JPH11320102A - プラズマ切断方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小穴加工のようにスクラップ材が落下してし
まう場合でも切断品質の低下を防止すると共に消耗品の
劣化を最小限に抑えることのできるプラズマ切断方法お
よびその装置を提供する。 【解決手段】 ノズル３を被削材Ｗに対して相対的に移
動・位置決めしながら、プラズマガスが供給されたノズ
ル３内の電極５と被削材Ｗとの間にプラズマアークを発
生させ、高温にプラズマ化されたプラズマジェットを被
削材Ｗに噴射して切断加工を行い、制御装置１３は、加
工が完了する前の移動中にプラズマアーク停止指令を発
してプラズマアークのランプダウンおよびプラズマアー
ク電流の遮断を行う。例えば、穴加工においてスクラッ
プ材が落下する場合には、制御装置１３は、このスクラ
ップ材の落下に合わせてランプダウンが終了するように
し、プラズマアーク電流を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はプラズマ切断方法
およびその装置に係り、さらに詳しくは、小穴切断等ス
クラップ材が落下してしまう切断加工に適するプラズマ
切断方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりプラズマアークによる切断加工
において、穴明けの切断加工を行う場合の加工法は、一
般にアプローチ、内径切断、逃げの三つの経路より構成
されている。このうち、内径切断は形状により決定さ
れ、アプローチと逃げは加工条件、求められる切断面の
品質により、長さや形状が選択される。

【０００３】図６および図７を参照するに、切断は、切
断開始点ＰＳにてプラズマアークを発生し、切断線に沿
って切断が行われた後、切断終了点ＰＥにてプラズマア
ークの電流を遮断して切断が終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なプラズマ加工機における小穴切断加工にあっては、以
下のような問題がある。

【０００５】第一の問題点は、切断面の品質である。前
述の図６および図７に示されているような軌道により切
断加工を行う場合には、穴径が小さいと被切削材支持部
にスクラップ材が把持されずに落下してしまう。この
時、プラズマアークはノズルが移動して穴の内面から遠
ざかってアーク電圧が上昇し放電を維持できなくなって
失火するまで続いているので、スクラップ材が切り離さ
れて落ちてしまうと、図８に示されているように、プラ
ズマアークの放電点は被切削材Ｗの製品側の加工面に移
って、加工面にアーク痕が残されてしまうため加工面の
品質を低下させてしまうという問題がある。

【０００６】そこで、特公平６−８８１４１号公報に示
されるプラズマ切断方法においては、小穴切断におい
て、スクラップ材が落下した後のアーク電圧の上昇を利
用して、電圧値が設定値を越えた場合にプラズマアーク
電流を停止し、被切削材に加えられる放電時間を短くす
ることにより切断品質の低下を抑えることが提案されて
いる。このような切断方法においては、不感帯があるの
で電圧上昇がすぐに検出されず、スクラップはすでに落
下しているので、依然前述の製品の加工面に生じるアー
ク痕を完全には防止できないという問題が残る。

【０００７】また、図９に示されているような切断経路
を持つ場合には、ランプダウン機能により切断終了点Ｐ
Ｅにおいてプラズマアークの電流を遮断するまで数百mm
secの時間を要するため、図１０に示されているよう
に、プラズマアークは切断終了点ＰＥの位置に停止して
しまうことになり、被切削材を通常のカーブ幅より広く
溶解して製品の加工面に凹み１０１を生じさせる結果と
なる。

【０００８】第二の問題点は、消耗品の寿命が著しく低
下することである。前述の図６および図７のような軌道
により加工を行う場合は、強制失火されるためにランプ
ダウン機能が働かず、消耗品の劣化が促進されて寿命が
短くなるという問題がある。

【０００９】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、小穴加工のようにス
クラップ材が落下してしまう場合でも切断品質の低下を
防止すると共に消耗品の劣化を最小限に抑えることので
きるプラズマ切断方法およびその装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１によるプラズマ切断方法は、プラズマガ
スが供給されたノズル内部の電極と被削材との間に電源
から電流を流してプラズマアークを発生させ、高温にプ
ラズマ化されたプラズマジェットを被削材に噴射して切
断加工を行うプラズマ切断方法において、所望の切断を
行うべく前記ノズルを前記被削材に対して相対的に移動
・位置決めし、この移動中にプラズマアーク停止指令を
発してプラズマアークのランプダウンおよびプラズマア
ーク電流の遮断を行うこと、を特徴とするものである。

【００１１】従って、ノズルを被削材に対して相対的に
移動・位置決めしながら、プラズマガスが供給されたノ
ズル内の電極と被削材との間にプラズマアークを発生さ
せ、高温にプラズマ化されたプラズマジェットを被削材
に噴射して切断加工を行い、加工が完了する前の移動中
にプラズマアーク停止指令を発してプラズマアークのラ
ンプダウンおよびプラズマアーク電流の遮断を行う。

【００１２】請求項２によるプラズマ切断方法は、請求
項１記載のプラズマ切断方法において、前記ランプダウ
ンを穴切断におけるスクラップ材の落下に合わせて終了
させ、プラズマアーク電流を遮断すること、を特徴とす
るものである。

【００１３】従って、穴加工においてスクラップ材が落
下する場合には、このスクラップ材の落下に合わせてラ
ンプダウンが終了するようにし、プラズマアーク電流を
遮断する。

【００１４】請求項３によるプラズマ切断方法は、請求
項１または２記載のプラズマ切断方法において、前記プ
ラズマアーク停止指令をタイマーにより行うこと、を特
徴とするものである。

【００１５】従って、タイマーにより所定時間経過した
後にプラズマアーク停止指令を発するようにする。

【００１６】請求項４によるプラズマ切断装置は、プラ
ズマガスが供給されたノズル内部の電極と被削材との間
に電源から電流を流してプラズマアークを発生させ、高
温にプラズマ化されたプラズマジェットを被削材に噴射
して切断加工を行うプラズマ切断装置であって、所望の
切断を行うべく前記ノズルの前記被削材に対する相対的
な移動・位置決め中に前記電源にプラズマアーク停止指
令を発してプラズマアークのランプダウンおよびプラズ
マアーク電流の遮断を行う制御装置を、備えてなること
を特徴とするものである。

【００１７】従って、ノズルを被削材に対して相対的に
移動・位置決めしながら、プラズマガスが供給されたノ
ズル内の電極と被削材との間にプラズマアークを発生さ
せ、高温にプラズマ化されたプラズマジェットを被削材
に噴射して切断加工を行い、制御装置は、加工が完了す
る前の移動中にプラズマアーク停止指令を発してプラズ
マアークのランプダウンおよびプラズマアーク電流の遮
断を行う。

【００１８】請求項５によるプラズマ切断装置は、請求
項４記載のプラズマ切断装置において、前記制御装置
が、前記ランプダウンを穴切断におけるスクラップ材の
落下に合わせて終了させ、プラズマアーク電流を遮断す
るものであること、を特徴とするものである。

【００１９】従って、穴加工においてスクラップ材が落
下する場合には、制御装置は、このスクラップ材の落下
に合わせてランプダウンが終了するようにし、プラズマ
アーク電流を遮断する。

【００２０】請求項６によるプラズマ切断装置は、請求
項４または５記載のプラズマ切断装置において、前記制
御装置が、前記プラズマアーク停止指令を発する時期を
決定するタイマーを備えてなること、を特徴とするもの
である。

【００２１】従って、制御装置のタイマーにより所定時
間経過した後にプラズマアーク停止指令を発するように
する。

【００２２】請求項７によるプラズマ切断装置は、請求
項４記載のプラズマ切断装置において、前記制御装置
が、作業者により入力された入力データに基づいてプラ
ズマアーク停止指令を発するものであること、を特徴と
するものである。

【００２３】従って、作業者が時期を判断してプラズマ
アーク停止指令を発する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００２５】図１には、この発明に係るプラズマ切断装
置１が示されている。このプラズマ切断装置１は移行式
のものであり、ノズル３からプラズマガスを流した状態
で、被削材Ｗを一方の電極とし、ノズル３内部の電極５
と被削材Ｗとの間でアーク放電を発生させてプラズマガ
スを高温のプラズマ状態とし、この高温のガスを高速で
被削材Ｗに噴射して被削材Ｗを溶融、切断するものであ
る。

【００２６】すなわち、このプラズマ切断装置１では、
被削材Ｗを一方の電極とすべく被削材Ｗと前記電極５は
電源７に接続されている。また、ノズル３にはガス圧制
御部９により制御されるガス供給手段１１が接続されて
いる。このガス圧制御部９には、前記電源７からガス圧
指令が発せられている。

【００２７】前記電源７には制御装置１３が接続されて
いる。この制御装置１３では、中央処理装置であるＣＰ
Ｕ１５を有し、このＣＰＵ１５にはキーボードのごとき
入力手段１７やＣＲＴのごとき出力手段１９が接続され
ている。ＣＰＵ１５には、入力手段１７からの入力デー
タに従ってセットされるタイマー２１が接続されてお
り、このタイマー２１には前記電源７を制御する処理部
２３が接続されている。

【００２８】また、ＣＰＵ１５には加工プログラムを記
憶してあるプログラムメモリ２５が接続されており、ア
ンプ２７を介して被削材Ｗをクランプして移動・位置決
めする図示省略の位置決め装置に接続されている。

【００２９】次に、プラズマ切断方法について説明す
る。図２には、、図３に示されているような切断経路を
有するＮＣ加工プログラムが示されている。この加工プ
ログラムでは、まずスタートすると、切断開始点ＰＳか
ら点Ｐ１まで直線補間を行い、点Ｐ１から点Ｐ２までを
反時計方向の円で補間する（図３中）。

【００３０】続いて点Ｐ２から同じ位置である点Ｐ３ま
でを反時計方向の円で補間する（図３中）。

【００３１】点Ｐ３〜点ＰＥまでを反時計方向の円で補
間して小穴加工を完了する（図３中）。この時、ＮＣ
のラダーに「Ｍ７１」とは異なる、軸移動中に行えるプ
ラズマアークの停止指令（図２中「Ｍ８８０（Ａ
ｎ）」）を加えておき、この停止指令にタイマー機能を
付加させる。この実施の形態においては、点ＰＳ〜点Ｐ
２までのアプローチ加工を終了し、点Ｐ２〜点Ｐ３まで
の内径加工について加工開始から点Ｐ３に至る前０．５
秒までの加工時間を「ｎ」として入力する。なお、この
０．５秒は、ランプダウンの開始から完了までに要する
時間である。すなわち、図２中〜のいずれかに停止
指令を加え、ＮＣ加工プログラムを実行させるとタイマ
ーでタイミングを合わせて、点Ｐ３の近傍でランプダウ
ンが終了するようにする。

【００３２】以上の結果から、軸移動中にプラズマアー
クのランプダウンとプラズマアーク電流の遮断が行われ
るので、ランプダウン機能を働かせて消耗部品の劣化を
最小限に抑えることができると共に切断面品質の向上を
図ることがができる。

【００３３】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実施
の形態においては、電源７によりガス圧制御を行った
が、図４に示されているプラズマ切断装置２９のよう
に、制御装置１３の処理部２３がガス圧制御を行うよう
にしてもよい。

【００３４】また、図５に示されているプラズマ切断装
置３１のように、制御装置１３に加工条件メモリ３３お
よび演算部３５を設けると共に被削材Ｗの位置をエンコ
ーダから常時制御装置に伝達するようにしておく。そし
て、演算部３５が加工プログラムおよび加工条件から図
３中の点Ｐ３よりも０．５秒前の位置のＸ座標およびＹ
座標を演算により求めておき、エンコーダからの位置信
号が演算で求めた位置に達したらランプダウン指令を出
すようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるプラズマ切断方法では、ノズルを被削材に対して相
対的に移動・位置決めしながら、プラズマガスが供給さ
れたノズル内の電極と被削材との間にプラズマアークを
発生させ、高温にプラズマ化されたプラズマジェットを
被削材に噴射して切断加工を行い、加工が完了する前の
移動中にプラズマアーク停止指令を発してプラズマアー
クのランプダウンおよびプラズマアーク電流の遮断を行
うので、ランプダウン機能を働かせて消耗部品の劣化を
最小限に抑えることができると共に切断面品質の向上を
図ることができる。

【００３６】請求項２の発明によるプラズマ切断方法で
は、穴加工においてスクラップ材が落下する場合には、
このスクラップ材の落下に合わせてランプダウンが終了
するようにし、プラズマアーク電流を遮断するので、切
断終了点における切断品質を著しく向上させることがで
きる。

【００３７】請求項３の発明によるプラズマ切断方法で
は、タイマーにより所定時間経過した後にプラズマアー
ク停止指令を発するようにするので、ランプダウン機能
を働かせて消耗部品の劣化を最小限に抑えることができ
ると共に切断面品質の向上を図ることができる。

【００３８】請求項４の発明によるプラズマ切断装置で
は、ノズルを被削材に対して相対的に移動・位置決めし
ながら、プラズマガスが供給されたノズル内の電極と被
削材との間にプラズマアークを発生させ、高温にプラズ
マ化されたプラズマジェットを被削材に噴射して切断加
工を行い、制御装置は、加工が完了する前の移動中にプ
ラズマアーク停止指令を発してプラズマアークのランプ
ダウンおよびプラズマアーク電流の遮断を行うので、ラ
ンプダウン機能を働かせて消耗部品の劣化を最小限に抑
えることができると共に切断面品質の向上を図ることが
できる。

【００３９】請求項５の発明によるプラズマ切断装置で
は、穴加工においてスクラップ材が落下する場合には、
制御装置は、このスクラップ材の落下に合わせてランプ
ダウンが終了するようにし、プラズマアーク電流を遮断
するので、切断終了点における切断品質を著しく向上さ
せることができる。

【００４０】請求項６の発明によるプラズマ切断装置で
は、制御装置のタイマーにより所定時間経過した後にプ
ラズマアーク停止指令を発するようにするので、切断終
了点における切断品質を著しく向上させることができ
る。

【００４１】請求項７の発明によるプラズマ切断装置で
は、作業者が時期を判断してプラズマアーク停止指令を
発するので、適正な時期にプラズマアーク停止指令を発
して、切断終了点における切断品質を著しく向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るプラズマ切断装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】この発明に係るプラズマ切断方法を実行するＮ
Ｃ加工プログラムである。

【図３】小穴加工におけるノズルの移動経路を示す平面
図である。

【図４】この発明に係るプラズマ切断装置の別の実施の
形態における構成を示すブロック図である。

【図５】この発明に係るプラズマ切断装置のさらに別の
実施の形態における構成を示すブロック図である。

【図６】従来より一般的な小円加工における切断経路を
示す説明図である。

【図７】従来より一般的な小円加工における切断経路を
示す説明図である。

【図８】スクラップ材が落下したためプラズマアークが
製品の加工面に放電してる状態を示す説明図である。

【図９】小円加工における切断経路を示す説明図であ
る。

【図１０】図９に示されている切断経路の場合に加工面
に発生する凹みを示す説明図である。

【符号の説明】

１、２９、３１ プラズマ切断装置 ３ ノズル ５ 電極 ７ 電源 １３ 制御装置 ２１ タイマー Ｗ 被削材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマガスが供給されたノズル内部の
   電極と被削材との間に電源から電流を流してプラズマア
   ークを発生させ、高温にプラズマ化されたプラズマジェ
   ットを被削材に噴射して切断加工を行うプラズマ切断方
   法において、所望の切断を行うべく前記ノズルを前記被
   削材に対して相対的に移動・位置決めし、この移動中に
   プラズマアーク停止指令を発してプラズマアークのラン
   プダウンおよびプラズマアーク電流の遮断を行うこと、
   を特徴とするプラズマ切断方法。
2. 【請求項２】 前記ランプダウンを穴切断におけるスク
   ラップ材の落下に合わせて終了させ、プラズマアーク電
   流を遮断すること、を特徴とする請求項１記載のプラズ
   マ切断方法。
3. 【請求項３】 前記プラズマアーク停止指令をタイマー
   により行うこと、を特徴とする請求項１または２記載の
   プラズマ切断方法。
4. 【請求項４】 プラズマガスが供給されたノズル内部の
   電極と被削材との間に電源から電流を流してプラズマア
   ークを発生させ、高温にプラズマ化されたプラズマジェ
   ットを被削材に噴射して切断加工を行うプラズマ切断装
   置であって、所望の切断を行うべく前記ノズルの前記被
   削材に対する相対的な移動・位置決め中に前記電源にプ
   ラズマアーク停止指令を発してプラズマアークのランプ
   ダウンおよびプラズマアーク電流の遮断を行う制御装置
   を、備えてなることを特徴とするプラズマ切断装置。
5. 【請求項５】 前記制御装置が、前記ランプダウンを穴
   切断におけるスクラップ材の落下に合わせて終了させ、
   プラズマアーク電流を遮断するものであること、を特徴
   とする請求項４記載のプラズマ切断装置。
6. 【請求項６】 前記制御装置が、前記プラズマアーク停
   止指令を発する時期を決定するタイマーを備えてなるこ
   と、を特徴とする請求項４または５記載のプラズマ切断
   装置。
7. 【請求項７】 前記制御装置が、作業者により入力され
   た入力データに基づいてプラズマアーク停止指令を発す
   るものであること、を特徴とする請求項４記載のプラズ
   マ切断装置。