JP7342603B2 - 溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の鉄骨柱を構成する柱部材の接合部分を溶接する溶接方法に関する。

従来、建物の鉄骨柱は、複数の鋼管等の柱部材を上下方向に溶接により接合して構築される。この鋼管の溶接作業において、溶接ロボットを利用する場合がある（例えば、特許文献１，２参照。）。特許文献１に記載の溶接システムでは、直線部と曲線部とを有したコーナユニットを用いたガイドレールを、溶接対象の角形鋼管の外周に取り付け、ガイドレールに、溶接ロボットを摺動可能に設ける。更に、特許文献２に記載の溶接方法では、建設現場において、隣接する建て入れ冶具間毎に溶接ロボットを用いて初期溶接を行い、初期溶接終了後に、建て入れ冶具を撤去して、残りの溶接を行い、溶接終了後にエレクションピースを除去する。

鉄骨柱を構成する鋼管の下端部又は上端部には、複数のエレクションピースが設けられている。これらエレクションピースは、上下に接合する際の位置合わせを正確に行なうために用いられる。具体的には、上下の鋼管の複数のエレクションピースを、スプライスプレート等で挟み込んで一直線に保持することにより、上下の鋼管の位置合わせを行なう。そして、溶接ロボットは、鋼管の上端部と下端部とを溶接する。この場合、エレクションピースが取り付けられた状態では、溶接ロボットは、エレクションピースに対応する部分を溶接することができず、または良好な品質で溶接することができない。

そのため、従来では、溶接ロボットは、図１１（ａ）に示す角形鋼管５１，５２の端部を溶接する場合、まず、エレクションピース５１ｅ，５２ｅが設けられていない対向する２つの角部分Ｗｃ１，Ｗｃ２を溶接し、その後、図１１（ｂ）に示すように残りの角部分Ｗｃ３，Ｗｃ４を溶接する。そして、図１１（ｃ）に示すようにすべてのエレクションピース５１ｅ，５２ｅを取り除いた後、図１１（ｄ）に示すように、対向する２つの直線部Ｗｓ１，Ｗｓ２を溶接し、図１１（ｅ）に示すように、残りの対向する２つの直線部Ｗｓ３，Ｗｓ４を溶接する。

特開２０１８－５８０７８号公報 特開２０１８－５３６２６号公報

上述したように、溶接ロボットで鋼管を溶接する場合、エレクションピースが障害となるため、先行して行なうエレクションピースを設置した状態の溶接と、その後に行なうエレクションピースを除去した状態の溶接とを分けて行なう必要がある。このために発生する溶接継ぎ部の処理は難しく、手間が掛かっていた。

上記課題を解決する溶接方法は、複数のエレクションピースを備え上下に配置された２つの柱部材の端部を、前記柱部材に取り付けた溶接ロボットを用いて溶接する溶接方法であって、前記エレクションピースを用いて、上方の前記柱部材を、下方の前記柱部材に対して位置合わせを行なって固定する第１工程と、隣接するエレクションピース間の領域であって、前記柱部材の中心軸に対して対向する第１溶接領域及び第２溶接領域を溶接する第２工程と、前記第１溶接領域と前記第２溶接領域とに挟まれた第３溶接領域及び第４溶接領域のうち少なくとも前記第３溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第３工程と、前記第３溶接領域を、前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域に渡るように溶接する第４工程とを備える。

本発明によれば、柱部材の溶接継ぎ部の箇所数を抑制して、溶接の作業効率を向上させることができる。

第１実施形態の溶接方法を行なう溶接ロボットの取り付けを説明する斜視図。 第１実施形態の溶接方法を行なう溶接ロボットを取り付けた上面図。 第１実施形態における溶接方法の説明図であって、（ａ）は第１工程及び第２工程、（ｂ）は第３工程、（ｃ）は第４工程の説明図。 第１実施形態における溶接方法の妥当性の評価処理の処理手順の流れ図。 第１実施形態における溶接方法の妥当性の評価処理において水平力とモーメントを説明する柱梁架構の構造の説明図。 第２実施形態における溶接方法の説明図であって、（ａ）は第１工程及び第２工程、（ｂ）は第３工程、（ｃ）は第４工程、（ｄ）は第５工程、（ｅ）は第６工程。 第３実施形態における溶接方法の説明図であって、（ａ）は第１工程及び第２工程、（ｂ）は第３工程、（ｃ）は第４工程。 第１変更例においてつなぎ梁を介して他の柱に水平力を負担させた場合の柱梁架構の構造の説明図。 第１変更例においてつなぎ梁の設置を示した平面図であって、（ａ）はつなぎ梁を２方向に設置した状態、（ｂ）は１方向に設置した状態を示す。 第２変更例において溶接を完了していないつなぎ梁の設置状態を説明する平面図。 従来における溶接ロボットを用いた溶接方法の説明図であって、（ａ）は対向する２つの角を溶接する状態、（ｂ）残りの２つの角を溶接する状態、（ｃ）はエレクションピースを取り除いた状態、（ｄ）は対向する２つの直線を溶接する状態、（ｅ）は残りの対向する２つの直線を溶接する状態を示す。

（第１実施形態）
以下、図１～図５を用いて、溶接方法を具体化した第１実施形態を説明する。本実施形態では、同じ１本の柱を構成するために、複数の角形鋼管を上下方向に接合する際の溶接方法について説明する。

図１は、角形鋼管１１の上に配置した角形鋼管１２にガイドレール３０及び溶接ロボット４０を設置した斜視図であり、図２はその平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態では、溶接対象の角形鋼管１１，１２は、同じ形状を有し、例えば、３階分の長さを有する。これら角形鋼管１１，１２は、１／４円の円弧形状の四つ角を有する環状の鋼管（断面四角形状）である。角形鋼管１１，１２の上端部及び下端部の各辺の中央部には、上下方向の端部にエレクションピース１１ｅ，１２ｅが設けられている。エレクションピース１１ｅ，１２ｅには、複数の貫通孔が列に並んで形成される。上下の角形鋼管１１，１２のエレクションピース１１ｅ，１２ｅ同士は、２枚のスプライスプレート２０で挟み込まれて、直線状に整合する。そして、エレクションピース１１ｅ，１２ｅは、スプライスプレート２０の貫通孔に挿通されたボルトと、これに螺合するナットとで固定される。これにより、上下の角形鋼管１１，１２が一直線に整合する。

（ガイドレール及び溶接ロボットの構成）
上の角形鋼管１２において、下端部の近傍には、ガイドレール３０が取り付けられる。このガイドレール３０は、溶接対象である角形鋼管１１，１２の外周を囲う環形状を有している。具体的には、ガイドレール３０は、角形鋼管１１，１２の各角に対応する４つのコーナユニット３１を備えている。各コーナユニット３１は、角形鋼管１１，１２の角に対応する１／４円の円弧形状の曲線部と、この曲線部の両端部にそれぞれ接続する２つの直線部とを有している。ここで、角形鋼管１１，１２のサイズが大きい場合には、各コーナユニット３１の間に直線状のレールを増設して、角形鋼管１１，１２のサイズに合わせたガイドレール３０とすることもできる。更に、ガイドレール３０は、上方の角形鋼管１２の外周に離間して配置される複数の取付部３５を備える。この取付部３５は、ボルトを締め付けることによりボルトの先端を角形鋼管１２の外周面に押し付けて、ガイドレール３０を角形鋼管１２の外周に固定する。

溶接ロボット４０は、摺動可能にガイドレール３０に取り付けられる。本実施形態では、ガイドレール３０に２つの溶接ロボット４０を取り付ける。また、溶接ロボット４０としては、例えば、ＭＨＩソリューションテクノロジーズ株式会社の「多層盛溶接ロボット石松」を用いる。

溶接ロボット４０は、台車４１、制御ケーブル４２、コンジットケーブル４４及び溶接トーチ４５を備えている。台車４１は、ガイドレール３０に取り付けられる。台車４１は、制御ケーブル４２を介して、制御装置（図示せず）からの制御信号に応じた速度でガイドレール３０を摺動する。コンジットケーブル４４内には、溶接ワイヤが貫通されており、送出される溶接ワイヤを溶接トーチ４５に供給している。溶接トーチ４５は、先端が、ガイドレール３０の下方に位置する溶接部分に対向するように配置されており、溶接部分において溶接ワイヤを用いて溶接を行なう。

（溶接方法）
次に、図３を用いて、本実施形態の溶接方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、角形鋼管１１の上に、角形鋼管１２を配置して固定する（第１工程）。具体的には、角形鋼管１１，１２のエレクションピース１１ｅ，１２ｅ同士を、一直線に整合させて、スプライスプレート２０で挟み込み、ボルトとナットで固定する。

次に、各溶接ロボット４０を用いて、角形鋼管１１，１２の溶接対象領域の第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２をそれぞれ溶接する（第２工程）。第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２は、角領域をそれぞれ含み、角形鋼管１１，１２の中心軸Ｃ１に対して対称となる対向する領域である。そして、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２は、溶接対象領域（全周）において、隣接するエレクションピース１１ｅ，１２ｅの間に位置する。本実施形態では、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２として、エレクションピース１１ｅ，１２ｅが配置された状態で、溶接ロボット４０により（通常の溶接操作で）溶接可能な最大範囲を設定する。

次に、図３（ｂ）に示すように、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除く（第３工程）。具体的には、ボルト、ナット及びスプライスプレート２０をエレクションピース１１ｅ，１２ｅから取り外す。そして、ガス切断等により、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを角形鋼管１１，１２から切断する。この場合、角形鋼管１１，１２は、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２の溶接部分で接合されている。このため、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２に含まれる各角を結ぶＸ－Ｘ軸が弱軸になる。

そして、図３（ｃ）に示すように、各溶接ロボット４０を用いて、第３溶接領域Ｗａ３及び第４溶接領域Ｗａ４をそれぞれ溶接する（第４工程）。第３溶接領域Ｗａ３及び第４溶接領域Ｗａ４は、それぞれ角を含み、対向する未溶接の部分であって、それぞれ第１溶接領域Ｗａ１から第２溶接領域Ｗａ２の隣接範囲である。
以上により、下方の角形鋼管１１の上端部と上方の角形鋼管１２の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管１１，１２が一体化される。

（溶接方法の妥当性の評価処理）
次に、図４及び図５を用いて、溶接方法の妥当性の評価処理について説明する。ここでは、図３に示す溶接方法の妥当性の評価を行なう。なお、図３に示す溶接方法の妥当性を確認できない場合には、後述する第２又は第３実施形態の溶接方法を使用する。

図４は、溶接方法の妥当性の評価処理の処理手順の流れ図であり、図５は、算出する水平力ＰやモーメントＭを説明するための柱梁架構の構造の説明図である。図５に示すように、下の角形鋼管１１は、梁１５を介して他の柱部材１３に固定されている。また、この図では、角形鋼管１１の上方に溶接される角形鋼管１２は、溶接前である。このため、角形鋼管１１，１２は、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを介して固定されている。

図４に示すように、まず、仮設時に溶接部に作用する水平力Ｐを算出する（ステップＳ１－１）。具体的には、図５に示す水平力Ｐとして、水平震度ｋと、柱組立材（シャフト）である角形鋼管１２の重量Ｗとの積を算出する。ここでは、水平震度ｋとしては、例えば「０．２」を用いる。

次に、仮設時に溶接部に作用するモーメントＭを算出する（ステップＳ１－２）。具体的には、図５に示す柱継手（溶接部）から柱組立材（シャフト）である角形鋼管１２の重心までの距離Ｌと、水平力Ｐとの積を、モーメントＭとして算出する。

次に、溶接部に作用する曲げ応力σ及びせん断応力τを算出する（ステップＳ１－３）。具体的には、曲げ応力σとして、モーメントＭを溶接部の弱軸回りの断面係数Ｚで除算した値と、角形鋼管１２の重量Ｗを溶接部の合計断面積Ａで除算した値との和を算出する。また、せん断応力τとして、水平力Ｐを溶接部の合計断面積Ａで除算した値を算出する。ここで、本実施形態では、溶接部の弱軸回りの断面係数Ｚは、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２を溶接した場合の溶接部の弱軸（Ｘ－Ｘ軸）回りの断面係数であり、溶接部の合計断面積Ａは、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２を溶接した場合の溶接部（第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２）の合計断面積である。

そして、妥当性を判定する（ステップＳ１－４）。具体的には、算出した曲げ応力σが、溶接部の降伏応力度σｙ以下であり、かつせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τｙ以下の場合には、妥当と判定する。ここで、溶接部の降伏応力度σｙ及び溶接部の降伏せん断応力度τｙは、慣用的に母材の降伏応力度及び母材の降伏せん断応力度を使用する。ここで、母材とは、角形鋼管１１，１２の材料である。
そして、妥当と判定した場合には、上述した本実施形態の溶接方法を用いて、角形鋼管１１の上端部と角形鋼管１２の下端部を溶接する。

（作用）
対向する位置の第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）を溶接した後、全てのエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除く。そして、第１溶接領域Ｗａ１と第２溶接領域Ｗａ２との間となる第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）を溶接する。これにより、角形鋼管１２を、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）の溶接部分で保持させるので、第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）を、ガイドレール３０から溶接ロボット４０を取り外すことなく連続的に溶接できる。更に、第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）の溶接時に、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）の両端だけが溶接継ぎ部になる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１－１）本実施形態では、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２を溶接した後、全てのエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除き、第１溶接領域Ｗａ１と第２溶接領域Ｗａ２とを繋ぐ第３溶接領域Ｗａ３及び第４溶接領域Ｗａ４を溶接する。これにより、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り外して溶接するので、溶接ロボット４０は、エレクションピース１１ｅ，１２ｅがあった溶接領域に自由に近づいて溶接することができる。また、エレクションピース１１ｅ，１２ｅがある場合には溶接トーチ４５を左右に振るなどの操作が必要であったが、このような操作をしなくともエレクションピース１１ｅ，１２ｅがあった溶接領域を自由に溶接できるため、角形鋼管１１，１２の溶接部分の全線（全周）に渡って高い品質を確保できる。また、溶接継ぎ部を少なくすることができ、第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）を連続して溶接できるので、作業効率を向上できる。

（１－２）本実施形態では、対向する位置にある第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）を溶接した後、対向する位置にある第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）を溶接する。対向する位置にある溶接領域をほぼ同時に溶接するので、溶接により角形鋼管の端部材料が縮んだ場合にも、均等化して、角形鋼管１１，１２の傾きを抑制できる。

（１－３）本実施形態では、２つの溶接ロボット４０により、第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）をそれぞれ溶接する。これにより、対象位置でのバランスを維持して、効率的な溶接を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、図６を用いて、溶接方法を具体化した第２実施形態を説明する。本実施形態は、上記実施形態と溶接方法が異なるのみであり、角形鋼管１１，１２や溶接ロボット４０等については同じである。また、以下の実施形態においては、上述した実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の溶接方法は、例えば、第１実施形態の溶接方法では妥当と判断できなかった場合等に用いる。
まず、図６（ａ）に示すように、上記実施形態と同様に、角形鋼管１１の上に、角形鋼管１２を配置して固定する（第１工程）。そして、上記実施形態と同様に、各溶接ロボット４０が、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２をそれぞれ溶接する（第２工程）。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２の間にある離間した２つの未溶接の溶接領域のうち、一方の溶接領域（第３溶接領域Ｗａ３）にあるエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除く（第３工程）。なお、この場合、図中のＸ－Ｘ線が弱軸になる。

そして、図６（ｃ）に示すように、１つの（第１の）溶接ロボット４０が、第３溶接領域Ｗａ３を溶接する。この場合、本実施形態では、第３溶接領域Ｗａ３における中心軸側部分Ｗｆ３を溶接する初期溶接を実行する（第４工程）。中心軸側部分Ｗｆ３は、第３溶接領域Ｗａ３における中心軸Ｃ１側（溶接ロボット４０の反対側）の数層を溶接した部分であって、第１溶接領域Ｗａ１から第２溶接領域Ｗａ２までに渡る範囲である。この中心軸側部分Ｗｆ３は、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）と合計した溶接部の合計断面積ＡがステップＳ１－４において妥当と判定できる面積になる部分である。

そして、図６（ｄ）に示すように、中心軸側部分Ｗｆ３の溶接が完了後、残りのエレクションピース１１ｅ，１２ｅを角形鋼管１１，１２から取り除く（第５工程）。なお、この場合、図中のＹ－Ｙ線が弱軸になる。

次に、図６（ｅ）に示すように、第１の溶接ロボット４０を用いて、残りの第３溶接領域Ｗａ３の溶接を行なう。また、もう１つの（第２の）溶接ロボット４０を用いて、第４溶接領域Ｗａ４を溶接する（第６工程）。ここで、第４溶接領域Ｗａ４は、第３溶接領域Ｗａ３と対向する位置に配置された未溶接領域であって、第１溶接領域Ｗａ１から第２溶接領域Ｗａ２まで渡る範囲である。
以上により、下方の角形鋼管１１の上端部と上方の角形鋼管１２の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管１１，１２が一体化される。

（作用）
第３溶接領域Ｗａ３にあるエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除き、第３溶接領域Ｗａ３の中心軸側部分Ｗｆ３を初期溶接する。この初期溶接時には、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）において溶接した部分と、２つのエレクションピース１１ｅ，１２ｅとによって角形鋼管１２を保持できる。更に、中心軸側部分Ｗｆ３の初期溶接の終了後、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除き、第４溶接領域Ｗａ４を溶接する。この溶接時には、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）と第３溶接領域Ｗａ３の中心軸側部分Ｗｆ３とで、角形鋼管１２を保持できる。

本実施形態によれば、上記（１－２）と同様な効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（２－１）本実施形態では、第３溶接領域Ｗａ３の初期溶接においては、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）において溶接した部分と、２つのエレクションピース１１ｅ，１２ｅとによって角形鋼管１２を保持する。更に、第４溶接領域Ｗａ４の溶接時には、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）と第３溶接領域Ｗａ３の中心軸側部分Ｗｆ３とで、角形鋼管１２を保持できる。これにより、安全性を確保して、溶接継ぎ部の発生を抑制して溶接部分の品質を確保し、連続して効率的に溶接することができる。

（２－２）本実施形態では、第１の溶接ロボット４０が第３溶接領域Ｗａ３を溶接する。そして、第３溶接領域Ｗａ３の中心軸側部分Ｗｆ３の初期溶接が終了した後、第２の溶接ロボット４０が第４溶接領域Ｗａ４を溶接する。これにより、第４溶接領域Ｗａ４を溶接する第２の溶接ロボット４０が待機する時間を短くして、角形鋼管１１，１２の全周を、短時間で溶接することができる。

（第３実施形態）
次に、図７を用いて、溶接方法を具体化した第３実施形態を説明する。本実施形態は、上記実施形態の角形鋼管１１，１２とは、エレクションピースを設けた位置のみが異なる。

図７に示すように、本実施形態の角形鋼管２１，２２には、エレクションピース２１ｅ，２２ｅが、中央よりも対向する２つの角に寄った位置に設けられる。
本実施形態では、エレクションピース２１ｅ，２２ｅが設けられた状態で、ステップＳ１－４において妥当と判定できるようなエレクションピース２１ｅ，２２ｅの位置を特定する。例えば、第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２の合計断面積Ａによるせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τｙ以下等となるように、エレクションピース２１ｅ，２２ｅの位置を特定する。ここで、第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２は、上記第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２と同様に、角をそれぞれ含み、角形鋼管２１，２２の中心軸Ｃ１に対して対称となる対向する位置に設けられ、隣接するエレクションピース１１ｅ，１２ｅの間に位置する溶接ロボット４０が（通常の溶接操作で）溶接できる最大範囲の領域である。

そして、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様に溶接する。
ここでは、図７（ａ）に示すように、下方の角形鋼管２１の上に、角形鋼管２２を配置して固定する（第１工程）。具体的には、角形鋼管２１，２２のエレクションピース２１ｅ，２２ｅ同士を、一直線に整合させて、スプライスプレート２０で挟み込み、ボルトとナットで固定する。

次に、各溶接ロボット４０が、第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２をそれぞれ溶接する（第２工程）。この場合、第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２として、エレクションピース２１ｅ，２２ｅが上記第１実施形態よりも離間しているため、連続した広い溶接領域を確保できる。

次に、図７（ｂ）に示すように、エレクションピース２１ｅ，２２ｅを取り除く（第３工程）。この場合、第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２の溶接部分で、角形鋼管２１，２２が接合される。

そして、図７（ｃ）に示すように、各溶接ロボット４０が、第３溶接領域Ｗｂ３及び第４溶接領域Ｗｂ４をそれぞれ溶接する（第４工程）。これら第３溶接領域Ｗｂ３及び第４溶接領域Ｗｂ４は、それぞれ角を含み、対向する未溶接の部分であって、それぞれ第１溶接領域Ｗｂ１から第２溶接領域Ｗｂ２までの範囲である。
以上により、下方の角形鋼管１１の上端部と上方の角形鋼管１２の下端部の全周が溶接により接合されて、上下の角形鋼管１１，１２が一体化される。

（作用）
エレクションピース２１ｅ，２２ｅの位置をずらすので、第３及び第４溶接領域（Ｗｂ３，Ｗｂ４）の溶接時には、広い面積の第１及び第２溶接領域（Ｗｂ１，Ｗｂ２）に形成した溶接部分で角形鋼管１２を保持できる。

本実施形態によれば、上記（１－２）及び（１－３）と同様な効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（３－１）本実施形態では、エレクションピース２１ｅ，２２ｅの位置をずらして、溶接する第１溶接領域Ｗｂ１及び第２溶接領域Ｗｂ２の面積を大きくして、第３及び第４溶接領域（Ｗｂ３，Ｗｂ４）を溶接する。これにより、溶接部の曲げ応力σ及びせん断応力τを小さくすることができ、仮設時の安全性を高めることができる。あるいは、第一実施形態では妥当と判定されない場合であっても、本実施形態では妥当な溶接を行なうことができる。更に、溶接継ぎ部を少なくすることができるので、角形鋼管１１，１２の溶接部分の品質を確保し、第３及び第４溶接領域（Ｗｂ３，Ｗｂ４）を連続して効率的に溶接することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第１実施形態における溶接方法は、妥当性の判定処理（ステップＳ１－４）において、算出した曲げ応力σが、溶接部の降伏応力度σｙ以下であり、かつせん断応力τが、溶接部の降伏せん断応力度τｙ以下の場合には妥当と判定した。ここで、上方の角形鋼管１２を、つなぎ梁を介して他の柱に連結し、角形鋼管１２に作用する水平力Ｐを他の柱に負担させて、上記第１実施形態の溶接方法を行なってもよい。

具体的には、図８に示すように、つなぎ梁１６を介して角形鋼管１２を、隣接する柱部材１４に連結する。この柱部材１４は、溶接部分Ｃｐ１において、下の柱部材１３に接合される。柱部材１３は角形鋼管１１と梁１５により固定される。なお、溶接部分Ｃｐ１の代わりに、柱部材１３，１４のエレクションピースを用いて、柱部材１３，１４を固定してもよい。

ここで、図９に示すように、つなぎ梁１６は、溶接する角形鋼管１１，１２の弱軸（Ｘ－Ｘ線）方向に水平力Ｐを伝達できる方向となるように、角形鋼管１２に設ける。図９（ａ）は、つなぎ梁１６を２方向に設置した状態を示す。ここで、つなぎ梁１６は、本設梁及び仮設梁の何れでもよい。また、仮設梁の場合等においては、図９（ｂ）に示すように、角形鋼管１２の角に、隣接する柱部材からのつなぎ梁１６を介して、つなぎ梁１６を１方向に設置してもよい。そして、第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）の溶接後、角形鋼管１２に作用する水平力Ｐを、つなぎ梁１６を介して柱部材１４，１３に負担させた状態で、エレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除き、第３及び第４溶接領域（Ｗａ３，Ｗａ４）を溶接する。これにより、つなぎ梁１６により、水平力Ｐを負担できる。

また、図１０に示すように、つなぎ梁１６で連結した各角形鋼管１１，１２における第１及び第２溶接領域（Ｗａ１，Ｗａ２）を、隣接する柱の間の中間に位置する垂直面に対して面対称となる位置に配置する。更に、第２溶接領域Ｗａ２を、隣接する２つの柱に対向する位置に配置する。これにより、角形鋼管１１，１２の溶接部分の弱軸方向を９０度ずつ回転させることができるため、隣接する角形鋼管１２同士で弱点を補うことができる。なお、この場合、角形鋼管１１，１２を溶接する時には、隣接する角形鋼管１１，１２の溶接が未完了の状態でもよいし、またエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除いた状態でもよい。

・上記第２実施形態では、第３溶接領域Ｗａ３の中心軸側部分Ｗｆ３を溶接した後、残りのエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除いて、第４溶接領域Ｗａ４を溶接した。１つの溶接ロボット４０で溶接する場合等、第３溶接領域Ｗａ３をすべて溶接し、残りのエレクションピース１１ｅ，１２ｅを取り除いた後で、第４溶接領域Ｗａ４を溶接してもよい。

・上記各実施形態では、第１工程において、角形鋼管１１，１２，２１，２２のエレクションピース１１ｅ，１２ｅ，２１ｅ，２２ｅを、スプライスプレート２０、ボルト及びナットを用いて整合させて固定した。エレクションピース１１ｅ，１２ｅ，２１ｅ，２２ｅを用いて、角形鋼管１２を、角形鋼管１１に対して位置合わせを行なって固定する方法は、スプライスプレート２０を用いる場合に限られない。例えば、スプライスプレート２０の代わりに、エレクションピース１１ｅ，１２ｅ，２１ｅ，２２ｅ同士を固定する公知の専用の鉄骨建方冶具（専用工器具）を用いてもよい。

・上記各実施形態では、角形鋼管１１，１２，２１，２２の各辺にエレクションピース１１ｅ，１２ｅ，２１ｅ，２２ｅを１つずつ設けた。エレクションピースの数は１つに限られない。例えば、角形鋼管１１，１２の大きさや形状によっては、各辺に複数のエレクションピースを設けた角形鋼管に適用してもよい。この場合には、第２工程として、隣接するエレクションピースの間にあり、かつ対向する位置に配置される第１溶接領域及び第２溶接領域を溶接する。ここで、エレクションピースが均等に配置されていない場合には、より面積が大きくなる溶接部分を第１溶接領域及び第２溶接領域として溶接することが好ましい。また、第１溶接領域及び第２溶接領域は、角を含まない領域でもよい。そして、溶接した第１溶接領域から第２溶接領域までの２つの未溶接領域のうち少なくとも１方の領域のエレクションピースを取り除いて、溶接を行なう。この場合においても、溶接継ぎ部を少なくすることができる。

・上記各実施形態においては、２台の溶接ロボット４０を用いて、角形鋼管１１，１２，２１，２２の接合部分を溶接した。溶接ロボット４０は、２台に限られず、１台でもよい。
・上記各実施形態においては、上下に配置した角形鋼管１１，１２，２１，２２の端部を溶接した。上下に配置された上端部と下端部とを溶接する柱部材は、角形鋼管に限られない。例えば、円形鋼管や溶接組立箱型断面柱の柱部材を、上下に溶接する場合にも用いることができる。ここで、円形鋼管は、通常、等間隔に４つのエレクションピースを用いて固定される。このため、隣接するエレクションピース間であって、対向する位置にある溶接領域を第１溶接領域及び第２溶接領域として溶接する（第２工程）。そして、エレクションピースを取り除き（第３工程）、第１溶接領域から第２溶接領域に渡る第３及び第４溶接領域を溶接する（第４工程）。この場合においても、溶接継ぎ部を少なくして効率的に溶接することができる。

・上記各実施形態においては、溶接方法の妥当性の評価処理を実行する。この処理をコンピュータに実行させてもよい。この場合には、コンピュータに、各種値（水平震度ｋ、角形鋼管１２の重量Ｗ、距離Ｌ、溶接部の弱軸回りの断面係数Ｚ、第１溶接領域Ｗａ１及び第２溶接領域Ｗａ２の合計断面積Ａ）を入力する。そして、コンピュータが、モーメントＭ、曲げ応力σ及びせん断応力τを算出し、降伏応力度σｙ及び降伏せん断応力度τｙと比較して妥当性の判定処理を実行し、妥当性の判定結果を出力する。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（ａ）前記第３工程においては、前記第３溶接領域に対応して配置されたエレクションピースのみを取り除き、
前記第４工程においては、前記第３溶接領域において、前記第１溶接領域から前記第２溶接領域に渡るように前記中心軸側の部分を溶接する初期溶接を行ない、
前記初期溶接の終了後、前記第４溶接領域に配置されたエレクションピースを取り除く第５工程と、
前記第４溶接領域を溶接する第６工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。

Ｃ１…中心軸、Ｃｐ１…溶接部分、Ｗａ１，Ｗｂ１…第１溶接領域、Ｗａ２，Ｗｂ２…第２溶接領域、Ｗａ３，Ｗｂ３…第３溶接領域、Ｗａ４，Ｗｂ４…第４溶接領域、Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３，Ｗｃ４…角部分、Ｗｆ３…中心軸側部分、Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｓ３，Ｗｓ４…直線部、１１，１２，２１，２２，５１，５２…角形鋼管、１３，１４…柱部材、１１ｅ，１２ｅ，２１ｅ，２２ｅ，５１ｅ，５２ｅ…エレクションピース、１５…梁、１６…つなぎ梁、２０…スプライスプレート、３０…ガイドレール、３１…コーナユニット、３５…取付部、４０…溶接ロボット、４１…台車、４２…制御ケーブル、４４…コンジットケーブル、４５…溶接トーチ。

Claims (5)

1. 複数のエレクションピースを備え上下に配置された２つの柱部材の端部を、前記柱部材に取り付けた溶接ロボットを用いて溶接する溶接方法であって、
   前記エレクションピースは、前記柱部材の中心軸を挟んで対向する２組の２面に設けられ、
   前記エレクションピースを用いて、上方の前記柱部材を、下方の前記柱部材に対して位置合わせを行なって固定する第１工程と、
   隣接するエレクションピース間の領域であって、前記柱部材の中心軸に対して対向する第１溶接領域及び第２溶接領域を溶接する第２工程と、
   前記第１溶接領域と前記第２溶接領域とに挟まれた第３溶接領域及び第４溶接領域のうち少なくとも前記第３溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第３工程と、
   前記第３溶接領域を、前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域に渡るように溶接する第４工程とを備えることを特徴とする溶接方法。
2. 前記柱部材は、角形鋼管であって、
   前記角形鋼管の４面に、前記エレクションピースが設けられ、
   前記第３工程において、前記第３溶接領域及び前記第４溶接領域に設けられたすべての前記エレクションピースを取り除き、
   前記第４工程において、前記第３溶接領域とともに、前記第３溶接領域に対向する前記第４溶接領域を溶接することを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
3. 前記柱部材には、２台の前記溶接ロボットが取り付けられており、
   前記第２工程において、前記溶接ロボットが、前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域をそれぞれ溶接し、
   前記溶接ロボットが、前記第３溶接領域及び前記第４溶接領域をそれぞれ溶接することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接方法。
4. 複数のエレクションピースを備え上下に配置された２つの角形鋼管の端部を、前記角形鋼管に取り付けた溶接ロボットを用いて溶接する溶接方法であって、
   前記角形鋼管の各面に設けられた前記エレクションピースを用いて、上方の前記角形鋼管を、下方の前記角形鋼管に対して位置合わせを行なって固定する第１工程と、
   隣接するエレクションピース間の領域であって、前記角形鋼管の中心軸に対して対向する第１溶接領域及び第２溶接領域を溶接する第２工程と、
   前記第１溶接領域と前記第２溶接領域とに挟まれた第３溶接領域及び第４溶接領域のうち少なくとも前記第３溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第３工程と、
   前記第３溶接領域を、前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域に渡るように溶接する第４工程とを備え、
   前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域が大きくなるように、前記第３溶接領域又は前記第４溶接領域の角を挟んで隣接する２つの前記エレクションピースを、各辺の中央よりも前記角に近い位置に配置したことを特徴とする溶接方法。
5. 複数のエレクションピースを備え上下に配置された２つの柱部材の端部を、前記柱部材に取り付けた溶接ロボットを用いて溶接する溶接方法であって、
   前記エレクションピースを用いて、上方の前記柱部材を、下方の前記柱部材に対して位置合わせを行なって固定する第１工程と、
   隣接するエレクションピース間の領域であって、前記柱部材の中心軸に対して対向する第１溶接領域及び第２溶接領域を溶接する第２工程と、
   前記第１溶接領域と前記第２溶接領域とに挟まれた第３溶接領域及び第４溶接領域のうち少なくとも前記第３溶接領域に配置された前記エレクションピースを取り除く第３工程と、
   前記第３溶接領域を、前記第１溶接領域及び前記第２溶接領域に渡るように溶接する第４工程とを備え、
   前記第３工程よりも前に、前記上方の柱部材は、つなぎ梁を介して他の柱に固定されていることを特徴とする溶接方法。