JP7043978B2

JP7043978B2 - 鉄骨を切断する方法及び装置

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Publication number: JP7043978B2
Application number: JP2018104633A
Authority: JP
Inventors: 隆典山崎; 康一山下; 善伸保坂; 嗣人藤田
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: WO2019230223A1; JP2019209336A; EP3778089A4; US20210213552A1; CN112203790A; EP3778089A1; EP3778089B1; CN112203790B

Description

本発明は、例えばＨ型鋼や角パイプからなる鉄骨を切断用トーチを用いて切断するための方法及び装置に関する。

従来、切断用トーチを用いて鉄骨を切断する方法及び装置として、特許文献１に記載されるものが知られている。この装置は、鉄骨を把持するクランプと、当該鉄骨の表面に前記切断用トーチの火口を近接させながら当該切断用トーチを当該表面に沿って移動させる移動手段と、を備え、前記クランプ及び前記移動手段による鉄骨の把持及び切断用トーチの移送は遠隔操作によって行われる。

特開２００７－１４６５７１号公報

前記のように切断用トーチの火口を鉄骨の表面に近接させながら当該表面に沿って移動させる方法では、切断を完了するまでに長い時間を要する。これは作業効率の向上の著しい妨げとなる。

本発明の目的は、鉄骨を短時間で効率よく切断することが可能な方法及び装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本願の発明者らは、従来のように切断用トーチの火口を鉄骨表面に沿って移動させるのではなく、比較的大きな火口をもつ切断用トーチを鉄骨に対してその切断面と平行な方向に離れた位置に配置し、当該切断用トーチから当該鉄骨に向けて前記切断面に沿う供給方向に火炎を当てるとともに鉄骨の酸化による切断のための切断酸素を供給しながら、前記切断面に沿う方向であって前記供給方向と直交する送り方向に前記切断用トーチを移動させて前記切断面に沿って前記鉄骨を切断する方法に想到した。この方法によれば、鉄骨の表面に沿って切断用トーチを動かす従来の切断方法に比べて作業時間を著しく短縮することが可能である。

しかしながら、この切断方法では、前記火口から前記鉄骨の表面までの距離が一定しておらず、当該鉄骨の切断面の大きさや形状によっては、前記切断面のうち前記火口から離れた部位やトーチからみて他の部位の背後に隠れた部位等に切断不良が生じやすい。このようにして生じた未切断部位を切断するために大型の前記切断用トーチの向き及び位置を大きく変更して反対の側から火炎及び切断酸素を再供給することは、却って作業効率の向上の妨げとなるおそれがある。しかも、当該切断用トーチの向き及び位置を変更している間にそれまで熱せられていた鉄骨の温度が低下してしまうので、効率はさらに低下する。

かかる問題点を解決するため、本発明者らは、前記切断用トーチを第１送り方向に移動させて前記切断面の一部を切断した後、その切断終了位置から当該切断用トーチをそのままの姿勢で前記第１送り方向と逆の第２送り方向に移動させることに想到した。このような切断用トーチの逆行は、前記第１方向の切断によって既に熱せられている鉄骨の温度が低下する前に前記第１方向と反対の第２方向の切断を迅速に開始することにより、当該第１送り方向の送りによって切断されなかった部位を効率よく切断することを可能にする。

本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、鉄骨をその長手方向と直交する切断面に沿って切断するための方法であって、前記鉄骨を保持装置により保持することと、前記切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に切断開始位置を設定することと、前記切断面を挟んで前記切断開始位置と反対側の当該切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に第１切断終了位置を設定することと、前記保持装置により保持した前記鉄骨に対して前記切断面に沿う方向に離れた位置に切断用トーチを配置しかつ当該切断用トーチの火口から前記切断面に沿う供給方向に火炎を当てるとともに鉄骨の酸化のための酸素を供給しながら当該切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで前記供給方向に直交する第１送り方向に移動させることにより前記切断面の一部を切断することと、前記第１切断終了位置に前記切断用トーチを停止させた後、当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させることにより、前記第１送り方向の移動によって切断されなかった前記鉄骨の部位の少なくとも一部を切断することと、を含む。

前記鉄骨の保持について、例えば、前記保持装置は第１把持部材及び第２把持部材を含み、前記鉄骨の保持は当該第１把持部材及び第２把持部材によって前記第１送り方向及び前記第２送り方向と平行な把持方向に前記鉄骨を把持することを含むのが良い。この場合、当該鉄骨を把持している前記第１把持部材及び前記第２把持部材の位置に基づいて前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置を設定することが可能になる。

前記第２送り方向の前記切断用トーチの移動による切断を終了する位置である第２切断終了位置は、適宜設定することが可能である。当該第２切断終了位置は、例えば、前記切断面の大きさ及び形状の少なくとも一方に基づいて決定されてもよいし、前記第１送り方向の前記切断用トーチの移動による切断後に前記切断面に残された未切断部位に基づいて決定されてもよい。

また、本発明によれば、鉄骨をその長手方向と直交する切断面に沿って切断するための切断装置が提供される。この切断装置は、前記切断面に沿う把持方向に把持する第１把持部材及び第２把持部材と、当該第１把持部材及び当該第２把持部材を前記把持方向に動かして前記鉄骨の把持及び開放を行わせる把持駆動部と、火口を有し、当該火口から前記鉄骨に対して火炎と当該鉄骨の酸化のための酸素を供給することが可能な切断用トーチと、前記鉄骨に対して前記切断面に沿う方向に離れた位置でかつ当該切断用トーチの火口が前記鉄骨を向く特定姿勢に当該切断用トーチを保持するとともに、当該特定姿勢を維持したまま当該切断用トーチを前記火口から前記火炎及び前記酸素が供給される供給方向と直交する方向であって前記切断面に沿う方向である第１送り方向及びその逆の第２送り方向に移動させることが可能なトーチ送り部と、前記第１把持部材及び前記第２把持部材の位置を検出する把持位置検出器と、前記第１把持部材の位置に基づいて前記把持方向について前記切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に切断開始位置を設定するとともに前記第２把持部材の位置に基づいて前記把持方向について前記切断開始位置と反対側の当該切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に第１切断終了位置を設定する位置設定部と、前記切断用トーチの火口から前記切断面に沿う供給方向に火炎を当てさせるとともに前記鉄骨の酸化のための酸素を供給させながら当該切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで前記第１送り方向に移動させ、かつ、前記第１切断終了位置に前記切断用トーチを停止させた後、当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させるように、前記切断用トーチ及び前記トーチ送り部の作動を制御する切断制御部と、を備える。

この装置において、前記切断制御部は、切断制御モードとして、前記切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動させた時点で当該切断用トーチの移動及び当該切断用トーチの作動を終了するように前記トーチ送り部の作動を制御する第１制御モードと、前記切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動させ、さらに当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させるように前記トーチ送り部の作動を制御する第２制御モードと、を有し、前記切断装置は、前記切断制御部の前記切断制御モードを切換えるモード切換部をさらに備えることが、好ましい。このような切断制御部とモード切換部との組み合わせは、例えば前記切断用トーチの前記切断開始位置から前記第１切断終了位置までの移動のみで前記鉄骨の十分な切断が行われる場合に前記第１制御モードを指定することにより、前記切断用トーチの無駄な移動すなわち前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への移動を回避することを可能にする。

前記モード切換部は、例えば、前記切断面の情報についての入力を受ける情報入力部と、当該情報入力部により入力された前記切断面の情報に基づいて前記切断制御部の前記切断制御モードを決定するモード決定部と、を有するものが、よい。当該情報入力部と当該モード決定部との組み合わせによれば、使用者が前記切断面の情報を入力するだけでその切断面に適した制御モードが自動的に決定される。

前記モード切換部は、あるいは、前記切断制御モードの選択についての選択指令の入力を受ける選択入力部と、前記切断制御部の前記切断制御モードを前記選択指令によって選択された切断制御モードに決定するモード決定部と、を有するものが、好適である。当該選択入力部と当該モード決定部との組み合わせは、使用者が前記切断制御モードを自由に選択することを可能にする。

前記モード切換部は、あるいは、前記切断用トーチが前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動することによる前記切断面の切断状況を検出する切断状況検出部と、当該切断状況検出部により検出される切断状況に基づいて前記切断制御部の前記切断制御モードを決定するモード決定部と、を有するものでもよい。当該切断状況検出部と当該モード決定部との組み合わせは、前記切断状況に基づいて好ましい切断制御モードを自動的に決定することが可能である。

あるいは、前記モード切換部は、前記第１切断完了位置に前記切断用トーチが到達した段階で切断作業を終了させるための切断終了指令操作を受ける終了指令操作部と、前記切断用トーチが前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記終了指令操作部に前記切断終了指令操作が与えられたか否かを判定する操作判定部と、を含み、前記切断制御部は、前記判定期間内に前記切断終了指令操作が与えられたと前記操作判定部が判定した場合にはその時点で前記切断動作を終了させ、前記判定期間内に前記切断終了指令操作が与えられなかったと前記操作判定部が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を開始させるように前記トーチ送り部を作動させるものでもよい。このような終了指令操作部、操作判定部及び切断制御部の組み合わせは、前記切断用トーチが第１切断終了位置に到達した時点での前記鉄骨の切断状況に基づいてオペレータが第２送り方向への移動による切断を終了するか否か、つまり第１及び第２制御モードのいずれを選択するか、の判断を行うことを可能にする。

あるいは、前記モード切換部は、前記第１切断完了位置に前記切断用トーチが到達した後も切断作業を継続させるための切断継続指令操作を受ける継続指令操作部と、前記切断用トーチが前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記継続指令操作部に前記切断継続指令操作が与えられたか否かを判定する操作判定部と、を含み、前記切断制御部は、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられなかったと前記操作判定部が判定した場合には当該第１切断終了位置で前記切断動作を終了させ、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられたと前記操作判定部が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を開始させるように前記トーチ送り部を作動させるものでもよい。このような継続指令操作部、操作判定部及び切断制御部の組み合わせは、前記切断用トーチが第１切断終了位置に到達した時点での前記鉄骨の切断状況に基づいてオペレータが第２送り方向への移動による切断を開始するか否か、つまり第１及び第２制御モードのいずれを選択するか、の判断を行うことを可能にする。

前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動による切断を終了する第２切断終了位置については、自由に設定することが可能である。当該第２切断終了位置は、前記切断開始位置と同等の位置であってもよい（つまり切断用トーチが完全往復してもよい）し、あるいは、前記切断開始位置と前記第１切断終了位置との間の位置であってもよい。いずれの場合も、前記位置設定部は、前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置に加えて前記第２切断終了位置を決定するように構成されていることが、より好ましい。

例えば、前記モード切換部が前記情報入力部を有する態様では、前記位置設定部は、前記情報入力部により入力された前記切断面の情報に基づいて前記第２切断終了位置を決定することが、可能である。

また、前記モード切換部が前記切断状況検出部を有する態様では、前記位置設定部は、当該切断状況検出部により検出された前記切断状況に基づいて前記第２切断終了位置を決定することが、可能である。

本発明のそれぞれの実施形態に係る切断装置が取り付けられる作業機械の例である解体機を示す概略側面図である。前記切断装置の切断装置本体を左斜め前から見た斜視図である。前記切断装置本体を右斜め前から見た斜視図である。前記切断装置本体の右側面図である。Ｈ型鋼からなる鉄骨の切断面に対して切断用トーチを第１送り方向に送る工程を示す断面図である。Ｈ型鋼からなる鉄骨の切断面に対して切断用トーチを第２送り方向に送る工程を示す断面図である。角パイプからなる鉄骨の切断面に対して切断用トーチを第１送り方向に送る工程を示す断面図である。角パイプからなる鉄骨の切断面に対して切断用トーチを第２送り方向に送る工程を示す断面図である。前記切断用トーチを構成するチップの縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る切断装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。前記第１の実施の形態に係る前記コントローラの切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。従来の切断方法の例を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る切断装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。前記第２の実施の形態に係る前記コントローラの切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る切断装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。前記第３の実施の形態に係る切断装置での切断状況の検出を示す断面図である。前記第３の実施の形態に係る前記コントローラの切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。本発明の第４の実施の形態に係る切断装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。前記第４の実施の形態に係る前記コントローラの切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。本発明の第５の実施の形態に係る切断装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。前記第５の実施の形態に係る前記コントローラの切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は、以下に説明する本発明のそれぞれの実施形態に係る切断装置が搭載される作業機械の一例である解体機を示す。この解体機は、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体２と、ブーム３と、アーム４と、破砕装置５と、前記切断装置と、を備える。前記上部旋回体２は、旋回フレーム２ａやその上に搭載される運転室２ｂを含む。前記ブーム３は前記上部旋回体３の前部に起伏可能に装着されている。前記破砕装置５は前記ブーム３の先端部に着脱可能に装着されている。

前記ブーム３は、この実施形態では、前記上部旋回体２の前部に起伏可能に装着される基部とその反対側の先端部とを有する第１ブーム部材３ａと、基部及びその反対側の先端部を有して該先端部に前記破砕装置５が着脱可能に装着される第２ブーム部材３ｂと、前記第１ブーム部材３ａの先端部と前記第２ブーム部材３ｂの基部との間に介在する中間部材３ｃと、前記上部旋回体２に対して前記第１ブーム部材３ａを起伏させる第１ブームシリンダ３ｄと、前記第１ブーム部材３ａに対して前記中間部材３ｃを回動させる中間ブームシリンダ３ｆと、前記中間部材３ｃに対して前記第２ブーム部材３ｂを回動させる第２ブームシリンダ３ｅと、を有する。

前記破砕装置５は、開閉可能な一対の破砕爪５ａを有する。当該一対の破砕爪５ａの開閉方向の移動によって、鉄骨を挟む、或いは挟んだ状態でねじ切る等の破砕動作を行う。当該破砕装置５と前記第２ブーム部材３ｂとの間には破砕装置シリンダ６が開設され、当該破砕装置シリンダ６の伸縮によって当該破砕装置５が回動する。

前記切断装置は、前記鉄骨を把持しながらこれを切断するものである。このような切断対象である鉄骨の長さや切断面の形状、大きさは限定されない。当該鉄骨の切断面の例を図５～図８に示す。

図５及び図６は、Ｈ型鋼からなる鉄骨１０Ａの切断面を示している。当該鉄骨１０Ａは、一対のフランジ１１，１２とウェブ１３とを一体に有する。前記ウェブ１３は前記切断面において縦方向に延び、前記一対のフランジ１１，１２は前記切断面において前記ウェブ１３の両端から横方向の両側に突出する。

図７及び図８は、角パイプからなる鉄骨１０Ｂの切断面を示している。当該鉄骨１０Ｂは、前記切断面において横方向に延びる一対の横壁１５，１６と、前記切断面において縦方向に延びる一対の縦壁１７，１８と、を有する。前記横断面において、前記一対の縦壁１７，１８の上端は前記横壁１５の両端にそれぞれ一体につながり、前記一対の縦壁１７，１８の下端は前記横壁１６の両端にそれぞれ一体につながる。

前記切断装置は、前記アーム１４に支持される切断装置本体２０を備える。この切断装置本体２０の構造は、以下に説明するそれぞれの実施の形態において共通する。

前記切断装置本体２０は、前記第２ブーム部材１３ｂの中間部位に前記アーム４を介して支持される。当該アーム４は、前記第２ブーム部材３ｂに回動可能に連結される基部と、その反対側の先端部と、を有し、当該先端部に吊下げ部材７を介して前記切断装置２０が吊り下げられる。前記アーム４は、伸縮可能な構造、例えばテレスコピック構造を有する。当該アーム４と前記第２ブーム部材３ｂとの間にはアームシリンダ８が介在し、当該アームシリンダ８の伸縮によって前記アーム４が前記第２ブーム部材３ｂに対して回動する。

前記切断装置本体２０は、図２～図４に示すような支持本体部３０、把持装置４０、切断用トーチ５０及びトーチ送り部６０を有する。

前記支持本体部３０は、前記吊下げ部材７を介して前記アーム４の先端部に連結されるとともに、前記把持装置４０を支持する。換言すれば、前記把持装置４０は前記支持本体部３０に連結されて当該支持本体部３０を介して前記アーム１４に支持される。

前記支持本体部３０は、第１支持部材３１と、第２支持部材３２と、旋回連結部３４と、旋回駆動モータ３６と、を有する。前記第１支持部材３１は、前記吊下げ部材７に連結される上端部３１ａと、その反対側の下端部３１ｂと、を有する。前記第２支持部材３２は、前記旋回連結部３４を介して前記第１支持部材３１の下端部に連結されるとともに、前記把持装置４０に連結されてこれを保持する。前記旋回連結部３４は、前記第１支持部材３１に対して前記第２支持部材３２が前記第１支持部材３１の長手方向（図２～図４に示される姿勢では上下方向）と直交する方向（図２～図４に示される姿勢では水平方向）の軸回りに相対的に旋回可能となるように第１及び第２支持部材３１，３２を相互に連結する。前記旋回駆動モータ３６は、前記旋回連結部３４に連結され、前記第１支持部材３１に対して前記第２支持部材３２を相対的に旋回させるように作動する。

前記把持装置４０は、前記第２支持部材３２に連結されるとともに、前記鉄骨をその長手方向と直交する方向であって前記切断面と平行な方向である把持方向（図５～図８に示す例では上下方向）に把持する装置である。当該把持装置４０は、第１把持部材４２Ａと、第２把持部材４２Ｂと、把持駆動部４４と、を有する。

前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂは前記把持方向に互いに間隔をおいて配置され、当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂ同士の間に前記鉄骨を挟み込むように前記把持駆動部４４によって駆動される。第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂは、互いに対向する把持面４２ａ，４２ｂをそれぞれ有し、当該把持面４２ａ，４２ｂが前記鉄骨の表面に押圧された状態で当該鉄骨を前記把持方向に把持することが可能である。

前記把持駆動部４４は、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂを保持するとともに、当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂを前記把持方向に動かして前記鉄骨の把持及び開放を行わせる。具体的に、当該把持駆動部４４は、第１保持部材４５Ａと、第２保持部材４５Ｂと、ケーシング４６と、図示されない把持駆動機構と、を有する。

前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂに連結されて当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂを保持する。具体的に、前記第１保持部材４５Ａは当該第１保持部材４５Ａから前記第１把持部材４２Ａが前記把持方向と直交する第１突出方向に突出する姿勢で当該第１把持部材４２Ａを保持する。同様に、前記第２保持部材４５Ｂは当該第２保持部材４５Ｂから前記第２把持部材４２Ｂが前記第１突出方向と平行な第２突出方向に突出する姿勢で当該第２把持部材４２Ｂを保持する。

前記ケーシング４６は、前記把持方向に延びるとともに、前記第２支持部材３２に連結される。当該ケーシング４６は、前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂが前記把持方向にスライド可能となるように当該第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂを保持する。

前記把持駆動機構は、前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂをこれらが互いに前記把持方向に近接及び離間する方向（互いに逆の方向）に動かす。この実施の形態に係る把持駆動機構は、前記ケーシング４６に格納される図略の送りねじ機構と、これに連結される把持駆動モータ４８と、を有する。前記送りねじ機構は、前記ケーシング４６に沿って延びるとともに当該ケーシング４６に回転可能に支持される送りねじと、前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂにそれぞれ固定されるとともに前記送りねじと螺合する一対のナットと、を有する。前記把持駆動モータ４８は前記送りねじを正逆方向に駆動することにより前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂを開閉方向、つまり前記把持方向に沿って互いに接近及び離間する方向、に動かす。

前記送りねじの軸方向の一方の半部には正方向の雄ねじが形成されてこれに前記第１保持部材４５Ａに固定されたナットが螺合し、前記送りねじの軸方向の他方の半部には逆方向の雄ねじが形成されてこれに前記第２保持部材４５Ｂに固定されたナットが螺合している。従って、前記送りねじの回転によって前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂは同時に互いに逆の方向（接近及び離間する方向）に駆動される。あるいは、前記第１及び第２保持部材４５Ａ，４５Ｂのそれぞれに専用の送りねじ及び把持駆動モータが与えられてもよい。

本発明において第１及び第２把持部材を動かすための機構は前記送りねじ機構に限定されない。当該機構は、例えば、第１及び第２把持部材のそれぞれに連結されながら前記把持方向に伸縮することにより当該第１及び第２把持部材を動かす一対の油圧シリンダにより構成されてもよい。また、前記本体支持部３０が省略されて前記把持装置４０の例えば前記ケーシング４６が直接前記アーム４の先端部に連結されてもよい。

前記ケーシング４６と前記第２支持部材３２との間には、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂのうちの一方が他方に先行して鉄骨に当接した場合にも当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂによる良好な把持が可能となるように当該第２支持部材３２に対する当該ケーシング４６の相対変位を許容する位置調整機構が介在していることが、好ましい。当該位置調整機構は、例えば、前記第２支持部材３２に対する前記ケーシング４６の相対位置について予め設定された正規の位置に当該ケーシング４６を弾性的に保持するとともに、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂのうちの一方が他方に先行して鉄骨に当接することにより当該一方にのみ荷重が作用した場合に当該荷重に応じて前記ケーシング４６の前記第２支持部材３２に対する相対変位を許容するバネ部材によって構成されることが可能である。このような位置調整機構は、鉄骨が構造物内の所定位置に固定されていて変位不能な場合にも第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂが円滑に当該鉄骨を把持することを可能にする。

前記切断用トーチ５０は、前記鉄骨を加熱しながらこれに切断酸素を供給して当該鉄骨に酸化反応を起こさせることにより当該鉄骨を切断する。具体的に、当該切断用トーチ５０は火口５２を有し、当該火口５２から前記鉄骨に対してその加熱のための火炎と前記酸化反応のための酸素である切断酸素とを供給する。

前記切断用トーチ５０は、詳細には、図９に示すようなチップ５４と、図示されないバルブ装置と、を有し、前記チップ５４の先端が前記火口５２を構成する。

前記チップ５４の内部には、その中心軸上に位置する切断酸素流路５６と、当該切断酸素流路５６の周囲に同軸で配列される複数の燃料ガス流路５７及び予熱酸素流路５８と、が形成されている。前記燃料ガス流路５７及び前記予熱酸素流路５８をそれぞれ通じて燃料ガス及びその燃焼のための予熱酸素が噴射され、当該燃料ガスが燃焼することにより前記火炎が形成される。当該燃料ガスと当該予熱酸素は前記チップ５４内あるいはそれよりも上流側のミキサーで混合されてから前記火口５２より噴射されてもよい。

前記バルブ装置は、前記各流路５６～５８の上流側に配置される複数の開閉バルブを含む。当該開閉バルブは、当該流路５６～５８とそれぞれのガス（燃料ガスまたは酸素）の供給源との間に介在し、当該供給源から当該流路５６～５８へのガスの供給を許容する状態と阻止する状態とに切換えられるように個別に開閉する。

前記トーチ送り部６０は、前記切断用トーチ５０を保持しながらこれを第１送り方向及びこれと逆の第２送り方向に移動させるように構成されている。具体的に、当該トーチ送り部６０は、前記把持装置４０が前記鉄骨を把持した状態において、当該鉄骨に対して前記切断面に沿う方向に離れた位置でかつ前記切断用トーチ５０の火口５２が前記鉄骨を向く特定姿勢に当該切断用トーチ５０を保持するとともに、当該特定姿勢を維持したまま前記第１及び第２送り方向に前記切断用トーチ５０を移動させることが可能となるように、前記把持装置４０に連結されている。前記第１送り方向は、前記火口５２から前記火炎及び前記酸素が供給される供給方向（図５～図８に示される状態では左方向）と直交する方向であって前記切断面に沿う方向（図２～図４に示される切断装置本体２０においては前記把持方向と平行な方向；図５～図８に示される状態では下方向）であり、前記第２送り方向は前記第１送り方向と逆の方向（図５～図８に示される状態では上方向）である。換言すれば、図２～図４に示される前記切断装置本体２０では、前記トーチ送り部６０が前記切断用トーチ５０を移動させる方向である第１及び第２送り方向と前記把持装置４０が鉄骨を把持する前記把持方向とが平行となるように、当該トーチ送り部６０と当該把持装置４０とが相互に連結されている。

具体的に、前記トーチ送り部６０は、トーチ保持部６２と、ガイドレール６６と、トーチ送り機構と、を有する。

前記トーチ保持部６２は、前記切断用トーチ５０を保持する部分であり、平板状のトーチ固定板６３と、前記第１及び第２送り方向と平行な方向（図２～図４では上下方向）に延びる可動カバー６４と、を有する。前記切断用トーチ５０は前記トーチ固定板６３に固定され、当該トーチ固定板６３は前記切断用トーチ５０の火口５２が前記供給方向を向く姿勢で前記可動カバー６４に固定される。

前記ガイドレール６６は、前記把持装置４０のケーシング４６に複数の連結板２２を介して連結されるとともに、前記可動カバー６４が前記第１及び第２送り方向に移動可能となるように当該可動カバー６４を支持する。具体的に、前記ガイドレール６６は前記第１及び第２送り方向に延びる角柱状をなし、前記可動カバー６４は前記ガイドレール６６に対して外嵌しながら当該ガイドレール６４に沿ってスライドすることが可能な形状を有する。当該ガイドレール６６は、前記ケーシング４６とともに、あるいは前記ケーシング４６に代えて、前記本体支持部３０の第２支持部材３２に連結されてもよい。

前記トーチ送り機構は、前記トーチ保持部６２をこれに保持される前記切断用トーチ５０とともに前記第１及び第２送り方向に動かす。ここに開示される実施の形態に係る把持駆動機構は、前記ガイドレール６６に格納される図略の送りねじ機構と、これに連結されるトーチ送りモータ６８と、を有する。前記送りねじ機構は、前記ガイドレール６６に沿って延びるとともに当該ガイドレール６６に回転可能に支持される送りねじと、前記可動カバー６４に固定されるとともに前記送りねじと螺合するナットと、を有する。前記トーチ送りモータ６８は前記送りねじを正逆方向に駆動することにより前記可動カバー６４さらにはこれにトーチ固定板６３を介して連結される前記切断用トーチ５０をその特定姿勢を保ったまま前記第１及び第２送り方向に平行移動させる。

本発明の第１の実施の形態に係る切断装置は、前記の切断装置本体２０に加え、図１０に示すようなコントローラ７０、複数のセンサ及び入力装置８４をさらに備える。

前記コントローラ７０は、例えばマイクロコンピュータからなる演算制御装置であり、前記上部旋回体１２に搭載されるとともに、前記切断装置本体２０に電気的に接続されてその把持動作及び切断動作を制御する。

前記複数のセンサは、前記切断装置本体２０の作動状態の検出信号である電気信号を生成して前記コントローラ７０に入力する。具体的に、当該複数のセンサは、把持接触センサ８１Ａ，８１Ｂ、把持位置センサ８２Ａ，８２Ｂ及び切断位置センサ８３を含む。

前記把持接触センサ８１Ａ，８１Ｂは、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ設けられ、当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの前記把持面４２ａ，４２ｂがそれぞれ切断対象である鉄骨の表面に接触しているか否かの検出を行う。前記鉄骨の表面は、例えば図５及び図６に示される前記鉄骨１０Ａではフランジ１１，１２の外側面１１ａ，１２ａであり、図７及び図８に示される前記鉄骨１０Ｂでは横壁１５，１６の外側面１５ａ，１６ａである。前記把持接触センサ８１Ａ，８１Ｂは、例えば前記把持面４２ａ，４２ｂと前記鉄骨の表面との接触圧に相当する電気信号を生成するロードセルからなり、当該電気信号を把持接触検出信号として前記コントローラ７０に入力する。

前記把持位置センサ８２Ａ，８２Ｂは、前記把持方向についての前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂのそれぞれの位置（より詳しくは各把持面４２ａ，４２ｂの位置）である第１把持位置及び第２把持位置の検出をそれぞれ行う。前記把持位置センサ８２Ａ，８８Ｂは、例えば前記把持装置４０における前記ケーシング４６の所定位置に設けられて当該所定位置から前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの所定部位までの前記把持方向の距離を検出する距離センサにより構成される。あるいは、把持位置検出器として前記把持位置センサ８２Ａ，８２Ｂに代えて前記把持駆動モータ４８の回転量を検出するエンコーダが採用されてもよい。前記把持位置センサ８２Ａ，８２Ｂは、前記第１及び第２把持位置に関する情報に対応する電気信号を生成してこれを把持位置検出信号として前記コントローラ７０に入力する。

前記切断位置センサ８３は、前記第１及び第２送り方向についての前記切断用トーチの位置である切断位置の検出をそれぞれ行う。前記切断位置センサ８３は、例えば前記トーチ送り部６０における前記ガイドレール６６の所定位置に設けられて当該所定位置から前記切断用トーチ５０または前記トーチ保持部６２の所定部位までの第１及び第２送り方向の距離を検出する距離センサにより構成される。あるいは、切断位置検出器として前記切断位置センサ８３に代えて前記トーチ送りモータ６８の回転量を検出するエンコーダが採用されてもよい。前記切断位置センサ８３は、前記切断位置に関する情報に対応する電気信号を生成してこれを切断位置検出信号として前記コントローラ７０に入力する。

前記入力装置８４は、例えば操作盤からなり、切断対象となる鉄骨の切断面に関する情報である切断面情報についてのオペレータによる入力を受ける情報入力部として機能する。前記切断面情報は、例えば図５～図８に示されるような切断面の形状やサイズである。当該入力装置８４は当該切断面情報を電気信号として前記コントローラ７０に入力する。

前記コントローラ７０は、前記切断装置本体２０の動作を制御するための機能として、図１０に示すような把持制御部７１、位置設定部７２、切断制御部７３及びモード決定部７４を有する。

前記把持制御部７１は、前記把持接触センサ８１Ａ，８１Ｂにより検出される接触の有無と前記把持位置センサ８２により検出される第１及び第２把持位置についての情報とに基づいて前記把持装置４０の駆動を制御する。具体的には、前記把持駆動モータ４８に制御信号を入力することによりその作動を制御する。

前記位置設定部７２は、前記把持位置センサ８２により検出される前記第１及び第２把持位置に基づいて切断開始位置、第１切断終了位置及び第２切断終了位置を決定する。

前記切断開始位置は、前記切断用トーチ５０を作動させて鉄骨の切断を開始するための位置である。前記位置設定部７２は、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂによる鉄骨の把持が完了している時の前記第１把持位置（第１把持部材４２Ａの把持面４２ａの位置）を基準に、前記把持方向について前記切断面の端の位置（図５では上側フランジ１１の外側面１１ａの位置；図７では上側横壁１７の外側面１７ａの位置）またはそれよりも外側（図５及び図７では上側）の位置に切断開始位置を設定する。

前記第１切断終了位置は前記切断開始位置から前記切断用トーチ５０を図５及び図７に示すように前記第１送り方向に移動させることによる第１の切断を終了する位置である。前記位置設定部７２は前記把持が完了している時の前記第２把持位置（第２把持部材４２Ｂの把持面４２ｂの位置）を基準に、前記把持方向について前記切断開始位置と反対側の当該切断面の端の位置（図６では下側フランジ１２の外側面１２ａの位置；図８では下側横壁１８の外側面１８ａの位置）またはそれよりも外側（図６及び図８では下側）の位置に第１切断終了位置を設定する。

前記第２切断終了位置は前記第１切断終了位置から前記切断用トーチ５０を図６及び図８に示すように前記第２送り方向に移動させることによる第２の切断を終了する位置である。前記位置設定部７２は、前記切断面情報に基づいて前記第２切断終了位置を設定する。例えば図５及び図６に示すようなＨ型鋼からなる鉄骨１０Ａの切断においては、第１切断終了位置の近傍においてウェブ１３の存在が下側フランジ１２への切断酸素の円滑な供給を妨げやすく、よって当該フランジ１２の一部が切断されにくくなるため、前記位置設定部７２は当該フランジ１２のすぐ上方の位置に第２切断終了位置を設定する。また、図７及び図８に示すような角パイプからなる鉄骨１０Ｂの切断においては、手前側の縦壁１８の存在が奥側の縦壁１７への切断酸素の円滑な供給を妨げやすく、よって当該縦壁１７全体が切断されにくくなるため、前記位置設定部７２は前記切断開始位置と同等の位置に前記第２切断終了位置を設定する。

前記切断制御部７３は、前記切断用トーチ５０及び前記トーチ送り部６０のトーチ送りモータ６８に制御信号を入力することによって当該切断用トーチ５０による鉄骨の切断動作を制御するものであり、その切断制御モードとして第１制御モードと第２制御モードとを有する。第１制御モードは、前記切断用トーチ５０の火口５２から前記切断面に沿う供給方向（図５～図８では左方向）に火炎を当てさせるとともに鉄骨の酸化のための切断酸素を供給させながら当該切断用トーチ５０を前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで前記第１送り方向に移動させ、かつ、前記第１切断終了位置に前記切断用トーチ５０が到達した時点でそのまま切断用トーチ５０の作動及び移動を停止させて切断動作を終了させる切断制御モードである。前記第２制御モードは、前記切断用トーチ５０を前記第１切断終了位置で停止させた後、さらに、当該第１切断終了位置から前記第２送り方向に前記切断用トーチ５０を移動させ、第２切断終了位置で当該切断用トーチの作動及び移動を停止させて切断動作を終了するように、前記切断用トーチ５０及び前記トーチ送り部６０の作動を制御する切断制御モードである。

前記モード決定部７４は、前記入力装置８４により入力される切断面情報に基づいて、前記切断制御部７３の切断制御モードを決定する。例えば、前記切断面の幅寸法すなわち前記供給方向と平行な方向の寸法（図５～図８では左右方向の寸法）が大きく、あるいは切断面の形状が複雑であるために、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動のみでは前記供給方向について切断面の奥側の部分（図５～図８では左側の部分）が切断されない可能性がある場合、前記モード決定部７４は前記切断制御モードを前記第２制御モードに決定する。逆に、前記切断面の前記幅寸法が小さく、あるいは切断面の形状が比較的単純であるために、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動のみで前記切断面の十分な切断が行われる場合、前記モード決定部７４は前記切断制御モードを前記第１制御モードに決定する。

次に、前記切断装置を用いて鉄骨を切断するための方法の一例を、図１１のフローチャートも併せて参照しながら説明する。当該フローチャートは、前記コントローラ７０の前記切断制御部７３が行う演算制御動作を示す。

１）初期状態
鉄骨の切断作業が行われる前の初期状態では、把持装置４０の第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂ並びに切断用トーチ５０を初期位置にセットするようにコントローラ７０の把持制御部７１及び切断制御部７３がそれぞれ把持駆動部４４及びトーチ送り部６０を制御する。前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの初期位置は、例えば、図２～図４に示すように当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂが互いに最も離間した位置である。前記切断用トーチ５０の初期位置は、例えば、前記第１把持部材４２Ａから前記第２把持部材４２Ｂと反対の側に最も離れた位置（図２～図４では最も上側の位置）である。

２）鉄骨に対する切断装置本体２０の位置決め
運転室２ｂ内のオペレータの操作によってブーム３やアーム４が動かされることにより、鉄骨に対する切断装置本体２０の位置決めが行われる。具体的には、前記把持方向について前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの間に前記鉄骨が介在して当該鉄骨の把持が可能となる位置に切断装置本体２０がセットされる。

３）鉄骨の把持
前記の位置決めが終了した後、例えばオペレータが把持指令スイッチを操作することにより、コントローラ７０の把持制御部７１が把持駆動部４４の把持駆動モータ４８に制御信号を入力して第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂをこれらが互いに接近する方向に駆動させる。そして、当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの把持面４２ａ，４２ｂがそれぞれ鉄骨の表面に接触したことを把持接触センサ８１Ａ，８１Ｂが検出した時点で前記把持制御部７１は前記把持駆動モータ４８の作動を停止させて把持動作を終了する。

ここで、前記鉄骨の位置が可変である状態（例えば所定位置に単に載置されている状態）では、前記第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂのいずれか一方が他方に先行して当該鉄骨に接触しても、当該鉄骨が適宜変位することにより最終的には当該第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの間に挟み込まれることが可能である。また、前記把持装置４０のケーシング４６と前記第２支持部材３２との間に既述のような両者の相対変位を許容する位置調整機構が設けられていれば、前記鉄骨が構造物内において固定されていて変位が不能な場合でも当該鉄骨を第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂが円滑に把持することが可能である。当該位置調整機構が設けられていない場合、第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂのうち先行して鉄骨に接触する把持部材の把持面と鉄骨との接触圧のみが上昇することになるが、この場合、把持制御部７１は、例えば、把持動作を一旦停止してオペレータに把持装置４０の位置調整を促す警告を与えるような制御動作を行えばよい。

前記のいずれの場合にも、把持動作が完了した段階で、把持位置センサ８２Ａ，８２Ｂにより検出される第１及び第２把持部材４２Ａ，４２Ｂの位置（正確にはそれぞれの把持面４２ａ，４２ｂの位置である第１把持位置及び第２把持位置）がその把持された鉄骨の把持方向両端の位置（図５及び図６に示される鉄骨１０Ａでは上下のフランジ１１，１２の外側面１１ａ，１２ａの位置、図７及び図８に示される鉄骨１０Ｂでは上下の横壁１５，１６の外側面１５ａ，１６ａの位置）に対応する。

４）切断動作
前記のようにして把持装置４０による鉄骨の把持が完了した後、図１１のフローチャートに示すような一連の切断動作が行われる。

まず、オペレータは入力装置８４に前記鉄骨の切断面情報を入力する（図１１のステップＳ０１）。コントローラ７０のモード決定部７４は、その入力された切断面情報に基づいて切断制御部７３の切断制御モードを第１制御モードまたは第２制御モードに決定する（ステップＳ０２）。

前記コントローラ７０の切断制御部７３は、前記切断面情報及び決定された切断制御モードに基づき、トーチ送り部６８による切断用トーチ５０の移送の速度であるトーチ送り速度を領域に応じて設定する（ステップＳ０３）。例えば図５に示す鉄骨１０Ａの場合、フランジ１１，１２が存在する両端領域では供給方向（火炎が当てられるとともに切断酸素が供給される方向）についての切断面の寸法（フランジ１１，１２の幅寸法）が大きいため、切断制御部７３は当該両端領域におけるトーチ送り速度を低速に設定する。一方、ウェブ１３が存在する中間領域では前記供給方向についての切断面の寸法（ウェブ１３の幅寸法）が小さいため、切断制御部７３は当該中間領域におけるトーチ送り速度を高速に設定する。

一方、前記コントローラ７０の位置設定部７２は、決定された前記切断制御モードに基づいて切断開始位置及び前記終了位置を設定する（ステップＳ０４）。例えば、当該切断制御モードが第１制御モードである場合、前記位置設定部７２は、前記第１把持部材４２Ａの把持面４２ａの位置である第１把持位置と同等の位置またはそれよりも把持方向外側（図５～図８では上側）の位置に切断開始位置を設定し、前記第２把持部材４２Ｂの把持面４２ｂの位置である第２把持位置と同等の位置またはそれよりも把持方向外側（図５～図８では下側）の位置に第１切断終了位置を設定する。前記切断制御モードが第２制御モードである場合、前記位置設定部７２は、前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置に加え、切断面情報に基づいて第２切断終了位置を設定する。例えば図５及び図６に示される鉄骨１０Ａでは下側のフランジ１２よりも少し上側の位置、図７及び図８に示される鉄骨１０Ｂでは切断開始位置と略同等の位置、に前記第２切断終了位置を設定する。

前記のように切断開始及び終了位置の設定が完了した後、切断制御部７３はトーチ送りモータ６８に制御信号を入力して切断用トーチ５０を初期位置から移動させてその設定された切断開始位置にセットする（ステップＳ０５）。そして、運転室２ｂ内に設けられた図示されないスタートスイッチ（入力装置８４に設けられたものでもよい）がオペレータによりオンされた時点で（ステップＳ０６でＹＥＳ）、切断制御部７３は、切断用トーチ５０に制御信号を入力して所定のガス（燃料ガス及びこれを燃焼させるための予熱酸素と鉄骨の酸化のための切断酸素）を噴射させる（ステップＳ０７）とともに、把持駆動モータ４８に制御信号を入力して切断用トーチ５０を前記切断開始位置から前記第１切断終了位置に向けて第１送り方向（例えば図５及び図７では下方向）に移動させる（ステップＳ０８）。これにより、前記切断用トーチ５０は前記鉄骨に対して供給方向に火炎を当てながら切断酸素を供給して当該鉄骨を前記第１送り方向に沿って順に切断（溶断）することができる。

前記切断用トーチ５０の移動中、切断位置センサ８３は当該切断用トーチ５０の位置すなわち切断位置をリアルタイムで検出し、当該切断位置についての検出信号をコントローラ７０に入力する。コントローラ７０の切断制御部７３は、当該切断用トーチ５０の位置が前記第１切断終了位置に合致した時点、つまり当該切断用トーチ５０が当該第１切断終了位置に到達した時点で（ステップＳ０９でＹＥＳ）、当該切断用トーチ５０の移送を停止させる（ステップＳ１０）。つまり、当該切断用トーチ５０を当該第１切断終了位置に停止させる。

ここで、決定された切断制御モードが第１制御モードである場合（ステップＳ１１でＮＯ）、切断制御部７３はそのまま切断用トーチ５０からのガスの噴射を停止させて（ステップＳ１２）切断動作を完了する。これに対し、当該切断制御モードが第２制御モードである場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、切断制御部７３は前記把持駆動モータ４８を逆方向に作動させることにより、前記切断用トーチ５０を前記第１切断終了位置から前記第１送り方向とは逆の第２送り方向に移動させるように把持駆動モータ４８を作動させる（ステップＳ１３）。そして、前記切断用トーチ５０が前記第２切断終了位置に到達した時点で切断用トーチ５０からの噴射を停止させて（ステップＳ１２）切断動作を完了する。

以上説明した切断方法では、比較的大きな火口５２をもつ切断用トーチ５０を鉄骨に対してその切断面と平行な方向に離れた位置（図５～図８では右側に離れた位置）に配置し、前記火口５２から当該鉄骨に向けて前記切断面に沿う供給方向（図５～図８では左方向）に火炎を当てるとともに鉄骨の酸化による切断のための切断酸素を供給しながら、前記切断面に沿う方向であって前記供給方向と直交する方向（第１送り方向及び第２送り方向；図５～図８では下方向及び上方向）に前記切断用トーチ５０を移動させて前記切断面に沿って前記鉄骨を切断するので、短時間で効率よく鉄骨の切断を行うことができる。

例えば、図５及び図６に示されるような鉄骨１０Ａを従来方法、つまり図１２に示されるように当該鉄骨１０Ａの表面に切断用トーチ１５０を近接させながら当該鉄骨１０Ａの表面に沿って当該切断用トーチ１５０を動かす方法では、同図に矢印Ａ１，Ａ２及びＡ３でそれぞれ示すように、フランジ１１，１２及びウェブ１３のそれぞれについて当該切断用トーチ１５０の向き及び送り方向を変えて計３回のトーチ送りを行わなければならず、長時間にわたる作業は回避できない。これに対して図５～図８及び図１１のフローチャートに示される切断方法によれば、切断用トーチ５０の向きを終始一定に保ったまま特定の第１及び第２送り方向に沿って当該切断用トーチ５０を移動させるだけで効率よく鉄骨を切断することが可能である。

さらに、前記切断方法では、前記切断開始位置から前記第１切断終了位置までの前記第１送り方向の切断用トーチ５０による移動で切断されなかった部位が鉄骨に残っても、その第１切断終了位置から当該切断用トーチ５０の姿勢を変えることなく前記第１送り方向と逆の第２送り方向に移動させることにより、それまでの切断で加熱された鉄骨の温度が低下する前に迅速に再切断を開始することができ、これにより、未切断部位も効率よく切断することが可能である。

例えば図５に示される鉄骨１０Ａの場合、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動中、ウェブ１３の存在で切断酸素が十分に供給されないために図６に示されるように下側フランジ１２に未切断部位が残りやすいが、当該下側フランジ１２の外側面１２ａまたはその外側における第１切断完了位置から切断用トーチ５０を逆行させることにより、前記下側フランジ１２の前記未切断部位を十分な切断酸素の供給によって効果的に切断することが可能である。同様に、図７に示される鉄骨１０Ｂの場合、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動中、手前側の縦壁１８の存在のために図６に示されるように奥側の縦壁１７が未切断となる可能性が高いが、この場合も第１切断完了位置から切断用トーチ５０を逆行させることにより、前記縦壁１７の温度が著しく低下する前にその切断を再開して未切断部位を効果的に切断することが可能である。

さらに、前記の切断装置の切断制御部７３は、第１切断終了位置で切断動作を終了させる第１制御モードと第１切断終了位置から第２送り方向への切断用トーチ５０の移動による再切断を行わせる第２制御モードとを併有するので、鉄骨の切断面の形状や大きさに応じて最も効率の高い切断制御モードを選択することにより、当該切断面に順応した常に効率の高い切断を行うことが可能である。より具体的に、前記第１の実施の形態に係る切断装置では、情報入力部である入力装置８４を通じて入力された切断面情報に基づいてモード決定部が切断制御モードを決定し、その決定された切断制御モードに基づいて切断制御部７３が切断制御を実行するので、オペレータが前記切断面情報を入力するだけでその切断面に適した切断制御が自動的に実行されるという効果を奏する。

次に、本発明の第２の実施の形態を図１３及び図１４を参照しながら説明する。

図１３は、この第２の実施の形態に係るコントローラ７０の機能構成及び入出力信号を示す。当該コントローラ７０は、前記第１の実施の形態に係るコントローラ７０と同様に、把持制御部７１、位置設定部７２、切断制御部７３及びモード決定部７４を有するが、当該コントローラ７０には入力装置８４に加え、あるいはこれに代えて、モード選択スイッチ８５が接続される。

前記モード選択スイッチ８５は、前記コントローラ７０の切断制御部７３の切断制御モードの選択についての選択指令のオペレータによる入力操作を受ける選択入力部として機能する。つまり、オペレータは前記モード選択スイッチ８５を操作することにより、第１制御モード及び第２制御モードの中から実行されるべき切断制御モードを選んでこれを指定することができる。前記モード決定部７４は、前記第１及び第２制御モードのうち前記モード選択スイッチ８５の操作によって選択されたモードを切断制御部７３により実行されるべき切断制御モードに決定し、当該切断制御部７３はその決定された切断制御モードを実行する。前記モード選択スイッチ８５は、あるいは、前記入力装置８４に含まれていてもよい。

図１４は、前記第２の実施の形態に係るコントローラ７０の切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１１に示されるフローチャートのステップＳ０１，Ｓ０２に代えてステップＳ２１，Ｓ２２を含む点においてのみ当該フローチャートと相違する。具体的に、ステップＳ２１では切断面情報に加えてモード選択指令がモード選択スイッチ８５を通じてコントローラ７０に入力される。ステップＳ２２ではモード決定部７４が切断制御部７３の切断制御モードをその選択されたモードに決定する。

この第２の実施の形態に係る切断装置によれば、オペレータが自らの判断によって切断制御モードを自由に選択することが可能である。

次に、本発明の第３の実施の形態を図１５～図１７を参照しながら説明する。

図１５は、この第３の実施の形態に係るコントローラ７０の機能構成及び入出力信号を示す。当該コントローラ７０は、前記第１の実施の形態に係るコントローラ７０と同様に、把持制御部７１、位置設定部７２、切断制御部７３及びモード決定部７４を有するが、この第３の実施の形態に係る切断装置は、第１及び第２の実施の形態に係る切断装置に含まれる複数のセンサに加えて切断状況センサ８６を備え、当該切断状況センサ８６が前記コントローラ７０に接続されている。

前記切断状況センサ８６は、前記切断用トーチ５０が前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動することによる前記切断面の切断状況を検出する切断状況検出部を構成する。具体的に、当該切断状況センサ８６は、光学式または超音波式の反射型センサにより構成され、図１６に示されるように前記切断用トーチ５０と一体に移動するように当該切断用トーチ５０の直上の位置（第１送り方向について上流側の位置）に設けられて当該切断状況センサ８６から鉄骨の表面までの距離を検出する。従って、図１６に示されるように当該切断状況センサ８６に対応する位置において鉄骨に未切断部位が残っていれば、検出される距離は前記切断状況センサ８６から当該未切断部位までの距離となり、逆に鉄骨が良好に切断されて未切断部位がなければ検出される距離は無限大または鉄骨を超えてその奥に位置する他の物体までの距離となる。

前記切断状況センサ８６は、前記の距離に対応する電気信号を生成し、これを切断状況検出信号としてコントローラ７０に入力する。

図２～図４に示される切断装置本体２０の場合、前記切断状況センサ８６は、例えば前記切断用トーチ５０とともに前記トーチ固定板６３に固定されるのが、よい。切断状況検出器は、あるいは、切断部分の映像を撮影する切断状況カメラであってもよい。

前記コントローラ７０のモード決定部７４は、前記切断状況センサ８６から入力される前記切断状況検出信号に基づいて切断制御モードを決定する。具体的に、前記第１送り方向への前記切断用トーチ５０の移動中に切断されるべき鉄骨の部位が実際に切断されたと判断される場合には、前記切断制御モードとして第１制御モードを決定し、切断されるべき鉄骨の部位が切断されずに残っていると判断される場合には、前記切断制御モードとして第２制御モードを決定する。

図１７は、前記第３の実施の形態に係るコントローラ７０の切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１１に示されるフローチャートのステップＳ０２に代え、ステップＳ０８と同時に実行されるステップＳ３１と、ステップＳ１０の後に実行されるステップＳ３２と、を含む点においてのみ当該フローチャートと相違する。前記ステップＳ３１では、切断用トーチ５０が第１送り方向に移動する間（ステップＳ０８）、当該切断用トーチ５０による鉄骨の切断状況を切断状況センサ８６が検出する（ステップＳ３１）。そして、当該切断用トーチ５０が第１切断終了位置に到達して（ステップＳ０９でＹＥＳ）切断用トーチ５０の移動が停止した時点で（ステップＳ１０）、それまで検出された鉄骨の切断状況に基づいてモード決定部７４が切断制御モードの決定を行う（ステップＳ３２）。これにより、オペレータの特別な入力を要することなく実際の切断状況に基づいて好ましい切断制御モードを自動的に決定することが可能である。

さらに、この第３の実施の形態において、前記コントローラ７０の位置設定部７２は、前記切断制御モードが前記第２制御モードに決定された場合、検出された切断状況に基づいて第２切断終了位置を設定することも可能である。例えば、当該位置設定部７２は、第１送り方向の切断用トーチ５０の移動によって切断されなかった未切断部位を第２送り方向の切断用トーチ５０の移動によって確実に切断することができるという条件を満たす範囲内でなるべく第１切断終了位置に近い位置に前記第２切断終了位置を設定することにより、切断作業の効率を向上させることが可能である。

次に、本発明の第４の実施の形態を図１８及び図１９を参照しながら説明する。

図１８は、この第４の実施の形態に係るコントローラ７０の機能構成及び入出力信号を示す。当該コントローラ７０は、前記第２の実施の形態に係るコントローラ７０と同様に、把持制御部７１、位置設定部７２及び切断制御部７３を有するが、前記モード決定部７４に代えて操作判定部７５を有する。また、この第４の実施の形態に係る切断装置は、第２の実施の形態に係る切断装置に含まれるモード選択スイッチ８５に代えて運転室２ｂに設けられる切断終了スイッチ８７を備え、当該切断終了スイッチ８７が前記コントローラ７０に接続されている。

前記切断終了スイッチ８７は、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動による切断作業が終了した段階で切断動作を終了させるためのオペレータによる切断終了指令操作を受ける終了指令操作部として機能する。前記コントローラ７０の操作判定部７５は、前記切断用トーチ５０が前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記切断終了スイッチ８７に前記切断終了指令操作が与えられたか否かを判定する。前記切断制御部７３は、前記判定期間内に前記切断終了指令操作が与えられたと前記操作判定部７５が判定した場合にはその時点で前記切断動作を終了させる一方、前記判定期間内に前記切断終了スイッチ８７に前記切断終了指令操作が与えられなかったと前記操作判定部７５が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を自動的に開始させるように前記トーチ送り部を作動させる。

図１９は、前記第４の実施の形態に係るコントローラ７０の切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１１に示されるフローチャートのステップＳ０２に代え、ステップＳ０９の後に実行されるステップＳ４１，Ｓ４２を含む点で当該フローチャートと相違する。前記操作判定部７５は、前記切断用トーチ５０が前記第１切断終了位置に到達してその移送が停止した後（ステップＳ０８でＹＥＳ、ステップＳ０９）、所定の判定期間が経過するまでに切断終了スイッチ８７に切断終了指令操作が与えられたか否かを判定する（ステップＳ４１，Ｓ４２）。前記判定期間内に切断終了指令操作が与えられたと前記操作判定部７５が判定した場合（ステップＳ４１でＹＥＳ）、切断制御部７３はそのまま切断用トーチ５０からの噴射を停止させて切断動作を終了する（ステップＳ１２）。つまり、第１制御モードを実行する。これに対し、前記判定期間内に前記切断終了スイッチ８７に前記切断終了指令操作が与えられなかったと前記操作判定部７５が判定した場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、前記切断制御部７３はその判定期間が経過した時点で切断用トーチ５０を前記第１切断終了位置から第２送り方向に移送させ（ステップＳ１３）、当該切断用トーチ５０が第２切断終了位置に到達した時点で（ステップＳ１４でＹＥＳ）切断用トーチ５０からの噴射を停止させる（ステップＳ１２）。つまり、第２制御モードを実行する。

この切断装置によれば、前記切断用トーチが第１切断終了位置に到達した時点での前記鉄骨の切断状況に基づいてオペレータが第２送り方向への移動による切断を終了するか否か、つまり第１及び第２制御モードのいずれを選択するか、の判断を行うことが可能である。

次に、本発明の第５の実施の形態を図２０及び図２１を参照しながら説明する。

図２０は、この第５の実施の形態に係るコントローラ７０の機能構成及び入出力信号を示す。当該コントローラ７０は、前記第４の実施の形態に係るコントローラ７０と同様に、把持制御部７１、位置設定部７２、切断制御部７３及び操作判定部７５を有するが、この第５の実施の形態に係る切断装置は、第４の実施の形態に係る切断装置に含まれる前記切断終了スイッチ８５に代えて運転室２ｂに設けられる切断継続スイッチ８８を備え、当該切断継続スイッチ８８が前記コントローラ７０に接続されている。

前記切断継続スイッチ８８は、第１送り方向への切断用トーチ５０の移動による切断作業が終了した後も切断動作を継続させるためのオペレータによる切断継続指令操作を受ける継続指令操作部として機能する。前記コントローラ７０の操作判定部７５は、前記切断用トーチ５０が前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記切断終了スイッチ８８に前記切断継続指令操作が与えられたか否かを判定する。前記切断制御部７３は、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられなかったと前記操作判定部７５が判定した場合にはその時点で前記切断動作を自動的に終了させる一方、前記判定期間内に前記切断継続スイッチ８８に前記切断継続指令操作が与えられたと前記操作判定部７５が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を開始させるように前記トーチ送り部を作動させる。

図２１は、前記第５の実施の形態に係るコントローラ７０の切断制御についての演算制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１９に示されるフローチャートのステップＳ４１，Ｓ４２に代えてステップＳ５１，Ｓ５２を含む点で当該フローチャートと相違する。前記操作判定部７５は、前記切断用トーチ５０が前記第１切断終了位置に到達してその移送が停止した後（ステップＳ０８でＹＥＳ、ステップＳ０９）、所定の判定期間が経過するまでに切断継続スイッチ８８に切断継続指令操作が与えられたか否かを判定する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられなかったと判定された場合（ステップＳ５２でＹＥＳ）、切断制御部７３はそのまま切断用トーチ５０からの噴射を停止させて切断動作を終了する（ステップＳ１２）。つまり、第１制御モードを実行する。これに対し、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられたと判定された場合（ステップＳ５１でＹＥＳ）、前記切断制御部７３は前記切断用トーチ５０を前記第１切断終了位置から第２送り方向に移送させ（ステップＳ１３）、当該切断用トーチ５０が第２切断終了位置に到達した時点で（ステップＳ１４でＹＥＳ）切断用トーチ５０からの噴射を停止させる（ステップＳ１２）。つまり、第２制御モードを実行する。

この切断装置によれば、前記切断用トーチが第１切断終了位置に到達した時点での前記鉄骨の切断状況に基づいてオペレータが第２送り方向への移動による切断を継続するか否か、つまり第１及び第２制御モードのいずれを選択するか、の判断を行うことが可能である。

本発明において、位置設定部による第２切断終了位置の設定は必ずしも要しない。例えば、確実な切断を重視して切断面形状や切断状況にかかわらず常に切断開始位置またはその近傍位置に第２切断終了位置が設定されてもよい。あるいは、第２送り方向への切断用トーチの移動中にオペレータにより停止指令が入力された時点で当該移動が停止されてもよい。

さらに、切断制御部は必ずしも第１及び第２制御モードを併有するものに限定されない。例えば、当該切断制御部は常に第２制御モードを実行するものであってもよい。また、切断開始位置及び第１切断終了位置は必ずしも第１及び第２把持位置に基づいて設定されるものに限られない。切断対象である鉄骨のサイズの上限が決まっている場合には、その上限サイズに基づいて切断開始位置及び切断終了位置が固定的に設定されてもよい。あるいは、第１及び第２送り方向が把持装置による把持方向に対して交差した方向であってもよい。

また、本発明に係る切断方法及び装置は、第２送り方向への切断用トーチの移動によって鉄骨の切断面を完全に切断するものに限られない。例えば、当該第２送り方向への切断用トーチの移動後も当該切断面のうちの一部を意図的に残してその部位をねじ切る等の作業が行われてもよい。

２０切断装置本体
４０把持装置
４２Ａ第１把持部材
４２Ｂ第２把持部材
４４把持駆動部
５０切断用トーチ
５２火口
５６切断酸素流路
５７燃料ガス流路
５８予熱酸素流路
６０トーチ送り部
７０コントローラ
７１把持制御部
７２位置設定部
７３切断制御部
７４モード決定部
７５操作判定部
８２Ａ，８２Ｂ把持位置センサ（把持位置検出器）
８４入力装置（情報入力部）
８５モード選択スイッチ（選択入力部）
８６切断状況センサ（切断状況検出器）
８７切断終了スイッチ（終了指令操作部）
８８切断継続スイッチ（継続指令操作部）

Claims

鉄骨をその長手方向と直交する切断面に沿って切断するための方法であって、
前記鉄骨を保持装置により保持することと、
前記切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に切断開始位置を設定することと、
前記切断面を挟んで前記切断開始位置と反対側の当該切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に第１切断終了位置を設定することと、
前記保持装置により保持した前記鉄骨に対して前記切断面に沿う方向に離れた位置に切断用トーチを配置しかつ当該切断用トーチの火口から前記切断面に沿う供給方向に火炎を当てるとともに鉄骨の酸化のための酸素を供給しながら当該切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで前記供給方向に直交する第１送り方向に移動させることにより前記切断面の一部を切断することと、
前記第１切断終了位置に前記切断用トーチを停止させた後、当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させることにより、前記第１送り方向の移動によって切断されなかった前記鉄骨の部位の少なくとも一部を切断することと、を含む、切断方法。
請求項１記載の切断方法であって、前記保持装置は第１把持部材及び第２把持部材を含み、前記鉄骨の保持は当該第１把持部材及び第２把持部材によって前記第１送り方向及び前記第２送り方向と平行な把持方向に前記鉄骨を把持することを含み、当該鉄骨を把持している前記第１把持部材及び前記第２把持部材の位置に基づいて前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置が設定される、切断方法。
鉄骨をその長手方向と直交する切断面に沿って切断するための切断装置であって、
前記切断面に沿う把持方向に把持する第１把持部材及び第２把持部材と、
前記第１把持部材及び前記第２把持部材を前記把持方向に動かして前記鉄骨の把持及び開放を行わせる把持駆動部と、
火口を有し、当該火口から前記鉄骨に対して火炎と当該鉄骨の酸化のための酸素を供給することが可能な切断用トーチと、
前記鉄骨に対して前記切断面に沿う方向に離れた位置でかつ当該切断用トーチの火口が前記鉄骨を向く特定姿勢に当該切断用トーチを保持するとともに、当該特定姿勢を維持したまま当該切断用トーチを前記火口から前記火炎及び前記酸素が供給される供給方向と直交する方向であって前記切断面に沿う方向である第１送り方向及びその逆の第２送り方向に移動させることが可能なトーチ送り部と、
前記第１把持部材の位置及び前記第２把持部材の位置をそれぞれ検出する把持位置検出器と、
前記第１把持部材の位置に基づいて前記把持方向について前記切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に切断開始位置を設定するとともに前記第２把持部材の位置に基づいて前記把持方向について前記切断開始位置と反対側の当該切断面の端の位置またはそれよりも外側の位置に第１切断終了位置を設定する位置設定部と、
前記切断用トーチの火口から前記切断面に沿う供給方向に火炎を当てさせるとともに前記鉄骨の酸化のための酸素を供給させながら当該切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで前記第１送り方向に移動させ、かつ、前記第１切断終了位置に前記切断用トーチを停止させた後、当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させるように、前記切断用トーチ及び前記トーチ送り部の作動を制御する切断制御部と、を備える、切断装置。
請求項３記載の切断装置であって、前記切断制御部は、切断制御モードとして、前記切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動させた時点で当該切断用トーチの移動及び当該切断用トーチの作動を終了するように前記トーチ送り部の作動を制御する第１制御モードと、前記切断用トーチを前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動させ、さらに当該第１切断終了位置から前記第１送り方向と逆の第２送り方向に前記切断用トーチを移動させるように前記トーチ送り部の作動を制御する第２制御モードと、を有し、前記切断装置は、前記切断制御部の前記切断制御モードを切換えるモード切換部をさらに備える、切断装置。
請求項４記載の切断装置であって、前記モード切換部は、前記切断面の情報についての入力を受ける情報入力部と、当該情報入力部により入力された前記切断面の情報に基づいて前記切断制御部の前記切断制御モードを決定するモード決定部と、を有する、切断装置。
請求項４記載の切断装置であって、前記モード切換部は、前記切断制御モードの選択についての選択指令の入力を受ける選択入力部と、前記切断制御部の前記切断制御モードを前記選択指令によって選択された切断制御モードに決定するモード決定部と、を有する、切断装置。
請求項４記載の切断装置であって、前記モード切換部は、前記切断用トーチが前記切断開始位置から前記第１切断終了位置まで移動することによる前記切断面の切断状況を検出する切断状況検出部と、当該切断状況検出部により検出される切断状況に基づいて前記切断制御部の前記切断制御モードを決定するモード決定部と、を有する、切断装置。
請求項４記載の切断装置であって、前記モード切換部は、前記第１切断完了位置に前記切断用トーチが到達した段階で切断作業を終了させるための切断終了指令操作を受ける終了指令操作部と、前記切断用トーチが前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記終了指令操作部に前記切断終了指令操作が与えられたか否かを判定する操作判定部と、を含み、前記切断制御部は、前記判定期間内に前記切断終了指令操作が与えられたと前記操作判定部が判定した場合にはその時点で前記切断動作を終了させ、前記判定期間内に前記切断終了指令操作が与えられなかったと前記操作判定部が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を開始させるように前記トーチ送り部を作動させる、切断装置。
請求項４記載の切断装置であって、前記モード切換部は、前記第１切断完了位置に前記切断用トーチが到達した後も切断作業を継続させるための切断継続指令操作を受ける継続指令操作部と、前記切断用トーチが前記第１切断終了位置に到達した後の判定期間内に前記継続指令操作部に前記切断継続指令操作が与えられたか否かを判定する操作判定部と、を含み、前記切断制御部は、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられなかったと前記操作判定部が判定した場合には当該第１切断終了位置で前記切断動作を終了させ、前記判定期間内に前記切断継続指令操作が与えられたと前記操作判定部が判定した場合には前記第１切断終了位置から前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動を開始させるように前記トーチ送り部を作動させる、切断装置。
請求項３～９のいずれかに記載の切断装置であって、前記位置設定部は、前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置に加え、前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動による切断を終了する第２切断終了位置を設定する、切断装置。
請求項５記載の切断装置であって、前記位置設定部は、前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置に加え、前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動による切断を終了する第２切断終了位置を設定するものであって、前記情報入力部により入力された前記切断面の情報に基づいて前記第２切断終了位置を決定する、切断装置。
請求項７記載の切断装置であって、前記位置設定部は、前記切断開始位置及び前記第１切断終了位置に加え、前記第２送り方向への前記切断用トーチの移動による切断を終了する第２切断終了位置を設定するものであって、前記切断状況検出部により検出された前記切断状況に基づいて前記第２切断終了位置を決定する、切断装置。