JP4319159B2 - 鋼管倣い切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、典型的には鋼管の端部をスパイラル状に切断するための方法および装置、さらには鋼管倣い切断作業方法に関するものである。

近年、建設あるいは土木等の分野において、鋼管杭が使用されている。この鋼管杭は、地中に埋設される鋼管の下端にスパイラル状の付属品を設けたもので、施工機によって地中に回転圧入される。かかる鋼管杭によれば施工に際して、無振動、無騒音、無排土で行うことができる等の特長を有している。

溶接等によってスパイラル状の付属品を取付固定するために、鋼管の端部はスパイラル状に切断される。従来、鋼管の端部をそのように切断するに際して、鋼管の端部にスパイラル状のケガキを入れ、そのケガキ線に沿って手作業で切断用のトーチを動かすようにしていた。

なお、従来より鋼管類の切断等を行うための方法あるいは装置が種々工夫されており、たとえば特許文献１には本体に対し鋼管内面に圧接可能な脚部板を伸縮自在に取り付け、該本体に駆動機構により所定の速度で、かつ鋼管の中心軸線またはその近傍を中心として回動する旋回体を設け、この旋回体には下端に鋼管内面に常時接転動する倣いローラを設けたスライドロッドを弾設するとともに、このスライドロッドの下端に倣いローラの軸線と同一軸線上に火口を臨ませた切断トーチを設けたガス開先切断機が開示されている。

また、特許文献２にはパイプの外周面を倣いながら切断と開先加工を行うカッタと、このカッタを駆動する回転駆動装置とを具備するミーリング装置と、該カッタ前後に配置された鋼管外周面倣い装置と、切断中は成形される鋼管の進行と同調し得る走行台車とを備えた鋼管切断装置が開示されている。さらに、特許文献３には鋼管のスパイラル溶断装置が開示されている。

実開昭５５−１０３０６６号公報 特開平８−３０９６０９号公報 特開２００２−３５９３１号公報

しかしながら、前述した鋼管杭の製造において、鋼管の端部をスパイラル状に切断する際、その作業は基本的には手作業で行われ、かなりの手間と労力が必要になる。また、取扱う鋼管は大型の重量物であるため、作業の安全確保には万全の配慮を払わなくてはならない。

なお、特許文献１あるいは特許文献２等に記載のものは、特定の鋼管切断方法等に関する限りのものであり、基本的にこの種の鋼管杭の加工処理、特にスパイラル状の付属品を取付固定するための鋼管端部の切断加工を対象とするものではない。また、これらの文献に記載の装置類は極めて大掛かりで複雑な構成となっており、多大なコストがかかる。さらに、特許文献３に記載のものは、機械・電気的に大掛かりで複雑な装置になっていた。

本発明はかかる実情に鑑み、比較的簡便な構造にて効率よく所定の加工処理を行い得る鋼管倣い切断方法およびその装置ならびに鋼管倣い切断作業方法を提供することを目的とする。

本発明の鋼管倣い切断装置は、鋼管杭に用いる鋼管の端部をスパイラル状に切断するための装置であって、切断されるべき鋼管を回転可能に支持する回転支持装置と、前記鋼管の外周面に付設されたスパイラル状の倣いモデルと、前記倣いモデルに係合し、適所に搭載したトーチを前記鋼管の外周面側近でその回転軸方向にスライドさせるガイド機構とを備え、前記ガイド機構は、相互間に前記倣いモデルを介入させて係合する一対のガイドローラと、これらのガイドローラおよび前記トーチを搭載するとともに前記鋼管の外周面側近でその回転軸方向にスライドするスライダとを含み、
前記ガイドローラの相互間隔は前記倣いモデルの板厚よりも大きく設定され、前記ガイドローラを支持するブラケットを前記倣いモデルに対して傾斜させることにより、前記ガイドローラおよび前記倣いモデル間の隙間を調整可能であり、
前記ガイド機構は前記鋼管の径に応じて、該鋼管に対する前記トーチの位置を調整可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、鋼管を回転させることにより倣いモデルの形状に従って、ガイド機構を介してトーチの火口が鋼管の外周面に沿ってスパイラル状に相対移動し、これにより鋼管の端部を自動でスパイラル状に切断することができる。効率よくしかも精度よく鋼管の端部を所定形状に切断するとともに、構成が比較的簡単であるため実質的にコストを低く抑えることができる。

以下、図面に基づき、本発明による鋼管倣い切断方法およびその装置ならびに鋼管倣い切断作業方法の好適な実施の形態を説明する。
図１および図２は、この実施形態における鋼管倣い切断装置の概略構成を示している。 本発明の鋼管倣い切断装置は、鋼管Ｐの端部をスパイラル状に切断するが、切断されるべき鋼管Ｐを回転可能に支持する回転支持装置１と、鋼管Ｐの外周面に付設されたスパイラル状の倣いモデル２と、倣いモデル２に係合し、その適所に搭載したトーチ４を鋼管Ｐの外周面側近でその回転軸５方向にスライドさせるガイド機構３とを備える。

ここで、本発明装置により切断された鋼管Ｐ（図３）は、端部にスパイラル状の付属品（図示せず）が取付けられ、これにより鋼管製品が製造される。鋼管Ｐ（および付属品）のあらゆるサイズに対しても本発明は適用可能である。

回転支持装置１は鋼管Ｐの下部付近を、たとえば図４のように４点で支持するように配置された４つのターニングローラ６を備える。各ターニングローラ６は同期して電動駆動され、これにより鋼管Ｐをほぼ水平に回転軸５のまわりに回転駆動する。

倣いモデル２は鋼管Ｐの端部を巻回するように構成され、図５および図６にも示されるように鋼管Ｐの外円周に沿って回転軸５に対して直交配置される環体７と、環体７に対して所定角度傾斜して鋼管Ｐの外周にスパイラル状に配置される螺旋体８とを含む。螺旋体８は付属品のスパイラルと一致するスパイラル構造を有し、鋼管Ｐの外周を少なくとも１周程度周回する長さを有する。また、螺旋体８は鋼管Ｐの外周面から垂直に立ち上がるように、いわばフランジ状に形成される。環体７と螺旋体８は、複数の補強板もしくはリブ９によって相互に結合され、一体的な構造体となっている。なお、倣いモデル２は鋼管Ｐのサイズ（径）に合せて、複数種類のものが製作される。

鋼管Ｐの外円周に沿って適度な間隔をおいて配置される複数のリブ９Ａ，９Ｂ，９Ｃには、たとえばそれぞれ２つの螺子部１０が螺設され、各螺子部１０には固定ボルト（図示せず）が螺着するようになっている。固定ボルトを螺子部１０にねじ込むことで、拘束力が発生し、倣いモデル２を鋼管Ｐに固定することができる。なお、螺子部１０としてナットを溶接したものであってもよい。

つぎに図７および図８は、鋼管倣い切断装置の具体的構成を示している。この実施形態ではキャスタ１１によって移動可能な台車１２を有し、ガイド機構３を所望位置もしくは場所に移動・設置することができるようになっている。なお、台車１２にはハンドル１３が付設され、またレベリングパッド１４を備えている。実使用においては台車１２を所定位置に移動後、レベリングパッド１４を使って台車１２のレベルを調整して固定することができる。

また、台車１２にはリフタ１５が装備されている。リフタ１５はたとえば２段式の昇降機構１６を有し、高さ調整可能に構成される。なお、リフタ１５の少なくとも鋼管Ｐ側には防火・防護用として図７に示されるように、たとえば石綿製ノレン１７を垂下するとよい。リフタ１５にはベースフレーム１８を介して、ガイド機構３が搭載される。

これにより昇降機構１６を駆動しリフタ１５を上下動させることで、ガイド機構３に搭載されたトーチ４の高さを、鋼管Ｐの高さＨに合せて自由に調整することができる。前述のように鋼管Ｐには複数種類のサイズがあるが、それらのサイズに対して有効に対応することができる（図２をも参照）。

ベースフレーム１８の頂部には、鋼管Ｐの回転軸５と平行配置されるガイドレール１９が敷設される。ガイドレール１９にはスライダ２０がスライド可能に係合し、したがってスライダ２０は鋼管Ｐの外周面側近でその回転軸５方向にスライドする。スライダ２０上でガイドレール１９方向に取り付けられた支持アーム２１の両端部付近には、ホルダ２２，２３を介してガイドローラ２４およびトーチ４がそれぞれ搭載される。ガイドローラ２４およびトーチ４は所定距離だけ隔置され、その距離を維持しながらスライダ２０を介してガイドレール１９方向に同期移動する。

一対のガイドローラ２４は図９に示されるように、ホルダ２２から鋼管Ｐ側に延出するブラケット２５によって相互に平行に、かつ回転自在に配置・支持される。ガイドローラ２４相互間には倣いモデル２（螺旋体８）が介入し、両者が係合する。この場合、ガイドローラ２４相互の間隔もしくは隙間は、螺旋体８の板厚よりも適度に大きく設定されている。このようにガイドローラ２４相互の間隔を大き目に設定することで、倣いモデル２と容易かつ的確に係合させることができる。一方、倣いモデル２と係合後は、図９（ｂ）のようにブラケット２５を傾斜させ、倣いモデル２とガイドローラ２４との隙間を適度に小さく調整する。このように隙間調整することで、倣いモデル２に対するガイドローラ２４の倣い精度を向上させることができる。

また、トーチ４は図１０に示されるように、ホルダ２３から鋼管Ｐ側に延出するブラケット２６によって支持される。トーチ４には、酸素およびアセチレンガス供給用のホース２７，２８が接続される。なお、鋼管Ｐが開先を必要とする場合、トーチ４は鋼管Ｐの外周面に対して所定角度傾斜して配置することも可能である（図８等参照）。

上記構成において、本発明の鋼管倣い切断装置により鋼管Ｐの端部をスパイラル状に切断するにあたり、切断されるべき鋼管Ｐを回転支持装置１のターニングローラ６上に載せて、該鋼管Ｐを回転可能に支持する。つぎに、倣いモデル２を鋼管Ｐの端部外周面にセットする。この場合、倣いモデル２の螺子部１０に固定ボルト（たとえば、図１１のように蝶ネジ２９であってよい。）をねじ込み、倣いモデル２を固定する。倣いモデル２をセットする位置は螺旋体８の一端がほぼトーチ４とガイドローラ２４の間隔だけ、鋼管Ｐの端部端面から回転軸５方向にずれた位置とする。

つぎに、台車１２を移動操作して、ガイドローラ２４を倣いモデル２（たとえば螺旋体８の一端）に係合させる。これによりトーチ４は鋼管Ｐの端部端面に位置し、すなわち、この例では鋼管Ｐの端部端面から切断処理を開始するものとする。この状態で回転支持装置１のターニングローラ６を回転駆動し、これにより鋼管Ｐを回転支持装置１上で回転させるとともに、トーチ４の先端から切断炎を噴射する。

鋼管Ｐの回転に伴い、螺旋体８と係合するガイドローラ２４が鋼管Ｐの回転軸５方向に移動する。かかるガイドローラ２４の移動により、ガイドレール１９上でスライダ２０が鋼管Ｐの外周面側近で回転軸５方向にスライドする。これによりスライダ２０上に搭載されたトーチ４も回転軸５方向にスライドする。この実施形態では鋼管Ｐがほぼ１回転する間にトーチ４がストロークＳ（図８参照）だけスライドするようになっている。

上記のような鋼管Ｐの回転とトーチ４のスライドにより、トーチ４が鋼管Ｐの外周面に対して相対的にスパイラル状に移動する。この結果、鋼管Ｐの端部は図１１に示されるようにスパイラル状に切断される。なお、スパイラル状の切断開始点および切断終点の相互間は任意の方法で切断することができる。

鋼管Ｐの切断後、その端部にセットされている倣いモデル２が取り外される。スパイラル状に切断された鋼管Ｐの端部には、前述したスパイラル状の付属品が取付けられ、これにより鋼管製品が製造される。

上述したように回転支持装置１上で鋼管Ｐを回転させることにより倣いモデル２の形状に従って、ガイド機構３を介してトーチ４の火口が鋼管Ｐの外周面に沿ってスパイラル状に相対移動し、これにより鋼管Ｐの端部を自動で、効率よくしかも精度よくスパイラル状に切断することができる。この場合、実質的に人手を必要としないため、作業者の高い安全性が確保される。

以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態では鋼管Ｐの端部端面から切断処理を開始する例を説明したが、トーチ４とガイドローラ２４の間隔だけ、鋼管Ｐの端部端面から回転軸５方向にずれた位置から切断処理を開始することも可能である。

本発明の鋼管倣い切断装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の鋼管倣い切断装置の概略構成を示すそれぞれ側面図である。 本発明に係る鋼管杭の例を示す側面図および底面図である。 本発明の鋼管倣い切断装置の全体構成を示す平面図である。 本発明に係る倣いモデルを示す図である。 本発明に係る倣いモデルの展開図である。 本発明の鋼管倣い切断装置の具体的構成例を示す側面図である。 本発明の鋼管倣い切断装置の具体的構成例を示す平面図および正面図である。 本発明に係るガイドローラを示す平面図および正面図である。 本発明に係るトーチまわりを示す図である。 切断後の鋼管端部まわりを示す斜視図である。

符号の説明

１ 回転支持装置
２ 倣いモデル
３ ガイド機構
４ トーチ
５ 回転軸
６ ターニングローラ
７ 環体
８ 螺旋体
１１ キャスタ
１２ 台車
１５ リフタ
１９ ガイドレール
２０ スライダ
２４ ガイドローラ
Ｐ 鋼管

Claims (1)

1. 鋼管杭に用いる鋼管の端部をスパイラル状に切断するための装置であって、
   切断されるべき鋼管を回転可能に支持する回転支持装置と、
   前記鋼管の外周面に付設されたスパイラル状の倣いモデルと、
   前記倣いモデルに係合し、適所に搭載したトーチを前記鋼管の外周面側近でその回転軸方向にスライドさせるガイド機構とを備え、
   前記ガイド機構は、相互間に前記倣いモデルを介入させて係合する一対のガイドローラと、これらのガイドローラおよび前記トーチを搭載するとともに前記鋼管の外周面側近でその回転軸方向にスライドするスライダとを含み、
   前記ガイドローラの相互間隔は前記倣いモデルの板厚よりも大きく設定され、前記ガイドローラを支持するブラケットを前記倣いモデルに対して傾斜させることにより、前記ガイドローラおよび前記倣いモデル間の隙間を調整可能であり、
   前記ガイド機構は前記鋼管の径に応じて、該鋼管に対する前記トーチの位置を調整可能に構成されていることを特徴とする鋼管倣い切断装置。

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