(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象である構造物に固定される取付け具と、回転により前記構造物を切削して孔明けを行うトレパニングカッタを装着する回転軸を有し同回転軸を回転させるカッタ駆動装置と、前記トレパニングカッタを装着した前記回転軸の真上に位置して同回転軸の先端が挿脱自在に挿入保持される軸保持孔が形成されている芯振れ抑え具とを具備し、前記カッタ駆動装置と芯振れ抑え具は前記取付け具に取付けられており、さらに同芯振れ抑え具に取付けられ前記構造物の所定箇所に支持される支持具を具備することを特徴とする構造物孔明け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば鉄道における鉄橋を構成する鉄鋼構造物の角部を円弧状に切削して孔明けをする構造物孔明け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば鉄道の鉄橋の桁に用いられる構造物において突片体（フランジガセット）を設けた部分では、長年にわたり列車の通過に伴って構造物に加わる振動により、鉄鋼構造物と突片体とが交わる角部から構造物の中央部に向けて疲労割れが発生することがある。
【０００３】
図１１は前記の現象を示しており、１は鉄鋼からなる構造物、２は構造物１に設けられた突片体、Ｒは構造物１と突片体２とが交わる凹状の角部から構造物１の中央部に向けて発生した疲労割れである。
【０００４】
従来、鉄橋の鉄鋼構造物における疲労に対応する手段としては、図１１に示すように疲労割れＲが発生した段階で、構造物１に割れＲに伸展を阻止する孔３を形成する方法がある。しかし、この方法は既に発生した割れＲの伸展を阻止する事後処理的なもので、疲労割れの発生を未然に防止するものではないという限界がある。
【０００５】
そこで、前記の疲労割れの発生を防止するために、作業員が手でグラインダを持ち、構造物１と突片体２とが交わる角部を円弧状に削り取ることにより、構造物１と突片体２とが交わる角部に応力が集中することを阻止することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この方法は疲労割れの発生を未然に防止する予防保全的な方法であるが、しかし次に述べる問題がある。
すなわち、作業員がグラインダを直接手で持って構造物１と突片体２とが交わる角部を切削加工により孔明けする作業は、構造物１側から受ける抵抗に抗してをグラインダを押えて切削を進行させる必要があるために作業員の負担が大きい。そして、作業員がグラインダを手で持つためにグラインダの保持が不安定で、回転するグライダが作業員の身体に触れて作業員が負傷するなどの危険性があり、また構造物１と突片体２とが交わる角部を必要とする大きさの円弧状に切削することが容易でない。
【０００７】
特に切削加工を行う箇所が鉄橋の桁に用いられる構造物における孔明けは高所や狭い箇所であることが多い。そして、このような高所や狭い箇所で作業員がグラインダを手で持って切削する作業は大変困難で危険である。
【０００８】
なお、ガス切断により構造物と突片体とが交わる角部を切り取ることも考えられるが、ガス切断により構造物に残留応力の集中が発生することを避け耐食性を維持するためには、構造物に熱的影響が残らず加工精度が良い切削加工を採用することが望ましい。
【０００９】
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、カッタを構造物に固定して、作業員が手でカッタを持たずに必要とする孔明けを安全且つ容易に行うことができる構造物孔明け装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の構造物孔明け装置は、加工対象である構造物に固定される取付け具と、回転により前記構造物を切削して孔明けを行うトレパニングカッタを装着する回転軸を有し同回転軸を回転させるカッタ駆動装置と、前記トレパニングカッタを装着した前記回転軸の真上に位置して同回転軸の先端が挿脱自在に挿入保持される軸保持孔が形成されている芯振れ抑え具とを具備し、前記カッタ駆動装置と芯振れ抑え具は前記取付け具に取付けられており、さらに同芯振れ抑え具に取付けられ前記構造物の所定箇所に支持される支持具を具備することを特徴とする。
【００１１】
ここで、トレパニングカッタは、回転軸に取付けられて回転され、且つ円形をなすとともに周縁部に回転軸に沿う多数の刃を有する孔明け用の切削工具カッタのことである。この発明の構成によれば、カッタ取付け体によりカッタ駆動装置を加工対象である構造物に固定し、カッタ駆動装置によりトレパニングカッタを回転して構造物に切削して孔明けする。この孔明けは、異なる２個の縁部が交差する部分に円弧状の凹部を形成する加工も含むものである。
【００１２】
このため、この構成によれば、作業者がカッタを持たずに、カッタを構造物に固定して構造物に対して孔明けを行うので、構造物に必要な大きさの孔を安全且つ容易な作業により形成することができる。従って、構造物に切削により孔明けを行う場合に、作業者に大きな負担をかけることなく、且つ作業の危険性も大幅に減少する。
【００１３】
そして、本発明の構造物孔明け装置を、構造物において例えば異なる２個の縁部が交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成する加工に用いると、この凹状の角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行うことができる。
【００１４】
また、トレパニングカッタを装着する回転軸を有し同回転軸を回転させるカッタ駆動装置と、同回転軸の先端が挿脱自在に挿入保持される軸保持孔が形成されている芯振れ抑え具とがともに取付け具に取付けられ、取付け具に固定された芯振れ抑え具でトレパニングカッタを装着した回転軸の先端を支持するために、トレパニングカッタが回転して切削を行う時に加工反力（切削抵抗）によるトレパニングカッタの振動の発生を抑えることができる。
【００１５】
さらに、取付け具に固定された支持具を構造物の所定箇所に支持することにより、トレパニングカッタが構造物を切削する時に、構造物からトレパニングカッタを介して取付け具に作用する力の一部を支持具が分担して受け持ち、トレパニングカッタの負担を軽減してトレパニングカッタにおける振動の発生を抑えて安定して切削を行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１０を参照して説明する。
この実施の形態の構造物孔明け装置における構造について図１ないし図７を参照して説明する。
【００１７】
この実施の形態は、新幹線などの鉄道において枕木１０３を支えるための鉄鋼で形成された長尺の構造物１０１を対象にしている。この構造物１０１は断面Ｉ字形をなすもので、垂直な本体部１０１ａの上端と下端の鍔部１０１ｂ、１０１ｃを有している。また、構造物１０１の上端の鍔部１０１ｂの一側縁部における所定箇所には突片体１０２が設けられている。この突片体１０２は鍔部１０１ｂに形成され、あるいは溶接により鍔部１０１ｂに固着されている。
【００１８】
この実施の形態では、この構造物１０１の鍔部１０１ｂの縁部と突片体１０２の縁部とが交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成（孔明け）し、この角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行う場合に用いるものである。構造物孔明け装置は構造物１０１の鍔部１０１ｂの一側縁部の側方に配置される。
【００１９】
図中１１は第１の取付け体で、図４に示すようにこの第１の取付け体１１は構造部挟持部１１ａを有し、この構造部挟持部１１ａで構造物１０１の鍔部１０１ｂを挟持するとともに、構造部挟持部１１ａに螺挿して設けたねじ１２を締付けて鍔部１０１ｂの一定箇所に取付け固定されている。また、第１の取付け体１１にはスライダ保持部１１ｂが形成され、このスライダ保持部１１ｂにはスライダ１３が構造物１０１の長さ方向に沿って移動自在に挿通保持されている。
【００２０】
スライダ保持部１１ｂにはねじ１４が螺挿されており、このねじ１４を締付けてスライダ１を固定している。図１ないし図３に示すようにスライダ１３の一端部には第２の取付け体１５が取付けられている。この第２の取付け体１５にはカッタ取付け体１６が上下移動可能に保持されている。
【００２１】
そして、これら第１の取付け体１１、第２の取付け体１５およびカッタ取付け体１６を以て取付け具１７が構成されている。
図２および図３に示すように図中２１はカッタ駆動装置で、これは装置本体２２の内部に図示しないが電動機、この電動機の回転を変速する変速機を内蔵するとともに回転軸２３が設けられており、電動機の回転を変速機を介して伝達して回転軸２３を回転させるようになっている。また、装置本体２２は外部に保持部２２ａを有している。
【００２２】
そして、カッタ駆動装置２１は、回転軸２３が上部に位置し且つ上下方向に沿うように向きを設定してスライダ１３の一端部に配置されており、保持部２２ａがカッタ取付け体１６に取付けられている。これによりカッタ駆動装置２１は取付け具１７に取付けられる。
【００２３】
図２および図３、図５および図６に示すように３１はトレパニングカッタである。このトレパニングカッタ３１は円形をなす回転切削工具であり、周縁部には回転軸線に沿う多数の刃３１ａが並べられている。そして、このトレパニングカッタ３１はカッタ駆動装置２１の回転軸２３の先端部に取付けられている。
【００２４】
すなわち、トレパニングカッタ３１は回転軸２３の回転により回転され、各刃３１ａの先端で構造物を円形軌跡で切り込み、この円形軌跡に囲まれた構造物の部分を切り除いて円形の空間孔を形成するものである。
【００２５】
図１ないし図３、図５ないし図７に示すように４１は芯振れ抑え具である。この芯振れ抑え具４１は第２の取付け体１５の上端に取付けられてカッタ駆動装置２１の上側へ向けて延びており、回転軸２３の真上に位置して回転軸２３が挿脱自在に挿入保持される軸保持孔２４が形成されている。すなわち、回転軸２３が上昇移動してその上端が軸保持孔２４に挿入され、下降移動してその上端が軸保持孔２４から抜き出るようになっている。
【００２６】
図１、図２および図７に示すように５１は回動腕で、これは一端が第２の取付け体１５の上端における芯振れ抑え具４１の基端部と並んだ箇所にピン５２により枢着されている。すなわち、回動腕５１は、ピン５２を中心として水平面内を例えば芯振れ抑え具４１に対して接近離間する方向に回動するようになっている。回動腕５１には長さ方向に沿って長孔５１ａが形成されている。
【００２７】
図７に示すようにこの回動腕５１の長孔５１ａにはボルト５３が挿通され、長孔５１ａの長さ方向に沿って移動自在となっている。ボルト５３は回動腕５１の上面に配置された支持体５４と回動腕５１の下面に配置された支持体５５に挿通されるともに、ナット５６が螺合されている。
【００２８】
すなわち、ナット５６を締付けて支持体５４、５５を回動腕５１に押え付けることにより固定し、ナット５６を緩めることにより支持体５４、５５がボルト５３とともに回動腕５１の長さ方向へ移動できるようになっている。
【００２９】
図７に示すように下側の支持体５５は挟持部５５ａを有している。５７は係合体で、これは例えば断面Ｌ字形をなす型鋼で形成された横長のものである。係合体５７は水平に配置されて、下側の支持体５５の挟持部５５ａに長さ方向に移動自在に挟持されている。
【００３０】
係合体５７は両端を適宜な箇所に少くとも下側から係合する支持するものである。係合体５７と回動腕５１はトレパニングカッタ３１が構造物１０１を切削する時に、構造物１０１からトレパニングカッタ３１を介して取付け具１７に作用する力の一部を分担して受持つものである。
【００３１】
そして、これら回動腕５１、ボルト５３、支持体５４、５５および係合体５７を以て支持具５８を構成している。
このように構成した孔明け装置を用いて、鍔部１０１ｂの縁部と突片体１０２の縁部とが交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成し、この角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行う場合について説明する。
【００３２】
まず、図１に示すように取付け具１７を構造物１０１における鍔部１０１ｂの近傍に配置し、取付け具１７における第一の取付け具１１を鍔部１０１ｂに固定する。この場合、スライダ１３を鍔部１０１ｂに向けて接近するように移動させ、芯振れ抑え具４１の先端を、鍔部１０１ｂの縁部と突片体１０２の縁部とが交差する凹状の角部に位置させる。これによりトレパニングカッタ３１により角部を円弧状に切削して孔明けする位置（円弧状部の大きさ）を設定する。
【００３３】
なお、スライダ１３を移動させるためには、作業者が手でスライダ１３を直接持って移動させる方法、第一の取付け具１１に手動で回転させる送りねじを用いた手動送り装置を設ける方法、あるいは送りねじを電動機で回転させる電動送り装置を設ける方法が挙げられる。これらの方法のうち電動送り装置を採用した場合には電動送り装置を遠隔操作することが可能である。
【００３４】
次いで、図２および図６に示すようにカッタ駆動装置２１を取付け具１７に設けた芯振れ抑え具４１の下側に配置し、カッタ駆動装置２１の保持部２２ａをカッタ取付け体１６に固定する。この場合、カッタ駆動装置２１が芯振れ抑え具４１の下側に位置するようにカッタ取付け体１６の高さを調節する。なお、図２では回動腕５１を省略してある。
【００３５】
また、図３に示すように支持具５８における係合体５７を動かして位置調整し適宜な箇所に係合してトレパニングカッタ３１の加工による反力（切削抵抗）を受ける態勢を作る。この実施の形態では、係合体５７の一方の端部を構造物１０１の突片体１０２の下面に係合し、他方の端部を構造物の近傍に設けた図示しない部材の下面に係合する。この場合、係合体５７の位置を調整するために、回動腕５１をピン５２を中心として回動させ、且つボルト５３および支持体５４、５５を回動腕５１の長孔５１ａに沿って移動させることにより係合体５７を移動させる。
【００３６】
次いで、カッタ取付け体１６を上昇移動させてカッタ駆動装置２１を上昇移動させて、図５および図８に示すようにトレパニングカッタ３１を装着した回転軸２３の先端を芯振れ抑え具４１の孔４２に挿入する。そして、カッタ駆動装置２１に装備した電動機を回転駆動してトレパニングカッタ３１を回転させる。なお、電動機の回転駆動の起動、停止は遠隔操作により行う。
【００３７】
これによりトレパニングカッタ３１は回転しながら上昇移動して、トレパニングカッタ３１の刃３１ａが構造物１０１の鍔部１０１ｂの縁部下面と突片体１０２の縁部が下面に接し、これら下面に円弧状なす切り込みを形成する。さらに、トレパニングカッタ３１が回転しながら上昇してトレパニングカッタ３１の刃３１ａによる構造物１０１の鍔部１０１ｂと突片体１０２に対する切り込みの深さを増大して行く。
【００３８】
そして、図９に示すようにトレパニングカッタ３１が鍔部１０１ｂの厚さを越える距離を移動して切削を行い、刃３１ａが鍔部１０１ｂの縁部上面と突片体１０２の縁部上面を越えると、円弧状なす切り込みに囲まれた鍔部１０１ｂと突片体１０２の部分が切り落とされる。これにより図１０に示すように構造物１０１の鍔部１０１ｂの縁部と突片体１０２の縁部が交差する凹状の角部に円弧状の凹部１０１ｄを形成する。
【００３９】
この加工において、カッタ駆動装置２１の回転軸２３を、取付け具１７に固定した芯振れ抑え具４１の孔４２に挿入して保持しているので、トレパニングカッタ３１を安定して保持できる。このため、トレパニングカッタ３１が回転して切削を行う時に加工反力（切削抵抗）によるトレパニングカッタ３１の振動の発生を抑えることができる。
【００４０】
また、支持具５８では、取付け具１７に固定した回動腕５１で係合体５７を支持し、且つ係合体５７の両端を適宜な箇所に支持（この実施の形態では構造物１０１の突片体１０２の下面と構造物１０１の近傍に設けた図示しない部材の下面に夫々係合）している。このため、トレパニングカッタ３１が構造物１０１を切削する時に、構造物１０１からトレパニングカッタ３１を介して取付け具１７には作用する力の一部を係合体５７と回動腕５１で分担して受け持つ。従って、トレパニングカッタ３１が回転して切削を行う時に加工反力（切削抵抗）によるトレパニングカッタ３１の負担を軽減してトレパニングカッタ３１における振動の発生を抑えて安定して切削を行える。
【００４１】
加工終了後、カッタ取付け体１６を下降移動させてカッタ駆動装置２１をおよびトレパニングカッタ３１を下降移動させるとともに、電動機の回転駆動を停止する。
【００４２】
なお、カッタ取付け体１６を移動させるためには、作業者が手でカッタ取付け体１６を直接持って移動させる方法、手動で回転させる送りねじを用いた手動送り装置を設ける方法、あるいは送りねじを電動機で回転させる電動送り装置を設ける方法が挙げられる。これらの方法のうち電動送り装置を採用した場合には電動送り装置を遠隔操作することが可能である。
【００４３】
このようにして構造物１０１の鍔部１０１ｂの縁部と突片体１０２の縁部とが交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成し、この角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行う。
【００４４】
この実施の形態によれば、作業者がカッタを持たずに、カッタを構造物１０１に固定して構造物１０１に対して孔明けを行うので、構造物１０１に必要な大きさの孔を安全且つ容易な作業により形成することができる。従って、構造物に切削により孔明けを行う場合に、作業者に大きな負担をかけることなく、且つ作業の危険性も大幅に減少する。そして、本発明の構造物孔明け装置を、構造物１０１において例えば異なる２個の縁部が交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成する加工に用いると、この凹状の角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行うことができる。
【００４５】
また、この孔明け装置はカッタ駆動装置５８と、このカッタ駆動装置５８を構造物に取付ける取付け具１７とを分離しているために、取扱いが容易であるとともに構造物１０１への装着が容易である。
【００４６】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されずに、種々変形して実施することができる。
本願発明の構造物孔明け装置は、構造物において異なる２個の縁部が交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成して、この凹状の角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工に用いることに限定されず、構造物に切削により孔明けにする場合に広く適用することができる。
また、取付け具、芯振れ抑え具および支持具の構成は、前述の実施の形態に限定されずに種々変形して実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構造物孔明け装置によれば、作業者がカッタを持たずに、カッタを構造物に固定して構造物に対して孔明けを行うので、構造物に必要な大きさの孔を安全且つ容易な作業により形成することができる。従って、構造物に切削により孔明けを行う場合に、作業者に大きな負担をかけることなく、且つ作業の危険性も大幅に減少する。
【００４８】
そして、本発明の構造物孔明け装置を、構造物において例えば異なる２個の縁部が交差する凹状の角部に円弧状の凹部を形成する加工に用いると、この凹状の角部に応力が集中して亀裂が生じるという事態の発生を予め防止する予防保全的な加工を行うことができる。
【００４９】
また、トレパニングカッタを装着する回転軸を有し同回転軸を回転させるカッタ駆動装置と、同回転軸の先端が挿脱自在に挿入保持される軸保持孔が形成されている芯振れ抑え具とがともに取付け具に取付けられ、取付け具に固定された芯振れ抑え具でトレパニングカッタを装着した回転軸の先端を支持するために、トレパニングカッタが回転して切削を行う時に加工反力（切削抵抗）によるトレパニングカッタの振動の発生を抑えることができる。
【００５０】
さらに、取付け具に固定された支持具を構造物の所定箇所に支持することによりトレパニングカッタが構造物を切削する時に、構造物からトレパニングカッタを介して取付け具に作用する力の一部を支持具が分担して受け持ち、加工反力によるトレパニングカッタの負担を軽減して安定して切削を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における構造物孔明け装置を示す斜視図。
【図２】同実施の形態における構造物孔明け装置を示す斜視図。
【図３】同実施の形態における構造物孔明け装置を示す斜視図。
【図４】同実施の形態における構造物孔明け装置に設ける取付け具を示す側面図。
【図５】同実施の形態における構造物孔明け装置に設けるトレパニングカッタによる切削状態を示す図。
【図６】同実施の形態における構造物孔明け装置に設けるトレパニングカッタを示す断面図。
【図７】同実施の形態における構造物孔明け装置に設ける支持具を示す図。
【図８】同実施の形態における構造物孔明け装置に設けるトレパニングカッタの動作を示す図。
【図９】同実施の形態における構造物孔明け装置に設けるトレパニングカッタの動作を示す図。
【図１０】同実施の形態の構造物孔明け装置における構造物の孔明け箇所を示す図。
【図１１】従来における構造物の孔明けを示す図。
【符号の説明】
１１…第１の取付け体、
１５…第２の取付け体、
１６…カッタ取付け体、
１７…取付け具、
２１…カッタ駆動装置、
３１…トレパニングカッタ、
４１…芯振れ抑え具、
５１…回動腕、
５７…係合体、
５８…支持具、
１０１…構造物、
１０２…突片体。
【図１】
0003806220.tif 000002
【図２】
0003806220.tif 000003
【図３】
0003806220.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003806220.tif 000009
【図９】
0003806220.tif 000010
【図１０】
0003806220.tif 000011
【図１１】
0003806220.tif 000012