(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接装置であって、
溶接する建築用大断面鋼製部材をクランプ用ジャッキの働きで掴み持つクランプ部材と、溶接する建築用大断面鋼製部材を掴み対向配置された二つのクランプ部材の間を相互に連結した複数の直線駆動型アクチュエータと、直接各建築用大断面鋼製部材へ取り付けられ給電する電極との組合わせから成り、
前記直線駆動型アクチュエータは、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であり、直線駆動型アクチュエータとクランプ部材との連結部は電気的に絶縁処理されていることを特徴とする、フラッシュ溶接装置。
【請求項２】
クランプ部材は、溶接する建築用大断面鋼製部材の外周を取り囲む環状の形態で、少なくとも建築用大断面鋼製部材を横方向へ出し入れ可能な開口部を有し、前記開口部は分断された閉止部材をピン機構により着脱可能に構成されてい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装置。
【請求項３】
クランプ部材は、非環状の形態で、溶接する建築用大断面鋼製部材の一部分を個別に掴む構成であり、溶接する建築用大断面鋼製部材を掴み対向配置された個別のクランプ部材の間が直線駆動型アクチュエータにより相互に連結されてい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装置。
【請求項４】
クランプ部材と直線駆動型アクチュエータとの連結はピン連結とされ、溶接する建築用大断面鋼製部材は水平方向への移動が可能で、横方向への位置ズレを防ぐ拘束治具を備えた支持台で支持されてい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装置。
【請求項５】
クランプ部材と直線駆動型アクチュエータとの連結部は固定構造とされ、同直線駆動型アクチュエータは曲げモーメントに抵抗する構造とされてい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装置。
【請求項６】
直線駆動型アクチュエータはサーボ弁及びストローク検出用の変位センサーを備え、前記変位センサーの計測信号を処理する処理装置、及び前記処理装置の指令にしたがい各直線駆動型アクチュエータ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とで制御装置が構成されてい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装置。
【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接合するフラッシュ溶接装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フラッシュ溶接装置は広く知られ実用に供されている。例えば、
【０００３】
（ａ）  特開昭６１−３０２８７号公報に開示されたフラッシュ溶接装置は、鉄鋼プロセスラインにおいて先後の金属ストリップの端部を突き合わせ溶接するもので、ライン上でストリップを掴み持つ先行台車と後行台車とを接近させ又は離反させるジャッキで連結した構成である。
【０００４】
（ｂ）  特開昭６２−２８６６８２号公報に開示されたフラッシュ溶接装置は、共通支持台の上に移動台と固定台が設置され、それぞれに被溶接材を掴む電極が設置され、移動台を固定台に向かって前進移動させてフラッシュ溶接を行なう構成である。
【０００５】
（ｃ）  特開昭６４−６６０７３号公報に開示されたフラッシュ溶接装置は、電極を備えた固定電極台および移動電極台から成り、両者の両サイド移動量を修正する仕組み、及び移動量の検出手段を備えた構成である。
【０００６】
（ｄ）  従来一般のフラッシュ溶接は、図１６Ａ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１６Ｂ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。
【０００７】
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、図１７〜図１９に例示したように、一端を反力フレームｈに固定した複数本のズレ止めシャフトｇ（所謂ガイドシャフト）に固定した固定クランプフレームｋ、及び移動自在な可動クランプフレームｍが設けられ、可動クランプフレームｍと前記反力フレームｈとの間に加圧用ジャッキｎが設置されている。環状をなす固定クランプフレームｋの枠内に固定クランプｃを駆動するクランプ用ジャッキｐ及び固定電極ｅの駆動用ジャッキｑが設置されている。同じく環状をなす可動クランプフレームｍの枠内に移動クランプｄを駆動するクランプ用ジャッキｓ及び可動電極ｆの駆動用ジャッキｔを設置した構成とされている。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
従来のフラッシュ装置は、図１９に示したように、ズレ止めシャフトｇから被溶接材までの距離ｙが大きく、アプセット時に発生する曲げモーメントが大きいので、溶接精度を確保する為にはクランプ部分の部材断面を大型化するほかなかった。また、アプセットの加圧用ジャッキｎの加力点と、クランプ用ジャッキｐ、ｓの位置との間にも距離があり、アプセット時にクランプフレームｋ、ｍに大きな曲げモーメントが発生するため、クランプフレームｋ、ｍも大断面構造となる傾向があった。
【０００９】
従来のアプセット工程は、変位制御ではなく、荷重制御であり、可動クランプフレームｍの変位が同一となるようにアプセットし、被溶接材ａ、ｂの接合面を均一に加圧する必要があった。そのため一対のクランプ機構には、可動クランプフレームｍの変位が機械的に同一となるように太径のズレ止めシャフトｇ（ガイドバー）が貫通しているが、このズレ止めシャフトｇもアプセット時の上記曲げモーメントに抵抗するように大断面部材とされている。
【００１０】
例えば、上記特開昭６４−６６０７３号公報に開示されたフラッシュ溶接装置には、クランプフレームを形成する固定電極台と移動電極台を連結するサイドバーが設置されている。特開昭６２−２８６６８２号公報に開示されたフラッシュ溶接装置も、クランプフレームを形成する共通支持台上の移動台と固定台の間の距離（変位）が均一になるように共通支持台によって連結されている。
【００１１】
上述したシャフトやサイドバーは、アプセット工程において、被溶接部材を突き合わせた接合面が加力方向と直交せず、図２０のように角度θをなし、加力方向以外の分力ｕ、ｗを発生する場合に、強制的に変形を与える加力ができるようにクランプ位置のズレ防止の機能が大きく期待される。このためシャフトやサイドバーに要求されるのは強度だけではなく、剛性も要求する剛性設計を行うのが一般的であり、これも溶接装置の大型化を助長する要因になっている。
【００１２】
その結果として、フラッシュ溶接装置の重量が増大し、可搬できる限界を超え、工場内に据え付けて使用することに限定した装置となっている。具体的には断面が２００cm２の鉄骨を溶接する場合、従来のフラッシュ溶接装置の重量は約５０トン程度になり、この溶接装置を建築現場などへ移動させて使用することは不可能である。しかも、フラッシュ溶接装置の製作法として、機械加工された部材の組合わせで構成されるため、重量５０トンのフラッシュ溶接装置は非常に高価なものとなる問題もある。
【００１３】
次に、特開昭６１−３０２８７号公報に記載されたフラッシュ溶接装置は、金属ストリップを掴む先行台車と後行台車とから成り、共通支持台を省略しているが、前記先行台車と後行台車とを連結したジャッキでアプセット工程を行うが、金属ストリップを電極により掴むため、クランプ部分が大型化し、溶接装置の小型化、軽量化を阻害する要因となっている。また、クランプ位置とアプセット用ジャッキとの位置が離れており、クランプフレームを構成する先行台車および後行台車に曲げモーメントが発生するので、これに抵抗するために大断面部材を用い大型化する問題点がある。即ち、先行台車と後行台車が床面のレールにどれほどの鉛直方向拘束力を受けているかは不明であるが、図２０のような分力ｕ、ｗが鉛直方向に発生する場合に、先行台車および後行台車の自重量で位置ズレを防ぐには巨大な重量が必要となる。
【００１４】
以上の理由で、従来のフラッシュ溶接装置は、工場内に限定した場所での使用のみ可能であり、建築現場のサイトへ運んで軽便に使用することはとうてい不可能であった。
【００１５】
したがって、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に適用できるもので、しかも可搬できる程度にまで小型化、軽量化して、建築現場において使用可能な構成に改良したフラッシュ溶接装置を提供することにある。
【００１６】
【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装置は、建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接装置であって、
建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接装置であって、
溶接する建築用大断面鋼製部材をクランプ用ジャッキの働きで掴み持つクランプ部材と、溶接する建築用大断面鋼製部材を掴み対向配置された二つのクランプ部材の間を相互に連結した複数の直線駆動型アクチュエータと、直接各建築用大断面鋼製部材へ取り付けられ給電する電極との組合わせから成り、
前記直線駆動型アクチュエータは、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であり、直線駆動型アクチュエータとクランプ部材との連結部は電気的に絶縁処理されていることを特徴とする。
【００１７】
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装置において、
クランプ部材は、溶接する建築用大断面鋼製部材の外周を取り囲む環状の形態で、少なくとも建築用大断面鋼製部材を横方向へ出し入れ可能な開口部を有し、前記開口部は分断された閉止部材をピン機構により着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１８】
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装置において、
クランプ部材は、非環状の形態で、溶接する建築用大断面鋼製部材の一部分を個別に掴む構成であり、溶接する建築用大断面鋼製部材を掴み対向配置された個別のクランプ部材の間が直線駆動型アクチュエータにより相互に連結されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載したフラッシュ溶接装置において、
クランプ部材と直線駆動型アクチュエータとの連結はピン連結とされ、溶接する建築用大断面鋼製部材は水平方向への移動が可能で、横方向への位置ズレを防ぐ拘束治具を備えた支持台で支持されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載したフラッシュ溶接装置において、
クランプ部材と直線駆動型アクチュエータとの連結部は固定構造とされ、同直線駆動型アクチュエータは曲げモーメントに抵抗する構造とされていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１に記載したフラッシュ溶接装置において、
直線駆動型アクチュエータはサーボ弁及びストローク検出用の変位センサーを備え、前記変位センサーの計測信号を処理する処理装置、及び前記処理装置の指令にしたがい各直線駆動型アクチュエータ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とで制御装置が構成されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施形態及び実施例】
図１と図２は、請求項１、２、４、６に記載した発明に係るフラッシュ溶接装置のＨ形鋼対応の実施形態を示している。
【００２３】
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装置であり、溶接する建築用大断面鋼製部材の一例としてＨ形鋼１、２を示している。このフラッシュ溶接装置は、前記二つのＨ形鋼１、２をそれぞれクランプ用ジャッキの働きで掴み持つクランプ部材３、４と、溶接するＨ形鋼１、２をそれぞれ掴み対向配置された前記二つのクランプ部材３、４の間を相互にピン２０で連結した複数の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、直接各Ｈ形鋼１、２へ取り付けられ給電する電極６との組合わせから成り、サイドバーやガイドシャフトはなく、電極６とクランプ機構とを分離した構成とされている。
【００２４】
前記ピン２０による連結部に関しては、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とクランプ部材３及び４との連結部が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が使用されている。
【００２５】
図２で明かなとおり、クランプ部材３、４は、全体としては溶接するＨ形鋼２（及び１）の外周を取り囲む環状の形態であるが、少なくとも前記Ｈ形鋼２を横方向（図２では上下方向）へ出し入れ可能な開口部を有する馬蹄形の主部材（クランプフレーム）４ａと、その開口部を閉じる形に分断された閉止部材４ｂとをピン機構７により着脱可能に構成されている（請求項２記載の発明）。従って、長いＨ形鋼１、２への取付け取り外しの作業を横方向から比較的簡単に行える。
【００２６】
前記Ｈ形鋼２（及び１）を掴む手段として、図２は、クランプ部材４（及び３）の主部材４ａに、Ｈ形鋼２のウエブ中央の位置に対して直角な配置で一側にクランプ用ジャッキ８が設置され、反対側には反力受け９が設置され、Ｈ形鋼２のウエブを挟み付けて掴む構成とされている。図２中の符号１５は介物を示す。
【００２７】
前記アクチュエータ５は、一例として油圧シリンダであり、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、クランプ部材３、４の位置ズレ発生を各アクチュエータ５の変位制御により防止し、サイドバーやガイドシャフトが無用な構成とされている。
【００２８】
即ち、図３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（請求項６記載の発明）。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。
【００２９】
電極６は、例えば図１０に例示したように洗濯挟みのごとき構造で独立した構成とし、直接Ｈ形鋼１、２の前記クランプ部材３、４よりも接合面（溶接位置）１０へ近いフランジ部位へ取り付けている。
【００３０】
上記構成のフラッシュ溶接装置は、通例二つのクランプ部材３、４とアクチュエータ５とを連結した状態のまま運搬し使用するが、その総重量は約２トン程度である。従って、小型の重機があれば簡単、容易にトラック等への積み下ろしができるので、可搬性に優れ、必要があれば建築現場へ運び、サイトで各種の建築用大断面鋼製部材の突き合わせ溶接に使用できる。
【００３１】
図４〜図６は鋼管対応の実施形態を示している。
【００３２】
このフラッシュ溶接装置は、溶接の対象が鋼管１’、２’となったが故に、クランプ用ジャッキ８の押圧パッド及び反力受け９、介物１５の形態、並びに電極６の形状、構造が図１及び図２の実施形態とは必然的に異なっているが、その他の構成はほとんど共通している。
【００３３】
とりわけ電極６の構造は、図６Ａに示したように鋼管２’（及び１’）の外周へ約１周分巻き付けるバンド６ａとし、その両端を締結機構６ｃで着脱可能に構成したもの、又は図６Ｂに示したように鋼管２’（及び１’）の外周へ約半周分巻き付けるバンド６ｂの一対を組み合わせたものとし、それぞれの端部を締結機構６ｃで着脱可能に構成したものが選択的に採用実施される。
【００３４】
次に、図７と図８は、同じ鋼管対応の実施形態であるが、クランプ部材３、４の形状、構造が異なる例を示す。
【００３５】
本実施形態のクランプ部材３、４は、図８に具体的に示したように、鋼管２’（及び１’）の外周を取り囲む円形リングをほぼ二分割したに等しい二つの半円リング４ｋ、４ｋの両端をそれぞれ重ね合せ、ピン機構７で着脱可能に連結した環状の構成である。クランプ用ジャッキ８は、半円状部分に複数個内向きの放射状配置に設置し、残る半円部分には複数の反力受け９が対称的配置に設置されている。
【００３６】
次に、図９〜図１１は、請求項３記載の発明に係るＨ形鋼対応の実施形態を示している。
【００３７】
即ち、クランプ部材３’、４’が非環状の形態であり、溶接する二つのＨ形鋼１、２の上下のフランジを個別に掴む構成とされている。その手段として、クランプ部材４’（及び３’）を図１１に示したように、Ｈ形鋼２の上下のフランジを抱き抱える形態とされ、ウエブの両側に対称的な配置で各フランジの内面を押圧して掴むようにクランプ用ジャッキ８が設置されている。
【００３８】
前記のようにしてＨ形鋼１、２の上下のフランジを掴んで対抗配置されたクランプ部材３’、４’は、上側のフランジを掴んだもの同士、及び下側のフランジを掴んだもの同士がアクチュエータ５にてそれぞれ連結されている。
【００３９】
従って、使用の態様及び溶接機能は上記した各実施形態のフラッシュ装置と変わりがない。
【００４０】
次に、図１２と図１３は、請求項４に記載した発明の実施形態を示している。
【００４１】
フラッシュ溶接装置の構成としては、上述した図７〜図１１において説明したものを図示しているが、共通事項として、請求項１に記載したフラッシュ溶接装置であって、二つのクランプ部材３、４（及び３’、４’）とアクチュエータ５の両端との連結が可動なピン連結とされている場合であって、アプセット時に図２０で説明したような分力ｕ、ｗが発生する場合に、溶接精度を確保する実施形態を示している。
【００４２】
即ち、溶接する二つのＨ形鋼１、２の支持手段として、高さの水平レベルを統一して共通化し一列状に配置した複数の支持台１６…の上面に、移動側のＨ形鋼２に関しては移動用ローラ１７を設置して水平方向への移動のみ可能に支持させている。そして、移動側及び固定側の双方の支持台１６には共に、Ｈ形鋼１、２の横方向（材軸と直角方向）への位置ズレをきっちり防ぐ構成の拘束治具１８を備えた構成としている。
【００４３】
従って、各Ｈ形鋼１、２の接合端面が直角でなく、アプセット時に分力が発生する虞のある場合でも、前記分力に強く抵抗して高精度なフラッシュ溶接が可能な構成とされている（請求項４記載の発明）。拘束治具１８は、一例として高剛度の鋼板等を垂直に立てて固定した構成とされる。
【００４４】
最後に、図１４と図１５は、請求項５記載の発明の実施形態を示す。
【００４５】
フラッシュ溶接装置の構成としては上記図７と図８において説明したものを図示しているが、共通事項として、請求項１に記載したフラッシュ溶接装置であることを理解されたい。
【００４６】
このフラッシュ溶接装置の特徴は、やはりアプセット時に図２０で説明したような分力ｕ、ｗが発生する場合に溶接精度を確保する実施形態であり、二つのクランプ部材３、４（及び３’、４’）とアクチュエータ５の両端との連結部が強固な固定構造とされ、しかも直線駆動型アクチュエータ５自体も曲げモーメントには強く抵抗する剛な構造とされていることである。
【００４７】
なお、本発明に係るフラッシュ溶接装置が適用される建築用大断面鋼製部材としては、上述のＨ形鋼、円形鋼管の限りではなく、角形鋼管、箱型断面部材などおよそ建築部材として使用されるもの全てであり、クランプ部材の形状、構造及びクランプ用ジャッキの配置とその押圧パッド、反力受けの形態構造等を設計変更することによって対応できる。
【００４８】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜６に記載した発明に係るフラッシュ溶接装置は、建築用大断面鋼製部材のフラッシュ溶接に適用できることは勿論のこと、特に可搬できる程度にまで小型化、軽量化された構成であるから、必要に応じて建築現場へ運びサイトで軽便に効率よく使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフラッシュ溶接装置の一実施形態を示した立面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】アクチュエータの同期した変位制御の説明図である。
【図４】本発明に係るフラッシュ溶接装置の異なる実施形態を示した立面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】Ａ、Ｂは電極の異なる実施例を示した正面図である。
【図７】本発明に係るフラッシュ溶接装置の異なる実施形態を示した立面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視図である。
【図９】本発明に係るフラッシュ溶接装置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矢視図である。
【図１１】図９のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１２】本発明に係るフラッシュ溶接装置の異なる実施形態を示した立面図である。
【図１３】図１２の平面図である。
【図１４】本発明に係るフラッシュ溶接装置の異なる実施形態を示した立面図である。
【図１５】図１４のＦ−Ｆ矢視図である。
【図１６】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１７】既往のフラッシュ溶接装置の正面図である。
【図１８】図１７の左側面図である。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ線断面図である。
【図２０】アプセット工程における分力の発生原因を示した説明図である。
【符号の説明】
１、２      Ｈ形鋼（建築用大断面鋼製部材）
１’、２’  鋼管（建築用大断面鋼製部材）
８          クランプ用ジャッキ
３、４      クランプ部材
３’、４’  クランプ部材
５          アクチュエータ
６、６’    電極
４ｂ        閉止部材
１８        拘束治具
１６        支持台
１１        サーボ弁
１２        変位センサー
１４        サーボコントローラ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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