JP3930588B2

JP3930588B2 - 溶接用タブ装置

Info

Publication number: JP3930588B2
Application number: JP20147396A
Authority: JP
Inventors: 峰一今野; 勲佐藤
Original assignee: 東北鉄骨橋梁株式会社
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JPH1043887A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、鉄骨材の溶接によりＴ継手、十字継手その他の交差形継手を形成する際に、溶接端部の品質保持のために適用される溶接用タブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よく知られているように、建築物の鉄骨を構成する柱や梁等に対しては、複数の長形板材を溶接することによってＴ継手、Ｉ継手、あるいは十字継手等に形成したものが多用されている。
【０００３】
図５および図６は、このような溶接継手の構成例を示したものである。図５はＩ形継手を示しており、この継手は１枚の鉄骨材１の両端縁にそれぞれ他の鉄骨材２，３を隅肉溶接の溶接部４によって接合し、Ｉ形に構成したものである。図６は十字継手を示しており、この継手は１枚の鉄骨材５の中央部両側面に他の鉄骨材６，７を隅肉溶接の溶接部４によって接合し、さらに各鉄骨材５，６，７の先端縁にそれぞれ別の鉄骨材８，９，１０，１１を隅肉溶接の溶接部１２によってＴ字継手状に接合したものである。
【０００４】
ところで、このような継手溶接に際しては、鉄骨材の溶接方向に沿う両端部が開放状態であると、溶接始端部（スタート部）および終端部（エンド部）で溶接欠陥が発生するため、一般にこれを防止する目的で溶接端部に品質保持用の溶接部延長用の当金として鋼製タブが接合される。
【０００５】
図７はＴ継手溶接における鋼製タブを例示したものである。すなわち、被溶接材１３，１４と略同様の肉厚および材質の板材を用意し、これを被溶接材と同様に組立てて溶接によりＴ字形の鋼製タブ１５をつくり、これを溶接に先立って被溶接材１３，１４の溶接方向のスタート部およびエンド部に仮溶接等によって接合する。溶接時には、この鋼製タブ１５をも含めて溶接を行い、被溶接材１３，１４の端部から鋼製タブ１５に亘る溶接部１６を形成して、欠陥をタブ材の範囲内におさめるようにする。これによってスタート部およびエンド部の品質劣化を防止するものである。溶接後は、この鋼製タブをガス切断等によって切除し、さらに被溶接材１３，１４の端面の溶接残部をグラインダーによって削り落とし、仕上げ加工を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した鋼製タブを適用する従来の技術においては、種々の問題がある。
【０００７】
まず、被溶接材と略同一の材質および厚さの板材を用意し、これを組立てることにより継手に合った形状の鋼製タブとする必要がある。この鋼製タブは溶接後に切除して廃棄するものであるから、材料コストの大きい無駄を生じる。次に、この鋼製タブは被溶接材のスタート部およびエンド部に仮溶接しなければならないので、後に切除すべき部材を組付け、溶接するという余分な手間を要する。そして、この仮溶接は鋼製タブの位置ずれや脱落を防止する目的から、部分的な溶接を比較的短時間で行うことになるが、急熱や急冷を与えると金属組織の変化、例えば硬化等を招き、被溶接材の母材に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、加熱や冷却には十分な注意を必要とし、それだけ作業能率が低下せざるを得ない。
【０００８】
さらに、溶接後に鋼製タブをガス切断する作業については、母材の損傷防止の必要から、鋼製タブを例えば５〜１０mm程度残した状態でガス切断等を行わなければならないが、このガス切断作業にも面倒で必要以上の手間を要する。すなわち、ガス切断量の不足によりタブ材の残部が多くなると、その後のグラインダーによる仕上げ量が多くなり、逆に過度に切断してタブ材の残部が少ない場合には母材本体にガスノッチが入るおそれがある。したがって、このガス切断作業にも非常に多くの注意や手間を要するため、困難な作業となる。そして、最終的なグラインダー仕上げについても、被溶接材と略同厚のタブ材を研削するため作業範囲が広く、これをスタート部やエンド部の端面が揃うまで丁寧に行わなければならず、この作業にも長時間が費やされる。
【０００９】
このように、従来の鋼製タブを使用した継手溶接においては、仮溶接における材質変化に注意したり、余分な材料コストや作業労力を要し、年間を通して積算した場合には極めて多くの無駄が生じることになる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来の鋼製タブを使用する場合に比べて材料的および作業的な無駄を大幅に低減して低コスト化が図れるとともに、仮溶接等も省略して溶接品質の信頼性向上等も有効的に図れる溶接用タブ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、鉄骨材の溶接によりＴ継手、十字継手その他の交差形継手を形成する際に、被溶接材の溶接方向に沿う端部に設けられる溶接用タブ装置であって、前記被溶接材の端部に着脱可能に取付けられる支持金具と、この支持金具に支持されて前記被溶接材の端部に当接し、溶接面と面一となる表面を有する銅製タブとを備え、前記銅製タブは円柱状材料の外周面部に軸心と平行にＶ溝を形成したものであり、そのＶ溝の角度は被溶接材の表面の接合角度と同一角度に設定されており、かつ前記銅製タブは支持金具に設けた断面円弧状のタブ受け部に着脱または姿勢変化可能に支持されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の溶接用タブ装置において、銅製タブ内には水その他の冷却媒体を流通させる冷却流路が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２記載の冷却流路を有する銅製タブを溶接部のエンド部に配置するとともに、冷却流路を有しない銅製タブを溶接部のスタート部に配置し、かつ前者を後者よりも長い寸法としたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る溶接用タブ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、Ｔ継手の溶接に適用した場合について説明する。
【００１７】
図１は、スタート部用のタブ装置およびエンド部用のタブ装置の両方を使用した溶接状態を示し、図２はスタート部用のタブ装置を拡大して示している。また、図３はエンド部用のタブ装置を拡大して示し、図４は溶接後の切断状態を示している。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態では鉄骨材である２枚の被溶接材２１ａ，２１ｂを例えば略９０°の角度で接合して、サブマージドアーク溶接等によりＴ継手を形成するようにしており、同図に仮想線で示すように、被溶接材２１ａ，２１ｂの長手方向に沿って溶接部２２が形成される。溶接の際には、被溶接材２１ａ，２１ｂの溶接始端部（スタート部）２３および溶接終端部（エンド部）２４に、それぞれスタート部用のタブ装置２５およびエンド部用のタブ装置２６が据付けられる。
【００１９】
スタート部用のタブ装置２５は図２に拡大して示すように、被溶接材２１ａ，２１ｂのスタート部２３側の端部に着脱具可能に取付けられる支持金具２７と、この支持金具２７に支持されて被溶接材２１ａ，２１ｂの端面に当接する銅製タブ２８とを備えて構成される。
【００２０】
支持金具２７は２本のアーム２９と、これらのアーム２９を連結するタブ受け部３０とを有する。各アーム２９は溶接部２２を跨ぐ配置で被溶接材２１ａ，２１ｂのスタート部２３の表面２３ａ，２３ｂにそれぞれ配置されるようになっており、比較的幅狭な長尺鉄板により例えば直線的に構成され、タブ受け部３０との接合部分となる基端側では被溶接材２１ａ，２１ｂの長手方向端面２３ｃと平行になるように略Ｌ形に折曲している。これらの各アーム２９の先端側から基端側までの一側面側に、被溶接材に対する取付け手段として、厚板状の磁石（永久磁石）３１がそれぞれ取付け具、例えばボルト・ナット３２および図示しない台金等によって交換可能に固定されている。そして、磁石３１の表面は平滑面とされ、被溶接材２１ａ，２１ｂの表面２３ａ，２３ｂに磁力によって着脱可能に密着できるようになっている。
【００２１】
タブ受け部３０は、各アーム２１ａ，２１ｂの基端部に溶接された幅広な１対の平板部３０ａ，３０ｂと、これらの平板部３０ａ，３０ｂに一体に形成された湾曲部３０ｃとからなっている。平板部３０ａ，３０ｂは、各アーム２１ａ，２１ｂに段差をもって略平行となっており、互いに略９０°の交差角度で離間して、それらの一端が被溶接材２１ａ，２１ｂの端面２３ｃに当接するようになっている。また、湾曲部３０ｃは、平板部３０ａ，３０ｂの間で凹部をなすように略半円弧状に湾曲しており、その凹部に銅製タブ２８を着脱可能に嵌め込んで支持できるようになっている。
【００２２】
一方、銅製タブ２８は、円柱状銅材の外周面部に、軸心と平行にＶ溝３３を形成したものであり、この銅製タブ２８は支持金具２７のタブ受け部３０と略同一長さで、そのタブ受け部３０の湾曲部３０ｃの凹部内面と略同一径とされている。これにより、銅製タブ２８は支持金具２７に着脱可能に、また周方向スライド等によって姿勢変化可能となっている。また、Ｖ溝３３の角度は、被溶接材２１ａ，２１ｂ同士の表面２３ａ，２３ｂの接合角度と略同一角度に設定されている。そして、銅製タブ２８を被溶接材２１ａ，２１ｂに支持させた状態では、図２に仮想線で示すように、銅製タブ２８の一端を被溶接材２１ａ，２１ｂの端部に当接させ、被溶接材２１ａ，２１ｂの表面２３ａ，２３ｂとＶ溝３３の表面とを一致させた状態とすることができる。なお、被溶接材２１ａ，２１ｂの接合角度が種々異なる場合には、予めそれに対応したＶ溝３３を有する銅製タブ２８を複数種類用意しておくことが可能である。
【００２３】
なお、各図においては、本実施形態のタブ装置２５，２７の形状が見やすいように、一方の被溶接材２１ａが水平、他方の被溶接材２１ｂが垂直となる姿勢で示したが、実際にサブマージドアーク溶接器を使用して溶接を行う場合にはスラグが安定するように、各図の状態から奥側に略４５°傾け、被溶接物２１ａ，２１ｂの接合部および銅製タブ２８のＶ溝３３が鉛直上向きとなる姿勢にすることが望ましい。この姿勢については、各種溶接に応じて任意に設定することができ、その場合には銅製タブ２８も角度変化させてＶ溝３３の向きを調整させることができる。
【００２４】
次に、図１および図３によってエンド部用のタブ装置２５について説明する。このエンド部用のタブ装置２５も、基本的にはスタート部用のタブ装置２５と略同様の構成とされているが、エンド部側ではスタート部側と異なり溶接の進行に伴って被溶接材２１ａ，２１ｂに熱が蓄積されて高温となることから、エンド部用のタブ装置２５には放熱性を高める機能が付加されている。
【００２５】
すなわち、エンド部用のタブ装置２５も、被溶接材２１ａ，２１ｂのエンド部２４側の端部に着脱具可能に取付けられる支持金具４７と、この支持金具４７に支持されて被溶接材２１ａ，２１ｂの端面に当接し、溶接面と面一となる表面を有する銅製タブ４８とを備えて構成されるが、これらの全体の長さ寸法が、スタート部用のタブ装置２５の場合よりも大きく設定されて放熱面積が拡大されている。
【００２６】
支持金具４７は、２本のアーム４９と、これらのアーム４９を連結するタブ受け部５０とを有し、各アーム４９は溶接部２２を跨ぐ配置で被溶接材２１ａ，２１ｂのエンド部２４の表面２４ａ，２４ｂにそれぞれ配置される。各アーム４９の先端側から基端側までの一側面側には被溶接材２１ａ，２１ｂに対する取付け手段として、厚板状の磁石（永久磁石）５１がそれぞれ直列に２個づつボルト・ナット５２および図示しない台金等によって交換可能に固定されている。
【００２７】
タブ受け部５０は、各アーム２１ａ，２１ｂの基端部に溶接された幅広な１対の平板部５０ａ，５０ｂと、これらの平板部５０ａ，５０ｂに一体に形成された湾曲部５０ｃとからなっている。平板部５０ａ，５０ｂは、各アーム２１ａ，２１ｂに段差をもって略平行に配置され、互いに略９０°の交差角度で離間しており、それらの一端が被溶接材２１ａ，２１ｂの端面２４ｃに当接するようになっている。また、湾曲部５０ｃは、平板部５０ａ，５０ｂの間で凹部をなすように略半円弧状に湾曲しており、その凹部に銅製タブ４８を着脱可能に嵌め込んで支持できるようになっている。
【００２８】
一方、銅製タブ４８は、円柱状銅材の外周面部に、軸心と平行にＶ溝５３を形成するとともに、内部に水その他の冷却媒体を流通させる冷却流路５４を形成したものとされている。この銅製タブ４８は支持金具４７のタブ受け部５０よりも長く、またタブ受け部５０の湾曲部５０ｃの凹部内面と略同一径とされている。そして、このＶ溝５３の角度は、被溶接材２１ａ，２１ｂ同士の表面２４ａ，２４ｂの接合角度と略同一角度に設定されている。そして、銅製タブ４８を被溶接材２１ａ，２１ｂに支持させた状態では、図２に仮想線で示すように、銅製タブ４８の一端を被溶接材２１ａ，２１ｂの端部２４ｃに当接させ、被溶接材２１ａ，２１ｂの表面とＶ溝５３の表面とを一致させた状態とすることができる。また、銅製タブ４８の端部には冷却流路に接続される接続管５５が設けられ、図１に示すように、この接続管に冷却媒体給排用のホース５６が接続される。
【００２９】
本実施形態による溶接用タブ装置を使用して継手溶接を行う場合には、図１に示すように、まず溶接準備作業として、鋼板からなる被溶接材２１ａ，２１ｂのスタート部２３およびエンド部２４にスタート部用タブ装置２５およびエンド部用タブ装置２６をそれぞれ取付ける。これらの各タブ装置２５，２６の取付けに際しては、各アーム２９，４９の被溶接材２１ａ，２１ｂの表面２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂに溶接位置を跨ぐ配置で搭載し、磁石３１，３１の吸着力によって固定させることで行える。この場合、タブ受け部３０，５０の端部を被溶接材２１ａ，２１ｂの端面２３ｃ，２４ｃにそれぞれ当接させるとともに、各銅製タブ２８，４８も被溶接材２１ａ，２１ｂの端面２３ｃ，２４ｃにそれぞれ当接させ、これらの銅製タブ２８，４８のＶ溝３３，５３の表面を、被溶接材２１ａ，２１ｂの表面２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにそれぞれ一致させる。なお、エンド部用タブ装置２６の銅製タブ５３内の冷却流路５４には冷却媒体として水等を供給する。
【００３０】
次に溶接時には、図示しない溶接機のトーチをスタート部用タブ装置２５の銅製タブ２８のＶ溝３３上まで導き、その位置で溶接機の通電を行って溶接作業を開始する。そして、その状態から溶接機を移動させて被溶接材２１ａ，２１ｂのスタート部２３の端部から被溶接材２１ａ，２１ｂの長手方向全体に対する溶接を行い、エンド部２４を経た後さらにエンド部用タブ装置２６の銅製タブ４８のＶ溝５３上まで溶接を行い、その後溶接機の移動および溶接通電を停止する。以上の溶接作業において、各タブ装置２５，２６の上面側は開放状態にあるので、溶接作業の進行上なんら不具合を生じることはない。また、溶接部２２はスタート部用タブ装置２５の銅製タブ２８から、エンド部用タブ装置２６の銅製タブ４８までに亘って溶接されるが、各銅製タブ２８，４８に対しては鉄材料が固着しないことから、銅製タブ２８，４８と溶接部２２とは非溶接状態で存在している。なお、エンド部用タブ装置２６の銅製タブ４８の高熱化は、その銅製タブ４８内への冷却媒体の流通によって避けられる。
【００３１】
溶接作業終了後は、各タブ装置２５，２６を被溶接材２１ａ，２１ｂから取外す。この場合、各タブ装置２５，２６の支持金具２７，４７は磁石３１，５１の磁力によって被溶接材２１ａ，２１ｂに吸着固定されているだけであるから、支持金具２７，２８を傾けて磁石３１，５１を被溶接材２１ａ，２１ｂから離脱させた後、外方に引出すことで容易に取外すことができる。なお、銅製タブ２８，４８が溶接部２２と接着した状態にあるときは、支持金具２７，４７を取外した後に銅製タブ２８，４８を軽く叩く等により取外すことができる。
【００３２】
図４は、このようにして各タブ装置２５，２６を被溶接材２１ａ，２１ｂから取外した状態を示している。この図４に示すように、支持金具２７，４７を取外した状態では、スタート部２３（およびエンド部２４）に溶接部２２が突出している。そこで、この溶接部２２の突出部分２２ａをグラインダー５７などで削り落とし、その後端面の仕上げを行う。
【００３３】
以上の実施形態によれば、各タブ装置２５，２６を治具として予め備えておき、溶接時にはこれらのタブ装置２５，２６を被溶接材２１ａ，２１ｂに搭載するだけで容易に装着することができるとともに、溶接終了後は簡単に取外すことができる。したがって、溶接準備作業および溶接後の処理作業が極めて容易となり、作業時間が大幅に短縮できるうえ、銅製タブ２８，４８は比較的損傷が少なく耐用寿命が長いので多数回の繰返し使用が可能である。よって従来の鋼製タブを使用する場合と異なり、材料コストが大幅に低減できるとともに、タブの組立てや仮溶接、切断等の大掛かりな作業も省略でき、作業労力の低減、作業能率の向上、作業コストの低減等も大幅に向上できる。
【００３４】
また、本実施形態の溶接用タブ装置を使用した場合には、従来の鋼製タブを使用する場合と異なり仮溶接等を必要としないので、仮溶接の際に生じる急熱や急冷がなく、被溶接材２１ａ，２１ｂの母材の金属組織の変化、例えば硬化等を招くこともない。加えて従来、溶接後に鋼製タブをガス切断する作業については、ガス切断量の不足によりタブ材の残部が多くなってグラインダーによる仕上げ量が多くなったり、逆に過度に切断してタブ材の残部が少ない場合には母材本体にガスノッチが入るおそれがあったところ、本実施形態の場合にはそのようなおそれも全く生じない。したがって、溶接用タブ装置の改善によって仮溶接やその部分の切断等の作業を不要としたことで、結果的に溶接品質の信頼性向上が極めて有効的に図れるという利点も得られる。しかも、本実施形態によれば、溶接後に残る切断箇所は溶接部２２の突出部分２２ａのみであるから、その切断作業については例えば従来の１／１０程度まで大幅に低減することができる。
【００３５】
さらに、本溶接の際にはタブ装置２５，２６の溶接方向に沿う特別大きい外力が作用しないことから、被溶接材２１ａ，２１ｂに当接している銅製タブ２８，４８は磁石２８，４８による吸着力で十分に定位置に保持でき、脱落等のおそれなく溶接作業を円滑かつ確実に行える。さらにまた、本実施形態の各タブ装置２５，２６では、磁石２８，４８を取付けた２本づつのアーム２９，４９が溶接部２２を跨ぐ配置で被溶接材２１ａ，２１ｂに取付けられ、上側が開放状態となっているので、溶接作業は極めて容易にかつ円滑に行え、また装置構成も比較的簡単で製作および使用が容易に行える。
【００３６】
このように本実施形態によれば、上述した機能に基づいて従来の鋼製タブを使用した継手溶接で生じていた仮溶接による余分な材料コストや作業労力を削減でき、年間を通して積算した場合には極めて多くの利点が得られるものとなる。
【００３７】
なお、以上の実施形態では最も望ましい実施の状態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばスタート部用タブ装置２５およびエンド部用タブ装置２６の両方の銅製タブ２８，４８とも、冷却流路を有するものとしてもよい。また逆に冷却流路を有しない銅製タブのみを使用することもできる。また、銅製タブの断面形状や支持金具の形状等についても、溶接の種類等に応じて適宜変形することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明に係る溶接用タブ装置によれば、従来の装置と比較して、材料的および作業的な無駄を大幅に低減して低コスト化が図れるとともに、仮溶接等も省略して溶接品質の信頼性向上等も有効的に図れる等の優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶接用タブ装置の一実施形態を示すもので、スタート部用のタブ装置およびエンド部用のタブ装置の両方を使用した溶接状態を示す斜視図。
【図２】前記実施形態におけるスタート部用のタブ装置を拡大して示す斜視図。
【図３】前記実施形態におけるエンド部用のタブ装置を拡大して示す斜視図。
【図４】前記実施形態における溶接後の切断状態を示す斜視図。
【図５】本発明が適用される継手の一例を示す斜視図。
【図６】本発明が適用される継手の他の例を示す側面図。
【図７】従来例としてＴ継手溶接における鋼製タブを例示した説明図。
【符号の説明】
２１ａ，２１ｂ被溶接材
２２溶接部
２３スタート部
２４エンド部
２５スタート部用のタブ装置
２６エンド部用のタブ装置
２７，４７支持金具
２８，４８銅製タブ
２９，４９アーム
３０，５０タブ受け部
３１，５１磁石
３２，５２ボルト・ナット
３０ｃ，５０ｃ湾曲部
３０ａ，３０ｂ，５０ａ，５０ｂ平板部
３３，５３Ｖ溝
５４冷却流路

Claims

鉄骨材の溶接によりＴ継手、十字継手その他の交差形継手を形成する際に、被溶接材の溶接方向に沿う端部に設けられる溶接用タブ装置であって、前記被溶接材の端部に着脱可能に取付けられる支持金具と、この支持金具に支持されて前記被溶接材の端部に当接し、溶接面と面一となる表面を有する銅製タブとを備え、前記銅製タブは円柱状材料の外周面部に軸心と平行にＶ溝を形成したものであり、そのＶ溝の角度は被溶接材の表面の接合角度と同一角度に設定されており、かつ前記銅製タブは支持金具に設けた断面円弧状のタブ受け部に着脱または姿勢変化可能に支持されていることを特徴とする溶接用タブ装置。
請求項１記載の溶接用タブ装置において、銅製タブ内には水その他の冷却媒体を流通させる冷却流路が形成されていることを特徴とする溶接用タブ装置。
請求項２記載の冷却流路を有する銅製タブを溶接部のエンド部に配置するとともに、冷却流路を有しない銅製タブを溶接部のスタート部に配置し、かつ前者を後者よりも長い寸法としたことを特徴とする溶接用タブ装置。