專利名稱：熱切割加工機(jī)以及使用該熱切割加工機(jī)的切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)等熱切割加工機(jī)以及使用該熱切割加工機(jī)的切割方法。更詳細(xì)地講，主要是關(guān)于遮蔽切割時產(chǎn)生的飛沫的技術(shù)。
背景技術(shù)：
歷來，在由等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)等熱切割加工機(jī)對金屬板材(以下稱“工件”)進(jìn)行熱切割加工時，由等離子電弧或激光等所產(chǎn)生的工件被切割部分的熔融物，會因由割炬所噴出的等離子氣體的氣壓而形成飛沫(熔融金屬的飛沫)并向周圍飛散，與此同時發(fā)生的煙氣(金屬蒸氣)及噪音，使工廠內(nèi)的工作環(huán)境惡化。為了解決這一問題，作為防止切割時發(fā)生的飛沫飛散的技術(shù)首創(chuàng)，開發(fā)了遮蔽煙氣、電弧光、以及噪音的各種技術(shù)。
作為防止飛沫飛散及對電弧光遮蔽的第一項(xiàng)歷來的技術(shù)，有使用能夠防止被飛沫損耗的具有耐火性石棉等布、以簾狀固定在割炬的周圍而進(jìn)行覆蓋的方法。
另外，作為第二項(xiàng)歷來的技術(shù)，例如所知道的有特開平7-136767號公報(bào)中所公開的防護(hù)罩。圖9表示了該公報(bào)中所記述的防護(hù)罩的截面圖。
在圖9中，在等離子割炬本體101的前端部，可沿該等離子割炬本體101的軸方向移動自如地設(shè)置有防護(hù)罩B，在等離子割炬本體101的前端部還固定有限制該防護(hù)罩B的移動、并將防護(hù)罩B保持在所規(guī)定的限制位置上的防護(hù)罩固定器103。上述防護(hù)罩B，具有應(yīng)大體裝在中央部并形成有與等離子割炬A的外徑相對應(yīng)孔的安裝部和在該安裝部周圍垂下形成的壁部，這些安裝部及壁部由吸音材料所構(gòu)成。而且，通過由薄鋼板、薄不銹鋼板或耐火性的合成樹脂薄板所制成的遮音壁104、對等離子割炬A的蓋102部進(jìn)行覆蓋。而且，上述防護(hù)罩B，由于自重而相對于等離子割炬本體101下降到由防護(hù)罩固定器103限制的規(guī)定位置，即使等離子割炬A下降到所規(guī)定的高度以下，防護(hù)罩B與工件C也能夠保持所規(guī)定的位置關(guān)系。
另外，在上述公報(bào)中還記載有以下內(nèi)容，由于如果在防護(hù)罩B與工件C之間存在間隙，則飛沫、噪音及光會從該間隙泄漏，所以最好是將防護(hù)罩B與工件C密切接觸，另外，在防護(hù)罩B與工件C密切接觸的情況下，由于可能會發(fā)生切割的工件C的翹起(參照圖7)，或產(chǎn)生了熱應(yīng)變的工件C的表面與防護(hù)罩B之間的碰撞，使加工變?yōu)椴豢赡埽宰鳛闃?gòu)成上述防護(hù)罩B的材料，最好使用薄鋼板、薄不銹鋼板或耐火性的合成樹脂薄板等。
另外，作為第三項(xiàng)歷來的技術(shù)，例如有在特開平9-57438中所記載的熱切割加工機(jī)的集塵裝置。該集塵裝置，設(shè)置有將熱切割加工機(jī)及本體工作臺的上面全部覆蓋、同時能夠沿本體工作臺長度方向自由伸縮的滑動罩，該滑動罩在長度方向上至少一端是固定的單開門，而且，在更換工件時，割炬能夠收納于該滑動罩的一端固定側(cè)內(nèi)。另外，由集塵配管對本體工作臺上部及本體工作臺下部發(fā)生的塵埃進(jìn)行收集。這樣，作為該集塵裝置的效果，由于在對材料加工時，在滑動罩部關(guān)閉的狀態(tài)下能夠?qū)庸C(jī)全體進(jìn)行覆蓋加工，所以可由滑動罩部阻止本體工作臺上部所發(fā)生的粉塵向工廠內(nèi)的排出，而且，還能夠?qū)η懈罴庸r的噪音、煙氣、飛沫、以及電弧光等進(jìn)行遮蔽。
然而，在上述歷來的技術(shù)中，存在有以下的問題。
在上述第一項(xiàng)歷來的技術(shù)中，雖然用耐火性石棉等布制的防護(hù)罩對割炬的周圍進(jìn)行了簾狀的覆蓋，但該布制的防護(hù)罩在高溫熔融金屬的飛沫、即飛濺的作用下在短時間內(nèi)會熔化脫落，而失去原本的遮蔽性能，所以其耐用壽命縮短。因此，現(xiàn)狀是即使在向機(jī)器用戶售出的當(dāng)初帶有制造廠家提供的上述防護(hù)罩，但由于用戶必須對其進(jìn)行頻繁的更換，維修操作非常麻煩，還存在有在失去了遮蔽功能的狀態(tài)下，不進(jìn)行防護(hù)罩的更換而繼續(xù)使用的情況。
而且，在特開平7-136767號公報(bào)中所記載第二項(xiàng)歷來的技術(shù)中，存在有以下的問題。
(1)在實(shí)際的等離子切割中，會發(fā)生如圖7所示的，在工作臺上所切碎的工件片，失去了上述工作臺的工件支撐架的支撐，不能維持水平而發(fā)生傾斜的現(xiàn)象。由于在割炬周圍所安裝的防護(hù)罩B是在其下端部以接近工件的狀態(tài)而進(jìn)行水平方向的移動，所以即使是工件發(fā)生少許的傾斜，也會對防護(hù)罩B的下部與上述立起的工件產(chǎn)生干涉，有引起防護(hù)罩B破損的危險。另外，防護(hù)罩B的下部與上述工件的干涉會對割炬水平方向上的移動造成過大的負(fù)荷，發(fā)生使機(jī)器停止等問題。
(2)與這個問題相對應(yīng)，雖然表明了作為構(gòu)成防護(hù)罩B的材料，最好是使用具有適度柔性的薄鋼板、薄不銹鋼板或具有耐火性的合成樹脂薄板等，但現(xiàn)實(shí)中在與工件C干涉時，防護(hù)罩B的壁部可能發(fā)生較大的彎曲，而且，如果考慮到該干涉發(fā)生頻率的多少，仍可能形成對割炬移動所產(chǎn)生的障礙。
在這種情況下，如果考慮到防護(hù)罩的損傷，當(dāng)然有必要停止機(jī)器，避免與工件產(chǎn)生的干涉，或者是當(dāng)防護(hù)罩發(fā)生了破損時，有必要對其進(jìn)行復(fù)原等操作，這些都阻礙機(jī)器的自動運(yùn)行。而且，機(jī)器停止、動作復(fù)原等都需要時間，使機(jī)器的工作效率下降，進(jìn)而引起生產(chǎn)性的降低，對于夜間自動運(yùn)行等無人運(yùn)行的要求，就更是不實(shí)用的。此外，將該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的等離子切割機(jī)時，必須有工件不發(fā)生立起的形狀的切割，或工件的熱變形很小等限制，從這一點(diǎn)上看，實(shí)際應(yīng)用本技術(shù)也是十分困難的。
(3)另外，通常如圖4所示，是在切割開始的穿透熔割時，發(fā)生最大量的飛濺，這些飛濺向周圍的飛散和飛沫向周圍的飛散方向，多是沿著工件的水平方向。由于這一理由，為了對該飛濺進(jìn)行有效地遮蔽，工件與防護(hù)罩的下端必須是充分的密切接合。但是，該防護(hù)罩的材質(zhì)即使是使用如該歷來技術(shù)中的薄鋼板、薄不銹鋼板或耐火性的合成樹脂薄板等，雖然比起上述耐熱性的布壽命要長，但無論怎樣因穿透熔割時發(fā)生的最大飛濺、也會熔融脫落，工件與防護(hù)罩的下端之間就不能維持密切接合的微小空隙。因此不能長期發(fā)揮遮蔽飛沫的效果，所以是不實(shí)用的。
(4)另外，為了對等離子電弧的狀態(tài)與對工件的加工狀態(tài)等容易進(jìn)行觀察，防護(hù)罩側(cè)面的壁最好由透明的合成樹脂板構(gòu)成，但在這種情況下，飛沫可能會粘附到合成樹脂板上并使其熔化，所以會在短時間內(nèi)損壞其透明性。也是不實(shí)用的。
(5)進(jìn)而，雖然因切割量而異，但一天內(nèi)還是有必要數(shù)次取下割炬的帽、對割炬前端安裝的噴嘴及電極等消耗品進(jìn)行更換。此時，如果割炬的周圍有防護(hù)罩或蓋罩等，會使更換時的操作性惡化。在本公報(bào)的歷來技術(shù)中，記載有用手工操作將防護(hù)罩向上推，進(jìn)行更換上述消耗品的操作，但如果使用一只手推上防護(hù)罩，用另一只手取下帽，就不能對消耗品進(jìn)行更換，所以操作性很差。
而且，在上述在特開平9-57438號公報(bào)中所記載第三項(xiàng)歷來的技術(shù)中，為了能夠?qū)崆懈罴庸C(jī)及本體工作臺的上面全部進(jìn)行覆蓋，使上述滑動罩大型化并且重量很大，所以該滑動罩的開閉動作就很費(fèi)力，即很困難。而且，在搬入搬出工件時，在割炬噴嘴的更換時，或監(jiān)視工件的切割狀況時等，根據(jù)情況都必須對滑動罩開閉，由于其頻率較大，由開閉動作所需要的停機(jī)時間就多，產(chǎn)生使機(jī)器的工作效率下降等生產(chǎn)性問題。而且，該滑動罩是大型的板金加工物，除了其制作十分困難，而且為了使其能夠順利地開閉且能夠抑制煙氣向蓋罩外面的泄漏，必須提高滑動部的間隙尺寸精度。這又帶來了制作成本上升的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供一種設(shè)置有簡單且長壽命割炬防護(hù)罩的熱切割加工機(jī)及使用該熱切割機(jī)的切割方法，能夠?qū)崆懈顣r發(fā)生的飛濺進(jìn)行有效的遮蔽，保持工廠內(nèi)良好的工作環(huán)境，同時，能夠容易地進(jìn)行對切割狀況的監(jiān)視與對割炬消耗品的更換。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的熱切割加工機(jī)的特征如下，在通過由割炬所發(fā)生的等離子電弧或激光對金屬進(jìn)行切割的熱切割加工機(jī)中，在上述割炬的周圍設(shè)置通過致動器進(jìn)行自由升降的防護(hù)罩。
根據(jù)本發(fā)明，由于在上述割炬周圍設(shè)置能夠自由升降的防護(hù)罩，可以由致動器而對該防護(hù)罩實(shí)行升降驅(qū)動，所以當(dāng)所發(fā)生的飛沫的幾乎全部量向噴嘴周圍廣范圍(特別是水平方向)飛散時，防護(hù)罩及時下降，能夠在工件與防護(hù)罩下端緊密接觸狀態(tài)下進(jìn)行穿透熔割，因此能夠?qū)缀跞康娘w沫量遮蔽。所以，能夠有效地抑制飛沫向周圍廣范圍的飛散，顯著改善等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)的工作環(huán)境。
而且，在切割加工時使防護(hù)罩的下端能夠以必要的最小限度離開工件上面，可以具有使防護(hù)罩下端與工件上面之間具有規(guī)定間隙的狀態(tài)，所以即使是在因工件的立起或熱變形而發(fā)生翹曲的情況下，也不會產(chǎn)生防護(hù)罩與工件的干涉，沒有割炬移動時有妨礙的危險性。因此，可以進(jìn)行夜間自動運(yùn)行等無人的自動化運(yùn)行，使生產(chǎn)性得到提高。
另外，由于防護(hù)罩移動時能夠避免防護(hù)罩與工件的干涉，所以作為防護(hù)罩，沒有必要采用柔性的薄板，可以由具有耐熱性，且具有剛性的鋼板構(gòu)成，因此防護(hù)罩就不會因飛沫而容易地熔融，其耐久壽命可大幅度提高。
而且，通過適時的手動開關(guān)操作或程序控制，能夠使防護(hù)罩相對于割炬的遮蔽位置僅上升到所規(guī)定的必要高度，達(dá)到能夠看到噴嘴位置的狀態(tài)，由此能夠容易地觀察到切割加工中等離子電弧或激光的狀態(tài)，及對工件加工的狀態(tài)等，同時，在對割炬的消耗品進(jìn)行更換時，由于將防護(hù)罩上升并保持在必要高度的位置，所以消耗品的更換可以用兩手操作，可安全且容易地進(jìn)行。
在本發(fā)明中，最好能夠設(shè)置控制裝置，至少是在穿透熔割時，對上述致動器發(fā)出指令，將上述防護(hù)罩下降到覆蓋上述割炬周圍的位置。
這樣，由于至少是在穿透熔割加工時，防護(hù)罩下降到了覆蓋割炬周圍的位置，所以當(dāng)所發(fā)生的幾乎全部飛沫的量向噴嘴周圍廣范圍(特別是水平方向)飛散的穿透熔割時，防護(hù)罩及時下降，因此能夠?qū)缀跞康娘w沫遮蔽。所以，能夠抑制飛沫向周圍廣范圍的飛散，顯著改善等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)的工作環(huán)境。
另外，上述控制裝置，最好在上述穿透熔割后的切割加工時，對上述致動器發(fā)出指令，控制上述防護(hù)罩，使其上升到所規(guī)定的高度位置。這樣，由于割炬防護(hù)罩移動時能夠避免防護(hù)罩與工件的干涉，所以就不會發(fā)生上述的防護(hù)罩因飛沫而容易熔融的現(xiàn)象，其耐久壽命可大幅度提高。
最好上述防護(hù)罩設(shè)置有防護(hù)罩本體與安裝在該防護(hù)罩本體的下部且能夠自由裝拆的防護(hù)罩下部部件。由此，能夠容易地對由飛沫引起的防護(hù)罩的污染進(jìn)行清掃，而且，即使是在萬一防護(hù)罩發(fā)生了損傷的情況下，也可以僅對損傷部分進(jìn)行更換，可以達(dá)到提高保養(yǎng)維修性、縮短更換時停機(jī)時間的目的。
下面，使用本發(fā)明的熱切割加工機(jī)的切割方法具有以下特征，在使用通過由割炬所發(fā)生的等離子電弧或激光對金屬進(jìn)行切割的熱切割加工機(jī)的切割方法中，至少在穿透熔割時，使可自由升降的防護(hù)罩下降，覆蓋上述割炬的周圍，由該防護(hù)罩遮蔽從所切割處所飛散的飛沫。
根據(jù)本發(fā)明，由于至少在穿透熔割時，使防護(hù)罩從其退避位置下降，覆蓋割炬周圍，所以，該防護(hù)罩能夠遮蔽飛沫，與上述發(fā)明相同，能夠?qū)⑺l(fā)生的飛沫的幾乎全部的量遮蔽。由此，可以大大減少飛沫向廣范圍的周圍的飛散，能夠顯著改善等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)的工作環(huán)境。
在本發(fā)明中，在穿透熔割后的加工時，以及在上述在割炬消耗品的更換時，最好能夠?qū)⑸鲜龇雷o(hù)罩上升到規(guī)定的高度位置。
這樣，能夠根據(jù)需要而將防護(hù)罩升降到的規(guī)定高度，必要時能夠?qū)︼w沫、煙氣、噪音等進(jìn)行遮蔽，或者對電弧光或激光等進(jìn)行遮光。即，在穿透熔割時，能夠由程序控制而自動且及時地、或者由手動開關(guān)等的操作，選擇性的驅(qū)動致動器，使防護(hù)罩下降，工件與防護(hù)罩的下端緊密接觸，進(jìn)行穿透熔割。通過該防護(hù)罩的升降，能夠?qū)⑺l(fā)生的飛沫幾乎全部的量遮蔽。因此，能夠大量降低飛沫向周圍廣范圍的飛散，顯著改善等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)的工作環(huán)境。另外，在切割加工時，在具有發(fā)生工件立起危險性的加工部位，通過預(yù)先設(shè)定程序控制，或通過適時的手動開關(guān)的操作，能夠使防護(hù)罩上升，使防護(hù)罩的下端以必要的最小限度保持在離開工件上面的位置，在防護(hù)罩的下端與工件的上端之間具有一定間隔的狀態(tài)下，通過移動割炬而進(jìn)行熱切割加工。此時，由于防護(hù)罩的下端與工件的上端之間具有適當(dāng)?shù)拈g隔，所以即使是在發(fā)生了工件立起的情況，也不會發(fā)生對工件的干涉，所以沒有妨礙割炬移動的危險性，可以進(jìn)行夜間自動運(yùn)行等無人的自動化運(yùn)行，可望使生產(chǎn)性得到提高。
另外，在觀察切割加工中的等離子電弧或激光時，通過適時的手動開關(guān)的操作或程序控制，使防護(hù)罩能夠由覆蓋割炬的飛沫遮蔽位置上升到必要的高度，在能夠看到噴嘴等的狀態(tài)下保持其位置，由此能夠容易地觀察到等離子電弧或激光的狀態(tài)及對工件的加工狀態(tài)等，還能夠?qū)娮斓鹊南倪M(jìn)行檢查。而且，在對噴嘴等消耗品進(jìn)行更換時，由于能夠通過手動操作開關(guān)的操作或程序控制，使防護(hù)罩上升并保持在其上端位置，所以割炬消耗品的更換可以由兩手操作，能夠安全且容易地進(jìn)行。
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中熱加工切割機(jī)例的等離子切割機(jī)的整體立體圖。
圖2是本實(shí)施例中等離子切割機(jī)的防護(hù)罩的主視圖。
圖3是本實(shí)施例中等離子切割機(jī)的防護(hù)罩的側(cè)視圖。
圖4是等離子切割機(jī)的穿透熔割時飛沫飛散狀況的說明圖。
圖5是本發(fā)明中穿透熔割時防護(hù)罩的動作說明圖。
圖6是本實(shí)施例中切割時防護(hù)罩的動作說明7是熱切割加工機(jī)中工件立起與割炬部干涉的說明圖。
圖8是另一實(shí)施例中切割時防護(hù)罩的作用說明9是歷來技術(shù)中等離子加工機(jī)的防護(hù)罩的側(cè)面剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的熱切割加工機(jī)及使用該熱切割機(jī)的切割方法的實(shí)施例加以說明。
圖1中表示了在本發(fā)明的一實(shí)施例中作為熱切割加工機(jī)的例子而舉出的等離子切割機(jī)的整體立體圖。
本實(shí)施例的等離子切割機(jī)1，設(shè)置有支撐工件2的切割工作臺3，在該切割工作臺3的下部，具有通過設(shè)置在該工作臺3的對向側(cè)面部的多個推拉式送風(fēng)機(jī)31而對切割時所產(chǎn)生的飛沫、煙氣、高壓氣體(排煙)等進(jìn)行捕集的集塵裝置30。在上述切割工作臺3的上部，設(shè)置有能夠沿該工作臺面內(nèi)相互垂直的、作為兩軸中的一軸的X軸方向自由行走的Y軸車架5，在該Y軸車架5的上部，設(shè)置有能夠沿上述相互垂直的作為兩軸中的另一軸的Y軸方向自由行走的Z軸臺車6。另外，在該Z軸臺車6上，設(shè)置有能夠沿與上述X軸、Y相垂直的Z軸自由移動的Z軸移動臺8，在上述Z軸移動臺8上，安裝有噴射等離子電弧的等離子割炬4。而且，在X軸、Y軸、Z軸上，分別裝備有作為向各軸方向的驅(qū)動裝置的X軸伺服馬達(dá)(未圖示)、Y軸伺服馬達(dá)7以及Z軸伺服馬達(dá)9。
另外，設(shè)置有控制裝置10，為了使工件2成為預(yù)先決定的切割形狀，使等離子割炬4在X-Y平面上移動，進(jìn)行所規(guī)定形狀的切割。該控制裝置10，根據(jù)所規(guī)定的工件加工NC程序，向上述X軸伺服馬達(dá)、Y軸伺服馬達(dá)7以及Z軸伺服馬達(dá)9分別輸出NC控制指令，控制各軸的位置及速度。進(jìn)而，在上述控制裝置10中，還設(shè)置有Z軸控制功能，即使是在工件2在切割中發(fā)生了熱變形而翹曲、在其厚度方向(即Z軸方向)發(fā)生了位移的情況下，也能夠基于電弧電流或電弧電壓檢測出，并根據(jù)該檢測出的位移量而控制Z軸伺服馬達(dá)9的位置，使等離子割炬4與工件2之間的距離(stand-off)保持為適當(dāng)?shù)闹担瑥亩鴮?shí)現(xiàn)良好的切割。
下面，使用分別表示上述等離子切割機(jī)1的防護(hù)罩的主視圖及側(cè)視圖的圖2及圖3，對本實(shí)施例中防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖2、圖3中，防護(hù)罩11具有覆蓋設(shè)置在等離子割炬4前端部的噴嘴周圍并為遮蔽飛沫的防護(hù)罩下部部件11b及安裝在該防護(hù)罩下部部件11b的上部且支撐該防護(hù)罩下部部件11b的防護(hù)罩本體11a，如下面要詳細(xì)說明的那樣，防護(hù)罩本體11a安裝在Z軸移動臺8上，在上下方向可以自由移動。
即，為了使該防護(hù)罩11相對于等離子割炬4而自由升降的升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)，設(shè)置有氣缸15、右支架12a、左支架12b、左右一對的平行連桿13、13，以及連桿支架14。氣缸15的頭部側(cè)端部，銷結(jié)合于安裝在Z軸移動臺8上的氣缸支撐架18上并可自由地?fù)u動，其桿的側(cè)端部通過關(guān)節(jié)釣爪16及關(guān)節(jié)釣爪支撐物17而連接在左支架12b上并可自由地?fù)u動。左支架12b及右支架12a，分別安裝在本體11a的正面視的左右，在該左支架12b及右支架12a上分別安裝有在左右一對的平行連桿13、13內(nèi)、與通過連桿支架14固定在Z軸移動臺8上固定的一對連桿(邊)相對向的桿13a、13a的一端部(圖示的下端部)。
在上述升降驅(qū)動結(jié)構(gòu)中，對氣缸15伸縮驅(qū)動時，通過左支架12b及右支架12a，使左右一對的平行連桿13、13的可自由搖動的桿13a、13a在上下方向搖動，由此使防護(hù)罩11在上下方向上升降。
而且，在對向的左右一對的平行連桿13、13之間，設(shè)置有使向等離子電極(未圖示)供電的電線、供給氣體的軟管、供給與排出冷卻水用軟管等通過的空間。為了使這些電線、軟管類能夠經(jīng)由該空間并可柔軟自在地向Z軸臺車6布置設(shè)置，設(shè)有將其一端安裝在Z軸移動臺8上、另一端安裝在Z軸臺車6上的柔性纜索導(dǎo)槽19。
另外，在本實(shí)施例中，防護(hù)罩11是由防護(hù)罩本體11a與防護(hù)罩下部部件11b兩部分所構(gòu)成，這是使受到飛濺污染程度較大的防護(hù)罩下端部位與防護(hù)罩本體分離，且將此作為小型部件的防護(hù)罩下端部件11b相對于防護(hù)罩本體11a能夠自由裝拆的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是能夠容易地對由于飛濺對防護(hù)罩的污染進(jìn)行清掃，而且，即使是在萬一防護(hù)罩發(fā)生了損傷的情況下，也僅對損傷部分進(jìn)行更換即可，可以達(dá)到提高保養(yǎng)維修性、縮短更換時停機(jī)時間的目的。
下面，對本實(shí)施例中防護(hù)罩的動作加以說明。
等離子切割，通常首先是在切割的開始點(diǎn)移動等離子割炬，在該點(diǎn)發(fā)生等離子電弧后，下降等離子割炬進(jìn)行穿透熔割(開孔工序)，在等離子割炬貫通工件之后，通過X軸、Y軸伺服的同時插補(bǔ)控制，使等離子割炬在所規(guī)定的軌跡上水平移動，進(jìn)行任意形狀的切割。而且，在對工件2進(jìn)行規(guī)定形狀的切割后，停止等離子電弧的發(fā)生，移向下一個開始切割點(diǎn)，以與上述同樣的要領(lǐng)，通過重復(fù)電弧發(fā)生→穿透熔割(割炬垂直移動)→形狀切割(割炬水平移動)→電弧停止的動作，完成所規(guī)定的切割。
這樣，在等離子切割中有穿透熔割與工件的形狀切割兩個工序，下面對這兩個工序中分別進(jìn)行電弧切割時所發(fā)生的飛濺及其飛散狀況加以說明。
首先，由圖4對穿透熔割的情況加以說明。圖4是等離子切割機(jī)的穿透熔割時飛沫飛散狀況的說明圖。該穿透熔割，在等離子電極21與工件2之間產(chǎn)生等離子電弧22，等離子割炬4下降，由等離子電弧22使工件表面發(fā)生熔融，接著向穿透方向推進(jìn)，直至貫通，完成該工序。從圖中可見，此時由于從噴嘴23中所噴出的等離子氣體的氣體噴射力，使熔融的金屬成為熔融飛濺(飛沫20)，在尚未貫通時飛沫的逃逸之處僅為工件2的上方，所以它全部發(fā)生在等離子割炬4的周圍，主要是向水平方向上飛散。
另外，在穿透熔割完成之后，使等離子割炬4水平移動，在對工件進(jìn)行所規(guī)定形狀的電弧切割時，由于工件2的切割是在由等離子電弧22連續(xù)形成自工件2的上面貫通到背面的切割槽的狀態(tài)下進(jìn)行的，所以在該切割時所產(chǎn)生的熔融金屬，會由于從噴嘴部中所噴出的等離子氣體的氣體噴射力而成為熔融飛沫(飛濺)，此時幾乎所有的飛沫都會飛散到工件2的背面(下方)，集塵到工作臺3內(nèi)，而很少向工件2的上方飛散。
所以，可以說對于向等離子割炬4的周圍飛散，引起工作環(huán)境惡化的飛濺的量，在穿透熔割工序中所發(fā)生的量占據(jù)了整個工序中所發(fā)生量的幾乎全部。
下面參照圖2～圖4及圖5，對本實(shí)施例中穿透熔割時防護(hù)罩的作用加以說明。圖5是本實(shí)施例中穿透熔割時防護(hù)罩的動作說明圖。
在圖5中，穿透熔割是在由氣缸18將防護(hù)罩11升高到上端的待機(jī)位置的狀態(tài)下，使等離子割炬4向穿透熔割的開始點(diǎn)水平移動，在該點(diǎn)下降到穿透熔割開始的高度(參照圖5(a))。接著，通過程序控制使氣缸18伸長，防護(hù)罩11下降，使防護(hù)罩的下部部件11b的下端與工件的上面緊密接觸(參照圖5(b))。進(jìn)而，在使防護(hù)罩下端與工件的上面緊密接觸的狀態(tài)下，從噴嘴23噴出等離子氣體，同時在等離子電極21與工件2之間產(chǎn)生等離子電弧22，等離子割炬4下降，開始穿透熔割(參照圖5(c))。其后，進(jìn)行穿透熔割，穿透熔割貫通后(參照圖5(d))，通過程序控制使氣缸18收縮，將防護(hù)罩11上升到規(guī)定的高度，進(jìn)入下一個切割工序(參照圖5(e))。
在進(jìn)行該穿透熔割時，如前所述，由于飛沫20只有向工件2的上方逃逸，所以該飛沫全部發(fā)生在等離子割炬4的周圍，主要是在水平方向上飛散。根據(jù)本實(shí)施例，由于在穿透熔割時由防護(hù)罩11將等離子割炬4的前端部的周圍完全覆蓋，且將其下端與工件2緊密接觸，所以飛沫20會全部被該防護(hù)罩11所遮蔽而收集到防護(hù)罩的內(nèi)壁，或從工作臺3的內(nèi)部被集塵裝置30所收集，因此不會向外部泄漏。
這樣，在本實(shí)施例的穿透熔割時，通過實(shí)行由致動器使防護(hù)罩向割炬的周圍下降，使該防護(hù)罩的下端與工件緊密接觸，進(jìn)行飛濺完全遮蔽的控制，從而使得在該穿透熔割時所發(fā)生的、幾乎占全部切割工序中在等離子切割機(jī)周圍飛散飛沫全部的飛濺幾乎完全遮蔽，所以能夠使工作環(huán)境得到顯著的改善。
接著，參照本實(shí)施例中切割時防護(hù)罩的動作說明圖的圖6，對將工件2切割為所規(guī)定形狀時防護(hù)罩11的動作加以說明。
如圖6所示，在穿透熔割完成后而繼續(xù)進(jìn)行切割時，穿透熔割完成后，由程序控制使氣缸18收縮，使防護(hù)罩11的下端從與工件2緊密接觸的位置上升到規(guī)定的高度。而且，在將防護(hù)罩11保持在該高度的狀態(tài)下，使等離子割炬4的前端與工件2的上面之間保持規(guī)定的間隔(stand-off控制)，并通過X軸、Y軸伺服的同時進(jìn)行插補(bǔ)控制，以此使等離子割炬4在規(guī)定的軌跡上水平移動，進(jìn)行等離子電弧切割。
如前所述，在切割時形成自工件2的上面到背面貫通的切割槽，在該切割時所發(fā)生的熔融飛沫(飛濺)的幾乎全部都由于等離子氣體的噴射力而吹散向工件2的背面(下方)，并被收集到切割工作臺3內(nèi)，幾乎不向工件上面的機(jī)外飛散，所以即使是在防護(hù)罩11與工件2的上面之間存在有間隙，也幾乎不會對工作環(huán)境產(chǎn)生不良影響。
而且，通過保持該防護(hù)罩11高度位置，還可以得到以下本發(fā)明所特有的效果。
即，在實(shí)際的等離子切割中，如圖7中所能夠看到的那樣，在工件切割中移動割炬時，工作臺上被切割小的工件片，可能會發(fā)生失去工件支撐架的支撐、不能維持水平而發(fā)生傾斜的現(xiàn)象。但是，在本發(fā)明中，即使是發(fā)生了工件2的立起，也能夠使防護(hù)罩11上升到一定高度，使防護(hù)罩11的下端與工件2的上面之間有不對上述現(xiàn)象產(chǎn)生干涉的規(guī)定間隔，保持該防護(hù)罩的高度而進(jìn)行切割。所以，即使工件2有稍微立起，也不會由此而引起防護(hù)罩11損傷，這樣就沒有使機(jī)器停止的危險性。
另外，即使是工件2因熱變形而發(fā)生了厚度方向上的位移，由于防護(hù)罩11被上升到了上述的規(guī)定高度，所以不會產(chǎn)生伴隨防護(hù)罩11與工件2的干涉而形成的等離子割炬4的水平移動負(fù)荷的增大，所以就不會發(fā)生機(jī)器停止的危險性。
其結(jié)果是，可以進(jìn)行夜間自動運(yùn)行等無人自動化運(yùn)行，同時，由于這時不需要機(jī)器停止時間及動作恢復(fù)的時間，可使機(jī)器的工作效率上升，提高生產(chǎn)性。而且，沒有必要進(jìn)行工件無立起形狀的切割、或工件的熱變形僅能夠很小等情況的設(shè)定，可以使切割加工程序制作的自由度與容易性增加，使其操作性提高。
而且，由于是在保持防護(hù)罩的下端與工件的上面之間具有規(guī)定高度的間隔的狀態(tài)下進(jìn)行切割，所以在切割加工中，能夠得到對等離子電弧的狀態(tài)及對工件的加工狀態(tài)等進(jìn)行經(jīng)常、容易地觀察的效果。
如前上述，在本實(shí)施例中，由于在切割加工中移動等離子割炬時，防護(hù)罩不對工件造成干涉，所以就沒有必要采用柔性材料構(gòu)成防護(hù)罩，以避免歷來技術(shù)中所發(fā)生的干涉，可以采用具有充分強(qiáng)度的鋼板等結(jié)構(gòu)，以承受穿透熔割時大量的飛濺。所以，根據(jù)本發(fā)明的防護(hù)罩，由于飛濺的熱損傷而再制作的頻率非常低，其壽命可大大延長。
另外，已知在切割前通過在工件上涂敷浮渣防粘劑而在工件的切割處不粘有浮渣的技術(shù)，該浮渣防粘劑不僅可以涂敷在工件上，而且還可以涂敷于防護(hù)罩的內(nèi)壁，這樣使防護(hù)罩不會粘附飛沫，因此就不需要去除飛沫的操作，使維修保養(yǎng)得到顯著改善。
在本實(shí)施例中，防護(hù)罩11并非一定要遮蔽等離子割炬4一周的360度，也可以是如圖8所示的在一個方向上開放。這樣，使飛沫向開放的一側(cè)積極地飛散，對于該飛散的飛沫，不僅可通過Z軸臺車6上設(shè)置的升降式防護(hù)罩11，而且通過在Y軸車架5上、Z軸臺車6的行走范圍內(nèi)所設(shè)置的簾狀的耐熱布25也可以防止其向周圍的飛散。在這種情況下，由于耐熱布25距飛濺的距離較遠(yuǎn)，且飛濺的溫度在飛散中下降，所以耐熱布25的損壞并不嚴(yán)重。另外，由于在防護(hù)罩11的內(nèi)部不會充滿飛沫，所以有可使防護(hù)罩11的耐久性提高的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本實(shí)施例中，為了達(dá)到小型、輕量化的目的，給出了氣缸15的驅(qū)動與由平行連桿13的引導(dǎo)而進(jìn)行防護(hù)罩11升降的例子，但在本發(fā)明的實(shí)施中，用于升降驅(qū)動方式及引導(dǎo)的方式并不限于上述機(jī)構(gòu)，例如，作為致動器可以采用馬達(dá)與螺桿的驅(qū)動方式，以及使用線性導(dǎo)軌的導(dǎo)向方式等。
另外，在本實(shí)施例中，防護(hù)罩是由鋼板等構(gòu)成，在該升降式防護(hù)罩周圍(相對于等離子割炬不升降)也可以配置固定簾狀的耐熱布。這樣，在飛散度與量多的穿透熔割時，飛沫可由具有強(qiáng)度的升降式防護(hù)罩所遮蔽，切割時輕微的飛濺則可以由其周圍的耐熱布簾所遮蔽。如果切割中的飛濺很輕微，則耐熱布的損傷小，壽命長，能夠提供實(shí)用。而且，由于具有這兩種遮蔽功能，不僅能夠進(jìn)行信賴度高、穩(wěn)定的飛濺遮蔽，而且遮光效果也好。
在等離子切割機(jī)中，有一天內(nèi)進(jìn)行數(shù)次取下等離子割炬的帽，將等離子割炬前端所設(shè)置的噴嘴、電極等消耗品進(jìn)行更換的情況，此時，如果在等離子割炬的周圍有防護(hù)罩，則會影響其操作性。在本實(shí)施例中，通過適時的程序控制或按鈕操作，能夠使致動器動作，使防護(hù)罩自動上升到其上端位置。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以注視消耗品的壽命，通過程序操作定期進(jìn)行防護(hù)罩的升降操作，從而容易進(jìn)行等離子割炬消耗品的更換操作，當(dāng)然可以使工作效率提高，而且在緊急情況下，還可以由按鈕操作進(jìn)行及時的防護(hù)罩升降，使等離子割炬消耗品的更換操作能夠容易地進(jìn)行，使生產(chǎn)性得到提高。
在以上的實(shí)施例中，作為熱切割加工機(jī)，是以等離子切割機(jī)為例進(jìn)行的說明，但在本發(fā)明中，即使將其更換為激光切割機(jī)，也與上述等離子切割機(jī)的情況相同。
根據(jù)上述說明，本實(shí)施例可以取得以下的效果。
由設(shè)置在割炬周圍，并通過致動器而能夠自由升降的結(jié)構(gòu)，在全切割工序中所發(fā)生的幾乎全部的飛濺量，當(dāng)進(jìn)行在向噴嘴周圍的廣范圍(特別是水平方向)飛散的穿透熔割時，能夠及時地由致動器使防護(hù)罩下降，在工件與防護(hù)罩下端緊密接觸的狀態(tài)下進(jìn)行穿透熔割，所以能夠?qū)崆懈罴庸ぶ兴l(fā)生的飛濺幾乎全部遮蔽。由此，能夠非常有效地降低成為火災(zāi)原因的飛濺向熱切割機(jī)以外廣范圍的飛散，使等離子切割機(jī)或激光切割機(jī)的工作環(huán)境得到顯著改善。
另外，使在切割時防護(hù)罩的下端能夠以必要的最小限度離開工件上面，在防護(hù)罩可以與工件上面之間具有規(guī)定間隙的狀態(tài)下，與割炬一起在水平方向上移動，所以即使是在由于工件的立起或熱變形而發(fā)生翹曲的情況下，也不會產(chǎn)生與工件的干涉，沒有割炬移動時妨礙割炬運(yùn)行的危險性，可以進(jìn)行夜間自動運(yùn)行等無人的自動化運(yùn)行，使生產(chǎn)性得到提高。
另外，由于在割炬移動時能夠避免該防護(hù)罩與工件的干涉，所以防護(hù)罩就沒有必要使用柔性的薄板，而是可以由具有耐熱性，且具有剛性的鋼板所構(gòu)成，因此防護(hù)罩就不會因飛濺而容易熔融，其耐久壽命可大幅度提高。而且，通過按鈕操作或程序操作可以將防護(hù)罩從覆蓋割炬的遮蔽飛濺的位置上升到必要的高度，呈能夠看到噴嘴位置的狀態(tài)，由此能夠容易地觀察等離子電弧或激光的狀態(tài)及對工件加工的狀態(tài)。進(jìn)而，在更換割炬的消耗品時，由于防護(hù)罩能從其覆蓋割炬的位置上升到必要的高度，并保持在該位置，所以噴嘴、電極等消耗品的更換可以用兩手操作，能夠安全、容易地進(jìn)行，使更換操作性提高。
權(quán)利要求
1.一種熱切割加工機(jī)，在通過由割炬所發(fā)生的等離子電弧或激光對金屬進(jìn)行切割的熱切割加工機(jī)中，其特征在于在所述割炬的周圍設(shè)置由致動器進(jìn)行自由升降的防護(hù)罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱切割加工機(jī)，其特征在于還設(shè)置有至少在穿透熔割時，對所述致動器發(fā)出指令，使所述防護(hù)罩下降到覆蓋所述割炬周圍位置的控制裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱切割加工機(jī)，其特征在于所述控制裝置，在所述穿透熔割后的切割加工時，對所述致動器發(fā)出指令，控制所述防護(hù)罩，使其上升到所規(guī)定的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的熱切割加工機(jī)，其特征在于所述防護(hù)罩，設(shè)置有防護(hù)罩本體與安裝在該防護(hù)罩本體的下部且能夠自由裝拆的防護(hù)罩下部部件。
5.一種使用熱切割加工機(jī)的切割方法，在使用通過由割炬所發(fā)生的等離子電弧或激光對金屬進(jìn)行切割的熱切割加工機(jī)的切割方法中，其特征在于至少在穿透熔割時，使可自由升降的防護(hù)罩下降，覆蓋所述割炬的周圍，由該防護(hù)罩遮蔽從切割處飛散的飛沫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用熱切割加工機(jī)的切割方法，其特征在于在穿透熔割后的切割加工時，以及在更換所述割炬的消耗品時，所述防護(hù)罩上升到規(guī)定的高度位置。
全文摘要
一種熱切割加工機(jī)以及使用該熱切割加工機(jī)的切割方法，以提供設(shè)置簡單、長壽命的割炬的防護(hù)罩、由等離子電弧或激光進(jìn)行熱切割為目的，在由割炬所發(fā)生的等離子電弧或激光而進(jìn)行切割金屬的熱切割加工機(jī)中，在上述割炬的周圍，設(shè)置可由致動器進(jìn)行自由升降的防護(hù)罩，并且設(shè)置有至少在穿透熔割時對上述致動器發(fā)出指令、將防護(hù)罩下降到覆蓋割炬周圍位置的控制裝置。由此能夠高效率地遮蔽飛沫，同時還能夠監(jiān)視切割狀況，容易地更換割炬的消耗品。
文檔編號B23K9/32GK1486817SQ03154390
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者山口義博, 加端哲也, 也 申請人:小松產(chǎn)機(jī)株式會社