JPS6051948B2 - ト−チ高さ検出装置及び検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はワークピース上の切断トーチの高さを検出して
制御する装置、更に詳しくはワークピース上の切断トー
チの高さを得るために、トーチフレームに関する電圧お
よび電流情報を処理する信号プロセッサに関する。

背景技術 フレーム切断機では、一またはそれ以上のガス操作式切
断トーチが駆動機構によつて所定のパターンに応じて１
またはそれ以上のワークピース上を動き、切断する。

該切断機を効率的に使用するには、熱の集中度がフレー
ムの長さに沿つてかなり変化するため関連するワークピ
ースからのトーチの正確な最適フレーム高さないし間隔
を維持しなければならない。切断工程中にワークピース
とトーチの間隔が著しく変化すると、切断は不均等にな
つたり、恐らくは不完全になつたりし、熱もあまり効率
的に利用できない。切断操作工程中にトーチ高さを調節
する必要があるのは、ワークピースの形状が平坦でない
からである。しかも、名目上は平坦だとする板材料の表
面の僅かな凹凸が切断効率と精度とに著しく影響を及ぼ
す程、敏感である。従来の或るフレーム切断機では、切
断操作中のフレーム高さの調節は切断操作を連続的に監
視するオペレータによつて手動で行われた。

全手動のフレーム高さ制御システムは幾つかの欠点を有
している。第一に、多かれ少かれ注意し続けていなけれ
ばならないから、オペレータは時には長くなることもあ
る切断操作中、他の仕事をすることができない。第二に
、切断機に使われるトーチ数に比例してオペレータの仕
事は離しくなつていき、製品の品質は逆に悪くなる。最
後に、フレーム高さの制御性はオペレータによつて大き
く異なり、諸条件が最良でも最適にはなり得ない。これ
等の理由により、フレーム切断機は、切断操作中のトー
チ高さを自動的に制御する装置を備えることが．多い。
こうした自動制御装置は、制御信号に応答してワークピ
ースに対しトーチを進めたり後退させたりするモータま
たはその他の装置を必要とし、更に所要の時にモータに
正しい制御信号を送るた，め、ワークピースの表面から
のトーチの間隔を検出する装置を必要とする。

従来の自動トーチ高さ制御装置に使用されるワークピー
スとトーチとの間隔の検出装置は種々なホィール、ロー
ラ、ランナ、摺動接点及びワークピースに向つてトーチ
から延びる電気的キャパシタンス測定板とを備えている
。

これ等のシステムは複雑で機能不良になり易く、保守の
問題があり、ワークピースの表面でのスラグのはじけ等
の状態変化により本質的に誤差を生じ易い。その上、こ
うした装置は、トーチとワークピースとの間隔をフレー
ムが接触しているその点で直接に検出するのではなく、
フレームの一側で行つていノ る。理想的には、自動的
トーチ高さ制御に使用される検出装置はトーチからワー
クピースの表面へ延びる如何なる機構をも必要とせず、
ワークピースと火焔との真の接触点でその間隔の変化を
検出す．べきである。

更に、該検出装置とそれに関連する制御装置とは複式ト
ーチ列の各トーチを個々に制御すると共に、手動でも総
てのトーチの間隔を調節でき、また手動で総てのトーチ
を同時に、または任意の特定のトーチに関して個々に上
昇または゛下降させ得ることが望ましい。トーチからワ
ークピースへ延びる検出機構を必要としないフレーム切
断機で所定の選択可能なワークピースとトーチの間隔を
維持するシステムは、Ｂ．Ｌ．スト−リン及びＢ．Ｄ．
ブラウンとによる１９７詳７月１６日付の米国特許第３
８２３９２８号に記載されている。

該システムはワークピースとフレームとの真の接触点か
らのトーチの間隔の微小な変化に敏感である。このため
に、トーチとワークピースとの間に電圧を加え、これに
より切断用フレームを介して電流を流している。フレー
ムは効果的な可変電気抵抗器であり、その抵抗値はトー
チからのワークピースの離間距離の関数となる。操作中
、フレームの電気抵抗値の変化が検出されると、訂正信
号が発生してサーボモータを作動させ、ワークピースと
トーチの間隔を所望の値に恢復させる。システムの一形
態では、複数のトーチが使用され、高さ制御システムは
関連するワークピースから各トーチが自動的に維持され
るべき間隔を定める基本的な基準電圧の手動選択装置を
備えると共に、各トーチごとにワークピースとトーチの
間隔の個々の微調節装置を備える。また好適形態では、
制御システムはフレーム制御装置が予熱用燃料混合から
切断用燃料混合に切換わる際、第１トーチ高さから第２
トーチ高さへ自動切換えすると共に、更にフレームがワ
ークピースの端縁を越して急激に長くなると、自動高さ
制御システムがトーチをワークピースに向つて移動させ
るのを防止する安全停止装置を備えている。不都合なこ
とに該システムはガスの流れ及び混合比、バイアス電圧
または電流の変動等、その他、生産環境におけるワーク
ピース上のトーチ高さを検出する性能を阻害する外乱に
敏感である。発明の開示 本発明の装置は、切断トーチ１２のワークピース１４か
らの離間距離を表示する信号を発生する装置１０であつ
て、該トーチ１２はトーチからワークピースへの正の電
流領域において線形部分を持つ電圧一電流特性を有する
フレームを出すものにおいて、一連のインクリメンタル
・ステップをもつ信号電流を作る電流発生手段２２と、
その信号電流を上記トーチから出たフレームへ流す電流
掃引手段２４とであつて、上記各ステップの電流値が、
所要の電圧一電流特性の線形部分にほＳ゛沿うようにす
るものと、上記トーチから出たフレーームを縦貫する電
圧を検出する電圧検出手段と、上記電圧一電流特性の線
形部分の傾きを検出する傾き検出手段と、を備えること
を特徴とするトーチ高さ検出装置である。

また本発明の方法は、切断トーチ１２のワークピース１
４からの離間距離を表示する信号を発生する方法であつ
て、切断トーチ１２を正としてワークピース１４に対し
バイアスし、電流が正の所で線形部分をもつ所要の電圧
一電流特性を生ぜしめ、信号電流を作り、その信号電流
を切断トーチ１２からワークピース１４へ向うフレーム
へ通し、その信号電流を上記電圧一電流特性の線形部分
にほＳ゛沿うように維持し、上記トーチからのフレーム
を縦貫する電圧を検出し、上記フレームの電圧一電流特
性の線形部分の傾きを検出することを特徴とするトーチ
高さ検出方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図はワークピース上の切断トーチの高さを制御する
装置のブロック図である。 第２図は強調された正電流の線形領域を有する電圧一電
流特性を示す曲線てある。第３図は第１図と同様である
が複数の切断トーチを示すブロック図である。第４図は
強調された線形領域を有する第２図と同様な図である。
第５図は種々な試験条件に対するトーチ浮遊電圧を示す
棒グラフである。第６図は種々な試験条件に対する線形
電圧範囲を示す棒グラフである。第７図は第１図と同様
であるが他の実施例を示すブロック図である。第８図は
第７図の装置を使用する部分的なフローチャートである
。第９図は、第７図の装置を使用する部分的なフローチ
ャートである。発明を実施するための最良の形態 第１図を参照すると関連するワークピース１４上の切断
トーチ１２の高さを制御するトーチ制御システム１０が
示される。 システム１０は切断トーチ１２とワークピース１４との
間の相対的な運動を行わせるトーチリフタないしドライ
ブモータ１６と、トーチ１２とワークピース１４とが相
互に近づく方向に、または離れる方向に移動するように
トーチリフタ１６の作用を制御するコントロールユニッ
ト１８とを備えている。トーチ１２とワークピース１４
との間の所望の間隔はオペレータの制御による基準高さ
コントロールユニット２０で定められる。システム１０
は基準高さコントロールユニット２０でオペレータが設
定する所望の高さにワークピース上の実際のトーチ高さ
を必要時、又は一定周期で比較し、実際のトーチ高さが
基準高さにほＳ゛等しくなるまで、ワークピース１４に
向け、またはこれから離れる方向にトーチ１２を駆動す
るようにモータコントロールユニット１８及びトーチリ
フタ１６を指令する。この様にして、トーチ１２とワー
クピース１４との間の距離は他にオペレータの操作を必
要とすることな）く制御される。また、システム１０は
ワークピース１４へトーチ１２を介して電流を送る電流
掃引回路２４を駆動する掃引発振器２２を備えている。 この掃引発振器２２の信号を受ける電圧検出回路２６は
トーｊチ電圧を各電流ステップごとに検出し、ワークピ
ース対トーチの電圧を表わす信号を作る。識別器２８は
電圧検出器２６からの電圧信号を受け、電圧レベルが所
定の値を越えると、傾き検出器３０への電圧信号路を閉
じる。傾き検出器３０は識別フ器２８からの電圧信号と
電流掃引回路２４及びＶ圧ＲＯ検出器３４からの電流信
号とを受け、抵抗信号を作る。抵抗信号はトーチ１２と
ワークピース１４との間の間隔を表す。抵抗信号はモー
タコントロールユニット装置１８を作動するコンパレー
タ３２により、基準高さ制御装置２０からの基準信号と
比較される。また、ワークピース１４へフレームを介し
てトーチ１２から流れる電流が零となる時のワークピー
ス対トーチ電圧、Ｖ圧ＲＯ、を検出する電圧検出器３４
がある。 変化率検出器３６はＶＺＥＲＯにおいて急激に負に向か
う変化を検出し、これは、下記に更に詳細に説明するよ
うに切断の途絶を表示する。第２図を参照すると、電圧
一電流特性、■−１曲線、は三つの領域、即ち領域１，
■，■を有している。 領域１はトーチ１２からワークピース１４へのフレーム
電流が負である線形領域である。 この領域は比較的ノズルがないが、■−１曲線の傾斜は
比較的平坦である。この領域では、電子がトーチ１２か
らフレームを介してワークピース１４へ流れ、二つの基
本的な抵抗、即ちフレーム抵抗とトーチ対フレーム抵抗
とを有する。トーチ対フレーム抵抗はトーチ面から電子
が離れ難いことから生じる。トーチ対フレーム抵抗は代
表的には高さに依存するフレーム抵抗の十倍であり、従
つて領域Ｉで高さを検出すると感度の問題が生じる。例
えば、フレーム長の１０％の変化はフレーム抵抗を１０
％増加させるがトーチ対フレーム抵抗には影響せず、全
抵抗に対しては約１％しか変化させない。逆にトーチ対
フレーム抵抗の１％の変化は全抵抗を約１％、変化させ
る。従つてフレーム長の変化による変化を検出すること
は、困難である。領域■はト−チーワークピース間の電
流が正である線形領域である。■−１線の傾きは領域１
で．よりも領域■でかなり急となつている。トーチのフ
レームで加熱されて高温となつたワークピース１４から
電子が流れる。高温のワークピースが多くの自由電子を
放出するため、ワークピースーフレーム間の抵抗はフレ
ーム抵抗に比し非常に小さ５く、従つてフレーム長の変
化はフレーム抵抗を変化し、該抵抗に対応して全抵抗が
変化する。領域■では、フレーム抵抗はトーチのワーク
ピース１４からの距離であるフレーム長に対し最高の感
度を有している。領域■はワークピース１４の放出電子
が飽和する正のトーチ電流領域である。 この領域は有用なトーチの高さ情報を殆んど提供しない
。領域１，■の各々は正味のフレーム長感度に悪影響を
及ぼす大きなノン−フレーム長の抵抗を含有する。領域
■の急な線形Ｖ−１曲線は混合ガス、漏洩抵抗等の様な
操作上のフレーム変数にあまり敏感でない。領域■では
、Ｖ−１曲線は電圧または電流の軸と零で交差しない。 零電流の■ＺＥＲＯで電圧が存在する。この電圧は火焔
による熱効果で生じ、フレーム切断条件で変化する。こ
のフレーム発生電圧ＶＺＥＲＯよりも正の電圧における
線形領域には）高さに依存するフレーム抵抗が含まれて
いる。更に、この電圧の急激な抵減は、低温金属上に急
激にトーチが移動したことを示し、これは切断が終わつ
たことを意味する。電圧ＶＺＥＲＯのこの急激な低下は
Ｖ圧ＲＯ変化率検出器３６で検出され、：切断途絶表示
器３７で表示される。また、変化率検出器３６からの出
力は切断が終わつた際にトーチ１２を上昇するのに使用
できる。第５図は五種類の厚みの鋼板を、異なるノズル
、異なる移動速度で切断した處種類の実験結果−を示す
棒グラフである。 中心に点をもつ小円がＶＺＥＲＯｌつまりトーチ浮遊電
圧の高さを示す。各試験番号上方の垂直線は、■−１曲
線が線（直線）形の範囲、つまり第２図の領域■の電圧
範囲を示す。なおＶ圧ＲＯの電圧値は一定条件の下でも
、±０．１ボルト程度変化する。各試験番号に共通の線
形電圧領域は、図示したように０．３■である。 この共通電圧領域は、そのま）共通フレーム抵抗の領域
になり得る。 従つて、これを線形抵抗領域を示すグラフといつてよい
。第６図も第５図と同一実験によるものである。 第５図はアース、又は図の零ボルトの横線に対するもの
であるが、第６図はＶＺＥＲＯｌつまりトーチ浮遊電圧
に対するものである所が異る。そのため第６図では共通
線形電圧領域が０．６ボルトにふえた。この０．６ボル
トの共通線形領域は、現場環境で様々に各変数が変つて
も共通であるたみ、この発明によりトーチ高さを検出、
制御するのに好ましい領域である。但し、この０．６ボ
ルトの線形領域は、共通線形抵抗領域とはならない。 何故なら、各試験番号のトーチ電圧は共通の基準からの
ものでないからである。従つて第６図は単に線形電圧領
域に関するもので、線形抵抗領域に関するものでない。
なお第６図の「ｏ」は切断される鋼板の厚み、「０ノズ
ル」「２／０ノズル」はノズル（火口）の穴の大きさに
よる番号、そして［２０／ＭＩＮ」は「２０ｃＴ１ＩＭ
ＩＮ」の意である。第１、第３図を参照すると、制御シ
ステム１０はワークピース１４からフレームを介してト
ーチ１２へ必要時、又は一定周期で電子を流し、フレー
ム長を示すト−チーワークピース間の電圧を発生させて
いる。 このト−チーワークピース間の電圧は、トーチ１２が領
域■（第２図）内でバイアスを加えられ、電流掃引回路
２６から送られる電流が■−１曲線の線形領域（領域■
）に在る約０μａから約１００ｐａまたはその他の値の
範囲にあれば、フレーム長を表示できる。種々な電流レ
ベルは第４図に示されている。掃引発振器２２は例えば
、クロック、カウンタまたはその他の関数発生器の様な
任意の基本的な形態のものでもよい。 電流掃引回路２４は当該技術で周知である電圧から電流
へのコンバータである。掃引発振器２２の出力電圧の波
形は電流掃引回路２４からの出力電流と同じように階段
形状であるのが好ましい。これ等の回路及びこ）に記載
されるその他の回路とは当該技術で周知であり、この分
野での他のハンドブックと同様にジヨンマルクスによる
電子回路のガイドブック、電子回路のリースブックおよ
び電子回路マニュアルの様なハンドブック中から見つけ
ることができる。好ましくは、掃引発振器２２はインク
リメンタルステップの公知の出力電圧を発生し、該電圧
はインクリメンタル電圧をインクリメンタル電流に変え
る電流掃引回路２４にて受けられる。出力電圧が約０か
ら１０■の間で１６インクリメンタルステップとし、変
換係数が約−１０．６７μＡＩＶであれば、出力電流は
約０から１００μａの間でステップ毎に６．６７μａの
１６インクリメンタルステップとなり、ほＳ゛■−１曲
線の共通線形領域内に属する。この電流バイアスの方法
は総ての測定された電圧がフレーム発生電圧Ｖ圧ＲＯ以
上であること、即ち、領域■にあることを保証する。ま
た、掃引発振器２２は各電流段階でのト−チーワークピ
ース間の電圧を検出する電圧検出回路に接続される。 各段階での電圧と電流とは、既知である。そこで、電流
が一定であると電圧レベルはト−チーワークピース間の
抵抗で変化し、該抵抗は共通線形領域ては主としてフレ
ーム抵抗である。フレーム抵抗がフレーム長さで変化す
るため、電圧レベルはトーチ１２とワークピース１４と
の間の間隔に等しいフレーム長さで変化する。電圧検出
器２６からの出力はＶ圧ＲＯより上の約１．０Ｖを越え
る電圧レベルを阻止しＶＺＥＲＯより上の約１．０Ｖ以
下の電圧の通過を許す識別器２８に受取られる。識別器
２８は傾き検出器３０で受取られる電圧が■−１曲線の
共通線形領域（第６図）内に属することを保証する。傾
き検出器３０は識別器２８からの電圧出力と電流掃引回
路２４からの電流レベル表示とを受取る。 傾き検出器３０の出力はフレーム抵抗であるＶ−１曲線
の傾きである。傾き検出器３０は各電流のインクリメン
タルステップと対応する電圧とに対するＶ−１曲線の傾
きを検出するか、または平均電流及び電圧に対する傾き
を検出可能である。トーチ電圧からＶ圧ＲＯを引いたも
のを各ステップの電流で割つて各ステップの抵抗出した
り、または最小自乗曲線を用いて総ての段階にわたる平
均抵抗を定めたりすることもできる。 フレーム抵抗すなわちフレーム長さを示す傾き検出器３
０からの出力信号はモータドライブコントロール１８を
操作するためにコンパレータ３２で基準信号と比較され
る。 Ｖ圧ＲＯ検出器３４はト−チーワークピース間の電圧を
監視し、変化率検出器３６はＶ圧ＲＯの急激に負に向か
う変化を検出し、これにより切断・の終了を検出する。 そして、変化率検出器３６は切断の終了を表示する。電
圧の変化は大体約０．５Ｖのオーダである。第３図を参
照すると、複数のトーチ１２″，１２″の運動を制御す
るトーチ制御システム１『は・後で使用するために、電
圧レベル、電流レベルまたは両者を記憶する記憶装置３
８を備えている。 傾きの情報は掃引発振器２２″がトーチ１２″，１２″
を走査する際、操作の各サイクル中、各トーチに対して
記憶され更新されるのが好ましい。） 第７図を参照す
ると、制御システム１１０はワークピースからの切断ト
ーチ１１２の離間距離を示す情報を発生して記憶するコ
ンピュータ１４０を備えている。コンピュータ１４０は
記憶装置１４２と中央処理二ニツト１４４と入力／出力
装置１４６とを有している。入力／出力装置は電流掃引
回路または電流ドライバ１２４を駆動するデジタル−ア
ナログコンバータ１４８とトーチ電圧および電流の情報
を受取るアナログ−デジタルコンバータとを備えている
。コンピュータ１４０は基本的に第１、第３図の電圧検
出器２６、識別器２８、傾き検出器３０の機能を果し、
メモリ１４２に情報を記憶させ、またＶ圧ＲＯを監視す
る。産業上の利用可能性操作時にワークピース１４から
の切断トーチ１２の離間距離を表す信号を発生する方法
は、必要時、又は一定周期で正の電流がトーチ１２から
ワークピース１４へ流れるようにワークピース１４に対
して正にトーチ１２にバイアスを加え、正の電流に対し
て線形部分を有する電圧一電流特性を生成し、複数のイ
ンクリメンタルステップを有する電流信号を作り、トー
チフレームを介して電流を流し、電圧一電流特性のほ〜
線形部分に沿い電流を維持し、トーチフレームの両端電
圧を検出し、検出された電圧を使用し電圧一電流特性の
傾きを測定することによつて得られる。 電圧一電流特性（第１、第４図）の傾きを逆にしたもの
がフレーム抵抗である。 電流を一定とするため、電圧はフレーム抵抗で変化する
。フレーム抵抗はトーチ１２とワークピース１４との間
の距離てあるフレーム長さて変化する。従つて、電圧ト
ーチ１２とワークピース１４の間隔の変化で変わる。第
１図を参照すると、掃引発振器２２は複数のステップを
有する電圧信号を発生し、該信号は電．流掃引回路２４
により、等しい数のステップを有する電流信号に変換さ
れる。 電流掃引回路２４は電子が高温のワークピース１４から
フレームを介してトーチ１２へ流れるように出力電流を
トーチ１２からフレームを介してワークピース１４へ送
．る。トーチフレームは電流に抵抗するため、フレーム
両端に電圧が生じる。電圧検出器２６はト−チーワーク
ピース間の電圧を検出し、識別器２８は■圧ＲＯより上
の約１．０Ｖより大きい電圧を排除する。傾き検出器３
０は電圧および電流情報を受・け、供給された電流と検
出された電圧とで形成される■−１曲線の傾きとしての
フレーム抵抗を作る。コンパレータ３２はスロープ検出
器３０からの傾き情報と基準高さ制御装置２０からの基
準信号とを受け、測定された傾きが基準の傾きよりも小
さければ、ワークピース１４から離隔するようにトーチ
１２を駆動し、測定された傾きが基準の傾きよりも大き
ければ、ワークピースに向つてトーチを駆動する。 傾きが同一であれば、トーチ１２は正しく位置している
のであるから移動しない。■７Ｅ，Ｒ０検出器３４はフ
レーム電流が零の時のト−チーワークピース間電圧を監
視し、変化率検ｊ出器３６はＶ圧ＲＯが急激に負に向か
う変化を検出し、表示器３７は切断途絶を表示する。第
３図を参照すると、掃引発振器２２″は電流掃引回路２
４″，２４″へ階段状の出力電圧を同時に供給する。 電流掃引回路２Ｃ，２４２が駆動されると、関連する構
成部は傾き検出器３『を除き上述のように作用し、検出
器３『は常時上述のように作用可能であるが、または傾
き情報を記憶装置３８へ送り得る。記憶装置３８は基準
高さ情報との比較及びトーチ１２″，１２″の操作のた
め、コンパレータ３２″に傾き情報を伝達する。第７図
乃至第９図を参照すると、電流掃引回路ないし電流ドラ
イバ１２４はトーチ電流がフレーム発生電圧より上の約
１．０Ｖまで存続することが実験的に見出される線形範
囲内に属するように、出力電流をトーチ１１２を介して
送る。電流ドライバ１２４への入力は、反復するバイア
スステップであり、出力はフレームを介して送られる増
大傾向のバイアス電流ステップである。入力バイアス電
圧が約０乃至１．０Ｖの間の１６インクリメンタルステ
ップで、変換係数を約−１０．０マイクロアンペア／Ｖ
とすると、出力電流は約０乃至１００マイクロアンペア
の間の１６インクリメンタルステップとなつてほＳ゛共
通線形Ｖ−１曲線に属する。この電流のバイアス方法は
総てのデータ点がＶＺＥＲＯ以上なことを保証する。入
力電圧バイアスステップは、入力／出力インターフェイ
ス１４６の部分であるデジタル−アナログコンバータＤ
／Ａ１によつて送られる。 Ｉ／０１４６はフレーム電圧及びＶＺＥＲＯ情報とを受
取る８つのアナログ−デジタルコンバータＡ／Ｄ１乃至
Ａ／Ｄ８を有している。第７図乃至第９゛図を参照する
と、装置１１０は主として二つのルーチンすなわち走査
及びリデュースとから成るフローチャートによりフレー
ム情報を処理するため、トーチフレーム信号処理システ
ムＳＰＳｌと呼んでもよい。 フローチャートに対し、次のラベルが使用される。電流
ドライバ１２４への入力電圧はＤ／Ａ１を介してプロセ
ッサ１４４から指令される。この電圧は繰返しバイアス
ステップの形態をとる。各電流ドライバ１２４は、フレ
ーム負荷に送る増大するバイアス電流ステップへ約−１
０マイクロアンペア／■の係数でこの電圧ステップを変
換する。各電流ドライバ１２４の出力電圧はその対応す
る負荷両端の電圧である。この電圧はＡ／Ｄ１乃至Ａ／
Ｄ８を介してプロセッサ１６へフィードバックされる。
従つて、プロセッサは指令された負荷電流と検出された
各負荷電圧とのデジタル表示を有し、これから各フレー
ムの■−１曲線が計算できる。各トーチに対するサンプ
ル時間は、約１００マイクロ秒が好ましく、これはアナ
ログ−デジタルコンバータが、トーチが点火していない
時に生じ得る飽和状態から回復するのに充分な時間とな
る。フレームのない状態では負荷は極めて大きくなり、
通常電流ドライバ１２４の出力は飽和する。第８図を参
照すると、走査ルーチンに対するフローチャートは、総
てのトーチが０と＋１００マイクロアンペア間の１６電
流レベル（Ｎ＝０−１５（Ｆ））の一つに同時に付勢さ
れることを示す。 所与のバイアス電流では、各トーチ電圧は２の補数バイ
ナリに変換され、順に読出される。このデータは１６／
くイトのブロックでＲＡＭメモリ３８に記憶される。ペ
ージアドレスの上位４ビットはトーチ（Ｌ＝０−７、ト
ーチ＃０−７）を示し、下位４ビットは８つのトーチ１
１２を有する第７図の形状に対するバイアス電流レベル
（Ｎ＝０−１５）を示す。第９図を参照すると、リデュ
ースルーチンは走査ルーチンで記録された電圧点の最小
自乗適合を計算し、計算されたフレーム抵抗Ｒ（Ｌ）と
電流を加えられないフレーム電圧のＶＺＥＲＯとを記憶
する。データは各トーチに対する■−１曲線への直線の
１６点最小自乗適合を用いて解かれていく。この直線の
傾きはフレーム抵抗であり、フレーム高さに比例する。
曲線の適合はこれ等の曲線に対して１６点（即ち、ＮＭ
ＡＸ（Ｌ））以下て効果があり、このためフレーム電圧
は最終電流バイアスレベルに到達する（１００マイクロ
アンペア、Ｎ＝Ｑ５）以前にＶＺＥＲＯより上の１．０
■に達する。フレーム抵抗は７３０オーム／Ｃｔのスケ
ールファクタを有する８ビット自然２進数としてメモリ
１６内の８つのロケーションに置かれる。これで、フル
スケールで１８６．２Ｋオーム迄の抵抗を許容できる。
門フレーム抵抗がこの範囲を越えれば、フレームが消え
たか、またはワークピースの端縁に至つたかのいづれか
の表示が制御システムに送られる。この表示は、約１８
６．２Ｋオームよりも大きいフレーム抵抗を表示する形
態にある。また、浮遊電圧は、入力電圧のスケールに対
し各トーチのメモリ内に置かれる。 ５０マイクロ秒のＡ／Ｄ変換時間により、走査ルーチン
は８つのトーチに対し１０ミリ秒以下を必要とする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切断トーチ１２のワークピース１４からの離間距離
   を表示する信号を発生する装置１０であつて、該トーチ
   １２は常に、トーチからワークピースへの正の電流領域
   において線形部分を持つ電圧−電流特性を有する切断フ
   レームを出すものにおいて、一連のインクリメンタル・
   ステップをもつ信号電流を作る掃引発振器２２と、その
   信号電流を上記トーチから出たフレームへ流す電流掃引
   手段２４とであつて、上記各ステップの電流値が、上記
   電圧−電流特性の線形部分に沿う範囲内にあるようにす
   るものと、上記トーチから出たフレームの両端間の電圧
   を検出する電圧検出手段２６と、上記掃引手段２４から
   の電流情報、電圧検出手段２６からの電圧情報にもとづ
   いて、上記電圧−電流特性の線形部分の傾きを検出する
   傾き検出手段３０と、を備えることを特徴とするトーチ
   高さ検出装置。 ２ 請求の範囲１に記載の装置において、その信号電流
   は、ほゞ０〜１００マイクロアンペアまで変るものであ
   り、そのインクリメンタル・ステップは１６段で、段差
   ６．６７マイクロアンペアであるトーチ高さ検出装置。 ３ 切断トーチ１２のワークピース１４からの離間距離
   を表示する信号を発生する方法であつて、切断トーチ１
   ２を正としてワークピース１４に対しバイアスして、電
   流が正の所で線形部分をもつ電圧−電流特性を生ぜしめ
   、信号電流を作り、 その信号電流を切断トーチ１２からワークピース１４へ
   向うフレームへ通し、その信号電流を上記電圧−電流特
   性の線形部分に沿う範囲内に維持し、上記トーチからの
   フレームの両端間の電圧を検出し、上記フレーム両端間
   電圧から無負荷電圧を引いたものと、上記信号電流との
   比を求めて、上記フレームの電圧−電流特性の線形部分
   の傾きを検出することを特徴とするトーチ高さ検出方法
   。 ４ 請求の範囲３に記載の方法において、その信号電流
   は一連のインクリメンタル・ステップをもつトーチ高さ
   検出方法。