JPH05277744A - プラズマアーク切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電極の消耗量を予測することにより、電極の寿
命末期に起こるシリーズアーク現象さらにはトーチの焼
損を未然に防止する。 【構成】電極消耗量演算回路13は、アークによる消耗電
力量とアークスタート回数により電極消耗量を演算す
る。この演算された電極消耗量と、判定レベル設定回路
14で設定された限界消耗量の判定レベルとを消耗量比較
演算回路15で大小比較して、演算値が設定値を越えた場
合、電源出力停止回路16により電源出力を停止したり、
警報信号出力回路17により警報信号を出力して作業者な
どに電極５が限界消耗量に達したことを報知したりす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極と切断母材間に発
生させたアーク熱により切断母材を溶かして切断加工を
行うプラズマアーク切断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のプラズマアーク切断装置の
構成図であり、プラズマアーク切断装置に用いられる電
極の消耗に関する確認方法について説明する。図３にお
いて、切断電源の入力端子は切断用変圧器１を介して整
流ダイオード２の交流入力端子に接続され、整流ダイオ
ード２の−端子は平滑用リアクトル３の一端に接続され
ている。平滑用リアクトル３の他端はトーチ４の電極５
に接続され、切断母材６は整流ダイオード２の＋端子に
接続されている。トーチ４内の電極５と切断母材６との
間にチップ７が設けられている。

【０００３】上記構成により、切断電源の１次入力は、
切断用変圧器１により変圧された後、整流ダイオード２
により整流され、さらに平滑用リアクトル３により平滑
されてトーチ４に出力される。そして、トーチ４内の電
極５と切断母材６との間にチップ７を介して切断アーク
８を発生させ切断母材６の切断を行う。このとき、電極
５の消耗量は電極５のへこみの深さを計ることにより確
かめられ、また、チップ７の消耗量は穴の変形を見るこ
とにより確かめられていた。すなわち、電極５またはチ
ップ７という消耗品の寿命や交換の目安は、切断作業者
が切断アーク８が不安定になってきたと判断した時点
で、切断作業を一旦中断して、チップ７および電極５を
トーチ４から外して、消耗量を実際に確かめる方法が取
られてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のプ
ラズマアーク切断装置における電極消耗量の確認方法で
は、電極が寿命に達した時点での切断アークの不安定な
状態を見逃すことにより、さらに電極の消耗が進み、大
きな切断電流がチップに流れるシリーズアーク現象を引
き起こし、さらにはトーチ本体の焼損に至ることもあっ
た。

【０００５】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、電極の寿命末期に起こるシリーズアーク現象さらに
はトーチの焼損を未然に防止することができるプラズマ
アーク切断装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のプラズマアーク切断装置は、電極と切断母材
間に発生させたアーク熱により前記切断母材を溶かして
切断加工を行うプラズマアーク切断装置であって、切断
電流、切断電圧およびアーク発生時間によりリアルタイ
ムで演算する消費電力量の比例信号を出力する消費電力
量比例信号出力手段と、切断加工におけるアークスター
ト回数の比例信号を出力するアークスタート回数比例信
号出力手段と、前記消費電力量の比例信号とアークスタ
ート回数の比例信号とから前記電極の消耗量を演算する
電極消耗量演算手段と、あらかじめ電極の限界消耗量の
判定レベルを設定する判定レベル設定手段と、前記電極
消耗量の演算値と限界消耗量の判定レベルの大小関係を
比較する比較手段と、前記比較手段において、前記電極
消耗量の演算値が、設定した限界消耗量の判定レベルを
越えた場合、電源出力の停止および警報信号出力のうち
少なくとも一方を実施する保護手段とを備えたものであ
る。

【０００７】また、本発明のプラズマアーク切断装置の
消費電力量比例信号出力手段を電源入力電力量の比例信
号発生手段で構成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成により、電極の消耗量を切断アークに
よる消費電力量とアークスタート回数とを用いた演算値
によりモニターするので、電極の消耗量を予測すること
が可能となり、電極の寿命末期に起こるシリーズアーク
現象さらにはトーチの焼損が未然に防止される。また、
消費電力量比例信号出力手段を電源入力電力量の比例信
号発生手段で構成すれば、消費電力量比例信号出力手段
として簡易的ではあるが電力計などを繋いでその出力が
使用可能であり構成が簡単なものとなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、従来例と同一の作用効果を奏
するものには同一の符合を付してその説明を省略する。

【００１０】図１は本発明の一実施例のプラズマアーク
切断装置におけるトーチ保護回路の構成を示すブロック
図である。図１において、リアクトル３の他端および整
流器２の＋端子に接続される消費電力量比例信号出力回
路11は、切断加工中の電源出力の切断電流、切断電圧お
よびアーク発生時間をリアルタイムに演算して切断アー
ク８による消費電力量の比例信号を出力する。整流器２
の＋端子およびチップ７に接続されるアークスタート回
数比例信号出力回路12はアークスタート回数の比例信号
を出力する。消費電力量比例信号出力回路11およびアー
クスタート回数比例信号出力回路12が接続される電極消
耗量演算回路13は消費電力量の比例信号とアークスター
ト回数の比例信号とから電極消耗量を演算する。

【００１１】また、切断用変圧器１の１次入力端の一方
に接続される限界消耗量判定レベル設定回路14はあらか
じめ電極５の限界消耗量の判定レベルを設定する。電極
消耗量演算回路13および限界消耗量判定レベル設定回路
14が接続される消耗量比較演算回路15は、演算された電
極消耗量と設定された限界消耗量の判定レベルとの大小
関係を比較する。この消耗量比較演算回路15に接続され
る電源出力停止回路16は、消耗量比較演算回路15で比較
した結果、電極消耗量の演算値が、設定した限界消耗量
の判定レベルを越えた場合、電源出力を停止する。ま
た、消耗量比較演算回路15に接続される警報信号出力回
路17は、消耗量比較演算回路15において、電極消耗量の
演算値が、設定した限界消耗量の判定レベルを越えた場
合に警報信号を出力し、さらに電極５の交換などにより
リセットされるまでこの警報信号を出力する。

【００１２】以上の消費電力量比例信号出力回路11、ア
ークスタート回数比例信号出力回路12、電極消耗量演算
回路13、限界消耗量判定レベル設定回路14、消耗量比較
演算回路15、電源出力停止回路16および警報信号出力回
路17によりトーチ保護回路18が構成され、このトーチ保
護回路18を切断電源内部に内蔵している。

【００１３】上記構成により、以下、その動作を説明す
る。まず、プラズマアーク切断装置は、電極５と切断母
材６間に発生させた切断アーク８により切断母材６を溶
かして切断加工を行う。このとき、電極消耗量演算回路
13において、図２に示すように、電極５の消耗量Ａは、
切断アーク８による消費電力量により消費電力量比例信
号出力回路11で演算される消費電力量による消耗量Ｂ
と、アークスタート回数比例信号出力回路12でアークス
タート回数により演算される消耗量Ｃとの和で演算され
る。この値が、消耗量比較演算回路15の比較結果におい
て、限界消耗量判定レベル設定回路14であらかじめ設定
される電極５の限界消耗量の判定レベルＤを越えた場
合、切断アーク出力指令回路としての電源出力停止回路
16および警報信号出力回路17にフィードバックされ、電
源出力停止回路16により切断アーク出力を停止するか、
または警報信号出力回路17により警報信号を出力する。
この警報信号により警報ブザーを鳴らしたり警報ランプ
を点灯させたりして作業者などに電極５が限界消耗量に
達したことを知らせる。警報信号出力だけを行う場合は
どのような場合があるかと言えば、作業者が母材切断中
に電極５が限界消耗量に達したとき、警報ブザーなどで
作業者に電極５が限界消耗量に達したことを報知し、母
材切断作業後に電源出力を停止する場合などが考えられ
る。

【００１４】したがって、消費電力量とアークスタート
回数の加算値により電極５の消耗量を予測することがで
き、この予測消耗量を監視して所定の判定レベルを越え
たときに作業者などに知らせたり電源出力を停止したり
するので、電極５の寿命末期に起こるシリーズアーク現
象さらにはトーチの焼損を防止することができる。した
がって、電極５の消耗量をモニターして電極寿命を予測
することにより、トーチの焼損を防止可能なトーチ保護
回路18を有するプラズマアーク切断装置が得られる。

【００１５】なお、本実施例において、消費電力量比例
信号出力手段11は切断加工中の電源出力の切断電流、切
断電圧およびアーク発生時間をリアルタイムに演算して
アークによる消費電力量の比例信号を出力する構成とし
たが、図１の点線で示すように、消費電力量比例信号出
力回路を切断用変圧器１の１次側に接続し、消費電力量
比例信号出力回路を切断加工中の電源入力電力量の比例
信号発生回路で構成してもよい。この場合、本実施例に
比べて精度的には落ちるものの簡易的に電源入力電力量
の比例信号発生回路として電力計などを繋いでその出力
を用いることができ、その構成が簡単なものとなる。

【００１６】また、本実施例において、切断アーク出力
停止か、または警報信号出力としたが、両者とも実施し
てもよいことは言うまでもないことである。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
アーク切断装置において、電極の消耗量を切断アークに
よる消費電力量とアークスタート回数を用いた演算値に
よりモニターすることにより、電極の寿命を予測するこ
とが可能となって、これにより、電極の寿命末期に起こ
るシリーズアーク現象さらにはトーチの焼損を未然に防
止することができるものである。したがって、プラズマ
アーク切断において、トーチ消耗を含めたランニングコ
ストの抑制および切断形状、切断品質を向上させること
ができるものである。また、消費電力量比例信号出力手
段を電源入力電力量の比例信号発生手段で構成すれば、
消費電力量比例信号出力手段として簡易的ではあるが電
力計などを繋いでその出力を用いることができ、その構
成が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプラズマアーク切断装置に
おけるトーチ保護回路の構成を示すブロック図である。

【図２】図１のプラズマアーク切断装置における切断ア
ークの消費電力量およびアークスタート回数と電極消耗
量との関係を示す図である。

【図３】従来のプラズマアーク切断装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

５ 電極 ６ 切断母材 ８ 切断アーク 11 消費電力量比例信号出力回路 12 アークスタート回数比例信号出力回路 13 電極消耗量演算回路 14 限界消耗量判定レベル設定回路 15 消耗量比較演算回路 16 電源出力停止回路 17 警報信号出力回路 18 トーチ保護回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と切断母材間に発生させたアーク熱に
   より前記切断母材を溶かして切断加工を行うプラズマア
   ーク切断装置であって、切断電流、切断電圧およびアー
   ク発生時間によりリアルタイムで演算する消費電力量の
   比例信号を出力する消費電力量比例信号出力手段と、切
   断加工におけるアークスタート回数の比例信号を出力す
   るアークスタート回数比例信号出力手段と、前記消費電
   力量の比例信号とアークスタート回数の比例信号とから
   前記電極の消耗量を演算する電極消耗量演算手段と、あ
   らかじめ電極の限界消耗量の判定レベルを設定する判定
   レベル設定手段と、前記電極消耗量の演算値と限界消耗
   量の判定レベルの大小関係を比較する比較手段と、前記
   比較手段において、前記電極消耗量の演算値が、設定し
   た限界消耗量の判定レベルを越えた場合、電源出力の停
   止および警報信号出力のうち少なくとも一方を実施する
   保護手段とを備えたプラズマアーク切断装置。
2. 【請求項２】消費電力量比例信号出力手段を電源入力電
   力量の比例信号発生手段で構成した請求項１記載のプラ
   ズマアーク切断装置。