JP2650082B2 - 形鋼プラズマ切断法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は形鋼のプラズマ切断法、
より詳しくは、例えば船舶の骨材として使用される型鋼
のプラズマ切断法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に船舶の骨材として使用される形鋼
１は、図10に示されるように表面が直角に交差してコー
ナー部３を形成し、このコーナー部３の内面に小さなア
ール部２が形成されている。即ち、平板状のウエブ４と
フェイス５をコーナー部３で接続してＬ型に形成し、こ
のコーナー部３に内面にアール部２を有する厚肉部が形
成されている。そしてこの構造の形鋼１は素材として製
造され、これを船舶の骨材として使用する場合には所定
の長さで、その切断面がフエイス５あるいはウエブ４に
直角又は開先切断がなされる。

【０００３】ところでかかる形鋼１の切断装置として、
従来ガス切断とプラズマ切断とが知られている。この内
ガス切断は切断精度が良好であるが、切断速度が遅く、
かつ切断面に酸化鉄からなるドロスを発生する。このよ
うにして切断された形鋼１は次の工程の溶接に先立って
グラインダー仕上げをする必要があるが、このドロスは
硬度が高いためにグラインダー加工が困難であり、効率
が著しく低下すると言う問題がある。また、プラズマ切
断は切断速度が早く、切断面にドロスを殆ど発生しない
点において優れており、形鋼の切断への適用が検討され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記した型鋼
のプラズマ切断の省力化を図るためにＮＣ切断機やロボ
ット等を使用した無人化方法が検討されているが、切断
速度が速いために肉厚部でのプラズマトーチの移動がス
ムースに行われず、そのため切断面が不良になると云う
問題がある。

【０００５】そしてこれらＮＣ切断機においてはプラズ
マトーチがＸ, Ｙ, Ｚ方向への変位は可能であるが、型
鋼をウエブ４あるいはフエイス５の端面より他方の面へ
と矢印ｔのように連続的に切断する際にはコーナー部、
即ち肉厚部において鋭角的な切断が必要となるが、この
ようなプラズマトーチの鋭角的な変位は機構上困難であ
る。そのためコーナー部３においてプラズマトーチの先
部の変位がスムースに行えず、ビビリが発生しして例え
ば図１１に示すように、コーナー部３の切断面６に凹凸
７が生ずると共に、裏面にかなりの量のドロス８が付着
すると言う問題があった。

【０００６】このドロス８は、切断の際の高温と酸素の
供給によって発生する酸化鉄を主体とするものであり、
前記のように硬度が高く、グラインダーによる除去が困
難である上に、溶接強度の低下の原因となる。このよう
な切断面６の不良は、次の工程の溶接作業上問題であ
り、そのため、この切断面６を丹念にグラインダー仕上
げすると言う補修が必要であるために、プラズマ切断で
肉厚の異なるコーナー部を持つ鋼板を切断することは工
業的に実施することができないものとなっていた。した
がって、現状の形鋼のプラズマ切断法においては、ウエ
ブ４のみを一方的に切断する方法が採用されでおりフェ
イス５は手切断が採用されていた。

【０００７】つまり、コーナー部３の切断においては、
肉の厚さが変化する分だけプラズマトーチの方向を微妙
に変化させる必要があるが、従来の切断方法では図１１
に示したような凹凸７が形成されるような方法しかなか
ったのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の形鋼
の切断法の問題点を解決するためになされたものであっ
て、ウエブとフエイスを交差させてコーナー部を形成し
た形鋼をプラズマによって切断する方法において、前記
フェイスあるいはウエブの一縁から前記コーナー部に向
ってプラズマトーチを移動させる第１の工程と、前記ウ
エブあるいはフエイスの一縁から前記コーナー部に向っ
てプラズマトーチを移動させる第２の工程とよりなり、
前記第１の工程及び第２の工程において、それぞれプラ
ズマトーチを切断線に対し所定間隔と角度を有する如く
配置するとともに、移動速度を前記コーナー部において
減じるようにしたことを特徴とする形鋼プラズマ切断法
を提供するものである。

【０００９】

【作 用】かかる形鋼プラズマ切断法において、先ず直
角切断する場合は、プラズマ切断のベベル角を考慮して
切断線に対しプラズマトーチに所定の角度と間隔を与え
て位置させ、フエイスあるいはウエブの一縁からコーナ
ー部に向ってこのプラズマトーチを移動させて切断す
る。そしてコーナー部においてはこの移動速度を遅らせ
てコーナー部の一部を切断し、ウエブ側表面を離れた位
置でオフとする。そして前記と同様にプラズマトーチを
位置させてウエブあるいはフエイスの一縁からコーナー
部に向ってプラズマトーチを移動させて切断して行く、
そしてコーナー部において残りを切断した後フエイス側
表面、あるいはウエブ側表面を離れた位置でオフとす
る。

【００１０】そして開先切断、具体的には表Ｖ開先切断
を行う場合は、開先角度にベベル角を考慮して切断線に
対しプラズマトーチに所定の角度αと間隔ｗを与えて位
置させフエイスあるいはウエブの一縁からコーナー部に
向ってトーチを移動させ切断して行く。そしてコーナー
部に達すると移動速度を遅らせるとともに、プラズマト
ーチと切断線の間隔ｗを変化させて行き、ウエブ側表面
あるいはフエイス側表面を離れた位置でオフとする。

【００１１】

【実 施 例】以下図１乃至図９に基づき、本発明によ
る形鋼プラズマ切断法の実施例を説明する。これらの図
で図１０及び図１１と同一符号は同一名称を示す。図１
乃至図５は形鋼１を直角切断する場合の説明図であっ
て、１０はＮＣ切断機１１に設けられたプラズマトーチ
であって、１２はＮＣ切断機１１に指令信号Ｖを発する
電子計算機であって、この電子計算機１２には入力装置
１３、記憶装置１４等が設けられている。

【００１２】まず、直角切断について説明すると、図２
は形鋼１のウエブ４あるいはフエイス５の表面に対して
直交してプラズマトーチ１０を向けて切断した状態を示
すものであって、切断面１ｃは裏面においてプラズマト
ーチ１０の中心からカーフ幅δとベベル角θをもって切
断されることになる。従って、このカーフ幅δとベベル
角θを考慮してプラズマトーチ１０が通過する位置を設
定する必要がある。

【００１３】図３は形鋼１の表面１ａに対して端部１
ａ′が直角となるようにベベル角θに基づきプラズマト
ーチ１０に切断線Ｌに対する傾斜角α（設定角度）を有
し、かつ形鋼１の表面１ａの延長線と切断された端部１
ａ’の交差点より所定の間隔ｗを持たせて設定する。そ
して図４に示すようにフェイス５の一縁５ａより外方に
プラズマトーチ１０を位置させてプラズマをオンとす
る。そしてこのプラズマトーチ１０を矢印ａで示すよう
に肉厚部であるコーナー部３側に向って移動させて行
く。

【００１４】プラズマトーチ１０がコーナー部３に達す
ると、切断位置Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤへと次第に切断深さ
（切断長）が増加するので、この切断深さに応じて移動
速度を遅くなるように調節する。このプラズマトーチ１
０の移動装置の減速の程度は、切断位置Ａ〜Ｄの範囲に
おいて、切断長の変化に応じて段階的に行ってもよい。
そしてコーナー部３のＥの範囲においては深さＨとなる
切断線Ｌが入るように切断され、ウエブ４の表面４ｂか
ら距離ｄだけ離れた位置にプラズマトーチ１０が達する
とプラズマをオフとする。

【００１５】このようにしてフェイス５の切断が終わる
とコーナー部３の範囲Ｅの部分が切断されていることに
なる。そして図５に示すようにプラズマトーチ１０をウ
エブ４の一縁４ａの外側に移動させる。次に前記したフ
ェイス５の切断と同様にプラズマトーチ１０に傾斜角α
及び所定の間隔ｗ（図３）が与えられて設定された後に
プラズマがオンされ、コーナー部３上に向って矢印ｂで
示すように切断されることになる。このプラズマトーチ
１０がコーナー部３に達すると前記と同様に段階的に
Ａ′〜Ｄ′の範囲で移動速度が減速され、フェイス５の
表面５ａからｄ’離れた位置でプラズマはオフされる。
このようにして直角切断が行われるのである。

【００１６】これらのプラズマのオン、オフやプラズマ
トーチ１０の設定移動は、電子計算機１２の入力装置１
３から所定の厚板等の情報が入力されるとあらかじめ記
憶装置１４に入力されているプログラムに基づき信号Ｖ
がＮＣ切断機１１に与えられることにより行われる。次
に開先切断について説明する。即ち、表Ｖ開先切断を行
う場合は図６に示されるように、切断角度β（型鋼の表
面に直交する線ｐと、切断された面とのなす角）に対
し、更に図２に示したベベル角θとカーフ幅量δ’を考
慮してプラズマトーチ１０の傾斜角α（設定角）が定め
られるとともに、所定の間隔ｗ（型鋼１の表面の延長線
とプラズマトーチ１０の交わる位置と前記線ｐとの間の
距離）にプラズマの中心が位置するように調節する。

【００１７】そして図４と図５で説明したのと同様にプ
ラズマトーチ１０をフェイス５の一縁５ａの外側に位置
させてコーナー部３側に向ってこれを移動させる。そし
て図７に示すようにプラズマトーチ１０がコーナー部３
のＡ点に達すると移動速度を減速させるとともに、プラ
ズマトーチ１０の所定間隔ｗ（横シフト量）を図８に示
すように、ｗ₁ , ｗ₂ ，ｗ₃ ，ｗ₄ と図７のＡ〜Ｄ点に
対応して段階的に変化するように制御する。このプラズ
マトーチ１０が移動する経路は、図７においてフエース
５の側部に線図で描かれている。

【００１８】そして直角切断と同時にプラズマトーチ１
０がウエブ４の表面４ａよりｄだけ離れた位置（点Ｆ）
でプラズマがオフとなる。このようにしてコーナー部３
のアール２においても長さ方向が切断線Ｌにおいて均一
となり深さＨを有し、かつ図１０に示すようにフェイス
５の表面において切断線Ｌ′が順次拡開する切断がなさ
れる。

【００１９】このようにしてフェイス５の切断が終了す
るとプラズマトーチ１０を図５に示すと同様にウエブ４
の一縁４ａの外側に位置させ、前記と同様傾斜角度α及
び所定の間隔ｗを定め、そしてプラズマをオンする。そ
してプラズマトーチ１０をコーナー部３側へ移動させて
行く。そしてコーナー部３においては前記フエイス５の
切断と同様にＡ′〜Ｄ′間において速度制御及び所定間
隔ｗの制御がなされ、プラズマトーチ１０がフェイス５
の表面５ａのｄ’離れた位置に達するとプラズマをオフ
とする。

【００２０】このようにして図１０に示す如き表Ｖ開先
１５を有する型鋼のブラズマ切断がなされるのである。
なお、図７において範囲Ｊはフエイス切断範囲、Ｋはウ
エブ切断範囲をそれぞれ示している。また、図９は裏Ｖ
開先切断の場合のプラズマトーチ１０の設定角度を示し
ており、図６の説明と同様に説明される。前記実施例に
おいては、フエイスの縁部からコーナー部側へと切断
し、次にウエブの縁部からコーナー部側へと切断する工
程を説明したが、これの順序は特に限定されるものでは
ないが、実際の工程においては前記順序で切断する方が
効率的である。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よる形鋼プラズマ切断法によれば、プラズマトーチ１０
のコーナー部３での制御が極めて容易であり、しかもそ
のコーナー部３での切断面が良好でかつノロ８の付着も
ないため、切断作業が迅速に行なえるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による形鋼プラズマ切断法の一実施例に
おける全体説明図である

【図２】プラズマトーチの切断状態の説明図である。

【図３】切断面を直交させて切断する場合のプラズマト
ーチの位置設定説明図である。

【図４】フェイス部分の切断状態の説明図である。

【図５】ウエブ部分の切断状態の説明図である。

【図６】表Ｖ開先切断におけるプラズマトーチの位置設
定説明図である。

【図７】コーナー部を切断する際のプラズマトーチの移
動経路説明図である。

【図８】図７に対応するプラズマトーチの間隔変位説明
図である。

【図９】裏Ｖ開先切断におけるプラズマトーチの位置設
定説明図である。

【図１０】切断された開先部分を示す斜視図である。

【図１１】従来のプラズマ連続切断による開先部分を示
す斜視図である。

【図１２】形鋼の一部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 形鋼 ２ アール ３ コーナー部 ４ ウエブ ５ フェイス ６ 切断面 ７ 凹凸 ８ ノロ １０ プラズマトーチ １１ ＮＣ切
断機 １２ 電子計算機 １３ 入力装
置 １４ 記憶装置 １５ 開先

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブとフエイスを交差させてコーナー
   部を形成した形鋼をプラズマによって切断する方法にお
   いて、前記フエイスあるいはウエブの一縁から前記コー
   ナー部に向ってプラズマトーチを移動させる第１の工程
   と、前記ウエブあるいはフエイスの一縁から前記コーナ
   ー部に向ってプラズマトーチを移動させる第２の工程と
   よりなり、前記第１の工程及び第２の工程において、そ
   れぞれプラズマトーチを切断線に対し所定間隔と角度を
   有する如く配置するとともに、移動速度を前記コーナー
   部において減じるようにしたことを特徴とする形鋼プラ
   ズマ切断法。