溶接用裏当て材とその製造方法
【課題】 ルート間隔の確保が容易で、かつ溶接不良が起こらない溶接用裏当て材を提供する。
【解決手段】 溶接用裏当て材１の板面１２には、垂直面３を有する突起２が所定間隔で設けられる。溶接用裏当て材１は、幅方向一端面４がコラム２８の側面６に当接され、突起２の垂直面３に、Ｈ形鋼１４の端部に形成したルート面７が当接される。これにより、適正なルート間隔Ｘが確保される。開先隙間１０において、溶接がなされるが、溶接時には突起２が溶け込むことになる。また、溶接用裏当て材１の幅方向略中央に形成した凹溝５に、溶接時にガスが逃げるので、ガスの残留による溶接不良が防止される。
【解決手段】 溶接用裏当て材１の板面１２には、垂直面３を有する突起２が所定間隔で設けられる。溶接用裏当て材１は、幅方向一端面４がコラム２８の側面６に当接され、突起２の垂直面３に、Ｈ形鋼１４の端部に形成したルート面７が当接される。これにより、適正なルート間隔Ｘが確保される。開先隙間１０において、溶接がなされるが、溶接時には突起２が溶け込むことになる。また、溶接用裏当て材１の幅方向略中央に形成した凹溝５に、溶接時にガスが逃げるので、ガスの残留による溶接不良が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用裏当て材とその製造方法とに関するものである。典型的には、鉄骨建築の溶接部に用いられる裏当て材であり、たとえば、コラムにダイヤフラムを設けたり、コラムで構成される柱にＨ形鋼で構成される梁を設けたりする際に、溶接開先部の裏当てとして用いられる溶接用裏当て材とその製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１から３に開示されるように、ルート間隔を所定に確保するための突起を備えた溶接用裏当て材が知られている。また、そのような突起の形成方法として、下記特許文献４および５に開示されるように、圧延を用いることが提案されている。さらに、下記特許文献６および７に開示されるように、溝付きの裏当て材を用いることで、溶接時に発生するガスを溝へ逃がして、溶接不良を防止することが提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−１３５４７７号公報（特許請求の範囲、第２頁右上欄第６−１４行）
【特許文献２】特開２００１−３３４３９６号公報（段落番号００１９−００２０、図２−図３）
【特許文献３】実開平１−１７２４９３号公報（実用新案登録請求の範囲（１）、明細書第５頁第５−２０行、第１図−第３図）
【特許文献４】特開平１１−３３７８４号公報（請求項１、段落番号０００５−０００６）
【特許文献５】特許第３４３６８７３号公報（請求項１、図２−図３）
【特許文献６】特開平３−１８０２７５号公報（第２頁左下欄第１０−１７行、第３頁右上欄第１８行−左下欄第１２行）
【特許文献７】特開平９−１０８８９３号公報（段落番号００２１、００２５、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ルート間隔を確保するための突起を有する裏当て材を用いた場合、溶接時に突起の溶け込みが不十分となるおそれがあった。その場合、溶接後のＸ線検査などで溶接不良とされ、溶接のやり直しが必要となるものであった。そのため、前記特許文献２に開示されるように、突起を点在させることも提案されているが、それだけでは不十分であり、突起の形状に改善の余地があった。
【０００４】
また、突起を点在させた場合には、溶接トーチが突起を通過するごとに、溶接トーチに負担をかけるおそれがあった。たとえば、コラムにダイヤフラムを設ける際、両者の溶接をロボットにより自動で行う場合もあるが、その場合、溶接ワイヤの先端が突起に引っ掛かるおそれがあった。従って、この点からも、突起の形状に改善の余地があった。
【０００５】
さらに、突起を点在して形成する場合、その形成方法が問題となる。突起は、安定した大きさおよび形状で、所定の箇所に形成する必要があるが、突起を点在して形成する場合、前記特許文献４に開示されるように、単に圧延するだけでは不十分であり、従来、板材に穴をあけて突起をはめ込んだり、板材の表面をプレス成形して突起を形成したりしている。また、前記特許文献５に開示されるように、圧延により、長手方向に連続して突部を形成した後、その突部を所定間隔で潰して突起として残すことも提案されている。しかしながら、この場合、溝を作らず突部を形成し、その突部を所定間隔で潰していくので、実際上、製作が困難と考えられる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ルート間隔を所定に確保するための突起を備える溶接用裏当て材において、その突起は、溶接時に溶け込み易く溶接不良を防止でき、また溶接トーチもスムーズに通過できるような構成とすることにある。また、そのような溶接用裏当て材を簡易に製造するための製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、断面略矩形の細長い板材から形成され、一方の板面には、幅方向中央部に凹溝が長手方向へ沿って形成されており、前記一方の板面には、前記凹溝の幅方向外側に、前記凹溝の幅方向一端辺に沿って、設定間隔で突起が形成されており、この突起は、前記凹溝側において前記板材の長手方向へ沿う端面として、前記板面に対し垂直面を有しており、前記一方の板面を見た状態で、前記突起は、前記板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、前記突起は、前記板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、前記板材の幅方向での切断面において、前記板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材である。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、単に突起を点在させただけでなく、各突起は、板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、板材の幅方向での切断面において、板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されている。従って、突起の法面と板材の板面との間に段差がなく、溶接時に突起の溶け込みが容易になされ溶接不良を防止でき、また溶接トーチも突起をスムーズに通過することができる。また、突起に形成された垂直面を、ルート面への当接面とすることで、ルート間隔を所定に確保しつつ、裏当て材の設置を容易で確実に行うことができる。さらに、裏当て材の板面には、幅方向中央部に凹溝を長手方向へ沿って形成したので、溶接時にガスをこの溝へ逃がすことができ、溶接不良を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、第一部材と第二部材との溶接部に用いられる裏当て材であって、前記板材の幅方向一端面は、前記第一部材への当接面とされ、前記突起の垂直面は、前記一方の板面上に重ね合わされる前記第二部材の開先部のルート面への当接面とされ、前記板材の幅方向一端面と前記突起の垂直面との間は、前記板材の幅方向へ沿った離隔距離が、ルート間隔に設定されており、前記突起は、前記第一部材と前記第二部材との溶接時に溶け込む大きさとされていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用裏当て材である。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、溶接しようとする二つの部材（第一部材、第二部材）の位置決めが容易で、所定のルート間隔を容易に確保することができる。また、溶接時には突起が確実に溶け込むので、溶接不良を確実に防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記第一部材は、ダイヤフラムとされ、前記第二部材は、コラムとされ、このコラムの内周に沿うよう屈曲して形成されたことを特徴とする請求項２に記載の溶接用裏当て材である。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、円形や矩形など、コラムの内周に沿うよう屈曲形成されて、コラムとダイヤフラムとの接続を容易で確実に行うことができる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接用裏当て材の製造方法であって、熱間圧延により、長尺の板材の一方の板面に、前記凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で前記突起を形成することを特徴とする溶接用裏当て材の製造方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、熱間圧延により、長尺の板材の板面には、凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で突起が形成される。このように、凹部（凹溝）と凸部（突起）とをキャンセルさせる製造方法により、容易で確実に所望の突起付きの溶接用裏当て材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ルート間隔を所定に確保するための突起を備えるが、その突起の形状に工夫を凝らしたので、溶接時に溶け込み易く、溶接不良となるのが防止される。また、溶接トーチは、突起をスムーズに通過できる。さらに、突起を点在して有しているが、本発明の製造方法によれば、簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の溶接用裏当て材とその製造方法について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１から図３は、本発明の溶接用裏当て材１の実施例１を示す図であり、図１は斜視図、図２はＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面図である。なお、図１において、長手寸法は一例であって、実際には通常、長尺材を所望寸法に切り出して使用される。
【００１８】
本実施例の溶接用裏当て材１は、断面略矩形の細長い板材１Ａから形成される。溶接用裏当て材１の材質は、特に問わないが、溶接用裏当て材１を介して溶接される部材と同一のものが好適である。この板材１Ａには、一方の板面（図１において上面）１２の幅方向中央部に、浅い略矩形状の凹溝５が長手方向へ沿って連続して形成されている。この凹溝５の幅方向両端部は、上方へ行くに従って幅方向外側へ向かう傾斜面５ａ，５ａに形成されている。
【００１９】
一方の板面１２には、凹溝５の幅方向外側で且つ凹溝５の幅方向一端辺に沿って、一定間隔で突起２，２，…が形成されている。各突起２は、凹溝５側において板材１Ａの長手方向へ沿う端面として、板面１２に対し垂直面３を有している。図３に示すように、溶接用裏当て材１の幅方向一端面４と垂直面３との離隔距離（溶接用裏当て材１の幅方向へ沿う離隔距離）は、開先におけるルート間隔Ｘを規定する。
【００２０】
図１において溶接用裏当て材１の板面１２を真上から見た状態で、各突起２は、板材１Ａの幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されている。すなわち、各突起２は、板材１Ａの幅方向一端面４へ行くに従って先細りとなる略半楕円状（長軸を板材１Ａの幅方向へ配置すると共に、短軸で切断したような略半楕円状）に形成されている。また、各突起２は、図２に示すように、板材１Ａの長手方向での切断面において、略円弧状に上方へ突出して形成される一方、図３に示すように、板材の幅方向での切断面において、板材１Ａの幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるように略円弧状に形成されている。
【００２１】
図４および図５は、本実施例の溶接用裏当て材１の使用状態を示す図であり、図４は斜視図、図５は正面図である。ここでは、溶接用裏当て材１を用いて、柱１３にＨ形鋼１４を溶接した状態を示している。Ｈ形鋼１４は、梁自体であってもよいし、柱１３に梁を接続するためのブラケットであってもよい。また、図６および図７は、図５の一部拡大断面図であり、図６は、柱１３にＨ形鋼１４を溶接する前の状態、図７は、柱１３にＨ形鋼１４を溶接した後の状態を示している。
【００２２】
Ｈ形鋼１４は、周知のとおり、一対のフランジ１５，１６がウェブ１７で接続されて構成される。ここでは、フランジ１５，１６は、上下で水平に配置され、ウェブ１７は、垂直に配置される。
【００２３】
フランジ１５，１６の先端部（柱１３への接続部）は、上下方向外側へ行くに従って基端側へ傾斜する略レ形に切り欠かれており、柱１３の側面への溶接用開先部とされている。具体的には、フランジ１５，１６の先端部には、Ｈ形鋼１４の長手方向に垂直なルート面７と、このルート面７から上方方向外側へ行くに従って基端側へ傾斜する開先面８とが形成される。
【００２４】
一方、ウェブ１７の先端部の上下は、円弧状に切り欠かれて、スカラップ１８，１９が形成されている。Ｈ形鋼１４は、そのフランジ１５，１６が溶接用裏当て材１を介して柱１３の側面６に溶接されるが、スカラップ１８，１９に溶接用裏当て材１を貫通させることで、一つのフランジ１５（１６）につき一つの溶接用裏当て材１を使用して、柱１３にＨ形鋼１４を溶接することができる。なお、スカラップ１８，１９を設けない場合には、ウェブ１７を挟むように、各フランジ１５（１６）に二つの溶接用裏当て材１，１を用いることにより、柱１３とＨ形鋼１４とを溶接することができる。
【００２５】
溶接用裏当て材１を使用して、柱１３の側面６に上部フランジ１５を溶接する場合について説明する。この場合、図６に示すように、溶接用裏当て材１は、突起２および凹溝５を上面にして、上部フランジ１５の下側に配置される。そして、溶接用裏当て材１は、その一端面４が柱１３の側面６に当接される一方、突起２の垂直面３にＨ形鋼１４の上部フランジ１５のルート面７が当接される。このようにして、上部フランジ１５の先端部と、柱１３の側面６との間に、容易で確実に所望のルート間隔Ｘを確保することができる。
【００２６】
そして、上部フランジ１５の先端部と柱１３の側面６との開先隙間１０において、図７に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。この溶接には、通常、炭酸ガスアーク溶接などのガスシールドアーク溶接が用いられる。この際、溶接部にガスが残留すれば溶接不良となるが、本実施例では溶接時に凹溝５にガスを逃がすことができるので、そのような不都合は回避される。
【００２７】
また、突起２は溶接時に溶け込む大きさで点在して形成されているため、溶接部１１に空洞が発生することがなく、溶接不良を確実に防止できる。さらに、突起２の形状は、溶接用裏当て材１の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状で、且つ突出高さが低くなるよう形成される。また、溶接用裏当て材１の長手方向および幅方向の双方において、円弧状に形成されている。このようなことから、溶接時、溶接ワイヤの先端が突起２に引っ掛かることがなく、溶接不良を確実に防止することができる。特に、溶接ロボットによる溶接に効果を奏する。
【００２８】
下部フランジ１６も同様にして、その先端部が柱１３の側面６に溶接される。この場合、溶接用裏当て材１は、突起２および凹溝５を下面にして、下部フランジ１６の上側に配置される。そして、溶接用裏当て材１は、その一端面４が柱１３の側面６に当接される一方、突起２の垂直面３にＨ形鋼１４の下部フランジ１６のルート面７が当接される。その状態で、フランジ１６の先端部と柱１３の側面６との開先隙間１０において、図５に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。
【００２９】
以上のようにして、Ｈ形鋼１４のフランジ１５，１６は、その幅方向に沿った先端辺において、柱１３の側面６に溶接される。さらに、Ｈ形鋼１４は、ウェブ１７が柱１３の側面６に接続されてもよい。その場合、図４に示すように、柱１３の側面６に固定されたアングル材２０に、ボルトナットによりウェブ１７が接続される。
【００３０】
なお、図４および図５では、柱１３の右側面にＨ形鋼１４を取り付けたが、これに代えてまたはこれに加えて、柱１３の他の側面にも同様の手法でＨ形鋼１４を取り付けることができる。
【実施例２】
【００３１】
図８は、本発明の溶接用裏当て材２１の実施例２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図である。また、図９は、本実施例の溶接用裏当て材２１の使用状態を示す分解斜視図である。さらに、図１０および図１１は、コラム２８とダイヤフラム２９との溶接部を拡大して示す図であり、図１０は溶接前の状態、図１１は溶接後の状態を示している。
【００３２】
本実施例２の溶接用裏当て材２１も、基本的には前記実施例１と同様の構成である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００３３】
本実施例の溶接用裏当て材２１は、コラム２８とダイヤフラム２９との接続に用いられる。本実施例２の溶接用裏当て材２１は、前記実施例１と同様の構成の長尺の板材が、コラム２８の内周に沿うよう屈曲して形成される。その際、前記一方の板面１２がコラム２８の内面に重ね合わされるように、前記一方の板面１２を外周側へ向けて屈曲される。図８に示した溶接用裏当て材２１は、コラム２８が角形鋼管用のものであり、その角形鋼管の内周に沿うよう屈曲される。なお、溶接用裏当て材２１の端部２４ａ，２４ｂに隙間ｇを設けているが、この隙間ｇの有無または大きさは適宜に変更される。
【００３４】
本実施例２の溶接用裏当て材２１を用い、コラム２８，３１とダイヤフラム２９とを溶接しつつ、柱１３を構築する場合について説明する。この際、一般的に「サイコロ」などと呼ばれる連結ブロック２７を介して、コラム３１，３１同士が上下に連結される。この連結ブロック２７は、比較的短いコラム２８の上下の開口部を、ダイヤフラム２９と呼ばれる板材で閉塞して構成される。ここでは、この連結ブロック２７の構成時に、本実施例の溶接用裏当て材２１が使用される。すなわち、短いコラム２８の上下に、本実施例の溶接用裏当て材２１を介してダイヤフラム２９，２９が溶接される。
【００３５】
図示例のコラム２８は、角形鋼管からなり、管軸を上下方向へ沿って配置される。コラム２８の上下両端部は、開先面８として、先細りの傾斜面に形成されている。つまり、開先面８は、コラム２８の上下方向外側へ行くに従って、コラム２８の内側へ傾斜する傾斜面に形成されている。この開先面８の先端部には、管軸と垂直にルート面７が形成されている。
【００３６】
本実施例の溶接用裏当て材２１を使用してコラム２８にダイヤフラム２９を溶接するには、まず、溶接用裏当て材２１をコラム２８の内側にはめ込み、ルート面７を溶接用裏当て材２１の各突起２の垂直面３に当接させる。そして、溶接用裏当て材２１の前記一端面４にダイヤフラム２９の板面６Ａを当接させる。このようにして、コラム２８の先端部と、ダイヤフラム２９の板面６Ａとの間に、容易で確実に所望のルート間隔Ｘを確保することができる。
【００３７】
そして、コラム２８の先端部とダイヤフラム２９の板面６Ａとの開先隙間１０において、図１１に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。この溶接には、通常、炭酸ガスアーク溶接などのガスシールドアーク溶接が用いられる。この際、溶接部にガスが残留すれば溶接不良となるが、本実施例では溶接時に凹溝５にガスを逃がすことができるので、そのような不都合は回避される。
【００３８】
また、突起２は溶接時に溶け込む大きさで点在して形成されているため、溶接部１１に空洞が発生することがなく、溶接不良を確実に防止できる。さらに、突起２の形状は、溶接用裏当て材１の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状で、且つ突出高さが低くなるよう形成される。また、溶接用裏当て材１の長手方向および幅方向の双方において、円弧状に形成されている。このようなことから、溶接時、溶接ワイヤの先端が突起２に引っ掛かることがなく、溶接不良を確実に防止することができる。特に、溶接ロボットによる溶接に効果を奏する。
【００３９】
同様にして、コラム２８の上下両端面に、ダイヤフラム２９，２９が溶接され、連結ブロック２７が形成される。この連結ブロック２７の形成は、工場内で溶接ロボットを用いて行うことも可能であるが、建設現場にて行うことも可能である。
【００４０】
このようにして構成される連結ブロック２７を用いて柱１３を立設するには、図１２に示すように、連結ブロック２７のダイヤフラム２９の板面に、コラム３１の開先部３４を突き合わせて溶接すればよい。この際、ダイヤフラム２９とコラム３１とは、溶接用裏当て材３３を介して溶接される。この溶接用裏当て材３３は、帯状の鋼材を略矩形状に屈曲して形成され、コラム３１の内周に沿うようはめ込まれて使用される。この溶接用裏当て材３３として、本実施例の溶接用裏当て材２１を用いてもよいが、突起２や凹溝５の形成されない単なる帯板を略矩形状に屈曲しただけのものが用いられる。その理由は、コラム３１に対する溶接用裏当て材３３の取付位置を調整することで、柱１３を垂直に立設するためである。
【００４１】
なお、本実施例の溶接用裏当て材２１と、単なる帯板を屈曲形成しただけの溶接用裏当て材３３との利用箇所は、適宜に変更可能である。たとえば両者の使用位置を入れ替えて、現場において連結ブロック２７を含めて、柱１３を垂直に立設してもよい。すなわち、上記においては、予めコラム２８とダイヤフラム２９，２９とを溶接用裏当て材２１を用いて溶接して連結ブロック２７を形成した後、連結ブロック２７とコラム３１，３１とを溶接する場合について説明したが、まずコラム３１とダイヤフラム２９とを本実施例の溶接用裏当て材２１を用いて溶接した後、ダイヤフラム２９とコラム２８とを、通常の溶接用裏当て材３３を用いて溶接することも可能である。
【００４２】
ところで、本実施例では、溶接用裏当て材２１は、コラム２８の全周に沿うように一つの部材で構成されたが、図１３に示すように、複数の部材３８，３８，…で構成されてもよい。たとえば、図１３（ａ）に示すように、溶接用裏当て材２１は、四つ割りされて、略Ｌ字状の四つの部材３８，３８，…で構成されてもよい。あるいは、同図（ｂ）に示すように、溶接用裏当て材２１は、二つ割りされて、略コ字状の二つの部材３８，３８で構成されてもよい。なお、分割する位置、および組立時における隣接部材３８，３８間の隙間は、適宜に設定される。
【００４３】
また、コラム２８，３１は、図９では角形鋼管であったが、円形鋼管であってもよい。その場合、図１４に示されるような溶接用裏当て材３９を用いて、前述したのと同様にして、柱１３を立設することができる。
【００４４】
図１４は、円形鋼管用の溶接用裏当て材３９を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。また、図１５は、この溶接用裏当て材３９の使用状態を示す分解斜視図である。ここでも、溶接用裏当て材３９は、比較的短いコラム２８の両端面とダイヤフラム２９，２９との溶接に用いられ、そのダイヤフラム２９と比較的長いコラム３１とは、突起２や凹溝５の形成されない単なる帯板を略円形状に屈曲しただけの溶接用裏当て材３３が用いられる。但し、角形鋼管用の溶接用裏当て材２１の場合と同様に、溶接用裏当て材３９の利用箇所は適宜に変更可能である。また、図１３と同様に、周方向において複数に分割されてもよい。
【００４５】
ところで、コラム２８，３１の断面形状は、上述したような略正方形や円形に限定されない。その場合、それに伴って溶接用裏当て材の屈曲形状が変更されるのは言うまでもない。
【００４６】
前記各実施例の溶接用裏当て材１，２１，３９は、熱間圧延により形成するのが好ましい。図１６は、実施例１の溶接用裏当て材１の製造方法を示す概略斜視図である。実施例２以降の溶接用裏当て材を得る場合も、まずは実施例１のような板材を得ることから始める。それには、断面円形または断面矩形の長尺材が用いられ、この素材が熱間圧延される。
【００４７】
断面円形の素材を用いる場合も、断面楕円形などに変形した後、断面略矩形の素材とする。いずれにしても、素材は、所望の断面形状の板材３６に熱間圧延された後、図１６に示される圧延装置４０を用いて熱間圧延され、図１に示される溶接用裏当て材１とされる。
【００４８】
図示例の圧延装置４０は、上方ローラー４１と、下方ローラー４２と、側方ローラー４３，４３とを備える。上方ローラー４１の外周面には、溶接用裏当て材１の凹溝５に対応して、凹溝形成用凸部４４が全周に亘って形成されている。また、溶接用裏当て材１の凹溝５の傾斜面５ａに対応して、凹溝形成用凸部４４の幅方向両端部に傾斜面４４ａ，４４ａが形成されている。さらに、溶接用裏当て材１の突起２に対応して、円周方向に所定間隔で複数の突起形成用凹部４５，４５，…が形成されている。
【００４９】
従って、板材３６をこれらのローラー４１，４２，４３，４３の間に挿入し、ローラーに圧延荷重を付与しつつ回転させて熱間圧延すると、板材３６の上面のうち、凹溝形成用凸部４４と対応する箇所に凹溝５が形成され、突起形成用凹部４５と対応する箇所に突起２が形成される。また、板材３６は、下面および幅方向両端面が平面に形成される。
【００５０】
このとき、上方ローラー４１の凹溝形成用凸部４４と突起形成用凹部４５とは隣接しているため、凹溝形成用凸部４４により押圧された板材の余分の肉が、傾斜面４４ａにより押し上げられ、隣接する突起形成用凹部４５にスムーズに移動して突起２を形成するため変形抵抗は小さく、確実に突起２および凹溝５を形成することができる。
【００５１】
その後、得られた板材を必要長さで切断し、必要に応じて熱処理や表面処理等を施して、溶接用裏当て材１が完成する。また、コラムとダイヤフラムとを溶接する際に使用される溶接用裏当て材２１，３９は、得られた図１の板材を必要長さで切断した後、さらに適切な部分についてプレス加工などで屈曲し、必要に応じて熱処理や表面処理等を施して完成する。
【００５２】
上述のように、溶接用裏当て材１，２１，３９の板面の形状を圧延により形成すると、突起の位置は圧延時に規定されるためばらつきが小さく、溶接時に正確なルート間隔Ｘを確保することができる。さらに、圧延するだけで板面１２の突起２および凹溝５を同時に形成することができるため、別部品の突起を取り付けるといった組み立て工程は不要となり、短時間に大量に生産することが可能となる。
【００５３】
なお、本発明の溶接用裏当て材とその製造方法は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、溶接用裏当て材の使用箇所は、コラムとダイヤフラム、コラムの側面とＨ形鋼との接続に限らず、その他の各種溶接個所に幅広く適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の溶接用裏当て材の実施例１を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施例１の溶接用裏当て材を用いて柱と梁とを溶接した状態を示す斜視図である。
【図５】実施例１の溶接用裏当て材を用いて柱と梁とを溶接した状態を示す正面図である。
【図６】図５の一部を拡大して示す縦断面図であり、柱と梁の溶接前の状態を示している。
【図７】図５の一部を拡大して示す縦断面図であり、柱と梁の溶接後の状態を示している。
【図８】本発明の溶接用裏当て材の実施例２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図９】実施例２の溶接用裏当て材を用いて柱を立設する状態を示す分解斜視図である。
【図１０】実施例２の溶接用裏当て材を用いたコラムとダイヤフラムとの溶接部を示す縦断面図であり、溶接前の状態を示している。
【図１１】実施例２の溶接用裏当て材を用いたコラムとダイヤフラムとの溶接部を示す縦断面図であり、溶接後の状態を示している。
【図１２】図９における連結ブロックとコラムとの接続部を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の溶接用裏当て材の実施例２の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の溶接用裏当て材の実施例２の別の変形例を示す図である。
【図１５】図１４の溶接用裏当て材を用いて柱を立設する状態を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の溶接用裏当て材の実施例１の製造方法を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 溶接用裏当て材
１Ａ 板材
２ 突起
３ 垂直面
４ 幅方向一端面
５ 凹溝
７ ルート面
８ 開先面
１０ 開先隙間
１１ 溶接部
１２ 板面
１３ 柱
１４ Ｈ形鋼
１５ フランジ
１６ フランジ
１７ ウェブ
１８ スカラップ
１９ スカラップ
２１ 溶接用裏当て材
２７ 連結ブロック
２８ コラム
２９ ダイヤフラム
３１ コラム
Ｘ ルート間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用裏当て材とその製造方法とに関するものである。典型的には、鉄骨建築の溶接部に用いられる裏当て材であり、たとえば、コラムにダイヤフラムを設けたり、コラムで構成される柱にＨ形鋼で構成される梁を設けたりする際に、溶接開先部の裏当てとして用いられる溶接用裏当て材とその製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１から３に開示されるように、ルート間隔を所定に確保するための突起を備えた溶接用裏当て材が知られている。また、そのような突起の形成方法として、下記特許文献４および５に開示されるように、圧延を用いることが提案されている。さらに、下記特許文献６および７に開示されるように、溝付きの裏当て材を用いることで、溶接時に発生するガスを溝へ逃がして、溶接不良を防止することが提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−１３５４７７号公報（特許請求の範囲、第２頁右上欄第６−１４行）
【特許文献２】特開２００１−３３４３９６号公報（段落番号００１９−００２０、図２−図３）
【特許文献３】実開平１−１７２４９３号公報（実用新案登録請求の範囲（１）、明細書第５頁第５−２０行、第１図−第３図）
【特許文献４】特開平１１−３３７８４号公報（請求項１、段落番号０００５−０００６）
【特許文献５】特許第３４３６８７３号公報（請求項１、図２−図３）
【特許文献６】特開平３−１８０２７５号公報（第２頁左下欄第１０−１７行、第３頁右上欄第１８行−左下欄第１２行）
【特許文献７】特開平９−１０８８９３号公報（段落番号００２１、００２５、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ルート間隔を確保するための突起を有する裏当て材を用いた場合、溶接時に突起の溶け込みが不十分となるおそれがあった。その場合、溶接後のＸ線検査などで溶接不良とされ、溶接のやり直しが必要となるものであった。そのため、前記特許文献２に開示されるように、突起を点在させることも提案されているが、それだけでは不十分であり、突起の形状に改善の余地があった。
【０００４】
また、突起を点在させた場合には、溶接トーチが突起を通過するごとに、溶接トーチに負担をかけるおそれがあった。たとえば、コラムにダイヤフラムを設ける際、両者の溶接をロボットにより自動で行う場合もあるが、その場合、溶接ワイヤの先端が突起に引っ掛かるおそれがあった。従って、この点からも、突起の形状に改善の余地があった。
【０００５】
さらに、突起を点在して形成する場合、その形成方法が問題となる。突起は、安定した大きさおよび形状で、所定の箇所に形成する必要があるが、突起を点在して形成する場合、前記特許文献４に開示されるように、単に圧延するだけでは不十分であり、従来、板材に穴をあけて突起をはめ込んだり、板材の表面をプレス成形して突起を形成したりしている。また、前記特許文献５に開示されるように、圧延により、長手方向に連続して突部を形成した後、その突部を所定間隔で潰して突起として残すことも提案されている。しかしながら、この場合、溝を作らず突部を形成し、その突部を所定間隔で潰していくので、実際上、製作が困難と考えられる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ルート間隔を所定に確保するための突起を備える溶接用裏当て材において、その突起は、溶接時に溶け込み易く溶接不良を防止でき、また溶接トーチもスムーズに通過できるような構成とすることにある。また、そのような溶接用裏当て材を簡易に製造するための製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、断面略矩形の細長い板材から形成され、一方の板面には、幅方向中央部に凹溝が長手方向へ沿って形成されており、前記一方の板面には、前記凹溝の幅方向外側に、前記凹溝の幅方向一端辺に沿って、設定間隔で突起が形成されており、この突起は、前記凹溝側において前記板材の長手方向へ沿う端面として、前記板面に対し垂直面を有しており、前記一方の板面を見た状態で、前記突起は、前記板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、前記突起は、前記板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、前記板材の幅方向での切断面において、前記板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されていることを特徴とする溶接用裏当て材である。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、単に突起を点在させただけでなく、各突起は、板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、板材の幅方向での切断面において、板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されている。従って、突起の法面と板材の板面との間に段差がなく、溶接時に突起の溶け込みが容易になされ溶接不良を防止でき、また溶接トーチも突起をスムーズに通過することができる。また、突起に形成された垂直面を、ルート面への当接面とすることで、ルート間隔を所定に確保しつつ、裏当て材の設置を容易で確実に行うことができる。さらに、裏当て材の板面には、幅方向中央部に凹溝を長手方向へ沿って形成したので、溶接時にガスをこの溝へ逃がすことができ、溶接不良を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、第一部材と第二部材との溶接部に用いられる裏当て材であって、前記板材の幅方向一端面は、前記第一部材への当接面とされ、前記突起の垂直面は、前記一方の板面上に重ね合わされる前記第二部材の開先部のルート面への当接面とされ、前記板材の幅方向一端面と前記突起の垂直面との間は、前記板材の幅方向へ沿った離隔距離が、ルート間隔に設定されており、前記突起は、前記第一部材と前記第二部材との溶接時に溶け込む大きさとされていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用裏当て材である。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、溶接しようとする二つの部材（第一部材、第二部材）の位置決めが容易で、所定のルート間隔を容易に確保することができる。また、溶接時には突起が確実に溶け込むので、溶接不良を確実に防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記第一部材は、ダイヤフラムとされ、前記第二部材は、コラムとされ、このコラムの内周に沿うよう屈曲して形成されたことを特徴とする請求項２に記載の溶接用裏当て材である。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、円形や矩形など、コラムの内周に沿うよう屈曲形成されて、コラムとダイヤフラムとの接続を容易で確実に行うことができる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接用裏当て材の製造方法であって、熱間圧延により、長尺の板材の一方の板面に、前記凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で前記突起を形成することを特徴とする溶接用裏当て材の製造方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、熱間圧延により、長尺の板材の板面には、凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で突起が形成される。このように、凹部（凹溝）と凸部（突起）とをキャンセルさせる製造方法により、容易で確実に所望の突起付きの溶接用裏当て材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ルート間隔を所定に確保するための突起を備えるが、その突起の形状に工夫を凝らしたので、溶接時に溶け込み易く、溶接不良となるのが防止される。また、溶接トーチは、突起をスムーズに通過できる。さらに、突起を点在して有しているが、本発明の製造方法によれば、簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の溶接用裏当て材とその製造方法について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１から図３は、本発明の溶接用裏当て材１の実施例１を示す図であり、図１は斜視図、図２はＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面図である。なお、図１において、長手寸法は一例であって、実際には通常、長尺材を所望寸法に切り出して使用される。
【００１８】
本実施例の溶接用裏当て材１は、断面略矩形の細長い板材１Ａから形成される。溶接用裏当て材１の材質は、特に問わないが、溶接用裏当て材１を介して溶接される部材と同一のものが好適である。この板材１Ａには、一方の板面（図１において上面）１２の幅方向中央部に、浅い略矩形状の凹溝５が長手方向へ沿って連続して形成されている。この凹溝５の幅方向両端部は、上方へ行くに従って幅方向外側へ向かう傾斜面５ａ，５ａに形成されている。
【００１９】
一方の板面１２には、凹溝５の幅方向外側で且つ凹溝５の幅方向一端辺に沿って、一定間隔で突起２，２，…が形成されている。各突起２は、凹溝５側において板材１Ａの長手方向へ沿う端面として、板面１２に対し垂直面３を有している。図３に示すように、溶接用裏当て材１の幅方向一端面４と垂直面３との離隔距離（溶接用裏当て材１の幅方向へ沿う離隔距離）は、開先におけるルート間隔Ｘを規定する。
【００２０】
図１において溶接用裏当て材１の板面１２を真上から見た状態で、各突起２は、板材１Ａの幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されている。すなわち、各突起２は、板材１Ａの幅方向一端面４へ行くに従って先細りとなる略半楕円状（長軸を板材１Ａの幅方向へ配置すると共に、短軸で切断したような略半楕円状）に形成されている。また、各突起２は、図２に示すように、板材１Ａの長手方向での切断面において、略円弧状に上方へ突出して形成される一方、図３に示すように、板材の幅方向での切断面において、板材１Ａの幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるように略円弧状に形成されている。
【００２１】
図４および図５は、本実施例の溶接用裏当て材１の使用状態を示す図であり、図４は斜視図、図５は正面図である。ここでは、溶接用裏当て材１を用いて、柱１３にＨ形鋼１４を溶接した状態を示している。Ｈ形鋼１４は、梁自体であってもよいし、柱１３に梁を接続するためのブラケットであってもよい。また、図６および図７は、図５の一部拡大断面図であり、図６は、柱１３にＨ形鋼１４を溶接する前の状態、図７は、柱１３にＨ形鋼１４を溶接した後の状態を示している。
【００２２】
Ｈ形鋼１４は、周知のとおり、一対のフランジ１５，１６がウェブ１７で接続されて構成される。ここでは、フランジ１５，１６は、上下で水平に配置され、ウェブ１７は、垂直に配置される。
【００２３】
フランジ１５，１６の先端部（柱１３への接続部）は、上下方向外側へ行くに従って基端側へ傾斜する略レ形に切り欠かれており、柱１３の側面への溶接用開先部とされている。具体的には、フランジ１５，１６の先端部には、Ｈ形鋼１４の長手方向に垂直なルート面７と、このルート面７から上方方向外側へ行くに従って基端側へ傾斜する開先面８とが形成される。
【００２４】
一方、ウェブ１７の先端部の上下は、円弧状に切り欠かれて、スカラップ１８，１９が形成されている。Ｈ形鋼１４は、そのフランジ１５，１６が溶接用裏当て材１を介して柱１３の側面６に溶接されるが、スカラップ１８，１９に溶接用裏当て材１を貫通させることで、一つのフランジ１５（１６）につき一つの溶接用裏当て材１を使用して、柱１３にＨ形鋼１４を溶接することができる。なお、スカラップ１８，１９を設けない場合には、ウェブ１７を挟むように、各フランジ１５（１６）に二つの溶接用裏当て材１，１を用いることにより、柱１３とＨ形鋼１４とを溶接することができる。
【００２５】
溶接用裏当て材１を使用して、柱１３の側面６に上部フランジ１５を溶接する場合について説明する。この場合、図６に示すように、溶接用裏当て材１は、突起２および凹溝５を上面にして、上部フランジ１５の下側に配置される。そして、溶接用裏当て材１は、その一端面４が柱１３の側面６に当接される一方、突起２の垂直面３にＨ形鋼１４の上部フランジ１５のルート面７が当接される。このようにして、上部フランジ１５の先端部と、柱１３の側面６との間に、容易で確実に所望のルート間隔Ｘを確保することができる。
【００２６】
そして、上部フランジ１５の先端部と柱１３の側面６との開先隙間１０において、図７に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。この溶接には、通常、炭酸ガスアーク溶接などのガスシールドアーク溶接が用いられる。この際、溶接部にガスが残留すれば溶接不良となるが、本実施例では溶接時に凹溝５にガスを逃がすことができるので、そのような不都合は回避される。
【００２７】
また、突起２は溶接時に溶け込む大きさで点在して形成されているため、溶接部１１に空洞が発生することがなく、溶接不良を確実に防止できる。さらに、突起２の形状は、溶接用裏当て材１の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状で、且つ突出高さが低くなるよう形成される。また、溶接用裏当て材１の長手方向および幅方向の双方において、円弧状に形成されている。このようなことから、溶接時、溶接ワイヤの先端が突起２に引っ掛かることがなく、溶接不良を確実に防止することができる。特に、溶接ロボットによる溶接に効果を奏する。
【００２８】
下部フランジ１６も同様にして、その先端部が柱１３の側面６に溶接される。この場合、溶接用裏当て材１は、突起２および凹溝５を下面にして、下部フランジ１６の上側に配置される。そして、溶接用裏当て材１は、その一端面４が柱１３の側面６に当接される一方、突起２の垂直面３にＨ形鋼１４の下部フランジ１６のルート面７が当接される。その状態で、フランジ１６の先端部と柱１３の側面６との開先隙間１０において、図５に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。
【００２９】
以上のようにして、Ｈ形鋼１４のフランジ１５，１６は、その幅方向に沿った先端辺において、柱１３の側面６に溶接される。さらに、Ｈ形鋼１４は、ウェブ１７が柱１３の側面６に接続されてもよい。その場合、図４に示すように、柱１３の側面６に固定されたアングル材２０に、ボルトナットによりウェブ１７が接続される。
【００３０】
なお、図４および図５では、柱１３の右側面にＨ形鋼１４を取り付けたが、これに代えてまたはこれに加えて、柱１３の他の側面にも同様の手法でＨ形鋼１４を取り付けることができる。
【実施例２】
【００３１】
図８は、本発明の溶接用裏当て材２１の実施例２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図である。また、図９は、本実施例の溶接用裏当て材２１の使用状態を示す分解斜視図である。さらに、図１０および図１１は、コラム２８とダイヤフラム２９との溶接部を拡大して示す図であり、図１０は溶接前の状態、図１１は溶接後の状態を示している。
【００３２】
本実施例２の溶接用裏当て材２１も、基本的には前記実施例１と同様の構成である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００３３】
本実施例の溶接用裏当て材２１は、コラム２８とダイヤフラム２９との接続に用いられる。本実施例２の溶接用裏当て材２１は、前記実施例１と同様の構成の長尺の板材が、コラム２８の内周に沿うよう屈曲して形成される。その際、前記一方の板面１２がコラム２８の内面に重ね合わされるように、前記一方の板面１２を外周側へ向けて屈曲される。図８に示した溶接用裏当て材２１は、コラム２８が角形鋼管用のものであり、その角形鋼管の内周に沿うよう屈曲される。なお、溶接用裏当て材２１の端部２４ａ，２４ｂに隙間ｇを設けているが、この隙間ｇの有無または大きさは適宜に変更される。
【００３４】
本実施例２の溶接用裏当て材２１を用い、コラム２８，３１とダイヤフラム２９とを溶接しつつ、柱１３を構築する場合について説明する。この際、一般的に「サイコロ」などと呼ばれる連結ブロック２７を介して、コラム３１，３１同士が上下に連結される。この連結ブロック２７は、比較的短いコラム２８の上下の開口部を、ダイヤフラム２９と呼ばれる板材で閉塞して構成される。ここでは、この連結ブロック２７の構成時に、本実施例の溶接用裏当て材２１が使用される。すなわち、短いコラム２８の上下に、本実施例の溶接用裏当て材２１を介してダイヤフラム２９，２９が溶接される。
【００３５】
図示例のコラム２８は、角形鋼管からなり、管軸を上下方向へ沿って配置される。コラム２８の上下両端部は、開先面８として、先細りの傾斜面に形成されている。つまり、開先面８は、コラム２８の上下方向外側へ行くに従って、コラム２８の内側へ傾斜する傾斜面に形成されている。この開先面８の先端部には、管軸と垂直にルート面７が形成されている。
【００３６】
本実施例の溶接用裏当て材２１を使用してコラム２８にダイヤフラム２９を溶接するには、まず、溶接用裏当て材２１をコラム２８の内側にはめ込み、ルート面７を溶接用裏当て材２１の各突起２の垂直面３に当接させる。そして、溶接用裏当て材２１の前記一端面４にダイヤフラム２９の板面６Ａを当接させる。このようにして、コラム２８の先端部と、ダイヤフラム２９の板面６Ａとの間に、容易で確実に所望のルート間隔Ｘを確保することができる。
【００３７】
そして、コラム２８の先端部とダイヤフラム２９の板面６Ａとの開先隙間１０において、図１１に示すように溶接がなされる（溶接部１１）。この溶接には、通常、炭酸ガスアーク溶接などのガスシールドアーク溶接が用いられる。この際、溶接部にガスが残留すれば溶接不良となるが、本実施例では溶接時に凹溝５にガスを逃がすことができるので、そのような不都合は回避される。
【００３８】
また、突起２は溶接時に溶け込む大きさで点在して形成されているため、溶接部１１に空洞が発生することがなく、溶接不良を確実に防止できる。さらに、突起２の形状は、溶接用裏当て材１の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状で、且つ突出高さが低くなるよう形成される。また、溶接用裏当て材１の長手方向および幅方向の双方において、円弧状に形成されている。このようなことから、溶接時、溶接ワイヤの先端が突起２に引っ掛かることがなく、溶接不良を確実に防止することができる。特に、溶接ロボットによる溶接に効果を奏する。
【００３９】
同様にして、コラム２８の上下両端面に、ダイヤフラム２９，２９が溶接され、連結ブロック２７が形成される。この連結ブロック２７の形成は、工場内で溶接ロボットを用いて行うことも可能であるが、建設現場にて行うことも可能である。
【００４０】
このようにして構成される連結ブロック２７を用いて柱１３を立設するには、図１２に示すように、連結ブロック２７のダイヤフラム２９の板面に、コラム３１の開先部３４を突き合わせて溶接すればよい。この際、ダイヤフラム２９とコラム３１とは、溶接用裏当て材３３を介して溶接される。この溶接用裏当て材３３は、帯状の鋼材を略矩形状に屈曲して形成され、コラム３１の内周に沿うようはめ込まれて使用される。この溶接用裏当て材３３として、本実施例の溶接用裏当て材２１を用いてもよいが、突起２や凹溝５の形成されない単なる帯板を略矩形状に屈曲しただけのものが用いられる。その理由は、コラム３１に対する溶接用裏当て材３３の取付位置を調整することで、柱１３を垂直に立設するためである。
【００４１】
なお、本実施例の溶接用裏当て材２１と、単なる帯板を屈曲形成しただけの溶接用裏当て材３３との利用箇所は、適宜に変更可能である。たとえば両者の使用位置を入れ替えて、現場において連結ブロック２７を含めて、柱１３を垂直に立設してもよい。すなわち、上記においては、予めコラム２８とダイヤフラム２９，２９とを溶接用裏当て材２１を用いて溶接して連結ブロック２７を形成した後、連結ブロック２７とコラム３１，３１とを溶接する場合について説明したが、まずコラム３１とダイヤフラム２９とを本実施例の溶接用裏当て材２１を用いて溶接した後、ダイヤフラム２９とコラム２８とを、通常の溶接用裏当て材３３を用いて溶接することも可能である。
【００４２】
ところで、本実施例では、溶接用裏当て材２１は、コラム２８の全周に沿うように一つの部材で構成されたが、図１３に示すように、複数の部材３８，３８，…で構成されてもよい。たとえば、図１３（ａ）に示すように、溶接用裏当て材２１は、四つ割りされて、略Ｌ字状の四つの部材３８，３８，…で構成されてもよい。あるいは、同図（ｂ）に示すように、溶接用裏当て材２１は、二つ割りされて、略コ字状の二つの部材３８，３８で構成されてもよい。なお、分割する位置、および組立時における隣接部材３８，３８間の隙間は、適宜に設定される。
【００４３】
また、コラム２８，３１は、図９では角形鋼管であったが、円形鋼管であってもよい。その場合、図１４に示されるような溶接用裏当て材３９を用いて、前述したのと同様にして、柱１３を立設することができる。
【００４４】
図１４は、円形鋼管用の溶接用裏当て材３９を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。また、図１５は、この溶接用裏当て材３９の使用状態を示す分解斜視図である。ここでも、溶接用裏当て材３９は、比較的短いコラム２８の両端面とダイヤフラム２９，２９との溶接に用いられ、そのダイヤフラム２９と比較的長いコラム３１とは、突起２や凹溝５の形成されない単なる帯板を略円形状に屈曲しただけの溶接用裏当て材３３が用いられる。但し、角形鋼管用の溶接用裏当て材２１の場合と同様に、溶接用裏当て材３９の利用箇所は適宜に変更可能である。また、図１３と同様に、周方向において複数に分割されてもよい。
【００４５】
ところで、コラム２８，３１の断面形状は、上述したような略正方形や円形に限定されない。その場合、それに伴って溶接用裏当て材の屈曲形状が変更されるのは言うまでもない。
【００４６】
前記各実施例の溶接用裏当て材１，２１，３９は、熱間圧延により形成するのが好ましい。図１６は、実施例１の溶接用裏当て材１の製造方法を示す概略斜視図である。実施例２以降の溶接用裏当て材を得る場合も、まずは実施例１のような板材を得ることから始める。それには、断面円形または断面矩形の長尺材が用いられ、この素材が熱間圧延される。
【００４７】
断面円形の素材を用いる場合も、断面楕円形などに変形した後、断面略矩形の素材とする。いずれにしても、素材は、所望の断面形状の板材３６に熱間圧延された後、図１６に示される圧延装置４０を用いて熱間圧延され、図１に示される溶接用裏当て材１とされる。
【００４８】
図示例の圧延装置４０は、上方ローラー４１と、下方ローラー４２と、側方ローラー４３，４３とを備える。上方ローラー４１の外周面には、溶接用裏当て材１の凹溝５に対応して、凹溝形成用凸部４４が全周に亘って形成されている。また、溶接用裏当て材１の凹溝５の傾斜面５ａに対応して、凹溝形成用凸部４４の幅方向両端部に傾斜面４４ａ，４４ａが形成されている。さらに、溶接用裏当て材１の突起２に対応して、円周方向に所定間隔で複数の突起形成用凹部４５，４５，…が形成されている。
【００４９】
従って、板材３６をこれらのローラー４１，４２，４３，４３の間に挿入し、ローラーに圧延荷重を付与しつつ回転させて熱間圧延すると、板材３６の上面のうち、凹溝形成用凸部４４と対応する箇所に凹溝５が形成され、突起形成用凹部４５と対応する箇所に突起２が形成される。また、板材３６は、下面および幅方向両端面が平面に形成される。
【００５０】
このとき、上方ローラー４１の凹溝形成用凸部４４と突起形成用凹部４５とは隣接しているため、凹溝形成用凸部４４により押圧された板材の余分の肉が、傾斜面４４ａにより押し上げられ、隣接する突起形成用凹部４５にスムーズに移動して突起２を形成するため変形抵抗は小さく、確実に突起２および凹溝５を形成することができる。
【００５１】
その後、得られた板材を必要長さで切断し、必要に応じて熱処理や表面処理等を施して、溶接用裏当て材１が完成する。また、コラムとダイヤフラムとを溶接する際に使用される溶接用裏当て材２１，３９は、得られた図１の板材を必要長さで切断した後、さらに適切な部分についてプレス加工などで屈曲し、必要に応じて熱処理や表面処理等を施して完成する。
【００５２】
上述のように、溶接用裏当て材１，２１，３９の板面の形状を圧延により形成すると、突起の位置は圧延時に規定されるためばらつきが小さく、溶接時に正確なルート間隔Ｘを確保することができる。さらに、圧延するだけで板面１２の突起２および凹溝５を同時に形成することができるため、別部品の突起を取り付けるといった組み立て工程は不要となり、短時間に大量に生産することが可能となる。
【００５３】
なお、本発明の溶接用裏当て材とその製造方法は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、溶接用裏当て材の使用箇所は、コラムとダイヤフラム、コラムの側面とＨ形鋼との接続に限らず、その他の各種溶接個所に幅広く適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の溶接用裏当て材の実施例１を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施例１の溶接用裏当て材を用いて柱と梁とを溶接した状態を示す斜視図である。
【図５】実施例１の溶接用裏当て材を用いて柱と梁とを溶接した状態を示す正面図である。
【図６】図５の一部を拡大して示す縦断面図であり、柱と梁の溶接前の状態を示している。
【図７】図５の一部を拡大して示す縦断面図であり、柱と梁の溶接後の状態を示している。
【図８】本発明の溶接用裏当て材の実施例２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図９】実施例２の溶接用裏当て材を用いて柱を立設する状態を示す分解斜視図である。
【図１０】実施例２の溶接用裏当て材を用いたコラムとダイヤフラムとの溶接部を示す縦断面図であり、溶接前の状態を示している。
【図１１】実施例２の溶接用裏当て材を用いたコラムとダイヤフラムとの溶接部を示す縦断面図であり、溶接後の状態を示している。
【図１２】図９における連結ブロックとコラムとの接続部を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の溶接用裏当て材の実施例２の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の溶接用裏当て材の実施例２の別の変形例を示す図である。
【図１５】図１４の溶接用裏当て材を用いて柱を立設する状態を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の溶接用裏当て材の実施例１の製造方法を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 溶接用裏当て材
１Ａ 板材
２ 突起
３ 垂直面
４ 幅方向一端面
５ 凹溝
７ ルート面
８ 開先面
１０ 開先隙間
１１ 溶接部
１２ 板面
１３ 柱
１４ Ｈ形鋼
１５ フランジ
１６ フランジ
１７ ウェブ
１８ スカラップ
１９ スカラップ
２１ 溶接用裏当て材
２７ 連結ブロック
２８ コラム
２９ ダイヤフラム
３１ コラム
Ｘ ルート間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略矩形の細長い板材から形成され、
一方の板面には、幅方向中央部に凹溝が長手方向へ沿って形成されており、
前記一方の板面には、前記凹溝の幅方向外側に、前記凹溝の幅方向一端辺に沿って、設定間隔で突起が形成されており、
この突起は、前記凹溝側において前記板材の長手方向へ沿う端面として、前記板面に対し垂直面を有しており、
前記一方の板面を見た状態で、前記突起は、前記板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、
前記突起は、前記板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、前記板材の幅方向での切断面において、前記板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されている
ことを特徴とする溶接用裏当て材。
【請求項２】
第一部材と第二部材との溶接部に用いられる裏当て材であって、
前記板材の幅方向一端面は、前記第一部材への当接面とされ、
前記突起の垂直面は、前記一方の板面上に重ね合わされる前記第二部材の開先部のルート面への当接面とされ、
前記板材の幅方向一端面と前記突起の垂直面との間は、前記板材の幅方向へ沿った離隔距離が、ルート間隔に設定されており、
前記突起は、前記第一部材と前記第二部材との溶接時に溶け込む大きさとされている
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接用裏当て材。
【請求項３】
前記第一部材は、ダイヤフラムとされ、
前記第二部材は、コラムとされ、
このコラムの内周に沿うよう屈曲して形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の溶接用裏当て材。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接用裏当て材の製造方法であって、
熱間圧延により、長尺の板材の一方の板面に、前記凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で前記突起を形成する
ことを特徴とする溶接用裏当て材の製造方法。
【請求項１】
断面略矩形の細長い板材から形成され、
一方の板面には、幅方向中央部に凹溝が長手方向へ沿って形成されており、
前記一方の板面には、前記凹溝の幅方向外側に、前記凹溝の幅方向一端辺に沿って、設定間隔で突起が形成されており、
この突起は、前記凹溝側において前記板材の長手方向へ沿う端面として、前記板面に対し垂直面を有しており、
前記一方の板面を見た状態で、前記突起は、前記板材の幅方向外側へ行くに従って先細りの略うろこ状に形成されており、
前記突起は、前記板材の長手方向での切断面において、略円弧状に突出して形成される一方、前記板材の幅方向での切断面において、前記板材の幅方向外側へ行くに従って突出高さが低くなるよう形成されている
ことを特徴とする溶接用裏当て材。
【請求項２】
第一部材と第二部材との溶接部に用いられる裏当て材であって、
前記板材の幅方向一端面は、前記第一部材への当接面とされ、
前記突起の垂直面は、前記一方の板面上に重ね合わされる前記第二部材の開先部のルート面への当接面とされ、
前記板材の幅方向一端面と前記突起の垂直面との間は、前記板材の幅方向へ沿った離隔距離が、ルート間隔に設定されており、
前記突起は、前記第一部材と前記第二部材との溶接時に溶け込む大きさとされている
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接用裏当て材。
【請求項３】
前記第一部材は、ダイヤフラムとされ、
前記第二部材は、コラムとされ、
このコラムの内周に沿うよう屈曲して形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の溶接用裏当て材。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接用裏当て材の製造方法であって、
熱間圧延により、長尺の板材の一方の板面に、前記凹溝を形成しつつ、それに伴い生じる余分の肉で前記突起を形成する
ことを特徴とする溶接用裏当て材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２９１８３４（Ｐ２００９−２９１８３４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５０６２３（Ｐ２００８−１５０６２３）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（３０８０１３１３７）大津鉄工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（３０８０１３１３７）大津鉄工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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