(57)【要約】【課題】溶接部の強度を向上した構造体および構造体製造方法を提供する。【解決手段】曲面５ａ、６ａをそれぞれ有する二つの部材５、６の曲面５ａ、６ａどうしを溶接により接合して構造体１を製造するときに、二つの部材５、６の曲面５ａ、６ａの間に板状部材８を配置して、この板状部材８の一方の平面部である第一平面部８ａと一方の部材６の曲面６ａとを溶接により固定した後に、第一平面部８ａと対向する他方の平面部である第二平面部と他方の部材５の曲面５ａとを溶接により固定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面をそれぞれ有する二つの部材を備えていて、前記部材の前記曲面どうしが溶接部を介して接合された構造体において、
前記二つの部材の前記曲面の間に配置される板状部材と、この板状部材の一方の平面部である第一平面部と一方の前記部材の前記曲面との間に形成される第一溶接部と、前記第一平面部と対向する他方の平面部である第二平面部と他方の前記部材の前記曲面との間に形成される第二溶接部とを備えることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記二つの部材が、円形または円筒形の断面形状を有していて延在方向を縦方向とする縦棒状部材と、円形または円筒形の断面形状を有していて延在方向を横方向とする横棒状部材とで構成されていて、
前記曲面が前記縦棒状部材および前記横棒状部材の外周面である請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記縦棒状部材の延在方向と前記横棒状部材の延在方向とに直交する方向である重なり方向において、前記縦棒状部材と前記横棒状部材とが重なる部分の投影面積に比べて、前記板状部材の前記第一平面部の面積の方が大きく設定されている請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記構造体が、円環状に形成されて前記縦方向に複数配置される前記横棒状部材と、円環状の前記横棒状部材の周方向に複数配置される前記縦棒状部材と、前記横棒状部材と前記縦棒状部材との交点にそれぞれ配置される複数の前記板状部材とを有していて、上方に開口部を有する略円筒形状である請求項２または３に記載の構造体。
【請求項５】
曲面をそれぞれ有する二つの部材の前記曲面どうしを溶接により接合して構造体を製造する構造体製造方法において、
二つの前記部材の前記曲面の間に板状部材を配置して、この板状部材の一方の平面部である第一平面部と一方の前記部材の前記曲面とを溶接により固定した後に、前記第一平面部と対向する他方の平面部である第二平面部と他方の前記部材の前記曲面とを溶接により固定することを特徴とする構造体製造方法。
【請求項６】
二つの前記部材を、円形または円筒形の断面形状を有していて延在方向を縦方向とする縦棒状部材と、円形または円筒形の断面形状を有していて延在方向を横方向とする横棒状部材とで構成して、前記曲面を前記縦棒状部材および前記横棒状部材の外周面で構成する請求項５に記載の構造体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲面どうしが溶接部を介して接合される構成を有する構造体および構造体製造方法に関し、詳しくは溶接部の強度を向上した構造体および構造体製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
岸壁クレーンや門型クレーン等（以下、総称する場合はクレーンという）は、コンテナを荷役するためのスプレッダを備えている。このスプレッダには、クレーンからスプレッダに電力を供給するための電源ケーブルが接続されている。スプレッダの上面に設置されこの電源ケーブルを出し入れするケーブルカゴが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のケーブルカゴは、円環状に形成されて上下方向に複数配置される横棒状部材と、この横棒状部材の周方向に沿って複数配置される縦棒状部材とが格子状に組み付けられた構成を有している。縦棒状部材と横棒状部材とは丸棒で構成されていた。縦棒状部材と横棒状部材との交点では、丸棒の外周面どうしを溶接により接合していた。
【０００４】
交点における外周面どうしの接触は点接触であるため、溶接量を安定して確保できなかった。そのためこの交点の溶接部の強度を向上することが困難であった。
【０００５】
また丸棒の外周面どうしの溶接は難易度が比較的高いため、熟練した溶接工でなければ溶接部の品質を一定の基準以上に維持することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１６９１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は溶接部の強度を向上した構造体および構造体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の構造体は、曲面をそれぞれ有する二つの部材を備えていて、前記部材の前記曲面どうしが溶接部を介して接合された構造体において、前記二つの部材の前記曲面の間に配置される板状部材と、この板状部材の一方の平面部である第一平面部と一方の前記部材の前記曲面との間に形成される第一溶接部と、前記第一平面部と対向する他方の平面部である第二平面部と他方の前記部材の前記曲面との間に形成される第二溶接部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の構造体製造方法は、曲面をそれぞれ有する二つの部材の前記曲面どうしを溶接により接合して構造体を製造する構造体製造方法において、二つの前記部材の前記曲面の間に板状部材を配置して、この板状部材の一方の平面部である第一平面部と一方の前記部材の前記曲面とを溶接により固定した後に、前記第一平面部と対向する他方の平面部である第二平面部と他方の前記部材の前記曲面とを溶接により固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構造体および構造体製造方法によれば、二つの曲面が板状部材を介して溶接されるため、それぞれの溶接部の溶接量を増加させることができる。構造体の溶接部の強度を向上ずるには有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の構造体が設置されるスプレッダを例示する説明図である。
【図２】本発明の構造体を例示する説明図である。
【図３】図２の板状部材の周辺を拡大して例示する説明図である。
【図４】図３の板状部材を斜視で例示する説明図である。
【図５】図４の板状部材の背面を斜視で例示する説明図である。
【図６】図４の板状部材をＡＡ断面で例示する説明図である。
【図７】図３の板状部材の変形例を例示する説明図である。
【図８】図３の板状部材の変形例を例示する説明図である。
【図９】図８の板状部材を斜視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の構造体および構造体製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、図中では横方向を矢印ｘ、この横方向ｘに交差する縦方向を矢印ｙで示している。
【００１３】
図１に例示するように本発明の構造体１は、コンテナ２を荷役するスプレッダ３の上面に設置されるケーブルカゴで構成されている。このケーブルカゴには、クレーンからスプレッダ３に電力を供給するための電源ケーブル４が収納される。
【００１４】
図２に例示するようにケーブルカゴで構成される構造体１は、延在方向を横方向ｘとする横棒状部材５と、延在方向を縦方向ｙとする縦棒状部材６とを格子状に組み合わせて構成されている。横棒状部材５は円環状に形成されている。そのためこの実施形態では横方向ｘが水平方向と平行であり、円環状の横棒状部材５の周方向に沿った方向となる。縦方向ｙは上下方向と平行になる。横棒状部材５および縦棒状部材６を総称する場合は以下、棒状部材ということがある。
【００１５】
横棒状部材５は、円形または円筒形の断面形状を有する中実丸棒または中空丸棒で構成されている。横棒状部材５は両端部を連結する円環状に形成され、上下方向に複数配置されている。
【００１６】
縦棒状部材６は、円形または円筒形の断面形状を有する中実丸棒または中空丸棒で構成されている。縦棒状部材６は、円環状の横棒状部材５の周方向に沿って複数配置されている。
【００１７】
この実施形態では構造体１が、複数の横棒状部材５と複数の縦棒状部材６の組み合わせにより全体として略円筒形状に構成されている。構造体１は上端部に形成され電源ケーブル４の出し入れを行なう開口部７を有している。横棒状部材５と縦棒状部材６との交点には板状部材８がそれぞれ配置されている。
【００１８】
図３に例示するように板状部材８は、構造体１の外周面側に配置される縦棒状部材６と、構造体１の内周面側に配置される横棒状部材５との間に挟まれる状態で配置されている。構造体１の外周面側に横棒状部材５を配置して、内周面側に縦棒状部材６を配置する構成にしてもよい。図３では説明のため板状部材８の背面に位置する横棒状部材５を破線で示している。
【００１９】
縦棒状部材６と板状部材８との間には第一溶接部９が形成されている。第一溶接部９は縦棒状部材６の軸方向を中心に両側に配置されていて、縦棒状部材６と板状部材８とを互いに固定している。
【００２０】
横棒状部材５と縦棒状部材６との間に配置される板状部材８は、この実施形態では平面視において八角形となる薄板で構成されている。板状部材８は上記に限らず、四角形等の多角形の薄板で構成してもよく、円形の薄板で構成してもよい。板状部材８の形状を円形または一つの内角が比較的大きくなる六角形や八角形等とした方が、構造体１の中に収納される電源ケーブル４に板状部材８の角などが接触して傷つけてしまう不具合を回避し易くなる。
【００２１】
横方向ｘおよび縦方向ｙのいずれとも直交する方向を重なり方向ｚとすると、この実施形態では重なり方向ｚは円筒形状の構造体１の径方向と平行となる。図３は、この重なり方向ｚにおいて横棒状部材５と縦棒状部材６との投影が重なる部分の領域Ｐ１を斜線で示している。重なり方向ｚに見通した際に、領域Ｐ１の面積よりも板状部材８の面積の方が大きくなる状態に、板状部材８の大きさを設定することが望ましい。
【００２２】
図４、図５および図６に例示するように、板状部材８は第一平面部８ａと、第一平面部８ａと対向する第二平面部８ｂとを有している。図５は、図４の板状部材８を反転させた状態を示している。
【００２３】
板状部材８は対向して、互いに平行となる二つの平面部を有している。この実施形態では平面部８ａ、８ｂの形状が八角形に形成されている。横棒状部材５の軸方向および縦棒状部材６の軸方向に対して、第一平面部８ａおよび第二平面部８ｂの面方向が略平行となる状態で板状部材８は配置されている。
【００２４】
図４および図６に例示するように第一平面部８ａは縦棒状部材６の外周面６ａと接触する状態に構成されていて、第一平面部８ａと縦棒状部材６との間には第一溶接部９が形成されている。第一溶接部９は、縦棒状部材６の軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第一溶接部９は、溶接軸の延在方向が縦棒状部材６の軸方向である縦方向ｙに平行である。
【００２５】
縦方向ｙにおいて板状部材８の一端部から他端部に至る位置まで第一溶接部９が形成されている。第一溶接部９の溶接軸方向の長さは上記に限らず適宜決定することができるが、溶接軸方向の長さが長いほど溶接による強度を向上できるので有利である。また第一平面部８ａと縦棒状部材６の外周面６ａとの間に隙間をあけた状態で仮固定して、この隙間を埋める位置に第一溶接部９を形成する構成にしてもよい。
【００２６】
図５に例示するように第二平面部８ｂは横棒状部材５の外周面５ａと接触する状態に構成されていて、第二平面部８ｂと横棒状部材５との間には第二溶接部１０が形成されている。第二溶接部１０は、横棒状部材５の軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第二溶接部１０は、溶接軸の延在方向が横棒状部材５の軸方向である横方向ｘに平行である。
【００２７】
横方向ｘにおいて板状部材８の一端部から他端部に至る位置まで第二溶接部１０が形成されている。第二溶接部１０の溶接軸方向の長さは上記に限らず適宜決定することができるが、溶接軸方向の長さが長いほど溶接による強度を向上できるので有利である。また第二平面部８ｂと横棒状部材５の外周面５ａとの間に隙間をあけた状態で仮固定して、この隙間を埋める位置に第二溶接部１０を形成する構成にしてもよい。
【００２８】
図６に例示するように板状部材８は薄板で構成されている。横棒状部材５の直径（外径）Ｒ１や縦棒状部材６の直径（外径）Ｒ２に対して、板状部材８の厚みｄは例えば２％以上３０％以下に設定することができる。本明細書において板状部材８の厚みｄとは、第一平面部８ａと第二平面部８ｂとの間の距離をいう。
【００２９】
板状部材８を配置する構成により横棒状部材５と縦棒状部材６とを交差させる状態で溶接する際の溶接量を増加させることができる。構造体１における第一溶接部９および第二溶接部１０の強度を向上するには有利である。
【００３０】
丸棒の外周面どうしを溶接する従来に比べて、外周面と平面との溶接作業は比較的簡単に行なうことができる。そのため熟練工でなくても比較的高い品質で溶接することができる。溶接の品質を向上して、溶接の強度を向上するには有利である。
【００３１】
棒状部材５、６は、円筒形状の中空丸棒で構成することにより重量を抑制しつつ強度を確保できる。中空丸棒の採用により、構造体１において板状部材８の追加により増加した重量分を相殺できるので、構造体１の強度を向上しつつ重量増加を回避するには有利である。
【００３２】
板状部材８の配置により溶接部の溶接軸方向の長さを長くすることができる。そのため溶接軸方向の単位長さあたりの溶込みを図６に例示するように小さくしても溶接部の強度を維持し易くなる。溶接作業時に溶込みが大きくなり過ぎて、中空丸棒に穴をあけてしまう不具合を回避するには有利である。溶接部の品質を向上するには有利である。
【００３３】
構造体１を製造する際には、まず棒状部材５、６と板状部材８とをクランプ等の固定冶具で所定の位置に固定する。このとき棒状部材５、６と板状部材８とは接触する状態であってもよく、隙間が空いた状態であってもよい。その後、例えば板状部材８の第一平面部８ａと縦棒状部材６とを溶接により接合する。この溶接の際に第一溶接部９が形成される。次に板状部材８の第二平面部８ｂと横棒状部材５とを溶接により接合する。この溶接の際に第二溶接部１０が形成される。
【００３４】
図４および図５に例示するように、第一平面部８ａおよび第二平面部８ｂの周縁領域Ｐ２において溶接のアークを安定させた後に、第一溶接部９または第二溶接部１０を形成する作業を行なってもよい。アークを安定させた後に溶接作業を行なうことができるので、比較的経験の浅い溶接工であっても溶接の品質を安定させ易くなる。
【００３５】
第一平面部８ａと対面する方向、すなわちケーブルカゴを構成する構造体１の外周面側からのみの溶接作業で第一溶接部９を形成することができる。また第二平面部８ｂと対面する方向、すなわち構造体１の内周面側からのみの溶接作業で第二溶接部１０を形成することができる。溶接作業中に構造体１の外周面側と内周面側とを行き来する必要がないため、溶接作業における作業性を向上するには有利である。
【００３６】
クランプ等の固定冶具で固定する際に、横棒状部材５の軸方向である横方向ｘに沿って湾曲できる程度の強度を有する板状部材８を利用する構成にしてもよい。つまり板状部材８は円環状の横棒状部材５の周方向に沿って湾曲する。横棒状部材５の外周面５ａに沿って板状部材８を接近させた状態で溶接を行なうことができるので、第二溶接部１０を形成する際の作業性を向上することができる。溶接の作業性の向上にともない、溶接の品質が向上するので溶接部の強度を向上することができる。
【００３７】
図４に例示するように横棒状部材５と板状部材８の側面８ｃとの間に第三溶接部１１を形成する構成にしてもよい。溶接の強度を向上するにはさらに有利である。第三溶接部１
１は横棒状部材５および縦棒状部材６の両方に対して配置してもよく、いずれか一方に配置してもよい。
【００３８】
本明細書において側面８ｃとは、板状部材８において第一平面部８ａと第二平面部８ｂとを結ぶ平面である。第一平面部８ａが、八角形の場合に板状部材８は八個の側面８ｃを有し、四角形の場合に板状部材８は四個の側面８ｃを有する。
【００３９】
前述の実施形態では横方向ｘが水平方向であり縦方向ｙが上下方向となっているが、本発明はこれに限定されない。重なり方向ｚから見通したときに横方向ｘと縦方向ｙとが互いに交差する方向であればよい。また二つの棒状部材５、６の軸方向が互いに平行であっても本発明の効果を得ることができる。
【００４０】
図７に例示するように八角形の板状部材８を構成する辺のうちの一部が、板状部材８の中心に向かって凹状に湾曲する曲線部１２で構成されている。この実施形態では八角形を構成する八つの辺において、曲線部１２と曲線部１２の端部どうしを結ぶ直線部１３とが交互に配置されている。また曲線部１２が横棒状部材５と縦棒状部材６とを結ぶ位置に配置されている。図７では説明のため縦棒状部材６の背面に位置する直線部１３を破線で示している。
【００４１】
この構成によれば構造体１の中に収納される電源ケーブル４は、板状部材８に接触した場合に曲線部１２に沿って滑り易い状態となる。電源ケーブル４が板状部材８に接触して傷つく不具合を回避するには有利である。また図３に例示する実施形態に比べて板状部材８を小さく構成することができる。板状部材８の重量を抑制するには有利である。
【００４２】
板状部材８の中心に向かってさらに曲線部１２が接近する形状にしてもよい。このとき板状部材８は略十字形状となる。板状部材８の重量を抑制するにはさらに有利である。
【００４３】
図８および図９に例示するように板状部材８を四角形で構成して、四角形の角部１４が二つの棒状部材５、６と重なる状態に配置する構成にしてもよい。この構成によれば電源ケーブル４が角部１４に接触する可能性を抑制することができる。板状部材８を四角形で形成する場合であっても、電源ケーブル４が接触して傷つく不具合を抑制することができる。
【００４４】
この実施形態では板状部材８の側面８ｃのうち、角部１４の近傍となる位置に第三溶接部１１が形成される。
【００４５】
前述の実施形態ではいずれも平面視における板状部材８の中心と、平面視において棒状部材５、６が交差する部分の中心とが一致する状態に板状部材８が配置されているが、本発明はこの構成に限定されない。板状部材８は二つの棒状部材５、６の間に配置されていればよく、棒状部材５、６が交差する部分の中心からずれた位置に配置されていてもよい。
【００４６】
本発明は棒状部材どうしの溶接に限定されない。また構造体１はケーブルカゴに限定されない。突状の曲面どうしを突き合わせて溶接する構造体であれば、他の構造体においても本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１     構造体（ケーブルカゴ）
２     コンテナ
３     スプレッダ
４     電源ケーブル
５     横棒状部材
５ａ   外周面
６     縦棒状部材
６ａ   外周面
７     開口部
８     板状部材
８ａ   第一平面部
８ｂ   第二平面部
８ｃ   側面
９     第一溶接部
１０   第二溶接部
１１   第三溶接部
１２   曲線部
１３   直線部
１４   角部
Ｒ１   横棒状部材の外径
Ｒ２   縦棒状部材の外径
ｄ     板の厚み
Ｐ１   重なる部分の領域
Ｐ２   周縁領域
ｘ     横方向
ｙ     縦方向
ｚ     重なり方向
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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