JP5392925B2

JP5392925B2 - 溶接ｈ形鋼の矯正装置

Info

Publication number: JP5392925B2
Application number: JP2011071387A
Authority: JP
Inventors: 康弘桜田; 徹家成; 武文仲子; 博朝田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012206125A

Description

本発明は、Ｈ形鋼を溶接法で製造した後の溶接Ｈ形鋼の形状を矯正するための装置に関する。

建築用、構造用等に広く使われている溶接Ｈ形鋼は、平らな鋼板からなる上下２枚のフランジと平らな鋼板からなるウェブとを溶接結合して製造される。
ところが、溶接点に至るまでの各鋼板の通板状態の変動や、溶接条件の変動等により、製造された溶接Ｈ形鋼には、曲がり・反り・ねじれ等が生じるばかりでなく、溶接による熱変形で溶接点を起点にフランジが屈曲した傘曲がり不良といった形状・寸法不良が発生しがちである。

そこで、従来より、溶接Ｈ形鋼について、これらの曲がり・反り・ねじれやフランジの傘曲を矯正する方法・装置に関する種々の提案がなされている。例えば特許文献１，２に見られる通りである。
その特許文献２では、Ｈ型鋼の進行方向に沿って上下に交互に配置され、ウェブを圧下する水平ロールを備えたＨ形鋼のローラ矯正装置であって、外側側面にテーパー部を備え、Ｈ形鋼のフランジの内側面に圧下力を与える水平ローラと、該水平ローラに対応した形状のテーパー部を備え、前記水平ローラとともにＨ型鋼のフランジをピンチしてＨ形鋼の上下曲りに対して繰り返し曲げを与え、且つ、フランジの外側面からフィレット部に圧縮力を負荷する竪ロールとを少なくとも１組有するＨ形鋼のローラ矯正装置が提案されている。

特開平６−７９３５１号公報特許第２９１０６０６号公報

上記特許文献１，２で提案された技術に限らず、従来の矯正方法ないし矯正装置にあっては、数多くのローラを複数段に亘って配設している場合が多い。そして、溶接Ｈ形鋼の断面形状矯正と、全体的な曲がり・反り・ねじれ矯正を別々に行っている場合が多い。このため、矯正ライン長が長くなっている。
また、昨今では、フランジとウェブとの溶接結合をレーザー照射で行う手法が開発されている。特にフランジに対するウェブの当接部の片側からのみレーザーを照射して溶接することも行われている。

このようなレーザー溶接法を採用すると、入熱範囲が非常に狭いため、前記フランジの傘曲変形は低減されるが、特に片側からのみのレーザー照射では傘曲変形量は若干ではあるが、上下で異なってしまう。
前記フランジの傘曲変形が上下で均等な場合、矯正量は上下とも同量なため、形状矯正用のロール形状は上下とも同一テーパーを有したテーパー形状のロールをフランジ間に押込むことによってフランジの変形を矯正することができる。図１（ａ）に示す通りである。
しかしながら、上下のフランジ変形量が異なる場合には、変形量の大きいフランジ側はフランジ間が狭くなるためにフランジ間に矯正ロールを押込む抵抗が大きくなるが、逆に変形量の少ないフランジ側はフランジ間が広くなるために矯正ロールの押込み抵抗は小さくなることから、上下とも同一テーパーを有したロールをフランジ間に上下対向して押込む手法では変形量の大きいフランジ側は矯正が過少となり、反対側の変形量の小さいフランジ側は矯正が過大となり、図１（ｂ）に示すように上下適正な矯正ができない。

そこで、図１（ｃ）に示すように、各フランジを個々にロールで拘束して矯正する方法も提案されているが、ロール数が多くなり、調整も煩雑で設備規模が大きくなってコスト高となってしまう。
さらに、フランジ端面のバリは、矯正時に前記のようなテーパー形状の矯正ロールを用いるとロールと接触する部分はロールによって圧潰されるため、バリ面が揃ったスリット材を素材としたH形鋼の場合はバリを矯正ロール側に合すことで、形状矯正とバリ圧潰を同時に行うことが可能であるが、シャー切断のようにバリ方向が端面で相反するような切板を素材としたH形鋼の場合は、非接触部分のバリが矯正の後にあっても残ったままである。

このようなバリ方向が端面で相反するような切板のバリの圧潰・除去は、図２に示すようにＶ溝を設けたロールで押圧することが有効であるが、このロールでフランジの矯正も行おうとすると、フランジ部の傘曲がり変形が大きいと図２に示すように矯正位置で固定されたV溝にフランジが収まらないため、単純なＶ溝形成ロールでのフランジ部の矯正とフランジ端面のバリ潰しを同時に行うことは困難である。
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、溶接Ｈ形鋼の断面形状矯正と全体的な曲がり・反り・ねじれ矯正が同時に行え、かつフランジ端面のバリを圧潰することが可能な矯正装置を提供することを目的とする。

本発明の溶接Ｈ形鋼の矯正装置は、その目的を達成するため、被矯正溶接Ｈ形鋼のウェブとそれぞれ平行に配置された上下対をなす２組のフラットロールと、当該２組のフラットロールの間に前記溶接Ｈ形鋼のウェブと平行に配置された上下対をなす矯正ロールとを備えた溶接Ｈ形鋼の矯正装置であって、前記上下対をなす矯正ロールは、それぞれテーパー部とフラット部から構成された凸型となる形状を呈していることを特徴とする。
前記矯正ロールはロール中央部で左右方向に移動可能に分割されており、そのロール幅が上下独立して調整可能とされていることが好ましい。
そして、中央部で左右方向に移動可能に分割された矯正ロールは、それぞれネジ構造を備えたシャフトに取り付けられていることが好ましい。
さらに、前記上下対をなす矯正ロールのテーパー部とフラット部の境にＶ溝が設けられていることが好ましい。

本発明の溶接Ｈ形鋼の矯正装置では、２組の上下一対のフラットロールと、２組のフラットロールの間に配置されテーパー部とフラット部から構成された凸形形状を呈する上下一対の矯正ロールを設けることにより、溶接Ｈ形鋼の断面形状矯正と全体的な曲がり・反り・ねじれ矯正が同時に行えるとともに、矯正ロールのテーパー部とフラット部の境にＶ溝を設けることによりフランジ端面のバリを圧潰することもできる。
コンパクトな設備構成のため、ロール（スタンド）数が削減でき、ライン長が短縮できる。
さらに、分割された矯正ロールを、ネジ構造を備えたシャフトに取り付けられたものとすると、分割された矯正ロール間の寸法調整が容易に行え、サイズ変更による調整時間が短縮でき、生産効率が上がる。

溶接Ｈ形鋼の形状を矯正する一般的は方法を説明する図溶接Ｈ形鋼のフランジ端面のバリを圧潰・除去する方法を説明する図本発明溶接Ｈ形鋼の矯正装置の構造を説明する概念図本発明溶接Ｈ形鋼の矯正装置の構造を説明する概念図

本発明者らは、断面形状が変形し、しかも全体的に曲がり・反り・ねじれが生じた溶接Ｈ形鋼を矯正する手段について鋭意検討を重ね、本発明に到達した。
本発明では、上下対をなす２組のフラットロールによってフランジ端部を押さえ、前記２組のフラットロールの間に上下対をなす矯正ロールを、当該矯正ロールが組み込まれるスタンドを上下方向、横方向及び円周方向へ可動可能に設置し、３点曲げの要領で前記矯正スタンドを上下方向、横方向及び円周方向へ稼動させることで、曲げや反り、ねじれをフランジ矯正と同時に行うことを考え、しかも、その際に溶接Ｈ形鋼のフランジの傘曲変形を矯正できる装置構成とした。

まず、上下対をなす２組のフラットロールと、上下対をなし、かつ上下方向及び横方向、円周方向へ可動可能な矯正ロールを、前記２組のフラットロールの間に、それぞれ被矯正溶接Ｈ形鋼を挟み、かつウェブと平行になるように配置した。この際、矯正ロールの設置位置は２組のフラットロールの中間地点に設置することが好ましい。
上下対をなす２組のフラットロールと上下対をなす矯正ロールは、いずれも上下ロール間の間隔を調整できる構造とされている。

上下対をなした矯正ロールは、テーパー部とフラット部から構成された凸型（山型）となる形状を呈するものとし、さらにロール中央部で分割されてそれぞれが左右方向に移動可能とされたものとすることが好ましい。
中央部で分割された矯正ロールは、それぞれネジ構造をしたシャフトに取付けられており、分割矯正ロールを回転させることで、分割矯正ロール間の距離を変えることが可能な構造とされていることが好ましい。また分割矯正ロール間の距離は、上下独立して調整可能な構造とされていることが好ましい。

さらに、ネジ式の分割矯正ロールを所定の間隔で固定するために、ネジ構造のシャフト上で分割矯正ロールが回転しないようにストッパーを設けていることが好ましい。
ネジ付シャフトのネジは上下で異なっており、それぞれ回転方向はロール幅が広がる方向とする。逆方向ではロールが回転することでロール幅が縮小する。
ネジ構造のシャフトは、ベアリングを介してスタンドシャフトに取付けられている。ネジシャフトはベアリングを介してスタンドシャフト上を軸方向に自在に移動可能であり、所定の位置でストッパーにて固定することも可能である。

調整時などに大きな横曲がりをした生じた製品を通す際に、矯正ロールに過負荷な状態で接触する場合にネジシャフトがスタンドシャフト上を軸方向に自在に移動可能にすることで、矯正ロールの過負荷が解消され、矯正ロールの破損を防ぐことができる。また、調整時や意図的に矯正ロールを通さない場合には矯正ロールを所定の矯正位置からスタンドシャフト上を移動させることで通搬ルートから矯正ロールを逃がすことが容易に行える。
矯正ロールがスタンドシャフト上を移動可能でなければ、上下の矯正ロールを上下に移動させなければならず、元に戻す際にもロール高さを確認しなければならず、手間が掛かる。矯正ロールがスタンドシャフト上を移動可能であれば、矯正ロールを通搬ルートから移動させるのも容易であり、元の矯正位置に戻す際にも、大まかに位置を合わせておけば製品が通搬された際に矯正ロールが所定の位置に勝手に移動するため、調整の手間が掛からない。

各分割矯正ロールのテーパー部とフラット部の境にはＶ溝が設けられていることが好ましい。
このＶ溝はフランジ端面のバリを圧潰・除去するためのものであるが、テーパー部に沿って移動してきた傘曲変形したフランジ端部を矯正位置で固定する作用をも有している。フランジの両端部がＶ溝に固定された状態でロールにより押圧されるとき、フランジ端面のバリは圧潰される。

次に、本発明装置を用いた溶接Ｈ形鋼の矯正方法について説明する。
まず、上下対をなす２組のフラットロールと、上下対をなす矯正ロールの上下ロール間の間隔を被矯正溶接Ｈ形鋼のサイズに調整する。さらに、分割矯正ロールの左右のロール間の間隔を調整する。
次いでフランジの熱変形を矯正するために、被矯正溶接Ｈ形鋼を通し、矯正ロールによりフランジの矯正を行う。

曲がりや反り、ねじれがある場合は、矯正ロールが組み込まれたスタンドを必要に応じて上下方向および横方向、円周方向へ可動させ、２組のフラットロールと矯正ロールのフラット部によりＨ形鋼のフランジ端面を拘束し３点曲げの要領で、矯正を行う。
Ｈ形鋼のフランジ端部にあるバリの圧潰は、矯正ロールに設けたＶ溝部で行う。テーパー部のないただのＶ溝ロールでは熱変形が大きい場合は矯正位置で固定されたＶ溝にフランジが収まらないが、本発明の矯正ロールはテーパー部とフラット部の境にＶ溝を設けているため、テーパー部がガイドとなり確実にフランジ端部をＶ溝に収めることができる。

Claims

被矯正溶接Ｈ形鋼のウェブとそれぞれ平行に配置された上下対をなす２組のフラットロールと、当該２組のフラットロールの間に前記溶接Ｈ形鋼のウェブと平行に配置された上下対をなす矯正ロールとを備えた溶接Ｈ形鋼の矯正装置であって、前記上下対をなす矯正ロールは、それぞれテーパー部とフラット部から構成された凸型となる形状を呈していることを特徴とする溶接Ｈ形鋼の矯正装置。
前記矯正ロールはロール中央部で左右方向に移動可能に分割されており、そのロール幅が上下独立して調整可能とされている請求項１に記載の溶接Ｈ形鋼の矯正装置。
中央部で左右方向に移動可能に分割された矯正ロールは、それぞれネジ構造を備えたシャフトに取り付けられている請求項２に記載の溶接Ｈ形鋼の矯正装置。
前記上下対をなす矯正ロールのテーパー部とフラット部の境にＶ溝が設けられている請求項１〜３の何れかに記載の溶接Ｈ形鋼の矯正装置。