【手続補正書】
【提出日】令和1年10月4日(2019.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマアークトーチに設けられたプラズマアーク電極消耗品の耐用寿命を維持する方法であって、
前記トーチと処理対象加工物との間のプラズマアークを生成するために前記トーチに供給される電気信号の特性を測定することと、
一定期間にわたって前記トーチの操作中の前記特性を監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
測定された特性が前記閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、消弧シーケンスを開始して電極の寿命を維持することとを備える方法。
【請求項２】
前記特性はパルス幅変調デューティサイクルを表す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閾値は約８０％より大きい、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
チョッパーまたはパルス幅変調器のうちの少なくとも１つのデューティサイクル率を判断するためにバス電圧と入力電圧とを比較することをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記特性はパルス幅変調値を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記特性はパルス幅変調値の変化率を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記消弧シーケンスはプレナムガス圧力の低下を引き起こすことを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記消弧シーケンスはアーク電流の低下を引き起こすことを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記消弧シーケンスは約７０ミリ秒未満で完了される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定された特性が前記閾値を満たすまたは超えるということは、前記プラズマアークトーチと前記プラズマアークが前記加工物に付着するアーク付着点との間の距離の増加を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記距離の増加は前記トーチが前記加工物の端の少なくとも１つに達したということを示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記距離の増加は前記トーチが切り口領域に達したということを示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記閾値は特定の切削処理のために予め定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記特性を比較することは特定切削処理のための閾値の参照表を参照することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
プラズマアークトーチを操作して材料処理作業中のプラズマアークを消弧して意図せぬアーク消失から生じる電極消耗を制限する方法であって、
前記プラズマアークトーチの電極と前記トーチにより処理される加工物との間のプラズマアークを開始することと、
前記トーチを前記加工物に沿って移動させて処理作業を前記加工物に対して行うことと、
前記加工物により画定される空隙に向かって前記トーチを進めることと、
前記トーチが前記空隙に達することに応じて、アーク付着点と前記トーチとの間の前記プラズマアークの伸長を検出する前記ことと、
前記検出されたプラズマアークの伸長に基づき、消弧シーケンスを開始して前記電極の摩耗を制限することと、を備える方法。
【請求項１６】
前記空隙は前記加工物の周辺縁部を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマアークの伸長を検出することは、前記プラズマアークを発生するために前記トーチへ供給される電気信号の特性を監視することと、前記特性と閾値とを比較することとを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記特性はバス電圧を測定することを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
チョッパーまたはパルス幅変調器のうちの少なくとも１つのデューティサイクル率を判断するために前記バス電圧と入力電圧とを比較することをさらに備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記特性はパルス幅変調値を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記特性はパルス幅変調値の変化率を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記消弧シーケンスはプレナムガス圧力の低下を引き起こすことを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記消弧シーケンスはアーク電流の低下を引き起こすことを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記消弧シーケンスは約７０ミリ秒未満で完了される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
トーチ本体へ接続される一組の消耗部品を受け入れるように構成されるとともにプラズマアークを生成するように構成されたトーチ本体を含むトーチと、
前記トーチに動作可能に接続された電源であって、前記電源は、
前記トーチと処理対象加工物との間の前記プラズマアークを生成するために前記トーチに供給される電気信号の特性を測定する手段と、
一定期間にわたって前記トーチの操作中の前記特性を監視する手段と、
前記特性と閾値とを比較する手段と、
測定された特性が閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、消弧シーケンスを開始して電極の寿命を維持する手段とを含む、前記電源と、を備えるプラズマアーク材料処理システム。
【請求項２６】
加工物を穿孔するためにプラズマアークトーチのプラズマアークを開始し、プラズマが前記加工物を穿孔したということを検出して切削シーケンスを開始する方法であって、
プラズマアークトーチの電極と処理対象加工物との間のプラズマアークに関連付けられた電気信号のパルス幅変調特性を計算することと、
加工物穿孔シーケンスの一定期間にわたって前記トーチの操作中の特性を監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
計算された特性が前記閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、前記加工物穿孔シーケンスを終了し、前記切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを前記加工物に対して移動させて切削部を形成することと、を含む方法。
【請求項２７】
前記特性はパルス幅変調制御パラメータの変化率を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記特性はパルス幅変調デューティサイクルの変化率を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記特性を比較することは特定の切削処理のための閾値の参照表を参照することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記参照表はそれぞれが一組の切削パラメータに関連付けられた複数の閾値を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記切削シーケンスを開始し、プラズマアークトーチを加工物に対して移動させて切削部を形成することは、前記トーチと前記加工物との相対運動を引き起こすために電源からガントリーコントローラへ信号を送信することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
プラズマアークトーチにより加工物を穿孔するために穿孔シーケンスを行う方法であって、
パイロットアークモード期間中に電極と前記プラズマアークトーチのノズルとの間のアークを開始することと、
前記加工物を穿孔および切削するために前記アークを前記ノズルから加工物へ移すことと、
加工物穿孔シーケンスを開始することと、
前記加工物穿孔シーケンス中に前記トーチと前記加工物との間の前記アークを維持するために電力モジュールへ供給されるパルス幅変調信号に関連付けられた特性を推定することと、
前記特性と所定値とを比較することと、
推定された特性が前記所定値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、前記加工物と前記プラズマアークトーチとの相対運動を開始して切削シーケンスを開始することとを含む方法。
【請求項３３】
前記特性はパルス幅変調制御パラメータを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記特性はパルス幅変調デューティサイクルの変化率を含む、請求項３３に
記載の方法。
【請求項３５】
前記加工物と前記プラズマアークトーチとの相対運動を開始することは、前記プラズマアークトーチと通信する電源から前記プラズマアークトーチに機械的に結合された運動コントローラへ信号を送信することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
推定された特性が前記所定値を満たすおよび／または超えるということを判断することは、前記プラズマアークトーチからのプラズマが加工物を貫通したということを識別する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記加工物と前記プラズマアークトーチとの相対運動の前記開始は所定期間だけ遅延される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記相対運動の開始を遅延することは、前記プラズマアークトーチから射出されたプラズマを使用して前記加工物内の半円錐形状穿孔をほぼ円筒状穿孔に開く、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
プラズマアークトーチの電極の穿孔作業の使用可能回数を増加する方法であって、
前記電極と前記プラズマアークトーチの対応するノズルとの間のアークをパイロットアークモード期間中に開始することと、
加工物を穿孔および切削するために前記アークを対応するノズルから加工物へ移すことと、
前記プラズマアークの電流を増加することと、
プラズマガスまたは前記アークを取り囲むシールドガスの少なくとも１つとして不活性ガスを含む混合ガスを供給して、穿孔シーケンスを開始することと、
前記穿孔シーケンスが終了したということを判断することに応じて、切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを前記加工物に対して移動することと、を備え、
前記穿孔シーケンスが完了したということを判断することは、
前記電極と前記加工物との間のアークに関連付けられた電気信号の特性を推定および監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
推定された特性が閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することとを含む、方法。
【請求項４０】
前記特性はパルス幅変調制御パラメータまたはパルス幅変調制御パラメータの変化率を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
プラズマアークトーチを操作する方法であって、
第１の組のシールドガスおよびプラズマガスの存在下で電極とノズルとの間のアークを生成することによりプラズマアークトーチをアーク開始モードで操作することと、
第２の組のシールドガスおよび／またはプラズマガスの存在下で前記ノズルから加工物へ前記アークを移すことにより、前記プラズマアークトーチを移された穿孔モードで操作することであって、前記第２の組のシールドガスまたはプラズマガスのうちの少なくとも１つは不活性ガスを少なくとも部分的に含むことと、
前記アークが前記加工物を十分に穿孔したということを判断することに基づき、第３の組のシールドガスおよびプラズマガスの存在下で前記トーチを前記加工物に対して移動することにより、前記プラズマアークトーチを移された切削モードで操作することとを含み、
前記アークが前記加工物を十分に穿孔したということを判断することは、
前記電極と前記加工物との間の前記アークに関連付けられた電気信号の特性を推定および監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
推定された特性が前記閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することとを含む、方法。
【請求項４２】
前記特性はアーク電圧またはパルス幅変調デューティサイクルの変化率を含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記特性はパルス幅変調制御パラメータを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
トーチ本体と接続される一組の消耗部品を受け入れるように構成されるトーチ本体を含むとともにプラズマアークを生成するように構成されたプラズマアークトーチと、
前記トーチに動作可能に接続された電源であって、前記電源は、
プラズマアークトーチの電極と処理対象加工物との間のプラズマアークに関連付けられた電気信号のパルス幅変調特性を計算する手段と、
加工物穿孔シーケンスの一定期間にわたって前記トーチの操作中の特性を監
視する手段と、
前記特性と閾値とを比較する手段と、
計算された特性が閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、前記加工物穿孔シーケンスを終了し、切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを加工物に対して移動させて切削部を形成する手段と、を含む、前記電源と、を備えるプラズマアーク材料処理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
別途明記しない限り、これらの方法の様々な特性および実施形態は、互いに組み合わせられてもよいし、本明細書で述べる他の態様と組み合わせられてもよい。
様々な態様および実施形態について本明細書で説明したが、これらはほんの一例として提示および説明したのであって、これと共に提示される特許請求の範囲をいかなる特定の構成または構成部品に制限するためではないということを理解すべきである。したがって、好適な実施形態の広さと範囲は、上記例示的構造または実施形態のいずれによっても制限されるべきでなく、以下の特許請求の範囲とそれらの等価物だけにより規定されるべきである。したがって、他の実施形態は以下の請求項の範囲に入る。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
トーチ内の消耗品故障から生じるプラズマアークトーチの本体の損傷を制限する方法であって、
材料処理作業のために前記プラズマアークトーチに供給される電流の規定導電性パラメータ設定点を判断することと、
前記材料処理作業を行うために前記プラズマトーチに供給されるプラズマアーク電流の検出された導電性パラメータを測定することと、
前記規定導電性パラメータ設定点とプラズマアーク電流の前記検出された導電性パラメータとを比較して誤差項信号を計算することと、
前記誤差項信号が閾値を超えるという判断に基づき、プラズマアークシャットダウンシーケンスを開始してプラズマアークを消弧して前記プラズマアークトーチの本体の損傷を制限することとを備える方法。
［付記２］
前記プラズマアークトーチへ供給される電流の前記規定導電性パラメータ設定点はプラズマアーク電流設定点を含む、付記１に記載の方法。
［付記３］
前記プラズマアークトーチへ供給される電流の前記規定導電性パラメータ設定点はプラズマアーク電圧設定点を含む、付記１に記載の方法。
［付記４］
前記誤差項信号は材料処理作業中の複数回にわたる前記規定電流設定点と前記検出プラズマアーク電流との複数比較結果の纏めを含む、付記２に記載の方法。
［付記５］
前記複数の比較結果は所定期間を含む、付記４に記載の方法。
［付記６］
前記複数の比較結果は連続的プラズマアーク電流測定にわたって検出される複数の誤差項信号の累計を含む、付記４に記載の方法。
［付記７］
前記複数の誤差項信号は約５〜約２０個の誤差項信号を含む、付記６に記載の方法。
［付記８］
例示的誤差項信号閾値の参照表を参照することをさらに備える付記２に記載の方法。
［付記９］
前記参照表は複数の例示的誤差項信号閾値を含む、付記８に記載の方法。
［付記１０］
前記複数の例示的誤差項信号閾値のそれぞれは様々な材料処理シナリオに対応する、付記９に記載の方法。
［付記１１］
誤差項の増加は前記プラズマトーチ内の前記消耗品の物理的劣化を示す、付記２に記載の方法。
［付記１２］
前記プラズマアークシャットダウンシーケンスはプレナムガス圧力の低下を引き起こすことを含む、付記２に記載の方法。
［付記１３］
前記プラズマアークシャットダウンシーケンスはアーク電流の低下を引き起こすことを含む、付記２に記載の方法。
［付記１４］
前記プラズマアークシャットダウンシーケンスは約７０ミリ秒未満で完了される、付記２に記載の方法。
［付記１５］
プラズマアークトーチを操作する方法であって、
前記プラズマアークトーチ内でプラズマアークを開始し、前記プラズマアークを規定動作電流で作動するための信号を送信することと、
前記プラズマアークの実際の電流レベルを検出することと、
前記規定動作電流と前記実際の電流レベルとの乖離を判断することと、
前記乖離が閾値誤差レベル未満であるということを判断することに応じて、前記プラズマトーチが作業を継続することを許可することと、
所定サンプリングサイクル時間後、前記プラズマアークの実際の電流レベルを再検出して前記規定動作電流と前記再検出された実際の電流レベルとの更新された乖離を判断することと、
前記更新された乖離が前記閾値誤差レベルを満たすまたは超えるということを判断することに応じて、プラズマ消弧シーケンスを開始して前記プラズマアークを消弧して前記プラズマトーチの本体の損傷を制限することとを備える方法。
［付記１６］
前記実際の電流レベルの第３番目以降の検出および前記規定動作電流に対する前記プラズマアークの前記実際の電流レベルの比較シーケンスをさらに備える付記１５に記載の方法。
［付記１７］
前記更新された乖離は一組の検出および比較シーケンス中に判断される乖離の累計を含む、付記１６に記載の方法。
［付記１８］
前記更新された乖離は一組の約５〜約２０の検出および比較シーケンス中に判断される乖離の累計を含む、付記１７に記載の方法。
［付記１９］
前記更新された乖離は一組の約１０の検出および比較シーケンス中に判断される乖離の累計を含む、付記１８に記載の方法。
［付記２０］
例示的閾値誤差レベルの参照表を参照することをさらに含む付記１５に記載の方法。
［付記２１］
前記参照表は複数の閾値誤差レベルを含む、付記２０に記載の方法。
［付記２２］
前記消弧シーケンスはアーク電流の低下を引き起こすことを含む、付記１５に記載の方法。
［付記２３］
前記消弧シーケンスは約７０ミリ秒未満で完了される、付記１５に記載の方法。
［付記２４］
トーチ本体に接続される一組の消耗部品を受け入れるように構成されるとともにプラズマアークを生成するように構成されたトーチ本体を含むプラズマアークトーチと、
前記プラズマアークトーチに動作可能に接続された電源であって、前記電源は、
材料処理作業のために前記プラズマアークトーチへ供給される電流の規定導電性パラメータ設定点を判断する手段と、
前記材料処理作業を行うために前記プラズマトーチに供給されるプラズマアーク電流の検出された導電性パラメータを測定する手段と、
前記規定導電性パラメータ設定点と前記プラズマアーク電流の前記検出された導電性パラメータとを比較して誤差項信号を計算する手段と、
前記誤差項信号が閾値を超えるという判断に基づき、プラズマアークシャットダウンシーケンスを開始して前記プラズマアークを消弧して前記プラズマアークトーチ本体の損傷を制限する手段とを含む電源と、を備えるプラズマアーク材料処理システム。
［付記２５］
加工物を穿孔するためにプラズマアークトーチのプラズマアークを開始し、プラズマが前記加工物を穿孔したということを検出して切削シーケンスを開始する方法であって、
プラズマアークトーチの電極と処理対象加工物との間のプラズマアークに関連付けられた電気信号のパルス幅変調特性を計算することと、
加工物穿孔シーケンスの一定期間にわたって前記トーチの操作中の特性を監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
計算された特性が前記閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、前記加工物穿孔シーケンスを終了し、前記切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを前記加工物に対して移動させて切削部を形成することと、を含み、
前記穿孔シーケンス中に、プラズマガスとして不活性ガスおよび／または前記プラズマを取り囲むシールドガスを含む混合ガスを供給することであって、前記不活性ガスの存在は前記穿孔シーケンス中に前記加工物を貫通するために必要とされる最大プラズマアーク電圧を低減することをさらに含む方法。
［付記２６］
加工物を穿孔するためにプラズマアークトーチのプラズマアークを開始し、プラズマが前記加工物を穿孔したということを検出して切削シーケンスを開始する方法であって、
プラズマアークトーチの電極と処理対象加工物との間のプラズマアークに関連付けられた電気信号のパルス幅変調特性を計算することと、
加工物穿孔シーケンスの一定期間にわたって前記トーチの操作中の特性を監視することと、
前記特性と閾値とを比較することと、
計算された特性が前記閾値を満たすおよび／または超えるということを判断することに応じて、前記加工物穿孔シーケンスを終了し、前記切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを前記加工物に対して移動させて切削部を形成することと、を含み、
前記切削シーケンスを開始することは、プラズマガスまたはシールドガスのうちの少なくとも１つを、不活性ガスを含む穿孔用混合ガスから異なる混合ガスへ変更することを含む、方法。
［付記２７］
前記不活性ガスを含む前記穿孔用混合ガスはプラズマガスである、付記２６に記載の方法。
［付記２８］
前記不活性ガスを含む前記穿孔用混合ガスはシールドガスであり、前記混合ガスは前記切削シーケンスのための酸素の入った空気を含む、付記２６に記載の方法。
［付記２９］
プラズマアークトーチの電極の穿孔作業の使用可能回数を増加する方法であって、
前記電極と前記プラズマアークトーチの対応するノズルとの間のアークをパイロットアークモード期間中に開始することと、
加工物を穿孔および切削するために前記アークを対応するノズルから加工物へ移すことと、
前記プラズマアークの電流を増加することと、
プラズマガスまたは前記アークを取り囲むシールドガスの少なくとも１つとして不活性ガスを含む混合ガスを供給して、穿孔シーケンスを開始することと、
前記穿孔シーケンスが終了したということを判断することに応じて、切削シーケンスを開始し、前記プラズマアークトーチを前記加工物に対して移動することと、を備える方法。
［付記３０］
前記不活性ガスの存在は前記穿孔シーケンス中に前記加工物を貫通するために必要とされる最大プラズマアーク電圧を低減する、付記２９に記載の方法。
［付記３１］
前記不活性ガスの存在は前記穿孔シーケンス中のアーク付着時間を増加する、付記２９に記載の方法。
［付記３２］
前記不活性ガスの存在は加工物穿孔時間を増加する、付記２９に記載の方法。
［付記３３］
切削シーケンスを開始することは、前記トーチと前記加工物との相対運動を開始するために運動信号をＣＮＣコントローラへ供給することを含む、付記２９に記載の方法。
［付記３４］
切削シーケンスを開始することは、前記穿孔シーケンス中に供給される混合ガスとは異なる前記アークを取り囲むための第２の混合ガスを供給することを含む、付記２９に記載の方法。
［付記３５］
前記混合ガスは前記穿孔シーケンス中のプラズマガスとして不活性ガスを含む、付記２９に記載の方法。
［付記３６］
前記穿孔シーケンス中に供給される前記混合ガスはアルゴンを含むプラズマガスと酸素を含むシールドガスとを含み、
切削シーケンスを開始することは、アークを取り囲むために窒素を含むプラズマガスとアルゴンを含むシールドガスとを含む第２の混合ガスを供給することを含む、付記２９に記載の方法。
［付記３７］
前記不活性ガスを含む前記混合ガスは、前記プラズマアークトーチ上にまたはその近くに配置された計測コンソールから供給される、付記２９に記載の方法。
［付記３８］
プラズマアークトーチを操作する方法であって、
第１の組のシールドガスおよびプラズマガスの存在下で電極とノズルとの間のアークを生成することによりプラズマアークトーチをアーク開始モードで操作することと、
第２の組のシールドガスおよび／またはプラズマガスの存在下で前記ノズルから加工物へ前記アークを移すことにより、前記プラズマアークトーチを移された穿孔モードで操作することであって、前記第２の組のシールドガスまたはプラズマガスのうちの少なくとも１つは不活性ガスを少なくとも部分的に含むことと、
前記アークが前記加工物を十分に穿孔したということを判断することに基づき、第３の組のシールドガスおよびプラズマガスの存在下で前記トーチを前記加工物に対して移動することにより、前記プラズマアークトーチを移された切削モードで操作することとを含む方法。
［付記３９］
前記プラズマアークトーチを移された切削モードで操作することは、前記トーチの移動を開始するために運動信号をＣＮＣコントローラへ提供することを含む、付記３８に記載の方法。
［付記４０］
前記第３の組のシールドガスおよびプラズマガスは前記第２の組のものとは異なる、付記３８に記載の方法。
［付記４１］
前記第２の組の不活性ガスは前記加工物を十分に穿孔するために必要とされる時間の長さを増加する、付記３８に記載の方法。
［付記４２］
前記第２の組の不活性ガスは前記加工物を十分に穿孔するために必要な最大プラズマアーク電圧を低減する、付記３８に記載の方法。