JPH0647555A - プラズマ型切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トレーサーによって図形を倣う切断装置に於い
てプラズマ切断トーチの性能を最適に発揮させる。 【構成】ｘレール１にｘラック１ａを固着し、クロスレ
ール５と平行にｙラック５ａを配置する。本体フレーム
２にｘラックと噛合するピニオン12を有するｘモーター
10を取り付ける。クロスレールにｙラック５ａと噛合す
るピニオン14を有するｙモーター13を取り付けたキャリ
ッジ６，サブキャリッジ６ａを搭載しこれ等をトレーサ
ー７，トーチ８を取り付けた角バー６ｂによって接続す
る。図形を倣う際にはトレーサーを作動させ、該トレー
サーから出力されたｘ，ｙ方向の信号を図形情報として
制御部20に記憶させ、切断する際には制御部に記憶させ
た図形情報を読み出してｘモーター，ｙモーターを駆動
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は図形を高速で倣うことが
出来、且つプラズマ切断トーチによって被切断材のコー
ナー部を良好な状態で切断することが出来るプラズマ型
切断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ切断法はガス切断法と比較して
切断速度を向上させることが可能である。このため、プ
ラズマ切断トーチを用いて鋼板やステンレス鋼板を切断
することが一般に普及している。

【０００３】一方、図形を光学的に倣い、この倣いに伴
って切断トーチを移動させて被切断材を切断する所謂光
学倣い切断装置が普及している。この切断装置は、光学
倣い装置によって図形の方向を直交する二方向（ｘ，ｙ
方向）の信号に分割して発生し、この信号によって直交
する二方向に応じて配置されたモーターを駆動すること
で切断トーチを移動させるように構成されている。

【０００４】上記倣い切断装置ではガス切断トーチを採
用するのが一般であり、機体の最高速度は１ｍ/min〜３
ｍ/min程度に設定されている。前記速度を実現するた
め、この倣い切断装置では、二方向に配置された各モー
ターによってレール或いはクロスガーダーと接触するロ
ーラーを駆動し、このローラーの接触摩擦によって切断
トーチを駆動するように構成した所謂フリクション方式
を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プラズマ切断トーチを
用いて鋼板やステンレス鋼板等の被切断材を切断する場
合、材質，板厚等の条件によって異なるが、例えばステ
ンレス鋼板の薄板を切断する際の切断速度は６ｍ/min程
度となる。このため、プラズマ切断トーチを上記倣い切
断装置に搭載した場合に、該切断トーチの性能を充分に
発揮し得ないという問題がある。

【０００６】また上記フリクション方式の倣い切断装置
では、倣い装置のサーボゲインの応答性を上げることで
速度を上昇させた場合、図形に直角或いはそれ以下の角
度を持ったコーナー部があると、該コーナー部で急激に
倣い方向を変更する際にローラーに滑りが生じて正確な
倣いを行うことが出来ないという問題がある。このた
め、コーナー部では速度を低減させなければならない。
然し、プラズマ切断トーチではプラズマ温度が極めて高
温であるため、速度の低減により被切断材に対する単位
時間当たりの入熱量が極端に増大してコーナー部に溶損
が発生するという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、図形を倣う操作及びプラ
ズマ切断トーチによって被切断材を切断する操作を夫々
適切な速度で行うことが出来るプラズマ型切断装置を提
供することにある。

【０００８】

【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型切断装置は、一方向に敷設さ
れ且つ全長にわたってラックを固着したｘレールと、前
記ｘレールに走行可能に搭載され且つ該ｘレールと直交
するｙ方向に配置されたクロスレールを有する本体フレ
ームと、前記クロスレールに横行可能に搭載され所定位
置に図形を光学的に検出して直交する二方向の成分に分
割した信号を出力する倣い装置を固定すると共にプラズ
マ切断トーチを取り付けたキャリッジと、前記クロスレ
ールと平行に配設されたラックと、前記ｘレールに固着
したラックと噛合するピニオンを有するｘモーターと、
前記クロスレールに沿って配設されたラックと噛合する
ピニオンを有するｙモーターと、前記ｘモーター及びｙ
モーターを制御する制御装置とを有し、前記倣い装置に
よって図形を倣ったとき、該倣い装置から出力された直
交する二方向の信号を図形情報として前記制御装置に記
憶させ、且つ前記プラズマ切断トーチによって被切断材
を切断する際には、前記制御装置に記憶させた図形情報
に基づいてｘモーター及びｙモーターを制御することを
特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記プラズマ型切断装置（以下単に『切断装
置』という）によれば、倣い装置（トレーサー）によっ
て図形を倣ったとき、該トレーサーから発生した直交す
る二方向の信号を夫々図形情報として制御装置に記憶さ
せることが出来る。またプラズマ切断トーチ（以下『ト
ーチ』という）によって被切断材を切断する際には、制
御装置に記憶させた図形情報を読み出し、該情報に基づ
いてｘモーター，ｙモーターを駆動することが出来る。
このため、トレーサーによって図形を倣う場合には、切
断装置の速度をトレーサーが図形を正確に倣うことが出
来る倣い速度に設定することが可能となり、またトーチ
によって被切断材を切断する場合には、切断装置の速度
を被切断材の材質，板厚に応じて最適な切断速度に設定
することが可能となる。このため、図形を良好な状態で
倣うと共に被切断材を良好な状態で切断することが出来
る。

【００１０】また上記切断装置に於いて、トーチをラッ
ク，ピニオンの噛合によって駆動するように構成したの
で、コーナー部に於いて高速状態を維持して方向変換を
行うことが出来る。このため、コーナー部で切断速度を
低減する必要がなく、被切断材に対する入熱量を略一定
の状態に維持して切断を行うことが可能となり、これに
より、コーナー部の溶損を防止して良好な切断を行うこ
とが出来る。

【００１１】

【実施例】以下上記切断装置の一実施例について図を用
いて説明する。図１は切断装置の正面図、図２は切断装
置の平面図、図３はｘ方向の駆動系を説明する図、図４
はｙ方向の駆動系を説明する図、図５は制御系のブロッ
ク図である。本発明に係る切断装置は、図形を倣う操作
と被切断材を切断する操作を別個の操作とし、図形を倣
う際には低速で倣い操作を行うことで倣い精度を向上さ
せると共に図形情報を制御部に記憶させ、更に、被切断
材を切断する際には記憶させた図形情報に基づいてトー
チの性能を最も良好に発揮し得る速度で切断し得るよう
に構成したものである。

【００１２】図に於いて、ｘ方向に沿って一対のｘレー
ル１が平行に敷設され、該レール１の全長にわたってｘ
ラック１ａが固着されている。そしてｘレール１に該レ
ール１に沿って走行可能に構成された本体フレーム２が
搭載されている。本体フレーム２の一方のｘレール１
（図１に於ける左側のｘレール）と対応する位置には走
行サドル３が設けられており、この走行サドル３に制御
装置となる制御部20を組み込んだ操作盤４が取り付けら
れている。

【００１３】本体フレーム２は、ｘレール１と対応する
部分が門型に構成され、且つ走行サドル３の一方側（図
１に於ける左側）に対応する部分が片持ち梁状に構成さ
れている。そして本体フレーム２はｘレール１の敷設方
向と直交するｙ方向に配置されている。本体フレーム２
の略全長にわたってｙ方向に沿ったクロスレール５が固
着されており、また一対のｘレール１の幅方向と対応す
る部分にはクロスレール５の配置方向と平行にｙラック
５ａが固着されている。

【００１４】クロスレール５に該レール５に沿ってｙ方
向に横行可能なキャリッジ６及びサブキャリッジ６ａが
搭載されている。キャリッジ６とサブキャリッジ６ａは
角バー６ｂによって接続されている。角バー６ｂはｘレ
ール１の幅方向の間隔よりも長い長さを持って構成さ
れ、一方の端部が一対のｘレール１の間に配設されると
共に、他方の端部は本体フレーム２の片持部分に至るよ
うに配設されている。

【００１５】前記角バー６ｂのｘレール１側の端部の近
傍にはトレーサー７を固定したトーチサポート７ａが角
バー６ｂに対し移動可能に且つ固定可能に取り付けられ
ており、本体フレーム２の片持部側の端部近傍にはトー
チ８を上下方向に昇降可能に取り付けたトーチサポート
８ａが角バー６ｂに対し移動可能に且つ固定可能に取り
付けられている。

【００１６】トレーサー７は倣うべき図形の輪郭の方向
を検出して直交する二方向（ｘ，ｙ方向）に対する電気
信号（アナログ信号）を出力するものであり、このよう
なトレーサーとしては例えばカナディアンウエスティン
グハウス社製のＨＬ型トレーサーを用いることが可能で
ある。

【００１７】ｘレール１の間には、ｘ方向に移動可能に
且つ所望の位置で固定可能に構成された図面台９が配置
されている。この図面台９は上部に切断すべき図形を描
いた図面を載置する機能を有するものである。

【００１８】次に本体フレーム２をｘ方向に駆動する駆
動系について図３により説明する。方向サドル３の所定
位置にバネ11ａを有する追従機構11を介してｘモーター
10が取り付けられている。このｘモーター10にはギヤボ
ックス10ａを介してピニオン12が接続されている。ピニ
オン12はｘレール１に固着されたｘラック１ａと噛合し
ており、ｘモーター10の回転に伴い本体フレーム２をｘ
方向に走行させる。

【００１９】ｘモーター10はトレーサー７から出力され
るｘ方向に対する信号によって駆動されると共に、制御
部20から出力されるｘ方向に対する駆動信号によって駆
動される。

【００２０】キャリッジ６をｙ方向に駆動する駆動系は
図４に示すように構成されている。即ち、キャリッジ６
の所定位置にｙモーター13が取り付けられており、該モ
ーター13にギヤボックス13ａを介してピニオン14が取り
付けられている。このピニオン14はクロスレール５と平
行に本体フレーム２に固着されたｙラック５ａと噛合し
ており、ｙモーター13の回転に伴ってキャリッジ６をｙ
方向に横行させる。

【００２１】ｙモーター13はトレーサー７から出力され
るｙ方向に対する信号によって駆動されると共に、制御
部20から出力されるｙ方向に対する駆動信号によって駆
動される。

【００２２】次に切断装置の制御系について図５により
説明する。図に於いて、制御部20はマイクロプロセッサ
ー等の演算部20ａ，トレーサー７から出力されたｘ，ｙ
方向の信号を図形情報として一時記憶すると共に、入力
装置21から入力された倣い速度情報，切断速度情報等の
情報を一時記憶するＲＡＭ20ｂ，予めトレーサー７によ
る倣い操作のプログラム及びトーチ８による切断作業の
プログラム等を書き込まれたＲＯＭ20ｃとによって構成
されている。

【００２３】変換器22，23はトレーサー７から出力され
たｘ，ｙ方向に対するアナログ信号をデジタル信号に変
換してインターフェース24を介して制御部20に伝達する
ものである。

【００２４】次に、上記の如く構成された切断装置の倣
い操作手順及び切断操作手順について順に説明する。切
断すべき図形を倣う場合、図面台９に切断すべき図形を
描いた図面を載置すると共に、入力装置21によって図形
の倣い操作を行う旨の指示情報、及び倣い速度の情報を
制御部20に入力する。前記倣い速度は、図形を精度良く
倣うために図形の輪郭の単位長さ当たりの信号を多く採
取することを目的として切断速度と比較して低速に設定
される。

【００２５】次いで、トレーサー７を図形の輪郭の近傍
或いは輪郭上に移動させて倣い操作を開始する。倣い操
作の進行に伴い、トレーサー７からは図形の輪郭の方向
に対応したｘ，ｙ方向に対するアナログ信号が出力され
る。このアナログ信号は変換器21，22でデジタル信号に
変換されｘモーター10，ｙモーター13を駆動し、同時に
制御部20に伝達されて図形情報として記憶される。

【００２６】トレーサー７が図形の輪郭を一巡すると、
制御部20にはｘ，ｙ方向に対応するデジタル情報として
図形情報が記憶される。そして入力装置21から倣い操作
終了の指示情報が入力されると、トレーサー７の作動が
停止し図形の倣い操作が終了する。

【００２７】次に上記倣い操作によって記憶した図形に
基づいて鋼板或いはステンレス鋼板等の被切断材を切断
する際の手順について説明する。本体フレーム２の片持
部の下方に被切断材を搬入し、該被切断材の材質，板厚
に応じた切断速度を設定して入力装置21によって制御部
20に入力すると共に既に記憶されている図形の記憶順位
を指定し切断すべき図形を設定する。このとき、トレー
サー７は非作動状態に維持される。

【００２８】トーチ８を被切断材上であって既に記憶さ
れた図形が被切断材の大きさの中で配置（ネスティン
グ）し得る位置に移動させる。操作盤４に設けたプラズ
マ操作スイッチを操作し、トーチ８と被切断材との間に
メインアークを形成すると共に被切断材に対するピアシ
ング作業を行う。ピアシング作業が終了したことを確認
して切断開始指令を入力すると、制御部20では記憶した
図形情報を読み出し、ｘモーター10，ｙモーター13に対
し、夫々ｘ，ｙ方向に対応した駆動信号を伝達する。前
記駆動信号に応じてｘモーター10，ｙモーター13が同期
して回転することで、図形を切断することが可能であ
る。

【００２９】上記切断過程に於いて、ｘモーター10，ｙ
モーター13の合成回転によるトーチ８の切断速度は６ｍ
/minにまで上昇する。このとき、ｘ方向，ｙ方向の駆動
系がラック，ピニオンの噛合によって構成されるため、
図形のコーナー部に於ける急激な移動方向の変更があっ
ても確実に追従することが可能である。また切断中に急
激な速度の変更があっても、この変更に確実に対応する
ことが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
プラズマ型切断装置では、図形の倣い操作と切断操作を
別個の操作として分割することが出来る。このため、図
形を倣う場合には図形の輪郭を高い精度で倣うことが可
能な速度に設定すると共に被切断材を切断する場合には
プラズマ切断トーチが最も性能を発揮し得る速度に設定
して夫々の操作を最適な状態で実施することが可能とな
り、寸法精度を向上させた製品を得ることが出来る。

【００３１】また直交する二方向の駆動系をラックとピ
ニオンの噛合によるラックピニオン方式を採用したの
で、被切断材を切断する際に速度をプラズマ切断トーチ
が最も性能を発揮し得る高い速度に設定して場合であっ
ても、図形のコーナー部に於いて確実に移動方向を変更
することが出来る。従って、コーナー部に溶損等が生じ
ない良好な製品を得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】

【図１】切断装置の正面図である。

【図２】切断装置の平面図である。

【図３】ｘ方向の駆動系を説明する図である。

【図４】ｙ方向の駆動系を説明する図である。

【図５】制御系のブロック図である。

【符号の説明】

１ ｘレール １ａ ｘラック ２ 本体フレーム ３ 走行サドル ４ 操作盤 ５ クロスレール ５ａ ｙラック ６ キャリッジ ６ｂ 角バー ７ トレーサー ８ トーチ ９ 図面台 10 ｘモーター 12，14 ピニオン 13 ｙモーター 20 制御部 22，23 変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に敷設され且つ全長にわたってラ
   ックを固着したｘレールと、前記ｘレールに走行可能に
   搭載され且つ該ｘレールと直交するｙ方向に配置された
   クロスレールを有する本体フレームと、前記クロスレー
   ルに横行可能に搭載され所定位置に図形を光学的に検出
   して直交する二方向の成分に分割した信号を出力する倣
   い装置を固定すると共にプラズマ切断トーチを取り付け
   たキャリッジと、前記クロスレールと平行に配設された
   ラックと、前記ｘレールに固着したラックと噛合するピ
   ニオンを有するｘモーターと、前記クロスレールに沿っ
   て配設されたラックと噛合するピニオンを有するｙモー
   ターと、前記ｘモーター及びｙモーターを制御する制御
   装置とを有し、前記倣い装置によって図形を倣ったと
   き、該倣い装置から出力された直交する二方向の信号を
   図形情報として前記制御装置に記憶させ、且つ前記プラ
   ズマ切断トーチによって被切断材を切断する際には、前
   記制御装置に記憶させた図形情報に基づいてｘモーター
   及びｙモーターを制御することを特徴としたプラズマ型
   切断装置。