(57)【要約】【課題】自動溶接機を用いた溶接工程が簡素化でき、かつ接続位置精度も確保できる柱接続構造および柱接続方法を提供する。【解決手段】柱接続構造１は、上端にダイヤフラム１４を有する下側柱１０と、下端２２がダイヤフラム１４に溶接される上側柱２０と、上端部３２が上側柱２０の側面に固定され、下端部３１がダイヤフラム１４に固定され、中間部３３と上側柱２０の側面との間に自動溶接機４０が通過可能な作業間隔３４が形成される接続部材３０とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端にダイヤフラムを有する下側柱と、
下端が前記ダイヤフラムに溶接される上側柱と、
上端部が前記上側柱の側面に固定され、下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定され、前記上端部および前記下端部の間の中間部と前記上側柱の側面との間に自動溶接機が通過可能な作業間隔が形成される接続部材と、を有することを特徴とする柱接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載した柱接続構造において、
前記接続部材は棒状であり、前記下端部に近いほど前記上側柱の側面から離れるように傾斜配置されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した柱接続構造において、
前記接続部材は、前記上端部から前記下端部までの長さを調整する伸縮機構を有することを特徴とする柱接続構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載した柱接続構造において、
前記ダイヤフラムには、前記上側柱を位置決めする位置決め部材が固定されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項５】
請求項４に記載した柱接続構造において、
前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることを特徴とする柱接続構造。
【請求項６】
請求項４に記載した柱接続構造において、
前記位置決め部材は、周方向に配列された複数の係合部材であり、
前記係合部材は、それぞれ前記上側柱の下端の内側に固定されている裏当て部材に係合可能であることを特徴とする柱接続構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載した柱接続構造において、
前記下側柱は、上端側に柱梁接合部を有し、前記柱梁接合部には側方へ延びる梁が接続され、
前記ダイヤフラムは、前記柱梁接合部の上面側に、前記梁の上面と同じ高さで配置されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項８】
下側柱の上端面と上側柱の下端面とを溶接接続する柱接続方法であって、
前記下側柱の上端にダイヤフラムを形成し、上端部が前記上側柱の側面に固定されかつ下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定された接続部材を設置し、前記接続部材と前記上側柱の側面との間に所定の作業間隔を形成しておき、
前記作業間隔に自動溶接機を設置し、前記自動溶接機を前記上側柱の側面に沿って一巡させ、前記上側柱の下端を全周にわたり前記ダイヤフラムに溶接することを特徴とする柱接続方法。
【請求項９】
請求項８に記載した柱接続方法において、
前記ダイヤフラムに位置決め部材を固定しておき、前記接続部材を設置する際に前記位置決め部材で前記上側柱を位置決めすることを特徴とする柱接続方法。
【請求項１０】
請求項９に記載した柱接続方法において、
前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることを特徴とする柱接続方法。
【請求項１１】
請求項９に記載した柱接続方法において、
前記位置決め部材は、周方向に配列された複数の係合部材であり、
前記係合部材は、それぞれ前記上側柱の下端の内側に固定されている裏当て部材に係合可能であることを特徴とする柱接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱接続構造および柱接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨構造建物では、予め工場施工された鋼製柱梁を建築現場に搬入し、溶接により順次接続している。鋼製柱には管状の鋼管柱が多用され、柱梁接合部のやや上方で鋼管柱どうしを溶接するほか、柱梁接合部の上側ダイヤフラムと鋼管柱との溶接が提案されている（特許文献１参照）。
鋼管柱の溶接作業には、ロボット（自動溶接機）による自動化が進められている。
例えば、鋼管柱の端部近くの周囲に環状のレールを設置し、レールに沿って自動溶接機を走行させ、鋼管柱の全周を溶接している（特許文献２参照）。
特許文献１で提案される柱梁接合部の上側ダイヤフラムと鋼管柱との溶接は、人手では足下に屈んだ溶接姿勢となり実施が困難であるが、ロボット溶接であれば容易である。
鋼管柱どうしのロボット溶接では、相互の位置精度を高めるためにエレクションピースが用いられる。エレクションピースと自動溶接機との干渉を避けるため、自動溶接機の移動範囲を区間ごとに制限し、溶接位置により自動溶接機の向きを細かく調整することが提案されている（特許文献３参照）。
なお、鋼管柱の表面に沿ったエレクションピースに対し、柱と最寄りの梁上面との間に「きりん」と呼ばれる伸縮調整可能な軸材が用いられている（特許文献４参照）。ただし、この軸材は、鉄骨柱の全体的な姿勢制御が目的であり、柱どうしの接続部分の位置精度を高める用途とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５８７１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３５５９４号公報
【特許文献３】特開２０１８−５３６２６号公報
【特許文献４】特開平１−２３９２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献３により、鋼管柱の接続にエレクションピースを用いた場合でも、周回式の自動溶接機が利用できる。しかし、特許文献３においては、自動溶接機の移動が区間ごとになり、柱の全周を連続して溶接できず、溶接工程が複雑化するという問題があった。
一方で、エレクションピースなどの位置決め手段がないと、鋼管柱どうしを接続する際の水平方向の位置精度を高めることが難しかった。
【０００５】
本発明の目的は、自動溶接機を用いた溶接工程が簡素化でき、かつ接続位置精度も確保できる柱接続構造および柱接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の柱接続構造は、上端にダイヤフラムを有する下側柱と、下端が前記ダイヤフラムに溶接される上側柱と、上端部が前記上側柱の側面に固定され、下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定され、前記上端部および前記下端部の間の中間部と前記上側柱の側面との間に自動溶接機が通過可能な作業間隔が形成される接続部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明において、接続部材の他端とダイヤフラムとは、直接固定されてもよく、例えば下側柱の側面に接続される梁などの別の建屋部材を介して間接的に固定されるものであってもよい。
このような本発明では、上側柱の下端を下側柱のダイヤフラムの表面に溶接固定するため、柱端部どうしを平溶接する場合よりも、溶接時に要求される水平方向の位置精度を緩和できる。このため、溶接時の上側柱と下側柱との位置決め手段として、各柱の側面に直接接続されるエレクションピースではなく、上側柱の側面から作業間隔だけ離れた接続部材とすることができる。その結果、上側柱の周囲には、作業間隔を含む環状の空間が形成され、この空間を通して自動溶接機が一巡することで、上側柱の下端とダイヤフラムとの全周溶接を一括して行うことができ、自動溶接機を用いた溶接工程を簡素化しつつ、接続位置精度も確保することができる。
【０００８】
本発明の柱接続構造において、前記接続部材は棒状であり、前記下端部に近いほど前記上側柱の側面から離れるように傾斜配置されていることが好ましい。
このような本発明では、上側柱の下端近傍の側面回りに大きな作業間隔を確保できるとともに、棒状の接続部材を用いるため構造を簡素にできる。
【０００９】
本発明の柱接続構造において、前記接続部材は、前記上端部から前記下端部までの長さを調整する伸縮機構を有することが好ましい。
このような本発明では、伸縮機構で上端部から下端部までの長さを調整することで、上側柱との固定部分から下側柱との固定部分までの実寸法に合わせることができる。また、上端部および下端部を接続した状態で伸縮機構を操作することで、下側柱に対する上側柱の配置や角度を調整することができる。
【００１０】
本発明の柱接続構造において、前記ダイヤフラムには、前記上側柱を位置決めする位置決め部材が固定されていることが好ましい。
このような本発明では、ダイヤフラムに固定されている位置決め部材により、上側柱をダイヤフラムに対して水平方向に位置決めすることができ、接続部材による位置決めを補助することができる。すなわち、接続部材によるダイヤフラムと上側柱との位置決めは、各々の接続部分から作業間隔を隔てた間接的な位置決め機能となる。ここで、ダイヤフラムに固定されている位置決め部材により、直接的な位置決め機能を追加することで、位置決め精度を高めることができる。
この際、位置決め部材は、例えば上側柱の内側となるダイヤフラムの表面に設置されて上側柱の下端に係合できればよく、エレクションピースのように上側柱の外側に設置されて自動溶接機の通行を妨げることがない。従って、接続部材と位置決め部材とでダイヤフラムと上側柱との位置決めを行うことで、上側柱と下側柱との接続精度を十分に確保しつつ、作業間隔を含む環状の空間に自動溶接機を通行させることが可能となる。
【００１１】
本発明の柱接続構造において、前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることが好ましい。
このような本発明では、上側柱と下側柱との溶接時に用いられる裏当て部材を、上側柱の位置決め用の位置決め部材として兼用でき、構造の簡素化を図ることができる。
なお、上側柱の内側には、下方から挿入されてくる裏当て部材に当接する当接部材を設置しておき、上側柱の下端とダイヤフラムとの間に所期の開先が確保されるようにすることが望ましい。
【００１２】
本発明の柱接続構造において、前記位置決め部材は、周方向に配列された複数の係合部材であり、前記係合部材は、それぞれ前記上側柱の下端の内側に固定されている裏当て部材に係合可能であることが好ましい。
このような本発明では、上側柱に固定されている裏当て部材を、ダイヤフラムに固定された係合部材で位置決めすることができ、ダイヤフラムに施工する位置決め部材を簡略化できる。
【００１３】
本発明の柱接続構造において、前記下側柱は、上端側に柱梁接合部を有し、前記柱梁接合部には側方へ延びる梁が接続され、前記ダイヤフラムは、前記柱梁接合部の上面側に、前記梁の上面と同じ高さで配置されていることが好ましい。
このような本発明では、通常の柱梁接合部に用いられるダイヤフラムを利用して本発明の構成とすることができ、部品点数の増加およびコストの増大を回避できる。
なお、本発明を構成するダイヤフラムは、柱梁接合部に用いられるダイヤフラムとは別体としてもよく、例えば、柱梁接合部の上側ダイヤフラムの上面に短い柱を設置し、その上端に接続用ダイヤフラムを固定し、このダイヤフラムに上側柱を接続してもよい。
【００１４】
本発明の柱接続方法は、下側柱の上端面と上側柱の下端面とを溶接接続する柱接続方法であって、前記下側柱の上端にダイヤフラムを形成し、上端部が前記上側柱の側面に固定されかつ下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定された接続部材を設置し、前記接続部材と前記上側柱の側面との間に所定の作業間隔を形成しておき、前記作業間隔に自動溶接機を設置し、前記自動溶接機を前記上側柱の側面に沿って一巡させ、前記上側柱の下端を全周にわたり前記ダイヤフラムに溶接することを特徴とする。
このような本発明では、先に本発明の柱接続構造において説明した通りの作用効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の柱接続方法において、前記ダイヤフラムに位置決め部材を固定しておき、前記接続部材を設置する際に前記位置決め部材で前記上側柱を位置決めすることが好ましい。
このような本発明では、先に本発明の柱接続構造において位置決め部材に関して説明した通りの作用効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の柱接続方法において、前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることが好ましい。
このような本発明では、先に本発明の柱接続構造において裏当て部材を用いた位置決め部材に関して説明した通りの作用効果を得ることができる。
【００１７】
本発明の柱接続方法において、
前記位置決め部材は、周方向に配列された複数の係合部材であり、前記係合部材は、それぞれ前記上側柱の下端の内側に固定されている裏当て部材に係合可能であることが好ましい。
このような本発明では、先に本発明の柱接続構造において裏当て部材に係合する係合部材を用いた位置決め部材に関して説明した通りの作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、自動溶接機を用いた溶接工程が簡素化でき、かつ接続位置精度も確保できる柱接続構造および柱接続方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の柱接続構造の第１実施形態を示す側面図。
【図２】前記第１実施形態の柱接続構造を分解した状態を示す側面図。
【図３】前記第１実施形態の柱接続構造を示す平面図。
【図４】前記第１実施形態の接続前の位置決め部材を示す断面図。
【図５】前記第１実施形態の接続後の位置決め部材を示す断面図。
【図６】本発明の第２実施形態の接続前の位置決め部材を示す断面図。
【図７】前記第２実施形態の接続後の位置決め部材を示す断面図。
【図８】本発明の柱接続構造の第３実施形態を示す側面図。
【図９】本発明の柱接続構造の第４実施形態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１から図５には、本発明の柱接続構造の第１実施形態が示されている。
図１ないし図３において、柱接続構造１は、下側柱１０と上側柱２０とを接続して形成される。
下側柱１０は、垂直に配置された中空で断面四角形状の鋼管柱１１を有し、その上端に柱梁接合部１２を有する。
柱梁接合部１２は、鋼管柱１１と断面が同寸だが短尺の中間柱１３を有し、その上面および下面にはそれぞれダイヤフラム１４，１５が全周溶接で固定されている。柱梁接合部１２は、下側のダイヤフラム１５に鋼管柱１１の上端を全周溶接することで、鋼管柱１１に固定されている。
【００２１】
柱梁接合部１２の側面には、それぞれＨ形鋼製の梁材１６が接続されている。柱梁接合部１２に固定される梁材１６は短い仕口であって、別途長尺の梁材を連結することで一連の梁が構成される。
梁材１６の上下のフランジ１６１，１６２は、それぞれダイヤフラム１４，１５と同じ高さに配置され、互いの端縁どうしを溶接固定されている。梁材１６のウェブ１６３は、中間柱１３の側面に溶接固定されている。
梁材１６には、上側のフランジ１６１の上面の柱梁接合部１２から離れた位置に、ブラケット１７が形成されている。
【００２２】
上側柱２０は、鋼管柱１１と断面が同寸の鋼管柱２１を有し、その下端２２が下側柱１０のダイヤフラム１４の上面に接続される。鋼管柱２１の側面には、下端２２から離れた位置にブラケット２７が形成されている。
上側柱２０のブラケット２７と下側柱１０のブラケット１７とは、接続部材３０で接続される。
【００２３】
接続部材３０は、中間部３３が鋼管で形成され、上端部３２が上側柱２０のブラケット２７にボルトナットで接続され、下端部３１が下側柱１０のブラケット１７にボルトナットで接続される。その結果、接続部材３０の下端部３１は、建屋部材としての梁材１６を介してダイヤフラム１４に固定される。なお、建屋部材としては梁材１６に限らず、ダイヤフラム１４に固定された他の部材であってもよい。また、ダイヤフラム１４を延長し、ダイヤフラム１４に直接ブラケット１７を固定してもよい。
【００２４】
接続部材３０には、中間部３３と下端部３１との間に伸縮機構３５が設置されている。伸縮機構３５は、接続部材３０の長手方向のねじ軸およびこれに螺合するナットを有するいわゆる「きりん」で構成され、ナットの外側のピンを操作してナットを回転させることで、接続部材３０の長手方向へ伸縮可能である。
接続部材３０においては、伸縮機構３５を伸縮させることで、上端部３２から下端部３１までの長さを調整することができ、上側柱２０との固定部分であるブラケット２７から下側柱１０との固定部分であるブラケット１７までの実寸法に合わせることができる。また、上端部３２および下端部３１を接続した状態で伸縮機構３５を操作することで、下側柱１０に対する上側柱２０の配置や角度を調整することができる。
【００２５】
ブラケット２７が鋼管柱２１の表面に形成され、ブラケット１７が梁材１６の柱梁接合部１２から離れた位置に形成されていることから、接続部材３０は、上端部３２に対して下端部３１に近いほど鋼管柱２１から離れた状態で配置される。
柱接続構造１として組み立てられた状態（図１参照）では、接続部材３０の中間部３３と鋼管柱２１の表面との間には、所期の広さの作業間隔３４が形成される。そして、接続部材３０の内側には、鋼管柱２１の下端２２近傍の周囲に、作業間隔３４を含む環状の空間が形成される。
【００２６】
下側柱１０と上側柱２０とを接続する際には、前述した作業間隔３４を含む環状の空間に、全周溶接を行うための自動溶接機４０が設置される。
自動溶接機４０は、鋼管柱２１の周囲に装着される環状のレール４１と、レール４１に沿って巡回可能なトーチ４２とを有する。トーチ４２は、作業間隔３４を含む環状の空間を通過することで、鋼管柱２１の下端２２の周縁とダイヤフラム１４との溶接部分を一巡できる。
【００２７】
溶接される鋼管柱２１の下端２２とダイヤフラム１４との水平方向の位置決めを行うために、ダイヤフラム１４には位置決め部材が設けられている。
図４および図５において、ダイヤフラム１４の表面には、位置決め部材としての裏当て部材５１が設置されている。裏当て部材５１は、鋼管柱２１の下端２２の内側に嵌め込み可能な環状の鋼材であり、内側からダイヤフラム１４の表面に間欠的または連続的に溶接固定されている。
【００２８】
鋼管柱２１の内側には、下端から所定高さに複数の当接部材５２が周方向に所定間隔で溶接固定されている。なお、当接部材５２は、鋼管柱２１の内側を一巡するような連続材としてもよい。
ダイヤフラム１４に固定された裏当て部材５１を鋼管柱２１の下端２２から嵌め込んだ際には、裏当て部材５１の上端が当接部材５２に当接し、それ以上は鋼管柱２１とダイヤフラム１４とが接近しなくなる。この状態で、鋼管柱２１の下端２２とダイヤフラム１４の表面との間には所定の隙間が形成され、その隙間は裏側から裏当て部材５１で塞がれ、自動溶接機４０のトーチ４２で溶接可能な状態となる（図５参照）。
【００２９】
このような第１実施形態では、次のような手順で柱接続構造１を組立て、下側柱１０と上側柱２０とを接続する。
先ず、工場で鋼管柱１１、中間柱１３、ダイヤフラム１４，１５および梁材１６を溶接して下側柱１０を組み立てるとともに、鋼管柱２１により上側柱２０を形成しておく。下側柱１０にはブラケット１７および裏当て部材５１を溶接しておく。上側柱２０にはブラケット２７および当接部材５２を溶接しておく。さらに、接続部材３０を準備しておく。
【００３０】
製造した下側柱１０、上側柱２０および接続部材３０を、建築現場へ搬送し、順次組み立てる。
先ず、下側柱１０を固定したのち、上側柱２０を吊り下げて下側柱１０の上面側に配置する。そして、下側柱１０と上側柱２０とを接続部材３０で接続し、接続部材３０の両端固定位置を調節するなどして上側柱２０の下端２２をダイヤフラム１４の裏当て部材５１の真上に配置する（図４参照）。
次に、上側柱２０を下降させ、裏当て部材５１を下端２２から上側柱２０に嵌め込み、裏当て部材５１が当接部材５２に当接した状態とする。
そして、鋼管柱２１に自動溶接機４０を装着し、レール４１に沿ってトーチ４２を移動させることで、鋼管柱２１の下端２２を全周にわたってダイヤフラム１４の表面に溶接する（図５参照）。
以上により、下側柱１０と上側柱２０との溶接が行われる。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上側柱２０の下端２２を下側柱１０のダイヤフラム１４の表面に溶接固定するため、柱端部どうしを平溶接する場合よりも、溶接時に要求される水平方向の位置精度を緩和できる。このため、溶接時の上側柱２０と下側柱１０との位置決め手段として、各柱の側面に直接接続されるエレクションピースではなく、上側柱２０の側面から作業間隔だけ離れた接続部材３０とすることができる。その結果、上側柱２０の周囲には、作業間隔３４を含む環状の空間が形成され、この空間を通して自動溶接機４０が一巡することで、上側柱２０の下端２２とダイヤフラム１４との全周溶接を一括して行うことができ、自動溶接機４０を用いた溶接工程を簡素化しつつ、接続位置精度も確保することができる。
【００３２】
本実施形態では、接続部材３０として棒状の部材を用い、下端部３１に近いほど上側柱２０の側面から離れるように傾斜配置した。このため、上側柱２０の下端２２の近傍の側面回りに大きな作業間隔３４を確保できるとともに、構造を簡素にできる。
【００３３】
本実施形態では、ダイヤフラム１４には裏当て部材５１を固定し、上側柱２０を位置決めする位置決め部材とした。
このため、上側柱２０をダイヤフラム１４に対して水平方向に位置決めすることができ、接続部材３０による位置決めを補助することができる。すなわち、接続部材３０によるダイヤフラム１４と上側柱２０との位置決めは、各々の接続部分から作業間隔３４を隔てた間接的な位置決め機能となる。ここで、ダイヤフラム１４に固定された裏当て部材５１により、直接的な位置決め機能を追加することで、位置決め精度を高めることができる。
【００３４】
さらに、位置決め部材として用いた裏当て部材５１は、上側柱２０の内側となるダイヤフラム１４の表面に設置されて上側柱２０の下端２２に係合するものであり、エレクションピースのように上側柱２０の外側に設置されて自動溶接機４０の通行を妨げることがない。従って、接続部材３０と位置決め部材である裏当て部材５１とでダイヤフラム１４と上側柱２０との位置決めを行うことで、上側柱２０と下側柱１０との接続精度を十分に確保しつつ、作業間隔３４を含む環状の空間に自動溶接機４０を通行させることが可能となる。
【００３５】
本実施形態では、上側柱２０と下側柱１０との位置決め部材として、上側柱２０の下端２２の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材５１を用いた。従って、上側柱２０と下側柱１０との溶接時に用いられる裏当て部材５１を、上側柱２０の位置決め用の位置決め部材として兼用でき、構造の簡素化を図ることができる。
さらに、上側柱２０の内側には、下方から挿入されてくる裏当て部材５１に当接する当接部材５２を設置したため、上側柱２０の下端２２とダイヤフラム１４との間に所期の開先を確保することができる。
【００３６】
本実施形態では、下側柱１０は、上端側に柱梁接合部１２を有し、柱梁接合部１２には側方へ延びる梁材１６が接続され、ダイヤフラム１４は、柱梁接合部１２の上面側に、梁材１６の上面と同じ高さで配置されるようにした。
このため、通常の柱梁接合部１２のダイヤフラム１４をそのまま本発明のダイヤフラムとして利用することができ、部品点数の増加およびコストの増大を回避できる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図６および図７には、本発明の第２実施形態の柱接続構造２が示されている。
本実施形態の柱接続構造２は、基本構成が第１実施形態の柱接続構造１（図１から図３参照）と同じである。一方、第１実施形態の柱接続構造１とはダイヤフラム１４に形成された位置決め部材（図４および図５）が異なる。このため、共通の構成についての説明は同じ符号を用いて重複する説明は省略し、以下には相違部分について説明する。
【００３８】
図６および図７において、上側柱２０の下端２２には環状の裏当て部材５３が嵌め込まれ、鋼管柱２１の内面に溶接固定されている。
ダイヤフラム１４の表面には、位置決め部材としての複数の係合部材５４が周方向に配列され、それぞれダイヤフラム１４に溶接固定されている。係合部材５４は、裏当て部材５３の内側に嵌め込み可能な連続材ないしは環状部材としてもよい。
ダイヤフラム１４に固定された係合部材５４を、上側柱２０の裏当て部材５３の下面側から嵌め込むことで、上側柱２０とダイヤフラム１４との水平方向の位置決めが行われる。また、裏当て部材５３の下端がダイヤフラム１４の表面に当接することで、上側柱２０の下端２２とダイヤフラム１４の表面との間には所定の隙間が形成される。この隙間は、裏側から裏当て部材５３で塞がれており、自動溶接機４０のトーチ４２で溶接可能な状態となる（図７参照）。
【００３９】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、上側柱２０に固定されている裏当て部材５３を、ダイヤフラム１４に固定された係合部材５４で位置決めすることができ、ダイヤフラム１４に施工する位置決め部材を簡略化できる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
図８には、本発明の第３実施形態の柱接続構造３が示されている。
本実施形態の柱接続構造３は、基本構成が第１実施形態の柱接続構造１（図１から図３参照）と同じである。このため、共通の構成についての説明は同じ符号を用いて重複する説明は省略し、以下には相違部分について説明する。
前述した第１実施形態では、接続部材３０として、鋼管製の中間部３３および伸縮機構３５を有するもの（図１および図２参照）を用いていた。これに対し、本実施形態では、図８に示すように、接続部材３０の中間部がワイヤ３６で構成され、その途中に伸縮機構としてターンバックル３７が設置されている。
【００４１】
このような本実施形態では、ターンバックル３７を人手で操作することで、接続部材３０を伸縮させ、つまり上端部３２から下端部３１までの長さを調節することができる。
本実施形態の接続部材３０は、ワイヤ３６を用いているので、引張り力の伝達に限られる。しかし、接続部材３０が上側柱２０の四方に設けられる場合（下側柱１０および上側柱２０が建物の中柱に用いられる場合）には、互いに反対側からの引張り力を加えることで、下側柱１０に対して上側柱２０を両方向に変位させることができる。
なお、下側柱１０および上側柱２０が建物の側柱あるいは角柱に用いられる場合など、上側柱２０の反対側に接続部材３０がないときには、前述した第１実施形態および第２実施形態で用いた鋼管製で伸縮機構３５を有する接続部材３０を用いることが好ましい。
【００４２】
〔第４実施形態〕
図９には、本発明の第４実施形態の柱接続構造４が示されている。
本実施形態の柱接続構造４は、基本構成が第１実施形態の柱接続構造１（図１から図３参照）と同じである。このため、共通の構成についての説明は同じ符号を用いて重複する説明は省略し、以下には相違部分について説明する。
前述した第１実施形態では、下側柱１０の柱梁接合部１２の上面を構成するダイヤフラム１４に上側柱２０が接続されていた。これに対し、本実施形態では上側柱２０を接続するダイヤフラムが柱梁接合部１２のダイヤフラム１４とは異なる。
【００４３】
図９に示すように、本実施形態では、柱梁接合部１２のダイヤフラム１４の上面に短い柱部材１８が固定され、その上面にダイヤフラム１９が固定されている。
上側柱２０は、下端をダイヤフラム１９の表面に接続される。接続にあたっては、位置決め部材として、前述した第１実施形態の構成（図４および図５）あるいは第２実施形態の構成（図６および図７）を適宜利用することができる。
さらに、接続部材３０についても、第１実施形態のような伸縮機構３５を有する鋼管製の接続部材３０（図１および図２参照）に限らず、第３実施形態のようなワイヤ３６およびターンバックル３７を用いた接続部材３０（図８参照）としてもよい。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、上側柱２０の下端２２とダイヤフラム１９の表面との溶接位置を梁材１６よりも高くすることができ、自動溶接機４０を溶接位置の真横に配置できる。
【００４４】
〔変形例〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
接続部材３０としては、前述した伸縮機構３５を有する鋼管製の接続部材３０（図１および図２参照）、ワイヤ３６およびターンバックル３７を用いた接続部材３０（図８参照）に限らず、断面Ｌ形の鋼材、Ｈ形あるいはＴ形の鋼材を用いてもよい。これらの鋼材を用いる場合でも、途中に伸縮機構３５を設けることが好ましい。
伸縮機構３５としては、第１実施形態のようないわゆる「きりん」の構造に限らない。例えば、一方の鋼管にナットを固定し、他方の鋼管にボルトの頭部を固定し、これらのボルトおよびナットを螺合させて一対の鋼管を一連にすれば、一連の鋼管により接続部材３０の中間部３３が形成され、途中のボルトおよびナットにより伸縮機構３５が形成される。このような接続部材３０では、一方の鋼管に対して他方の鋼管を回転させることで、接続部材３０を伸縮させ、長さを調節することができる。
接続部材３０は、上端部３２が上側柱２０のブラケット２７にボルトナットで接続され、下端部３１が下側柱１０のブラケット１７にボルトナットで接続される構成に限らず、他の結合手段を用いてもよい。さらに、接続部材３０の鋼管あるいは鋼材は直線的な棒状に限らず、中間が屈曲したＬ形あるいは円弧状の部材などであってもよい。
【００４５】
下側柱１０の鋼管柱１１、中間柱１３、上側柱２０の鋼管柱２１は、それぞれ中空で断面四角形状のものに限らず、円形断面など他の断面形状であってもよい。
前記実施形態では、下側柱１０として上面に柱梁接合部１２を有するものを用い、その上側のダイヤフラム１４に上側柱２０を接続したが、下側柱１０として柱梁接合部１２がないものを用いてもよい。この場合、下側柱１０を構成する鋼管柱１１の上端に、上側柱２０を接続するためのダイヤフラムを固定しておけばよい。
その他、柱接続構造１，２，３の細部構成や形状寸法などは、実施にあたって適宜変更できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、柱接続構造および柱接続方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１，２，３，４…柱接続構造、１０…下側柱、１１…鋼管柱、１２…柱梁接合部、１３…中間柱、１４，１５，１９…ダイヤフラム、１６…梁材、１６１，１６２…フランジ、１６３…ウェブ、１７，２７…ブラケット、１８…柱部材、２０…上側柱、２１…鋼管柱、２２…下端、３０…接続部材、３１…下端部、３２…上端部、３３…中間部、３４…作業間隔、３５…伸縮機構、３６…中間部であるワイヤ、３７…伸縮機構であるターンバックル、４０…自動溶接機、４１…レール、４２…トーチ、５１…位置決め部材である裏当て部材、５２…当接部材、５３…裏当て部材、５４…位置決め部材である係合部材。
【図１】
2020007757.tif 000003
【図２】
2020007757.tif 000004
【図３】
2020007757.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020007757.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020007757.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月18日(2018.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端にダイヤフラムを有する下側柱と、
下端が前記ダイヤフラムに溶接される上側柱と、
上端部が前記上側柱の側面に固定され、下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定され、前記上端部および前記下端部の間の中間部と前記上側柱の側面との間に自動溶接機が通過可能な作業間隔が形成される接続部材と、を有し、
前記ダイヤフラムには、前記上側柱を位置決めする位置決め部材が固定され、
前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることを特徴とする柱接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載した柱接続構造において、
前記接続部材は棒状であり、前記下端部に近いほど前記上側柱の側面から離れるように傾斜配置されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した柱接続構造において、
前記接続部材は、前記上端部から前記下端部までの長さを調整する伸縮機構を有することを特徴とする柱接続構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載した柱接続構造において、  前記上側柱の内側には、下方から挿入されてくる前記裏当て部材に当接する当接部材が設置されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載した柱接続構造において、
前記下側柱は、上端側に柱梁接合部を有し、前記柱梁接合部には側方へ延びる梁が接続され、
前記ダイヤフラムは、前記柱梁接合部の上面側に、前記梁の上面と同じ高さで配置されていることを特徴とする柱接続構造。
【請求項６】
下側柱の上端面と上側柱の下端面とを溶接接続する柱接続方法であって、
前記下側柱の上端にダイヤフラムを形成し、前記ダイヤフラムに位置決め部材として前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材を固定しておき、
前記位置決め部材で前記上側柱を位置決めした状態で、上端部が前記上側柱の側面に固定されかつ下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定された接続部材を設置し、前記接続部材と前記上側柱の側面との間に所定の作業間隔を形成しておき、
前記作業間隔に自動溶接機を設置し、前記自動溶接機を前記上側柱の側面に沿って一巡させ、前記上側柱の下端を全周にわたり前記ダイヤフラムに溶接することを特徴とする柱接続方法。
【請求項７】
請求項６に記載した柱接続方法において、
前記上側柱の内側に、下方から挿入されてくる前記裏当て部材に当接する当接部材を設置しておくことを特徴とする柱接続方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の柱接続構造は、上端にダイヤフラムを有する下側柱と、下端が前記ダイヤフラムに溶接される上側柱と、上端部が前記上側柱の側面に固定され、下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定され、前記上端部および前記下端部の間の中間部と前記上側柱の側面との間に自動溶接機が通過可能な作業間隔が形成される接続部材と、を有し、前記ダイヤフラムには、前記上側柱を位置決めする位置決め部材が固定され、前記位置決め部材は、前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明において、接続部材の他端とダイヤフラムとは、直接固定されてもよく、例えば下側柱の側面に接続される梁などの別の建屋部材を介して間接的に固定されるものであってもよい。
このような本発明では、上側柱の下端を下側柱のダイヤフラムの表面に溶接固定するため、柱端部どうしを平溶接する場合よりも、溶接時に要求される水平方向の位置精度を緩和できる。このため、溶接時の上側柱と下側柱との位置決め手段として、各柱の側面に直接接続されるエレクションピースではなく、上側柱の側面から作業間隔だけ離れた接続部材とすることができる。その結果、上側柱の周囲には、作業間隔を含む環状の空間が形成され、この空間を通して自動溶接機が一巡することで、上側柱の下端とダイヤフラムとの全周溶接を一括して行うことができ、自動溶接機を用いた溶接工程を簡素化しつつ、接続位置精度も確保することができる。
本発明では、ダイヤフラムに固定されている位置決め部材により、上側柱をダイヤフラムに対して水平方向に位置決めすることができ、接続部材による位置決めを補助することができる。すなわち、接続部材によるダイヤフラムと上側柱との位置決めは、各々の接続部分から作業間隔を隔てた間接的な位置決め機能となる。ここで、ダイヤフラムに固定されている位置決め部材により、直接的な位置決め機能を追加することで、位置決め精度を高めることができる。
この際、位置決め部材は、例えば上側柱の内側となるダイヤフラムの表面に設置されて上側柱の下端に係合できればよく、エレクションピースのように上側柱の外側に設置されて自動溶接機の通行を妨げることがない。従って、接続部材と位置決め部材とでダイヤフラムと上側柱との位置決めを行うことで、上側柱と下側柱との接続精度を十分に確保しつつ、作業間隔を含む環状の空間に自動溶接機を通行させることが可能となる。
本発明では、上側柱と下側柱との溶接時に用いられる裏当て部材を、上側柱の位置決め用の位置決め部材として兼用でき、構造の簡素化を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の柱接続構造において、前記上側柱の内側には、下方から挿入されてくる前記裏当て部材に当接する当接部材が設置されていることが好ましい。
このような本発明では、上側柱の下端とダイヤフラムとの間に所期の開先が確保されるようにできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の柱接続方法は、下側柱の上端面と上側柱の下端面とを溶接接続する柱接続方法であって、前記下側柱の上端にダイヤフラムを形成し、前記ダイヤフラムに位置決め部材として前記上側柱の下端の内側に嵌合可能な環状の裏当て部材を固定しておき、
前記位置決め部材で前記上側柱を位置決めした状態で、上端部が前記上側柱の側面に固定されかつ下端部が前記ダイヤフラムまたは前記ダイヤフラムに固定された建屋部材に固定された接続部材を設置し、前記接続部材と前記上側柱の側面との間に所定の作業間隔を形成しておき、前記作業間隔に自動溶接機を設置し、前記自動溶接機を前記上側柱の側面に沿って一巡させ、前記上側柱の下端を全周にわたり前記ダイヤフラムに溶接することを特徴とする。
このような本発明では、先に本発明の柱接続構造において説明した通りの作用効果を得ることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の柱接続方法において、前記上側柱の内側に、下方から挿入されてくる前記裏当て部材に当接する当接部材を設置しておくことが好ましい。
このような本発明では、上側柱の下端とダイヤフラムとの間に所期の開先が確保されるようにできる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【図１】本発明の柱接続構造の第１実施形態を示す側面図。
【図２】前記第１実施形態の柱接続構造を分解した状態を示す側面図。
【図３】前記第１実施形態の柱接続構造を示す平面図。
【図４】前記第１実施形態の接続前の位置決め部材を示す断面図。
【図５】前記第１実施形態の接続後の位置決め部材を示す断面図。
【図６】本発明に含まれない第２実施形態の接続前の位置決め部材を示す断面図。
【図７】前記第２実施形態の接続後の位置決め部材を示す断面図。
【図８】本発明の柱接続構造の第３実施形態を示す側面図。
【図９】本発明の柱接続構造の第４実施形態を示す側面図。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
〔第２実施形態〕
図６および図７には、本発明に含まれない第２実施形態の柱接続構造２が示されている。
本実施形態の柱接続構造２は、基本構成が第１実施形態の柱接続構造１（図１から図３参照）と同じである。一方、第１実施形態の柱接続構造１とはダイヤフラム１４に形成された位置決め部材（図４および図５）が異なる。このため、共通の構成についての説明は同じ符号を用いて重複する説明は省略し、以下には相違部分について説明する。