(57)【要約】【課題】アーク加工装置の水循環路に発生する障害を早期に、かつ、確実に判定すること。【解決手段】水循環機ＷＣの内部水路、往路７、トーチＷＴの内部水路及び復路８から形成されるアーク加工装置の水循環路であって、往路７の水圧を調節して水圧信号Ｐｄを出力する水圧調節部ＰＤと、復路８の流量を検出して流量信号Ｆｄを出力する流量検出部ＦＤと、水圧信号Ｐｄを入力とする予め定めた関数によって流量設定信号Ｆｒを算出する流量設定部ＦＲと、流量信号Ｆｄと流量設定信号Ｆｒとの差が予め定めた第１基準値以上のときは警報信号Ａｒを出力する警報判定部ＡＲと、警報信号Ａｒを入力として報知する報知部ＰＬと、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水循環機の内部水路、往路、トーチの内部水路及び復路から形成されるアーク加工装置の水循環路であって、
前記往路の水圧を調節して水圧信号を出力する水圧調節部と、
前記復路の流量を検出して流量信号を出力する流量検出部と、
前記水圧信号を入力とする予め定めた関数によって流量設定信号を算出する流量設定部と、
前記流量信号と前記流量設定信号との差が予め定めた第１基準値以上のときは警報信号を出力する警報判定部と、
前記警報信号を入力として報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするアーク加工装置の水循環路。
【請求項２】
前記往路の開閉を行う電磁弁と、
前記流量信号と前記流量設定信号との差が前記第１基準値よりも大きな値に予め定めた第２基準値以上のときは遮断信号を出力する遮断判定部と、
前記遮断信号を入力として前記電磁弁を遮断状態にする電磁弁制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のアーク加工装置の水循環路。
【請求項３】
前記トーチの種類に応じて前記関数を変化させる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアーク加工装置の水循環路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク加工装置の水循環路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アークによって金属の溶接又は切断を行うアーク加工装置が広く利用されている。アーク加工装置には、アークによって溶接するアーク溶接装置、アークを絞り込んだプラズマアークによって溶接するプラズマ溶接装置、プラズマアークによって切断するプラズマ切断装置等がある。これらのアーク加工装置では、水冷のトーチが用いられることが多い。
【０００３】
水冷トーチを使用するためには、アーク加工装置に水循環路が設けられている。この水循環路は、水循環機内部の水路からの送水が、往路を通り、トーチ内部の水路を通り、復路を通り、水循環機内部の水路に戻る構造となっている。水循環機は、水タンク、水を循環させるためのポンプ、復路から戻った水を冷却する送風機等を備えている。往路及び復路は、ホース等である。トーチ内部の水路は、トーチボディ、ノズル、電極等を循環して形成されている。水がトーチ内部の水路を通ることによって各部が冷却される。
【０００４】
トーチ内部の水路は、冷却効果を高めるために複雑な構造となっている。このために、水に含まれる不純物により水路に目詰まりが生じることがある。また、アーク発生部の近傍に設けられるノズル、電極等には、高温に加熱されて消耗及び変形が生じる。このために、水路に穴があき水漏れが生じることがある。
【０００５】
上記のような水循環路に生じた障害に対処するために、特許文献１では、水循環路の流量を確認するセンサーを水循環路の最終端(復路)に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−９６３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水循環路の流量の適正値は幅を有している。このために、従来技術のように復路に流量センサーを設けて流量を検出して異常判定を行っても、異常とするしきい値を設定することが困難である。さらには、トーチの種類が異なると適正流量の範囲が変化するために、異常判定を行うことが困難である。この結果、従来技術では、流量が極端に低下した場合以外には異常を判定することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、水循環路に発生する障害を早期に、かつ、確実に判定することができるアーク加工装置の水循環路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
水循環機の内部水路、往路、トーチの内部水路及び復路から形成されるアーク加工装置の水循環路であって、
前記往路の水圧を調節して水圧信号を出力する水圧調節部と、
前記復路の流量を検出して流量信号を出力する流量検出部と、
前記水圧信号を入力とする予め定めた関数によって流量設定信号を算出する流量設定部と、
前記流量信号と前記流量設定信号との差が予め定めた第１基準値以上のときは警報信号を出力する警報判定部と、
前記警報信号を入力として報知する報知部と、
を備えたことを特徴とするアーク加工装置の水循環路である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記往路の開閉を行う電磁弁と、
前記流量信号と前記流量設定信号との差が前記第１基準値よりも大きな値に予め定めた第２基準値以上のときは遮断信号を出力する遮断判定部と、
前記遮断信号を入力として前記電磁弁を遮断状態にする電磁弁制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のアーク加工装置の水循環路である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記トーチの種類に応じて前記関数を変化させる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアーク加工装置の水循環路である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アーク加工装置の水循環路に発生する障害を早期に、かつ、確実に判定することができる。このために、良好なアーク加工が可能となる。さらには、トーチの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアーク加工装置の水循環路を示す図である。
【図２】図１の流量設定回路ＦＲに予め記憶されている関数を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るアーク加工装置の水循環路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
以下の説明においては、水循環路の障害が特に生じやすいプラズマ溶接装置を例とする。これは、プラズマ溶接では、アークをプラズマノズルによって拘束して高密度エネルギー化しているために、トーチが高温に加熱されるためである。さらには、プラズマ溶接装置の水循環路は冷却効果を高めるために、複雑な水路となっているためである。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク加工装置の水循環路を示す図である。上述したように、同図はアーク加工装置がプラズマ溶接装置の場合である。以下、同図を参照して各構成物について説明する。
【００１７】
溶接電源ＰＳは、定電流特性又は垂下特性を有する電源であり、一方の出力端子が電極１と接続されており、もう一方の出力端子が母材２と接続されており、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力して、電極１と母材２との間にプラズマアーク３を発生させる。
【００１８】
破線で囲まれたトーチＷＴは、電極１、それを取り囲むプラズマノズル４及びそれを取り囲むシールドノズル５を備えている。電極１は、非消耗電極であり、タングステン電極が使用されることが多い。プラズマノズル４内をプラズマガス（図示は省略）が流れる。また、シールドノズル５内をシールドガス（図示は省略）が流れる。プラズマガス及びシールドガスには、アルゴンガスが使用されることが多い。プラズマアーク３は、プラズマノズル４によって拘束されて絞り込まれ、電極１と母材２との間に発生する。プラズマノズル４は銅製であり、冷却するために内部には水が流れる流路が設けられている。
【００１９】
水循環機ＷＣは、図示は省略するが、水タンク、ポンプ、送風機及び内部水路を備えている。水タンクの水６は、ポンプによって内部水路を通って往路７に流出される。復路８から流入した高温の水６は、送風機によって冷却されて、内部水路を通って水タンクに戻る。
【００２０】
往路７は、水循環機ＷＣとトーチＷＴとを結ぶ水路であり、ホースが使用される。往路７には、水圧調節器ＰＤが設けられている。水圧調節器ＰＤは、手動によって往路７を流れる水６の水圧を調節する。水圧調節器ＰＤからは、調節された水圧値の水圧信号Ｐｄが出力される。
【００２１】
往路７からトーチＷＴに流入した水６は、内部水路及びプラズマノズル４を流れて、復路８に流出する。これにより、トーチＷＴのトーチボディ、プラズマノズル４等が冷却される。
【００２２】
復路８は、トーチＷＴと水循環機ＷＣとを結ぶ水路であり、ホースが使用される。復路８には流量検出器ＦＤが設けられている。流量検出器ＦＤは、復路８を流れる水６の流量を検出して、流量信号Ｆｄを出力する。
【００２３】
流量設定回路ＦＲは、上記の水圧信号Ｐｄを入力とする予め定めた関数によって流量設定信号Ｆｒを算出して出力する。この関数については、図２で詳述する。
【００２４】
警報判定回路ＡＲは、上記の流量信号Ｆｄと上記の流量設定信号Ｆｒとの差(絶対値)が予め定めた第１基準値以上のときはＨｉｇｈレベルとなる警報信号Ａｒを出力する。
【００２５】
報知器ＰＬは、上記の警報信号Ａｒを入力として、警報信号ＡｒがＨｉｇｈレベルのときは警報を発する。報知器ＰＬは、例えば、表示器、ブザー等である。
【００２６】
上述したように、水循環路は、水循環機ＷＣの内部水路、往路７、トーチＷＴの内部水路及び復路８から形成される。この水循環路を水圧調節器ＰＤによって水圧が調節された水６が循環する。
【００２７】
図２は、図１の流量設定回路ＦＲに予め記憶されている関数を示す図である。同図の横軸は水圧信号Ｐｄ(MPa)を示し、縦軸は流量設定信号Ｆｒ(l/分)を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２８】
使用するトーチＷＴの種類が決まると、水循環路の水路構造が決まるために、水圧の適正範囲が決まる。そして、水圧調節器ＰＤによって水圧を適正範囲内に設定すると、対応する正常状態における流量が決まる。同図は、トーチＷＴの２種類に対して、水圧信号ｐｄと対応する流量設定信号Ｆｒとの関係を示している。
【００２９】
グラフＡは、トーチＷＴの種類がタイプＡの場合である。この場合の水圧信号Ｐｄの適正範囲は０．３〜０．４Mpaとなり、それに対応する流量設定信号Ｆｒは３〜５L/分となる。すなわち、タイプＡの場合には、Ｐｄ＝０．３５のときはＦｒ＝４となる。
【００３０】
グラフＢは、トーチＷＴの種類がタイプＢの場合である。この場合の水圧信号Ｐｄの適正範囲は０．４５〜０．５５Mpaとなり、それに対応する流量設定信号Ｆｒは２〜３L/分となる。すなわち、タイプＢの場合には、Ｐｄ＝０．５のときはＦｒ＝２．５となる。
【００３１】
水循環路に水詰まり、穴あき等の障害が発生した場合でも水圧信号Ｐｄはほとんど変化しない。したがって、水圧信号Ｐｄの値に対応する流量設定信号Ｆｒを算出し、流量信号Ｆｄの値が流量設定信号Ｆｒの値の近傍にあるときは、水循環路が正常状態にあると判定することができる。他方、流量信号Ｆｄの値が流量設定信号Ｆｒの値から第１基準値異常離れているときは、水循環路に障害が発生していると判定することができる。
【００３２】
以下に、実施の形態１の作用効果について説明する。
(１)ワークの厚さ等から溶接に必要な溶接電流が決まると、使用するトーチＷＴの種類が決まる。
(２)トーチＷＴの種類に応じて、水圧を水圧調節器ＰＤによって適正範囲に調節する。
(３)水圧調節器ＰＤからの水圧信号Ｐｄが流量設定回路ＦＲに入力される。
(４)流量設定回路ＦＲは、トーチＷＴの種類及び水圧信号Ｐｄから流量設定信号Ｆｒを算出する。
(５）警報判定回路ＡＲは、流量検出器ＦＤからの流量信号Ｆｄ及び流量設定信号Ｆｒを入力として、両値の差(絶対値)が予め定めた第１基準値よりも大きいときは、警報信号ＡｒをＨｉｇｈレベルにして出力する。
(６)報知器ＰＬは、警報信号ＡｒがＨｉｇｈレベルのときは光、音等による報知を行う。
(７)作業者は、報知を確認したときは、水循環路に障害が発生していることを認識することができる。したがって、作業者は障害の原因を除去して、水準回路を正常な状態に戻すことができる。
【００３３】
実施の形態１によれば、トーチの種類が複数ある場合でも、使用するトーチの種類に応じた正常流量しきい値を設定することができるので、水循環路の障害の発生を早期に、かつ、正確に判定することができる。さらに、水圧の調節値が変化しても、調節された水圧に応じた正常流量しきい値を設定することができるので、水循環路の障害の発生を早期に、かつ、正確に判定することができる。このために、溶接不良の発生を抑制することができる。さらに、トーチの損傷を防止することができる。
【００３４】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係るアーク加工装置の水循環路を示す図である。同図は図１と対応しており、同一構成物については同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１に、電磁弁ＤＢ、遮断判定回路ＳＤ及び電磁弁制御回路ＢＣを追加したものである。以下、同図を参照してこれらの構成物について説明する。
【００３５】
電磁弁ＤＢは、往路７に設けられており、送水の流れを開閉する。
【００３６】
遮断判定回路ＳＤは、上記の流量信号Ｆｄと上記の流量設定信号Ｆｒとの差(絶対値)が第１基準値よりも大きな値に予め定めた第２基準値以上のときはＨｉｇｈレベルとなる遮断信号Ｓｄを出力する。
【００３７】
電磁弁制御回路ＢＣは、上記の遮断信号Ｓｄを入力として、遮断信号ＳｄがＨｉｇｈレベルのときは上記の電磁弁ＤＢを遮断状態にする。
【００３８】
上述した実施の形態２によれば、流量信号Ｆｄと流量設定信号Ｆｒとの差(絶対値)が警報信号Ａｒが出力される第１基準値よりも大きな値の第２基準値異常であるときは、往路７に設けられた電磁弁ＤＢを遮断状態として、送水を遮断する。第２基準値を超えるような場合とは、水循環路、特にトーチＷＴの水路に穴あきが発生して水漏れが生じた場合である。または、プラズマノズル等の部品を交換等のために取り外した場合である。このような場合には、送水を遮断することによって水漏れを防止することができる。水漏れを放置していると、溶接不良が発生し、トーチＷＴの焼損を招くことになる。
【００３９】
実施の形態１及び２においては、アーク加工装置がプラズマ溶接装置の場合であるが、アーク溶接装置及びプラズマ切断装置の場合も同様である。
【符号の説明】
【００４０】
１            電極
２            母材
３            プラズマアーク
４            プラズマノズル
５            シールドノズル
６            水
７            往路
８            復路
ＡＲ            警報判定回路
Ａｒ            警報信号
ＢＣ            電磁弁制御回路
ＤＢ            電磁弁
ＦＤ            流量検出器
Ｆｄ            流量信号
ＦＲ            流量設定回路
Ｆｒ            流量設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＰＤ            水圧調節器
Ｐｄ            水圧信号
ＰＬ            報知器
ＰＳ            溶接電源
ＳＤ            遮断判定回路
Ｓｄ            遮断信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＣ            水循環機
ＷＴ            トーチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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