JP7004311B2 - 溶接ビード切削装置 - Google Patents

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９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１０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９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、基台と、回転駆動され前記溶接ビードを切削する切削刃と、前記角形鋼管の内周面に沿って移動可能なローラと、前記基台を前記角形鋼管の一辺に支持するクランパとを備えており、前記切削刃、前記ローラ及び前記クランパは、前記基台に取り付けられており、前記クランパと前記ローラとの間に前記角形鋼管の一辺を挟み込んだ状態で、前記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。

この構成によれば、基台に切削刃、ローラ及びクランパが取り付けられており、ビード切削に必要な構造体を過不足なく基台と一体に構成されており、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、ローラを角形鋼管の内周面に当接させるだけで、切削刃の位置決めが完了するので、溶接ビード切削装置を角形鋼管に装着させる際に、切削刃の位置決めのための調整は不要になる。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、前記ローラと前記切削刃との位置関係を調整可能にしていることが好ましい。この構成によれば、切削深さの調整が可能になる。

また、前記ローラの水平方向の配置位置を調整可能にしていることが好ましい。この構成によれば、幅の小さな角形鋼管に溶接ビード切削装置を装着する場合に、溶接ビードの切削前にローラ又はその支持構造が角形鋼管の内壁面と干渉することを防止することができると共に、切削長に合わせたローラの配置が設定可能になる。

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、かつ溶接ビード切削装置を角形鋼管に装着させる際に、切削刃の位置決めのための調整は不要になり、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。 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、溶接ビードの切削前後を示す正面図。 本発明の一実施形態において、溶接ビード切削装置による作業を終えた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。 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る。以下、図２～４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が取り付けられている。符号３２は電源コードである。図２に示したように、モータ３０の回転軸３１に切削刃２０が装着されている。このことにより、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、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、ローラ２、３とクランパ１１が備える押圧部材１２との間に、角形鋼管５０の１辺が挟み込まれ、かつ図４に示したように、角形鋼管５０の端部の面取り部５３と基台１０との間にローラ１８、１９が介在して、溶接ビード切削装置１が角形鋼管５０に装着される。図２において、クランパ１１が備えるボルト１３を回転させることにより、押圧部材１２による押圧力を調整することができる。

図２では、ローラ２、３の上端と切削刃２０の上端とが同一面上にあるので、図２のようにローラ２、３を角形鋼管５０の内周面に当接させると、切削刃２０も角形鋼管５０の内周面に当接して切削刃２０が位置決めされる。また、後に説明するとおり、ローラ２、３の上端と切削刃２０の上端との位置関係を変更した場合であっても、ローラ２、３を角形鋼管５０の内周面に当接させると、切削刃２０も位置決めされる。すなわち、ローラ２、３を角形鋼管５０の内周面に当接させるだけで、切削刃２０の位置決めが完了する。

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（矢印ａ方向）に移動させることになる。本実施形態では、押圧部材１２の先端が曲面になっていることに加え、前記のように、角形鋼管５０の端部の面取り部５２と基台１０との間にはローラ１８、１９が介在しているので（図４参照）、溶接ビード切削装置１の水平方向の移動が容易になる。

以下、図５及び図６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５（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、図１と同じ状態であり、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（矢印ｂ方向）。水平移動中、操作者は溶接ビード切削装置１の例えばクランパ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５（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５（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６を参照しながら、より具体的に説明する。図６（ａ）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５（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には溶接ビード５１が形成されているが、図６（ａ）に示したように、溶接ビード５１の近傍には平面部分から膨らんだ膨らみ部分５２も形成されている。

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、角形鋼管５０の内周面は矩形状に切削される（図７のＡ部参照）。図６（ｂ）は、切削刃２０が溶接ビード５１及び膨らみ部分５２を通過した状態を示している。この状態では、角形鋼管５０の溶接ビード５１及び膨らみ部分５２は切削刃２０により切削されて除去されている。

図７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（Ａ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、この除去部分近傍の膨らみ部分５２（図６（ａ）参照）も除去されている。このことにより、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９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、基台１０にクランパ１１、切削刃２０及びローラ２、３が取り付けられており、ビード切削に必要な構造体を過不足なく基台１０と一体に構成したものであり、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、ローラ２、３を角形鋼管５０の内周面に当接させるだけで、切削刃２０の位置決めが完了するので、溶接ビード切削装置１を角形鋼管５０に装着させる際に、切削刃２０の位置決めのための調整は不要になる。

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８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８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、前記のとおり、角形鋼管５０へ装着した際に、ローラ２、３が角形鋼管に当接して切削刃２０が位置決めされる。本実施形態では、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８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８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５（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十分な間隔が保たれている。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８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、溶接ビード５１及び膨らみ部分５２（図６（ａ）参照）の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、クランパ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、クランパ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、クランパ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、クランパ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、クランパ１１、ローラ２、３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の調整機構、ローラ２の調整機構クランパ１１の調整機構等は、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。

また、前記実施形態は適宜変更や追加をしてもよく、例えば、ローラ２、３は個数を増やしてもよく、ねじ機構を追加し手回し式のハンドルでねじを回し、装置を水平移動させるようにしてもよい。

１ 溶接ビード切削装置
２，３ ローラ
１０ 基台
１１ クランパ
１２ 押圧部材
２０ 切削刃
２２ 切削チップ
３０ モータ
３３ モータベース
５０ 角形鋼管
５１ 溶接ビード

Claims (3)

1. 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、
   基台と、
   回転駆動され前記溶接ビードを切削する切削刃と、
   前記角形鋼管の内周面に沿って移動可能なローラと、
   前記基台を前記角形鋼管の一辺に支持するクランパとを備えており、
   前記切削刃、前記ローラ及び前記クランパは、前記基台に取り付けられており、
   前記基台における前記切削刃と前記ローラの配置は、前記クランパと前記ローラとの間に前記角形鋼管の前記一辺を挟み込む際に、前記ローラを前記角形鋼管の内周面に当接させるだけで、前記切削刃が前記角形鋼管の内周面の内側に位置決めされる配置であり、
   前記クランパと前記ローラとの間に前記角形鋼管の一辺を挟み込んだ状態で、前記基台を前記一辺の辺方向に移動させて、前記基台に取り付けられた前記切削刃、前記ローラ及び前記クランパを移動させながら、前記切削刃で前記溶接ビードのうち前記角形鋼管の端部側を切削することにより、前記角形鋼管の端部側の内周面は、全周に亘り平面状態が確保されることを特徴とする溶接ビード切削装置。
2. 前記ローラと前記切削刃との位置関係を調整可能にしている請求項１に記載の溶接ビード切削装置。
3. 前記ローラは、前記基台に取り付けられた立設部に支持されており、前記立設部の前記基台に対する水平方向の取り付け位置を調整することにより、前記ローラの水平方向の配置位置を調整可能にしている請求項１又は２に記載の溶接ビード切削装置。

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