JPH02243249A - Ｈ形鋼の開先スカラップ加工装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、端面を斜めに切断した各種勾配材に対して
、自動的に的確な端面加工を行うＨ形鋼の開先スカラッ
プ加工装置に関する。

（従来の技術） 帯のこ盤（パントン−）によって端面を斜めに切断した
Ｈ形楕遣用材が存在するが、この材料は、開先およびス
カラップ加工を施された後、溶接工程を経て各種建造部
材として用いられている。

上記のうち、開先およびスカラップ加工のための加工機
として、従来、本出願人の提案に係る発明（特開昭６２
−６８２１４号）が公知となっている。

この発明の構成は、左右両側のフランジに対応する一対
の切削ヘッドを有し、これら切削ヘッドにフランジ幅に
応じてヘッド間隔を調整する手段、一方の切削ヘッドを
材料の長手方向において位置調整する手段などを備えた
もので、加工位置に位置づけされた勾配材に前記切削ヘ
ッドを対応し、所要の加工を行うことができたものであ
る。

上記の発明が提案された当時においては、端面を直角に
切断したものに適用できる特公昭５８−２２２８４号の
開先加工機以外は知られておらず、各種勾配材に適用し
て生産性、作業性の向上に大きな貢献をなしたものであ
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記勾配材にあっての開先スカシ・ノブ加工
の各切削部寸法設定は、次のようにして行われる。

すなわち、第１１図に示すようにフランジａ、ｂの外側
先端（同図に点Ｐ、Ｑで示す）を基準として、そこから
追込みカッター３６によるフランジａ、ｂの追込み寸法
Ｈａ、Ｈｂを決め、そして、この追込み加工によって形
成された直角の切削面に対して開先カッター３８でのル
ート面高さＲａ、Ｒｂの設定を行い、また前記切削面の
内端を基準として、スカラップカッター３７によるウェ
ブＣのスカラップ加工を行ったものである。（第１２図
参照）しかして従来の加工装置においては、加工材の位
置設定を行うに当たって、フランジａ、ｂの各先端に当
接する当接片６８′、６８′を用いたため、後行フラン
ジ側（図においてはフランジｂ）においては、前記基準
点Ｑと当接点Ｒとのとの間にズレが生ずるという構成上
の不具合があった。

上記のズレ寸法りすなわち、フランジ外端と内端の長手
方向の差寸法は、フランジ厚さｔと勾配角度θとの関係
から算出できる（Ｌ＝ｔ−ｔａｎθ）ので、この算出値
に応じて位置補正すれば正規の設定位置が求められるこ
とになるが、その都度フランジ厚さ、勾配角度を計測す
るのでは手間が掛かりすぎて作業性が低下することにな
り、また人為計算による精度の低下、不良品の°発生は
避は得ない。

本発明は、上記した従来技術のもつ問題点に着目してな
されたもので、勾配の大きさ、フランジ厚さなどに関係
なく自動的にズレ寸法を読み取って補正を行い、的確な
端面加工ができる装置を提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明の開先スカラッ
プ加工装置は、次のように構成したものである。

すなわち、この発明の要旨とするところは、長手方向に
移送されるＨ形鋼の先端部に対応して両側一対の支持フ
レームを設け、これら支持フレームにそれぞれ切削手段
と、Ｈ形鋼の位置決め手段を備え、上記いずれか一方の
支持フレーム側にＨ形鋼の幅方向の切削位置を調整する
間隔調整手段を、いずれか他方の支持フレーム側に長手
方向の切削位置を調整する前後調整手段を設けて、Ｈ形
鋼における両側フランジ端部および両側フランジとウェ
ブとの接合端部に前記切削手段を対応させるようにした
加工機において、前記切削位置へ移送されるＨ形鋼のフ
ランジ端部に対応して形状認識用のイメージセンサ−装
置を設け、このイメージセンサ−装置によって得られる
画像出力からフランジ外端と内端における長手方向の差
寸法を演算し、演算結果に基づいて前記位置決め手段の
位置補正を自動的に行うようにしたことにある。

（作用） イメージセンサ−装置によりフランジ先端部の形状認識
をすることによって、フランジ外端と内端における長手
方向の差寸法を演算し算出することができる。従って、
これをズレ寸法として予めその補正方向に位置決め手段
を調整しておけば、後行フランジに対する規制位置を正
しく設定することができる。よって、自動的に正確な開
先スカラップ加工が行えることになる。

（実施例） 以下、この発明に係る開先スカラップ加工装置の一実施
例について説明する。

第１図は全体構成を示す正面図、第２図は同じく平面図
にして１は機台　２はベツドで、このべラド２の後側（
第２図の上方位置）に被加工材であるＨ形鋼Ｗ〈以下、
単にワークという）を長手方向に移送する搬送手段Ａを
設ける。上記の搬送手段Ａは、多数本の水平ローラ３・
・を並列したコンベヤから構成されるもので、各ローラ
３・・に連係したチェン式の伝動手段を介して駆動モー
タＭＣにより可逆駆動される。ワークＷは両側フランジ
ａ、ｂを搬送面に対して垂直状にして移送される。

次に、４は上記搬送手段Ａを跨ぐように機台１上に設け
た門形フレーム　５は門形フレーム４の一側（図の右方
位置）に設けたサイドフレームこのサイドフレーム５は
、門形フレーム４の側端に設けた水平ガイド６．６によ
って前後方向に移動可能に支持される。このサイドフレ
ーム５の前後調整手段については後述する。

上記サイドフレーム５の前面側には、上下方向に延びる
一方の支持フレーム７を固定して設け、また前記門形フ
レーム４の前面側には、左右方向。

の水平ガイド８．８を介して他方の支持フレーム９を設
ける。上記水平ガイド８．８は前記水平ガイド６．６と
直交する向きに設けて、他方の支持フレーム９の左右移
動を案内するもので、この左右移動によって両支持フレ
ーム７．９の対応間隔が開閉される。

そして、上記の両支持フレーム７．９に以下の切削手段
、切削送り手段、ワーククランプ手段、ワーク位置決め
手段などの各構成を備える。

まず、１０および１１は両支持フレーム７．９の前面部
に設けた昇降ガイド　ＢａおよびＢｂは、上記昇降ガイ
ド１０．１１に案内されて昇降移動する切削手段で、こ
の切削手段Ｂａ、Ｂｂはその左右−対の構成において対
称形である。よって、この切削手段Ｂａ、Ｂｂについて
は個々の説明を省略し、一方の切削手段Ｂａ側について
第４図にまとめて示した。

同図において、１２はへラドケース　１３．１３はへラ
ドケース１２の両側に設けたベアリングケース１４はベ
アリング１５．１６によりケース内に設けた第１のスピ
ンドル　１７は同じくベアリング１８．１９によりケー
ス内に設けた第２のスピンドル　２０はベアリング２１
．２２によってケース内に設けた回転筒で、これら第１
、第２のスピンドル１４．１７および回転筒２０は所定
間隔で平行に架設してあり、外装した各ギヤ２３〜２５
と、これらに噛合うアイドルギヤ（図示省略）によって
−斉に回転駆動される。

また、上記回転筒２０には次のスライド機構を備えた第
３のスピンドル２６を内装する。すなわち、回転筒２０
に緊密に第３のスピンドル２６を嵌合し、これをスプラ
イン２７によって連結して軸方向への自由な運動を許容
する。そして、軸端をベアリング２８を介してスライド
作動部に連係する。

２９は軸端に設けた受動ナツト部　３０はヘッドケース
１２の側部に設けた取付ベース　３１は取付ベース３０
に設けた減速機付モータで、その出力軸にスピンドル軸
方向の送りねじ３２を設ける。上記減速機付モータ３１
の出力は、送りねじ軸３２と受動ナツト部２９を介して
第３のスピンドル２６のスライド運動として与えられる
。

上記した第１〜第３のスピンドル１４．１７．２６の各
軸端はベアリングケース１２から側方へ突出してカッタ
ーの取付部３３〜３５を形成する。この取付部３３〜３
５には、上方から順に円筒状の追い込みカッター３６、
半球状のスカラップカッター３７、円錐状の開先カッタ
ー３８を取りつける。３９は各スピンドル１４．１７．
２６の駆動モータで、各カッター３６〜３８を所定方向
へ回転する。

次に切削手段Ｂａ、Ｂｂを所定の切削送り方向に移動す
る切削送り手段Ｃについて説明する。

４０．４１は一方および他方の支持フレーム７．９の上
端部に下向きに取りつけな減速機付モータ４２．４３は
昇降ガイド１０．１１と同方向にしてモータの出力軸に
設けた送りねじ軸　４４．４５は切削手段Ｂａ、Ｂｂに
それぞれ固定した受動ナツト部である。各切削手段Ｂａ
、Ｂｂはモータ４０．４１の正逆回転によって昇降移動
するもので、下降端から上昇移動するとき、ワークＷに
対して所要の端面加工を行う、なお、上記の送り手段は
油圧シリンダ方式など他の周知の機構を用いてもよい。

次に、切削加工を行うに当たってワークＷをクランプ固
定するクランプ手段りを第５図を参照して説明する。

このクランプ手段り、Ｄは、両側フランジａ、ｂの上下
両端を挟圧し、支持フレーム７．９側にそれぞれ固定保
持する機能を備えるもので、４６および４７は一方およ
び他方の支持フレーム７．９のそれぞれ内面側に設けた
昇降ガイド　４８．４９及び５０．５１は上記昇降ガイ
ド４６．４７に係合した上下の対からなるクラン１爪で
、このクランプ爪４８〜５１は昇降ガイド端に設けた各
別の油圧シリンダー５２〜５５によって昇降作動される
。また、クランプ爪４８〜５１は外方へ向く垂直の基準
当接面ｅと、内方へ向く勾配状の押圧面ｆによってフラ
ンジ挟持部を構成しており、押圧面ｆをフランジａ、ｂ
の外端縁に、基準当接面ｅを内面部にそれぞれ当接して
ワークＷのクランプ作用を行う。

次にワークＷの幅、すなわち両フランジａ、ｂの間隔に
応じて両切副手段Ｂａ、Ｂｂの対応位置を調整する間隔
調整手段Ｅを第３図を参照して説明する。

この間隔調整手段Ｅは、固定側の一方の支持フレーム７
に対して他方の支持フレーム９を移動調整する構成を備
えるもので、５６は他方の支持フレーム９の背面側にし
て、門形フレーム４に水平に取りつけた油圧シリンダー
　５７は油圧シリンダー５６のピストンロッド　５８は
ピストンロッド端と他方の支持フレーム９とを連結した
連結部材である。

そして、ピストンロッド５７を伸長作動させるとき、他
方の支持フレーム９を右方向に移動し、両支持フレーム
７．９に備えた切削手段Ｂａ、Ｂｂの間隔を接近させる
。また、ピストンロッド５７を収縮作動させるとき、両
切副手段Ｂａ、Ｂｂを離反させる。

上記の間隔調整手段Ｅは、ワークＷの切削位置への送り
込みに先立って支持フレーム７．９の間隔を設定し、両
クランプ手段り、ＤをワークＷの幅、すなわち両フラン
ジａ、ｂの位置に対応させる。そして、設定後は油圧シ
リンダー５６の油圧ボート（図示省略）をオーブン状態
、つまりピストンロッド５７を含む他方の支持フレーム
９の自由な動きを許容するように切り換える。上記給油
ボートの操作は、図示しない電気制御回路の電磁バルブ
で行う。

なお、上記の油圧シリンダー式の直線運動機構は、送り
ねじ方式など周知の機構に代えることができる。

次に前述した一方の支持フレーム７の前後調整手段Ｆを
第７図を参照して説明する。

図において、Ｍｄはサイドフレーム５に取りつけた減速
機付の可逆モータ　６０は可逆モータＭｄの出力軸に設
けた前後方向の送りねじ軸　６１は門形フレーム４に固
定した受動ナツト部で、前記送りねじ軸６０と螺合する
。しかして、可逆モータＭｄの正逆転駆動により、サイ
ドフレーム５を介して一方の支持フレーム７を水平ガイ
ド８．８方向に移動調整する。この一方の支持フレーム
７の移動によって、切削手段Ｂａ、クランプ手段りなど
の一側の各手段が前後位置調整される。

次に、搬送手段Ａによって切削位置へ送り込まれるワー
クＷの位置決め手段Ｇａ、Ｇｂについて、第６図を参照
して説明する。

この位置決め手段Ｇａ、Ｇｂは、ワークＷにおける両側
フランジａ、ｂの先端に当接して位置規制を行う当接部
材を用いるもので、左右一対において対称的に構成され
る。

すなわち、６２は一方および他方の切削手段Ｂａ、Ｂｂ
におけるヘッドケース１２の上部に設けた取付ボックス
　６３はベアリング６４によって取付ボックス６２内に
回転だけ自由にして設けた大ベベルギヤ６５は大ベベル
ギヤ６３に噛み合う小ベベルギヤ　Ｍａ、Ｍｂは小ベベ
ルギヤ６５を出力軸に取りつけたサーボモータなどの制
御モータ　６６は大ベベルギヤ６３のナツト部に螺合し
た前後方向の調整ねじ軸６７は調整ねじ軸６６に施した
回り止め部材　６８ａ、８８ｂは調整ねじ軸６６の端部
に切削位置方向に向けて取りつけた当接部材　６９は当
接部材６８の当接面側に設けたスイッチ作動片　Ｓａお
よびｓｂはそれぞれの当接部材６８ａ、６８ｂに内蔵し
た検出スイッチである。

上記検出スイッチＳａ、Ｓｂは、その検出信号によって
搬送手段Ａの駆動モータＭｃおよび前後調整手段Ｆの可
逆モータＭｄを回転制御し、ワークＷの送り込み位置を
設定するもので、下記の制御回路を構成する。

すなわち、第１０図において操作スイッチ５Ｗ−１を操
作すると、駆動モータの正転回路１１が閉成されて正転
マグネットコイルＭＳ−２Ｆが励磁し、駆動モータＭｄ
が正転する。ワークＷの移送によって、一方の検出スイ
ッチＳａが先行フランジａを検出すると、可逆モータの
正転回路１２が閉成されて正転マグネットコイルＭＳ−
ＩＦが励磁し、可逆モータＭｃが正転する。ワークＷの
移送と、一方の支持フレーム５の前方への移動によって
、他方の検出スイッチｓｂが後行フランジｂを検出する
と、上記正転回路１．．１２が共に開成し、両モータＭ
ｃ、Ｍｄが停止する。

また、駆動モータＭｄが正転し、ワークＷが移送されて
いる状態で先に他方の検出スイッチｓｂが後行フランジ
Ｂを検出とすると、駆動モータの正転回路ｌ、が開成し
、モータＭｄが停止する。

続いて、可逆モータＭｃの逆転回路！、が閉成されて逆
転マグネットコイルＭＳ−ＩＲが励磁し、可逆モータＭ
ｃが逆転する。一方の支持フレーム側の後方への移動に
よって、一方の検出スイッチＳａが先行フランジａを検
出すると、前記逆転回路ｌ、が開成し、可逆モータＭｃ
が停止する。

なお、図において、ＭＳ−２Ｒは駆動モータＭＣの逆転
マグネットコイル　５Ｗ−２はその操作スイッチである
。

次に本発明の主要部をなすイメージセンサ−装置を第８
図等を参照して説明する。

イメージセンサ−装置は、光学系を備えた撮像部７０と
、撮像部７０における受光素子からの電気信号を処理し
、対象物の形状を認識する画像処理部７１および撮像部
７０の視野内に照明光を与える光源部７２から構成され
ている。

撮像部７０の光学系は、対象となるフランジａの先端部
の撮映倍率を決めるレンズが用いられ、また受光素子と
してはＣＯＤセンサー（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐ−１ｅ
ｄ　Ｄｅｖｉｃｅ＝電荷結合素子・画像センサー）を用
いる。上記撮像部７０は、同図に示すように搬送手段Ａ
を移送される先行フランジａの下部に一定距離をおいて
上向きに取りつけ、ローラ３．３間から画像を取り込む
、光源部７１はその照明光を上方へ向けて照射する。７
３はフランジ部とそれ以外の部分とのコントラストをつ
けるために、上方位置に設けた遮光板である。

また、７４は撮像対象が所定の取り込み位置に到達した
ことを検出する光ビームセンサーで、ワークＷの送り込
み方向を横切るようにセンサー光を照射する。この光ビ
ームセンサーフ４の検出信号によって、画像処理部７１
から後段のコンピュータ７５への出力の取り込みが行わ
れる。

画像処理部７１において二値化された画像出力は、第９
図の模式パターンで示す形状情報として認識され、同図
のＬ′で示すズレ寸法情報がコンピュータ７５のＣＰＵ
７６で演算され、演算結果がインターフェイス７７を介
して一方の制御モータＭｂに与えられる。なお、７８は
モニター　７９はキーボード８０はコンピュータ７４内
のメモリ部である。

上記において、形状認識の対象となるフランジ先端は、
フランジａ側またはフランジｂｒ！ｓのいずれでもよい
が、常に送りガイド８１によって位置が定まっているフ
ランジａ側において行うのが容易である。（第２図） 本発明に係る開先スカラップ加工装置の一実施例は上記
の通りであり、以下のように各種勾配材に対応して自動
的に適正な加工位置が設定され、高精度の端面加工を行
うことができる。

まず、加工に先立って間隔調整手段Ｅを操作し、他方の
支持フレーム９をワークＷのフランジ幅に適合して、こ
の支持フレーム側の位置決め手段Ｇｂ、クランプ手段り
などをフランジｂに対応させる。そして、この状態にお
いて搬送手段Ａを駆動し、ワークＷを加工位置へ移送す
る。

ワークＷは、第２図に示すようにフランジａを送り込み
ガイド８０に沿って移送し、かつ先行フランジａ側を一
方の支持フレーム７に、後行フランジｂ側を他方の支持
フレーム９に対応させて行う。

このワークＷの移送時において、先行フランジａの先端
が光ビームセンサー７４の位置を通過すると、画像処理
部７１からの出力がコンピュータ７５に取り込まれ、フ
ランジ先端の形状情報から補正すべきズレ寸法が演算さ
れる。そして、上記の演算結果によって後行フランジｂ
に対応する位置決め手段の制御モータＭｂが駆動される
。このモータの駆動量は、先に第１１図によって説明し
た加工基準点Ｑと当接点Ｒとの誤差寸法に一致し、これ
を補正する方向で行われるもので、当接部材６８ｂの検
出スイッチｓｂを上記ズレ寸法に相当するだけ移動する
。

両支持フレーム７．９が第２図実線のように前後方向で
一致しているときは、ワークＷにおける先行フランジａ
が一方の当接部材６８ａに接触し、検出スイッチＳａが
切削手段Ｂａ側を前方、すなわち送り込み方向と同方向
へ移動する。そして、この再移動によって後行フランジ
ｂが他方の当接部材６８ｂに接触し、検出スイッチｓｂ
が作動するとき、ワークＷの移送と切削ヘッドＢａの移
動が停止するので、ワークＷは再当接部材６８ａ、６８
ｂの規制位置において位置決めされる。

上記において、他方の当接部材６８ｂの検出スイッチｓ
ｂは位置補正されているので、所定の加工位置へ切削手
段Ｂｂが正確に対応する。

以上のようにして、ワークＷの送り込みによる切削位置
が設定されたならば、クランプ手段Ｄ、Ｄによってフラ
ンジａ、ｂを挟圧し、さらに間隔調整手段Ｅの油圧シリ
ンダー５６を開方向に作動してワークＷを固定する。そ
して、各カッター３６〜３８を回転して両切断手段Ｂａ
−Ｂｂを上方へ移送すればワークＷの所定箇所へ追い込
み加工、スカラップ加工、開先加工を施すことができる
。（第１２図） 尚、この切削手段Ｂａ、Ｂｂの上昇に先立って、両制御
モータＭａ、Ｍｂは当接部材６８ａ、６８ｂを接触位置
から退避させるように動作し、その破損を防止する。

切削手段Ｂａ、Ｂｂが上昇端に達して切削加工が終了し
たとき、クランプ手段り、Ｄを解放し、続いて搬送手段
Ａの逆転によってワークＷを切削位置から取り出して処
理する。また、上昇端の切削手段Ｂａ、Ｂｂを下降端へ
戻し、当接部材６８ａ、６８ｂの検出スイッチＳａ、Ｓ
ｂを前記の規制位置へ戻して次のワークＷに対応させる
。

なお、上記の一実施例では追込み切削量については言及
しない形で説明している。しかし、第１１図のように基
準点Ｐ、Ｑと追込みカッター３６の回転中心位置が同じ
位置にあるときは、カッター半径に相当する追込み切削
量が設定されているので、適宜に・設定したい場合は上
記の条件を勘案してキーボード入力し、制御モータＭａ
、Ｍｂによって当接部材６８ａ、６８ｂの初期位置を予
め設定しておくようにする。

また、次のワークＷが前記のものより勾配の大きいもの
、または、幅広のときは、各手段の動作は前記と同じで
ある。しかし、次のワークＷが前のものより勾配が小さ
いもの、幅狭のもののときは、検出スイッチＳａ、Ｓｂ
の動作順序が前記と異なる。すなわち、この場合は先に
後行フランジｂが補正位置の検出スイッチｓｂに接して
停止し、次いで別の検出スイッチＳａが先行フランジａ
に停止することになるが、いずれにしても雨検出スイッ
チＳａ、ＳｂによってワークＷの切削位置を一正確に設
定することができる。

また上記の一実施例では、ワークＷの移送中においてフ
ランジ先端の形状認識を行い、ワークが加工位置へ到達
する以前に予め当接部材の位置補正を完了させたので、
加工工程でのタイミングが良く効率作業をなし得る。

（発明の効果） 以上のように本発明の開先スカラップ加工装置は、切削
位置へ移送されるＨ形鋼のフランジ端部に対応してイメ
ージセンサ−装置を設け、このイメージセンサ−装置に
よって得られる画像出力からフランジ外端と内端におけ
る長手方向の差寸法を演算し、演算結果に基づいて後行
フランジ側の位置決め手段を補正したので、従来と違っ
て、正確な開先スカラップ加工を高効率的に推進できる
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明に係る開先スカラップ加工装置の一実
施例を示すもので、第１図は全体構成を示す正面図　第
２図は同じく平面図　第３図は一部を切欠いて示す拡大
横断平面図　第４図は切削手段の構成を示す縦断正面図
　第５図はクランプ手段の構成を示す正面図　第６図は
ワーク位置決め手段の構成を示す横断平面図　第７図は
前後調整手段の構成を示す説明図　第８図はイメージセ
ンサ−装置と制御モータの制御系の構成を示す説明図　
第９図は画像出力の模式パターン説明図第１０図は可逆
モータ、駆動モータの電気制御回路図　第１１図はＨ形
鋼の開先スカラップ加工説明図第１２図は開先スカラッ
プ加工を施した鋼材の斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 長手方向に移送されるＨ形鋼の先端部に対応して両側一
   対の支持フレームを設け、これら支持フレームにそれぞ
   れ切削手段と、Ｈ形鋼の位置決め手段を備え、上記いず
   れか一方の支持フレーム側にＨ形鋼の幅方向の切削位置
   を調整する間隔調整手段を設け、いずれか他方の支持フ
   レーム側に長手方向の切削位置を調整する前後調整手段
   を設けて、Ｈ形鋼における両側フランジ端部および両側
   フランジとウェブとの接合端部に前記切削手段を対応さ
   せるようにした加工機において、 前記切削位置へ移送されるＨ形鋼のフランジ端部に対応
   して形状認識用のイメージセンサー装置を設け、このイ
   メージセンサー装置によつて得られる画像出力からフラ
   ンジ外端と内端における長手方向の差寸法を演算し、演
   算結果に基づいて前記位置決め手段の位置補正を自動的
   に行うようにしたＨ形鋼の開先スカラップ加工装置。