JP2009297750A - 溶接用裏当て金 - Google Patents

Abstract

【課題】コラムに対して裏当て金本体を位置決めする位置決め手段が簡単に形成できる溶接用裏当て金を提供する。
【解決手段】鋼管よりなるコラム１とベースプレートまたはコラムとダイヤフラム２を突き合わせ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、コラムの内周面に外周面が当接するようにコラムの断面形状に合わせて裏当て金本体３を形成し、かつ裏当て金本体の外周面に、コラムに対し裏当て金本体の取り付け位置を位置決めする位置決めピン４を、コラムの一辺に対し少なくとも１本植設したもので、コラムに裏当て金本体を仮付けする際の位置決めが容易かつ正確に行えるため、溶接作業の能率化が図れると共に、溶接するコラムのサイズに応じて位置決めピンを植設するだけでよいため、位置決めピンの設置が容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明はビル等の鉄骨構造物を構成する鋼管柱（以下コラムという）を溶接する際に使用する溶接用裏当て金に関する。

従来ビル等の鉄骨構造物を構成するコラムには、丸型鋼管や角型鋼管が使用されており、サイズが大きいコラムの場合、鋼板を円筒状または角筒状に成形し、かつ突き合わせ部を軸線方向に溶接した電縫管が使用されている。
これらコラムの多くは長尺なことから、輸送制限内の長さのコラムとベースプレートまたはダイヤフラムを予め工場で溶接した後建築現場に搬入し、建築現場でさらにコラムとダイヤフラムを長さ方向に突き合わせて、コラムとダイヤフラムを溶接することにより、所定の長さのコラムを製作している。
また工場や建築現場でコラムとベースプレーとまたはダイヤフラムを溶接する場合、突き合わせ部の内側に裏当て金を当接して、コラムとベースプレートまたはダイヤフラムの溶接を行っており、コラムの溶接に使用する裏当て金としては、例えば特許文献１や２に記載のものが公知である。
特開２００１−３３４３９６号公報 特開平１１−１５８８６６号公報

前記特許文献１に記載された裏当て金は、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、コラムに対する取り付け面よりも一段低い位置に、段落ち部からダイヤフラム側の側縁まで取り付け面とほぼ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ている。
また段落ち部のコラム側の縁部に、開先隙間内に突出する位置決め片を設けた構成となっている。
そして前記構成により、取り付け面に対する開先底面の深さが仮付け溶接部の厚さより大きく設定され、仮付け溶接部が両母材間の開先隙間内に侵入するのを防止することができるため、万一仮付け溶接部に溶接欠陥が発生しても、本溶接により初期の溶接強度を確保することができる。
また位置決め片を設けたことにより、裏当て金をコラムに対し位置決めできるので、コラムに対する裏当て金の組み付け作業が能率よく行える等の効果を有している。

一方特許文献２に記載された溶接用裏当て金は、２本の鋼管を突き合わせた部分の内周面に嵌入する円筒体の外周面に、円周方向に適当な間隔を置いて突起を設け、これら突起により両鋼管間の突き合わせ部分に一定の間隙を形成するようにしたもので、間隙部分に溶接を行うことにより、高い溶接強度で両鋼管間を溶接することができる等の効果が得られる。

しかし前記特許文献１に記載された裏当て金では、コラムに対し裏当て金を位置決めする位置決め片が裏当て金を製造する際一体に形成されている。
このためコラムに裏当て金を取り付ける際、コラムの各辺に対し一定の間隔で位置決め片が配置されるようにするためには、溶接するコラムのサイズに応じて位置決め片のピッチが異なるものを複数種類予め製作する必要があり、製作費が嵩むことから裏当て金のコストが上がる問題がある。
また使用するコラムのサイズに応じて位置決め片が適切に配置されるように材料を切断して裏当て金を製作する必要があるため、材料の歩留まりが悪く不経済である等の問題もある。

一方特許文献２に記載された２本の鋼管を突き合わせ溶接する場合には有効であるが、鋼管（コラム）とダイヤフラムを突き合わせ溶接する場合には、使用できない問題がある。
また前記特許文献１や２に記載の裏当て金では、鋼管の内周面に溶接ビードが軸線方向に突出した電縫管に使用する場合、裏当て金と干渉する部分の溶接ビードを切除しなければならず、
溶接ビードの切除作業に多くの工数を必要として、溶接作業の能率を低下させる等の問題もある。
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、コラムに対して裏当て金本体を位置決めする位置決め手段が簡単に形成できる溶接用裏当て金を提供することを目的とするものである。

本発明の溶接用裏当て金は、鋼管よりなるコラムとベースプレートまたはコラムとダイヤフラムを突き合わせ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、コラムの内周面に外周面が当接するようにコラムの断面形状に合わせて裏当て金本体を形成し、かつ裏当て金本体の外周面に、コラムに対し裏当て金本体の取り付け位置を位置決めする位置決めピンを、コラムの一辺に対し少なくとも１本植設したものである。

前記構成により、コラムとダイヤフラムの間に所定の間隙が形成できるように位置決めピンの位置を、予め裏当て金本体の端面から例えば６ｍｍ、７ｍｍのように設定しておくことにより、コラムに裏当て金本体を仮付けする際の位置決めが容易かつ正確に行えるため、溶接作業の能率化が図れるようになる。
また溶接するコラムのサイズに応じて位置決めピンを植設するだけでよいため、位置決めピンの設置が容易な上、コラムのサイズに応じて位置決めピンのピッチが異なるものを、予め複数種類製作する必要がないため、裏当て金が安価に得られると共に、使用するコラムのサイズに応じて位置決めピンが適切に配置されるように位置決めピンの植設位置を設定することができるため、材料の歩留まりを改善することができる。

本発明の溶接用裏当て金は、電縫管よりなるコラムとベースプレートまたはコラムとダイヤフラムを突き合わせ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、コラムの内周面に外周面が当接するようにコラムの断面形状に合わせて裏当て金本体を形成し、かつ裏当て金本体の外周面に、コラムに対し裏当て金本体の取り付け位置を位置決めする位置決めピンを、コラムの一辺に対し少なくとも１本植設すると共に、コラムに裏当て金本体を取り付ける際、コラムの内周面に突設された溶接ビードと干渉する位置に切り欠きを形成したものである。

前記構成により、コラムとダイヤフラムの間に所定の間隙が形成できるように位置決めピンの位置を、予め裏当て金本体の端面から例えば６ｍｍ、７ｍｍのように設定しておくことにより、コラムに裏当て金本体を仮付けする際の位置決めが容易かつ正確に行えるため、溶接作業の能率化が図れるようになる。
また溶接するコラムのサイズに応じて位置決めピンを植設するだけでよいため、位置決めピンの設置が容易な上、コラムのサイズに応じて位置決めピンのピッチが異なるものを、予め複数種類製作する必要がないため、裏当て金が安価に得られると共に、使用するコラムのサイズに応じて位置決めピンが適切に配置されるように位置決めピンの植設位置を設定することができるため、材料の歩留まりを改善することができる。
さらにコラムの内周面に突出する溶接ビードと裏当て金本体が干渉することがないため、事前に溶接ビードを切除しておく等の作業が不要となり、これによって溶接ビードを切除するための手間を削減することができるため、作業能率の向上が図れる。

本発明の溶接用裏当て金は、裏当て金本体の外側面にピン孔を穿設し、かつピン孔に位置決めピンを圧入することにより、裏当て金本体に対し位置決めピンを植設したものである。

前記構成により、位置決めピンの植設作業が短時間で能率よく行える上、コラムの一辺に対し複数の位置決めピンを植設することにより、コラムに裏当て金本体を取り付けた際、裏当て金本体がガタつくことがないため、裏当て金本体の仮付け作業が容易に行える。

本発明の溶接用裏当て金は、裏当て金本体のコラムのコーナ部内周面に当接する部分に、裏当て金本体の長手方向と直交する方向に凹溝群を形成したものである。

前記構成により、人力のみで裏当て金本体をコラムの内周面に沿って容易に折り曲げることができるため、裏当て金本体の製作が容易になる上、コラムの内周面と裏当て金本体の外周面の間に隙間が生じないように折り曲げる作業が容易に行えるようになる。
また溶接時発生したガスは、凹溝よりコラム内に逃げて溶融金属内に気泡として残留することがないため、溶接ビード内に溶接欠陥となる気泡が発生することがない。
これによって溶接品質の改善が図れる上、溶融金属内に気泡が残留しないように神経を使いながら溶接作業を行う必要もないことから、作業能率も向上する。

本発明の溶接用裏当て金によれば、コラムに裏当て金本体を仮付けする際の位置決めが容易かつ正確に行えるため、溶接作業の能率化が図れると共に、溶接するコラムのサイズに応じて位置決めピンを植設するだけでよいため、位置決めピンの設置が容易となる。
またコラムのサイズに応じて位置決めピンのピッチが異なるものを、予め複数種類製作する必要がないため、裏当て金が安価に得られると共に、使用するコラムのサイズに応じて位置決めピンが適切に配置されるように位置決めピンの植設位置を設定することができるため、材料の歩留まりを改善することができる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１はコラムにダイヤフラムを溶接する際の分解斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図５はコラムにダイヤフラムを溶接した状態の断面図である。
図１は鋼板を角筒状に成形し、かつ突き合わせ部を軸線方向に溶接した角型電縫管よりなるコラム１で、一辺の内周面に軸線方向に溶接ビード１ｂが突設されており、コラム１の一端側には開先１ａが形成されている。

２はコラム１の一端側に溶接するダイヤフラム、３はダイヤフラム２を溶接する際に使用する裏当て金本体である。
ダイヤフラム２は、一辺がコラム１の一辺よりやや大きいほぼ正方形状の板材からなり、コラム１の一端側に所定の間隙を存して溶接されるようになっている。
コラム１とダイヤフラム２を溶接する際に使用する裏当て金本体３は、コラム１やダイヤフラム２と同材質で、かつ厚さｔ及び幅Ｗがほぼ一定な帯状鋼板からなり、コラム１の内周面に密着するように予め角枠状に折り曲げ形成されており、裏当て金本体３両端の突き合わせ部３ａは、コラム１のある一辺のほぼ中央に位置するように折り曲げられている。

また裏当て金本体３のコラム１内周面と当接する面には、コラム１の一辺に対し複数本、例えば２本の位置決めピン４が長手方向に間隔を存して突設されている。
これら位置決めピン４は、コラム１に裏当て金本体３を取り付ける際、コラム１に対し裏当て金本体３の位置決めを行うもので、裏当て金本体３の上端面から例えば６ｍｍ、または７ｍｍの位置に穿設されたピン孔３ｂに、直径が例えばφ３程度の丸棒を圧入することにより植設されており、裏当て金本体３の外側面からの高さは２ｍｍ程度となっている。

一方裏当て金本体３の両端部３ａ側と対向する辺には、裏当て金本体３をコラム１内周面に上方から嵌合した際、コラム１の内周面に突設された溶接ビード１ｂに裏当て金本体３が干渉するのを防止する切り欠き３ｃが形成されている。
この切り欠き３ｃは、回転カッタ等の切削機械（図示せず）により例えば図４に示すように円弧状に切り欠き形成したもので、裏当て金本体３の上端面から例えば６ｍｍ、または７ｍｍ残してその下側を切除することにより形成されている。
なおこの切り欠き１ｃの形状は、溶接ビード１ｂに裏当て金本体３が干渉するのを防止することができれば、角形や三角形等の任意な形状のものでよい。

次に前記構成された溶接用裏当て金を使用して、コラム１とダイヤフラム２を溶接する際の作用を説明する。
ビル等の鉄骨構造物の支柱となるコラム１は、通常各階毎にダイヤフラム２を設けて、このダイヤフラム２を介して各コラム１を長手方向に接続していくため、予め所定長さに切断したコラム１の端面にダイヤフラム２を溶接する作業が必要となる。
また溶接に使用する裏当て金本体３は、溶接するコラム１の内周長に合わせて帯状鋼板を切断し、所定の形状に折り曲げるが、コラム１に使用する角型鋼管には規格品を使用するため、裏当て金本体３も、コラム１の規格サイズに合わせた長さに帯状鋼板を切断して使用する。

次に切断した帯状鋼板を所定の形状に折り曲げる前に、コラム１内周面と当接する面に、コラム１の一辺に対し一対のピン孔３ｃを、帯状鋼板をの長手方向に間隔を存して穿設し、これらピン孔３ｃに例えば直径がφ３程度、長さが４ｍｍ程度の丸棒を圧入することにより、所定位置に位置決めピン４が植設するが、位置決めピン４の高さは、裏当て金本体３の外側面からほぼ３ｍｍ程度が適切である。
位置決めピン４の植設が完了したら、帯状鋼板を所定位置からほぼ直角に折り曲げて、図１に示すように角枠状の裏当て金本体３を製作するもので、コラム１の内周面に合わせて裏当て金本体３を折り曲げる際に、裏当て金本体３の両端側突き合わせ部３ａが図１に示すように、コラム１の一辺のほぼ中央付近となるようにし、突き合わせ部３ｂがコラム１のコーナ部にこないように配慮する。

またコラム１に電縫管を使用している場合は、裏当て金本体３を折り曲げ加工する前に、裏当て金本体３の全長のほぼ中間部に予め切り欠き３ｃを形成しておく。
以上のようにしてコラム１の形状に合った裏当て金本体３を製作したら、次に裏当て金本体３を、コラム１の上方からコラム１の端部に嵌合すると、裏当て金本体３の外側面に突設された複数の位置決めピン４がコラム１の端面に係止されて、コラム１に対し裏当て金本体３が位置決めされる。
各位置決めピン５は、裏当て金本体３の上端面から例えば６ｍｍまたは７ｍｍの位置に突設されているため、位置決めピン５をコラム１の端面に係止した状態で裏当て金本体３の上面にダイヤフラム２を載置すると、コラム１の端面とダイヤフラム２との間に６ｍｍまたは７ｍｍの間隙が正確に形成できるようになる。

またコラム１が電縫管の場合、裏当て金本体３に形成した切り欠き３ｃが図４に示すように、コラム１内周面に突設された溶接ビード１ｂの位置となって、裏当て金本体３が溶接ビード３ｃと干渉するのを防止するため、事前に溶接ビード３ｃを切除しておく等の作業が不要となり、作業能率の向上が図れる。
コラム１の端部に裏当て金本体３を嵌合したら、コラム１の内周面と裏当て金本体３の間に隙間が生じないよう確認しながら、コラム１に裏当て金本体３を仮付けし、もし隙間が生じているようなら、隙間がなくなるように手直しながらコラム１に裏当て金本体３を仮付けする。

裏当て金本体３の仮付けが完了したら、裏当て金本体３の上面にダイヤフラム２を載置して所定の位置となるよう仮付けし、この状態で自動溶接や半自動溶接等の手段でコラム１の開先１ａとダイヤフラム２の間を図５に示すように溶接するもので、切り欠き３ｃの上方には、裏当て金本体３の外側面が残っているので、溶接の際溶融金属が切り欠き３ｃ内へ漏出することがないため、欠肉等の溶接欠陥がない安定した形状の溶接ビードが得られるようになる。
なおコラム１を長手方向へ順次継ぎ足していく場合は、前記作業を繰り返せばよい。

一方前記実施の形態では、１本の帯状鋼板を角枠に折り曲げて裏当て金本体３を形成したが、図６に示す変形例のように、２本の帯状鋼板をほぼコ字形に折り曲げて裏当て金本体３を形成し、これら裏当て金本体３の両端部を突き合わせた状態でコラム１の内周面に仮付けして、コラム１とダイヤフラム２を溶接する際の裏当て金としてもよい。
また帯状鋼板を折り曲げる際、コラム１のコーナ部内周面に当接する部分に予め凹溝群５を形成してもよい。
凹溝群５としては、裏当て金本体３をコラム１に取り付ける際、コラム１の内周面に当接する外側面や内側面に、図７及び図８に示すように裏当て金本体３の長手方向と直交し、かつ長手方向に等間隔となるよう複数の凹溝５ａを形成してもよく、図９及び図１０に示すようにバイアス方向に複数の複数の凹溝５ｂを形成してもよい。

裏当て金本体３の所定位置に予め凹溝群５を形成しておくことにより、人力のみで裏当て金本体３をコラム１の内周面に沿って容易に折り曲げることができるため、裏当て金本体３の製作が容易になる上、コラム１の内周面と裏当て金本体３の外周面の間に隙間が生じないように折り曲げる作業が容易に行えるようになる。

なお前記実施の形態では、角型鋼管よりなるコラム１にダイヤフラム２を溶接する場合について説明したが、丸型鋼管よりなるコラム１にダイヤフラム２を溶接する場合にも、適用することができる。
またコラム１にダイヤフラム２を突き合わせ溶接する場合について説明したが、コラム１とベースプレート（図示せず）を溶接する場合についても適用できるものである。

本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金を使用してコラムとダイヤフラムを溶接する際の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線沿う断面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金を使用してコラムにダイヤフラムを溶接した状態の断面図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す正面図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す側面図である。 本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１ コラム
１ｂ 溶接ビード
２ ダイヤフラム
３ 裏当て金本体
３ｂ ピン孔
３ｃ 切り欠き
４ 位置決めピン

Claims (4)

1. 鋼管よりなるコラムとベースプレートまたはコラムとダイヤフラムを突き合わせ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、前記コラムの内周面に外周面が当接するように前記コラムの断面形状に合わせて裏当て金本体を形成し、かつ前記裏当て金本体の前記外周面に、前記コラムに対し前記裏当て金本体の取り付け位置を位置決めする位置決めピンを、前記コラムの一辺に対し少なくとも１本植設したことを特徴とする溶接用裏当て金。
2. 電縫管よりなるコラムとベースプレートまたはコラムとダイヤフラムを突き合わせ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、前記コラムの内周面に外周面が当接するように前記コラムの断面形状に合わせて裏当て金本体を形成し、かつ前記裏当て金本体の前記外周面に、前記コラムに対し前記裏当て金本体の取り付け位置を位置決めする位置決めピンを、前記コラムの一辺に対し少なくとも１本植設すると共に、前記コラムに前記裏当て金本体を取り付ける際、前記コラムの内周面に突設された溶接ビードと干渉する位置に切り欠きを形成したことを特徴とする溶接用裏当て金。
3. 前記裏当て金本体の前記外側面にピン孔を穿設し、かつ前記ピン孔に前記位置決めピンを圧入することにより、前記裏当て金本体に対し前記位置決めピンを植設してなる請求項１または２に記載の溶接用裏当て金。
4. 前記裏当て金本体の前記コラムのコーナ部内周面に当接する部分に、前記裏当て金本体の長手方向と直交する方向に凹溝群を形成してなる請求項１ないし３の何れかに記載の溶接用裏当て金。

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