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
【課題】二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することが可能な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。
【解決手段】プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチ２を備えたプラズマ切断装置により裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする。
【解決手段】プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチ２を備えたプラズマ切断装置により裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする。
【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り開先形状部を形成するための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鈑等の被加工材に開先形状部を切断する場合、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するとともに、二次ガスとなるアシストガスを供給しながら開先形状部を切断することが一般的である。
【０００３】
ところで、プラズマ加工により被加工物Ｗ１００を垂直切断する場合、図６（Ａ）に示すように、被加工物Ｗ１００上面から離れるにつれて切断面の切り巾が狭くなりベベル角β１００が形成されることが一般的である。
そこで、作動ガス（一次ガス）を旋回させてプラズマアークを屈折させることによりプラズマの片側をトーチ軸線Ｏ１００とほぼ平行にして、被加工材に垂直なベベル角β１００のない切断面を形成させる技術が用いられている。
【０００４】
しかしながら、作動ガスは、プラズマ切断における切断能力に影響することから、流量を大きく変化させることが難しいため、近年、作動ガス（プラズマガス）の周囲に二次ガスを供給して作動ガスの旋回強度を変化させることによりプラズマアークの屈折度合いを調整して、被加工材に垂直な切断面、すなわちベベル角がゼロの切断面を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このように、二次ガスに旋回流を与えることにより、プラズマアークを屈折させてプラズマの一方側をトーチ軸線とほぼ平行にすることにより、プラズマ加工による切断面をプラズマトーチの傾斜角とほぼ一致させることは、開先切断においても適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、裏開先切断においては、プラズマの一方側をトーチ軸線Ｏ１００とほぼ平行にしても、裏開先角度α１００はプラズマトーチの傾斜角θ１００よりもかなり小さくなり切断面が立上がる傾向がある。そこで、発明者らは、プラズマ加工による裏開先切断に関して鋭意研究した結果、図６（Ｂ）に示すように、切断部上側の形状的に細い部分（符号Ｑ）にプラズマからの入熱が集中することにより被加工材が余分に溶け落ちて除去されることが、大きな要因であることを見出した。
【０００８】
また、プラズマの一方側がより大きな裏開先切断面を形成するように二次ガスの旋回流を調整した場合、プラズマが切断する等価板厚が長くなることに起因して、作動ガスが溶融した金属を除去する能力が不充分となり、切断下面にドロスが付着する等、切断品質の低下を招くことを見出した。
【０００９】
一方、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を調整して、裏開先角度を大きくすることも検討の余地があるが、これらプラズマ加工における条件設定は、被加工材の板厚に基づいているため、条件設定を裏開先角度毎に自動で行なうことは技術的に難しく、コスト増大につながるという問題がある。
【００１０】
さらに、プラズマトーチの形状や角度設定機構に起因する傾斜角の限界に加えて、上記入熱による影響を考慮すると、二次ガスの旋回流を調整しても、従来型のプラズマトーチにより裏開先角度α１００を約３５°以上とすることは、極めて困難である。
そこで、二次旋回流を付与したプラズマの一方側で裏開先切断をする場合に、プラズマトーチの傾斜角度にできるだけ近い裏開先角度が形成でき、ひいては、裏開先角度が３５°より大きな裏開先切断が可能な技術への強い要請がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができ、ひいては、裏開先における従来の最大値（通常は約３５°）より大きな開先角度で裏開先切断をすることが可能な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】
【００１２】
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、被加工材を載置する定盤と、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、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裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、制御システムであって、請求項１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。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、プラズマ切断装置であって、請求項２に記載の制御システムを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る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、開先角度が予め設定した裏開先基準角度より大きい場合に、二次ガスの流量とプラズマトーチの移動速度を調整するので、プラズマアークの屈折を大きくするとともに切断部上側の形状的に細い部分へのプラズマからの入熱を抑制して、裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができる。
【００１６】
この発明において、裏開先基準角度とは、被加工材の材質、板厚等に基づいて設定した二次ガスの流量調整とプラズマトーチの移動速度（切断速度）を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、例えば、特定のプラズマトーチにより二次ガスの流量調整と移動速度を変更せずに裏開先切断をすることが可能な上限の裏開先角度を裏開先基準角度とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る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、二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、被加工材の板厚に基づく条件設定を調整せずに、裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができ、ひいては、裏開先における従来の最大値（通常は約３５°）より大きな開先角度で裏開先切断をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明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図であり、（Ａ）は正面図を、（Ｂ）は側面図を示している。
【図３】（Ａ）はプラズマトーチの正断面図、（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４】本発明の作用を説明する概念図である。
【図５】プラズマ切断装置を動作させるための開先加工用プログラムを示すフロー図である。
【図６】従来技術の課題を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は実施形態に係わる装置の概略構成図であり、これらの図において、符号１はプラズマ切断装置、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。
【００２０】
プラズマ切断装置１は、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、位置合わせ機構４は、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、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傾斜機構（トーチ姿勢制御手段）１５と、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）に移動させる移動機構（トーチ位置制御手段）１６とを備えている。
【００２１】
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、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Ｐが形成され、この加工点が移動した経路、すなわち加工軌跡に加工溝が形成されるようになっている。
【００２２】
プラズマトーチ２は、いわゆるダブルスワールトーチであり、作動ガスがプラズマアークによりプラズマ化され、旋回をともなったプラズマガスの周りに、プラズマガスと同方向に二次ガスとしてアシストガスを供給し、二次ガス旋回流の強度を調整することによりプラズマアークを屈折することが可能な二次ガス供給孔が設けられたものが用いられる。
【００２３】
具体的には、例えば、図３（Ａ）、（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が配置される構成とされ、この第１のノズル５１内の中空部には、ノズル基部５０側から、プラズマ発生用の電極部（図示略）が挿入されかつプラズマガスを構成するが供給される。この作動ガスは第１のノズル５１の先端に位置する第１の噴出口５２を通じて噴出される。
【００２４】
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５１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。
【００２５】
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３（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。
【００２６】
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し、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（酸素ガス）によって、プラズマの保護及び形状調整が図られる。
【００２７】
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るとともに、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。
【００２８】
プラズマトーチ保持部材１０は、図２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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とを備えており、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いて、プラズマトーチ２とともにプラズマトーチ保持部材１０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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、図示しないメモリとを備え、例えば、メモリにはＮＣプログラムが格納され、ハードディスク２４にはプラズマトーチ保持部材１０で保持されたプラズマトーチ２による加工点の経路、傾斜機構１５によるプラズマトーチ２の傾斜角度等を制御して、被加工材Ｗに所望の形状の加工溝を形成して開先形状部を形成するための制御プログラムと、裏開先角度と対応する二次ガスの流量及び切断速度に関する数値データが、データベース（図示せず）に格納されている。
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。
【００３８】
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、開先形状部に関するデータとして、例えば、被加工材Ｗの材質、厚さｔ、プラズマトーチ２の加工軌跡（開先形状部を平面視した形状）に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ２の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状に関するデータ等が入力されるようになっている。
【００３９】
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明に係る裏開先切断の作用について説明する。図４（Ａ）は、従来の設定条件により裏開先切断をする状態を示しており、図４（Ｂ）は、本実施形態に係る裏開先切断を示す図である。
【００４０】
〔開先角度が裏開先基準角度以下の場合〕
図４（Ａ）に示すように、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガスに旋回流を与えて、プラズマＰをトーチ軸線Ｏ１に対して非対称に屈折させている。そして、プラズマＰのうちトーチ軸線Ｏ１と小さい角度差で切断できる側（すなわち、プラズマＰによる切断面がトーチ軸線Ｏ１と平行に近い側）を裏開先Ｕ側に対応させて裏開先切断する。開先角度αが裏開先基準角度α１に近接すると、被加工材Ｗの上部がプラズマＰからの入熱等により除去される部分Ｑ１が大きくなり、裏開先切断による開先角度α１とトーチ軸線Ｏ１との差異は（θ１−α１）となる。
このとき、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、被加工材の板厚に基づいて設定される。
【００４１】
〔開先角度が裏開先基準角度より大きい場合〕
裏開先角度αが基準裏開先角度α１より大きい場合、二次ガスの流量を増加して旋回流を強度調整（旋回を強く）するとともにプラズマトーチ２の切断速度を調整（切断速度を遅く）して、プラズマＰからの入熱等により除去される部分Ｑ２を小さくすることにより、図４（Ｂ）に示すように、被加工材Ｗの裏開先Ｕ側を、基準開先角度α１よりも大きな裏開先角度α２（＞α１）で裏開先切断をする。その結果、裏開先切断による開先角度α２とトーチ軸線Ｏ１との差異は（θ１−α２）（＜（θ１−α１））となる。
となる。作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、図４（Ａ）の場合と、同じである。
【００４２】
制御システム２０は、入力されたデータに基づき、から出力される制御信号に基づき実行される。すなわち、制御システム２０の演算部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、入力された「被加工材Ｗの材質、厚さｔ、プラズマトーチ２の加工軌跡（開先形状部を平面視した形状）に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ２の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状」から、位置合わせ機構４（傾斜機構１５及び移動機構１６）に対してプラズマトーチ２を位置合わせするための制御データを演算し、この制御データに基づき、被加工材Ｗの開先切断に際してのプラズマトーチ２の傾斜角度を含む位置合わせを実行する。
【００４３】
この実施形態では、入力された裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（従来の開先角度の最大値）（α１＝−３５°）より大きいか否かにより、以下の図５のフローチャートに示すような開先加工用プログラムを実行する。なお、ここで角度の比較は、プラス、マイナスに影響されない絶対値で行うものとする。
【００４４】
ここで、裏開先基準角度とは、被加工材Ｗの材質、板厚に基づいて設定した、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ２の移動速度（切断速度）を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、この実施形態においては、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ２の移動速度を変更せずに裏開先切断可能な上限の裏開先角度（α１）としている。
【００４５】
以下、図５を参照して、本発明のプログラムを示すフローについて説明する。
〔ステップ１〕
入力部２１から入力された被加工材Ｗの材質、厚さｔに関するデータに基づき、プラズマトーチ２への作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を設定する。
【００４６】
〔ステップ２〕
次に、入力部２１を介して、プラズマトーチ２の開先形状部の断面形状を示すデータとともに（又は開先形状部の断面形状を示すデータの一部として）、裏開先角度（α）に関するデータを制御部２０に入力する。あわせて、加工軌跡に関するデータを入力する。
【００４７】
〔ステップ３〕
ステップ２で入力された目標とする裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（本例ではα１＝−３５°）以下か否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップ４に進み、また、ＮＯの場合は、ステップ５に進む、
【００４８】
〔ステップ４〕
ステップ１及び２での入力データに基づき、従来通りのプラズマトーチ２の角度、切断速度を設定する。
【００４９】
〔ステップ５〕
ステップ２で入力された裏開先角度（α）に基づいて、データベースを参照して二次ガスの流量を設定する。
【００５０】
〔ステップ６〕
次に、データベースを参照して、プラズマトーチ２の傾斜角度θ及び開先の切断速度を設定する。
これにより、プラズマトーチ２の傾斜角度θを最大傾斜角度θ１に設定した場合に、基準裏開先角度α１（例えば、−３５°）以上の裏開先角度α２で裏開先切断を行うことができる。
【００５１】
〔ステップ１０〕
ステップ４〜６で設定した設定条件に基づき、プラズマトーチ２による裏開先切断を実行する。
ステップ５、ステップ６を実行することにより、例えば、二次ガスの流量増加により旋回流の流速を速く（旋回流の強度を強く）されるとともに切断速度が低下される。二次ガスの流量増加による旋回流速の増加は、プラズマＰから裏開先製品上部への入熱を減少させて除去される部分Ｑ１の発生を小さくし、切断速度の低下は、裏開先製品上部への入熱が減少するなか確実な裏開先切断を実現していると推測される。
【００５２】
（実施例）
次に、本発明に係わる実施例について説明する。
板厚１２ｍｍ、従来条件でプラズマトーチを設定角度（θ）−４３°（設定限界角度）にして裏開先切断を行った。切断に使用した二次ガス流量及び切断速度を表１に示す。
実施例では、二次ガス流量を５［Ｌ／ｍｉｎ］増やすとともに切断速度を従来のおよそ−２０％とした。その結果、従来条件において、プラズマトーチを設定角度（θ）−４３°とした場合に得られる裏開先角度（α１）は−３５°であったのが、調整後の条件による裏開先角度（α２）は−４０°となり、より角度の大きい切断が可能となった。すなわち、本例の裏開先切断では、従来、裏開先角度は、プラズマトーチ２の傾斜角度に対して８°だった差異を３°に小さくすることが可能となった。
【００５３】
【表１】
【００５４】
以上詳細に説明したように本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、入力された裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（α１）より大きいか否か（例えば、基準裏開先角度α１が−３５°であるか否か）を判断して、裏開先角度（α）が基準裏開先角度（α１）よりも大きい場合に、二次ガス（アシストガス）の流量及び切断速度及を調整することにより、より大きな開先角度で裏開先切断をすることができる。
【００５５】
すなわち、二次ガスの流量とともに開先の切断速度を調整して、プラズマＰのトーチ軸線Ｏ１に平行な側を裏開先Ｕ側に対応させることで、従来、最大値とされる基準裏開先角度（α１）以上の裏開先角度（α２）で開先切断を行うことができる。これによってプラズマトーチの改造や角度設定機構の改造を行わずに、従来、最大値とされる基準裏開先角度（α１＝−３５°）以上の開先切断を行うことができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、基準裏開先角度（α１）を−３５°としたが、この値は、使用するプラズマトーチ２のノズル５１、５４の最大傾斜角（θ１）によって適宜変更されることは当然である。
【００５７】
また、二次ガスの流量調整の他、図３に示す流通空間５５の二次ガス流路を部分的に遮断することにより又は旋回流付与手段６０の溝６１の角度を機械的に調整することによりプラズマＰを屈折させて、トーチ軸線Ｏ１の傾斜角度との差異が小さい（例えば、トーチ軸線Ｏ１と平行な）部分を形成してもよい。
【００５８】
また、上記実施例では、目標とすることができる裏開先角度（α）が従来より５°大きくなったことが確認されているが、このような５°という値は、切断速度及びプラズマＰを生成するための二次ガスの流量／切断速度を適宜、調整変更することにより、さらに大きなものとすることも可能となる。
【００５９】
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。
上記実施の形態においては、裏開先基準角度が裏開先切断における上限角度である場合について説明したが、上限角度よりも小さい角度（例えば、２０°）としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、裏開先切断において、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断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】
【００６１】
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
５１ 第１のノズル（ノズル）
５４ 第２のノズル（ノズル）
θ ノズルの傾斜角度
θ１ ノズルの最大傾斜角度
α 目標とする裏開先角度
α１ 基準裏開先角度
Ｏ１ トーチ軸線
Ｐ プラズマ
Ｗ 被加工材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材にプラズマ加工により開先形状部を形成するための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鈑等の被加工材に開先形状部を切断する場合、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するとともに、二次ガスとなるアシストガスを供給しながら開先形状部を切断することが一般的である。
【０００３】
ところで、プラズマ加工により被加工物Ｗ１００を垂直切断する場合、図６（Ａ）に示すように、被加工物Ｗ１００上面から離れるにつれて切断面の切り巾が狭くなりベベル角β１００が形成されることが一般的である。
そこで、作動ガス（一次ガス）を旋回させてプラズマアークを屈折させることによりプラズマの片側をトーチ軸線Ｏ１００とほぼ平行にして、被加工材に垂直なベベル角β１００のない切断面を形成させる技術が用いられている。
【０００４】
しかしながら、作動ガスは、プラズマ切断における切断能力に影響することから、流量を大きく変化させることが難しいため、近年、作動ガス（プラズマガス）の周囲に二次ガスを供給して作動ガスの旋回強度を変化させることによりプラズマアークの屈折度合いを調整して、被加工材に垂直な切断面、すなわちベベル角がゼロの切断面を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このように、二次ガスに旋回流を与えることにより、プラズマアークを屈折させてプラズマの一方側をトーチ軸線とほぼ平行にすることにより、プラズマ加工による切断面をプラズマトーチの傾斜角とほぼ一致させることは、開先切断においても適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、裏開先切断においては、プラズマの一方側をトーチ軸線Ｏ１００とほぼ平行にしても、裏開先角度α１００はプラズマトーチの傾斜角θ１００よりもかなり小さくなり切断面が立上がる傾向がある。そこで、発明者らは、プラズマ加工による裏開先切断に関して鋭意研究した結果、図６（Ｂ）に示すように、切断部上側の形状的に細い部分（符号Ｑ）にプラズマからの入熱が集中することにより被加工材が余分に溶け落ちて除去されることが、大きな要因であることを見出した。
【０００８】
また、プラズマの一方側がより大きな裏開先切断面を形成するように二次ガスの旋回流を調整した場合、プラズマが切断する等価板厚が長くなることに起因して、作動ガスが溶融した金属を除去する能力が不充分となり、切断下面にドロスが付着する等、切断品質の低下を招くことを見出した。
【０００９】
一方、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を調整して、裏開先角度を大きくすることも検討の余地があるが、これらプラズマ加工における条件設定は、被加工材の板厚に基づいているため、条件設定を裏開先角度毎に自動で行なうことは技術的に難しく、コスト増大につながるという問題がある。
【００１０】
さらに、プラズマトーチの形状や角度設定機構に起因する傾斜角の限界に加えて、上記入熱による影響を考慮すると、二次ガスの旋回流を調整しても、従来型のプラズマトーチにより裏開先角度α１００を約３５°以上とすることは、極めて困難である。
そこで、二次旋回流を付与したプラズマの一方側で裏開先切断をする場合に、プラズマトーチの傾斜角度にできるだけ近い裏開先角度が形成でき、ひいては、裏開先角度が３５°より大きな裏開先切断が可能な技術への強い要請がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができ、ひいては、裏開先における従来の最大値（通常は約３５°）より大きな開先角度で裏開先切断をすることが可能な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】
【００１２】
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、被加工材を載置する定盤と、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、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裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、制御システムであって、請求項１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。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、プラズマ切断装置であって、請求項２に記載の制御システムを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る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、開先角度が予め設定した裏開先基準角度より大きい場合に、二次ガスの流量とプラズマトーチの移動速度を調整するので、プラズマアークの屈折を大きくするとともに切断部上側の形状的に細い部分へのプラズマからの入熱を抑制して、裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができる。
【００１６】
この発明において、裏開先基準角度とは、被加工材の材質、板厚等に基づいて設定した二次ガスの流量調整とプラズマトーチの移動速度（切断速度）を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、例えば、特定のプラズマトーチにより二次ガスの流量調整と移動速度を変更せずに裏開先切断をすることが可能な上限の裏開先角度を裏開先基準角度とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る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、二次旋回流を付与したプラズマにより裏開先切断をする場合に、被加工材の板厚に基づく条件設定を調整せずに、裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することができ、ひいては、裏開先における従来の最大値（通常は約３５°）より大きな開先角度で裏開先切断をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明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図であり、（Ａ）は正面図を、（Ｂ）は側面図を示している。
【図３】（Ａ）はプラズマトーチの正断面図、（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４】本発明の作用を説明する概念図である。
【図５】プラズマ切断装置を動作させるための開先加工用プログラムを示すフロー図である。
【図６】従来技術の課題を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は実施形態に係わる装置の概略構成図であり、これらの図において、符号１はプラズマ切断装置、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。
【００２０】
プラズマ切断装置１は、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、位置合わせ機構４は、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、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傾斜機構（トーチ姿勢制御手段）１５と、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）に移動させる移動機構（トーチ位置制御手段）１６とを備えている。
【００２１】
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、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Ｐが形成され、この加工点が移動した経路、すなわち加工軌跡に加工溝が形成されるようになっている。
【００２２】
プラズマトーチ２は、いわゆるダブルスワールトーチであり、作動ガスがプラズマアークによりプラズマ化され、旋回をともなったプラズマガスの周りに、プラズマガスと同方向に二次ガスとしてアシストガスを供給し、二次ガス旋回流の強度を調整することによりプラズマアークを屈折することが可能な二次ガス供給孔が設けられたものが用いられる。
【００２３】
具体的には、例えば、図３（Ａ）、（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が配置される構成とされ、この第１のノズル５１内の中空部には、ノズル基部５０側から、プラズマ発生用の電極部（図示略）が挿入されかつプラズマガスを構成するが供給される。この作動ガスは第１のノズル５１の先端に位置する第１の噴出口５２を通じて噴出される。
【００２４】
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５１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。
【００２５】
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３（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。
【００２６】
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し、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（酸素ガス）によって、プラズマの保護及び形状調整が図られる。
【００２７】
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るとともに、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。
【００２８】
プラズマトーチ保持部材１０は、図２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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とを備えており、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いて、プラズマトーチ２とともにプラズマトーチ保持部材１０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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、図示しないメモリとを備え、例えば、メモリにはＮＣプログラムが格納され、ハードディスク２４にはプラズマトーチ保持部材１０で保持されたプラズマトーチ２による加工点の経路、傾斜機構１５によるプラズマトーチ２の傾斜角度等を制御して、被加工材Ｗに所望の形状の加工溝を形成して開先形状部を形成するための制御プログラムと、裏開先角度と対応する二次ガスの流量及び切断速度に関する数値データが、データベース（図示せず）に格納されている。
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。
【００３８】
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、開先形状部に関するデータとして、例えば、被加工材Ｗの材質、厚さｔ、プラズマトーチ２の加工軌跡（開先形状部を平面視した形状）に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ２の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状に関するデータ等が入力されるようになっている。
【００３９】
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明に係る裏開先切断の作用について説明する。図４（Ａ）は、従来の設定条件により裏開先切断をする状態を示しており、図４（Ｂ）は、本実施形態に係る裏開先切断を示す図である。
【００４０】
〔開先角度が裏開先基準角度以下の場合〕
図４（Ａ）に示すように、プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガスに旋回流を与えて、プラズマＰをトーチ軸線Ｏ１に対して非対称に屈折させている。そして、プラズマＰのうちトーチ軸線Ｏ１と小さい角度差で切断できる側（すなわち、プラズマＰによる切断面がトーチ軸線Ｏ１と平行に近い側）を裏開先Ｕ側に対応させて裏開先切断する。開先角度αが裏開先基準角度α１に近接すると、被加工材Ｗの上部がプラズマＰからの入熱等により除去される部分Ｑ１が大きくなり、裏開先切断による開先角度α１とトーチ軸線Ｏ１との差異は（θ１−α１）となる。
このとき、作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、被加工材の板厚に基づいて設定される。
【００４１】
〔開先角度が裏開先基準角度より大きい場合〕
裏開先角度αが基準裏開先角度α１より大きい場合、二次ガスの流量を増加して旋回流を強度調整（旋回を強く）するとともにプラズマトーチ２の切断速度を調整（切断速度を遅く）して、プラズマＰからの入熱等により除去される部分Ｑ２を小さくすることにより、図４（Ｂ）に示すように、被加工材Ｗの裏開先Ｕ側を、基準開先角度α１よりも大きな裏開先角度α２（＞α１）で裏開先切断をする。その結果、裏開先切断による開先角度α２とトーチ軸線Ｏ１との差異は（θ１−α２）（＜（θ１−α１））となる。
となる。作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等の条件は、図４（Ａ）の場合と、同じである。
【００４２】
制御システム２０は、入力されたデータに基づき、から出力される制御信号に基づき実行される。すなわち、制御システム２０の演算部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、入力された「被加工材Ｗの材質、厚さｔ、プラズマトーチ２の加工軌跡（開先形状部を平面視した形状）に関するデータ、この加工軌跡のプラズマトーチ２の移動方向と直交する断面における開先形状部の断面形状」から、位置合わせ機構４（傾斜機構１５及び移動機構１６）に対してプラズマトーチ２を位置合わせするための制御データを演算し、この制御データに基づき、被加工材Ｗの開先切断に際してのプラズマトーチ２の傾斜角度を含む位置合わせを実行する。
【００４３】
この実施形態では、入力された裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（従来の開先角度の最大値）（α１＝−３５°）より大きいか否かにより、以下の図５のフローチャートに示すような開先加工用プログラムを実行する。なお、ここで角度の比較は、プラス、マイナスに影響されない絶対値で行うものとする。
【００４４】
ここで、裏開先基準角度とは、被加工材Ｗの材質、板厚に基づいて設定した、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ２の移動速度（切断速度）を調整せずに裏開先切断をする開先角度であり、この実施形態においては、二次ガスの流量調整とプラズマトーチ２の移動速度を変更せずに裏開先切断可能な上限の裏開先角度（α１）としている。
【００４５】
以下、図５を参照して、本発明のプログラムを示すフローについて説明する。
〔ステップ１〕
入力部２１から入力された被加工材Ｗの材質、厚さｔに関するデータに基づき、プラズマトーチ２への作動ガス流量、切断電流値、トーチ高さ等を設定する。
【００４６】
〔ステップ２〕
次に、入力部２１を介して、プラズマトーチ２の開先形状部の断面形状を示すデータとともに（又は開先形状部の断面形状を示すデータの一部として）、裏開先角度（α）に関するデータを制御部２０に入力する。あわせて、加工軌跡に関するデータを入力する。
【００４７】
〔ステップ３〕
ステップ２で入力された目標とする裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（本例ではα１＝−３５°）以下か否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップ４に進み、また、ＮＯの場合は、ステップ５に進む、
【００４８】
〔ステップ４〕
ステップ１及び２での入力データに基づき、従来通りのプラズマトーチ２の角度、切断速度を設定する。
【００４９】
〔ステップ５〕
ステップ２で入力された裏開先角度（α）に基づいて、データベースを参照して二次ガスの流量を設定する。
【００５０】
〔ステップ６〕
次に、データベースを参照して、プラズマトーチ２の傾斜角度θ及び開先の切断速度を設定する。
これにより、プラズマトーチ２の傾斜角度θを最大傾斜角度θ１に設定した場合に、基準裏開先角度α１（例えば、−３５°）以上の裏開先角度α２で裏開先切断を行うことができる。
【００５１】
〔ステップ１０〕
ステップ４〜６で設定した設定条件に基づき、プラズマトーチ２による裏開先切断を実行する。
ステップ５、ステップ６を実行することにより、例えば、二次ガスの流量増加により旋回流の流速を速く（旋回流の強度を強く）されるとともに切断速度が低下される。二次ガスの流量増加による旋回流速の増加は、プラズマＰから裏開先製品上部への入熱を減少させて除去される部分Ｑ１の発生を小さくし、切断速度の低下は、裏開先製品上部への入熱が減少するなか確実な裏開先切断を実現していると推測される。
【００５２】
（実施例）
次に、本発明に係わる実施例について説明する。
板厚１２ｍｍ、従来条件でプラズマトーチを設定角度（θ）−４３°（設定限界角度）にして裏開先切断を行った。切断に使用した二次ガス流量及び切断速度を表１に示す。
実施例では、二次ガス流量を５［Ｌ／ｍｉｎ］増やすとともに切断速度を従来のおよそ−２０％とした。その結果、従来条件において、プラズマトーチを設定角度（θ）−４３°とした場合に得られる裏開先角度（α１）は−３５°であったのが、調整後の条件による裏開先角度（α２）は−４０°となり、より角度の大きい切断が可能となった。すなわち、本例の裏開先切断では、従来、裏開先角度は、プラズマトーチ２の傾斜角度に対して８°だった差異を３°に小さくすることが可能となった。
【００５３】
【表１】
【００５４】
以上詳細に説明したように本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、入力された裏開先角度（α）が、基準裏開先角度（α１）より大きいか否か（例えば、基準裏開先角度α１が−３５°であるか否か）を判断して、裏開先角度（α）が基準裏開先角度（α１）よりも大きい場合に、二次ガス（アシストガス）の流量及び切断速度及を調整することにより、より大きな開先角度で裏開先切断をすることができる。
【００５５】
すなわち、二次ガスの流量とともに開先の切断速度を調整して、プラズマＰのトーチ軸線Ｏ１に平行な側を裏開先Ｕ側に対応させることで、従来、最大値とされる基準裏開先角度（α１）以上の裏開先角度（α２）で開先切断を行うことができる。これによってプラズマトーチの改造や角度設定機構の改造を行わずに、従来、最大値とされる基準裏開先角度（α１＝−３５°）以上の開先切断を行うことができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、基準裏開先角度（α１）を−３５°としたが、この値は、使用するプラズマトーチ２のノズル５１、５４の最大傾斜角（θ１）によって適宜変更されることは当然である。
【００５７】
また、二次ガスの流量調整の他、図３に示す流通空間５５の二次ガス流路を部分的に遮断することにより又は旋回流付与手段６０の溝６１の角度を機械的に調整することによりプラズマＰを屈折させて、トーチ軸線Ｏ１の傾斜角度との差異が小さい（例えば、トーチ軸線Ｏ１と平行な）部分を形成してもよい。
【００５８】
また、上記実施例では、目標とすることができる裏開先角度（α）が従来より５°大きくなったことが確認されているが、このような５°という値は、切断速度及びプラズマＰを生成するための二次ガスの流量／切断速度を適宜、調整変更することにより、さらに大きなものとすることも可能となる。
【００５９】
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。
上記実施の形態においては、裏開先基準角度が裏開先切断における上限角度である場合について説明したが、上限角度よりも小さい角度（例えば、２０°）としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、裏開先切断において、被加工材の板厚に基づいて設定する条件を調整せずに裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断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】
【００６１】
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
５１ 第１のノズル（ノズル）
５４ 第２のノズル（ノズル）
θ ノズルの傾斜角度
θ１ ノズルの最大傾斜角度
α 目標とする裏開先角度
α１ 基準裏開先角度
Ｏ１ トーチ軸線
Ｐ プラズマ
Ｗ 被加工材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材を載置する定盤と、
プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、
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裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、
前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、
前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする開先加工用プログラム。
【請求項２】
請求項１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３】
請求項２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。
【請求項１】
被加工材を載置する定盤と、
プラズマガスの周囲に二次ガスを供給してプラズマガス周りの旋回流を調整することによりノズル孔から噴射するプラズマアークを屈折可能に構成されたプラズマトーチと、
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裏開先切断をする開先加工用プログラムであって、
前記入力された開先角度が、予め設定した裏開先基準角度より大きくなる場合に、
前記二次ガスの流量と前記プラズマトーチの移動速度を調整して、前記裏開先基準角度よりも大きい開先角度で裏開先切断することを特徴とする開先加工用プログラム。
【請求項２】
請求項１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３】
請求項２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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３６２０９（Ｐ２０１２−２３６２０９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６６４５（Ｐ２０１１−１０６６４５）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]