JP2008100236A - 鉄骨ボックス柱の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角筒状に突き合わせたボックス部材を垂直に保持して、四隅の突き合わせ部を、それぞれ下方から上方へ移動する４個の溶接装置により溶接するボックス柱の製造に際し、それぞれの溶接装置が、他の溶接装置からの拘束力を受けることなく適正、かつ、円滑に所定の位置を上昇できるようにする。
【解決手段】ボックス部材の四隅の突き合わせ部に配置される溶接装置２を、電磁石１０によるフランジ鋼板３との間の非吸着状態による一体性と、台車７の側面に設けたサイド車輪１３をフランジ鋼板３の端縁に係合させることにより、それぞれ独立してフランジ鋼板３の所定位置で上昇できるように装着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、４枚の長尺鋼板を、長さ方向に沿った側辺が互いに直角に突き合わされるように、角筒状に組み合わせて、突き合わせ部を溶接することで製造される鉄骨ボックス柱の製造方法及びそのための装置に関するものである。

４枚の長尺鋼板の側辺を互いに突き合わせて角筒形に組み合わせ、突き合わせ部を溶接する鉄骨ボックス柱は、市街地における超高層建築物の建設需要が高まるにつれて、益々生産量の増大化が求められつつあり、今後、一層の生産能率の向上と製造コストの低廉化が求められる時代となっている。

従来における、鉄骨ボックス柱の製造方法としては、長尺な鋼板からなるボックス柱構成部材を、クレーン、コンベア、台車などが製造ラインと平行な向きに配列された加工装置によって、製造ラインと平行な向きに配列させて、ボックス部材をそれぞれの加工装置へ向けて一体ずつ縦向きに移送しながら製造する方法が知られている。

このボックス部材を製造ラインに沿って縦向きに移送しながら製造する方法は、長尺なボックス部材を始端から終端まで移送するための長大な製造ライン用のスペースを必要とし、さらに部材の移送にも時間を必要とするなどの問題点を有している。

上記のような問題点に対し、その後、ボックス部材の組立装置、溶接装置などの加工装置を、その長さ方向が製造ラインの方向と直交する横向きとなるように配列させて、ボックス部材を始端の加工装置から終端の加工装置に向けて順次転送するように移送することで、ボックス部材の移送に要する時間を短縮できるようにした製造方法も知られている。

しかし、これらのボックス部材を製造ラインに沿って縦向き、あるいは横向き方向へ移送する製造方法では、いずれもボックス部材が厚板の場合に、溶接方法としてＣＯ２溶接法とＳＡＷ溶接法の多層盛りによる溶接作業が必要とされ、作業に時間と手間がかかるという課題が指摘されていた。

また、これらのボックス柱製造方法は、製造ラインとして長大なスペースを必要とするので生産能率も限界があるとされ、このような問題点を解消する手段として、ボックス部材を縦向きもしくは横向き方向へ移送するのではなく、小さいスペース上に垂直状に保持して、四隅の突き合わせ部の開先内へそれぞれ溶接トーチを配置して、下方から上方へ移動することによって四隅を同時に溶接できるようにした製造方法も知られている。

特開昭６２−５７７７８号公報 特開平２−２６８９６８号公報 特開平４−９１８６５号公報

特許文献３のような、角筒状に突き合わせたボックス部材を垂直に保持して、四隅の突き合わせ部を、下方から上方へ向けて移動するトーチにより溶接するボックス柱の製造装置は、ボックス部材を垂直に保持できるので、小さいスペース内で製造できるという利点と、四隅の溶接を一度に能率よく行えるという利点を有する。

しかしながら、特許文献３に示された製造装置では、突き合わされたボックス部材の四隅に溶接トーチを配置する手段として、角筒状に組み合わされたボックス部材の外周に垂直な案内棒に沿って昇降する正方形の昇降枠を設けて、この昇降枠の隅角部内側に溶接トーチを設けるため、昇降枠を完璧に水平な状態に保持して上下動させることが難しく、昇降枠が多少ながら傾斜した状態で昇降するため、四隅に同時に昇降できる適正な溶接部を設けることが難しいという課題を有している。

本発明は、上記のような従来におけるボックス柱製造方法の問題点を解消するための手段として、平行な一対のフランジ鋼板と、該フランジ鋼板の両側縁内側に直交して配置される一対のウェブ鋼板とを、箱形断面の柱状体に組立てて垂直方向に保持し、前記柱状体の四隅を構成する両フランジ鋼板の長さ方向に沿った各両側表面部には、該両側表面部への電磁石による吸引力と、フランジ鋼板の端縁へ係止されるサイド車輪の係合とによる付着性が与えられながら、上方の台車走行駆動装置に吊り下げられて、走行車輪によりフランジ鋼板の両側表面部を下方から上方へ移動する台車を備えており、それぞれの台車の側面に、上下、左右、前後方向への移動調整が可能なるように設けた溶接トーチを、柱状体の四隅に設けられた開先内へ挿入して、それぞれの台車を下方から上方へ移動することで、柱状体の四隅を同時に溶接することを特徴としている。

台車の裏側に設けられる走行車輪は、回転面が台車の枠縁面より外側へ突出するよう取付け、台車の裏側に設けられる電磁石は、吸着面がフランジ鋼板の両側表面部との間に隙間が設けられるように取付けられていることが好ましい。

また、台車の裏側に設けられる走行車輪は、台車が上方へ引き上げられた時に、台車がフランジ鋼板の長さ方向に沿った中心軸側へ指向するように、車軸の向きを斜め上方に向けて傾斜させることが好ましい。

本発明のボックス柱製造装置は、ボックス部材が組み合わされた四隅の開先に、溶接を施すためのトーチを、それぞれ独立した構成として、トーチを支持する台車をフランジ鋼板の表面へ磁力による吸引力と、サイド車輪のフランジ鋼板の端縁への係止とにより、的確な付着性と移動可能性とが与えられ、それぞれの溶接それぞれにおける他の溶接装置からの影響を受けることなく、正確な溶接作業を進めることができる。

また、各溶接装置は、台車のフランジ鋼板に対する磁石吸引力と、サイド車輪のフランジ鋼板端縁への係止作用とにより、ボックス部材との着脱が簡単に行えるので、作業能率の向上を期待することができる。

本発明の溶接装置の実施に際しては、溶接システムとして、タンデムエレクトロガスアーク溶接（ＥＧＷ）システムを用いることが好ましく、これにより、それぞれの溶接装置の下方から上方へのワンパス溶接による溶接時間の短縮と、大幅な工数の削減、コストダウンを期待できる。

本発明のボックス柱製造方法は、ボックス部材が組み合わされた隅角部に、溶接を施すための溶接装置が、それぞれ独立して上昇できるように配置するための手段として、溶接トーチを支持するための台車を、フランジ鋼板の表面へ磁力による吸引力と、サイド車輪のフランジ鋼板の端縁への係止作用とにより、的確な付着性と移動可能性とが与えられて、他の溶接装置からの影響を受けることなく、正確な溶接作業が進められるようにする。

次に、本発明に係るボックス柱製造装置の構成を、図面に示す実施例について説明すると、このボックス柱製造装置は、図１に示すように、４枚の長尺鋼板の長手方向に沿った両側縁を互いに突き合わして、垂直に配置された箱形断面の柱状体１の四隅に、それぞれ独立して取り付け、取り外しが簡単に行えるように設けられた４台の溶接装置２により基本的に構成されている。

箱形断面の柱状体１は、平行に配列された一対のフランジ鋼板３と、該フランジ鋼板３の長さ方向に沿った両側縁と直交して配置される一対のウェブ鋼板４とが断面箱形に組み合わされていて、それぞれのウェブ鋼板４における両側縁には、それぞれのフランジ鋼板３の裏面端縁との間に溶接用の開先５が設けられており、また、これらの開先５の裏側には裏当て金６が設けられている。

柱状体１の四隅に装着されるそれぞれの溶接台車２は、図２乃至図６に示すように、フランジ鋼板３の長手方向に沿った両側縁３ａ寄りの表面に、上方から吊下げられるように配置された台車７と、この台車７を柱状体１の上方に配置した台車走行駆動ギヤボックス８から下方へ延びる駆動チエーン９により吊下げて、台車７が上下方向へ昇降するように構成されている。

台車７の内側には、この台車７をフランジ鋼板３の長手方向に沿った両側縁３ａの表面に支持させるための電磁石１０と、台車７をフランジ鋼板３の両側縁３ａ表面に沿って上下方向へ移動させるための走行車輪１１が、台車７内の四隅に設けられている。

この台車７内に設けられる電磁石１０は、磁力面１０ａが走行車輪１１のフランジ鋼板３の表面との接触面１１ａよりも内側に位置するように設けられていて、走行車輪１１はフランジ鋼板３の表面と接触して走行するが、電磁石１０の磁力面１０ａはフランジ鋼板３の表面に対して吸引力を発揮するだけで、フランジ鋼板３の表面とは吸着せずに、磁力面１０ａとフランジ鋼板３の表面との間に空間が設けられ、台車７が上方の駆動チエーン９による引き上げ力を受けると、前記走行車輪１１によってフランジ鋼板３の表面に沿って上昇するように構成されている。

また、図３に示すように、台車７の鉛直方向に沿った一側辺７ａには、台車７の内側開口縁７ｂと平行な向きに突出するＬ型鋼からなる支持具１２を設けて、この支持具１２に、フランジ鋼板３の端縁３ｃと係合することで、台車７を所定の位置に沿って上方へ移動させるサイド車輪１３が設けられている。

台車７の一側辺７ａから突出させたサイド車輪１３を、フランジ鋼板３の端縁３ｃに係合するように接触させることで、台車７をフランジ鋼板３の端面３ｃに沿って正しく上昇させることができるが、図４に示したように、台車７内に設ける前記走行車輪１１を、図６に示したフランジ鋼板３の中心線Ｐの上方部へ指向するような向きに傾斜させておくと、台車７を上昇させる時に、台車７がフランジ鋼板３の中心線Ｐ上方部方向へ移動しようとして、サイド車輪１３をフランジ鋼板３の端縁３ｃにしっかりと係合させることになり、台車７をフランジ鋼板３から外れることなく正確に上昇させることができる。

図２に示すように、フランジ鋼板３の表面に装着される溶接装置２の台車７の外側には、柱状体１の長さ方向と直交する水平方向に複数個、好ましくは３本の主アーム１５が、スリーブ１４を介して出し入れできるように設けられていて、これらの主アーム１５の先端には、いずれも複数本の可動アーム１６を上下、左右、前後方向への移動調整可能なるように組み合わせた位置決め装置１７介して、ウェブ鋼板４の両側端に設けられた開先５内へ向けて溶接トーチ１８が挿入されるように設けられている。

この主アーム１５の先端に、位置決め装置１７を介して設けられる溶接トーチ１８を備えた溶接装置としては、タンデムエレクトロガスアーク溶接（ＥＧＷ）システムを用いることが好ましく、図２及び図８のｂに示すように２本の溶接トーチ１８、１８のうち、一方の溶接トーチ１８には、厚板に対し必要とする溶接断面積が得やすくするための揺動装置１９が設けられている。また、下段の位置決め装置１７には、前記溶接トーチ１８、１８が挿入される開先５の溶融金属が表に溶落するのを防ぎ、溶接外観を整えるための水冷銅当て金２０が取付けられている。

この発明のボックス柱製造装置では、柱状体１の四隅に、溶接装置２を柱状体１の隅角部に沿って別個に独立して移動できるように設けたので、それぞれの溶接装置２は、特許文献３の溶接装置のように、一個の昇降枠によってそれぞれの溶接装置２が互いに拘束されることがなく、それぞれの溶接装置２を溶接条件に適するように円滑に上昇させることがでる。

また、この発明の溶接装置では、４個の溶接装置２を、柱状体１の隅角部に別個に独立して設けるため、それぞれの溶接装置２は一個の昇降枠台による拘束力を受けないために、柱状体１との間に一体的な付着性が欠けるのではないかということが懸念されるが、それぞれの溶接装置２は、電磁石１０によるフランジ鋼板３との間の非吸着状態による一体性と、台車７の側面にサイド車輪１３を設けたことによるフランジ鋼板３端縁との係止作用とにより、それぞれの溶接装置２が確実に装着され、溶接作業を能率的に進めることができる。

また、本発明の溶接装置によると、ボックス柱を垂直に配置して隅角部の溶接を行うので、製造作業に必要とされるスペースを、従来の縦向きもしくは横向きとする製造装置に比較して大幅に節減できるとともに、溶接システムとしてタンデムエレクトロガスアーク溶接（ＥＧＷ）システムを利用することで、下方から上方への一回の溶接作業により四隅の溶接を同時に進めることができ、溶接時間の短縮と、大幅な工数の削減により、生産能率の向上とコストの低廉化を期待することができる。

本発明に係るボックス柱製造装置の構成を示す平面図。 ボックス柱の一つの隅角部に設けられた溶接装置の構成を示す斜視図。 溶接装置を構成する台車の内側の形状を示す斜視図。 台車の内側形状を示す平面図。 図４のＩＶ−ＩＶ線における断面図。 ボックス柱の二つの隅角部に設けられた溶接装置の構成を示すボックス柱の正面図。 ボックス柱の二つの隅角部に設けられた溶接装置の構成を示すボックス柱の側面図。 （ａ）は図６のａ−ａ線における断面図、（ｂ）は図６のｂ−ｂ線における断面図、（ｃ）は図６のｃ−ｃ線における断面図。

符号の説明

１：柱状体、
２：溶接装置、
３：フランジ鋼板、
４：ウェブ鋼板、
５：開先、
６：裏当て金、
７：台車、
８：台車走行駆動ギヤボックス、
９：駆動チエーン、
１０：電磁石、
１１：走行車輪、
１２：支持具、
１３：サイド車輪、
１４：スリーブ、
１５：主アーム、
１６：アーム、
１７：位置決め装置、
１８：溶接トーチ、
１９：揺動装置、
２０：銅当て金

Claims (4)

1. 平行な一対のフランジ鋼板と、該フランジ鋼板の両側縁内側に直交して配置される一対のウェブ鋼板とを、箱形断面の柱状体に組立てて垂直方向に保持し、
   前記柱状体の四隅を構成する両フランジ鋼板の長さ方向に沿った各両側表面部には、該両側表面部への電磁石による吸引力と、フランジ鋼板の端縁へ係止されるサイド車輪の係合とによる付着性が与えられながら、上方の台車走行駆動装置に吊り下げられて、走行車輪によりフランジ鋼板の両側表面部を下方から上方へ移動する台車を備えており、
   それぞれの台車の側面に、上下、左右、前後方向への移動調整が可能なるように設けた溶接トーチを、柱状体の四隅に設けられた開先内へ挿入して、それぞれの台車を下方から上方へ移動することで、柱状体の四隅を同時に溶接する鉄骨ボックス柱の製造方法。
2. 平行な一対のフランジ鋼板と、該フランジ鋼板の両側縁内側に直交して配置される一対のウェブ鋼板とを、箱形断面の柱状体に組立てて垂直方向に保持し、
   前記柱状体の四隅を構成する両フランジ鋼板の長さ方向に沿った各両側表面部には、該両側表面部への電磁石による吸引力と、フランジ鋼板の端縁へ係止されるサイド車輪の係合とによる付着性が与えられながら、上方の台車走行駆動装置に吊り下げられて、走行車輪によりフランジ鋼板の両側表面部を下方から上方へ移動する台車を備えており、
   それぞれの台車の外側には、前記柱状体の長さ方向と直交する水平方向に移動する主アームを設けて、これらの主アームの先端に上下、左右、前後方向への移動調整可能な位置決め装置を介して、柱状体の四隅に設けられた開先内へ向けて挿着される溶接トーチを支持させた鉄骨ボックス柱の製造装置。
3. 台車の裏側に設けられる走行車輪は、回転面が台車の枠縁面より外側へ突出するよう取付け、台車の裏側に設けられる電磁石は、吸着面がフランジ鋼板の両側表面部との間に隙間が設けられるように取付けられている請求項２の鉄骨ボックス柱の製造装置。
4. 台車の裏側に設けられる走行車輪は、台車が上方へ引き上げられた時に、台車がフランジ鋼板の長さ方向に沿った中心線上方側へ指向するように、車軸の向きを斜め上方に向けて傾斜させた請求項２の鉄骨ボックス柱の製造装置。

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