JPH09216053A

JPH09216053A - ガス切断機

Info

Publication number: JPH09216053A
Application number: JP2026696A
Authority: JP
Inventors: Koji Yoshioka; 耕治吉岡
Original assignee: Tanaka Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tanaka Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】静電容量センサを簡単でコストの掛からない
手段によってシールドすることによって静電容量に基づ
いてワークと切断火口との間隔を検出する場合の誤検出
を抑えるとともに、シールドワイヤの長さに起因する静
電容量センサの検出感度の低下を抑える。【解決手段】切断トーチにワークと切断火口との間隔
を静電容量として検出する静電容量センサを対向配置
し、該静電容量センサが出力する検出信号に基づいて前
記間隔を一定に保ちながら表面に沿ってワークを切断す
るガス切断機において、静電容量センサにワークとの対
向面を除いてシールド手段を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス切断機に係わ
り、特に自動切断時においてワークと切断トーチ（厳密
には火炎を放射する切断火口）との間隔を一定に保つた
めの技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス切断しようとするワーク
は、該ワークの形状あるいはワークを固定する定盤等の
状態によって表面が平面状態ではなくうねった状態であ
り部位によって高低差がある。このようなワークに対し
て、近年、ワークと該ワークに対して火炎を放射する切
断火口との間隔を自動検出することによりワークの切断
面を良好な状態にして自動切断を行うガス切断機が実用
化されており、その一種としてワークと切断火口との間
隔に基づく静電容量を検出することによりワークと切断
火口との間隔を検出して自動切断を行うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、静電容量に基
づいてワークと切断火口との間隔を検出する場合、該静
電容量を検出するセンサ（静電容量センサ）に作業者等
の人体や他の導体が近接したときに該間隔を誤検出する
という問題点があった。また、ガス切断時の火炎の有無
によって、あるいは複数の切断トーチを用いる場合に切
断トーチが近接する等によってもこのような誤検出が生
じるという問題があった。さらに、静電容量センサを用
いたガス切断機では、静電容量センサと該静電容量セン
サの検出信号を処理する電気回路とを接続するシールド
ワイヤの長さが長くなると、静電容量センサの検出感度
が低下するという問題点もあった。

【０００４】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので以下のような点を目的としている。（１）静電容量に基づいてワークと切断火口との間隔を
検出する場合の誤検出を抑えることが可能なガス切断機
を提供する。（２）静電容量センサの検出信号と同一信号を用いて静
電容量センサをシールドすることにより、上記間隔の誤
検出を抑えるガス切断機を提供する。（３）上記シールドワイヤの長さに起因する静電容量セ
ンサの検出感度の低下を抑えることが可能なガス切断機
を提供する。（４）簡単でコストの掛からない手段によって静電容量
センサをシールドしたガス切断機を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段として、ワークと該ワークに火炎を放射
する切断火口との間隔を静電容量として検出する静電容
量センサを切断トーチに配設し、該静電容量センサが出
力する検出信号に基づいて前記間隔を一定に保ちながら
表面に沿ってワークを切断するガス切断機において、静
電容量センサに、ワークとの対向面を除いてシールド手
段を配置するという手段が採用される。

【０００６】第２の手段として、上記第１の手段におい
て、静電容量センサに所定周波数の交流信号をバイアス
として印加する交流信号源を具備するとともに、シール
ド手段に検出信号と同一の信号を印加するという手段が
採用される。

【０００７】第３の手段として、上記第１または第２の
手段において、所定周波数は切断火口の火炎の有無が静
電容量センサの検出に影響を与えない周波数に選定され
るという手段が採用される。

【０００８】第４の手段として、上記第１ないし第３い
ずれかの手段において、検出信号が入力されるバッファ
回路の出力信号がシールド手段に印加されるという手段
が採用される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図３を参照し
て、本発明に係わるガス切断機の一実施形態について説
明する。

【００１０】図１は、本実施形態の構成を示すブロック
図であり、この図において符号１は切断火口、２は吹
管、３は検出電極、４は電極管、５は絶縁ホルダ、６は
ＢＮＣコネクタであり切断トーチを構成している。切断
火口１は、吹管２から供給される切断用ガスを点火する
ことによって、鋼材等のワークＡを切断する火炎を発生
させるものである。また、吹管２は、例えば当該ガス切
断機の本体に設けられたガスボンベに蓄えられた切断用
ガスを流量調節バルブ等を介して切断火口１に供給す
る。

【００１１】符号３はリング状に形成された検出電極で
あり、片面に設けられた電極管４が絶縁ホルダ５を介し
て上記吹管２に固定されることにより切断火口１をリン
グの中心としてワークＡに対向するように配置される。

【００１２】図２は、該検出電極３の詳細構成を示す側
断面図であり、この検出電極３はワークＡに対向する中
心電極（静電容量センサ）３ａに該中心電極３ａをシー
ルドするガード電極（シールド手段）３ｂが絶縁物３ｃ
を挟んで対向配置された２重構造に形成される。中心電
極３ａは導電性の上記電極管４内を絶縁状態で貫通する
ように設けられた中心電極線３ａ1を介して例えばＢＮ
Ｃコネクタ６の信号線端子に接続され、一方、ガード電
極３ｂは上記中心電極線３ａ1をシールドする電極管４
を介してＢＮＣコネクタ６のシールド線端子に接続され
る。

【００１３】ＢＮＣコネクタ６は、例えば同軸ケーブル
８を介して上記当該ガス切断機の本体に設けられたＢＮ
Ｃコネクタ９に接続される。このＢＮＣコネクタ９の信
号線端子はバッファ回路１０の入力に接続され、シール
ド線端子は該バッファ回路１０の出力に接続される。こ
のバッファ回路１０は、入力信号の信号源インピーダン
スを低インピーダンスにインピーダンス変換して出力す
る回路であり、その入力には抵抗１１（抵抗値Ｒ1）を
介して一定周波数の交流信号を出力する交流信号源１２
（電圧値ＶB）が接続される。なお、バッファ回路１０
の出力は、次段の回路すなわち上記切断火口１をワーク
Ａの表面に沿って移動させる制御回路に接続される。

【００１４】次に、このように構成されたガス切断機に
おける切断火口１とワークＡとの間隔の検出動作につい
て説明する。

【００１５】図３は、上記ガス切断機を等価回路として
示したものである。この回路において、符号２０は上記
中心電極３ａとワークＡの間隔によって容量値Ｃ1が定
まるコンデンサ、２１は中心電極３ａとガード電極３ｂ
によって形成される静電容量と同軸ケーブル８の信号線
とシールド線とによって形成される静電容量とが合成さ
れた容量値Ｃ2を有するコンデンサである。

【００１６】バッファ回路１０の増幅率をＫとすると、
この等価回路からバッファ回路１０の出力電圧Ｖ0は以
下の式で表される。Ｖ0＝Ｋ・ＶB／｛１＋ｓＲ1Ｃ1+ｓＲ1Ｃ2・（１−Ｋ）｝（１）ただし、ｓはラプラス演算子である。ここで、バッファ
回路１０の増幅率Ｋは一般的に１に近似できるので、結
果的に出力電圧Ｖ0は次式として与えられる。Ｖ0＝ＶB／（１＋ｓＲ1Ｃ1）（２）

【００１７】すなわち、出力電圧Ｖ0は容量値Ｃ2に関わ
りなく抵抗値Ｒ1と中心電極３ａとワークＡの間隔に基
づく容量値Ｃ1との積によって決定されるので、同軸ケ
ーブル８が長くなり容量値Ｃ2が大きな値となっても、
出力電圧Ｖ0はその影響を受けることがない。また、ガ
ード電極３ｂは、出力インピーダンスの低いバッファ回
路１０の出力端子に接続されているので中心電極３ａを
十分にシールドすることができる。

【００１８】上記式（２）は、切断火口１とワークＡと
の間隔の変化に基づいて容量値Ｃ1が変動した場合に該
容量値Ｃ1の変動が出力電圧Ｖ0の位相の変化として検出
されることを示している。また、式（２）は高域減衰特
性（低域通過特性）を示しており、容量値Ｃ1の変動に
伴って遮断周波数が変化する特性を示している。したが
って、交流信号源１２の周波数を減衰域に掛かる周波数
に設定することにより、切断火口１とワークＡとの間隔
の変化を出力電圧Ｖ0の振幅の変化としても検出するこ
ともできる。

【００１９】また、上述した構成のガス切断機におい
て、ガス切断時の火炎の有無によって生じる切断火口１
とワークＡとの間隔の検出値の変動について、特定の種
類の同軸ケーブル８を選定することにより以下に示す表
１に示すような計測例が得られた。すなわち、特定の種
類かつ長さのケーブルに対し、交流信号源１２の周波数
を適宜に設定することにより火炎の影響をキャンセルす
ることができる。

【表１】

【００２０】なお、上記実施形態ではリング状に形成さ
れた検出電極を用いた場合について説明したが、本願発
明はこれに限定されるものではない。また、本願発明は
容量値Ｃ1によって定まるバッファ回路の出力電圧を静
電容量センサをシールドするために設けられたガード電
極に供給することにより、該静電容量センサをシールド
するとともに同軸ケーブルの容量の影響をキャンセルす
るものであるから、回路構成についても上記実施形態に
限定されるものではない。なお、静電容量センサをシー
ルドするためだけであればガード電極を接地しても良
い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるガ
ス切断機によれば以下のような効果を奏する。（１）静電容量センサにワークとの対向面を除いてシー
ルド手段が配置されるので、静電容量センサは人体や他
の導体の近接による誤検出外乱を抑えることができる。（２）静電容量センサに所定周波数の交流信号をバイア
スとして印加する交流信号源が備えられかつシールド手
段に検出信号と同一の信号を印加するので、静電容量セ
ンサに接続されるシールドワイヤの容量の影響を排除
し、該シールドワイヤの長さに起因する静電容量センサ
の検出感度の低下を抑えることができる。（３）静電容量センサに印加される交流信号は切断火口
の火炎の有無によって静電容量センサが影響を受けない
周波数に選定されるので、該火炎の有無による静電容量
センサの誤検出が抑えられる。（４）静電容量センサの検出信号が入力されるバッファ
回路の出力信号がシールド手段に印加されることによっ
て静電容量センサがシールドされるので、簡単な構成で
ありコストが掛からない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガス切断機の一実施形態を示す
ブロック図である。

【図２】本発明に係わるガス切断機において静電容量セ
ンサの一実施形態を示す側断面図である。

【図３】本発明に係わるガス切断機の一実施形態の等価
回路である。

【符号の説明】

１切断火口２吹管３検出電極３ａ中心電極３ａ1 中心電極線３ｂガード電極３ｃ絶縁物４電極管５絶縁ホルダ６，９ＢＮＣコネクタ８同軸ケーブル１０バッファ回路１１抵抗１２交流信号源２０，２１コンデンサＡワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークと該ワークに火炎を放射する切断
火口との間隔を静電容量として検出する静電容量センサ
を切断トーチに配設し、該静電容量センサが出力する検
出信号に基づいて前記間隔を一定に保ちながら表面に沿
ってワークを切断するガス切断機において、前記静電容量センサに、ワークとの対向面を除いてシー
ルド手段を配置することを特徴とするガス切断機。
【請求項２】静電容量センサに所定周波数の交流信号
をバイアスとして印加する交流信号源を具備するととも
に、シールド手段に検出信号と同一の信号を印加するこ
とを特徴とする請求項１記載のガス切断機。
【請求項３】所定周波数は切断火口の火炎の有無が静
電容量センサの検出に影響を与えない周波数に選定され
ることを特徴とする請求項１または２記載のガス切断
機。
【請求項４】検出信号が入力されるバッファ回路の出
力信号がシールド手段に印加されることを特徴とする請
求項１ないし３いずれかの項記載のガス切断機。