JPH11277226A - 円弧切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切断速度を直接的に設定し、また、設定され
た切断速度に応じてモータの回転数を容易に調節する。 【解決手段】 熱源を用いて被切断材２を切断する切断
トーチ４を、回転駆動源８の回転駆動により被切断材２
の加工平面に沿って旋回軸線１０周りに旋回させる。切
断トーチ４の旋回軸線１０周りの旋回速度を設定する旋
回速度設定部２２と、切断トーチ４の旋回軸線１０周り
の旋回半径を検出する旋回半径検出部２７と、設定され
た切断トーチ４の旋回速度および検出された切断トーチ
４の旋回半径に基づいて回転駆動源８の回転出力を調整
する回転出力調整部２８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切断トーチが旋回
軸線周りに旋回して、被切断材を円弧形状に切断する円
弧切断機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板等の被切断材の切断には、
プラズマ、ガス炎、レーザ等の熱源を利用する切断機が
多く用いられている。この種の切断機は、上記熱源の熱
エネルギーを被切断材に向けて放射するトーチを、所望
の形状に倣って移動させることにより被切断材を切断す
るものである。

【０００３】そして、上記の所望形状が円弧形状の場合
には、上記トーチを旋回軸周りに旋回させながら切断を
行う円弧切断機が使用されている。図３に、従来技術に
よる円弧切断機の一例を示す。この図において、符号１
は、円弧切断機である。円弧切断機１は、被切断材２を
円弧形状にガス切断するものであって、ベース３と切断
トーチ４と旋回機構５とから概略構成されている。

【０００４】ベース３は、平面視半円形状を有し、被切
断材２上に設置される基台６と、該基台６に突設される
と共に、湾曲して被切断材２の加工平面に沿うように延
出するコラム７とから構成されており、コラム７の先端
は、基台６が有する半円形状の略円弧中心の上方に位置
するように設定されている。

【０００５】旋回機構５は、切断トーチ４を鉛直方向に
伸びる旋回軸線１０周りに旋回させるものであって、供
給された電力により回転駆動するモータ（回転駆動源）
８と、該モータ８および切断トーチ４の駆動を操作する
操作部９と、モータ８の駆動により旋回軸線１０周りに
回転する回転部１１と、トーチ支持部１２とから概略構
成されている。操作部９には、モータ８の回転数を調節
する調節ツマミ１３と、モータ８、切断トーチ４の作動
開始、作動停止を切り換えるスイッチ１８が設けられて
いる。

【０００６】回転部１１は、モータ８の回転軸（図示せ
ず）に嵌着して旋回軸線１０周りに回転する嵌着部１４
と、旋回軸線１０に一定間隔をおいて並行配置され、一
端が嵌着部１４の側部に接合する垂直軸部１５と、垂直
軸部１５の他端に接合され、その軸線を旋回軸線１０に
合致させた軸心部１６とから構成されている。軸心部１
６は、先端が被切断材２に当接して、切断トーチ４の旋
回時の旋回支点をなすものである。

【０００７】トーチ支持部１２は、垂直軸部１５の他端
近傍に、該垂直軸部１５に対して水平方向に移動自在、
且つ固定、固定解除自在に取り付けられている。またト
ーチ支持部１２の先端には、切断トーチ４がノズル１７
を下方に向けて鉛直方向に支持されている。切断トーチ
４は、先端に設けられたノズル１７から被切断材２に対
して予熱用の火炎および切断酸素を噴出することによ
り、被切断材２を切断するものである。

【０００８】上記の構成の円弧切断機１により被切断材
２を円弧形状に切断する手順を説明する。まず、予め、
被切断材２上にケガキ等により、所望の円弧形状の軌跡
およびその円弧中心を描いておく。次に、軸心部１６の
先端が円弧中心に当接するようにベース３の基台６を被
切断材２上に設置する。

【０００９】そして、トーチ支持部１２を垂直軸部１５
に対して水平方向に移動させて、切断トーチ４のノズル
１７が、被切断材２に描かれた円弧形状の軌跡の上方に
位置するように、すなわち、ノズル１７が旋回軸線１０
に対して所望の半径を有するように調整した後に、トー
チ支持部１２を垂直軸部１５に対して固定する。

【００１０】続いて、スイッチ１８を切り換えて、モー
タ８および切断トーチ４を作動させる。これにより、ノ
ズル１７から被切断材２に対して予熱用の火炎および切
断酸素が噴出されると共に、モータ８の回転軸が回転駆
動を開始する。回転軸の回転駆動が、嵌着部１４から垂
直軸部１５に伝達されることにより、軸心部１６および
トーチ支持部１２が旋回軸線１０周りに回転する。ここ
で、回転軸の回転速度は、調節ツマミ１３で設定された
モータ８の回転数に依存している。

【００１１】これにより、切断トーチ４は、軸心部１６
を旋回支点として旋回軸線１０周りに旋回しながらノズ
ル１７から予熱用の火炎および切断酸素を噴出して、被
切断材２を所望の半径を有する円弧形状に切断すること
ができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の円弧切断機には、以下のような問題が存
在する。被切断材２の材質、厚さ等によっては、切断ト
ーチ４の切断速度、すなわち旋回速度を予め設定した状
態で切断する必要がある。ところが、この切断速度は、
モータ８の回転数と切断トーチ４の旋回半径によって決
定されるが、従来の円弧切断機１には、モータ８の回転
数を調節する機能しか備わっておらず、直接的に切断速
度を設定することができなかった。

【００１３】ここで、モータ８の回転数を調節すること
により、間接的に切断速度を設定することは可能である
が、この場合メジャー等により軸心部１６とノズル１７
との距離を計測して旋回半径を求めた後に、旋回半径お
よび切断速度に応じてモータ８の回転数を算出して調節
する必要があり、作業に手間がかかっていた。

【００１４】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、切断速度を直接的に設定することが可能で
あり、また、設定された切断速度に応じてモータの回転
数が容易に調節される円弧切断機を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、以下の構成を採用している。請求項１記
載の円弧切断機は、熱源を用いて被切断材を切断する切
断トーチを、回転駆動源の回転駆動により前記被切断材
の加工平面に沿って旋回軸線周りに旋回させる円弧切断
機であって、前記切断トーチの前記旋回軸線周りの旋回
速度を設定する旋回速度設定部と、前記切断トーチの前
記旋回軸線周りの旋回半径を検出する旋回半径検出部
と、前記設定された切断トーチの旋回速度および前記検
出された切断トーチの旋回半径に基づいて前記回転駆動
源の回転出力を調整する回転出力調整部とを具備するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】従って、本発明の円弧切断機では、旋回速
度設定部において切断トーチの旋回軸線周りの旋回速度
を設定することにより、被切断材を切断する際の切断速
度を設定することができる。また、回転出力調整部が、
旋回速度設定部で設定された切断トーチの旋回速度と、
旋回半径検出部で検出された切断トーチの旋回半径とに
基づいて、回転駆動源の回転出力である回転数を調整す
る。これにより、切断トーチは、この調整された回転数
に応じて被切断材の加工平面に沿って旋回すると共に、
熱源を用いて被切断材を、上記旋回半径を有する円弧形
状に切断する。

【００１７】請求項２記載の円弧切断機は、請求項１記
載の円弧切断機において、前記切断トーチは、前記旋回
軸線と直交する方向に移動自在、且つ該直交する方向に
沿ってラックが設けられたトーチ支持部に支持され、該
トーチ支持部のラックには、回転軸線周りに回転自在、
且つ該回転軸線と前記旋回軸線との距離が一定に保たれ
たピニオンが噛合し、前記旋回半径検出部は、前記ピニ
オンの回転量に基づいて前記切断トーチの旋回半径を検
出する構成とされていることを特徴とするものである。

【００１８】従って、本発明の円弧切断機では、トーチ
支持部を旋回軸線と直交する方向に移動させることによ
り、切断トーチを旋回軸線と直交する方向に移動させ
て、切断トーチの旋回半径を調節することができる。こ
のとき、トーチ支持部の移動距離だけラックも移動し、
このラックに噛合するピニオンもラックの移動距離に応
じて回転軸線周りに回転する。したがって、ピニオンの
回転量を検出することにより、切断トーチの旋回半径を
検出することができる。

【００１９】請求項３記載の円弧切断機は、請求項２記
載の円弧切断機において、前記回転駆動源は、供給され
た電力により回転駆動する構成とされ、前記回転出力調
整部は、前記ピニオンの回転量に応じて前記供給される
電力の電圧を加減する構成とされていることを特徴とす
るものである。

【００２０】従って、本発明の円弧切断機では、例え
ば、切断トーチが旋回軸線に接近して小さい旋回半径で
切断する際には、ピニオンの回転量に応じて回転駆動源
に供給される電力の電圧を増加させることにより、切断
トーチの旋回速度が増加する。逆に、切断トーチが旋回
軸線から離間して大きい旋回半径で切断する際には、ピ
ニオンの回転量に応じて回転駆動源に供給される電力の
電圧を減少させることにより、切断トーチの旋回速度が
減少する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の円弧切断機の実施
の形態を、図１および図２を参照して説明する。これら
の図において、従来例として示した図３と同一の構成要
素には同一符号を付し、その説明を簡略化する。

【００２２】図２において、符号１９は円弧切断機であ
る。円弧切断機１９は、ベース３と切断トーチ４と旋回
機構５とから概略構成されている。ベース３は、被切断
材２上に設置される基台６と該基台６に突設されるコラ
ム７とから構成されている。

【００２３】旋回機構５は、切断トーチ４を鉛直方向に
伸びる旋回軸線１０周りに旋回させるものであって、モ
ータ８と、操作部２０と、モータ８の駆動により旋回軸
線１０周りに回転する回転部１１と、トーチ支持部２１
とから概略構成されている。操作部２０には、切断トー
チ４の切断速度（旋回速度）を設定する切断速度設定部
（旋回速度設定部）２２と、モータ８、切断トーチ４の
作動開始、作動停止を切り換えるスイッチ１８が設けら
れている。切断速度設定部２２は、切断速度を数値入力
する速度入力部２９と、入力値を表示する表示部３０と
から構成されている。

【００２４】図１に示すように、回転部１１は、モータ
８の回転軸に嵌着して旋回軸線１０周りに回転する嵌着
部１４と、旋回軸線１０に一定間隔をおいて並行配置さ
れ、一端が嵌着部１４の側部に接合する垂直軸部１５
と、垂直軸部１５の他端に接合され、その軸線を旋回軸
線１０に合致させた軸心部１６とから構成されている。
この垂直軸部１５には、水平方向の回転軸線周りに回転
自在、且つこの回転軸線と旋回軸線１０との距離が一定
に保たれたピニオン２３が内装されている。軸心部１６
は、先端が被切断材２に当接して、切断トーチ４の旋回
時の旋回支点をなすものである。

【００２５】トーチ支持部２１は、垂直軸部１５の他端
近傍に、旋回軸線１０と直交する方向である水平方向に
移動自在、且つ固定、固定解除自在に取り付けられてお
り、トーチ支持部２１の一端には、切断トーチ４がノズ
ル１７を下方に向けて鉛直方向に支持されている。ま
た、トーチ支持部２１の上面には、切断トーチ４の近傍
から他端に亙って水平方向に沿ってラック２４が形成さ
れており、ラック２４には上記ピニオン２３が噛合して
いる。

【００２６】一方、操作部２０内には、制御部２５が設
けられており、図１に示すように、この制御部２５は、
電圧出力部２６と切断半径検出部（旋回半径検出部）２
７と電圧調整部（回転出力調整部）２８を主体として構
成されている。電圧出力部２６は、直流電力を切断速度
設定部２２で設定された切断速度に応じた電圧で出力す
るものである。

【００２７】切断半径検出部２７は、ピニオン２３の回
転量を介して切断トーチ４の旋回半径を検出するもので
ある。電圧調整部２８は、電圧出力部２６から出力され
た電力の電圧を、ピニオン２３の回転量として検出され
た切断トーチ４の旋回半径に基づいて調整するものであ
り、電圧が調整された電力はモータ８に供給される。

【００２８】上記の構成の円弧切断機１９により被切断
材２を円弧形状に切断する手順を説明する。まず、予
め、被切断材２を切断する際の切断速度Ｖを切断速度設
定部２２の速度入力部２９から入力する。入力値は、表
示部３０に表示される。次に、被切断材２上にケガキ等
により描かれた所望の円弧形状の軌跡およびその円弧中
心の内、軸心部１６の先端が円弧中心に当接するように
ベース３の基台６を被切断材２上に設置する。

【００２９】そして、トーチ支持部２１を垂直軸部１５
に対して水平方向に移動させて、切断トーチ４のノズル
１７が、被切断材２に描かれた円弧形状の軌跡の上方に
位置するように、すなわち、ノズル１７が旋回軸線１０
に対して所望の半径を有するように調整した後に、トー
チ支持部２１を垂直軸部１５に対して固定する。

【００３０】このトーチ支持部２１の移動により、ラッ
ク２４も水平方向に移動する。これに伴って、ピニオン
２３がラック２４の移動量に応じて回転すると共に、切
断半径検出部２７が、ピニオン２３の回転量に換算され
た切断トーチ４の旋回半径Ｌを検出する。なお、切断速
度Ｖの入力と、ベース３の被切断材２上への設置とは、
順序が逆であってもよい。

【００３１】続いて、スイッチ１８を切り換えてモータ
８および切断トーチ４を作動させる。このとき、制御部
２５の電圧出力部２６が、設定された切断速度Ｖに応じ
た電圧で直流電力を出力する。ここで、モータ８の回転
数をＮ（ｒ・ｐ・ｍ）とすると、切断速度Ｖ、旋回半径
Ｌとの間には、次式の関係が成り立つ。 Ｖ＝２π×Ｎ×Ｌ …（１）

【００３２】そして、電圧調整部２８は、式（１）の関
係に基づいてモータ８の回転数を次式で算出すると共
に、算出された回転数Ｎをモータ８が回転出力するよう
に、電圧出力部２６から出力された電力の電圧を調整す
る。 Ｎ＝Ｖ／（２π×Ｌ） …（２） これにより、切断トーチ４の旋回半径Ｌが大きい場合に
は、モータ８の回転数Ｎが同じでも旋回速度が大きくな
ってしまうが、式（２）により回転数Ｎが小さくなるよ
うに調整されて切断速度Ｖが維持される。逆に、旋回半
径Ｌが小さい場合には、モータ８の回転数Ｎが同じでも
旋回速度が小さくなってしまうが、式（２）により回転
数Ｎが大きくなるように調整されて切断速度Ｖが維持さ
れる。

【００３３】そして、切断トーチ４は、ノズル１７から
被切断材２に対して予熱用の火炎および切断酸素が噴出
されると共に、調整されたモータ８の回転数Ｎの回転出
力により、嵌着部１４、垂直軸部１５を介して旋回半径
Ｌ、切断速度Ｖで被切断材２の加工平面に沿って旋回軸
線１０周りに旋回されて、被切断材２を旋回半径Ｌの円
弧形状に切断する。

【００３４】本実施の形態の円弧切断機では、切断速度
設定部２２の速度入力部２９に切断速度Ｖを入力できる
ので、被切断材２の材質、厚さ等に対応して、適切な切
断速度を直接的に設定することができる。また、本実施
の形態の円弧切断機では、トーチ支持部２１を移動させ
ることだけで、切断半径検出部２７が切断トーチ４の旋
回半径Ｌを検出するので、別途メジャー等で旋回半径を
計測する必要がなく、作業に手間がかからない。

【００３５】さらに、本実施の形態の円弧切断機では、
電圧調整部２８が、入力された切断速度Ｖと、検出され
た旋回半径Ｌとに基づいて、モータ８が適切な回転数Ｎ
を回転出力するように電圧を自動的に調整するので、旋
回半径、すなわち切断半径が種々変わっても切断速度Ｖ
の維持が容易に行えると共に、人手による調節作業が不
要になる。

【００３６】なお、上記実施の形態において、ケガキ等
で描かれた円弧形状の軌跡の上方に、切断トーチ４のノ
ズル１７が位置するように調整する構成としたが、これ
に限られることなく、例えば、操作部２０に切断半径表
示部を設け、トーチ支持部２１の移動に伴うピニオン２
３の回転量から検出される切断トーチ４の旋回半径Ｌを
この切断半径表示部に表示するような構成であってもよ
い。

【００３７】また、切断トーチ４が熱源としてガスを用
いて、被切断材２をガス切断する構成としたが、これに
限られることなく、レーザ切断やプラズマ切断にも適用
可能である。一方、切断速度設定部２２に速度入力部２
９、表示部３０を設ける構成としたが、これに限定され
ることなく、ボリューム調節で切断速度を設定するよう
な構成であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る円
弧切断機は、切断トーチの旋回速度を設定する旋回速度
設定部と、切断トーチの旋回半径を検出する旋回半径検
出部と、上記旋回速度および旋回半径に基づいて回転駆
動源の回転出力を調整する回転出力調整部とを具備する
構成となっている。

【００３９】これにより、この円弧切断機では、被切断
材の材質、厚さ等に対応して、適切な切断速度を直接的
に設定することができ、また別途メジャー等で旋回半径
を計測する必要がなく作業効率が向上する。さらに、切
断半径が種々変わっても、切断速度が維持されるよう
に、回転駆動源の回転出力を容易に調節でき、人手によ
る調節作業が不要になるという効果が得られる。

【００４０】請求項２に係る円弧切断機は、切断トーチ
が旋回軸線と直交する方向に沿ったラックを有するトー
チ支持部に支持され、このラックに、回転軸線と旋回軸
線とが一定距離に保たれたピニオンが噛合し、旋回半径
検出部がピニオンの回転量に基づいて切断トーチの旋回
半径を検出する構成となっている。これにより、この円
弧切断機では、旋回半径検出部がピニオンの回転量に基
づいて切断トーチの旋回半径を検出するので、別途メジ
ャー等で旋回半径を計測する必要がなく作業効率が向上
するという効果が得られる。

【００４１】請求項３に係る円弧切断機は、回転出力調
整部がピニオンの回転量に応じて回転駆動源に供給され
る電力の電圧を加減する構成となっている。これによ
り、この円弧切断機では、旋回半径、すなわち切断半径
が種々変わっても、切断速度が維持されるように、回転
駆動源の回転出力を容易に調節でき、人手による調節作
業が不要になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、切断
速度設定部、切断半径検出部、電圧調整部が設けられた
円弧切断機の概略構成図である。

【図２】 同円弧切断機の外観斜視図である。

【図３】 従来技術による円弧切断機の一例を示す外観
斜視図である。

【符号の説明】

２ 被切断材 ４ 切断トーチ ８ モータ（回転駆動源） １０ 旋回軸線 １９ 円弧切断機 ２１ トーチ支持部 ２２ 切断速度設定部（旋回速度設定部） ２３ ピニオン ２４ ラック ２７ 切断半径検出部（旋回半径検出部） ２８ 電圧調整部（回転出力調整部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源を用いて被切断材（２）を切断する
   切断トーチ（４）を、回転駆動源（８）の回転駆動によ
   り前記被切断材の加工平面に沿って旋回軸線（１０）周
   りに旋回させる円弧切断機（１９）であって、 前記切断トーチの前記旋回軸線周りの旋回速度を設定す
   る旋回速度設定部（２２）と、 前記切断トーチの前記旋回軸線周りの旋回半径を検出す
   る旋回半径検出部（２７）と、 前記設定された切断トーチの旋回速度および前記検出さ
   れた切断トーチの旋回半径に基づいて前記回転駆動源の
   回転出力を調整する回転出力調整部（２８）とを具備す
   ることを特徴とする円弧切断機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の円弧切断機において、 前記切断トーチは、前記旋回軸線と直交する方向に移動
   自在、且つ該直交する方向に沿ってラック（２４）が設
   けられたトーチ支持部（２１）に支持され、 該トーチ支持部のラックには、回転軸線周りに回転自
   在、且つ該回転軸線と前記旋回軸線との距離が一定に保
   たれたピニオン（２３）が噛合し、 前記旋回半径検出部は、前記ピニオンの回転量に基づい
   て前記切断トーチの旋回半径を検出する構成とされてい
   ることを特徴とする円弧切断機。
3. 【請求項３】 請求項２記載の円弧切断機において、 前記回転駆動源は、供給された電力により回転駆動する
   構成とされ、 前記回転出力調整部は、前記ピニオンの回転量に応じて
   前記供給される電力の電圧を加減する構成とされている
   ことを特徴とする円弧切断機。