(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート製の住宅用基礎梁における上下の主筋とせん断補強筋の両端部との間の溶接部を、溶接電流を印加する溶接工程と、急熱状態の前記溶接部が急冷して焼き入れ状態にならないように、当該溶接部に対して入熱制御を行うことにより当該溶接部を徐冷する徐冷工程とを備えた１回通電によるスポット溶接によって接合する場合に用いる前記溶接電流の値および通電時間を表すサイクル数を設定するための溶接電流設定方法であって、
前記溶接電流の値を所定の値に定め、
当該溶接電流を前記主筋と前記せん断補強筋の溶接部に流した場合に得られる、前記サイクル数に対する前記溶接部の溶接強度、および、当該溶接部における前記主筋の伸びと引張強度を測定し、
前記溶接強度が前記せん断補強筋の規格降伏点強度以上となるサイクル数の帯域を第１サイクル数帯域として求め、
前記第１サイクル数帯域内において、前記主筋の機械的性質が鉄筋コンクリート用棒鋼のＪＩＳ規格値（ＪＩＳ  Ｇ ３１１２）を満足する状態に保持されているサイクル数の帯域を第２サイクル数帯域として求め、
前記溶接電流のサイクル数を前記第２サイクル数帯域の値に設定することを特徴とする鉄筋のスポット溶接に用いる溶接電流の設定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記溶接電流のサイクル数を、前記第２サイクル数帯域の中央値に設定することを特徴とする鉄筋のスポット溶接に用いる溶接電流の設定方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記主筋の直径をＤ１３、Ｄ１６、Ｄ１９およびＤ２２のうちのいずれか一つとし、
前記せん断補強筋の直径をＤ１０またはＤ１３とし、
前記溶接電流の電流値を、８０００Ａ〜１７０００Ａまでの範囲内の値とした場合に、
前記サイクル数を３０〜８０までの範囲内の値に設定することを特徴とする鉄筋のスポット溶接に用いる溶接電流の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート製の住宅用基礎梁に用いられるシングル配筋ユニットを工場生産する場合において、異形棒鋼からなる上下の主筋と、異形棒鋼からなるせん断補強筋の端部とを１回通電によるスポット溶接によって接合する場合に用いる溶接電流の設定方法に関する。さらに詳しくは、主筋の機械的性質を保持しつつ、溶接部の溶接強度を鉄筋母材の規格降伏点強度以上にできる溶接電流の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅建築に用いられる鉄筋コンクリート製の基礎梁では、異形棒鋼からなる上下一対の梁主筋に一定の間隔であばら筋（せん断補強筋）を溶接した構成のシングル配筋ユニットが用いられている。このようなシングル配筋ユニットのスポット溶接では、主筋の機械的性質（降伏点、引張強さ、伸び、曲げ性）を規格基準値（ＪＩＳ  Ｇ  ３１１２）を満足する状態に保持しつつ、スポット溶接箇所の溶接強度を、鉄筋母材の規格降伏点強度以上にすることが提案されている。
【０００３】
このようなスポット溶接方法は特許文献１、２に開示されている。これらの文献に開示のスポット溶接方法では、予熱通電、本溶接通電および焼き戻し通電の３回通電、あるいは、予熱通電を省略して本溶接通電および焼き戻し通電からなる２回通電を行っている。
このような鉄筋（異形棒鋼）のスポット溶接方法では、溶接部の強度を高めるために急熱急冷によって焼き入れ状態になった溶接部に焼き戻しの処理を施すことによって所望の靭性を確保するようにしている。
【０００４】
一方、特許文献３においては１回通電によるスポット溶接方法が提案されている。ここに開示の１回通電によるスポット溶接方法では、溶接対象の主筋とあばら筋の溶接部に所定値の溶接電流を印加する溶接工程と、急熱状態の溶接部が急冷して焼入れ状態にならないように、当該溶接部に対して入熱制御を行うことにより当該溶接部を徐冷する徐冷工程とを備えている。溶接工程の後に焼き入れのための急冷による鉄筋の溶接部の組織変化を待たずに、入熱制御を行うことにより急熱状態の溶接部を徐冷している。急熱状態の溶接部を入熱制御により徐冷することにより、得られた溶接部に所望の強度および靭性を確保できる。急冷（焼き入れ）、焼き戻しの制御が不要となり、生産管理が容易になるので、焼き戻し時間が不要であり、スポット溶接作業の生産性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６５８３３７号公報
【特許文献２】特許第４４５４５７５号公報
【特許文献３】特開２００９−２０２１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来におけるシングル配筋ユニットのスポット溶接においては、事前に各種の条件の下で溶接を行うことにより、主筋の機械的性質（ＪＩＳ  Ｇ  ３１１２）を保持しつつ、溶接強度を鉄筋母材の規格降伏点以上にするための溶接条件を設定している。溶接条件の設定は、工場の設備、例えば溶接機の能力など多数の要素を考慮する必要がある。このため、溶接部の強度が規格降伏点以上であり、しかも必要とされる引張強度および靱性を備えたシングル配筋ユニットを歩留まりよく製造することが困難である。
【０００７】
本発明の課題は、１回通電による鉄筋のスポット溶接方法において目標とする特性を備えた溶接部を得るための溶接電流を簡単に設定並びに運用することのできる溶接電流の設定方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明による、
鉄筋コンクリート製の住宅用基礎梁における上下の主筋とせん断補強筋の両端部との間の溶接部を、溶接電流を印加する溶接工程と、急熱状態の前記溶接部が急冷して焼き入れ状態にならないように、当該溶接部に対して入熱制御を行うことにより当該溶接部を徐冷する徐冷工程とを備えた１回通電によるスポット溶接によって接合する場合に用いる前記溶接電流の値および通電時間を表すサイクル数を設定するための溶接電流設定方法は、
前記溶接電流の値を所定の値に定め、
当該溶接電流を前記主筋と前記せん断補強筋の溶接部に流した場合に得られる、前記サ
イクル数に対する前記溶接部の溶接強度、および、当該溶接部における前記主筋の伸びと引張強さを測定し、
前記溶接強度が前記せん断補強筋の規格降伏点強度以上となるサイクル数の帯域を第１サイクル数帯域として求め、
前記第１サイクル数帯域内において、前記主筋の機械的性質（降伏点、引張強さ、伸び、曲げ性）が鉄筋コンクリート用棒鋼に関するＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｇ ３１１２）を満足するサイクル数の帯域を第２サイクル数帯域として求め、
前記溶接電流のサイクル数を前記第２サイクル数帯域内の値に設定することを特徴としている。
【０００９】
溶接電流のサイクル数を増加していくと、最初は、これに伴って溶接部の溶接強度（せん断強度）が増加していく。サイクル数が或る値に達すると溶接部の溶接強度がピークに達し、これ以後はサイクル数を増加しても溶接強度は増加せずに逆に減少し始める。さらにサイクル数を増加すると急激に溶接強度が低下する。このような溶接電流のサイクル数に対する溶接強度の変化特性は、溶接対象の異形棒鋼の径の組み合わせが変わった場合においても同様である。本発明の方法では、かかる変化特性に着目し、溶接電流のサイクル数に基づき最も適した溶接電流条件を設定している。したがって、従来のように多様な要素を考慮して溶接電流条件を設定する場合に比べて、極めて簡単に溶接電流を設定できる。
【００１０】
ここで、溶接機などの誤差を考慮して、溶接電流のサイクル数を、上記のように定められた第２サイクル数帯域の中央値に設定しておけばよい。このようにすれば、溶接時における溶接電流のサイクル数が増減しても、その値が第２サイクル数帯域内のサイクル数に保持されるので、目標とする特性を満たすスポット溶接部を備えたシングル配筋ユニットを歩留まり良く生産することができる。
【００１１】
一般的には、主筋の直径はＤ１３、Ｄ１６、Ｄ１９およびＤ２２のうちのいずれか一つとされ、せん断補強筋の直径はＤ１０またはＤ１３とされる。また、一般的に使用される溶接機の溶接電流の値は８０００Ａ〜１７０００Ａ程度である。この場合、本発明の方法によれば、溶接電流のサイクル数は３０〜８０までの範囲内の値に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】住宅用の鉄筋コンクリート製の布基礎を示す横断面図である。
【図２】図１の布基礎に用いられるシングル配筋ユニットを示す説明図である。
【図３】溶接電流の設定方法の手順を示す概略フローチャートである。
【図４】（ａ）は溶接電流のサイクル数に対する溶接強度の変化を示すグラフであり、（ｂ）は引張強度の許容範囲を示すグラフであり、（ｃ）は伸び量の許容範囲を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明による１回通電によるスポット溶接に用いる溶接電流の設定方法を説明する。
【００１４】
まず、図１には一般的な住宅用の鉄筋コンクリート製の布基礎を示してある。公知のように布基礎１は一定厚さおよび一定幅のフーチング部２と、この上面中央から垂直に起立している一定幅および一定高さの立ち上がり部３を備えており、これらの中に、本発明の方法によって設定された溶接電流による１回通電によるスポット溶接によって工場生産されたベース筋ユニット４およびシングル配筋ユニット５が配置されている。
【００１５】
図２に示すように、立ち上がり部３に配置されているシングル配筋ユニット５は異形棒鋼から構成されており、梁主筋としての上端筋６および下端筋７と、これらの間に一定のピッチで架け渡されているせん断補強筋としてのあばら筋８と、上端筋６、下端筋７の中間に配置された腹筋９を備えている。これらの鉄筋の交差部分が、１回通電によるスポット溶接によって形成された溶接部１０となっている。
【００１６】
図３および図４を参照して１回通電によるスポット溶接に用いる溶接電流の設定方法を説明する。例えば、主筋６、７は、ＪＩＳ  Ｇ  ３１１２に規定されているＳＤ３４５、ＳＤ２９５Ａであり、せん断補強筋８、腹筋９はＳＤ２９５Ａである。また、主筋６、７の径は、Ｄ１３、Ｄ１６、Ｄ１９およびＤ２２のうちのいずれか一つであり、せん断補強筋８の径は、Ｄ１０およびＤ１３のいずれかである。
【００１７】
まず、鉄筋径の組み合わせを設定する（図３の工程ＳＴ１）。例えば、主筋６、７の径をＤ１９とし、せん断補強筋８の径をＤ１０とする。次に、溶接電流の値を所定の値に定める（図３の工程ＳＴ２）。溶接機の溶接電流の値は例えば８０００Ａ〜１７０００Ａ程度であり、例えば１２５００Ａに定める。溶接機によって主筋とせん断補強筋の溶接部を押圧して溶接電流を流してスポット溶接を行う。溶接電流のサイクル数を例えば３０から
８０に向けて段階的に増加して繰り返しスポット溶接を行う。そして、サイクル数に対する溶接部の溶接強度、および、当該溶接部における主筋の伸びと引張強度を測定する（図３の工程ＳＴ３）。
【００１８】
ここで、サイクル数に対する溶接部の溶接強度（せん断強度）は、図４（ａ）に示す特性曲線Ａで示すように変化する。すなわち、溶接電流のサイクル数を増加していくと、最初は、これに伴って溶接部の溶接強度が増加していく。サイクル数Ｎが或る値になると溶接部の溶接強度Ｓがピークに達し、これ以後はサイクル数Ｎを増加しても溶接強度Ｓは増加せずに逆に減少し始める。さらにサイクル数Ｎを増加すると急激に溶接強度Ｓが低下する。このような溶接電流のサイクル数Ｎに対する溶接強度Ｓの変化特性は、溶接対象の異形棒鋼の径の組み合わせが変わった場合においても同様である。
【００１９】
得られた測定結果に基づき、溶接強度Ｓが鉄筋母材の規格降伏点強度以上となるサイクル数の帯域を第１サイクル数帯域Ｂ１として求める（図３の工程ＳＴ４、図４）。次に、第１サイクル数帯域Ｂ１内において、主筋の機械的性質（降伏点、引張強さ、伸び、曲げ性）が、鉄筋コンクリート用棒鋼のＪＩＳ規格値（ＪＩＳ  Ｇ  ３１１２）を満足する状態に保持されるサイクル数の帯域を第２サイクル数帯域Ｂ２として求める（図３の工程ＳＴ５、図４）。なお、図４においては、引張強さ、伸び量についてのみ許容範囲を表示してあるが、これら以外のＪＩＳ規格による主筋の機械的性質（降伏点、曲げ性）についても、許容範囲をそれぞれ求め、これらに基づき第２サイクル数帯域Ｂ２を求める。最後に、第２サイクル数帯域Ｂ２の中から溶接電流のサイクル数Ｎａを設定する。例えば、溶接電流のサイクル数Ｎａを第２サイクル数帯域Ｂ２の中央値に設定する（図３の工程ＳＴ６）。
【００２０】
本発明者等の実験によれば、主筋の径がＤ１９、せん断補強筋の径がＤ１０の場合には、溶接電流の値を１２５００Ａにすると、そのサイクル数を６０〜７０の範囲内の値、特に、６５に設定すれば、１回通電によるスポット溶接によって所期の特性が得られることが確認された。また、主筋とせん断補強筋の各径の組み合わせについて、溶接電流の値と第２サイクル数帯域を予め測定して一覧表として纏めておけば、当該一覧表に基づき、簡単に溶接電流を設定することができる。
【００２１】
以上説明したように、本発明の方法によれば、シングル配筋ユニットの主筋とせん断補強筋における１回通電によるスポット溶接に用いる溶接電流を簡単に設定することができる。また、目標とする特性を満たすスポット溶接部を備えたシングル配筋ユニットを歩留まり良く生産することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１    布基礎
２    フーチング部
３    立ち上がり部
４    ベース筋ユニット
５    シングル配筋ユニット
６    上端筋
７    下端筋
８    あばら筋
９    腹筋
１０  溶接部
Ｂ１  第１サイクル数帯域
Ｂ２  第２サイクル数帯域
Ｎ、Ｎａ  サイクル数
Ｓ    溶接強度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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