(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断トーチにエアーを供給するコンプレッサーと、
前記コンプレッサーと前記切断トーチとを連通するエアー供給経路と、
前記エアー供給経路内に配置された電磁弁と、
前記エアー供給経路内であって前記電磁弁と並列に配置された絞り弁と、
前記エアー供給経路内に配置され、前記コンプレッサーから供給されるエアーが既定値以上のとき弁が「開」となるリリーフ弁とを備えたエアープラズマ切断機において、
前記電磁弁が「開」の状態で前記コンプレッサーを起動させ、その後、前記リリーフ弁が「開」となったときに前記電磁弁を「閉」としてパイロットアークを発生させ、その後、プラズマアークが発生した後に前記電磁弁を「開」とし、その後、プラズマ切断が終了すると前記電磁弁を「閉」として前記切断トーチを冷却し、その後、前記コンプレッサーを停止させたときに前記電磁弁を「開」とするエアー供給制御手段を備えたことを特徴とするエアープラズマ切断機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアープラズマ切断トーチにエアーを供給して、ワークを切断するエアープラズマ切断機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアープラズマ切断機では、プラズマアークを発生させるために、トーチ電極の周囲に間隔を隔てて位置するノズルと、トーチ電極との間にプラズマ用のガス、例えば圧縮空気（以下、プラズマ用のガスを圧縮空気という）を供給すると共に、トーチ電極とワークとの間に高周波電圧を供給する。
図１は、エアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図である。
図１において、１はプラズマアークを発生するために、トーチ電極８とノズル９との間に圧縮空気を供給するコンプレッサーである。以下、トーチ電極８とノズル９とを合わせて切断トーチ１０という。２はコンプレッサ１から供給される圧縮空気中に含まれるゴミ、粉塵等を除去するエアーフィルターである。３はコンプレッサーから供給される圧縮空気の圧力がプラズマアークを発生するのに要する設定圧、例えば０．３９［ＭＰａ］以上で「開」となるリリーフ弁である。４は後述するエアー供給経路７内の圧力を検知して、既定の圧力以下となったときに異常と判別して図示を省略したエアープラズマ切断機の電源装置を停止する圧力スイッチである。５は図示を省略したエアープラズマ切断機の電源装置からの指令によって「開」となる電磁弁である。６は電磁弁５に並列に接続された絞り弁であり、常時「開」となっている。７は上記コンプレッサー１乃至電磁弁５を連通するエアー供給経路であって、絞り弁６の経路に比べて非常に大きな内径で構成されている。従って、電磁弁５が「閉」のときは絞り弁６から小流量の圧縮空気が切断トーチ１０に流れ、電磁弁５が「開」のときには大流量の圧縮空気が電磁弁５から切断トーチに流れる。
【０００３】
図２は、従来のエアー供給制御手段を示すタイミング図である。
以下、図１及び図２を参照して従来のエアープラズマ切断機の動作を説明する。
図２の時刻ｔ０において、コンプレッサー１から圧縮空気がエアー供給経路７に供給されると同時に図示を省略したエアープラズマ切断機の電源装置の起動信号が「ＯＮ」となる。このとき図１の点Ｐにおける圧力は、直ちにリリーフ弁の設定値、例えば０．３９［ＭＰａ］となり、リリーフ弁３は「開」となり、トーチ電極８とノズル９との間に圧縮空気が供給される。
エアープラズマ切断機の電源装置の起動信号が「ＯＮ」となると、トーチ電極８とノズル９との間にパイロット電流が流れる。時刻ｔ０のエアープラズマ切断機の電源装置の起動時は良好なパイロットアークを発生させるため、小流量の圧縮空気がノズル９に供給される。すなわち、電磁弁５は「閉」であり、圧縮空気は絞り弁６からのみ供給される。
【０００４】
時刻ｔ１において、切断トーチ１０をワークＷに近づけると、パイロットアークがパイロットとなって、切断トーチ１０とワークＷとの間にプラズマアークが発生し、切断電流が流れる。
この切断電流が流れたことを図示を省略した電流検出器が検出した後、時刻ｔ２において電磁弁５が「開」となる。
この時刻ｔ１からｔ２に至る時間の遅れは、上記電流検出器が切断電流を検出してから電磁弁５に「開」となる信号を送るまでの電気的な時間の遅れであり、極わずかな時間遅れである。
電磁弁５が「開」となる時刻ｔ２から時刻ｔ３の間にプラズマ切断が実施される。
時刻ｔ３において、プラズマ切断が終了すると切断電流及び起動信号が「ｏｆｆ」となり、電磁弁が「閉」となる。
時刻ｔ３において、上記したようにプラズマ切断は終了するが、コンプレッサー１は時刻ｔ３から時刻ｔ４まで作動し続ける。
切断トーチ１０は、プラズマ切断中に高温度となっているので、切断トーチ１０の劣化を防ぎ、高寿命化とするために、予め定めた時刻ｔ４までの一定時間、コンプレッサー１は作動し続け、切断トーチ１０を冷却させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエアープラズマ切断機は、以上のようにプラズマ切断が行われる。
上記エアープラズマ切断機は、コンプレッサー１の有効活用及び長寿命化を目的として、パイロットアークを発生させてから切断作業中及び切断トーチ１０の冷却期間中のみコンプレッサー１を作動している。
又、上記したように、図２の時刻ｔ０において、エアープラズマ切断機の電源装置の起動時は良好なパイロットアークを発生させるために、小流量の圧縮空気が切断トーチ１０に供給される。すなわち、電磁弁５は「閉」であり、圧縮空気は絞り弁６からのみ供給されている。そのために、図２に示すコンプレッサ１が停止する時刻ｔ４において、図１に示すエアー供給経路７内には圧縮空気が残存しており、圧縮空気は絞り弁６から徐々に排出されている。
【０００６】
図３は、従来のエアー供給制御手段を示すタイミング図であり、圧縮空気の供給・排出経路及び図４の点Ｐの圧力を示す図である。
図４は、エアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図であり、エアー供給経路内に残る圧縮空気の残存状態を示す図である。
以下、図３及び図４を参照して、従来技術のエアー供給経路７内に残る圧縮空気の残存状態について説明する。
【０００７】
時刻ｔ０において、起動信号が「ＯＮ」となり、コンプレッサ１は作動する。その後瞬時に、点Ｐの圧力はリリーフ弁３の設定圧Ｐｒとなり、リリーフ弁３が「開」となる。この時刻ｔ０のときは、エアープラズマ切断機の稼働開始時であり、点Ｐには圧縮空気が残存していない。そのために、コンプレッサー１は作動開始時に、エアー供給経路７内から影響を受けることはない。
時刻ｔ０乃至時刻ｔ１の間、電磁弁５は「閉」であり、圧縮空気は絞り弁６から切断トーチ１０に流れる。すなわち、良好なパイロットアークを発生させるために、図４に示すＡの経路を通過することなくＢの経路を通過して小流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給する。
【０００８】
次に、時刻ｔ２乃至時刻ｔ３の間、電磁弁５は、「開」であり、圧縮空気は絞り弁６及び電磁弁５から切断トーチ１０に流れる。すなわち、良好なプラズマ切断を行うために、図４に示すＡの経路及びＢの経路を通過して大流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給する。
【０００９】
次に、時刻ｔ３乃至時刻ｔ４の間、電磁弁５は、「閉」であり、圧縮空気は絞り弁６から切断トーチ１０を通じて排出される。すなわち、切断トーチを冷却するための圧縮空気が、図４に示すＢの経路を通過して切断トーチ１０を通じて排出される。
【００１０】
次に、時刻ｔ４においてコンプレッサーが「ｏｆｆ」になると、図４に示すエアー供給経路７内の点線斜線部に残存する圧縮空気は、エアー供給経路７内に残存しつつ徐々にＢの経路を通過して排出される。
【００１１】
上記のように、エアー供給経路７内に残存している圧縮空気が、排出されるには数秒間要する。エアー供給経路７内に圧縮空気が残存している状態でコンプレッサー１を再起動すると、コンプレッサー１に負荷がかかり、不安定な状態となる。そのために、エアー供給経路７内に残存している圧縮空気は、コンプレッサー１の故障の原因となり、寿命を短くさせる等の問題点があった。
従って、従来からエアープラズマ切断機のコンプレッサー１を再起動させるときには、図４に示す点Ｐの圧力が図３に示すコンプレッサー１の作動設定値Ｐ０以下となる時刻ｔ５まで、コンプレッサー１の故障の防止、長寿命化等を目的として、コンプレッサー１の再起動は行なっていない。
しかし、上記のように、コンプレッサー１を停止した後に、再度エアープラズマ切断機を稼働させてコンプレッサー１を再起動させる場合、図４に示す点Ｐの圧力が、コンプレッサー１の作動設定値Ｐ０以下となるまでの間、プラズマ切断することができない。
そのために、切断トーチ１０を連続的に移動させて、複数のワークを切断する等、プラズマ切断を一時停止させた後に、再度プラズマ切断する場合は、切断作業に時間を要するだけでなく、作業者が一旦停止後に続けて切断再開をしようとする意思を阻害してストレスを感じる問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点を解消するために、パイロットアーク時には良好なパイロットアークを発生させる小流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給し、プラズマ切断時には良好なプラズマ切断をするために、大流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給するエアープラズマ切断機において、コンプレッサーの再起動時にエアー供給経路７内に圧縮空気が残存することなく、コンプレッサー１にかかる負荷を軽減して、再起動を瞬時に行うエアープラズマ切断機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアープラズマ切断機は、切断トーチ１０にエアーを供給するコンプレッサー１と、上記コンプレッサー１と上記切断トーチ１０とを連通するエアー供給経路７と、上記エアー供給経路７内に配置された電磁弁５と、上記エアー供給経路７内であって上記電磁弁５と並列に配置された絞り弁６と、上記エアー供給経路７内の圧力を検知して、上記エアー供給経路内の圧力が予め定めた既定値以下のときに異常と判別して図示を省略したエアープラズマ切断機の電源装置を停止する圧力スイッチ４と、上記コンプレッサー１から供給されるエアー中のゴミ、粉塵等を除去するエアーフィルター２と、上記エアー供給経路７内に配置され、前記コンプレッサー１から供給されるエアーが既定値以上のときに弁が「開」となるリリーフ弁３とを備えたエアープラズマ切断機に適用される。
【００１４】
第１の発明は、
切断トーチにエアーを供給するコンプレッサーと、
前記コンプレッサーと前記切断トーチとを連通するエアー供給経路と、
前記エアー供給経路内に配置された電磁弁と、
前記エアー供給経路内であって前記電磁弁と並列に配置された絞り弁と、
前記エアー供給経路内に配置され、前記コンプレッサーから供給されるエアーが既定値以上のとき弁が「開」となるリリーフ弁とを備えたエアープラズマ切断機において、
前記電磁弁が「開」の状態で前記コンプレッサーを起動させ、その後、前記リリーフ弁が「開」となったときに前記電磁弁を「閉」としてパイロットアークを発生させ、その後、プラズマアークが発生した後に前記電磁弁を「開」とし、その後、プラズマ切断が終了すると前記電磁弁を「閉」として前記切断トーチを冷却し、その後、前記コンプレッサーを停止させたときに前記電磁弁を「開」とするエアー供給制御手段を備えたことを特徴とするエアープラズマ切断機である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明のエアー供給制御手段を示すタイミング図である。
以下、図１及び図５を参照して本発明のエアープラズマ切断機の動作を説明する。
図５の時刻ｔ０において、電磁弁５は予め「開」であり、エアー供給経路７内には圧縮空気が残存しない状態となっている。したがって、コンプレッサー１にエアー供給経路７内からの負荷がかかることなく、コンプレッサー１の作動は円滑に行われ「ＯＮ」となると同時に図示を省略したエアープラズマ切断機の電源装置の起動信号が「ＯＮ」となる。
エアープラズマ切断機の電源装置の起動信号が「ＯＮ」となると、トーチ電極８とノズル９との間にパイロット電流が流れる。
【００１７】
時刻ｔ０１から時刻ｔ１において、点Ｐにおける圧力が瞬時に上昇し、リリーフ弁３の設定値Ｐｒ、例えば０．３９［ＭＰａ］となり、リリーフ弁は「開」となり、圧縮空気がエアー供給経路７を通じてトーチ電極８とノズル９との間に供給される。
リリーフ弁３が「開」となると、電磁弁５は「閉」となり、良好なパイロットアークを発生させるために、圧縮空気が絞り弁６からのみ供給される。したがって、小流量の圧縮空気が切断トーチ１０に供給されて良好なパイロットアークが発生する。
【００１８】
時刻ｔ１において、切断トーチ１０をワークＷに近づけると、パイロットアークがパイロットとなって、切断トーチ１０とワークＷとの間にプラズマアークが発生し、切断電流が流れる。
この切断電流が通電したことを図示を省略した電流検出器が検出して、時刻ｔ２において電磁弁５が「開」となる。
この時刻ｔ１からｔ２に至る時間の遅れは、上記電流検出器が切断電流を検出してから電磁弁５に「開」となる信号を送るまでの電気的な時間の遅れであり、極わずかな時間遅れである。
電磁弁５が「開」となる時刻ｔ２から時刻ｔ３の間にプラズマ切断が実施される。
【００１９】
時刻ｔ３において、プラズマ切断が終了すると切断電流及び起動信号が「ｏｆｆ」となり、電磁弁５が「閉」となる。
時刻ｔ３において、上記したようにプラズマ切断は終了するが、コンプレッサー１は時刻ｔ３から時刻ｔ４まで作動し続ける。
切断トーチ１０は、プラズマ切断中に高温度となっているので、切断トーチ１０の劣化を防ぎ、高寿命化とするために、予め定めた時刻ｔ４までの一定時間、コンプレッサー１は作動し続け、切断トーチ１０を冷却させる。
【００２０】
時刻ｔ４において、予め定めた一定期間を経過した後で、コンプレッサー１は「ｏｆｆ」となる。
この時刻ｔ４の時点ではエアー供給経路７内には、リリーフ弁３の設定値とほぼ同程度の圧縮空気が残存しているが、本発明のエアープラズマ切断機は、コンプレッサー１が「ｏｆｆ」になると共に電磁弁５が「開」となるので、上記エアー供給経路７内に残存している圧縮空気は、Ａの経路及びＢの経路の両方から切断トーチ１０を通じて排出される。
したがって、時刻ｔ４から極小な時間である時刻ｔ５までに、残存している圧縮空気はエアー供給経路７外に排出される。
【００２１】
図６は、本発明の他のエアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図であって、本発明の図１の電磁弁５と絞り弁６とを並列に接続して、圧縮空気を切断トーチ１０に供給する構成に代えて、電磁弁５１と切断トーチ１０との間に、エアー供給経路７と並列に絞り弁６を備えた構成である。図６で示す本発明の他のエアープラズマ切断機を使用すると、Ａの経路に加えて、絞り弁６を通過するＢの経路の圧縮空気量を電磁弁５１によって調整することができ、より良好なパイロットアーク及びプラズマアークとすることができる。
図６に示す、本発明の他のエアープラズマ切断機を使用した場合でも、上記の本発明のエアープラズマ切断機と同様に、コンプレッサー１が「０ｆｆ」となった後に、電磁弁５１を制御してエアー供給経路７内に残存する圧縮空気をエアー供給経路７外に排出することができ、コンプレッサー１の再作動をすぐに行うことができ、かつコンプレッサー１に負荷のかからないエアープラズマ切断機とすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のエアープラズマ切断機は、電磁弁５又は５１を制御することによって、パイロットアーク時には小流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給して良好なパイロットアークを発生させ、プラズマ切断時には大流量の圧縮空気を切断トーチ１０に供給して良好なプラズマ切断を行うことができるエアープラズマ切断機において、プラズマ切断時に電磁弁５又は５１を「開」とすると共に、コンプレッサー１が「ｏｆｆ」となっている時間及びコンプレッサー１の再起動を円滑にするための数秒間、電磁弁５又は５１を「開」とすることによって、コンプレッサーにかかる負荷を軽減すると共に、プラズマ切断を一時停止させた後に、再度プラズマ切断をする場合、コンプレッサー１の再起動を瞬時に行うことができる。したがって、切断に要する時間を短縮させて能率的な切断作業を行うと共に、作業者の再開始の意思を阻害することがなく作業性を向上させることができる。
【００２３】
又、パイロットアークを発生させてから切断作業中及び切断トーチ１０の冷却期間中のみコンプレッサー１を作動しているため、圧縮空気の使用料を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、エアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図である。
【図２】図２は、従来のエアー供給制御手段を示すタイミング図である。
【図３】図３は、従来のエアー供給制御手段を示すタイミング図であり、圧縮空気の供給・排出経路及び図４の点Ｐの圧力を示す図である。
【図４】図４は、エアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図であり、エアー供給経路内に残る圧縮空気の残存状態を示す図である。
【図５】図５は、本発明のエアー供給制御手段を示すタイミング図である。
【図６】図６は、他のエアープラズマ切断機の圧縮空気の供給・排出経路を説明する概略図である。
【符号の説明】
１        コンプレッサー
２        エアーフィルター
３        リリーフ弁
４        圧力スイッチ
５、５１  電磁弁
６        絞り弁
７        エアー供給経路
８        トーチ電極
９        ノズル
１０      切断トーチ
Ｗ        ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004468542.tif 000006
【図６】
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