JPH0647534A - 山形鋼の加工装置及び定盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】山形鋼の長手方向端部を開先切断すると共に、
ウエブにフランジ面を基準とした溶接線，切断線等の加
工線を罫書或いは切断する。 【構成】山形鋼３を水平面に対し勾配を持った載置面４
ａを形成した定盤４に載置する。ｘ方向に走行可能な本
体フレーム２に載置面と平行なｙ方向の横レール６を設
け横行キャリッジ８を搭載し、横レールと直交するｚ方
向の縦レール７を設け縦行キャリッジ10を搭載する。各
キャリッジに昇降サドル12，旋回軸を中心に旋回可能で
且つウエブ切断トーチ13，フランジ切断トーチ17を傾斜
させるトーチブロック14，ハイトセンサー16，マーキン
グトーチ18を設ける。ハイトセンサーによってウエブ３
ａ，フランジ３ｂの表面を倣いつつ各トーチを作動させ
て順次切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は山形鋼の加工装置に係
り、特に船体構造材として使用される山形鋼を切断し或
いはマーキングを施すすることが出来る加工装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】船体構造部材としてのトランスバースフ
レームやロンヂチュディナルフレーム或いはビーム，ス
ティフナー等では、材料として不等辺山形鋼や等辺山形
鋼或いは他の鋼材が使用される。前記山形鋼は目的の船
体に対応する長さに溶接接続されることが多く、このた
め長手方向の端部に開先を切断することがある。またウ
エブの長手方向には適用部位に応じて複数のドレンホー
ルやスキャロップが切断される。

【０００３】一般に溶接工程では溶接作業の省力化，消
人化を目的として自動溶接装置が用いられる。自動溶接
装置を使用して溶接する際には、接合部に精度の良い開
先を形成することが要求される。山形鋼のウエブからフ
ランジにわたって自動溶接装置に適用し得る開先を形成
する場合、特にウエブからフランジに移行するコーナー
部分では切断トーチの姿勢を複雑に制御することが必要
となる。

【０００４】然し、山形鋼のウエブからフランジに移行
する部分では被切断部分の厚さが変化するため、切断ト
ーチの傾斜角度を変更させると同時に旋回させることが
必要である。このように切断トーチに傾斜及び旋回を同
時に付与し得る装置はなく、作業員がハンドトーチを用
いて手作業で切断している。このため、次工程である溶
接工程でも自動溶接装置を用いることが出来ず手溶接を
実施している。

【０００５】上記の如き開先切断を実現するものとし
て、ティーチングプレイバック方式のロボットや本件出
願人が開発した特公平３-12995号公報に開示された技術
がある。前者の技術は熟練したオペレーターにより切断
トーチの操作手順を記憶させると共に再生して作動させ
るものである。また後者の技術はマニピュレータ方式の
数値制御ロボットに関するものであり、５軸同時制御す
ることによって１本の切断トーチで山形鋼のウエブから
フランジにわたって開先を切断するものである。これ等
の各技術では山形鋼の端部に精度の良い開先を形成する
と共にウエブ面にドレンホールやスキャロップ等を精度
良く切断することが可能である。

【０００６】また山形鋼を切断するに際しこの山形鋼は
定盤上に載置される。このような定盤は載置面が水平面
と一致して構成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し、上記各ロボット
は装置の構造が複雑で且つ各構成部材に高い精度が要求
される。特に、数値制御ロボットでは制御内容が複雑と
なり、装置コストが高価となるため導入するのが容易で
はない。このため、人手による切断と溶接を行っている
のが現状であり、より安価で且つ精度の良い開先を形成
し得る装置の開発が要求されている。

【０００８】また定盤の載置面が水平面として構成され
るため、この定盤に形鋼を載置したとき、ウエブ又はフ
ランジの何れかをクランプすることが必要となり、クラ
ンプ作業に人手を要するという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、精度の良い開先を形成す
ると共にウエブ面に必要な形状を精度良く切断し且つ装
置コストを低減させた山形鋼の加工装置と、特別なクラ
ンプを必要としない定盤とを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る代表的な山形鋼の加工装置は、水平面に
対し所定角度傾斜させた載置面と該載置面と直交する端
面とを有する定盤と、前記載置面と平行に配設された横
レール及び該横レールに対し直交方向に配設された縦レ
ールを設け且つ前記定盤の長手方向に沿って敷設された
走行レール上に走行可能に載置された本体フレームと、
前記横レールに走行可能に搭載され且つ山形鋼のウエブ
を切断するウエブ切断トーチとウエブ切断トーチを傾斜
させる傾斜手段とウエブ切断トーチを旋回させる旋回手
段と前記山形鋼のウエブとウエブ切断トーチとの距離を
一定の値に制御する高さ制御手段とを設けた第１キャリ
ッジと、前記縦レールに走行可能に搭載され且つ山形鋼
のフランジを切断するフランジ切断トーチとフランジ切
断トーチを傾斜させる傾斜手段とフランジ切断トーチを
旋回させる旋回手段と前記山形鋼のフランジとフランジ
切断トーチとの距離を一定の値に制御する高さ制御手段
とを設けた第２キャリッジと、前記ウエブ切断トーチ及
びフランジ切断トーチの移動及び姿勢を制御する制御装
置とを有して構成されるものである。

【００１１】また本発明に係る定盤は、少なくとも交差
する二辺を有する形鋼を載置する定盤であって、形鋼の
ウエブを載置する載置面を水平面に対し所定角度の勾配
を持って形成すると共に、該載置面の幅方向で且つ頂部
側の端面を形鋼のフランジが当接し得る角度に形成した
ものである。

【００１２】

【作用】上記山形鋼の加工装置（以下『加工装置』とい
う）によれば、山形鋼のウエブとフランジを夫々ウエブ
切断トーチ，フランジ切断トーチの２本の切断トーチに
よって別個に切断することで、端部に精度の良い開先を
形成すると共にウエブ面にドレンホール或いはスキャロ
ップ等を切断することが出来、且つロボットに比較して
装置コストを低減させることが出来る。

【００１３】即ち、制御装置によって本体フレーム及び
第１キャリッジの移動方向及び移動速度を制御すること
で、ウエブ切断トーチによって山形鋼のウエブにドレン
ホールやスキャロップ等を切断することが出来る。

【００１４】山形鋼の長手方向の端部に開先を切断する
場合には、ウエブ切断トーチの平面的な移動を制御しつ
つ該トーチの傾斜角度及び旋回角度を制御することでウ
エブ及びウエブとフランジとのコーナー部に至る部分を
開先切断することが出来る。前記の如くしてウエブから
フランジに至る部分をウエブ切断トーチによって切断し
た後、フランジ切断トーチを傾斜させると共に旋回させ
てウエブとフランジとのコーナー部に於けるウエブ切断
トーチによる切断中断位置に対向させ、その後、フラン
ジ切断トーチの傾斜角度及び旋回角度を制御しつつ第２
キャリッジのフランジ表面に沿った平面的な移動を制御
することで、フランジを開先切断することが出来る。こ
のようにウエブ切断トーチとフランジ切断トーチとの合
成作業によって山形鋼の長手方向端部に開先を切断する
ことが出来る。

【００１５】山形鋼の切断に際し、該山形鋼が水平面に
対し所定の勾配を持った載置面に載置されていても、第
１，第２キャリッジに設けた高さ制御手段によってウエ
ブとウエブ切断トーチとの距離，フランジとフランジ切
断トーチとの距離を一定の値に維持することが出来る。

【００１６】ウエブ切断トーチによるウエブの切断及び
フランジ切断トーチによるフランジの切断に際し、これ
等の切断トーチの同時制御軸数は４軸となる。このた
め、制御装置の構成が簡単となり、装置コストを低減さ
せることが出来る。

【００１７】上記定盤によれば、交差する二辺を持った
形鋼をクランプすることなく載置すると共に形鋼の長手
方向の位置を規定することが出来る。即ち、形鋼の一方
の辺（ウエブ）を水平面に対し所定角度の勾配を持った
載置面に載置すると共に他方の辺（フランジ）を該載置
面の幅方向で且つ頂部側の端面に当接させると、形鋼の
重量が定盤の載置面と該載置面の頂部側の端面とに同時
に作用し、ウエブ面と載置面及びフランジ面と端面との
間に接触摩擦が生じる。このため、定盤上に載置された
形鋼は安定した姿勢を維持することが出来、特別なクラ
ンプ装置を要しない。

【００１８】

【実施例】以下上記加工装置及び定盤の実施例について
図により説明する。図１は第１実施例に係る加工装置Ａ
の正面図、図２は定盤を説明する図、図３は制御系のブ
ロック図、図４は山形鋼の長手方向端部に開先切断を実
施する際の切断トーチの姿勢を説明する斜視図、図５は
ウエブの長手方向端部に開先切断を実施する際のウエブ
切断トーチの姿勢を説明する三面図である。

【００１９】図１，図２に於いて、一対のレール１がｘ
方向に沿って平行に敷設され、このレール１上に門型に
構成された本体フレーム２が載置されている。また一対
のレール１の間に且つレール１と平行に山形鋼３を載置
する定盤４が配置されている。前記本体フレーム２には
ｘモーター２ａが設けられており、該モーター２ａを所
望の方向に回転させることで本体フレーム２をレール１
に沿ってｘ方向に走行させることが可能なように構成さ
れている。

【００２０】図２に示すように、定盤４は複数の鋼板５
をレール１の敷設方向に対し直交する方向に並列させて
構成されている。この定盤４の上部には水平面に対し所
定角度の勾配を持った載置面４ａが形成され、載置面４
ａの幅方向で且つ頂部側の端面４ｂは山形鋼３のフラン
ジが当接し得るように形成されている。即ち、載置面４
ａと端面４ｂとのなす角度は、山形鋼３のウエブ３ａと
フランジ３ｂとのなす角度と等しい値を持って構成され
ている。

【００２１】従って、フランジ３ｂを下側に向けて山形
鋼３を定盤４に載置すると共にフランジ３ｂを定盤４方
向に付勢すると、ウエブ３ａが載置面４ａに載置され且
つフランジ３ｂが端面４ｂと当接して載置姿勢を維持す
る。また定盤４の載置面４ａ及び端面４ｂはレール１と
平行に配設されている。このため、定盤４に山形鋼３を
載置することによって、該山形鋼３のウエブ３ａ及びフ
ランジ３ｂをレール１と平行に位置決めすることが可能
である。前記定盤４に於ける載置面４ａの勾配角度は特
に限定するものではない。

【００２２】上記の如く構成された定盤４では、載置さ
れた山形鋼３の重量は載置面４ａ及び端面４ｂに作用
し、ウエブ３ａと載置面４ａとの間及び端面４ｂとフラ
ンジ４ｂとの間に接触摩擦が生じる。このため、特別な
クランプ装置を用いることなく載置された山形鋼３は自
重で載置姿勢を維持する。

【００２３】本体フレーム２には定盤４の載置面４ａの
勾配と等しい勾配を持った横レール６が設けられてお
り、この横レール６の定盤４の端面４ｂと同一側に横レ
ール６と直交する縦レール７が設けられている。従っ
て、横レール６はレール１と直交する方向（ｙ方向）に
載置面４ａと平行に配設され、且つ縦レール７はレール
１に対し縦方向（ｚ方向）に端面４ｂと平行に配設され
ている。

【００２４】横レール６には該横レール６に沿ってｙ方
向に移動可能な第１キャリッジとなる横行キャリッジ８
が搭載されている。また横レール６にはｙモーター９
ａ，横行キャリッジ８に固着した図示しないナットと螺
合するネジ棒９ｂが取り付けられている。従って、ｙモ
ーター９ｂを回転させることで横行キャリッジ８を定盤
４の載置面４ａと平行に移動させることが可能である。

【００２５】縦レール７には該縦レール７に沿ってｚ方
向に移動可能な第２キャリッジとなる縦行キャリッジ10
が搭載されている。また縦レール７にはｚモーター11
ａ，縦行キャリッジ10に固着した図示しないナットと螺
合するネジ棒11ｂが取り付けられている。従って、ｚモ
ーター11ａを回転させることで縦行キャリッジ10を定盤
４の端面４ｂと平行に移動させることが可能である。

【００２６】横行キャリッジ８には該キャリッジ８の横
行方向に対し直交する方向（ウエブ３ａに対し離接する
方向）に昇降可能な昇降サドル12が搭載されており、こ
の昇降サドル12にウエブ３ａを開先切断するウエブ切断
トーチ13を有するトーチブロック14が取り付けられてい
る。

【００２７】横行キャリッジ８にはウエブ切断トーチ13
のウエブ３ａの表面からの距離（高さ）を一定に維持す
るための高さ制御手段が配置されている。この高さ制御
手段は、横行キャリッジ８に取り付けた昇降モーター15
ａ，昇降モーター15ａによって駆動され且つ昇降サドル
12に固着した図示しないナットと螺合するネジ棒15ｂ，
昇降サドル12に設けたハイトセンサー16によって構成さ
れている。

【００２８】ハイトセンサー16はウエブ切断トーチ13と
一定の位置関係を持って昇降サドル12に固定され、該セ
ンサー16とウエブ３ａとの距離に応じた信号を出力して
後述する制御部20に伝達するものである。そしてハイト
センサー16からの信号を受けた制御部20で予め設定され
た信号値と出力値とを一致させるように昇降モーター15
ａに対する駆動信号を発生することで、ウエブ切断トー
チ13の高さを一定に維持するものである。本実施例で
は、ウエブ３ａに対する切断を行っている間常にハイト
センサー16の出力値が変化し、この出力値を予め設定さ
れた信号値に戻すように昇降モーター15ａを駆動するこ
とでウエブ切断トーチ13の高さを維持している。

【００２９】上記ハイトセンサー16としては、例えば、
ノズルから噴射した圧縮空気の背圧を検出して距離を検
出するエアセンサー，レーザー光を出射し且つ反射光を
検出して距離を検出するレーザーセンサー，磁気を検出
して距離を検出する磁気センサー等を用いることが可能
である。

【００３０】トーチブロック14は、ウエブ切断トーチ13
を切断すべき開先角度に対応させて傾斜させると共に、
ウエブ３ａからフランジ３ｂにかけてのコーナー部では
ウエブ切断トーチ13の傾斜角度を変更させつつ旋回させ
る機能を有する。このトーチブロック14は、昇降サドル
12に固着した図示しないブラケットに取り付けられてお
り、図示しない旋回モーターを回転させたときウエブ切
断トーチ13の旋回軸を中心として回動させることが可能
なように構成されている。

【００３１】ウエブ切断トーチ13を傾斜させる傾斜手段
としては、例えば扇型の傾斜レールを有し、この傾斜レ
ールに沿ってウエブ切断トーチ13を移動させることで、
該トーチ13の傾斜角度を設定し得るように構成した機
構、或いは複数のリンクとトーチホルダーを設けたアー
ムとを有し、このリンクを回動軸を中心として回動させ
ることでウエブ切断トーチ13の傾斜角度を設定し得るよ
うに構成した機構等を用いることが可能である。本実施
例では、トーチブロック14に複数のリンク14ａを設け、
このリンク14ａを図示しない傾斜角度設定モーターによ
って駆動し得るように構成した傾斜角度設定機構を用い
ている。

【００３２】縦行キャリッジ10は前述の横行キャリッジ
８と同様に構成されている。即ち、縦行キャリッジ10に
は昇降サドル12が搭載され、且つ昇降サドル12にトーチ
ブロック14が取り付けられている。前記昇降サドル12は
縦行キャリッジ10の縦行方向に対し直交する方向（フラ
ンジ３ｂに対し離接する方向）に移動可能に構成されて
おり、また前記トーチブロック14にはフランジ３ｂを開
先切断するフランジ切断トーチ17が取り付けられてい
る。

【００３３】尚、図に於いて18は山形鋼３に他の部材を
溶接する溶接線或いは切断線をマークするマーキングト
ーチを示しており、このマーキングトーチ18は、横行キ
ャリッジ８の昇降サドル12及び縦行キャリッジ10の昇降
サドル12の両方に、或いは何れか一方に取り付けられて
いる。

【００３４】次に、加工装置Ａの制御系について図３に
より説明する。図に於いて一点鎖線で囲まれた部分は横
行キャリッジ８によるウエブ３ａを切断する制御系を示
し、二点鎖線で囲まれた部分は縦行キャリッジ10による
フランジ３ｂを切断する制御系を示している。

【００３５】制御部20は、演算部20ａ，ＲＡＭ20ｂ，Ｒ
ＯＭ20ｃからなるコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ装
置）として構成されている。ＲＯＭ20ｃには加工装置Ａ
の動作プログラム及び基本図形のプログラム等が書き込
まれている。ＲＡＭ20ｂはキーボード等の入力装置21に
よって入力された山形鋼３に於けるウエブ３ａ及びフラ
ンジ３ｂの厚さ，形状，切断速度，開先角度等の切断条
件を一時記憶するものである。

【００３６】ドライバ22はウエブ３ａを開先切断するに
際し、制御部20からの駆動信号に応じて本体フレーム２
に設けたｘモーター２ａ，横行キャリッジ８のｙモータ
ー９ａ，横行キャリッジ８に設けたトーチブロック14を
旋回させる旋回モーター23，トーチブロック14のリンク
14ａを回動させてウエブ切断トーチ13の傾斜角度を設定
する傾斜角度設定モーター24を駆動するものである。

【００３７】ドライバ25はフランジ３ｂを開先切断する
に際し、制御部20からの駆動信号に応じてｘモーター２
ａ，縦行キャリッジ10のｚモーター11ａ，縦行キャリッ
ジ10に設けたトーチブロック14を旋回させる旋回モータ
ー26，フランジ切断トーチ17の傾斜角度を設定する角度
設定モーター27を駆動するものである。

【００３８】ディスプレイ28は入力装置21によって入力
されたデータ，ＲＯＭ20ｃに書き込まれた基本図形，加
工装置Ａの動作状況等を表示するものである。また29は
縦行キャリッジ10に設けたリミットスイッチであり、横
行キャリッジ８或いは昇降サドル12と接触して信号を発
生し、この信号によって縦行キャリッジ10と横行キャリ
ッジ８との衝突を防止すると共にフランジ切断トーチ17
とウエブ３ａとの位置関係を検出するものである。尚、
30はインターフェースである。

【００３９】次に、上記の如く構成された加工装置Ａに
よって山形鋼３の長手方向端部に開先切断を行う際の手
順について図４，図５を用いて説明する。

【００４０】船殻部材として利用される山形鋼３は図に
示すようにウエブ３ａの長さとフランジ３ｂの長さが異
なる不等辺山形鋼である場合が多く、図５（ｂ）に示す
ようにウエブ３ａの厚さとフランジ３ｂの厚さも異な
る。また山形鋼３の長手方向端部を開先切断して他の部
材と溶接する場合、開先形状はＹ開先であり且つ開先面
の下端３ｃを直線状に形成することが必要である。

【００４１】山形鋼３の長手方向端部に開先切断を行う
場合について説明する。ここで、αは開先角度、ウエブ
３ａの厚さｔ、フランジ３ｂの厚さＴ、山形鋼３の内表
面に於ける曲面の半径ｒ、半径ｒの中心Ｏとする。山形
鋼３に対する切断の開始に先立って、前記各値，ウエブ
３ｂの長さ，ウエブ３ａに対する切断速度，フランジ３
ｂの長さ，フランジ３ｂに対する切断速度等の値を入力
装置21によって制御部20に入力する。

【００４２】ウエブ切断トーチ13によってウエブ３ａの
端部Ｐから点Ｑに至る厚さの等しい部分及び点Ｑから点
Ｒに至る厚さが変化する部分を切断する場合、横行キャ
リッジ８のトーチブロック14に設けた傾斜角度設定モー
ター23を回転させてウエブ切断トーチ13の傾斜角度を角
度αに設定し、ハイトセンサー16を作動させつつ昇降モ
ーター15ａを回転させて昇降サドル12をウエブ３ａに接
近させる。昇降サドル12のウエブ３ａに対する接近に伴
ってハイトセンサー16からの検出信号が制御部20に伝達
され、予め設定された値となったとき昇降サドル12はウ
エブ３ａからの離隔距離を維持する。

【００４３】ハイトセンサー16によってウエブ切断トー
チ13のウエブ３ａからの距離を一定に維持した後、ｙモ
ーター９ａを回転させて横行キャリッジ８をフランジ３
ｂの方向に横行させ点Ｒの位置を検出する。この検出は
ハイトセンサー16を作動させつつ横行キャリッジ８を横
行させ、ハイトセンサー16の出力信号が急激に変化した
位置を検出することで行われる。次いで横行キャリッジ
８をフランジ３ｂとは反対の方向にウエブ３ａの長さに
対応した距離だけ横行させる。これにより、ウエブ切断
トーチ13はウエブ３ａの端部Ｐの位置に設定される。次
に、ウエブ切断トーチ13に予熱炎を点火すると共に切断
酸素を噴出させ、横行キャリッジ８を再びフランジ３ｂ
の方向に横行させる。

【００４４】横行キャリッジ８のｙ方向への横行に伴
い、ハイトセンサー16から発生するウエブ切断トーチ13
のウエブ３ａからの距離が変化している旨の信号に応じ
て昇降モーター15ａが回転し、ウエブ切断トーチ13のウ
エブ３ａからの距離を常に一定の値に維持すると共に、
ウエブ３ａに対する開先切断が行われる。

【００４５】ウエブ切断トーチ13が点Ｑに到達したと
き、該トーチ13の延長線は点Ｏと一致する。また切断す
べき山形鋼３の厚さは点Ｑから点Ｒに向かって厚くなる
方向に変化する。このため、ウエブ切断トーチ13を角度
αに傾斜させた状態で点Ｑから点Ｒに向かって切断した
のでは、山形鋼３の厚さの増加に伴って開先形状が変化
し、開先の下端３ｃを直線状に維持することが不可能で
ある。即ち、ウエブ３ａの点Ｑから点Ｒに至る間では、
延長線が常に点Ｏに向かうようにウエブ切断トーチ13の
姿勢を制御することによって開先の下端３ｃを直線状に
形成することが可能である。

【００４６】ウエブ切断トーチ13が角度αの傾斜角度を
有しているため、該トーチ13を旋回軸を中心に旋回させ
ると同時に角度αを増大させる方向に傾斜させること
で、ウエブ切断トーチ13の延長線を常に点Ｏに向けるよ
うに姿勢を制御することが可能である。ウエブ切断トー
チ13の旋回角度及び該トーチ13の旋回に伴う傾斜角度の
変化量は、山形鋼３の形状及び開先角度αに応じて制御
部20で演算され、演算結果に応じた傾斜角度設定モータ
ー23及び旋回モーター24の駆動信号が発生してドライバ
22に伝達され、これ等のモーター23，24を回転させるこ
とで、トーチブロック14を旋回させると同時にリンク14
ａを回動させてウエブ切断トーチ13の傾斜角度を変化さ
せる。

【００４７】上記の如くしてウエブ切断トーチ13によっ
て、ウエブ３ａ及びウエブ３ａとフランジ３ｂとの交点
Ｒまでの開先切断が終了すると、ウエブ切断トーチ13か
ら噴出している切断酸素が停止されると同時に予熱炎が
消火され、横行キャリッジ８は切断終了位置で保持され
る。

【００４８】次いで、ｚモーター11ａを回転させて縦行
キャリッジ10を上昇させる。縦行キャリッジ10の上昇に
伴って、該縦行キャリッジ10に設けたリミットスイッチ
29が横行キャリッジ８或いは昇降サドル12と接触して信
号を発生すると、ｚモーター11ａが停止して縦行キャリ
ッジ10は上昇位置を保持し、同時にｙモーター９ａが回
転して横行キャリッジ８はウエブ３ａの端部Ｐの方向に
横行して退避する。リミットスイッチ29が横行キャリッ
ジ８或いは昇降サドル12と接触したとき、ウエブ３ａの
表面とフランジ切断トーチ17との位置関係は一義的に設
定される。

【００４９】次に、縦行キャリッジ10の昇降サドル12に
設けた旋回モーター27を回転させると同時に傾斜角度設
定モーター27を回転させ、フランジ切断トーチ17を旋回
軸を中心として旋回させると同時に傾斜角度を変化させ
ると共に、縦行キャリッジ10を上昇させてフランジ切断
トーチ17を点Ｒに於けるウエブ切断トーチ13の位置及び
姿勢と一致させる。その後、フランジ切断トーチ17を作
動させて山形鋼３の点Ｒからフランジ３ｂに対する切断
を開始する。

【００５０】フランジ３ｂを切断する過程に於けるフラ
ンジ切断トーチ17に対する姿勢の制御は、前述したウエ
ブ切断トーチ13に対する制御と実質的に同一である。即
ち、点Ｒから点Ｓに至る間でフランジ切断トーチ17を旋
回軸を中心として旋回させつつ、該トーチ17の傾斜角度
を角度αまで減少させる。フランジ切断トーチ17によっ
て点Ｓまでの切断が終了した後、該トーチ17の傾斜角度
を角度αに保持し端部Ｔまで切断することで、山形鋼３
のウエブ３ａ，フランジ３ｂに対する開先切断が終了す
る。

【００５１】点Ｑから点Ｒ及び点Ｒから点Ｓに至る間に
於けるウエブ切断トーチ13及びフランジ切断トーチ17の
姿勢制御は、図５（ａ）に示すように切断の進行に伴っ
て変化させるような制御であっても良く、また図４に示
すようにＱ−Ｒ，Ｒ−Ｓの間を複数に分割して直線の連
続として制御しても良い。

【００５２】図６は第２実施例に係る加工装置Ｂの正面
図であり、図７は図６のイ−イ断面図である。本実施例
に於いて、前述の第１実施例と同一部分或いは同一の機
能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００５３】本実施例に係る加工装置Ｂは、山形鋼３の
長手方向端部を開先切断すると共に、ウエブ３ａの長手
方向に設定された直線或いは曲線からなる加工線を切断
する際に、縦行キャリッジ10に設けたハイトセンサー16
によってフランジ３ｂの表面を倣うことで、該フランジ
３ｂを基準として前記加工線を切断し得るように構成さ
れたものである。この加工装置Ｂによれば、切断すべき
山形鋼３に歪みが生じていても、加工線をフランジ３ｂ
を基準として設定することで山形鋼３の歪みに影響され
ることなく正確な切断を行うことが可能である。

【００５４】本体フレーム２には定盤４の載置面４ａと
平行に第１の横レールとなる倣いレール31が固着され、
この倣いレール31に倣いキャリッジ32が搭載されてい
る。この倣いキャリッジ32に前述の第１実施例と同様に
構成された横レール６及び縦レール７が固着されてい
る。そして横レール６にはｙ方向に横行可能な横行キャ
リッジ８が搭載され、且つ縦レール７にはｚ方向に縦行
可能な縦行キャリッジ10が搭載されている。

【００５５】本体フレーム２の所定位置に倣いモーター
33ａが取り付けられ、また倣いレール31に沿って倣いキ
ャリッジ32に取り付けたナット33ｃと螺合するネジ棒33
ｂが配置されている。従って、倣いモーター33ａを回転
させると倣いキャリッジ32がｙ方向に移動し、この移動
に伴って横行キャリッジ８及び縦行キャリッジ10がｙ方
向に移動する。前記倣いモーター33ａは縦行キャリッジ
10に設けたハイトセンサー16の出力信号に基づいて駆動
される。

【００５６】次に、上記の如く構成された加工装置Ｂに
より、山形鋼３のフランジ３ｂを倣いつつ、マーキング
トーチ18によってｘ方向に設定された加工線をマークす
る場合の手順について説明する。この手順はウエブ３ａ
をウエブ切断トーチ13によって切断する場合であっても
同一である。

【００５７】先ず、入力装置21によって山形鋼３のフラ
ンジ３ｂを基準とする加工線の情報及びウエブ３ａにマ
ーキングを施す作業を実施する旨の作業情報を制御部20
に入力する。前記作業情報が伝達された制御部では、縦
行キャリッジ10に設けたハイトセンサー16の出力信号に
よって倣いモーター33ａを駆動するように制御系統の変
更を行う。

【００５８】次に、縦行キャリッジ10に設けたハイトセ
ンサー16を作動させつつ、倣いモーター33ａを回転させ
てハイトセンサー16をフランジ３ｂに接近させるように
倣いキャリッジ32を移動させる。そしてハイトセンサー
16とフランジ３ｂとの距離（フランジ切断トーチ17の高
さ）が予め設定された値となったとき、倣いモーター33
ａを停止させて倣いキャリッジ32の移動を停止する。

【００５９】次いで、横行キャリッジ８の昇降モーター
15ａを回転させると共にハイトセンサー16を作動させて
昇降サドル12をウエブ３ａに接近させ、ウエブ切断トー
チ13（マーキングトーチ18）を予め設定された高さに設
定する。そして横行キャリッジ８をフランジ３ｂの方向
に移動させてウエブ３ａとフランジ３ｂの交点（Ｒ）を
検出し、その後、横行キャリッジ８をフランジ３ｂとは
反対側に移動させ、マーキングトーチ18を加工線上に位
置させる。

【００６０】上記の如き倣いキャリッジ32及び横行キャ
リッジ８の動作によってウエブ３ａに対するマーキング
作業の準備が完了する。次に、縦行キャリッジ10に設け
たハイトセンサー16を作動させると共に横行キャリッジ
に設けたハイトセンサー16及びマーキングトーチ18を作
動させ、同時に入力された加工線の情報に従ってｘモー
ター２ａ，ｙモーター９ａを駆動することで、ウエブ３
ａにマーキングトーチ18による作業を行うことが可能で
ある。

【００６１】マーキング作業過程に於いて、山形鋼３の
フランジ３ｂ方向に発生した歪みは本体フレーム２のｘ
方向への移動に伴って縦行キャリッジ10に設けたハイト
センサー16によって検出される。即ち、縦行キャリッジ
10に設けたハイトセンサー16の出力値は制御部20に伝達
され、この出力値が変化したとき、制御部20から倣いモ
ーター33ａに対しフランジ３ｂと前記ハイトセンサー16
との距離を予め設定された値に維持するような駆動信号
が発生し、この信号に基づいて倣いモーター33ａが回転
する。

【００６２】従って、倣いキャリッジ32はフランジ３ｂ
の歪みに応じてこの歪み方向に移動し、この移動に伴っ
て横行キャリッジ８も同方向に移動する。このため、山
形鋼３にフランジ３ｂ方向への歪みが発生しても、この
歪みに関係なくフランジ３ｂを基準として加工線の加工
を行うことが可能である。

【００６３】図８は第３実施例に係る加工装置Ｃの斜視
図である。図に示すように、加工装置Ｃは定盤４をレー
ル１の外側に配置し、本体フレーム２を片持ち梁状に突
出させると共に該突出部分に横レール６を設けて構成さ
れている。

【００６４】加工装置Ｃを上記の如く構成しても、前述
の第１，第２実施例と同様に山形鋼３の長手方向端部に
開先を切断することが可能であり、且つウエブ３ａのｘ
方向に切断或いはマーキングを施すことが可能である。

【００６５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
山形鋼の加工装置では、２本の切断トーチを用い、これ
等の切断トーチの平面的な移動を制御しつつ該トーチの
傾斜角度及び旋回角度を制御してウエブとフランジを順
次別個に切断することで、山形鋼の長手方向端部に精度
の良い開先を形成すると共に、ウエブ面にドレンホール
或いはスキャロップ等を切断することが出来る。

【００６６】水平面に対し所定の勾配を持った載置面に
載置された山形鋼の切断に際し、第１，第２キャリッジ
に設けた高さ制御手段によってウエブとウエブ切断トー
チとの距離，フランジとフランジ切断トーチとの距離を
一定の値に維持することが出来、これにより、良好な切
断状態を維持することが出来る。

【００６７】ウエブ及びフランジを異なる切断トーチに
よって切断するように構成することで同時制御軸数が低
減し、これにより、制御装置の構成が簡単となり装置コ
ストを低減させることが出来る。

【００６８】本発明に係る定盤によれば、特別なクラン
プを必要とせずに交差する二辺を持った形鋼を安定して
載置すると共に載置された形鋼の方向を安定させること
が出来る。このため、載置面を水平に構成した定盤と比
較して安価に且つ容易に山形鋼を載置することが出来る
等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る加工装置Ａの正面図である。

【図２】定盤を説明する図である。

【図３】制御系のブロック図である。

【図４】山形鋼の長手方向端部に開先切断を実施する際
の切断トーチの姿勢を説明する斜視図である。

【図５】ウエブの長手方向端部に開先切断を実施する際
のウエブ切断トーチの姿勢を説明する三面図である。

【図６】第２実施例に係る加工装置Ｂの正面図である。

【図７】図６のイ−イ断面図である。

【図８】第３実施例に係る加工装置Ｃの斜視図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ 加工装置 ２ 本体フレーム ２ａ ｘモーター ３ 山形鋼 ３ａ ウエブ ３ｂ フランジ ４ 定盤 ４ａ 載置面 ４ｂ 端面 ６ 横レール ７ 縦レール ８ 横行キャリッジ ９ａ ｙモーター 10 縦行キャリッジ 11ａ ｚモーター 12 昇降サドル 13 ウエブ切断トーチ 14 トーチブロック 15ａ 昇降モーター 16 ハイトセンサー 17 フランジ切断トーチ 18 マーキングトーチ 20 制御部 23，26 旋回モーター 24，27 傾斜角度設定モーター 31 倣いレール 32 倣いキャリッジ 33ａ 倣いモーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 幹雄 東京都江戸川区西小岩３−35−16小池酸素 工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平面に対し所定角度傾斜させた載置面
   と該載置面と直交する端面とを有する定盤と、前記載置
   面と平行に配設された横レール及び該横レールに対し直
   交方向に配設された縦レールを設け且つ前記定盤の長手
   方向に沿って敷設された走行レール上に走行可能に載置
   された本体フレームと、前記横レールに走行可能に搭載
   され且つ山形鋼のウエブを切断するウエブ切断トーチと
   ウエブ切断トーチを傾斜させる傾斜手段とウエブ切断ト
   ーチを旋回させる旋回手段と前記山形鋼のウエブとウエ
   ブ切断トーチとの距離を一定の値に制御する高さ制御手
   段とを設けた第１キャリッジと、前記縦レールに走行可
   能に搭載され且つ山形鋼のフランジを切断するフランジ
   切断トーチとフランジ切断トーチを傾斜させる傾斜手段
   とフランジ切断トーチを旋回させる旋回手段と前記山形
   鋼のフランジとフランジ切断トーチとの距離を一定の値
   に制御する高さ制御手段とを設けた第２キャリッジと、
   前記ウエブ切断トーチ及びフランジ切断トーチの移動及
   び姿勢を制御する制御装置と、を有することを特徴とし
   た山形鋼の加工装置。
2. 【請求項２】 水平面に対し所定角度傾斜させた載置面
   と該載置面と直交する端面とを有する定盤と、前記載置
   面と平行に配設された第１の横レールと該第１の横レー
   ルに沿って移動可能に配設された第２の横レールと前記
   第２の横レールに対し直交方向に配設され且つ該第２の
   横レールと一体的に構成された縦レールとを設け且つ前
   記定盤の長手方向に沿って敷設された走行レール上に走
   行可能に載置された本体フレームと、前記第２の横レー
   ルに走行可能に搭載され且つ山形鋼のウエブを切断する
   ウエブ切断トーチとウエブ切断トーチを傾斜させる傾斜
   手段とウエブ切断トーチを旋回させる旋回手段と前記山
   形鋼のウエブとウエブ切断トーチとの距離を一定の値に
   制御する高さ制御手段とを設けた第１キャリッジと、前
   記縦レールに走行可能に搭載され且つ山形鋼のフランジ
   を切断するフランジ切断トーチとフランジ切断トーチを
   傾斜させる傾斜手段とフランジ切断トーチを旋回させる
   旋回手段と前記山形鋼のフランジを切断する際に該フラ
   ンジとフランジ切断トーチとの距離を一定の値に制御し
   且つ山形鋼のウエブを切断する際にフランジとの距離を
   検出して前記第２の横レール及び縦レールを第１の横レ
   ールに沿って移動させる高さ制御手段とを設けた第２キ
   ャリッジと、前記ウエブ切断トーチ及びフランジ切断ト
   ーチの移動及び姿勢を制御する制御装置と、を有するこ
   とを特徴とした山形鋼の加工装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、ウエブ切断トーチを開
   先角度に応じて傾斜させてウエブの平行部を切断し、そ
   の後ウエブ切断トーチの傾斜角度を変化させると共に旋
   回させてウエブの表面とフランジの表面との交差部に至
   る間を切断し、更にウエブの端部からフランジとの交差
   部に至る切断を終了したウエブ切断トーチを退避させた
   後、フランジ切断トーチをウエブの表面とフランジの表
   面との交差部に対向させ該フランジ切断トーチを旋回さ
   せると共に傾斜角度を変化させてフランジの平行部まで
   切断し、その後フランジの平行部を切断するように本体
   フレームの走行及び第１キャリッジの走行及び該第１キ
   ャリッジに設けた傾斜手段と旋回手段及び第２キャリッ
   ジの走行及び該第２キャリッジに設けた傾斜手段と旋回
   手段を制御するものであることを特徴とした請求項１又
   は２記載の山形鋼の加工装置。
4. 【請求項４】 第１キャリッジ及び／又は第２キャリッ
   ジに加工線を罫書くマーキング手段を設けたことを特徴
   とした請求項１又は２記載の山形鋼の加工装置。
5. 【請求項５】 少なくとも交差する二辺を有する形鋼を
   載置する定盤であって、形鋼のウエブを載置する載置面
   を水平面に対し所定角度の勾配を持って形成すると共
   に、該載置面の幅方向で且つ頂部側の端面を形鋼のフラ
   ンジが当接し得る角度に形成したことを特徴とした定
   盤。