JPH0623556A - プラズマトーチの電極消耗の検知方法 - Google Patents

プラズマトーチの電極消耗の検知方法

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JPH0623556A
JPH0623556A JP4180147A JP18014792A JPH0623556A JP H0623556 A JPH0623556 A JP H0623556A JP 4180147 A JP4180147 A JP 4180147A JP 18014792 A JP18014792 A JP 18014792A JP H0623556 A JPH0623556 A JP H0623556A
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plasma
plasma torch
torch
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Fujio Yamamoto
富士夫 山本
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Tanaka Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマトーチの電極消耗を検知するにあた
り、監視者が常時監視する必要がなく、電極の消耗時期
を自動的にかつ正確に検知することができるプラズマト
ーチの電極消耗の検知方法を提供する。 【構成】 内部に一方の電極4を配置したトーチ本体2
を、他方の電極とした被加工物5に対向させ、一方の電
極4と被加工物5の間にアークを発生させ、トーチ本体
2内に供給されるガスにアークを接触させてプラズマを
生成し、プラズマにより被加工物5を加工する際に、ト
ーチ本体2内のガスの圧力を圧力センサ9により検出
し、圧力センサ9の出力によりガスの圧力が一定値を超
過したことを検出し、この検出結果に基づいて一方の電
極4の消耗を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマトーチの内部
に配置される電極の消耗を検知する方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】プラズマ切断トーチに用いられる電極の
一つとして、電極棒の内部に冷却用水流が循環できるよ
うに形成された水冷式電極棒の軸先端部に、ジルコニウ
ム、ハフニウム、タングステン等の埋設電極を埋め込ん
で形成された電極がある。この種の電極においては、ア
ーク発生の都度、水冷式電極棒の軸先端部の埋設電極が
消耗し、ピアシング回数が100回前後、またはアーク
発生時間が僅か2〜4時間前後で、電極棒の軸先端部よ
り埋設電極が溶損してしまうという問題があった。
【0003】このような埋設電極の消耗度合は、前述し
たようなアーク発生時間とピアシング回数だけでなく、
切断時のメインアーク電流等にも依存して大きく変動す
る。それゆえにアーク発生時間すなわち切断時間の計測
や、ピアシング回数の計測を行うことにより、埋設電極
の消耗限界を予測することは不可能である。このため、
従来においては、監視者が目視にてプラズマによる切断
状況を確認しながら埋設電極の消耗度合をチェックし、
監視者の判断によりプラズマトーチの電極の交換時期を
決定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
監視者による電極消耗の検知方法は、監視者が判断する
ことに熟練しなければならないだけでなく、監視者の視
覚等による判断に頼っているため、切断不良やプラズマ
トーチの破損が発生することがある。
【0005】本発明は、プラズマトーチの電極消耗を検
知するにあたり、監視者が常時監視する必要がなく、電
極の消耗時期を自動的にかつ正確に検知することができ
るプラズマトーチの電極消耗の検知方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明のプラズマトーチの電極消耗の検知方法は、
内部に一方の電極を配置したプラズマトーチを、他方の
電極とした被加工物に対向させ、前記一方の電極と被加
工物の間にアークを発生させ、前記プラズマトーチ内に
供給されるガスに前記アークを接触させてプラズマを生
成し、該プラズマにより被加工物を加工する際に、前記
プラズマトーチ内のガスの圧力を圧力センサにより検出
し、該圧力センサの出力により前記ガスの圧力が一定値
を超過したことを検出し、この検出結果に基づいて前記
一方の電極の消耗を検知する。
【0007】
【作用】プラズマにより被加工物を加工する時間がある
程度経過すると、プラズマトーチ内の電極の消耗が進行
して消耗限界に達する。このとき、瞬時に電極が溶損さ
れてプラズマトーチ内の圧力が上昇する。前記のプラズ
マトーチの電極消耗の検知方法は、プラズマトーチ内に
供給されるガスの圧力が上昇して一定値を超過したこと
を圧力センサにより検出することができ、この検出結果
に基づいてプラズマトーチ内の電極の消耗を検知するこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を適用するプラズマトーチの電
極消耗の検知方法の実施例を図面により説明する。
【0009】プラズマにより鋼板を溶断する場合のプラ
ズマトーチの電極消耗の検知方法を、図1に従って説明
する。同図の装置は、ノズル1が嵌め込まれたトーチ本
体2の先端にキャップ3が取り付けられている。トーチ
本体2の内部に配置する電極4は、銅電極4aの先端に
埋設電極としてハフニウム4bを充填し、銅電極4aの
内部に冷却水が循環できる構造の電極4を使用し、これ
を負極として電源(不図示)に接続する。被加工物であ
る鋼板5はトーチ本体2の下方で、鋼板5の切断箇所が
ノズル1および電極4に対向するように配置し、鋼板5
を正極として電源に接続する。
【0010】トーチ本体2の上部には、作動ガスである
酸素ガスが別の酸素ボンベ(不図示)から供給されるた
めの供給口6と、電極4内を循環する冷却水の入水口7
及び排水口8が設けられている。また、トーチ本体2の
上端部には、トーチ本体2内の酸素ガスの圧力を検出す
る圧力センサ9を取り付けるための検出口10が設けら
れている。圧力センサ9は、検出口10を通して酸素ガ
スの圧力を検出し、その出力はアンプ11に供給される
ようになっており、圧力センサ9で検出されたトーチ本
体2内の酸素ガスの圧力はアンプ11で増幅される。ア
ンプ11の出力は制御部12に供給されるようになって
おり、制御部12はアンプ11の出力に基づいてトーチ
本体2の動作系の電源スイッチ13の開閉を制御するよ
うに構成されている。
【0011】なお、トーチ本体2内の酸素ガスの流路に
取り付けられたガス気流旋回ライナ14は、ガス気流に
方向性と安定性を持たせるとともに、電極4とノズル1
の中心軸合わせの機能を持つ。また、電極4は電極ホル
ダ15にねじで取り付けられて保持されており、正極に
接続されるトーチ本体2とは絶縁体16により絶縁され
ている。そして、トーチ本体2と、ノズル1及びキャッ
プ3とは通電しており、ノズル1及びキャップ3も正極
である。この構成のもとにトーチ本体2内の酸素ガスの
圧力が一定値を超過したときに、電源スイッチ13のセ
ンサがその圧力を検知すると電源が自動的に停止する。
【0012】この実施例でプラズマによる溶断加工中に
おいて、消耗される電極はプラズマトーチ内の電極4で
あるが、図2に示すように銅電極4aに充填されたハフ
ニウム4bが徐々に消耗する(→→)。同図で
の状態になるとハフニウム4bの周囲の銅電極4aが露
出し、やがてハフニウム4bの周囲露出部の銅電極4a
が溶損し瞬時にの消耗限界の状態となるが、から
への状態変化時に銅電極4aの溶損等の影響によりトー
チ本体2内の酸素ガスの圧力が上昇する。
【0013】前記の構成の装置で鋼板5の溶断を行うに
は、電源スイッチ13を入れて銅電極4a内のハフニウ
ム4bと正極の鋼板5との間にアークを発生させ、酸素
ボンベから供給される酸素ガスにアークを接触させて酸
素プラズマを生成する。鋼板5はノズル1から噴出する
酸素により酸化されて酸化鉄となり、プラズマジェット
17により酸化鉄が溶融されて鋼板5が切断される。こ
の作業を長期にわたって行うと電極4のハフニウム4b
の消耗が進行して、さらに銅電極4aが溶損して消耗限
界に達してトーチ本体2内の酸素ガスの圧力が上昇して
一定値を超過する。この状況になると電極4を取り替え
なければならないので、電源を停止しなければならな
い。
【0014】実施例において、圧力センサ9により検出
されたトーチ本体2内の酸素ガスの圧力変化を図3
(a)に示すが、比較として図3(b)に電極が消耗さ
れないときの圧力変化を示す。図3(a)に示すよう
に、圧力が一定値より超過した時点(t)で電極が消耗
されたのである。このとき、圧力センサ9で検出された
圧力がアンプ11で増幅され、電源スイッチ13が閉成
されて、電源が自動的に停止する。作業者は、この時点
において電極4の取り替えを行えばよい。
【0015】なお、圧力センサ9としては市販のデジタ
ル圧力計を使用することができる。また、制御部12に
接続するのは電源スイッチ13ではなくて、トーチ本体
2自体が設置されている加工機であってもよく、加工機
を停止してアークの停止制御を行ってもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明のプラズマトーチの電極消耗の検
知方法によれば、圧力センサによりプラズマトーチ内の
圧力を検出し、検出結果により電極の消耗を検知するこ
とができるため、常時監視者が電極の消耗を監視する必
要はない。また、電極の消耗は検出された圧力が一定値
を超過することにより自動的にかつ確実に把握できるた
め、電極が消耗されすぎて被加工物の加工不良やプラズ
マトーチの破損が発生しない。また、プラズマトーチ内
の圧力検出は市販の圧力計を使用できるため、装置が安
価でかつ簡便である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る方法を適用した装置の要部の断面
図である。
【図2】図1の装置の電極の消耗状態を示す各時点にお
ける電極の要部断面図である。
【図3】電極が消耗されたとき(a)、及び電極が消耗
されないとき(b)の圧力変化を示す図である。
【符号の説明】
1 ノズル 2 トーチ本体 4 電極 5 鋼板 6 ガスの供給口 9 圧力センサ 11 アンプ 12 制御部 13 電源スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に一方の電極を配置したプラズマト
    ーチを、他方の電極とした被加工物に対向させ、前記一
    方の電極と被加工物の間にアークを発生させ、前記プラ
    ズマトーチ内に供給されるガスに前記アークを接触させ
    てプラズマを生成し、該プラズマにより被加工物を加工
    する際に、 前記プラズマトーチ内のガスの圧力を圧力センサにより
    検出し、該圧力センサの出力により前記ガスの圧力が一
    定値を超過したことを検出し、この検出結果に基づいて
    前記一方の電極の消耗を検知することを特徴とするプラ
    ズマトーチの電極消耗の検知方法。
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