(57)【要約】【課題】スタッドとして異形鉄筋を用い、しかも異形鉄筋の加工を最小限に止めてコスト低減化を図り、スタッド溶接を良好に行い、溶接部の強度も十分に高く、更にＤ１３〜Ｄ１９は勿論、Ｄ２２以上の異形鉄筋同士のスタッド溶接も良好に行うことができるスタッド溶接装置を提供する。【解決手段】スタッドガン本体１の前方に、直線駆動する駆動軸３に対して平行に単又は複数本のガイド杆１０を突設し、その先端にはフェルール当接部１１と、Ｕ字状の受溝１２を形成した押え部材１３を取付け、駆動軸の先端部にスタッド保持具１５を設け、スタッド保持具に装着したスタッド４をガン本体２の上方又は側方に配してなるスタッド溶接装置であって、押え部材の後方側で受溝の底部に、半円筒状の第１スリーブ１６を固定し、半円筒状の第２スリーブ１７を、第１スリーブに着脱可能に保持し、両スリーブでスタッドの外周を包囲した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタッドガン本体の前方に、直線駆動する駆動軸に対して平行に単又は複数本のガイド杆を突設し、該ガイド杆の先端にはフェルール当接部と、異形鉄筋からなるスタッドを逃がすＵ字状の受溝を形成した押え部材を取付け、前記駆動軸の先端部にスタッド保持具を設け、該スタッド保持具に装着したスタッドをガン本体の上方又は側方に配してなるスタッド溶接装置であって、前記押え部材の後方側で前記受溝の底部に、前記スタッドの略半分を受入れる半円筒状の第１スリーブを固定するとともに、前記スタッドの残りの略半分を受入れる半円筒状の第２スリーブを、前記第１スリーブに着脱可能に保持し、前記第１スリーブと第２スリーブとで前記スタッドの外周を包囲し、後方へのフラッシュ漏れを防止してなることを特徴とするスタッド溶接装置。
【請求項２】
前記スタッドとして、異形鉄筋の外周面に突設している山部を切削加工せずに、異形鉄筋を所定長さに切断したものを用いてなる請求項１記載のスタッド溶接装置。
【請求項３】
前記スタッドとして、異形鉄筋の切断面の中心にアーク誘導玉を突設したものを用いてなる請求項２記載のスタッド溶接装置。
【請求項４】
前記スタッドとして、異形鉄筋の切断面に、中心にアーク誘導玉を突設した溶材からなるキャップを添設したものを用いてなる請求項２記載のスタッド溶接装置。
【請求項５】
前記第１スリーブと第２スリーブの軸方向長さが、前記スタッドとしての異形鉄筋の円周方向の山部を少なくとも二つ収容し得る長さに設定してなる請求項１〜４何れかに記載のスタッド溶接装置。
【請求項６】
既設鉄筋に着脱可能に装着し、該既設鉄筋と直交した導体面を有するアースクランプと、前記既設鉄筋の端部周囲でアースクランプの導体面に押し当てた状態で装着する耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッドベースと、前記スタッドの先端部周囲に装着し且つ前記スタッドベースに接合可能なフェルールとを備えてなる請求項１〜５何れかに記載のスタッド溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタッド溶接装置に係わり、更に詳しくは狭い作業空間内で横向きに鉄筋同士を溶接するためのスタッド溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、新幹線の鉄筋コンクリート製の高架橋やトンネルの崩落事故が頻繁に発生し、大きな社会問題となってきている。その原因はともかくとして、１９６０年〜１９７０年代の高度成長期を境として急速に増えてきた鉄筋コンクリート構造物は、車の排気ガスや酸性雨、更には交通量の増加によって老朽化が進んできている。鉄筋コンクリート構造物の寿命は５０年以上と言われているが、鉄筋コンクリート構造物を取り巻く環境の悪化によって、高度成長期に構築された多くの構造物が寿命に近づきつつある。しかし、適切な時期に適切なメンテナンス、補修を行うことによって、鉄筋コンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことができる。
【０００３】
例えば、ホロースラブ橋に代表されるように、鉄筋コンクリート製の橋梁においては、橋脚部分でコンクリート床版同士が伸縮装置を介して接続されているが、このコンクリート床版の端部に設けた伸縮装置が最も損傷が大きく、その取替えが必要となっている。この伸縮装置の取替え工事は、先ずコンクリート床版のコンクリート部の端部を内部の鉄筋とともに回転カッターやワイヤーソーイング装置で切断した後、コンクリート床版の切断端部と伸縮装置を取り除き、その後コンクリート部の切断面を、全面に亘って削岩機によって厚さ１０〜１５ｃｍ程度斫り、鉄筋の端部を露出させた後、新規の伸縮装置を設置してから、前記鉄筋の露出部に新設鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態でフレアー溶接して延長するとともに、その他の鉄筋を配し、最後にコンクリートを打設する作業である。
【０００４】
ここで、最も問題となる作業は、コンクリート部の斫り作業である。通常、この種の伸縮装置の取替え工事は、交通規制を最短にするため集中工事となり、そのため斫り作業が深夜に及ぶ場合もあり、発生する騒音によって近隣住民に多大な迷惑をかけることになるのである。また、騒音発生がひどい場合には、工事そのものが近隣住民の苦情や実力行使によって中断させられることもある。
【０００５】
一方、東名高速道路や名神高速道路、あるいは首都高速道路を始めとして、交通量の増加によって慢性的な交通渋滞が発生している区間が存在し、その交通渋滞を緩和するために、各地で車線の拡幅工事が行われてきている。この車線の拡幅工事における問題は、前述の伸縮装置の取替え工事にも共通する。既設のコンクリート床版の端部を延長する場合、先ずコンクリート部を内部の鉄筋とともに、切断し、それから切断面から厚さ１０〜１５ｃｍ程度まで削岩機やウォタージェットでコンクリート部を斫り、鉄筋の先端部を露出させ、そして既設鉄筋の端部に新設鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態でエンクローズ溶接又は機械継手で連結し、最後にコンクリートを打設するのである。この場合もコンクリート部の斫り作業が、工期の長期化と騒音発生の最大の問題となっている。
【０００６】
また、トンネル内面補強改修工事では、既設トンネルの内面に沿って新たな鉄筋を配設する作業を伴うが、この鉄筋を連結する手段として前述のフレアー溶接やエンクローズ溶接又は機械継手が利用されている。この場合の鉄筋同士の連結作業に多大な労力と時間を要し、これがコスト低減化の妨げになっていた。
【０００７】
ここで、同径の鉄筋同士を同軸状に溶接する技術として、前述のエンクローズ溶接があるが、溶接時間が長いため作業効率が悪くなり、現場向きではなく、また発熱の熱容量が大きいため鉄筋に材質変化が生じ、更に根本的に所定長さの溶接しろを確保するためのコンクリート部の斫り作業が必要となるのである。また、鋼板の表面に鉄筋をスタッド溶接する技術は一般的であるが、従来からスタッド溶接は、１５ｃｍ角以上の面積を有する鉄板に溶接することが推奨されており、磁気吹き現象のため常識的にもそのような場合に適用されていた。
【０００８】
このように、スタッド鉄筋を溶接する相手面は、かなり広い面積を有する板物であることが常識であった。そのため、従来のスタッド溶接技術は、略同径の鉄筋同士を溶接すること、更には鉄筋が略水平な状況下で行うこと等は全く想定外であった。また、伸縮装置の取替え工事を始めとして、既設鉄筋に新設鉄筋を溶接して延長する作業は、非常に狭い空間で行われるが、従来のスタッドガンは、ガン本体に前方へ突出した直線駆動される駆動軸の先端に、スタッドを延長するように同軸状に装着する構造であるため、スタッドガンの駆動軸先端までの長さにスタッドの長さを加えた程度の最低空間を要し、特にスタッドとして長尺の異形鉄筋を用いる場合にはセッティング自体が困難となる。
【０００９】
このような状況で本発明者は、先に鉄筋同士を突き合わせた状態でスタッド溶接することができるスタッド溶接装置を提案し、既にＤ１３〜Ｄ１９の異形鉄筋同士のスタッド溶接の施工実績を積んできた。ここで、外周面に円周方向及び軸方向の山部を有する異形鉄筋をスタッドとして用いる場合、フェルールの後方側の挿着孔とスタッドとの間に生じる隙間からフラッシュ漏れが発生して、良好なスタッド溶接ができなくなるので、前記フェルールの挿着孔に対応する異形鉄筋の端部外周面を切削加工して山部を落とし、前記挿着孔との隙間を少なくして良好なスタッド溶接ができるように工夫していた。ところが、前記異形鉄筋を端部の山部を切削加工する際に、鉄筋の母材部分も切削されて断面積が不連続に変化する部分が生じる。この部分が存在していても基準強度は備えたものになるが、引張り試験や曲げ試験のときに、断面積が不連続に変化する部分に応力が集中してこの部分から破断するものがあった。尚、従来提案のスタッド溶接装置でもＤ２２以上の異形鉄筋同士のスタッド溶接は可能ではあるが、溶接部が十分に丸く盛り上がらず、部分的に欠損個所が発生し、十分な強度が得られない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、狭い作業空間内で横向きの既設鉄筋の端部にスタッド鉄筋を同軸状に突合せて溶接することが可能であり、特に橋梁のコンクリート床版同士の接続部に配した伸縮装置の取替え工事、床版の横幅拡張工事あるいはトンネル内面補強改修工事等に適用可能なスタッド溶接装置であって、スタッドとして異形鉄筋を用い、しかも異形鉄筋の加工を最小限に止めてコスト低減化を図ることができるにも係らず、スタッド溶接を良好に行うことができ、また溶接部の強度も十分に高くすることができるスタッド溶接装置を提供する点にある。また、Ｄ１３〜Ｄ１９の異形鉄筋同士は勿論、Ｄ２２以上の異形鉄筋同士のスタッド溶接も良好に行うことができるスタッド溶接装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、スタッドガン本体の前方に、直線駆動する駆動軸に対して平行に単又は複数本のガイド杆を突設し、該ガイド杆の先端にはフェルール当接部と、異形鉄筋からなるスタッドを逃がすＵ字状の受溝を形成した押え部材を取付け、前記駆動軸の先端部にスタッド保持具を設け、該スタッド保持具に装着したスタッドをガン本体の上方又は側方に配してなるスタッド溶接装置であって、前記押え部材の後方側で前記受溝の底部に、前記スタッドの略半分を受入れる半円筒状の第１スリーブを固定するとともに、前記スタッドの残りの略半分を受入れる半円筒状の第２スリーブを、前記第１スリーブに着脱可能に保持し、前記第１スリーブと第２スリーブとで前記スタッドの外周を包囲し、後方へのフラッシュ漏れを防止してなるスタッド溶接装置を構成した。
【００１２】
ここで、前記スタッドとして、異形鉄筋の外周面に突設している山部を切削加工せずに、異形鉄筋を所定長さに切断したものを用いてなることが好ましい。
【００１３】
また、前記スタッドとして、異形鉄筋の切断面の中心にアーク誘導玉を突設したものを用いてなること、あるいは前記スタッドとして、異形鉄筋の切断面に、中心にアーク誘導玉を突設した溶材からなるキャップを添設したものを用いてなることが好ましい。
【００１４】
そして、前記第１スリーブと第２スリーブの軸方向長さが、前記スタッドとしての異形鉄筋の円周方向の山部を少なくとも二つ収容し得る長さに設定してなることがより好ましい。
【００１５】
更に、本発明は、既設鉄筋に着脱可能に装着し、該既設鉄筋と直交した導体面を有するアースクランプと、前記既設鉄筋の端部周囲でアースクランプの導体面に押し当てた状態で装着する耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッドベースと、前記スタッドの先端部周囲に装着し且つ前記スタッドベースに接合可能なフェルールとを備えてなることがより好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき更に詳細に説明する。図１〜図７は本発明のスタッド溶接装置の第１実施形態を示し、図中符号１はスタッドガン、２はガン本体、３は駆動軸、４はスタッド、５は既設鉄筋、６はアースクランプ、７はスタッドベース、８はフェルールをそれぞれ示している。
【００１７】
本発明のスタッド溶接装置を構成する第１実施形態に係るスタッドガン１は、図１〜図３に示すように、スタッドガン本体２の前方に、直線駆動する駆動軸３に対して平行に単又は複数本のガイド杆１０，１０を突設し、該ガイド杆１０，１０の先端にはフェルール当接部１１と、異形鉄筋からなるスタッド４を逃がすＵ字状の受溝１２を形成した押え部材１３を取付け、フェルール当接部１１を形成し、前記ガイド杆１０，１０の途中部にスライド移動可能に設けた移動体１４を前記駆動軸３に連結するとともに、該移動体１４にスタッド保持具１５を設け、該スタッド保持具１５に装着したスタッド４をガン本体２の上方に配してなる基本構造を有している。尚、図示しないが、前記スタッド保持具１５の向きを横方向に設定すれば、スタッド４をガン本体２の側方に配することが可能である。そして、本発明のスタッド溶接装置は、前述のスタッドガン１に加えて、既設鉄筋５に着脱可能に装着し、該既設鉄筋５と直交した導体面９を有するアースクランプ６と、前記既設鉄筋５の端部周囲でアースクランプ６の導体面９に押し当てた状態で装着する耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッドベース７と、前記スタッド４の先端部周囲に装着し且つ前記スタッドベース７に接合可能なフェルール８とより構成される。
【００１８】
そして、前記押え部材１３の後方側で前記受溝１２の底部に、前記スタッド４の略半分を受入れる半円筒状の第１スリーブ１６を固定するとともに、前記スタッド４の残りの略半分を受入れる半円筒状の第２スリーブ１７を、前記第１スリーブ１６に着脱可能に保持し、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７とで前記スタッド４の外周を包囲し、後方へのフラッシュ漏れを防止している。ここで、前記第２スリーブ１７を前記第１スリーブ１６に保持する構造は、特に限定されないが、第２スリーブ１７を第１スリーブ１６に重ねた状態で、外部をゴムホース又はガス管のクリップと同様なクリップで弾性的に保持するものでも良く、また前記クリップの一方の挟持片に第２スリーブ１７が固定された構造のものでも良い。更に、前記第２スリーブ１７の一側縁を前記第１スリーブ１６の一側縁に蝶番にて開閉可能に連結し、他側縁同士をターンバックルやパチン錠で係着する構造でも良い。また、本実施形態では、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７は、押え部材１３が真鍮製であるから、同じく真鍮で作製しているが、材質には特に制限がない。例えば、前記スタッド４との滑りが良い耐熱性の高い材質、例えばセラミックスでも構わない。
【００１９】
ここで、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７とで前記スタッド４の外周を包囲した状態で、スリーブ内面とスタッド４（異形鉄筋）の円周方向の山部４Ａと軸方向の山部４Ｂとの間の隙間が狭ければ狭いほど、フラッシュ漏れを防止するためには好ましいが、スタッド溶接する際にスタッド４を軸方向へ素早く移動させるため、多少のクリアランスは必要である。また、前記スタッド４の材料である異形鉄筋の外形における寸法誤差はかなり大きいので、この誤差を考慮に入れて前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７の内面直径を設定する。このように、スリーブ内面とスタッド４との隙間は比較的大きくなるので、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７の軸方向長さが、前記スタッド４としての異形鉄筋の円周方向の山部４Ａを少なくとも二つ収容し得る長さに設定している。こうすることにより、スタッド溶接部で発生したガスは、円周方向の山部４Ａや軸方向の山部４Ｂが障害物として有する軸方向に延びた隙間を通過しなければ、後方へ噴出することができず、よって後方へのフラッシュ漏れを防止できるのである。また、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７の内周面の軸方向両端部には、図示しないが滑らかな面取り加工を施してスタッド４の円周方向の山部４Ａが引っ掛からないようにしている。
【００２０】
また、前記スタッド４は、異形鉄筋の外周面に突設している山部４Ａ、４Ｂを切削加工せずに、異形鉄筋を所定長さに切断したものを用い、具体的には異形鉄筋の切断面４Ｃの中心にアーク誘導玉４Ｄを突設したものを用いている。あるいは、図４に示すように、前記スタッド４として、異形鉄筋の切断面４Ｃに、中心にアーク誘導玉１８を突設した溶材からなるキャップ１９を添設したものを用いる。このキャップ１９は、異形鉄筋の切断面４Ｃにカシメにて取付けることも、外嵌して取付けることも、スポット溶接で取付けることも可能である。
【００２１】
本発明のスタッド溶接装置は、狭い作業空間内で既設鉄筋５の端部にスタッド４を同軸状に突合せて溶接する用途に特に適しているが、用途は特に限定されるものではなく広く一般のスタッド溶接に用いることも可能である。また、前記スタッド４としては既設鉄筋５と同一径の異形鉄筋を用いることが好ましいが、丸棒状の鉄筋でも勿論構わず、また直径が大小若干異なっても構わない。また、前記スタッド４は、従来公知の各種形状のものを用いることも可能である。尚、本実施形態では、前記既設鉄筋５がコンクリート２０に埋設されたものを想定しているが、本発明は適当な状態に既設鉄筋５が固定されていれば適用可能である。
【００２２】
以下に各部について詳細に説明する。先ず、本発明に用いるスタッドガン１は、図１に示すように、ガン本体２の先端に駆動軸３が突出し、該駆動軸３と平行して２本のガイド杆１０，１０を前方へ延びて設けられ、該ガイド杆１０，１０の先端には後述のフェルール８を押えるとともに、ガン本体２を位置決めするためのフェルール当接部１１を形成している。ここで、前記ガイド杆１０，１０の並び方は、前記駆動軸３を挟んで上下でも左右でも良い。そして、前記ガイド杆１０，１０の途中部に移動体１４をスライド移動可能に設け、該移動体１４を前記駆動軸３の先端に連結するとともに、該移動体１４にスタッド保持具１５を設けている。前記スタッド保持具１５に装着したスタッド４はガン本体２の上方又は側方に配置され、ガン本体２の内部の直線駆動機構によって駆動軸３が進退すると、それに応じて移動体１４及びスタッド保持具１５に装着したスタッド４が前後方向に移動する。ここで、前記ガイド杆１０，１０に対する移動体１４の移動距離は、スタッド溶接する際にスタッド４の既設鉄筋５に対する離間、押し込みに要するストロークを確保できる程度で良い。従って、原理的には、前記ガイド杆１０，１０の長さを、移動体１４の長さにストロークを加えた程度に短くできる。
【００２３】
次に、前記アースクランプ６は、図２及び図５に示すように、エキセントリック型の構造のものであり、ベース金具２１の先端部に銅合金製の受け金具２２を着脱可能に取付けるとともに、ベース金具２１に一端を回動可能に取付けた側面視Ｌ字形のアーム２３の他端部に調節ネジ２４を介して押え金具２５を取付け、前記受け金具２２と押え金具２５とで既設鉄筋５を挟持できるようになっている。そして、前記アーム２３の屈曲部に先端部がへ字状に屈曲した操作ハンドル２６の先端を枢着するとともに、該操作ハンドル２６の屈曲部と前記ベース金具２１とにそれぞれ連結部材２７の端部を枢着している。
【００２４】
前記アーム２３と操作ハンドル２６の枢着部Ａ、前記連結部材２７とベース金具２１の枢着部Ｂ、前記連結部材２７と操作ハンドル２６の枢着部Ｃの位置関係は、図５（ａ）の受け金具２２に対して押え金具２５が開いた状態では、枢着部Ａと枢着部Ｂを結ぶ直線より枢着部Ｃが上方に位置し、図５（ｂ）の受け金具２２に対して押え金具２５が閉じて既設鉄筋５を挟持した状態では、枢着部Ａと枢着部Ｂを結ぶ直線より枢着部Ｃが下方に位置するように構成している。つまり、図５（ａ）の状態から操作ハンドル２６を押し下げると、既設鉄筋５に受け金具２２と押え金具２５が接触して図５（ｂ）の想像線で示した状態となるが、更に操作ハンドル２６を強く押し下げると枢着部Ｃが枢着部Ａと枢着部Ｂを結ぶ直線を超えて下方に位置して、既設鉄筋５の挟持状態が維持されるのである。ここで、前記受け金具２２には既設鉄筋５を受け入れる係合凹部２２Ａが形成され、前記押え金具２５にも同様の係合凹部２５Ａが形成されている。また、前記操作ハンドル２６に力を加えるために固定ハンドル２８が前記ベース金具２１に固定されている。更に、前記ベース金具２１にはアース線２９が接続されている。また、前記ベース金具２１は平面視ヘ字形に角度αだけ屈曲させており、既設鉄筋５の端部の露出長さが短い場合でも、アースクランプ６の基部がコンクリート２０の斫り面３０に接触しないようにしている。本実施形態では、前述の角度αは３０度に設定している。
【００２５】
また、前記アースクランプ６を構成する受け金具２２と押え金具２５とで導体面９を形成するが、更に確実に導体面を形成するためと、後述のスタッドベース７と既設鉄筋５の隙間から溶接時のガスが漏れて溶接不良になるのを防止するために、図６に示すような２枚の馬蹄形の導体板３１，３１をそれぞれ反対側から既設鉄筋５を挟み込むように、前記導体面９とスタッドベース７との間に装着するようにしている。尚、前記スタッドベース７を用いずにフェルール８のみの場合には、前記導体面９とフェルール８の間に装着する。ここで、導体板３１，３１は、スタッド溶接時の磁気吹き現象を緩和するのに要求される面積と形状を有している。例えば、前記導体板３１は、本実施形態では一辺が４〜５ｃｍで薄い銅合金製の板状のものを用いている。尚、前記導体板３１，３１は、互いにスライド係合するように構成しても、またそれぞれ前記受け金具２２と押え金具２５の導体面側に装着しても良い。
【００２６】
前記ガン本体２のスタッド保持具１５の構造は、基本的には前記アースクランプ６と同様である。ここで、前記アースクランプ６の場合のベース金具２１は、スタッド保持具１５の場合には前記移動体１４で兼用させることが可能である。
【００２７】
前記スタッドベース７は、図２及び図７に示すように、耐熱性絶縁素材、例えば後述のフェルール８と同種のセラミックス素材で成形し、焼成したものであり、外径は前記フェルール８の外径よりも大きくし、中心部に前記既設鉄筋５の端部に挿入可能な挿着孔３２を有し、該挿着孔３２の軸方向一側面には前記アースクランプ６の導体面９又は導体板３１に押し当てる当接面３３を形成するとともに、挿着孔３２の軸方向他側面にはガス抜き溝３４を有する前記フェルール８の先端面を接合する接合面３５と、下部に前記フェルール８と溶融金属を受ける円弧状の突縁３６を形成したものである。ここで、前記突縁３６は中心角に対して６０〜１８０°に設定している。また、前記スタッドベース７の接合面３５には、上部側の２箇所に突起３７，３７を形成し、該突起３７，３７と前記突縁３６とでフェルール８の周囲を３点支持してその中心出しを簡単に行えるようにしている。また、前記スタッドベース７の軸方向の厚みは、その素材強度にもよるが、３〜５ｍｍに設定している。スタッドベース７の厚さは、それよりも厚くても構わないが、既設鉄筋５はコンクリート２０に埋設されたものであり、それを斫って該既設鉄筋５の先端部を露出させる場合には、なるべく薄い方がコンクリート２０の斫り量が少なくて済むので好ましく、また薄すぎると強度面で問題となるので、適度な厚みとする。
【００２８】
前記フェルール８は、図７に示すように、水平スタッド溶接の際に使用する公知のものを用いることが可能であり、セラミックス素材で成形し、焼成したものである。つまり、前記フェルール８は、リング状の一端部に前記スタッド４の先端部を挿入する挿着孔３８を形成するとともに、他端部を拡径して内部に溶融金属溜となる空間部３９を形成し、更に先端面に溶接時に発生するガスの逃し穴となるガス抜き溝３４，…を形成したものである。ここで、前記フェルール８の先端面は、前記スタッドベース７の接合面３５に接合され、該接合面３５とガス抜き溝３４，…とで、ガスの逃し穴が形成されるが、前記突縁３６に対応する部分は平坦面４０となしてガス抜き溝３４は形成していない。この平坦面４０と前記接合面３５が密接し、更にその下方に前記突縁３６が位置するので、空間部３９内に溶け出した溶融金属が溢れ出して落下することがないようにしている。また、前記空間部３９は、スタッド４と既設鉄筋５の異形鉄筋同士の溶接部を形作るので、丸く盛り上がった最終の良好な溶接部となるように、それに沿った形状にすることが好ましい。こうすることで、前記スタッド４の先端にアーク誘導玉４Ｄを突設したことと、前記第１スリーブ１６と第２スリーブ１７とで前記スタッド４の外周を包囲することによる相乗作用によって、Ｄ２２以上の異形鉄筋同士を良好にスタッド溶接することができるようになった。
【００２９】
本発明のスタッド溶接装置を用いて、コンクリート２０に埋設された既設鉄筋５の端部にスタッド４（異形鉄筋）を同軸状に溶接する作業手順を簡単に説明する。先ず、図１及び図２に示すように、既設鉄筋５をコンクリート２０と共に切断して端面を露出させ、それから前記アースクランプ６を該既設鉄筋５の端部に装着可能なだけその周囲又は切断面の全面にわたりコンクリートを斫って既設鉄筋５の端部を所定長さだけ露出させる。そして、前記アースクランプ６の受け金具２２と押え金具２５の係合凹部２２Ａ，２５Ａで、既設鉄筋５の端部を先端を余して圧接状態で保持し、導体面９が該既設鉄筋５に直交するようにアースクランプ６を端部に装着する。それから、前記既設鉄筋５の端部に、前記導体板３１，３１を挿着し、スタッドベース７の挿着孔３２を挿入して、当接面３３を導体板３１に押し当てる。そして、従来のスタッド溶接技術と同様に、スタッドガン１に装填したスタッド４の先端を前記既設鉄筋５の端面に接触させるとともに、該スタッド４の先端部に挿着孔３８を挿入して挿着したフェルール８の先端面を前記スタッドベース７の接合面３５に接合した状態で、前記フェルール当接部１１でフェルール８を押えてスタッドガン１を位置決めする。尚、前記導体板３１は必ずしも必要ではない。
【００３０】
それから、前記スタッドガン１の直線駆動機構によってスタッド４を後退させると同時に、該スタッド４とアースクランプ６を介して既設鉄筋５との間に図示しない溶接電源から電力を供給すると、両者が接触している間は短絡電流が流れ、やがて両者が離れるとアークが発生する。スタッド４と既設鉄筋５との間隔を所定時間一定に維持した後、溶接電源からの供給電力を遮断すると同時に、スタッドガン１の直線駆動機構によってスタッド４を前進させて既設鉄筋５に押し当てて両者を溶接する。ここで、スタッド４の後退距離より前進距離は若干長く設定されており、この距離の差が溶け込み量となる。最後に、スタッド４とスタッドガン１を分離するとともに、アースクランプ６を外し、導体板３１，３１を取り除き、スタッドベース７及びフェルール８をハンマーで軽く叩いて破壊してスタッド溶接の一連の作業が完了する。
【００３１】
前記アースクランプ６の受け金具２２と押え金具２５とで形成される既設鉄筋５と直交した導体面９並びに導体板３１は、溶接面となる既設鉄筋５の端面に対してその周囲に十分な面積を確保し、スタッド溶接時の磁気吹き現象を緩和する作用をするのであり、この導体面９並びに導体板３１の存在によって同径鉄筋同士の良好な水平スタッド溶接が可能となる。更に、前記スタッドベース７は、溶接時に発生する高熱からアースクランプ６を保護することと、溶融金属が溢れ出して落下するのを防止し、鉄筋同士の接合部の減肉を抑制して良好なスタッド溶接を実現することが主な作用である。更に、前記スタッドベース７と前記フェルール８との接合面において、前記突縁３６と突起３７，３７による凹凸嵌合構造によってフェルール８の中心出し、ひいては既設鉄筋５とスタッド４との中心出しを行うことも重要な作用である。前記スタッドベース７と前記フェルール８との凹凸嵌合構造は、前述の構造に限定されるものではなく、前記スタッドベース７の接合面３５に、前記フェルール８の先端部の外周が嵌合し且つ前記ガス抜き溝３４を塞がない程度の凹部を全体的に形成しても良い。また、水平スタッド溶接する際に、前記スタッドベース７及びフェルール８の上下が一目で分かる目印を付けることも好ましく、前記突起３７，３７はその目印の働きもする。
【００３２】
前記スタッドベース７を設ける理由は、前記フェルール８の空間部３９とで内部が広く両端部（挿着孔３２，３８）が狭い形状を形成し、前記スタッド４と既設鉄筋５の先端接合部をこの空間内に位置させて良好なスタッド溶接ができるようにするためである。しかし、同様な空間を内部に形成することが可能であれば、スタッドベース７を省略し、フェルール８のみでスタッド溶接することもできる。その例として、フェルール８を図８及び図９に示すような構造とする。
【００３３】
図８に示したフェルール８は、軸方向に沿って上下に二つ割した半円筒状の上部分割体４１と下部分割体４２を接合して一体化したものであり、上部分割体４１の内面中央部には空間部を形成するための凹部４３を形成するとともに、該凹部４３に貫通したガス抜き孔４４を形成し、下部分割体４２の内面中央部には空間部を形成するための凹部４５を形成したものである。ここで、前記凹部４３と凹部４５とで形成される空間部は上下に長い楕円体形状となり、これにより溶融金属の湯回りが良くなって、スタッド４と既設鉄筋５の溶接部が丸く盛り上がった理想的なスタッド溶接を実現できる。
【００３４】
また、図９に示したフェルール８は、軸方向に沿って左右両側に二つ割した半円筒状の左分割体４６と右分割体４７を接合して一体化したものであり、左分割体４６の内面上下部には空間部を形成するための上凹部４８と下凹部４９をそれぞれ形成するとともに、中央部の接合面には上凹部４８に連通するガス抜き溝５０を形成し、右分割体４７は前記左分割体４６と対称な形状となしたものである。この場合も、フェルール８の内部の空間部は上下に長い楕円体形状となる。
【００３５】
ここで、前記スタッド４が長尺の場合、前記スタッド保持具１５のみではスタッド４の保持が不安定になることがある。その場合には、図１０に示すように、前記ガン本体２の後方に、前記駆動軸３に対して平行に単又は複数本の第２ガイド杆５１，５１を突設し、該第２ガイド杆５１，５１にスライド移動可能に設けた第２移動体５２に第２スタッド保持具５３を設け、前方の前記スタッド保持具１５と後方の当該第２スタッド保持具５３とでスタッド４をガン本体の上方に配する。尚、図示しないが、前記スタッド保持具１５及び第２スタッド保持具５３の向きを横方向に設定すれば、スタッド４をガン本体２の側方に配することが可能である。その他の構成は、図１に示したものと同一であるので、同一構成には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３６】
尚、前述のスタッドガン１は、横向きに使用しても、また上下反転させて使用しても何等支障はなく、作業現場の状況に応じて使用することができる。当然ではあるが、前記スタッドガン１を上向きや下向きにして使用することも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上にしてなる本発明のスタッド溶接装置によれば、スタッドガンにスタッドを装着した状態の全長が、スタッド自体の長さで規定されるようなガン構造としてことにより、従来構造のものより格段に狭い作業空間内で、横向きの既設鉄筋の端部にスタッドを同軸状に突合せて溶接することができ、溶接状態も良好なものが得られる。それにより、橋梁のコンクリート床版同士の接続部に配した伸縮装置の取替え工事、床版の横幅拡張工事あるいはトンネル内面補強改修工事等の工期を大幅に短縮することができる。更に、スタッドとして異形鉄筋を用い、しかも異形鉄筋の加工を最小限に止めてコスト低減化を図ることができるにも係らず、スタッド溶接を良好に行うことができ、また溶接部の強度も十分に高くすることができるのである。更に、本発明のスタッド溶接装置を用いることにより、Ｄ１３〜Ｄ１９の異形鉄筋同士は勿論、Ｄ２２以上の異形鉄筋同士のスタッド溶接も良好に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスタッド溶接装置の第１実施形態を一部破断して示した簡略側面図である。
【図２】既設鉄筋とスタッドとの接合部分の拡大断面図である。
【図３】本発明の要部を示す部分斜視図である。
【図４】異形鉄筋を用いたスタッドの先端構造を示し、（ａ）はスタッド先端部の側面図、（ｂ）はスタッド先端部の拡大側面図である。
【図５】アースクランプの側面図であり、（ａ）は既設鉄筋を挟持する前の状態、（ｂ）は既設鉄筋を挟持した後の状態をそれぞれ示している。
【図６】導電板と既設鉄筋の関係を示す部分斜視図である。
【図７】スタッドベースとフェルールの斜視図であり、（ａ）はスタッドベースとフェルールが離れた状態、（ｂ）はスタッドベースとフェルールを接合した状態をそれぞれ示している。
【図８】フェルールの他の実施形態を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は接合状態の縦断面図である。
【図９】フェルールの更に他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図１０】第１実施形態の変形例を一部破断して示した簡略側面図である。
【符号の説明】
１　スタッドガン　　　　２　ガン本体
３　駆動軸　　　　　　　４　スタッド
４Ａ　山部　　　　　　　４Ｂ　山部
４Ｃ　切断面　　　　　　４Ｄ　アーク誘導玉
５　既設鉄筋　　　　　　６　アースクランプ
７　スタッドベース　　　８　フェルール
９　導体面　　　　　　　１０　ガイド杆
１１　フェルール当接部　１２　受溝
１３　押え部材　　　　　１４　移動体
１５　スタッド保持具　　１６　第１スリーブ
１７　第２スリーブ　　　１８　アーク誘導玉
１９　キャップ　　　　　２０　コンクリート
２１　ベース金具　　　　２２　受け金具
２２Ａ　係合凹部　　　　２３　アーム
２４　調節ネジ　　　　　２５　押え金具
２５Ａ　係合凹部　　　　２６　操作ハンドル
２７　連結部材　　　　　２８　固定ハンドル
２９　アース線　　　　　３０　斫り面
３１　導体板　　　　　　３２　挿着孔
３３　当接面　　　　　　３４　ガス抜き溝
３５　接合面　　　　　　３６　突縁
３８　挿着孔　　　　　　３９　空間部
４０　平坦面　　　　　　４１　上部分割体
４２　下部分割体　　　　４３　凹部
４４　ガス抜き孔　　　　４５　凹部
４６　左分割体　　　　　４７　右分割体
４８　上凹部　　　　　　４９　下凹部
５０　ガス抜き溝　　　　５１　ガイド杆
５２　移動体　　　　　　５３　第２スタッド保持具
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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