(57)【要約】【目的】  特殊で複雑な加工工程や専用加工装置が不要であり、製造の設備、時間および費用の面で好ましいうえ、突起部の形成に際して、本体部の材質、厚さおよび平面形状などに左右されることがない溶接用裏当金を提供する。【構成】  裏当金１０は、１つの長辺側部分とこの長辺側部分の両端にそれぞれ連なる２つの短辺側部分とからなる、平面形状が略「コ」字状である裏当金１１を２個、互いに対向状に接合して得られた、平面形状が略「ロ」字状のものである。それぞれの裏当金１１の本体部１２の外側面における傾斜面部分１２ｂには、所定箇所から略水平に突出した４個の突起１３ａが形成されている。これらの突起１３ａの底面は、ほぼ平坦にされている。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と突起部とを備えてなり、突起部は、本体部の外側面における肉盛溶接により形成されてその外側面から略水平に突出した所定個数の突起からなっていることを特徴とする溶接用裏当金。
【請求項２】
本体部の平面形状が、略「ロ」字状、略「コ」字状、略「Ｌ」字状または略「Ｉ」字状であり、突起部の各突起の平面形状が、半円状、半楕円状、舌状または長方形状である請求項１に記載の溶接用裏当金。
【請求項３】
裏当金用本体部を用意し、溶融金属溜まり部が上面の側部または端部に設けられた肉盛溶接用当板を用意し、当板を、その側面あるいは端面が本体部の外側面に当接しかつその溶融金属溜まり部が本体部の外側面における所定箇所を臨む状態に配置し、次いで本体部の外側面におけるその所定箇所に肉盛溶接を施し、この肉盛溶接による溶融金属が凝固した後に当板を外すことで、その所定箇所から略水平に突出した突起部を形成することを特徴とする溶接用裏当金の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の裏当金を用いることを特徴とするコラム溶接方法。
【請求項５】
請求項３に記載の製造方法により製造された裏当金を用いることを特徴とするコラム溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接用裏当金、その製造方法およびこの裏当金を用いるコラム溶接方法に関するものであり、さらに詳しくは、鉄骨建築工事の現場などでコラム（角パイプ状柱材）を溶接する場合に使用される裏当金、その製造方法およびこの裏当金を用いるコラム溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨建築工事の現場などにおいて、コラムの端部と別のコラムの端部との接合、コラムの端部と平板材（フランジ継手など）との接合、コラムの端部と梁材との接合には、溶接作業が広く用いられている。そして、これらの溶接作業の際には、所定幅の溶接用間隙（ルートギャップ）を確保するため、溶接部を補強するためなどの目的で、コラムの端部の内側に裏当金を嵌合させている。
【０００３】
このような裏当金には、溶接予定箇所へ仮止めするため、計測作業によることなく所定幅のルートギャップを簡単に確保するためなどの目的で、外側面（コラムの端部の内面に当接する面）に突起部が設けられている。この突起部は、所定個数の突起、所定本数の突条などからなる。
【０００４】
従来、このような突起部は、裏当金の本体部の所定箇所に部分プレス加工を施すことで突起を形成したり、裏当金を製造するための平板に特殊な圧延用ローラにより圧延加工を施すことで突条を形成したりして、作られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの場合には、突起部を設けるための特殊で複雑な加工工程が必要であるうえ、特殊なプレス加工機、圧延用ローラあるいは治具などの専用加工装置を要するため、製造の設備、時間および費用の面で好ましくないという問題があった。また、これらの専用加工装置における構造上の制約などのために、裏当金の本体部の材質、厚さおよび平面形状などによっては突起部の形成が困難であるか不可能であるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の1つの観点によれば、本体部と突起部とを備えてなり、突起部は、本体部の外側面における肉盛溶接により形成されてその外側面から略水平に突出した所定個数の突起からなっていることを特徴とする溶接用裏当金が提供される。
【０００７】
すなわち、この発明による溶接用裏当金は、本体部と、この本体部の外側面に形成された突起部とを備えてなるものであるが、突起部は、本体部の外側面の所定箇所に施された肉盛溶接によってその所定箇所から略水平に突出した状態に形成された１個または複数個の突起からなっている。
【０００８】
ここで、本体部は、例えば鋼材から鋳造あるいは圧延・折り曲げ加工などにより製造される。その大きさは、コラムの大きさに応じて任意であるが、一例として、平面長さが数十ｃｍ、平面高さが数ｃｍ、厚さが数ｍｍ程度のものを使う。また、その平面形状が例えば、略「ロ」字状、略「コ」字状、略「Ｌ」字状または略「Ｉ」字状などであるのものを、1個単独でまたは複数個組み合わせて使う。
【０００９】
突起部は本体部の外側面における所定箇所に施された肉盛溶接により形成される。突起部は例えば、本体部が略「ロ」字状の平面形状を有している場合には、本体部における４つの外側面のそれぞれに２個ずつの、合わせて８個の突起として設けられる。これらの突起の厚さ、突出量、相互間隔は、コラムおよび裏当金本体部の材質、強度、大きさ、用途などに応じて適宜決定される。また、各突起の平面形状は例えば、半円状、半楕円状、舌状または長方形状などである。突起部を形成するための肉盛溶接の溶接条件は、本体部の材質、強度、大きさ、用途などに応じて適宜決定される。
【００１０】
この発明の別の観点によれば、裏当金用本体部を用意し、溶融金属溜まり部が上面の側部または端部に設けられた肉盛溶接用当板を用意し、当板を、その側面あるいは端面が本体部の外側面に当接しかつその溶融金属溜まり部が本体部の外側面における所定箇所を臨む状態に配置し、次いで本体部の外側面におけるその所定箇所に肉盛溶接を施し、この肉盛溶接による溶融金属が凝固した後に当板を外すことで、その所定箇所から略水平に突出した突起部を形成することを特徴とする溶接用裏当金の製造方法が提供される。
【００１１】
すなわち、この発明による溶接用裏当金の製造方法は、まず裏当金用本体部と肉盛溶接用当板とを用意する。この当板は、肉盛溶接を補助するためのものであり、例えば平面形状が長方形である非溶着材料製平板からなり、上面の側部または端部に溶融金属溜まり部をあらかじめ設けておく。この溶融金属溜まり部は、平面形状が例えば、半円状、半楕円状、舌状または長方形状などである凹所であり、肉盛溶接の際に溶融金属が溜まる部分である。
【００１２】
このような当板を、その側面あるいは端面が裏当金の本体部の外側面に当接しかつその溶融金属溜まり部が本体部の外側面における所定箇所―肉盛溶接予定箇所―を臨む状態に配置する。
【００１３】
次いで、本体部の外側面におけるその所定箇所に肉盛溶接を施す。この肉盛溶接の溶接条件は、本体部および当板の材質、強度、大きさ、用途、あるいは溶融金属溜まり部の平面形状、平面面積および深さなどに応じて適宜決定される。
【００１４】
この肉盛溶接によって、溶融金属が本体部の外側面におけるその所定箇所から当板の溶融金属溜まり部へかけて広がる。そして、溶融金属が凝固した後に当板を外すことで、その所定箇所から略水平に突出した突起部が形成される。
【００１５】
この発明のさらに別の観点によれば、この発明の1つの観点による裏当金を用いることを特徴とするコラム溶接方法が提供される。
【００１６】
すなわち、その裏当金を用いて、コラムの端部と別のコラムの端部とを、コラムの端部と平板材（フランジ継手など）とを、あるいはコラムの端部と梁材とを溶接により接合する。
【００１７】
この発明のもっと別の観点によれば、この発明の別の観点による製造方法により製造された裏当金を用いることを特徴とするコラム溶接方法が提供される。
【００１８】
すなわち、その製造方法により製造された裏当金を用いて、コラムの端部と別のコラムの端部とを、コラムの端部と平板材（フランジ継手など）とを、あるいはコラムの端部と梁材とを溶接により接合する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の１つの観点による溶接用裏当金は、従来のような特殊で複雑な加工工程や専用加工装置によることなく、また、本体部の材質、厚さおよび平面形状などに左右されることなく、突起部が、本体部の外側面における肉盛溶接により形成されてその外側面から略水平に突出した所定個数の突起からなっているので、製造の設備、時間および費用の面で好ましいものである。
【００２０】
この発明の別の観点による溶接用裏当金の製造方法は、溶融金属溜まり部が上面の側部または端部に設けられた当板を用いる肉盛溶接により本体部の外側面から略水平に突出した突起部を形成するので、従来のような特殊で複雑な加工工程や専用加工装置が不要であり、製造の設備、時間および費用の面で好ましいうえ、突起部の形成に際して、本体部の材質、厚さおよび平面形状などに左右されることがない。
【００２１】
この発明のさらに別の観点によるコラム溶接方法あるいはこの発明のもっと別の観点によるコラム溶接方法は、この発明の１つの観点による裏当金を用いるかあるいはこの発明の別の観点による溶接用裏当金の製造方法により製造された裏当金を用いるので、コラム肉盛溶接の条件を裏当金の肉盛溶接の条件に一致させるか類似させることで、これら２種類の溶接―裏当金の肉盛溶接およびコラムの肉盛溶接―の作業性が向上するとともに、溶接装置の共通化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この発明に係る１つの実施形態を、図面を参照しながら例示として説明する。
【００２３】
図１において、鉄骨建築工事の現場で製造された柱体１は、四角パイプ状柱材である上下２本の鋼製コラム２・３と、それぞれのコラム２・３の上下各端部に溶接により接合された長方形平板材である４枚の鋼製フランジ継手４と、下側のコラム３の下端部に接合されたフランジ継手４の下側にボルトおよびナット（いずれも図示略）により互いに固着された１枚のフランジ継手４とからなっている。なお、上側のコラム２の下端部に接合されたフランジ継手４と下側のコラム２の上端部に接合されたフランジ継手４も、同様にボルトおよびナット（いずれも図示略）により互いに固着されている。
【００２４】
それぞれのコラム２・３とフランジ継手４との接合は、コラム２・３とフランジ継手４との間に図２に示すような鋼製裏当金１０を介在させて肉盛溶接をすることで行われている。
【００２５】
ここで、裏当金１０は、１つの長辺側部分とこの長辺側部分の両端にそれぞれ略直交状に連なる２つの短辺側部分とからなる、平面形状が略「コ」字状である裏当金１１を２個、互いに対向状に接合して得られた、平面形状が略「ロ」字状のものである。それぞれの裏当金１１は、平面形状が略「コ」字状であってコラム２・３の各端部の内側に嵌まり込む寸法を有している本体部１２と、この本体部１２に形成された突起部１３とからなっている。
【００２６】
本体部１２の外側面は、周方向には、１つの長辺側平坦面部とこれの両端にそれぞれ連なる２つの湾曲面部とこれらにそれぞれ連なる２つの短辺側平坦面部とからなる。そして、本体部１２の外側面における３つの平坦面部はいずれも、高さ方向には、一定高さの垂直面部分１２ａとこの部分の上方縁部に連なる一定幅の傾斜面部分１２ｂとからなる。
【００２７】
突起部１３は、本体部１２の外側面における肉盛溶接により形成されてその外側面の傾斜面部分１２ｂから略水平に突出した４個（１つの長辺側外側面に２個、２つの短辺側外側面にそれぞれ１個）の突起１３ａからなっている。
【００２８】
裏当金１１は次のようにして製造される。すなわち、図３および図４に示すように、まず裏当金用本体部１２と肉盛溶接用当板１４とを用意する。この当板１４は、肉盛溶接を補助するためのものであり、平面形状が長方形で、２つの側面および２つの端面がいずれも上下両面に対して垂直である非溶着材料（ここでは真ちゅう合金）製平板からなっている。当板１４の厚さは、裏当金１１の本体部１２の外側面における垂直面部分１２ａの高さに等しくされている。
【００２９】
当板１４には、上面の一方側部に１つの溶融金属溜まり部１４ａがあらかじめ設けられている。この溶融金属溜まり部１４ａは、平面形状が舌状であって深さが当板１４の厚さの約１０分の１である、平坦な底面からなる凹所であり、肉盛溶接の際に溶融金属が溜まる部分である。
【００３０】
このような当板１４を、図３および図４に示すように、その一方側面―溶融金属溜まり部１４ａに連なる側面―が裏当金１１の本体部１２の外側面における垂直面部分１２ａに当接しかつその溶融金属溜まり部１２ａが本体部１２の外側面における所定箇所―傾斜面部分１２ｂの肉盛溶接予定箇所―の１つを臨む状態に配置する。
【００３１】
次いで、図５〜図７に示すように、シールドガス雰囲気下に置かれた溶接用トーチ１５とその先端から供給される溶接用ワイヤー１６とを用いて、本体部１２の外側面におけるその所定箇所に肉盛溶接を施す。このような肉盛溶接によって、裏当金１１の本体部１２の外側面におけるその所定箇所がワイヤー１６とともに一部溶融し、図８および図９に示すように、この溶融金属がその１つの所定箇所から当板１４の溶融金属溜まり部１４ａへかけて広がる。
【００３２】
そして、本体部１２の外側面におけるその１つの所定箇所において溶融金属が凝固すると、当板１４を移動させて次の所定箇所に同様の肉盛溶接を行う。すべての所定箇所についての肉盛溶接が終わると、本体部１２の外側面における傾斜面部分１２ｂには、図１０および図１１に示すように、本体部１２のそれらの所定箇所から略水平に突出した所定個数―ここでは４個―の突起１３ａが形成される。これらの突起１３ａの底面は、平坦な底面からなる溶融金属溜まり部１４ａによって、ほぼ平坦にされている。
【００３３】
このような肉盛溶接の溶接条件は、本体部１２および当板１４の材質、強度、大きさ、用途、あるいは当板１４の溶融金属溜まり部１４ａの平面形状、平面面積および深さなどに応じて適宜決定される。ここでの溶接条件の一例を次に示す。
【００３４】
シールドガスの組成：Ａｒ＋２０％ＣＯ2またはＣＯ2単独
シールドガスの流量：２０〜２５リットル    ／分
溶接ワイヤー１６の材質：軟鋼
溶接ワイヤー１６の直径：０．９〜１．６ｍｍ
溶接電流値（溶接ワイヤー１６の直径＝１．２ｍｍのとき）：２２０〜２６０Ａ
溶接電圧値（溶接ワイヤー１６の直径＝１．２ｍｍのとき）：２１〜２３Ｖ
通電時間（溶接ワイヤー１６の直径＝１．２ｍｍのとき）：０．６〜１．０秒
【００３５】
この溶接条件の一例において、溶接電流値、溶接電圧値および通電時間がそれぞれの下限値よりも小さいときには、溶融金属の溶け込みが少なすぎて、肉盛部分である突起１３ａの強度が不足し、一方、それぞれの上下限値よりも大きいときには、溶融金属の溶け込みが多すぎて、所望の形状、厚さ、突出量などの肉盛りができない。
【００３６】
以上のような肉盛溶接を終えた後の裏当金１１は、前記のように、平面形状が略「コ」字状である本体部１２と突起部１３（４個の突起１３ａ）とからなっている。また、図１１に示す裏当金１０は、前記のように、裏当金１１を２個、互いに対向状に接合して得られた、平面形状が略「ロ」字状のものである。
【００３７】
以下、このような裏当金１０を用いて、鉄骨建築工事の現場でコラム２（３）とフランジ継手４とを溶接接合する方法について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【００３８】
図１２に示すように、まず、コラム２（３）を、その長手方向が施工箇所である現場の地面に対してほぼ平行になるように作業台の上などに配置する。また、裏当金１０とフランジ継手４とを用意する。そして、図１３に示すように、コラム２（３）の端部の内側に、裏当金１０の本体部１２の外側面における垂直面部分１２ａを横から嵌め込み、図１４に示すように、その８個の突起１３ａ（４個のみ図示）の平坦な各底面（図１４では右側面）をコラム２（３）の端部縁面に当接係止させる（仮止め）。
【００３９】
次いで、図１４に示すように、フランジ継手４を、その一方平面がコラム２（３）の端部内側に嵌められた裏当金１０の本体部１２の対向縁面に当接させて仮止めする。すると、コラム２（３）の端部縁面とフランジ継手４の一方平面との間には、裏当金１０の突起１３ａによって所定幅のルートギャップが確保されることになる。
【００４０】
その後、図１４に示した状態で、コラム２（３）の端部、裏当金１０およびフランジ継手４の当接箇所をシールドガス雰囲気下に置き、コラム２（３）の端部の全周にわたって肉盛溶接する。この肉盛溶接の溶接条件のうち、シールドガスの組成および流量、溶接ワイヤーの材質および直径は、裏当金１１の製造に関する前記の肉盛溶接におけるそれらと基本的に同じである。
【００４１】
以上のようにして得られた溶接用裏当金１０は、従来のような特殊で複雑な加工工程や専用加工装置によることなく、また、本体部１２の材質、厚さおよび平面形状などに左右されることなく、突起部１３が、本体部１２の外側面における肉盛溶接により形成されてその外側面から略水平に突出した所定個数の突起１３ａからなっているので、製造の設備、時間および費用の面で好ましいものである。
【００４２】
また、以上のような溶接用裏当金１０の製造方法は、溶融金属溜まり部１４ａが上面の側部または端部に設けられた当板１４を用いる肉盛溶接により本体部１２の外側面から略水平に突出した突起部１３ａを形成するので、従来のような特殊で複雑な加工工程や専用加工装置が不要であり、製造の設備、時間および費用の面で好ましいうえ、突起部１３ａの形成に際して、本体部１２の材質、厚さおよび平面形状などに左右されることがない。
【００４３】
さらに、以上のようなコラム溶接方法は、このような裏当金１０を用いるので、コラム肉盛溶接の条件を裏当金１０の肉盛溶接の条件に一致させるか類似させることで、これら２種類の溶接―裏当金１０の肉盛溶接およびコラム２・３の肉盛溶接―の作業性が向上するとともに、溶接装置の共通化を図ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この発明による溶接用裏当金、その製造方法およびこの裏当金を用いるコラム溶接方法は、鉄骨建築工事などでコラムを溶接する場合に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、この発明に係る１つの実施形態による裏当金を用いて鉄骨建築工事の現場で製造された柱体の斜視図である。
【図２】図２は、図１の柱体における３つの構成部材の分解斜視図である。
【図３】図３は、図２の１つの構成要素である裏当金を製造するための１つの段階を示す部分斜視図である。
【図４】図４は、図３の段階を示す部分平面図である。
【図５】図５は、図２の１つの構成要素である裏当金を製造するための次の段階を示す部分側面図である。
【図６】図６は、図２の１つの構成要素である裏当金を製造するためのその次の段階を示す部分側面図である。
【図７】図７は、図６の段階を示す部分斜視図である。
【図８】図８は、図２の１つの構成要素である裏当金を製造するためのさらに次の段階を示す部分斜視図である。
【図９】図９は、図８の段階を示す部分平面図である。
【図１０】図１０は、図２の１つの構成要素である裏当金の部分側面図である。
【図１１】図１１は、図２の１つの構成要素である裏当金の全体斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１の裏当金を用いて図１の柱体を製造するための１つの段階を示す部分側面図である。
【図１３】図１３は、図１２の段階を示す部分斜視図である。
【図１４】図１４は、図１１の裏当金を用いて図１の柱体を製造するための次の段階を示す部分側面図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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