JPH04167979A - プラズマ切断におけるノズル高さ制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマトーチから噴出されるプラズマアー
クにより母材を切断するプラズマ切断におけるノズル高
さを制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図に示すように、噴出孔１を有するノズル２内に電
極３を設けてプラズマトーチ４とし、そのノズル２内に
アルゴンに水素を混入したガスを供給すると共に、電極
３をプラズマ切断電源５に接続して噴出孔１よりプラズ
マアーク６を噴出させ、そのプラズマアーク６により母
材７を切断するプラズマ切断方法が知られている。

かかるプラズマ切断方法においてはノズル３と母材７間
の距ＭＺｃが切断精度に影響し、優れた切断精度を維持
するためにはノズル３と母材７間の距離Ｚｃを適正値に
保つことが必要である。ここでノズル３と母材７間の距
離とはアーク長しと対応している。

このために、ノズルと母材間の距離を適正値に保つため
の手段が種々提案されている。

例えば、アーク電圧の変化を検出してノズルと母材間の
距離を適正値に保つようにプラズマトーチを移動制御す
る方法が知られている。

すなわち、プラズマ切断電源の外部特性とアーク長変化
に対するアーク電圧変化は第４図のように、アーク長が
り、の時にはアーク電圧が８１であるがアーク長がＬ２
と短くなるとアーク電圧か８２と低下すると共に、アー
ク長が変化するとノズルと母材間の距離も変化すること
に着目し、アーク電圧の変化に応じてプラズマトーチを
移動制御する方法である。

具体的には、切断する母材に応して優れた切断精度とな
るノズルと母材間の距離が決定されるから、そのノズル
と母材間の距離に対応するアーク電圧を絶対値として設
定し、切断時に実際のアーク電圧を検出して設定した値
と比較し、その比較結果をプラズマトーチの移動機構に
フィードバックして検出値か設定値より大きい時にはプ
ラズマトーチを母材に接近させ、検出値が設定値より小
さい時にはプラズマトーチを母材より離隔させることで
ノズルと母材間の距離を常に一定となるようにしている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる制御方法であると、目標とするアーク電圧を絶対
値として設定しであるので、ノズル２、電極３が経時的
に消耗、変形などの劣化すると設定したアーク電圧に見
合うようにプラズマトーチ４を制御しても実際のノズル
２と母材７間の距離Ｚｃが最適な距離と異なり切断精度
が悪くなってしまう。

つまり、電極３が劣化するとアーク長りが長くなるので
アーク電圧が大きくなり、プラズマトーチ４が母材７と
離れる方向に移動されてノズル２と母材７間の距離Ｚｃ
が最適な距離より長くなってしまう。

そこで、本発明はノズル、電極が劣化してもノズルと母
材間の距離を最適距離に保つことができるようにしたプ
ラズマ切断におけるノズル高さ制御方法を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕切断開始時に、
ノズルと母材間の距離を最適距離とし、この状態での所
定切断時間中のアーク電圧を基準としてその後の定常切
断時のアーク電圧と比較し、その差に基づいてプラズマ
トーチを母材に向けて移動制御して、ノズル・電極の経
時劣化によるノズルと母材間の距離の変化を防止して常
に最適距離を保って切断できるようにした方法である。

〔実　施　例〕

第２図はプラズマ切断の一般的な動作を示し、プラズマ
トーチ４を移動して母材７における切断開始位置７ａに
位置決めした後にプラズマアーク６を噴出してピアシン
グと言われる母材貫通を行なうか、この時に溶融金属８
の吹き上げによるノズル２の損傷を防止するためにプラ
ズマトーチ４を定常切断時の高さよりも高い位置とし、
ノズルと母材間の距離Ｚｃ１を定常切断時の距離Ｚｃ２
よりも長くする。

前述のピアシングが終了したらプラズマトーチ４を母材
７に接近されてノズルと母材間の距離Ｚｃ２を優れた切
断精度が得られる最適距離とし、その状態でプラズマト
ーチ４を切断線に沿って移動して切断する。

次に本発明の一実施例を前述のように切断開始時に行な
うビアシング工程を利用する場合について説明する。

第１図に示すように、プラズマトーチ４に母材７までの
距離を測定するセンサー９を設ける。

このセンサー９は第１図のように光、超音波などを利用
した非接触式のセンサーでも良いし、タッチセンサーを
備えた接触式のセンサーでも良い。

プラズマトーチ４を移動して第１図（ａ）に示す母材７
の切断開始位置７ａに位置決めしてピアシングを行なう
際に、前記センサー９でノズル２と母材７間の距離ＺＣ
１を測定する。測定する距離はセンサー９の真下までで
も良いし、プラズマアーク６の真下まででも良い。

この時のプラズマトーチ４の移動制御は従来行なわれて
いるように予じめ設定した動作に基づいて制御系から移
動機構に制御信号を入力して行なう。

ピアシング工程終了後に前記センサー９で測定した距離
Ｚｃ１に基づいてノズル２と母材７間の距離が予じめ設
定した最適距離Ｚｃ２となるようにプラズマトーチ４を
下降して母材７に接近させると同時にプラズマトーチ４
を切断方向に移動する。

プラズマトーチ４が第１図（ｂ）に示す所定の高さ位置
となってノズル２と母材７間の距離が最適距離Ｚｃ２と
なった後にプラズマトーチ４はその高さを保って切断方
向に移動して母材７を切断するが、このプラズマトーチ
４が所定の高さとなった後の一定時間切断中、例えば第
１図（ｃ）まで移動する間のアーク電圧を電圧検出器１
０で検出し、その検出したアーク電圧の平均値を制御系
のメモリに以後の定常切断時のノズルと母材間の距離を
一定に制御する目標アーク電圧として設定する。

以後は常時実際のアーク電圧を検出して制御系に送り、
設定された目標アーク電圧と比較し、両者に差がある場
合はプラズマトーチの移動機構にフィードしてプラズマ
トーチ４を移動してノズル２と母材７間の距離を最定距
離に保つ。

以上の実施例では切断開始時にピアシング工程を行なう
場合にプラズマトーチを定常切断時の高さよりも高くし
たが、ピアシングを行なう際にプラズマトーチを定常切
断時の高さとしても良いし、ピアシング工程を行なわな
い場合にはブラズトーチを切断開始位置として後所定時
間切断する時のアーク電圧を検出して目標アーク電圧と
して設定すれば良い。

すなわち、プラズマトーチ４を所定高さ、つまりノズル
２と母材７間の距離を最適距離として切断開始した後の
所定切断時間中のアーク電圧を検出し、その検出したア
ーク電圧を目標アーク電圧と設定し、以後は常時実際の
アーク電圧を検出して設定した目標アーク電圧と比較し
て、その差に基づいてプラズマトーチ４を母材７に向け
て移動制御すれば良い。

〔発明の効果〕

切断開始時にノズル２と母材７間の距離を最適距離とし
、その最適距離を保って所定距離切断する時のアーク電
圧を基準として定常切断時　４のアーク電圧変化に応じ
てプラズマノズル４を移動するので、ノズル２・電極３
の経時劣化があっても定常切断時にノズル２と母材７間
の距離を最適距離に保つことができるから、優れた切断
精度を得ることができる。

すなわち、１回に切断する長さには限度があり、その１
回の切断時におけるノズル２・電極３の劣化代は無視で
きる程度の値であり、多数回の切断を行なうことでノズ
ル２、電極３の劣化代が多くなって従来のように目標ア
ーク電圧が固定であるとノズルと母材間の距離が大きく
変化して切断精度が悪くなるので、前述のように切断開
始時にノズル２と母材７間の距離を最適距離とすればア
ーク電圧はノズル２・電極３の劣化代に対応した値とな
り、基準となる目標アーク電圧は１回の切断時毎にノズ
ル・電極３の劣化代に応じて変更されるので、ノズル２
・電極３の劣化代が大きくなってもノズルと母材間の距
離を最適距離に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図はピアシ
ング工程の説明図、第３図はプラズマ切断の概略説明図
、第４図は電源外部特性とアーク長変化に対する電圧変
化を示す図表である。 １は噴出孔、２はノズル、３は電極、４はプラズマトー
チ、５はプラズマ切断電源、６はプラズマアーク、７は
母材。 出願人　　株式会社　小　松　製　作　所代理人　　弁
理士　　米　原　正　章

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 噴出孔１を有し、かつガスが供給されるノズル２内にプ
   ラズマ切断電源５に接続される電極３を設け、その噴出
   孔１よりプラズマアーク６を噴出するプラズマトーチ４
   を用いて母材７を切断するプラズマ切断において、 切断開始時にプラズマトーチ４を母材７に対して所定高
   さとしてノズル２と母材７間の距離を最適距離として後
   の所定切断時間中のアーク電圧を目標アーク電圧とし、
   その後の定常切断時には前記目標アーク電圧と実際のア
   ーク電圧の差に基づいてプラズマトーチ４を母材７に向
   けて移動するようにしたことを特徴とするプラズマ切断
   におけるノズル高さ制御方法。