(57)【要約】【課題】被加工材に対しアーク加工を施す際に生じる磁気ぶきを防止し、品質の劣化や加工の停止等の発生を低減する。【解決手段】被加工材に対するアーク加工の進行に伴って、被加工材に於けるアース位置を変化させる。切断装置Ａは、電極を有するプラズマ切断トーチ４と、フレーム２及び横行キャリッジ３からなる移動手段と、被切断材を載置する切断定盤７と、電源装置１２と、スイッチ１３ａ〜１３ｆを介して切断定盤７に於ける複数の異なる位置（アース位置７ａ〜７ｆ）に接続されたキャプタイヤ１１と、切断トーチ４の被切断材Ｂに於ける位置を認識する認識手段（制御装置８）と、認識した位置に応じてスイッチ１３ａ〜１３ｆを選択的に制御する制御部１４を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工工具となる電極と被加工材とを電源を介して接続し、前記電極と被加工材との間にアークを形成して被加工材に対して所定の加工を行うアーク加工方法であって、被加工材に対するアーク加工の進行に伴って、被加工材に於ける電源の接続位置を変化させることを特徴とするアーク加工方法。
【請求項２】
アーク加工の進行に伴う被加工材に於ける電源の接続位置を、アーク加工の進行方向に対して交差する方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載したアーク加工方法。
【請求項３】
アーク加工の進行に伴う被加工材に於ける電源の接続位置を、アーク加工の進行方向に対して並行する方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載したアーク加工方法。
【請求項４】
電極を有する加工工具と、前記加工工具を移動させる移動手段と、被加工材を載置する載置手段と、加工工具の電極と接続された電源と、前記電源と接続された複数の通電材であって夫々通電し或いは遮断するスイッチを介して被加工材に於ける複数の異なる位置に接続された通電材と、加工工具の被加工材に於ける位置を認識する認識手段と、前記認識手段で認識した位置に応じて前記複数の通電材のスイッチを選択的に制御する制御手段と、を有することを特徴とするアーク加工装置。
【請求項５】
前記認識手段が、前記移動手段の移動位置から加工工具の被加工材に於ける位置を認識するものであることを特徴とする請求項４に記載したアーク加工装置。
【請求項６】
前記認識手段が、前記移動手段又は加工工具を検出するセンサーであり、該センサーによって加工工具の被加工材に於ける位置を認識するものであることを特徴とする請求項４に記載したアーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材と電極との間で放電させてアークを形成し、このアークの熱を利用して加工する際に、被加工材が有する磁気による加工品質に与える悪影響や加工の進行に与える悪影響を軽減し得るようにしたアーク加工方法と、このアーク加工方法を実現するアーク加工装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に利用されている代表的なアーク加工方法としては、アーク溶接やプラズマアーク切断、プラズマアーク溶接、プラズマアーク溶射等がある。アーク加工方法では、被加工材を一方の電極とするため、通電性を有する材料であることが必須であり、一般的には鋼材やステンレス鋼材等の鉄系金属や、アルミニウムを代表とする非鉄金属を対象として利用している。
【０００３】
例えば鋼板をアーク溶接する場合、溶接トーチに設けた電極或いは電極としての溶接心線と被溶接材を電源を介して接続しておき、電極を溶接部位に対向させると共に該電極の周囲にフラックスや炭酸ガス等を噴射しつつ電極と被溶接材との間に通電してアークを形成し、このアーク熱によって被溶接材の母材及び溶接心線を溶融させることで溶接するものである。
【０００４】
またプラズマアーク切断は、切断トーチに設けた電極と被切断材を電源を介して接続しておき、電極の周囲にプラズマガスを供給して通電することでプラズマアークを形成すると共に被切断材の切断部位に向けて噴射し、このプラズマアークの熱によって被切断材の母材を溶融すると共に溶融物を排除することで該被切断材に対し厚さ方向に貫通した溝を形成しつつ、切断トーチを被切断材の面内で移動させることで切断するものである。
【０００５】
電源と被溶接材や被切断材等の被加工材は、キャップタイヤコードによって直接接続されていることもあり、被加工材を載置する定盤を介して接続されていることもある。一般的にアーク溶接を行う場合には電源と被加工材は直接接続され、プラズマアーク切断を行う場合には電源と被加工材は定盤を介して間接的に接続される。通常、被加工材に於ける電源との接続位置は、加工を開始する際に設定された後は、目的の加工が終了するまで変更することはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鉄は強磁性材料であり、鉄系金属は磁化し易いという性質を有し、ショットブラスト等によって表面硬化させたり、圧延や熱処理の過程で、更に、荷扱いに於けるリフティングマグネットによる吸着の過程で磁化する。またアーク加工を行う場合、電源−電極−被加工材−電源という回路が形成されることとなり、このアーク加工を進行させる過程で流れる電流によって被加工材が磁化する。
【０００７】
アーク加工を行うに際し、磁化した状態の被加工材に対して該被加工材に電流を流すと、残留磁気の磁界が揃って強い磁力が発生し、電極との間で形成されているアークを曲げたり拡散させて集中性を欠かせ（このような現象を現場的に「磁気ぶき」といい、以下この言葉を用いることにする）、この結果、アーク加工の品質（溶接ビードの品質や切断面の品質等）が劣化したり、アーク加工の継続が困難になるという問題が生じる。
【０００８】
特に、高張力鋼は、強磁性材料であるニッケルやコバルトを合金成分としており、且つ炭素量が多く硬い材料は磁気を帯び易く逃げ難いという性質を有しているため、アーク溶接やプラズマアーク切断を行っている途中で磁気ぶきが発生して加工品質が劣化し、極端な場合にはアーク加工が中断してしまうという問題が生じ易い。
【０００９】
本件発明者は、磁気ぶきの可能性の高い被加工材に対し、加工品質を保持してプラズマアーク切断を継続させる実験を行った。この結果、プラズマアークを形成する際の電流値を約３０％小さくすると共に切断速度を約３０％低下させることで、切断面の品質を保持して切断加工を継続することが出来た。しかし、切断速度を約３０％程度低下させるのでは、被加工材に対する加工時間が掛かることとなり好ましいことではない。
【００１０】
本発明の目的は、磁気ぶきに起因する品質の劣化や加工の停止等の加工不良の発生を低減することが出来るアーク加工方法と、このアーク加工方法を実現したアーク加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本件発明者が種々の実験を重ねた。その結果、アーク加工は、被加工材の加工位置とこの加工位置で対向している電極との間に電流を流すのであり、被加工材に於ける電流の流れ方向は前記加工位置と被加工材に接続された電源（キャップタイヤ）を結ぶ方向となること、またアーク加工に於いて、被加工材に対するキャップタイヤの接続位置は加工開始時に設定されアーク加工中は接続位置を維持するため、同方向への磁気が強くなって磁気ぶきが発生すること、を推定することが出来た。
【００１２】
また磁気ぶきによるアーク加工に対する悪影響を排除し或いは影響を小さくするには、磁気ぶきをなくすか或いは磁気の作用を可及的に小さくすれば良いこと、そして被加工材に残留した磁気或いはアークを形成するのに伴って発生した磁気をアーク加工の進行に伴って脱磁又は消磁すれば良いこと、更に、被加工材に残留した磁気を脱磁或いは消磁するには残留している磁気の方向とは反対の向きを持った磁気を作用させれば良いこと、等の結論を得た。
【００１３】
従って、本発明に係る第１のアーク加工方法は、加工工具となる電極と被加工材とを電源を介して接続し、前記電極と被加工材との間にアークを形成して被加工材に対して所定の加工を行うアーク加工方法であって、被加工材に対するアーク加工の進行に伴って、被加工材に於ける電源の接続位置（以下「アース位置」という）を変化させることを特徴とするものである。
【００１４】
上記第１のアーク加工方法に於いて、アーク加工の進行に伴う被加工材に於けるアース位置を、アーク加工の進行方向に対して交差する方向に変化させることが好ましい。
【００１５】
また上記第１のアーク加工方法に於いて、アーク加工の進行に伴う被加工材に於けるアース位置を、アーク加工の進行方向に対して並行する方向に変化させることでも良い。
【００１６】
また本発明に係る第１のアーク加工装置は、電極を有する加工工具と、前記加工工具を移動させる移動手段と、被加工材を載置する載置手段と、加工工具の電極と接続された電源と、前記電源と接続された複数の通電材であって夫々通電し或いは遮断するスイッチを介して被加工材に於ける複数の異なる位置に接続された通電材と、加工工具の被加工材に於ける位置を認識する認識手段と、前記認識手段で認識した位置に応じて前記複数の通電材のスイッチを選択的に制御する制御手段とを有するものである。
【００１７】
上記第１のアーク加工装置に於いて、認識手段が、前記移動手段の移動位置から加工工具の被加工材に於ける位置を認識するものであることが好ましい。
【００１８】
また上記第１のアーク加工装置に於いて、認識手段が、前記移動手段又は加工工具を検出するセンサーであり、該センサーによって加工工具の被加工材に於ける位置を認識するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る第１のアーク加工方法（以下、単に「加工方法」という）では、加工の進行に伴って被加工材に於ける電源の接続位置を変化させることで、被加工材に於ける電流の流れ方向を変化させることが出来る。この結果、アース位置を変化させる都度、残留している磁気の方向を変化させることとなり、磁気の影響を軽減することが出来、磁気ぶきの発生をなくすことが出来る。このため、品質を保持してアーク加工を継続することが出来る。
【００２０】
特に、アースの位置の変化をアーク加工の進行方向に対して交差する方向、或いは並行する方向とすることによって、変化前と変化後の電流の流れ方向を略反対方向とすることが可能となり、これに伴って磁気の方向も略反対となる。この結果、残留磁気を少なくして磁気ぶきをなくすことが出来、品質を保持してアーク加工を継続することが出来る。
【００２１】
本発明に係るアーク加工装置（以下、単に「加工装置」という）では、例えば定盤等の載置手段に被加工材を載置し、該被加工材の異なる位置にスイッチを設けた複数の通電材を接続すると共に該通電材を電源と接続し、更に、認識手段によって認識した加工工具の被加工材に於ける位置に応じてスイッチを選択的に制御することが出来る。このため、アーク加工の進行に伴う加工工具の被加工材に於ける位置に応じて適宜アース位置を選択することが可能となり、被加工材に於ける電流の流れ方向を選択的に変化させることが出来る。従って、被加工材に於ける残留磁気の影響を軽減して磁気ぶきを防止することが出来、これにより、品質を保持してアーク加工を継続することが出来る。
【００２２】
上記第１の加工装置に於いて、移動手段の移動位置から加工工具の被加工材に於ける位置を認識し、或いはセンサーによって加工工具の被加工材に於ける位置を認識することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る加工方法と加工装置の好ましい形態について説明する。本発明の加工方法は、アーク溶接やプラズマアーク切断に代表されるアーク加工を行う際に、磁気ぶきによる加工品質の劣化を軽減し、或いは磁気ぶきによる加工の遮断をなくすようにしたものである。本発明は、磁気ぶきは、被加工材に電流を流したときに該被加工材の残留磁気の磁界が揃って極めて強い磁力が発生することに起因する、との知見に基づいてなされたものである。
【００２４】
このため、本発明では、被加工材に於けるアース位置を複数設定しておき、加工の進行に伴って前記アース位置を選択的に変更することで被加工材に於ける電流の流れ方向を変化させ、この電流の流れ方向の変化に伴う磁力の方向の変化によって被加工材に残留している磁気を脱磁し、これにより、磁力の影響を軽減させ、且つ磁気ぶきの発生をなくすようにしている。
【００２５】
本発明に於いて、アーク加工の進行に伴って選択的に変更するアース位置は、アーク加工の進行方向に対し交差する方向、又はアーク加工の進行方向に対して並行する方向である。アーク加工の進行方向に対し交差する方向とは、切断予定線や溶接予定線等のアーク加工予定線に沿った方向であるアーク加工の進行方向に対して交差していれば良く、交差角度を問うものではない。同様に、アーク加工の進行方向に対して並行する方向とは、アーク加工の進行方向に対し前後方向であれば良く、平行であることを限定するものではない。
【００２６】
従って、アーク加工の進行に伴ってアース位置を選択的に変更する場合、アーク加工の進行方向に対して４５度前方から４５度後方に変更するような場合であっても、本発明の範囲である。
【００２７】
アーク加工の進行に伴ってアース位置を選択的に変更するに際し、変更させる基準としては、加工時間、加工長さ、アース加工条件（加工電流や加工速度等）、加工位置、被加工材に於ける磁性や磁力状態等があり、これらの中から１又は複数を選択して基準とすることが好ましい。また、アーク加工が定時的にアークのオン・オフを繰り返すような場合には、このアークのオン・オフを基準とすることも可能である。更に、被加工材に対する加工領域を設定しておき、加工領域の境界を基準とすることでも良い。
【００２８】
アーク加工の加工時間を基準とする場合、予めアース位置を選択的に変更するための基準となる時間を設定しておき、アーク加工を開始した後の時間をセンサー（例えばタイマー）によって計測すると共に計測した時間が設定時間と等しくなったときにアース位置を選択的に変更することで、磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【００２９】
またアーク加工の加工長さを基準とする場合、予めアース位置を選択的に変更するための基準となる加工長さを設定しておき、アーク加工を開始した後の加工長さを、加工工具を移動させる移動手段の移動量を１個又は２個のロータリーエンコーダーによって計測すると共に計測した加工長さが設定した加工長さと等しくなったときにアース位置を選択的に変更することで磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【００３０】
アーク加工の加工条件（加工電流や加工速度等）を基準とする場合、予めアース位置を選択的に変更するための基準となる加工電流，加工速度を設定しておき、アーク加工を開始した後の時間をセンサー（例えばタイマー）によって計測すると共に計測した時間が設定時間と等しくなったときにアース位置を選択的に変更することで、磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【００３１】
アーク加工位置を基準とする場合、予めアース位置を選択的に変更するための基準となる加工位置（加工領域）とアース位置との関係を設定しておき、アーク加工を開始した後、連続的に或いは定時的に加工工具の位置（加工領域）を検出し、検出した位置に応じてアース位置を選択的に変更することで、磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【００３２】
またアース位置を選択的に変更する際の基準として被加工材に於ける磁性や磁力状態を設定する場合、予め被加工材の磁気を計測するセンサー（例えばガウスメーター）を配置しておくと共にアース位置を選択的に変更するための基準値を設定しておき、該センサーによって基準値を検出したときにアース位置を選択的に変更することによって磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【００３３】
またアークのオン・オフを基準とする場合には、アーク加工の時間や加工長さの如何に関わらず、アークをオン又はオフしたときにアース位置を選択的に変更することで磁気ぶきを防ぐことが可能である。
【００３４】
更に、被加工材に対する加工領域を設定すると共に境界線を基準とした場合、加工工具が前記境界線を通過したことをセンサー（例えば境界線に沿って配置した接触型スイッチ或いは非接触型スイッチ）によって検知する毎にアース位置を選択的に変更することで、磁気ぶきを防ぐことが可能である。
【００３５】
アース位置を選択的に変更する場合、アーク加工装置を制御する制御装置のプログラムでの指令コードを利用してアース位置を選択することが可能である。また、予めプログラム上で磁気ぶきが発生する可能性の有無について検討しておき、磁気ぶきが発生しそうであると想定したとき、プログラム上でアース位置の選択と変更を指定し得るようにすることも可能である。更に、アーク加工装置の操作盤にアース位置を選択して切り換える選択スイッチを設けておき、アーク加工の進行に伴って作業員が磁気ぶきの危険があると判断したとき、プログラムの実行とは無関係に選択スイッチを操作してアース位置を変更し得るように構成することも可能である。
【００３６】
アース位置に於ける被加工材とキャプタイヤとの接続構造は特に限定するものではなく、一般的なクランプ機構を用いることで良い。特にアーク加工が溶接であるような場合、被加工材とキャプタイヤとをクランプによって接続するのが一般的である。またアーク加工がプラズマ加工であるような場合、被加工材を鋼製の定盤に載置しておき、この定盤にキャプタイヤを接続してアース位置とするのが一般的である。
【００３７】
アース位置を選択的に変更する場合、予め被加工材に電源と接続された複数のキャプタイヤを接続しておき、これらのキャプタイヤと電源との接続を選択的に切り換えることで実現が可能である。即ち、各キャプタイヤと電源との間にスイッチを介在させておき、このスイッチを選択してオン・オフすることでアース位置を選択的に変更することが可能である。
【００３８】
従って、予め設定された加工を開始するに当たって、１の電源から複数のキャプタイヤを導出させると共に該キャプタイヤを被加工材に接続しておき、該被加工材と加工工具の電極との間に通電して被加工材に対し目的のアーク加工を開始した後、アーク加工の時間や加工長さ被加工材に於ける磁性や磁力の状態を計測し、これらの計測値の増加に伴って、被切断材に於けるアース位置を適宜選択的に変更することで、被加工材に於ける電流の流れる経路を変更し、これに伴って、被加工材に残留する磁気が限度を越えた値になることを防ぐことが可能であり、磁気ぶきを防ぐことが可能となる。
【実施例１】
【００３９】
次に、上記アーク加工方法を実現するアーク加工装置の実施例について図を用いて説明する。本実施例では、アーク加工方法としてプラズマ切断方法を採用しており、アーク加工装置はプラズマ切断装置として構成されている。従って、図１はプラズマ切断装置の全体構成を模式的に説明する図である。図２は加工工具としてのプラズマ切断トーチとアース位置との関係を模式的に説明する図である。図３は切断の進行に伴ってアース位置を選択的に変更するように制御する制御部のブロック図である。
【００４０】
図に於いて、プラズマ切断装置（切断装置）Ａは、平行に敷設された一対のレール１に載置され、このレール１上を走行し得るように構成された門型のフレーム２と、フレーム２に載置されレール１に対し直交する方向に横行し得るように構成された横行キャリッジ３と、横行キャリッジ３に搭載されたプラズマ切断トーチ（切断トーチ）４と、を有して構成されている。
【００４１】
フレーム２は、夫々のレール１に載置されたサドル２ａと、レール１と直交方向に配置されサドル２ａを連結するガーター２ｂとを有しており、サドル２ａに設けた走行モータ５の駆動を制御することで、レール１に沿ってｘ−ｘ方向に所定の速度で走行し得るように構成されている。横行キャリッジ３には横行モータ６が設けられており、該横行モータ６の駆動を制御することで、搭載した切断トーチ４をフレーム２のガーター２ｂに沿って横行させて、レール１に対し直交方向であるｙ−ｙ方向に横行させ得るように構成されている。
【００４２】
従って、走行モータ５と横行モータ６の駆動を同時に制御することで、フレーム２の走行と横行キャリッジ３の横行を制御し、これによって、横行キャリッジ３に搭載した切断トーチ４を二次元的に所望の速度で移動させることが可能である。このため、横行モータ５，横行モータ６の駆動量を夫々積算することで、切断トーチ４の移動距離を演算することが可能である。
【００４３】
一対のレール１の間に被切断材Ｂを載置する切断定盤７が配置されている。切断定盤７は、載置した被切断材Ｂを安定した平面を保持する機能と、且つ被切断材Ｂに対する切断に伴って発生するスラグが切断に悪影響を与えることのない機能、を有している。このような機能を有する切断定盤７としては、フレームの上部に所定の間隔で複数のフラットバーを起立させ、該フラットバーに被切断材Ｂを載置し得るように構成したもの、或いはフレームの上部にレール１に沿った方向及びレール１に直交する方向に所定の間隔で複数のバー材を起立させ、該バー材の頂部に被切断材Ｂを載置し得るように構成したもの等があり、何れも好ましく利用することが可能である。
【００４４】
またアーク加工が溶接のような場合、定盤は単に被溶接材を水平に載置し得るように構成されたものであって良い。
【００４５】
フレーム２のサドル２ａには、切断装置Ａの動作を制御する制御装置８が搭載されている。この制御装置８は数値制御（ＮＣ）装置からなり、予め被切断材Ｂから切断し得る形状や該形状の切断手順、予め設定された動作の手順（例えば被切断材Ｂに穴明けするピアシング動作や切断動作に於ける各モータ５，６の駆動手順や電源装置１２やプラズマガスの供給装置，冷却水の供給装置等の動作手順）、等を記憶させた記憶部や、切断すべき形状を呼び出して必要な寸法を入力する入力部８ａ、呼び出された形状情報を表示し且つ入力された情報を表示するディスプレイ８ｂ、入力情報等を一時的に記憶しておく一時記憶部、演算部、等を有している。
【００４６】
切断トーチ４は中心に図示しない電極を有しており、該電極の周囲にプラズマガスを供給すると共に電極と被切断材Ｂとの間で放電させることで、プラズマガスをプラズマ化して噴射し、この噴射されたプラズマアークの熱エネルギーによって被切断材Ｂの母材を溶融させ、且つ切断トーチ４を移動させつつ、溶融物を母材から排除することで切断するものである。
【００４７】
プラズマトーチとしては、移行式プラズマトーチと、非移行式プラズマトーチがある。特に鋼板からなる被切断材Ｂを切断する、切断トーチ４としては、移行式プラズマトーチを用いるのが一般的である。また非移行式プラズマトーチは極めて薄い材を切断する場合、或いは溶接トーチとして用いることが多い。
【００４８】
移行式プラズマトーチは、電極と該電極の周囲に装着されたノズルとの間で放電することで電極の周囲に供給されたプラズマガスをプラズマ化してパイロットアークを形成し、このパイロットアークをノズルから噴射して被加工材に到達したとき、電極とノズルとの放電を停止し、同時に電極と被加工材との間で放電してプラズマアークを形成するものであり、このプラズマアークを利用して目的の加工を行うのである。
【００４９】
従って、切断トーチ４には電極に通電するキャプタイヤ、及びノズルに通電するキャプタイヤからなるキャプタイヤ１０が接続され、被切断材Ｂには該被切断材Ｂに通電するキャプタイヤ１１が接続されており、これらのキャプタイヤ１０，１１は電源装置１２に接続されている。
【００５０】
尚、切断トーチ４には、プラズマガスを供給するホース類（図示せず）や、電極及びノズルを冷却する冷却水の供給及び排出を行うホース類（図示せず）が接続されている。
【００５１】
被切断材Ｂを電源装置１２に接続するキャプタイヤ１１は、被切断材Ｂに直接接続されていても良く、切断定盤７に接続されていても良い。本実施例では、キャプタイヤ１１は切断定盤７の複数の位置に接続されており、これらの接続位置を選択して切り換えることが可能なように構成されている。
【００５２】
即ち、図２に模式的に示すように、キャプタイヤ１１は一対のレール１に沿って敷設されており、切断定盤７の幅方向の両側で且つ長さ方向（レール１に沿った方向）の両端部の近傍と略中央の３個所の合計６個所（アース位置７ａ〜７ｆ）に接続されている。各アース位置７ａ〜７ｆは、スイッチ１３ａ〜１３ｆを介してキャプタイヤ１１と接続されており、これらのスイッチ１３ａ〜１３ｆを選択的に開閉することで、被切断材Ｂに於けるアース位置を選択することが可能である。
【００５３】
電源装置１２には、スイッチ１３ａ〜１３ｆを駆動するための制御部１４が設けられている。この制御部１４は、図３に示すように、予めスイッチ１３ａ〜１３ｆの動作順位や切断トーチ４の位置に応じた動作すべきスイッチの条件，被切断材の板厚や材質に対応させたスイッチ１３ａ〜１３ｆを動作させるべき切断長さや切断トーチ４の稼働時間，被切断材Ｂに於ける磁力や磁性状態等の動作条件を含む情報を記憶した記憶部１４ａと、実際の被切断材Ｂの板厚や材質の情報を一時的に記憶する一時記憶部１４ｂと、演算部１４ｃとを有しており、入力装置としての制御装置８と接続されている。
【００５４】
上記制御部１４では、制御装置８の入力部８ａから被切断材Ｂの板厚や材質等の情報が入力されると、入力されたデータは制御装置８を介して伝達され、記憶部１４ｂに一時記憶されると共に記憶部１４ａから必要な情報が読み出されるように構成されている。
【００５５】
またスイッチ１３ａ〜１３ｆの選択条件（アース位置を選択的に変更する際の基準）を切断トーチ４による切断長さとして設定した場合には、制御装置８から各モータ５，６に対する駆動指令信号が演算されて切断長さの情報として制御部１４に伝達される。同様にスイッチ１３ａ〜１３ｆの選択条件が切断トーチ４の稼働時間（プラズマアークを形成している時間）であるような場合には、制御装置８から電源装置１２に対する駆動指令信号が出されている時間が積算され、時間情報として制御部１４に伝達される（この場合、電源装置１２自体で稼働時間を計測しても良いことは当然である）。
【００５６】
またスイッチ１３ａ〜１３ｆの選択条件をプラズマアークのオン・オフとする場合には、制御装置８からプラズマアークのオン信号又はオフ信号が制御部１４に伝達される。更に、スイッチ１３ａ〜１３ｆの選択条件を被加工材に設定した加工領域の境界線とする場合には、レール１に沿って前記境界線に対応する位置にセンサー（図示せず）を配置すると共にガーター２ｂに沿って前記境界線に対応する位置にセンサー（図示せず）を配置しておき、何れかのセンサーがフレーム２，横行キャリッジ３を検知する毎に該センサーからの信号が制御部１４に伝達される。
【００５７】
また、スイッチ１３ａ〜１３ｆの選択条件を被切断材Ｂに於ける磁性や磁力状態とする場合には、予め被切断材Ｂの所定位置に磁気を計測するセンサーを配置しておき、該センサーからの計測データが制御部１４に伝達される。
【００５８】
スイッチ１３ａ〜１３ｆの動作順位は特に限定するものではなく、スイッチ１３ａからスイッチ１３ｆを単純に順次動作させることでも良く、また被切断材Ｂに於ける切断トーチ４を位置を認識しつつ、該切断トーチ４に近い２個〜４個のスイッチを順次動作させるようにしても良い。
【００５９】
上記の如く構成された切断装置Ａにより被切断材Ｂを切断するに際し、アース位置７ａ〜７ｆを選択的に変更する手順について図２を用いて説明する。この例では、アース位置７ａ〜７ｆを変更する際の条件を切断トーチ４の稼働時間とする。
【００６０】
先ず、被切断材Ｂに対する切断を開始するに当たって、制御装置８により被切断材Ｂから切断すべき形状や数等の条件、被切断材Ｂの板厚や材質等の条件等、必要なデータを入力する。このデータの入力により、制御部１４ではスイッチ１３ａ〜１３ｆを選択的に切り換える際の時間が読み出される。
【００６１】
被切断材Ｂに対する切断に必要なデータを入力した後、切断開始を指令すると、切断トーチ４は被切断材Ｂに於けるピアシング位置に移動し、該位置でプラズマアークを形成して被切断材Ｂに対するピアシング加工の開始が指令される。このとき、各スイッチ１３ａ〜１３ｆは全てがオフの状態であり、切断定盤７と電源装置１２とは電気的に非接続状態にある。
【００６２】
ピアシング開始信号に応じて、切断トーチ４に於ける電極とノズルとの間で放電してパイロットアークが形成されてノズルから噴射される。そして、パイロットアークが被切断材Ｂと接触したとき、スイッチ１３ａにオン信号が伝達され、アース位置７ａと電源装置１２とが接続される。従って、被切断材Ｂに於ける通電経路は、切断トーチ４とアース位置７ａを結ぶ経路となり、該経路に沿って磁気が作用し、切断トーチ４の稼働時間の増加に伴って残留磁気も増加する。
【００６３】
切断トーチ４に於けるプラズマアークの形成と同時に、稼働時間が計測され、計測された時間のデータが制御部１４に伝達される。制御装置８から制御部１４に伝達された切断トーチ４の稼働時間のデータが予め設定された切断に必要なデータに応じて読み出した時間と一致したとき、先ずスイッチ１３ｂ又はスイッチ１３ｃ或いはスイッチ１３ｄの何れか（スイッチ１３ｂ）にオン信号が伝達され、次いでスイッチ１３ａにオフ信号が伝達される。
【００６４】
従って、被切断材Ｂに於ける切断トーチ４からアース位置７ａに形成されていた通電経路は、切断トーチ４からアース位置７ｂを結ぶ経路に変更され、該経路に磁気が作用する。切断トーチ４からアース位置７ｂを結ぶ経路に作用する磁気は、切断トーチ４からアース位置７ａを結ぶ経路に残留した磁気とは方向が反対となり、前記残留磁気を相殺するように作用する。即ち、被切断材Ｂに於ける通電経路が、切断トーチ４からアース位置７ｂに変更されるのに伴って、該経路に作用する磁気は、切断トーチ４からアース位置７ａに至る通電経路に既に残留している磁気の影響を受け、新たな残留磁気の発生をなくすると共に残留している磁気を減少させる。
【００６５】
切断トーチ４による被切断材Ｂに対する切断の進行に伴って切断トーチ４の位置が変化する。この場合であっても、切断トーチ４の稼働時間が予め設定された時間と一致する毎に、現在のアース位置（７ｂ）を切断トーチ４の進行方向に交差する方向にあるアース位置（アース位置７ａ，７ｃ）に選択的に変更し（スイッチ１３ｂのオフと、スイッチ１３ａ，１３ｃのオン）、或いは進行方向に平行する方向にあるアース位置（アース位置７ｄ，７ｆ）に選択的に変更することで現在形成されている通電経路を変更し、現在の通電経路に作用している残留磁気を、新たに形成された通電経路に作用する磁気によって相殺することが可能であり、これにより、磁気ぶきを防止することが可能である。
【００６６】
上記の如くして被切断材Ｂに対する切断トーチ４の稼働時間の増加に伴って、アース位置７ａ〜７ｆを選択的に変更（スイッチ１３ａ〜１３ｆのオン・オフ）することで、被切断材Ｂに於ける残留磁気の影響を低減することが可能となり、磁気ぶきによる切断に対する影響を排除することが可能となる。
【００６７】
上記実施例では、切断トーチ４の稼働時間を基準としてスイッチ１３ａ〜１３ｆを選択的にオン・オフしてアース位置７ａ〜７ｆの変更を行ったが、切断トーチ４による被切断材Ｂの切断長さを基準とした場合であっても、切断トーチ４のオン・オフを基準とする場合であっても、切断領域の境界線を基準とする場合であっても、更に、被切断材Ｂの磁気或いは磁力の状態を基準とする場合であっても、同様の手順でスイッチ１３ａ〜１３ｆを選択して順に動作させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
上記本発明では、プラズマ切断の場合に限らず、加工工具と被加工材との間に通電して加工する溶接や溶射等の方法，装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】プラズマ切断装置の全体構成を模式的に説明する図である。
【図２】加工工具としてのプラズマ切断トーチとアース位置との関係を模式的に説明する図である。
【図３】切断の進行に伴ってアース位置を選択的に変更するように制御する制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ａ                        プラズマ切断装置（切断装置）
Ｂ                        被切断材
１                        レール
２                        フレーム
２ａ                      サドル
２ｂ                      ガーター
３                        横行キャリッジ
４                        プラズマ切断トーチ（切断トーチ）
５                        走行モータ
６                        横行モータ
７                        切断定盤
７ａ〜７ｆ                アース位置
８                        制御装置
８ａ                      入力部
８ｂ                      ディスプレイ
１０，１１                キャプタイヤ
１２                      電源装置
１３ａ〜１３ｆ            スイッチ
１４                      制御部
１４ａ                    記憶部
１４ｂ                    一時記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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