JP2011212687A

JP2011212687A - 溶接形鋼の仮組装置

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Publication number: JP2011212687A
Application number: JP2010080213A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sakurada; 康弘桜田; Takefumi Nakako; 武文仲子; Toru Ienari; 徹家成; Hiroshi Asada; 博朝田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP5404503B2

Abstract

【課題】Ｈ形鋼を構成するフランジ材二枚とウェブ材一枚の三枚を同時に、効率よくＨ形状に組み、かつ保持することが可能な装置を提供する。
【解決手段】上部フレーム８を下方へ押込んで昇降支柱９ａ、９ｂの先端に設けられたバキューム式パット１６ａ、１６ｂを下方へ移動させ、このバキューム式パット１６ａ、１６ｂをそれぞれフランジ材１、ウェブ材２に当接させて、バキューム式パット１６ａ、１６ｂにフランジ材１、ウェブ材２を吸引し、各材料を吸引した状態で上部フレーム８に上昇させる。フランジ材１を吸引しているバキューム式パット１６ｂは回転部材１７のストッパ１８が回転付勢部材２０に接触することにより９０°回転して向きを変える。すなわち、ウェブ材２は水平を保ったまま引き上げられ、フランジ材１は引き上げられるときにその幅方向が垂直方向になるように向きが変えられて、Ｈ形状とする。
【選択図】図３

Description

切板によるウェブ材とフランジ材を組合せ、Ｈ形鋼や溝形鋼など溶接によりＴ字若しくはＬ字状の継ぎ手部を有する形鋼を製造する際に溶接するための治具や装置へ材料を効率良く搬送することができる装置に関する。

溶接Ｈ形鋼は一般的にはフランジ材、ウェブ材ともコイル状で連続的に供給され、高周波溶接で溶接が行われ、所定の寸法に切断される方式で製造されている。
しかし、前述の方式では製造が困難な大型や小型サイズ、或いは厚板や薄板等の特殊なＨ形鋼についてはコイルによる連続製造ではなく、定尺に切断された鋼板をＨ形に組立て、アーク溶接等によって溶接されて製造されている。

通常はウェブ材一枚、フランジ材二枚を仮組みのための治具やバイス等にＨ形状にセットした後にアーク溶接等で溶接が行われる（例えば特許文献１参照）。場合によっては仮付け溶接を行ってから本溶接が行われて製造されることもある。
治具やバイス等への材料のセットは通常は一枚ずつセットされ、しかも、人手による作業が主であり、一部厚板などはクレーンなど機械的な運搬によってセットされている。この手法では一枚ずつ材料をセットするために生産性が悪く、また、溶接が完了した製品を治具等から取り出した後に次の材料をセットしなければならないために生産効率も非常に悪い。

例えば特許文献２には、Ｈ形鋼の仮付け溶接を自動的に行うことができる溶接形鋼仮組み装置が提案されているが、この装置では、両フランジ材の内方と外方とを挟持案内する内方同士及び外方同士の間隔を調整し得るロ−ラ−とウェブ材の下面を支持案内する上下動し得るロ−ラ−とを有し、前記両フランジ材の内方に位置するロ−ラ−は、上下動し得るように構成したガイドテ−ブルでガイドしながら、前記両フランジ材とウェブ材とを、両フランジ材の内方と外方とを挟持案内する内方同士及び外方同士の間隔を調整し得るロ−ラ−と、ウェブ材の上面と下面とを挟持案内する上下動し得るロ−ラ−とを有し、前記両フランジ材の内方に位置するロ−ラ−が、上下動し得るように構成された仮組み装置本体部に導入するようにした溶接形鋼仮組み装置が提案されている。

特開昭６４−５６７７号公報特開２０００−１０７８９１号公報

上記特許文献２で提案された溶接形鋼仮組み装置においても、フランジ材を挟むローラー間や、ウェブ材を支えるローラー上に被溶接フランジ材、ウェブ材をセットする作業には、機械的にも人力的にも困難を伴う。
特に切板によるウェブ材とフランジ材を直交するように組合せるために、支持ローラー上に載置された状態のウェブ材に対して、フランジ材を立てた状態で導入することには困難を伴う。
また、切板を用いる場合、両フランジとウェブの先端を揃えるために、毎回、先端部を手作業で合わすか、後端部からフラットな板等を押し当てて合わす必要があり、その分、手間を要している。

本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、形鋼を構成するフランジ材とウェブ材を同時に、効率よく必要形状に組み、かつ保持することが可能な装置を提供することを目的とするものである。

本発明の溶接形鋼の仮組装置は、その目的を達成するため、フランジ材、ウェブ材及びフランジ材用の三枚の板材が順に並べられた材料置き台の上方位置に配置された架台上に載置可能な仮組装置であって、下部フレームと当該下部フレームの上方に配置された上部フレームと、当該上部フレームの下方に前記下部フレームを貫通させて設けられた三列の昇降支柱と、当該三列の昇降支柱の先端に取り付けられたバキューム式パットを備え、前記三列の昇降支柱の内の両側の二列の昇降支柱の上端は、前記上部フレームの下面に取り付けられた上部ガイドレールに沿って中央の列の昇降支柱側に移動可能な保持具に固着されているとともに、中央の列の昇降支柱は前記上部フレームをも貫通されており、しかも、前記三列の昇降支柱の先端に取り付けられたバキューム式パットの内、中央の列の昇降支柱先端に取り付けられたバキューム式パットは下方を向くように直接に、両側の昇降支柱先端に取り付けられたバキューム式パットは、下方位置では下方に向き、上方位置では中央の昇降支柱側に向く回転部材を介して取り付けられていることを特徴とする。
下部フレームの上面にも、前記三列の昇降支柱の内の両側の二列の昇降支柱を中央の列の昇降支柱側への移動を容易とするための案内レールが配置されていることが好ましい。

前記両側の昇降支柱先端に取り付けられた回転部材の側端に突設されたストッパが当接するときに前記バキューム式パットが下方を向き、前記当接が解除されたときに前記バキューム式パットが中央の昇降支柱側に向くように、前記三列の昇降支柱の内の両側の昇降支柱の側方に高さ位置を固定して立設された回転付勢部材を備えていることが好ましい。
また、前記下部フレームの上面と上部フレームの下面との間に、前記昇降支柱を貫通させた形態で上部フレーム押上付勢手段を配しておくことが好ましい。
さらにまた、前記中央の昇降支柱は、上部部分と下部部分とで分割可能とし、両者が全体の長さが調整可能に接続されていることが好ましい。

本発明による装置の使用により、三枚の板材を同時に、必要形状にセット・保持した状態で、仮付け位置或いは溶接位置に搬送することができる。このため、板材をセットする時間ロスが少なくなり、きわめて効率よく溶接形鋼を製造することができる。

本発明装置の概略を説明する正面図本発明装置の使用態様を説明する図（板材吸引のための押付け状態）本発明装置の使用態様を説明する図（板材を吸引した吊り状態）本発明装置の使用態様を説明する図（板材を吊り上げ９０°回転状態）本発明装置の使用態様を説明する図（ウェブ板の更なる吊り上げ状態）本発明装置の使用態様を説明する図（フランジ材の移動によるＨ形組合せ状態）

１：フランジ材２：ウェブ材
３：材料置き台４：仮組装置架台
５：吊環６：仮組装置
７：下部フレーム８：上部フレーム
９，９ａ，９ｂ：昇降支柱１０：上部ガイドレール
１１：上部保持具１２，１２ａ，１２ｂ：昇降支柱ガイド部材
１３：案内管１４：下部ガイドレール
１５：段差部１６，１６ａ，１６ｂ：バキューム式パット
１７：回転部材１８：ストッパ
１９：ストッパ付勢手段２０：バキューム式パッド回転用の回転付勢部材
２１：上部フレーム押上付勢手段

例えば、Ｈ形鋼をコイル方式以外で製造する場合は三枚の鋼板をＨ形状にセットした後に溶接源を移動させて溶接を行うか、固定された溶接源に対してＨ形状にセットされた材料を移動させるかである。前者の手法では溶接後に製品を取外し、その後次の新たな材料をセットしなければならないため、生産効率としては悪い。後者の手法は固定の溶接源に対して材料が送り込まれることから、溶接が完全に完了することなく、次の材料も送り込めるために生産効率は良い。
しかしながら、後者の手法においてもＨ形状に材料をセットする際に一枚ずつセットしていては生産効率の向上は半減する。

そこで、本発明者等は、三枚の板材を同時に保持し、かつ容易にＨ形にセットすることができる装置について検討を重ねてきた。
その過程で、バキューム式パットを使用した吸引により板材を吸引・保持し、その後、吸引・保持したまま三枚の板材をＨ形にセットし、その状態で仮付け位置或いは溶接位置に搬送できれば、溶接Ｈ形鋼の製造が効率的に行われ、結果的に低コストで溶接Ｈ形鋼が提供できることを見出し、本発明装置に到達した。
以下、図を用いてその装置の構造を説明する。

本発明の溶接形鋼の仮組装置は、図１に示すように、フランジ材１、ウェブ材２及びフランジ材１の順に並べられた材料置き台３の側方に配置された仮組装置架台４の上方に載置される。
仮組装置６は、前記仮組装置架台４に載置される格子状の下部フレーム７とその上方に配置された上部フレーム８、及びこの上部フレーム８の下方に立設された三列の昇降支柱９を備えている。

上部フレーム８の下方に配された三列の昇降支柱９は格子状の下部フレーム７の空隙部を通る形態で設けられている。なお、一列には二つ以上の昇降支柱９が立設されていることが好ましい。
三列の昇降支柱９の内、中央の列のセンター昇降支柱９ａは、さらに上部フレーム８に設けた孔を貫通する態様で配置され、その上端にこのセンター昇降支柱９ａを昇降させるための吊環５が取り付けられている。
また、上部フレーム８の下方に配された三列の昇降支柱９の内、外側の二列のサイド昇降支柱９ｂの上端には、上部フレーム８の下面に取り付けられた上部ガイドレール１０に沿って中央の列の昇降支柱９ａ側に移動可能な上部保持具１１に固着されている。

下部フレーム７の前記三列の昇降支柱９の貫通部位には昇降支柱ガイド部材１２ａ、１２ｂが取り付けられている。
中央の列のセンター昇降支柱９ａを貫通させているセンター昇降支柱ガイド部材１２ａは下部フレーム７に固着されている。なお、センター昇降支柱９ａとセンター昇降支柱ガイド部材１２ａの間には、上端が上部フレーム８の下面に固着された案内管１３が前記センター昇降支柱ガイド部材１２ａの内筒面を摺動するように配されていることが好ましい。
外側の二列のサイド昇降支柱９ｂを貫通させているサイド昇降支柱ガイド部材１２ｂは、下部フレーム７の上面に取り付けられた下部ガイドレール１４に沿って中央の列の昇降支柱９ａ側に移動可能とされているが、縦方向（高さ方向）には移動しないように規制されている。

昇降支柱９ａ、９ｂの先端にはバキューム式パッドが取り付けられている。この内、センター昇降支柱９ａの先端にはウェブ材吸引用のバキューム式パッド１６ａが直接取り付けられている。また、サイド昇降支柱９ｂの先端にはフランジ材吸引用のバキューム式パッド１６ｂが、回転部材１７を介して取り付けられている。
なお、バキューム式パット１６ａ、１６ｂからエアーを吸引するためのチューブは取り付けられているが、図示は省略している。
フランジ材およびウェブ材が磁性体の場合は、バキューム式パット１６ａ，１６ｂに変えて電磁石を使用してもよいが、材料が平積みされている場合は吸着対象材料の下部にある材料まで電磁石に反応し、吸着対象材料１枚のみを吸着させることは困難なため、エアー吸引によるバキューム式パットが好ましい。

この回転部材１７には、その側端にストッパ１８が突設されている。また、前記サイド昇降支柱９ｂの側方に、先端にストッパ付勢手段１９が取り付けられ、後端が前記サイド昇降支柱ガイド部材１２ｂの側壁に固着されてサイド昇降支柱ガイド部材１２ｂとともに下部ガイドレール１４に沿って移動可能とされたバキューム式パッド回転用の回転付勢部材２０が配置されている。この回転付勢部材２０は、縦方向（高さ方向）には移動しない。さらに、回転部材１７側端のストッパ１８とバキューム式パッド回転用の回転付勢部材２０の先端とが、コイルばね等からなる前記ストッパ付勢手段１９で連結されている。

ここで、サイド昇降支柱９ｂの先端に取り付けられたフランジ材吸引用のバキューム式パッド１６ｂが９０°回転する機構について説明する。
バキューム式パッド１６ａ、１６ｂが、すなわち装置全体が、図１に示すような待機位置にあるときは、回転付勢部材２０の先端がバキューム式パッド１６ｂを保持する回転部材１７の側端に突設されたストッパ１８を押してバキューム式パッド１６ｂを水平方向に向けている。そして、図２に示すように、上部フレーム８が下方に押されてサイド昇降支柱９ｂが下方に動くと、回転部材１７側端のストッパ１８が回転付勢部材２０の先端から離れ、しかも、回転部材１７側端のストッパ１８と回転付勢部材２０の先端とを連結するストッパ付勢手段１９で回転部材１７側端のストッパ１８が引き上げられ、回転部材１７自身が９０°回転する。この回転部材１７の回転に伴ってバキューム式パッド１６ｂが下方に向くことになる。

なお、前記サイド昇降支柱９ｂは、下方部位はその径を前記サイド昇降支柱ガイド部材１２ｂの内径よりも大きくし、かつその段差部１５が前記サイド昇降支柱ガイド部材１２ｂに当接した位置で止まるようにストッパ機能を持たせることが好ましい。
また、前記センター昇降支柱９ａは、上部部分と下部部分とで分割可能とし、例えば下部部分の上端中央に雌螺子部を穿設しておき、上部部分の下端に設けた雄螺子部を前記雌螺子部に螺子込み長さを調整しつつねじ込んで接続する態様とすれば、後述するように、ウェブ材の保持位置を調整できるようになる。
さらに、前記下部フレーム７の上面と上部フレーム８の下面との間には、例えば前記昇降支柱９ａ、９ｂを貫通させた形態で配置したコイルばね等の上部フレーム押上付勢手段２１を配しておくことが好ましい。

次に、本発明仮組装置を用いて三枚の切板をＨ形に組む方法を説明する。
フランジ材１とウェブ材２を載置した材料置き台３の上方にある仮組装置架台４に、吊環５をクレーンなどの昇降機で吊り、本発明の仮組装置６の下部フレーム７を着座させる。
着座させ、吊環の吊力を開放したときの状況が、前記の図１示す態様である。いわゆる待機位置となっている。ウェブ材吸引用のバキューム式パッド１６ａは下方に向き、フランジ材吸引用のバキューム式パッド１６ｂは内側に、すなわちウェブ材吸引用のバキューム式パッド１６ａの方向に向いている。

三枚の切板を吸引するために、上部フレーム８を押し下げ、センター昇降支柱９ａ及びサイド昇降支柱９ｂを下方に移動させる。サイド昇降支柱９ｂの移動の途中で、このサイド昇降支柱９ｂの先端に取り付けられた回転部材１７側端のストッパ１８が回転付勢部材２０の先端から離れ、しかも、回転部材１７側端のストッパ１８と回転付勢部材２０の先端とを連結するストッパ付勢手段１９で回転部材１７側端のストッパ１８が引き上げられ、回転部材１７自身が９０°回転する。この回転部材１７の回転に伴ってバキューム式パッド１６ｂが下方に向く。

さらに、上部フレーム８を押し下げて、図２に示すように、バキューム式パッド１６ａ、１６ｂをウェブ材２、フランジ材１に当接させた後、バキューム式パッドを作動させて板材を吸引する。
ウェブ材２、フランジ材１を吸引した状態で、図３に示すように上部フレーム８を引き上げる。
上部フレーム８をさらに引き上げると、図４に示すように、バキューム式パッド１６ｂを保持する回転部材１７の側端に突設されたストッパ１８が、回転付勢部材２０の先端に当たり、回転部材１７自身が９０°回転させられる。すなわち、回転部材１７に取り付けられたバキューム式パッド１６ｂが水平方向に向く。この向きの変更により、水平のフランジ吸引・保持されていたフランジ材１は、垂直方向に向きを変えてバキューム式パッド１６ｂに吸引・保持されて、上方に移動されることになる。

一方、バキューム式パッド１６ａに吸引・保持されているウェブ材２は水平状態を保ったまま上方に移動される。
その後、上部フレーム８の引き上げを止め、上部フレーム８の上面に突出している吊環５を引き上げて、センター昇降支柱９ａのみを上方に引き上げ、その先端のバキューム式パッド１６ａに吸引・保持しているウェブ材２をさらに上方に移動させる。
図５に示すように、ウェブ材２の高さ位置が側方で待機している状態のフランジ材１の中央位置に達した時点で、前記吊環５による引き上げを止める。
その後、図６に示すように、フランジ材１を吸引・保持している外側の二列のサイド昇降支柱９ｂを中央の列のセンター昇降支柱９ａ側に、ガイドレール１０，１４に沿って吸引・保持しているフランジ材１がウェブ材２の側端に当たる位置まで移動させ、三枚の切板でＨ形状を形作る。

Ｈ形状に保持されたままの状態で、仮組装置をクレーンなどの昇降機で吊って仮付けや溶接を行うための治具・装置へ搬送し、仮付けや溶接を行った後、バキューム式パッド１６ａ、１６ｂの吸引を解く。フランジ材１やウェブ材２を支持する治具がある場合には、仮付けや溶接を行う前にバキューム式パッド１６ａ、１６ｂの吸引を解いてもよい。
この作業を繰り返すことにより、溶接Ｈ形鋼が連続的に効率よく製造できる。

なお、先端にバキューム式パットを保持した昇降支柱９は少なくとも、フランジ材１、ウェブ材２及びフランジ材１を吸引するべく、それぞれ一個ずつ、すなわち、三本の昇降支柱を配置しておけば、吸引・保持は可能である。しかしながら、ある程度の長さの切板でＨ形を形作ろうとすると、三列で設けたそれぞれの列に二本以上の昇降支柱、すなわち二個以上のバキューム式パットを設けることが好ましい。バキューム式パットの数を増やせば、長尺品などにも対応が可能である。
また、上記一連の動作を自動化することで作業効率の向上が図られる。

以上、溶接Ｈ形鋼を製造するための切板の組み方を説明してきたが、Ｈ形に組む以外にも、溝形に組む態様や山形に組む態様にも本発明仮組装置は使用できる。
すなわち、溝形に組む際には、ウェブ材の搬送位置をフランジ材の中央位置ではなく、端部位置にすればよく、山形に組む際には、センター昇降支柱９ａとサイド昇降支柱９ｂのみを用い、センター昇降支柱９ａのバキューム式パットで吸引・保持されている切板の搬送位置を、サイド昇降支柱９ｂのバキューム式パットで吸引・保持されている切板の端部位置に合わせればよい。

Claims

フランジ材、ウェブ材及びフランジ材用の三枚の板材が順に並べられた材料置き台の上方位置に配置された架台上に載置可能な仮組装置であって、下部フレームと当該下部フレームの上方に配置された上部フレームと、当該上部フレームの下方に前記下部フレームを貫通させて設けられた三列の昇降支柱と、当該三列の昇降支柱の先端に取り付けられたバキューム式パットを備え、前記三列の昇降支柱の内の両側の二列の昇降支柱の上端は、前記上部フレームの下面に取り付けられた上部ガイドレールに沿って中央の列の昇降支柱側に移動可能な保持具に固着されているとともに、中央の列の昇降支柱は前記上部フレームをも貫通されており、しかも、前記三列の昇降支柱の先端に取り付けられたバキューム式パットの内、中央の列の昇降支柱先端に取り付けられたバキューム式パットは下方を向くように直接に、両側の昇降支柱先端に取り付けられたバキューム式パットは、下方位置では下方に向き、上方位置では中央の昇降支柱側に向く回転部材を介して取り付けられていることを特徴とする溶接形鋼の仮組装置。
前記両側の昇降支柱先端に取り付けられた回転部材の側端に突設されたストッパが当接するときに前記バキューム式パットが下方を向き、前記当接が解除されたときに前記バキューム式パットが中央の昇降支柱側に向くように、高さ位置を固定して前記三列の昇降支柱の内の両側の昇降支柱の側方に高さ位置を固定して立設された回転付勢部材を備えている請求項１に記載の溶接形鋼の仮組装置。
前記下部フレームの上面と上部フレームの下面との間に、前記昇降支柱を貫通させた形態で上部フレーム押上付勢手段が配されている請求項１又は２に記載の溶接形鋼の仮組装置。
前記中央の昇降支柱は、上部部分と下部部分とに分割可能とし、両者が全体の長さが調整可能に接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接形鋼の仮組装置。