JPH0366987B2 - - Google Patents

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JPH0366987B2
JPH0366987B2 JP59053393A JP5339384A JPH0366987B2 JP H0366987 B2 JPH0366987 B2 JP H0366987B2 JP 59053393 A JP59053393 A JP 59053393A JP 5339384 A JP5339384 A JP 5339384A JP H0366987 B2 JPH0366987 B2 JP H0366987B2
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JP
Japan
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temperature
oxygen
kerf
preheating
cutting
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JP59053393A
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English (en)
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JPS603967A (ja
Inventor
Pii Shiingu Gaabainda
Donarudo Jorii Uiriamu
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Victor Equipment Co
ESAB North America Inc
Original Assignee
Victor Equipment Co
ESAB North America Inc
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Publication date
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Application filed by Victor Equipment Co, ESAB North America Inc filed Critical Victor Equipment Co
Publication of JPS603967A publication Critical patent/JPS603967A/ja
Publication of JPH0366987B2 publication Critical patent/JPH0366987B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
    • B23K7/10—Auxiliary devices, e.g. for guiding or supporting the torch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
    • B23K7/002—Machines, apparatus or equipment for cutting plane workpieces, e.g. plates

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Shearing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属板を切断する方法と装置とに関す
る。特に本発明は切断用酸素、予熱、および可能
なときにはトーチ速度の自動制御装置および方法
に関する。
従来技術は広範囲にわたる種々の型のトーチと
トーチの先端（穂先）、異なる撚料と酸素とを用
いるトーチ、その他の開発であつたが、トーチの
自動制御の分野では比較的わずかしか開発がなさ
れてなかつた。その代り従来のトーチは作業員の
経験と勘とに頼つて焔の音と外見とから最適の切
断状態の時期を決めていた。予備調査によつて自
動溶接工程における１つまたはそれ以上の変数の
制御を試みる装置を示す米国特許が３つ見付かつ
た。米国特許第2089015号には溶接装置、たとえ
ば酸素／アセチレン焔または電孤と相対的に加工
物を動かす速度を変える溶接および切断機の制御
装置が示されている。米国特許第2177276号には
表面除去または金属除去操作が終つた後に焔を操
作して余分の残つた熱と不用の燃料および酸素と
を除去することにより加熱、溶接、または切断工
程を制御する方法と装置とが示されている。特
に、それは焔が工作物の端に来て、それから燃料
ガスと酸素とを止める時期を測定する温度表示器
を用いる。米国特許第3290032号にはトーチの穂
先が工作物の上方に維持される高さを制御する変
換器が示されている。
本出願人は広範な文献調査をしたが、溶接、金
属製造、切断等の理論面を論じた文献は約18見つ
けただけであつた。上記文献中でも二つの要因を
対象するものもあり、多重パラメータの研究によ
り自動制御を実現せんと試みる発明家は皆無であ
つた。
したがつて、本発明の目的は、工程制御信号と
して用いることができるパラメータと、これらの
パラメータを用いて鋼板のような金属板の切断法
の精巧な、全自動の、実時間（リアルタイム）
の、閉じたループの制御をする新規な方法と装置
とを案出することである。
本発明の特別の目的は、従来技術の欠点を除
き、鋼板の切断を制御する方法と装置を自動化す
る少なくとも２つの温度パラメータを用いる方法
と装置とを得ることである。
これらおよび他の目的は図を用いてする以下の
説明からもつと明らかになるであろう。
本発明の１つの特徴によれば、燃料と酸素とを
混合してトーチの穂先から出すとき、金属板上の
スポツトを加熱するための予熱陥として燃やし、
切り溝形成工程において金属板を貫通して切り溝
を設けるために金属板上の熱溶融金属スポツトを
通して切断酸素を当て、所定路に沿つて金属板を
切断するために該所定路に沿つてトーチの穂先を
移動させる、改良された金属板切断方法が与えら
れる。
改良方法によると、金属板の切り溝の肩部及び
切り溝内の複数の点において温度を検出し、金属
板をほぼ最適条件で切断するために、検出温度と
その各々の標準温度との差を組合わせに応じて予
め設定される方法によりトーチ穂先の移動速度
と、切断酸素の量と、予備燃料及び酸素の量とが
制御される。特別のあらかじめプログラムされた
算法、温度センサの位置、その他は以下に説明す
る。
予備及び切断用酸素の酸素源及び供給路と、金
属板予熱用の燃料源及び供給路と、切断用酸素弁
と、予熱用酸素弁と、燃料弁と、夫々の通路で前
記弁と接続され、夫々の予熱用及び切断用酸素通
路とを有するトーチ穂先と、所定路に沿つてトー
チ穂先を移動させる移動装置とから成る、改良さ
れた金属板切断装置が提供される。
改良装置は、切断用酸素弁を制御する第１装置
と、予熱用酸素弁を制御する第２装置と、燃料弁
を制御する第３装置と、夫々切り溝肩部及び切り
溝内部の温度を検出するように設ける複数の温度
センサと、前記温度センサに接続されると共に前
記第１、第２、及び第３装置を駆動するように接
続され、前記検出温度とその各々の標準温度との
差の組合わせに応じて前記各弁を制御する制御装
置とから成る。更に本発明の他の特徴によれば、
移動装置の移動速度を制御する第４装置が設けら
れ、温度センサに接続されると共に第１、第２、
第３及び第４装置を駆動するように接続され、検
出温度とその各々の標準温度との差の組合わせに
応じて各弁を制御すると共に移動速度を制御す
る、予めプログラム化された算法により制御を行
うためのマイクロプロセツサを含む制御装置が含
まれる。
本発明の一実施例を示す第１図において、装置
１１は予熱用酸素と切断用酸素用の酸素源（O2
源）および通路１３と、金属板予熱用の燃料源お
よび通路１５と、切断用酸素弁１７と、予備用酸
素弁１９と、燃料弁２１と、それぞれの通路で弁
と接続され、それぞれの予熱および切断用酸素通
路を持つトーチ穂先２３と、トーチ穂先を所定の
通路に沿つて動かす移動装置２５とを含む。
酸素源及び供給路１３は通常のものなのでここ
で詳述する必要はない。通常酸素源および供給路
１３はたとえば約211Kg／cm2（約3000psi）の酸素
を収容することができる高圧容器と必要な圧力調
整器のような高圧酸素ボンベと酸素源をそれぞれ
の弁に接続するホースその他とを含む。
同様に燃料源１５は通常の高圧燃料源、たとえ
ばアセチレン、プロパン、または他の燃料の高圧
ボンベと、圧力調整器と、それを予熱用燃料弁に
接続するホースとを含む。
同様に切断用酸素弁１７は、ソレノイド、空気
圧、電気信号等によるような自動制御に従う任意
の切断酸素弁を含む。
予熱酸素弁と燃料弁とは第１図に破線で示すよ
うな自動制御を受ける型の弁でよい。またそれら
は所定の比に設定された手動弁でもよい。中間の
予備弁２７は燃料と酸素との混合物の下流にあつ
て、それらの比率が決まつているときはその混合
物の流れを制御する。実線で示すように、燃料弁
と予熱酸素弁とはたとえば経験を積んだ作業員に
よつて最初にセツトされる。それから予熱弁２７
は以下に説明する改良実施例におけるようにマイ
クロプロセツサからの制御信号によつて自動的に
制御される。もちろん、第１図の破線で示すよう
に個々の予熱酸素弁と燃料弁とが制御信号によつ
て制御されるとき、それらはそのように自動制御
される型の弁でなければならない。典型的にはこ
れらの型の弁は、空気圧で制御されるかまたはマ
イクロプロセツサからの電気信号のようなコンピ
ユータの信号出力に応答して歩進（ステツプ）さ
れる比例制御弁である。
トーチの穂先２３は当技術分野で用いられる通
常のものでよい。たとえば、大面積の鋼板を同時
（一時）に何枚にも自動的に切断する、複数の機
械穂先を必要とする多岐機械トーチを用いること
ができる。第１図に示すように、単一の穂先を機
械トーチ穂先すなわち通常の穂先のように制御す
る。トーチの穂先の選択は当業者には周知であ
り、本発明においてもそれを変える必要はない。
しかし本発明においては第５および６図を用いて
後述するように、温度センサを穂先またはホルダ
に埋め込んで金属板の切り込みの温度を検出する
ようにした特殊な穂先を用いてもよい。
移動装置２５は穂先を金属面に沿つて動かす従
来の型のものでよい。たとえばそれはマイクロプ
ロセツサからの出力信号に応答して駆動されるモ
ータで動かされる車輪または第１図の実施例でト
ーチの速度を変える適当な装置を備えた他の任意
の型のモータを含む。
本発明の主な改良は、それぞれ切断用酸素弁の
制御用と予熱用燃料および酸素弁の制御用との第
１および第２手段（装置）となるマイクロプロセ
ツサからの制御信号にある。もちろん、予熱用燃
料および酸素弁が個々に制御されるときにはマイ
クロプロセツサ２９からのそれぞれの信号によつ
て第２および第３手段が構成される。
本発明の改良はまた、切り込みのシヨルダの近
くの面（切り溝肩部）の温度と切り込み内の温度
とをそれぞれ検出する複数の温度センサと、温度
センサに接続されるとともに第１および第２手段
に駆動的に接続されて所定の標準に関連して検出
された温度に応答してそれぞれの弁を制御するよ
うになつた制御装置とを含む。図示の実施例にお
いては複数の温度センサを温度センサ３１，Ts
および３３，Tkで示す。制御装置はマイクロプ
ロセツサ２９とそれぞれの出力制御信号およびそ
れらの制御受容器（図示しない）で示す。
温度センサは温度を検出するのに用いる任意の
通常の型のセンサでよい。通常の型の導電センサ
は低温において用いられ、熱電対その他で示され
るが、溶接における温度は一般に高温で、赤外線
センサのような電磁エネルギセンサを用いて監視
（モニタ）すべき温度を示す電気出力を得ること
ができる。図示のように、温度センサ３１は切り
込みのシヨルダ（切り溝肩部）における温度を監
視するように設けられる。この温度センサは大気
の条件に影響されない信頼性のある監視をするた
めに25cm（10インチ）以内にしなければならな
い。好ましくは、天候の変化その他のような周囲
条件による温度変化を軽減するために温度センサ
は切り込みのシヨルダから６mm／（1/4）以内の
温度を測定する。温度センサ３３は切り込み内の
温度を測定するので周囲条件の変化の影響を受け
やすい。温度センサは切り込み内に深く向いてい
て放射された光のスペクトル振動数（または波
長）と振巾とを測定する。好ましくは温度センサ
３３は、切り込みの実際の温度にもつと正確に応
答するために、初り口の中点より下方の温度を検
出するように配置する。もちろん、切り込みの底
の温度を検出することもできる。また切断条件の
正確な読みを与える他の点も検出することができ
る。
制御手段は標準に関して検出されたそれぞれの
温度に応答する弁の制御のそれぞれの方向を決定
するあらかじめプログラムされた算法（アルゴリ
ズム）を含む。第１図の実施例では以下の算法を
マイクロプロセツサ２９にあらかじめプログラム
する。
算 法 １ Tk＝切り込み内の温度 Ts＝切り込み頭（先端）のシヨルダ面の温度 hi＝高、10＝低、ok＝それぞれの所定の標準内 条 件 応 答 Tk＝hi＆Ts＝10
トーチの穂先の移動速度を下げる Tk＝ok＆Ts＝10
燃料と酸素との両方を含む予熱を上げる Tk＝hi＆Ts＝ok 切断用酸素を増加させる Tk＝ok＆Ts＝hi 予熱を下げる Tk＝10＆Ts＝hi 速度を上げる Tk＝10＆Ts＝ok 切断用酸素を減少させる Tk＝hi＆Ts＝hi 予熱を下げる Tk＝10＆Ts＝10 予熱を上げる Tk＝ok＆Ts＝ok 変化なし マイクロプロセツサがこの算法を行なう流れ図
の後半を第２図に示す。これはまず算素、燃料、
予熱用燃料、予熱用酸素、金属板が白熱温度に達
した後は切断用酸素の各弁を開くことによりトー
チの穂先がセツトされた後に開始される。温度
Tk用の標準温度Nkおよび温度Ts用の基準温度Ns
は標準の一部としてマイクロプロセツサにあらか
じめセツトしておく。第２図からわかるように、
それからマイクロプロセツサ２９は温度Tkおよ
びTsを読み取る。まず温度Tkを基準切り込み温
度Nkと比較する。もしTkがNkより大きいと、プ
ログラムは「イエス」のルートを進み、TsとNs
とを比較してTsが表面温度標準Nsより小さいか
どうかを見る。もし小さいとブロツク３７に示さ
れるように速度を下げる。
答がノーであると、TsはNsと等しいかどうか
を見る。TsがNgと等しいと、ブロツク３９に示
すように切断用酸素を増大させる。答がノーで
TsがNsより大きいとブロツク４１に示すように
予熱を単に１単位下げる。マイクロプロセツサは
それからプログラムＡにもどる。
切り込みの温度TkがNkより大きくないと、プ
ログラムはルート４３を進み、温度Tkを標準温
度Nkと比較し、それらが等しいかどうかを見る。
もし等しいとプログラムはイエスのルートを進
み、Tsを再び基準温度Nsと比較する。TsがNsよ
り小さいと、ブロツク４５に示すように予熱を上
げる。もちろん予熱を上げるときには燃料と酸素
との両方を増加させる。上記のように、このこと
はそれぞれ燃料弁および酸素弁の別々の制御によ
つてするこができるかまたは燃料および酸素の予
熱弁へあらかじめセツトされた所定の比率で燃料
と酸素との両方を単にもつと流す中間の予熱弁を
制御することによりすることができる。TsがNs
より小さくなければノーのルートを進んで再び比
較する。Tsが標準Nsに等しいと、すべてのパラ
メータは所望どおりなので変化はない、もしノー
であると表面の温度Tsを標準Nsと比較する。Ts
がNsより大きいと、ブロツク４７に示すように
予熱を下げる。このときは予熱を上げることにつ
いて上記したこととは逆に予熱用酸素と燃料との
両方を減少させる。TsがNsより大きくないと、
プログラムは主プログラムＡにもどる。
同様にして切り込みの温度が標準と等しくない
と、ブロツク４９からブロツク５１へ下向きにノ
ートのルートを進み、TkとNkとを比較する。切
り込みの温度Tkが標準Nkより小さいと、表面温
度Tsとその標準Nsとを比較する。Ts，がNsより
小さいとブロツク４５に示すように予熱が上げら
れる。TsがNsより小さくないと、ノーのルート
を進む。TsとNsとが等しいと、ブロツク５３に
示されるように切断用酸素が減少される。もしノ
ーであると、プログラムは表面温度Tsと標準Ns
とを比較する。TsがNsより大きいと、ブロツク
５５に示すようにトーチの速度を上げる。Tsが
Nsより大きくないと主プログラムＡにもどる。
第１図の実施例においては切断が悪化した時を
示すパラメータとして、また穂先が詰まつた時の
目安として音の発生を監視（モニタ）する。具体
的には第１音響発生センサ５７を金属板の表面に
隣接して置いてマイクロプロセツサ２９に接続し
た高周波音記録器６１の形の制御装置に接続す
る。この音響発生監視の動作理論は第７図も参照
してほとんど完全に理解される。そこでは第１音
響発生センサ５７は金属板５９に隣接して置く。
第１音響発生センサは前置増幅器６２に接続す
る。増幅器６３はRMSモジユールおよびマイク
ロプロセツサ６５に接続する。異常（ピーク）の
発生を記録するのにチヤート記録器６７を用い
る。異常は解析してその出力で以下にもつと明ら
かになるように不良切断警報器または穂先の詰ま
り警報器を駆動する。
第２音響発生センサ６９をトーチの穂先の近く
に置いて穂先からの音響発生を監視する。第２音
響発生センサ６９も第７図では特別の前置増幅器
７１、RMSモジユールおよびマイクロプロセツ
サ６５、およびチヤート記録器６７で示された音
響記録器６１とマイクロプロセツサ２９との形の
制御装置に接続する。監視する音響エネルギは
50KHz−／ＭHzの範囲である。前置増幅器は監視
される周波数範囲において40dBの利得を持ち、
信号をRMSモジユールおよびマイクロプロセツ
サ６５に整合させる。通常動作に対する周波数は
マイクロプロセツサおよび高周波音記録器６１そ
れ自身またはRMSモジユールおよびマイクロプ
ロセツサ６５にセツトされる。周波数が標準から
外れたとき、第１音響発生センサ５７で検出され
ると不良切断が行なわれたことを示し、第２音響
発生センサ６９で検出されると穂先が詰まつたこ
とを示す。したがつて、音響エネルギの外れが第
１センサ５７で検出されるとマイクロプロセツサ
２９は不良切断警報器を駆動し、第２センサ６９
で検出されると穂先詰まり警報器を駆動する。
音響エネルギの発生は既に起つた事象を表わす
ので、それは制御パラメータとして用いられな
い。他方、切り込みの上下で検出される温度のパ
ラメータは誤動作が起こる前の変化を表わすの
で、より良好な制御変数である。詳しくは不良切
断警報器７３はマイクロプロセツサ２９と接続さ
れて第１センサ５７からの適当な信号に応答して
不良切断が起こつたことを示す。同様に穂先詰ま
り警報器７５はマイクロプロセツサ２９に接続さ
れて第２センサ６９からの信号に応答する。
RMSモジユールは50−500KHzの範囲の音響エ
ネルギを検出するように設計する。発生した音響
エネルギの正確な周波数は金属板の厚さとトーチ
の穂先の設計とによつて若干変化するが、この周
波数範囲が監視されるとき各組み合せに対して特
有の最適周波数の振巾がある。不良切断が起こる
と振巾はこの最適振巾から劇的に外れる。たとえ
ば、振巾は第７図に示すようにかなり増大して切
断が悪化したことを示す。同様に、第２センサ６
９で監視されたときは振巾の増大は穂先が詰まつ
たことを示す。振巾があらかじめ設定された標準
からかなり減少してそれぞれの警報器を駆動する
こともある。
第１図の実施例のものと異なる動作を第３図の
実施例について後述するが、いずれの場合も全体
的な動作は実質的に同じである。
第３図は予熱および切断用酸素ガス流を制御す
ることにより切断の質を保つ本発明の装置の構成
図を示す。この動作は異なる算法で用いられる。
これは複数の切断が同時になされるように複数の
穂先を棒その他に取り付けたとき用いられる。こ
れらの場合には個々の穂先の速度を調節すること
は困難なので、速度を補償する制御装置を用いる
とよい。
この実施例においては、第１図におけると同様
に、音響発生を監視することができる、切断が悪
化するか穂先が詰まると適当な警報器が鳴る。図
示の簡単のために、第１および７図に示した複音
響発生回路網は第３図の実施例では省略した。こ
のことは第３図の他の構成要素に影響を与えな
い。
同様に第３図においてはそれぞれ燃料および酸
素路および源自身は示さないが、第１図における
と同様に接続されることは理解されるであろう。
第３図の実施例においては装置１１は切断酸素制
御弁１７および予熱制御弁２７を含む。第１図に
関して説明したように、予熱制御弁２７は、予熱
酸素弁と燃料弁とが所定の部分で調節されて予熱
制御弁を増大させるだけで酸素と燃料との両方が
所望の比率で増加されることを意味する。トーチ
には穂先２３と表面温度Ts（切り溝肩部温度Ts）
を検出する第１温度センサ３１と切り込みの温度
Tk（切り溝内温度Tk）を検出する第２温度センサ
３３とがある。これらのセンサは温度入力モジユ
ール７７を経てマイクロプロセツサ２９に接続さ
れる。オン／オフスイツチ７９が停止線８１を経
てマイクロプロセツサ２９と接続されている。実
際にはこの同じオン／オフスイツチと停止線とは
第４図に関して後述するように第１図の実施例に
おいて用いられる。ひとたび切断部分における金
属板の温度が所定の標準に達するとトーチを移動
させて所定のパターンに切断する駆動オン／オフ
スイツチ８３がある。第３図の実施例においては
マイクロプロセツサ２９は切断酸素制御信号と予
熱制御信号とを発生する。
マイクロプロセツサには検出された温度に応答
してそれぞれの制御動作を行なうための、以下に
算法２と呼ぶ第２算法があらかじめプログラムさ
れる。
算法２ Tk＝切り込み内の温度 Ts＝切り込みの頭のシヨルダ面の温度 hi＝高、10＝低、ok＝それぞれの所定の標準内 条件 応答 Tk＝ok＆Ts＝ok 変化なし Tk＝hi＆Ts＝ok 酸素増大 Tk＝10＆Ts＝ok 酸素減少 Ts＝10 予熱増大 Ts＝hi 予熱減少 マイクロプロセツサがこの算法を行なう流れ図
を第４図に示す。ただし第４図の第１部分は一般
すなわち主プログラムであり、円で囲んだＡは第
２および４図においてプログラムのこの主部分に
再びはいることを示すのに用いたことを認識され
たい。右のプログラムの後半は第３図だけの実施
例である。流れ図のプログラムはトーチの穂先が
それぞれ酸素、燃料、予熱燃料、および予熱酸素
弁を開くことによつて準備された後に開始され
る。この実施例においては板上のスポツトを手動
で溶解温度すなわち白熱温度にする必要はない
が、プログラムは自動的にそうするのに用いるこ
とができる。マイクロプロセツサ２９「ターンオ
ン」にセツトすると動作開始の態勢になる。作業
員は開始ボタンを押す。マイクロプロセツサ２９
は作業員がオン／オフスイツチ７９をオンにした
かどうかチエツクする。作業員がスイツチをオン
にしないと、答は「停止＝誤」においてノーで、
マイクロプロセツサは単にこの点で循環するだけ
である。ひとたびオン／オフスイツチがオンにな
ると、マイクロプロセツサは駆動され酸素が供給
されているかどうかをチエツクし、予熱が開始さ
れたかどうかおよび速度駆動装置がオフかどうか
を見る。装置が開始状態にあるとマイクロプロセ
ツサはだめになつてブロツク８５中の表面温度を
続み取る。それからマイクロプロセツサは「予熱
が点火されたか（PH＝LIT）」を質問する。答が
ノーであるとブロツク８７で点火装置がオンにさ
れ、マイクロプロセツサはTsが十分高くなつて
予熱の点火が確実になるまでループを循環する。
この点においてブロツク８９の点火装置がオフに
なり、Tsが白熱温度Ｋと等しいかそれより高い
かを判断する。ノーであるとマイクロプロセツサ
は白熱温度に達するまで循環する。白熱温度に達
すると切断酸素が供給され、駆動スイツチと速度
スイツチとがオンにされ、予熱装置を進行状態に
調節する。これは切断酸素が用いられているとき
には予熱は小さくてよいので、最初の開始位置よ
りいくぶん小さい。自動工程のこの部分は第１図
または第３図の実施例に用いることができる。第
４図においてＡ点は算法ループにはいることを示
す。マイクロプロセツサがブロツク９１のTsお
よびTkを読んだ後に比較して表面温度Tsが所定
の標準Nsに等しいかどうかを判断する。ノーで
あるとマイクロプロセツサはノーのルートを進
み、TsがNsより小さいかどうかを判断する。ノ
ーであるとマイクロプロセツサはブロツク９３で
予熱を低下させる。TsがNsより小さいとマイク
ロプロセツサはブロツク９５で予熱を上昇させ、
リサイクルするか、作業員がスイツチ７９をオフ
にして「停止＝真」信号を停止線８１に与える
と、それを出て酸素予熱と速度とをオフにする。
TsがNsに等しいとTkがNkに等しいかどうかをチ
エツクする。ノーであるとマイクロプロセツサは
ノーのルートを右に進んでTkがNkより小さいか
どうかを判断する。ノーであるとブロツク９７で
酸素が増大される。TkがNkより小さいとブロツ
ク９９で酸素が減小される。TkがNkに等しいと
変化なしが信号されコンピユータは予熱および切
断酸素に関して最適な燃焼を維持する。それから
上記のようにリサイクルするか出る。
切断が終ると、「停止＝真」信号によつてマイ
クロプロセツサは酸素、予熱、および速度をオフ
にして動作を終ることができる。
所望なら切り込み内の温度を検出するセンサは
第５および６図に示すようにトーチまたはその穂
先ホルダの内部に装着することができる。第５，
６図の細長い穂先とホルダとにおいては予熱酸素
通路１０１、燃料通路１０３、切断酸素通路１０
５、および混合通路１０７が設けられている。実
際には予熱酸素通路は図示しない通路によつて混
合通路１０７に切り込まれている。切断酸素は通
路１０５を流下して温度センサ３３をよぎる。セ
ンサ３３は溶融鋼がある切り込みかな切断酸素通
路１０５ａを通つてきた光を検出する。穂先２３
はホルダ１１１と連結されている。周知のように
ホルダは複数の切断を同時に行なうための複数の
穂先が取り付けられた棒にあり接ぎされている。
図示の実施例では温度センサ３３となるシリコン
フオトダイオードが切り込みの先端を含む切り込
みの下部から放射された光を検出する。この実施
例においてはシリコンフオトダイオードを示した
が、遠隔ダイオードに対しては温度を検出するの
に光パイプを用いることができる。図示の実施例
では整合を維持するロールピン１１３でダイオー
ドを保持する。適当な電気接続をするために外部
の電記コネクタをロツクナツト１１７で適所に保
持するときガスケツト１１５が切断酸素の漏れを
防止する。
上記のことから本発明はさきに述べた目的を達
成することがわかる。
以上本発明を或る程度詳しく説明したが、本説
明は例示のためだけにしたものであつて、構成部
品の構成と組合せの詳細には本発明の精神と範囲
とから逸脱することなく種々の変化ができること
を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１つの実施例の概略図であ
る。第２図は予熱および切断ガス流とトーチの移
動速度とを制御して切断工程を自動制御するため
の流れ図である。第３図は予熱および切断酸素ガ
ス流を制御することにより切断面の質を維持する
のに用いるトーチ制御装置の構成図である。第４
図は予熱および切断酸素ガス流を制御することに
より切断面の質を維持するトーチ制御装置用の流
れ図である。第５図は切り込み中の温度を検出す
るセンサを内部に設けたトーチ穂先のホルダの部
分的上面図である。第６図は第５図の線−に
沿つた部分的断面図である。第７図は切断の進行
に伴なう特性音の変化を監視し、不良切断と穂先
の詰まりとを検出する音響発生センサをトーチを
金属板とに取り付けた本発明の実施例の概略図で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料と酸素とを混合してトーチの穂先から出
    すとき、金属板上のスポツトを加熱するための予
    熱陥として燃やし、切り溝形成工程において金属
    板を貫通して切り溝を設けるために金属板上の熱
    溶融金属スボツトを通して切断酸素を当て、所定
    路に沿つて金属板を切断するために該所定路に沿
    つて該トーチの穂先を移動させる金属板切断方法
    であつて、 ａ 金属板の切り溝の肩部及び切り溝内の複数の
    点において温度を検出し、 ｂ 金属板をほぼ最適条件で切断するために、前
    記検出温度とその各々の標準温度との差の組合
    わせに応じて予め設定される方法により該トー
    チ穂先の移動速度と、該設断酸素の量と、該予
    熱燃料及び酸素の量とを制御することを含む金
    属板切断方法。 ２ 前記制御を予めプログラム化した算法により
    自動的に行う、特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ３ 前記制御を前記複数の点における温度を検出
    する複数の温度センサにマイクロプロセツサを接
    続して行う、特許請求の範囲第２項に記載の方
    法。 ４ 前記算法が次の通りである特許請求の範囲第
    ３項に記載の方法。 Tk＝切り溝内温度 Ts＝切り溝肩部温度 条 件 応 答 Tk＝高、Ts＝低
    トーチ穂先の移動速度を下げる。 Tk＝標準、Ts＝低 燃料酸素共に予熱を上げる。 Tk＝高、Ts＝標準 切断酸素を増加させる。 Tk＝標準、Ts＝高 予熱を下げる。 Tk＝低、Ts＝高 移動速度を上げる。 Tk＝低、Ts＝標準 切断酸素を減少させる。 Tk＝高、Tk＝高 予熱を下げる。 Tk＝低、Ts＝低 予熱を上げる。 Tk、Ts＝標準 無変化 ５ 前記マイクロプロセツサ及び前記算法が運動
    トーチ用で、他のトーチ速度を変えることなく
    個々のトーチ速度が変えられない、特許請求の範
    囲第３項に記載の方法。 ６ 前記算法が次の通りである特許請求の範囲第
    ５項に記載の方法。 Tk＝切り溝内温度 Ts＝切り溝肩部温度 条 件 応 答 Tk、Ts＝標準 無変化 Tk＝高、Ts＝標準 切断酸素を増加させる。 Tk＝低、Ts＝標準 切断酸素を減少させる。 Ts＝低 予熱を上げる。 Ts＝高 予熱を下げる。 ７ 前記温度の検出を放射エネルギ放射波長によ
    り温度を検出する赤外線センサで行う、特許請求
    の範囲第１項に記載の方法。 ８ 前記センサが２個あり、切り溝肩部温度セン
    サは前記穂先から半径方向に25cm（10インチ）以
    内の温度を検出し、切り溝内温度センサは該穂先
    後方の形成中の切り溝内下方の温度を検出する、
    特許請求の範囲第７項に記載の方法。 ９ 前記切り溝肩部温度が前記穂先から半径方向
    に６cm（1/4インチ）以内で検出される、特許請
    求の範囲第８項に記載の方法。 １０ 前記切り溝内温度が表面から板厚の半分以
    上の距離において検出される、特許請求の範囲第
    ８項に記載の方法。 １１ 燃料と酸素とを混合してトーチの穂先から
    出すとき、金属板上のスボツトを加熱するための
    予熱陥として燃やし、切り溝形成工程において金
    属板を貫通して切り溝を設けるために金属板上の
    熱溶融金属スポツトを通して切断酸素を当て、所
    定路に沿つて金属板を切断するために該所定路に
    沿つて該トーチの穂先を移動させる金属板切断方
    法であつて、 ａ 金属板の切り溝の肩部及び切り溝内の複数の
    点において温度を検出し、 ｂ 金属板をほぼ最適条件で切断するために、前
    記検出温度とその各々の標準温度との差の組合
    わせに応じて予め設定される方法により該トー
    チ穂先の移動速度と、該切断酸素の量と、該予
    熱燃料及び酸素の量とを制御し、 ｃ 不良切断に際して警報を発生するために、切
    断中の金属板に隣接する高周波音響の放射を監
    視することを含む金属板切断方法。 １２ 前記高周波音響放射が前記穂先の近くで監
    視され、該穂先が詰まると警報を発生する、特許
    請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３ 前記高周波音響放射が前記穂先の近くで監
    視され、不良切断が起こると警報を発生する、特
    許請求の範囲第１１項に記載の方法。 １４ ａ 予熱及び切断用酸素の酸素源及び供給
    路と、 ｂ 金属板予熱用の燃料源及び供給路と、 ｃ 切断用酸素弁と、 ｄ 予熱用酸素弁と、 ｅ 燃料弁と、 ｆ 夫々の通路で前記弁と接続され、夫々の予熱
    用及び切断酸素通路とを有するトーチ穂先と、 ｇ 所定路に沿つて前記トーチ穂先を移動させる
    移動装置 とからなる金属板を切断する装置であつて、 ｈ 前記切断用酸素弁を制御する第１装置と、 ｉ 前記予熱用酸素弁を制御する第２装置と、 ｊ 前記燃料弁を制御する第３装置と、 ｋ 夫々切り溝肩部及び切り溝内部の温度を検出
    するように設ける複数の温度センサと、 ｌ 前記温度センサに接続されると共に前記第
    １、第２、及び第３装置を駆動するように接続
    され、前記検出温度とその各々の標準温度との
    差の組合わせに応じて前記各弁を制御する制御
    装置 とから成る金属板切断装置。 １５ 前記制御装置が予めプログラム化された算
    法により夫々前記弁を作動させるマイクロプロセ
    ツサを含む、許請求の範囲第１４項に記載の装
    置。 １６ ａ 予熱及び切断用酸素の酸素源及び供給
    路と、 ｂ 金属板予熱用の燃料源及び供給路と、 ｃ 切断用酸素弁と、 ｄ 予熱用酸素弁と、 ｅ 燃料弁と、 ｆ 夫々の通路で前記弁と接続され、夫々の予熱
    及び切断用酸素通路とを有するトーチ穂先と、 ｇ 所定路に沿つて前記トーチ穂先を移動させる
    移動装置 とからなる金属板を切断する装置であつて、 ｈ 前記切断用酸素弁を制御する第１装置と、 ｉ 前記予熱用酸素弁を制御する第２装置と、 ｊ 前記燃料弁を制御する第３装置と、 ｋ 前記移動装置を制御する第４装置と、 ｌ 夫々切り溝肩部及び切り溝内部の温度を検出
    するように設ける複数の温度センサと、 ｍ 前記温度センサに接続されると共に前記第
    １、第２、第３及び第４装置を駆動するように
    接続され、前記検出温度とその各々の標準温度
    との差の組合わせに応じて前記各弁を制御する
    と共に前記移動速度を制御する制御装置にし
    て、予めプログラム化された下記算法により該
    制御を行うためのマイクロプロセツサを含む制
    御装置 とから成る金属板切断装置。 Tk＝切り溝内温度 Ts＝切り溝肩部温度 条 件 応 答 Tk＝高、Ts＝低
    トーチ穂先の移動速度を下げる。 Tk＝標準、Ts＝低 燃料酸素共に予熱を上げる。 Tk＝高、Ts＝標準 切断酸素を増加させる。 Tk＝標準、Ts＝高 予熱を下げる。 Tk＝低、Ts＝高 移動速度を上げる。 Tk＝低、Ts＝標準 切断酸素を減少させる。 Tk＝高、Tk＝高 予熱を下げる。 Tk＝低、Ts＝低 予熱を上げる。 Tk、Ts＝標準 無変化 １７ 前記マイクロプロセツサ及び前記算法が運
    動トーチ用で、他のトーチ速度を変えることなく
    個々のトーチ速度が変えられない、特許請求の範
    囲第１６項に記載の装置。 １８ 前記算法が次の通りである特許請求の範囲
    第１７項に記載の装置。 Tk＝切り溝内温度 Ts＝切り溝肩部温度 条 件 応 答 Tk、Ts＝標準 無変化 Tk＝高、Ts＝標準 切断酸素を増加させる。 Tk＝低、Ts＝標準 切断酸素を減少させる。 Ts＝低 予熱を上げる。 Ts＝高 予熱を下げる。 １９ 前記温度の検出を放射エネルギ放射波長に
    より温度を検出する赤外線センサで行う、特許請
    求の範囲第１４項に記載の装置。 ２０ 前記センサが２個あり、切り溝肩部温度セ
    ンサは前記穂先から半径方向に25cm（10インチ）
    以内の温度を検出し、切り溝内温度センサが該穂
    先後方の形成中の切り溝内下方の温度を検出す
    る、特許請求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１ 前記切り溝肩部温度が前記穂先から半径方
    向に６cm（1/4インチ）以内で検出される、特許
    請求の範囲第２０項に記載の装置。 ２２ 前記切り溝内温度が表面から板厚の半分以
    上の距離において検出される、特許請求の範囲第
    ２０項に記載の装置。 ２３ 前記切り溝内温度を検出する温度センサが
    前記トーチ穂先内に埋め込まれる特許請求の範囲
    第１９項に記載の装置。
JP59053393A 1983-06-22 1984-03-19 鋼板の自動切断方法と装置 Granted JPS603967A (ja)

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