(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマトーチから旋回流が形成されたプラズマガスを噴射して移動しながら、被加工材にＹ開先形状部を形成する開先加工方法であって、
前記プラズマトーチをプラズマガスを噴射しながら移動して、前記旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向右側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向左側にルート面を形成し、
前記被加工材に対して前記プラズマトーチを傾斜させてプラズマガスを噴射しながら移動し、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向左側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向右側に開先面を形成することを特徴とする開先加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の開先加工方法であって、
前記ルート面を形成した後に、
前記プラズマトーチを傾斜させて、プラズマガスを噴射しながら移動して開先面を形成する場合に、
前記ルート面を形成したプラズマトーチを、前記ルート面を形成したときと反対方向に移動させることを特徴とする開先加工方法。
【請求項３】
被加工材を載置する定盤と、
周囲に旋回流が形成されたプラズマガスを噴射するプラズマトーチと、
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Ｙ開先形状部を形成する開先加工用プログラムであって、
前記プラズマトーチをプラズマガスを噴射しながら移動して、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向右側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向左側にルート面を形成し、
前記被加工材に対して前記プラズマトーチを傾斜させてプラズマガスを噴射しながら移動し、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向左側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向右側に開先面を形成するように構成されていることを特徴とする開先加工用プログラム。
【請求項４】
請求項３に記載の開先加工用プログラムであって、
前記ルート面を形成した後に、
前記プラズマトーチを傾斜させて、プラズマガスを噴射しながら移動して開先面を形成する場合に、
前記ルート面を形成したプラズマトーチを、前記ルート面を形成したときと反対方向に移動させて開先面を形成することを特徴とする開先加工用プログラム。
【請求項５】
請求項３又は４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制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の制御システムを備えることを特徴とするプラズマ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材にプラズマ加工によって、Ｙ開先形状部を効率的に形成するための開先加工方法、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。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、プラズマ加工により鋼板等の被加工材を切断する場合、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し、プラズマ化された作動ガスの周囲に二次ガスとなるアシストガスを旋回させて供給することにより、周囲に旋回流が形成されたプラズマガスをプラズマトーチから噴射して、プラズマガスによって被加工材を切断することが行われている。（例えば、特許文献１参照。）。Ｙ開先切断においても、上記プラズマ加工を用いて、Ｙ開先形状部を形成することが一般的に行われている。
【０００３】
そして、従来のプラズマ加工では、例えば、図９に示すような手順でＹ開先形状部が形成されている。
まず、図９（Ａ）に示すように、例えば、周囲に右回りの旋回流が形成されたプラズマガスＰをプラズマトーチ１０２から噴射して、矢印Ｖ１１１で示す方向にプラズマトーチ１０２が移動して被加工材Ｗにルート面を形成する場合に、プラズマガスＰの旋回流が右旋回の場合には進行方向右側（図９（Ａ）参照）に、左旋回の場合には進行方向左側にＹ開先形状部のルート面Ｒ１０１が形成される。
【０００４】
次に、図９（Ｂ）に示すように、破線で示す矢印Ｖ１１２のように、ルート面Ｒ１０１の切断を開始した位置までプラズマトーチ１０２を戻し、プラズマトーチ１０２を開先面Ｋ１０１と対応する開先角度θに合わせて傾斜させる。
【０００５】
次いで、図９（Ｃ）に示すように、プラズマトーチ１０２を、ルート面を切断したときと同じ方向に向かって開先面Ｋ１０１と対応する軌跡に沿って、矢印Ｖ１１３に移動させる。
このように、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を行うことにより、図９（Ｄ）に示すようなＹ開先形状部が形成される。
【０００６】
ところで、このようなＹ開先形状部を形成する際に、開先面Ｋ１０１を形成する場合のプラズマトーチ１０２の速度Ｖ１１３を、単にＹ開先形状部における等価板厚と対応させて設定すると、開先面Ｋ１０１とルート面Ｒ１０１とが交差する角部が、溶融されて丸みがつくことが知られている。
【０００７】
さらに、開先面を形成する際に生じた溶融金属がルート面Ｒ１０１に連続的に付着して、ルート面Ｒ１０１の品質を低下させることから、一般的に、開先面Ｋ１０１を形成する際には、プラズマトーチ１０２の移動速度Ｖ１１３を、Ｙ開先形状部における等価板厚から算出される通常の移動速度と比較して、例えば、約７０％低下させた状態で切断するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１７８５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ルート面の品質を確保するために、開先面を切断する際のプラズマトーチの移動速度を、Ｙ開先形状部における等価板厚とから算出される移動速度よりも大幅に低下させることは、Ｙ開先形状部を形成するのに必要とされる加工時間が長くなるため、Ｙ開先形状部を形成するための加工コストが増大するという問題が生じる。
【００１０】
そこで、発明者らは、プラズマ加工によってＹ開先形状部を形成する場合に、開先面とルート面との角部が溶融して丸みがつくのを抑制してＹ開先形状部を効率的に形成することが可能な開先加工技術について鋭意研究した結果、開先面を切断する際に、プラズマガスの旋回流が右旋回の場合には進行方向左側に、左旋回の場合には進行方向右側に開先面を形成すると、開先面とルート面との角部が溶融して丸みがつくことが抑制されるとの知見を得た。さらに、開先面を形成する際に生じた溶融金属がルート面に連続的に付着するのが抑制されることを掴んだ。
【００１１】
このことは、ルート面と開先面を形成する際のプラズマガスの旋回流の向きが同一である場合には、開先面を形成する場合のプラズマトーチの移動方向を、ルート面を形成する場合と反対方向に移動させることにより角部が溶融して丸みがつくのを抑制することができ、ひいてはルート面の品質を向上することができることを意味している。
【００１２】
さらに、切断のメカニズムについては引き続き研究中であるが、プラズマガスの旋回流の向きがプラズマトーチの移動と同方向となる側に開先面を形成すると、プラズマトーチの移動速度をあげても、ルート面に溶融金属が連続的に付着するのが抑制され、開先面を形成する際のプラズマトーチの移動速度を従来の開先面を形成する際の移動速度よりも高速に設定することが可能であるとの知見を得た。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、周囲に旋回流が形成されたプラズマガスをプラズマトーチから噴射して、被加工材にＹ開先形状部を形成する場合に、開先面を切断する際に開先面とルート面との角部が溶融して丸みがつくのを抑制してＹ開先形状部を効率的に形成することができ、ひいては開先面を形成する際に生じた溶融金属がルート面に付着するのを抑制することが可能な開先加工方法、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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、プラズマトーチから旋回流が形成されたプラズマガスを噴射して移動しながら、被加工材にＹ開先形状部を形成する開先加工方法であって、前記プラズマトーチをプラズマガスを噴射しながら移動して、前記旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向右側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向左側にルート面を形成し、前記被加工材に対して前記プラズマトーチを傾斜させてプラズマガスを噴射しながら移動し、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向左側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向右側に開先面を形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、被加工材を載置する定盤と、周囲に旋回流が形成されたプラズマガスを噴射するプラズマトーチと、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Ｙ開先形状部を形成する開先加工用プログラムであって、前記プラズマトーチをプラズマガスを噴射しながら移動して、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向右側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向左側にルート面を形成し、前記被加工材に対して前記プラズマトーチを傾斜させてプラズマガスを噴射しながら移動し、前記プラズマガスの旋回流が前記プラズマトーチから見て右旋回の場合には進行方向左側に、前記プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向右側に開先面を形成するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、制御システムであって、請求項３又は４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。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、プラズマ切断装置であって、請求項５に記載の制御システムを備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る開先加工方法、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、プラズマ加工によりＹ開先形状部における開先面を形成する場合に、プラズマトーチから噴射するプラズマガスの旋回流がプラズマトーチから見て右旋回の場合には、進行方向左側に、プラズマトーチから見て左旋回の場合には進行方向右側に、開先面を形成することにより、開先面とルート面との角部が溶融して丸みがつくのを抑制することが可能となり、ひいては開先面を形成する際に生じた溶融金属がルート面に連続的に付着するのを抑制することができる。
【００１９】
さらに、プラズマガスの旋回流の向きがプラズマトーチの移動と同方向となる側に開先面を形成すると、プラズマトーチの移動速度を、従来の開先面を形成していた際の移動速度より高速としても、ルート面に溶融金属が連続的に付着するのが抑制され、開先面を形成する際のプラズマトーチの移動速度をあげることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の開先加工方法であって、前記ルート面を形成した後に、前記プラズマトーチを傾斜させて、プラズマガスを噴射しながら移動して開先面を形成する場合に、前記ルート面を形成したプラズマトーチを、前記ルート面を形成したときと反対方向に移動させることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の開先加工用プログラムであって、前記ルート面を形成した後に、前記プラズマトーチを傾斜させて、プラズマガスを噴射しながら移動して開先面を形成する場合に、前記ルート面を形成したプラズマトーチを、前記ルート面を形成したときと反対方向に移動させて開先面を形成することを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る開先加工方法、開先加工用プログラムによれば、ルート面を形成した後に、前記プラズマトーチを傾斜させて、プラズマトーチを前記ルート面を形成したときと反対側に向かって移動させながら開先面を形成するので、プラズマトーチを交換することなく、旋回流の向きをプラズマトーチの移動方向と同じ向きとすることができる。
さらに、プラズマトーチをルート面を形成したときと反対方向に移動させることにより、プラズマトーチを、ルート面切断開始時の起点位置に移動させる必要がなくなるので、プラズマトーチのムダな移動およびそれにともなう移動時間を省くことができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る開先加工方法、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、開先面を切断する際に開先面とルート面との角部が溶融するのを抑制することができる。
また、開先面を切断する際のプラズマトーチの移動速度を大幅に低下させる必要がなくなり、開先面を効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】本発明の一実施形態に係るプラズマトーチの概略構成を示す図であり、（Ａ）はプラズマトーチの縦断面図を、（Ｂ）はプラズマトーチのノズルを分解した状態の斜視図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係るプラズマトーチ及びプラズマトーチ保持部材の概略構成を示す正面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係るプラズマトーチ及びプラズマトーチ保持部材の概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＹ開先形状部を形成する手順を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る開先加工においてルート面を形成する際のプラズマガスの作用を説明する図であり、（Ａ）はプラズマガスをプラズマトーチの軸線方向基端から先端に向かって見た図を、（Ｂ）はプラズマトーチの進行方向後方から進行方向前方に向かって見た図を示している。
【図６】本発明の一実施形態に係る開先加工において開先面を形成する際のプラズマガスの作用を説明する図であり、（Ａ）はプラズマガスをプラズマトーチの軸線方向基端から先端に向かって見た図を、（Ｂ）はプラズマトーチの進行方向前方から進行方向後方に向かって見た図を示している。
【図７】本発明の一実施形態に係るＹ開先形状部の加工手順の概略を示す図であり、（Ａ）はルート面の形成する状態を、（Ｂ）は開先面の形成する状態を、（Ｃ）はＹ開先形状部が形成された状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の効果を確認するための実施例を説明する図であり、（Ａ）は本発明の実施例を、（Ｂ）は比較例を説明する写真である。
【図９】従来技術によってＹ開先形状部を形成する手順の概略を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１〜図７を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は一実施形態に係る装置の概略構成を説明する図であり、図２は、プラズマトーチの概略構成の一例を示す図であり、図２（Ａ）はプラズマトーチの縦断面図を、図２（Ｂ）はプラズマトーチのノズルを分解した状態の斜視図を示している。図１において、符号１はプラズマ切断装置を、符号２はプラズマトーチを、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。
【００２６】
プラズマ切断装置１は、図１に示すように、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とを備えている。
【００２７】
プラズマトーチ２は、作動ガスをプラズマ化してプラズマガスとして、プラズマガスをプラズマトーチ２の先端に形成されたノズルから噴射して、被加工材Ｗを切断するようになっている。
【００２８】
この実施形態では、プラズマトーチ２は、例えば、ダブルスワール方式のトーチを適用することが可能とされていて、作動ガスがプラズマアークによってプラズマ化されたプラズマガスの旋回流の周囲に、二次ガスの旋回流を供給することにより、プラズマガスの周囲にアシストガスの旋回流を形成して、このプラズマガスをノズルから噴射するようになっている。
また、ダブルスワール方式に限らず他の旋回流方式のトーチを用いることも可能であることは言うまでもない。
【００２９】
具体的には、例えば、図２（Ａ）、図２（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、第１のノズル５１内の中空部に、ノズル基部５０側からプラズマ発生用の電極部（図示略）を挿入して構成されている。
また、ノズル基部５０の基端側の開港からプラズマガスを構成する作動ガスが供給され、この作動ガスは第１のノズル５１の先端に形成された第１の噴出口５２を通じて噴出されるようになっている。
【００３０】
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５４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。
【００３１】
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２（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。
【００３２】
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するようになっている。
【００３３】
そして、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（例えば、空気）によって、プラズマの保護及び形状調整が図られる。
【００３４】
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ている。
そして、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。
【００３５】
位置合わせ機構４は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、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、傾斜機構（トーチ姿勢制御手段）１５と、移動機構（トーチ位置制御手段）１６とを備えている。
【００３６】
傾斜機構１５は、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ようになっている。
移動機構１６は、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）に移動させるようになっている。
【００３７】
この実施の形態では、プラズマトーチ２は定盤３の上方に位置されており、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、すなわち加工軌跡と対応する加工溝を形成して、被加工材Ｗを切断して、開先形状部を構成する切断面（例えば、ルート面、開先面）を形成するようになっている。
【００３８】
プラズマトーチ保持部材１０は、例えば、図３Ａ、図３Ｂ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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とを備えている。
また、移動機構１６は、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きプラズマトーチ保持部材１０及びプラズマトーチ２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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、ＮＣプログラムを格納するメモリ（不図示）とを備え、ハードディスク２４はデータベース（図示せず）を備えている。
データベースには、例えば、プラズマトーチ２の加工軌跡やプラズマトーチ２の傾斜角度等を制御するための制御プログラムと、二次ガスの流量及び切断速度に関する数値データが格納されている。
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。
【００４８】
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、例えば、被加工材Ｗの材質、板厚（等価板厚を含む）、プラズマトーチ２の加工軌跡、開先角度θ等、開先形状部を形成するための種々のデータが入力可能とされている。
【００４９】
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て、入力部２１から入力されたデータに基づいて、位置合わせ機構４（傾斜機構１５及び移動機構１６）を制御するためのプラズマトーチ２の角度、作動ガス流量、電流値、二次ガス流量、加工速度、トーチ高さ等の制御データを演算し、この制御データを位置合わせ機構４に出力して、プラズマトーチ２により被加工材を形成するようになっている。
【００５０】
以下、図４〜図６を参照して、一実施形態に係るプラズマトーチ２の動作手順及び作用について説明する。図４は、制御システム２０によりプラズマトーチ２を作動するためのプログラムに係るフローチャートを示している。また、図５は、ルート面を形成する際のプラズマトーチ２の動作を、図６は、開先面を形成する際のプラズマトーチ２の動作を示す図である。
【００５１】
〔ステップ１〕
まず、図４に示すように、入力部２１から、Ｙ開先形状部を加工するためのデータ（例えば、材質、板厚、加工軌跡、開先角度θ等）を入力する（Ｓ１）。
〔ステップ２〕
次に、演算部２２は、ステップ１において入力部２１から入力されたＹ開先形状部を加工するためのデータをハードディスク２４に格納されたデータベース等を参照して、ルート面加工条件、例えば、プラズマトーチ２の角度、作動ガス流量、電流値、二次ガス流量、加工速度、トーチ高さ、切幅補正量等を設定する（Ｓ２）。
〔ステップ３〕
次いで、演算部２２は、ドライバ２６等に、ステップ２において設定したルート面加工条件を出力して、プラズマトーチ２の角度、作動ガス流量、電流値、二次ガス流量、加工速度、トーチ高さ等を調整するとともに、プラズマトーチ２をルート面の加工軌跡にしたがって移動して、プラズマトーチ２の進行方向右側にルート面を形成する（Ｓ３）。
【００５２】
ステップ３を実行することで、図５に示すように、プラズマトーチ２は、被加工材Ｗにルート面Ｒを形成する。図５（Ａ）は、プラズマガスＰをプラズマトーチ２の軸線Ｏ１方向の基端から先端に向かって見た図を、図５（Ｂ）は、プラズマトーチ２の後方から進行方向前方に向かって見た図を示している。
【００５３】
プラズマトーチ２は、図５（Ａ）に示すように、矢印Ｖ１で示す方向に向かって移動する。プラズマトーチ２から噴射されたプラズマガスＰは、矢印Ｖ１１方向（右旋回）の旋回流が形成されるとともに、プラズマガスＰの周囲にはアシストガスの旋回流が形成されるようになっている。
このように、プラズマガスＰ及びアシストガスの旋回流が、プラズマトーチ２から見て右旋回Ｖ１１である場合、プラズマトーチ２の進行方向Ｖ１の右側に加工溝の右側の面にルート面Ｒが形成される。
【００５４】
〔ステップ４〕
次に、演算部２２は、ステップ１において入力部２１から入力されたＹ開先形状部を加工するためのデータをハードディスク２４に格納されたデータベース等を参照して、開先面加工条件、例えば、プラズマトーチ２の角度、作動ガス流量、電流値、二次ガス流量、加工速度、トーチ高さ、切幅補正量等を設定する（Ｓ４）。
〔ステップ５〕
次いで、演算部２２は、ドライバ２６等に、ステップ４において設定した開先面加工条件を出力して、プラズマトーチ２の角度、作動ガス流量、電流値、二次ガス流量、加工速度、トーチ高さ等を調整するとともに、ルート面を形成する際のプラズマトーチ２の移動方向と反対向きに設定された開先面を形成する際の加工軌跡にしたがって移動して、プラズマトーチ２の進行方向左側に開先面を形成する（Ｓ５）。
【００５５】
ステップ５を実行することで、図６に示すように、プラズマトーチ２は、被加工材Ｗに開先面Ｋを形成する。図６（Ａ）は、プラズマガスＰをプラズマトーチ２の軸線Ｏ１方向の基端から先端に向かって見た図を、図６（Ｂ）は、プラズマトーチ２の進行方向前方から進行方向後方に向かって見た図を示している。
【００５６】
プラズマトーチ２は、図６（Ａ）に示すように、矢印Ｖ２で示す方向に向かって移動する。プラズマトーチ２から噴射されたプラズマガスＰ及びアシストガスの旋回流は、矢印Ｖ１１方向（右旋回）とされている。
このように、プラズマガスＰ及びアシストガスの旋回流が、プラズマトーチ２から見て右旋回Ｖ１１である場合、プラズマトーチ２の進行方向Ｖ２の左側の面に開先面Ｋを形成することができる。
【００５７】
以下、図７を参照して、一実施形態に係るＹ開先形状部の形成について説明する。
まず、図７（Ａ）に示すように、例えば、周囲に右回りの旋回流が形成されたプラズマガスＰをプラズマトーチ２から噴射して、プラズマトーチ２を矢印Ｖ１で示す方向に移動して被加工材Ｗにルート面Ｒを形成する。このとき、プラズマガスＰの旋回流はＶ１１で示すように右旋回であるので、プラズマトーチ２の移動方向Ｖ１の右側の面にルート面Ｒを形成することができる。
【００５８】
次に、図７（Ｂ）に示すように、プラズマトーチ２を開先面Ｋと対応する開先角度θに合わせて傾斜させ、プラズマトーチ２を移動軌跡に沿ってルート面Ｒを形成したときと反対方向の矢印Ｖ２方向に移動させて、開先面Ｋを形成する。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）を行うことにより、図７（Ｃ）に示すようなＹ開先形状部を形成することができる。
【００５９】
一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、プラズマ加工によってＹ開先形状部を形成する場合に、プラズマガスＰの旋回流の方向Ｖ１１とプラズマトーチ２の移動方向Ｖ１とが同じ方向となる側の面に開先面Ｋを形成することにより、開先面Ｋとルート面Ｒとの角部が溶融して丸みがつくのを抑制することができる。さらに、開先面を形成する際に生じた溶融金属がルート面に付着するのを抑制することができる。
【００６０】
また、プラズマガスＰの旋回流の方向Ｖ１１とプラズマトーチ２の移動方向Ｖ１とが同じ方向となる側の面に開先面Ｋを形成することにより、開先面Ｋを切断する際におけるプラズマトーチ２の移動速度を大幅に低下させる必要性が軽減され、開先面Ｋを効率的に形成することができる。
【００６１】
また、ルート面Ｒを形成した後に、プラズマトーチ２を交換することなく、ルート面Ｒを形成した際の起点側に戻る際の移動を利用して開先面Ｋを加工することができるので、開先面Ｋを形成する際にプラズマトーチ２を、ルート面Ｒを形成する起点側に一旦戻す場合と比較して無駄な移動がなくなり、Ｙ開先形状部を短時間で効率的に形成することができる。
【００６２】
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。
例えば、上記実施の形態においては、旋回流が右向きに旋回する場合について説明したが、左向きの旋回流を形成するプラズマトーチ２を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、プラズマトーチ２を交換することなく、ルート面Ｒを形成した際の起点側に戻る際の移動を利用して開先面Ｋを加工する場合について説明したが、プラズマトーチ２をルート面Ｒを形成した際の起点側に戻して、プラズマガスにルート面Ｒを形成したときと反対向きの旋回流を生じさせるプラズマトーチ２と交換したうえで、ルート面Ｒを形成したときと同じ方向にプラズマトーチ２を移動させながら開先面Ｋを加工する構成としてもよい。
【００６４】
（実施例）
次に、本発明に係わる実施例について説明する。
図８は、本発明の効果を確認するための実施例に係る写真であり、図８（Ａ）は本発明の実施例を、図８（Ｂ）は比較例を説明する写真である。また、図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、左側は開先形状部の側面図を、右側は開先形状部の正面図を示している。
本発明によると、開先面を形成する際に、角部に丸みがつくことがなくなった。また、従来、図８（Ｂ）に示すように、ルート面に溶融金属が連続して付着していたのが、図８（Ａ）に示すように、ほとんど見られなくなり、ルート面の品質が大幅に向上することが確認された。
【００６５】
実施例及び比較例における開先形状及び開先形状加工条件は、以下のとおりである。
被加工材Ｗの板厚：１６ｍｍ、ルート面の高さ：７ｍｍ、開先角度θ：５０°、開先面形成時の等価板厚：１１．７ｍｍ
［ルート面の形成条件］
プラズマトーチの傾斜角度：９０°、作動ガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ、電流値：１６５Ａ、二次ガス流量：３０Ｌ／ｍｉｎ、加工速度１７００ｍｍ／ｍｉｎ、トーチ高さ：４ｍｍ
［開先面の形成条件］
プラズマトーチの傾斜角度：５０°、作動ガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ、電流値：１６５Ａ、二次ガス流量：３０Ｌ／ｍｉｎ、加工速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ（ルート面加工時と反対向き）、トーチ高さ：４ｍｍ
なお、比較例では、開先面の形成は、加工速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ（ルート面加工時と同じ向き）とした。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る開先加工方法、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よれば、旋回流が形成されたプラズマガスによりＹ開先形状部を形成する場合に、溶融して丸みがつくのを抑制してＹ開先形状部を効率的に形成することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｏ１  トーチの軸線
Ｐ  プラズマガス
Ｗ  被加工材
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
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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