JP2003136247A - プラズマ自動切断機での型切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ自動切断機を使用して型切断する際
に、切断遅れが生じないよう切断する方法を提供する。 【解決手段】 定盤(１)に沿って移動するプラズマ自動
切断機を使用して、所定形状の部品を被切断材から切り
出す型切断方法であって、プラズマ切断トーチ(10)を、
切断開始点では、切断トーチ(10)のトーチ軸心(Ｐ)を被
切断材(Ｒ)に対して垂直となる姿勢に制御してピアシン
グを行い、ピアシング終了後、切断終端までの切断作業
中に、切断トーチ(10)のトーチ軸心(Ｐ)をプラズマ噴出
方向が切断作業進行方向(Ｆ)の前方に向く状態に傾動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ自動切断
機で型切断をする切断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動溶断機で型切断する場
合、薄板から厚板まで被切断材の肉厚にあまり影響を受
けず、また、速い切断速度を得られるという利点から、
プラズマ溶断機を使用するものが提供されている。ま
た、このプラズマ切断機を使用して、開先加工を施した
状態で切断ができるように、プラズマトーチを切断方向
と直交する面内で開先の角度に対応した角度に傾斜さ
せ、キャリッジや台車を制御走行させるものも提供され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プラズマ切断では、被
切断材料でのプラズマ切断トーチ側に位置する部分での
切断速度に較べてプラズマ切断トーチから遠い側(切断
深さの深い側)に位置する部分でのアークの遅れが生じ
る傾向がある。これは、プラズマアーク流の熱エネルギ
ーがトーチに近い側で消費され、プラズマ先端側(トー
チから離れた側)での熱エネルギー量がトーチに近い側
での熱エネルギー量よりも小さくなるため、切断に十分
な熱エネルギー量になるまでに時間がかかることによる
と考えられる。

【０００４】そして、これは板材を分断するような場合
にはさほど問題にはならないが、型切断の場合には被切
断材から所定形状のものを切り出すものであり、製品を
切り出した後の切断材(端材)の有効利用のために、通常
オーバーラン部分を極力小さく設定することから、この
切断材の厚み方向で切断遅れが生じると、切断終端部に
おいて十分切断されないうちにプラズマが停止すること
になり、切り残しが生じる。この為、現在では切断終端
の一定長さにわたって切断速度を低下させる制御が行わ
れているが、それでは、この部分での入熱量が過大とな
り、切断端面に傷となって残るという問題がある。

【０００５】また、このように切断遅れが生じる状態の
プラズマ切断機で型切断を行うと、切断方向が急激に変
化する、いわゆるコーナー部で、トーチに近い側ではエ
ッジが立った状態であるのに、トーチから遠い側、深い
位置では前述のように切断遅れが生じていることから、
そのコーナー部のトーチから深い側では丸められた状態
となって製品側に食い込んだ状態で切り出されることに
なる。この結果、製品精度が低下するという問題があ
る。

【０００６】本発明は、このような点に着目して、プラ
ズマ自動切断機を使用して型切断する際に、切断遅れが
生じないよう切断する方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、定盤の上面に平行なＸ軸方向に制御移動
可能なキャリッジと、このキャリッジの上部に設けら
れ、定盤の上面に平行で、かつ前述のＸ軸方向と垂直に
交差するＹ軸方向に制御移動可能な台車と、前記Ｘ軸方
向及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向に制御移動可能な状態
で前記台車に支持されているトーチ支持部とを具備する
プラズマ自動切断機を使用して、所定形状の部品を被切
断材から切り出す型切断方法において、トーチ支持部を
Ｚ軸方向に移動可能な状態で台車に連結されている昇降
板と、この昇降板にキャリッジの移動方向と平行な軸周
りに揺動可能な状態で連結されている支持腕と、この支
持腕に台車の移動方向と平行な軸周りに揺動可能な状態
で連結されているトーチホルダーとで構成し、このトー
チホルダーにプラズマ切断トーチを連結保持させ、切断
開始点では、プラズマ切断トーチのトーチ軸心を被切断
材に対して垂直となる姿勢に制御してピアシングを行
い、ピアシング後、切断終端までの切断作業中に、切断
トーチのトーチ軸心をプラズマ噴出方向が切断作業進行
方向前方に向く状態に傾動させるようにしたことを特徴
とする。

【０００８】

【発明の作用】本発明では、プラズマ自動切断機を使用
しての型切断時に、プラズマ噴出方向が切断方向前方と
なる状態にプラズマトーチを傾けて切断するようにして
いることから、被切断材の厚み方向での切断進行状態が
同等となり、切断遅れを防止することになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図は本発明方法を適用するプラズ
マ自動切断装置を示し、図１は全体概略斜視図、図２は
トーチ支持部の取出し斜視図である。このプラズマ自動
切断装置は、定盤(１)を挟む状態で配置した一対のレー
ル(２)(２)を走行するキャリッジ(３)と、このキャリッ
ジ(３)を水平走行する台車(４)と、この台車(４)に昇降
移動可能に支持されているトーチ支持台(５)と、これら
キャリッジ(３)、台車(４)、トーチ支持台(５)の移動を
プログラム制御する制御装置(６)を有している。

【００１０】トーチ支持台(５)は、台車(４)に対して昇
降移動可能に連結支持されている昇降板(７)と、この昇
降板(７)にキャリッジ(３)の移動方向(Ｘ軸方向)と平行
な軸芯周りに所定角度範囲内で揺動可能な状態に支持さ
れている支持腕(８)と、この支持腕(８)に台車(４)の移
動方向(Ｙ軸方向)と平行な軸芯周りに所定角度範囲内で
揺動可能な状態で支持されているトーチホルダー(９)と
で構成してある。そして、このトーチホルダー(９)にプ
ラズマ切断トーチ(10)が支持させてある。なお、図では
省略したが昇降板(７)には高さセンサーが一定範囲内で
昇降移動可能に組み付けてある。

【００１１】そして、この支持腕(８)の揺動作動及びト
ーチホルダー(９)の揺動作動も、前記制御装置(６)でプ
ログラム制御するように構成してある。

【００１２】このような構成のプラズマ自動切断装置を
使用して、定盤(１)の上にセットした被切断材(Ｒ)から
所望形状の製品を切り出す手順を次に説明する。定盤
(１)に搬入セットされた被切断材(Ｒ)の形状に対する切
断プログラムを制御装置(６)内に入力し、制御装置(６)
に予め記憶された三次元変換プログラムにより同時５軸
制御の動作プログラムに変換してその結果を切断情報と
し、この切断情報に基づく制御装置(６)からの出力で、
キャリッジ(３)、台車(４)・トーチ支持台(５)の各移
動、支持腕(８)並びにトーチホルダー(９)の各揺動、及
びプラズマ切断トーチ(10)でのガス噴出や給電を制御す
るようにしてある。

【００１３】そして、ワーク(Ｗ)の切断開始位置までプ
ラズマ切断トーチ(10)が移動すると、プラズマ切断トー
チ(10)のトーチ軸心(Ｐ)を被切断材(Ｒ)に対して垂直と
なる状態にしてプラズマを発生させ、ピアシングをす
る。このピアシング位置からワーク(Ｗ)における切断形
状原点までプラズマを発生させた状態で移動し、切断形
状原点から、予め設定されている切断線形状に従い、プ
ラズマ切断トーチ(10)を制御移動させる。このとき、切
断移動に起因して、被切断材(Ｒ)の肉厚方向下側(プラ
ズマ切断トーチから遠い側)で切断遅れが生じることか
ら、この形状切断移動時にプラズマ切断トーチ(10)を図
３及び図４に示すように、プラズマ噴出方向が切断移動
方向(Ｆ)の前方に向かう状態に傾動させるとともに切断
速度を低下させる。このプラズマ切断トーチ(10)の傾動
により、被切断材(Ｒ)とプラズマ切断トーチ(10)との間
隔が変化するが、これは、トーチ支持台(５)を昇降制御
することにより、所定の寸法に維持する。

【００１４】なお、このプラズマ切断トーチ(10)の傾動
時期は、ピアシング完了時点であっても、プラズマ切断
トーチ(10)が切断方向変更点や切断終了点の一定寸法前
の位置に達した時点であってもよい。ただ、プラズマ切
断トーチ(10)を傾動させると、見かけの切断厚さが厚く
なリ、切断速度を減少させることが必要となることか
ら、切断方向変更点あるいは切断終了点の所定寸法前ま
では直立状態で切断し、切断方向変更点あるいは切断終
了点の所定寸法前に達した時点で傾動させるようにする
ことが望ましい。

【００１５】前記の切断手順では、被切断材(Ｒ)の肉厚
方向に垂直をなす状態に切り出す場合について説明した
が、図５に示すようにプラズマ切断トーチ(10)を切断線
と直交する方向(Ｓ)に傾動させることにより、開先切断
を行うことができる。この場合にも少なくとも切断方向
変更点、あるいは切断終了点の近傍付近でプラズマ切断
トーチ(10)をプラズマ噴出方向を切断方向(Ｆ)の前方に
向けて傾動させるようにしてもよい。この場合、切断線
と直交する方向(Ｓ)での傾動方向により表開先も裏開先
も任意に設定でき、さらに、切断方向変更時に切断線と
直交する方向(Ｓ)での傾動方向を変更させることで表開
先を形成した辺と裏開先を形成した辺とが混在するよう
にな部品でも一度に切り出すことができる。

【００１６】なお、被切断材の肉厚方向での切断遅れを
解消する為の傾動角度は、被切断材(Ｒ)の板厚や、切断
速度、プラズマ電圧等をパラメータとして演算すること
で決定される。

【００１７】上述の切断方向の前方に向けてプラズマを
噴出させて切断する方法は、直線切断だけでなく円弧
(円を含む)の切断にも利用することができる。したがっ
て、直線だけで構成される部品だけでなく、直線と円弧
の組み合わせで構成された部品の切出し作業にも使用す
ることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、プラズマ自動切断機で型切断
を行う際に、少なくとも切断方向変更点あるいは切断終
了点の直前に、プラズマの噴出方向が切断方向の前方へ
向かう状態にプラズマ切断トーチを傾動させて切断する
ようにしていることから、切断遅れによる切リ残しをな
くすことができる。この結果、切断終端部での傷をなく
すことができるうえ、製品のコーナー部で板厚全体に亘
ってエッジを立てることができる。

【００１９】さらに、前述のように切り残しの発生を防
止することができることから、製品のコーナー部形成の
ためのオーバーランを極力小さく抑えることができ、ネ
スティング時での切り出し部品間隔を短く設定して、被
切断材の残材発生率を減少させることができる上、残材
として残った部分でも使用可能面積が広く残ることにな
るから、その残材の利用率を高めることができ、歩留ま
り率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用するプラズマ自動切断装置の
全体概略斜視図である。

【図２】トーチ支持部の取出し斜視図である。

【図３】切断作業時でのプラズマ切断トーチの姿勢を示
す斜視図である。

【図４】切断作業時の切断状態を示す縦断面図である。

【図５】開先切断時でのプラズマ切断トーチの姿勢を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１…定盤、３…キャリッジ、４…台車、５…トーチ支持
台、７…昇降板、８…支持腕、９…トーチホルダー、10
…プラズマ切断トーチ、Ｐ…プラズマ切断トーチのトー
チ軸心、Ｒ…被切断材、Ｆ…切断作業進行方向、Ｓ…切
断進行方向と直交する方向。

フロントページの続き (72)発明者 加藤 豊 静岡県駿東郡長泉町下長窪1032 コータキ 精機株式会社内 (72)発明者 平塚 正典 静岡県駿東郡長泉町下長窪1032 コータキ 精機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA01 BA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定盤(１)の上面に平行なＸ軸方向に制御
   移動可能なキャリッジ(３)と、このキャリッジ(３)の上
   部に設けられ、定盤(１)の上面に平行で、かつ前述のＸ
   軸方向と垂直に交差するＹ軸方向に制御移動可能な台車
   (４)と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向に
   制御移動可能な状態で前記台車(４)に支持されているト
   ーチ支持台(５)とを具備するプラズマ自動切断機を使用
   して、所定形状の部品を被切断材から切り出す型切断方
   法において、 トーチ支持台(５)をＺ軸方向に移動可能な状態で台車
   (４)に連結されている昇降板(７)と、この昇降板(７)に
   キャリッジ(３)の移動方向と平行な軸周りに揺動可能な
   状態で連結されている支持腕(８)と、この支持腕(８)に
   台車(４)の移動方向と平行な軸周りに揺動可能な状態で
   連結されているトーチホルダー(９)とで構成し、このト
   ーチホルダー(９)にプラズマ切断トーチ(10)を連結保持
   させ、切断開始点では、プラズマ切断トーチ(10)のトー
   チ軸心(Ｐ)を被切断材(Ｒ)に対して垂直となる姿勢に制
   御してピアシングを行い、ピアシング後、切断終点まで
   の切断作業中に、プラズマ切断トーチ(10)のトーチ軸心
   (Ｐ)をプラズマ噴出方向が切断作業進行方向(Ｆ)の前方
   に向く状態に傾動させるようにしたことを特徴とするプ
   ラズマ自動切断機での型切断方法。
2. 【請求項２】 切断作業中にプラズマ切断トーチ(10)の
   トーチ軸心(Ｐ)を切断進行方向(Ｆ)と直交する方向(Ｓ)
   にも傾動させて、開先形成切断を行えるようにした請求
   項１に記載のプラズマ自動切断機での型切断方法。
3. 【請求項３】 プラズマ切断トーチ(10)の傾動角度を、
   切断速度、プラズマ電圧、被切断材(Ｒ)の板厚等から演
   算して得るようにした請求項１または請求項２に記載し
   たプラズマ自動切断機での型切断方法。