JPH0654469U - Torch burnout prevention device for plasma arc machine - Google Patents

Torch burnout prevention device for plasma arc machine

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JPH0654469U
JPH0654469U JP9373892U JP9373892U JPH0654469U JP H0654469 U JPH0654469 U JP H0654469U JP 9373892 U JP9373892 U JP 9373892U JP 9373892 U JP9373892 U JP 9373892U JP H0654469 U JPH0654469 U JP H0654469U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業者の手ぶれによる電圧変化に基づく誤動
作がなく、また、加工用電源回路からの異常出力に対し
ても十分にトーチを焼損から保護することを目的とす
る。 【構成】 プラズマアーク加工用トーチの電極に流れる
電流Iaと、トーチの電極とノズルとの間の電圧Vnと
の積Vn・Iaと基準値sr とを比較しVn・Ia≧s
r となったときに異常と判断し警報信号を出力し、加工
作業を禁止することを特徴とするプラズマアーク加工機
用トーチ焼損防止装置。
(57) [Summary] [Purpose] The objective is to prevent malfunctions due to voltage changes due to camera shake of the operator, and to sufficiently protect the torch from burnout against abnormal output from the machining power supply circuit. A product Vn · Ia of a current Ia flowing through an electrode of a plasma arc processing torch and a voltage Vn between the electrode of the torch and a nozzle is compared with a reference value sr, and Vn · Ia ≧ s.
A torch burnout prevention device for a plasma arc machine, which judges that there is an abnormality when r, outputs an alarm signal, and prohibits machining work.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、トーチの電極と被加工物との間にプラズマアークを発生させて被切 断物を溶断するエセプラズマアーク加工機用トーチの焼損防止装置に関するもの である。 The present invention relates to a burnout prevention device for a torch for an ECE plasma arc machine, which generates a plasma arc between an electrode of the torch and a workpiece to melt the workpiece.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

プラズマアーク溶接・切断等に用いる電極は、比較的消耗が激しく、特に作動 ガスとして空気や酸素成分の多いガスを使用する場合には、ハフニューム等の難 消耗性材料を埋設した電極を用いてもその寿命が延時間で数十分ないし数時間程 度のものである。そして電極の消耗が進むと切断面の平行度の悪化や切断幅が増 加したり、さらには切断可能板厚が減少したりするだけでなく、最悪の場合はト ーチ本体の焼損を招くことにもなる。しかるに電極はトーチのノズル内部に隠れ ているために外部から直接観察することは難しく、トーチの先端部に取りつけら れているチップ(ノズル部)を取外して内部の電極の消耗状態を調べる以外にな く、またこのような直接的な観察を行っても銅電極にハフニューム等の難消耗性 材料を埋め込んだ電極では残余の寿命がどの程度あるかを予想するためには、か なりの経験が必要であった。 Electrodes used for plasma arc welding / cutting, etc. are relatively heavily consumed.Especially when air or a gas with a large oxygen content is used as the working gas, even electrodes with difficult-to-wear materials such as hafnium are used. The service life is extended to tens of minutes to hours. Then, as the consumption of the electrode progresses, not only the parallelism of the cut surface deteriorates, the cut width increases, but also the thickness of the cuttable plate decreases, and in the worst case, the torch body is burned. It will also happen. However, since the electrode is hidden inside the torch nozzle, it is difficult to observe it directly from the outside. In addition to removing the tip (nozzle part) attached to the tip of the torch and examining the wear state of the internal electrode, In addition, even if such direct observation is performed, it is necessary to have some experience to predict how long the remaining life will be in the electrode in which the copper electrode is embedded with a non-consumable material such as hafnium. Was needed.

【0003】 さらに、電極の消耗量が少なく未だ取替えの時期に至っていないときでも使用 時に条件設定を誤ったり電源出力の異常発生などによりトーチの許容電流を超過 するような電流が流れたときや、電極の取付時に誤ってノズルとの間隔が規定値 よりも大きくなったために加工電圧が正常値よりも高くなったときなどには電極 部分での消費電力が過大となってトーチを焼損させることがあった。Further, even when the amount of consumption of the electrodes is small and the time for replacement has not yet come, when a current that exceeds the allowable current of the torch flows due to erroneous setting of conditions during use, an abnormality in the power supply output, etc., When the machining voltage becomes higher than the normal value due to the gap between the nozzle and the nozzle becoming larger than the specified value by mistake when installing the electrode, the power consumption at the electrode part becomes excessive and the torch may burn out. there were.

【0004】 これに対して、電極が消耗して寿命が尽きたときに発生する電気的変化、例え ばアーク電圧、電流値の変化を検出し、この変化量が基準値より大となったとき に異常信号を発するようにした装置も提案されている。(例えば特開昭61−2 69975号)On the other hand, when an electrical change that occurs when the electrode wears out and the service life has expired, for example, a change in arc voltage or current value is detected, and when this change amount exceeds a reference value, There has also been proposed a device that emits an abnormal signal. (For example, JP-A-61-269975)

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかるに上記従来装置においては、作業者(監視者)の経験不足や不注意によ って発生する使いすぎによる事故は防止できるものの、作業者の手ぶれによるア ーク長の急変や被加工物からの溶融金属の吹き上りなどが発生すると、これらに 伴ってアーク電圧にかなりの変動が発生することがあり、これらと電極の消耗に よる変動とを区別することが難かしく、しばしば不要な異常信号を発することが あった。 However, with the above-mentioned conventional device, although accidents due to overuse caused by lack of experience of the worker (monitor) or carelessness can be prevented, sudden changes in the arc length due to camera shake of the worker and the workpiece If the molten metal blows up, the arc voltage may fluctuate considerably, and it is difficult to distinguish these from fluctuations due to electrode wear. Was sometimes emitted.

【0006】 また手ぶれによる影響による電圧変化分を検出しないように、電極とノズルと の間の電圧を検出し、この検出値または検出値の変化が基準値を超えたときに電 極消耗過大と判定する装置も提案されている。(例えば特開平1−197063 号,特開昭62−127173号)Further, the voltage between the electrode and the nozzle is detected so as not to detect the voltage change due to the influence of camera shake, and when the detected value or the change in the detected value exceeds the reference value, the electrode is excessively consumed. A determination device has also been proposed. (For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-197063 and 62-127173)

【0007】 しかるにこのような装置においては手ぶれや被加工物の厚さの急変などによる 影響はなくすことができるものの、設定ミスや誤動作による電源出力電流の異常 には対応できず、またトーチの焼損は主として電極に対する入力の過大によって 発生するものであるので、例えば電圧が高くても流れる電流が小さければ焼損に は至らず、逆に電圧が低くても流れる電流が大きければ焼損することも起り得る ものである。However, in such an apparatus, although the influence of camera shake or a sudden change in the thickness of the workpiece can be eliminated, it is not possible to deal with an abnormality in the power supply output current due to a setting error or a malfunction, and the torch burns out. Is mainly caused by an excessive input to the electrodes, so for example, even if the voltage is high, if the flowing current is small, it will not burn out.On the contrary, even if the voltage is low, if the flowing current is large, it may burn out. It is a thing.

【0008】 本考案は、電極の消耗が進んで電圧が上昇したときはもちろん、電源からの出 力電流の異常や電極取付ミスによる電圧異常時において、そのまま使用を継続す ればトーチが焼損する可能性があるときにこれを検出して加工を禁止するもので ある。According to the present invention, the torch is burned out if the electrode is worn out and the voltage rises, but also when the output current from the power source is abnormal or the voltage is abnormal due to an electrode mounting error if the electrode is used continuously. When there is a possibility, this is detected and processing is prohibited.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案においては、電極に対する入力に対応する信号として、電極に流れる電 流と電極とノズルとの間の電圧との積を採用し、この積が基準値を超えたときに 異常と判断して加工を中断するようにしたものである。 In the present invention, the product of the current flowing through the electrode and the voltage between the electrode and the nozzle is adopted as the signal corresponding to the input to the electrode, and when this product exceeds the reference value, it is judged as abnormal. The processing is interrupted.

【0010】 電極に対する入力(電極で消費される電力)は電極に流れる電流と電極近傍に おいて発生する電圧降下との積であるが、この電圧降下は特除な探触子を使用し ない限りは検出不可能である。これに対して電極と被加工物との間の電圧は容易 に測定可能である。しかし、プラズマアーク加工に用いられる電源装置は定電流 特性または垂下特性のものが用いられるために電極先端と被加工物との間の距離 、即ちアーク長が変化すると電流の変化は少ないが電圧の変化は大きい。このた めに電極と被加工物との間の電圧を電極近傍の電圧降下に代用すると手ぶれや非 加工物の形状変化によってアーク長が変化したときには実際には電極への入力が 変化していないにもかかわらず入力変化を検出してしまうことになり、誤った検 出信号を発することになる。The input to the electrode (power consumed by the electrode) is the product of the current flowing through the electrode and the voltage drop generated near the electrode, but this voltage drop does not use a special probe. As long as it is undetectable. On the other hand, the voltage between the electrode and the work piece can be easily measured. However, since the power supply device used for plasma arc processing has constant current characteristics or drooping characteristics, the distance between the electrode tip and the work piece, that is, the arc length changes, the change in current is small but the voltage changes. The changes are big. Therefore, if the voltage between the electrode and the work piece is substituted for the voltage drop near the electrode, the input to the electrode does not actually change when the arc length changes due to camera shake or the shape change of the non-work piece. Nevertheless, the input change will be detected, and a false detection signal will be emitted.

【0011】 そこで本考案においては、アーク長の変化によっては変化することがない電極 とノズルとの間の電圧を電極近傍の電圧降下に対応するものとして採用し、この 電圧と電流との積によって電極先端部における消費電力に比例する信号として得 て異常発生の判断を行うものである。Therefore, in the present invention, the voltage between the electrode and the nozzle, which does not change depending on the change in the arc length, is adopted as the one corresponding to the voltage drop near the electrode, and the product of this voltage and the current is used. It is obtained as a signal proportional to the power consumption at the electrode tip to determine the occurrence of an abnormality.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

図1に本考案の実施例を示す。同図において1は交流電源であり、通常商用周 波の単相または3相電源が用いられる。2は加工用電源回路であり、交流電源1 からの入力を整流する第1の整流回路、第1の整流回路の直流出力を出力電流設 定信号に応じた出力で高周波の交流に変換するインバータ回路、インバータ回路 の出力をプラズマアーク加工に適した電圧に変換する変圧器および変圧器の出力 を再び整流して直流に変換する第2の整流回路を含むインバータ方式の電源回路 や交流電源1からの入力を適宜変圧し出力をサイリスタのようなスイッチング素 子によって制御整流する方式の電源回路など公知の電源回路が用いられる。3は プラズマアーク加工用トーチであり、電極3aとこれを取りまく形に設けられた ノズル3bのみを模式的に示してある。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is an AC power supply, and usually a commercial frequency single-phase or three-phase power supply is used. Reference numeral 2 denotes a processing power supply circuit, which is a first rectifier circuit that rectifies the input from the AC power supply 1, and an inverter that converts the DC output of the first rectifier circuit into high-frequency AC with an output according to the output current setting signal. From the AC power supply 1 and the inverter type power supply circuit that includes a transformer that converts the output of the circuit and inverter circuit into a voltage suitable for plasma arc machining, and a second rectifier circuit that rectifies the output of the transformer again into DC. A publicly known power supply circuit such as a power supply circuit of a system in which an input of is properly transformed and an output is controlled and rectified by a switching element such as a thyristor is used. Reference numeral 3 is a torch for plasma arc processing, and schematically shows only an electrode 3a and a nozzle 3b provided around the electrode 3a.

【0013】 4は被加工物であり、電極3aと被加工物4との間にノズル3bによって狭窄 された作動ガス流と電源回路2からの出力とによってプラズマアーク5が形成さ れる。またトーチ3のノズル3bは電源回路2のパイロットアーク用電流の出力 端子(b)に接続される。6は電流検出器、7は電極3aとノズル3bとの間の 電圧を検出する電圧検出器である。8は出力電流設定器、9は出力電流設定器8 の設定信号Irと電流検出器6の検出信号Iaとを比較し差信号ΔI=Ir−I aを出力する誤差増幅器、10はアイログスイッチである。Reference numeral 4 is a workpiece, and a plasma arc 5 is formed between the electrode 3 a and the workpiece 4 by the working gas flow narrowed by the nozzle 3 b and the output from the power supply circuit 2. The nozzle 3b of the torch 3 is connected to the pilot arc current output terminal (b) of the power supply circuit 2. 6 is a current detector, and 7 is a voltage detector for detecting the voltage between the electrode 3a and the nozzle 3b. 8 is an output current setting device, 9 is an error amplifier that compares the setting signal Ir of the output current setting device 8 with the detection signal Ia of the current detector 6 and outputs a difference signal ΔI = Ir-I a, and 10 is an ILOG switch. is there.

【0014】 また11は電流検出器6の検出信号Iaと電圧検出器7の検出信号Vnとを入 力とし両信号の積Vn・Iaを演算する乗算器、12はトーチ3の許容電力損失 に相当する基準値sr を設定するための基準値設定器、13は基準値設定器12 の出力sr と乗算器11の出力Vn・Iaとを比較し、Vn・Ia≧sr (また は、Vn・Ia>sr )となったときにハイレベル信号(以後Hで表わす)を出 力する比較器、14は比較器13の出力がHになったときにセットされ、リセッ トボタン7が押されたときリセットされるフリップフロップ回路、15はプラズ マアーク加工指令用起動信号発生回路、16はアンド回路、18はフリップフロ ップ回路14がセットされたときにその非反転出力s2 によって動作する警報器 であり、ランプやブザーなどが用いられる。Further, 11 is a multiplier for calculating the product Vn · Ia of both signals by inputting the detection signal Ia of the current detector 6 and the detection signal Vn of the voltage detector 7, and 12 is the allowable power loss of the torch 3. A reference value setter for setting a corresponding reference value sr, 13 compares the output sr of the reference value setter 12 with the output Vn · Ia of the multiplier 11 to obtain Vn · Ia ≧ sr (or Vn · Ir). When Ia> sr), a comparator that outputs a high level signal (hereinafter referred to as H), 14 is set when the output of the comparator 13 becomes H, and when the reset button 7 is pressed. A flip-flop circuit to be reset, 15 a plasma arc machining command start signal generating circuit, 16 an AND circuit, and 18 an alarm device which operates by its non-inverted output s2 when the flip-flop circuit 14 is set. , Such as a lamp or a buzzer is used.

【0015】 また19は起動信号発生回路15の出力立上り時からプラズマ加工電流が流れ 出すまでの間高周波高電圧を発生するための高周波発生回路、20は高周波発生 回路19の出力を電源回路2の出力に重畳させてトーチ3にの供給するためのカ ップリングコイルである。Further, 19 is a high-frequency generation circuit for generating a high-frequency high voltage from the rise of the output of the start-up signal generation circuit 15 to the start of the plasma processing current, and 20 is the output of the high-frequency generation circuit 19 of the power supply circuit 2. This is a coupling coil for superimposing on the output and supplying it to the torch 3.

【0016】 同図の装置において、起動信号発生回路15から加工指令信号(H信号)が出 力される以前は、アンド回路16の出力はローレベル(以後Lで示す)であり、 アナログスイッチ10は遮断していて何ら信号を加工用電源回路2に伝達せず、 このために電源回路2は出力を発生しない。このとき出力電流、出力電圧共に零 であるので乗算器11の出力も当然零であり、比較器13の出力はsr >Vn・ IaのためにLとなり、フリップフロップ回路14はリセットされており、その 反転出力s1 はHとなっている。この状態で起動信号発生回路15の出力がHに なるとアンド回路16は両入力信号がHになるために出力信号はHとなり、アナ ログスイッチ10は導通して誤差増幅器9の出力信号ΔIを電源回路2に伝達す る。(このとき出力電流Ia=0であるからΔI=Irとなる。)この信号によ り電源回路2は起動し、出力電圧を端子(a)ないし(c)に発生する。In the device shown in FIG. 1, before the machining command signal (H signal) is output from the start signal generation circuit 15, the output of the AND circuit 16 is at a low level (hereinafter indicated by L), and the analog switch 10 Is cut off and no signal is transmitted to the processing power supply circuit 2, and therefore the power supply circuit 2 does not generate an output. At this time, since the output current and the output voltage are both zero, the output of the multiplier 11 is naturally zero, the output of the comparator 13 is L because sr> Vn · Ia, and the flip-flop circuit 14 is reset. Its inverted output s1 is H. In this state, when the output of the start signal generation circuit 15 becomes H, the AND circuit 16 outputs both signals because the both input signals become H, the analog switch 10 becomes conductive, and the output signal ΔI of the error amplifier 9 is supplied to the power supply. Transfer to circuit 2. (At this time, since the output current Ia = 0, ΔI = Ir.) The power supply circuit 2 is activated by this signal, and the output voltage is generated at the terminals (a) to (c).

【0017】 一方、起動信号発生回路15の出力がHになると、起動用高周波発生回路14 は高周波高電圧を発生し、この高周波高電圧がカップリングコイル20によって 電源回路2の出力に重畳され、これによってトーチ3の電極3aとノズル3bと の間隙の絶縁が破壊されて火花放電が発生し、この火花放電と電源回路2の出力 端子(a),(b)間に出力されている電圧とによってアーク放電が誘発される 。このアーク放電は端子(b)の内側に設けられている抵抗器からなる電流抑制 素子2aによって小さな電流に制限されたパイロットアークとなる。またこのと き、図示を省略した作動ガス供給手段によりトーチ3の電極3aとノズル3bと の間に空気,酸素,不活性ガスなどのプラズマアーク作動ガスが供給されて、ノ ズル3bの先端の狭い開口部から外に噴出する。このガスは電極3aとノズル3 bとの間に発生しているパイロットアークによって電離されており、この状態の トーチ3のノズル3bを被加工物4に近づけると、この電離されたガス流によっ て電極3aと被加工物4との間にアークが誘発される。このアークは電流抑制素 子2aを通らないので急速に増大する。この電流は電流検出器6によって検出さ れて検出信号Iaとなり、誤差増幅器9にて出力電流設定器8の設定値Irと比 較されて差信号ΔI=Ir−Iaとなる。この結果、出力電流Iaは出力設定値 Irに等しくなるように制御されることになる。On the other hand, when the output of the activation signal generation circuit 15 becomes H, the activation high frequency generation circuit 14 generates a high frequency high voltage, and this high frequency high voltage is superimposed on the output of the power supply circuit 2 by the coupling coil 20, As a result, the insulation in the gap between the electrode 3a of the torch 3 and the nozzle 3b is destroyed and a spark discharge is generated, and this spark discharge and the voltage output between the output terminals (a) and (b) of the power supply circuit 2 are Causes an arc discharge. This arc discharge becomes a pilot arc limited to a small current by the current suppressing element 2a made of a resistor provided inside the terminal (b). Further, at this time, a plasma arc working gas such as air, oxygen, or an inert gas is supplied between the electrode 3a of the torch 3 and the nozzle 3b by a working gas supply means (not shown), and the tip of the nozzle 3b is Gush out from a narrow opening. This gas is ionized by the pilot arc generated between the electrode 3a and the nozzle 3b. When the nozzle 3b of the torch 3 in this state is brought close to the workpiece 4, the gas is ionized. Arc is induced between the electrode 3a and the workpiece 4. Since this arc does not pass through the current suppressing element 2a, it rapidly increases. This current is detected by the current detector 6 and becomes the detection signal Ia, which is compared with the set value Ir of the output current setter 8 by the error amplifier 9 to give the difference signal ΔI = Ir-Ia. As a result, the output current Ia is controlled to be equal to the output set value Ir.

【0018】 このとき出力電流検出器6の検出信号Iaはまた乗算器11にも供給されて電 圧検出器7の出力Vnとの積Ia・Vnが算出される。この乗算値Ia・Vnは 基準値設定器12の設定値sr と比較器13にて比較される。比較器13は両入 力信号を比較し、sr >Vn・Ia(またはsr ≧Vn・Ia)の間はL信号を 出力し、sr ≦Vn・Ia(またはsr <Vn・Ia)になるとH信号を出力す る。比較器13の出力がLの間はフリップフロップ回路14の反転出力s1 はH であるのでアンド回路16の出力はHのままであり、起動状態は解除されないが 、比較器13の出力がHになるとフリップフロップ回路14の反転出力s1 がL になるので、アンド回路16は起動信号発生回路15の出力にかかわらず出力信 号はLとなり、アナログスイッチ10は遮断され、同時にフリップフロップ回路 14の非反転出力s2 がHとなって警報器18が動作して作業者に異常を知らせ る。ここでフリップフロップ回路14、アンド回路16およびアナログスイッチ 10が乗算器11の出力過大時に加工作業を禁止する保護回路を構成しており、 またフリップフロップ回路14、警報器18およびリセットボタン17が警報回 路を構成している。At this time, the detection signal Ia of the output current detector 6 is also supplied to the multiplier 11 and the product Ia · Vn with the output Vn of the voltage detector 7 is calculated. The multiplication value Ia · Vn is compared with the set value sr of the reference value setting unit 12 in the comparator 13. The comparator 13 compares the both input signals and outputs an L signal while sr> Vn · Ia (or sr ≧ Vn · Ia), and outputs H when sr ≦ Vn · Ia (or sr <Vn · Ia). Output a signal. While the output of the comparator 13 is L, the inverted output s1 of the flip-flop circuit 14 is H, so the output of the AND circuit 16 remains H and the starting state is not released, but the output of the comparator 13 becomes H. Then, since the inverted output s1 of the flip-flop circuit 14 becomes L, the output signal of the AND circuit 16 becomes L regardless of the output of the start signal generating circuit 15, the analog switch 10 is cut off, and at the same time, the non-operation of the flip-flop circuit 14 is turned off. The inverted output s2 becomes H and the alarm device 18 operates to notify the operator of the abnormality. Here, the flip-flop circuit 14, the AND circuit 16, and the analog switch 10 constitute a protection circuit that prohibits the machining work when the output of the multiplier 11 is excessive, and the flip-flop circuit 14, the alarm device 18, and the reset button 17 alarm. It constitutes a circuit.

【0019】 図1の装置において、基準値設定器12の設定値sr をトーチが焼損する危険 性のある乗算値Ia・Vaの値を若干下廻る値に設定しておけばよい。即ち、ト ーチ3の容量に対して安全な消費電力に相当する値を目安に基準値sr を定めて おき、電極消耗によって電極3aとノズル3bとの間の距離が長くなって検出電 圧Vnが異常に高くなった時、あるいは、電流設定を誤ったり電源回路2の異常 によってトーチ3の許容電流を超える大きな電流が流れたときなどにおいて電流 Iaと電圧Vnとの積Vn・Iaが過大となったとき(Vn・Ia≧sr となっ たとき)に比較器13の出力がHとなりフリップフロップ回路14の反転出力s 1 がLとなりアンド回路16の出力がLとなってアナログスイッチ10が遮断し て加工用電源回路2の出力を停止する。フリップフロップ回路14は、作業者が リセットボタン17を押すまでセット状態を保つので、加工用電源回路2の出力 が遮断されて出力電圧,電流ともに零となって積Ia・Vnが基準値sr よりも 小さくなっても出力禁止状態を保つ。一方、検出電圧Vnが高くなっても電流I aが小さかったり、逆に電流Iaが大きくても電圧Vnが低いときのように乗算 器11の出力Vn・Iaは基準値sr を超えないときには電源回路2の出力が禁 止されることはなく、加工は継続される。In the apparatus of FIG. 1, the set value sr of the reference value setter 12 may be set to a value slightly lower than the value of the multiplication value Ia · Va which has a risk of burning the torch. That is, the reference value sr is set based on a value corresponding to safe power consumption with respect to the capacity of the torch 3, and the distance between the electrode 3a and the nozzle 3b becomes long due to electrode consumption, so that the detection voltage is increased. The product Vn · Ia of the current Ia and the voltage Vn is excessive when Vn becomes abnormally high, or when a large current exceeding the allowable current of the torch 3 flows due to an incorrect current setting or an abnormality in the power supply circuit 2. When Vn · Ia ≧ sr, the output of the comparator 13 becomes H, the inverted output s 1 of the flip-flop circuit 14 becomes L, and the output of the AND circuit 16 becomes L, and the analog switch 10 becomes It shuts off and stops the output of the processing power supply circuit 2. Since the flip-flop circuit 14 maintains the set state until the operator pushes the reset button 17, the output of the machining power supply circuit 2 is cut off and both the output voltage and the current become zero, and the product Ia · Vn becomes less than the reference value sr. Even if it becomes smaller, the output prohibition state is maintained. On the other hand, when the output voltage Vn · Ia of the multiplier 11 does not exceed the reference value sr, as in the case where the detected voltage Vn is high, the current Ia is small, and conversely, when the detected current Va is large, the voltage Vn is low, the power source is not supplied. The output of circuit 2 is not prohibited and processing continues.

【0020】 図2は本考案の別の実施例を示す接続図である。同図の実施例は乗算器11の 出力Vn・Iaをプラズマアーク加工中継続して積分し、その積分値が基準値を 超えたときに異常と判断して加工を禁止するようにしたものである。同図におい てはこのためにコンデンサC1、抵抗器R1,R2、スイッチング用トランジス タQ1およびインバータINVからなる積分回路を乗算器11の出力と比較器1 3との間に同図のように接続して挿入してある。同図のその他の部分は図1に示 した実施例と同機能のものに同符号を付して詳細は省略する。FIG. 2 is a connection diagram showing another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in the figure, the output Vn · Ia of the multiplier 11 is continuously integrated during plasma arc machining, and when the integrated value exceeds a reference value, it is judged as abnormal and machining is prohibited. is there. For this purpose, an integrating circuit consisting of a capacitor C1, resistors R1 and R2, a switching transistor Q1 and an inverter INV is connected between the output of the multiplier 11 and the comparator 13 as shown in the same figure. I have inserted it. The other parts of the figure have the same functions as those of the embodiment shown in FIG.

【0021】 図2の実施例において、加工が開始され以前は、電流検出器6の出力は零であ るので積分回路21のインバータ回路INVの入力はLであるのでその出力はH となり、スイッチング用トランジスタQ1は導通してコンデンサC1の充電電荷 は抵抗器R2を通して放電されている。それ故、加工停止時間が十分に長いとき は積分回路21は完全にリセットされて出力電圧は零になっている。In the embodiment shown in FIG. 2, before the machining is started, the output of the current detector 6 is zero, so that the input of the inverter circuit INV of the integrating circuit 21 is L, so that the output thereof becomes H 2, and switching occurs. The transistor Q1 for conduction is turned on, and the charge stored in the capacitor C1 is discharged through the resistor R2. Therefore, when the machining stop time is sufficiently long, the integrating circuit 21 is completely reset and the output voltage becomes zero.

【0022】 図1の装置にて説明したのと同様にして起動信号発生回路15の出力信号がH となってプラズマアーク加工が開始されると、加工電流は電流検出器6にて検出 されてその出力信号Iaは誤差増幅器9にて出力電流設定器8の設定値Irと比 較されて差信号ΔI=Ir−Iaが電源回路2に供給されて出力電流が設定値I rに等しくなるように制御される。When the output signal of the starting signal generating circuit 15 becomes H and plasma arc machining is started in the same manner as described in the apparatus of FIG. 1, the machining current is detected by the current detector 6. The output signal Ia is compared with the set value Ir of the output current setter 8 by the error amplifier 9, and the difference signal ΔI = Ir-Ia is supplied to the power supply circuit 2 so that the output current becomes equal to the set value Ir. Controlled by.

【0023】 電流検出器6の出力Iaまたは積分回路21のインバータ回路INVおよび乗 算器11の一方の入力端子にも供給される。信号Iaが零から立上ることによっ てインバータ回路INVの出力はHからLに反転し、積分回路21のスイッチン グ用トランジスタQ1が遮断してコンデンサC1の放電を停止する。The output Ia of the current detector 6 or the inverter circuit INV of the integrating circuit 21 and one input terminal of the multiplier 11 are also supplied. When the signal Ia rises from zero, the output of the inverter circuit INV is inverted from H to L, the switching transistor Q1 of the integrating circuit 21 is cut off, and the discharge of the capacitor C1 is stopped.

【0024】 同時にトーチ3の電極3aとノズル3bとの間の検出電圧Vnと検出電流Ia とは乗算器11にて両者の積に相当する信号Vn・Iaとなって積分回路21の 抵抗器R1を通してコンデンサC1に充電され始める。この充電によってコンデ ンサC1の端子電圧sp は信号Vn・Iaに向って時定数r1 ・c1 (r1 は抵 抗器R1 の抵抗値、c1 はコンデンサC1の静電容量)で上昇してゆく。At the same time, the detection voltage Vn and the detection current Ia between the electrode 3 a of the torch 3 and the nozzle 3 b become a signal Vn · Ia corresponding to the product of the two in the multiplier 11, and the resistor R 1 of the integrating circuit 21. The capacitor C1 begins to be charged through. Due to this charging, the terminal voltage sp of the capacitor C1 increases toward the signal Vn.Ia by the time constant r1.c1 (r1 is the resistance value of the resistor R1 and c1 is the capacitance of the capacitor C1).

【0025】 この端子電圧sp は基準値設定器12の設定値sr と比較器13にて比較され る。検出電圧Vnと検出電流Iaとの積Vn・Iaが基準値sr よりも小さいと き(Vn・Ia<sr またはVn・Ia≦sr )またはVn・Iaが大きくても その積分値sp が基準値sr より小さい間は比較器13の出力はLであるのでフ リップフロップ回路14はリセットされたままであり、反転端子出力s1 はHで あるので加工は禁止されることはない。The terminal voltage sp is compared with the set value sr of the reference value setter 12 by the comparator 13. When the product Vn · Ia of the detected voltage Vn and the detected current Ia is smaller than the reference value sr (Vn · Ia <sr or Vn · Ia ≦ sr) or the integrated value sp is the reference value even if Vn · Ia is large. While the value is smaller than sr, the output of the comparator 13 is L, the flip-flop circuit 14 remains reset, and the inverting terminal output s1 is H, so that the processing is not prohibited.

【0026】 しかし、信号sp ≧sr (またはsp >sr )となると比較器13の出力はH となりフリップフロップ回路14の反転出力s1 はLとなってアンド回路16の 出力がHからLに反転しアナログスイッチ10を遮断して電源回路2は出力を停 止する。(加工禁止)。However, when the signal sp ≧ sr (or sp> sr), the output of the comparator 13 becomes H and the inverted output s1 of the flip-flop circuit 14 becomes L, and the output of the AND circuit 16 is inverted from H to L. The analog switch 10 is cut off and the power supply circuit 2 stops the output. (No processing allowed).

【0027】 これと同時にフリップフロップ回路14の非反転出力s2 はHとなり、警報器 18を動作させて作業者に異常を知らせる。At the same time, the non-inverted output s2 of the flip-flop circuit 14 becomes H, and the alarm device 18 is operated to notify the operator of the abnormality.

【0028】 異常検出により、または作業者からの指令によって起動信号発生回路15の出 力がLとなったことにより加工が中止されると、電流検出器6および電圧検出器 7の各出力は零となり乗算器11の出力Vn・Iaも零となる。また加工中止に よってIa=0になると積分回路21のインバータ回路INVの出力はLからH に反転し、スイッチング用トランジスタQ1を導通させる。スイッチング用トラ ンジスタQ1の導通によってコンデンサC1の充電電荷はスイッチング用トラン ジスタQ1と抵抗器R2とを通して放電を開始し、これによってコンデンサC1 の端子電圧sp は時定数c1・r2 (但しr2 はスイッチング用トランジスタQ 1および抵抗器R2からなる放電回路の抵抗値)に従って低下してゆく。When the machining is stopped due to the output of the start signal generating circuit 15 becoming L due to an abnormality detection or a command from the operator, each output of the current detector 6 and the voltage detector 7 becomes zero. The output Vn · Ia of the multiplier 11 also becomes zero. Further, when the processing is stopped and Ia = 0, the output of the inverter circuit INV of the integrating circuit 21 is inverted from L to H, and the switching transistor Q1 is made conductive. When the switching transistor Q1 is turned on, the charge stored in the capacitor C1 starts to discharge through the switching transistor Q1 and the resistor R2, which causes the terminal voltage sp of the capacitor C1 to have a time constant c1 · r2 (where r2 is for switching). It gradually decreases according to the resistance value of the discharge circuit composed of the transistor Q 1 and the resistor R 2.

【0029】 このようにコンデンサC1の端子電圧sp は加工中は時定数c1 ・r1 に従っ て上昇し、加工中止後は時定数c1 ・r2 に従って放電するから、これらの時定 数をトーチ3の温度上昇時の時定数、冷却時の時定数にそれぞれ略一致させてお く。このように設定することによって、短時間の過負荷に対してはトーチの熱容 量の許容範囲内であればVn・Iaが大きくても使用できることになり、長時間 の加工時には、乗算値Vn・Iaが許容値以内であれば使用できることになる。As described above, since the terminal voltage sp of the capacitor C1 rises according to the time constant c1.r1 during machining and discharges according to the time constant c1.r2 after machining is stopped, these time constants are set to those of the torch 3. Approximately match the time constant when the temperature rises and the time constant when cooling. By setting in this way, even if Vn · Ia is large, it is possible to use for a short time overload as long as it is within the allowable range of the heat capacity of the torch. -If Ia is within the allowable value, it can be used.

【0030】 なお図2の実施例において用いた積分回路21としては演算増幅器を用いて構 成してもよい。The integrating circuit 21 used in the embodiment of FIG. 2 may be configured by using an operational amplifier.

【0031】 図3は演算増幅器を用いて積分回路を構成したときの例を示す接続図であり、 積分回路のみを示してある。FIG. 3 is a connection diagram showing an example in which an integrating circuit is configured by using operational amplifiers, and only the integrating circuit is shown.

【0032】 同図において、OP1は演算増幅器、R3,R4は抵抗器、C2はコンデンサ 、AN1はアナログスイッチ、INVはインバータ回路である。同図の積分回路 の場合、プラズマアーク加工が行なわれている間の積分時定数はc2 ・r3 とな り、加工中止時の放電時定数はc2 ・r4 となる。(但し、c2 はコンデンサC 2の静電容量、r3 は抵抗器R3の抵抗値、r4 は抵抗器R4およびアナログス イッチAN1からなる放電回路の抵抗値を示す。)In the figure, OP1 is an operational amplifier, R3 and R4 are resistors, C2 is a capacitor, AN1 is an analog switch, and INV is an inverter circuit. In the case of the integrating circuit in the figure, the integration time constant during plasma arc machining is c2.r3, and the discharge time constant when machining is stopped is c2.r4. (However, c2 is the capacitance of the capacitor C2, r3 is the resistance value of the resistor R3, and r4 is the resistance value of the discharge circuit composed of the resistor R4 and the analog switch AN1.)

【0033】 なお、上記各実施例において説明した各信号のH・Lの関係および使用すべき 論理回路等は各実施例に示したものに限らず、各実施例において説明したのと同 様の動作が行なわれるものであればよく、その論理構成は自由である。The relationship between the H and L of each signal and the logic circuit to be used described in each of the above-described embodiments are not limited to those shown in each of the embodiments, and are similar to those described in each of the embodiments. Any logical operation can be performed as long as the operation is performed.

【0034】[0034]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案は、単に電極電圧や電流の変化を検出して異常を判断する従来装置にく らべて、実際にトーチ内で消費される電力に対応する電極とノズルとの間の電圧 Vnと加工電流Iaとの積によってトーチ焼損の危険性を推測するものであるの で、作業者の手ぶれによる電圧変化に基づく誤動作がなく、また、加工用電源回 路からの異常出力に対しても十分にトーチを焼損から保護することができるもの である。 The present invention is different from the conventional device that simply detects a change in electrode voltage or current to judge an abnormality, and the voltage Vn between the electrode and the nozzle corresponding to the electric power actually consumed in the torch and the machining. Since the risk of torch burnout is estimated by the product of the current Ia, there is no malfunction due to voltage changes due to camera shake by the operator, and there is sufficient protection against abnormal output from the machining power circuit. It can protect the torch from burnout.

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

【図1】本考案の実施例を示す接続図。FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の別の実施例を示す接続図。FIG. 2 is a connection diagram showing another embodiment of the present invention.

【図3】本考案に用いる積分回路の別の実施例を示す接
続図。
FIG. 3 is a connection diagram showing another embodiment of the integrating circuit used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 加工用電源回路 3 トーチ 3a 電極 3b ノズル 6 電流検出器 7 電圧検出器 8 出力電流設定器 9 誤差増幅器 10,AN1 アナログスイッチ 11 乗算器 12 基準値設定器 13 比較器 14 フリップフロップ回路 15 起動信号発生回路 17 リセットボタン 18 警報器 21 積分回路 2 Processing power supply circuit 3 Torch 3a Electrode 3b Nozzle 6 Current detector 7 Voltage detector 8 Output current setting device 9 Error amplifier 10, AN1 Analog switch 11 Multiplier 12 Reference value setting device 13 Comparator 14 Flip-flop circuit 15 Start signal Generator circuit 17 Reset button 18 Alarm device 21 Integrator circuit

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 トーチの電極と被加工物との間にノズル
と作動ガスによって狭窄されたプラズマアークを発生さ
せて前記被加工物を溶断または溶接するプラズマアーク
加工機に用いるトーチ焼損防止装置において、前記トー
チの電極に流れる電流を検出する電流検出器と、前記ト
ーチの電極とノズルとの間の電圧を検出するノズル電圧
検出器と、前記電流検出器の出力Iaと前記ノズル電圧
検出器の出力Vnとの積Vn・Iaを得る乗算器と、基
準値設定器と、前記乗算器の出力Vn・Iaと前記基準
値設定器の設定値sr とを比較しVn・Ia≧sr とな
ったときに異常と判断し警報信号を出力する比較器と、
前記比較器の出力信号によって加工作業を禁止する保護
回路とを設けたプラズマアーク加工機用トーチ焼損防止
装置。
1. A torch burnout prevention device for use in a plasma arc processing machine, wherein a plasma arc narrowed by a nozzle and a working gas is generated between an electrode of a torch and a workpiece to melt or weld the workpiece. A current detector for detecting a current flowing through the electrode of the torch, a nozzle voltage detector for detecting a voltage between the electrode of the torch and a nozzle, an output Ia of the current detector and a nozzle voltage detector. A multiplier for obtaining the product Vn · Ia of the output Vn, a reference value setting device, the output Vn · Ia of the multiplier and the setting value sr of the reference value setting device are compared, and Vn · Ia ≧ sr. Sometimes a comparator that judges an abnormality and outputs an alarm signal,
A torch burnout prevention device for a plasma arc processing machine, which is provided with a protection circuit for prohibiting a processing operation according to an output signal of the comparator.
【請求項2】 トーチの電極と被加工物との間にノズル
と作動ガスによって狭窄されたプラズマアークを発生さ
せて前記被加工物を溶断または溶接するプラズマアーク
加工機に用いるトーチ焼損防止装置において、前記トー
チの電極に流れる電流を検出する電流検出器と、前記ト
ーチの電極とノズルとの間の電圧を検出するノズル電圧
検出器と、前記電流検出器の出力Iaと前記ノズル電圧
検出器の出力Vnとの積Vn・Iaを得る乗算器と、前
記乗算器の出力を所定の時定数で積分する積分回路と、
前記積分回路の出力を加工停止時に所定の時定数で放電
する放電回路と、基準値設定器と、前記積分回路の出力
sp と前記基準値設定器の設定値sr とを比較しsp ≧
sr となったときに異常と判断し警報信号を出力する比
較器と、前記比較器の出力信号によって加工作業を禁止
する保護回路とを設けたプラズマアーク加工器用トーチ
焼損防止装置。
2. A torch burnout prevention device for use in a plasma arc processing machine, wherein a plasma arc constricted by a nozzle and a working gas is generated between an electrode of a torch and a work piece to melt or weld the work piece. A current detector for detecting a current flowing through the electrode of the torch, a nozzle voltage detector for detecting a voltage between the electrode of the torch and a nozzle, an output Ia of the current detector and a nozzle voltage detector. A multiplier for obtaining a product Vn · Ia of the output Vn; an integrating circuit for integrating the output of the multiplier with a predetermined time constant;
A discharge circuit for discharging the output of the integrator circuit with a predetermined time constant when machining is stopped, a reference value setter, an output sp of the integrator circuit and a set value sr of the reference value setter are compared, and sp ≥
A torch burnout prevention device for a plasma arc machine equipped with a comparator that judges an abnormality when sr is output and outputs an alarm signal, and a protection circuit that prohibits machining work by the output signal of the comparator.
【請求項3】 前記比較器の出力信号によって作業者に
警報を発する警報回路を設けた請求項1または請求項2
のいずれかに記載のプラズマアーク加工機用トーチ焼損
防止装置。
3. The alarm circuit according to claim 1, further comprising an alarm circuit for issuing an alarm to an operator according to an output signal of the comparator.
A torch burnout prevention device for a plasma arc processing machine according to any one of 1.
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CN111398358A (en) * 2020-04-16 2020-07-10 北京矿冶科技集团有限公司 Method and device for evaluating burning loss performance of tungsten electrode

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