JP2011251288A

JP2011251288A - 溶接用裏当て金

Info

Publication number: JP2011251288A
Application number: JP2010124489A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakamura; 正中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】裏当て金本体の外周面が均一な曲面となるように曲げ加工ができる溶接用裏当て金溶接用裏当て金を提供する。
【解決手段】コラム５のコーナ部５ａ内周面に当接するよう曲げ加工する裏当て金本体１の曲げ加工部分の内周面側に、裏当て金本体の長手方向に平行なＸ軸と直交するＹ軸に対しほぼ同じ角度で右方向及び左方向へ傾斜し、かつＸ軸とＹ軸の交点上でＸ字形に交差する右傾斜溝２ａ及び左傾斜溝２ｂよりなる一組の交差溝２を、Ｙ軸方向に間隔を存して複数組設けることにより交差溝群３を形成したもので、裏当て金本体の曲げ加工部分を曲げた際、各交差溝の間に位置するほぼ菱形の島状部の頂部がＸ軸上で互いに当接して曲げ加工部分の曲げ角度を規制するため、点接触した部分を支点として曲げ加工された裏当て金本体の外周面は均一な曲面となる。
【選択図】図２

Description

本発明はビル等の鉄骨構造物を構成するコラムとダイヤフラム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、これらコラムの多くは、各階毎にコラムと梁接合部材とに分割して、コラムとダイヤフラムを突合せ溶接し、ダイヤフラムに梁接合部材を突合せ溶接する方法が一般に採用されている。
また工場や建築現場でコラムとダイヤフラムを溶接する場合、突合せ部の内側に裏当て金を当接して、コラムと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。

特許文献１に記載の裏当て金は、金板本体の曲げ部に相当する内面に、長手方向と直交する方向に複数の切り欠き溝を設けたもので、切り欠き溝が内角部に位置するようにして金板本体を切り欠き溝部分で曲げることにより、角形コラムのコーナ部内面に沿った形状に金板本体が曲げ加工できるようになっており、切り欠き溝により曲げ部を形成する際の曲げ応力を低減できる上、曲げ形状のフレキシブル性を向上できる等の効果を有している。

また特許文献２に記載の角コラムの溶接裏当て金用鋼板は、角コラムの各角部の内曲面部に当てるべき部分に、並列に配置された一群の溝が形成されており、前記溝の形状は、その深さにおける５０％以上の部分の両側面が平行な形状であり、その溝位置における残存板厚が１．５〜２．５ｍｍであり、一群の溝の数が４以上であり、各溝の幅が４ｍｍ以下、かつ溝のピッチが２．７５ｍｍ以上であり、作業者が治具を用いずに曲げることができ、かつロボット溶接を行ったとき抜けが起こらないように構成されている。
前記特許文献１、２に記載の裏当て金を曲げ加工する場合、まず帯板（ＦＢ）よりなる裏当て金本体の溝加工部分の両側を把持して溝加工部分を中心に曲げ加工を開始すると、裏当て金本体の残厚部分を外周とし、溝の開口部側を内周として溝加工部分が円弧を描きながら曲げられる。

その後各溝の開口幅が除々に狭められながら溝加工部分の曲げ加工が進み、裏当て金本体の把持部分の角度が９０°付近に達すると、各溝の開口縁が互いに線接触した状態となって開口部が閉じる。
この状態からさらに溝加工部分を曲げようとすると、各溝の互いに線接触した部分が支点となって裏当て金本体の残厚部分に引張り応力が発生するため、以後は人力による曲げ加工は困難となる。
そこで予め各溝の開口縁が互いに線接触した状態となって開口部が閉じ、かつ裏当て金本体の把持部分の角度がほぼ９０°となったときに溝加工部の外周面がコラムのコーナ内周面に密着する曲面となるよう各溝の溝幅や溝の本数、溝のピッチを設定しておくことにより、コラムのコーナＲに応じた曲率で裏当て金本体の溝加工部を曲げ加工することができるようになる。

実開昭６３−１５７４９７号公報特開２００３−１５４４８９号公報

しかし前記特許文献１、２に記載された裏当て金では、裏当て金本体の長手方向と直交し、かつ互いに平行する角溝により複数の溝が形成されているため、次のような問題がある。
すなわち裏当て金本体の曲げ加工を開始すると、各溝の開口幅が除々に狭められながら裏当て金本体の把持部分の角度が９０°付近に達すると、各溝の開口縁が互いに線接触して開口部が閉じた状態のときにコラムのコーナＲに応じた曲率で裏当て金本体の溝加工部が曲げ加工されるようになっている。
このため裏当て金本体の把持部分の角度がほぼ９０°になったときに各溝の開口縁が均一に線接触する必要があるが、溝の加工精度が悪いと各溝の開口縁が線接触とならずに部分的に接した点接触の状態となることがある。

また溝の加工精度が悪いと点接触する位置が裏当て金本体の幅方向にバラつくため、点接触した部分を支点として曲げ加工された裏当て金本体の外周面は均一な曲面にならず、その結果コラムのコーナ部内周面に曲げ加工部分の外周面を当接した場合、コーナ部内周面と曲げ加工部分の外周面との間に隙間が発生するため、各溝の加工精度を上げる必要がある。
しかし従来の裏当て金では、角溝を帯鋸で切削加工しているため、角溝の溝幅を精度よく加工するのに限界があり、その結果裏当て金本体の外周面が均一な曲面となるように曲げ加工ができない等の問題がある。
本発明はかかる従来の問題を解決するためになされたもので、裏当て金本体の外周面が均一な曲面となるように曲げ加工が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、角型鋼管よりなるコラムの端部とダイヤフラムとを溶接する際、コラムの端部とダイヤフラムの間に形成したルートギャップをコラムの内周面側から閉鎖する溶接用裏当て金であって、コラムのコーナ部内周面に当接するよう曲げ加工する裏当て金本体の曲げ加工部分の内周面側に、裏当て金本体の長手方向に平行なＸ軸と直交するＹ軸に対しほぼ同じ角度で右方向及び左方向へ傾斜し、かつＸ軸とＹ軸の交点上でＸ字形に交差する右傾斜溝及び左傾斜溝よりなる一組の交差溝を、Ｙ軸方向に間隔を存して複数組設けることにより交差溝群を形成したものである。

前記構成により、裏当て金本体の曲げ加工部分を曲げた際、各交差溝の間に位置するほぼ菱形の島状部の頂部がＸ軸上で互いに当接して曲げ加工部分の曲げ角度を規制するため、溝の加工精度が多少悪くても点接触する位置が裏当て金本体の幅方向にバラつくことがない。
これによって点接触した部分を支点として曲げ加工された裏当て金本体の外周面は均一な曲面となることから、コラムのコーナ部内周面に曲げ加工部分の外周面を当接した場合、コラムのコーナ部内周面と曲げ加工部分の外周面との間に隙間が発生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。
また交差溝を加工するのに高い精度を必要としないため、裏当て金本体の溝加工が容易となり、これによって溶接用裏当て金が安価に得られるようになる。

本発明の溶接用裏当て金は、交差溝を形成する右傾斜溝及び左傾斜溝の溝幅とカット数、右傾斜溝間のピッチ及び左傾斜溝間のピッチを、裏当て金本体の曲げ加工部分の外周面がコラムのコーナ部内周面に隙間なく当接するよう、コラムのコーナ部内周面のＲに応じて設定すると共に、右傾斜溝及び左傾斜溝の深さを、曲げ加工部分に作業者が手で曲げられる厚さの残厚が残るように設定したものである。

前記構成により、治具や工具を使用せずに簡単に所定の角度に曲げ加工したり、コラムのコーナ部内周面に隙間なく当接するよう曲げ角度の調整が行えるため、裏当て金本体の取り付け作業が短時間で能率よく行える上、溶接の際溶融金属がコラムの内側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。

本発明の溶接用裏当て金は、右傾斜溝及び左傾斜溝とが交差するＸ軸を、裏当て金本体を幅方向に二等分する位置に設定したものである。

前記構成により、裏当て金本体の曲げ加工部分を曲げた際、裏当て金本体を幅方向に二等分するＸ軸上で各交差溝の間に位置するほぼ菱形の島状部の頂部が互いに当接して曲げ加工部分の曲げ角度を規制するため、二次元方向の曲げ加工が容易かつ正確に行える。

本発明の溶接用裏当て金は、曲げ加工部分の曲げ角度を９０〜９５°の範囲に設定したものである。

前記構成により、コラムのコーナ部内周面のＲにバラつきがあっても、曲げ角度を９０〜９５の範囲で調整することにより、コラムのコーナ部内周面と曲げ加工部分の外周面との間に隙間が発生することがないため、コーナＲの曲げ加工精度のバラつきが大きいＢＣＰ角型鋼管よりなるコラムから、バラつきの小さいＢＣＲ角型鋼管よりなるコラムにまで幅広く適用できるようになる。

本発明の溶接用裏当て金は、右傾斜溝及び左傾斜溝とが交差するＸ軸を、裏当て金本体を幅方向に二等分する位置より上辺または下辺側に寄った位置に設定したものである。

前記構成により、Ｘ軸がコラムの端部とダイヤフラムの間に形成されるルートギャップの幅を二等分する位置となるように裏当て金本体をコラムに取り付けることにより、各交差溝の間に形成された島状部の最も幅の広い部分がルートギャップの幅を二等分する位置となって、裏当て金本体の肉厚に相当する壁が形成されるようになり、これによって溶接電流の大きいロボット溶接を行った場合に所謂溶接抜け発生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と共に、溶接抜けにより溶接電流が途切れることもないため、溶接作業の能率向上が図れるようになる。

本発明の溶接用裏当て金によれば、裏当て金本体の曲げ加工部分を曲げた際、各交差溝の間に位置するほぼ菱形の島状部の頂部がＸ軸上で互いに当接して曲げ加工部分の曲げ角度を規制するため、溝の加工精度が多少悪くても点接触する位置が裏当て金本体の幅方向にバラつくことがない。
これによって点接触した部分を支点として曲げ加工された裏当て金本体の外周面は均一な曲面となることから、コラムのコーナ部内周面に曲げ加工部分の外周面を当接した場合、コラムのコーナ部内周面と曲げ加工部分の外周面との間に隙間が発生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。
また交差溝を加工するのに高い精度を必要としないため、裏当て金本体の溝加工が容易となり、これによって溶接用裏当て金が安価に得られるようになる。

本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の斜視図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工部分の拡大正面図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工部分の拡大断面図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金のｎＲに対する右傾斜溝及び左傾斜溝の設定値及び四分の一円弧状部との関係を示す線図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金を曲げ加工した状態の平面図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工部分の上面図ある。図６のＡ方向からの拡大矢視図である。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する際の説明図である。本発明の実施の形態になる溶接用裏当て金のｎＲに対する右傾斜溝及び左傾斜溝の設定値及び四分の一円弧状部との関係を示す線図である。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角形に折り曲げた状態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をＬ字形に折り曲げた状態の変形例を示す平面図である。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１ないし図３に示す裏当て金本体１は、後述するコラム５やダイヤフラム６と同材質の帯状鋼板（ＦＢ）よりなり、板厚ｔ１及び幅Ｗ１が全長に亘ってほぼ一定となっている。
裏当て金本体１は、角型鋼管よりなるコラム５の端部内周面に隙間なく当接するよう予め曲げ加工した状態で使用するが、曲げ形状は例えば図５に示すようにほぼコ字型となっており、一対の裏当て金本体１の両端部を互に突合せた状態でコラム５端部の内周面に隙間なく当接できる寸法となっている。

裏当て金本体１の曲げ加工部分の内周面には、裏当て金本体１の長手方向に平行な軸をＸ軸、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸とした場合、Ｙ軸に対し右方向へ角度θ１傾斜する右傾斜溝２ａと、Ｙ軸に対し左方向へ同じ角度θ１傾斜する左傾斜溝２ｂとがＸ軸とＹ軸の交点でＸ字形に交差することにより構成された一組の交差溝２を、裏当て金本体１の長手方向に間隔を存して複数組設けることにより交差溝群３が形成されている。
裏当て金本体１の曲げ加工部分の内周面に形成された交差溝群３は、作業者が治具や工具を使用せずに裏当て金本体１を２次元方向に曲げやすくするためのもので、各交差溝２を形成する右傾斜溝２ａ及び左傾斜溝２ｂは、図３に示すように何れも開口部から底面までの溝幅Ｗ２がほぼ一定となった角溝よりなる。

また右傾斜溝２ａ及び左傾斜溝２ｂのＹ軸に対する傾斜角度θ１は、何れも１２°または１３°程度となっており、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂとが互いに交差するＸ軸は、例えば裏当て金本体１を幅方向に二等分するＷ１／２の位置に設定されている。
交差溝群３は、裏当て金本体１を２次元方向へ折り曲げた際、コラム５の内周面と当接する面を外周面とすると、その反対側の面である内周面側に形成されていて、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂの溝幅Ｗ１や右傾斜溝２ａ間と左傾斜溝２ｂ間のピッチＰ、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂのカット数が実験値から次のように設定されている。

図４は例えばコーナ部５ａの内周ｎＲが９０Ｒから１３０Ｒまでの角型鋼管よりなるコラム５に使用する裏当て金の各設定値を図表化したもので、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂの溝幅Ｗ１と、右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のピッチＰ１、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂのカット数を数値で示している。
同図左側の四分の一円弧部分Ｂは、裏当て金本体１の曲げ加工部分をｎＲで曲げた形状を示し、角度θ２は曲げ終えた後の曲げ加工部分両側の角度を示しており、実施の形態では角度θ２を例えば９５°に設定している。なお理由は後述する。

いま例えばコーナ部の内周ｎＲが１００Ｒのコラム５とダイヤフラム６を溶接する際に使用する裏当て金を、板厚ｔ１が９ｍｍ、幅Ｗ１が２５ｍｍの帯状鋼板を使用して製作する場合について図２ないし図７を参照して説明する。
裏当て金本体１の曲げ加工部分（図２の長さＬの範囲）を図４の左側に表示した１００Ｒに曲げ加工するためには、１００Ｒの左側に表示した四分の一円弧部分Ｂから右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂのそれぞれのカット数は１３本、溝幅Ｗ２は１．７ｍｍ、右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のそれぞれのピッチＰ１は１２．１となる。

なお溝幅Ｗ２は切削手段の厚みに依存することから、厚みが２ｍｍの切削手段により右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂを切削する場合は溝幅Ｗ２が２ｍｍとなるため、図４の図表から右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のそれぞれのピッチＰ１は１１．８ｍｍとなる。
また作業者が治具や工具を使用せずに曲げ加工できるようにするため、右傾斜溝２ａ及び左傾斜溝２ｂを切削した後の残りの板厚（以下残厚ｔ２という）を２ｍｍ程度としており、裏当て金本体１の板厚ｔ１が９ｍｍの場合は、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂの溝の深さＤ１（図３参照）を７ｍｍとすると、残厚ｔ２は約２ｍｍとなる。

次に裏当て金本体１の曲げ加工部分に形成する交差溝群３を構成する交差溝２の右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂを、図示しない加工機械を使用して切削加工する方法を説明する。
交差溝２を形成する右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂを切削加工する加工機械には、帯鋸のような切断手段によりワークを切削する帯鋸盤か、もしくはディスクカッタのような切断手段によりワークを切削する切削機械を使用するが、帯鋸盤に比べてディスクカッタを使用した切削機械の方が、より効率よく交差溝２を加工することができる。
まず加工機械のテーブル上に、加工面が上面となるようにして裏当て金本体１を載置し、バイスやクランプ等の固定手段（図示せず）で裏当て金本体１を固定する。

次に裏当て金本体１の長手方向に平行するＸ軸と直交するＹ軸に対し角度θ１右側へ傾斜させた切断手段により一定のピッチＰ１、すなわち１２．１ｍｍのピッチで右傾斜溝２ａを１３本順次切削する。
１３本の右傾斜溝２ａを切削したら、次にＹ軸に対し角度θ１左側へ傾斜させた切断手段により左傾斜溝２ｂを、右傾斜溝２ａと同様な数値、すなわちカット数は１３本、溝幅Ｗ２は１．７ｍｍ、ピッチＰ１は１２．１となるように順次切削するが、このとき裏当て金本体１の幅Ｗ２を二等分する位置に設定したＸ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸の交点上で右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂが精度よく交差するように切削する。

以上のようにして全ての右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂを切削加工することにより裏当て金本体１の曲げ加工部分には、図２に示すように右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂがＸ軸及びＹ軸の交点上で交差する交差溝２が、裏当て金本体１の長手方向に１２組形成されて交差溝群３が構成される。
そして各交差溝２の間には、図２に示すようにほぼ菱形の島状部４が形成された状態となり、互いに隣接する島状部４の頂部４ａは、Ｘ軸上で互いに左右方向に対向した形状となる。
なお裏当て金本体１に形成する右傾斜溝２ａ及び左傾斜溝２ｂの切削順序は、先に左傾斜溝２ｂを、その後右傾斜溝２ａのように逆にしても勿論よい。

一方建築構造用冷間ロール成形角型鋼管（ＢＣＲ）をコラム５として使用する場合と、建築構造用冷間プレス成形角型鋼管（ＢＣＰ）をコラム５として使用する場合とでは、裏当て金本体１の曲げ加工部分の長さＬが異なる。
これはＢＣＲのコーナＲの標準値がＲ２．５ｔであるのに対し、ＢＣＰのコーナＲの標準値がＲ３．５ｔとなっているためで（なおｔはコラムの板厚）、ＢＣＲとＢＣＰとでは外周のコーナＲが異なることから当然内周のコーナＲも異なり、コラム５のコーナ部内周面に当接する裏当て金本体１の外周面の曲げ長さＬは、ＢＣＲコラムの曲げ長さＬ１に対し、ＢＣＰコラムの曲げ長さＬ２が若干長くなる（Ｌ１＜Ｌ２）。
前述した数値はコラム５にＢＣＰ角型鋼管を使用する場合であり、ＢＣＲ角型鋼管を使用する場合は数値を変えることにより、ＢＣＲ角型鋼管に適合した裏当て金を得ることができる。

またプレスにより曲げ加工するＢＣＰ角型鋼管は、ロールにより曲げ加工するＢＣＲ角型鋼管に比べてコーナＲの曲げ加工精度のバラつきが大きい。
このためるＢＣＰ角型鋼管よりなるコラム５に使用する裏当て金本体１を９０°に曲げ加工して、コラム５のコーナ部５ａ内周面に曲げ加工部分の外周面を当接した場合、コーナＲの曲げ加工精度のバラつきにより、コーナ部５ａ内周面と裏当て金本体１の外周面との間に隙間が発生しやすい。

そこで曲げ角度θ２を９０°〜９５°の範囲で変えた裏当て金本体１を複数製作し、これらをコラム５のコーナ部５ａ内周面に当接したところ、曲げ角度θ２を９５°とした裏当て金本体１が、もっともコーナ部５ａ内周面と裏当て金本体１の外周面との間に隙間が生じることがないことが判明したので、本実施の形態では曲げ加工部分両側の長辺部の曲げ角度θ２を９５°と設定したが、コーナＲの曲げ加工精度のバラつきに対して９５°以外の曲げ角度θ２に設定してもよく、また曲げ加工精度のバラつきが小さいＢＣＲ角型鋼管よりなるコラム５にも適用できるように曲げ角度θ２を９０°〜９５°の範囲とした。

次に前記構成された裏当て金本体１を曲げ加工する際の作用を説明する。
コラム５のコーナ部５ａ内周面に合せて裏当て金本体１の曲げ加工部分を曲げ加工するに当たっては、コラム５のコーナ部５ａに交差溝群３を形成した曲げ加工部分が位置するようにして、裏当て金本体１の曲げ加工部分の長さＬの範囲をほぼ四分の一円弧状に曲げ加工するが、このときほぼコ字形に折り曲げた裏当て金本体１の両端側突合せ部１ａが図５に示すように、コラム５の一辺のほぼ中央付近となるようにし、突合せ部１ａがコラム５のコーナ部５ａにこないように配慮する。

裏当て金本体１の曲げ加工部分の曲げ加工は、治具や工具を使用せずに作業者が曲げ加工部分の両側を把持して人力で行うが、裏当て金本体１の曲げ加工部分に交差溝群３を形成することにより、交差溝群３を形成した後の残厚ｔ１は約２ｍｍとなっているため、作業者が治具や工具を使用せずに裏当て金本体１を容易に曲げることができる。
曲げ加工部分両側の長辺部の角度θ２が９５°近くになると、図７に示すように隣接する交差溝２の間に位置するほぼ菱形の島状部４の互いに対向する頂部４ａが裏当て金本体１の幅Ｗ１を二等分するＸ軸上で当接し、それ以上残厚部が曲げられるのを規制する。

すなわちほぼ菱形の島状部４の頂部４ａが全てＸ軸上で互いに当接することにより、当接部が支点となって残厚部に加わる曲げ応力に引張応力が加わるため、それ以上は人力により曲げることが困難になる。
そしてこのとき曲げ加工部分両側の角度θ２が９５°となり、四分の一円弧状部（図４のＢ部分）のＲは１００Ｒとなって、ＢＣＰ角型鋼管を使用したコラム５のコーナ部５ａ内周面に曲げ加工部分の外周面が隙間なく当接する曲率が曲げ加工部分に得られるようになる。
またほぼ菱形の島状部４の頂部４ａが全てＸ軸上で互いに当接することにより、曲げ加工時の支点が裏当て金本体１の幅方向にバラツクことがないため、曲げ加工部分の外周面は均一な局面となり、これによってコラム５のコーナ部５ａ内周面に曲げ加工部分の外周面を当接した際に、コーナ部５ａ内周面と曲げ加工部分の外周面の間に隙間が生じることもない。

以上はコーナ部のｎＲが１００ＲのＢＣＰコラムに使用する裏当て金を製作する場合について説明したが、コーナ部のｎＲが例えば１２０ＲのＢＣＰコラムに使用する裏当て金を製作する場合についても同様に製作することができる。
コーナ部のｎＲが例えば１２０ＲのＢＣＰコラムに使用する裏当て金の場合、図４に示すように、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂのそれぞれのカット数を１５本、溝幅Ｗ１を１．７ｍｍ、右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のそれぞれのピッチＰ１を１２．５とし、溝幅Ｗ１を２ｍｍとする場合は、右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のそれぞれのピッチＰ１を１２．２ｍｍとした交差溝群３を裏当て金本体１の曲げ加工部分内周面に形成する。
交差溝群３の形成方法は、曲げ加工部分を１００Ｒに曲げ加工する前記裏当て金本体１の場合と同様なので省略する。
また人力により裏当て金本体１の曲げ加工部分を曲げる方法も、曲げ加工部分を１００Ｒに曲げ加工する前記裏当て金本体１の場合と同様なので省略する。

なお図４は、コーナ部５ａの内周ｎＲが９０Ｒから１３０Ｒまでの角型鋼管よりなるコラム５に使用する裏当て金の各設定値を示したが、図９にコーナ部５ａの内周ｎＲが３５Ｒから８５Ｒまでの角型鋼管よりなるコラム５に使用する裏当て金の各設定値を示す。
コラム５のコーナ部５ａの内周ｎＲが３５Ｒから８５Ｒに使用する裏当て金を製作する場合は、図９を参照して右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂの溝幅Ｗ１と、右傾斜溝２ａ間及び左傾斜溝２ｂ間のピッチＰ１、右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂのカット数を決定すればよい。

次に前記構成された溶接用裏当て金を使用して、コラム５とダイヤフラム６を溶接する際の作用を、図８を参照して説明する。
ビル等の鉄骨構造物の主柱となるコラム５は、通常各階毎にダイヤフラム６を設けて、このダイヤフラム６を介して各コラム５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５の端面にダイヤフラム６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１は、溶接するコラム５の内周長に合せて切断し、所定の形状に曲げ加工するが、裏当て金本体１もコラム５の規格サイズに合せて交差溝群３を形成したものを使用する。
裏当て金本体１をコラム５の内周形状に折り曲げる際、裏当て金本体１の両端側突き合せ部１ａがコラム５の一辺のほぼ中央付近となるようにし、突き合せ部３ｂがコラム５のコーナ部５ａにこないように配慮しながら、前述した方法でコラム５の内周面に密着するよう曲げ加工部分を折り曲げ加工して、図５に示すようなコ字形の裏当て金本体１を製作する。

次に裏当て金本体１をコラム５の上方からコラム５の端部に嵌合したら、コラム５のコーナ部５ａ内周面と裏当て金本体１の曲げ加工部分外周面との間に隙間が生じていないかを確認し、もし隙間が生じているようなら、裏当て金本体１の曲げ角度θ２を調整して隙間がなくなるように修正する。
そしてコラム５のコーナ部５ａ内周面と裏当て金本体１の曲げ加工部分外周面との間の隙間がなくなったら、コラム５の端部と溶接するダイヤフラム６との間に所定のルートギャップが形成されるようにコラム５に対し裏当て金本体１を位置決めし、コラム５に裏当て金本体１を図８に示すように仮付けする。

裏当て金本体１の仮付けが完了したら、裏当て金本体１の上面にダイヤフラム６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（ロボット溶接）や半自動溶接等の手段でコラム５の開先５ｂとダイヤフラム６の間を溶接するもので、ほぼ直角に折り曲げた曲げ加工部分は、図６に示すように内側の曲率が外側に比べて小さくなるため、各交差溝２の開口部が互いに密着して、所謂壁が形成される。
これによって自動溶接機による溶接時に裏当て金本体１の一部が溶け落ちることにより発生する所謂溶接抜けが防止できるため、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、裏当て金本体１の幅Ｗ１を二等分するＸ軸上で右傾斜溝２ａと左傾斜溝２ｂとを交差させた場合について説明したが、図１０及び図１１に示す変形例のように裏当て金本体１を幅方向に二等分する位置より上辺または下辺側に寄った位置（図１０は下辺側に寄った場合を示す）に設定してもよい。
次に図１０及び図１１に示す変形例を簡単に説明すると、コラム５の端部と溶接するダイヤフラム６との間に形成されるルートギャップは通常６ｍｍ、または７ｍｍ程度である。
このためＸ軸がコラム５の端部とダイヤフラム６の間に形成されるルートギャップの幅を二等分する位置となるように裏当て金本体１をコラム５に取り付けることにより、各交差溝２の間に形成された島状部４の最も幅の広い頂部４ａ間がルートギャップの幅を二等分する位置となって、裏当て金本体１の肉厚に相当する壁が島状部４によって形成されるようになる。

これによって溶接電流の大きいロボット溶接を行った場合に所謂溶接抜け発生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と共に、溶接抜けにより溶接電流が途切れることもないため、溶接作業の能率向上が図れるようになる。
そこで図１０及び図１１に示す変形例では、裏当て金本体１の上辺または下辺からＸ軸までの位置Ｌｘをルートギャップの幅のほぼ１／２に設定している。
これによってコラム５の端部と溶接するダイヤフラム６との間に所定のルートギャップが形成されるように裏当て金本体１をコラム５に取り付けることにより、各交差溝２の間に形成された島状部４の最も幅の広い頂部４ａ間がルートギャップの幅を二等分する位置となって、裏当て金本体１の肉厚に相当する壁が島状部４によって形成されるようになるようになる。

なお前記実施の形態では、裏当て金本体１をほぼコ字形に折り曲げた例について説明したが、図１２に示す変形例のように一体型にしても、図１３に示す変形例のように４分割にしてもよい。
また前記実施の形態では交差溝２を形成した後の残厚ｔ２を、作業者が治具や工具を使用せずに曲げ加工できるようにするため２ｍｍ程度としたが、プレス等の機械を使用して曲げ加工する場合は、残厚ｔ２を２ｍｍ以上としてもよい。
さらに交差溝群３をディスクカッタを使用した切削機械で加工する場合について説明したが、ディスクカッタに比べて加工精度の低い帯鋸盤により加工しても所期の目的を達成することができる。

１裏当て金本体
２交差溝
２ａ右傾斜溝
２ｂ左傾斜溝
３交差溝群
４島状部
４ａ頂部
５コラム
６ダイヤフラム
Ｗ１裏当て金本体の幅
Ｗ２溝幅
ｔ１裏当て金本体の板厚
ｔ２角溝を形成した後の残厚
Ｌ曲げ加工部分の長さ

Claims

角型鋼管よりなるコラムの端部とダイヤフラムとを溶接する際、前記コラムの端部と前記ダイヤフラムの間に形成したルートギャップを前記コラムの内周面側から閉鎖する溶接用裏当て金であって、前記コラムのコーナ部内周面に当接するよう曲げ加工する前記裏当て金本体の曲げ加工部分の内周面側に、前記裏当て金本体の長手方向に平行なＸ軸と直交するＹ軸に対しほぼ同じ角度で右方向及び左方向へ傾斜し、かつ前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の交点上でＸ字形に交差する右傾斜溝及び左傾斜溝よりなる一組の交差溝を、前記Ｙ軸方向に間隔を存して複数組設けることにより交差溝群を形成したことを特徴とする溶接用裏当て金。
前記交差溝を形成する前記右傾斜溝及び左傾斜溝の溝幅とカット数、前記右傾斜溝間のピッチ及び前記左傾斜溝間のピッチを、前記裏当て金本体の曲げ加工部分の外周面が前記コラムのコーナ部内周面に隙間なく当接するよう、前記コラムのコーナ部内周面のＲに応じて設定すると共に、前記右傾斜溝及び左傾斜溝の深さを、前記曲げ加工部分に作業者が手で曲げられる厚さの残厚が残るように設定してなる請求項１に記載の溶接用裏当て金。
前記右傾斜溝及び左傾斜溝とが交差するＸ軸を、前記裏当て金本体を幅方向に二等分する位置に設定してなる請求項１または２に記載の溶接用裏当て金。
前記曲げ加工部分の曲げ角度を９０〜９５°の範囲に設定してなる請求項１ないし３の何れかに記載の溶接用裏当て金。
前記右傾斜溝及び左傾斜溝とが交差するＸ軸を、前記裏当て金本体を幅方向に二等分する位置より上辺または下辺側に寄った位置に設定してなる請求項１，２，４の何れかに記載の溶接用裏当て金。