JP2006231344A - 溶接ｈ形鋼のビード整形装置及びサイズ替え時の調整方法並びに退避方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビードへのローラの押し付け調整を上下別々に可能となすと共に、フランジ面に支えロールを必要としないようにする。
【解決手段】 上下のフランジ材２１ａ，２１ｂとウェブ材２２を圧接装置２３にて溶接して製造するＨ形鋼の、上下の溶接部に発生したビードＢを、上下のローラ２ａ，２ｂで同時に押し付けて整形するビード整形装置である。上下のローラ２ａ，２ｂを保持する支柱３を圧接装置２３に取り付け、圧接装置２３の上下位置調整時、圧接装置２３と一体に上下移動するようになす。少なくとも下ローラ２ｂを、支柱３に対する上下方向の調整が可能なように、支柱３に取り付ける。
【効果】 溶接点から５００ｍｍ以内の位置でビード整形が行えるので、フランジ面に支えロールを必要とすることなく、形状の優れたビード整形が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接Ｈ形鋼の製造時に発生したビードを整形する装置、および、サイズ替え時の調整方法ならびに退避方法に関するものである。

一般的な溶接Ｈ形鋼の製造方法を図１０に示す。
溶接Ｈ形鋼は、一般的な熱延鋼帯または表面処理鋼板を素材とし、上フランジ材２１ａおよび下フランジ材２１ｂと、１枚のウェブ材２２を連続的に圧接装置２３に供給して溶接することにより製造される。

この溶接を、図１０に示したような、高周波電源２３ａおよび電極２３ｂを用いて高周波電流を流して加熱した後に圧接ロール２３ｃで圧接して溶接する高周波抵抗溶接によって行う場合は、圧接にともなって溶接コーナ部にビードが発生する。このビードは、図１１の左半分に示すような突起状になって残るため、外観が損なわれるばかりか、Ｈ形鋼を塗装する際の妨げとなったり、空隙に水分が滞留して錆び発生の起点となったりする。なお、図１１中のＢはビードを示す。

この問題を解決するため、ビードを整形する技術として、従来から種々の発明が提案されている。
たとえば特許文献１では、エアーハンマーの打撃によってビードを圧潰して整形する技術が、特許文献２では、回転刃によってビードを切削して整形する技術が提案されている。また、特許文献３では、プラズマアークによりビードを再溶融した後、ブローによって吹き飛ばして整形する技術が提案されている。
特開昭５５−３０３６２号公報 特開昭６０−１１４４０８号公報 特開平４−２６２８９７号公報

しかしながら、特許文献１で提案されたエアーハンマーによる打撃では、連続的な均一整形ができないばかりか、作業効率も極めて悪い。また、特許文献２で提案された切削による整形では、整形時にフランジ部やウェブ部を疵つける可能性がある。しかも、整形時に切削抵抗が発生するので、製造に際し大きな引き抜き力が必要になる。また、特許文献３で提案された技術は、高価なプラズマトーチが必要である。

そこで、ビードをローラによって圧潰して整形する技術が提案された（たとえば特許文献４〜８）。ローラによってビードを圧潰して整形するこれらの技術では、エアーハンマーの打撃、回転刃による切削や、プラズマアークによる再溶融後の吹き飛ばしのような問題はない。
特開昭５６−６２６８２号公報 特開昭５８−１０３９７６号公報 特開平９−１２２９２９号公報 特開２００３−２８５１９８号公報 特開２００３−２７５８９６号公報

しかしながら、特許文献４の技術では、その構造上、同一断面内において、上下のビードの整形を同時に行うことが難しく、溶接後の温度低下が著しいビード部では、整形後の形状にばらつきが生じる。

これに対して、特許文献５の技術では、同一断面内で上下のビードを同時に整形できる構造となっているが、ビードへのローラの押し付け状態の調整を、上下別々にできるようにはなっていない。従って、例えば上部のビードの整形形状を調整する場合には、下部のビードの整形形状が悪化するという問題がある。

また、特許文献６〜８の技術は、いずれもＨ形鋼の左右からローラで挟みこむものであるために、下フランジの下面に必ず支えロールが必要となり、設備が大型化してしまう。

本発明が解決しようとする問題点は、ビードをローラによって圧潰して整形する従来の技術では、ビードへのローラの押し付け状態を上下別々に調整できず、また、フランジ面に支えロールが必要となって設備が大型化するという点である。

本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置は、
ビードをローラによって圧潰して整形する装置において、ビードへのローラの押し付けを上下別々に調整できるようにすると共に、フランジ面に支えロールを必要としないようにするために、
上下のフランジ材とウェブ材を圧接装置にて溶接して製造するＨ形鋼の、上下の溶接部に発生したビードを、上下のローラで同時に押し付けて整形するビード整形装置において、
前記上下のローラを保持する支柱を前記圧接装置に取り付け、圧接装置の上下位置調整時、圧接装置と一体に上下移動するようになすと共に、
少なくとも下ローラを、前記支柱に対する上下方向の調整が可能なように、支柱に取り付けたことを最も主要な特徴としている。

前記の本発明装置において、
前記圧接装置への前記支柱の取り付けを、前記支柱の上端側を支点として、下端側が上下方向への回転が自在となるようになし、
また、前記上下のローラは、前記ウェブ材に対して接離移動が可能なように前記支柱に設置されているように構成した場合には、
たとえば上下のローラの交換や補修時には、
先ず、前記上下のローラをそれぞれウェブ材から離間させ、
その後、前記支柱を、支柱の上端側を支点として、下端側を上方向へ回転させるだけで良い。これが本発明のビード整形装置の退避方法である。

また、次に製造するＨ形鋼のフランジ厚さが同じ場合のサイズ替え時に、前記の本発明装置の調整を行う場合には、
先ず、次に製造するＨ形鋼の高さに合わせて圧接装置を上昇又は下降させ、
その後、支柱に保持された下ローラを、次のＨ形鋼の下フランジの位置に合わせて下降又は上昇させるだけで良い。これが本発明のビード整形装置におけるサイズ替え時の調整方法である。

本発明では、上下のビードを同時に押し付けて整形する上下のローラを保持する支柱を圧接装置に取り付け、圧接装置の上下位置調整時、圧接装置と一体に上下移動するようになすことにより、溶接点から５００ｍｍ以内の位置でビード整形を行うことができ、フランジ面に支えロールを必要とすることなく、形状の優れたビード整形が可能になる。また、上下のローラの位置調整が簡単にでき、多サイズへの対応が可能となる。

本発明において、形状の優れたビードとは、図９の右半分に示すように、ビードＢを整形した後のウェブ面Ｗまたはフランジ面Ｆとの隙間Ｃが０．２ｍｍ以内であることと定義する。

これは一般的な塗料を鋼材に塗布する場合、図９の左半分に示すように隙間Ｃが０．２ｍｍを超えると、塗料の表面張力と隙間の関係で、塗料膜が切れて隙間を覆えなくなり、結果的に隙間Ｃ内に水分が滞留し、ビード整形の当初の目的である錆の抑制を妨げることになるからである。

また、前記圧接装置への前記支柱の取り付けを、前記支柱の上端側を支点として、下端側が上下方向への回転が自在となるようにすると共に、前記ウェブ材に対して接離移動が可能なように、前記上下のローラを前記支柱に設置した場合には、ビード整形装置を容易にオフラインに退避できるので、上下のローラの交換や装置の保守が容易に行えるようになる。

以下、本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置の最良の形態を図１〜図８に基づいて説明し、併せて、本発明のビード整形装置のサイズ替え時の調整方法および退避方法についても説明する。
図１及び図２は本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置を示した図で、図１は概念図、図２（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

図１及び図２において、１は本発明のビード整形装置であり、上下のフランジ材２１ａ，２１ｂとウェブ材２２を、たとえば高周波抵抗溶接してＨ形鋼を製造する圧接装置２３に、一体的に取り付けてられている。

この圧接装置２３に一体的に取り付ける手段として、本発明では、前記製造したＨ形鋼の、上下の溶接部に発生したビードＢを同時に押し付けて整形する、上下のローラ２ａ，２ｂを保持する支柱３を介して、前記圧接装置２３に取り付けるようにしている。

そして、本発明例では、図３に示すように、圧接ロール２３ｃと相対する側の前記支柱３の下端側に、上下に配置したアーム４ａ，４ｂを介してそれぞれホルダー５ａ，５ｂを取り付け、これらのホルダー５ａ，５ｂに、Ｈ形鋼の溶接部に接触するよう、前記上下のローラ２ａ，２ｂが回転自在に取り付けられている。

このように、本発明のビード整形装置１は、圧接装置２３と一体的に取り付けることにより、製造するＨ形鋼の高さに応じて、その高さ位置を調整する上側の圧接ロール２３ｃの上下位置調整と同期して、上下移動することになる。

また、図３（ａ）に示すように、上下のローラ２ａ，２ｂの設置位置を、溶接点（圧接ロール２３ｃの中心）より５００ｍｍ以内に配置できるようになる。これにより高周波抵抗溶接によるウェブ材２２と上下のフランジ材２１ａ，２１ｂの溶接部の温度が高いうちにビードＢの整形が行えるようになる。

溶接部の温度が高ければ、ビードの整形反力が軽減できるので、ローラ２ａ，２ｂの押し付け力が小さくても良くなって整形が容易に行え、図８に示したように、整形後のビードを所定の形状に良好に整形できるようになる。

さらに、ローラ２ａ，２ｂは、図３（ｂ）に示すように、通常、ウェブ面Ｗやフランジ面Ｆに対して４０°〜５０°の角度で押し当てている。よって、ウェブ面Ｗに対しては左右からのローラ２ａ，２ｂの押し付け力によって力は相殺される。一方、フランジ面Ｆに対してはフランジの外面側に受けロールを設置し、フランジ面Ｆに対するローラ２ａ，２ｂの押し付け力を受ける必要があるが、フランジの外面側に受けロールを設置するには、広いスペースが必要で、設備費用が多大になるなどの問題がある。

しかしながら、本発明例のように、上下のローラ２ａ，２ｂの設置位置を、溶接点より５００ｍｍ以内となすことにより、フランジの外面側に受けロールを設置しなくてもビードの整形が行えるようになる。

更に、図１などに示すように、支柱３の先端に固定金具１３を設け、支柱３を床面に固定できる構造とすれば、ビード整形時の反力によるビード整形装置の撓みが、効果的に防止できるようになる。

前記ホルダー５ａ，５ｂは、図３に示すように、縦方向調整ボルト６により、ガイドロッド７に案内されて上下方向に自在に移動するようになされている。また、横方向調整ボルト８によりウェブ材２２に対し直交する方向に自在に移動するようになされている。

このようにホルダー５ａ，５ｂが上下・左右方向に移動が可能なように構成することにより、図９のように整形されたビードＢの形状をみて、上下のローラ２ａ，２ｂの押し付け位置の調整が可能となる。

以上の構成により、上ローラ２ａはＨ形鋼製造時に発生する上部の溶接部に対して同期して移動することになる。

従って、次に製造するＨ形鋼の高さが、たとえば２００ｍｍのものから２５０ｍｍのものに高くなる場合のサイズ替えに際しては、フランジ厚さが同じ場合は、先ず、次に製造するＨ形鋼の高さに合わせて、図２（ａ）の状態から図４（ａ）に示すように、圧接装置２３を５０ｍｍ上昇させる。

そして、その後、図４（ｂ）に示すように、下ローラ２ｂが、次のＨ形鋼の下フランジの位置に合うように、前記縦方向調整ボルト６によりホルダー５ｂを下降させる。これが本発明のサイズ替え時の調整方法である。

一方、フランジ厚さが異なる場合は、前記に加えて、前記縦方向調整ボルト６により、上ローラ２ａの上下方向の押し付け位置の調整を行えばよい。また、ウェブ厚さが異なる場合は、さらに、前記横方向調整ボルト８により、上下のローラ２ａ，２ｂの横方向の押し付け位置の調整を行えばよい。
このように、サイズ替えに際し、本発明のビード整形装置を用いた場合には、設備の簡素化・設備調整時間の短縮が実現できる。

また、本発明例では、前記圧接装置２３への前記支柱３の取付けは、支柱３の上端側の支点３ａを介して行っている。そして、前記支点３ａである回転軸を、たとえばリンク９を介してエアーシリンダ１０のロッドの出退動により正逆回転させることで、図２（ａ）の状態から、図５（ａ）（ｂ）に示すように、支柱３の下端側が上下方向に回転できるように構成している。

また、前記上下のローラ２ａ，２ｂは、たとえば前記ウェブ材２２を挟んで両側に配置され、これら両側に配置された上下のローラ２ａ，２ｂは、前記のように、ホルダー５ａ，５ｂ、上下のアーム４ａ，４ｂを介してそれぞれの支柱３に取り付けられている。

そして、両側の支柱３は、たとえば前記ウェブ材２２と直交する方向に配置された軸１１を貫通して設けられ、この軸１１の、両側の支柱３との嵌め合い部分に逆方向のねじを設けることで、ハンドル１２を介したこの軸１１の正逆回転により、両支柱３が同調して接離移動できるようになっている。

従って、本発明のビード整形装置１を退避する場合には、先ず、ハンドル１２を回転させて両側に配置された上下のローラ２ａ，２ｂを、図６に示すように、それぞれウェブ材２２から離間させる。

その後、エアーシリンダ１０のロッドを退入させることにより支点３ａを回転させ、前記支柱３を、図５（ｂ）の状態となるまで、その下端側を上方向へ回転させて退避させる。

上下のローラ２ａ，２ｂを交換したり、補修したりする場合には、この状態で図７（ａ）（ｂ）に示すように、ホルダー５ａ，５ｂごと取り外し、ローラ２ａ，２ｂのみを交換したり、或いは、ホルダー５ａ，５ｂごと交換すれば良いので、ローラ２ａ，２ｂの交換やビード整形装置の保守点検が容易に行える。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において適宜変更可能なことは言うまでもない。

以上の本発明は、溶接Ｈ形鋼のビード整形に限らず、溶接によって製造する製品であれば、その適用は可能である。

本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置の概念図を示した斜視図である。 （ａ）は本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置の側面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置における上下のローラの位置調整機構の説明図で、（ａ）は上下方向位置調整機構、（ｂ）は横方向位置調整機構である。 （ａ）（ｂ）は溶接Ｈ形鋼の高さが変わった場合の高さ調整方法を、順を追って説明する図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置の退避方法を、順を追って説明する図である。 本発明の溶接Ｈ形鋼のビード整形装置の退避時に、両側に配置した上下のローラを離間させた状態を示した正面図である。 （ａ）（ｂ）上下のローラを交換したり、補修したりする場合の説明図である。 溶接点から上下のローラまでの距離と、ビード隙間の相関を示した図である。 ビード形状の良否の定義を説明する図で、左半分は不良なもの、右半分は良好なものを示す図である。 溶接Ｈ形鋼の製造方法を説明する斜視図である。 溶接部のビード形状を説明する図で、左半分はビード整形前の形状、右半分はビード整形後の形状を説明する図である。

符号の説明

１ ビード整形装置
２ａ，２ｂ ローラ
３ 支柱
３ａ 支点
６ 縦方向調整ボルト
１０ エアーシリンダ
１１ 軸
２１ａ，２１ｂ フランジ材
２２ ウェブ材
２３ 圧接装置

Claims (6)

1. 上下のフランジ材とウェブ材を圧接装置にて溶接して製造するＨ形鋼の、上下の溶接部に発生したビードを、上下のローラで同時に押し付けて整形するビード整形装置において、
   前記上下のローラを保持する支柱を前記圧接装置に取り付け、圧接装置の上下位置調整時、圧接装置と一体に上下移動するようになすと共に、
   少なくとも下ローラを、前記支柱に対する上下方向の調整が可能なように、支柱に取り付けたことを特徴とするＨ形鋼のビード整形装置。
2. 前記上下のフランジ材とウェブ材の溶接位置から前記ビードの整形位置までの距離が５００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼のビード整形装置。
3. 前記圧接装置への前記支柱の取付けは、前記支柱の上端側を支点として、下端側が上下方向への回転が自在となるようになされており、
   また、前記上下のローラは、前記ウェブ材に対して接離移動が可能なように前記支柱に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼のビード整形装置。
4. 前記圧接装置は、高周波抵抗熱を使用したものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＨ形鋼のビード整形装置。
5. 次に製造するＨ形鋼のフランジ厚さが同じ場合のサイズ替え時に、請求項１〜４の何れかに記載のビード整形装置の調整方法であって、
   先ず、次に製造するＨ形鋼の高さに合わせて圧接装置を上昇又は下降させ、
   その後、支柱に保持された下ローラを、次のＨ形鋼の下フランジの位置に合わせて下降又は上昇させることを特徴とするビード整形装置におけるサイズ替え時の調整方法。
6. 請求項３、または、請求項３を引用する請求項４に記載のビード整形装置の退避方法であって、
   先ず、前記上下のローラをそれぞれウェブ材から離間させ、
   その後、前記支柱を、支柱の上端側を支点として、下端側を上方向へ回転させることを特徴とするビード整形装置の退避方法。
   

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