(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス切断法により被切断材の端面と上表面とが交差するエッジを面取り切断する切断方法であって、
被切断材の上面上に配置され被切断材の端面に向かう方向と切断の進行方向とを合成した方向に傾斜すると共に切断酸素気流が被切断材の端面と上表面とが交差するエッジにかかるように保持されたガス切断火口と、
前記ガス切断火口の切断酸素気流が前記エッジにかかる位置よりも切断方向上流側に且つ気流が被切断材の端面に沿ってかかるように配置されたガス噴射ノズルと、を有し、
前記ガス切断火口によって前記エッジを面取り切断しつつ、前記ガス噴射ノズルからスラグを排除するためのガスを噴射することによって前記ガス切断火口による前記エッジの面取り切断に伴って生成し該面取り切断により形成された面取り切断面と被切断材の端面とが交差する縁部に付着したスラグを排除することを特徴とするガス切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板からなる被切断材の端面と上表面とが交差するエッジを面取り切断するガス切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば橋梁や造船等の鉄鋼構造体では、鋼板を目的の部品形状に切断した複数の切断材を溶接して多数の構造部材を形成し、これらの構造部材を組み立てて構成されている。従って、個々の切断材には、他の切断材に溶接される溶接面と、溶接されることなく露出している露出面とが形成される。
【０００３】
特に、鉄鋼構造体では構造部材の大部分が露出するため、全露出面を塗装して錆の発生を防ぐようにしている。この場合、露出面となる切断面も塗装されることとなるが、切断面は鋼板の表面（上下の表面）に対して垂直に形成されているため、切断面と表面とが交差するエッジは略直角となる。
【０００４】
このため、切断面から表面にわたって塗装しても、塗膜がエッジを起点として剥離し易くなるという問題が生じることがあった。このようなエッジを起点とする塗膜の剥離を防止するために、該エッジにサンダーや面取機による面取り加工を施して鈍い角度にした後、塗装を施している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の如く、エッジの面取りを施すことによって、該エッジを起点とする塗膜の剥離を防ぐことができるが、鋼板から切断した切断材の切断面に沿ってエッジを面取り加工する作業に大きな時間と労力が必要となるという問題が生じている。特に、露出面となる切断面が、リブを回避するような部位や、マンホール或いは配管用の穴等の曲線からなる部位である場合、作業員が手作業でサンダーによる面取り加工をせざるを得ず、作業の合理化や工期の短縮化をはかる際の大きな問題となっている。
【０００６】
エッジの面取り加工は開先加工と類似しているため、この面取り加工をガス切断によって行うことができると自動化をはかることが可能となり有利である。このため、ガス切断火口を端面に対して直行方向に配置すると共に表面に対して傾斜させた開先切断加工と同じ方法で、面取りを行うガス切断が試行されている。
【０００７】
しかし、上記の如き開先切断と同じガス切断で面取り切断を行う方法では、切断によって除去する母材の体積が小さく、被切断材の母材の酸化反応に伴って発生する熱量が少なくなって母材に対する予熱が不充分になり、安定したガス切断が継続し得ないという問題がある。またガス切断に伴って生成した溶融母材や酸化溶融物からなるスラグが面取り切断面から被切断材の端面に付着して取れなくなってしまうという問題も生じている。
【０００８】
本発明の目的は、被切断材に於ける端面と表面とが交差するエッジを安定して面取り切断することができ、且つスラグが付着することを少なくするガス切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係るガス切断方法は、ガス切断法により被切断材の端面と上表面とが交差するエッジを面取り切断する切断方法であって、被切断材の上面上に配置され被切断材の端面に向かう方向と切断の進行方向とを合成した方向に傾斜すると共に切断酸素気流が被切断材の端面と上表面とが交差するエッジにかかるように保持されたガス切断火口と、前記ガス切断火口の切断酸素気流が前記エッジにかかる位置よりも切断方向上流側に且つ気流が被切断材の端面に沿ってかかるように配置されたガス噴射ノズルと、を有し、前記ガス切断火口によって前記エッジを面取り切断しつつ、前記ガス噴射ノズルからスラグを排除するためのガスを噴射することによって前記ガス切断火口による前記エッジの面取り切断に伴って生成し該面取り切断により形成された面取り切断面と被切断材の端面とが交差する縁部に付着したスラグを排除することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るガス切断方法では、ガス切断火口を被切断材の上面上に配置して被切断材の端面に向かう方向と切断の進行方向とを合成した方向（以下「合成方向」という）に傾斜させると共に、該ガス切断火口から噴射される切断酸素気流が被切断材の端面と上表面とが交差するエッジにかかるように保持し、ガス噴射ノズルを、ガス切断火口の切断酸素気流がエッジにかかる位置よりも切断方向上流側に配置すると共に、気流が被切断材の端面に沿ってかかるように保持したので、ガス切断火口によってエッジを切断することで、該エッジを面取り切断することができる。そして、ガス切断火口によるエッジの面取り切断に伴って発生し且つエッジの面取り切断面或いは端面に滞留したスラグをガス噴射ノズルによって排除することができる。
【００１１】
上記の如く、ガス切断火口を被切断材の端面方向と切断の進行方向との合成方向に傾斜させることで、該ガス切断火口から噴射される切断酸素気流をエッジにかかるように配置したとき、切断酸素気流がエッジにかかる部分の長さは火口を単に端面に向けて傾斜させた場合に比較して長くなる。即ち、ガス切断火口による見掛け上の切断厚さが大きくなる。このため、面取り切断中に酸化する母材の量が多くなり、酸化反応に伴って生じる熱によって被切断材を効率良く予熱することができる。従って、安定した面取り切断を継続することができる。
【００１２】
また、ガス噴射ノズルを、切断酸素気流がガス切断火口の切断酸素気流よりも切断方向上流側で、且つ気流が被切断材の端面にかかるように配置することで、ガス切断火口による面取り切断によって生じ、面取り切断面或いは端面に付着しているスラグを排除することができる。
【００１３】
従って、ガス切断火口とガス噴射ノズルとの位置関係を保持して被切断材の端面に沿って進行させながら同時に稼動させることで、エッジを連続的に面取り切断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るガス切断方法の好ましい実施形態について説明する。
【００１５】
本発明に係るガス切断方法は、被切断材に於ける切断面を含む端面と上表面とが交差するエッジを面取りするものである。通常、ガス切断では、切断面と上表面とが交差するエッジは可及的に直角であることが求められる。これに対し本発明ではエッジを積極的に面取り切断するものである。そしてエッジを面取り切断することによって、切断された切断材の切断面を含む端面と上表面とからなる露出面に塗装を施したとき、エッジを起点とする塗膜の剥離を防ぐことが可能となる。
【００１６】
本発明に於いて、切断面を含む端面と上表面とが交差するエッジを面取り切断するとは、該エッジを曲面状（Ｒ面）に切断するものであるが、必ずしも正確な半径を持った曲面である必要はなく、面取り切断面と上表面とが交差する部位、及び面取り切断面と端面とが交差する部位、が滑らかな連続面として形成されていれば良い。
【００１７】
また本発明では、ガス切断火口とガス噴射ノズルを保持する手段を限定するものではなく、夫々のガス切断火口、ガス噴射ノズルの構造に応じたトーチと、これらのトーチを各火口の姿勢を保持し得るように構成されたトーチホルダーと、を有していれば良い。
【００１８】
本発明に於いて、ガス噴射ノズルは、面取り切断面又は端面に付着したスラグを排除するためのガスを噴射し得るものであれば良く、その構造を限定するものではない。従って、ガス噴射ノズルとしては、ノズルを単独で構成することが可能であり、またガス切断火口を利用することも可能である。
【００１９】
またガス噴射ノズルから噴射されてスラグを排除するためのガスとしては、酸素ガス、圧縮空気、窒素ガス等のガスを用いることが可能であり、前記したガス以外であっても利用することが可能である。特に、ガス噴射ノズルから噴射されるガスとして酸素ガスを利用した場合には、面取り切断面又は端面に付着したスラグの酸化反応を期待することが可能となり、有利である。
【００２０】
またガス切断火口とガス噴射ノズルを移動させる手段も限定するものではなく、面取り切断すべきエッジの平面形状に応じて、各火口を直線走行させる走行台車、各火口を二次元的に走行させる型切断装置、或いは数値制御（ＮＣ）切断装置等の装置を選択的に利用することが可能である。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の切断方法の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は本実施例に係るガス切断方法を原理的に説明する平面図である。図２は図１の側面図である。図３は図１の正面図である。図４は面取り切断したエッジを説明する断面図である。
【００２２】
先ず、図４により、被切断材１０のエッジを面取り切断したときの面取り切断面について説明する。同図は被切断材１０を切断して端面１１と表面１２とが交差するエッジ１３を面取り切断して曲面状の面取り切断面１４を形成したものである。面取り切断面１４に於ける曲面の半径は特に限定するものではなく、塗装したときに塗膜が剥離し難くなるような曲面であれば良い。このような曲面を構成する半径は最小でも１ｍｍ〜３ｍｍは必要であり、この程度の半径を持った曲面であれば良い。
【００２３】
次に、図１〜図３により本実施例のガス切断方法について説明する。図に於いて、１はガス切断火口、１ａはガス切断火口１から噴射された切断酸素気流である。また２はガス噴射ノズル、２ａはガス噴射ノズル２から噴射された気流である。
【００２４】
本実施例では、ガス噴射ノズル２としてガス切断火口を用いており、噴射するガスとして酸素ガスを用いている。
【００２５】
ガス切断火口１、ガス噴射ノズル２は、ガス切断火口であれば良く、低圧火口であるか、中圧火口であるかを問うものではない。従って、ガス切断火口１、ガス噴射ノズル２を装着するトーチの構造も限定するものではなく、夫々のガス切断火口１、ガス噴射ノズル２の構造に対応して設定される。
【００２６】
ガス切断火口１は被切断材１０の上表面１２の上方に配置されており、端面１１に向かう方向（端面１１に直交する方向）と切断の進行方向である矢印ａ方向との合成方向に傾斜して保持されている。本実施例に於いて、ガス切断火口１と上表面１２とのなす角度αは、図３に示すように、約６０度に設定されている。この角度は、面取り切断面１４をＲ面上に形成するために必要な角度である。
【００２７】
また、ガス切断火口１の切断の進行方向に対する傾斜角度は特に限定するものではなく、切断酸素気流１ａがエッジ１３に対し充分な長さで掛かることが可能な角度であることが好ましい。本実施例に於いて、図２に示すように、ガス切断火口１と上表面１２とのなす角度βは、約５０度に設定されている。
【００２８】
このように、端面１１方向と切断の進行方向との合成方向に傾斜させたガス切断火口１によって被切断材１０のエッジ１３を切断することによって、Ｒ面状の面取り切断面１４を形成することが可能となる。
【００２９】
上記の如く、ガス切断火口１は、端面１１に向く方向と切断の進行方向（矢印ａ方向）の夫々に対し予め設定された傾斜角度を合成した角度で傾斜した状態で保持されている。
【００３０】
ガス噴射ノズル２は被切断材１０の上表面１２の上方で該上表面１２に対し略垂直に、且つ気流２ａが端面１１に沿って噴射し得るように保持されている。特に、ガス噴射ノズル２は、気流２ａが、切断酸素気流１ａが被切断材１０のエッジ１３にかかる点Ａよりも切断方向上流側にある点Ｂでエッジ１３（面取り切断面１４）にかかる位置に配置されている。
【００３１】
点Ａと点Ｂとの距離は特に限定するものではない。しかし、ガス切断火口１によってエッジ１３を切断した際に生じたスラグを効率よく排除するためには、このスラグが冷却する前に気流２ａを作用させることが好ましいため、前記距離は小さいことが好ましい。しかし、点Ｂが点Ａに接近し過ぎると、気流２ａによって母材が過度に冷却されてしまうという問題が生じたり、切断酸素気流１ａと気流２ａとが干渉するという危険が生じる。
【００３２】
このため、点Ａと点Ｂとは、切断酸素気流１ａと気流２ａが干渉することのない距離まで接近させることが好ましい。そして、両切断酸素気流１ａと気流２ａを可及的に接近させることで、円滑で効率良くスラグを排除することが可能となる。
【００３３】
上記の如く設定されたガス切断火口１及びガス噴射ノズル２は、夫々設定された姿勢に保持され、この状態で台車に搭載されて走行することで被切断材１０のエッジ１３に対する面取り切断が行われる。前述したように、ガス切断火口１、ガス噴射ノズル２を保持する手段やこれらを走行させる手段も限定するものではなく、被切断材１０のエッジ１３の形状に応じて最も適した台車が採用される。
【００３４】
次に上記の如く保持されたガス切断火口１とガス噴射ノズル２とによって、エッジ１３に面取り切断する手順について説明する。
【００３５】
ガス切断火口１によって被切断材１０のエッジ１３を予熱した後、切断酸素気流１ａを噴射してエッジ１３を切断し、エッジ１３に図４に示す面取り切断面１４を形成する。
【００３６】
このとき、切断酸素気流１ａがエッジ１３を切断する際の見掛け上の厚さが、単に端面１１に対してのみ傾斜させた切断火口でエッジ１３を切断する際の厚さに比較して、切断の進行方向への傾斜分大きくなる。このため、被切断材１０の酸化に伴う発熱量が大きくなり、エッジ１３に対する効率の良い予熱を実現することが可能である。
【００３７】
ガス切断火口１によるエッジ１３の切断に伴って、母材の溶融物及び溶融酸化物からなるスラグＣが発生し、発生したスラグＣは端面１１方向に流れる。このとき、流れたスラグＣが形成された面取り切断面１４と端面１１とが交差する縁部に溶着してしまう。
【００３８】
ガス切断火口１によるエッジ１３に対する面取り切断が進行してガス噴射ノズル２が被切断材１０の面取り切断面１４に到達すると、ガス噴射ノズル２から噴射された気流２ａが端面１１に沿って流れる。この過程で、面取り切断面１４と端面１１とが交差した縁部に付着したスラグＣに作用し、付着したスラグＣに対する予熱と噴射する気流２ａによる機械的なエネルギーによって、該スラグＣが排除される。
【００３９】
上記の如きガス切断火口１によるエッジ１３に対する面取り切断とガス噴射ノズル２によるスラグＣの排除が継続し、目的の端面１１に対する切断が終了したとき、被切断材１０の端面１１と上表面１２との交差部位には面取り切断面１４が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のガス切断方法は、被切断材のエッジを面取り切断して曲面状に形成することができるため、端面から上表面にわたって形成された塗膜が面取り切断面を起点として剥離することがない。このため、塗装を必須とする橋梁や造船等の鉄鋼構造体を構成する部材を切断する際に利用して有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施例に係るガス切断方法を原理的に説明する平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】面取り切断したエッジを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ、Ｂ                点
Ｃ                    スラグ
１                    ガス切断火口
１ａ                  切断酸素気流
２                    ガス噴射ノズル
２ａ                  気流
１０                  被切断材
１１                  端面
１２                  上表面
１３                  エッジ
１４                  面取り切断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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