特許 7488103 パイプ斜材の接合固着方法及び接合固着構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】パイプ斜材の接合固着方法及び接合固着構造

(51)【国際特許分類】

   B23K 33/00 20060101AFI20240514BHJP

【ＦＩ】

B23K33/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020084242

(22)【出願日】2020-05-13

(65)【公開番号】P2021178342

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000101662

【氏名又は名称】アルインコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077791

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 収二

(72)【発明者】

【氏名】土田 好孝

(72)【発明者】

【氏名】清水 伸洋

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４７－０１３９５４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００４－２７０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３４４１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１０４５８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材(2)とパイプ斜材(3)に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接により接合固着する方法であり、
パイプ斜材(3)の端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所に切込み状の溝(4a,4b)を形成する溝形成工程と、
パイプ斜材(3)の端部の前記溝(4a,4b)を挟んで径方向に対向する周壁部(3a,3a)を中心に向けて押圧変形することにより、前記溝を介して離間した状態でほぼ平行に並ぶ一対の平板部(6)(6)を形成する成形工程と、
パイプ斜材(3)の軸線(Ab)に対して前記角度θで交差する基準線(L)に沿って、前記一対の平板部(6)(6)の先端側(6a)を切断分離することにより、分離されずに残存した平板部の基部側により一対の平行接合片(10)(10)を形成する切断工程と、
前記一対の平行接合片(10)(10)をパイプ基材(2)の軸線(Aa)と平行に配置して該平行接合片の先端縁部(10a)をパイプ基材(2)の表面に溶接する溶接工程とから成ることを特徴とするパイプ斜材の接合固着方法。

【請求項2】

それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材(2)とパイプ斜材(3)に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接により接合固着する方法であり、
パイプ斜材(3)の端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所に切込み状の溝(4a,4b)を形成する溝形成工程と、
パイプ斜材(3)の端部から前記一対の溝(4a,4b)に亘り平板形状のコア型(8)を挿入した状態で、該溝(4a,4b)を挟んで両側から一対のプレス金型(9,9)により周壁部(3a,3a)を前記コア型に向けてプレスすることにより、前記溝を介して離間した状態でほぼ平行に並ぶ一対の平板部(6)(6)を形成する成形工程と、
パイプ斜材(3)の軸線(Ab)に対して前記角度θで交差する基準線(L)に沿って、前記一対の平板部(6)(6)の先端側(6a)を切断分離することにより、分離されずに残存した平板部の基部側により一対の平行接合片(10)(10)を形成する切断工程と、
前記一対の平行接合片(10)(10)をパイプ基材(2)の軸線(Aa)と平行に配置して該平行接合片の先端縁部(10a)をパイプ基材(2)の表面に溶接する溶接工程とから成ることを特徴とするパイプ斜材の接合固着方法。

【請求項3】

それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材(2)とパイプ斜材(3)に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接して成るパイプ斜材の接合固着構造であり、
パイプ斜材(3)の端部に一対の平行接合片(10)(10)が形成され、該平行接合片をパイプ基材(2)の軸線(Aa)と平行に配置して先端縁部(10a)をパイプ基材の表面に溶接しており、
前記一対の平行接合片(10)(10)は、パイプ斜材(3)の端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所に形成した切込み状の溝(4a,4b)の両側の周壁部(3a,3a)を中心に向けて押圧変形することにより、前記溝を介して離間した状態でほぼ平行に並んで成形された一対の平板部(6)(6)により形成され、該平行接合片(10)(10)の先端縁部(10a)は、前記平板部をパイプ斜材(3)の軸線(Ab)に対して前記角度θで交差する基準線(L)に沿って切断分離した切断端により形成されて成ることを特徴とするパイプ斜材の接合固着構造。

【請求項4】

それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材(2)とパイプ斜材(3)に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接して成るパイプ斜材の接合固着構造であり、
パイプ斜材(3)の端部に一対の平行接合片(10)(10)が形成され、該平行接合片をパイプ基材(2)の軸線(Aa)と平行に配置して先端縁部(10a)をパイプ基材の表面に溶接しており、
前記一対の平行接合片(10)(10)は、平板形状のコア型(8)をパイプ斜材(3)の端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所に形成した切込み状の溝(4a,4b)に亘り挿入した状態で、該溝(4a,4b)を挟んで両側から一対のプレス金型(9,9)により周壁部(3a,3a)を前記コア型に向けてプレスすることにより、前記溝を介して離間した状態でほぼ平行に並んで成形された一対の平板部(6)(6)により形成され、該平行接合片(10)(10)の先端縁部(10a)は、前記平板部をパイプ斜材(3)の軸線(Ab)に対して前記角度θで交差する基準線(L)に沿って切断分離した切断端により形成されて成ることを特徴とするパイプ斜材の接合固着構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断面円形とされた金属製のパイプ基材とパイプ斜材を溶接により接合する接合固着方法及び接合固着構造に関する。

【背景技術】

【0002】

断面円形とされた金属製のパイプ基材とパイプ斜材を使用し、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接により接合固着した部品や製品が提供されている。

【0003】

例えば、図１（Ａ）に示すような足場用梁枠１は、平行に水平配置された上弦材２ａと下弦材２ｂと、上下弦材２ａ、２ｂの間に介設された斜材３により形成されている。

【0004】

上弦材２ａ及び下弦材２ｂは、断面円形とされた金属製のパイプ基材２を構成し、斜材３は、断面円形とされた金属製のパイプ斜材３を構成する。

【0005】

図１（Ｂ）に示すように、パイプ基材２の軸線Ａａと、斜材３の軸線Ａｂは、相互に所定角度θだけ傾斜させられ、パイプ斜材３の両端部をパイプ基材２の表面に溶接により接合固着されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５１１４２９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したようなパイプ斜材３の端部をパイプ基材２の表面に溶接により接合固着する方法に関して、現在まで本出願人が実施してきた接合固着方法を図２に示し、該方法により得られた接合固着構造を図３に示すことにより、以下、本発明に対する「比較例」として説明する。

【0008】

（溝の形成工程）
図２（Ａ）に示すように、パイプ斜材３は、所定長さに裁断された鉄製又は鋼製の丸パイプ素材が使用され、両端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所から切り込み状の溝４ａ、４ｂが形成される。

【0009】

この際、パイプ斜材３の端部近傍に臨んで、該斜材３の軸線Ａｂに前記角度θで交差する基準線Ｌが仮想設定される。つまり、基準線Ｌにより、接合固着されるべきパイプ基材２の表面に沿う軸線と平行なラインが仮想され設定される、

【0010】

そこで、パイプ斜材３の各端部における周縁部のうち、円周方向に関して基準線Ｌに臨んで位置する周縁部の部位から、該基準線Ｌを超える深さ位置まで切り込みが切削され、これにより、深い長溝４ａと、浅い短溝４ｂが形成される。

【0011】

（接合片の形成工程）
その後、図２（Ｂ）に示すように、パイプ斜材３の端部は、前記溝４ａ、４ｂを挟んで両側に位置する周壁部３ａ、３ａを押圧変形され、前記基準線Ｌと平行に切断される。これにより、パイプ斜材３の端部に、断面を扁平なほぼ楕円形とされた接合片５が成形され、該接合片５の先端には該斜材３の軸線Ａｂに対して前記角度θで傾斜する傾斜縁部５ａが形成される。

【0012】

（溶接工程）
図２（Ｃ）に示すように、パイプ斜材３は、パイプ基材２に対して前記角度θだけ傾斜させた状態で、接合片５の傾斜縁部５ａをパイプ基材２の表面に長手軸線に沿って臨ませ、アーク溶接等の溶接により接合固着される。

【0013】

上記の比較例の場合、パイプ斜材３の端部に設けられた接合片５、５は、図３（Ｂ）に示すように、全体的に偏平に近い形状とされているが、断面形状がほぼ楕円形に形成されている。その結果、傾斜縁部５ａ、５ａは、パイプ基材２の表面の上で、長手方向（軸線Ａａの方向）に関しては、概ね沿わせられるが、周方向に（軸線Ａａと交差する円周方向）に関しては、図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）に示すように、パイプ基材２の表面と傾斜縁部５ａの間に大きな隙間ＬＧが生じることになる。

【0014】

このため、前記隙間ＬＧを溶接材Ｗで埋めるように溶接する必要があり、これが溶接作業の煩雑化と溶接作業の長時間化の原因となる。しかも、溶接材Ｗの消費量が大きくコスト高の原因となる。更に、溶接時間の長時間化は、熱影響による母材（パイプ斜材とパイプ基材の溶接近傍部）の劣化を招来する問題がある。

【0015】

以上に鑑み、本発明は、上記問題を解決したパイプ斜材の接合固着方法及び接合固着構造を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

そこで、本発明の接合固着方法が手段として構成したところは、それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材とパイプ斜材に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接により接合固着する方法であり、パイプ斜材の端部の径方向に対向する周壁部を中心に向けて押圧変形することにより、中心を挟んでほぼ平行に並ぶ一対の平板部を形成する成形工程と、パイプ斜材の軸線に対して前記角度θで交差する基準線に沿って、前記一対の平板部の先端側を切断分離することにより、分離されずに残存した平板部の基部側により一対の平行接合片を形成する切断工程と、前記一対の平行接合片をパイプ基材の軸線と平行に配置して該平行接合片の先端部をパイプ基材の表面に溶接する溶接工程とから成る点にある。

【0017】

この際、前記切断工程の後又は同時に、一対の平行接合片の先端縁部における外側縁部を除去する開先加工を実施することが好ましい。

【0018】

また、本発明の接合固着構造が手段として構成したところは、それぞれ断面円形とされた金属製のパイプ基材とパイプ斜材に関して、基材と斜材の軸線を相互に所定角度θだけ傾斜させた状態で、パイプ斜材の端部をパイプ基材の表面に溶接して成るパイプ斜材の接合固着構造であり、パイプ斜材の端部には一対の平行接合片が形成され、該平行接合片をパイプ基材の軸線と平行に配置して先端縁部をパイプ基材の表面に溶接しており、前記一対の平行接合片は、パイプ斜材の端部の径方向に対向する周壁部を中心に向けて押圧変形した一対の平板部により形成され、該平行接合片の先端縁部は、前記平板部をパイプ斜材の軸線に対して前記角度θで交差する基準線に沿って切断分離した切断端により形成されて成る点にある。

【0019】

この際、前記一対の平行接合片の先端縁部は、外側縁部が面取り状に除去されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、パイプ斜材３の平行接合片１０、１０がフラットな平板状に形成され、先端縁部１０ａがパイプ基材２の軸線Ａａと平行な直線として延びるように形成されているので、長手方向（軸線Ａａの方向）と、周方向に（軸線Ａａと交差する円周方向）の何れの方向に関しても、比較例のような大きな隙間を生じることがなく、先端縁部１０ａをパイプ基材２の表面に当接させ又は近接させることができる。これにより、溶接作業が簡単容易で、自動化に適し、短時間での迅速な溶接が可能となる。しかも、溶接材Ｗの消費量が比較的少ないので低コスト化が可能であり、更に、溶接時間を短時間化することができるので、熱影響による母材（パイプ斜材とパイプ基材の溶接近傍部）の劣化を招来するおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明が実施される製品の１例としての足場用梁枠を示しており、（Ａ）は足場用梁枠の正面図、（Ｂ）は接合固着されたパイプ基材とパイプ斜材を部分的に示す拡大斜視図である。

【図2】比較例に係るパイプ斜材の接合固着方法を示しており、（Ａ）は溝の形成工程を示す斜視図、（Ｂ）は接合片の形成工程を示す斜視図、（Ｃ）は溶接工程を示す斜視図である。

【図3】比較例に係るパイプ斜材の接合固着構造を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＡ－Ａ断面図、（Ｃ）側断面図である。

【図4】本発明の１実施形態に係るパイプ斜材の接合固着方法を示しており、（Ａ）は溝の形成工程を示す斜視図、（Ｂ）は平板部の成形工程を示す斜視図、（Ｃ）は平行接合片を形成する切断工程を示す斜視図、（Ｄ）は開先加工した接合片を示す拡大斜視図、（Ｅ）は溶接工程を示す斜視図である。

【図5】各工程におけるパイプ斜材の断面を示しており、（Ａ）は溝の形成工程を経たパイプ斜材の断面図、（Ｂ）は平板部の成形工程中におけるパイプ斜材の断面図、（Ｃ）は切断工程を経たパイプ斜材の断面図、（Ｄ）は開先加工を実施したパイプ斜材の断面図である。

【図6】本発明の１実施形態に係るパイプ斜材の接合固着構造を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＡ－Ａ断面図、（Ｃ）側断面図、（Ｄ）は部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下図面に基づいて、上述した比較例と同様の相互に所定角度θで交差させられるパイプ斜材３の端部をパイプ基材２の表面に溶接する接合固着に関して、本発明の１実施形態に基づく接合固着方法と接合固着構造を説明する。

【0023】

（溝の形成工程）
図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、パイプ斜材３は、所定長さに裁断された鉄製又は鋼製の丸パイプ素材を使用し、両端部の周縁部のうち直径方向に対向する２個所に切り込み状の溝４ａ、４ｂが形成される。尚、丸パイプ素材は、図示のような断面円形の他、断面楕円形のものでも良い。

【0024】

上述した比較例と同様に、パイプ斜材３の端部近傍に臨んで、該斜材３の軸線Ａｂに前記角度θで交差する基準線Ｌが仮想設定され、パイプ斜材３の両端部には、周縁部のうち、円周方向に関して基準線Ｌに臨む部位から、該基準線Ｌを超える深さ位置まで切り込みが切削され、これにより、深い長溝４ａと、浅い短溝４ｂが形成される。

【0025】

（成形工程）
その後、図４（Ｂ）に示すように、パイプ斜材３の端部は、前記溝４ａ、４ｂを挟んで径方向に対向する周壁部３ａ、３ａを中心に向けて押圧変形することにより、中心を挟んでほぼ平行に並ぶ一対のフラットな平板部６、６が形成される。この際、パイプ斜材３の円管部から平板部６に向けて傾斜面を表す狭窄部７が形成される。

【0026】

この成形工程は、例えば、図５（Ｂ）に示すように、平板形状のコア型８をパイプ斜材３の端部から一対の溝４ａ、４ｂに亘り挿入した状態で、該溝を挟んで両側位置から、一対のプレス金型９、９により周壁部３ａ、３ａをコア型８に向けてプレスする方法を採用することが可能である。

【0027】

例えば、プレス金型９、９は、前記狭窄部７を成形する凹部９ａと、前記平板部６を成形するフラットな平面部９ｂを備えており、コア型８を挟んでプレス金型９、９を挟着することにより、パイプ斜材３の端部に前記狭窄部７と平板部６がプレス成形される。その結果、コア型８の両面とプレス金型９の平面部９ｂの間において、肉厚をほぼ均一とした平らなプレート形状の平板部６、６が成形される。従って、一対の平板部６、６は、コア型８が挿入された一対の溝４a、４ｂを介して、相互に離間した状態で、平行に並ぶように成形される。

【0028】

（切断工程）
次いで、成形された平板部６、６は、図４（Ｃ）及び図５（Ｃ）に示すように、前記基準線Ｌに沿って先端側の部分６ａが切断され分離される。これにより、分離されずに残存した平板部６、６の基部側により、先端に平行な直線状の先端縁部１０ａを備えた一対の平行接合片１０、１０が形成される。

【0029】

（開先加工）
好ましくは、前記切断工程の後又は同時に、一対の平行接合片１０、１０の先端縁部１０ａには、外側縁部を面取り状に除去する開先加工が実施され、図４（Ｄ）及び図５（Ｄ）に示すように、先端に開先加工部１１が形成される。

【0030】

（溶接工程）
図４（Ｅ）に示すように、パイプ斜材３は、パイプ基材２に対して前記角度θだけ傾斜させた状態で、接合片１０の先端縁部１０ａをパイプ基材２の表面に長手軸線に沿って臨ませ、アーク溶接等の溶接により接合固着される。

【0031】

（接合固着構造）
パイプ基材２の表面に溶接されたパイプ斜材３の平行接合片１０、１０は、図６（Ｂ）に示すように、パイプ基材２の軸線Ａａと平行な直線として延びるフラットな板状に形成されている。このため、図６に示すように、平行接合片１０、１０の先端縁部１０ａは、長手方向（軸線Ａａの方向）と、周方向に（軸線Ａａと交差する円周方向）の両方向に関して、パイプ基材２の表面に好適に当接され又は近接される。従って、仮に製造誤差が生じたときでも、図６（Ｄ）に示すように、パイプ基材２の表面と先端縁部１０ａの間に生じる隙間は、極めて小さな隙間ＳＧとされる。

【0032】

このため、溶接作業が簡単容易であり、自動化に適しており、短時間での迅速な溶接が可能となる。しかも、上述の比較例に比して、溶接材Ｗの消費量が小さく低コスト化が可能であり、更に、溶接時間を短時間化することができるので、熱影響による母材（パイプ斜材とパイプ基材の溶接近傍部）の劣化を招来するおそれもない。

【0033】

平行接合片１０、１０の先端縁部１０ａには開先加工部１１が設けられており、盛金を良好とした開先溶接を可能とする。この点に関し、上述の比較例の場合は、接合片５、５が断面形状をほぼ楕円形とするように湾曲させられているため、傾斜縁部５ａに開先加工を施すことが困難であるのに対し、本発明の実施形態の場合は、平行接合片１０、１０が平板状とされ、先端縁部１０ａを直線形状としているので、簡単容易に開先加工を施すことができるという利点がある。

【符号の説明】

【0034】

１ 足場用梁枠
２ パイプ基材
２ａ 上弦材
２ｂ 下弦材
３ パイプ斜材
３ａ 周壁
４ 溝
４ａ 長溝
４ｂ 短溝
５ 接合片（比較例）
５ａ 傾斜縁部（比較例）
６ 平板部
６ａ 先端側
７ 狭窄部
８ コア型
９ プレス金型
９ａ 凹部
９ｂ 平面部
１０ 平行接合片
１０ａ 先端縁部
１１ 開先加工部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】