ボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金、開先構造および四面回転自動溶接工法

【課題】自動溶接を可能とし、作業手間および作業時間を大幅に減少して極めて能率よく、かつ高精度でボックス柱とダイアフラムとを溶接することができるボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金、同開先構造および四面回転自動溶接工法とする。
【解決手段】扁平な矩形断面を有する棒鋼の少なくとも長手方向１箇所の扁平な面に、棒鋼の長手方向と直交する方向に沿うスリット状の平行かつ相互に隣接する複数の切込み線２２を形成し、この切込み線の部位を扁平な面が棒鋼の長手方向に沿って円弧状に湾曲して略直角に折曲し得る折曲部とし、かつ棒鋼の折曲部における切込み線に沿う方向の一側縁部に角鋼１２組合せ用の開口部２３を形成し、この開口部を、ボックス柱１１の内側角隅部に配置される角鋼の端部に組合せ可能とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイアフラム貫通型ボックス柱の製造技術に係り、特に同ボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金、同開先構造および四面回転自動溶接工法方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年建設されている高層ビル等の支柱には多くの場合、断面四角形状のボックス柱が適用されている。このボックス柱は一般に、所定長さのスキンプレートの溶接により構成されたボックス柱と梁支持用ダイアフラムとを溶接した単位柱体を、ビル等の階数に対応して溶接接続することにより組立てられる。単位体および所要本数の接続体は、例えば工場等において製造される。ボックス柱には、その開口端部にこれよりも幅広のダイアフラムを溶接するダイアフラム貫通型ボックス柱と、ボックス柱をダイアフラムに貫通させるボックス柱貫通型とがある。
【０００３】
ダイアフラム貫通型ボックス柱の場合、ダイアフラムの周辺長さがボックス柱の周辺長さよりも大きく、ボックス柱の軸方向開口端部の四辺全ての外面側に開先を設けてダイアフラムの表面に対してボックス柱の外側から溶接が行われる。
【０００４】
図１３〜図１８によって従来のボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金、開先構造および四面回転自動溶接工法について説明する。図１３〜図１５に示すように、ボックス柱１は４枚のスキンプレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを溶接して構成されており、ダイアフラム貫通型ボックス柱用のダイアフラム２はボックス柱１よりも周辺寸法が大きく設定されている。
【０００５】
ボックス柱１の各内側角隅部には、角鋼３がそれぞれ溶接固定されている。これら角鋼３の端部３ａはスキンプレート１ａ‥の各内面角隅部との間に隙間が生じるように部分的に細く形成されている。そして、これらの隙間部分に組み合うように、ボックス柱１と角鋼４との間に矩形断面状の鋼材により製作された４枚の裏当金４が配置され、溶接により固定される。
【０００６】
図１６はボックス柱１とダイアフラム２とを接合して溶接用開先５を形成した状態を示している。この図１６に示すように、開先５はボックス柱１の長さ方向端部外周を所定角度で傾斜状に研削して形成され、この研削された傾斜面と裏当金４とに溶接肉盛が行なわれる。
【０００７】
図１７は、従来の裏当金４およびそれにより形成される開先５の部分を拡大して示している。図１７に示すように、従来ではボックス柱１の各スキンプレート端面が板面に沿う直線状の傾斜面として研削され、その直線状の２つの傾斜面が角部で交差する形状となっている。したがって、このような直線的な傾斜面が交差した部分では稜線が直角となるため、この部分では大幅なトーチの向きの変更が必要となり、ボックス柱１を回転させつつ連続溶接することができない。したがって、回転自動溶接機による四面自動溶接を適用することが極めて困難であり、従来では溶接技術者による手作業で角溶接を行なうのが一般的である。
【０００８】
図１８は、図１７に示した従来の角溶接用部分を回転自動溶接できるか否かの可能性を示すため、グラインダ等によってボックス柱１の角部における開先部分を湾曲状に研削（切削）し、角落しにより湾曲状態となった角部開先状態を示している。この場合には、図１８に示したように、隣接する裏当金４，４の角部に欠落部分６が生じてしまう。このような欠落部分６が生じると、溶接漏れが起こり、回転自動溶接を行なうことはできない。
【０００９】
このように、従来ではボックス柱の直角断面において周方向の回転移動による溶接が困難であるため、溶接ロボットを使用した回転溶接を行なうことができず、手溶接に依存せざるを得ず、極めて多くの作業手間および作業時間を要している。
【００１０】
この点に関し、従来技術として、ボックス柱の端部とダイアフラムとの当接部の外側に溶接用タブを配置して開先加工を省略するとともに、溶接用トーチを溶接方向（ボックス柱の周辺方向）に沿う配置で溶接するようにし、ボックス柱の端部への開先加工を省略できる方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１９７２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の従来技術では、溶接トーチをボックス柱の周辺方向に沿って配置することにより、直線方向の溶接が行われるだけであり、やはりボックス柱を軸心周りで回転させる回転自動溶接を適用することはできない。このため、ボックス柱を軸心周りに回転させる間に全連続操作としての溶接を行なう自動溶接を可能とするまでには至っていない。したがって、上述したように多くの作業手間や作業時間を要するという従来の課題を解決することはできない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ボックス柱を角部を含めて軸心周りに回転させつつ全連続操作としての溶接を行なう自動溶接を可能とし、作業手間および作業時間を大幅に減少して極めて能率よく、かつ高精度でボックス柱とダイアフラムとを溶接することができるボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金、同開先構造および四面回転自動溶接工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、扁平な矩形断面を有する棒鋼の少なくとも長手方向１箇所の扁平な面に、当該棒鋼の長手方向と直交する方向に沿うスリット状の平行かつ相互に隣接する複数の切込み線を形成し、この切込み線の部位を前記扁平な面が前記棒鋼の長手方向に沿って円弧状に湾曲して略直角に折曲し得る折曲部とし、かつ前記棒鋼の前記折曲部における前記切込み線に沿う方向の一側縁部に角鋼組合せ用の開口部を形成し、この開口部を、ボックス柱の内側角隅部に配置される角鋼の端部に組合せ可能としたことを特徴とするボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金を提供する。
【００１４】
請求項２に係る発明では、前記棒鋼の長さは前記ボックス柱の１枚のスキンプレート幅と略同一とし、前記棒鋼の中央部に前記折曲部を１箇所形成し、全体として略Ｌ字形に折曲可能としたボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金を提供する。
【００１５】
請求項３に係る発明では、前記棒鋼の長さは前記ボックス柱の２枚のスキンプレート幅と略同一とし、前記棒鋼の長手方向に沿う各端部から略１／４の長さ位置に前記折曲部を１箇所ずつ計２ヶ所形成し、全体として略Ｕ字形に折曲可能としたボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金を提供する。
【００１６】
請求項４に係る発明では、ボックス柱の各内側角隅部に角鋼をそれぞれ溶接固定し、これら角鋼の端部はそれぞれ前記ボックス柱のダイアフラム溶接用開口端部から一定長さ引込めて位置させておき、これらの角鋼が無い前記ボックス柱のダイアフラム溶接用開口端部のスキンプレート内面に、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載した前記裏当金の折曲部を折曲した状態で扁平な面の一側縁部を溶接固定し、当該裏当金の折曲部における湾曲した部位を前記角鋼に嵌合して組合せ、前記ボックス柱の溶接用開口端部のスキンプレート外表面および角隅部外面を緩やかな円弧状の曲面とした開先を形成したことを特徴とするボックス柱のダイアフラム溶接用開先構造を提供する。
【００１７】
請求項５に係る発明では、各角隅部が直角で少なくとも長さ方向一端が開口するボックス柱内の各角隅部に長さ方向に沿って４本の棒状の第１裏当金を配置固定する工程と、前記ボックス柱の開口部側の内側全周に沿って前記ボックス柱の四角隅部内側に沿って前記ボックス柱の開口から辺縁の一部が突出するとともに前記ボックス柱の各角隅部の直角内面に対してＲ形状として、当該Ｒ形状部位に前記ボックス柱の内面側から一部食い込ませた状態で連結された第２裏当金を配置固定する工程と、前記ボックス柱の開口部の辺縁および角隅部の全体に傾斜角度をもつ開先を形成する開先形成工程と、前記ボックス柱の開口部に形成した開先にダイアフラムを当接して仮溶接して一体とする一体化工程と、一体化した前記ボックス柱およびダイアフラムを同一中心周りで回転させる工程を採用しつつ全周に亘ってロボットによる四面を自動溶接する工程とを備えることを特徴とするボックス柱・ダイアフラム四面回転自動溶接工法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金によれば、作業者が折曲部を人力等により容易に折曲することができ、ボックス柱の溶接用開口端のそれぞれの角隅部とその両辺とに裏当金を容易かつ確実に固定し、しかも角鋼との組合せによりボックス柱の角隅部に湾曲したダイアフラム溶接用開先を形成することができる。
【００１９】
また、本発明に係るボックス柱のダイアフラム溶接用開先構造によれば、ボックス柱の開口端部の角隅部に湾曲したダイアフラム溶接用開先を形成することができ、それによりボックス柱とこのボックス柱よりも周囲寸法が大きいダイアフラムとの角溶接を溶接ロボットによる自動回転式の連続溶接が可能となり、自動溶接による高能率、高品質の溶接を行なうことができる。
【００２０】
さらに、本発明に係るボックス柱・ダイアフラム四面回転自動溶接工法によれば、ロボット溶接を行なうことにより、従来の人力による角溶接に比較して作業が容易、かつ高能率で行なえるうえ、プログラム入力、ティーチングによって高精度で均質な溶接が得られるようになる。
【００２１】
すなわち、本発明によれば、ボックス柱を軸心周りに回転させる間に全連続操作としての溶接を行なう自動溶接を可能とし、作業手間および作業時間を大幅に減少して極めて能率よく、かつ高精度でボックス柱とダイアフラムとを溶接することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態によるボックス柱ダイアフラム溶接用裏当金を説明するための構成図である。図１（ａ）は折曲前の裏当金の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は折曲状態の裏当金の構成を示す斜視図であり、図１（ｃ）は裏当金を取付けるためのボックス柱を示す斜視図である。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、ボックス柱１１は４枚のスキンプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを溶接して構成されている。このボックス柱１１の各内側角隅部には、第１の裏当金として角鋼１２がそれぞれ溶接固定されている。これら角鋼１２の端部１２ａはスキンプレート１ａ…の長手方向端部よりも所定寸法短く形成され、この部分に下記の本実施形態の裏当金である第２の裏当金２１との組合せ用隙間１３が設定されている。
【００２５】
第２の裏当金である本実施形態の裏当金２１は、図１（ａ）に示すように、扁平な矩形断面を有する棒鋼により構成されている。この裏当金２１を構成する棒鋼の長さは、例えば図１（ｃ）に示したボックス柱１１の１枚のスキンプレート幅と略同一長さに設定されている。そして、裏当金２１の長手方向１箇所、例えば棒鋼の中央部には、棒鋼の長手方向と直交する方向に沿うスリット状の平行かつ相互に隣接する複数の切込み線２２が形成され、この部分が折曲部となっている。
【００２６】
この切込み線２２を挟む部位に、扁平な板厚方向に沿って作業者の人力を加えることにより、裏当金２１を構成する棒鋼の扁平な面が長手方向に沿って円弧状に湾曲して、略直角に折曲し得る折曲部となっている。すなわち、裏当金２１は棒鋼の中央部に折曲部を１箇所形成することにより、全体として略Ｌ字形に折曲することが可能となっている。なお、切込み線２２は例えば棒鋼の扁平な両側面およびこれに直交する一側縁に形成されているが、棒鋼を構成する材質等によっては切込み線２２を少なくとも棒鋼の扁平な一側面のみに形成してもよい。また、裏当金２１を構成する棒鋼の折曲部における切込み線２２に沿う方向の一側縁部には、角鋼１２との組合せ用として凹形の開口部２３が形成されている。この開口部２３の寸法は、裏当金２１を略直角に折曲した状態で、角鋼１２の隣接する２面が食い込む寸法となっている。
【００２７】
図１（ｂ）には折曲後の裏当金２１、すなわち４本の裏当金２１を折曲して、溶接用としてボックス柱１１に向き合わせた状態を示している。この図１（ｂ）に示すように、４本の折曲した裏当金２１は枠状に組合せ、それぞれ開口部２３をボックス柱１１側に向けることにより、ボックス柱１１の開口端部の内面に嵌合し得る状態となる。
【００２８】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態によるボックス柱ダイアフラム溶接用裏当金２１を説明するための構成図である。図２（ａ）は折曲前の裏当金２１の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は折曲状態の裏当金２１の構成を示す斜視図であり、図２（ｃ）は裏当金２１を取付けるためのボックス柱１１を示す斜視図である。
【００２９】
この第２実施形態の裏当金２１が第１実施形態の裏当金２１と異なる点は、棒鋼の長さをボックス柱１１の２枚のスキンプレート幅と略同一とし、棒鋼の長手方向に沿う各端部から略１／４の長さ位置に切込み線２２からなる折曲部を１箇所ずつ計２ヶ所形成し、全体として略Ｕ字形に折曲可能とした点にある。
【００３０】
すなわち、図２（ａ）に示すように、第２の裏当金である本実施形態の裏当金２１は、扁平な矩形断面を有する棒鋼により構成されている。この裏当金２１を構成する棒鋼の長さは第１実施形態の裏当金２１を二本複合した長さ、すなわち図１（ｃ）に示したボックス柱１１の２枚のスキンプレート幅と略同一とされている。そして、裏当金２１の長手方向２箇所に、棒鋼の長手方向と直交する方向に沿うスリット状の平行かつ相互に隣接する複数の切込み線２２が形成されている。
【００３１】
これらの切込み線２２を挟む部位に扁平な板厚方向に沿って作業者の人力を加えることにより、棒鋼の扁平な面が長手方向に沿って円弧状に湾曲して２ヶ所をそれぞれ略直角に折曲し得る折曲部として構成されている。すなわち、裏当金２１は棒鋼の離れた２ヶ所に折曲部を形成することにより、全体として略Ｕ字形に折曲可能となっている。なお、切込み線２２は例えば棒鋼の扁平な両側面およびこれに直交する一側縁に形成されているが、棒鋼を構成する材質等によっては切込み線２２を少なくとも棒鋼の扁平な一側面のみに形成してもよい。また、裏当金２１を構成する棒鋼の折曲部における切込み線２２に沿う方向の一側縁部には、角鋼１２との組合せ用として凹形の開口部２３が２ヶ所形成されている。これらの開口部２３の寸法は、裏当金２１を略直角にＵ字形に折曲した状態で、２本の角鋼１２における各隣接する２面が食い込む寸法となっている。
【００３２】
図２（ｂ）には、２本の裏当金２１を折曲し、溶接用としてボックス柱１１に向き合わせた状態を示している。この図２（ｂ）に示すように、２本の折曲した裏当金２１を枠状に組合せ、それぞれ開口部２３をボックス柱１１側に向けることにより、ボックス柱１１の開口端部の内面に嵌合し得る状態となる。
【００３３】
以上の実施形態で示した裏当金２１によれば、作業者が折曲部を人力等により容易に折曲することができ、ボックス柱１１の溶接用開口端のそれぞれの角隅部とその両辺とに裏当金を容易かつ確実に固定し、しかも角鋼１２との組合せによりボックス柱１１の角隅部に湾曲したダイアフラム溶接用開先を形成することが可能となる。
【００３４】
図３は、ボックス柱１１に裏当金２１を取付けた状態を示す一部の拡大斜視図であり、図４は、同じく全体斜視図である。これらの図３および図４に示すように、ボックス柱１１の各内側角隅部には角鋼１２がそれぞれ溶接固定されており、これら角鋼１２の端部はそれぞれボックス柱１１のダイアフラム溶接用開口端部から一定長さ引込めた位置に配置されている。これらの角鋼１２が無いボックス柱１１のダイアフラム溶接用開口端部のスキンプレート内面には、裏当金２１の切込み線２２からなる折曲部を折曲した状態で、これらの裏当金２１の扁平な面の一側縁部が溶接により固定されている。
【００３５】
裏当金２１の折曲部における湾曲した部位は、角鋼１２の端部に嵌合して組み合った状態となり、ボックス柱１１の溶接用開口端部のスキンプレート外表面および角隅部外面には緩やかな円弧状の曲面となった開先が形成された状態となる。
【００３６】
このように、本実施形態では、各角隅部が直角で少なくとも長さ方向一端が開口するボックス柱１１内の各角隅部に、長さ方向に沿って４本の棒状の第１裏当金である角鋼１２が配置固定され、ボックス柱１１の開口部側の内側全周に沿ってボックス柱１１の四角隅部内側に沿ってボックス柱１１の開口から辺縁の一部が突出する。そして、ボックス柱１１の各角隅部の直角内面に対してＲ形状とされ、このＲ形状部位にはボックス柱１１の内面側から一部食い込ませた状態で連結された第２裏当金が配置固定される。
【００３７】
図５は、ボックス柱に開先を形成した状態を示す斜視図である。この図５に示すように、ボックス柱１１の開口部の４辺には、その各辺縁および角隅部の全体に研削加工が施され、これにより一定の傾斜角度をもつ開先４１が形成される。このボックス柱１１の開口部に形成された傾斜面状の開先４１部位の内側に、上述の裏当金２１が角鋼１２の先端部１３に組み合った状態で配置される。そして、ダイアフラム３１が当接され、仮溶接により一体化される。
【００３８】
図６は、上述のように開先が形成されたボックス柱１１の溶接用開口端部の角隅部を拡大して示す斜視図である。この図６に示すように、ボックス柱１１の溶接用開口端部の角隅部は研削加工により角落しされて緩やかな円弧状をなし、この角部を挟む直線状両辺部分から滑らかな曲面が形成されている。そして、この開先４１の内側には、本実施形態による裏当金２１がスキンプレート１１ａ，１１ｂと平行な向きに所定長さ突出している。裏当金２１の内側角隅部分には、角鋼１２が配置されており、研削により角落された外縁側の面が欠如した部位が角鋼１２で内側から塞がれた形状となっている。したがって、ボックス柱１１の溶接用開口部先端は外面角部全体に亘って緩やかな面として形成されるとともに、開先形状部は外側から完全に閉塞された状態となっている。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、ボックス柱１１の各内側角隅部に角鋼１２をそれぞれ溶接固定し、これら角鋼１２の端部はそれぞれボックス柱１１のダイアフラム溶接用開口端部から一定長さ引込めて位置させておく。そして、これらの角鋼１２が無いボックス柱１１のダイアフラム溶接用開口端部のスキンプレート内面に、第１実施形態および第２実施形態による裏当金２１の折曲部を折曲した状態で、扁平な面の一側縁部を溶接固定する。この状態で、裏当金２１の折曲部における湾曲した部位を角鋼１２に嵌合して組合せ、ボックス柱１１の溶接用開口端部のスキンプレート外表面および角隅部外面を緩やかな円弧状の曲面とした開先を形成する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、従来の開先構造に見られたような開先部分の研削加工時に角落して隣接する裏当金の角部に欠落部分が生じてしまうことがない。このため、欠落部分の発生が防止され、溶接漏れが起こることがなくなり、回転自動溶接を行なうことが可能となる。そして、ボックス柱１１の直角断面において周方向の回転移動による溶接が可能となり、溶接ロボットを使用した回転溶接を行なうことができるようになる。したがって、手溶接に依存する必要がなくなり、作業手間が軽減され、作業性の向上が図れるようになる。
【００４１】
すなわち、本実施形態によるボックス柱のダイアフラム溶接用開先構造によれば、ボックス柱１１の開口端部の角隅部に湾曲したダイアフラム溶接用開先４１を形成することができ、それによりボックス柱１１とこのボックス柱１１よりも周囲寸法が大きいダイアフラム３１との角溶接を溶接ロボットによる自動回転式の連続溶接が可能となり、自動溶接による高能率、高品質の溶接を行なうことができる。
【００４２】
図７は、以上の開先構造に基づき、自動溶接機を用いてボックス柱１１およびダイアフラム３１を同一中心周りで回転させつつ全周に亘ってロボットによる四面自動溶接を行なう状態を示す斜視図である。
【００４３】
図７に示すように、ボックス柱１１は開口部に形成した開先にダイアフラム３１を当接して予め仮溶接され、一体化される。この一体化されたボックス柱１１が自動溶接機５０の作業位置に回転支持装置５４，５５を介して支持される。回転支持装置５４は駆動用モータ５１、ギア装置５３，５４を介して回転力を付与され、一定方向ａに所定速度で回転する。自動溶接機５０は、三次元動作が可能なアーム４２の先端に溶接トーチを備え、図示省略の制御装置により駆動され、溶接動作を行なう。
【００４４】
図８は、図７に示した自動溶接機５０による溶接部位を拡大して示す断面図であり、図９は溶接後の状態を示す側面図である。
【００４５】
図８に示すように、本実施形態では隣接する１対のボックス柱１１，１１間にダイアフラム３１が配置され、各ボックス柱１１の溶接部となる開口端の外側に傾斜した開先４１が形成される。これらの開先４１部には、上述の裏当金２１が角鋼１２の先端部１３と組み合った状態で固定配置されている。これにより、ボックス柱１１，１１およびダイアフラム３１間の接合部全周に亘って開先４１部が完全に封止する状態となっている。この状態で、回転するボックス柱１１，１１およびダイアフラム３１間の開先４１部に溶接トーチ４３が配置され、各ボックス柱１１，１１に対するダイアフラム３１への溶接が１パス毎に交互に行なわれる。
【００４６】
この場合、上述したように、ボックス柱１１の溶接用開口端部のスキンプレート外表面および角隅部外面を緩やかな円弧状の曲面とした開先４１が成され、開先部分が密封状態となっているため、欠落部分の発生が防止され、溶接漏れが起こることがなく円滑かつ確実な回転自動溶接を行なうことができる。そして、図９に示すように、連続溶接による溶接ビード７０が得られる。
【００４７】
次に、図１０〜図１２も参照してボックス柱・ダイアフラム四面回転自動溶接工法について説明する。
【００４８】
本実施形態では、大別して、各角隅部が直角で少なくとも長さ方向一端が開口するボックス柱１１内の各角隅部に長さ方向に沿って４本の棒状の第１裏当金である角鋼１２を配置固定する工程を備える。また、ボックス柱１１の開口部側の内側全周に沿ってボックス柱１１の四角隅部内側に沿ってボックス柱１１の開口から辺縁の一部が突出するとともにボックス柱１１の各角隅部の直角内面に対してＲ形状として、当該Ｒ形状部位にボックス柱１１の内面側から一部食い込ませた状態で連結された第２裏当金である裏当金２１を配置固定する工程を備える。
【００４９】
また、ボックス柱１１の開口部の辺縁および角隅部の全体に傾斜角度をもつ開先４１を形成する開先形成工程と、ボックス柱１１の開口部に形成した開先４１にダイアフラム３１を当接して仮溶接して一体とする一体化工程とを備える。
【００５０】
さらに、一体化したボックス柱１１およびダイアフラム３１を同一中心周りで回転させる工程を採用しつつ、全周に亘ってロボットによる四面を自動溶接する工程を備える。以下、具体的に説明する。
【００５１】
図１０は、全体工程を示す工程図である。この図１０に示すように、本実施形態では、まず、原板（鋼板）を切断してスキンプレートを用意し（Ｓ１）、各スキンプレートに開先加工を行なう（Ｓ２）。次いでボックスの組立てを行い（Ｓ３）、溶接してボックス柱１１とし、第１の裏当金である角鋼１２の溶接を行なう（Ｓ４）。このボックス柱１１に上述した開先形成をしてダイアフラムとの組立てを行い（Ｓ５）、その後、上述の自動溶接を行なう（Ｓ６）。
【００５２】
図１１は、柱体組立て（Ｓ５）における詳細工程を示す工程図である。この図１１に示すように、まず、図１（ａ）および図２（ａ）に示した棒鋼からなる裏当金２１を製作する（Ｓ１１）。次に、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示したように、裏当金２１の曲げ加工を行い（Ｓ１２）、この裏当金２１をボックス柱（ボックス鋼材）１１にセットする（Ｓ１３）。その後、ボックス柱（ボックス鋼材）１１と裏当金２１との密着度を確認しながら、これらを溶接して組立てを行い（Ｓ１４）、裏当金２１を固定する（Ｓ１５）。そして、ボックス柱（ボックス鋼材）１１の溶接用開口端の加工（研削、切削）および角隅部（コーナ部）の外面のＲ加工（研削、切削）を行なう（Ｓ１６）。これにより、図１〜図６の工程が実施される。
【００５３】
図１２は、図７〜図９に示した自動溶接工程を示す工程図である。図１２に示すように、まず、ボックス柱・ダイアフラム組立体を回転機にセットし（Ｓ２１）、溶接ロボットの起動準備を行なう（Ｓ２２）。次に、プログラム入力を行い（Ｓ２３）、溶接ルー等のティーチング（ロボットと溶接位置の確認）を行なう（Ｓ２４）。その後、ワーク回転開始し（Ｓ２５）、溶接を開始する（Ｓ２６）。この場合、回転機、ロボット動作確認を行なう（多間接ロボットの動作、溶接電流等）。溶接時には、ダイアフラ３１の両面につき交互に溶接する（Ｓ２７）。この溶接により、溶接歪の発生防止が図れる。
【００５４】
以上の実施形態によれば、ロボット溶接を行なうことにより、従来の人力による角溶接に比較して作業が容易、かつ高能率で行なえるうえ、プログラム入力、ティーチングによって高精度で均質な溶接が得られるようになる。そして、ボックス柱１１を軸心周りに回転させる間に全連続操作としての溶接を行なう自動溶接を可能とし、作業手間および作業時間を大幅に減少して極めて能率よく、かつ高精度でボックス柱１１とダイアフラム２１とを溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明に係る裏当金の第１実施形態を示す斜視図、（ｃ）はボックス柱を示す斜視図。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明に係る裏当金の第２実施形態を示す斜視図、（ｃ）はボックス柱を示す斜視図。
【図３】本発明における裏当金装着状態の実施形態を示す拡大斜視図。
【図４】本発明における裏当金装着状態の実施形態を示す全体斜視図。
【図５】本発明における裏当金の開先形成状態を示す全体斜視図。
【図６】図５の部分拡大図。
【図７】本発明の溶接方法に適用する自動溶接機を示す斜視図。
【図８】本発明の溶接方法を説明する断面図。
【図９】本発明の溶接方法により実施された溶接部を示す側面図。
【図１０】本発明に係る溶接工法を示す工程図。
【図１１】本発明に係る溶接工法を示す工程図。
【図１２】本発明に係る溶接工法を示す工程図。
【図１３】従来例を示す斜視図
【図１４】従来例を示す拡大図。
【図１５】従来例を示す拡大図。
【図１６】従来例を示すボックス柱・ダイアフラム接合状態図。
【図１７】従来例を示す拡大図。
【図１８】従来例を示す拡大図。
【符号の説明】
【００５６】
１１ボックス柱
１２角鋼
１３隙間
２４裏当金
２２切込み線
２３開口部
４１開先
５０自動溶接機

【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平な矩形断面を有する棒鋼の少なくとも長手方向１箇所の扁平な面に、当該棒鋼の長手方向と直交する方向に沿うスリット状の平行かつ相互に隣接する複数の切込み線を形成し、この切込み線の部位を前記扁平な面が前記棒鋼の長手方向に沿って円弧状に湾曲して略直角に折曲し得る折曲部とし、かつ前記棒鋼の前記折曲部における前記切込み線に沿う方向の一側縁部に角鋼組合せ用の開口部を形成し、この開口部を、ボックス柱の内側角隅部に配置される角鋼の端部に組合せ可能としたことを特徴とするボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金。
【請求項２】
前記棒鋼の長さは前記ボックス柱の１枚のスキンプレート幅と略同一とし、前記棒鋼の中央部に前記折曲部を１箇所形成し、全体として略Ｌ字形に折曲可能とした請求項１記載のボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金。
【請求項３】
前記棒鋼の長さは前記ボックス柱の２枚のスキンプレート幅と略同一とし、前記棒鋼の長手方向に沿う各端部から略１／４の長さ位置に前記折曲部を１箇所ずつ計２ヶ所形成し、全体として略Ｕ字形に折曲可能とした請求項１記載のボックス柱のダイアフラム溶接用裏当金。
【請求項４】
ボックス柱の各内側角隅部に角鋼をそれぞれ溶接固定し、これら角鋼の端部はそれぞれ前記ボックス柱のダイアフラム溶接用開口端部から一定長さ引込めて位置させておき、これらの角鋼が無い前記ボックス柱のダイアフラム溶接用開口端部のスキンプレート内面に、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載した前記裏当金の折曲部を折曲した状態で扁平な面の一側縁部を溶接固定し、当該裏当金の折曲部における湾曲した部位を前記角鋼に嵌合して組合せ、前記ボックス柱の溶接用開口端部のスキンプレート外表面および角隅部外面を緩やかな円弧状の曲面とした開先を形成したことを特徴とするボックス柱のダイアフラム溶接用開先構造。
【請求項５】
各角隅部が直角で少なくとも長さ方向一端が開口するボックス柱内の各角隅部に長さ方向に沿って４本の棒状の第１裏当金を配置固定する工程と、前記ボックス柱の開口部側の内側全周に沿って前記ボックス柱の四隅の角隅部内側に沿って前記ボックス柱の開口から辺縁の一部が突出するとともに前記ボックス柱の各角隅部の直角内面に対してＲ形状として、当該Ｒ形状部位に前記ボックス柱の内面側から一部食い込ませた状態で連結された第２裏当金を配置固定する工程と、前記ボックス柱の開口部の辺縁および角隅部の全体に傾斜角度をもつ開先を形成する開先形成工程と、前記ボックス柱の開口部に形成した開先にダイアフラムを当接して仮溶接して一体とする一体化工程と、一体化した前記ボックス柱およびダイアフラムを同一中心周りで回転させる工程を採用しつつ全周に亘ってロボットによる四面を自動溶接する工程とを備えることを特徴とするボックス柱・ダイアフラム四面回転自動溶接工法。

【図１】