KR20170118938A - 용접 형강의 제조 장치 및 용접 형강의 제조 방법 - Google Patents

용접 형강의 제조 장치 및 용접 형강의 제조 방법 Download PDF

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히로시 아사다
야스히로 사쿠라다
도오루 이에나리
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닛신 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

용접 후에 플랜지재의 각 부에 생기는 열변형량이 상위한 비대칭형의 용접 형강이더라도, 본래의 단면 형상으로 용이하게 교정할 수 있도록 하는 것이다. 웹재(3)의 단부를 플랜지재(1, 2)에 직각으로 맞대고, 그 맞댄 부분을 용접 접합한 후, 용접시의 입열에 의해서 열변형된 플랜지재의 형상을 교정하는 교정 장치(100)를 구비한다. 교정 장치는 플랜지재의 단부의 웹재측을 압압함으로써, 플랜지재의 단부로부터 웹재를 맞댄 부분까지의 열변형을 교정하는, 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러(24)와, 웹재의 웹면을 지지하는 웹재 지지 롤러(44, 45)를 가진다. 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러는, 플랜지재의 각 단부마다 독립된 압압력으로 상기 열변형을 교정하는 것이다.

Description

용접 형강의 제조 장치 및 용접 형강의 제조 방법
본 발명은 용접시의 입열(入熱)에 의해서 열변형된 형상을 교정하는 용접 형강(形鋼)의 제조 장치 및 용접 형강의 제조 방법에 관한 것이다.
레이저 용접에 의해서 웹(web)재(材)와 플랜지(flange)재를 용접 접합(接合)하여 용접 H형강을 제조하는 방법이 특허 문헌 1~4에 개시되어 있다. 이들 특허 문헌 1~4에 개시되어 있는 용접 H형강의 제조 방법에서는, H형으로 배치된 상태로 공급되는 2매의 플랜지재와 1매의 웹재가 소정의 용접 위치에 있어서 레이저 용접에 의해 용접 접합된다. 여기서 이용하는 2매의 플랜지재는, 판(板)두께, 판폭 및 재료가 모두 동일한 것이고, 웹재는 플랜지재의 판폭 방향 중앙부에 맞대어 레이저 용접으로 접합된다.
레이저 용접 후, 플랜지재와 웹재와의 접합 개소에서 다량의 입열이 있기 때문에, 열변형에 의해 웹재와 플랜지재는 반드시 직각 상태를 유지한 채로 접합된다고는 할 수 없다. 예를 들면, 웹재의 일방의 면측으로부터 2개의 플랜지재의 웹재와의 맞대어진 부분에 레이저 조사를 행하면(특허 문헌 2의 도 7의 (a) 참조), 웹재의 양단측에 배치된 2매의 플랜지재는, 웹재측으로 구부러지는 것처럼 열변형된다. 그러나 2매의 플랜지재의 판두께, 판폭 및 재료가 모두 동일하고, 또한 웹재가 플랜지재의 판폭 방향 중앙부에 맞대어 용접되어 있기 때문에, 2매의 플랜지재의 열변형량은 동일해진다. 이 경우, 특허 문헌 2의 도 8의 (a), 특허 문헌 4의 도 2 등에 개시되어 있는 것처럼, 웹재의 양면측으로부터 교정 롤러를 압입하여 플랜지재의 열변형을 교정하는 것이 가능하다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개공보 제2009－119485호 특허 문헌 2: 일본 특허공개공보 제2011－83781호 특허 문헌 3: 일본 특허공보 제5662546호 특허 문헌 4: 일본 특허공개공보 제2012－135792호
그런데, 용접 형강에는 다양한 종류의 것이 있고, 예를 들면, 웹재의 양단에 접합되는 2매의 플랜지재가 재료, 판두께 및 판폭 중 어느 1 이상에 있어서 상위(相違)한 것, 혹은, 2매의 플랜지재가 재료, 판두께 및 판폭의 모두에 있어서 일치하지만, 플랜지재에 대한 웹재의 단부(端部)의 접합 위치가 상위한 것(이하 이들을 「비대칭형의 용접 형강」이라고 함. ) 등이 있다. 또, J형강이나 T형강 등 웹재의 한쪽 측에만 플랜지재가 용접된 「비대칭형의 용접 형강」도 있다.
그렇지만, 전자의 「비대칭형의 용접 형강」에 대해서는, 웹재를 수평으로 한 상태에서 볼 때, 웹재의 상측 또는 하측에 배치되는 좌우의 플랜지의 열변형량이 상위하기 때문에, 특허 문헌 2, 4에 개시된 교정 롤러를 이용하여 좌우의 플랜지재의 열변형을 교정하는 것은 어렵다. 즉, 열변형을 교정하여 본래의 단면 형상으로 되돌리려면, 좌우의 플랜지에 각각의 열변형량에 따른 교정력을 줄 필요가 있지만, 특허 문헌 2, 4의 교정 롤러에서는, 그러한 교정력을 주는 것은 구조상 불가능하다. 또, 후자의 「비대칭형의 용접 형강」에 대해서는, 플랜지재가 1매 밖에 없기 때문에, 2매의 플랜지의 존재를 전제로 하는 특허 문헌 2, 4의 교정 롤러를 이용할 수 없다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 창안된 것으로, 용접 후에 플랜지재의 각 부에 생기는 열변형량이 상위한 「비대칭형의 용접 형강」이더라도, 본래의 단면 형상으로 용이하게 교정할 수 있는 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 용접 형강의 제조 장치는, 웹재의 단부를 플랜지재에 직각으로 맞대고, 그 맞댄 부분을 용접 접합한 후, 용접시의 입열에 의해서 열변형된 플랜지재의 형상을 교정하는 교정 장치를 구비하는 것을 전제로 하고, 상기 교정 장치는 상기 플랜지재의 단부의 웹재측을 압압(押壓)함으로써, 상기 플랜지재의 단부로부터 상기 웹재를 맞댄 부분까지의 열변형을 교정하는, 상기 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러와, 상기 웹재의 웹면을 지지하는 웹재 지지 롤러를 가진다. 상기 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러는, 상기 플랜지재의 각 단부마다 독립된 압압력으로 상기 열변형을 교정하는 것이다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 장치에서는, 웹재 지지 롤러가 웹재의 웹면을 지지한 상태에서, 각 플랜지재 교정 롤러가 각각 독립된 압압력으로 플랜지재의 단부의 웹재측을 압압하여, 플랜지재의 각 단부로부터 웹재를 맞댄 부분에 굽힘 모멘트(bendingmoment)가 각각 작용하여, 각 부의 열변형이 교정된다. 즉, 플랜지재의 각 단부에는, 각각 독립된 압압력을 부여할 수 있으므로, 각 부의 열변형량에 따른 교정이 가능해진다.
상기 교정 장치는 상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 지지하는 플랜지재 지지 롤러를 가지는 것으로 해도 된다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 장치에서는, 상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 지지하는 플랜지재 지지 롤러를 가지므로, 플랜지재 교정 롤러와 웹재 지지 롤러와의 사이에서 작용하는 굽힘 모멘트 중, 웹재에 작용하는 굽힘 모멘트를 제로 또는 미량으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플랜지재의 열변형을 교정할 때, 웹재가 휨변형을 일으켜 버리는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
상기 플랜지재 교정 롤러를, 원추면(圓錐面)을 가지고, 그 원추면에서 상기 플랜지재의 단부를 압압하는 것으로 하고, 상기 교정 장치는 상기 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동 가능한 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기를 각 플랜지재 교정 롤러마다 가지는 것으로 해도 된다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 장치에서는, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동시킴으로써, 플랜지재 교정 롤러의 배치를 플랜지재의 각 단부에 각각 대응시킬 수 있다. 또, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 플랜지재 교정 롤러의 높이 위치를 조정함으로써, 플랜지재 교정 롤러가 플랜지재의 각 단부에 부여하는 압압력을 조정할 수도 있다.
본 발명의 용접 형강의 제조 방법은, 웹재의 단부를 플랜지재에 직각으로 맞대고, 그 맞댄 부분을 용접 접합한 후, 용접시의 입열에 의해서 열변형된 플랜지재의 형상을 교정하는 공정을 포함하는 것을 전제로 하여, 상기 웹재의 웹면을 웹재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 상기 플랜지재의 단부의 웹재측을, 각 단부마다 마련된 플랜지재 교정 롤러에 의해 각각 독립된 압압력으로 압압함으로써, 상기 플랜지재의 단부로부터 상기 웹재를 맞댄 부분까지의 열변형을 각각 교정하는 것이다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 방법에서는, 웹재의 웹면을 웹재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 플랜지재의 단부의 웹재측을, 각 단부마다 마련된 플랜지재 교정 롤러에 의해 각각 독립된 압압력으로 압압하여, 플랜지재의 각 단부로부터 웹재를 맞댄 부분에 굽힘 모멘트가 각각 작용하여 각 부의 열변형이 교정된다. 즉, 플랜지재의 각 단부에는, 각각 독립된 압압력을 부여할 수 있으므로, 각 부의 열변형량에 따른 교정이 가능해진다.
상기 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 방법에 있어서, 상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 플랜지재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 상기 교정을 행하는 것으로 해도 된다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 방법에서는, 상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 플랜지재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 상기 교정을 행하므로, 플랜지재 교정 롤러와 웹재 지지 롤러와의 사이에서 작용하는 굽힘 모멘트 중, 웹재에 작용하는 굽힘 모멘트를 제로 또는 미량으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플랜지재의 열변형을 교정할 때, 웹재가 휨변형을 일으켜 버리는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
상기 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 방법에 있어서, 상기 플랜지재 교정 롤러를, 원추면을 가지고, 그 원추면으로 상기 플랜지재의 단부를 압압하고, 상기 교정에 앞서, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 상기 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동시켜, 상기 플랜지재 교정 롤러의 배치를 플랜지재의 단부에 각각 대응시키는 것으로 해도 된다.
이러한 구성을 구비하는 용접 형강의 제조 방법에서는, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동시킴으로써, 플랜지재 교정 롤러의 배치를 플랜지재의 각 단부에 각각 대응시킬 수 있으므로, 다양한 치수 형상의 용접 형강에 대해서 플랜지재의 교정을 실시하는 것이 가능해진다. 또, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 플랜지재 교정 롤러의 높이 위치를 조정함으로써, 플랜지재 교정 롤러가 플랜지재의 각 단부에 부여하는 압압력을 조정할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 용접 후에 플랜지재의 각 부에 생기는 열변형량이 상위한 비대칭형의 용접 형강이더라도, 본래의 단면 형상으로 용이하게 교정할 수 있다.
도 1은 용접 형강의 제조 장치에 있어서의 교정 장치의 개략 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 비대칭형의 용접 H형강의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 용접 형강의 제조 장치에 있어서의 레이저 용접부 지지 장치의 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 A－A단면도이다.
도 5는 다른 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치에 있어서의 교정 장치의 개략 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 다른 실시 형태에 따른 비대칭형의 용접 형강의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 따른 비대칭형의 용접 H형강의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 비대칭형의 용접 형강(J형강)의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치와, 이 장치를 사용하여 실시되는 용접 형강의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 미리 재단 등에 의해 소정 치수로 형성되어, 단면 H형으로 배치되어 공급되는 3매의 강판(鋼板)으로부터 H형강을 제조하는 경우에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, H형강을 형성하는 2매의 플랜지재 및 웹재의 반송 방향을 간단하게 「반송 방향」이라고 한다.
우선, 본 실시 형태의 용접 형강의 제조 장치에 의해 제조하는 용접 형강에 대해 설명한다. 도 2에 도시하는 것처럼, 본 실시 형태의 용접 형강의 제조 장치에 의해 제조하는 용접 형강은, 제1 플랜지재(1)와 제2 플랜지재(2)가 판두께 및 판폭에 있어서 상위하고, 플랜지재(1, 2)에 대한 웹재(3)의 맞대어진 위치도 상위한 「비대칭형의 용접 형강」이다. 제1 플랜지재(1)는, 예를 들면, 판폭 100mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(1c)는, 상단부(1a)로부터 40mm, 하단부(1b)로부터 60mm의 위치로 설정되어 있다. 또, 제2 플랜지재(2)는, 예를 들면, 판폭 80mm, 길이 8m, 판두께 2.3mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(2c)는, 상단부(2a)로부터 20mm, 하단부(2b)로부터 60mm의 위치로 설정되어 있다. 웹재(3)는, 예를 들면, 판폭 약 100mm, 길이 8m, 판두께 1.6mm의 평판으로 되고, 그 양단부(3a, 3b)에 있어서 제1 및 제2 플랜지재(1, 2)에 각각 접합되어 있다. 또한, 상기 제 1 플랜지재(1), 제2 플랜지재(2) 및 웹재(3)는, 예를 들면, Zn계 도금강, Al계 도금강, 스텐레스강, 특수강, 보통(普通)강 중 어느 1종 이상에 의해 구성된다.
용접 형강의 제조 장치는 판재 반송 장치(도시 생략), 용접부 지지 장치(200)(도 3, 도 4 참조), 교정 장치(100)(도 1 참조) 등으로 구성되어 있다. 이들 장치는 반송 방향 상류측으로부터 차례로, 판재 반송 장치, 용접부 지지 장치(200), 교정 장치(100)가 인 라인 배치되어 있다.
판재 반송 장치는 서로 평행하게 세로 방향으로 배치된 2매의 플랜지재(1, 2)의 사이에, 수평으로 배치된 웹재(3)가 낀 상태의 것을 플랜지재(1, 2)의 양측으로부터 협지(挾持, 사이에 끼워 지지함)하면서 용접부 지지 장치(200)를 향해서 반송한다.
용접부 지지 장치(200)는 판재 반송 장치에 의해 반송되어 온 2매의 플랜지재(1, 2) 및 웹재(3)에 대해, 레이저 용접을 실시하는 용접점 및 그 주변부에 있어서, 2매의 플랜지재(1, 2) 및 웹재(3)를 반송하면서 지지하는 것이다. 이 용접부 지지 장치(200)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 것처럼, 웹재(3)를 이동 가능하게 판두께 방향으로 협지하는 웹재 협지 롤러 장치(71)와, 플랜지재(1, 2)를 각각 이동 가능하게 판폭 방향으로 협지하는 플랜지재 협지 롤러(61)를 구비하고 있다.
웹재 협지 롤러 장치(71)는 웹재(3)의 상면(일방의 면)측에 배치된 제1 웹재 협지 롤러 장치(71A)와, 웹재(3)의 하면(타방의 면)측에 배치된 제2 웹재 협지 롤러 장치(71B)로 구성된다.
제1 웹재 협지 롤러 장치(71A)는 웹재(3)의 상면에 따라서 반송 방향으로 전동(轉動)하는 복수의 롤러(74, 75)와, 롤러(74, 75)를 샤프트(73)를 통해서 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임(72)을 구비하고 있다. 마찬가지로, 제2 웹재 협지 롤러 장치(71B)는 웹재(3)의 하면을 따라서 반송 방향으로 전동하는 복수의 롤러(74, 75)와, 롤러(74, 75)를 샤프트(73)를 통해서 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임(72)을 구비하고 있다. 상하의 지지 프레임(72)은, 웹재(3)의 중심선을 따라서 소정 길이로 반송 방향으로 연장되어 있고, 그 양측으로 반송 방향으로 간격을 두고 상기 복수의 롤러(74, 75)를 지지하고 있다. 이들 롤러(74, 75)는 적어도 용접점의 반송 방향 위치를 포함하는 반송 방향 소정 범위에 걸쳐서 웹재(3)를 판두께 방향으로 협지한다. 또한, 상기 웹재 협지 롤러 장치(71A)는 용접점을 향해 상방으로부터 조사되는 레이저를 차단하지 않는 위치에 배치되어 있다.
플랜지재 협지 롤러(61)는 각 플랜지재(1, 2)의 각 단부마다 배치되어 있다. 각 플랜지재 협지 롤러(61)는 다양한 치수·형상의 용접 형강의 제조에 대응하기 위해서, 상하 위치 조정 장치(도시 생략)에 의해서 각각 개별적으로 상하 방향의 위치(높이 위치)의 조정이 가능으로 되어 있다. 각 플랜지재 협지 롤러(61)는 같은 플랜지재의 같은 단부상에 있어서 반송 방향으로 소정 간격을 두고 복수 배치(도 3에서는 2개)되어 있다.
교정 장치(100)는 용접부 지지 장치(200)로부터 반송되어 온 용접 형강의 플랜지재(1, 2)에 용접시의 입열에 의해서 생긴 열변형을 교정한다. 이 교정 장치(100)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 2대의 스탠드(11A, 11B)와, 각 스탠드(11A, 11B)의 상하에 각각 배치된 플랜지재 교정기(21A~21D)와, 마찬가지로 각 스탠드(11A, 11B)에 배치된 플랜지재 지지기(31A, 31B)와, 양스탠드(11A, 11B)에 가설(架設)된 가로축재(13, 14)에 마련된 웹재 지지기(41A, 41B)를 구비하고 있다.
2대의 스탠드(11A, 11B)는 용접 형강의 반송로의 양측으로 입설(立設, 세워 마련함)되어 있다. 2대의 스탠드(11A, 11B)의 상부 및 하부에는, 가로축재(13, 14)가 가설되어 있다. 각 스탠드(11A, 11B)는 반송 방향에 대해서 직교하는 방향으로 각각 개별적으로 이동 가능한 스탠드 베이스(12A, 12B)상에 입설되어 있다. 이것에 의해, 2대의 스탠드(11A, 11B)의 같은 방향으로의 위치 조정을 할 수 있게 되어 있다. 또한, 각 스탠드 베이스(12A, 12B)의 같은 방향으로의 이동은, 주지의 이송 나사 기구(feed screw mechanism) 등에 의해서 실현 가능하다.
플랜지재 교정기(21A~21D)는 반송되어 오는 용접 형강의 플랜지재(1, 2)의 각 단부마다 대응하여 스탠드(11A, 11B)상에 설치되어 있다. 각 플랜지재 교정기(21A~21D)는 각각, 가로재(22)와, 가로재(22)의 단부(반송로측의 단부)에 마련된 샤프트(23)에 회전 가능하게 장착된 플랜지재 교정 롤러(24)와, 플랜지재 교정 롤러(24)의 높이 위치를 조정하기 위한 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)를 가진다.
플랜지재 교정 롤러(24)는 원추면을 가지고, 그 원추면으로 플랜지재(1, 2)의 단부의 웹재(3)측을 압압함으로써, 당해 플랜지재(1, 2)의 단부로부터 웹재(3)를 맞댄 부분까지의 열변형을 교정한다. 이 플랜지재 교정 롤러(24)는, 스탠드(11)와 함께, 반송 방향에 직교하는 방향으로 이동하여 원하는 가로방향 위치에 고정할 수 있고, 또한 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)에 의해서, 상하 방향으로 이동하여 원하는 높이 위치에 고정할 수 있도록 되어 있다. 4개의 플랜지재 교정 롤러(24)는 각각 독립하여 높이 위치가 조정 가능하게 되어 있기 때문에, 각 플랜지재 교정 롤러(24)는 플랜지재(1, 2)의 각 단부마다 독립한 압압력을 부여할 수 있다.
플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)는 가로재(22)가 감입(嵌入, 끼워 넣음) 고정된 가동 부재(52)와, 일단이 가동 부재(52)에 회전 가능하게 접속된 볼트(53)와, 볼트(53)에 나사 결합된 암나사를 가짐과 아울러 스탠드(11)에 고정된 암나사 부재(54)를 구비하고 있다. 이 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)에 있어서, 볼트(53)를 돌리면, 가동 부재(52)와 함께 플랜지재 교정 롤러(24)가 상하로 이동하여, 그 높이 위치를 조정할 수 있다.
각 플랜지재 지지기(31A, 31B)는 스탠드(11A, 11B)에 각각 마련되어 있다. 플랜지재 지지기(31A, 31B)는 스탠드(11A, 11B)에 고정 설치된 한쌍의 고정 프레임(32)과, 한쌍의 고정 프레임(32) 사이에 마련된 샤프트(33)에 회전 가능하게 마련된 플랜지재 지지 롤러(34)를 구비하고 있다. 이 플랜지재 지지 롤러(34)는 회전하면서, 플랜지재(1, 2)에 웹재(3)의 단부를 맞댄 부분을 플랜지재(1, 2)의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 지지하는 것이다.
웹재 지지기(41A, 41B)는 2개의 스탠드(11A, 11B)의 상부 및 하부에 가설된 가로축재(13, 14)에 각각 마련되어 있다. 웹재 지지기(41A, 41B)는 각각 가로축재(13, 14)로부터 웹재(3)측으로 연장된 지지 프레임(42)과, 지지 프레임(42)의 양측으로, 같은 프레임(42)에 고정 설치된 샤프트(43)를 통해서 회전 가능하게 마련된 웹재 지지 롤러(44, 45)를 가진다. 웹재 지지기(41A, 41B)는 웹재(3)의 상하에 배치되어 있고, 상하에 배치된 웹재 지지 롤러(44, 45)에 의해서 웹재(3)를 상하로부터 지지하여 웹재(3)의 상하 방향으로의 이동을 규제한다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 용접 형강의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 교정 장치(100)에 있어서, 제조하는 용접 형강의 치수 형상에 맞춰서, 스탠드 베이스(12A, 12B)의 이동에 의해 플랜지재 지지 롤러(34)의 가로방향의 위치를 조정한다. 아울러, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)에 의해 4개의 플랜지재 교정 롤러(24)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 플랜지재(1, 2)의 각 상하 단부(1a, 1b, 2a, 2b)의 위치 및 열변형량에 따라 각각 개별적으로 조정한다. 특히, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)에 의해, 플랜지재(1, 2)의 열변형량이 비교적 많은 부분을 압압하는 플랜지재 교정 롤러(24)를, 열변형량이 비교적 적은 부분을 압압하는 플랜지재 교정 롤러(24)보다도, 웹재(3)측에 가깝게 배치한다. 이것에 의해, 플랜지재(1, 2)의 각 단부에 대해서, 각 부의 열변형량에 따른 크기의 교정력을 부여할 수 있다. 또, 용접부 지지 장치(200)에 있어서, 앞서 설명한 상하 위치 조정 장치에 의해, 4개의 플랜지재 협지 롤러(61)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 플랜지재(1, 2)의 각 상하 단부(1a, 1b, 2a, 2b)에 맞춰 각각 개별적으로 조정한다.
상기의 플랜지재 교정 롤러(24) 등의 위치 조정을 행한 후, 미리 단면 H형으로 조립된, 2매의 플랜지재(1, 2) 및 웹재(3)를 판재 반송 장치(도시 생략)에 의해, 용접부 지지 장치(200)측으로 반송한다.
용접부 지지 장치(200)에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 것처럼, 제1 플랜지재(1)는 2개의 플랜지재 협지 롤러(61A, 61B)에 협지되면서, 제2 플랜지재(2)는 2개의 플랜지재 협지 롤러(61C, 61D)에 협지되면서, 웹재(3)는 웹재 협지 롤러 장치(71)의 롤러(74, 75)에 협지되면서 반송된다. 그리고 소정의 레이저 용접 위치에 있어서, 웹재(3)의 양단부가 플랜지재(1, 2)에 각각 레이저 용접된다. 이 때, 용접시의 입열에 의해서 플랜지재(1, 2)에는, 각각 웹재(3)측으로 기우는 것 같은 열변형이 생긴다.
교정 장치(100)에서는, 도 1에 나타내는 것처럼, 용접부 지지 장치(200)측으로부터 반송되어 온 용접 형강의 웹재(3)가 웹재 지지 롤러(44, 45)에 의해서 상하로부터 지지되고, 또한 플랜지재(1, 2)가 플랜지재 지지 롤러(34)에 의해서 측방(側方)으로부터 지지된 상태에서, 4개의 플랜지재 교정 롤러(24)가 플랜지재(1, 2)의 단부의 웹재(3)측을 각각 독립된 압압력으로 압압한다. 이것에 의해, 당해 각 플랜지재(1, 2)의 단부로부터 웹재(3)를 맞댄 부분에 각각 굽힘 모멘트가 작용하여, 각각의 열변형량에 따른 교정이 행해진다. 이 때, 플랜지재(1, 2)의 웹재(3)의 단부를 맞댄 부분이 플랜지재 지지 롤러(34)에 의해 지지되고 있으므로, 웹재(3)에는 굽힘 모멘트가 작용하지 않던지 작용했다고 하더라도 약간의 작용이 된다.
이상에 설명한 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법에 의하면, 웹재(3)가 웹재 지지 롤러(44, 45)에 지지되고, 또한 플랜지재(1, 2)가 플랜지재 지지 롤러(34)에 지지된 상태에서, 4개의 플랜지재 교정 롤러(24)에 의해, 플랜지재(1, 2)의 각 단부를 각각 독립된 압압력으로 압압하므로, 각 부의 열변형량에 따른 교정을 행할 수 있다. 또, 플랜지재(1, 2)에 웹재(3)의 단부를 맞댄 부분을 플랜지재(1, 2)의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 플랜지재 지지 롤러(34)가 지지하므로, 플랜지재 교정 롤러(24)와 웹재 지지 롤러(44, 45)와의 사이에서 작용하는 굽힘 모멘트 중, 웹재(3)에 작용하는 굽힘 모멘트를 제로 또는 미량으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플랜지재(1, 2)의 열변형을 교정할 때, 웹재(3)가 휨변형을 일으켜 버리는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법에 의하면, 각 플랜지재 교정기(21) 마다, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기(51)에 의해, 플랜지재 교정 롤러(24)의 높이 위치를 조정할 수 있으므로, 플랜지재(1, 2)의 단부에 부여하는 압압력의 조정을 행할 수 있음과 아울러, 다양한 치수 형상의 용접 형강의 플랜지재의 단부에 플랜지재 교정 롤러(24)의 위치를 대응시키는 것을 용이하게 행할 수 있다.
＜다른 실시 형태＞
웹재 지지기(41)에 있어서 일측에 배치된 웹재 지지 롤러(44)와 타측에 배치된 웹재 지지 롤러(45)와의 간격은, 도 1에 나타내는 것 같은 것으로 한정되지 않고, 양측의 웹재 지지 롤러(44, 45)가 플랜지재 교정 롤러(24)에 간섭하지 않는 한, 도 5에 나타내는 것처럼, 샤프트(43)를 보다 장축(長軸)의 것으로 하고, 그 간격을 최대한까지 넓혀도 된다. 혹은, 양측의 웹재 지지 롤러(44, 45)가 플랜지재 교정 롤러(24)에 간섭하지 않는 한, 각 웹재 지지 롤러(44, 45)에 최대한으로 폭이 넓은 것을 채용해도 된다. 이와 같이 함으로써, 플랜지재(1, 2)의 열변형을 교정할 때 웹재(3)에 작용하는 굽힘 모멘트를 더욱 억제할 수 있어, 웹재(3)의 휨변형을 더욱 억제할 수 있다.
앞서 설명한 실시 형태에서는, 용접 방법으로서 레이저 용접을 이용했지만, 레이저 용접을 대신하여, 전자빔 용접이나 아크(arc) 용접, 고주파 용접 등을 이용해도 된다.
앞서 설명한 실시 형태에서는, 교정 장치(100)는 플랜지재 교정기(21), 플랜지재 지지기(31) 및 웹재 지지기(41)를 각각 1단(段)씩 구비하는 것이었지만, 플랜지재 교정기(21), 플랜지재 지지기(31) 및 웹재 지지기(41)를 각각 반송 방향으로 다단(多段) 설치한 교정 장치로 하는 것이 바람직하다. 상기 단수가 많을 수록, 플랜지재(1, 2)의 열변형을 보다 확실히 교정할 수 있다.
앞서 설명한 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법은, 도 2에 나타낸 것 같은 H형강으로 한정하지 않고, 그 외의 「비대칭형의 용접 형강」의 제조에도 매우 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 것 같은 H형강 이외의 「비대칭형의 용접 형강」으로서, 웹재의 양단에 접합되는 2매의 플랜지재가, 재료, 판두께 및 판폭 중 어느 1 이상에 있어서 상위한 것, 2매의 플랜지재가, 재료, 판두께 및 판폭의 모두에 있어서 일치하지만, 플랜지재에 대한 웹재의 양단부의 접합 위치가 상위한 것, J형강이나 T형강 등 웹재의 한쪽 측에만 플랜지재가 용접된 것의 제조 장치, 제조 방법으로서도 매우 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면 도 6~도 8에 나타내는 것 같은 「비대칭형의 용접 형강」의 제조 장치, 제조 방법으로서 매우 적합하게 적용할 수 있다.
도 6에 나타내는 용접 형강은, 제1 플랜지재(1)와 제2 플랜지재(2)가, 판두께에 있어서 공통되지만, 판폭에 있어서 상위하고, 플랜지재(1, 2)에 대한 웹재(3)의 맞대어진 위치에 있어서도 상위한 「비대칭형의 용접 형강」이다. 제1 플랜지재(1)는, 예를 들면, 판폭 100mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(1c)는, 상단부(1a)로부터 50mm, 하단부(1b)로부터 50mm의 위치로 설정되어 있다. 또, 제2 플랜지재(2)는, 예를 들면, 판폭 52mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(2c)는, 상단부(2a)로부터 2mm, 하단부(2b)로부터 50mm의 위치로 설정되어 있다. 웹재(3)는, 예를 들면, 판폭 약 150mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 그 양단부(3a, 3b)에 있어서 제1 및 제2 플랜지재(1, 2)에 각각 접합되어 있다.
도 6에 나타내는 것 같은 「비대칭형의 용접 형강」을 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 제조하는 경우, 용접부 지지 장치(200)에 있어서, 앞서 설명한 상하 위치 조정 장치에 의해, 4개의 플랜지재 협지 롤러(61)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 플랜지재(1, 2)의 각 상하 단부(1a, 1b, 2a, 2b)에 맞춰 각각 개별적으로 조정한다. 또한, 교정 장치(100)에 있어서, 스탠드 베이스(12A, 12B)의 위치 조정에 의해, 플랜지재 지지 롤러(34)의 가로방향 위치를 상기 용접 형강의 플랜지재(1, 2)의 웹재(3)와 반대측의 면에 맞춰 각각 개별적으로 조정함과 아울러, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정 기구(51)에 의해, 3개의 플랜지재 교정 롤러(24)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 제1 플랜지재(1)의 상하 단부(1a, 1b)(도 6 참조), 제2 플랜지재(2)의 하단부(2b)에 맞춰 각각 개별적으로 조정한다. 또한, 도 6에 나타내는 타입의 「비대칭형의 용접 형강」에서는, 웹재(3)보다 높은 위치에 제2 플랜지재(2)가 거의 존재하고 있지 않으므로, 제2 플랜지재(2)의 상단부(2a)에 대해서는, 플랜지재 교정 롤러(24)를 맞닿게 할 필요는 없다. 즉, 도 1에 나타내는 플랜지재 교정기(21A~21D) 중 오른쪽 위의 플랜지재 교정기(21C)를 사용하지 않아도 된다.
도 7에 나타내는 용접 형강은, 제1 플랜지재(1)와 제2 플랜지재(2)에 대한 웹재(3)의 맞대어진 위치가 모두 판폭 방향 중앙에 있지만, 제1 플랜지재(1)와 제2 플랜지재(2)가, 판두께 및 판폭에 있어서 상위한 「비대칭형의 용접 형강」이다. 제1 플랜지재(1)는, 예를 들면, 판폭 100mm, 길이 8m, 판두께 2.3mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(1c)는, 상단부(1a)로부터 50mm, 하단부(1b)로부터 50mm의 위치로 설정되어 있다. 또, 제2 플랜지재(2)는, 예를 들면, 판폭 60mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 웹재(3)와의 접합 위치(2c)는, 상단부(2a)로부터 30mm, 하단부(2b)로부터 30mm의 위치로 설정되어 있다. 웹재(3)는, 예를 들면, 판폭 약 100mm, 길이 8m, 판두께 2.3mm의 평판으로 되고, 그 양단부(3a, 3b)에 있어서 제1 및 제2 플랜지재(1, 2)에 각각 접합되어 있다.
도 7에 나타내는 용접 형강은, 웹재(3)를 수평으로 배치해서 본 경우에, 플랜지재(1, 2)의 하단부(1b, 2b)의 높이 위치가 상위한 점에서, 도 2, 도 6, 도 8에 나타내는 다른 「비대칭형의 용접 형강」과 상이하지만, 본 발명의 실시 형태에 따른 제조 장치는, 웹재(3)의 위치를 기준으로 하여, 용접, 열변형의 교정 등을 실시하도록 되어 있으므로, 이런 종류의 용접 형강의 제조에도 매우 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 도 7에 나타내는 용접 형강을 제조함에 있어서, 도 2에 나타낸 용접 형강의 경우와 마찬가지로, 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법을 적용할 수 있다.
도 8에 나타내는 용접 형강은, 판재에 휨가공이 실시됨으로써, 굴곡부(5)를 경계로 하여 일방이 제2 플랜지재(2)를 이루고, 타방이 웹재(3)를 이루는 단면 L자재가 사용되고 있다. 즉, 이 단면 L자재의 타방을 이루는 웹재(3)의 일단부(3a)에, 제1 플랜지재(1)가 직각으로 용접 접합되어 형성된 J형강으로서, 그 접합 위치(1c)가 플랜지재(1)의 판폭 방향 중앙으로부터 조금 어긋난 위치에 있는 「비대칭형의 용접 형강」이다. 제1 플랜지재(1)는, 예를 들면, 판폭 100mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되어 있다. 또, 제2 플랜지재(2)는, 예를 들면, 판폭 약 55mm, 길이 8m, 판두께 3.2mm의 평판으로 되고, 웹재(3)로부터 만곡부(5)를 통해서 연속하고 있다. 웹재(3)의 제1 플랜지재(1)에 대한 접합 위치(1c)는, 제1 플랜지재(1)의 상단부(1a)로부터 45mm, 하단부(1b)로부터 55mm의 위치로 설정되어 있다.
도 8에 나타내는 것 같은 「비대칭형의 용접 형강」을 본 발명의 실시 형태에 따른 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 제조하는 경우, 용접부 지지 장치(200)에 있어서, 앞서 설명한 상하 위치 조정 장치에 의해, 3개의 플랜지재 협지 롤러(61A, 61B, 61C)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 제1 플랜지재(1)의 상하 단부(1a, 1b), 제2 플랜지재(2)의 하단부(2b)에 맞춰 각각 개별적으로 조정한다. 추가로, 교정 장치(100)에 있어서, 스탠드 베이스(12A, 12B)의 위치 조정에 의해, 한쪽의 플랜지재 지지 롤러(34)의 가로방향 위치를 상기 용접 형강의 제1 플랜지재(1)의 웹재(3)와 반대측의 면에 맞추어 조정함과 아울러, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정 기구(51)에 의해, 일방의 스탠드(11A)에 마련된 상하 2개의 플랜지재 교정 롤러(24)의 높이 위치를 상기 용접 형강의 제1 플랜지재(1)의 상하 단부(1a, 1b)(도 8 참조)에 맞춰 각각 개별적으로 조정한다. 또한, 도 8에 나타내는 타입의 「비대칭형의 용접 형강」에서는, 웹재(3)보다 높은 위치에 제2 플랜지부(2)가 존재하지 않기 때문에, 도 1에 나타내는 플랜지재 교정기(21A~21D) 중 오른쪽 위의 플랜지재 교정기(21C)에 구비된 플랜지 교정 롤러(24)를 사용하지 않아도 된다. 또, 제2 플랜지재(2)는 용접 위치로부터 충분히 떨어져 있으므로, 오른쪽 아래의 플랜지재 교정기(21D)에 구비된 플랜지 교정 롤러(24)도 사용하지 않아도 된다. 즉, 제2 플랜지재(2)의 단부(2b)를 플랜지재 교정 롤러(24)에 의해 압압하지 않아도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 용접시의 입열에 의해서 열변형된 형상을 교정하는 용접 형강의 제조 장치 및 제조 방법에 적용할 수 있다.
1: 제1 플랜지재
1a: 상단부
1b: 하단부
1c: 접합 위치
2: 제2 플랜지재
2a: 상단부
2b: 하단부
2c: 접합 위치
3: 웹재
3a; 단부
3b: 단부
24: 플랜지재 교정 롤러
34: 플랜지재 지지 롤러
44, 45: 웹재 지지 롤러
51: 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기
100: 교정 장치

Claims (6)

  1. 웹(web)재(材)의 단부(端部)를 플랜지(flange)재에 직각으로 맞대고, 그 맞댄 부분을 용접 접합한 후, 용접시의 입열(入熱)에 의해서 열변형된 플랜지재의 형상을 교정하는 교정 장치를 구비하는 용접 형강(形鋼)의 제조 장치에 있어서,
    상기 교정 장치는,
    상기 플랜지재의 단부의 웹재측을 압압(押壓)함으로써, 상기 플랜지재의 단부로부터 상기 웹재를 맞댄 부분까지의 열변형을 교정하는, 상기 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러와,
    상기 웹재의 웹면을 지지하는 웹재 지지 롤러를 가지고,
    상기 플랜지재의 단부마다 배치된 플랜지재 교정 롤러는, 상기 플랜지재의 각 단부마다 독립된 압압력으로 상기 열변형을 교정하는 것인 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 장치는, 상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 지지하는 플랜지재 지지 롤러를 가지는 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지재 교정 롤러는 원추면(圓錐面)을 가지고, 그 원추면으로 상기 플랜지재의 단부를 압압하는 것이고,
    상기 교정 장치는, 상기 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동 가능한 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기를 각 플랜지재 교정 롤러마다 가지는 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 장치.
  4. 웹재의 단부를 플랜지재에 직각으로 맞대고, 그 맞댄 부분을 용접 접합한 후, 용접시의 입열에 의해서 열변형된 플랜지재의 형상을 교정하는 공정을 포함하는 용접 형강의 제조 방법에 있어서,
    상기 웹재의 웹면을 웹재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 상기 플랜지재의 단부의 웹재측을, 각 단부마다 마련된 플랜지재 교정 롤러에 의해 각각 독립된 압압력으로 압압함으로써, 상기 플랜지재의 단부로부터 상기 웹재를 맞댄 부분까지의 열변형을 각각 교정하는 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 플랜지재에 상기 웹재의 단부를 맞댄 부분을 상기 플랜지재의 당해 부분과 반대측의 면으로부터 플랜지재 지지 롤러에 의해 지지하면서, 상기 교정을 행하는 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 플랜지재 교정 롤러는 원추면을 가지고, 그 원추면으로 상기 플랜지재의 단부를 압압하는 것이고,
    상기 교정에 앞서, 플랜지재 교정 롤러 위치 조정기에 의해, 상기 플랜지재 교정 롤러를 플랜지재의 판폭 방향으로 이동시켜, 상기 플랜지재 교정 롤러의 배치를 플랜지재의 단부에 각각 대응시키는 것을 특징으로 하는 용접 형강의 제조 방법.
KR1020177027476A 2015-03-31 2016-03-28 용접 형강의 제조 장치 및 용접 형강의 제조 방법 KR20170118938A (ko)

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