(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ切削によって穴加工を行うにおいて良好な切削面を得るためのシステムを提供する。【解決手段】プラズマトーチ１０３を用いて、厚さと材料特性の異なる被加工物に穴とその輪郭を切削するため、その目的とする穴形状に向かってトーチを誘導し、また退避させる移動経路を選択し、その切削速度、プラズマ電流、シールドガス圧の制御を穴の切削が終了するまで行うシステム。【選択図】図１
2019010679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さと材料の種類の異なる被加工物に形状と大きさの異なる輪郭（５００）と穴（３００）を切削するように構成されたプラズマアークトーチシステム（１００）において、
プラズマアーク電流を受け取り、被加工物を切削するためのプラズマアーク電流を生成するプラズマアークトーチ（１０３）と、
コンピュータ数値制御装置（１１５）であって、
前記プラズマアークトーチ（１０３）を用いた前記被加工物の穿孔位置を選択し、
複数のリードイン切削形状から、穴形状へとリードインするために使用される第一のリードイン形状と輪郭形状へとリードインするために使用される第二のリードイン形状を選択し、
複数の形状切削速度から、少なくとも前記被加工物の厚さに基づいて形状切削速度を選択し、
複数のリードアウト切削形状から、穴形状からリードアウトするときの第一のリードアウト構成と、輪郭形状からリードアウトするときの第二のリードアウト形状を選択する
ように構成されたコンピュータ数値制御装置（１１５）と、
を含み、
前記第一のリードアウト構成について、前記プラズマアークトーチが前記第一のリードイン形状からリードイン点に到達した後に、前記コンピュータ数値制御装置（１１５）は、前記リードイン点を過ぎてからオーババーン距離にわたってプラズマアークを前記プラズマアークトーチ（１０３）上で保持し、前記プラズマアークを、第二のアーク電流で、前記穴（３００）の周辺に沿って前記リードイン点を超えて移動させ、前記オーババーン距離の後で、前記プラズマアークトーチ（１０３）へのアーク電流が切られ、前記プラズマアークトーチ（１０３）は、前記プラズマアークが完全に消えるまで前記周辺に沿って移動され、
前記第二のリードアウト形状について、前記プラズマトーチが前記第二のリードイン形状からリードイン点に到達した後に、前記コンピュータ数値制御装置（１１５）は前記リードイン点から延びるテイルアウト部分にわたって前記プラズマアークを前記プラズマアークトーチ（１０３）上で保持し、前記テイルアウトは、前記周辺の形成の完了時に前記リードイン点において前記輪郭（５００）の前記周辺と一致する線に関してある角度で切削され、前記角度は２０〜４０度の範囲内である
ことを特徴とするプラズマアークトーチシステム（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記穴形状の直径と被加工物の厚さの比が３：１より小さいことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記穴形状の等価直径と被加工物の厚さの比が６：１より小さいことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、被加工物に連続的な穴、または輪郭のうちの少なくとも一方を、切削ごとに止まることなく切削するように構成されていることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、前記被加工物を穿孔する前に、穿孔時間を決定するように構成されていることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記穴の直径が小さくなるほど、穿孔時間を長くすることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、前記被加工物を穿孔する前に、前記プラズマアークトーチのカーフ値を決定し、このカーフ値を使用して前記第一のリードイン形状を計算するように構成されていることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記第一のリードイン形状の切削速度と前記穴形状の切削速度が、同じ速度であることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記第一のリードイン形状の切削速度が、前記穴形状の切削速度よりも速いことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記第一のリードイン形状の切削速度が、前記穴形状の切削速度よりも遅いことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記第一のリードイン形状が、前記穿孔位置から前記穴形状にかけて、直線切削部分と、弧状経路切削部分とを含むことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記第一のリードイン形状が、前記穿孔位置から前記穴形状のリードイン点まで、らせん経路を含み、前記らせん経路が、２４０度〜７２０度の範囲の弧状経路を通ることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、前記第一のリードイン形状の切削中の第１のシールドガス圧力と、前記穴形状の切削中の第２のシールドガス圧力とを調節するように構成されており、前記第１のシールドガス圧力が前記第２のシールドガス圧力と等しいことを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記オーババーン距離が前記穴形状の直径に比例し、前記オーババーン距離が０．０１インチ〜０．３インチの範囲内であることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１５】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、前記オーババーン距離と送り速度との比に基づいて、オーババーン時間を決定するように構成されていることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１６】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記コンピュータ数値制御装置がさらに、前記第二の輪郭形状のリードイン点に到達する前の移行点において、前記プラズマアークトーチの送り速度を下げるように構成されていることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記送り速度が、前記移行点に到達する前の前記プラズマアークトーチの送り速度の２５〜４５％の範囲に減速されることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記移行点と前記第二の輪郭形状のリードイン点との間の距離が、０．１２５インチ〜０．５インチの範囲内であることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項１９】
請求項１に記載のプラズマアークトーチシステムにおいて、
前記角度が２８度〜３２度の範囲内であることを特徴とするプラズマアークトーチシステム。
【請求項２０】
プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも１つの穴を切削する自動化された方法において、前記方法はコンピュータ数値制御装置上に実装され、
前記プラズマアークトーチを用いて、前記被加工物を、前記少なくとも１つの穴の中心において穿孔するステップと、
前記プラズマアークトーチにより生成されたプラズマアークを用いて、前記少なくとも１つの穴のための、前記中心から前記穴の周辺まで延びるリードインを切削するステップであって、前記リードインはリードイン点において、またはその付近で前記周辺に到達し、前記リードインの少なくとも一部がらせん形状であるようなステップと、
前記プラズマアークを用いて、第一のアーク電流値で前記穴の前記周辺を切削するステップであって、前記周辺は、前記リードインが前記周辺に到達する点から前記リードイン点まで切削されるようなステップと、
を含み、
前記リードインが前記中心から前記周辺まで少なくとも２７０度通過し、
前記被加工物はステンレス鋼である
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも輪郭を切削する自動化された方法において、前記方法はコンピュータ数値制御装置上に実装され、
前記被加工物を、前記輪郭の周辺から離れた点において穿孔するステップと、
前記プラズマアークトーチにより生成されたプラズマアークを用いて、前記少なくとも１つの輪郭ための、前記穿孔点から前記輪郭の前記周辺上のリードイン点まで延びるリードインを切削するステップと、
前記プラズマアークを用いて、第一のアーク電流値と第一の送り速度で、前記プラズマアークが前記周辺に沿った、前記リードイン点に至る前にある移行点に到達するまで、前記周辺の第一の部分を切削するステップと、
前記プラズマアークを用いて、前記第一の送り速度より遅い第二の送り速度で、前記移行点から前記リードイン点まで、前記周辺の第二の部分を切削するステップと、
前記プラズマアークを用いて、前記リードイン点から、前記周辺から離れた終了点まで延びるテイルアウトを切削するステップと、
を含み、
前記第二の部分の前記切削中に、前記プラズマアークトーチは前記被加工物の上の一定の高さに保持され、
前記テイルアウトは、前記第二の部分が前記リードイン点に到達するときに、前記第二の部分と一致する線に関してある角度で切削され、前記角度は２０〜４０度の範囲内である
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置（１１５）上で動作可能な、プラズマアークトーチシステム（１００）を用いて被加工物に少なくとも１つの穴（３００）を切削するためのコンピュータ読取可能製品において、前記コンピュータ読取可能製品は、前記コンピュータ数値制御装置（１１５）に、
前記プラズマアークトーチ（１０３）を用いて、前記被加工物を、前記少なくとも１つの穴（３００）の中心において穿孔させ、
前記プラズマアークトーチ（１０３）により生成されたプラズマアークを用いて、前記少なくとも１つの穴（３００）のための、前記中心から前記穴（３００）の周辺まで延びるリードインを切削させ、前記リードインはリードイン点において、またはその付近で前記周辺に到達し、前記リードインの少なくとも一部が弧の形状であり、
前記プラズマアークを用いて、第一のアーク電流値で前記穴（３００）の前記周辺を切削させ、前記周辺は、前記リードインが前記周辺に到達する点から前記リードイン点まで切削される、
ように動作可能な命令を含み、
前記リードインは、前記中心から前記周辺まで少なくとも２７０度通過し、
前記被加工物はステンレス鋼である
ことを特徴とするコンピュータ読取可能製品。
【請求項２３】
情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置（１１５）上で動作可能な、プラズマアークトーチシステム（１００）を用いて被加工物に少なくとも１つの輪郭（５００）を切削するためのコンピュータ読取可能製品において、前記コンピュータ読取可能製品は、前記コンピュータ数値制御装置（１１５）に、
前記被加工物を、前記輪郭（５００）の周辺から離れた点において穿孔させ、
前記プラズマアークトーチ（１０３）により生成されたプラズマアークを用いて、前記少なくとも１つの輪郭のための、前記穿孔点から前記輪郭（５００）の前記周辺上のリードイン点まで延びるリードインを切削させ、
前記プラズマアークを用いて、第一のアーク電流値と第一の送り速度で、前記プラズマアークが前記周辺に沿った、前記リードイン点に至る前にある移行点に到達するまで、前記周辺の第一の部分を切削させ、
前記プラズマアークを用いて、前記第一の送り速度より遅い第二の送り速度で、前記移行点から前記リードイン点まで、前記周辺の第二の部分を切削させ、
前記プラズマアークを用いて、前記リードイン点から、前記周辺から離れた終了点まで延びるテイルアウトを切削させる
ように動作可能な命令を含み、
前記第二の部分の前記切削中に、前記プラズマアークトーチ（１０３）は前記被加工物の上の一定の高さに保持され、
前記テイルアウトは、前記第二の部分が前記リードイン点に到達するときに、前記第二の部分と一致する線に関してある角度で切削され、前記角度は２０〜４０度の範囲内である
ことを特徴とするコンピュータ読取可能製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１および２に記載の、プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも１つの穴を切削するための自動化された方法と、請求項３に記載の、プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも１つの輪郭を切削するための自動化された方法と、請求項４に記載のプラズマアークトーチシステムと、請求項５および６に記載の、情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置上で動作可能な、プラズマアークトーチシステムを用いて被加工物に少なくとも１つの穴を切削するためのコンピュータ読取可能製品と、請求項７に記載の、情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置上で動作可能な、プラズマアークトーチシステムを用いて被加工物に少なくとも１つの輪郭を切削するためのコンピュータ読取可能製品に関する。本発明の実施形態は概してプラズマアーク切削トーチシステムに関する。より詳しくは、実施形態は、プラズマトーチチップシステムを使って被加工物に内部の穴と輪郭を切削するための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ切削は集束電気アークを使い、ガス流を加熱してプラズマ状態にするもので、この高温プラズマ流からのエネルギーが被加工物を局所的に溶融する。ほとんどの切削工程において、二次ガス流（シールドガス流、またはシールド流とも呼ばれる）が、安定なアークの維持を支援することにより、トーチを保護して切削工程を助けるために使用される。トーチが被加工物に関して移動させられている間に、被加工物がプラズマにより切削され、所望の穴または輪郭が残る。しかしながら、切削されている形状または輪郭によっては、プラズマ切削システムの使用には欠点もありうる。例えば、時々、プラズマは安定な状態を保たないため、被加工物の切削部表面に欠陥が生じることがあり、これには表面の傾斜や凹凸が含まれる。これらの欠陥を制限するために、切削工程に改良が加えられてはいるものの、欠陥はまだ生じていることから、特定の切削状況においてプラズマの使用は依然として不利である。これは特に、小径の穴または離隔を切削する場合に当てはまる。
【０００３】
従来の、伝統的な、および提案済みの方式のその他の限定と欠点は、当業者であれば、かかる方式を図面に関して本出願の残りの部分に記載されている本発明の実施形態と比較することによって明らかとなるであろう。
【発明の概要】
【０００４】
限界と欠点を克服するために、特許請求の範囲の請求項１および２に記載の、プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも１つの穴を切削するための自動化された方法が記載されており、請求項３による、プラズマアークトーチを用いて被加工物に少なくとも１つの輪郭を切削するための自動化された方法、請求項４に記載のプラズマアークトーチシステム、請求項５および６に記載の、情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置上で動作可能な、プラズマアークトーチシステムを用いて被加工物に少なくとも１つの穴を切削するためのコンピュータ読取可能製品、および請求項７に記載の、情報キャリア上に有形物として具現化され、コンピュータ数値制御装置上で動作可能な、プラズマアークトーチシステムを用いて被加工物に少なくとも１つの輪郭を切削するためのコンピュータ読取可能製品。本発明の例示的実施形態は、プラズマアークトーチを用いて被加工物に穴と輪郭を切削する方法とシステムを含む。このシステムは、プラズマアークトーチと、電源と、ＣＮＣまたはその他のコンピュータをベースとするコントローラと、移動装置と、作業台と、を含む。この方法は、特定の特性を有するリードイン切削部、形状切削部、およびオーババーンまたはテイルアウト切削部を使用するステップを含む。本明細書に記載されている本発明の実施形態を利用することによって、穴および輪郭切削が改良され、二次加工が不要となる。
【０００５】
本発明のその他の態様と利点は以下の図面と説明から明らかとなりえ、これらはすべて、本発明の原理を例として示しているにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の上記および／またはその他の態様は、下記のような添付の図面を参照しながら本発明の例示的実施形態を詳しく説明することによって、より明らかとなるであろう。
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施形態と使用可能なプラズマ切削システムのある例示的実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明のある実施形態の動作フロー図の概略図である。
【図３】図３Ａ−Ｄは、本発明の実施形態による穴の切削作業の概略図である。
【図４】図４は、本願のある実施形態による穴切削作業のリードイン経路の概略図である。
【図５】図５は、本発明のある例示的実施形態による輪郭の切削作業の概略図である。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、本発明の例示的実施形態によって形成されたその他の輪郭の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、添付の図面を参照することにより、本発明の例示的実施形態を以下に説明する。説明されている例示的実施形態は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明の範囲を一切限定しないことが意図される。図面全体を通じて、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【０００９】
本発明の実施形態は、被加工物の穴と輪郭の両方に使用できる。本明細書において理解されるように、穴の形状の直径（またはその等価寸法）と被加工物の厚さの比は約６：１またはそれより小さい。すなわち、本発明の例示的実施形態はこの比で被加工物に高品質の穴を形成するために使用でき、これは本発明の主旨と範囲から逸脱しない。さらに、本発明の実施形態は、厚さが最大で２インチの被加工物において使用できる。留意される点として、より厚い被加工物では一般に、より高い比の穴が使用される。本発明の多くの用途において、被加工物の厚さは１インチまたはそれより薄い。このような用途では、穴の直径（またはその等価寸法）と厚さの比は３：１未満である。すなわち、厚さ１インチの被加工物の円形の穴の直径は約３インチまたはそれより小さい。穴とは、本明細書中で使用されるかぎり、小さい内部部品特徴物として分類でき、これは必ずしも丸いとはかぎらず、少なくとも湾曲している、または湾曲部分を有する、例えば楕円、長円、およびその他同様の形状であり、穴の等価直径（周辺全体を円に変換した場合）は、直径と厚さの比が約６：１より小さい。輪郭は通常、被加工物内のより大きい切削特徴物であり、直線または曲線、両方の切削部を含みうる。留意される点として、ある形状の寸法は上記の６：１の比またはそれより小さいかもしれないが、これらは依然として、その形状、例えば正方形、長方形、その他によって輪郭と考えてもよい。
【００１０】
簡単に前述したように、プラズマトーチを使って穴と輪郭および被加工物を切削する際に欠陥が生じることがある。このような欠陥としては、穴／輪郭の辺から材料を過剰に除去すること、穴または輪郭の壁に突起が残ること、穴／輪郭の壁に傾斜またはテーパが付くこと、が含まれる。これらの欠陥は多くの被加工物において問題となりえ、穴あけ等の二次加工または被加工物の廃棄が必要となりうる。何れの場合も、このような欠陥の存在によって高額の費用と遅れが生じる可能性がある。本発明の実施形態は、これらの欠陥を取り除き、高効率、高精度の切削または穴と輪郭を提供する。さらに、本発明の実施形態は、各種のプラズマ切削部品を使って多くの異なる切削システムに使用でき、これも本発明の主旨または範囲から逸脱しない。
【００１１】
図１は、ある例示的なプラズマ切削システム１００を示す。プラズマトーチシステム１００は、切削作業台１０１と、プラズマトーチ１０３と、を含む。切削作業台とプラズマトーチの構成と動作は当業者の間でよく知られているため、ここでは詳しく説明しない。システム１００はまた、ガントリシステム１０７に取り付けることのできるトーチ高さコントローラ１０５も使用できる。システム１００はまた、駆動システム１０９も含むことができ、これはトーチ１０３を作業台１０１の中に位置付けられた被加工物に関して移動させるために使用される。プラズマ切削電源１１１がトーチ１０３に接続されて、切削プラズマを生成するために使用される所望の電流を供給する。システム１００はまた、ガスコンソール１１３を含むことができ、これは、切削作業中のプラズマとシールドガスの両方に使用されるガスの流量および圧力を調整するために使用できる。コンソール１１３はまた、実行中の切削作業に応じて異なるガスを選択するためにも使用できる。すなわち、特定のガスが使用できる切削作業もあれば、できないものもある。トーチシステム１００はまた、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）１１５も含み、これは使用者入力／表示スクリーン１１７を含むことができる。スクリーン１１７とＣＮＣ１１５は、使用者が切削作業パラメータやデータを入力したり読み出したりするために使用され、また、それによってシステム１００を自動化されたプログラム可能な切削システムとして使用できることになる。各種の入力パラメータは、使用者がスクリーン１１７（またはその他の手段）を介してＣＮＣに入力でき、これにはトーチ電流、材料の種類、材料の厚さ、トーチの高さ、プラズマおよびシールドガスの組成、その他が含まれる。前述のように、プラズマシステム１００は、様々な構成を有することができ、実施形態は例示のための図１に示されているものに限定されない。
【００１２】
当業者が一般的に理解しているように、ＣＮＣ１１５は、システム１００を制御する何れの種類のコンピュータシステムとすることもできる。一般に知られているように、ＣＮＣはプロセッサ、電子記憶装置、および制御命令をプラズマアークトーチシステム１００に供給するインタフェースを有する。記憶またはメモリデバイスは内蔵でも外付けでもよく、被加工物の中で切削するべき部分に関するデータを含むことができる。他の実施形態において、ＣＮＣ１１５は手作業でプログラムでき、いくつかの実施形態において、ＣＮＣ１１５はコンピュータ読取可能製品を含むことができ、これはプラズマトーチシステムの動作パラメータを選択または構成できるコンピュータ読取可能命令を含む。別の例示的実施形態において、コンピュータ読取可能命令は、カットチャートまたはネスティングソフトウェアとすることができる。かかる命令は通常、各種の穴または輪郭を切削する際の、穴／輪郭の大きさと形状および切削対象の材料を考慮したシステム１００に対する命令を含む切削情報を含んでいる。一般に理解されているように、ＣＮＣ１１５によって、使用者は被加工物に複数の連続的な穴、輪郭、または穴と輪郭の組み合わせを、切削ごとに止まることなく切削できる。例えば、オペレータは、穴と輪郭両方の切削命令を含む切削プログラムを選択でき、ＣＮＣ１１５は切削の順序と位置のほか、切削の各種パラメータを使用者入力情報に基づいて決定する。
【００１３】
コンピュータ１１５に接続されたユーザインタフェース／スクリーン１１７は、本明細書に記載されているシステムと方法を支援するように構成された１つの考えうるハードウェア構成を示しており、これはシステム１００のためのコントローラである。もちろん、同様のコントローラ型のシステムを、本明細書に記載されているシステムを制御および／または動作させるために使用できる。本発明の各種の態様に関する背景情報をさらに提供するために、以下の説明は、本発明の各種の態様を実施できる適当なコンピューティング環境を短く概説しようとするものである。当業者であれば、本発明はまた、他のブログラムモジュールと組み合わせて、および／またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして実施してもよいことがわかるであろう。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造、その他を含む。
【００１４】
さらに、当業者であればわかるように、本発明の方法は他のコンピュータシステム構成で実施されてもよく、これにはシングルプロセッサまたはマルチプロセッサコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータのほか、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、マイクロプロセッサベースのプログラム可能民生用電子機器、およびその他が含まれ、その各々は１つまたは複数の関連する機器に動作的に接続されてもよい。本発明の例示されている態様はまた、特定のタスクが、通信ネットワークを通じて接続された遠隔処理装置により実行されるような分散型のコンピューティング環境でも実施されてよい。分散型コンピューティング環境では、ブログラムモジュールがローカルおよびリモートメモリ記憶装置の両方にあってもよい。
【００１５】
システムのコントローラ（例えば１１５）は、コンピュータを含む本発明の各種の態様を実施するための例示的環境を利用でき、コンピュータは処理ユニットと、システムメモリと、システムバスと、を含む。システムバスはシステムコンポーネントを接続し、これにはシステムメモリの処理ユニットへの接続が含まれるが、これに限定されない。処理ユニットは、各種の市販のプロセッサの何れであってもよい。デュアルマイクロプロセッサおよびその他のマルチプロセッサアーキテクチャもまた、処理ユニットとして採用できる。
【００１６】
システムバスは、各種の市販のバスアーキテクチャの何れかを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含むいくつかの種類のバス構造の何れとすることもできる。システムメモリとしては、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）が含まれる。例えば起動中にコンピュータ内の要素間での情報伝送を助けるための基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ）がＲＯＭに保存される。
【００１７】
コントローラ（例えば１１５）は、ハードディスクドライブ、例えばリムーバブルディスクからの読取りまたはそこへの書込みを行うための磁気ディスクドライブ、および例えばＣＤ−ＲＯＭディスクを読み取るか、その他の光媒体からの読取りまたはそこへの書込みを行うための光ディスクドライブをさらに含むことができる。コントローラは、少なくとも何らかの形態のコンピュータ読取可能媒体を含むことができる。コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータがアクセス可能な何れの入手可能な媒体とすることもできる。例えば、これに限定されないが、コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体を含んでいてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読取可能命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータ等の情報を記憶するための何れかの方法または技術で実装される揮発性および不揮発性、リムーバブルおよびノンリムーバブル媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、またはその他のメモリ方式、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、またはその他の磁気記憶装置、または所望の情報を保存するために使用でき、コントローラに接続されたユーザインタフェースによりアクセス可能なその他のあらゆる媒体を含むが、これらに限定されない。
【００１８】
通信媒体は一般に、コンピュータ読取可能命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータを、搬送波またはその他の搬送メカニズム等の変調データ信号で具現化し、あらゆる情報送出媒体を含む。「変調データ信号」という用語は、その特性の１つまたは複数が、その信号内で情報を符号化するような方法で設定または変更された信号を意味する。例えば、これらに限定されないが、通信媒体は、ワイヤードネットワークまたはダイレクトワイヤード接続当の有線媒体および、例えば音響、ＲＦ、赤外線、およびその他の無線媒体を含む。上記の何れの組み合わせもまた、コンピュータ読取可能媒体の範囲に含まれるべきである。
【００１９】
様々なプログラムモジュールをドライブとＲＡＭに記憶させてもよく、これにはオペレーティングシステム、１つまたは複数のアプリケーションプログラム、その他のブログラムモジュール、およびプログラムデータが含まれる。コンピュータ内のオペレーティングシステムまたはユーザインタフェース３００は、様々な市販のオペレーティングシステムの何れとすることもできる。
【００２０】
これに加えて、使用者はキーボードおよびポインティングシステム、例えばマウスを通じてコマンドと情報をコンピュータに入力してもよい。他の入力装置には、マイクロフォン、ＩＲリモートコントローラ、トラックボール、ペン入力装置、ジョイスティック、ゲームパッド、デジタイジングタブレット、パラボラアンテナ、スキャナ、またはその他が含まれていてもよい。これらおよびその他の入力装置は、システムバスに接続されたシリアルポートインタフェースを通じて処理ユニットに接続されていることが多いが、その他のインタフェース、例えばパラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）、ＩＲインタフェース、および／または各種の無線技術により接続されてもよい。モニタまたはその他の種類の表示装置もまた、ビデオアダプタ等のインタフェースを介してシステムバスに接続されてよい。映像出力もまた、Ｒｅｍｏｔｅ  Ｄｅｓｋｔｏｐ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＶＮＣ、Ｘ−Ｗｉｎｄｏｗ  Ｓｙｓｔｅｍ等のリモートディスプレイネットワークプロトコルを通じて実現されてよい。映像出力に加えて、コンピュータは一般に、その他の周辺出力装置、例えばスピーカ、プリンタ等を含む。
【００２１】
ディスプレイは、コントローラ１９５に接続されたユーザインタフェースと共に使用でき、処理ユニットから電子的に受け取ったデータを表示する。例えば、ディスプレイは、データを電子的に表示するＬＣＤ、プラズマ、ＣＲＴ等のモニタとすることができる。その代わりに、またはそれに加えて、ディスプレイは、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等のように、受け取ったデータをハードコピーフォーマットで表示できる。ディスプレイはデータを何れの色でも表示でき、何れの無線またはハードワイヤプロトコルおよび／または標準によってもユーザインタフェースからデータを受け取ることができる。
【００２２】
コンピュータは、リモートコンピュータ（複数の場合もある）等の１つまたは複数のリモートコンピュータとの論理的および／または物理的接続を使ってネットワーク環境で動作できる。リモートコンピュータは、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサベースのエンターテインメント機器、ピアデバイス、またはその他の共通ネットワークノードとすることができ、通常はコンピュータに関して説明された要素の多くまたは全部を含む。図示されている論理的接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む。このようなネットワーキング環境は、オフィス、企業全体のコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットにおいて一般的である。
【００２３】
ＬＡＮネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータはネットワークインタフェースまたはアダプタを通じてローカルエリアネットワークに接続される。ＷＡＮネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータは通常、モデムを含むか、またはＬＡＮ上の通信サーバに接続されているか、またはインターネット等のＷＡＮ上での通信を確立するためのその他の手段を有する。ネットワーク環境において、コンピュータに関して説明されたプログラムモジュール、またはそれらの一部は、リモートメモリ記憶装置に記憶されてもよい。本明細書に記載されているネットワーク接続は例示的であり、コンピュータ間の通信リンクを確立するためのその他の手段もまた使用されてよいことがわかるであろう。
【００２４】
図２は、本発明の例示的実施形態がＣＮＣ１１５に関連して使用可能なフロー図２００を示しており、これは概してシステム１００の動作を説明する。工程の最初の段階で、ＣＮＣ１１５に部品形状寸法をロードする（２０１）。部品形状寸法は、被加工物全体の形状寸法および完成後の穴、輪郭、または切削対象部品の形状寸法を含むことができる。これは、使用者により手作業で実行されても、またはより自動化された工程では他のシステムから自動的に供給されてもよい。これはまた、事前にプログラムされた様々な穴または輪郭形状（例えば、円）のルックアップテーブルを介して行うこともでき、そのために使用者はその後、形状に関する様々なパラメータを入力できる。例えば、使用者は円または正方形等の様々な形状から選択でき、使用者は円に関するパラメータ、例えばその直径、または長方形の１辺の長さを入力できる。部品形状寸法がロードされた後、切削対象の被加工物の材料の種類と厚さ。このデータは、ＣＮＣ１１５によって切削作業のための適正な動作パラメータを決定するために使用される。これについては、後でより詳しく説明する。材料情報の入力（２０３）に続き、切削が穴か輪郭かを判断する（２０５）。この判断は、使用者が手作業で行っても、ＣＮＣ１１５が入力された切削に関するデータに基づいて自動的に行ってもよい。切削が穴か輪郭かの判断（２０５）に基づき、ＣＮＣ１１５は異なるデータとパラメータを使って切削作業を制御する。切削作業が輪郭である場合、ＣＮＣ１１５は輪郭のステートテーブル２１０を使用し、これには輪郭を切削するためのデータおよびパラメータの詳細が含まれる。そのデータを使用して、ＣＮＣは切削作業のためのプラズマパラメータを設定し（２１１）、運動パラメータを設定し（２１３）、その後、システム１００は同じ寸法を有する輪郭のすべてを切削する（２１５）。もちろん、他の実施形態では、輪郭を１回に１カットでも切削できる。その他に切削するべき特徴物がなければ（２０７）、切削工程は終了する（２０９）。同様に、切削するべき形状が穴である場合は、別のルックアップテーブル２２０が使用される。このテーブル２２０からのデータ／パラメータを使って、プラズマパラメータが設定され（２２１）、運動パラメータが設定され（２２３）、その後、穴が切削される（２２５）。ここでも、ＣＮＣ１１５は、同じ直径を有するすべての穴を切削しても、または穴を１回に１カットで切削してもよい。
【００２５】
ここで、図３Ａ〜３Ｃを見ると、これらの図の各々は、本発明のある例示的実施形態により穴特徴物を切削するためのリードイン経路を示す。本明細書中に記載されている方法とシステムを利用する利点によって、穴特徴物をほとんど欠陥のない状態で切削でき、穴の二次加工、例えばドリル加工、バリとり等が不要である。実際に、本発明の例示的実施形態は、軟鋼の被加工物において、最大１インチの被加工物厚さで穴径と材料厚さの比が３／４：１またはそれ以下、およびステンレス鋼の被加工物において、最大１インチの被加工物厚さで穴径と材料厚さの比が１：１またはそれ以下の高品質の穴を提供するために使用できる。先行技術の切削工程では、このような比にはコストのかかる、非効率的な二次加工が必要であった。例示的実施形態において、ボルト品質の穴は、最大２インチの厚さの軟鋼において、穴径と材料厚さの比が１／２：１〜３／４：１の範囲で切削でき、ボルト品質の穴は、最大１インチの厚さのステンレス鋼において、穴径と材料厚さの比が３／４：１〜１：１の範囲で切削できる。もちろん、より大径の穴も切削可能であるが、この、より小さい範囲で本発明の実施形態の高精密という利点が実証された。一般に理解されているように、ボルト品質の穴とはボルトまたはその他の固定具用に切削される穴であって、ドリル加工等の二次作業を必要とせずに、その固定具に使用可能な誤差範囲内にあるものである。本発明の実施形態以前は、このようなボルト品質の穴は、二次作業を行わなければ実現できなかった。
【００２６】
図３Ａは、本発明の実施形態により穴を切削する際に使用される、第一の実施形態のリードイン切削部を示している。穴３００は直径Ｄを有し、これは穴３００について所望の直径である。穴の切削において、第一の動作は点Ｐ１で被加工物を穿孔することである。通常、穿孔点Ｐ１は切削予定の穴３００の幾何学中心である。被加工物を穿孔する前に、ＣＮＣ１１５は穿孔時間、穿孔点（例えば、穴の中心）、およびプラズマのカーフ値を決定する。これらのパラメータの各々はＣＮＣ１１５に入力された情報に基づいて決定され、これには、材料の種類、材料の厚さ、穴径、プラズマ電流等が含まれる。ほとんどの実施形態において、穿孔点Ｐ１は穴３００の幾何学中心となり、穿孔時間は材料の種類と厚さによって異なる。本発明の例示的実施形態において、材料の厚さと穴の直径Ｄが増すにつれて、穿孔時間は長くなる。より厚い材料へのより小径の穴の穿孔時間を長くすることにより、リードイン切削部から穴形状切削部への移行がよりよく行われ、これについては後でさらに説明する。さらに、カーフ値、すなわち切削部のカーフの厚さは、穴形状へとスムーズに移行できるようにするために、それがＰ２に接近／到達する際のリードイン軌道を計算するために使用される。
【００２７】
図３Ａに示されているように、リードイン経路３０１は弧状経路であり、リードイン経路３０１から穴３００の切削経路３０２までに急な移行はない。図の実施形態において、リードイン経路３０１は、穿孔点Ｐ１から、穴形状の開始点である切削点Ｐ２まで弧状形状を有する。例示的実施形態において、リードイン経路３０１は半円形であり、一定の半径を有する。しかしながら、他の例示的実施形態では、リードイン経路３０１は長円または楕円形状であり、リードイン経路３０１の半径は点Ｐ１から点Ｐ２まで一定ではない。さらに、リードイン経路３０１内での送り速度またはアークの速度はＣＮＣ１１５によって、リードインから穴形状への移行点（点Ｐ２）にある程度の追加の材料が残り、リードアウト中にガウジングが行われない（後でより詳しく述べる）ように設定および決定される。具体的には、リードイン送り速度はＣＮＣ１１５によって、材料の種類、厚さ、穴径、および切削電流に基づいて決定され、通常、リードインから穴形状への移行点Ｐ２にある程度の余剰材料が残るように選択される。これは、点Ｐ２ですべての材料を除去する多くの既知のシステムと対照的である。すなわち、小さい突起、すなわち余剰材料が点Ｐ２に残ってもよく、これは切削工程の終了時に除去される。いくつかの例示的実施形態において、リードイン送り速度は、穴形状送り速度（穴が切削される速度）と同じ速度である。送り速度をリードインと穴形状との間で同じままにすることにより、速度の変化により発生しうる欠陥が最小化される。しかしながら、他の実施形態では、リードイン経路３０１の送り速度は穴形状３０２のための送り速度と異なる。すなわち、いくつかの実施形態では、リードイン経路の送り速度を穴形状のための送り速度より遅く、他の実施形態では、より速くすることができる。例えば、多くの大電流用途（１５０アンペア以上）において、リードイン速度を穴形状の送り速度より速くすることが有利である。もちろん、これはまた、使用される材料とその厚さによって異なる可能性がある。本発明の例示的実施形態は、リードイン速度と形状切削速度との間の差（もしあれば）を利用し、最適化して、被加工物のガウジングを排除することができる。すなわち、いくつかの実施形態において、リードイン速度を形状切削速度より速くして、トーチの移動が遅すぎると発生しうる形状壁のガウジングをトーチが確実に行わないようにすることが有利である。さらに、本発明の例示的実施形態において、トーチ１０３の切削高さはリードイン切削部３０１の同じ高さに設定され、これが穴形状経路３０２に使用される。
【００２８】
図３Ｂは、他の実施形態による使用可能なリードイン経路３０１’／３０１’’を示している。この実施形態において、直線−弧状リードイン経路が利用され、この場合、リードインは直線経路３０１’と弧状経路３０１’’を含み、弧状経路３０１’’は点Ｐ２において穴形状３０２へと移行する。いくつかの実施形態において、例えば穴径が被加工物の厚さに関してより大きい場合、直線−弧状経路を使用でき、この場合、リードインの第一の部分は直線３０１’であり、第二の部分は直線から形状点Ｐ２までの弧状経路３０１’’である。このような実施形態では、リードイン中の穴形状の周辺近くのアークによるガウジング時間が短くなり、確実に適正な穴形成が行われる。これは、弧状区間３０１’’の半径が、穿孔Ｐ１からリードイン点Ｐ２まで円弧が使用される場合より小さく、円弧がよりきつくなり、それゆえ、移行点Ｐ２への進入がより急峻になるからである。例えば、このような実施形態は、より厚い材料および、より大径の穴で、より大電流を使用するときに有利でありうる。このような実施形態において、直線区間３０１’の長さは、穴３００の半径の長さの３５〜６５％の範囲内である。ここでも、リードイン経路の弧状部分３０１’’は、直線部分３０１’と穴形状点Ｐ２との間で一定の、または変化する半径を有することができる。
【００２９】
図３Ｃは、他の実施形態による使用可能なリードイン経路３０１を示している。特に、図３Ｃは、ステンレス鋼材料で使用できるリードイン経路３０１を示している。具体的には、図３Ｃはらせん状のリードイン経路３０１を示しており、その長さは弧状または弧状−直線リードイン経路より長い。ステンレス鋼の被加工物、特に厚さが少なくとも１／４インチであるものに穴を切削する際、穴の真円度が低くなる可能性が高く、切削されなかった材料タグまたは突起が残る。これにはしばしば、ドリル加工やグラインダ加工等の二次加工が必要となる。本発明の実施形態において、リードイン経路が延長されて、らせん状経路３０１とされ、それによって被加工物にさらに多くの熱が供給され、その結果、完成時の穴の形状がよりよくなる。すなわち、らせん状リードイン３０１は、切削経路内で穴形状が切削される前に、有効にスキミングし、穴形状３０２を予熱する。この予熱によって、穴形状の切削経路をよりスムーズに、かつより予測可能に進めることができ、これによって、より丸い穴が形成され、余剰の材料が残る可能性が低下する。らせん状リードインの量は、穴径Ｄ、材料厚さ、電流によって異なる。本発明の例示的実施形態において、らせん状リードイン３０１は、２４０〜７２０度の範囲の弧状経路を通る。（図３Ｃに示されている実施形態は、リードイン３０１が６３０度にわたって通っていることを示す。）いくつかの例示的実施形態において、らせん状リードイン３０１は、少なくとも３６０度の円弧を通る。リードインをこのように延長することによって、被加工物を穴形状付近で予熱でき、丸い穴を、二次加工を必要とせずに切削できる。これは特に、厚さが少なくとも１／４インチのステンレス鋼の被加工物について、および直径と厚さの比が２：１またはそれ以上の穴を切削する際に当てはまる。
【００３０】
上記のリードインに関する説明の各々において、リードイン経路３０１は穴形状３０２へと点Ｐ２において移行し、リードイン経路は点Ｐ２において穴形状経路３０２の略接線である。略接線であることによって、リードイン３０１から穴形状３０２への移行はスムーズである。さらに、上述のように、いくつかの例示的実施形態において、リードイン経路速度と形状は、図３Ｄに示されるように、点Ｐ２に余剰の材料が少量存在するように選択される。この図に示されているように、リードイン経路３０１は正確に点Ｐ２では周辺３０２と交差せず、リードイン点に非常に近い箇所で交差する。これによって、図のように、リードイン点Ｐ２から半径方向に内側に、その（移動方向において）下流にある程度の余剰の材料が残る。この余剰材料の存在によって、切削作業のリードアウト／オーババーン中のガウジングを防止できる（後でより詳しく述べる）。すなわちこの余剰材料の存在は、ある用途において、アークが周辺形状を完成させ、切削のリードアウトまたはオーババーン段階に入る際に、被加工物をガウジングしないようにするのに役立つ。
【００３１】
リードイン切削作業（３０１）の後、切削工程は穴形状切削３０２へと進む（図３Ａ〜３Ｃ参照）。穴形状切削３０２中に、ＣＮＣ１１５は切削高さ、切削速度、電流、シールドガス圧力およびカーフ値を制御して、所望の切削寸法を実現する。入力データに基づき、ＣＮＣ１１５は、トーチ１０３にとって適正な切削高さを設定し、通常これは切削工程中、一定に保持される。さらに、ＣＮＣ１１５は、使用者入力データに基づく穴形状寸法のために切削速度を決定し、設定する。例えば、ＣＮＣ１１５は、穴径Ｄ、材料の種類、材料の厚さ、およびプラズマに使用される切削電流を考慮に入れる。留意される点として、切削速度が速すぎると、穴には不要なテーパが付いてしまう可能性があり、他方で、切削速度が遅すぎると、被加工物の切削面と穴の下側縁部が歪む可能性がある。それに加えて、ＣＮＣ１１５は、穴形状切削３０２中に、スムーズで正確な切削が確実に行われるようにシールドガス圧力を調節し、制御する。リードイン切削３０１から穴形状切削３０２へとシールドガス圧力の調節／変化を使って、切削部のテーパ／傾斜を制御するのに役立てる。シールドガス圧力を低下させると、通常、切削部の縁辺はプラス方向に傾斜する。それゆえ、本発明の実施形態は、穴形状３０２の切削中に使用するシールドガス圧力を下げることによって、穴の切削時に発生しうる通常の傾斜を補償し、それゆえ、穴の切削を改良できる。いくつかの例示的実施形態において、穴形状切削３０２の切削中に使用されるシールドガス圧力がリードイン切削３０１に使用されるものと同じとされ、他の例示的実施形態では、シールドガス圧力は、リードイン３０１中に使用されるシールドガス圧力より低くなるように低下される。上記に加え、切削作業のためのカーフ値もまたＣＮＣ１１５により、正しい穴のサイズが確実に得られるように制御され、設定される。
【００３２】
図４は、本発明の実施形態に使用可能なリードアウト切削のある例示的実施形態を示している。多くの既知のシステムは、トーチ１０３が点Ｐ２に到達するとき、またはその前に切削アークを消す。しかしながら、この工程では穴に突起が残ることがあり、それには二次加工が必要となる。本発明の実施形態は、本明細書で説明するようにリードアウト部分４０１を利用することによって、二次加工の必要性を排除する。リードアウト部分４０１は、対応する穴形状部分と同じ経路をたどり、そのため、図４に示されているように、各部分の経路が重複する。
【００３３】
具体的には、本発明の実施形態では、オーババーン距離を利用して、リードアウト点Ｐ３への到達前のある時点でプラズマ電流を停止するように電源１１１に命令するために使用されるアークオフタイミング値が決定され、リードアウト部分に到達する点Ｐ３が決定される。この決定によって、アークは、トーチが点Ｐ２を通過して、点Ｐ３へとリードアウトする間にオンのままとなる。すなわち、本発明の実施形態は、アークのオーババーンを利用して、穴切削作業の完了時のスムーズな移行を確実にする。これについて、図４を参照しながら以下により詳しく説明する。
【００３４】
各切削作業に関して、ＣＮＣ１１５は異なる切削作業のためのオーババーン距離を含んでおり、オーババーン距離とは穴形状リードイン点Ｐ２からオーババーン点Ｐｏまのでの距離であり、オーババーン距離内にある時には、プラズマアークが穴形状切削中に使用されるその切削強度に、またはその付近に保持される。いくつかの例示的実施形態において、切削電流は、電源１１１によって、穴形状切削のための切削電流レベルに、またはその付近に保持される。いくつかの例示的実施形態において、電流は同じレベルのままである。しかしながら、他の例示的実施形態において、切削電流は電源１１１によって、オーババーン距離内にある時には切削電流の２０％の範囲内に保持される。例えば、一次切削電流が１００アンペアであると、電源１１１は、オーバ距離内にある時には電流を８０アンペアまで下げることができる。オーババーン距離は、ＣＮＣ１１５によって、電源１１１のためのアークオフタイミング信号を決定するために使用され、それによって電源１１１に対し、トーチが点Ｐ３に到達する前、またはその時点でアークが完全に消えるように切削電流を切るように命令できる。オーババーン距離とアークオフタイミング信号は、ＣＮＣ１１５によって、トーチ１０３がリードイン点Ｐ２を通過するときにはまだアークがあり、確実に穴形状が完成されるようにするために使用される。しかしながら、留意される点として、いくつかの例示的実施形態において、ＣＮＣ１１５はオーババーン距離とアークオフタイミング信号を使って切削電流を制御し、トーチ１０３がリードイン点Ｐ２に到達する前に電源１１１によって切削電流が縮小され、またはオフにされるが、本来的なアーク停止ラグタイムによって、トーチがリードアウト点Ｐ３へと移動する際にリードイン点Ｐ２を通過するときにはアークが依然として存在するようにしてもよい。これについては後でより詳しく説明する。
【００３５】
本発明の例示的実施形態において、各切削動作のためのオーババーン距離は、穴径Ｄ、送り速度、材料の厚さ、材料の種類、およびアーク電流の何れかの組み合わせを含む各種のパラメータに基づいて設定される。本発明のいくつかの例示的実施形態において、ＣＮＣ１１５は、異なる切削作業とパラメータのための様々な事前設定されたオーババーン距離を保存し、使用者が各種の工程情報を入力すると、オーババーン距離が決定される。このようなデータとしては、穴径Ｄ、材料の厚さ、材料の種類、および切削プラズマ電流が含まれていてもよい。例えば、使用者が切削作業のための入力パラメータを入力した後、ＣＮＣ１１５は、その穴切削作業に使用されるオーババーン距離を決定する。この決定は、ＣＮＣ１１５の中に保存されたルックアップテーブル、アルゴリズム、またはその他同様の方法を使って下すことができる。例えば、いくつかの例示的実施形態において、切削予定の穴の直径Ｄが大きいほど、利用されるオーババーン距離は長くなる。本発明の例示的実施形態において、オーババーン距離は０．０１〜０．３インチの範囲内である。他の例示的実施形態において、オーババーン距離は０．０２〜０．１インチの範囲内とすることができる。通常、被加工物が厚く、穴が大きいほど、オーババーン距離は長くなる。
【００３６】
オーババーン距離が決定されると、ＣＮＣ１１５は次に、オーババーン時間を決定する。オーババーン時間は、オーババーン距離を穴形状送り速度（ｉｐｍ）／６０で割ることによって決定される。すなわち、
オーババーン時間＝（オーババーン距離／（穴形状送り速度／６０））
となる。
【００３７】
ＣＮＣ１１５はすると、オーババーン時間を使ってアークオフタイミング値を決定する。アークオフタイミング値は、切削工程が完了し、トーチ１０３の移動を終了できるリードアウト部分４０１の終了点Ｐ３を決定するために使用される。本発明の例示的実施形態において、ＣＮＣ１１５は、オーババーン時間を他のパラメータと共に利用して、終了点Ｐ３を決定する。例えば、本発明の実施形態はまた、アークラグタイムおよび／またはアークシャットダウン時間も考慮に入れることができる。アークラグタイムは、電源のアークラグを表す所定のラグタイムである。すなわち、アークラグタイムは、プラズマアークが電源からの出力電流の、例えばシステムインダクタンスによる変化に実質的に反応するためにかかる時間の長さである。アークシャットダウン時間は、電源によって電流がオフにされたときにアークが消えるのにかかる時間の所定の長さである。アークシャットダウン時間は、電源と切削電流レベルの関数である所定の値である。本発明の例示的実施形態において、アークラグタイムは０．０５〜０．２秒の範囲内であり、アークシャットダウン時間は０．１２５〜０．６秒の範囲内である。
【００３８】
それゆえ、いくつかの例示的実施形態において、アークオフタイミング値は、決定されたオーババーン時間、アークラグタイム、およびアークシャットダウン時間を合計して決定される。この合計されたアークオフタイミング値（秒）が作業の送り速度と共に使用されて、リードアウト部分４０１の終了点Ｐ３が決定される。この決定されたアークオフタイミング値により、ＣＮＣ１１５は、トーチ１０３の移動を含めたシステム１００の動作を制御し、トーチ１０３が点Ｐ３で止まるようにする。本発明の例示的実施形態において、終了点Ｐ３は点Ｐ２を半径方向に２０〜３５度の範囲で超えた位置にある。
【００３９】
上述のシステムと方法を使用することによって、本発明の実施形態は、高精度の穴を被加工物に形成でき、これには穴を完成させるための二次加工が不要である。
【００４０】
高品質の穴を提供することに加えて、本発明の実施形態は、二次加工を必要としない、高精密な輪郭を提供することができる。既知のシステムでは、穴の切削中に欠陥が生じるだけでなく、輪郭の切削時にも欠陥を生じさせる可能性がある。このような欠陥は、突起や余剰の材料を含み、これには、輪郭のその部分を完成させるためにグラインド加工が必要となる。本発明の実施形態は、このような二次加工を必要とせずに輪郭を形成できる。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態で切削可能な例示的輪郭を示している。留意される点として、図５に示されている輪郭は長方形であるが、本発明の実施形態はこれに限定されず、それは、他の形状もまた切削でき、これも本発明の主旨または範囲から逸脱しないからである。さらに、図１に示されるシステム１００のような例示的実施形態を、本明細書に記載されているように輪郭を切削するために使用できる。
【００４２】
図のように、輪郭５００はリードイン部分５０１を有し、これは穿孔点Ｐ１から部品形状経路の開始点Ｐ３まで延びる。図５に示されているように、リードイン部分５０１は直線とすることができる。しかしながら、他の実施形態では、輪郭の形状に応じて、湾曲した、または弧状のリードインを使用することが望ましいかもしれない。実施形態はこの点で限定されない。リードイン５０１が切削されると、システム１００は、部品５００のための所望の形状に従って、部品形状経路５０３を切削する。例示的実施形態において、リードイン部分５０１と形状経路部分５０３は、同じ切削パラメータ、例えば速度、切削高さ、電流レベル、電圧、電流等を使って切削される。一般に理解されているように、切削作業のためのパラメータは使用者入力情報、例えば材料の厚さ、材料の種類、電流その他によって異なり、それによって決まる。形状経路部分が、所望の輪郭の完成に至る前の点にある移行点Ｐ２に到達すると、切削作業は低速化部分５０５に到達し、その部分において、ＣＮＣ１１５はトーチ１０３の送り速度を下げ、動作中にトーチ１０３の高さを保持するために使用されるシステム１００のトーチ高さ制御または電圧高さ制御（その各々は一般に知られている）をロックする。高さ制御システムの構造と動作は、しばしば、トーチ高さ制御またはアーチ電圧高さ制御回路またはシステムと呼ばれ、自動プラズマ切削業界において知られているため、本明細書ではその詳しい説明は不要である。高さ制御システム（これは、ＣＮＣまたは電源の何れか、またはその両方にあってよい）のロックまたは無効化は、ステンレス鋼等の材料において特に有利であり、それはステンレス鋼を切削する際のアークラグによる。供給速度を下げることは、切削を完了させるまでアークを略垂直に保持するのを支援するが、電圧高さ制御がオンのままであると、トーチ１０３が被加工物のより近くまで移動し、最終的には被加工物と接触する原因となる。したがって、トーチの速度を下げ、その高さ制御機構または制御機能を無効化することによって、トーチ１０３は、被加工物に衝突する結果を招きかねない、低速化のために調節を行うＣＮＣ１１５による制御を受けない。本発明の例示的実施形態において、低速化部分５０５にあるときの送り速度は、形状経路部分５０３の送り速度の２５〜４５％の範囲内である。いくつかの例示的実施形態において、送り速度は輪郭５００の形状経路部分５０３の送り速度の３０〜３６％の範囲内である。これは特に、ステンレス鋼の被加工物について有利である。
【００４３】
さらに、図５に示されているように、移行点Ｐ２は、輪郭の周囲に沿った、輪郭５００の終了点Ｐ３の付近にある。すなわち、移行点Ｐ２は、輪郭５００の切削工程の終わりに近い位置にある。例示的実施形態において、移行点Ｐ２は輪郭５００の周辺全長の８０〜９９％の範囲内に位置付けられる。他の例示的実施形態において、移行点Ｐ２は、輪郭５００の周辺全長の９０〜９８％の範囲内に位置付けられる。通常、多くの例示的実施形態において、Ｐ２とＰ３との間の距離は０．１２５〜０．５の範囲内である。他の例示的実施形態において、距離は０．２５〜０．４インチの範囲内である。Ｐ２とＰ３との間の最適な距離に影響を与えうる要素は、アーク電流と材料の厚さである。輪郭経路の低速化部分５０５のための距離を十分にとることによって、輪郭５００の切削終了時の移行点Ｐ３において、より鮮鋭な切削部が形成される。
【００４４】
また、図５に示されるように、トーチ１０３が点Ｐ３に到達して、この輪郭が完成した後、トーチ１０３はテイルアウト部分５０７において、輪郭５００の低速化部分５０５に関して角度Ａで引き離される。角度Ａによって、トーチ１０３は点Ｐ３において硬い角部を作ることができ、それによって切削プラズマが、旧型のシステムを使った場合に点Ｐ３に残るタブや余剰の材料を切り取る。これは、輪郭５００がステンレス鋼の被加工物に切削されているときに特に有効である。例示的実施形態において、テイルアウト部分５０７は、低速化部分５０５と同じ送り速度および制御設定で実行される。これは、テイルアウト部分５０７の初期段階に特に当てはまる。いくつかの例示的実施形態において、トーチが移行点Ｐ３の付近から移動した後に、切削の終了点Ｐ４に到達する前に切削作業の速度またはその他のパラメータを変えることができる。さらに、本発明の例示的実施形態において、角度Ａは２０〜４０度の範囲内である。他の例示的実施形態において、角度Ａは２８〜３２度の範囲内であり、いくつかの例示的実施形態において、角度は３０度である。留意される点として、角度Ａは、テイルアウト部分５０７の方向を決定するものであるが、低速化部分５０５が中断点Ｐ３と交差するときの、低速化部分５０５の終了時の経路に沿って引かれる線から測定される。図５において、この線は低速化部分５０５の長さにわたり、低速化部分５０５と同じ線に沿っている（これが直線であるため）。図６Ａおよび６Ｂは、他の例示的実施形態を示しており、輪郭は図５に示されるような長方形ではない。図６Ａにおいて、輪郭５００の一部は半円形であり、角度Ａの測定開始位置となる線Ｌは、半円形部分の、中断点Ｐ３における接線に沿っている。図６Ｂは、少なくとも２つの線区間を有する低速化部分５０５を示している。したがって、線Ｌの方向は移行点Ｐ３と交差する線区間と一致する。これによって、テイルアウト５０７は確実に、移行点Ｐ３においてシャープで鮮鋭な角部を作るのに十分に尖鋭な角度で行われる。
【００４５】
すでに説明したように、上述の手法は、ＣＮＣ１１５の中に、または他のあらゆるコンピュータ制御型システムの中に、デジタル電子回路を使って、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実装できる。実装は、コンピュータプログラム製品、すなわち、情報キャリア（例えば、ＣＰＳ）に有形物として具現化されるコンピュータプログムとすることができる。情報キャリアは、機械読取可能記憶装置とすることができ、あるいはデータ処理装置（例えば、プログラム可能プロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータ）によって実行される、またはその動作を制御するための、伝搬された信号とすることができる。
【００４６】
コンピュータプログラム（例えば、コンピュータプログラムシステム）は、あらゆる形態のプログラミング言語、例えばコンパイルまたはインタプリタ形式の言語で書くことができ、あらゆる形態、例えばスタンドアロンプログラムまたはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に適したその他のユニットでも展開できる。コンピュータこんプログラムは、１台のコンピュータ上でも、または１箇所にあるか、複数の場所に分散されて、通信ネットワークにより相互接続されている複数のコンピュータ上で実行されるように展開できる。
【００４７】
方法ステップは、入力データに基づいて動作し、出力を生成することによって本発明の機能を実行するためのコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能プロセッサによって実行可能である。方法ステップはまた、特定用途ロジック回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特殊用途向け集積回路）等によっても実行でき、装置はそれらとして実装できる。モジュールは、コンピュータプログラムおよび／またはプロセッサ／特殊回路のうち、その機能を実行する部分を指すことができる。
【００４８】
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、例えば、汎用および特殊用途マイクロプロセッサの両方、およびあらゆる種類のデジタルコンピュータのあらゆる１つまたは複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリーまたはランダムアクセスメモリーまたはそれらの両方から命令とデータを受け取る。コンピュータの本質的要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを保存するための１つまたは複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータはまた、データを保存するための１つまたは複数の大容量記憶装置（例えば、磁気、磁気光ディスク、または光ディスク）も含み、またはそれに動作的に接続されて、そこからデータを受け取り、そこにデータを送信し、またはその両方を行う。データの伝送と命令はまた、通信のネットワーク上でも行うことができる。コンピュータプログラム命令とデータを具現化するのに適した情報キャリアとしては、あらゆる形態の不揮発性メモリ、例えば半導体メモリデバイス、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、例えば内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク、磁気光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭならびにＤＶＤ−ＲＯＭディスクが含まれる。プロセッサとメモリは、特定用途ロジック回路により捕捉し、またはその中に組み込むことができる。
【００４９】
使用者と対話できるようにするために、上述の技術は、使用者に情報を表示する表示装置、例えばＣＲＴ（ブラウン管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタおよび、それによって使用者がコンピュータに入力できる（ユーザインタフェース要素と対話できる）キーボードとポインティングデバイス、例えばマウスまたはトラックボールを有するＣＮＣまたはコンピュータで実装できる。使用者の対話のためには、その他の種類のデバイスも使用でき、例えば、使用者に供給されるフィードバックは、何れの形態の感覚的フィードバック、例えば視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、または触覚的フィードバックとすることもでき、使用者からの入力は、音響、音声、または触覚入力を含む何れの形態でも受け取ることができる。
【００５０】
上記の技術は、バックエンドコンポーネント、例えばデータサーバ、および／またはミドルウエアコンポーネント、例えばアプリケーションサーバ、および／またはフロントエンドコンポーネント、例えば、グラフィカルユーザインタフェース、および／または、それを通じて使用者が例示的実施例と対話できるウェブブラウザ、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンドコンポーネントのあらゆる組み合わせを含む分散型コンピューティングシステムで実装できる。システムのコンポーネントは、あらゆる形態または媒体のデジタルデータ通信、例えば通信ネットワークによって相互接続できる。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、例えばインターネットが含まれ、有線および無線ネットワークの両方が含まれる。
【００５１】
「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、（ｉｎｃｌｕｄｅ）」および／または各々の複数形は開放型であり、列挙された部品を含み、列挙されていないその他の部品を含むこともありうる。「および／または」は開放型であり、列挙されている部品のうちの１つまたは複数および列挙された部品の組み合わせを含む。
【００５２】
本発明を具体的な例示的実施形態に関して特に示し、説明したが、本発明の主旨と範囲から逸脱することなく、形態と詳細に様々な変更を加えることができると理解するべきである。
【符号の説明】
【００５３】
１００  システム
１０１  切削作業台
１０３  プラズマトーチ
１０５  コントローラ
１０７  ガントリシステム
１０９  駆動システム
１１１  電源
１１３  コンソール
１１５  コンピュータ数値制御装置
１１７  スクリーン
２００  フロー図
２０１  段階
２０３  段階
２０５  段階
２０７  段階
２０９  段階
２１０  段階
２１１  段階
２１３  段階
２１５  段階
２２０  段階
２２１  段階
２２３  段階
２２５  段階
３００  ユーザインタフェース／穴
３０１  リードイン経路
３０１’／３０１’’  経路
３０２  切削経路／形状
４０１  部分
５００  輪郭
５０１  部分
５０３  経路
５０５  部分
５０７  部分
Ａ  角度
ＣＮＣ  コンピュータ数値制御装置
Ｄ  直径
Ｌ  線
Ｐ１  点
Ｐ２  点
Ｐ３  点
Ｐ４  点
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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