JPS62107871A - 流量検出器を備えたプラズマト−チ保護装置 - Google Patents
流量検出器を備えたプラズマト−チ保護装置Info
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- JPS62107871A JPS62107871A JP61225092A JP22509286A JPS62107871A JP S62107871 A JPS62107871 A JP S62107871A JP 61225092 A JP61225092 A JP 61225092A JP 22509286 A JP22509286 A JP 22509286A JP S62107871 A JPS62107871 A JP S62107871A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマアーク切断システムにおい(、必要な
部品が欠けたまま切断作業を行う危険を防止する安全装
置、より詳細には、ガスなどの動性流体をトーチへ供給
する管路内流量を検出寸ろと共に、必要な部品の取付け
を忘れて該流量が増加し、所定の値を超えると該トーチ
と電源とを切り離1衣全装置に関する。
部品が欠けたまま切断作業を行う危険を防止する安全装
置、より詳細には、ガスなどの動性流体をトーチへ供給
する管路内流量を検出寸ろと共に、必要な部品の取付け
を忘れて該流量が増加し、所定の値を超えると該トーチ
と電源とを切り離1衣全装置に関する。
プラズマ1ヘーヂは切断、溶接など広範囲の作業に利用
されているが、その主イ【機能は電離ガス粒子から成る
プラズマを工作物に集中して当てることにある。
されているが、その主イ【機能は電離ガス粒子から成る
プラズマを工作物に集中して当てることにある。
代表的なプラズマトーチ作業では、たとえば米国特許第
4.324.971号、第4.170.727号、第3
、813.510号に開示されたように、イオン化すべ
きガスをトーチの前端部で陰電荷の電極の直前に先ず供
給する。トーチの火口は該電極の端部に隣接しているが
、この火口に十分な高電圧を印加づ−ると、電極と火口
の[1■で、スパークを飛ばしてガスを加熱J3よびイ
オン化する。また電極と火口の間に直流のパイロット電
圧を与えて通富、パイロット・アークまたは非移送形ア
ークと呼ぶアークも発生する。電極と火口間のギャップ
でイオン化されたガスは炎として現われ、火口から外に
広がり、トーチ作業者も目視できる状態に達する。次に
、トーチヘッドづなわらトーチ前端を工作物に向けて接
近させると、電極から工作物へアークが飛ぶ。これは工
作物の電流路インピーダンスがトープ火口の電流路に化
べ、少ないためである。
4.324.971号、第4.170.727号、第3
、813.510号に開示されたように、イオン化すべ
きガスをトーチの前端部で陰電荷の電極の直前に先ず供
給する。トーチの火口は該電極の端部に隣接しているが
、この火口に十分な高電圧を印加づ−ると、電極と火口
の[1■で、スパークを飛ばしてガスを加熱J3よびイ
オン化する。また電極と火口の間に直流のパイロット電
圧を与えて通富、パイロット・アークまたは非移送形ア
ークと呼ぶアークも発生する。電極と火口間のギャップ
でイオン化されたガスは炎として現われ、火口から外に
広がり、トーチ作業者も目視できる状態に達する。次に
、トーチヘッドづなわらトーチ前端を工作物に向けて接
近させると、電極から工作物へアークが飛ぶ。これは工
作物の電流路インピーダンスがトープ火口の電流路に化
べ、少ないためである。
イオン化されたガスまたは動作流体は流体圧力源からト
ーチの火口まで導管で供給される。また前記の動作流体
とその導管とは別に、各種のトーチ部品の冷用のために
、流体の二次フローとその管路とを設置)ることか多い
。この場合、前者の流体を一次流体または一次ガスと呼
び、後者を二次流体と呼ぶ。
ーチの火口まで導管で供給される。また前記の動作流体
とその導管とは別に、各種のトーチ部品の冷用のために
、流体の二次フローとその管路とを設置)ることか多い
。この場合、前者の流体を一次流体または一次ガスと呼
び、後者を二次流体と呼ぶ。
電極と火口は超高温下で使用されるので、消耗に応じて
ハ1繁に交換りる必要がある。したがって、トーチは電
極と火口の定期交換を容易にするように設計されている
。
ハ1繁に交換りる必要がある。したがって、トーチは電
極と火口の定期交換を容易にするように設計されている
。
火口、電極などトーチ部品を交19!するとき作業0の
不注愚でこれら部品を置き忘れたままトーチを操作して
、作業口が負傷したり、最低でもトーチの破1uを招く
場合がある。火口の取付けを万−忘れると、itから生
ずるアークがトーチの他の部品に当たって破(口させる
恐れがある。
不注愚でこれら部品を置き忘れたままトーチを操作して
、作業口が負傷したり、最低でもトーチの破1uを招く
場合がある。火口の取付けを万−忘れると、itから生
ずるアークがトーチの他の部品に当たって破(口させる
恐れがある。
「トーチ作業安全装置(TOItCH0PERATTO
NINTERLOCK DEV[CE) J ト題ツル
1983年 7月201]付出願の米国特許出願用51
5,950号は、トーチ部品の置き忘れに対する安全装
置としての電気回路装置について説明している。この電
気回路は、トーチ部品の冒ぎ忘れを検出して、トーチの
操作を遮断するように働くので、作業員の負傷とトーチ
の損傷事故がほとんどなくなる。
NINTERLOCK DEV[CE) J ト題ツル
1983年 7月201]付出願の米国特許出願用51
5,950号は、トーチ部品の置き忘れに対する安全装
置としての電気回路装置について説明している。この電
気回路は、トーチ部品の冒ぎ忘れを検出して、トーチの
操作を遮断するように働くので、作業員の負傷とトーチ
の損傷事故がほとんどなくなる。
この従来装置はトーチ部品の欠如問題に適したー解決法
であるが、電気回路をさらに複雑化する欠点がある。す
なわち、トーチ部品の有無を導通でしらべるため、少な
くとも1水金分の回路用1ツイヤが必要であり、コスト
の増大と回路の複雑化を((1く。
であるが、電気回路をさらに複雑化する欠点がある。す
なわち、トーチ部品の有無を導通でしらべるため、少な
くとも1水金分の回路用1ツイヤが必要であり、コスト
の増大と回路の複雑化を((1く。
本発明はトーチ部品の貿き忘れ問題の解決を図るために
、プラズマトーチの動作流体の流01を監視覆る。−次
流体と二次流体の両方を用いる場合、いずれか一方の流
体ノロ−を検知りれぼ良い。本発明による安全装置は、
ガスなどの動作流体の流5iが増大し所定の値を超える
とトーチと電源とを切り離すように働く。この安全装置
はまた圧力スイッチも含有し、それによって流体圧力が
つねに設定値いじようであるかどうかを検出する。
、プラズマトーチの動作流体の流01を監視覆る。−次
流体と二次流体の両方を用いる場合、いずれか一方の流
体ノロ−を検知りれぼ良い。本発明による安全装置は、
ガスなどの動作流体の流5iが増大し所定の値を超える
とトーチと電源とを切り離すように働く。この安全装置
はまた圧力スイッチも含有し、それによって流体圧力が
つねに設定値いじようであるかどうかを検出する。
本発明の目的は所定の最大流gBを検出すると共に、動
作流体の流量が増大し設定レベルを超えると、トーチへ
の通゛市をやめるプラズマトーチの安全装置を提供する
ことにある。
作流体の流量が増大し設定レベルを超えると、トーチへ
の通゛市をやめるプラズマトーチの安全装置を提供する
ことにある。
本発明の別の目的は、所定の最小圧力を検出して、流体
圧力が所定の最小値より降下するとトーチへの通電をや
める、前述した通りの安全装置を提供することにある。
圧力が所定の最小値より降下するとトーチへの通電をや
める、前述した通りの安全装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、構造が簡単で部品点数も少なく、
従って製造費が安い、前述した通りの安全装置を提供す
ることにある。
従って製造費が安い、前述した通りの安全装置を提供す
ることにある。
この発明の他の諸口的と利益とは明細讃と特許請求の範
囲の諸項とを添付図面とともに検討することによって明
瞭になるであろう。
囲の諸項とを添付図面とともに検討することによって明
瞭になるであろう。
第1図はプラズマトーチ回路の略図である。二点鎖線は
プラズマトーチの電源・制御部(10)を指す。トーチ
(12)は切断すべき金属板などの工作物(14)の上
に配置しである。空気などのシ」作流体を空気供給源(
図示してイ≧い)から51)管(16)を蜂で、トーチ
(12)へ供給ターる。
プラズマトーチの電源・制御部(10)を指す。トーチ
(12)は切断すべき金属板などの工作物(14)の上
に配置しである。空気などのシ」作流体を空気供給源(
図示してイ≧い)から51)管(16)を蜂で、トーチ
(12)へ供給ターる。
第2−3図に良く示づ゛ように、トーチの本体(18)
は概ね細長い形状であり、その前端部にガス分配器(2
0)を含有する。また棒状の電IV(22)がトーチの
中央に配設されると共にトーチ前端ねじ部に取り外し可
能なようにねじ込んである。副極(22)を囲繞する火
口(24)はカップ形である。火口C24)もトーチ前
端ねし部に取り外し可能にbじ込んである。
は概ね細長い形状であり、その前端部にガス分配器(2
0)を含有する。また棒状の電IV(22)がトーチの
中央に配設されると共にトーチ前端ねじ部に取り外し可
能なようにねじ込んである。副極(22)を囲繞する火
口(24)はカップ形である。火口C24)もトーチ前
端ねし部に取り外し可能にbじ込んである。
トーチの上にプレスばめされたキャップ(26)は、セ
ラミックなど電気絶縁性と耐熱性とに優机1.:材料か
ら作る。さらにキャップ(26)とトーチの間には気密
シールとして弾性材の0リングを入れる。
ラミックなど電気絶縁性と耐熱性とに優机1.:材料か
ら作る。さらにキャップ(26)とトーチの間には気密
シールとして弾性材の0リングを入れる。
特に第2図について説明すると、空気供給源(図示して
ない)からトーチ(12)に流れる空気流は一次フロー
と二次フローに区分される(ちなみに、以下の説明では
便宜上、空気を動作流体として用いるが、窒素ガス、炭
酸ガスなどの諸ガスも当然利用できる)、、−次フロー
すなわちプラズマ流は゛電極(22)を囲繞する環状空
気苗(30)に入り、火口(24)のオリフィス(32
)から流出する。また二次流すなわち冷却空気流はガス
分配器(20)に入り、ガス分配器に切欠した複数個の
アングル流路(34)から流出する。ガス分配器はまた
、複数個のストレート流路(36)を含むが、該流路の
用途は後述する。これらのストレート流路(36)もガ
ス供給源と連通しているが、該流路の出口は火口(24
)で閉塞されている。一方、アングル流路(34)の出
口はテーパ環状空気室(38)と、連通し、該空気室は
キャップ(26)の内部と共にガス分配器(20)と火
口(24)との外部で画成されてこれらの部品を空冷す
る。
ない)からトーチ(12)に流れる空気流は一次フロー
と二次フローに区分される(ちなみに、以下の説明では
便宜上、空気を動作流体として用いるが、窒素ガス、炭
酸ガスなどの諸ガスも当然利用できる)、、−次フロー
すなわちプラズマ流は゛電極(22)を囲繞する環状空
気苗(30)に入り、火口(24)のオリフィス(32
)から流出する。また二次流すなわち冷却空気流はガス
分配器(20)に入り、ガス分配器に切欠した複数個の
アングル流路(34)から流出する。ガス分配器はまた
、複数個のストレート流路(36)を含むが、該流路の
用途は後述する。これらのストレート流路(36)もガ
ス供給源と連通しているが、該流路の出口は火口(24
)で閉塞されている。一方、アングル流路(34)の出
口はテーパ環状空気室(38)と、連通し、該空気室は
キャップ(26)の内部と共にガス分配器(20)と火
口(24)との外部で画成されてこれらの部品を空冷す
る。
第1図について戻って説明すると、プラズマトーチ回路
の電源(図示せず)は単相交流電力である。交流電力は
制御変圧器(40)を経て制御回路(42)に供給され
る。同時に、一対の主継電器(44)、 (46)にも
通電すると、次いで一対の主変圧器(4B)、 (50
)にそれぞれ電流が流れる。両生変圧器(48)、 (
50)の出力(交流゛漕力〉(よブリッジ整流器に入り
、そこで切断アーク用の直流電力に変換される。
の電源(図示せず)は単相交流電力である。交流電力は
制御変圧器(40)を経て制御回路(42)に供給され
る。同時に、一対の主継電器(44)、 (46)にも
通電すると、次いで一対の主変圧器(4B)、 (50
)にそれぞれ電流が流れる。両生変圧器(48)、 (
50)の出力(交流゛漕力〉(よブリッジ整流器に入り
、そこで切断アーク用の直流電力に変換される。
ブリッジ整流器(52)の陰負荷はトーチのリード線(
54)を経てトーチ電極に接続されるー・方、その陰負
荷はケーブル(56)によって工作物(14)に接続さ
れる。ブリッジ整流器(52)の陰負荷はまた、高周波
・パイロット継電器(58)にも接続され、監視線(6
0)を経て、トーチに供給されるが、この陰負荷は制御
回路(42)の操作に応じてパイロットアークを発生ず
る。トーチの上に配置ざ机だ手動式ail制御スイッチ
(62)は、制御回路(42)の作動スイッチである。
54)を経てトーチ電極に接続されるー・方、その陰負
荷はケーブル(56)によって工作物(14)に接続さ
れる。ブリッジ整流器(52)の陰負荷はまた、高周波
・パイロット継電器(58)にも接続され、監視線(6
0)を経て、トーチに供給されるが、この陰負荷は制御
回路(42)の操作に応じてパイロットアークを発生ず
る。トーチの上に配置ざ机だ手動式ail制御スイッチ
(62)は、制御回路(42)の作動スイッチである。
動作流体は先ず圧力調!M fi (64)で所望の圧
力に調整された後に、ソレノイド弁(66)の開放中に
導管(16)を経てトーチ(12)に送られる。ソレノ
イド弁(66)の開閉動作は制御回路(42)によって
制御211される。ソレノイド弁(66)の下流のガス
流■と圧力は流=4スイッチ(68)と圧力スイッチ(
70)によって別々に検出されたのら、両スイッチの情
報として制御回路(42)へ送られる。
力に調整された後に、ソレノイド弁(66)の開放中に
導管(16)を経てトーチ(12)に送られる。ソレノ
イド弁(66)の開閉動作は制御回路(42)によって
制御211される。ソレノイド弁(66)の下流のガス
流■と圧力は流=4スイッチ(68)と圧力スイッチ(
70)によって別々に検出されたのら、両スイッチの情
報として制御回路(42)へ送られる。
次に動作について説明すると、制郊スイッチ(62)を
先ず丁動で作動する。制御回路(42)の作用で高置7
Pl継電器(58)を閉じてトーチの逐次操作(シーケ
ンス)が始まる。第2図に良く示すように、トーチの電
極(22)と火口(24)の間にパイロット・アークが
発生するが、このパイロット・アークは切断アークを工
作物に移すための通路になる。
先ず丁動で作動する。制御回路(42)の作用で高置7
Pl継電器(58)を閉じてトーチの逐次操作(シーケ
ンス)が始まる。第2図に良く示すように、トーチの電
極(22)と火口(24)の間にパイロット・アークが
発生するが、このパイロット・アークは切断アークを工
作物に移すための通路になる。
ブリッジ整流器(52)は交流電力を切断アーク用の直
流電力に変換する。制■回路(42)の作用でソレノイ
ド弁(66)が開くと、動作流体がトーチ(12)へ流
れる。
流電力に変換する。制■回路(42)の作用でソレノイ
ド弁(66)が開くと、動作流体がトーチ(12)へ流
れる。
流量スイッチ(68)は所望の最大流量にセットされる
。第2図に示づように、アングル流路(34)は動作流
体を所定の圧力と流量で受容するように、X1法が決め
られでいる。ガス流けが増大して所定の値を超えると、
制御回路(42)が働き、主継電器(44)、 (46
)を開いて、トーチへの゛電力を′11断する。
。第2図に示づように、アングル流路(34)は動作流
体を所定の圧力と流量で受容するように、X1法が決め
られでいる。ガス流けが増大して所定の値を超えると、
制御回路(42)が働き、主継電器(44)、 (46
)を開いて、トーチへの゛電力を′11断する。
= 7’5、ストレート通路(36)の寸法は、火口(
24)の取り(’J ’jを忘れて露出すると、ガス温
性が所定の値を超過するように、決めである。
24)の取り(’J ’jを忘れて露出すると、ガス温
性が所定の値を超過するように、決めである。
また管路(16)内の圧ノ〕ち監視されている。流体圧
力が1ヘ一チ作業に必要イ≧設定値より降下すると、流
量の場合と同様に、制御回路(42)が作動して、主継
電器(44)、 (40)が開きトーチへの電力をm断
する。
力が1ヘ一チ作業に必要イ≧設定値より降下すると、流
量の場合と同様に、制御回路(42)が作動して、主継
電器(44)、 (40)が開きトーチへの電力をm断
する。
第4図に示す別の実施例は、前述の実施例と同一である
が、唯一の変更点は、−次流体と二次流体とを別個の管
路または導管を用いてトーチへ供給することにある。こ
のような配管構成は一次流と二次流に異秤のガスを用い
る場合などに必要とイ【る。なお、第4図の示す実施例
にJ3いて、第1図の実施例との共通部分は、便宜上、
照号番号の萌に1″を追加しである。
が、唯一の変更点は、−次流体と二次流体とを別個の管
路または導管を用いてトーチへ供給することにある。こ
のような配管構成は一次流と二次流に異秤のガスを用い
る場合などに必要とイ【る。なお、第4図の示す実施例
にJ3いて、第1図の実施例との共通部分は、便宜上、
照号番号の萌に1″を追加しである。
当初の二次流導管(116)に平行して、−次流導管(
166)を図示のように配設する。圧力調整機(168
)は圧力源(図示せず)からの流体圧力を調整する。ソ
レノイド弁(171)を圧力調整l (169)の下流
に配置し、その開閉動作を制御回路(142)で制御−
りる。導管(i6G)中の流体圧力を検出する圧力スイ
ッチ(172)も配設する。ただし、−次流導管(16
6)の流量については検出を行わない。二次流導管(1
16)の流量のみを検出する理由は、該導管が火口の流
路と連絡しているためである。−・次数ヌI′λ管(L
66)の原作検出も当然可能であるが、表示精度が劣る
。
166)を図示のように配設する。圧力調整機(168
)は圧力源(図示せず)からの流体圧力を調整する。ソ
レノイド弁(171)を圧力調整l (169)の下流
に配置し、その開閉動作を制御回路(142)で制御−
りる。導管(i6G)中の流体圧力を検出する圧力スイ
ッチ(172)も配設する。ただし、−次流導管(16
6)の流量については検出を行わない。二次流導管(1
16)の流量のみを検出する理由は、該導管が火口の流
路と連絡しているためである。−・次数ヌI′λ管(L
66)の原作検出も当然可能であるが、表示精度が劣る
。
この発明をその好ましい特定の実施fフ様について説明
したが、この実施態様はもっばら説明上のもので制約的
のものではない。またこの発明の範囲は)′f許品求の
範囲によって限定するものである。
したが、この実施態様はもっばら説明上のもので制約的
のものではない。またこの発明の範囲は)′f許品求の
範囲によって限定するものである。
4 図面の簡+15イ蒙説明
第1図はプラズマトーチ回路の略図であって完全装2′
iをトーチヘッドに接続した状態をトーチヘッドの断面
と共に示す。
iをトーチヘッドに接続した状態をトーチヘッドの断面
と共に示す。
第2図【よトーチヘッドの詳細を示す拡大断面略図であ
る。
る。
第3図はトーチの分解等方図であってトーチ部品の取付
は方向を示す。
は方向を示す。
第4図はプラズマ・アーク回路の略図であって一次流体
と二次流体の両慎路を備えた別の実施例を示す。
と二次流体の両慎路を備えた別の実施例を示す。
12・・・トーチ 14・・・工作物22・
・・電極 24・・・火口42・・・制御
回路 68・・・流量スイッチ70.172・
・・圧力スイッチ 特許出願代理人
・・電極 24・・・火口42・・・制御
回路 68・・・流量スイッチ70.172・
・・圧力スイッチ 特許出願代理人
Claims (7)
- (1)トーチと、 上記トーチの上に装着された火口と、 上記トーチと工作物との間に電流を発生するための電力
供給装置と、 上記火口が正規の位置にないと、上記電流を遮断するよ
うに作動する、上記火口の有無を感知するための検出装
置とを具備するプラズマアーク切断装置。 - (2)特許請求の範囲第1項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 流体供給源と、 上記流体供給源と上記トーチとを連絡するための導管装
置とをさらに含有し、しかも上記検出装置が上記導管装
置内の流量を検出するために上記導管装置中に配置され
た流量検出装置を含有し、また上記導管装置の上記流量
が増加して所定の値を超えると、上記トーチと電源とを
切り離すための制御装置をも備えることを特徴とするプ
ラズマアーク切断装置。 - (3)特許請求の範囲第2項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 上記導管装置の流体圧力を検出するために上記導管装置
中に配置された圧力検出装置をさらに含有し、しかも上
記導管装置の流体圧力が所定の値より降下したとき上記
制御装置が作動して上記トーチと電源とを切離すことを
特徴とするプラズマアーク切断装置。 - (4)特許請求の範囲第2項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 上記流量検出装置が流量スイッチであり、また上記圧力
検出装置が圧力スイッチであることを特徴とするプラズ
マアーク切断装置。 - (5)特許請求の範囲第2項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 一次ガスと二次ガスの両方を上記トーチへ供給するため
に上記流体源と上記トーチとを連絡する別の導管装置を
さらに含有するプラズマアーク切断装置。 - (6)特許請求の範囲第5項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 上記別の導管装置に配置された別の圧力検出装置をさら
に含み、上記別の導管装置の流体圧力が所定の値より降
下すると、上記制御装置が上記トーチと電源とを切り離
すことを特徴とするプラズマアーク切断装置。 - (7)特許請求の範囲第6項に記載のプラズマアーク切
断装置において、 上記別の圧力検出装置が圧力スイッチであることを特徴
とするプラズマアーク切断装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US794389 | 1985-11-04 | ||
US06/794,389 US4663515A (en) | 1985-11-04 | 1985-11-04 | Plasma-arc torch interlock with flow sensing |
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Family
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Family Applications (1)
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-
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- 1986-10-15 EP EP86307987A patent/EP0222516A1/en not_active Withdrawn
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