JP2019030920A - 切断補助装置およびそれを有するワイヤー式切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常に被切断物とワイヤーソーの切断角度を一定の範囲に維持することができ、また、プーリーの高さを手動で変更する必要がなく、いわゆるワイヤーの架け替え作業を行う必要がない切断装置を提供する。【解決手段】ワイヤー式切断装置１のワイヤー８と被切断物９との角度を調整する切断補助装置２０であって、機構部５０と制御部６０を有し、機構部はフレームと、フレームに両端が固定支持されたネジ棒と、ネジ棒上を往復する駆動部と、駆動部に設けられた可動プーリー２２と、可動プーリーにワイヤーが巻き付く角度を測定する角度センサ２４を有し、制御部は、角度センサの値に基づいて駆動部を移動させることを特徴とする切断補助装置。【選択図】図１

Description

本発明は、木材、金属、コンクリート等を切断するワイヤー式切断装置の切断補助装置とそれを有するワイヤー式切断装置に係る。

構造物を解体する方法には、爆破による解体、重機を用いた破壊による解体、切断による解体等が知られている。このうち、騒音、振動の制限が厳しい地域ではワイヤーソーやウォールソー等の切断装置を用いた切断による解体方法が適している。

特に、ワイヤーソーを用いた工法は、切断対象の形状に合わせて柔軟に適応させることができるので、大型の構造物はもとより、大型の装置を持ち込めない狭い場所や水中での作業に有用である。また、鉄筋が埋設されたコンクリートも切断することができるため、建築物の解体に用いられる。

図９に、従来のワイヤーソー装置の例として原子炉遮蔽壁１０１の切断装置１０２を示す。

原子炉遮蔽壁１０１は長年に渡って原子炉が発する放射線に晒されている上、内部に鉄筋が密に埋設された鉄とコンクリートとの複合構造を有し、解体作業が極めて困難である。このため、遠隔位置から操作することが可能であり、且つ、正確な切断により周辺に与える影響を最小限に抑えることができる解体工法として、ワイヤーソーを用いた工法が適している。

図９（ａ）を参照して、原子炉遮蔽壁１０１の前方には可動ガイドプーリー１０５を昇降操作するための昇降駆動装置１０３を上端に配した支持柱１０４が立設されている。昇降駆動装置１０３により可動ガイドプーリー１０５が切断位置まで持ち上げられる。支持柱１０４の近傍にはガイドプーリー移動装置１０６を備えた支柱１０７が並設されている。このガイドプーリー移動装置１０６は、切削量の増大や、可動ガイドプーリー１０５の高さ変更に伴って変化するワイヤーソー１００の張力を、調整用プーリー１０９の昇降操作により調整するものである。

図９（ｂ）を参照して、ガイドプーリー移動装置１０６を原子炉遮蔽壁１０１に向かって進め、ワイヤーソー１００を原子炉遮蔽壁１０１に巻き付かせ、ワイヤーソー１００を巡回走行させると、適度な張力を保ちながら可動ガイドプーリー１０５間に渡された切断域のワイヤーソー１００が原子炉遮蔽壁１０１を切削しながら推し進められる。このようにして、原子炉遮蔽壁１０１を水平に切断することができる。このような切断装置の構成については、特許文献１に記載がある。

特開平８−１９４０９７号公報

上記のようにワイヤーソーは、被切断物に対して固定されたプーリーが設けられ、切断が進むと、余長ワイヤーの調整は、調整プーリーの移動によって行われる。しかしながら、このような切断方法では、被切断物に対するワイヤーソーの角度は、切断が進むに従って変化する。

被切断物に対してワイヤーソーが固くなければ、特に問題はない。しかし、ワイヤーソーにとっても、固い被切断物の場合は、ワイヤーソーが被切断物に接触する角度を一定の範囲で行わなければ、ワイヤーソー自体の切断という事態も起こり得る。また、被切断物の材質によって、最も早く切断できる角度があり、ワイヤーソーと被切断物の切断角度を一定に保持したいという要望もある。

ワイヤーソーと被切断物の切断角度を一定に保持するには、被切断物に対して固定されたプーリーの位置を適宜変更する必要があり、大変手間のかかる作業であった。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、被切断物とワイヤーソーの切断角度を一定に保持する切断補助装置（それを有する切断装置を含む）を提供するものである。さらに、本発明に係る切断補助装置（それを有する切断装置）は、切断の進行に伴い、適切な切断角度を制御することもできる。

より具体的に本発明に係る切断補助装置は、
ワイヤー式切断装置のワイヤーと被切断物との角度を調整する切断補助装置であって、
機構部と制御部を有し、
前記機構部は、
フレームと、
前記フレームに両端が固定支持されたネジ棒と、
前記ネジ棒上を往復する駆動部と、
前記駆動部に設けられた可動プーリーと、
前記可動プーリーにワイヤーが巻き付く角度を測定する角度センサを有し、
前記制御部は、
前記角度センサの値に基づいて前記駆動部を移動させる
ことを特徴とする。

また、本発明に係るワイヤー式切断装置は、上記の切断補助装置を有するワイヤー式切断装置である。

本発明に係る切断補助装置は、被切断物にワイヤーソーが繰り出される（若しくは繰り込まれる）直前（若しくは直後）の可動プーリーの高さを、ワイヤーソーが繰り出される（若しくは繰り込まれる）角度に応じて自動的に変えるので、常に被切断物とワイヤーソーの切断角度を一定の範囲に維持することができる。また、プーリーの高さを手動で変更する必要がなく、いわゆるワイヤーの架け替え作業を行う必要がないので、作業が効率化する。

本発明に係る切断補助装置およびこれを含むワイヤー式切断装置の構成を示す図である。 切断補助装置の構成を示す図である。 筐体および可動プーリー部分の構成を示す拡大図である。 ナット部の構成を示す組立図である。 角度センサの測定角度と切断角度の関係を説明する図である。 切断補助装置の動作を示す図である。 制御部の処理フローを示す図である。 切断補助装置の変形例と、それを含む切断装置を示す図である。 従来の切断装置を示す図である。

以下に本発明に係る切断補助装置およびそれを有するワイヤー式切断装置について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。

（実施の形態１）
図１に本発明に係るワイヤー式切断装置１（以下単に「切断装置１」と呼ぶ。）の構成を示す。本発明に係る切断装置１はその切断対象が、建築物や構造物（以下建築物等と呼ぶ）である。切断装置１は、本体１０と切断補助装置２０で構成されている。本体１０は、従来知られているワイヤー式切断装置であってよい。具体的には、モータ（図示せず）と、メインプーリー１２と、補助プーリー１４および電源ユニット（図示せず）を有する。ワイヤーソーは、ダイヤモンドワイヤー８（単に「ワイヤー８」という。）が用いられる。ダイヤモンドワイヤー８は、金属線の周囲を、ダイヤモンド粉を含有する特殊樹脂で覆ったものである。

切断補助装置２０は、本体１０から繰り出されたワイヤー８の走行方向を変更し、被切断物９に繰り出す。切断補助装置２０は、そのための可動プーリー２２が備えられている。また、切断補助装置２０には、可動プーリー２２から繰り出されるワイヤー８の角度を検知する角度センサ２４が備えられている。つまり、切断補助装置２０は、可動プーリー２２から繰り出されるワイヤー８の角度を検出し、この角度が所定の角度になるように、可動プーリー２２の位置を変更する。

なお、切断補助装置２０から見ると、ワイヤー８を被切断物９に向かって繰り出すのも、被切断物９からワイヤー８を繰り込むのも、ワイヤー８の走行方向が異なるだけで、同じ意味である。本実施の形態では、切断補助装置２０から被切断物９に対してワイヤー８を繰り出すとして説明を行うが、被切断物９を切断した後のワイヤー８を繰り込むとしてもよい。

次に図２に切断補助装置２０の詳細な構成を示す。切断補助装置２０は、機構部５０と制御部６０を有する。なお、図示しない電源ユニットを有している。機構部５０は、フレーム３０と、ネジ棒３２と、筐体３４と、可動プーリー２２と、角度センサ２４を有する。

図３に筐体３４の内部構成を示す。筐体３４には、モータ４０と、モータ側プーリー４２と、伝達ベルト４４と、ナット部４６と、ナット側プーリー４８が備えられている。また筐体３４には、アーム３５を介して可動プーリー２２が結合されている。また、アーム３５には、可動プーリー２２から繰り出されるワイヤー８の角度を検出する角度センサ２４も備えられている。

まず、図２を参照する。フレーム３０は、上部３０ａ及び下部３０ｂと、サイド部３０ｃで構成される。上部３０ａ及び下部３０ｂは、パイプ材や板材で構成されていてよい。またサイド部３０ｃは、上部３０ａ及び下部３０ｂを固定する構造である。上部３０ａ、下部３０ｂ、サイド部３０ｃによって、フレーム３０は剛性を確保する。

フレーム３０にはネジ棒３２の上下端が固定される。ネジ棒３２は、ネジが切られた棒材である。フレーム３０の上部３０ａ及び下部３０ｂには、ネジ棒３２を固定するための、受け部（図示せず）が形成される。受け部は、ネジ棒３２が回転することなく、フレーム３０に対して固定されていれば、特に構造は限定されない。ネジ棒３２上を筐体３４内に配置されたナット部４６（図３参照）が回転することで、筐体３４自体がネジ棒３２上を昇降する。

ネジ棒３２のネジのリード（ネジが１回転したときに進む距離）は、狭ければ可動プーリー２２（筐体３４）の移動量の精度を高くすることができる。一方ナット部４６がネジ棒３２を進むために必要なトルクは大きくなる。逆にネジ棒３２のリードが広ければ、可動プーリー２２（筐体３４）の移動量の精度は落ちるが、ナット部４６がネジ棒３２を進むために必要なトルクは低くてよい。

本発明の場合は、可動プーリー２２が大きな力でワイヤー８に引かれるので、ナット部４６のナット４６ｎ（図４参照）がネジ棒３２を進むためのトルクはできるだけ低い方がよい。したがって、リードは、好ましくは４ｍｍ〜１６ｍｍがよい。この範囲のリードでは、ナット４６ｎは、固定されていなければ、ネジ棒３２上を回転しながら自然に下降する程度のリードである。

フレーム３０には上部３０ａおよび下部３０ｂの間にリニアレール３０Ｒが配置されている。リニアレール３０Ｒの数は限定されない。好ましくは２本配置されているのがよい。しかし、少なくとも１本以上配置されていればよい。筐体３４は、筐体３４に設けられた突起（図示せず）でリニアレール３０Ｒに係合し、昇降する。すなわち、筐体３４は、リニアレール３０Ｒに移動可能に係合している。

筐体３４はリニアレール３０Ｒに係合しているので、昇降の精度が高まる。もし、リニアレール３０Ｒがない状態でワイヤー８に掛合されると、ワイヤー８からの張力を全てネジ棒３２とナット部４６で受けることとなり、ナット部４６がネジ棒３２上を移動するためのトルクが高くなる。また、ネジ棒３２自体にワイヤー８からの張力がすべてかかるので、ネジ棒３２が曲がってしまう場合もある。すなわち、リニアレール３０Ｒは、ワイヤー８からネジ棒３２にかかる張力を緩和する効果も有する。

次に図３を参照する。筐体３４にはモータ４０が固定されている。このモータ４０は電磁クラッチモータである。電磁クラッチモータは、電源が切れるとクラッチが入り、モータ４０の駆動軸およびモータ側プーリー４２は動かなくなる。モータ４０の駆動軸には、モータ側プーリー４２が貫着されている。モータ側プーリー４２は、モータ４０の駆動軸と共に回転する。

筐体３４には、ナット部４６が固定されている。図４にナット部４６の組立図を示す。ナット部４６は、上ベアリング４６ｂｕと下ベアリング４６ｂｄの間にナット４６ｎが配置されている。またナット４６ｎの周囲にはナット側プーリー４８が配置されている。ナット４６ｎとナット側プーリー４８は、外側形状と内側形状が互いに雄雌形状になっており、それぞれを嵌合させることで、ナット４６ｎの中心軸周りの回転運動Ｔに関しては、固定されている。

つまり、ナット側プーリー４８が回転すると、ナット４６ｎも回転し、ナット側プーリー４８が回転しなければ、ナット４６ｎも回転しない。つまり、電磁クラッチモータであるモータ４０の電源が切られると、モータ側プーリー４２の動きがロックされ、それに伴いナット側プーリー４８の動きもロックされる。

本発明に係る切断補助装置２０では、ナット４６ｎは、固定されていなければ、回転しながらネジ棒３２を下降する。しかし、モータ４０に電磁クラッチモータを使用することで、電源が切れたときでも筐体３４は、現在の位置を変えることはない。すなわち、仮に切断中に切断補助装置２０の電源が切れたとしても、ワイヤー８が位置を変えることはなく、安全である。

再び図３を参照して、図４で示したナット部４６の上ベアリング４６ｂｕおよび下ベアリング４６ｂｄは、筐体３４に固定されている。図４で示したナット４６ｎは、ネジ棒３２に螺合している。モータ側プーリー４２とナット側プーリー４８の間には伝達ベルト４４が掛合されている。従って、モータ４０が回転すると、モータ側プーリー４２、伝達ベルト４４、ナット側プーリー４８、ナット部４６と回転が伝わり、ナット部４６が回転する。

伝達ベルト４４は、内側に歯付きであるのが望ましい。モータ４０の駆動軸のトルクをナット側プーリー４８に少ないロスで伝達できるからである。また、伝達ベルト４４は、樹脂製であるのが望ましい。ここで樹脂製とはゴム材を包含する範囲をいう。切断補助装置２０は、筐体３４がネジ棒３２に沿って、上下することで、可動プーリー２２の位置を移動させる。しかし、被切断物９（図１参照）との間での摩擦力が高くなり、筐体３４を移動させようとしても、移動できない場合が発生することも考えられる。

そのような場合、伝達ベルト４４が樹脂製であれば、歯飛びが生じて、それ以上筐体３４を移動させる力が働かなくなる。つまり、モータ４０とナット側プーリー４８の間にクラッチや、非常停止機能を設けなくても、一種の安全機能を設けたことになる。

筐体３４は背面に突起（図示せず）を有している。この突起は、すでに説明したように、フレーム３０（図２参照）に設けられたリニアレール３０Ｒに掛合する。リニアレール３０Ｒは、フレーム３０に固定された溝状構造体である。筐体３４の突起はリニアレール３０Ｒの溝に掛合する。筐体３４は、リニアレール３０Ｒに沿って移動する。リニアレール３０Ｒとネジ棒３２は同一方向に配置される。

筐体３４にはアーム３５を介して可動プーリー２２が配置される。したがって、筐体３４がネジ棒３２上を移動すると、可動プーリー２２も移動する。この意味で筐体３４は、駆動部と呼んでよい。

可動プーリー２２は２つあれば望ましいが、１つであってもよい。アーム３５と可動プーリー２２の間は回転可能に連結されているのが望ましい。ワイヤー８を繰り込む方向や繰り出す方向には自由度があるのが望ましいからである。

より好ましくは可動プーリー２２は、一対のプーリーが同軸上に配置され、それぞれ回転可能に枢支されているものが望ましい。ある方向からワイヤー８を繰り込み、別の方向にワイヤー８を繰り出せるようにするためである。

図１を参照して、一対の可動プーリー２２は上下に配置される。機能や役割に大きな違いはない。一方の可動プーリー２２は本体１０に近く、他方のプーリーは被切断物９に近い。本体１０に近い側の可動プーリー２２は本体１０と直接つながっているのではなく、途中に他の固定プーリー（例えば補助プーリー１４）が介在する場合がある。一方、被切断物９に近い可動プーリー２２は、被切断物９との間に他のプーリーは介在しない。こちら側の可動プーリー２２には角度センサ２４が配置されている。

再び図３を参照する。ワイヤー８を送り出す方の可動プーリー２２を繰り出し側プーリーと呼び、ワイヤーが送られてくる側のプーリーを繰り込み側プーリーと呼ぶ。ここでは説明のために、下側の可動プーリー２２を繰り出し側プーリー２２ａとし、上側の可動プーリー２２を繰り込み側プーリー２２ｂと呼ぶ。もちろん、下側の可動プーリー２２を繰り込み側プーリーとし、上側の可動プーリー２２を繰り出し側プーリーとしてもよい。ワイヤー８の運転方向が変わるだけだからである。

アーム３５の繰り出し側プーリー２２ａの近傍には、角度センサ２４が設けられている。角度センサ２４は、ポテンショメータ２４ａと、センサアーム２４ｂと、ローラ２４ｃで構成されている。ポテンショメータ２４ａが繰り出し側プーリー２２ａの枢軸と回転軸を合わせてアーム３５に固定されている。また、ポテンショメータ２４ａの軸にはセンサアーム２４ｂが取りつけられている。センサアーム２４ｂの先端には、ローラ２４ｃが回転可能に配置されている。

繰り出し側プーリー２２ａから繰り出されるワイヤー８は、ローラ２４ｃを接触させておく。ワイヤー８の繰り出し角度が変化すると、センサアーム２４ｂを通じてポテンショメータ２４ａの軸が回転させられる。ポテンショメータ２４ａの軸が回転することで、角度の変化を抵抗値の変化として検出することができる。

ここでポテンショメータ２４ａの軸回転トルクは大きいことが望ましい。ワイヤー８を走行させると、ワイヤー８のたわみによる振動が発生する。この振動はセンサアーム２４ｂの先端のローラ２４ｃに力を加える。したがって、ポテンショメータ２４ａの軸回転トルクが小さければ、この振動に追従してしまうことになる。そうすると、繰り出し角度を決定するのに、ノイズとなる検出角度の値が多くなってしまうからである。

つまり、ポテンショメータ２４ａの軸回転トルクを大きくすることで、角度の検出に時定数をかけることとなる。具体的には、ポテンショメータ２４ａの軸回転トルクは、９０〜３００ｍＮ・ｍが好ましく、より好ましくは１５０〜２５０ｍＮ・ｍである。

再び図２を参照する。制御部６０は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）とメモリと入出力部６５で構成されるコンピューターが好適に利用できる。制御部６０は、少なくとも角度センサ２４と、モータ４０と、上下リミッタ３０ｓとに接続されている。上下リミッタ３０ｓは、筐体３４がネジ棒３２上で最上位置に来た時と、最下位置に来た時を知らせるためのスイッチである。

入出力部６５は、制御部６０に対して外部から指示を送れるものであれば、特に形状は問わない。また、入出力部６５には、表示部が設けられていてもよく、現在の切断補助装置２０の状態の表示や、現在のワイヤー８の繰り出し角度を表示させることができる。

以上の構成を有する切断補助装置２０とそれを有する切断装置１の動作について説明する。図１、図２、図３を参照して、本発明に係る切断装置１は、主に被切断物９の近傍に設置される。野外である場合も十分に想定される。切断補助装置２０でモータ４０が筐体３４中に収納されていると、野外や風雨の中での作業でも塵埃をモータ４０が噛みこみ、停止するという事態を回避することができる。また、ネジ棒３２上を回転移動するナット部４６も、筐体３４内に配置されていることで、塵埃による影響を極力少なくすることができる。

より詳細に説明する。本発明に係る切断補助装置２０では、ネジ棒３２自体は回転しない。ネジ棒３２を回転させる構成にすると、モータ４０等の駆動装置をフレーム３０の下部３０ｂ若しくは上部３０ａに配置することとなる。モータ４０等をフレーム３０の下部３０ｂに配置すると、駆動装置が塵埃を巻き込む原因となる。またモータ４０等をフレーム３０の上部３０ａに配置すると、切断補助装置２０自体の安定性が悪くなる。つまり、倒れやすくなる。駆動装置を筐体３４内に配置するとこのような問題を回避することができる。

ワイヤー８は、本体１０から切断補助装置２０に送られ、切断補助装置２０から被切断物９を通り、本体１０に戻る（ワイヤー８の走行方向は、単に説明のためであり、この方向と逆方向であってもよい。）。本体１０と切断補助装置２０、被切断物９から本体１０の間には、別途固定されたプーリー１３、補助プーリー１４が介在していてもよい。

ワイヤー８の配置が終了したら、切断補助装置２０に、切断角度を設定する。設定は、制御部６０の入出力部６５を介して行う。

次に本体１０を駆動させワイヤー８を走行させる。切断補助装置２０は、被切断物９を切断する方向に筐体３４を移動させる。この移動の際に、ワイヤー８の繰り出し角度を角度センサ２４を通じて得る。そして、ワイヤー８の繰り出し角度が所定の角度になったら、筐体３４は停止する。筐体３４が停止している間は、被切断物９とワイヤー８の切断角度だけで被切断物９は切断されている。

切断がすすむと、被切断物９とワイヤー８の角度は浅くなる。そして、所定の角度になったら、再び規定の角度になるまで筐体３４を移動させる。

図５（ａ）に、角度センサ２４（図３参照）が測定する角度θと、被切断物９の切断角度φとの関係を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部拡大図である。被切断物９は断面円形とするが、他の形状であっても、原理は同じである。ワイヤー８は、繰り出し側プーリー２２ａと被切断物９の接線に沿って走行する。角度センサ２４のポテンショメータ２４ａ（図３参照）は、水平からの角度θを計測することができる。角度θを測定角度θと呼ぶ。

ここで、繰り出し側プーリー２２ａの半径をＲとし、角度センサ２４のローラ２４ｃの半径をｒ、センサアーム２４ｂの長さをＲａｍとする。センサアーム２４ｂの仮想延長線とワイヤー８の交点を交点ａとする。交点ａとローラ２４ｃの中心との距離をｒａｍとする。また、繰り出し側プーリー２２ａとワイヤー８の接点を点ｂ、繰り出し側プーリー２２ａの中心を点ｏ、ローラ２４ｃの中心を点ｏ’とする。

被切断物９にワイヤー８が接する点の接線からの角度を「切断角度」と呼ぶ。また、繰り出し側プーリー２２ａにワイヤー８が接する点の接線からの角度を「繰り出し角度」とする。明らかに切断角度と繰り出し角度は同じである。これをφとする。

なお、ワイヤー８の走行方向が逆であり、本実施の形態でいう繰り出し側プーリー２２ａが繰り込み側プーリーとなった場合は、角度φは「繰り込み角度」と呼んでよい。切断角度φは、角度センサ２４で計測できる測定角度θに基づく角度をいい、本実施の形態の場合は、繰り出し角度をいう。実施の形態２では、繰り出し角度と繰り込み角度の両方を角度センサ２４で測定することができるが、この場合は、切断角度は、繰り出し角度と繰り込み角度のように区別する。

図５（ｂ）を参照して、三角形ａｏｂと三角形ａｏ’ｃとの関係より、ｒａｍ：（Ｒａｍ＋ｒａｍ）＝ｒ：Ｒであるので、ｒａｍ＝（ｒ／（Ｒ＋ｒ））×Ｒａｍである（「／」は除算を表し、「×」は積算を表す）。したがって、ｃｏｓβ＝Ｒ／（Ｒａｍ＋ｒａｍ）である。すなわち、角度β（∠ａｏｂ）は、設計で決めることができる繰り出し側プーリー２２ａの半径Ｒ、センサアーム２４ｂの長さＲａｍ、ローラ２４ｃの半径ｒから一意に求めることができる。

切断角度φは、９０−αで求めることができ、αはβ−θで求めることができる。上記のように、角度βは既知であるので、角度センサ２４が測定する角度θから、切断角度（＝繰り出し角度）φを求めることができる。

切断補助装置２０は、この角度センサ２４の測定角度θを常に維持した状態で切断を行うことができる。すなわち、切断角度φを一定に維持したまま切断を進めることができる。

図６にこの様子を示す。図６（ａ）は、切断開始の状態を示す。被切断物９の上端にワイヤー８が接している。図６（ｂ）を参照して、切断が進むと角度センサ２４の測定角度θは、浅くなっていく。すると、繰り出し側プーリー２２ａは、角度センサ２４の測定角度θが所定の値になるまで矢印Ｂの分だけ下降する。

図７には、この時の制御部６０が行う処理のフローを示す。処理が始まると（ステップＳ１００）、初期設定を行う（ステップＳ１０２）。初期設定として、少なくとも切断角度φを設定する。

その他、切断距離や切断方向（筐体３４の移動方向）などを入力することもできる。ここでは、ワイヤー８を被切断物９の上からかけて切断するので、筐体３４は下方移動させる。しかし、ワイヤー８を被切断物９の下からかけて、筐体３４を上昇させながら切断する場合もある。

切断角度φは、角度センサ２４の測定角度θの目標角度θ１であってもよい。なお、切断前には、ワイヤー８は、切断角度φより浅い角度に設定されているとする。

また、以下の説明では、制御部６０は角度センサ２４の測定角度θによって判断しているものとして説明を行う。ただし、測定角度θと切断角度φは一意に変換することができるので、以下の説明は切断角度φで制御されているとしてもよい。

目標角度θ１が入力され、切断が開始されると、制御部６０は、筐体３４内のモータ４０を駆動させて、可動プーリー２２を徐々に移動させる（ステップＳ１０４）。なお、ここで移動させるとは可動プーリー２２を下げるということである。可動プーリー２２を下げるというのは、筐体３４自体を下げるということである。筐体３４が下降する際には、微小距離ΔＬが下がる毎に、切断が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。微小距離ΔＬは予め設計値で決める値であってよい。また、初期設定時に決める値としてもよい。

切断が完了した場合（ステップＳ１０６のＹ分岐）は、そこで下降を停止する（ステップＳ１２０）。その場合に、切断が終了した旨の表示を入出力部６５に示してもよい。

切断が完了していない場合（ステップＳ１０６のＮ分岐）は、測定角度θがθ１以上になったか否かを判断する（ステップＳ１０８）。測定角度θがθ１以上でない場合（ステップＳ１０８のＮ分岐）は、ステップＳ１０４に戻って可動プーリー２２の下降を続ける。

ワイヤー８が被切断物９に当接し、さらに可動プーリー２２が下がると、測定角度θは大きくなる。測定角度θがθ１以上になったら（ステップＳ１０８のＹ分岐）、次に測定角度θがθ１−Δθより小さくなるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、測定角度θがθ１−Δθより大きい間（ステップＳ１１０のＮ分岐）は、この判断を繰り返す。これは、角度センサ２４の測定角度θがθ１からθ１−Δθの範囲の間は、可動プーリー２２が一定の位置に維持されることを意味する。すなわち、測定角度θに対してΔθの精度で切断角度φは一定に維持される。

測定角度θがθ１−Δθより小さくなったら（ステップＳ１１０のＹ分岐）、再びステップＳ１０４に戻って可動プーリー２２の下降を続ける。以上のように、本発明に係る切断補助装置２０を含む切断装置１は、被切断物９に対する切断角度φを一定の幅に保持したまま切断を進めることができる。

（実施の形態２）
図８に、本発明に係る切断装置の変形例を示す。本実施の形態に係る切断装置１ｂは、実施の形態１で説明した切断補助装置２０の機構部５０を２台有する。それぞれ第１機構部５０ａと第２機構部５０ｂとする。制御部６０は１台である。すなわち、１つの制御部６０で２台の機構部を制御する。

以上のような構成を有する切断補助装置２０の動作について説明する。ワイヤー８は本体１０から第１機構部５０ａを経て被切断物９を通過し、第２機構部５０ｂを通って、本体１０に戻る。第１機構部５０ａでは被切断物９にワイヤー８を繰り出す際の繰り出し角度φ１を第１機構部５０ａの角度センサ２４による測定値から計測する。一方、第２機構部５０ｂでは、被切断物９からのワイヤー８の繰り込み角度φ２を第２機構部５０ｂの角度センサ２４による測定値から計測する。

このような構成にすることで、被切断物９に対して繰り出し角度φ１と繰り込み角度φ２をそれぞれ別に設定および制御することができる。すなわち、繰り出し角度φ１と繰り込み角度φ２を一定にして切断を進めることができる。また、切断の進み程度によって、繰り出し角度φ１と繰り込み角度φ２を変えるといった制御も可能となる。

このような制御は、特に被切断物９の切り始めにおいて有効である。例えば、切断の最初は、切断痕を残すために、繰り出し角度φ１を深くし、繰り込み角度φ２を浅く設定するといったことが行われる。そして、一度切断痕ができれば、繰り込み角度φ２も深くする。

すなわち、機構部を２台配置させることで、被切断物９に対してワイヤー８の繰り出し角度と繰り込み角度を切断作業中にも変化させることができるので、手間がかからず、しかも複雑な切断工程を自動で行うことができる。

本発明に係る切断補助装置およびそれを有するワイヤー式切断装置は、ワイヤーソーを使用する際に、好適に利用することができる。

１、２ 切断装置
８ ワイヤー
９ 被切断物
１０ 本体
１２ メインプーリー
１４ 補助プーリー
１３ プーリー
２０ 切断補助装置
２２ 可動プーリー
２４ 角度センサ
２４ａ ポテンショメータ
２４ｂ センサアーム
２４ｃ ローラ
２２ａ 繰り出し側プーリー
２２ｂ 繰り込み側プーリー
３０ フレーム
３２ ネジ棒
３４ 筐体
３５ アーム
３０ａ 上部
３０ｂ 下部
３０ｃ サイド部
３０Ｒ リニアレール
３０ｓ 上下リミッタ
４０ モータ
４２ モータ側プーリー
４４ 伝達ベルト
４６ ナット部
４８ ナット側プーリー
４６ｎ ナット
４６ｂｕ 上ベアリング
４６ｂｄ 下ベアリング
５０ 機構部
６０ 制御部
６５ 入出力部
θ 測定角度
φ 切断角度

Claims (6)

1. ワイヤー式切断装置のワイヤーと被切断物との角度を調整する切断補助装置であって、
   機構部と制御部を有し、
   前記機構部は、
   フレームと、
   前記フレームに両端が固定支持されたネジ棒と、
   前記ネジ棒上を往復する駆動部と、
   前記駆動部に設けられた可動プーリーと、
   前記可動プーリーにワイヤーが巻き付く角度を測定する角度センサを有し、
   前記制御部は、
   前記角度センサの値に基づいて前記駆動部を移動させる
   ことを特徴とする切断補助装置。
2. 複数の前記機構部を有することを特徴とする請求項１に記載された切断補助装置。
3. 前記駆動部は、前記フレームに固定されたリニアレールに移動可能に係合していることを特徴とする請求項１または２のいずれかの請求項に記載された切断補助装置。
4. 前記駆動部は、
   前記可動プーリーと結合された筐体と、
   前記ネジ棒に螺合され、前記筐体に回転自在に固定されたナットと、
   前記ナットを中心に配置されるナット側プーリーと、
   前記筐体に固定されたモータと、
   前記モータに貫着されたモータ側プーリーと、
   前記ナット側プーリーと前記モータ側プーリーに掛合される伝達ベルトを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の請求項に記載された切断補助装置。
5. 前記モータは電磁クラッチモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の請求項に記載された切断補助装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１の請求項に記載された切断補助装置を有するワイヤー式切断装置。