JPH028830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、扁平な工作物、特に板状の工作物を
加工するための工作機械であつて、切断ビームノ
ズルを備えたプラズマ切断装置が設けられてお
り、この場合切断ビームノズルが、電極を取り囲
んで延びていてプラズマ切断用のガスを案内する
案内管を有しており、プラズマビームと、切断ビ
ームノズルを冷却するため並びにプラズマビーム
を絞るために供給される液体、特に水とが、加工
すべき工作物の表面に向かつて噴出される形式の
ものに関する。

このような形式の工作機械はプラズマ切断機と
して既に公知である。この工作機械の切断ビーム
ノズルを介して、切断ビームつまりプラズマビー
ムと、このプラズマビームを同軸的に取り囲んで
いる液体噴流とが噴出される。この液体噴流は一
方ではノズルを冷却するという課題を有し、他方
ではプラズマビームを絞るのに役立つている。こ
れによつて、プラズマビームにおけるエネルギ集
中が高められ、ひいては専門分野においては既に
公知であるところの一連の利点がもたらされる。
このような形式のプラズマカツテイングはいわゆ
る「水・プラズマカツテイング」として公知であ
る。この場合、加工される工作物は、水を満たさ
れた水槽を備えた支台の上に置かれている。工作
物を貫通した後でこの工作物の下側に進出するプ
ラズマ・水噴流は水槽の水のなかに直接導入され
る。この水槽のなかでプラズマ・水噴流は冷却さ
れ、水はプラズマ・水噴流によつて連行されたガ
ス、蒸気及び燃焼残渣物を受容する。

以上のことからわかるように、加工可能な最大
工作物寸法は水槽の大きさによつて決定される。
ゆえにこの工作機械を比較的大きな工作物用に設
計すると、工作機械には著しく大きな場所が必要
である。しかしながらこの著しく大きな場所が必
要だと言うことはつまるところ小さな工作物を加
工する場合にはまつたく無意味なことであり、ゆ
えにそれぞれの工作機械の大きさに関しては結局
常に妥協による解決しか得られない。つまり公知
の場合工作機械はある場合には不必要に大きく、
またある場合には極めて大きな工作物を加工する
のに不十分である。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の工
作機械を改良して、一方では可能な限り僅かな場
所しか必要とせず、また他方においては工作物の
大きさに関して制限されない、つまり少なくとも
通常の最大サイズのプレート状の工作物を加工す
ることのできる工作機械を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、
冒頭に述べた形式の工作機械において、液体を供
給するために、内側を切断ビームノズルの案内管
によつてかつ外側を切断ビームノズルの管状のノ
ズル体によつて制限された環状通路が設けられて
いて、該環状通路の噴出端部が、案内管の開口を
同心的に取り囲んでおり、さらに、吸込み導管と
接続された吸引開口を有する吸引装置が設けられ
ており、該吸引装置の吸引開口が、ノズル体を同
心的に取り囲む環状の吸引ノズルによつてか又は
環状に配置された複数の吸引孔によつて形成され
ており、工作機械に、工作物を工作物平面内で運
動させるための装置が設けられている。

例えば汎用の「水・プラズマカツテイング」と
異なり本発明による工作機械においてはプラズマ
切断装置は定置であり、工作物が切断ビームノズ
ルに対して移動せしめられるようになつている。
さらに、プラズマ切断装置を介して工作物にもた
らされる水又はこれに類似のものは水槽に導かれ
るのではなく、再びただちに吸い取られるように
構成されている。この結果、望まれているように
本発明による工作機械は極めて僅かな場所しか、
例えば、板状の工作物を機械的に加工する汎用の
打抜き装置又はニブリング装置が必要とする程の
極めて僅かな場所しか必要としない。工作物をそ
の平面内で運動せしめるための装置はゆえに、汎
用の打抜き装置及び（又は）ニブリング装置にお
けるものとまつたく同様に構成され得るので、こ
こではこの装置に関する詳しい説明は省略する。
図面に示されている実施例のように座標案内機構
のような移動調節装置が用いられると有利であ
る。以上のこのから結局、加工可能な最大工作物
の大きさは縦方向移動及び横方向移動の最高値に
よつて規定されることになる。水を吸い取るため
の装置にかかる費用は比較的安価であり、水槽に
かかる費用と大差はない。また、打抜き装置又は
ニブリング装置の構造に基づいてこれらの装置
と、プラズマ切断装置とを組み合わせて１つの工
作機械を形成すると、有利である。

本発明の有利な実施態様によれば、吸引ノズル
の仮想の中心面ないしは吸引孔の中心線が円錐台
の形状を有しているかないしは仮想の円錐台の上
に位置しており、この円錐台の小さい方の直径の
面が工作物支持体の側に位置している。このよう
に構成することによつて、良好な吸引効果を保証
する外側上方に向けられた吸込み作用が生ぜしめ
られる。環状の吸引ノズルを用いるか又は環状に
配置された複数の吸引孔を用いるかの選択は、
個々の場合によつて、またその都度のプラズマ切
断装置の大きさ並びに嫁動能力との所定の関係に
おいて決定される。

本発明の別の実施態様によれば、吸引ノズルの
内側端部に又は、吸引孔の内側端部に接続してい
る環状通路に、吸引装置と接続している少なくと
も１つの吸込み導管が開口しており、この吸込み
導管が少なくとも部分的には不動の通路の形で設
けられている。しかしながらまた、吸込み導管に
一部がフレキシブルなホース導管として構成され
ていると、有利である。このことは特に、本発明
の別の実施態様のように吸引ノズルないしは吸引
孔が、プラズマ切断装置を同軸的に取り囲んでい
る管に配置され、この管が縦軸方向に移動可能に
支承されている場合に、有利である。この場合に
は吸引孔の少なくとも一部が、この吸引孔が加工
されているか又は取り付けられている管と共に運
動せしめられる。吸引ノズルないしは吸引孔が移
動可能であると、吸引装置は、工作物及びプラズ
マ切断装置によつて決定される所与性に対して良
好に空間的に適合することができる。さらに吸引
装置を工作物の近くにもたらすことができ、ひい
てはこの観点のもとで吸込み作用を最適に行うこ
とができる。例えば工作物の交換時におけるよう
に吸引装置が使用されない場合には、吸引装置は
持ち上げられ、これによつて、吸引装置は邪魔に
もならずまたこの吸引装置が損傷されることもな
い。この場合に、移動可能な管の自由端部が工作
物のための支持面を形成していると、つまり、工
作物の運動可能性を制限することなしに、工作物
を直接支持することができると、特に有利であ
る。ゆえに吸込み作用は、工作物と移動調節可能
な管と切断ビームノズルとによつて規定される空
間においてのみ展開される。吸引ノズルないしは
吸引孔の吸引開口がほぼ、移動可能な管の自由端
部にまで達していると、有利である。このように
構成されていると、吸引開口は水を工作物の、管
の下に位置している部分に沿つて吸引することが
できる。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

主としてほぼＣ字形の工作機械１の機械本体に
は工作物３のための、縦方向案内４と横方向案内
５とを備えた座標案内機構２が配置されている。
この場合縦方向案内４自体は、機械本体１と堅く
結合されている走行レール６と、この走行レール
６に沿つて二重矢印７の方向に摺動可能に案内さ
れる走行台車８とから成つている。この走行台車
８の移動は有利には、ピリオン１０を回転させる
駆動モータ９によつて行われる。ピリオン１０は
ラツクとして構成された走行レール６の歯に噛み
合つている。

走行台車８はさらに、ピニオン１２を有する第
２の駆動モータ１１を有している。ピニオン１２
の歯は、同様に、少なくとも部分的にはラツクと
して構成された又はこれに類したものを備えた保
持レール１３の歯と噛み合つている。第２の駆動
モータ１１によつて、保持レール１３は二重矢印
１４の方向に往復移動せしめられる。両運動方向
（二重矢印７，１４参照）は互いに直交して延び
ている。

保持レール１３には有利には２つのつめ対１５
が設けられ、両つめ対１５の間には、プレート状
の工作物３が緊締されている（第１図には２つの
つめ対１５のうちの１つが示されている）。以上
のことから、工作物３が駆動モータ９によつて二
重矢印７の方向に移動せしめられ、駆動モータ１
１によつて二重矢印１４の方向に移動せしめられ
ることが明白である。駆動モータ９，１１を同期
的に回転させると、重なつた縦方向運動と横方向
運動とが得られる。工作物３はさらにプラズマ切
断装置１７の下部１６に支持されている。プラズ
マ切断装置１７の符号１８で示されている上部は
切断ビームノズル１９を有しており、この切断ビ
ームノズル１９から放射された切断ビームは工作
物３の上側面２０にぶつかり、当該箇所において
工作物３を溶かして貫通する。この結果切断ビー
ムは工作物３の下側面２１に進出する。

切断ビームノズル１９は、案内管２３によつて
距離をおいて取り囲まれている電極２２を有して
いる案内管２３は電極２２を越えて工作物３に向
かつて突出し、プラズマ切断のために必要なガス
のための流路２４を形成している。そして、案内
管２３の内側端部は図示されていない導管を介し
てガスタンクと接続している。ノズル体２５は案
内管２３を距離をおいて同軸的に取り囲んでお
り、これによつて水を供給するための通路２６が
生ぜしめられる。この通路２６の噴出端部２７に
おいて通路２６の中心直径は減少せしめられてお
り、この結果水噴流は斜めの方向でプラズマビー
ムに向かつて噴出する。これによつて周知のよう
にプラズマビームが絞られ、ひいてはエネルギ密
度が高められる。

上に述べたことから、工作物３の上側面２０に
はプラズマビームのみならず、このプラズマビー
ムを取り囲む管状の水流が生じる。この水がコン
トロールされずに流出することを回避するため
に、本発明の構成ではこの工作機械に工作物３を
工作物平面内で運動させるための装置のほかにさ
らに、プラズマ切断装置１７に対して同軸的な吸
引装置２８が設けられている。この吸引装置２８
の主要な構成部分は環状の吸引ノズル２９又は環
状に配置された複数の吸引孔である。この場合仮
想の中央の面３０は水のための噴出端部２７と同
様に円錐台の形状を有してている。また吸引孔の
中心線は同様な仮想の円錐台の上に位置し、この
円錐台の小径の面は工作物支持部の側に位置して
いる。

環状の吸引ノズルの内側端部は環状通路３１を
形成しているか又は環状通路３１に開口してお
り、この環状通路３１は吸込み導管３２を介して
吸込みポンプ３３に接続している。この吸込みポ
ンプ３３からは導管３４が液体タンク３５に通じ
ている。（第１図参照）。吸引孔が環状に配置され
ている場合にはいずれにせよ環状通路３１が必要
である。

吸引開口を可能な限り工作物３の上側面２０に
近づけるため、並びに場合によつては工作物３と
切断ビームノズル１９との間の距離を変化させる
ために、吸引ノズル２９ないし吸引孔は環状通路
３１並びに少なくとも吸込み導管３２の一部と共
に、プラズマ切断装置１７を同軸的に取り囲んで
いる上下方向に移動可能な（二重矢印３６参照）
管３７に配置されている。この管３７はその外側
につば３８を有しており、このつば３８は液力式
又は空力式の作業シリンダ３９によつて移動せし
められるようになつている。移動調節可能な管３
７の自由端部４０は有利には平らな支持面を形成
し、この支持面は工作物３の上側面２０にある程
度密に接触している。ちなみに第２図からわかる
ように、吸引ノズル２９の吸引開口４１はほぼ、
移動調節可能な管３７の自由端部４０にまで達し
ている。

吸引装置２８は図示の実施例では、管状のウオ
ータカーテン４３を生ぜしめるための環状の水噴
出装置４２によつて同軸的に取り囲まれている。
この水噴出装置４２は吸引装置２８と同様な形式
で構成されているが、異なつている点は、導管４
４がウオータカーテン４３を形成する水のための
供給導管だということである。しかしながらウオ
ータカーテン４３を形成した水がコントロールさ
れずに流出することは望ましくないので、環状の
水噴出装置４２は第２の吸引装置４５によつて取
り囲まれている。この第２の吸引装置４５の原理
は先に述べた吸引装置２８の原理に相当してい
る。この第２の吸引装置４５並びに水噴出装置４
２は場合によつては同様に二重矢印３６の方向で
移動可能に構成されていてもよい。吸引装置２８
の力が十分な場合には、環状の水噴出装置４２の
水をも吸引装置２８を介して排除すること又は少
なくともこのようにして第２の吸引装置４５を補
助することができる（第２図の一点鎖線５０参
照）。

ポンプ４６（第１図参照）は水を導管４７を介
して通路２６に送る。環状の水噴出装置４２の導
管４４には、第１図に示されている分岐導管４８
を介して圧力水が供給される。吸込み導管４９は
図示されていない同様の形式で吸込み導管３２と
接続されており、ウオータカーテン４３の水の同
様に吸込みポンプ３３によつて吸い取られる。

プラズマ切断装置１７は工作機械の打抜き装置
又はニブリング装置５１から側方に距離をおいて
有利な形式で配置され得る。この場合この工作機
械によつて工作物３を機械的にだけでなく二者択
一的に又は付加的に熱によつて加工することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工作機械の斜視図、第２
図はプラズマ切断装置と吸引装置との範囲を示す
部分縦断面図である。 １…工作機械、２…座標案内機構、３…工作
物、４…縦方向案内、５…横方向案内、６…走行
レール、７，１４，３６…二重矢印、８…走行台
車、９，１１…駆動モータ、１０，１２…ピニオ
ン、１３…保持レール、１５…つめ対、１６…下
部、１７…プラズマ切断装置、１８…上部、１９
…切断ビームノズル、２０…上側面、２１…下側
面、２２…電極、２３…案内管、２４…流路、２
５…ノズル体、２６…通路、２７…噴出端部、２
８，４５…吸引装置、２９…吸引ノズル、３０…
面、３１…環状通路、３２…吸込み導管、３３…
吸込みポンプ、３４…導管、３５…液体ポンプ、
３７…管、３８…つば、３９…作業シリンダ、４
０…自由端部、４１…吸引開口、４２…水噴出装
置、４３…ウオータカーテン、４４…導管、４６
…ポンプ、４７…導管、４８…分岐導管、４９…
吸込み導管、５０…一点鎖線、５１…ニブリング
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 扁平な工作物を加工するための工作機械であ
   つて、切断ビームノズルを備えたプラズマ切断装
   置が設けられており、この場合切断ビームノズル
   が、電極を取り囲んで延びていてプラズマ切断用
   のガスを案内する案内管を有しており、プラズマ
   ビームと、切断ビームノズルを冷却するため並び
   にプラズマビームを絞るために供給される液体と
   が、加工すべき工作物の表面に向かつて噴出され
   る形式のものにおいて、 液体を供給するために、内側を切断ビームノズ
   ル１９の案内管２３によつてかつ外側を切断ビー
   ムノズル１９の管状のノズル体２５によつて制限
   された環状通路２６が設けられていて、該環状通
   路の噴出端部２７が、案内管２３の開口を同心的
   に取り囲んでおり、 さらに、吸込み導管３２と接続された吸引開口
   ４１を有する吸引装置２８が設けられており、該
   吸引装置の吸引開口４１が、ノズル体２５を同心
   的に取り囲む環状の吸引ノズル２９によつてか又
   は環状に配置された複数の吸引孔によつて形成さ
   れており、 工作機械１に、工作物３を工作物平面内で運動
   させるための装置６，１０；１３，１２が設けら
   れていることを特徴とする工作機械。 ２ 吸引ノズル２９の仮想の中心の面３０ないし
   は吸引孔の中心線が、円錐台の形状を有している
   かないしは仮想の円錐台の上に位置しており、こ
   の仮想の円錐台の小さい方の直径の面が工作物支
   持体の側に位置している、特許請求の範囲第１項
   記載の工作機械。 ３ 吸引ノズル２９の内側端部に又は、吸引孔の
   内側端部に接続している環状通路３１に、吸込み
   装置３３と接続している少なくとも１つの吸込み
   導管３２が開口している、特許請求の範囲第１項
   記載の工作機械。 ４ 吸引ノズル２９が、プラズマ切断装置１７を
   同軸的に取り囲んでいる管３７に配置され、この
   管３７がその縦軸方向に移動可能に支承されてい
   る、特許請求の範囲第１項記載の工作機械。 ５ 移動可能な管３７の自由端部４０が工作物３
   の支持面を形成している、特許請求の範囲第４項
   記載の工作機械。 ６ 吸引ノズル２９ないしは吸引孔の吸引開口４
   １がほぼ、移動可能な管３７の自由端部４０にま
   で達している、特許請求の範囲第４項記載の工作
   機械。 ７ プラズマ切断装置１７が、工作機械の打抜き
   装置又はニブリング装置から側方に距離をおいて
   配置されている、特許請求の範囲第１項記載の工
   作機械。