JPS6011594B2 - 角形鋼管製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、建築用鉄骨等に用いられる角形鋼管の製造
装置に関する。

鉄骨造り又は鉄骨鉄筋コンクリート造り構造物の鉄骨と
して角形鋼管を使用した場合、構造体の軽量化、建物の
有効床面積の増加、施工費用の減少等に優れた効果が得
られるところから、大径の角形鋼管を使用した構造物が
漸次増加している。

従来この種の角形鋼管はコの字形に曲げ加工した鋼板を
２つ突き合せて溶後することにより製造していたが、こ
の方法は溶接長が長くなり製造コストが嵩む点から、最
近では１枚の鋼板をプレス加工して、第１図に示す如く
、シーム部が若干口を開いた、所要の角形鋼管２０１こ
近似断面形状のワーク１に成形し、次いで成形ロールに
より、所要の正方形断面にし、シーム部２１を仮付けし
た後、シームを溶接することによって角形鋼管とする単
品製造方法、及び露縫鋼管の製造と同機コイルに巻いた
鋼板を片端から円形断面に成形して行き、シ−ムを溶接
して円管に加工した後、成形ロールにより所要の正方形
断面に成形する蓮続製造方法によって製造されるように
なった。前者の単品製造におけるシームの溶接には一般
にサブマージ溶接が使用されており、後者の連続製造の
場合は高周波溶接が使用されている。

サブマージ溶接は周知の如く、普通の手溶接に比較すれ
ば溶接速度は速いが、高周波溶接に比較すれば、格段に
遅い。その速度を数字で比較すれば、サブマージ溶接が
毎分１〜２ｍであるのに対して高周波熔接は毎分２０〜
３０仇にも達する。しかしながら、高周波溶接を単品角
形鋼管の製造に導入する場合は、以下に述べるような問
題点がある。第１図に示した断面形状のワーク１を高周
波溶接によりシーム部の熔接を行う場合、従来は第２図
に示す如く、溶接開始点２の上流側に数組（図では２組
）の成形ロール３，４を適宜の間隔に設けて、これらの
成形ロールの間をワーク１を走行させることによって、
ワーク１のシーム部閉口の間隙を漸次狭めて行き、成形
ロールの最終段としてスクイズロール５により正規の寸
法に成形する。ワーク１のシーム形成緑にはあらかじめ
数肋のアップセット量ｕが付けられており、スクイズロ
ール５で正規の寸法に押え込まれた際、上記アップセッ
ト量ｕが潰れて端面の不良部が母材の両面にはみ出し、
シームの両側の母材は完全に密着圧嬢する。母材の両面
にはみ出した部分は少くとも外面側は図示しないピード
カツターにより削り取られる。高周波溶接の溶接開始点
２は前記スクイズローラの位置より極く僅か上流側で、
両側のアップセット量ｕが互いに食い込み始めた以後の
点に設定されている。

溶接開始点２の上流側の禾接触の両側のシーム形成緑に
接触して、それぞれ１個のコンタクトチップ６が設けら
れており、両側のコンタクトチップ間にワークを介して
高周波電流を通電することによって電流はワークのシー
ム形成縁に沿って溶接開始点２を経て流れ、これにより
電流の流れた部分が加熱される。

ワーク１は図中に矢印７で示す方向に一定速度で走行し
ているので、ワークの熔接部がコンタクトチップ６に接
触する位置から溶接開始点２に至る間に溶後部は一定の
適温に加熱されており、前述の如く両側のアップセット
量が互いに食い込み密着圧髪した両側の母材は完全な高
周波溶接が行なわれる。ワーク１の前端の熔接開始前に
、スクイズロール５で正規の寸法に押え込まれたシーム
両側の母材が所定の進入角ａを保持するために、溶接開
始に先立ってワーク１の前端を第２図に示す如く、スク
イズロール５の下流側に相当の突出量ａだけ突出させて
セットした後、成形ロール３，４及びスクイズロール５
を所定の位置迄締め込むことが必要である。

この状態からワーク１の走行を開始し、同時にコンタク
トチップに電流を流しても、走行開始時にスクイズロー
ル５とコンタクトチップ６との間のｂの部分のシーム形
成緑は溶接開始点２に到達する迄の時間が所定の加熱時
間より短かくなるため加熱不十分となり溶接不良部とな
る。

上記の如く、従来の装置ではワーク１の前端部に少くと
も前記の突出量ａとスクイズロールからコンタクトチッ
プ迄の距離ｂとの和の溶接不良部が発生することが避け
られない。

溶接開始点２における両側の母材のシーム形成縁の進入
角を最適の一定の角度８‘こ保持するために、従来第３
図及び第４図に示す如く、溶接点２より上流側に適当な
距離ｃだけ離れた位置に周辺部両面にテーパーを有する
シームガィドロール８を設け、丁度自転車のタイヤが軟
い地面に下端部がめり込むようにテーパー部をワーク１
のシームの開□部に一定量割り込ませることによって、
その部分のシーム開□幅を規制するようにしている。

しかし、ワーク１の後端が上記シームガィドロール８か
ら外れると正規の進入角が保持できなくなるので、シー
ムの後様部のｃの長さの範囲は完全な溶暖が期待できな
くなる。シームガイドロール８を出来るだけ溶接開始点
２に接近して設けたならば、ワーク後端の溶接不良部ｃ
の長さを減らすことができるが、シームガイドロール８
がコンタクトチップ６に接近すると電流の一部がシーム
ガィドロール８を介して流れるので、溶接部の母材の加
熱作用が阻害される。シームガイドロール８は強度、脆
性等の関係から金属材料以外の絶縁材料を使用すること
はあまり行なわれていない。以上の如く、従来の高周波
溶接による角形鋼管製造装置では、溶後開始に先立って
ワークの先端部をスクイズロールより相当突出させてセ
ットした後各ロールを所定の位置迄締め込んで、ワーク
を走行させる必要があるとともに、ワークの前後両端部
にかなりの長さの溶接不良部が発生することが避けられ
なかった。

上記の時間的ロス及び材料上のロスは、コイルから連続
して角形鋼管を製造する場合は全体に対する比率が僅少
となり問題にならないが、単品を製造する場合は、ロス
の割合が大きくなり、極めて不経済であり、これが単品
の角形鋼管の製造に高周波溶接が使われない原因となっ
ていた。

しかし、連続製造には最大な製造ラインが必要であり、
非常に大きな工場面積及び敷地を要し、初期投資額が極
めて大きくなるという難点がある。この発明は、従来の
角形鋼管製造装置の上述の問題点にかんがみ、角形鋼管
を高周波溶接で製造する場合の溶接不良部を極力短かく
するとともに、ワークの停止時間を減少させることによ
って、材料のロスが少なく、高速度加工の可能な、単品
の製造にも経済性の得られる角形鋼管製造装置を提供す
ることを目的とする。

以下、この発明をその実施例を示す図面にもとずし、て
詳細に説明する。

この実施例の装置は、第５図に示す如く、ワーク１の搬
送方向７の順に成形ロール３，４及びスクイズロール５
が設けられ、スクイズ。

ール５で正規の製品寸法に絞られる点より極く僅かに上
流に溶接開始点２が設けられ、スクイズローラ５より上
流に距離ｂだけ離れた両側のシーム形成縁に接触する位
置にそれぞれコンタクトチップ６が設けられている点は
、第２図により説明した従釆の装置と同様である。しか
し、上記のロール３，４，５はワーク１を走行させなが
ら開閉出来るようになっている。又、スクイズロール５
の僅か上流側に「同じくワークの走行中に開閉可能な補
助スクイズロール９が設けられている。又、従来の装置
に設けられていた周辺テーパ−部をワーク１のシーム閉
口部に割り込ませて溶接開始点２における母村の進入角
を保持する形式のシームガィドロール８の代りに、第６
図に示す如く、ワーク１のシームのある面に直交する両
側の側板の内面を、スクイズロールの接触点の僅か上流
の位置で水平方向に押圧するロール１０を左右両側に有
するシームロールユニット１１が設けられている。

さらに、この装置によりシーム溶接加工の行なわれるワ
ーク１のシーム形成緑の後端に接続して、サブマージ溶
接において溶接線の両端部に取付けられる溶接タブに類
似の形状を有するコンタクトチップ受け１２が溶接によ
り取付けられている。

以下にこの装置を使用して角形鋼管のシーム部の溶接を
行う場合の作用を説明する。

第１図に示す如く、シーム部が開いた断面形状に成形さ
れたワーク１を走行させながら、その先端を順次成形ロ
ール３．４、補助スクイズロール９、及びスクイズロー
ル５に挿入してゆく。

各ロールはワーク先端の挿入時には開いた状態にあり、
ワ−クの先端は円滑に挿入されるが、先端が通過すれば
ワークを走行させたま）各ロールを順次所定の位置迄締
め込んでゆく。ロール３を締め込んだ場合、ワーク１の
シーム形成縁の隙間は先細りになるので、場合によって
はロール４を締め込む必要がない場合もある。スクイズ
ロール５はこれでアップセット量ｕを押しつぶして正規
の製品寸法に絞る役割をしているので、必らず正規の位
置迄締め込むことが必要である。このようにしてワーク
１は走行させたま）で、溶接点でシーム形成縁が圧接さ
れた状態となり、走行させたま）で溶接過程に入ること
ができる。ところで、高周波熔接はスクイズロール５の
位置より騒く僅かに上流側の位置で開始しなければなら
ないが補助スクイズロール９を用いない従来の装置では
、ワーク１の先端がスクイズロール５によって押え込ま
れて左右のシーム形成縁が接触する前には電流を流すこ
とが出来ず少くともスクイズロール５とコンタクトチッ
プ６との距離ｂ以上の長さの加熱不足による溶接不良部
が発生する。

しかし、本実施例の装置においては、スクイズロール５
の僅かに上流側に補助スクイズロール９が設けられてい
るので、ワーク１の先端部進入時に、これでワーク１を
所定の位置に押え込むことによって、ワークーの先端の
左右シーム形成縁がほゞ溶接開始点２の位置において接
触することになり、この時点でコンタクトチップ６より
電流を流すことができる。従って加熱不足による溶接不
良部長さはコンタクトチップ６と溶接開始点２との距離
ｂ′１こまで減ずることができる。距離ｂ′‘まアップ
セット量ｕ、進入角８の設定により変化するが、スクイ
ズロール５とコンタクトチップ６との距離ｂの５０％程
度にすることは充分に可能である。従ってワーク１の先
端部の溶接不良部は長さｂ′だけとなり従来に比較して
格段に短かくなる。更にワーク１の先端に溶接タブ状の
導電板１３を設けることにより、溶接不良部をｂより短
縮することが可能となる。次に溶接位置がワーク１の後
端付近に来た場合、本実施例の装置ではシームガィドロ
ール１０がスクイズロール５の押圧点に極めて接近した
位置でワーク１の側板を内面から押圧しているので、ワ
ーク１の最終端のシーム溶接が完了する迄シームガィド
ロール１０はワーク１から離脱することなく、正規の進
入角を保持して完全な港綾を施行することができる。

なお、シームガイドロール１０はスクイズロール５の圧
接点と極めて接近して設けられているが、その押圧位置
が従来の装置のシームガィドロールの如くシーム形成縁
ではなく、ワーク側板の内面であるためｔコンタクトチ
ップ６からシームガィドロール１０の押圧点までの沿面
距離は相当長くなり、電流の一部がシームガィドロール
１０を介して流れることにより溶接部の加熱不足は起ら
ない。

溶接開始点がワーク１の後端に接近すると、コンタクト
チップ６はワ−ク１の後端縁からはみ出した位置に来る
が、ワーク１のシーム形成縁の後端に接続して溶接タプ
状のコンタクトチップ受け１２が溶接で取付けられてい
るので、コンタクトチップ６はこの上を摺動し、電流は
コンタクトチップ６からコンタクトチップ受け１２を介
してシーム溶接部に流れ、ワーク１の後端迄正常に加熱
されて完全な溶接が行なわれる。

したがって、ワーク後端部における溶接不良部をほとん
ど皆無とすることができる。以上の如く、本発明によれ
ば、簡単な構成でワーク前後端部の溶接不良部を従来に
比して格段に減少させることが出釆るとともに、ワーク
を走行させたま）セットし連続溶接することが可能とな
るので、加工時間、材料両面でのロスが減少し、単品の
角形鋼管を高周波溶接で経済的に製造することが可能と
なり、設備投資額の減少、生産能率の向上等に顕著な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシーム部の溶接施工前のワークの断面形状を示
す図、第２図はワーク前端をセットした状態の従来の装
置を示す平面図、第３図は上記従来の装置のシームガィ
ドロール及びワーク後端部を示す平面図、第４図は前記
シームガィドロールの側面図、第５図はワーク前端挿入
状態の本発明の実施例を示す平面図、第６図は本発明の
装置のシームガィドロール及びワーク後端部を示す平面
図である。 １…・・・ワーク、２・…・・溶接開始点、３，４・・
・・・・成形ロール、５・…・・成形ロール（スクイズ
ロール）、６・・・・・・コンタクトチップ、９・・・
・・・補助スクイズロール、１０……シームガイドロー
ル、１２・・・・・・コンタクトチップ受け、１３・・
・・・・導電板。 第１図第２図 第３図 第ム図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一枚の鋼板をシーム部が口を開いた概ね所要の角形
   鋼管に近似の断面形状に成形した後、成形ロールによっ
   て所定の形状に成形し、シームを形成する両側の母材の
   縁の溶接点への進入角をシームガイドロールにより一定
   に保持しつゝシームを溶接して角形鋼管を製造する角形
   鋼管製造装置において、前記成形ロールのうちワークを
   製品の正規の寸法に絞るスクイズロールの僅か上流に補
   助スクイズロールを設けるとともに、前記シームガイド
   ロールをワークのシームを設けた面と直交する両側板内
   面を押圧するロールとして形成し、前記スクイズロール
   、補助スクイズロールを含む成形ロールの少くとも一部
   をワーク挿入時、ワークを走行させながら開閉して所定
   の位置にセツトし、ワークのシームを高周波溶接するよ
   うにしたことを特徴とする角形鋼管製造装置。