JPH0675777B2 - Ｈ形鋼の溶接方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，そりの発生を押さえたＨ形鋼の溶接方法及び
その装置に関する。

〔従来技術〕

第６図に示すごとく，断面がＨ形状を有するＨ形鋼１
は，通常その中央板のウエブ10と両側板のフランジ11,1
2とをそれぞれ溶接13することにより作製する。そし
て，その溶接はウエブ10の片側に一方のフランジ11を溶
接し，その後該ウエブ10の他側に他のフランジ12を溶接
するという手順によって行う。

ところが，第７図に示すごとく，第１段階であるウエブ
10の一方にフランジ11を溶接したときには，溶接時の熱
によってこのＴ字状の溶接物がそりを生じてしまい，他
方のフランジ12を溶接しようとしても接合面に大きな間
隙を生じ，溶接が不可能となってしまう。このそりは，
例えばウエブ高さ，フランジ幅及びこれらの厚みが,50,
50及び4mmで，長さ6mの場合深さ約40cmという大きなそ
りを生ずる。

そのため，従来は上記のごとく一旦片側を溶接し，第７
図のごとくそりを生じたＴ字状体を温熱下に逆方向の力
を加えて直線状に矯正し，その後他側に他方のフランジ
を溶接し，更にこの時生ずるそりを更に温熱下で矯正す
る方法などが取られている。また，時には最初の溶接時
の前に予め点溶接を行い，次いでそのＴ字状体を万力な
どの特殊の治具で押さえ付け，最初の溶接を行う方法も
採られている。

しかしながら，このような方法はいずれも工程が多く，
またＨ形鋼はその母材が鋼材のために重量も大きく前記
矯正作業や万力等による押さえ付け作業が大変である。

〔解決すべき問題点〕

本発明は，前記問題に対処すべく，そりの発生が少な
く，作業性容易なＨ形鋼の溶接方法及びその装置を提供
しようとするものである。

〔問題点の解決手段〕

本発明はＨ形鋼を溶接するに当たり,H形鋼を構成するウ
エブと上部フランジと下部フランジとを予めＨ形状に仮
組し，上部フランジの上面をほぼ全長にわたって固定ビ
ームにより押圧すると共に，下部フランジをその長さ方
向において適宜の間隔を置いて配設した複数個の押上装
置により上記固定ビームの方向へ押し上げて，上記固定
ビームと上記押圧部材とにより仮組状態のＨ形鋼を拘束
し，この状態において下部フランジとウエブとの接触部
分を溶接し，その後Ｈ形鋼を上下方向に反転し，上部フ
ランジとウエブとの接触部分を溶接し，然る後冷却し，
拘束を解除することを特徴とするＨ形鋼の溶接方法にあ
る。

本発明法において最も重要なことは，上部フランジはほ
ぼ全面にわたって固定ビームにより押圧し，下部フラン
ジは押圧装置により複数個所において押し上げた拘束状
態（第１図参照）において、先ず下部フランジとウエブ
とを溶接し，ついでこれを反転させて，他方を溶接する
ことにある。

また，上記Ｈ形状の仮組は，その作業性から点溶接によ
りおこなうことが好ましい。固定ビームによる上部フラ
ンジの押し下げは，フランジの外側（上面）からそのほ
ぼ全長にわたって両者を面接触させることにより行う。
ここに，ほぼ全長とは，フランジの全長のうちのほぼ全
長さにわたる面接触をいう。勿論途中に数個所例えば10
cm程度の小さい間隙があることは問題でない。しかし，
適宜の個所に長い間隙を設けること，例えば，長さ1mの
固定ビームを30cmの間隙を置いて数個所に配置すること
などは適当ではない。

一方，下部フランジを押し上げるための押上装置は，例
えば20〜100cmの間隔毎に配設し，上部フランジの押圧
とは逆に全面でなく適宜の複数個所において行う。これ
は，最初に下部フランジを溶接する際に生じる熱歪をう
まく吸収する上で重要なことである。

しかして，仮組したＨ形鋼は上記のごとく上下方向に拘
束された状態において，その下部フランジをウエブに溶
接する。この溶接後は，拘束状態のまま上下方向を反転
させ，他方を溶接する。溶接終了後は，冷却した後上記
拘束を解除する。

この拘束解除は，この解除後のそりを最小限とするため
にも，溶接部分が約100℃程度に冷却した後に行うこと
が好ましい。

このようにして得られたＨ形鋼は，そりが殆どないか又
は極く少なく，後に矯正を行う場合にも容易である。

次に，上記溶接方法を行うための装置としては，互いに
一定の間隔を置いて対面して設けた一対の回転台と，両
回転台の間に設けられ両回転台をその軸方向に一体的に
連結する上枠及び下枠と，該上枠の下部に設けられＨ形
鋼の上部フランジのほぼ全長を押圧するための板状の固
定ビームと，下枠に適宜の間隔を置いて配設されＨ形鋼
の下部フランジを押し上げるための複数個の押上装置と
からなるＨ形鋼の拘束装置と， 該拘束装置を回転台の軸中心に反転させる反転機と， 該拘束装置の軸方向に沿って移動する溶接機を有する溶
接装置とからなることを特徴とするＨ形鋼の溶接装置が
ある。

上記押上装置としては，実施例にも示すごとく，油圧式
の昇降機がある。

また，溶接装置はウエブとフランジの接合部をその長手
方向に連続して溶接するため，拘束装置の軸方向に沿っ
て移動するよう設ける。また，この軸方向の移動をスム
ースに行わせ，かつ溶接トーチと溶接部の間隔を一定に
保持させるため，この軸方向に沿うレールを設けると共
に，該レール上に溶接機を配設することが好ましい。更
に，溶接装置は，回転台を反転させる際に，その反転の
邪魔となるため，溶接機を拘束装置から離れた方向，例
えば拘束装置の軸方向に直角な方向に移動するための移
動架台を有することが好ましい。

〔作用および効果〕

本発明方法においては，仮組状態において，上部フラン
ジは固定ビームによりほぼその全面を，下部フランジは
押上装置により適宜の複数個所を，それぞれ上下方向に
拘束されている。そして，まず全面押圧していない下部
フランジとウエブとが溶接されるので，この溶接時の熱
歪による坐屈変形は殆ど生じない。次いで固定ビームが
全面接触している上部フランジとウエブとを溶接するの
で，そりが少ないか又は殆どないＨ形鋼を製造すること
ができる。

また，上記のごとく，単に反転させるのみで他方の溶接
を行うことができるので，作業が容易である。

更に，従来のごとく溶接後にそりの矯正を行う必要がな
い，また矯正するとしてもその量は僅かなので,H形鋼の
製造が容易である。

また，本発明装置においても上記と同様の作用効果が得
られる他，回転する拘束装置によって仮組Ｈ形鋼を拘束
しているので，上記のごとく下部フランジを溶接後これ
を反転させることが容易である。また，溶接機は拘束装
置の軸方向に沿って移動するので，連続溶接も容易であ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例にかかるＨ形鋼の溶接方法及び装置につ
いて，第１ないし第５図を用いて説明する。

本装置の全体は，第１図に示すごとく，仮組したＨ形鋼
１を拘束する拘束装置２と，該拘束装置２を回転させる
反転機5,拘束装置２の軸方向に沿って移動する溶接機41
を有する溶接装置４とからなる。

拘束装置２は，第２図に示すごとく，互いに離れて対向
させた回転台21,21とこの間をその軸方向に一体的に連
結する上枠22と下枠23と，該上枠22の下部に設けた板上
の固定ビーム24と，下枠23に適宜の間隔を置いて配設し
たＨ形鋼押し上げ用の複数個の押上装置３とからなる。
しかして，上記固定ビーム24は，上枠22の下部に設けた
固定用部材221にボルトにより固定してある。また，上
記押上装置３は油圧シリンダ32とプランジャ31からなる
油圧式昇降装置である。該油圧シリンダ32には，油圧パ
イプ33を接続する。該油圧パイプ33は，第４図に示すご
とく回転台21に設けた油圧ターミナル34を介して油圧装
置35に接続する。回転台21の下方には，該回転台21を回
転可能に支承するためのローラ51を配設する（第５図参
照）。

溶接装置４は，第３図に示すごとく，溶接機41とこれを
載置する移動架台42とからなる。しかして，該移動架台
42は，第４図に示すごとく拘束装置２の軸方向に３個
（同図では２個示す）配置し，これらは上部レール43に
よって一体的に結合されており，拘束装置２に対して接
近又は離反できるようにガイドレール44上に載置されて
いる。溶接機41は，上部レール43上に拘束装置の軸方向
に移動可能に載置されている。なお，第３図の符号45は
移動架台42のストッパーである。

拘束装置２と溶接装置４との位置関係は,H形鋼１を溶接
するときには，第３図に示すごとく，拘束装置２の近傍
に溶接装置４を配置するが、回転台21を回転させる際に
は一点鎖線で示すごとく，溶接装置４を左右方向つまり
拘束装置２の軸方向と直角方向に移動架台42により移動
させる。しかして，上記装置により,H形鋼の溶接を行う
に当たっては，ウエブ10の上下に上部フランジ12,下部
フランジ11を点溶接してＨ形に仮組し，これを，第１な
いし第３図に示すごとく，拘束装置２における押上装置
３の上端に載置する。次いで，押上装置３の油圧シリン
ダ32内に加圧油を導入して，仮組Ｈ形鋼１の上部フラン
ジ12の上端面が全て拘束装置２の固定ビーム24の下端面
と接触するまで，プランジャ31を押し上げる。そして，
この状態において，プランジャ31の位置を固定し，仮組
Ｈ形鋼１を拘束状態とする。

次に，第３図に示すごとくまず，間隔を置いて，上記複
数の押上装置３によって押し上げられている下部フラン
ジ11と，ウエブ10との間を溶接する。即ち，溶接機41の
溶接トーチ411を，ウエブ10と下部フランジ11との接合
部に位置させて、この部分の溶接を行う。溶接は溶接機
41を上部レール43に沿って移動することにより連続的に
行う。

下部フランジ11の溶接が終わった後，溶接機を載置した
まま移動架台42をガイドレール44に沿って後退させる
（第３図の一点鎖線）。次に，前記反転機５を作動させ
て（第1,5図），拘束装置２を一体的に設けてある回転
台21の回転より上下位置を逆転する。そして，固定ビー
ム24によって全長が押圧されている上部フランジ12とウ
エブ10との位置を第３図と同様の状態とし，前記と同様
に溶接トーチ411により連続的に溶接する。

溶接終了後，油圧シリンダ32内の油圧を低下させ，拘束
状態を解除し，当初とは逆に固定ビーム24上にあるＨ形
鋼１を取り出す。これにより溶接を終了する。

具体例 上記装置と方法により、下記条件でＨ形鋼を溶接した。
即ち，ウエブの高さ，フランジの幅及びこれらの厚みが
50,50及び4mmで長さ6mの鋼板を用い，これを間隔2cmの
点溶接でＨ形状に仮組みした。次いで，仮組Ｈ形鋼を上
記拘束装置２の押上装置３上に載置し，油圧約25kg/cm²
の加圧力で拘束した。なお，ウエブとフランジの溶接
は，上，下とも30〜70cm/分の速度で行った。

上記のごとくして製造したＨ形鋼は，長さ6mであるにも
拘らず，そのそり深さ（長さ方向両端を結ぶ直線と，そ
りの底部との高さ）は20cmで，極めて少ないそりであっ
た。

なお，上記と同様の仮組Ｈ形鋼を，本発明によらず無拘
束の状態で溶接したところ，片面の溶接のみで深さ40cm
のそりを生じ，他面のフランジに坐屈が発生し，溶接は
不可能であった。

上記のごとく，本実施例によれば，そりの発生が極めて
少ないＨ形鋼を製造することができる。また，溶接のた
めの作業，上下反転の操作も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第５図は本発明装置の実施例を示し，第１図
はその全体を示す概念図，第２図は正面図，第３図は拘
束装置と溶接装置の状態を示す側面図，第４図は平面
図，第５図は回転台の側面図，第６図はＨ形鋼の斜視
図，第７図はそりを生じたＨ形鋼の溶接過程を示す斜視
図である。 １……Ｈ形鋼,10…ウエブ， 11……下部フランジ， 12……上部フランジ,2……拘束装置， 21……回転台,24……固定ビーム， ３……押上装置， ４……溶接装置,41……溶接機，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｈ形鋼を溶接するに当たり,H形鋼を構成す
   るウエブと上部フランジと下部フランジとを予めＨ形状
   に仮組し，上部フランジの上面をほぼ全長にわたって固
   定ビームにより押圧すると共に，下部フランジをその長
   さ方向において適宜の間隔を置いて配設した複数個の押
   上装置により上記固定ビームの方向へ押し上げて，上記
   固定ビームと上記押圧部材とにより仮組状態のＨ形鋼を
   拘束し，この状態において下部フランジとウエブとの接
   触部分を溶接し，その後Ｈ形鋼を上下方向に反転し，上
   部フランジとウエブとの接触部分を溶接し，然る後冷却
   し，拘束を解除することを特徴とするＨ形鋼の溶接方
   法。
2. 【請求項２】Ｈ形状の仮組は，点溶接方法により行うこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のＨ形鋼の
   溶接方法。
3. 【請求項３】互いに一定の間隔を置いて対面して設けた
   一対の回転台と，両回転台の間に設けられ両回転台をそ
   の軸方向に一体的に連結する上枠及び下枠と，該上枠の
   下部に設けられＨ形鋼の上部フランジのほぼ全長を押圧
   するための板状の固定ビームと，下枠に適宜の間隔を置
   いて配設されＨ形鋼の下部フランジを押し上げるための
   複数個の押上装置とからなるＨ形鋼の拘束装置と， 該拘束装置を回転台の軸中心に反転させる反転機と， 該拘束装置の軸方向に沿って移動する溶接機を有する溶
   接装置とからなることを特徴とするＨ形鋼の溶接装置。
4. 【請求項４】溶接装置は，拘束装置の軸方向に沿うレー
   ルを有し，該レール上に溶接機を配設してなることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載のＨ形鋼の溶接装
   置。
5. 【請求項５】溶接装置は，拘束装置から離れた位置に移
   動するための移動架台を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項又は４項に記載のＨ形鋼の溶接装置。