(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎によって対象物を切断する切断装置に用いられる炎検出装置であって、火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられた感知部と対象物とによって形成されるコンデンサの静電容量に基づいて火炎の有無を検出することを特徴とする炎検出装置。
【請求項２】
静電容量に基づいて切断火口と対象物との距離を検出することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
【請求項３】
火炎の有無を検出する場合と切断火口と対象物との距離を検出する場合とで、感知部に印加する基準信号の周波数を切り換えることを特徴とする請求項２記載の炎検出装置。
【請求項４】
火炎によって対象物を切断するガス切断装置に用いられる炎検出装置であって、ガスに着火して火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられ、対象物とコンデンサを形成する感知部と、該感知部に２つの周波数の正弦波信号からなる基準信号を抵抗器を介して印加する発振器と、基準信号が感知部と抵抗器とによって分圧された分圧信号に基づいて火炎の有無を検出するとともに、切断火口と対象物との距離を検出する制御部と、を具備することを特徴とする炎検出装置。
【請求項５】
２つの周波数の正弦波信号を一定の周期で切り換えて基準信号が形成され、制御部は該基準信号の一方の周波数の期間において火炎の有無を検出し、他方の周波数の期間において切断火口と対象物との距離を検出することを特徴とする請求項４記載の炎検出装置。
【請求項６】
一方の周波数の期間においては、他方の周波数の期間において検出された切断火口と対象物との距離が保持されることを特徴とする請求項５記載の炎検出装置。
【請求項７】
２つの周波数の正弦波信号を切り換える周期は、切断火口の移動速度に応じて設定されることを特徴とする請求項５または６記載の炎検出装置。
【請求項８】
２つの周波数のうち一方は少なくとも火炎の有無によって分圧信号のレベルが変化する周波数に設定され、他方は切断火口と対象物との距離によって分圧信号のレベルが変化する周波数に設定されることを特徴とする請求項５ないし７いずれかに記載の炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炎検出装置に係わり、特に切断装置において火炎を検出する装置に係わる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスに点火して鋼板等の対象物を自動で切断するガス切断装置に、火炎の有無を検出する炎検出装置が設けられているものがある。この炎検出装置には、切断火口から噴射されるガスの火炎を光学センサによって検出するものがあり、切断途中における火炎の消滅や切断終了後における火炎の消火を検出することにより切断作業の安全を確保するものである。また、上記ガス切断装置には、切断火口と対象物との間隔を検出し該間隔を常に一定に保つ高さ倣い装置が備えられたものがあり、この間隔の検出方法として光学式、磁気式、エアー圧式、及び静電容量式のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなガス切断装置には、上記炎検出装置や高さ倣い装置、さらには散水装置や自動点火装置等の各検出装置が、各々の個別に切断トーチに装着される。したがって、多数の切断トーチを配列させて同時に複数箇所を切断するような多トーチ型のガス切断装置を構成しようとした場合、隣り合う切断トーチを近接させることが困難であり、よって切断間隔の最小幅（切断最小幅）が制限されるという問題点があった。また、切断火口周辺の構成が複雑になるため、該切断火口の取り扱いの作業性が悪くな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点を目的とする。
（１）切断トーチに装着する検出装置の数を削減することが可能な炎検出装置を提供する。
（２）切断最小幅を狭くすることが可能な炎検出装置を提供する。
（３）切断作業の作業性を向上させることが可能な炎検出装置を提供する。
【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、火炎によって対象物を切断する切断装置に用いられる炎検出装置であって、火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられた感知部と対象物とによって形成されるコンデンサの静電容量に基づいて火炎の有無を検出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、静電容量に基づいて切断火口と対象物との距離をも検出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２の手段において、火炎の有無を検出する場合と切断火口と対象物との距離を検出する場合とで、感知部に印加する基準信号の周波数を切り換えるという手段が採用される。
【０００８】
第４の手段として、火炎によって対象物を切断するガス切断装置に用いられる炎検出装置であって、ガスに着火して火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられ、対象物とコンデンサを形成する感知部と、該感知部に２つの周波数の正弦波信号からなる基準信号を抵抗器を介して印加する発振器と、基準信号が感知部と抵抗器とによって分圧された分圧信号に基づいて火炎の有無を検出するとともに、切断火口と対象物との距離を検出する制御部とを具備する手段が採用される。
【０００９】
第５の手段として、上記第４の手段において、２つの周波数の正弦波信号を一定の周期で切り換えて基準信号が形成され、制御部は該基準信号の一方の周波数の期間において火炎の有無を検出し、他方の周波数の期間において切断火口と対象物との距離を検出するという手段が採用される。
【００１０】
第６の手段として、上記第５の手段において、一方の周波数の期間においては、他方の周波数の期間において検出された切断火口と対象物との距離が保持されるという手段が採用される。
【００１１】
第７の手段として、上記第５または第６の手段において、２つの周波数の正弦波信号を切り換える周期は、切断火口の移動速度に応じて設定されるという手段が採用される。
【００１２】
第８の手段として、上記第５ないし第７いずれかの手段において、２つの周波数のうち一方は少なくとも火炎の有無によって分圧信号のレベルが変化する周波数に設定され、他方は切断火口と対象物との距離のよって分圧信号のレベルが変化する周波数に設定されるという手段が採用される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３を参照して、本発明に係わる炎検出装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は発振器であり、２つの周波数、例えば５００ｋＨｚまたは３ＭＨｚの正弦波信号を以下に説明する切換信号に基づいて切り換え、基準信号として分圧器２に出力する。分圧器２は、例えば抵抗器からなる抵抗分圧器であり、上記基準信号を該抵抗器の値と感知部３の静電容量によって分圧した分圧信号を出力する。
【００１６】
感知部３は、平板なリング状電極３ａと該リング状電極３ａの片面に固定された電極管３ｂとによって形成される。電極管３ｂは、例えばリング状電極３ａの内周中心部に切断火口４が位置するように、該リング状電極３ａを絶縁ホルダ５を介して上記切断火口４に連設された切断トーチ本体６に固定するものである。また、リング状電極３ａは、切断の対象物である鋼板Ａとによって、その間隔により静電容量が変化するコンデンサＣを形成するものである。この感知部３は、例えば同軸ケーブル等の専用ケーブルを介して分圧器２に接続されるようになっている。
【００１７】
なお、上記切断火口４には、自動点火装置（図示略）が装着されており、該自動点火装置の作動により切断トーチ本体６から送り込まれるガスが点火されて鋼板Ａを切断するための火炎が発生されるようになっている。
【００１８】
符号７は検出器であり、分圧器２と感知部３とによって分圧された上記分圧信号を検波し、その振幅レベルを示す検波信号を制御部８に出力する。制御部８は、一定周期の矩形信号を上記切換信号として発振器１に出力するとともに、上記検波信号に基づいて切断火口４の先端部に発生する火炎の有無を示す炎検出信号を上位の制御装置（図示略）に出力し、また同様に検波信号に基づいて切断火口４と鋼板Ａとの間隔を制御する制御信号をサーボアンプ９に出力する。
【００１９】
サーボアンプ９は、この制御信号に基づいてモータ１０に印加する駆動電圧のレベルを設定する。モータ１０は、例えば直流モータであり、駆動電圧の直流電圧レベルに基づいて鋼板Ａに対する切断火口４の距離を設定する。
【００２０】
また、図２は、上記切換信号を示す波形図である。該切換信号は、例えば１ｍｓ（ミリ秒）毎にロー（Ｌ）レベルとハイ（Ｈ）レベルとを繰り返す矩形波であり、上記発振器１は、該切換信号のロー区間Ｔ1において５００ｋＨｚの正弦波を分圧器２に出力し、ハイ区間Ｔ2においては３ＭＨｚの正弦波を分圧器２に出力する。
【００２１】
次に、このように構成された炎検出装置の動作について、上記ロー区間Ｔ1の場合とハイ区間Ｔ2の場合とに分けて説明する。
【００２２】
ここで、図３に示すように、上記分圧信号は、分圧器２に入力される基準信号の周波数ｆによって異なる特性を示す。すなわち、基準信号の周波数ｆを３ＭＨｚとした場合、分圧信号のレベルは、切断火口４の火炎の有無に係わらず鋼板Ａとリング状電極３ａとの間隔ｄに依存してほぼ同様に変化する特性を有する。一方、基準信号の周波数ｆを５００ｋＨｚとした場合には、分圧信号のレベルは異なる値となる。例えば、分圧信号のレベルは、同一間隔ｄに対して、火炎が発生している場合よりも火炎が消火した場合の方が大きな値となる。
【００２３】
〔ロー区間Ｔ1の動作〕
この区間において、感知部３には周波数ｆ＝５００ｋＨｚの正弦波が印加され、制御部８は切断火口４の火炎の有無を判断する。例えば、時刻ｔ2から時刻ｔ3までのロー区間Ｔ1において、検波信号は制御部８においてレベルＶ2がサンプリングされ、前回のサンプリング時に記憶された時刻ｔ0から時刻ｔ1までのロー区間Ｔ1におけるレベルＶ0と比較される。そして、制御部８は、レベルＶ0に対してレベルＶ2が一定の値以上増加したことを検出した場合には火炎が消火したことを判断すると、炎検出信号を上位の制御装置に出力して表示装置等に表示させる。
【００２４】
〔ハイ区間Ｔ2の動作〕
一方、周波数ｆ＝３ＭＨｚの正弦波が感知部３に印加されると、検波信号に基づいて線形に変化する制御信号が制御装置８からサーボアンプ９に出力され、上記間隔ｄが常に一定となるようにフィードバックがかけられるこの結果、モータ１０が駆動されて鋼板Ａに対する切断火口４の位置が変位されて間隔ｄが一定に保たれる。
【００２５】
ここで、上記ロー区間Ｔ1では、直前のハイ区間Ｔ2における検波信号のレベルに基づいて制御信号が出力される。すなわち、各ハイ区間Ｔ2における検波信号のレベルは、例えば制御部８内のメモりに記憶することによりあるいはサンプルホールド回路によって保持されることによって保存される。制御部８はこの保存された検波信号のレベルから制御信号を生成する。
【００２６】
なお、上記実施形態では、周波数ｆを５００ｋＨｚと３ＭＨｚとに設定したが、本願発明はこれに限定されるものではない。また、周波数ｆは、感知部３と分圧器２とを接続する上記専用ケーブルの静電容量を考慮して設定される。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、１ｍｓ毎に周波数ｆを切り換えるようにしたが、この切換周期は切断火口４の移動速度つまり鋼板Ａの切断速度に応じて設定されるものである。すなわち、切断火口４と鋼板Ａとの間隔の変化速度は切断火口４の移動速度で決まるので、切断火口４と鋼板Ａとの間隔の変化を的確に検出するためには、切断火口４の移動速度に応じて切換周期を設定する必要がある。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる炎検出装置によれば以下のような効果を奏する。
（１）火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられた感知部と対象物とによって形成されるコンデンサの静電容量に基づいて火炎の有無及び切断火口と対象物との距離が検出されるので、切断トーチに装着する検出装置の数を削減することが可能である。
（２）火炎を放射する切断火口の周辺部に設けられた感知部と対象物とによって形成されるコンデンサの静電容量に基づいて火炎の有無及び切断火口と対象物との距離が検出されるので、切断トーチの周辺部の構造が簡単になるので複数の切断火口を用いて同時に対象物を切断しようとした場合に切断間隔を狭くすることが可能である。
（３）上述したように切断トーチの周辺部の構造が簡単になるので、切断トーチに取り付けられる検出装置の数が少なくなるため取り扱いが容易となり、切断作業の作業性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる炎検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係わる炎検出装置における切換信号の波形図である。
【図３】本発明に係わる炎検出装置において、火炎の有無及び基準信号の周波数をパラメータとして、対象物と切断火口との間隔に対する分圧信号レベルの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  発振器
２  分圧器
３  感知部
３ａ  リング状電極
３ｂ  電極管
４  切断火口
５  絶縁ホルダ
６  切断トーチ本体
７  検出器
８  制御部
９  サーボアンプ
１０  モータ
Ａ  鋼板（対象物）
【図１】
0003710540.tif 000002
【図２】
0003710540.tif 000003
【図３】
0003710540.tif 000004