JP3794794B2 - Plasma cutting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ切断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、プラズマトーチの電極と被切断材との間にプラズマアークを発生させてその被切断材の切断を行うプラズマ切断装置が一般に知られている。このプラズマ切断装置においては、通常、アーク電圧を監視することで、被切断材に対するプラズマトーチの高さ、言い換えればプラズマトーチと被切断材との距離を一定に保持することが行われ、それによって加工品質の向上が図られている。
【0003】
次に、このようなプラズマ切断装置を用いる小円切断の具体例を図5,図6によって説明する。この例は、被切断材に円形の孔を成形する加工に適用されるものであって、この孔の外側が製品とされる場合である。
【0004】
切断が開始されると、まずピアス点Aにおいてピアッシングが行われ(T1)、このピアス点Aに続き直線状の切り込み加工B(T2)および円弧状の切り込み加工C(T3)が連続して行われた後、点Xから円弧切断加工D(T4)に入る。この円弧切断加工Dは360°の範囲で行われ、プラズマトーチは再度点(交差点)Xに達する。この後、円弧状の切り逃げ加工E(T5)および直線状の切り逃げ加工F(T6)を経て切断が終了する。
【0005】
この加工においては、前述のようにアーク電圧に基づきプラズマトーチと被切断材との距離を一定に保持する制御(倣い制御)が行われていることから、プラズマトーチが被切断材のない箇所、言い換えれば切り終わり点(図6のX点)に達すると、アークが引き延ばされてアーク電圧が急激に上昇することになる。このため、通常は、アーク電圧が予め設定された電圧値を越えるとアークを自動的に停止させる機能(プラズマアーク自動停止機能)を持たせることが行われている。
【0006】
なお、本願発明に関連する先行技術として、例えば▲1▼特開平6−246457号公報および▲2▼特開平7−68384号公報に開示されたものがある。このうち▲1▼の公報のものでは、切断終了点直前の切断線が交差する位置の近傍でプラズマアーク電流停止機能を作動させるように構成され、▲2▼の公報のものでは、切断終了点においてプラズマアークを停止させるように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようにアーク電圧に基づきプラズマトーチと被切断材との距離を一定に保持する制御のみを行うのでは、切断線の交差する点(図6のX点)を通過する際にアーク電圧の急激な上昇によってプラズマトーチが被切断材に衝突する現象(突っ込み現象)が生じるという問題点がある。
【0008】
これを回避するために、前述のプラズマアーク自動停止機能を備えさせることが行われているが、この方法によっても、アーク停止指令から実際のアーク停止までのタイミング遅れが存在するために、この遅れ時間の間にアーク電圧が急激に上昇し、やはり突っ込み現象の発生が避けられない。
【0009】
なお、本願発明に関連する技術として挙げた前記各公報に記載のものにおいても、アークが停止するまでの間にプラズマトーチの倣い制御が実行されるために、やはりそのアーク停止までの間にアーク電圧の上昇に基づくプラズマトーチの突っ込み現象が生じてしまう。
【0010】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プラズマトーチの突っ込みを確実に防止し、それによってプラズマトーチの損傷防止を図ることのできるプラズマ切断装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明によるプラズマ切断装置は、
プラズマトーチと被切断材との間隔をそれらプラズマトーチと被切断材との電位差によって制御する切断制御手段を備えるプラズマ切断装置であって、
前記切断制御手段は、前記プラズマトーチによる被切断材の切断経路上で、かつ切断線の交差点の直前位置に設定される分割点において、プラズマアークの停止指令処理と、前記分割点と前記交差点との間の分割線分の移動指令処理とを同時に行うように制御し、前記分割点は、被切断材の材質,板厚および加工速度により定まるデータマップの値を用いて設定されることを特徴とするものである。
【0012】
本発明によれば、切断線の交差点の直前位置に予め分割点が設定され、この分割点にてプラズマアークの停止指令処理と、前記分割点と前記交差点との間の分割線分の移動指令処理とが同時に行われる、言い換えれば分割線分の移動指令処理中にプラズマアークの停止処理が行われるようにされているので、プラズマアークを停止させる寸前までプラズマトーチの対向位置に被切断材が存在することになる。したがって、アーク電圧が変動することがなく、トーチの倣い制御も一定となってそのトーチが被切断材に突っ込むという不測の事態が発生するのを防止することができる。この結果、トーチの突っ込みなしで加工を実行することができるので、加工時間(リードタイム)の短縮が図れるとともに、トーチが突っ込んだ時の解除作業をなくすことができ、トーチの損傷軽減にも寄与することができる。また、従来方法のように被切断材の存在しない箇所でアーク停止がなされる場合における溶け量の増加による被切断材の凹み等が生じることがなく、切断品質の向上を図ることも可能となる。
【0013】
本発明において、前記分割線分の長さは、切り残しを生じない長さに設定されるのが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるプラズマ切断装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施例に係るプラズマ切断装置の概略システム構成図、図2は、小円切断加工に適用した本実施例の処理手順を示すフローチャート、図3は、同処理手順の説明図である。
【0018】
本実施例においては、中心部に電極1を有するとともに、この電極1の外側にプラズマガス通路を隔ててノズル2を有するプラズマトーチ3が設けられ、このプラズマトーチ3と被切断材4との間にプラズマアーク5を形成させつつそのプラズマトーチ3を所定の切断線に沿って移動させることにより切断加工が行われるようになっている。前記プラズマトーチ3はそのプラズマトーチ3に電力を供給するためのプラズマ電源6に接続されている。また、電極1と被切断材4との間の電位差は電圧検出器7によって検出され、この電圧検出器7によって検出される電位差に基づいて、NC装置(切断制御手段)8によって電極1と被切断材4との距離が一定となるように制御する。
【0019】
このNC装置8はまた、所定の切断経路に沿ってプラズマトーチ3を移動させるための移動指令と、プラズマアーク5を開始もしくは停止させるためのアーク開始指令もしくはアーク停止指令等の信号をプラズマ電源6等に出力する。
【0020】
次に、本実施例のプラズマ切断装置の処理手順を、図2に示されるフローチャートにしたがって図3を参照しつつ説明する。
【0021】
S1:ピアス点Aにおいてピアッシングを行う。
S2〜S3:ピアス点Aに続き直線状の切り込み加工Bおよび円弧状の切り込み加工Cを連続して行う。なお、電圧検出器7により検出される電位差に基づくプラズマトーチ3の倣い制御は、ピアッシングを行った後に開始される。
【0022】
S4:円弧状の切り込み加工Cに続いて点(交差点)Xから円弧切断加工(円弧分割切断1)Dに入る。この円弧切断加工Dは、切断経路上で、かつ切断線の交差点Xの直前位置に予め設定されている(後に詳述する)分割点Yまで行われる。そして、この分割点Yにおいて、NC装置8よりアーク停止指令と分割線分Y〜Xの移動指令とが発せられる。
S5:NC装置8からの指令に基づいて、分割線分Y〜Xの円弧切断加工(円弧分割切断2)Eを行うと同時に、アークの停止処理を行う。
【0023】
S6〜S7:プラズマトーチ3が再度点Xに達した後は、円弧状の切り逃げ加工Fおよび直線状の切り逃げ加工Gを経て切断が終了する。
【0024】
前述のフローにおいて、分割点Yの位置、言い換えれば点Xから再度その点Xに至るまでの切断経路のうちの分割線分Y〜Xの長さをどのように設定するかは、重要なポイントとなる。すなわち、この分割線分Y〜Xの長さが長すぎると切り残しを生じてしまうことになり、反対に短すぎるとアークの自動停止機能によってアークを停止させてしまうことになるからである。
【0025】
この分割線分Y〜Xの長さ(線分分割量)は、被切断材4の材質,板厚,プラズマトーチ3による切断加工速度をパラメータとして変化することから、これらパラメータに対応して予めデータマップ(テーブル)の形で保有しておき、このデータマップのデータに基づいて設定するのが好ましい。表1には、このデータマップの一例が示されている。
【0026】
【表1】
【0027】
本実施例では、プラズマトーチ3を制御するNC装置8内に記憶されるNCフォーマット(加工プログラム)として、予め分割点Yの位置およびその分割点Yでのアーク停止指令を示すコード(分割コード)が挿入されている。この分割コードの挿入に際して、表1に示されるようなデータマップが用いられる。
【0028】
図4には、φ50の孔を切り抜き加工する場合の本実施例のNCフォーマット(a)が、分割コードを挿入しない従来例(b)との対比で示されている。(b)に示される従来例のフォーマットにおいて、第9行目の「I25.J0.;」のコードがプラズマトーチ3を点Xから点Xまで円弧に沿って1周させるコードを示している。これに対して、(a)に示される本実施例のNCフォーマットにおいては、前記従来例のコードに代えて、第9行目〜第10行目に「X52.501Y45.045I0.J25.;」および「X54.Y45.I1.499J24.955M22;」なるコードが挿入されている。このうち第9行目のコードが、分割点Yまでプラズマトーチ3を移動させるコードであり、第10行目のコードが、分割線分Y〜Xを移動させる指令とアーク停止指令のコードである。
【0029】
本実施例によれば、NCフォーマット上でアーク停止指令を挿入するだけで、プラズマアーク5を停止させる寸前までプラズマトーチ3の対向位置に被切断材4が存在することになる。したがって、アーク電圧が変動することがないので、切断終了点におけるアーク電圧上昇によるプラズマトーチ3の突っ込み現象を防止することが可能となる。この結果、プラズマトーチ3の突っ込みなしで加工を実行することができるので、加工時間の短縮,トーチの損傷軽減等を図ることができる。また、従来の方法では、被切断材の存在しない箇所でアークが停止されるので、被切断材に大きな溶け量が発生してその被切断材に凹みが生じていたのに対し、本実施例の切断方法によれば、プラズマアーク5の停止の寸前まで被切断材が存在するので、そのような凹み等が発生することもなく、加工精度の向上を図ることができる。
【0030】
本実施例においては、被切断材の材質,板厚,加工速度に応じて予め設定される線分分割量に基づき、NCフォーマット上に分割コードを挿入するものとしたが、NC装置内に表1に示されるようなデータマップを記憶させておき、このデータマップを参照することにより分割点の位置を設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係るプラズマ切断装置の概略システム構成図である。
【図2】図2は、小円切断加工に適用した本実施例の処理手順を示すフローチャートである。
【図3】図3は、本実施例の処理手順説明図である。
【図4】図4は、本実施例のNCフォーマットを従来例との比較で示す図である。
【図5】図5は、従来の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】図6は、従来の処理手順説明図である。
【符号の説明】
1 電極
2 ノズル
3 プラズマトーチ
4 被切断材
5 プラズマアーク
6 プラズマ電源
7 電圧検出器
8 NC装置(切断制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma cutting apparatus .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a plasma cutting apparatus that generates a plasma arc between an electrode of a plasma torch and a material to be cut to cut the material to be cut is generally known. In this plasma cutting apparatus, the height of the plasma torch relative to the material to be cut, in other words, the distance between the plasma torch and the material to be cut is kept constant by monitoring the arc voltage. Processing quality is improved.
[0003]
Next, a specific example of small circle cutting using such a plasma cutting apparatus will be described with reference to FIGS. This example is applied to a process of forming a circular hole in a material to be cut, and the outside of the hole is a product.
[0004]
When the cutting is started, piercing is first performed at the piercing point A (T1), and then the linear cutting process B (T2) and the circular cutting process C (T3) are continuously performed. After breaking, the arc cutting process D (T4) starts from the point X. This arc cutting process D is performed in a range of 360 °, and the plasma torch reaches the point (intersection) X again. Thereafter, the cutting is completed through an arc-shaped cut-off machining E (T5) and a linear cut-off machining F (T6).
[0005]
In this processing, as described above, because the control to keep the distance between the plasma torch and the workpiece to be cut based on the arc voltage (copying control) is performed, the location where the plasma torch has no workpiece, In other words, when the cutting end point (point X in FIG. 6) is reached, the arc is stretched and the arc voltage rapidly rises. For this reason, usually, when the arc voltage exceeds a preset voltage value, a function of automatically stopping the arc (plasma arc automatic stop function) is provided.
[0006]
As prior arts related to the present invention, there are those disclosed in, for example, (1) JP-A-6-246457 and (2) JP-A-7-68384. Of these, in the publication (1), the plasma arc current stop function is activated in the vicinity of the position where the cutting line just before the cutting end intersects, and in the publication (2), the cutting end point. Is configured to stop the plasma arc.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, if only the control for keeping the distance between the plasma torch and the material to be cut is kept constant based on the arc voltage, the arc is passed through the point where the cutting lines intersect (point X in FIG. 6). There is a problem that a phenomenon that a plasma torch collides with a material to be cut (push-in phenomenon) occurs due to a rapid increase in voltage.
[0008]
In order to avoid this, the plasma arc automatic stop function described above is provided, but this method also has a timing delay from the arc stop command to the actual arc stop. The arc voltage rises rapidly over time, and the occurrence of a rush phenomenon is unavoidable.
[0009]
Note that, even in the ones described in the above-mentioned publications cited as technologies related to the present invention, since the copying control of the plasma torch is executed before the arc stops, the arc is also stopped before the arc stops. A plasma torch plunging phenomenon occurs due to an increase in voltage.
[0010]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a plasma cutting apparatus that can reliably prevent the plasma torch from being pushed in, thereby preventing the plasma torch from being damaged. Is.
[0011]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the aforementioned object, a plasma cutting device according to the present invention comprises:
A plasma cutting device comprising a cutting control means for controlling the interval between the plasma torch and the material to be cut by the potential difference between the plasma torch and the material to be cut,
The cutting control means, on the cutting path of the material to be cut by the torch, and the division points are set to a position immediately before the intersection of the cutting line, a stop instruction process of the plasma arc, and the intersection between the dividing point Control is performed so as to simultaneously perform the movement command processing of the dividing line segment between the two, and the dividing point is set using a data map value determined by the material of the material to be cut, the plate thickness, and the processing speed. It is what.
[0012]
According to the present invention, a division point is set in advance at a position immediately before the intersection of the cutting line, and at this division point, a plasma arc stop command process and a movement command of the division line segment between the division point and the intersection Since the processing is performed at the same time, in other words, the plasma arc stop processing is performed during the movement command processing of the dividing line segment, the material to be cut is placed at the position facing the plasma torch just before the plasma arc is stopped. Will exist. Therefore, the arc voltage does not fluctuate, and it is possible to prevent an unexpected situation in which the torch scanning control is constant and the torch thrusts into the workpiece. As a result, machining can be performed without plunging the torch, reducing machining time (lead time) and eliminating the release work when the torch is plunged, contributing to reducing damage on the torch. can do. In addition, when the arc is stopped at a location where there is no material to be cut as in the conventional method, the material to be cut does not dent due to an increase in the melting amount, and the cutting quality can be improved. .
[0013]
In the present invention, the length of the dividing line segment is preferably set to a length that does not cause uncut portions.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, specific embodiments of the plasma cutting apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a plasma cutting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of this embodiment applied to small circle cutting processing, and FIG. 3 is a flowchart of the processing procedure. It is explanatory drawing.
[0018]
In the present embodiment, a
[0019]
The NC device 8 also sends a signal such as a movement command for moving the
[0020]
Next, the processing procedure of the plasma cutting apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 according to the flowchart shown in FIG.
[0021]
S1: Piercing is performed at the piercing point A.
S2 to S3: Following the piercing point A, a linear cutting process B and an arc-shaped cutting process C are continuously performed. The copying control of the
[0022]
S4: Following the arc-shaped cutting process C, the arc cutting process (arc division cutting 1) D starts from the point (intersection) X. This arc cutting process D is performed up to a dividing point Y that is set in advance on the cutting path and immediately before the intersection X of the cutting line (described in detail later). At the dividing point Y, the NC device 8 issues an arc stop command and a movement command for the dividing line segments Y to X.
S5: On the basis of a command from the NC device 8, arc cutting processing (arc division cutting 2) E of the dividing line segments Y to X is performed, and at the same time, arc stop processing is performed.
[0023]
S6 to S7: After the
[0024]
In the above-described flow, the important point is how to set the length of the dividing line segments Y to X in the cutting path from the point X to the point X again. It becomes. That is, if the lengths of the dividing line segments Y to X are too long, uncut parts will be generated, and if it is too short, the arc is stopped by the automatic arc stop function.
[0025]
The lengths of the dividing line segments Y to X (line segment dividing amount) vary depending on the material of the material 4 to be cut, the plate thickness, and the cutting speed by the
[0026]
[Table 1]
[0027]
In the present embodiment, as an NC format (machining program) stored in the NC device 8 that controls the
[0028]
FIG. 4 shows the NC format (a) of this embodiment in the case of cutting a φ50 hole in comparison with the conventional example (b) in which no divided code is inserted. In the format of the conventional example shown in (b), the code “I25.J0 .;” on the ninth line indicates the code that causes the
[0029]
According to the present embodiment, only by inserting an arc stop command on the NC format, the material to be cut 4 exists at a position facing the
[0030]
In this embodiment, the division code is inserted on the NC format based on the line segment division amount set in advance according to the material of the material to be cut, the plate thickness, and the processing speed. A data map as shown in FIG. 1 may be stored, and the position of the dividing point may be set by referring to this data map.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a plasma cutting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the present embodiment applied to a small circle cutting process.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a processing procedure of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the NC format of the present embodiment in comparison with a conventional example.
FIG. 5 is a flowchart showing a conventional processing procedure;
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional processing procedure.
[Explanation of symbols]
1 Electrode 2
Claims (2)
前記切断制御手段は、前記プラズマトーチによる被切断材の切断経路上で、かつ切断線の交差点の直前位置に設定される分割点において、プラズマアークの停止指令処理と、前記分割点と前記交差点との間の分割線分の移動指令処理とを同時に行うように制御し、前記分割点は、被切断材の材質,板厚および加工速度により定まるデータマップの値を用いて設定されることを特徴とするプラズマ切断装置。A plasma cutting device comprising a cutting control means for controlling the distance between the plasma torch and the material to be cut by the potential difference between the plasma torch and the material to be cut,
The cutting control means includes a plasma arc stop command process at a dividing point set on the cutting path of the workpiece by the plasma torch and immediately before the intersection of the cutting line, and the dividing point and the intersection. Control is performed so as to simultaneously perform the movement command processing of the dividing line segment between the two, and the dividing point is set using a data map value determined by the material of the material to be cut, the plate thickness, and the processing speed. Plasma cutting device.
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