JP2004017105A - 箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブーム等の箱型断面長尺溶接構造物の縦板に発生した溶接歪みに対し、ローラ圧延を用いた溶接歪み取り方法あるいは溶接歪み取り装置を提案し、溶接歪みの歪み取り作業の内容を改善する。
【解決手段】上下板２に２枚の縦板１を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物（ブーム４等）の溶接ビード５に沿って溶接ビード近傍の縦板１に対し、内側ローラ２４ａと外側ローラ４１ａにより縦板４を挟み込み、さらに加圧した状態で長尺溶接構造物をスライドさせ、ローラ圧延を行うことを特徴とする。
【選択図】 図６
【解決手段】上下板２に２枚の縦板１を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物（ブーム４等）の溶接ビード５に沿って溶接ビード近傍の縦板１に対し、内側ローラ２４ａと外側ローラ４１ａにより縦板４を挟み込み、さらに加圧した状態で長尺溶接構造物をスライドさせ、ローラ圧延を行うことを特徴とする。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブーム等の長尺溶接構造物の箱組み溶接後の溶接歪み取り方法と溶接歪み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クレーン車あるいは高所作業車に用いられる伸縮ブームは、基端ブームに対し中間ブームと先端ブームが、順次摺動自在に嵌挿されて構成される。各段のブームは、上下板に縦板を組合わせて箱状断面を形成するものであって、箱型断面長尺溶接構造物としてよく知られたものである。そこで、クレーン車のブームを例に従来の技術を説明する。
【０００３】
図８の（ａ）と（ｂ）は、箱組み溶接を行ったブーム４の例を示す図である。
【０００４】
（ａ）に示したブーム４は２枚の縦板１及び上板２、下板３が切り板のままで組み合わされ、その接合部に溶接が施される。このような溶接をすみ肉溶接と呼んでいる。
【０００５】
（ｂ）に示したブーム４は２枚の縦板１が、その上下端部を内側に折り曲げてコの字形状の断面を有する。縦板１の上下のフランジ部分１ａと１ｂに対し、上板２と下板３を重なり合うように組み合わせたのち、その接合部に溶接が施される。このような溶接をフレア溶接と呼んでいる。
【０００６】
図９は図８のＢ部詳細図であって、接合部の溶接ビードの詳細（斜線部）を示すものである。すなわち、（ａ）の５はすみ肉溶接の溶接ビード、（ｂ）の５はフレア溶接の溶接ビードである。
【０００７】
図１０は図８のＡ−Ａ矢視断面図であって、上記溶接により縦板１に発生した溶接歪みの例を示すものである。（ａ）は縦板に波打ち状の歪みが発生しており、座屈変形と呼ばれる。また、（ｂ）は縦板全体にソリ（曲がり）が発生している。このような溶接歪みは、溶接ビード５が溶接直後の溶けた状態から冷えて固まったときに、母材である縦板１に溶接ビードに沿って引張り応力が残留し、その外側にそれと釣合う形で圧縮応力が残留する。そのために前記溶接ビード５に沿って座屈変形又は全体にソリ（曲がり）が発生すると考えられる。図中に示した寸法Ｈは、座屈変形の波打ちの高さを表しており、溶接歪みの大きさの尺度とするものである。
【０００８】
ブーム４の縦板１の溶接歪みが発生する部分は、伸縮ブームを組立てた時にスライドプレートが摺接する個所である。そのため、ブーム伸縮動作時にスライドプレートと縦板１が安定して接触せず、振動あるいは異音の発生の原因となるものである。また、縦板１の溶接歪みは伸縮ブームを伸長すると、外部から見てその変形した状態がよく判るものであるため、非常に外観を損なうものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したブーム等の箱型断面長尺溶接構造物の縦板に発生した歪み取り方法としては、従来から作業者がハンマで縦板の波打ち部分を叩いて修正する方法、あるいはガス火炎などで加熱し水冷する方法（局部加熱水冷法）が取られていた。しかし、ハンマによる溶接歪み取り作業は、重たいハンマを振り上げて、大音響の中での長時間に及ぶ作業であって、まさに３ｋ作業（きつい、汚い、危険な作業）であり改善が望まれていた。また、局部加熱水冷法は、作業者の勘と経験に頼るところが大きく、熟練作業者でないと施行が困難であった。
【００１０】
そこで、本願発明は、ローラ圧延を用いた溶接歪み取り方法あるいは溶接歪み取り装置を提案し、上述したブーム等の箱型断面長尺溶接構造物に発生した溶接歪みの歪み取り作業内容を改善しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法は、上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り方法であって、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする。
【００１２】
このように、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことにより、縦板の座屈変形等の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができるので、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００１３】
さらに、本願の請求項２に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置は、上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り装置であって、箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置して、基台上を長尺溶接構造物の長手方向にスライド自在なスライド台と、前記スライド台をスライド駆動するスライド台駆動手段と、内側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上に配置された内側ローラ用中子と、長尺溶接構造物の縦板に対し前記内側ローラを長尺溶接構造物の内側から加圧するよう、内側ローラ用中子に配置された内側ローラ加圧手段と、前記基台に対し内側ローラ用中子を所定位置に保持する中子保持手段と、外側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上であって前記内側ローラ用中子に対応する位置に外側ローラを保持する外側ローラ保持手段と、長尺溶接構造物の縦板に対し前記外側ローラを長尺溶接構造物の外側から加圧するよう、外側ローラ保持手段に配置された外側ローラ加圧手段と、を備え、前記スライド台に箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置し、溶接ビード近傍の縦板を前記内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、前記スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることにより、前記長尺溶接構造物の溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする。
【００１４】
上記箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置は、溶接ビード近傍の縦板を前記内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、前記スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることによるローラ圧延を行うので、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができ、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態に係る箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置１０全体を示す。本実施の形態の説明にあたっては、箱型断面長尺溶接構造物としてクレーン車等のブーム４に溶接歪み取り装置１０を適用する例を上げる。
【００１６】
１１は箱組み溶接後のブーム４を載置して、基台１３上をブーム長手方向にスライド自在なスライド台である。スライド台１１は工場内に据え付けられた長尺な基台１３のほぼ全長にわたって、基台１３の上面をスライドできるようになっている。
【００１７】
１２は前記スライド台１１をスライド駆動する、スライド台駆動手段である。本実施の形態のスライド台駆動手段１２はチェーン駆動を採用している。チェーン１８を基台左側端部１３ａに回転自在に設けたスプロケット１７ａと、基台中央部１３ｂに回転自在に設けたスプロケット１７ｂに掛けまわし、チェーン１８の一部を前記スライド台端部１１ａと連結している。基台中央部１３ｂのスプロケット１７ｂは図示しない電動モータと減速機によって回転駆動するようになっている。したがって、電動モータによってチェーン１８を駆動することにより、スライド台１１をスライド駆動することができる。
【００１８】
１４は、内側ローラを回転自在に備え、前記スライド台１１のスライド行程上である基台中央部１３ｂに配置された内側ローラ用中子である。１５は、前記基台１３に対し内側ローラ用中子１４を所定位置に保持する中子保持手段である。具体的には、中子保持手段１５は、パイプ等の長尺な棒状の部材であってその一端を基台左側端部１３ａに連結固定しており、その他端を内側ローラ用中子１４に連結固定したものである。
【００１９】
１６は、外側ローラを回転自在に備え、前記スライド台１１のスライド行程上であって前記内側ローラ用中子１４に対応する位置に外側ローラを保持する外側ローラ保持手段である。なお、図１において外側ローラ保持手段１６は、その内側に配置する内側ローラ用中子１４を示すため、その手前側の部分を省略して図示している。
【００２０】
図２は、図１のＣ部詳細図であって、ブーム溶接歪み取り装置１０の中央部の詳細を示す図である。スライド台１１全体は基台１３の右側部分に位置した状態であり、このスライド台１１の位置は、溶接歪み取りを行うブーム４をスライド台１１上に載せたり、降ろしたりする時の位置である。
【００２１】
上記スライド台１１の状態において、前記内側ローラ用中子１４はスライド台端部１１ａの上に載った状態となっている。この状態からスライド台駆動手段１２によってスライド台１１及びブーム４を図面左側にスライド駆動すると、内側ローラ用中子１４及び中子保持手段１５がブーム４内部に入りこんで、ブーム４が基台左側端部１３ａに向かってスライドしていくことになる。
【００２２】
図３は、内側ローラ用中子１４の詳細図である。内側ローラ用中子１４は、中子本体２０と中子支持部２１、２２および連結部２３とから構成されている。中子本体２０はその中央部に内側ローラ２４、２５を上下に回転自在に配置している。
【００２３】
図４は図３のＤ−Ｄ断面詳細図である。内側ローラ２４、２５はそれぞれ左右に一対配置されており、４つの内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂがブームの箱型断面の４つ隅部の溶接ビードに沿って、一度に縦板に対しローラ圧延を行うことができるようになっている。
【００２４】
図４に示した右上の内側ローラ２４ａはその軸部２６がローラ支持部２７に滑り軸受け２８を介して回転自在に支持されている。また、ローラ支持部２７は前記中子本体２０に対して側方に張出可能に構成されている。さらに、図示しない内側ローラ加圧手段によって、内側ローラ２４ａがブーム縦板に当接した状態でさらに縦板に対して加圧可能となっている。内側ローラ加圧手段の加圧機構は油圧シリンダとリンクから構成され、油圧シリンダの伸縮動作がリンクを介してローラ支持部２７に伝達され、内側ローラ２４ａが縦板に対し加圧されるようになっている。他の内側ローラ２４ｂ、２５ａ、２５ｂも、上述した右上の内側ローラ２４ａと同じ構成である。
【００２５】
図３に示した中子支持部２１、２２は前記中子本体２０の長手方向の前後に配置して中子本体２０と一体に構成されており、中子本体２０を支持するようになっている。中子支持部２１、２２は回転自在な車輪２９を有しており、前記スライド台１１のスライドに伴ない、スライド台１１の上面及びブームの下板３の上面を車輪２９が転動して中子本体２０を支持するようになっている。
【００２６】
内側ローラ用中子１４は、前記中子保持手段１５と連結部２３を介して、その連結ピン３０を抜き差しすることにより連結解除可能となっている。中子保持手段１５は長尺のパイプによって構成されており、その内部には油圧ホース等の送油手段３１が配置され、前記内側ローラ加圧手段の油圧シリンダに圧油を供給するようになっている。
【００２７】
なお、上述した内側ローラ用中子１４は、溶接歪み取りを行おうとするブーム断面寸法に合わせて前記内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂの上下左右の配置寸法の異なるものが複数準備される。そして、ブーム溶接歪み取りを行おうとする、ブーム断面寸法に合った内側ローラ用中子を選択し、前記連結部２３で中子保持手段１５に連結し、使用するようになっている。
【００２８】
図５は図２のＥ−Ｅ矢視詳細図であって、外側ローラを保持する外側ローラ保持手段１６を示している。４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは図４に示した内側ローラ用中子１４の内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂに対応する位置に保持された外側ローラである。右上の外側ローラ４１ａはローラ支持体４３によって回転自在に支持され、ローラ支持体４３は外側ローラ加圧手段４４によって支持されている。また、外側ローラ加圧手段４４は油圧シリンダから構成されており、その先端に保持した外側ローラ４１ａを外側ローラ保持手段１６の中央部に載置されるブーム４に向かって水平方向に移動可能となっており、外側ローラ４１ａがブーム４の縦板１に当接した状態でさらに加圧することが可能となっている。
【００２９】
外側ローラ加圧手段４４は外枠４５に上下方向移動可能に取付けられており、上下位置調整シリンダ４６によって、ブーム４の断面寸法に合わせてその上下位置を調整することができるようになっている。他の外側ローラ４１ｂ、４２ａ、４２ｂも上述した右上の外側ローラ４１ａと同じ構成である。
【００３０】
なお、１１、１２、１３および１７ｂは既述したスライド台、スライド台駆動手段、基台およびスプロケットである。
【００３１】
４７はブーム押さえ手段であって、その先端に配置した回転自在な押さえローラ４８を押さえシリンダ４９によって上下移動自在に構成しており、ローラ圧延作業中に上方に向かって浮き上がろうとするブーム４を上から押さえつけることができるようになっている。
【００３２】
上述した構成の溶接歪み取り装置１０による、ブーム４のブーム箱組み溶接後の溶接歪み取り作業は以下の通りである。
【００３３】
図１に示すように、上下板に縦板を組合わせた箱状断面を形成するブーム箱組み溶接を行ったブーム４を、溶接歪み取り装置１０のスライド台１１の上に載置する。さらに、図示しないスライド台１１に設けた固定解除可能な固定手段によって、ブーム４をスライド台１１に固定する。
【００３４】
このとき、図５に示すように内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・はブーム縦板１から離れた位置で待機している。
【００３５】
次に、図１に示した状態からスライド台１１をスライド台駆動手段１２によって、ブーム４全体を溶接歪み取り装置１０の図面左側であって、所定のローラ圧延開始位置まで移動する。後述するローラ圧延はスライド台１１の戻りのスライド行程で行われることになる。このとき、内側ローラ用中子１４はブーム４の内部にあって、ブーム４の右端部近傍に位置するようになる。
【００３６】
なお、ブーム４の組立て行程における、箱組み溶接後の溶接歪み取りの段階では、ブーム４の端部には他の部品は取付けられておらず、前述した内側ローラ用中子１４は容易にブーム４の内部に進入することができる。
【００３７】
ここで、内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・を、内側ローラ加圧手段および外側ローラ加圧手段４４によって縦板４に当接させ、さらに、ローラの接触部の縦板１に発生する応力が、縦板１の降伏点を越える圧延応力となるまで加圧する。この時の右上の内側ローラ２４ａ、外側ローラ４１ａ及びブーム４との関係を図６に示す。内側ローラ２４ａと外側ローラ４１ａが縦板１を挟み込む位置は上板２に縦板１を溶接する溶接ビード５の近傍であって、わずかに下方に離れた位置である。
【００３８】
なお、上記内側ローラ２４ａ及び外側ローラ４１ａの径寸法、幅寸法、加圧力、および溶接ビード５からの距離等のローラ圧延の諸条件は、ブーム上下板と縦板の材質・寸法、溶接条件等を考慮して実験的に溶接歪み取りが最適となる数値を選定する。
【００３９】
この状態のまま、ブーム４を右方向に向かってスライド台駆動手段１２によってローラ圧延しながらスライド駆動する。内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・によって、強力に縦板１を挟み込んでいるため上記スライド駆動には大きな力を要するが、スライド台駆動手段１２は十分な駆動力を有するよう設計されている。
【００４０】
ブーム４のほぼ全長に渡る必要部分に対しローラ圧延を行った後、スライド台１１のスライド駆動を停止する。ここで、内側ローラ加圧手段および外側ローラ加圧手段４４による、内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・の縦板１への加圧を停止し、さらに内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・が縦板１から離れるように動作させる。
【００４１】
さらに、スライド台１１を図１の図面右方向に移動させ、内側ローラ用中子１４が完全にブーム４の左端部から抜け出るようにする。スライド台１１に設けた固定手段によるブーム４の固定を解除し、ブーム４をスライド台１１から次の作業工程の個所へ移動させる。以上が溶接歪み取り装置１０によるブーム４の溶接歪みの歪み取り作業の内容である。
【００４２】
図７は、上記歪み取り装置の効果の一例を示すグラフである。グラフの左右方向目盛りはブームの長手方向位置を表しており、上下方向目盛りは縦板の歪み量Ｈの寸法を表している。グラフ上の破線は溶接後の縦板形状を表しており、実線は歪み取り作業を行った後の縦板形状を表している。
【００４３】
なお、上記効果確認時のブーム側の条件は、ブーム縦板の材質はＨＴ５９０、板圧ｔ３．２、溶接入熱量７３８２Ｊ／ｃｍであり、歪み取り装置の条件は圧延力１１０００ｋｇ、ローラ圧延幅２５ｍｍである。
【００４４】
図７のグラフに示されたように、溶接後の平均歪み量Ｈ＝８．０ｍｍが、本願の溶接歪み取り装置による歪み取り作業後、平均歪み量Ｈ＝１．２ｍｍに減少していることがわかる。これは、平均歪み量Ｈが８５％減少したことを示している。
【００４５】
また、本願の溶接歪み取り装置による溶接歪み取りを行っても、ローラ圧延部分の板圧減少、加工硬化は微量であり、また、圧延痕の外観も問題ないことが確認されている。
【００４６】
【発明の効果】
以上の如く構成し作用するものであるから、本願の請求項１に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法によれば、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことにより、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができるので、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００４７】
さらに、本願の請求項２に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置によれば、溶接ビード近傍の縦板を内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることによるローラ圧延を行うので、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができ、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００４８】
したがって、従来作業者が箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪みの発生した部分をすべてハンマで叩いて修正していた作業を減らすことが可能となり、また、局部加熱水冷法のように熟練を要することなく溶接歪み取り作業を行うことができるので、その作業内容を大幅に改善することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置の全体を示す図である。
【図２】図１のＣ部詳細図である。
【図３】内側ローラ用中子の詳細図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面詳細図である。
【図５】図２のＥ−Ｅ矢視詳細図である。
【図６】ローラ圧延時の内側ローラａ、外側ローラ及びブームとの関係を示す図である。
【図７】本願の歪み取り装置の効果を示すグラフである
【図８】箱組み溶接を行ったブームの例を示す図である。
【図９】図８のＢ部詳細図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１は縦板、２は上板、３は下板、４はブーム、５は溶接ビード、１０は溶接歪み取り装置、１１はスライド台、１２はスライド台駆動手段、１３は基台、１４は内側ローラ用中子、１５は中子保持手段、１６は外側ローラ保持手段、２４ａと２４ｂと２５ａと２５ｂは内側ローラ、４１ａと４１ｂと４２ａと４２ｂは外側ローラ、４４は外側ローラ加圧手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブーム等の長尺溶接構造物の箱組み溶接後の溶接歪み取り方法と溶接歪み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クレーン車あるいは高所作業車に用いられる伸縮ブームは、基端ブームに対し中間ブームと先端ブームが、順次摺動自在に嵌挿されて構成される。各段のブームは、上下板に縦板を組合わせて箱状断面を形成するものであって、箱型断面長尺溶接構造物としてよく知られたものである。そこで、クレーン車のブームを例に従来の技術を説明する。
【０００３】
図８の（ａ）と（ｂ）は、箱組み溶接を行ったブーム４の例を示す図である。
【０００４】
（ａ）に示したブーム４は２枚の縦板１及び上板２、下板３が切り板のままで組み合わされ、その接合部に溶接が施される。このような溶接をすみ肉溶接と呼んでいる。
【０００５】
（ｂ）に示したブーム４は２枚の縦板１が、その上下端部を内側に折り曲げてコの字形状の断面を有する。縦板１の上下のフランジ部分１ａと１ｂに対し、上板２と下板３を重なり合うように組み合わせたのち、その接合部に溶接が施される。このような溶接をフレア溶接と呼んでいる。
【０００６】
図９は図８のＢ部詳細図であって、接合部の溶接ビードの詳細（斜線部）を示すものである。すなわち、（ａ）の５はすみ肉溶接の溶接ビード、（ｂ）の５はフレア溶接の溶接ビードである。
【０００７】
図１０は図８のＡ−Ａ矢視断面図であって、上記溶接により縦板１に発生した溶接歪みの例を示すものである。（ａ）は縦板に波打ち状の歪みが発生しており、座屈変形と呼ばれる。また、（ｂ）は縦板全体にソリ（曲がり）が発生している。このような溶接歪みは、溶接ビード５が溶接直後の溶けた状態から冷えて固まったときに、母材である縦板１に溶接ビードに沿って引張り応力が残留し、その外側にそれと釣合う形で圧縮応力が残留する。そのために前記溶接ビード５に沿って座屈変形又は全体にソリ（曲がり）が発生すると考えられる。図中に示した寸法Ｈは、座屈変形の波打ちの高さを表しており、溶接歪みの大きさの尺度とするものである。
【０００８】
ブーム４の縦板１の溶接歪みが発生する部分は、伸縮ブームを組立てた時にスライドプレートが摺接する個所である。そのため、ブーム伸縮動作時にスライドプレートと縦板１が安定して接触せず、振動あるいは異音の発生の原因となるものである。また、縦板１の溶接歪みは伸縮ブームを伸長すると、外部から見てその変形した状態がよく判るものであるため、非常に外観を損なうものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したブーム等の箱型断面長尺溶接構造物の縦板に発生した歪み取り方法としては、従来から作業者がハンマで縦板の波打ち部分を叩いて修正する方法、あるいはガス火炎などで加熱し水冷する方法（局部加熱水冷法）が取られていた。しかし、ハンマによる溶接歪み取り作業は、重たいハンマを振り上げて、大音響の中での長時間に及ぶ作業であって、まさに３ｋ作業（きつい、汚い、危険な作業）であり改善が望まれていた。また、局部加熱水冷法は、作業者の勘と経験に頼るところが大きく、熟練作業者でないと施行が困難であった。
【００１０】
そこで、本願発明は、ローラ圧延を用いた溶接歪み取り方法あるいは溶接歪み取り装置を提案し、上述したブーム等の箱型断面長尺溶接構造物に発生した溶接歪みの歪み取り作業内容を改善しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法は、上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り方法であって、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする。
【００１２】
このように、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことにより、縦板の座屈変形等の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができるので、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００１３】
さらに、本願の請求項２に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置は、上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り装置であって、箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置して、基台上を長尺溶接構造物の長手方向にスライド自在なスライド台と、前記スライド台をスライド駆動するスライド台駆動手段と、内側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上に配置された内側ローラ用中子と、長尺溶接構造物の縦板に対し前記内側ローラを長尺溶接構造物の内側から加圧するよう、内側ローラ用中子に配置された内側ローラ加圧手段と、前記基台に対し内側ローラ用中子を所定位置に保持する中子保持手段と、外側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上であって前記内側ローラ用中子に対応する位置に外側ローラを保持する外側ローラ保持手段と、長尺溶接構造物の縦板に対し前記外側ローラを長尺溶接構造物の外側から加圧するよう、外側ローラ保持手段に配置された外側ローラ加圧手段と、を備え、前記スライド台に箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置し、溶接ビード近傍の縦板を前記内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、前記スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることにより、前記長尺溶接構造物の溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする。
【００１４】
上記箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置は、溶接ビード近傍の縦板を前記内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、前記スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることによるローラ圧延を行うので、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができ、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態に係る箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置１０全体を示す。本実施の形態の説明にあたっては、箱型断面長尺溶接構造物としてクレーン車等のブーム４に溶接歪み取り装置１０を適用する例を上げる。
【００１６】
１１は箱組み溶接後のブーム４を載置して、基台１３上をブーム長手方向にスライド自在なスライド台である。スライド台１１は工場内に据え付けられた長尺な基台１３のほぼ全長にわたって、基台１３の上面をスライドできるようになっている。
【００１７】
１２は前記スライド台１１をスライド駆動する、スライド台駆動手段である。本実施の形態のスライド台駆動手段１２はチェーン駆動を採用している。チェーン１８を基台左側端部１３ａに回転自在に設けたスプロケット１７ａと、基台中央部１３ｂに回転自在に設けたスプロケット１７ｂに掛けまわし、チェーン１８の一部を前記スライド台端部１１ａと連結している。基台中央部１３ｂのスプロケット１７ｂは図示しない電動モータと減速機によって回転駆動するようになっている。したがって、電動モータによってチェーン１８を駆動することにより、スライド台１１をスライド駆動することができる。
【００１８】
１４は、内側ローラを回転自在に備え、前記スライド台１１のスライド行程上である基台中央部１３ｂに配置された内側ローラ用中子である。１５は、前記基台１３に対し内側ローラ用中子１４を所定位置に保持する中子保持手段である。具体的には、中子保持手段１５は、パイプ等の長尺な棒状の部材であってその一端を基台左側端部１３ａに連結固定しており、その他端を内側ローラ用中子１４に連結固定したものである。
【００１９】
１６は、外側ローラを回転自在に備え、前記スライド台１１のスライド行程上であって前記内側ローラ用中子１４に対応する位置に外側ローラを保持する外側ローラ保持手段である。なお、図１において外側ローラ保持手段１６は、その内側に配置する内側ローラ用中子１４を示すため、その手前側の部分を省略して図示している。
【００２０】
図２は、図１のＣ部詳細図であって、ブーム溶接歪み取り装置１０の中央部の詳細を示す図である。スライド台１１全体は基台１３の右側部分に位置した状態であり、このスライド台１１の位置は、溶接歪み取りを行うブーム４をスライド台１１上に載せたり、降ろしたりする時の位置である。
【００２１】
上記スライド台１１の状態において、前記内側ローラ用中子１４はスライド台端部１１ａの上に載った状態となっている。この状態からスライド台駆動手段１２によってスライド台１１及びブーム４を図面左側にスライド駆動すると、内側ローラ用中子１４及び中子保持手段１５がブーム４内部に入りこんで、ブーム４が基台左側端部１３ａに向かってスライドしていくことになる。
【００２２】
図３は、内側ローラ用中子１４の詳細図である。内側ローラ用中子１４は、中子本体２０と中子支持部２１、２２および連結部２３とから構成されている。中子本体２０はその中央部に内側ローラ２４、２５を上下に回転自在に配置している。
【００２３】
図４は図３のＤ−Ｄ断面詳細図である。内側ローラ２４、２５はそれぞれ左右に一対配置されており、４つの内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂがブームの箱型断面の４つ隅部の溶接ビードに沿って、一度に縦板に対しローラ圧延を行うことができるようになっている。
【００２４】
図４に示した右上の内側ローラ２４ａはその軸部２６がローラ支持部２７に滑り軸受け２８を介して回転自在に支持されている。また、ローラ支持部２７は前記中子本体２０に対して側方に張出可能に構成されている。さらに、図示しない内側ローラ加圧手段によって、内側ローラ２４ａがブーム縦板に当接した状態でさらに縦板に対して加圧可能となっている。内側ローラ加圧手段の加圧機構は油圧シリンダとリンクから構成され、油圧シリンダの伸縮動作がリンクを介してローラ支持部２７に伝達され、内側ローラ２４ａが縦板に対し加圧されるようになっている。他の内側ローラ２４ｂ、２５ａ、２５ｂも、上述した右上の内側ローラ２４ａと同じ構成である。
【００２５】
図３に示した中子支持部２１、２２は前記中子本体２０の長手方向の前後に配置して中子本体２０と一体に構成されており、中子本体２０を支持するようになっている。中子支持部２１、２２は回転自在な車輪２９を有しており、前記スライド台１１のスライドに伴ない、スライド台１１の上面及びブームの下板３の上面を車輪２９が転動して中子本体２０を支持するようになっている。
【００２６】
内側ローラ用中子１４は、前記中子保持手段１５と連結部２３を介して、その連結ピン３０を抜き差しすることにより連結解除可能となっている。中子保持手段１５は長尺のパイプによって構成されており、その内部には油圧ホース等の送油手段３１が配置され、前記内側ローラ加圧手段の油圧シリンダに圧油を供給するようになっている。
【００２７】
なお、上述した内側ローラ用中子１４は、溶接歪み取りを行おうとするブーム断面寸法に合わせて前記内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂの上下左右の配置寸法の異なるものが複数準備される。そして、ブーム溶接歪み取りを行おうとする、ブーム断面寸法に合った内側ローラ用中子を選択し、前記連結部２３で中子保持手段１５に連結し、使用するようになっている。
【００２８】
図５は図２のＥ−Ｅ矢視詳細図であって、外側ローラを保持する外側ローラ保持手段１６を示している。４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは図４に示した内側ローラ用中子１４の内側ローラ２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂに対応する位置に保持された外側ローラである。右上の外側ローラ４１ａはローラ支持体４３によって回転自在に支持され、ローラ支持体４３は外側ローラ加圧手段４４によって支持されている。また、外側ローラ加圧手段４４は油圧シリンダから構成されており、その先端に保持した外側ローラ４１ａを外側ローラ保持手段１６の中央部に載置されるブーム４に向かって水平方向に移動可能となっており、外側ローラ４１ａがブーム４の縦板１に当接した状態でさらに加圧することが可能となっている。
【００２９】
外側ローラ加圧手段４４は外枠４５に上下方向移動可能に取付けられており、上下位置調整シリンダ４６によって、ブーム４の断面寸法に合わせてその上下位置を調整することができるようになっている。他の外側ローラ４１ｂ、４２ａ、４２ｂも上述した右上の外側ローラ４１ａと同じ構成である。
【００３０】
なお、１１、１２、１３および１７ｂは既述したスライド台、スライド台駆動手段、基台およびスプロケットである。
【００３１】
４７はブーム押さえ手段であって、その先端に配置した回転自在な押さえローラ４８を押さえシリンダ４９によって上下移動自在に構成しており、ローラ圧延作業中に上方に向かって浮き上がろうとするブーム４を上から押さえつけることができるようになっている。
【００３２】
上述した構成の溶接歪み取り装置１０による、ブーム４のブーム箱組み溶接後の溶接歪み取り作業は以下の通りである。
【００３３】
図１に示すように、上下板に縦板を組合わせた箱状断面を形成するブーム箱組み溶接を行ったブーム４を、溶接歪み取り装置１０のスライド台１１の上に載置する。さらに、図示しないスライド台１１に設けた固定解除可能な固定手段によって、ブーム４をスライド台１１に固定する。
【００３４】
このとき、図５に示すように内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・はブーム縦板１から離れた位置で待機している。
【００３５】
次に、図１に示した状態からスライド台１１をスライド台駆動手段１２によって、ブーム４全体を溶接歪み取り装置１０の図面左側であって、所定のローラ圧延開始位置まで移動する。後述するローラ圧延はスライド台１１の戻りのスライド行程で行われることになる。このとき、内側ローラ用中子１４はブーム４の内部にあって、ブーム４の右端部近傍に位置するようになる。
【００３６】
なお、ブーム４の組立て行程における、箱組み溶接後の溶接歪み取りの段階では、ブーム４の端部には他の部品は取付けられておらず、前述した内側ローラ用中子１４は容易にブーム４の内部に進入することができる。
【００３７】
ここで、内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・を、内側ローラ加圧手段および外側ローラ加圧手段４４によって縦板４に当接させ、さらに、ローラの接触部の縦板１に発生する応力が、縦板１の降伏点を越える圧延応力となるまで加圧する。この時の右上の内側ローラ２４ａ、外側ローラ４１ａ及びブーム４との関係を図６に示す。内側ローラ２４ａと外側ローラ４１ａが縦板１を挟み込む位置は上板２に縦板１を溶接する溶接ビード５の近傍であって、わずかに下方に離れた位置である。
【００３８】
なお、上記内側ローラ２４ａ及び外側ローラ４１ａの径寸法、幅寸法、加圧力、および溶接ビード５からの距離等のローラ圧延の諸条件は、ブーム上下板と縦板の材質・寸法、溶接条件等を考慮して実験的に溶接歪み取りが最適となる数値を選定する。
【００３９】
この状態のまま、ブーム４を右方向に向かってスライド台駆動手段１２によってローラ圧延しながらスライド駆動する。内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・によって、強力に縦板１を挟み込んでいるため上記スライド駆動には大きな力を要するが、スライド台駆動手段１２は十分な駆動力を有するよう設計されている。
【００４０】
ブーム４のほぼ全長に渡る必要部分に対しローラ圧延を行った後、スライド台１１のスライド駆動を停止する。ここで、内側ローラ加圧手段および外側ローラ加圧手段４４による、内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・の縦板１への加圧を停止し、さらに内側ローラ２４ａ・・・及び外側ローラ４１ａ・・・が縦板１から離れるように動作させる。
【００４１】
さらに、スライド台１１を図１の図面右方向に移動させ、内側ローラ用中子１４が完全にブーム４の左端部から抜け出るようにする。スライド台１１に設けた固定手段によるブーム４の固定を解除し、ブーム４をスライド台１１から次の作業工程の個所へ移動させる。以上が溶接歪み取り装置１０によるブーム４の溶接歪みの歪み取り作業の内容である。
【００４２】
図７は、上記歪み取り装置の効果の一例を示すグラフである。グラフの左右方向目盛りはブームの長手方向位置を表しており、上下方向目盛りは縦板の歪み量Ｈの寸法を表している。グラフ上の破線は溶接後の縦板形状を表しており、実線は歪み取り作業を行った後の縦板形状を表している。
【００４３】
なお、上記効果確認時のブーム側の条件は、ブーム縦板の材質はＨＴ５９０、板圧ｔ３．２、溶接入熱量７３８２Ｊ／ｃｍであり、歪み取り装置の条件は圧延力１１０００ｋｇ、ローラ圧延幅２５ｍｍである。
【００４４】
図７のグラフに示されたように、溶接後の平均歪み量Ｈ＝８．０ｍｍが、本願の溶接歪み取り装置による歪み取り作業後、平均歪み量Ｈ＝１．２ｍｍに減少していることがわかる。これは、平均歪み量Ｈが８５％減少したことを示している。
【００４５】
また、本願の溶接歪み取り装置による溶接歪み取りを行っても、ローラ圧延部分の板圧減少、加工硬化は微量であり、また、圧延痕の外観も問題ないことが確認されている。
【００４６】
【発明の効果】
以上の如く構成し作用するものであるから、本願の請求項１に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法によれば、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことにより、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができるので、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００４７】
さらに、本願の請求項２に記載された箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置によれば、溶接ビード近傍の縦板を内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることによるローラ圧延を行うので、縦板の溶接歪みが発生している部分を均一に溶接ビードに沿って圧延し内部の残留応力を減少させることができ、残留応力により発生している溶接歪みを取ることができるのである。
【００４８】
したがって、従来作業者が箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪みの発生した部分をすべてハンマで叩いて修正していた作業を減らすことが可能となり、また、局部加熱水冷法のように熟練を要することなく溶接歪み取り作業を行うことができるので、その作業内容を大幅に改善することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置の全体を示す図である。
【図２】図１のＣ部詳細図である。
【図３】内側ローラ用中子の詳細図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面詳細図である。
【図５】図２のＥ−Ｅ矢視詳細図である。
【図６】ローラ圧延時の内側ローラａ、外側ローラ及びブームとの関係を示す図である。
【図７】本願の歪み取り装置の効果を示すグラフである
【図８】箱組み溶接を行ったブームの例を示す図である。
【図９】図８のＢ部詳細図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１は縦板、２は上板、３は下板、４はブーム、５は溶接ビード、１０は溶接歪み取り装置、１１はスライド台、１２はスライド台駆動手段、１３は基台、１４は内側ローラ用中子、１５は中子保持手段、１６は外側ローラ保持手段、２４ａと２４ｂと２５ａと２５ｂは内側ローラ、４１ａと４１ｂと４２ａと４２ｂは外側ローラ、４４は外側ローラ加圧手段
Claims (2)
- 上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り方法であって、溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り方法。
- 上下板に２枚の縦板を組合わせ箱型断面を形成する長尺溶接構造物の箱組み溶接後の歪み取り装置であって、
箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置して、基台上を長尺溶接構造物の長手方向にスライド自在なスライド台と、
前記スライド台をスライド駆動するスライド台駆動手段と、
内側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上に配置された内側ローラ用中子と、
長尺溶接構造物の縦板に対し前記内側ローラを長尺溶接構造物の内側から加圧するよう、内側ローラ用中子に配置された内側ローラ加圧手段と、
前記基台に対し内側ローラ用中子を所定位置に保持する中子保持手段と、
外側ローラを回転自在に備え、前記スライド台のスライド行程上であって前記内側ローラ用中子に対応する位置に外側ローラを保持する外側ローラ保持手段と、
長尺溶接構造物の縦板に対し前記外側ローラを長尺溶接構造物の外側から加圧するよう、外側ローラ保持手段に配置された外側ローラ加圧手段と、を備え、
前記スライド台に箱組み溶接後の長尺溶接構造物を載置し、溶接ビード近傍の縦板を前記内側ローラと外側ローラにより挟み込み、内側ローラ加圧手段と外側ローラ加圧手段により加圧した状態で、前記スライド台をスライド台駆動手段によりスライドさせることにより、前記長尺溶接構造物の溶接ビードに沿って溶接ビード近傍の縦板に対しローラ圧延を行うことを特徴とする箱型断面長尺溶接構造物の溶接歪み取り装置。
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