(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築用大断面鋼製部材をフラッシュ溶接で接合する方法であって、
溶接する建築用大断面鋼製部材に反力板または反力帯を取付け、溶接する二つの建築用大断面鋼製部材の反力板または反力帯の間を複数の直線駆動型アクチュエータで相互に連結し、各建築用大断面鋼製部材へ給電用の電極を取り付け、前記直線駆動型アクチュエータによるフラッシュ工程及びアプセット工程用の同期した変位制御により加圧して接合面の突き合わせ溶接を行うことを特徴とする、フラッシュ溶接の方法。
【請求項２】
反力板または反力帯は建築用大断面鋼製部材へ溶接またはボルト止めの手段で取り付けることを特徴とする、請求項１に記載したフラッシュ溶接の方法。
【請求項３】
建築用大断面鋼製部材が柱である場合、反力板はエレクションピースを兼用するものとし、前節の柱上端の反力板に直線駆動型アクチュエータの一端を連結しておき、次節の柱の建て方時に同柱下端の反力板と前記直線駆動型アクチュエータの他端とを連結して接続を行い、次節の柱の建て入れ調整は前記直線駆動型アクチュエータを使用して行い、その後突き合わせ溶接を行うことを特徴とする、請求項１に記載したフラッシュ溶接の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築用大断面鋼製部材を突き合わせて溶接接合するフラッシュ溶接の技術分野に属する。
【従来の技術】
【０００２】
従来、フラッシュ溶接の方法及び装置は広く知られ実用に供されている。例えば、特開昭６１−３０２８７号、特開昭６２−２８６６８２号、及び特開昭６４−６６０７３号公報などに種々なフラッシュ溶接装置が開示されている。
従来一般のフラッシュ溶接の方法は、図１２Ａに示したように、対向配置した二つの被溶接材ａ、ｂをそれぞれ固定クランプｃ及び移動クランプｄで掴み、更に固定電極ｅ及び移動電極ｆを取り付けて二つの被溶接材ａ、ｂ間に大電流を断続的に流し、図１２Ｂのように二つの被溶接材ａとｂの端部を突き合わせて行うフラッシュにより加熱し（フラッシュ工程）、次いで加熱された被溶接材ａとｂの端部を材軸方向に加圧すること（アプセット工程）により溶接する。
【０００３】
前記のようなフラッシュ溶接を実施する装置として、従来はクランプフレームを使用し、同フレームに設置したクランプ用ジャッキの働きで被溶接材を掴み、フラッシュ工程及びアプセット工程を実行する構成とされている。図１３にはクランプフレームにより被溶接材を掴み加圧する方法の概念図を示している。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
従来のフラッシュ装置の適用対象は、パイプライン、鉄道レール、或いは機械部品など、云うなれば比較的断面が小さい部材が通例である。、しかも製品の平滑性が要求され、短時間に大量の溶接が要求されることなどから、図１３に示したように、二つの被溶接材ａ、ｂはクランプｃ、ｄで強固に掴み（クランプし）、その摩擦力（による反力）を前提として、アプセット工程の加圧力を油圧ジャッキで付与している。前記アプセット工程における加圧力は、５０Ｎ／mm２程度が一般的に必要とされている。
【０００５】
しかし、建築用の柱や梁のごとき建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接を行う場合には、非常に大きな加圧力が必要となり、必然的に被溶接材を掴む力も部材断面積の大きさに比例して大きくなる。
【０００６】
それを具体的に説明すると、掴み部分の摩擦係数が０．３の場合は、フラッシュ溶接のアプセット工程に必要な加圧力Ｐの３．３倍の掴み力Ｑが必要となる。高層鉄骨構造の一例では、鋼製部材の断面積は１０００cm２程度であるから、この部材に必要な加圧力Ｐは５０００ＫＮ程度となる。従って、この場合に必要な掴み力Ｑは１６０００ＫＮ程度と非常に大きなものとなる。
【０００７】
一般的に被溶接材の掴み機構には油圧装置が使用される。したがって、前記のように大きな掴み力Ｑを得るためには、大容量のポンプ油圧ユニット、または大型の倍力装置が必要となり、経済的負担が大きいものとなる。その一方で、建築部材は中空構造で薄肉の部材が大多数であり、前記のように大きな掴み力を作用させると、局部的に座屈する問題もある。
【０００８】
本発明の目的は、建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接を、建築の現場で例えば鉄骨柱の建て方作業に適用して柱の溶接接合を行えるようにすると共に、掴み機構を無用にして大容量のポンプ油圧ユニットや大型の倍力装置を必要なくし、ひいては溶接する建築部材の局部的な座屈の問題を解決し、軽便に実施できて施工性と精度に優れ、経済性も高い、建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接の方法を提供することにある。
【０００９】
【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フラッシュ溶接の方法は、建築用大断面鋼製部材をフラッシュ溶接で接合する方法であって、
溶接する建築用大断面鋼製部材に反力板または反力帯を取付け、溶接する二つの建築用大断面鋼製部材の反力板または反力帯の間を複数の直線駆動型アクチュエータで相互に連結し、各建築用大断面鋼製部材へ給電用の電極を取り付け、前記直線駆動型アクチュエータによるフラッシュ工程及びアプセット工程用の同期した変位制御により加圧して接合面の突き合わせ溶接を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したフラッシュ溶接の方法における反力板または反力帯を建築用大断面鋼製部材へ溶接またはボルト止めの手段で取り付けることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載したフラッシュ溶接の方法において、
建築用大断面鋼製部材が柱である場合、反力板はエレクションピースを兼用するものとし、前節の柱上端の反力板に直線駆動型アクチュエータの一端を連結しておき、次節の柱の建て方時に同柱下端の反力板と前記直線駆動型アクチュエータの他端とを連結して接続を行い、次節の柱の建て入れ調整は前記直線駆動型アクチュエータを使用して行い、その後突き合わせ溶接を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施形態及び実施例】
図１〜図３は、請求項１〜３に記載した発明に係るフラッシュ溶接方法のＨ形鋼対応の実施形態を示している。これは建築用大断面鋼製部材の突き合わせ溶接に適用するフラッシュ溶接、特に溶接する建築用大断面鋼製部材がＨ形鋼柱１、２である場合を示している。
【００１３】
フラッシュ溶接装置の構成としては、上下のＨ形鋼柱１、２の溶接部１０近傍のフランジ中央の位置にそれぞれ材軸方向に垂直に立つ反力板３を取付け、上下に対向配置された反力板３、３同士を相互に直線駆動型アクチュエータ５（以下、単にアクチュエータ５と云う。）とピン機構４で連結している。各Ｈ形鋼柱１、２へ給電する電極６は別途に直接取り付けている。
【００１４】
図示例の場合、反力板３は溶接７により取り付けているが、アプセット時の加圧力に対する反力を確保できるかぎり、高力ボルト止め等の手段で取り付けることもできる（請求項２記載の発明）。
【００１５】
前記ピン機構４に関しては、アクチュエータ５を通じて電流が流れることのないように、アクチュエータ５と反力板３との連結部は電気的に絶縁処理されている。その手段としては、絶縁材料であるセラミックまたはエポキシ樹脂等により被覆された絶縁ピンまたは絶縁ボルトが使用されている。前記の絶縁ピンまたは絶縁ボルトは、火花発生を防ぎ、アクチュエータ５による微妙な変位制御を可能ならしめるように、アクチュエータ５の軸方向にガタを生じない構成で反力板３と緊結される。
【００１６】
前記アクチュエータ５は、一例として、同期制御による変位制御が可能な例えば油圧シリンダーであり、フラッシュ工程及びアプセット工程用の同期した変位制御が可能な構成とされている。Ｈ形鋼柱１、２の位置ズレも各アクチュエータ５の変位制御により防止する。
【００１７】
具体的には図４に制御系を例示したように、アクチュエータ５はサーボ弁１１及びストローク検出用のポテンショメータのような変位センサー１２を備えている。前記変位センサー１２の計測信号を処理するパーソナルコンピュータの如き処理装置１３、及び前記処理装置１３の指令にしたがい全てのアクチュエータ５の変位が同一となるようにサーボ制御するサーボコントローラ１４とで制御装置が構成されている。フラッシュ工程では、１０Ｈｚ程度の振動を与える必要があるが、その際も同一変位となるように制御する。但し、Ｈ形鋼柱１、２の位置ズレの修正、建込み精度の調整時にはアクチュエータ５の個別の変位制御も可能とされている。
【００１８】
電極６は、図示例の場合は直接Ｈ形鋼柱１、２の外周へ巻き付けたバンド型の構成とし、前記反力板３よりも接合面（溶接位置）１０へ近い部位へ取り付けているが、例えば洗濯挟みのごとき構造で実施することもできる。
【００１９】
上記のように構成するフラッシュ溶接装置は、建築用大断面鋼製部材が柱である場合、各反力板３はエレクションピースを兼用するものとする。そして、前節（下位）のＨ形鋼柱２の上端の反力板３には予めアクチュエータ５の下端をピン連結しておき、次節（上位）のＨ形鋼柱１の建て方時に同柱下端の反力板３とアクチュエータ５の上端とを連結して接続を行う。次節の柱１の建て入れ調整も各アクチュエータ５の変位制御により行い、その後アクチュエータ５の同期した変位制御により加圧してフラッシュ工程及びアプセット工程を行い、接合面１０の突き合わせ溶接を行うのである（請求項３記載の発明）。
【００２０】
無論、必要があれば、水平な鉄骨梁同士の突き合わせ溶接を、上述したフラッシ溶接の方法で同様に行うことができる。
図５と図６は円形鋼管対応の実施形態を示している。基本的構成は上述した図１〜３の例と変わらないが、円形鋼管柱１Ａ及び２Ａの外周の直角４方向に１個づつ反力板３が溶接７で取り付けられ、相対向する配置の反力板３、３同士が４基のアクチュエータ５で連結されている。
【００２１】
図７と図８は角鋼管対応の実施形態を示している。やはり基本的構成は図１〜６の例と変わらないが、角鋼管柱１Ｂ及び２Ｂの四周辺の各中央位置に１個づつ反力板３が溶接７で取り付けられ、相対向する配置の反力板３、３同士が４基のアクチュエータ５で連結されている。
【００２２】
次に、図９と図１０は円形鋼管対応で、しかも反力帯１３を使用する実施形態を示している。
反力帯１３は、厚さが１０mm程度の帯鋼を鋼管柱１Ａ、２Ａの外周へ巻き付けて連続隅肉溶接で固着されている。但し、高力ボルト止め等を採用できることは上述した通りである。
【００２３】
上下の鋼管柱１Ａ、２Ａに取り付けられた反力帯１３、１３が複数のアクチュエータ５のクランプ１４により相互に連結されている。その詳細を図１１に示したように、反力帯１３の幅寸より少し大きい受け口を有するクランプ１４が反力帯１３へ食い付き、両者の幅寸の相違による隙間Ｓを調整する手段としてアクチュエータ５の長手方向と平行に調整ボルト１５がねじ込まれ、きっちりと密着した剛接合が行われている。アクチュエータ５と反力帯１３の間を電気的に絶縁処理する手段としてクランプ１４の受け口と反力帯１３との間に絶縁材１６が敷き込まれ、調整ボルト１５に絶縁ボルトが使用されている。場合によってはクランプ１４を絶縁材料で作ることも行われる。
【００２４】
したがって、アクチュエータ５を通じて電流が流れることは防止され、火花発生を防ぎ、アクチュエータ５による微妙な変位制御を可能ならしめる。
なお、反力帯１３に、クランプ１４の食い付きを確定、強固にする凸部を設けておくことも好ましい。
【００２５】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜３に記載した発明に係るフラッシュ溶接の方法によれば、建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接を、建築の現場で例えば鉄骨柱の建て方作業に適用して柱の溶接接合を軽便に行えることはもとより、被溶接材の掴み機構を無用にして大容量のポンプ油圧ユニットや大型の倍力装置を必要なくしたので、溶接する建築部材の局部的な座屈の問題が生じない。
【００２６】
しかも、建築の現場で例えば鉄骨柱の建て方作業に軽便に適用できる結果、建て方作業と建て入れ調整及び溶接接合の作業を合理的に関連づけて集約化し効率的に進められ、施工性と精度の向上、並びに経済性の向上に大きく寄与するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフラッシュ溶接方法の第１の実施形態を示した立面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】アクチュエータの同期した変位制御の説明図である。
【図５】本発明に係るフラッシュ溶接方法の異なる実施形態を示した立面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明に係るフラッシュ溶接方法の異なる実施形態を示した立面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】本発明に係るフラッシュ溶接方法の異なる実施形態を示した立面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ断面図である。
【図１１】図１０のクランプ機構の詳細図である。
【図１２】Ａ〜Ｃは従来一般のフラッシュ溶接の主要工程を示した説明図である。
【図１３】被溶接材の掴み機構の概念図である。
【符号の説明】
１、２      Ｈ形鋼（建築用大断面鋼製部材）
１Ａ、２Ａ  円形鋼管（建築用大断面鋼製部材）
１Ｂ、２Ｂ  角形鋼管（建築用大断面鋼製部材）
３          反力板
１３        反力帯
５          アクチュエータ
６          電極
【図１】
0004157247.tif 000002
【図２】
0004157247.tif 000003
【図３】
0004157247.tif 000004
【図４】
0004157247.tif 000005
【図５】
0004157247.tif 000006
【図６】
0004157247.tif 000007
【図７】
0004157247.tif 000008
【図８】
0004157247.tif 000009
【図９】
0004157247.tif 000010
【図１０】
0004157247.tif 000011
【図１１】
0004157247.tif 000012
【図１２】
0004157247.tif 000013
【図１３】
0004157247.tif 000014