JP2004116180A - デッキプレート切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】天井面のデッキプレートを下側から切断する際、３次元駆動機構とトーチ追従できる切断トーチを備えた切断装置を提供する。
【解決手段】切断トーチを有する切断手段をガイドレールに沿って移動可能とした切断装置である。水平２軸方向に前記切断トーチを移動案内するガイドレールをデッキプレート下面の設けられた梁にクランプにより装着するとともに当該クランプの締め付け調整により位置移動可能とする。また、前記切断トーチはデッキプレートの凹凸に追従させる上下・首振り動作機構によりガイドレール側に取り付けられる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデッキプレート切断装置に係り、特にデッキプレートの切断作業を下面側から簡単に行えるようにした切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板の切断作業を省力化するために自動化した装置として、三次元移動機構の切断トーチを設けたものや、切断トーチに対してワークを移動させる装置、或いはその組み合わせによる装置が一般的に知られている。また、施工現場で既に据え付けられた構造物の切断を行う自動装置としては、その構造物の切断すべき方向にガイドレールを取り付け、ガイドレール上の走行手段に切断トーチを搭載した装置が知られている。
【０００３】
ところで、鉄筋コンクリート建屋の施工において、安全性と強度が要求される原子力発電所などの天井面（もしくは床面）には、図９に示すようなデッキプレートが用いられる。デッキプレート１は波形ピッチが狭く高低差の高い鋼板でコンクリート２下面の支持材として梁部分に用いられている。
【０００４】
このような原子力発電所の建屋では、機器や配管類を室内に据え付けるため、天井面に鋼製のサポート材を取り付ける必要がある。この場合、天井面施工時にデッキプレート上にサポートのアンカーとなる埋込金物３と呼ばれる鋼材を設置し、この埋込金属３を内包してコンクリート２を打設する。コンクリート２が固化した後、天井下面から埋込金属３を露出させ、露出面４にサポート材の一端を溶接するようにしている。この埋込金物３を露出させるためにデッキプレート１を切り欠く作業が必要となる。
【０００５】
従来このようなデッキプレートの切り欠き作業を行う切断装置としては、例えば特許文献１に示される、デッキプレートの波形の凹凸高低差より大きな刃渡りの回転刃を移動させて切り欠く切断装置がある。これにより、長い切断工具を回転させながら移動させる二次元移動だけで良いため、構造が簡単で軽量にできるとともに現場作業が容易となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３８７１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの場合、回転刃の切断代が大きいために切断時間が長くかかり、作業時間の短縮が難しい。
【０００８】
また、前述の一般的に知られている自動切断装置の多くは大型で、工場内に据え付けて用いる装置であり、施工現場などに持ち込んでの加工には不向きである。現場に持ち込み作業を行う装置は平面或いは緩やかな曲面状ワークの切断を目的としたものであり、波形ピッチが狭く高低差の高いデッキプレート形状の切断には適していない。
【０００９】
上記の波形形状に対応し、かつ、上向きに自動切断する方法として、切断トーチを６自由度持ついわゆるロボットの取り付けることが考えられる。しかしロボットは高価であり、機器や足場が複雑に配置された工事現場に適用することは困難である。また設置できたとしてもその段取りに多大な労力を要し、省力化や作業時間の短縮の効果は得られない。
【００１０】
したがって、現状では、作業員が足場に乗って高所上向き作業でガス切断を行っている。この場合、溶断の火の粉をかぶりながら作業が行われるため作業員の安全性に問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題点に着目し、天井面のデッキプレートに対し下面作業による切断作業が簡便な搬入、装着で行えるデッキプレート切断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るデッキプレート切断装置は、水平２軸方向に切断トーチを移動案内するガイドレールをデッキプレート下面の設けられた梁にクランプにより装着し、かつ前記切断トーチはデッキプレートの凹凸に追従させる上下・首振り動作機構によりガイドレール側に取り付けられているように構成した。
【００１３】
上記構成において、前記ガイドレールを構成するＸ軸レールをＸ軸可動レールとＸ軸支持レールとで構成することができる。また、前記切断トーチの切断面に対する角度はデッキプレートの波形状の傾斜角度を既知として予め設定するように構成すればよく、また、前記トーチを切断対象面に追従させる倣いローラが設けられ、当該倣いローラの位置を検知するフォトセンサを設け、当該フォトセンサにより前記倣いローラの位置を検出して切断トーチの位置決めをなすように構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るデッキプレート切断装置の実施形態を、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施形態によるデッキプレート切断装置の構成を示す側面図である。図２は、図１中の矢印Ａ−Ａから見た本実施形態によるデッキプレート切断装置の正面図である。
【００１６】
本実施形態によるデッキプレート切断装置１０は主にプラズマを発射する切断トーチ１２と、この切断トーチ１２を首振り自在に支持する首振り機構部１４とを備えている。この首振り機構部１４を鉛直方向（Ｚ軸方向とする）に上下移動可能に支持する上下動作機構としての押付け用エアシリンダ１６が設けられ、これらが一体で切断手段を構成している。この切断手段を水平２軸方向に移動案内するガイドレール機構があり、これは押付け用エアシリンダ１６を支持してＺ軸方向に垂直な水平方向（Ｙ軸方向とする）への移動を可能にするＹ軸レール１８と、このＹ軸レール１８を両端で支持してＺ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（Ｘ軸方向とする）への移動を可能にする一対のＸ軸レール２０とからなっている。そして、一対のＸ軸レール２０をデッキプレート下面の設けられた一対の梁２２にクランプ２４により装着するとともに当該クランプ２４の締め付け調整により位置移動可能としている。また、前記切断手段を構成している切断卜一チ１２のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動及び動作と、首振り機構部１４の動作と押付け用エアシリンダ１６の動作とを制御する制御装置２６（図２）が設けられている。
【００１７】
図３は、本発明の他の実施形態によるデッキプレート切断装置の底面図である。Ｘ軸方向の切断代はデッキプレート中の埋込金属３相当の長さで良いため、Ｘ軸方向のベアリングベルト駆動の長さは固定できる。そこで前記Ｘ軸レール２０に相当するＸ軸支持レール２０ｆおよび２０ｇ上に、前記ベアリングベルト駆動を取付けたＸ軸可動レール２０ａおよび２０ｂを設置する。この実施例によれば取付け対象の梁２２と梁の間隔が大きい場合でも、Ｘ軸レール上のベアリングベルト駆動を必要以上に大きくしなくても済むという効果が得られる。
これらの各構成要素は、簡便に分割、組立ができる構造となっている。
【００１８】
図４（ａ）及び（ｂ）は、図１中の切断トーチ部分を拡大した正面図及び側面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）中の矢印Ｂから見た透視図である。
切断トーチ１２は、首振り機構部１４を構成している回動レバー１４ａの先端部に取り付けられている。回動レバー１４ａは、基端を首振り回転軸１４ｂに固定されて首振り固定部１４ｃと連結されている。首振り回転軸１４ｂは、首振り固定部１４ｃの上方に開けられた図示しない孔を介してその内部にある歯車１４ｄと連結されている。歯車１４ｄは、歯車１４ｅ、１４ｆ及び１４ｇを介して首振り用モータ１４ｈに連結されている。回動レバー１４ａ、首振り回転軸１４ｂ、首振り固定部１４ｃ、歯車１４ｄ〜１４ｇおよび首振り用モータ１４ｈが首振り機構部１４を構成している。この構成により、切断トーチ１２は、Ｙ−Ｚ平面内を＋９０°〜−９０°に首振り自在に回転できる。
【００１９】
これら切断トーチ１２及び首振り機構部１４は、図１に示すように、デッキプレート１に磁着されたカバー２８で覆われている。これにより、デッキプレート１の切断加工中に発生する火の粉及び粉塵を作業者がかぶることを防止できる。さらに、切断トーチ１２の側には、ＣＣＤカメラ３０が取り付けてあって切段加工の状況を同時進行でモニターするように構成されている。
【００２０】
同様に、図４（ａ）及び（ｂ）に示しているように、首振り機構部１４の首振り固定部１４ｃは、押し付け用エアシリンダ１６で支持されている。この押し付け用エアシリンダ１６は首振り固定部１４ｃを支持するロッド部１６ａと、シリンダ部１６ｂとから構成される。押し付け用エアシリンダ１６は、シリンダ部１６ｂ下部でＹ軸レール１８に取り付けられて支持されている。これにより首振り機構部１４はシリンダの伸縮に応じてＺ軸方向へ上下移動できる。
【００２１】
ところで、詳細には図示しないが、Ｙ軸レール１８は、ベアリングユニット１８ａ、１８ｂによりＸ軸レール２０に装着されている。また、Ｙ軸レール１８に前記切断手段をスライド移動可能に取り付けるとともに、切断手段を移動させるためにタイミングベルトとこれを駆動するモータ１８ｃとを備えている。これにより押し付け用エアシリンダ１６はタイミングベルト駆動によりＹ軸方向へ自在に移動できる。
【００２２】
Ｙ軸レール１８は、ベアリングユニット１８ａ、１８ｂそれぞれの下方にてＸ軸レール２０のＸ軸可動レール２０ａ、２０ｂ上に取り付け支持されている。Ｘ軸可動レール２０ａ、２０ｂそれぞれは、ベアリングユニット２０ｃ、２０ｄそれぞれを備えており、Ｘ軸可動レール２０ｂにはさらにモータ２０ｅが取り付けられている。これによりＹ軸レール１８はタイミングベルト駆動によりにＸ軸方向へ自在に移動できる。Ｘ軸可動レール２０ａと２０ｂとは、Ｘ軸支持レール２０ｆと２０ｇとのそれぞれにクランプ２０ｈと２０ｉとで固定されている。
【００２３】
図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれクランプ２４の部分の拡大側面図及び拡大正面図である。Ｘ軸支持レール２０ｆ、２０ｇは、クランプ２４により梁２２に締め付け固定される。クランプ２４は、主に、押し付けねじ２４ａ、スプリング２４ｂ、ローラ２４ｃ及び支持部２４ｄから構成される。これにより押し付けねじ２４ａを緩めるとローラ２４ｃがＨ形状の梁２２のフランジ部に接し、スライドできるようになり、同じ梁スパン内では容易に移動できる。また、デッキプレート切断装置１０は、デッキプレート１に装着するものでないので、切断範囲が制限されることもない。
【００２４】
図２を参照すると、ディスプレイ２６ａを備えたコントローラ２６ｂに接続された制御装置２６は、図示しないケーブルを介して切断トーチ１２、首振り機構部１４、押付け用エアシリンダ１６、Ｙ軸レール１８およびＸ軸レール２０にそれぞれ接続されて制御するように構成されている。これにより、コントローラ２６ｂ上で予め所定の数値または処理内容を入力しておけば、指示に応じた動作を切断トーチ１２、首振り機構部１４、押し付け用エアシリンダ１６、Ｙ軸レール１８およびＸ軸レール２０に行わせることができる。従って、上述したＣＣＤカメラ３０で、処理状況を確認しながら不備な点が見つかれば制御装置２６で即座に変更を加えることができる。
また、プラズマ電源３２も、図示しないケーブルを介して切断トーチ１２に接続されている。
【００２５】
図６は切断トーチ１２の拡大側面図である。この切断トーチ１２が取り付けてある回動レバー１４ａの上部には、倣いセンサ機構部３４が取り付けてある。この倣いセンサ機構部３４は、最上部にデッキプレート１の表面に接触して回転する倣いローラ３４ａと、このローラ３４ａを支持するローラ支持部３４ｂと、ローラ支持部３４ｂを上方へ付勢するスプリング３４ｃと、ローラ支持部３４ｂと一体に取り付けられたセンサドグ３４ｄと、センサドグ３４ｄの上下移動を感知するフォトセンサ３４ｅとから構成される。
【００２６】
この構成により、切断トーチ１２からデッキプレート１表面までの距離を検知し一定に維持して切断トーチ１２にデッキプレート１の切断処理を行わせることができる。また、倣いセンサ機構部３４は、制御装置２６にケーブル接続されているので、切断トーチ１２からデッキプレート１表面までの距離を自在に変えて切断トーチ１２に切断処理を行わせることができる。
【００２７】
図７は、波形形状をもつデッキプレート１に対する切断トーチ１２の水平面及び傾斜面それぞれに対するプラズマ照射角度αを示す説明図である。切断トーチ１２は、常に設定した照射角度αになるように首振り調整され、照射角度αは好ましくは７０〜７５°である。
【００２８】
これにより、例えば、図７のようにデッキプレート１の断面波形が既知のものであれば、上述した制御装置２６に切断寸法に加えてデッキプレート１の波形の高低差、ピッチ及び傾斜角度などを入力してデッキプレート切断装置１０に自動で切断処理を行わせることができる。これにより、デッキプレートの加工処理の効率化及び省力化が図れる。
【００２９】
図８（ａ）はデッキプレート１の水平面及び傾斜面の切断処理における順序を示し、図８（ｂ）は切断順序それぞれの切断トーチ１２のプラズマ照射角度および進行方向を示す概略図である（▲３▼のみ照射角度のみ示す）。これら図８（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態に係るデッキプレート切断装置１０を用いた波形断面を持つデッキプレート１の切断方法を説明する。
【００３０】
まず、▲１▼で表す水平方向の半分付近までを切断トーチ１２が、デッキプレート１表面に対して角度αでプラズマを照射して切断を行い、水平面の中間付近まできたら一旦プラズマ照射を止め、照射角度を１８０°―αにして▲２▼を表す水平面の終端部から▲１▼とは反対方向に切断トーチ１２を逆走させながらプラズマ照射する。▲１▼及び▲２▼で表す水平面の切断が終了すると、プラズマ照射を止め、切断トーチ１２を傾斜面▲３▼まで移動させ、傾斜面▲３▼に対して照射角度が１８０°―αになるように切断トーチ１２を調整した後、切断処理する。
【００３１】
続いて、水平面▲４▼は、水平面▲１▼と同様の方法で切断処理される。傾斜面▲５▼は、水平面▲４▼の処理を終えた段階で切断トーチ１２のプラズマ照射を止め、切断トーチ１２を傾斜面▲５▼の上方まで移動させる。それから、傾斜面▲５▼に沿って切断トーチ１２を逆走させながらプラズマ照射を行う。このとき、切断トーチ１２の照射角度は、傾斜面▲５▼に対してαとする。水平面▲６▼及び▲７▼は、水平面▲１▼及び▲２▼それぞれと同一態様で切断処理する。
【００３２】
水平面▲１▼、▲２▼、▲４▼、▲６▼及び▲７▼では、切断トーチ１２は、倣いセンサ機構部３４によりデッキプレート１表面からのトーチ高さが２〜３ｍｍの間になるように上下方向に調整する。他方、傾斜面▲３▼及び▲５▼では、切断トーチ１２は、トーチ高さが２〜３ｍｍの間になるように水平方向に調整する。
【００３３】
以上のような構成のデッキプレート切断装置１０によれば、切断装置全体がクランプ２４によって天井面を支持する鋼製梁２２に簡便に装着でき、かつ首振り機構部１４と押し付け用エアシリンダ１６とＹ軸レール１８とＸ軸レール２０とによって３軸方向への移動が自在になる。また、この組合せにより高低差が大きく波形間隔の狭いような波形断面をもつデッキプレートの鋼板でもデッキプレート切断装置１０のトーチ追従が可能になる。
【００３４】
また、各構成要素は簡便に分割、組立できる構造となっているので、狭隘な現場環境にあっても容易に持ち込み、装着でき、安価なデッキプレート切断装置を提供できる。
【００３５】
上述した本実施形態のデッキプレート切断装置１０によれば、デッキプレート１の断面波形の形状（傾斜面の角度β＝１１０〜１１５°）を既知のものとして切断トーチ１２の角度αを決定するように構成されているので、切断処理の自動化が図れる。その結果、作業の効率化と共に省力化が図れる。
【００３６】
さらに、上述した本実施形態のデッキプレート切断装置１０によれば、デッキプレート表面と切断トーチ１２との距離を検知して、デッキプレート表面に対する切断トーチ１２の位置を決定する位置決定手段を備えている。そのため、切断トーチ１２とデッキプレート表面との好ましい距離を選択維持できるので、距離が離れていたときに発生する加工時間及び電力の浪費を防止できる。その結果、さらなる作業の効率化が図れる。
【００３７】
さらにまた、上述した本実施形態のデッキプレート切断装置１０によれば、押し付けねじ２４ａを緩めるとローラ２４ｃの回動が容易になって鋼製梁２２上をスライドできるように構成されているので、同じ梁スパン内では切断箇所の移動が容易になる。その結果、さらなる作業の効率化が図れる。
【００３８】
また、切断トーチ１２を覆うカバー２８を備えて構成される上述した本実施形態デッキプレート切断装置１０によれば、切断時に発生する火の粉や粉塵を回収できるので、作業者の保護を図り、作業エリア内の養生を低減できる。その結果、作業者にとって安全な作業環境が提供できる。
【００３９】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、上述したデッキプレート切断装置の実施例では、切断トーチをプラズマ切断に限って説明したが、ガス切断やレーザ切断などの他の溶断方法での構成としてもよい。また、２軸水平移動機構のための動作機構もボールねじ機構など適宜機構を採用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、高低差が大きく波形間隔の狭いデッキプレートヘ適用でき、狭隘な現場環境であっても簡便に持ち込んで装着でき、かつ安価なデッキプレート切断装置を提供することができる。また、作業者が火の粉や粉塵をかぶらない安全な作業環境にできるデッキプレート切断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるデッキプレート切断装置の側面図である。
【図２】図１中の矢印Ａ−Ａから見た正面図（ｂ）である。
【図３】本発明の他の実施形態によるデッキプレート切断装置の底面図である。
【図４】同装置のプラズマトーチ部分を拡大した正面図（ａ）及び側面図（ｂ）、及び（ｂ）中の矢印Ｂから見た透視図（ｃ）である。
【図５】図１中のクランプ７部分の拡大側面図（ａ）及び拡大正面図（ｂ）である。
【図６】図１中の切断トーチ２付近に関する拡大側面図である。
【図７】図１中の切断トーチ２のプラズマ照射角度αを示す説明図である。
【図８】（ａ）デッキプレート１２の切断処理における順番、（ｂ）は順番それぞれの切断トーチ２のプラズマ照射角度及びその進行方向を示す概略図である。
【図９】原子力発電所建屋におけるデッキプレート及び埋込金属の概要である。
【符号の説明】
１………デッキプレート、２………コンクリート、３………埋込金属、１０………デッキプレート切断装置、１２………切断トーチ、１４………首振り機構部、１４ａ………回動レバー、１４ｂ………首振り回転軸、１４ｃ………首振り固定部、１４ｄ〜ｇ………歯車、１４ｈ………首振り用モータ、１６………押付け用エアシリンダ、１６ａ………ロッド部、１６ｂ………シリンダ部、１８………Ｙ軸レール、１８ａ、１８ｂ………ベアリングユニット、１８ｃ………モータ、２０………Ｘ軸レール、２０ａ、２０ｂ………Ｘ軸可動レール、２０ｃ、２０ｄ………ベアリングユニット、２０ｅ………モータ、２０ｆ、２０ｇ………Ｘ軸支持レール、２０ｈ、２０ｉ………クランプ、２２………梁、２４………クランプ、２４ａ………押し付けねじ、２４ｂ………スプリング、２４ｃ………ローラ、２４ｄ………支持部、２６………制御装置、２６ａ………ディスプレイ、２６ｂ………コントローラ、２８………カバー、３０………ＣＣＤカメラ、３２………プラズマ電源、３４………倣いセンサ機構部、３４ａ………倣いローラ、３４ｂ………ローラ支持部、３４ｃ………スプリング、３４ｄ………センサドグ、３４ｅ………フォトセンサ

Claims (4)

1. 水平２軸方向に切断トーチを移動案内するガイドレールをデッキプレート下面の設けられた梁にクランプにより装着し、かつ前記切断トーチはデッキプレートの凹凸に追従させる上下・首振り動作機構によりガイドレール側に取り付けられていることを特徴とするデッキプレート切断装置。
2. 請求項１記載のデッキプレート切断装置において、前記ガイドレールを構成するＸ軸レールをＸ軸可動レールとＸ軸支持レールとで構成することを特徴とするデッキプレート切断装置。
3. 請求項１記載のデッキプレート切断装置において、前記切断トーチの切断面に対する角度はデッキプレートの波形状の傾斜角度を既知として予め設定されていることを特徴とするデッキプレート切断装置。
4. 請求項１記載のデッキプレート切断装置において、前記トーチを切断対象面に追従させる倣いローラが設けられ、当該倣いローラの位置を検知するフォトセンサを設け、当該フォトセンサにより前記倣いローラの位置を検出して切断トーチの位置決めをなすようにしたことを特徴とするデッキプレート切断装置。

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