鋼材の金具溶接方法

【課題】鋼材、特にＨ形鋼が変形（反り）を起こしにくいように金具を溶接することができる鋼材の金具溶接方法を提供する。
【解決手段】非導電性塗膜１０が形成されたＨ形鋼１のフランジ部１ｂに金具６を抵抗溶接する方法であって、フランジ部１ｂに貫通孔１ｃを開け、貫通孔１ｃの一側の開口縁１ｅに一方の電極１１Ａを接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに、他方の電極１１Ｂを接続した金具６を接触させて、金具６を貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに加圧しながら通電することで、金具６をＨ形鋼１のフランジ部１ｂに抵抗溶接することで、抵抗溶接は瞬時にスポット状で熱が発生するだけであるから、Ｈ形鋼１が変形（反り）を起こしにくいように金具６を溶接することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材、特にＨ形鋼に最適な金具溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材、例えば図１５に示すように、縦梁用Ｈ形鋼１の側部に横梁用Ｈ形鋼２の端部を直角方向から突き合わせ、Ｌ形金具３とボルト・ナット４とを用いて接続する建物用梁構造がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、製造工場において、縦梁用Ｈ形鋼１にボルト・ナット４でＬ形金具３を予め固定しておき、施工現場において、Ｌ形金具３に横梁用Ｈ形鋼２をボルト・ナット（具体的に図示せず。）で固定するようになっている。
【０００４】
しかし、Ｈ形鋼１，２とＬ形金具３とはボルト・ナットによる接続であるから、剪断・引張強度は、溶接接続よりも劣るという問題がある。
【０００５】
そこで、図１６に示すように、製造工場において、縦梁用Ｈ形鋼１のウェブ部１ａと上下のフランジ部１ｂとの三辺に跨ってプレート状金具５の一端部側をアーク溶接で固定しておき、施工現場において、プレート状金具５の他端部側に横梁用Ｈ形鋼２をボルト・ナット（具体的に図示せず。）で固定するようにしたものがある。
【特許文献１】特開平１０−１３１３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１６の背景技術では、縦梁用Ｈ形鋼１のウェブ部１ａと上下のフランジ部１ｂとの間の内側寸法より小さめにプレート状金具５を予め切断加工して、アーク溶接時にウェブ部１ａと上下のフランジ部１ｂとの間の隙間を埋めることで溶接強度を確保する必要があるので、アーク溶接時に発生する大量の熱により、縦梁用Ｈ形鋼１が変形（反り）を起こしやすくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、鋼材、特にＨ形鋼が変形（反り）を起こしにくいように金具を溶接することができる鋼材の金具溶接方法を提供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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１の第１の手段は、非導電性塗膜が形成された鋼材に金具を抵抗溶接する方法であって、前記鋼材に貫通孔を開け、貫通孔の一側の開口側に一方の電極を接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔の他側の開口縁に、他方の電極を接続した金具を接触させて、金具を貫通孔の他側の開口縁に加圧しながら通電することで、金具を鋼材に抵抗溶接することを特徴とする鋼材の金具溶接方法を提供するものである。
【０００９】
本発明の請求項２の第２の手段は、非導電性塗膜が形成されたＨ形鋼のフランジ部に金具を抵抗溶接する方法であって、前記フランジ部に貫通孔を開け、貫通孔の一側の開口側に一方の電極を接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔の他側の開口縁に、他方の電極を接続した金具を接触させて、金具を貫通孔の他側の開口縁に加圧しながら通電することで、金具をＨ形鋼のフランジ部に抵抗溶接することを特徴とする鋼材の金具溶接方法を提供するものである。
【００１０】
請求項２の第２の手段において、請求項３のように、前記貫通孔の他側の開口縁に接触する金具に、貫通孔の開口縁に食い込み状態で接触可能な傾斜縁が形成されていることが好ましい。
【００１１】
請求項２または３の第２の手段において、請求項４のように、前記Ｈ形鋼の一対のフランジ部に金具をそれぞれ抵抗溶接した後、両金具に跨って直角接続用金具を溶接することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１の第１の手段によれば、金具を鋼材に抵抗溶接することで、抵抗溶接は瞬時にスポット状で熱が発生するだけであるから、鋼材が変形（反り）を起こしにくいように金具を溶接することができる。
【００１３】
ここで、鋼材に非導電性塗膜が形成されていると、抵抗溶接の開始時の導通を確保するために、ワイヤーブラシや砥石を用いて溶接部の塗膜を除去する必要があるが、ワイヤーブラシ等は目詰まりを起こしやすいので、溶接作業をライン化することが困難になる。
【００１４】
そこで、本発明では、自動金具溶接ラインにおいて、溶接作業の前に、非導電性塗膜が形成された鋼材に貫通孔をプレス加工等で開けることで、貫通孔内に金属面を露出させる。その後、貫通孔の一側の開口側に一方の電極を接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔の他側の開口縁に、他方の電極を接続した金具を接触させることで、貫通孔の開口縁を介して抵抗溶接の開始時の導通を確保できるので、金具を貫通孔の他側の開口縁に加圧しながら通電することで、金具を鋼材に抵抗溶接できるようになる。
【００１５】
これらにより、自動金具溶接ラインにおいて、非導電性塗膜が形成された鋼材に貫通孔を開けるだけで、鋼材が変形（反り）を起こしにくい抵抗溶接によって、鋼材に金具を溶接できるようになる。
【００１６】
なお、鋼材の一方の電極を接触させる面と他方の電極を接続した金具を接触させる面の双方に非導電性塗膜が形成されている場合には、貫通孔の一側の開口縁（露出金属面）に一方の電極を接触させ、貫通孔の他側の開口縁（露出金属面）に、他方の電極を接続した金具を接触させる必要がある。しかし、鋼材の一方の電極を接触させる面に非導電性塗膜が形成されていない場合には、貫通孔の一側の開口側（露出金属面）に一方の電極を直接接触させれば良い。
【００１７】
本発明の請求項２の第２の手段によれば、請求項１の第１の手段と同様にして、自動金具溶接ラインにおいて、非導電性塗膜が形成されたＨ形鋼のフランジ部に貫通孔を開けるだけで、鋼材が変形（反り）を起こしにくい抵抗溶接によって、Ｈ形鋼に金具を溶接できるようになる。特にＨ形鋼においては、防錆用亜鉛メッキを施す場合、スプレーでウェブ部と上下のフランジ部との間の溶接部に非導電性の防錆塗料を塗布することが多いことから、特に有用である。
【００１８】
請求項３によれば、貫通孔の他側の開口縁に接触する金具に傾斜縁を形成することで、金具の傾斜縁が貫通孔の開口縁に食い込み状態で接触可能となるので、抵抗溶接の開始時の導通をより確実に確保できるようになる。
【００１９】
請求項４によれば、縦梁用Ｈ形鋼の一対のフランジ部に抵抗溶接した金具に跨って、横梁用Ｈ形鋼をボルト・ナット等で接続するための直角接続用金具をアーク溶接等で溶接することができる。この場合、先に抵抗溶接した金具に直角接続用金具をアーク溶接等で溶接するので、アーク溶接箇所が少ない上に、発生した熱が縦梁用Ｈ形鋼に伝わりにくいので、縦梁用Ｈ形鋼が変形（反り）を起こしにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は縦梁用Ｈ形鋼１の断面図であり、図７に詳細に示すように、ウェブ部１ａと上下のフランジ部１ｂとの間の溶接部（実際には、ウェブ部１ａと上下のフランジ部１ｂとの間の全面）にスプレーで非導電性の防錆塗料を塗布して、非導電性塗膜１０が形成されている。
【００２２】
そして、自動金具溶接ラインにおいて、図８のように、上下のフランジ部１ｂにプレス加工等で貫通孔１ｃを開ける（図１３のステップＳ１）。これにより、貫通孔１ｃの内周面１ｄに金属面が露出されるようになる。ついで、上下のフランジ部１ｂの外面にほぞピン（図示せず。）が溶接される（図１３のステップＳ２）。
【００２３】
その後、図９のように、上下のフランジ部１ｂの貫通孔１ｃの一側（外面）に、貫通孔１ｃの開口縁１ｅに面して、抵抗溶接用の一方の電極１１Ａをそれぞれ直接接触させる。この上下のフランジ部１ｂの一側（外面）は、非導電性の防錆塗料が塗布されていない金属露出面である。
【００２４】
また、上下のフランジ部１ｂの貫通孔１ｃの他側（内面）に、貫通孔１ｃの開口縁１ｆに面して、金具６を挟み込んで接続した抵抗溶接用の他方の電極１１Ｂをそれぞれ位置させる。金具６は、プレート状であり、貫通孔１ｃの開口縁１ｆに面した縁部は、貫通孔１ｃの開口縁１ｆに食い込み状態で接触可能な山形の傾斜縁６ａに形成されている。
【００２５】
そして、図１０のように、他方の電極１１Ｂをそれぞれ矢印の方向に移動させて、他方の電極１１Ｂに接続した金具６の傾斜縁６ａを貫通孔１ｃの他側（内面）の開口縁１ｆに接触させる。すなわち、図１１に詳細に示すように、金具６の傾斜縁６ａは山形であるから、その頂部６ｂが貫通孔１ｃ内に入り込むとともに、傾斜縁６ａが非導電性塗膜１０を切り裂きながら貫通孔１ｃの開口縁１ｆに食い込み状態で接触するようになる。
【００２６】
これにより、一方の電極１１Ａに接触したフランジ部１ｂと、他方の電極１１Ｂに接続した金具６との間に、貫通孔１ｃの開口縁１ｆを介して抵抗溶接の開始時の導通を確保できるようになる（矢印ｂ参照）。
【００２７】
そこで、他方の電極１１Ｂで金具６を貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに加圧しながら通電することで、金具６がＨ形鋼１のフランジ部１ｂに抵抗溶接されるようになる（図１３のステップＳ３）。このとき、金具６の傾斜縁６ａを貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに加圧しながら通電することで、傾斜縁６ａが溶けることから、図１２のように、ほぼ真っ直ぐになった縁部６ｃがフランジ部１ｂに抵抗溶接ｆ（図２参照）されるようになる（図６参照）。
【００２８】
なお、図１４に示すように、上下のフランジ部１ｂの貫通孔１ｃの一側（外面）に、非導電性の防錆塗料が塗布されている場合には、貫通孔１ｃの開口縁１ｅに面して、抵抗溶接用の一方の電極１１Ａをそれぞれ直接接触させても、抵抗溶接の開始時の導通を確保できない。
【００２９】
そこで、このような場合には、一方の電極１１Ａに、金具６の傾斜縁６ａと同様な傾斜縁１１ａを形成しておけば、電極１１Ａの傾斜縁１１ａは山形であるから、その頂部１１ｂが貫通孔１ｃ内に入り込むとともに、傾斜縁１１ａが非導電性塗膜１０を切り裂きながら貫通孔１ｃの開口縁１ｅに食い込み状態で接触するようになる。
【００３０】
これにより、一方の電極１１Ａ側のフランジ部１ｂと、他方の電極１１Ｂに接続した金具６との間に、貫通孔１ｃの開口縁１ｅ，１ｆを介して抵抗溶接の開始時の導通を確保できるようになる（矢印ｂ参照）。
【００３１】
次に、Ｈ形鋼１の上下のフランジ部１ｂの外面に、ステップＳ２で溶接したほぞピンで位置決めしながら集積材８（図５参照）をそれぞれ当てがって、ねじ９で固定する（図１３のステップＳ４）。なお、図３および図４では、集積材８の図示は省略している。
【００３２】
その後、図３に示すように、横梁用Ｈ形鋼２（図１５、図１６参照）をボルト・ナット等で接続するための直角接続用金具７を、上下のフランジ部１ｂに抵抗溶接した金具６にそれぞれ当てがって、両金具６に跨ってアーク溶接ｇ等で溶接する（図１３のステップＳ５）。また、図４に示すように、直角接続用金具７を縦梁用Ｈ形鋼１のウェブ部１ａにアーク溶接ｈ等で溶接する（図１３のステップＳ５）。
【００３３】
そして、溶接部を補修、塗装すれば（図１３のステップＳ６）、図５および図６に示したような状態で縦梁用Ｈ形鋼１が完成するようになる。
【００３４】
前記のような縦梁用Ｈ形鋼１の金具溶接方法であれば、金具６を縦梁用Ｈ形鋼１に抵抗溶接することで、抵抗溶接は瞬時にスポット状で熱が発生するだけであるから、縦梁用Ｈ形鋼１が変形（反り）を起こしにくいように金具６を溶接することができる。
【００３５】
ここで、縦梁用Ｈ形鋼１に非導電性塗膜１０が形成されていると、抵抗溶接の開始時の導通を確保するために、ワイヤーブラシや砥石を用いて溶接部の塗膜を除去する必要があるが、ワイヤーブラシ等は目詰まりを起こしやすいので、溶接作業をライン化することが困難になる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、自動金具溶接ラインにおいて、溶接作業の前に、非導電性塗膜１０が形成された縦梁用Ｈ形鋼１に貫通孔１ｃをプレス加工等で開けることで、貫通孔１ｃ内に金属面を露出させる。その後、貫通孔１ｃの一側の開口側に一方の電極１１Ａを接触させ、貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに、他方の電極１１Ｂを接続した金具６を接触させることで、貫通孔１ｃの開口縁１ｆを介して抵抗溶接の開始時の導通を確保できるので、金具６を貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに加圧しながら通電することで、金具６を縦梁用Ｈ形鋼１に抵抗溶接できるようになる。
【００３７】
これらにより、自動金具溶接ラインにおいて、非導電性塗膜１０が形成された縦梁用Ｈ形鋼１に貫通孔１ｃを開けるだけで、縦梁用Ｈ形鋼１が変形（反り）を起こしにくい抵抗溶接によって、縦梁用Ｈ形鋼１に金具６を溶接できるようになる。
【００３８】
また、貫通孔１ｃの他側の開口縁１ｆに接触する金具６に傾斜縁６ａを形成することで、金具６の傾斜縁６ａが貫通孔１ｃの開口縁１ｆに食い込み状態で接触可能となるので、抵抗溶接の開始時の導通をより確実に確保できるようになる。
【００３９】
さらに、縦梁用Ｈ形鋼１の一対のフランジ部に抵抗溶接した金具６に跨って、横梁用Ｈ形鋼２をボルト・ナット等で接続するための直角接続用金具７をアーク溶接等で溶接することができる。この場合、先に抵抗溶接した金具６に直角接続用金具７をアーク溶接等で溶接するので、アーク溶接箇所が少ない上に、発生した熱が縦梁用Ｈ形鋼１に伝わりにくいので、縦梁用Ｈ形鋼１が変形（反り）を起こしにくくなる。
【００４０】
前記実施形態では、縦梁用Ｈ形鋼１の上下のフランジ部１ｂに、直角接続用金具７をアーク溶接等するための２個の金具６を溶接したものであったが、上下のフランジ部１ｂのいずれかに、ターンバックル付きの筋交い部材等を係止するための１個の金具６を溶接することもできる。
【００４１】
前記実施形態では、縦梁用Ｈ形鋼１に金具６を溶接するものであったが、本発明は、Ｈ形鋼以外の鋼材に金具６を抵抗溶接する方法としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図２】金具を溶接した図１の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図３】金具に直角接続用金具を溶接した図１の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図４】直角接続用金具をウェブ部に溶接した図１の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る縦梁用Ｈ形鋼の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る縦梁用Ｈ形鋼の詳細断面図である。
【図８】貫通孔を開けた図７の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図９】電極と直角接続用金具との関係を示す図７の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図１０】直角接続用金具の傾斜縁が貫通孔の開口縁に接触した状態の図７の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図１１】図１０の要部拡大図である。
【図１２】直角接続用金具を抵抗溶接した状態の図７の縦梁用Ｈ形鋼の断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る縦梁用Ｈ形鋼の金具溶接の工程図である。
【図１４】変形例の図１０に相当する要部拡大図である。
【図１５】従来の縦梁用Ｈ形鋼と横梁用Ｈ形鋼の接続金具の斜視図である。
【図１６】従来の縦梁用Ｈ形鋼と横梁用Ｈ形鋼の接続金具の斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１縦梁用Ｈ形鋼
１ａウェブ部
１ｂフランジ部
１ｃ貫通孔
１ｅ一側の開口縁
１ｆ他側の開口縁
２横梁用Ｈ形鋼
６金具
６ａ傾斜縁
７直角接続用金具
１０非導電性塗膜
１１Ａ一方の電極
１１Ｂ他方の電極

【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性塗膜が形成された鋼材に金具を抵抗溶接する方法であって、
前記鋼材に貫通孔を開け、貫通孔の一側の開口側に一方の電極を接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔の他側の開口縁に、他方の電極を接続した金具を接触させて、金具を貫通孔の他側の開口縁に加圧しながら通電することで、金具を鋼材に抵抗溶接することを特徴とする鋼材の金具溶接方法。
【請求項２】
非導電性塗膜が形成されたＨ形鋼のフランジ部に金具を抵抗溶接する方法であって、
前記フランジ部に貫通孔を開け、貫通孔の一側の開口側に一方の電極を接触させ、非導電性塗膜が形成された貫通孔の他側の開口縁に、他方の電極を接続した金具を接触させて、金具を貫通孔の他側の開口縁に加圧しながら通電することで、金具をＨ形鋼のフランジ部に抵抗溶接することを特徴とする鋼材の金具溶接方法。
【請求項３】
前記貫通孔の他側の開口縁に接触する金具に、貫通孔の開口縁に食い込み状態で接触可能な傾斜縁が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鋼材の金具溶接方法。
【請求項４】
前記Ｈ形鋼の一対のフランジ部に金具をそれぞれ抵抗溶接した後、両金具に跨って直角接続用金具を溶接することを特徴とする請求項２または３に記載の鋼材の金具溶接方法。

【図１】