JP2816246B2 - 開先切断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は所定の角度で交叉し且つ夫々所定の開先形状
を有する辺を連続して切断するための開先切断方法に関
し、特に被加工材に対する歩留りを向上させることが出
来る開先切断方法に関するものである。

＜従来の技術＞ 鋼板，ステンレス板等の金属板、或いは合成樹脂板，
合板等の非金属板等の被加工材をプラズマ切断トーチを
用いて切断することが行われている。特に切断トーチを
数値制御式切断機（NC切断機）に搭載した場合、前記被
加工材に対し所望の形状の切断を行うことが出来る。

また金属板等の被加工材から切断された切断部材を他
の部材に対し溶接する場合、金属板の板厚，接合部位等
に応じて切断部材の端面を傾斜させて切断する所謂開先
切断が行われる。

被加工材から切断される形状が曲線のみで構成される
場合、前記開先切断は被加工材から切断される形状に対
し切断トーチを常に切断線の法線方向に位置するように
旋回させると共に、該トーチを接線方向に移動させるこ
とで行われる。

また第５図に示すように、被加工材51から切断される
切断部材52が互いに交叉する辺53〜56によって構成され
る場合、切断トーチを切断の進行方向上流側の辺から下
流側の辺に移行させる際に、これ等の辺をループ状切断
線57を設定して接続することによって、両辺を連続して
切断することが行われる。前記切断方式は一般にピグテ
イル切断或いは風船切断と呼ばれている。

前記切断方式を具体的に説明する。

第６図はループ状切断線57の拡大説明図であり、第７
図（ａ）〜（ｅ）は第６図の位置（ａ）〜（ｅ）に於け
る切断トーチ58と切断面との関係を上流側からみた説明
図である。

図に於いて、辺53,54の開先角度は同一の値に設定さ
れるのが一般であり、従って、切断トーチ58の傾斜角度
は被加工材51に対する切断の開始に先立って設定され
る。また切断部材52の輪郭線である辺53,54は開先を形
成した端面の下縁によって規定される。従って、辺53,5
4の上縁は、被加工材51の厚さｔと切断トーチ58の傾斜
角度とによって一義的に設定され、図に示す点線53a,54
aとなる。

切断線57を切断する場合、切断トーチ58は所定の傾斜
角度を維持している。このため、切断線57も辺53,54と
同様に該切断線57の端面の下縁によって規定され、上縁
は点線57aとなる。

切断線57は辺53の下流側延長方向に所定の直線区間57
bを設けると共に、辺54の上流側延長方向に所定の直線
区間57cを設け、直線区間57b,57cを円弧状の区間57dに
よって接続している。

区間57b,57cは切断トーチ58を旋回させた時該トーチ5
8の傾斜によって辺53或いは辺54に損傷を与えることを
防止するために設けられるものである。

区間57dに於ける旋回半径ｒは被加工材の材質，板厚
等に応じて設定されている。即ち、傾斜させた切断トー
チ58によって製品52を切り込むことが無く、且つ切断ト
ーチ58が270度旋回するに要する時間よりも区間57
（ｂ）〜区間（ｄ）の切断に要する時間の方が長くなる
ように設定される。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記の如く、従来の方法によって被加工材51に互いに
交叉し且つ開先を有する辺53〜56からなる切断部材52を
連続して切断する場合、被加工材51に於ける各辺の交叉
部分では、辺の長さに 2r＋ｔ・tanθ の値を加えた長さがスクラップとして廃棄されることと
なる。

従って、製品歩留りが悪くなり、特に被加工材51がス
テンレス等の高価な材料である場合には、製品コストが
上昇するという問題がある。

本発明の目的は、上記問題を解決して製品歩留りを向
上させると共に製品コストを低減させることが出来る開
先切断方法を提供せんとするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するために本発明に係る開先切断方法
は、被加工材から交叉する辺を有する形状を切断すると
共に夫々の辺に所定の傾斜角度を持った開先を連続して
形成するための開先切断方法であって、切断方向上流側
の辺を該辺の開先角度に応じて傾斜させた切断トーチに
よって切断し、引続き、被加工材に対する切断を継続し
た状態で切断トーチを前記上流側の辺の延長方向に移動
させつつ該切断トーチの角度を被加工材に対し垂直とな
るように変更して被加工材のスクラップ側を垂直に切断
しつつ上流側の辺と交叉する下流側の辺の延長方向に向
かって旋回させると共に切断トーチによる切断能力を減
少させ、切断トーチが下流側の辺の延長上に達したとき
被加工材に対する切断を継続した状態で該切断トーチの
傾斜角度を下流側の辺に対する開先角度応じた角度に変
更すると共に切断トーチによる切断能力を所定の切断能
力に上昇させ、引続き、下流側の辺に対する切断を行う
ことを特徴とするものである。

＜作用＞ 上記手段によれば、被加工材から各辺が交叉し且つこ
れ等の辺に開先を有する切断部材を連続して切断する際
に、製品歩留りを向上させることが出来、従って、製品
コストを低減させることが出来る。

即ち、切断部材の辺に形成される開先角度に応じて傾
斜させた切断トーチによって切断方向上流側の辺を切断
し、引続き被加工材に対する切断を継続した状態で切断
トーチを前記上流側の辺の延長方向に移動させつつ該切
断トーチの角度を被加工材に対し垂直となるように変更
して被加工材のスクラップ側を垂直に切断しつつ上流側
の辺と交叉する下流側の辺の延長方向に向かって旋回さ
せると共に切断トーチによる切断能力を減少させ、切断
トーチが下流側の辺に延長上に達したとき被加工材に対
する切断を継続した状態で該切断トーチの傾斜角度を下
流側の辺に対する開先角度応じた角度に変更すると共に
切断トーチによる切断能力を所定の能力に上昇させ、引
き続き下流側の辺に対する切断を行うことによって、上
流側の辺と下流側の辺を連続して切断することが出来
る。

前記各辺を接続するループ状部分を切断するに際し、
切断トーチを垂直にして被加工材を切断することによっ
て該部分に於ける切断トーチと被加工材の板厚に応じた
スクラップ部分を減少させることが出来る。またループ
状部分に対する切断を垂直切断とすることによって切断
トーチの旋回半径を小さくすることが出来る。そしてル
ープ状部分を切断するに際し、切断トーチの切断速度を
減少させることによってループ状部分の切断に要する時
間を長くし、これにより、切断トーチの旋回に要する時
間を確保し、また切断速度を減少することによって生じ
る切溝の広がり、及び切溝の広がりによって生ずるプラ
ズマアークの製品側への移行による製品の損傷等を防止
するために、切断速度の減少に応じてプラズマ電流を減
少させることで、即ち、切断トーチによる切断能力を減
少させることで、ループ状部分の半径を小さくし且つ製
品に対する損傷を防止することが出来る。従って、製品
歩留りを向上させると共に製品コストを低減させること
が出来る。

＜実施例＞ 以下上記手段を適用した開先切断方法の一実施例につ
いて図を用いて説明する。

第１図は被加工材から交叉する辺を有する切断部材を
切断する際の説明図、第２図は要部説明図、第３図
（ａ）〜（ｅ）は第２図の（ａ）〜（ｅ）に於ける切断
トーチと被加工材との関係説明図、第４図は本発明に係
る開先切断方法を実施し得るNC切断機の斜視説明図であ
る。

本発明に係る開先切断方法は、第１図に示すように鋼
板，ステンレス板等の被加工材Ａから互いに交叉する辺
１〜４からなる切断部材Ｂを切断すると共に、各辺１〜
４に所定の角度を持った開先を形成するための方法に関
するものであり、特に各辺１〜４の夫々交叉する位置に
ピグテイルと呼ばれるループ状の切断線５を構成するこ
とによって互いに隣接する辺を接続し、プラズマ切断ト
ーチ或いはガス切断トーチ等の切断トーチ６によって切
断部材Ｂを連続して切断すると共に、切断線５に於ける
半径を小さくして製品歩留りの向上をはかることが可能
な方法に関するものである。

図に於いて、実線で表示される辺１〜４は切断部材Ｂ
の輪郭線を示すものであって、これ等の辺１〜４に開先
が形成される場合には開先形状の先端として規定され
る。即ち、開先形状がＹである場合、前記辺１〜４はル
ートフェースによって表され、また開先形状がＶである
場合、切断部材Ｂの下縁によって表される。

本実施例では辺１〜４に形成する開先形状をＶ開先と
し、従って、辺１〜４は切断部材Ｂの下縁として表され
ている。

上記の如く、辺１〜４を切断部材Ｂの下縁として表し
た場合、切断部材Ｂの上縁（1a,2a）は第２図に点線で
示すように切断部材Ｂの内側に形成される。そして辺1,
2と上縁1a,2bの平面距離は、第３図（ａ）に示すように
被加工材Ａの板厚をｔとし、切断部材Ｂに形成される開
先の角度をθとすると、 ｔ・tanθとなる。

切断部材Ｂを切断する場合、先ず切断トーチ６を切断
部材Ｂに形成する開先の角度に応じて傾斜させる。切断
トーチ６の傾斜角度は切断部材Ｂに於ける開先角度と必
ずしも等しい角度では無く、切断トーチ６に於ける気流
の拡がりに応じて補正しておくことが好ましい。そして
傾斜させた切断トーチ６を被加工材Ａに予め形成した孔
７の位置に移動させて切断を開始し、該トーチ６を辺１
に沿って矢印方向に移動させることで、切断部材Ｂに於
ける辺１を切断することが可能である。

前記辺１に接続してループ状の切断線５が構成されて
いる。このループ状の切断線５は辺１の下流側延長方向
に直線状に構成された区間5aと、辺２の上流側延長方向
に直線状に構成された区間5bと、予め設定された旋回中
心を中心とする円弧によって区間5a,5bを接続する区間5
cとによって構成されている。

前記区間5aでは、辺１に対する切断と継続して切断ト
ーチ６を切断線５に沿って直進させつつ、第３図（ｂ）
に示すように被加工材Ａに対する切断トーチ６の角度を
θから直角となるように移行させる。

前記切断トーチ６の傾斜角度の変更は、辺１の延長
線、即ち、切断部材Ｂに於ける下縁の延長線を基準とし
て行われる。従って、区間5aに於ける切断トーチ６を傾
斜角度θから垂直に変更すると共に水平方向にシフトす
ることによって、辺１の延長線を基準として切断トーチ
６を被加工材Ａに対し垂直に変更することが可能であ
る。

前記区間5cでは、切断トーチ６を垂直状態に維持し、
区間5aに引続き被加工材Ａに対する切断を継続させた状
態で、切断トーチ６を旋回中心を中心として旋回させて
円弧状に移動させる。

区間5cに於いて、切断トーチ６が被加工材Ａに対し垂
直に維持されることから、傾斜切断を行う場合と比較し
て見掛け上の板厚が薄くなる。従って、プラズマアーク
電流を減少させると共に切断速度を減少させる。このた
め、切断線５を切断するための時間が増加され、切断ト
ーチ６の旋回時間を確保することが可能となる。またス
クラップ部８に於ける略3/4の部分が垂直に切断される
ことから、スクラップ部８に対する熱の集中が少なくな
り、このスクラップ部８が溶融する虞が少なくなる。従
って、被加工材Ａに対する切断が中断する虞が無く、区
間5cに於ける旋回半径を小さくすることが可能となる。

区間5dでは、区間5cに対する切断を継続した状態で切
断トーチ６の傾斜角度を辺２に形成される開先の角度に
応じた角度に変更すると共にプラズマアーク電流及び切
断速度を所定の値まで上昇させる。この変更は区間5aに
於ける場合の反対の動作となる。即ち、辺２の延長線を
中心として切断トーチ６の傾斜角度を変更すると共に該
トーチ６を水平方向にシフトすることによって、切断ト
ーチ６を辺２を切断するための角度に傾斜させることが
可能である。そして区間5bの切断に引続き辺２に対する
切断を連続して行うことが可能である。

上記の如く、区間5cでは切断トーチ６の角度を被加工
材Ａに対し直角とすることによって、被加工材Ａの見掛
け上の厚さが薄くなることから、切断トーチ６のプラズ
マ電流を減少させることによって切断能力を減少させる
と共に切断速度を減少させ、そして切断トーチ６が区間
5bに到達したとき、切断トーチ６を再び辺２の開先角度
に応じて傾斜させると共に切断能力を上昇させること
で、切断線５と連続して辺２を切断することが可能であ
る。

切断部材Ｂに於ける辺1,2を切断するに際し、これ等
の辺1,2を上記の如き切断線５によってループ状に接続
することで、切断部材Ｂを連続して切断することが可能
である。また切断線５を切断する際に、従来技術のよう
に傾斜させた切断トーチによって切断すること無く、切
断トーチ６を辺１を切断した傾斜角度から被加工材Ａに
対し垂直に変更して切断し、更に辺２を切断する傾斜角
度に変更することによって切断線５の旋回半径を小さく
することが可能となり、従って、製品歩留りを向上させ
ると共に、製品コストを低減させることが可能となる。

次に上記の如き開先切断方法を好適に実施し得る切断
装置の構成について第４図を用いて簡単に説明する。

図に於いて、ｘ方向に沿って平行に敷設されたレール
11に、該レール11と直交方向（ｙ方向）に配置されたク
ロスガーター12aを有する台車12が載置されている。こ
の台車12はNC装置によって制御されるｘモーター12bに
よって駆動され、レール11に沿ってｘ方向に走行可能に
構成されている。台車12のクロスガーター12aに沿って
クロスレール12cが設けられており、該レール12cにキャ
リッジ13が搭載されている。

キャリッジ13はNC装置によって制御されるｙモーター
13aによって駆動され、クロスレール12cに沿ってｙ方向
に横行可能に構成されている。またキャリッジ13に昇降
装置14が設けられており、この昇降装置14に開先切断装
置15が搭載されている。

前記開先切断装置15は旋回装置15a,シフト装置15b,角
度設定装置15cによって構成されており、角度設定装置1
5cにガス切断トーチ，プラズマ切断トーチ等の切断トー
チ６が装着されている。前記旋回装置15a,シフト装置15
b,角度設定装置15cは夫々NC装置に於ける独立した制御
軸によって制御し得るように構成されている。このた
め、被加工材Ａを切断する際に、切断トーチ６のx,y方
向への移動と同期して該トーチ６を旋回させることが可
能であり、且つ切断トーチ６の傾斜角度を変更すると共
に水平方向にシフトさせることが可能である。

前記台車12の所定位置にNC装置を収容する制御盤Ｃが
設けられている。

尚、図に於いて、16aはシフト装置15bを制御するため
のサーボモーターであって、ロータリーエンコーダ等の
パルス発振器16bが機械的に接続されている。また17aは
角度設定装置15cを制御するためのサーボモーターであ
って、ロータリーエンコーダ等のパルス発振器17bが機
械的に接続されている。そしてNC装置からのシフト指令
及び傾斜指令に応じてサーボモーター16a,17aが回転
し、この回転方向，回転量をパルス発振器16b,17bによ
って検出すると共にパルス信号をシフト装置15bに設け
た図示しないシフトモーター及び角度設定装置15cに設
けた図示しない角度設定モーターに伝送し、この信号に
よってシフトモーター及び角度設定モーターを駆動する
ことで、NC装置によって間接的にシフトモーター，角度
設定モーターを制御し得るように構成されている。

上記の如く構成されたNC切断機に於いて、予めNC装置
に被加工材Ａから切断すべき切断部材Ｂの形状データ，
被加工材Ａの板厚データ，切断速度データ，切断線５の
形状及び区間5a〜5cに関するデータ等を入力して切断作
業を開始させると、先ず、NC装置からｘモーター12b,y
モーター13aに対し切断部材Ｂの辺１に応じた駆動信号
が伝送され、夫々の駆動信号に応じて各モーター12b,13
aが回転することで、切断トーチ６をx,y方向に移動さ
せ、これにより被加工材Ａから切断部材Ｂの辺１に対す
る切断を実施する。そして、辺１の切断が終了すると、
引き続いて切断線５の区間5aに対する切断を実行する。
このとき、サーボモーター16a,17aには切断トーチ６の
シフト量及び傾斜角度に応じた回転指令が伝送され、こ
の指令に応じた方向と量だけ回転する。このサーボモー
ター16a,17aの回転はパルス発振器16b,17bによってパル
ス信号に変換されてシフトモーター及び角度設定モータ
ーに伝送され、これ等のモーターを夫々サーボモーター
16a,17aの回転に応じて回転させる。この結果、切断ト
ーチ６は辺１の延長線上の位置を中心として角度が変更
されると共に水平方向にシフトされる。

区間5cに於いて、切断トーチ６は旋回中心を中心とし
て旋回されて該区間5cと対応する切断線５を切断し、更
に辺２の延長上である区間5bに到達すると、サーボモー
ター16a,17aに辺２の開先角度に応じた切断トーチ６の
傾斜指令及びシフト指令が伝送される。そして区間5aに
於ける操作と同様にして切断トーチ６が所定の傾斜角度
に変更されると共にシフトされ、引続き辺２に対する切
断を実行する。

上記操作は切断トーチ６による被加工材Ａに対する切
断を継続した状態で実行される。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように本発明に係る開先切断方法
によれば、被加工材から交叉する辺を有し且つ各辺に開
先を形成する切断部材を切断するに際し、この切断部材
を連続して切断することが出来ると共に、製品の歩留り
を向上させることが出来る。従って、製品コストを低減
させることが出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は被加工材から交叉する辺を有する切断部材を切
断する際の説明図、第２図は要部説明図、第３図（ａ）
〜（ｅ）は第２図の（ａ）〜（ｅ）に於ける切断トーチ
と被加工材との関係説明図、第４図は本発明に係る開先
切断方法を実施し得るNC切断機の斜視説明図、第５図乃
至第７図は従来技術の説明図である。 Ａは被加工材、Ｂは切断部材、Ｃは制御盤、１〜４は
辺、５は切断線、5a〜5cは区間、６は切断トーチ、７は
孔、８はスクラップ部、11はレール、12は台車、12aは
ｘモーター、13はキャリッジ、13aはｙモーター、15は
開先切断装置、15aは旋回装置、15bはシフト装置、15c
は角度設定装置、16a,17aはサーボモーター、16b,17bは
パルス発振器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 徳治 東京都江戸川区西小岩３―35―16 小池 酸素工業株式会社内 (72)発明者 小倉 進 東京都江戸川区西小岩３―35―16 小池 酸素工業株式会社内 (72)発明者 古川 孝 東京都江戸川区西小岩３―35―16 小池 酸素工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−76665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154783（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 7/00 507 B23K 7/00 505 B23K 31/00 B23K 7/10 B23K 26/00 320

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工材から交叉する辺を有する形状を切
   断すると共に夫々の辺に所定の傾斜角度を持った開先を
   連続して形成するための開先切断方法であって、切断方
   向上流側の辺を該辺の開先角度に応じて傾斜させた切断
   トーチによって切断し、引続き、被加工材に対する切断
   を継続した状態で切断トーチを前記上流側の辺の延長方
   向に移動させつつ該切断トーチの角度を被加工材に対し
   垂直となるように変更して被加工材のスクラップ側を垂
   直に切断しつつ上流側の辺と交叉する下流側の辺の延長
   方向に向かって旋回させると共に切断トーチによる切断
   能力を減少させ、切断トーチが下流側の辺の延長上に達
   したとき被加工材に対する切断を継続した状態で該切断
   トーチの傾斜角度を下流側の辺に対する開先角度応じた
   角度に変更すると共に切断トーチによる切断能力を所定
   の切断能力に上昇させ、引続き、下流側の辺に対する切
   断を行うことを特徴とした開先切断方法。