JPH06638A - 開先切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼板をガス切断する際に発生する粉塵や鉄粉等
に影響されることなく容易に且つ確実に開先トーチを傾
斜させる。 【構成】開先切断装置１に垂直トーチ６，開先トーチ
７，８を配置する。開先トーチ７，８をリンク機構10に
取り付けたホルダー13によって保持し、密閉されたケー
シング11ａに設けた駆動部15のモーター15ａによりセク
ターギヤ15ｄを回動させてリンク機構10を所望の角度に
傾斜させる。シフト部12のモーター12ａによってケーシ
ング11ａを移動させることで、開先トーチ７，８を切断
の進行方向に対し横方向にシフトさせる。ケーシングが
密閉されているため、セクターギヤに鉄粉等が付着する
虞がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の端面に溶接を施
工する際の準備加工となるＶ開先或いはＸ開先等の開先
を形成するための切断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板や形鋼を溶接して構造物を構成する
場合、構造物の使用目的や条件を考慮して最も適した溶
接継手が選択される。２枚の鋼板を端部で接合する場合
突合せ継手や重ね継手が選択され、また鋼板に他の鋼板
を交差して溶接する場合Ｔ継手が選択される。突合せ継
手或いはＴ継手では、溶接する鋼板の厚さに応じて該鋼
板の端面にＶ開先やＸ開先等の開先が形成される。

【０００３】Ｖ開先では、鋼板の下面側にルート面と呼
ばれる鋼板の表面に対し直角な面が形成され、このルー
ト面の上方に鋼板の表面に対し所定の角度と深さを持っ
た開先面が形成される。またＸ開先では、鋼板の厚さ方
向略中央にルート面が形成され、このルート面の上方及
び下方に夫々鋼板の表面に対し所定の角度と深さを持っ
た上開先面及び下開先面が形成される。開先面の開先角
度及び開先深さは、鋼板の厚さ及び材質, 採用する溶接
方法等の溶接条件に応じて設定される。

【０００４】端面にＶ開先或いはＸ開先を形成した鋼板
は、この鋼板と同一の厚さを有し且つ該鋼板よりも大き
い平面寸法を持った鋼材からルート面を切断するガス切
断トーチと開先面を切断するガス切断トーチとを有する
開先切断装置によって切断されるのが一般である。また
鋼材から開先を形成した鋼板を切断する場合、予め切断
すべき寸法及び形状が設定される。この寸法及び形状は
ルート面によって規定される。

【０００５】鋼板の端部を単に傾斜させた状態で切断す
ることを目的として特開昭58-58979号公報に開示された
技術がある。この技術は鋼板を切断するに際し、垂直切
断する部分と傾斜切断する部分とを連続させて切断し得
るように構成したものである。この発明は切断エッジを
鋼板の上面で連続させて切断するものであり、且つ端部
の断面形状は１本のトーチによる直線状に形成される。
従って、この発明は単に開先に於けるルート面或いは開
先面のみを切断し得るものに過ぎず、Ｖ開先やＸ開先を
切断することは出来ない。

【０００６】一般に鋼板の端面にＶ開先或いはＸ開先を
切断する開先切断装置には、ルート面を切断する垂直ト
ーチと、この垂直トーチを中心として切断の進行方向前
後に配置された開先トーチとが設けられ、これ等の開先
トーチを切断の進行方向に対し所望の角度に傾斜させる
円弧状のレールと、開先トーチを切断の進行方向に対し
直交する方向に移動させるシフト手段とが設けられてい
る。また円弧状のレールには全長にわたってラックが固
着されており、開先トーチを保持するホルダーには開先
角度設定用のモーターが設けられ、このモーター軸にラ
ックと噛合するピニオンが固着されている。従って、モ
ーターを回転させてピニオンを駆動すると、ホルダー及
び開先トーチが円弧状のレールに沿って移動し、これに
より、開先トーチを所望の角度に傾斜させることが可能
である。またシフト手段は、円弧状のレールを横行台車
に対し横方向に移動させることで開先トーチを垂直トー
チに対して離隔させるように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く構成された
従来の開先切断装置にあっては、円弧状のレールに設け
たラック及びピニオンはガス切断の作業雰囲気中に露出
される。このため、ラック及びピニオンに切断により発
生した粉塵，鉄粉が付着して円滑な噛合を阻害すること
がある。例えば、ラックとピニオンの噛合部に鉄粉等が
付着すると、両者の齧りが生じ、開先トーチを保持する
ホルダーの円滑な移動が阻害されて該開先トーチを所望
の角度に傾斜させることが不可能となるという問題があ
る。このため、上記開先切断装置を常に良好な状態に維
持するために頻繁なメンテナンス作業が必要となり、作
業能率の低下，作業手順の煩雑さを生じるという問題が
ある。

【０００８】本発明の目的は、作業雰囲気中に露出した
駆動部分を無くすことによって、ガス切断の際に発生す
る粉塵や鉄粉による悪影響を排除し、開先トーチを円滑
に傾斜させることを可能とした開先切断装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【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開先切断装置は、旋回可能なフ
レームに取り付けられ開先のルート面を切断する垂直ト
ーチと、この垂直トーチに対し切断の進行方向前後に配
置されて開先面を切断する開先トーチとを有する開先切
断装置に於いて、開先トーチを保持して開先角度に傾斜
させるリンク機構と、前記リンク機構を駆動する駆動部
と、前記リンク機構を切断の進行方向に対し横方向にシ
フトさせるシフト部とを有し、前記リンク機構を密閉さ
れたケーシングの下端に回動中心を有し且つ上下方向に
配設された２本の縦リンクと、前記２本の縦リンクを上
端で接続する第１の横リンクと、前記２本の縦リンクを
長手方向中央部よりも僅かに上方で接続する第２の横リ
ンクとからなり、且つ前記第１の横リンク及び第２の横
リンクの中央から垂下されたアームの先端に開先トーチ
を保持するホルダーを取り付けて構成すると共に、前記
駆動部を密閉されたケーシングの内部に配設され前記リ
ンク機構を構成する一方の縦リンクと接続されたセクタ
ーギヤと、前記ケーシングに固定され前記セクターギヤ
と噛合するギヤを固着したモーターとによって構成した
ものである。

【００１０】

【作用】上記開先切断装置では、リンク機構を駆動する
モーター及びこのモーターの駆動力をリンク機構の支点
に伝導するギヤ列は密閉されたケーシングに収容されて
いる。このため、ガス切断に伴って発生する粉塵や鉄粉
がケーシングの内部に侵入することがない。このため、
ギヤ列に齧り等の障害が発生する虞がなく、開先トーチ
を円滑に傾斜させることが出来る。

【００１１】

【実施例】以下上記開先切断装置の一実施例について図
を用いて説明する。図１は開先切断装置の全体構成を示
す斜視図、図２は開先形状を説明する断面図、図３は開
先トーチを傾斜させる傾斜ブロックの正面図、図４はリ
ンク機構を駆動する駆動部の拡大正面図、図５はリンク
機構を駆動する駆動部の拡大側面図、図６はシフト部の
正面図、図７はシフト部の側面図、図８は開先切断装置
の制御系のブロック図である。

【００１２】図１に示す開先切断装置１は、鋼板２の端
部に図２に示すように、ルート面３ａ，上開先３ｂ，下
開先３ｃからなる開先３を形成するものである。

【００１３】開先切断装置１は図示しない数値制御切断
装置の横行台車に搭載され、且つ数値制御装置によって
制御されて旋回する軸４の先端に設けられている。開先
切断装置１は軸４の先端に固着されたフレーム５に、鋼
板に対し垂直に配置されて開先３のルート面３ａを切断
する垂直トーチ６及び垂直トーチ６の進行方向に対し前
後方向に配置され且つ所望の角度に傾斜されて開先３の
上下開先３ｂ，３ｃを切断する開先トーチ７，８が取り
付けられている。垂直トーチ６はフレーム５に直接取り
付けられており、また開先トーチ７，８は夫々同一の構
造を持った傾斜機構９を介してフレーム５に取り付けら
れている。

【００１４】次に、傾斜機構９の構成について具体的に
説明する。この傾斜機構９は開先トーチ７に対するもの
と、開先トーチ８に対するものとの２組が構成されて夫
々フレーム５に取り付けられている。従って、以下代表
して開先トーチ７を取り付ける傾斜機構９について説明
する。

【００１５】傾斜機構９は、開先トーチ７を開先角度に
対応する角度に傾斜させるリンク機構10を有する傾斜部
11と、フレーム５に固定されて傾斜部11を切断の進行方
向に対し横方向（図３に於ける矢印ａ，ｂ方向）に移動
させるシフト部12とによって構成されている。

【００１６】リンク機構10は、上下方向に平行に配設さ
れた２本の縦リンク10ａ，10ｂと、縦リンク10ａ，10ｂ
の上端に配設された第１の横リンク10ｃ及び縦リンク10
ａ，10ｂの中央よりも僅かに上方に且つ横リンク10ｃと
平行に配設された第２の横リンク10ｄとによって構成さ
れている。横リンク10ｃ及び10ｄの中央から垂直にアー
ム10ｅが垂下されており、これ等のアーム10ｅの先端に
該アーム10ｅを接続して開先トーチ７を保持するホルダ
ー13が設けられている。リンク機構10を構成する各リン
ク10ａ〜10ｄ及びアーム10ｅとホルダー13の交点には図
示しないベアリングが配置されている。

【００１７】縦リンク10ａ，10ｂの下方側の端部は夫々
傾斜部11のケーシング11ａの下方に設けた二つの回動支
点14ａ，14ｂに回動可能に取り付けられており、駆動部
15によって駆動されて矢印ｃ，ｄ方向に回動し得るよう
に構成されている。

【００１８】リンク機構10を駆動する駆動部15は、図
４，図５に示すように、ケーシング11ａに固定された正
逆転可能なパルスモーター等のモーター15ａと、モータ
ー15ａに固着されたギヤ15ｂと、ケーシング11ａに設け
た回動支点14ａを貫通して配設された軸15ｃを介して縦
リンク10ａと接続され且つギヤ15ｂと噛合するセクター
ギヤ15ｄとによって構成されている。

【００１９】また回動支点14ｂを貫通して配置された軸
16の一方の端部に縦リンク10ｂが固着されており、他方
の端部にドッグ17が固着されている。

【００２０】ケーシング11ａの内部であってセクターギ
ヤ15ｄと対向する位置に、リンク機構10の矢印ｃ方向へ
の回動限を規制すると共に開先トーチ７が最大傾斜角度
に到達したことを検出するマイクロスイッチ18ａが配置
され、ドッグ17と対向する位置にリンク機構10の矢印ｄ
方向への回動限を規制すると共にリンク機構10が垂直な
状態である回動原点にあることを検出するマイクロスイ
ッチ18ｂが配置されている。

【００２１】駆動部15及びマイクロスイッチ18ａ，18ｂ
を内装すると共にリンク機構10を装着するケーシング11
ａは、鋳造成形品からなる本体11ｂと、本体11ｂを密閉
状に封鎖する蓋体11ｃとによって構成されている。そし
て駆動部15のモーター15ａはキャップ11ｄに固定されて
蓋体11ｃに固着されている。このため、ケーシング11ａ
の内部に切断の際に発生する粉塵や鉄粉等が侵入するこ
とがなく、リンク機構10を駆動する駆動部15に於けるギ
ヤ15ｂ，15ｄは円滑に噛合することが可能である。

【００２２】上記の如く構成されたリンク機構10及び駆
動部15に於いて、モーター15ａを所望の方向に回転させ
ると、この回転に伴ってセクターギヤ15ｄが回動し、縦
リンク10ａを矢印ｃ方向或いは矢印ｄ方向に回動させ
る。例えば、縦リンク10ａを矢印ｃ方向に回動させた場
合、縦リンク10ａの回動に伴って横リンク10ｃ，10ｄが
矢印ｃ方向に平行移動すると共に縦リンク10ｂが矢印ｃ
方向に回動する。即ち、リンク機構10が矢印ｃ方向に回
動する。そしてリンク機構10の回動に伴うアーム10ｅの
移動によってホルダー13及び開先トーチ７が傾斜する。

【００２３】開先トーチ７の傾斜は、縦リンク10ａ，10
ｂを垂直に保持したときのアーム10ｅの延長線上の所定
位置に設定された回動中心を中心とする開先トーチ７の
回動によって実現される。

【００２４】鋼材を垂直に切断する場合、鋼材の表面か
ら切断トーチまでの距離は略一定に維持される。このた
め、開先切断装置１にあっては、鋼板２と垂直トーチ６
との距離を一定に設定すると共に、開先トーチ７が原点
位置にあるとき、該トーチ７の回動中心を垂直トーチ６
と鋼板２との交点に設定している。

【００２５】一方、鋼板２に図２に示す開先３を形成す
る場合、上開先３ｂの基準点はルート面３ａの上端とな
り、且つ下開先３ｃの基準点はルート面３ａの下端とな
る。従って、開先３の形状及び鋼板２の板厚に応じて開
先トーチ７及び８の回動中心の位置を前記各基準点に一
致させるように切断の進行方向に対し横方向に移動させ
ることが必要となる。

【００２６】上記切断トーチ７の横方向への移動は、図
６，図７に示すように構成されたシフト部12を操作する
ことによって傾斜部11のケーシング11ａを矢印ａ方向或
いは矢印ｂ方向に移動させることで実現される。

【００２７】シフト部12は、フレーム５の下面に固定さ
れた正逆転可能なパルスモーター等のモーター12ａと、
モーター12ａとカップリング12ｂを介して接続され且つ
該モーター12ａによって駆動されるボールネジ12ｃと、
傾斜部11のケーシング11ａに固定され且つボールネジ12
ｃと螺合するナット部材12ｄを固着したスライドブロッ
ク19とによって構成されている。

【００２８】フレーム５の下面であって且つスライドブ
ロック19の移動範囲全長にわたって一対のガイド20が設
けられており、このガイド20にスライドブロック19の溝
19ａを係合させることで、スライドブロック19に作用す
る傾斜部11の重量、即ち、切断トーチ７，リンク機構1
0，ケーシング11ａ，駆動部15の重量をガイド20によっ
で支持すると共に、スライドブロック19及びケーシング
11ａの移動方向を矢印ａ，ｂ方向と一致させてガイドし
得るように構成されている。

【００２９】スライドブロック19の移動範囲であって、
一方の端部（図６に於ける左側）にはナット部材12ｄと
接触してスライドブロック19の矢印ａ方向の移動限を規
定すると共に最大シフト量に到達したことを検出するマ
イクロスイッチ21ａが配置され、また他方の端部（図６
に於ける右側）にはスライドブロック19の矢印ｂ方向へ
の移動限を規定すると共に開先トーチ７の延長線と垂直
トーチ６の延長線が鋼板２の表面で交差するシフト原点
にあることを検出するマイクロスイッチ21ｂが配置され
ている。

【００３０】次に、上記の如く構成された開先切断装置
１に於ける傾斜部11，シフト部12を制御する制御系につ
いて図８により説明する。図に於いて、31は演算部31ａ
と一時記憶部31ｂと記憶部31ｃとからなる制御部、32は
キーボード等の入力部、33はインターフェース、34，35
はドライバである。

【００３１】この制御系では、開先３の形状を指定する
条件となる鋼板２の板厚ｔ，ルート面３ａの高さｈａ，
上開先３ｂの深さｈｂ及び開先角度θｂ，下開先３ｃの
深さｈｃ及び開先角度θｃ等の情報が入力部32から入力
されると、この情報はインターフェース33を介して制御
部31に伝達されて一時記憶部31ｂに記憶される。

【００３２】記憶部31ｃには、予め開先３の上下開先３
ｂ，３ｃの開先角度θｂ，θｃに応じて開先トーチ７，
８を傾斜させるのに必要なモーター15ａの回転角度のデ
ータ、及び開先角度θｂ，θｃと板厚ｔ，ルート面の高
さｈａ，開先深さｈｂ，ｈｃの値に応じて開先トーチ
７，８を横方向に距離ｌｂ，ｌｃシフトさせる際の一般
式、ｌ＝ｈ／tan θの演算手順のプログラム、及び開先
切断装置１の動作プログラムが記憶されている。

【００３３】次に、上記の如く構成された開先切断装置
１を操作する手順について説明する。入力部32から開先
３の形状に関する情報を入力すると、この情報は一時記
憶部31ｂに記憶される。次いで入力部32から開先切断装
置１の作動を開始すべき旨の信号を入力すると、演算部
31ａでは記憶部31ｃに記憶された動作プログラムを読み
出し、この動作プログラムに従って一時記憶部31ｂに記
憶された開先３の形状に関する情報を読み出すと共に、
記憶部31ｃに記憶された演算プログラムに従って所要の
演算を行う。

【００３４】上記演算は、入力された開先角度θｂ，θ
ｃ及び開先深さｈｂ，ｈｃからシフト量ｌｂ，ｌｃを算
出することで行われる。この演算を終了すると、演算結
果に応じたリンク機構10を駆動するモーター15ａ及びシ
フト部12のモーター12ａに対する駆動信号をドライバ3
4，35に伝達する。

【００３５】ドライバ34，35では、伝達された駆動信号
に対応する電力をモーター15ａ，12ａに供給し、リンク
機構10が矢印ｃ方向或いは矢印ｄ方向に回動して切断ト
ーチ７又は８を傾斜させ、同時に傾斜部11を矢印ａ方向
或いは矢印ｂ方向にシフトさせる。モーター15ａ，12ａ
は制御部31からの駆動信号に対応する回転角度に一致す
るまで回転して停止する。このようにして開先トーチ７
又は８を傾斜させると共にシフトさせることが可能であ
る。

【００３６】本実施例では、開先切断装置１をアブソリ
ュート方式を採用して制御している。このため、モータ
ー15ａの回転角度及びモーター12ａの回転角度のデータ
は一時記憶部31ｂに記憶される。

【００３７】リンク機構10の回動に伴って、セクターギ
ヤ15ｄがマイクロスイッチ18ａと接触したとき、マイク
ロスイッチ18ａから発生した信号が制御部31に伝達さ
れ、制御部31ではリンク機構10が矢印ａ方向への回動限
である開先トーチ７の最大傾斜角度45度に傾斜したこと
を検出してモーター15ａの回転を停止させる。またドッ
グ17がマイクロスイッチ18ｂと接触したとき、マイクロ
スイッチ18ｂから発生した信号が制御部31に伝達され、
制御部31では開先トーチ７が最小傾斜角度に傾斜し且つ
リンク機構10が回動原点に到達したことを検出してモー
ター15ａの回転を停止させる。

【００３８】上記作動と同様にして、傾斜部11のシフト
に伴ってナット部材12ｄがマイクロスイッチ21ａと接触
すると、制御部31では傾斜部11が最大シフト量に到達し
たことを検出してモーター12ａを停止させ、またナット
部材12ｄがマイクロスイッチ21ｂと接触すると傾斜部11
が最小シフト量であり且つシフト原点にあることを検出
してモーター12ａを停止させる。

【００３９】上記の如くして開先トーチ７又は８を設定
された開先角度と一致させて傾斜させると共に、開先角
度及び開先深さに応じてシフトさせることが可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
開先切断装置では、開先トーチの傾斜角度を駆動部によ
ってリンク機構を回動させることで設定することが出来
る。そして駆動部が密閉されたケーシングの内部に設け
られているため、駆動部に於けるギヤ，セクターギヤに
ガス切断に伴って発生した粉塵や鉄粉等が付着すること
がない。このため、開先トーチを円滑に傾斜させると共
に角度設定を容易に且つ確実に行う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】開先切断装置の全体構成を示す斜視図である。

【図２】開先形状を説明する断面図である。

【図３】開先トーチを傾斜させる傾斜ブロックの正面図
である。

【図４】リンク機構を駆動する駆動部の拡大正面図であ
る。

【図５】リンク機構を駆動する駆動部の拡大側面図であ
る。

【図６】シフト部の正面図である。

【図７】シフト部の側面図である。

【図８】開先切断装置の制御系のブロック図である。

【符号の説明】

１ 開先切断装置 ２ 鋼板 ３ 開先 ３ａ ルート面 ３ｂ 上開先 ３ｃ 下開先 ４ 軸 ５ フレーム ６ 垂直トーチ ７，８ 開先トーチ ９ 傾斜機構 10 リンク機構 10ａ，10ｂ 縦リンク 10ｃ，10ｄ 横リンク 10ｅ アーム 11 傾斜部 12 シフト部 12ａ モーター 12ｃ ボールネジ 13 ホルダー 14ａ，14ｂ 回動支点 15 駆動部 15ａ モーター 15ｂ ギヤ 15ｄ セクターギヤ 16 軸 17 ドッグ 18ａ，18ｂ，21ａ，21ｂ マイクロスイッチ 19 スライドブロック 20 ガイド 31 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回可能なフレームに取り付けられ開先
   のルート面を切断する垂直トーチと、この垂直トーチに
   対し切断の進行方向前後に配置されて開先面を切断する
   開先トーチとを有する開先切断装置に於いて、開先トー
   チを保持して開先角度に傾斜させるリンク機構と、前記
   リンク機構を駆動する駆動部と、前記リンク機構を切断
   の進行方向に対し横方向にシフトさせるシフト部とを有
   し、前記リンク機構を密閉されたケーシングの下端に回
   動中心を有し且つ上下方向に配設された２本の縦リンク
   と、前記２本の縦リンクを上端で接続する第１の横リン
   クと、前記２本の縦リンクを長手方向中央部よりも僅か
   に上方で接続する第２の横リンクとからなり、且つ前記
   第１の横リンク及び第２の横リンクの中央から垂下され
   たアームの先端に開先トーチを保持するホルダーを取り
   付けて構成すると共に、前記駆動部を密閉されたケーシ
   ングの内部に配設され前記リンク機構を構成する一方の
   縦リンクと接続されたセクターギヤと、前記ケーシング
   に固定され前記セクターギヤと噛合するギヤを固着した
   モーターとによって構成したことを特徴とした開先切断
   装置。
2. 【請求項２】 密閉されたケーシングの内部にセクター
   ギヤと接触して信号を発生するマイクロスイッチと、リ
   ンク機構を構成する他方の縦リンクと接続されたドッグ
   と接触して信号を発生するマイクロスイッチとを配置し
   たことを特徴とした請求項１記載の開先切断装置。
3. 【請求項３】 前記シフト部がフレームの下面に固定さ
   れたモーターと、前記モーターによって駆動されるボー
   ルネジと、密閉されたケーシングの上面に固定され且つ
   前記ボールネジと螺合するナットを取り付けたスライド
   ブロックと、フレームの下面に固定され前記スライドブ
   ロックと係合して該スライドブロックに作用する重量を
   支持すると共に移動方向を規制するガイドとによって構
   成したものであることを特徴とした請求項１記載の開先
   切断装置。