JPH0146229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はガス切断機を用いて山形鋼の開先を形
成する方法に関する。

「従来の技術」 ガス切断機を用いて山形鋼を切断する方法とし
て例えば第３図に示す方法が存在する。（特開昭
58−187261号） その切断方法を簡単に説明すると、山形鋼１自
由端（切断開始点Ｓ１）より隅肉部１ａの内径Ｐ
の始点Ｐ１に達するまでの水平辺１ｂを、山形鋼
１外表面から火口２までの距離が一定間隔を保持
させたまま火口２を平行移動させながら切断した
後、前記内径Ｐの始点Ｐ１より終点Ｐ３にまで達
する間を、火口２の先端位置を山形鋼１外表面か
ら等距離状態を保持させたまま山形鋼１の二辺１
ｂ，１ｃによつて囲まれた内側に位置する任意点
Ｑを中央として火口２を施回移動させながら切断
し、更に前記内径Ｐ終点Ｐ３より垂直辺１ｃ終端
Ｓ２までを、前記と同様に山形鋼１外表面から火
口２までの距離を一定間隔を保持させたまま火口
２を平行移動させて切断を行なうものである。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながらこのように火口２を施回させなが
ら切断する方法は、山形鋼１の直角切断には適す
るが、火口２を傾斜させて開先形成を行うと隅肉
部が二重あぶりの状態になり、良好な開先形成を
行うことが出来ない。

一方、第４図に示すように火口２の傾斜角度
R₁，R₂をいずれも変化させることなくそのまま
の状態で、山形鋼１外表面から火口２までの距離
を一定間隔を保持させたまま該外表面に沿つて火
口２をＸ−Ｙ軸方向に移動させて切断を行つた場
合でも、下記式に示すようにその垂直辺１ｃと水
平辺１ｂで90度角度変向する為に、両者のベベル
角度Ｒ（ワーク垂直線から開先面までの角度で、
開先角度の1/2になる）が変化してしまい、やは
り開先形成が不可能である。

即ち、山形鋼１のｂ横断面縦軸（以下Ｙ軸とい
う）に対する火口２傾斜角度をR₁、山形鋼１の
縦断面横軸方向（開先形成方向、以下Ｚ軸とい
う）に対する火口２傾斜角度をR₂とすると（第
１図参照）、ベベル角度Ｒは下記(1)式により決定
されるが、 tan Ｒ＝cos R₁／tan R₂ …(1) 水平辺１ｂ側と垂直辺１ｃ側では基準面たるワ
ーク面が90゜変向している為に、下記1x、1y式に
示すように、両者のベベル角度Ｒが変化してしま
う。

tan Rx＝cos R₁／tan R₂ …（1x） tan Ry＝cos（90−R₁）／tan R₂ …（1y） Rx：水平辺１ｂ側のベベル角度 Ry：垂直辺１ｃ側のベベル角度 而も、このようにＸ−Ｙ軸に沿つて火口２を移
動させながら切断を行うと、該火口２が縦断面側
（開先形成方向）に傾斜しており、且つ隅肉部１
ａの肉厚が両辺１ｂ，１ｃの肉厚より大である為
に、形成された開先の下端線Kuが第５図に示す
ように隅肉部１ａにおいて弧状のふくらみが生
じ、二次修正加工をしなければ突き合わせ溶接が
不可能になるという問題が生ずる。

更に不等厚山形鋼１の場合は、水平辺１ｂと垂
直辺１ｃの肉厚の差異の故に開先下端線Kuも平
行な位置ずれが生じてしまう。

本発明の技術的課題はかかる従来技術の欠点に
鑑み、ベベル角度Ｒが一定にして且つ開先下端線
Kuを一直線状に形成することのできる、山形鋼
１の開先形成方法を提供することにある。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、第
１発明において、下記２つの手段からなる開先形
成方法を提案する。

即ち第１図に基づいて不等厚山形鋼による開先
形成方法を例示的に説明するに、 火口２の傾斜角度をいずれも変化させることな
くそのままの状態で開先形成を行う方法におい
て、先ず第１の技術手段として、ベベル角度Ｒを
一定に保つ為に、山形鋼１切断方向の縦軸（Ｙ
軸）に対する火口傾斜角度R₂を山形鋼１両辺１
ｂ，１ｃによつて形成される隅肉部１ａ内角Ｓの
１／２（前記内角Ｓが90゜の場合は45゜）に設定する
共に、該火口を更に縦断面方向（開先形成方向）
に所定角度R₂倒して火口傾斜角度を形成する。

この結果、前記（1x）、（1y）式におけるベベ
ル角度Rx，Ry、がいずれも同一角度になり、ベ
ベル角度Ｒを一定に保つことが出来る。

尚、前述した通り、火口２を隅肉部１ａ内角Ｓ
の1/2角度だけ傾斜させている為に垂直辺１ｃ又
は水平辺１ｂのいずれか一方で逆向き切断とな
り、この為垂直辺１ｃ（水平辺１ｂ）側の切断速
度を水平辺１ｂ（垂直辺１ｃ）の切断速度に比し
て遅速（例えば前記角度を45゜に設定した場合は
１／２に遅速する。）することにより、より平滑な切
断面を得ることが出来る。

更にベベル角度の精度を特に要求しない個所で
は前記隅肉部１ａ内角Ｓの1/2は完全なる1/2では
なく±数゜範囲の誤差があつても実用上特に問題
にならない。

次に第２の手段として山形鋼１の隅肉部１ａ内
径Ｐの始点Ｐ１、頂点Ｐ２、及び終点Ｐ３と対応
する外表面の縦断方向（Ｚ軸）に、夫々切断軌跡
Ksの変位点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を形成し、該変位
点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の位置を、Ｘ−Ｙ軸面と平行
な山形鋼１側線Ku′（開先下端線Kuと対応する外
表面上の線）より前記各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にお
ける山形鋼１肉厚と対応する長さだけＺ軸方向に
夫々所定量だけ変位させた位置に形成し、切断軌
跡Ksをかかる変位点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に沿つて
形成することにより、第２図に示すような開先面
３が形成され、開先下端線Kuをほぼ一直線状に
形成することが可能となる。

即ち本技術手段によれば、例えば山形鋼１切断
（切断開始点Ｓ１）より隅肉部１ａ内径Ｐの始点
変位点Ｋ１までを外表面に沿つてＸ軸方向にと平
行に移動させ、次に該内径Ｐの始点Ｐ１変位点Ｋ
１より頂点Ｐ２変位点Ｋ２までを直線状に後退さ
せさせた後、内径Ｐの終点Ｐ３変位点Ｋ３にまで
達する間を直線状に前進させ、更に前記前記内径
Ｐ終点Ｐ３より垂直辺終端Ｓ２までを外表面に沿
つてＹ軸方向に平行に移動させて切断を行なうも
のである。勿論前記切断軌跡Ksは垂直辺終端Ｓ
２から出発させてもよい。（実施例参照） 尚、前記始点Ｐ１から頂点Ｐ２を通り、終点Ｐ
３までの各変位点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を通る切断軌
跡Ksは直線状に形成してもよく又精度よくする
為に曲線状に形成してもよい。

そして前記内径Ｐの頂点Ｐ２とは、外表面の頂
角１Ｄより火口２傾斜角度R₂に沿つて下した傾
斜線Ｃと内径Ｐとの交点を指し、その肉厚とは該
交点より水平辺１ｂ又は垂直辺１ｃ外表面までの
距離を指す。そしてこの肉厚は実測（シミレーシ
ヨン）によつても、計算によつても簡単にもとめ
られる。

そして前記各点における肉厚を求めた後、各変
位点における変位量は下記式により決定される。

即ち、Ｘ−Ｙ軸と平行に形成した山形鋼１下側
線Ku′の内径Ｐ始点Ｐ１、頂点Ｐ２、及び終点Ｐ
３からの垂線と外表面との交点をＫ１′，Ｋ２′，
Ｋ３′とすると、該交点Ｋ１′，Ｋ２′，Ｋ３′より
変位点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３までの距離は夫々、 K1′−K1＝t1／tan Ｒ K2′−K2＝t2／tan Ｒ K3′−K3＝t3／tan Ｒ として算出される。

「実施例」 以下、第６Ａ図及至第９図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。ただし
この実施例に記載されている構成部品の寸法、材
質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載
がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第８図において、１０は山形鋼１該表面に直接
戴置固定する為の基台で、下面がＬ字形状をな
し、マグネツト１１により山形鋼１該表面に直接
固定されるように構成されている。

基台１０水平面上には、ラツク１２と走行レー
ル１３とが水平（Ｘ軸）方向に平行に配設され、
該ラツク１２及び走行レール１３を制御箱１４に
取付けたピニオン１５及びガイドローラ１６と噛
合又は嵌合させ、ピニオン１５に連結された駆動
モータ（図示せず）により制御箱１４を走行レー
ル１３に沿つてＸ軸方向に走行可能に構成してい
る。

又基台１０は前側側方には、上端が矩形状に折
曲したカム部材３０を、又前端には制御箱１４の
停止位置を規制するストツパー２９を立設してい
る。尚、カム部材３０の構成は後記詳説する。

制御箱１４は、山形鋼１垂直辺１ｃ側の前面
に、駆動モータ（図示せず）と連結した他のピニ
オン１７及びガイドローラ１８を取り付け、支持
板２０側に固定されたラツク１９ａを前記ピニオ
ン１７に噛合させ、ラツク１９ａと固定された支
持板１９を介して支持板２０が垂直方向（Ｙ軸）
に移動可能に構成されている。又制御箱１４の前
面側方には一対のリミツトスイツチ２１，２２が
上下に配設されており、対応する支持板２０側壁
面に配設された作動片２３により前記リミツトス
イツチ２１，２２を作動させ、支持板２０移動方
向の位置規制を行わしめるよう構成されている。

即ち下側リミツトスイツチ２２はその作動によ
り支持板２０の垂直移動開始位置（切断開始位
置）の位置規制、又上側リミツトスイツチ２１は
その作動により支持板２０の垂直移動停止ととも
に制御箱１４の水平移動開始位置の位置規制を行
うよう制御されている。

支持板２０は、前面に上下に所定間隔隔ててガ
イドローラ２４を配設すると共に、カム部材３０
と反対側の側壁面に、前方に延在する位置規制板
２５を配設し、更に前記ガイドローラ２４間に、
山形鋼１縦断面方向に水平に（Ｚ軸方向）進退可
能な摺動板２６が取り付けられている。

一方支持板２０の上端の一部には前方に延在す
る舌片２７が形成され、その先端に螺合させた固
定螺子２８により、前記摺動板２６を任意の所定
位置で固定可能に構成している。

摺動板２６はカム部材３０側に倣い部材３１
を、又その反対側にピン軸３２を夫々水平方向に
突出させて固定すると共に、該摺動板２６の前面
には軸受３３が配設されている。

倣い部材３１は、その自由端側をコの字状に形
成し、前記カム部材３０側方を迂回しながらその
先端内側に形成した倣い面３４を、カム部材３０
外側に形成したカム面３５に当接させて配置し、
そしてその倣い面３４にストロークベアリングを
取り付けることにより、倣い動作の正確化と容易
化を図つている。

一方、ピン軸３２は位置規制板２５の貫通孔２
５ａ内を貫挿し、その外側に介装させたコイルバ
ネ３６により矢印ZA方向に弾性力が付勢される
よう構成している。

この結果、後記するように制御箱１４がＸ軸方
向に移動し、摺動板２６が倣い部材３１とカム部
材３０による位置規制が解除された状態において
は、摺動板２６が前記位置規制板２５に当接し、
Ｘ軸方向移動の際の位置規制を行なうことにな
る。尚、摺動板２６と対応する位置規制板２５側
には調整螺子３７が取り付けられており、該調整
螺子３７により摺動板２６の位置決め装置の微調
整を可能ならしめる。

即ち、繰り返して説明するに、制御箱１４がＸ
軸方向に移動する前、即ち倣い部材３１がカム面
３５に当接している状態においては前記摺動板２
６はピン軸３２を介して位置規制板２５方向に弾
性的に引張されている為に、摺動板２６のＺ軸方
向の進退位置はカム面３５によつて位置規制さ
れ、そして、制御箱１４がＸ軸方向に移動し、摺
動板２６が倣い部材３１を介してカム面３５に沿
つて後退し、摺動板２６が位置規制板２５又は調
整螺子３７先端に当接すると、摺動板２６は位置
規制板２５又は調整螺子３７により位置規制され
た状態で走行レール１３に沿つてＸ軸方向に移動
する。

従つて該カム面３５の形状と位置規制板２５又
は調整螺子３７先端位置を夫々所定形状（位置）
に設定することにより摺動板２６、即ち該摺動板
２６に連結された後記吹管４２が所定の切断軌跡
KSに沿つて移動し、好ましい開先形成を行うこ
とが出来る。このカム面３５形状及び位置規制板
２５等の設定位置については後述する。

元に戻り、軸受３３には吹管保持部材４０及び
保持板４１を介して吹管４２を所定位置に保持す
る水平軸４３がＺ軸方向に摺動可能に保持されて
おり、該水平軸４３に形成されたラツク４４と噛
合するピニオン４６をつまみ４５を介して回転さ
せることにより、前記水平軸４３を任意の位置に
摺動且つ固定することができる。

水平軸４３先端には、保持板４１を介して吹管
保持部材４０が連結されており、該保持部材４０
は吹管４２を挟持固定すると共に、Ｚ軸とＸ軸方
向に回転可能に構成され、前記吹管４２の角度変
位を可能なさしめている。

さて最後にカム面３５の形状を詳細に説明する
に、カム面３５は前述した通り摺動板２６のＺ軸
方向に進退位置を規制し、該摺動板２６と共に追
従する吹管４２の切断軌跡Ksを決定する。

従つてカム面３５の形状は第１図に示す山形鋼
１の切断軌跡Ksと同一に設定されている。

即ちカム面３５の垂直面３５ａ−３６ｂにおい
て、山形鋼１垂直辺１ｃの切断開始点と対応する
位置Ｎ１（下側リミツトスイツチ２２の作動位
置）から隅肉部内径Ｐの変位点Ｋ３と対応する位
置Ｎ２まで３５ａを垂直に、次に変位点Ｋ２と対
応する位置Ｎ３（上側リミツトスイツチ２１の作
動位置）まで３５ｂを直線状に矢印ZB方向に傾
斜させ、次に該垂直面３５ａ−３５ｂと連続して
形成される水平面３５ｂ−３５ｃにおいて、内径
Ｐの変位点Ｋ１と対応する位置Ｎ４までを直線状
に矢印ZA方向に傾斜させて山形鋼１の切断軌跡
Ksと同一に設定している。

そして前記内径Ｐの変位点Ｋ１と対応する位置
Ｎ４において摺動板２６が位置規制板２５又は調
整螺子３７先端に当接するよう調整螺子３７の位
置決めを行う。

次にかかる実施例にもとづく、山形鋼１の開先
形成方法を説明する。

先ずベベル角度Ｒを25゜に設定する為に、吹管
４２をＸ−Ｙ軸面に沿つてＹ軸（垂直軸）から
45゜、又Ｙ−Ｚ軸面に沿つてＹ軸（垂直軸）から
18゜夫々角度変位させた後、支持板２０を下側リ
ミツトスイツチ２２の作動位置（切断開始位置）
まで下降させる。

次に倣い部材３１をカム面３５に当接させたま
ま水平軸４３をＺ軸方向に移動させて吹管４２を
所定位置、即ち吹管４２軸線延長線との山形鋼１
垂直辺１ｃ外表面との交点が垂直辺１ｃの切断軌
跡KS上に位置するよう位置決めを行う。

かかる段取終了後、切断開始操作を行うことに
より吹管４２が所定の傾斜角度、R₂傾斜したま
ま、支持板２０が垂直に上昇し、該支持板２０に
追従している摺動板２６がカム面３５垂直面３５
ａ−３５ｂに沿つて変位点Ｋ３と対応する位置Ｎ
２までは垂直線上に、又変位点Ｋ２と対応する位
置Ｎ３までは矢印ZB方向に直線状に後退しなが
ら上昇し、摺動板２６と連結している吹管４２が
第１図に示す山形鋼１垂直辺１ｃの切断軌跡Ks
（Ｓ２−Ｋ２）に沿つて切断を行う。

そして前記変位点Ｋ２と対応する位置Ｎ３にお
いて支持板２０側壁面に配設された作動片２３に
より上側リミツトスイツチ２１が作動し、支持板
２０のＹ軸方向の垂直移動を停止させ、と同時に
制御箱１４のＸ軸方向の水平移動を開始させる。

これにより前記摺動板２６は水平方向に移動し
ながら、カム面３５水平面３５ｂ−３５ｃの形状
に沿つて矢印Ａ方向に直線状に進み、そして前記
変位点Ｋ１と対応する位置Ｎ４において摺動板２
６が位置規制板２５又は調整螺子３７先端に当接
し、そのままの状態でＸ軸上を走行レール１３に
沿つて移動し、吹管４２の切断軌跡Ksが第１図
に示す山形鋼１水平辺１ｃの切断軌跡Ks（Ｋ２−
Ｓ１）に沿つて切断を行う。

そして切断終了後、制御箱１４の水平移動は走
行レール１３の他端に取り付けられたリミツトス
イツチドグ４７により停止される。

尚、本実施例においては一方支持板２０の上端
の舌片２７条に螺合させた固定螺子２８により、
前記摺動板２６を任意の所定位置で固定可能に構
成している為に、該固定螺子２８により摺動板２
６を固定することにより前記開先形成以外の山形
鋼の垂直切断も可能である。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、従来山形鋼
の開先形成は半自動切断機と手動吹管の組み合わ
せで切断し、サンダー等の擦り合わせにより仕上
げ加工していたものを、自動的に一工程で開先形
成が行うことが出来るようにした為、その実用的
効果は極めて大であり、始めて山形鋼開先形成の
自動化及びNC化への道を開くことが出来る等、
その実用価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２Ｃ図は本発明に係る開先形成方
法を説明する説明図で第１図はその斜視図、第２
Ａ図は展開図、第２Ｂ図は垂直断面図、第２Ｃ図
は各変位点距離を求めるグラフ図である。第３図
は従来技術の開先形成方法を示す説明図、第４図
乃至第５図は他の従来技術を示す説明図で、第４
図は斜視図、第５図は展開図である。第６Ａ乃至
第９図は本発明の実施例で、第６Ａ図は平面図、
第６Ｂ図はその要部拡大図、第７図は右側面図、
第８図は正面図、第９図はカム部材の構成を示す
斜視図である。 １：山形鋼、２：火口、１ａ：隅肉部、Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３：変位点、Ks：切断軌跡、１２，１
９，１９ａ：移動手段、３０−３４：進退手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 山形鋼に対する火口の傾斜角度を固定した状
   態で、山形鋼外表面から火口までの距離を一定間
   隔を保持させたまま該山形鋼外表面に沿つて火口
   を移動させて開先形成を行う方法において、火口
   を山形鋼両辺によつて形成される隅肉部内角の1/
   ２に傾斜させると共に、該火口を更に縦断面方向
   （開先形成方向）に所定角度倒し、これらの火口
   の傾斜角度を固定したまま山形鋼外表面に沿つ
   て、山形鋼の隅肉部内径の始点、頂点、及び終点
   と対応する外表面上に、該各点における山形鋼肉
   厚と対応する長さだけ縦断面方向に夫々所定量だ
   け変位させた位置に形成した変位点を結んで形成
   した切断軌跡に基づいて火口を移動し、開先形成
   を行うようにした山形鋼の開先形成方法。