JP2540798Y2

JP2540798Y2 - 熱切断機のト−チ高さ検出装置

Info

Publication number: JP2540798Y2
Application number: JP1991033398U
Authority: JP
Inventors: 隆治阿部; 康男小島; 雅彦長谷川; 敦泉井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2006-04-12
Also published as: JPH04120315U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、熱切断機のトーチ高さ
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ、レーザ、ガス等による熱切断
用トーチを搭載した加工機では、図７に示すように、加
工機本体に取着された基板２にトーチホルダ３が固着さ
れ、このトーチホルダ３にトーチ１が挿着されている。
切断作業時のトーチ高さすなわちトーチ１の下端と被切
断材１０の上面との距離ｂを所定寸法に抑えるため、高
さ検出器２１が用いられる。高さ検出器２１は、検出部
の下面がトーチ１下端と距離ａを保つようにトーチホル
ダ３に固着されている。検出部はトーチ１の中心軸に対
してオフセットされた位置にあり、トーチ１の移動に伴
って常にトーチ１と一定の距離を保ちながら移動する。
そして高さ検出器２１の検出テータに基づいてトーチ１
下端が常に最適高さすなわちトーチ１下端と被切断材１
０上面との距離がｂになるようにトーチ高さを制御して
いる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】トーチと高さ検出器
とは同一部品（たとえばトーチホルダ）、または相対位
置の変動がない部品にそれぞれ固着されており、相対位
置は常に不変である。そのため従来の高さ検出装置には
次のような問題点がある。（１）切断時に発生するスパ
ッタ、ドロスがトーチ近傍にある高さ検出器に付着し、
検出精度、耐久性の低下を招く。（２）高さ検出器の検
出位置がトーチの直下でなく、トーチ周辺の位置である
ため、熱歪等によって被切断材に反りがあるときは、高
さ検出器による検出値に基づいて算出したトーチ高さと
トーチの実高さとに差異を生じる。従って高さ検出器の
検出結果に基づいてトーチ高さを制御しても、必ずしも
最適トーチ高さにセットしたことにならない。（３）被
切断材の一部が切り落とされたとき、高さ検出器の検出
対象面がなくなってしまい、高さ検出ができなくなるこ
とがある。

【０００４】また、高さ検出器についても次の問題点が
ある。（１）非接触式高さ検出器は、被切断材の材質が
変わると検出値レベルが変化する。このため材質が変わ
ると、そのつど検出値レベルを調整する必要がある。
（２）非接触式高さ検出器は、直接被切断材に触れるこ
となく高さの検出ができるので、被切断材を傷つける恐
れがないが、検出対象部分の検出面積が小さい場合は検
出できない。（３）接触式高さ検出器は、被切断材に直
接接触して高さを検出するので検出精度は高いが、切断
作業中常に被切断材に接触しているため、被切断材に傷
をつけたり、検出器の接触面が損傷することがある。

【０００５】本考案は上記従来の問題点に着目し、高さ
検出器にスパッタ、ドロス等が付着せず、被切断材の形
状にかかわらずトーチ直下の位置において高さを検出す
ることができ、かつ被切断材の材質によって検出値レベ
ルが変化しない高さ検出器を用いた熱切断機の、切断開
始時のトーチ高さ検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案に係る熱切断機のトーチ高さ検出装置は、トー
チ中心軸に平行な直線上において上下動ならびに回動す
るスライドロッドの下端にアームを介して高さ検出器を
固着し、前記スライドロッドが下降ならびに回動したと
き高さ検出器がトーチの直下に移動して、被切断材に対
し検出可能状態になり、検出後スライドロッドが上昇し
たとき高さ検出器がトーチの横上方に回避移動する構成
とし、このような構成において、高さ検出器がトーチ横
上方に回避移動を終了するまでは、トーチの切断開始動
作を停止するように制御する。高さ検出器を移動する具
体的手段については、トーチホルダを介してトーチを固
着する基板に、トーチ中心軸と平行にアクチュエータお
よびスライドガイドを固着し、アクチュエータのピスト
ンロッド先端と、スライドガイド内を滑動するスライド
ロッドの先端とを連結板によって連結し、スライドガイ
ドの中心軸に平行な直線の案内溝と、この溝に続く螺旋
状の案内溝とをスライドガイドに設け、スライドロッド
から突出するピンが前記案内溝内を滑動することによっ
て、アクチュエータの伸縮に連動するスライドロッドが
上下動および回動する構成とした。上記トーチ高さ検
出装置には、検出器本体の下端に設けられ、ハウジング
内を上下動自在のポペットと、ポペット上面までの距離
を検出する距離センサとからなる高さ検出器を用いるも
のとし、ポペットがコイルばねによって下方に付勢され
る高さ検出器、または、ポペットがハウジング内を自
重により下降する高さ検出器、あるいは、ポペットの
中心軸に平行にポペットを貫通する少なくとも１個の穴
を設け、ハウジング内に圧縮空気を導入するチューブを
検出器本体に接続した高さ検出器のいずれを用いてもよ
い。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、スライドガイドの中心軸上
で上下動および回動するスライドロッドの下端に、アー
ムを介して高さ検出器を取着し、スライドロッドが下降
したとき高さ検出器がトーチ直下に来るようにしたの
で、切断を始めるに当たってトーチ中心軸におけるトー
チ高さを検出することができる。そのため被切断材に熱
歪等がある場合でも、この歪による検出誤差を最小に抑
えることが可能となる。また、切断作業時はスライドロ
ッドを上昇させることによって高さ検出器も上昇し、ト
ーチの横上方に移動するので、スパッタ、ドロス等の高
さ検出器への付着を回避することができる。

【０００８】高さ検出器については、被切断材に当接し
たポペットの上面とセンサ下面との距離を距離センサで
検出する構成としたので、接触式高さ検出器の長所を活
かした上、被切断材の材質による検出値レベルの変化も
発生しない。

【０００９】

【実施例】以下に、本考案に係る熱切断機のトーチ高さ
検出装置の実施例について、切断用プラズマトーチを搭
載したプラズマ加工機を例にとり、図面を参照して説明
する。図１および図２において、プラズマ加工機のト
ーチ１を上下動する装置に基板２が固着され、この基板
２にはトーチホルダ３、高さ検出器４を上下動するアク
チュエータ５、スライドガイド６が固着されている。ト
ーチホルダ３にはトーチ１が挿着され、アクチュエータ
５およびスライドガイド６の中心軸は、それぞれトーチ
１の中心軸と平行である。また、アクチュエータ５のピ
ストンロッド５ａ先端と、スライドガイド６の内周を滑
動するスライドロッド６ａ先端とは、連結板７によって
連結され、スライドロッド６ａの先端にアーム８の一端
が固着されている。前記高さ検出器４は、斜め下方に張
り出すアーム８の他端に固着されている。

【００１０】スライドガイド６には図３に示すように、
スライドガイド６の中心軸に平行な案内溝６ｂと、この
溝に続いて螺旋状にねじれる案内溝６ｃとが設けられ、
前記スライドロッド６ａの上部外周から突出するピン６
ｄが案内溝６ｂおよび６ｃに沿って滑動できるようにな
っている。そして、ピン６ｄが案内溝６ｃを下降する
と、スライドロッド６ａはスライドガイド６の中心軸の
回りに回動し、これに伴ってアーム８も回動するので、
ピン６ｄが案内溝６ｃの下端に当接したとき高さ検出器
４は図１のＡ位置に到達し、その中心軸はトーチ１の中
心軸と一致する。また特に図示しないが、スライドガイ
ド６には、スライドロッド６ａが上死点または下死点に
達したことを検出する上死点検出光センサ、下死点検出
光センサが設けられている。

【００１１】アクチュエータ５は制御部９が出力する制
御信号によって作動する。そしてアクチュエータ５のピ
ストンロッド５ａがシリンダ内に引き込まれるとき、ス
ライドロッド６ａは下降時と反対方向に回動しつつスラ
イドガイド６内に引き込まれるので、高さ検出器４はト
ーチ１横上方のＢ位置にセットされる。

【００１２】プラズマ加工機による切断加工開始に当た
り、トーチ１の被切断材１０に対する高さすなわちトー
チ１の下端と被切断材１０上面との距離を、所定の寸法
にセットする必要がある。そこで制御部９を操作し、基
板２を図１に示す位置に保持したままアクチュエータ５
を駆動する。アクチュエータ５が制御部９の出力信号に
よって伸長すると、ピストンロッド５ａに連結されたス
ライドロッド６ａも下降し、ピン６ｄが案内溝６ｃの下
端に当接したとき高さ検出器４はトーチ１の下方、Ａの
位置に移動し、トーチ１と高さ検出器４の中心軸は一致
する。

【００１３】高さ検出器４はＡ位置に移動後、被切断材
の高さ検出を行い、その結果を図示しないプラズマ加工
機制御装置に入力する。次に制御部９の出力信号により
アクチュエータ５が縮められ、高さ検出器はＢ位置に復
帰する。この間、制御部９からプラズマ加工機制御装置
に制御信号が出力され、トーチ１は作動しないようにな
っている。

【００１４】スライドロッド６ａがもとの位置に復帰し
たことを前記上死点検出光センサが検出すると、プラズ
マ加工機のトーチ上下動装置が作動し、基板２が下降を
開始する。そしてトーチ１の下端は前記高さ検出器４の
検出結果に基づいて制御装置で計算された所定の高さま
で下降する。これにより、トーチ１の高さが決定し、プ
ラズマアークによる切断作業が開始される。本考案で
は、切断作業開始時のトーチ初期高さを、高さ検出器に
よって検出した値に基づいて設定し、切断中のトーチ高
さ制御は制御装置によって行うようにした。

【００１５】本実施例ではスライドガイド６に上死点検
出光センサおよび下死点検出光センサを設けたが、これ
に限るものではなく、アクチュエータ５にピストンロッ
ド５ａが上死点または下死点に達したことを検出するセ
ンサまたはリミットスイッチを設けてもよい。

【００１６】次に高さ検出器の実施例について説明す
る。図４は請求項５の高さ検出器の部分断面図である。
高さ検出器４の検出器本体１１とハウジング１２とはね
じ継手１３によって連結され、前記検出器本体１１とハ
ウジング１２との間にスペーサ１４が挟着されている。
ハウジング１２内には、外周にフランジを有するポペッ
ト１５と、このポペット１５のフランジ上側に嵌着され
たスリーブ１６と、スリーブ１６端面と前記ねじ継手１
３との間に挟持されたコイルばね１７とが配設され、ポ
ペット１５のフランジ外周およびスリーブ１６の外周は
ハウジング１２内周を自在に滑動できるようになってい
る。また、ねじ継手１３の軸心に設けられた穴には距離
センサ１８が挿通され、距離センサ１８の下端面は、前
記ポペット１５の上端面との間に一定の間隔を設けて固
定されている。

【００１７】高さ検出器４がトーチ１の直下に下降して
被切断材１０の上面に当接すると、ポペット１５はスリ
ーブ１６とともにコイルばね１７の張力に抗して押し上
げられ、距離センサ１８がポペット１５上面との距離を
検出して、制御装置に入力する。

【００１８】図５は請求項６の高さ検出器の実施例を示
す部分断面図である。本実施例では図４に示したコイル
ばねを廃止し、ポペット１５とスリーブ１６とは自重に
よって下降する。その他の作動は請求項５の実施例（図
４参照）と同一である。

【００１９】図６は請求項７の高さ検出器の実施例を示
す部分断面図である。ポペット１９には、中心軸に平行
に少なくとも１個の貫通穴１９ａが設けられ、チューブ
２０はハウジング１２内の空間に圧縮空気を導入する。
圧縮空気はポペット１９の貫通穴１９ａから噴出し、ポ
ペット１９が当接しようとする被切断材１０上面に吹き
付けられ、この面に付着した異物を飛散させる。ポペッ
ト１９が被切断材１０の上面に当接すると貫通穴１９ａ
がふさがれ、圧縮空気はポペット１９を下方に付勢す
る。距離センサ１８による距離検出は請求項５の実施例
と同一である。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、上
下動および回動機構に高さ検出器を取り付け、トーチと
被切断材との距離を検出するときのみトーチの直下に高
さ検出器を移動し、切断作業時には高さ検出器を上方に
待避させることにしたので、被切断材の熱歪等に影響さ
れにくい正確な距離を求めることができるとともに、高
さ検出器にはドロス、スパッタ等が付着しなくなる。従
って、高さ検出器の検出精度を長期間にわたって維持
し、耐久性を向上させることが可能となる。

【００２１】高さ検出器については、被切断材にポペッ
トを当接させた上、ポペット上面との距離を距離センサ
で検出する構成としたので、被切断材の材質にかかわら
ず検出値レベルが一定である。また、検出対象部分の大
きさに関係なく検出することができ、従来の接触式検出
器と非接触式検出器の双方の長所を兼ね備えた高精度の
高さ検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トーチ高さ検出装置を装着したプラズマ加工機
のトーチ周辺部分の一部省略正面図である。

【図２】図１に示したトーチ周辺の部分上面図である。

【図３】スライドガイドの一部省略正面図である。

【図４】請求項５の高さ検出器の部分断面図である。

【図５】請求項６の高さ検出器の部分断面図である。

【図６】請求項７の高さ検出器の部分断面図である。

【図７】従来の技術によるトーチ高さ検出器を備えた熱
切断用加工機の、トーチ周辺部分の正面図である。

【符号の説明】

１トーチ２基板３トーチホルダ４，２１高さ検出器５アクチュエータ５ａピストンロッド６スライドガイド６ａスライドロッド６ｂ，６ｃ案内溝６ｄピン７連結板８アーム１１検出器本体１２ハウジング１５，１９ポペット１７コイルばね１８距離センサ１９ａ貫通穴２０チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者泉井敦神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内 (56)参考文献実開平１−151973（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】トーチ中心軸に平行な直線上において上
下動ならびに回動するスライドロッドの下端にアームを
介して高さ検出器を固着し、前記スライドロッドが下降
ならびに回動したとき高さ検出器がトーチの直下に移動
し、スライドロッドが上昇したとき高さ検出器がトーチ
横上方に移動することを特徴とする熱切断機のトーチ高
さ検出装置。
【請求項２】高さ検出器がトーチ横上方の位置を除く
その他の位置にあるときは、トーチの切断開始動作を停
止するように制御することを特徴とする請求項１の熱切
断機のトーチ高さ検出装置。
【請求項３】トーチホルダ３を介してトーチ１を固着
する基板２に、トーチ中心軸と平行にアクチュエータ５
およびスライドガイド６を固着し、アクチュエータ５の
ピストンロッド５ａ先端と、スライドガイド６内を滑動
するスライドロッド６ａの先端とを連結板７によって連
結し、スライドガイド６の中心軸に平行な直線の案内溝
６ｂと、この溝に続く螺旋状の案内溝６ｃとをスライド
ガイド６に設け、スライドロッド６ａから突出するピン
６ｄが前記案内溝６ｂ、６ｃ内を滑動することによっ
て、アクチュエータ５の伸縮に連動するスライドロッド
６ａが上下動および回動する請求項１の熱切断機のトー
チ高さ検出装置。
【請求項４】検出器本体１１の下端に設けられ、ハウ
ジング１２内を上下動自在のポペット１５と、ポペット
１５上面までの距離を検出する距離センサ１８とからな
る高さ検出器４を用いることを特徴とする請求項１の熱
切断機のトーチ高さ検出装置。
【請求項５】ポペットがコイルばねによって下方に付
勢される高さ検出器である請求項４の熱切断機のトーチ
高さ検出装置。
【請求項６】ポペットがハウジング内を自重により
下降する高さ検出器である請求項４の熱切断機のトーチ
高さ検出装置。
【請求項７】ポペットの中心軸に平行にポペットを貫
通する少なくとも１個の穴を設け、ハウジング内に圧縮
空気を導入するチューブを検出器本体に接続した高さ検
出器である請求項４の熱切断機のトーチ高さ検出装置。