JP7322867B2 - Apparatus for cutting metal material, method for cutting metal material, and method for manufacturing metal molded material - Google Patents
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Description
本発明は、金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE
鋼材等の金属材の切断方法として、ガス切断、プラズマ切断、レーザー切断等の熱切断や、ノコ等を用いた機械式切断等が知られている。例えば、特許文献1には、並べられた複数の鋼片(金属材)を、切断火口(切断機)によって自動でガス切断する切断システムが開示されている。
Thermal cutting such as gas cutting, plasma cutting, and laser cutting, and mechanical cutting using a saw or the like are known as methods for cutting metal materials such as steel. For example,
特許文献1に開示されるように、近年では、金属材の切断作業の効率を上げるため、切断作業の機械化やロボット化が進められている。金属材の自動切断では、並べられた金属材に沿って切断機を移動させながら、または、切断機に対して金属材を移動させながら、切断機により金属材を切断する。ここで、金属材から切断された切片が自重で落下することにより母材から分離されることを前提として、切断システムが設計されることが多い。
As disclosed in
このような金属材の切断システムでは、金属材から切断された切片が重力方向に落下して母材から分離されることにより、切断作業が完了する。しかし、金属材から切断された切片が母材等に引っ掛かり、うまく落下しないことがあり、金属材の切断作業を機械化、ロボット化しても、自動切断の効率が十分に高められていなかった。 In such a metal material cutting system, a piece cut from the metal material falls in the direction of gravity and is separated from the base material, thereby completing the cutting operation. However, a piece cut from a metal material sometimes gets caught on a base material or the like and does not drop well, and even if the metal material cutting work is mechanized or robotized, the efficiency of automatic cutting has not been sufficiently improved.
特にガス切断では、金属材を溶融させながら切断するため、切断直後の切断面付近には、ノロやスラグと呼ばれる溶融金属が付着している。このため、金属材から切断された切片が、何らかの原因により母材から離れずに接触した状態が継続すると、ノロやスラグによって、切断面において切片が母材に再溶着してしまう虞がある。 Especially in gas cutting, since the metal material is cut while being melted, molten metal called slag or slag adheres to the vicinity of the cut surface immediately after cutting. For this reason, if a piece cut from a metal material remains in contact with the base material for some reason, there is a risk that the cut surface will re-weld to the base material due to slag or slag.
例えば、金属材の自動切断の効率を高めるべく、複数の金属材を近接させて並べ、これらの金属材を順に切断していくことが行われる。この場合、金属材から切断された切片が、隣接する他の金属材との間で引っ掛かって落下が妨げられると、母材から離れずに接触した状態が継続することがある。あるいは、金属材の切断面が広い場合には、この切断面の切断が完了した頃には、切断開始部分においてノロにより切片が母材に再溶着してしまうことがある。 For example, in order to increase the efficiency of automatic cutting of metal materials, a plurality of metal materials are arranged close to each other, and these metal materials are sequentially cut. In this case, if the piece cut from the metal material is caught between another adjacent metal material and is prevented from falling, the piece may remain in contact with the base material without being separated from the base material. Alternatively, if the cut surface of the metal material is wide, the cut piece may re-weld to the base material due to the slag at the cutting start portion when the cutting of the cut surface is completed.
このように、金属材から切断された切片が引っ掛かって落下が妨げられたり、金属材の切断面が広いこと等により、再溶着が発生したりすると、従来は、切断システムを一時停止させる必要があった。そして、ノロが完全に凝固する前に、作業者がバール等の治具を切断面に差し込んで切片を母材から分離させたり、切片を母材からたたき落としたりする作業が発生するため、金属材の切断作業を機械化、ロボット化しても、自動切断の効率が十分に高められていなかった。 In this way, if a piece cut from the metal material gets caught and is prevented from falling, or if re-welding occurs due to the wide cut surface of the metal material, etc., it is conventionally necessary to temporarily stop the cutting system. there were. Before the slag solidifies completely, the operator inserts a jig such as a crowbar into the cut surface to separate the cut pieces from the base material, or knocks the cut pieces off the base material. Even if the material cutting work was mechanized and robotized, the efficiency of automatic cutting was not sufficiently improved.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、金属材の自動切断の効率を高めることができる、金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is capable of increasing the efficiency of automatic cutting of metal materials, a metal material cutting apparatus, a metal material cutting method, and a method of manufacturing a metal molded material. It provides
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 金属材の切断位置を浮かせて前記金属材を支持する支持部材と、前記金属材を切断する切断機と、前記金属材を加振するアクチュエータとを有する金属材の切断装置。
[2] 前記切断機は、ガス切断機、プラズマ切断機、レーザー切断機のいずれかである、[1]に記載の金属材の切断装置。
[3] 前記支持部材は、互いに離れた位置で前記金属材を支持する第一の支持部材と第二の支持部材とを備え、前記切断位置は、前記第一の支持部材と前記第二の支持部材との間の区間よりも外側に設定され、前記アクチュエータは、前記第一の支持部材と前記第二の支持部材との間の前記金属体の下方に配置されている、[1]又は[2]に記載の金属材の切断装置。
[4] 前記アクチュエータの加振力の波形が、前記金属材の1次振動モードを励起する周波数成分を含む、[1]に記載の金属材の切断装置。
[5] 前記金属材は軟磁性材料であり、前記アクチュエータは電磁石である、[1]~[4]のいずれかに記載の金属材の切断装置。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の金属材の切断装置を用いて、前記金属材を切断し、さらに前記金属材を加振することにより前記金属材の切片の落下を促進し、該切片を母材から分離させる、金属材の切断方法。
[7] 複数の前記金属材を近接させて並べ、該金属材の各々の前記切断位置を順に切断する、[6]に記載の金属材の切断方法。
[8] 前記金属材の切断中に、前記金属材の加振を開始する、[6]又は[7]に記載の金属材の切断方法。
[9] [6]~[8]のいずれかに記載の金属材の切断方法を用いて、前記金属材を切断し、該金属材の切片を母材から分離させて、金属成形材を製造する、金属成形材の製造方法。
Means for solving the above problems are as follows.
[1] A metal material cutting device comprising: a support member that supports the metal material by raising the cutting position of the metal material; a cutting machine that cuts the metal material; and an actuator that vibrates the metal material.
[2] The metal material cutting apparatus according to [1], wherein the cutting machine is one of a gas cutting machine, a plasma cutting machine, and a laser cutting machine.
[3] The support member includes a first support member and a second support member that support the metal material at positions separated from each other, and the cutting position is between the first support member and the second support member. [1] or A cutting device for metal materials according to [2].
[4] The metal material cutting apparatus according to [1], wherein the waveform of the excitation force of the actuator includes a frequency component that excites a primary vibration mode of the metal material.
[5] The metal material cutting device according to any one of [1] to [4], wherein the metal material is a soft magnetic material, and the actuator is an electromagnet.
[6] Cutting the metal material using the metal material cutting apparatus according to any one of [1] to [5], and further vibrating the metal material to prevent the falling of the metal material pieces. A method of cutting a metal material that accelerates and separates the section from the base material.
[7] The method for cutting a metal material according to [6], wherein a plurality of the metal materials are arranged close to each other, and the cutting position of each of the metal materials is sequentially cut.
[8] The method for cutting a metal material according to [6] or [7], wherein vibration of the metal material is started during cutting of the metal material.
[9] Using the method for cutting a metal material according to any one of [6] to [8], the metal material is cut, and a piece of the metal material is separated from the base material to produce a metal molded material. A method for manufacturing a metal molding.
本発明の金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法によれば、金属材の切断位置を浮かせて支持部材により支持された金属材を、切断機で切断し、さらにアクチュエータで加振することにより、金属材の切片の落下が促進され、切片を母材から容易かつ確実に分離できる。よって、切片を母材から分離させる作業が発生しないので、金属材の自動切断の効率を高めることができる。そして、短時間で、切断面の性状に優れた金属成形材を製造することができる。 According to the metal material cutting apparatus, the metal material cutting method, and the metal forming material manufacturing method of the present invention, the metal material supported by the support member with the cutting position of the metal material raised is cut by a cutting machine, Furthermore, by applying vibrations with the actuator, the falling of the piece of metal material is promoted, and the piece can be easily and reliably separated from the base material. Therefore, since the work of separating the section from the base material does not occur, the efficiency of automatic cutting of the metal material can be improved. In addition, it is possible to produce a metal molding having excellent cut surface properties in a short period of time.
以下、図面を参照して、本発明の金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法の実施形態について、具体的に説明する。
<金属材の切断装置>
本実施形態の金属材の切断装置1は、互いに隙間なく接するように、あるいは互いに近接するようにして配列された複数の金属材を順に切断して、金属成形材を製造する場合や、一つの金属材の端部を切断(耳切り)して金属成形材を製造する場合等に用いることができる。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, embodiment of the cutting apparatus of a metal material, the cutting method of a metal material, and the manufacturing method of a metal molding material of this invention is described concretely.
<Cutting equipment for metal materials>
The metal
図1及び図2に、本実施形態の金属材の切断装置1を示す。また、図3に、本実施形態の変形例の金属材の切断装置2を示す。本実施形態では、切断対象とする金属材として、角形断面を有する長尺の鋼材Wを取り上げる。具体的には、鋼材Wを圧延する時の噛み込み確保等の目的で、図4~図6に示すように、長尺状の鋼材Wの端面の四辺側をガス切断機13により面取りして角錐状に加工する例について説明する。
1 and 2 show a metal
本実施形態の金属材の切断装置1による鋼材Wの切断面は、鋼材Wの長さ方向と垂直な向きに限られず、図4~図6に示すように、鋼材Wの長さ方向に対して種々の方向に角度を付けた向きに切断する場合も含まれる。
The cut surface of the steel material W by the metal
図1及び図2に示すように、本実施形態の金属材の切断装置1は、互いに平行に近接させて(例えば、3mm以下の間隔で)並べられた、複数の長尺の鋼材(金属材)Wの各々の切断位置Wcを浮かせて、鋼材Wを支持する第一の支持部材11及び第二の支持部材12と、鋼材Wをガス切断する切断機13と、鋼材Wを加振するアクチュエータ14とを有している。第一の支持部材11及び第二の支持部材12としては、例えば、マンボウやスツール等と呼ばれる治具を使用でき、第一の支持部材11及び第二の支持部材12は、その上に鋼材Wが載置されることにより、鋼材Wを支持する。第一の支持部材11及び第二の支持部材12により、鋼材Wの切断位置Wcを浮かせて鋼材Wを支持することで、鋼材Wから切断された切片を母材から分離するように落下させることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the metal
図1及び図2に示すように、本実施形態では、鋼材Wを支持する支持部材として、長尺の鋼材Wの両端に近い位置を、支持間隔Lが例えば10m程度となるように支持する、第一の支持部材11と第二の支持部材12とを備えている。つまり、鋼材Wは、第一の支持部材11と第二の支持部材12とにより、両端がはね出した両端支持梁状に支持される。鋼材Wの長さに対する支持間隔Lの比率が大きくなると、鋼材Wが自重により弓なりに湾曲して中央部が下がった状態になるが、この湾曲を抑えるべく、第一の支持部材11と第二の支持部材12の間に他の支持部材を追加して、支持部材の数を3以上に増やしても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, as a support member that supports the steel material W, positions near both ends of the long steel material W are supported so that the support interval L is about 10 m, for example. A
図1及び図2に示すように、鋼材Wの切断位置Wcは、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の区間よりも外側に設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cutting position Wc of the steel material W is set outside the section between the
アクチュエータ14は、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の、鋼材Wの下方に配置され、第一の支持部材11および第二の支持部材12による二つの支持点が振動の節となるように、鋼材Wを加振する。このように鋼材Wが加振されると、鋼材Wのうち第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の区間よりも外側は、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の区間とは逆の位相で振動することとなる。
The
図1及び図2に示すように、アクチュエータ14を、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の中央位置付近に配置して、上記振動の腹となる位置を加振するようにすると、鋼材Wをより効果的に加振できるので好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、本実施形態の金属材の切断装置1では、複数の長尺の鋼材Wの各々の下方に、アクチュエータ14が一つずつ設けられている。
As shown in FIG. 2, in the metal
ここで、鋼材Wの切断位置Wcは必ず浮かせて支持部材で支持する必要があるが、図3に示す変形例の金属材の切断装置2のように、鋼材Wの切断位置Wcと反対側の端部を床上に直接載置しても良い。このようにすることで、一つの支持部材11と床とにより、互いに離れた2つの位置で鋼材Wを支持でき、支持部材の数を減らすことができる。
Here, the cutting position Wc of the steel material W must be floated and supported by a supporting member. The ends may be placed directly on the floor. By doing so, the steel material W can be supported at two positions separated from each other by one supporting
鋼材Wの切断位置Wcは、近接する支持部材(第一の支持部材11)から、支持間隔Lに応じて所定距離以上(支持間隔Lが10m程度の場合は、所定距離として例えば500mm以上)離れるようにすると、鋼材Wの中央部を加振することにより、図1及び図3に示すように、鋼材Wの切断位置Wcも効果的に加振されるので、後述のふるい落し効果を得る上で好ましい。 The cutting position Wc of the steel material W is separated from the adjacent support member (first support member 11) by a predetermined distance or more according to the support interval L (when the support interval L is about 10 m, the predetermined distance is, for example, 500 mm or more). In this way, by vibrating the central portion of the steel material W, the cutting position Wc of the steel material W is also effectively vibrated as shown in FIGS. is preferred.
アクチュエータ14の加振力の波形は、長尺の鋼材Wの1次振動モードを励起する周波数成分を含むように設定されていると好ましい。
It is preferable that the waveform of the excitation force of the
第一の支持部材11と第二の支持部材12の間の支持間隔をL(m)とし、鋼材Wの断面積をS(m2)、鋼材Wの単位体積当たりの質量をρ(kg/m3)、鋼材Wの断面2次モーメントをI(m4)、鋼材Wのヤング率をE(N/m2)とすると、図1~図3に示すような鋼材Wの両端支持梁モデルの1次固有振動数ω1(Hz)、2次固有振動数ω2(Hz)、3次固有振動数ω3(Hz)、…はそれぞれ、式(1)のように表される。
Let the support distance between the
鋼材Wの振動の振幅が大きいほど、鋼材Wから切断された切片のふるい落し効果も大きくなる。長尺の鋼材Wのような単純な形状では、低次の振動モードほど、振動の振幅が大きくなる。したがって、鋼材Wの1次固有振動数の周波数成分を含む波形を有する加振力をアクチュエータ14から発生させ、鋼材Wに1次振動モードを励起させることが好ましい。
The greater the amplitude of vibration of the steel material W, the greater the effect of sifting out the pieces cut from the steel material W. In a simple shape such as a long steel material W, the amplitude of vibration increases as the vibration mode becomes lower. Therefore, it is preferable to cause the
具体的には、アクチュエータ14の加振力の波形が、例えば鋼材Wの1次固有振動数の0.8倍~1.2倍の範囲の周波数成分を含むようにすると、鋼材Wが共振して、より少ない加振力で鋼材Wを大きく加振できる。
Specifically, if the waveform of the excitation force of the
また、2次以上の振動モードでも、鋼材Wの振動により切片のふるい落し効果が得られるので、切断対象とする金属材の種類、サイズ、形状等に応じて、アクチュエータ14から発生させる加振力の周波数成分を選んでも良い。 In addition, even in secondary or higher vibration modes, the vibration of the steel material W produces the effect of sifting out the pieces. You may choose the frequency component of .
また、上記の振動モード以外の振動数であっても、少なからず鋼材Wを振動させることができ、鋼材Wから切断された切片のふるい落し効果は得られる。 Further, even at frequencies other than the vibration modes described above, the steel material W can be vibrated to some extent, and the effect of sieving out the pieces cut from the steel material W can be obtained.
なお、鋼材Wは下面側のみ第一の支持部材11と第二の支持部材12で支持され、上面側は拘束されていない。このため、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間に他の支持部材を追加して、支持部材の数を3以上に増やした場合であっても、鋼材Wは1次振動モードで振動する。よって、この場合は、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間隔を支持間隔Lとして、式(1)により1次固有振動数ω1(Hz)を求めることができる。
The steel material W is supported by the first supporting
鋼材Wに周期的な加振力を与えるアクチュエータ14としては、例えば、電磁石、油圧シリンダ、空圧シリンダ等を使用できる。油圧シリンダや空圧シリンダを使用する場合は、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間で、油圧シリンダまたは空圧シリンダのピストンロッドを周期的に上下させ、ピストンロッドの先端で鋼材Wの下面を押し上げることで、鋼材Wを加振させる。
For example, an electromagnet, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or the like can be used as the
本実施形態では、鋼材Wは軟磁性材料であるので、図1~図3に示すように、アクチュエータ14として電磁石を使用している。アクチュエータ14には、信号発生器15により発生され、増幅器16で増幅された信号が入力され、これにより周期的に変化する磁力が発生し、この磁力により鋼材Wが加振される。
In this embodiment, since the steel material W is a soft magnetic material, an electromagnet is used as the
電磁石により構成されるアクチュエータ14の上面側がN極となる時とS極となる時の両方で、磁力により鋼材Wが引き付けられるので、アクチュエータ14の加振力の波形の周波数は、信号発生器15により発生された信号の周波数の2倍となる。つまり、アクチュエータ14の加振力の波形が、鋼材Wの1次固有振動数の0.8倍~1.2倍の範囲の周波数成分を含むようにするには、信号発生器15により発生される信号の周波数を、鋼材Wの1次固有振動数の0.4倍~0.6倍の範囲に設定すれば良い。
The steel material W is attracted by the magnetic force both when the upper side of the
このように、アクチュエータ14として電磁石を用いることにより、油圧シリンダや空圧シリンダを用いる場合に比べて、鋼材Wに直接接触することなく離れたところから鋼材Wを加振でき、アクチュエータ14により鋼材Wに疵がつくことを防止できる。
Thus, by using an electromagnet as the
また、アクチュエータ14を鋼材Wの下方に設置して鋼材Wを加振することにより、鋼材Wを上下方向、すなわち鋼材Wから切断された切片の落下方向に振動させることができるため、鋼材Wを水平方向に振動させる場合よりも、鋼材Wから切断された切片の落下をより効果的に促進できる。
In addition, by setting the
本実施形態では、長尺状の鋼材Wの端面の四辺側をガス切断により面取りして角錐状に加工するため、まず図4に示すように、鋼材Wの端面の左右の辺側を面取りする。このとき、鋼材Wから切断された切片W1が、隣接する他の鋼材Wとの間で引っ掛かって落下が妨げられる場合がある。 In this embodiment, the four sides of the end surface of the long steel material W are chamfered by gas cutting to be processed into a pyramid shape. First, as shown in FIG. 4, the left and right sides of the end surface of the steel material W are chamfered . At this time, the piece W1 cut from the steel material W may be caught between other adjacent steel materials W and prevented from falling.
このとき、図5に示すように、アクチュエータ14により鋼材Wを加振することにより、切片W1の落下が促進され、切片W1を母材W0から容易かつ確実に分離できる。
At this time, as shown in FIG. 5, by vibrating the steel material W by the
さらに、図6に示すように、鋼材Wの端面の上の辺側を面取りするときは、鋼材Wから切断された切片W2が、自重により切断面に生じる摩擦力で、母材0上に引っ掛かって落下が妨げられる場合がある。この場合においても、アクチュエータ14により鋼材Wを加振することにより、切片W2の落下が促進され、切片W2を母材W0から容易かつ確実に分離できる。
<金属材の切断方法、金属成形材の製造方法>
本実施形態の金属材の切断方法は、上述の金属材の切断装置1、2を用いて、鋼材Wを切断し、さらに鋼材Wを加振することにより鋼材Wの切片の落下を促進し、該切片を母材から分離させるものである。
Furthermore, as shown in FIG. 6, when chamfering the upper side of the end face of the steel material W, a section W2 cut from the steel material W is caught on the base material 0 by the frictional force generated on the cut surface due to its own weight. may prevent you from falling. In this case also, by vibrating the steel material W by the
<Method for cutting metal material, method for manufacturing metal molded material>
In the method for cutting a metal material according to the present embodiment, the steel material W is cut using the above-described metal
また、本実施形態の金属成形材の製造方法は、上記の金属材の切断方法を用いて、鋼材Wを切断し、鋼材Wの切片W1、W2を母材W0から分離させて、金属成形材を製造するものである。 In addition, in the method for manufacturing the metal forming material of the present embodiment, the steel material W is cut using the above-described method for cutting a metal material, and the pieces W1 and W2 of the steel material W are separated from the base material W0 to obtain the metal forming material. is manufactured.
本実施形態の金属材の切断方法、金属成形材の製造方法は、具体的には、例えば次の手順で行われる。 Specifically, the method for cutting a metal material and the method for manufacturing a metal forming material according to the present embodiment are performed, for example, by the following procedures.
まず、第一の支持部材11及び第二の支持部材12の上に、複数の鋼材Wを、互いに平行に近接させて並べる。次に、切断機13によって、鋼材Wの各々の切断位置Wcを順に切断する。さらに、アクチュエータ14によって鋼材Wを加振して、鋼材Wから切断された切片をふるい落とすことで、鋼材Wから金属成形材を製造する。
First, on the
アクチュエータ14により鋼材Wの加振を開始するタイミングは、切断機13による鋼材Wの切断開始前、切断中、切断終了後のいずれでも良い。ただし、切断開始前に鋼材Wを振動させると、切断位置Wcがずれて、切断の精度が下がる場合がある。また、切断終了後に鋼材Wを振動させると、切断面のノロやスラグの凝固が始まってしまい、切片が母材に再溶着してしまう場合がある。
The timing at which the actuator 14 starts vibrating the steel material W may be before the cutting of the steel material W by the
これを防ぐため、鋼材Wの切断中、すなわち切断開始後から切断終了前までの間に、鋼材Wの加振を開始することが好ましく、特に、鋼材Wの切断終了直前に鋼材Wの加振を開始することが、さらに好ましい。このようにすると、切断開始前に鋼材Wの加振を開始する場合に比べて、加振によって切断位置Wcがずれることを防止でき、切断終了後に加振を開始する場合と比べて、切片が母材に再溶着してしまうことを防止できる。 In order to prevent this, it is preferable to start vibrating the steel material W during cutting of the steel material W, that is, from after the start of cutting to before the end of cutting. It is even more preferred to start with In this way, compared to the case where the vibration of the steel material W is started before the start of cutting, it is possible to prevent the cutting position Wc from shifting due to the vibration, and compared to the case where the vibration is started after the end of cutting, the slice is more likely to move. Re-welding to the base material can be prevented.
本実施形態では、上述のとおり、複数の長尺の鋼材Wの各々の下方に、アクチュエータ14が一つずつ設けられている。これにより、各アクチュエータ14による加振タイミングをずらして、各鋼材Wの切断が行われるタイミングに合うように、先に切断が行われる鋼材Wの下方に配置されるアクチュエータ14から順に(図2では上側のアクチュエータ14から順に)加振を開始することで、各鋼材Wの切断終了直前に鋼材Wの加振を開始できる。
In this embodiment, as described above, one
このように、鋼材Wを加振して、鋼材Wから切断された切片の落下を促進させることで、切片を母材から確実かつ容易に分離でき、自動切断作業の効率を高めることができる。特に、本実施形態のように、複数の鋼材Wを互いに隙間なく接するように、あるいは互いに近接するようにして配列して、順に切断する場合には、切片が母材に再溶着しやすいので、本発明の効果が発揮される。 In this way, by vibrating the steel material W and promoting the dropping of the pieces cut from the steel material W, the pieces can be reliably and easily separated from the base material, and the efficiency of the automatic cutting work can be improved. In particular, as in this embodiment, when a plurality of steel materials W are arranged so as to be in contact with each other without gaps or close to each other and cut in order, the pieces are likely to re-weld to the base material. The effects of the present invention are exhibited.
以上、本発明の金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。 Although the embodiments of the metal material cutting device, the metal material cutting method, and the metal forming material manufacturing method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、上記実施形態では、二つの支持部材(第一の支持部材11、第二の支持部材12)によって両端部が支持された鋼材Wの下方にアクチュエータ14を配置して、鋼材Wを上下方向に振動させている。これに代えて、例えば、一つのテーブル状の支持部材上に、鋼材を、切断位置をはみ出させることで浮かせて載置し、この支持部材を水平方向に振動させる構成としても良い。このような構成でも、支持部材上に載置された鋼材Wを水平方向に加振して、鋼材から切断された切片をふるい落とすことができる。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、鋼材Wをガス切断する例について説明したが、これに代えて、プラズマ切断機やレーザー切断機等による熱切断を行う場合も、切片の母材への再溶着が生じやすく、本発明の効果が発揮される。さらに、機械式切断を行う場合も、切断後の切片が隣接する他の鋼材との間で引っ掛かって落下が妨げられることがあり、本発明を適用することにより、鋼材から切断された切片をふるい落とすことができる。 Further, in the above embodiment, an example of gas cutting the steel material W has been described, but instead of this, when thermal cutting is performed by a plasma cutting machine, a laser cutting machine, or the like, re-welding of the cut piece to the base material occurs. The effect of the present invention is exhibited easily. Furthermore, even when mechanical cutting is performed, the cut pieces may get caught between adjacent steel materials and be prevented from falling. can be dropped.
また、上記実施形態では、アクチュエータ14が、第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の中央位置付近の下方に配置される例について説明したが、アクチュエータ14が配置される位置は、アクチュエータの加振力が鋼材に届く範囲であればどこでも良い。
Further, in the above embodiment, the
本発明の金属材の切断装置及び金属材の切断方法、並びに金属成形材の製造方法に従って鋼材Wの切断試験を行い、本発明の効果を検証したので、その結果について説明する。 A steel material W cutting test was conducted according to the metal material cutting apparatus, the metal material cutting method, and the metal material manufacturing method of the present invention, and the effect of the present invention was verified. The results will be described below.
切断対象とした鋼材Wは、長さ12m、160mm角の角型ビレット鋼(断面積S:2.56×10-2m2、単位体積あたりの質量ρ:7850kg/m3、ヤング率E:211.4GPa)である。 The steel material W to be cut is a rectangular billet steel of 12 m in length and 160 mm square (cross-sectional area S: 2.56 × 10 -2 m 2 , mass per unit volume ρ: 7850 kg/m 3 , Young's modulus E: 211.4 GPa).
図1及び図2に示すように、第一の支持部材11及び第二の支持部材12上に、20本の鋼材Wを、互いに平行に近接させて並べ、支持間隔Lを10mとして支持させた。隣接する鋼材W間の隙間の大きさは、3mmとなるようにした。鋼材の切断位置Wcは、第一の支持部材11による支持位置よりも500mm外側に設定した。
As shown in FIGS. 1 and 2, 20 steel materials W were arranged in parallel and close to each other on a
また、図3に示すように、鋼材Wの切断位置Wcと反対側の端部を床上に直接載置する例についても、支持間隔Lを10mとし、支持部材11の高さを500mmとし、他は上記と同じ条件で、切断試験を行った。
Also, as shown in FIG. 3, in the example where the end of the steel material W opposite to the cutting position Wc is directly placed on the floor, the support interval L is set to 10 m, the height of the
上述の鋼材Wの両端支持梁モデルの1次固有振動数ω1は、上述の式(1)から、23.4rad/s=3.8Hzと算出される。 The first-order natural frequency ω 1 of the beam model of the steel material W supported at both ends is calculated as 23.4 rad/s=3.8 Hz from the above equation (1).
第一の支持部材11と第二の支持部材12との間の中央地点において、各鋼材Wの下方に、鋼材Wの下面との間隔が50mmとなるように、アクチュエータ14を計20個設置した。アクチュエータ14としては、200ターン、コア断面形状:100mm×100mm、巻き線径:2mmの電磁石を使用した。
A total of 20
切断機13によるガス切断開始時は電磁石をOFFのままとし、ガス切断の終了直前に電磁石をONにして、鋼材Wの加振を開始した。信号発生器15から増幅器16を経て、3.8Hzのsin波を、最大電流値10Aで供給し、加振力として周期的に変化する磁力を発生させた。
When the cutting
この結果、図1及び図2に示す例と、図3に示す例の両方において、鋼材Wの1次振動モードが励起されて鋼材Wが振動し、切断機13による鋼材Wの切断終了後に、切片が母材に引っ掛かることなく落下した。これにより、作業者が切片を母材から分離させたり、切片を母材からたたき落としたりする作業が発生せず、鋼材の切断作業の完全な自動化を達成できることが確認された。 As a result, in both the example shown in FIGS. 1 and 2 and the example shown in FIG. 3, the primary vibration mode of the steel material W is excited and the steel material W vibrates. The section fell without being caught on the base material. As a result, it was confirmed that the work of separating the section from the base material or knocking the section off from the base material by the operator does not occur, and that the steel material cutting work can be completely automated.
1、2 金属材の切断装置
11 第一の支持部材
12 第二の支持部材
13 切断機(ガス切断機)
14 アクチュエータ(電磁石)
15 信号発生器
16 増幅器
L 支持間隔
W 金属材(鋼材)
Wc 切断位置
W0 母材
W1、W2 切片
REFERENCE SIGNS
14 actuator (electromagnet)
15
Wc Cutting position W0 Base material W1, W2 Section
Claims (8)
前記金属材を切断する切断機と、
前記金属材を加振するアクチュエータと
を有し、
前記支持部材は、互いに離れた位置で前記金属材を支持する第一の支持部材と第二の支持部材とを備え、
前記切断位置は、前記第一の支持部材と前記第二の支持部材との間の区間よりも外側に設定され、
前記アクチュエータは、前記第一の支持部材と前記第二の支持部材との間の前記金属材の下方に配置されている金属材の切断装置。 a support member that supports the metal material by floating the cutting position of the metal material;
a cutting machine for cutting the metal material;
an actuator that vibrates the metal material ,
The support member includes a first support member and a second support member that support the metal material at positions separated from each other,
The cutting position is set outside the section between the first support member and the second support member,
The actuator is arranged below the metal material between the first support member and the second support member.
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