JPH0577052A - Plasma arc monitor - Google Patents

Plasma arc monitor

Info

Publication number
JPH0577052A
JPH0577052A JP26250391A JP26250391A JPH0577052A JP H0577052 A JPH0577052 A JP H0577052A JP 26250391 A JP26250391 A JP 26250391A JP 26250391 A JP26250391 A JP 26250391A JP H0577052 A JPH0577052 A JP H0577052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
plasma arc
arc
nozzle
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP26250391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Aoki
高之 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP26250391A priority Critical patent/JPH0577052A/en
Publication of JPH0577052A publication Critical patent/JPH0577052A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To detect the melting phenomenon of a nozzle of a plasma fusing device. CONSTITUTION:The emitted light from a plasma arc 14 is guided by a phototransmission/condensation line 31 to a inlet slit of a spectroscope 32 to form a real image of plasma. A detector 33 detects a light divided by a specstrope 32 and outputs informations of positions of line spectra and informations of strength. The information of this position and the information of the strength are read out and stored by the information of sampling hold transient memory 34 at a specified period. Spacial position informations are stored in correspondence to the absolute value of a wave length in the ROM 36. A comparator 35 compares the measurement data (position, strength) of the sampling hold transient memory 34 with the data table set (position, strength) of the ROM 36 to output a comparison output signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高温のプラズマアーク
をノズルから噴射することにより、被切断材を溶断する
プラズマ溶断装置に使用されるプラズマアーク監視装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma arc monitoring device used in a plasma fusing device for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマ溶断装置は、高温のプラズマア
ークをノズルから噴射することにより、被切断材を溶断
する装置である。このプラズマ溶断装置によるプラズマ
加工には、プラズマジェットとプラズマアークとの2種
類がある。プラズマジェット加工は、プラズマトーチへ
吹き込まれたO2 などの作動ガスの旋回流中で、Hf製
陰極とCu製陽極ノズルの内面との間にアーク放電を発
生させることによって、作動ガスを高温プラズマ化し、
それを大気圧中へ高エネルギビームとして被切断材に投
射する。一方、プラズマアーク加工は、被切断材を陽極
とし陰極との間にアーク放電を発生させるもので、ノズ
ル中を流れる作動ガスはノズル内面近くでアークに対し
て流体的さやとなりアークを緊縮して、その電流密度を
非常に大きくする。いずれにしても、プラズマ溶断装置
は、電極と、この電極を覆うノズルと、このノズルを覆
うキャップとを有するプラズマトーチを備えており、電
極とノズルとの間の空間に作動ガスが流入する。
2. Description of the Related Art A plasma fusing device is a device for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle. There are two types of plasma processing by this plasma fusing device, that is, a plasma jet and a plasma arc. In the plasma jet processing, a working gas such as O 2 is blown into a plasma torch in a swirling flow to generate an arc discharge between the Hf cathode and the inner surface of the Cu anode nozzle, so that the working gas is heated to a high temperature plasma. Turned into
It is projected on the material to be cut as a high energy beam into the atmospheric pressure. On the other hand, plasma arc machining is one in which a material to be cut is used as an anode and an arc discharge is generated between the material and the cathode, and the working gas flowing in the nozzle becomes a fluid sheath for the arc near the inner surface of the nozzle and compresses the arc. , Make its current density very large. In any case, the plasma fusing device includes a plasma torch having an electrode, a nozzle that covers the electrode, and a cap that covers the nozzle, and the working gas flows into the space between the electrode and the nozzle.

【0003】このようなプラズマ溶断装置に於いて、プ
ラズマトーチを構成する各部品は消耗部品であり、定期
的な交換をする必要がある。このプラズマトーチを構成
する各部品の相対的寿命に関して、電極の寿命を1とす
ると、ノズルの寿命は2ないし3、キャップは十分に長
い関係にある。定期的な部品交換をしないと、プラズマ
トーチの爆発現象による部品の破損を引き起こす。この
ような爆発現象は、この技術分野では、「パンク」と呼
ばれている。パンクが発生してしまうと、電極、ノズ
ル、およびキャップの全てが破壊されてしまう。すなわ
ち、交換する部品の範囲が広がってしまう。従って、パ
ンクを回避し、交換する消耗部品の点数(交換の範囲)
を狭めるために、部品交換の予測を正確に行うことが求
められている。換言すれば、使用している消耗部品の消
耗の程度を正確に知ることができれば、消耗部品の交換
を計画的に行えるようになり、生産ラインの省人化を図
り稼働率を向上させることができる。
In such a plasma fusing device, each component constituting the plasma torch is a consumable component and needs to be replaced periodically. Regarding the relative life of each component forming the plasma torch, assuming that the life of the electrode is 1, the life of the nozzle is 2 to 3, and the cap is sufficiently long. If the parts are not replaced regularly, the parts will be damaged due to the explosion phenomenon of the plasma torch. Such an explosion phenomenon is called "puncture" in this technical field. If a puncture occurs, all of the electrode, nozzle, and cap will be destroyed. That is, the range of parts to be replaced is expanded. Therefore, avoiding punctures and the number of consumable parts to be replaced (range of replacement)
It is required to accurately predict the replacement of parts in order to narrow the problem. In other words, if the degree of consumption of the consumable parts being used can be accurately known, the consumable parts can be exchanged systematically, and the production line can be saved and the operating rate can be improved. it can.

【0004】しかしながら、現状では、パンクの原因が
不明確なために、これを排除するための信頼性の高い予
知方法が確立していない。現場の熟練作業者の中には、
プラズマアーク(プラズマジェット)から発する可聴域
の音波からプラズマ溶断装置の異常を予知できる能力を
持つ者もいる。しかし、この予知方法は官能的な方法で
あり、標準化が極めて困難である。また、他の予知方法
として、プラズマアークの電気的特性がプラズマアーク
の状態を幾分反映することを利用して、アーク維持電圧
を測定し、この測定されたアーク維持電圧からプラズマ
溶断装置の異常を予知する方法も知られている。しかし
ながら、この予知方法は、次に述べる理由によって、十
分に信頼性のある予知方法ではない。すなわち、この種
のプラズマアーク加工用のプラズマ溶断装置を使用する
作業では、プラズマ切断の性質から、被切断材がアーク
対向電極(+電極)であるので、切断条件(ノズル開口
部と被切断材までの距離)が常に変化している。このよ
うな作業下では、切断条件の変化によるアーク電圧の変
化量が無視できないくらい大きいからである。
However, at present, since the cause of puncture is unclear, a reliable prediction method for eliminating it has not been established. Some of the skilled workers on site are
Some people have the ability to predict abnormalities in the plasma fusing device from sound waves in the audible range emitted from the plasma arc (plasma jet). However, this prediction method is a sensory method, and standardization is extremely difficult. In addition, as another prediction method, the fact that the electrical characteristics of the plasma arc reflect the state of the plasma arc to some extent is used to measure the arc sustaining voltage, and from this measured arc sustaining voltage, an abnormality of the plasma fusing device is detected. A method of predicting is also known. However, this prediction method is not a sufficiently reliable prediction method for the following reason. That is, in the work using the plasma fusing device for this type of plasma arc processing, since the material to be cut is the arc facing electrode (+ electrode) due to the nature of plasma cutting, the cutting conditions (nozzle opening and cutting material Distance to) is constantly changing. Under such a work, the amount of change in the arc voltage due to the change in the cutting condition is so large that it cannot be ignored.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、プラズマ溶断装置のプラズマアークの運転状態を定
量的で信頼性の高い方法で診断することによりパンク現
象を予見し、生産性を向上できるプラズマアーク監視装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the object of the present invention is to predict the puncture phenomenon and improve the productivity by diagnosing the operating state of the plasma arc of the plasma fusing device by a quantitative and highly reliable method. It is to provide a plasma arc monitoring device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるプラズマア
ーク監視装置は、高温のプラズマアークをノズルから噴
射することにより、被切断材を溶断するプラズマ溶断装
置に於ける、前記プラズマアークの状態を監視するノズ
ル監視装置であって、前記プラズマアークから発する光
情報を検出する手段と、該検出された光情報を処理する
ことによって前記プラズマアークの異常を監視する手段
と、を有することを特徴とする。
A plasma arc monitoring apparatus according to the present invention monitors the state of the plasma arc in a plasma fusing apparatus for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle. And a means for detecting light information emitted from the plasma arc, and a means for monitoring the abnormality of the plasma arc by processing the detected light information. ..

【0007】[0007]

【作用】プラズマ溶断装置に於いて、プラズマトーチを
構成する部品が新品である段階では、プラズマアークが
安定なのでパンクは発生しにくい。従って、ノズルの溶
解や電極の損傷はさほどひどくはない。プラズマ溶断装
置の運転時間の経過と共に、プラズマアークが何らかの
原因で不安定になり、プラズマアークとノズルの間隔が
狭くなってノズルの開口部が溶解したり、プラズマアー
クのアーク伸長が不十分となって、被切断材へ到達すべ
きアーク電流がノズルと電極とが近接している空間に一
部分裂して流れる結果(ダブルアーク現象)、その空間
部分にも溶解が起こる。この時間経過の中でプラズマア
ーク中へノズルの組成元素が蒸発して混入していく。ノ
ズルの主成分である元素(銅)が蒸発しプラズマアーク
中へ侵入すると、次の様な過程が発生する。 1.光子の吸収や電子衝突による原子の励起 2.電子衝突による原子のイオン化 3.励起原子の発光 4.イオンの励起発光 プラズマアーク中では銅以外の元素でも、上記1−4の
過程が起こっているので、強い発光を伴っている。中で
も、銅の中性原子は電子衝突で準安定状態に励起されて
安定状態に戻る際に強く発光する。その際に発光するプ
ラズマアークの発光スペクトル線と強度は、次のようで
ある。 原子発光: 3273.96(3000R),3247.54(5000R),2824.37
(1000) オングストロームに強い発光が存在する。 イオン発光: 4674.76(200),3602.03(50),4555.92(2),
4506.00(1)オングストロームに発光がある。 ここで、( )内の数字は強度の相対値を示し、数値の
大きいほど明るい事を示している。Rは余りにも光が強
く原子吸光が起こり、視線の方向で測定上反転を起こし
暗く見えることを示している。本発明では、銅の中性原
子からの発光現象が上述したように極めて強力なことに
着目して、プラズマアークからの銅のスペクトル線を検
出し、銅ノズルの溶解現象を検出するものである。本発
明では、同じ原理でイオンからの発光も利用できる。し
かし、イオンの発光強度が原子の場合に比較して弱いの
で、利用性は低い。ここで注意してもらいたいことは、
既に述べたように、この測定ではプラズマアーク中には
銅以外の元素も存在しているので、これらによる発光が
銅のスペクトル線の測定の妨げとなる場合が生じ易いこ
とである。特に、ここで問題になるのは鉄のスペクトル
線である。しかし、銅と鉄のスペクトル線強度について
の測定結果から、銅のスペクトル線強度が鉄のそれをは
るかにしのいでいるので、問題はない。すなわち、本発
明の実施に当たって、適当な減光素子を分光器に取り付
けるか、または分光器の入力スリットを狭めて減光する
ことによって、鉄等の障害元素のスペクトルの光量を弱
め、鉄のスペクトルを検出感度以下にすることによって
もまだ銅のスペクトルの十分な光量があるので、障害元
素のスペクトルが原因となる測定の困難性はない。
In the plasma fusing device, when the parts constituting the plasma torch are new, the plasma arc is stable and puncture is unlikely to occur. Therefore, the melting of the nozzle and the damage of the electrode are not so serious. The plasma arc becomes unstable for some reason as the operating time of the plasma fusing device elapses, the distance between the plasma arc and the nozzle becomes narrow, the nozzle opening melts, and the arc extension of the plasma arc becomes insufficient. As a result, the arc current that should reach the material to be cut flows partially in the space where the nozzle and the electrode are close to each other (double arc phenomenon), and as a result, melting also occurs in that space portion. During this time, the constituent elements of the nozzle are vaporized and mixed into the plasma arc. When the element (copper) that is the main component of the nozzle evaporates and enters the plasma arc, the following process occurs. 1. Excitation of atoms by absorption of photons and electron collisions 1. Ionization of atoms by electron collision 3. Luminescence of excited atoms 4. Ion-excited luminescence In the plasma arc, the elements 1-4 other than copper also undergo the above-mentioned steps 1-4, so that strong luminescence is accompanied. Among them, neutral atoms of copper emit strongly when they are excited to a metastable state by electron collision and return to the stable state. The emission spectrum line and intensity of the plasma arc emitted at that time are as follows. Atomic emission: 3273.96 (3000R), 3247.54 (5000R), 2824.37
(1000) There is strong light emission in Angstrom. Ion emission: 4674.76 (200), 3602.03 (50), 4555.92 (2),
There is light emission at 4506.00 (1) angstrom. Here, the numbers in parentheses indicate relative values of intensity, and the larger the number, the brighter the image. R indicates that the light is too strong and atomic absorption occurs, causing a measurement reversal in the direction of the line of sight and appearing dark. In the present invention, focusing on the fact that the emission phenomenon from neutral atoms of copper is extremely strong as described above, the spectral line of copper from the plasma arc is detected, and the melting phenomenon of the copper nozzle is detected. .. In the present invention, light emission from ions can be used according to the same principle. However, since the emission intensity of ions is weaker than that of atoms, the utility is low. The important thing to note here is
As described above, since elements other than copper are also present in the plasma arc in this measurement, it is likely that light emission by these elements interferes with the measurement of the copper spectral line. Of particular concern here are the iron spectral lines. However, from the measurement results of the spectral line intensities of copper and iron, the spectral line intensity of copper far exceeds that of iron, so there is no problem. That is, in the practice of the present invention, by attaching a suitable dimming element to the spectroscope, or by narrowing the input slit of the spectroscope to diminish the light, the amount of light in the spectrum of obstructive elements such as iron is weakened, and the spectrum of iron Since the spectrum of copper still has a sufficient amount of light even when the is less than the detection sensitivity, there is no difficulty in measurement due to the spectrum of the obstacle element.

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図3に、本発明の一実施例によるプラズマ
アーク監視装置が適用されるプラズマ溶断装置の構成を
示す。図示のプラズマ溶断装置は、陰極である電極11
と、この電極11を覆う銅製のノズル12と、このノズ
ル12を覆うキャップ(後述する)とを有するプラズマ
トーチを備えている。被切断材13は陽極であり、被切
断材13と電極11との間に、図に示されるような、ア
ーク14を発生させる。プラズマ溶断装置は、電極11
とノズル12との間にスタートスイッチ15を介して接
続された高周波発生器16を有している。高周波発生器
16と被切断材13との間には、パイロットアーク電流
調整抵抗17が接続されてる。被切断材13はプラズマ
アーク電源18の陽極に接続されており、プラズマアー
ク電源18の負極は開閉器19を介して電極11に接続
されている。開閉器19は、後述する開閉制御信号が供
給される制御入力端子19aを備えている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the configuration of a plasma fusing device to which a plasma arc monitoring device according to an embodiment of the present invention is applied. The illustrated plasma fusing device has an electrode 11 which is a cathode.
And a plasma torch having a copper nozzle 12 for covering the electrode 11 and a cap (described later) for covering the nozzle 12. The material 13 to be cut is an anode, and an arc 14 as shown in the figure is generated between the material 13 to be cut and the electrode 11. The plasma fusing device includes an electrode 11
A high frequency generator 16 is connected between the nozzle 12 and the nozzle 12 via a start switch 15. A pilot arc current adjusting resistor 17 is connected between the high frequency generator 16 and the material 13 to be cut. The material to be cut 13 is connected to the anode of the plasma arc power supply 18, and the negative electrode of the plasma arc power supply 18 is connected to the electrode 11 via the switch 19. The switch 19 includes a control input terminal 19a to which an open / close control signal described later is supplied.

【0009】図4を参照すると、プラズマトーチは、中
空の電極11と、この電極11を覆うノズル12と、こ
のノズル12を覆うキャップ20とを有する。電極11
は、その内部を、図4の破線矢印で示されるように、流
れる冷却水によって冷却されると共に、ノズル12も、
ノズル12とキャップ20との間を、図4の破線矢印で
示されるように、流れる冷却水によって冷却される。電
極11とノズル12との間の空間に作動ガス(動作ガス
とも言う)が、図の実線矢印で示されるように、流入す
る。図4に示されるように、ノズル12の開口部を通っ
て、アーク14、すなわち、プラズマアークが電極11
の先端と被切断材13との間を流れる。ノズル12が冷
却されているので、このプラズマアークはサーマルピン
チ効果で、その温度が大きく上昇する。この高温と動作
ガスによる高速のプラズマ気流によって、被切断材13
が溶断される。
Referring to FIG. 4, the plasma torch has a hollow electrode 11, a nozzle 12 that covers the electrode 11, and a cap 20 that covers the nozzle 12. Electrode 11
Is cooled by flowing cooling water as shown by the broken line arrow in FIG.
The space between the nozzle 12 and the cap 20 is cooled by the flowing cooling water, as indicated by the dashed arrow in FIG. A working gas (also referred to as a working gas) flows into a space between the electrode 11 and the nozzle 12 as indicated by a solid arrow in the drawing. As shown in FIG. 4, through the opening of the nozzle 12, the arc 14, that is, the plasma arc, is transferred to the electrode 11.
Flows between the tip of the and the material to be cut 13. Since the nozzle 12 is cooled, this plasma arc has a large temperature rise due to the thermal pinch effect. Due to this high temperature and a high-speed plasma gas flow due to the working gas, the material to be cut 13
Is blown out.

【0010】図3および図4を参照して、プラズマ溶断
装置の動作について説明する。先ず、プラズマを点火す
るために、動作ガスを適当な圧力と流量に調整し、スタ
ートスイッチ15と開閉器19を閉じ、高周波発生器1
6より高周波電圧を電極11とノズル12との間に印加
する。これにより、図4ので示す部分、すなわち、ノ
ズル12の開口部に高周波補助プラズマが発生する。プ
ラズマアーク電源18からの電流は抵抗17を介してプ
ラズマトーチに流れるので、プラズマはアーク14に成
長できない。高周波補助プラズマが生成できた段階で、
スタートスイッチ15を開路し、プラズマ電流を被切断
材13と電極11との間に転流する。この段階で、プラ
ズマ電流は成長し、アーク14へと移行して切断作業が
開始できる。プラズマを停止するには、プラズマアーク
電源18の電圧を下げ、アーク放電14の維持電圧以下
にすれば消弧できる。
The operation of the plasma fusing device will be described with reference to FIGS. 3 and 4. First, in order to ignite plasma, the working gas is adjusted to an appropriate pressure and flow rate, the start switch 15 and the switch 19 are closed, and the high frequency generator 1
A high frequency voltage is applied between the electrode 11 and the nozzle 12 from No. 6. As a result, the high frequency auxiliary plasma is generated in the portion indicated by in FIG. 4, that is, in the opening of the nozzle 12. Since the current from the plasma arc power source 18 flows through the resistor 17 into the plasma torch, the plasma cannot grow in the arc 14. At the stage where the high frequency auxiliary plasma could be generated,
The start switch 15 is opened, and the plasma current is commutated between the material 13 to be cut and the electrode 11. At this stage, the plasma current grows and moves to the arc 14 to start the cutting operation. In order to stop the plasma, the voltage of the plasma arc power supply 18 can be lowered so as to be below the sustain voltage of the arc discharge 14 to extinguish the arc.

【0011】図1を参照すると、本発明の一実施例によ
るプラズマアーク監視装置は、図3に示されたプラズマ
溶断装置のアーク(プラズマアーク)14の状態を監視
する装置である。本実施例のプラズマアーク監視装置は
発光分析装置を有する。発光分析装置は、光伝送/集光
系31と、分光器32と、検出器33とを有する。分光
器32は、入口スリット(図示せず)と、凹面鏡(図示
せず)と、回折格子(図示せず)とを有する。アーク1
4からの発光は、光伝送/集光系31によって分光器3
2の入口スリット上に導かれ、プラズマの実像を結ぶ。
このプラズマの実像は、凹面鏡および回折格子により分
散される。この分散された発光は検出器33の上に結像
し、線スペクトルを形成する。検出器33としては、一
次元CCDや一次元ホトトランジスタアレーが採用され
る。本実施例では、検出器33として一次元CCDを用
いる。検出器33の上に結像したスペクトル線は位置の
情報と強度の情報をもたらす。位置の情報はスペクトル
線の波長を表し、本実施例では、銅原子のスペクトル線
の波長を表している。強度の情報は銅原子の粒子数を表
している。上述したように、本実施例では、ノズル12
に銅または銅合金を使用しているので、検出器33で検
出される情報としては、銅または銅合金を起源とする銅
の発光スペクトル線の波長が得られる。この場合に得ら
れる波長は、3247.54オングストロームおよび3
273.96オングストロームである。しかしながら、
ノズル12としてハフニュウムまたはハフニュウム合金
を使用する場合もある。この場合に検出情報として得ら
れる波長には、ハフニュウムまたはハフニュウム合金を
起源とする波長、すなわち、5040.82オングスト
ロームおよび5311.60オングストロームもある。
Referring to FIG. 1, a plasma arc monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus for monitoring the state of the arc (plasma arc) 14 of the plasma fusing apparatus shown in FIG. The plasma arc monitoring device of this embodiment has an optical emission analyzer. The emission analysis device has an optical transmission / focusing system 31, a spectroscope 32, and a detector 33. The spectroscope 32 has an entrance slit (not shown), a concave mirror (not shown), and a diffraction grating (not shown). Arc 1
The light emitted from the spectroscope 4 is emitted from the spectroscope 3 by the optical transmission / focus system 31.
It is guided to the entrance slit of 2 and forms a real image of plasma.
The real image of this plasma is dispersed by the concave mirror and the diffraction grating. This dispersed emission is imaged on the detector 33, forming a line spectrum. As the detector 33, a one-dimensional CCD or a one-dimensional phototransistor array is adopted. In this embodiment, a one-dimensional CCD is used as the detector 33. The spectral lines imaged on the detector 33 provide position and intensity information. The position information represents the wavelength of the spectrum line, and in this embodiment, the wavelength of the spectrum line of the copper atom. The intensity information represents the number of copper atom particles. As described above, in this embodiment, the nozzle 12
Since copper or a copper alloy is used in the above, the information detected by the detector 33 is the wavelength of the emission spectrum line of copper originating from the copper or the copper alloy. The wavelengths obtained in this case are 3247.54 Å and 3
273.96 Angstroms. However,
Hafnium or a hafnium alloy may be used as the nozzle 12. In this case, the wavelength obtained as the detection information also includes wavelengths originating from hafnium or a hafnium alloy, that is, 5040.82 angstroms and 5311.60 angstroms.

【0012】プラズマアーク監視装置は、更に、サンプ
リングホールド・トランジェントメモリ34と、比較器
35と、ROM36とを有する。検出器33で検出され
たスペクトル線の位置の情報と強度の情報とは、サンプ
リングホールド・トランジェントメモリ34により所定
の周期で読み出され、記憶される。ROM36には、分
光器32の分散特性によって空間配置が決められる原子
のスペクトラム線のデータが予め記憶してある。換言す
れば、ROM36には、空間的位置情報が波長の絶対値
と対応させて記憶してある。比較器35は、サンプリン
グホールド・トランジェントメモリ34の計測データ
(位置、強度)とROM36のデータテーブルセット
(位置、強度)とを比較する。周知のように、元素から
の発光スペクトル線は普遍的な物理常数である。従っ
て、この測定では発光スペクトル線を検出器33の物差
しとして利用している。比較器35は比較出力信号を出
力する。測定されたスペクトル線の強度がROM36に
記憶されたスペクトル線の強度よりも弱い場合、すなわ
ち、ノズル12からの銅の蒸発量が少ない場合、比較器
35は比較出力信号として、例えば、負電圧の異常なり
の信号を発生する。逆に、測定されたスペクトル線の強
度がROM36に記憶されたスペクトル線の強度よりも
強い場合、すなわち、ノズル12からの銅の蒸発量が多
い場合、比較器35は比較出力信号として、例えば、正
電圧の異常を示す信号を発生する。
The plasma arc monitor further includes a sampling and holding transient memory 34, a comparator 35, and a ROM 36. The information on the position of the spectral line and the information on the intensity detected by the detector 33 are read out by the sampling hold transient memory 34 in a predetermined cycle and stored. The ROM 36 stores in advance data of spectrum lines of atoms whose spatial arrangement is determined by the dispersion characteristics of the spectroscope 32. In other words, the ROM 36 stores the spatial position information in association with the absolute value of the wavelength. The comparator 35 compares the measurement data (position, intensity) of the sampling hold transient memory 34 with the data table set (position, intensity) of the ROM 36. As is well known, the emission spectrum line from an element is a universal physical constant. Therefore, in this measurement, the emission spectrum line is used as a ruler of the detector 33. The comparator 35 outputs a comparison output signal. When the intensity of the measured spectrum line is weaker than the intensity of the spectrum line stored in the ROM 36, that is, when the amount of evaporation of copper from the nozzle 12 is small, the comparator 35 outputs, for example, a negative voltage as a comparison output signal. Generates an abnormal signal. On the contrary, when the intensity of the measured spectrum line is stronger than the intensity of the spectrum line stored in the ROM 36, that is, when the evaporation amount of copper from the nozzle 12 is large, the comparator 35 outputs the comparison output signal as, for example, Generates a signal indicating an abnormal positive voltage.

【0013】図2に、比較器35からの比較出力信号に
応答して条件判定を行う条件判定装置の構成を示す。条
件判定装置は、以下の2つの判定条件、すなわち、判定
条件1および判定条件2に従って、図3のプラズマ溶断
装置の開閉器19の制御入力端子19aへ開閉制御信号
を送る。 判定条件1:加工工程中、パンクによって受ける生産性
低下を判定し、生産性を最小にしない加工工程まで作業
工数を進めてから開閉器19を“閉”するように操作
し、プラズマを消滅する。 判定条件2:パンクによってもたらされる生産性の低下
防止を優先して、その場で開閉器19を“閉”するよう
に操作し、プラズマを消滅する。この判定の目的は、次
のためである。すなわち、周知のように、切断作業は、
所謂、「一筆書き」である。このため、現在の加工工程
が一筆書きのどの段階か(たとえば、スタート点か加工
工程の途中か)を条件判定することにより、切断作業の
進行を逐次判定して、生産性を高く保持することが出来
る。
FIG. 2 shows the construction of a condition judging device for making a condition judgment in response to a comparison output signal from the comparator 35. The condition judging device sends an opening / closing control signal to the control input terminal 19a of the switch 19 of the plasma fusing device of FIG. 3 according to the following two judging conditions, namely, judging condition 1 and judging condition 2. Judgment condition 1: Decrease in productivity due to puncture during the machining process, and operate the switch 19 to "close" after advancing the number of man-hours to the machining process that does not minimize the productivity, and extinguish the plasma. .. Judgment condition 2: Prioritizing the prevention of productivity deterioration caused by puncture, the switch 19 is operated on the spot to extinguish the plasma. The purpose of this determination is to: That is, as is well known,
This is so-called "one-stroke writing". For this reason, the progress of the cutting work can be sequentially determined by conditionally determining which stage of the current machining process is a single stroke (for example, the start point or the middle of the machining process) to maintain high productivity. Can be done.

【0014】この判定のために、条件判定装置は、受信
器41と、判別器42と、条件判定器43と、ROM4
4と、出力回路45とを有している。受信器41は、生
産工程を管理する生産管理計算機(図示せず)からの生
産工程管理情報を受信する。この受信器41からの出力
によって、条件判定器43は、常時、加工工程の進行を
把握している。一方、比較器35からの比較出力信号は
判別器42によって正、負が判別される。ROM44に
は上述した判定条件1および判定条件2(工程パターン
情報)が予め記憶されている。条件判定器43は、この
ROM44に記憶された工程パターン情報と受信器41
の出力と判別器42の出力とから生産性を最小にしない
作業を探し、条件判定結果を出力回路45へ送出する。
出力回路45は、プラズマ溶断装置の開閉器19(図
3)の開閉を制御する開閉制御信号をその制御入力端子
19aへ発する。“閉”を指示する開閉制御信号を受け
ると、開閉器19は閉じ、これによりプラズマトーチ
(図4)で発生していたプラズマが消滅する。
For this judgment, the condition judging device includes a receiver 41, a judging device 42, a condition judging device 43, and a ROM 4.
4 and an output circuit 45. The receiver 41 receives production process management information from a production management computer (not shown) that manages the production process. Based on the output from the receiver 41, the condition determiner 43 always grasps the progress of the machining process. On the other hand, the comparison output signal from the comparator 35 is discriminated by the discriminator 42 as positive or negative. The determination condition 1 and the determination condition 2 (process pattern information) described above are stored in the ROM 44 in advance. The condition determiner 43 is configured to detect the process pattern information stored in the ROM 44 and the receiver 41.
And the output of the discriminator 42 are searched for a work that does not minimize the productivity, and the condition determination result is sent to the output circuit 45.
The output circuit 45 issues an opening / closing control signal for controlling opening / closing of the switch 19 (FIG. 3) of the plasma fusing device to its control input terminal 19a. When the switching control signal instructing "close" is received, the switch 19 is closed, whereby the plasma generated in the plasma torch (FIG. 4) is extinguished.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、プラズマ
溶断装置のプラズマアークから発生する光情報を検出
し、この検出された光情報を処理することによってプラ
ズマアークの異常を監視しているので、プラズマアーク
の運転状態を定量的に信頼性高く診断することができ、
パンク現象を予見し、生産性を向上できるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention, the optical information generated from the plasma arc of the plasma fusing device is detected, and the detected optical information is processed to monitor the abnormality of the plasma arc. It is possible to quantitatively and reliably diagnose the operating state of the plasma arc.
This has the effect of predicting the puncture phenomenon and improving productivity.

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

【図1】本発明の一実施例によるプラズマアーク監視装
置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a plasma arc monitoring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のプラズマアーク監視装置からの出力から
条件判定を行う条件判定装置を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a condition determination device that performs a condition determination based on an output from the plasma arc monitoring device of FIG.

【図3】本発明によるプラズマアーク監視装置が適用さ
れるプラズマ溶断装置を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a plasma fusing device to which a plasma arc monitoring device according to the present invention is applied.

【図4】図3のプラズマ溶断装置中のプラズマトーチの
部分を被切断材と共に詳細に示す断面図である。
4 is a cross-sectional view showing in detail a portion of a plasma torch in the plasma fusing apparatus of FIG. 3 together with a material to be cut.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 光伝送/集光系 32 分光器 33 検出器 34 サンプリングホールド・トランジェントメモリ 35 比較器 36 ROM 31 Optical Transmission / Condensing System 32 Spectroscope 33 Detector 34 Sampling Hold Transient Memory 35 Comparator 36 ROM

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温のプラズマアークをノズルから噴射
することにより、被切断材を溶断するプラズマ溶断装置
に於ける、前記プラズマアークの状態を監視するプラズ
マアーク監視装置に於いて、 前記プラズマアークから発する光情報を検出する手段
と、該検出された光情報を処理することによって前記プ
ラズマアークの異常を監視する手段と、を有することを
特徴とするプラズマアーク監視装置。
1. A plasma arc monitoring device for monitoring the state of the plasma arc in a plasma fusing device for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle. A plasma arc monitoring device comprising: a means for detecting emitted light information; and a means for processing the detected light information to monitor the abnormality of the plasma arc.
【請求項2】 高温のプラズマアークをノズルから噴射
することにより、被切断材を溶断するプラズマ溶断装置
に於ける、前記プラズマアークの状態を監視するプラズ
マアーク監視装置に於いて、 前記プラズマアークから発する銅または銅合金を起源と
する光情報を検出する手段と、該検出された光情報を処
理することによって前記プラズマアークの異常を監視す
る手段と、を有することを特徴とするプラズマアーク監
視装置。
2. A plasma arc monitoring device for monitoring the state of the plasma arc in a plasma fusing device for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle. A plasma arc monitoring device comprising: means for detecting optical information originating from emitted copper or copper alloy; and means for monitoring the abnormality of the plasma arc by processing the detected optical information. ..
【請求項3】 高温のプラズマアークをノズルから噴射
することにより、被切断材を溶断するプラズマ溶断装置
に於ける、前記プラズマアークの状態を監視するプラズ
マアーク監視装置に於いて、 前記プラズマアークから発するハフニュウム(Hf)ま
たはハフニュウム合金を起源とする光情報を検出する手
段と、該検出された光情報を処理することによって前記
プラズマアークの異常を監視する手段と、を有すること
を特徴とするプラズマアーク監視装置。
3. A plasma arc monitoring device for monitoring the state of the plasma arc in a plasma fusing device for fusing a material to be cut by injecting a high temperature plasma arc from a nozzle. Plasma comprising: means for detecting optical information originating from emitted hafnium (Hf) or a hafnium alloy; and means for processing the detected optical information to monitor for abnormalities in the plasma arc. Arc monitoring device.
JP26250391A 1991-09-17 1991-09-17 Plasma arc monitor Withdrawn JPH0577052A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26250391A JPH0577052A (en) 1991-09-17 1991-09-17 Plasma arc monitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26250391A JPH0577052A (en) 1991-09-17 1991-09-17 Plasma arc monitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0577052A true JPH0577052A (en) 1993-03-30

Family

ID=17376712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26250391A Withdrawn JPH0577052A (en) 1991-09-17 1991-09-17 Plasma arc monitor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0577052A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019155454A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Processing method and processing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019155454A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Processing method and processing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5054297B2 (en) System and method for monitoring laser shock processing
US5717187A (en) Plasma torch condition monitoring
US7186947B2 (en) Process monitor for laser and plasma materials processing of materials
US5424507A (en) Controlling working gas flow rate and arc current level in plasma arc cutting machine
JP4809325B2 (en) Plasma torch spectrometer
US6060685A (en) Method for monitoring laser weld quality via plasma light intensity measurements
EP1620223B1 (en) Method and apparatus for controlling a materials processing stream system
Li et al. Plasma charge sensor for in-process, non-contact monitoring of the laser welding process
Liu et al. Analysis of plasma characteristics and conductive mechanism of laser assisted pulsed arc welding
Sibillano et al. Optical detection of conduction/keyhole mode transition in laser welding
Murphy et al. Laser‐scattering measurement of temperature profiles of a free‐burning arc
JPH0577052A (en) Plasma arc monitor
Peters et al. Relating spectroscopic measurements in a plasma cutting torch to cutting performance
US5621751A (en) Controlling electrode gap during vacuum arc remelting at low melting current
JPH10189292A (en) Icp analyzer
JP4689093B2 (en) Laser irradiation area monitoring apparatus, laser irradiation area monitoring method, laser processing apparatus, and laser processing method
Methling et al. Spectroscopic measurements of arc temperatures in a model HV circuit breaker
OKUNO Spectra of optical radiation from welding arcs
JPH1110335A (en) Method for monitoring welding condition and device therefor
KR20210083878A (en) Monitoring system of welding and monitoring method of the same
US4621184A (en) Optical monitoring device for determining faults in a plasma burner
Gortschakow et al. Determination of Surface Temperature of Switching RMF and AMF Contacts by Optical Methods
Gortschakow et al. Influence of ignition position on the properties of vacuum arc generated by switching RMF contacts
Ancona et al. Optical plasma spectroscopy as a tool for monitoring laser welding processes
Ancona et al. Optical sensor for real-time weld defect detection

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19981203