JPS62134116A - 平板パネルのたるみ防止方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両、船舶および建築物等の屋根構造体、側壁
構造体等の組立に用いられるパネルのパたるみ°゛の発
生を防止する方法およびその装置に関するものである。

（従来技術） 近年、たとえば前記の構造物等は特に軽量化の要請が強
く、それに伴って構造物の薄肉化が進められている。そ
のパネルの板は通常、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウ
ム合金等が適用されているが、薄肉化が進むに従って溶
接組立後における板の°たるみ”が不可避的に発生する
こととなり、゛たるみ”部の局部強度および外観上にお
いて問題が起っている。

そこで、上記の溶接歪を解消しようとして、規格形状の
薄板の多数枚を溶接によって長尺の板に形成したのち、
この板にオーバーストレッチを負荷した状態で、この板
を骨組に取付けたり（たとえば特公昭５３−３９２６１
号公報参照）、前記の長尺に形成した板にオーバースト
レッチを負荷せしめるとともに、予熱を与えて熱膨張さ
せたのち、この板を骨組に取付けたり（たとえば特公昭
５４−２０１８５号公報参照）するものが開示されてい
る。しかし、上記雨音はいずれも大規模なストレッチ装
置や加熱装置を必要として設Ｕ；ｉｉ費や工数が嵩むば
かりでなく、加熱設定ｉ１’ｌＡ度を、微密に管理する
のが容易てないという不具合がある。また、比佼的小さ
いサイズの板を加熱箱に収容して、この板の全体を所定
温度に加熱したのち１．ｉｉＪ、　Ｒ，ｌｆｉに溶接す
るもの（たとえば特開昭６０−６４７９１号公報参照）
が提供されている。ところが、この加熱箱は構造が複雑
であるばかりでなく、板が大きくなるとこれに比例して
大規模なものを必要とするために、広い据付は面積や作
業場を要するとともに、設備費が高くなるという問題が
ある。

さらに、窓用および扉用の開口部を有する板を、定盤上
に敷設した断熱材上に載置して、この板に加熱器もしく
は焼いた鉄板等の加熱手段を載せるとともに、この加熱
手段の上面からプレス等の加圧手段で加圧して板を接触
加熱したのち、骨組に溶接するもの（たとえば特公昭５
３−３９２６２号公報参照）が示されている。しかし、
この加熱手段や加圧手段は板の大きさに比例して大規模
なものを必要として、その取扱いが容易でないという不
具合がある。

（発明の目的）　　　一 本発明は従来の上記問題点にかんがみ、薄肉構造物の組
立時において、“たるみ゛の発生を防止するようにした
パネルのたるみ防止方法およびその装置を提供するにあ
る。

（発明の構成） 本発明の上記目的を達成するための手段として、第１の
発明においては、板を取付ける枠体の上方位置に前記板
を位置せしめて、鉄板の両端部を通電加熱手段の把持電
極により把持し、該把持電極から板に通電することによ
り板を所定温度に予め加熱して熱膨張させたのち、速や
かに、板を前記枠体に仮付けして溶接し、その後、本溶
接して板の溶接後の冷却に伴う熱収縮変形により、鉄板
に引張残留比ツＪを生ぜしめることを特徴としており、
第２の発明においては、板を取付ける枠体の上方位置に
前記板を位置せしめて、鉄板の両端部を通電加熱手段の
把持電極により把持せしめるとともに、板の欠除空：労
には、該欠除空所を短絡せしめる通電具を介在せしめて
通電路を形成し、前記把持電極から板に通電することに
より、板を所定温度に予め加熱して熱膨張させたのち、
速やかに、板を前記枠体に仮付けしてその後、本溶接し
、板の溶接後の冷却に伴う熱収縮変形により、鉄板に引
張残留応力を生ぜしめることを特徴としており、第３の
発明においては、枠体を支持する支持具と、板を予熱す
るための通電加熱手段と、板を枠体に溶接する溶接手段
とからなり、前記通電加熱手段は、板の欠除空所に介在
して該欠除空所を短絡せしめる通電具を含み、板の両端
部を着脱可能に把持して鉄板に通電せしめる把持電極か
らなることを特徴とするものである。

（作用） 上記の手段による作用は、板は枠体に取付けるに先立っ
て、通電加熱手段の把持電極および通電具により予め所
定温度に加熱して熱膨張させたのち溶接されるから、板
には、その冷却時における熱収縮変形によって、“たる
み“″の発生を抑止しうる引張残留応力が発生する。

（実施例） 以下、本発明の実施例につき図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図に示す通電加熱手段１は、板２と鉄
板が取付けられる枠体（図示省略）とを結合してなるパ
ネルを製作する際に適用されるものであって、枠体を支
持するために床上に配置した公知の枕木、受台等による
支持台（図示省略）と、板２を予熱するための前記通電
加熱手段１と、公知のスポット溶接器等による溶接手段
（図示省略）とによりパネルのたるみ防止装置（全体の
図示省略）が構成されており、前記通電加熱手段および
溶接手段は、前記支持具により適宜の高さで水平状態に
支持された枠体と、該枠体上に位置せしめた板に対して
移動可能に設けられる。

前記通電加熱手段１は把持電極３および通電具４からな
り、該把持電極は板２の両端部を着脱可能に把持（第１
図参照）して直接通電することにより板２を加熱するも
ので、第２図に示すように、銅合金材料等による下側電
極棒５および下側電極棒６と、鋼材料等によるクランプ
７とを具備し、この実施例では、下側電極棒５および下
側電１４捧６は矩形断面の直棒状に形成されていて、上
側電極棒５の上面には、電気配線を接続するための端子
片８が固着される。

前記クランプ７は、均等な通電性能を確保するため両電
極棒５，６の長さ方向における等間隔位置に位置するよ
うに、締付はボルト９および受金１０を具備して配置さ
れ、該締付はボルトおよび受金により、上側電極棒５、
板２および下側電極棒６が圧接状態で固縛される。迅速
な着脱を期待する場合は、締付はボルトに替えて、公知
のハンドクランプ等を上側電極棒に取付けて対応しても
よい。

前記通電具４は、板２を直接通電によって予め加熱する
際に、鉄板の欠除空所を短絡せしめて通電路を形成する
ためのもので、第３図に示すように、たとえば、厚さ１
．６ｍｍのアルミニウム合金板等により短冊部４ａの両
端に取付は部４ｂ、４ｂを有する工形に形成されており
、通電具４は短冊部４ａを欠除空所（後述の加熱試験に
おけるＢ）に介在せしめ、かつ各取付は部４ｂ、４ｂが
、ハンドクランプあるいは万力等の公知の固縛手段によ
って欠除空所Ｂの周縁部に着脱可能に固定されることに
より、該欠除空所を短絡する通電路が形成される。なお
１通電具４は欠除空所Ｂの形状が変化しても容易に対応
しつるように、長さが多種のものや、場合によっては適
切な断面積を有する電線によって形成して準備される。

また、通電具４の配置方向は、必要により把持電極３，
３の対面方向（電流の流れる方向）に対して並列配置さ
せたり、角度をもたせたりして設定される。

次に、上記通電加熱手段１を適用したパネルのたるみ防
止方法について説明すると、 まず、床上に配置した支持具によって適宜の高さで水平
状態に支持された枠体上に板２を位置せしめる。そして
、最初に予熱しようとする先行の加熱位置において、板
２の幅方向の両端部２ａ。

２ａを把持電極３，３で把持して締付はボルト９゜９・
・・・・・で固縛するとともに、板２に欠除空所Ｂ（第
６．７図参照）がある場合は、該欠除空所の必要な個所
に通電具４を固定して通電路を形成する。続いて５把持
電極３，３から板２に通電して鉄板を後述の所定温度Ｔ
に予め加熱して熱膨張させたのち、把持電極３，３を先
行の加熱位置から除去して、次の加熱位置まで移動させ
、その位置における板２の幅方向の両端部を把持せしめ
る。

この間に、先行の加熱位置における板２を速やかに枠体
に仮付けして溶接する。さらに１次の加熱位置から後方
位置における板２は、上記と同様の作業をくり返して加
熱、仮付けおよび本溶接が行なわれる。仮付は溶接が迅
速、かつ確実に行なわれると、なお熱の残る板２はそれ
はど引張応力を生ずることがなく、この間に確実に本溶
接することで、十分残留応力を発生させることができる
のは実験によって確認されている。なお、本溶接に際し
てこの種のパネルでは、スポット溶接とするのが適当で
アーク溶接等の連続溶接を行うと、この溶接によって歪
が発生するので適当でない。該溶接によって枠体に取付
けられた板２は、その後の自然冷却に伴う熱収縮変形に
より板２に引張残留応力を生ぜしめて、パたるみパのな
いパネルの製作が完了する。なお、板２を加熱する際に
、必要により板２の適当な位置に温度センサを取付けて
おき、加熱時における温度センサの検出信号を把持型＠
３の電気回路と連係させることにより、板２の加熱温度
を制御することができる。

具体的には、１個のセンサを必要最低温度にセットし、
もう１個のセンサを必要最高温度にセットして、その間
に温度制御するのがよい。

板２を加熱するときの前記所定温度Ｔは、板２の材質、
外気温度、枠体の強度および板２の加熱後の取扱いや仮
付けしてのち本溶接を開始するまでに要する時間等を考
慮して、板２が所要の引張残留応力を起ｊ“ように設定
されるものであって、その−例として、板２は板厚１．
５印のステンレス鋼板を適用し、外気温度が約２０℃で
鉄板の加熱後の取出しから仮付けして本溶接を開始する
までの時間を約１分とした場合について算出する。

なお、溶接後の板２の溶接歪の発生防止に必要な引張残
留応力は１５ｋｇ／ｍｍ’程度であればよいことが知ら
れており、この引張残留応力を生ゼしめるための板２と
、鉄板を取付ける枠体との温度差Ｘは、次式によって求
められる。

Ｘ＝ｋ・６／６ｙ ６　：引張応力 ６ｙ・降伏応力もしくは耐力値 に＋６ｙ相当の引張応力が生ずる温度差上式に、それぞ
れ６　＝　１．５　ｋｇ／ｍｍ’　、　６　ｙ　＝５２
．７に＠／ｍｍ”、　　ｋ　＝　１５４°Ｃを代入する
と、温度差Ｘは約４４℃となる。一方、第４図に示すス
テンレス鋼板の加熱後における冷却曲線図から、たとえ
ば、９０℃付近における冷却速度は、 約６℃／ｍｉｎ が読取られる。前記温度差Ｘは板２の溶接取付けを終っ
た時点で必要なものであるから、加熱終了後から仮溶接
完了までに要する時間を１分程度、外気温度すなわち枠
体の温度を２０℃とすると、板２の加熱目標温度は２０
℃＋４４℃＋６℃＝７０’Ｃとなる。したがって、製品
生産時における板２の所定温度Ｔは、上記の加熱目８温
度に若干の余裕を見込んだ８０℃程度とするのが望まし
い。

ちなみに、板２に適用される各種形状のステンレス鋼板
を８０°Ｃで均一に加熱する条件について実施した加熱
試験の要点を次に述べる。

第５図は欠除空所を有していない幅１２４５ｍ＋ｎ、長
さ２４００ｎｖｎ、ＦＸさ１．５Ｍのステンレス鋼板で
なる供試品Ｐ１を、把持電極Ａ、Ａによる直接通電加熱
で加熱試験を行なったときの板の表面温度（°Ｃ）を示
している。この加熱試験は電流値４０００アンペア、通
電全時間（２０ヘルツのパルス通電）３分の諸条件で実
施したものであって、最高温度８８℃、最低温度７１℃
という好ましい結果を得た。

また、第６図は板の中央部に幅９５０Ｍ、長さ１４２０
ｍｍの欠除空所Ｂを有する幅１２４５ｍ＋ｍ、長さ３１
５５価、厚さ１，５価のステンレス鋼板でなる供試品Ｐ
２を把持電極Ａ、Ａによる直接通電加熱で加熱試験を行
なったときの板の表面温度（’Ｃ）を示している。この
加熱試験は電流値３１００アンペア、通電全時間（２０
ヘルツのパルス通電）３分の諸条件で実施したもので、
欠除空所Ｂの両側部分において極めて大きな発熱作用が
生じ、最高温度２０７℃、最低温度２７℃を計測してい
る。

このような温度分布の著しいばらつきを解消するために
、欠除空所Ｂに対して厚さ１．６ｎｕｎのアルミニウム
合金板による通電具Ｃを介在せしめて加熱試験を行なっ
た場合の板の表面温度（’Ｃ）を第７図に示している。

この加熱試験は、電流値４１００アンペア、通電全時間
（２０ヘルツのパルス通電）３分の諸条件で実施してお
り、温度分布のばらつきは大幅に改善されて、上述の加
熱目標温度８０℃に近い結果を得た。さらに温度を上げ
るには、通電時間もしくは電流値を大きくとればよい。

なお、実施例では板が平面状のもののみ丞しているが、
枠体に十分な強度があり、引張残留応力に十分耐え得る
ものであれば、パネル自体が曲面状のものでも製作可能
であり、その際には把持電極もその曲面に沿った形状に
つくるのが望ましい。

（発明の効果） 本発明は上記の構成であるから、第１の発明によれば、
板の材質や寸法に応じて入力エネルギーを容易に調整で
き、その制御もセンサによって極めて容易となるという
効果があり、第２の発明によれば、第１の発明の効果の
ほか、欠除空所を有する板に対して、たるみの発生を防
止するための引張残留応力を発生させることができ、″
“たるみ”を著しく減少せしめる。また、第３の発明に
よれば、板を予熱するための通電加熱手段は、把持電極
と通電具とによって板の材質、大きさおよび板厚ならび
欠除空所の形状寸法の変化に対して容易に適応させるこ
とができ、パネル製品の品質が向上するばかりでなく、
従来のたるみ防止方法およびその装置において生じたパ
ネルの大きさの制約をうけることがなく、かつ温度制御
が極めて容易に行えるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図は通電加熱手
段の把持゛上極により板の両端部を把持した状態を示す
外形斜視図、第２図は把持゛「電極を分解して示す外形
斜視図、第３図は通電具の外形斜視図、第４図は加熱後
の自然冷却時における板の冷却特性を示す線図、第５図
は板供試品の加熱試験における温度分布を示す図、第６
図および第７図は欠除空所を有する板供試品の加熱試験
における温度分布を示す図である。 １・・・−・通電加熱手段、２・・・・・・板、３・　
・把持電極、４・・・・・通電具、４ａ・・・・・短冊
部、４ｂ・・・・・・取付は部、５・・・・・・上側電
極棒、６・・・・・下側電極棒。 ７・・・・・・クランプ、８・・・・・・端子片、９・
・・・・・締付はボルト、１０・・・・・・受金、Ａ・
・・・・把持電極、Ｂ・・・・・・欠除空所、Ｃ・・・
・・通電具。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）板を取付ける枠体の上方位置に前記板を位置せし
   めて、該板の両端部を通電加熱手段の把持電極により把
   持し、該把持電極から板に通電することにより板を所定
   温度に予め加熱して熱膨張させたのち、速やかに、板を
   前記枠体に仮付けして溶接し、板の溶接後の冷却に伴う
   熱収縮変形により、該板に引張残留応力を生ぜしめるこ
   とを特徴とする平板パネルのたるみ防止方法。
2. （２）板を取付ける枠体の上方位置に前記板を位置せし
   めて、該板の両端部を通電加熱手段の把持電極により把
   持せしめるとともに、板の欠除空所には、該欠除空所を
   短絡せしめる通電具を介在せしめて通電路を形成し、前
   記把持電極から板に通電することにより、板を所定温度
   に予め加熱して熱膨張させたのち、速やかに、板を前記
   枠体に仮付けしてその後、本溶接し、板の溶接後の冷却
   に伴う熱収縮変形により、該板に引張残留応力を生ぜし
   めることを特徴とする平板パネルのたるみ防止方法。
3. （３）通電加熱の温度制御は温度センサによつて行なわ
   れる特許請求範囲第１項、または第２項記載の平板パネ
   ルのたるみ防止方法。
4. （４）枠体を支持する支持具と、板を予熱するための通
   電加熱手段と、板を枠体に溶接する溶接手段とからなり
   、前記通電加熱手段は、板の両端部を着脱可能に把持し
   て該板に通電せしめる把持電極からなることを特徴とす
   る平板パネルのたるみ防止装置。
5. （５）通電加熱手段には、板の欠除空所に着脱可能に介
   在して該欠除空所を短絡せしめる通電具が含まれている
   特許請求範囲第４項記載の平板パネルのたるみ防止装置
   。