JPH0531575A - 角形鋼管柱における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】 閉断面の角形鋼管を柱長さ以上に不必要に切
断せず、内部所定位置にダイアフラムを装入・溶接す
る。 【構成】 先端部に裏当て金３を保持する固定機構Ａ
と、ダイアフラム２を保持する固定機構Ｂと、これらの
固定機構を着脱自在に把持する本体部分Ｃと、これらの
部分を角形鋼管柱１内に挿入・引き出しする駆動機構Ｄ
とより構成され、固定機構Ａは、角形鋼管柱内面よりや
や小さい四角形の各辺に裏当て金３を保持する保持部
と、この保持部に保持された裏当て金３を角形鋼管柱内
面に対して引き込み・突き出しさせる拡縮機構と、先端
部に高摩擦体14を備えた開閉レバー15とその開閉機構と
からなり、固定機構Ｂは、中央部に貫通孔を持つダイア
フラムを嵌合する嵌合部41と、ダイアフラム２を角形鋼
管柱内面に誘導・保持するガイドレバー45と、その開閉
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角形鋼管柱におけるダ
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
築に使用される角形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、角形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、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】角形鋼管柱が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角断面に成形した閉鎖断面材を角形鋼管柱として使
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
きい角形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枚入る毎に角形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、ダイアフラムを角
形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」、固定、溶接を含む取り付け工程全体を「固
着」として区別する。一般に例えばロールフォーミング
法では、角形鋼管は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 4ｍ程度で
あるから、上記の方法では製造した角形鋼管を３〜４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11、図12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は角形鋼管柱 (閉鎖断面
材) 、２はダイアフラム、３は裏当て材である。図11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角形鋼管柱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12はそ
の後、一旦自走溶接装置51が左方角形鋼管柱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13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
４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14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
置に効果したのち、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、角形鋼管の不必要
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、角
形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】本発明の角形鋼管柱にお
けるダイアフラムの固着方法は、角形鋼管柱内に挿入し
た裏当て金を固着装置により所定位置に固定し、裏当て
金とともに固着装置の一部である固定機構をその位置に
残存させたまま固着装置の本体部分を一旦引き出し、こ
の裏当て金と前記角形鋼管柱内面とを溶接してから、残
存させてあった固着装置の一部である固定機構を取り出
し回収し、ひきつづいて角形鋼管柱内に挿入したダイア
フラムを固着装置により前記裏当て金に載置し、ダイア
フラムとともに固着装置の一部である固定機構をその位
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角形鋼管柱内面とを溶接してか
ら、残存させてあった固着装置の一部である固定機構を
取り出し回収することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の角形鋼管柱におけるダイア
フラムの固着装置は、先端部にダイアフラムまたは裏当
て金を保持する２種類の固定機構と、この固定機構のい
ずれか一方を着脱自在に把持する本体部分と、これらの
部分を角形鋼管柱内に挿入したり引き出したりする駆動
機構とにより構成される角形鋼管柱におけるダイアフラ
ムの固着装置であって、裏当て金固定機構には、角形鋼
管柱内面よりやや小さい四角形の外形をもち４辺に裏当
て金を保持する保持部と、この保持部に保持された前記
裏当て金を角形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、先端部に高摩擦体を備えた開閉レバ
ーと、この高摩擦体を角形鋼管柱内面に対して押しあ
て、また裏当て金固着後に生じた空間以下の寸法まで後
退させる開閉機構とを備え、ダイアフラム固定機構に
は、中央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を角形鋼
管柱内面の中央位置に誘導・保持するガイドレバーと、
このガイドレバー先端を角形鋼管柱内面に対して押しあ
て、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、固着装置の先端部分である
固定機構が着脱自在であり、裏当て金あるいはダイアフ
ラムとともにこの先端固定機構を角形鋼管柱内に残置
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、角形鋼
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８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、
角形鋼管柱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定するものとするが、本発明はこの
姿勢に限定されるものではなく、角形鋼管柱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
固着装置を用いて裏当て金３を角形鋼管柱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、先端部にあって裏当て金を保持す
る固定機構Ａと、ダイアフラム２を保持する固定機構Ｂ
と、これら固定機構Ａまたは固定機構Ｂを着脱自在に把
持する本体部分Ｃと、これらの部分を角形鋼管柱内に挿
入したり引き上げたりする駆動機構Ｄとの４つにより構
成される。

【００１７】本発明において、４枚の裏当て金３は固着
機構Ａのホルダー本体11の４辺に係止され、放射方向に
拡・縮可能に挟持されていて、図１の状態ではダイアフ
ラム２の外縁付近まで引き込まれているので、搬送には
支障しない。図２は、第２段階として、所定位置に到達
したところである。この位置で後述する拡縮機構を用
い、裏当て金３を角形鋼管柱１内面に押し当て、さらに
下方の開閉機構を開いて摩擦シュー14を角形鋼管柱１内
面に押し当てると、摩擦力により固定機構Ａは角形鋼管
柱１に固定される。その状態のまま着脱機構により固定
機構Ａを本体部分Ｃより開放して固定機構Ａならびに裏
当て金３をこの位置に残し、本体部分Ｃを引き上げる。

【００１８】図３は、第３段階で、角形鋼管柱１上端部
より溶接装置54を挿入しトーチ55により残置された裏当
て金３を角形鋼管柱１の内面に溶接しているところであ
る。図４に示す第４段階では、溶接完了後、再び本体部
分Ｃを挿入して固定機構Ａを着装し、裏当て金３の下方
にある摩擦シュー14を折り畳んでから、裏当て金３を残
し、本体部分Ｃに連結して固定機構Ａを回収する。

【００１９】図５は、第５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を角形鋼管柱１内の所
定位置、すなわち裏当て金３の上部へ搬送しているとこ
ろである。本発明で使用するダイアフラム２は、角形鋼
管柱１の内面よりやや小さい四角形の外形の４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、４辺には上向きに開いた開先を加工してある。すな
わち、ダイアフラム２は角形鋼管柱１の内面よりやや小
さいから、搬送には支障しない。

【００２０】また、本発明においてはダイアフラム２と
裏当て金３を別個に角形鋼管柱１内へ搬入し、固定する
ので、さきに図11に示した特開昭64-53778号公報記載の
もののような裏当て金保持具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６は、第６段階として、所定位置に到達し、
すでに溶接により固着されている裏当て金３の上にダイ
アフラム２が載置されたところである。この状態で後述
する開閉機構を開いてガイドレバー45を角形鋼管柱１内
面に押し当てると、固定機構Ｂは角形鋼管柱１内面の中
央位置に誘導される。その状態のまま着脱機構により固
定機構Ｂを開放して固定機構Ｂならびにダイアフラム２
をこの位置に残し、本体部分Ｃを引き上げる。

【００２１】図７は、第７段階で、角形鋼管柱１上端部
より再び溶接装置54を挿入しトーチ55により残置された
ダイアフラム２を角形鋼管柱１の内面に溶接していると
ころである。後述する図10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、角形鋼管柱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。

【００２２】第３段階と第７段階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８に示す第８段階では、上
記溶接完了後、再び本体部分Ｃを挿入して固定機構Ｂを
着装し、ダイアフラム２の下方にあるガイドレバー45を
折り畳んでから、ダイアフラム２を残し、本体部分Ｃに
連結して固定機構Ｂを回収する。

【００２３】このように、本発明の固着装置は先端部の
固定機構Ａまたは固定機構Ｂを着脱自在とし、裏当て金
３またはダイアフラム２とともにこの固定機構Ａまたは
固定機構Ｂを角形鋼管柱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
および図７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。

【００２４】なお、以上の実施例はダイアフラムを１か
所取り付ける場合について説明したが、本発明によれ
ば、２か所以上にわたってダイアフラムを取り付ける場
合であっても、奥の方から順次裏当て金とダイアフラム
を取り付け、同様の手順を繰り返すことにより容易に実
施できる。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。

【００２５】さきに説明したように、本発明の固着装置
は固定機構Ａ、固定機構Ｂ、本体部分Ｃ、駆動機構Ｄの
４つよりなる。このうち、駆動機構Ｄは、本体部分を直
線方向に移動させる機構であって、図１等ではラックお
よびピニオンによる例を示しているが、流体シリンダ、
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。

【００２６】図９は、固着装置の先端部分である固定機
構Ａ、および本体部分Ｃの固定機構Ａに接続する一部を
示す断面図である。本体部分Ｃには、固定機構Ａまたは
固定機構Ｂを着装、開放する着脱機構、固定機構Ａには
裏当て金３を角形鋼管柱内面に対し引き込み、突き出し
させる拡縮機構、後述の高摩擦体を先端に備えた開閉レ
バーを開閉する開閉機構の２つの機構がある。

【００２７】図９でケーシング10から内側が固定機構Ａ
で、本体側スリーブ33から外側が本体部分Ｃである。こ
の間に係止ローラー32があり、この状態では外筒31に拘
束されているのでケーシング10と本体側スリーブ33とは
一体となっているが、上方の着脱シリンダ34を操作して
外筒31を上方に引き上げると、係止ローラー32が外筒31
内面の溝部に逃げて両者は分離可能となる。これは着脱
機構の一例であるが、他の任意の着脱機構を用いてもよ
い。

【００２８】固定機構Ａの中央部に、角形鋼管柱内面の
形状に対応して四角形をしたホルダー本体11があり、四
角形の各辺には裏当て金３を保持する保持プランジャー
12が埋設されており、さらに各保持プランジャー12には
裏当て金３の嵌まる溝があってここに裏当て金３を押さ
えつけて保持する係止プランジャー13が埋め込まれてい
る。

【００２９】これらの保持プランジャー12ならびに係止
プランジャー13はいずれも本体部分Ｃより送られる油圧
により作動し、固定機構Ａが本体部分Ｃに着装された状
態では連結部のバルブ体30、20が開いて油圧が伝達さ
れ、油圧回路が図示しない切替え弁の圧力ポートと連絡
しているときは各プランジャーは前進するので、係止プ
ランジャー13は強く裏当て金３をくわえ、保持プランジ
ャー12は裏当て金３を角形鋼管柱内面に押しつける。ま
た、油圧回路がタンクポートと連絡しているときには係
止プランジャー13部分は併設のスプリングの力のみとな
ってくわえる力は弱まり、保持プランジャー12は併設の
スプリングによって後退する。また、固定機構Ａが本体
部分Ｃから開放されたときはバルブ体20、30がスプリン
グにより押しつけられて油圧回路を塞ぎ、それぞれの側
で圧力は保持される。

【００３０】固定機構Ａ内の油圧回路はさらに中央部に
ある開閉ピストン19を作動させ、裏当て金３が角形鋼管
柱内面に押しつけられているときには、同時に下方のス
ライドブロック17を押し下げ、下端のヘッドブロック18
を支点に開閉する開閉レバー15をリンクプレート16を介
して押し広げ、先端の摩擦シューに取り付けられた高摩
擦体14を角形鋼管柱内面に押しつける。高摩擦体14とし
ては、ゴム、合成樹脂その他摩擦係数の高い材料が好適
である。

【００３１】図９は左半分が油圧のかかった状態、右半
分が油圧の開放された状態を示している。図10は、同じ
く固定機構Ｂおよび本体部分Ｃの固定機構に接続する一
部を示す断面図であるが、ダイアフラムの溶接が完了
し、再び本体部分が合体した状態で示している。

【００３２】固定機構Ｂにはダイアフラム２を嵌装する
嵌合部ならびに後述のガイドレバーを開閉する開閉機構
がある。固定機構Ｂの中央部分にはダイアフラム２の嵌
合するダイアフラム嵌合部41があり、本発明に使用する
ダイアフラムは、この嵌合部に対応する形状の貫通孔が
設けられている。また、内部にはピストン49があり、油
圧によりこれが押しさげられると下部のスライドブロッ
ク47を押し、ヘッドブロック48を支点としてガイドレバ
ー45を４方に広げる。油圧が開放されるとスプリングの
作用によりガイドレバー45は畳みこまれ、ダイアフラム
２の貫通孔の径よりも小さくなって、固定機構Ｂが上方
へ抜き取られる。

【００３３】図10は左半分が油圧のかかった状態、右半
分が油圧の開放された状態を示している。

【００３４】

【発明の効果】本発明の固着装置は先端部の固定機構が
着脱可能であり、ダイアフラムとともにこれを角形鋼管
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、角形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
内蔵角形鋼管柱を低コスト、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】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第５段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図６】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第６段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図７】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第７段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図８】本発明の実施例におけるダイアフラムの固着方
法の第８段階を示す柱のみを切断した一部切断側面図で
ある。

【図９】本発明の実施例である固着装置の先端部分の断
面図である。

【図10】おなじく本発明の実施例である固着装置の先端
部分の断面図である。

【図11】従来の技術における固着装置の側面図である。

【図12】同じ従来の技術における固着装置の側面図であ
る。

【図13】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14】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 角形鋼管柱 ２ ダイアフラム ３ 裏当て金 Ａ 固定機構 Ｂ 固定機構 Ｃ 本体部分 Ｄ 駆動機構 11 ホルダー本体 12 保持プランジャー 13 係止プランジャー 14 高摩擦体 15 開閉レバー 41 ダイアフラム嵌合部 51 ガイドレバー 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】 角形鋼管柱内に挿入した裏当て金を固着
   装置により所定位置に固定し、裏当て金とともに固着装
   置の一部である固定機構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、この裏当て金と前記
   角形鋼管柱内面とを溶接してから、残存させてあった固
   着装置の一部である固定機構を取り出し回収し、ひきつ
   づいて角形鋼管柱内に挿入したダイアフラムを固着装置
   により前記裏当て金に載置し、ダイアフラムとともに固
   着装置の一部である固定機構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
   前記角形鋼管柱内面とを溶接してから、残存させてあっ
   た固着装置の一部である固定機構を取り出し回収するこ
   とを特徴とする角形鋼管柱における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または裏当て金を
   保持する２種類の固定機構と、この固定機構のいずれか
   一方を着脱自在に把持する本体部分と、これらの部分を
   角形鋼管柱内に挿入したり引き出したりする駆動機構と
   により構成される角形鋼管柱におけるダイアフラムの固
   着装置であって、裏当て金固定機構には、角形鋼管柱内
   面よりやや小さい四角形の外形をもち４辺に裏当て金を
   保持する保持部と、この保持部に保持された前記裏当て
   金を角形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、先端部に高摩擦体を備えた開閉レバーと、
   この高摩擦体を角形鋼管柱内面に対して押しあて、また
   裏当て金固着後に生じた空間以下の寸法まで後退させる
   開閉機構とを備え、ダイアフラム固定機構には、中央に
   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を角形鋼管柱内面の
   中央位置に誘導・保持するガイドレバーと、このガイド
   レバー先端を角形鋼管柱内面に対して押しあて、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角形鋼管柱におけるダイ
   アフラムの固着装置。