JP5080754B2

JP5080754B2 - 長尺材の組立て方法とその方法に使用する組立て用治具

Info

Publication number: JP5080754B2
Application number: JP2006179691A
Authority: JP
Inventors: 明出口; 秀男吉村; 安美外園; 泰弘竹口; 徹田中; 勉宏関
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: JP2006348740A

Description

本発明は、所定角度で交差する複数本の長尺材の端面を互いにつき合わせた状態で接合して組み立てる長尺材の組立て方法とその方法に使用する組立て用治具に関する。

このような長尺材としては、例えば、トラス部材があり、トラス部材により建築用トラス構造を組み立てる際などに実施可能であるが、トラス部材としてパイプ材が使用されることも多く、所定角度で交差する複数本のパイプ材の端面どうしを互いにつき合わせた状態で接合することは、従来から非常にむずかしいとされていた。
すなわち、所定角度で交差するパイプ材の端面どうしを互いにつき合わせるためには、パイプ材の端面を３次元的に複雑な形状や角度で切断する必要がある。ところが、現実の問題として、パイプ材の端面を所望どおりの複雑な形状や角度で切断することは非常にむずかしく、従来では、パイプ材のつき合わせ接合に代わる代替手段が採用されていた。

例えば、従来、平面視が円形で正面視が半楕円形の皿状部材を２つ重ねて溶接した中空の継手部材を使用し、その継手部材に対してパイプ材の一端部を溶接するもの、つまり、特殊な継手部材を使用し、その継手部材を介してパイプ材どうしを溶接により接合する代替手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、周囲にスリット状の挿通窓や挿通切欠きを有する特殊な保持部材を使用するとともに、パイプ材の端部を圧潰して平板部とし、その平板部を挿通窓や挿通切欠きから保持部材内に挿入した状態で、パイプ材の平板部どうしをエレクトロスラグ溶接により接合する代替手段も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−２００５６２号公報特開２００１−１７３０９０号公報

しかしながら、上記したいずれの従来技術でも、パイプ材の端面どうしを直接接合するものではないので、種々の問題点があった。
例えば、特許文献１に開示の従来技術では、特殊な継手部材を必要とし、また、その継手部材の介在により接合のための溶接長も長くなってコストが高くなり、さらに、パイプ材の接合部において継手部材が露呈するため、外観的に劣るという欠点がある。
また、特許文献２に開示の従来技術では、特殊な保持部材を必要とするのに加えて、パイプ材の端部を圧潰して平板部にする必要があり、さらに、接合のための溶接もエレクトロスラグ溶接のような特殊なものに限られるため、コストが相当高くなって外観的にも劣るという欠点がある。

本発明は、このような従来の問題点と近年における工作機械の高性能化に着目して完成したもので、その目的は、たとえ長尺材としてパイプ材を使用する場合であっても、長尺材の端面を互いにつき合わせた状態で接合可能にし、接合部が美麗な組立て構造を安価に構築することのできる長尺材の組立て方法とその方法に使用する組立て用治具を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、所定角度で交差する複数本の長尺材の下端部の端面を互いにつき合わせた状態で接合して組み立てる長尺材の組立て方法であって、前記複数本の長尺材を前記所定角度で支持自在な組立て用治具により、その組み立て用治具の複数の支持部の夫々に対して前記複数本の長尺材の下端部を支持させる状態で、前記複数本の長尺材を姿勢調整可能に支持し、前記複数本の長尺材の下端部を前記複数の支持部の夫々に支持させた前記組立て用治具を上下方向と横方向へ揺り動かして前記組み立て用治具の前記複数の支持部の夫々を同時に揺り動かすことにより、前記複数本の長尺材の下端部が前記組立て用冶具の複数の支持部の夫々になじむように前記複数本の長尺材の姿勢を調整して、その長尺材の下端部の端面どうしをつき合わせて接合するところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、複数本の長尺材を所定角度で支持自在な組立て用治具により支持し、その組立て用治具を上下方向と横方向へ揺り動かすことにより長尺材の姿勢を調整するので、たとえ長尺材がパイプ材であっても、長尺材の端面どうしを所望どおりにつき合わせることが可能となる。
例えば、長尺材がパイプ材であっても、近年において発達の目まぐるしい３次元ＣＡＤを使用することで、複雑な形状や角度を有する長尺材の端面形状を所望どおりに描くことができ、さらに、高性能化した３Ｄレーザ加工機を使用し、その端面形状を基に長尺材を切断することにより、従来むずかしいとされていた長尺材どうしのつき合わせがある程度可能となる。そして、その長尺材を所定角度で支持自在な組立て用治具で支持して、その治具を上下方向と横方向へ揺り動かして長尺材の姿勢を調整するので、長尺材の端面どうしは確実につき合わされ、長尺材の端面どうしを所望どおりに接合することができる。
その結果、パイプ材をはじめとして各種の型鋼などを長尺材として使用する場合において、従来のような特殊な継手部材や保持部材を必要とすることなく、接合部分の美麗な長尺材の組立て構造を安価に構築することが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、上記第１の特徴構成による方法において、前記長尺材がトラス部材であり、そのトラス部材の下端部の端面どうしを溶接により接合して建築用トラス構造に組み立てるところにある。

本発明の第２の特徴構成よれば、長尺材がトラス部材であり、そのトラス部材の端面どうしを溶接により接合して建築用トラス構造に組み立てるので、従来のような特殊な継手部材や保持部材を必要とすることなく、溶接部分の美麗な建築用トラスを安価に構築することが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、上記第２の特徴構成による方法において、前記トラス部材がパイプ材であるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、トラス部材がパイプ材であるから、型鋼などに比べて等方向の断面性能を有するので、重量的にも軽いパイプ材により丈夫で安価な建築用トラスを構築することができる。

本発明の第４の特徴構成は、上記第１〜第３の特徴構成のいずれかに記載の長尺材の組立て方法に使用する長尺材の組立て用治具であって、前記複数の支持部を有する治具本体と、その治具本体を上下方向と横方向へ揺り動かす揺動手段を備えているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、所定角度で交差する複数本の長尺材の端面を互いにつき合わせた状態で接合して組み立てるのに使用する長尺材の組立て用治具が、複数本の長尺材を所定角度で支持自在な支持部を有する治具本体と、その治具本体を上下方向と横方向へ揺り動かす揺動手段を備えているので、上記第１の特徴構成に関連して言及したように、３次元ＣＡＤや３Ｄレーザ加工機などを使用して複数本の長尺材を切断し、その長尺材を治具本体の支持部に支持させて、揺動手段により治具本体を上下方向と横方向へ揺り動かすことにより、たとえ長尺材がパイプ材であっても、長尺材の端面どうしを確実につき合わせて所望どおりに接合することができる。

本発明の第５の特徴構成は、上記第４の特徴構成による治具において、前記治具本体が、その治具本体を上下方向へ昇降させる昇降装置を介して横方向へ移動自在な台車上に載置され、前記揺動手段が、その台車と昇降装置により構成されているところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、治具本体が、その治具本体を上下方向へ昇降させる昇降装置を介して横方向へ移動自在な台車上に載置され、揺動手段が、その台車と昇降装置により構成されているので、昇降装置と台車からなる比較的簡単な構成の揺動手段によって、長尺材の端面どうしを確実につき合わせて接合することができる。

本発明による長尺材の組立て方法とその方法に使用する組立て用治具につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
この長尺材の組立て方法と治具は、例えば、建築用トラス構造の一例である屋根用トラスなどを構築するためのもので、図１に示すように、屋根用トラスＲＴは、上方に位置する上弦材架構１、下方に位置する下弦材２、および、上弦材架構１と下弦材２を互いに連結する長尺材の一例であるトラス部材としてのパイプ材３などにより構成されている。
上弦材架構１は、長尺材の一例であるトラス部材としてのＨ型鋼１ａを矩形に組み付けてボルト接合や溶接により接合され、必要に応じて補強用の棒材１ｂもボルト接合や溶接により接合されて構成され、下弦材２は、断面形状が長方形の角パイプ材により、パイプ材３は、断面形状が円形の丸パイプ材によりそれぞれ構成されている。

トラス部材としてのＨ型鋼１ａとパイプ材３において、平面視で「田」の字に組み付けられたＨ型鋼１ａ、および、斜めに配置された６本のパイプ材３と上下方向に配置された１本のパイプ材３で構成されるトラスをひとつの単位トラスＴとして、その単位トラスＴの多数が接合され、または、単位トラスＴと平面トラス（図示せず）が一つ置きに接合されて屋根用トラスＲＴが構成されている。
各単位トラスＴにおいて、斜めに配置された６本のパイプ材３と上下方向に配置された１本のパイプ材３との合計７本のパイプ材３は、予め決められた所定角度で交差して、各パイプ材３の下端部が互いにつき合わせた状態で、さらに、下弦材２にもつき合わせた状態に配置されて、各下端部どうしが溶接により接合されるとともに、下弦材２に対しても溶接により接合されている。

このような単位トラスＴにおいて、合計７本のパイプ材３の下端部が、互いにつき合わせ溶接により接合されているのに対し、各パイプ材３の上端部は、他のトラス部材であるＨ型鋼１ａに対してボルト接合されている。すなわち、図７に詳しく示すように、各パイプ材３の上端部には、スリット４が設けられ、スリット４に板材５が挿入されて溶接付けされ、他方、Ｈ型鋼１ａには板材６が溶接付けされ、パイプ材側の板材５には複数のボルト孔５ａが穿設され、Ｈ型鋼側の板材６にも複数のボルト孔６ａが穿設されている。
そして、両板材５，６をつき合わせた状態で、両板材５，６の両側に両板材５，６間にわたる一対の添え板材７を配置し、両添え板材７に穿設のボルト孔７ａと板材５のボルト孔５ａ、および、両添え板７のボルト孔７ａと板材６のボルト孔６ａにわたってボルト８をそれぞれ挿通し、ナット９により締付けてボルト接合されている。
なお、各ボルト孔５ａ，６ａ，７ａは、ボルト８の径に対して比較的大きな径または長い孔とされている。

上述した合計７本のパイプ材３の下端部は、つき合わせ溶接のために比較的複雑な形状や角度を有することになるが、３次元ＣＡＤを使用することによって、その端面形状を所望どおりに描くことができ、３Ｄレーザ加工機を使用することによって、その端面形状に沿って各パイプ材３の下端部を容易に切断することができる。さらに、そのパイプ材３やＨ型鋼１ａにより単位トラスＴを組立てるには、特殊な組立て用治具Ｊが使用される。
その組立て用治具Ｊは、図５に示すように、合計７本のパイプ材３のうちの斜めに配置された６本のパイプ材３を所定角度で支持自在な６個の支持部１１を有する治具本体１０を備え、その治具本体１０が、図４に示すように、図外のシリンダなどにより上下方向へ昇降自在に構成された昇降装置１２を介して台車１３上に載置されている。そして、その台車１３の下方には合計４個の車輪１４が取り付けられて一対のレール１５上に載置され、台車１３が、レール１５に沿って横方向へ移動自在に構成され、昇降装置１２と台車１３により治具本体１０を上下方向と横方向へ揺り動かす揺動手段Ｙが構成されている。

つぎに、この組立て用治具Ｊを使用して単位トラスＴを組立てる手順につき、図２〜図６を参照して説明する。
まず、図２に示すように、Ｈ型鋼１ａと棒材１ｂを組み付けて溶接し、所定形状の上弦材架構１を地組みし、下弦材２を下弦材用架台１７上に載置するとともに、図３に示すように、上弦材架構１を上弦材用架台１６上に載置し、図４に示すように、下弦材２の下方に組立て用治具Ｊを据え付ける。
その後、組立て用治具Ｊの昇降装置１２をいったん下降させ、予めＨ型鋼１ａに取り付けた板材６と各パイプ材３の上端部に取り付けた板材５、添え板材７、および、ボルト８とナット９を使用して、合計７本のパイプ材３の上端部を上弦材架構１のＨ型鋼１ａに緩く仮止めするとともに、斜めに配置される６本のパイプ材３と下弦材２については、図５の（イ）、（ロ）に示すように、治具本体１０の支持部１１にそれぞれ支持させる。

その状態では、各パイプ材３の下端部の端面どうしは、必ずしもつき合わせ溶接が可能な状態になっておらず、むしろ、つき合わせ溶接が不可能な状態になっている。
そこで、昇降装置１２により治具本体１０を２〜３回程度上下昇降させる。その上下昇降時、各パイプ材３の上端部はＨ型鋼１ａに緩く仮止めされているだけなので、各パイプ材３は姿勢調整自在な状態にあり、かつ、治具本体１０も台車１３の移動によって横移動自在な状態にあるので、合計７本のパイプ材３、特に斜めに配置される６本のパイプ材３は、図５の（ロ）に示すように、治具本体１０の支持部１１になじむように姿勢調整され、各パイプ材３の端面どうしが、つき合わせ溶接可能な状態に調整される。
その後、必要に応じて、隣接する上弦材架構１にもパイプ材３を仮止めし、つき合わせ可能な状態に調整されたパイプ材３については、各パイプ材３の端面どうしをつき合わせ溶接するとともに、ボルト８とナット９をしっかりと締め付けて、各パイプ材３の上端部をＨ型鋼１ａに固定し、図６に示す単位トラスＴに組立てるのである。

〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、上弦材架構１を構成するトラス部材としてＨ型鋼１ａを示し、上弦材架構１と下弦材２を連結するトラス部材として丸パイプ材３を示したが、これらのトラス部材としては、Ｈ型鋼や丸パイプ材をはじめとして、各種形状の型鋼や角パイプ材などを使用して実施することもできる。
また、長尺材の一例であるトラス部材を使用して建築用トラス構造である屋根用トラスＲＴを構築した例を示したが、本発明の対象は特に屋根用トラスＲＴなどの建築用トラス構造に限るものではなく、建築以外の各種の分野において、長尺材を組み立てる際に実施することができる。

（２）先の実施形態では、昇降装置１２と台車１３により揺動手段Ｙを構成した例を示したが、昇降装置１２や台車１３以外の各種の装置により揺動手段Ｙを構成することができ、また、昇降装置１２に関しても、特にシリンダに限るものではなく、例えば、ラックとピニオンなどにより昇降装置を構成することもできる。

建築用トラス構造を下方から見た斜視図建築用トラス構造の組立て工程を示す斜視図建築用トラス構造の組立て工程を示す斜視図建築用トラス構造の組立て工程を示す側面図建築用トラス構造の組立て工程における作用を示す斜視図建築用トラス構造の組立て工程を示す斜視図トラス部材のボルト接合を示す断面図

符号の説明

１ａ長尺材の一例であるトラス部材
３長尺材の一例であるトラス部材としてのパイプ材
１０治具本体
１１支持部
１２昇降装置
１３台車
Ｊ組立て用治具
Ｙ揺動手段

Claims

所定角度で交差する複数本の長尺材の下端部の端面を互いにつき合わせた状態で接合して組み立てる長尺材の組立て方法であって、
前記複数本の長尺材を前記所定角度で支持自在な組立て用治具により、その組み立て用治具の複数の支持部の夫々に対して前記複数本の長尺材の下端部を支持させる状態で、前記複数本の長尺材を姿勢調整可能に支持し、
前記複数本の長尺材の下端部を前記複数の支持部の夫々に支持させた前記組立て用治具を上下方向と横方向へ揺り動かして前記組み立て用治具の前記複数の支持部の夫々を同時に揺り動かすことにより、前記複数本の長尺材の下端部が前記組立て用冶具の複数の支持部の夫々になじむように前記複数本の長尺材の姿勢を調整して、その長尺材の下端部の端面どうしをつき合わせて接合する長尺材の組立て方法。
前記長尺材がトラス部材であり、そのトラス部材の下端部の端面どうしを溶接により接合して建築用トラス構造に組み立てる請求項１に記載の長尺材の組立て方法。
前記トラス部材がパイプ材である請求項２に記載の長尺材の組立て方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の長尺材の組立て方法に使用する長尺材の組立て用治具であって、
前記複数の支持部を有する治具本体と、その治具本体を上下方向と横方向へ揺り動かす揺動手段を備えている長尺材の組立て用治具。
前記治具本体が、その治具本体を上下方向へ昇降させる昇降装置を介して横方向へ移動自在な台車上に載置され、前記揺動手段が、その台車と昇降装置により構成されている請求項４に記載の長尺材の組立て用治具。