(57)【要約】【課題】先行ピアシングによるピアシング孔順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、切断起点においてトーチの高さを適切に設定するとともに、被加工材から加工品を形成する際の生産効率を向上可能な切断方法及び切断装置を提供すること。【解決手段】切断装置であって、制御部は、先行ピアシングによる複数のピアシング孔のＸＹ座標と、先行ピアシング孔における被加工材表面のＺ軸方向位置とを対応させて記憶し、ピアシング孔を切断起点として先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合の切断起点における各ピアシング孔のＺ軸方向位置を、前記先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔と対応するＺ軸方向位置に基づいて、各切断起点におけるトーチの高さを設定するように構成されていることを特徴とする。【選択図】図８
2014188558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ平面からなり被加工材を載置する定盤と、
前記定盤上を前記ＸＹ平面に沿って移動可能とされるとともに、前記ＸＹ平面と直交  するＺ軸方向に移動されて前記被加工材を加工するトーチと、
前記トーチを前記Ｘ軸方向をＮＣ制御により移動するＸ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｙ軸方向をＮＣ制御により移動するＹ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｚ軸方向をＮＣ制御により移動するＺ軸方向駆動部と、
被加工材表面のＺ軸方向位置を検出するＺ軸方向位置センサと、
前記トーチの移動を制御する制御部と、を備えた切断装置を用いて、先行ピアシングで複数のピアシング孔を加工した後に、前記先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する切断方法であって、
前記先行ピアシングで加工する前記複数のピアシング孔のすべてに関して、前記ピアシング孔のＸＹ座標と、前記先行ピアシングにおいて前記Ｚ軸方向位置センサにより計測した前記ピアシング孔と対応する被加工材表面のＺ軸方向位置と、を対応させて記憶し、
前記ピアシング孔を切断起点として、前記先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、
前記切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、前記各ピアシング孔のＺ軸方向位置を前記先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、前記取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さを設定することを特徴とする切断方法。
【請求項２】
請求項１に記載の切断方法であって、
前記被切断材を切断加工する場合に、
前記トーチのＸＹ座標が、前記先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合に前記被加工材の切断を開始することを特徴とする切断方法。
【請求項３】
ＸＹ平面からなり被加工材を載置する定盤と、
前記定盤上を前記ＸＹ平面に沿って移動可能とされるとともに、前記ＸＹ平面と直交するＺ軸方向に移動されて前記被加工材を加工するトーチと、
前記トーチを前記Ｘ軸方向をＮＣ制御により移動するＸ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｙ軸方向をＮＣ制御により移動するＹ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｚ軸方向をＮＣ制御により移動するＺ軸方向駆動部と、
被加工材表面のＺ軸方向位置を検出するＺ軸方向位置センサと、
前記トーチの移動を制御する制御部と、を備え、先行ピアシングで複数のピアシング孔を加工した後に、前記先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する切断装置であって、
前記制御部は、
前記先行ピアシングで加工する前記複数のピアシング孔のすべてに関して、前記ピアシング孔のＸＹ座標と、前記先行ピアシングにおいて前記Ｚ軸方向位置センサにより計測した前記ピアシング孔と対応する被加工材表面のＺ軸方向位置と、を対応させて記憶し、
前記ピアシング孔を切断起点として、前記先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、
前記切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、前記各ピアシング孔のＺ軸方向位置を前記先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、前記取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さを設定することを特徴とするように構成されていることを特徴とする切断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の切断装置であって、
前記被切断材を切断加工する場合に、
前記トーチのＸＹ座標が、前記先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合に前記被加工材の切断を開始するように構成されていることを特徴とする切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被加工材に対して、先行ピアシングにより複数のピアシング孔を形成した後に、このピアシング孔を起点として被加工材を切断して、製品（以下、加工品という）を形成する切断方法及び切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、トーチにより被加工材を切断加工して加工品を形成する場合、切断起点とする切断開始位置において被加工材表面の高さを検出（イニシャルハイト検出）し、まず、検出された被加工材表面に基づいてトーチ高さを設定して、その後、トーチを下降動作させてピアシング孔を形成し、このピアシング孔を切断起点としてトーチを被加工材の面方向（ＸＹ方向）に移動しながら、被加工材を切断加工して加工品を形成するのが一般的である。
【０００３】
また、被加工材を切断加工して複数の加工品を形成する場合に、予め先行ピアシングにより複数のピアシング孔を形成して、その後、この先行ピアシングで形成した各ピアシング孔を切断起点として順次切断加工して、複数の加工品を形成する場合がある。
【０００４】
かかる場合、まず、先行ピアシングにおいて被加工材表面の高さをイニシャルハイト検出してピアシング孔を形成し、その後、切断加工する際に、各ピアシング孔において再度イニシャルハイト検出をしてから、トーチを切断起点において切断加工に適した高さまで下降させて切断加工する場合がある。
【０００５】
このようなイニシャルハイト検出には、トーチそのものに静電容量式等のセンサを設けたり、トーチ近傍に設けた高さ倣い装置（エアーセンサ等）により、倣い動作を行いながらトーチの下降する方法と、トーチとは離れた位置にトーチとともに昇降するタッチセンサ等の検出手段を用いて検出する方法が一般的である。
【０００６】
しかしながら、先行ピアシングにおいてイニシャルハイト検出をした後に、切断加工する際に再度イニシャル検出することは、重複した動作となり、実質的な切断時間が長くなって生産性が低下する原因となっている。
【０００７】
また、タッチセンサを用いてイニシャルハイト検出をする場合には、タッチセンサはトーチから所定の距離を離隔して設けられているので、タッチセンサによってイニシャハイト検出する位置とピアシング孔を形成するためにトーチが下降する位置、及び切断加工のためにトーチが下降する位置（切断起点）とはオフセットしている。
【０００８】
そこで、先行ピアシング及び切断加工において、イニシャルハイト検出後に、トーチをこのオフセット分だけ移動させて、先行ピアシングによるピアシング孔予定位置又は切断加工における切断起点に移動する必要があり、その結果、イニシャル検出時間及び切断加工時間が長くなるという問題がある。
【０００９】
また、先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点に被加工材を切断して加工品を形成する場合、切断加工のプログラムは、１つの加工品を切断するためのプログラムが適用されることが一般的であり、切断加工する前に、先行ピアシングにおけるイニシャルハイト検出をおこない、トーチをピアシング孔を形成する際と同様の上下動作をさせることから、余分な時間を費やすという問題がある。
【００１０】
そこで、先行ピアシングにおいてピアシング孔を形成する際に検出したイニシャルハイト検出に基づくトーチ高さのデータを順次記憶して、このトーチ高さのデータに基づいて、先行ピアシングにおけるピアシング孔形成順序に従って、切断加工時に、トーチを各加工品の切断起点（先行ピアシング孔の座標位置）に移動して、被加工材を切断加工して加工品を形成することで、切断加工前のタッチ倣いセンサ等による再度のイニシャルハイト検出を省略して、切断加工の生産性を向上する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−７９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、例えば、何らかのトラブルにより一部のピアシング孔を切断起点とする切断加工が継続できなくなってトーチをいずれかのピアシング位置に逆行動作をさせて切断加工を再開する場合等、先行ピアシングにおける順番と異なった順番で切断加工する場合があり、このような場合に、先行ピアシングにおけるイニシャルハイト検出に基づいて設定されたトーチ高さが、異なるピアシング孔を切断起点とするトーチ高さに適用されて、トーチ高さが適切に設定されないこととなる。
【００１３】
そこで、先行ピアシングにより複数のピアシング孔を形成して、このピアシング孔を起点として被加工材を切断加工する場合に、例えば、トラブル等により切断が継続できなくなり、ピアシング孔位置まで逆行動作を行って切断加工を再開する場合や、先行ピアシング時の順番と異なった順番で切断を行う場合であっても、切断起点においてトーチの高さを適切に設定するとともに、被加工材から加工品を形成する際の生産効率を向上することが可能な切断技術に対する強い要請がある。
【００１４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、先行ピアシングによるピアシング孔順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、切断起点においてトーチの高さを適切に設定するとともに、被加工材から加工品を形成する際の生産効率を向上可能な切断方法及び切断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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記載の発明は、ＸＹ平面からなり被加工材を載置する定盤と、前記定盤上を前記ＸＹ平面に沿って移動可能とされるとともに、前記ＸＹ平面と直交するＺ軸方向に移動されて前記被加工材を加工するトーチと、前記トーチを前記Ｘ軸方向をＮＣ制御により移動するＸ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｙ軸方向をＮＣ制御により移動するＹ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｚ軸方向をＮＣ制御により移動するＺ軸方向駆動部と、被加工材表面のＺ軸方向位置を検出するＺ軸方向位置センサと、前記トーチの移動を制御する制御部とを備えた切断装置を用いて、先行ピアシングで複数のピアシング孔を加工した後に、前記先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する切断方法であって、前記先行ピアシングで加工する前記複数のピアシング孔のすべてに関して、前記ピアシング孔のＸＹ座標と、前記先行ピアシングにおいて前記Ｚ軸方向位置センサにより計測した前記ピアシング孔と対応する被加工材表面のＺ軸方向位置とを対応させて記憶し、前記ピアシング孔を切断起点として、前記先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、前記切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、前記各ピアシング孔のＺ軸方向位置を前記先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、前記取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さを設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、ＸＹ平面からなり被加工材を載置する定盤と、前記定盤上を前記ＸＹ平面に沿って移動可能とされるとともに、前記ＸＹ平面と直交するＺ軸方向に移動されて前記被加工材を加工するトーチと、前記トーチを前記Ｘ軸方向をＮＣ制御により移動するＸ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｙ軸方向をＮＣ制御により移動するＹ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｚ軸方向をＮＣ制御により移動するＺ軸方向駆動部と、被加工材表面のＺ軸方向位置を検出するＺ軸方向位置センサと、前記トーチの移動を制御する制御部とを備え、先行ピアシングで複数のピアシング孔を加工した後に、前記先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する切断装置であって、前記制御部は、前記先行ピアシングで加工する前記複数のピアシング孔のすべてに関して、前記ピアシング孔のＸＹ座標と、前記先行ピアシングにおいて前記Ｚ軸方向位置センサにより計測した前記ピアシング孔と対応する被加工材表面のＺ軸方向位置とを対応させて記憶し、前記ピアシング孔を切断起点として、前記先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、前記切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、前記各ピアシング孔のＺ軸方向位置を前記先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、前記取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さを設定することを特徴とするように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る切断方法及び切断装置によれば、先行ピアシングで複数のピアシング孔を加工した後に、先行ピアシングによるピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する場合に、先行ピアシングで加工するすべてのピアシング孔に関して、ピアシング孔のＸＹ座標（ピアシング孔位置）と、先行ピアシングにおいてＺ軸方向位置センサにより計測したピアシング孔と対応する被加工材表面のＺ軸方向位置（材料高さ）とを対応させて記憶し、ピアシング孔を切断起点として、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合に、切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、各ピアシング孔のＺ軸方向位置を先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さ（Ｚ軸方向位置）を設定する。その結果、切断加工する際に、各ピアシング孔位置と対応する切断起点における材料高さを計測することなく、切断起点におけるトーチの低速下降高さを適正化（短く）して、切断における生産性を向上することができる。
【００１８】
また、切断加工する際に、何らかのトラブルにより一部のピアシング孔を切断起点とする切断加工が継続できなくなってトーチをいずれかのピアシング位置に逆行動作をさせて切断加工を再開する場合や、先行ピアシング時の順番と異なる順番で切断加工する場合であっても、切断起点となるピアシング孔位置（ＸＹ座標）で特定して対応するＺ軸軸方向位置を取得するので、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合であっても、切断起点におけるトーチ高さを効率的かつ確実に設定することができる。
【００１９】
この明細書において、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工するとは、先行ピアシングによる複数のピアシング孔のうち一部を飛ばして切断加工する場合、先行ピアシング時の順番と異なる順番で切断加工する場合や、これらを組み合わせて切断起点することをいう。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の切断方法であって、前記被切断材を切断加工する場合に、前記トーチのＸＹ座標が、前記先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合に前記被加工材の切断を開始することを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の切断装置であって、前記被切断材を切断加工する場合に、前記トーチのＸＹ座標が、前記先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合に前記被加工材の切断を開始するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る切断方法及び切断装置によれば、被加工材を切断加工する場合に、トーチが、先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲（許容範囲）内に位置した場合に、各ピアシング孔のＸＹ座標と対応して記憶されたＺ軸方向位置に基づいてトーチを設定して被加工材の切断を開始する。
【００２３】
すなわち、例えば、トーチのＸＹ座標で特定される切断起点が、先行ピアシングによるピアシング孔の縁等に変更されても、トーチのＸＹ座標が先行ピアシング孔に対して予め設定した範囲内であれば、トーチを高速で下降して被加工材の切断を開始することができる。その結果、効率的に切断加工することができる。
【００２４】
この明細書において、先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合とは、例えば、切断可能におけるトーチの位置（切断起点）が、先行ピアシングによるピアシング孔の範囲（例えば、孔径）内に位置されるような数値とされ、被加工材を実用的に切断加工可能な範囲とされることが好適ある。
また、この場合に、ピアシング孔の範囲は、先行ピアシングの形式（例えば、被加工材Ｗ表面に付着する上ノロ除去を目的として、トーチに周回軌道を描かせてピアシング孔を拡大する等）により変化するので、先行ピアシングの形式と対応させて設定することが好適である。その点において、許容寸法ＦＸ、ＦＹを、例えば、それぞれ５〜１０ｍｍとすることが好適である。
【発明の効果】
【００２５】
この発明に係る切断方法及び切断装置によれば、切断加工する際に、各ピアシング孔位置と対応する切断起点における材料高さを計測することなく、切断起点におけるトーチの低速下降高さを適正化して、切断における生産性を向上することができる。
また、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材を切断加工する場合であっても、切断起点におけるトーチ高さを効率的かつ確実に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ切断装置の概略構成を示す図である。
【図２】一実施形態に係るプラズマ切断装置による先行ピアシングにおけるプラズマトーチの動作の一例を説明する図である。
【図３】一実施形態に係るプラズマ切断装置により先行ピアシングする場合のプラズマトーチの動作を説明する図である。
【図４】一実施形態に係るプラズマ切断装置による切断加工におけるプラズマトーチの動作の一例を説明する図である。
【図５】一実施形態に係るプラズマ切断装置により被加工材を切断加工して加工品を形成する場合におけるプラズマトーチの動作の一例を説明する図である。
【図６】一実施形態に係るプラズマ切断装置により被加工材を切断して加工品を形成する場合のプラズマトーチのＸＹ方向における移動を説明する図であり、（Ａ）はプラズマトーチと予め設定した許容範囲の関係の概略を示す図であり、（Ｂ）は、ピアシング孔と上記許容範囲の関係の一例を示す概略図である。
【図７】一実施形態に係るプラズマ切断装置により、先行ピアシングによりピアシング孔の形成する際の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】一実施形態に係るプラズマ切断装置により、被加工材を切断加工して加工品を形成する際のプラズマトーチの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図９】一実施形態に係るプラズマ切断装置により、被加工材を切断加工して加工品を形成する際のプラズマトーチの動作の一例を説明するフローチャートであり、図７のサブルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ切断装置の概略構成を示す図であり、符号１はプラズマ切断装置を、符号１２プラズマトーチを示している。
【００２８】
プラズマ切断装置１は、プラズマトーチ１２と、アーク電源２０と、ガス供給回路３０と、制御部４０とを備え、プラズマトーチ１２から噴射されるプラズマガスにより被加工材Ｗを切断するようになっている。
【００２９】
プラズマトーチ１２は、例えば、ノズル本体と、ノズル本体に配置される電極とを備え、例えば、ノズル本体に導入された切断ガスＧがノズル孔に導かれて、プラズマを噴出するようになっている。
【００３０】
プラズマ切断機本体１０は、例えば、被加工材Ｗを載置する定盤１１と、プラズマトーチ１２と、プラズマトーチ１２のノズル孔を被加工材Ｗの所定位置に向けて保持するノズル保持部１３と、プラズマトーチ１２と被加工材Ｗの表面とのＺ軸方向の相対的位置関係、例えば、材料表面からプラズマトーチ１２までの高さを検出するタッチセンサ１４と、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４とともにノズル保持部１３を定盤１１に対して相対移動させる移動手段１５とを備えている。
【００３１】
プラズマトーチ１２は、例えば、プラズマトーチ１２の基端側は、ガス供給回路３０から伸びる切断ガス供給ホースと連結され、切断ガスをノズル本体に供給するようになっており、ノズル孔からオフセットされた位置にタッチセンサ１４が配置されている。
【００３２】
ノズル保持部１３は、周知のノズル保持部を適用することが可能であり、プラズマトーチ１２を被加工材Ｗの所定の部位に向けて保持するとともに、例えば、定盤１１上に対して垂直に定義され、後述するＸ軸とＺ軸により構成されるＸＺ面と平行なＡ面内、及びＹＺ面と平行とされＡ面と直交するＢ面内においてそれぞれ回動可能に構成されている。
【００３３】
タッチセンサ１４は、プラズマトーチ１２の近傍に設けられ、プラズマトーチ１２とともに移動して、進退可能とされた検出部が被加工材Ｗと接触することにより、プラズマトーチ１２と被加工材Ｗ表面とのＺ軸方向における相対的位置（高さ）を計測するようになっている。
なお、タッチセンサ１４に代えて、静電式センサや、光学式センサ等を用いて、プラズマトーチ１２と被加工材Ｗ表面との相対的位置関係を検出してもよい。
【００３４】
移動手段１５は、プラズマトーチ１２をＸ軸（走行）方向に移動するＸ軸方向駆動部１５Ｘと、Ｙ軸（横行）方向に移動するＹ軸方向駆動部１５Ｙと、Ｚ軸（高さ）方向に移動するＺ軸方向駆動部１５Ｚとを備えている。
【００３５】
Ｘ軸方向駆動部１５Ｘ、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙ、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚは、制御部４０からの信号によって、ノズル保持部１３及びプラズマトーチ１２を、定盤１１上でＸＹ方向及びＺ軸（高さ）方向に、それぞれＮＣ制御により移動するように構成されている。
また、移動手段１５は、例えば、プラズマトーチ１２をＺ軸周りに回動する第１回動手段１５Ａ、及びプラズマトーチ１２を水平軸周りに回動する第２回動手段１５Ｂとを備えている。
【００３６】
アーク電源２０は、制御部４０のアークオン信号により、プラズマトーチ１２と被加工材Ｗ間に電圧を印加してアークを生成するとともに、制御部４０からの指示に基づいて、電流値及び供給タイミングを制御可能に構成されている。
【００３７】
切断ガス供給路３０は、例えば、図示しない酸素供給源と、ガス制御部３０とを備え、プラズマトーチ１２に切断ガスＧを供給するようになっている。
【００３８】
制御部４０は、設定入力部４１を備え、設定入力部４１は、例えば、加工品形成する際のプラズマトーチ１２の切断軌跡、切断面の形状、被加工材Ｗの材質、板厚等の加工条件を入力可能とされている。
【００３９】
また、制御部４０は、設定入力部４１から入力された切断軌跡、切断面の形状、被加工材Ｗの材質、板厚の加工条件に基づいて、定盤１１上におけるプラズマトーチ１２のＸＹ座標位置、プラズマトーチ１２の高さ及び向き、被加工材Ｗを切断する際の制御条件（例えば、移動速度等）を算出するとともに、プラズマトーチ１２のＸＹ方向の移動及び位置制御に関する信号を、移動手段１５及びノズル保持部１３に出力して、プラズマトーチ１２をＸＹＺ軸方向に移動するとともに、プラズマトーチ１２の軸線を、必要に応じて傾斜させるようになっている。
【００４０】
また、制御部４０は、ケーブル４を介してタッチセンサ１４と電気的に接続されていて、タッチセンサ１４で検出したプラズマトーチ１２のＺ軸方向位置に関する信号が、制御部４０に入力されるようになっている。
【００４１】
また、制御部４０は、ケーブル４を介して、移動手段１５、アーク電源２０、ガス供給部３０と電気的に接続されていて、制御部４０からの指示信号が、ケーブル４を介して、移動手段１５、アーク電源２０、ガス供給部３０に出力されるようになっている。
【００４２】
以下、図２、図３を参照して、プラズマ切断装置１により、先行ピアシングによりピアシング孔を形成する場合のプラズマトーチ１２の動作の一例について説明する。
図２、図３は、プラズマ切断装置１による先行ピアシングにおけるプラズマトーチ１２の動作の一例を説明する図である。
【００４３】
先行ピアシングは、例えば、図２に示すように、各加工品のピアシング孔を形成する予定位置のＸＹ座標にプラズマトーチ１２を移動しておこなわれる。図２は、例えば、プラズマトーチ１２を四角形の頂点をなす位置に移動して、先行ピアシングする例を示しており、プラズマトーチ１２は、Ｒ１を起点として、Ｒ１からＲ２、Ｒ３、Ｒ４の順序で移動される。
【００４４】
図３は、先行ピアシングにおける各ピアシング孔におけるプラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４のの動作を示す図であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる各ピアシング孔を形成する予定位置において、順次、図３に示すような動作を行うようになっている。
以下、図３をに参照して、ピアシング孔を形成する予定位置におけるプラズマトーチ１
２及びタッチセンサ１４の動作の概略について説明する。
【００４５】
まず、プラズマトーチ１２は、Ｚ軸方向の原位置の高さＰＡにて、先行ピアシングにより形成するべき各加工品の切断起点をなすピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に移動される。
このとき、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４は、図３（Ａ）に示すように、タッチセンサ１４がピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に位置するようにオフセット動作が行われる。
【００４６】
次に、図３（Ｂ）に示すように、タッチセンサ１４は、ピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に到達したら、例えば、検出部がａだけ前進される。
【００４７】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４は、二点鎖線で示すＰＡから高速で下降される。
次に、図３（Ｃ）に示す切換位置ＰＨにて、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４の速度を切り換えて、低速で下降される。
【００４８】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、タッチセンサ１４により被加工材Ｗの高さを計測して、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４は、実線で示すＰＢまで低速で下降される。
【００４９】
次に、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４がＰＢまで下降したら、図３（Ｄ）に示すように、検出部を後退させる。
【００５０】
そして、図３（Ｅ）に示すように、センサーオフセット戻り動作により、プラズマトーチ１２がピアシング孔の予定位置に移動されて、先行ピアシングによるピアシング孔を形成する。
また、タッチセンサ１４が検出したＺ軸方向位置を、ピアシング孔の予定位置のＸＹ座標と対応させて記憶する。
【００５１】
次に、ピアシング孔が形成されたら、プラズマトーチ１２によるプラズマ噴射を終了し、図３（Ｆ）に示すように、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４は、所定の原位置ＰＡまで上昇される。
【００５２】
以下、図４〜図６を参照して、プラズマ切断装置１により、先行ピアシングにより形成されたピアシング孔を切断起点として、被加工材Ｗを切断加工する場合のプラズマトーチ１２の動作の一例について説明する。
図４、図５は、プラズマ切断装置１によって、先行ピアシングにより形成されたピアシング孔を切断起点として、被加工材Ｗを切断加工する場合のプラズマトーチ１２の動作の一例を説明する図である。
【００５３】
また、図６は、プラズマ切断装置１により被加工材Ｗを切断加工して加工品を形成する場合のプラズマトーチ１２のＸＹ方向における移動を説明する図であり、（Ａ）はプラズマトーチ１２と予め設定した許容範囲の関係の概略を示す図であり、（Ｂ）は、ピアシング孔と許容範囲の関係の一例を示す概略図である。
【００５４】
図４は、プラズマ切断装置１により、先行ピアシングにより形成されたピアシング孔を切断起点として、被加工材Ｗを切断加工して加工品を形成する場合のプラズマトーチ１２のＸＹ方向における動作の一例を説明する図である。
【００５５】
図４に示したのは、図２において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に形成されたピアシング孔のうち、Ｒ２以外のＲ１、Ｒ３、Ｒ４に形成されたピアシング孔を切断起点とする場合の例であり、プラズマトーチ１２は、Ｒ１を起点として、Ｒ１からＲ３、Ｒ４の順序で移動される。また、図５は、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４に形成されたピアシング孔におけるプラズマトーチ１２の動作の概略を示す図である。
【００５６】
まず、プラズマトーチ１２は、図５（Ａ）に示すように、切断起点となるピアシング孔に移動される。
【００５７】
このとき、制御部４０は、例えば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、プラズマトーチ１２が、記憶されている先行ピアシングによるピアシング孔のＸＹ座標に対する許容寸法ＦＸ、ＦＹの範囲に位置されていたら、プラズマトーチ１２を下降させる。
【００５８】
許容寸法ＦＸ、ＦＹについては、プラズマトーチ１２による切断起点を、先行ピアシングによるピアシング孔の範囲内に位置させることが実用的である。
この場合、ピアシング孔の範囲（例えば、孔径）は、先行ピアシングの形式（例えば、被加工材Ｗ表面に付着する上ノロ除去を目的として、プラズマトーチ１２に周回軌道を描かせてピアシング孔を拡大する等）により変化するので、先行ピアシングの形式と対応させて設定することが好適である。その点において、許容寸法ＦＸ、ＦＹを、例えば、それぞれ５〜１０ｍｍとすることが好適である。
かかる構成により、プラズマトーチ１２が停止する際の停止時間を短縮して加工時間を削減することができる。
【００５９】
なお、許容寸法ＦＸ、ＦＹは、同じ数値に設定してもよいし、異なる数値に設定してもよい。また、先行ピアシングによるピアシング孔に対して、振り分け設定するかどうかについても、任意に設定することができる。
【００６０】
次に、プラズマトーチ１２は、図５（Ｂ）に示すように、先行ピアシングにおいてタッチセンサ１４が検出したＺ軸方向位置におけるＰＢに到達するまで高速で下降される。
次いで、図５（Ｂ）に示すように、プラズマトーチ１２からプラズマを噴射して被加工材Ｗを切断加工する。
【００６１】
次に、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）に示すように、プラズマトーチ１２は、加工品の形状と対応する切断予定軌跡に対応させて、定盤１１上においてプラズマトーチ１２をＸＹ方向に移動して被加工材Ｗを切断加工して加工品を形成する。図５（Ｂ）〜図（Ｄ）において、ＳＰは切断起点を、ＳＱは切断加工が終了して切断起点ＳＰまで戻ってきた切断終点ＳＰを示している。
【００６２】
プラズマトーチ１２が切断起点ＳＰに戻ってきたら、図５（Ｅ）に示すように、プラズマトーチ１２のＺ軸方向位置を、所定の原位置ＰＡまで上昇させる。
【００６３】
次に、図７を参照して、被加工材Ｗを切断加工して加工品を加工する場合に、先行ピアシングにより被加工材Ｗにピアシング孔を形成する場合について説明する。
まず、例えば、先行ピアシングにより形成するピアシング孔の切断プログラム（ピアシング孔のＸＹ座標位置及びＺ軸方向位置及びピアシングする順序に係る切断データ）を、設定入力部４１から入力する。
【００６４】
（１）制御部４０は、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘと、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙと、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、プラズマトーチ１２を、所定の原位置（ＸＹ座標位置、Ｚ軸方向位置ＰＡ）に移動する（Ｓ１）。
（２）制御部４０は、プログラム指令により、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘ、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙに指示して、プラズマトーチ１２を、先行ピアシングにより形成するべき各加工品の切断起点をなすピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に移動する（Ｓ２）。
（３）制御部４０は、センサーオフセット動作を指示する（Ｓ３）。
これにより、プラズマトーチ１２は、図３（Ａ）に示すように、タッチセンサ１４がピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に位置するようにオフセット動作をおこなう。また、タッチセンサ１４は、ピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に到達したら、図３（Ｂ）に示すように、例えば、ａだけ検出部を前進させる。
（４）次に、制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を、図３（Ｃ）において二点鎖線で示すＰＡから高速で下降させる（Ｓ４）。
（５）制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、図３（Ｃ）に示すように、切換位置ＰＨにてプラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４の速度を切り換えて、低速で下降させる（Ｓ５）。
（６）制御部４０は、図３（Ｃ）に示すように、タッチセンサ１４により被加工材Ｗの高さを計測し、図３（Ｃ）において実線で示すＰＢまで、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を低速で下降させる（Ｓ６）。
（７）制御部４０は、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を下降させたら、図３（Ｄ）に示すように、検出部を後退させるとともに、センサーオフセット戻り動作を指示して、図３（Ｅ）に示すように、プラズマトーチ１２をピアシング孔の予定位置に移動させる（Ｓ７）。
（８）制御部４０は、Ｓ６においてタッチセンサ１４が検出したＺ軸方向位置を、ピアシング孔の予定位置のＸＹ座標と対応させて記憶装置（不図示）に記憶する（Ｓ８）。
（９）制御部４０は、アークオン信号を出力して、アーク電源２０によりプラズマトーチ１２と被加工材Ｗの間にアークを発生せるとともに、ガス供給回路３０を作動させて、プラズマトーチ１２に切断ガスＧを供給して、プラズマトーチ１２からプラズマを噴射して、図３（Ｅ）に示すように、被加工材Ｗにピアシング孔の加工を開始する（Ｓ９）。
（１０）制御部４０は、ピアシング孔が形成されたら、プラズマトーチ１２によるプラズマ噴射を終了する（Ｓ１０）。
（１１）次に、制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、図３（Ｆ）に示すように、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４のＺ軸方向位置を、所定の原位置ＰＡまで上昇させる（Ｓ１１）。
（１２）制御部４０は、次の先行ピアシングの対象があるかどうかを判断する（Ｓ１２）。
次の先行ピアシングの対象がある場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）はＳ２に移行し、次の先行ピアシングの対象がない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）は、このプログラムの実行を終了する。
【００６５】
次に、図８を参照して、先行ピアシングにより形成したピアシング孔を切断起点として、先行ピアシングにおける各ピアシング孔を形成した順序に限定されることなく、被加工材Ｗを切断加工する場合について説明する。
（１）まず、例えば、先行ピアシングで形成したピアシング孔のなかから、切断加工において、被加工材Ｗを切断加工して形成される加工品（各加工品の形成要否）に基づき、各加工品の切断起点とされるピアシング孔及びこれらピアシング孔を起点とする切断加工の順序を特定する切断プログラム（切断データ）を、設定入力部４１から入力する（Ｓ２１）。
（２）制御部４０は、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘと、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙと、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、プラズマトーチ１２を、所定の原位置（ＸＹＺ座標）に移動する（Ｓ２２）。
（３）制御部４０は、切断プログラムに規定された切断加工する順序に従って、プラズマトーチ１２を、これから切断加工する加工品のピアシング孔のＸＹ座標位置に移動する（Ｓ２３）。
（４）制御部４０は、プラズマトーチ１２に、トーチ下降指令を出力する際に、プラズマトーチ１２の現在のＸＹ座標位置と、記憶された先行ピアシングによるピアシング孔のＸＹ座標を比較する（Ｓ２４）。
（５）制御部４０は、プラズマトーチ１２の現在のＸＹ座標位置が、対応するピアシング孔のＸＹ座標位置に対して所定範囲内かどうかを判断する（Ｓ２５）。
プラズマトーチ１２のＸＹ座標位置が、ピアシング孔のＸＹ座標位置に対して所定範囲（±ＦＸ、±ＦＹ）内に位置する場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）はＳ２７に移行し、プラズマトーチ１２のＸＹ座標位置がピアシング孔のＸＹ座標位置に対して所定範囲内に位置していない場合（Ｓ２５：Ｎｏ）はＡ（図９のＳ３１）に移行する。
（６）制御部４０は、プラズマトーチ１２を、現在のＸＹ座標位置と対応するＺ方向位置（切断高さ）まで高速で下降させる（Ｓ２６）。
このとき、プラズマトーチ１２は、現在のピアシング孔のＸＹ座標位置において、図５（Ａ）においてＰＡで示すＺ軸方向位置から図５（Ｂ）で示すＰＢ（先行ピアシングにおいてタッチセンサ１４が検出したＺ軸方向位置）に到達するまで高速下降する。
（７）制御部４０は、アークオン信号を出力して、アーク電源２０によりプラズマトーチ１２と被加工材Ｗの間にアークを発生せるとともに、ガス供給回路３０を作動させて、プラズマトーチ１２に切断ガスＧを供給して、プラズマトーチ１２からプラズマを噴射して、図５（Ｂ）に示すように、被加工材Ｗを切断加工する（Ｓ２７）。
プラズマトーチ１２による切断加工は、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）に示すように、加工品の形状と対応する切断予定軌跡に対応させて、定盤１１上においてプラズマトーチ１２をＸＹ方向に移動することにより行われる。
図５において、ＳＰは切断起点を、ＳＱは切断加工が終了して切断起点ＳＰまで戻ってきた切断終点ＳＰを示している。
（８）制御部４０は、プラズマトーチ１２が切断起点ＳＰに戻ってきたら、図５（Ｅ）に示すように、プラズマトーチ１２のＺ軸方向位置を、所定の原位置ＰＡまで上昇させる（Ｓ２８）。
（９）制御部４０は、次に加工する対象があるかどうかを判断する（Ｓ３１）。
次に加工する対象がある場合（Ｓ２９：Ｙｅｓ）はＳ２３に移行し、次に加工する対象がない場合（Ｓ２９：Ｎｏ）は、このプログラムの実行を終了する。
図８において、Ｓ２８は、Ｓ２７からの移行、及び図９に示したＳ３８が終了した後のＢから移行された場合に実行されるようになっている。
【００６６】
次に、図９を参照して、プラズマトーチ１２のＸＹ座標位置がピアシング孔のＸＹ座標位置に対して所定範囲内に位置しない場合（Ｓ２５：Ｎｏ）におけるプラズマトーチ１２により切断加工するための動作の一例を示すサブルーチンについて説明する。
図９に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートのＳ２５において、（Ｓ２５：Ｎｏ）の場合に移行されて実行される。
【００６７】
（１）制御部４０は、センサーオフセット動作を指示する（Ｓ３１）。
これにより、プラズマトーチ１２は、図３（Ａ）の場合と同様に、タッチセンサ１４がピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に位置するようにオフセット動作をおこなう。また、タッチセンサ１４は、ピアシング孔の予定位置（ＸＹ座標）に到達したら、図３（Ｂ）の場合と同様に、例えば、ａだけ検出部を前進させる。
（２）次に、制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を、図３（Ｃ）において二点鎖線で示すＰＡから高速で下降させる（Ｓ３２）。
（３）制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、図３（Ｃ）の場合と同様に、切換位置ＰＨにてプラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４の速度を切り換えて、低速で下降させる（Ｓ３３）。
（４）制御部４０は、図３（Ｃ）の場合と同様に、タッチセンサ１４により被加工材Ｗの高さを計測し、図３（Ｃ）において実線で示すＰＢまで、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を低速で下降させる（Ｓ３４）。
（５）制御部４０は、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４を下降させたら、図３（Ｄ）の場合と同様に、検出部を後退させるとともに、センサーオフセット戻り動作を指示して、図３（Ｅ）の場合と同様に、プラズマトーチ１２をピアシング孔の予定位置に移動させる（Ｓ３５）。
（６）次に、制御部４０は、アークオン信号を出力して、アーク電源２０によりプラズマトーチ１２と被加工材Ｗの間にアークを発生せるとともに、ガス供給回路３０を作動させて、プラズマトーチ１２に切断ガスＧを供給して、プラズマトーチ１２からプラズマを噴射して、図３（Ｅ）に示すように、被加工材Ｗにピアシング孔の加工を開始する（Ｓ３６）。
（７）次いで、制御部４０は、ピアシング孔が形成されたら、プラズマトーチ１２からプラズマを噴射して、引き続き被加工材Ｗを切断加工する（Ｓ３７）。
プラズマトーチ１２による切断加工は、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）の場合と同様に、加工品の形状と対応する切断予定軌跡に対応させて、定盤１１上においてプラズマトーチ１２をＸＹ方向に移動することにより行われる。
（８）次に、制御部４０は、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚに指示して、図３（Ｆ）の場合と同様に、プラズマトーチ１２及びタッチセンサ１４のＺ軸方向位置を、所定の原位置ＰＡまで上昇させる（Ｓ３８）。
Ｓ３８を実行したら、Ｂに移行してこのプログラムの実行を終了する。そして、図８におけるＳ２８に移行する。
【００６８】
一実施形態に係るプラズマ切断装置１によれば、先行ピアシングにおいて複数のピアシング孔を加工した後に、各ピアシング孔を切断起点として被加工材Ｗを切断加工して加工品を形成する場合に、先行ピアシングにおける複数のピアシング孔のＸＹ座標位置と、タッチセンサ１４が検出した被加工材Ｗ表面のＺ軸方向位置（材料高さ）とを対応して記憶し、先行ピアシングにおけるデータを検索して、各加工品を切断する際の、高速から低速に切換える切換位置Ｔ２を設定するので、切断するためにプラズマトーチ１２を下降する際に被加工材Ｗ表面のＺ軸方向位置を計測する必要がなく、切断における生産性を向上することができる。
【００６９】
また、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で被加工材Ｗを切断加工する場合に、切断加工において切断起点とする各ピアシング孔に関して、各ピアシング孔のＺ軸方向位置を先行ピアシングの際に記憶した各ピアシング孔のＸＹ座標と対応させて取得し、取得した各ピアシング孔のＺ軸方向位置に基づいて各切断起点におけるトーチの高さ（Ｚ軸方向位置）を設定するので、切断加工する際に、各ピアシング孔位置と対応する切断起点における材料高さを計測することなく、切断起点におけるトーチの低速下降高さを適正化（短く）して、切断における生産性を向上することができる。
【００７０】
その結果、トラブル等により一部のピアシング孔を切断起点とする切断加工が継続できなくなってトーチをいずれかのピアシング位置に逆行動作をさせて切断加工を再開する場合や、先行ピアシングにおける順番と異なった順番で切断加工する場合であっても、トーチの高さを適切に設定して、被加工材Ｗを効率的に切断加工することができる。
【００７１】
また、プラズマ切断装置１によれば、被加工材Ｗを切断加工して加工品を形成する場合に、先行ピアシングにおいて形成したピアシング孔のＸＹ座標に対して、予め設定した範囲（許容範囲）内に、プラズマトーチ１２が位置された場合に、プラズマトーチ１２が、先行ピアシングにおいて記憶されたＺ軸方向位置まで高速で下降するので、被加工材Ｗの切断加工を効率的に行うことができる。
【００７２】
また、プラズマ切断装置１によれば、被加工材を切断加工する場合に、プラズマトーチ１２のＸＹ座標が、先行ピアシングにおいて記憶したＸＹ座標に対して、予め設定した範囲内に位置した場合に被加工材の切断を開始するので、例えば、切断開始時に、プラズマトーチ１２を、プラズマトーチ１２が、ＸＹ方向においてチャタリング等を発生させるのを抑制しつつ、先行ピアシングによるピアシング孔の所定範囲内に効率的に位置させることができる。
【００７３】
なお、この発明は、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。
【００７４】
例えば、上記実施の形態においては、切断装置が、プラズマトーチ１２を有するプラズマ切断装置１である場合について説明したが、例えば、ガストーチを有するガス切断装置、レーザトーチを有するレーザ切断装置等、被加工材Ｗの先行ピアシング位置において、被加工材ＷのＺ軸方向位置（材料高さ）を計測して、その後、このピアシング孔を切断起点にして被加工材Ｗを切断して加工品（製品）を形成する種々の切断装置に適用することができることはいうまでもない。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、図７に示すフローチャートにおいて、被加工材Ｗを切断して加工品を形成するごとに、次の順序の加工品に係るピアシング孔のＸＹ座標位置を検索する場合について説明したが、例えば、切断対象の加工品につき、まとめてＸＹ座標位置を検索するとともに、そのピアシング孔につきタッチセンサ１４での検出に基づいて記憶したＺ軸方向座標を参照して、それらを、別途記憶装置に記憶して、そのデータに基づいて、プラズマトーチ１２のＸＹ方向の移動及びＺ軸方向の移動をする構成としてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、プラズマトーチ１２が、先行ピアシングで形成したピアシング孔の所定範囲内に到達した場合に、その到達した位置を切断開始位置として被加工材Ｗを切断加工する場合について説明したが、このようなＸＹ座標における許容範囲を設定せずに、プラズマトーチ１２の移動を、ＮＣ装置の動作精度に基づいて制御する構成としてもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態においては、プラズマ切断装置１が、先行ピアシングにおける順序に限定されない順序で切断加工する場合について説明したが、例えば、先行ピアシングと切断加工の双方でイニシャルハイト検出を実施する手段や、先行ピアシングでイニシャルハイト検出を行い、その結果に基づいて先行ピアシングと同じ順序で切断加工する手段等、周知の手段を備え、これら周知の技術と切換可能な構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、先行ピアシングにおいて複数のピアシング孔を加工した際に計測した被加工材表面のＺ軸方向位置に基づき、各ピアシング孔を切断起点として被加工材を切断加工する際のトーチ高さを適切に設定するとともに、被加工材から加工品を形成する際の生産効率を向上可能とするので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  プラズマ切断装置
１２  プラズマトーチ（トーチ）
１４  タッチセンサ（Ｚ軸方向位置センサ）
１５Ｘ  Ｘ軸方向駆動部
１５Ｙ  Ｙ軸方向駆動部
１５Ｚ  Ｚ軸方向駆動部
Ｗ  鋼板（被加工材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014188558.tif 000009
【図８】
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【図９】
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