JP2019011627A - 鋼管杭用の接合部材 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭用の鋼管の開口端部において、開口端部に仮溶接した後に、本溶接時の溶接材料をより均一に溶け込ませることができる鋼管杭用の接合部材を提供する。【解決手段】鋼管１の開口端部３において、開口端部３に仮溶接した後に本溶接される金属製の接合部材としての掘削刃１０は、開口端部３に内側から入り込む先端部１５と、先端部１５を開口端部３に入り込ませた状態で、開口端部３の端面２との間に、本溶接用の環状溝２１となる開先を形成する開先用傾斜部２０と、が形成されている。先端部１５と開先用傾斜面２０との境界部分において、仮溶接時に融着した仮溶接材２６を介して、鋼管１の開口端部３に仮溶接されるものであり、境界部分には、環状溝２１の底部に仮溶接時に溶融した仮溶接材２６が流れ込むように、周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、仮溶接用凹部２２が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管杭用の鋼管の開口端部において、開口端部に仮溶接した後に本溶接される金属製の鋼管杭用の接合部材に関する。

従来から、鋼管杭は、鋼管の先端に掘削刃を取り付けたり、鋼管同士を継ぎ手を介して連結したりして、製造されている。掘削刃または継ぎ手などの、鋼管杭用の鋼管に接合される接合部材は金属製であり、これらは、鋼管に溶接により接合される。具体的には、鋼管の開口端部に、接合部材の先端部を挿入することで、鋼管と接合部材との間において、周方向に沿って形成された開先に、アーク溶接により溶接材が流し込まれる。

たとえば、このような接合部材として、特許文献１には、鋼管杭用の鋼管に接合される継ぎ手（接合部材）が提案されている。この接合部材は、溶接用の環状溝（開先）を形成する開先用傾斜部と、裏当て用の嵌合凸部と、これらの境界部分に、周方向に間隔をおいた少なくとも３か所の肉盛り部と、を備えている。肉盛り部は、肉盛り部の当接部に鋼管の開口端部を当接させた状態で、ルート間隔が形成されるようになっている。

このような接合部材（継ぎ手）を用いることにより、嵌合凸部を鋼管に内嵌め状態で嵌合させた状態で、溶接用の環状溝（開先）に沿って、溶接を行うことで、鋼管と接合部材とを接合することができる。

特許第４２９８５６１号公報

ここで、特許文献１に示す接合部材を、鋼管杭用の鋼管に対して、本溶接する前に仮溶接することが一般的である。図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら以下に説明する。図１５（ａ）は、鋼管杭用の鋼管９１に、接合部材９２を仮溶接した状態を説明するための、鋼管９１の軸線方向に沿った拡大断面図であり、図１５（ｂ）は、仮溶接した鋼管９１と接合部材９２との本溶接を説明するための、図１５（ａ）のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。

鋼管９１と接合部材９２とを仮溶接する際には、図１５（ａ）に示すように、鋼管９１に、接合部材９２の先端部９３を挿入する。この状態で、鋼管９１と接合部材９２との間に形成された周方向の環状溝（開先）９４の一部に、溶融した仮溶接材９５を流し込み、これらに仮溶接材９５を融着させる。仮溶接材９５は、図１５（ｂ）に示すように、周方向に沿って、本溶接用の環状溝（開先）９４に隆起するように形成される。この仮溶接材９５を含む環状溝９４に対して、周方向に沿って本溶接を行った場合、仮溶接材９５の端部において、本溶接材９７の溶け込みが均一になり難い（図１５（ｂ）の「溶接不良が発生し易い箇所」を参照）。

これは、本溶接時に発生するアークが放射する方向（溶接棒９６が送られる方向）に対して、溶接される表面は、ほぼ直交することが好ましいところ、この仮溶接材９５の端部の表面は、アークが放射する方向に対して角度θが浅い。このため、本溶接時の本溶接材９７が十分に溶け込まないからであると考えられる。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、鋼管杭用の鋼管の開口端部において、開口端部に仮溶接した後に、本溶接時の溶接材料をより均一に溶け込ませることができる鋼管杭用の接合部材を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る鋼管杭用の接合部材は、鋼管杭用の鋼管の開口端部において、前記開口端部に仮溶接した後に本溶接される金属製の鋼管杭用の接合部材であって、前記開口端部に内側から入り込む先端部と、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記開口端部の端面との間に、本溶接用の環状溝となる開先を形成する開先用傾斜部と、が形成されており、前記接合部材は、前記先端部と前記開先用傾斜部との境界部分において、仮溶接時に融着した仮溶接材を介して、前記鋼管の前記開口端部に仮溶接されるものであり、前記境界部分には、前記環状溝の底部に仮溶接時に溶融した前記仮溶接材が流れ込むように、周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、仮溶接用凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、仮溶接を行う前に、接合部材の先端部を、鋼管の開口端部に入り込ませた状態で、鋼管杭用の鋼管の開口端部の端面と、接合材の開先用傾斜部との間に、本溶接用の環状溝となる開先が形成される。この際、接合部材の先端部と、接合部材の開先用傾斜部との境界部分には、周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、仮溶接用凹部が形成されている。そして、仮溶接をする際には、この仮溶接用凹部に向かって、溶融した仮溶接材が流れ込むとともに、境界部分において、仮溶接時に融着した３か所の仮溶接材を介して、接合部材が、鋼管の開口端部に仮溶接される。これにより、仮溶接材が仮溶接用凹部に流れ込み、仮溶接材が隆起し難いため、本溶接の際には、環状溝である開先に向かって、仮溶接材の表面を含む表面（すなわち周方向の接線）に対して、略直交する方向から本溶接材を融着させることできる。これにより、仮溶接材近傍の本溶接材の溶け込み不良を抑えることができる。

ここで、仮溶接により、鋼管に接合部材が仮固定することができるのであれば、仮溶接材が融着する部分にルート間隔が形成されずに、鋼管と接合部材とが接触していてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記仮溶接用凹部を形成する壁面と、前記開口端部の前記端面との間に、ルート間隔が形成されるように、前記仮溶接用凹部が形成されている。これにより、ルート間隔にも仮溶接材を流し込むことができ、鋼管と接合部材との仮溶接材の溶け込みを向上させることができる。

さらに、鋼管の軸線との平行なずれ、角度のずれがなく、接合部材を鋼管に接合できるのであれば、特にその形状は限定されるものではないが、より好ましい態様としては、前記先端部には、前記鋼管の軸線と平行なずれを規制するテーパー傾斜部が形成されており、前記境界部分には、前記仮溶接用凹部が形成された位置とは異なる位置であり、前記周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、肉盛り部が形成されており、前記肉盛り部には、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で前記鋼管の端面を当接させて、前記鋼管の軸線と前記接合部材の軸線との角度のずれを規制する当接部が形成されており、前記鋼管の端面に前記肉盛り部の当接部を当接させた状態で、前記当接部を除く周方向に、ルート間隔が形成されている。

この態様によれば、テーパー傾斜部に、鋼管の開口端部の内側縁を接触させることにより、鋼管の軸線と平行なずれを規制し、鋼管の内側縁を含む端面を当接部に当接させることにより、鋼管の軸線と接合部材の軸線との角度のずれを規制することができる。この状態で、当接部を除く周方向に、ルート間隔が形成されているので、本溶接の際には、ルート間隔に本溶接材を流し込むことができ、鋼管と接合部材との本溶接材の溶け込みを向上することができる。

また、仮溶接用凹部は、鋼管の軸線方向に沿った位置において、開口端部に一致していてもよいが、より好ましい態様としては、前記仮溶接用凹部の一部が、前記先端部とともに前記開口端部に入り込むように、形成されている。この態様によれば、仮溶接用凹部の一部が、先端部とともに開口端部に入り込むように、形成されているため、仮溶接材により、開口端部の内側から鋼管に接合部材を接合することができる。

また、前記仮溶接用凹部には、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記鋼管の端面の近傍に、前記端面と鈍角を形成するように傾斜した傾斜壁面が形成されている。この態様によれば、鋼管と接合部材とを仮溶接をする際に、仮溶接時のアークが放射される方向を、接合材の傾斜壁面と鋼管の端面との双方に対して、仮溶接材がより溶け込み易い方向に近づけることができる。このため、接合材の傾斜壁面および鋼管の端面に対する仮溶接材の溶け込みを向上させることができる。

前記接合部材は、鋼管に接合される継ぎ手などを挙げることができるが、より好ましい態様としては、接合部材は、掘削刃である。掘削刃の直径は、鋼管の直径に対して大きいため、掘削刃を鋼管に仮溶接および本溶接をする際には、継ぎ手とは異なり、鋼管の軸線と直交する方向に近い角度で、これらの溶接を行うことになる。しかしながら、このような場合であっても、上述した如く、周方向により均一に仮溶接および本溶接を行うことができる。

本発明に係る接合部材によれば、鋼管杭用の鋼管の開口端部において、開口端部に仮溶接した後に、本溶接時の溶接材料をより均一に溶け込ませることができる。

第１実施形態に係る接合部材（掘削刃）と鋼管の一部とを示す要部側面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の掘削刃の底面図である。 図１の掘削刃の平面図である。 図１の掘削刃の先端部と鋼管の開口端部とを示す要部拡大図である。 図５の掘削刃の一部を破断した状態の平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図６のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う掘削刃と鋼管の開口端部を示す拡大断面図である。 切削刃と鋼管との仮溶接時および本溶接時の溶接棒の位置を説明するための側面図である。 掘削刃と鋼管との仮溶接の工程を示しており、（ａ）は仮溶接前の溶接棒を挿入する断面図、（ｂ）は仮溶接後の断面図、（ｃ）は（ｂ）の水平方向の断面図である。 掘削刃と鋼管との本溶接の工程を示しており、（ａ）は本溶接前の溶接棒を挿入する断面図、（ｂ）は（ａ）の水平方向の断面図、（ｃ）本溶接途中の断面図、（ｄ）は（ｃ）の水平方向の断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ仮溶接用凹部の他の例を示す掘削刃と鋼管の要部断面図である。 （ａ）は第２実施形態に係る接合部材（継ぎ手）と鋼管の一部とを示す要部側面図であり、（ｂ）は継ぎ手の要部側面図である。 （ａ）は参考例に係る掘削刃と鋼管の一部とを示す要部側面図であり、（ｂ）は掘削刃の要部側面図である。 （ａ）は掘削刃の要部平面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＥ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿う掘削刃と鋼管の開口端部を示す拡大断面図である。 （ａ）は従来の鋼管杭用の鋼管に、接合部材を仮溶接した状態を説明するための、鋼管の軸線方向に沿った拡大断面図であり、（ｂ）は、仮溶接した鋼管杭と接合部材との本溶接を説明するための、（ａ）のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。

以下に、図１〜図１２を参照しながら、本発明に係る接合部材のいくつかの実施形態を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態では、図１〜図１０を参照し、接合部材として掘削刃について説明する。図１に示すように、建物等の建造物の基礎を支持するべく地中に埋設される鋼管杭１００は、鋼管杭用の鋼管１と、鋼管１の先端に溶接で接合される接合部材１０を少なくとも備えている。接合部材１０は、本実施形態では、鋼管１の下端に接合される、金属製（たとえば鋳鉄製）の回転埋設鋼管杭用掘削刃（以下、掘削刃という）１０である。鋼管１は、軸線ＣＬに対して端面２が垂直となるように切断されている。鋼管１は肉厚が２．５〜６．０ｍｍ程度で、長さが６ｍ程度までのパイプ状に形成されたものである。なお、鋼管１の長さや肉厚は、建造物の階数等により適宜設定されるものである。

図１〜図４に示すように、掘削刃１０は、有底筒状の本体部１１を有し、本体部１１の下端は円錐面部１２で閉じられ、上方が開口した形状になっている。掘削刃１０の外周には螺旋状の螺旋羽根板１３が突出して形成されている。螺旋羽根板１３は、本実施形態では、１つの羽根として本体部１１と一体的に形成されているが、地中に進入しやすい角度で傾斜した複数の羽板で構成されていてもよい。下端の円錐面部１２には複数の先端刃が突出形成され、本実施形態では外周側に位置する４つの外周刃１４Ａと、内周側に位置する４つの内周刃１４Ｂとを備えている。掘削刃１０は、図１に示すように本体部１１の先端部１５の基端近傍が、鋼管１の開口端部３に同軸に溶接されることにより、鋼管杭１００が完成される。

本実施形態の掘削刃１０は、鋼管１に接合される際に鋼管１の開口端部３と対向する部位に特徴がある。具体的には、図５および図６に示すように、掘削刃１０の鋼管１と対向する部位には、先端部１５を鋼管１の開口端部３に入り込ませた状態で、内側から入り込む先端部１５と、開口端部３の端面との間に、本溶接用の環状溝２１となる開先を形成する開先用傾斜部２０が形成されている。そして、掘削刃１０は、先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分において、仮溶接時に融着した後述する仮溶接材２６を介して、鋼管１の開口端部３に仮溶接されるものである。

掘削刃１０の先端部１５は、先端側への進入用の部分であり、鋼管１の軸線ＣＬと平行なずれを規制するテーパー斜面部１６が形成されており、このテーパー斜面部１６には、これに連続する開先用傾斜部２０が形成されている。テーパー斜面部１６は、開先用傾斜部２０に比べて、掘削刃１０の軸線ｃｌとの傾斜角度が１０〜２０°と小さく、鋼管１の開口端部３への掘削刃１０の入り込みを容易するとともに、鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０の軸線ｃｌの平行ずれを所定の範囲内に規制するものである。本実施形態では、テーパー斜面部１６の先端の直径は、鋼管１の内径より小さく設定され、開先用傾斜部２０とテーパー斜面部１６との境界部分の直径は、鋼管１の内径と略等しくなっている。開先用傾斜部２０は、テーパー斜面部１６に比べて、掘削刃１０の軸線ｃｌとの傾斜角度が４５〜６０°程度と大きく形成されている。開先用傾斜部２０は、先端部１５を、開口端部３に入り込ませた状態で、開口端部３の端面２との間に、本溶接用の環状溝２１となる開先を形成するものである。

掘削刃１０には、先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分に、環状溝２１の底部に仮溶接時に溶融した仮溶接材が流れ込むように、周方向に間隔をおいて４か所に、仮溶接用凹部２２が形成されている。なお、仮溶接用凹部２２は、本実施形態では９０°の間隔で周方向に沿って４か所形成したが、主方向に沿って少なくとも３か所形成されていればよく、鋼管１の直径に合わせて増やすことが好ましい。

また、掘削刃１０には、先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分に、仮溶接用凹部２２とは異なる位置であり、周方向に間隔をおいて４か所に、肉盛り部２３が突出した状態で形成されている。なお、肉盛り部２３も、本実施形態では９０°の間隔で、周方向に沿って４か所形成したが、周方向に沿って少なくとも３か所形成されていればよく、鋼管１の直径に合わせて増やすことが好ましい。

肉盛り部２３は、先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分において、仮溶接用凹部２２が形成された位置とは異なる位置であり、仮溶接用凹部２２と同じ円周上に（周方向に）形成さている。本実施形態では、突出する肉盛り部２３と凹んだ仮溶接用凹部２２とが４５°間隔で交互に形成されている。肉盛り部２３には、図７（ｃ）に示すように、突出する外側面２３ａが鋼管１の軸線ＣＬと平行な矩形状の平面で形成され、先端側の平面は先端部１５を鋼管１の開口端部３に入り込ませた状態で鋼管１の端面と当接する当接部２３ｂが形成されている。当接部２３ｂは、先端部１５を鋼管１の開口端部３に入り込ませたときに、鋼管１の軸線と掘削刃１０の軸線との角度のずれを規制する機能を有する。したがって、４か所の当接部２３ｂに鋼管１の端面２が均等に接触したときに、鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０の軸線ｃｌの平行ずれおよび角度のずれを所望の範囲に収めることができる。

なお、本実施形態の掘削刃１０は、筒状の本体部１１の先端部１５に、仮溶接用凹部２２と肉盛り部２３とを備える例を示したが、肉盛り部２３は、必須の部分ではなく、仮溶接用凹部２２のみを備える構成でも、本溶接時の本溶接材の溶け込みを良好な状態にすることができる。また、図７（ｃ）では、先端部１５に形成したテーパー斜面部１６は、鋼管１の内周面４との間にクリアランスがあるが、このクリアランスを小さくして、テーパー斜面部１６の下端が鋼管１の内周面４に接する（嵌合する）ようにすると、鋼管１の軸線ＣＬと、掘削刃１０の軸線ｃｌとを一致させることができる。

ここで、掘削刃１０の先端部１５に形成した仮溶接用凹部２２と肉盛り部２３について、図７を参照して、より詳細に説明する。図７（ａ）は、仮溶接用凹部２２および肉盛り部２２が形成されていない部分の断面図であり、図７（ｂ）は、仮溶接用凹部２２を含む要部断面図であり、図７（ｃ）は、肉盛り部２３を含む要部断面図である。

図７（ａ）では、掘削刃１０の先端部１５にはテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０とが連続して形成されている。図７（ｂ）では、テーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に、開先用傾斜部２０が形成され、図７（ｃ）では、テーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に、肉盛り部２３が形成されている。当接部２３ｂが鋼管１の端面２に接触した状態で、鋼管１と端面２と、掘削刃１０の開先用傾斜部２０との間隙が、本溶接用の開先となる環状溝２１として形成される。

図７（ｂ）では、先端部１５のテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に、仮溶接用凹部２２が形成されている。すなわち、本実施形態では、仮溶接用凹部２２は、管状溝２１の底部に仮溶接時に溶融した仮溶接材２６が流れ込むように形成されている。仮溶接用凹部２２の上部には鋼管１の内周面４とテーパー斜面部１６との間にルート間隔Ｒが形成されている。このルート間隔Ｒとは、アーク溶接時にアークが放射される方向（溶接棒が送られる方向）において、掘削刃１０の先端部１５と、鋼管１の開口端部３とにより形成された隙間の大きさのことであり、このルート間隔Ｒを設けることにより、鋼管１の開口端部３の内側からの仮溶接材２６または本溶接材２７を、掘削刃１０の先端部１５および鋼管１の開口端部３に、溶け込ませることができる。

図７（ｃ）では、肉盛り部２３は、先端部１５のテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に突出して形成されている。本実施形態では、肉盛り部２３は、掘削刃１０の一部として、鋳鉄により一体的に成形されており、掘削刃１０の軸線と平行な平面で形成された外側面２３ａと、鋼管１の端面２と当接する当接部２３ｂとを有している。外側面２３ａと当接部２３ｂとは、直角に交差している。

このように構成された本実施形態の接合部材としての掘削刃１０と鋼管１との接合（溶接）について、以下に説明する。図８に示すように、掘削刃１０の先端部１５と鋼管１の開口端部とを対向させ、先端部１５を鋼管１の開口端部に内側から入り込ませる。先端部１５の先端の直径は、鋼管１の内径より小さく設定され、テーパー斜面部１６で徐々に大きくなるため、鋼管１の開口端部への掘削刃１０の先端部１５の挿入を容易に行える。

先端部１５を鋼管１の開口端部に入り込ませると、図７（ｃ）に示すように、先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分の４か所に突出形成された肉盛り部２３の当接部２３ｂと、鋼管１の端面２とが当接して、それ以上の入り込みを防止することができる。これに加えて、掘削刃１０の軸線ｃｌと鋼管１の軸線ＣＬとが平行となり、これらの軸線ｃｌ，ＣＬが略一致する（図８参照）。

この状態では、境界部分の４か所に凹んで形成された仮溶接用凹部２２は、図７（ｂ）に示すように、本溶接用の環状溝２１の底部に位置し、かつ環状溝２１の方向に開口し、テーパー斜面部１６と鋼管１の内周面４との間にルート間隔Ｒが形成されている。そして、図７（ａ）に示すように、肉盛り部２３および仮溶接用凹部２２の形成されない他の部分では、テーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０とにより、開先となる環状溝２１が形成され、これらの間にも、ルート間隔Ｒが形成される。

このような配置状態の掘削刃１０と鋼管１との接合について、図８および図９を参照して以下に説明する。先ず、先端部１５の周面の４か所に形成された仮溶接用凹部２２における仮溶接について説明する。本溶接の前に行われる仮溶接は、仮溶接用凹部２２が形成された４か所の部位で行われる。具体的には、図８に示すように、掘削刃１０の先端部１５を鋼管１の開口端部３に入り込ませた状態で、これらを回転させながら、溶接棒２５により溶接する。以下、その詳細を図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。なお、図９（ａ）〜（ｃ）および後述する図１０（ａ）〜（ｄ）は、説明上、図８の状態から時計回りに９０°回転させた要部断面図である。

図９（ａ）に示すように、環状溝２１内に溶接棒２５を開先用傾斜部２０に沿って斜めに挿入し、アークを飛ばすと、図９（ｂ）に示すように、溶融した仮溶接材２６は、ルート間隔Ｒ内に進入するとともに、仮溶接用凹部２２内に流れ込む。仮溶接材２６は、鋼管１と掘削刃１０に溶け込み、鋼管１の１カ所の仮溶接用凹部２２で掘削刃１０は、部分的に仮固定される。仮溶接材２６の分量は、仮溶接用凹部２２に充満されるとともに、ルート間隔Ｒ内に進入でき、環状溝２１内に突出し過ぎない分量が好ましく、このような適量の分量の仮溶接材２６で仮固定が行われる。鋼管杭１００を回転させながら、残りの３か所の仮溶接用凹部２２で、順に同様の仮溶接がなされると、鋼管１の外周の４か所で掘削刃１０は確実に仮固定される。このようにして、掘削刃１０は、その先端部１５と開先用傾斜部２０との境界部分において、仮溶接時に融着した仮溶接材２６を介して、鋼管１の開口端部３に仮溶接される。

つぎに、開先用傾斜部２０と鋼管１の端面２との間に形成された環状溝２１における本溶接について、図１０を参照して以下に説明する。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、環状溝２１の奥の仮溶接用凹部２２内に溶け込んだ仮溶接材２６に向けて、環状溝２１から溶接棒２５を挿入し、鋼管杭１００を回転させながら、溶接棒２５の先端から、環状溝２１の壁面にアークを飛ばす。これにより、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように溶接棒２５が溶融した本溶接材２７は、仮溶接材２６を覆うように融着し、環状溝２１内に充満され、開先用傾斜部２０と鋼管１の端面２との間の壁面にも溶け込む。このようにして、本溶接が行われる。

前もって形成された仮溶接材２６が仮溶接用凹部２２に流れ込み、図１０（ｂ）に示すように、仮溶接材２６が、これまでよりも隆起し難いため、この本溶接では、環状溝２１である開先に向かって、仮溶接材２６の表面を含む部分に対して略直交する方向から本溶接材２７を融着させることできる。これにより、仮溶接材近傍の本溶接材２７の溶け込み不良を抑えることができる。この結果、鋼管１と掘削刃１０とは均一に接合でき、鋼管杭の品質を高めることができる。

さらに、図８に示すように、掘削刃１０の直径は、鋼管１の直径に対して大きい。このため、掘削刃１０を鋼管１に仮溶接および本溶接をする際には、後述する継ぎ手とは異なり、鋼管１の端面２に対して浅い角度φで、溶接棒２５により、これらの溶接を行うことになる。この結果、掘削刃１０を接合部材としたときには、その形状が起因して、鋼管の端面２に、仮溶接材２６および本溶接材２７を溶け込ませ難い。しかしながら、このような場合であっても、本実施形態では、上述した仮溶接用凹部２２を設けることにより、周方向により均一に仮溶接および本溶接を行うことができるため、鋼管１と掘削刃１０との接合性を高めることができる。

〔第１実施形態の変形例〕
つぎに、図１１を参照して本発明の接合部材に形成された仮溶接用凹部の変形例について説明する。図１１（ａ）に示す掘削刃１０Ａでは、先端部のテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に形成された仮溶接用凹部２２Ａの一部が、先端部１５とともに鋼管１の開口端部３に入り込むように形成されている。具体的には、仮溶接用凹部２２Ａは、前記した実施形態の仮溶接用凹部２２と比較して軸線方向に長く、鋼管１の端面２より開口端部３の内側まで延びている。このように形成された仮溶接用凹部２２Ａでは、仮溶接時に掘削刃１０を鋼管１に仮固定する仮溶接材２６により、鋼管１の開口端部の内側から広い範囲で仮固定することができるため、接合強度が向上し安定した仮固定ができる。なお、斜めの破線の矢印は、溶接棒の挿入方向を示している。

図１１（ｂ）に示す掘削刃１０Ｂでは、先端部のテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に形成された仮溶接用凹部２２Ｂには、先端部を鋼管１の開口端部３に入り込ませた状態で、鋼管１の端面２の近傍に、端面２と鈍角αを形成するように傾斜した傾斜壁面２２ａが形成されている。このように形成された仮溶接用凹部２２Ｂでは、鋼管１と掘削刃１０とを、掘削刃１０Ｂの先端側に向かって仮溶接するとき、仮溶接時のアークが放射される方向を、傾斜壁面２２ａに対してより直角に近づけることができ、傾斜壁面２２ａの近傍の仮溶接材２６の溶け込みを向上させることができる。

図１１（ｃ）に示す掘削刃１０Ｃでは、先端部のテーパー斜面部１６と開先用傾斜部２０との境界部分に形成された仮溶接用凹部２２Ｃは、環状溝２１の底面２２ｂが、端面２側深く、端面２から離れた側が浅くなるように傾斜した傾斜面となっている。このように形成された仮溶接用凹部２２Ｃでは、鋼管１と掘削刃１０とを、掘削刃１０Ｃの先端側に向かって仮溶接するとき、ルート間隔Ｒ側をより強固に仮溶接できるため、少ない仮溶接材２６で確実に仮固定できる。

〔第２実施形態〕
つぎに、図１２を参照して本発明の第２実施形態として、接合部材が鋼管同士を接合するための継ぎ手である例について、以下に説明する。継ぎ手３０は、雄型の継ぎ手であり、図示しない、鋼管に接続された雌型の継ぎ手と連結されるものである。

図１２に示すように、継ぎ手３０は、小径の先端部３２と、先端部３２に連続した大径の基体部３３と、基体部３３に連続した連結部３４とからなっている。先端部３２は前記した実施形態の掘削刃１０の先端部１５と同様の構成であり、先端側のテーパー斜面部３５と、これに連続する開先用傾斜部３６とを有している。また、中間の基体部３３の外径は鋼管１の外径と同等に形成され、下部の連結部３４の外径は、鋼管１の内径より僅かに小さく設定されている。

先端部３２は、詳細には図示していないが、前記した掘削刃１０の先端部１５と同様に、先端部３２と開先用傾斜部３６との境界部分には、仮溶接時に使用する仮溶接用凹部３７が、周方向に間隔をおいた４か所（少なくとも３か所）に形成されている。同様に、肉盛り部３８は、仮溶接用凹部３７が形成された位置とは異なる位置であり、かつ、周方向に間隔をおいた４か所（少なくとも３か所）に、形成されている。そして、先端部３２は、上方に位置する鋼管１の開口端部３に入り込んで、仮溶接のあと、本溶接して接合される。

また、連結部３４は、基体部３３より小径であり、連結部３４と基体部３３との間には段差が形成されている。連結部３４は、上述した雌型の継ぎ手（図示せず）に外嵌させ、この雌型の継ぎ手の端部を基体部３３に当接させた状態で、これが溶接等で接合される。この実施形態の継ぎ手３０によれば、鋼管１と継ぎ手３０とを、先ず仮溶接で精度良く確実に接合でき、ついで本溶接で均一に接合することができ、前記の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

〔参考例〕
つぎに、図１３および図１４を参照して、本発明の参考例を説明する。参考例に係る接合部材は、掘削刃１０Ｄであり、図１３および図１４では、外周刃１４Ａ、内周刃１４Ｂを除く、第１実施形態の掘削刃１０と対応する部位には、その符号の末尾にＤを付している。なお、参考例の掘削刃が、第１実施形態の掘削刃１０と、相違する点は、仮溶接用凹部が無い点である。

図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、掘削刃１０Ｄは、前記した実施形態と同様に、本体部１１Ｄの外周には、図示していないが螺旋状の螺旋羽根板１３Ｄが突出して形成され、掘削刃１０Ｄの鋼管１と対向する部位には、内側から入り込む先端部１５Ｄを有している。また、同様に、掘削刃１０Ｄの先端部１５Ｄは、先端側への進入用の部分であり、鋼管１の軸線ＣＬと平行なずれを規制するテーパー斜面部１６Ｄが形成されている。

この参考例では、掘削刃１０Ｄの先端部１５Ｄには、仮溶接用凹部がなく、肉盛り部２３Ｄのみが形成されている。肉盛り部２３Ｄには、当接部２３ｂが形成されており、当接部２３ｂは、掘削刃１０Ｄ先端部１５Ｄを鋼管１の開口端部３に入り込ませたときに、鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０Ｄの軸線ｃｌとの角度のずれを規制する機能を有する。具体的には、肉盛り部２３Ｄは、先端部１５Ｄと開先用傾斜部２０との境界部分において、周方向に間隔をおいて４か所に、肉盛り部２３Ｄが突出した状態で形成されている。この参考例でも、肉盛り部２３Ｄも円周上に９０°の間隔で形成されている。

参考例の掘削刃１０Ｄでは、掘削刃１０Ｄの先端部１５Ｄを、鋼管１の開口端部３に入り込ませ、鋼管１の端面２を肉盛り部２３Ｄの当接部２３ｂに当接させる。この当接状態で、当接部２３ｂを除く周方向に、ルート間隔Ｒが形成されている。当接部２３ｂの鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０Ｄの軸線ｃｌとが平行となり、鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０Ｄの軸線ｃｌとの角度のずれを規制することができる。

さらに、テーパー斜面部１６Ｄにより、鋼管１の開口端部３への掘削刃１０Ｄの入り込みを容易するとともに、鋼管１の軸線ＣＬと掘削刃１０Ｄの平行ずれを所定の範囲内に規制することができる。このようにして、開先用傾斜部２０Ｄと鋼管１の端面２との間の溶接用の環状溝２２Ｄを均等な幅で形成することができる。これにより、均一な溶接が可能となり、鋼管１と掘削刃１０Ｄとの接合状態を良好とすることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。たとえば、第２実施形態では、接合部材として、雄型の継ぎ手を例示したが、雌型の接ぎ手に同様の構造を適当してもよい。

また、第１および第２の実施形態では、肉盛り部を設けることにより、仮溶接用凹部近傍の接合部材の先端部分と、鋼管の開口端部との間に、ルート間隔を形成したが、たとえば、肉盛り部を省略し、仮溶接用凹部の形状を変更することにより、これらの間にルート間隔を形成してもよい。

さらに、図１１（ｃ）に示す形状の仮溶接用凹部の一部を、さらに、図１１（ｂ）に示すように、先端部とともに鋼管の開口端部に入り込むように、形成してもよい。

１：鋼管、２：鋼管の開口端部の端面、３：開口端部、１０，１０Ａ〜１０Ｄ：掘削刃（接合部材）、１１：本体部、１５，１５Ａ〜１５Ｄ：先端部、１６，１６Ｄ：テーパー斜面部、２０，３６：開先用傾斜部、２１：環状溝、２２：仮溶接用凹部、２３，２３Ａ：肉盛り部、２３ｂ：当接部、２４：ルート間隔、２５：溶接棒、２６：仮溶接材、２７：本溶接材、３０：継ぎ手（接合部材）、１００：鋼管杭

Claims (6)

1. 鋼管杭用の鋼管の開口端部において、前記開口端部に仮溶接した後に本溶接される金属製の鋼管杭用の接合部材であって、
   前記開口端部に内側から入り込む先端部と、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記開口端部の端面との間に、本溶接用の環状溝となる開先を形成する開先用傾斜部と、が形成されており、
   前記接合部材は、前記先端部と前記開先用傾斜部との境界部分において、仮溶接時に融着した仮溶接材を介して、前記鋼管の前記開口端部に仮溶接されるものであり、
   前記境界部分には、前記環状溝の底部に仮溶接時に溶融した前記仮溶接材が流れ込むように、周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、仮溶接用凹部が形成されていることを特徴とする鋼管杭用の接合部材。
2. 前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記仮溶接用凹部を形成する壁面と、前記開口端部の前記端面との間に、ルート間隔が形成されるように、前記仮溶接用凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭用の接合部材。
3. 前記先端部には、前記鋼管の軸線と平行なずれを規制するテーパー傾斜部が形成されており、
   前記境界部分には、前記仮溶接用凹部が形成された位置とは異なる位置であり、前記周方向に間隔をおいた少なくとも３か所に、肉盛り部が形成されており、
   前記肉盛り部には、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で前記鋼管の端面を当接させて、前記鋼管の軸線と前記接合部材の軸線との角度のずれを規制する当接部が形成されており、
   前記鋼管の端面に前記肉盛り部の当接部を当接させた状態で、前記当接部を除く周方向に、ルート間隔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管杭用の接合部材。
4. 前記仮溶接用凹部の一部が、前記先端部とともに前記開口端部に入り込むように、形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼管杭用の接合部材。
5. 前記仮溶接用凹部には、前記先端部を前記開口端部に入り込ませた状態で、前記鋼管の端面の近傍に、前記端面と鈍角を形成するように傾斜した傾斜壁面が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼管杭用の接合部材。
6. 前記接合部材は、掘削刃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼管杭用の接合部材。

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