JP4018052B2 - 溶接装置と溶接方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば構造物の耐震性能を高めるために主筋又は配力筋間を連結するせん断補強筋等の鉄筋と平鋼からなる係止板を接合する溶接装置と溶接方法に関するものである。

鉄筋コンクリート構造の構造物などの内部に配置される鉄筋は、軸方向力又は曲げモーメントを負担する主筋と、主筋と直角方向に配置し、主筋の位置を確保し、直角方向へも応力を伝える配力筋と、主筋間や配力筋間を連結するせん断補強筋などから構成している。このせん断補強筋として、例えば特許文献１や特許文献２等に種々のせん断補強筋が開示されている。特許文献１に示されたせん断補強筋は、一端部には主筋等に引っ掛ける半円形のフック部を有し、他端部にはねじ部を有する鋼棒と、鋼棒のねじ部に着脱自在な係止板を有し、フック部を相対する２本の主筋のうち一方の主筋に引っ掛けて鋼棒を主筋間に配置し、鋼棒のねじ部に係止板をナットで固定してせん断補強筋を主筋間に取付けるようにしている。また、フック部の代わりにねじ部を設け、鋼棒の両端のねじ部に係止板をナットで固定するせん断補強鋼も開示されている。

また、特許文献２に示されたせん断補強筋は、前記鋼棒の両端のねじ部にナットで固定する係止板の代わりに、鋼棒の先端を例えば高周波誘導加熱で加熱して熱間据込加工を施して軸線方向に圧縮して外径を拡径して係止部を形成している。

特許文献１に示すように、せん断補強筋を主筋等の間に取り付けるとき、係止板を鋼棒にナットで固定していると、係止板の固定作業が容易でなく、多くの作業時間を要し、現場の施工効率が低下するという短所がある。

また、特許文献２に示すように、鋼棒の先端を高周波指導加熱で加熱して熱間据込加工を施して係止部を形成していると、多数のせん断補強筋を短時間で作成することは困難であり、せん断補強筋の単価が高くなってしまうという短所がある。

これらの短所に対処するために、棒鋼と係止板を摩擦接合により接合して一体化できる。この係止板として矩形プレートを使用した場合、矩形プレートの長辺側を半円形のフック部と一致させる必要が有り、係止板を高速回転して行う摩擦接合では、フック部と係止板の長辺側を一致させることは容易ではなかった。
特開平１０−１９６１２０号公報 特開２０００−２５７２０９号公報

この発明は、このような短所を改善し、鉄筋等の鋼棒と平鋼からなる係止板を効率良く接合することができる溶接装置と溶接方法を提供することを目的とするものである。

この発明の溶接装置は、ベースと、ベースの長手方向の中心部に設けられた１対の固定台と、各固定台よりベースの長手方向の外側に設けられた１対のクランプ手段と、各クランプ手段に連結されたすえ込み手段及び溶接電源を有し、前記１対の固定台はそれぞれ側面上部に被接合板を保持する接合板保持部と、該接合板保持部の近傍上部に設けられ、前記接合板保持部に被接合板を供給する接合板供給手段を複数有し、前記接合板供給手段は、前記接合板保持部側の下端部に供給口を有し、複数の接合板を積み重ねて保持する保持部と、該保持部で保持した接合板のうち最下段の接合板を前記接合板保持部に送り出す送出しシリンダを有し、前記クランプ手段は、固定クランプと可動クランプ及びシリンダ部を有し、前記固定クランプは、上面に給電ブロックが絶縁部材を介して取付けられ、前記固定台の接合板保持部と相対する位置に棒鋼を保持する棒鋼保持部を複数有し、前記可動クランプは、下面に給電ブロックが絶縁部材を介して取付けられ、前記固定クランプの棒鋼保持部と相対する位置に複数の棒鋼案内部を有し、前記シリンダ部に設けたクランプシリンダにより上下方向に移動し、前記すえ込み手段は、すえ込みシリンダと２本のガイド軸を有し、前記すえ込みシリンダはピストンロッドが前記クランプ手段に連結され、前記クランプ手段を前記固定台側に移動してクランプ手段でクランプした棒鋼を前記固定台に保持した被接合板に圧接させ、前記２本のガイド軸は前記１対のクランプ手段を前記ベースの長手方向に滑動自在に保持し、前記溶接電源は前記クランプ手段の固定クランプと前記固定台の間に接続されていることを特徴とする。

この発明の溶接方法は、前記溶接装置を使用した溶接方法であって、前記クランプ手段でクランプした複数の棒鋼を、前記１対の固定台の両側から移動して、固定台の接合板供給手段から順次供給されて接合板保持部で保持した被接合板に接触させてフラッシュ溶接により棒鋼と被接合板を接合することを特徴とする。

この発明の溶接装置は、ベースの長手方向の中心部に設けられた１対の固定台を挟んで１対のクランプ手段を対向させて配置し、クランプ手段でクランプした棒鋼を、１対の固定台で保持した被接合板に両側から圧接して、１対の固定台に加えられる圧力を互いに打ち消し合うようにしたから、固定台を大型で強固な構造にする必要がなく、溶接装置を小型化することができる。

また、クランプ手段で複数の棒鋼をクランプし、固定台で複数の被接合板を保持することにより、複数の棒鋼を同時に被接合板に接合することができ、接合効率を向上することができる。

さらに、固定台に、接合板保持部に被接合板を供給する接合板供給手段を有することにより、被接合板を自動的に供給することができ、接合効率をより向上することができる。

また、クランプ手段でクランプした複数の棒鋼を、１対の固定台の両側から移動して固定台の接合板保持部で保持した被接合板に接触させてフラッシュ溶接により棒鋼と被接合板を接合することにより、複数の棒鋼と被接合板を短時間で効率良く接合することができる。

さらに、接合端とは反対側に半円形のフック部を有する棒鋼のフック部や、接合端とは反対側に楕円形又は長方形の平鋼からなる係止板を有する棒鋼の係止板の長手方向を、固定台の接合板保持部で保持した被接合板の長手方向と一致させて棒鋼をクランプ手段でクランプし、クランプ手段でクランプした棒鋼を固定台の接合板保持部で保持した被接合板に接合することにより、安定した形状のせん断補強筋を作製することができる。

図１と図２はこの発明の溶接装置の構成図であり、図１は側面図、図２は平面図である。図に示すように、溶接装置１は、ベース２と、ベース２の長手方向の中心部に設けられた１対の固定台３と、各固定台３よりベース２の長手方向の外側に設けられた１対のクランプ手段４と、各クランプ手段４に連結されたすえ込み手段５を有し、図３に示すように、鉄筋等の鋼棒６と平鋼からなる係止板７を接合する。１対の固定台３はそれぞれクランプ手段４側の側面上部に係止板７を保持する係止板保持部８が複数例えば２組設けられ、各係止板保持部８の近傍の上面には係止板供給手段９が設けられている。この１対の固定台３は、図４の斜視図に示すように、絶縁部材１０を挟み込んだ状態で絶縁部材１１を介してベース２の上面に固定されている。係止板供給手段９は、係止板保持部８側の下端部に供給口を有し、複数の係止板７を積み重ねて保持する保持部１２と、保持部１２で保持した係止板７のうち最下段の係止板７を係止板保持部８に送り出す送出しシリンダ１３を有する。

クランプ手段４は、固定クランプ１４と可動クランプ１５及びシリンダ部１６を有する。固定クランプ１４は、図４に示すように、上面に供給ブロック１７が絶縁部材１８を介して取付けられ、固定台３の係止板保持部８と相対する位置に棒鋼６を保持する棒鋼保持部１９が複数組例えば２組設けられている。この固定クランプ１４の固定台３と反対側の側面に凹形状をした連結部材２０の下部が固定され、連結部材２０の上部に、シリンダ部１６のクランプシリンダ２１を有するシリンダ保持ブロック２２が取付けられている。可動クランプ１５は、下面に給電ブロック２３が絶縁部材を介して取付けられ、図５の断面図に示すように、固定クランプ１４の棒鋼保持部１９と相対する位置に棒鋼案内部２４を有する。この可動クランプ１５の上面中央にはクランプシリンダ２１のピストンロッドが連結され、ピストンロッドの連結部を挟んで２本のガイド棒２５が設けられている。このガイド棒２５はシリンダ保持ブロック２２の上下方向に貫通したガイド孔２６に摺動自在となっており、可動クランプ１５が上下方向に移動するときの位置を規制する。

すえ込み手段５は、すえ込みシリンダ２７と２本のガイド軸２８を有する。すえ込みシリンダ２７は、ベース２の長手方向の両端部に固定された支持部材２９の下端部に取付けられ、ピストンロッド３０が固定クランプ１４に固定された連結部材２０の下部に連結されている。２本のガイド軸２８は、クランプ手段４のシリンダ保持ブロック２２に設けたガイド孔３１を貫通して支持部材２９の上部に両端が固定されている。

ベース２の両側には１対の溶接電源３２が２組設けられ、２組の１対の溶接電源３２は、それぞれ一方の固定台３と固定クランプ１４に接続されている。

この溶接装置１で棒鋼６と係止板７を接合するときの動作を説明する。まず、係止板供給手段９の保持部１２に係止板７を複数枚セットし、送出しシリンダ１３を駆動して保持部１２にセットした係止板７を各係止板保持部８に１枚送り出す。この状態で棒鋼６をクランプ手段４に設けた各固定クランプ１４の棒鋼保持部１９に１本ずつセットし、４本の棒鋼６を２組の固定クランプ１４の上面に保持させる。その後、クランプシリンダ２１を駆動して可動クランプ１５を下降させ、固定クランプ１４で保持した棒鋼６を棒鋼案内部２４で押さえて固定クランプ１４と可動クランプ１５で棒鋼６をクランプする。棒鋼６をクランプしたことを確認したら、すえ込み手段５のすえ込みシリンダ２７を駆動してクランプ手段４を前進させ、クランプした棒鋼６の先端部を係止板保持部８に保持している係止板７に軽く接触させる。この状態でベース２の両側に設けた１対の溶接電源３２からそれぞれベース２の中心を挟んで設けた固定台３と固定クランプ１４に電圧を印加して、棒鋼６の先端部と係止板７の接続部に大電流を流して集中的に加熱する。この加熱により接触部が溶融して火花となって飛び散り、その接触が断たれると、さらにクランプ手段４を前進させ、棒鋼６の先端部と係止板７の間で接触と火花飛散を繰り返して接触部を加熱する。この加熱により棒鋼６と係止板７の接触部の温度が適温に達したとき、すえ込みシリンダ２７によりクランプ手段４を急激に前進させ、棒鋼６と係止板７の接触部に対して急激に圧力を加えてすえ込み（アプセット）により圧接する。

この圧接するとき、１対の固定台３の両側から圧力を加えて、１対の固定台３に加えられる圧力を互いに打ち消し合うから、固定台３を大型で強固な構造にする必要がなしに加圧することができ、溶接装置１を小型化することができる。また、棒鋼６を係止板７に接合するとき、ベース２の両側に設けた１対の溶接電源３２から固定台３と固定クランプ１４に電圧を印加するから、各クランプ手段４でクランプした２本の棒鋼６と固定台３の２個所の係止板保持部８で保持した２枚の係止板７との間にバランスの取れた電流を流すことができ、棒鋼６と係止板７を安定して接合することができる。

棒鋼６と係止板７を圧接した後、クランプ手段４による棒鋼６のクランプを解除し、接合した棒鋼６と係止板７を取り外し、すえ込みシリンダ２７によりクランプ手段４を後退させ、次の棒鋼６と係止板７の接合に入り、前記動作を繰り返す。

このようにして、１回の接合工程で例えば４本の棒鋼６を係止板７に接合することができ、接合能率を向上させることができる。また、図３（ｂ）に示すように、接合端とは反対側に半円形のフック部３３を有する棒鋼６を係止板７に接合して、図６に示すように、主筋４０や配力筋４１の間を連結するせん断補強筋４２を作製する場合、棒鋼６のフック部３３を係止板保持部８で保持した係止板７の長手方向と一致させて棒鋼６をクランプ手段４でクランプすることにより、係止板７と棒鋼６のフック部３３を一致させて接合することができ、安定した形状のせん断補強筋４２を作製することができる。

さらに、図３（ｃ）に示すように、接合端と反対側に長方形の平鋼からなる係止板７１を有する棒鋼６や、図３（ｄ）に示すように、接合端と反対側に楕円形の平鋼からなる係止板７２を有する棒鋼６を係止板７に接合する場合も、係止板７１，７２の長手方向を、係止板保持部８で保持した係止板７の長手方向と一致させて棒鋼６をクランプ手段４でクランプすることにより、係止板７と棒鋼６に取付けた係止板７１，７２の取付方向を確実に一致させて接合することができる。

この発明の溶接装置の構成を示す側面図である。 溶接装置の構成を示す平面図である。 棒鋼と係止板の接合状態を示す斜視図である。 固定台と固定クランプの構成を示す部分斜視図である。 クランプ手段の構成を示す側面断面図である。 せん断補強筋の取付けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１；溶接装置、２；ベース、３；固定台、４；クランプ手段、５；すえ込み手段、
６；棒鋼、７；係止板、８；係止板保持部、９；係止板供給手段、
１０,１１；絶縁部材、１２；保持部、１３；送出しシリンダ、１４；固定クランプ、
１５；可動クランプ、１６；シリンダ部、１７；給電ブロック、１８；絶縁部材、
１９；棒鋼保持部、２０；連結部材、２１；クランプシリンダ、
２２；シリンダ保持ブロック、２３；給電ブロック、２４；棒鋼案内部、
２５；ガイド棒、２７：すえ込みシリンダ、２８；ガイド軸、２９；支持部材、
３２；溶接電源、４０；主筋、４１；配力筋、４２；せん断補強筋。

Claims (2)

1. ベースと、ベースの長手方向の中心部に設けられた１対の固定台と、各固定台よりベースの長手方向の外側に設けられた１対のクランプ手段と、各クランプ手段に連結されたすえ込み手段及び溶接電源を有し、
   前記１対の固定台はそれぞれ側面上部に被接合板を保持する接合板保持部と、該接合板保持部の近傍上部に設けられ、前記接合板保持部に被接合板を供給する接合板供給手段を複数有し、前記接合板供給手段は、前記接合板保持部側の下端部に供給口を有し、複数の接合板を積み重ねて保持する保持部と、該保持部で保持した接合板のうち最下段の接合板を前記接合板保持部に送り出す送出しシリンダを有し、
   前記クランプ手段は、固定クランプと可動クランプ及びシリンダ部を有し、前記固定クランプは、上面に給電ブロックが絶縁部材を介して取付けられ、前記固定台の接合板保持部と相対する位置に棒鋼を保持する棒鋼保持部を複数有し、前記可動クランプは、下面に給電ブロックが絶縁部材を介して取付けられ、前記固定クランプの棒鋼保持部と相対する位置に複数の棒鋼案内部を有し、前記シリンダ部に設けたクランプシリンダにより上下方向に移動し、
   前記すえ込み手段は、すえ込みシリンダと２本のガイド軸を有し、前記すえ込みシリンダはピストンロッドが前記クランプ手段に連結され、前記クランプ手段を前記固定台側に移動してクランプ手段でクランプした棒鋼を前記固定台に保持した被接合板に圧接させ、前記２本のガイド軸は前記１対のクランプ手段を前記ベースの長手方向に滑動自在に保持し、
   前記溶接電源は前記クランプ手段の固定クランプと前記固定台の間に接続されていることを特徴とする溶接装置。
2. 請求項１記載の溶接装置を使用した溶接方法であって、前記クランプ手段でクランプした複数の棒鋼を、前記１対の固定台の両側から移動して固定台の接合板供給手段から順次供給されて接合板保持部で保持した被接合板に接触させてフラッシュ溶接により棒鋼と被接合板を接合することを特徴とする溶接方法。

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