JPH04251668A - 柱はり仕口材成形工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄骨構造物の建築に使
用する、はり貫通タイプ・通しダイヤフラム型式の柱は
り仕口材の成形工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場溶接のブラケット型、はり貫通タイ
プ・通しダイヤフラムより成る柱はり仕口材の成形工法
は、従来、図４に示すように長手軸方向に短くコラムを
切断してサイコロ状部材１（以下、サイコロ状コラムま
たはサイコロともいう）を形成し、その両開口端縁２に
レ型またはＪ型の開先３を施した後、当該開口縁２に沿
って、その内側に裏当て金４を仮付け溶接７（図５参照
）し、該開口端に蓋を施すようにダイヤフラム５面を押
付け、これによって形成される溶接ポケット６に、それ
ぞれ突合わせ溶接により継手を形成し、組立てている。 そして、サイコロ状コラム１とダイヤフラム５との間の
上述本溶接については、最近、溶接ロボットの性能が著
しく向上してきて、略、自動溶接によって良好な溶接継
手を形成することができるようになった。

【０００３】上記柱はり仕口材の自動溶接組立装置の一
例を図６および図７に示す。図６中、台座上に設けた一
対の支持脚９，１０に軸受けされた左、右の支軸１２，
１３により口字形角状枠体１１が回動自在に支承されて
いる。枠体１１には、その内側面下側にベアリング台１
４を介して、被加工材（柱はり仕口材）の回転支持台１
５が設けてあり、前記回転支持台１５は、その外周に設
けた歯車１６を介して枠体１１に固定された歯車１７付
きモータ１９により駆動・制御されるよう構成される。 また、前記回転支持台１５上には、柱はり仕口材を構成
するダイヤフラム５、両開口縁に開先を施したサイコロ
状コラム１、ダイヤフラム５を積み重ね、その上側より
、回転台２０、ベアリング台２１を介して枠体１１上側
に設けてある押付けシリンダ２２を備えた押圧装置２３
により、ダイヤフラム５、サイコロ１、ダイヤフラム５
を直列に押圧して、柱はり仕口材を成形した形のままで
枠体１１内に固定する。その際、押付けシリンダ２２の
押圧力は、柱はり仕口材の溶接加工時、素材の熱膨張に
よって生じる変形を吸収できる程度に柔軟であることを
要するから、たとえば、シリンダを作動する高圧流体回
路中にアキュームレータなどを設置しておく。

【０００４】その固定した状態においてサイコロ状コラ
ム１の開先加工された端面とダイヤフラム５との間に形
成される溶接ポケット６の本溶接は、図７に示すように
、前後移動シリンダ２４付きガス溶接装置またはアーク
溶接装置２５の火口の位置制御と前記回転支持台１５の
回転・駆動とを関連させながら連続的に行われ、溶接ポ
ケット６が溶融金属により充填される。同突合せ個所に
は、前述のとおり、あらかじめ裏当て金４を施してある
から、前記溶融金属が溶け落ちるなど当該溶接継手に悪
影響を及ぼすような故障は生じない。溶接装置２５は、
望ましくは被加工材中心軸に対し対称的に台座に設置し
、以て回転支持台１５が　１８０°回転するだけで、一
つのサイコロ開口端面２とダイヤフラム５との間の連続
的本溶接が終了するように計画されている。なお、溶接
装置２５には、上下動シリンダ付支持部２６も付設され
ていて、前記シリンダ２４、支持部２６の作動を回転支
持台１５の回動に伴なってコンピュータ制御することに
より、溶接装置２５の火口と柱はり仕口材の溶接個所と
の距離を常に略、一定に保つようにしている。

【０００５】枠体１１は、支軸１３を回転させることに
よって上下位置を反転するように支承されているから、
たとえば、上述工程によって、サイコロ開口の下方端側
の溶接加工が完了した後に、枠体１１を反転させ、他方
側の溶接を行うように工程を組む。もっとも、当該工程
は、枠体１１を回動させることなく、溶接装置２５側を
被加工材の溶接個所に見合うよう変位させて行うことも
可能であって、かくして、柱はり仕口材の自動的組立成
形が完了する。

【０００６】しかしながら、上記本溶接のための予備加
工であるサイコロ状コラム開口端２に、それぞれ裏当て
金４を仮付け溶接する工程は、現在でも人手に頼らざる
を得ない。その理由は、コラム断面の寸法規格が一般の
機械加工製品にみられるように厳しいものでなく、殊に
素材板厚の公差、コラム断面の各隅角部のＲの大きさの
相違、辺の長さの誤差などに基づいて、サイコロ開口端
内側の形が、必ずしも常に一定ではなく、その内壁面に
隙間なく裏当て金４を当てがって仮付け溶接する作業を
機械的・自動的に施すのが困難であることに起因する。 すなわち、サイコロ内壁面と裏当て金４との間の隙間が
図５の矢印に示すように大きなときには、対応する溶接
ポケットを溶融金属で充填し、そこに本溶接継手を形成
した場合に、前記隙間が継手に対する溶接欠陥（たれ、
その他）となって影響するおそれがあり、品質の良い溶
接継手が得られない。このため、従来工法では、裏当て
金４をサイコロ内壁面に密着して連続、仮付け溶接する
のに、一つ一つ万力とかハンマーを用いて裏当て金４の
形を対応するサイコロ内側面に沿わせて整形する必要上
、この加工に人手を欠かすことができないものとなって
いる。前述、柱はり仕口材の工場組立て加工については
、上記工程に製造上のネックが存在する。しかも、この
サイコロ開口端に対する裏当て金４の仮付け溶接では、
ルート間隔の均一長さを維持することが困難で、そのた
め、柱はり仕口材の製品精度を向上させることの妨げと
もなっている。

【０００７】勿論、現在の技術水準を　１００％活用す
ることによって、コラム素材の板厚を一定にすること、
コラム断面形を精密に再整形すること、また、各隅角部
のＲが一定になるように整形することは、必ずしも不可
能な技術ではないが、それには製品の特性が、要求され
る設備投資に見合う程度に厳しいものか、設備投資が生
産規模に対応して経済的効果をもたらす程度か、付加的
加工によって上昇するであろう生産コストが市場価格に
耐え得る程度のものか、等々の諸問題点がクリャーされ
ねばならない。そして現状では、それ以前に試みるべき
各種の工法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明工法は、従来の
柱はり仕材の成形溶接工法の準備加工として欠くことが
できない、サイコロ開口端面に対する手作業による裏当
て金仮付け溶接工程を改善して、ここに機械加工を導入
し、上記成形工法から可能な限り手作業を排除して、柱
はり仕口成形工法をして機械加工を組合わせた流れ作業
に載せることを可能とし、以って、作業人員を節減し、
高精度・高品質の製品を得るための均質で、かつ能率の
良い成形工法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明工法は、上記目的
を達成するため、次に述べるとおりの各構成要件を具備
する。肉厚のダイヤフラム面に、コラム断面内径よりも
僅かに大きな外径を備えるよう連続的に裏当て相当材を
成形し、これを仮付け溶接した後、前記裏当て相当材の
外径の形を、対応するコラム断面内径の形に倣って切削
整形し、前記整形裏当て相当材に、開先加工を施したコ
ラム端面を嵌着して、コラム端面にルート間隔を形成し
た後、当該個所を連続して本溶接することより成る、柱
はり仕口成形工法。

【００１０】

【作用】図１に示すように、はり貫通タイプ・柱はり仕
口材を構成する素材の一つ、肉厚のダイヤフラム５の平
面に対して、帯状鋼材を、その長手方向に対して折曲げ
、外形を図２中、４に示すとおり、対応するサイコロ状
コラム１断面内径よりも僅かに大径に、かつ継目なしに
形成する。勿論、前記帯状鋼材の形は、後工程で外側を
切削加工する必要上、コラム断面隅角部のＲに対応する
部分に対しても同様大径に成形する。このように、口の
字形に形成した裏当て相当材４の端面を、ダイヤフラム
５平面上で所要位置を占めるよう押し当て、これを突合
せ仮付け溶接７する（図１、図２参照）。裏当て相当材
４のダイヤフラム５に対する前記仮付け溶接は、裏当て
相当材４の幅（丈）が狭いため、下向き溶接作業により
比較的に容易に加工することができる。

【００１１】裏当て相当材４をダイヤフラム５面上に仮
付け溶接して、その形状を確保した後に、その外周（図
で一点鎖線により示す）に対し切削加工を施し、これに
対応するサイコロ断面内壁の形状に倣って、その外形を
整形する。勿論、サイコロ各隅角部のＲに対応する部分
についても同様とする。好ましくは、当該切削加工は、
図１において、裏当て相当材４の断面を、その解放端方
向に対して、ややテーパ状に、かつ、裏当て相当材４の
自由端外周縁にｒまたは面取りを施し、仮付け溶接され
た裏当て相当材４にサイコロ開口端内径が円滑に嵌着で
きるように成形する。ただし、裏当て相当材４基部外形
は、サイコロ開口端内径よりも僅かに大であって良く、
サイコロ端面を裏当て相当材４に対して嵌着・強く押圧
したとき所定のルート間隔が形成されることが望ましい
。かくして、切削・整形された裏当て相当材４と、これ
に対応するサイコロ端面とは相互に合印を施して、両者
が対の部材であることを表示しておくと良い。この種の
裏当て相当材４は、必要に応じてダイヤフラム５の両面
に設けることができる。

【００１２】さて、上述構成の裏当て相当材４をダイヤ
フラム５面に形成した後、この裏当て相当材４に対し、
対応するサイコロ開口端面を嵌着・押圧して、その中心
軸がダイヤフラム面に垂直であり、かつ、ダイヤフラム
面とサイコロ端面との間の距離が適正なルート間隔を保
持するよう両者を組付ける。また、必要があれば、相互
位置を確保したまま両者間を仮付け溶接する。

【００１３】以上、説明したとおりの手順に従って裏当
て相当材４外周を整形することにより、当該裏当て相当
材４の外形、特に、その隅角部のＲがサイコロ状コラム
開口端内径に正確に沿うよう整形され、溶接ポケットの
本溶接前、裏当て相当材外周とサイコロ内壁面との間に
生じる隙間を殆んど無くすることができ、したがって、
他の条件さえ調えば当該部分に品質の良い溶接継手を形
成することができる。上記工程の副次的効果として、ダ
イヤフラム面とサイコロ中心軸との垂直関係を精度良く
実現することができ、高精度、高品質な柱はり仕口部材
を組立てることができる。

【００１４】かくして位置決めされたサイコロ状コラム
１とダイヤフラム５との組立体を上述、溶接ロボットに
掛けて、サイコロ端面２とダイヤフラム５面との間に形
成されている溶接ポケット６に対し、たとえば、イナー
トガス雰囲気中で行うアーク溶接またはガス溶接による
本溶接を施すことにより、ここに連続的な溶接継手を形
成する。勿論、当該個所の本溶接については、手動によ
るガス溶接等を選択できることは、いうまでもない。こ
のような工程を繰り返すことによって、高精度で均一な
品質を備えた柱はり仕口材を、多量生産方式に載せて工
場溶接により、組立てることができる。この種の工程は
、また、コラム基礎端面に取付けるベースプレートの取
付加工にも適用可能である。さらに、軸方向にテーパ状
のサイコロをダイヤフラムに組付けて柱はり仕口材を成
形し、隣接するコラム径が異なる場合の継手として施工
することができる。

【００１５】本発明工法は、従来の工場溶接の柱はり仕
口材の成形工法においては技術常識化されていた、サイ
コロ開口端縁に裏当て金を仮付け溶接する準備工程に対
して技術的創意を加え、これをダイヤフラム側に仮付け
溶接して、その後、この裏当て相当材外周をサイコロ内
壁面に倣って機械加工するようにし、裏当て相当材の仮
付け溶接作業を技術的に容易にする一方、前記裏当て相
当材の外形を機械加工により正確にサイコロ開口内壁面
、特に、その隅角部Ｒ面に合わせることができるから、
他の条件さえ満足すれば、従来製品に比較して高品質で
均質の溶接継手を得ることが容易である。のみならず、
本発明工法によれば、機械加工レベルの精度の高い柱は
り仕口部材の成形工法を、比較的人手を要さず、かつ、
能率的で、可能な限り多量生産に載せることができ、高
品質な製品を安価に提供することができるものとなる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明工法の一実施例を図面を引用
して説明するが、本出願当時の技術レベルの範囲内で、
適切な厚板溶接技術の種類・工法は多々知られており、
これらを本発明工法中に採用することは技術常識である
ので、本発明工法の要旨を変更するものでない限り、本
実施例工法中で利用されている溶接工法を公知の他の工
法に変換したところで本発明工法の技術的範囲から逸脱
するものとはいえない。

【００１７】図１は、本発明工法によって組立てられて
いる、はり貫通タイプ・柱はり仕口材の要部拡大断面を
、図２は、当該部分の全体平断面、図３は、その全体側
断面を示す。

【００１８】図１において、１は、大径角形鋼管コラム
を、その長手軸方向に短かく、かつ前記軸に対し垂直に
切断して形成したサイコロ状コラムの両開口縁２に沿っ
てレ形開先３を施した部材で、柱はり仕口材を構成する
主要部材、４は、サイコロ開口端２をダイヤフラム５面
に突合わせ本溶接する際の、溶接ポケットの裏当て相当
材として機能する帯鋼板で、従来技術でいう裏当て金で
ある。５は、厚肉鋼板よりなり、平面形は角形で（図２
参照）、その各辺の長さはコラム直角断面の径よりも、
それぞれ３５ｍｍ〜５０ｍｍ程度、大きく成形されたダ
イヤフラムで、前記ダイヤフラム５は、サイコロ状コラ
ム開口端２に蓋をするような形（図１または図３参照）
で、前記サイコロ軸に直角に組付けられている。上記ダ
イヤフラム５の各端面には、それぞれ、はりのフランジ
が突合わせ接続されるように構成する。

【００１９】前記裏当て相当材４の板厚は少なくとも５
ｍｍ以上あって、ダイヤフラム５側に、その内側基端部
分で仮付け溶接７され、そのダイヤフラム平面上におけ
る形は、図２に示すように略、サイコロ開口端断面と同
形で、その外周径は、対応する前記サイコロ開口端内径
よりも僅かに大きくすることが勘要である。というのは
、再び、図１に戻ってダイヤフラム５に仮付け溶接７さ
れた裏当て相当材４は、その外周を、図の一点鎖線で示
した部分８を機械加工によって削り落し、前記面を、そ
の自由端縁方向に僅かにテーパを施すと共に、その上端
外角部にｒを設けて、コラム開口端を裏当て相当材４に
嵌着し易い形状に成形する必要があるからである。前記
ｒは、したがって、単なる面取りであって良い。ただし
、前記裏当て相当材４基部外径は、サイコロ開口を嵌着
する工程からみて、サイコロ開口径よりも僅かに大であ
ることが望ましい。当該裏当て相当材４仮付け溶接は、
下向き溶接加工ができて、また溶接後、機械加工を施す
ために裏当て相当材仮付け位置が比較的に精度を要する
ことなく、作業が容易である。

【００２０】機械加工によって整形した裏当て相当材４
の外形は、対応するサイコロ開口端内径に、隙間なく係
合し、特に断面隅角部のＲ部分に隙間が生じない。その
ためにも、サイコロ開口端内径は、裏当て相当材４のテ
ーパ部に外力によって圧入するように形成することが望
ましい。このとき、裏当て相当材４の外周を僅かにテー
パ状に成形したこと、その上端外縁にｒを付したことに
よって、裏当て相当材４に対してサイコロ状コラム開口
端を嵌入する作業を極めて容易にする。したがって、サ
イコロ状コラム１は、その中心軸をダイヤフラム５平面
に対して垂直に保持したまま、その開口端を仮付け溶接
された裏当て相当材４に押圧・嵌着し、ルート間隔が所
定長さになるまで圧入することができる。そのため、サ
イコロ中心軸とダイヤフラム平面との直角度を確保し易
い。６は、図中、点線で示される範囲で本溶接継手が形
成される溶接ポケットの領域を示すものである。図１に
示すよう組付けた部材は、結局、図３に示すとおりの側
断面を備えた柱はり仕口部材を構成し、そのまま、溶接
ポケットに対して人手による溶接または前述の自動溶接
装置に掛けて本溶接継手を形成すること、さきの

【作用
】の項において説明したとおりである。

【００２１】

【発明の効果】本発明工法は以上述べたとおりであるか
ら、 （１）従来の柱はり仕口材成形工法において、良好な溶
接継手を得るために裏当て金を手作業で整形し、個々の
サイコロ状コラム断面内径に合わせて仮付け溶接するの
に加工時間、工数が多く掛っていたものを、機械加工に
より裏当て相当材外形をコラム開口端内径に倣って整形
することにより、コラム開口端と裏当て相当材との嵌合
精度が上って、しかも効率よく組立てることができる。 （２）裏当て金をサイコロ端面側に仮付け溶接する、従
来工程に技術的創意を加え、裏当て相当材をダイヤフラ
ム側に仮付け溶接するので、コラム開口端内径に裏当て
金を取付ける作業に比べると遥かに容易、かつ能率的で
ある。 （３）機械加工により裏当て相当材の外形をコラム開口
端面内径に合わせているため、コラム内径と裏当て相当
材との間に隙間が生ぜず、品質のよい溶接継手が得られ
る。等々、従来、実施されている柱はり仕口材成形工法
には期待することができない格別の作用および効果を奏
するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法によって組立てられている柱はり仕
口部材の要部拡大断面図

【図２】当該部分の全体平断面図

【図３】その全体側断面図

【図４】従来工法による柱はり仕口部材の組立工程要部
拡大断面

【図５】サイコロ状コラム端縁に裏当て金を仮付け溶接
した一部断面図

【図６】柱はり仕口部材の自動溶接装置の概略側面図

【
図７】同装置の概略平面図を示すものである

【符号の説明】

１　　サイコロ状コラム ２　　コラム開口端 ３　　開先加工部 ４　　裏当て相当材（金） ５　　ダイヤフラム ６　　溶接継手 ７　　仮付け溶接部 ８　　テーパ面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　肉厚のダイヤフラム面に、コラム断面
   内径よりも僅かに大きな外径を備えるよう連続的に裏当
   て相当材を成形し、これを仮付け溶接した後、前記裏当
   て相当材の外径の形を、対応するコラム断面内径の形に
   倣って切削整形し、前記整形裏当て相当材に、開先加工
   を施したコラム端面を嵌着して、コラム端面にルート間
   隔を形成した後、当該個所を連続して本溶接することよ
   り成る、柱はり仕口成形工法。