JP2011167692A - 橋桁構造物の仮溶接治具 - Google Patents

Abstract

【課題】橋桁構造物の溶接組立作業を行う際の、工程間の移送時間や無駄な待ち時間を低減し、能率の良い溶接組立てを可能にする。
【解決手段】橋桁構造物及びその材料を材料搬入エリアＡから追加の仮溶接エリアＢに長手方向に移送する細長い移送路１と、材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢの間で移送路１を幅方向に跨いでいる門形フレーム４と、材料搬入エリアＡに立てた状態で搬入された材料を支える起倒可能な倒れ止め装置２と、門形フレーム４の設置位置において移送路１の下方に配置され、幅方向に移動して移送路１に出没する押上げ装置と、門形フレーム４の両側のコラム４ｂに設けられてフレーム内側を向いて伸長する一対又は複数対の横押え装置と、門形フレーム４のビーム４ａに沿って幅方向に移動して下方に伸長する押え装置とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、工場内で組み立てられて現場で繋ぎ合わせることによって橋桁とする溶接構造物（この明細書で「橋桁構造物」という）の仮溶接の際に使用する治具に関するもので、所定形状に切断された鋼板を箱桁や鈑桁に組み立てる際の仮溶接時に材料となる鋼板を所定位置関係で保持する装置に関するものである。

橋桁には、箱桁（ボックス桁）と呼ばれる構造と鈑桁と呼ばれる構造とがある。箱桁は、図８に示すように、上下の板８、６と２枚の側板７とで四角形の断面を形成したもので、その内部には長手方向に所定間隔で断面の形状を規定する隔壁（ダイヤフラム）９が配置されている。一方、鈑桁は、図９に示すように、上下の板（上フランジと下フランジ）８、６の幅中心を１枚のウェブ７で繋いで、断面Ｉ形に形成したものである。従来は製造が容易な鈑桁構造が多く用いられていたが、幅員の広い橋が多くなるに従い、力学的により優れた箱桁構造の橋桁が多くなっている。

橋桁構造物は、長さが１５ｍ程度で、大きなものでは幅や高さが数ｍになるため、仮溶接時に組み立てる鋼板相互を所定位置に保持するために、天井クレーンを何台も使用したり、多数の締結具を用いて鋼板相互を締め付けるなど、多数の作業者を必要としていた。また、側板やウェブなどは倒れる危険があり、重大事故が発生する危険もあった。本願の出願人は、特許文献１において、鈑桁構造物についての仮溶接治具を提案しており、鈑桁構造物については、これを用いることによって少人数での仮溶接作業が可能になったが、箱桁については、依然として多くの作業者で仮溶接作業が行われている。

なお、本願出願人は、特許文献２において、箱桁構造のクレーン桁についての仮溶接治具を提案している。しかし、橋梁用の箱桁は、クレーン桁のそれに比べて断面寸法が大きく、かつ個々の現場ごとにその断面寸法が大きく異なるので、特許文献２で提案した仮溶接治具の構造は、橋梁用の箱桁構造物の仮溶接治具に採用することは困難である。
特開２００２−３６３９１９号公報 実開平５−４９１９０号公報

この発明は、上記のような事情に鑑み、橋梁用の主として箱桁構造物を少人数の作業者で仮溶接可能にし、更に鈑桁構造物の仮溶接にも用いることができる治具を提供することを課題としている。またこの発明は、橋桁構造物を構成する鋼板の位置関係を固定するための仮溶接を行った後、当該構造物を手作業による追加の仮溶接工程や、その後の手作業又は溶接ロボットによる本溶接工程に順次移送して橋桁構造物の全体の溶接組立作業を行う際の、工程間の移送時間や無駄な待ち時間を低減して、能率の良い溶接組立てを可能にすることを課題としている。

この発明では、平行に配置した多数本の移送ローラ１１により細長い移送路１を形成し、この移送路に沿って材料搬入エリアＡ、仮溶接ステーション１２、追加の仮溶接エリアＢ及び本溶接エリアＣを設けている。多数の移送ローラ１１は、個々のローラを独立に又は複数本のローラを一括して駆動する電動機１６を備えている。材料搬入エリアＡ、追加の仮溶接エリアＢ及び本溶接エリアＣの各々は、組立てる橋桁構造物の最大長さの長さを備えている。一般的には約１５ｍ程度である。仮溶接ステーション１２は、材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢとの間に配置される。仮溶接ステーション１２は、移送路１を跨ぐ門形のフレーム４を備えている。材料搬入エリアＡに搬入された材料が追加の仮溶接エリアＢへと門形フレーム４を通過するときに、それらの材料（鋼板）相互の位置関係を固定するための仮溶接が行われる。

材料搬入エリアＡには、箱桁の両側の側板や鈑桁のウェブなど、立てて置かれる鋼板の倒れを防止する倒れ止め装置２が、移送路の幅方向両側のものを一対として、仮溶接ステーション１２に近い位置と離れた位置とに少なくとも２対配置される。一対の倒れ止め装置は、移送路の幅方向に設けたレール２２上を走行する左右（移送路の幅方向両側）一対の台車２１と、それぞれの台車から立設されたポール２５と、このポールから移送路の内側へと延びる複数本の支持腕２６とを備えている。台車２１は、その車輪２３を駆動するブレーキ付きの歯車減速機付モータ（以下、単に「ブレーキモータ」という。）２４を備えている。

ポール２５は、高さの高い側板やウェブの倒れを防止しなければならない関係上、ある程度の高さが必要である。ポール２５は、材料搬入エリアＡ上への材料の搬入に障害とならないように、大略移送路１の高さとした根元の位置で、移送ローラ１１と平行な軸回りに起倒可能な構造となっており、その起倒装置（油圧シリンダ）２７が設けられている。

橋桁構造物の材料となる鋼板は、ポール２５を倒した状態で材料搬入エリアＡにクレーンで吊上げて搬入される。橋桁構造物の下板は、移送路１上に平坦に置かれ、側板やウェブは、下板の上に立てた状態で吊降ろされる。その後、ポール２５を起立させ、台車２１を走行して支持腕２６の先端を側板やウェブに近接した位置へ進出させることにより、それらの側板やウェブの倒れを防止する。上板は、倒れ止めした側板やウェブの上に吊降ろされる。なお、箱桁構造物においては、予め下板の上に隔壁が溶接されており、この隔壁が側板の内側への倒れを防止している。

仮付けステーション１２の移送路１の下方には、幅方向のレール３２に沿って走行する一対の押上げ台車３１が設けられている。押上げ台車３１は、その車輪３３を駆動するブレーキモータ３４を備えている。押上げ台車３１の中央には、下板を隔壁や側板又はウェブの下縁に押し付けるための押上げ装置（油圧シリンダ）３５が搭載されている。橋桁構造物は、自重や走行車両の重さで撓んだときに水平になるように、若干中高となる形状に側板やウェブが切断されている。従って、下板を隔壁や側板又はウェブと密着させるためには、下板を押し上げる必要がある。

仮溶接ステーションの門形フレーム４のビーム（上桁）４ａには、幅方向のレール４２が設けられ、このレールに沿って走行する左右一対の押え台車４１が設けられている。押え台車４１は、その車輪４３を駆動するブレーキモータ４４を備えている。押え台車４１の中央には、上板を隔壁や側板又はウェブの上縁に押し付けるための押え装置（油圧シリンダ）４５が搭載されている。押え台車４１は、ビーム４ａの下面と当接して押え台車４１の浮き上がりを防止する反力受板４７を備えている。

門形フレーム４の両側のコラム４ｂには、昇降ガイド５２が設けられ、この昇降ガイドに沿って昇降する昇降台５１と、その昇降駆動装置５４とが設けられている。昇降台５１には、門形フレーム４の内側に向けて進退する部材（ピストンロッド）５６を備えた横押え装置（油圧シリンダ）５５が搭載されている。この横押え装置５５は、前記部材５６を進出して箱桁構造物の側板を隔壁の側縁に押し付けるものである。鈑桁構造物の場合は、この横押え装置５５でウェブを両側から挟み込むことによってウェブの位置を規定する。

橋桁構造物の材料となる大型の鋼板には撓みがある。そのため、上下の板や側板を隔壁の縁に当てたときに、密着する箇所と隙間ができる箇所とができる。そこで、押上げ装置３５、押え装置４５及び横押え装置５５を隙間ができている箇所に移動して、当該位置で上下の板及び側板を隔壁に押し付けて仮溶接する。これにより、上下の板や側板を隙間なく隔壁に仮溶接することができる。

また、上板や下板を側板に仮溶接するときは、押し上げ装置３５や押え装置４５が側板の位置に来るように押上げ台車３１や押え台車４１を移動し、上板や下板と側板の縁との間に隙間ができている位置に押し上げ装置３５や押え装置４５が来るように移送ローラ１１で構造物を送って、上板や下板を側板の縁に密着させて仮溶接する。

材料搬入エリアＡに搬入された材料は、移送ローラ１１で間歇的に送られながら仮溶接ステーション１２を通過する間に順次仮溶接が行われ、構造物を構成する後半相互の位置が固定される。構造物が仮溶接ステーション１２を通過して追加の仮溶接エリアＢに送り出されたら、移送路の長手方向に走行する作業台車１３などを利用して追加の仮溶接を行う。これにより、材料となる鋼板相互が本溶接時の熱応力に耐える強度で相互の位置を固定される。

本願の請求項１の発明に係る橋桁構造物の仮溶接治具は、橋桁構造物及びその材料を材料搬入エリアＡから追加の仮溶接エリアＢないし本溶接エリアＣに長手方向に移送する細長い移送路１と、材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢないし本溶接エリアＣの間で移送路１を幅方向（移送路１の長手直角方向）に跨いでいる門形フレーム４と、材料搬入エリアＡに立てた状態で搬入された材料を支える起倒可能な倒れ止め装置２と、門形フレーム４の設置位置において移送路１の下方に配置され、幅方向に移動して移送路１に出没する押上げ装置３５と、門形フレーム４の両側のコラム４ｂに設けられてフレーム内側を向いて伸長する一対又は複数対の横押え装置５５と、門形フレーム４のビーム４ａに沿って幅方向に移動して下方に伸長する押え装置４５とを備えている、橋桁構造物の仮溶接治具である。

本願の請求項２の発明に係る橋桁構造物の仮溶接治具は、多数本の移送ローラ１１によって形成され、橋桁構造物及びその材料を材料搬入エリアＡから追加の仮溶接エリアＢないし本溶接エリアＣに長手方向に移送する細長い移送路１と、材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢないし本溶接エリアＣの間で移送路１を幅方向に跨いでいる１個の門形フレーム４を備えた仮溶接ステーション１２と、材料搬入エリアＡの門形フレーム４に近接した位置と離隔した位置とに設けられて材料搬入エリアＡに立てた状態で搬入された材料７を支える搬送路１と平行な方向に起倒可能な倒れ止め装置２と、仮溶接ステーション１２の移送路より下方に配置されて幅方向に個別に移動して移送路１に出没する一対の押上げ装置３５と、門形フレーム４の両側のコラム４ｂに沿って個別に昇降してフレーム４の内側を向いて伸長する横押え装置５５と、門形フレームＡのビーム４ａに沿って幅方向に個別に移動して下方に伸長する一対の押え装置４５とを備えている、橋桁構造物の仮溶接治具である。

本願の請求項３の発明に係る仮溶接治具は、前記請求項２の発明に係る橋桁構造物の仮溶接治具において、前記押上げ装置３５は、移送ローラ１１と平行なレール３２上を走行する左右一対の押上げ台車３１に搭載された上向シリンダであり、前記上押え装置４５は、門形フレーム４のビーム４ａに移送ローラ１１と平行に設けたレール４２上を走行する左右一対の押え台車４１に搭載された下向きシリンダであることを特徴とする橋桁構造物の仮溶接治具である。

また、本願の請求項４の発明に係る仮溶接治具は、前記請求項２又は３の発明に係る橋桁構造物の仮溶接治具において、前記横押え装置５５は、門形フレーム４の両側のコラム４ｂに設けた垂直方向の昇降ガイド５２に案内されて昇降する水平シリンダであることを特徴とする橋桁構造物の仮溶接治具である。

この発明では、材料ないし仮溶接構造物を移送する移送路１の材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢとの間に、材料相互の位置を固定する仮溶接ステーション１２を設け、材料を送りながら仮溶接を行ってゆくので、移送時間の無駄が省ける。また、材料搬入エリアＡ、追加の仮溶接エリアＢ、及び本溶接エリアＣがそれぞれ独立していて、各工程独立に作業を行うことができると共に、個々の桁構造物の大きさや形状等に応じて各工程での作業時間がほぼ均一となるように、各工程で行う溶接作業量、投入する作業員の数、使用する設備などを決めることができ、これにより、工程間の待ち時間を最小にすることができる。

そして、従来多数の作業員を必要とした橋梁用の大型の箱桁構造物を少ない人数で安全に仮溶接することができるという効果がある。また、箱桁構造物のみでなく、鈑桁構造物の仮溶接も可能であり、多種類の橋桁構造物を製作する工場に設置する仮溶接治具として極めて有用である。

以下、図面に示す実施例を参照して、この発明の好ましい一実施形態を説明する。図１及び２は、溶接ライン全体を示す平面図及び側面図で、平行に配置した多数の移送ローラ１１により、橋桁構造物及びその材料を移送する細長い移送路１が形成されている。移送路１の高さは、床面から約１ｍの高さである。移送路１は、全長が約５０ｍで、移送方向上流側から材料搬入エリアＡ、追加の仮溶接エリアＢ及び本溶接エリアＣの３つの作業エリアが設定されている。材料搬入エリアＡと追加の仮溶接エリアＢとの間に仮溶接ステーション１２が設けられ、追加の仮溶接エリアＢには、移送路１に沿って走行可能な作業台車１３が設けられている。追加の仮溶接エリアＢと本溶接エリアＣとの間には、本溶接を下向き溶接で行うために仮溶接された構造物を９０度ずつ転向する反転機１４が配置されている。

材料搬入エリアＡには、仮溶接ステーション１２に近い位置と遠い位置とに、それぞれ一対ずつの倒れ止め装置２が設けられている。追加の仮溶接エリアＢには、構造物が鈑桁構造物であるときに、仮溶接ステーション１２から追加の仮溶接エリアＢに送り出されてきた構造物の立ち姿勢が不安定になって倒伏する危険を避けるため、着脱可能な倒れ止め装置２ａが配置されている。構造物が箱桁構造物であるときは、追加の仮溶接エリアＢの倒れ止め装置２ａは不要で得る。

図３は、移送ローラ１１の支持構造を示す正面図（移送路を上流側から見た図）である。移送ローラ１１は、ローラ台１５に両端を軸支され、各移送ローラ１１に個別に設けた駆動電動機１６で駆動されている。図示しない制御器は、材料や構造物が搭載されている部分の移送ローラのみを同期駆動する。

図４及び５は、倒れ止め装置２、２ａを示した図である。倒れ止め装置２、２ａを設ける位置には、幅方向（移送路の幅方向、以下同じ。）のレール２２が隣接する２本の移送ローラの間の位置にして設けられている。レール２２には、左右一対の倒れ止め台車２１が搭載され、それぞれの倒れ止め台車に各１本のポール２５が立設されている。ポール２５は、移送路１の高さに略等しい高さのポール台２８に、移送ローラ１１と平行な屈曲ピンｐ回りに起倒自在に設けられている。ポール２５の根元には、ブラケット２９が取り付けられ、このブラケットと倒れ止め台車２１との間に起倒シリンダ２７が両端を枢支連結された構造で装架されている。このシリンダ２７を伸縮させることにより、ポール２５が移送路１の長手方向に倒れ又は起立する。ポール２５には、長さの等しい複数の支持腕２６が移送路の中心に向って水平に延びている。

材料搬入エリアＡに橋桁構造物の下板や側板又はウェブを搬入するときは、その搬入する側のポール２５を倒しておく。下板を搬入し、次いで側板又はウェブを搬入した後、ポール２５を起立し、倒れ止め台車２１を走行して支持腕２６の先端を搬入された側板やウェブの面の直近に位置させることにより、これら側板やウェブの倒れを防止する。前述したように、箱桁構造物の場合は、下板６に隔壁９が既に溶接された状態で搬入されるので、側板７の内側への倒れは、隔壁９によって阻止される。上板８は、上記の倒れ止め動作を行ってブレーキモータ２４にブレーキをかけて倒れ止め台車２１を固定した後、当該側板やウェブの上にクレーンで吊り下げた状態で搬入する。

搬入された一組の材料は、移送ローラ１１の回転駆動により、仮溶接ステーション１２へと送られる。図６及び７は、仮溶接ステーションを示す図である。仮溶接ステーションの前後の移送ローラの間には、幅方向のレール３２が設けられ、当該レールに左右の押上げ台車３１が搭載されている。押上げ台車３１は、その車輪３３を駆動するブレーキモータ３４を備えている。また、押上げ台車３１には、その中央部にロッド３６を上向きにした油圧シリンダ（押し上げ装置）３５が搭載されている。押上げシリンダ３５は、縮退したときそのロッド３６の先端が移送路１の下方に位置し、伸張したときに移送路１の上方に位置する高さで設けられている。

仮溶接ステーション１２には、移送路１を跨ぐ門形のフレーム４が配置されている。門形のフレームのビーム４ａには、幅方向のレール４２が設けられ、このレール４２に左右の押え台車４１が搭載されている。押え台車の車輪４３は、それぞれの台車に搭載したブレーキモータ４４で駆動されるようになっている。押え台車４１には、ロッド４６を下向きにした押えシリンダ４５が搭載されている。また、押え台車４１には、押えシリンダ４５で上板を押したときの反力で押え台車４１が浮き上がるのを防止する反力受板４７が、ビーム４ａの下面との間に僅かな間隙を残した状態で設けられている。

門形フレームの両側のコラム４ｂには、垂直方向の昇降ガイド５２が設けられ、この昇降ガイドに沿って昇降する昇降台５１が搭載されている。この昇降台５１は、上端を電動チェンブロック５４に連結されて上方から垂下している鎖５３に連結されており、電動チェンブロック５４の正逆転により、昇降ガイド５２に沿って昇降する。昇降台５１には、移送路の内側に向いて水平に延びる横押えシリンダ５５が搭載されている。この横押えシリンダ５５のロッド５６を伸張することにより、箱桁構造物の側板は、隔壁の側縁に押し付けられ、また鈑桁構造物のウェブは、両側のロッドで挟まれた状態で幅方向の位置を保持される。なお、図６の５７は、コラム４ｂに沿って昇降する作業台である。

次に箱桁構造物を仮溶接するときの動作を説明する。材料搬入エリアＡに、隔壁９を溶接した下板６、両側板７及び上板８を搬入したら、倒れ止め装置２のポール２５を立設したままの状態で、移送ローラ１１の駆動により、最初の隔壁を門形フレーム４の中央に位置させる。次いで、台車３１、４１及び昇降台５１の移動により、シリンダ３５、４５、５５を仮溶接しようとする位置に移動して、シリンダ３５、４５、５５を伸張することにより、下板６、上板８及び両側板７を隔壁９の縁に押し付ける。もし鋼板に撓みがあって、仮溶接しようとする位置の近くに隙間が生じているようであれば、シリンダ３５、４５、５５をその位置に移動して、当該位置で鋼板を隔壁に押し付ける。この状態で下板と隔壁、両側板と隔壁及び上板と隔壁を所定の複数位置で仮溶接する。この仮溶接は、作業者が箱桁構造物の内側の入って行う。

隔壁９との仮溶接が終了したら、押上げシリンダ３５及び押えシリンダ４５が側板７の上下の位置に来るように台車３１、４１を移動し、移送ローラ１１の間歇回転により構造物を仮溶接箇所の間隔に想到する距離で間歇移動して、各停止位置で押上げシリンダ３５及び押えシリンダ４５を伸張させることにより、下板６と側板７の下縁及び上板８と側板７の上縁とを押し付けて、両者の間の仮溶接を行う。側板７の撓みの状態によっては、上下の板と側板との仮溶接を行う前に、次の隔壁と側板との仮溶接を行っておく。

以上の作業を、必要があれば移送ローラ１１を逆転して構造物を送り戻す動作も含む構造物の間歇移動により、所望位置の仮溶接を行って、仮溶接済み構造物を追加の仮溶接エリアＢに送り出す。

追加の仮溶接エリアＢでは、作業台車１３に搭乗した作業者及び箱桁内に入った作業者が、更に必要な追加の箇所の仮溶接を行う。仮溶接を総て行った構造物は、移送ローラ１１の駆動により、本溶接エリアＣへと送られ、本溶接が行われる。

橋桁構造物の溶接ラインの平面図 同側面図 搬送ローラの正面図 倒れ止め装置の正面図 倒れ止め装置の側面図 仮溶接ステーションの正面図 押上げ台車の正面図 箱桁構造物の斜視図 鈑桁構造物の斜視図

符号の説明

１ 移送路
２ 倒れ止め装置
４ 門形フレーム
4a フレームのビーム
4b コラム
11 移送ローラ
12 仮溶接ステーション
32 レール
35 油圧シリンダ
41 押え台車
42 幅方向のレール
45 押えシリンダ
52 昇降ガイド
55 横押えシリンダ
Ａ 材料搬入エリア
Ｂ 仮溶接エリア
Ｃ 本溶接エリア

Claims (4)

1. 橋桁構造物及びその材料を材料搬入エリア(A)から追加の仮溶接エリア(B)ないし本溶接エリア(C)に長手方向に移送する細長い移送路(1)と、
   前記材料搬入エリアと追加の仮溶接エリアないし本溶接エリアの間で前記移送路を幅方向（長手直角方向）に跨いでいる門形フレーム(4)と、
   前記材料搬入エリアに立てた状態で搬入された材料を支える起倒可能な倒れ止め装置(2)と、
   前記門形フレーム(4)の設置位置において前記移送路の下方に配置され、幅方向に移動して移送路に出没する押上げ装置(36)と、
   前記門形フレームの両側のコラムに設けられてフレーム内側を向いて伸長する一対又は複数対の横押え装置(55)と、
   前記門形フレームのビームに沿って幅方向に移動して下方に伸長する押え装置(45)とを備えている、
   橋桁構造物の仮溶接治具。
2. 多数本の移送ローラ(11)によって形成され、橋桁構造物及びその材料を材料搬入エリア(A)から追加の仮溶接エリア(B)ないし本溶接エリア(C)に長手方向に移送する細長い移送路(1)と、
   前記材料搬入エリアと追加の仮溶接エリアないし本溶接エリアの間で移送路(1)を幅方向（長手直角方向）に跨いでいる１個の門形フレーム(4)を備えた仮溶接ステーション(12)と、
   前記材料搬入エリアの前記門形フレームに近接した位置と離隔した位置とに設けられて材料搬入エリアに立てた状態で搬入された材料を支える前記搬送路と平行な方向に起倒可能な倒れ止め装置(2)と、
   仮溶接ステーション(12)の移送路より下方に配置されて幅方向に個別に移動して移送路に出没する一対の押上げ装置(35)と、
   前記門形フレームの両側のコラムに沿って個別に昇降してフレーム内側を向いて伸長する横押え装置(55)と、
   前記門形フレームのビームに沿って幅方向に個別に移動して下方に伸長する一対の押え装置(45)とを備えている、
   橋桁構造物の仮溶接治具。
3. 前記押上げ装置(35)は、前記移送ローラと平行なレール(32)上を走行する左右一対の押上げ台車(31)に搭載された上向シリンダであり、前記上押え装置(45)は、前記門形フレームのビームに前記移送ローラと平行に設けたレール(42)上を走行する左右一対の押え台車(41)に搭載された下向きシリンダである、請求項２記載の橋桁構造物の仮溶接治具。
4. 前記横押え装置は、前記門形フレームの両側のコラム(4b)に設けた垂直方向の昇降ガイド(52)に案内されて昇降する水平シリンダである、請求項２又は３記載の橋桁構造物の仮溶接治具。

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