JP2641476B2

JP2641476B2 - 自動加工台装置

Info

Publication number: JP2641476B2
Application number: JP63045538A
Authority: JP
Inventors: 弘文園田; 昭雄稲村
Original assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Current assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Priority date: 1988-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH01218768A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、被加工物に対して切断，穴あけなどの加工
処理を施す場合に被加工物を支持する加工台に関し、特
に切断用トーチなどの機器を被加工物に対して自動的に
位置決めし連続的な加工を行なう自動処理装置に利用さ
れる。

［従来の技術］例えば、切断加工を行なう手段としては、従来より、
ガス切断，プラズマ切断，レーザ切断，ウォータジェッ
ト切断等々が知られている。

ところで、いずれの加工手段を用いる場合であって
も、被加工材の厚み方向の全体に渡って加工を行なう場
合には、加工手段の影響が被加工材の裏側まで及ぶ。例
えば、比較的大きな板状の鋼材をプラズマ切断する場
合、プラズマアークが、鋼材を支持する加工台まで到達
するので、鋼材とともに加工台の一部分を切断すること
になる。

加工台の損傷が大きくなると、被加工物を一定の位置
に維持できなくなるので、加工時の位置決め精度が低下
し加工品質が低下する。従って、この種の加工台は消耗
品とされており、定期的に交換する必要がある。しか
し、この種の加工台の一部分を損傷しただけでその全体
を交換するのは無駄が多い。

そこで従来より、基台上に多数の平鋼板を一定間隔で
起立させて配置し、それらの平鋼板の上に被加工材を乗
せるようにしている。これによれば、基台は消耗しない
ので、平鋼板のみを個別に調べて消耗の著しいものだけ
を交換でき、無駄が少なくなる。

また、レーザ切断を行なう場合には、加工台の上面が
水平面であると、レーザ光が加工台で反射してレーザ光
源に戻りそれを破損する恐れがある。そこで、加工台の
各平鋼板の上部に斜面を形成して平鋼板の上面に水平面
ができないように構成したものが知られている。

また、多数の円錐形の支持柱を基台上に配置して、該
支持柱群によって被加工材を支持する技術も知られてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記いずれの従来技術を利用する場合
であっても、加工台の上面に加工手段の影響が及ぶの
で、その部分の消耗は避けられず、加工台の一部分又は
全体の交換が必要である。

本発明は加工手段と対向する部分にも消耗の生じない
自動加工台装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明においては、被加工
材を、それに沿って多数配置した支持台手段によって支
持するとともに、該各々の支持台手段に、それと被加工
材との距離を調整する駆動手段を設ける。そして、切断
トーチなどの加工手段の位置を検出し、加工手段が接近
した支持台手段は被加工材から退避させる。

［作用］加工手段として何を利用するかに関わらす、一般に加
工手段との距離が大きくなればなる程、それの影響は小
さくなる。例えば、プラズマ切断トーチを用いる場合に
は、そのノズルから離れるに従って、プラズマアーク柱
は拡散し、またそのエネルギーも減衰するので、影響は
小さくなる。従って、例えば支持台手段を水平面上に一
定間隔で配列してその上に被加工材を水平に配置し、そ
の上からプラズマトーチで被加工材を切断する場合に
は、支持台手段の上面を下降させて被加工材から離すこ
とにより、それとプラズマトーチとの距離も大きくな
り、両者が対向する場合でも、支持台手段の消耗は生じ
ない。支持台手段は多数あるので、加工手段に近接した
もののみを選択的に被加工材から退避するように制御す
れば、退避しない残りの支持台手段によって被加工材の
支持状態は維持しうる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照し
た実施例説明により明らかになろう。

［実施例］第２図に、本発明を実施する一形式の切断加工システ
ムの外観を示す。第２図を参照すると、基台12上に多数
の支持台組体ST₁₁,ST₁₂,ST₁₃,ST₁₄,……で構成される支
持台機構が設けられている。この支持台機構１の上に被
加工物４が載置される。この例では、最大で1m×6m程度
の大きさの材料を支持できるように、支持台組体ST₁₁,S
T₁₂,ST₁₃,ST₁₄,……は、150〜200mm程度の配列ピッチ
で、図に矢印で示すＸ軸方向に５個、Ｙ軸方向に30列配
列してあり、全部で150個備わっている。

被加工物４の上方に、加工機構５が設けられている。
この加工機構５には、そのノズルを被加工物側、即ち下
方に向けた切断用のプラズマトーチ８が備わっている。
このプラズマトーチ８は、キャリッジ７を介してフレー
ム６に支持されており、フレーム６に沿って図中の矢印
Ｘ方向に移動可能に構成されている。10がキャリッジ７
をＸ方向に駆動する駆動機構である。

また、支持台機構１の両側に、レール２及び３が矢印
Ｙ方向に向けて配置してある。フレーム６は、その両端
部6a,6bが2,3上に乗っており、レール2,3に沿って矢印
Ｙ方向に移動可能に構成されている。９がフレーム６を
Ｙ方向に駆動する駆動機構である。

第１図は、第２図の支持台機構１の正面図である。第
１図を参照して説明する。各々の支持台組体は、エアシ
リンダ13,支えロッド15及び覆い16を備えている。支え
ロッド15は、エアシリンダ13の駆動ロッド14の先端に固
定してある。覆い16は、傘形状に形成されており、支え
ロッド15の上部を覆っている。この覆い16は、切断加工
時に生じるスパッタからエアシリンダ13を保護するため
に設けてある。

また、覆い16から突出した支えロッドの最上部15aの
形状は尖鋭になっている。これは、加工手段としてレー
ザ加工機を用いる場合に、レーザビームが支えロッド15
の上面で入射軸方向に反射してレーザ光源に戻るのを防
止するための工夫である。反射光がレーザ光源に戻る
と、光源を破壊する可能性が大きい。しかしこの実施例
では、入射光と反射光との光軸が異なるので、反射光が
光源に戻る恐れはなく、プラズマトーチ８に代えて、レ
ーザ加工機を用いることもできる。

支えロッドの最上部15aが被加工物４の下面に当接し
それを支持する。しかし、支えロッド15はエアシリンダ
13のロッド14に固定されているので、エアシリンダ13を
駆動すれば支えロッド15の位置はＺ軸方向に変化する。

プラズマトーチ８のノズルから出るプラズマアーク11
は、被加工物４を切断加工するが、プラズマアークが被
加工物４を貫通すると、その下方に位置する支持台組体
まで到達する。実際には、プラズマトーチ８をＸ軸及び
Ｙ軸方向に移動しながら切断加工を行なうので、支持台
組体まで到達するプラズマアークはそれの一部分のみで
あるが、いずれにしても、大きな熱エネルギーが支持台
組体まで到達する。

プラズマアーク11のエネルギーの大きさは、プラズマ
トーチ８からの距離が小さくなればなる程大きくなるの
で、被加工物４に当接する位置にある支持台組体にプラ
ズマアークが当たると、支えロッド15が消耗する。そこ
で、この装置においては、後述するように、プラズマト
ーチ８の位置を検出し、それの近くに存在する支持台組
体（第１図のST₁₃）を下降位置に退避させ、プラズマト
ーチ８から離れた位置にある残りの支持台組体によって
被加工物４を支持するように制御している。

支持台組体とプラズマトーチ８との距離を大きくする
ことにより、支持台組体に当たる部分のプラズマアーク
11のエネルギー密度が充分に小さくなるので、支えロッ
ド15の消耗は防止される。加工手段としてプラズマ切断
機以外のものを用いる場合も同様である。

第４図に、第２図の装置の、電装部の構成を示す。

第４図を参照して説明する。支持台組体ST₁₁,ST₁₂,ST
₁₃,……ST_xy（この例ではｘ＝5,y＝30）の各々のエアシ
リンダには、それぞれ、電磁弁EV₁,EV₂,EV₃,……EVn
（この例では150）が接続されている。これら各々の電
磁弁は、具体的には５つのポートを有するスプリングリ
ターン型電磁切換弁である。電磁弁の２つのポートにエ
アシリンダ13が接続され、他の１つのポートがエアコン
プレッサ20と接続されている。

いずれの支持台組体においても、それを駆動するエア
シリンダを制御する電磁弁が消勢状態の時には、エアシ
リンダのヘツド側の室内にエアコンプレッサ20からの高
圧エアが印加され、ロッド側が大気に開放されるので、
ピストンがロッド側に移動し、支えロッド15が被加工物
４と当接する位置まで上昇しその位置に位置決めされ
る。また、電磁弁を付勢すると、エアシリンダのロッド
側の室内にエアコンプレッサ20からの高圧エアが印加さ
れ、ヘツド側が大気に開放されるので、ピストンがヘツ
ド側に移動し、支えロッド15が所定の退避位置まで下降
し、その位置に位置決めされる。

電磁弁EV₁〜EVnは、ドライバ110を介して、マイクロ
コンピュータ100の出力ポートと接続されている。従っ
て、マイクロコンピュータ100は、電磁弁EV₁〜EVnを介
して、多数の支持台組体ST₁₁,ST₁₂,ST₁₃,……STxyの上
昇位置と下降位置の位置決めを個別に制御できる。

M1及びM2は、それぞれ、第２図に示す駆動機構10及び
９に備わった電気モータである。つまり、電気モータM1
がプラズマトーチ８をＸ方向に駆動し、電気モータM2が
Ｙ方向に駆動する。電気モータM1及びM2は、それぞれ、
モータ制御回路120及び130を介して、マクロコンピュー
タ100と接続されている。また、電気モータM1及びM2の
駆動軸には、それぞれ、位置検出用のエンコーダEC1及
びEC2が結合されている。

従って、エンコーダEC1及びEC2は、それぞれ、プラズ
マトーチ８のＸ軸方向位置及びＹ軸方向位置を示す電気
信号を出力する。これらの電気信号は、フィードバック
信号としてマイクロコンピュータ100に印加される。

マイクロコンピュータ100と接続されたデータ入力装
置200は、一般のNC制御装置と同様に、加工装置の加工
位置（この例では切断位置）をプログラムするためのデ
ータを入力する。即ち、オペレータからの入力指示に従
って、切断位置の端点及び中間点のＸ座標,Y座標及び移
動速度のデータを生成する。このデータがマイクロコン
ピュータ100に印加される。

マイクロコンピュータ100の入力ポートに接続された
スイッチSWは、加工動作のスタートを指示するために使
用される。トーチ制御回路300には、プラズマアークの
点孤の許可／禁止を制御する信号が、マイクロコンピュ
ータ100から印加される。

ここで、支持台組体の進退制御について簡単に説明す
る。この実施例では、プラズマトーチ８の最も近くに位
置する４つの支持台組体を退避位置、即ち下降位置に位
置決めし、その他の支持台組体は上昇位置に位置決めす
る。例えば、第３図に示す位置座標Xc,Ycにプラズマト
ーチ８が存在する時には、その周囲の支持台組体1a,1b,
1c及び1dを退避し、その他の支持台組体を上昇位置に位
置決めする。

従って、プラズマトーチ８が支持台組体の存在する座
標を通り過ぎると、退避位置に位置決めされる支持台組
体を切換える。そのため、第３図に示すように、支持台
組体が存在する位置を境界とする支持位置のＸ座標及び
Ｙ座標を識別している。また、この支持位置座標の各々
に対して、どの支持台組体を退避位置に位置決めすべき
かを示すデータが、シリンダ制御テーブルとしてマイク
ロコンピュータ100内のROMメモリ上に予め備わってい
る。

第５図に、第４図のマイクロコンピュータ100の動作
の概略を示す。第５図を参照してマイクロコンピュータ
100の動作を説明する。電源がオンすると、まず初期化
を行なう。即ち、メモリの内容をクリアし、出力ポート
を初期状態に設定し、電気モータM1,M2を駆動してプラ
ズマトーチ８をホームポジションに位置決めし、そのホ
ームポジションでプラズマトーチ８の近傍に位置する４
つの支持台組体を退避位置に、その他の支持台組体を上
昇位置に各々位置決めする。また、トーチ制御回路300
には、点孤禁止信号を印加する。

初期化が終了したら、データ入力装置200が生成した
データ群をマイクロコンピュータ100上のメモリに読込
み、続いてトーチ制御回路300に点孤許可信号を印加
し、次のステップS2に進む。

ステップS2では、スイッチSWがオンするまで待つ。通
常、スイッチSWをオンする前に、プラズマトーチ８のア
ークを点孤して切断動作を可能にする。

SWがオンすると、ステップS3に進み、データ入力装置
200から読込んだデータ（位置データ等）のうちプログ
ラムの最初のアドレスのものを参照し、ステップS4を通
ってS5に進む。

ステップS5では、ステップS3で参照したデータに基づ
いて、プラズマトーチ８が指定された位置座標に向かっ
て進むように、電気モータM1及びM2を各々所定の速度で
定速駆動する。

ステップS6では、エンコーダEC1,EC2が出力する電気
信号を読取り、プラズマトーチ８の現在位置を検出す
る。

ステップS7では、ステップS6で検出した現在位置の情
報を第３図に示すような支持位置座標に変換したデータ
を生成する。

ステップS8では、ステップS7で生成したデータを参照
し、その支持位置座標が、それまでの支持位置座標に対
して変化したか否か、即ち、プラズマトート８が、支持
台組体の存在する位置を通りすぎたか否かを識別する。
変化があった時には、次のステップS9を実行する。

ステップS9では、現在の支持位置座標をパラメータと
してシリンダ制御テーブルの内容を参照し、退避すべき
４つの支持台組体を識別する。そして、新しく退避状態
にする支持台組体のシリンダを制御する電磁弁を付勢
し、退避不要になった支持台組体のシリンダを制御する
電磁弁を消勢制御する。

従って、常に、プラズマトーチ８の近傍の４つの支持
台組体が退避状態に位置決めされる。

ステップS10では、ステップS3で参照したデータで指
定された位置までプラズマトーチが到達したか否かを識
別する。到達していなければステップS5に進む。指定位
置であれば、ステップS3に進み、次に続くデータを参照
して上記動作を繰り返す。

なお、シリンダ13の移動ストロークは、プラズマアー
ク切断機やガス切断機を用いて比較的厚い板を遅い速度
で移動しながら切断する場合には、150〜200mm程度にす
る必要があるが、速度が比較的大きい時には、支えロッ
ド15の受ける熱量が小さいので、50mm程度でよい。

また、上記実施例では、レーザ光切断機にも対応でき
るように支えロッド15の先端を尖鋭に形成したが、その
他の切断手段を用いる場合には、尖鋭にする必要はな
く、平面に形成する方が被加工物の支持は楽になる。

なお、上記実施例においては、トーチの移動位置をプ
ログラム制御する場合を示したが、現在実用化されてい
るトーチの移動制御においては、アイトレーサ（光学倣
い）制御，フレームプレーナ（X,Y方向の直線移動）制
御及び走行台車による一軸方向の直線移動制御がある。
これらにおいて本発明を実施する場合にも、トーチの位
置を検出する手段（例えばエンコーダ）を設ければ、そ
の検出位置信号に基づいて、加工台の自動退避制御を行
ないうる。

［効果］以上のとおり、本発明によれば、被加工物を支持する
支持手段が、トーチなどの加工手段と対向する時には自
動的に退避するので、加工手段の影響も受けて消耗する
恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する支持台機構１を示す正面図
である。第２図は、第１図に示す支持台機構１を含む切断加工シ
ステムの外観を示す斜視図である。第３図は、支持台組体とプラズマトーチ８との位置関係
を示す平面図である。第４図は、第２図に示す装置の電装部の構成を示すブロ
ック図である。第５図は、第４図のマイクロコンピュータ100の動作の
概略を示すフローチャートである。 1:支持台機構、2,3:レール 4:被加工物、5:加工機構 6:フレーム、7:キャリッジ 8:プラズマトーチ（加工手段） 9,10:駆動機構（位置決め手段） 11:プラズマアーク、12:基台 13:エアシリンダ（駆動手段） 14:駆動ロッド、15:支えロッド 16:覆い 20:エアコンプレッサ 100:マイクロコンピュータ（制御手段） 110:ドライバ 120,130:モータ制御回路 200:データ入力装置 300:トーチ制御回路 ST₁₁,ST₁₂,ST₁₃,……STxy:支持台組体（支持台手段） EV₁,EV₂,EVn:電磁弁 SW:スイッチ、M1,M2:電気モータ EC1,EC2,:エンコーダ（位置検出手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工材に対向して配置された加工手段を
前記被加工材に沿って駆動し所定位置に位置決めする位
置決め手段；前記加工手段の位置を検出する位置検出手段；前記被加工材に沿って複数設けられ、各々がその一端と
前記被加工材との距離を調整する駆動手段を備える支持
台手段；及び前記位置検出手段が検出した位置に基づいて、前記支持
台手段の各々の駆動手段を制御し、加工手段に接近した
支持台手段を、前記被加工材から退避する、制御手段；を備える自動加工台装置。