JPH03138099A - ビード除去装置 - 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〕 この発明は、高周波抵抗溶接法により製作される溶接Ｈ
形鋼等の形鋼製作時において、ウェブとフランジとの間
に発生するビードを除去する除去装置に関するものであ
る。

［従来技術〕 従来この種のビード除去装置としては、溶接直後におい
てビードが加熱している状態で酸素を吹きつけ、酸化反
応および酸素圧力にてビードを溶剤するものが知られて
いる。（実開昭５４−１００９２６号公報参照） なおこの従来のビード除去装置は、第７図に示す如く高
周波誘導溶接機３１の出側上方に架設されたレール３２
上を走行する台車３３と、この台車３３に高周波誘導溶
接機３１で溶接して成形されたＭ＠３４を挟囲すべく懸
吊された一対の腕杆３５と、この各腕杆３５にそれぞれ
形鋼３４のビード箇所に臨ませうるよう上下動および揺
動自在に装備された酸素吹付はノズル３６とからなって
いる。

〔この発明が解決しようとする課題〕

しかしこのような従来の除去装置では、酸素吹付けによ
るビード燃焼によってビードを溶剤させるため、酸素吹
付はノズル３６の取付けをビードが高温域である位置、
即ちＨ形鋼３４への溶接位置の近傍で行う必要がある。

またこの酸素吹付はノズル３６は、溶接Ｈ形鋼３４の製
作ラインにおけるライン流れの出側から入側に向かって
設置する必要がある等、酸素吹付はノズル３６の設置箇
所が鬼定されてしまう。

そしてこのように酸′素吹付はノズル３６の取付は位置
が溶接位置近傍に限定されていると、ビードの溶剤時に
発生する酸化スラグが、ウェブ支持ロール３７や溶接時
におけるウェブ３８とフランジ３９との当接部４０に飛
散して、ロール３７の巻込みや当接部４０のかみ込み等
を発生させてしまう。

またＨＹ３鋼３４への溶接位置近傍でと一ドを溶剤して
しまうので、溶接品質の管理指標であるビードの形状が
不明となってしまう。

さらにＨ形鋼３４への溶接時に発生するビード自体が必
ず波を持つ形状となって大きさが変化すると共に、ライ
ン速度によりビード熱量が変化するために、酸化反応に
バラツキが発生して溶剤が浅くなったり深くなったりす
るバラツキが発生してしまう。

この発明は前述した事情に鑑みて創案されたもので、そ
の目的は設置箇所が限定されずに形鋼の溶接作業に対し
て影響を及ぼすことがなく、またビード形状およびビー
ド熱量に影響されることなくビードの除去を確実に行え
るビード除去装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ この発明装置によれば形鋼の製作ラインに、溶接作業時
に発生したビードを溶融させるビード溶融部と、このビ
ード溶融部の後段に設置されたブラシで構成されるスラ
グ除去部とを備えた溶接Ｈ形鋼のビード除去装置を配置
する。

またこのビード除去装置に、前記ビード溶融部の前段に
設けられている溶接形鋼冷却用の前処理設備と、前記形
鋼の送り形状を安定させるガイド部と、前記ビード溶融
部の前段に設けられており、形鋼の表面に水膜を形成す
るミスト吹付部と、前記ビード溶融部でのビード溶融切
削時における粉塵が飛散するのを防止する集塵部と、前
記各発生ビードを近接位置で溶融させることのできる前
記ビード溶融部と、前記スラグ除去部の後段に設けられ
ている洗浄装置と、ビード溶融切削時に発生するスケー
ル・フラッシュを収集して排出する収集部とを備える。

そしてビードをビード溶融部で積極的に溶融させること
により、ビード形状およびビード熱量に影響されること
な（除去作業を行えるようにする。

またビード溶融部で積極的に溶融させることから冷間域
にてビードの除去を行えるようにすることで、形鋼への
溶接部位置よりも離れた位置でと一ド除去作業が行えて
、酸化スラグの飛散等の影響を受けずにビードの除去を
確実に行えるようする。

さらに各発生ビードを近接位置で溶融切削させることが
できることにより、溶融切削作業スタート時の未切削範
囲を小さ（して、歩留的に有利とする。そして近接位置
で溶融切削することから、そのための拘束範囲が狭くガ
イド装置が筒素化できると共に、集塵範囲を集約できる
ために、集塵容量も小さくできる。

また前処理設備およびミスト吹付部により、ビード溶融
部におけるＮＯｘ、スケールの付着が軽減され、その取
り除き処理が容易となるので、スラグ除去部および洗浄
装置の構造を簡略化することができるようにしたもので
ある。

〔実施例〕

以下この発明のビード除去装置を、溶接Ｈ形鋼の製作時
におけるビード除去用として設置した実施例によって説
明する。（第１図〜第５図参照）溶接Ｈ形鋼２の製造ラ
イン上に配置されているビード除去装置１は、溶接Ｈ形
ｍ２を形成する高周波抵抗溶接部３から一定距離を開け
て設けられており、形鋼形成用の溶接作業時に発生した
ビード４を溶融させるビード溶融部５と、このビード溶
融部５の後段に設置されたブラシ６で構成されるスラグ
除去部７とを備えてなる。

そしてこのビード除去装置１は、ビード溶融部５の前段
に設けられている溶接形鋼冷却用の前処理設備８と、形
鋼２の送り形状を安定させるガイド部９と、ビード溶融
部５の前段に設けられており、形鋼２の表面に水膜を形
成するミスト吹付部ＩＯと、ビード溶融部５でのビード
溶融切削時における粉塵が飛散するのを防止する集塵部
１１と、各発生ビード４を近接位置で溶融させることの
できるビード溶融部５と、スラグ除去部７の後段に設け
られている洗浄部１２と、ビード溶融切削時に発生する
スケールおよびフラッシュを収集して排出する収集部１
３とを有して構成されている。

前処理設備８は、溶接形成完了後の形鋼２が熱をもって
いる（３００〜４００°Ｃ）ため、この状態で溶融切削
すると溶融スラグの付着力が強くスラグ除去が困難とな
るので、水冷して形鋼２の温度を下げる（１００°Ｃ以
下）ことを行うものである。またこの際ビード部に多量
の水が残っていると、切削形状が悪化するので、エアー
ブローにて水切りを行う。

ミスト吹付部１０は、ビード溶融部５の前段に設置され
ており、前処理設（ｉｉｆ８での水切り完了後において
、形鋼２の表面に水膜（ミスト）を形成するものである
。この水膜（ミスト）は、後述するビード溶融部５のプ
ラズマトーチ５ａにての溶融切削時に発生するＮＯｘ　
、スケールの形鋼２への付着を軽減して、後処理が容易
に行えるようにするものである。ただし水量が多すぎる
とビード切削形状は悪化してしまう。

集塵部１１は、ビード溶融部５の前段に設置されており
、プラズマトーチ５ａによって発生するＮＯｘを集塵し
て排出する集塵フードで構成されているものである。な
おこの集塵フード内には、プラズマトーチ５ａによるフ
ラッシュが４〜５ｍまで飛散するため、フラッシュ飛散
を防止する仕切り板１１ａ（チェーン、鋼板等でも可）
が設けられている。

ビード溶融部５は、Ｈ形鋼２における両フランジ２ａと
ウェブ２ｂとの付は根部に発生する上下のビード４を溶
融する両プラズマトーチ５ａ、　５ａと、このプラズマ
トーチ５ａ、　５ａによると一ド溶融作業を行うための
付随機構部（図示せず）とからなっている。この付随機
構部としては、ビード４を確実に）容融できるようにウ
エフ゛２ｂおよびフランジ２ａとの距離を一定に保つ溶
融部用追従ローラーと、母材側給電用ローラと、トーチ
側にマイナスが、母材側給電用ローラ側にプラスがそれ
ぞれ接続されている電源部とからなるものが考えられる
。

ここでのビード溶融部５としては、アーク溶接機、レー
ザー、ガス切断機、プラズマ切断機を用いることができ
、プラズマ切断機としては、ガスプラズマ（エアー、酸
素、アルゴン）、水プラズマがある。そしてこれらのど
れを使用しても溶融可能であり、ビード除去表面の酸化
、悪化等に問題なければランニングコストの安いエアー
プラズマが良く、最も効率的に行えるのはガスプラズマ
であるが、この実施例の溶接Ｈ形鋼の場合にはエアープ
ラズマを使用することとする。なおプラズマのようにガ
スを使用しないプラズマ以外のものを使用する場合は、
溶融物を飛ばすことができないため、と−ド溶融部近傍
に吹き飛ばし用ガスの噴射口が必要となる。

また両プラズマトー千５ａ、　５ａは、上下のビード溶
融切削位置がほぼ同位置となるように配置されている。

これは、上下トーチ５ａ、　５ａの溶融切削位置をそれ
ぞれ遠ざけて設置すると、洛トーチのフラッシュ飛散範
囲がそれぞれ広いために、ガイド部９．集塵部１１はそ
れ以上に遠ざける必要があることから、それぞれ複数台
必要となってしまうからである。従って両トーチ５ａ、
　５ａ間の距離りは、極力小さいほうが望ましい。さら
に両プラズマトーチ５ａ、　５ａは、下側のビードを溶
融切削するものが形ｌ１Ｉ２の入側で、上側のビードを
溶融切削するものが形鋼２の出側に、それぞれの配置さ
れている。なおプラズマトーチ５ａの設定条件によって
、切削形状が大きく変化するために、設定用としてはロ
ボットのように再理性のある設備を用いる。

ガイド部９は、ウェブガイドローラ９ａと、押さえロー
ル９ｂとを備えてなっている。そしてウェブガイドロー
ラ９ａは、ビード切削センターであるつニブセンターを
ガイドするためのものであり、安定を図るためにフラン
ジ２ａの近傍をガイドしている。また押さえロール９ｂ
は、形ｆｉ１２の上下方向への変動を押さえるためにフ
ランジ２ａに当接しているものである。そしてこのガイ
ド部９における押さえロール９ｂの下ロールは、パスラ
インにもなるため摩擦の少ない超硬質合金等を使用し、
上ロールはシリンダー機構（図示せず）にて押さえて板
厚変動によるバラツキを逃がせるようにしである。

なおこのガイド部９は、前述したようにビード溶融部５
における両プラズマトー千５ａ、　５ａが、それぞれの
ビード溶融切削位置をほぼ同位置として配置されている
ことから、ビード溶融部５の前後段に１セツトずつの配
置で可能であり、簡素化されている。またウェブガイド
、押さえロール一体タイプの設備でも可能である。

スラグ除去部７は、形鋼２における上下のビード溶融切
削部に押圧する回転自在な上下両ブラシ６．６で構成さ
れており、プラズマトーチ５ａによる溶融作業で発生し
た溶融スケールを除去するものである。なおここでのブ
ラシ６は、線径が太目で硬い材質のものを使用している
。これは、溶融スケールが酸化鉄を主体としたスラグ状
の非常にもろい性質であるために、この溶融スケールを
除去するには叩き割る作用の大きい方が有利であるから
である。

洗浄部１２は、洗浄ブラシ１２ａと、高圧水噴射ノズル
１２ｂと、エアープロー１２ｃとを備えてなっている。

そして洗浄ブラシ１２ａで形鋼２の両フランジ２ａおよ
びウェブ２ｂ面を擦り、その後高圧水噴射ノズル１２ｂ
からの高圧水で吹き飛ばして付着ＮＯｘを流し落とし、
最後にエアーブロー１２ｃにて水切りを行うように構成
されている。なおこの洗浄部１２は、前述したミスト吹
付部１０で形鋼２の表面に水膜（ミスト）を形成したこ
とにより、ＮＯｘ　、スケールの付着が軽減しているの
で、このような簡単な構造とすることができる。

収集部１３は、ビード除去装置１の搬送テーブル１４の
下面に、搬送テーブル１４の全長にわたり設置されてい
るスクリューコンベア１３ａと、スラグ除去部７の後段
に設置されているベルトコンベアー１３ｂとを備えてな
っている。そして搬送テーブル１４内に飛散するスケー
ル・フラッシュに関してはテーブル下面のスクリューコ
ンベア１３ａで収集し、またこのスクリューコンベア１
３ａで収集されたスケール・フラッシュに関してはベル
トコンベアー１３ｂで排出して、−括処理している。

このような構成からなるビード除去装置１を使用しての
ビード除去作業は、まず高周波抵抗溶接部３においての
Ｈ形鋼への溶接完了後、前処理設備８で冷間状態となっ
た形鋼２のビード４をビード溶融部５にて溶融させる。

なおこの時のビード溶融部５のトーチ５ａのノズル径は
、プラズマの切断能力およびダブルアーク臨界電流に関
係があるが、ビード４の大きさにより限定される。そし
てノズル径が１〜３φの時のプラズマ電気容量は、２５
０Ａ力＜　ＭＡＸとなる。またプラズマトーチ５ａの角
度は、アーク安定性と溶融体の除去との間に関係がある
。そのため速度に対し角度θ（第６図参照）の設定が必
要となるので、速度に対して可変式とする。なお断面方
向のトーチ角は、と−ド除去の最適方向であれば良く、
この実施例のＨ形鋼のように直角コーナーでのビード除
去の場合は４５°とする。さらにビード４の外形が凹凸
形状の場合には、トーチ５ａとの距離が変動することか
らアーク不安定が発生するため、高周波抵抗溶接部３直
後のビード４をローラーで押さえること（ビード成形）
により、アーク安定性を向上させることができる。

またプラズマには移行形と非移行形とがあるが、効率的
には移行形が有利のため移行形で考える。

この場合、母材側への給電が必要であり、本装置では搬
送ローラを流用して給電装置（母材側給電用ローラ）と
している。この給電は、別にタッチローラーを設けて行
ってもよい。またこの母材側給電用ローラは、常に成品
へ接触している必要があると共に、その材質は極力電導
率の高いものが良い。そして本件の場合、上部からの押
さえローラーを付けて接触不良の防止を図る等も良好な
手段となる。

さらに前述したように断面方向のプラズマ）−チは、４
５″でビードを最も除去できる位置にセットされていな
ければならない。またトーチ５ａの先端とビード４との
距離も約５〜６ｍｍ程度にセットされている必要があり
、形鋼２とプラズマトーチ５ａとは一定の間隔をもって
セットされている必要がある。このため形鋼ウェブ通路
を完全に固定するという手段もあるが、形鋼の曲りおよ
びウェブ平坦度が悪いといった場合、形鋼にキズを付け
たり、トーチ５ａとの距離がズしたすする。従ってＨ形
鋼のウェブとフランジ共に、シリンダ（油圧。

エアー共に可）にて追従ローラーを形鋼２に当て、形鋼
２の動きに対してトーチ５ａが追従できるようにした追
従ローラ一方式にすると良い。

次に以上のようにガイド部９およびビード溶融部５から
、安定したビード４の溶融切削除去を行った後、スラグ
除去部７におけるブラシ６によりビード４の周辺に付着
したスラグを除去する。このブラシ６は、製作ラインの
流れ方向に向かって回転させることとする。またブラシ
材としては、金属、ナイロン等どのようなものでも使用
できる。

なおここでのスラグ除去作業時には、ブラシ内にエアー
を入れてブラシの目すまりを防ぎ、さらにブラシをフー
ドで囲み周辺へのスラグの飛散を防止させると共に、ブ
ラシの後方に設けたエアーブローノズルによって、ブラ
シ面にあるスラグを吹き飛ばすようにすると、スラグ除
去作業の効率が向上する。なおスラグは、必ず発生する
ものであるが、トーチ角度により、非常にハクリし易い
状態を作ることが可能である。

次に洗浄部１２で形鋼２の両フランジ２ａおよびウェブ
２ｂ面を擦ると共に、高圧水噴射ノズル１２ｂがらの高
圧水で吹き飛ばして付着ＮＯｘを流し落とす。

このようにして、溶接Ｈ形鋼の溶接待発生ビードの除去
作業が完了する。

なおこの発明の除去装置は、前述した実施例の溶接Ｈ形
鋼の他に、電縫管、Ｔ形鋼等のビード除去にも適用でき
る。

〔発明の効果］ この発明の、溶接作業時に発生したビードを溶融させる
ビード溶融部と、このビード溶融部の後段に設置された
ブラシで構成されるスラグ除去部とを備えてなるビード
除去装置は、前記ビード溶融部の前段に設けられている
溶接形鋼冷却用の前処理設備と、前記形鋼の送り形状を
安定させるガイド部と、前記ビード溶融部の前段に設け
られており、形鋼の表面に水膜を形成するミスト吹付部
と、前記ビード溶融部でのビード溶融切削時における粉
塵が飛散するのを防止する集塵部と、前記各発生ビード
を近接位置で溶融させることのできるビード溶融部と、
前記スラグ除去部の後段に設けられている洗浄装置と、
ビード溶融切削時に発生するスケール・フラッシュを収
集して排出する収集部とを有してなることを特徴として
いる。

そしてこの構成によればビードをビード溶融部で積極的
に溶融させることにより、従来の酸素吹付けによるビー
ド燃焼（酸化反応および酸素圧力）によってビードを溶
剤させるもののように、ビード形状およびビード熱量に
影響されることなく、ビードの除去作業を容易でバラツ
キがなく確実に行うことができる。

またビード溶融部で積極的に溶融させることで、ビード
の除去を冷間域にて行えるようにしたことにより、除去
作業位置に限定されることなく、Ｈ形鋼への溶接部位置
よりも離れた位置でビード除去作業が行える。そのため
ビード除去作業で発生して飛散する酸化スラグがＨ形鋼
への溶接部に影響を及ぼすようなことがなく、ビードの
除去を確実に行える。

さらに従来の除去装置のようにＨ形鋼への溶接部位置近
傍でビードを除去（溶剤）せずに、Ｈ形鋼への溶接部位
置より離れた位置で行うので、溶接品質の管理指標であ
るビードの形状を十分に確認することができる。

またプラズマトーチの配置をほぼ同一箇所に配置するこ
とにより、ビード溶融切削による拘束範囲が狭くガイド
部を簡素化できると共に、集塵範囲も集約できるため集
塵容積を小さくすることができる。しかも溶融切削作業
のスタート時における未切削範囲が少なくなり、歩留的
にも有利となる。

また前処理設備およびミスト吹付部とにより、プラズマ
トーチによるビード溶融切削後のＮＯｘ。

スケールの付着が軽減されて、後処理が容易となる。こ
のことは、スラグ除去部および洗浄装置を簡略化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のビード除去装置が設けられた溶接Ｈ
形鋼の製作ラインを示す概略図、第２図は第１図のＡ部
拡大詳細図、第３図は第２図のＣ−Ｃ線矢視図、第４図
は第１図のＢ部拡大詳細図、第５図は第２図のＤ−Ｄ線
矢視図、第６図はトーチ角度を示す概略図、第７図は従
来のビード除去装置を示す正面図である。 １・・・ビード除去装置、２・・・形鋼、２ａ・・・両
フランジ、２ｂ・・・ウェブ、３・・・高周波抵抗溶接
部、４・・・ビード、５・・・ビード溶融部、プラズマ
トーチ５ａ。 ６・・・ブラシ、７・・・スラグ除去部、８・・・前処
理設備、９・・・ガイド部、９ａ・・・ウェブガイドロ
ーラ、９ｂ・・・押さえロール、１０・・・ミスト吹付
部、１１・・・集塵部、１１ａ・・・仕切り板、１２・
・・洗浄部、１２ａ・・・洗浄ブラシ、１２ｂ・・・高
圧水噴射ノズル、１２ｃ・・・エアープロー１３・・・
収集部、１３ａ・・・スクリューコンベア、１３ｂ・・
・ベルトコンベアー、１４・・・搬送テーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 形鋼の製作ラインに配置され、形鋼形成用の溶接作業時
   に発生したビードを溶融させるビード溶融部と、このビ
   ード溶融部の後段に設置されたブラシで構成されるスラ
   グ除去部とを備えてなるビード除去装置であり、 前記ビード溶融部の前段に設けられている溶接形鋼冷却
   用の前処理設備と、前記形鋼の送り形状を安定させるガ
   イド部と、前記ビード溶融部の前段に設けられており、
   形鋼の表面に水膜を形成するミスト吹付部と、前記ビー
   ド溶融部でのビード溶融切削時における粉塵が飛散する
   のを防止する集塵部と、前記各発生ビードを近接位置で
   溶融させることのできる前記ビード溶融部と、前記スラ
   グ除去部の後段に設けられている洗浄装置と、ビード溶
   融切削時に発生するスケール・フラッシュを収集して排
   出する収集部とを有することを特徴とするビード除去装
   置。