JP3307820B2 - プラズマ電極の消耗検出方法 - Google Patents
プラズマ電極の消耗検出方法Info
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Description
におけるプラズマ電極(以下、単に「電極」という。)
の消耗検出方法に関する。
れた電極と被切断物との間にアークを発生させて上記ノ
ズルから噴射される作動ガスをプラズマ化し、その結果
生じたプラズマ流により上記被切断物を切断するもので
ある。切断電流がある程度以上大きな切断装置では、上
記電極及びノズルの冷却を水冷にて行っている。水冷式
プラズマ切断装置の構造を図1に例示する。
は先端側に開口する有底円筒状をなし、その先端には、
同じく円筒状をなす、銅や銅合金製の電極基体2が、装
置本体1と同軸をなすよう着脱自在に支持されている。
電極基体2の先端には、円形断面を有する孔部3が基体
1と同軸をなすよう形成され、かつ孔部3は、電極基体
2とともに電極Dを形成する、ハフニウムやジルコニウ
ム製の挿入電極4により閉鎖されている。また、符号5
は、装置本体1及び電極基体2の内部に形成された空間
で、空間5には、基端側から冷却管6が同軸をなすよう
挿通されている。
周囲を空間8を介して同心円状をなすよう覆い、かつそ
の先端部は電極Dより先端側に突出している。また、ノ
ズル7の先端には、円形断面を有する噴射孔9が電極D
と同軸をなすよう形成され、その結果、空間8と外部と
は、挿入電極4の先端側にて、噴射孔9を介して連通さ
れている。
7の周囲を空間11を介して同心円状をなすよう覆い、
かつ空間11の先端はノズル7の先端部にて閉鎖されて
いる。また、空間11の基端部は、装置本体1内に形成
された流路12を介して、空間5の基端部と連結されて
いる。そして、上記装置本体1ないし外筒10から、プ
ラズマ切断装置13が概略構成されている。
却装置14は、冷却水タンク15と冷却水冷却器16と
から概略構成され、かつ冷却水タンク15は、それぞれ
管路17,18を介して、冷却管6及び空間11に連結
されている。また、冷却管6に連結された管路17に
は、ポンプ19が設けられている。
に作動ガスを供給し、この作動ガスを噴射孔9から先端
側に噴射させるとともに、挿入電極4と被切断物20と
の間に通電し、アークを発生させる。すると、噴射孔9
から噴射される作動ガスが上記アークによりプラズマ化
されてプラズマ流21を生じ、被切断物20が切断され
る。また、切断中は、ポンプ19を作動させ、冷却水
を、冷却水タンク15−管路17−冷却管6−空間5−
流路12−空間11−管路18−冷却水タンク15の順
で循環させることにより、電極D及びノズル7を冷却す
る。
断に伴い徐々に消耗、溶損するが、電極Dの溶損はプラ
ズマ切断装置13の破損原因となるばかりではなく、プ
ラズマ流21の偏向と、それに伴う被切断物20におけ
る加工精度の低下等の原因ともなるため、電極Dの溶損
を予測し、溶損前に電極Dを更新する必要がある。しか
しながら、電極Dの消耗は使用限界に近づくと急速に進
行し、その予測が困難であるため、従来では、電極Dの
消耗を常時監視しつつ、作業者の経験的判断により溶損
を予測していた。また、電極Dの消耗検出装置も考案さ
れているが、溶損を高精度で予測することは困難であっ
た。
で、プラズマ切断装置における電極Dの消耗検出方法に
係り、特に、電極Dの消耗を無人で検出可能で、かつ電
極Dの溶損を高精度で予想可能な電極Dの消耗検出方法
の提供をその目的としている。
の結果、電極の冷却前後における冷却水の温度差が、電
極の消耗度に応じ一次的かつ鋭敏に変化し、しかも、電
極が消耗し使用限界に近づくと、上記温度差が急激に増
大することを見いだし、本発明を完成するに至った。
た電極と被切断物との間にアークを発生させて上記ノズ
ルから噴射される作動ガスをプラズマ化し、その結果生
じたプラズマ流により上記被切断物を切断するととも
に、上記電極を冷却水により冷却するプラズマ切断装置
における上記電極の消耗検出方法であって、特に、上記
切断装置に導入される冷却水(導入冷却水)の温度と、
上記電極により加熱された冷却水(排出冷却水)の温度
とをそれぞれ測定し、上記導入冷却水と排出冷却水との
温度差、あるいはこの温度差と上記冷却水の流量から算
出した、上記電極における単位時間当たりの発熱量か
ら、上記電極の消耗を検出することをその特徴としてい
る。
るいは上記発熱量が所定値を越えた際に検出してもよ
く、上記温度差あるいは上記発熱量の単位時間当たりの
変化率が所定値を越えた際に検出してもよい。また、上
記所定値は、例えば、上記電極の初期使用時における上
記温度差あるいは上記発熱量と上記電極の消耗度との関
係から決定される。上記所定値を、切断電流の変化に応
じて変化させることももちろん可能である。
記電極からの出口における冷却水の温度、あるいは、上
記切断装置からの出口における冷却水の温度を用いるこ
とが望ましい。上記消耗検出方法に、上記電極と上記ノ
ズル間における電圧を測定し、この電圧の変化から、上
記電極の消耗を検出する方法を併用することも可能であ
る。
施形態について説明する。なお、本発明は、電極の冷却
前後における冷却水の温度差から上記電極の消耗を検出
することを特徴とするものであるため、説明に際しては
図1を用い、かつプラズマ切断装置の各構成について
は、その説明を省略する。
却管6への冷却水の導入箇所(図1中P1)の水温を導
入冷却水の温度T1として、また、空間5から空間11
に至る流路12(電極からの出口、図1中P2)の水温
を排出冷却水の温度T2としてそれぞれ測定し、導入冷
却水と排出冷却水との温度差(T2−T1)を算出する。
上記温度差と電極Dの消耗との関係を図2に模式的に示
す。
号X1)を越えた際に、電極Dが消耗して使用限界に近
づいたものと判断し、電極Dの消耗を検出するととも
に、例えばブザーや警告灯の点灯等の公知の方法によ
り、電極Dの消耗を作業員に通知する。
は、電極が消耗し使用限界に近づくと急激に増大する。
従って、上記温度差の単位時間当たりの変化率(図2に
示すグラフの傾き)が所定値を越えた際(図2中符号X
2)に、電極Dの消耗を検出してもよい。なお、上記所
定値の決定に際しては、電極Dの初期使用時に、上記温
度差と電極Dの消耗度との関係を図2に示すように予め
測定しておき、その結果から上記所定値を決定すること
が望ましい。
化するため、電極Dの消耗をより一定の尺度に基づき検
出する目的で、上記温度差と冷却水の流量から、電極D
における単位時間当たりの発熱量を算出し、この発熱量
から、電極Dの消耗を検出してもよい。この場合には、
上記発熱量の値が所定値を越えた際に、電極Dが消耗し
て使用限界に近づいたものと判断し、電極Dの消耗を検
出する。
電極が消耗し使用限界に近づくと急激に増大する。従っ
て、上記発熱量の単位時間当たりの変化率が所定値を越
えた際に、電極Dの消耗を検出してもよい。更に、上記
所定値の決定に際しても、電極Dの初期使用時に、上記
発熱量と電極Dの消耗度との関係を予め測定しておき、
その結果から上記所定値を決定することが望ましい。
断電流の変化に応じ、電極Dの実際の消耗度に係わらず
変化する。従って、検出精度を向上させる目的で、上記
温度差または発熱量の所定値を切断電流の変化に応じ変
化させ、この(変化した)所定値を基準として、電極D
の消耗を検出してもよい。本発明の方法と、電極Dとノ
ズル7間における電圧を測定し、この電圧の変化から、
電極Dの消耗を検出する方法との併用により、検出精度
の向上を図ることも可能である。
(図1中P2)の水温を排出冷却水の温度T2として測定
する代わりに、プラズマ切断装置13から冷却装置14
に至る管路18のうち、特にプラズマ切断装置13の出
口部分(図1中P3)の水温を排出冷却水の温度T2とし
て測定してもよい。
断装置13における電極Dの消耗を、電極Dの冷却前後
における冷却水の温度差から検出するものである。しか
も、本発明の方法に用いられる各種操作は、上述したよ
うに、いずれも簡単な電気回路等で容易に実施可能な操
作である。すなわち、本発明によれば、電極Dの消耗を
無人で検出でき、その結果、電極の消耗を監視するため
の作業員が不要となる。
発熱量という、電極Dの消耗度に応じ一次的かつ鋭敏に
変化する数値に基づき検出するため、電極Dの消耗及び
溶損を、高精度で把握、予想することができる。また、
本発明の方法は、電極D及びノズル7の冷却を水冷にて
行う水冷式のプラズマ切断装置13であれば、あらゆる
装置に適用可能な方法である。
極を冷却水により冷却するプラズマ切断装置における電
極の消耗を無人で検出可能で、かつ電極の溶損を高精度
で予想可能である。
図である。
却水との温度差と電極の消耗との関係を模式的に示す図
である。
Claims (11)
- 【請求項1】 ノズル内に設けられた電極と被切断物と
の間にアークを発生させて上記ノズルから噴射される作
動ガスをプラズマ化し、その結果生じたプラズマ流によ
り上記被切断物を切断するとともに、上記電極を冷却水
により冷却するプラズマ切断装置における上記電極の消
耗検出方法であって、 上記切断装置に導入される冷却水(導入冷却水)の温度
と、上記電極により加熱された冷却水(排出冷却水)の
温度とをそれぞれ測定し、上記導入冷却水と排出冷却水
との温度差が、切断電流の変化に応じて変化する所定値
を越えた際に、上記電極の消耗を検出することを特徴と
するプラズマ電極の消耗検出方法。 - 【請求項2】 ノズル内に設けられた電極と被切断物と
の間にアークを発生させて上記ノズルから噴射される作
動ガスをプラズマ化し、その結果生じたプラズマ流によ
り上記被切断物を切断するとともに、上記電極を冷却水
により冷却するプラズマ切断装置における上記電極の消
耗検出方法であって、 上記切断装置に導入される冷却水(導入冷却水)の温度
と、上記電極により加熱された冷却水(排出冷却水)の
温度とをそれぞれ測定し、上記導入冷却水と排出冷却水
との温度差の単位時間当たりの変化率が所定値を越えた
際に、上記電極の消耗を検出することを特徴とするプラ
ズマ電極の消耗検出方法。 - 【請求項3】 上記所定値を、上記電極の初期使用時に
おける上記温度差と上記電極の消耗度との関係から決定
することを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ
電極の消耗検出方法。 - 【請求項4】 上記所定値を、切断電流の変化に応じて
変化させることを特徴とする請求項2または3記載のプ
ラズマ電極の消耗検出方法。 - 【請求項5】 ノズル内に設けられた電極と被切断物と
の間にアークを発生させて上記ノズルから噴射される作
動ガスをプラズマ化し、その結果生じたプラズマ流によ
り上記被切断物を切断するとともに、上記電極を冷却水
により冷却するプラズマ切断装置における上記電極の消
耗検出方法であって、 上記切断装置に導入される冷却水(導入冷却水)の温度
と、上記電極により加熱された冷却水(排出冷却水)の
温度とをそれぞれ測定し、上記導入冷却水と排出冷却水
との温度差と上記冷却水の流量から、上記電極における
単位時間当たりの発熱量を算出し、この発熱量が、切断
電流の変化に応じて変化する所定値を越えた際に、上記
電極の消耗を検出することを特徴とするプラズマ電極の
消耗検出方法。 - 【請求項6】 ノズル内に設けられた電極と被切断物と
の間にアークを発生させて上記ノズルから噴射される作
動ガスをプラズマ化し、その結果生じたプラズマ流によ
り上記被切断物を切断するとともに、上記電極を冷却水
により冷却するプラズマ切断装置における上記電極の消
耗検出方法であって、 上記切断装置に導入される冷却水(導入冷却水)の温度
と、上記電極により加熱された冷却水(排出冷却水)の
温度とをそれぞれ測定し、上記導入冷却水と排出冷却水
との温度差と上記冷却水の流量から、上記電極における
単位時間当たりの発熱量を算出し、この発熱量の単位時
間当たりの変化率が所定値を越えた際に、上記電極の消
耗を検出することを特徴とするプラズマ電極の消耗検出
方法。 - 【請求項7】 上記所定値を、上記電極の初期使用時に
おける上記発熱量と上記電極の消耗度との関係から決定
することを特徴とする請求項5または6記載のプラズマ
電極の消耗検出方法。 - 【請求項8】 上記所定値を、切断電流の変化に応じて
変化させることを特徴とする請求項6または7記載のプ
ラズマ電極の消耗検出方法。 - 【請求項9】 上記排出冷却水の温度として、上記電極
からの出口における冷却水の温度を用いることを特徴と
する請求項1ないし8いずれか1項に記載のプラズマ電
極の消耗検出方法。 - 【請求項10】 上記排出冷却水の温度として、上記切
断装置からの出口における冷却水の温度を用いることを
特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載のプ
ラズマ電極の消耗検出方法。 - 【請求項11】 上記電極と上記ノズル間における電圧
を測定し、この電圧の変化から、上記電極の消耗を検出
する方法を併用することを特徴とする請求項1ないし1
0のいずれか1項に記載のプラズマ電極の消耗検出方
法。
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JP02151896A JP3307820B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | プラズマ電極の消耗検出方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09216066A JPH09216066A (ja) | 1997-08-19 |
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Family
ID=12057192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02151896A Expired - Lifetime JP3307820B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | プラズマ電極の消耗検出方法 |
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FI20031331A (fi) * | 2003-09-17 | 2005-03-18 | Tomion Oy | Jäähdytetty plasmapoltin ja menetelmä polttimen jäähdyttämiseksi |
JP2005118816A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマトーチ用のノズル |
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-
1996
- 1996-02-07 JP JP02151896A patent/JP3307820B2/ja not_active Expired - Lifetime
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