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鋼材の金具溶接方法 - 特開2008−780 | j-tokkyo
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【発明の名称】 鋼材の金具溶接方法
【発明者】 【氏名】内藤 和成

【氏名】加藤 正章

【要約】 【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。

【構成】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。
【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。
【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
【出願人】 【識別番号】000005832
【氏名又は名称】松下電工株式会社
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】 【識別番号】100067828
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司

【識別番号】100096150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 孝夫

【識別番号】100099955
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 次郎


【公開番号】 特開2008−780(P2008−780A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−171643(P2006−171643)