(57)【要約】      （修正有）【課題】主として小サイズの角型鋼管を溶接するのに最適な溶接用裏当て金を提供する。【解決手段】主として小サイズの角型鋼管１の溶接端部を突合せ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、角型鋼管の内周面に裏当て金本体３の外周面を当接した際、角型鋼管のコーナ部内周面に当接する裏当て金本体３のコーナ部１ｂの内周面に、１本のＶ溝４ａ、４ｂを裏当て金本体３の長手方向と直交するように形成すると共に、Ｖ溝から裏当て金本体をＶ溝形成側へ折り曲げることにより、角型鋼管のコーナＲに隙間なく当接するコーナＲを裏当て金本体のコーナ部外周面に形成したもので、小サイズの角型鋼鋼管を突合せ溶接する場合、角型鋼管のコーナ部内周面と裏当て金の外周面との間に隙間が発生することがないため、溶接不良や溶接欠陥を未然に防止できる。【選択図】図７
0003155120.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
主として小サイズの角型鋼管の溶接端部を突合せ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、前記角型鋼管の内周面に裏当て金本体の外周面を当接した際、前記角型鋼管のコーナ部内周面に当接する前記裏当て金本体のコーナ部の内周面に、１本のＶ溝を前記裏当て金本体の長手方向と直交するように形成すると共に、前記Ｖ溝から前記裏当て金本体を前記Ｖ溝形成側へ折り曲げることにより、前記角型鋼管のコーナＲに隙間なく当接するコーナＲを前記裏当て金本体のコーナ部外周面に形成しことを特徴とする溶接用裏当て金。
【請求項２】
前記裏当て金本体の板厚ｔ、Ｖ溝の深さｔ２とした場合、前記裏当て金本体のコーナＲを
コーナＲ＝（ｔ−ｔ２）×２
から求めてなる請求項１に記載の溶接用裏当て金。
【請求項３】
前記裏当て金本体を、前記角型鋼管のコーナ部内周面に当接する１個所のコーナ部を有するほぼＬ字型、または前記角型鋼管のコーナ部内周面に当接する２個所のコーナ部を有するほぼコ字型、もしくは前記角型鋼管のコーナ部内周面に当接する４個所のコーナ部を有するほぼ角型に形成してなる請求項１または２に記載の溶接用裏当て金。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、主として小サイズの角型鋼管を溶接する際に使用する溶接用裏当て金に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ビル等の鉄骨構造物を構成するコラム（鋼管柱）には、主に角形鋼管が使用されているが、これら角型鋼管よるなるコラムの多くは長尺なことから、輸送制限内の長さのコラムとベースプレートまたはダイヤフラムを予め工場で溶接した後建築現場に搬入し、建築現場でさらにコラムとダイヤフラムを突合せてコラムとダイヤフラムを溶接したり、コラム同士を突合せ溶接することにより、所定の長さのコラムを得ている。
また工場や建築現場でコラムとベースプレートまたはダイヤフラムを溶接したり、コラム同士を溶接する場合、突合せ部の内側に裏当て金を当接して、コラムとコラムまたはダイヤフラムの溶接を行っており、コラムの溶接に使用する裏当て金としては、例えば特許文献１や２に記載のものが公知である。
【０００３】
前記特許文献１に記載の裏当て金は、金板本体の曲げ部に相当する内面に、金板本体の長手方向と直交する方向に複数の切欠溝が設けられた構成となっている。
【０００４】
また前記特許文献２に記載された裏当て金は、厚さが幅方向に一定な四角断面形状の裏当て金用材料の、パネルのコーナ部内側に当接する部分の背面に、深さが裏当て金用材料の幅方向で異なる一群のＶ溝を長手方向と直交する方向に形成している。
すなわちＶ溝の深さを、裏当て金用材料の一方の端面側が深く、そして他方の端面側が浅くなるように形成している。
そして前記構成により、台形パネルとダイヤフラムを溶接する場合に、台形パネルの内面の傾斜に合わせて裏当て金用材料を斜めに曲げることができるため、ダイヤフラムに対して裏当て金用材料の端面を線接触ではなく面接触で当接することができ、これによって特にコーナ部分に隙間が生じることがないので、溶接欠陥のない溶接が可能となる等の効果を有している。
【０００５】
一方コラムに使用される角型鋼管には、一辺の長さ（辺長）が１２５ｍｍ〜２５０ｍｍ程度となる比較的小サイズのものがある。
これら小サイズの角型鋼管は、小規模な鉄骨構造物に使用されることが多いが、コラムとベースプレートまたはダイヤフラムを溶接したり、コラム同士を溶接する場合、大サイズのコラムと同様、突合せ部に裏当て金を当接して溶接を行うことが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−１５７４９７号公報
【特許文献２】特開平１１−９０６８８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし前記特許文献１や２に記載された裏当て金を使用して小サイズの角型鋼管を溶接する場合、次のような問題がある。
すなわち、構造用角型鋼管の辺長や肉厚及びコーナ部の寸法は、一般構造用角型鋼管規格（ＪＩＳ  Ｇ  ３４６６）または建築構造用冷間成形角型鋼管（ＢＣＲ・ＢＣＰ）等の規格により規定されているが、比較的小サイズの角型鋼管は、図１０に示すようにコーナ部内周の曲率（コーナＲ）が大サイズの角型鋼管に比べて小さい。
このため前記特許文献１や２に記載された裏当て金を、コーナＲの小さい小サイズの角型鋼管を溶接する際に使用すると、角型鋼管ａのコーナ部内周面と裏当て金ｂの外周面との間に隙間ｃが発生し、コーナ部を溶接する際この隙間ｃから溶融金属が漏出して、溶接不良や溶接欠陥の原因となったり、溶接棒の使用量が増加して不経済である等の問題がある。
【０００８】
またコーナＲの小さい小サイズの角型鋼管に対応するため、裏当て金に形成するスリットやＶ溝のピッチを小さくする方法もあるが、この方法では複数のスリットやＶ溝を形成するのに手間がかかるため、裏当て金のコストが高くなる問題がある。
本考案はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、主として小サイズの角型鋼管を溶接するのに最適な溶接用裏当て金を提供して、溶接不良や溶接欠陥が発生するのを未然に防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の溶接用裏当て金は、主として小サイズの角型鋼管の溶接端部を突合せ溶接する際に使用する溶接用裏当て金であって、角型鋼管の内周面に裏当て金本体の外周面を当接した際、角型鋼管のコーナ部内周面に当接する裏当て金本体のコーナ部の内周面に、１本のＶ溝を裏当て金本体の長手方向と直交するように形成すると共に、Ｖ溝から裏当て金本体をＶ溝形成側へ折り曲げることにより、角型鋼管のコーナＲに隙間なく当接するコーナＲを裏当て金本体のコーナ部外周面に形成したものである。
【００１０】
前記構成により、裏当て金本体のコーナ部内周面に、所定深さの１本のＶ溝を形成するだけで、主として小サイズの角型鋼管のコーナＲに隙間なく当接することができる溶接用裏当て金が得られるため、従来の複数本のＶ溝または角溝を形成するものに比べて製作に要する工数を削減することができ、これによって鉄骨構造物を構成するコラム等の溶接に多量に使用する溶接用裏当て金が安価に得られるようになる。
また小サイズの角型鋼鋼管を突合せ溶接する場合、角型鋼管のコーナ部内周面と裏当て金の外周面との間に隙間が発生することがないため、コーナ部を溶接する際隙間から溶融金属が漏出することがなく、これによって溶接不良や溶接欠陥を未然に防止できると共に、溶接棒の使用量を低減することができるため経済的である。
【００１１】
本考案の溶接用裏当て金は、裏当て金本体の板厚ｔ、Ｖ溝の深さｔ２とした場合、裏当て金本体のコーナＲを
コーナＲ＝（ｔ−ｔ２）×２から求めたものである。
【００１２】
前記構成により、所望のコーナＲを有する裏当て金本体を製作する場合は、Ｖ溝の深さｔ２＝板厚ｔ−コーナＲ／２からＶ溝の深さｔ２を求め、得られたＶ溝の深さｔ２のＶ溝を裏当て金本体の所定位置に形成することにより、溶接する角型鋼管のサイズが変わっても、溶接に必要な裏当て金が容易に得られるようになる。
【００１３】
本考案の溶接用裏当て金は、裏当て金本体を、角型鋼管のコーナ部内周面に当接する１個所のコーナ部を有するほぼＬ字型、または角型鋼管のコーナ部内周面に当接する２個所のコーナ部を有するほぼコ字型、もしくは角型鋼管のコーナ部内周面に当接する４個所のコーナ部を有するほぼ角型に形成したものである。
【００１４】
前記構成により、予め角型鋼管のサイズに応じた裏当て金を製作しておくことにより、溶接時に必要な裏当て金が速やかに準備できるため、特に鉄骨構造物を構成するコラム等の溶接に多量に使用する溶接用裏当て金の場合、作業能率の向上が図れる。
【考案の効果】
【００１５】
本考案の溶接用裏当て金によれば、裏当て金本体のコーナ部内周面に、所定深さの１本のＶ溝を形成するだけで、主として小サイズの角型鋼管のコーナＲに隙間なく当接することができる溶接用裏当て金が得られるため、従来の複数本のＶ溝または角溝を形成するものに比べて製作に要する工数を削減することができ、これによって鉄骨構造物を構成するコラム等の溶接に多量に使用する溶接用裏当て金が安価に得られるようになる。
また小サイズの角型鋼鋼管を突合せ溶接する場合、角型鋼管のコーナ部内周面と裏当て金の外周面との間に隙間が発生することがないため、コーナ部を溶接する際隙間から溶融金属が漏出することがなく、これによって溶接不良や溶接欠陥を未然に防止できると共に、溶接棒の使用量を低減することができるため経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金を使用してコラムとコラムを突合せ溶接する際の分解斜視図である。
【図２】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の正面図である。
【図３】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の平面図である。
【図４】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金を曲げ加工した状態の斜視図である。
【図５】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の板厚とＶ溝の深さ及び残厚の関係を示す説明図である。
【図６】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金を曲げ加工した状態のコーナＲを示す平面図である。
【図７】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す平面図である。
【図８】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金の変形例を示す平面図である。
【図９】本考案の実施の形態になる溶接用裏当て金を角型鋼管のコーナ部内周面に当接した状態の説明図である。
【図１０】従来の溶接用裏当て金を小サイズの角型鋼管のコーナ部内周面に当接した状態の説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
図１は辺長が例えば１２５ｍｍ，１５０ｍｍ，１７５ｍｍ，２００ｍｍ，２５０ｍｍ等の比較的小サイズの角型鋼管よりなるコラム１の溶接端側に、同サイズの別のコラム２を突合せ溶接する際に使用する裏当て金本体３を示しており、各コラム１，２の一端側には開先１ａ，２ａが形成されている。
コラム１とコラム２を突合せ溶接する際に使用する裏当て金本体３は、コラム１，２と同材質で、かつ板厚ｔ及び幅Ｗがほぼ均一な帯状鋼板からなり、コラム１，２のコーナ部１ｂ，２ｂ内周面に密着するように予めＬ字形に折り曲げ形成されている。
なお本実施の形態では、板厚ｔが９ｍｍ、幅Ｗが２５ｍｍの帯状鋼板（ＦＢ）を使用する場合について説明しているが、後述するように板厚ｔが９ｍｍ、幅Ｗが５０ｍｍの帯状鋼板を使用することもある。
【００１８】
裏当て金本体３には、コラム１，２のコーナ部１ｂ，２ｂに内側から当接した際内周面となる部分、すなわちコーナ部１ｂ，２ｂの内周面に当接する面を裏当て金本体３の外周面とした場合、裏当て金本体３の内周面で、かつ長さ方向の中間部に一本のＶ溝４が長手方向と直交するように形成されている。
Ｖ溝４は図５に示すように、各傾斜面４ａ，４ｂの角度θが９０°となっており、Ｖ溝４の深さｔ２と裏当て金本体３の板厚ｔ及び残厚ｔ１との関係は、つぎの表１となるように設定されている。
【００１９】
（表１）
0003155120.tif 000003
【００２０】
前記表１について説明すると、板厚ｔが９ｍｍ、幅Ｗが２５ｍｍの帯状鋼板を使用して、コーナＲが４Ｒのコラム１，２の突合せ溶接に使用する裏当て金本体３を製作する場合、前記表１からＶ溝４の深さｔ２を７．０ｍｍとすると、残厚ｔ１は２．０ｍｍとなる。
また裏当て金本体３の形状をＬ字形にすると、コラム１，２を突合せ溶接するのに４個の裏当て金本体３を必要とし、裏当て金本体３の長さＬは、コラム１，２の辺長とほぼ等しい長さが必要となる。
【００２１】
なお製作するコーナＲは、次の計算式１から容易に求めることができる。
コーナＲ＝（板厚ｔ−Ｖ溝の深さｔ２）×２
なお２は定数（経験値）
また所望のコーナＲを有する裏当て金本体３を製作する場合は、Ｖ溝の深さｔ２＝板厚ｔ−コーナＲ／２からＶ溝の深さｔ２を求め、得られたＶ溝の深さｔ２のＶ溝を裏当て金本体３の所定位置に形成すればよい。
【００２２】
次に前記表１または前記計算式１を基に、溶接すべきコラム１，２のサイズに合わせて裏当て金本体３を製作する場合について説明する。
コラム１，２の辺長とほぼ等しい長さに帯状鋼板を切断したら、長さ方向の中間部にコーナＲに応じて深さｔ２を設定したＶ溝４を長手方向と直交するように形成する。
Ｖ溝４の形成には、バンドソー（帯鋸盤）を使用するが、カッタ等の切断手段を使用してもよい。
バンドソーによりＶ溝４を形成する場合は、まず裏当て金本体３のＶ溝形成位置に２本の罫書き線を描いたら、バンドソーのテーブル上にクランプ等の固定手段を使用して裏当て金本体３を固定するが、このとき帯鋸刃の切断方向に対して裏当て金本体３を４５°傾斜させて固定する。
そしてこの状態で裏当て金本体３を固定したテーブルを回転する帯鋸刃方向へ移動させて、まず一方の罫書き線からＶ溝４の一方の傾斜面４ａをカットし、次に裏当て金本体３を逆方向へ４５°傾斜させてテーブルに固定し、この状態でテーブルを回転する帯鋸刃方向へ移動させて、他方の罫書き線からＶ溝４の他方の傾斜面４ｂをカットする。
【００２３】
このときＶ溝４の深さｔ２と角度θが所定の寸法、例えばコーナＲが７Ｒの裏当て金本体３を製作する場合は、前記表１または前記計算式１で計算した値から、Ｖ溝４の深さｔ２を５．５ｍｍに、そしてＶ溝４の角度θが９０°となるよう精度よくカットすることが重要であり、Ｖ溝４の深さｔ２と角度θの精度が悪いと、得られた裏当て金本体３のコーナＲの精度が低下するため、コラム１，２のコーナ部１ｂ，２ｂ内周面に裏当て金本体３の外周面を当接させた際、隙間が発生する原因となる。
所定位置にＶ溝４を形成した裏当て金本体３を所定数製作したら、プレス等の曲げ加工機械（図示せず）を使用して裏金本体３を曲げ加工する。
なおＶ溝４の深さが深いと残厚ｔ２が小さくなるので、人力で曲げることも可能であるが、正確なコーナＲを得る場合は、機械曲げすることが好ましい。
【００２４】
裏当て金本体３の曲げ加工に当たっては、曲げ加工機械のボトム側に、角度が９０°のＶ型凹部が形成された受け金型を、そしてスライド側に、角度が９０°のＶ型突部を有する押し金型を取り付けるが、受け金型のコーナＲは２０Ｒ〜２６Ｒに、そして押し金型のコーナＲは２０Ｒに形成したものを使用し、受け金型側に裏当て金本体３を載置した状態で、裏当て金本体３の中央部分を押し金型により押圧して、Ｖ溝４の各辺が図６に示すように互いに密着するよう裏金本体３を折り曲げる。
これによってＶ溝４を中心にして各辺３ａ，３ｂの角度θ１が９０°となるＬ字形の裏当て金本体３を得ることができる。
【００２５】
コーナＲが４Ｒのコラム１，２は、最も小サイズの角型鋼管の場合であるが、角型鋼管のサイズがこれより大きい場合は、各角型鋼管のコーナＲに合致するコーナＲのＶ溝４の深さｔ２を表１を参照して決定し、決定したＶ溝４の深さｔ２となるよう裏当て金本体３にＶ溝４を形成するか、前記計算式１により得ようとするコーナＲに合ったＶ溝４の深さｔ２を算出し、算出したＶ溝４の深さｔ２となるよう裏当て金本体３にＶ溝４を形成する。
その後前記曲げ加工と同様にして、曲げ加工機械の受け金型側に裏当て金本体３を載置した状態で、裏当て金本体３の中央部分を押し金型により押圧し、Ｖ溝４の傾斜面４ａ，４ｂが互いに密着するよう裏金本体３を曲げ加工することにより所望のコーナＲが形成された裏当て金本体３が得られるようになる。
【００２６】
次に前記構成された溶接用裏当て金を使用して、コラム１とコラム２を突合せ溶接する際の作用を説明する。
互いに突合せ溶接すべきコラム１，２のコーナ部１ｂ，２ｂに合わせてコーナＲを形成した４個の裏当て金本体は３を、一方のコラム１の溶接端部に図１に示すように仮付けするに当たって、まず１個の裏当て金本体３を図７に示すようにコラム１のコーナ部１ｂ内周面に当接する。
裏当て金本体３は、コラム１のコーナ部１ｂ内周面に当接した際、コラム１のコーナ部１ｂ内周面と裏当て金本体３の外周面との間に隙間が生じないよう各辺３ａ，３ｂの角度θ１及びコーナＲは予め精度よく製作されているが、製作後の保管状態がよくなかったり、輸送中の振動等により各辺３ａ，３ｂの角度θ１が微妙に変化することがある。
【００２７】
また裏当て金本体３の製作精度がよく、製作後に各辺３ａ，３ｂの角度θ１及びコーナＲが変化しなくとも、角型鋼管よりなるコラム１，２側に寸法的なバラツキがある。
このため裏当て金本体３をコラム１のコーナ部１ｂ内周面に当接すると、コラム１のコーナ部１ｂ内周面と裏当て金本体３の外周面との間に隙間が生じることがある。
このような場合は、裏当て金本体３の各辺３ａ，３ｂがコラム１の各辺の内周面に密着するよう角度θ１の修正を行う。
各辺の角度θ１の修正は、作業者が裏当て金本体３の各辺３ａ，３ｂを握って押し広げるか、押し縮めることにより行うが、修正量が大きかったり微小な場合は、適宜工具を使用することにより、正確に修正を行うことができる。
【００２８】
裏当て金本体３の各辺３ａ，３ｂの角度θ１がコラム１の各辺の角度と一致したら、再びコラム１のコーナ部１ｂ内周面に当接し、裏当て金本体３をコラム１の溶接端部に溶接等の手段で仮付けするが、このとき各コラム１，２の溶接端部に形成された開先１ａ，２ａの間に形成するルートギャップの１／２の位置に裏当て金本体３の幅方向の中間位置が合致するように裏当て金本体３をコラム１の溶接端部に仮付けする。
裏当て金本体３のコーナＲ及び各辺３ａ，３ｂの角度θ１が精度よく製作されていれば、仮付けした裏当て金本体３の外周面がコラム１の内周面に密着して、図７に示すようにコラム１のコーナ部１ｂ内周面と裏当て金本体３のコーナ部外周面との間に隙間が生じることがない。
【００２９】
図１に示すようにコラム１の全てのコーナ部１ｂ内周面に裏当て金本体３を仮付けしたら、コラム１に突合せ溶接するコラム２をコラム１と芯合わせした状態でコラム２の溶接端部を裏当て金本体３に嵌合し、コラム１，２の開先１ａ，２ａの間に所定のルートギャップが形成されるまでコラム２を裏当て金本体３に差し込む。
コラム２が所定の位置になったらコラム２の溶接端部と裏当て金本体３を仮付けした後、自動溶接や半自動溶接等の手段で各コラム１，２の溶接端部を突合せ溶接するもので、コラム１の内周面と裏当て金本体３各辺３ａ，３ｂの角度θ及びコーナＲの外周面との間に隙間が生じていないことから、隙間より溶融金属が漏出することにより生じる溶接不良や溶接欠陥を未然に防止することができると共に、溶接棒が無駄に消費されることがないため経済的である。
【００３０】
以上は裏当て金本体３をほぼＬ字形に形成した場合であるが、図８に示す変形例のように裏当て金本体３をほぼコ字形に形成してもよく、図９に示すようにコラム１，２の断面形状に合わせて角型に形成してもよい。
図８に示す変形例のように、裏当て金本体３をほぼコ字形に形成した場合は、コラム１，２を突合せ溶接する場合２個の裏当て金本体３を使用し、図９に示す変形例のように、裏当て金本体３をほぼ角型に形成した場合は、コラム１，２を突合せ溶接する場合１個の裏当て金本体３を使用することになる。
何れの変形例の場合も、裏当て金本体３のコーナＲ及び互いに隣接する辺３ａ，３ｂの角度θ１は、前記実施の形態と同様な方法で精度よく製作することにより、コラム１，２のコーナ部１ｂ，２ｂ内周面と裏当て金本体１のコーナ部外周面との間に隙間が生じることがない。
【００３１】
また幅Ｗが５０ｍｍの帯状鋼板を使用して裏当て金本体３を形成した場合、次のような作用効果が得られる。
すなわち前記実施の形態の裏当て金本体３の幅Ｗは２５ｍｍであるが、その倍の幅Ｗが５０ｍｍの帯状鋼板を使用して裏当て金本体３を製作すると、コラム１に裏当て金本体３を仮付けした場合、コラム１の溶接端部から約３０ｍｍ程度裏当て金本体３が突出することになる。
このためコラム１に突合せ溶接するコラム２の溶接端部を裏当て金本体３に嵌合し、コラム１，２の開先１ａ，２ａの間に所定のルートギャップが形成されるまでコラム２を裏当て金本体３に差し込む際に、コラム１の溶接端部から突出した裏当て金本体３の突出部がコラム２の挿入をガイドするため、コラム２の挿入作業が容易かつ短時間で行える上、コラム１，２の芯合わせが正確に行える等の作用効果が得られるようになる。
【００３２】
なお前記実施の形態では、角型鋼管よりなるコラム１，２を突合せ溶接する場合について説明したが、コラム１にダイヤフラムやベースプレート（ともに図示せず）を溶接するにも適用することができることは勿論である。
また本考案の溶接用裏当て金は、比較的小サイズの角型鋼管を溶接する場合に有効であるが、辺長が３００ｍｍを超える角型鋼管を溶接する際に使用しても勿論よい。
さらに鉄骨構造物を構成するコラムに使用する角型鋼管の溶接のみならず、一般に使用する角型鋼管の突合せ溶接にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１    コラム（角型鋼管）
１ｂ    コーナ部
２    コラム（角型鋼管）
２ｂ    コーナ部
３    裏当て金本体
４    Ｖ溝
Ｗ    裏当て金本体の幅
ｔ    裏当て金本体の板厚
θ    Ｖ溝の角度
ｔ１    Ｖ溝の深さ
ｔ２    残厚
【図１】
0003155120.tif 000004
【図２】
0003155120.tif 000005
【図３】
0003155120.tif 000006
【図４】
0003155120.tif 000007
【図５】
0003155120.tif 000008
【図６】
0003155120.tif 000009
【図７】
0003155120.tif 000010
【図８】
0003155120.tif 000011
【図９】
0003155120.tif 000012
【図１０】
0003155120.tif 000013