JP3505234B2 - コラム溶接治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コラム本体の両端に、
複数のコーナを有したダイヤフラムが仮付けされたコラ
ムの上記仮付け部分を溶接する際に用いられるコラム溶
接治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】高層建築の柱には、鉄骨コラムと呼ばれ
る構造物が使用される。

【０００３】この鉄骨コラム（以下コラムという）は、
図５に示すように、コラム本体である所定長さの角パイ
プ１ａの両端に、四角形状のダイヤフラム２、２を溶接
したものである。

【０００４】こうしたコラム１を溶接するには、まず角
パイプ１ａに、ダイヤフラム２を仮付けし、これを溶接
治具を用いて溶接用ポジショナに装着、固定する。しか
る後、装着されたコラム１の仮付け部分を周溶接する。

【０００５】ここに、コラム１を一つづつ溶接したので
は、作業効率がよくないため、複数のコラムを溶接用ポ
ジショナに装着して、まとめて溶接作業を行うための溶
接治具が提案されており、たとえば特公平５ー７５５１
９号公報、特公平５ー７５５２０号公報にその内容が開
示されている。

【０００６】この種の溶接治具は、図５に波線で示すコ
ラム同軸上に、コラムを複数連結する治具であって、一
方のコラムのダイヤフラムのコーナと他方のコラムのダ
イヤフラムのコーナとの間に、スペーサを介在させ、こ
のスペーサの表裏両面に固設された２つのクランパによ
って各面それぞれのダイヤフラムのコーナをクランプし
て連結するというものである。

【０００７】また、コラムを周溶接すると、熱によって
ダイヤフラム２に歪が生じ、図５の矢印Ｅに示すごとく
中央部が外側に膨らんでしまうとともに、コーナ部が同
様に外側に反ってしまうことになる。

【０００８】そこで、こうした熱変形に伴う応力による
溶接治具の破損を防止すべく、ダイヤフラム２のコーナ
の反りに応じてこれを逃がすテーパ面を、スペーサに形
成するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の溶
接治具では、ダイヤフラムのコーナに相当する位置に配
置されたスペーサの両面にクランパを固設しているた
め、同一サイズ（径）のダイヤフラム（コラム）同士し
か連結することができない。

【００１０】したがって、径の異なる多数のコラムがあ
る場合には、まずはじめに多数のコラムの中から、同一
径ごとにコラムを仕分けする作業を行う必要があり、こ
の作業が終了した後にはじめて同一径のコラム同士を連
結して溶接作業を行うことになる。

【００１１】しかし、上記同一径ごとにコラムを仕分け
する作業は煩雑であり、この仕分け作業のために溶接作
業全体の作業効率が著しく低下することになる。

【００１２】また、従来の溶接治具では、溶接による熱
変形を逃がすテーパ面をスペーサに形成しており、これ
によって確かに治具の破損は防止することはできるもの
の、熱歪を積極的に許容する構造であるため、歪の残留
したコラムが製品として得られることになる。

【００１３】しかし、歪の残留したコラムは、品質上問
題があるとともに、修正に時間、コストを要する。

【００１４】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、異なる径のコラム（ダイヤフラム）同士で
あっても連結ができるようにし、これによって仕分け作
業を不要とし作業効率を向上させることを第１の目的と
する。

【００１５】また、コラムを溶接する際にダイヤフラム
に熱歪、熱変形が生じないようにし、これによって製品
の品質を向上させるとともに、修正に伴う時間ロス、コ
スト発生をなくすことを第２の目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の第１
発明では、コラム本体の両端に、複数のコーナを有した
ダイヤフラムが仮付けされたコラムを、同軸上に複数連
結した上で、前記仮付けした部分を溶接する際に用いら
れるコラム溶接治具において、表裏の各面ごとに、当該
面に当接されるダイヤフラムのコーナをクランプするク
ランプ部材を設けるとともに、各面のクランプ部材を、
当該面に当接されるダイヤフラムの大きさに応じた位置
に位置決め、固定する位置決め部材を、各面ごとに独立
して設けるようにしている。

【００１７】また、この発明の第２発明では、コラム本
体の両端に、複数のコーナを有したダイヤフラムが仮付
けされたコラムの当該仮付け部分を溶接する際に用いら
れるコラム溶接治具において、前記ダイヤフラムの中心
部分が当接される中心部材と、前記ダイヤフラムのコー
ナが当接されるシート部材と、前記ダイヤフラムのコー
ナをクランプするクランプ部材とを具え、前記中心部材
の当接面と前記シート部材の当接面とが同一平面上にな
るように前記中心部材および前記シート部材を配置する
ようにしている。

【００１８】

【作用】上記第１発明の構成によれば、図１に示すよう
に、表裏両面それぞれに、各面に当接されるダイヤフラ
ム２、２´のコーナをクランプするクランプ部材３０、
３０´が配設される。これらクランプ部材３０、３０´
は、位置決め部材９ａ（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１
ｄおよび２１ａ´、２１ｂ´、２１ｃ´、２１ｄ´）に
よって各面ごとに独立して位置決めすることができ、ダ
イヤフラム２、２´の大きさに応じた位置にクランプ部
材３０、３０´がそれぞれ独立して位置決めされ、固定
される。

【００１９】このように両面のダイヤフラム２、２´が
異なる径であったとしても、これら異なる径のダイヤフ
ラム２、２´をそれぞれクランプ部材３０、３０´によ
ってクランプすることができ、両コラムを連結すること
ができる。

【００２０】また、上記第２発明の構成によれば、図１
に示すように、中心部材１０の当接面１０ａに、ダイヤ
フラム２の中心部分が当接される。そして、シート部材
３の当接面３ａに、ダイヤフラム２のコーナが当接され
る。そして、クランプ部材３０によって、ダイヤフラム
２のコーナがクランプされ、コラムは固定される。ここ
で、中心部材１０の当接面１０ａとシート部材３の当接
面３ａとは、同一平面上にある。このため、ダイヤフラ
ム２は、平面に拘束されることになり、たとえ溶接によ
る熱が発生したとしても、ダイヤフラム２に熱歪、熱変
形は生じない。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る溶接治具
の実施例について説明する。 ・第１の実施例 図１（ａ）は、実施例の溶接治具の構成を示す平面図で
あり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢視Ａを示す側面
図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢーＢ断面図である。

【００２２】図１（ａ）に示すように溶接治具は、図面
の上下、左右に対称の構造であり、一方の面（仮に表の
面という）の上下、左右位置には、コラム１のダイヤフ
ラム２の４つのコーナをそれぞれクランプするクランプ
部材３０、３０、３０、３０が配設されているととも
に、他方の面（仮に裏の面という）の上下、左右位置に
は、他のコラム１´のダイヤフラム２´の４つのコーナ
をそれぞれクランプするクランプ部材３０´、３０´、
３０´、３０´が配設されている（図１（ｃ）参照）。

【００２３】なお、符号に「´」を付けたものは、溶接
治具の「裏の面」を示すものとする。

【００２４】こうした対称構造の溶接治具の中心には、
ボス１０が配設されており、このボス１０には、シャフ
ト９が図１（ａ）の上下、左右の四方向に延設され、さ
らにシャフト９の外側先端の表の面および裏の面には、
上記クランプ部材３０、３０´がそれぞれ装着されるよ
うになっている。

【００２５】すなわち、ボス１０の側面に固設されたシ
ャフト挿通部材１０ａには、シャフト９がラジアル方向
Ｒに摺動自在に挿通されている。ここに、図３（ａ）に
拡大して示すように、シャフト９の内側先端にはスナッ
プリング１３が装着されており、このリング１３がシャ
フト挿通部材１０ａの壁面に当接されることによって、
シャフト９の中心から外側へ向けての移動が規制され、
ボス１０からシャフト９が抜けないようになっている。

【００２６】シャフト挿通部材１０ａには、シャフト９
を固定するロックボルト１１が取り付けられているとと
もに、シャフト９の回転を防止するプランジャ１２が取
り付けられており、ラジアル方向Ｒに移動するシャフト
９を任意の位置で固定できるようになっている。

【００２７】このようにシャフト９を、ダイヤフラム
２、２´の大きさに応じて移動させ、所定の位置で固定
することによって、クランプ部材３０、３０´によって
ダイヤフラム２、２´のコーナをクランプする位置が概
略定まることとなる。

【００２８】シャフト９の外側先端には、クランプ部材
３０、３０´を装着するための装着部９ａが形成されて
いる。

【００２９】この装着部９ａは、表の面のクランプ部材
３０を装着する座面と、裏の面のクランプ部材３０´を
装着する座面とを有しており、各座面のシャフト長手方
向には、所定の間隔で４つのタップ穴２１ａ、２１ｂ、
２１ｃ、２１ｄおよび２１ａ´、２１ｂ´、２１ｃ´、
２１ｄ´が形成されている。

【００３０】一方、図３（ｂ）に単体で拡大して示すよ
うに、クランプ部材３０を構成するシート３には、ボル
ト８、８を挿通する長穴２２、２２が形成されている。
このため、ボルト８、８が、長穴２２、２２を介して装
着部９ａの隣合う２つのタップ穴に螺合されることによ
って、シート３がシャフト９に装着、固定される。上記
長穴２２、２２は、シート３をシャフト９に装着する
際、シャフト長手方向の装着位置を微調整するために設
けられている。これは、主にダイヤフラム２の耳代の調
整に用いられる。

【００３１】ここで、２つのボルト８、８が螺合すべき
タップ穴が４つ形成されているので、螺合すべきタップ
穴の選択内容（２１ａ、２１ｂ）、（２１ｂ、２１
ｃ）、（２１ｃ、２１ｄ）によってシャフト９に対する
クランプ部材３０の長手方向の相対的な装着位置が定ま
る。よって、ダイヤフラム２の大きさに応じてタップ穴
を選択すれば、異なる大きさのダイヤフラム２をクラン
プ部材３０によってクランプすることができる。

【００３２】一方、クランプ部材３０´も同様に構成さ
れ、タップ穴の選択内容（２１ａ´、２１ｂ´）、（２
１ｂ´、２１ｃ´）、（２１ｃ´、２１ｄ´）によって
シャフト９に対するクランプ部材３０´の長手方向の相
対装着位置が定まり、選択内容に応じて異なる大きさの
ダイヤフラム２´をクランプ部材３０´によってクラン
プすることができる。

【００３３】したがって、表の面において最も外側のタ
ップ穴（２１ａ、２１ｂ）を選択し、かつ裏の面におい
て最も内側のタップ穴（２１ｃ´、２１ｄ´）を選択し
た場合には（図１（ｂ）の場合）、クランプ部材３０
は、最大径のダイヤフラム２をクランプすることができ
るとともに、クランプ部材３０´は、最小径のダイヤフ
ラム２´をクランプすることができ、このときダイヤフ
ラム２、２´の径の偏差は最大のものとなる。

【００３４】なお、タップ穴の数、間隔は任意であり、
連結すべきコラムの径の偏差等に応じて自由に設定する
ことができる。

【００３５】さて、シート３には、図３（ｂ）に示すよ
うに、タップ穴２３、２３が形成されている。このた
め、図１（ｃ）に示すように、ボルト６、６が、ワッシ
ャ７、７、クランパ４のボルト挿通穴を介してシート３
の上記タップ穴２３、２３に螺合されることによって、
クランパ４がシート３が装着、固定され、クランパ４と
シート３とによってダイヤフラム２のコーナを挟み込む
ようクランプすることができる。

【００３６】なお、クランパ４とシート３との間に、ス
ペーサ５を適宜介在させることによって、板厚の異なる
ダイヤフラム２に対応することができる。

【００３７】クランプ部材３０´もクランプ部材３０と
同様に構成され、ダイヤフラム２´のコーナをクランプ
することができる。

【００３８】以上のように、この実施例によれば、表裏
の両面で径の異なるダイヤフラム２、２´を容易にクラ
ンプすることができるので、同一径同士のコラムに仕分
けする作業が不要となり、作業効率を飛躍的に向上させ
ることができる。

【００３９】さて、ダイヤフラム２がクランプ部材３０
によってクランプされる際、ダイヤフラム２のコーナ
は、シート３の当接面３ａに当接される。一方、ダイヤ
フラム２の中央部分は、ボス１０の当接面１０ａに当接
される ここで、シート当接面３ａは、ボス当接面１０ａとは、
同一平面上になるように、ボス１０およびシート３が配
置されるようになっている。

【００４０】このため、ダイヤフラム２は、平面に拘束
されることになり、ダイヤフラム２を角パイプ１ａに周
溶接する際に、熱が発生したとしても、ダイヤフラム２
に熱歪、熱変形が発生することはない。

【００４１】裏の面についても同様であり、シート当接
面３ａ´は、ボス当接面１０ａ´と同一平面上に存在す
るようになっているので、ダイヤフラム２´に熱歪、熱
変形が発生することはない。

【００４２】よって、この実施例によれば、製品のコラ
ムに歪が残留することがなく、品質を飛躍的に向上させ
ることができるとともに、修正に伴う時間ロス、コスト
発生を防止することができる。

【００４３】・第２の実施例 つぎに、上記第１の実施例とは異なる構造によってクラ
ンプ部材を位置決め、固定できる実施例について図２、
図４を参照して説明する。

【００４４】図２（ａ）は、第１の実施例の図１（ａ）
に対応する平面図であり、同様に上下、左右対称構造と
なっている。図２（ｂ）は、図１（ａ）の矢視Ｃを示す
側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢視Ｄを示
している。また、図４は、図２（ｂ）の要部を拡大して
示す断面図である。なお、以下、上記第１の実施例で説
明したのと同一の機能のものには、同一符号を付与して
説明を適宜省略する。さて、図２（ａ）に示すように、
１本のガイドレール１４は、１対の部材１４ａ、１４ｂ
によって構成されており、２本のガイドレール１４、１
４が、直交するよう配設されている。ガイドレール１
４、１４が交差している部分の表の面、裏の面には、中
心プレート３２、３２がそれぞれ配設されている（図２
（ｃ）参照）。

【００４５】１本のガイドレール１４の表の面には、ダ
イヤフラム２の対角線上の２つのコーナに対応する２つ
のクランプ部材３１、３１がラジアル方向Ｒに摺動自在
に支持されている。

【００４６】すなわち、図４に示すように、クランプ部
材３１のシート３の下面には凹部３ｂが形成されてお
り、この凹部３ｂがガイドレール１４に鞍乗されること
によって、クランプ部材３１がガイドレール１４によっ
て案内される。

【００４７】同様にガイドレール１４の裏の面にも、ダ
イヤフラム２´の対角線上の２つのコーナに対応する２
つのクランプ部材３１´、３１´がラジアル方向Ｒに摺
動自在に支持されている（図４参照）。

【００４８】クランプ部材３１のシート３には、ボルト
１５、１５を挿通させる穴が形成されている。そこで、
ボルト１５、１５が、シート３、ガイドレール１４の溝
１４ｃを介してガイドレール１４の内側のロックプレー
ト１６に螺合されることによって、クランプ部材３１が
ガイドレール１４上に固定される（図４参照）。

【００４９】よって、２本のガイドレール１４、１４上
の４つのクランプ部材３１を、ダイヤフラム２の径の大
きさに応じて摺動させてコーナをクランパ４によってク
ランプできる位置まで移動させ、当該位置においてボル
ト１５とロックプレート１６とによってクランプ部材３
１をガイドレール１４に固定すれば、任意の大きさのダ
イヤフラム２をクランプすることができる。

【００５０】裏の面についても同様であり、２本のガイ
ドレール１４、１４上の４つのクランプ部材３１´を、
ダイヤフラム２´の径の大きさに応じて摺動させてコー
ナをクランパ４によってクランプできる位置まで移動さ
せ、当該位置においてボルト１５´とロックプレート１
６´とによってクランプ部材３１´をガイドレール１４
に固定すれば、任意の大きさのダイヤフラム２´をクラ
ンプすることができる。

【００５１】したがって、この第２の実施例によれば上
記第１の実施例と同様に、表裏の両面で径の異なるダイ
ヤフラム２、２´を容易にクランプすることができる、
これにより同一径同士のコラムに仕分けする作業が不要
となり、作業効率を飛躍的に向上させることができる。

【００５２】さて、ダイヤフラム２がクランプ部材３１
によってクランプされる際、ダイヤフラム２のコーナ
は、シート３の当接面３ａに当接される。一方、ダイヤ
フラム２の中央部分は、中心プレート３２の当接面３２
ａに当接される ここで、シート当接面３ａは、プレート当接面３２ａと
同一平面上に存在するように、中心プレート３２および
シート３が配置されるようになっている。

【００５３】このため、ダイヤフラム２は、平面に拘束
されることになり、ダイヤフラム２を角パイプ１ａに周
溶接する際に、熱が発生したとしても、ダイヤフラム２
に熱歪、熱変形が発生することはない。

【００５４】裏の面についても同様であり、シート当接
面３ａ´は、プレート当接面３２ａ´と同一平面上に存
在するようになっているので、ダイヤフラム２´に熱
歪、熱変形が発生することはない。

【００５５】よって、この第２の実施例によれば上記第
１の実施例と同様に、製品のコラムに歪が残留すること
がなく、このため品質を飛躍的に向上させることができ
るとともに、修正に伴う時間ロスやコストの発生を防止
することができる。

【００５６】また、この第２の実施例では、隣接するク
ランプ部材３１、３１同士を接続、固定する芯合せ治具
１７が２本設けられている。

【００５７】この芯合せ治具１７には、クランプ部材３
１、３１の接続位置に対応するボルト挿通穴１７ａ、１
７ｂ、１７ｃ…が各クランプ部材３１、３１ごとに両側
に形成されており、ダイヤフラム２の大きさに応じてボ
ルト挿通穴が選択される。そして、ボルト２４を、選択
した挿通穴を介してクランプ部材３１、３１のシート
３、３に螺合させることで、クランプ部材３１、３１同
士をダイヤフラム２の大きさに応じた位置に精度よく接
続、固定でき、コラム１の芯合せを行うことができる。

【００５８】また、ボルト挿通穴１７ａ、１７ｂ、１７
ｃ…は、そのままダイヤフラム２の径の大きさを表示す
る目盛りとして機能する。よって、ボルト挿通穴をダイ
ヤフラム２の径の大きさを表示する目盛りとして使用す
れば、クランプ部材３１の移動、位置決め、固定といっ
た一連の作業を容易かつ迅速に行うことができる。裏の
面についても同様である。

【００５９】また、前述した第１の実施例の溶接治具に
おいて、上記芯合わせ治具１７を使用するようにしても
よい。

【００６０】また、第１の実施例において、シャフト９
の長手方向に目盛りを刻設し、シャフト９の相対位置を
この目盛りによって読み取ることができるようにすれ
ば、ダイヤフラムの大きさに応じた位置までシャフト９
を移動させる作業を容易かつ迅速に行うことができる。

【００６１】なお、実施例で説明した、ダイヤフラム２
を平面３ａ、１０ａ（３２ａ）に拘束する構造は、コラ
ム単体を固定する溶接治具に適用することができる。

【００６２】なお、実施例では、ダイヤフラムが四つの
コーナを有したものであると想定して、これに対応する
溶接治具を説明したが、本発明としてはこれに限定する
ことなく、任意の数のコーナを有したダイヤフラムに対
応できるよう、実施例に適宜変形を加えることができ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、径
の異なるコラムを連結することができるので、作業効率
が飛躍的に向上する。

【００６４】また、ダイヤフラムを平面に拘束できるの
で、溶接熱による歪、変形が防止され、製品の品質が飛
躍的に向上するとともに、修正のための時間ロス、コス
ト発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る
溶接治具の第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る
溶接治具の第２の実施例の構成を示す図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は第１の実施例の構成の一
部を拡大して示す図である。

【図４】図４は第２の実施例の構成の一部を拡大して示
す図である。

【図５】図５はコラムの外観を示す斜視図である。

【符号の説明】 ３ シート ９ シャフト ９ａ 装着部 １０ ボス １４ ガイドレール １６ ロックプレート ３０ クランプ部材 ３１ クランプ部材 ３２ 中心プレート

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラム本体の両端に、複数のコーナ
   を有したダイヤフラムが仮付けされたコラムを、同軸上
   に複数連結した上で、前記仮付けした部分を溶接する際
   に用いられるコラム溶接治具において、 表裏の各面ごとに、当該面に当接されるダイヤフラムの
   コーナをクランプするクランプ部材を設けるとともに、 各面のクランプ部材を、当該面に当接されるダイヤフラ
   ムの大きさに応じた位置に位置決め、固定する位置決め
   部材を、各面ごとに独立して設けるようにしたコラム溶
   接治具。
2. 【請求項２】 前記ダイヤフラムの中心部分が当接
   される中心部材を配設するとともに、前記ダイヤフラム
   のコーナが当接されるシート部材を配設し、前記中心部
   材の当接面と前記シート部材の当接面とが同一平面上に
   なるように前記中心部材および前記シート部材を配置す
   るようにした請求項１記載のコラム溶接治具。
3. 【請求項３】 コラム本体の両端に、複数のコーナ
   を有したダイヤフラムが仮付けされたコラムの当該仮付
   け部分を溶接する際に用いられるコラム溶接治具におい
   て、 前記ダイヤフラムの中心部分が当接される中心部材と、 前記ダイヤフラムのコーナが当接されるシート部材と、 前記ダイヤフラムのコーナをクランプするクランプ部材
   とを具え、前記中心部材の当接面と前記シート部材の当
   接面とが同一平面上になるように前記中心部材および前
   記シート部材を配置するようにしたコラム溶接治具。
4. 【請求項４】 前記位置決め部材は、ラジアル方向
   に移動自在のシャフトと、該シャフトの表裏両面におい
   て、シャフト長手方向に複数形成されたタップ穴と、前
   記クランプ部材を介して前記タップ穴に螺合されるボル
   トとからなり、 前記ダイヤフラムの大きさに応じて前記シャフトをラジ
   アル方向に移動させるとともに、前記シャフトの所定の
   タップ穴に前記クランプ部材を介して前記ボルトを螺合
   することにより前記クランプ部材を所定の位置に位置決
   め、固定するようにした請求項１記載のコラム溶接治
   具。
5. 【請求項５】 前記シャフトの長手方向に、ダイヤ
   フラムの大きさを表示する目盛りが刻設されている請求
   項４記載のコラム溶接治具。
6. 【請求項６】 前記位置決め部材は、前記クランプ
   部材をラジアル方向に摺動自在に支持するガイドレール
   と、該ガイドレールにクランプ部材を固定する固定部材
   とからなり、 前記ダイヤフラムの大きさに応じたガイドレール上の位
   置に、前記クランプ部材を、前記固定部材によって固定
   するようにした請求項１記載のコラム溶接治具。
7. 【請求項７】 前記ダイヤフラムの隣接するコーナ
   に対応する２つのクランプ部材同士を接続、固定する接
   続部材を設けた請求項１記載のコラム溶接治具。
8. 【請求項８】 前記接続部材には、前記クランプ部
   材が接続される位置に対応してダイヤフラムの大きさを
   表示する目盛りが刻設されている請求項７記載のコラム
   溶接治具。