JPH04111977A - プラズマピアシング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はプラズマトーチを用いて鋼板、ステンレス鋼板
等の被加工材にピアシングを実施するための方法と装置
とに関するものである。

〈従来の技術〉 プラズマトーチを用いて鋼板或いはステンレス鋼板等の
被加工材に対して精密な型切断を実施する場合、該被加
工材の歪みを防止するために被加工材上にピアシング（
穴明け）を実施して、この穴を基点として切断を開始す
ることが行われる。

前記ピアシングを実施する場合、プラズマアークを噴射
された位置に於ける被加工材は表面から溶融して溶融生
成物（ノロ）が発生する。このノロは被加工材に穴が貫
通するまで逃げ道が無いため上方に吹き上げてプラズマ
トーチに対する損傷原因となる。

上記問題を解決するために、プラズマトーチを上方に退
避させてピアシングを実施したり、或いはプラズマトー
チから噴射される動作ガスの圧力をｊさせてビアソング
を実施することが行われている。そして被加工材に穴が
形成された後、ブラズマトーチを上方に退避させた場合
にはプラズマトーチを下降させ、或いは動作ガスの圧力
を上昇させた場合にはガス圧を通常の圧力に降下させて
切断を実施することが行われている。

またピアシングを実施する場合、プラズマトーチに付与
される電流値は被加工材の切断時に付与される電流値と
等しいのが一般である。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の技術に於いて、ピアシング実施時に被加工材
に対するプラズマトーチの高さを変化させる場合、該１
・−チを上下させるための駆動装置が必要となり、且つ
この駆動装置を制御するための制御装置が必要となる。

このため、装置全体が複雑となる。またピアシング実施
時にプラズマトーチから噴射される動作ガスの圧力を変
化させる場合、動作ガスの圧力を制御するための制御装
置が必要である。一般にガス圧力を制御することは比較
的困難な技術に属し、動作ガスに対する圧力調整装置及
び制御装置の構造が複雑となる。

またピアシング実施時にプラズマトーチに付与される電
流値は切断時に於ける電流値と等しい値であるため、ピ
アシング可能板厚は切断可能板厚と等しい厚さに設定さ
れている。従って、ピアシング実施時にプラズマトーチ
を上昇させることによって、ピアシング能力は切断能力
よりも劣ることとなり、ピアシング時間が長く掛かると
いう問題がある。

本発明の目的は、ノロの吹き上げを防止し或いはピアシ
ング能力を向上させることが出来るプラズマピアシング
方法を提供すると共に前記方法を実施するためのプラズ
マピアシング装置を提供するものである。

〈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ピアシ
ング方法は、プラズマトーチを用いて被加工材にピアシ
ングを実施するための方法であって、ピアシング実施時
にプラズマトーチに付与する電流値を切断実施時にプラ
ズマトーチに付与する電流値とは異なる値に設定するこ
とを特徴とするものである。

またプラズマピアシング装置は、プラズマトーチを用い
て被加工材にピアシングを実施するための装置であって
、プラズマトーチと、前記プラズマトーチに電流を付与
するための電源装置と、ピアシング実施時に於ける電流
値と切断実施時に於ける電流値とが異なる値となるよう
に前記電源装置を制御するための電源制御装置とを有し
て構成されるものである。

〈作用〉 上記プラズマピアシング方法（以下ｒピアシング方法Ｊ
という）によれば、ピアシング実施時にプラズマトーチ
にイ］与する電流値を切断実施時に付与する電流値と異
なる値に設定することで、ノロの吹き上げを防止し、或
いはピアシング能力を向上させることが出来る。

即ち、ピアシング実施時にプラズマトーチに付与する電
流値を徐々に」上昇させ被加工材に対して穴が形成され
た時プラズマトーチに付与される電流値を切断実施時に
於ける電流値と等しくなるようにした場合、或いはピア
シング実施時にプラズマトーチに付与する電流値を切断
時に於ける電流値よりも大きい値に設定し且つこの電流
を経時的に断続させたパルス状に付与した場合には、ノ
ロの吹き上げを防止し或いは減少させることが出来る。

またピアシング実施時にプラズマトーチに付与する電流
値を切断時に於ける電流値よりも大きい値に設定した場
合には、ピアシング能力を向上させることが可能となり
、従って、プラズマトーチを上昇させた場合であっても
ピアシング時間を短縮することが出来る。

上記プラズマピアシング装置（以下「ピアシング装置」
という）によれば、上記ピアシング方法を容易に実施す
ることが出来る。

即ち、電源制御装置によってピアシング実施時に於ける
電流値と切断実施時に於ける電流値とが異なる値となる
ように電源装置を制御することで、ピアシング実施時に
プラズマトーチに付与される電流値を所望の値に制御す
ることが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用したピアシング方法及び装置につい
て回を用いて説明する。

第１図はピアシング装置のブロック説明図、第２図乃至
第４図はピアシング実施時及び切断実施時に於ける電流
値の説明図、第５図（ａ）〜（Ｃ）は被加工材にピアシ
ングを実施する際の説明図である。

先ず第５図（ａ）〜（Ｃ）によりピアシングについて説
明する。

ピアシングは被加工材Ａに対し厚さ方向に貫通穴を形成
するものであって、この穴を基点として被加工材Ａに対
し所定の形状の切断を実施することで、歪みの少ない製
品を得ることが可能となるものである。

プラズマ１−−チ１を用いてピアシングを実施する場合
、被加工材Ａにプラズマアーク２を噴射すると、同図（
ａ）、　（ｂ）に示すように該アーク２の噴射部分に於
いて被加工材Ａの表面が溶融しノロＢが生成する。この
ノロＢはプラズマアーク２の有する運動エネルギによっ
て被加工＋Ａへの表面から上方に吹き上げられて排除さ
れる。そして前記被加工材Ａの溶融及びノロＢの排除が
進行して被加工材Ａに穴Ｃが形成されると、ノロＢは穴
Ｃを通って下方に排除される。

上記ピアシング実施過程に於いて被加工材Ａに穴Ｃが貫
通する間、ノロＢは該被加工材Ａの表面から上方に排除
され、該ノロＢがプラズマトーチ１に付着したり、或い
はプラズマトーチ１の先端に形成されたプラズマアーク
２の通孔に付着して該通孔を閉塞することがある。

従って、本発明に係るピアシング方法の目的の一つはピ
アシング実施過程に於けるノロＢの吹き上げを防止し、
或いは減少させて、該ノロＢのプラズマトーチ１に対す
る付着を防止することにある。

次に本発明に係るピアシング装置を第１図を用いて説明
する。

図に於いて、プラズマトーチ１には電極３及びノズル４
が設けられている。前記電極３は電源装置５の負極と接
続されており、またノズル４はガス供給部６ａ、圧力調
整部６ｂ、電磁弁６Ｃからなる動作ガス供給装置６と接
続されている。前記電源装置５の正極は被加工材Ａ及び
ノズル４と接続されでいる。尚、被加工材Ａは接地され
ている。

前記構成は公知のプラズマ切断装置と同一である。

本発明に係るピアシング装置では電源装置５に電源制御
装置７が接続されており、この電源制御装置７によって
、プラズマトーチ１に付与する電流値をピアシング実施
時の値と切断実施時の値とが異なる電流値となるように
電源装置５を制御している。

次に被加工ｔ、Ｉ’Ａに対しピアシングを実施する場合
に於けるプラズマトーチ１に付与する電流値について説
明する。

第２図乃至第４図に於いて、領域ｐはピアシング領域を
示し、領域Ｃは切断領域を示している。

また縦軸は電流■を示し、横軸は時間りを示している。

第２図は本発明に係るピアシング方法の第１実施例に関
する説明図であり、ピアシング領域ｐに於けるプラズマ
トーチ１に付与する電流値を徐々に増加させ、ピアシン
グの終了時に切断実施時に於ける電流値と等しい値とな
るように電源制御装置７によって電源５を制御するピア
シング方法である。

本実施例では、ピアシング時に於ける被加工材への溶融
深度を電流値の増加に応じて徐々に深（することが可能
である。このため、大量のノロが一挙に発生ずることが
無く、従って、ノロの吹き上げを防止し、或いは減少さ
せることが可能である。本実施例のピアシング方法では
ピアシング作業時間が多少長（なることがあるが、プラ
ズマトーチ１にノロを付着させることがない。

本実施例に係るピアシング方法を実施するには、電源制
御装置７に可変抵抗器を設けると共に、電源制御装置７
に予め被加工材Ａの板厚に応したピアシング作業時間デ
ータと作業時間の経過に応した電流値データとを記憶さ
せておき、ピアシング作業の開始信号に応じて前記電源
制御装置７を作動させて時間の経過に伴って可変抵抗器
の抵抗値を変化させるように制御し、電源５のプラズマ
ト−チ１に付与する電流を変化させることで可能である
。

本実施例に係るピアシング方法では、板厚１２刷の鋼板
（切断実施時の電流１５０Ａ）に対し、スタート電流（
第２図のａ点に於ける電流値）　　１００Ａとし、ピア
シング領域Ｐに於ける時間２．５ｓｅｃとし、この時間
内に電流値を上昇させることで、良好なピアシング作業
を実施することが出来た。

第３図は本発明に係るピアシング方法の第２実施例に関
する説明図であり、ピアシング領域ｐに於ける電流値と
して、切断領域Ｃに於ける電流値よりも大きい値と小さ
い値とを設定すると共に、これ等の電流をパルス状に付
与するように電源制御装置７によって電源５を制御する
ピアシング方法である。

本実施例では、前述の第１実施例と同様に被加工材Ａか
らのノロの吹き上げを防止し、或いは減少させることが
可能である。

即ち、プラズマトーチ１に付与する電流をパルス状に作
用させることによって、該トーチ１から噴射されるプラ
ズマアーク２のエネルギもパルス状に変化する。このた
め、被加工材Ａに於けるプラズマアーク２の噴射位置で
は、プラズマアーク２による母材の溶融と、動作ガスに
よるノロの排除とが短時間で交互に行われるため、大量
のノロが一挙に発生することが無く、従って、ノロの吹
き上げを防止し、或いは減少させることが可能である。

本実施例のピアシング方法では、前述の第１実施例に於
けるピアシング作業時間よりも短い時間でピアシング作
業を実施することが可能である。

本実施例に係るピアシング方法を実施するには、電源制
御装置７にピアシング実施時に於ける電流と切断時に於
ける電流を付与し得る各電流値設定切換回路を設けると
共に、予め電源制御装置７にピアシング実施時に於ける
電流の断続ピッチデータ及び被加工材の板厚に応じたピ
アシング時間等を記憶させ、ピアシング開始信号に応じ
て前記電源制御装置７を作動させてプラズマトーチ１に
対し電流をパルス状に付与するように電源装置５を制御
することで可能である。

本実施例に係るピアシング方法では、板厚１２ｍｍの鋼
板（切断実施時の電流１５０Ａ）に対し、最大電流（第
３図のａ点に於ける電流値）１．５０Ａとし、最小電流
（第３図のｂ点に於ける電流値）１００Ａとし、且つ領
域ｐに於ける電流の断続ピッチを２００ｍ５ｅｃとし、
領域Ｐに於ける時間１．５ｓｅｃとすることで、良好な
ピアシング作業を実施することが出来た。

第４図は本発明に係るピアシング方法の第３実施例に関
する説明図であり、ピアシング領域ｐに於ける電流値を
切断領域Ｃに於ける電流値よりも大きく設定するように
電源制御装置７によって電源５を制御するピアシング方
法である。

本実施例に係るピアシング方法は前述の各実施例とは異
なり、ピアシング作業時に於けるプラズマアーク２の切
断能力を上昇させることによって短時間でピアシング作
業を終了させるようにしたものである。このピアシング
方法はピアシング作業時にプラズマトーチｌを被加工材
Ａから退避させた場合に効果を発揮するものであり、例
えば数値制御切断装置等の自動型切断装置に用いた場合
に有利である。

即ち、ピアシング領域ｐに於ける電流値を切断領域Ｃに
於ける電流値よりも充分大きな値に設定することによっ
て、被加工材△を一挙に溶融させることが可能である。

このとき、発生したノロは上方に吹き上げられるが、プ
ラズマトーチ１を被加工材Ａから上方に退避させるごと
で、吹き上げられたノロの付着を防止している。

本実施例に係るビアソング方法は、従来のピアシング方
法がプラズマトーチを被加工材から退避させるにも関わ
らず、該トーチに付与される電流が切断時に於ける電流
と等しいためにピアシング作業時間を短縮することが困
難であることを解決するものである。

本実施例に係るピアシング方法を実施するには、電源制
御装置７にピアシング実施時に於ける電流と切断時に於
ける電流を付与し得る各電流設定切換回路を設け、予め
電源制御装置７に被加工材の板厚に応じたピアシング時
間等を記憶させ、ピアシング開始信号に応して前記電源
制御装置７を作動させてプラズマトーチ１に対し電流を
付与するように電源装置５を制御することで可能である
。

本実施例に係るピアシング方法では、板厚１２ＩｎＩ１
１の鋼板（切断実施時の電流１５０Ａ）に対し、最大電
流（第４図のａ点に於ける電流値）２００Ａとし、且つ
プラズマトーチ１と被加工材Ａとの距離を１０ｍｍとし
、領域ｐに於ける時間Ｑ、５ｓｅｃとすることで、良好
なピアシング作業を実施することが出来た。

このピアシング時間は従来のピアシング方法による時間
と比較して約０．７ｓｅｃ短縮されている。

尚、前述の各実施例に於いて、ピアシング作業時に動作
ガス供給装置６からノズル４に対し動作ガスが供給され
ることは切断実施時の場合と同様である。

上記の如く、ピアシング領域ｐに於ける電流値を切断領
域Ｃに於ける電流値と異なる値に制御することで、ピア
シング実施時に発生するノロの吹き上げを防止し、又は
減少させることが可能であり、或いはピアシング作業時
間を短縮することが可能となる。

尚、上記の如く構成されたピアシング装置に於いて、プ
ラズマトーチ１によって被加工材Ａにピアシングを実施
した後、電源装置５から電極３に付与される電流値を被
加工材Ａを切断するために必要な電流とし、被加工材Ａ
とプラズマトーチ１とを相対的に移動さすることによっ
て、この被加工材Ａを所望の形状に切断することが可能
である。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように本発明に係るピアシング方法
によれば、ピアシング実施時にプラズマトーチに付与す
る電流値を切断実施時に付与する電流値と異なる値に設
定することで、ノロの吹き上げを防止し又は減少させて
プラズマトーチの損傷を防止することが出来、或いはピ
アシング能力を向上させてピアシング作業を短縮するこ
とが出来る。

また本発明に係るピアシング装置によれば、電源装置を
電源制御装置によって制御することで上記ピアシング方
法を合理的に実施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】

第１図はピアシング装置のブロック説明図、第２図乃至
第４図はピアシング実施時及び切断実施時に於ける電流
値の説明図、第５１１ｆｆｌ（ａ）〜（Ｃ）は被加工材
にピアシングを実施する際の説明図である。 Ａは被加工材、Ｂはノロ、Ｃは穴、１はプラズマトーチ
、２はプラズマアーク、３は電極、４はノズル、５は電
源、６は動作ガス供給装置、７は電源制御装置である。 特許出願人　　小池酸素工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマトーチを用いて被加工材にピアシングを
   実施するための方法であって、ピアシング実施時にプラ
   ズマトーチに付与する電流値を切断実施時にプラズマト
   ーチに付与する電流値とは異なる値に設定することを特
   徴としたプラズマピアシング方法。
2. （２）プラズマトーチを用いて被加工材にピアシングを
   実施するための装置であって、プラズマトーチと、前記
   プラズマトーチに電流を付与するための電源装置と、ピ
   アシング実施時に於ける電流値と切断実施時に於ける電
   流値とが異なる値となるように前記電源装置を制御する
   ための電源制御装置とを有することを特徴としたプラズ
   マピアシング装置。