(57)【要約】【課題】相互に対向する面を有する金属部材に対して、水等の液体冷媒を利用しながら、熱を用いた切断を行うに際し、一方の面を切断する時に、対向する他方の面に影響が及びにくく、かつ、切断を受けた部位に対する液体冷媒の影響が生じにくい切断方法、およびそのような切断装置を提供する。【解決手段】板状の金属材料の一部の領域に熱を与え、該一部の領域において金属材料を切断する切断手段１０を用いて、金属材料よりなり、第一の板状部と、該第一の板状部から離間して該第一の板状部に対向する第二の板状部とを有する被切断物９０の切断を行う際に、第一の板状部および第二の板状部のうち、一方を対象部９１、他方を待機部９２として、待機部９２を液体冷媒Ｗの中に配置し、対象部９１を液体冷媒Ｗの外に配置した状態で、対象部９１の切断を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の金属材料の一部の領域に熱を与え、該一部の領域において金属材料を切断する切断手段を用いて、金属材料よりなり、第一の板状部と、該第一の板状部から離間して該第一の板状部に対向する第二の板状部とを有する被切断物を切断する切断方法において、
前記第一の板状部および第二の板状部のうち、一方を対象部、他方を待機部として、
前記待機部を液体冷媒の中に配置し、前記対象部を前記液体冷媒の外に配置した状態で、前記対象部の切断を行うことを特徴とする切断方法。
【請求項２】
前記切断手段は、プラズマ切断トーチであることを特徴とする請求項１に記載の切断方法。
【請求項３】
前記プラズマ切断トーチは、酸素を動作ガスとするものであることを特徴とする請求項２に記載の切断方法。
【請求項４】
前記対象部の前記待機部と対向する表面は、前記液体冷媒に接触しないように配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項５】
前記被切断物を固定した状態で、前記切断手段を前記被切断物に対して移動させながら、前記被切断物の切断を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項６】
前記切断手段は、プラズマ切断トーチであり、
前記対象部の端縁の一部位である始端縁を始点として、前記対象部の面に沿って前記切断手段を移動させながら、前記対象部の切断を行う際に、
前記始端縁の外側に前記切断手段を配置して前記切断手段からプラズマアークを出射した状態で、前記始端縁に向かって前記切断手段を移動させ、前記切断手段と前記被切断物の間に流れる電流値が上がり始めると、前記切断手段の移動速度を上げることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項７】
前記切断手段は、プラズマ切断トーチであり、
前記対象部の面に沿って前記切断手段を移動させながら、前記対象部の端縁の一部位である終端縁を終点として、前記対象部の切断を行う際に、
前記切断手段による切断が前記終端縁に達した後、前記切断手段と前記被切断物の間に流れる電流値が下がり始めると、該電流値がゼロになる前に、前記切断手段からのプラズマアークの出射を停止することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項８】
前記対象部を前記切断手段によって切断する際に、前記対象部および前記待機部の平滑性が高くなるように、前記切断手段が前記被切断物に与える熱のエネルギー密度と、前記切断手段を前記被切断物に対して移動させながら前記被切断物の切断を行う際の前記切断手段の移動速度と、の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項９】
前記第一の板状部を前記対象部とし、前記第二の板状部を前記待機部として、前記第一の板状部の切断を行う第一の工程と、
前記第二の板状部を前記対象部とし、前記第一の板状部を前記待機部として、前記第二の板状部の切断を行う第二の工程と、のうち、
一方の工程を行った後、前記被切断物の配置を変更し、他方の工程を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項１０】
前記切断手段を複数使用して、共通の保持手段に保持された複数の被切断物を同時に切断することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項１１】
前記被切断物は、板材を断面Ｕ字形に曲げ加工してなる曲げ加工部に前記第一の板状部および第二の板状部を有する１対の金属部材であり、
前記切断手段により、前記１対の金属部材の前記曲げ加工部の端縁において、余肉の切断を行った後、前記１対の金属部材を前記端縁において相互に突き合わせて固定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の切断方法。
【請求項１２】
前記切断手段と、
前記切断手段によって前記被切断物を切断可能な位置に、前記被切断物を保持する保持手段と、
前記液体冷媒を貯留する液体貯留手段と、を有し、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の切断方法を実行することを特徴とする切断装置。
【請求項１３】
前記切断装置は、前記液体貯留手段の中に、搬送手段を有し、
前記搬送手段は、前記切断手段によって前記被切断物の切断を行った際に前記液体冷媒中に分離された切断片を、前記液体貯留手段の外部に搬送することを特徴とする請求項１２に記載の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断方法および切断装置に関し、さらに詳しくは、水等の冷媒を利用しながら、プラズマアーク等を用いた熱による金属部材の切断を行うことができる切断方法および切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状の金属部材の切断に、プラズマ切断等、熱を用いた切断方法が利用される場合がある。特許文献１に記載されるように、プラズマ切断は、通常は大気中にて行われるが、切断用プール等を設けて、金属部材を水中に配置し、水中プラズマ切断が行われる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
断面Ｕ字形等、相互に対向する面を有する形状の金属部材に対して、プラズマ切断等、熱を用いた切断を行う需要が存在する。この際、図９に示すように、大気中で金属部材９０の切断を行えば、対向する一方の面９１を切断した際に、プラズマ切断トーチ１０から出射されたプラズマアークＡによる熱の影響が、他方の面９２に及ぶ場合がある。また、一方の面９１から切断時に融け落ちた金属材料Ｍ１が、他方の面９２に向けて噴出され、その他方の面９２に付着することで、付着物Ｍ２が形成されやすい。このように、プラズマアークＡの熱の影響により、面９２に、溶け落ちや面だれ等の影響が生じる場合がある。
【０００５】
一方で、金属部材を水中に沈めた状態で切断を行えば、水の影響によって、切断面の平滑性が低下し、切断面に荒れが生じやすい。また、熱を印加されて切断を受けた部位が水によって急冷されるため、その部位の硬度が上昇しやすい。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、相互に対向する面を有する金属部材に対して、水等の液体冷媒を利用しながら、熱を用いた切断を行うに際し、一方の面を切断する時に、対向する他方の面に影響が及びにくく、かつ、切断を受けた部位に対する液体冷媒の影響が生じにくい切断方法、およびそのような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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる切断方法は、板状の金属材料の一部の領域に熱を与え、該一部の領域において金属材料を切断する切断手段を用いて、金属材料よりなり、第一の板状部と、該第一の板状部から離間して該第一の板状部に対向する第二の板状部とを有する被切断物を切断する切断方法において、前記第一の板状部および第二の板状部のうち、一方を対象部、他方を待機部として、前記待機部を液体冷媒の中に配置し、前記対象部を前記液体冷媒の外に配置した状態で、前記対象部の切断を行うものである。
【０００８】
ここで、前記切断手段は、プラズマ切断トーチであるとよい。この場合に、前記プラズマ切断トーチは、酸素を動作ガスとするものであるとよい。
【０００９】
前記対象部の前記待機部と対向する表面は、前記液体冷媒に接触しないように配置されるとよい。
【００１０】
前記被切断物を固定した状態で、前記切断手段を前記被切断物に対して移動させながら、前記被切断物の切断を行うとよい。
【００１１】
前記切断手段は、プラズマ切断トーチであり、前記対象部の端縁の一部位である始端縁を始点として、前記対象部の面に沿って前記切断手段を移動させながら、前記対象部の切断を行う際に、前記始端縁の外側に前記切断手段を配置して前記切断手段からプラズマアークを出射した状態で、前記始端縁に向かって前記切断手段を移動させ、前記切断手段と前記被切断物の間に流れる電流値が上がり始めると、前記切断手段の移動速度を上げるとよい。
【００１２】
前記切断手段は、プラズマ切断トーチであり、前記対象部の面に沿って前記切断手段を移動させながら、前記対象部の端縁の一部位である終端縁を終点として、前記対象部の切断を行う際に、前記切断手段による切断が前記終端縁に達した後、前記切断手段と前記被切断物の間に流れる電流値が下がり始めると、該電流値がゼロになる前に、前記切断手段からのプラズマアークの出射を停止するとよい。
【００１３】
前記対象部を前記切断手段によって切断する際に、前記対象部および前記待機部の平滑性が高くなるように、前記切断手段が前記被切断物に与える熱のエネルギー密度と、前記切断手段を前記被切断物に対して移動させながら前記被切断物の切断を行う際の前記切断手段の移動速度と、の少なくとも一方を調整するとよい。
【００１４】
前記第一の板状部を前記対象部とし、前記第二の板状部を前記待機部として、前記第一の板状部の切断を行う第一の工程と、前記第二の板状部を前記対象部とし、前記第一の板状部を前記待機部として、前記第二の板状部の切断を行う第二の工程と、のうち、一方の工程を行った後、前記被切断物の配置を変更し、他方の工程を行うとよい。
【００１５】
前記切断手段を複数使用して、共通の保持手段に保持された複数の被切断物を同時に切断するとよい。
【００１６】
前記被切断物は、板材を断面Ｕ字形に曲げ加工してなる曲げ加工部に前記第一の板状部および第二の板状部を有する１対の金属部材であり、前記切断手段により、前記１対の金属部材の前記曲げ加工部の端縁において、余肉の切断を行った後、前記１対の金属部材を前記端縁において相互に突き合わせて固定するものであるとよい。
【００１７】
本発明にかかる切断装置は、前記切断手段と、前記切断手段によって前記被切断物を切断可能な位置に、前記被切断物を保持する保持手段と、前記液体冷媒を貯留する液体貯留手段と、を有し、上記のような切断方法を実行するものである。
【００１８】
ここで、前記切断装置は、前記液体貯留手段の中に、搬送手段を有し、前記搬送手段は、前記切断手段によって前記被切断物の切断を行った際に、前記液体冷媒中に分離された切断片を前記液体貯留手段の外部に搬送するものであるとよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記発明にかかる切断方法においては、第一の板状部と第二の板状部から選択される対象部の切断を行う際に、対象部に対向する他方の板状部である待機部を水等の液体冷媒の中に配置する一方、対象部は液体冷媒の外側に配置した状態としておく。待機部が液体冷媒の中に配置されていることで、対象部を切断する際に対象部に熱を与えても、液体冷媒による冷却効果により、待機部にその熱の影響が及びにくい。また、対象部を切断した際に融け落ちた金属材料が液体冷媒によって冷却されることで固化し、待機部に付着しにくい。このように、対象部の切断によって生じる影響が待機部に及ぶのが、液体冷媒の存在によって抑制される。さらに、液体冷媒を用いて被切断物を冷却しながら切断を行うことで、切断手段によって与えられる熱の影響で被切断物が変形するのを抑制する効果も得られる。
【００２０】
一方、対象部は、液体冷媒の外にある状態で切断を受けるので、液体冷媒との接触によって切断面の平滑性が低下することや、切断後の急冷によって切断を受けた部位の硬度が上昇することが回避される。このように、液体冷媒が対象部の切断を受けた部位に影響を与えにくくなる。
【００２１】
ここで、切断手段が、プラズマ切断トーチである場合には、比較的簡素な設備を用いて、板状部に対して、高速かつ高精度に切断を行うことができる。プラズマ切断においては、対象部を切断する際に、プラズマアークの噴射によって溶融した金属材料が対象部の裏側に噴出されるために、待機部に影響が及びやすいが、上記のように、待機部を液体冷媒の中に配置しておくことで、そのような影響を効果的に低減することができる。
【００２２】
この場合に、プラズマ切断トーチが、酸素を動作ガスとするものであれば、被切断物として多様な金属材料よりなるものを適用することができ、また、板厚が大きい場合でも、切断を達成することができる。また、酸素を動作ガスとすることで、プラズマアークにより溶融した金属材料の噴射が特に強く起こるが、待機部を液体冷媒の中に配置しておくことで、それによる待機部への影響を十分に低減することができる。
【００２３】
対象部の待機部と対向する表面が、液体冷媒に接触しないように配置される場合には、対象部において、切断を受けた部位に対して液体冷媒が影響を与えるのを特に効果的に回避することができる。
【００２４】
被切断物を固定した状態で、切断手段を被切断物に対して移動させながら、被切断物の切断を行う場合には、被切断物が大型である場合や、切断形状が複雑である場合にも、切断を行いやすい。
【００２５】
切断手段が、プラズマ切断トーチであり、対象部の端縁の一部位である始端縁を始点として、対象部の面に沿って切断手段を移動させながら、対象部の切断を行う際に、始端縁の外側に切断手段を配置して切断手段からプラズマアークを出射した状態で、始端縁に向かって切断手段を移動させ、切断手段と被切断物の間に流れる電流値が上がり始めると、切断手段の移動速度を上げる場合には、始端縁において切断を開始した当初から、安定した条件で切断を行うことができる。また、プラズマ切断トーチの電極を不要な消耗から保護しやすい。
【００２６】
切断手段が、プラズマ切断トーチであり、対象部の面に沿って切断手段を移動させながら、対象部の端縁の一部位である終端縁を終点として、対象部の切断を行う際に、切断手段による切断が終端縁に達した後、切断手段と被切断物の間に流れる電流値が下がり始めると、該電流値がゼロになる前に、切断手段からのプラズマアークの出射を停止する場合には、終端縁にて切断を終了する時点まで、安定した条件で切断を行うことができる。
【００２７】
対象部を切断手段によって切断する際に、対象部および待機部の平滑性が高くなるように、切断手段が被切断物に与える熱のエネルギー密度と、切断手段を被切断物に対して移動させながら被切断物の切断を行う際の切断手段の移動速度と、の少なくとも一方を調整する場合には、切断に伴う影響によって対象部および待機部の平滑性が低下し、切断後の被切断物の品質に影響が及ぶのを、回避しやすい。
【００２８】
第一の板状部を対象部とし、第二の板状部を待機部として、第一の板状部の切断を行う第一の工程と、第二の板状部を対象部とし、第一の板状部を待機部として、第二の板状部の切断を行う第二の工程と、のうち、一方の工程を行った後、被切断物の配置を変更し、他方の工程を行う場合には、共通の切断手段を用いて、第一の板状部と第二の板状部の両方の切断を行うことができるので、被切断物において第一の板状部と第二の板状部の両方を所望の形状に切断する加工を簡便に行うことができる。
【００２９】
切断手段を複数使用して、共通の保持手段に保持された複数の被切断物を同時に切断する場合には、複数の個体の被切断物に対して、同時に切断を行うことで、効率的に多数の個体に対する切断を実施することができる。
【００３０】
被切断物が、板材を断面Ｕ字形に曲げ加工してなる曲げ加工部に第一の板状部および第二の板状部を有する１対の金属部材であり、切断手段により、１対の金属部材の曲げ加工部の端縁において、余肉の切断を行った後、１対の金属部材を端縁において相互に突き合わせて固定するものである場合には、曲げ加工部の端縁における余肉の切断を、第一の板状部および第二の板状部への影響が少ない状態で行うことができる。そのようにして得られた高品質な端縁を有する１対の金属部材を相互に突き合わせて、溶接等によって固定することで、突き合わせおよび固定の精度を高めることができる。１対の金属部材に対して余肉の切断を行ってからそれらを突き合わせ、溶接によって固定するという工程を経て製造される製品の代表として、車両のディファレンシャルギアを収容するアクスルハウジングを挙げることができる。
【００３１】
上記発明にかかる切断装置を用いれば、相互に対向する第一の板状部と第二の板状部とを有する被切断物を保持手段によって保持して、第一の板状部および第二の板状部から選択される待機部を液体貯留手段に貯留された液体冷媒中に配置する一方、対向する対象部を液体冷媒の外に配置した状態で、切断手段を用いて、対象部の切断を行うことができる。それにより、切断時の熱に起因する影響が待機部に及ぶのが抑制されるとともに、対象部と液体冷媒の接触によって対象部の切断を受けた部位に影響が生じるのを回避することができる。
【００３２】
ここで、切断装置が、液体貯留手段の中に、搬送手段を有し、搬送手段が、切断手段によって被切断物の切断を行った際に液体冷媒中に分離された切断片を、液体貯留手段の外部に搬送するものである場合には、切断によって分離された不要な切断片が液体貯留手段の中に蓄積されるのを避け、多数の被切断物の切断を連続して効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる切断装置の構成を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】上記切断装置において、保持治具で１対のアクスルハウジング本体材を保持した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる切断方法を説明する図であり、切断を行っている部位の近傍の状態を示す側面図である。
【図４】上記切断方法を説明する図であり、（ａ）は切断前の状態、（ｂ）は切断後の状態を示している。
【図５】１対の本体材を同時に切断している状態を示す図である。
【図６】実施例において変形の指標として計測される各パラメータを説明する図である。
【図７】実施例における上面および下面の平滑性の評価を説明する図である。
【図８】エネルギー密度および切断速度と切断条件の良否の関係を示す図である。
【図９】大気中でのプラズマ切断について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の一実施形態にかかる切断方法および切断装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
［被切断物の例］
最初に、本発明の一実施形態にかかる切断方法および切断装置において切断の対象とする被切断物（ワーク）について説明する。
【００３６】
切断の対象とするワークは、金属材料よりなっており、板状の構造を有する部位として、第一の板状部と第二の板状部を備えている。第一の板状部と第二の板状部は、相互に離間して対向している。第一の板状部と第二の板状部は、相互の面を略平行にして対向していても、相互の面の間に角度を有していてもよく、一方（例えば第一の板状部）の面を略水平に配置した際に、その面（第一の板状部）の切断を予定している部位の下方に、他方（第二の板状部）の面が存在するものであればよい。
【００３７】
第一の板状部と第二の板状部は、相互に離間していれば、どのように連結されていてもよい。例えば、第一の板状部と第二の板状部が相互の端縁において連結されている形態、つまり、ワークが、Ｕ字形（コの字形）の断面を有する形態を挙げることができる。
【００３８】
好適なワークの一例として、アクスルハウジングを構成する金属部材である本体材を挙げることができる。アクスルハウジングは、トラック等の大型車両の後車軸部等に組み付けられ、車軸およびディファレンシャルギア等を収容する。アクスルハウジングの本体部分は、図５等に示すような相互に略対称な形状を有する１対の本体材９０，９０よりなっている。
【００３９】
１対の本体材９０はそれぞれ、一体に形成された胴部９０ａと筒状部９０ｂ，９０ｂを有している。胴部９０ａは、鋼板が半筒形（断面略Ｕ字形）に曲げられ、略半円環状に膨出形成されたものである。筒状部９０ｂ，９０ｂは、胴部９０ａの両端部に一体形成されており、胴部９０ａと同様に鋼板が半筒状に曲げられ、半角筒形状を基本としてなっている。ここで、胴部９０ａおよび筒状部９０ｂ，９０ｂを構成する上下に対向した上面９１および下面９２が、切断時における上記第一の板状部および第二の板状部となる。
【００４０】
１対の本体材９０はそれぞれ、鋼板をプレス成形によって曲げ加工して製造することができる。そして、曲げ加工部の端縁である上面９１および下面９２の長手方向端縁９１ａ，９２ａに対して、本発明の一実施形態にかかる切断方法によって余肉の切断を行う。その後、切断によって得られた新生長手方向端縁９１ｄ，９２ｄにおいて、１対の本体材９０，９０を相互に突き合わせて、その突き合わせ部を溶接することによって、相互に固定する。このようにして、略円環状の胴部と略角筒状の筒状部を有するアクスルハウジングの本体部分が製造される。さらに、付属部品の取り付け等を行って、製品としてのアクスルハウジングを完成させることができる。
【００４１】
［切断装置の構成］
次に、図１，２を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる切断装置について説明する。
【００４２】
図１に、本発明の一実施形態にかかる切断装置１の概略を示す。切断装置１は、切断手段としてのプラズマ切断トーチ１０と、駆動手段としての数値制御（ＮＣ）装置２０と、保持手段としての保持治具３０と、液体貯留手段としての水槽４０と、搬送手段としてのコンベア５０と、を有している。
【００４３】
プラズマ切断トーチ１０は、プラズマアークＡを出射し、そのプラズマアークＡの熱によって板状の金属材料を切断することができる。好ましくは、種々の金属材料に適用でき、板厚１０ｍｍを超えるような厚い金属材料でも高速で切断することができるように、酸素を動作ガスとするものを用いるとよい。酸素を動作ガスとして用いる場合に、動作ガスは、酸素のみよりなっても、酸素を主成分とする混合ガスよりなってもよい。また、適宜、空気等をアシストガスとして用いてもよい。本実施形態にかかる切断装置１は、プラズマ切断トーチ１０を２本備えている。
【００４４】
ＮＣ装置２０は、２本それぞれのプラズマ切断トーチ１０を保持し、運動Ｄ１を与えることで、ワーク（ここではアクスルハウジング本体材９０）の切断対象面の上方で、切断対象面に沿って、プラズマ切断トーチ１０を移動させる。制御部（不図示）による数値制御に従って、所望の形状へのワークの切断を達成することができる。
【００４５】
保持治具３０はワークを保持し、プラズマ切断トーチ１０によって切断可能な位置でワークを保持するものである。ここでは、保持治具３０は、図２等に示すように、ワークとしてのアクスルハウジング本体材９０，９０を２つ同時に、略鏡面対称な配置で保持することができる。ワークの保持は、どのような方法によって行ってもよいが、把持具（不図示）を用いて、本体材９０の長手方向両端部を保持治具３０と把持具の間に挟み込み、適宜エアシリンダ等を用いて把持具を保持治具３０に押し付けることで、本体材９０を強固に保持することができる  
【００４６】
さらに、保持治具３０は、保持した本体材９０の配置を変更することができる。つまり、本体材９０を保持した状態で、中心軸３１を１８０°回転させる運動Ｄ２を行うことができ、上面９１（第一の板状部）を上方に向け、プラズマ切断トーチ１０に対向させた第一の配置と、反対の下面９２（第二の板状部）を上方に向け、プラズマ切断トーチ１０に対向させた第二の配置との間を、遷移させることができる。保持治具３０は、本体材９０の配置の変更以外の運動も行うことができ、例えば、水槽４０の中における本体材９０の位置を調整することや、切断対象となる本体材９０の交換を行うことが可能である。
【００４７】
水槽４０は、液体冷媒としての水Ｗを貯留することができる。プラズマ切断トーチ１０での切断を行う間、水位は、図１，３に示すように、本体材９０の上面９１および下面９２のうち一方の面（待機部）は水Ｗの中に配置されるが、他方の面（対象部）は水Ｗの外に配置されるように、維持される。
【００４８】
コンベア５０は、搬送面５１が、水槽４０の底面に沿って、水中に配置されている。そして、搬送面５１は、水槽４０の側壁４１を乗り越えて、水槽４０の外部まで延びている。プラズマ切断トーチ１０によって切断、分離された切断片９５は、本体材９０から水中に分離されて沈降し、コンベア５０の搬送面５１の上に乗る。コンベア５０の搬送面５１を水槽４０の中から外へと向かわせる運動Ｄ３を駆動することで、その切断片９５を水槽４０の中から外へと搬送し、水槽外へ排出することができる。
【００４９】
［切断方法］
次に、図１〜５を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる切断方法について説明する。ここでは、上記で説明した切断装置１を用い、アクスルハウジングの本体材９０を切断対象のワークとして、長手方向端縁９１ａ，９２ａの余肉を切断する場合について扱う。
【００５０】
まず、保持治具３０によって、１対の本体材９０，９０を略鏡面対称な配置に保持する。また、水槽４０の中に水Ｗを貯留しておく。そして、保持治具３０で保持した各本体材９０を水槽４０の中に配置する。配置に際し、本体材９０の上面９１（第一の板状部）および下面９２（第二の板状部）は略水平にしておく。
【００５１】
この時、図３に詳細に示すように、各本体材９０の上面９１および下面９２のうち、先に余肉の切断を行う方の面（対象部；ここでは上面９１）は、水槽４０に貯留された水Ｗの外、つまり水面Ｗ１よりも上方に配置しておく。一方、上面９１および下面９２のうち、先に余肉の切断を行わない方の面（待機部；ここでは下面９２）は、水槽４０に貯留された水Ｗの中、つまり水面Ｗ１よりも下方に配置しておく。このように、本体材９０の上下方向に沿った一部の領域のみ、水中に配置する。上面９１の内側面９１ｂ、つまり下面９２と対向する表面も、水Ｗに接触しないように、水面Ｗ１よりも上方に配置することが好ましい。
【００５２】
このように本体材９０を配置し、固定した状態で、プラズマ切断トーチ１０を用いて、上面９１の余肉の切断を行う。図４（ａ）に示すように、本体材９０において切断を行うべき仮想線に従って決定された経路に沿って、ＮＣ装置２０によってプラズマ切断トーチ１０の運動Ｄ１を行うことで、切断が実行される。ここで、切断を行うべき仮想線は、長手方向に沿った本体材９０の端縁である長手方向端縁９１ａに沿って、一端から他端まで、つまり、長手方向端縁９１ａに交差して対向する端縁の一方である始端縁９３から他方である終端縁９４までにわたって、長手方向端縁９１ａに沿って、切断すべき余肉が存在する部位の少し内側の位置に、連続線として設定される。そのような仮想線に沿って切断を行うことで、図４（ｂ）のように、本体材９０から余肉部を含む切断片９５が切り離される。また、切断によって、もとの長手方向端縁９１ａの内側に、新生長手方向端縁９１ｄが形成され、切断面９１ｃが露出される。本実施形態においては、図５に示すように、２台のＮＣ装置２０，２０によって、２本のプラズマ切断トーチ１０，１０の運転および移動が同時に行われ、１対の本体材９０，９０の切断を同時に行う。
【００５３】
一般に、プラズマ切断トーチを用いて金属材料の切断を行う際に、材料の切断に用いるメインアークを発生させる前に、メインアークよりも出力の小さいパイロットアークが用いられる場合がある。本実施形態においては、始端縁９３よりも本体材９０に対して外側にプラズマ切断トーチ１０を配置した状態で、プラズマ切断トーチ１０からパイロットアークを出射しておく。この状態から、ＮＣ装置２０によって、始端縁９３に向かってプラズマ切断トーチ１０を移動させると、ある程度始端縁９３に近づいた位置、例えば始端縁９３から５ｍｍ程度外側の位置で、プラズマアークＡが始端縁９３に向かって曲り始める。これに伴い、プラズマ切断トーチ１０の電極と本体材９０の金属材料との間にメインアークが発生し、両者の間に流れる電流値が上がり始める。この電流値の上昇が検出されるとすぐに、本体材９０の上面９１に沿ったＮＣ装置２０によるプラズマ切断トーチ１０の移動速度を上げるように制御する。
【００５４】
このように、切断開始時にプラズマ切断トーチ１０の移動速度を上げた状態から、続けて、ＮＣ装置２０によって、プラズマ切断トーチ１０を、本体材９０の上面９１の長手方向端縁９１ａに沿って、長手方向端縁９１ａの内側の位置で移動させ、連続的に余肉部の切断を行う。最終的に、切断は、上面９１の終端縁９４に達する。さらにプラズマ切断トーチ１０を終端縁９４から本体材９０の外側へと移動させることで、本体材９０を切り抜け、余肉部を含む切断片９５が本体材９０から切り離される。本実施形態においては、切断が終端縁９４に達し、終端縁９４から切り抜けた瞬間も、プラズマ切断トーチ１０からプラズマアークＡが出射された状態が維持される。その後、切り抜けに伴って、プラズマ切断トーチ１０と本体材９０の間に流れる電流値が下降を始める。このまま放置すると、やがてプラズマアークＡの発生が停止し、電流値がゼロに達することになる。しかし、本実施形態においては、電流値がゼロになるまで自然に放置するのではなく、電流値が下がり始めると、電流値が完全にゼロになる前に、強制的にプラズマ切断トーチ１０からのプラズマアークＡの出射を停止し、プラズマ切断トーチ１０の運転を終了する制御を行う。
【００５５】
切断に際し、プラズマ切断トーチ１０から出射されるプラズマアークＡの強度、つまり、プラズマアークＡが本体材９０に与える熱のエネルギー密度、そしてプラズマ切断トーチ１０をＮＣ装置２０によって上面９１に沿って移動させる際の移動速度（切断速度）を変化させることで、切断の条件が変化し、切断後に得られる上面９１および下面９２の品質に影響を与える。そこで、上面９１および下面９２の平滑性が高くなるように、それらのパラメータの少なくとも一方を調整すればよい。好ましくは、両方のパラメータをそのような指針のもとで調整すればよい。特に、プラズマ切断トーチ１０の移動速度の適切な選択が、上面９１および下面９２の平滑性の向上に高い効果を有する。ここで、上面９１の平滑性が高い状態とは、上面９１の切断を受けた部位に水Ｗが接触すること等による荒れや、上面９１の切断時に溶融した金属材料が上面９１の内側面９１ｂに付着して生じる突起状やドロス状の付着物Ｍ２等、上面９１における凹凸構造が少ない状態を指す。下面９２の平滑性が高い状態とは、熱の影響等による下面９２の荒れや、上面９１から融け落ちた金属材料が下面９２の内側面９２ｂに付着して生じる突起状やドロス状の付着物Ｍ２等、下面９２における凹凸構造が少ない状態を指す。上記２つのパラメータとして設定した値は、１つの本体材９０を切断する間、一定に維持しても、切断の途中で適宜変更してもよい。なお、プラズマアークＡのエネルギー密度の変更は、例えば動作ガスの供給量の調整によって行うことができる。
【００５６】
始端縁９３から終端縁９４までの切断が完了すると、本体材９０から切り離された余肉部を含む切断片９５は、水槽４０の中を沈降する。沈降した切断片９５が水槽４０の底部のコンベア５０の搬送面５１に達し、搬送面５１に乗ると、コンベア５０の運動Ｄ３により、切断片９５が搬送され、水槽４０の外へと排出される。なお、この排出の工程は、本体材９０の上面９１および下面９２の切断がそれぞれ完了するごとに行ってもよいし、上面９１と下面９２の両方の切断が完了してから行ってもよい。さらに、複数対の本体材９０の切断が完了してから、適宜まとめて行ってもよい。
【００５７】
本体材９０の上面９１に対する切断が完了すると、保持治具３０は、中心軸３１を中心とした運動Ｄ２により、本体材９０を１８０°反転させる。そして、下面９２を、対象部として、水槽４０に貯留された水Ｗの外、つまり水面Ｗ１よりも上方に配置する。また、上面９１を、待機部として、水槽４０に貯留された水Ｗの中、つまり水面Ｗ１よりも下方に配置する。上面９１を対象部とする場合と同様に、下面９２の内側面９２ｂは、水Ｗに接触しないように、水面Ｗ１よりも上方に配置することが好ましい。なお、図２，５に示すように、１対の本体材９０，９０を共通の保持治具３０によって対称に保持し、中心軸３１を中心に１８０°配置を反転させる場合には、上面９１の切断時と、下面９２の切断時で、１対の本体材９０，９０の中心軸３１に対する左右の位置が入れ替わる。
【００５８】
そして、上面９１に対して切断を行ったのと同様にして、下面９２に対してプラズマ切断トーチ１０を用いて、始端縁９３から終端縁９４まで長手方向端縁９２ａに沿った切断を行うことで、新生長手方向端縁９２ｄを得るとともに、余肉部を含む切断片９５を切り離す。
【００５９】
上面９１および下面９２に対する切断を完了すると、１対の本体材９０，９０を保持治具３０から取り外す。取り外された１対の本体材９０，９０は、次に、余肉部を除去された上面９１および下面９２の新生長手方向端縁９１ｄ，９２ｄにおいて、相互に突き合わせられる。そして、その突き合わせ部において溶接されることで、相互に対して固定される。
【００６０】
切断を終えた１対の本体材９０，９０を取り外した後の保持治具３０に、適宜、次に切断を行うべき別の１対の本体材９０，９０を保持させることができる。そして、上記の切断の工程を繰り返すことで、複数対の本体材９０，９０の切断加工を連続的に行うことができる。
【００６１】
アクスルハウジングの本体材９０の長手方向端縁９１ａ，９２ａの切断をプラズマ切断トーチ１０を用いて行う際に、対向する上面９１と下面９２のうち、上面９１を切断を行う側である対象部とし、下面９２を切断を行わない側である待機部とした場合に（以下、本節において、特記しない限り、上面９１と下面９２を逆にする場合も同様である）、上面９１の直下に下面９２が存在する状態で、上面９１のプラズマ切断を行うことになる。この際、上面９１の切断を行っている部位の下方（裏側）に、プラズマアークＡが強く噴出されるので、大気中で切断を行うとすれば、噴出されたプラズマアークＡの熱の影響が下面９２に及ぼされ、加熱された下面９２が溶融、変性、変形、荒れ等を起こす可能性がある。また、上面９１から融け落ちた金属材料Ｍ１が下面９２に向かって噴出されて、図９に示すように、下面９２の内側面９２ｂに付着して固化し、付着物Ｍ２となる可能性がある。
【００６２】
しかし、本実施形態においては、図３に示すように、待機部となる下面９２を液体冷媒である水Ｗの中に配置した状態でプラズマ切断を行うため、下面９２が冷却を受けることで、噴出されたプラズマアークＡの熱が下面９２に影響を与えにくい。また、上面９１から融け落ちた金属材料Ｍ１が下面９２に達する前に水中で冷却されて粒状の固化物Ｍ３となることで、下面９２の内側面９２ｂに付着するのが抑制される。これらの効果により、上面９１の切断を行う際に、切断の影響により、下面９２において、変性等の熱の影響や付着物Ｍ２による品質の低下が起こりにくい。上面９１から融け落ちた金属材料Ｍ１は、下面９２の内側面９２ｂのみならず、上面９１の内側面９１ｂにも付着物Ｍ２を形成する場合があるが（図７参照）、上面９１の直下に水Ｗが存在する状態で切断を行うことで、金属材料Ｍ１の冷却の効果により、上面９１の内側面９１ｂへの付着物Ｍ２の形成も抑制することができる。
【００６３】
一方、アクスルハウジング本体材９０全体、つまり上面９１、下面９２とも水Ｗの中に配置して上面９１のプラズマ切断を行うとすれば、上面９１の切断を受けた部位において、切断直後の高温の金属材が、低温の水Ｗに直接接触することになる。すると、急冷により、その部位が変性を起こし、硬度が上昇してしまう可能性がある。また、水Ｗの対流や波動により、上面９１の切断面９１ｃが荒らされ、切断面９１ｃの平滑性が低下する可能性がある。これに対し、上面９１を水Ｗの外に配置しておくことで、水Ｗとの接触によってこれらの事態が生じるのを回避することができる。つまり、上面９１において、急冷による硬化や水Ｗとの接触による切断面９１ｃの荒れを回避することができる。なお、上面９１の内側面９１ｂが水Ｗと接触していても、切断面９１ｃとなる内側面９１ｂより上の部分が水Ｗの外に配置されていれば、それらの事態をある程度の水準で回避することができる。しかし、上記のように、内側面９１ｂも含めて、上面９１を完全に水面Ｗ１より上方に配置し、内側面９１ｂも水Ｗに接触しないようにしておくことで、特に効果的に、切断部の硬化および荒れを回避することができる。特に、上面９１の内側面９１ｂから水面Ｗ１までの距離が、アクスルハウジング本体材９０を構成する金属材の板厚の５０〜１００％となるように、水位を設定しておけば、内側面９１ｂと水面Ｗ１の間の空隙の効果により、切断面の９１ｃの平滑化を、下面９２ｂへの付着物の低減とともに、効果的に達成することができる。
【００６４】
さらに、アクスルハウジング本体材９０の一部を水中に配置して切断を行うことで、水Ｗによる冷却により、切断に伴う本体材９０の変形が抑制されるという効果も得られる。アクスルハウジングの本体材９０のように、プレス成形を経て製造される金属部材において、プレス成形時に応力が蓄積されるが、切断に伴う加熱によって、応力解放が起き、金属部材に、厚さ（上面９１と下面９２の間の距離）の変化、反り、曲がり等の変形が発生する場合がある。しかし、水Ｗによって冷却しながら切断を行うことで、応力解放による変形を抑制することができる。その結果、切断後の１対の本体材９０，９０を新生長手方向端縁９１ｄ，９２ｄにおいて突き合わせたうえで溶接し、アクスルハウジングを構成する際に、突き合わせおよび溶接を高精度に行うことができる。
【００６５】
さらに、切断を水中で行うことで、切断作業全体の効率や作業環境を高めることができる。まず、プラズマ切断中に発生する粉塵（ヒューム）が大気中に分散せずに水中に溶け込むため、切断の作業性が高くなる。また、切断時に融け落ちた金属材料Ｍ１が、急冷されて粒状の固化物Ｍ３となり沈殿するので、融け落ちた金属材料Ｍ１に由来する廃棄物を、水Ｗの濾過や吸引等により、比較的簡便に回収することができる。さらに、大気中でのプラズマ切断においては、窒素酸化物（ＮＯｘ）が多く発生するが、水Ｗの近くで切断を行うことで、その発生率を低くすることができる。
【００６６】
なお、切断手段としてプラズマ切断トーチ１０を用いてプラズマ切断を行う形態に限られず、板状の金属材料の一部に熱を与え、その一部の領域において金属材料を切断することができる切断手段を用いた切断方法であれば、他の形態を適用することもできる。他の形態の切断方法としては、ガス切断等、火炎を用いた熱切断法、レーザービームを用いたレーザー切断法等を例示することができる。
【００６７】
しかし、プラズマ切断法は、火炎を用いる場合と比較して、高精度の切断を行うことができ、平滑性が高くシャープな切断面９１ｃを得ることができる。また、高速で切断を行うことができる。一方、プラズマ切断法は、レーザー切断法と比較して、簡素で低廉な設備を用いて高精度かつ高速での切断を行うことができる。これらの観点から、プラズマ切断法を用いることが好ましい。
【００６８】
特に、動作ガスとして酸素を用いてプラズマ切断を行う場合には、板厚１０ｍｍを超えるような厚い金属材料に対しても高速で切断を行うことができる。上記で説明した形態では、切断対象のワークとして、アクスルハウジング本体材９０を適用しているが、アクスルハウジング本体材９０は、トラック等の車両の構成部材となることから、高い強度が要求される。そのため、７〜２２ｍｍ程度の大きな板厚を有している。酸素を動作ガスとして用いてプラズマ切断を行うことで、このような大きな板厚を有する本体材９０の切断を効率的に行うことができる。また、上記のように、長手方向端縁９１ａ，９２ａの切断を終えた１対の本体材９０，９０を、新生長手方向端縁９１ｄ，９２ｄにおいて相互に突き合わせて、溶接によって固定するが、プラズマ切断によって、形状の精度に優れ、かつ平滑でシャープな切断面（９１ｃおよび対応する下面の切断面）を有する状態で新生長手方向端縁９１ｄ，９２ｄを形成しておくことで、突き合わせおよび溶接の精度を高めることができる。その結果、溶接を経て、形状の精度が高く、かつ溶接部の強度の高いアクスルハウジングを得ることができる。
【００６９】
上記のように、プラズマ切断法は、火炎を用いた熱切断法やレーザー切断法に比べて利点を有するが、プラズマ切断トーチ１０からプラズマアークＡが強い力で噴射され、切断を行っている部位の裏側に、プラズマアークＡや、溶融した高温の金属材料Ｍ１が激しい勢いで噴出されることが多い。特に、酸素を動作ガスとして用いる場合には、プラズマアークＡのエネルギー密度が高くなるため、それらの現象が顕著となる。そのため、プラズマ切断法においては、火炎を用いた熱切断法やレーザー切断法に比べて、上面９１の切断を行っている間の、下面９２への影響が大きくなりがちである。しかし、本実施形態においては、上記のように、下面９２を水中に配置した状態で上面９１の切断を行っており、水Ｗの冷却効果により、プラズマ切断時に発生しうるそれら下面９２への影響を、効果的に抑えることができる。
【００７０】
上記実施形態においては、ワークであるアクスルハウジング本体材９０を固定した状態で、ＮＣ装置２０を用いて、プラズマ切断トーチ１０を本体材９０に対して自動的に移動させて、長手方向端縁９１ａ，９２ａの全域に沿って切断を行っている。このような形態に限られず、プラズマ切断トーチ１０を手動で移動させる形態や、逆にプラズマ切断トーチ１０に対してワークを移動させる形態としてもよい。しかし、プラズマ切断トーチ１０の方を移動させることで、アクスルハウジング本体材９０のように大型のワークに対しても、また、その長手方向端縁９１ａ，９２ａのように、長い領域にわたる切断、また比較的複雑な形状への切断にも、適用が容易となる。特に、ＮＣ装置２０を用いてプラズマ切断トーチ１０の位置を制御することで、高精度で切断を行うことができる。
【００７１】
この場合に、後の実施例において示すように、プラズマ切断トーチ１０から出射されるプラズマアークＡのエネルギー密度とともに、プラズマ切断トーチ１０の移動速度を適切に調整することで、切断を受ける上面９１および水中で待機する下面９２の両方の平滑性を高めることができる。その結果、得られる製品において、製品を構成する面の平滑性や加工形状の精度等の品質を高めることが可能となる。
【００７２】
アクスルハウジング本体材９０において、始端縁９３から終端縁９４まで連続的に切断を行い、余肉部を含む切断片９５を分離する上記の形態のように、ワークの端縁の一部位から他の一部位まで連続的に切断を行う場合に、切断初期の切り込みから切断終期の切り抜けまで、安定して切断を継続する必要がある。通常、プラズマ切断において、金属材の面内の部位から切断を開始する場合には、パイロットアークを用いて貫通孔を形成するピアシングを行い、それを起点として切断を開始することが多い。しかし、金属材の面の端部である始端縁９３を起点として切断を開始する場合には、金属材が存在しない部位から金属材が存在する部位に切り込む必要があり、ピアシングを起点として安定に切断を開始することは困難である。このような困難な条件で切断を安定に開始するために、上記のように、本体材９０の外側でパイロットアークを出射しながら低速でプラズマ切断トーチ１０を移動させ始める。そして、本体材９０に十分に近づいたパイロットアークがメインアークに切り替わり、電流値の上昇が検出された直後に、プラズマ切断トーチ１０の移動速度を上げる制御を行うことで、切断開始当初から、安定した条件で切断を行うことができる。また、パイロットアークを適切に利用することで、切り込みが開始される前に、プラズマ切断トーチ１０の電極が不要に消耗されるのを抑えることができる。
【００７３】
一方、切断終期において、切断が終端縁９４に達した後、プラズマ切断トーチ１０と本体材９０の間に流れる電流値が下がり始めた際に、その電流値が完全にゼロになる前にプラズマ切断トーチ１０からのプラズマアークＡの出射を停止することで、切断を安定に終了することができる。プラズマ切断トーチとして、電流値が徐々に降下してゼロあるいはその近傍に達すると異常として検知する形態のものが用いられることが多いが、このような場合に、電流値の下降によって異常が発生したと検知されて緊急停止等の措置が取られるのを回避し、終端縁９４から切り抜けた後に安定にプラズマ切断トーチ１０の運転を停止し、切断を終了することができる。プラズマ切断トーチ１０の運転を停止する際の具体的な電流値は、異常が発生したと検知される閾値よりも高い値に定めておけばよい。
【００７４】
上記実施形態においては、切断装置１が、１対の本体材９０，９０を保持することができる保持治具３０と、１対のプラズマ切断トーチ１０，１０を備え、１対の本体材９０，９０の切断を同時に行うことができる。このように、複数の切断手段によって、共通の保持手段に保持された複数のワークを同時に切断できるように構成することで、一度に１つのワークのみを切断する場合と比較して、多数のワーク個体の切断を効率的に進めることができる。特に、アクスルハウジング本体材９０のように１対のワークで１つの製品を構成する場合には、１対の切断を同時に行うことで、共通の原料から１対のワークを製造する工程や、切断後の１対のワークを接合する工程等、前後の工程との連続性も確保しやすくなる。
【００７５】
また、上記実施形態の保持治具３０のように、ワークの配置を変更可能な保持手段を用いて、ワークの配置の変更を挟んで、第一の板状部９１を対象部とし、第二の板状部９２を待機部として第一の板状部９１の切断加工を行う第一の工程と、第二の板状部９２を対象部とし、第一の板状部９１を待機部として第二の板状部９２の切断加工を行う第二の工程とを、連続して順次行えるように構成しておけば、第一の板状部９１と第二の板状部９２の両方に対して切断を行う加工を、効率的に進めることができる。特に、アクスルハウジング本体材９０の上面９１と下面９２のように、略同一の形状を有する２つの板状部に対して、同形状への切断を行う場合には、基本的に同じ工程を繰り返すことで両面の切断を行えるので、簡素な装置構成および制御形態を用いて、効率の高い切断加工を実施することができる。
【実施例】
【００７６】
以下に本発明の実施例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００７７】
［１］切断に伴う変形の評価
プラズマ切断時の加熱に伴う応力解放によりワークに発生する変形の程度を、評価した。
【００７８】
［試験方法］
図６に示すように、アクスルハウジング本体材をプレス成形によって準備し、プラズマ切断法により、その長手方向端縁の余肉部の切断を行った。本体材を構成する鋼材の板厚は７ｍｍであった。
【００７９】
プラズマ切断は、大気中、半水中、全水中の３つの条件において行った。大気中で切断を行う場合には、本体材をすのこ状の台の上に載置した状態で、切断を行った。半水中、全水中で切断を行う場合には、水を貯留した水槽の中に本体材を保持した状態で、切断を行った。半水中の場合には、本体材が上面と下面の間の中央の位置まで水中に存在するようにした。全水中の場合には、上面の内側面が水面に接触するように、つまり、下面が水中に存在し、上面が内側面で水面に接触した状態で水の外に存在するようにした。
【００８０】
切断には、酸素を動作ガスとするプラズマ切断トーチ（コマツ製）を用いた。切断の条件は、出力２００Ａ、ノズル径φ２．２ｍｍ、切断速度（トーチの移動速度）３ｍ／分、切断時トーチ高さ４〜５ｍｍとした。
【００８１】
切断を行う前後で、本体材の幅、反り、曲がりの各パラメータを計測した。図６に示すように、幅Ｐ１は、本体材の上面の外側面と下面の外側面との間の距離として、ノギスで測定した。測定はアクスルハウジングの上面および下面の複数の点において行い、設計値寸法からの変位量の最大値を記録した。反りＰ２は、板材の面の平面からのずれとして、三次元測定機を用いて計測した。この際、アクスルハウジングの長手方向ｘの中央の位置を基準とし、上面および下面の複数の点における変位量の最大値を記録した。曲がりＰ３は、本体材の長手方向ｘに沿った直線形状からのずれとして、ハイトゲージを用いて測定した。この際長手方向両端を結ぶ直線を基準として、上面および下面の複数の点における変位量の最大値と、長手方向端縁の傾き角を、切断後に計測し、記録した。
【００８２】
［結果］
表１に、大気中、半水中、全水中の各条件に対して、幅、反り、曲がりの各変位量の測定結果をまとめる。
【００８３】
【表１】
2018140430.tif 000003
【００８４】
表１において、幅および反りの切断前後での変化量、切断後の曲げの測定値を各条件の間で比較すると、いずれのパラメータについても、大気中で切断を行う場合よりも、半水中や全水中で切断を行う場合において、値が小さくなっている。このことは、ワークの少なくとも一部を水中に配置して切断を行うことで、冷却の効果により、切断時の熱の影響による変形を軽減できることを示している。
【００８５】
また、半水中で切断を行った場合の各パラメータの値は、全水中で切断を行った場合と比較して、同程度か、それよりも小さくなっている。このことは、冷却による変形防止の効果を得るのに、ワーク全体が水中に配置されている必要はなく、半分程度が水中に配置されているだけで、十分にその効果を達成できることを示している。
【００８６】
［２］プラズマ切断条件の影響の評価
プラズマ切断の条件、プラズマ切断トーチから出射されるプラズマアークのエネルギー密度および切断速度（プラズマ切断トーチを移動させる速度）の調整が、切断後における切断部および待機部の状態に与える影響を調査した。
【００８７】
［試験方法］
上記［１］の試験の半水中に対応する条件で、切断試験を行った。この際、酸素ガスの流量を変化させることで、プラズマアークのエネルギー密度を様々に変化させるとともに、切断速度も様々に変化させた。プラズマアークのノズル径は、φ２．５ｍｍとφ３．０ｍｍの２通りとした。
【００８８】
切断後の本体材に対して、上面および下面の品質の評価を行った。上面および下面において、内側面にドロス状または突起状の付着物が形成されていないか、あるいはそれらが形成されていても、作業者が手で除去できる程度の弱い力でしか付着していない場合を、良好と判定した。一方、付着物が、手で容易に除去できない程度の強い力で付着している場合には、不良と判定した。図７の例では、上面については、容易に除去できない突起状の付着物Ｍ２が形成されており、不良と判定されるが、下面については、付着物が確認されず、良好と判定される。上面と下面の両方を良好と判定できる場合に、切断条件良好と判断し、上面と下面のいずれか一方でも不良と判定される場合には、切断条件不良と判断した。
【００８９】
図８に、切断速度を横軸、エネルギー密度を縦軸として、各組み合わせにおいて、切断条件良好と判断された場合を「○」（ノズル径φ２．５ｍｍ）および「●」（ノズル径φ３．０ｍｍ）で示すとともに、切断条件不良と判断された場合を「×」で示す。結果を見ると、破線で囲んで示すように、エネルギー密度４１〜５６Ａ／ｍｍ２程度の領域に、切断条件良好となっている点が集まっている。この結果は、エネルギー密度および切断速度を適切に調整することで、対象部となる上面および待機部となる下面の両方において、付着物が少なく平滑性の高い良好な仕上がり品質を得られることを示している。
【００９０】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１                切断装置
１０              プラズマ切断トーチ（切断手段）
２０              ＮＣ装置
３０              保持治具（保持手段）
４０              水槽（液体冷媒貯留手段）
５０              コンベア（搬送手段）
９０              （アクスルハウジング）本体材
９１              上面（第一の板状部）
９２              下面（第二の板状部）
９１ａ，９２ａ    長手方向端縁
９１ｂ，９２ｂ    内側面
９１ｃ            切断面
９１ｄ，９２ｄ    新生長手方向端縁
９３              始端縁
９４              終端縁
９５              切断片
Ａ                プラズマアーク
Ｍ１              融け落ちた金属材料
Ｍ２              付着物
Ｍ３              粒状の固化物
Ｗ                水（液体冷媒）
Ｗ１              水面
【図１】
2018140430.tif 000004
【図２】
2018140430.tif 000005
【図３】
2018140430.tif 000006
【図４】
2018140430.tif 000007
【図５】
2018140430.tif 000008
【図６】
2018140430.tif 000009
【図７】
2018140430.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月25日(2018.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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