(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼の端部に、追い込みカッターによる追い込み加工、スカラップカッターによるスカラップ加工及び開先カッターによる開先加工を行うＨ形鋼の開先加工装置であって、
加工すべき前記Ｈ形鋼の横断方向で対向する位置に立設した一対の支持フレームと、
前記支持フレームに昇降可能に装着した一対のカッターヘッドと、
前記一対のカッターヘッド上において前記Ｈ形鋼の長手方向に所定間隔離れた二つの位置でそれぞれ縦方向に並べて装着した追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターと、
前記追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを回転駆動するカッター駆動手段と、
前記追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを、前記Ｈ形鋼を加工する加工位置と、前記Ｈ形鋼と干渉しない退避位置との間を独立して進退駆動する進退駆動手段と、
前記カッターヘッドを昇降させる昇降駆動手段と、
前記一対の支持フレームに取り付けられ、前記３つのカッターが装着された、前記Ｈ形鋼の長手方向の二つの位置の間において、前記Ｈ形鋼を上下方向に固定するクランプと、
を具備したＨ形鋼の開先加工装置。
【請求項２】
前記カッター駆動手段が、一つのカッターヘッドに配設した二つの追い込みカッター、二つのスカラップカッター及び二つの開先カッターの合計６つのカッターを共通して回転駆動する単一の回転駆動手段である請求項１の開先加工装置。
【請求項３】
Ｈ形鋼の端部に、追い込みカッターによる追い込み加工及び開先カッターによる開先加工を行うＨ形鋼の開先加工装置であって、
加工すべき前記Ｈ形鋼の横断方向で対向する位置に立設した一対の支持フレームと、
前記支持フレームに昇降可能に装着した一対のカッターヘッドと、
前記一対のカッターヘッド上において前記Ｈ形鋼の長手方向に所定間隔離れた二つの位置でそれぞれ縦方向に並べて装着した追い込みカッター及び開先カッターと、
前記追い込みカッター及び開先カッターを回転駆動するカッター駆動手段と、
前記追い込みカッター及び開先カッターを、前記Ｈ形鋼を加工する加工位置と、前記Ｈ形鋼と干渉しない退避位置との間を独立して進退駆動する進退駆動手段と、
前記カッターヘッドを昇降させる昇降駆動手段と、
前記一対の支持フレームに取り付けられ、前記２つのカッターが装着された、前記Ｈ形鋼の長手方向の二つの位置の間において、前記Ｈ形鋼を上下方向に固定するクランプと、
を具備したＨ形鋼の開先加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨ形鋼を旋回させることなくその両端を一つの装置で開先加工可能にしたＨ形鋼の開先加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築用鉄骨柱に梁となるＨ形鋼を接続する場合、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、鉄骨柱４１にダイヤフラム４２を溶接すると共に、Ｈ形鋼ＳのフランジＦをダイヤフラム４２に溶接し、さらにウエブＷを鉄骨柱４１に溶接する。このＨ形鋼Ｓのダイヤフラム４２に対する突き合わせ部には、図９〜図１１に示すように溶接品質と作業性の向上を目的として追い込み加工、スカラップ加工及び開先加工が行われる。詳しくは、Ｈ形鋼Ｓの両端部におけるウエブＷの両側に、奥部を円弧状とした切欠き３０を形成し（スカラップ加工）、また、両側フランジ端に直角平面状のルート面３１と斜面状の面取り面３２を形成する（開先加工）。このスカラップ加工と開先加工を行うための加工装置は、図１１のように、切欠き加工を行う半球状のスカラップカッター１９と、ルート面加工を行う円筒状の追い込みカッター１８と、面取り面加工を行う開先カッター２０とを有する。一般的な開先加工装置はこれら３つのカッター１８〜２０を共通の昇降ヘッドに搭載したものを左右一対で具備する。そして昇降ヘッドを上昇又は下降させることにより、最初に追い込みカッター１８でＨ形鋼Ｓの端部の左右両側にＬ字状の切欠きを加工し、次いでスカラップカッター１９でＬ字状の切欠きの一部をえぐるようにウエブＷの両側奥部に向けて円弧状の切欠き３０を加工し、最後に開先カッター２０でフランジＦの先端に面取り面３２を加工する。Ｈ形鋼Ｓの前端の開先加工が終わると、Ｈ形鋼Ｓを１８０°旋回させてＨ形鋼Ｓの後端を同様に加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１７６７０７号公報
【特許文献２】特開平８−１５５７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の開先加工装置はＨ形鋼の前端と後端を入れ替えるためにＨ形鋼を１８０°旋回させていたので、長いＨ形鋼を旋回させるための広いスペースが作業現場に必要であり、かつ、Ｈ形鋼の旋回作業は安全確保のために時間がかかるという問題があった。Ｈ形鋼を旋回させることなく一つの装置でＨ形鋼の前後両端を開先加工可能にする提案もないではないが（例えば特許文献１、２参照）、まだ実用化には至っていない。また、開先加工装置をＨ形鋼の前端用と後端用として背中合わせに二台設置すればＨ形鋼を旋回させる必要がなく作業能率も向上するが、二台分の設備コストと設置スペースを要するという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、Ｈ形鋼を旋回させることなくその両端を一つの装置で開先加工可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のＨ形鋼の開先加工装置は、Ｈ形鋼の端部に、追い込みカッターによる追い込み加工、スカラップカッターによるスカラップ加工及び開先カッターによる開先加工を行うＨ形鋼の開先加工装置であって、加工すべき前記Ｈ形鋼の横断方向で対向する位置に立設した一対の支持フレームと、前記支持フレームに昇降可能に装着した一対のカッターヘッドと、前記一対のカッターヘッド上において前記Ｈ形鋼の長手方向に所定間隔離れた二つの位置でそれぞれ縦方向に並べて装着した追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターと、前記追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを回転駆動するカッター駆動手段と、前記追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを、前記Ｈ形鋼を加工する加工位置と、前記Ｈ形鋼と干渉しない退避位置との間を独立して進退駆動する進退駆動手段と、前記カッターヘッドを昇降させる昇降駆動手段と、前記一対の支持フレームに取り付けられ、前記３つのカッターが装着された、前記Ｈ形鋼の長手方向の二つの位置の間において、前記Ｈ形鋼を上下方向に固定するクランプとを具備する。
【０００６】
本発明は一対のカッターヘッドのそれぞれに追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを前後２列で配設すると共に、各カッターは不要時に退避位置へ後退させることができるので、Ｈ形鋼の前端は前側のカッターで加工し、Ｈ形鋼の後端は後側のカッターで加工することができる。これにより、Ｈ形鋼を旋回させることなく一つの装置でＨ形鋼の前後両端の開先加工が可能になる。
またカッターヘッドを支持する支持フレームにはＨ形鋼加工時の各カッターからの反力が作用するため、支持フレーム自体にクランプを取り付けておくことにより、クランプとＨ形鋼の端部までの距離を短くできることと相まってクランプ剛性を高めることができ、Ｈ形鋼のより確実な固定が可能になる。また、クランプを前後のカッター列の中間に配設することができるので、カッターヘッドをコンパクトに構成することができる。
【０００８】
請求項２に記載のＨ形鋼の開先加工装置は、前記カッター駆動手段を、一つのカッターヘッドに配設した二つの追い込みカッター、二つのスカラップカッター及び二つの開先カッターの合計６つのカッターを共通して回転駆動する単一の回転駆動手段としたものである。これにより、開先加工装置の構造を簡略化してコストダウンを図ることができる。                                                                               
【発明の効果】
【０００９】
本発明は一対のカッターヘッドのそれぞれに追い込みカッター、スカラップカッター及び開先カッターを前後２箇所に配設すると共に、各カッターは不要時には進退駆動手段で退避位置へ後退させることができるので、Ｈ形鋼を直線状に搬送する過程で、その前端を前側のカッターで加工し、後端を後側のカッターで加工することができる。これにより、Ｈ形鋼を旋回させることなく一つの装置でＨ形鋼の前後両端の開先加工が可能になる。しかも、一対のカッターヘッドを互いに接近して配置することができるので、装置をコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る開先加工装置の平面図
【図２】本発明に係る開先加工装置の正面図
【図３】本発明に係る開先加工装置の要部平面図
【図４】本発明に係る開先加工装置の要部正面図
【図５】Ｈ形鋼の前端加工時の要部平面図
【図６】Ｈ形鋼の後端加工時の要部平面図
【図７】Ｈ形鋼の前端加工時の要部側面図
【図８】（Ａ）は鉄骨柱とＨ形鋼の平面図、（Ｂ）はその正面断面図
【図９】Ｈ形鋼の平面図
【図１０】Ｈ形鋼の端部斜視図
【図１１】Ｈ形鋼の端部平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明に係る開先加工装置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１と図２に示すように、開先加工装置１は基台２上に前ローラテーブル３と後ローラテーブル４を有する。これらローラテーブル３、４の上にＨ形鋼Ｓが矢印Ａ方向から搬送される。ローラテーブル３、４の両側に、左支持フレーム５と右支持フレーム６が基台２上に左右対称的に立設される。左支持フレーム５は、基台２上においてローラテーブル３、４の長手方向と直角に配設された一対のレール２５上に移動可能に搭載される。この一対のレール２５間の基台２上に油圧シリンダ７が配設され、この油圧シリンダ７のピストンロッドが左支持フレーム５の下部に連結される。そして油圧シリンダ７の伸縮作動によって左支持フレーム５がレール２５に沿って左右動可能とされ、これによってＨ形鋼Ｓの品種による幅（ウエブ幅）の広狭に対応できるようになっている。右支持フレーム６は、基台２上においてローラテーブル３、４の長手方向と平行に配設された一対のレール１１上に移動可能に搭載される。この一対のレール１１間の基台２上に油圧シリンダ８が配設され、この油圧シリンダ８のピストンロッドが右支持フレーム６の下部に連結される。そしてＨ形鋼Ｓの端部が直角切りでなく斜め切りされている場合、加工すべき位置に適合するよう油圧シリンダ８によって右支持フレーム６を前進させる。左右の支持フレーム５、６の互いに対向する面側中央には、上クランプシリンダ９と下クランプシリンダ（図示せず）が配設される。上クランプシリンダ９は下向きに伸びた押さえ治具１０を有し、この押さえ治具１０でＨ形鋼Ｓのフランジ上端を押し下げる。Ｈ形鋼Ｓのフランジ下端は上向きで摺動自在に配設された受け治具１２を油圧シリンダ（図示せず）によって押し上げることにより支持される（図４、図５参照）。この受け治具１２は左右各１個で配設され、この各１個の受け治具１２の両側において、フランジ下端を支える２つの小ローラ１３が、支持フレーム５、６に対して回転自在に配設される。なお、このローラ１３の高さは前述した前ローラテーブル３及び後ローラテーブル４の高さと同じにしてある。
【００１２】
左支持フレーム５と右支持フレーム６には、それぞれ左カッターヘッド１４と右カッターヘッド１５が昇降自在に配設される。各カッターヘッド１４、１５は平面視でコ字状を成しており、このコ字状の凹部が左右の支持フレーム５、６に摺動自在に嵌合した構造である。左右の支持フレーム５、６の背面側上端にカッターヘッド昇降用モータ１６が配設される。このモータ１６は垂直方向下方に伸びた送りねじ１７に連結され、この送りねじ１７の正逆回転によって、送りねじ１７に一部が螺合されたカッターヘッド１４、１５が昇降するようになっている。
【００１３】
左右のカッターヘッド１４、１５の互いに対向する面側に、それぞれ追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０が配設されている。各カッター１８〜２０の回転軸は水平で互いに平行とされ、いずれの回転軸もＨ形鋼のフランジ面に対して垂直である。左右のカッターヘッド１４、１５に装着されたカッター１８〜２０は、下から順番に追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０である。この実施形態では追い込みカッター１８と開先カッター２０がアップカット用のカッターで構成され、スカラップカッター１９のみダウンカット用のカッターで構成される。ここで、「アップカット」とはカッターの刃が切削済みの部分から削り上げる加工のことをいい、「ダウンカット」とはカッターの刃が未切削の部分から削り下げる加工のことをいう。左右カッターヘッド１４、１５の互いに斜めに対向するカッター１８〜２０同士は回転方向が同じであるため、カッターはそれぞれ正勝手と逆勝手の２種類があればよい。
【００１４】
各カッターヘッドの回転軸の位置は、詳しくは図７に示すように、スカラップカッター１９の回転軸が最もカッターヘッドの中央寄りに配置され、二番目が追い込みカッター１８の回転軸で、三番目が開先カッター２０の回転軸である。このようにスカラップカッター１９の回転軸を最も中央寄りにしたのは、スカラップ加工がＨ形鋼端部の最も深い位置を加工することから、スカラップカッター１９の径をできるだけ小さくするためである。なお、前後のカッター１８〜２０の位置から押さえ治具１０および受け治具１２に至るまでの水平距離は等しく設定してある。すなわち、前後のカッター１８〜２０のちょうど中央位置に押さえ治具１０および受け治具１２を配置している。これによりＨ形鋼Ｓの前後両端におけるクランプ条件を等しくする。
【００１５】
左右のカッターヘッド１４、１５の背面側にはカッター駆動用モータ２１が配設され、このカッター駆動用モータ２１で各カッターヘッド１４、１５にある合計６本の回転軸を複数の歯車を介して駆動するようになっている。各カッターヘッド１４、１５は、カッター１８〜２０の６本の回転軸の後端に個別に連結されたカッター進退用モータ２２を有する。このカッター進退用モータ２２によって各カッター１８〜２０をＨ形鋼Ｓに対する加工位置とＨ形鋼Ｓと干渉しない退避位置に選択的に移動させるようになっている。なお、カッター進退用モータ２２に代えてシリンダを配設することも可能である。カッター進退用モータ２２は開先加工量の調整用としても機能する。例えばスカラップ加工なし（ノンスカラップ加工）の場合は、カッター進退用モータ２２でスカラップカッター１９をＨ形鋼Ｓと干渉しない位置まで後退させた後、追い込みカッター１８を通常よりもやや後退させた位置に移動して追い込み加工を行う。また、追い込みカッター１８で形成したルート面の幅を調整したい場合、カッター進退用モータ２２で開先カッター２０の突き出し量を増減調節してルート面の幅を調整する。
【００１６】
次に、本発明の開先加工装置による加工について説明する。
図１に示すように、最初にカッター進退用モータ２２を駆動して左右のカッターヘッド
１４、１５の後側のカッター１８〜２０をＨ形鋼Ｓと干渉しない位置まで後退させておく。また、このときカッターヘッド１４、１５は上昇させておく。この状態でＨ形鋼Ｓを図１で矢印Ａ方向に搬送してその前端Ｅが二点鎖線で示す位置まで来るとＨ形鋼Ｓの搬送を停止する。次に、上クランプシリンダ９と下クランプシリンダ（図示せず）を駆動して押さえ治具１０と受け治具１２によってＨ形鋼Ｓのフランジ上下端を押圧し、これによってＨ形鋼Ｓを固定する（図４）。
【００１７】
次に、カッター駆動用モータ２１で各カッター１８〜２０を回転駆動し、昇降用モータ１６によってカッターヘッド１４、１５を徐々に下降させ、追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０の順にＨ形鋼Ｓに切り込んでいく。図７はスカラップカッター１９によるスカラップ加工が終わって開先加工を行っている状態を示す。開先カッター２０による面取り面の加工が終了すると、カッターヘッド１４、１５を元の高さ位置まで上昇させ、カッター駆動用モータ２１を停止し、次いで進退用モータ２２を駆動して前側の各カッター１８〜２０を後退させる。この状態でＨ形鋼Ｓのクランプを一旦解除し、Ｈ形鋼Ｓを前方に向けて搬送し、その後端が図６に示すように開先加工装置１の後側のカッター１８〜２０に対応した位置まで来たら搬送を停止する。そして前端加工時と同様に上クランプシリンダ９と下クランプシリンダ（図示せず）によってＨ形鋼Ｓを固定し、進退用モータ２２で後側の各カッター１８〜２０を退避位置から前進させ、カッター駆動用モータ２１で各カッター１８〜２０を回転駆動し、昇降用モータ１６でカッターヘッド１４、１５を徐々に下降させていく。これによりＨ形鋼Ｓの前端と同様に後端が開先加工される。このようにしてＨ形鋼Ｓの前後両端の開先加工を行う。後端の開先加工が終わると、次のＨ形鋼Ｓの加工に備えてカッターヘッド１４、１５を元の高さ位置まで上昇させ、カッター駆動用モータ２１を停止し、図５のように進退用モータ２２を駆動してカッターヘッド１４、１５の後側の各カッター１８〜２０を退避させ、前側の各カッター１８〜２０を前進させる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では左右のカッターヘッド１４、１５を下降させつつＨ形鋼Ｓを加工したが、これは加工中に発生する切粉による切削への影響を排除するためである。切粉の影響を考慮しなくて済むのであれば左右のカッターヘッド１４、１５を上昇させつつＨ形鋼Ｓを加工することも不可能ではない。その場合、左右のカッターヘッド１４、１５に対するカッター１８〜２０の配置を上から順番に追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０とする。また、一つのカッターヘッドの前側では例えば下から順番に追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０とし、後側ではこれとは反対に上から順番に追い込みカッター１８、スカラップカッター１９、開先カッター２０とすることも可能である。或いは、前側と後側でこの反対にすることも可能である。なお、カッターヘッド１４、１５を上昇させつつＨ形鋼Ｓを加工する場合は、カッター１８〜２０の回転方向を下降時とは逆にすると共にカッターの種類も逆勝手のものに交換する。
【符号の説明】
【００１９】
１  開先加工装置
５  左支持フレーム
６  右支持フレーム
９  上クランプシリンダ
１０  押さえ治具
１２  受け治具
１４  左カッターヘッド
１５  右カッターヘッド
１６  カッターヘッド昇降用モータ
１７  送りねじ
１８  追い込みカッター
１９  スカラップカッター
２０  開先カッター
２１  カッター駆動用モータ
２２  カッター進退用モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005490550.tif 000008
【図８】
0005490550.tif 000009
【図９】
0005490550.tif 000010
【図１０】
0005490550.tif 000011
【図１１】
0005490550.tif 000012