(57)【要約】　　　（修正有）【課題】水中で縦方向に延長する金属製の壁面にスタッドを溶接する際に、壁面の平坦性が悪い場合でも排水状態を確実に維持して溶接する溶接装置を提供する。【構成】溶接ガンに設けたスタッド把持部の周囲をハウジング１６で覆い、そのハウジング１６内に加圧気体を供給して浸水防止を行う水中壁面溶接装置１０において、前記ハウジング１６の先端における被溶接体１との接触面２７を門形または馬蹄形或いは円弧状に形成し、前記ハウジングの下部の少なくとも一部に開放部２２を形成し、その開放部を通して加圧気体をハウジングの外部に排出する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ガン１１に設けたスタッド把持部２８の周囲をハウジング１６で覆い、そのハウジング１６内に加圧気体を供給して浸水防止を行う水中壁面溶接装置において、前記ハウジング１６の先端における被溶接体１との接触面２７を門形または馬蹄形或いは円弧状に形成し、前記ハウジング１６の下部の少なくとも一部に開放部２２を形成し、その開放部２２を通して加圧気体をハウジング１６の外部に排出するように構成したことを特徴とする水中壁面溶接装置。
【請求項２】
請求項１において、前記被溶接体１との接触面２７に弾性を有するシール体２１を設けたことを特徴とする水中壁面溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中で縦方向に延長する金属壁面にスタッドを溶接するのに適した水中壁面溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川等に建設される橋梁には所定間隔で水中から立設する複数の橋脚が設けられる。これら橋脚は一般に鋼材、またはコンクリート基部の表面に鋼板を張り付けて構成されることが多い。また港湾の岸壁はコンクリート製のほかに鋼矢板により構成されることもある。
【０００３】
これら金属材料は腐食性があり、特に水中では腐食性が大きい。そのため従来から腐食防止を目的として金属表面に保護層が設けられる。保護層を形成するには塗装が簡便であるが定期的な塗り替えを必要とする。一方、保護層をゴムシートや樹脂シート或いは防水モルタル等で形成する方法もあり、長期間安定に腐蝕防止が可能であるため広く採用されている。
【０００４】
ゴムシートや樹脂シート或いは防水モルタル等を金属材料の表面に被覆する場合には、通常スタッドを使用する。図４はスタッドを利用して金属製の被溶接体１の表面に保護層２を形成した部分断面図である。保護層２を形成するには先ず被溶接体１の表面にスタッド３を溶接装置で溶接し、次にゴムシートなどの保護層２に設けた貫通孔にスタッド３を貫通させ、最後に座金４を介してナット５で締結する。
【０００５】
しかし被溶接体１が橋梁や岸壁などの場合には、その下部が水中に位置するので溶接部周囲から水を排除した状態で溶接する必要がある。そのため従来から水中溶接には防水対策を施した水中用の溶接装置を使用している。
【０００６】
水中用の溶接装置は種々の方式が知られている。例えば特公昭５７−１４６号公報で提案された方法は、溶接ガンに設けたスタッド把持部の周囲を筒状のハウジングで覆い、そのハウジング内に加圧気体を供給して浸水防止を行っている。そしてハウジングに供給された加圧気体は被溶接体の接触面に所定間隔で設けた複数の排気部から外部に排出するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の溶接装置は、比較的簡単な構造で安定して浸水防止ができ、溶接コストも低いという利点がある。しかし筒状に形成したハウジングの先端開口部における被溶接体との接触面を被溶接体の表面に均一に接触させる必要があり、例えば被溶接体の表面が平坦でなく凹凸などが存在するとスタッドの位置決めが難しくなり、スタッドを垂直に溶接しにくいという問題がある。また断面円形な橋梁の場合などのように、被溶接体の表面が緩やかな円弧状になっている場合にも適用しにくいという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は低い溶接コストおよび簡単な構造で、しかも被溶接体の表面がそれ程平坦でない場合や緩やかな円弧状になっている場合でも、スタッドの位置決めが容易で操作性に優れた水中壁面溶接装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、溶接ガンに設けたスタッド把持部の周囲をハウジングで覆い、そのハウジング内に加圧気体を供給して浸水防止を行う水中壁面溶接装置である。そして本装置は、前記ハウジングの先端における被溶接体との接触面を門形または馬蹄形或いは円弧状に形成し、前記ハウジングの下部の少なくとも一部に開放部を形成し、その開放部を通して加圧気体をハウジングの外部に排出するように構成したことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
上記装置において、前記被溶接体との接触面に弾性を有するシール体を設けることができる（請求項２）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る水中壁面溶接装置を用いて被溶接体にスタッドを溶接している状態を示す一部破断正面図であり、図２は水中壁面溶接装置の左側面図である。
【００１２】
これらの図において、１は被溶接体、６はコンクリート基部、１０は水中壁面溶接装置、１１は溶接ガン、１２は把持部、１３は操作レバー、１４は操作ケーブル、１５は電源ケーブル、１６はハウジング、１７は気体供給管、１９は補強部材、２０はハウジング先端支持部、２１はシール体、２２は開放部、２３はスタッド、２４は先端部、２５はフラックス、２７は接触面、２８はスタッド把持部、２９はシールドグリップ支持部、３０は溶接電源ケーブルの端子、３１はレッグ、３２はシールドグリップ、３３はアークシールドである。
【００１３】
図１に示す被溶接体１はコンクリート基部６の表面に形成した鋼矢板であり、例えば港湾の岸壁の一部を構成する。水中壁面溶接装置１０の主要部である溶接ガン１１は、従来の溶接ガンと同様な構造を有し、その先端部にスタッド把持部２８およびハウジング１６が連結される。溶接ガン１１の内部にはスタッド把持部２８を前後に駆動する駆動部と操作レバー１３のＯＮ−ＯＦＦスイッチが収容される。
【００１４】
溶接ガン１１には斜め下方に延長する把持部１２が設けられ、その把持部１２に操作レバー１３が設けられる。把持部１２には制御ボックス（図示せず）からの制御ケーブル１４が接続され、その制御ケーブル１４の制御信号により制御ボックス内の回路が作動し、前記駆動部や溶接電流が制御される。
【００１５】
スタッド把持部２８の周囲には、一端が溶接ガン１１に取付けられたレッグ３１が配され、そのレッグ３１の先端にはシールドグリップ支持部２９がバネ３４を介してスタッド２３の軸線方向に移動できるように取付けられている。シールドグリップ３２には、溶接時のスタッド２３の溶接部分を余盛としてスタッドの回りに巻くようにするためのアークシールド３３が取付けられている。複数本の連結バー１９は一端が溶接ガンに、他端がハウジング支持部２０に取り付けられる。
【００１６】
スタッド把持部２８の周囲を取り囲むようにして断面Ｕ字状の細長いハウジング１６が設けられる。ハウジング１６の後端部は閉塞され且つ、その閉塞部が前記溶接ガン１１に連結され、さらにハウジング１６の下部はその軸方向全長に沿って開放される。そしてそれが加圧気体および浸水した水を外部に排出するための開放部２２を構成している。
【００１７】
開放部２２の後部を利用して可撓性パイプ等の気体供給管１７が挿通され、その先端部がハウジング１６内の上部に開口し、後端部が小型コンプレッサなどの気体供給源（図示せず）に接続される。そして気体供給源からの加圧空気や加圧窒素等の加圧気体は気体供給管１７を通してハウジング内部に供給される。なお、所望により気体供給管１７には気体の供給または停止を行う開閉コックや流量調整弁など（図示せず）が設けられる。
【００１８】
さらに、上記開放部２２における後部の隙間を利用して電源ケーブル１５が挿通されている。電源ケーブル１５の先端から延長する芯線は溶接ガン１１に設けた端子３０を介してスタッド把持部２８およびスタッド２３へ溶接電流を供給する。一方、電源ケーブル１５の後端は溶接電源装置（図示せず）に接続される。
【００１９】
ハウジング１６の先端部には被溶接体１の表面との接触面２７が形成され、その表面側には所望によりゴム板やスポンジ等の弾性を有するシール体２１が取り付けられる。このシール体２１は、被溶接体１の表面と接触面２７とのシール性をより向上するために設けられる。
【００２０】
図２に示すように、接触面２７は馬蹄形に形成され、その下部は開放されて前記開放部２２の先端部分を形成する。接触面２７は馬蹄形に限らす門形或いは円弧状としてもよい。なお接触面２７の形状を円弧状とする場合には、円弧長を馬蹄形の場合に準じて設定し、例えば半円弧もしくはそれより若干長い値に設定する。
【００２１】
筒状のハウジング１６の先端部全周に接触面２７を設けず、図示のような馬蹄形または円弧状とすることにより、被溶接体１の表面が平坦でない場合でも、その表面にハウジング１６の先端部を密着して位置決めし易くなり、且つ装置構成も簡単になる。これは、被溶接体１との接触面が少なくなるからである。
【００２２】
次に図１の水中壁面溶接装置１０を用いて水中で縦方向に延長する被溶接体１にスタッド２３を溶接する方法を説明する。先ず、スタッド把持部２８にスタッド２３を装着すると共に、アークシールド３３をシールドグリップ３２に装着し、次に気体供給管１７から加圧気体をハウジング１６内に供給する。ハウジング１６の内部に加圧気体を供給すると、内部を流通した気体が先端部および下部の開放部２２の隙間から外部に噴出する。
【００２３】
次にハウジング１６の開放部２２を下にした状態で装置を水中に降ろすと、ハウジング１６の内部には水圧により周囲から幾分か浸水があるが、そのままハウジング１６の先端部に形成されている接触面２７を被溶接体１の表面に押し付ける。その際、接触面２７が馬蹄形をしているため、スタッド２３の位置決め（例えば被溶接体１に対する垂直性の位置決め）を容易に行うことができる。
【００２４】
接触面２７を被溶接体１の表面に接触させると、ハウジング１６の内部に供給された加圧気体の逃げ道が下部の開放部２２のみに限定されるので、ハウジング１６の内部圧は次第に上昇し、その圧力が水頭圧を越えると内部に浸水した水が押し下げられ、図１または図２に矢印で示すように、開放部２２から外部に排出する。なおハウジング１６に浸水した水を確実に外部に排出するため、ハウジング１６に供給する加圧気体の圧力は溶接位置における水頭圧より若干高く設定する。
【００２５】
次に溶接ガン１１の把持部１２に設けた操作レバー１３を操作すると、図示しない制御装置で予め設定されたプログラムに従い、先ず溶接ガン１１の駆動部がスタッド把持部２８を後退駆動し、スタッド２３の先端よりパイロットアークを発生させる。続いて電源供給部からスタッド２３にメインの溶接電流の供給を開始する。なお、スタッド２３の先端部外周にはセラミック製のアークシールド３３が被嵌されている。
【００２６】
溶接部が十分に溶融した状態で、その溶融池にスタッドの先端が押し込まれ、次いで電源供給部からの電源供給が停止され、それによって溶接動作は終了する。次いでスタッド把持部２８をスタッド２３から離脱して溶接を完了する。続いて、次の溶接を行なうためのスタッド２３およびアークシールド３３の溶接ガンへの供給は、水中で行なっても、或いは一旦水中から引き上げてそれを行なってもよい。
【００２７】
図３は本発明に係る水中壁面溶接装置の他の実施の形態を用いて被溶接体にスタッドを溶接している状態を示す一部破断正面図である。この例が図１の例と異なる部分は、ハウジング１６の下部に設けた開放部２２の長さが短いこと、およびハウジング１６の上部に加圧気体供給用の接続部３５を設けたことであり、そのほかの部分は図１と同様に構成されている。したがって　図１と同じ部分には同一符号を付し、重複する構造およびその作用の説明は省略する。
【００２８】
図３の例ではハウジング１６の下部における先端部から軸方向に比較的短い長さで形成されたスリットにより開放部２２が構成されている。このように開放部２２の面積を小さくすると、水中溶接のために装置を水中に沈めたときの浸水量を少なくできるが、それに応じて単位時間あたりの排水量も小さくなる。また、海に波やうねり等がある場合のハウジング１６内への水の浸入を防止できる。
【００２９】
図３の例ではハウジング１６の上部に加圧気体供給用の接続部３５が設けられているが、この接続部３５は一般に使用されているホース接続具と同様な構造のものであり、可撓性の気体供給管１７を着脱自在に接続することができる。このような接続部３５を設けることにより、小さい面積の開放部２２を通さなくても加圧気体をハウジング１６内に供給することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る水中壁面溶接装置は、ハウジング先端における被溶接体との接触面を門形または馬蹄形或いは円弧状に形成し、前記ハウジングの下部の少なくとも一部に開放部を形成し、その開放部を通して加圧気体をハウジングの外部に排出するように構成したことを特徴とする。
このように構成した水中壁面溶接装置は、溶接コストが低くでき、且つ、被溶接体の表面がそれ程平坦でない場合や緩やかな円弧状になっている場合でも、接触面が少なくてすむから、スタッドの位置決めが容易で優れた操作性を有する。
【００３１】
上記装置において、被溶接体との接触面に弾性を有するシール体を設けることができる。このようなシール体を設けることにより、被溶接体１の表面と接触面２７とのシール性をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中壁面溶接装置の１実施形態を用いて被溶接体にスタッドを溶接している状態を示す一部破断正面図。
【図２】本発明に係る水中壁面溶接装置の１実施形態の左側面図。
【図３】本発明に係る水中壁面溶接装置の他の実施形態を用いて被溶接体にスタッドを溶接している状態を示す一部破断正面図。
【図４】被溶接体１の表面に保護層２をスタッド３で固定した状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
１　被溶接体
２　保護層
３　スタッド
４　座金
５　ナット
６　コンクリート基部
１０　水中壁面溶接装置
１１　溶接ガン
１２　把持部
１３　操作レバー
１４　操作ケーブル
１５　電源ケーブル
１６　ハウジング
１７　気体供給管
１９　補強部材
２０　ハウジング先端支持部
２１　シール体
２２　開放部
２３　スタッド
２４　先端部
２５　フラックス
２７　接触面
２８　スタッド把持部
２９　シールドグリップ支持部
３０　端子
３１　レッグ
３２　シールドグリップ
３３　アークシールド
３４　バネ
３５　接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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