機械動作が X-Definition クラスプラズマの性能に与える影響を理解する

投稿日 2019/09/13
投稿者 Hypertherm

現在 XPR™ システムの一部として提供している Hypertherm の X-Definition® クラスプラズマは、複数年にわたる長期の技術開発、検証、および試験に基づく先端技術を駆使した、極めて高度で洗練された切断プロセスです。ただし、それだけでは、シートメタルや銅、エレクトロニクス、ワイヤー、ケーブル、ホース、バルブ、その他さまざまなコンポーネントの非常に優れた組み合わせに過ぎません。事実、それらのシステムは単独では役に立ちません。完全な切断装置に組み込まれて初めて、その価値を生み出し、利益をもたらすことができます。切断装置とその動作の性能は、装置に組み込まれる XPR システムの性能にとって非常に重要です。

それでは、機械動作とプラズマシステムの関係の重要性を理解していただくために役立つ例を挙げてみます。F1 レース用自動車のエンジンを持っているとします。それもエンジンだけが車庫のコンクリートの床に置かれています。支払いをしてエンジンを購入したものの、車に搭載して、フレーム、サスペンション、トランスミッションシステムに組み込んでいないため、その価値はまったくありません。それでは、その F1 用エンジンを標準的な乗用車に取り付けたとしましょう。どのような成果が得られるでしょうか?極めて優れたパフォーマンスを発揮するエンジンを、それほど優れていない自動車のフレームに取り付けたことになります。エンジンの性能は、その車のフレームやサスペンションのあらゆる欠点をさらに悪化させます。元々意図された目的に対しては優れた設計のフレームとサスペンションであっても、このエンジンはこれらの設計の限界をさらに超える性能を必要とします。その結果はもちろん好ましいものではありません。事実、この場合、乗用車のフレームと構成機器にはその用途に合った 2.5 または 3.0 リッターエンジンを搭載した方が、フレームと構成機器はより優れた性能を発揮します。

動作性能が優れていない切断装置や、低パフォーマンスのプラズマシステム向けに設計された切断装置に XPR システムを組み込むことは、得られるべき成果が得られないばかりか、プラズマシステムで発揮すべく設計された性能メリットが実現できなくなるという点でこの例に似ています。上記の車の例のように、低パフォーマンスのプラズマシステムを同程度の切断機に使用した方がより良い切断品質が得られることは確実です。

XPR システム内の X-Definition プロセスはアーク密度が 110 アンペア/平方ミリ 近くまで達しています。このような高性能アークは、アーク密度がより低い従来のプラズマアークと比べ、動作に関わる問題がより顕著になる傾向があります。また XPR システムは、より速い切断速度で高品質切断ができるように設計されています。機械がより早く追従する必要があればあるほど、より多くの機械動作に関わる問題が明らかになる傾向があります。

X-Definition クラスシステムを購入する際に考慮する必要がある主な動作要件にはどのようなものがあるのでしょう?以下は、1,270 mm/分 の中程度の速度でマシンを操作するときに考慮すべき主なガイドラインの一部です。

  • コーナー前後で最適な切断品質を得るためには、横または縦軸の速度超過を 10% 未満にする必要があります。
  • レール軸方向の加速度は、すべての True Hole® プロセスに対応できるよう少なくとも 40 mG にする必要があります。より高い加速度はサイクル時間を短縮し、アークがより早く最適な移動速度に到達できるようになります。より高い定格加速度は一般的により優れた動作性能を意味します。
  • 縦および横軸の追従誤差は、良好な切断品質と True Hole 切断のためプラズマスタートとストップのタイミングが機械動作と一致するように、0.25 mm 以下にする必要があります。
  • 両軸駆動門型機械の追従誤差は、レール方向の 2 軸がお互いに打消しあわずに一貫した結果が得られるように、0.08 mm 未満にする必要があります。
  • 経路からのずれ量は、高いテーブル精度を確保するため 6 mm の穴では 0.05 mm 以下にします。
  • 円形は、良品質/円形の穴が作成されるように 0.23 mm 未満にする必要があります。
  • XPR300 が提供するすべてのプロセスをフルに活用するためには、切断装置は 6,350 mm/分の速度でスムーズかつ正確に追従できる必要があります。

概要

最良の CNC とソフトウェアが装備されていても、XPR プラズマシステムが組み込まれた切断装置で必ず最良な切断が得られるとは限りません。切断装置自体の品質と能力は非常に重要です。XPR システムへの投資効果を最大限化するためには、その性能に対応できるように設計された切断装置への投資も必要です。ご希望の成果が得られるようにするためには、機械動作性能について質問し、切断する部品のプログラムを機械メーカーにお伝えいただく必要があります。また、XPR システムに合った動作性能のコストも高くなりますが、二次作業の低減、より優れた操作の柔軟性、生産性の向上、そして全体的な運用コストの低下などによって投資以上の効果が得られます。

 

投稿日 2019/09/13
投稿者 Hypertherm