JP2001334396A - コラム溶接用裏当て金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仮付け溶接部をはつり取る作業を省略しつ
つ、仮付け溶接部の溶接欠陥による溶接強度の低下を防
止可能なコラム溶接用裏当て金を提供する。 【解決手段】 コラム１の端部をダイヤフラム２の側面
に溶接接合するときに、コラム１の端部内面に固定され
て、両母材１、２間に形成される開先隙間３をコラム１
の内側から閉鎖する裏当て金１０であって、コラム１の
開先先端部に対応する位置付近に、仮付け溶接部７の厚
さよりも段落ちする段落ち部１４を形成して、コラム１
に対する取付面１２よりも一段低い位置に、段落ち部１
４からダイヤフラム２側の側縁まで取付面１２と略平行
に延びて開先隙間３を内側から閉鎖する開先底面１５を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コラムをベースプ
レート又はダイヤフラムに溶接接合するときに用いるコ
ラム溶接用裏当て金に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建築用のコラムの連結は、通称
サイコロと呼ばれる連結部材を用いて行われている。こ
の連結部材は、コラムと略同一サイズの角形の短尺な角
形鋼管と、略平板状の２枚のダイヤフラムとを有し、角
形鋼管の両端部にその開口部を閉鎖するようにダイヤフ
ラムを溶接固定したもので、コラムは、この連結部材を
コラム間に配置させた状態で、コラムの端部をダイヤフ
ラムにそれぞれ溶接接合することで連結されている。コ
ラムとダイヤフラムとの具体的な溶接方法は、図７に示
すように、コラム１００の端部内面に連結部材１０１側
へ突出する裏当て金１０２を全周にわたって溶接し、裏
当て金１０２を連結部材１０１のダイヤフラム１０３に
当接させて、コラム１００をダイヤフラム１０３に突き
合わせ、コラム１００とダイヤフラム１０３との開先隙
間１０４を裏当て金１０２で塞いだ状態で、ダイヤフラ
ム１０３とコラム１００とを溶接接合する方法が広く実
施されている。また、裏当て金１０２としては、断面長
方形状の細長い板状の部材をコラム１００内面に沿った
形状に屈曲したものが広く採用されている。尚、連結部
材１０１における角形鋼管１０５は、コラム１００と同
様に裏当て金１０２を用いて、予めダイヤフラム１０３
に溶接固定されている。

【０００３】ところで、一般的な溶接作業においてもそ
うであるが、コラムとダイヤフラムとを溶接する際に
は、予め仮付け溶接により両者を位置決め固定した状態
で、本溶接を行うことになるが、この仮付け溶接は、溶
接部の長さが短く、溶接金属の冷める速度が速いため、
溶接欠陥が発生し易い。このため、通常は、本溶接の前
にガウジングなどにより仮付け溶接部を除去してから、
本溶接を行っているが、その作業が大変煩雑なものであ
った。また、ロボット溶接の場合には、仮付け溶接部を
はつり取ることができないことから、溶接欠陥が発生し
易かった。そこで、仮付け溶接部の除去作業を省略しつ
つ、開先隙間における溶接欠陥を防止するため、図８に
示すように、開先隙間１０４に対面する角部にテーパ面
１１０を形成した裏当て金１１１を用い、仮付け溶接部
１１２に溶接欠陥が発生しても、該欠陥が開先隙間１０
４における本溶接部側へ侵入しないように構成した裏当
て金も提案され、実用化されている。

【０００４】更に、特開平６−２２６４９７号公報に
は、Ｈ型鋼をダイヤフラムに溶接する際に、Ｈ型鋼に配
置する裏当て金であって、開先隙間に対面する位置に湾
曲凹状の切欠部を形成した裏当て金が記載されている。
この裏当て金では、湾曲凹状の切欠部を形成することに
よりダイヤフラムと溶接部との接合面積を極力大きく設
定して、溶接強度を高めるように構成されている。但
し、仮付け溶接部に関する記載がなく、本溶接の前に仮
付け溶接部を除去するか否かは不明である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述のように
裏当て金の角部をテーパ面状に切欠いたり、湾曲凹状に
切欠く場合には、裏当て金の表面からの切欠き深さが裏
当て金の幅方向の端部側へ行くにしたがって大きくな
る。このため、仮付け溶接部の肉厚が一様にならず、水
平方向部分の仮付け溶接時には問題ないのであるが、鉛
直方向や斜め方向の仮付け溶接時には、厚肉部において
溶接金属がだれやすくなる。そして、だれた溶接金属が
開先隙間側へ侵入して、開先隙間において溶接欠陥が発
生し、所期の溶接強度が得られないことがある。また、
裏当て金とダイヤフラムとの溶接面は、溶け込み量を適
正に設定するため直角に当て付けることが好ましいが、
テーパ面状に切り欠く場合には、溶接面が鋭角状とな
り、ダイヤフラムの溶け込み量が局部的に大きくなって
溶接強度が低下するという問題が発生する。また、湾曲
凹状に切欠く場合においても、溶接面が多少鋭角状とな
り、前記と同様の問題が発生する。

【０００６】本発明は、仮付け溶接部をはつり取る作業
を省略しつつ、仮付け溶接部の溶接欠陥による溶接強度
の低下を防止可能なコラム溶接用裏当て金を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその作用】本出願人
は、仮付け溶接部の肉厚が一様になるように溶接できれ
ば、だれによる前述のような問題を解決できるとの発想
に基づいて、本発明に係るコラム溶接用裏当て金を発明
するに至った。

【０００８】請求項１に係るコラム溶接用裏当て金は、
コラムの端部をベースプレート又はダイヤフラムの側面
に溶接接合するときに、コラムの端部内面に固定され
て、両母材間に形成される開先隙間をコラムの内側から
閉鎖する裏当て金であって、前記コラムの開先先端部に
対応する位置付近に、仮付け溶接部の厚さよりも段落ち
する段落ち部を形成して、コラムに対する取付面よりも
一段低い位置に、段落ち部からベースプレート又はダイ
ヤフラム側の側縁まで取付面と略平行に延びて開先隙間
を内側から閉鎖する開先底面を形成したものである。

【０００９】この裏当て金においては、開先隙間をコラ
ムの内側から閉鎖する開先底面が、コラムに対する取付
面よりも一段低い位置に形成されているので、裏当て金
を両母材に組み付けた状態で、裏当て金とベースプレー
ト又はダイヤフラム間には、開先隙間よりも奧部側へ延
びる溝部が形成され、この溝部内に溶接金属を配置させ
ながら、裏当て金とベースプレート又はダイヤフラムと
を仮付け溶接することになる。

【００１０】また、取付面に対する開先底面の深さ、つ
まり溝部の深さが、仮付け溶接部の厚さよりも大きく設
定され、仮付け溶接部が両母材間の開先隙間内に侵入す
ることが防止されるので、万一仮付け溶接部に溶接欠陥
が発生していたとしても、開先隙間に対して施す本溶接
により初期の溶接強度を確保することが可能となる。こ
のため、仮付け溶接部を除去することなく本溶接を行っ
て、溶接作業の効率化を図りつつ、十分な溶接強度を確
保することが可能となる。

【００１１】更に、開先底面が取付面と略平行に配置さ
れて、溝部の深さがその略全幅にわたって略一様に設定
され、仮付け溶接の溶接金属の厚さが略一様に設定され
るので、水平方向の溶接はいうまでもなく、鉛直方向や
斜め方向に対して溶接を行う場合でも、溶接金属がだれ
ることが効果的に抑制され、溶接金属がだれることによ
り仮付け溶接部が開先隙間内に侵入することが防止さ
れ、仮付け溶接部が開先隙間内へ侵入することによる溶
接強度の低下を効果的に防止できる。

【００１２】更にまた、開先底面が取付面と略平行に配
置されていることから、開先底面とベースプレート又は
ダイヤフラムとのなす角度を約９０°に設定することが
可能となり、仮付け溶接時におけるベースプレート又は
ダイヤフラムの溶け込み量を適正に設定して、裏当て金
とベースプレート又はダイヤフラムとの溶接強度を向上
できる。

【００１３】請求項２記載の裏当て金は、前記段落ち部
が、略厚さ方向へ延びる段落ち面と、段落ち面と開先底
面とを滑らかに接続する円弧面とを有するものである。
このように構成することで、開先底面の深さをその全幅
にわたって略一様に設定しつつ、段落ち面と開先底面と
の隅部における溶け込み不良を防止することが可能とな
る。

【００１４】請求項３記載の裏当て金は、前記段落ち部
のコラム側の縁部に、開先隙間内へ突出する位置決め片
を設けたものである。この場合には、コラムの端部に位
置決め片を当接させて、裏当て金をコラムに対して位置
決めできるので、コラムに対する裏当て金の組付作業の
効率化を図ることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すよ
うに、建築用のコラム１は、立方体状の連結部材２０を
介して相互に連結されている。この連結部材２０は、コ
ラム１と略同一サイズの角形の短尺な角形鋼管２１と、
略平板状の２枚のダイヤフラム２とを有し、角形鋼管２
１の両端部にその開口部を閉鎖するようにダイヤフラム
２を溶接固定したもので、工場等において予め製作さ
れ、建築現場へ輸送して、コラム１同士の溶接接合時に
使用される。

【００１６】コラム１を連結部材２０のダイヤフラム２
に溶接接合する場合には、コラム１の端部の内側に外方
へ突出状に裏当て金１０を溶接し、コラム１の開口部を
閉塞するように、ダイヤフラム２を裏当て金１０の先端
部に当接させた状態で、コラム１とダイヤフラム２とを
両者間の開先隙間３（図６参照）に沿って一定間隔おき
に例えば長さ５０ｍｍの仮止め溶接を各辺に二カ所ずつ
行った後、開先隙間３に沿って連続的に本溶接を施すこ
とになる。尚、角形鋼管２１とダイヤフラム２との溶接
接合は、ダイヤフラム２とコラム１との溶接接合と同様
に、裏当て金１０を用いて行っているので、その詳細な
説明は省略する。

【００１７】コラム１は、角柱状又は円柱状の鋼管から
なる周知の構成のもので、コラム１の先端面の外周側に
はテーパ状の開先面４が全周にわたって形成され、内周
側には軸心に略直交するルート面５が全周にわたって形
成されている。

【００１８】裏当て金１０は、図１〜図４に示すよう
に、ＳＳ４００やＳＭ４９０ＡやＳＮ４９０Ｂ等の鋼材
からなる細長い略板状の部材を、コラム１の内面に沿っ
て略コ字状に折曲させたもので、この裏当て金１０は２
本を略隙間なく枠状に組み合わせてコラム１の端部内側
に溶接にて固定されている。但し、裏当て金１０とし
て、１本の細長い略板状の部材をコラム１の内面に沿っ
た方形枠状に折曲したものを使用してもよいし、コラム
１の内面に沿った方形枠状に組み合わせ可能な略Ｌ字状
の４本の裏当て金を用いてもよい。また、円柱状のコラ
ムに適用する場合には、半円弧状或いは途中部を切断し
たリング状の裏当て金を使用することになる。

【００１９】裏当て金１０の外面側の幅方向の途中部に
は、裏当て金１０の先端部からルート隙間６と同じ距離
をあけた位置に、外方へ突出する位置決め片１１が形成
されている。そして、裏当て金１０をコラム１に対して
組み付けるときに、この位置決め片１１がコラム１のル
ート面５に当接するまで挿入することで、コラム１の奥
行き方向への裏当て金１０の挿入深さが規制され、コラ
ム１とダイヤフラム２間に適正なルート隙間６が形成さ
れるように構成されている。

【００２０】この位置決め片１１は裏当て金１０の全長
にわたって設けることも可能であるが、裏当て金１０と
コラム１間における溶接不良を極力防止するため、適当
間隔おきに形成することが好ましい。例えば、図３に示
すように、裏当て金１０の途中部に３つ、両側部にそれ
ぞれ２つ設けることになる。また、位置決め片１１の外
方への突出長さは、前述と同様の理由から、ルート面５
の幅と略同じ或いはそれよりも短く設定することが好ま
しい。位置決め片１１の形状は、任意に設定することが
可能であり、平面視略半円状に形成してもよいし、半楕
円状や長方形状や三角形状に形成してもよい。

【００２１】図２〜図４に示すように、裏当て金１０の
外周面のうちの位置決め片１１よりもコラム１奧部側に
はコラム１に対する平坦な取付面１２が形成され、位置
決め片１１よりも先端側には裏当て金１０の角部を略Ｌ
字状に切り欠いた切欠部１３が全長にわたって形成され
ている。この切欠部１３は切削加工により形成してもよ
いが、裏当て金１０を圧延により製作するときに一体的
に形成することが製作コストを低減する上で好ましい。

【００２２】切欠部１３は、位置決め片１１の先端側の
側面に連なって裏当て金１０の厚さ方向に段落ちする段
落ち部１４と、段落ち部１４からダイヤフラム２側の側
縁まで取付面１２と略平行に延びて開先隙間３を内側か
ら閉鎖する略平坦な開先底面１５とで構成され、開先底
面１５は段落ち部１４を介して取付面１２よりも一段低
い位置に形成され、取付面１２と開先底面１５間の段差
Ｔは、仮付け溶接部７（図６参照）の厚さよりも大きく
設定されている。段落ち部１４には、略厚さ方向へ延び
る段落ち面１６と、段落ち面１６と開先底面１５とを滑
らかに接続する円弧面１７とが形成され、この円弧面１
７により段落ち面１６と開先底面１５との隅部における
溶け込み不良を防止できるように構成されている。

【００２３】裏当て金１０の各部のサイズは、コラム１
やダイヤフラム２のサイズ等に応じて適宜に設定するこ
とになるが、例えば、図５に示すように、厚さを９ｍ
ｍ、幅を２５ｍｍに設定し、位置決め片１１として、長
さを５ｍｍ、突出長さを１〜２ｍｍ、厚さを１〜２ｍｍ
に設定した平面視略半円状のものを設け、切欠部１３と
して、取付面１２から開先底面１５までの深さを３ｍ
ｍ、段落ち面１６から裏当て金１０の先端部までの長さ
を５ｍｍ、円弧面１７の半径を２ｍｍに設定したものを
好適に採用できる。

【００２４】このような裏当て金１０を用いると、図６
に示すように、コラム１に裏当て金１０を組付けて、裏
当て金１０をダイヤフラム２に当接させた状態で、裏当
て金１０に形成した切欠部１３により、ダイヤフラム２
と裏当て金１０間に開先隙間３よりも奧部側に凹溝８が
形成され、裏当て金１０における取付面１２と開先底面
１５間の段差Ｔが略一様なことから、この凹溝８の深さ
が略一様となり、しかも仮付け溶接部７の厚さよりも大
きな深さに設定されるので、仮付け溶接時に溶接金属が
開先隙間３内へ侵入することが防止されて、開先隙間３
内における溶接欠陥が防止される。このため、仮付け溶
接部７を除去することなく、開先隙間３に対して本溶接
を施しても、コラム１とダイヤフラム２との溶接強度を
十分に確保することが可能となる。しかも、凹溝８の深
さが略一様なことから、仮付け溶接金属のだれが効果的
に防止され、鉛直方向や斜め方向への溶接時に仮付け溶
接金属がだれて開先隙間３内に侵入して、該部分が溶接
欠陥となることによる溶接強度の低下を効果的に防止で
きる。尚、本実施例ではコラム１に対してダイヤフラム
２を溶接する場合について説明したが、コラム１をベー
スプレートに溶接する場合についても、裏当て金１０を
用いて前述と同様に溶接することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係るコラム溶接用裏当て金に
よれば、仮付け溶接部が両母材間の開先隙間内に侵入す
ることが防止されるので、仮付け溶接部を除去すること
なく本溶接を行って溶接作業の効率化を図りつつ、十分
な溶接強度を確保することが可能となる。

【００２６】また、開先底面を取付面と略平行に配置し
て、仮付け溶接部の肉厚を略一様に設定することで、溶
接金属のだれを抑制し、仮付け溶接部が開先隙間内へ侵
入することによる溶接強度の低下を効果的に防止でき
る。しかも、開先底面とベースプレート又はダイヤフラ
ムとのなす角度が約９０°になることから、仮付け溶接
時におけるベースプレート又はダイヤフラムの溶け込み
量を適正に設定して、裏当て金とベースプレート又はダ
イヤフラムとの溶接強度を向上できる。

【００２７】請求項２記載のように、段落ち部が、略厚
さ方向へ延びる段落ち面と、段落ち面と開先底面とを滑
らかに接続する円弧面とを有する場合には、開先底面の
深さをその全幅にわたって略一様に設定しつつ、段落ち
面と開先底面との隅部における溶け込み不良を防止する
ことが可能となる。

【００２８】請求項３記載のように、段落ち部のコラム
側の縁部に、開先隙間内へ突出する位置決め片を設ける
と、コラムに対する裏当て金の組付作業の効率化を図る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 コラムの溶接接合部付近の分解斜視図

【図２】 コラムの溶接接合部付近の溶接前における縦
断面図

【図３】 裏当て金の平面図

【図４】 （ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図
３のＢ−Ｂ線断面図

【図５】 裏当て金のサイズの説明図

【図６】 コラムの溶接接合部付近の仮付け溶接後にお
ける縦断面図

【図７】 従来技術に係る溶接接合部付近の溶接前にお
ける縦断面図

【図８】 従来技術に係る他の溶接接合部付近の溶接前
における縦断面図

【符号の説明】

１ コラム ２ ダイヤフラム ３ 開先隙間 ４ 開先面 ５ ルート面 ６ ルート隙間 ７ 溶接部 ８ 凹溝 １０ 裏当て金 １１ 位置決め片 １２ 取付面 １３ 切欠部 １４ 段落ち部 １５ 開先底面 １６ 段落ち面 １７ 円弧面 ２０ 連結部材 ２１ 角形鋼管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラムの端部をベースプレート又はダイ
   ヤフラムの側面に溶接接合するときに、コラムの端部内
   面に固定されて、両母材間に形成される開先隙間をコラ
   ムの内側から閉鎖する裏当て金であって、 前記コラムの開先先端部に対応する位置付近に、仮付け
   溶接部の厚さよりも段落ちする段落ち部を形成して、コ
   ラムに対する取付面よりも一段低い位置に、段落ち部か
   らベースプレート又はダイヤフラム側の側縁まで取付面
   と略平行に延びて開先隙間を内側から閉鎖する開先底面
   を形成した、ことを特徴とするコラム溶接用当て金。
2. 【請求項２】 前記段落ち部が、略厚さ方向へ延びる段
   落ち面と、段落ち面と開先底面とを滑らかに接続する円
   弧面とを有する請求項１記載のコラム溶接用当て金。
3. 【請求項３】 前記段落ち部のコラム側の縁部に、開先
   隙間内へ突出する位置決め片を設けた請求項１又は２記
   載のコラム溶接用当て金。