JP3163334U - 溶接用裏当て金 - Google Patents

Abstract

【課題】長さ調整が容易にできる溶接用裏当て金を提供する。【解決手段】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１の曲げ加工部分の内周面側に、開口部から底面までの溝幅がほぼ一定となった複数本の角溝２ａを裏当て金本体の長手方向と直交し、かつ長手方向にほぼ等間隔となるように切削加工することにより角溝群２を形成すると共に、裏当て金本体の少なくとも一端側に、角溝群の角溝と同様な溝幅の角溝からなる少なくとも１本の調整溝３ａからなり、かつ調整溝を形成した後の残厚ｔ２を工具類により容易に切り欠くことができる厚さとした長さ調整手段３を設けた。【選択図】図４

Description

本考案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。

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、次のような問題がある。
すなわち、建築構造用のコラムとして使用される角型鋼管には、ロールにより曲げ加工される建築構造用冷間ロール成形角型鋼管（ＢＣＲ）と、プレスにより曲げ加工される建築構造用冷間プレス成形角型鋼管（ＢＣＰ）とがあり、同じサイズのコラムであっても、ＢＣＲとＢＣＰとでは、コーナＲが異なる。
またプレスにより曲げ加工するＢＣＲ角型鋼管や、ロールにより曲げ加工するＢＣＰ角型鋼管は、コーナＲの曲げ加工精度にバラつきがある。
このため裏当て金を当接するコラム内周面の長さを測定し、得られた長さに応じた裏当て金を製作しても、コーナＲの違いや曲げ加工精度のバラつきにより、裏当て金の長さに誤差が発生することがある。

すなわち前記特許文献１や２に記載の裏当て金のように、コーナ部の内周面と当接する個所に複数の溝を形成して、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しないように曲げ加工したとしても、コーナＲの違いや曲げ加工精度のバラつきにより裏当て金の長さに誤差が発生することがある。
溶接作業現場において裏当て金の長さに誤差が発生した場合、必要長さに対し誤差がマイナスであればコラム内周面に取り付けて溶接作業に供することができるが、必要長さに対し誤差がプラスの場合はコラム内周面に取り付けることができないため、カッタ等の切断手段を使用して裏当て金の余長部分を切徐する作業が必要となる。
このため溶接現場に予め切断手段を用意する必要がある上、切断作業中は溶接作業が中断されるため、溶接作業の能率を著しく低下させる等の問題がある。
本考案はかかる従来の問題を解決するためになされたもので、長さ調整が容易に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。

本考案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、コラムの端部と前記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、開口部から底面までの溝幅がほぼ一定となった複数本の角溝を裏当て金本体の長手方向と直交し、かつ長手方向にほぼ等間隔となるように切削加工することにより角溝群を形成すると共に、裏当て金本体の少なくとも一端側に、角溝群の角溝と同様な溝幅の角溝からなり、かつ角溝を形成した後の残厚を工具類により容易に切り欠くことができる厚さとした長さ調整手段を設けたものである。

前記構成により、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しないように裏当て金本体を曲げ加工した際、コーナＲの違いや曲げ加工精度のバラつきにより裏当て金の長さに誤差が発生しても、裏当て金本体の端部に設けた長さ調整手段により長さ調整することにより、裏当て金本体を容易にコラムへ取り付けることができる。
また余長部分を工具類により簡単に切り取ることができるため、溶接現場に予め切断手段を用意する必要がない上、余長部分の切断作業のために溶接作業を中断する必要がないため、溶接作業の能率向上が図れる。

本考案の溶接用裏当て金は、裏当て金本体の端面から調整溝のほぼ中間部に設定した切断線までを長さ調整手段の調整代とし、かつ調整代の長さを変えた複数種類の裏当て金本体を予め製作したものである。

前記構成により、裏当て金本体をコラムに取り付ける際コーナＲの違いや曲げ加工精度のバラつきにより裏当て金の長さに余長が発生した場合、余長に適合した調整代を有する裏当て金本体を選択することにより、短時間で裏当て金本体の長さ調整が可能となる。

本考案の溶接用裏当て金によれば、コーナＲの違いや曲げ加工精度のバラつきにより裏当て金の長さに誤差が発生しても、裏当て金本体の端部に設けた長さ調整手段により長さ調整することにより、裏当て金本体を容易にコラムへ取り付けることができると共に、余長部分を工具類により簡単に切り取ることができるため、溶接現場に予め切断手段を用意する必要がない上、余長部分の切断作業のために溶接作業を中断する必要がないため、溶接作業の能率向上が図れる

本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の平面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の側面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の拡大平面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の拡大側面図である。 本考案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側面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工部分及び長さ調整手段部分の拡大側面図ある。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金を長さ調整した状態の説明図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金をコラムに取り付けた状態の断面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工例を示す側面図である。 本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の曲げ加工例を示す側面図である。

本考案の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１ないし図４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るように、各裏当て金本体１の長さＬ１が設定されている。

裏当て金本体１の曲げ加工部分には、予め複数の角溝２ａよりなる角溝群２が形成されている。
角溝群２は、裏当て金本体１をコラム５の端部内周面に隙間なく当接するように曲げ加工できるようにすると同時に、人力でも容易に曲げ加工できるようにするためのもので、開口部から底面までの溝幅Ｗ２がほぼ一定となった複数本の角溝２ａを、裏当て金本体１の長手方向と直交し、かつ長手方向にほぼ等間隔となるように切削加工することにより形成されている。
角溝群２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、溝幅Ｗ２は１．４〜２．５ｍｍ程度に、深さＤ１は、裏当て金本体１の板厚ｔ１が例えば約９ｍｍの場合、７ｍｍ程度となっており、これによって角溝２ａを形成した後の残りの板厚（残厚）ｔ２は、２ｍｍ程度となり、人力で所定のＲに容易に曲げられる厚さとなっている。

また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の曲げる範囲が異なる。
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は、ＢＣＲコラムの曲げ長さに対し、ＢＣＰコラムの曲げ長さが若干長くなる。
このためＢＣＲをコラム５に使用する場合、縦方向の角溝群２を構成する角溝２ａの数は７〜１０本、そしてＢＣＰをコラム５に使用する場合、角溝２ａの数は１０〜１４本を裏当て金本体１の曲げ加工部分の長さＬ２の範囲に形成するようにしている。
これによって何れのコラム５に対しても裏当て金本体１の外周面とコラム５のコーナＲがより密着しやすくなる。

なお得ようとするコーナＲの値をｘとした場合、次式により曲げ長さＬ２を求めることができる。
曲げ加工部分の長さＬ２＝２ｘＲ×３．１４×９０〜９５／３６０
例えば３０ＲのコーナＲを得ようとした場合、
Ｌ２＝２×３０×３．１４×９０〜９５／３６０
Ｌ２＝４７．１〜４９．７となり、曲げ加工部分の曲げ長さＬは、約４７〜５０ｍｍとなる。
また各角溝１ｂのピッチＰは、次式により求めることができる。
Ｐ＝曲げ加工部分の長さＬ２÷角溝の数ｎ
コラム５がＢＣＲの場合、角溝２ａの数が７〜１０のため、Ｐ＝Ｌ２÷（７〜１０）
コラム５がＢＣＰの場合、角溝２ａの数が１０〜１４のため、Ｐ＝Ｌ２÷（１０〜１４）
となる。

一方裏当て金本体１の長さＬ１はコラム５のサイズに応じて予め決定し、工場において曲げ加工部分に角溝群２を切削加工した状態で溶接現場へと搬送するが、溶接現場でコラム５の内周面に取り付けようとした場合、コラム５の寸法精度のバラつきにより取り付けができないことがある。
その理由は、ロールにより曲げ加工されたＢＣＲ角型鋼管や、プレスにより曲げ加工されたＢＣＰ角型鋼管には、コーナＲの曲げ加工精度にバラつきがあり、コラム５の内周面の長さを実測定し、得られた長さに応じて裏当て金本体１を製作しても、各コラム５毎に異なるコーナＲの曲げ加工精度のバラつきにより、裏当て金本体１の実際の長さＬ１と必要長さとの間に誤差が発生するためである。
裏当て金本体１の必要長さに対し実際の長さＬ１が短かい（誤差がマイナス）場合は、コラム５内周面に取り付けて溶接作業に供することができるが、必要長さに対し実際の長さＬ１が長い（誤差がプラス）場合は、裏当て金本体１の長さＬ１に余長が生じてコラム５内周面に裏当て金本体１を取り付けることができなくなる。

このような場合、カッタ等の切断手段を使用して裏当て金本体１の余長部分を切徐する作業が必要となるが、溶接現場に切断手段を予め用意していなかったり、あっても切断作業中は溶接作業を中断しなければならないため、溶接作業の能率を著しく低下させる原因となる。
これを防止するため本考案では、裏当て金本体１の端部に長さ調整手段３を裏当て金の製作段階で設けている。
長さ調整手段３は溶接現場でも簡単に長さが調整できるように、裏当て金本体１の両端部に図３及び図４に示すように少なくとも１本の調整溝３ａを、裏当て金本体１の長手方向と直交する方向に形成したもので、裏当て金本体１の曲げ加工部分に角溝群２を形成する際、角溝群２を切削する切削手段（図示せず）を使用して切削加工している。
これによって裏当て金本体１に角溝群２を形成する工程中に長さ調整手段３を形成することができるため、裏当て金本体１の製作工程数を増加させることなく長さ調整手段３の形成が可能となる。

また長さ調整手段３を形成する調整溝３ａの溝幅Ｗ３は、角溝群２の角溝２ａと同様に、１．４〜２．５ｍｍ程度に、深さＤ２は、裏当て金本体１の板厚ｔ１が例えば約９ｍｍの場合、７ｍｍ程度とすることにより調整溝３ａを形成した後の残りの板厚（残厚）ｔ３が２ｍｍ程度となるようにしており、これによって手近にある工具類により簡単に切徐できるようになる。
長さ調整手段３は図４に示すように、裏当て金本体１の端面から調整溝３ａのほぼ中間部に設定した切断線４までを調整代Ｌ３とした場合、例えば３ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍとなる複数種類の調整代Ｌ３を設けた裏当て金本体１を予め製作しておき、溶接現場において選択使用できるようになっている。

次に前記構成された裏当て金本体１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説明すると、裏当て金本体１は、工場においてコラム５のサイズ毎に所定の長さに切断され、曲げ加工部分に角溝群２と長さ調整手段３が予め機械加工される。
そして図１に示すように曲げ加工しない状態で溶接現場へと搬入された後、コラム５のダイヤフラム６を溶接する際に裏当て金として使用されるが、裏当て金本体１の使用に当たっては、まず溶接するコラム５のサイズに適合した長さＬ１の裏当て金本体１を選択し、コラム５のコーナ部５ａ内周面に合せて裏当て金本体１の曲げ加工部分を人力で曲げ加工する。
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に角溝群２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Ｌ２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の両端側に形成した長さ調整手段３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て、長さ調整手段３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の曲げ加工部分に角溝群２を形成したことにより、角溝群２を形成した後の残厚ｔ２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を所定のＲに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が９０°近くになると、角溝２ａの開口部が図６に示すように閉合して、それ以上残厚部が曲げられるのを規制する。
そしてこのとき曲げ加工部分両側の角度がほぼ９０°となり、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。

曲げ加工部分を曲げ加工した裏当て金本体１を使用してコラム５の端面にダイヤフラム６を溶接するに当たっては、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の曲げ角度を調整して隙間がなくなるように修正するが、このときコラム５のコーナＲの曲げ加工精度のバラつきにより裏当て金本体１の実際の長さＬ１と必要長さとの間に誤差が発生することがある。
裏当て金本体１の必要長さに対し実際の長さＬ１がマイナス（短かい）場合は、コラム５内周面に取り付けることができるため、コラム５に裏当て金本体１を仮付けしたて溶接作業に供することができるが、必要長さに対し実際の長さＬ１がプラス（長い）場合は、裏当て金本体１の長さＬ１に余長が生じてコラム５内周面に裏当て金本体１を取り付けることができない。
裏当て金本体１の長さＬ１に余長が生じてコラム５内周面に裏当て金本体１を取り付けることができない場合は余長を実測して、余長に応じた調整代Ｌ３が設けられた裏当て金本体１を選択する。

すなわち余長が１０ｍｍの場合は、長さ調整手段３の２個所で５ｍｍずつ長さを調整することにより長さ調整が可能となる。
長さ調整手段３の例えば２個所で長さ調整が可能な場合は、長さ調整手段３の調整溝３ａにドライバーのような先が尖った工具を挿入して抉ることにより切断線４付近の残厚ｔ３部分をまず折り曲げたら、ハンマで打撃したりペンチ等の工具類により折り取ることにより、調整溝３ａの残厚ｔ３部分を折損して余長部分を切徐する。
そして長さ調整手段３により裏当て金本体１の全体の長さＬ１を調整したら、図７に示すように長さを調整した端部を互いに突き合せた状態で再び裏当て金本体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、各角溝２ａ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。
またコラム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。

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９に示す変形例のように４分割して裏当て金本体１をＬ字形に曲げ加工しても、図１０に示す変形例のようにコラム５の断面形状と同じ角型の一体形状にしてもよい。
また前記実施の形態では角溝群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。
さらに角溝群２の角溝２ａや長さ調整手段３の調整溝３ａは、ディスクカッタを使用した切削機械で加工すると加工精度が高くなるが、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勿論よい。

１ 裏当て金本体
２ 角溝群
２ａ 角溝
３ 長さ調整手段
３ａ 角溝
５ コラム
５ａ コーナ部
６ ダイヤフラム
Ｌ１ 裏当て金本体の長さ
Ｌ２ 曲げ加工部の長さ
Ｌ３ 調整代
Ｗ２ 溝幅
ｔ２ 残厚

Claims (2)

1. 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、開口部から底面までの溝幅がほぼ一定となった複数本の角溝を裏当て金本体の長手方向と直交し、かつ長手方向にほぼ等間隔となるように切削加工することにより角溝群を形成すると共に、前記裏当て金本体の少なくとも一端側に、前記角溝群の角溝と同様な溝幅の角溝からなる少なくとも１本の調整溝からなり、かつ前記調整溝を形成した後の残厚を工具類により容易に切り欠くことができる厚さとした長さ調整手段を設けたことを特徴とする溶接用裏当て金。
2. 前記裏当て金本体の端面から前記調整溝のほぼ中間部に設定した切断線までを前記長さ調整手段の調整代とし、かつ調整代の長さを変えた複数種類の裏当て金本体を予め製作してなる請求項１に記載の溶接用裏当て金。

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