JP2808097B2 - プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置 - Google Patents
プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ加工機のス
タンドオフ制御装置に係わり、殊に、加工速度変化時で
も、最適スタンドオフを維持し得るプラズマ加工機のス
タンドオフ制御装置に関する。
タンドオフ制御装置に係わり、殊に、加工速度変化時で
も、最適スタンドオフを維持し得るプラズマ加工機のス
タンドオフ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スタンドオフとは、プラズマ加工時のト
ーチとワークとの離間距離であるが、このスタンドオフ
を最適値に維持することが、加工品質の向上の目安とな
っている。そこで従来のプラズマ加工機のスタンドオフ
制御装置を述べると、大略次の通りとなる。
ーチとワークとの離間距離であるが、このスタンドオフ
を最適値に維持することが、加工品質の向上の目安とな
っている。そこで従来のプラズマ加工機のスタンドオフ
制御装置を述べると、大略次の通りとなる。
【０００３】「一定加工速度Ｆにおいて、スタンドオフ
ｈがアーク電圧Ｖに比例すること」から、該アーク電圧
Ｖを監視することにより、最適スタンドオフｈ0 を維持
しようとする技術が知られている（例えば、ＤＥ２７０
６２３２参照）。しかるに、かかるスタンドオフ固定式
では、精度や生産性等の理由により、ある加工部位につ
いて、加工速度Ｆを変化させて加工したいときには対応
できないという不都合がある。即ち、ＸＹテーブル等の
２次元加工機ではその支障も少ないが、加工速度範囲が
さらに広い３次元加工機では基本的に対応できないのが
実情である。
ｈがアーク電圧Ｖに比例すること」から、該アーク電圧
Ｖを監視することにより、最適スタンドオフｈ0 を維持
しようとする技術が知られている（例えば、ＤＥ２７０
６２３２参照）。しかるに、かかるスタンドオフ固定式
では、精度や生産性等の理由により、ある加工部位につ
いて、加工速度Ｆを変化させて加工したいときには対応
できないという不都合がある。即ち、ＸＹテーブル等の
２次元加工機ではその支障も少ないが、加工速度範囲が
さらに広い３次元加工機では基本的に対応できないのが
実情である。
【０００４】そこで、上記問題点を解決するため、本出
願人は先に、上記技術に対し、図５に示す「アーク電圧
Ｖが切断速度Ｆに略反比例すること」を加味し、アーク
電圧Ｖと加工速度Ｆとを監視することにより、最適スタ
ンドオフｈ0 を維持することを提案している（特開平５
−３７８号参照）。これはスタンドオフ速度補正式（仮
称）と言える。
願人は先に、上記技術に対し、図５に示す「アーク電圧
Ｖが切断速度Ｆに略反比例すること」を加味し、アーク
電圧Ｖと加工速度Ｆとを監視することにより、最適スタ
ンドオフｈ0 を維持することを提案している（特開平５
−３７８号参照）。これはスタンドオフ速度補正式（仮
称）と言える。
【０００５】このスタンドオフ速度補正式における目標
アーク電圧Ｖ0 の速度補正を図５を参照して大略説明す
る。同図は、異なるスタンドオフｈ1 〜ｈ5 （ｈ1 ＜ｈ
5 ）についての加工速度Ｆと、アーク電圧Ｖとの実測特
性グラフである。同図に示すとおり、各スタンドオフｈ
1 〜ｈ5 は、加工速度Ｆが早くなるに従い、略反比例し
てアーク電圧Ｖが降下する。これは、切断速度Ｆが早く
なるに従い、ワークの主陽極点がトーチ側へ近づくため
である。例えば、当初設定の最適スタンドオフｈ1 にお
いて、このときの基準切断速度をＦL 、目標アーク電圧
をＶL とすると、切断速度が早くなり、切断速度がＦH
となったとき、アーク電圧も低下する（ＶL →ＶH ）。
ところが、目標アーク電圧ＶL は固定値であるため、こ
れらが比較されてＶH ＜ＶL となるため、トーチが上昇
し（ｈ1 →ｈ3 ）、最適スタンドオフｈ1 を維持できな
くなる。そこで、この特性に基づき、入力した切断速度
Ｆで当初の目標アーク電圧Ｖ0 を補正することにより、
即ち、スタンドオフｈ1 かつ切断速度ＦH 時における新
たな目標アーク電圧ＶH に補正することにより、切断速
度Ｆが変化しても、該最適スタンドオフｈ1 を維持する
ようにしている。
アーク電圧Ｖ0 の速度補正を図５を参照して大略説明す
る。同図は、異なるスタンドオフｈ1 〜ｈ5 （ｈ1 ＜ｈ
5 ）についての加工速度Ｆと、アーク電圧Ｖとの実測特
性グラフである。同図に示すとおり、各スタンドオフｈ
1 〜ｈ5 は、加工速度Ｆが早くなるに従い、略反比例し
てアーク電圧Ｖが降下する。これは、切断速度Ｆが早く
なるに従い、ワークの主陽極点がトーチ側へ近づくため
である。例えば、当初設定の最適スタンドオフｈ1 にお
いて、このときの基準切断速度をＦL 、目標アーク電圧
をＶL とすると、切断速度が早くなり、切断速度がＦH
となったとき、アーク電圧も低下する（ＶL →ＶH ）。
ところが、目標アーク電圧ＶL は固定値であるため、こ
れらが比較されてＶH ＜ＶL となるため、トーチが上昇
し（ｈ1 →ｈ3 ）、最適スタンドオフｈ1 を維持できな
くなる。そこで、この特性に基づき、入力した切断速度
Ｆで当初の目標アーク電圧Ｖ0 を補正することにより、
即ち、スタンドオフｈ1 かつ切断速度ＦH 時における新
たな目標アーク電圧ＶH に補正することにより、切断速
度Ｆが変化しても、該最適スタンドオフｈ1 を維持する
ようにしている。
【０００６】従って上記スタンドオフ速度補正式では、
加工速度変化前後の定常加工速度が等速であるとき、各
速度で得られる加工品質は極めて良好となる。
加工速度変化前後の定常加工速度が等速であるとき、各
速度で得られる加工品質は極めて良好となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記スタン
ドオフ速度補正式であっても、加工速度変化時、即ち、
変化開始時、変化中及び変化終了時は、加工機の動作に
対しプラズマアーク主陽極点位置の応答遅れ等により、
アーク電圧Ｖの変化が遅れるため、最適スタンドオフｈ
0 を維持することが困難となる。この加工速度変化時間
は一般的に僅かであるが、それでもこの間の加工品質は
低下するのが実情である。
ドオフ速度補正式であっても、加工速度変化時、即ち、
変化開始時、変化中及び変化終了時は、加工機の動作に
対しプラズマアーク主陽極点位置の応答遅れ等により、
アーク電圧Ｖの変化が遅れるため、最適スタンドオフｈ
0 を維持することが困難となる。この加工速度変化時間
は一般的に僅かであるが、それでもこの間の加工品質は
低下するのが実情である。
【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、例え加工速度変化時でも、最適スタンドオフを維持
し得るプラズマ加工機のスタンドオフ制御装置を提供す
ることを目的とする。
し、例え加工速度変化時でも、最適スタンドオフを維持
し得るプラズマ加工機のスタンドオフ制御装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わるプラズマ加工機のスタンドオフ制御
装置は、図１を参照して説明すれば、プラズマトーチの
加工速度Ｆを検出する加工速度検出手段と、プラズマト
ーチと被加工材との間のアーク電圧Ｖを検出するアーク
電圧検出手段とを有し、予め記憶した目標アーク電圧Ｖ
０ を加工速度検出手段からの加工速度Ｆによって補正
し、この補正した目標アーク電圧Ｖ ｏ（Ｆ） にアーク電
圧検出手段からのアーク電圧Ｖが一致するようにプラズ
マトーチをワーク方向へ移動Δｈさせて最適スタンドオ
フｈ ０ を維持するプラズマ加工機のスタンドオフ制御装
置において、加工速度検出手段からの加工速度Ｆの変化
を監視し、変化が予め記憶した変化であるときにその変
化に応じて予め定めた遅れ時間Δｔだけ、前記補正した
目標アーク電圧Ｖ ｏ（Ｆ） の作動の開始を遅らせること
を特徴としている。
め、本発明に係わるプラズマ加工機のスタンドオフ制御
装置は、図１を参照して説明すれば、プラズマトーチの
加工速度Ｆを検出する加工速度検出手段と、プラズマト
ーチと被加工材との間のアーク電圧Ｖを検出するアーク
電圧検出手段とを有し、予め記憶した目標アーク電圧Ｖ
０ を加工速度検出手段からの加工速度Ｆによって補正
し、この補正した目標アーク電圧Ｖ ｏ（Ｆ） にアーク電
圧検出手段からのアーク電圧Ｖが一致するようにプラズ
マトーチをワーク方向へ移動Δｈさせて最適スタンドオ
フｈ ０ を維持するプラズマ加工機のスタンドオフ制御装
置において、加工速度検出手段からの加工速度Ｆの変化
を監視し、変化が予め記憶した変化であるときにその変
化に応じて予め定めた遅れ時間Δｔだけ、前記補正した
目標アーク電圧Ｖ ｏ（Ｆ） の作動の開始を遅らせること
を特徴としている。
【００１０】上記によれば、次のような作用効果を奏す
る。加工速度変化時でも、最適スタンドオフｈ０を一定
に維持するには、アーク電圧Ｖを安定化させればよく、
またこのようにするためには、該アーク電圧Ｖが加工機
の動作遅れやプラズマアークの応答遅れ等に応答しない
ようにすればよい。そこで、上記構成は、加工速度変化
時における変化、例えば加速、減速又は等速を判断さ
せ、その変化の程度に応じた遅れ時間Δｔを予め記憶し
ている。各遅れ時間Δｔは、加工機の動作遅れやプラズ
マアークの応答遅れ等をカバーする時間に設定される。
このため制御装置が、加工速度Ｆの変化時に、加速か、
減速か又は等速か等を判別すると、その程度に応じた遅
れ時間Δｔを記憶から抽出し、当該遅れ時間Δｔの経過
後、速度補正済み目標アーク電圧Ｖｏ（Ｆ）を作動させ
る。このためアーク電圧Ｖは加工機の動作遅れやプラズ
マアークの応答遅れ等の影響を受けなくなり、最適スタ
ンドオフｈ０を維持できるようになる。
る。加工速度変化時でも、最適スタンドオフｈ０を一定
に維持するには、アーク電圧Ｖを安定化させればよく、
またこのようにするためには、該アーク電圧Ｖが加工機
の動作遅れやプラズマアークの応答遅れ等に応答しない
ようにすればよい。そこで、上記構成は、加工速度変化
時における変化、例えば加速、減速又は等速を判断さ
せ、その変化の程度に応じた遅れ時間Δｔを予め記憶し
ている。各遅れ時間Δｔは、加工機の動作遅れやプラズ
マアークの応答遅れ等をカバーする時間に設定される。
このため制御装置が、加工速度Ｆの変化時に、加速か、
減速か又は等速か等を判別すると、その程度に応じた遅
れ時間Δｔを記憶から抽出し、当該遅れ時間Δｔの経過
後、速度補正済み目標アーク電圧Ｖｏ（Ｆ）を作動させ
る。このためアーク電圧Ｖは加工機の動作遅れやプラズ
マアークの応答遅れ等の影響を受けなくなり、最適スタ
ンドオフｈ０を維持できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の好適な事例を図１〜図４
を参照して以下説明する。尚、事例は、図２の３次元駆
動のプラズマ切断ロボット及び図３のプラズマ切断制御
の全体フローチャートに対して適用した例であるため、
事例の説明を挟みつつ、これらロボット５及びフローチ
ャートの全体も説明する。
を参照して以下説明する。尚、事例は、図２の３次元駆
動のプラズマ切断ロボット及び図３のプラズマ切断制御
の全体フローチャートに対して適用した例であるため、
事例の説明を挟みつつ、これらロボット５及びフローチ
ャートの全体も説明する。
【００１２】ロボット５は、図２に示すとおり、基台５
１上の旋回装置５２と、その上のブーム５３と、この先
端でピン結合された俯仰するアーム５５と、この先端に
結合されたハンド５６と、ロボットコントローラ５７と
から大略構成される。トーチ１はハンド５６に装着さ
れ、その下方に排煙シュータ６を配置し、その上部の剣
山６１上にトーチ１と対向してワーク２が設置してあ
る。
１上の旋回装置５２と、その上のブーム５３と、この先
端でピン結合された俯仰するアーム５５と、この先端に
結合されたハンド５６と、ロボットコントローラ５７と
から大略構成される。トーチ１はハンド５６に装着さ
れ、その下方に排煙シュータ６を配置し、その上部の剣
山６１上にトーチ１と対向してワーク２が設置してあ
る。
【００１３】プラズマ切断は、電源４１により、トーチ
電極（−）とワーク２（＋）との間にアーク電圧Ｖを発
生させ、トーチ先端のノズルに別途送給された作動ガス
をプラズマアーク３に変え、このアーク３と、該アーク
３を取囲むように別途送給された動作ガスとを該ワーク
２の切断線上に噴出することにより、ワーク２を溶融飛
散して行われる。
電極（−）とワーク２（＋）との間にアーク電圧Ｖを発
生させ、トーチ先端のノズルに別途送給された作動ガス
をプラズマアーク３に変え、このアーク３と、該アーク
３を取囲むように別途送給された動作ガスとを該ワーク
２の切断線上に噴出することにより、ワーク２を溶融飛
散して行われる。
【００１４】かかる構成のプラズマ切断機において、図
１に示すように、マイコン４はロボットコントローラ５
７と、スタンドオフコントローラ４２とを含んで構成さ
れる。スタンドオフコントローラ４２は、最適スタンド
オフｈ0 において、加工開始直前の安定した切断速度Ｆ
とアーク電圧Ｖとをロボットコントローラ５７から入力
して、基準切断速度Ｆ0 と、この基準切断速度Ｆ0 と最
適スタンドオフｈ0 とにおける目標アーク電圧Ｖ0 とを
自動設定する。尚、基準切断速度Ｆ0 と目標アーク電圧
Ｖ0 とは手動設定でもよい。
１に示すように、マイコン４はロボットコントローラ５
７と、スタンドオフコントローラ４２とを含んで構成さ
れる。スタンドオフコントローラ４２は、最適スタンド
オフｈ0 において、加工開始直前の安定した切断速度Ｆ
とアーク電圧Ｖとをロボットコントローラ５７から入力
して、基準切断速度Ｆ0 と、この基準切断速度Ｆ0 と最
適スタンドオフｈ0 とにおける目標アーク電圧Ｖ0 とを
自動設定する。尚、基準切断速度Ｆ0 と目標アーク電圧
Ｖ0 とは手動設定でもよい。
【００１５】加工開始後、スタンドオフコントローラ４
２は加工速度Ｆをロボットコントローラ５７から周期的
に入力し、個々に応じて目標アーク電圧Ｖ0 を補正し、
速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)としている。尚、本
例では、スタンドオフコントローラ４２はロボットコン
トローラ５７から切断速度Ｆやアーク電圧Ｖを入力して
いるが、速度センサや電圧計を別途備えてそこから入力
してもよい。
２は加工速度Ｆをロボットコントローラ５７から周期的
に入力し、個々に応じて目標アーク電圧Ｖ0 を補正し、
速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)としている。尚、本
例では、スタンドオフコントローラ４２はロボットコン
トローラ５７から切断速度Ｆやアーク電圧Ｖを入力して
いるが、速度センサや電圧計を別途備えてそこから入力
してもよい。
【００１６】またスタンドオフコントローラ４２は、入
力した加工速度Ｆから速度変化を演算し、加速か、減速
か又は等速かを判別するように構成されている。そし
て、加速、減速又は等速毎にそれぞれ適切な遅れ時間Δ
ｔ（Δｔ1 、Δｔ2 、Δｔ3 ）を予め記憶しており、そ
の加速、減速又は等速の程度により、この遅れ時間Δｔ
を読出し、当該遅れ時間Δｔの後、速度補正済み目標ア
ーク電圧Ｖ0(F)を作動させるように構成されている。
力した加工速度Ｆから速度変化を演算し、加速か、減速
か又は等速かを判別するように構成されている。そし
て、加速、減速又は等速毎にそれぞれ適切な遅れ時間Δ
ｔ（Δｔ1 、Δｔ2 、Δｔ3 ）を予め記憶しており、そ
の加速、減速又は等速の程度により、この遅れ時間Δｔ
を読出し、当該遅れ時間Δｔの後、速度補正済み目標ア
ーク電圧Ｖ0(F)を作動させるように構成されている。
【００１７】説明を分かり易くするため、以下、図３に
示される上記説明を含んだ全体制御のフローチャートを
参照して説明する。尚、以下の説明には部分的に上記説
明済みの点と重複する箇所もあるが、削除せず説明す
る。
示される上記説明を含んだ全体制御のフローチャートを
参照して説明する。尚、以下の説明には部分的に上記説
明済みの点と重複する箇所もあるが、削除せず説明す
る。
【００１８】同図のフローチャートにおいて、事例はＳ
６〜Ｓ９に相当するが、Ｓ１からＳ１６まで順を追って
説明する。先ずロボットコントローラ５７は、別途入力
された切断指令に基づき（Ｓ１）、トーチ１をワーク２
から最適スタンドオフｈ0 に位置させる（Ｓ２）。
６〜Ｓ９に相当するが、Ｓ１からＳ１６まで順を追って
説明する。先ずロボットコントローラ５７は、別途入力
された切断指令に基づき（Ｓ１）、トーチ１をワーク２
から最適スタンドオフｈ0 に位置させる（Ｓ２）。
【００１９】次に、スタンドオフコントローラ４２は切
断開始直前の安定した切断速度Ｆとアーク電圧Ｖとをロ
ボットコントローラ５７から入力し、基準切断速度Ｆ0
と、この基準切断速度Ｆ0 及び最適スタンドオフｈ0 に
おける目標アーク電圧Ｖ0 とを自動設定し、切断開始を
ロボットコントローラ５７に指示する（Ｓ３）。
断開始直前の安定した切断速度Ｆとアーク電圧Ｖとをロ
ボットコントローラ５７から入力し、基準切断速度Ｆ0
と、この基準切断速度Ｆ0 及び最適スタンドオフｈ0 に
おける目標アーク電圧Ｖ0 とを自動設定し、切断開始を
ロボットコントローラ５７に指示する（Ｓ３）。
【００２０】次にスタンドオフコントローラ４２は、ロ
ボットコントローラ５７から切断速度Ｆを入力し（Ｓ
４）、これを基に目標アーク電圧Ｖ0 を速度補正して目
標アーク電圧Ｖ0(F)を設定する（Ｓ５）。つまり、一定
速度でのアーク電圧を目標アーク電圧とすることによ
り、等速加工時には、安定した切断品質を得ることがで
きる。
ボットコントローラ５７から切断速度Ｆを入力し（Ｓ
４）、これを基に目標アーク電圧Ｖ0 を速度補正して目
標アーク電圧Ｖ0(F)を設定する（Ｓ５）。つまり、一定
速度でのアーク電圧を目標アーク電圧とすることによ
り、等速加工時には、安定した切断品質を得ることがで
きる。
【００２１】ところで、例えば切断がコーナ等に差し掛
かると、先ず減速し、次に加速することになるが、かか
る速度変化時において、加速か、等速か又は減速かを判
断する（Ｓ６）。この判断は、今回入力した切断速度Ｆ
と前回入力し記憶した切断速度Ｆ-1との大小比較によっ
て行い、Ｆ＞Ｆ-1ならば加速、Ｆ＝Ｆ-1ならば等速、又
はＦ＜Ｆ-1ならば減速としている。
かると、先ず減速し、次に加速することになるが、かか
る速度変化時において、加速か、等速か又は減速かを判
断する（Ｓ６）。この判断は、今回入力した切断速度Ｆ
と前回入力し記憶した切断速度Ｆ-1との大小比較によっ
て行い、Ｆ＞Ｆ-1ならば加速、Ｆ＝Ｆ-1ならば等速、又
はＦ＜Ｆ-1ならば減速としている。
【００２２】そこで、加速ならば、当該加速に応じた遅
れ時間Δｔ1 を読み出し（Ｓ８ａ）、等速ならば、これ
に応じた遅れ時間Δｔ3 を読み出し（Ｓ８ｂ）又は減速
ならば、これに応じた遅れ時間Δｔ2 を読み出し（Ｓ８
ｃ）、これら遅れ時間Δｔ1、Δｔ2 、Δｔ3 だけ時間
をずらせた速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F(t-Δt))
を作動させる（Ｓ９）。
れ時間Δｔ1 を読み出し（Ｓ８ａ）、等速ならば、これ
に応じた遅れ時間Δｔ3 を読み出し（Ｓ８ｂ）又は減速
ならば、これに応じた遅れ時間Δｔ2 を読み出し（Ｓ８
ｃ）、これら遅れ時間Δｔ1、Δｔ2 、Δｔ3 だけ時間
をずらせた速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F(t-Δt))
を作動させる（Ｓ９）。
【００２３】上記読み出される遅れ時間Δｔ（Δｔ1 、
Δｔ2 、Δｔ3 ）は、基本的には加工機の動作遅れやプ
ラズマアークの応答遅れを考慮して予め設定されスタン
ドオフコントローラ４２に記憶させておいたものであ
る。別言すれば、ワーク材質、切断速度、スタンドオ
フ、アーク電圧、その他を考慮し、経験的に複数個又は
リニア関数的に適宜設定した値である。特殊な例とし
て、Δｔ1 ＝Δｔ2 ＝Δｔ3の場合も考慮すれば、原則
的に、遅れ時間Δｔは少なくとも１個準備すればよい場
合もある。
Δｔ2 、Δｔ3 ）は、基本的には加工機の動作遅れやプ
ラズマアークの応答遅れを考慮して予め設定されスタン
ドオフコントローラ４２に記憶させておいたものであ
る。別言すれば、ワーク材質、切断速度、スタンドオ
フ、アーク電圧、その他を考慮し、経験的に複数個又は
リニア関数的に適宜設定した値である。特殊な例とし
て、Δｔ1 ＝Δｔ2 ＝Δｔ3の場合も考慮すれば、原則
的に、遅れ時間Δｔは少なくとも１個準備すればよい場
合もある。
【００２４】例えば、同図は、上述した等速時の遅れ時
間Δｔ３の記載がなく、２個の遅れ時間Δｔ１、Δｔ２
だけで処理した例であるが、これは次の如き構成によ
る。等速である場合は、元から等速である場合と、加速
後に等速になった場合と、減速後に等速になった場合と
の３通りがある。さらに大別すれば、元から等速である
場合と、変化後に等速である場合との２通りとなる。そ
こで同図では、元から等速である場合（Ｓ８ｂ１）は勿
論遅れ時間Δｔを設けないが、変化後に等速である場合
（Ｓ８ｂ２）は、変化（加速又は減速）のために設定し
た遅れ時間Δｔ１、Δｔ２だけ前の速度補正済み目標ア
ーク電圧Ｖ０（Ｆ（ｔ−Δｔ））を使用するようにした
ものである。その他、図示しないが、この変化後の等速
である場合は、例えば該スタンドオフコントローラ４２
の制御周期Δｔ０を前記遅れ時間Δｔ１、Δｔ２に替え
てもよく、その他各種設定方法がある。
間Δｔ３の記載がなく、２個の遅れ時間Δｔ１、Δｔ２
だけで処理した例であるが、これは次の如き構成によ
る。等速である場合は、元から等速である場合と、加速
後に等速になった場合と、減速後に等速になった場合と
の３通りがある。さらに大別すれば、元から等速である
場合と、変化後に等速である場合との２通りとなる。そ
こで同図では、元から等速である場合（Ｓ８ｂ１）は勿
論遅れ時間Δｔを設けないが、変化後に等速である場合
（Ｓ８ｂ２）は、変化（加速又は減速）のために設定し
た遅れ時間Δｔ１、Δｔ２だけ前の速度補正済み目標ア
ーク電圧Ｖ０（Ｆ（ｔ−Δｔ））を使用するようにした
ものである。その他、図示しないが、この変化後の等速
である場合は、例えば該スタンドオフコントローラ４２
の制御周期Δｔ０を前記遅れ時間Δｔ１、Δｔ２に替え
てもよく、その他各種設定方法がある。
【００２５】次にアーク電圧Ｖを入力し（Ｓ１０）、こ
れと速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)とを比較し、ス
タンドオフを変化Δｈさせることになる。同図では、ア
ーク電圧Ｖと速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)との偏
差（Δｅ＝Ｖ0(F(t-Δt)) −Ｖ）を演算し、Δｅ＞０な
らば、当該Δｅに応じたスタンドオフΔｈだけトーチを
遠ざけ（Ｓ１３ａ）、Δｅ＝０ならば、該スタンドオフ
ｈ（即ち、ｈ0 ）を維持し（Ｓ１３ｂ）又はΔｅ＜０な
らば、当該Δｅに応じたスタンドオフΔｈだけトーチを
近づけるようにしている（Ｓ１３ｃ）。尚、上記Ｖ
0(F(t-Δt)) は、本事例であるＳ６〜Ｓ９の過程を経た
速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)を意味して区分し
た。
れと速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)とを比較し、ス
タンドオフを変化Δｈさせることになる。同図では、ア
ーク電圧Ｖと速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)との偏
差（Δｅ＝Ｖ0(F(t-Δt)) −Ｖ）を演算し、Δｅ＞０な
らば、当該Δｅに応じたスタンドオフΔｈだけトーチを
遠ざけ（Ｓ１３ａ）、Δｅ＝０ならば、該スタンドオフ
ｈ（即ち、ｈ0 ）を維持し（Ｓ１３ｂ）又はΔｅ＜０な
らば、当該Δｅに応じたスタンドオフΔｈだけトーチを
近づけるようにしている（Ｓ１３ｃ）。尚、上記Ｖ
0(F(t-Δt)) は、本事例であるＳ６〜Ｓ９の過程を経た
速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F)を意味して区分し
た。
【００２６】以上のＳ４からＳ１３までは、切断が終了
するまで該スタンドオフコントローラの制御周期に基づ
きループするものであり、切断が終了すると（Ｓ１
４）、ロボットコントローラ５７に対してプラズマ停止
及びトーチの離間動作等を指令して、終了するようにな
っている（Ｓ１６）。
するまで該スタンドオフコントローラの制御周期に基づ
きループするものであり、切断が終了すると（Ｓ１
４）、ロボットコントローラ５７に対してプラズマ停止
及びトーチの離間動作等を指令して、終了するようにな
っている（Ｓ１６）。
【００２７】以下図４は従来技術と上記事例との実験比
較グラフであるが、同図を用いて本事例の効果を説明す
る。同図は、スタンドオフを一定に保ち（即ち、トーチ
高さを固定し）、切断速度のみ変化させた状態での実測
特性値を、従来技術であるスタンドオフ固定式の特性
（範囲Ａ）と、同じく従来技術であるスタンドオフ速度
補正式の特性（範囲Ｂ）と、本事例の実験特性（範囲
Ｃ）とを順次並べたものである。
較グラフであるが、同図を用いて本事例の効果を説明す
る。同図は、スタンドオフを一定に保ち（即ち、トーチ
高さを固定し）、切断速度のみ変化させた状態での実測
特性値を、従来技術であるスタンドオフ固定式の特性
（範囲Ａ）と、同じく従来技術であるスタンドオフ速度
補正式の特性（範囲Ｂ）と、本事例の実験特性（範囲
Ｃ）とを順次並べたものである。
【００２８】各特性グラフは上から順に、トーチ補正信
号Δｈ、アーク電圧Ｖ、切断速度補正ΔＦ及び切断速度
Ｆの有無又は入出力の状態を示す。ところでスタンドオ
フを一定に保ったのであるから、スタンドオフ固定式は
別としても、スタンドオフ速度補正式と、上記事例とは
トーチ補正信号Δｈが変動してはならない（即ち、各ト
ーチ補正信号Δｈの特性グラフはフラットであるべきで
ある）。詳しくは次の通りである。
号Δｈ、アーク電圧Ｖ、切断速度補正ΔＦ及び切断速度
Ｆの有無又は入出力の状態を示す。ところでスタンドオ
フを一定に保ったのであるから、スタンドオフ固定式は
別としても、スタンドオフ速度補正式と、上記事例とは
トーチ補正信号Δｈが変動してはならない（即ち、各ト
ーチ補正信号Δｈの特性グラフはフラットであるべきで
ある）。詳しくは次の通りである。
【００２９】スタンドオフ固定式（範囲Ａ）は、加速時
（ａ１〜ａ２）も、減速時（ａ３〜ａ４）も、さらに等
速域に移った後も、トーチ補正信号Δｈ１、Δｈ２が顕
著に現れてしまう。これは、スタンドオフ固定式が速度
補正も遅れ時間補正もなされていないためによる当然の
結果である。かかるトーチ補正信号Δｈ１、Δｈ２を無
くすためのスタンドオフ速度補正式が本出願人によって
先に提案された訳であるが、このスタンドオフ速度補正
式（範囲Ｂ）でも、加速時（ｂ１〜ｂ２）も、減速時
（ｂ３〜ｂ４）も、さらに等速域に移った後も、上記Δ
ｈ１、Δｈ２よりも小さくなってはいるものの、トーチ
補正信号Δｈ３、Δｈ４が現れている。この信号Δｈ
３、Δｈ４を無くすのが本事例の目的であるが、範囲Ｃ
に示す通り、本事例によれば、さらに遅れ時間補正Δｔ
も施してあるため、加速時（ｃ１〜ｃ２）も、減速時
（ｃ３〜ｃ４）も、さらに等速域に移った後も、トーチ
補正信号Δｈの発生が大幅に抑制され、ほぼフラットな
状態となっている。遅れ時間補正Δｔをより適切に選べ
ば、さらにフラットな状態となり得ることに疑う余地は
ない。尚、全区間におけるトーチ補正信号Δｈの振動
は、該ロボット５の振動によるノイズに起因するものと
考えられ、ロボット５の振動抑制や演算回路等への電磁
波遮断等により、この振動もより低減させられると考え
る。
（ａ１〜ａ２）も、減速時（ａ３〜ａ４）も、さらに等
速域に移った後も、トーチ補正信号Δｈ１、Δｈ２が顕
著に現れてしまう。これは、スタンドオフ固定式が速度
補正も遅れ時間補正もなされていないためによる当然の
結果である。かかるトーチ補正信号Δｈ１、Δｈ２を無
くすためのスタンドオフ速度補正式が本出願人によって
先に提案された訳であるが、このスタンドオフ速度補正
式（範囲Ｂ）でも、加速時（ｂ１〜ｂ２）も、減速時
（ｂ３〜ｂ４）も、さらに等速域に移った後も、上記Δ
ｈ１、Δｈ２よりも小さくなってはいるものの、トーチ
補正信号Δｈ３、Δｈ４が現れている。この信号Δｈ
３、Δｈ４を無くすのが本事例の目的であるが、範囲Ｃ
に示す通り、本事例によれば、さらに遅れ時間補正Δｔ
も施してあるため、加速時（ｃ１〜ｃ２）も、減速時
（ｃ３〜ｃ４）も、さらに等速域に移った後も、トーチ
補正信号Δｈの発生が大幅に抑制され、ほぼフラットな
状態となっている。遅れ時間補正Δｔをより適切に選べ
ば、さらにフラットな状態となり得ることに疑う余地は
ない。尚、全区間におけるトーチ補正信号Δｈの振動
は、該ロボット５の振動によるノイズに起因するものと
考えられ、ロボット５の振動抑制や演算回路等への電磁
波遮断等により、この振動もより低減させられると考え
る。
【００３０】即ち、上記事例によれば、例え３次元ロボ
ット等に適用しても、最適スタンドオフｈ0 を確実に維
持でき、優良なる加工品質を提供できるプラズマ加工機
のスタンドオフ制御装置となり得ることができた。
ット等に適用しても、最適スタンドオフｈ0 を確実に維
持でき、優良なる加工品質を提供できるプラズマ加工機
のスタンドオフ制御装置となり得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるプ
ラズマ加工機のスタンドオフ制御装置によれば、マイコ
ン４が、加工速度Ｆの状態により、それぞれの遅れ時間
Δｔの後、スタンドオフ速度補正式のプラズマ加工機の
スタンドオフ制御装置に対し、マイコン４が、加工速度
Ｆの変化時、加速か、減速か又は等速かを判別し、その
各々に対し、別途記憶してなるそれぞれの遅れ時間Δｔ
の後、前記速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F(t-Δt))
を作動させる構成としたため、加工速度変化時でも、最
適スタンドオフを維持し得るようになる。
ラズマ加工機のスタンドオフ制御装置によれば、マイコ
ン４が、加工速度Ｆの状態により、それぞれの遅れ時間
Δｔの後、スタンドオフ速度補正式のプラズマ加工機の
スタンドオフ制御装置に対し、マイコン４が、加工速度
Ｆの変化時、加速か、減速か又は等速かを判別し、その
各々に対し、別途記憶してなるそれぞれの遅れ時間Δｔ
の後、前記速度補正済み目標アーク電圧Ｖ0(F(t-Δt))
を作動させる構成としたため、加工速度変化時でも、最
適スタンドオフを維持し得るようになる。
【図１】事例のプラズマ加工機のスタンドオフ制御装置
の全体ブロック図である。
の全体ブロック図である。
【図２】事例を搭載したプラズマ切断ロボットの概念図
である。
である。
【図３】事例を含むプラズマ加工機の全体制御フローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置におい
て、遅れ時間が設定されている本発明と、設定されてい
ない従来技術との比較特性グラフである。
て、遅れ時間が設定されている本発明と、設定されてい
ない従来技術との比較特性グラフである。
【図５】スタンドオフｈ1 〜ｈ5 毎の加工速度Ｆとアー
ク電圧Ｖの関係特性グラフである。
ク電圧Ｖの関係特性グラフである。
１ トーチ ４ マイコン Ｆ 加工速度 ｈ0 最適スタンドオフ Δｔ 遅れ時間 Ｖ アーク電圧 Ｖ0 目標アーク電圧 Ｖ0(F) Ｖ0(F(t-Δt)) 時間遅れ処理した速度補正済み
目標アーク電圧
目標アーク電圧
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマトーチの加工速度Ｆを検出する
加工速度検出手段と、プラズマトーチと被加工材との間
のアーク電圧Ｖを検出するアーク電圧検出手段とを有
し、予め記憶した目標アーク電圧Ｖ ０ を加工速度検出手
段からの加工速度Ｆによって補正し、この補正した目標
アーク電圧Ｖ ｏ（Ｆ） にアーク電圧検出手段からのアー
ク電圧Ｖが一致するようにプラズマトーチをワーク方向
へ移動Δｈさせて最適スタンドオフｈ ０ を維持するプラ
ズマ加工機のスタンドオフ制御装置において、加工速度
検出手段からの加工速度Ｆの変化を監視し、変化が予め
記憶した変化であるときにその変化に応じて予め定めた
遅れ時間Δｔだけ、前記補正した目標アーク電圧Ｖ
ｏ（Ｆ） の作動の開始を遅らせることを特徴とするプラ
ズマ加工機のスタンドオフ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8106321A JP2808097B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8106321A JP2808097B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257755A JPH08257755A (ja) | 1996-10-08 |
| JP2808097B2 true JP2808097B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14430680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8106321A Expired - Lifetime JP2808097B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | プラズマ加工機のスタンドオフ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808097B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266179A (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-25 | Tokushu Denkyoku Kk | 移行型プラズマアーク溶接装置におけるプラズマアーク電圧の自動制御装置 |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP8106321A patent/JP2808097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08257755A (ja) | 1996-10-08 |
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