JP7474610B2 - プラズマ切断機、及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ切断機、及びその制御方法に関する。

プラズマ切断機は、電極とノズルとを含むプラズマトーチを備えている。プラズマ切断機は、プラズマトーチにおいてプラズマアークを発生させ、プラズマトーチを移動させることで、被加工材を切断する。

電極とノズルとは、被加工材の切断の繰り返しによって消耗する。電極、又は、ノズルの消耗量が一定量に達すると、電極、又は、ノズルは、新しいものに交換される。例えば、特許文献１のプラズマ加工装置では、電極とノズルの消耗量が記憶装置に記録される。そして、消耗量を含む寿命管理画面が、表示部に表示される。使用者は、寿命管理画面で、電極とノズルの消耗量を知ることで、電極とノズルの適切な交換時期を把握する。

特開２００４－２３７３２１号公報

プラズマ切断機による加工コストは、電極とノズルとのコストの影響を大きく受ける。特に、加工量に対する加工コストを精度よく把握することは、プラズマ切断機を運用するために重要な管理点である。しかし、上記の技術では、加工量に対する加工コストを精度よく把握することは困難である。

本開示の目的は、プラズマ切断機において加工量に対する加工コストを精度よく把握することにある。

本開示の第１の態様は、プラズマアークによって被加工材を切断するためのプラズマ切断機である。プラズマ切断機は、プラズマトーチと、駆動装置と、記憶装置と、コントローラとを含む。プラズマトーチは、電極とノズルとを含み、プラズマアークを発生させる。駆動装置は、プラズマトーチを移動させる。コントローラは、記憶装置を含み、駆動装置を制御する。記憶装置は、プラズマ切断機に関する情報を記録する。コントローラは、被加工材の重量を取得する。コントローラは、電極、及び／又は、ノズルの消耗量を取得する。コントローラは、互いに関連付けられた被加工材の重量と消耗量とを含む加工実績データを記憶装置に記録する。

本開示の第２の態様は、プラズマ切断機の制御方法である。プラズマ切断機は、プラズマトーチから発生したプラズマアークによって被加工材を切断する。プラズマトーチは、電極とノズルとを含む。当該制御方法は、以下の処理を含む。第１の処理は、被加工材の重量を取得することである。第２の処理は、電極、及び／又は、ノズルの消耗量を取得することである。第３の処理は、互いに関連付けられた被加工材の重量と消耗量とを含む加工実績データを記録することである。

本開示によれば、互いに関連付けられた被加工材の重量と消耗量とを含む加工実績データが記録される。それにより、プラズマ切断機において加工量に対する加工コストを精度よく把握することができる。

実施形態に係るプラズマ切断機の構成を示す図である。 プラズマトーチの一部を示す断面図である。 プラズマ切断機の構成を示すブロック図である。 プラズマ切断機の制御の処理を示すフローチャートである。 プラズマ切断機の制御の処理を示すフローチャートである。 部品交換画面を示す図である。 交換履歴データの画面を示す図である。 加工実績データの画面を示す図である。 変形例に係る加工実績データの画面を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ切断機１の構成を示す図である。図１に示すように、プラズマ切断機１は、テーブル２と、プラズマトーチ３と、駆動装置４と、コントローラ５とを備える。テーブル２には、原材Ｍ０が載置される。原材Ｍ０は、金属板などの板状の材料である。

プラズマトーチ３は、プラズマアークを噴出して、熱によって原材Ｍ０から被加工材Ｍ１を切り出す。図２は、プラズマトーチ３の断面図である。図２に示すように、プラズマトーチ３は、電極１１と、ノズル１２と、シールドキャップ１３とを含む。電極１１の先端は、ノズル１２内に配置されている。ノズル１２は、噴出孔１４を含む。ノズル１２の噴出孔１４は、電極１１の先端に向かい合っている。シールドキャップ１３は、ノズル１２を覆う。シールドキャップ１３は、ノズル１２の噴出孔１４に向かい合う噴出孔１５を含む。プラズマトーチ３は、電極１１と原材Ｍ０との間のアーク放電によって、プラズマアークを発生させる。

駆動装置４は、プラズマトーチ３をテーブル２上で移動させる。詳細には、駆動装置４は、プラズマトーチ３を原材Ｍ０に対してＸ（縦）、Ｙ（横）、及びＺ（高さ）方向に移動させる。駆動装置４は、第１キャリッジ２１と、第２キャリッジ２２と、アーム２３とを有する。第１キャリッジ２１は、テーブル２の側方においてＸ方向に移動する。アーム２３は、テーブル２の上方に配置されている。アーム２３は、第１キャリッジ２１からＹ方向に延びている。第２キャリッジ２２は、プラズマトーチ３をＺ方向へ移動可能に支持する。第２キャリッジ２２は、アーム２３上をＹ方向に移動する。

図３は、プラズマ切断機１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、プラズマ切断機１は、電源２４と、電圧センサ２５と、ガス供給装置２６と、入力装置２７と、ディスプレイ２８とを備えている。電源２４は、プラズマトーチ３に電気的に接続されている。電源２４は、プラズマアークを発生させるための電力をプラズマトーチ３に供給する。電源２４は、例えば整流器とインバータと変圧器とを含む。

電圧センサ２５は、電源２４からプラズマトーチ３に印可されるアーク電圧を検出する。電圧センサ２５は、アーク電圧を示す信号を出力する。ガス供給装置２６は、プラズマトーチ３にプラズマガスを供給する。プラズマトーチ３は、ノズル１２からプラズマガスを噴出させながら、プラズマアークを発生させる。

入力装置２７は、例えば複数の入力キーを含む。オペレータは、入力装置２７を用いて、加工条件などのデータを入力する。入力装置２７は、入力されたデータを示す信号を出力する。入力装置２７は、タッチスクリーンであってもよい。ディスプレイ２８は、プラズマ切断機１に関する情報を表示する。ディスプレイ２８は、例えばLCD、或いはOELDなどのディスプレイである。

コントローラ５は、プラズマトーチ３からのプラズマアークの噴出と、駆動装置４によるプラズマトーチ３の移動とを制御する。それにより、コントローラ５は、原材Ｍ０から所望の形状の被加工材Ｍ１を切り出すように、プラズマ切断機１を制御する。コントローラ５は、CPUなどのプロセッサ３１と、記憶装置３２とを備える。記憶装置３２は、プラズマ切断機１に関する情報を記憶する。記憶装置３２は、ROMなどの不揮発性メモリと、RAMなどの揮発性メモリとを含む。記憶装置３２は、ハードディスク、或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでもよい。記憶装置３２は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。

コントローラ５は、プラズマ切断機１の外部のコンピュータ６と通信する。コンピュータ６は、コントローラ５と同様に、プロセッサ３３と記憶装置３４とを備える。コンピュータ６には、原材Ｍ０の形状、板厚、重量、および被加工材Ｍ１の目標形状を含む設計データが入力される。コンピュータ６は、設計データに基づいて、切断プログラムを生成する。切断プログラムは、原材Ｍ０から被加工材Ｍ１を切り出すための、プラズマトーチ３の軌跡を示す。コントローラ５は、コンピュータ６から、切断プログラムを取得する。コントローラ５は、切断プログラムに従って、原材Ｍ０から被加工材Ｍ１を切り出すように、プラズマ切断機１を制御する。

本実施形態では、コントローラ５は、プラズマ切断機１の加工実績と消耗品の消耗量とを自動的に集計して、加工実績と消耗量とを加工実績データとして保存する機能を有している。以下、コントローラ５による加工実績データに関する処理について説明する。

図４及び図５は、コントローラ５によって実行されるプラズマ切断機１の制御の処理を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ５は、切断プログラムを取得する。上述したように、コントローラ５は、コンピュータ６から切断プログラムを取得する。

ステップＳ１０２では、コントローラ５は、重量データを取得する。重量データは、被加工材Ｍ１の重量を示す。コントローラ５は、コンピュータ６から被加工材Ｍ１の重量データを取得する。重量データは、切断プログラムに含まれている。コンピュータ６は、切断プログラムに従って切断される被加工材Ｍ１の重量を算出する。原材Ｍ０から複数の被加工材Ｍ１が切り出される場合、コンピュータ６は、複数の被加工材Ｍ１の合計重量を重量データとして算出する。コンピュータ６は、切断プログラム内に被加工材Ｍ１の重量データを埋め込んで、コントローラ５に送信する。例えば、コンピュータ６は、切断プログラムのヘッダーに重量データを埋め込む。

ステップＳ１０３では、コントローラ５は、加工を開始する。コントローラ５は、切断プログラムに従い、駆動装置４と電源２４とガス供給装置２６とを制御する。それにより、プラズマトーチ３が、プラズマアークとプラズマガスとを噴出しながら、原材Ｍ０上を移動する。その結果、原材Ｍ０から被加工材Ｍ１が切り出される。

ステップＳ１０４では、コントローラ５は、加工の開始時間を記録する。加工の開始時間は、加工を開始した日付と時刻とを示す。ステップＳ１０５では、コントローラ５は、ピアス回数を記録する。ピアス回数は、プラズマを点火した回数を示す。ステップＳ１０６では、コントローラ５は、アーク時間を記録する。アーク時間は、アークを発生させた合計時間を示す。

ステップＳ１０７では、コントローラ５は、消耗品の使用率を算出する。消耗品は、電極１１とノズル１２とを含む。コントローラ５は、電極１１の使用率とノズル１２の使用率とをそれぞれ算出する。使用率は、電極１１、又はノズル１２の機械寿命を１００％とした割合で示される。コントローラ５は、ピアス回数とアーク時間と使用率との関係を規定する推定データを有している。使用率は、電極１１、又はノズル１２の消耗量を表しており、ピアス回数とアーク時間との増大に応じて、増大する。コントローラ５は、推定データを参照して、現在のピアス回数とアーク時間とから、使用率を算出する。

ステップＳ１０８では、コントローラ５は、電極１１、又はノズル１２が機械寿命に到達したかを判定する。コントローラ５は、使用率が所定の閾値（例えば１００％）になったときに、電極１１、又はノズル１２が機械寿命に到達したと判定する。電極１１、又はノズル１２が機械寿命に到達したときには、処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、コントローラ５は、消耗品の交換表示をディスプレイ２８に表示する。例えば、ノズル１２が機械寿命に到達したときには、コントローラ５は、ノズル１２の交換を促す交換表示をディスプレイ２８に表示する。電極１１が機械寿命に到達したときには、コントローラ５は、電極１１の交換を促す交換表示をディスプレイ２８に表示する。

図６は、消耗品の交換を実施するときの部品交換画面４１を示す図である。コントローラ５は、消耗品の交換を実施するときに、部品交換画面４１をディスプレイ２８に表示させる。図６は、ノズル１２の交換を実施するときの部品交換画面４１を示している。図６に示すように、部品交換画面４１は、消耗品の使用率を示す表示４２を含む。部品交換画面４１は、消耗品の種別を示す表示４３を含む。消耗品の種別は、例えば消耗品の大きさである。

部品交換画面４１は、消耗品の情報を示す表示４４を含む。消耗品の情報は、消耗品が使われている間のアーク時間とピアス回数とを含む。消耗品の情報は、前回のリセットの日時を含む。部品交換画面４１は、交換理由を選択するための表示４５を含む。交換理由は、例えば寿命、故障などを含む。部品交換画面４１は、リセットボタン４６を含む。リセットボタン４６が押されることで、コントローラ５は、消耗品が交換されたことを示す交換履歴データを記録する。

図７は、交換履歴データの画面５１を示す図である。コントローラ５は、交換履歴データの画面５１をディスプレイ２８に表示させる。交換履歴データの画面５１は、交換された消耗品ごとの交換履歴データのリスト５２を含む。交換履歴データは、リセットボタン４６が押されたときの日付と時刻とを含む。すなわち、交換履歴データは、消耗品が交換された日付と時刻とを含む。交換履歴データは、消耗品の種別と交換理由とを含む。交換履歴データは、消耗品が交換されたときの使用率を含む。交換履歴データは、消耗品が交換されたときのアーク時間とピアス回数とを含む。

交換履歴データの画面５１は、表示期間の選択ボタン５３を含む。使用者は、選択ボタン５３を押すことで、交換履歴データの表示期間を選択する。コントローラ５は、選択ボタン５３によって選択された表示期間内に交換された消耗品の交換履歴データを、交換履歴データの画面５１に表示する。表示期間は、例えば、１日、１週間、１か月、及び全件を含む。

交換履歴データの画面５１は、出力ボタン５４を含む。出力ボタン５４が押されると、コントローラ５は、交換履歴データを出力する。例えば、コントローラ５は、交換履歴データをプリントアウトする。或いは、コントローラ５は、交換履歴データを電子データとして出力してもよい。コントローラ５は、通信ネットワークを介して、交換履歴データを出力してもよい。或いは、コントローラ５は、記録媒体を介して、交換履歴データを出力してもよい。

図５に示すように、ステップＳ１１０では、コントローラ５は、加工を終了する。コントローラ５は、切断プログラムに規定されている処理が全て終了したときに、加工を終了する。なお、コントローラ５は、ステップＳ１０８において、電極１１、又はノズル１２が機械寿命に到達したと判定した時に、加工を中断してもよい。その場合、コントローラ５は、消耗品の交換が実施されて、部品交換画面４１においてリセットボタン４６が押されたときに、加工を再開してもよい。

コントローラ５は、加工を終了すると、ステップＳ１１１において、加工の終了時間を記録する。加工の終了時間は、加工を終了した日付と時刻とを示す。ステップＳ１１２では、コントローラ５は、加工実績データを記録する。図８は、加工実績データの画面６１を示す図である。コントローラ５は、加工実績データの画面６１をディスプレイ２８に表示させる。加工実績データの画面６１は、切断プログラムごとの加工実績データを示すリスト６２を含む。

加工実績データは、切断プログラムの識別番号を含む。切断プログラムは、切断プログラムの識別番号を示すデータを含む。コントローラ５は、切断プログラムから当該切断プログラムの識別番号を取得する。コントローラ５は、加工実績データに含まれる複数のパラメータを、切断プログラムの識別番号に関連付けて、記憶装置３２に記録している。

加工実績データは、加工の開始時間と、終了時間と、加工時間とを含む。加工時間は、加工の開始から終了までの時間を示す。加工実績データは、製品重量を含む。製品重量は、１つの切断プログラムによって切断された被加工材Ｍ１の合計重量を示す。加工実績データは、アーク時間とピアス回数とを含む。

加工実績データは、消耗品の種別と使用率とを含む。加工実績データにおける使用率は、１つの切断プログラムによる加工の開始から終了までの消耗品の合計使用率を示す。例えば、１つの切断プログラムによる加工中に消耗品が交換された場合、コントローラ５は、複数の消耗品の合計使用率を算出する。従って、交換履歴データにおける使用率は、１００％を超えてもよい。

加工実績データの画面６１は、交換履歴データの画面５１と同様に、表示期間の選択ボタン６３を含む。使用者は、選択ボタン６３を押すことで、加工実績データの表示期間を選択する。加工実績データの画面６１は、出力ボタン６４を含む。出力ボタン６４が押されると、コントローラ５は、加工実績データを出力する。加工実績データの画面６１の選択ボタン６３と出力ボタン６４とは、それぞれ交換履歴データの画面５１の選択ボタン５３と出力ボタン５４と同様であるため、詳細な説明を省略する。

なお、上述した画面４１，５１，６１は、ノズル１２に関する画面である。コントローラ５は、電極１１についても、ノズル１２に関する画面４１，５１，６１と同様に、電極１１に関する画面を生成して、ディスプレイ２８に表示させる。

以上説明した本実施形態に係るプラズマ切断機１によれば、互いに関連付けられた被加工材Ｍ１の重量と消耗量とを含む加工実績データが記録される。それにより、プラズマ切断機１において加工量に対する加工コストを精度よく把握することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

プラズマ切断機１の構成は上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述したコントローラ５による処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。上述した処理の順番が変更されてもよい。上述した処理の一部が省略、或いは変更されてもよい。上述した処理と異なる処理が追加されてもよい。

加工実績データに含まれるパラメータは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、図９に示すように、加工実績データは、被加工材Ｍ１の加工コストを含んでもよい。加工コストは、被加工材Ｍ１の単位重量当たりの加工コストを示す。例えば、加工コストは、被加工材Ｍ１の１トン当たりの加工コストを示す。加工コストは、被加工材Ｍ１の単位重量当たりの消耗品の使用率であってもよい。加工コストは、被加工材Ｍ１の単位重量当たりの消耗品の費用であってもよい。コントローラ５は、交換履歴データと被加工材Ｍ１の重量とから、被加工材Ｍ１の加工コストを算出してもよい。

コントローラ５は、プラズマ切断機で使用された電力量を取得してもよい。コントローラ５は、電力量と交換履歴データと被加工材Ｍ１の重量とから、被加工材Ｍ１の加工コストを算出してもよい。例えば、コントローラ５は、使用した電力量に相当する費用を、加工コストに加算してもよい。

コントローラ５は、プラズマ切断機で使用されたガス量を取得してもよい。コントローラ５は、ガス量と交換履歴データと被加工材Ｍ１の重量とから、被加工材Ｍ１の加工コストを算出してもよい。例えば、コントローラ５は、使用したガス量に相当する費用を加工コストに加算してもよい。

交換履歴データと加工実績データとは、電極１１とノズル１２との一方のみに対して生成されてもよい。或いは、電極１１とノズル１２とが一体の消耗品ユニットである場合、消耗品ユニットに対して、交換履歴データと加工実績データとが生成されてもよい。

本開示によれば、プラズマ切断機において加工量に対する加工コストを精度よく把握することができる。

３ プラズマトーチ
４ 駆動装置
５ コントローラ
１１ 電極
１２ ノズル
２８ ディスプレイ

Claims (20)

1. プラズマアークによって被加工材を切断するプラズマ切断機であって、
   電極とノズルとを含み、前記プラズマアークを発生させるプラズマトーチと、
   前記プラズマトーチを移動させる駆動装置と、
   前記プラズマ切断機に関する情報を記録する記憶装置を含み、前記駆動装置を制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記被加工材の重量を取得し、
   前記電極、及び／又は、前記ノズルの消耗量を取得し、
   互いに関連付けられた前記被加工材の重量と前記消耗量とを含む加工実績データを前記記憶装置に記録する、
   プラズマ切断機。
   
2. 前記コントローラは、
   前記被加工材を切断するための前記プラズマトーチの軌跡を示す切断プログラムを生成するコンピュータから前記切断プログラムを受信し、
   前記コンピュータから前記被加工材の重量を取得する、
   請求項１に記載のプラズマ切断機。
   
3. 前記切断プログラムは、前記被加工材の重量を示すデータを含む、
   請求項２に記載のプラズマ切断機。
   
4. 前記コントローラは、前記切断プログラムの識別番号を取得し、
   前記加工実績データは、前記識別番号を含む、
   請求項２又は３に記載のプラズマ切断機。
   
5. 前記コントローラは、前記電極、及び／又は、前記ノズルが交換されたことを示す交換履歴データを取得し、
   前記加工実績データは、前記交換履歴データを含む、
   請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ切断機。
   
6. 前記コントローラは、前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出する、
   請求項５に記載のプラズマ切断機。
   
7. 前記コントローラは、
   前記プラズマ切断機で使用された電力量を取得し、
   前記電力量と前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出する、
   請求項５に記載のプラズマ切断機。
   
8. 前記コントローラは、
   前記プラズマ切断機で使用されたガス量を取得し、
   前記ガス量と前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出する、
   請求項５に記載のプラズマ切断機。
   
9. 前記コントローラは、前記被加工材の単位重量当たりの前記加工コストを算出する、
   請求項６から８のいずれかに記載のプラズマ切断機。
   
10. 前記プラズマ切断機に関する情報を表示するディスプレイをさらに備え、
    前記コントローラは、前記加工実績データを前記ディスプレイに表示する、
    請求項１から９のいずれかに記載のプラズマ切断機。
    
11. 電極とノズルとを含むプラズマトーチから発生したプラズマアークによって被加工材を切断するプラズマ切断機の制御方法であって、
    前記被加工材の重量を取得することと、
    前記電極、及び／又は、前記ノズルの消耗量を取得することと、
    互いに関連付けられた前記被加工材の重量と前記消耗量とを含む加工実績データを記録すること、
    を備える制御方法。
    
12. 前記被加工材を切断するための前記プラズマトーチの軌跡を示す切断プログラムを生成するコンピュータから前記切断プログラムを受信することをさらに備え、
    前記コンピュータから前記被加工材の重量が取得される、
    請求項１１に記載の制御方法。
    
13. 前記切断プログラムは、前記被加工材の重量を示すデータを含む、
    請求項１２に記載の制御方法。
    
14. 前記切断プログラムの識別番号を取得することをさらに備え、
    前記加工実績データは、前記識別番号を含む、
    請求項１２又は１３に記載の制御方法。
    
15. 前記電極、及び／又は、前記ノズルが交換されたことを示す交換履歴データを取得することをさらに備え、
    前記加工実績データは、前記交換履歴データを含む、
    請求項１１から１４のいずれかに記載の制御方法。
    
16. 前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出することをさらに備える、
    請求項１５に記載の制御方法。
    
17. 前記プラズマ切断機で使用された電力量を取得することと、
    前記電力量と前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出すること、
    をさらに備える請求項１５に記載の制御方法。
    
18. 前記プラズマ切断機で使用されたガス量を取得することと、
    前記ガス量と前記交換履歴データと前記被加工材の重量とから、前記被加工材の加工コストを算出すること、
    をさらに備える請求項１５に記載の制御方法。
    
19. 前記加工コストは、前記被加工材の単位重量当たりの加工コストである、
    請求項１６から１８のいずれかに記載の制御方法。
    
20. 前記加工実績データをディスプレイに表示することをさらに備える、
    請求項１１から１９のいずれかに記載の制御方法。
    
    

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