JPH0631454A - プラズマｙ開先切断トーチブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｙ開先切断における作業時間の大幅な短縮の
図ることが出来るとともに、加工精度の向上を図ること
が出来、一方使用面からみても、開先切断、及びＩ切断
が可能で、且つ任意の加工線に沿ってＹ開先切断加工が
出来るプラズマＹ開先切断トーチブロックの提供をす
る。 【構成】 被切断材の長手方向に走行する門型の走行フ
レーム８上に、横行キャリッジ７を前記長手方向と直角
方向に横行自在に設けてある。前記横行キャリッジ７に
は、昇降機構５、前後移動台９、前後機構４を介して二
つのプラズマトーチを支持する旋回機構３付き回動アー
ム１０が垂直に設けられてある。前記回動アーム１０の
一方の支持アーム１０ａには、開先切断用プラズマトー
チ１を自動設定機構１２を介して設け、又、他方の支持
アーム１０ｂには、退避機構１１と手動角度調整部３２
とを介して垂直補正用プラズマトーチ２を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマトーチに関し
特に二組のトーチの同時切断によるＹ開先切断を可能と
するプラズマＹ開先切断トーチブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】低炭素鋼、塗装鋼板、表面処理鋼板、高
張力材等の平板状の構造材は、造船所、シヤリング工場
等において大型切断構造部材、鉄骨橋梁部材として広く
利用されているが、上記これらの工場においては大型平
板状切断部材の溶接継手形成の前工程としてＹ開先切断
工程が多用されている。

【０００３】長尺鋼板の上記Ｙ開先切断面を得るために
は、従来は二つのガス切断トーチにより開先切断と垂直
切断とを同時に行なう同時切断は使用されていたが、切
断速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ〜３００ｍｍ／ｍｉｎと非
常に遅く作業効率が低いことと、切断時に大きな熱歪み
が発生し、次工程での歪み除去及び切断残材除去等困難
な仕事を伴う等の問題点があった。

【０００４】又は上記同時切断を二つに分け、集中加熱
を避け熱歪みを防止することも考えられ、一次加工で鋼
板の垂直切断を行ない、二次加工で残材を除去後開先切
断専門の作業者による開先切断を行なっている。然し、
上記二次加工を行なう場合、一次切断による切断面の形
状誤差に対応して切断作業中に火口の角度調整及び横シ
フト等の修正が必要であった。この場合、一次加工にプ
ラズマトーチを使用することは出来ても、二次加工にプ
ラズマトーチを使用すると切断速度が速すぎて上記修正
が切断速度に追従できない問題があった。又、ガストー
チを使用するにしても激しいアーク光を遮蔽したなかで
の目視作業が必要とされ何れにしても困難を伴う作業で
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来は
二つのガストーチによる開先切断と垂直切断の同時切断
によるＹ開先切断は一応行なわれていたが、熱歪み、低
い作業効率を考慮すると切断速度の格段に速いプラズマ
切断が望まれ、特に開先切断用と垂直切断用の二つのプ
ラズマトーチにより、二次加工の際複雑な修正を必要と
しないＹ開先同時切断が必要とされてたが実用の段階に
来ていなかった。それはプラズマトーチの持つ本来の特
性によるもので以下の理由によるものであった。 １、図６に示すように、（Ａ）にはプラズマトーチを被
切断鋼材５０よりトーチの先端を所定設定距離例えば６
〜７ｍｍに設定し、該トーチを前記鋼材５０に対し垂直
にセットした時の切断の形状を（Ｂ）に示してあるが、
その切断面は前記トーチの設定軸芯に対し傾斜角α／２
の傾きを以て切断される。そのためプラズマトーチを使
用する垂直切断の場合は、図７（Ａ）に示すように垂直
補正をしたトーチの設定をしなければならない。又、プ
ラズマトーチによる＜、＞開先切断の場合は、図７
（Ｂ）に示すようにトーチ設定角度と横シフト位置の各
補正が必要である。即ち、この場合は、トーチ角度Ｓは
開先加工面の角度に対しβの角度補正が必要で、トーチ
横シフト位置Ｔは開先加工面に対しγの位置補正をする
必要がある。又、Ｙ開先部材の加工の場合にも上記同
様、開先切断用のプラズマトーチにも又垂直補正用トー
チに対しても、トーチ角度及び横シフト位置の設定に煩
雑な補正を必要とする。 ２、又、Ｙ開先切断において、工程を一次と二次に分
け、両方ともプラズマトーチを使用することにより、前
記作業効率の向上を図ると共に熱的歪みを最小限に押さ
えることも考えられたが、切断速度が速いため一次加工
の際発生した切断位置の誤差に対応するトーチ角度と横
シフトの修正操作が困難で、殆ど出来ない状況にある

【０００６】本発明は、上記事項に鑑みなされたもの
で、Ｙ開先切断における作業時間の大幅な短縮の図るこ
とが出来ると共に、加工精度の向上を図ることが出来、
一方使用面からみても、＜、＞開先切断、及びＩ切断が
可能で、且つＮＣ座標回転制御による任意の加工線に沿
ってＹ開先切断加工が出来るプラズマＹ開先切断トーチ
ブロックの提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成するために、 １、前記Ｙ開先切断における作業時間の短縮のために
は、切断速度の極めて速いプラズマトーチを使用するこ
とにする。 ２、加工済み母材の熱的歪みや加工精度を向上させるた
めには、前記一次加工による加工誤差を二次加工で煩雑
且つ場合によっては不正確な修正作業を必要とする一次
二次に分ける切断作業を取り止め、開先切断用のプラズ
マトーチと垂直補正用プラズマトーチとによる同時切断
を用いるようにする。 ３、上記加工精度向上とそれと併せてプラズマトーチに
よる同時切断を可能とするため、特に角度補正と横シフ
ト位置補正とを必要とする前記開先切断用トーチの角度
及び横方向調整用の自動設定機構を設ける。 ４、任意の加工線に沿ってのＹ開先切断を可能とするた
め、前記開先切断用トーチと垂直補正用トーチとを同一
旋回機構に設けその旋回軸芯に前記開先切用断トーチを
設け、先行する前記開先切断用トーチと同じ走行路を後
続する垂直補正用トーチが前記旋回機構により追随する
ようにする。 ５、又前記Ｙ開先切断以外の＜、＞開先やＩ開先切断を
開先切断用トーチにより行なうため、その際邪魔になる
垂直補正用トーチを上昇退避させる退避機構を設けるよ
うにする。以上の事項について提案する。

【０００８】

【作用】上記技術手段によれば、無接触の開先切断用ト
ーチと垂直補正用トーチとを同じ加工線上を走行させ同
時切断する開先切断に高速切断を可能とするプラズマト
ーチを使用したため、切断時間の大幅な短縮と熱的歪み
を最小限に止めることが出来る。又、前記同時切断によ
り、従来の二次加工の際行なう、一次加工の誤差を二次
加工で補正する煩雑で不正確な目視修正作業を止めたた
め、加工精度の向上を図ることが出来る。又、プラズマ
トーチによる切断作業には欠くことの出来ない重要且つ
正確を要する補正、即ち開先切断用トーチに対する角度
補正と横シフト位置補正をする自動設定機構を設けたた
め、上記プラズマトーチによる同時切断が可能になり、
走行中も随意補正が出来、加工精度の別段の向上を図る
ことが出来る。又、前記開先切断用トーチと垂直補正用
トーチとを同一旋回機構のもとに設け、該旋回機構の軸
芯に前記開先切断用トーチを設け前記垂直補正用トーチ
に先行走行するようにしたため、前記旋回機構と相俟っ
て任意の加工線に沿いＹ開先切断をすることが出来る。
又、垂直補正用トーチの退避機構を設けたため、前記垂
直補正用トーチに損傷を与える事無く、前記旋回機構の
軸芯に設けた開先切断用トーチにより＜、＞開先切断や
Ｉ切断を行なうことが出来、且つこの場合も前記旋回機
構と相俟って任意の加工線に沿い開先切断ないし切断を
行なうことが出来る。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等
は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲を
それに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。図１は、本発明のプラズマＹ開先切断トーチブロッ
クの構成を示す正面図である。 図に示すように、被切
断鋼材５０の長手方向であるＸ軸方向に後述するＸ軸駆
動装置４１により走行する門型の走行フレーム８上に、
横行キャリッジ７を前記長手方向と直角方向のＹ軸方向
に後述するＹ軸駆動装置４２により横行自在に設けてあ
る。前記横行キャリッジ７には、矢印Ａ方向に昇降する
昇降機構５を介して、前後移動台９が設けられ、該移動
台９には矢印Ｂ方向に前後する前後機構４が設けられ、
該前後機構４を介して二つのプラズマトーチ群を支持す
る旋回機構３付き回動アーム１０が垂直に設けられてあ
る。前記回動アーム１０は、逆Ｙの字型の相対抗する支
持アーム１０ａと１０ｂとを持ち、一方の支持アーム１
０ａには、開先切断用プラズマトーチ（以後開先切断用
トーチという）１を自動設定機構１２を介して設け、前
記旋回機構３の軸芯１０ｃに被切断鋼材５０に対し垂直
状態にある該トーチが位置するように構成してある。
又、他方の支持アーム１０ｂには、退避機構１１と手動
角度調整部３２とを介して垂直補正用プラズマトーチ
（以後垂直補正用トーチという）２を設けてある。上記
垂直補正用トーチ２は、垂直切断用トーチで図７（Ａ）
に示す垂直切断面を得るために、トーチ角度の補正を必
要とするプラズマトーチである。上記構成により開先切
断用トーチ１と垂直補正用トーチ２との同時切断を可能
にし、前記旋回機構３の回動により旋回軸芯１０Ｃに位
置する前記トーチ１とトーチ２とが加工線に沿って移動
してＹ開先切断が出来るようにしてある。又、前記角度
調整部１６と手動角度調整部３２は、それぞれ固定扇形
ギヤに噛合う伝導系により開先切断用トーチ１のトーチ
角度の設定と垂直補正用トーチの補正角の設定をしてい
るわけであるが、前記角度設定用扇形ギヤのピッチ円は
切断面に対し垂直状態にあるときのトーチの延長線が該
切断面との交点を中心にして画かれ、前記中心に対して
その先端が常に一定間隔にあるようにしてある。なお、
前記開先切断用トーチ１垂直補正用トーチ２のトーチ先
端と被切断鋼材との間隔は、ハイトセンサ３０により常
に所定値を保持されるようにしてある。

【００１０】前記自動設定機構１２は、固定横シフト用
Ｕ字溝型ガイド１９を図示してないパルスモータの駆動
によりガイドローラ２２、２２を介して摺動する横摺動
架台１８よりなる横シフト部２０と、前記横摺動架台１
８に固設した角度調整用扇形ギヤ１４に噛合うパルスモ
ータ１３に結合する伝導系の出力ピニオンギヤ１５によ
り開先切断用トーチ１の角度調整をする角度調整部１６
とよりなる。上記自動設定機構により前記開先切断用ト
ーチ１に対して下記に示す位置補正と角度補正をした横
シフト位置とトーチ角度の設定と運転中それらの補正を
適宜随意行なうようにしてある。即ち １、図３（Ａ）に示すＹ開先部材の加工の際は、同図
（Ｂ）に示すγの位置補正をした横シフト位置の設定を
前記横シフト部２０により行ない、βの角度補正をした
トーチ角度の設定を前記角度調整部１６により行なうよ
うにしてある。 ２、図７（Ｂ）に示す＜、＞加工の際は、γの位置補正
をした横シフト位置の設定を前記横シフト部２０により
行ない、βの角度補正をしたトーチ角度の設定を前記角
度調整部１６により行なうようにし、 ３、同図（Ａ）に示すＩ切断の場合は、前記横シフト部
２０と角度調整部１６とによりそれぞれ所要の位置補正
と角度補正を行なうようにしてある。

【００１１】前記手動調整部３２は、前記角度調整部１
６と同様に図示してない固定扇形ギヤに噛合う手動伝導
系の出力ギヤを介して垂直補正用トーチ２の角度補正を
するようにして、図３（Ｂ）に示す垂直補正トーチ２の
角度補正を手動により予め設定するようにしてある。

【００１２】上記自動設定機構１２を構成する横シフト
部２０と角度調整部１６の駆動部は、後述するＮＣ制御
部４０よりのディジタル補正制御信号により作動する精
密位置制御可能の例えばパルスモータ等により構成さ
れ、煩雑な演算処理を伴う前記開先切断用トーチに対
し、Ｙ開先切断、＜、＞開先切断、Ｉ切断に応じて所要
の補正をした横シフト位置の設定とトーチ角度の設定と
運転中におけるそれらの補正を適宜可能にして、プラズ
マトーチによる同時切断が出来るようにしてある。

【００１３】前記退避機構１１は、図１に示すように、
支持アーム１０ｂに固定された回転止めロッド２６を持
つ治具シリンダ２５が設けられ、前記ロッド２６は前記
手動角度調整部３２の取り付け金具２８に接続され、前
記シリンダ２５の作動によりＬＭガイド２７を介して正
確な昇降滑動が繰り返し出来るようにしてあり、退避が
解かれ再度前記垂直補正用トーチが使用される時は、確
実に所定位置に下降位置するようにしてある。上記退避
機構１１の作動により、Ｙ開先切断以外は、垂直補正ト
ーチを上昇退避させ、開先切断用トーチによる＜、＞開
先切断、Ｉ切断が出来るようにしてある。

【００１４】前記切断用トーチ１と垂直補正用トーチ２
とよりなるプラズマトーチ群は、上記したように旋回機
構３付き回動アーム１０に設けられ、前後移動台９、昇
降機構５とを介して横行キャリッジ７に取り付けられる
ようにしてある。このような横行キャリッジ４組が図４
に示すように走行フレーム８上に横行自在に設けられ、
該走行フレーム８はレール５２上を架台５１上に載置し
た被切断鋼材５０の矢印Ｄの示す長手方向に走行し、開
先切断用トーチ１が垂直補正用トーチ２に先行同一加工
線を走行し、所要のＹ開先切断をするようにしてある。
なお、その場合走行方向に対し前記旋回機構により前記
垂直補正用トーチと旋回軸芯とを結ぶ線が一致するよう
に前記旋回機構が作動するようにしてある。例えば図４
において矢印Ｄと反対方向に走行切断する時は、旋回機
構３によりトーチ１と２の位置を反転させて走行し開先
切断を行なえるようにしてある。又、図に見るように、
二組のトーチ群が鋼材５０の両側を同時に開先切断を行
なうようにしてあり、そのため左右の切断開始位置を合
わせることが出来るように、前記前後機構４によりそれ
ぞれのトーチ群を走行方向に前後出来るようにしてあ
る。

【００１５】図５には、本発明のプラズマＹ開先切断ト
ーチブロックの制御部４３を含む図４に示す装置全体の
制御ブロック図である。図に示すように、装置全体を制
御するＮＣ制御部４０より走行指令を受けて走行フレー
ム８の走行制御をするＸ軸駆動装置４１と、前記ＮＣ制
御部４０の指令を受けて個別に作動する複数の各トーチ
ブロックの制御部４３とが設けてある。前記制御部４３
には、前記ＮＣ制御部の横行指令を受けて横行キャリッ
ジ７を横行さすＹ軸駆動装置４２と、同じく旋回指令を
受けてトーチブロックの向きを被切断鋼材の切断加工す
る加工線に合わせる旋回機構３と、横シフト部２０と角
度調整部１６とを介して開先切断用トーチの横シフト位
置とトーチ角度を設定する自動設定機構１２とが設けて
ある。前記自動設定機構１２は予め所要トーチ角度と横
シフト位置に対応して前記ＮＣ制御部４０で前記図３な
いし図７に示す補正量が演算出力された設定信号を受け
て開先切断用トーチの横シフト位置とトーチ角度の設定
をし、運転中における前記設定値の補正も、同じくＮＣ
制御部４０の指令により行なうようにしてある。又、前
記開先加工をする加工線のＸ座標、Ｙ座標が変化する斜
め方向の直線や又は曲線の場合に対しては、ＮＣ制御部
４０の内蔵する座標回転制御により対応するＸ、Ｙ方向
移動指令をＸ軸駆動装置４１、Ｙ軸駆動装置４２に出力
するとともに、旋回機構３に前記Ｘ、Ｙ方向の移動量の
割合に対する角度変更指令を出力して所定の加工線を追
従出来るようにしてある。

【００１６】使用に際しては、開先切断用トーチ１の横
シフト位置とトーチ角度の設定を、ＮＣ制御部４０のセ
ット指令により自動設定機構１２を介し、それぞれ横シ
フト部２０と角度調整部１６とにより設定する。つい
で、手動調整部３２により垂直補正用トーチ２の角度補
正をする。被切断鋼材５０の両側の開先加工をする場合
は、二つのトーチブロックの開先切断開始時期を一致さ
せるために前後機構４によりトーチブロックを前後さ
せ、前記鋼材５０の両側同時加工を出来るようにする。
前記ＮＣ制御部４０に入力してある加工線の座標プログ
ラムにより、Ｙ開先切断をする。

【００１７】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、自動
設定機構によりプラズマ加工特有の補正をした開先切断
用プラズマトーチの横シフト位置及びトーチ角度の設定
が出来るため、プラズマトーチによる同時切断が可能に
なり、高効率のＹ開先同時加工が可能になり、加工精度
の向上が図られるとともに、作業時間の大幅削減を図る
ことが出来る。併せて熱的歪みも最小限に止めることが
出来、次工程での煩雑な歪み除去を少なくすることが出
来る。開先切断用トーチと垂直補正用トーチとよりなる
トーチブロックを加工線の方向に沿って回動する旋回機
構を設け、前記開先切断用トーチを該旋回機構の旋回中
心に位置するようにしたため、任意の加工線に沿い開先
切断を行なうことが出来る。又、退避機構を設けたた
め、Ｙ開先切断以外に＜、＞開先切断、Ｉ切断を行なう
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＹ開先切断トーチブロックの
構成を示す正面図である。

【図２】図１の自動設定機構１２の構成を示す部分断面
図である。

【図３】Ｙ開先部材の形状と該部材をプラズマトーチに
より開先切断をする場合、開先切断用トーチの横シフト
位置の補正及びトーチ角度の角度補正の状況を示す図で
ある。

【図４】本発明のプラズマＹ開先切断トーチブロックを
使用する切断装置の概略を示す斜視図である。

【図５】本発明のプラズマＹ開先切断トーチブロックの
制御部４３を含む図４に示す装置全体の制御ブロック図
である。

【図６】プラズマトーチにより鋼材を切断する場合の切
断面の状況を示す図である。

【図７】プラズマトーチによる、Ｉ切断と＜、＞開先切
断における開先切断用トーチの横シフト位置及び開先角
度の設定の状況を示す図である。

【符号の説明】

１…開先切断用トーチ ２…垂直補正用トーチ ３…旋回機構 ４…前後機構 ５…昇降機構 ７…横行キャリッジ ８…走行フレーム １０…回動アーム １１…退避機構 １２…自動設定機構 １６…角度調整部 ２０…横シフト部 ３２…手動角度調整部 ４０…ＮＣ制御部 ４１…Ｘ軸駆動装置 ４２…Ｙ軸駆動装置 ４３…本発明のプラズマＹ開先切断トーチブロックの制
御部 ５０…被切断鋼材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同時切断可能の開先切断用トーチと垂直
   補正用トーチとよりなる２本のトーチブロックを旋回機
   構により旋回可能とする無接触開先トーチブロックであ
   って、該トーチ群をプラズマトーチより構成し、前記開
   先切断用トーチのトーチ角度及び横シフト位置の自動設
   定機構を設ける構成としたことを特徴とするプラズマＹ
   開先切断トーチブロック。
2. 【請求項２】 前記開先切断用トーチは前記垂直補正用
   トーチに対し適当間隔を置いて設けられ、且つ前記旋回
   機構の旋回中心に位置する構成とし、前記垂直補正用ト
   ーチに先行して走行する構成としたことを特徴とするプ
   ラズマＹ開先切断トーチブロック。
3. 【請求項３】 前記垂直補正用トーチは非使用時に上昇
   退避する退避機構を有することを特徴とする請求項１記
   載のプラズマＹ開先切断トーチブロック。