JPH0394982A - Plasma arc machine - Google Patents

Plasma arc machine

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JPH0394982A
JPH0394982A JP23411689A JP23411689A JPH0394982A JP H0394982 A JPH0394982 A JP H0394982A JP 23411689 A JP23411689 A JP 23411689A JP 23411689 A JP23411689 A JP 23411689A JP H0394982 A JPH0394982 A JP H0394982A
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Moritoshi Nagasaka
長坂 守敏
Toshiro Shinofuji
篠藤 俊郎
Yoshiki Morimoto
慶樹 森本
Toshihiko Okada
俊彦 岡田
Kikuo Terayama
寺山 喜久夫
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Abstract

PURPOSE:To prevent burning of a torch for machining by detecting an instantaneous value of the voltage between a main electrode and a chip electrode being made in a short-circuited state during machining and cutting off a plasma arc by this. CONSTITUTION:The torch having the main electrode 2 and the chip electrode 3 is used with the plasma arc machine. The voltage between the main electrode 2 an the chip electrode 3 is then inputted to a short-circuit detection circuit 11 by a detector 7 during machining. It is then detected that the instantaneous value of the voltage between both electrodes 2 and 3 is made to a short circuit for the low voltage close to the short circuit. The plasma arc is cut off by a protective circuit according to an output signal of the short-circuit detection circuit 11. By this method, the replacing time of the electrodes can be known exactly.

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、プラズマアーク加工装置の改良に関し、特に
電極が使用時間の経過に従って消耗し、寿命に達したと
きにこれを検出し、加工用電力供給の停止、警告灯の点
灯等によって作業者に知らしめて、トーチの焼損を防止
するとともに加工品質を向上させるためのものである。
[Detailed description of the invention] Industrial application field> The present invention relates to the improvement of plasma arc machining equipment, and in particular detects when the electrode wears out over time and reaches the end of its life. This is to notify the worker by stopping the power supply, turning on a warning light, etc., to prevent torch burnout and improve processing quality.

く従来の技術〉 プラズマアーク加工装置においては、主電極と被加工物
との間にアークが発生し、これによって溶断、溶接など
の加工を行うものであるが、通常はこの加工用主アーク
の点弧に先立って主電極を囲むように同心状に設けられ
たチップ電極との間にパイロットアークとよばれる少電
流アークを点弧する。このパイロットアークは主アーク
を誘発するために用いられるものであり、従ってチップ
電極はこのパイロットアークを発生させる目的で設けら
れるものである。このチップ電極はまた、主アークを細
く収束するために先端にオリフィス部とよばれる小孔が
設けられており、主電極とこのチップ電極との間に高速
のガス流を通してアークの周囲を冷却してアークを細く
絞るとともに狭いオリフィス部から噴出させることによ
って高いエネルギー密度のプラズマアークを得る。
Conventional technology> In plasma arc processing equipment, an arc is generated between the main electrode and the workpiece, and processing such as fusing and welding is performed using this arc. Prior to ignition, a small current arc called a pilot arc is ignited between the main electrode and a tip electrode provided concentrically surrounding the main electrode. This pilot arc is used to induce the main arc, and therefore the tip electrode is provided for the purpose of generating this pilot arc. This tip electrode also has a small hole called an orifice at its tip to narrowly converge the main arc, and cools the area around the arc by passing a high-speed gas flow between the main electrode and this tip electrode. By narrowing the arc and ejecting it from a narrow orifice, a plasma arc with high energy density is obtained.

電極の寿命の末期に達すると、アーク発生位置が不安定
となるために十分にアークが収束されず乱れた状態とな
り、目的の加工が行なえなくなる。
When the electrode reaches the end of its life, the arc generation position becomes unstable and the arc is not converged sufficiently, resulting in a disordered state, making it impossible to perform the desired processing.

また加工用の大きな電流がチップ電極に流れるシリーズ
アーク現象が発生するとチップ電極が短時間で焼損し、
これにつづいてチップ電極を覆っているカップの破損お
よび主電極の急激な消耗を招き、ついにはトーチの焼損
に至ることになる。
Additionally, if a series arc phenomenon occurs in which a large current for machining flows through the tip electrode, the tip electrode will burn out in a short period of time.
This will subsequently lead to damage to the cup covering the tip electrode and rapid wear of the main electrode, eventually leading to burnout of the torch.

それ故、電極異常の発生の前兆をとらえて直ちに作業中
止の処置をとることが重要であるが、従来の検出装置は
十分な機能を有していなかった。
Therefore, it is important to detect signs of electrode abnormality and immediately take measures to stop the work, but conventional detection devices do not have sufficient functionality.

第6図に従来装置の例を示す。同図において1はプラズ
マアーク加工用電源であり、通常定電流特性の直流電源
が用いられる。2は加工用トーチの内部に設けられた棒
状の主電極でありその先端には難消耗性材料からなる陰
極部材2aが埋設されており、電源1の負出力端子に接
続される。3は主電極2を同心的に囲むように設けられ
たチップ電極であり、縦断面にて示してある。このチッ
プ電極3は円錐筒状をなし先端にはオリフィス部3aが
設けられている。4は被加工物であり、電源1の正出力
端子に接続される。5は主電極2と被加工物4との間に
発生しているアークであり、6は主電極2とチップ電極
3との間の電圧を入力とし、この入力電圧が設定値に対
して変化したときに異常信号を出力する異常検出器であ
る。また図示は省略したがプラズマ生成用ガスがトーチ
の上方からチップ電極3と主電極2との間に供給されて
オリフィス部3aから高速のガス流となって噴出するよ
う構成されている。
FIG. 6 shows an example of a conventional device. In the figure, 1 is a power source for plasma arc processing, and a DC power source with constant current characteristics is usually used. Reference numeral 2 denotes a rod-shaped main electrode provided inside the processing torch, and a cathode member 2a made of a non-consumable material is embedded at the tip thereof, and is connected to the negative output terminal of the power source 1. Reference numeral 3 denotes a tip electrode provided so as to concentrically surround the main electrode 2, and is shown in a longitudinal section. This tip electrode 3 has a conical cylindrical shape and is provided with an orifice portion 3a at its tip. Reference numeral 4 denotes a workpiece, which is connected to the positive output terminal of the power source 1. 5 is an arc occurring between the main electrode 2 and the workpiece 4, 6 is the voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3, and this input voltage changes with respect to the set value. This is an abnormality detector that outputs an abnormal signal when Although not shown, plasma generating gas is supplied from above the torch between the tip electrode 3 and the main electrode 2, and is ejected from the orifice portion 3a as a high-speed gas flow.

同図において、正常アーク発生時は、アーク5によって
イオン化されたガス流がオリフィス部3aを通っている
のでこのガス流に触れているチップ@極3はアーク5の
オリフィス部3a相当の電位にある。
In the figure, when a normal arc occurs, the gas flow ionized by the arc 5 passes through the orifice portion 3a, so the tip @ pole 3 that is in contact with this gas flow is at a potential equivalent to the orifice portion 3a of the arc 5. .

く発明が解決しようとする課題〉 第6図の従来装置においては、電極の消耗が進行しても
チップ電極3と主電極2との間のアーク長がそれほど変
化しないために直ちには電圧の変化が現われず、この電
圧変化が検出できる程度になるのは電極が極端に消耗し
てアークの乱れが大きくなってからである。
Problems to be Solved by the Invention In the conventional device shown in FIG. 6, even if the electrode wear progresses, the arc length between the tip electrode 3 and the main electrode 2 does not change much, so the voltage does not change immediately. does not appear, and this voltage change becomes detectable only after the electrode is extremely worn out and the arc disturbance becomes large.

それ故、第6図の従来装置においては電極の寿命の末期
においてこれを検出することは困難であった。
Therefore, in the conventional device shown in FIG. 6, it is difficult to detect this at the end of the life of the electrode.

一方、第6図の装置にかわるものとしてチップ電極3と
被加工物4との間の電圧の変化を検出する方式のものが
考えられているが、この間の電圧は主アークが正常時に
おいても被加工物におけるアークの発生点が被加工物の
板厚方向に変化するために、その変動が大きく、電極の
寿命の末期に現れる現象との区別がつかない。
On the other hand, as an alternative to the device shown in Fig. 6, a system that detects changes in the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4 is being considered, but the voltage between this detects the voltage even when the main arc is normal. Since the arc generation point in the workpiece changes in the thickness direction of the workpiece, the fluctuation is large and cannot be distinguished from the phenomenon that occurs at the end of the electrode's life.

さらに加工電流の変化を検出する方法も考えられるが、
加工用電R1として定電流特性のものを用いるときには
、当然アークの状態にかかわらず電流が一定になるよう
に制御されるので、加工用電源が高精度のものほど検出
が困難となる。
Another possibility is to detect changes in the machining current, but
When a machining power source R1 with constant current characteristics is used, the current is naturally controlled to be constant regardless of the state of the arc, so the more accurate the machining power source is, the more difficult it is to detect.

く課題を解決するための手段〉 本発明は、主電極とチップ電極との間の電圧の平均値お
よび瞬時値の各変化を検出することによってトーチ焼損
に至る前兆を検知して加工用電源の出力を遮断するとと
もに警報を発するようにしたものである。
Means for Solving the Problems> The present invention detects the signs of torch burnout by detecting changes in the average value and instantaneous value of the voltage between the main electrode and the tip electrode, and turns on the processing power source. This is designed to cut off the output and issue an alarm.

本発明に先立ち、主電極の消耗によってトーチが焼損す
るまでの状態を詳細に検討した結果、トーチ焼損の直前
には主電極とチップ電極との間の電圧が第7図に示すよ
うに特徴のある変化をすることが判った。
Prior to the present invention, as a result of a detailed study of the state in which the torch burns out due to consumption of the main electrode, it was found that just before the torch burns out, the voltage between the main electrode and the tip electrode changes as shown in Figure 7. It turns out that there are some changes to be made.

第7図は、チップ電極3と被加工物4との距離を一定に
保ったときのチップ電極3と主電極2との間の電圧Vc
の変化を時間の経過とともに示したものである。同図に
おいて、新品の主電極およびチップ電極を用いてプラズ
マアーク加工を開始すると、時刻t1までは電圧VCは
主電極とチップ電極との間の距離に相当するアーク長に
よって定まるほぼ一定の値Vnに保たれている。
FIG. 7 shows the voltage Vc between the tip electrode 3 and the main electrode 2 when the distance between the tip electrode 3 and the workpiece 4 is kept constant.
This figure shows the changes in the over time. In the figure, when plasma arc machining is started using a new main electrode and tip electrode, the voltage VC remains at a nearly constant value Vn determined by the arc length corresponding to the distance between the main electrode and the tip electrode until time t1. is maintained.

しかし主電極またはチップ電極の寿命が尽きる直前の時
刻t−tiに至ると電圧Vcはその平均値が上昇し始め
、またこの上昇する電圧の途中に同図中に81ないしB
4で示すようなパルス状に先の正常時の電圧Voをはる
かに下廻る低い、ほとんど零近くまで落ち込む部分が出
現するようになり、このまま使用を続けると電極の消耗
が進行して時刻t−t2にて遂にトーチを焼損するに至
る。この理由は、加工を続行してゆくと主電極2が次第
に消耗してゆき、加工時間の合計が電極の寿命時間に近
づくと主電極2の先端に埋設された難消耗材2aがなく
なってアークが主電極2の構成材から直接発生するよう
になる。このために電極表面の損耗が急激になり、つい
には主電極が部分的に溶落し始め、この主電極の溶落が
発生すると主電極とチップ電極との間に溶融した電極構
戊物が存在する瞬間が生じ、両電極間の電圧が一瞬低下
する現象が発生するものと考えられる。
However, at time t-ti, just before the end of the life of the main electrode or tip electrode, the average value of the voltage Vc begins to rise, and during this rising voltage, 81 to B in the figure
As shown in 4, a low pulse-like part that is much lower than the previous normal voltage Vo and drops to almost zero appears, and if the use continues as it is, the electrode wear will progress and at time t- At t2, the torch finally burns out. The reason for this is that as the machining continues, the main electrode 2 gradually wears out, and when the total machining time approaches the electrode's life time, the hard-to-consumable material 2a buried at the tip of the main electrode 2 runs out and the arc is generated directly from the constituent materials of the main electrode 2. This causes rapid wear and tear on the electrode surface, and eventually the main electrode begins to partially burn off. When this main electrode burns off, there is a molten electrode structure between the main electrode and the tip electrode. It is thought that a moment occurs when the voltage between the two electrodes drops momentarily.

一方、主電極とチップ電極との間の電圧の平均値はアー
ク電流によって変化し、また瞬間的なアーク切れの発生
によってパルス状に上昇することもある。それ故、各電
極の消耗限界を検知するためには、単に電圧の上昇のみ
を検出しても正確な結果は得られないことになる。
On the other hand, the average value of the voltage between the main electrode and the tip electrode varies depending on the arc current, and may increase in a pulsed manner due to the occurrence of momentary arc breakage. Therefore, in order to detect the wear limit of each electrode, accurate results cannot be obtained by simply detecting the increase in voltage.

そこで本発明においては、主電極とチップ電極との間の
電圧の極端な低下(短絡または短絡に近い低電圧に至る
電圧低下)を検知したときに電極寿命が終了したものと
して加工用電源を遮断し、また警報を発するようにした
ものである。
Therefore, in the present invention, when an extreme drop in the voltage between the main electrode and the tip electrode (a short circuit or a voltage drop that reaches a low voltage close to a short circuit) is detected, it is assumed that the electrode life has ended, and the power supply for machining is shut off. It was also designed to issue a warning.

さらに本発明の第2の発明においては、前述の第1の発
明に加えて主電極とチップ電極との間の平均電圧の上昇
がパルス状に落ち込む現象と同時に発生したときに異常
(電極寿命終了)と判断する構成としてより正確な検出
を可能としたものである。
Furthermore, in the second invention of the present invention, in addition to the above-mentioned first invention, an abnormality (electrode life end ), which enables more accurate detection.

また、チップ電極と被加工物との間が極端に接近してチ
ップ電極が被加工物に瞬間的に接触するようになると、
チップ電極と被加工物との間の電圧が異常に低下するこ
とになり、この電圧降下が急であると電流制御系の遅れ
から振動が発生し、またチップ電極と主電極との間の平
均電圧の上昇を招くことになる。このために主電極とチ
ップ電極との間の電圧の平均値の上昇と瞬時値の落ち込
みが発生することがあるが、この場合には電極異常では
ないので区別すべきである。
Also, if the tip electrode and the workpiece become extremely close to each other and the tip electrode comes into instantaneous contact with the workpiece,
The voltage between the tip electrode and the workpiece will drop abnormally, and if this voltage drop is sudden, vibration will occur due to the delay in the current control system, and the average voltage between the tip electrode and the main electrode will decrease. This will lead to an increase in voltage. For this reason, an increase in the average value and a drop in the instantaneous value of the voltage between the main electrode and the tip electrode may occur, but in this case, it is not an electrode abnormality and should be distinguished.

そこで本発明の第3の発明においては上記第2の発明に
加えてさらにチップ電極と被加工物との間の電圧が一定
以上である場合にのみ異常検出を有効とする構成として
、上記正常時との区別を行うようにしたものである。
Therefore, in the third invention of the present invention, in addition to the second invention, the abnormality detection is enabled only when the voltage between the tip electrode and the workpiece is above a certain level. It is designed to differentiate between

さらに上記した電極寿命の末期における現象をより顕著
に現出するために先端部の難消耗材からなる陰極部材の
埋設位置よりも電極の基部側に断面積の小なる部分を設
けた電極を使用することを提案したものである。
Furthermore, in order to make the above-mentioned phenomenon at the end of the electrode's life more conspicuous, an electrode is used that has a smaller cross-sectional area on the base side of the electrode than the buried position of the cathode member made of a difficult-to-expendable material at the tip. This is what I proposed to do.

く作 用〉 本発明の装置においては、電極の寿命の末期に特徴的に
発生する主電極とチップ電極との間の電圧の極端な低下
を捉えて電極の寿命を判断するので、正確な検出が可能
となるものである。
Effects> The device of the present invention determines the electrode lifespan by capturing the extreme drop in voltage between the main electrode and the tip electrode that characteristically occurs at the end of the electrode lifespan, so accurate detection is possible. is possible.

く実施例〉 第1図に本発明の実施例を示す。同図において1ないし
4は第6図の従来装置の同符号のものと同機能のものを
示してある。7は主電極2とチップ電極3との間の電圧
Vcを検出する電圧検出器、8は比較器であり電圧検出
器7の出力Vcと基準電圧設定回路9の出力Vsとを比
較しVc<Vsとなったときにハイレベル信号を出力す
る。10はRSフリップフロップ回路でありS入力端子
に比較器8の出力が供給される。またR端子はリセット
用押ボタンスイッチPB3を介して直流電源Eに接続さ
れる。これによってRSフリップフロップ回路10はV
C<VSとなって比較器8の出力がハイレベルとなった
ときから出力端子Qがハイレベルとなり、リセット用押
ボタンスイッチPB3を押すまでの間これを保持するよ
うに動作する。
Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the same figure, numerals 1 to 4 indicate the same reference numerals and the same functions as those of the conventional device shown in FIG. 7 is a voltage detector that detects the voltage Vc between the main electrode 2 and the tip electrode 3; 8 is a comparator that compares the output Vc of the voltage detector 7 with the output Vs of the reference voltage setting circuit 9; Vc< When the voltage reaches Vs, a high level signal is output. 10 is an RS flip-flop circuit, and the output of the comparator 8 is supplied to the S input terminal. Further, the R terminal is connected to a DC power source E via a reset push button switch PB3. As a result, the RS flip-flop circuit 10 has a voltage of V
When C<VS and the output of the comparator 8 becomes high level, the output terminal Q becomes high level and operates to maintain this level until the reset pushbutton switch PB3 is pressed.

この比較回路8と基準電圧設定回路9とは主電極2とチ
ップ電極3との間の電圧が低下したことを検出する短絡
検出回路11を構成している。それ故、基準電圧設定回
路9の設定値VSは主電極2とチップ電極3との間の電
圧の正常時の平均電圧に比ベて十分低い電圧に設定する
。TRIはトランジスタであり、フリップフロップ回路
10のQ出力がハイレベルになることによって導通して
リレーCR1を励磁する。FBIは加工開始指令用押ボ
タンスイッチ,PB2は加工停止指令用押ボタンスイッ
チであり、押ボタンスイッチFBIを押すとリレーCR
2が励磁されて接点CR2aにてコイルが自己保持され
るとともに接点CR2aが閉じることによって加工用電
源1が起動する。A L Mは異常警報器であり、リレ
ーCRIの接点CRlaと直列にして直流電源Eに接続
される。
The comparison circuit 8 and the reference voltage setting circuit 9 constitute a short circuit detection circuit 11 that detects a decrease in the voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3. Therefore, the set value VS of the reference voltage setting circuit 9 is set to a voltage sufficiently lower than the average voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3 during normal operation. TRI is a transistor, which becomes conductive when the Q output of the flip-flop circuit 10 becomes high level, and excites the relay CR1. FBI is a push button switch for commanding start of machining, PB2 is a push button switch for command to stop machining, and when push button switch FBI is pressed, relay CR is activated.
2 is excited, the coil is self-held at the contact CR2a, and the contact CR2a is closed, thereby starting the processing power source 1. ALM is an abnormality alarm, which is connected to the DC power supply E in series with the contact CRla of the relay CRI.

第1図の装置において、起動指令用押ボタンスイッチF
BIを押すとリレーCR2が励磁され、接点CR2aが
閉じる。これによって加工用電源1が起動し被加工物4
に正出力、主電極2に負出力を供給する。これと同時に
ガスが供給されるとともに図示を省略した起動回路によ
って主電極とチップ電極との間にパイロットアークが点
弧される。
In the device shown in Fig. 1, the push button switch F for start command is
When BI is pressed, relay CR2 is energized and contact CR2a is closed. As a result, the machining power supply 1 is activated and the workpiece 4
A positive output is supplied to the main electrode 2, and a negative output is supplied to the main electrode 2. At the same time, gas is supplied and a pilot arc is ignited between the main electrode and the tip electrode by a starting circuit (not shown).

このパイロットアークによって電離されたガスが被加工
物4に達することによって加工用プラズマアークが主電
極2と被加工物4この間に発生する。
When the gas ionized by this pilot arc reaches the workpiece 4, a machining plasma arc is generated between the main electrode 2 and the workpiece 4.

プラズマアークが発生すると電圧検出回路7は主電極2
とチップ電極3との間の電圧Veを検出し、比較器8に
供給する。比較器8において検出電圧Vcは基準電圧V
sと比較され、VC>Vsの間はローレベル出力、Vc
 <Vsになるとハイレベル出力を発生する。それ故、
プラズマアーク起動前および起動直後の不安定期間はこ
の比較器8の出力をフリップフロップ回路lOに伝達し
ないように工夫しておくことが必要である。
When a plasma arc occurs, the voltage detection circuit 7
The voltage Ve between the chip electrode 3 and the tip electrode 3 is detected and supplied to the comparator 8. In the comparator 8, the detected voltage Vc is the reference voltage V
s, and when VC>Vs, low level output, Vc
When <Vs, a high level output is generated. Therefore,
It is necessary to devise measures so that the output of the comparator 8 is not transmitted to the flip-flop circuit IO during the unstable period before and immediately after the plasma arc is started.

いま、加工を続行してゆくと主電極2が次第に消耗して
ゆき、加工時間の合計が寿命時間に近づくと、第7図に
て説明したように主電極とチップ電極との間の電圧が一
瞬低下する現象が発生する。
Now, as the machining continues, the main electrode 2 will gradually wear out, and when the total machining time approaches the life time, the voltage between the main electrode and the tip electrode will decrease as explained in Fig. 7. A momentary drop occurs.

この電圧低下が発生すると比較器8は電圧の低下する期
間に応じたパルス状の出力信号を発生し、この最初のパ
ルス状出力の立上りによってフリップフロップ回路10
がセットされてQ端子出力がハイレベルに反転する。こ
れによってリレーCRIが励磁されて接点CRlbが開
き、リレーCR2を非励磁とする。この結果加工用電源
1は起動指令接点CR2aが開くので出力を停止し、プ
ラズマアークは遮断される。一方、リレーCRIの励磁
によって接点CR1aが閉じ警報器ALMは直流電源E
の出力が印加されて異常の発生を作業者に知らせる。フ
リップフロップ回路lOはS端子入力がローレベルにな
ってもR端子にリセット入力信号が供給されるかまたは
制御電源が遮断されるまではQ端子出力をハイレベルの
まま保つのでプラズマアークが遮断されて後も継続して
警報を発生したままとなる。作業者がこの警報によって
電極の異常(寿命の終了)を知り、主電極2およびチッ
プ電極3を点検,取替した後にリセット用押ボタンスイ
ッチPB3を押すと、フリップフロップ回路10はリセ
ットされ、これによってリレーCRIは非励磁となって
接点CR1aが開き、接点CR1bが閉じて起動前の状
態に戻る。
When this voltage drop occurs, the comparator 8 generates a pulse-like output signal corresponding to the period of the voltage drop, and the rise of this first pulse-like output causes the flip-flop circuit 10 to
is set and the Q terminal output is inverted to high level. This energizes relay CRI, opens contact CRlb, and de-energizes relay CR2. As a result, the starting command contact CR2a of the machining power source 1 is opened, so the output is stopped and the plasma arc is cut off. On the other hand, the contact CR1a is closed by the excitation of the relay CRI, and the alarm ALM is connected to the DC power supply E.
The output is applied to notify the operator of the occurrence of an abnormality. Even if the S terminal input becomes low level, the flip-flop circuit IO keeps the Q terminal output at high level until a reset input signal is supplied to the R terminal or the control power is cut off, so the plasma arc is cut off. The alarm will continue to be issued even after the When the operator learns of the electrode abnormality (end of life) from this alarm, inspects and replaces the main electrode 2 and tip electrode 3, and then presses the reset pushbutton switch PB3, the flip-flop circuit 10 is reset. As a result, relay CRI becomes de-energized, contact CR1a opens, and contact CR1b closes, returning to the state before activation.

第2図は、電極の寿命の末期には先に第7図にて説明し
たように主電極とチップ電極との間の電圧の極端なパル
ス状の低下と同時にその平均値の上昇も併せて発生する
ので、これらの2つの現象が同時に発生したときに電極
異常と判断するように構成して、より確実な検出を可能
としたものである。
Figure 2 shows that at the end of the life of the electrode, as explained earlier in Figure 7, there is an extreme pulse-like drop in the voltage between the main electrode and the tip electrode, as well as an increase in its average value. Therefore, when these two phenomena occur at the same time, it is determined that the electrode is abnormal, thereby enabling more reliable detection.

同図において12は電圧検出回路7の出力VCの平均値
を算出する平均値演算回路であり、入力信号Vcの単位
時間当りの平均値■1を算出する。
In the figure, 12 is an average value calculating circuit that calculates the average value of the output VC of the voltage detection circuit 7, and calculates the average value 1 of the input signal Vc per unit time.

l3は正常加工時の主電極2とチップ電極3との間の電
圧の平均値より若干高い電圧Vrを出力する基準電圧設
定回路であり、l4は平均値演算回路l2の出力Vmと
基準電圧設定回路l3の出力Vrとを比較し、V@ >
Vrのときにハイレベル信号を出力する比較器,AND
Iは短絡検出回路11の出力と比較器l4の出力とを入
力とし、両入力信号が共にハイレベルとなったときにハ
イレベル信号を出力するAND回路である。第2図のそ
の他の回路は第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は省略する。
l3 is a reference voltage setting circuit that outputs a voltage Vr that is slightly higher than the average value of the voltage between the main electrode 2 and tip electrode 3 during normal machining, and l4 is the output Vm of the average value calculation circuit l2 and the reference voltage setting. Compare the output Vr of circuit l3 and find that V@>
Comparator that outputs a high level signal when Vr, AND
I is an AND circuit which inputs the output of the short circuit detection circuit 11 and the output of the comparator l4, and outputs a high level signal when both input signals become high level. The other circuits in FIG. 2 are the same as those in the embodiment shown in FIG. 1, so those with the same functions are given the same reference numerals and the details will be omitted.

同図の実施例においては、プラズマアーク起動後、電極
の消耗が進むと主電極2とチップ電極3との間の平均電
圧が上昇して比較器l4の出力がハイレベルとなる。そ
の後さらに電極の消耗が進むと主電極2の部分的な溶落
が発生するなどして、主電極2とチップ電極3との間の
電圧の瞬時値がパルス状に落ち込むと短絡検出回路Hの
出力もハイレベルとなり、両入力信号がハイレベルとな
ったAND回路AND 1の出力はハイレベルとなって
RSフリップフロップ回路10のQ出力がハイレベルに
反転し電極異常を検出して、加工用電源1の出力を遮断
し、またALMにより警報を発する。
In the embodiment shown in the figure, when the electrode wear progresses after the plasma arc is started, the average voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3 increases, and the output of the comparator 14 becomes high level. After that, when the wear of the electrode further progresses, partial burn-through of the main electrode 2 occurs, and the instantaneous value of the voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3 drops in a pulse-like manner. The output also becomes high level, and the output of the AND circuit AND1 with both input signals at high level becomes high level, and the Q output of the RS flip-flop circuit 10 is inverted to high level, detecting an electrode abnormality and using it for processing. The output of power supply 1 is cut off, and an alarm is issued by ALM.

第3図は、第2図の実施例にさらにチップ電極3と被加
工物4との電圧が正常時にのみ電極異常の検出信号を有
効としたものである。
FIG. 3 is a modification of the embodiment shown in FIG. 2 in which the electrode abnormality detection signal is made valid only when the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4 is normal.

第3図において、15はチップ電極3と被加工物4との
間の電圧を検出する電圧検出器であり、1Bはチップ電
極3と被加工物4との間の正常加工時の平均電圧よりも
若干低い値に定められた電圧に設定された基準電圧設定
回路であり、l7は基準電圧設定回路l6の出力Voと
電圧検出器l5の出力Vwとを比較し、Vw >Vo 
,即ちチップ電極3と被加工物4との間の電圧が正常加
工時の電圧であるときにのみハイレベル信号を出力する
比較器である。その他は第1図および第2図と同機能の
ものに同符号を付して説明を省略する。
In FIG. 3, 15 is a voltage detector that detects the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4, and 1B is a voltage detector that detects the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4 during normal machining. is also a reference voltage setting circuit that is set to a slightly lower voltage, and l7 compares the output Vo of the reference voltage setting circuit l6 and the output Vw of the voltage detector l5, and determines that Vw > Vo
That is, it is a comparator that outputs a high level signal only when the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4 is the voltage during normal machining. Components having the same functions as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and their explanations will be omitted.

同図においては、チップ電極3と被加工物4との間の電
圧が正常電圧であってかつ主電極2とチップ電極3との
間の電圧の平均値が基準値より高くなりさらにこの電圧
がパルス状に落ち込む現象が発生したときに異常が発生
したと判断して異常信号が出力される。
In the figure, the voltage between the tip electrode 3 and the workpiece 4 is a normal voltage, and the average value of the voltage between the main electrode 2 and the tip electrode 3 is higher than the reference value. When a pulse-like drop phenomenon occurs, it is determined that an abnormality has occurred, and an abnormality signal is output.

ところで、上記第1図ないし第3図の実施例においては
、電極寿命の終了を検出してRSフリップフロップ回路
10がセットされてリレーCRIが励磁されて警報が発
せられると、作業者はこれにより電極の取りかえ作業を
行うことになる。しかし、これらの実施例ではリセット
用押ボタンスイッチPB3を押すことによりいつでも警
報を解除することができる。このために、もし作業者が
警報が発せられたにもかかわらず電極の取りかえをせず
にリセット用押ボタンPB3のみを押すとそのまま加工
作業を再開できることになり、トーチ焼損につながる危
険性が残る。これを防止するには、一旦警報が発生する
と電極の取りかえ作業を開始しなければリセット用押ボ
タンスイッチPB3が有効にならないようにインタロッ
ク機能を設けておけばよい。
By the way, in the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 above, when the end of the electrode life is detected and the RS flip-flop circuit 10 is set and the relay CRI is energized to issue an alarm, the operator can The electrodes will need to be replaced. However, in these embodiments, the alarm can be canceled at any time by pressing the reset pushbutton switch PB3. For this reason, if a worker presses only the reset pushbutton PB3 without replacing the electrode even though an alarm has been issued, the machining operation can be resumed without changing the electrode, and there remains a risk of burning out the torch. . To prevent this, an interlock function may be provided so that once an alarm occurs, the reset pushbutton switch PB3 will not become effective unless the electrode replacement work is started.

第4図は第3図の実施例に上記機能を付加した実施例を
示す接続図である。同図において18は電極取替時にチ
ップ電極3を取外したときに開く接点であり、CR3,
CR4はリレーであり、それぞれ図示のように接続され
ている。その他は第3図の実施例と同機能のものに同符
号を付してある。
FIG. 4 is a connection diagram showing an embodiment in which the above functions are added to the embodiment of FIG. 3. In the figure, 18 is a contact that opens when the tip electrode 3 is removed when replacing the electrode, and CR3,
CR4 is a relay, and each is connected as shown. Other components having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. 3 are given the same reference numerals.

同図の実施例において、電極の寿命が終了したときにA
NDゲートAND 1がハイレベル出力をRSフリップ
フロップ回路lOに供給するとそのQ端子出力がハイレ
ベルとなり、これによってトランジスタTRIが導通し
、リレーCRIが励磁される。リレーCRIの励磁によ
ってリレーCR2が非励磁となり加工用電ri.1は出
力を停止し、アークが遮断されて加工は中断する。同時
に接点CR1aによって警報器ALMが動作し作業者に
電極の取替時期であることを知らせる。またこのときリ
レーCR4のコイルに直列に接続された接点CR1aも
閉じるが、作業者が電極を取外す作業を始めるまでは接
点18は閉じたままであるのでリレ−CR3は励磁され
ており、接点CR3bが開いているのでリレーCR4は
非励磁のままである。このためにリセット用押ボタンス
イッチPB3に直列に接続された接点CR4aは開いて
おり、この状態ではリセット用押ボタンスイッチPB3
は無効となっており、リセットできない。
In the embodiment shown in the figure, when the life of the electrode ends, A
When the ND gate AND1 supplies a high level output to the RS flip-flop circuit lO, its Q terminal output becomes high level, thereby making the transistor TRI conductive and energizing the relay CRI. By energizing relay CRI, relay CR2 is de-energized and machining electric current ri. 1, the output is stopped, the arc is cut off, and the machining is interrupted. At the same time, the alarm ALM is activated by the contact CR1a to notify the operator that it is time to replace the electrode. At this time, contact CR1a connected in series to the coil of relay CR4 is also closed, but contact 18 remains closed until the operator starts removing the electrode, so relay CR3 is energized and contact CR3b is closed. Since it is open, relay CR4 remains de-energized. For this reason, the contact CR4a connected in series to the reset pushbutton switch PB3 is open, and in this state, the reset pushbutton switch PB3
is disabled and cannot be reset.

次に作業者が点検,取替等のために主電極2およびチッ
プ電極3を取外すとこの作業に応動する接点18が開き
、リレーCR3が非励磁となる。このためリレーCR4
が接点CRlaおよびCR3bを通して励磁される。こ
の結果、リセット用押ボタンスイッチPB3に直列接続
された接点CR4aが閉じて押ボタンスイッチPB3が
有効、即ちリセット可能となる。またリレーCR4は接
点4aにて自己保持されるので主電極2およびチップ電
極3を再びトーチ本体に取付けてもリレーCR4は励磁
状態をつづける。電極取替作業の完了後、加工の再開に
先立ってリセット用押ボタンスイッチPB3を押すとフ
リップフロップ回路IOがリセットされリレーCRIが
非励磁となり、接点CRlbが閉じることによって再起
動可能となるとともにリレーCR4が非励磁となって警
報発生前の状態に戻る。なお第4図の実施例においては
、警報器ALMは電極取替作業を行うまで警報の発信を
停止できないが、作業者が確認後は警報のみを停止し得
るように警報器ALMに直列に切替スイッチを設けて遮
断できるようにすれば警報器にブザー等音響発生器を用
いるときに便利である。
Next, when the operator removes the main electrode 2 and tip electrode 3 for inspection, replacement, etc., the contact 18 corresponding to this operation opens, and the relay CR3 becomes de-energized. For this reason relay CR4
is excited through contacts CRla and CR3b. As a result, the contact CR4a connected in series to the reset pushbutton switch PB3 is closed, and the pushbutton switch PB3 becomes valid, that is, resettable. Further, since the relay CR4 is self-held by the contact point 4a, the relay CR4 continues to be energized even if the main electrode 2 and the tip electrode 3 are attached to the torch body again. After the electrode replacement work is completed, and before restarting machining, press the reset pushbutton switch PB3 to reset the flip-flop circuit IO and de-energize the relay CRI. By closing the contact CRlb, the relay can be restarted. CR4 becomes de-energized and returns to the state before the alarm occurred. In the embodiment shown in Fig. 4, the alarm ALM cannot stop issuing the alarm until the electrode replacement work is performed, but the alarm is switched in series to the alarm ALM so that the worker can only stop the alarm after confirmation. Providing a switch to shut off the alarm is convenient when a sound generator such as a buzzer is used as an alarm.

第4図において用いる接点18としては、電極の点検、
取替作業時に開くようにしたものであればよく、例えば
チップ電極の取付検出器、主電極の取付検出器の各出力
接点、あるいはトーチに水冷式のトーチを用いるときに
は冷却水の送水停止や排出がこれらの作業の前工程とな
るときには、冷却水の送水停止や排出によって開く接点
でもよい。
The contacts 18 used in FIG. 4 include electrode inspection,
It can be opened as long as it can be opened during replacement work, such as each output contact of the tip electrode attachment detector, the main electrode attachment detector, or when using a water-cooled torch, stopping or discharging cooling water. When this is a pre-process for these operations, a contact that opens when cooling water is stopped or discharged may be used.

第5図は、トーチのチップ電極の装着状態を検出する検
出機構を有するトーチの構造を一部断面にて示す図であ
る。チップ電極3はトーチ本体19にネジ止めされる絶
縁性の保護キャップ3lにて主電極2に対して同心状に
取付けられる。保護キャップ31にはトーチ本体との衝
合部にリング状の導電体からなる短絡導体181が埋設
されており、トーチ本体19にはこの短絡導体181に
対向する位置に2ケ所接点導体IHa. L82bが埋
設されており、この接点導体182a. 182bはト
ーチ本体l9に対してスプリングにて常時外方に付勢さ
れて保護キャップ3l装着時に短絡導体181と良好な
電気的接触を得るように配慮されており、リード線18
3にて外部に引出されているいる。この短絡導体181
と接点導体182a, 182bとは第4図の電極取替
時に開く接点l8を構成している。
FIG. 5 is a partially cross-sectional view showing the structure of a torch having a detection mechanism for detecting the attachment state of the tip electrode of the torch. The tip electrode 3 is attached concentrically to the main electrode 2 by an insulating protective cap 3l screwed onto the torch body 19. A shorting conductor 181 made of a ring-shaped conductor is embedded in the protective cap 31 at the portion where it meets the torch body, and the torch body 19 has two contact conductors IHa. L82b is buried, and this contact conductor 182a. The lead wire 182b is always urged outward by a spring against the torch body l9 so as to have good electrical contact with the shorting conductor 181 when the protective cap 3l is attached.
3, it is pulled out to the outside. This short circuit conductor 181
The contact conductors 182a and 182b constitute a contact l8 that opens when replacing the electrode in FIG.

第5図の構造のトーチにおいて、主電極2またはチップ
電極3を点検あるいは取替えのためにトーチ本体から取
外すべく保護キャップ31を外すと接点導体182aと
182bとの短絡が解除される。したかってこの接点導
体182aと182bとを第4図の接点l8として直接
利用するか、またはこの接点によって動作するリレー接
点を利用すれば第4図の実施例の装置は警報発生後、ト
ーチの保護キャップを外す、即ち作業者が電極を点検取
替の動作を始めたことによって、これがリレーCR4に
て記憶されて警報のリセットが可能となる。
In the torch having the structure shown in FIG. 5, when the protective cap 31 is removed to remove the main electrode 2 or the tip electrode 3 from the torch body for inspection or replacement, the short circuit between the contact conductors 182a and 182b is released. Therefore, if these contact conductors 182a and 182b are used directly as contact l8 in FIG. 4, or if a relay contact operated by these contacts is used, the apparatus of the embodiment shown in FIG. 4 can protect the torch after an alarm occurs. When the cap is removed, that is, when the operator starts inspecting and replacing the electrodes, this is stored in the relay CR4 and the alarm can be reset.

なお、上記第1図ないし第4図に示した実施例において
は異常信号を保持する手段としてRSフリップフロップ
回路を用い、また各指令用にリレーを用いたが、これら
は他の論理素子によって構成してもよいことはもちろん
である。
Note that in the embodiments shown in FIGS. 1 to 4 above, an RS flip-flop circuit was used as a means for holding the abnormal signal, and a relay was used for each command, but these could be configured using other logic elements. Of course you can.

ところで、プラズマアーク加工装置における電極寿命の
末期の前述の現象は、主電極2の先端に埋設された難消
耗材からなる陰極部材が使用時間の経過にしたがって消
耗し、主電極2の基材から直接アークが発生するように
なったときに現われるものである。それ故、埋設された
陰極部材が消耗しつくされた直後には主電極2の基材が
できるだけまとまって溶融すると溶滴が大となり、チッ
ブ電極3と主電極2との間の電圧低下が顕著に現われる
By the way, the above-mentioned phenomenon at the end of the electrode life in plasma arc processing equipment is that the cathode member made of a hard-to-consumable material buried at the tip of the main electrode 2 wears out over time, and the base material of the main electrode 2 This appears when a direct arc begins to occur. Therefore, immediately after the buried cathode member is exhausted, the base material of the main electrode 2 will be melted together as much as possible, resulting in a large droplet and a significant voltage drop between the tip electrode 3 and the main electrode 2. appears in

そこで本発明のプラズマアーク加工装置に適した主電極
2の構造として、陰極部材の埋設位置よりも基部側(電
極先端と反対側、即ち給電点に近い部分)に断面積が局
部的に小となる部分を設けたものを使用することを提案
する。
Therefore, the structure of the main electrode 2 suitable for the plasma arc processing apparatus of the present invention is such that the cross-sectional area is locally small on the base side (the side opposite to the electrode tip, that is, the part close to the power feeding point) from the buried position of the cathode member. We recommend that you use one that has a section that allows you to do so.

第8図はこのようにした主電極の1例を示す図であり、
同図(a)はその外観の側面図、(b)は縦断面図であ
る。同図の例においては主電極2の先端近くで埋設され
た陰極部材2aの最深部よりも基部側に寄った部分に環
状の凹溝2bを設けて、この部分の断面積を他の部分よ
りも小さくしてある。
FIG. 8 is a diagram showing an example of such a main electrode,
4(a) is a side view of its appearance, and FIG. 2(b) is a longitudinal cross-sectional view. In the example shown in the figure, an annular groove 2b is provided in a part of the cathode member 2a buried near the tip of the main electrode 2 that is closer to the base than the deepest part, so that the cross-sectional area of this part is larger than that of other parts. It has also been made smaller.

この凹満2bの主電極2の先端からの位置g2は陰極部
材2aの埋設深さg1に対してg1≦g2となるように
定めておく。
The position g2 of this recess 2b from the tip of the main electrode 2 is determined so that g1≦g2 with respect to the buried depth g1 of the cathode member 2a.

上記のように陰極部材2aよりも基部側に断面積の小な
る凹溝部分を設けておくと、陰極部材が存在する間にお
いても加工電流によってこの凹溝部分およびこれより先
端側の電極基材が過熱ぎみとなる。このために陰極部材
2aが残っている間は、アーク5は陰極部材2aから集
中して発生し、第9図(a)に示すように、消耗は主と
して陰極部材2aにおいて発生し、電極基材は陰極部材
2aが極端に消耗するまでほとんど消耗しない。陰極部
材2aの消耗が進行して第9図 (b)のように完全に
なくなると、アーク5は電極基材から直接発生するよう
になる。このとき第9図(a)、(b)に斜線にて示す
ように断面積が他より小となる凹溝部2bおよびこれよ
り先端側は陰極部材2aが残っている間から過熱ぎみで
あったので、陰極部材2aがなくなって電極基材から直
接アーク5が発生すると図の斜線部に相当する部分の温
度が急速に上昇して溶融速度が加速されることになり、
主電極22とチップ電極3との間の電圧が大きく低下す
る前述の現象がより顕著に発生するようになる。それ故
、電極寿命の終了をより確実に検出することが可能とな
る。
If a groove portion with a smaller cross-sectional area is provided on the base side of the cathode member 2a as described above, even while the cathode member is present, the machining current will cause the groove portion and the electrode base material on the tip side thereof to becomes overheated. For this reason, while the cathode member 2a remains, the arc 5 is generated concentratedly from the cathode member 2a, and as shown in FIG. 9(a), wear occurs mainly in the cathode member 2a, and the electrode base material The cathode member 2a hardly wears out until it becomes extremely worn out. When the cathode member 2a wears out and disappears completely as shown in FIG. 9(b), the arc 5 comes to be generated directly from the electrode base material. At this time, as shown by diagonal lines in FIGS. 9(a) and 9(b), the concave groove part 2b, which has a smaller cross-sectional area than the other parts, and the distal end thereof were almost overheated while the cathode member 2a remained. Therefore, when the cathode member 2a is removed and the arc 5 is generated directly from the electrode base material, the temperature in the area corresponding to the shaded area in the figure will rapidly rise and the melting rate will be accelerated.
The above-mentioned phenomenon in which the voltage between the main electrode 22 and the tip electrode 3 drops significantly occurs more significantly. Therefore, it becomes possible to detect the end of the electrode life more reliably.

上記のような効果を得るためには、主電極2の通電経路
の途中で陰極部材2aよりも基部側(給電点側)に断面
積の小なる部分を設けて、これより先端の電極基材の過
熱を助長する構造とすればよい。
In order to obtain the above effect, a part with a smaller cross-sectional area is provided on the base side (feeding point side) than the cathode member 2a in the middle of the current-carrying path of the main electrode 2, and the electrode base material at the tip is formed from this part. The structure may be such that it promotes overheating.

第10図(a)ないし (C)はこのようにした主電極
2aの構造の別の実施例を示す図であり、(a)は陰極
部材2aの上方に複数の横孔2cを設けた例、(b)は
陰極部材2aの上部に空洞部2dを設けた例、(C)は
凹溝20を部分的に設けた例をそれぞれ示している。ま
た第10図(a)ないし(C)において (イ)は縦断
面図、(ロ〉はx−x部横断面図をそれぞれ示している
FIGS. 10(a) to 10(C) are diagrams showing other embodiments of the structure of the main electrode 2a as described above, and FIG. 10(a) is an example in which a plurality of horizontal holes 2c are provided above the cathode member 2a. , (b) show an example in which a cavity 2d is provided in the upper part of the cathode member 2a, and (C) shows an example in which a groove 20 is partially provided. In FIGS. 10(a) to 10(C), (a) shows a longitudinal cross-sectional view, and (b) shows a cross-sectional view taken along the line xx.

く発明の効果〉 本発明は、上記のようにプラズマアーク加工装置におい
て、電極寿命の末期における主電極とチップ電極との間
の電圧変化の特徴を利用するものであるので、電極の取
替時期を的確に知ることができるので、加工用トーチの
焼損を未然に防止することができる。
Effects of the Invention> As described above, the present invention utilizes the characteristic of voltage change between the main electrode and the tip electrode at the end of the electrode life in a plasma arc processing apparatus, so that it is possible to improve the timing of electrode replacement. Since this can be accurately known, it is possible to prevent the processing torch from burning out.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す接続図、第2図ないし第
4図は本発明の別の実施例を示す接続図、第5図は第4
図の実施例に用いる接点を有するトーチの構造の例を示
す図、第6図は従来の装置の例を示す接続図、第7図は
主電極とチップ電極との間の電圧の変化を説明するため
の線図、第8図は本発明のプラズマアーク加工装置に用
いるのに適した主電極2構造の例を示す図、第9図は第
8図の構造の電極の消耗状態を説明するための図、第1
0図は本発明のプラズマアーク加工装置に用いるのに適
した電極構造の別の例を示す図はである。 1・・・加工用電源、    2・・・主電極、2a・
・・難消耗性材料からなる陰極部材、2bq 2e・・
・凹溝、    2C・・・横孔、2d・・・空洞、 
      3・・・チップ電極、4・・・被加工物、
     5・・・アーク、7・・・電圧検出器、  
 8・・・比較器、9・・・基準電圧設定回路、
Fig. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, Figs. 2 to 4 are connection diagrams showing other embodiments of the invention, and Fig. 5 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention.
A diagram showing an example of the structure of a torch having contacts used in the embodiment shown in the figure, FIG. 6 is a connection diagram showing an example of a conventional device, and FIG. 7 explains the change in voltage between the main electrode and the tip electrode. Fig. 8 is a diagram showing an example of the main electrode 2 structure suitable for use in the plasma arc processing apparatus of the present invention, and Fig. 9 explains the state of wear of the electrode of the structure shown in Fig. 8. Figure for, 1st
Figure 0 is a diagram showing another example of an electrode structure suitable for use in the plasma arc processing apparatus of the present invention. 1... Power supply for processing, 2... Main electrode, 2a.
・Cathode member made of non-consumable material, 2bq 2e・・
・Concave groove, 2C...Horizontal hole, 2d...Cavity,
3... Chip electrode, 4... Workpiece,
5... Arc, 7... Voltage detector,
8... Comparator, 9... Reference voltage setting circuit,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、主電極とチップ電極とを有するトーチを使用するプ
ラズマアーク加工装置において、加工中に前記主電極と
前記チップ電極との間の電圧を入力とし両電極間の電圧
の瞬時値が短絡または短絡に近い低電圧になったことを
検知する短絡検出回路と、前記短絡検出回路の出力信号
によってプラズマアークを遮断する保護回路とを具備し
たプラズマアーク加工装置。 2、主電極とチップ電極とを有するトーチを使用するプ
ラズマアーク加工装置において、前記主電極と前記チッ
プ電極との間の電圧を検出する電圧検出器と、前記電圧
検出器の出力を入力とし入力電圧の平均値Vmを得る平
均値演算回路と、正常加工時における前記主電極とチッ
プ電極との間の電圧の平均値Vrを定める基準値設定回
路と、前記平均値演算回路の出力Vmと前記基準値設定
回路の出力Vrとを入力とし両入力信号の大小関係に対
応して2値の論理信号を出力する比較器と、前記電圧検
出器の出力を入力とし入力電圧の瞬時値が前記両電極間
が短絡または短絡に近い電圧に低下したときに出力を発
生する短絡検出回路と、前記比較器の出力と前記短絡検
出回路の出力とを入力とし前記主電極とチップ電極との
間の電圧の平均値Vmが基準値Vrより高くかつ前記短
絡検出回路が前記両電極間の短絡を検出したときに異常
信号を出力するAND回路と、前記AND回路の出力に
よって前記プラズマアークを遮断する保護回路とを具備
したプラズマアーク加工装置。 3、主電極とチップ電極とを有するトーチを使用するプ
ラズマアーク加工装置において、前記主電極と前記チッ
プ電極との間の電圧を検出する第1の電圧検出器と、前
記チップ電極と被加工物との間の電圧Vwを検出する第
2の電圧検出器と、前記第1の電圧検出器の出力を入力
とし入力電圧の平均値Vmを得る平均値演算回路と、正
常加工時における前記主電極と前記チップ電極との間の
電圧の平均値Vrを定める第1の基準値設定回路と、正
常加工時における前記チップ電極と被加工物との間の電
圧に対応した電圧Voに定めた第2の基準値設定回路と
、前記平均値演算回路の出力Vmと前記第1の基準値設
定回路の出力Vrとを入力とし両入力信号の大小関係に
応じて2値の論理信号を出力する第1の比較回路と、前
記第2の電圧検出回路の出力と前記第2の基準値設定回
路の出力とを入力とし両入力信号の大小関係に応じて2
値の論理信号を出力する第2の比較回路と、前記第1の
電圧検出回路の出力を入力とし入力電圧の瞬時値が零ま
たは零に近い所定の電圧に低下したときに信号を出力す
る短絡検出回路と、前記第1の比較回路の出力と前記第
2の比較回路の出力と前記短絡検出回路の出力とを入力
とし、Vm>VrとVw>Voとが同時に成立し、かつ
前記短絡検出回路が前記主電極とチップ電極との間の短
絡を検出したときに異常信号を出力するAND回路と、
前記AND回路の出力によって前記プラズマアークを遮
断する保護回路とを具備したプラズマアーク加工装置。 4、前記AND回路の出力により起動し電源遮断または
手動によりリセットするまでの間継続した警報を出力す
る警報回路を具備した請求項第2項または第3項に記載
のプラズマアーク加工装置。 5、前記保護回路の手動によるリセットは電極取替作業
に応動する接点によって有効となる請求項第4項に記載
のプラズマアーク加工装置。 6、棒状の導電性基材からなる電極本体の先端中央部に
難消耗性材料からなる陰極部材を埋設してなるプラズマ
アーク加工用電極であって、前記陰極部材の埋設位置よ
りも基部側の電極本体に断面積の小なる部分を設けた電
極を使用する請求項第1項ないし第5項に記載のプラズ
マアーク加工装置。
[Claims] 1. In a plasma arc processing apparatus using a torch having a main electrode and a tip electrode, the voltage between the main electrode and the tip electrode is input during processing, and the voltage between the two electrodes is changed. A plasma arc processing device comprising: a short circuit detection circuit that detects when an instantaneous value becomes a short circuit or a low voltage close to a short circuit; and a protection circuit that interrupts a plasma arc based on an output signal of the short circuit detection circuit. 2. In a plasma arc processing device using a torch having a main electrode and a tip electrode, a voltage detector detects a voltage between the main electrode and the tip electrode, and the output of the voltage detector is input as input. an average value calculation circuit that obtains the average value Vm of the voltage; a reference value setting circuit that determines the average value Vr of the voltage between the main electrode and the tip electrode during normal machining; and an output Vm of the average value calculation circuit and the a comparator that receives the output Vr of the reference value setting circuit as an input and outputs a binary logic signal corresponding to the magnitude relationship between the two input signals; a short-circuit detection circuit that generates an output when the voltage between the electrodes is short-circuited or reduced to a voltage close to a short-circuit; and a voltage between the main electrode and the tip electrode with the output of the comparator and the output of the short-circuit detection circuit as inputs. an AND circuit that outputs an abnormal signal when the average value Vm of is higher than the reference value Vr and the short circuit detection circuit detects a short circuit between the two electrodes; and a protection circuit that interrupts the plasma arc by the output of the AND circuit. Plasma arc processing equipment equipped with. 3. In a plasma arc processing apparatus using a torch having a main electrode and a tip electrode, a first voltage detector detects a voltage between the main electrode and the tip electrode, and the tip electrode and the workpiece. a second voltage detector for detecting the voltage Vw between the main electrode and the main electrode during normal machining; a first reference value setting circuit that determines an average value Vr of the voltage between the tip electrode and the tip electrode, and a second reference value setting circuit that determines the voltage Vo corresponding to the voltage between the tip electrode and the workpiece during normal machining. and a first reference value setting circuit which receives the output Vm of the average value calculation circuit and the output Vr of the first reference value setting circuit and outputs a binary logic signal according to the magnitude relationship of both input signals. a comparator circuit, which inputs the output of the second voltage detection circuit and the output of the second reference value setting circuit, and outputs two voltages according to the magnitude relationship of both input signals.
a second comparator circuit that outputs a logic signal of a value; and a short circuit that receives the output of the first voltage detection circuit and outputs a signal when the instantaneous value of the input voltage drops to a predetermined voltage that is zero or close to zero. A detection circuit receives the output of the first comparison circuit, the output of the second comparison circuit, and the output of the short circuit detection circuit, and simultaneously satisfies Vm>Vr and Vw>Vo, and detects the short circuit. an AND circuit that outputs an abnormal signal when the circuit detects a short circuit between the main electrode and the tip electrode;
A plasma arc processing device comprising: a protection circuit that interrupts the plasma arc based on the output of the AND circuit. 4. The plasma arc processing apparatus according to claim 2 or 3, further comprising an alarm circuit that is activated by the output of the AND circuit and outputs a continuous alarm until the power is shut off or manually reset. 5. The plasma arc processing apparatus according to claim 4, wherein the manual reset of the protection circuit is enabled by a contact in response to an electrode replacement operation. 6. An electrode for plasma arc machining in which a cathode member made of a non-consumable material is embedded in the center of the tip of an electrode body made of a rod-shaped conductive base material, the electrode being located closer to the base than the buried position of the cathode member. 6. The plasma arc processing apparatus according to claim 1, wherein an electrode is used in which an electrode body is provided with a portion having a small cross-sectional area.
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