JPH0622549Y2 - プラズマ切断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、特にプラズマアークにより鋳造品の押湯部や
湯道部を自動的に切断するようにしたプラズマ切断装置
に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、鋳型から取出された鋳造品はその押湯部
や湯道部が切断されるが、このような切断作業はガスト
ーチを用いた手作業によるのが一般的であった。ところ
が近年では、押湯部や湯道部の切断作業の省力化の為に
工業用ロボットの活用も試みられるようになってきてい
る。

しかしながら、鋳造品の寸法精度が機械加工品に比較し
て悪いのに加え、特に形状が複雑な鋳造品ではその鋳造
品に対するトーチの位置決めが困難なこともあって切断
作業の自動化が難しいが故に経済的に不利にならざるを
得ず、複雑な形状の鋳造品の押湯部や湯道部の切断は手
作業で行われ、単純な形状の鋳造品についてのみ自動切
断装置による切断作業が行われているのが現状である。

上記自動切断装置の中に、プラズマアークを活用するよ
うにしたプラズマ切断装置があるので、これをその斜視
図の第３図を参照しながら説明すると、図に示す符号
(1)はプラズマトーチ（以下、トーチという）であり、
このトーチ(1)は走行台(d)上に立設されたスタンドバー
(c)により上下方向に調整移動可能に支持されてなるト
ーチホルダ(b)の先端で把持されている。走行台(d)は支
持台(e)の上面に平行に敷設された一対の軌道(f)により
移動自在に支持されると共に、この走行台(d)の下部に
設けられたピニオン（図示省略）がこの一対の軌道(f)
の間に設けられたラック(g)に噛合するようになって
る。さらに、走行台(d)にはこのピニオンを回転制御す
ることにより、この走行台(d)を前記一対の軌道(f)上に
往復動自在に作動制御する走行操作盤(h)が接続されて
なる構成になっている。

なお、トーチ(1)の先端の下方位置に置かれているもの
は押湯部（W₁）切断前の鋳造品(w)である。

以下、上記構成になるプラズマ切断装置の使用態様を説
明すると、鋳造品(w)の押湯部（W₁）を図に示す破線(1)
に沿って切断するに際しては、先ず破線(1)の長手方向
と前記軌道(f)とが平行になるようにこの鋳造品(w)を移
動させ、スタンドバー(c)に一端が支持されているトー
チホルダ(b)の先端の把持部を弛めて、鋳造品(w)とトー
チ(1)との距離が所定の切断距離になるようにその上下
方向の高さ位置を手作業で調整して固定する。次いで、
このトーチ(1)の先端を破線(1)の一端に合わせ、トーチ
(1)からプラズマアークを噴射させると共に走行操作盤
(h)の操作ボタンを操作して、走行台(d)を軌道(f)に沿
って破線(1)の他端側まで移動させている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記したプラズマ切断装置はそれなりに有用であるが、
切断作業汎用性等の観点からすると未だに以下に説明す
るような問題点を持っている。

即ち、鋳造品の形状の関係から押湯部に凹凸あるいは高
低差があって、切断の進行につれて切断部とトーチまで
の間の距離が変化するような場合には、切断部とトーチ
との間の距離を自動的に調節できないので、切断に供し
得る鋳造品の形状に制限があるという汎用性上の問題点
があった。

また、鋳造品の押湯部の切断材を走行台の走行方向に合
わせ、かつトーチホルダが移動する軌跡の合致するよう
に鋳造品を移動してその位置を調整しなければならず、
また鋳造品の形状が複雑であったり安定性の悪い形状の
場合には、その鋳造品の位置決めのために長時間の調整
作業を要する等のために切断作業能率が著しく低下して
しまうという問題点も生じることになる。

従って、本考案は形状が複雑な鋳造品であってもその押
湯部や湯道部の切断に供し得る汎用性の高いプラズマ切
断装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記問題点を解決を図るためになされたもので
あって、従って本考案に係るプラズマ切断装置の構成
は、垂直軸心廻りに回転自在に支持され、複数の関節を
有すると共に前記回転支持部と関節部とに制動装置を備
えてなるアームと、該アームの先端で軸心廻りに回転自
在に支持されると共にトーチを支持する支持体を上下水
平移動自在に支持する枠体と、前記支持体を作動させる
作動装置と、該作動装置をトーチによる被切断材の切断
開始、終了の位置教示動作を記憶する記憶再生装置から
の動作信号をパイロットアークからメインアークへの移
行後に前記支持体の移動を所定の間停止させるタイマか
らの停止信号とに基づいて制御する他、アーム長を検知
する検知部からのアーム長信号に基づいてトーチの先端
と被切断材との間が所定間隔になるように制御する制御
装置とを備えてなることを特徴とする。

〔作用〕

本考案になるプラズマ切断装置によれば、アームの回転
支持部と複数の関節とに設けた制動装置の制動力を解除
すれば、被切断材の切断線に沿ってトーチを自在に移動
でき、また制動するとアームが固定されると共に、この
動きを利用して事前教示したトーチの移動範囲が記憶再
生装置によって記憶される。そして、この状態で支持体
を記憶再生装置の記憶に基づき制御装置を介して移動さ
せると、プラズマのパイロットアークが点火され、トー
チが被切断材の切断位置に到達したことがアーク電圧で
検知され、次いでパイロットアークからメインアークへ
移行すると同時に、プラズマが被切断材の切断部を完全
に切断するまでの間、所謂ピアシングタイムだけトーチ
の移動が停止される。その後、切断が終了するまで支持
体の移動が続行されるが、切断進行中に切断部の高さの
変動によりその切断部とトーチ先端との間の距離が変動
するとアーク電圧が変化するので、この変化がアーク長
を検出する検知部により検知されると共に、検知部から
検知信号により支持体の作動が制御装置で制御され続け
る。

〔実施例〕

本考案の実施例を、プラズマ切断装置の模式的構成説明
図の第１図と、第１図のトーチ移動部の構成正面図の第
２図とを参照しながら説明する。

即ち、符号(1)はトーチであって、このトーチ(1)を支持
体としての作動装置(3)に設けたホルダ−(2)で把持し
た。そして、この作動装置(3)をＵ字型枠(4)に回転自在
に設けた垂直軸にブレーキ（b₅）を介してその軸心廻り
に回転自在に支持し、さらにアクチュエータ(5)にて上
下方向に往復移動自在、かつアクチュエータ(6)にて軸
(7)に沿って水平方向に往復動自在に支持した。次い
で、このＬ字型枠(4)を複数の関節部を有してなるアー
ム(10)の先端に設けた、後述するＬ字型枠支持軸(15)に
ブレーキ(b₄)を介してその軸心廻りに回転自在に取付け
た。

上記したアーム(10)の詳細は、作業床(L)に立設された
支持台(16)の上に設けた垂直軸の軸心廻りに第１アーム
(11)を回転自在に支持し、この第１アーム(11)の遊端側
の垂直軸の軸心廻りに第２アーム(12)を回転自在に支持
し、この第２アーム(12)の遊端側の水平軸の軸心廻りに
第３アーム(13)を回転自在に支持すると共に、第２アー
ム(12)の遊端側と第３アーム(13)遊端側との間にリンク
(14)を架設する一方、作動装置(3)とＬ字型枠(4)との重
量バランスを取り得る弾発力を有するバランスバネ(S)
を掛装し、第３アーム(13)の先端に前記Ｌ字型枠(4)を
支持するＬ字型枠支持軸(15)を揺動自在に支持する他、
これらからなるアーム(10)の関節部としての第１アーム
支持部にはブレーキ(b₁)を、第２アーム(12)支持部には
ブレーキ(b₂)を、第３アーム(13)支持部にはブレーキ(b
₃)を各々装着してなる構成とした。

従って、各ブレーキの制動力を解除すれば、アーム(10)
は屈曲自在にさせ得る一方、各ブレーキを作動させて各
々の支持部をロックするとアーム(10)はその屈曲状態が
維持される。そして、アーム(10)の屈曲作動には、バラ
ンスバネ(s)の弾発力のためにそれほど強力な作用力を
要しない。

また、トーチ(1)はアクチュエータ(5)，(6)によって上
下、水平方向に自在に往復移動されるが、このような往
復移動は制御装置（図示省略）によって行われる。

即ち、各アームを事前教示操作することにより被切断材
としての鋳造品(w)の押湯部(w₁)等の切断開始前のトー
チ(1)の位置と切断終了後の位置との教示動作を記憶
し、かつ再生する記憶再生装置、所謂周知のＣＰＵを用
いる。また、このトーチ(1)の先端と先端部の間の距離
を一定にし、アーク長を一定長さに保持する制御方法
は、アーク長がアーク電圧にほぼ比例して変化するので
このアーク電圧を検出し、アーク電圧が一定になるよう
に上下させる。つまり、トーチ(1)が切断部位に近づく
とアーク電圧が下がるので所定の電圧になるまでトーチ
(1)を上昇させる一方、トーチ(1)が切断部位から離れる
とアーク電圧が上がるので所定の電圧になるまでトーチ
(1)を下降させるものである。

以下、上記プラズマアーク切断装置の作用態様を説明す
ると、押湯部(w₁)を切断すべき鋳造品(w)の上方の所定
位置にトーチ(1)を位置決めするときには、各ブレーキ
(b₁)、(b₂)、(b₃)、(b₄)、(b₅)の制動を解除して、トー
チ(1)に力を作用させ、この作用力によりアーム(10)を
屈伸旋回させれば鋳造品(w)の切断すべき押湯部(w₁)の
切断部位に位置させると共に、各ブレーキを作動させれ
ばトーチ(1)を切断部位に容易にセットされる。そし
て、鋳造品(w)の切断線上にて切断前のトーチ(1)の位置
を決めて切断を開始する。すると、このトーチ(1)は予
め教示された方向に所定の速度で移動して切断部に到達
すると共に、パイロットアークからメインアークに移行
し、プラズマ気流が切断の糸口を作る為の、所謂ピアシ
ングタイムの間はトーチ(1)はタイマーにより所定の間
その移動が停止される。

一方、アーク電圧により切断距離が検出され、適正な距
離になるまでこのトーチ(1)は上下方向に移動されると
共に、このピアシングタイム後には、トーチ(1)はプラ
ズマ切断を行いながら連続して移動され、そしてその移
動途中において鋳造品(w)の高さが変動に応じて上下移
動しながら切断部を横断する。このようなトーチ(1)の
上下移動はアーク長の検知装置により検知された検知信
号に基づいてトーチ(1)の先端と切断部との間の距離Ｄ
が移動中を通じて一定になるように制御される。

このように、上記した構成になるプラズマアーク切断装
置によれば、鋳造品(w)の切断すべき押湯部(w₁)に凹凸
があってもトーチ(1)が鋳造品(w)の凹凸に応じて上下動
しながら押湯部(w₁)を横断するので、切断作業の作業能
率が大幅に向上した。

しかも、周知の構成になるロボットのようにアーム自体
が作動制御されるのではなく、作動装置のみの作動を制
御する方式であるから、その制御機構を始め構造が簡単
で良く、経済的に不利になることは少ない。

なお、上記した実施例は本考案の一具体例にすぎず、従
って実施例によって本考案の技術思想の範囲が限定され
るものではない。

〔考案の効果〕

本考案になるプラズマ切断装置によれば、切断作動範囲
を記憶再生装置に記憶させるだけで、トーチが所定のピ
アシングタイムの間停止し、切断部を被切断材の凹凸に
応じて上下しながら横断するので、従来のプラズマ切断
装置では切断できなかったような凹凸があっても切断す
ることが可能になりその汎用性の拡大が可能になるばか
りでなく、また制動装置を解除してトーチを移動させる
だけでトーチをセットし得ると共に、その切断範囲も容
易にセットすることができるので、従来の切断装置の場
合に比較してそのセットに要する時間の大幅な短縮が可
能になった。

従って、本考案によって形状が複雑な被切断材であって
もその押湯部や湯道部の切断に供し得る汎用性の高い極
めて優れ、かつ有用なプラズマ切断装置を実現すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラズマ切断装置の模式的構成説明
図、第２図は第１図のトーチ移動部の構成正面図、第３
図は従来のプラズマ切断装置の斜視図である。 (1)…トーチ、(2)…ホルダ、(3)…作動装置、(4)…Ｌ字
型枠、(5)、(6)…アクチエータ、(7)…軸、(10)…アー
ム、(14)…リンク、(b)…ブレーキ、(s)…バランスバ
ネ、(w)…鋳造品。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直軸心廻りに回転自在に支持され、複数
   の関節を有すると共に前記回転支持部と関節部とに制動
   装置を備えてなるアームと、該アームの先端で軸心廻り
   に回転自在に支持されると共にプラズマトーチを支持す
   る支持体を上下水平移動自在に支持する枠体と、前記支
   持体を作動させる作動装置と、該作動装置をプラズマト
   ーチによる被切断材の切断開始、終了の位置教示動作を
   記憶する記憶再生装置からの動作信号とパイロットアー
   クからメインアークへの移行後に前記支持体の移動を所
   定の間停止させるタイマからの停止信号とに基づいて制
   御する他、アーム長を検知する検知部からのアーム長信
   号に基づいてプラズマトーチの先端と被切断材との間が
   所定間隔になるように制御する制御装置とを備えてなる
   ことを特徴とするプラズマ切断装置。