JP2003285162A - 溶接継手およびそれを利用した椅子のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強金具が無くとも従来のＴ字溶接継手より
も強度・剛性を高くする。 【解決手段】 一方のパイプ６の周面１３にＴ字に交差
するように取り付けられる他方のパイプ７の端末を拡管
して溶接相手となる一方のパイプの周面１３にすみ肉溶
接することにより、一方のパイプ６の端末１４のパイプ
径を増やしてその方向への曲げに対する強度を増すと共
に溶接面積を増やして、全体として継手強度を高くし、
比較的細径のパイプを使ってもフレーム構造としての強
度を高め得るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一方のパイプの周面
に他方のパイプの端末を連結する溶接継手及びそれを利
用してパイプ同士を溶接して構成される椅子のフレーム
構造に関する。さらに詳述すると、本発明は、比較的細
径のパイプの溶接継手並びにそれを利用するフレーム構
造に用いて有用な溶接継手及び椅子のフレーム構造の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】多目的ホール、イベント会場、会議場、
集会場等で多く使用されているスタッキング（積み重
ね）可能な椅子には、細径のパイプ同士を溶接して連結
することによって構成されるフレーム構造（以下、本明
細書ではパイプフレームと呼ぶ）が採用されている。パ
イプ材としては例えば１３〜１６ｍｍφ程度の比較的細
径のステンレスパイプやスチールパイプを使っている。
パイプフレームは前脚部と後脚部及びこれらを上下端で
連結する底辺部並びに上辺部とを構成するように折り曲
げられた左右一対の脚パイプをこれらに対しＴ字型に突
き合わされる横パイプで互いに連結することによって組
み合わされている。

【０００３】ここで、Ｔ字溶接継手としては、図１０の
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように単純に一方のパイプ１０
２の直角に切断した端末１０３を他方のパイプ１０１の
外周面１０４に突き合わせて溶接したのでは、パイプ同
士の突き合わせ面が線接触となって溶接が接触した一部
分に限られるため、強度的に不十分となる。

【０００４】そこで、従来からパイプフレームの強度を
増すための種々の工夫が施されている。例えば、図１１
の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一方のパイプ１０２
の端末１０３を平たく潰してその長手方向を溶接相手の
パイプ１０１の管軸方向となるように配置してパイプ１
０１の外周面１０４の曲面に当接させてすみ肉溶接する
ことがある。また、図１２に示すように、一方のパイプ
１０２の端末１０３を丸め、その丸まった端末１０３を
他方のパイプ１０１の外周面１０４の曲面に当接してす
み肉溶接する場合もある。さらに、図１３に示すよう
に、一方のパイプ１０２の端末１０３をフライスカッタ
で半円形に抉って、その半円形に抉られた端末１０３を
他方のパイプ１０１の外周面１０４の曲面に当接してす
み肉溶接する場合もある。さらに、図１３の構造の溶接
継手の強度を増すために、図１４に示すように、直交す
るパイプ１０１、１０２に対して筋交い状に配置される
補強金具１０５を追加する場合が有る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
の溶接継手の場合には、潰された長手方向の強度は増す
が、その反面薄くなった方向の強度が弱くなる問題を有
する。また、図１２に示す溶接継手の場合には、端面を
丸めるために溶接部分の母材径が小さくなり、継手構造
の強度が落ちる。さらに、図１３の溶接継手構造の場合
には、パイプの全周において当接するため溶接面積は増
大するが、パイプ径以上の強度を確保することはできな
い上にフライスカットされる領域Ｌ３の端末１０３の肉
厚が薄くなるためにその分だけ強度が落ちる問題を有し
ている。他方、この図１３の溶接継手の強度を補強金具
１０５の追加により強化した図１４の溶接継手の場合に
は、補強金具１０５を追加する分だけ、部品点数並びに
加工工程が多くなりコスト上昇を招くとともに、パイプ
フレームの内側に補強金具１０５を配置すればスタッキ
ングを妨げることとなり、外観に表れれば見栄えが悪く
なる等の問題を有する。しかも、これらの溶接継手の場
合には、端末を潰したり、丸めたりあるいは半円形に抉
るための特別の加工工程を必要とし、工程増と特別の設
備を必要とすることから、コスト高ともなる。

【０００６】本発明は、補強金具が無くとも従来よりも
強度・剛性の高い溶接継手及びそれを利用した椅子のフ
レーム構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、一方のパイプの周面に他方のパイプの端
末を連結する溶接継手において、他方のパイプの端末を
拡管して溶接相手となる一方のパイプにすみ肉溶接する
ようにしている。

【０００８】したがって、一方のパイプの端末が拡管さ
れた分だけその方向への曲げに対する強度を増すと共に
溶接面積を増やすことから、継手強度が高くなる。しか
も、パイプ端末はフライスカットするのではなく拡管加
工するだけなので、パイプ厚みが薄くならないため、溶
接部付近の引っ張り強度も損なうことがない。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、パイプ同士
を溶接して連結することによって構成される椅子のフレ
ーム構造において、一方のパイプの周面に拡管された他
方のパイプの端末を当接してすみ肉溶接するようにして
いる。

【００１０】したがって、パイプの端末が拡管された分
だけその方向への曲げに対する強度を増すと共に溶接面
積を増やすことから、全体として継手強度が高くなり、
比較的細径のパイプを使ってもフレーム構造としての強
度を高め得る。しかも、パイプ端末はフライスカットす
るのではなく拡管加工するだけなので、パイプ厚みが薄
くならないため、溶接部付近の引っ張り強度も損なうこ
とがない。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、パイプ同
士を溶接して連結することによって構成される椅子のフ
レーム構造において、一方のパイプの周面にＴ字に交差
するように取り付けられる他方のパイプの端末を楕円形
状に拡管して溶接相手となる一方のパイプの周面に沿っ
た三次曲面にし、その長径側を一方のパイプの管軸方向
に配置すると共に短径側を一方のパイプの管軸方向と直
交する方向に配置してすみ肉溶接するようにしている。

【００１２】したがって、一方のパイプの管軸方向に対
応する他方のパイプの端末のパイプ径を増やしてその方
向への曲げに対する強度を増すと共に、管軸方向と直交
する方向の短径方向にはほとんど減径されずにその強度
を損なうことがないことから、全体として継手強度が高
くなり、比較的細径のパイプを使ってもフレーム構造と
しての強度を高め得る。しかも、パイプ端末はフライス
カットするのではなく拡管加工するだけなので、パイプ
厚みが薄くならないため、溶接部付近の引っ張り強度も
損なうことがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
一実施形態に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１から図５に、本発明の溶接継手を利用
した椅子のフレーム構造をスタッキングチェアに適用し
た一実施形態を示す。スタッキングチェアは、１本のパ
イプを折り曲げて前脚部２と後脚部３及びこれらを下端
で連結する底辺部４並びに上端で連結する上辺部５を構
成する左右一対の脚パイプ６、６と、これらに対しＴ字
に突き合わされて互いに連結する前後の横パイプ７とで
構成されるフレーム構造（以下、本明細書ではパイプフ
レームと呼ぶ）１によって座８並びに背凭れ９が支持さ
れている。尚、左右の脚パイプ６の前脚部２及び上辺部
５は、後脚部３及び底辺部４よりも内側にオフセットし
ている。このため、床に置いたスタッキングチェアの両
脚パイプ６の外側に別のスタッキングチェア１の両脚パ
イプ６を斜め前方から差し込むことで、スタッキングチ
ェアを上下に積み重ねることができる。そして、底辺部
４には、隣り同士に椅子を配置した際にパイプフレーム
１の隣り合う底辺部４同士を連結する連結部材１０が備
えられている。この連結部材１０は底辺部４にビス止め
などによって床側に僅かに突出するようにして取り付け
られており、椅子をスタッキング（積み上げ）させたと
きには下の椅子のパイプフレームの底辺部の上面側と接
して、下側のスタッキングチェア１に対して上側のスタ
ッキングチェア１を若干浮き上がらせて座が潰れるのを
防ぐように持ち上げる機能も有している。

【００１５】パイプフレーム１は、例えば１３〜１６ｍ
ｍφ程度の比較的細径の金属管、通常はステンレスパイ
プを使っている。パイプの材質としては、ステンレスに
限られるものではなく、スチール、アルミニウム、チタ
ン、マグネシウム並びにこれらの合金などの椅子の構造
材として使用可能な金属の適用が可能である。そして、
細径のパイプ同士を溶接して連結することによってパイ
プフレーム１を構成している。溶接はステンレス材の場
合には通常ＴＩＧ溶接が行われるが、必要に応じてＭＩ
Ｇ溶接やＭＡＧ溶接等の他の溶接手法やろう付けなどの
接合方法も採られる。ここで、左右の脚パイプ６とこれ
らを連結する横パイプ７との溶接継手１１は、図２及び
図３に示すようなＴ字継手を成している。即ち、脚パイ
プ６の周面１３にＴ字を成すように突き合わされる横パ
イプ７の端末を楕円形状に拡管して、長径Ｌ１側を脚パ
イプ６の管軸方向に配置すると共に短径Ｌ２側を脚パイ
プ６の管軸方向と直交する方向即ち円周方向に配置する
ように当接させて、すみ肉溶接するようにしている。横
パイプ７の楕円形状に拡径されている端末の縁１２は、
短径Ｌ２側が殆ど拡管されずに長径Ｌ１側が拡管され、
端縁１２が溶接相手側パイプたる脚パイプ６の周面１３
の曲面に沿う三次曲面を成すように拡管されている。こ
の三次曲面からなる拡管部１４は、脚パイプ６の管軸方
向に対応する横パイプ７のパイプ径を増やしてその方向
への曲げに対する強度を増す。また、短径Ｌ２方向にほ
とんど減径していない。しかも、拡管による形状変形で
あるため、溶接部付近のパイプの肉厚も大きく減肉しな
いので、引っ張り強度に対しても強くなる。尚、図中の
符号１５はすみ肉溶接部を示す。

【００１６】以上のように構成される椅子のフレーム構
造のＴ字溶接継手は、次のようにようにして接合され
る。

【００１７】まず、横パイプ７の両端末を図１に示すよ
うな脚パイプ６の周面１３の曲面に沿う楕円形状の三次
曲面に拡管する。拡管加工は、パイプ７の端末部分を除
いた部分を管が曲がらないようにガイドした状態で、前
述の三次曲面に対応した型を両端末に挿入してワンプレ
スで押し拡げることにって容易に実現される。このと
き、パイプ７の短径側の幅Ｌ２は、溶接相手側パイプ６
の直径よりも拡げることは効果的でないのでほぼ直径と
同一である。他方、パイプ７の長径側の幅Ｌ１は、可能
な限り拡げて溶接継手としての強度を増加させることが
望まれる。実験によれば、直径１３ｍｍφ、厚み１ｍｍ
のステンレスパイプ（ＳＵＳ３０４）について、短径Ｌ
２側を殆ど拡径せずに長径Ｌ１側のみを拡径し、かつ拡
径されるパイプ端末の縁が溶接相手側パイプの曲面に沿
う三次曲面を成すように拡管加工したところ、表１に示
す結果が得られた。

【００１８】

【表１】 長 径 （ｍｍ） 18.5 19.5 20 20.5 21 22 22.5 拡管成形（可否） 可 可 可 可 可 可 否

【００１９】その結果、約１６９％拡管に相当する２２
ｍｍまでの拡管成形は問題なかったが、約１７３％拡管
に相当する２２．５ｍｍへの拡管成形に際しては亀裂が
発生した。このことから、長径Ｌ１側には約７０％程度
のパイプ径の拡大が可能であることが認められた。

【００２０】そこで、このようにして両端が楕円形状の
三次曲面に拡管された横パイプ７の端末を、長径Ｌ１側
を脚パイプ６の管軸方向に配置すると共に短径Ｌ２側を
脚パイプ６の円周方向に配置するように当接させて、脚
パイプ６の周面１３にＴ字を形成するように配置した横
パイプ７をすみ肉溶接によって接合する。

【００２１】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能
である。例えば、本実施形態では、１本の金属パイプを
ほぼ四角形状に折り曲げた所謂サークルフレームに適用
した例を挙げて主に説明したが、これに特に限定される
ものではなく、互いに床に独立して接する４本脚を有す
る椅子の４本の脚パイプ同士を横パイプで連結するＴ字
継手部分に適用できることは言うまでもないし、椅子の
フレーム構造への使用に限られず、他の構造物でのパイ
プの取付にも使用可能であるし、更には２本のパイプが
Ｔ字となるように垂直に直交する厳密な意味でのＴ字継
手のみならず、図６に示すように一方のパイプ２１に対
して溶接しようとする他方のパイプ２２を直交させずに
傾けて突き合わせる継手は勿論のこと、一方のパイプの
周面に対して他方のパイプの端末を突き当てて接合する
溶接継手全般（本明細書ではこれらを総称して、Ｔ字継
手と呼んでいる。）に適用可能であることは言うまでも
ない。

【００２２】さらに、本実施形態では、溶接される両パ
イプは同じ管径の細管同士である場合について主に説明
したがこれに特に限られるものではなく、管径の異なる
パイプ同士のＴ字継手溶接にも、１６ｍｍφよりも大径
のパイプ同士のＴ字継手溶接にも適用できることは言う
までもない。また、パイプは円形パイプに限られず、互
いに平行となる２つの平坦面を半円形の曲面で繋ぐよう
にした図８に示すような横断面形状長円形のパイプや、
図７や図９に示すような角パイプであっても実施可能で
ある。例えば、図７に示すように円形パイプ２２の端末
をこれより幅が広い角パイプ２１の平坦な面に溶接する
場合には、円形パイプ２１の端末を全方位に均一に広が
るように円形に拡管して角パイプ２１の平坦な面と密着
させ、すみ肉溶接することが好ましい。勿論、角パイプ
２１の幅が円形パイプ２２の直径とほぼ同一の場合に
は、管軸方向にのみ拡径されて楕円形状に拡管されるよ
うにしても良いが、図７あるいは図９に示すように、溶
接相手となる長円パイプあるいは角パイプの一方のパイ
プ２１の幅が他方のパイプたる円形パイプ２２の直径よ
りも僅かに広い場合には、一方のパイプ２１の管軸方向
に拡径されると同時にそれと直交する方向にも拡径され
て全体として三次元曲面の楕円形状に拡管されることが
好ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の発明にかかる溶接継手によると、一方のパイプ
の端末が拡管された分だけその方向への曲げに対する強
度を増すと共に溶接面積を増やすことから、継手強度が
高くなる。しかも、パイプ端末はフライスカットするの
ではなく拡管加工するだけなので、パイプ厚みが薄くな
らないため、溶接部付近の引っ張り強度も損なうことが
ない。このため、補強金具を追加しなくとも剛性の高い
継手構造が得られる。

【００２４】また、請求項２記載の発明にかかる椅子の
フレーム構造によると、パイプの端末が拡管された分だ
けその方向への曲げに対する強度を増すと共に溶接面積
を増やすことから、全体として継手強度が高くなり、比
較的細径のパイプを使ってもフレーム構造としての強度
を高め得る。しかも、パイプ端末はフライスカットする
のではなく拡管加工するだけなので、パイプ厚みが薄く
ならないため、溶接部付近の引っ張り強度も損なうこと
がない。このため、補強金具を追加しなくとも剛性の高
い椅子のフレーム構造が得られる。

【００２５】さらに、請求項３記載の発明にかかる椅子
のフレーム構造によると、一方のパイプの管軸方向に対
応する他方のパイプのパイプ径を増やしてその方向への
曲げに対する強度を増すと共に、管軸方向と直交する方
向の短径方向にはほとんど減径されずにその強度を損な
うことがないことから、全体として継手強度が高くな
り、比較的細径のパイプを使ってもフレーム構造として
の強度を高め得る。しかも、パイプ端末はフライスカッ
トするのではなく拡管加工するだけなので、パイプ厚み
が薄くならないため、溶接部付近の引っ張り強度も損な
うことがない。このため、比較的細径の丸パイプを使っ
た椅子のフレーム構造であっても、補強金具を追加しな
くとも高い剛性が得られる。

【００２６】しかも、従来のフレーム構造におけるパイ
プ端末処理と比較しても、同等あるいはそれよりも少な
い工数で加工可能であると共に、フライス盤などの加工
機も必要としない。このため、加工コストを増やさずに
強度アップが可能となる。

【００２７】さらに、Ｔ字状に突き合わされるパイプの
溶接箇所が直交する２本のパイプの交点から離れるた
め、溶接トーチの動きを妨げることがなく、溶接し易
く、生産性の向上が図られ、コストダウンが図られる。

【００２８】依って、これらフレーム構造を採用した椅
子は、重量がほとんど増加しないにもかかわらず、より
強度が高くより長期間の使用が可能となる。さらに、筋
交い状の補強金具もないため、外観も損なわず見栄えが
良いし、スタッキングにも悪影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接継手を実現するためのパイプ材の
端末形状の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明の溶接継手の一実施形態を示す正面図で
ある。

【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。

【図４】本発明の溶接継手をスタッキング椅子のフレー
ム構造に適用した一例を示す側面図である。

【図５】同スタッキング椅子の正面図である。

【図６】本発明の溶接継手の他の実施形態を示す斜視図
である。

【図７】本発明の溶接継手の他の実施形態を示す斜視図
である。

【図８】本発明の溶接継手の他の実施形態を示す斜視図
である。

【図９】本発明の溶接継手の他の実施形態を示す斜視図
である。

【図１０】従来の椅子のフレーム構造で使われているＴ
字溶接継手の１つを説明する図で、端末を直角に切断し
て突き合わせて溶接するものの、（Ａ）は接合前、
（Ｂ）は突き合わせ状態をそれぞれ示す。

【図１１】従来のＴ字溶接継手の１つで、端末を平たく
潰して溶接するものの説明図で、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は平面図である。

【図１２】従来のＴ字溶接継手の１つで、端末を丸めて
溶接するものの説明図である。

【図１３】従来のＴ字溶接継手の１つで、端末をフライ
スカッタで半円形に抉って溶接するものの説明図で、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は拡大断面図である。

【図１４】図９の構造の溶接継手に補強金具を追加した
溶接継手の斜視図である。

【符号の説明】

１ パイプフレーム（フレーム構造） ６ 脚パイプ（溶接される一方のパイプ） ７ 横パイプ（溶接される他方のパイプ） １１ 溶接継手 １２ 他方のパイプの端末の縁 １３ 一方のパイプの周面 １４ 拡管部 １５ 溶接部 Ｌ１ 長径 Ｌ２ 短径

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方のパイプの周面に他方のパイプの端
   末を連結する溶接継手において、前記他方のパイプの端
   末を拡管して溶接相手となる前記一方のパイプの周面に
   すみ肉溶接することを特徴とする溶接継手。
2. 【請求項２】 パイプ同士を溶接して連結することによ
   って構成される椅子のフレーム構造において、一方のパ
   イプの周面に拡管された他方のパイプの端末を当接して
   すみ肉溶接することを特徴とする椅子のフレーム構造。
3. 【請求項３】 パイプ同士を溶接して連結することによ
   って構成される椅子のフレーム構造において、一方のパ
   イプの周面にＴ字に交差するように取り付けられる他方
   のパイプの端末を楕円形状に拡管して溶接相手となる前
   記一方のパイプの周面に沿った三次曲面にし、その長径
   側を前記一方のパイプの管軸方向に配置すると共に短径
   側を前記一方のパイプの管軸方向と直交する方向に配置
   してすみ肉溶接することを特徴とする椅子のフレーム構
   造。