(57)【要約】【課題】位置決め用の治具を用いることなく、第１の板材と第２の板材とを精度よく位置決めした状態で溶接すること。【解決手段】溶接構造体１１は、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とが溶接されることで構成されている。水平鋼板１２にはスロット１６が設けられている。垂直鋼板１３にはスロット１６に対して嵌め込まれる突起１５が設けられている。そして、スロット１６には、第２基準面１８と、第２基準面１８とは反対側に設けられたクランプ部２０とが設けられている。そして、クランプ部２０には第２基準面１８側の側部に傾斜面が設けられ、スロット１６に突起１５が嵌め込まれた状態では、クランプ部２０は第２基準面１８側とは反対側に曲げ変形し、突起１５は第２基準面１８に押し付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板と第２の板とが位置決めされた状態で溶接されることにより構成される溶接構造において、
前記第１の板の端面には第１基準面を有する突起が形成され、
前記第２の板には貫通孔が形成され、
前記第１の板の前記突起が前記第２の板の前記貫通孔に嵌入されることで前記第１の板と前記第２の板との位置決めがなされ、
前記第２の板における前記貫通孔の内面には、前記突起の前記第１基準面が当接し、かつ、前記第２の板に対する前記第１の板の位置を規定する第２基準面と、前記第２基準面と対向する側において前記第２の板に形成された曲げ変形可能な梁構造のクランプ部と、が設けられ、
前記クランプ部は、前記貫通孔に前記突起が嵌め込まれることにより前記第２基準面側とは反対側に曲げ変形し、
前記突起の前記第１基準面は前記クランプ部によって前記貫通孔の前記第２基準面へ押し付けられ、
前記第１の板の前記端面が前記第２の板の表面に当接された状態で前記第１の板と前記第２の板とが溶接されていることを特徴とする溶接構造。
【請求項２】
前記クランプ部は、片持ち梁構造である請求項１に記載の溶接構造。
【請求項３】
前記第１の板には前記突起が複数設けられ、前記第２の板には前記突起と同数の前記貫通孔が設けられ、
前記各突起は、前記突起の突出長が前記クランプ部の基端側に寄るにつれて長くなるように先端面が傾斜状に形成されている請求項２に記載の溶接構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の板と第２の板とが溶接されることでなる溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの板材が溶接されることでなる溶接構造は、例えば、一方の板材の端面を他方の板材の表面に対して突き合わせて所定の位置に位置決めし、その状態を保持しつつ２つの板材を溶接することで得られる。
【０００３】
このとき、例えば、２つの板材のそれぞれに描かれた基準線を合わせるようにして位置決めするとともに、人の手で当該２つの板材を保持し、その状態で板材同士を溶接して溶接構造を得る場合がある。
【０００４】
また、人の手によって２つの板材を位置決め保持する代わりに、専用の治具を用いて２つの板材の位置決めと保持を行い、そのうえで２つの板材を溶接することで溶接構造を得る場合もある。例えば、このような２つの板材の位置決め及び保持を行うための治具としては、第２の鋼材を着脱自在に磁着するマグネット部と、マグネット部を前後方向と左右方向に移動させる移動機構部と、移動機構部が装着されるとともに、第１の鋼材を着脱自在に挟持するクランプ部とを備えた溶接用補助具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の溶接用補助具では、移動機構部が操作されると、マグネット部は前後方向と左右方向に移動し、第２の鋼材の基準線と第１の鋼材の基準線とが合わされることで第１の鋼材と第２の鋼材とが所定の溶接位置に位置決めされ、その状態で第１の鋼材と第２の鋼材の位置が保持される。
【特許文献１】特開２００３−２１１２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の溶接用補助具を用いて溶接構造を得る場合、溶接用補助具を設置するための設置スペースを確保する必要があり、特に大型の板材同士を溶接する場合はその溶接用補助具もかなり大きなものになってしまい、溶接用補助具の設置スペースの増大やコストの増大などの不具合が発生する。また、人手によって２つの板材を保持し、基準線を合わせることで板材同士を位置合わせして溶接構造を得る場合、位置決めの精度が低くなってしまうという欠点がある。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、位置決め用の治具を用いることなく、第１の板材と第２の板材とが精度よく位置決めされた状態で溶接された溶接構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１の板と第２の板とが位置決めされた状態で溶接されることにより構成される溶接構造において、前記第１の板の端面には第１基準面を有する突起が形成され、前記第２の板には貫通孔が形成され、前記第１の板の前記突起が前記第２の板の前記貫通孔に嵌入されることで前記第１の板と前記第２の板との位置決めがなされ、前記第２の板における前記貫通孔の内面には、前記突起の前記第１基準面が当接し、かつ、前記第２の板に対する前記第１の板の位置を規定する基準面と、前記基準面と対向する側において前記第２の板に形成された曲げ変形可能な梁構造のクランプ部と、が設けられ、前記クランプ部は、前記貫通孔に前記突起が嵌め込まれることにより前記基準面側とは反対側に曲げ変形し、前記突起の前記第１基準面は前記クランプ部によって前記貫通孔の前記基準面へ押し付けられ、前記第１の板の前記端面が前記第２の板の表面に当接された状態で前記第１の板と前記第２の板とが溶接されていることを要旨とする。
【０００８】
この発明では、第１の板と第２の板とを溶接するために第１の板の突起を第２の板の貫通孔に嵌め込んだとき、クランプ部が突起によって押され、クランプ部は基準面側とは反対側に曲がる。そして、それによってクランプ部は突起に対して基準面側への付勢力を付与するようになるため、突起の第１基準面は第２基準面に押し付けられて、第１の板と第２の板とは位置決め保持されるようになる。したがって、溶接を行う際に治具を用いなくとも、第１の板と第２の板とを位置決め保持した状態にでき、その状態で第１の板と第２の板とを溶接できるため、治具を省略できる分だけ溶接作業を行うために要するスペースを縮小化することができる。
【０００９】
また、突起の第１基準面はクランプ部によって第２基準面に押し付けられているため、第１の板と第２の板との間で位置ずれが生じることは抑制され、その状態で溶接されている。したがって、第１の板及び第２の板は精度よく位置決めされた状態で溶接される。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、前記クランプ部は、片持ち梁構造であると、クランプ部を簡単に曲げ変形させて、貫通孔に対する突起の嵌め込みを簡単に行うことができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の板材には前記突起が複数設けられ、前記第２の板材には前記突起と同数の前記貫通孔が設けられ、前記各突起は前記突起の突出長が前記クランプ部の基端側に寄るにつれて長くなるように先端面が傾斜状に形成されていることを要旨とする。
【００１１】
この発明では、貫通孔に突起を嵌め込むとき、突起を貫通孔に対して傾けなくとも、突起の先端部は貫通孔に対して傾いており、突起の先端は、クランプ部の基端と基準面との間から挿入されるようになる。そして、突起が貫通孔に挿入されるにつれて、突起はクランプ部の先端側を押すようになり、クランプ部は曲げ変形する。したがって、第１の板を傾けなくとも、クランプ部の基端と基準面との間から突起を挿入することができるため、貫通孔に対する突起の嵌め込み作業を簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、位置決め用の治具を用いることなく、第１の板材と第２の板材とは精度よく位置決めされた状態で溶接される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１には、本実施形態における溶接構造体１１の斜視図を示す。図２には、溶接構造体１１の分解斜視図を示す。図３（ａ）には、溶接構造体１１の平面図を、図３（ｂ）には溶接構造体１１の正面図を、図３（ｃ）には溶接構造体１１の右側面図を示す。
【００１４】
図１及び図２に示すように、溶接構造体１１は、第２の板としての水平鋼板１２と、第１の板としての垂直鋼板１３を備えており、水平鋼板１２及び垂直鋼板１３は略矩形状をなしている。
【００１５】
図２に示すように、垂直鋼板１３の端面１４には突起（タブ）１５が形成されるとともに水平鋼板１２には貫通孔としてのスロット１６が形成されている。溶接構造体１１は、図２に示すように、垂直鋼板１３の突起１５を水平鋼板１２のスロット１６に嵌入して垂直鋼板１３の端面１４を水平鋼板１２の表面１７に当接させ、水平鋼板１２の表面１７に対して垂直鋼板１３が垂直に立設した状態で当該水平鋼板１２と垂直鋼板１３とがすみ肉溶接にて溶接されることにより構成されている。
【００１６】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、垂直鋼板１３は、水平鋼板１２に対して前後方向（Ｘ方向）中央に位置するとともに左右方向（Ｙ方向）に沿うように起立している。したがって、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とは、Ｔ字状に継ぎ手接合されている。
【００１７】
図４は水平鋼板１２の平面、及びスロット１６の一部拡大した図を示す。図４に示すように、スロット１６は、水平鋼板１２に一対形成され、一対のスロット１６は左右方向（Ｙ方向）に間隔を空けて配列されている。この一対のスロット１６は、レーザー加工により水平鋼板１２の一部を切り取られることで形成されている。
【００１８】
水平鋼板１２におけるスロット１６は略長方形状をなし、長辺が左右方向（Ｙ方向）に延び、短辺が前後方向（Ｘ方向）に延びている。よって、水平鋼板１２におけるスロット１６の内面は対向する面１８，１９を有し、この面１８，１９は長方形のスロット１６の長辺に対応している。対向する面１８，１９のうちの一方の面１８は、垂直鋼板１３の突起１５の第１基準面である一側面１５ａ（図２参照）が当接し、かつ、水平鋼板１２に対する垂直鋼板１３の位置を規定する第２基準面となっている。また、スロット１６の内面は、面１８と面１９とを接続するとともにスロット１６の短辺に対応する面２７，２８を有している。そして、面２７，２８のうちのクランプ部２０の基端２０ａ側の面２７は、垂直鋼板１３の突起１５（図５参照）の基準面である面１５ｄ（図５参照）が当接し、突起１５の左右方向（Ｙ方向）の位置を規定する基準面となっている。
【００１９】
水平鋼板１２のスロット１６において、第２基準面１８に対向する側には、水平鋼板１２に形成された曲げ変形可能な梁構造のクランプ部２０が設けられている。クランプ部２０は、スロット１６に垂直鋼板１３の突起１５が嵌め込まれた際に第２基準面１８側とは反対側に曲げ変形する。（図４において２点鎖線で示す位置に変形する。）そして、図５に示すように、垂直鋼板１３の突起１５はクランプ部２０によって第２基準面１８へ押し付けられている。
【００２０】
図４に示すように、クランプ部２０は水平鋼板１２に形成した切り込み溝２１により区画形成されている。切り込み溝２１は水平鋼板１２に対してＬ字状にレーザー加工を施すことで形成されている。切り込み溝２１は、始端がスロット１６に開口するとともに前後方向（Ｘ方向）に沿って延びる第１溝２２と、第１溝２２の終端から連続し水平鋼板１２の左右方向（Ｙ方向）に沿って延びる第２溝２３とによって構成されている。そして、クランプ部２０は、スロット１６の内面のうちの面１９に切り込み溝２１が形成されることで片持ち梁構造となっている。
【００２１】
一方、図２及び図３（ｂ）に示すように、垂直鋼板１３の端面１４において突設する一対の突起１５は、左右方向（Ｙ方向）において一対のスロット１６と同じ間隔を空けて設けられている。突起１５は、左右方向（Ｙ方向）の幅Ｒがスロット１６の左右方向（Ｙ）方向の幅Ｓ１よりも若干小さく形成されている。突起１５は、突起１５の突出長Ｔがクランプ部２０の基端２０ａ側（左側）に寄るにつれて長くなるように先端面１５ｂが傾斜状に形成されている。
【００２２】
また、クランプ部２０は、図４に示すように、基端２０ａと第２基準面１８との間の間隔Ｓ２が、垂直鋼板１３の突起１５の厚みＰ（図２参照）よりも若干大きくなるように形成されている。一方、クランプ部２０の第２基準面１８側の側部は、クランプ部２０の基端２０ａよりも第２基準面１８側に張り出しており、第２基準面１８との間の間隔を狭める傾斜面２４が設けられている。傾斜面２４は、クランプ部２０の先端２０ｂ側（自由端側）に向かうにつれて第２基準面１８との間の間隔が徐々に小さくなるように形成されている。そして、スロット１６に突起１５が挿入されていない状態において、傾斜面２４と第２基準面１８との間の最小間隔Ｓ３は、垂直鋼板１３の突起１５の厚みＰ（図２参照）よりも狭くなっている。図５に示すように、突起１５がスロット１６に嵌め込まれている状態において、面１５ｄは面２７に当接している。また、クランプ部２０の傾斜面２４は突起１５の他側面１５ｃによって第２基準面１８側とは反対側に押されている。そのため、クランプ部２０には、第２基準面１８側への弾性力が生じ、その弾性力を突起１５に付与している。したがって、スロット１６に突起１５が嵌め込まれた状態では、突起１５の一側面１５ａはスロット１６の第２基準面１８に押し付けられ、水平鋼板１２及び垂直鋼板１３は位置決め保持された状態で溶接接合されている。
【００２３】
切り込み溝２１及びクランプ部２０の上には、被せられるように溶接ビード２６が形成されている。従って、溶接構造体１１では、溶接ビード２６は、水平鋼板１２の切り込み溝２１及びクランプ部２０を隠している。
【００２４】
次に、前記の溶接構造体１１の製造方法について説明する。
まず、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とを準備し、垂直鋼板１３を水平鋼板１２に対して垂直な姿勢に保ちつつ垂直鋼板１３の突起１５を水平鋼板１２のスロット１６に挿入する。このとき、垂直鋼板１３の突起１５は水平鋼板１２のクランプ部２０の基端２０ａ寄りから先に挿入され、徐々にクランプ部２０の先端２０ｂ側が挿入されるようになる。また、垂直鋼板１３の突起１５を挿入する際には、突起１５の面１５ｄを水平鋼板１２のスロット１６のＹ方向基準面である面２７に当接させながら挿入する。そして、スロット１６に突起１５が嵌め込まれる途中で、突起１５の他側面１５ｃはクランプ部２０の傾斜面２４に当接してクランプ部２０を第２基準面１８側とは反対側に押すようになり、クランプ部２０は第２基準面１８側とは反対側に曲がった状態となる。垂直鋼板１３の端面１４が水平鋼板１２の表面１７に当接すると、突起１５がスロット１６に対して嵌め込まれた状態となる。このとき、クランプ部２０は垂直鋼板１３の突起１５の他側面１５ｃに対して押圧力を付与し、突起１５の一側面１５ａはスロット１６の第２基準面１８に押し付けられる。その結果、垂直鋼板１３は水平鋼板１２に対して位置決め保持された状態となる。
【００２５】
そして、その後、溶接棒を水平鋼板１２の表面１７と垂直鋼板１３との継ぎ目部分に当てながら溶接作業を行うことで溶接ビード２６が形成され、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とは溶接される。
【００２６】
この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）水平鋼板１２にはスロット１６が設けられている。垂直鋼板１３の端面１４には、スロット１６に対して嵌め込まれる突起１５が設けられている。そして、スロット１６に突起１５が嵌め込まれた状態において、クランプ部２０は、第２基準面１８側とは反対側に曲がり、突起１５を第２基準面１８に押し付けている。これにより、垂直鋼板１３と水平鋼板１２とは位置決め保持されている。したがって、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とを溶接する際に、治具を用いなくとも、スロット１６に突起１５を嵌め込めば、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とを位置決め保持した状態で溶接できるため、治具を省略できる分だけ、溶接作業を行うために要するスペースを縮小化することができる。また、垂直鋼板１３の水平鋼板１２に対する位置ずれが抑制された状態で、水平鋼板１２と垂直鋼板１３とは溶接されている。したがって、貫通孔に突起が嵌め込まれただけの溶接構造体に比べて、溶接構造体１１における水平鋼板１２及び垂直鋼板１３の位置決め精度を向上させることができる。
【００２７】
（２）クランプ部２０は、切り込み溝２１によって、基端２０ａが水平鋼板１２に接続されるとともに先端２０ｂが水平鋼板１２から分離され、片持ち梁構造になっている。したがって、クランプ部２０は曲げ変形し易くなり、スロット１６に突起１５を嵌め込むときに、垂直鋼板１３に大きな力をかけなくとも、クランプ部２０を簡単に曲げ変形させることができ、スロット１６に対する突起１５の嵌め込みを簡単に行うことができる。
【００２８】
（３）２つの突起１５及び２つのスロット１６を有する溶接構造体１１であって、垂直鋼板１３の端面１４からの突起１５の突出長Ｔがクランプ部２０の基端２０ａ側寄りになるにつれて長くなるように、突起１５の先端面１５ｂは傾斜している。したがって、垂直鋼板１３を傾けなくとも、傾斜面２４によって狭められていないスロット１６の部分から先に突起１５が挿入されるようになり、突起１５がスロット１６に嵌め込まれる途中で、突起１５が傾斜面２４を押してクランプ部２０を曲げ変形させるようになる。したがって、突起１５がスロット１６に嵌め込まれるときに、突起１５の先端がクランプ部２０の傾斜面２４に引っ掛かることを抑制でき、スロット１６に対して突起１５を簡単に嵌め込むことができる。
【００２９】
（４）クランプ部２０の第２基準面１８側の側部には、先端２０ｂ側に寄るにつれて第２基準面１８との間の間隔を狭める傾斜面２４が形成されている。したがって、突起１５をスロット１６に挿入する場合、クランプ部２０は基端２０ａ側から徐々に押されるようになる。したがって、突起１５をスロット１６に挿入するときに、突起１５がクランプ部２０に引っ掛かることを抑制でき、支障なく突起１５をスロット１６に挿入することができる。
【００３０】
（５）溶接ビード２６は、クランプ部２０及び切り込み溝２１の上に被さるように形成されている。したがって、水平鋼板１２に形成されたクランプ部２０及び切り込み溝２１を溶接ビード２６によって隠すことができ、溶接構造体１１の見栄えをよくすることができる。
【００３１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○  クランプ部２０の数を変更してもよく、一つのスロット１６に対して複数のクランプ部２０を設けてもよい。例えば、スロット１６の内面のうち、第２基準面１８に対向する面１９に対して２つの切り込み溝２１を形成し、２つのクランプ部２０を形成してもよい。この場合、突起１５の先端面１５ｂに２つの傾斜面を形成し、突起１５の突出長が、２つのクランプ部２０それぞれの基端に寄るにつれて長くなるように構成してもよい。
【００３２】
○  クランプ部２０の位置を変更してもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、スロット１６の内面のうち、スロット１６の短辺に対応する面の一方を第２基準面１８として構成するとともに、第２基準面１８と対向するスロット１６の他方の面１９に切り込み溝２１を切り込んで、クランプ部２０を形成してもよい。このように構成すれば、クランプ部２０は、第２基準面１８とは反対側に形成される。そして、この場合、図６（ｂ）に示すように、突起１５の先端面１５ｂが後側に傾くように形成し、突起１５の突出長Ｔは前側から後側になる程（クランプ部２０の基端２０ａ側に寄るにつれて）長くなるように設定するとよい。このように構成すれば、スロット１６に突起１５を嵌め込むとき、突起１５をスロット１６に対して傾けなくとも、クランプ部２０の基端２０ａと第２基準面１８との間の間隔に先に突起１５を挿入することができるため、スロット１６に対する突起１５の嵌め込み作業を簡単に行うことができる。
【００３３】
○  クランプ部２０の形状を変更してもよい。例えば、クランプ部２０の先端２０ｂを延長して、クランプ部２０の先端２０ｂを水平鋼板１２に接続することで、クランプ部２０を両持ち梁構造にしてもよい。ただし、この場合、突起１５がスロット１６に嵌め込まれるとき、クランプ部２０は、第２基準面１８との間に突起１５を挿入可能な間隔ができるまで曲げ変形できるように、クランプ部２０を構成する必要がある。
【００３４】
○  突起１５及びスロット１６の数は２つであったが、１つにしてもよいし、３つ以上にしてもよい。
○  溶接ビード２６を形成する箇所を変更してもよい。例えば、水平鋼板１２の表面１７と垂直鋼板１３の継ぎ目部分のうち、垂直鋼板１３の長手方向両端部寄りにのみ溶接ビード２６を形成してもよい。すなわち、溶接ビード２６を形成する箇所は、水平鋼板１２と垂直鋼板１３との接合強度や、生産性等を考慮して適宜変更してもよい。
【００３５】
○  本発明では、溶接によって構成される構造物に適用されるのであれば、その他の用途についてはとくに限定しない。例えば、フォークリフトのフレーム構造に対して適用してもよいし、自動車のフレーム構造に対して適用してもよい。
【００３６】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（イ）前記クランプ部の前記基準面側の側面は、先端側に寄るにつれて前記基準面との間の間隔を狭めるように傾斜している請求項３に記載の溶接構造。
【００３７】
（ロ）前記第１の板と前記第２の板とを接合する溶接ビードは、前記クランプ部の上に被さるように形成されている請求項１〜請求項４、及び（イ）のいずれか一項に記載の溶接構造。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態における溶接構造体の斜視図。
【図２】溶接構造体の分解斜視図。
【図３】（ａ）は溶接構造体の平面図、（ｂ）は溶接構造体の正面図、（ｃ）は溶接構造体の側面図。
【図４】水平鋼板の平面図。
【図５】図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った部分拡大断面図。
【図６】（ａ）は別の実施形態における水平鋼板の平面図、（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図。
【符号の説明】
【００３９】
Ｔ…突起の突出長、１１…溶接構造体、１２…水平鋼板、１３…垂直鋼板、１４…端面、１５…突起、１５ａ…第１基準面としての一側面、１６…スロット、１７…表面、１８…第２基準面、２０…クランプ部、２０ａ…基端、２０ｂ…先端、２６…溶接ビード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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