JP2008158749A

JP2008158749A - トーチの開先角度の制御方法及びトーチの開先角度の制御装置

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Publication number: JP2008158749A
Application number: JP2006346004A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Nakamura; 匡克中村
Original assignee: Nissan Tanaka Corp
Current assignee: Nissan Tanaka Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP4805123B2

Abstract

【課題】旋回機構を有さない加工装置によって、所定の開先角度を有する円弧軌跡の切断加工を行なう場合に、トーチの座標位置に対応した開先角度を横行方向の回動及び走行方向の回動により効率的に得ることができるトーチの開先角度の制御方法及び制御装置を提供すること。
【解決手段】ＣＮＣ制御部２２は、ＮＣプログラムに記述された、円弧軌跡の中心ＸＹ座標位置と、終点座標位置と、トーチ軸線Ｏ１の開先角度と、トーチの移動速度Ｖとに基づいて、円弧軌跡を中心ＸＹ座標位置を原点とする極座標系に変換し、極座標系における加工点の偏角を算出して、前記開先角度と、前記偏角に基づいて、前記加工点に対応するＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度を算出し、前記ＣＮＣ制御部２２は、前記算出された前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度に基づいて、前記Ａ軸駆動部１６Ａと、前記Ｂ軸駆動部１６Ｂとを駆動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラズマ加工、レーザ加工又ガス切断等に用いられるトーチの開先角度の制御方法及び制御装置に関するものである。

従来、例えば、鋼鈑等の被加工材をトーチで円弧軌跡に沿って切断加工をする場合、被加工材に対して垂直に旋回可能な旋回機構を有する加工装置を用いて加工する場合には、該円弧軌跡を一部とする円の中心を通りこの円に垂直な軸線（以下、円の中心軸線という）に対して、被加工材を加工する際のプラズマアークやレーザ等の加工手段の軸線（以下、トーチ軸線という）を、前記円弧軌跡を通過させるとともに前記円の中心軸線と所定の交差角度（開先角度）で交差する向きに傾けて、前記円の中心軸線回りに旋回させることにより所定の開先角度を有した円弧軌跡の切断が可能とされる。

一方で、トーチに接続されるホース類やケーブル類を、ロータリーチャンバーやスリップリングを設けることなく接続を容易にして加工装置の構成を簡単にするために、上記のような旋回機構を設けることなく、加工装置の定盤上で互いに直交する走行方向（以下、Ｘ軸方向という）と横行方向（以下、Ｙ軸方向という）とに移動自在とされ、トーチ軸線が、前記定盤を構成するＸＹ面に垂直とされる軸線（以下、Ｚ軸という）とＹ軸とにより構成される面（以下、ＹＺ面という）内においてＸ軸方向の軸線回りに回動（以下、Ａ軸回動という）されるとともに、前記Ｚ軸とＸ軸により構成される面（以下、ＸＺ面という）内においてＹ軸方向の軸線回りに回動（以下、Ｂ軸回動という）されることにより、Ａ軸回動角度とＢ軸回動角度とを合成して、トーチ軸線が前記円の中心軸線と所定の交差角度で交差して所定の開先角度を形成させるトーチ角度設定装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−５２０３２号公報

上記のように、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを合成して所定の開先角度を形成する場合、円弧軌跡を定義するための所要の通過点のすべてにおけるＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度を、トーチの現在のＸＹ座標位置に対しての相対的なＸＹ座標位置又は原点に対する絶対的なＸＹ座標位置のいずれかについて計算するとともに加工装置のＮＣ制御装置に入力する必要があり、円弧軌跡を構成する所要通過点同士の間は、隣接する通過点のＸＹ座標位置、及びＡ軸回動角度、Ｂ軸回動角度の間を、直線補間により直線的に変位させることにより接続させている。

しかしながら、かかる制御方法により、所定の開先角度を設けて円弧軌跡の切断加工をする場合、所要の通過点のＸＹ座標位置、Ａ軸回動角度、Ｂ軸回動角度のすべてについて人手により計算するために、真円に近い加工精度を得ようとする場合、必要とされる所要通過点が増加して多大な労力が必要となり、また、通過点の数に応じてＮＣプログラムの指令ブロック数が増えるためにＮＣプログラムを保存するための容量も大きくなるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、円弧軌跡を構成する円の中心軸線回りにトーチを旋回させる旋回機構を有さない加工装置によって被加工材に所定の開先角度を有する円弧軌跡の加工を行なう場合に、トーチの座標位置に対応した開先角度を走行方向の回動及び横行方向の回動により効率的に得ることができるトーチの開先角度の制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

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に記載された発明は、Ｘ軸と該Ｘ軸と直交するＹ軸とからなるＸＹ面に沿って形成された定盤と、前記定盤の上方に配置され、トーチ軸線と被加工材との交点に加工点を形成させて前記トーチ軸線方向に被加工材を加工するトーチと、前記トーチを前記Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸方向駆動部と、前記ＸＹ面に垂直なＺ軸と前記Ｙ軸とから構成されるＹＺ面内において、前記トーチを前記Ｘ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＡ軸回動角度を付与するＡ軸駆動部と、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とから構成されるＸＺ面内において、前記トーチを前記Ｙ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＢ軸回動角度を付与するＢ軸駆動部と、前記トーチを保持し、前記トーチ軸線の前記加工点側を中心として所定の向きに回動自在とするトーチ保持部材と、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動するＣＮＣ制御部と、制御プログラムとを備え、前記ＣＮＣ制御部は、現在の前記トーチ軸線と被加工材との交点の座標位置と、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを検出可能とされ、前記ＮＣプログラムに記述されたトーチの移動速度と、円弧軌跡上に該移動速度に対応して設けられた前記加工点が通過する所要通過点のＸＹ座標位置と、該ＸＹ軸座標位置において前記トーチ軸線に所定の開先角度を形成させるための前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とに基づいて、前記所要通過点の間の前記ＸＹ座標位置と、前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とを直線補間により算出するとともに、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動して前記トーチ軸線を所定の方向に向けつつ前記加工点を前記円弧軌跡に沿って移動可能とする加工装置のトーチの開先角度制御方法であって、前記制御プログラムは、現在のトーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸回動角度ＢＭと、トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓとを前記ＣＮＣ制御部から読み取り、前記円弧軌跡を一部とする円の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系における前記加工点の偏角Ｃを前記ＣＮＣ制御部から読み取り、前記加工点が通過した最新の通過点の座標位置を表示する偏角Ｃから、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴと、Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとを算出し、前記Ａ軸回動角度ＡＭ及び前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、前記Ｂ軸回動角度ＢＭ及び前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとから、それぞれのインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢを算出し、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを前記Ａ軸回動角度ＡＭに置き換えるとともに前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを前記Ｂ軸回動角度ＢＭに置き換え、前記制御プログラムのスキャンタイムｔと、前記インクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢとに基づいて、Ａ軸回動速度ＶＡ及びＢ軸回動速度ＶＢを算出し、前記インクリメンタル移動量ｄＡと前記Ａ軸回動速度ＶＡとからなるＡ軸制御データ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＢと前記Ｂ軸回動速度ＶＢとからなるＢ軸制御データを前記ＣＮＣ制御部に格納し、前記Ａ軸制御データに基づいて前記Ａ軸駆動部を駆動させるＡ軸制御指令、及び前記Ｂ軸制御データに基づいて前記Ｂ軸駆動部を駆動させるＢ軸制御指令を行ない、前記ＣＮＣ制御部に前記Ａ軸駆動部及び前記Ｂ軸駆動部を駆動させることを特徴とする。

また、前記加工点が前記円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に到達するまでの間、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを置き換えた前記Ａ軸回動角度ＡＭと前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを置き換えた前記Ｂ軸回動角度ＢＭにより、前記制御プログラムの２回目以降の実行が繰返されることが好ましい。

請求項３に記載された発明は、Ｘ軸と該Ｘ軸と直交するＹ軸とからなるＸＹ面に沿って形成された定盤と、前記定盤の上方に配置され、トーチ軸線と被加工材との交点に加工点を形成させて前記トーチ軸線方向に被加工材を加工するトーチと、前記トーチを前記Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向駆動部と、前記トーチを前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸方向駆動部と、前記ＸＹ面に垂直なＺ軸と前記Ｙ軸とから構成されるＹＺ面内において、前記トーチを前記Ｘ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＡ軸回動角度を付与するＡ軸駆動部と、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とから構成されるＸＺ面内において、前記トーチを前記Ｙ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＢ軸回動角度を付与するＢ軸駆動部と、前記トーチを保持し、前記トーチ軸線の前記加工点側を中心として所定の向きに回動自在とするトーチ保持部材と、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動するＣＮＣ制御部と、制御プログラムとを備え、前記ＣＮＣ制御部は、現在の前記トーチ軸線と被加工材との交点の座標位置と、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを検出可能とされ、ＮＣプログラムに記述された、トーチの移動速度と、円弧軌跡上に該移動速度に対応して設けられた前記加工点が通過する所要通過点のＸＹ座標位置と、該ＸＹ軸座標位置において前記トーチ軸線に所定の開先角度を形成させるための前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とに基づいて、前記所要通過点の間の前記ＸＹ座標位置と、前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とを直線補間により算出するとともに、該ＸＹ座標位置と、該Ａ軸回動角度と、該Ｂ軸回動角度に基づいて、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動して前記トーチ軸線を所定の方向に向けつつ前記加工点を前記円弧軌跡に沿って移動可能とする加工装置のトーチの開先角度制御装置であって、前記制御プログラムは、現在のトーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸回動角度ＢＭと、前記トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓとを前記ＣＮＣ制御部から読み取るステップと、前記円弧軌跡を一部とする円の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系における前記加工点の偏角Ｃを前記ＣＮＣ制御部から読み取るステップと、前記加工点が通過した最新の通過点の座標位置を表示する偏角Ｃから、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴとＢ軸目標回動角度ＢＭＴとを算出するステップと、前記Ａ軸回動角度ＡＭ及び前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、前記Ｂ軸回動角度ＢＭ及び前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとから、それぞれのインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢを算出するステップと、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを前記Ａ軸回動角度ＡＭに置き換えるとともに前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを前記Ｂ軸回動角度ＢＭに置き換えるステップと、前記制御プログラムのスキャンタイムｔ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢとに基づいて、Ａ軸回動速度ＶＡ、Ｂ軸回動速度ＶＢを算出するステップと、前記インクリメンタル移動量ｄＡと前記Ａ軸回動速度ＶＡとからなるＡ軸制御データ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＢと前記Ｂ軸回動速度ＶＢとからなるＢ軸制御データを前記ＣＮＣ制御部に格納するステップと、前記ＣＮＣ制御部に、前記Ａ軸制御データに基づいて前記Ａ軸駆動部を駆動させるＡ軸制御指令、及び前記Ｂ軸制御データに基づいて前記Ｂ軸駆動部を駆動させるＢ軸制御指令を行なうステップとを備えることを特徴とする。

前記制御プログラムは、前記加工装置が自動運転中であることを判別するとともに前記自動運転中である場合に実行を繰返すステップを備え、前記自動運転は、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを置き換えた前記Ａ軸回動角度ＡＭと前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを置き換えた前記Ｂ軸回動角度ＢＭにより、前記加工点が前記円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に到達するまで２回目以降の実行が継続されることが好ましい。

この発明に係るトーチの開先角度の制御方法及びトーチの開先角度の制御装置によれば、ＣＮＣ制御部に入力された円弧軌跡を一部とする円の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）と、円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）と、トーチの移動速度と、ＣＮＣ制御部により算出された極座標系における加工点の偏角Ｃに基づいて、トーチ軸線の開先角度を構成するＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭを制御プログラムが算出する。その結果、加工点が通過する円弧軌跡上の所要通過点におけるＡ軸回動角度ＡＭとＢ軸回動角度ＢＭとを人手により算出する必要がなくなる。
また、加工点が円弧軌跡の終点座標に到達するまでの間、制御プログラムによりＡ軸回動角度ＡＭとＢ軸回動角度ＢＭとの算出を繰返しながらＣＮＣ制御部により加工点を直線補間させつつ移動させることにより、開先角度Ｓを有し、中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を中心とする円の一部とされ、終点が終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）とされる円弧形状が自動的に切断可能とされる。

本発明に係るトーチの開先角度の制御装置及び制御方法によれば、円弧軌跡を切断する場合に、加工点が通過する所要通過点の座標位置において所定の開先角度を構成するためのＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度が、制御プログラムにより演算されるので、円弧軌跡の所要通過点の座標及びこの座標に対応するＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度を人手により計算する必要がなくなり、開先角度を有した円弧軌跡の切断加工を容易かつ効率的に行なうことができる。
その結果、プログラムの作成に要する労力が大幅に軽減されるとともに、作成時間が大幅に短縮されるので加工コストの削減とリードタイムの短縮をすることができる。

以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態を示す図であり、符号１は加工装置を、符号２はプラズマトーチ（以下、トーチという）を、符号２０はＮＣ制御装置（制御装置）を示している。
加工装置１は、トーチ２と、定盤３と、トーチ２を保持するとともにトーチ２を所定の角度に保持してトーチ２に開先角度を付与するトーチ保持部材１０と、トーチ２をトーチ保持部材１０とともに加工装置１の定盤上でＸ軸方向（走行方向）及びＹ軸方向（横行方向）に移動させる駆動部１５と、トーチ保持部材１０に保持したトーチ２のトーチ軸線Ｏ１をＹ軸方向及びＸ軸方向に回動させる駆動部１６と、ＮＣ制御装置２０とを備えている。

トーチ２は、定盤３の上方に位置されており、この実施の形態では、鋼板等の被加工材をプラズマアークにより切断するプラズマトーチとされ、銅または銅合金により有底円筒状に形成され、内部に冷却水が循環されるノズルを備え、該ノズル内に配置されたハフニウム等からなる略円柱状の電極材とノズルとの間に電圧を印加してプラズマアークを形成させ、このプラズマアークを前記電極材と被加工材との間に印加した電圧と高純度酸素ガスによってノズル先端の孔から被加工材に噴射することにより被加工材を溶融させるとともに排除するようになっている。
そのため、トーチ２には、プラズマアーク等の加工手段が延在する方向に加工手段からなるトーチ軸線Ｏ１が形成されるとともに、このトーチ軸線Ｏ１が被加工材と交わる部分に加工点Ｐが形成されて、加工点Ｐを起点としてトーチ軸線Ｏ１の方向に孔等の加工をすることが可能とされており、この孔加工を横方向に移動させることにより被加工材を切断することができるようになっている。

定盤３は、トーチ２により加工される被加工材が載置されるためのものであって、定盤上面には、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面に沿って形成される略平坦な面が形成されている。

トーチ保持部材１０は、図２に示すように、互いに平行に配置され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において等間隔に配置された４本のリンク１２Ｌと、Ａ軸モータ（Ａ軸駆動部）１６Ａと、Ｂ軸モータ（Ｂ軸駆動部）１６Ｂと、トーチ支持アーム１３とを備えており、４本のリンク１２Ｌは、Ａ軸回動方向に回転自在とされる軸受１４Ａ及びＢ軸回動方向に回転自在とされる軸受１４Ｂを介して、それぞれのリンク１２Ｌの間隔を維持するための支持部材１２Ｓ、１２Ｔにより連結されるとともに基台１１に回動可能に支持されていて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に回動自在なパンタグラフ１２が構成されている。
また、トーチ保持部材１０は、必要に応じて、Ｚ軸方向に移動可能とされている。

トーチ支持アーム１３は、基端側がパンタグラフ１２の支持部材１２Ｓに固定されるとともに、水平方向に伸びた前進端で斜め下方に延在しその下端近傍で再び水平方向に伸びた形状に成形された２本のアーム部材１３Ｌと、支持部材１２Ｔに固定されるとともに前記アーム部材１３Ｌと略同形状とされる２本のアーム部材１３Ｌとを備えており、これら４本のアーム部材１３Ｌがトーチ２の左右に２本ずつ配置されてトーチ２側のそれぞれの側面を上下２ヶ所でＢ軸回動方向に回転自在とされる回転軸１４Ｃにより軸支しており、パンタグラフ１２のＡ軸回動及びＢ軸回動がトーチ２に伝達可能とされている。

また、図２において、Ｌ１とＬ２、Ｌ３とＬ４は、それぞれ等しい長さに構成されており、Ａ軸モータ１６Ａの駆動軸を中心にＡ軸モータ１６Ａによって回動自在とされるとともに、Ｂ軸モータ１６Ｂの駆動軸を中心としてＢ軸モータ１６Ｂによって回動自在とされている。
ここで、Ｌ１はＢ軸モータの駆動軸の中心から支持部材１２Ｔとリンク１２Ｌを接続する軸受１４Ｂの中心までの距離を、Ｌ２はトーチ２を上側で支持するアーム部材１３Ｌの回転軸１４Ｃの中心からトーチ２の先端側に形成される加工点Ｐまでの距離を、Ｌ３は、Ａ軸モータの駆動軸の中心から支持部材１２Ｓとリンク１２Ｌを接続する軸受１４Ａの中心までの距離を表している。

上記構成によって、トーチ保持部材１０は、パンタグラフ１２を構成する４本のリンク１２Ｌが定盤３の上面に垂直とされたときに、トーチ軸線Ｏ１が定盤３の上面に垂直に向かせるようになっており、また、パンタグラフ１２がＡ軸回動方向及びＢ軸回動方向に傾斜することにより、トーチ軸線Ｏ１の加工点Ｐの側を中心としてトーチ２を所定の角度に回動自在とする構成とされている。
したがって、トーチ２がＡ軸回動方向及びＢ軸回動方向に回動された場合に、加工点Ｐの位置を維持したままで、トーチ軸線Ｏ１に所定のＡ軸回動角度及び所定のＢ軸回動角度が付与されるようになっている。

駆動部１５は、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軸方向駆動部１５Ｘと、台車上でトーチ保持部材１０を横行方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸方向駆動部１５Ｙとを備えており、ＣＮＣ制御部２２からドライバ２８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、トーチ２とともにトーチ保持部材１０を、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に駆動してトーチ２を所定のＸＹ座標位置に移動させるようになっている。
また、駆動部１５は、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軸方向駆動部１５Ｚを備えており、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚは、図示しない部材によってトーチ保持部材１０に接続されていて、必要に応じてトーチ保持部材１０の高さを変更し、トーチ２の先端と被加工材との間隔を調整することができるようになっている。

Ａ軸モータ１６Ａは、ＸＹ面に垂直とされるＺ軸とＹ軸とから構成されるＹＺ面内において、トーチ２をＸ軸方向の軸線回りに回動して、トーチ軸線Ｏ１にＡ軸回動角度ＡＭを付与するようになっている。
また、Ｂ軸モータ１６Ｂは、前記Ｚ軸とＸ軸とから構成されるＸＺ面内において、トーチ２をＹ軸方向の軸線回りに回動して、トーチ軸線Ｏ１にＢ軸回動角度ＢＭを付与するようになっている。

ＮＣ制御装置２０は、入力部２１と、ＣＮＣ制御部２２と、制御プログラム２６と、ドライバ２８とを備えており、入力部２１は、トーチ２を含めた加工装置１の動作順序が定義されたＮＣプログラムをＣＮＣ制御部２２に入力可能に構成されており、ＮＣプログラムには、例えば、指示コード、座標位置、角度、移動速度、移動量等のデータが記述されている。

この実施の形態において、ＣＮＣ制御部２２は、ＣＮＣ制御部全体を制御するシステムプログラム（図示せず）と、制御プログラム２６とを備え、現在のトーチ軸線Ｏ１と被加工材との交点（通常は、加工開始時の加工点Ｐ）の座標位置と、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを検出可能とされている。

システムプログラムは、必要に応じてＮＣプログラムに記述されたデータや一時的な計算データ、入出力データをＣＮＣ制御部２２に格納可能とされるとともに、ＮＣプログラム又はＣＮＣ制御部２２に格納されたデータ等に基づいて演算を行なうとともにＮＣプログラムを実行し、ＮＣプログラムを実行した結果に基づいてＣＮＣ制御部２２にドライバ２８に駆動指令信号を出力して加工装置１を制御するようになっている。

また、システムプログラムは、ＮＣプログラムに記述された、トーチ２の移動速度Ｖと、円弧軌跡上に移動速度Ｖに対応して設けられた加工点Ｐが通過する所要通過点ＴのＸＹ座標位置と、このＸＹ軸座標位置においてトーチ軸線Ｏ１に所定の開先角度Ｓを形成させるためのＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭとに基づいて、隣接する所要通過点Ｔの間のＸＹ座標位置と、Ａ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭとを直線補間により算出するとともに、このＸＹ座標位置と、Ａ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸回動角度ＢＭを必要に応じてＣＮＣ制御部２２に格納するとともに、これらデータに基づいて、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘと、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙと、Ａ軸モータ１５Ａと、Ｂ軸モータ１５Ｂとを駆動してトーチ軸線Ｏ１を所定の方向に向けつつ加工点Ｐを円弧軌跡に沿って移動可能とされている。

この実施の形態においては、ＮＣプログラムに記述されるとともに入力された円弧軌跡を一部とする円の中心位置を表示する中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）（以下、中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）という）と、円弧軌跡の終点を表示する終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）と、トーチ２の移動速度Ｖとに基づいて、円弧軌跡上で加工点Ｐが通過する所要通過点ＴのＸＹ座標位置と、このＸＹ座標位置における偏角Ｃを算出するとともにＣＮＣ制御部２２に格納するようになっている。
また、算出されたトーチ２の移動速度Ｖと、それぞれの所要通過点ＴのＸＹ座標位置、Ａ軸回動角度、Ｂ軸回動角度に基づいて、隣接する所要通過点の間のＸＹ座標位置のＸ座標間距離及びＹ座標間距離、Ａ軸回動角度の角度差、Ｂ軸回動角度の角度差を算出し、これら数値データから所要通過点間のＸＹ座標位置と、Ａ軸回動角度及びＢ軸回動角度のデータを直線補間により算出して、ＣＮＣ制御部２２に格納するようになっている。

この実施形態に係る制御プログラム２６は、ＮＣプログラムの記述された中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）と、円弧軌跡の終点を表示する終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）と、トーチ２の移動速度Ｖとに基づいて算出され、トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓと、ＣＮＣ制御部２２に格納された所要通過点ＴのＸＹ座標位置における偏角Ｃに基づいて、図３（Ａ）に示すような、所要通過点ＴのＸＹ軸座標位置においてトーチ軸線Ｏ１に所定の開先角度Ｓを形成させるためのＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭとを算出可能とされている。

また、制御プログラム２６は、加工軌跡を構成する円弧軌跡の中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系に変換するとともに、中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）と、終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）と、トーチ２の移動速度Ｖに基づいてＣＮＣ制御部２２により算出された所要通過点Ｔの偏角Ｃと、開先角度Ｓとに基づいて、図３（Ｂ）に示されるような、加工点Ｐに対応するＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭを算出するようになっており、算出されたデータはＣＮＣ制御部２２に格納されるようになっている。
また、算出されたＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭに基づいて、ＣＮＣ制御部２２から出力された駆動指令信号により、Ａ軸モータ１６Ａと、Ｂ軸モータ１６Ｂとが駆動されるようになっている。

ドライバ２８は、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘ、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙ、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚ、Ａ軸モータ１６Ａ、Ｂ軸モータ１６Ｂを駆動するための駆動制御部とされており、トーチ２をＸ軸方向に移動させて加工点ＰのＸ座標位置を制御するＸドライバ２８Ｘと、トーチ２をＺ軸方向に移動させて加工点ＰのＺ座標位置を制御するＺドライバ２８Ｚと、トーチ２をＹ軸方向に移動させて加工点ＰのＹ座標位置を制御するＹドライバ２８Ｙと、トーチ２のＡ軸回動角度を制御するＡ軸ドライバ２８Ａと、トーチのＢ軸回動方向の回動角度を制御するＢ軸ドライバ２８Ａとを備えており、ＣＮＣ制御部２２から出力された駆動指令信号によって、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘ、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙ、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚ、Ａ軸モータ１６Ａ、Ｂ軸モータ１６Ｂに駆動電力を供給するようになっている。

この実施形態において、ドライバ２８は、ＣＮＣ制御部２２から出力された所要通過点の間におけるＸＹ座標位置と、Ａ軸回動角度及びＢ軸回動角度が定義された駆動指令信号に基づいて、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘと、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙと、Ａ軸モータ１６Ａと、Ｂ軸モータ１６Ｂとを駆動して、トーチ軸線Ｏ１を所定の方向に向けつつ加工点Ｐを円弧軌跡に沿って移動可能とするようになっている。
また、ドライバ２８は、人手により入力された指示信号により、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚが駆動されて、トーチ２の高さが移動可能とされている。

次に、上記実施形態に係るトーチ２の制御方法について説明する。
まず、入力部２１からＮＣプログラムをＣＮＣ制御部２２に入力する。
ＮＣプログラムには、円弧軌跡を一部とする円の中心位置を表示する中心ＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）と、円弧軌跡の終点を表示する終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）と、トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓと、トーチ２のＸＹ面上の移動速度Ｖとが記述されていて、例えば、
Ｓ開先角度Ｓ
Ｇ０２終点のＸ座標位置Ｘ１、Ｙ座標位置Ｙ１、円の中心のＸ座標位置Ｘ０、Ｙ座標位置Ｙ０
と表示される。

この場合、円の中心のＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）は、トーチ２の軸線Ｏ１と被加工材との交点により形成される現在のＸＹ座標位置（通常は、加工開始時の加工点Ｐ）に対する相対的な座標位置とされ、終点のＸＹ座標位置（Ｘ１、Ｙ１）は、加工点Ｐが形成される現在のＸＹ座標位置に対する相対的な座標位置又は絶対的な座標位置で定義することが可能である。
また、開先角度Ｓは、前記円弧軌跡の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を通過する中心軸線と加工点ＰのＸＹ座標（ＸＰ、ＹＰ）を通る面における円弧軌跡上のＺ軸に対して前記トーチ軸線Ｏ１が交差する交差角度で定義される。
また、加工点Ｐが通過するべき所要通過点ＴのＸＹ座標位置は、ＮＣプログラムに記述された円弧軌跡を構成する中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）と、円弧軌跡の終点を表示する終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に基づいて算出される。

図４は、ＣＮＣ制御部２２に入力された開先角度Ｓ、終点のＸＹ座標位置（Ｘ１、Ｙ１）、及び円の中心のＸＹ座標位置（Ｘ０、Ｙ０）に基づいて制御プログラム２６により行なわれるトーチ軸線Ｏ１を制御する処理手順を示すフローチャートである。
以下、フローチャートによる処理手順について説明する。
１）現在のトーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動角度ＡＭとＢ軸回動角度ＢＭを読み取る。（ステップＳ１）
駆動部１５、Ａ軸モータ１６Ａ、Ｂ軸モータ１６Ｂの回動角度を示す値は、ＣＮＣ制御部２２により取得されている。
２）ＮＣプログラムが自動運転中であるかどうかを判別し、自動運転中（ＹＥＳ）であればステップＳ３に進み、自動運転中でない場合（ＮＯ）には、制御プログラム２６の実行を停止する。（ステップＳ２）
３）次に、ＣＮＣ制御部２２に入力されているトーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓを読み取る。（ステップＳ３）
４）次いで、中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系に変換された極座標系における原点と加工点Ｐとを結ぶＣ軸とＸ軸とがなす偏角ＣをＣＮＣ制御部２２から読み取る。（ステップＳ４）
ここで、加工点Ｐの座標位置は、極座標系において、原点を構成する前記円の中心のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）から加工点ＰのＸＹ座標位置（Ｘｐ、Ｙｐ）までの距離（Ｘｐ^２＋Ｙｐ^２）^１／２と偏角Ｃにより定義することが可能である。
５）次に、加工点Ｐが通過した最新の通過点Ｔの座標位置を表示する偏角Ｃから、トーチ軸線Ｏ１が目標とするＡ軸回動角度（以下、Ａ軸目標回動角度）ＡＭＴと、Ｂ軸回動方向が目標とするＢ軸回動角度（以下、Ｂ軸目標回動角度）ＢＭＴとを算出する。（ステップＳ５）
ここで、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴは、
例えば、
Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ
＝ｔａｎ^−１（（ｔａｎ（Ｓ））／（（１＋ｔａｎ^２Ｃ）^１／２））
Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴ
＝ｔａｎ^−１（（ｔａｎ（ＡＭＴ））×（ｔａｎ（Ｃ）））
により表される。
６）ＣＮＣ制御部に格納されたＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭと、加工点Ｐが通過した最新の通過点ＴにおけるＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度で定義されるＡ軸目標回動角度ＡＭＴ及びＢ軸目標回動角度ＢＭＴとのそれぞれの回動角度の差を表すインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢを算出する。（ステップS６）
すなわち、
ｄＡ＝Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ−Ａ軸回動角度ＡＭ
ｄＢ＝Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴ−Ｂ軸回動角度ＢＭ
により表される。
７）次に、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを新たなＡ軸回動角度ＡＭに置き換えるとともに、Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを新たなＢ軸回動角度ＢＭに置き換える。（ステップＳ７）
８）Ａ軸回動角度及びＢ軸回動角度のインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢと、フローチャートが一巡するための所要時間であるスキャンタイムtとから、トーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動速度ＶＡ及びＢ軸回動速度ＶＢを算出する。（ステップＳ８）
スキャンタイムｔは、制御プログラム２６のステップ数から予測される時間を人手により入力する。なお、スキャンタイムｔを、例えば、制御プログラム２６の実行に要した実績時間をＣＮＣ制御装置２０から自動的に取得させて、一循環遅れて適用させる構成としてもよい。
例えば、Ａ軸回動速度ＶＡ及びＢ軸回動速度ＶＢは、
ＶＡ＝ｄＡ／ｔ
ＶＢ＝ｄＢ／ｔ
により表される。
ここで、スキャンタイムｔは、概ね６〜３２ｍｓとされ、この実施形態においては、約３２ｍｓである。
インクリメンタル移動量ｄＡとＡ軸回動速度ＶＡ、及びインクリメンタル移動量ｄＢ、Ｂ軸回動速度ＶＢは、それぞれＡ軸制御データ、Ｂ軸制御データを構成する。
９）次に、Ａ軸制御データをＣＮＣ制御部２２に格納する。（ステップＳ９）
１０）トーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動速度ＶＡをＣＮＣ制御部２２に格納したらＣＮＣ制御部２２に駆動を指令する。（ステップＳ１０）
１１）ステップＳ１０により、ＣＮＣ制御部２２に対して指令する第１のフラグ（ＧＡ）が反転（「０」→「１」又は「１」→「０」、このフラグによる反転はスキャンごとに実行）され、次いで、駆動指令が実行されるとＣＮＣ制御部２２の第２のフラグ（ＦＡ）が反転（「０」→「１」又は「１」→「０」）され、これら第１のフラグ（ＧＡ）と第２のフラグ（ＦＡ）を排他処理することにより、ステップＳ１０の指令が完了したことが確認される（ステップＳ１１）。すなわち、第１のフラグ（ＧＡ）と第２のフラグ（ＦＡ）を排他処理した結果が、ＸＯＲ＝０となりＡ軸制御の実行が確認され、Ｂ軸制御を開始する。
この場合、複数（例えば、４つ）のインクリメンタル移動量ｄＡ、Ａ軸回動速度ＶＡ、及びＡ軸制御データの駆動指令をバッファに格納させて、Ａ軸回動をスムースかつ高速化することも可能である。
１２）次に、Ａ軸制御の場合と同様に、Ｂ軸制御データをＣＮＣ制御部２２に格納する。（ステップＳ１２）
１３）トーチ軸線Ｏ１のＢ軸回動速度ＶＢをＣＮＣ制御部２２に格納したらＣＮＣ制御部２２に駆動を指令する。（ステップＳ１３）
１４）ステップＳ１２により、ＣＮＣ制御部２２に対して指令する第３のフラグ（ＧＢ）が反転（「０」→「１」又は「１」→「０」、このフラグによる反転はスキャンごとに実行）され、次いで、駆動指令が実行されるとＣＮＣ制御部２２の第４のフラグ（ＦＢ）が反転（「０」→「１」又は「１」→「０」）され、これら第３のフラグ（ＧＢ）と第４のフラグ（ＦＢ）を排他処理することにより、ステップＳ１３の指令が完了したことが確認される（ステップＳ１１）。すなわち、第１のフラグ（Ｇ）と第２のフラグ（Ｆ）を排他処理した結果が、ＸＯＲ＝０となりＢ軸制御の実行が確認されたら、ＮＣプログラムの実行が完了する。
この場合、Ｂ軸制御の場合と同様に、複数（例えば、４つ）のインクリメンタル移動量ｄＢ、Ｂ軸回動速度ＶＢ、及びＢ軸制御データの駆動指令をバッファに格納させて、Ｂ軸回動をスムースかつ高速化することも可能である。
１５）ステップＳ１４が完了したら、ステップＳ２の自動運転中かどうかを判別するステップＳ２に戻り、自動運転中（ＹＥＳ）であれば、引き続きＮＣプログラムを実行する。
この実施の形態においては、ステップ２において自動運転中であることが判別されるとともに自動運転中である場合には実行を繰返され、通常、自動運転は、加工点Ｐが円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に到達するまで継続され、その場合、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、及びＢ軸目標回動角度ＢＭＴについては、ステップＳ７で実施したＡ軸目標回動角度ＡＭＴを置き換えたＡ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを置き換えたＢ軸回動角度ＢＭにより実行される。

上記のフローチャートによるＡ軸回動角度、及びＢ軸回動角度の演算は、ＣＮＣ制御部２２により算出された所要通過点Ｔを加工点Ｐが通過した後に、既に通過した所要通過点Ｔにおける偏角Ｃを基にして、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ及びＢ軸目標回動角度ＢＭＴを演算するものであり、その基本的な考え方について、図５に基づいて説明する。
図５は、トーチ軸線Ｏ１をＺ軸方向からみたＸＹ面を平面視した図である。
加工点Ｐが通過点Ｔｎを通過した場合を例に取ると、通過点Ｔｎにおけるトーチ軸線Ｏ１は、矢印Ｏ１ｎ方向を向いていて中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）から少しずれた方向を向いている。

通過点Ｔｎにおいて、開先角度Ｓが形成されるためには、理論的にはＴｎを通過して中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）に向かう二点鎖線で示した矢印Ｒ_ｎの方向を向くことが望ましいが、上記実施の形態においては、一つ前に通過した通過点Ｔｎ−１における偏角Ｃｎ−１に基づいて算出されたトーチ軸線Ｏ１の方向は、矢印Ｏ１_ｎ（矢印Ｒ_ｎ-1に相当）を構成するＡ軸回動角度ＡＭｎ−1、及びＢ軸回動角度ＢＭｎ−1を通過点ＴｎにおけるＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度に基づいてトーチ軸線Ｏ１を形成させており、開先角度Ｓもそれに基づいている。

同様に、通過点Ｔｎ＋１におけるＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度は、矢印Ｒ_ｎ＋１ではなく、矢印Ｏ１_ｎ＋１（矢印Ｒ_ｎに相当）で示される方向を構成するＡ軸回動角度ＡＭｎ及びＢ軸回動角度ＢＭｎが採用されており、通過点Ｔｎから通過点Ｔｎ＋１におけるＡ軸目標回動角度ＡＭＴ及びＢ軸目標回動角度ＢＭＴとしてＡ軸回動角度ＡＭｎ及びＢ軸回動角度ＢＭｎが採用される。
したがって、加工点Ｐが通過点Ｔｎから通過点Ｔｎ＋１に移動するときの、通過点Ｔｎにおけるトーチ軸線Ｏ１ｎ方向は、通過点Ｔｎ−１におけるＡ軸回動角度ＡＭｎ−1及びＢ軸回動角度ＢＭｎ−１に基づくものとされ、通過点Ｔｎ＋１におけるトーチ軸線Ｏ１の方向は、矢印Ｏ１_ｎ＋１で示されるＡ軸回動角度ＡＭｎ及びＢ軸回動角度ＢＭｎに基づくとされる。
すなわち、それぞれの所要通過点Ｔにおいて、加工点Ｐが通過したひとつ前の所要通過点ＴにおけるＡ軸回動角度及びＢ軸回動角度を、それぞれの所要通過点ＴにおけるＡ軸目標回動角度ＡＭＴ及びＢ軸目標回動として直線補間されるようになっている。

上記実施形態に係るフローチャートによれば、加工点Ｐが既に通過した通過点Ｔの既に取得された偏角Ｃに基づいてＡ軸目標回動角度ＡＭＴ及びＢ軸目標回動角度ＢＭＴを演算するため、ＣＮＣ制御部２２の負荷が軽減されるとともにフローチャートが一巡するためのスキャンタイムtが短縮される。したがって、精度の高い切断加工を行なうことができる。

一方、トーチ軸線Ｏ１は、図５の２点鎖線の矢印で示されたＣ軸と一致するトーチ軸線Ｏ１の理論的な方向に対してはスキャンタイムt分だけ遅れて追従することになるが、スキャンタイムtが、例えば約３２ｍｓと短時間であるために被加工材を加工した場合に形状的な影響は特に認められない。

次に、ＣＮＣ制御部２２は、図４に示されたフローチャートのステップＳ８において算出された後にステップＳ９において格納されたＡ軸回動速度ＶＡ、及びステップＳ１０において出力された駆動指令信号を受けてＡ軸ドライバ２８Ａを介してＡ軸モータ１６Ａを駆動する。
同様に、ステップＳ１２において格納されたＢ軸回動速度ＶＢ、及びステップＳ１３において出力された駆動指令信号を受けてＢ軸ドライバ２８Ｂを駆動する。

Ａ軸モータ１６Ａ及びＢ軸モータ１６Ｂは、Ａ軸ドライバ２８Ａ、及びＢ軸ドライバ２８Ｂからの信号に基づいて駆動され、Ａ軸回動速度ＶＡ、Ｂ軸回動速度ＶＢで、所定時間（スキャンタイムｔに相当）の間、Ａ軸回動角度ＡＭからＡ軸目標回動角度ＡＭＴに、Ｂ軸回動角度ＢＭからＢ軸目標回動角度ＢＭＴに向けてそれぞれ角度を変位させる。
かかるＡ軸モータ１６Ａ及びＢ軸モータ１６Ｂの駆動は、Ｘ軸方向駆動及びＹ軸方向駆動と並行して行なうことが可能である。

上記実施の形態に係るトーチ２の開先角度Ｓの制御装置及び制御方法によれば、加工点Ｐが通過する円弧軌跡の所要通過点ＴのＸＹ座標と、この所要通過点ＴのＸＹ座標における偏角ＣをＣＮＣ制御部２２がスキャンタイムｔごとに算出し、所要通過点ＴのＸＹ座標に対応した開先角度Ｓを構成するＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭを偏角Ｃに基づいて制御プログラム２６が算出するので、円弧軌跡の通過点ＴのＸＹ座標、及びこのＸＹ座標に対応したＡ軸回動角度ＡＭ及びＢ軸回動角度ＢＭを人手によって計算する必要がなくなり、開先角度を有する円弧軌跡の切断加工を容易かつ効率的に行なうことができる。

その結果、プログラムの作成に要する労力が大幅に軽減されるとともに作成時間が大幅に短縮されるので、加工コストの削減とリードタイムの短縮をすることができる。
また、ＮＣプログラムの指令ブロック数を少なくすることにより、ＮＣ制御装置に対する負荷を小さくすることができる。

なお、この発明は、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り、例えば、上記実施形態において図４で示したフローチャート以外のフローチャートを用いることも可能である。
なお、図１におけるＮＣ制御装置２０の機能を実現するための制御プログラム２６をＣＮＣ制御部２６が読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された制御プログラム２６をＣＮＣ制御部２６に読み込ませ、実行することにより上記実施形態にかかる動作をさせることも可能である。また、「読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＮＣ制御装置２０に内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、上記フローチャートにおいて記載したフラグによる駆動指令の実施の確認等、必須の構成とされないステップについては、省略し又は他の手段に置き換えることが可能である。
上記実施の形態においては、トーチ２がプラズマトーチの場合について説明したが、ＮＣ制御装置２０が制御するトーチ２として、プラズマトーチに代えて、レーザトーチやガストーチを用いることも可能である。

また、Ｘ軸方向駆動部１５Ｘ、Ｙ軸方向駆動部１５Ｙ、Ａ軸モータ１６Ａ、Ｂ軸モータ１６Ｂを駆動する駆動制御部として、ドライバ２８を用いる場合について説明したが、ドライバ２８の一部又は全部に代えて、ＣＮＣ制御部２２から受け取った信号をシーケンス処理してアクチュエータ等を制御するとともに、リミットスイッチ等の信号を受けてシーケンス処理を行い、ＣＮＣ制御部２２に必要な入力信号を送るＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）を用いてもよい。
また、Ｚ軸方向駆動部１５Ｚの駆動は、例えば、トーチ２の先端と被加工材である鋼板との高さを一定に維持するために用いるが、手動によってトーチ２の高さを移動させることも可能である。

また、上記実施の形態においては、トーチ保持部材１０がＡ軸回動方向及びＢ軸回動方向に回動が可能なパンタグラフ１２により構成されて、トーチ２の角度をＡ軸回動方向及びＢ軸回動方向に回動させる場合について説明したが、トーチ保持部材１０によりトーチ２に加工点Ｐを中心とした回動を与える手段として、パンタグラフ１２以外の手段を用いることも可能である。

また、上記実施の形態における円弧軌跡としては、Ｚ軸方向からみたときの切断形状が円弧軌跡が連続されることにより形成される円形状、円弧軌跡と直線とが接続されることにより形成されるコーナＲ部の形状、円弧軌跡により形成される２つの半円形状とその半円形状の両端を２本の平行な直線により接続することにより形成される長円、向きや曲率が異なる複数の円弧を接続して定義される曲線軌跡が含まれることはいうまでもない。
また、この場合、それぞれの円弧軌跡が有する開先角度Ｓが互いに相違し、又は円弧軌跡が有する開先角度Ｓと直線軌跡が有する開先角度が相違することを妨げない。

本発明の一実施の形態に係る加工装置の構成の概略を示す図である。本発明の一実施の形態に係るトーチ保持部材の構成を示す図である。本発明に係る開先角度の構成の概略を示す斜視図であり、（Ａ）は直交座標系に基づく場合を、（Ｂ）は極座標系に基づく場合を示す図である。本発明の一実施形態に係る制御プログラムのフローチャートを示す図である。本発明の一実施形態に係る加工点と開先角度の関係を示す図である。

符号の説明

Ｏ１トーチ軸線
Ｃ角度（偏角）
Ｖトーチの移動速度
Ｓ開先角度
１加工装置
２トーチ
１０トーチ保持部材
１１基台
１２パンタグラフ
１２Ｌリンク
１４Ａ軸受
１４Ｂ軸受
１４Ｃ回転軸
１５ＸＸ軸方向駆動部
１５ＹＹ軸方向駆動部
１６ＡＡ軸モータ
１６ＢＢ軸モータ
２２ＣＮＣ制御部
２６制御プログラム
２８ドライバ（駆動制御部）

Claims

Ｘ軸と該Ｘ軸と直交するＹ軸とからなるＸＹ面に沿って形成された定盤と、
前記定盤の上方に配置され、トーチ軸線と被加工材との交点に加工点を形成させて前記トーチ軸線方向に被加工材を加工するトーチと、
前記トーチを前記Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸方向駆動部と、
前記ＸＹ面に垂直なＺ軸と前記Ｙ軸とから構成されるＹＺ面内において、前記トーチを前記Ｘ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＡ軸回動角度を付与するＡ軸駆動部と、
前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とから構成されるＸＺ面内において、前記トーチを前記Ｙ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＢ軸回動角度を付与するＢ軸駆動部と、
前記トーチを保持し、前記トーチ軸線の前記加工点側を中心として所定の向きに回動自在とするトーチ保持部材と、
前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動するＣＮＣ制御部と、制御プログラムとを備え、
前記ＣＮＣ制御部は、現在の前記トーチ軸線と被加工材との交点の座標位置と、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを検出可能とされ、
前記ＮＣプログラムに記述されたトーチの移動速度と、円弧軌跡上に該移動速度に対応して設けられた前記加工点が通過する所要通過点のＸＹ座標位置と、該ＸＹ軸座標位置において前記トーチ軸線に所定の開先角度を形成させるための前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とに基づいて、前記所要通過点の間の前記ＸＹ座標位置と、前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とを直線補間により算出するとともに、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動して前記トーチ軸線を所定の方向に向けつつ前記加工点を前記円弧軌跡に沿って移動可能とする加工装置のトーチの開先角度制御方法であって、
前記制御プログラムは、
現在のトーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸回動角度ＢＭと、トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓとを前記ＣＮＣ制御部から読み取り、
前記円弧軌跡を一部とする円の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系における前記加工点の偏角Ｃを前記ＣＮＣ制御部から読み取り、
前記加工点が通過した最新の通過点の座標位置を表示する偏角Ｃから、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴと、Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとを算出し、
前記Ａ軸回動角度ＡＭ及び前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、前記Ｂ軸回動角度ＢＭ及び前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとから、それぞれのインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢを算出し、
前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを前記Ａ軸回動角度ＡＭに置き換えるとともに前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを前記Ｂ軸回動角度ＢＭに置き換え、
前記制御プログラムのスキャンタイムｔと、前記インクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢとに基づいて、Ａ軸回動速度ＶＡ及びＢ軸回動速度ＶＢを算出し、
前記インクリメンタル移動量ｄＡと前記Ａ軸回動速度ＶＡとからなるＡ軸制御データ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＢと前記Ｂ軸回動速度ＶＢとからなるＢ軸制御データを前記ＣＮＣ制御部に格納し、
前記Ａ軸制御データに基づいて前記Ａ軸駆動部を駆動させるＡ軸制御指令、及び前記Ｂ軸制御データに基づいて前記Ｂ軸駆動部を駆動させるＢ軸制御指令を行ない、
前記ＣＮＣ制御部に前記Ａ軸駆動部及び前記Ｂ軸駆動部を駆動させることを特徴とするトーチ開先角度の制御方法。
請求項１記載のトーチの開先角度の制御方法であって、
前記加工点が前記円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に到達するまでの間、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを置き換えた前記Ａ軸回動角度ＡＭと前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを置き換えた前記Ｂ軸回動角度ＢＭにより、
前記制御プログラムの２回目以降の実行が繰返されることを特徴とするトーチの開先角度の制御方法。
Ｘ軸と該Ｘ軸と直交するＹ軸とからなるＸＹ面に沿って形成された定盤と、
前記定盤の上方に配置され、トーチ軸線と被加工材との交点に加工点を形成させて前記トーチ軸線方向に被加工材を加工するトーチと、
前記トーチを前記Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向駆動部と、
前記トーチを前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸方向駆動部と、
前記ＸＹ面に垂直なＺ軸と前記Ｙ軸とから構成されるＹＺ面内において、前記トーチを前記Ｘ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＡ軸回動角度を付与するＡ軸駆動部と、
前記Ｚ軸と前記Ｘ軸とから構成されるＸＺ面内において、前記トーチを前記Ｙ軸方向の軸線回りに回動して前記トーチ軸線にＢ軸回動角度を付与するＢ軸駆動部と、
前記トーチを保持し、前記トーチ軸線の前記加工点側を中心として所定の向きに回動自在とするトーチ保持部材と、
前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動するＣＮＣ制御部と、制御プログラムとを備え、
前記ＣＮＣ制御部は、現在の前記トーチ軸線と被加工材との交点の座標位置と、Ａ軸回動角度と、Ｂ軸回動角度とを検出可能とされ、
ＮＣプログラムに記述された、トーチの移動速度と、円弧軌跡上に該移動速度に対応して設けられた前記加工点が通過する所要通過点のＸＹ座標位置と、該ＸＹ軸座標位置において前記トーチ軸線に所定の開先角度を形成させるための前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とに基づいて、前記所要通過点の間の前記ＸＹ座標位置と、前記Ａ軸回動角度及び前記Ｂ軸回動角度とを直線補間により算出するとともに、該ＸＹ座標位置と、該Ａ軸回動角度と、該Ｂ軸回動角度に基づいて、前記Ｘ軸方向駆動部と、前記Ｙ軸方向駆動部と、前記Ａ軸駆動部と、前記Ｂ軸駆動部とを駆動して前記トーチ軸線を所定の方向に向けつつ前記加工点を前記円弧軌跡に沿って移動可能とする加工装置のトーチの開先角度制御装置であって、
前記制御プログラムは、
現在のトーチ軸線Ｏ１のＡ軸回動角度ＡＭと、Ｂ軸回動角度ＢＭと、前記トーチ軸線Ｏ１の開先角度Ｓとを前記ＣＮＣ制御部から読み取るステップと、
前記円弧軌跡を一部とする円の中心座標位置（Ｘ０、Ｙ０）を原点とする極座標系における前記加工点の偏角Ｃを前記ＣＮＣ制御部から読み取るステップと、
前記加工点が通過した最新の通過点の座標位置を表示する偏角Ｃから、Ａ軸目標回動角度ＡＭＴとＢ軸目標回動角度ＢＭＴとを算出するステップと、
前記Ａ軸回動角度ＡＭ及び前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴ、前記Ｂ軸回動角度ＢＭ及び前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴとから、それぞれのインクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢを算出するステップと、
前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを前記Ａ軸回動角度ＡＭに置き換えるとともに前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを前記Ｂ軸回動角度ＢＭに置き換えるステップと、
前記制御プログラムのスキャンタイムｔ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＡ、ｄＢとに基づいて、Ａ軸回動速度ＶＡ、Ｂ軸回動速度ＶＢを算出するステップと、
前記インクリメンタル移動量ｄＡと前記Ａ軸回動速度ＶＡとからなるＡ軸制御データ、及び前記インクリメンタル移動量ｄＢと前記Ｂ軸回動速度ＶＢとからなるＢ軸制御データを前記ＣＮＣ制御部に格納するステップと、
前記ＣＮＣ制御部に、前記Ａ軸制御データに基づいて前記Ａ軸駆動部を駆動させるＡ軸制御指令、及び前記Ｂ軸制御データに基づいて前記Ｂ軸駆動部を駆動させるＢ軸制御指令を行なうステップとを備えることを特徴とするトーチの開先角度の制御装置。
請求項３に記載のトーチの開先角度の制御装置であって、
前記制御プログラムは、
前記加工装置が自動運転中であることを判別するとともに前記自動運転中である場合に実行を繰返すステップを備え、
前記自動運転は、前記Ａ軸目標回動角度ＡＭＴを置き換えた前記Ａ軸回動角度ＡＭと前記Ｂ軸目標回動角度ＢＭＴを置き換えた前記Ｂ軸回動角度ＢＭにより、前記加工点が前記円弧軌跡の終点座標位置（Ｘ１、Ｙ１）に到達するまで２回目以降の実行が継続されることを特徴とするトーチの開先角度の制御装置。