(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダとコンタクタを保持するロッドと圧縮バネ及びボールとを有し、
ホルダは内部にガイド穴とガイド穴の側壁に設けられたボール保持部を有し、ロッドはホルダのガイド穴と嵌合するガイド部を有し、ガイド部表面には螺旋状に形成された溝カムが設けられ、圧縮バネはホルダのガイド穴に挿入されロッドを押圧し、ボールはホルダのボール保持部に保持され、ロッドのガイド部に形成された溝カムと係合し、ホルダの直進運動によりロッドの先端部で保持したコンタクタが母材と接触したときに、ロッドを圧縮バネで押圧しながら回動することを特徴とするアースクランプヘッド。
【請求項２】
上記コンタクタの母材との接触面に複数の溝を有する請求項１記載のアースクランプヘッド。
【請求項３】
管内を移動する溶接台車に連結された溶接電源台車に取り付けられたフレームと、フレームに絶縁体を介して取り付けられたシリンダと、シリンダのピストンロットに連結されたアースクランプヘッドとを有し、
アースクランプヘッドはホルダとコンタクタを保持するロッドと圧縮バネ及びボールとを有し、ホルダは内部にガイド穴とガイド穴の側壁に設けられたボール保持部を有し、シリンダのピストンロットに連結され、ロッドはホルダのガイド穴と嵌合するガイド部を有し、ガイド部表面には螺旋状に形成された溝カムが設けられ、圧縮バネはホルダのガイド穴に挿入されロッドを押圧し、ボールはホルダのボール保持部に保持され、ロッドのガイド部に形成された溝カムと係合し、シリンダによるホルダの直進運動によりロッドの先端部で保持したコンタクタが母材と接触したときに、ロッドを圧縮バネで押圧しながら回動することを特徴とするアースクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス管や上下水道管，石油プラント等の各種配管の内面を補修溶接するときに溶接電源のマイナス側を母材へ接地を行うアースクランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば200Ａ〜800Ａの小中径管のガス管等の溶接継手の内面を補修溶接するために溶接装置を搭載した溶接台車と溶接電源を搭載した溶接電源台車をテレビカメラ等を搭載した駆動走行車に連結し、駆動走行車の駆動力で溶接台車と溶接電源台車を管内で走行させている。そして、補修位置で溶接台車に搭載した溶接装置で補修溶接を行っている。この管内を補修溶接するときに、溶接電源のマイナス側を鋼管に接続してアースを取っている。このアースを取る方法としては、管内の溶接電源台車からのアースケーブルの先端部に取り付けたアース端子を管外に引き出しておき、管端部をグラインダ研磨処理してから、図７に示すように締付け装置７１によりアース端子７２を固定する方法と、図８に示すように、溶接電源台車からの空気圧でエアーシリンダ７３を駆動してアース接触子７４を溶接電源台車近傍の管８内面に押圧する方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
管内の溶接電源台車からアースケーブルを管外に引き出して管端部にアースを取る方法は、駆動走行車で溶接台車と溶接電源台車を管内で移動するときに他の制御ケーブル等とともにアースケーブルも駆動走行車の限られた牽引力で牽引する必要がある。このため溶接台車等の移動距離が制限されてしまい、長距離の管路に適用することは困難であった。例えば図９に示すように、管路８１内に45度のベンドのＬ2＝５ｍの伏越８２と90度のベンドのＬ3＝５ｍの伏越８３がそれぞれ１個所存在するＬ＝150ｍのラインを索引力が610ｋｇの駆動走行車で始端ａから終端ｆへ溶接台車等を進行するときに、単位長さあたりの重量が1.37ｋｇ／ｍのケーブルでは150ｍ走行できるが、単位長さあたりの重量が1.96ｋｇ／ｍのケーブルでは90ｍ程度しか走行できなかった。このため長距離の管路で作業を行うためには中継のための作業用ピットを必要とし、費用がかかるとともに交通障害等原因にもなってしまう。
【０００４】
また、溶接電源台車からの空気圧でエアシリンダを駆動してアース接触子を溶接電源台車近傍の管内面に押圧する方法は、上記のように駆動走行車の限られた牽引力でアースケーブルを牽引する必要はなく、管内に例えばタール等のごみが1.5ｍｍから２ｍｍ程度の厚さで堆積していても、アース接触子を300ｋｇｆの加圧力で加圧すると確実にアースを取ることができる。しかしながら管内面に例えば膜厚20〜30μｍのタールエポキシ系の塗料の塗装がある場合は、アース接触子と母材間でアークが発生し、アース接触子の接触部と母材に損傷が生じる。この現象はアース接触子の加圧力を500ｋｇｆまで増加しても生じてしまう。この現象が生じることを防ぐにはアース接触子の加圧力を大きくする必要があるが、溶接台車等を管内で走行させるために装置の小型化する必要があり、アース接触子の加圧力をあまり大きくすることは困難である。
【０００５】
そこで、溶接台車と溶接電源台車とともに研磨台車も管内を走行させ、管内面をグラインダー研磨処理してから、その位置にアース接触子を押圧することが行われている。しかしながら溶接継手の研磨には多くの時間を要し、例えば300Ａの鋼管で１個所を研磨するのに90分程度必要である。また、研磨した場所にアース接触子を位置決めする時間も必要になり作業能率が非常に悪かった。さらに、研磨した場所にアース接触子を位置決めするための監視用のカメラも必要になり、溶接電源台車の構成が複雑になって価格も高価になってしまう。
【０００６】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で確実にアースを取ることができるアースクランプヘッド及びアースクランプ装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアースクランプヘッドは、ホルダとコンタクタを保持するロッドと圧縮バネ及びボールとを有し、ホルダは内部にガイド穴とガイド穴の側壁に設けられたボール保持部を有し、ロッドはホルダのガイド穴と嵌合するガイド部を有し、ガイド部表面には螺旋状に形成された溝カムが設けられ、圧縮バネはホルダのガイド穴に挿入されロッドを押圧し、ボールはホルダのボール保持部に保持され、ロッドのガイド部に形成された溝カムと係合し、ホルダの直進運動によりロッドの先端部で保持したコンタクタが母材と接触したときに、ロッドを圧縮バネで押圧しながら回動することを特徴とする。
【０００８】
上記コンタクタの母材との接触面に複数の溝を有することが望ましい。
【０００９】
この発明に係るアースクランプ装置は、管内を移動する溶接台車に連結された溶接電源台車に取り付けられたフレームと、フレームに絶縁体を介して取り付けられたシリンダと、シリンダのピストンロットに連結されたアースクランプヘッドとを有し、アースクランプヘッドはホルダとコンタクタを保持するロッドと圧縮バネ及びボールとを有し、ホルダは内部にガイド穴とガイド穴の側壁に設けられたボール保持部を有し、シリンダのピストンロットに連結され、ロッドはホルダのガイド穴と嵌合するガイド部を有し、ガイド部表面には螺旋状に形成された溝カムが設けられ、圧縮バネはホルダのガイド穴に挿入されロッドを押圧し、ボールはホルダのボール保持部に保持され、ロッドのガイド部に形成された溝カムと係合し、シリンダによるホルダの直進運動によりロッドの先端部で保持したコンタクタが母材と接触したときに、ロッドを圧縮バネで押圧しながら回動することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明のアースクランプ装置は、管内を移動する溶接台車に連結した溶接電源台車に取り付けられたフレームと、フレームに絶縁体を介して取り付けられた２本のエアーシリンダと、アーム及びアースクランプヘッドとを有する。２本のエアーシリンダはピストンロッドが平行になるように配置されている。アームはＵ字状に形成され、先端部の中央部にはクランプヘッドを通すガイド溝が形成され、ガイド溝を挟んだ両側がエアーシリンダのピストンロッドに固定され、後端部の中央部にはアースクランプヘッドが固定されている。アースクランプヘッドはホルダとコンタクタを保持するロッドと圧縮バネ及びボールとを有する。ホルダは内部にガイド穴とガイド穴の側壁に設けられたボール保持部を有し、ガイド穴の開口部と反対側がアームの後端部に固定されている。ロッドはホルダのガイド穴と嵌合するガイド部を有し、ガイド部表面には螺旋状に形成された溝カムが設けられている。圧縮バネはホルダのガイド穴に挿入されロッドを押圧する。ボールはホルダのボール保持部に取り付けられ、ロッドのガイド部に形成された溝カムと係合してホルダの直進運動によりロッドを回動する。
【００１１】
駆動走行車により溶接台車と溶接電源台車を管内を移動して溶接継手の位置に達して補修溶接をするとき、アースクランプ装置のエアーシリンダに所定の圧力の加圧空気を供給してピストンロッドを前進させ、ピストンロッドに固定したアームによりアースクランプヘッドを前進させて、アースクランプヘッドのロッドの先端部で保持したコンタクタを管内面に接触させる。この状態でアームを更に前進させると、クランプヘッドのホルダがロッドのガイド部に沿って前進し、ロッドをホルダのボール保持部に取り付けられたボールで案内して回動しながら圧縮バネの弾性力で押圧し、コンタクタの先端接触面を管内面に強く押し付けながら回動させ、管内面に付着したごみや塗装を剥離して除去する。したがってコンタクタの先端接触面と管を導通状態とすることができ、溶接電源のアースを確実に取ることができる。
【００１２】
【実施例】
図１，図２，図３はこの発明の一実施例のアースクランプ装置の構成を示し、図１は正面断面図、図２は側面断面図、図３は平面図である。図に示すように、アースクランプ装置１はフレーム２と２本のエアーシリンダ３ａ，３ｂとアーム４及びクランプヘッド５とを有する。フレーム２は、図４に示すように、溶接電源を搭載した溶接電源台車６に取り付けられている。溶接電源台車６と溶接装置を搭載した溶接台車７は不図示の駆動走行車により管８内を移動する。２本のエアーシリンダ３ａ，３ｂは絶縁板９を介してフレーム２の内面に固定され、ピストンロッド３１が平行になるように配置されている。アーム４の先端部４１中央にはクランプヘッド５を通すＵ字状のガイド溝４２が形成され、ガイド溝４２を挟んだ両側がエアーシリンダ３ａ，３ｂのピストンロッド３１に固定され、後端部４３の中央部にクランプヘッド５を固定するキー溝付きの貫通穴４４を有する。
【００１３】
クランプヘッド５は、図５の断面図に示すように、ホルダ５１とロッド５２とコンタクタ５３と圧縮バネ５４と２個のボール５５とボールサポータ５６とガイド５７及びストップリング５８とを有する。ホルダ５１は内部にガイド穴５１１を有する外筒５１２と支持部５１３を有する。外筒５１２は中間部にリング５７を位置決めする係止部５１４を有し、係止部５１４より先端の側壁にはボールサポータ５６を嵌入する２個の貫通穴５１５を有し、貫通穴５１５より先端部にリング５７を固定するストップリング５８を取り付けるキー溝５１６を有する。支持部５１３は側面に回転防止用のキー溝５１７を有し、先端部に取付ねじ穴５１８を有する。ロッド５２はホルダ５１のガイド穴５１１と嵌合するガイド部５２１とコンタクタ５３を固定する保持部５２２とを有する。ガイド部５２１には、図６の斜視図に示すように、ボール５５を案内する溝カム５２３が例えば45度のリード角で螺旋状に設けられている。保持部５２２の先端部にはコンタクタ５３をロッド５２と同軸心で固定するねじ穴５２４が設けられ、側面には溶接電源のマイナス側に接続されたアースケーブルの端子を取り付けるねじ穴５２５を有する。コンタクタ５３の先端接触面は管８の内径の半径と同じ曲率半径で形成され、碁盤目状に交差した複数の溝５３１を有する。
【００１４】
このクランプヘッド５を組み立てるときは、ホルダ５１のガイド穴５１１に圧縮バネ５４を挿入する。次にコンタクタ５３を取り付けたロッド５２のガイド部５２１にリング５７を通してガイド部５２をガイド穴５１１に挿入し、ロッド５２のガイド部５２１に設けた溝カム５２３がホルダ５１の貫通穴５１５の位置にくるように圧縮バネ５４を圧縮し、溝カム５２３にホルダ５１の貫通穴５１５からボール５５を入れ、ボール５５をボールサポータ５６で位置決めして取り付ける。そしてボールサポータ５６をリング５７で覆い、リング５７をストップリング５８で固定する。このクランプヘッド５のホルダ５１の支持部５１３に設けたはキー溝５１７に回転防止用のキーを取り付けて支持部５１３をアーム４の後端部４３のキー溝付きの貫通穴４４に挿入して座金とボルト１０によりクランプヘッド５をアーム４に固定する。
【００１５】
上記のように構成したアースクランプ装置１で管８の内面にアースを取るときの動作を説明する。
【００１６】
駆動走行車により溶接台車７と溶接電源台車６を管８内を移動して溶接継手の位置に達して補修溶接をするとき、アースクランプ装置１のエアーシリンダ３ａ，３ｂに所定の圧力の加圧空気を供給してピストンロッド３１を前進させる。ピストンロッド３１を前進すると、ピストンロッド３１の先端部に固定したアーム４が前進してクランプヘッド５を管８の内面側に移動させる。クランプヘッド５が移動してコンタクタ５３の先端接触面が管８の内面に接触した状態でアーム４を更に前進させると、クランプヘッド５のホルダ５１がロッド５２のガイド部５２１に沿って前進する。ホルダ５１が前進するとボール５５がロッド５２の溝カム５２３に案内され、ロッド５２を回動しながら圧縮ばね５４の弾性力で押圧し、コンタクタ５３の先端接触面を管８の内面に強く押し付けながら回動させる。このようにコンタクタ５３の先端接触面を管８の内面に強く押し付けながら回動させると、コンタクタ５３の先端接触面に設けてある碁盤目状に交差した複数の溝５３１により管８内面に付着したごみや塗装を剥離して除去し、コンタクタ５３の先端接触面を管８自体に直接接触させる。このようにしてコンタクタ５３と管８の接触抵抗を小さくしてコンタクタ５３と管８を導通状態とする。したがって溶接電源のアースを確実に取ることができる。また、ロッド５２に対してコンタクタ５３を着脱できるように構成したから、任意の径の管に適用することができる。
【００１７】
このようにして溶接電源のアースを取ってから溶接台車７に搭載した溶接装置により補修溶接を行う。この補修溶接が終了したらアースクランプ装置１のエアーシリンダ３ａ，３ｂに対する加圧空気の供給を停止してピストンロッド３１を後退させてアーム４すなわちクランプヘッド５のホルダ５１を初期位置に戻してコンタクタ５３を管８の内面から離して次の補修個所に溶接台車７と溶接電源台車６を移動させる。
【００１８】
上記実施例は２本のエアーシリンダ３ａ，３ｂを使用した場合について説明したが、内部に回り止め機構を有するエアーシリンダを１本使用しても良い。
【００１９】
また、上記実施例はボールサポータ５６で位置決めしたボール５５とロッド５２の溝カム５２３を係合させた場合について説明したが、ボールサポータ５６とボール５５を一体にしたカムを溝カム５２３に係合させても良い。また、ロッド５２とコンタクタ５３を一体に形成しても良い。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、シリンダによるホルダの直進運動によりロッドの先端部で保持したコンタクタが母材と接触したときに、コンタクタの先端接触面を管内面に強く押し付けながら回動させるようにしたから、管内面に付着したごみや塗装を剥離して除去することができ、コンタクタの先端接触面と管を確実に導通状態として、溶接電源のアースを簡単に取ることができる。
【００２１】
また、コンタクタの母材との接触面に複数の溝を設けておくことにより、コンタクタを管内面に押し付けながら回動させたときに、管内面に付着したごみや塗装を確実に剥離して除去することができる。
【００２２】
さらに、溶接台車に連結した溶接電源台車にアースクランプヘッドを設けることにより、溶接位置近傍でアースをとることができ、パルスＭＡＧ溶接法で溶接する場合でもパルス波形が鈍ることを防止することができ、安定した溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す正面断面図である。
【図２】上記実施例の側面断面図である。
【図３】上記実施例の底面図である。
【図４】溶接台車と溶接電源台車を示す断面図である。
【図５】クランプヘッドの構成を示す断面図である。
【図６】クランプヘッドの溝カムを示す斜視図である。
【図７】従来例のアースクランプ装置の構成図である。
【図８】他の従来例のアースクランプ装置の構成図である。
【図９】管路の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１      アースクランプ装置
２      フレーム
３      エアーシリンダ
４      アーム
５      クランプヘッド
６      溶接電源台車
７      溶接台車
８      管
９      絶縁板
５１    ホルダ
５２    ロッド
５３    コンタクタ
５４    圧縮バネ
５５    ボール
５６    ボールサポータ
５７    リング
５８    ストップリング
５２３  溝カム
【図１】
0003762541.tif 000002
【図２】
0003762541.tif 000003
【図３】
0003762541.tif 000004
【図４】
0003762541.tif 000005
【図５】
0003762541.tif 000006
【図６】
0003762541.tif 000007
【図７】
0003762541.tif 000008
【図８】
0003762541.tif 000009
【図９】
0003762541.tif 000010