JPH07108373A - 切断用トーチ支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断精度が高く、トーチの操作性に優れ、し
かも切断プログラムの作製が容易な切断用トーチ支持装
置の提供を目的としている。 【構成】 シャフト６を回動自在に支持するアーム１
と、一端側がシャフト６に固定され、シャフト６と軸線
の平行なシャフト１１を他端側に回動自在に支持するア
ーム２と、一端側がシャフト１１の一端側に固定され、
他端側にアーム２と軸線の平行なシャフト１４を回動自
在を支持するアーム３と、シャフト１４の一端側に連結
されトーチ４を支持するトーチホルダー６と、アーム２
のアーム１に対する回動を向きが反対で等回動量のアー
ム３のアーム２に対する回動に変換する伝動手段１８
と、アーム３のアーム２に対する回動を、向きが反対で
等回動量のトーチホルダ１６のアーム３に対する回動に
変換する伝動手段２０と、アーム２、３の回動に伴う曲
応力度を軽減する負荷軽減手段Ｔとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス溶断、プラズマ溶
断などによって、形鋼の端部を切断する際に用いられる
切断用トーチを支持し、該トーチを所望角度傾斜させる
ことができる切断用トーチ支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウェブとフランジを有するアング
ル材等の条鋼を切断する切断装置としては、図６および
図７に示すものが知られている。

【０００３】図６に示す切断装置Ｂは、正面視して門型
の装置本体４０の水平部４０ａおよび脚部４０ｂのそれ
ぞれに、アングル材４１のウェブ４１ａ、フランジ４１
ｂの面に沿って移動自在に設けられた２機の切断トーチ
ブロック４２、４３が搭載され、これらの切断トーチブ
ロック４２、４３において、トーチ４２ａ、４３ａが、
アングル材４１のウェブ４１ａおよびフランジ４１ｂ面
に対して垂直方向に移動自在とするとともに、これらウ
ェブ４１ａ、フランジ４１ｂ面に沿って回動自在、かつ
トーチ４２ａ、４３ａの軸芯とウェブ４１ａ、フランジ
４１ｂ面の交わる点を中心として回動自在となるように
構成されている。

【０００４】そして、この構成において、図８に示すよ
うにアングル材４１の角部を境としてトーチ４２ａ、４
２ｂでそれぞれアングル材４１のウェブ４１ａおよびフ
ランジ４１ｂを切断するものである。

【０００５】一方、図７に示す切断装置Ｃは、正面視し
て門型の装置本体４４の水平部４４ａの下面に鉛直軸回
りに回動自在の基部４５が取付けられるとともに、この
基部４５に、３本のロッド４６、４７、４８（このうち
ロッド４７、４８は自身の軸回りに回動可能）が互いに
ピン結合されてなる多関節のアーム４９が水平軸回りに
回動自在に連結され、このアーム４９の先端にトーチ５
０を支持するホルダー５１が固定された構成とされてお
り、これら基部４５、およびロッド４６、４７、４８を
制御して、トーチ２０をアングル材４１のウェブ４１ａ
およびフランジ４１ｂの表面に沿って移動させることに
より当該アングル材４１を切断するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各切断装置には次のような課題が存在した。すなわ
ち、図６に示した切断装置Ｂでは、２機の切断トーチブ
ロック４２、４３を用いてウェブ４１ａ、とフラン４１
ｂを別々に切断するので、ウェブ４１ａとフランジ４１
ｂの切断面がずれてしまい、段差が生じるなど切断精度
が低かった。また、２機の切断トーチブロック４２、４
３を搭載しているので、その制御が複雑となるほか、装
置全体が大掛かりとなる欠点を有していた。

【０００７】一方、図７に示した切断装置Ｃは、トーチ
５０の角度を変化させる場合には、アーム４９の回動軸
を全て回動させなければならないため、トーチ５０を支
持するトーチホルダー５１の振動が大きくならざるを得
ず、切断精度が悪かった。また、基部４５、アーム４９
を制御して切断を行う切断プログラムの作製方法が、テ
ィーチング方式なので、その作製に手間がかかってい
た。

【０００８】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、高い切断精度を有するとともに、トーチ回りの簡
素化を図ることができ、しかも操作性に優れ、かつ切断
プログラムを容易に作製することができる切断用トーチ
支持装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る切断用トー
チ支持装置は、一端側が回転駆動源に接続された第１シ
ャフトを回動自在に支持する第１アームと、一端が前記
第１シャフトの他端側に固定されるとともに、他端側に
前記第１シャフトと軸線を平行にする第２シャフトが回
動自在に支持された第２アームと、一端側が前記第２シ
ャフトの一端側に固定されるとともに、他端側に前記第
２アームと軸線を平行にする第３シャフトが回動自在に
支持された第３アームと、前記第３シャフトの一端側に
連結されるとともに、切断用トーチが装着されるトーチ
ホルダーと、前記第２アームの前記第１アームに対する
回動運動を、向きが正反対で回動量の等しい、前記第３
アームの前記第２アームに対する回動運動に変換する第
１伝動手段と、前記第３アームの前記第２アームに対す
る回動運動を、向きが正反対で回動量の等しい、前記ト
ーチホルダの前記第３アームに対する回動運動に変換す
る第２伝動手段と、前記第２、第３アームの回動に伴う
曲げ応力度を軽減する負荷軽減手段とを備えていること
を特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明にかかる切断用トーチ支持装置では、第
１シャフトを所定角度回転させると、この第１シャフト
とともに第２アームが回動し、該第２アームの回動によ
って、前記第１伝動手段を介して第２シャフトが前記第
１シャフトと正反対の方向でかつ第１シャフトと同一角
度分回転する。第３アームは、この第２シャフトと一体
となって回動し、このとき第２伝動手段を介して第３シ
ャフトが第２シャフトと正反対の方向でかつ第２シャフ
トと同一角度分回動する。これによって、トーチホルダ
ーが回動し、トーチが第１シャフトと同一の方向にかつ
同一角度分回動して傾斜せしめられる。また、第２、第
３アームの回動に伴って増大する曲げ応力度が、前記前
記負荷軽減手段によって軽減される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１および図２は、本発明に係る切断
用トーチ支持装置の一実施例を示すものであり、図３お
よび図４は、本実施例に係るトーチ支持装置を搭載した
切断機の構成を示すものである。これらの図において符
号Ｓはトーチ支持装置（以下、「支持装置」という）、
Ａは切断機、２１は切断機本体、２２は切断機本体２１
に水平移動自在に搭載されたキャリッジ、２３は切断機
本体２１の移動用レールを示している。

【００１２】図１および図２に示すように、支持装置Ｓ
は後述する切断機Ａのキャリッジ２２（図３参照）に上
下動自在に支持された主アームＭと、この主アームＭの
下端部に主アームＭの軸回りに回動自在に連結された第
１アーム１と、この第１アーム１に水平軸回りに回動自
在に支持された第２アーム２と、第２アーム２に水平軸
回りに回動自在に支持された第３アーム３とから構成さ
れており、この第３アーム３に水平軸回りに回動自在に
トーチ４が支持されている。

【００１３】第１アーム１の上部側には、出力軸５ａを
水平に位置させ駆動モーター５が装着固定され、その下
端側には、出力軸５ａと軸線を平行に位置させた第１シ
ャフト６がベアリング６ａを介して回転自在に支持され
ている。駆動モーター５の出力軸５ａの先端部および第
１シャフト６の後端部には、これら出力軸５ａおよび第
１シャフト６とともに回転するプーリー７、８がそれぞ
れ固定されており、これらプーリー７、８間には無端状
のタイミングベルト９が卷回されている。

【００１４】第１シャフト６には、その長さ方向中間部
に前記プーリ８と軸芯を等しくし、かつ第１アーム１に
固定される固定プーリー１０が挿通して配置されるとと
もに、その前端部に前記第２アーム２の一端側が固定し
て連結されている。

【００１５】第２アーム２の他端側には、前記第１シャ
フト６と軸線を平行にする第２シャフト１１がベアリン
グ１１ａを介して回転自在に支持されている。また、第
２アーム２の長さ方向中間部には、第１シャフト６と軸
線を平行にするテンションプーリー２ａ（図２参照）が
回動自在に支持されている。

【００１６】第２シャフト１１の後端部および先端部に
は、プーリー１２および第３アーム３の一端側がこの第
２シャフト１１とともに回転するようにそれぞれ固定し
て連結されている。また、第２シャフト１１の長さ方向
中間部には、第３アーム３に固定される固定プーリー１
３が挿通して配設されている。

【００１７】前記第３アーム３の他端側には、第２シャ
フト１１と軸線を平行にする第３シャフト１４がベアリ
ング（図示せず）を介して回転自在に支持され、また、
その長さ方向中間部には、第３シャフト１４と軸線を平
行にするテンションプーリ３ａが回転自在に支持されて
いる。

【００１８】前記第３シャフト１４の長さ方向中間部お
よび前端部には、プーリー１５およびトーチホルダー１
６がこの第３シャフト１４とともに回転するようにそれ
ぞれ固定されている。さらに、トーチホルダー１６に
は、挿通孔１６ａが形成されており、この挿通孔１６ａ
内には、その軸芯が常に主アームＭの軸芯を含む平面内
に位置するように設定されて前記トーチ４が装着されて
いる。

【００１９】前記固定プーリー１０およびプーリー１２
は、その直径およびモジュールが同一に設定されてお
り、また、これら固定プーリー１０、プーリー１２およ
びテンションプーリー２ａ間には、無端状のタイミング
ベルト１７が卷回されている。なお、これら固定プーリ
ー１０、プーリー１２、テンションプーリー２ａ、およ
びタイミンングベルト１７は第１伝動手段１８を構成し
ている。

【００２０】また、前記固定プーリー１３およびプーリ
ー１５は、その直径およびモジュールが同一に設定され
ており、これら固定プーリー１３、プーリー１５および
テンションプーリー３ａとの間には、無端状のタイミン
グベルト１９が卷回されている。なお、これら固定プー
リー１３、プーリー１５、テンションプーリ３ａおよび
タイミングベルト１９は第２伝動手段２０を構成してい
る。

【００２１】ここで、前記タイミングベルト１７、１９
は、支持装置Ｓを正面視したときに、トーチ４の軸線を
第１アーム１の中心線に平行にした状態（以下、「基準
状態」という）において、同じく正面視したときに、上
記第２アーム２および第３アーム３の中心線が全て第１
アーム１の中心線と一致する状態となるように卷回され
ている。

【００２２】さらに、主アームＭの下端部と第３アーム
３の上端部との間には、弦巻ばね（負荷軽減手段）Ｔが
張設されており、この弦巻ばねＴは、基準状態において
支持装置Ｓを正面視したときに、第１、第３アーム１、
３の中心線とその軸線が一致するように配置されてい
る。

【００２３】次に、上記構成の支持装置Ｓの作用につい
て、図１および図２を参照しながら説明する。まず、上
記支持装置Ｓを用いる場合には、第１アーム１をワーク
Ｗ表面に対して垂直に保持した状態において、モーター
５の出力軸５ａ（図１参照）を右回り又は左回りに所定
角度回転させる。これによりタイミングベルト９を通じ
て第１シャフト６とともに第２アーム２が前記出力軸５
ａと同一方向に回動する（図２の二点鎖線）。

【００２４】ここで、以降の作用の説明は、第２アーム
２が基準状態から右回りに９０度だけ回動する場合（図
２の右側の二点鎖線）を想定して行うこととする。第２
アーム２が第１アーム１に対して９０度回動する際に
は、固定プーリー１０およびプーリー１２はその直径お
よびモジュールが同一に設定されているので、第２アー
ム２に支持された第２シャフト１１は、タイミングベル
ト１７を介して第２アーム２に対して左回りに９０度だ
け回動する。従って、第３アーム３も第２アーム２に対
して左回りに９０度だけ回動する。

【００２５】一方、第３アーム３が第２アーム２に対し
て左回りに９０度だけ回動すると、固定プーリー１３お
よびプーリー１５はその直径およびモジュールが同一に
設定されているので、第３シャフト１４はタイミングベ
ルト１９を介して第３アーム３に対して右回りに９０度
だけ回動する。したがって、トーチホルダー４も第３ア
ーム３に対して９０度だけ右回りに回動する。

【００２６】従って、第１シャフト６を第１アーム１に
対して右回りに９０度だけ回転させると、トーチ４は第
１アーム１と平行な直線に対して右回りに９０度だけ回
動することになる。同様にして、第１シャフト６を第１
アーム１に対して左回りに回転させれば、トーチ４は第
１アーム１と平行な直線に対して左回りに同一角度回動
することになる。つまり、第２アーム２とトーチ４は常
にその回動角度によらず常に平行に保たれることにな
る。また、上記構成から、第３シャフト１４は第１アー
ム１の延長線上の一点を中心とする円弧状の軌跡を描
く。

【００２７】そして、上記のごとくトーチ４を傾斜させ
た場合には、基準状態のときに比べて第１、第２アーム
１、２および第１シャフト６に作用する曲げ応力度が増
大することになるが、第３アーム３が回動するにつれて
前記弦巻ばねＴが伸びるので、その弾性力によりが上記
アーム１、２およびシャフト６が上方に付勢され、これ
らに作用する曲げ応力度が軽減される。

【００２８】図３および図４に示すように、支持装置Ｓ
は、キャリッジ２２に上下動自在に支持された主アーム
Ｍに第１アーム１がその軸回りに回動自在に連結された
状態で切断機Ａに搭載されている。

【００２９】また、切断機本体２１には、当該切断機本
体２１をＸ軸方向（図４参照）に移動させるＸ軸モータ
ー２４と、キャリッジ２２を水平方向に移動させるＹ軸
モーター２５が装備され、また、キャリッジ２２内部に
は主アームＭを上下動させるＺ軸モーター２６が装備さ
れ、さらに主アームＭの上端部には第１アームを当該主
アームＭの軸回りに回動させるＣ軸モーター２７が装備
されている。また、キャリッジ２２の側方にはワークＷ
の位置づれを補正する補正用モーター２８が装備されて
いる。

【００３０】そして、Ｘ軸モーター２４およびＹ軸モー
ター２５およびＺ軸モーター２６によりワークＷ表面に
おけるトーチ４の先端位置を制御するとともに、駆動モ
ーター５およびＣ軸モーター２７によりトーチ４の角度
を制御し、さらに、これらの制御とは別に、Ｚ軸モータ
ー２６および補正用モーター２８によりワークＷの位置
ずれを倣って補正することにより、トーチ４の姿勢を制
御するように構成されている。この場合の切断プログラ
ムは、従来の平板切断と同様に、切断材の素材形状の数
値情報と目的の切断形状の数値情報とから作成すること
ができるので、作製時間を短縮することができる。

【００３１】したがって、図５に示すような、フランジ
を有するアングル形状のワークＷを切断する場合にも、
一本のトーチによってそのウェブからフランジまで連続
して切断することができ、その際のプログラムも容易に
作成することができる。

【００３２】上記実施例の支持装置Ｓによれば、モータ
ー５を駆動させて第１シャフト６を所定角度回転させる
ことにより、回転中心の芯精度を保ちながらトーチ４を
同一方向にかつ角度正確に傾斜させることができるの
で、切断精度を高くすることができる。また、トーチ４
の傾斜に伴う曲げ応力度の増大を弦巻ばねＴの弾性力に
より軽減することができるので、その傾斜角度を大きく
とることができるほか、第１、第２アーム１、２、およ
び第１シャフト６の断面剛性を高めなくてもく、トーチ
４回りの簡素化を図ることができる。しかも、トーチ４
回りの簡素化を図ることができるので、トーチ４の傾斜
角度を大きくしても、ワークと干渉することがなく、操
作性に優れる。

【００３３】なお、上記の実施例においては、第１伝動
手段１８、第２伝動手段２０を、それぞれタイミングベ
ルト１７、１９を備えた構成としたが、これらの一方又
は双方に歯車伝達機構を用いる構成にしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る切断用トーチ支持装置によ
れば、第１シャフトを所定角度回転させるだけで、回転
中心の芯精度を保ちながら、トーチを同一回転方向にか
つ同一角度正確に傾斜させることができるので、切断精
度を高めることができる。また、トーチの傾斜に伴う負
荷を負荷軽減手段により軽減できるので、トーチの傾斜
角度を大きくとれるほか、装置を構成する部材を断面剛
性の高いものとする必要がなく、トーチ回りを簡素化す
ることができる。さらに、トーチ回りが簡素化されてい
るので、トーチの傾斜角度を大きくしても、切断材料と
干渉することがなく、操作性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る切断用トーチ支持装置の一実施例
を示す側面図である。

【図２】同切断用トーチ支持装置の回動状態を示す要部
正面図である。

【図３】同実施例の切断用トーチ支持装置を搭載した切
断機の全体構成を示す斜視図である。

【図４】同切断機の要部正面図である。

【図５】同切断用トーチ装置によりアングルを切断する
際のトーチの移動過程示す概略図である。

【図６】従来の切断機を示す正面図である。

【図７】従来の切断機を示す正面図である。

【図８】従来の切断機によりアングルを切断する際のト
ーチの移動過程を示す該略図である。

【符号の説明】

１ 第１アーム ２ 第２アーム ３ 第３アーム ４ トーチ ６ 第１シャフト １０、１３ 固定プーリ １１ 第２シャフト １２、１５ プーリー １４ 第３シャフト １６ トーチホルダー １８ 第１伝動手段 ２０ 第２伝動手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側が回転駆動源に接続された第１シ
   ャフトを回動自在に支持する第１アームと、一端側が前
   記第１シャフトの他端側に固定されるとともに、他端側
   に前記第１シャフトと軸線を平行にする第２シャフトが
   回動自在に支持された第２アームと、一端側が前記第２
   シャフトの一端側に固定されるとともに、他端側に前記
   第２アームと軸線を平行にする第３シャフトが回動自在
   に支持された第３アームと、前記第３シャフトの一端側
   に連結されるとともに、切断用トーチが装着されるトー
   チホルダーと、前記第２アームの前記第１アームに対す
   る回動運動を、向きが正反対で回動量の等しい、前記第
   ３アームの前記第２アームに対する回動運動に変換する
   第１伝動手段と、前記第３アームの前記第２アームに対
   する回動運動を、向きが正反対で回動量の等しい、前記
   トーチホルダの前記第３アームに対する回動運動に変換
   する第２伝動手段と、前記第２、第３アームの回動に伴
   う曲げ応力度を軽減する負荷軽減手段とを備えているこ
   とを特徴とする切断用トーチ支持装置。