JPH02229670A - 開先切断方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は予め所定の寸法に切断された被切断材の端面に
異なった形状の開先を形成するための開先切断方法と装
置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来より鋼板を溶接接合する場合の継手には、突合わせ
継手，Ｔ継゛事，角継手等がある．そして溶接される鋼
板の厚さが厚い場合には、溶け込みが充分となるように
鋼板の端部に開先を形成している． 近年、高層鉄骨構造物の需要が増大しているが、これ等
の構造物に於ける柱材として従来はＨ型鋼が用いられて
いた．然し最近に至り、より耐震強度の優れたものとし
て第５図に示すような箱型構造を有する柱材１が開発さ
れた。

前記柱材ｌについて具体的に説明すると、該柱材１は、
複数の階層を貫通し得る長さを持って形成されており、
各階層に対応した位置に横桁２を接合するための仕口３
が形成されている。柱材１は、第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視
図である第６図に示すように、フランジ材４の端部にウ
ェブ材５を直角に当接し、該当接位置を略全長にわたっ
て溶接して構成した箱型構造を有している。また柱材１
の内部には、横桁２の取付位置に対応してダイヤフラム
６が接合されている。

前記フランジ材４及びウェブ材５には厚さ１９〜５０ｆ
ｉ、或いはそれ以上の厚さを有する鋼板が用いられてい
る。またフランジ材４とウェブ材５との溶接構造は、仕
口３の近傍ではウェプ材５の全厚を溶着する完全溶込溶
接構造とし、且つ仕口３から所定距１Ｍ隔した位置では
ウェプ材５の厚さの約１／２を溶着する部分溶込溶接構
造としている。

このため、フランジ材４及びウェブ材５の端部には、略
全長にわたって第７図及び第８図（Ａ）　，　（Ｂ）に
示すような形状を有する開先が形成されている．図に於
いて、仕口３に於ける２枚のダイヤフラム６間及び該ダ
イヤフラム６の近傍には、フランジ材４とウェブ材５と
の溶着を完全溶込溶接構造とするために、第８図（Ａ）
に示す完全溶込開先７（以下『開先７ｊという）が形成
されている。また仕口３から所定距Ｍ離隔した位置には
、フランジ材４とウェブ材５との溶着を部分溶込溶接構
造とするために、第８図（Ｂ）に示す部分溶込開先８（
以下ｒ開先８』という）が形成されている。

尚、第７図に於いて、１０は開先７と開先８との間に形
成された開先角度を変更するための移行部であり、１１
は横桁２を接合するためにフランジ材４とウエプ材５と
の溶接を施さない非溶接部である．またｌ２はダイヤフ
ラム６をフランジ４に接合する際に溶接棒を導入するた
めの孔である。

上記の如き柱材１を製造するに際し、ウェブ材５の両端
に開先７，８を上縁５ａを基線として、例えばガス切断
によって切断する場合、上縁５ａがウェブ材５の表面５
Ｃ上にあるため比較的容易に形成することが出来る。

フランジ材４の両端に開先７，８を上縁４ａを基線とし
て、例えばガス切断によって切断する場合、上縁４ａが
フランジ材４の端面４ｄにあるため第９図（Ａ）　，　
（Ｂ）に示すように切断している。このようにフランジ
材４に開先７，８を形成するに際し、上縁４ａを基線と
して切断する場合には、切断トーチ１３の制御を容易に
行うことが可能である。

また一般に開先を形成した鋼材を溶接接合する際に、該
開先に要求されるルートフェースの寸法精度、即ち、開
先深さの寸法精度は士Ｑ，５龍である．従って、第１０
図に示すようにフランジ材４及びウェブ材５に形成され
た開先７，８を突き合わせた場合、フランジ材４に形成
された開先７．８の下縁４ｂとウェブ材５に形成された
開先７．８の下縁５ｂとの段違い誤差ａを０〜１龍の範
囲に収めることが必要である。この値以上の誤差ａが生
じたものを溶接した場合、溶接部に溶け込み不足，ブロ
ーホール等の溶接欠陥が生じる戊がある。

一方、開先角度誤差については、段違い誤差ａほど溶接
欠陥の発生に対する影響は生じない。

く発明が解決しようとする課題〉 然し、フランジ材４の両端部にガス切断によって開先７
．８を形成するに際し、第９図（＾）に示すように切断
した場合には、溶融スラグが残材側に集中し、母材側で
あるフランジ材４に対する予熱が不足する。このため、
切断面の面粗度が粗くなり、下縁４ｂの精度を所定の範
囲に収めることが困難となる． また同図（Ｂ）に示すように切断した場合には、切断面
の品質は向上するが、フランジ材４の板厚【が厚くなる
と、僅かな切断酸素気流の乱れによって下縁４ｂが所定
の精度範囲から外れることがある。また、フランジ材４
を切断定盤１４上に載置して切断する際に切断トーチ１
３が該定盤１４と干渉する虞があり、このため、切断定
盤１４に対しフランジ材４を特定位置に載置する等の処
置が必要となり、作業の段取時間がかかる等の不都合が
ある。

本発明の目的は、フランジ材の両端に開先を形成するに
際し、開先の寸法精度を所定範囲に収めることが出来る
開先切断方法と装置を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための開先切断方法は、フランジ材
の端部にウェプ材の端面を当接し該当接位置を溶接して
山型或いは溝型を形成するに際し、前記フランジ材の端
部に異なる開先角度と異なる開先深さを有する複数の開
先を連続的に形成するための開先切断方法であって、予
め所定寸法に切断されたフランジ材に対し、該フランジ
材の表面に形成される前記開先の下縁を基線としたプロ
ファイルを開先形状に応じた角度で切断することを特徴
とするものである。

また開先切断装置は、予め所定寸法に切断された被切断
材に開先切断を行うための切断手段と、前記切断手段を
前記被切断材の長手方向に走行させるための走行キャリ
ッジと、前記切断手段を前記被切断材の長手方向と直角
方向に走行させるための横行キャリフジと、前記切断手
段の被切断材に対する角度を変更するための角度変更手
段と、前記被切断材に形成される開先形状を記憶するた
めの記憶手段と、前記記憶手段に記憶された開先形状を
指定すると共に該開先形状の切断区間を指定するための
入力手段と、前記入力手段によって指定された開先形状
及び該開先の切断区間から開先の下縁を基線とする切断
プロファイルを演算するための演算手段と、前記演算手
段によって演算された切断プロファイルに応じて前記走
行キャリアジ，横行キャリッジ及び角度変更手段を制御
するための制御手段を有して構成されるものである。

く作用〉 上記開先切断方法によれば、フランジ材の端部に異なる
開先角度と異なる開先深さを有する複数の開先を連続的
に形成するに際し、予め所定寸法に切断されたフランジ
材の表面に形成される開先の下縁を基線とした切断プロ
ファイルを、開先形状に応じた角度で切断することによ
って、フランジ材の板厚に関わらずルートフェースの寸
法精度、即ち、開先深さの寸法精度を維持することが出
来る． また上記切断装置によれば、ガス切断トーチ或いはプラ
ズマ切断トーチ等分切断手段を、走行キャリソジと横行
キャリッジとによって、直交する二方向に移動させるこ
とが出来、且つ角度変更手段によって所定角度に変更す
ることが出来る。また被切断材に形成される開先形状を
記憶するための記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
開先形状を指定すると共に該開先形状の切断区間を指定
するための入力手段と、前記入力手段によって入力され
た開先形状及び該開先の切断区間から開先の下縁を基線
とする切断プロファイルを演算するための演算手段とを
有して構成したので、入力手段によって被切断材に切断
すべき開先形状と咳開先形状の切断区間とを指定すると
、演算手段に於いて開先の下縁を基線とする切断プロフ
ァイルを演算することが出来る。そして制御手段によっ
て走行キャリッジ．横行キャリッジ及び角度変更手段を
切断プロファイルに応じて制御することで、被切断材に
開先の下縁を基線とした開先を切断することが出来る． く実施例〉 以下上記手段を適用した開先切断方法及び開先切断装置
の一実施例について図を用いて説明する。

先ず、開先切断方法について説明すると、この切断方法
は、第５図に示す柱材１を製造するに際し、フランジ材
４の長手方向両端に第８図（Ａ），（Ｂ）に示すような
形状を有する開先７，８を、予め第７図に示すように設
定された区間に連続的に形成するための切断方法である
。

柱材１を構成するフランジ材４及びウェブ材５の板厚ｔ
が１９〜５（ｉｎの範囲である場合、開先７の形状は第
８図（＾）に示すように開先角度４０度、即ち、フラン
ジ材４側の開先角度２０度及びウェブ材５側の開先角度
２０度であり、且つルートフェース９の高さｈは板厚に
応じて３〜５龍の何れかの寸法に設定されている。また
開先８の形状は同図（Ｂ）に示すように、開先角度α度
，ルートフェース９の高さがｔ／２、開口巾Ｓとして設
定されている。

従って、フランジ材４及びウェプ材５の板厚ｔが決まる
と、開先７に於いてルートフェース９の高さｈが予め設
定されることから、開先深さを演算することが出来、且
つ開先角度が設定されることから、開口巾Ｓを演算する
ことが出来る。また開先８に於ける開先角度αは、開先
７によって開口巾Ｓが設定され、更に開先８でルートフ
ェース９の高さが設定されることから′ｅ４算すること
が出来る． 上記の如く、フランジ材４に形成される開先７，８の上
縁４ａはフランジ材４の端面４ｄにあり、且つ表面４ｃ
からの距離がｓ　／　２の直線となる．またウェブ材５
に形成される開先７，８の上縁５ａはウェブ材５の表面
５Ｃにあり、且つ端面５ｄからの距離が３／２の直線と
なる。従って、夫々の上縁４ａ，５ａからみた開先７と
開先８の開先形状の差異は、開先角度が２０度であるか
、又はα／２であるかとなる． またフランジ材４に形成される開先７．８の下縁４ｂは
フランジ材４の表面４ｃにあり、端面４ｄからの距離は
、開先７ではｔ−ｈｍであり、開先８ではｔ　　（ｔ／
２）ｆｉとなる．従って、開先７では下縁４ｂの端面４
ｄからの距離ｔ−ｈａｓ，開先角度２０度、また開先日
では下縁４ｂの端面４ｄからの距離ｔ−　（Ｌ／２）龍
開先角度ｃｌ　／　２　−　ｔａｎ−　’　（ｓ／　ｔ
）となる，ココテ、ｓ／２＝　（ｔ−ｈ）　Ｔａｎ２０
、である。

このように、フランジ材４の板厚ｔが設定されると、開
先７．８に於ける下縁４ｂの位置、即ち、該下縁４ｂの
フランジ材４の端面４ｄからの距離を演算することが可
能であり、且つ開先７，８に於ける開先角度を演算する
ことが可能である。

従って、後述する制御部３４にフランジ材４の板厚ｔ，
開先角度，開先７．８の形成区間の長さ非溶接部１１の
区間の長さ等の情報を入力することで、下縁４ｂのプロ
ファイルを演算すると共に、該プロファイルを基線とし
て開先７．８を夫々所定の開先角度で切断することが出
来る．上記の如くして、開先７，８の下縁４ｂを基線と
したプロファイルを夫々の開先形状に応じてフランジ材
４を切断した場合、該フランジ材４には最初に開先７，
８の下縁４ｂが形成されることから、例えば、切断トー
チから噴出した切断酸素気流に乱れが生じても、確実番
ご下縁４ｂの位置を規定することが出来る。従って、第
１０図に示す段違い誤差ａを所定の範囲内（Ｏ〜１龍）
に収めることが出来る． 次に、開先切断装置について図を用いて説明する． 第１図は開先切断装置の要部を示す模式説明図、第２図
は開先切断装置の斜視説明図、第３図は制御系のブロッ
ク図、第４図（Ａ）　，　（Ｂ）はフランジ材に形成さ
れる開先の説明図である。

図に於いて、開先切断装ＩＡはガス切断トーチを用いて
フランジ材４に開先を切断し得るように構成されている
。

第２図に示すように、被切断材となるフランジ材４は切
断定盤１４上に！！置されており、該定盤１４を挟んで
平行に一対のレール２ｌがＸ方向に配設されている．前
記レール２ｌには、該レール２１に沿って走行可能な走
行キャリッジ２２がｅｘされている。

この走行キャリッジ２２は凹型に構成されており、レー
ル２１と直角方向（ｙ方向）に横フレーム２２ａが形成
されている。

前記横フレーム２２ａには４台の横行キャリノジ２３が
配置されている．夫々の横行キャリッジ２３には、第１
図に示すように構成された角度変更手段となるトーチブ
ロック２４がアーム２５を介して２方向に昇降可能に装
着されている。また横行キャリッジ２３は横フレーム２
２ａに沿ってｙ方向に横行可能に構成されている． トーチブロック２４は第１図に示すように構成されてい
る．即ち、アーム２５に横フレーム２２ａと平行に扇型
のレール２６が固着されており、該レール２６に沿って
移動可能にトーチキャリッジ２７が取り付けられている
。またアーム２５にはフランジ材４の表面４ｃとの間隔
を検知するためのハイトセンサー２日、及びフランジ材
４の端面４ｄとの間隔を検知するためのハイトセンサー
２９が取り付けられている． 前記トーチキャリフジ２７には切断トーチ３０を装着し
たトーチホルダー３１が装着されている。またトーチキ
ャリッジ２７にはモーター３２が固着されており、８亥
モーター３２を駆動することによって、トーチキャリッ
ジ２７をレール２６に沿って移動させ、切断トーチ３０
のフランジ材４に対する角度を設定し得るように構成さ
れている。

ここで、レール２６の中心はアーム２５の位置のＸ方向
の延長上にあることが好ましい。また切断トーチ３０の
軸心の延長線がフランジ材４の表面４Ｃと交差する点は
アーム２５の位置のＸ方向の延長線上にあることが好ま
しく、更に、アーム２５の位置と切断トーチ３０の位置
とは予め所定の距離に設定されていることが望ましい。

次に、上記の如く構成された開先切断装置Ａを制御する
ための制御系について説明する。

第３図に於いて、制御部３４は、開先７，８の形状を記
憶するための記憶手段となるＲＯＭ３４ａ，キーボード
３５によって入力される指示情報を一時記憶するための
ＲＡＭ３４ｂ，前記指示情報に基づいてフランジ材４の
表面４Ｃの開先の下縁４ｂを基線とする切断プロファイ
ルを演算するための演算手段となるＣＰＵ３４ｃとによ
って構成されている。前記Ｒ　Ｏ　Ｍ３４　ａには、開
先形状の他に切断プログラムも格納されている。

キーボード３５は、フランジ材４に形成されるべき開先
形状及び該開先が形成されるべき区間等の指示情報や、
フランジ材４の板厚ｔ，巾．長さ等の切断情報を入力し
、これ等の情報をインターフェース３６を介して制御部
３４に転送するものである。

また３７は走行キャリソジ２２をＸ方向に走行させるた
めのモーターであって、制御部３４によって制御される
ドライバ３日により駆動される．モーター３９は横行キ
ャリッジ２３をｙ方向に横行させるためのモーターであ
り、ドライバ４０によって罵区動される。

更に、モーター３２ばトーチキャリッジ２７をレール２
６に沿って移動することで、切断トーチ３０のフランジ
材４に対する角度を設定するためのモーターであり、ド
ライバ４１によって駆動される。またディスプレイ４２
は、キーボード３５によって入力された情報や開先切断
装ＷＡの稼働状況を表示するものである． 次に上記の如く構成された開先切断装ＨＡによって、フ
ランジ材４に第４図（Ａ）　．　（Ｂ）に示すような開
先切断を実施する場合について規明する．同図（Ａ）は
フランジ材４の全長にわたって開先７．８を切断する場
合に、該フランジ材４の表面４ｃに形成される開先７，
８の下縁４ｂを基線とした切断プロファイルを示してい
る．また同図（Ｂ）は開先７．８の断面形状を示してい
る。

先ず、オペレーターによってフランジ材４の長手方向の
一方の端部を基点として、フランジ材４に切断すべき開
先形状と切断区間（切断長さ）等の指示情報、及びフラ
ンジ材４の板厚ｔ．中．長さ等の切断情報を入力する． 所定の情報を入力して開先切断装置Ａをスタートさせる
と、ハイトセンサー２８．　２９が作動して、トーチブ
ロック２４の位置を設定する。即ち、バイトセンサー２
８によってトーチブロック２４のフランジ材４０表面４
ｃからの間隔を設定し、またハイトセンサー２９によっ
て、該センサー２９とフランジ材４の端面４ｄとの間隔
を設定することで、トーチブロック２４のフランジ材４
の端面４ｄからのｙ方向の初期位置を設定する。

次いで、入力された指示情報に基づいて切断すべき開先
形状、例えば開先７の開先形状を呼び出し、該形状に応
じてモーター３２によって切断ト−チ３０の角度を設定
する。同時にモーター３９によって横行キャリフジ２３
をｙ方向に所定位置まで移動させる。

次いで、切断トーチ３０を点火し、モーター３７によっ
て走行キャリッジ２２をＸ方向に走行させることでフラ
ンジ材４に開先の切断を開始する。

走行キャリッジ２２がＸ方向に所定距離だけ走行し、開
先７の切断が終了すると、次に切断すべき開先形状、例
えば開先日の開先形状が呼び出され、開先７と開先日と
の開先角度の差、及び上縁４ａを中心として開先角度を
変更したときに於ける切断トーチ３０の中心位置、即ち
、アーム２５の位置、等がＣＰＵ３４ｅに於いて演算さ
れる．そして前記演算結果に基づき、モーター３２によ
ってトーチキャリッジ２７が所定方向に移動することで
切断トーチ３２の角度が変更され、同時にモーター３９
によって横行キャリッジ２３がｙ方向に移動することで
、切断トーチ３０の角度及び横行キャリソジ２３が開先
８の形状に応じた位置に設定される。このとき、走行キ
ャリッジ２２は連続してＸ方向に走行しており、切断ト
ーチ３０の角度の変更及び横行キャリソジ２３のｙ方向
への移動等は、予め設定された移行部ｌＯの区間内で完
了する。

開先８の切断が終了し、再度開先７の切断を行う場合に
は、前述の操作と同様にして切断トーチ３０の角度が変
更され、同時に横行キャリノジ２３のｙ方向への移動が
行われる。

本発明の開先切断方法は上記の如く、フランジ材４に対
する開先７，８の切断が、開先７，８の下縁４ｂを基線
として行われるため、該下縁４ｂの位置を正確に得るこ
とが出来る。このとき、切断トーチ３０から噴射される
切断酸素気流に乱れが生じ、間先７．８の上縁４ａの位
置が変化すると、この変化は開先角度の誤差となるが、
前述の如く、溶接に際し開先角度の誤差は開先深さの誤
差ほど悪影響を及ぼさないため容認し得るものである。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の開先切断方法によ
れば、フランジ材に開先を切断するに際し、開先の下縁
を基線としたプロファイルを開先形状に応じた角度で切
断するので、ルートフェースの寸法精度、即ち、開先深
さの精度を向上することが出来る。

また本発明の開先切断装置によれば、入力手段によって
フランジ材に切断すべき開先形状及び切断区間を指示す
ることで、開先の下縁を基線とした切断プロファイルを
演算すると共に、演算結果に基づいて切断手段の角度．
横行キャリソジの位置を制御することが出来る．このた
め、フランジ材４に対し自動的に開先の切断を実施する
ことが出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は開先切断装置の要部を示す模式説明図、第２図
は開先切断装置の斜視説明図、第３図は制御系のブロッ
ク図、第４図（Ａ）　，　（［１）はフランジ材に形成
される開先の説明図、第５図は箱型構造を有する柱材の
説明図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視図、第７図は
開先の斜視説明図、第８図（＾），（Ｂ）は開先の断面
説明図、第９図（Ａ）　，　（Ｂ）は従来技術の説明図
、第１０図は開先の誤差の説明図である。 Ａは開先切断装置、ａは段違い誤差、ｈはルートフェー
スの高さ、ｔはＦｉ厚、αは開先角度、１は柱材、４は
フランジ材、４ａ，５ａは開先の上縁、４ｂ，５ｂは開
先の下縁、４ｃ，５ｃは表面、４ｄ，５ｄは端面、５は
ウェブ材、７は完全溶込開先、８は部分溶込開先、９は
ルートフェース、１０は移行部、１ｌは非切断部、２２
は走行キャリッジ、２３は横行キャリフジ、２４はトー
チブロック、２５はアーム、２６はレール、２７はトー
チキャリソジ、２８，２９はバイトセンサー、３ｏは切
断トーチ、３１はトーチホルダー、３４は制御部、３４
ａはＲＯＭ，３４ｂはＲＡＭ，３４ＣはＣＰＵ，３５は
キーボード、３Ｇはインターフェース、３２．　３７，
　３９，　はモーター、３８，４０．　４１はドライバ
、４２はディスプレイである。 特許出願人　　小池酸素工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フランジ材の端部にウェブ材の端面を当接し該当
   接位置を溶接して山型或いは溝型を形成するに際し、前
   記フランジ材の端部に異なる開先角度と異なる開先深さ
   を有する複数の開先を連続的に形成するための開先切断
   方法であって、予め所定寸法に切断されたフランジ材に
   対し、該フランジ材の表面に形成される前記開先の下縁
   を基線としたプロファイルを開先形状に応じた角度で切
   断することを特徴とした開先切断方法。
2. （２）予め所定寸法に切断された被切断材に開先切断を
   行うための切断手段と、前記切断手段を前記被切断材の
   長手方向に走行させるための走行キャリッジと、前記切
   断手段を前記被切断材の長手方向と直角方向に走行させ
   るための横行キャリッジと、前記切断手段の被切断材に
   対する角度を変更するための角度変更手段と、前記被切
   断材に形成される開先形状を記憶するための記憶手段と
   、前記記憶手段に記憶された開先形状を指定すると共に
   該開先形状の切断区間を指定するための入力手段と、前
   記入力手段によって指定された開先形状及び該開先の切
   断区間から開先の下縁を基線とする切断プロファイルを
   演算するための演算手段と、前記演算手段によって演算
   された切断プロファイルに応じて前記走行キャリッジ、
   横行キャリッジ及び角度変更手段を制御するための制御
   手段とを有することを特徴とした開先切断装置。