JPH10314949A

JPH10314949A - 管の切断装置

Info

Publication number: JPH10314949A
Application number: JP12971597A
Authority: JP
Inventors: Kimio Sugasawa; 公夫菅澤; Kenichi Yamamoto; 健一山本; Shigeru Mizui; 茂水井; Yasuhiro Ezaki; 泰弘江崎; Kazuichi Yamada; 和一山田
Original assignee: KASHIWARA KIKAI SEISAKUSHO KK; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: KASHIWARA KIKAI SEISAKUSHO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度かつ高能率で、安全で、しかも小さい
スペースで切断する。【解決手段】移動中の鋼管２を固定するクランプ機構
１と、クランプ機構１によって固定された鋼管２の外周
に配置されたプラズマトーチ３と、このプラズマトーチ
３を鋼管２の外周方向に押すエアーシリンダ４と、この
エアーシリンダ４によって鋼管２の外周方向に押された
プラズマトーチ３を鋼管２の外周に沿って移動させる回
転機構５と、前記エアーシリンダ４によって押されたプ
ラズマトーチ３と鋼管２の外周との間隔を一定に保ちつ
つ、プラズマトーチ３の移動を円滑に行わせるガイド機
構６と、鋼管２と同調して移動する同調移動機構７を備
えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鋼管や、比
較的滑らかな断面形状を有する四角管等を切断する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼管を定位置で切断するに際して
は、刃物，鋸，回転刃や、ガスあるいはプラズマトーチ
が用いられるが、このうち、刃物を用いたものでは極小
径の鋼管しか切断できないばかりか、切断時、鋼管を押
し潰して断面を変形させやすいので、現在ではあまり用
いられていない。また、鋸を用いた場合には、切断時に
おける断面の変形が少なく、精度の良い切断が可能であ
るが、切断に要する時間が長くなり、作業能率が悪い。
また、回転刃を用いた場合は、切断時における断面の変
形が少なく、精度の良い切断が可能で、しかも切断に要
する時間も短くて済むが、切削厚みが小さく工具の寿命
が短いので、中径鋼管から大径鋼管を切断する場合には
大型の設備が必要であり、大きなスペースや設備投資を
必要とする。また、ガスあるいはプラズマトーチを用い
た場合は、前記した刃物等を用いた場合と比べて切断時
における断面変形が少なく、切断に要する時間も短くて
すむが、切断精度が悪い。

【０００３】そこで、従来から、定位置での切断に際
し、各種の提案がなされている。例えば、特開昭６１−
１７２６７６号では、プラズマアークを用いて切断する
ものが、また、特開平２−２５６７１５号では、プラズ
マトーチを用いて切断するものが、また、特開昭４８−
３４０５６号では、酸素アセチレンガストーチを用いて
切断するものが提案されている。

【０００４】一方、鋼管を走行中に切断するに際して
は、一般的には回転刃が用いられるが、回転刃を高速の
ライン速度に高精度に同調させる必要があるので、非常
に大型の設備となり、大きなスペースや設備投資を必要
とする。また、ライン停止時における切断部はスクラッ
プとなるので、一般にガストーチ等を用いて人手によっ
て除去しているが、危険な作業である上、切断面が悪す
ぎると、下流の設備を損傷し、製品不良を発生させる可
能性があるので、切断後、即ラインを停止し、数十ｍ分
を引き出してスクラップにするという作業を必要として
いた。

【０００５】そこで、２軸方向に直線運動する案内機構
と、送り機構を有した複数個のカッタヘッドと鋼管クラ
ンプ機構を走行台車上に設けると共に、管の形状，寸法
等の切削条件の入力データに基づき、カッタヘッドの送
り駆動モータを回転制御する制御装置を具備させたもの
が、特開平３−２２１３１１号で提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定位置
での切断に際し、特開昭６１−１７２６７６号で提案さ
れたものは、鋼管自身を回転させる必要があるので、鋼
管自身回転ができないような状態の場合には採用できな
い。また、特開平２−２５６７１５号で提案されたもの
は、切断しようとする鋼管の内部に装置を吊り下げるこ
とができるような大径鋼管でなければならない。また、
特開昭４８−３４０５６号で提案されたものは、ガスト
ーチを使用しているで、プラズマトーチに比べて、切断
幅が大きく発生するノロも多い。従って、鋼管下面の切
断時、ノロの落下によってトーチが破損し易い上、切断
速度も１／２程度と遅い。また、切断には切断ガス及び
酸素が必要であり、その供給には複数本のホース等が必
要になる他、鋼管の固定に対比配置したヤゲン台を用い
ているので、配管の位置設定に時間が掛かる。

【０００７】また、走行切断に際し、特開平３−２２１
３１１号で提案されたものは、ミーリングカッターの採
用によって従来の回転刃を使用したものに比べて切断速
度を１．５倍程度向上させているが、プラズマトーチを
用いたものと比較すると未だ切断速度は１／５であるの
で、走行切断するには長い切断距離が必要となる。ま
た、熱間鋼管の切断時には鋼管を押し潰してしまうおそ
れがある。

【０００８】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、高精度かつ高能率で、安全で、し
かも小さいスペースで切断できる管の切断装置を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る管の切断装置は、管の外周に配置
した切断トーチを、管の外周方向に押しつつ管の外周に
沿って移動させることとしている。そして、このように
することで、安全で、しかも小さいスペースで、高精度
かつ高能率に管を切断できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る管の切断装置は、管
の外周に配置された切断トーチと、この切断トーチを管
の外周方向に押す押圧機構と、この押圧機構によって管
の外周方向に押された切断トーチを管の外周に沿って移
動させる回転機構と、前記押圧機構によって押された切
断トーチと管の外周との間隔を一定に保ちつつ、切断ト
ーチの移動を円滑に行わせるガイド機構を備えたもので
あり、必要に応じて、管を固定するクランプ機構を設け
たり、また、移動中の鋼管と同調して移動できるよう
に、同調移動機構を設置したりしている。

【００１１】本発明に係る管の切断装置において、使用
する切断トーチは管を切断できるものであれば良いの
で、プラズマトーチに限らずガストーチでも良い。但
し、プラズマトーチを使用した場合、ガストーチを使用
した場合と比較して、切断速度が２〜３倍速いので切断
時間が短縮できる。また、切り口の幅が１／２〜１／３
程度であるのでノロの発生量が少なく、また、切断面周
辺の面形状が良く、ケーブルが１本で良いという利点が
ある。

【００１２】また、本発明に係る管の切断装置におい
て、設置する切断トーチの数は特に限定されないが、切
断トーチとしてプラズマトーチを使用する場合には、上
記したような利点があるので、２〜３本のプラズマトー
チを等角度位置に配置することで、切断時間を短縮する
ことができる。

【００１３】また、本発明に係る管の切断装置におい
て、押圧機構は特に限定するものではなく、ばね，ね
じ，油圧シリンダー等を採用することができるが、管外
周面に多少の凹凸があったり、支持した管の中心に多少
の狂いがあった場合でも追従でき、かつ、管の寸法情報
がなくてもそのストローク内であればどの様なサイズの
管でも切断が可能なエアーシリンダーを採用することが
望ましい。

【００１４】また、切断トーチと管の間には、初期スパ
ークを飛ばすために一定の間隔を保つことが必要であ
り、このために本発明に係る管の切断装置では、ガイド
機構を必須としている。従って、上記した目的を達成で
きるものであれば、どの様な構成のものでも良いが、非
接触式センサー等を使用した場合には、高価となりがち
であるので、管の外周面に疵をつけず、かつ、スパーク
距離を確実に維持できるローラを使用することが望まし
い。

【００１５】また、本発明に係る管の切断装置におい
て、同調移動機構は管の移動速度に切断装置の移動が同
調できるものであれば特に限定されない。例えば一定の
固定速度を機構側に持たせたものでも良いが、精度良く
切断するためには、サーボモータ等を用いて同調速度信
号を駆動モータ及び管自身からフィードバックして制御
することが望ましい。

【００１６】本発明に係る管の切断装置では、管の外周
に配置した切断トーチを、ガイド機構によって切断トー
チと管の外周との間隔を一定に保った状態で、押圧機構
によって管の外周方向に押さえつつ、回転機構によって
管の外周に沿って移動させることで、管を切断する。そ
して、この管の切断時、クランプ機構を用いて管をクラ
ンプしておけば、切断断面が良好となる。また、同調移
動機構を設けておけば、移動中の鋼管であっても切断が
可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る管の切断装置を図１〜図
７に示す一実施例に基づいて説明する。図１は本発明に
係る管の切断装置の全体を示す正面図、図２は図１の側
面図、図３は図１の平面図、図４は図１における切断ト
ーチと回転機構の説明図、図５は回転機構の要部拡大説
明図、図６は図５の側面方向から見た断面図、プラズマ
トーチの先端部における拡大断面図である。

【００１８】図１〜図７は連続熱間製管設備の加熱炉
と、母管を絞り込んで規定の寸法にする設備の間に設置
され、例えば管径が９０〜１４０ｍｍ、肉厚が３〜９ｍ
ｍの、常温の冷間鋼管母管や、１０００℃の熱間鋼管母
管（以下、これらを単に「鋼管」という）を切断する本
発明に係る管の切断装置を示す図であり、以下のような
構成である。

【００１９】図１〜図７において、１は鋼管２を固定す
るクランプ機構であり、このクランプ機構１は、例えば
図１に示すように、一方を枢支した対をなすアーム１
ａ，１ｂのそれぞれの途中にエアーシリンダ１ｃ，１ｄ
のロッドを枢支した構成で、エアーシリンダ１ｃ，１ｄ
のロッドの出退動により、アーム１ａ，１ｂの一端側枢
支部に設置した同調歯車１ｅ，１ｆの作用で、対をなす
アーム１ａ，１ｂの他端を同調して接離移動させ、切断
時、鋼管２を挟持状に固定するものである。なお、この
クランプ機構１は切断面を良好にする点から考えると、
ある方が望ましいが、熱間材の場合には、固定時、鋼管
２を押し潰すおそれがあるので、必ずしも設置しなくて
もよい。

【００２０】３は、切断時、例えば前記したクランプ機
構１によって固定された鋼管２の外周に配置されるプラ
ズマトーチであり、例えば図４に示すように、鋼管２に
おける横断面方向の同一面内に、１２０°の角度を設け
て３本配置されている。そして、これらのプラズマトー
チ３は、それぞれ押圧機構、例えばエアーシリンダ４の
ロッドの出退動によって、鋼管２の外周方向に接離移動
するように成されている。ところで、このプラズマトー
チ３は、本実施例では図７に示すように、熱からプラズ
マトーチ３を守るためと、スパッタや水によるトーチチ
ップの寿命が短くなることを防ぐために、トーチの先端
から図７に矢印で示すように、エアー吹き出す構造のも
のを採用している。

【００２１】５は前記プラズマトーチ３の回転機構であ
り、例えば図４〜図６に示すように、減速機付きモータ
５ａの出力軸の正逆回転を、スプロケット５ｂ，チェー
ン５ｃ，スプロケット５ｄを介して、スプロケット５ｄ
と同軸のピニオン５ｅに伝え、このピニオン５ｅと噛合
するリングギア５ｆを、ガイドローラ５ｇの案内により
回転する構造である。そして、リングギア５ｆの回転に
より、このリングギア５ｆと一体的に取り付けられたプ
ラズマトーチ３及びエアーシリンダ４が回転する。

【００２２】６はプラズマトーチ３と鋼管２の外周との
間隔を一定に保ちつつ、プラズマトーチ３の移動を円滑
に行わせるガイド機構であり、本実施例では首振り式の
ローラを開示している。

【００２３】７は前記したクランプ機構１，プラズマト
ーチ３，エアーシリンダ４，回転機構５及びガイド機構
６を、鋼管２と同調して移動させる同調移動機構であ
り、鋼管２の搬送ラインに設けたフレーム８上を、前記
した各機構１，３〜６を設けた走行台車７ａが、この走
行台車７ａ上に載設したサーボモータ７ｂによって、同
調移動するようになっている。そして、サーボモータ７
ｂの出力軸の正逆回転の伝達機構として、本実施例で
は、サーボモータ７ｂの出力軸の正逆回転をスプロケッ
ト７ｃ，チェーン７ｄ，スプロケット７ｅを介して、こ
のスプロケット７ｅを外嵌した回転軸７ｆに伝え、この
回転軸７ｆに外嵌したピニオン７ｇを前記フレーム８に
敷設したラック８ａに噛合させることで、走行台車７ａ
を移動させるものを開示している。

【００２４】図４において、１１はエアーシリンダであ
り、非切断時、上記した構成の本発明に係る管の切断装
置を退避可能なように、そのロッドの出退動で管の切断
装置を鋼管２に対して接離移動させるものである。

【００２５】なお、図１〜図６中の９は、エアーシリン
ダ４のロッドの出退動によるプラズマトーチ３の鋼管２
に対する接離移動時、この接離移動を円滑に行うための
ガイドロッド、１０は走行台車７ａの同調移動を円滑に
行うためのガイドローラ、１２はラッパーガイド、１３
は切断後の鋼管２を蹴り出すためのキッカーを示す。

【００２６】本発明に係る管の切断装置は上記したよう
な構成であり、次に、この切断装置を用いて走行中の鋼
管を切断する方法を説明する。先ず、ライン停止時にお
ける走間切断の必要時に、管の切断装置の下流側に配置
した鋼管２の速度測定器からの速度信号をサーボモータ
７ｂに受けて、鋼管２の移動速度に同調させて走行台車
７ａを移動させると共に、クランプ機構１によって鋼管
２を固定する。

【００２７】そして、クランプ機構１によって固定され
た鋼管２の外周に配置したプラズマトーチ３を、エアー
シリンダ４のロッドの突出動作により鋼管２外周方向に
押さえる。この時、ガイド機構６によってプラズマトー
チ３と鋼管２の外周との間隔は一定に保たれている。上
記した状態で回転機構５によってプラズマトーチ３を鋼
管２の外周に沿って移動させることで、鋼管２を切断す
る。

【００２８】ちなみに、上記した本発明に係る管の切断
装置を使用すれば、従来の回転刃（一枚刃）を使用した
場合と略同じ速度（２４００ｍｍ／分）で、良好な切断
面で切断することができると共に、走間切断時において
も、少ない移動距離（１３００ｍｍ）で切断できる。

【００２９】本実施例では、クランプ機構１と同調移動
機構７を設けた走間切断が可能な装置を開示したが、こ
れに限らず、切断面の若干の悪さを気にしないのであれ
ば、クランプ機構１を設けなくてもよい。また、固定状
態の鋼管２を切断するのであれば、同調移動機構７も不
要である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の管の切断
装置によれば、セッティングから切断までを自動的に行
えるので、安全で、しかも小さいスペースで、高精度か
つ高能率に管を切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管の切断装置の全体を示す正面図
である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】図１における切断トーチと回転機構の説明図で
ある。

【図５】回転機構の要部拡大説明図である。

【図６】図５の側面方向から見た断面図である。

【図７】プラズマトーチの先端部における拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１クランプ機構２鋼管３プラズマトーチ４エアーシリンダ５回転機構６ガイド機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水井茂茨城県鹿嶋市大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者江崎泰弘大阪府柏原市河原町１番22号株式会社柏原機械製作所内 (72)発明者山田和一大阪府柏原市河原町１番22号株式会社柏原機械製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管の外周に配置された切断トーチと、こ
の切断トーチを管の外周方向に押す押圧機構と、この押
圧機構によって管の外周方向に押された切断トーチを管
の外周に沿って移動させる回転機構と、前記押圧機構に
よって押された切断トーチと管の外周との間隔を一定に
保ちつつ、切断トーチの移動を円滑に行わせるガイド機
構を備えたことを特徴とする管の切断装置。
【請求項２】管を固定するクランプ機構を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の管の切断装置。
【請求項３】移動中の鋼管と同調して移動できるよう
に、同調移動機構を設けたことを特徴とする請求項１又
は２記載の管の切断装置。