(57)【要約】【課題】突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接するために用いるアークシールド体、及びそれを用いた鉄筋のアークスタッド溶接方法を提供する。【解決手段】アークシールド体は、接合する鉄筋の端部を両側から挿入して突き合わせ可能な筒状体に構成され、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収するリング状又は円筒状の耐熱性部材が嵌め込まれており、該耐熱性部材の内径は鉄筋の外径と略同径とされている。耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分は接合部の余盛形成用の溝部とされ、溝部の外周壁に複数のガス抜き孔が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接するために用いるアークシールド体において、
アークシールド体は、接合する鉄筋の端部を両側から挿入して突き合わせ可能な筒状体に構成され、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収するリング状又は円筒状の耐熱性部材が嵌め込まれており、該耐熱性部材の内径は鉄筋の外径と略同径とされていること、
前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分は接合部の余盛形成用の溝部とされ、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔が設けられていることを特徴とする、アークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体。
【請求項２】
耐熱性部材相互の間隔、及び耐熱性部材の内側端面の形状は、接合部の余盛形状の厚さ及び形状によって定めることを特徴とする、請求項１に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体。
【請求項３】
耐熱性部材はセラミックウール、耐熱ゴム、金属製部材等で構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体。
【請求項４】
貫通孔に嵌め込まれた耐熱性部材の内側端面の近傍位置に、アルミニウムを主成分とするフラックスが設置されていることを特徴とする、請求項１に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体。
【請求項５】
ガス抜き孔は、溝部の半周より狭い範囲に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体。
【請求項６】
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法において、
鉄筋接合用アークシールド体は筒状体に形成し、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径と略等しい内径のリング状又は円筒状の耐熱性部材を嵌め込み、前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部として、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔を設けた構成とすること、
接合する一方の鉄筋の端部にフラックスを取り付け、上記アークシールド体の貫通孔の両側から鉄筋の端部を挿入し相対峙させること、
前記鉄筋の軸心と平行に溶接装置の本体部を配置し、該溶接装置の電極兼チャックでアークシールド体の両側の鉄筋をそれぞれ支持させ、前記電極兼チャックを接近する方向へ移動させて、各鉄筋の先端部を突き合わせると共に通電して鉄筋相互をアークスタッド溶接することを特徴とする、鉄筋のアークスタッド溶接方法。
【請求項７】
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法において、
鉄筋接合用アークシールド体は筒状体に形成し、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径と略等しい内径のリング状又は円筒状の耐熱性部材を嵌め込むと共に、一方の耐熱性部材の内側端面の近傍位置にアルミニウムを主成分とするフラックスを設置し、前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部として、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔を設けた構成とすること、
前記アークシールド体の貫通孔の両側から鉄筋の端部を挿入し相対峙させること、
前記鉄筋の軸心と平行に溶接装置の本体部を配置し、該溶接装置の電極兼チャックでアークシールド体の両側の鉄筋をそれぞれ支持させ、前記電極兼チャックを接近する方向へ移動させて、各鉄筋の先端部を突き合わせると共に通電して鉄筋相互をアークスタッド溶接することを特徴とする、鉄筋のアークスタッド溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接するために用いるアークシールド体、及びそれを用いた鉄筋のアークスタッド溶接方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
アークスタッド溶接法に用いるアークシールド体は、棒鋼のスタッド材を板状の母材へ溶接するのに適した形状とされている。具体的には、前記アークシールド体はスタッド材の端部を挿入できる筒状体の耐熱性磁器で構成され、その貫通孔の内径は前記鉄筋の外径と略同径とされている。前記貫通孔の下端部には円周方向に接合部の余盛形成用の溝部が形成され、該溝部の外周にアークシールドガスを側方へ排出するガス抜き孔が設けられている。そして、前記アークシールド体の下端面は、母材の上面に設置してスタッド材との接合部を囲むことによって溶融金属の飛散を防ぎ、接合部の余盛を形成できるように、水平面状に形成されている。
【０００３】
上記構成のアークシールド体は、突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接する際にも転用されるが、鉄筋相互の接合部を囲めるように工夫を施す必要がある。
【０００４】
（Ｉ）前記アークシールド体を用いて鉄筋相互の接合部を囲む技術としては、例えば、以下のものが開示されている。
（ｉ）特許文献１には、一方の鉄筋の端部に金属又は非金属性の輪を嵌め込み、その上面にアークシールド体を設置することで、上述したスタッド材と母材との配置を再現し、前記アークシールド体で接合部を囲む技術が開示されている。
（ｉｉ）特許文献２には、一方の鉄筋の端部の外周に支持部材を嵌め込み、その上面にアークシールド体の受金属板を設置し、該受金属板の上面にアークシールド体を設置することで、上記（ｉ）の技術と同様に、スタッド材と母材との配置を再現し、前記アークシールド体で接合部を囲む技術が開示されている。
（ｉｉｉ）特許文献３には、鉄筋相互の端部に嵌め込まれたアークシールド体の端面同士を接着剤で接着することで、アークシールド体で接合部を囲む技術が開示されている。
【０００５】
（ＩＩ）アークシールド体を鉄筋の端部に簡単に固定する技術としては、例えば、以下のものが開示されている。
特許文献４には、鉄筋相互の端部にアークシールド体の固定用クリップを嵌め込み、そのクリップへアークシールド体を差し込んで固定する技術が開示されている。
【０００６】
（ＩＩＩ）鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法の技術としては、例えば、以下のものが開示されている。
特許文献５及び特許文献６には、上記構成のアークシールド体を用いて鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭３４−１２５９号公報
【特許文献２】
特開昭５８−６７８０号公報
【特許文献３】
実公昭３６−２５５３６号公報
【特許文献４】
特開昭５８−７４２８４号公報
【特許文献５】
特開平１０−１７５０７５号公報
【特許文献６】
特開２００２−１２００６９号公報
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
通例、上記構成のアークシールド体は、挿入されるスタッド材表面の凹凸を吸収できる構成とされていない。そのため、前記スタッド材が異形棒鋼から成るときは、アークシールド体の貫通孔の内周面や孔縁と棒鋼の節やリブが引っ掛からないように、予め棒鋼表面を滑らかに切削する必要がある。この点は、上記（Ｉ）及び（ＩＩ）の技術でも例外ではない。接合する鉄筋が異形棒鋼から成るときは、鉄筋表面を滑らかに切削する必要があり、そのための手間が掛かりコストが嵩む問題点がある。
【０００９】
上記（ＩＩＩ）の特許文献５及び特許文献６の溶接方法も同様に、上記構成のアークシールド体を用いているため、鉄筋が異形棒鋼から成るときは、やはり鉄筋表面を滑らかに切削する必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、鉄筋表面を滑らかに切削することなく、そのまま用いて溶接することができるアークシールド体、及びそれを用いた鉄筋のアークスタッド溶接方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体は、
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接するために用いるアークシールド体において、
アークシールド体は、接合する鉄筋の端部を両側から挿入して突き合わせ可能な筒状体に構成され、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収するリング状又は円筒状の耐熱性部材が嵌め込まれており、該耐熱性部材の内径は鉄筋の外径と略同径とされていること、
前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分は接合部の余盛形成用の溝部とされ、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体において、
耐熱性部材相互の間隔、及び耐熱性部材の内側端面の形状は、接合部の余盛形状の厚さ及び形状によって定めることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体において、
耐熱性部材はセラミックウール、耐熱ゴム、金属製部材等で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体において、
貫通孔に嵌め込まれた耐熱性部材の内側端面の近傍位置に、アルミニウムを主成分とするフラックスが設置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載したアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体において、
ガス抜き孔は、溝部の半周より狭い範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載した発明に係る鉄筋のアークスタッド溶接方法は、
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法において、
鉄筋接合用アークシールド体は筒状体に形成し、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径と略等しい内径のリング状又は円筒状の耐熱性部材を嵌め込み、前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部として、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔を設けた構成とすること、
接合する一方の鉄筋の端部にフラックスを取り付け、上記アークシールド体の貫通孔の両側から鉄筋の端部を挿入し相対峙させること、
前記鉄筋の軸心と平行に溶接装置の本体部を配置し、該溶接装置の電極兼チャックでアークシールド体の両側の鉄筋をそれぞれ支持させ、前記電極兼チャックを接近する方向へ移動させて、各鉄筋の先端部を突き合わせると共に通電して鉄筋相互をアークスタッド溶接することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載した発明に係る鉄筋のアークスタッド溶接方法は、
突き合わせた鉄筋相互をアークスタッド溶接する方法において、
鉄筋接合用アークシールド体は筒状体に形成し、その貫通孔には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径と略等しい内径のリング状又は円筒状の耐熱性部材を嵌め込むと共に、一方の耐熱性部材の内側端面の近傍位置にアルミニウムを主成分とするフラックスを設置し、前記耐熱性部材の相互間に開けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部として、同溝部の外周壁に複数のガス抜き孔を設けた構成とすること、
前記アークシールド体の貫通孔の両側から鉄筋の端部を挿入し相対峙させること、
前記鉄筋の軸心と平行に溶接装置の本体部を配置し、該溶接装置の電極兼チャックでアークシールド体の両側の鉄筋をそれぞれ支持させ、前記電極兼チャックを接近する方向へ移動させて、各鉄筋の先端部を突き合わせると共に通電して鉄筋相互をアークスタッド溶接することを特徴とする。
【００１８】
【本発明の実施形態、及び実施例】
先ず、請求項１〜請求項５に記載した発明に係るアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体（以下、アークシールド体と云う。）の実施形態を、図１〜図７に基づいて説明する。なお、図１〜図５のアークシールド体１を用いる際には、予め鉄筋２又は３のいずれか一方の端部にフラックス４が取り付けられることを前提としている（図４を参照）。
【００１９】
このアークシールド体１は、通例のアークシールド体と同様に耐熱性磁器からなる。図４に示すように、接合する２本の鉄筋２と３の端部２ａと３ａが両側から挿入され突き合わせ可能な筒状体に構成され、その貫通孔５には、図２に示すように中間位置近傍に間隔Ｔを開けて、鉄筋２、３表面の節やリブなどの凹凸を吸収するリング状又は円筒状の耐熱性部材６が嵌め込まれている。前記耐熱性部材６の内径ｒは鉄筋２（３）の外径Ｒと略同径とされ、挿入された鉄筋表面の凹凸に馴染み、且つ鉄筋２（３）の押し込み、又は引き上げの支障とならないセラミックウールや耐熱ゴム、若しくは金属製部材等で構成され、貫通孔５の両側から嵌め込まれている（図３及び図４を参照、請求項３記載の発明）。前記耐熱性部材６、６の相互間に開けた間隔部分は、接合部の余盛形成用の溝部７とされ、その溝部７の外周壁の全域に複数のガス抜き孔８…が設けられている。前記アークシールド体１の貫通孔５の両側から挿入される鉄筋表面の凹凸は耐熱性部材６によって吸収される。よって、前記鉄筋２、３の端部表面を滑らかに切削する必要がなく、加工の手間を省略でき、コストの削減にも寄与する。また、前記アークシールド体１の貫通孔５へ挿入された鉄筋相互は、図４に示すように確実に同一軸心上に配置されるので、該鉄筋相互を簡単、確実に同一軸心上で接合することができる。
【００２０】
前記耐熱性部材６、６相互の間隔Ｔ、及び耐熱性部材６、６の内側端面６ａ、６ａの形状は、接合部の余盛形状の厚さ及び形状によって定められる（請求項２記載の発明）。そのため、発現させるべき接合部の強度等に応じて、簡単に接合部の余盛形状の厚さ及び形状を変えることができる。また、厚みの異なる耐熱性部材６を嵌め込むだけで、直径の異なる鉄筋に対応することができる。
【００２１】
なお、本実施形態のアークシールド体１はガス抜き孔８が溝部７の外周全域に設けられているが、この限りではない。鉄筋相互を水平配置で接合する際に用いるアークシールド体１のガス抜き孔８は、同ガス抜き孔８から溶融金属が垂れ落ちないように、溝部７の半周（上半分）より狭い範囲にのみ設けられる（図５を参照、請求項５記載の発明）。
【００２２】
また、図６及び図７に示すように、アークシールド体１の貫通孔５に嵌め込まれた耐熱性部材６の内側端面６ａの近傍位置に、アルミニウムを主成分とするフラックス９を設置すると更に良い（請求項４記載の発明）。具体的には、前記フラックス９は、貫通孔５内へ嵌め込まれた状態で拘束されるように、前記貫通孔５の内径と略等しい外径を有する板状体に成形されており、一方（図６では上方）の耐熱性部材６の内側端面６ａの近傍位置まで嵌め込まれ、溝部７で拘束されている。つまり、前記アークシールド体１の貫通孔５へ鉄筋２の端部２ａを挿入しフラックス９に当接させるだけで、簡単にフラックス９の設置（取付）作業は完了する。そのため、予め鉄筋端部にフラックスを取り付ける必要がなく、取り付け作業の手間を省略でき、やはりコストの削減にも寄与する。
【００２３】
次に、請求項６に記載した発明に係る鉄筋のアークスタッド溶接方法の実施形態を、図８及び図９に基づいて説明する。
【００２４】
この溶接方法では、図１〜図４に示したアークシールド体１を用いる。すなわち、前記アークシールド体１は筒状体に形成し、その貫通孔５には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径Ｒと略等しい内径ｒのリング状又は円筒状の耐熱性部材６、６を嵌め込み、前記耐熱性部材６、６の相互間に設けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部７として、同溝部７の外周に複数のガス抜き孔８…を設けた構成としている。
【００２５】
本実施形態で用いる溶接装置１０は、油圧シリンダ等で構成され伸縮可能な本体部１１と、該油圧シリンダ（以下、本体部と同一符号１１を使用する。）のシリンダ部１１ａへ連結された電極兼チャック１２と、油圧シリンダ１１のロッド１１ｂの先端部へ連結された電極兼チャック１３とを有する。前記２個の電極兼チャック１２、１３は、図９に示すように同形、同大のＵ字形状に形成しており、その内部（凹部）が鉄筋嵌入部１２ａ、１３ａとし、該嵌入部１２ａ、１３ａを嵌めた鉄筋２、３を同一方向から固定する複数本（本実施形態では２本）のボルト１６、１６を有する。つまり、前記溶接装置１０は、アークシールド体１へ挿入された鉄筋２と３を同一軸線上に配置した状態で支持でき、しかもその状態を維持して鉄筋２、３を軸線方向に相対的に移動させることができる構成としている。
【００２６】
上記アークシールド体１と溶接装置１０を用いて、鉄筋２、３相互は以下の手順で接合する。
接合する一方の鉄筋２の端部２ａにフラックス４を取り付け、上記アークシールド体１の貫通孔５の両側から鉄筋２、３の端部２ａ、３ａを挿入する。次に、前記鉄筋２、３の軸心Ｎと平行に溶接装置１０の本体部１１を配置し、アークシールド体１の両側の鉄筋２、３へ、電極兼チャック１２、１３の嵌入部１２ａ、１３ａを嵌めボルト１６で固定する。そして、前記溶接装置１０の本体部１１を収縮させて鉄筋２と３の端面同士を突き合わせると共に、電極兼チャック１２（又は１３）から通電し、前記本体部１１を伸長させて鉄筋２と３の端面間にアークを発生させ、所定の時間経過後に、再び前記本体部１１を収縮させて鉄筋２と３の端部同士を押し込む。最後に、アークシールド体１と溶接装置１０を撤去すると接合作業は完了する。
【００２７】
上記アークスタッド溶接方法は、図１〜図４に示したアークシールド体１を用いるので、鉄筋２、３が異形棒鋼から成るときでも、鉄筋表面を滑らかに切削する必要がなく、加工の手間を省略でき、コストの削減にも寄与する。また、鉄筋相互を簡単、確実に同一軸心上で接合することができる。
【００２８】
更に、請求項７に記載した発明に係るアークスタッド溶接方法の実施形態を説明する。なお、前記溶接方法は図８及び図９に示した溶接方法と略同様であるので、当該図面を引用しながら説明する。
【００２９】
この溶接方法では、図６及び図７に示したアークシールド体１を用いる。すなわち、前記アークシールド体１は筒状体に形成し、その貫通孔５には中間位置近傍に間隔を開けて、鉄筋表面の凹凸を吸収する、鉄筋の外径Ｒと略等しい内径ｒのリング状又は円筒状の耐熱性部材６、６を嵌め込むと共に、一方の耐熱性部材６の内側端面６ａの近傍位置にアルミニウムを主成分とするフラックス９を設置し、前記耐熱性部材６、６の相互間に開けた間隔部分を接合部の余盛形成用の溝部７として、同溝部７の外周に複数のガス抜き孔８…を設けた構成としている。
【００３０】
本実施形態で用いる溶接装置は、図８及び図９に示した溶接装置１０を用いるが、構成は既に説明したので省略する。
【００３１】
上記アークシールド体１と溶接装置１０を用いて、鉄筋２、３相互は以下の手順で接合する。
上記アークシールド体１の貫通孔５の両側から、前記鉄筋２、３の端部２ａ、３ａを挿入する。その後は、図８及び図９に示した溶接方法と同様に、鉄筋２、３の軸心Ｎと平行に溶接装置１０の本体部１１を配置し、該溶接装置１０の電極兼チャック１２、１３でアークシールド体１の両側の鉄筋２、３をそれぞれ支持させ、前記電極兼チャック１２、１３を接近する方向へ移動させて、各鉄筋２、３相互の先端部を突き合わせると共に通電して鉄筋２、３相互をアークスタッド溶接する。
【００３２】
上記アークスタッド溶接方法は、図６及び図７に示したアークシールド体１を用いるので、予め鉄筋端部にフラックスを取り付ける必要がなく、取り付け作業を省略でき、コストの削減にも寄与する。また、鉄筋２、３が異形棒鋼から成るときでも、鉄筋表面を滑らかに切削する必要がなく、加工の手間を省略でき、やはりコストの削減にも寄与する。もちろん、鉄筋相互を簡単、確実に同一軸心上で接合することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態に用いた溶接装置１０は、本体部１１を伸縮させることで電極兼チャック１２、１３を移動させる構成としているが、これに限らない。すなわち、電極兼チャック１２、１３の少なくとも一方が鉄筋の軸心方向に移動する構成の溶接装置であれば、同様に用いることができる。
【００３４】
【本発明の奏する効果】
請求項１〜請求項５に記載した発明に係るアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体は、貫通孔内に鉄筋表面の凹凸を吸収する耐熱性部材が嵌め込まれているので、接合する鉄筋が異形棒鋼から成るときでも、該鉄筋の端部表面を滑らかに切削する必要がなく、加工の手間を省略でき、コストの削減にも寄与する。また、貫通孔の両側から鉄筋の端部をそれぞれ挿入する構成とされているので、当該接合する鉄筋相互を簡単、確実に同一軸心上に配置でき、該鉄筋相互を簡単に同一軸線上で接合することができる。
【００３５】
請求項６及び請求項７に記載した発明に係る鉄筋のアークスタッド溶接方法は、貫通孔内に鉄筋表面の凹凸を吸収する耐熱性部材を嵌め込んだアークシールド体を用いるので、接合する鉄筋が異形棒鋼から成るときでも、該鉄筋の端部表面を滑らかに切削する必要がなく、加工の手間を省略でき、やはりコストの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアークスタッド溶接法に用いる鉄筋接合用アークシールド体の実施形態を示した正面図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の水平断面図である。
【図４】鉄筋の端部が挿入された鉄筋接合用アークシールド体を示した縦断面図である。
【図５】図１に示した鉄筋接合用アークシールド体の異なる実施形態を示した正面図である。
【図６】図１に示した鉄筋接合用アークシールド体の更に異なる実施形態を示した縦断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】請求項６に記載した発明に係る鉄筋のアークシールド溶接方法の実施形態を概略的に示した正面図である。
【図９】図８の縦断面図である。
【符号の説明】
１            鉄筋接合用アークシールド体
２、３        鉄筋
２ａ、３ａ    鉄筋の端部
４            フラックス
５            貫通孔
６            耐熱性部材
７            溝部
８            ガス抜き孔
Ｒ            鉄筋の外径
ｒ            耐熱性部材の内径
９            フラックス
１０          溶接装置
１１          本体部
１２、１３    電極兼チャック
Ｎ            鉄筋の軸心
【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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