(57)【要約】【課題】スパッタを効率良く遮蔽できると共に、切断状況の監視、トーチの消耗品交換が容易にできる、簡易で、かつ長寿命なトーチのフードを設けたプラズマアークまたはレーザによる切断加工機、およびその切断方法を提供する。【解決手段】トーチ（４）から発生するプラズマアーク（２２）またはレーザにより金属を切断する切断加工機において、前記トーチ（４）の周囲に、アクチュエータ（１５）により昇降自在とされたフード（１１）を設ける。少なくともピアシング時に、前記アクチュエータ（１５）に指令して、トーチ（４）の周囲を覆う位置にフード（１１）を下降させる制御装置（１０）を備える。また、ピアシング時、切断加工時、またはトーチ（４）の消耗品の交換時に、必要に応じて選択的にフード（１１）を所定の高さに昇降させる方法が良い。【選択図】　　　　図２
2004074254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチ（４）から発生するプラズマアーク（２２）またはレーザにより金属を切断する切断加工機において、
前記トーチ（４）の周囲に、アクチュエータ（１５）により昇降自在とされたフード（１１）を設けた
ことを特徴とするプラズマアークまたはレーザによる切断加工機。
【請求項２】
請求項１記載の切断加工機において、
少なくともピアシング時に、前記アクチュエータ（１５）に指令して、前記トーチ（４）の周囲を覆う位置に前記フード（１１）を下降させる制御装置（１０）を備えた
ことを特徴とするプラズマアークまたはレーザによる切断加工機。
【請求項３】
トーチ（４）から発生するプラズマアーク（２２）またはレーザにより金属を切断する切断加工機の切断方法において、
少なくともピアシング時には、選択的に昇降自在なフード（１１）を下降させて前記トーチ（４）の周囲を覆い、切断個所から飛散するスパッタ（２０）を遮蔽する
ことを特徴とする切断方法。
【請求項４】
ピアシング時、切断加工時、または前記トーチ（４）の消耗品の交換時に、必要に応じて選択的にフード（１１）を所定の高さに昇降させる
ことを特徴とする請求項３記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ切断機またはレーザ切断機などの熱切断加工機、およびその切断方法に関し、さらに詳しくは、主として切断時のスパッタを遮蔽する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマ切断機またはレーザ切断機などの熱切断加工機により金属板材（以後、ワークと呼ぶ）を熱切断する際に、プラズマアークまたはレーザ光などにより生成された被切断材の切断部位の溶融物が、トーチから噴出させたプラズマガスのガス圧によりスパッタ（溶融金属の飛沫）となって周囲に飛散し、この際同時に発生するヒューム（金属蒸気）や騒音と相俟って、工場内の作業環境を悪化させている。この問題を解決するために、切断時に発生するスパッタの飛散を防止する技術を初めとして、ヒューム、アーク光、および騒音などを遮蔽する種々の技術が開発されている。
【０００３】
このスパッタ飛散の防止およびアーク光の遮光をするための第１の従来技術として、トーチの周りを、スパッタによる損耗が防げる耐火性のある石綿などの布でカーテン状に固定的に覆う公知の方法がある。
【０００４】
また、第２の従来技術として、例えば特開平７−１３６７６７号公報に開示されたフードが知られており、図８は同公報に記載されたフードの断面図である。図８において、プラズマトーチ本体１０１の先端部にはフードＢがプラズマトーチ本体１０１の軸方向に移動自在に装着されており、このフードＢの移動を規制して、該規制位置でフードＢを保持するフードホルダー１０３がプラズマトーチ本体１０１の先端部に固定されている。前記フードＢは、略中央に装着すべきプラズマトーチＡの外径に応じた穴を形成した装着部と、該装着部の周囲に垂下形成した壁部とを有し、かつその装着部および壁部を吸音材によって構成しており、薄鋼板や薄ステンレス鋼板製または難燃性を有する合成樹脂の薄板製の遮音壁１０９によってプラズマトーチＡのキャップ１０２部を覆っている。そして、このフードＢは、自重でプラズマトーチ本体１０１に対してフードホルダー１０３による前記規制位置まで下がり、プラズマトーチＡを所定の高さ以下に下ろしてもフードＢとワークＣが所定の位置関係になるように構成されている。
【０００５】
また上記公報には、フードＢとワークＣの隙間があると、そこからスパッタ、騒音および光が漏れるので、フードＢとワークＣとを密着させた方が良いこと、また、フードＢとワークＣが密着している場合に、切断されたワークＣが持ち上がったり（図７参照）、熱歪みが生じたワークＣの表面とフードＢとが衝突したりして、加工不可能となることがあるため、上記フードＢの構成材料として、適度な可撓性を有する薄鋼板や薄ステンレス鋼板、または難燃性を有する合成樹脂の薄板などを用いれば良いこと、などが記載されている。
【０００６】
また、第３の従来技術として、例えば特開平９−５７４３８号公報には熱切断加工機の集塵装置が記載されている。同集塵装置は、熱切断加工機および本体テーブルの上面全体を覆うと共に、本体テーブルの長手方向に伸縮自在なスライドカバーを備え、このスライドカバーは、長手方向で少なくとも一端側が固定の片開きであるとともに、ワーク交換時にトーチが該スライドカバーの一端固定側に収納されるようになっている。また、本体テーブル上部および本体テーブル下部より塵を集塵配管で外部に集塵するようにしている。そして、この集塵装置の効果として、材料切断加工時にはスライドカバー部が閉められた状態で加工機全体を覆って加工できるため、本体テーブル上部に発生する粉塵の工場内部への排出がスライドカバー部によって阻止され、また切断加工時の騒音、ヒューム、スパッタおよびアーク光等も遮蔽することができるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術には、以下のような問題がある。
【０００８】
前記第１の従来技術においては、トーチの周りを耐火性のある石綿などの布製のフードでカーテン状に覆っているが、この布製のフードは、高温の溶融金属の飛沫であるスパッタにより短期間で溶け落ちてしまい、本来の遮蔽機能を失ってしまうので、その耐用寿命は至って短い。このため、機械ユーザへ納入した当初にメーカ側で上記フードを取り付けていても、ユーザはその交換を頻繁に行わなければならず、保守作業が非常に面倒であり、場合によっては遮蔽機能を失った状態でフード交換をしないまま使用しているのが現状である。
【０００９】
また、特開平７−１３６７６７号公報に記載の第２の従来技術には、以下の問題がある。
（１）実際のプラズマ切断では、図７に示すように、テーブル上で小さく切断されたワーク片が前記テーブルのワーク支持桟の支持を失ってその水平を維持できずに傾く現象が発生することがある。トーチの周りに装着しているフードＢはその下端部をワークに接近させた状態で水平方向に移動するので、ワークが少し傾いただけでもフードＢの下部と前記立ち上がったワークとの干渉が生じ、フードＢが破損する畏れがある。また、フードＢの下部と前記ワークとの干渉がトーチの水平方向移動の過大負荷になり、機械停止となる問題も発生する。
【００１０】
（２）この問題の対応として、フードＢの構成材料として適度な可撓性を有する薄鋼板や薄ステンレス鋼板或いは難燃性を有する合成樹脂の薄板を用いれば良いことが示されてはいるものの、現実にはワークＣとの干渉時にフードＢの壁部がかなり撓むこととなり、しかも、その干渉発生頻度の多さを考えれば、トーチ移動行の妨げとなることは否めない。
この場合、フードの損傷を考慮すれば、当然ながら機械を停止させてワークとの干渉を回避する必要があり、またはフードの破壊に至った場合その復旧などの作業が必要となり、機械の自動運転が阻害される。また、その機械停止時間や動作復帰時間が必要となり機械稼働率が落ち、さらには生産性の低下を招くこととなり、夜間自動運転などの無人運転の要求に対して、到底実用には耐えない。その上、この従来技術を実際のプラズマ切断機に適用する上で、ワークが立ち上がらないような形状の切断、あるいはワークの熱変形が僅かであるという限定が必要であり、この点でも実用上本技術の採用には無理がある。
【００１１】
（３）また、通常、図４に示すように、スパッタは、切断開始に当たってのピアシング時に、最も大量に発生し、それが周囲に飛散すること、またスパッタの周囲への飛び散りの方向は、ワークに沿って水平方向に飛散する量が多い。この理由から、そのスパッタを効率的に遮蔽する為には、ワークとフード下端を十分に密着させることが必要である。しかし、そのフードの材質が本従来技術にあるような薄鋼板や薄ステンレス鋼板或いは難燃性を有する合成樹脂の薄板を用いた場合でも、前記耐熱性の布よりは寿命があるものの、いずれはピアシング時の大量のスパッタによって溶け落ちてしまって、ワークとフード下端との密着のような小さい隙間を維持することができなくなる。これにより、スパッタ遮蔽効果を長期間発揮できず、実用的ではない。
【００１２】
（４）また、プラズマアークの状態やワークに対する加工状態を容易に観察し得るように、フード側面の壁を透明の合成樹脂板で構成すれば良いとあるが、この場合スパッタが合成樹脂板に付着しこれを溶かすので、短時間で透明性が損なわれ、実用に供しない。
（５）さらに、切断量により異なるが、１日に数回はトーチのキャップを取り外して、トーチ先端に装着されたノズル、電極などの消耗品を交換する必要がある。この時、トーチの周りにフードまたはカバー等があると、交換時の作業性が悪くなる。本公報の従来技術においては、フードを手作業で押し上げて前記消耗品の交換作業を行うとの記載があるが、フードを押し上げるのに片手を使うと、他方の片手でキャップを外し、消耗品の交換をせざるを得なくなり、非常に作業性が低下する。
【００１３】
また、前記特開平９−５７４３８号公報に記載の第３の従来技術においては、前記スライドカバーは熱切断加工機および本体テーブルの上面全体を覆う構成のため、極めて大型で、大重量となるので、このスライドカバーの開閉動作は大変労力を要して困難である。また、ワーク搬入、搬出時、トーチのノズル交換時、またワークの切断状況の監視時などに、その都度開閉せねばならず、その頻度が多いことから、開閉動作による多くの機械停止時間を要し、機械稼働率が低下するなど生産性に問題がある。その上、このスライドカバーは、大型の板金加工物でありその製作が難しいのに加え、その開閉動作を円滑にし、かつカバー外部へのヒュームの漏れを押さえるため、摺動部のスキマ寸法精度をあげる必要性から、その製作コストが高くなるという問題もある。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされ、熱切断時に発生するスパッタを効率良く遮蔽し、工場内の作業環境を良好に保つことができると共に、切断状況の監視、トーチの消耗品交換が容易にできる、簡易で、かつ長寿命なトーチのフードを設けたプラズマアークまたはレーザによる切断加工機、およびその切断方法の提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、トーチから発生するプラズマアークまたはレーザにより金属を切断する切断加工機において、前記トーチの周囲に、アクチュエータにより昇降自在とされたフードを設けた構成としている。
【００１６】
第１発明によると、ト−チの周囲に昇降自在にフードを設け、このフードをアクチュエータにより昇降駆動するようにしたため、全発生スパッタの殆どの量が発生し、これがノズルの周囲に広範囲（特に水平方向に）に飛散するピアシング時において、タイムリーにフードを下降させて、ワークとフード下端とを十分に密着させてピアシングを行えるので、スパッタ全体の殆どの量を遮蔽することができる。従って、スパッタの広範囲な周囲への飛散を効果的に抑制でき、プラズマ切断機またはレーザ切断機の作業環境は著しく向上できる。
【００１７】
また、切断加工時にはフードの下端を必要最小限にワーク上面から離し、フード下端とワーク上面との間に所定の隙間を有した状態にできるから、ワークの立ち上りや、熱変形によるワーク反りが発生した場合でも、フードとワークとの干渉が生じることがなく、トーチの移動を妨げる畏れがない。このため、夜間自動運転などの無人運転自動化が可能となり、生産性を向上できる。
【００１８】
さらに、トーチの移動時に、フードとワークとの干渉が回避できるから、フードは可撓性のある薄板を用いる必要はなく、よって耐熱性を有し、かつ剛性のある鋼板などで構成できるので、スパッタにより容易に熔かされることなくその耐久寿命を大幅に長くできる。
しかも、適時、手動操作スイッチの操作またはプログラム制御により、フードをトーチの遮蔽位置から所定の必要高さだけ上昇させて、ノズル位置が見える状態にすることにより、切断加工中のプラズマアークまたはレーザ光の状態やワークに対する加工状態を容易に観察できると共に、トーチの消耗品の交換時には、フードを必要高さだけ上昇させた位置で保持することにより、消耗品の交換を両手操作で安全にかつ容易に行うことができる。
【００１９】
第２発明は、第１発明において、少なくともピアシング時に、前記アクチュエータに指令して、前記トーチの周囲を覆う位置に前記フードを下降させる制御装置を備えた構成としている。
【００２０】
第２発明によると、少なくともピアシング加工時に、アクチュエータに指令してフードをト−チの周囲を覆う位置に下降させる制御を行う制御装置を備えたので、全発生スパッタの殆どの量が発生し、これがノズルの周囲に広範囲（特に水平方向に）に飛散するピアシング時において、タイムリーにフードを下降させて、スパッタ全体の殆どの量を効率的に遮蔽することができる。よって、スパッタの広範囲な周囲への飛散を抑制でき、プラズマ切断機またはレーザ切断機の作業環境を著しく改善できる。
【００２１】
第３発明は、トーチから発生するプラズマアークまたはレーザにより金属を切断する切断加工機の切断方法において、少なくともピアシング時には、選択的に昇降自在なフードを下降させて前記トーチの周囲を覆い、切断個所から飛散するスパッタを遮蔽する切断方法としている。
【００２２】
第３発明によると、少なくともピアシング加工時には、フードをその退避位置から下降させてトーチの周囲を覆うようにしたため、このフードがスパッタを遮蔽し、前記第２発明と同様に、発生するスパッタ全体の殆どの量を遮蔽できる。よって、スパッタの広範囲な周囲への飛散を激減でき、プラズマ切断機またはレーザ切断機の作業環境を著しく改善できる。
【００２３】
第４発明は、第３発明において、ピアシング時、切断加工時、または前記トーチの消耗品の交換時に、必要に応じて選択的にフードを所定の高さに昇降させる方法としている。
【００２４】
第４発明によると、ピアシング時、切断加工時、トーチの消耗品の交換時、あるいは、必要に応じて選択的にフードを所定の高さに昇降させることにより、必要なときにスパッタ、ヒューム、騒音などの遮蔽、またはアーク光やレーザ光の遮光を行うことができる。詳細は、以下の通り。
【００２５】
ピアシング時においては、プログラム制御により自動的に、かつタイムリーに、または手動スイッチ等での操作により、選択的にアクチュエータを駆動してフードを下降させて、ワークとフード下端とを十分に密着させ、ピアシングを行う。このフードの昇降によって、加工時に発生するスパッタ全体の殆どの量を遮蔽できる。このため、スパッタの広範囲な周囲への飛散を激減でき、プラズマ切断機またはレーザ切断機の作業環境は著しく改善される。
【００２６】
また、切断加工時においては、ワークの立ち上りが発生する懸念がある加工部位で、前もってプログラム制御により、または適時手動操作スイッチの操作により、フードを上昇させ、フードの下端を必要最小限にワーク上面から離した位置で保持させ、フード下端とワーク上面との間に所定の間隔を有した状態で、トーチ移動による熱切断加工を行う。このとき、フード下端とワーク上面との間に適度な間隔があるので、ワークの立ち上りが発生した場合でも、ワークとの干渉が生じることがないから、トーチの移動を妨げる懸念がなく、夜間自動運転などの無人運転自動化が可能となり、生産性の向上が期待される。
【００２７】
また、切断加工中のプラズマアークまたはレーザ光を観察する時には、適時手動操作スイッチの操作またはプログラム制御により、フードを、トーチを覆うスパッタ遮蔽位置から必要高さだけ上昇させ、ノズル等が見える状態でその位置を保持することで、プラズマアークまたはレーザ光の状態やワークに対する加工状態などを容易に観察でき、ノズル等の消耗度もチェックできる。
また、ノズル等の消耗品の交換時には、手動操作スイッチの操作またはプログラム制御により、フードをその上端位置まで上昇させて、その位置で保持できるため、トーチの消耗品の交換作業を両手操作で安全に、かつ容易に行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
先ず、図１は本発明に係る熱切断加工機の例として挙げたプラズマ切断機の全体図であり、この図によりプラズマ切断機の構成を説明する。
プラズマ切断機１は、ワーク２を支持する切断テーブル３を備え、この切断テーブル３の下部に、該テーブル３の対向側面部に設けた複数のプッシュプル式送風機３１によって、切断時に発生するスパッタ、ヒューム、高圧ガス（排煙）などを捕集する集塵装置３０を設けている。前記切断テーブル３の上部には、該テーブル面内の直交二軸の一軸であるＸ軸方向に走行自在にＹ軸キャリッジ５が設けられ、該Ｙ軸キャリッジ５の上部には、前記直交二軸の他軸であるＹ軸方向に走行自在にＺ軸台車６が設けられている。また、このＺ軸台車６には、Ｚ軸移動台８が前記Ｘ軸、Ｙ軸に直交するＺ軸方向に移動自在に設けられており、前記Ｚ軸移動台８にプラズマアークを噴射するプラズマトーチ４が装着されている。また、それぞれのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸には、各軸方向への駆動手段としてのＸ軸サーボモータ（図示せず）、Ｙ軸サーボモータ７およびＺ軸サーボモータ９がそれぞれ装備されている。
【００３０】
また、ワーク２が予め決められた切断形状となるように、プラズマトーチ４をＸＹ平面上で移動させて、所定の形状切断を行う制御装置１０を備えており、この制御装置１０は所定のワーク加工ＮＣプログラムに従って前記Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ７およびＺ軸サーボモータ９にそれぞれＮＣ制御指令を出力して、各軸の位置および速度を制御している。さらに、同制御装置１０には、ワーク２が切断中に熱変形して反り、その厚み方向（つまりＺ軸方向）に変位した場合でも、この変位量をアーク電流またはアーク電圧に基づいて検出し、検出した変位量に基づいてＺ軸サーボモータ９の位置を制御し、プラズマトーチ４とワーク２の間の距離（いわゆるスタンドオフ）を適正な値に保つことにより、良好な切断を実現するＺ軸制御機能も備えている。
【００３１】
次に、本発明のフードの構成について、本発明に係るプラズマ切断機のフードの正面図および側面図をそれぞれ示した図２および図３を用いて詳述する。
図２、図３において、フード１１は、プラズマトーチ４の先端部に設けられたノズルの周りを覆ってスパッタを遮蔽するためのフード下部部材１１ｂと、該フード下部部材１１ｂの上部に取り付けられ、かつこのフード下部部材１１ｂを支持するフード本体１１ａとを有しており、下記に詳細説明するようにフード本体１１ａはＺ軸移動台８に上下方向に移動自在に装着されている。
【００３２】
即ち、このフード１１をプラズマトーチ４に対して昇降自在とするための昇降駆動機構は、エアシリンダ１５、右ブラケット１２ａ、左ブラケット１２ｂ、左右１対の平行リンク１３，１３、およびリンクブラケット１４を備えている。エアシリンダ１５のヘッド側端部は、Ｚ軸移動台８に取着されたシリンダ支持ブラケット１８に揺動自在にピン結合され、そのロッド側端部はナックル１６およびナックル受け１７を介して揺動自在に左ブラケット１２ｂに連結されている。左ブラケット１２ｂおよび右ブラケット１２ａは、それぞれフード本体１１ａの正面視左右に取着されており、この左ブラケット１２ｂおよび右ブラケット１２ａにはそれぞれ、左右１対の平行リンク１３，１３の内、リンクブラケット１４を介してＺ軸移動台８に固定された上下一対のリンク（辺）に対向するリンク１３ａ，１３ａの一端部（図示の下端部）が取り付けられている。
【００３３】
上記機構において、エアシリンダ１５を伸縮駆動すると、左ブラケット１２ｂおよび右ブラケット１２ａを介して左右１対の平行リンク１３，１３の揺動自在なリンク１３ａ，１３ａを上下方向に揺動し、これによりフード１１を上下方向に昇降させる。
【００３４】
また、対向する左右１対の平行リンク１３、１３の間には、図示しないプラズマ電極へ送電する電線、ガス供給のためのホース、冷却水給排用ホースなどを通すための空間が設けてある。これらの電線、ホース類を、この空間を経由してＺ軸台車６へ可撓自在に布設するために、Ｚ軸移動台８にその一端を取付けられ、他端をＺ軸台車６に取付けられた可撓性ケーブルガイド１９が具備されている。
【００３５】
なお、本発明の実施形態においては、フード１１をフード本体１１ａとフード下部部材１１ｂとの２分割構成としたが、これは、スパッタにより汚れる度合いが大きいフード下端部位を分け、しかもこれを小型の部品としたフード下部部材１１ｂをフード本体１１ａに対して着脱自在な構成としたものである。この結果、フードのスパッタによる汚れを清掃し易く、また、万一フードが損傷した場合でも損傷部分のみを交換すればよく、整備性の向上、また交換時の機械停止時間の短縮化を可能としたものである。
また、フード１１は、必ずしもプラズマトーチ４の周りを３６０度にわたって遮蔽する必要はなく、図９のように一方向が開いていてもよい。そして、開いている側に積極的にスパッタを飛散させ、その飛散したスパッタは、Ｚ軸台車６に設けられた昇降式のフード１１ではなく、Ｙ軸キャリッジ５にＺ軸台車６の走行範囲にわたって設置されたカーテン状の耐熱布２５によって周囲への飛散を防止してもよい。この場合には、耐熱布２５にスパッタが当るまで距離が離れているため、スパッタの温度が飛散中に下がり、耐熱布２５のダメージは大きくない。また、フード１１の内部でスパッタがこもることが無いので、フード１１の耐久性も向上する利点がある。
【００３６】
また本実施形態においては、小型、軽量化を図るために、エアシリンダ１５の駆動と平行リンク１３によるガイドとによってフード１１の昇降を行う例で示したが、本発明の実施に当たってのこの昇降駆動およびガイド方式は、上記の機構に限定するものではなく、例えば、アクチュエータとしてのモータとスクリューとの駆動方式、およびリニヤガイドレールを用いたガイド方式などを用いても何ら差し支えはない。
【００３７】
続いて、本発明のフードの動作について説明する。
通常、プラズマ切断は、先ず切断の開始ポイントにプラズマト−チを移動させ、そのポイントでプラズマアークを発生させた後、プラズマトーチを下降させてピアシング（穴あけ工程）を行い、プラズマアークがワークを貫通した後、Ｘ軸、Ｙ軸サーボの同時補間制御によりプラズマトーチを所定の軌跡で水平移動させて、任意形状の切断を行う。そして、所定の形状にワーク２を切断した後プラズマアークの発生を停止し、次の切断開始ポイントに移って、前記と同様の要領で、アーク発生→ピアシング（トーチ垂直移動）→形状切断（トーチ水平移動）→アーク停止の繰り返し動作により切断を行い、所定の切断を完了する。
【００３８】
このように、プラズマ切断にはピアシングとワークの形状切断との２通りの工程があるが、これらそれぞれのアーク切断に於けるスパッタの発生およびその飛散状況について、説明する。
先ず、図４によりピアシングの場合について説明する。図４は、プラズマ切断機のピアシング時のスパッタ飛散状況説明図である。このピアシングは、プラズマ電極２１とワーク２の間でプラズマアーク２２を発生させ、プラズマトーチ４を下降させ、プラズマアーク２２によりワーク表面から溶融し、続いて穴を掘り進み、ついには貫通させてその工程を完了するが、図に見られるように、この際の溶融金属は、ノズル２３部から噴射されるプラズマガスのガス噴射力により、溶融飛沫（スパッタ２０）となるが、穴が未貫通でワーク２の上方にしか逃げ場は無いのでその全てが、プラズマトーチ４の周囲に、主として水平方向に吹き飛ばされる。
【００３９】
また、ピアシングを完了した後、プラズマトーチ４を水平移動させてワークの形状をアーク切断する切断時には、ワーク２の切断は、プラズマアーク２２によりワーク２の上面から裏面に貫通した切断溝が連続的に形成される状態で行われるため、この切断時に発生する溶融金属は、ノズル部から噴射されるプラズマガスのガス噴射力により、溶融飛沫（スパッタ）となるが、その殆どがワーク２の裏面（下方）へ吹き飛ばされて切断テーブル３内で集塵され、ワーク上面での飛散は非常に少ない。
よって、プラズマトーチ４の周囲に飛散し、作業環境を劣化させるスパッタの量は、ピアシング工程で発生する量が全切断工程で発生する量の殆どを占めていると言える。
【００４０】
本発明に係るピアシング時におけるフードの作用について、図２〜図４、および図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係るピアシング時のフードの動作説明図である。
図５において、ピアシングは、まず、フード１１がエアシリンダ１８により上端の待機位置に引上げられた状態で、プラズマト−チ４ａを、ピアシングの開始ポイントへ水平移動させ、このポイントで所定のピアシング開始高さまで下降させる（図５の（ａ）参照）。続いて、プログラム制御によりエアシリンダ１８を伸長してフード１１を下降させ、フード下部部材１１ｂの下端をワーク上面に密着させる（図５の（ｂ）参照）。さらに続いて、フード下端をワークに密着させた状態のまま、ノズル２３からプラズマガスを噴出させると共に、プラズマ電極２１とワーク２の間にプラズマアーク２２を生成させ、プラズマトーチ４を下降させてピアシングを開始する（図５の（ｃ）参照）。その後、ピアシングが進行し、ピアシング穴が貫通したら（図５の（ｄ）参照）、プログラム制御によりエアシリンダ１８を縮小して、フード１１を所定の高さまで上げ、次の切断工程に入る（図５の（ｅ）参照）。
【００４１】
このピアシングのとき、前述のように、スパッタ２０はワーク２の上方にしか逃げ場が無いので、その全てがプラズマトーチ４の周囲に、主として水平方向に吹き飛ばされる。本発明の実施形態によると、ピアシング時に、プラズマトーチ４の先端部の周囲をフード１１で完全に覆い、かつ、その下端をワーク２に密着させているので、スパッタ２０は全てこのフード１１により遮蔽されてフード１１の内壁で捕捉されるか、または切断テーブル３の内部から集塵装置３０により集塵されるため、外部に漏れることは無い。
【００４２】
このように、本発明ではピアシング加工時に、アクチュエータによりト−チの周囲にフードを下降させて、このフード下端をワークに密着させ、スパッタを完全に遮蔽する制御を行うことにより、全切断工程でプラズマ切断機の周囲に飛散するスパッタの殆どを占める、このピアシング時のスパッタの飛散を、ほぼ完全に遮蔽することができるので、作業環境を著しく改善できる。
【００４３】
また次に、ワーク２の所定形状の切断時におけるフード１１の動作について、実施形態に係る切断時におけるフードの動作説明図である図６を参照して説明する。
ピアシング完了後に引き続き行われる切断時には、図６に示したように、ピアシング完了後、プログラム制御によりエアシリンダ１８を縮小して、フード１１の下端を、ワーク２に密着させた位置から所定の高さまで上昇させる。そして、フード１１のこの高さ位置を保った状態で、プラズマトーチ４の先端とワーク２の上面との間を所定間隔に保ち（スタンドオフ制御）つつ、Ｘ軸、Ｙ軸サーボの同時補間制御によりプラズマトーチ４を水平方向に所定形状の軌跡で移動させて、プラズマアーク切断を行う。
【００４４】
前述のように、切断時は、ワーク２の上面から裏面に貫通した切断溝が形成され、この切断時に発生する溶融飛沫（スパッタ）は、その殆どがプラズマガスの噴射力によりワーク２の裏面（下方）へ吹き飛ばされて、切断テーブル３内で集塵され、ワーク上面での機外への飛散はほぼ皆無に近いので、フード１１とワーク２の上面との間に隙間が有っても作業環境に悪影響を及ぼす懸念は殆どない。
【００４５】
しかも、このフード１の高さ位置を保つことにより、次のような本発明特有の効果が得られる。
すなわち、実際のプラズマ切断においては、図７に見られるように、ワーク切断時のトーチ移動の際に、テーブル上で小さく切断されたワーク片が、ワーク支持桟の支持を失ってその水平を維持できずに傾く現象が発生する。しかし、本発明では、ワーク２の立ち上りがあっても、フード１１の下端とワーク２の上面との間にこれらの干渉が生じないような所定の間隔を有した高さまでフード１１を上昇させ、このフード高さを保って切断を行っている。従って、ワーク２が多少立ち上がっても、これに起因したフード１１の損傷はなく、これによる機械停止などの懸念がなくなる。
【００４６】
また、ワーク２の熱変形による厚み方向の変位が生じても、フード１１を上記の所定高さまで上昇させているので、フード１１とワーク２との干渉に伴うプラズマトーチ４の水平移動負荷の増大が生じないため、機械停止が発生する畏れがない。
【００４７】
これらの結果、夜間自動運転などの無人運転が可能となると共に、この際の機械停止時間や動作復帰時間が不要となり機械稼働率が上がり、生産性を向上できる。また、ワークが立ち上がらないような形状の切断、またはワークの熱変形が僅かであるという場合の想定などを行う必要はなくなり、切断加工プログラム作成の自由度、容易性が増し、その作業性を向上できる。
また、フードの下端とワークの上面との間に所定の間隔を有したフード高さを保って切断を行っているので、切断中に、プラズマアークの状態やワークに対する加工状態を、常時、容易に観察できる効果も得られる。
【００４８】
本発明においては、前述のように、切断時におけるプラズマトーチの移動の際において、フードは、ワークとの干渉が無いので、従来のように干渉を回避するため、フードを可撓性のある材料で構成する必要は無く、ピアシング時の多量のスパッタに耐えられるような充分な強度を有する鋼板等で構成できる。従って、本発明によるフードはスパッタによる熱的損傷のための再製作の頻度が極めて少なくなり、その寿命を長期化できる。
【００４９】
なお、切断前にワークにドロス付着防止剤を塗布しておくことにより、ワーク切断個所にドロスを付着させない技術が知られているが、このドロス付着防止剤をワークだけではなく、フードの内壁にも塗布しておくことにより、フードにスパッタが付着しなくなり、そのスパッタ除去作業が不要となりメンテナンス改善が顕著となる。
【００５０】
また、本発明の図２、図３における実施例でのフードは、鋼板等で構成したが、この昇降式フードの周りに（プラズマトーチに対して昇降しない）固定カーテン式の耐熱布を配しても良い。この場合、飛散度、量の多いピアシング時のスパッタは昇降式の強度を有したフードにより遮蔽し、切断中の軽微なスパッタはその周りの耐熱布カーテンにより遮蔽できる。切断中の軽微なスパッタであれば、耐熱布カーテンのダメージは少なくその寿命は長く、実用に供することができる。また、この２種類の遮蔽機能を持たせることにより、信頼性の高い安定したスパッタ遮蔽が行えるのみならず、遮光の効果も高い。
【００５１】
プラズマ切断機では、１日に数回はプラズマトーチのキャップを取り外して、プラズマトーチ先端に設けられた、ノズル、電極などの消耗品を交換する必要があり、その時、プラズマトーチの周りにフードがあると、作業性が悪くなるが、本発明では、適時、プログラム制御またはボタン操作により、アクチュエータを作動させ、自動的にフードをその上端位置まで上昇させるようにしている。この構成により、消耗品の寿命を見据えて、プログラム操作により定期的にフードの昇降操作を行って、プラズマトーチ消耗品の交換作業を容易にし、従ってその作業効率を上げることができるのは勿論のこと、緊急時には、ボタン操作でタイムリーにフードの昇降操作を行って、プラズマトーチ消耗品の交換を容易に行うこともでき、生産性を向上できる。
【００５２】
以上の実施例においては、熱切断機として、プラズマ切断機を取り上げ、本発明の説明をしたが、本発明の内容は、これをレーザ切断機に置き換えても、前述のプラズマ切断機の場合と同様である。
【００５３】
以上説明したように、本発明により以下のような効果を奏する。
ト−チの周囲にフードを設け、これをアクチュエータにより昇降自在な構成としたことにより、全切断工程における殆どの量のスパッタが発生し、これがノズルの周囲に広範囲（特に水平方向に）に飛散するピアシング時において、タイムリーにフードをアクチュエータにより下降させて、ワークとフード下端とを十分に密着させてピアシングを行うので、熱切断加工時に発生するスパッタ全体の殆どの量を遮蔽することができる。よって、火災の原因にもなるスパッタの熱切断機外の広範囲な周囲への飛散を激減でき、プラズマ切断機またはレーザ切断機の作業環境を著しく改善できる。
【００５４】
また、切断時にはフードの下端を必要最小限にワーク上面から離し、フードのワーク上面との間に所定の隙間を有した状態で、トーチと共に水平方向に移動できるので、ワークの立ち上りまたは熱変形による反りが発生した場合でも、ワークとの干渉が生じることがなく、トーチの移動時にトーチの運行を妨げる懸念がなく、夜間自動運転などの無人運転自動化が可能となり、生産性を向上できる。
【００５５】
また、トーチの移動時、このフードとワークとの干渉が回避できることから、フードは可撓性のある薄板を用いる必要はなく、耐熱性を有し、かつ剛性のある鋼板などで構成できるため、スパッタにより容易に熔けることなく、その寿命が大幅に長くなる。しかも、適時、フードを、トーチを覆うスパッタ遮蔽位置から、ボタン操作またはプログラム操作で必要高さ上昇させてノズル位置が見える状態にすることにより、プラズマアークまたはレーザ光の状態やワークに対する加工状態を容易に観察できる。さらに、トーチの消耗品の交換時には、フードを自動的にそのトーチを覆った位置から必要高さだけ上昇させて、その位置で保持するようにしたため、ノズル、電極などの消耗品の交換を両手操作で安全かつ容易に行うことができ、交換作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱切断加工機例のプラズマ切断機の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマ切断機のフードの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプラズマ切断機のフードの側面図である。
【図４】プラズマ切断機のピアシング時のスパッタ飛散状況説明図である。
【図５】実施形態に係るピアシング時のフードの動作説明図である。
【図６】実施形態に係る切断時のフードの動作説明図である。
【図７】熱切断加工機のワーク立ち上りとトーチ部との干渉の説明図である。
【図８】従来技術に係るプラズマ加工機のフードの側面断面図である。
【図９】他の実施形態に係る切断時のフードの作用説明図である。
【符号の説明】
１…プラズマ切断機、２…ワーク、３…切断テーブル、４…プラズマトーチ、５…Ｙ軸キャリッジ、６…Ｚ軸台車、７…Ｙ軸サーボモータ、８…Ｚ軸移動台、９…Ｚ軸サーボモータ、１０…制御装置、１１…フード、１１ａ…フード本体、１１ｂ…フード下部部材、１２ａ…右ブラケット、１２ｂ…左ブラケット、１３…平行リンク、１４…リンクブラケット、１５…エアシリンダ、１６…ナックル、１７…ナックル受け、１８…シリンダ支持ブラケット、１９…可撓性ケーブルガイド、２０…スパッタ、２１…プラズマ電極、２２…プラズマアーク、２３…ノズル、３０…集塵装置、３１…送風機、１０１…プラズマト−チ本体、１０２…キャップ、１０３…フードホルダー、１０９…遮音壁、Ａ…プラズマトーチ、Ｂ…フード、Ｃ…ワーク。
【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】
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【図８】
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【図９】
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