JP2021065899A - Welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の鉄骨柱を構成する柱部材の接合部分を溶接する溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding method for welding joint portions of column members constituting steel columns of a building.
従来、建物の鉄骨柱は、複数の鋼管等の柱部材を上下方向に溶接により接合して構築される。この鋼管の溶接作業において、溶接ロボットを利用する場合がある(例えば、特許文献1,2参照。)。特許文献1に記載の溶接システムでは、直線部と曲線部とを有したコーナユニットを用いたガイドレールを、溶接対象の角形鋼管の外周に取り付け、ガイドレールに、溶接ロボットを摺動可能に設ける。更に、特許文献2に記載の溶接方法では、建設現場において、隣接する建て入れ冶具間毎に溶接ロボットを用いて初期溶接を行い、初期溶接終了後に、建て入れ冶具を撤去して、残りの溶接を行い、溶接終了後にエレクションピースを除去する。 Conventionally, a steel column of a building is constructed by joining a plurality of column members such as steel pipes in the vertical direction by welding. A welding robot may be used in the welding work of this steel pipe (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the welding system described in Patent Document 1, a guide rail using a corner unit having a straight portion and a curved portion is attached to the outer periphery of a square steel pipe to be welded, and a welding robot is slidably provided on the guide rail. .. Further, in the welding method described in Patent Document 2, initial welding is performed between adjacent built-in jigs at a construction site using a welding robot, and after the initial welding is completed, the built-in jigs are removed and the remaining welding is performed. And remove the erection piece after welding is completed.
鉄骨柱を構成する鋼管の下端部又は上端部には、複数のエレクションピースが設けられている。これらエレクションピースは、上下に接合する際の位置合わせを正確に行なうために用いられる。具体的には、上下の鋼管の複数のエレクションピースを、スプライスプレート等で挟み込んで一直線に保持することにより、上下の鋼管の位置合わせを行なう。そして、溶接ロボットは、鋼管の上端部と下端部とを溶接する。この場合、エレクションピースが取り付けられた状態では、溶接ロボットは、エレクションピースに対応する部分を溶接することができず、または良好な品質で溶接することができない。 A plurality of erection pieces are provided at the lower end or the upper end of the steel pipe constituting the steel frame column. These erection pieces are used for accurate alignment when joining up and down. Specifically, the upper and lower steel pipes are aligned by sandwiching a plurality of erection pieces of the upper and lower steel pipes with a splice plate or the like and holding them in a straight line. Then, the welding robot welds the upper end portion and the lower end portion of the steel pipe. In this case, when the erection piece is attached, the welding robot cannot weld the portion corresponding to the erection piece, or cannot weld with good quality.
そのため、従来では、溶接ロボットは、図11(a)に示す角形鋼管51,52の端部を溶接する場合、まず、エレクションピース51e,52eが設けられていない対向する2つの角部分Wc1,Wc2を溶接し、その後、図11(b)に示すように残りの角部分Wc3,Wc4を溶接する。そして、図11(c)に示すようにすべてのエレクションピース51e,52eを取り除いた後、図11(d)に示すように、対向する2つの直線部Ws1,Ws2を溶接し、図11(e)に示すように、残りの対向する2つの直線部Ws3,Ws4を溶接する。
Therefore, conventionally, when welding the ends of the
上述したように、溶接ロボットで鋼管を溶接する場合、エレクションピースが障害となるため、先行して行なうエレクションピースを設置した状態の溶接と、その後に行なうエレクションピースを除去した状態の溶接とを分けて行なう必要がある。このために発生する溶接継ぎ部の処理は難しく、手間が掛かっていた。 As described above, when welding a steel pipe with a welding robot, the erection piece becomes an obstacle. Therefore, welding with the erection piece installed in advance and welding with the erection piece removed after that are separated. Need to be done. For this reason, it is difficult and time-consuming to process the weld joints that occur.
上記課題を解決する溶接方法は、複数のエレクションピースを備え上下に配置された2つの柱部材の端部を、前記柱部材に取り付けた溶接ロボットを用いて溶接する溶接方法であって、前記エレクションピースを用いて、上方の前記柱部材を、下方の前記柱部材に対して位置合わせを行なって固定する第1工程と、隣接するエレクションピース間の領域であって、前記柱部材の中心軸に対して対向する第1溶接領域及び第2溶接領域を溶接する第2工程と、前記第1溶接領域と前記第2溶接領域とに挟まれた第3溶接領域及び第4溶接領域のうち少なくとも前記第3溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第3工程と、前記第3溶接領域を、前記第1溶接領域及び前記第2溶接領域に渡るように溶接する第4工程とを備える。 The welding method for solving the above problems is a welding method in which the ends of two pillar members arranged one above the other with a plurality of erection pieces are welded using a welding robot attached to the pillar members, and the erection. A first step of aligning and fixing the upper pillar member with respect to the lower pillar member using a piece, and a region between adjacent erection pieces, which is located on the central axis of the pillar member. At least the second step of welding the first welding region and the second welding region facing each other, and the third welding region and the fourth welding region sandwiched between the first welding region and the second welding region. It includes a third step of removing the erection piece arranged in the third welding region, and a fourth step of welding the third welding region so as to extend over the first welding region and the second welding region.
本発明によれば、柱部材の溶接継ぎ部の箇所数を抑制して、溶接の作業効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the number of welded joints of the column member and improve the welding work efficiency.
(第1実施形態)
以下、図1〜図5を用いて、溶接方法を具体化した第1実施形態を説明する。本実施形態では、同じ1本の柱を構成するために、複数の角形鋼管を上下方向に接合する際の溶接方法について説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment in which the welding method is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In this embodiment, a welding method for joining a plurality of square steel pipes in the vertical direction in order to form the same single column will be described.
図1は、角形鋼管11の上に配置した角形鋼管12にガイドレール30及び溶接ロボット40を設置した斜視図であり、図2はその平面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態では、溶接対象の角形鋼管11,12は、同じ形状を有し、例えば、3階分の長さを有する。これら角形鋼管11,12は、1/4円の円弧形状の四つ角を有する環状の鋼管(断面四角形状)である。角形鋼管11,12の上端部及び下端部の各辺の中央部には、上下方向の端部にエレクションピース11e,12eが設けられている。エレクションピース11e,12eには、複数の貫通孔が列に並んで形成される。上下の角形鋼管11,12のエレクションピース11e,12e同士は、2枚のスプライスプレート20で挟み込まれて、直線状に整合する。そして、エレクションピース11e,12eは、スプライスプレート20の貫通孔に挿通されたボルトと、これに螺合するナットとで固定される。これにより、上下の角形鋼管11,12が一直線に整合する。
FIG. 1 is a perspective view in which a
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the
(ガイドレール及び溶接ロボットの構成)
上の角形鋼管12において、下端部の近傍には、ガイドレール30が取り付けられる。このガイドレール30は、溶接対象である角形鋼管11,12の外周を囲う環形状を有している。具体的には、ガイドレール30は、角形鋼管11,12の各角に対応する4つのコーナユニット31を備えている。各コーナユニット31は、角形鋼管11,12の角に対応する1/4円の円弧形状の曲線部と、この曲線部の両端部にそれぞれ接続する2つの直線部とを有している。ここで、角形鋼管11,12のサイズが大きい場合には、各コーナユニット31の間に直線状のレールを増設して、角形鋼管11,12のサイズに合わせたガイドレール30とすることもできる。更に、ガイドレール30は、上方の角形鋼管12の外周に離間して配置される複数の取付部35を備える。この取付部35は、ボルトを締め付けることによりボルトの先端を角形鋼管12の外周面に押し付けて、ガイドレール30を角形鋼管12の外周に固定する。
(Structure of guide rail and welding robot)
In the upper
溶接ロボット40は、摺動可能にガイドレール30に取り付けられる。本実施形態では、ガイドレール30に2つの溶接ロボット40を取り付ける。また、溶接ロボット40としては、例えば、MHIソリューションテクノロジーズ株式会社の「多層盛溶接ロボット石松」を用いる。
The
溶接ロボット40は、台車41、制御ケーブル42、コンジットケーブル44及び溶接トーチ45を備えている。台車41は、ガイドレール30に取り付けられる。台車41は、制御ケーブル42を介して、制御装置(図示せず)からの制御信号に応じた速度でガイドレール30を摺動する。コンジットケーブル44内には、溶接ワイヤが貫通されており、送出される溶接ワイヤを溶接トーチ45に供給している。溶接トーチ45は、先端が、ガイドレール30の下方に位置する溶接部分に対向するように配置されており、溶接部分において溶接ワイヤを用いて溶接を行なう。
The
(溶接方法)
次に、図3を用いて、本実施形態の溶接方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、角形鋼管11の上に、角形鋼管12を配置して固定する(第1工程)。具体的には、角形鋼管11,12のエレクションピース11e,12e同士を、一直線に整合させて、スプライスプレート20で挟み込み、ボルトとナットで固定する。
(Welding method)
Next, the welding method of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3A, the
次に、各溶接ロボット40を用いて、角形鋼管11,12の溶接対象領域の第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2をそれぞれ溶接する(第2工程)。第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2は、角領域をそれぞれ含み、角形鋼管11,12の中心軸C1に対して対称となる対向する領域である。そして、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2は、溶接対象領域(全周)において、隣接するエレクションピース11e,12eの間に位置する。本実施形態では、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2として、エレクションピース11e,12eが配置された状態で、溶接ロボット40により(通常の溶接操作で)溶接可能な最大範囲を設定する。
Next, each welding
次に、図3(b)に示すように、エレクションピース11e,12eを取り除く(第3工程)。具体的には、ボルト、ナット及びスプライスプレート20をエレクションピース11e,12eから取り外す。そして、ガス切断等により、エレクションピース11e,12eを角形鋼管11,12から切断する。この場合、角形鋼管11,12は、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2の溶接部分で接合されている。このため、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2に含まれる各角を結ぶX−X軸が弱軸になる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
そして、図3(c)に示すように、各溶接ロボット40を用いて、第3溶接領域Wa3及び第4溶接領域Wa4をそれぞれ溶接する(第4工程)。第3溶接領域Wa3及び第4溶接領域Wa4は、それぞれ角を含み、対向する未溶接の部分であって、それぞれ第1溶接領域Wa1から第2溶接領域Wa2の隣接範囲である。
以上により、下方の角形鋼管11の上端部と上方の角形鋼管12の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管11,12が一体化される。
Then, as shown in FIG. 3C, each welding
As described above, the entire circumference of the upper end of the lower
(溶接方法の妥当性の評価処理)
次に、図4及び図5を用いて、溶接方法の妥当性の評価処理について説明する。ここでは、図3に示す溶接方法の妥当性の評価を行なう。なお、図3に示す溶接方法の妥当性を確認できない場合には、後述する第2又は第3実施形態の溶接方法を使用する。
(Evaluation processing of the validity of the welding method)
Next, the validity evaluation process of the welding method will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, the validity of the welding method shown in FIG. 3 is evaluated. If the validity of the welding method shown in FIG. 3 cannot be confirmed, the welding method of the second or third embodiment described later is used.
図4は、溶接方法の妥当性の評価処理の処理手順の流れ図であり、図5は、算出する水平力PやモーメントMを説明するための柱梁架構の構造の説明図である。図5に示すように、下の角形鋼管11は、梁15を介して他の柱部材13に固定されている。また、この図では、角形鋼管11の上方に溶接される角形鋼管12は、溶接前である。このため、角形鋼管11,12は、エレクションピース11e,12eを介して固定されている。
FIG. 4 is a flow chart of the processing procedure of the evaluation process of the validity of the welding method, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the structure of the column-beam frame for explaining the calculated horizontal force P and the moment M. As shown in FIG. 5, the lower
図4に示すように、まず、仮設時に溶接部に作用する水平力Pを算出する(ステップS1−1)。具体的には、図5に示す水平力Pとして、水平震度kと、柱組立材(シャフト)である角形鋼管12の重量Wとの積を算出する。ここでは、水平震度kとしては、例えば「0.2」を用いる。
As shown in FIG. 4, first, the horizontal force P acting on the welded portion at the time of temporary installation is calculated (step S1-1). Specifically, as the horizontal force P shown in FIG. 5, the product of the horizontal seismic intensity k and the weight W of the
次に、仮設時に溶接部に作用するモーメントMを算出する(ステップS1−2)。具体的には、図5に示す柱継手(溶接部)から柱組立材(シャフト)である角形鋼管12の重心までの距離Lと、水平力Pとの積を、モーメントMとして算出する。
Next, the moment M acting on the welded portion at the time of temporary installation is calculated (step S1-2). Specifically, the product of the distance L from the column joint (welded portion) shown in FIG. 5 to the center of gravity of the
次に、溶接部に作用する曲げ応力σ及びせん断応力τを算出する(ステップS1−3)。具体的には、曲げ応力σとして、モーメントMを溶接部の弱軸回りの断面係数Zで除算した値と、角形鋼管12の重量Wを溶接部の合計断面積Aで除算した値との和を算出する。また、せん断応力τとして、水平力Pを溶接部の合計断面積Aで除算した値を算出する。ここで、本実施形態では、溶接部の弱軸回りの断面係数Zは、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2を溶接した場合の溶接部の弱軸(X−X軸)回りの断面係数であり、溶接部の合計断面積Aは、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2を溶接した場合の溶接部(第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2)の合計断面積である。
Next, the bending stress σ and the shear stress τ acting on the welded portion are calculated (step S1-3). Specifically, as the bending stress σ, the sum of the value obtained by dividing the moment M by the cross-sectional coefficient Z around the weak axis of the weld and the value obtained by dividing the weight W of the
そして、妥当性を判定する(ステップS1−4)。具体的には、算出した曲げ応力σが、溶接部の降伏応力度σy以下であり、かつせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τy以下の場合には、妥当と判定する。ここで、溶接部の降伏応力度σy及び溶接部の降伏せん断応力度τyは、慣用的に母材の降伏応力度及び母材の降伏せん断応力度を使用する。ここで、母材とは、角形鋼管11,12の材料である。
そして、妥当と判定した場合には、上述した本実施形態の溶接方法を用いて、角形鋼管11の上端部と角形鋼管12の下端部を溶接する。
Then, the validity is determined (step S1-4). Specifically, when the calculated bending stress σ is equal to or less than the yield stress degree σy of the welded portion and the shear stress τ is equal to or less than the yield shear stress degree τy of the welded portion, it is determined to be appropriate. Here, as the yield stress degree σy of the welded portion and the yield shear stress degree τy of the welded portion, the yield stress degree of the base metal and the yield shear stress degree of the base metal are conventionally used. Here, the base material is a material for the
Then, when it is determined to be appropriate, the upper end portion of the
(作用)
対向する位置の第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)を溶接した後、全てのエレクションピース11e,12eを取り除く。そして、第1溶接領域Wa1と第2溶接領域Wa2との間となる第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)を溶接する。これにより、角形鋼管12を、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)の溶接部分で保持させるので、第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)を、ガイドレール30から溶接ロボット40を取り外すことなく連続的に溶接できる。更に、第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)の溶接時に、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)の両端だけが溶接継ぎ部になる。
(Action)
After welding the first and second welding regions (Wa1, Wa2) at opposite positions, all the
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1−1)本実施形態では、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2を溶接した後、全てのエレクションピース11e,12eを取り除き、第1溶接領域Wa1と第2溶接領域Wa2とを繋ぐ第3溶接領域Wa3及び第4溶接領域Wa4を溶接する。これにより、エレクションピース11e,12eを取り外して溶接するので、溶接ロボット40は、エレクションピース11e,12eがあった溶接領域に自由に近づいて溶接することができる。また、エレクションピース11e,12eがある場合には溶接トーチ45を左右に振るなどの操作が必要であったが、このような操作をしなくともエレクションピース11e,12eがあった溶接領域を自由に溶接できるため、角形鋼管11,12の溶接部分の全線(全周)に渡って高い品質を確保できる。また、溶接継ぎ部を少なくすることができ、第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)を連続して溶接できるので、作業効率を向上できる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) In the present embodiment, after the first welding region Wa1 and the second welding region Wa2 are welded, all the
(1−2)本実施形態では、対向する位置にある第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)を溶接した後、対向する位置にある第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)を溶接する。対向する位置にある溶接領域をほぼ同時に溶接するので、溶接により角形鋼管の端部材料が縮んだ場合にも、均等化して、角形鋼管11,12の傾きを抑制できる。
(1-2) In the present embodiment, after welding the first and second welding regions (Wa1 and Wa2) at opposite positions, the third and fourth welding regions (Wa3 and Wa4) at opposite positions are formed. Weld. Since the welded regions at opposite positions are welded almost at the same time, even if the end material of the square steel pipe is shrunk due to welding, the inclination of the
(1−3)本実施形態では、2つの溶接ロボット40により、第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)をそれぞれ溶接する。これにより、対象位置でのバランスを維持して、効率的な溶接を実現することができる。
(1-3) In the present embodiment, the third and fourth welding regions (Wa3 and Wa4) are welded by the two
(第2実施形態)
次に、図6を用いて、溶接方法を具体化した第2実施形態を説明する。本実施形態は、上記実施形態と溶接方法が異なるのみであり、角形鋼管11,12や溶接ロボット40等については同じである。また、以下の実施形態においては、上述した実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the welding method is embodied will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the above embodiment only in the welding method, and is the same for the
本実施形態の溶接方法は、例えば、第1実施形態の溶接方法では妥当と判断できなかった場合等に用いる。
まず、図6(a)に示すように、上記実施形態と同様に、角形鋼管11の上に、角形鋼管12を配置して固定する(第1工程)。そして、上記実施形態と同様に、各溶接ロボット40が、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2をそれぞれ溶接する(第2工程)。
The welding method of the present embodiment is used, for example, when it cannot be determined that the welding method of the first embodiment is appropriate.
First, as shown in FIG. 6A, the
次に、図6(b)に示すように、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2の間にある離間した2つの未溶接の溶接領域のうち、一方の溶接領域(第3溶接領域Wa3)にあるエレクションピース11e,12eを取り除く(第3工程)。なお、この場合、図中のX−X線が弱軸になる。 Next, as shown in FIG. 6B, one of the two separated unwelded welded regions between the first welded region Wa1 and the second welded region Wa2 (third welded region Wa3). ) Are removed (third step). In this case, the XX line in the figure is the weak axis.
そして、図6(c)に示すように、1つの(第1の)溶接ロボット40が、第3溶接領域Wa3を溶接する。この場合、本実施形態では、第3溶接領域Wa3における中心軸側部分Wf3を溶接する初期溶接を実行する(第4工程)。中心軸側部分Wf3は、第3溶接領域Wa3における中心軸C1側(溶接ロボット40の反対側)の数層を溶接した部分であって、第1溶接領域Wa1から第2溶接領域Wa2までに渡る範囲である。この中心軸側部分Wf3は、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)と合計した溶接部の合計断面積AがステップS1−4において妥当と判定できる面積になる部分である。
Then, as shown in FIG. 6C, one (first) welding
そして、図6(d)に示すように、中心軸側部分Wf3の溶接が完了後、残りのエレクションピース11e,12eを角形鋼管11,12から取り除く(第5工程)。なお、この場合、図中のY−Y線が弱軸になる。
Then, as shown in FIG. 6D, after the welding of the central shaft side portion Wf3 is completed, the remaining
次に、図6(e)に示すように、第1の溶接ロボット40を用いて、残りの第3溶接領域Wa3の溶接を行なう。また、もう1つの(第2の)溶接ロボット40を用いて、第4溶接領域Wa4を溶接する(第6工程)。ここで、第4溶接領域Wa4は、第3溶接領域Wa3と対向する位置に配置された未溶接領域であって、第1溶接領域Wa1から第2溶接領域Wa2まで渡る範囲である。
以上により、下方の角形鋼管11の上端部と上方の角形鋼管12の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管11,12が一体化される。
Next, as shown in FIG. 6E, the remaining third welding region Wa3 is welded using the
As described above, the entire circumference of the upper end of the lower
(作用)
第3溶接領域Wa3にあるエレクションピース11e,12eを取り除き、第3溶接領域Wa3の中心軸側部分Wf3を初期溶接する。この初期溶接時には、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)において溶接した部分と、2つのエレクションピース11e,12eとによって角形鋼管12を保持できる。更に、中心軸側部分Wf3の初期溶接の終了後、エレクションピース11e,12eを取り除き、第4溶接領域Wa4を溶接する。この溶接時には、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)と第3溶接領域Wa3の中心軸側部分Wf3とで、角形鋼管12を保持できる。
(Action)
The
本実施形態によれば、上記(1−2)と同様な効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(2−1)本実施形態では、第3溶接領域Wa3の初期溶接においては、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)において溶接した部分と、2つのエレクションピース11e,12eとによって角形鋼管12を保持する。更に、第4溶接領域Wa4の溶接時には、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)と第3溶接領域Wa3の中心軸側部分Wf3とで、角形鋼管12を保持できる。これにより、安全性を確保して、溶接継ぎ部の発生を抑制して溶接部分の品質を確保し、連続して効率的に溶接することができる。
According to this embodiment, in addition to the same effect as in (1-2) above, the following effects can be obtained.
(2-1) In the present embodiment, in the initial welding of the third welding region Wa3, the square steel pipe is formed by the welded portions in the first and second welding regions (Wa1, Wa2) and the two
(2−2)本実施形態では、第1の溶接ロボット40が第3溶接領域Wa3を溶接する。そして、第3溶接領域Wa3の中心軸側部分Wf3の初期溶接が終了した後、第2の溶接ロボット40が第4溶接領域Wa4を溶接する。これにより、第4溶接領域Wa4を溶接する第2の溶接ロボット40が待機する時間を短くして、角形鋼管11,12の全周を、短時間で溶接することができる。
(2-2) In the present embodiment, the
(第3実施形態)
次に、図7を用いて、溶接方法を具体化した第3実施形態を説明する。本実施形態は、上記実施形態の角形鋼管11,12とは、エレクションピースを設けた位置のみが異なる。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment in which the welding method is embodied will be described with reference to FIG. 7. This embodiment differs from the
図7に示すように、本実施形態の角形鋼管21,22には、エレクションピース21e,22eが、中央よりも対向する2つの角に寄った位置に設けられる。
本実施形態では、エレクションピース21e,22eが設けられた状態で、ステップS1−4において妥当と判定できるようなエレクションピース21e,22eの位置を特定する。例えば、第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2の合計断面積Aによるせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τy以下等となるように、エレクションピース21e,22eの位置を特定する。ここで、第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2は、上記第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2と同様に、角をそれぞれ含み、角形鋼管21,22の中心軸C1に対して対称となる対向する位置に設けられ、隣接するエレクションピース11e,12eの間に位置する溶接ロボット40が(通常の溶接操作で)溶接できる最大範囲の領域である。
As shown in FIG. 7, in the
In the present embodiment, with the
そして、本実施形態においては、上記第1実施形態と同様に溶接する。
ここでは、図7(a)に示すように、下方の角形鋼管21の上に、角形鋼管22を配置して固定する(第1工程)。具体的には、角形鋼管21,22のエレクションピース21e,22e同士を、一直線に整合させて、スプライスプレート20で挟み込み、ボルトとナットで固定する。
Then, in the present embodiment, welding is performed in the same manner as in the first embodiment.
Here, as shown in FIG. 7A, the
次に、各溶接ロボット40が、第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2をそれぞれ溶接する(第2工程)。この場合、第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2として、エレクションピース21e,22eが上記第1実施形態よりも離間しているため、連続した広い溶接領域を確保できる。
Next, each welding
次に、図7(b)に示すように、エレクションピース21e,22eを取り除く(第3工程)。この場合、第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2の溶接部分で、角形鋼管21,22が接合される。
Next, as shown in FIG. 7B, the
そして、図7(c)に示すように、各溶接ロボット40が、第3溶接領域Wb3及び第4溶接領域Wb4をそれぞれ溶接する(第4工程)。これら第3溶接領域Wb3及び第4溶接領域Wb4は、それぞれ角を含み、対向する未溶接の部分であって、それぞれ第1溶接領域Wb1から第2溶接領域Wb2までの範囲である。
以上により、下方の角形鋼管11の上端部と上方の角形鋼管12の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管11,12が一体化される。
Then, as shown in FIG. 7C, each welding
As described above, the entire circumference of the upper end of the lower
(作用)
エレクションピース21e,22eの位置をずらすので、第3及び第4溶接領域(Wb3,Wb4)の溶接時には、広い面積の第1及び第2溶接領域(Wb1,Wb2)に形成した溶接部分で角形鋼管12を保持できる。
(Action)
Since the positions of the
本実施形態によれば、上記(1−2)及び(1−3)と同様な効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(3−1)本実施形態では、エレクションピース21e,22eの位置をずらして、溶接する第1溶接領域Wb1及び第2溶接領域Wb2の面積を大きくして、第3及び第4溶接領域(Wb3,Wb4)を溶接する。これにより、溶接部の曲げ応力σ及びせん断応力τを小さくすることができ、仮設時の安全性を高めることができる。あるいは、第一実施形態では妥当と判定されない場合であっても、本実施形態では妥当な溶接を行なうことができる。更に、溶接継ぎ部を少なくすることができるので、角形鋼管11,12の溶接部分の品質を確保し、第3及び第4溶接領域(Wb3,Wb4)を連続して効率的に溶接することができる。
According to this embodiment, in addition to the same effects as (1-2) and (1-3) above, the following effects can be obtained.
(3-1) In the present embodiment, the positions of the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1実施形態における溶接方法は、妥当性の判定処理(ステップS1−4)において、算出した曲げ応力σが、溶接部の降伏応力度σy以下であり、かつせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τy以下の場合には妥当と判定した。ここで、上方の角形鋼管12を、つなぎ梁を介して他の柱に連結し、角形鋼管12に作用する水平力Pを他の柱に負担させて、上記第1実施形態の溶接方法を行なってもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the welding method according to the first embodiment, the bending stress σ calculated in the validity determination process (step S1-4) is equal to or less than the yield stress degree σy of the welded portion, and the shear stress τ is the welded portion. When the yield shear stress degree was τy or less, it was judged to be appropriate. Here, the upper
具体的には、図8に示すように、つなぎ梁16を介して角形鋼管12を、隣接する柱部材14に連結する。この柱部材14は、溶接部分Cp1において、下の柱部材13に接合される。柱部材13は角形鋼管11と梁15により固定される。なお、溶接部分Cp1の代わりに、柱部材13,14のエレクションピースを用いて、柱部材13,14を固定してもよい。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
ここで、図9に示すように、つなぎ梁16は、溶接する角形鋼管11,12の弱軸(X−X線)方向に水平力Pを伝達できる方向となるように、角形鋼管12に設ける。図9(a)は、つなぎ梁16を2方向に設置した状態を示す。ここで、つなぎ梁16は、本設梁及び仮設梁の何れでもよい。また、仮設梁の場合等においては、図9(b)に示すように、角形鋼管12の角に、隣接する柱部材からのつなぎ梁16を介して、つなぎ梁16を1方向に設置してもよい。そして、第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)の溶接後、角形鋼管12に作用する水平力Pを、つなぎ梁16を介して柱部材14,13に負担させた状態で、エレクションピース11e,12eを取り除き、第3及び第4溶接領域(Wa3,Wa4)を溶接する。これにより、つなぎ梁16により、水平力Pを負担できる。
Here, as shown in FIG. 9, the connecting
また、図10に示すように、つなぎ梁16で連結した各角形鋼管11,12における第1及び第2溶接領域(Wa1,Wa2)を、隣接する柱の間の中間に位置する垂直面に対して面対称となる位置に配置する。更に、第2溶接領域Wa2を、隣接する2つの柱に対向する位置に配置する。これにより、角形鋼管11,12の溶接部分の弱軸方向を90度ずつ回転させることができるため、隣接する角形鋼管12同士で弱点を補うことができる。なお、この場合、角形鋼管11,12を溶接する時には、隣接する角形鋼管11,12の溶接が未完了の状態でもよいし、またエレクションピース11e,12eを取り除いた状態でもよい。
Further, as shown in FIG. 10, the first and second welded regions (Wa1, Wa2) in the
・上記第2実施形態では、第3溶接領域Wa3の中心軸側部分Wf3を溶接した後、残りのエレクションピース11e,12eを取り除いて、第4溶接領域Wa4を溶接した。1つの溶接ロボット40で溶接する場合等、第3溶接領域Wa3をすべて溶接し、残りのエレクションピース11e,12eを取り除いた後で、第4溶接領域Wa4を溶接してもよい。
In the second embodiment, after the central axis side portion Wf3 of the third welding region Wa3 is welded, the remaining
・上記各実施形態では、第1工程において、角形鋼管11,12,21,22のエレクションピース11e,12e,21e,22eを、スプライスプレート20、ボルト及びナットを用いて整合させて固定した。エレクションピース11e,12e,21e,22eを用いて、角形鋼管12を、角形鋼管11に対して位置合わせを行なって固定する方法は、スプライスプレート20を用いる場合に限られない。例えば、スプライスプレート20の代わりに、エレクションピース11e,12e,21e,22e同士を固定する公知の専用の鉄骨建方冶具(専用工器具)を用いてもよい。
-In each of the above embodiments, in the first step, the
・上記各実施形態では、角形鋼管11,12,21,22の各辺にエレクションピース11e,12e,21e,22eを1つずつ設けた。エレクションピースの数は1つに限られない。例えば、角形鋼管11,12の大きさや形状によっては、各辺に複数のエレクションピースを設けた角形鋼管に適用してもよい。この場合には、第2工程として、隣接するエレクションピースの間にあり、かつ対向する位置に配置される第1溶接領域及び第2溶接領域を溶接する。ここで、エレクションピースが均等に配置されていない場合には、より面積が大きくなる溶接部分を第1溶接領域及び第2溶接領域として溶接することが好ましい。また、第1溶接領域及び第2溶接領域は、角を含まない領域でもよい。そして、溶接した第1溶接領域から第2溶接領域までの2つの未溶接領域のうち少なくとも1方の領域のエレクションピースを取り除いて、溶接を行なう。この場合においても、溶接継ぎ部を少なくすることができる。
-In each of the above embodiments, one
・上記各実施形態においては、2台の溶接ロボット40を用いて、角形鋼管11,12,21,22の接合部分を溶接した。溶接ロボット40は、2台に限られず、1台でもよい。
・上記各実施形態においては、上下に配置した角形鋼管11,12,21,22の端部を溶接した。上下に配置された上端部と下端部とを溶接する柱部材は、角形鋼管に限られない。例えば、円形鋼管や溶接組立箱型断面柱の柱部材を、上下に溶接する場合にも用いることができる。ここで、円形鋼管は、通常、等間隔に4つのエレクションピースを用いて固定される。このため、隣接するエレクションピース間であって、対向する位置にある溶接領域を第1溶接領域及び第2溶接領域として溶接する(第2工程)。そして、エレクションピースを取り除き(第3工程)、第1溶接領域から第2溶接領域に渡る第3及び第4溶接領域を溶接する(第4工程)。この場合においても、溶接継ぎ部を少なくして効率的に溶接することができる。
-In each of the above embodiments, the joint portions of the
-In each of the above embodiments, the ends of the
・上記各実施形態においては、溶接方法の妥当性の評価処理を実行する。この処理をコンピュータに実行させてもよい。この場合には、コンピュータに、各種値(水平震度k、角形鋼管12の重量W、距離L、溶接部の弱軸回りの断面係数Z、第1溶接領域Wa1及び第2溶接領域Wa2の合計断面積A)を入力する。そして、コンピュータが、モーメントM、曲げ応力σ及びせん断応力τを算出し、降伏応力度σy及び降伏せん断応力度τyと比較して妥当性の判定処理を実行し、妥当性の判定結果を出力する。
-In each of the above embodiments, the validity evaluation process of the welding method is executed. You may let the computer perform this process. In this case, various values (horizontal seismic intensity k, weight W of the
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(a)前記第3工程においては、前記第3溶接領域に対応して配置されたエレクションピースのみを取り除き、
前記第4工程においては、前記第3溶接領域において、前記第1溶接領域から前記第2溶接領域に渡るように前記中心軸側の部分を溶接する初期溶接を行ない、
前記初期溶接の終了後、前記第4溶接領域に配置されたエレクションピースを取り除く第5工程と、
前記第4溶接領域を溶接する第6工程とを備えることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(A) In the third step, only the erection piece arranged corresponding to the third welding region is removed.
In the fourth step, in the third welding region, initial welding is performed by welding the portion on the central axis side so as to extend from the first welding region to the second welding region.
After the completion of the initial welding, a fifth step of removing the erection piece arranged in the fourth welding region, and
The welding method according to claim 1, further comprising a sixth step of welding the fourth welding region.
C1…中心軸、Cp1…溶接部分、Wa1,Wb1…第1溶接領域、Wa2,Wb2…第2溶接領域、Wa3,Wb3…第3溶接領域、Wa4,Wb4…第4溶接領域、Wc1,Wc2,Wc3,Wc4…角部分、Wf3…中心軸側部分、Ws1,Ws2,Ws3,Ws4…直線部、11,12,21,22,51,52…角形鋼管、13,14…柱部材、11e,12e,21e,22e,51e,52e…エレクションピース、15…梁、16…つなぎ梁、20…スプライスプレート、30…ガイドレール、31…コーナユニット、35…取付部、40…溶接ロボット、41…台車、42…制御ケーブル、44…コンジットケーブル、45…溶接トーチ。 C1 ... Central axis, Cp1 ... Welded portion, Wa1, Wb1 ... First welded area, Wa2, Wb2 ... Second welded area, Wa3, Wb3 ... Third welded area, Wa4, Wb4 ... Fourth welded area, Wc1, Wc2 Wc3, Wc4 ... Square part, Wf3 ... Central axis side part, Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 ... Straight part, 11,12,21,22,51,52 ... Square steel pipe, 13,14 ... Pillar member, 11e, 12e , 21e, 22e, 51e, 52e ... Election piece, 15 ... Beam, 16 ... Connecting beam, 20 ... Splice plate, 30 ... Guide rail, 31 ... Corner unit, 35 ... Mounting part, 40 ... Welding robot, 41 ... Cart, 42 ... control cable, 44 ... conduit cable, 45 ... welding torch.
Claims (5)
前記エレクションピースを用いて、上方の前記柱部材を、下方の前記柱部材に対して位置合わせを行なって固定する第1工程と、
隣接するエレクションピース間の領域であって、前記柱部材の中心軸に対して対向する第1溶接領域及び第2溶接領域を溶接する第2工程と、
前記第1溶接領域と前記第2溶接領域とに挟まれた第3溶接領域及び第4溶接領域のうち少なくとも前記第3溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第3工程と、
前記第3溶接領域を、前記第1溶接領域及び前記第2溶接領域に渡るように溶接する第4工程とを備えることを特徴とする溶接方法。 It is a welding method in which the ends of two pillar members arranged above and below with a plurality of erection pieces are welded by using a welding robot attached to the pillar members.
The first step of using the erection piece to align and fix the upper pillar member with respect to the lower pillar member, and
A second step of welding the first welding region and the second welding region, which are regions between adjacent erection pieces and face the central axis of the column member.
A third step of removing the erection piece arranged at least in the third welding region of the third welding region and the fourth welding region sandwiched between the first welding region and the second welding region.
A welding method comprising a fourth step of welding the third welding region so as to extend over the first welding region and the second welding region.
前記第4工程において、前記第3溶接領域とともに、前記第3溶接領域に対向する前記第4溶接領域を溶接することを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 In the third step, all the erection pieces provided in the third welding region and the fourth welding region are removed.
The welding method according to claim 1, wherein in the fourth step, the fourth welding region facing the third welding region is welded together with the third welding region.
前記第2工程において、前記溶接ロボットが、前記第1溶接領域及び前記第2溶接領域をそれぞれ溶接し、
前記溶接ロボットが、前記第3溶接領域及び前記第4溶接領域をそれぞれ溶接することを特徴とする請求項1又は2に記載の溶接方法。 Two of the welding robots are attached to the pillar member.
In the second step, the welding robot welds the first welding region and the second welding region, respectively.
The welding method according to claim 1 or 2, wherein the welding robot welds the third welding region and the fourth welding region, respectively.
前記エレクションピースは、前記第1溶接領域及び前記第2溶接領域が大きくなるように、各辺の中央よりも、前記第3溶接領域の角に近い位置に配置されたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の溶接方法。 The column member is a square steel pipe and
The claim is characterized in that the erection piece is arranged at a position closer to the corner of the third welding region than the center of each side so that the first welding region and the second welding region become larger. The welding method according to any one of 1 to 3.
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