(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置した鋼管をその中心線周りに回転させる鋼管回転構造と、保持した溶断器を前記鋼管の中心線に対し平行移動させる溶断器水平移動構造とよりなり、溶断する鋼管の直径と鋼管をスパイラル状に溶断するときのスパイラルピッチとにより鋼管回転速度に対する溶断器の水平移動速度比を演算する演算部の演算結果により、鋼管の回転と共に溶断器水平移動を行わせる溶断器自動制御機構を設けてなるスパイラル溶断装置において、前記溶断器自動制御機構に、水平移動速度を手動にて加減する速度制御部を設けて、溶断中に演算結果に基づく溶断器の水平移動速度を手動にて修正可能にしてなることを特徴とする鋼管のスパイラル溶断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管を溶断する装置に関し、より詳しくは、載置した鋼管をその中心線周りに回転させる鋼管回転構造と、保持した溶断器を前記鋼管の中心線に対し平行移動させる溶断器水平移動構造とよりなる鋼管のスパイラル溶断装置に関する。
【０００２】
【従来発明】
鋼管柱の埋没部分などを製作する場合、図９、１０に示すように、鋼管の端部をスパイラル状に切断した部材が必要とされる。
このような鋼管の加工は、図９に示すように、鋼管（Ｚ）にスパイラル状の溶断線（Ｌ１）とその終端に続く円弧状の切断線（Ｌ２）を描き、この線（Ｌ１）（Ｌ２）上を溶断して、図１０に示すような端部を形成する。
この場合、溶断時に開先位置を正確に溶断線（Ｌ１）（Ｌ２）上に維持させながら溶断作業を行わなければならないが、その作業はきわめて高度な技能を要し、その生産性を高めるのは困難であった。
【０００３】
【発明が解決した課題】
本発明は、このような高度な技能をさほど要することなく短時間に鋼管をスパイラル状に切断することができる鋼管のスパイラル溶断装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題解決のための手段】
【０００７】
本発明１の鋼管のスパイラル溶断装置は、載置した鋼管をその中心線周りに回転させる鋼管回転構造と、保持した溶断器を前記鋼管の中心線に対し平行移動させる溶断器水平移動構造とよりなり、溶断する鋼管の直径と鋼管をスパイラル状に溶断するときのスパイラルピッチとにより鋼管回転速度に対する溶断器の水平移動速度比を演算する演算部の演算結果により、鋼管の回転と共に溶断器水平移動を行わせる溶断器自動制御機構を設けてなる構成を採用した。
【０００８】
このように構成することにより、鋼管の回転と共にその直径とスパイラルピッチによりスパイラル溶断線（Ｌ１）上を溶断するように溶断器を水平移動させることができるようになった。
この結果、溶断開始位置に対する溶断器の配置を設定するだけで、溶断状態を観測しながら、鋼管の回転速度を調整するだけで、鋼管をスパイラル状に溶断することが可能になった。
【０００９】
本発明１の鋼管のスパイラル溶断装置は、さらに、前記溶断器自動制御機構に、水平移動速度を手動にて加減する速度制御部を設けて、溶断中に演算結果に基づく溶断器の水平移動速度を手動にて修正可能にしてなることを特徴とする構成を採用した。
【００１０】
直径の割には肉厚が薄い大径鋼管は、水平載置により、楕円化する場合がある。また、製造過程での誤差により十分な真円度が得られていない場合がある。
このような場合、前記発明２では、演算結果による溶断器の水平移動が、予定していた溶断線（Ｌ１）とはずれるときがある。
このような場合でも、本発明では、手動にて修正しながら溶断作業を進めうるようになった。
このように手動と自動との両者を併用することで、作業者の作業効率を大幅に向上するのみならず、予測できないずれが生じた場合でも、作業者によって直ちに修正でき、高精度のスパイラル溶断が可能となった。
【００１２】
このようにすることで、自動装置でありながら作業者の感覚的な操作をも可能にし、作業者の熟練度を発揮させて効率良くかつ高精度のスパイラル溶断を可能にした。
【００１３】
【発明の実施態様】
【実施例１】
本実施例は、本発明１による溶断装置の一例を示す。
上面を水平にした鋼鉄製の基盤（Ａ）は、当該基盤（Ａ）上に鋼管回転構造（Ｂ）と溶断器水平移動構造（Ｃ）を載置することで、両構造相互の水平レベルを一致させるようにしてある。
前記鋼管回転構造（Ｂ）は、鋼管（Ｚ）を、その中心線（ｘ）を水平にして載置する載置台（１０）（２０）と、一方の載置台（１０）の載置ローラ（１１）（１２）をステップモータ（３１）により駆動する鋼管駆動部（３０）より構成してある。
前記載置台（１０）（２０）は、左右のローラ（１１）（１２）と（２１）（２２）、このローラ（１１）（１２）、（２１）（２２）を左右に移動自在に支えるレールフレーム（１３）（２３）と、このレールフレーム（１３）（２３）内に保持された間隔調整ネジ軸（１４）（２４）と、このネジ軸（１４）（２４）に螺合する駒部材（１５）（１６）（２５）（２６）と、この駒部材（１５）（１６）（２５）（２６）を固定したローラフレーム（１７）（１８）（２７）（２８）とにより構成してある。
このように構成して、前記ネジ軸（１４）（２４）に取り付けたハンドル（１９）（２９）にてネジ軸（１４）（２４）を正逆回転することにより、左右のローラ（１１）（１２）と（２１）（２２）を相互に遠近させて、鋼管（Ｚ）の径（Ｌ）に対応した間隔に設定し得るようにしてある。
前記鋼管駆動部（３０）は、ステップモータ（３１）の動力を減速する減速ボックス（３２）内の減速機（図中点線で内部のギヤー配列の概要を示す）と、当該減速機の終端に結合する伝達軸（３３）と、各ローラーフレーム（１７）（１８）に取り付けたキヤーボックス（３４）（３５）内の第二減速機（図中点線で内部のギヤー配列の概要を示す）とにより構成してある。
このようにして、ステップモータ（３１）の回転を一定の比率で減速して、各ローラ（１１）（１２）を同一周速で同一方向に回転して、鋼管（Ｚ）を、前記ステップモータ（３１）の回転により、その中心線（ｘ）周りに回転するようにしてある。
【００１４】
溶断器水平移動構造（Ｃ）は、門方の基台（４０）と、この基台（４０）上に載置した垂直リフト（５０）と、垂直リフト（５０）上に載置した水平移動テーブル（６０）とこのテーブル（６０）に取り付けた溶断位置設定構造（Ｄ）とにより、溶断器の開先（７５）を保持するように構成してある。
前記垂直リフト（５０）は、油圧ジャッキ（５１）を伸縮することにより、支柱（５２）（５３）（５４）（５５）を伸ばして上部の載置板（５６）を水平に維持したまま垂直に昇降するようにしてある。
このようにして、前記載置板（５６）上に固定した水平移動テーブル（６０）を水平状態を保ったまま上下に移動し直径の異なる鋼管に対してもその高さを適切なものに設定できるようにしてある。
前記水平移動テーブル（６０）は、前記載置板（５６）上に、スペースブロック（６１）とスペーサ（６２）を介して固定した水平直線レール（６３）と、この水平直線レール（６３）に並行でかつ回転自在に保持したネジ軸（６４）と、このネジ軸（６４）に羅合した水平駒（６５）と、この水平駒（６５）に固定したリブ（６６）を固定し、かつ前記水平直線レール（６３）に案内される倣い駒（６７）を下部に固定したテーブル（６８）とにより構成してある。
このようにして、前記ネジ軸（６４）に固定したハンドル（６９）の回転により、前記テーブル（６８）を前後に水平移動可能にしてある。
【００１５】
溶断器位置設定構造（Ｄ）は、前記テーブル（６８）上に垂直に立てた支柱（７１）と、この支柱（７１）に締め付け連結具（７２）を介して水平に取り付けた水平アーム（７３）と、この水平アーム（７３）に水平垂直位置調構造（８０）を介して、垂直アーム（７４）を取り付けて構成しある。
前記水平垂直位置調構造（８０）は、前記水平アーム（７３）に一定間隔で刻んだラック（８１）にかみ合い、ハンドル（８２）の回転で前記水平アーム（７３）の軸線方向に変位させる構造と、前記垂直アーム（７４）に一定間隔で刻んだラック（８４）にかみ合い、ハンドル（８５）の回転で前記垂直アーム（７４）の軸線方向に変位させる構造とにより構成してある。
そして、前記垂直アーム（７４）の下端には、溶断器の開先（７５）が角度調整アーム（７６）を介して取り付けてある。
この角度調整アーム（７６）は、垂直アーム（７４）に固定した基部に対し、開先取り付け部分が前後軸と周りに回転可能にしたもので、開先（７５）の溶断断面に対する傾斜角度を設定するものである。
このようにして、開先（７５）の位置を、前記締め付け連結具（７２）を緩めることで、前記水平アーム（７３）の前記テーブル（６８）に対する水平方向での固定角度を調整し、ハンドル（８２）の回転により前記テーブル（６８）に対する遠近を調整し、ハンドル（８５）の回転により前記水平アーム（７３）に対する上下位置を調整するようにしてある。
【００１６】
そして、ハンドル（８５）を垂直アーム（７４）の手前側、つまりハンドル（６９）を取り付けてある側と同じ側（これを前面という）に配置し、ハンドル（８２）を垂直アーム（７４）の後面ではあるが、斜め上方に配置し、いずれも前面より操作可能にしてある。
また、前記水平アーム（７３）の長さを、前面に位置する作業者の両手間隔よりも短いものにしてある。
さらに、前記ステップモータ（３１）の操作ボックス（３６）をケーブル（３７）を介して移動可能にし、作業者が手持ちできるようにしてある。
【００１７】
以上のようにして、作業者が位置する前面において、開先（７５）の位置設定と、鋼管（Ｚ）の回転ならびに開先（７５）の水平移動を行えるようにしてあるので、作業者は、溶断状態を観測しながら開先（７５）の位置を容易に調整できるようになった。
【００１８】
【実施例２】
本実施例は、鋼管（Ｚ）の回転に伴い開先（７５）の水平移動を自動制御する自動制御機構と、それによる誤差を手動修正できる構造を付加したものである。
【００１９】
本実施例の手動修正可能な自動制御機構は次のように構成してある。
前記実施例１にて示す溶断器水平移動構造（Ｃ）において、そのネジ軸（６４）の後端部をクラッチ機構（９０）を介して第二ステップモータ（Ｅ）に連結してある。
前記クラッチ機構（９０）は、第二ステップモータ（Ｅ）の駆動軸（９１）と中間軸（９２）の間にスリップを許容するディスククラッチ（９３）を介して連結し、前記中間軸（９２）と前記ネジ軸（６４）とをＯＮ−ＯＦＦ式電磁クラッチ（９４）を介して連結してある。
そして、前記ディスククラッチ（９３）は、前記中間軸（９２）に取り付けた調整ナット（９５）（９６）により、一方のディスク板（９７）を押さえるスプリング（９８）による他方のディスク板（９９）への押し圧力を調整して、前記ハンドル（６９）に回転抵抗を与えた状態でスリップが始まるように調整してある。
前記第二ステップモータ（Ｅ）は、前記ステップモータ（３１）と共に駆動され、その速度は、コントロールボックス（１００）とこのコントロールボックスを制御する操作パネル（１１０）の入力により制御するようにしてある。
前記操作パネル（１１０）には、１〜０の数字およびドットを入力するテンキー（１１１）と、鋼管（Ｚ）の直径（Ｒ）を入力するための直径モードキー（１１２）、鋼管（Ｚ）をスパイラル状に溶断する場合のスパイラルピッチ（Ｌ）を入力するためのピッチモードキー（１１３）、鋼管（Ｚ）の回転速度を入力する速度モードキー（１１４）、前記第二ステップモータ（Ｅ）と前記ステップモータ（３１）の駆動をＯＮ−ＯＦＦする駆動キー（１１５）、前記ステップモータ（３１）の回転速度を増速する＋キー（１１６）、減速する−キー（１１７）、コントロールボックス（１００）の電源をＯＮ−ＯＦＦする電源キー（１１８）および自動制御解除キー（１２０）とが設けてある。
なお、液晶ディスプレー（１１９）は、操作の状態を表示するようにしてある。
【００２０】
次に、前記操作パネル（１１０）を使用した、溶断操作を説明する。
前記電源キー（１１８）をＯＮにして、前記コントロールボックス（１００）内の電子回路を起動する。
前記直径モードキー（１１２）をＯＮして、溶断する直径（外径）をｍｍ単位で、テンキー（１１１）により入力する。
液晶ディスプレー（１１９）には、直径モードを表示する記号と、入力した数値が表示される。
テンキー（１１１）のＥｎｔｅｒキーを押すと、入力した数値が鋼管緒直径として電子回路内に記録される。
前記ピッチモードキー（１１３）をＯＮして、スパイラルのピッチ（Ｐ）をｍｍ単位で、テンキー（１１１）により入力する。
液晶ディスプレー（１１９）には、ピッチモードを表示する記号と、入力した数値が表示される。
テンキー（１１１）のＥｎｔｅｒキーを押すと、入力した数値がスパイラルのピッチ（Ｐ）として電子回路内に記録される。
前記速度モードキー（１１４）をＯＮして、鋼管の１分当たりの回転速度周速度をｍｍ単位で、テンキー（１１１）により入力する。
液晶ディスプレー（１１９）には、ピッチモードを表示する記号と、入力した数値が表示される。
テンキー（１１１）のＥｎｔｅｒキーを押すと、入力した数値が鋼管の周速度として電子回路内に記録される。
【００２１】
以上のようにして電子回路に記録された直径とピッチの両データに基づき、鋼管の周速度に対する開先（７５）の水平移動速度比を演算するシステムが前記電子回路に組み込まれている。
そして、この演算結果に基づき、ステップモータ（３１）に与える起動パルス周波数（Ｐ１）と、この周波数に対する前記第二ステップモータ（Ｅ）の起動パルス周波数（Ｐ２）を設定する。
前記駆動キー（１１５）をＯＮすると、記録されている速度データに基づき演算された周波数にて両ステップモータ（３１）（Ｅ）を起動し、鋼管（Ｚ）を回転すると共に開先（７５）を水平移動する。
これらのことを計算式で表すと次の数式１となる。
【数式１】
0004269125.tif 000002
Ｌ：スパイラルピッチ（Ｌ）
Ｒ：前記鋼管（Ｚ）の外直径（Ｒ）
ｋ１：前記ステップモータ（３１）の回転速度と前記ローラ（１１）（１２）の周速間の定数
ｋ２：前記第二ステップモータ（Ｅ）の回転速度と前記テーブル（６８）の水平移動速度間の定数
作業者は、開先（７５）による溶断状態を観察しながら、鋼管（Ｚ）の回転速度を増速する場合は＋キー（１１６）を、減速する場合は−キー（１１７）を押し、溶断状態を常に適切に維持するようにする。
この両キー（１１６）（１１７）により鋼管（Ｚ）の回転速度を調整した場合は、同時に開先（７５）の水平移動速度も調整されるので、この速度調整により前記開先（７５）が溶断線（Ｌ１）よりずれることはない。
また、開先（７５）が所定の溶断線（Ｌ１）よりずれた場合は、ハンドル（６９）を手で押さえて、回転抵抗を与えることにより水平移動速度を減速するか、ハンドル（６９）をまわして、水平移動速度を増速すれば良い。
そして、スパイラル溶断線（Ｌ１）に至ったら、自動制御解除キー（１２０）をＯＮにして、前記電磁クラッチ（９４）をＯＦＦにして、開先（７５）の自動移動を開放する。
そして、ハンドル（６９）を手動にて操作して、半円溶断線（Ｌ２）上を溶断する。
上記が以外のことは、前記実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００２２】
【実施例３】
本実施例は、前記実施例２に対し、水平移動用の第二ステップモータ（Ｅ）の回転パルスを増減する機構を追加したものである。
図８には、本実施例に用いる操作パネル（１２１）を示し、電子回路中で演算設定された第二ステップモータ（Ｅ）用の駆動パルス周波数を、追加、減少する＋キー（１２２）と−キー（１２３）を追加したものである。
このキー（１２２）（１２３）により、前記第二ステップモータ（Ｅ）用の駆動パルス周波数を手動で増減できるので、ハンドル（６９）への付加によらなくても、開先（７５）の位置を前後にずらせることができ、演算により求められた開先（７５）の位置が、所望する鋼管（Ｚ）の溶断位置がらずれたときに、溶断作業を続けながら、その誤差を修正することができるようになった。
その他のことは、前記実施例２と同様なので詳しい説明は省略する。
【発明の効果】
以上要するに、本発明では、溶断器の開先位置を容易に調整設定できるようにしたので、作業者の作業効率を向上するのみならず、作業者の技能を遺憾なく発揮させて、従来では困難とされていた高い精度でのスパイラル溶断を実現することができるようになった。
特に、本実施例２、３に示すような自動制御を併用したものでは、作業能率をいっそう向上するのみならず、手動による修正機能を併用したので、自動制御の演算をシンプルにしながらも、あらゆる誤差に対応することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例１を示す一部切り欠き正面図
【図２】は、実施例１の従動側載置台を示す一部きり欠き正面図
【図３】は、実施例１の溶断器水平移動構造および溶断器位置設定構造を示す正面図
【図４】は、実施例１を示す一部縦断側面図
【図５】は、実施例２の要部を示す左側面図
【図６】は、実施例２のクラッチ構造を示す側面図
【図７】は、実施例２の操作パネルを示す正面図
【図８】は、実施例３の操作パネルを示す正面図
【図９】は、スパイラル溶断前の鋼管を示す側面図
【図１０】は、スパイラル溶断後の鋼管を示す側面図
【符号の説明】
（Ａ）      基盤
（Ｂ）      鋼管回転構造
（Ｃ）      溶断器水平移動構造
（Ｄ）      溶断器位置設定構造
（Ｅ）      第二ステップモータ
（Ｒ）      直径
（Ｌ１）    スパイラル溶断線
（Ｌ２）    半円溶断線
（Ｎ）      溶断面
（Ｌ）      スパイラルピッチ
（Ｚ）      鋼管
（１０）    載置台
（１１）    右ローラ
（１２）    左ローラ
（１３）    レールフレーム
（１４）    間隔調整ネジ軸
（１５）    駒部材
（１６）    駒部材
（１７）    右ローラーフレーム
（１８）    左ローラーフレーム
（１９）    ハンドル
（２０）    載置台
（２１）    右ローラ
（２２）    左ローラ
（２３）    レールフレーム
（２４）    間隔調整ネジ軸
（２５）    駒部材
（２６）    駒部材
（２７）    右ローラーフレーム
（２８）    左ローラーフレーム
（２９）    ハンドル
（３０）    鋼管駆動部
（３１）    ステップモータ
（３２）    減速ボックス
（３３）    伝達軸
（３４）    ギヤーボックス
（３５）    ギヤーボックス
（３６）    操作ボックス
（３７）    ケーブル
（４０）    基台
（５０）    垂直リフト
（５１）    油圧ジャッキ
（５２）    支柱
（５３）    支柱
（５４）    支柱
（５５）    支柱
（５６）    載置板
（６０）    水平移動テーブル
（６１）    スペースブロック
（６２）    スペーサ
（６３）    水平直線レール
（６４）    ネジ軸
（６５）    水平駒
（６６）    リブ
（６７）    倣い駒
（６８）    テーブル
（６９）    ハンドル
（７１）    支柱
（７２）    締め付け連結具
（７３）    水平アーム
（７４）    垂直アーム
（７５）    開先
（７６）    角度調整アーム
（８０）    水平垂直位置調構造
（８１）    ラック
（８２）    ハンドル
（８４）    ラック
（８５）    ハンドル
（９０）    クラッチ機構
（９１）    駆動軸
（９２）    中間軸
（９３）    ディスククラッチ
（９４）    電磁クラッチ
（９５）    調整ナット
（９６）    調整ナット
（９７）    ディスク板
（９８）    スプリング
（９９）    ディスク板
（１００）  コントロールボックス
（１１０）  操作パネル
（１１１）  テンキー
（１１２）  直径モードキー
（１１３）  ピッチモードキー
（１１４）  速度モードキー
（１１５）  駆動キー
（１１６）  ＋キー
（１１７）  −キー
（１１８）  電源キー
（１１９）  液晶ディスプレー
（１２０）  自動制御解除キー
（１２１）  操作パネル
（１２２）  ＋キー
（１２３）  −キー
【図１】
0004269125.tif 000003
【図２】
0004269125.tif 000004
【図３】
0004269125.tif 000005
【図４】
0004269125.tif 000006
【図５】
0004269125.tif 000007
【図６】
0004269125.tif 000008
【図７】
0004269125.tif 000009
【図８】
0004269125.tif 000010
【図９】
0004269125.tif 000011
【図１０】
0004269125.tif 000012