JPH01293990A - 開先加工・裏当て金付き鋼管および、その成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、開先加工を施した裏当て金付き鋼管（丸管、
角形鋼管等をいう。）および、その成形方法に関する。

〈従来の技術〉 最近、鉄骨建造物を組立てるのに鋼管コラムを使用する
ケースか増加している。

その際に二階以上の構造物を建立するときには、必然的
にコラムとはり材との結合構造が形成される。前記のコ
ラムとはり材との結合、すなわち柱はり仕口の構造のう
ち、はり貫通型でダイヤフラム貫通タイプの場合には、
柱はり仕口組立てのためのダイヤフラム平面とコラム端
面との突合わせ溶接継手が多用されている。

従来の技術では、第５図に示すようにダイヤフラム２ｆ
Ｆ面にコラム端面を突合わせ溶接する予備作業として、
コラム１端面の浴接部に開先加工３を施すため、ガス溶
断加工、機械的切削加工等が利用され、また、通常、管
状部材では裏溶接ができないので、平鋼、角鋼を用いて
、あらかじめ前記コラム内周壁になじむように折曲げ、
これをバッキング材（裏当て金）４′としてコラム端面
内側に仮付け５などして、ルート間隔を確保するように
していた。

ところで、確実な突合わせ溶接継手を形成するＫは勿論
、溶接加工それ自体の適否が重要であるが、予備加工と
しての端面の開先形状およびルート間隔が一様で正確な
ことが要求さ汎る。しかし従来技術では上述の予備加工
が、すべて手作業で行われるために、正確な加工を施す
のに見掛は上よりも手間が掛かる上に、裏当て金４′の
仮付け５に当り、その端部が一平面内に納捷り雌い。

このため、ダイヤフラム２と裏当て金４′の間隙発生に
よる溶接不良とか、裏当て金４′の固着不良に基づく当
て全破損などの不良継手か発生する場合がある。特に現
場加工において利用される第６図不断面構造の場合には
、裏当て金４′の不良による溶接トラブルが多発してい
る。さらに、裏当て金４′の増付は長さがバラツキ、こ
のようなコラム端面を用いて組立てた柱はり仕口構造を
多く具備するコラムは全体として直線性を出し難いとい
う問題点がある。

〈本発明が解決しようとする課題〉 本発明は、従来技術に内在する上述問題点に鑑み、流通
段階において、あらかじめ用途に応じた形状に加工した
端面を備えたコラムを用意し、柱はり仕口組立てのため
の前述の予備加工を必要としない開先加工・裏当て金付
きコラムを提供することを目的とする。

また、コラムの成形の段階で、さして大規模な設備を要
することなく、あらかじめ正確で均一な形状の開先加工
・裏当て金付き端面のコラムを形成・加工することがで
きる開先加工・裏当て全成形方法を開発し、柱はり仕口
組立ての工数を節減し、ひいては良質な溶接継手を備え
た柱はり仕口構造を能率よく組立てようとするものであ
る。

さらに開先加工と裏当て全溶接相当加工とを一加工で、
効率よく形成することができる成形方法を開発すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上述の目的を達成するため、以下に述べると
おりの構成要件を具備している。

（１）　　コラムを構成する鋼板の板厚を、その切口端
面付近で内側に肉厚に形成し、略、内側に厚みを増した
部分のみをコラム長手軸方向に僅かに残して裏当て金を
形成すると共に、前記鋼板端部を裏当て金の外側面基部
から外方に向けて鈍角の傾斜面に成形して開先加工部と
したことを特徴とする開先加工・裏当て金付き鋼管。

（２）被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同部
分を／に環状溝の外周壁の形が被加工コラムの直角断面
外周と略、同形で、前記溝巾をコラム板厚よりも大とし
、同溝断面底を内側に傾斜せしめると共に、前記溝の最
深巾狭環状部を間溝の内側部に形成した前記環状溝を削
設した金型に／を相対的に押圧して、前記コラム端面を
上記第（１）項記載の形に成形することを特徴とする開
先加工・裏当て金付き鋼管の成形方法。

（３）被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同端
面を中子付き台上に尚接已て心出し固定し、前記中子軸
に並行した回転軸に軸支され、少なくともルート間隔お
よび開先角変面を外周形に有する複数個の成形ローラを
、前記台上において中子軸の回りに相対的に回転させる
と共に中子軸方向に近接させて、コラム外周壁を抑圧ロ
ールし、コラム端面を上記第（１）項記載の形状に成形
することを特徴とする開先加工・裏当て金付き鋼管の成
形方法。

（４）被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同コ
ラム端部を、その中心軸に直交する軸により回動自在に
軸受されたロール周面において、少なくとも開先加工面
に相当する斜面と裏当て全断面とにより形成される凹断
面形状を有する環状溝を設けた成形ロールの前記溝内に
、相対的に押圧すると共に、前記成形ロール支持部材を
、コラム中心軸の回りに回動させてコラム端面を成形ロ
ールの溝形になじませ、コラム端面な上記第（１）項記
載の形に成形することを特徴とする開先加工・裏当て金
付き鋼管の成形方法。

〈作　　用〉 （１）鋼　管 コラム端面には、あらかじめ適切に成形された開先加工
および裏当て金部材が一体的に形成され、従ってコラム
を構成する鋼材と裏当て金とが同質材より構成されてい
るため、ここに通しダイヤフラムを当接したときには裏
当て全端面がダイヤフラム平面に隙間なく密接して所定
のルート間隔を形成し、かつ堅実な裏当て金が用意され
ているから格別の準備作業を要することなく溶接加工に
取り掛かれ、それによって組上けた柱はり仕口の構造は
精度が良く、また、確実・良好な突合わせ溶接継手を得
ることができる。

したがって、柱はり仕口の組立て等の工数を節減して作
業能率を上げ、しかも建造物の安全性を向上せしめるこ
とができ、通しダイヤフラムタイプの柱はり仕口を多用
するような構造物の建築材料として非常に有用なコラム
を提供する。

のみならず、コラム端面を機械的手段により成形してい
るため製品が均一であって直角が出ており、この種型式
のコラムを用いて通しダイヤフラムタイプの柱はり仕口
を組立て、多用したところで、そのコラム全体の精度が
損われるお七′ｔ１．かない。

（２）成形方法 鋼管端面ば、一応の加工後、ガス加熱、高周波誘導加熱
、電気加熱等々、既知の加熱手段を用いて所要温度に加
熱してから鋼管（コラム）を確保し、型打ちまたは熱間
ロール成型によって、前記端面のコラム軸心を含む面に
よる切断面の形を、切削屑を出すことなく、−回の加工
により開先加工・裏当て金付き形状に塑性成形する。

前記型工具とコラム端面との間の抑圧、成形動作は相対
的なものであり、コラムの直角断面が円形の場合は、工
具側を固定して、これにコラムを回転・押圧することも
不可能ではない。

コラム端面の上述成形は、高温の許で型工具により塑性
変形させるものであるから、被加工材の成形炭の形は正
確・均一で材質的には一体であり、また変形による残留
応力も少なく、当該個所を溶接しても、その溶接継手の
品質に悪影響を与えることば々い。

本発明成形方法は、コラムの製造捷たは切断加工時にお
いてコラム保持手段を利用し、格別大規模な装置を必要
とせず、設備・環境の調った工場施 メ設内で、−回の操作で成形加工を完了することができ
るから、比較的経済的に端面加工コラムを提供すること
ができる。

なお、角形コラムの端面成形（ｒｉ型打ち加工が有利で
あるが、ロール成形でも不ｂ」能ではない。成形ロール
を用いる場合は、成る範囲内のコラム径の変化に対して
は、一つの型工具の使用が可能であるメリットがある。

〈実施例〉 （１）鋼　管 第１図は、本発明コラム端面を、その中心軸を含む平面
で切断して示す断面の一実施例で、図中、］Ｊｊ、コラ
ム本体、２は、ダイヤフラム、３は、コラムを構成する
鋼板の開先加工部で、コラム素材の板厚の鋼板を片面突
合わせ溶接するのに適した角度面を備えている。４は、
裏当て金（バックメタル）で、突合わせ溶接継手形成の
ために適切なルート間隔６を形成すると共に、し形溶接
溝の底部をシールする。コラム端面における開先加工・
裏当て金の成形は、熱間型打ちまたはロール成形により
機械的に加工するため、材質的には本体と一体であって
強度上の心配もなく、また精度が良く、確実・均一な形
状が得られ、裏当で全４端面をダイヤフラム２平而に当
接したとき、両者の間に隙間か生ぜず、裏当て金が破損
して湯が漏れるようなおそれがない。さらに、裏当て全
端面とコラム軸心とは正しく直角が出ているので、本実
施例コラムを使用して組立てる柱はり仕口は細心にゆが
みが生じることがない。

突合わせ溶接部の板厚は、略、コラムを構成する鋼板の
厚さに裏当て金４の厚さを加えたものに相当するから、
突合わせ溶接継手７を形成するだけで、充分な強度を備
えたものとなる。

（２）成形方法；そのｌ 第２図は、熱間型打ちの、金型断面の一実施例を示すも
ので、図中、８は、型ボデー、９は、コラム１の端面を
受入れる断面が略Ｕ字状の溝で、その巾は略、コラム鋼
板の厚さに裏当て金の厚さを加えたものに等しい。１０
は、溝９の外周側の底面で、開先加工面を形成するため
内側に傾斜し、１１は、裏当て金を成形すべく溝９の内
周側底面でＵ字形の最深溝を形成している。

コラム１の端面（ハツチング部分）を、ガス、電気その
他の加熱手段によって均等に加熱した後、同端面を上述
、溝付き型８に相対的に直角に押圧して型鍛造により成
形し、端面を開先加工・裏当て金形状に成形する。溝付
き型８は、コラム１外周を／でガイドできるように、溝
９の深さをコラムの端面成形部の長さよりも、やや大き
くしておくことが好ましい。

型またはコラムの相対的移動には油圧機構を利用するの
が一般であるが、ここに型鍛造に使用される他の機械的
手段を用いることは自由である。

上述成形方法は、設備が複雑でなくコラム断面が角形で
ある場合にも簡単に適用できる加工方法であるが、コラ
ム断面の外径の大小に応じて、それぞれ適応する型を用
意しておかねばなら々い。

また、溝９の内側径は、コラムを構成する板厚の大小に
より異なるので、溝９によって囲まれる中子型の径は調
整可能なように設計すべきである。

その２ 第３図は、コラム端面の熱間ロール成形方法の一実施例
を示す。図中、１２は金型、１３は同型に立設した中子
型で、１４ｉ１’；ｊ：、ルート間隔と微小端面、開先
加工傾斜面ならびにコラム外壁に清う外周面を備えた成
形ロールで、同ロールは中子軸に並行して設けた軸１５
の回りに回動自在に軸支され、かつ、中子軸に対し放射
方向に近接、離隔可能なように設けである。上述の成形
ロール１４の放射方向移動は通常、油圧機構を利用して
行われる。

コラム１端面（ハツチング部分）は、所要温度に加熱さ
れてから、中子型１３を嵌合するように金型１２面に接
着・固定した後、金型１２面上を摺動する成形ロール１
４の支軸］５を、中子１３軸の回りに回転させながら、
徐々にその放射方向中心側に移動させることにより、同
端面を徐々に変形させ開先加工・裏当て金付き形状に、
熱間ロール成形する。

その際、中子型１３の径とコラム１内径との間に適宜の
隙間を設けておけばコラムｌを金型１２ニセットするの
が容易であるばかりでなく、その間隙を利用して裏当て
全板厚を得ることができる。なお、コラム１を構成する
鋼板の厚さに応じ、中子型１３の径を変える必要がある
ため、同型は金型１２に取付、取外し可能に固着されて
いる。

上記成形方法は、そのままで断面が円形鋼管コラムの端
面成形に適用できるが、中子型の断面形および成形ロー
ルの放射方向移動を所要のとおり制御することにより角
形コラムの端面成形も可能であり、この工法では、コラ
ム径を若干変更しても、付属部品を調節する程度で、多
くの型の工具を用意することなく、これに対応できるメ
リットがある。

その３ 第４図は、コラム端面の熱間ロール成形工法の他の実施
例工具を示すものである。図中、１６は、実施例（その
ｌ）において説明した断面形状を備えた溝９を、周面に
削設した成形ロールであって、その支軸１７は、コラム
１軸に直交して設けてあり、この支軸は前記成形ロール
１６を、同ロールに削設した溝９の外側壁が、常時コラ
ム１周壁に沿うよう同端面に従って移動し、かつコラム
ｌの長手軸に潅って、その端面に近接、隔離するように
設けである。上述成形ロールのコラム端面への近接・隔
離移動には、通常油圧機構が利用されるか、他の機械的
手段を施すことは自由である。

本実施例の場合は、要するに加熱されたコラム端面に泊
って成形口〜ル（のみ）を回転・押圧して熱間ロール成
形を施すものである。したがって断面丸鋼管の端面成形
に適しており、一種類の設備で相当中のコラム径の変動
に対応することができ、また作業も簡単である。

〈発明の効果〉 本発明は以上述べたとおりであるので、溶接予備作業と
しての管端部の開先加工と裏当て全形成加工とが一体の
ものとして同時に、かつ均一に仕上り、組立て加工に当
って、その工数が節減できるばかりでなく、従来の手作
業では問題が絶えず発生していた描該コラムと裏当て金
の間隙形成に基づく溶接不良、裏当て金の固着不良によ
る破損事故等が、すべて解消される。

また、当該コラムの溶接継手における裏当て金の長さ（
ルート間隔）のバラツキか無くなり確実かつ精度の高い
柱はり仕口を組立てることができる。

さらに、流通段階において施設の完備した工場内におい
てコラム端面の開先加工・裏当て全成形加工を施せば少
々の付帯設備により作業は簡単にできて、その為の工数
・人件費か節約でき、しかも付加１曲値を高め、精度が
よく、使い勝手の良好な鋼管コラムを提供することが可
能となる。

なお、コラムの端面加工は、熱間塑性変形を利用してい
るので、加工に伴なう不必要な内部応力が残留すること
はない。しかも裏当て金と被溶接本体とは同一材質より
構成されているので確実・良好な突合わせ溶接継手を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明コラム端面の一実施例断面図、第２図
は、第１図示の本発明開先加工・裏当て金形成端面を熱
間型打ち成形するための金型の一実施例の断面図、第３
図は、同じく熱間ロール成形のための工具および成形ロ
ール、第４図は、同じく別のタイプの熱間成形ロールの
概略、第５図は、従来技術によるコラム、ダイヤフラム
間の突合わせ溶接継手構造の断面図、第６図は、同じ〈
従来、技術を使用した突合わせ溶接継手の別のタイプの
断面図を示すものである。 ■・・・コラム、　　　　　２・・・ダイヤフラム、３
・・開先加工面、　　４・・・裏当て金、５・・・仮付
は溶接、　　　６・・・ルート間隔、７・・・溶接継手
、　　　　８・・・金型本体、９・・・溝型、　　　　
　１０・・傾斜底面、】１・・・Ｕ字形溝、　　　１２
・・・金型、１３・・・中子型、　　　　１４．１６・
・・成形ロール、１５．１７・・ロール支持軸。 代理人　弁理士　水　１）浩　− ａ’＋ｎ　　　　、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　コラムを構成する鋼板の板厚を、その切口端面付近
   で内側に肉厚に形成し、略、内側に厚みを増した部分の
   みをコラム長手軸方向に僅かに残して裏当て金を形成す
   ると共に、前記鋼板端面を裏当て金の外側面基部から外
   方に向けて鈍角の傾斜面に成形して開先加工部としたこ
   とを特徴とする開先加工・裏当て金付き鋼管。 ２　被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同部分
   を／に環状溝の外周壁の形が被加工コラムの直角断面外
   周と略、同形で、前記溝巾をコラム板厚よりも大とし、
   同溝断面底を内側に傾斜せしめると共に、前記溝の最深
   巾狭環状部を同溝の内側部に形成した前記環状溝を削設
   した金型に／を相対的に押圧して、前記コラム端面を特
   許請求の範囲第１項記載の形に成形することを特徴とす
   る開先加工・裏当て金付き鋼管の成形方法。 ３　被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同端面
   を中子付き台上に当接して心出し固定し、前記中子軸に
   並行した回転軸に軸支され、少なくともルート間隔およ
   び開先角度面を外周形に有する複数個の成形ローラを、
   前記台上において中子軸の回りに相対的に回転させると
   共に中子軸方向に近接させて、コラム外周壁を押圧ロー
   ルし、コラム端面を特許請求の範囲第１項記載の形状に
   成形することを特徴とする開先加工・裏当て金付き鋼管
   の成形方法。 ４　被成形コラム端部を所定温度に加熱した後、同コラ
   ム端面を、その中心軸に直交する軸により回動自在に軸
   受されたロール周面において、少なくとも開先加工面に
   相当する斜面と裏当て金断面とにより形成される凹断面
   形状を有する環状溝を設けた成形ロールの前記溝内に、
   相対的に押圧すると共に、前記成形ロール支持部材を、
   コラム中心軸の回りに回動させてコラム端面を成形ロー
   ルの溝形になじませ、コラム端面を特許請求の範囲第１
   項記載の形状に成形することを特徴とする開先加工・裏
   当て金付き鋼管の成形方法。