(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブコイルと上下１対のフランジコイルを、ウェブガイドロールと上下の圧接ロールで拘束・圧下しつつ高周波溶接して製造する際の溶接Ｈ形鋼のねじれを防止する溶接Ｈ形鋼の製造方法であって、高周波溶接機の後に傘折れ検出器が配置され、該傘折れ検出器よりも下流側に傘折れ矯正機が配置されており、前記傘折れ検出器で上下左右のフランジ端４箇所での傘折れ量を検出し、該検出した４箇所の傘折れ量に基づき、上下のフランジとウェブとがなす断面で見た場合の前記ウェブを基準とした角度であって上フランジと前記ウェブとのなす左角度及び右角度と、下フランジと前記ウェブとのなす左角度及び右角度を算出し、算出した左角度と右角度との角度差で上下フランジに対する傘折れ量の左右アンバランスを求め、制御装置により、前記角度差が所定値以内となるようにフィードバックによって、前記ウェブガイドロールと上下の圧接ロールの傾斜を制御することを特徴とする溶接Ｈ形鋼の製造方法。
【請求項２】
前記傘折れ量の左右アンバランスを角度差で、上下ともに±１°以内とすることを特徴とする請求項１に記載の溶接Ｈ形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接後に発生する溶接Ｈ形鋼の右あるいは左へのねじれを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、溶接Ｈ形鋼は、コイル状態（図示せず）から巻戻して垂直にしたウェブ用材（ウェブコイルともよぶ）１と、同様に巻戻した上下のフランジ用材（上下フランジコイルともよぶ）2a、2bを、高周波抵抗溶接機（図示せず）等を使用して溶接することで製造する。なお、溶接に際しては、ウェブコイル１をウェブガイドロール４で拘束・支持しておき、上下のフランジコイル2a、2bがウェブコイル１と直交するように圧接ロール５で圧接することで、各部材の位置決めを行い、溶接Ｈ形鋼の形状を良好なものとしている。
【０００３】
ところが、実際には、溶接時に加熱されたフランジは常温まで冷却される際に変形し、 いわゆる傘折れ現象が発生する。さらに、ウェブコイル端面の切断仕上げ精度、フランジコイルの平坦度、圧接時のウェブガイドロールと圧接ロールの配置バランス等の各種要因によって、上下左右にアンバランスに変形し、 上下左右の傘折れ量に差が生じる。溶接Ｈ形鋼に発生する傘折れの状況を、図４に示す。上フランジ32の左傘折れ量をｌ1 、右傘折れ量をｌ2 、下フランジ32´の左傘折れ量をｌ3 、右傘折れ量をｌ4 で表す。また、上フランジ32とウェブ31の左角度θ1 、上フランジ32とウェブ31の右角度θ2 、下フランジ32´とウェブ31の左角度θ3 、下フランジ32´とウェブ31の右角度θ4 で表す。なお、この左右については、以下の説明のために便宜上定めたものであり、特に限定するものではない。
【０００４】
溶接Ｈ形鋼製造ラインでは、図７に示すように、傘折れ矯正機７を用いてフランジ部の矯正を行うことで、Ｈ形の形状補正が行われてきた。
一方、フランジ部の矯正後の溶接Ｈ形鋼は、断面形状だけで見ると、Ｈ形の形状そのものは問題なく矯正されるものの、図５に模式的に示すように、長手方向にねじれ（右ねじれ、左ねじれ）が発生するという問題がある。
【０００５】
そのため、従来は、下流工程に設けたプレス装置を用いて発生したねじれを矯正することが行われてきている。
ここで、ねじれは次のように定義する。
すなわち、下フランジ面を定盤上に置き、上フランジ接合部41からおもりをつけた糸をたらし、 糸と下フランジ接合部42との距離をねじれ量とする。また、下フランジ接合部42が糸に対して左右どちらにあるかによって、右ねじれ、左ねじれと称する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレス装置でねじれを矯正する方法では、矯正に時間を要し、製造コストも高くなってしまう。また、ねじれが大きい場合には、プレス装置では矯正しきれないことも問題である。
本発明は、ねじれの発生原因そのものを解消することで、下流工程でのねじれ矯正処理を不要とし、溶接Ｈ形鋼製造ラインの効率化とコスト低減を実現するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、溶接Ｈ形鋼に発生するねじれの原因究明を行い、その原因が、傘折れ矯正機でのフランジ傘折れ矯正における矯正が左右アンバランスであることに起因することを見出した。
フランジ傘折れの状況が、図８（ａ）に示すような場合について説明する。傘折れ量がウェブを中心にして左右非対称となり、特に、対角の傘折れ量が大きくなる場合である。すなわち、ｌ1 ≫ｌ2 、ｌ3 ≪ｌ4 の関係にある場合である。そのため、傘折れ矯正機での対角の圧下（方向を34で示す。）が大きくなって、ウェブに対し圧下がアンバランスとなり、回転モーメントが発生する。このことが主な要因となり、傘折れ矯正の一方で、図８（ｂ）に示すねじれが発生する。
【０００８】
本発明は、上記のねじれ要因を根本的に解消することを目的になされたものであり、以下に記載の溶接Ｈ形鋼の製造方法によって上記課題を解決したのである。
１．ウェブコイルと上下１対のフランジコイルを、ウェブガイドロールと上下の圧接ロールで拘束・圧下しつつ高周波溶接して製造する際の溶接Ｈ形鋼のねじれを防止する溶接Ｈ形鋼の製造方法であって、高周波溶接機の後に傘折れ検出器が配置され、該傘折れ検出器よりも下流側に傘折れ矯正機が配置されており、前記傘折れ検出器で上下左右のフランジ端４箇所での傘折れ量を検出し、該検出した４箇所の傘折れ量に基づき、上下のフランジとウェブとがなす断面で見た場合の前記ウェブを基準とした角度であって上フランジと前記ウェブとのなす左角度及び右角度と、下フランジと前記ウェブとのなす左角度及び右角度を算出し、算出した左角度と右角度との角度差で上下フランジに対する傘折れ量の左右アンバランスを求め、制御装置により、前記角度差が所定値以内となるようにフィードバックによって、前記ウェブガイドロールと上下の圧接ロールの傾斜を制御することを特徴とする溶接Ｈ形鋼の製造方法。
２．前記傘折れ量の左右アンバランスを角度差で、上下ともに±１°以内とすることを特徴とする上記１．に記載の溶接Ｈ形鋼の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の溶接Ｈ形鋼の製造方法の好適な実施の形態を、図１に基づき説明する。なお、図７において既に説明した部材と同一の部材には同一の番号を付し、ここでの説明を省略している。
本発明は、溶接直後のＨ形鋼３の傘折れ量を傘折れ検出器６で検出し、その検出した傘折れ量に基づき、溶接位置でのウェブガイドロール４と圧接ロール５の傾きを制御するものである。そして、それらのロールの傾きを制御することで、ウェブコイル１、上下フランジコイル2a、2bの傾きを制御し、溶接Ｈ形鋼に発生する傘折れ量の左右アンバランスを解消することを目的とする。
【００１０】
図２にウェブガイドロール４の配置を示す。また、図３に上下の圧接ロール５の配置を示す。なお、図２、図３において示す傾斜手段８は、特に限定するものではないが、例えば、油圧シリンダ、電動式スクリュギア等を好適に適用することができる。そして、それらの手段によってロールの両端部を独立に圧下し、ロールを自在に傾斜することを可能とする。
【００１１】
一方、傘折れ検出器６は、溶接Ｈ形鋼の断面方向上限左右のフランジ端４箇所の変位量を測定することで当該フランジの傘折れ量を検出するものである。変位量の測定には、接触式のタッチロール変位計、非接触式のレーザ変位計等を好適に適用することができる。
本発明では、傘折れ検出器６で検出した傘折れ量を制御装置10に取込み、所定の演算を行って、当該傘折れ量に基づいて、上下フランジとウェブの左右角度を算出し、 該角度をフィードバックしてウェブガイドロール４と圧接ロール５の傾斜量を算出し、それらのロールの傾斜の制御を行う。こうすることで、ウェブコイル１と上下フランジコイル2a、2bの傾きを制御することが可能となり、傘折れ量の左右バランスを均等に制御できるのである。
【００１２】
なお、フランジとウェブの左右角度差は、上下ともに±１°以内にすることを好適とする。±１°以内とすることで、発生するねじれをウェブ長さ100 〜300mm のＨ型鋼に対する標準的な許容範囲である±３mm以内とすることができるからである。
ところで、制御装置10には、入力した傘折れ量に基づき、傘折れ矯正機７における傘折れ補正の矯正量を算出し、フィードフォワード制御を行う機能を付加するようにしてもよい。こうすることで、溶接Ｈ形鋼の傘折れ矯正とねじれ矯正を同時に完全自動化することも可能である。
【００１３】
【実施例】
まず、本発明の溶接Ｈ形鋼の製造方法の適用例を説明する。
図６は、本発明を適用し、溶接Ｈ形鋼の製造ラインで生産した溶接Ｈ形鋼のサンプリングを行い、実際に発生したねじれ量と、フランジとウェブとの左右角度差（θ1 −θ2 ）の関係を示したグラフである。
【００１４】
図６から、本発明の方法では、溶接Ｈ形鋼のねじれ量とフランジとウェブの左右角度差（θ1 −θ2 ）の関係が、ほぼ直線上にのっていることがあきらかである。すなわち、両者はほぼ比例関係にある。特に、ねじれ量が±３mm以内の標準的なねじれ許容範囲内となるようにするには、フランジとウェブの左右角度差（θ1 −θ2 ）が±１°以内となるように制御すればよいことは明らかである。
【００１５】
以上、本発明では、溶接Ｈ形鋼に発生するねじれをあらかじめ溶接段階で解消することが可能となり、下流工程でのプレス矯正を不用とすることができた。
一方、ウェブコイルと上下フランジコイルの傾きを制御しない従来の製造方法では、溶接Ｈ形鋼のねじれを制御することができないために大きなねじれが発生し、また、発生したねじれの方向も量もばらばらとなる。そのため、下流工程での手間のかかるプレス矯正が必須である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によって、下流工程でのプレス矯正が不要となり、ねじれの小さい形状品質に優れた溶接Ｈ形鋼を低コストで、かつ、効率的に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接Ｈ形鋼の製造方法を説明する模式図である。
【図２】ウェブガイドロールの制御動作を示す模式図である。
【図３】圧接ロールの制御動作を示す模式図である
【図４】フランジ傘折れ量を定義する説明図である。
【図５】溶接Ｈ形鋼のねじれ現象を説明する模式図である。
【図６】フランジとウェブの左右角度差（θ1 −θ2 ）と溶接Ｈ形鋼のねじれ量の関係を示すグラフである。
【図７】従来の溶接Ｈ形鋼の製造方法を説明する模式図である。
【図８】溶接Ｈ形鋼のねじれ発生原因を説明する模式図である。
【符号の説明】
１    ウェブコイル（ウェブ用材）
2a    上側フランジコイル（上側フランジ用材）
2b    下側フランジコイル（下側フランジ用材）
３    溶接Ｈ形鋼
４    ウェブガイドロール
５    圧接ロール
６    傘折れ検出器
７    傘折れ矯正機
８    傾斜手段
10    （コイル傾き）制御装置
31    （溶接Ｈ形鋼の）ウェブ
32    （溶接Ｈ形鋼の）フランジ
34    （傘折れ矯正のための）圧下方向
41    上フランジ接合部
42    下フランジ接合部
θ1   上フランジとウェブの左角度
θ2   上フランジとウェブの右角度
（θ1 −θ2 ）  フランジとウェブの左右角度差
θ3   下フランジとウェブの左角度
θ4   下フランジとウェブの右角度
ｌ1   上フランジの左傘折れ量
ｌ2   上フランジの右傘折れ量
ｌ3   下フランジの左傘折れ量
ｌ4   下フランジの右傘折れ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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