JPH06210455A - パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パネルを組立てる際の溶接の熱でパネルに生
じる変形を小さくし、パネルの矯正工程を不要にする。 【構成】 プラズマア−ク溶接を採用し、天板（１０）
と中板のフランジ部（１２ａ）とが互いに面で重なるよ
うに鋼板を配置し、鋼板の厚み方向に立てた溶接ト−チ
（１３）で、キ−ホ−ル溶接を実施する。中板は両端の
フランジ部（１２ａ，１２ｂ）を互いに逆方向に向けた
形状にする。フランジ部を支えるバッキングブロックに
溝（１６ａ）を設け、ガス流路を形成する。ワ−クの熱
影響部が小さいので、変形が生じにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば建築，橋梁等の
床壁面構造材および２重管の柱のパネル等の製造方向に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のパネルは一般に、図２に示すよ
うなサンドイッチ構造になっており、互いに平行に配置
された面積の大きな底板及び天板とそれらに挟まれた縦
向きの多数の中板で構成されている。底板と中板ならび
に天板と中板は、溶接によって一体化される。

【０００３】この種のパネルを組立てる場合、従来は、
底板と中板とを突き当てた角部分、ならびに天板と中板
とを突き当てた角部分を、それぞれア−ク溶接機を用い
て図２に示すようにすみ肉溶接していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記方法で組立てられ
たパネルには、溶接時の熱の影響によって、パネルの厚
み方向に歪、即ち凹凸が発生し易い。特に最近のパネル
においては、材料の板厚が６ｍｍ程度と非常に薄くなっ
ているので、凹凸が顕著に現われる傾向がある。しかし
ながら、パネルは床等の構造材として使用されるので、
大きな凹凸があると使用できない。そこで従来は、溶接
を実施した後、パネル上の変形を生じた部分を酸素ガス
炎などの熱源を用いて局部加熱し、歪を小さくするよう
に矯正加工している。しかしこのような矯正加工は、手
作業で行なわざるを得ず、熟練を要し時間もかかるの
で、非常に大変である。

【０００５】従って、本発明は、変形量の少ないパネル
の製造を容易にすることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、少なくとも１枚の平板（１０，１１）
と該平板上に実質上垂直に起立して配置される複数の中
板とで構成される防撓パネルの製造方法において：フラ
ンジ部（１２ａ，１２ｂ）が形成された中板（１２）を
用い、該中板をそれのフランジ部が前記平板と互いに厚
み方向の面で接する状態に配置し、平板と前記フランジ
とが互いに重なった部分の面に対向して、その面に実質
上垂直な向きに移行式プラズマ溶接機のト−チ（１３）
を配置し、該ト−チ及びワ−ク（１０，１１，１２）の
少なくとも一方を移動しながら前記ト−チを用いて所定
のビ−ド長に渡ってキ−ホ−ル溶接を実施し、ビ−ドの
終点位置では、プラズマガス流速を徐々に下げるクレ−
タ処理を実施する。

【０００７】また第２番の発明では、溶接を実施する前
に、ワ−クの表側と裏側にそれぞれ金属板（１４，１
５，１６）を配置するとともに、ト−チから見て裏側の
金属板（１６）には、溶接線に沿って溝（１６ａ）を有
する当金を用いて溶接する。

【０００８】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示すもので
あるが、本発明をこれらに限定する意図はない。

【０００９】

【作用】すみ肉溶接に用いるＴＩＧなどのア−ク溶接ト
−チの場合、ア−クの広がり角度は４５度程度であり、
ア−ク温度は最高で９０００度Ｃ程度である。従って、
溶接による熱は、溶接部分だけでなく、ワ−クのかなり
広い範囲に影響を及ぼす。従って広い範囲で歪が生じ、
ワ−クに凹凸が生じる。これに対して、移行式のプラズ
マト−チの場合、プラズマア−クの広がり角度は６度程
度に絞られ、温度は最高で２７０００度Ｃにも達する。
従って移行式のプラズマ溶接機で溶接を実施すれば、ワ
−クの熱影響部の広がりを最小限にとどめることがで
き、歪の発生を抑制することが可能である。

【００１０】ところが、パネルの材料は厚みが６ｍｍ以
下の薄鋼板であるため、平板と中板とをＴ字状に突き当
てた部分を平板の表側に垂直に立てたプラズマト−チで
図３に示すように溶接しようとすると、プラズマト−チ
を溶接線に倣うように例えば２ｍｍ以内程度の誤差で正
確に位置決めしなければならないが、プラズマト−チ側
からは溶接線が見えないので精密な倣い制御はできな
い。また、プラズマ溶接では、溶接中に孔（キ−ホ−
ル）がワ−クを貫通しないと、プラズマガス及びシ−ル
ドガスがワ−ク中に溜まるので、正常な溶接ができな
い。

【００１１】しかし本発明では、フランジ部が形成され
た中板を用い、該中板をそれのフランジ部が平板と互い
に厚み方向の面で接する状態に配置し、平板と前記フラ
ンジとが互いに重なった部分の面に対向して、その面に
実質上垂直な向きに移行式プラズマ溶接機のト−チを配
置するので、目的とする溶接線の位置に対してト−チの
位置が多少ずれたとしても、実際の溶接位置はフランジ
部の幅の範囲内に収まることになる。またワ−クの厚み
は小さいので、プラズマア−クによってワ−クを厚み方
向に貫通する孔が確実に形成され、正常にワ−クが溶接
される。またこのキ−ホ−ル溶接においては、ビ−ドの
終点位置で、プラズマガス流速を徐々に下げ、キ−ホ−
ル溶接からなめ付け溶接に移行するので、ビ−ドに生じ
るクレ−タの溶け込み深さは浅くなり、ビ−ド表面の凹
みが小さくなる。この場合、プラズマガスに比例して溶
接電流を徐々に下げる事を追加することにより、クレ−
タの溶融池は小さくなり、ビ−ド表面の凹みが更に小さ
くなる。

【００１２】両方の端部に互いに平行でかつ互いに逆方
向に延びるフランジ部が形成された中板を用いることに
より、２枚の平行に配置された平板の間に中板を配置し
て、サンドイッチ状の防撓パネルを構成しうる。

【００１３】更に第２番の発明では、溶接を実施する前
に、ワ−クの表側と裏側にそれぞれ金属板（１４，１
５，１６）を配置するので、これらの加圧によって溶接
の際に平板と中板のフランジ部の互いに対向する面を密
着させうる。また、前記金属板は、溶接によって発生し
た熱を放熱するのにも役立つ。しかも、ト−チから見て
裏側の金属板（１６）に溶接線に沿って形成された溝
（１６ａ）が存在するので、キ−ホ−ルを貫通して裏側
に出たガスは、前記溝を通って外部に排出される。これ
によって、ナゲット中に生じる欠陥を減らすことができ
る。即ち、溶接部に生じる亜鉛ヒュ−ム等は、ガスの流
通に伴なってワ−ク裏側に抜け、ナゲット中に残留しな
い。

【００１４】

【実施例】一実施例のパネルの一部分の構造を図１に示
す。図１を参照すると、このパネルは、天板１０，底板
１１及び中板１２によってサンドイッチ状に構成されて
いる。この例では、天板１０及び底板１１の寸法は、３
０００×１４００［ｍｍ］になっている。天板１０及び
底板１１の厚みは２．５〜４．５［ｍｍ］の範囲内で選
択され、中板１２の厚みは１．５〜２．５［ｍｍ］の範
囲内で選択される。防撓パネルの厚み、即ち天板１０か
ら底板１１までの高さは１００［ｍｍ］程度に定められ
る。また、中板１２は一定の間隔（２００［ｍｍ］）で
配置される。天板１０，底板１１及び中板１２の材質
は、亜鉛めっき処理が施された熱延鋼板である。

【００１５】この実施例では、図１に示すように、中板
１２はその両端にフランジ部１２ａ及び１２ｂを有して
おり、フランジ部１２ａ及び１２ｂは互いに逆方向に向
いている。このパネルを組立てる際には、図１に示すよ
うに、フランジ部１２ａと天板１０とを厚み方向に重ね
合わせ、それらの面に垂直な方向に向けたプラズマト−
チによって、キ−ホ−ル溶接を実施し、それらを一体化
する。また同様に、フランジ部１２ｂと底板１１とを厚
み方向に重ね合わせ、それらの面に垂直な方向に向けた
プラズマト−チによって、キ−ホ−ル溶接を実施し、そ
れらを一体化する。２１が溶接ビ−ドである。

【００１６】パネルの平面が図４に示されているが、図
４を参照すると、溶接ビ−ド２１は間欠的に形成されて
いる。即ち、この例では、所定の溶接線に沿って約７５
ｍｍのビ−ド長に渡って、連続的にキ−ホ−ル溶接を実
施した後、約７５ｍｍの区間は溶接を停止し、その後再
び約７５ｍｍのビ−ド長に渡って連続的にキ−ホ−ル溶
接を実施し、これらの操作を繰り返して溶接部分と非溶
接部分とを交互に形成する。勿論、このような間欠的な
溶接であっても、充分に高い溶接強度が得られる。

【００１７】実際の溶接は、例えば図５に示す状態で実
施される。図５を参照すると、中板１２のフランジ部１
２ａの下側には金属製の当金１６ｂを有するバッキング
ブロック１６が設けられ、天板１０の上面には金属製の
押え板１４及び１５が溶接線を挟むように配置されてい
る。バッキングブロック１６は固定される。従って、天
板１０とフランジ部１２ａは、押え板１４及び１５とバ
ッキングブロック１６によって厚み方向に押圧され、そ
れらの当接面が密着する状態に保持される。溶接線に対
向して、天板１０の面に対して垂直に向けたプラズマ溶
接ト−チ１３が配置される。なお図示しないが、このプ
ラズマ溶接ト−チ１３には、日鉄溶接工業株式会社製の
インバ−タプラズマ溶接機ＮＷ−３５０ＡＨが接続さ
れ、移行式プラズマア−ク溶接に必要な電力，プラズマ
ガス，冷却水，及びシ−ルドガスが供給される。また母
材（１０）には、母材ケ−ブル（ア−ス）が接続され
る。バッキングブロック１６の上面中央部、つまり天板
１０及びフランジ部１２ａを挟んでプラズマ溶接ト−チ
１３と対向する部分には、溶接方向に向かう直線状の溝
１６ａが当金１６ｂに形成されている。

【００１８】キ−ホ−ル溶接では、溶接中には、図６に
示すようにプラズマア−ク２４がワ−クを貫通し、キ−
ホ−ル（小孔）２３が形成される。キ−ホ−ル２３を通
ってプラズマア−ク２４とともにワ−クの裏側に抜ける
シ−ルドガス等は、溝１６ａを通って大気中に放出され
るので、ワ−クの表から裏側に向かう厚み方向にガスの
流路が形成される。このガスの流れに伴なって、溶融池
２２中に浮いた不純物（めっきされた亜鉛等）はワ−ク
の裏側に吹き飛ばされるので、溶融池２２中に残存しに
くく、従って溶接部（ナゲット）に欠陥が生じにくい。

【００１９】実際のパネルの組立ては、次のように実施
される。まず、多数の中板１２を所定間隔で並べて立
て、各々の中板のフランジ部１２ａにバッキングブロッ
ク１６をセットする。次にフランジ部１２ａ上に天板１
０を載せて所定位置に位置決めし、図７に示すように、
天板１０上に押え板１４及び１５を載せる。続いて、中
板のフランジ部１２ａに対向する位置に、図５に示すよ
うに溶接ト−チ１３を位置決めし、図４に示す溶接方向
（中板の長手方向）に向かって溶接ト−チ１３を移動し
ながら、間欠的に（７５ｍｍ長の溶接ビ−ドがとびとび
に形成されるように）キ−ホ−ル溶接を実施する。１つ
の中板に対する溶接が終了したら、他の中板のフランジ
部１２ａに対向する位置に溶接ト−チ１３を移動し、同
様に溶接を実施する。全ての中板の溶接が終了したら、
中板のバッキングブロック１６を取外し、ワ−クの裏表
を反転した後、各々の中板のフランジ部１２ｂにバッキ
ングブロック１６をセットする。次にフランジ部１２ｂ
上に底板１１を載せて所定位置に位置決めし、底板１１
上に押え板１４及び１５を載せる。続いて、中板のフラ
ンジ部１２ｂに対向する位置に、図５に示すように溶接
ト−チ１３を位置決めし、図４の溶接方向（中板の長手
方向）に向かって溶接ト−チ１３を移動しながら、間欠
的に（７５ｍｍ長の溶接ビ−ドがとびとびに形成される
ように）キ−ホ−ル溶接を実施する。１つの中板に対す
る溶接が終了したら、他の中板のフランジ部１２ａに対
向する位置に溶接ト−チ１３を移動し、同様に溶接を実
施する。全ての中板について溶接を実施する。

【００２０】このようにして組立てるパネルの品質を確
認するために、次に示すような４種類の各々の条件のも
とで、上板と下板を重ねて両者を溶接する実験を実施し
た。 条件１： 溶接電流：１５０［Ａ］ 溶接速度：３２［ｃｍ／分］ チップ径：２．８［ｍｍφ］ プラズマガス（Ａｒ）流量：１．８［ｌ／分］ シ−ルドガス（Ａｒ＋７％Ｈ₂）流量：１０．０［ｌ／
分］ 上板板厚：３．２［ｍｍ］ 下板板厚：３．２［ｍｍ］ 上板と下板の間隙：０［ｍｍ］ 条件２： 溶接電流：１５０［Ａ］ 溶接速度：３２［ｃｍ／分］ チップ径：２．８［ｍｍφ］ プラズマガス（Ａｒ）流量：１．８［ｌ／分］ シ−ルドガス（Ａｒ＋７％Ｈ₂）流量：１０．０［ｌ／
分］ 上板板厚：３．２［ｍｍ］ 下板板厚：３．２［ｍｍ］ 上板と下板の間隙：０．５［ｍｍ］ 条件３： 溶接電流：１５０［Ａ］ 溶接速度：２０［ｃｍ／分］ チップ径：２．８［ｍｍφ］ プラズマガス（Ａｒ）流量：１．５［ｌ／分］ シ−ルドガス（Ａｒ＋７％Ｈ₂）流量：１０．０［ｌ／
分］ 上板板厚：３．２［ｍｍ］ 下板板厚：２．０［ｍｍ］（Ｚｎ鋼板） 上板と下板の間隙：０［ｍｍ］ 条件４： 溶接電流：１５０［Ａ］ 溶接速度：２０［ｃｍ／分］ チップ径：２．８［ｍｍφ］ プラズマガス（Ａｒ）流量：１．５［ｌ／分］ シ−ルドガス（Ａｒ＋７％Ｈ₂）流量：１０．０［ｌ／
分］ 上板板厚：３．２［ｍｍ］ 下板板厚：２．０［ｍｍ］（Ｚｎ鋼板） 上板と下板の間隙：０．５［ｍｍ］ 各々の条件で溶接した結果、それぞれ次に示す寸法の溶
接ビ−ドが得られた。 条件１： 表ビ−ド幅： ９．４［ｍｍ］ 表ビ−ド高さ：０．４［ｍｍ］ 条件２： 表ビ−ド幅： ９．０［ｍｍ］ 表ビ−ド高さ：０．６［ｍｍ］ 条件３： 表ビ−ド幅： ８．２［ｍｍ］ 表ビ−ド高さ：０．８［ｍｍ］ 裏ビ−ド幅： １．２［ｍｍ］ 裏ビ−ド高さ：１．２［ｍｍ］ 条件４： 表ビ−ド幅： ８．７［ｍｍ］ 表ビ−ド高さ：０．４［ｍｍ］ また、いずれの条件で溶接した場合にも、溶接後に上板
及び下板に波打ちのような変形が認められることはなか
った。上記実験で得られたビ−ドの寸法が小さいことか
らも理解できるように、プラズマア−クを使用するキ−
ホ−ル溶接では、溶接による熱が溶接部分のみに集中す
るので、ワ−クが受ける熱影響部は極く小さく、従って
ワ−クに変形が生じることはない。溶接部分の断面形状
を図１１に示すのでこれも参照されたい。

【００２１】キ−ホ−ル溶接を実施する場合、ビ−ドの
終点部分には比較的大きな凹み（クレ−タ）が生じ易い
ので、この実施例では、ビ−ドの終点位置でクレ−タ処
理を実施している。即ち、溶接ト−チ１３がビ−ドの終
点位置に到達した時に、まず溶接電流を徐々に小さくし
て所定の値にし、続いてプラズマガスの流量を徐々に減
らす。これによって、クレ−タの大きさを最小限に抑え
ることができる。このクレ−タ処理は、溶接機（ＮＷ−
３５０ＡＨ）に備わった制御機能によって、溶接終了時
に自動的に実施される。

【００２２】変形実施例のパネルの構成を図８，図９及
び図１０にそれぞれ示す。図８に示す実施例では、中板
１２Ｂがコ字形状になっているが、それ以外は前記実施
例と同一であり、同様の手順で組立てることができる。
また図９に示す実施例では、中板１２ＣがＬ型アングル
になっており、中板１２Ｃのフランジ部と天板１０とを
重ねた部分は上記実施例と同じ方法で溶接され、中板１
２Ｃの下側と底板１１とをＴ字状に突き当てた部分は、
従来の方法ですみ肉溶接される。すみ肉溶接を実施する
と、溶接による熱影響部が大きいので、底板１１に変形
が生じ易いが、パネルの用途によっては、一方の面の凹
凸のみが問題になり、他方の面の凹凸は問題にならない
場合もあるので、底板１１に変形が生じたとしても、天
板１０に変形が生じなければ、矯正せずにそのまま使用
しうる。図１０に示す実施例では、底板が廃止され、天
板１０と中板１２だけで構成されている。天板１０と中
板１２との溶接の方法は上記実施例と同一である。

【００２３】以上、天板及び底板が曲がりを有しない平
面の例で説明したが、パネル全体が所定の曲がりを有す
るものにも本発明は適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、変形量の
少ないパネルを容易に製造できる。しかも、本発明では
フランジ部が形成された中板を用い、該中板をそれのフ
ランジ部が平板と互いに厚み方向の面で接する状態に配
置し、平板と前記フランジとが互いに重なった部分の面
に対向して、その面に実質上垂直な向きに移行式プラズ
マ溶接機のト−チを配置するので、目的とする溶接線の
位置に対してト−チの位置が多少ずれたとしても、実際
の溶接位置はフランジ部の幅の範囲内に収まることにな
る。またワ−クの厚みは小さいので、プラズマア−クに
よってワ−クを厚み方向に貫通する孔が確実に形成さ
れ、正常にワ−クが溶接される。またこのキ−ホ−ル溶
接においては、ビ−ドの終点位置で、プラズマガス流速
を徐々に下げるので、ビ−ドに生じるクレ−タの大きさ
は充分に小さくなる。

【００２５】両方の端部に互いに平行でかつ互いに逆方
向に延びるフランジ部が形成された中板を用いることに
より、２枚の平行に配置された平板の間に中板を配置し
て、サンドイッチ状のパネルを構成しうる。

【００２６】第３番の発明では、溶接を実施する前に、
ワ−クの表側と裏側にそれぞれ金属板を配置するので、
これらの加圧によって溶接の際に平板と中板のフランジ
部の互いに対向する面を密着させうる。また、前記金属
板は、溶接によって発生した熱を放熱するのにも役立
つ。しかも、ト−チから見て裏側の金属板に溶接線に沿
って形成された溝が存在するので、キ−ホ−ルを貫通し
て裏側に出たガスは、前記溝を通って外部に排出され
る。これによって、ナゲット中に生じる欠陥を減らすこ
とができる。即ち、溶接部に生じる亜鉛ヒュ−ム等は、
ガスの流通に伴なってワ−ク裏側に抜け、ナゲット中に
残留しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例のパネルの一部分を示す拡大斜視図
である。

【図２】 パネルの従来例を示す斜視図である。

【図３】 溶接の例を示す正面図である。

【図４】 実施例のパネルの一部分を示す平面図であ
る。

【図５】 実施例のパネルの一部分の溶接工程を示す正
面図である。

【図６】 実施例の溶接状態を示す縦断面図である。

【図７】 実施例の組立中のパネルの全体を示す正面図
である。

【図８】 変形実施例のパネルを示す正面図である。

【図９】 変形実施例のパネルを示す正面図である。

【図１０】 変形実施例のパネルを示す正面図である。

【図１１】 パネルの溶接部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０：天板 １１：底板 １２，１２Ｂ，１２Ｃ：中板 １２ａ，１２ｂ：フランジ部 １３：プラズマ溶接ト−チ １４，１５：押え板 １６：バッキングブロック １６ａ：溝 １６ｂ：当金 ２１：溶接ビ−ド ２２：溶融池 ２３：キ−ホ−ル ２４：プラズマア−ク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 作 野 文 彦 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６番 １号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内 (72)発明者 藤 山 裕 久 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６番 １号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１枚の平板と該平板上に実質
   上垂直に起立して配置される複数の中板とで構成される
   パネルの製造方法において：フランジ部が形成された中
   板を用い、該中板をそれのフランジ部が前記平板と互い
   に厚み方向の面で接する状態に配置し、平板と前記フラ
   ンジとが互いに重なった部分の面に対向して、その面に
   実質上垂直な向きに移行式プラズマ溶接機のト−チを配
   置し、該ト−チ及びワ−クの少なくとも一方を移動しな
   がら前記ト−チを用いて所定のビ−ド長に渡ってキ−ホ
   −ル溶接を実施し、ビ−ドの終点位置では、プラズマガ
   ス流速を徐々に下げるクレ−タ処理を実施する、ことを
   特徴とする、パネルの製造方法。
2. 【請求項２】 溶接を実施する前に、ワ−クの表側と裏
   側にそれぞれ金属板を配置するとともに、ト−チから見
   て裏側の金属板には、溶接線に沿って溝を有する当金を
   用いて溶接する、前記請求項１記載のパネルの製造方
   法。