JP2012148331A - インサート材の固定治具、および、その固定治具を用いた圧接継手工法 - Google Patents

Abstract

【課題】建設現場でのＩＨ圧接作業において、品質管理を適切に行うために用いるインサート材の固定治具、および、その固定治具を用いた圧接継手工法を提供する。
【解決手段】ＩＨ圧接の際に圧接面間に挿入されるインサート材を保持するための保持部を備えた固定治具を用いることにより、筋材の圧接部分に留めた場合に、保持されているインサート材が圧接面間に案内されるので、柱や梁等のＩＨ圧接箇所において、インサート材を、正しい位置に設置することができる。また、筋材１および筋材２に電源電圧ＶCCを与えておくことにより、インサート材４を保持する固定治具に接続されている導線５に関する電気的導通の検出有無によってインサート材の設置有無を検出できる。インサート材が適切に設置されていることを確認することによって、ＩＨ圧接作業の品質管理を適切に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明はＩＨ圧接継手の品質管理手法に関し、ＩＨ圧接継手に用いるインサート材の固定治具、および、その固定治具を用いた圧接継手工法に関する。

鉄筋を接合するための継手として、アモルファス接合継手が知られている。このアモルファス接合継手は、接合する鉄筋端面間にインサート材としてアモルファス金属箔を挿入し、圧力を加え、接合部を高周波誘導加熱装置（ＩＨ）により加熱し、その間に生じるアモルファス金属箔中の元素の拡散現象を利用して接合を行う継手工法である（例えば、特許文献１参照）。すなわち、インサート材として挿入されたアモルファス金属箔が接合面の凹凸による間隙を無くし、かつ、アモルファス金属箔が接合面において溶融することによって液相拡散接合を実現する。

また、インサート材として、鋼製円板の両面にアモルファス材料薄膜を形成したものを用いる技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。

さらに、接合部を高周波誘導加熱する際、圧着方向における相対移動量が一定になるように制御する技術（例えば、特許文献３参照）や、加熱用のコイルを冷却する技術（例えば、特許文献４参照）も知られている。

特開平２−７５４７８号公報 特開平３−２３０８７４号公報 特開２００４−１０５４号公報 特開平１０−２３０３７１号公報

建設現場での鉄筋ガス圧接作業は、作業者の熟練度が重要である。このため、鉄筋ガス圧接作業は、専門業者が行うことが多かった。

これに対し、上述したＩＨを用いた圧接（以下、ＩＨ圧接と呼ぶ）については、作業者の熟練度はあまり重要ではなく、比較的簡便に作業を行うことができる。その反面、簡便さが故に、インサート材を挿入するのを、作業者が忘れることも考えられる。このため、ＩＨ圧接作業の品質を向上させる技術の実現が期待されていた。

本発明の目的は、建設現場でのＩＨ圧接作業において、品質管理を適切に行うために用いるインサート材の固定治具、および、その固定治具を用いた圧接継手工法を提供することである。

本発明によるインサート材の固定治具は、圧接対象となる第１及び第２の筋材の間に挿入されるインサート材の固定治具であって、圧接の際に圧接面間に挿入されるインサート材を保持するための保持部を備え、前記第１の筋材の端部に留めた状態において、前記保持部に保持されている前記インサート材が前記圧接面間に案内されることを特徴とする。筋材のＩＨ圧接箇所は、柱や梁が主であり、この固定治具を用いることにより、筋材圧接の際に、インサート材を、適切な位置に設置することができる。

また、固定治具は、開閉可能であり、閉状態において第１の筋材への把持が可能な把持部を備え、前記保持部は、前記把持部によって前記第１の筋材の端部に留めた状態において、前記インサート材の主面が前記第１の筋材の端面に対向する位置に位置するように前記インサート材を保持するのが望ましい。このようにすれば、インサート材を適切な位置に設置することができる。

前記把持部は支点を中心に開閉可能であり、前記保持部の一端は前記支点の位置に固定されており、前記保持部の他端と前記把持部との間に前記インサート材が保持されるようにすることが望ましい。このようにすれば、保持部を固定治具に容易に固定することができる。

本発明による圧接継手工法は、上記の固定治具を用いた圧接継手工法であって、前記固定治具を前記第１の筋材の端部に留めることによって、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面との間に、前記インサート材を挿入するステップと、前記第２の筋材の端面を前記インサート材に接触させ、第１の筋材の端面と第２の筋材の端面との間に前記インサート材が挟み込まれた状態にするステップと、前記第１の筋材の端面および第２の筋材の端面ならびこれらに挟み込まれた前記インサート材を保持する前記固定治具に接続されている導線に関する電気的導通の検出有無を確認するステップとを含み、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面との間に、前記インサート材が設置されているか否かを検出するようにしたことを特徴とする。筋材圧接の際に、インサート材の設置有無を確認でき、ＩＨ圧接作業の品質管理を適切に行うことができる。

また、前記第１の筋材および前記第２の筋材と前記導線との電気的導通が検出できた場合に、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面とを圧接するための装置の電源をオン状態にするのが望ましい。このようにすれば、ＩＨ圧接作業の自動化および品質の管理を実現することができる。

本発明によれば、圧接の際に圧接面間に挿入されるインサート材を保持するための保持部を備えた固定治具を用いることにより、筋材の圧接部分に留めた場合に、保持されているインサート材が圧接面間に案内されるので、柱や梁等のＩＨ圧接箇所において、インサート材を、適切な位置に設置することができる。

また、圧接面の圧接の際に、電気的導通の検出有無によってインサート材の設置有無を検出することにより、インサート材が適切に設置されていることを確認でき、ＩＨ圧接作業の品質管理を適切に行うことができる。

本実施形態による固定治具の使用状態を示す斜視図である。 固定治具の構成を示す平面図である。 図１の状態を横方向から見た状態を示す図である。 電気的導通の確認によるＩＨ圧接作業の品質管理を維持する手法を説明するための図である。 電気的導通の確認によるＩＨ圧接作業の品質管理を維持する手法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。

（インサート材の固定治具）
図１は、本実施形態による固定治具の使用状態を示す斜視図である。同図において、第１の筋材１及び第２の筋材２は、圧接対象であり、これら筋材１と筋材２との間にインサート材を挿入するために、固定治具３が用いられる。筋材１および筋材２は、例えば鉄筋である。

固定治具３は、作業者の手指等で操作するための操作部３１ａおよび３１ｂと、筋材１を把持するための把持部３２ａおよび３２ｂと、操作部３１ａから把持部３２ａに至る中間部分と、操作部３１ｂから把持部３２ａに至る中間部分とを、接続するための支持部３０とを備えている。支持部３０は、操作部３１ａと操作部３１ｂとが開閉するための支点としても機能する。

また、固定治具３は、インサート材４を保持するための保持部として機能する板バネ部３３を備えている。板バネ部３３の一方の端部は支持部３０によって固定され、他方の端部と把持部３２ａおよび３２ｂとの間にインサート材が保持されるように構成されている。なお、インサート材を保持できれば、板バネ以外の構成を採用してもよい。板バネ部３３には、導線５の端部が電気的に接続されている。板バネ部３３が導電性を有していれば、板バネ部３３に保持されているインサート材４と導線５との間に、板バネ部３３を介して電気的導通が生じる。

図２は、固定治具３の構成を示す平面図である。固定治具３は、支持部３０を支点として、操作部３１ａと操作部３１ｂとが離れる状態になる方向に、図示せぬバネによって付勢されている。操作部３１ａと操作部３１ｂとが離れる状態になる方向に付勢されるため、通常は、同図のように、把持部３２ａの先端部分と把持部３２ｂの先端部分とが接触した状態になる。つまり、把持部３２ａと把持部３２ｂとが閉じた状態になる。

この図示されている状態において、作業者の手指等によって、操作部３１ａと操作部３１ｂとを、矢印Ｙ３１ａ、Ｙ３１ｂの方向に近づけるように操作すると、支持部３０を支点として把持部３２ａの先端部分と把持部３２ｂの先端部分とが離れることになる。つまり、把持部３２ａと把持部３２ｂとが開いた状態になる。このように、把持部３２ａおよび把持部３２ｂは、支点として機能する支持部３０を中心に開閉可能になっている。

図１に戻り、固定治具３は、例えば以下のように使用することができる。すなわち、作業者の手指等（図示せず）によって把持部３２ａの先端部分と把持部３２ｂの先端部分とが十分に離れるように操作部３１ａと操作部３１ｂとを近づける。この状態を保ち、把持部３２ａと把持部３２ｂとの間に筋材１が位置するように、固定治具３を移動させる。このとき、インサート材４の主面と筋材１の端面１１とが接触する位置に、固定治具３を移動させる。

その後、作業者の手指等（図示せず）が固定治具３から離れることにより、把持部３２ａと把持部３２ｂとが閉じてそれらの間に筋材１を挟んだ状態になる。この状態は、固定治具３が筋材１に留められ、かつ、インサート材４の主面が筋材１の端面１１に接触している状態であり、図示せぬバネの付勢力によってこの状態が維持される。この固定治具３が筋材１に留められた状態では、板バネ部３３に保持されているインサート材４が、筋材１の端部と接触する位置に案内されている。

図１および図２に示されているように、インサート材４は、本例では、略円形の平板に、矩形の突出部４１が付加された形状である。この突出部４１が付加されているので、インサート材４は板バネ部３３によって保持しやすい。突出部４１が板バネ部３３によって保持された状態で、固定治具３が筋材１に留められることにより、インサート材４を筋材１の端部と接触する位置に案内することができる。なお、インサート材４には、例えば、アモルファス金属箔を用いることができる。

ここで、図１の状態を矢印Ｙ１方向すなわち横方向から見た状態を示す図３を参照すると、板バネ部３３は波状に屈曲し、矢印Ｙ２の方向への付勢力を有する部分を有している。この付勢力によって、板バネ部３３と把持部３２ａ（３２ｂ）との間に、インサート材４が保持される。

なお、板バネ部３３には孔が設けられており、支持部３０は、その孔と、操作部３１ａから把持部３２ａに至る中間部分に設けられた孔と、操作部３１ｂから把持部３２ａに至る中間部分に設けられた孔とを貫いた状態になっている。これにより、支持部３０は、上述したように、支点として機能する。

（ＩＨ圧接）
図１に戻り、板バネ部３３の波状に屈曲している部分と把持部３２ａおよび３２ｂとの間に、インサート材４の端部が保持されている場合において、筋材１の端部すなわち筋材２に対向する面の近傍部分に固定治具３が留められると、インサート材４は筋材１と筋材２との間で、かつ、筋材１の端部と接触する位置に固定される。すなわち、図１に示されている状態になる。この状態から筋材２の端部２１をインサート材４に近づけ、インサート材４に接触させる。その後、固定治具３を取り外す。固定治具３を取り外した状態が図４の状態である。

この状態において、筋材１の端面１１と筋材２の端面２１とを近づける方向、すなわち筋材１および２の長さ方向に圧力をかけ、さらに端面１１および端面２１ならびにインサート材４の部分を高周波誘導加熱装置（図示せず）によって加熱する。すると、インサート材４の元素の拡散現象により、筋材１の端面１１と筋材２の端面２１とが接合される。

筋材のＩＨ圧接箇所は柱や梁が主であり、筋材圧接の際にインサート材４を正しい位置に設置することが難しい場合もある。そのような場合、この固定治具３を用いることにより、インサート材４を、正しい位置に設置することができる。

（圧接継手工法）
上述した固定治具３、導電性を有する筋材、および、導電性を有するインサート材を用いてＩＨ圧接を行う場合、電気的導通を検出することによって、ＩＨ圧接作業の品質管理を適切に行うことができる。電気的導通の確認によるＩＨ圧接作業の品質管理を維持する手法について、図５を参照して説明する。

同図において、筋材１、インサート材４、筋材２は、いずれも導電性を有しているものとする。本例では、トランジスタＴｒ１、２つの抵抗素子Ｒ１およびＲ２が用いられる。同図のように、筋材１と筋材２との間は、導線等によって電気的に接続されている。筋材２には、電源電圧ＶCCが接続されている。電源電圧ＶCCは、例えば５Ｖ程度である。

トランジスタＴｒ１は、そのコレクタ端子がインサート材４に電気的に接続され、そのベース端子が抵抗素子Ｒ１を介してインサート材４に電気的に接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタ端子は、抵抗素子Ｒ２を介してグランドに接続されると共に、ピークホールド回路６に接続されている。

ここで、図１のように、筋材１の端面１１にインサート材４を置くと、それらが接触して電気的導通が生じる。これにより、導線５を通じて電源電圧ＶCCが供給されるので、トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態に遷移し、抵抗素子２の一端に出力電圧を得ることができる。

この状態において、筋材１の端面１１とインサート材４とを接触させ、筋材１の端面１１と筋材２の端面２１との間にインサート材４が挟み込まれた状態にする。その後、固定治具を取り外す。固定治具を取り外した状態が図４の状態である。さらに、筋材１の端面１１と筋材２の端面２１とを近づける方向、すなわち筋材１および２の長さ方向に圧力をかけ、端面１１および端面２１ならびにインサート材４の部分を高周波誘導加熱する。これにより、インサート材４の元素の拡散現象により、筋材１の端面１１と筋材２の端面２１とが接合される。

したがって、インサート材４が筋材間に挿入された場合、トランジスタＴｒ１に電源電圧ＶCCが供給され、トランジスタＴｒ１はオフ状態からオン状態に遷移する。

一方、インサート材４が板バネ部３３によって保持されていない場合、筋材１の端面１１に固定治具３を取り付けても、トランジスタＴｒ１に電源電圧ＶCCが供給されないので、トランジスタＴｒ１はオフ状態のままである。つまり、トランジスタＴｒ１のオン状態またはオフ状態を判定することによって、インサート材４の有無を確認することができる。

本例では、トランジスタＴｒ１のエミッタ端子と抵抗素子Ｒ２の一端との間に周知のピークホールド回路６が接続されており、その出力によってリレースイッチ回路７をオン状態またはオフ状態にすることによって、高周波誘導加熱装置（図示せず）の電源回路８をオン状態またはオフ状態に設定することができる。そして、ピークホールド回路６のホールド時間を、ＩＨ圧接作業の加熱時間を考慮して設定しておけば、トランジスタＴｒ１がオン状態になることでリレースイッチ回路７をオン状態にし、電源回路８をオン状態に設定することができ、かつ、加熱が終了した後に電源回路８がオン状態になることはなく、安全性が確保できる。

なお、インサート材４が挿入されていない状態では高周波誘導加熱装置（図示せず）の電源回路８はオフのままであり、圧接は行われない。以上により、ＩＨ圧接作業の自動化および品質の管理を実現することができる。

（まとめ）
上述したように、インサート材を保持するための保持部を備えた固定治具を、筋材の圧接部分に留めた場合に、保持されているインサート材が圧接面間に案内されるので、柱や梁等のＩＨ圧接箇所において、インサート材を適切な位置に設置することができる。

また、上述した固定治具を用いた圧接継手工法によれば、圧接面の圧接の際に、電気的導通によってインサート材の設置有無を検出でき、圧接作業の品質管理を適切に行うことができる。

１、２ 筋材
３ 固定治具
４ インサート材
５ 導線
６ ピークホールド回路
７ リレースイッチ回路
８ 電源回路
１１、２１ 端面
３０ 支持部
３１ａ、３１ｂ 操作部
３２ａ、３２ｂ 把持部
３３ 板バネ部
４１ 突出部
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗素子
Ｔｒ１ トランジスタ

Claims (5)

1. 圧接対象となる第１及び第２の筋材の間に挿入されるインサート材の固定治具であって、圧接の際に圧接面間に挿入されるインサート材を保持するための保持部を備え、前記第１の筋材の端部に留めた状態において、前記保持部に保持されている前記インサート材が前記圧接面間に案内されることを特徴とするインサート材の固定治具。
2. 開閉可能であり、閉状態において第１の筋材への把持が可能な把持部を備え、
   前記保持部は、前記把持部によって前記第１の筋材の端部に留めた状態において、前記インサート材の主面が前記第１の筋材の端面に対向する位置に位置するように前記インサート材を保持することを特徴とする請求項１に記載のインサート材の固定治具。
3. 前記把持部は支点を中心に開閉可能であり、
   前記保持部の一端は前記支点の位置に固定されており、前記保持部の他端と前記把持部との間に前記インサート材が保持されることを特徴とする請求項２に記載のインサート材の固定治具。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の固定治具を用いた圧接継手工法であって、
   前記固定治具を前記第１の筋材の端部に留めることによって、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面との間に、前記インサート材を挿入するステップと、前記第２の筋材の端面を前記インサート材に接触させ、第１の筋材の端面と第２の筋材の端面との間に前記インサート材が挟み込まれた状態にするステップと、前記第１の筋材の端面および第２の筋材の端面ならびこれらに挟み込まれた前記インサート材を保持する前記固定治具に接続されている導線に関する電気的導通の検出有無を確認するステップとを含み、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面との間に、前記インサート材が設置されているか否かを検出するようにしたことを特徴とする圧接継手工法。
5. 前記第１の筋材および前記第２の筋材と前記導線との電気的導通が検出できた場合に、前記第１の筋材の端面と前記第２の筋材の端面とを圧接するための装置の電源をオン状態にすることを特徴とする請求項４に記載の圧接継手工法。
   

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