JP5846760B2 - Groove machining program, control system, and plasma cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、被加工材にプラズマ加工により開先形状部を形成するための開先加工用プログラム、制御システム及びプラズマ切断装置に関する。 The present invention relates to a groove processing program, a control system, and a plasma cutting apparatus for forming a groove shape portion on a workpiece by plasma processing.
周知のように、プラズマ加工により鋼鈑等の被加工材に開先形状部を切断する場合、ノズル内に設けた電極と被加工材との間にアークを発生させて作動ガスをプラズマ化するとともに、二次ガスとなるアシストガスを供給しながら開先形状部を切断することが一般的である。 As is well known, when a groove-shaped portion is cut in a workpiece such as a steel plate by plasma processing, an arc is generated between the electrode provided in the nozzle and the workpiece to convert the working gas into plasma. At the same time, it is common to cut the groove-shaped portion while supplying an assist gas as a secondary gas.
ところで、プラズマ加工により被加工物W100を垂直切断する場合、図6(A)に示すように、被加工物W100上面から離れるにつれて切断面の切り巾が狭くなりベベル角β100が形成されることが一般的である。
そこで、作動ガス(一次ガス)を旋回させてプラズマアークを屈折させることによりプラズマの片側をトーチ軸線O100とほぼ平行にして、被加工材に垂直なベベル角β100のない切断面を形成させる技術が用いられている。
By the way, when the workpiece W100 is vertically cut by plasma processing, as shown in FIG. 6A, the cut width of the cut surface becomes narrower as the distance from the upper surface of the workpiece W100 increases, and a bevel angle β100 is formed. It is common.
Accordingly, there is a technique in which a working gas (primary gas) is swirled to refract the plasma arc so that one side of the plasma is substantially parallel to the torch axis O100 and a cut surface having no bevel angle β100 perpendicular to the workpiece is formed. It is used.
しかしながら、作動ガスは、プラズマ切断における切断能力に影響することから、流量を大きく変化させることが難しいため、近年、作動ガス(プラズマガス)の周囲に二次ガスを供給して作動ガスの旋回強度を変化させることによりプラズマアークの屈折度合いを調整して、被加工材に垂直な切断面、すなわちベベル角がゼロの切断面を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 However, since the working gas affects the cutting ability in plasma cutting, it is difficult to change the flow rate greatly. In recent years, the secondary gas is supplied around the working gas (plasma gas) and the swirling strength of the working gas is increased. A technique is disclosed in which the degree of refraction of the plasma arc is adjusted by changing the angle to form a cut surface perpendicular to the workpiece, that is, a cut surface with a bevel angle of zero (see, for example, Patent Document 1). .
このように、二次ガスに旋回流を与えることにより、プラズマアークを屈折させてプラズマの一方側をトーチ軸線とほぼ平行にすることにより、プラズマ加工による切断面をプラズマトーチの傾斜角とほぼ一致させることは、開先切断においても適用されている。 In this way, by applying a swirling flow to the secondary gas, the plasma arc is refracted so that one side of the plasma is substantially parallel to the torch axis, so that the cut surface obtained by plasma processing substantially coincides with the inclination angle of the plasma torch. Making it apply also in groove cutting.
しかしながら、裏開先切断においては、プラズマの一方側をトーチ軸線O100とほぼ平行にしても、裏開先角度α100はプラズマトーチの傾斜角θ100よりもかなり小さくなり切断面が立上がる傾向がある。そこで、発明者らは、プラズマ加工による裏開先切断に関して鋭意研究した結果、図6(B)に示すように、切断部上側の形状的に細い部分(符号Q)にプラズマからの入熱が集中することにより被加工材が余分に溶け落ちて除去されることが、大きな要因であることを見出した。 However, in the back groove cutting, even if one side of the plasma is substantially parallel to the torch axis O100, the back groove angle α100 is considerably smaller than the inclination angle θ100 of the plasma torch and the cut surface tends to rise. Therefore, as a result of earnest research on the back groove cutting by plasma processing, the inventors have found that heat input from the plasma is applied to the thin portion (reference numeral Q) on the upper side of the cut portion as shown in FIG. 6B. It has been found that a large factor is that the work material is melted away and removed by concentration.
また、プラズマの一方側がより大きな裏開先切断面を形成するように二次ガスの旋回流を調整した場合、プラズマが切断する等価板厚が長くなることに起因して、作動ガスが溶融した金属を除去する能力が不充分となり、切断下面にドロスが付着する等、切断品質の低下を招くことを見出した。 In addition, when the swirling flow of the secondary gas is adjusted so that one side of the plasma forms a larger back-bevel cut surface, the working gas is melted due to an increase in the equivalent plate thickness that the plasma cuts. It has been found that the ability to remove the metal becomes insufficient, and dross adheres to the lower surface of the cut, leading to a reduction in cutting quality.
一方、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を調整して、裏開先角度を大きくすることも検討の余地があるが、これらプラズマ加工における条件設定は、被加工材の板厚に基づいているため、条件設定を裏開先角度毎に自動で行なうことは技術的に難しく、コスト増大につながるという問題がある。 On the other hand, there is room for consideration to increase the back groove angle by adjusting the working gas flow rate, cutting current value, torch height, etc., but these plasma processing conditions are set according to the thickness of the workpiece. Therefore, it is technically difficult to automatically set the conditions for each back groove angle, resulting in an increase in cost.
さらに、プラズマトーチの形状や角度設定機構に起因する傾斜角の限界に加えて、上記入熱による影響を考慮すると、二次ガスの旋回流を調整しても、従来型のプラズマトーチにより裏開先角度α100を約35°以上とすることは、極めて困難である。
そこで、二次旋回流を付与したプラズマの一方側で裏開先切断をする場合に、プラズマトーチの傾斜角度にできるだけ近い裏開先角度が形成でき、ひいては、裏開先角度が35°より大きな裏開先切断が可能な技術への強い要請がある。
Furthermore, considering the effect of the heat input in addition to the limit of the tilt angle caused by the shape of the plasma torch and the angle setting mechanism, even if the swirling flow of the secondary gas is adjusted, the conventional plasma torch can It is extremely difficult to set the tip angle α100 to about 35 ° or more.
Therefore, when the back groove cutting is performed on one side of the plasma to which the secondary swirl flow is applied, a back groove angle as close as possible to the inclination angle of the plasma torch can be formed, and the back groove angle is larger than 35 °. There is a strong demand for technology that can cut back bevels.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができ、ひいては、裏開先における従来の最大値(通常は約35°)より大きな開先角度で裏開先切断をすることが可能な開先加工用プログラム、制御システム及びプラズマ切断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when performing back bevel cutting with a plasma imparted with a secondary swirl flow, working gas flow rate, cutting current value, torch height, etc. The back groove can be cut at a groove angle larger than the back groove reference angle without adjusting the conditions to be set based on the thickness of the material. It is an object of the present invention to provide a groove processing program, a control system, and a plasma cutting apparatus capable of cutting a back groove at a larger groove angle.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に記載の発明は、被加工材を載置する定盤と、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、入力された開先角度に応じて前記プラズマトーチを傾斜させるトーチ姿勢制御手段と、入力された切断予定部位に応じて前記プラズマトーチを移動させるトーチ位置制御手段とを備えたプラズマ切断装置により裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、前記二次ガスの流量を前記旋回流の旋回が強くなるように調整するとともに前記プラズマトーチの移動速度を低速に調整して裏開先切断し、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度を形成することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention described in claim 1 includes a surface plate for placing a workpiece, and a plasma arc that is injected from a nozzle hole by adjusting a swirling flow around the plasma gas by supplying a secondary gas around the plasma gas. A torch position control means for tilting the plasma torch in accordance with the input groove angle, and a torch position control for moving the plasma torch in accordance with the input scheduled cutting site A groove processing program for cutting a back groove with a plasma cutting apparatus comprising means, and the secondary groove when the input groove angle is larger than a preset back groove reference angle. The flow rate of the gas is adjusted so that the swirl of the swirl flow is strong, and the moving speed of the plasma torch is adjusted to a low speed to cut the back groove, which is larger than the back groove reference angle. And forming a have included angle.
請求項2に記載の発明は、制御システムであって、請求項1に記載の開先加工用プログラムを備えることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、プラズマ切断装置であって、請求項2に記載の制御システムを備えることを特徴とする。
The invention described in
A third aspect of the present invention is a plasma cutting apparatus comprising the control system according to the second aspect.
この発明に係る開先加工用プログラム、制御システム、プラズマ切断装置によれば、開先角度が予め設定した裏開先基準角度より大きい場合に、二次ガスの流量を前記旋回流の旋回が強くなるように調整するとともにプラズマトーチの移動速度を低速に調整して裏開先切断するので、プラズマアークの屈折を大きくするとともに切断部上側の形状的に細い部分へのプラズマからの入熱を抑制して、裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができる。 According to the groove machining program, the control system, and the plasma cutting device according to the present invention, when the groove angle is larger than the preset back groove reference angle, the swirl flow is strongly swirled with the secondary gas flow rate. In addition, the back-bevel cutting is performed by adjusting the moving speed of the plasma torch to a low speed, so that the refraction of the plasma arc is increased and the heat input from the plasma to the thin shape part on the upper side of the cut portion is suppressed. Thus, the back groove can be cut at a groove angle larger than the back groove reference angle.
この発明において、裏開先基準角度とは、被加工材の材質、板厚等に基づいて設定した二次ガスの流量調整とプラズマトーチの移動速度(切断速度)を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、例えば、特定のプラズマトーチにより二次ガスの流量調整と移動速度を変更せずに裏開先切断をすることが可能な上限の裏開先角度を裏開先基準角度とすることができる。 In this invention, the back groove reference angle refers to the back groove without adjusting the flow rate of the secondary gas and the moving speed (cutting speed) of the plasma torch set based on the material of the workpiece, the plate thickness, etc. This is the groove angle at which cutting is performed.For example, the upper limit groove angle at which the back groove cutting can be performed without changing the secondary gas flow rate adjustment and moving speed with a specific plasma torch. It can be a reference angle.
この発明に係る開先加工用プログラム、制御システム、プラズマ切断装置によれば、開先角度が予め設定した裏開先基準角度より大きい場合に、二次ガスの流量を前記旋回流の旋回が強くなるように調整するとともにプラズマトーチの移動速度を低速に調整して裏開先切断するので、プラズマアークの屈折を大きくするとともに切断部上側の形状的に細い部分へのプラズマからの入熱を抑制して、裏開先基準角度よりも大きい開先角度を形成することができる。 According to the groove machining program, the control system, and the plasma cutting device according to the present invention, when the groove angle is larger than the preset back groove reference angle, the swirl flow is strongly swirled with the secondary gas flow rate. In addition, the back-bevel cutting is performed by adjusting the moving speed of the plasma torch to a low speed, so that the refraction of the plasma arc is increased and the heat input from the plasma to the thin shape part on the upper side of the cut portion is suppressed. Thus, a groove angle larger than the back groove reference angle can be formed.
以下、図1〜図5を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は実施形態に係わる装置の概略構成図であり、これらの図において、符号1はプラズマ切断装置、符号20は予め設定された開先加工用プログラムに基づきプラズマ切断装置1を駆動するための制御システムを示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to the embodiment. In these drawings, reference numeral 1 denotes a plasma cutting apparatus, and
プラズマ切断装置1は、プラズマトーチ2と、定盤3と、位置合わせ機構4と、制御システム20とを備え、位置合わせ機構4は、プラズマトーチ2を保持するプラズマトーチ保持部材10と、プラズマトーチ保持部材10に保持したプラズマトーチ2を回動して所望の傾斜角度を付与する傾斜機構(トーチ姿勢制御手段)15と、プラズマトーチ2をプラズマトーチ保持部材10とともにプラズマ切断装置1の定盤上でX軸方向(走行方向)及びY軸方向(横行方向)に移動させる移動機構(トーチ位置制御手段)16とを備えている。
The plasma cutting device 1 includes a
この実施の形態では、プラズマトーチ2は定盤3の上方に位置され、プラズマトーチ2の軸線(以下、トーチ軸線という)O1方向にプラズマを噴射して鋼板等の被加工材Wに加工溝を加工するようになっている。
プラズマトーチ2のトーチ軸線O1と被加工材Wの加工面との交点には加工点Pが形成され、この加工点が移動した経路、すなわち加工軌跡に加工溝が形成されるようになっている。
In this embodiment, the
A processing point P is formed at the intersection of the torch axis O1 of the
プラズマトーチ2は、いわゆるダブルスワールトーチであり、作動ガスがプラズマアークによりプラズマ化され、旋回をともなったプラズマガスの周りに、プラズマガスと同方向に二次ガスとしてアシストガスを供給し、二次ガス旋回流の強度を調整することによりプラズマアークを屈折することが可能な二次ガス供給孔が設けられたものが用いられる。
The
具体的には、例えば、図3(A)、(B)に示すように、ノズル基部50の前端部に円錐状の第1のノズル51が配置される構成とされ、この第1のノズル51内の中空部には、ノズル基部50側から、プラズマ発生用の電極部(図示略)が挿入されかつプラズマガスを構成するが供給される。この作動ガスは第1のノズル51の先端に位置する第1の噴出口52を通じて噴出される。
Specifically, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, a conical
第1のノズル51の前側には、先端部に第2の噴出口53を有する円錐状の第2のノズル54が、第1のノズル51を覆うように配置されている。この第2のノズル51と第1のノズル51との間には、二次ガスとなるアシストガスを流通させる流通空間55が形成されている。
On the front side of the
また、第1のノズル51の外面側には、流通空間55内を流通するアシストガスの流れに旋回を付与するための旋回流付与手段60が一体的に形成されている。この旋回流付与手段60は、図3(B)に示されるように、第1のノズル51の円錐形状の外面に、第1のノズル51の軸方向に対して例えば70度の角度に傾斜した溝61が等間隔に形成されている。
Further, a swirl flow imparting means 60 for imparting swirl to the flow of the assist gas flowing in the flow space 55 is integrally formed on the outer surface side of the
そして、このようなプラズマトーチ2では、第1のノズル51内に配置された電極部(図示略)の周囲に作動ガス(例えば、高純度の酸素ガス等)を供給しながら電極部と第1のノズル51との間で放電させてパイロットアークを形成し、形成されたパイロットアークを作動ガスによりノズルから被加工材Wに向けて噴射して被加工材Wと接触させることにより電極と被加工材Wとの間にプラズマを形成し、このプラズマの熱によって被加工材Wを溶融して作動ガスにより燃焼を促進するとともに、噴射の圧力によって溶融物を排除して被加工材Wに加工溝を形成するようになっている。また、流通空間55及び施回流付与手段60の溝61を通じて供給される二次ガスとなるアシストガス(酸素ガス)によって、プラズマの保護及び形状調整が図られる。
In such a
定盤3は、プラズマトーチ2により加工する被加工材Wを載置するためのものであって、定盤3の上面には、走行方向(以下、X軸方向という)に台車が移動するためのレールが配置されるとともに、この台車に配置された後述するプラズマトーチ保持部材10が横行方向(以下、Y軸方向という)に移動可能とされており、定盤3の上面は、X軸とY軸とから構成されたXY面に沿う平坦な面とされている。
The surface plate 3 is for placing the workpiece W to be processed by the
プラズマトーチ保持部材10は、図2に示すように、鉛直方向に伸びる第1のアーム12Aと、第2のアーム12Bと、第3のアーム12Cと、それぞれZ軸と直交する第1シャフト13Aと、第2シャフト13Bと、第3シャフト13Cとを備えている。
As shown in FIG. 2, the plasma
第2のアーム12Bは、第1のアーム12Aの先端側に配置され第1シャフト13Aの廻りに回動自在とされ、第3のアーム12Cは、第2のアーム12Bの先端側に配置され第2シャフトの廻りに回動自在とされており、第3のアーム12Cの先端側に設けられた第3シャフト13Cを介してプラズマトーチ2が設けられている。
The
また、第1シャフト13Aと第2シャフト13B、第2シャフト13Bと第3シャフト13Cは、それぞれタイミングベルト14A、14Bで接続されており、第2のアーム12Bが第1シャフト13A廻りに回動された場合に、第1のアーム12Aと第3のアーム12C、第2のアーム12Bとトーチ軸線O1とが互いに平行を保って回動するようになっている。
The
また、プラズマトーチ2は、定盤3に鉛直とされ上記加工点を通過する軸線O2廻りに回動可能とされている。その結果、プラズマトーチ2の傾斜角度が変化しても、加工面における加工点とプラズマトーチ2の先端との相対位置が維持されるようになっている。
Further, the
傾斜機構15は、A軸モータ15Aと、B軸モータ15Bとを備え、A軸モータ15Aは、第1シャフト13Aに接続され、第1シャフト13A廻りに第2のアーム12Bを回動してプラズマトーチ2のトーチ軸線O1に傾斜角度を付与するようになっている。
The tilting mechanism 15 includes an
B軸モータ15Bは、軸線O2廻りにプラズマトーチ2を回動させてトーチ軸線O1のXY平面における方向を制御するようになっている。
かかるA軸モータ15A及びB軸モータ15Bの回動角度を組み合わせることにより、トーチ軸線O1を所望の傾斜角度に傾けて平面視した定盤3の任意の方向に向けることができるようになっている。
The B-
By combining the rotation angles of the
なお、傾斜角度とはプラズマトーチ2が定盤3に対して相対移動する場合に、この相対移動する方向と直交する面におけるトーチ軸線O1が被加工材Wの加工面と交差する角度をいう。換言すると、加工軌跡の法線方向(接線と直交する方向)の面におけるトーチ軸線O1が加工面と交差する角度をいう。
The tilt angle refers to an angle at which the torch axis O1 in a plane perpendicular to the relative moving direction intersects the processing surface of the workpiece W when the
移動機構16は、プラズマトーチ保持部材10が配置された台車を走行方向(X軸方向)に移動させるX軸方向移動機構16Xと、台車上でプラズマトーチ保持部材10を横行方向(Y軸方向)に移動させるY軸方向移動機構16Yとを備えており、演算部22からドライバ26に出力されたX軸方向制御信号、Y軸方向制御信号に基づいて、プラズマトーチ2とともにプラズマトーチ保持部材10を、X軸方向、及びY軸方向に駆動してプラズマトーチ2を所定のXY座標位置に移動させるようになっている。
The moving
また、移動機構16は、プラズマトーチ保持部材10を高さ方向(Z軸方向)に移動可能とするZ軸方向移動機構16Zを備えており、Z軸方向移動機構16Zは、図示しない部材によってプラズマトーチ保持部材10に接続されていて、必要に応じてプラズマトーチ保持部材10の高さを変更し、プラズマトーチ2の先端と被加工材Wとの間隔を調整することができるようになっている。
Further, the moving
制御システム20は、入力部21と、演算部22と、ハードディスク24と、ドライバ26と、図示しないメモリとを備え、例えば、メモリにはNCプログラムが格納され、ハードディスク24にはプラズマトーチ保持部材10で保持されたプラズマトーチ2による加工点の経路、傾斜機構15によるプラズマトーチ2の傾斜角度等を制御して、被加工材Wに所望の形状の加工溝を形成して開先形状部を形成するための制御プログラムと、裏開先角度と対応する二次ガスの流量及び切断速度に関する数値データが、データベース(図示せず)に格納されている。
なお、開先加工用プログラムを、制御プログラムと制御プログラムの動作を定義するNCプログラムのいずれか一方により構成するか双方により構成するかは任意に設定することができる。
The
Whether the groove machining program is configured by one or both of the control program and the NC program that defines the operation of the control program can be arbitrarily set.
入力部21は、開先形状部に関するデータを演算部22に入力するためのものであり、開先形状部に関するデータとして、例えば、被加工材Wの材質、厚さt、プラズマトーチ2の加工軌跡(開先形状部を平面視した形状)に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ2の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状に関するデータ等が入力されるようになっている。
The
次に、図4(A)、(B)を参照して、本発明に係る裏開先切断の作用について説明する。図4(A)は、従来の設定条件により裏開先切断をする状態を示しており、図4(B)は、本実施形態に係る裏開先切断を示す図である。 Next, with reference to FIG. 4 (A) and (B), the operation | movement of the back bevel cutting which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 4A shows a state in which the back groove cutting is performed under the conventional setting conditions, and FIG. 4B is a diagram showing the back groove cutting according to the present embodiment.
〔開先角度が裏開先基準角度以下の場合〕
図4(A)に示すように、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガスに旋回流を与えて、プラズマPをトーチ軸線O1に対して非対称に屈折させている。そして、プラズマPのうちトーチ軸線O1と小さい角度差で切断できる側(すなわち、プラズマPによる切断面がトーチ軸線O1と平行に近い側)を裏開先U側に対応させて裏開先切断する。開先角度αが裏開先基準角度α1に近接すると、被加工材Wの上部がプラズマPからの入熱等により除去される部分Q1が大きくなり、裏開先切断による開先角度α1とトーチ軸線O1との差異は(θ1−α1)となる。
このとき、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、被加工材の板厚に基づいて設定される。
[When the groove angle is less than the back groove reference angle]
As shown in FIG. 4A, a secondary gas is supplied around the plasma gas to give a swirling flow to the plasma gas, and the plasma P is refracted asymmetrically with respect to the torch axis O1. Then, the side of the plasma P that can be cut with a small angle difference from the torch axis O1 (that is, the side on which the cut surface by the plasma P is close to parallel to the torch axis O1) corresponds to the back groove U side, and the back groove is cut. . When the groove angle α is close to the back groove reference angle α1, a portion Q1 in which the upper portion of the workpiece W is removed by heat input from the plasma P becomes large, and the groove angle α1 and the torch by the back groove cutting are increased. The difference from the axis O1 is (θ1-α1).
At this time, conditions such as the working gas flow rate, the cutting current value, and the torch height are set based on the plate thickness of the workpiece.
〔開先角度が裏開先基準角度より大きい場合〕
裏開先角度αが基準裏開先角度α1より大きい場合、二次ガスの流量を増加して旋回流を強度調整(旋回を強く)するとともにプラズマトーチ2の切断速度を調整(切断速度を遅く)して、プラズマPからの入熱等により除去される部分Q2を小さくすることにより、図4(B)に示すように、被加工材Wの裏開先U側を、基準開先角度α1よりも大きな裏開先角度α2(>α1)で裏開先切断をする。その結果、裏開先切断による開先角度α2とトーチ軸線O1との差異は(θ1−α2)(<(θ1−α1))となる。
となる。作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、図4(A)の場合と、同じである。
[When the groove angle is larger than the back groove reference angle]
When the back groove angle α is larger than the reference back groove angle α1, the flow rate of the secondary gas is increased to adjust the strength of the swirl flow (strong swirl) and the cutting speed of the plasma torch 2 (slow cutting speed) Then, by reducing the portion Q2 removed by heat input from the plasma P or the like, as shown in FIG. 4B, the back groove U side of the workpiece W is set to the reference groove angle α1. The back groove is cut at a larger back groove angle α2 (> α1). As a result, the difference between the groove angle α2 by the back groove cutting and the torch axis O1 is (θ1−α2) (<(θ1−α1)).
It becomes. Conditions such as the working gas flow rate, cutting current value, and torch height are the same as in FIG.
制御システム20は、入力されたデータに基づき、から出力される制御信号に基づき実行される。すなわち、制御システム20の演算部22は、例えば、ハードディスク24に記憶された開先加工用プログラムを実行し、入力された「被加工材Wの材質、厚さt、プラズマトーチ2の加工軌跡(開先形状部を平面視した形状)に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ2の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状」から、位置合わせ機構4(傾斜機構15及び移動機構16)に対してプラズマトーチ2を位置合わせするための制御データを演算し、この制御データに基づき、被加工材Wの開先切断に際してのプラズマトーチ2の傾斜角度を含む位置合わせを実行する。
The
この実施形態では、入力された裏開先角度(α)が、基準裏開先角度(従来の開先角度の最大値)(α1=−35°)より大きいか否かにより、以下の図5のフローチャートに示すような開先加工用プログラムを実行する。なお、ここで角度の比較は、プラス、マイナスに影響されない絶対値で行うものとする。 In this embodiment, depending on whether or not the input back groove angle (α) is larger than the reference back groove angle (the maximum value of the conventional groove angle) (α1 = −35 °), the following FIG. A groove machining program as shown in the flowchart of FIG. Here, the angle comparison is performed with absolute values that are not affected by plus and minus.
ここで、裏開先基準角度とは、被加工材Wの材質、板厚に基づいて設定した、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ2の移動速度(切断速度)を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、この実施形態においては、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ2の移動速度を変更せずに裏開先切断可能な上限の裏開先角度(α1)としている。
Here, the back groove reference angle refers to the back opening without adjusting the flow rate of the secondary gas and the moving speed (cutting speed) of the
以下、図5を参照して、本発明のプログラムを示すフローについて説明する。
〔ステップ1〕
入力部21から入力された被加工材Wの材質、厚さtに関するデータに基づき、プラズマトーチ2への作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を設定する。
Hereinafter, the flow showing the program of the present invention will be described with reference to FIG.
[Step 1]
Based on the data regarding the material and thickness t of the workpiece W input from the
〔ステップ2〕
次に、入力部21を介して、プラズマトーチ2の開先形状部の断面形状を示すデータとともに(又は開先形状部の断面形状を示すデータの一部として)、裏開先角度(α)に関するデータを制御部20に入力する。あわせて、加工軌跡に関するデータを入力する。
[Step 2]
Next, the back groove angle (α) together with data indicating the cross-sectional shape of the groove-shaped portion of the plasma torch 2 (or as part of data indicating the cross-sectional shape of the groove-shaped portion) via the
〔ステップ3〕
ステップ2で入力された目標とする裏開先角度(α)が、基準裏開先角度(本例ではα1=−35°)以下か否かを判断し、YESの場合はステップ4に進み、また、NOの場合は、ステップ5に進む、
[Step 3]
It is determined whether or not the target back groove angle (α) input in
〔ステップ4〕
ステップ1及び2での入力データに基づき、従来通りのプラズマトーチ2の角度、切断速度を設定する。
[Step 4]
Based on the input data in
〔ステップ5〕
ステップ2で入力された裏開先角度(α)に基づいて、データベースを参照して二次ガスの流量を設定する。
[Step 5]
Based on the back groove angle (α) input in
〔ステップ6〕
次に、データベースを参照して、プラズマトーチ2の傾斜角度θ及び開先の切断速度を設定する。
これにより、プラズマトーチ2の傾斜角度θを最大傾斜角度θ1に設定した場合に、基準裏開先角度α1(例えば、−35°)以上の裏開先角度α2で裏開先切断を行うことができる。
[Step 6]
Next, the inclination angle θ of the
Thereby, when the inclination angle θ of the
〔ステップ10〕
ステップ4〜6で設定した設定条件に基づき、プラズマトーチ2による裏開先切断を実行する。
ステップ5、ステップ6を実行することにより、例えば、二次ガスの流量増加により旋回流の流速を速く(旋回流の強度を強く)されるとともに切断速度が低下される。二次ガスの流量増加による旋回流速の増加は、プラズマPから裏開先製品上部への入熱を減少させて除去される部分Q1の発生を小さくし、切断速度の低下は、裏開先製品上部への入熱が減少するなか確実な裏開先切断を実現していると推測される。
[Step 10]
Based on the setting conditions set in Steps 4 to 6, back groove cutting by the
By executing Step 5 and Step 6, for example, the flow velocity of the swirling flow is increased (the strength of the swirling flow is increased) and the cutting speed is decreased by increasing the flow rate of the secondary gas. The increase in the swirl flow rate due to the increase in the flow rate of the secondary gas reduces the heat input from the plasma P to the upper part of the back bevel product, thereby reducing the generation of the portion Q1 to be removed, and the reduction of the cutting speed is caused by the back bevel product. It is presumed that reliable back groove cutting is realized while heat input to the upper portion is reduced.
(実施例)
次に、本発明に係わる実施例について説明する。
板厚12mm、従来条件でプラズマトーチを設定角度(θ)−43°(設定限界角度)にして裏開先切断を行った。切断に使用した二次ガス流量及び切断速度を表1に示す。
実施例では、二次ガス流量を5[L/min]増やすとともに切断速度を従来のおよそ−20%とした。その結果、従来条件において、プラズマトーチを設定角度(θ)−43°とした場合に得られる裏開先角度(α1)は−35°であったのが、調整後の条件による裏開先角度(α2)は−40°となり、より角度の大きい切断が可能となった。すなわち、本例の裏開先切断では、従来、裏開先角度は、プラズマトーチ2の傾斜角度に対して8°だった差異を3°に小さくすることが可能となった。
(Example)
Next, examples according to the present invention will be described.
The back groove was cut with a plate thickness of 12 mm and a plasma torch at a set angle (θ) -43 ° (set limit angle) under conventional conditions. The secondary gas flow rate and cutting speed used for cutting are shown in Table 1.
In the example, the secondary gas flow rate was increased by 5 [L / min] and the cutting speed was set to about -20% of the conventional one. As a result, the back groove angle (α1) obtained when the plasma torch was set to the set angle (θ) −43 ° under the conventional conditions was −35 °, but the back groove angle according to the adjusted condition was (Α2) was −40 °, and cutting with a larger angle became possible. That is, in the back groove cutting of this example, the difference between the back groove angle and the inclination angle of the
以上詳細に説明したように本実施形態に係る開先加工用プログラム、制御システム20及びプラズマ切断装置1によれば、入力された裏開先角度(α)が、基準裏開先角度(α1)より大きいか否か(例えば、基準裏開先角度α1が−35°であるか否か)を判断して、裏開先角度(α)が基準裏開先角度(α1)よりも大きい場合に、二次ガス(アシストガス)の流量及び切断速度及を調整することにより、より大きな開先角度で裏開先切断をすることができる。
As described above in detail, according to the groove machining program, the
すなわち、二次ガスの流量とともに開先の切断速度を調整して、プラズマPのトーチ軸線O1に平行な側を裏開先U側に対応させることで、従来、最大値とされる基準裏開先角度(α1)以上の裏開先角度(α2)で開先切断を行うことができる。これによってプラズマトーチの改造や角度設定機構の改造を行わずに、従来、最大値とされる基準裏開先角度(α1=−35°)以上の開先切断を行うことができる。 In other words, by adjusting the cutting speed of the groove together with the flow rate of the secondary gas and making the side parallel to the torch axis O1 of the plasma P correspond to the back groove U side, the reference back opening, which has been the maximum value conventionally, is achieved. The groove cutting can be performed at a back groove angle (α2) equal to or greater than the tip angle (α1). As a result, it is possible to perform groove cutting at a reference back groove angle (α1 = −35 °) or more, which is conventionally the maximum value, without modifying the plasma torch or the angle setting mechanism.
なお、上記実施形態では、基準裏開先角度(α1)を−35°としたが、この値は、使用するプラズマトーチ2のノズル51、54の最大傾斜角(θ1)によって適宜変更されることは当然である。
In the above embodiment, the reference back groove angle (α1) is set to −35 °, but this value may be appropriately changed depending on the maximum inclination angle (θ1) of the
また、二次ガスの流量調整の他、図3に示す流通空間55の二次ガス流路を部分的に遮断することにより又は旋回流付与手段60の溝61の角度を機械的に調整することによりプラズマPを屈折させて、トーチ軸線O1の傾斜角度との差異が小さい(例えば、トーチ軸線O1と平行な)部分を形成してもよい。
In addition to adjusting the flow rate of the secondary gas, the angle of the
また、上記実施例では、目標とすることができる裏開先角度(α)が従来より5°大きくなったことが確認されているが、このような5°という値は、切断速度及びプラズマPを生成するための二次ガスの流量/切断速度を適宜、調整変更することにより、さらに大きなものとすることも可能となる。 Further, in the above-described embodiment, it has been confirmed that the target back bevel angle (α) is 5 ° larger than the conventional one, but such a value of 5 ° indicates the cutting speed and the plasma P. It is possible to further increase the flow rate by appropriately adjusting and changing the flow rate / cutting speed of the secondary gas for generating the gas.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
上記実施の形態においては、裏開先基準角度が裏開先切断における上限角度である場合について説明したが、上限角度よりも小さい角度(例えば、20°)としてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
In the above-described embodiment, the case where the back groove reference angle is the upper limit angle in the back groove cutting has been described. However, an angle smaller than the upper limit angle (for example, 20 °) may be used.
本発明によれば、裏開先切断において、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができるので、産業上利用可能である。 According to the present invention, in the back groove cutting, the back groove cutting can be performed at a groove angle larger than the back groove reference angle without adjusting the conditions set based on the plate thickness of the workpiece. Industrially available.
1 プラズマ切断装置
2 プラズマトーチ
15 傾斜機構(トーチ姿勢制御手段)
16 移動機構(トーチ位置制御手段)
20 制御システム
51 第1のノズル(ノズル)
54 第2のノズル(ノズル)
θ ノズルの傾斜角度
θ1 ノズルの最大傾斜角度
α 目標とする裏開先角度
α1 基準裏開先角度
O1 トーチ軸線
P プラズマ
W 被加工材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
16 Movement mechanism (torch position control means)
20
54 Second nozzle (nozzle)
θ Inclination angle of nozzle θ1 Maximum inclination angle of nozzle α Target back groove angle α1 Reference back groove angle O1 Torch axis P Plasma W Work material
Claims (3)
プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、
入力された開先角度に応じて前記プラズマトーチを傾斜させるトーチ姿勢制御手段と、
入力された切断予定部位に応じて前記プラズマトーチを移動させるトーチ位置制御手段と、を備えたプラズマ切断装置により裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、
前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、
前記二次ガスの流量を前記旋回流の旋回が強くなるように調整するとともに前記プラズマトーチの移動速度を低速に調整して裏開先切断し、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度を形成することを特徴とする開先加工用プログラム。 A surface plate for placing the workpiece,
A plasma torch configured to be able to refract a plasma arc injected from a nozzle hole by supplying a secondary gas around the plasma gas and adjusting a swirling flow around the plasma gas;
Torch attitude control means for inclining the plasma torch according to the input groove angle;
A torch position control means for moving the plasma torch in accordance with an input scheduled cutting site, and a groove processing program for cutting a back groove with a plasma cutting device comprising:
When the input groove angle is larger than a preset back groove reference angle,
The flow rate of the secondary gas is adjusted so that the swirl of the swirl flow is strong, and the moving speed of the plasma torch is adjusted to a low speed to perform back groove cutting, and a groove angle larger than the back groove reference angle. A groove processing program characterized by forming
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