(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭の周面に取付けるガイドレールと自走装置とからなり、ガイドレールは、周面に凹状部（２１１）を円形状に形成してあり、自走装置は、ガイドレールの前記凹状部（２１１）の底面（２１２）に沿って回転しながら移動するガイドロール、モータにより駆動し鋼管杭の周面を移動する車輪と補助車輪とを有するサポートアーム及びアーク発生部材を備え、前記車輪と補助車輪は、鋼管杭を挟むことができる位置に配置してあることを特徴とする鋼管杭の溶接装置
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管杭の溶接装置において、前記アーク発生部材の位置と前記モータの回転速度を制御できる遠隔制御装置を備えていることを特徴とする鋼管杭の溶接装置。
【請求項３】
請求項１叉は請求項２に記載の鋼管杭の溶接装置において、前記サポートアームの補助輪を前記車輪側へ回動する力を加える部材を備えていることを特徴とする鋼管杭の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鋼管杭の溶接装置に関し、特に埋設した鋼管杭に別の鋼管杭を継ぎ足して接続する作業に適した鋼管杭の溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来埋設した鋼管杭に別の鋼管杭を継ぎ足す場合、アーク溶接によって両鋼管杭を接続する方法が採られている。その溶接の際、アーク発生部材、例えばトーチ、ノズル等を備えた自走装置を溶接線に沿って自走させる、いわゆる自走型の溶接装置が提案されている（例えば特許文献1参照）。
【０００３】
図7により従来の鋼管杭の溶接装置を説明する。
図７（ａ）は、側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ１部分の断面図である。
図7は、自走型の溶接装置により地中に埋設した鋼管杭１１２に鋼管杭１１１をアーク溶接する例である。
溶接装置は、鋼管杭１１２の周囲に装着した円筒状のガイドレール１２１、ガイドレール１２１に沿って自走する自走装置１３からなる。
【０００４】
ガイドレール１２１は、図７（ｂ）のように、複数のスポーク１２３により鋼管杭１１２の外周面に取付けた円筒状のハブ１２２に取付けてある。またガイドレール１２１の表面には、チエン１２４を固定してある。自走装置１３は、トーチ支持装置１４、ガイドレール１２１に係合する上下１対のローラ１３１１，１３１２、自走用のスプロケット１３２を備えている。ローラ１３１１，１３１２は、自走装置１３の進行方向の前後に２対設けてある（他の１対は図示せず）。
【０００５】
ローラ１３１１，１３１２は、周面に凹状部（溝）を円形状に形成してり、その凹状部がガイドレール１２１の上下に係合している。即ち自走装置１３は、２対のローラによってガイドレール１２１に支持されている。スプロケット１３２は、チエン１２４に係合しており、モータ１３３によって回転する。スプロケット１３２が回転すると、自走装置１３は、チエン１２４に沿って移動する。その際ローラ１３１１，１３１２は、自走装置１３とともにガイドレール１２１に沿って移動し、トーチ支持装置１４も自走装置１３とともに移動する。
【０００６】
トーチ支持装置１４は、トーチ１４１を取付けた支柱１４２の上下前後等の位置を調節するボルト等の調節手段１４３を備えている。調節手段１４３は、鋼管杭１１１，１１２の溶接線１１３に対するトーチ１４１の位置を調節することができる。
鋼管杭１１１，１１２を溶接するときは、調節手段１４３によりトーチ１４１の位置を所定の位置に設定し、電源（図示せず）から自走装置１３に電力を供給すると、モータ１３３が駆動してスプロケット１３２が回転し、自走装置１３はガイドレール１２１に沿って移動する。同時にトーチ１４１と鋼管杭１１２，１１１の間にアークが発生して溶接層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の溶接装置の自走装置１３は、ローラ１３１１，１３１２によりガイドレール１２１に支持されているだけであるから、支持が不十分なため円滑に移動しないことがあり、またガタの生じることがある。また自走装置１３の移動には、スプロケット１３２とチエン１２４が必要になるから装置が複雑になる。またトーチ１４１は、溶接作業中、予め設定した位置を維持するから、鋼管杭１１１，１１２の対向面が水平でない、或いは自走装置１３のガタ等によりトーチ１４１と溶接線１１３の位置関係がずれても修正することができない。また溶接作業中モータの速度を調節することもできない。
本願発明は、従来の溶接装置の前記問題点に鑑み、自走装置は鋼管杭の周面を直接移動することができ、装置が簡単で鋼管杭への取付け取外しも容易で、かつ溶接作業中にトーチ（ノズル）の位置やモータの回転速度を遠隔制御で調節できる自走型の溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の鋼管杭の溶接装は、鋼管杭の周面に取付けるガイドレールと自走装置とからなり、ガイドレールは、周面に凹状部（２１１）を円形状に形成してあり、自走装置は、ガイドレールの前記凹状部（２１１）の底面（２１２）に沿って回転しながら移動するガイドロール、モータにより駆動し鋼管杭の周面を移動する車輪と補助車輪とを有するサポートアーム及びアーク発生部材を備え、前記車輪と補助車輪は、鋼管杭を挟むことができる位置に配置してあることを特徴とする。
請求項２に記載の鋼管杭の溶接装は、請求項１に記載の鋼管杭の溶接装置において、前記アーク発生部材の位置と前記モータの回転速度を制御できる遠隔制御装置を備えていることを特徴とする。
請求項３に記載の鋼管杭の溶接装は、請求項１叉は請求項２に記載の鋼管杭の溶接装置において、前記サポートアームの補助輪を前記車輪側へ回動する力を加える部材を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の自走装置は、自走装置の駆動部に設けた車輪とサポートアームの補助車輪とによって鋼管杭を囲む（挟む）ように鋼管杭に直接取付けることができ、かつ車輪によって鋼管杭の周面を移動するから、自走装置の移動は、安定している。また本願発明の自走装置は、特別の工具を用いることなく簡単に鋼管杭に取付けることができ、かつ簡単に取外すことができるから、杭打ち現場における鋼管杭の溶接作業が容易になる。
本願発明の溶接装置は、自走型であるが、遠隔制御で自走装置の移動速度やアーク発生部材の位置等を調節することにより、溶接層の成層状態を監視しながら、成層条件に適した条件で溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本願発明の実施例に係る鋼管杭の溶接装置の側面図である。
【図２】図２は、本願発明の実施例に係る鋼管杭の溶接装置の側面図である（図1と見る位置が相違している）。
【図３】図３は、図１、図２のガイドレールとサポートアームの詳細図である。
【図４】図4は、図１、図２の自走装置の支持部材の詳細図である。
【図５】図５は、本願発明の溶接装置を用いて溶接するときの手順を説明する図である。
【図６】図６は、自走装置へ電力を供給する手段の変形例を示す図である。
【図７】図７は、従来の鋼管杭の自走型溶接装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜６により本願発明の実施例に係る鋼管杭の溶接装置を説明する。
なお図１〜６において、各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【実施例】
【００１３】
まず図１、図２、図３（ａ）について説明する。図１は、鋼管杭に溶接装置を取付けた状態の側面図、図２は、図１において、Ｘ２方向から見た側面図、図３（ａ）は、図１、図２の平面図（ガイドレール２は省略してある）である。
図１，図２は、地中に埋設した鋼管杭ＫＰ２に鋼管杭ＫＰ１を溶接する例である。
鋼管杭ＫＰ１の周面には、円形のガイドレール２を取付け、自走装置３を移動可能に取付けてある。また自走装置３は、支持部材３３によりガイドレール２に移動可能に取付けてある。支持部材３３の一端は、自走装置３に取付け、他端には、ガイドロールＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲ３を取付けてある。
【００１４】
ガイドレール２は、半円形の部材２ａ,２ｂからなり、両部材は、蝶番２２１によって連結し、フランジ２２２をボルトとナット等の結合手段により結合してある。ガイドレール２の周面には、凹状部（溝）２１１を円形状に形成してある。凹状部２１１には、ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３を挿入してある。ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３は、凹状部２１１の底面（レール）２１２を回転しながら移動する。
【００１５】
自走装置３の駆動部３１１は、４個の車輪ＴＲ１１、ＴＲ１２，ＴＲ２１，ＴＲ２２とサポートアーム３４１を備え、サポートアーム３４１は、フランジ３４２の軸（図示せず）に回動自在に取付けてある。サポートアーム３４１の１端には、補助車輪ＴＲ３を取付け、他端には、バネ３５（図３（ａ））を取り付けてある。バネ３５は、サポートアーム３４１をフランジ３４２の軸を中心に回転（回動）して補助車輪ＴＲ３を鋼管杭ＫＰ１に押付けるように（図３（ａ）においてサポートアーム３４１を反時計方向へ回転するように）作用する。即ちサポートアーム３４１の補助車輪ＴＲ３には、バネ３５により車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２側へ回動する力が加っている。バネ３５は、サポートアーム３４１の一端部と駆動部３１１に取り付けた支持部材３４３（図３（ａ））の間に取付けてある。また駆動部３１１は、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２を駆動するモータ３１２と、アーク溶接用のノズル３２２の支持部材３２１の上下の位置等を調整するアクチュエータ３１３を備えている。
なおサポートアーム３４１は、フランジ３４２と補助車輪ＴＲ３の間の長さを調節できるように構成し、自走装置３を装着する鋼管杭の太さ（径）に合わせてその長さを調節できるように構成してもよい。
駆動部３１１には、電源４１からアーク溶接用電力、モータ３１２とアクチュエータ３１３の駆動電力が供給される。また駆動部３１１は、遠隔制御装置４２の操作によりモータ３１２とアクチュエータ３１３を制御する制御回路（図示せず）を備えている。
【００１６】
自走装置３の駆動部３１１は、図３（ａ）において、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２とサポートアーム３４１の補助車輪ＴＲ３により鋼管杭ＫＰ1を囲む或いは挟む（挟持する）ように、鋼管杭ＫＰ1の周面に移動可能に取付ける。その際、サポートアーム３４１を時計方向へ回転して開き、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２と車輪ＴＲ３の間隔を広くした状態で鋼管杭ＫＰ1に取付け、サポートアーム３４１を反時計方向へ戻すと、駆動部３１１は、図３（ａ）の状態に取付けられる。なお支持部材３３のガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３は、サポートアーム３４１を時計方向へ開いたとき、ガイドレール２の凹状部２１１に挿入する。
【００１７】
車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２は、駆動部３１１の両側（自走装置３の移動方向の両側）に２個ずつ計４個設けてあるから、補助輪ＴＲ３と相まって鋼管杭ＫＰ１の周面にぴったり接触する。したがって自走装置３は、鋼管杭ＫＰ１の周面をガタツクことなく移動するから、ノズル３２２は、溶接線ＷＬに沿って移動する。
以上のように自走装置３は、ガイドレール２を鋼管杭ＫＰ1に簡単に取付けることができ、特別の工具を用いることなく鋼管杭ＫＰ1とガイドレール２に取付けることができる。また駆動部３１１は、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２と補助車輪ＴＲ３によって鋼管杭ＫＰ1に直接取付けることができ、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２により鋼管杭ＫＰ1の周面を移動するから、その移動は安定している。
【００１８】
図1、図２、図３（ａ）の状態において、モータ３１２を駆動すると車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２が回転し、自走装置３は、ガイドロールロールＧＲ１〜ＧＲ３に案内されてガイドレール２の凹状部２１１に沿って移動する。自走装置３が移動すると、ノズル３２２も溶接線ＷＬに沿って移動する。
【００１９】
次に、図３（ｂ１），（ｂ２）によりガイドレール２について説明する。
図３（ｂ１）は、平面図、図３（ｂ２）は、図３（ｂ１）においてＸ３方向から見たガイドレール２の部材２ａの側面図である（部材２ｂは図示せず）。
ガイドレール２は、２つの部材２ａ，２ｂからなり、両部材は、蝶番２２１によって連結し、フランジ２２２をボルトとナット等の結合手段により結合してある。ガイドレール２の周面には、凹状部２１１を円形状に形成してある。
【００２０】
次に図４により、自走装置３の支持部材３３について説明する。
図４（ａ）は、側面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）においてＸ４方向から見た平面図である。
支持部材３３は、支持部３３１、ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３の取り付部３３２１，３３２２，３３２３、駆動部３１１に取り付ける取り付部３３３からなり、それらは、一体的に形成してある。取り付部３３２１，３３２３は、取り付部３３２２に対してガイドレール２側へ屈曲させて、ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３が、ガイドレール２の凹状部２１１の底面２１２に同時に接触するように形成してある。ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３は、ガイドレール２の凹状部２１１の底面２１２に沿って３個並べてあるから、ガイドレール２の部材２ａ，２ｂの接触部分等に段差があっても３個の内２個は必ず底面２１２に接触する。したがって支持部材３３は、ガイドレール２の凹状部２１１に沿って円滑に移動する。
【００２１】
次に図５により鋼管杭の溶接手順について説明する。
図５は、鋼管杭と裏当金のみ断面で示してある。
まず予め鋼管杭ＫＰ１，ＫＰ２の内面に、裏当金ＩＰの端部が接触する位置決め用のピースＳＰ１，ＳＰ２を所定個数溶接する。ピースＳＰ１，ＳＰ２の取付け位置は、後述するように、裏当金ＩＰにより両鋼管杭の間隔が所定の大きさになるように設定する。
次に鋼管杭ＫＰ２に裏当金ＩＰを挿入し、その裏当金ＩＰを内挿するように鋼管杭ＫＰ１を設置する。即ち鋼管杭ＫＰ１，ＫＰ２と裏当金ＩＰは、図５の状態に設置される。鋼管杭ＫＰ１と鋼管杭ＫＰ２の間隔は、ピースＳＰ１，ＳＰ２の取付け位置と裏当金ＩＰの高さ（軸方向の大きさ）により決まる。
【００２２】
次に鋼管杭ＫＰ１にガイドレール２を取付け、ガイドレール２の凹状部２１１にガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３を挿入するとともに、駆動部３１１を、駆動部３１の車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２とサポートアーム３４１の補助車輪ＴＲ３により鋼管杭ＫＰ１を囲む（挟む）ように鋼管杭ＫＰ１に取付ける。その際ガイドレール２の軸方向の位置は、ノズル３２２が溶接線ＷＬと対向する高さに設定する。
次に電源４１から駆動部３１１へ電力を供給すると、ノズル３２２は、アーク放電を開始するとともにモータ３１２が始動して車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２を駆動する。自走装置３は、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２により鋼管杭ＫＰ１の周面を自走する。その際自走装置３は、ガイドロールＧＲ１〜ＧＲ３に案内されて、ガイドレール２の凹状部２１１に沿って移動する。
【００２３】
溶接装置の操作者は、形成される溶接層を目視して、成層状態に応じて遠隔装置４２によりモータ３１２の回転速度やノズル３２２の位置を調節する。また操作者は、遠隔装置４２によりモータ３１２を停止したり、逆転させて自走装置３を戻したり、ノズル３２２の方向等を変えたりすることもできる。
したがって自走装置３は、ガイドレール２の凹状部２１１に沿って自走するが、操作者は、溶接層の成層状態に応じて自走装置３の移動速度やノズル３２２の位置等を調節できるから、高品質の溶接層を形成することができる。
図５は、ガイドレール２を鋼管杭ＫＰ１に取付け、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２が鋼管杭ＫＰ１の周面を移動する例について説明したが、ガイドレール２を鋼管杭ＫＰ２に取付け、車輪ＴＲ１１〜ＴＲ２２が鋼管杭ＫＰ２の周面を移動するように構成することも可能である。
【００２４】
図６は、駆動部３１１へ電力を供給する手段の変形例を示す。
図６（ａ）は、ガイドレール２の側面図、図６（ｂ）は、ガイドレール２の平面図（一部分のみ示す）である。
図１の場合、駆動部３１１と電源４１は、電線により直接接続してあるが、図６の場合には、駆動部３１１と電源４１は、ガイドレール２に設けたコネクタ２５、ブラシＢＬを介して接続してある。ガイドレール２の側面には、絶縁層ＩＳを形成し、その絶縁層の上に２個の円環状の導体層ＫＲを形成してあり、導体層ＫＲには、２個のブラシＢＬが接触している。コネクタ２５と導体層ＫＲの間は、２個の穴Ｈに挿入した導線（図示せず）により接続する。ブラシＢＬは、ブラシ支持部材３５に取付け、導線（図示せず）を介して駆動部３１１に接続している。ブラシＢＬは、導体層ＫＲに接触した状態で駆動部３１１とともにガイドレール２の周囲を回転する。なお導体は、周囲を絶縁したものを用いる。
【００２５】
図６の場合、電源４１と駆動部３１１の間には電線がないから、自走装置３が鋼管杭ＫＰ１の周囲を回転しても電線が鋼管杭ＫＰ１，ＫＰ２に巻きつくことがない。
遠隔装置４２とアクチュエータ３１３の間は、ブラシＢＬと同様の手段によって接続してもよいし、無線送受信機を用いて無線で接続してもよい。無線の場合、モータ３１２の速度やノズル３２２の位置等は、無線遠隔制御で調節できる。
【００２６】
前記実施例は、ノズルを用いた例について説明したが、本願発明は、従来アーク溶接に用いているアーク発生部材を用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
２    ガイドレール
２１１  凹状部
２５    コネクタ
３  自走装置
３１１    駆動部
３１２    モータ
３１３    アクチュエータ
３３    駆動部３１１の支持部材
３３２１，３３２２，３３２３    ガイドロールの取付け部
３４１    サポートアーム
３５    ブラシ支持部材
４１    電源
４２    遠隔制御装置
ＢＬ    ブラシ
ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲ３    ガイドロール
ＩＳ    絶縁層
ＫＰ１，ＫＰ２    鋼管杭
ＫＲ    導体層
ＳＰ１，ＳＰ２    位置決め用のピース
ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ２１，ＴＲ２２    車輪
ＴＲ３    補助車輪
ＷＬ    溶接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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