知の検出器が
用いられる。7は加工電流検出器の出力lxとその1続
時間とから推定電極消耗量■= Σ (kIXHIx+
に2xIx3Tx)X=1 を演算するための電極消耗量演算回路であり、電流検出
信号Ixを平滑し平均値を得る平滑回路71、平滑回路
71の出力に応じて係数に1xおよびに2xを選択出力
する係数テーブル記憶再生回路72S。
器あるいはホール素子を用いたものなど公知の検出器が
用いられる。7は加工電流検出器の出力lxとその1続
時間とから推定電極消耗量■= Σ (kIXHIx+
に2xIx3Tx)X=1 を演算するための電極消耗量演算回路であり、電流検出
信号Ixを平滑し平均値を得る平滑回路71、平滑回路
71の出力に応じて係数に1xおよびに2xを選択出力
する係数テーブル記憶再生回路72S。
72a、[流検出信号Ixと係数テーブル記憶再生回路
72sから読み出した係数に1xとを乗じてに1x−I
xをf尋る第1の積算回路73s、電流検出信号Ix
と係数テーブル記憶再生回路72aから読み出した係数
k とを乗じに2X6Ixを加工時間中積算して〔Σ2
x x==
tk2x−IxTx ]を得る@2の積体回路73a、
第1および第2の積算回路の各出力を加痒して推定電極
消耗rikvを得る加算回路74および各積算回路の内
容をリセットするためのリセットボタン75から構成さ
れている。ここで平/1回路71、係数テーブル記1.
α再生回路72S、第1の積算回路73sはスタート時
消耗は演算回路7S を構成し、平2n回路71、係数
テーブル記憶再生回路72a、第2の積算回路73aは
定常加工時消耗量演算回路7aを構成している。また係
数テーブル記憶再生回路72s?2aは、あらかじめ実
験によって各加工電流毎に発生する電極の消耗量に係わ
る定数k またはに2を表(テーブル)にして記憶させ
ておき、再生時には入力される加工電流値のランクに応
じて係数に1xまたはに2xを出力するものである。な
おこれらの係数は加工電流に対してそれほど敏感ではな
いので、加工電流値を数段階程度(例えば最大電流の1
/3毎に3段階)に分けて、各段階毎に平均的II係数
をそれぞれ記憶しておく程度のものでもよい。8は電極
31の許容消耗IRを設定するための許gff4耗置設
定回路、9は許容消耗置設窓回路8の出力Rと電極消耗
量演算回路7の出力Vとを比較し、V≧Rとなったとき
に警報器92を駆動するとともに電源装置lの制御回路
4に出力禁止信号を供給する比較器91とからなる判定
回路である。
72sから読み出した係数に1xとを乗じてに1x−I
xをf尋る第1の積算回路73s、電流検出信号Ix
と係数テーブル記憶再生回路72aから読み出した係数
k とを乗じに2X6Ixを加工時間中積算して〔Σ2
x x==
tk2x−IxTx ]を得る@2の積体回路73a、
第1および第2の積算回路の各出力を加痒して推定電極
消耗rikvを得る加算回路74および各積算回路の内
容をリセットするためのリセットボタン75から構成さ
れている。ここで平/1回路71、係数テーブル記1.
α再生回路72S、第1の積算回路73sはスタート時
消耗は演算回路7S を構成し、平2n回路71、係数
テーブル記憶再生回路72a、第2の積算回路73aは
定常加工時消耗量演算回路7aを構成している。また係
数テーブル記憶再生回路72s?2aは、あらかじめ実
験によって各加工電流毎に発生する電極の消耗量に係わ
る定数k またはに2を表(テーブル)にして記憶させ
ておき、再生時には入力される加工電流値のランクに応
じて係数に1xまたはに2xを出力するものである。な
おこれらの係数は加工電流に対してそれほど敏感ではな
いので、加工電流値を数段階程度(例えば最大電流の1
/3毎に3段階)に分けて、各段階毎に平均的II係数
をそれぞれ記憶しておく程度のものでもよい。8は電極
31の許容消耗IRを設定するための許gff4耗置設
定回路、9は許容消耗置設窓回路8の出力Rと電極消耗
量演算回路7の出力Vとを比較し、V≧Rとなったとき
に警報器92を駆動するとともに電源装置lの制御回路
4に出力禁止信号を供給する比較器91とからなる判定
回路である。
第1図の装置において、トーチスイッチ33が押される
と制御回路4は電源装置1に出力指令を供給し、電源装
置1はこれによって直流出力をトーチ3と被加工物5と
の間に供給する。また図示を省略した作動ガス供給手段
が動作して電極31の周囲に空気などの作動ガスが供給
されチップ31の先端のオリフィス部から外部に噴出す
る。これと略同因に電極31とチップ32との間に高周
波制電圧が印加されて、これによって電極31とチップ
32との間に小電流のパイロットアークが点弧する。こ
のパイロットアークによって電離され、イオン化された
ガス流は作動ガスの流れによってチップ32の先端のオ
リフィス部から外部に噴出する。この状態でトーチ3を
被加工物5に接近させるとイオン化されたガス流によっ
て電極31と被加工物5との間の絶縁が破壊されて主ア
ークが発生する。この主アークは、チップ32のオリフ
ィス部から噴出する作動ガスによって細(絞られて高エ
ネルギー密度のプラズマジェットとなり、これによって
被加工物5を加熱溶融し、切断、溶接などの加工を行う
。この電流は、電流検出器6によって検出されて、電極
消耗量演算回路7に入力される。電極消耗量演算回路7
においては、入力信号Ixに対応するスタート時の電極
消耗係数に1xと定常加工時の電極消耗係数に2xとが
それぞれ係数テーブル記憶再生回路72s、72aから
読み出され電流検出信号Ix とともにそれぞれ積算
回路73s、73aに供給される。積算回路73sにお
いては両人力信号の積に1x−IXを得るとともにこの
結果を加工の回14に積算し、積算値〔ΣkIX−Ix
〕x=1 を得る。−力積算回路73aにおいては両人力信号の積
に2x弓工を電流の継続時間中積分し/に2x−IXd
tを得るとともに結束を加工毎に順次積算して分ノに2
x・Ixdtは加工中の電流Ixが1回の加工時間内に
おいてはあまり変動しないのでに2x・Ix・Txを得
て、積算回路73aはこれを加工毎に積算この積算回路
73s、73aの各出力は加算器74にて加算されて推
定電極消耗量 ■= Σ kIX−I!+ Σに2x−Ix−Txx=
1 x=1 が得られる。この推定電極消耗量Vは判定回路9の比較
器91にて許容消耗量設定回路8の設定値Rと比較され
る。判定回路9は両信号の大小関係を比較しV≧Rとな
ったときにW報器92、例えば表示灯やブザーなどを駆
動するとともに制御回路4に出力禁止信号(加工禁止信
号)を出力する。
と制御回路4は電源装置1に出力指令を供給し、電源装
置1はこれによって直流出力をトーチ3と被加工物5と
の間に供給する。また図示を省略した作動ガス供給手段
が動作して電極31の周囲に空気などの作動ガスが供給
されチップ31の先端のオリフィス部から外部に噴出す
る。これと略同因に電極31とチップ32との間に高周
波制電圧が印加されて、これによって電極31とチップ
32との間に小電流のパイロットアークが点弧する。こ
のパイロットアークによって電離され、イオン化された
ガス流は作動ガスの流れによってチップ32の先端のオ
リフィス部から外部に噴出する。この状態でトーチ3を
被加工物5に接近させるとイオン化されたガス流によっ
て電極31と被加工物5との間の絶縁が破壊されて主ア
ークが発生する。この主アークは、チップ32のオリフ
ィス部から噴出する作動ガスによって細(絞られて高エ
ネルギー密度のプラズマジェットとなり、これによって
被加工物5を加熱溶融し、切断、溶接などの加工を行う
。この電流は、電流検出器6によって検出されて、電極
消耗量演算回路7に入力される。電極消耗量演算回路7
においては、入力信号Ixに対応するスタート時の電極
消耗係数に1xと定常加工時の電極消耗係数に2xとが
それぞれ係数テーブル記憶再生回路72s、72aから
読み出され電流検出信号Ix とともにそれぞれ積算
回路73s、73aに供給される。積算回路73sにお
いては両人力信号の積に1x−IXを得るとともにこの
結果を加工の回14に積算し、積算値〔ΣkIX−Ix
〕x=1 を得る。−力積算回路73aにおいては両人力信号の積
に2x弓工を電流の継続時間中積分し/に2x−IXd
tを得るとともに結束を加工毎に順次積算して分ノに2
x・Ixdtは加工中の電流Ixが1回の加工時間内に
おいてはあまり変動しないのでに2x・Ix・Txを得
て、積算回路73aはこれを加工毎に積算この積算回路
73s、73aの各出力は加算器74にて加算されて推
定電極消耗量 ■= Σ kIX−I!+ Σに2x−Ix−Txx=
1 x=1 が得られる。この推定電極消耗量Vは判定回路9の比較
器91にて許容消耗量設定回路8の設定値Rと比較され
る。判定回路9は両信号の大小関係を比較しV≧Rとな
ったときにW報器92、例えば表示灯やブザーなどを駆
動するとともに制御回路4に出力禁止信号(加工禁止信
号)を出力する。
これによって作業者は電極取替時期を知るとともに、万
一警報を見のがしても作業そのものが続けられなくなる
ので電極の過消耗が防止できる。
一警報を見のがしても作業そのものが続けられなくなる
ので電極の過消耗が防止できる。
電極の消耗が許容値に達すると、電源2を遮断し、トー
チ3を分解して電極31を新品と取りかえた後にリセッ
トスイッチ75を押して積算回路73s、73aをリセ
ットして最初の状態に復帰する。
チ3を分解して電極31を新品と取りかえた後にリセッ
トスイッチ75を押して積算回路73s、73aをリセ
ットして最初の状態に復帰する。
それ故、電極消耗量演算回路7、判定回路9は加工用1
@源装置2とは別系統の電源としておき電イ原2を遮断
しても警報やfiI算値は保持しておくのが子ましい。
@源装置2とは別系統の電源としておき電イ原2を遮断
しても警報やfiI算値は保持しておくのが子ましい。
なお、電極の消耗が許容値に達したときに、直ちに加工
禁止指令が実行されると、加工途中の被加工物が不良品
になってしまう可能性がある。これを防止するためには
、判定回路9がV≧Rを検出して加工禁止信号を出力し
ても、この禁止信号を次回の加工開始の禁止信号として
のみ有効とし。
禁止指令が実行されると、加工途中の被加工物が不良品
になってしまう可能性がある。これを防止するためには
、判定回路9がV≧Rを検出して加工禁止信号を出力し
ても、この禁止信号を次回の加工開始の禁止信号として
のみ有効とし。
現在の加工は続行するように制御回路4を構成しておけ
ばよい。このためには同時に、許容消耗量設定回路8の
設定値をその汁だけ、即ち1回の加工時間に相当する電
極消耗量だけ少ない値に設定しておくことはもちろんで
ある。
ばよい。このためには同時に、許容消耗量設定回路8の
設定値をその汁だけ、即ち1回の加工時間に相当する電
極消耗量だけ少ない値に設定しておくことはもちろんで
ある。
第1図においてはスタート時および定常加工時ともに加
工電流を変数として各係数に1x、に2Xおよび積算値
Σ klx−Ix Σ k2x−Ix−Tx
を求x=1 x=1 めたが、使用する加工電流の範囲が比較的狭いとき、例
えば電流範囲が数倍程度であるときには各係数はほとん
ど差がなくまたスタート時の電極消耗量の変化幅が少な
いと考えられるからこれらの係数をそれぞれに、、に2
の一定値としてもよい。
工電流を変数として各係数に1x、に2Xおよび積算値
Σ klx−Ix Σ k2x−Ix−Tx
を求x=1 x=1 めたが、使用する加工電流の範囲が比較的狭いとき、例
えば電流範囲が数倍程度であるときには各係数はほとん
ど差がなくまたスタート時の電極消耗量の変化幅が少な
いと考えられるからこれらの係数をそれぞれに、、に2
の一定値としてもよい。
この場合には第1図の実施例において加工電流に対応し
て係数を選定するための係数テーブル記憶再生回路72
s、72aは省略できる。また積算値とに2・■工・T
x を得るものであればよい。
て係数を選定するための係数テーブル記憶再生回路72
s、72aは省略できる。また積算値とに2・■工・T
x を得るものであればよい。
第2図は、このようにした本発明の装置の実施例を示す
接続図であり、本発明の第2の発明に相当する。同図に
おいて、電極消耗量演算回路7以外は第1図の実施例と
同様であるので同機能のものに同符号を付して詳細な説
明は省略する。電極消耗量演算回路7はトーチスイッチ
33が押される度にパルス信号を発生するモノマルチバ
イブレータ76、モノマルチバイブレータ76の出力パ
ルスヲ計数するパルスカウンタ77、パルスカウンタ7
7の計数出力をアナログ値に変換するD/A変換器78
、D/Af換器78の出力にスタート時消耗量係数に1
を乗する係数釆79によってスタート時の消耗量の積’
IE値nktを演算するスタート時消耗針演算回路7s
を構成し、また電流検出器6の出力信号lxを人力とし
係数に2を乗するとともに結果を時間積分する積算回路
73aによって定第2図の実施例においてはスタート時
消耗1nk1算する定常加工時消耗量演算回路7aが構
成されている。係数器79の出力と積算回路73aの出
力とは判定回路9の比較器91の入力端子に図示の極性
で供給される。判定回路9の比較器91にはまた許容消
耗1設定回路8の設定値Rが上述の消耗量演算回路7の
2つの出力信号とは逆の極性で供給されており、比較器
91にて合成信号(L″−し・ゞ”” nk 1 +
k28巴 Ix47x)が得られる。この合成信号(R
−V)の極性によって電極寿命を判定し、(R−V )
≦0即ち電極消耗量が許容値を超えたときに警報器92
を駆動し。
接続図であり、本発明の第2の発明に相当する。同図に
おいて、電極消耗量演算回路7以外は第1図の実施例と
同様であるので同機能のものに同符号を付して詳細な説
明は省略する。電極消耗量演算回路7はトーチスイッチ
33が押される度にパルス信号を発生するモノマルチバ
イブレータ76、モノマルチバイブレータ76の出力パ
ルスヲ計数するパルスカウンタ77、パルスカウンタ7
7の計数出力をアナログ値に変換するD/A変換器78
、D/Af換器78の出力にスタート時消耗量係数に1
を乗する係数釆79によってスタート時の消耗量の積’
IE値nktを演算するスタート時消耗針演算回路7s
を構成し、また電流検出器6の出力信号lxを人力とし
係数に2を乗するとともに結果を時間積分する積算回路
73aによって定第2図の実施例においてはスタート時
消耗1nk1算する定常加工時消耗量演算回路7aが構
成されている。係数器79の出力と積算回路73aの出
力とは判定回路9の比較器91の入力端子に図示の極性
で供給される。判定回路9の比較器91にはまた許容消
耗1設定回路8の設定値Rが上述の消耗量演算回路7の
2つの出力信号とは逆の極性で供給されており、比較器
91にて合成信号(L″−し・ゞ”” nk 1 +
k28巴 Ix47x)が得られる。この合成信号(R
−V)の極性によって電極寿命を判定し、(R−V )
≦0即ち電極消耗量が許容値を超えたときに警報器92
を駆動し。
電極交換時期を作業者に報知するとともに電源制御回路
4に加工禁止信号を出力する。したがって9に直接出力
されるようになっており、内部に加算器を有していない
が、判定回路9の比12器91に図示のような極性で入
力することによって加俸器を設けた第1図と同様の機能
を有するものである。
4に加工禁止信号を出力する。したがって9に直接出力
されるようになっており、内部に加算器を有していない
が、判定回路9の比12器91に図示のような極性で入
力することによって加俸器を設けた第1図と同様の機能
を有するものである。
また、小形のエヤプラズマ切断機などにおいては、加工
電流(12]断電流)がほぼ一定のものがあり、そのよ
うな装置の場合にはざらに演π回路を単純にできる。第
3図は、加工電流が略一定の場合に本発明を適用した実
施例を示す接続図であり、本発明の第3の発明に相当す
る。
電流(12]断電流)がほぼ一定のものがあり、そのよ
うな装置の場合にはざらに演π回路を単純にできる。第
3図は、加工電流が略一定の場合に本発明を適用した実
施例を示す接続図であり、本発明の第3の発明に相当す
る。
同図において電極消耗量演算回路のうち定常加工時消耗
量演算回路7aが若干異なるのみで、他は第2図に示し
た実施例と同じであるのでこれらの部分の詳細は省略す
る。定常加工時の消耗量の演算部分は′fIIi#C回
路73aの入力としてトーチスイッチ33の閉路信号を
使用し、これによってトーチスイッチが閉じられている
時間を積算して、の場合電極消耗量演算回路7としては
定常加工時係数に2を乗じる係数器を通して定常加工時
消耗量散型79aの出力と係数器79sの出力とは判定
回路9の比較窓91に図示の極性で入力され、許容消耗
置設定器8の設定値Rと比較される。比較器91は各入
力信号の合成信号 の符号によってR−V≦0となったときに持性器92を
駆動し、また加工禁止信号を電源制御回路4に出力する
。
量演算回路7aが若干異なるのみで、他は第2図に示し
た実施例と同じであるのでこれらの部分の詳細は省略す
る。定常加工時の消耗量の演算部分は′fIIi#C回
路73aの入力としてトーチスイッチ33の閉路信号を
使用し、これによってトーチスイッチが閉じられている
時間を積算して、の場合電極消耗量演算回路7としては
定常加工時係数に2を乗じる係数器を通して定常加工時
消耗量散型79aの出力と係数器79sの出力とは判定
回路9の比較窓91に図示の極性で入力され、許容消耗
置設定器8の設定値Rと比較される。比較器91は各入
力信号の合成信号 の符号によってR−V≦0となったときに持性器92を
駆動し、また加工禁止信号を電源制御回路4に出力する
。
第3図の実施例において、1回の加工時間が長り、りり
かえし回数が少ないときにはスタート時に発生する電極
の消耗量がわずかであるのでスタート時消耗量演算回路
7s は省略してもよい。こればよい。(第4の発明に
相当する。)逆に1回の加工時間が短かく、頻繁にスタ
ート・停止をくりかえすような作業の場合には、スター
ト時の電極消耗が大部分を占めるので、定常加工時の消
耗量演算回路7aは省略してもよい。この場合電極消耗
量演算回路7の出力としてはV =k 1 nを演算す
るものであればよい。(第5の発明に相当する。)電極
消耗量演算回路に関する上記の一部省略形は、第1図ま
たは第2図に示した実施例においても適用可能である。
かえし回数が少ないときにはスタート時に発生する電極
の消耗量がわずかであるのでスタート時消耗量演算回路
7s は省略してもよい。こればよい。(第4の発明に
相当する。)逆に1回の加工時間が短かく、頻繁にスタ
ート・停止をくりかえすような作業の場合には、スター
ト時の電極消耗が大部分を占めるので、定常加工時の消
耗量演算回路7aは省略してもよい。この場合電極消耗
量演算回路7の出力としてはV =k 1 nを演算す
るものであればよい。(第5の発明に相当する。)電極
消耗量演算回路に関する上記の一部省略形は、第1図ま
たは第2図に示した実施例においても適用可能である。
上記第1図ないし第3図の実施例に示したように消耗量
の演算結果Vが許容消耗1設定#iRを超えたとき(V
≧Rとなったとき)出力を発生し、m性器を駆動し、加
工禁止信号を制御回路に供給する判定回路9を設ける以
外に、信号(R−V)または(R−V)/Rを演算し、
残寿命を実数または比率で表示戸り財表示手段を設ける
ようにしてもよい。(第6の発明に相当する。) 第4図は残量を全体の比率で表示するようにした残量表
示手段の例を示す接続図である。同図において91は消
耗量演算回路7ノの出力Vと許容消耗量設定回路8の設
定値Rとを入力とし差信号(R−V)を出力する比較器
(減算器)であり、93は比較器91の出力(R−V)
と許容消耗旧設定器、94は除算器93の出力をディジ
タル信号に変換するA/D変換器、95はA/D変換器
94の出力を表示する残量表示器であり、ディジタル表
示器である。
の演算結果Vが許容消耗1設定#iRを超えたとき(V
≧Rとなったとき)出力を発生し、m性器を駆動し、加
工禁止信号を制御回路に供給する判定回路9を設ける以
外に、信号(R−V)または(R−V)/Rを演算し、
残寿命を実数または比率で表示戸り財表示手段を設ける
ようにしてもよい。(第6の発明に相当する。) 第4図は残量を全体の比率で表示するようにした残量表
示手段の例を示す接続図である。同図において91は消
耗量演算回路7ノの出力Vと許容消耗量設定回路8の設
定値Rとを入力とし差信号(R−V)を出力する比較器
(減算器)であり、93は比較器91の出力(R−V)
と許容消耗旧設定器、94は除算器93の出力をディジ
タル信号に変換するA/D変換器、95はA/D変換器
94の出力を表示する残量表示器であり、ディジタル表
示器である。
同図の残量表示手段を用いるときは、電極の残量が明確
に百分率で表示されるので、作業者はあらかじめ電極の
取替時期を予想することが可能となる。
に百分率で表示されるので、作業者はあらかじめ電極の
取替時期を予想することが可能となる。
さらにまた残量表示手段としては、第4図のような詳細
な残量演算を行うものでな(でも、比較器91の出力(
R−V)の値が一定値以下になったときに予備警報を発
生するようにしたものでもよく、また残量を数段階程度
の概略表示を行うものでもよい。もちろん第4図のよう
な残量表示と第1図ないし;X3図に示した判定回路9
のような警報・禁止を行う回路とを組合せてもよい。
な残量演算を行うものでな(でも、比較器91の出力(
R−V)の値が一定値以下になったときに予備警報を発
生するようにしたものでもよく、また残量を数段階程度
の概略表示を行うものでもよい。もちろん第4図のよう
な残量表示と第1図ないし;X3図に示した判定回路9
のような警報・禁止を行う回路とを組合せてもよい。
ざらに、本発明は、電極の消耗予測以外に、チップ(ノ
ズル)の消耗にも利用できる。この場合には、演算式に
用いる加工電流としてパイロットアーク電流を検出し、
これとパイロットアーク電流の通電期間とを用いてチッ
プの消耗量を演算するように構成すればよい。
ズル)の消耗にも利用できる。この場合には、演算式に
用いる加工電流としてパイロットアーク電流を検出し、
これとパイロットアーク電流の通電期間とを用いてチッ
プの消耗量を演算するように構成すればよい。
本発明は、上記のようであるのでつぎのような効果を有
する (al m極の消耗量を、その発生現象に基づく演算
式によって算出するので過消耗に至る前にこれを検知す
ることができるので安全である。
する (al m極の消耗量を、その発生現象に基づく演算
式によって算出するので過消耗に至る前にこれを検知す
ることができるので安全である。
(bI 消耗量は、トーチを分解することな(、°眠
気的に行うものであるので、経験不足の作業者にも正確
に検知でき、かつチエツクのために作業を中断する必要
がないので極めて正確かつ作業能率の向上が得られるも
のである。
気的に行うものであるので、経験不足の作業者にも正確
に検知でき、かつチエツクのために作業を中断する必要
がないので極めて正確かつ作業能率の向上が得られるも
のである。
(cl 電極の寿命終Tを異常現象の発生で検出する
ものではないので被加工物やトーチを損傷することがな
い。
ものではないので被加工物やトーチを損傷することがな
い。
(d) 電極の残量表示を行うときは、電極交換時期
の予測が容易であるので安心して作業ができる。
の予測が容易であるので安心して作業ができる。
第1図は本発明のプラズマアーク加工装置の実施例を示
す接続図、第2図および第3図はそれぞれ本発明の別の
実施例を示す接続図、第4図は本発明のプラズマアーク
加工装置に用いる判別回路の例を示す接続図、第5図は
アーク発生時間の累計と電極消耗深さとの関係を示す線
図、第6図は電極の消耗深さが一定量に達するまでの加
工回数と1回当りの加工時間との関係を示す線図である
。
す接続図、第2図および第3図はそれぞれ本発明の別の
実施例を示す接続図、第4図は本発明のプラズマアーク
加工装置に用いる判別回路の例を示す接続図、第5図は
アーク発生時間の累計と電極消耗深さとの関係を示す線
図、第6図は電極の消耗深さが一定量に達するまでの加
工回数と1回当りの加工時間との関係を示す線図である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電極と被加工物との間にアーク放電を発生させると
ともにアーク放電柱の周囲に作動ガスを流してプラズマ
アークとして被加工物を加工するプラズマアーク加工装
置において、加工中信号を得る加工検出回路と、加工電
流に対応した信号を得る加工電流検出回路と、前記加工
検出回路の出力信号と前記加工電流検出回路の出力信号
とを入力として推定電極消耗量V V=▲数式、化学式、表等があります▼(k_1_x・
I_x+k_2_x・I_x・T_x)(但し、xは加
工回数、k_1_x、k_2_xはそれぞれ第x回目の
加工電流に対応する係数でk_1_xはアークスタート
時に専属し、k_2_xは定常加工時に専属する。また
T_xは第x回目の加工継続時間を示す) を演算する電極消耗量演算回路と、許容電極消耗量Rを
定めるための許容消耗量設定回路と、許容消耗量設定回
路の出力Rと前記電極消耗量演算回路の出力Vとを入力
としR≦Vとなつたときに加工禁止信号および/または
警報を発生する判定回路とを具備したプラズマアーク加
工装置。 2、前記電極消耗量演算回路は推定電極消耗量Vとして V=nk_1+k_2▲数式、化学式、表等があります
▼I_x・T_x(但しk_1、k_2はそれぞれ定数
) を演算する演算回路である請求項1に記載のプラズマ加
工装置。 3、前記電極消耗量演算回路は、推定電極消耗量Vとし
て V=k_1n+k_2▲数式、化学式、表等があります
▼T_x (但しk_1、k_2はそれぞれ定数) を演算する回路である請求項1に記載のプラズマアーク
加工装置。 4、前記電極消耗量演算回路は、推定電極消耗量Vとし
て V=k_2▲数式、化学式、表等があります▼T_x (但しk_2は定数) を演算する演算回路である請求項1に記載のプラズマア
ーク加工装置。 5、前記電極消耗量演算回路は、推定電極消耗量Vとし
て V=k_1n (但しk_1は定数) を演算する回路である請求項1に記載のプラズマアーク
加工装置。 6、前記信号RおよびVを入力とし許容消耗量までの残
量を演算し(R−V)/Rを演算し、演算結果を比率ま
たは概略比率で表示する残量表示手段を具備した請求項
1ないし5のいずれかに記載のプラズマアーク加工装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15099788A JP2611337B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | プラズマアーク加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15099788A JP2611337B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | プラズマアーク加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH026070A true JPH026070A (ja) | 1990-01-10 |
JP2611337B2 JP2611337B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=15509027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15099788A Expired - Lifetime JP2611337B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | プラズマアーク加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2611337B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6933462B2 (en) | 2003-02-06 | 2005-08-23 | Komatsu Industries Corporation | Plasma processing apparatus for monitoring and storing lifetime usage data of a plurality of interchangeable parts |
JP2017185529A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 株式会社ダイヘン | 消耗品監視装置 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP15099788A patent/JP2611337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6933462B2 (en) | 2003-02-06 | 2005-08-23 | Komatsu Industries Corporation | Plasma processing apparatus for monitoring and storing lifetime usage data of a plurality of interchangeable parts |
JP2017185529A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 株式会社ダイヘン | 消耗品監視装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2611337B2 (ja) | 1997-05-21 |
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