JPH0910928A - 形鋼切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】直交して接続した２片を有する形鋼を垂直切断
及び開先切断する形鋼切断装置の装置コストを低減させ
る。 【構成】ウエブ15ａ，フランジ15ｂを有する形鋼15の前
記各片の垂直方向に対し45度傾斜させて旋回軸11を配置
すると共に、該軸11を旋回させる旋回モーター10を設
け、旋回軸11の端部に取り付けたトーチ角度設定手段12
を介して旋回軸11が初期位置にあるときウエブに対し垂
直に、また初期位置から 180度旋回させたときフランジ
に対し垂直に配置される切断トーチ14を取り付け、該ト
ーチを形鋼の片に沿って移動させる走行台車２，横行キ
ャリッジ４，昇降軸８からなる移動手段と、ＮＣ装置７
を設ける。トーチ角度設定手段12により切断トーチ14の
角度を設定し、旋回軸11を旋回させると、この旋回に伴
って切断トーチ14は三次元的に姿勢が変化し、この過程
で開先角度に対応した傾斜角度を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも直交して接
続する２片を有する形鋼を切断する切断装置に関し、特
に装置コストを低減させた形鋼切断装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】構造用の形鋼として、山形鋼，溝形鋼，
角パイプ，Ｉ形鋼，Ｈ形鋼等多種類の形鋼が提供されて
いる。これ等の形鋼の中で山形鋼，溝形鋼，角パイプは
直交して接続する少なくとも２片を有して構成されてい
る。またこれ等の形鋼を切断するための装置としては、
小型のポータブル式切断機から大型の数値制御式切断機
に至るまで目的に応じた種々のものが提供されている。

【０００３】一方、造船工作に於いては、船殻外板の補
強材として多量の等辺山形鋼や不等辺山形鋼が使用され
る。これ等の形鋼では、船殻外板に対する適用箇所に応
じてフランジ及びウエブが垂直切断及び開先切断を含む
複雑な形状に切断されることが多い。

【０００４】上記形鋼を切断する切断装置として、垂直
切断用の切断トーチと開先切断用の切断トーチからなる
複数の切断トーチを有する２組のトーチブロックを設
け、一方のトーチブロックをフランジ切断専用に配置す
ると共に、他方のトーチブロックをウエブ切断専用に配
置し、フランジ及びウエブを垂直切断及び開先切断する
場合には、これ等のトーチブロックを同時に作動させて
切断するように構成したものや、垂直切断，開先切断に
関わらず、フランジとウエブを１組のトーチブロックで
連続的に切断するように構成したものがある。

【０００５】２組のトーチブロックを設けた切断装置で
は、各トーチブロック毎に垂直切断トーチを中心として
１本乃至２本の開先切断トーチが設けられており、開先
切断トーチ毎に該トーチの傾斜角を制御する角度設定モ
ーターが設けられている。またトーチブロックは、開先
切断を実施する際に切断の進行方向に対応して旋回し得
るように構成されている。

【０００６】１組のトーチブロックによってフランジと
ウエブを連続して切断するように構成した装置では、フ
ランジとウエブの厚さが異なるような場合や開先角度が
異なるような場合、フランジとウエブとの交差部位に於
ける切断トーチの軌跡が複雑となり、切断トーチの傾斜
角度を変化させつつ該トーチを旋回させ、同時にウエブ
或いはフランジからの切断トーチの高さを変化させるよ
うに制御することが必要となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】直交する２片の厚さが
異なる形鋼を開先を形成しつつ横断方向に切断する場
合、高価な切断装置を用いても２片の交差部位では切断
面が不連続となり、サンダー等による手直し作業を欠く
ことが出来ないという問題が生じている。このため、本
件出願人は手直し作業を実施することを前提として装置
コストを低減させた形鋼切断装置を開発して特許出願し
ている（特願平６−8532号）。

【０００８】然し、上記発明であっても未だ完全なもの
ではなく、旋回軸を旋回させて切断トーチの角度を設定
する際に切断トーチに装着した火口と形鋼の表面が干渉
して設定し得る角度に制限が生じるという問題や、切断
トーチを開先角度に応じて傾斜させたとき見かけ上の板
厚が厚くなり良好な切断面を形成し得る範囲に制限が生
じるという問題が発生した。

【０００９】本発明の目的は、上記発明をより発展させ
て切断トーチに設定し得る角度範囲を拡大すると共に良
好な切断面を形成し得る形鋼切断装置を提供せんとする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る形鋼切断装置は、少なくとも直交して接
続する２片を有する形鋼の前記各片を切断する形鋼切断
装置であって、前記片の垂直方向に対し45度傾斜して配
置された旋回軸と、前記旋回軸を旋回させる旋回手段
と、前記旋回軸の一方の端部に取り付けられ切断トーチ
の角度を一面内で変化させるトーチ角度設定手段と、前
記旋回軸を形鋼を構成する片に沿って移動させる移動手
段とを有して構成されるものである。

【００１１】上記形鋼切断装置に於いて、移動手段が、
旋回軸を形鋼の長手方向に移動させる走行部と、略水平
方向に配置された一方の片を横断する方向に移動させる
横行部と、略垂直方向に配置された他方の片を横断する
方向に移動させる昇降部と、前記走行部，横行部及び昇
降部の駆動を制御する移動制御部とによって構成される
ことが好ましい。

【００１２】

【作用】上記形鋼切断装置では、旋回軸が形鋼を構成す
る片の垂直方向に対し45度傾斜しており、この旋回軸の
一端に切断トーチの傾斜角度を一平面内で設定するトー
チ角度設定手段を設けたので、このトーチ角度設定手段
を単独操作することで、該設定手段に装着された切断ト
ーチの傾斜角度を切断すべき開先角度に対応させて設定
することが出来る。また旋回軸を 180度旋回させること
でトーチ角度設定手段及び該設定手段に装着された切断
トーチを一方の片（例えばフランジ）から他方の片（例
えばウエブ）に対し直角になるように配置することが出
来る。

【００１３】またトーチ角度設定手段の操作による切断
トーチの角度設定と、旋回軸の操作によるトーチ角度設
定手段の旋回に伴う切断トーチの角度設定とを合成して
切断トーチの傾斜角度を切断すべき開先角度に対応させ
て設定することも出来る。

【００１４】即ち、旋回軸が形鋼を構成する片の垂直方
向に対し45度傾斜しているため、この旋回軸を旋回させ
ると、トーチ角度設定手段に於ける角度設定面は旋回軸
を中心として旋回し、この旋回過程で形鋼の片に対し三
次元的に姿勢が変化する。このため、トーチ角度設定手
段に装着された切断トーチも形鋼の片に対し三次元的に
角度が変化する。従って、トーチ角度設定手段の旋回軸
を中心とした旋回に伴う切断トーチの角度変化と、トー
チ角度設定手段に装着した切断トーチの該手段の平面内
での角度変化を合成することで、切断トーチに設定し得
る角度範囲を拡大することが出来る。

【００１５】また形鋼に於ける各片の厚さが異なり、こ
れに伴って各片に形成すべき開先角度も異なるような場
合、トーチ角度設定手段を単独で操作して切断トーチの
傾斜角度を一方の片に形成すべき開先角度に対応させて
設定し、該片から他方の片に移行する部分で旋回軸を操
作して該軸の旋回角度を制御することで、切断トーチの
傾斜角度を他方の片に形成すべき開先角度に設定するこ
とが出来る。

【００１６】従って、形鋼を構成する各片の厚さが異な
り、且つ各片に対する開先角度が異なる場合であって
も、これらの片の交叉部で旋回軸を旋回させることで切
断トーチの傾斜角度を円滑に且つ連続的に目的の角度に
移行させることが出来る。このため、切断面の品質も向
上させることが出来る。

【００１７】

【実施例】以下、上記形鋼切断装置の一実施例について
図を用いて説明する。図１は形鋼切断装置の全体構成を
説明する図、図２は旋回軸，トーチ角度設定手段及び切
断トーチを含むトーチブロックの構成を説明する模式
図、図３はトーチブロックの他の例を説明する図であ
る。

【００１８】先ず、図１，図２により形鋼切断装置Ａの
全体構成について説明する。図に於いて、平行に敷設さ
れた一対のレール１上に移動手段の走行部を構成する走
行台車２が載置されている。この走行台車２は、走行サ
ドル２ａとレール１の敷設方向に対し直交する方向に配
置されたクロスガーダー２ｂとからなる門型に構成され
ており、走行サドル２ａに設けた走行モーター３に駆動
されてレール１上を走行する。

【００１９】クロスガーダー２ｂに沿って横行レール２
ｃが設けられており、該横行レール２ｃに移動手段の横
行部を構成する横行キャリッジ４が載置されている。横
行レール２ｃは後述する切断定盤16の載置面と平行に設
けられており、横行キャリッジ４が切断定盤16に載置さ
れた形鋼15のウエブ15ａと平行方向に横行し得るように
構成されている。また横行キャリッジ４には、該キャリ
ッジ４を駆動する横行モーター５，トーチブロックＢを
昇降させる移動手段の昇降部を構成する昇降モーター６
が搭載されている。

【００２０】クロスガーダー２ｂ上の所定位置には、予
め記憶した動作プログラム及び切断すべき形状に応じて
入力されたプログラムに従って、走行モーター３，横行
モーター５，昇降モーター６及びトーチブロックＢを構
成する旋回モーター10の駆動制御やトーチ角度設定手段
12の角度設定モーター12ｃの駆動制御，切断トーチ14の
動作制御を行う旋回手段の旋回制御部、及び移動手段の
移動制御部を構成する数値制御（ＮＣ）装置７が搭載さ
れている。

【００２１】次に、トーチブロックＢの構成について説
明する。昇降モーター６によって駆動される昇降軸８の
先端にケーシング９が固着されている。昇降軸８は横行
レール２ｃに対し直交方向に配置され、上下方向にのみ
昇降し得るように構成されている。

【００２２】上記ケーシング９の内部に旋回手段を構成
する旋回モーター10が配置されている。旋回モーター10
の軸には旋回軸11が接続されており、また旋回軸11の先
端に取り付けたトーチ角度設定手段12を介してトーチホ
ルダー13が固着されている。そしてトーチホルダー13に
切断トーチ14が着脱可能に装着されている。

【００２３】旋回軸11は昇降軸８に対し45度傾斜した状
態で配置されている。また昇降軸８は形鋼15の一方の片
となるウエブ15ａに対し垂直方向に配置されている。前
記旋回軸11と昇降軸８は、レール１の敷設方向と直交し
且つ各軸８，11の軸心を含む平面内に配置されている。

【００２４】形鋼15はレール１に沿って設けられた切断
定盤16上に載置され、この状態で切断される。従って、
形鋼15の姿勢は切断定盤16の形状によって規定される。

【００２５】平鋼を切断する場合、切断定盤の載置面は
水平に構成されるのが一般であり、このような切断定盤
上に形鋼を載置して切断することもある。この場合、切
断の進行に伴って形鋼に歪みが発生し、製品に悪影響を
及ぼすことがある。

【００２６】また基本的な形状が略等しい形鋼を切断す
る場合、載置面を水平面に対し傾斜させ、該載置面にフ
ランジを載置すると共に載置面と直交する側面にウエブ
を当接させることで、フランジとウエブの交差部の位置
を規定し得るように構成した切断定盤がある。この切断
定盤に形鋼を載置した場合、該形鋼の重量がフランジ，
ウエブを載置面及び側面に押圧するように作用するた
め、切断の進行に伴って歪みが発生してもフランジとウ
エブの交差部の位置が変化することがなく有利である。

【００２７】切断定盤の載置面が水平であり、形鋼15の
ウエブ15ａが水平面内に配置される場合、横行レール２
ｃは切断定盤の載置面と平行な水平方向に設けられ、昇
降軸８は鉛直方向に配置される。また切断定盤の載置面
が水平面に対し所定角度傾斜しており、ウエブ15ａが水
平面に対し傾斜した状態で配置される場合、横行レール
２ｃは切断定盤の載置面と平行になるように水平方向に
対し傾斜して設けられ、昇降軸８は横行レール２ｃの傾
斜角度に応じて鉛直方向から傾斜して配置される。本実
施例では、切断定盤16は載置面を水平面内に配置して構
成している。

【００２８】トーチ角度設定手段12は、一対のリンク12
ａを旋回軸11に回動可能に装着すると共に一対のリンク
12ｂをトーチホルダー13に回動可能に装着し、更にリン
ク12ａ，12ｂを互いに回動可能に構成したパンタグラフ
式のリンクとして構成されている。また一対のリンク12
ａの何れか一方は角度設定モーター12ｃと接続され、該
モーター12ｃを駆動することで、トーチホルダー13，切
断トーチ14を所望の角度に傾斜させつことが可能なよう
に構成されている。

【００２９】初期状態に於いて、切断トーチ14はウエブ
15ａに対し垂直に保持されている。また旋回軸11の軸心
の延長線と切断トーチ14の軸心の延長線は交点ｐで交わ
り、トーチ角度設定手段12或いは旋回軸11が旋回して切
断トーチ14の姿勢が変化しても、交点ｐの位置が変化す
ることはない。

【００３０】切断トーチ14は形鋼15を切断する機能を有
するものであり、ガス切断トーチ或いはプラズマ切断ト
ーチ，レーザー切断トーチ等の公知の切断トーチを選択
的に用いることが可能である。前記各切断トーチはエネ
ルギー源が全く異なるため、選択された切断トーチに応
じて制御すべき対象（例えば、ガス切断トーチではガス
バルブ，自動点火装置、プラズマ切断トーチではガスバ
ルブ，プラズマ電源、レーザー切断トーチではガスバル
ブ，レーザー発振器等）が異なる。このため、周辺機器
やＮＣ装置７に於ける制御プログラムが変化することと
なる。尚、本実施例では切断トーチ14としてプラズマ切
断トーチを用いている。

【００３１】次に、上記の如く構成した形鋼切断装置Ａ
によって形鋼15のウエブ15ａ及びフランジ15ｂを垂直切
断する場合について説明する。先ず、ＮＣ装置７に形鋼
15の形状情報，切断速度情報及び切断すべき形状（切断
トーチ14が描くべき軌跡）情報等を入力する。

【００３２】形鋼15の切断に必要な全ての情報を入力し
た後、形鋼切断装置Ａの作動を開始させると、旋回軸11
が初期位置にあるか否かを検出し、初期位置にない場合
には旋回モーター10を駆動して旋回軸11を初期位置に戻
して停止させる。これにより、切断トーチ14はウエブ15
ａに対し垂直に配置される。

【００３３】次いで、走行台車２が走行して切断トーチ
14を形鋼15に対する切断位置に移動させる。この位置で
切断トーチ14の作動が開始し、パイロットアークが形成
されメインアークに移行してウエブ15ａに対する切断が
実施される。このとき、切断すべき形状に応じて横行キ
ャリッジ４及び走行台車２が横行，走行し、切断トーチ
14は横行キャリッジ４，走行台車２の移動に伴って移動
してウエブ15ａを切断する。

【００３４】切断トーチ14がウエブ15ａとフランジ15ｂ
の交差部15ｃに到達すると、該トーチ14の作動が停止
し、旋回モーター10が回転して旋回軸11を 180度旋回さ
せる。この旋回により切断トーチ14はフランジ15ｂに対
し垂直に配置され、引続き切断トーチ14の作動が開始し
てフランジ15ｂを切断する。このとき、フランジ15ｂに
対する切断形状に応じて昇降軸８及び走行台車２が昇
降，走行し、切断トーチ14は昇降軸８，走行台車２の移
動に伴って移動してフランジ15ｂを切断する。

【００３５】上記の如くして切断トーチ14によって形鋼
15のウエブ15ａ，フランジ15ｂを垂直切断することが可
能である。

【００３６】また形鋼15のウエブ15ａ，フランジ15ｂを
同一角度で開先切断する場合、予め設定された開先角度
の情報に基づいて角度設定モーター12ｃを駆動すると、
各リンク12ａ，12ｂは夫々配置された平面内で姿勢を変
化させ、この変化に応じて切断トーチ14を一平面内で傾
斜させる。従って、角度設定モーター12ｃの駆動量を制
御することで、切断トーチ14を所望の角度に傾斜させる
ことが可能となる。

【００３７】上記の如くしてウエブ15ａに形成すべき開
先角度に応じた切断トーチ14の傾斜角度を設定した後、
切断トーチ14を形鋼15の切断すべき位置に設定して該ト
ーチ14を作動させ、切断線の形状に応じて走行台車２を
走行させると共に横行キャリッジ４を横行させること
で、ウエブ15ａに対する切断を実施することが可能であ
る。

【００３８】ウエブ15ａの切断を終了した後、切断トー
チ14を作動させた状態で旋回軸11を180度旋回させる
と、切断トーチ14は既に設定された傾斜角度を維持して
フランジ15ｂに対向する。その後、走行台車２を走行さ
せると共に昇降軸８を駆動することで、ウエブ15ａに対
する切断を中断させることなくフランジ15ｂに対して同
一角度の開先切断を実施することが可能である。

【００３９】またウエブ15ａを切断する際の切断トーチ
14の傾斜角度とフランジ15ｂを切断する際の切断トーチ
14の傾斜角度が異なるような場合、トーチ角度設定手段
12を操作して切断トーチ14の傾斜角度を例えばウエブ15
ａを切断する角度に設定し、この角度を保持してウエブ
15ａの切断を行なって切断トーチ14が交差部15ｃに到達
したとき、旋回軸11を旋回させ、該軸11の旋回に伴う切
断トーチ14の連続的な角度変化により、該トーチ14をフ
ランジ15ｂを切断する角度に設定することが可能であ
る。この場合、旋回軸11の旋回角度は 180度以外の角度
となる。

【００４０】従って、トーチ角度設定手段12による切断
トーチ14の傾斜角度の設定と、旋回軸11の旋回による切
断トーチ14の傾斜角度の設定を合成することで、ウエブ
15ａ，フランジ15ｂの開先角度が異なるような場合であ
っても、ウエブ15ａ及びフランジ15ｂを連続的に切断す
ることが可能であり、交差部15ｃに於ける切断面を連続
した面に形成することが可能である。

【００４１】図３はトーチ角度設定手段12の他の例を説
明するものであり、リンク機構に代えて扇型のガイドレ
ール12ｄを用いて構成したものである。このトーチ角度
設定手段は、ガイドレール12ｄに円弧状のラック12ｅを
固着すると共にピニオン12ｆを固着した角度設定モータ
ー12ｃをトーチホルダー13に一体的に取り付けて構成さ
れている。

【００４２】上記の如く構成されたトーチ角度設定手段
では、角度設定モーター12ｃを駆動してトーチホルダー
13，切断トーチ15をガイドレール12ｄに沿って移動させ
ることで、切断トーチ14を所望の角度に傾斜させること
が可能である。

【００４３】前述の各実施例では、旋回軸11を旋回させ
る旋回手段として旋回モーター10を設けると共に該旋回
モーター10の回転をＮＣ装置７によって制御し得るよう
に構成したが、本発明はこの構成に限定するものではな
く、旋回軸11を手動操作によって旋回させるように構成
しても良い。

【００４４】また前述の各実施例では、切断トーチ14を
移動させる移動手段として門型の走行台車２，横行キャ
リッジ４，昇降軸８を設けると共に、これ等の駆動をＮ
Ｃ装置によって制御し得るように構成したが、本発明は
この構成に限定するものではなく、移動手段として切断
トーチを昇降させる機能を有するポータブル式切断機を
用いても良い。このようなポータブル式切断機としては
ミニマンテスII型（小池酸素工業株式会社製）がある。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
形鋼切断装置では、直交する２片に形成すべき開先角度
が同一である場合、開先角度に応じて旋回軸に取り付け
たトーチ角度設定手段を操作することで切断トーチの傾
斜角度を設定すると共に、旋回軸を 180度旋回させるこ
とで切断トーチを直交する２片に対向させることが出来
る。従って、切断トーチの傾斜角度を維持した状態で該
トーチを移動させることで形鋼に対する開先切断を実施
することが出来る。

【００４６】切断トーチの傾斜角度を設定するに際し、
トーチ角度設定手段による設定と、旋回軸の旋回による
設定と、前記各設定の合成による設定との３方式を選択
することが出来る。特に、切断トーチの傾斜角度をトー
チ角度設定手段と旋回軸の旋回とを合成して設定する場
合には、切断トーチと形鋼表面との干渉を考慮すること
なく切断トーチの傾斜角度の設定範囲を拡大することが
出来る。

【００４７】従って、形鋼を構成する各片に対する開先
角度が異なるような場合であっても、予め切断トーチを
トーチ角度設定手段によって一方の片に対する開先角度
に対応させて傾斜させておき、各片の交差部で旋回軸を
旋回させて切断トーチを他方の片に対する開先角度に対
応させて傾斜させることで、２片を連続して切断すると
共に切断トーチの傾斜角度を連続的に変化させることが
出来る。このため、２片の交差部に形成される切断面の
品質を向上させ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】形鋼切断装置の全体構成を説明する図である。

【図２】旋回軸，トーチ角度設定手段及び切断トーチを
含むトーチブロックの構成を説明する模式図である。

【図３】トーチブロックの他の例を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 形鋼切断装置 Ｂ
トーチブロック １ レール ２
走行台車 ２ａ 走行サドル ２ｂ
クロスガーダー ２ｃ 横行レール ３
走行モーター ４ 横行キャリッジ ５
横行モーター ６ 昇降モーター ７
ＮＣ装置 ８ 昇降軸 ９
ケーシング 10 旋回モーター 11
旋回軸 12 トーチ角度設定手段 12ａ，12ｂ
リンク 12ｃ 角度設定モーター 12ｄ
ガイドレール 12ｅ ラック 12ｆ
ピニオン 13 トーチホルダー 14
切断トーチ 15 形鋼 15ａ
フランジ 15ｂ ウエブ 15ｃ
交差部 16 切断定盤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも直交して接続する２片を有す
   る形鋼の前記各片を切断する形鋼切断装置であって、前
   記片の垂直方向に対し45度傾斜して配置された旋回軸
   と、前記旋回軸を旋回させる旋回手段と、前記旋回軸の
   一方の端部に取り付けられ切断トーチの角度を一面内で
   変化させるトーチ角度設定手段と、前記旋回軸を形鋼を
   構成する片に沿って移動させる移動手段とを有すること
   を特徴とした形鋼切断装置。
2. 【請求項２】 前記移動手段が、旋回軸を形鋼の長手方
   向に移動させる走行部と、略水平方向に配置された一方
   の片を横断する方向に移動させる横行部と、略垂直方向
   に配置された他方の片を横断する方向に移動させる昇降
   部と、前記走行部，横行部及び昇降部の駆動を制御する
   移動制御部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記載の形鋼切断装置。