JP2020059096A

JP2020059096A - 溶接ビード切削装置

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Publication number: JP2020059096A
Application number: JP2018192444A
Authority: JP
Inventors: 洋治大國; Yoji Okuni
Original assignee: Daikokukogyo Co Ltd
Current assignee: Daikokukogyo Co Ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: JP7194980B2

Abstract

【課題】構造が簡単でかつ小型化を図りつつ、角形鋼管の溶接ビードの除去の作業負担を軽減できる溶接ビード切削装置を提供する。【解決手段】角形鋼管５０の突合せ溶接部の溶接ビード５１を切削する溶接ビード切削装置１であって、角形鋼管５０上に載置する水平ガイド４４と、水平ガイド４４に沿って移動可能な移動体１２と、移動体１２と一体に移動する基台１０と、基台１０に取り付けられ、回転駆動されて溶接ビード５１を切削する切削刃２０と、水平ガイド４４と切削刃２０との間に角形鋼管５０の一辺を挟み込んだ状態で、水平ガイド４４に沿って移動体１２及びこれと一体の基台１０を移動させながら、切削刃２０で溶接ビード５１を切削する。【選択図】図２

Description

本発明は、角形鋼管の突合せ溶接部の溶接ビードを切削する溶接ビード切削装置に関する。

建築物において、主要な構造体として鋼製の部材を用いる鉄骨構造が知られている。鉄骨構造には角形鋼管同士を接合した柱が用いられる。図１５は角形鋼管５０同士の接合前の状態を示す斜視図である。下側の角形鋼管５０に裏当金５４を嵌め込んで、下側の角形鋼管５０に裏当金５４を溶接し、裏当金５４の延出部に上側の角形鋼管５０を差し込んで上下の角形鋼管５０同士を連結する。図１６は上下の角形鋼管５０同士を連結した状態の断面図を示している。本図の状態にでは、角形鋼管５０の面取り部５３で形成された溝部に板状のダイヤフラム５５が取り付けられている。この溝部を溶接することにより、角形鋼管５０同士を接合した柱にダイヤフラム５５が接合される。

一方、角形鋼管５０は鋼材をプレス成形し、突合せ部を溶接により接合したものである。このため、図１５に示したように、角形鋼管５０の突合せ部には凸状の溶接ビード５１が形成される。溶接ビード５１が残った状態であると、裏当金５４を角形鋼管５０の内周面に沿って嵌め込むことができないため、溶接ビード５１の一部を除去する必要があった。この作業を手作業で行うと多大な労力を要することから、特許文献１には、溶接ビード５１の除去を自動的に行う切削装置が提案されていた。

特開２００８−９３７５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削装置は、溶接ビードを切削するカッターに加え、ワーク（角形鋼管）を支持する載置台、ワークをクランプ固定する固定手段、ワークにおける長手方向の端部位置を規制する位置決め手段、カッターを三方向に移動操作する移動手段、溶接ビード部に近接するワークの一辺内周面を検出する内面検出手段及び内面検出手段の検出信号によって前記移動手段を駆動制御する駆動制御手段を備えたものであり、装置が複雑かつ大規模なものであり、手作業により溶接ビードの除去作業は省けても取り扱いは容易なものではなかった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、構造が簡単でかつ小型化を図りつつ、角形鋼管の溶接ビードの除去の作業負担を軽減できる溶接ビード切削装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の溶接ビード切削装置は、角形鋼管の突合せ溶接部の溶接ビードを切削する溶接ビード切削装置であって、前記角形鋼管上に載置する水平ガイドと、前記水平ガイドに沿って移動可能な移動体と、前記移動体と一体に移動する基台と、前記基台に取り付けられ、回転駆動されて前記溶接ビードを切削する切削刃と、前記水平ガイドと前記切削刃との間に前記角形鋼管の一辺を挟み込んだ状態で、前記水平ガイドに沿って前記移動体及びこれと一体の基台を移動させながら、前記切削刃で前記溶接ビードを切削することを特徴とする。

本発明の溶接ビード切削装置は、水平ガイドと切削刃等の付属部品が取り付けられた基台で主要部が構成されるので、構造が簡単でかつ小型化及び軽量化を図ることができる。このため、持ち運びが容易になり、角形鋼管への脱着作業も容易になり、さらに作業時の取り扱いも容易になるため、作業負担が軽減されることになる。

また、角形鋼管が変形していても、水平状態が保たれた水平ガイドに沿って移動体及びこれと一体の基台が水平移動するので、基台と一体に切削刃も水平移動し、切削面は水平面となる。このため、角形鋼管の内周面が切削刃により過不足なく切削され、削り過ぎや削り残しを防止することができる。さらに、角形鋼管は納品時には、ビードが上側にあるのが通常であり、本発明に係る溶接ビード切削装置は、ビードが上側にある状態で作業が可能であるので、角形鋼管の反転作業を省くことができる。

前記本発明の溶接ビード切削装置においては、前記切削刃が上下方向に位置調整可能であることが好ましく、前記基台が前後方向に位置調整可能であることが好ましい。これらの構成によれば、切削刃の設定位置の自由度が高まり、より精度の高い切削が可能になる。

本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、構造が簡単でかつ小型化及び軽量化を図ることができ、持ち運びが容易になり、角形鋼管への脱着作業も容易になり、さらに作業時の取り扱いも容易になるため、作業負担が軽減され、かつ角形鋼管が変形していても、切削面は水平面となり角形鋼管の内周面が切削刃により過不足なく切削され、削り過ぎや削り残しを防止することができ、あわせて、角形鋼管の反転作業を省くことができる。

本発明の一実施形態に係る溶接ビード切削装置を角形鋼管に装着した状態の斜視図。図１に示した溶接ビード切削装置の拡大正面図。図１の状態を背面側から見た斜視図。図１の状態を側面側から見た斜視図。図２のＡＡ線における断面図。本発明の一実施形態において、溶接ビード切削装置による作業前後を示す正面図。本発明の一実施形態において、溶接ビードの除去前の状態の角形鋼管の断面図。本発明の一実施形態において、溶接ビードの除去後の状態の角形鋼管の断面図。本発明の一実施形態において、溶接ビードの除去後の状態の角形鋼管の斜視図。本発明の一実施形態に係る溶接ビード切削装置の正面図。本発明の別の実施形態に係る溶接ビード切削装置の側面図。図１１に示した溶接ビード切削装置の平面図。図１２のＤＤ線における断面図。図１１のＣ矢視図。角形鋼管同士の接合前の状態を示す斜視図。上下の角形鋼管同士を連結した状態の断面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る溶接ビード切削装置１を角形鋼管５０に装着した状態の斜視図を示している。角形鋼管５０は手前側を破断して図示しており、奥側（端部）に溶接ビード切削装置１を装着している。角形鋼管５０は鉄骨構造に用いるものであり、鋼材をプレス成形し、突合せ部を溶接により接合したものであり、突合せ部に凸状の溶接ビード５１が形成されている。溶接ビード切削装置１は、この溶接ビード５１を端部から一定範囲の部分を切削して除去する装置である。

図２は、図１に示した溶接ビード切削装置１の拡大正面図であり、図３は図１の状態を背面側から見た斜視図であり、図４は図１の状態を側面側から見た斜視図であり、図５は図１のＡＡ線における断面図である。以下、図２〜５を参照しながら、溶接ビード切削装置１の構造について説明する。

図２に示したように、基台１０には、ローラ２、３が取り付けられている。具体的には、基台１０と一体の立設部４、５に軸６、７を介してローラ２、３が支持されている。図４に示したように、基台１０にはローラ１８、１９が取り付けられており、角形鋼管５０の端部の面取り部５３と基台１０との間にはローラ１８、１９が介在している。

図３に示したように、基台１０には切削刃２０の駆動源であるモータ３０が、モータベース３３を介して取り付けられている。符号３２は電源コードである。図２において、符号３１は図３に示したモータ３０の回転軸である。この回転軸３１に切削刃２０が装着されて、基台１０にはモータ３０を介して切削刃２０が取り付けられている。

図２において、切削刃２０は略円形の回転体２１に放射状に切削チップ２２が固定されたものであり、回転体２１と一体に切削チップ２２が回転し、切削チップ２２の先端が角形鋼管５０の面を平面状に切削加工する。詳細は後に説明するとおり、図２の状態から切削刃２０を回転させた状態で、溶接ビード切削装置１を水平移動させると（Ｘ方向）、これと一体に切削刃２０も水平移動し、切削チップ２２で溶接ビード５１が切削される。

図２に示した溶接ビード切削装置１の角形鋼管５０への装着状態においては、角形鋼管５０上に水平ガイド４５が載置されている。図３及び図４に示したように、水平ガイド４５は、角形鋼管５０の１辺のほぼ全幅に延在している。図２に示したように、ローラ２、３と支持体１１と一体のローラ１２（移動体）との間に、水平ガイド４４を介して、角形鋼管５０の１辺が挟み込まれている。

図２では図示の便宜のため、ローラ１２近傍における水平ガイド４４を断面状態で図示している。水平ガイド４５は溝４５が形成されており、溝４５内にローラ１２の一部が入り込んでいる。図５に図２のＡＡ線における断面図を示している。ローラ１２は、回転軸４７を介してブラケット４８に支持されている。ローラ１２は、水平ガイド４４の溝４５の底面に当接している。ローラ１２の側面と溝４５との間には若干の隙間があり、ローラ１２は溝４５の底面上を回転しながら、水平ガイド４４の長手方向（図２のＸ方向）に移動可能である。

図２において、ブラケット４８は、調節体４９に固定されている。調節体４９には支持体１１を挿通するボルト１３が螺合している。図示の便宜のため、図２では支持体１１の上端部は断面状態で図示している。ボルト１３を回転させることにより、支持体１１からのボルト１３の延出長さが変化するので、支持体１１の上端の角形鋼管５０からの高さｈも変化する。このことにより、支持体１１と一体の基台１０の上下方向（高さ方向）の位置を調整でき、同時に基台１０と一体の切削刃２０の上下方向の位置も調整されることになる。

より具体的には、図２において、ローラ１２が水平ガイド４４の溝４５の底面に乗った状態で、支持体１１の高さｈが高くなるようにボルト１３を回転させると、基台１０が上昇し、図２に示したように、ローラ２、３及び切削刃２０が角形鋼管５０の内周面に当接し、切削刃２０が位置決めされる。さらに、ボルト１３を回転させると、切削刃２０が角形鋼管５０の内周面を押圧し、切削刃２０と角形鋼管５０の内周面との圧接状態を調節することができる。

溶接ビード切削装置１による作業時には、図２において、溶接ビード切削装置１を水平方向（Ｘ方向）に移動させることになる。本実施形態では、ローラ１２が水平ガイド４４の溝４５の底面上を転がりながら、装置全体が移動するので、予め水平ガイド４４を角形鋼管５０上に水平に載置しておけば、基台１０と一体に切削刃２０も水平移動することになる。このことにより、詳細は後に説明するとおり、角形鋼管５０が変形していても、溶接ビード５１及びその近傍を過不足なく切削することができる。

以下、図６〜図８を参照しながら、溶接ビード切削装置１による作業について説明する。図６（ａ）は、溶接ビード切削装置１の角形鋼管５０への装着状態を示している。本図の状態は、溶接ビード切削装置１の装着状態では、切削刃２０は溶接ビード５１から離れた位置にある。

この状態で操作者は、モータ３０（図３参照）を起動させて切削刃２０を回転させる。続いて、操作者は溶接ビード切削装置１を掴んだ状態で、溶接ビード切削装置１を水平方向に押しながら水平移動させる（Ｘ方向）。水平移動中、操作者は溶接ビード切削装置１の例えば支持体１１や基台１０の一部を掴んでいればよい。また、溶接ビード切削装置１に水平移動中に掴む専用の取っ手を設けてもよい。

溶接ビード切削装置１の水平移動中、切削刃２０は角形鋼管５０の内周面に当接した状態で回転する。このため、角形鋼管５０の内周面のうち、切削刃２０の通過部分が切削されていく。図６（ｂ）は、溶接ビード切削装置１による作業終了時の状態を示している。この状態では、図６（ａ）に示した角形鋼管５０の溶接ビード５１は切削刃２０により切削されて除去されている。

溶接ビード５１の除去について、図７及び図８を参照しながら、より具体的に説明する。図７は溶接ビード５１の除去前の状態を示している。本図の状態はは、図６（ａ）と同じ状態であり、溶接ビード切削装置１の角形鋼管５０への装着状態を示している。前記のとおり、角形鋼管５０は鋼材をプレス成形し、突合せ部を溶接により接合したものであり、角形鋼管５０の突合せ部には凸状の溶接ビード５１が形成されている。また、ビード５１が形成されている角形鋼管５０の１辺のうち、中央部近傍は内側に湾曲した湾曲部５６が形成される場合があり、溶接ビード５１の近傍には湾曲部５６から膨らんだ膨らみ部分５２が形成される。

他方、湾曲部５６が形成された角形鋼管５０の１辺の両端部近傍には、平面部５７が残されている。水平ガイド４４の両端部は、平面部５７上に載置されているので、水平ガイド４４は水平状態が保たれ、水平ガイド４４の底部と角形鋼管５０との間には隙間５８が形成されている。図示の便宜のため、湾曲部５６の湾曲は誇張して図示しているため、隙間５８も誇張して図示されている。

切削刃２０の切削チップ２２は、先端の刃先部分が回転軸３１方向に幅（例えば２ｃｍ程度）を有しているので、回転中の切削刃２０を図７の状態から水平移動させると（Ｘ方向）、角形鋼管５０の内周面は矩形状に切削される（図９のＢ部参照）。また、前記のとおり、水平ガイド４４は水平状態が保たれており、かつローラ１２が水平ガイド４４の溝４５の底面上を転がりながら、装置全体が移動するので、基台１０と一体に切削刃２０は水平移動し、切削面は水平面となる。

図８は、切削刃２０の水平移動が完了した状態を示している。この状態では、湾曲部５６が水平面となるように、角形鋼管５０が切削されているので、溶接ビード５１及び膨らみ部分５２も切削されて除去されている。

図９は、溶接ビード切削装置１による作業を終えた状態の角形鋼管５０の斜視図を示している。角形鋼管５０内周面の端部が矩形状（Ｂ部）に切削されており、溶接ビード５１のうち、角形鋼管５０の端部側が除去され、この除去部分は前記のとおり水平面であるので、角形鋼管５０の端部側の内周面は、全周に亘り平面状態が確保され、図１５に示した裏当金５４を角形鋼管５０の内周面に沿って無理なく嵌め込むことが可能となる。

本実施形態に係る溶接ビード切削装置１は、水平ガイド４４と切削刃２０等の付属部品が取り付けられた基台１０で主要部が構成されるので、大規模な装置や複雑な装置は必要とせず、構造が簡単でかつ小型化及び軽量化を図ることができる。このため、持ち運びが容易になり、角形鋼管５０への脱着作業も容易になり、さらに作業時の取り扱いも容易になるため、作業負担が軽減されることになる。

また、前記のとおり、角形鋼管５０が変形していても、水平状態が保たれた水平ガイド４４の溝４５の底面上をローラ１２が転がりながら、装置全体が移動するので、基台１０と一体に切削刃２０は水平移動し、切削面は水平面となる。このため、角形鋼管５０の内周面が切削刃２０により過不足なく切削され、削り過ぎや削り残しを防止することができる。

さらに、角形鋼管５０は納品時には、図１のようにビード５１が上側の辺にあるのが通常であり、グラインダ等の工具を用いた手作業でビード５を除去するには、ビード５１が下側にくるように、角形鋼管５０を反転させる必要があったが、溶接ビード切削装置１は、前記のとおり、ビード５１が上側にある状態で作業が可能であるので、角形鋼管５０の反転作業を省くことができる。

以下、主に図１０を参照しながら、溶接ビード切削装置１の調整機構について説明する。図１０は溶接ビード切削装置１の正面図を示している。溶接ビード切削装置１は、基台１０とモータ３０との位置関係を調整することにより、ローラ２、３と切削刃２０との位置関係を調整することが可能になる。

図１０に示したボルト２６、２７、２８により、図３に示したモータベース３３が基台１０に固定され、図３に示したように、モータベース３３と一体のモータ３０は基台１０の裏面側に取り付けられている。図１０において、ボルト２７は長穴１６を挿通し、ボルト２８は長穴１７を挿通している。したがって、長穴１６、１７内のボルト２７、２８の締め付け位置を変えると、ボルト２６を起点として、モータベース３３の基台１０に対する固定位置が変わり、同時にモータ３０と一体の切削刃２０の基台１０に対する取り付け位置が変わることになる。

切削刃２０の基台１０に対する取り付け位置が変わると、切削刃２０とローラ２、３との位置関係も変わり、溶接ビード切削装置１を角形鋼管５０へ装着した際の切削刃２０の位置決め位置も変わり、切削刃２０の位置決め位置を調整することが可能になる。この調整により、切削深さの調整が可能になる。具体的には、１回目の切削後、さらに深く切削したい場合には、切削刃２０の上端がローラ２、３の上端よりも上側になるように調整すれば、２回目の切削では、１回目の切削部分をさらに深く切削することが可能になる。

また、本実施形態では、ローラ２、３間の間隔を調整することが可能になる。溶接ビード切削装置１による作業終了時の状態を示した図６（ｂ）では、水平方向において、ローラ２を支持する立設部４と、角形鋼管５０の左側の内壁面との間にある程度の距離が保たれている。一方、角形鋼管５０の水平方向の幅が小さいと、切削刃２０で溶接ビード５１を切削する前に立設部４と角形鋼管５０の左側の内壁面とが干渉し、作業が中断してしまう。

本実施形態では、ローラ２の水平方向の配置位置を調整可能にして、幅の小さな角形鋼管５０についても溶接ビード５１の切削作業ができるようにしている。具体的には、図１０において、ローラ２を支持する立設部４は延出部１４、１５を有しており、この部分を挿通したボルト２３、２４、２５が基台１０に締め付けられて、立設部４が基台１０に取り付けられている。

一方、基台１０には水平方向に穴３４、３５、３６、３７等を設けており、ボルト２３、２４、２５を締め付ける穴を変更できるようになっており、立設部４の水平方向の取り付け位置を調整して、ローラ２、３間の間隔を調整することが可能になっている。幅の小さな角形鋼管５０に溶接ビード切削装置１を装着する場合には、立設部４をローラ３側に取り付けるようにすれば、切削刃２０で溶接ビード５１を切削する前に立設部４と角形鋼管５０の左側の内壁面とが干渉することを防止することができる。また、ローラ２、３間の間隔が調整可能であることにより、切削長に合わせたローラ２、３間の間隔が設定可能になる。

さらに、本実施形態では、支持体１１の取り付け位置を調整できるようにして、溶接ビード切削装置１の角形鋼管５０への安定した設置ができるようにしている。図３において、支持体１１を挿通させたボルト４０、４１を基台１０に締め付けることにより、支持体１１が基台１０に取り付けられている。基台１０には水平方向に穴４２、４３等を設けており、ボルト４０、４１を挿通させる穴を変更できるようになっており、支持体１１の水平方向の取り付け位置を調整することが可能になっている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、これらは一例であり前記実施形態に限るものではなく、ガイド４４の構造、ガイド４４と移動体（図２ではローラ１２）との係合構造、支持体１１、ローラ２、３の構造及びその支持構造、モータ２０の取り付け構造、切削刃２０の構造、切削刃２０の位置調整機構、ローラ２の位置調整機構、支持体１１の位置調整機構等は、同様の効果や機能を実現するものであれば、他の構造であってもよい。

例えば、ガイド４４は、これに係合した移動体が水平移動可能な構造であればよく、図２のような溝４５とローラ１２とが係合するものに限るものではなく、レールに係合する溝を有するスライダとレールとが係合するものであってもよい（図１１〜図１４の実施形態参照）。また、ローラ２、３のはローラ以外の摺動体であってもよい。さらに、前記実施形態では水平ガイド４４は基台１０とは別の独立した部品として説明したが、基台１０と一体にしてもよい。

以下、図１１〜図１４を参照しながら、本発明の別の実施形態について説明する。図１１は溶接ビード切削装置５９の側面図を示しており、図１２は平面図を示している。各図において、溶接ビード切削装置５９は、角形鋼管５０に装着されている。本実施形態においても、角形鋼管５０、モータ６２、ローラ６３及び切削刃６４の構造は、前記実施形態のものと同様である。

図１１において、溶接ビード切削装置５９は、基台６０及び水平ガイド６１を主要部としており、基台６０には支持体７６を介して、モータ６２、ローラ６３及び切削刃６４が取り付けられている。図１１の状態ではローラ６３と、モータ６２で駆動される切削刃６４が角形鋼管５０の内周面に当接している。

図１１に示したように、水平ガイド６１は角形鋼管５０上に載置されており、図１２に示したように、水平ガイド６１は、角形鋼管５０の１辺の水平方向（Ｘ方向）に延在している。水平ガイド６１が備えるボールねじ６５は、支持体６６（図１３参照）と螺合している。詳細は後に説明するが、ハンドル６７を回転させることにより、ボールねじ６５が回転し、これに伴い基台６０が水平方向（Ｘ方向）に移動する。

図１２のＤＤ線における断面図である図１３によれば、ガイド６１が備えるベース７０上に一対のレール７１が配置されており、レール７１と支持体６６に設けたスライダ７２（移動体）とが係合している。このことにより、基台６０の水平移動中、基台６０はレール７１で案内され、基台６０と一体に切削刃６４（図１１参照）は水平移動し、切削面は水平面となる。このため、溶接ビード切削装置６０についても、図２等に示した溶接ビード切削装置１と同様に、角形鋼管５０の内周面が切削刃６４により過不足なく切削され、削り過ぎや削り残しを防止することができる。

図１１において、切削刃６４は前後方向（Ｙ方向）の位置調整と高さ方向（Ｚ方向）の位置調整を可能にしている。ハンドル６８の回転によりボールねじ（図示せず）が回転するので、基台６０は前後方向（Ｙ方向）に移動する。より具体的には、図１３において、基台６０にレール７３が固定されており、レール７３と支持体６６に設けたスライダ７４が係合している。このことにより、基台６０の前後移動中、基台６０はレール７３がスライダ７４で案内され、基台６０と一体に切削刃６４も前後移動する。

また、図１１に示したハンドル６９の回転によりボールねじ７５が回転し、これと一体に、支持体７６が上下方向（Ｚ方向）に移動する。より具体的には、図１１のＣ矢視である図１４によれば、支持体７６にスライダ７７が固定されており、スライダ７７と基台６０に設けたレール７８が係合している。このことにより、支持体７６の上下移動中、支持体７６はレール７８で案内され、支持体７６と一体に切削刃６４は上下移動する。これらの切削刃６４の位置調整が可能な構成によれば、切削刃の設定位置の自由度が高まり、より精度の高い切削が可能になる。

以上、本発明の別の実施形態について説明したが、これらは一例であり、同様の効果や機能を実現するものであれば、適宜変更した他の構造であってもよく、適宜簡略化したものであってもよい。例えば、図１２において、水平ガイド６１が備えるボールねじ６５を省き、操作者が基台６０の一部を掴んで、基台６０を水平移動させるようにしてもよい。

１，５９溶接ビード切削装置
２，３，６３ローラ
１０，６０基台
１１，６６，７６支持体
１２ローラ（移動体）
２０，６４切削刃
２２切削チップ
３０，６２モータ
４４，６１水平ガイド
５０角形鋼管
５１溶接ビード
７２スライダ（移動体）

Claims

角形鋼管の突合せ溶接部の溶接ビードを切削する溶接ビード切削装置であって、
前記角形鋼管上に載置する水平ガイドと、
前記水平ガイドに沿って移動可能な移動体と、
前記移動体と一体に移動する基台と、
前記基台に取り付けられ、回転駆動されて前記溶接ビードを切削する切削刃と、
前記水平ガイドと前記切削刃との間に前記角形鋼管の一辺を挟み込んだ状態で、前記水平ガイドに沿って前記移動体及びこれと一体の基台を移動させながら、前記切削刃で前記溶接ビードを切削することを特徴とする溶接ビード切削装置。
前記切削刃が上下方向に位置調整可能な請求項１に記載の溶接ビード切削装置。
前記基台が前後方向に位置調整可能な請求項１又は２に記載の溶接ビード切削装置。