クランプ追尾式の開先加工装置
【課題】 本発明は、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できるクランプ追尾式の開先加工装置を提供する。
【解決手段】 被開先加工材の金属板材３をＸＹＺ方向から位置決めして進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工して開先エンド部３ｅｂでは自動的に停止する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置であって、カッター４ａと、金属板材の下面３ｃに当接する下部車輪５ｂと、この下部車輪と協働して金属板材をクランプする上部車輪３ａとを有するクランプ装置５と、開先加工される端面３ａに対して角度を有して並設され、端面３ａに当接して摺動可能に支持する傾斜支持板６とを備え、カッターと後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に表面有無検出センサー８ａとを設けることによって、金属板材の開先エンド部の開先加工が完了した後に自動的に停止する。
【解決手段】 被開先加工材の金属板材３をＸＹＺ方向から位置決めして進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工して開先エンド部３ｅｂでは自動的に停止する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置であって、カッター４ａと、金属板材の下面３ｃに当接する下部車輪５ｂと、この下部車輪と協働して金属板材をクランプする上部車輪３ａとを有するクランプ装置５と、開先加工される端面３ａに対して角度を有して並設され、端面３ａに当接して摺動可能に支持する傾斜支持板６とを備え、カッターと後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に表面有無検出センサー８ａとを設けることによって、金属板材の開先エンド部の開先加工が完了した後に自動的に停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材の開先加工を行う開先加工装置に関し、特に、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、背景技術について説明する。
図９は、従来の開先加工装置の一実施形態を示す図である。図９に示すように、この開先加工装置１１０は自走式であり、被加工材である鋼板上を走行する台車１１４を備えている。台車１１４の略矩形の下面には複数個（図示実施形態では４個）の走行車輪１１６、１１８が設けられている。これらの走行車輪１１６、１１８は、台車下面の長辺に対して所定の角度をもって、矢印Ａの方向に向けられている。矢印Ａ方向において前側の走行車輪１１６には、適当な伝動機構１２０を介して走行モータ１２２が接続され、後側の走行車輪１１８はチェーン伝動機構１２４により前側の走行車輪１１６と等速で連動するようになっている。カッター１２６としては、形成すべき開先の形状、鋼板の板厚、材質等に応じて種々の形式のものが使用可能であるが、図示実施形態のカッター１２６はＶ字開先用であり、切頭円錐形の刃物台１４２と、その円錐面に適宜配設されたチップ１４４とから構成されたものである。この開先加工装置１１０は、前述したように、鋼板上を自走し、その走行によりカッター１２６を移動させて開先加工を行う。この開先加工の際、ローラ１５２は鋼板の加工すべき端面に当接し、ガイドローラ（案内手段）として機能する。また、カッター１２６は、ガイドローラ１５２が常に鋼板の端面に当接した状態で、端面を切削する。従って、ガイドローラ１５２とカッター１２６とはほぼ同じ高さ位置に配置されると共に、カッター１２６は、その一部がガイドローラ１５２の周面についての台車１１４側の共通接線よりも台車１１４側に突出するように、配置されている。まず、加工すべき鋼板を適当な架台に載せる。次いで、開先加工装置１１０を鋼板の上に載置する。その際、ガイドローラ１５２及びカッター１２６は、鋼板の加工すべき端面の側方に配置する。そして、一方のＬ字状支持プレート１４６を固定しているナットを弛めて支持プレート１４６を左右に移動させ、開先深さを調節する。開先深さが決定されたならば、ナットを締め付け、支持プレート１４６をブラケット１３０に固定する。この状態で、外部電源を開先加工装置１１０につなぐ。この後、コントローラ上のスイッチにより走行モータ１２２及び切削モータを起動すると共に、モータ１２２の回転速度を切削条件に適合する速度に選定し、開先加工を開始する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１４４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、台車の略矩形の下面に４個の走行車輪と、鋼板の加工すべき端面に当接して、ガイドローラ（案内手段）として機能するローラとを備え、被加工材である鋼板上を走行する台車によって自走する開先加工装置は、ガイドローラが常に鋼板の端面に当接した状態でカッターが端面を切削するが、鋼板の端面のコーナーを開先加工するには、延長プレートを取り付ける必要があり、段取り工数が発生するという問題があった。また、ガイドローラによって鋼板の端面を支持すると共に、鋼板上に自重で載っているだけであるため、Ｚ方向には開先加工精度が出ないという問題があった。
本発明は、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、金属板材の開先加工を行う開先加工装置であって、特に、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供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に記載の発明のクランプ追尾式の開先加工装置は、金属板材の端面および上下面に当接して走行自在に装着され、前記金属板材の端面及び角部の少なくとも一方の開先加工を行う開先加工装置であって、前記開先加工装置は、回転体の周囲に刃先チップを有するカッターと、このカッターを回転させるカッター用電動機と、前記金属板材の下面に当接する複数の下部車輪と、この下部車輪と対向して配置され、前記金属板材の上面に当接して前記金属板材を前記下部車輪と協働してクランプする複数の上部車輪と、を有するクランプ装置と、前記下部車輪および前記上部車輪のいずれか一方を駆動する駆動輪用電動機と、前記カッターと前記端面との位置関係を一定に維持すると共に、前記端面に対して角度を有して並設され、前記端面に当接して摺動可能に支持する傾斜支持板と、を備えることによって、前記端面および前記角部の少なくとも一方を開先加工することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記傾斜支持板は、前記端面の上方および下方のいずれか一方に当接して、前記端面に対して進行方向に開くように角度を有して並設され、前記カッターと開先加工面との位置関係が一定に維持されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記角度は、０．５〜５．０°であることを特徴とする。なお、最適値を０．５〜２．５°とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、開先加工された前記端面の上方および下方のいずれか一方には開先残り代を、少なくとも２ｍｍ有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサーを、前記カッターと後方側車輪との間に設け、この表面有無検出センサーが前記表面を検出しない場合、前記角部では自動的に停止することを特徴とする。
【００１０】
また、カッターと端面との位置関係を一定に維持するためのガイド機構を備え、このガイド機構は、レールおよび倣い車輪を有し、倣い車輪をレールの溝に沿って走行させてモノレール状に懸架する補助的なもので、これによって二重の安全性を確保可能である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、カッターを回転させるカッター用電動機と、複数の下部車輪と上部車輪とを有するクランプ装置と、車輪駆動輪用電動機と、傾斜支持板とを備えることによって、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定された金属板材の端面および金属板材の角部の少なくとも一方のエリアを正確に開先加工することができる高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、金属板材の端面の上方および下方のいずれか一方に当接して、この端面に対して進行方向に開くように角度を有して並設される傾斜支持板によって、開先加工装置の車輪駆動力が金属板材に切り込む方向に向き、その分力がカッターと端面または角部が接する箇所を支点として、開先加工装置の進行方向、および進行方向側の傾斜支持板を常に端面を押圧する方向に働くため、開先加工面とカッターとの位置関係が一定に維持されて精度良く開先加工することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、車輪駆動輪の駆動方向と傾斜支持板との角度を、０．５〜５．０°とすることによって、開先加工面とカッターとの位置関係が適切に一定に維持されて精度良く開先加工することができる。なお、０．５〜２．５°がさらに最適である。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、開先加工された金属板材の端面の上方および下方のいずれか一方に開先残り代が、少なくとも２ｍｍあれば、傾斜支持板の機能を発揮することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明によれば、金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサーを、開先加工装置の進行方向に対してカッターと後方側車輪との間に設けることによって、この表面有無検出センサーが表面を検出しない場合、金属板材の角部の開先加工が完了した後に開先加工装置を自動的に停止することができる。
【００１６】
なお、レールおよび倣い車輪を有し、倣い車輪をレールの溝に沿って走行させてモノレール状に懸架する補助的なガイド機構に備えることによって、二重の安全性を確保可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。図１の（ａ）に示すように、被溶接材であり被開先加工材である金属板材３は、作業台２に載置されて、ボルト・ナットなどを用いた固定具２ａで固定されている。そして、クランプ追尾式の開先加工装置１は金属板材３の端面３ａに走行自在に装着されている。また、クランプ追尾式の開先加工装置１は、後記する傾斜支持板６の少なくとも一部が金属板材３の端面３ａに当接すると同時に、後記する上部車輪５ａおよび下部車輪５ｂが金属板材３の上面３ｂおよび下面３ｃをしっかりとクランプしてＺ方向（上下方向）への位置ずれが無いようにして、金属板材３の開先加工を行う。なお、ＸＹＺ方向とは、金属板材３において、開先加工装置１の進行方向をＸ方向、このＸ方向と同一面上でＸ方向に直角な方向をＹ方向、および、金属板材３に垂直（上下）方向をＺ方向としている。また、金属板材３の端面３ａにおいて、開先加工装置１が開先加工を始める位置の角部を開先スタート部３ｅａ、開先加工を停止する位置の角部を開先エンド部３ｅｂとしている。また、開先加工された面を開先加工面３ｄとし、図１の（ｂ）に示すように、端面３ａの開先残り代αを下方３ａｂに設けている。なお、開先残り代αは上方３ａａに設けるようにしても構わない。この開先残り代αは少なくとも２ｍｍ有することにしている。このように、開先加工された金属板材３の端面３ａの上方３ａａおよび下方３ａｂのいずれか一方に開先残り代αを少なくとも２ｍｍ有することによって、溶接時の突き当て代として充分であり、傾斜支持板６の機能を良好に発揮することができる。
【００１８】
次に、図１の（ｃ）に示すように、この開先加工装置１は、回転体の周囲に刃先チップ（超硬チップ）４ａａを有するカッター４ａと、このカッター４ａを回転させるカッター用電動機４ｂとを有するカッター部４と、金属板材３の下面３ｃに当接する複数の下部車輪（従動車輪）５ｂと、この下部車輪５ｂと対向して上方に配置され、金属板材３の上面３ｂに当接して金属板材３を下部車輪５ｂと協働してクランプする駆動車輪である複数の上部車輪（駆動車輪）５ａとを有するクランプ装置５と、上部車輪５ａをプーリやベルトなどからなる回転伝達手段５ｃで駆動する駆動輪用電動機５ｄと、金属板材３の端面３ａとカッター４ａとの位置関係を一定に維持すると共に、金属板材３の開先加工される端面３ａに対して角度βを有して並設され、端面３ａに当接して摺動可能に支持する傾斜支持板６とを備えている。これによって、金属板材３の角部（開先スタート部）３ｅａと端面３ａとが、開先残り代αを残して開先加工されて開先加工面３ｄが形成される。さらに、開先エンド部３ｅｂでは、開先エンドである角部３ｅｂの開先加工が完了した状態を表面有無検出センサー８ａ（後記）が検出して開先加工装置１が自動的に停止するように制御部１０によって制御されている。なお、上部車輪５ａを駆動車輪として説明したが下部車輪５ｂを駆動車輪としても構わない。
【００１９】
これによれば、カッター４ａを回転させるカッター用電動機４ｂと、複数の下部車輪５ｂと上部車輪５ａとを有するクランプ装置５と、駆動車輪用電動機５ｄと、傾斜支持板６とを備えることによって、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定された金属板材の端面および金属板材の角部を正確に開先加工することができる高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供することができる。
【００２０】
図２は、開先加工装置のクランプ機構および送り駆動部の構成を示す概略図であり、（ａ）は図１の（ｃ）に示すＢ部の詳細な拡大断面図、（ｂ）は図２の（ａ）に示すＣ矢視図であり、クランプ機構および送り駆動部の正面図である。
図２の（ａ）（ｂ）に示すように、金属板材３は上部車輪５ａと下部車輪５ｂによって上下からクランプされている。このクランプする力によって駆動車輪である上部車輪５ａの駆動力を金属板材３に伝達して、開先加工装置１は金属板材３の上面３ｂとの間に推進力を得て、上面３ｂ、端面３ａおよび下面３ｃに沿って走行する。下部車輪５ｂは従動車輪であり、金属板材３の下面３ｃを走行する。下部車輪５ｂは、枠体の下板７ｃに固定された支柱５ｑに回転自在に支持されている。下部車輪５ｂに対向する上部車輪（駆動車輪）５ａは、駆動用電動機５ｄから出力される回転が回転伝達手段５ｃによって伝達されて金属板材３の上面３ｂを走行する。駆動用電動機５ｄには小プーリ５ｃａａが設けられ、この小プーリ５ｃａａと、駆動車輪５ａの前方駆動車輪５ａａの一つに設けられた小プーリ５ｃａａとの間にベルト５ｃｂａが掛けられている。さらに、前方駆動車輪５ａａには大プーリ５が設けられており、後方に隣接する駆動車輪５ａに順次駆動力を伝達して上部車輪５ａのすべてを駆動する。これらの駆動車輪５ａは、上部車輪支持板５ｍに設けられた支柱５ｎに軸と軸受によって回転自在に支持されている。なお、小プーリ、大プーリ、ベルトの組み合わせは、これらに限るものではない。適宜変更が可能である。
【００２１】
この上部車輪支持板５ｍには、高さ調節ボルト支柱５ｐが固定され、この高さ調節ボルト支柱５ｐには高さ調節ボルト５ｈが螺着されて、この高さ調節ボルト５ｈを回すことによって高さ調節ボルト５ｈは上下に移動する。また、高さ調節ボルト５ｈは、中間板５ｅに設けられた摺動自在の孔５ｅａに挿通されている。そして、高さ調節ボルト５ｈには、この中間板５ｅと上部車輪支持板５ｍとの間の位置に、ばね５ｆが挿着されており、このばね５ｆによって、その位置を上下動自在に支持されている。さらに、高さ調節ボルト５ｈは、上板７ａに設けられた図略の孔に摺動自在に挿着されて、その端部には高さ調節ナット５ｊが螺着されている。この高さ調節ナット５ｊと上板７ａとによって高さ調節ボルト５ｈが固定されている。この高さ調節ナット５ｊを回すことによって高さ調節ボルト５ｈが上下して駆動車輪５ａを上下動させるようになっている。また、中間板５ｅの上面を上下させるように押圧力調節カム５ｇが設けられている。押圧力調節カム５ｇの取り付けられた軸の端部には押圧力調節カム５ｇと連動するように押圧力調節ハンドル５ｋが設けられている。この押圧力調節ハンドル５ｋを回して、押圧力調節カム５ｇを回動させることによって中間板５ｅが押し下げられる。この中間板５ｅが押し下げられると、ばね５ｆが収縮して、金属板材３の上面３ｂに駆動車輪５ａを押圧して、駆動車輪５ａと金属板材３との間に適度な摩擦を生じる。この摩擦力によって、開先加工装置１に推進力を発生させて、端面３ａの開先加工が行われる。なお、カッター４ａは、前方上部車輪５ａａと後方上部車輪５ａｂとの間、および前方下部車輪５ｂａと後方下部車輪５ｂｂとの間に位置しており、図中のカッター部中心軸位置として一点鎖線で表示されている。なお、ばね５ｆや中間板５ｅを設けずに高さ調節ボルト５ｈだけでクランプ力を出すようにして、胴突状態で直接クランプしても構わない。
【００２２】
図３は、金属板材３の端面３ａの下方３ａｂのフラット面を支持する傾斜支持板を示す概略図であり、（ａ）は図２の（ａ）に示すＤ部の拡大断面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先スタート部に開先加工装置が配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
図３の（ａ）に示すように、クランプ追尾式の開先加工装置１の傾斜支持板６は、金属板材３の開先スタート部である角部３ｅａの下方３ａｂに当接している。これによって、カッター４ａと金属板材３との位置決めがなされて、開先加工装置１の進行方向が制御される。そして、開先加工することによって、金属板材３の端面３ａは、端面３ａが開先加工された開先加工面３ｄと、開先加工面３ｄの下方３ａｂには、開先加工された後の開先残り代αが形成されている。
【００２３】
図３の（ｂ）に示すように、傾斜支持板６は、角部３ｅａと当接して、端面３ａに対して進行方向に開くように角度βを有して並設され、カッター４ａと開先加工面３ｄとの位置関係が一定に維持される。当初、金属板材３の角部３ｅａは、角度βを有した状態で接触している傾斜支持板６に当接しながら、回転しているカッター４ａの刃先チップ４ａａの位置まで進み、端面３ａが開先加工される。このとき、駆動車輪５ａの駆動方向は、金属板材３の端面３ａと並行になっている。この角度βは傾斜支持板６が金属板材３の端面３ａに対して進行方向に開くように設定された角度であり、駆動車輪５ａの駆動方向と傾斜支持板６との角度を、０．５〜５．０°とすることによって、開先加工面３ｄとカッター４ａとの位置関係が適切に一定に維持されて精度良く開先加工することができる。なお、角度βは０．５〜２．５°がさらに最適である。そして、開先加工装置１には、進行方向に対して刃先チップ４ａａの位置と後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に表面有無検出センサー８ａが設けられている。表面有無検出センサー８ａをさらに前方に設けても良いし、各々複数の表面有無検出センサー８ａ、８ｂを設けても構わないが、少なくとも後方に１個の表面有無検出センサー８ａを設ける必要がある。これによって、角部３ｅａ、３ｅｂの開先加工を自動的に行うことができる。また、傾斜支持板６によって開先加工装置１の進行方向を制御することができる。
【００２４】
これによれば、詳細は図５において後記するが、開先加工装置１の駆動車輪の駆動力ｆが金属板材３の端面３ａに切り込む方向に向き、その分力がカッター４ａと端面３ａが接する箇所を支点として、開先加工装置１の進行方向側の傾斜支持板６を常に端面３ａに押圧する方向に働く。このため、開先加工面３ｄとカッター４ａとの位置関係が一定に維持されて精度良く開先加工することができる。
【００２５】
図４は、開先加工装置に係る傾斜支持板の構成を示す概略図であり、（ａ）は金属板材の端面を開先加工装置が進行する様子を示す平面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先エンド部に開先加工装置が進行した様子を示す平面図である。
図４の（ａ）に示すように、クランプ追尾式の開先加工装置１の傾斜支持板６は、金属板材３の端面３ａの下方３ａｂに全体が当接して、カッター４ａと金属板材３との位置決めをして、開先加工装置１の進行方向を制御する。開先加工することによって、金属板材３の端面３ａは、端面３ａが開先加工された開先加工面３ｄと、開先加工面３ｄの下方３ａｂには、開先加工された後の開先残り代αが継続的に形成されている。
図４の（ｂ）に示すように、傾斜支持板６は、金属板材３の開先エンド部である角部３ｅｂを含めて開先残り代α全体に当接している。表面有無検出センサー８ａの位置を金属板材３の開先エンド部３ｅｂが通りすぎたことを検出して、開先加工装置１は自動的に停止する。同時にカッター用電動機４ｂが停止してカッター４の回転が停止する。なお、金属板材３の上面３ｂ、下面３ｃおよび端面３ａのうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサー８ａを開先加工装置１の進行方向に対してカッター４ａと後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に設けることによって、この表面有無検出センサー８ａが表面を検出しない場合、金属板材３の角部３ｅｂの開先加工が完了した後に自動的に停止することができる。
【００２６】
図５は、傾斜支持板６がカッター４ａと開先加工面３ｄとの位置関係を一定に維持して、開先加工しながら自動走行するメカニズムを説明する工程図であり、（ａ）は傾斜支持板６は、金属板材３の開先スタート部である角部３ｅａで金属板材と角度βを有して当接している状態を示し、（ｂ）は開先加工が始まって傾斜支持板が金属板材の端面に向かって回動する状態を示し、（ｃ）は傾斜支持板が金属板材と並行になって開先加工している様子を示している。
図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、駆動車輪５ａの駆動力ｆから分力ａと分力ｂが発生し、さらに、分力ａによって、分力ａ１が発生して、この分力ａ１によって反力ａ２が発生することで、傾斜支持板６と端面３ａが互いに押圧する。これによって、開先加工装置１の位置が安定する。さらに、分力ｂが推進力となって、開先加工装置１を走行させる。
【００２７】
図６は、開先加工装置が、金属板材をクランプして、開先加工する様子を説明する工程図であり、（ａ）は金属板材がクランプされる前、（ｂ）は金属板材がクランプされて、開先加工開始前、（ｃ）は開先加工途中を、開先加工装置１が図中の奥側から手前側に進行しているとして表示している。
図６の（ａ）に示すように、カッター４ａと駆動車輪５ａが上方から開先位置に下りて来ている様子を示している。次に、図６の（ｂ）に示すように、カッター４ａが図中の奥側から手前側に向かってまさに進行して開先加工を始めようとしている。さらに、図６の（ｃ）に示すように、開先角度θで開先加工されている。なお、θは３５〜４５°としているが、これに限るものではない。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図７および図８は、本発明の第２の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、図７の（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、図７の（ｂ）は（ａ）に示すＥ―Ｅ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
図８は、ガイド機構を備えた開先加工装置が、金属板材の角部の開先スタート部に配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態ではガイド機構を設けてないが、第２の実施形態ではガイド機構を適用した点である。第１の実施形態と同様の構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図７の（ａ）（ｂ）に示すように、開先加工装置１がガイド機構を設けた場合を示し、カッター４ａと端面３ａとの位置関係を一定に維持するためのガイド機構９をさらに付随的に備えている。このガイド機構９は、開先加工装置１を金属板材３の端面３ａにぴったりと装着させるためのもので、金属製のレール９ａおよび倣い車輪９ｅを有し、この倣い車輪９ｅをレール９ａの溝９ｇに沿って走行させて、モノレール状に懸架する補助的なものである。これによって二重の安全性を確保可能である。すなわち、レール９ａは作業台２の両端部に設けられた適当な取付具９ｂ、９ｂに固定されている。そして、開先加工装置１からは２個の支柱９ｃ、９ｄが延出されている。この支柱９ｃ、９ｄに支持された軸９ｆが備えられ、この軸９ｆに倣い車輪９ｅが、適当な固定具によって、回転自在に設けられている。この倣い車輪９ｅはレール９ａに設けられた溝９ｇに摺動自在に挿着されている。
【００３０】
以上、好ましい実施の形態を説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することの無い範囲内において適宜変更が可能なものである。例えば、ガイド機構は簡単なロープなどで支持するように構成しても構わない。また、カッターの回転方向は反時計回りにしているが時計方向に設定しても構わない。また、ばねと中間板は設けなくても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
【図２】開先加工装置のクランプ機構および送り駆動部の構成を示す概略図であり、（ａ）は図１の（ｃ）に示すＢ部の詳細な拡大断面図、（ｂ）は図２の（ａ）に示すＣ矢視図であり、クランプ機構および送り駆動部の正面図である。
【図３】金属板材の端面の下方のフラット面を支持する傾斜支持板を示す概略図であり、（ａ）は図２の（ａ）に示すＤ部の拡大断面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先スタート部に開先加工装置が配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
【図４】開先加工装置に係る傾斜支持板の構成を示す概略図であり、（ａ）は金属板材の端面を開先加工装置が進行する様子を示す平面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先エンド部に開先加工装置が進行した様子を示す平面図である。
【図５】傾斜支持板がカッターと開先加工面との位置関係が一定に維持して、開先加工しながら自動走行するメカニズムを説明する工程図であり、（ａ）は傾斜支持板は、金属板材の開先スタート部である角部で金属板材と角度を有して当接している状態を示し、（ｂ）は開先加工が始まって傾斜支持板が金属板材の端面に向かって回動する状態を示し、（ｃ）は傾斜支持板が金属板材と並行になって開先加工している様子を示している。
【図６】開先加工装置が金属板材をクランプして、開先加工する様子を説明する工程図であり、（ａ）は金属板材がクランプされる前、（ｂ）は金属板材がクランプされて、開先加工の開始前、（ｃ）は開先加工の途中を示している。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＥ―Ｅ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
【図８】ガイド機構を備えた開先加工装置が、金属板材の角部の開先スタート部に配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
【図９】従来の開先加工装置の一実施形態を示す図である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めして、進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して、指定されたエリアの正確で低コストな開先加工を必要とする開先加工装置に適用される。
【符号の説明】
【００３３】
１ 開先加工装置
２ 作業台
２ａ 固定具、金属板材固定具
３ 金属板材、被溶接材、被開先加工材
３ａ 端面
３ａａ 上方
３ａｂ 下方
３ｂ 上面
３ｃ 下面
３ｄ 開先加工面
３ｅａ 角部、開先スタート部
３ｅｂ 角部、開先エンド部
４ カッター部
４ａ カッター
４ａａ 刃先チップ、超硬チップ
４ｂ カッター用電動機、モータ
５ クランプ装置
５ａ 上部車輪、駆動車輪
５ａａ 前方駆動車輪、前方上部車輪、前方側車輪
５ａｂ 後方駆動車輪、後方上部車輪、後方側車輪
５ｂ 下部車輪、従動車輪
５ｂａ 前方従動車輪、前方下部車輪、前方側車輪
５ｂｂ 後方従動車輪、後方下部車輪、後方側車輪
５ｃ 回転伝達手段、ベルト、プーリ
５ｃａａ 小プーリ
５ｃａｂ 大プーリ
５ｃｂａ ベルト
５ｃｂｂ ベルト
５ｃｂｃ ベルト
５ｃｂｄ ベルト
５ｄ 駆動輪用電動機
５ｅ 中間板
５ｅａ 孔、摺動自在の孔
５ｆ ばね
５ｇ 押圧力調節カム
５ｈ 高さ調節ボルト
５ｊ 高さ調節ナット
５ｋ 押圧力調節ハンドル
５ｍ 上部車輪支持板
５ｎ 支柱、駆動車輪支柱
５ｐ 高さ調節ボルト支柱、ボルト支持部
５ｑ 支柱、従動輪支柱
６ 傾斜支持板
７ａ 上板
７ｂ 側板
７ｃ 下板
８、８ａ、８ｂ 表面有無検出センサー
９ ガイド機構
９ａ レール
９ｂ 取付具、レール固定具
９ｃ 支柱
９ｄ 支柱
９ｅ 倣い車輪
９ｆ 軸
９ｇ 溝
１０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材の開先加工を行う開先加工装置に関し、特に、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、背景技術について説明する。
図９は、従来の開先加工装置の一実施形態を示す図である。図９に示すように、この開先加工装置１１０は自走式であり、被加工材である鋼板上を走行する台車１１４を備えている。台車１１４の略矩形の下面には複数個（図示実施形態では４個）の走行車輪１１６、１１８が設けられている。これらの走行車輪１１６、１１８は、台車下面の長辺に対して所定の角度をもって、矢印Ａの方向に向けられている。矢印Ａ方向において前側の走行車輪１１６には、適当な伝動機構１２０を介して走行モータ１２２が接続され、後側の走行車輪１１８はチェーン伝動機構１２４により前側の走行車輪１１６と等速で連動するようになっている。カッター１２６としては、形成すべき開先の形状、鋼板の板厚、材質等に応じて種々の形式のものが使用可能であるが、図示実施形態のカッター１２６はＶ字開先用であり、切頭円錐形の刃物台１４２と、その円錐面に適宜配設されたチップ１４４とから構成されたものである。この開先加工装置１１０は、前述したように、鋼板上を自走し、その走行によりカッター１２６を移動させて開先加工を行う。この開先加工の際、ローラ１５２は鋼板の加工すべき端面に当接し、ガイドローラ（案内手段）として機能する。また、カッター１２６は、ガイドローラ１５２が常に鋼板の端面に当接した状態で、端面を切削する。従って、ガイドローラ１５２とカッター１２６とはほぼ同じ高さ位置に配置されると共に、カッター１２６は、その一部がガイドローラ１５２の周面についての台車１１４側の共通接線よりも台車１１４側に突出するように、配置されている。まず、加工すべき鋼板を適当な架台に載せる。次いで、開先加工装置１１０を鋼板の上に載置する。その際、ガイドローラ１５２及びカッター１２６は、鋼板の加工すべき端面の側方に配置する。そして、一方のＬ字状支持プレート１４６を固定しているナットを弛めて支持プレート１４６を左右に移動させ、開先深さを調節する。開先深さが決定されたならば、ナットを締め付け、支持プレート１４６をブラケット１３０に固定する。この状態で、外部電源を開先加工装置１１０につなぐ。この後、コントローラ上のスイッチにより走行モータ１２２及び切削モータを起動すると共に、モータ１２２の回転速度を切削条件に適合する速度に選定し、開先加工を開始する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１４４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、台車の略矩形の下面に４個の走行車輪と、鋼板の加工すべき端面に当接して、ガイドローラ（案内手段）として機能するローラとを備え、被加工材である鋼板上を走行する台車によって自走する開先加工装置は、ガイドローラが常に鋼板の端面に当接した状態でカッターが端面を切削するが、鋼板の端面のコーナーを開先加工するには、延長プレートを取り付ける必要があり、段取り工数が発生するという問題があった。また、ガイドローラによって鋼板の端面を支持すると共に、鋼板上に自重で載っているだけであるため、Ｚ方向には開先加工精度が出ないという問題があった。
本発明は、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、金属板材の開先加工を行う開先加工装置であって、特に、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定されたエリアを正確に開先加工する高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供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に記載の発明のクランプ追尾式の開先加工装置は、金属板材の端面および上下面に当接して走行自在に装着され、前記金属板材の端面及び角部の少なくとも一方の開先加工を行う開先加工装置であって、前記開先加工装置は、回転体の周囲に刃先チップを有するカッターと、このカッターを回転させるカッター用電動機と、前記金属板材の下面に当接する複数の下部車輪と、この下部車輪と対向して配置され、前記金属板材の上面に当接して前記金属板材を前記下部車輪と協働してクランプする複数の上部車輪と、を有するクランプ装置と、前記下部車輪および前記上部車輪のいずれか一方を駆動する駆動輪用電動機と、前記カッターと前記端面との位置関係を一定に維持すると共に、前記端面に対して角度を有して並設され、前記端面に当接して摺動可能に支持する傾斜支持板と、を備えることによって、前記端面および前記角部の少なくとも一方を開先加工することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記傾斜支持板は、前記端面の上方および下方のいずれか一方に当接して、前記端面に対して進行方向に開くように角度を有して並設され、前記カッターと開先加工面との位置関係が一定に維持されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記角度は、０．５〜５．０°であることを特徴とする。なお、最適値を０．５〜２．５°とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、開先加工された前記端面の上方および下方のいずれか一方には開先残り代を、少なくとも２ｍｍ有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置であって、前記金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサーを、前記カッターと後方側車輪との間に設け、この表面有無検出センサーが前記表面を検出しない場合、前記角部では自動的に停止することを特徴とする。
【００１０】
また、カッターと端面との位置関係を一定に維持するためのガイド機構を備え、このガイド機構は、レールおよび倣い車輪を有し、倣い車輪をレールの溝に沿って走行させてモノレール状に懸架する補助的なもので、これによって二重の安全性を確保可能である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、カッターを回転させるカッター用電動機と、複数の下部車輪と上部車輪とを有するクランプ装置と、車輪駆動輪用電動機と、傾斜支持板とを備えることによって、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定された金属板材の端面および金属板材の角部の少なくとも一方のエリアを正確に開先加工することができる高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、金属板材の端面の上方および下方のいずれか一方に当接して、この端面に対して進行方向に開くように角度を有して並設される傾斜支持板によって、開先加工装置の車輪駆動力が金属板材に切り込む方向に向き、その分力がカッターと端面または角部が接する箇所を支点として、開先加工装置の進行方向、および進行方向側の傾斜支持板を常に端面を押圧する方向に働くため、開先加工面とカッターとの位置関係が一定に維持されて精度良く開先加工することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、車輪駆動輪の駆動方向と傾斜支持板との角度を、０．５〜５．０°とすることによって、開先加工面とカッターとの位置関係が適切に一定に維持されて精度良く開先加工することができる。なお、０．５〜２．５°がさらに最適である。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、開先加工された金属板材の端面の上方および下方のいずれか一方に開先残り代が、少なくとも２ｍｍあれば、傾斜支持板の機能を発揮することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明によれば、金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサーを、開先加工装置の進行方向に対してカッターと後方側車輪との間に設けることによって、この表面有無検出センサーが表面を検出しない場合、金属板材の角部の開先加工が完了した後に開先加工装置を自動的に停止することができる。
【００１６】
なお、レールおよび倣い車輪を有し、倣い車輪をレールの溝に沿って走行させてモノレール状に懸架する補助的なガイド機構に備えることによって、二重の安全性を確保可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。図１の（ａ）に示すように、被溶接材であり被開先加工材である金属板材３は、作業台２に載置されて、ボルト・ナットなどを用いた固定具２ａで固定されている。そして、クランプ追尾式の開先加工装置１は金属板材３の端面３ａに走行自在に装着されている。また、クランプ追尾式の開先加工装置１は、後記する傾斜支持板６の少なくとも一部が金属板材３の端面３ａに当接すると同時に、後記する上部車輪５ａおよび下部車輪５ｂが金属板材３の上面３ｂおよび下面３ｃをしっかりとクランプしてＺ方向（上下方向）への位置ずれが無いようにして、金属板材３の開先加工を行う。なお、ＸＹＺ方向とは、金属板材３において、開先加工装置１の進行方向をＸ方向、このＸ方向と同一面上でＸ方向に直角な方向をＹ方向、および、金属板材３に垂直（上下）方向をＺ方向としている。また、金属板材３の端面３ａにおいて、開先加工装置１が開先加工を始める位置の角部を開先スタート部３ｅａ、開先加工を停止する位置の角部を開先エンド部３ｅｂとしている。また、開先加工された面を開先加工面３ｄとし、図１の（ｂ）に示すように、端面３ａの開先残り代αを下方３ａｂに設けている。なお、開先残り代αは上方３ａａに設けるようにしても構わない。この開先残り代αは少なくとも２ｍｍ有することにしている。このように、開先加工された金属板材３の端面３ａの上方３ａａおよび下方３ａｂのいずれか一方に開先残り代αを少なくとも２ｍｍ有することによって、溶接時の突き当て代として充分であり、傾斜支持板６の機能を良好に発揮することができる。
【００１８】
次に、図１の（ｃ）に示すように、この開先加工装置１は、回転体の周囲に刃先チップ（超硬チップ）４ａａを有するカッター４ａと、このカッター４ａを回転させるカッター用電動機４ｂとを有するカッター部４と、金属板材３の下面３ｃに当接する複数の下部車輪（従動車輪）５ｂと、この下部車輪５ｂと対向して上方に配置され、金属板材３の上面３ｂに当接して金属板材３を下部車輪５ｂと協働してクランプする駆動車輪である複数の上部車輪（駆動車輪）５ａとを有するクランプ装置５と、上部車輪５ａをプーリやベルトなどからなる回転伝達手段５ｃで駆動する駆動輪用電動機５ｄと、金属板材３の端面３ａとカッター４ａとの位置関係を一定に維持すると共に、金属板材３の開先加工される端面３ａに対して角度βを有して並設され、端面３ａに当接して摺動可能に支持する傾斜支持板６とを備えている。これによって、金属板材３の角部（開先スタート部）３ｅａと端面３ａとが、開先残り代αを残して開先加工されて開先加工面３ｄが形成される。さらに、開先エンド部３ｅｂでは、開先エンドである角部３ｅｂの開先加工が完了した状態を表面有無検出センサー８ａ（後記）が検出して開先加工装置１が自動的に停止するように制御部１０によって制御されている。なお、上部車輪５ａを駆動車輪として説明したが下部車輪５ｂを駆動車輪としても構わない。
【００１９】
これによれば、カッター４ａを回転させるカッター用電動機４ｂと、複数の下部車輪５ｂと上部車輪５ａとを有するクランプ装置５と、駆動車輪用電動機５ｄと、傾斜支持板６とを備えることによって、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めし進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して指定された金属板材の端面および金属板材の角部を正確に開先加工することができる高精度なクランプ追尾式の開先加工装置を提供することができる。
【００２０】
図２は、開先加工装置のクランプ機構および送り駆動部の構成を示す概略図であり、（ａ）は図１の（ｃ）に示すＢ部の詳細な拡大断面図、（ｂ）は図２の（ａ）に示すＣ矢視図であり、クランプ機構および送り駆動部の正面図である。
図２の（ａ）（ｂ）に示すように、金属板材３は上部車輪５ａと下部車輪５ｂによって上下からクランプされている。このクランプする力によって駆動車輪である上部車輪５ａの駆動力を金属板材３に伝達して、開先加工装置１は金属板材３の上面３ｂとの間に推進力を得て、上面３ｂ、端面３ａおよび下面３ｃに沿って走行する。下部車輪５ｂは従動車輪であり、金属板材３の下面３ｃを走行する。下部車輪５ｂは、枠体の下板７ｃに固定された支柱５ｑに回転自在に支持されている。下部車輪５ｂに対向する上部車輪（駆動車輪）５ａは、駆動用電動機５ｄから出力される回転が回転伝達手段５ｃによって伝達されて金属板材３の上面３ｂを走行する。駆動用電動機５ｄには小プーリ５ｃａａが設けられ、この小プーリ５ｃａａと、駆動車輪５ａの前方駆動車輪５ａａの一つに設けられた小プーリ５ｃａａとの間にベルト５ｃｂａが掛けられている。さらに、前方駆動車輪５ａａには大プーリ５が設けられており、後方に隣接する駆動車輪５ａに順次駆動力を伝達して上部車輪５ａのすべてを駆動する。これらの駆動車輪５ａは、上部車輪支持板５ｍに設けられた支柱５ｎに軸と軸受によって回転自在に支持されている。なお、小プーリ、大プーリ、ベルトの組み合わせは、これらに限るものではない。適宜変更が可能である。
【００２１】
この上部車輪支持板５ｍには、高さ調節ボルト支柱５ｐが固定され、この高さ調節ボルト支柱５ｐには高さ調節ボルト５ｈが螺着されて、この高さ調節ボルト５ｈを回すことによって高さ調節ボルト５ｈは上下に移動する。また、高さ調節ボルト５ｈは、中間板５ｅに設けられた摺動自在の孔５ｅａに挿通されている。そして、高さ調節ボルト５ｈには、この中間板５ｅと上部車輪支持板５ｍとの間の位置に、ばね５ｆが挿着されており、このばね５ｆによって、その位置を上下動自在に支持されている。さらに、高さ調節ボルト５ｈは、上板７ａに設けられた図略の孔に摺動自在に挿着されて、その端部には高さ調節ナット５ｊが螺着されている。この高さ調節ナット５ｊと上板７ａとによって高さ調節ボルト５ｈが固定されている。この高さ調節ナット５ｊを回すことによって高さ調節ボルト５ｈが上下して駆動車輪５ａを上下動させるようになっている。また、中間板５ｅの上面を上下させるように押圧力調節カム５ｇが設けられている。押圧力調節カム５ｇの取り付けられた軸の端部には押圧力調節カム５ｇと連動するように押圧力調節ハンドル５ｋが設けられている。この押圧力調節ハンドル５ｋを回して、押圧力調節カム５ｇを回動させることによって中間板５ｅが押し下げられる。この中間板５ｅが押し下げられると、ばね５ｆが収縮して、金属板材３の上面３ｂに駆動車輪５ａを押圧して、駆動車輪５ａと金属板材３との間に適度な摩擦を生じる。この摩擦力によって、開先加工装置１に推進力を発生させて、端面３ａの開先加工が行われる。なお、カッター４ａは、前方上部車輪５ａａと後方上部車輪５ａｂとの間、および前方下部車輪５ｂａと後方下部車輪５ｂｂとの間に位置しており、図中のカッター部中心軸位置として一点鎖線で表示されている。なお、ばね５ｆや中間板５ｅを設けずに高さ調節ボルト５ｈだけでクランプ力を出すようにして、胴突状態で直接クランプしても構わない。
【００２２】
図３は、金属板材３の端面３ａの下方３ａｂのフラット面を支持する傾斜支持板を示す概略図であり、（ａ）は図２の（ａ）に示すＤ部の拡大断面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先スタート部に開先加工装置が配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
図３の（ａ）に示すように、クランプ追尾式の開先加工装置１の傾斜支持板６は、金属板材３の開先スタート部である角部３ｅａの下方３ａｂに当接している。これによって、カッター４ａと金属板材３との位置決めがなされて、開先加工装置１の進行方向が制御される。そして、開先加工することによって、金属板材３の端面３ａは、端面３ａが開先加工された開先加工面３ｄと、開先加工面３ｄの下方３ａｂには、開先加工された後の開先残り代αが形成されている。
【００２３】
図３の（ｂ）に示すように、傾斜支持板６は、角部３ｅａと当接して、端面３ａに対して進行方向に開くように角度βを有して並設され、カッター４ａと開先加工面３ｄとの位置関係が一定に維持される。当初、金属板材３の角部３ｅａは、角度βを有した状態で接触している傾斜支持板６に当接しながら、回転しているカッター４ａの刃先チップ４ａａの位置まで進み、端面３ａが開先加工される。このとき、駆動車輪５ａの駆動方向は、金属板材３の端面３ａと並行になっている。この角度βは傾斜支持板６が金属板材３の端面３ａに対して進行方向に開くように設定された角度であり、駆動車輪５ａの駆動方向と傾斜支持板６との角度を、０．５〜５．０°とすることによって、開先加工面３ｄとカッター４ａとの位置関係が適切に一定に維持されて精度良く開先加工することができる。なお、角度βは０．５〜２．５°がさらに最適である。そして、開先加工装置１には、進行方向に対して刃先チップ４ａａの位置と後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に表面有無検出センサー８ａが設けられている。表面有無検出センサー８ａをさらに前方に設けても良いし、各々複数の表面有無検出センサー８ａ、８ｂを設けても構わないが、少なくとも後方に１個の表面有無検出センサー８ａを設ける必要がある。これによって、角部３ｅａ、３ｅｂの開先加工を自動的に行うことができる。また、傾斜支持板６によって開先加工装置１の進行方向を制御することができる。
【００２４】
これによれば、詳細は図５において後記するが、開先加工装置１の駆動車輪の駆動力ｆが金属板材３の端面３ａに切り込む方向に向き、その分力がカッター４ａと端面３ａが接する箇所を支点として、開先加工装置１の進行方向側の傾斜支持板６を常に端面３ａに押圧する方向に働く。このため、開先加工面３ｄとカッター４ａとの位置関係が一定に維持されて精度良く開先加工することができる。
【００２５】
図４は、開先加工装置に係る傾斜支持板の構成を示す概略図であり、（ａ）は金属板材の端面を開先加工装置が進行する様子を示す平面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先エンド部に開先加工装置が進行した様子を示す平面図である。
図４の（ａ）に示すように、クランプ追尾式の開先加工装置１の傾斜支持板６は、金属板材３の端面３ａの下方３ａｂに全体が当接して、カッター４ａと金属板材３との位置決めをして、開先加工装置１の進行方向を制御する。開先加工することによって、金属板材３の端面３ａは、端面３ａが開先加工された開先加工面３ｄと、開先加工面３ｄの下方３ａｂには、開先加工された後の開先残り代αが継続的に形成されている。
図４の（ｂ）に示すように、傾斜支持板６は、金属板材３の開先エンド部である角部３ｅｂを含めて開先残り代α全体に当接している。表面有無検出センサー８ａの位置を金属板材３の開先エンド部３ｅｂが通りすぎたことを検出して、開先加工装置１は自動的に停止する。同時にカッター用電動機４ｂが停止してカッター４の回転が停止する。なお、金属板材３の上面３ｂ、下面３ｃおよび端面３ａのうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサー８ａを開先加工装置１の進行方向に対してカッター４ａと後方側車輪５ａｂ、５ｂｂとの間に設けることによって、この表面有無検出センサー８ａが表面を検出しない場合、金属板材３の角部３ｅｂの開先加工が完了した後に自動的に停止することができる。
【００２６】
図５は、傾斜支持板６がカッター４ａと開先加工面３ｄとの位置関係を一定に維持して、開先加工しながら自動走行するメカニズムを説明する工程図であり、（ａ）は傾斜支持板６は、金属板材３の開先スタート部である角部３ｅａで金属板材と角度βを有して当接している状態を示し、（ｂ）は開先加工が始まって傾斜支持板が金属板材の端面に向かって回動する状態を示し、（ｃ）は傾斜支持板が金属板材と並行になって開先加工している様子を示している。
図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、駆動車輪５ａの駆動力ｆから分力ａと分力ｂが発生し、さらに、分力ａによって、分力ａ１が発生して、この分力ａ１によって反力ａ２が発生することで、傾斜支持板６と端面３ａが互いに押圧する。これによって、開先加工装置１の位置が安定する。さらに、分力ｂが推進力となって、開先加工装置１を走行させる。
【００２７】
図６は、開先加工装置が、金属板材をクランプして、開先加工する様子を説明する工程図であり、（ａ）は金属板材がクランプされる前、（ｂ）は金属板材がクランプされて、開先加工開始前、（ｃ）は開先加工途中を、開先加工装置１が図中の奥側から手前側に進行しているとして表示している。
図６の（ａ）に示すように、カッター４ａと駆動車輪５ａが上方から開先位置に下りて来ている様子を示している。次に、図６の（ｂ）に示すように、カッター４ａが図中の奥側から手前側に向かってまさに進行して開先加工を始めようとしている。さらに、図６の（ｃ）に示すように、開先角度θで開先加工されている。なお、θは３５〜４５°としているが、これに限るものではない。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図７および図８は、本発明の第２の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、図７の（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、図７の（ｂ）は（ａ）に示すＥ―Ｅ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
図８は、ガイド機構を備えた開先加工装置が、金属板材の角部の開先スタート部に配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態ではガイド機構を設けてないが、第２の実施形態ではガイド機構を適用した点である。第１の実施形態と同様の構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図７の（ａ）（ｂ）に示すように、開先加工装置１がガイド機構を設けた場合を示し、カッター４ａと端面３ａとの位置関係を一定に維持するためのガイド機構９をさらに付随的に備えている。このガイド機構９は、開先加工装置１を金属板材３の端面３ａにぴったりと装着させるためのもので、金属製のレール９ａおよび倣い車輪９ｅを有し、この倣い車輪９ｅをレール９ａの溝９ｇに沿って走行させて、モノレール状に懸架する補助的なものである。これによって二重の安全性を確保可能である。すなわち、レール９ａは作業台２の両端部に設けられた適当な取付具９ｂ、９ｂに固定されている。そして、開先加工装置１からは２個の支柱９ｃ、９ｄが延出されている。この支柱９ｃ、９ｄに支持された軸９ｆが備えられ、この軸９ｆに倣い車輪９ｅが、適当な固定具によって、回転自在に設けられている。この倣い車輪９ｅはレール９ａに設けられた溝９ｇに摺動自在に挿着されている。
【００３０】
以上、好ましい実施の形態を説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することの無い範囲内において適宜変更が可能なものである。例えば、ガイド機構は簡単なロープなどで支持するように構成しても構わない。また、カッターの回転方向は反時計回りにしているが時計方向に設定しても構わない。また、ばねと中間板は設けなくても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＦ矢視図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
【図２】開先加工装置のクランプ機構および送り駆動部の構成を示す概略図であり、（ａ）は図１の（ｃ）に示すＢ部の詳細な拡大断面図、（ｂ）は図２の（ａ）に示すＣ矢視図であり、クランプ機構および送り駆動部の正面図である。
【図３】金属板材の端面の下方のフラット面を支持する傾斜支持板を示す概略図であり、（ａ）は図２の（ａ）に示すＤ部の拡大断面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先スタート部に開先加工装置が配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
【図４】開先加工装置に係る傾斜支持板の構成を示す概略図であり、（ａ）は金属板材の端面を開先加工装置が進行する様子を示す平面図、（ｂ）は金属板材の角部の開先エンド部に開先加工装置が進行した様子を示す平面図である。
【図５】傾斜支持板がカッターと開先加工面との位置関係が一定に維持して、開先加工しながら自動走行するメカニズムを説明する工程図であり、（ａ）は傾斜支持板は、金属板材の開先スタート部である角部で金属板材と角度を有して当接している状態を示し、（ｂ）は開先加工が始まって傾斜支持板が金属板材の端面に向かって回動する状態を示し、（ｃ）は傾斜支持板が金属板材と並行になって開先加工している様子を示している。
【図６】開先加工装置が金属板材をクランプして、開先加工する様子を説明する工程図であり、（ａ）は金属板材がクランプされる前、（ｂ）は金属板材がクランプされて、開先加工の開始前、（ｃ）は開先加工の途中を示している。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明するためのクランプ追尾式の開先加工装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は開先加工装置が金属板材の端面を自動走行しながら開先加工をしている様子を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＥ―Ｅ線の断面図であり、開先加工装置の断面図である。
【図８】ガイド機構を備えた開先加工装置が、金属板材の角部の開先スタート部に配置された様子を示す平面図であり、金属板材の角部から自動走行を開始する様子を示している。
【図９】従来の開先加工装置の一実施形態を示す図である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、小型軽量で金属板材の端部に簡単に装着できて、被開先加工材の金属板材をＸＹＺ方向から位置決めして、進行方向を制御しながら自走して、開先予定面を自動的に追尾して、指定されたエリアの正確で低コストな開先加工を必要とする開先加工装置に適用される。
【符号の説明】
【００３３】
１ 開先加工装置
２ 作業台
２ａ 固定具、金属板材固定具
３ 金属板材、被溶接材、被開先加工材
３ａ 端面
３ａａ 上方
３ａｂ 下方
３ｂ 上面
３ｃ 下面
３ｄ 開先加工面
３ｅａ 角部、開先スタート部
３ｅｂ 角部、開先エンド部
４ カッター部
４ａ カッター
４ａａ 刃先チップ、超硬チップ
４ｂ カッター用電動機、モータ
５ クランプ装置
５ａ 上部車輪、駆動車輪
５ａａ 前方駆動車輪、前方上部車輪、前方側車輪
５ａｂ 後方駆動車輪、後方上部車輪、後方側車輪
５ｂ 下部車輪、従動車輪
５ｂａ 前方従動車輪、前方下部車輪、前方側車輪
５ｂｂ 後方従動車輪、後方下部車輪、後方側車輪
５ｃ 回転伝達手段、ベルト、プーリ
５ｃａａ 小プーリ
５ｃａｂ 大プーリ
５ｃｂａ ベルト
５ｃｂｂ ベルト
５ｃｂｃ ベルト
５ｃｂｄ ベルト
５ｄ 駆動輪用電動機
５ｅ 中間板
５ｅａ 孔、摺動自在の孔
５ｆ ばね
５ｇ 押圧力調節カム
５ｈ 高さ調節ボルト
５ｊ 高さ調節ナット
５ｋ 押圧力調節ハンドル
５ｍ 上部車輪支持板
５ｎ 支柱、駆動車輪支柱
５ｐ 高さ調節ボルト支柱、ボルト支持部
５ｑ 支柱、従動輪支柱
６ 傾斜支持板
７ａ 上板
７ｂ 側板
７ｃ 下板
８、８ａ、８ｂ 表面有無検出センサー
９ ガイド機構
９ａ レール
９ｂ 取付具、レール固定具
９ｃ 支柱
９ｄ 支柱
９ｅ 倣い車輪
９ｆ 軸
９ｇ 溝
１０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材（３）の端面（３ａ）および上下面（３ｂ、３ｃ）に当接して走行自在に装着され、前記金属板材の端面および角部の少なくとも一方の開先加工を行うクランプ追尾式の開先加工装置（１）であって、
前記開先加工装置は、
回転体の周囲に刃先チップ（４ａａ）を有するカッター（４ａ）と、
このカッターを回転させるカッター用電動機（４ｂ）と、
前記金属板材の下面に当接する複数の下部車輪（５ｂ）と、この下部車輪と対向して配置され、前記金属板材の上面に当接して前記金属板材を前記下部車輪と協働してクランプする複数の上部車輪（５ａ）と、を有するクランプ装置（５）と、
前記下部車輪および前記上部車輪のいずれか一方を駆動する駆動輪用電動機（５ｄ）と、
前記カッターと前記端面との位置関係を一定に維持すると共に、前記端面に対して角度を有して並設され、前記端面に当接して摺動可能に支持する傾斜支持板（６）と、
を備えることによって、前記端面および前記角部（３ｅａ、３ｅｂ）の少なくとも一方を開先加工することを特徴とするクランプ追尾式の開先加工装置（１）。
【請求項２】
前記傾斜支持板は、前記端面の上方（３ａａ）および下方（３ａｂ）のいずれか一方に当接して、前記端面に対して進行方向に開くように角度（β）を有して並設され、開先加工面（３ｄ）と前記カッターとの位置関係が一定に維持されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項３】
前記角度は、０．５〜５．０°であることを特徴とする請求項２に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項４】
開先加工された前記端面の上方および下方のいずれか一方には開先残り代（α）を、少なくとも２ｍｍ有することを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項５】
前記金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサー（８）を、前記カッターと後方側車輪（５ａｂ、５ｂｂ）との間に設け、この表面有無検出センサーが前記表面を検出しない場合、前記角部では自動的に停止することを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項１】
金属板材（３）の端面（３ａ）および上下面（３ｂ、３ｃ）に当接して走行自在に装着され、前記金属板材の端面および角部の少なくとも一方の開先加工を行うクランプ追尾式の開先加工装置（１）であって、
前記開先加工装置は、
回転体の周囲に刃先チップ（４ａａ）を有するカッター（４ａ）と、
このカッターを回転させるカッター用電動機（４ｂ）と、
前記金属板材の下面に当接する複数の下部車輪（５ｂ）と、この下部車輪と対向して配置され、前記金属板材の上面に当接して前記金属板材を前記下部車輪と協働してクランプする複数の上部車輪（５ａ）と、を有するクランプ装置（５）と、
前記下部車輪および前記上部車輪のいずれか一方を駆動する駆動輪用電動機（５ｄ）と、
前記カッターと前記端面との位置関係を一定に維持すると共に、前記端面に対して角度を有して並設され、前記端面に当接して摺動可能に支持する傾斜支持板（６）と、
を備えることによって、前記端面および前記角部（３ｅａ、３ｅｂ）の少なくとも一方を開先加工することを特徴とするクランプ追尾式の開先加工装置（１）。
【請求項２】
前記傾斜支持板は、前記端面の上方（３ａａ）および下方（３ａｂ）のいずれか一方に当接して、前記端面に対して進行方向に開くように角度（β）を有して並設され、開先加工面（３ｄ）と前記カッターとの位置関係が一定に維持されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項３】
前記角度は、０．５〜５．０°であることを特徴とする請求項２に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項４】
開先加工された前記端面の上方および下方のいずれか一方には開先残り代（α）を、少なくとも２ｍｍ有することを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【請求項５】
前記金属板材の上面、下面および端面のうち少なくとも一方の表面を検出する表面有無検出センサー（８）を、前記カッターと後方側車輪（５ａｂ、５ｂｂ）との間に設け、この表面有無検出センサーが前記表面を検出しない場合、前記角部では自動的に停止することを特徴とする請求項１に記載のクランプ追尾式の開先加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１０６８２（Ｐ２０１２−２１０６８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７４８１（Ｐ２０１１−７７４８１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第４９５９０１１号（Ｐ４９５９０１１）
【特許公報発行日】平成２４年６月２０日（２０１２．６．２０）
【出願人】（５９９０９３２２５）株式会社プラスワンテクノ (13)
【出願人】（５１１０８２４８１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【特許番号】特許第４９５９０１１号（Ｐ４９５９０１１）
【特許公報発行日】平成２４年６月２０日（２０１２．６．２０）
【出願人】（５９９０９３２２５）株式会社プラスワンテクノ (13)
【出願人】（５１１０８２４８１）
【Ｆターム（参考）】
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