JP2001030078A - 熱切断機の倣い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自由曲線を有するワークの開先加工等の斜め
切断を可能とし、操作が簡単で、かつ安価な熱切断機の
倣い装置を提供する。 【解決手段】 テンプレートの外周面を接触転動するス
タイラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱
切断機の倣い装置において、同一のテンプレート(50)の
外周面に同時に転動自在に接触し、互いに平行で、かつ
所定間隔離間した回転軸(26，26)を有する１対のスタイ
ラスローラ(27，27)と、１対のスタイラスローラ(27，2
7)の両回転軸(26，26)を含む面に垂直で、かつ両回転軸
(26，26)間の略中央に位置するトーチ面上に軸心を有す
る熱切断トーチ(40)とを備える。開先角度に応じて、前
記トーチ面上に熱切断トーチ(40)を傾斜させて支持する
支持部を備えてもよい。オフセット規制手段の規制ロー
ラでテンプレートの外周面を倣う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トーチを移動させ
て鋼板等を切断する熱切断機の倣い装置に関し、特には
開先切断に好適な熱切断機の倣い装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等を切断するときに、テンプレート
を使用した倣い方式によるガス切断、プラズマ切断及び
レーザ切断による熱切断加工が行われている。図９は、
従来のテンプレートを使用した倣い熱切断機を示す。こ
の倣い熱切断機は、テンプレート６０の外周面を倣い運
動する１個のスタイラスローラ６１の回転軸と熱切断ト
ーチ４０の軸心とを同一直線上に設定し、スタイラスロ
ーラ６１及び熱切断トーチ４０が同一本体部材６３に取
着されている。切断作業時には、スタイラスローラ６１
がテンプレート６０の外形形状に倣って移動すると、こ
の移動に伴って熱切断トーチ４０が同じ経路で移動して
テンプレート６０と同形のワークを製作する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下のような問題がある。鋼板等に
溶接接合のための開先を形成する場合、図９に示す倣い
熱切断機では、１個のスタイラスローラ６１による倣い
方式のためテンプレート６０の外形のみしか倣うことが
できず、外形の法線方向、つまり開先方向を倣うことは
できない。したがって、熱切断トーチ４０を傾けて開先
を形成するための斜め切断加工を行うことができない。
さらに、近年は、自由曲線を持った切り板部材に開先加
工を必要とするものも多くある。自由曲線の開先加工
は、従来、刃物をもった開先専用機械による加工、多関
節型ロボットによる加工、又は手作業による加工等が行
われている。しかしながら、これらの加工に使用する開
先専用機械や多関節型ロボット等の装置はいずれも簡便
な装置ではないので、その操作や取り扱いが複雑で、煩
雑であり、また、機械と装置が高価であるという問題が
ある。

【０００４】本発明は上記の問題点に着目してなされた
ものであり、自由曲線を有するワークの開先加工等の斜
め切断を可能とし、操作が簡単で、かつ安価な熱切断機
の倣い装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記目的
を達成するために、本発明に係る熱切断機の倣い装置の
第１発明は、テンプレートの外周面を接触転動するスタ
イラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱切
断機の倣い装置において、同一のテンプレートの外周面
に同時に転動自在に接触し、互いに平行で、かつ所定間
隔離間した回転軸を有する１対のスタイラスローラと、
１対のスタイラスローラの両回転軸を含む面に垂直で、
かつ両回転軸間の略中央に位置するトーチ面上に軸心を
有する熱切断トーチとを備えた構成としている。

【０００６】第１発明によると、互いに平行で、かつ所
定間隔離間した回転軸を有する１対のスタイラスローラ
の両回転軸間の略中央に位置するトーチ面上に軸心を有
する熱切断トーチを設ける。これにより、１対のスタイ
ラスローラが自由曲線を有するテンプレートの外周面を
接触転動するときに、熱切断トーチの軸心が常にテンプ
レートの自由曲線の法線方向を向くようになる。したが
って、熱切断トーチの軸心をこの自由曲線の法線方向に
向けて切断できるので、テンプレートの倣いにより自由
曲線の外周を有するワークを切断できる。また、簡単な
構造で倣い装置が構成されるので、操作が簡単であり、
安いコストで製作できる。

【０００７】また第２発明は、テンプレートの外周面を
接触転動するスタイラスローラにより熱切断トーチの移
動軌跡を倣う熱切断機の倣い装置において、同一のテン
プレートの外周面に同時に転動自在に接触し、互いに平
行で、かつ所定間隔離間した回転軸を有する１対のスタ
イラスローラと、１対のスタイラスローラの両回転軸を
含む面に垂直で、かつ両回転軸間の略中央に位置するト
ーチ面上に軸心を有する熱切断トーチと、開先角度に応
じて、前記トーチ面上に熱切断トーチを傾斜させて支持
する支持部とを備えた構成としている。

【０００８】第２発明によると、互いに平行で、かつ所
定間隔離間した回転軸を有する１対のスタイラスローラ
の両回転軸間の略中央に位置するトーチ面上に、軸心を
有する熱切断トーチを設ける。これにより、１対のスタ
イラスローラが自由曲線を有するテンプレートの外周面
を接触転動するときに熱切断トーチの軸心が常にテンプ
レートの外周面の自由曲線の法線方向を向くようにな
る。しかも、熱切断トーチは、開先角度に応じて熱切断
トーチの軸心をトーチ面内で傾斜させて支持されてい
る。したがって、ワークの自由曲線の外周に沿って１対
のスタイラスローラを接触転動させることにより、容易
にワークの開先加工等の斜め切断ができる。これによ
り、開先形状及び開先寸法精度の優れた開先切断加工
を、簡単な構成で、安いコストの倣い装置で行うことが
できる。

【０００９】第３発明は、第１又は第２発明において、
スタイラスローラは、テンプレートの外周面を磁気によ
り接触転動する磁石式である。

【００１０】第３発明によると、１対のスタイラスロー
ラがテンプレートの外周面に磁力により引きつけられて
接触しながら転動する。したがって、スタイラスローラ
はテンプレートの外周面に確実に接触しながら自由曲線
に沿って回転し移動するので、第１又は２発明の作用及
び効果に加えて、熱切断トーチの移動軌跡は正確にテン
プレートと同一の形状となり、所望する形状の切断又は
開先切断加工を精度良く行うことができる。

【００１１】第４発明は、第１、２又は３発明におい
て、１対のスタイラスローラをそれぞれ同一の回転方向
へ回転させる回転駆動手段を、少なくとも一方のスタイ
ラスローラに備えた構成としている。

【００１２】第４発明によると、回転駆動手段により１
対のスタイラスローラをそれぞれ同一の回転方向へ回転
させるので、各スタイラスローラはテンプレートの外周
面に確実に接触しながら、かつ移動速度がばらつくこと
なく一定に自由曲線に沿って回転し移動できる。したが
って、第１、２又は３発明の効果に加えて、安定した切
断速度で熱切断トーチが移動するので、所望する形状の
切断又は開先切断加工を切断面品質が良く、かつ精度良
く行うことができる。

【００１３】第５発明は、第２発明において、開先角度
に応じて、前記トーチ面上に熱切断トーチを傾斜自在と
した構成としている。

【００１４】第５発明によると、第２発明の作用及び効
果に加えて、所望の開先角度に応じて熱切断トーチの軸
心を自在に傾斜させて開先切断加工できる。したがっ
て、自由曲線の外周を有するワークを開先加工等の斜め
切断を行うとき、熱切断トーチの軸心をこの自由曲線の
法線方向に向けるようにし、かつ開先角度を自由に設定
して切断できるので、ワークの板厚や必要な溶接強度に
適合した開先形状に切断加工できる。この結果、自由曲
線の外周を有するワークの、外周のみの加工は勿論のこ
と、種々な種類の開先加工をも精度良く行うことができ
る。

【００１５】さらに第６発明は、テンプレートの外周面
を接触転動するスタイラスローラにより熱切断トーチの
移動軌跡を倣う熱切断機の倣い装置において、同一のテ
ンプレートの外周面に同時に転動自在に接触し、互いに
平行で、かつ所定間隔離間した回転軸を有する１対のス
タイラスローラと、１対のスタイラスローラの両回転軸
を含む面に垂直で、かつ両回転軸間の略中央に位置する
トーチ面上に軸心を有する熱切断トーチと、前記トーチ
面上に軸心を有し、かつ前記両回転軸と平行なローラ軸
に回転自在に取着された規制ローラと、規制ローラのロ
ーラ軸を装着し、両回転軸間を結ぶ線の垂直方向に１対
のスタイラスローラに対して接離自在とされ、かつテン
プレートの方向に所定の付勢力にて押し付けられたオフ
セット規制手段とを備えた構成としている。

【００１６】第６発明によると、互いに平行で、かつ所
定間隔離間した回転軸を有する１対のスタイラスローラ
の両回転軸間の略中央に位置するトーチ面上に、軸心を
有する熱切断トーチを設ける。これにより、１対のスタ
イラスローラが自由曲線を有するテンプレートの外周面
を接触しながら転動するときに、熱切断トーチの軸心が
常にテンプレートの外周面の法線方向を向くようにな
る。しかも、テンプレートの外周面を形成する自由曲線
の曲率半径により、テンプレートの自由曲線と所定間隔
離間した１対のスタイラスローラとが接触する二つの点
を結んだ線と，この自由曲線の両スタイラスローラの中
間位置、即ち規制ローラの位置との間にオフセットが生
ずるが、１対のスタイラスローラの回転軸を結ぶ直線に
垂直方向に１対のスタイラスローラに対して接離自在と
された規制ローラを設けたので、前記オフセットをこの
規制ローラで倣い取って補正することができる。したが
って、熱切断トーチは、その軸心をテンプレートの外周
面の法線方向に常に正確に向けて、かつ外周面に確実に
沿って回転し移動して倣うことができる。この結果、ワ
ークを高精度に倣って切断でき、しかも構造が簡単で、
製作コストを低減できる。

【００１７】また第７発明は、テンプレートの外周面を
接触転動するスタイラスローラにより熱切断トーチの移
動軌跡を倣う熱切断機の倣い装置において、同一のテン
プレートの外周面に同時に転動自在に接触し、互いに平
行で、かつ所定間隔離間した回転軸を有する１対のスタ
イラスローラと、１対のスタイラスローラの両回転軸を
含む面に垂直で、かつ両回転軸間の略中央に位置するト
ーチ面上に軸心を有する熱切断トーチと、開先角度に応
じて、前記トーチ面上に熱切断トーチを傾斜させて支持
する支持部と、前記トーチ面上に軸心を有し、かつ前記
両回転軸と平行なローラ軸に回転自在に取着された規制
ローラと、規制ローラのローラ軸を装着し、両回転軸間
を結ぶ線の垂直方向に１対のスタイラスローラに対して
接離自在とされ、かつテンプレートの方向に所定の付勢
力にて押し付けられたオフセット規制手段とを備えた構
成としている。

【００１８】第７発明によると、互いに平行で、かつ所
定間隔離間した回転軸を有する１対のスタイラスローラ
の両回転軸間の略中央に位置するトーチ面上に、軸心を
有する熱切断トーチを設ける。これにより、１対のスタ
イラスローラが自由曲線を有するテンプレートの外周面
を接触しながら転動するときに、熱切断トーチの軸心が
常にテンプレートの外周面の法線方向を向くようにな
る。このとき熱切断トーチの軸心をトーチ面内に傾斜さ
せて熱切断トーチは支持されているので、開先切断加工
を容易に、精度よく行うことができる。さらに、テンプ
レートの自由曲線と所定間隔離間した１対のスタイラス
ローラとが接触する二つの点を結んだ線と、この自由曲
線の両スタイラスローラの中間位置、即ち規制ローラの
位置との間に生ずるオフセットを、１対のスタイラスロ
ーラの回転軸を結ぶ直線に垂直方向に１対のスタイラス
ローラに対して接離自在とされた規制ローラにより倣い
取って補正することができる。したがって、熱切断トー
チは、その軸心をテンプレートの外周面の法線方向に向
けて、開先角度に対応させて傾けて、かつ外周面に確実
に沿って回転し移動して倣うことができる。この結果、
自由曲線の外周を有するワークの開先加工等の斜め切断
が高精度に行え、しかも構造が簡単で、製作コストを低
減できる。

【００１９】第８発明は、第６又は７発明において、ス
タイラスローラは、テンプレートの外周面を磁気により
接触転動する磁石式である。

【００２０】第８発明によると、１対のスタイラスロー
ラがテンプレートの外周面に磁力により引きつけられて
接触転動する。したがって、スタイラスローラはテンプ
レートの外周面に確実に接触しながら自由曲線に沿って
回転し移動するので、第６又は７発明の作用及び効果に
加えて、熱切断トーチの移動軌跡は正確にテンプレート
と同一の形状となり、所望する形状の切断又は開先切断
加工を精度良く行うことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して実施形態
を詳細に説明する。図１は、本発明に係わる倣い装置を
備えた熱切断機の全体図を示している。熱切断機１の下
部にはベース２が配設されており、ベース２の端部は複
数の調整ボルト３により設置台上に水平に設置されるよ
うに調整自在に取り付けられている。このベース２の上
部には、ポスト４がベース２に略垂直に立設されてい
る。ポスト４の外形は丸形又は角形をなしており、ホル
ダ５はポスト４の外形と略同一形状の嵌挿孔を有してポ
スト４を嵌挿している。ポスト４の側面には軸方向にラ
ック４ａが取着されている。また、ホルダ５の内部には
図示しないピニオンが配設され、このピニオンがポスト
４のラック４ａと係合している。

【００２２】ホルダ５の外側面には前記ピニオンと連結
されたハンドル６ａが回動自在に配設されていて、この
ハンドル６ａを正逆方向に回転させてピニオンを回転す
ることにより、ホルダ５を上昇又は下降させるようにな
っている。ホルダ５の側面のハンドル６ａ近傍には、ハ
ンドル６ａの回転をロックするロック７ａが設けられて
いる。ロック７ａによってハンドル６ａを固定すること
によりホルダ５内のピニオンの回転は固定され、ホルダ
５はポスト４の所定の位置に保持される。また、ホルダ
５の外側面には支持部５ａが設けられており、支持部５
ａには上下方向に設けられたピン孔に挿入されたピン１
２によって水平方向に揺動自在に第１アーム１１の基端
部が取着されている。第１アーム１１の先端部には第２
アーム１３の基端部がピン１４により水平方向に揺動自
在に取着されている。

【００２３】第２アーム１３の先端部には、回動自在と
した１対のスタイラスローラ２７，２７を有する倣い部
Ｓが設けられている。第２アーム１３の下部にはサーボ
モータ２０が取着されており、サーボモータ２０の出力
軸は、詳細は後述するギア列を介して１対のスタイラス
ローラ２７，２７の回転軸に連結されている。倣い部Ｓ
は１対のスタイラスローラ２７，２７間の中央位置を中
心に水平方向に回動自在となっている。１対のスタイラ
スローラ２７，２７の中央位置には詳細は図２により後
述する規制ローラ３５が回転自在に設けられている。倣
い部Ｓの上部中央にはトーチアーム３６に連結された部
材（後述）が第２アーム１３の長手方向に摺動自在に支
持されており、トーチアーム３６に連結された部材に前
記規制ローラ３５が回転自在に取着されている。トーチ
アーム３６の下端にはトーチホルダ４１が取着されてい
る。サーボモータ２０の回転方向及び速度を制御する操
作盤５６が、前記ホルダ５の前面に配設されている。

【００２４】さらに、ポスト４には、ホルダ５よりも上
方の位置に、ポスト４の外形と略同一形状の嵌挿孔を有
してポスト４に嵌挿したホルダ８が設けられている。ホ
ルダ８の内部には、ホルダ５と同様の図示しないピニオ
ンが配設されており、このピニオンがポスト４のラック
４ａと係合している。また、ホルダ８の外側面には、こ
のピニオンと連結されたハンドル６ｂが配設されてい
て、このハンドル６ｂを正逆方向に回転させてピニオン
を回転することにより、ホルダ８を上昇又は下降させる
ようになっている。ホルダ８の側面のハンドル６ｂ近傍
には、ハンドル６ｂの回転をロックするロック７ｂが設
けられている。ロック７ｂによりハンドル６ｂを固定す
ることにより、ホルダ８内のピニオンの回転は固定さ
れ、ホルダ８はポスト４の所定の位置に保持される。

【００２５】ホルダ８の側面部には水平方向に延設され
た支持部８ａが設けられており、支持部８ａに長手方向
（つまり水平方向）に設けた孔８ｂには同孔８ｂと同一
形状の外形を有する保持軸１５の基端部が挿入されてい
る。保持軸１５はホルダ８の孔８ｂの中で水平方向に摺
動自在となっており、保持軸１５は水平方向の所定位置
で位置決めねじ１６によりホルダ８の支持部８ａに固定
されるようにしている。保持軸１５の先端部には、テン
プレート５０を所定位置に固定して支持するためのテン
プレート固定具５１が保持軸１５の軸上に摺動自在に取
り付けられている。テンプレート固定具５１はテンプレ
ート固定具５１の上部に設けられたロック５２により位
置決めされる。テンプレート固定具５１の下面には、テ
ンプレート５０を取着するためのロックハンドル５３が
締着されている。なお、テンプレート５０の材質は磁性
体が好ましい。

【００２６】また、ポスト４の上部に、ポール９の一端
部が固着されている。ポール９はポスト４の上方に伸び
て設けられており、ポール９の他端部には保持具１０が
取着され、保持具１０は後述する熱切断トーチ４０に接
続されたトーチケーブル５５を保持している。熱切断ト
ーチ４０は、前記トーチホルダに開先角度を変更自在に
取着されている。

【００２７】図２は、第２アーム１３の先端部に設けた
スタイラスローラの回転駆動手段の詳細を示している。
図３は図２のＡ−Ａ断面図を示している。以下図２、図
３に基づいて説明する。第２アーム１３の先端部の下面
に減速機付のサーボモータ２０が取着されている。この
サーボモータ２０の出力軸２０ａは、第２アーム１３の
先端部に上下方向に設けられた孔１３ａ内に突出してい
る。この孔１３ａの上部に軸受け２１が取着されてい
て、この軸受け２１に駆動歯車軸２２が軸支されてい
る。そして駆動歯車軸２２の下部とサーボモータ２０の
出力軸２０ａはカップリング２３により連結されてい
る。第２アーム１３の先端部の上方には、ケース２４が
配設されており、ケース２４はケース２４の上部と下部
に配設された軸受け２５ａ、２４ａを介して駆動歯車軸
２２により軸支されている。２つの軸受け２５ａ、２４
ａの間の駆動歯車軸２２には、歯車２２ａが装着されて
いる。

【００２８】第２アームの基端部から見て駆動歯車軸２
２の左右に１対の回転軸２６，２６がそれぞれの軸心を
平行に並設されており、１対の回転軸２６，２６は、そ
れぞれケース２４の上部及び下部に配設された軸受け２
５ｂ、２５ｃ及び軸受け２４ｂ、２４ｃを介してケース
２４に取着されている。１対の回転軸２６，２６にそれ
ぞれ歯車２８、２８が装着されており、駆動歯車軸２２
の歯車２２ａと回転軸２６，２６の歯車２８、２８とは
噛合っている。回転軸２６，２６の上部は、ケース２４
の上部を貫通して上方に突出しており、この突出部に１
対のスタイラスローラ２７，２７がそれぞれ装着されて
いる。歯車２２ａから歯車２８，２８への減速比はそれ
ぞれ等しく設定されている。したがって、サーボモータ
２０の出力軸２０ａの回転は左右１対のスタイラスロー
ラ２７，２７に伝達されると共に、その回転方向及び速
度が等しくなるようにしている。また、スタイラスロー
ラ２７，２７の材質は磁石としている。

【００２９】また、第２アームの基端側から見てケース
２４の後側面にベースプレート２９が固着されている。
ベースプレート２９及びケース２４の両側面には、第２
アーム側の上下方向中央部に凹状切り欠き部を有する１
対のブラケット３０，３０の下部が取着されている。こ
の１対のブラケット３０，３０の上部間にリニアスライ
ド３２が取着されている。リニアスライド３２は、ホル
ダ３２ａ、スライド３２ｂ及びボールベアリング３２ｃ
により構成されている。ホルダ３２ａは、前記１対の回
転軸２６，２６により形成される面に垂直で、かつ下方
に開口した水平な溝を有しており、この溝の両壁に設け
たボールベアリング３２ｃを介して摺動自在にスライド
３２ｂを懸架している。このスライド３２ｂの下面にプ
レート３３が締着されており、プレート３３の下面で、
かつ１対の回転軸２６，２６の中間位置に、下方に突出
するローラ軸３４が１対の回転軸２６，２６と平行に締
着されている。ローラ軸３４には、規制ローラ３５が回
転自在に取り付けられている。

【００３０】プレート３３は第２アーム１３と反対側の
端部がスライド３２ｂより突出しており、プレート３３
のこの突出部の下面には上下方向に伸びたトーチアーム
３６の上部が取着されている。トーチアーム３６の上部
には水平方向に貫通した孔３６ａが設けられており、こ
の孔３６ａに嵌挿した押しつけ棒３１が駆動歯車軸２２
と直交する方向にベースプレート２９に締着されてい
る。押しつけ棒３１の先端部の拡径部とトーチアーム３
６の外面３６ｂとの間にスプリングシート３７，３７を
介してスプリング３８が挿入されている。そして、スプ
リング３８の付勢力によりトーチアーム３６及びプレー
ト３３を介して、規制ローラ３５は１対の回転軸２６，
２６の軸心の中間を、１対の回転軸２６，２６により形
成される面に垂直な方向に押しつけられている。上記構
成により、トーチアーム３６（熱切断トーチ４０）は１
対のスタイラスローラ２７，２７の回転軸２６，２６を
含む面の法線方向を正確に向いた状態でテンプレート５
０を倣うことができるようになっている。（詳細は後述
の図７，８の説明を参照）

【００３１】図４はトーチアーム３６の下部の熱切断ト
ーチ支持部の詳細を示し、図５は図４のＢ−Ｂ断面図を
示している。以下図４、図５に基づいて説明する。トー
チアーム３６の下部にリニアスライド３２の摺動方向に
向けて突設されたプレート３６ｃは上下方向に幅広で、
かつ鉛直面に平行な面３６ｄを有しており、この面３６
ｄには押さえプレート４３及びネジ付固定軸４４が取着
されている。押さえプレート４３は断面がＬ形で、かつ
側面視円弧状に形成されており、このＬ形角部の形成す
る円弧４３ａの曲率半径の中心Ｏ1は所定位置に設定さ
れている。プレート３６ｃの側面には、押さえプレート
４３の円弧４３ａと同一中心Ｏ1を曲率半径の中心に設
定された円弧状の外側端面４２ａを有する調整プレート
４２が、外側端面４２ａを押さえプレート４３の円弧４
３ａに摺動自在に当接させて取着されている。

【００３２】調整プレート４２の中央部分には、外側端
面４２ａの曲率半径の中心Ｏ1 と同一の中心Ｏ1 を有す
る側壁面４２ｂ1 ，４２ｂ2 により形成された円弧状の
切り欠き孔４２ｃが設けられており、調整プレート４２
はこの切り欠き孔４２ｃ内にネジ付固定軸４４を挿入し
てナット４５により固定される。調整プレート４２の先
端部の所定位置にはトーチホルダ４１がネジ４１ａによ
り取着されており、調整プレート４２とトーチホルダ４
１との間に熱切断トーチ４０が支持されている。トーチ
ホルダ４１により支持された熱切断トーチ４０の軸中心
は、中心Ｏ1 を通るように設定されている。さらに、中
心Ｏ1 は、熱切断トーチ４０の上方に配設している前記
１対のスタイラスローラ２７，２７の回転中心間を結ぶ
直線に垂直で、かつ規制ローラ３５の回転中心を通る線
と規制ローラ３５の外周面との交点を通る鉛直線上に位
置するようにしている。

【００３３】以下に、上記構成の熱切断機の倣い装置の
作用を説明する。まず、熱切断作業を開始するときの準
備作業について説明する。１対のスタイラスローラ２
７，２７をポスト４の軸心より最も離れた位置に設置す
る。すなわち、作業者は第１アーム１１と第２アーム１
３を揺動して、第１アーム１１と第２アーム１３が略一
直線状になっていることを確認する。次に、磁性体で製
作されたテンプレート５０をテンプレート固定具５１の
下面に取り付ける。このとき、テンプレート固定具５１
のテンプレート５０の取り付け位置からテンプレート５
０の外形側面までの最大長さの寸法を有する部分をスタ
イラスローラ２７，２７側に向けて配置し、ロックハン
ドル５３により締着する。その後、テンプレート固定具
５１を保持軸１５の長手方向に沿って摺動させ、テンプ
レート５０の外周面が１対のスタイラスローラ２７，２
７の外周面に当接するようにテンプレート固定具５１を
保持軸１５にロック５２により締着して位置決めする。
このとき、テンプレート固定具５１を保持軸１５の先端
側に摺動させてもテンプレート５０の外周面が１対のス
タイラスローラ２７，２７の外周面に接触しないときに
は、ホルダ８に挿入されている保持軸１５をスタイラス
ローラ側に引き出し、この引き出し長さを調整して保持
軸１５を位置決めねじ１６によりホルダ８に固定する。

【００３４】次に、熱切断トーチ４０の支持部分を調整
する。開先を形成せずに単なる切断作業を行なうときに
は、熱切断トーチ４０を被切断板材Ｗに対して垂直にな
るように調整プレート４２を押さえプレート４３の円弧
４３ａに沿って摺動してナット４５により固定する。被
切断板材Ｗの板厚によりトーチの高さ方向の位置を調整
するときには、トーチホルダ４１のねじ４１ａを緩めて
トーチの高さを調整後、ねじ４１ａによりトーチホルダ
４１を固定する。また、開先切断のときには、被切断板
材Ｗの板厚、開先角度、開先寸法（例えばルート厚さ）
に応じて、トーチ４０が所望の開先角度になるように調
整プレート４２を摺動してナット４５により固定する。
また、トーチの高さ方向の位置を調整するときは、トー
チホルダ４１のねじ４１ａによりトーチの高さを調整
後、トーチホルダ４１を固定する。以上で準備作業は終
了する。

【００３５】次に、倣い実行時の作用を説明する。図６
は、自由曲線を有するテンプレート５０の外周面を転動
するスタイラスローラの動きの説明図である。作業者が
操作盤５６の例えば図示しない運転開始押しボタンを操
作すると、操作盤５６からの切断開始指令によりサーボ
モータ２０が駆動され、駆動歯車軸２２、歯車２２ａ、
２８、２８及び回転軸２６，２６を介して１対のスタイ
ラスローラ２７，２７は共に図示の矢印Ｃの同一方向に
回転駆動される（図６では、矢印を一方向に示している
が正逆いずれでも回転できるようにしている）。

【００３６】磁石製の１対のスタイラスローラ２７，２
７が磁性体製のテンプレート５０の外周面に吸着接触し
て回転することにより、１対のスタイラスローラ２７，
２７がテンプレート５０の自由曲線を有する外周面を接
触転動する。この１対のスタイラスローラ２７，２７の
接触転動に伴い、スタイラスローラ２７，２７を装着し
ている回転軸２６，２６を支持しているケース２４も一
緒に旋回移動する。ケース２４の旋回に伴って第２アー
ム１３及び第１アーム１１もそれぞれ揺動し、スタイラ
スローラ２７，２７がテンプレート５０の外周面を旋回
移動する。スタイラスローラ２７，２７がテンプレート
５０の自由曲線の外周面に沿って旋回移動するとき、１
対のスタイラスローラ２７，２７の外接線に対する回転
中心距離（つまり、回転軸２６，２６の軸間距離）Ｄの
中間点からの垂線の方向は、常にその自由曲線の曲率の
半径Ｒの中心点Ｏr を指向している。

【００３７】スタイラスローラ２７，２７の接触転動に
伴い、ベースプレート２９に直交して取着されている押
しつけ棒３１も同様に旋回移動する。押しつけ棒３１は
トーチアーム３６の回転軸２６，２６に垂直な孔３６ａ
に嵌挿されているので、押しつけ棒３１が旋回移動する
と、トーチアーム３６も同様に旋回移動する。したがっ
て、スタイラスローラ２７，２７の接触転動に伴い、ト
ーチアーム３６の下部のプレート３６ｃに平行で、かつ
トーチ４０の軸心を通る鉛直面が１対のスタイラスロー
ラの外接線に対し直角方向を向くようにトーチアーム３
６が旋回移動する。

【００３８】また、押しつけ棒３１の先端部とトーチア
ーム３６との間に挿入されたスプリング３８の付勢力に
より規制ローラ３５の外周面がテンプレート５０の外周
面に当接している。規制ローラ３５の外周面とテンプレ
ート５０との当接点３５ａは、１対のスタイラスローラ
２７，２７の回転中心を結ぶ線に垂直で、かつ規制ロー
ラ３５の回転中心を通る線が規制ローラ３５の外周面と
交わる点である。したがって、この当接点３５ａの鉛直
線方向真下にある中心Ｏ1を、トーチ４０の軸心が通
る。この結果、トーチ４０によりテンプレート５０の外
周面に倣って切断できる。

【００３９】図７は、テンプレート５０の外方に向けて
凸状の外周面の２ヶ所で接触する１対のスタイラスロー
ラ２７，２７の中心軸の軸間距離Ｄの中間部分の法線方
向に生ずるオフセット量εを示している。図８は、テン
プレート５０の外方に向けて凹状の外周面の２ヶ所で接
触する１対のスタイラスローラ２７，２７の中心軸の軸
間距離Ｄの中間部分の法線方向に生ずるオフセット量ε
を示している。図７、８に示すように、１対のスタイラ
スローラ２７，２７の外周面とテンプレート５０の外周
面との当接点間を結ぶ線に垂直で、かつ両当接点間の中
点を通る線は、規制ローラ３５の前記当接点３５ａと、
テンプレート５０の外周面の曲率半径の中心Ｏ2とを通
る。したがって、当接点３５ａの真下の前記中心Ｏ1と
トーチ４０の軸心とを含む平面は、常に中心Ｏ2 を通
る。この結果、トーチ４０の軸芯はテンプレート５０の
自由曲線の法線方向を向くことになり、調整プレート４
２が摺動することにより、設定した開先角度αにて開先
切断が可能となる。以上のようにテンプレート５０の自
由曲線の外周面を１対のスタイラスローラ２７，２７は
接触転動し、トーチアーム３６の規制ローラ３５により
１対のスタイラスローラ２７，２７間の中点での法線方
向に生ずる自由曲線のオフセット量を修正しながら、ト
ーチ４０はテンプレート５０の外周面と同一の軌跡を移
動すると共に、所定の設定開先αで切断できる。

【００４０】本発明の効果を以下に説明する。テンプレ
ートの外周面に沿って接触転動する１対のスタイラスロ
ーラとの接線に生ずるオフセット量を補正し、正確にテ
ンプレート形状に倣うように設けたトーチアームの規制
ローラにより、トーチの旋回中心の移動軌跡をテンプレ
ートの外周面と同一形状にできる。しかも、調整プレー
トを摺動させてトーチホルダの傾斜角度を略垂直に設定
し、トーチホルダによるトーチの取り付け位置を変える
ことによって、ワークに対してトーチの支持高さを容易
に変えることができるので、通常の切断作業のときに
は、トーチをワークに対して垂直になるように支持して
熱切断ができる。開先切断加工のときは、調整プレート
を摺動させてトーチホルダの傾斜角度を変えることによ
り、トーチの傾斜角度をワークに対して所望の開先角度
になるように支持して開先切断ができる。このように同
一のテンプレートを使用して、切断と開先加工ができ
る。

【００４１】さらに、１対のスタイラスローラによりト
ーチアームの下部に支持されているトーチが常にワーク
の自由曲線の法線方向を向くようにしたので、自由曲線
の開先を精度良く加工することができる。そして、本倣
い装置は、自由曲線を有するテンプレートの外周面を転
動する１対のスタイラスローラと、オフセット量を補正
してテンプレートへの当接性を向上させた規制ローラ
と、これらを支持するいくつかのアームとを有する簡単
な装置であり、トーチの傾斜角度を変更する機構もねじ
止めと摺動部を有する簡単な構造としたので倣い装置の
製作コストを低減でき、よって操作が簡単で、安価な熱
切断機の倣い装置を得ることができる。

【００４２】なお、上記実施形態では、１対のスタイラ
スローラ２７，２７には共に回転駆動手段、例えば駆動
歯車軸２２の歯車２２ａに噛合うそれぞれの歯車２８，
２８を設けた例を示したが、本発明はこれに限定するも
のではない。すなわち、１対のスタイラスローラ２７，
２７の内少なくともいずれか一方が駆動されるように駆
動手段を設け、この場合他方は自由に回転自在とされて
いればよく、これによって前述と同様の作用及び効果が
得られることは勿論である。

【００４３】本発明によると、特に自由曲線を有する厚
板の溶接構造物を多種少量生産するときに、磁性体であ
る鋼板を用いてテンプレートを手間をかけずに簡単に製
作し、このテンプレートを使用して容易に切断と開先切
断加工ができる。したがって厚板切断及び開先切断加工
の製作費低減と製作期間の短縮化を図ることができると
共に、自由曲線の開先形状及び開先寸法加工精度を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱切断機の倣い装置の側面図であ
る。

【図２】スタイラスローラの回転駆動手段の詳細説明図
を示す。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図を示す。

【図４】熱切断トーチ支持部の詳細図を示す。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図を示す。

【図６】スタイラスローラの動きの説明図である。

【図７】１対のスタイラスローラの作用の説明図であ
る。

【図８】１対のスタイラスローラの作用の説明図であ
る。

【図９】従来のテンプレートを使用した倣い熱切断機を
示す。

【符号の説明】

１…熱切断機、２…ベース、４…ポスト、５、８…ホル
ダ、１１…第１アーム、１２、１４…ピン、１３…第２
アーム、１５…保持軸、１６…位置決めねじ、２０…サ
ーボモータ、２２…駆動歯車軸、２４…ケース、２６…
回転軸、２７…スタイラスローラ、３１…押しつけ棒、
３２…リニアスライド、３３…プレート、３４…ローラ
軸、３５…規制ローラ、３６…トーチアーム、３８…ス
プリング、４０…熱切断トーチ、４１…トーチホルダ、
４２…調整プレート、４３…押さえプレート、５０…テ
ンプレート、５１…テンプレート固定具。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テンプレートの外周面を接触転動するス
   タイラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱
   切断機の倣い装置において、 同一のテンプレート(50)の外周面に同時に転動自在に接
   触し、互いに平行で、かつ所定間隔離間した回転軸(2
   6，26)を有する１対のスタイラスローラ(27，27)と、 １対のスタイラスローラ(27，27)の両回転軸(26，26)を
   含む面に垂直で、かつ両回転軸(26，26)間の略中央に位
   置するトーチ面上に軸心を有する熱切断トーチ(40)とを
   備えたことを特徴とする熱切断機の倣い装置。
2. 【請求項２】 テンプレートの外周面を接触転動するス
   タイラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱
   切断機の倣い装置において、 同一のテンプレート(50)の外周面に同時に転動自在に接
   触し、互いに平行で、かつ所定間隔離間した回転軸(2
   6，26)を有する１対のスタイラスローラ(27，27)と、 １対のスタイラスローラ(27，27)の両回転軸(26，26)を
   含む面に垂直で、かつ両回転軸(26，26)間の略中央に位
   置するトーチ面上に軸心を有する熱切断トーチ(40)と、 開先角度に応じて、前記トーチ面上に熱切断トーチ(40)
   を傾斜させて支持する支持部とを備えたことを特徴とす
   る熱切断機の倣い装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の熱切断機の倣い装
   置において、 スタイラスローラは、テンプレート(50)の外周面を磁気
   により接触転動する磁石式であることを特徴とする熱切
   断機の倣い装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の熱切断機の倣
   い装置において、 １対のスタイラスローラ(27，27)をそれぞれ同一の回転
   方向へ回転させる回転駆動手段を、少なくとも一方のス
   タイラスローラ(27，27)に備えたことを特徴とする熱切
   断機の倣い装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の熱切断機の倣い装置にお
   いて、 開先角度に応じて、前記トーチ面上に熱切断トーチ(40)
   を傾斜自在としたことを特徴とする熱切断機の倣い装
   置。
6. 【請求項６】 テンプレートの外周面を接触転動するス
   タイラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱
   切断機の倣い装置において、 同一のテンプレート(50)の外周面に同時に転動自在に接
   触し、互いに平行で、かつ所定間隔離間した回転軸(2
   6，26)を有する１対のスタイラスローラ(27，27)と、 １対のスタイラスローラ(27，27)の両回転軸(26，26)を
   含む面に垂直で、かつ両回転軸(26，26)間の略中央に位
   置するトーチ面上に軸心を有する熱切断トーチ(40)と、 前記トーチ面上に軸心を有し、かつ前記両回転軸(26，2
   6)と平行なローラ軸(34)に回転自在に取着された規制ロ
   ーラ(35)と、 規制ローラ(35)のローラ軸(34)を装着し、両回転軸(2
   6，26)間を結ぶ線の垂直方向に１対のスタイラスローラ
   (27，27)に対して接離自在とされ、かつテンプレート(5
   0)の方向に所定の付勢力にて押し付けられたオフセット
   規制手段とを備えたことを特徴とする熱切断機の倣い装
   置。
7. 【請求項７】 テンプレートの外周面を接触転動するス
   タイラスローラにより熱切断トーチの移動軌跡を倣う熱
   切断機の倣い装置において、 同一のテンプレート(50)の外周面に同時に転動自在に接
   触し、互いに平行で、かつ所定間隔離間した回転軸(2
   6，26)を有する１対のスタイラスローラ(27，27)と、 １対のスタイラスローラ(27，27)の両回転軸(26，26)を
   含む面に垂直で、かつ両回転軸(26，26)間の略中央に位
   置するトーチ面上に軸心を有する熱切断トーチ(40)と、 開先角度に応じて、前記トーチ面上に熱切断トーチ(40)
   を傾斜させて支持する支持部と、 前記トーチ面上に軸心を有し、かつ前記両回転軸(26，2
   6)と平行なローラ軸(34)に回転自在に取着された規制ロ
   ーラ(35)と、 規制ローラ(35)のローラ軸(34)を装着し、両回転軸(2
   6，26)間を結ぶ線の垂直方向に１対のスタイラスローラ
   (27，27)に対して接離自在とされ、かつテンプレート(5
   0)の方向に所定の付勢力にて押し付けられたオフセット
   規制手段とを備えたことを特徴とする熱切断機の倣い装
   置。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載の熱切断機の倣い装
   置において、 スタイラスローラは、テンプレート(50)の外周面を磁気
   により接触転動する磁石式であることを特徴とする熱切
   断機の倣い装置。