JP3431343B2 - プラズマ切断に於ける切断開始方法及びプラズマ切断装置 - Google Patents

プラズマ切断に於ける切断開始方法及びプラズマ切断装置

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圭介 中川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被切断材に対する穴の
形成に伴って排出された排出物の影響を排除して切断を
開始する切断開始方法と、この方法を実施するプラズマ
切断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマ切断トーチを用いて鋼板やステ
ンレス鋼板等の被切断材から製品を切断する場合、予め
被切断材のスクラップとなる部分に設定された穴明け位
置にプラズマ切断トーチを対向させ、該位置でメインア
ークを形成して被切断材を貫通する穴を形成し、その
後、プラズマ切断トーチを移動させて製品を切断するの
が一般である。
【0003】被切断材に穴を形成する際に、穴の成長に
伴って母材の溶融物や酸化物が発生し、溶融物は穴が貫
通するまで被切断材の表面に排出されて固化蓄積し或い
は空中に飛散する。このため、プラズマ切断トーチを切
断時の高さに保持して穴明けを実施した場合、溶融物や
飛散物がプラズマ切断トーチに付着してプラズマ切断ト
ーチを損傷したり、プラズマ切断トーチが被切断材の表
面に排出された排出物と接触してダブルアークが発生す
る虞がある。
【0004】上記問題を解決して被切断材に穴を形成す
ると同時に切断を開始するための種々の方法、例えば、
プラズマ切断トーチを被切断材の表面から所定の高さに
保持した状態でメインアークを形成し、穴明けの進行に
伴ってプラズマ切断トーチを下降させると同時に目的の
方向に低速で移動させ穴が貫通したとき所定の速度で移
動させる下降ランニングスタート方法、所定の高さに保
持した状態でメインアークを形成し、穴が貫通した後、
プラズマ切断トーチを下降させると同時に目的の方向に
所定の速度で移動させる定位置スタート方法、所定の高
さに保持した状態でメインアークを形成し、プラズマ切
断トーチを低速で移動させつつ一度上昇させ、穴が貫通
したときプラズマ切断トーチを所定の高さに下降させ、
下降が完了したとき所定の速度で目的の方向に移動させ
る再上昇ランニングスタート方法等が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記何れのスタート方
法を採用しても、穴の形成に伴って発生する溶融物は被
切断材の表面に排出されて固化蓄積する。固化した排出
物はプラズマ切断トーチから噴射したガス気流の影響を
受けて低い高さで広い範囲に拡散するため、目的の切断
が穴の位置を含む小円であったり目的の切断線が穴の位
置に接近している場合、排出物が切断線上に蓄積するこ
とがある。この場合、目的の切断線を切断する際に排出
物を同時に切断することとなり、製品にノッチが形成さ
れるという問題を生じることがある。
【0006】このため、上記問題を生じる虞のある切断
を実施する場合には、被切断材に穴を形成した後、一度
プラズマ切断トーチの作動を中断させて被切断材の表面
に蓄積した排出物を除去し、その後、再度プラズマ切断
トーチを作動させて切断を実施しているのが実情であ
る。
【0007】本発明の目的は、穴の形成に伴って発生し
被切断材の表面に排出されて固化蓄積した排出物が目的
の切断線上にあっても、この排出物の影響を排除して切
断を開始することが出来るプラズマ切断に於ける切断開
始方法と、この方法を実施するプラズマ切断装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るプラズマ切断に於ける切断開始方法は、
プラズマ切断トーチを用いて被切断材の表面から切断を
開始する方法であって、電極と被切断材の間にメインア
ークを形成して被切断材の所定位置に該被切断材を貫通
する穴を形成した後、前記穴の形成に伴って被切断材の
表面に排出された排出物の一部又は全部を含む該穴の周
囲を切断し、該切断に引き続き目的の切断線に対する切
断を開始することを特徴とするものである。
【0009】また本発明に係るプラズマ切断装置は、プ
ラズマ切断トーチと、前記プラズマ切断トーチを直交す
る2方向に沿って移動させる本体及びキャリッジからな
る移動装置と、被切断材の表面から切断を開始する際に
前記プラズマ切断トーチを所定の切断開始位置に移動さ
せるように前記移動装置の作動を制御すると共に前記プ
ラズマ切断トーチが所定の切断開始位置に到達したとき
被切断材に対し穴を形成するように該プラズマ切断トー
チの作動を制御し且つ穴を形成した後被切断材の表面に
排出された排出物の一部又は全部を含む該穴の周囲を切
断し該切断に引き続き目的の切断線に対する切断を開始
するように前記移動装置の作動を制御する制御装置を有
して構成されるものである。
【0010】上記プラズマ切断装置に於いて、プラズマ
切断トーチに隣接させて流体を噴射するノズルを配置
し、被切断材の表面に排出された排出物を含む穴の周囲
を切断した後、前記ノズルから流体を噴射するように制
御することが好ましい。
【0011】
【作用】上記プラズマ切断に於ける切断開始方法では、
プラズマ切断トーチ(以下、単に『トーチ』という)に
装着した電極と被切断材の間にメインアークを形成し、
被切断材に於けるスクラップ側の所定位置に該被切断材
を貫通する穴を形成し、その後、穴の形成に伴って被切
断材の表面に排出された排出物の一部又は全部を含む該
穴の周囲を切断することで、切断された穴の周囲の部分
を被切断材から排除することが出来る。また穴の周囲の
切断に引き続き目的の切断線に対する切断を開始するこ
とで目的の切断を実施することが出来る。
【0012】即ち、穴の形成に伴って母材の溶融物及び
酸化溶融物が生成し、これらの溶融物は形成された穴の
表面に沿って流出して被切断材の表面に排出される。排
出された溶融物は直ちに大気によって冷却され固化す
る。このため、排出物は被切断材の表面との接触面の全
面で再溶着することはなく、形成された穴のエッジに再
溶着している。
【0013】従って、排出物と被切断材との再溶着部分
を分離すれば固化した排出物を被切断材の表面から容易
に排除することが出来る。即ち、形成された穴の周囲を
排出物の一部又は全部を含んで切断することで、排出物
と被切断材との再溶着部分を切断して被切断材から排除
することが出来る。特に、排出物の一部を含んで切断し
た場合、残置された排出物は被切断材との再溶着部分が
ないため、僅かな力を作用させることによって、例えば
トーチから噴射された気流の作用によって、被切断材の
表面から排除することが出来る。
【0014】上記プラズマ切断装置では、被切断材の表
面から切断を開始する際に、制御装置によって移動装置
の作動を制御してトーチを所定の切断開始位置に移動さ
せ、トーチが切断開始位置に到達したとき、該トーチの
作動を制御して被切断材に穴を形成し、その後、更に移
動装置の作動を制御して被切断材の表面に排出された排
出物の一部又は全部を含む該穴の周囲を切断し、引き続
き目的の切断線に対する切断を開始することが出来る。
即ち、上記切断開始方法を実施することが出来る。
【0015】上記プラズマ切断装置に於いて、トーチに
隣接してノズルを配置し、トーチによる穴の周囲の切断
が終了した後、ノズルを作動させて流体を噴射させた場
合には、被切断材上に残置された排出物を強制的に排除
することが出来る。
【0016】
【実施例】以下、上記切断開始方法及びプラズマ切断装
置の実施例について図を用いて説明する。図1は本発明
に係る切断開始方法をランニングスタート法に適用した
場合を説明する図、図2は本発明に係る切断開始方法を
定位置スタート法に適用した場合を説明する図、図3は
プラズマ切断装置の構成を説明する図、図4はプラズマ
切断装置の制御系のブロック図である。
【0017】本発明に係る切断開始方法について図1,
図2により説明する。先ず、図1により、下降ランニン
グスタート方法又は再上昇ランニングスタート方法を採
用した場合の切断開始方法について説明する。
【0018】ランニングスタート方法は、メインアーク
を形成した後、トーチを低速で目的の切断方向に移動さ
せるものであり、同図(b)に示すように、被切断材1
に形成された穴2はトーチ3の移動方向に向かって徐々
に深くなる。このスタート方法では、トーチ3の移動に
伴って後方側に斜面2aが形成されるため、母材及び酸
化した母材の溶融物は斜面2aに沿って流動して被切断
材1の表面に排出され、固化した排出物の塊4を形成す
る。
【0019】上記の如く、溶融した排出物は斜面2aに
沿って流動するため、穴2の上端エッジ2bで強固に再
溶着している。従って、被切断材1を貫通する穴2を形
成した後、引き続き同図(a)に示すように、排出物の
塊4の一部又は全部を含む穴2の周囲を切断すること
で、塊4と穴2の上端エッジ2bとの再溶着部分を円形
に切断して被切断材1から分離すると共に残置された塊
4を被切断材の表面から排除することが可能である。
【0020】即ち、排出物の塊4の一部又は全部を含ん
で穴2の周囲の上端エッジ2bを切断したとき、穴2の
周囲は該穴2を中心とする略円形に切断される。このた
め、切断された円形の部材は、穴2の上端エッジ2bに
塊4の一部又は全部を再溶着した状態でスクラップとし
て被切断材1から落下して排除される。前記切断によっ
て被切断材1上に塊4が残置された場合、この塊4はト
ーチ3から噴射されるガスによって吹き飛ばされ被切断
材1から排除される。
【0021】次に、図2により定位置スタート方法を採
用した場合の切断開始方法について説明する。この定位
置スタート方法は、メインアークを形成した後、トーチ
を移動させることなく被切断材1に穴2を形成するもの
である。
【0022】穴2の形成に際して発生する母材及び酸化
物の溶融物は穴2を中心として全周に比較的広い範囲に
排出されて固化蓄積し、該穴1を中心とする排出物の塊
4を形成する。塊4は穴2の上端エッジと再溶着して被
切断材1と一体化している。従って、塊4の一部又は全
部を含んで穴2の周囲を切断することで、前述の実施例
と同様に塊4と穴2の上端エッジ2bとの再溶着部分を
円形に切断して被切断材1から分離すると共に残置され
た塊4を被切断材の表面から排除することが可能であ
る。
【0023】次に、図3,図4によりプラズマ切断装置
について説明する。平行に敷設されたレール11に本体12
とキャリッジ13とからなる移動装置14が搭載されてい
る。本体12はサドル12aとレール11と直交する方向に配
置されたガーター12bとを有する門型の架構として構成
されている。ガーター12bには横行レール15が設けられ
ており、この横行レール15にトーチ3を取り付けたキャ
リッジ13が横行可能に搭載されている。
【0024】本体12のサドル12aには走行モーター16が
配置され、キャリッジ13には横行モーター17が配置され
ている。従って、走行モーター16及び横行モーター17の
駆動を制御することで、トーチ3を所望の方向に移動さ
せることが可能である。
【0025】トーチ3に隣接してノズル18が設けられて
いる。このノズル18は流体(例えば圧縮エア、酸素等)
を噴射して被切断材1に対する穴明け、及び穴明けに引
き続き穴2の周囲を切断したとき、被切断材1上に残置
された排出物の塊4を排除する機能を有するものであ
り、図示しない電磁弁を介してエアコンプレッサー或い
はブロアーと接続されている。
【0026】走行モーター16,横行モーター17,トーチ
3,ノズル18等の作動を制御する制御装置は本体12のサ
ドル12aに搭載された制御盤19に内蔵されている。この
制御装置は数値制御(NC)装置によって構成されてお
り、図4に示すように、演算部21a,予め切断プログラ
ムや切断開始時に被切断材1に対し穴2を形成するため
のプログラム及び穴2の形成に引き続き該穴2の周囲を
切断するためのプログラム等を書き込まれた記憶部21
b,被切断材1の板厚や切断速度等の切断情報を一時記
憶する一時記憶部21cからなる制御部21と、被切断材1
の切断情報や切断すべき図形情報を入力する入力する入
力装置22と、インターフェース23を有して構成されてい
る。尚、24は走行モーター16のドライバであり、25は横
行モーター17のドライバである。
【0027】上記の如く構成されたプラズマ切断装置で
は、入力装置22によって被切断材1の板厚や切断速度等
の切断情報,切断すべき図形の形状に応じた図形情報,
穴明け位置の情報,穴明け後周囲の切断を行なうか否か
の情報等を入力して一時記憶部21cに記憶する。
【0028】次いで、入力装置22から切断開始信号を発
生すると、記憶部21bに書き込まれた切断プログラム、
及び入力された情報に従って制御部21から走行モーター
16及び横行モーター17に対する駆動信号が発生し、本体
12及びキャリッジ13が夫々移動してトーチ3を所定の穴
明け位置に移動させる。
【0029】トーチ3が所定位置に到達すると、制御部
21からトーチ3に対し作動開始信号が発生し、該トーチ
3の内部でパイロットアークが形成され、引き続き被切
断材1との間にメインアークが形成され、ランニングス
タート方法或いは定位置スタート方法が実施される。
【0030】穴明け後周囲の切断を行なう旨の情報が入
力されている場合、制御部21から予め設定されたプログ
ラムに従って走行モーター16,横行モーター17に小円を
切断するような駆動信号が発生し、被切断材1に排出さ
れた排出物の一部又は全部を含む穴2の周囲を切断す
る。穴2の周囲の切断が終了するタイミングで制御部21
からノズル18に対し作動信号が発生し、この信号に応じ
て図示しない電磁弁が所定時間開放して圧縮エアを噴射
し、被切断材1上に残置された排出物の塊4を排除す
る。
【0031】その後、各モーター16,17にはトーチ3を
入力された図形に対応する目的の切断線の方向に移動さ
せるような駆動信号が発生し、該図形を切断することが
可能である。
【0032】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
プラズマ切断に於ける切断開始方法では、被切断材に形
成された穴の周囲を該被切断材上に排出された排出物の
一部又は全部を含んで切断することで、排出物と被切断
材との再溶着部をスクラップとして排除することによっ
て、被切断材上に排出物の一部が残置された場合であっ
ても、この排出物をトーチから噴射されるガスによって
吹き飛ばすことが出来る。このため、穴明け位置が目的
の切断線に接近しているような場合でも、排出物が切断
に悪影響を及ぼすことがない。
【0033】また本発明に係るプラズマ切断装置では、
トーチの作動及び該トーチを直交2方向に移動させる移
動装置を制御部によって制御することで、被切断材に対
する穴明けを実施すると共に、引き続き穴の周囲を切断
することが出来る。
【0034】またトーチに隣接させて流体を噴出するノ
ズルを設けることによって、穴の周囲を切断したとき、
被切断材上に残置された排出物を強制的に被切断材上か
ら排除す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】
【図1】本発明に係る切断開始方法をランニングスター
ト法に適用した場合を説明する図である。
【図2】本発明に係る切断開始方法を定位置スタート法
に適用した場合を説明する図である。
【図3】プラズマ切断装置の構成を説明する図である。
【図4】プラズマ切断装置の制御系のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 被切断材 2 穴 2a 斜面 2b 上端エッジ 3 トーチ 4 排出物の塊 11 レール 12 本体 12a サドル 12b ガーター 13 キャリッジ 14 移動装置 15 横行レール 16 走行モーター 17 横行モーター 18 ノズル 19 制御盤 21 制御部 21a 演算部 21b 記憶部 21c 一時記憶部 22 入力装置 24,25 ドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−2562(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 10/00 502 B23K 10/00 501 B23K 10/00 504 B23K 7/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ切断トーチを用いて被切断材の
    表面から切断を開始する方法であって、電極と被切断材
    の間にメインアークを形成して被切断材の所定位置に該
    被切断材を貫通する穴を形成した後、前記穴の形成に伴
    って被切断材の表面に排出された排出物の一部又は全部
    を含む該穴の周囲を切断し、該切断に引き続き目的の切
    断線に対する切断を開始することを特徴とするプラズマ
    切断に於ける切断開始方法。
  2. 【請求項2】 プラズマ切断トーチと、前記プラズマ切
    断トーチを直交する2方向に沿って移動させる本体及び
    キャリッジからなる移動装置と、被切断材の表面から切
    断を開始する際に前記プラズマ切断トーチを所定の切断
    開始位置に移動させるように前記移動装置の作動を制御
    すると共に前記プラズマ切断トーチが所定の切断開始位
    置に到達したとき被切断材に対し穴を形成するように該
    プラズマ切断トーチの作動を制御し且つ穴を形成した後
    被切断材の表面に排出された排出物の一部又は全部を含
    む該穴の周囲を切断し該切断に引き続き目的の切断線に
    対する切断を開始するように前記移動装置の作動を制御
    する制御装置を有することを特徴とするプラズマ切断装
    置。
  3. 【請求項3】 前記プラズマ切断トーチに隣接させて流
    体を噴射するノズルを配置し、被切断材の表面に排出さ
    れた排出物を含む穴の周囲を切断した後、前記ノズルか
    ら流体を噴射するように制御することを特徴とする請求
    項2記載のプラズマ切断装置。
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