JP2000170249A - 柱梁接合部の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼管１に外ダイヤフラム３を溶接した外ダイヤ
フラム式の柱梁接合部５を容易かつ能率的に製造する方
法を提供する。 【解決手段】鋼管１の外周に嵌挿した外ダイヤフラム２
の一面側からこの外ダイヤフラム２の内周面と鋼管１の
外周面との間の環状の隙間内に複数の楔部材３を打込
み、これら楔部材３の打込み量を調整することによりこ
の環状の隙間の間隙を均一にして外ダイヤフラム２を仮
止めし、この後に外ダイヤフラム２の他面側の内周縁部
と鋼管１の外周面を溶接し、この他面側の溶接による角
変化により一面側の間隙を拡大して楔部材３を緩めて除
去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造体の柱部材を
構成する鋼管に梁部材等を接合するための外ダイヤフラ
ムを溶接した外ダイヤフラム式の柱梁接合部を製造する
方法に関する。さらに特定すれば、本発明は上記の外ダ
イヤフラムの鋼管との芯合せおよび溶接を効率的に行う
ことができる柱梁接合部の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば建物躯体や高架橋等
の構造体の柱部材として、鋼管を用いたコラムと称され
るものがあり、このようなコラムは一般的に図１に示す
ように、柱部材を構成する鋼管１と、この鋼管１の所定
位置に溶接されたフランジ状をなす外ダイヤフラム２を
備えた柱梁接合部５を備えている。

【０００３】このような柱梁接合部５を製造するには、
まず鋼管１の外ダイヤフラム溶接箇所の外周面にスケー
ル除去等の前処理を行った後、リング状の外ダイヤフラ
ム２内にこの鋼管１を挿通し、たとえばこの外ダイヤフ
ラム２の内周縁部の両面側と鋼管１の外周面を溶接す
る。

【０００４】ところで、この鋼管１は一般的にその直径
が４００〜１４２０ｍｍ、長さが３〜１５ｍで大形の部
材であるため、この鋼管１を略水平に回転自在に保持
し、これを回転させながら溶接をおこなう。また、誤差
を許容するため、上記の外ダイヤフラム２の内周面の内
径は、鋼管１の外径より大きく設定されており、これら
の間に環状の隙間が形成される。

【０００５】このため、従来は治具等によってこの外ダ
イヤフラム２を鋼管１と同心状に保持してこれらの間の
環状の隙間が全周に亘って均一な隙間となるように位置
決めし、この状態で外ダイヤフラム２と鋼管１とを手溶
接により仮止めし、この後に上記の外ダイヤフラム２と
鋼管１とを全周にわたって溶接していた。

【０００６】しかし、上述のように、これら鋼管１や外
ダイヤフラム２は大形で重量が大きいため、上記のよう
な位置決めおよび手溶接による仮止めの作業が非能率的
であり、このようなコラムの柱梁接合部の製造は面倒で
非能率的であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に基づいてなされたもので、上述したような外ダイヤフ
ラムを鋼管に対して容易かつ能率的に位置決めおよび溶
接することができ、柱梁接合部を能率的に製造すること
ができる方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、鋼管の所定位置に外ダイヤフラムを配置する工程
と、上記の鋼管の外周面と上記の外ダイヤフラムの内周
面との間に形成される環状の隙間内に、上記の外ダイヤ
フラムの一面側から複数の楔部材を打込むとともに、こ
の楔部材の打込み量を調整することによりこの環状の隙
間を均一にして上記の外ダイヤフラムを鋼管に仮止保持
する楔打込み工程と、上記の外ダイヤフラムの他面側の
内周縁部と鋼管の外周面とを溶接する第１の溶接工程
と、上記の楔部材を取り外す楔取外し工程と、上記の外
ダイヤフラム部材の両面側の内周縁部と鋼管の外周面と
を溶接する第２の溶接工程とを具備したことを特徴とす
るものである。

【０００９】したがって、これら複数の楔部材の打込み
量を調整することにより、外ダイヤフラムの内周面と鋼
管の外周面との間の環状の隙間を均一にすることがで
き、正確でかつ溶接部の品質が高い柱梁接合部を製造す
ることができる。このような隙間の調整は、単に楔部材
の打込み量を調整するだけの簡単な作業ですみ、また特
別な治具等も必要とせず、容易かつ簡単に施工すること
ができる。

【００１０】また、これらの楔部材は外ダイヤフラムの
一面側から打込まれ、第１の溶接はこの外ダイヤフラム
の他面側から行われる。このため、この第１の溶接の溶
接ビードの収縮により、この外ダイヤフラムの内周縁部
に角変化が発生し、一面側の隙間が拡大する。よって、
これにより打込まれた楔部材に緩みが発生し、これら楔
部材を容易に除去することができ、作業が能率的とな
る。

【００１１】また、請求項２に記載の本発明は、前記の
第１の溶接工程は、前記の外ダイヤフラムの内周縁部の
一部と鋼管の外周面とを溶接するものであることを特徴
とするものである。したがって、この第１の溶接による
仮止めの作業が簡単となり、製造能率が向上する。

【００１２】また、請求項３に記載の本発明は、前記の
第１の溶接工程は前記の外ダイヤフラムの内周縁部の一
部を溶接するとともに、それらの溶接箇所は前記の楔部
材の打込み箇所から周方向に離間した箇所であることを
特徴とするものである。したがって、この第１の溶接の
際に、打込まれている楔部材の先端部が溶接ビードに溶
け込んで溶着されてしまうことを確実に防止できる。

【００１３】また、請求項４に記載の本発明は、前記の
第１の溶接工程は、前記の外ダイヤフラムの他面側の内
周縁部と鋼管の外周面とを全周に亘って溶接するもので
あり、また前記の楔取外し工程は、上記の他面側の全周
に亘る第１の溶接工程の溶接ビードの収縮による角変形
によって生じる一面側の隙間の拡大により、前記の打込
まれた楔部材を脱落させるものである。

【００１４】このように、外ダイヤフラムの他面側の内
周縁部を全周に亘って溶接した場合には、前述した溶接
ビードの収縮による角変化が大きく、一面側の隙間がよ
り大きく拡大する。したがって、この隙間の大きな拡大
により、打つ込まれている楔部材を重力により自然脱落
させることができ、これら楔部材の取外しが極めて容易
かつ能率的となる。また、この第１の溶接が全周わたっ
て行われるので、後の第２の溶接工程が容易となり、ま
た溶接の品質も向上する。

【００１５】また、請求項５に記載の本発明は、前記の
第１および第２の溶接工程は、前記の鋼管および外ダイ
ヤフラムを回転させつつ自動的に溶接をおこなう自動溶
接装置により行われるものである。したがって、手溶接
を行う必要がなく、溶接作業が能率的でかつ高品質の溶
接を行うことができる。なお、この外ダイヤフラムは前
記のように楔部材により仮止めされており、この状態で
鋼管および外ダイヤフラムを回転させることが可能であ
り、よってこのような自動溶接が可能となるものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態を説明する。図２ないし図８には、本発明の第１の
実施形態を示す。この実施形態は、自動溶接装置によ
り、手溶接に頼ることなく完全に自動溶接を行う場合の
ものであるが、特別の場合には、手溶接または半自動溶
接を行っても良い。

【００１７】図２には、このような自動溶接をおこなう
ＣＯ₂ 自動溶接装置１０の概略を示す。なお、この実施
形態で使用する自動溶接装置１０は、従来から使用され
ている装置をそのまま使用することが可能である。

【００１８】この自動溶接装置１０は、保持機構１１を
備えており、鋼管１を水平の状態で回転可能かつ軸方向
に移動可能に保持する。そして、この鋼管１は、駆動機
構１２により、回転および軸方向に移動される。また１
３は溶接機構であり、この溶接機構１３は一対の溶接ト
ーチ１５と、これらの溶接トーチ１５を任意に移動する
トーチ移動機構１４を備えている。また、１６は溶接制
御装置であって、この溶接制御装置１６により、各種の
溶接条件、その他が自動的に制御され、完全な自動溶接
を可能としている。

【００１９】次に、図３ないし図８を参照して本発明の
製造方法の第１の実施形態を説明する。まず、従来と同
様に、この鋼管１の外ダイヤフラム取付け箇所にスケー
ル除去等の処理を行った後に、この鋼管１に外ダイヤフ
ラム２を嵌挿し、所定の位置に位置決めする。

【００２０】そして、これら外ダイヤフラム２を嵌挿し
た鋼管を図２に示すように、自動溶接装置１０に装着す
る。次に、図３および図４にに示すように、この外ダイ
ヤフラム２の一方側、すなわち図中で左側から、この鋼
管１の外周面と外ダイヤフラム２の内周面との間の環状
の隙間内に、複数の楔部材３を挿入し、打込む。

【００２１】この楔部材３は、たとえば鋼材料から形成
されたもので、この鋼管１の径等に対応して複数のもの
が使用される。図５には、４個の楔部材３を使用した場
合の配置の例を示し、９０°ずつ周方向に等間隔に離間
して配置される。

【００２２】上記のように、この鋼管１は水平の姿勢で
保持されているので、外ダイヤフラム２は重力により下
方に移動し、上方の内周面が鋼管１の外周面に密着して
いる。したがって、この上方の部分に楔部材３を打込む
ことにより、この上方の隙間を広げ、この環状の隙間を
上下方向について均一な間隙とすることができる。ま
た、左右の楔部材３の打込み量を調整することにより、
この環状の隙間を左右方向について均一な間隙とするこ
とができる。

【００２３】このようにして、この環状の隙間の間隙を
全周に亘って均一とする。また、この場合に、楔部材３
の打込み強さを調整し、この鋼管１が回転した場合で
も、これら外ダイヤフラム２がずれないように仮止め固
定する。

【００２４】次に、上記の一対の溶接トーチ１５のう
ち、この外ダイヤフラム２の他面側、すなわち図中の右
側の溶接トーチ１５のみを使用し、この外ダイヤフラム
２の他面側の内周縁部を鋼管１の外周面に溶接する第１
の溶接工程を行う。この実施形態の場合には、この第１
の溶接工程は周方向の一部のみ溶接を行う。たとえば、
図５には、前記の楔部材３から周方向に離間した位置、
たとえばこれら楔部材の中間の位置に短い溶接ビード４
ａを配置した場合を示す。

【００２５】このようにすることにより、万一、これら
楔部材３の先端部が溶接ビードに溶け込み、この楔部材
３の先端部が溶着されて抜けなくなるようなことを確実
に防止することができる。なお、この外ダイヤフラム２
の厚さや上記の環状の隙間等の関係から、打込まれた楔
部材３の先端部が他面側から十分に離間している場合に
は、上記のように溶接ビードを楔部材から周方向に離間
させる必要はない。また、この実施形態では、外ダイヤ
フラム２の内周縁部に開先加工を施してあるが、溶接仕
様によってはこの開先加工は省略できる。

【００２６】上記のように、溶接ビード４ａによりこの
外ダイヤフラム２は鋼管１に仮止めされるので、これ以
降は上記の楔部材３を取外すことができる。この場合
に、他面側の溶接ビード４ａの収縮により、この外ダイ
ヤフラム２に図６に矢印で示すように角変化が発生し、
一面側の環状の隙間の間隙が拡大する。これによって、
一面側から打込まれていた楔部材３が緩む。これによ
り、これらの楔部材３を容易に取外すことが可能とな
る。

【００２７】このようにして第１の溶接工程により外ダ
イヤフラム２が仮止めされ、かつ楔部材３が取外された
後は、上記の自動溶接装置１０の両方の溶接トーチ１５
を使用し、図７に示すようにこの外ダイヤフラム２の両
面側の内周縁部と鋼管１の外周面を連続的に溶接する第
２の溶接工程を行う。なお、図中の４ｂは一面側の溶接
ビードである。また、複数パスで溶接を行う場合には、
図８に示すように複数の溶接ビードを重ね、溶接部４を
完成する。

【００２８】なお、本発明は上記の第１の実施形態には
限定されない。たとえば、図９および図１０には、本発
明の第２の実施形態を示す。

【００２９】この実施形態では、第１の溶接工程におい
て、外ダイヤフラム２の他面側を連続して溶接し、連続
した溶接ビード４ｃを形成する。このように連続した溶
接ビード４ｃは、その収縮の際の角変化がより大きく発
生し、一面側の隙間の間隙の拡大がより大きくなる。

【００３０】したがって、一面側に打込まれていた楔部
材３が完全に緩み、図１０に示すように重力等により自
然に脱落する。そして、これらの楔部材３が脱落したこ
とを目視等により確認し、後は前記の第１の実施形態と
同様に両面側を溶接する。

【００３１】また、本発明は上記のような各実施形態に
も限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の
変形が可能である。

【００３２】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、複数の楔部
材の打込み量を調整することにより、外ダイヤフラムの
内周面と鋼管の外周面との間の環状の隙間を均一にする
ことができ、正確でかつ溶接部の品質が高い柱梁接合部
を製造することができる。このような隙間の調整は、単
に楔部材の打込み量を調整するだけの簡単な作業です
み、また特別な治具等も必要とせず、容易かつ簡単に施
工することができる。

【００３３】また、これらの楔部材は外ダイヤフラムの
一面側から打込まれ、第１の溶接はこの外ダイヤフラム
の他面側から行われる。このため、この第１の溶接の溶
接ビードの収縮により、この外ダイヤフラムの内周縁部
に角変化が発生し、一面側の隙間が拡大する。よって、
これにより打込まれた楔部材に緩みが発生し、これら楔
部材を容易に除去することができ、作業が能率的となる
等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態で製造すべき柱梁接合部の構
成を示す斜視図。

【図２】本発明の実施形態で使用する自動溶接装置の概
略的な斜視図。

【図３】第１の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図４】第１の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図５】第１の実施形態の工程を示す横断面図。

【図６】第１の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図７】第１の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図８】第１の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図９】第２の実施形態の工程を示す縦断面図。

【図１０】第２の実施形態の工程を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ 外ダイヤフラム ３ 楔部材 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ 溶接ビード ５ 柱梁接合部 １０ 自動溶接装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 成男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小河 卓 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4E081 AA14 BA02 BA19 BA26 BA32 BB17 DA05 DA10 DA11 EA37 FA01 FA14 YB03 YB04 YB08 YX02 YX03 YX08 YY01 YY14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱部材を構成する鋼管の外周面にフラン
   ジ状をなす外ダイヤフラムの内周縁部を溶接して外ダイ
   ヤフラム式の柱梁接合部を製造する方法において、 上記の鋼管の所定位置に外ダイヤフラムを配置する工程
   と、 上記の鋼管の外周面と上記の外ダイヤフラムの内周面と
   の間に形成される環状の隙間内に、上記の外ダイヤフラ
   ムの一面側から複数の楔部材を打込むとともに、この楔
   部材の打込み量を調整することによりこの環状の隙間を
   均一にして上記の外ダイヤフラムを鋼管に仮止保持する
   楔打込み工程と、 上記の外ダイヤフラムの他面側の内周縁部と鋼管の外周
   面とを溶接する第１の溶接工程と、 上記の楔部材を取り外す楔取外し工程と、 上記の外ダイヤフラム部材の両面側の内周縁部と鋼管の
   外周面とを溶接する第２の溶接工程とを具備したことを
   特徴とする柱梁接合部の製造方法。
2. 【請求項２】 前記の第１の溶接工程は、前記の外ダイ
   ヤフラムの内周縁部の一部と鋼管の外周面とを溶接する
   ものであることを特徴とする請求項１の柱梁接合部の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記の第１の溶接工程の溶接箇所は、前
   記の楔部材の打込み箇所から周方向に離間した箇所であ
   ることを特徴とする請求項２の柱梁接合部の製造方法。
4. 【請求項４】 前記の第１の溶接工程は、前記の外ダイ
   ヤフラムの他面側の内周縁部と鋼管の外周面とを全周に
   亘って溶接するものであり、また前記の楔取外し工程
   は、上記の他面側の全周に亘る第１の溶接工程の溶接ビ
   ードの収縮による角変形によって生じる一面側の隙間の
   拡大により、前記の打込まれた楔部材を脱落させるもの
   であることを特徴とする請求項１の柱梁接合部の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記の第１および第２の溶接工程は、前
   記の鋼管および外ダイヤフラムを回転させつつ自動的に
   溶接をおこなう自動溶接装置により行われるものである
   ことを特徴とする請求項１の柱梁接合部の製造方法。