JP4714858B2 - 切断装置及び切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばビルの壁、床、天井或いは橋脚、堤防等のコンクリート構造物をワイヤーソーイングにより切断する切断装置と、切断方法に関する。

この種の切断装置として、コンクリート構造物に取外し可能に取着される取付台と、該取付台に支持される支柱と、ワイヤーの駆動プーリを備え、上記支柱にスライド可能に装着されるスライドブロックとを有し、コンクリート構造物の切断時には、コンクリート構造物の切断箇所に取付台とガイドプーリを取付けると共に、上記取付台に支柱を取付け、該支柱にスライドブロックをスライド可能に装着したのち無端状の切削用ワイヤーを駆動プーリとガイドプーリを介してコンクリート構造物に掛け渡し、その後駆動プーリでワイヤーを循環走行させてコンクリート構造物の切込み箇所に注水しながら切込みを入れ、切込みに伴って生ずるワイヤーの弛みを支柱に沿うスライドブロックの（コンクリート構造物からの）後退によって吸収するようにしている。この種の切断装置の一例が下記特許文献１に開示されている。
特開平７−１５８２９０号

切断装置にはこのほか、上述の駆動プーリをその駆動モータと共に、支柱に固定のアームに取付けたものが知られる。
切断されるコンクリート構造物には、切断幅の広いものや狭いものがあるが、切断に際しては、どのような切断幅であっても精度よく、かつ効率よく切断できることが望まれる。

また上述する従来の切断装置では、コンクリート構造物に掛け渡されたワイヤーは、切削時においてコンクリート構造物の出側で弛み易く、揺れたり波打ったりしがちである。こうした状態のワイヤーが駆動プーリに達すると、ワイヤーが駆動プーリの溝から外れ易くなるうえ、プーリとワイヤーの接触状態（摩擦力）が常に変化することから、摩擦力の変化を許容するためにプーリの直径を大きくしてプーリとワイヤーの接触長さを長くする必要があり、そのため直径の大きなプーリを使用し、パワーの大きな駆動モータを使用する必要がある。

上述の切断装置を用いた切断方法ではまた、オペレータが送り速度を常時調整しながら切断を行うリモートコントロール方式や切断中に負荷が大きくなった場合に備えて送り速度を一定の低いレベルに設定して行う方式が採用されているが、前者のリモートコントロール方式では、一人の作業員が付きっ切りで操作に当たらねばならないし、後者の送り速度を低いレベルに設定して行う方式では、送り速度が遅く、切断時間が長くなる難点がある。

本発明の目的は、コンクリート構造物の切断方法において、切断時の負荷を一定にして最適な速度で切断を自動的に行うための切断方法を提供しようとするものである。

請求項１に係わる発明は、コンクリート構造物に取付台を介して支柱を取付けると共に、支柱及び若しくはコンクリート構造物に１ないし複数のガイドプーリを取付け、かつ上記支柱にスライド可能に装着されるスライドブロックに駆動モータによって回転駆動される駆動プーリを取付けるか、或いは上記スライドブロックにガイドプーリを取付けると共に、駆動モータによって回転駆動される上記駆動プーリを上記支柱に固定のアームに取り付けたのち、無端状の切削用ワイヤーをコンクリート構造物、ガイドプーリ及び駆動プーリに掛け渡し、ついで駆動プーリにより上記ワイヤーを循環走行させてコンクリート構造物に切込みを入れながらスライドブロックを送り装置により支柱に沿って後退させてコンクリート構造物の切断を行う切断方法において、切断中、駆動モータの負荷と共に、送りモータの出力または回転数を検出し、検出した前記駆動モータの負荷が設定レベルｋに維持されるように前記送りモータの出力又は回転数を制御し、該送りモータの出力または回転数がしきい値まで上昇した以後は、駆動モータより検出した負荷がｃ・ｋ（但しｃ＜１）となるように送りモータの出力又は回転数を制御することを特徴とする。
ここで、ｋは駆動モータに供給される電流の設定レベルである。

本発明における送り装置としては、送りモータのほか、該送りモータによって回転駆動され、支柱に添設されるラックと噛合するピニオンが用いられるが、これ以外の既知の送り装置を用いることも可能である。

負荷の検出は、多くの場合、電流値を検出することによって行われるが、電流値と共に回転数を検出してトルクを求めることによって行うようにしてもよい。

請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、駆動モータより検出した負荷がしきい値まで低下したとき、及び若しくは送りモータより検出した出力又は回転数がしきい値まで上昇したとき、駆動モータと送りモータを停止させることを特徴とする。

請求項１に係わる発明によると、切断が終わりに近付き残り断面が少なくなると、ワイヤーとコンクリート構造物の接触長さが少なくなって負荷が小さくなり、送りモータの出力又は回転数が増加することから、検出した送りモータの出力又は回転数がしきい値に達することで残り断面が少なくなったことを判断することができ、残り断面が少なくなったことを判断すると、駆動モータの目標負荷をそれ以前の設定値より下げて、送りモータの出力又は回転数を制御するようにしたことにより、最適な速度で切断を行うことができる。切断が終盤に達し、負荷が小さくなったにもかかわらず、負荷レベルを落とさないで、同じレベルで切断作業を行うと、切断面が歪んだり、ワイヤーが異常磨耗する等の問題が発生するが、本発明によると、こうした問題の発生を防いで切断精度の向上を図ることができる。

請求項２に係わる発明によると、コンクリート構造物の切断を完了すると、駆動モータの負荷が急激に低下し、送りモータの出力及び回転数が増加するため、これを検出することにより切断の完了を判断することができ、この判断によって駆動モータ及び送りモータの駆動を停止して切断を終了させることができる。したがってコンクリート構造物の切断が自動化されてオペレータの操作がほとんど不要となり、省力化をより一層図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面により説明する。
図１は、本発明に係わる切断装置の側面、図２は正面を示すもので、コンクリート構造物１に取外し可能に固定される取付台１０に取着される支柱２と、該支柱２の下部に支柱２と直交して固定される角パイプ状のアーム３と、支柱２にスライド可能に装着されるスライドロック４を有し、スライドロック４にはガイドプーリ５が回転自在に軸支されると共に、支柱２に添設されたラック６と噛合するピニオン（図示しない）と、該ピニオンを回転駆動する送りモータ７よりなる送り装置８が設けられている。

アーム３には、一対のガイドプーリ９と単相直巻整流子モータよりなる駆動モータ１１によって回転駆動される駆動プーリ１２がそれぞれ、アーム３の長手方向に位置調整可能に取付けられ（アーム３が角パイプ状をなすことにより、ガイドプーリ９と駆動プーリ１２はアーム３に対し回転不可でスライドのみ可能となっている）、一対のガイドプーリ９と駆動プーリ１２がスライドブロック４に軸支されるガイドプーリ５と共に同一平面上に位置するように設けられている。

図中、１３は無端状の切削用ワイヤーであり、１４はガイドプーリ５、９及び駆動プーリ１２に被せられるカバーで、ワイヤー１３がコンクリート構造物１の切込み箇所に入る入側及び切込み箇所から出る出側に設けたノズル（図示省略）から散布される冷却水がカバー外に出ないように囲い、駆動モータ等に掛からないようにしている。またワイヤー１３は、コンクリート構造物１からガイドプーリ９、ガイドプーリ５及びガイドプーリ９を経て駆動プーリ１２に掛けられ、コンクリート構造物１の切断時においては、図２の反時計方向へ回転する駆動プーリ１２によりコンクリート構造物１から出たワイヤー１３が矢印で示すようにガイドプーリ９、５及び９を経て牽引され、コンクリート構造物１に入るようにしてある。なお、上記カバー１４には図示していないが、スライドブロック４にガイドプーリ５を軸支する軸１５が通される長孔としての縦孔が形成されている。

図３は、切断装置のコントローラ１６を示すもので、駆動モータ１１に供給される電流の電流値を計測するセンサー１７と、送りモータ７に供給される電流の電流値又は電圧を計測するセンサー１８と、可変回路１９を制御して送りモータ７の電流または電圧を調整するマイコンよりなる制御部２１とからなり、該制御部２１は、センサー１７によって計測された電流が設定レベルｋとなるように可変回路１９を制御して送りモータ７の回転数を変える機能と、コンクリート構造物の残りの切断断面が少なくなって駆動モータ１１の負荷が低下すると、送りモータ７の回転数を上げるべく、送りモータ７への電流Ｉ又は電圧Ｖが上昇するが、電流Ｉ又は電圧Ｖの上昇がしきい値に達すると、残りの断面が少なくなったと判断し、上記設定レベルｋをｃ・ｋ（但しｃ＜１）に下げ、以後はセンサー１７によって計測された電流がｃ・ｋとなるように可変回路１９を制御する機能と、センサー１７によって計測された電流がしきい値まで低下するか、又はセンサー１８によって計測された電流または電圧がそれぞれしきい値まで上昇すると、切断が完了したと判断し、電源から駆動モータ１１及び送りモータ７へ供給される電流をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ２２及び２３をＯＦＦにする機能を有している。

次に上記切断装置による切断方法の一例を図４のフローチャートに基づいて説明する。先ずワイヤー１３を図２に示すようにコンクリート構造物１と、ガイドプーリ５、９及び駆動プーリ１２に掛けたのち、スイッチ２２をＯＮ操作して送りモータ７を駆動し、スライドブロック４を支柱２に沿って上昇させる。そしてワイヤー１３がある程度張った状態になったのちスイッチ２３をＯＮ操作して切断を開始する（ステップＳ１）。切断の開始に伴い、ワイヤー１３が図２の矢印方向に循環駆動されると共に、送りモータ７の駆動によりスライドブロック４が上昇してコンクリート構造物１の切断が行われる（ステップＳ２）。この間、コントローラ１６の制御部１９は、駆動モータ１１に供給される電流が設定レベルｋに維持されるように（ステップＳ３）、可変回路１９を制御し、送りモータ７の出力又は回転数を制御する（ステップＳ４）。切断が終盤に達し、駆動モータ１１の負荷が低下してセンサー１７によって計測された電流値が低下し、これに伴い上昇する送りモータ７の電流Ｉまたは電圧Ｖがしきい値に達すると（ステップＳ５）、駆動モータ１１に供給される電流の設定レベルがｋよりｃ・ｋ（ｃ＜１）に変更され（ステップＳ６）、以後は駆動モータ１１に供給される電流が設定レベルｃ・ｋに維持されるように（ステップＳ７）、可変回路１９を制御し、送りモータ７の出力又は回転数を制御する（ステップＳ８）。切断が完了し、ワイヤー１３がコンクリート構造物１より外れると、駆動モータ１１への電流値が低下すると共に、設定レベルｃ・ｋを維持するため送りモータ７に供給される電流の電流値又は電圧が上昇し、その結果送りモータ７の出力及び回転数が上昇する。センサー１７が計測した電流値がしきい値まで低下するか、或いはセンサー１８が計測した電流値または電圧がしきい値まで上昇すると（ステップＳ９）、制御部１９は切断が完了したと判断し、スイッチ２２及び２３をＯＦＦにする（ステップＳ１０）。

以上のようにしてコンクリート構造物の切断が行われるが、切断完了の検出は、制御部１９が駆動モータ１１へ供給される電流の単位時間当たりの変化率或いは送りモータに供給される電流の電流値又は電圧の変化率を求め、該変化率がしきい値を越えたときに制御部１９がスイッチ２２及び２３をＯＦＦにするようにしてもよい。

本実施形態の切断装置によると、切断が終盤に達するまでは駆動モータ１１の負荷を一定にして切断が行われ、終盤に達すると、上記の負荷より小さな負荷で切断が行われるように送り速度が制御され、これにより切断が最適な速度で行われて、切断時間を短縮することができること、切断が完了すると、スイッチ２２及び２３が共にＯＦＦとなって送りモータ７及び駆動モータ１１が停止し、切断開始後、完了するまで切断を自動的に行うことができ、省力化ができること、スライドブロック４には送り装置８やガイドプーリ５が設けられているが、駆動モータ１１や駆動プーリ１２は支柱２に固定のアーム３に取付けられ、スライドブロック４には設けられていないためスライドブロック４が軽量化され、したがって送りモータ７をパワーの小さな小型のものとしてスライドブロック４をより軽量化することができ、これを支える支柱２も強度を低減させることができること、スライドブロック４の軽量化により切断時の支柱２の振動も少なくなり、ワイヤー１３がガイドプーリ５、９から外れたり、破断するなどのトラブルが生じ難くなること、図５は、切断時のワイヤー１３の緩みを模式的に示すものであるが、ワイヤー１３の緩みによる揺れ（ばた付き）はガイドプーリ９、５によって徐々に吸収されて、駆動プーリ１２へはワイヤー１３の伸びや振動の影響が緩和されて届くため、ワイヤー１３が駆動プーリ１２に達し、駆動プーリ１２から外れ難くなると共に、駆動プーリ１２との接触状態が安定するため、ワイヤー１３との接触長さを長くするように駆動プーリ１２を大型化したり、パワーの大きな駆動モータ１１を使用する必要がないこと、駆動モータ１１に単相直巻整流子モータを使用したことにより、駆動モータが軽量化され、取扱い易くなると共に、三相モータに比べ、電源の確保が容易であり、モータの制御も容易で、作業性がよく、切断費用を低減できること、駆動プーリ１２やガイドプーリ９はコンクリート構造物１の切断幅に応じて切口近くに位置調整して取付けられ、ワイヤー１３を切口近くでガイドすることができるため切断精度が向上し、切断効率を上げることができること、ガイドプーリ５、９は全部で３個で、従来のこの種切断装置に比べ数が少ないため、装置の分解や組立作業が容易で簡単となり、作業性が向上すると共に、装置全体の重量も軽減されること、ガイドプーリ５、９と駆動プーリ１２は、位置調整しても向きは変わらず同一平面上に設けられるため、芯出しのため各プーリの向きや位置を一々調整する必要がなく、装置の取付け作業が容易に行えること、等の効果を奏する。

上記実施形態の自動切断システムでは、送りモータ７が供給される電流または電圧が設定値に達したとき、駆動モータに供給される電流の設定値を下げ、以後はこの設定値で駆動モータが駆動されるように可変回路１９を制御しているが、別の方法を用いることもできる。

図６は、その一例を示すもので、送りモータ７の回転数がエンコーダ２５によって計測され、その計測値がしきい値に達したとき、上述の設定レベルｋをｃ・ｋに変更するようにされる。送りモータ７の回転数をエンコーダ２５によって計測すると共に、電流をセンサー１８によって計測し、計測した回転数と電流から送りモータ７のトルクを求め、トルクがしきい値に達したとき、設定レベルをｋ→ｃ・ｋに変更するようにしてもよい。

本発明は、コンクリート構造物をワイヤーソーイングにより切断するのに用いることができる。

本発明に係わる切断装置の側面図。 同正面図。 切断装置に用いるコントローラのブロック図。 フローチャート。 切断時の模式図。 コントローラの別の例のブロック図。

１・・コンクリート構造物
２・・支柱
３・・アーム
４・・スライドブロック
５、９・・ガイドプーリ
６・・ラック
７・・送りモータ
８・・送り装置
１０・・取付台
１１・・駆動モータ
１２・・駆動プーリ
１３・・切削用ワイヤー
１４・・カバー
１５・・軸
１６・・コントローラ
１７、１８・・センサー
１９・・可変回路
２１・・制御部
２２、２３・・スイッチ
２５・・エンコーダ

Claims (2)

1. コンクリート構造物に取付台を介して支柱を取付けると共に、支柱及び若しくはコンクリート構造物に１ないし複数のガイドプーリを取付け、かつ上記支柱にスライド可能に装着されるスライドブロックに駆動モータによって回転駆動される駆動プーリを取付けるか、或いは上記スライドブロックにガイドプーリを取付けると共に、駆動モータによって回転駆動される上記駆動プーリを上記支柱に固定のアームに取り付けたのち、無端状の切削用ワイヤーをコンクリート構造物、ガイドプーリ及び駆動プーリに掛け渡し、ついで駆動プーリにより上記ワイヤーを循環走行させてコンクリート構造物に切込みを入れながらスライドブロックを送り装置により支柱に沿って後退させてコンクリート構造物の切断を行う切断方法において、切断中、駆動モータの負荷と共に、送りモータの出力または回転数を検出し、検出した前記駆動モータの負荷が設定レベルｋに維持されるように前記送りモータの出力又は回転数を制御し、該送りモータの出力または回転数がしきい値まで上昇した以後は、駆動モータより検出した負荷がｃ・ｋ（但しｃ＜１）となるように送りモータの出力又は回転数を制御することを特徴とする切断方法。
   ここで、ｋは駆動モータに供給される電流の設定レベルである。
2. 駆動モータより検出した負荷がしきい値まで低下したとき、及び若しくは送りモータより検出した出力又は回転数がしきい値まで上昇したとき、駆動モータと送りモータを停止させることを特徴とする請求項１記載の切断方法。
   

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