JP3794794B2

JP3794794B2 - Plasma cutting device

Info

Publication number: JP3794794B2
Application number: JP21262397A
Authority: JP
Inventors: 仁志坂井
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH1133731A

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
８ＮＣ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 plasma torch 3 having an electrode 1 at the center and a nozzle 2 with a plasma gas passage provided outside the electrode 1 is provided between the plasma torch 3 and the workpiece 4. The plasma arc 5 is formed while the plasma torch 3 is moved along a predetermined cutting line so that the cutting process is performed. The plasma torch 3 is connected to a plasma power source 6 for supplying power to the plasma torch 3. Further, the potential difference between the electrode 1 and the material 4 to be cut is detected by a voltage detector 7, and the NC device (cutting control means) 8 and the electrode 1 and the material to be cut are detected based on the potential difference detected by the voltage detector 7. Control is performed such that the distance from the cutting material 4 is constant.
[0019]
The NC device 8 also sends a signal such as a movement command for moving the plasma torch 3 along a predetermined cutting path and an arc start command or an arc stop command for starting or stopping the plasma arc 5 to the plasma power source 6. Etc.
[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 plasma torch 3 based on the potential difference detected by the voltage detector 7 is started after piercing.
[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 plasma torch 3 reaches the point X again, the cutting is finished through the arc-shaped cut-off machining F and the linear cut-off machining G.
[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 plasma torch 3. It is preferable to store the data map (table) and set the data map based on the data. Table 1 shows an example of this data map.
[0026]
[Table 1]

[0027]
In the present embodiment, as an NC format (machining program) stored in the NC device 8 that controls the plasma torch 3, a code (division code) indicating the position of the division point Y and an arc stop command at the division point Y in advance. Has been inserted. When inserting the divided codes, a data map as shown in Table 1 is used.
[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 plasma torch 3 to make one turn along the arc from point X to point X. On the other hand, in the NC format of the present embodiment shown in (a), “X52.501Y45.045I0.J25.” Is displayed in the ninth to tenth lines instead of the code of the conventional example. And a code “X54.Y45.I1.499J24.955M22;” is inserted. Among them, the code on the ninth line is a code for moving the plasma torch 3 to the dividing point Y, and the code on the tenth line is a code for moving the dividing line segments Y to X and an arc stop command. .
[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 plasma torch 3 until just before the plasma arc 5 is stopped. Therefore, since the arc voltage does not fluctuate, it is possible to prevent the plasma torch 3 from being plunged due to an increase in arc voltage at the end of cutting. As a result, since the machining can be performed without the plasma torch 3 being plunged, the machining time can be shortened and damage to the torch can be reduced. Further, in the conventional method, since the arc is stopped at a location where the material to be cut does not exist, a large amount of melting occurs in the material to be cut, and the dent is generated in the material to be cut. According to this cutting method, since the material to be cut exists until just before the plasma arc 5 is stopped, such a dent or the like does not occur, and the processing accuracy can be improved.
[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 Nozzle 3 Plasma torch 4 Material to be cut 5 Plasma arc 6 Plasma power source 7 Voltage detector 8 NC device (cutting control means)

Claims

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.

The plasma cutting apparatus according to claim 1, wherein a length of the dividing line segment is set to a length that does not cause uncut portions.