JPH05185221A - 鋼管柱における内ダイアフラムの固着方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉断面の鋼管柱を柱長さ以上に不必要に切断
せず、内部所定位置に確実にダイアフラムを装入・溶接
する。 【構成】 先端部にダイアフラム２および裏当て金３を
保持する固定部分Ａと、この固定部分を着脱自在に把持
する本体部分Ｂと、これらの部分を角形鋼管柱１内に挿
入したり引き出したりする駆動部分Ｃとより構成され、
固定部分Ａは、自身を角形鋼管柱１内の所定位置に保持
する支持機構と、中央部に貫通孔を持つダイアフラムを
嵌合する嵌合部21と、裏当て金３を介してこれを挟持す
る挟持レバー12と、これにより裏当て金３を引き込み・
突き出しさせる拡縮機構と、挟持レバー12をダイアフラ
ムの貫通孔以下の寸法まで折り畳む開閉機構とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄骨造、鉄骨コンクリ
ート造等の高層建築に使用される鋼管柱における内ダイ
アフラムの固着方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨造、鉄骨コンクリート造等の高層建
築に使用される鋼管柱と鉄骨梁との接合部分には、梁か
らの剪断力、モーメント等の応力を柱に伝達するため、
鋼管柱内部の梁フランジに対応する位置に、梁フランジ
を延長する方向に内ダイアフラムと呼ばれる板材を取り
付けることが一般に行われている。そしてこの内ダイア
フラムと柱材とは、前記応力の充分確実な伝達をはかる
ため、溶接により強固に固着されるのが通常である。一
方、内ダイアフラム中央部は応力密度がきわめて低いの
で、かりに切り孔等が設けられていても実用上支障はな
い。

【０００３】鋼管柱が角形断面で、４枚の鋼板を組み立
てて製造する形式のものでは、柱体を組み立てる中間工
程でダイアフラムを挿入し固着することが行われている
が、鋼管を４角断面等に成形した閉鎖断面材を鋼管柱と
して使用する場合においては、ダイアフラムを管端から
挿入し、所定位置で溶接固着しなければならない。寸法
の大きい鋼管柱では内部に人間が入って作業できるが、
一辺１ｍ以下のものではそれも困難なので、従来は、ダ
イアフラムが１枚入る毎に鋼管柱をわざわざ切断し、ダ
イアフラムを挿入、溶接した後その柱体を溶接により継
いで所定の柱長さとすることが行われている。

【０００４】なお本明細書において、ダイアフラムを鋼
管内面に対し摩擦力により一時的に固定する場合を「固
定」、溶接により半永久的に一体化する場合を「固着」
として区別する。一般に角形鋼管等の鋼管柱は、例えば
ロールフォーミング法では、10〜15ｍ程度の長さに切断
して製造されるが、柱体における梁の取り付け間隔は 4
ｍ程度であるから、上記の方法では製造した角形鋼管を
６〜８分割せねばならず、さらにまたこれを元の長さに
溶接するための開先加工、裏当て金取り付け、溶接など
膨大な作業が必要であり、また出来上がりの外観も悪
い。

【０００５】そこで、このような不経済な作業を解消す
べく、たとえば特開昭61-279362 号公報によれば、可変
位溶接装置と部材供給装置とを有する自走溶接装置を閉
鎖断面材内に一方の開口部から進退させ、所定位置毎に
部材供給装置で部材を供給し、かつ固定させ、溶接トー
チを閉鎖断面材内周面に沿って旋回させながら部材を閉
鎖断面材内周面に自動的に溶接接合させることが提案さ
れている。

【０００６】図10、図11は特開昭61-279362 号公報によ
る実施例の一部で、51は自走溶接装置、52はそのうちの
走行装置、53は部材供給装置、54は可変位溶接装置、55
はそのうちの溶接トーチ、１は鋼管柱 (閉鎖断面材) 、
２はダイアフラム、３は裏当て材である。図10はこの自
走溶接装置51を用い、部材供給装置53に裏当て材３を把
持させてこれを鋼管柱１の所定位置に可変位溶接装置54
により溶接しているところであり、図11はその後、一旦
自走溶接装置51が左方鋼管柱１外へ後退し、部材供給装
置53にダイアフラム２を把持させて取り付け位置へ向け
て走行中の状態を示している。

【０００７】また、特開昭64-53778号公報によれば、断
面が閉曲線より成る鋼管を垂直方向に立設・確保してか
ら、その上端開口より鋼管断面内壁に適合した外周縁を
備えた内ダイアフラムを着脱自在に保持する手段および
前記ダイアフラムの外周縁と鋼管内壁面との間を自動溶
接する手段を搭載した昇降台を挿入して、これを所定位
置に停止させた後、溶接を行うことが提案されている。

【０００８】図12はこの特開昭64-53778号公報記載の発
明に使用するダイアフラムの実施例で、四角形の外形の
四隅を扇形に切り欠き、各辺には、裏当て金保持具3aと
ダイアフラム２により挟持され、放射方向に拡・縮可能
な裏当て金３を設けるとともに、ダイアフラム２の中央
に貫通孔2aを施し、溶接加工開始前、この貫通孔を通し
て昇降台から伸びる裏当て金押圧手段を操作して各裏当
て金端面を鋼管１の内壁面に当接させるようにしてい
る。図12では左半分に押圧操作を行う前の状態、右半分
に押圧後の状態を示した。

【０００９】図13はダイアフラムを保持すると同時に溶
接機ヘッドを搭載した昇降台51' をセットした昇降台案
内装置60を鋼管１上端に取り付けた状態を示し、先端に
ダイアフラム２を保持した昇降台51' が鋼管内の所定位
置に降下したのち、裏当て金押圧手段59を操作して各裏
当て金３端面を鋼管１の内壁面に当接させ、溶接機54の
溶接トーチ55により溶接を行うのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うにこのような溶接装置は作業者が中に入ることのでき
ない一辺１ｍ以下程度の小断面の鋼管を前提としている
にもかかわらず、特開昭61-279362 号公報、特開昭64-5
3778号公報記載の発明はいずれも溶接装置とダイアフラ
ムの保持・供給機構とが一体となって設計されており、
これら全体が走行あるいは昇降するので、ダイアフラム
の保持・供給機構と干渉して溶接機のヘッドがうまく作
動できず、現実的に設備化することは困難である。ま
た、特開昭64-53778号公報記載のごとくダイアフラムの
各辺に放射方向に拡・縮可能な裏当て金を設けること
は、ダイアフラムのコスト高を招き、鋼管柱の不必要な
分割を避けたいというコスト削減の趣旨に沿わない結果
となってしまう。

【００１１】本発明は上記のごとき問題点を解消し、鋼
管を柱長さ以上に不必要に切断せず、内部所定位置に確
実にダイアフラムを挿入・溶接できてしかもコストも節
減される方法および装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼管柱における
内ダイアフラムの固着方法は、鋼管柱内に挿入したダイ
アフラムと裏当て金を固着装置により所定位置に固定
し、ダイアフラムおよび裏当て金とともに固着装置の一
部である固定部分をその位置に残存させたまま固着装置
の本体部分を一旦引き出し、ダイアフラムと前記鋼管柱
内面とを溶接により固着してから、残存させてあった固
着装置の一部である固定部分を取り出し回収することを
特徴とする。

【００１３】また、本発明の鋼管柱における内ダイアフ
ラムの固着装置は、先端部にダイアフラムおよび裏当て
金を保持する固定部分と、この固定部分を着脱自在に把
持する本体部分と、これらの部分を鋼管柱内に挿入した
り引き出したりする駆動部分とにより構成される鋼管柱
における内ダイアフラムの固着装置であって、固定部分
には、固定部分自身を鋼管柱内の所定位置に保持するた
めに鋼管柱内面に対し水平方向に押し当てる支持アーム
と、鋼管柱内面よりやや小さい相似形の外形をもち中央
部に貫通孔を有するダイアフラムをこの貫通孔により嵌
合する嵌合部と、嵌合したダイアフラムの裏面周辺部に
押し当てた裏当て金を介して前記ダイアフラムを前記嵌
合部に挟持する挟持レバーと、この挟持レバー先端部に
係止された前記裏当て金を鋼管柱内面に対して引き込
み、突き出しさせる拡縮機構と、前記挟持レバーを前記
ダイアフラム中央の貫通孔以下の寸法まで折り畳む開閉
機構とを備えたことを特徴とする。

【００１４】

【作 用】本発明によれば、固定装置の先端部分である
固定部分が着脱自在であり、ダイアフラムとともにこの
先端固定部分を鋼管柱内に残置し、本体部分を引き上げ
た状態で溶接作業を行えるから、ダイアフラム固着装置
と溶接機が干渉せず、鋼管柱を不必要に切断せずにダイ
アフラムの固着が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。まず図１〜図４により本発明によ
るダイアフラムの固着方法を説明する。説明の都合上、
鋼管柱１を縦方向とし、固着装置を上方より挿入してダ
イアフラムを固着するものとするが、本発明はこの姿勢
に限定されるものではなく、鋼管柱１を水平方向や斜め
方向等任意の姿勢に載置して実施可能である。

【００１６】図１は、第１段階として本発明にかかわる
固着装置を用いてダイアフラム２および裏当て金３を鋼
管柱１内の所定位置へ搬送しているところである。のち
に詳しく説明する本発明の固着装置は、先端部にあって
ダイアフラムおよび裏当て金を保持する固定部分Ａと、
この固定部分Ａを着脱自在に把持する本体部分Ｂと、こ
れらの部分を鋼管柱内に挿入したり引き上げたりする駆
動部分Ｃとの３つにより構成される。

【００１７】本発明で使用するダイアフラム２は、図
６、７に示すように鋼管柱１の内面よりルートギャップ
相当分だけ小さい相似形の外形の隅を扇形に切り欠き、
中央に固定操作用の貫通孔2aを設けたもので、各辺には
上向きに開いた開先を加工してある。裏当て金３は固定
部分Ａに係止され、ダイアフラム２との間で放射方向に
拡・縮可能に挟持されていて、この状態ではダイアフラ
ム２の裏側にかくれる位置まで後退しているので、搬送
には支障しない。

【００１８】このように、本発明のダイアフラムにおい
ても、裏当て金３が放射方向に拡・縮可能な点ではさき
に図12に示した特開昭64-53778号公報記載のものと同様
であるが、裏当て金保持具3aを必要とせず、ダイアフラ
ム自体は単純な構造であるから、きわめて安価に製造で
きる。図２は、第２段階として、ダイアフラム２および
裏当て金３が鋼管柱１内の所定位置に到達したところで
ある。この位置で後述する支持機構を用い、支持アーム
41を鋼管柱１内面に押し当てると、押しつけ力により固
定部分Ａは鋼管柱１に固定支持される。その状態のまま
着脱機構により固定機構Ａを開放して固定部分Ａならび
にダイアフラム２、裏当て金３をこの位置に残し、本体
部分Ｂを引き上げる。

【００１９】図３は、第３段階で、鋼管柱１上端部より
溶接装置54を挿入しトーチ55により残置されたダイアフ
ラム２を鋼管柱１の内面に溶接しているところである。
図８に示すようにここにおける溶接は、裏当て金を使用
するレ形開先の片面溶接である。さきに、本発明におい
て、鋼管柱１の姿勢は任意であると述べたが、溶接工程
を考慮すると、鋼管を縦向きとするこの実施例の場合が
最も好都合であるのは、いうまでもない。

【００２０】ここで使用する溶接装置としては、多関節
型溶接ロボット等、任意のものでよく、場合によっては
作業者による手溶接を行っても、本発明を逸脱するもの
ではない。図４は第４段階で、溶接完了後、再び本体部
分Ｂを挿入して固定部分Ａを着装し、ダイアフラム２の
下方にある後述の挟持レバー12を折り畳んでから支持ア
ーム41を後退させ、ダイアフラム２を残し、本体部分Ｂ
に着装した固定部分Ａを回収しているところである。

【００２１】このように、本発明の固着装置は先端部の
固定部分Ａを着脱自在とし、ダイアフラム２とともにこ
の固定部分Ａを鋼管柱１内に残置し、本体部分Ｂを引き
上げた状態で溶接作業を行える点に特徴がある。図３に
みるように、この状態であれば通常の市販の溶接ロボッ
トでも溶接が可能である。引き続き、本発明の一実施例
である装置の詳細を説明する。

【００２２】さきに説明したように、本発明の固着装置
は固定部分Ａ、本体部分Ｂ、駆動部分Ｃの３つよりな
る。このうち、駆動部分Ｃは、本体部分を直線方向に移
動させる機構であって、図１等ではエアシリンダによる
例を示しているが、ラックおよびピニオン、油圧シリン
ダ、チェーン、ワイヤロープ等公知のいかなる機構を用
いてもよいので、詳細な説明は省略する。

【００２３】図５は、固着装置の先端部分である固定部
分Ａ、および本体部分Ｂの固定部分Ａに接続する一部を
示す断面図、図６は固定部分Ａを上方よりみた平面図、
図７はおなじく固定部分Ａを下方よりみた平面図であ
る。本体部分Ｂには、固定部分Ａを着装、開放する着脱
機構が、固定部分Ａには固定部分Ａ自身を鋼管柱１内面
に支持する支持機構、裏当て金３を鋼管柱１内面に対し
引き込み、突き出しさせる拡縮機構、後述の挟持レバー
を開閉する開閉機構の３つの機構がある。

【００２４】図５でケーシング20から内側が固定部分Ａ
で、これに嵌合部18で嵌合している上方の部分が本体部
分Ｂの一部である。本体部分Ｂの下端に水平方向にエア
シリンダ63があり、固定部分Ａにこれに対応して設けら
れている着脱係止孔17にエアシリンダ63に直結したピン
63a を前進、嵌合させることにより固定部分Ａと本体部
分Ｂが係止され、逆にピン63a を後退させることにより
両者は分離可能となる。なお、このピン63a は、後に説
明する拡縮機構の作動源を兼ねている。

【００２５】図５、図６により、まず固定部分Ａの支持
機構について説明する。図６に示すように水平方向に互
いに90°間隔で４本のシリンダブロック42が設けられ、
その先端にはＴ字型をした支持アーム41が取り付けられ
ていて、シリンダブロック42に油圧を作用させることに
より支持アーム41は鋼管柱１内面のコーナー部めざして
前進し、固定部分Ａを現在位置で保持する。油圧が開放
されると、内蔵のスプリングにより支持アーム41は後退
し、固定部分Ａは自由に移動可能となる。作動用の油圧
は、本体部分との嵌合部18を経由して本体部分Ｂより供
給される。

【００２６】つぎに、図５により拡縮機構について説明
する。図にみるように、ダイアフラム２は、中央に設け
られた円形の貫通孔2aが、固定部分Ａのケーシング20の
下端に設けられたダイアフラム嵌合部21と嵌合するとと
もに、ダイアフラム２の四辺の裏側から固定部分Ａより
別途支持された裏当て金３に挟まれて固定部分Ａに保持
されている。

【００２７】固定部分Ａの中央を上下に貫通する開閉ロ
ッド15は、常時はスプリングの作用により上昇位置をと
っている。開閉ロッド15下端のヘッドブロック14から伸
びるリンクプレート13と、一方ケーシングの上端部に設
けられたピン17から吊りさげられた拡縮レバー16の下端
とにピン結合された挟持レバー12の先端にはマグネット
で作られた裏当て金保持部11が設けられ、４枚の裏当て
金３はこの裏当て金保持部11に載置され、前記したごと
くダイアフラム２の四辺の裏側に押しつけられている。
図５左半分に示したように、固定部分Ａが鋼管柱１内面
の所定位置へ移動している状態では裏当て金３は後退し
て完全にダイアフラム２の裏側にかくれており、したが
って鋼管柱１内面との間には隙間があるから前記の移動
に支障がないが、所定位置に到達して本体部分Ｂを開放
すべくエアシリンダ63によりピン63a を後退させると、
拡縮レバー16の中間位置に設けられた突起部16a が開放
され図示しないスプリングにより外方に拡がり、挟持レ
バー12を介して裏当て金３も外側へ移動し、図５右半分
に示したように鋼管柱１内面に押しあてられる。この状
態でさきに図３で示した状態となり、溶接作業が行われ
る。なお、図６、図７とも左右はそれぞれ図５の左右に
対応する状態を示している。

【００２８】つづいて、開閉機構について説明する。図
８は、溶接完了後の固着装置の先端部分である固定部分
Ａを示す断面図、図９は固定部分Ａ操作のため本体部分
Ｂに設けられたシリンダ類の配置を示す側面図である。
溶接が完了した時点では図８左半分の状態にある。固定
部分Ａに再び本体部分Ｂが結合されると、再びピン63a
が拡縮レバー16の突起部16a を押して拡縮レバー16を内
側に移動させるとともに、本体部分Ｂの上方に設けられ
たエアシリンダ61により開閉操作ロッド62を押しさげる
と、これが固定部分Ａにある開閉ロッド15を押しさげる
ので、ヘッドブロック14が押しさげられ、リンクプレー
ト13に引かれて挟持レバー12が図８右半分のように下方
に下がり、固定部分Ａのダイアフラム２の裏側にあった
部分は折り畳まれて、図８で２点鎖線で示したダイアフ
ラム２の貫通孔2aの径よりも内側となるので、駆動機構
Ｃを作動させれば、ダイアフラム２を鋼管柱１内面に残
して固定部分Ａを上方に引き上げることができる。すな
わち、本発明のダイアフラム２には、固定部分Ａの先端
部、すなわち挟持レバー12が閉じた状態でくぐり抜けら
れる寸法の貫通孔2aが設けられている。

【００２９】なお、以上の実施例においては、ほぼ正方
形断面の角形鋼管柱の図を用いて説明したが、矩形、台
形、円形等、通常使用されるすべての閉鎖断面の鋼管柱
について本発明が適用できることは、いうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明の固着装置は先端部の固定部分が
着脱可能であり、ダイアフラムとともにこれを鋼管柱内
に残置し、本体部分を引き上げた状態で溶接作業を行え
るから、通常の市販の溶接ロボットでも溶接が可能であ
り、鋼管柱を不必要に切断せず、単純な構造のダイアフ
ラムを使用して内部所定位置に確実にダイアフラムを挿
入・溶接でき、しかも外観のよいダイアフラム内蔵鋼管
柱を低コスト、高能率で生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第１段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図２】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第２段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図３】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第３段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図４】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第４段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図５】本発明の実施例である固着部分の先端付近の断
面図である。

【図６】本発明の実施例である固着部分の上方からみた
平面図である。

【図７】本発明の実施例である固着部分の下方からみた
平面図である。

【図８】本発明の実施例である固着部分の先端部分の断
面図である。

【図９】本発明の実施例である固着部分ならびに本体部
分の一部の側面図である。

【図10】従来の技術における固着装置の側面図である。

【図11】同じ従来の技術における固着装置の側面図であ
る。

【図12】他の従来の技術におけるダイアフラムの平面図
である。

【図13】同じ従来の技術における固着装置の側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋼管柱 ２ ダイアフラム ３ 裏当て金 Ａ 固定部分 Ｂ 本体部分 Ｃ 駆動部分 11 裏当て金保持部 12 挟持レバー 13 リンクプレート 14 ヘッドブロック 15 開閉ロッド 19 着脱係止孔 21 ダイアフラム嵌合部 41 支持アーム 54 溶接装置 55 溶接トーチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管柱内に挿入したダイアフラムと裏当
   て金を固着装置により所定位置に固定し、ダイアフラム
   および裏当て金とともに固着装置の一部である固定部分
   をその位置に残存させたまま固着装置の本体部分を一旦
   引き出し、ダイアフラムと前記鋼管柱内面とを溶接によ
   り固着してから、残存させてあった固着装置の一部であ
   る固定部分を取り出し回収することを特徴とする鋼管柱
   における内ダイアフラムの固着方法。
2. 【請求項２】 先端部にダイアフラムおよび裏当て金を
   保持する固定部分と、この固定部分を着脱自在に把持す
   る本体部分と、これらの部分を鋼管柱内に挿入したり引
   き出したりする駆動部分とにより構成される鋼管柱にお
   けるダイアフラムの固着装置であって、固定部分には、
   固定部分自身を鋼管柱内の所定位置に保持するために鋼
   管柱内面に対し水平方向に押し当てる支持アームと、鋼
   管柱内面よりやや小さい相似形の外形をもち中央部に貫
   通孔を有するダイアフラムをこの貫通孔により嵌合する
   嵌合部と、嵌合したダイアフラムの裏面周辺部に押し当
   てた裏当て金を介して前記ダイアフラムを前記嵌合部に
   挟持する挟持レバーと、この挟持レバー先端部に係止さ
   れた前記裏当て金を鋼管柱内面に対して引き込み、突き
   出しさせる拡縮機構と、前記挟持レバーを前記ダイアフ
   ラム中央の貫通孔以下の寸法まで折り畳む開閉機構とを
   備えたことを特徴とする鋼管柱における内ダイアフラム
   の固着装置。