JP2005152977A - 溶接用裏当金及び溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 裏当金を取り付ける際の作業効率を向上させることができる溶接用裏当金を提供する。
【解決手段】 角コラム２をダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金たる裏当金１に、前記角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて複数の溝11を形成した。裏当金１の溝11の箇所を溶接ビード面２ｃに合わせて角コラム２と前記裏当金１とを溶接し、溝11の箇所において角コラム２とダイアフラム鋼板とを仮溶接した後、角コラム２とダイアフラム鋼板とを溶接する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管を用いた鉄骨構造物において鋼管を被溶着部に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金及びその溶接用裏当金を用いた溶接方法に関する。

従来、角コラムや丸コラムなどの鋼管を柱材等として用いた鉄骨構造物において、例えば、図１２に示すように、角コラム２の端部の溶接開先をダイアフラム鋼板３に突き合わせて溶接接合し、ダイアフラム鋼板３に梁材４を溶接する方法が一般に用いられている。そして、角コラム２をダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接する際には、角コラム２の端部の溶接開先とダイアフラム鋼板との間の寸法管理及び溶接不良の防止のため、図１３に示すように、角コラム２の端部の内面に裏当金１を密着させて取り付けてから溶接することが知られている（例えば特許文献１）。

そして、一般的に前記裏当金１は、予めコラムの内面形状に合わせて屈曲形成されたものが使用されるが、真直な状態で提供され角コラムの内寸に合わせて曲げて用いる裏当て用鋼鈑があり、角コラムそれぞれの角部内側の曲面部に当たる部分に一群のＶ字溝を形成している。

また、角コラム２は一般に、図１４に示すように２枚のコ字形状の鋼板２ａ，２ｂを溶接接合、または図１５に示すように１枚の鋼板を曲げ加工して端部を溶接接合して製造されるために、内面から突出した溶接ビード面２ｃを有している。したがって、裏当金１を取り付ける際には、裏当金１を角コラム２の内面に密着させるために、予めこの溶接ビード面２ｃをグラインダーなどで研削または切削しておく必要があった。
特開平８−１５５６７９号公報

ところで、この溶接ビード面の研削または切削は、鋼管の内面で行う面倒な作業であり、さらに、削り過ぎると鋼管の母材に損傷を与える虞があり、慎重に作業しなければならないことから、裏当金を取り付ける際の作業効率が極めて悪いといった問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、裏当金を取り付ける際の作業効率を向上させることができる溶接用裏当金及び溶接方法を提供することをその目的とする。

本発明の請求項１記載の溶接用裏当金は、鋼管を被溶着部に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金であって、前記鋼管の内面に形成された溶接ビード面に合わせて複数の溝を形成したものである。

本発明の請求項２記載の溶接用裏当金は、隣り合う前記溝の間隔が前記溶接ビード面の幅より狭いものである。

本発明の請求項３記載の溶接方法は、請求項１記載の溶接用裏当金の前記溝の箇所を前記溶接ビード面に合わせて該溝の箇所を屈曲するものである。

本発明の請求項４記載の溶接方法は、前記鋼管と前記溶接用裏当金とを溶接し、少なくとも前記溝の箇所において前記鋼管と前記被溶着部とを仮溶接した後、前記鋼管と前記被溶着部とを溶接するものである。

本発明の請求項５記載の溶接方法は、前記溝の箇所における前記鋼管と前記被溶着部との仮溶接は、前記鋼管の厚さの範囲外で行なうものである。

本発明の請求項１記載の溶接用裏当金によれば、鋼管の内面に形成された溶接ビード面に合わせて複数の溝を形成し、この溝の箇所で裏当て金を溶接ビード面に合わせて屈曲することで、面倒な溶接ビード面の研削または切削を行なわなくとも裏当金を鋼管の内面に密着させることができ、鋼管の母材に損傷を与える虞もなく、裏当金を取り付ける際の作業効率を大幅に向上させることができる。また、裏当金を鋼管の内面に密着させることができるので、所定の寸法と精度を確保でき、溶接の品質向上を図ることができる。

本発明の請求項２記載の溶接用裏当金によれば、溶接ビード面で裏当金をスムーズに屈曲することができる。

本発明の請求項３記載の溶接方法によれば、該溝の箇所を屈曲して裏当金を溶接ビード面に合わせる。

本発明の請求項４記載の溶接方法によれば、溶接用裏当金の溝の箇所において鋼管と被溶着部とを仮溶接した後、鋼管と被溶着部とを溶接することで、仮溶接時に溶接ビード面と溝の箇所との間の隙間を埋めて、溶接ビード面においても裏当金を鋼管の内面に密着させることができ、その後、鋼管と被溶着部とを溶接することで、溶接を容易に行なうことができる。また、溝を溶接位置の基準とすれば、溶接の位置決めの罫書きが溝の箇所において省略でき、仮溶接を行なう際の作業効率を向上させることができる。

本発明の請求項５記載の溶接方法によれば、溝の箇所における鋼管と被溶着部との仮溶接を鋼管の厚さの範囲外で行なうことによって、鋼管と被溶着部とを容易に溶接することができる。

以下、本発明における好ましい実施例について、添付図面を参照しながら説明する。

図１〜図８に基づいて、第１実施例について説明する。１は鋼管たる角コラム２を被溶着部たるダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金たる裏当金であって、鉄骨構造物の柱材等として用いられる角コラム２の端部の内面に密着させて取り付けられる。この裏当金１は、断面コ字形状の分割された２本の裏当金１ａ，１ｂから構成されており、使用前は真直は棒状をなし、使用時に曲げて断面コ字形状され、角コラム２の内面の全周にわたって、角コラム２の端部の溶接開先５からある一定の幅Ｗだけ突出して設けられる。そして、この幅Ｗだけ突出した裏当金１によって、角コラム２とダイアフラム鋼板３を突き合わせて溶接接合する際に、角コラム２とダイアフラム鋼板３の位置関係が適切に保たれ、溶接時の寸法管理を確実に行なって溶接不良を防止することができるようなっている。

角コラム２は、断面がコ字形状の２枚の鋼板２ａ，２ｂを溶接接合して製造されたものであって、角コラム２の内面には２枚の鋼板２ａ，２ｂの溶接接合に起因した溶接ビード面２ｃを有している。この溶接ビード面２ｃは、角コラム２の内面から突出しており、通常は断面がある曲率Ｒを有し、幅Ａを有する曲面状に形成されている。なお、従来は、この溶接ビード面２ｃは裏当金１を角コラム２の内面に密着させるために、グラインダーなどで研削または切削していたが、本実施例では研削または切削する必要はない。そして、角コラム２は、四つの側板部２ｓ，２ｓ，２ｓ，２ｓとこれらの間に位置して彎曲角部２ｄ，２ｄ，２ｄ，２ｄを有する。

前記裏当金１ａ，１ｂには、角コラム２の前記溶接ビード面２ｃに対応して、複数の溝11が形成されている。また、裏当金１ａ，１ｂは、角コラム２の内面形状に合わせてコ字状に曲げて使用され、角コラム２の彎曲角部２ｄに対応する角部対応箇所１ｄに、複数の溝12が形成されている。それら溝11，12の深さは、裏当金の厚さＴから約１〜４ミリを引いた値とすることが好ましい。また、前記溶接ビード面２ｃに対応する溝11の間隔Ｋは、該溶接ビード面２ｃの幅Ａより狭く、好ましくは溝11の間隔Ｋが幅Ａの２分の１以下（Ｋ＝＜Ａ／２）とする。また、溶接ビード面２ｃに対応した溝11と、角部対応箇所１ｄの溝12とは、裏当金１ａ，１ｂの同一面に形成されている。また、角部対応箇所１ｄの溝12はそれぞれ７〜１５個設けることが好ましい。また、溝11，12は裏当金１ａ，１ｂを曲げる前の真直ぐな状態で、その厚さ方向にほぼ一定幅に形成されている。

また、裏当金１ａ，１ｂは同一形状であり、裏当金１ａと裏当金１ｂとの間は、若干の隙間が設けられている。

７は裏当金１と角コラム２との溶接部、８は角コラム２とダイアフラム鋼板３の仮溶接部、９は角コラム２とダイアフラム鋼板３の溶接部である。仮溶接部８は、溶接ビード面２ｃの幅Ａと同じ幅で、相互に等しい間隔Ｂをおいて形成されている。なお、仮溶接部８の位置は、溶接ビード面２ｃを基準に決められており、角コラム２とダイアフラム鋼板３は、少なくとも溶接ビード面２ｃに対応する位置において仮溶接されている。

つぎに、本実施例の裏当金１を用いた角コラム２とダイアフラム鋼板３との溶接方法について説明する。まず、裏当金１の同一面で内面となる側に溝11，12を形成する。なお、これら溝11，12の形成方法としては、切削，熱間プレス加工，冷間プレス加工などがあるが、これらに限定されない。そして、図５に示すように、角部対応箇所１ｄの溝12において裏当金１ａ，１ｂを屈曲し、角部対応箇所１ｄを彎曲角部２ｄに沿わせ、同時に溶接ビード面２ｃの両側で、裏当金１ａ，１ｂと角コラム２とを万力などで挟み付けるようにして密着させることにより、裏当金１ａ，１ｂの溝11の箇所が溶接ビード面２ｃに沿って屈曲する。この状態で、角コラム２の端部の溶接開先５からある一定の幅Ｗだけ突出した状態で数箇所の溶接部７で局所的に溶接することで裏当金１を角コラム２に取り付け、固定する。なお、この溶接部７は角コラム２に裏当金１が固定されればよく、任意の位置に設ければよいが、溶接ビード面２ｃの両側に設けることが好ましい。

その後、図７，図８に示すように、角コラム２の溶接開先５をダイアフラム鋼板３と突き合せ、仮溶接部８において角コラム２とダイアフラム鋼板３を仮溶接する。このとき、凹部６の仮溶接部８を基準として、幅Ａを有する複数の仮溶接部８の位置を等しい間隔Ｂで罫書いてから仮溶接する。なお、溝11の箇所の仮溶接部８は、複数の溝11が基準となっているので罫書きを省略できる。

そして、溝11の箇所で仮溶接を行なうと、溶接ビード面２ｃと溝11の箇所との間の隙間が溶融した金属で埋まり、溶接ビード面２ｃにおいて裏当金１と角コラム２の内面が密着する。なお、図７に示すように、溝11の箇所で仮溶接を行なうことによって、仮溶接部８を角コラム２の厚さの範囲Ｘの外に設ける。そして、最後に、溶接開先５の全周にわたり、溶接部９において角コラム２とダイアフラム鋼板３とを溶接する。このとき、角コラム２の厚さの範囲Ｘが溶接部９で完全に埋まるように溶接する。角コラム２は２枚の鋼板２ａ，２ｂを接合して形成されるため、特に溶接ビード面２ｃの近傍における溶接強度を得ることが重要であるが、このように、仮溶接部８を角コラム２の厚さの範囲Ｘの外に設けることによって、溶接ビード面２ｃの近傍において角コラム２とダイアフラム鋼板３とを容易に溶接することができる。

以上のように本実施例の溶接用裏当金では、鋼管たる角コラム２を被溶着部たるダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金たる裏当金１であって、前記角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて複数の溝11を形成している。

この場合、角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて複数の溝11を形成することで、面倒な溶接ビード面２ｃの研削または切削を行なわなくとも裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができ、角コラム２の母材に損傷を与える虞もなく、裏当金１を取り付ける際の作業効率を大幅に向上させることができる。また、裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができるので、所定の寸法と精度を確保でき、溶接の品質向上を図ることができる。

また、本実施例の溶接用裏当金では、隣り合う溝11の間隔Ｋが溶接ビード面２ｃの幅Ａより狭いから、溶接ビード面２ｃで裏当金１ａ，１ｂをスムーズに屈曲することができる。

本実施例の溶接方法では、溶接用裏当金１の溝11の箇所を溶接ビード面２ｃに合わせて該溝11の箇所を屈曲するから、該溝11の箇所を屈曲して裏当金１を溶接ビード面２ｃに合わせることができる。尚、この場合、溶接ビード面２ｃの両側で角コラム２と裏当金１とを挟み付けるようにすることにより溝11の箇所をスムーズに曲げることができる。

また、本実施例の溶接方法では、裏当金１の前記溝11の箇所を前記溶接ビード面２ｃに合わせて前記角コラム２と前記裏当金１とを溶接し、少なくとも前記溝11の箇所において前記角コラム２と前記ダイアフラム鋼板３とを仮溶接した後、前記角コラム２と前記ダイアフラム鋼板３とを溶接している。

このようにすると、裏当金１の凹部６において角コラム２とダイアフラム鋼板３とを仮溶接した後、角コラム２とダイアフラム鋼板３とを溶接することで、溶接ビード面２ｃと溝11の箇所との間に隙間があったとしても、仮溶接時にその隙間を埋めて、溶接ビード面２ｃにおいても裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができ、その後、角コラム２とダイアフラム鋼板３とを溶接することで、溶接欠陥を容易に防止することができる。また、凹部６を溶接位置の基準とすれば、溶接の位置決めの罫書きが溝11の箇所において省略でき、仮溶接を行なう際の作業効率を向上させることができる。

さらに、本実施例の溶接方法では、前記溝11の箇所における前記角コラム２と前記ダイアフラム鋼板３との仮溶接は、前記角コラム２の厚さの範囲Ｘ外で行なっている。

この場合、溝11の箇所における角コラム２とダイアフラム鋼板３との仮溶接を角コラム２の厚さの範囲Ｘ外で行なうことによって、溶接ビード面２ｃの近傍において角コラム２とダイアフラム鋼板３とを容易に溶接することができる。

図９に第２実施例を示す。なお、上記第１実施例と共通の箇所には共通の符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。本実施例の裏当金１は、予め断面コ字形状に形成した２本の分割された裏当金１ａ，１ｂから構成されており、また、溝12を形成することなく、前記彎曲角部２ｄに対応して、複数の溝11を形成している。また、この例では、裏当金１ａ，１ｂの両端部の間隔Ｃを、対向する前記側坂部２ｓ，２ｓより僅かに広く設定している。

そして、対向する前記側坂部２ｓ，２ｓに裏当金１ａ，１ｂの両端部を挿入すると共に、溶接ビード面２ｃの両側で、裏当金１ａ，１ｂと角コラム２とを万力などで挟み付けるようにして密着させることにより、裏当金１ａ，１ｂの溝11の箇所が溶接ビード面２ｃに沿って屈曲する。この場合、裏当金１ａ，１ｂの両端部の間隔Ｃを、対向する前記側坂部２ｓ，２ｓより僅かに広く設定し、言い返れば、溝11の箇所が溶接ビード面２ｃに沿って屈曲する分だけ、裏当金１ａ，１ｂの両端部の間隔Ｃを広くすることにより、コ字形の裏当金１ａ，１ｂが角コラム２の内面に良好に密着する。

また、本実施例の裏当金１を用いた場合においても、第１実施例と同様の溶接方法によって、角コラム２とダイアフラム鋼板３とを溶接することができ、第１実施例と同様の効果が得られる。

以上のように本実施例では、角コラム２をダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる裏当金１であって、前記角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて溝11を形成している。

この場合、角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて溝11の箇所を形成することで、面倒な溶接ビード面２ｃの研削または切削を行なわなくとも裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができ、角コラム２の母材に損傷を与える虞もなく、裏当金１を取り付ける際の作業効率を大幅に向上させることができる。また、裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができるので、所定の寸法と精度を確保でき、溶接の品質向上を図ることができる。

図１０に第３実施例を示す。なお、上記各実施例と共通の箇所には共通の符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。本実施例では、溝11，12の変形例を示し、この例では溝11，12がＶ字状のＶ字溝であり、この例においても、角コラム２をダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる裏当金１であって、前記角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて溝11の箇所を形成してので、裏当金１ａ，１ｂの溝11の箇所を溶接ビード面１に合わせて屈曲することができる。

また、本実施例の裏当金１を用いた場合においても、第１実施例と同様の溶接方法によって、角コラム２とダイアフラム鋼板３とを溶接することができ、第１実施例と同様の効果が得られる。

以上のように本実施例では、角コラム２をダイアフラム鋼板３に突き合わせ溶接するために用いられる裏当金１であって、前記角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて溝11を形成している。

この場合、角コラム２の内面に形成された溶接ビード面２ｃに合わせて凹部６ｄを形成
することで、面倒な溶接ビード面２ｃの研削または切削を行なわなくとも裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができ、角コラム２の母材に損傷を与える虞もなく、裏当金１を取り付ける際の作業効率を大幅に向上させることができる。また、裏当金１を角コラム２の内面に密着させることができるので、所定の寸法と精度を確保できる。

図１１に第４実施例を示す。なお、上記各実施例と共通の箇所には共通の符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。本実施例では、溝11，12の変形例を示し、この例では溝11を、裏当金１ａ，１ｂの外面となる側に形成しており、この例においても、溝11の箇所が曲がって裏当金１ａ，１ｂが溶接ビード面２ｃに密着する。尚、この場合、溝12を裏当金１ａ，１ｂの外面となる側に形成したり、裏当金１ａ，１ｂの外面となる側に形成したりすることができる。また、溝11を裏当金１ａ，１ｂの内面となる側に形成し、溝12を裏当金１ａ，１ｂの外面となる側に形成してもよい。

このように溝11，12の裏当金１ａ，１ｂの内外面に設ける組み合わせは適宜選定することができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例では鋼管に角コラムを用いた場合を例にとって説明したが、丸コラムなどほかの形状の鋼管を用いてもよい。また、被溶着部にダイアフラム鋼板を用いた場合を例にとって説明したが、被溶着部はこれに限定されず、被溶着部を鋼管として鋼管同士を溶接するようにしてもよい。

また、上記各実施例は、裏当金を断面がコ字形状の２本の裏当金から構成した場合を例にとって説明したが、１本の裏当金から構成してもよい。さらに、角コラムは断面がコ字形状の２枚の鋼板を溶接接合して製造された場合を例にとって説明したが、１枚の鋼板を曲げ加工して端部を溶接接合して製造されてもよい。

そのほか、裏当金に形成した凹部は、鋼管の内面に形成された溶接ビード面に合わせて形成されておればよく、凹部の形状や位置は上記各実施例に示したものに限らず、例えば、実施例では、裏当金１ａ，１ｂの長さ方向ほぼ中央に溝11を設けたが、裏当金の中央以外に溝11を形成してもよい。

第１実施例における裏当金の斜視図である。 同上、溝の断面図である。 同上、裏当金と角コラムの溶接前の斜視図である。 同上、裏当金と角コラムの溶接後の斜視図である。 同上、裏当金と角コラムの溶接後の水平方向の断面図である。 同上、裏当金と角コラムの溶接後の垂直方向の断面図である。 同上、角コラムとダイアフラム鋼板の溶接後の側面図である。 同上、角コラムとダイアフラム鋼板の溶接後の垂直方向の断面図である。 第２実施例における裏当金と角コラムの溶接前の斜視図である。 第３実施例における溝の断面図である。 第４実施例における裏当金の斜視図である。 従来例における角コラムの使用例を示す斜視図である。 同上角コラムとダイアフラム鋼板の溶接後の断面図である。 同上角コラムの製造時の断面図である。 同上角コラムの製造時の断面図である。

符号の説明

１ 裏当金（溶接用裏当金）
２ 角コラム（鋼管）
２ｃ 溶接ビード面
３ ダイアフラム鋼板（被溶着部）
11 溝
Ａ 幅（溶接ビード面の幅）
Ｘ 角コラム２の厚さの範囲

Claims (5)

1. 鋼管を被溶着部に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当金であって、前記鋼管の内面に形成された溶接ビード面に合わせて複数の溝を形成したことを特徴とする溶接用裏当金。
2. 隣り合う前記溝の間隔が前記溶接ビード面の幅より狭いことを特徴とする請求項１記載の溶接用裏当金。
3. 請求項１記載の溶接用裏当金の前記溝の箇所を前記溶接ビード面に合わせて該溝の箇所を屈曲することを特徴とする溶接方法。
4. 前記鋼管と前記溶接用裏当金とを溶接し、少なくとも前記溝の箇所において前記鋼管と前記被溶着部とを仮溶接した後、前記鋼管と前記被溶着部とを溶接することを特徴とする請求項３記載の溶接方法。
5. 前記溝の箇所における前記鋼管と前記被溶着部との仮溶接は、前記鋼管の厚さの範囲外で行なうことを特徴とする請求項４記載の溶接方法。

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