JP2000351076A - Plasma working method and its device - Google Patents
Plasma working method and its deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマアークに
よってピアシングや切断を行なうプラズマ加工方法およ
びプラズマ加工装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus for performing piercing and cutting using a plasma arc.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、プラズマ加工装置には、電極とそ
の電極の先端側（加工ワーク側）を覆うように配設され
るノズルとを備えるとともに、その電極とノズルとの間
には、作動ガスが通過する通路が形成されており、その
作動ガスが加工ワークに向けて噴出するように構成され
ているプラズマトーチが用いられている。このプラズマ
トーチは、電極とノズルとの間でパイロットアークを形
成し、前記作動ガスを加工ワークに向けて噴出させて電
極と加工ワークとの間に強いメインアーク（以下、プラ
ズマアークという）を形成させる。このプラズマアーク
は非常に高温でかつ高密度エネルギーを有しており、そ
のプラズマアークを加工ワークの同位置に安定的に持続
させればピアシングが行なわれる。一方、プラズマアー
クを安定的に持続させてプラズマトーチを移行させれば
切断が行なわれる。なお、前記ノズルの加工ワーク側
に、そのノズルを保護するシールドキャップを装着する
プラズマトーチを用いるプラズマ加工装置も採用されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma processing apparatus is provided with an electrode and a nozzle disposed so as to cover a tip end side (working work side) of the electrode, and an operation is provided between the electrode and the nozzle. A passage through which a gas passes is formed, and a plasma torch configured to eject the working gas toward a processing workpiece is used. This plasma torch forms a pilot arc between an electrode and a nozzle, and ejects the working gas toward a work to form a strong main arc (hereinafter, referred to as a plasma arc) between the electrode and the work. Let it. This plasma arc has a very high temperature and a high energy density, and piercing is performed if the plasma arc is stably maintained at the same position on the workpiece. On the other hand, if the plasma torch is shifted while the plasma arc is stably maintained, the cutting is performed. In addition, a plasma processing apparatus using a plasma torch in which a shield cap for protecting the nozzle is mounted on the processing work side of the nozzle is also employed.
【０００３】このようなプラズマ加工装置を用いて、特
に板厚の大きい加工ワークにピアシングを行なう場合、
加工ワークの溶融金属やスパッタが前記プラズマトーチ
に向けて飛び散り前記ノズルやシールドキャップ等が損
傷するという問題点がある。このような問題点を解決す
るために、切断可能な加工ワークの板厚（切断可能板
厚）とは別にピアシング可能な加工ワークの板厚（ピア
シング可能板厚）を設定し、このピアシング可能板厚を
切断可能板厚に比べて薄い板厚に設定している。したが
って、ピアシング不可能な板厚の加工ワークを切断する
場合、この加工ワークの端部にアークを点弧（着火）し
た後に、その端部から切断を開始するようにされてい
る。When piercing a work piece having a particularly large thickness using such a plasma processing apparatus,
There is a problem that the molten metal or spatter of the work to be scattered toward the plasma torch and the nozzle and the shield cap are damaged. In order to solve such a problem, the thickness of the pierceable work piece (piercable thickness) is set separately from the thickness of the pierceable work piece (cuttable thickness), and the pierceable plate thickness is set separately from the thickness of the pierceable work piece. The thickness is set to be smaller than the cuttable thickness. Therefore, when cutting a workpiece having a thickness that cannot be pierced, an arc is ignited (ignited) at the end of the workpiece, and then the cutting is started from the end.
【０００４】また、前記問題点を解決する別方法として
は、前記プラズマトーチのノズル近傍にブロー用ノズル
を設け、このブロー用ノズルから圧縮エア，窒素，酸素
等の流体をピアシング位置に吹きかけるようにして、加
工ワークの溶融金属がノズルやシールドキャップ等に向
けて飛び散らないように吹き飛ばす方法も採られてい
る。As another method for solving the above problem, a blow nozzle is provided near the nozzle of the plasma torch, and a fluid such as compressed air, nitrogen or oxygen is blown from the blow nozzle to a piercing position. In addition, a method is also employed in which the molten metal of the work is blown off toward the nozzle, the shield cap or the like so as not to scatter.
【０００５】一方、レーザ加工装置を用いて、加工ワー
クにピアシングを行なう場合はレーザ発振ノズルを予め
高い位置に配置してピアシングを開始し、そのピアシン
グを行ないながら前記レーザ発振ノズルを所定の位置ま
で引き下げる、すなわち加工ワークに接近させるように
して、加工ワークの溶融金属やスパッタによりレーザ発
振ノズル等が損傷しないようにされている。On the other hand, when piercing a work to be processed using a laser processing apparatus, a laser oscillation nozzle is arranged at a high position in advance to start piercing, and the laser oscillation nozzle is moved to a predetermined position while performing the piercing. The laser oscillation nozzle and the like are prevented from being damaged by the molten metal or the sputter of the work to be pulled down, that is, brought closer to the work.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように切断可能板厚とピアシング可能板厚とを別に設定
するプラズマ加工方法では、ピアシング不可能な板厚の
加工ワークを切断する際に、常に加工ワークの端部から
切断が開始されるため、材料の歩留まりが低下するとい
う問題点がある。また、プラズマトーチの位置決めに手
間がかかるという問題点がある。However, in the plasma processing method in which the cutable plate thickness and the pierceable plate thickness are separately set as described above, when a work having a plate thickness that cannot be pierced is cut, the work is always performed. Since the cutting is started from the end of the processed work, there is a problem that the yield of the material is reduced. Further, there is a problem that it takes time to position the plasma torch.
【０００７】また、プラズマトーチのノズル近傍のブロ
ー用ノズルにより溶融金属やスパッタを吹き飛ばす方法
では、ブロー用ノズルの配管ラインが別途必要となり、
制御が複雑になるとともに、溶融金属やスパッタを吹き
飛ばすため危険が伴うという問題点がある。また、圧縮
エア等を準備する必要がありコストが嵩むという問題点
もある。In the method of blowing off molten metal or spatter by a blow nozzle near the nozzle of the plasma torch, a separate piping line for the blow nozzle is required.
There is a problem that control becomes complicated and danger is involved because the molten metal and spatter are blown off. In addition, there is a problem that it is necessary to prepare compressed air or the like, which increases the cost.
【０００８】一方、前記レーザ加工装置によるピアシン
グ方法をプラズマ加工装置に適用しプラズマトーチを予
め高い位置に配置させた場合、前記作動ガスが加工ワー
クに到達しないなどの不都合により電極と加工ワークと
の間にプラズマアークが形成されず、すなわちアーク着
火が不良となってピアシングや切断を行なうことができ
ないという問題点がある。On the other hand, when the piercing method using the laser processing apparatus is applied to a plasma processing apparatus and the plasma torch is previously arranged at a high position, the working gas does not reach the processing work, and the working gas does not reach the processing work. There is a problem that no plasma arc is formed in between, that is, the arc ignition becomes poor and piercing and cutting cannot be performed.
【０００９】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、ピアシングを行なう際に加工ワー
クの溶融金属やスパッタの飛び散りによるノズルやシー
ルドキャップの損傷を防止して、ピアシング可能板厚と
切断可能板厚を同一にすることができ、容易かつ確実に
加工してピアシングおよび切断加工を行なうことができ
るプラズマ加工方法およびプラズマ加工装置を提供する
ことを目的とするものである。The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is possible to prevent damage to a nozzle or a shield cap due to splatter of molten metal or spatter of a work to be pierced when performing piercing. It is an object of the present invention to provide a plasma processing method and a plasma processing apparatus which can make a plate thickness equal to a cuttable plate thickness, and can perform piercing and cutting by performing processing easily and reliably.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る
発明）のプラズマ加工方法は、プラズマアークにより加
工ワークにピアシングを行なうプラズマ加工方法におい
て、（ａ）前記加工ワークとの間にプラズマアークを形
成する電極を内部に有するプラズマトーチをその加工ワ
ークのピアシング位置に相対移動させ、そのプラズマト
ーチを加工ワークに対してプラズマアークの着火が可能
な第１設定高さに相対位置決めする第１工程、（ｂ）前
記プラズマトーチの位置決め後、前記電極と加工ワーク
との間にプラズマアークを形成し、そのプラズマアーク
を保持しながら前記第１設定高さより加工ワークから離
れた位置である第２設定高さに、前記プラズマトーチを
予め設定される移動速度にて相対移動させる第２工程お
よび（ｃ）その後、ピアシングが完了するまで前記プラ
ズマトーチを第２設定高さに停止させた状態で前記プラ
ズマアークを保持させる第３工程を有することを特徴と
するものである。Means for Solving the Problems and Action / Effect In order to achieve the above-mentioned object, a plasma processing method according to a first aspect of the present invention (an invention according to claim 1) uses a plasma for piercing a workpiece by a plasma arc. In the processing method, (a) a plasma torch having an electrode for forming a plasma arc with the processing workpiece is moved relatively to a piercing position of the processing workpiece, and the plasma torch is moved with respect to the processing workpiece by the plasma arc. A first step of relative positioning at a first set height at which ignition is possible, (b) after positioning of the plasma torch, forming a plasma arc between the electrode and a workpiece, and holding the plasma arc; The plasma torch is moved to a second set height, which is a position further away from the workpiece than the first set height. (C) a third step of holding the plasma arc with the plasma torch stopped at a second set height until piercing is completed. Is what you do.
【００１１】本発明においては、プラズマトーチを加工
ワークのピアシング位置に相対移動させ、プラズマトー
チの加工ワークに対する高さを予め設定されているプラ
ズマアークの着火が可能な高さ（第１設定高さ）に相対
位置決めし、電極−加工ワーク間にプラズマアークを着
火させた後、そのプラズマアークを保持しつつ移動可能
に設定されている移動速度でプラズマトーチを加工ワー
クから引き離すようにして前記第１設定高さより加工ワ
ークから離れた位置（第２設定高さ）でプラズマトーチ
を停止させてピアシングを完了させる。こうして板厚の
大きい加工ワークにピアシングを行なう場合であって
も、プラズマアークの高熱により飛び散る加工ワークの
溶融金属やスパッタが前記プラズマトーチの先端部（ノ
ズル）を損傷させるのを防止するようにしている。な
お、前記第１設定高さはプラズマアークの着火が可能な
上限値であるのが好ましく、移動速度はプラズマアーク
を保持させた状態で移動可能な最高速度が好ましい。In the present invention, the plasma torch is relatively moved to the piercing position of the work, and the height of the plasma torch with respect to the work is set to a height at which a preset plasma arc can be ignited (first set height). ), A plasma arc is ignited between the electrode and the work, and the plasma torch is separated from the work at a moving speed set to be movable while holding the plasma arc. The plasma torch is stopped at a position (second set height) farther from the processing work than the set height to complete the piercing. Thus, even when piercing a work piece having a large thickness, the molten metal or spatter of the work piece scattered by the high heat of the plasma arc is prevented from damaging the tip (nozzle) of the plasma torch. I have. Note that the first set height is preferably an upper limit value at which the plasma arc can be ignited, and the moving speed is preferably the highest speed at which the plasma arc can be moved while being held.
【００１２】本発明によれば、従来の問題点に記載され
るようにピアシング可能板厚と切断可能板厚とを別に設
定する必要がなくなり、ブロー用ノズルや圧縮エア等を
用いることなく簡易な構成で、厚みのある加工ワークに
対して容易にかつ確実にピアシングを行なうことができ
る。このため、例えば切断加工を行う場合に、加工ワー
クの任意の位置にピアシングを行なうことができ、その
位置から切断を開始することができるため、歩留まりの
向上を図ることができるとともに、位置決めも容易であ
るという効果を奏する。また、一旦第１設定高さで電極
−加工ワーク間にプラズマアークを形成した後、プラズ
マトーチを加工ワークから遠ざけるようにしているた
め、プラズマアーク不良により、ピアシング不能や切断
不能などの問題が生じるのを防止することができるとい
う効果を奏する。According to the present invention, it is not necessary to separately set a pierceable plate thickness and a cuttable plate thickness as described in the conventional problems, and a simple and simple method can be used without using a blowing nozzle or compressed air. With this configuration, piercing can be easily and reliably performed on a thick work piece. For this reason, for example, when performing a cutting process, piercing can be performed at an arbitrary position on the processed work, and cutting can be started from that position, so that the yield can be improved and positioning is easy. This has the effect of being Further, once a plasma arc is formed between the electrode and the workpiece at the first set height, the plasma torch is moved away from the workpiece, so that a problem such as piercing failure or inability to cut due to poor plasma arc occurs. This has the effect that it can be prevented.
【００１３】次に、第２発明（請求項２に係る発明）の
プラズマ加工方法においては、プラズマアークにより加
工ワークを切断するプラズマ加工方法において、（ａ）
前記加工ワークとの間にプラズマアークを形成する電極
を内部に有するプラズマトーチをその加工ワークのピア
シング位置に相対移動させ、そのプラズマトーチを加工
ワークに対してプラズマアークの着火が可能な第１設定
高さに相対位置決めする第１工程、（ｂ）前記プラズマ
トーチの位置決め後、前記電極と加工ワークとの間にプ
ラズマアークを形成し、そのプラズマアークを保持しな
がら前記第１設定高さより加工ワークから離れた位置で
ある第２設定高さに、前記プラズマトーチを予め設定さ
れる移動速度にて相対移動させる第２工程、（ｃ）その
後、ピアシングが完了するまで前記プラズマトーチを第
２設定高さに停止させた状態で前記プラズマアークを保
持させる第３工程および（ｄ）前記ピアシング完了後、
前記加工ワークを切断可能な所定高さにプラズマトーチ
を相対移動させて切断を開始する第４工程を有すること
を特徴とするものである。Next, in a plasma processing method according to a second invention (an invention according to claim 2), there is provided a plasma processing method for cutting a workpiece by a plasma arc.
A first setting capable of relatively moving a plasma torch having an electrode for forming a plasma arc between the workpiece and the workpiece to a piercing position of the workpiece, and enabling the plasma torch to ignite the plasma arc on the workpiece. A first step of relative positioning at a height, and (b) after positioning of the plasma torch, forming a plasma arc between the electrode and the work, and holding the plasma arc from the first set height while holding the plasma arc. A second step of relatively moving the plasma torch at a predetermined moving speed to a second set height that is a position away from the second set height, and (c) thereafter, moving the plasma torch to the second set height until piercing is completed. A third step of holding the plasma arc in a stopped state, and (d) after completion of the piercing,
The method further comprises a fourth step of relatively moving the plasma torch to a predetermined height at which the work can be cut and starting cutting.
【００１４】本発明においては、前記第１発明と同様に
して加工ワークにピアシングを形成した後、プラズマア
ークを電極−加工ワーク間に形成した状態でプラズマト
ーチを加工ワークの切断可能高さに移動させ、そのプラ
ズマトーチを切断形状に応じて相対移動させるようにし
て加工ワークが切断される。こうして、第１発明の効果
に加えて、ピアシング完了後の加工ワークの切断をスム
ーズに行なうことができるという効果を奏する。In the present invention, after piercing is formed on the work in the same manner as in the first invention, the plasma torch is moved to a height at which the work can be cut while the plasma arc is formed between the electrode and the work. Then, the workpiece is cut by moving the plasma torch relative to the cutting shape. Thus, in addition to the effect of the first invention, there is an effect that the work piece can be cut smoothly after the piercing is completed.
【００１５】前記第１発明および第２発明においては、
前記加工ワークと電極との間に形成されるプラズマアー
クの電圧を検出し、その電圧の勾配の変化により前記ピ
アシング完了を検出するのが好ましい。前記プラズマア
ークの電圧は、加工ワーク表面からピアシングが進行さ
れるにしたがって徐々に上昇し、プラズマアークがその
加工ワークを貫通した時点（ピアシングが完了した時
点）でプラズマアーク電圧が瞬間的に急上昇する特性を
有している。この特性を用いて、前記プラズマアーク電
圧の瞬間的急上昇を検出することにより、正確かつ容易
にピアシング完了を検出できるという効果を奏する。In the first and second inventions,
It is preferable that a voltage of a plasma arc formed between the work and the electrode is detected, and completion of the piercing is detected based on a change in a gradient of the voltage. The voltage of the plasma arc gradually increases as the piercing progresses from the surface of the work, and the plasma arc voltage instantaneously rises when the plasma arc penetrates the work (when the piercing is completed). Has characteristics. By using this characteristic to detect the instantaneous sharp rise of the plasma arc voltage, it is possible to accurately and easily detect the completion of piercing.
【００１６】また、前記第１発明および第２発明におい
ては、前記プラズマトーチを第２設定高さに停止させた
状態で加工ワークと電極との間に形成されるプラズマア
ークの保持時間を予め設定し、その設定された保持時間
が経過した時点を前記ピアシング完了として検出するの
が好ましい。こうすることで、簡易な制御でピアシング
完了を検出できるという効果を奏する。In the first invention and the second invention, the holding time of the plasma arc formed between the workpiece and the electrode with the plasma torch stopped at the second set height is set in advance. Preferably, the point in time when the set retention time has elapsed is detected as the completion of the piercing. This has an effect that piercing completion can be detected with simple control.
【００１７】次に、第３発明（請求項５に係る発明）に
よるプラズマ加工装置においては、内部に配置される電
極と先方に配置される加工ワークとの間にプラズマアー
クを形成させるプラズマトーチと、このプラズマトーチ
を前記加工ワークに対して３次元方向に相対移動させる
移動手段とを備えるプラズマ加工装置において、（ａ）
電極−加工ワーク間にプラズマアークの着火が可能なプ
ラズマトーチの加工ワークに対する第１設定高さと、前
記第１設定高さより加工ワークから離れたプラズマトー
チの加工ワークに対する第２設定高さと、前記第１設定
高さから第２設定高さへプラズマトーチを相対移動させ
る際に電極−加工ワーク間に形成されたプラズマアーク
を保持可能な移動速度とが予め記憶されている記憶手段
と、（ｂ）前記プラズマアークによって加工ワークにピ
アシングが完了したことを検出するピアシング完了検出
手段と（ｃ）前記記憶手段に記憶された各値を読み込
み、前記プラズマトーチを加工ワークのピアシング位置
で、かつ前記第１設定高さに相対移動させ、プラズマア
ークの着火が行なわれた後に前記移動速度で第２設定高
さへ相対移動させ、その後前記ピアシング完了検出手段
によりピアシング完了が検出されるまで前記プラズマト
ーチを第２設定高さに停止させるように前記移動手段を
制御する制御手段と、を備えることを特徴とするもので
ある。Next, in a plasma processing apparatus according to a third invention (an invention according to claim 5), a plasma torch for forming a plasma arc between an electrode disposed inside and a processing work disposed ahead is provided. A moving means for moving the plasma torch relative to the processing work in a three-dimensional direction.
A first set height of the plasma torch capable of igniting a plasma arc between the electrode and the work to be processed, a second set height of the plasma torch to be more distant from the work than the first set height, and Storage means for storing in advance a moving speed capable of holding a plasma arc formed between the electrode and the work when the plasma torch is relatively moved from the first set height to the second set height; and (b) Piercing completion detecting means for detecting completion of piercing of the workpiece by the plasma arc; and (c) reading each value stored in the storage means, and placing the plasma torch at the piercing position of the workpiece and at the first position. Relative movement to the set height, relative movement to the second set height at the moving speed after the ignition of the plasma arc, Is characterized in that and a control means for controlling said moving means so as to stop the plasma torch to the second set height until piercing completion is detected by the piercing completion detection means after.
【００１８】本発明においては、記憶手段に予め加工ワ
ークの板厚，材質等に応じて、プラズマトーチの加工ワ
ークに対する高さ（第１設定高さ，第２設定高さ）およ
びプラズマトーチを第１設定高さから第２設定高さへ移
動させる際の移動速度がそれぞれ設定されている。な
お、前記第１設定高さは、電極−加工ワーク間にプラズ
マアークの着火が可能な高さであり、その高さの上限値
であるのが好ましい。また、前記第２設定高さは前記第
１設定高さより加工ワークから離れた高さであり、前記
移動速度は電極−加工ワーク間に形成されているプラズ
マアークを保持しつつ前記プラズマトーチを第１設定高
さから第２設定高さへ移動可能な速度であり、その速度
の最高値であるのが好ましい。In the present invention, the height (first set height, second set height) of the plasma torch and the plasma torch with respect to the work to be processed and the plasma torch are stored in the storage means in advance in accordance with the thickness, material, etc. of the work to be processed. The moving speed when moving from the first set height to the second set height is set. The first set height is a height at which a plasma arc can be ignited between the electrode and the workpiece, and is preferably an upper limit value of the height. Further, the second set height is a height further away from the work to be processed than the first set height, and the moving speed is equal to the second torch while holding the plasma arc formed between the electrode and the work. It is a speed at which it is possible to move from the first set height to the second set height, and is preferably the highest value of the speed.
【００１９】本発明において、前記プラズマトーチの移
動を制御する制御手段は、加工ワークに対応する第１設
定高さ，第２設定高さおよび移動速度をそれぞれ前記記
憶手段から読み込み、そのプラズマトーチを加工ワーク
のピアシング位置で、前記第１設定高さに相対移動さ
せ、プラズマアークの着火が行なわれた後に前記移動速
度で第２設定高さへ相対移動させ、その後検出手段から
ピアシング完了が検出されるまで前記プラズマトーチを
第２設定高さに停止させるように制御している。こうし
て、板厚の大きい加工ワークにピアシングを行なう場合
であっても、プラズマアークの高熱や高密度エネルギー
により飛び散る加工ワークの溶融金属やスパッタが前記
プラズマトーチの先端部（ノズル）を損傷させるのを防
止することが可能である。In the present invention, the control means for controlling the movement of the plasma torch reads the first set height, the second set height and the moving speed corresponding to the work to be processed from the storage means, respectively, and reads the plasma torch. At the piercing position of the processed workpiece, the workpiece is relatively moved to the first set height, and after the plasma arc is ignited, the workpiece is relatively moved to the second set height at the moving speed. Until the plasma torch is stopped at the second set height. In this way, even when piercing a work piece having a large thickness, the molten metal or spatter of the work piece that is scattered by the high heat or high-density energy of the plasma arc does not damage the tip (nozzle) of the plasma torch. It is possible to prevent.
【００２０】本発明によれば、前記第１および第２発明
と同様に簡易な構成で、例えば厚みのある加工ワークに
対しても容易にかつ確実にピアシングを行なうことがで
き、歩留まりの向上を図ることができるという効果を奏
する。また、第１設定高さで電極−加工ワーク間に形成
されたプラズマアークを保持しつつ、プラズマトーチを
加工ワークから遠ざけるようにして加工されているた
め、プラズマアーク不良などの問題が生じるのを防止す
ることができるという効果を奏する。According to the present invention, piercing can be easily and reliably performed even on a thick work, for example, with a simple structure similar to the first and second inventions, and the yield can be improved. This has the effect that it can be achieved. In addition, since the plasma torch is processed away from the processing work while maintaining the plasma arc formed between the electrode and the processing work at the first set height, problems such as poor plasma arc occur. This has the effect that it can be prevented.
【００２１】第４発明（請求項６に係る発明）のプラズ
マ加工装置においては、内部に配置される電極と先方に
配置される加工ワークとの間にプラズマアークを形成さ
せるプラズマトーチと、このプラズマトーチを前記加工
ワークに対して３次元方向に相対移動させる移動手段と
を備えるプラズマ加工装置において、（ａ）電極−加工
ワーク間にプラズマアークの着火が可能なプラズマトー
チの加工ワークに対する第１設定高さと、前記第１設定
高さより加工ワークから離れたプラズマトーチの加工ワ
ークに対する第２設定高さと、前記第１設定高さから第
２設定高さへプラズマトーチを相対移動させる際に電極
−加工ワーク間に形成されたプラズマアークを保持可能
な移動速度と、前記プラズマトーチを第２設定高さで保
持する保持時間とが予め記憶されている記憶手段と、
（ｂ）前記記憶手段に記憶された各値を読み込み、前記
プラズマトーチを加工ワークのピアシング位置で、かつ
前記第１設定高さに相対移動させ、プラズマアークの着
火が行なわれた後前記移動速度で第２設定高さへ相対移
動させ、その後プラズマトーチを第２設定高さに前記保
持時間停止させるように前記移動手段を制御する制御手
段と、を備えることを特徴とするものである。In the plasma processing apparatus according to the fourth invention (an invention according to claim 6), a plasma torch for forming a plasma arc between an electrode disposed inside and a processing work disposed ahead, (A) a first setting for a processing work of a plasma torch capable of igniting a plasma arc between an electrode and a processing work; A height, a second set height of the plasma torch farther from the work than the first set height with respect to the work, and electrode-machining when the plasma torch is relatively moved from the first set height to the second set height. A moving speed capable of holding the plasma arc formed between the works, a holding time for holding the plasma torch at the second set height, and A storage means stored in advance,
(B) reading each value stored in the storage means, moving the plasma torch relatively to the piercing position of the processing work and to the first set height, and after the plasma arc is ignited, the moving speed And control means for controlling the moving means so that the plasma torch is stopped at the second set height for the holding time thereafter.
【００２２】本発明においては、記憶手段に予め加工ワ
ークの板厚，材質等に応じて、前記第３発明と同様に第
１設定高さと、第２設定高さと、移動速度と、さらに前
記プラズマトーチを第２設定高さで保持してピアシング
が完了するまでの保持時間が設定されて記憶されてい
る。In the present invention, the first set height, the second set height, the moving speed, and the plasma are stored in the storage means in advance according to the plate thickness, material, etc. of the work to be processed in the same manner as in the third invention. The holding time until the torch is held at the second set height and the piercing is completed is set and stored.
【００２３】本発明において、前記プラズマトーチの移
動を制御する制御手段は、加工ワークに対応する第１設
定高さ，第２設定高さ，移動速度および保持時間をそれ
ぞれ前記記憶手段から読み込み、そのプラズマトーチを
加工ワークのピアシング位置で、かつ前記第１設定高さ
に相対移動させ、プラズマアークの着火が行なわれた後
に前記移動速度で第２設定高さへ相対移動させ、その後
前記保持時間が経過するまで前記プラズマトーチを第２
設定高さに停止させるように制御している。こうして、
板厚の大きい加工ワークにピアシングを行なう場合であ
っても、プラズマアークの高熱や高密度エネルギーによ
り飛び散る加工ワークの溶融金属やスパッタが前記プラ
ズマトーチの先端部（ノズル）を損傷させるのを防止し
て、前記第３発明と同様の効果を奏する。In the present invention, the control means for controlling the movement of the plasma torch reads a first set height, a second set height, a moving speed and a holding time corresponding to the work to be processed from the storage means, respectively. The plasma torch is relatively moved to the first set height at the piercing position of the processing work, and after the ignition of the plasma arc is performed, the plasma torch is relatively moved to the second set height at the moving speed. Until the elapse of the plasma torch
It is controlled to stop at the set height. Thus,
Even when piercing a work piece having a large thickness, it is possible to prevent the molten metal or spatter of the work piece scattered by the high heat or high density energy of the plasma arc from damaging the tip (nozzle) of the plasma torch. Thus, the same effects as those of the third invention can be obtained.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】次に、本発明によるプラズマ加工
方法およびプラズマ加工装置の具体的な実施の形態につ
き、図面を参照しつつ説明する。Next, specific embodiments of the plasma processing method and the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２５】図１は、本発明の一実施例に係るプラズマ
加工装置の概略的な模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
【００２６】本実施例のプラズマ加工装置１において
は、略円筒形状のプラズマトーチ２の先方に切断される
加工ワーク３が配置されており、前記プラズマトーチ２
の略中心位置に配置される略円柱状の電極４にプラズマ
電流を供給するプラズマアーク電源５のマイナス端子が
接続されており、そのプラズマアーク電源５のプラス端
子が前記加工ワーク３に接続されている。また、前記プ
ラズマアーク電源５に対して並列に配設される高周波発
生器６のプラス端子が後述するプラズマトーチ２のノズ
ル７にスイッチ６ａを介して接続されている。In the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, a processing work 3 to be cut is disposed in front of a substantially cylindrical plasma torch 2.
A minus terminal of a plasma arc power supply 5 for supplying a plasma current is connected to a substantially columnar electrode 4 arranged at a substantially central position of the workpiece, and a plus terminal of the plasma arc power supply 5 is connected to the processing work 3. I have. Further, a plus terminal of a high frequency generator 6 arranged in parallel with the plasma arc power supply 5 is connected to a nozzle 7 of a plasma torch 2 described later via a switch 6a.
【００２７】前記プラズマトーチ２は、前記電極４と、
その電極４の外周側を覆う略円筒形状でかつ加工ワーク
３に対向する面（先端面）に細い口径のノズルオリフィ
ス８を有するノズル７とを備えており、前記電極４とノ
ズル７との間には作動ガス通路９が形成されている。こ
の作動ガス通路９には、図示されない作動ガス供給系統
から作動ガスが前記ノズル７の基端側から供給されると
ともに、前記ノズルオリフィス８から加工ワーク３に向
けて噴出するようにされている。The plasma torch 2 comprises the electrode 4
A nozzle 7 having a substantially orifice-shaped nozzle orifice 8 on a surface (tip surface) facing the workpiece 3 and having a substantially cylindrical shape covering the outer peripheral side of the electrode 4, between the electrode 4 and the nozzle 7. Is formed with a working gas passage 9. A working gas is supplied to the working gas passage 9 from a base end side of the nozzle 7 from a working gas supply system (not shown), and is jetted from the nozzle orifice 8 toward the work 3.
【００２８】前記電極４のプラズマアーク発生点となる
先端部には、プラズマアークＡの高熱に耐え得る高融点
材料製（例えば、ハフニウム製，ジルコニウム製，合金
製等）の耐熱インサート１０が装着されている。A heat-resistant insert 10 made of a high-melting-point material (for example, hafnium, zirconium, alloy, or the like) capable of withstanding the high heat of the plasma arc A is attached to the tip of the electrode 4 where the plasma arc is generated. ing.
【００２９】前記電極４−加工ワーク３間にプラズマア
ークＡを形成するに際しては、前記スイッチ６ａをＯＮ
状態にして、電極４とノズル７との間にパイロットアー
ク（図示省略）が着火される。前記パイロットアークが
着火される直前から前記作動ガス通路９に作動ガスが供
給されており、この電離された導電性を持つ作動ガスが
前記ノズルオリフィス８を通じて加工ワーク３に噴出さ
れ、電極４−加工ワーク３間にプラズマアークＡを着火
させる。なお、パイロットアークは、プラズマアークＡ
の着火後、スイッチ６ａをＯＦＦ状態にして消弧され
る。When the plasma arc A is formed between the electrode 4 and the workpiece 3, the switch 6a is turned on.
In this state, a pilot arc (not shown) is ignited between the electrode 4 and the nozzle 7. Immediately before the pilot arc is ignited, a working gas is supplied to the working gas passage 9, and the ionized conductive working gas is ejected to the work 3 through the nozzle orifice 8, and the electrode 4 is processed. A plasma arc A is ignited between the works 3. The pilot arc is plasma arc A
After the ignition, the switch 6a is turned off to extinguish the arc.
【００３０】前記プラズマアークＡは、ノズルオリフィ
ス８による拘束性と作動ガス気流による熱的ピンチ作用
が効果的に働いて高温で、かつ高密度エネルギーを有す
るプラズマアークとなっている。このようにして形成さ
れるプラズマアークＡが加工ワーク３を溶融して、ピア
シングや切断が行なわれる。The plasma arc A is a plasma arc having a high temperature and a high density of energy due to the effective restraint by the nozzle orifice 8 and the thermal pinch action by the working gas flow. The plasma arc A formed in this manner melts the work 3 and performs piercing and cutting.
【００３１】また、前記プラズマトーチ２は駆動部（本
発明における移動手段に相当する。）１１によって、加
工ワーク３に対して３次元方向に移動可能に支持されて
いる。その駆動部１１は後述する制御部１２に接続され
ており、その制御部１２から入力される制御信号に基づ
いて前記プラズマトーチ２を３次元方向に移動させるよ
うに制御されている。The plasma torch 2 is supported by a driving unit (corresponding to a moving means in the present invention) 11 so as to be movable in a three-dimensional direction with respect to the workpiece 3. The driving unit 11 is connected to a control unit 12 described later, and is controlled to move the plasma torch 2 in a three-dimensional direction based on a control signal input from the control unit 12.
【００３２】前記制御部１２には、各種加工ワークに対
応する切断条件データベース，ピアス条件データベース
が記憶されている記憶部１３が接続されるとともに、前
記電極４−加工ワーク３間の電圧（プラズマアーク電
圧）を監視するモニタ（本発明における検出手段に相当
する）１４が接続されている。このプラズマアーク電圧
は、加工ワーク３表面からピアシングが進行されるにし
たがって徐々に上昇し、プラズマアークＡがその加工ワ
ーク３を貫通した時点（ピアシングが完了した時点）で
瞬間的に急上昇する特性を有している。この特性を用い
て、前記プラズマアーク電圧の瞬間的急上昇を検出し
て、ピアシングの完了を検出する。The control section 12 is connected to a storage section 13 for storing a cutting condition database and a piercing condition database corresponding to various types of work pieces, and a voltage (plasma arc) between the electrode 4 and the work piece 3. A monitor (corresponding to a detecting means in the present invention) 14 for monitoring the voltage) is connected. The plasma arc voltage gradually rises as piercing progresses from the surface of the work 3 and instantaneously sharply rises when the plasma arc A penetrates the work 3 (when piercing is completed). Have. Using this characteristic, the instantaneous sharp rise of the plasma arc voltage is detected to detect the completion of the piercing.
【００３３】前記切断条件データベースとしては、加工
ワーク３の板厚および材質などに応じてそれぞれ設定さ
れるプラズマトーチ２の切断高さ，切断速度，第１設定
高さＨ１（プラズマアーク着火時の高さ），電流値，補
正量および作動ガス圧が記憶されている。また、前記ピ
アス条件データベースとしては、設定板厚値（従来のピ
アシング可能板厚値）と、加工ワーク３の板厚および材
質などに応じてそれぞれ設定されるプラズマトーチ２の
第２設定高さＨ２と、プラズマトーチ２を第１設定高さ
Ｈ１から第２設定高さＨ２へ移動させる際の移動速度と
が記憶されている。なお、本実施例において、第１設定
高さＨ１はプラズマアークＡの着火が可能な上限値とさ
れており、第２設定高さＨ２はその第１設定高さＨ１よ
りさらに加工ワーク３から離れた位置とされており、前
記移動速度は第１設定高さＨ１で電極４−加工ワーク３
間に形成されたプラズマアークＡを保持しつつ第２設定
高さＨ２へ移動可能な最大速度とされている。The cutting condition database includes a cutting height, a cutting speed, and a first set height H 1 of the plasma torch 2 which are set according to the plate thickness and the material of the workpiece 3, respectively. Height), current value, correction amount, and working gas pressure are stored. The piercing condition database includes a set plate thickness value (conventional piercable plate thickness value) and a second set height H of the plasma torch 2 set according to the plate thickness and the material of the workpiece 3. 2, and the moving speed for moving the plasma torch 2 first set from the height H 1 to the second set height H 2 is stored. In this embodiment, first set the height H 1 is the upper limit that can ignite the plasma arc A, the second set height H 2 is further processed workpiece from a first set height H 1 are a distance from 3, the moving speed of the electrode 4 workpiece 3 in the first set the height H 1
There is a retained while the maximum speed that can move the second set to the height H 2 of the formed plasma arc A between.
【００３４】次に、制御部１２によるプラズマトーチ２
の駆動部１１を制御してプラズマ加工を行なう手順につ
いて、図２に示されるフローチャートに基づいて説明す
る。Next, the plasma torch 2
The procedure for controlling the driving unit 11 to perform the plasma processing will be described based on the flowchart shown in FIG.
【００３５】Ｓ１：加工スタートの指令を受けて、図示
されないＮＣ装置によって予め指定されているピアシン
グ位置にプラズマトーチ２を移動させる。なお、前記Ｎ
Ｃ装置には、加工ワークの形状，板厚，材質や各加工ワ
ークの切断形状等が認識されている。 Ｓ２〜Ｓ４：次に、前記記憶部１３から加工ワーク３に
対応するピアス条件を読み込んで、前記プラズマトーチ
２を第１設定高さＨ１に位置決めし、さらに前記記憶部
１３から前記加工ワーク３に対応する切断条件も合わせ
て読み込む。 Ｓ５：続いて、前記加工ワーク３の板厚が、前記ピアス
条件で設定されている設定板厚値以上であるかあるいは
本発明の機能が有効であるか否かを判定する。 Ｓ６〜Ｓ７：前記加工ワーク３の板厚が設定板厚値以上
あるいは本発明の機能が有効である場合には、前記電極
４−加工ワーク３にプラズマアークＡを着火させるとと
もに、このプラズマアークＡを保持可能な移動速度でプ
ラズマトーチ２を第２設定高さＨ２へ移動させる。 Ｓ８〜Ｓ９：前記プラズマアークＡを保持した状態でプ
ラズマトーチ２を第２設定高さＨ２に停止させておき、
前記プラズマアーク電圧モニタ１４によるプラズマアー
ク電圧の勾配が瞬間的に急上昇するのを検出することに
よりピアシング完了を検知して、ピアシングを終了す
る。 Ｓ１０〜Ｓ１２：こうしてピアシングが完了した時点
で、前記プラズマアークＡを保持したまま前記プラズマ
トーチ２を切断高さに移動させるとともに、前記ＮＣ装
置より指令される切断形状にプラズマトーチ２を移動さ
せて切断を開始し、切断終了信号が入力された時点でプ
ラズマ加工を終了する。S1: In response to a processing start command, the plasma torch 2 is moved to a piercing position specified in advance by an NC device (not shown). The N
The C device recognizes the shape, plate thickness, material, cut shape of each processed work, and the like of the processed work. S2 to S4: Next, reads the piercing condition corresponding to the workpiece 3 from the storage unit 13, the plasma torch 2 is positioned at the first set height H 1, the workpiece 3 further from the storage unit 13 The cutting conditions corresponding to are also read. S5: Subsequently, it is determined whether the plate thickness of the work 3 is equal to or larger than the plate thickness set under the piercing condition or whether the function of the present invention is effective. S6 to S7: When the plate thickness of the work 3 is equal to or greater than the set plate thickness or when the function of the present invention is effective, the plasma arc A is ignited on the electrode 4 and the work 3 and the plasma arc A the plasma torch 2 is moved a second set to the height H 2 in holdable mobile speed. S8～S9: allowed to stop the plasma torch 2 in the second set the height H 2 while holding the plasma arc A,
The piercing is completed by detecting the instantaneous sharp rise of the plasma arc voltage gradient by the plasma arc voltage monitor 14 to detect the completion of the piercing. S10 to S12: When the piercing is completed, the plasma torch 2 is moved to the cutting height while holding the plasma arc A, and the plasma torch 2 is moved to the cutting shape instructed by the NC device. The cutting is started, and the plasma processing is ended when the cutting end signal is input.
【００３６】Ｓ１３〜Ｓ１４：前述のステップＳ５にお
いて、加工ワーク３の板厚が設定板厚値未満の場合に
は、前記電極４−加工ワーク３間にプラズマアークＡを
着火させ、このプラズマアークＡを保持させて前記プラ
ズマアーク電圧モニタ１４によるプラズマアーク電圧の
勾配が瞬間的に急上昇するのを検出することによりピア
シング完了を検知して、ピアシングを終了し、前記ステ
ップＳ９以下の操作を行なう。S13 to S14: If the plate thickness of the work 3 is less than the set plate thickness in step S5, a plasma arc A is ignited between the electrode 4 and the work 3, and the plasma arc A The piercing is completed by detecting that the gradient of the plasma arc voltage suddenly rises by the plasma arc voltage monitor 14 by the plasma arc voltage monitor 14, and the piercing is terminated, and the operations in and after step S9 are performed.
【００３７】本実施例においては、プラズマトーチ２の
高さ位置を予め設定されるプラズマアークＡの着火が可
能な高い位置（第１設定高さＨ１）に位置決めして電極
４−加工ワーク３間にプラズマアークＡを形成した後、
そのプラズマアークＡを保持可能な移動速度でプラズマ
トーチ２を加工ワーク３から引き離すようにして前記第
１設定高さＨ１より加工ワーク３から離れた位置（第２
設定高さＨ２）でプラズマトーチ２を停止させてピアシ
ングを完了させる。こうして板厚の大きい加工ワーク３
にピアシングを行なう場合であっても、プラズマアーク
Ａの高熱により飛び散る加工ワーク３の溶融金属が前記
プラズマトーチ２のノズル７を損傷させるのを防止する
ようにしている。In this embodiment, the height of the plasma torch 2 is set to a predetermined high position (first set height H 1 ) where the plasma arc A can be ignited, and the electrode 4-the work 3 is set. After forming the plasma arc A in between,
Its plasma arc A position away from the workpiece 3 than the height H 1 of the first set as separate the plasma torch 2 from workpiece 3 can hold the moving speed (second
The plasma torch 2 is stopped at the set height H 2 ) to complete the piercing. Workpiece 3 with a large plate thickness
Even when piercing is performed, the molten metal of the work 3 scattered by the high heat of the plasma arc A is prevented from damaging the nozzle 7 of the plasma torch 2.
【００３８】したがって、本実施例のプラズマ加工装置
１では、従来の問題点に記載されるようにピアシング可
能板厚と切断可能板厚とを別に設定する必要がなくな
り、ブロー用ノズルや圧縮エア等を用いることなく簡易
な構成で、厚みのある加工ワーク３に対して容易にかつ
確実にピアシングを行なうことができる。こうして例え
ば切断加工を行う場合に、加工ワーク３の任意の位置か
ら切断を開始することができるため、歩留まりの向上を
図ることができるとともに、位置決めも容易であるとい
う効果を奏する。また、一旦第１設定高さＨ１で電極４
−加工ワーク３間にプラズマアークＡを形成した後、プ
ラズマトーチ２を加工ワーク３から遠ざけるようにして
いるため、プラズマアーク不良により、ピアシング不能
や切断不能などの問題が生じるのを防止することができ
るという効果を奏する。Therefore, in the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, it is not necessary to separately set the pierceable plate thickness and the cuttable plate thickness as described in the conventional problems, and it is not necessary to set a blowing nozzle or compressed air. The piercing can be easily and reliably performed on the thick work 3 with a simple configuration without using the piercing. In this way, for example, when performing a cutting process, the cutting can be started from an arbitrary position of the processing work 3, so that the yield can be improved and the positioning can be easily performed. Also, once the electrode 4 in the first set the height H 1
-After the plasma arc A is formed between the work pieces 3, the plasma torch 2 is moved away from the work piece 3, so that it is possible to prevent problems such as piercing failure and cutting failure due to poor plasma arc. It has the effect of being able to.
【００３９】本実施例においては、制御部１２によって
プラズマアーク電圧モニタ１４を監視させてピアシング
完了を検出するようにしているが、これに限らず、プラ
ズマアーク電圧モニタ１４を設けることなく、予め記憶
部１３に加工ワーク３の板厚，材質に応じて、プラズマ
アークＡの着火からピアシングが完了するまでの時間
（ピアス時間）またはプラズマトーチ２を第２設定高さ
Ｈ２に移動させた時点からピアシングが完了するまでの
時間（保持時間）を設定して記憶させておき、図２のフ
ローチャートに示されるように、ステップＳ７の操作終
了後にステップＳ１５の操作すなわち第２設定高さでの
プラズマトーチ２の停止時間を検出し前記保持時間に達
した時点でピアシング完了としてステップＳ９以降の操
作を行なうようにしてもよく、またステップＳ１３の操
作終了後、ステップＳ１６の操作すなわちプラズマアー
クＡの着火時点からの経過時間を計測し、前記ピアス時
間に達した時点でピアシング完了としてステップＳ９以
降の操作を行なうようにしてもよい。In this embodiment, the control unit 12 monitors the plasma arc voltage monitor 14 to detect the completion of the piercing. However, the present invention is not limited to this. thickness of workpiece 3 to section 13, in accordance with the material, from the point of piercing the ignition of the plasma arc a is time to complete (Pierce time) or a plasma torch 2 is moved a second set to a height H 2 A time until the piercing is completed (holding time) is set and stored, and as shown in the flowchart of FIG. 2, after the operation of step S7 is completed, the operation of step S15, that is, the plasma torch at the second set height is performed. 2, the piercing is completed when the stop time is detected and the hold time is reached, and the operation from step S9 is performed. After the operation of step S13 is completed, the operation of step S16, that is, the elapsed time from the ignition time of the plasma arc A is measured, and when the piercing time is reached, the piercing is completed and the operations of step S9 and thereafter are performed. It may be.
【００４０】また、本実施例において、プラズマトーチ
２は電極４とノズル７と、電極４−ノズル７間に形成さ
れる作動ガス通路９によって構成されているが、図３に
示されるような構成のプラズマトーチ２’であってもよ
い。すなわち、このプラズマトーチ２’は、多重円筒形
状であり、その中心位置に電極４’が配置されおり、こ
の電極４’の外周側を覆うように作動ガス通路９’を介
して略円筒形状のノズル７’が配置されており、このノ
ズル７’の外周側には冷却水通路２０を介して円筒状の
第１ノズルキャップ２１が配置され、その第１ノズルキ
ャップ２１の外周側には二次ガス通路２２を介して第２
ノズルキャップ２３が配置されて構成されている。In this embodiment, the plasma torch 2 is constituted by the electrode 4, the nozzle 7, and the working gas passage 9 formed between the electrode 4 and the nozzle 7, but the structure as shown in FIG. May be used. That is, the plasma torch 2 ′ has a multi-cylindrical shape, an electrode 4 ′ is arranged at the center thereof, and a substantially cylindrical shape through a working gas passage 9 ′ so as to cover the outer peripheral side of the electrode 4 ′. A nozzle 7 ′ is disposed, and a cylindrical first nozzle cap 21 is disposed on an outer peripheral side of the nozzle 7 ′ via a cooling water passage 20. A secondary nozzle is disposed on an outer peripheral side of the first nozzle cap 21. Second through the gas passage 22
The nozzle cap 23 is arranged and configured.
【００４１】前記電極４’のプラズマアーク発生点とな
る先端部には耐熱インサート１０’が装着されており、
その電極４’の内部には冷却水を通す冷却水路（図示省
略）が設けられている。A heat-resistant insert 10 ′ is mounted on the tip of the electrode 4 ′ at which a plasma arc is generated.
A cooling water passage (not shown) for passing cooling water is provided inside the electrode 4 '.
【００４２】また、前記プラズマトーチ２の先端部に対
向するように加工ワーク３が配置されており、前記ノズ
ル７’の先端部には前記作動ガス通路９’を経て加工ワ
ーク３に向けて噴出されるノズルオリフィス８’が設け
られている。また、前記第１ノズルキャップ２１の先端
部は前記ノズル７’の略先端部の外周側に密着するよう
にされており、前記第２ノズルキャップ２３の先端開口
部には、前記ノズル７’の先端部を保護するとともに、
前記二次ガス通路２２を通過する二次ガスを噴出させる
噴出口２４を有するシールドキャップ２５が装着されて
いる。A processing work 3 is arranged so as to face the front end of the plasma torch 2, and the front end of the nozzle 7 'is ejected toward the processing work 3 via the working gas passage 9'. Nozzle orifice 8 'is provided. Further, the tip of the first nozzle cap 21 is adapted to be in close contact with the outer peripheral side of the substantially tip of the nozzle 7 ′, and the tip opening of the second nozzle cap 23 is provided with the nozzle 7 ′. While protecting the tip,
A shield cap 25 having an ejection port 24 for ejecting the secondary gas passing through the secondary gas passage 22 is attached.
【００４３】前記作動ガス通路９’および二次ガス通路
２２には、環状の作動ガススワラ２６および２次スワラ
２７とがそれぞれ嵌め込まれている。この作動ガス通路
９’を通過する作動ガスは、前記作動ガススワラ２６を
通る際に旋回流となり、前記ノズルオリフィス８’を経
て加工ワーク３へ噴出される。一方、前記二次ガス通路
２２を通過する二次ガスも同様に、２次スワラ２７を通
る際に旋回流となって前記噴出口２４から噴出される。An annular working gas swirler 26 and a secondary swirler 27 are fitted in the working gas passage 9 'and the secondary gas passage 22, respectively. The working gas passing through the working gas passage 9 'becomes a swirling flow when passing through the working gas swirler 26, and is ejected to the work 3 through the nozzle orifice 8'. On the other hand, similarly, the secondary gas passing through the secondary gas passage 22 is ejected from the ejection port 24 as a swirling flow when passing through the secondary swirler 27.
【００４４】このように構成されるプラズマトーチ２’
を用いれば、前記電極４’−加工ワーク３間に形成され
るプラズマアークが二次旋回気流によって取り囲まれ、
切断溝の形状を変化させることでヘベル角の小さい直角
の切断面を得ることができる。The thus constructed plasma torch 2 '
Is used, the plasma arc formed between the electrode 4 'and the workpiece 3 is surrounded by the secondary swirling airflow,
By changing the shape of the cutting groove, it is possible to obtain a right angle cut surface having a small Hebel angle.
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るプラズマ加工
装置の概略的な模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図２】図２は、本実施例のプラズマ加工を行なう手順
を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for performing plasma processing according to the embodiment;
【図３】図３は、別実施例のプラズマトーチを説明する
概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a plasma torch of another embodiment.
１ プラズマ加工装置 ２ プラズマトーチ ３ 加工ワーク ４ 電極 ５ プラズマアーク電源 ６ 高周波発生器 ６ａ スイッチ ７ ノズル ８ ノズルオルフィス ９ 作動ガス通路 １０ 耐熱インサート １１ 駆動部（移動手段） １２ 制御部（制御手段） １３ 記憶部（記憶手段） １４ プラズマアーク電圧モニタ（検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus 2 Plasma torch 3 Workpiece 4 Electrode 5 Plasma arc power supply 6 High frequency generator 6a Switch 7 Nozzle 8 Nozzle orifice 9 Working gas passage 10 Heat resistant insert 11 Driving part (moving means) 12 Control part (control means) 13 Storage Unit (storage means) 14 Plasma arc voltage monitor (detection means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 賢一 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 Ｆターム(参考） 4E001 AA05 BA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Nishihara 5 Yokaichi-cho, Komatsu-shi, Ishikawa Prefecture Komatsu Ltd. Komatsu Plant F-term (reference) 4E001 AA05 BA04
Claims (6)
シングを行なうプラズマ加工方法において、（ａ）前記
加工ワークとの間にプラズマアークを形成する電極を内
部に有するプラズマトーチをその加工ワークのピアシン
グ位置に相対移動させ、そのプラズマトーチを加工ワー
クに対してプラズマアークの着火が可能な第１設定高さ
に相対位置決めする第１工程、（ｂ）前記プラズマトー
チの位置決め後、前記電極と加工ワークとの間にプラズ
マアークを形成し、そのプラズマアークを保持しながら
前記第１設定高さより加工ワークから離れた位置である
第２設定高さに、前記プラズマトーチを予め設定される
移動速度にて相対移動させる第２工程および（ｃ）その
後、ピアシングが完了するまで前記プラズマトーチを第
２設定高さに停止させた状態で前記プラズマアークを保
持させる第３工程を有することを特徴とするプラズマ加
工方法。1. A plasma processing method for piercing a workpiece with a plasma arc, comprising: (a) positioning a plasma torch having an electrode for forming a plasma arc between the workpiece and the workpiece to a piercing position of the workpiece; Moving the plasma torch to a first set height at which a plasma arc can be ignited with respect to the workpiece, and (b) positioning the plasma torch between the electrode and the workpiece after the positioning of the plasma torch. A plasma arc is formed on the workpiece, and the plasma torch is relatively moved at a predetermined moving speed to a second set height which is a position further away from the workpiece than the first set height while holding the plasma arc. In the second step and (c) thereafter, the plasma torch is stopped at the second set height until the piercing is completed. And a third step of holding the plasma arc in a state where the plasma processing is performed.
するプラズマ加工方法において、（ａ）前記加工ワーク
との間にプラズマアークを形成する電極を内部に有する
プラズマトーチをその加工ワークのピアシング位置に相
対移動させ、そのプラズマトーチを加工ワークに対して
プラズマアークの着火が可能な第１設定高さに相対位置
決めする第１工程、（ｂ）前記プラズマトーチの位置決
め後、前記電極と加工ワークとの間にプラズマアークを
形成し、そのプラズマアークを保持しながら前記第１設
定高さより加工ワークから離れた位置である第２設定高
さに、前記プラズマトーチを予め設定される移動速度に
て相対移動させる第２工程、（ｃ）その後、ピアシング
が完了するまで前記プラズマトーチを第２設定高さに停
止させた状態で前記プラズマアークを保持させる第３工
程および（ｄ）前記ピアシング完了後、前記加工ワーク
を切断可能な所定高さにプラズマトーチを相対移動させ
て切断を開始する第４工程を有することを特徴とするプ
ラズマ加工方法。2. A plasma processing method for cutting a workpiece by a plasma arc, wherein: (a) a plasma torch having an electrode for forming a plasma arc with the workpiece is relatively moved to a piercing position of the workpiece; A first step of relatively positioning the plasma torch at a first set height at which a plasma arc can be ignited with respect to the workpiece, and (b) after the positioning of the plasma torch, between the electrode and the workpiece. Forming a plasma arc, and relatively moving the plasma torch at a predetermined moving speed to a second set height which is a position further away from the workpiece than the first set height while holding the plasma arc. (C) After that, the plasma torch is stopped at the second set height until the piercing is completed. A plasma process comprising: a third step of holding a plasma arc; and (d) a fourth step of, after the completion of the piercing, relatively moving a plasma torch to a predetermined height at which the processing work can be cut to start cutting. Processing method.
るプラズマアークの電圧を検出し、その電圧の勾配の変
化により前記ピアシング完了を検出する請求項１または
２に記載のプラズマ加工方法。3. The plasma processing method according to claim 1, wherein a voltage of a plasma arc formed between the processing work and the electrode is detected, and completion of the piercing is detected based on a change in a gradient of the voltage.
止させた状態で加工ワークと電極との間に形成されるプ
ラズマアークの保持時間を予め設定し、その設定された
保持時間が経過した時点を前記ピアシング完了として検
出する請求項１または２に記載のプラズマ加工方法。4. A holding time of a plasma arc formed between a workpiece and an electrode is set in advance with the plasma torch stopped at a second set height, and the set holding time has elapsed. The plasma processing method according to claim 1, wherein a time point is detected as the completion of the piercing.
る加工ワークとの間にプラズマアークを形成させるプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチを前記加工ワークに
対して３次元方向に相対移動させる移動手段とを備える
プラズマ加工装置において、（ａ）電極−加工ワーク間
にプラズマアークの着火が可能なプラズマトーチの加工
ワークに対する第１設定高さと、前記第１設定高さより
加工ワークから離れたプラズマトーチの加工ワークに対
する第２設定高さと、前記第１設定高さから第２設定高
さへプラズマトーチを相対移動させる際に電極−加工ワ
ーク間に形成されたプラズマアークを保持可能な移動速
度とが予め記憶されている記憶手段と、（ｂ）前記プラ
ズマアークによって加工ワークにピアシングが完了した
ことを検出するピアシング完了検出手段と（ｃ）前記記
憶手段に記憶された各値を読み込み、前記プラズマトー
チを加工ワークのピアシング位置で、かつ前記第１設定
高さに相対移動させ、プラズマアークの着火が行なわれ
た後に前記移動速度で第２設定高さへ相対移動させ、そ
の後前記ピアシング完了検出手段によりピアシング完了
が検出されるまで前記プラズマトーチを第２設定高さに
停止させるように前記移動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするプラズマ加工装置5. A plasma torch for forming a plasma arc between an electrode disposed inside and a processing work disposed ahead, and a movement for moving the plasma torch relative to the processing work in a three-dimensional direction. Means (a) a plasma torch capable of igniting a plasma arc between the electrode and the workpiece, a first set height for the workpiece, and a plasma torch farther from the workpiece than the first set height. The second set height for the work to be processed and the moving speed capable of holding the plasma arc formed between the electrode and the work when the plasma torch is relatively moved from the first set height to the second set height. A storage means stored in advance, and (b) a peer for detecting that the piercing of the workpiece has been completed by the plasma arc. (C) reading each value stored in the storage means, moving the plasma torch relatively to the piercing position of the work to be processed and to the first set height, and ignition of the plasma arc is performed. Then, the moving means is controlled to move relative to the second set height at the moving speed, and thereafter to stop the plasma torch at the second set height until the completion of piercing is detected by the piercing completion detecting means. Control means;
Plasma processing apparatus characterized by comprising:
る加工ワークとの間にプラズマアークを形成させるプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチを前記加工ワークに
対して３次元方向に相対移動させる移動手段とを備える
プラズマ加工装置において、（ａ）電極−加工ワーク間
にプラズマアークの着火が可能なプラズマトーチの加工
ワークに対する第１設定高さと、前記第１設定高さより
加工ワークから離れたプラズマトーチの加工ワークに対
する第２設定高さと、前記第１設定高さから第２設定高
さへプラズマトーチを相対移動させる際に電極−加工ワ
ーク間に形成されたプラズマアークを保持可能な移動速
度と、前記プラズマトーチを第２設定高さで保持する保
持時間とが予め記憶されている記憶手段と、（ｂ）前記
記憶手段に記憶された各値を読み込み、前記プラズマト
ーチを加工ワークのピアシング位置で、かつ前記第１設
定高さに相対移動させ、プラズマアークの着火が行なわ
れた後前記移動速度で第２設定高さへ相対移動させ、そ
の後プラズマトーチを第２設定高さに前記保持時間停止
させるように前記移動手段を制御する制御手段と、を備
えることを特徴とするプラズマ加工装置。6. A plasma torch for forming a plasma arc between an electrode disposed inside and a processing work disposed ahead, and a movement for moving the plasma torch relative to the processing work in a three-dimensional direction. Means (a) a plasma torch capable of igniting a plasma arc between the electrode and the workpiece, a first set height for the workpiece, and a plasma torch farther from the workpiece than the first set height. A second set height with respect to the work, and a moving speed capable of holding a plasma arc formed between the electrode and the work when the plasma torch is relatively moved from the first set height to the second set height; A storage unit in which a holding time for holding the plasma torch at a second set height is stored in advance, and (b) the storage time is stored in the storage unit. The plasma torch is relatively moved to the first set height at the piercing position of the workpiece and the plasma torch is relatively moved to the second set height at the moving speed after the plasma arc is ignited. Control means for controlling the moving means so as to stop the plasma torch at the second set height for the holding time thereafter.
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|---|---|---|---|
| JP16256999A JP3804744B2 (en) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | Plasma processing method and apparatus |
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| JP2000351076A true JP2000351076A (en) | 2000-12-19 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3804744B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6914209B2 (en) | 2002-12-17 | 2005-07-05 | Komatsu Industries Corporation | Plasma arc machining method |
| JP2021030245A (en) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | コマツ産機株式会社 | Plasma cutter and method of controlling plasma cutter |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16256999A patent/JP3804744B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN100396419C (en) * | 2002-12-17 | 2008-06-25 | 小松产机株式会社 | Plasma processing method |
| KR101045249B1 (en) * | 2002-12-17 | 2011-06-29 | 고마츠 산키 가부시키가이샤 | Plasma working method |
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| US11772183B2 (en) | 2019-08-19 | 2023-10-03 | Komatsu Industries Corporation | Plasma cutting machine and method for controlling plasma cutting machine |
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