JP2682284B2 - 形鋼の切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｈ形鋼，Ｃ形鋼およ
びＬ形鋼等の一般的に形鋼と称される異形断面部材の切
断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびこの発明が解決しようとする課題】
この種の異形断面部材, 所謂形鋼は、複数の面を集合し
てなっているので、垂直または水平の方向から切断する
ことは困難である。従って斜め方向から切断刃を異形断
面部材に係合させて切断するようにしている。

【０００３】そしてこの形鋼を切断する切断装置におい
ては、刃物に形鋼が貫通できる孔型が形成された固定刃
および移動刃からなる孔型刃物を使用しており、孔型刃
物の孔型とこの孔型内の形鋼との間には形鋼の刃物孔内
での通材性を良くするための隙間（ギャップ）が設けら
れる。またＸ軸（水平方向）やＹ軸（垂直方向）等の異
なった軸をもつ二辺（形鋼のフランジやウェブ等）以上
を同時に切断するために、移動刃は所定の角度をもって
移動させることが必要となっている。これらのことから
従来では、実公昭47-20781号公報，特開平2-109625号公
報, 特開昭55-96215号公報等の切断装置が用いられてい
る。

【０００４】このような形鋼の切断においては、板の一
方向切断とは異なり、ウェブ・フランジの切断を同時に
行うため、切断に伴う変形を完全に無くすことは困難で
あるが、孔型刃物における移動刃の移動角度と、孔型の
逃がし（コーナーＲまたはＣ）や孔型と形鋼とのギャッ
プ（隙間）の大きさと、孔型刃物の刃先がウェブおよび
フランジにタッチ（切断開始）するタイミングとを調節
することにより、変形程度を変化させることはできる。

【０００５】しかしこの各切断装置とも、移動刃の移動
角度および形鋼が貫通している孔型刃物の孔型と、この
孔型内を貫通する形鋼との関係については、その研究が
遅れているので、即ち移動刃の移動角度が「一定角度に
傾斜して…」、また孔型が「切断すべき形鋼とほぼ同
形，同大の孔部を貫通してなる…」という程度なので、
実用技術は確立されていない。

【０００６】一方、切断する形鋼におけるフランジやウ
ェブ等のＸ軸（水平方向）とＹ軸（垂直方向）とが交差
する近辺では、孔型刃物の孔に、形鋼の通材性を良くす
るための逃がしであるギャップおよびコーナーＲまたは
Ｃ部が設けられているので、切断する刃先が形鋼に接触
できないこととなる。そこでこの部分は、近辺部材の切
断時におけるぜい性破壊および引きちぎり破壊によっ
て、切断されることとなる。そのため、この近辺部材の
切断時に大きな切断力が必要となって、切断端面のダレ
（上下方向）や断面の端面変形等の変形が生じてしま
う。

【０００７】この変形は、大きい時にはそのままでは使
用できないこととなり、再切断を行う必要がある。また
変形が小さい時でも、形鋼の加工，溶接等において、精
密な寸法精度を確保できないこととなる。さらに変形が
生じ易ければ、切断作業の自動化を難しいものとし、外
観も悪い等の種々の問題を引き起こすこととなる。しか
し前述した従来の各切断装置とも、この変形を防止する
ことに関しての実用技術は確立されていない。

【０００８】このように従来では、形鋼のフランジおよ
びウェブと、切断機における刃物との関係については具
体的な設定基準がなく、実際の切断作業時において刃物
を装置内に配設するに際して、前述した種々の問題が発
生するため、配設位置の決定に苦慮していた。

【０００９】この発明は前述した事情に鑑みて創案され
たもので、その目的は効率的な従来の切断方式を活かす
と共に、切断に際しての、形鋼のフランジやウェブ等の
Ｘ軸（水平方向）とＹ軸（垂直方向）との交差部の変形
が少なく、また切断力を大きくする必要がなく、刃物の
損傷（摩耗，欠け）を少なくすることのできる形鋼の切
断装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の切断装置によ
れば、切断すべき形鋼よりもやや大きい同型の孔型を有
し、固定刃および移動刃用として一組密接状に相対向し
て設けられ、前記孔型の中へ形鋼を貫通させた状態で前
記移動刃を一定角度で往復動させることによって、形鋼
の切断を行う孔型刃物の配設は、その移動刃の移動軸線
が、前記形鋼のウェブ部の垂直線に対して55°〜65°の
角度で交差できるように、またその孔型とこの内部を貫
通する形鋼との間隙（ギャップ）を２〜４mmにすること
ができるように、さらにその刃先が、先に形鋼のウェブ
部の切断を開始してこの切断が完了する前にフランジ部
の切断を開始することができるように行われる。

【００１１】そして移動刃の移動を55°〜65°の角度で
行うと共に、孔型と形鋼との間隙（ギャップ）を２〜４
mmにし、また形鋼ウェブ部の切断を先に開始することに
より、形鋼のフランジやウェブ等のＸ軸（水平方向）と
Ｙ軸（垂直方向）との交差部の変形を少なくすること
で、切断力が大きくする必要がなく、刃物の損傷（摩
耗，欠け）を少なくすることができるようにしたもので
ある。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の形鋼の切断装置を、図示す
る実施例によって説明する。まず切断装置の構成につい
て述べる。

【００１３】切断装置１（図１参照）は、切断すべき形
鋼２よりもやや大きい同型の孔型３を有する孔型刃物６
が、固定刃４および移動刃５用として一組密接状に相対
向して設けられ、孔型３の中へ形鋼２を貫通させた状態
で移動刃５を一定角度で往復動させることによって、形
鋼２の切断を行うように構成されている。なお、図１に
おいて、固定刃４の手前にある移動刃５がボックスの対
向隅角部に設置されたカイドブロック７に挟まれて移動
自在に支持されており、ノッカーシリンダ８を作動させ
てスライドブロック８ａを右へ移動させると、移動刃５
が角度θで右斜め上に押し上げられて形鋼２が切断され
る。切断が完了してノッカーシリンダ８の押し上げ力を
解除すると、圧縮されていたリターンスプリング９の圧
縮力により移動刃５が左斜め下に押し下げられて元位置
に復帰する。

【００１４】そして孔型刃物６の装置１内への配設は、
その移動刃５の移動軸線5aが、形鋼２のウェブ部2bの垂
直線2cに対して55°〜65°の角度で交差できるように、
またその孔型とこの内部を貫通する形鋼との間隙（ギャ
ップ）を２〜４mmにすることができるように、さらにそ
の刃先が、先に形鋼２のウェブ部2bの切断を開始してこ
の切断が完了する前にフランジ部2aの切断を開始するこ
とができるように行われている。

【００１５】なおこの実施例での形鋼２はＨ形鋼であ
り、孔型刃物６の孔型３もＨ形鋼用に形成されている。
またこの孔型刃物６の孔型３に、略Ｃや略Ｌ字状に形成
したものを用いれば、略Ｃや略Ｌ字状の形鋼を切断する
こともできる。

【００１６】次に孔型刃物６における前述した各配設条
件の設定理由を、以下に述べる。なお孔型刃物６におけ
る移動刃５の移動角度は、図１に示したガイドブロック
７の移動角度θを変えることによって、任意に設定でき
る。

【００１７】まず形鋼２がＩ形姿勢の場合には、移動刃
５が移動する角度を水平面に対して55〜65°，即ち移動
刃５の移動軸線5aが、水平線に対して55°〜65°の角度
で交差できるように行うこととする。なおＨ形姿勢の場
合には、水平面に対して90°−(55 〜65°) ，即ち移動
刃５の移動軸線5aが、形鋼２のウェブ部2bにおける幅方
向の水平軸線に対して鋭角な25°〜35°の角度で交差で
きるように行うこととなる。

【００１８】これは、移動角度が大きいとギャップ（孔
型３と内部を貫通する形鋼２との間隙）およびコーナー
部のＲまたはＣがあるために、フランジ部2aとウェブ部
2bとの付け根の部分において、孔型刃物６の刃先の接触
しない部分が増えて変形が大きくなってしまう。また移
動角度が小さいと、フランジ部2b（水平方向部材）に加
える力を大きくしないと切断できなくなり、孔型刃物６
を往復動させる力が大きいものとなってしまう。

【００１９】また孔型３とこの孔型３の内部を貫通する
形鋼２との間隙（ギャップ）は２〜４mmとする。これ
は、ギャップが小さいと形鋼２の孔型３内の通材性が悪
くなる。逆に、ギャップが大きいフランジ部2aとウェブ
部2bとの付け根部分において、孔型刃物６が接触しない
部分が増え、変形が大きくなってしまう。

【００２０】さらにフランジ部2a（水平方向材），ウェ
ブ部2b（垂直部材）と、孔型刃物６の孔型３との位置関
係は、孔型刃物６の刃先が先にウェブ部2bの切断を開始
でき、ウェブ部2bの切断を完了するまでに、フランジ2a
の切断が開始できる位置であるとする。

【００２１】これは、例えば切断角が60°，ギャップが
３mmの場合は、フランジ部2aとフランジ部切り刃とのギ
ャップが３mm，ウェブ部2bとウェブ部切り刃は3/√3 ≒
1.73で、フランジ部2aとウェブ部2bとが同時に切断開始
されることになるが、ウェブ2bのギャップをこれよりも
小さくする（例えば1.2 mmにする) ことによって、先に
ウェブ部2bを切り始めることである。

【００２２】この構成によって、先にウェブ部2bが切断
され、次いでフランジ部2aが切断されるため、フランジ
部2aは平板を切る状態に近くなって切断抵抗が小さく、
従って変形が小さくなる。ただし先にウェブ部2bを切断
し次いでフランジ部2aを切断する場合は、根元部分がま
だフランジ部2aと一体となっているために、ウェブ部2b
の根元の変形が大きくなる。

【００２３】次にこの孔型刃物６の刃先が切断を開始す
る時点の変更、所謂切断タッチ変更による切断端面のタ
レの程度比較を、オンラインで行い最も良好な切断条件
を図２の表に示すように検討した。このように切断タレ
については、ウェブ先行タッチの方が、タレが小さく良
い結果が得られた。また現行タッチの物と比べると、0.
4 〜0.5 mmのタッチ差でタレ防止ができる。

【００２４】なお前述した実施例はＨ形鋼を例にして説
明したが、この発明の切断機はＣ形鋼やＬ形鋼等、直角
に交わるウェブ部やフランジ部の部材をもつ形鋼切断機
に適用できる。また下から上方に向けてと上から下方へ
向けてとの切断も同様の条件で行うことができる。

【００２５】次に、以上述べた切断装置１を使用して、
フランジ厚みが 4.5mmで、ウェブ厚みが 3.2mmのＨ形鋼
を、例えば以下の(1) から(4) に述べる条件で切断した
時に基づいて、詳述する。

【００２６】(1) 図２に示す、切断条件（ギャップ３m
m，フランジ・ウェブ同時タッチ）。

【００２７】ここでは、フランジ部2aとウェブ部2bとが
同時に切断開始される。そして切断角45°ではフランジ
・ウェブ厚みの差分だけ、ウェブ部2bが先に切り終るた
め、フランジ部2aは平板を切断する条件に近くなって、
切断ダレは小さいが、ウェブ部2bのギャップ、即ちフラ
ンジ部2aのブレードの受け面がないフランジ中央部が３
mm広くなるために、フランジ部2aの中央凹変形が大きく
なる。

【００２８】またウェブ部2bのギャップが大きく、かつ
切断角が小さいため、ウェブ部2bに加わる横方向の力が
大きいと同時にフランジと溶接による拘束された状態
で、フランジ部2aに対して薄肉であるウェブ部2bの切断
が行われるため、ウェブ部2bの根元断面変形が大きくな
る。

【００２９】一方、切断角60°ではウェブ部2bのギャッ
プが1.73mmと小さくなり、フランジ部2a中央部の凹変形
は小さくなるが、切断ダレは大きくなる。さらにウェブ
部2bのギャップが小さく、切断角が大きいために、ウェ
ブ部2bの断面変形は小さくなる。

【００３０】(2) 図３に示す、ギャップ条件（切断角60
°，フランジ・ウェブ同時タッチ時）。

【００３１】ここでは、フランジ部2aおよびウェブ部2b
のギャップが大きいとダレもやや大きく、またフランジ
部2aの受け面がないフランジ中央部が2.31mmとなるため
に、フランジ部2aの中央凹変形が発生し、さらにウェブ
部2bを切断する刃物の接触長が短くなって、ウェブ部2b
の根元断面変形も生じる。

【００３２】一方、ギャップ２mmの場合には、切断ダレ
やフランジ・ウェブの断面変形ともに小さくなるが、刃
物の中を貫通できる孔型と、その中を通っているＨ形鋼
とのギャップが小さくなるために、Ｈ形鋼の寸法精度が
悪い場合には、通材性が悪くなって作業に支障をきたす
ことがある。

【００３３】(3) 図４に示す、切断タッチ（切断角60
°，ギャップ３mm） ここでは、前述の切断角やギャップ条件の実施結果をも
とに、さらに切断タッチを変更し、統合的に実施例を示
した。

【００３４】まずフランジ先行タッチにおいては、その
刃先は３mm動いて先ずフランジ部2aに接触する。次いで
フランジ部2aを切断中に、ウェブ部2bが接触し切断を開
始するが、フランジ部2aはウェブが接続された状態で切
断されるために、上下方向の切断抵抗が大きく、従って
切断ダレやフランジ中央部の凹変形ともに大きい。

【００３５】一方、ウェブ先行タッチにおいては、その
刃先は先ずウェブ部2bにタッチする。この時、フランジ
側はフリー状態である。この状態から、ウェブ部2bが切
断されるため、ウェブ変形が若干強い。またフランジ部
2aがタッチする時点では、ウェブ部2bの剪断はほとんど
完了している。このため、フランジ部2aの切断時には、
平板に近い状態でフランジ部2aを切断することとなっ
て、切断ダレやフランジ中央部の凹変形ともに小さくな
る。

【００３６】なおフランジ・ウェブを同時に切断を開始
するフランジ・ウェブ同時タッチにおいては、端面の切
断ダレおよび断面変形ともにその中間の値となる。

【００３７】このようにこれらのことから、孔型刃物６
は、その移動刃５の移動が、55°〜65°の角度をもって
行うことができるように、またその孔型３と内部を貫通
する形鋼２との間隙（ギャップ）を２〜４mmにすること
ができるように、さらにその刃先が、先に形鋼２のウェ
ブ部2bの切断を開始してこの切断が完了する前にフラン
ジ部2aの切断を開始できるように配設する。

【００３８】

【発明の効果】この発明の切断装置によれば、他の方式
と比較して、切断変形が1/2 〜1/3 に押さえられ、再切
断を必要とせずに、切断端面がそのまま使用できる。そ
のため、加工，組み立ての精度を向上させることができ
ると共に、加工，組み立ての自動化が図れる。また孔型
刃物の摩耗が減少（約1/2)すると共に、刃欠けが減少
（約1/3)するので、切断刃物の寿命が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の切断装置を示す概略正面図である。

【図２】切断角度条件における切断結果の実施例を示す
表である。

【図３】切断ギャップ条件における切断結果の実施例を
示す表である。

【図４】切断タッチ条件における切断結果の実施例を示
す表である。

【符号の説明】

１…切断装置、２…形鋼、2a…フランジ部、2b…ウェブ
部、2c…垂直線、３…孔型、４…固定刃、５…移動刃、
…移動軸線5a、６…孔型刃物、７…ガイドブロック。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切断すべき形鋼よりもやや大きい同型の
   孔型を有する孔型刃物が、固定刃および移動刃用として
   一組密接状に相対向して設けられ、前記孔型の中へ形鋼
   を貫通させた状態で前記移動刃を一定角度で往復動させ
   ることによって、形鋼の切断を行う切断装置であり、 前記孔型刃物の配設は、その移動刃の移動軸線が、前記
   形鋼のウェブ部の垂直線に対して55°〜65°の角度で交
   差できるように、またその孔型とこの内部を貫通する形
   鋼との間隙（ギャップ）を２〜４mmにすることができる
   ように、さらにその刃先が、先に形鋼のウェブ部の切断
   を開始してこの切断が完了する前にフランジ部の切断を
   開始することができるように行われていることを特徴と
   する形鋼の切断装置。