JP3172638B2 - 四角鉄塔の建方工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、送電用鉄塔を現場溶
接して建設する場合に適用される四角鉄塔の建方工法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送電用鉄塔の建設には、主柱材が鋼管の
場合、鋼管端部に予めフランジ継手を溶接接合してお
き、このフランジ継手同士を現地においてボルト接合す
る方法か、あるいはフランジ継手を用いることなく鋼管
端部同士を建設現場で現場溶接する方法が採用されてい
るが、鉄塔が大型化してきた近年においては、製作コス
ト・建設コストが増大するフランジ継手方式に代えて鉄
塔主柱材を現場溶接する方式を採用することが検討され
ている。

【０００３】送電用鉄塔の現場溶接による建設は、通
常、クレーン等の揚重機を用いて最下節の鉄塔主柱材か
ら順次上方へと組み立て、上下主柱材の端部同士はエレ
クションピースとこれを挟持連結するスプライスプレー
トで仮接合し、その後は継手部分に次に示すような溶接
作業・後処理作業を行って、鉄塔を構築している。

【０００４】 溶接・後処理作業のための足場を主柱
材に取り付ける足場段取りを行い、 主柱材の継手部
に全周の１／２程度の現場部分溶接を行い、 エレク
ションピースをスプライスプレートと共に切断除去し、
継手部の残り部分の現場完全溶接を行い、 溶接
部を超音波探傷検査し、 溶接部近傍のブラスト処理
を行い、 ブラスト面の金属（主に亜鉛，アルミ合
金）溶射を行い、 溶射面の封孔塗装処理を行ってい
る。

【０００５】これら溶接および後処理作業は、従来、図
３に示すように、仮接合した鉄塔を最下節から上方に向
かって幾つかのブロックに分け、各ブロックにおいて上
下で同時に作業が行われないように作業の順番を決め、
一つの継手部に対して前述した足場の取付けから封孔塗
装処理までの作業を適宜行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のブロック作業では、１ブロック全ての継手
部の溶接から後処理作業が終わるまで、次のブロックへ
の溶接作業などに移れないため、各作業の手待ち時間が
生じ、能率が悪いなどの問題点があった。

【０００７】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、現場溶接および後処
理作業を鉄塔の下部から上部に向かって連続的に行うこ
とができ、手待ち時間を無くして能率の向上を図れる現
場溶接作業による四角鉄塔の建方工法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基礎上に構築
される四本柱で構成された送電用鉄塔を現場溶接で建設
する建方工法において、四本柱の最下端節の継手部から
順次上方へ溶接作業を進めるに際し、先ず、四本柱の最
下端節の第１継手部に対して、一方の対角位置で第１の
足場段取りとロボット溶接および第２の足場段取りとロ
ボット溶接を行い、次に他方の対角位置で第３の足場段
取りとロボット溶接および第４の足場段取りとロボット
溶接を行い、この第３および第４の足場上でのロボット
溶接時には、前記同じ段の第１および第２の足場上では
少なくとも超音波探傷検査が行われており、次いで第３
および第４の足場上でのロボット溶接が完了した後は、
前記第１継手部の上段の第２継手部に対して、第１およ
び第２の足場に対応する対角位置で第５の足場段取りと
ロボット溶接および第６の足場段取りとロボット溶接を
行い、この第５および第６の足場上でのロボット溶接時
には、前記下段の第３および第４の足場上では少なくと
も超音波探傷検査が行われており、以後、前述の作業を
上方へ向けて順次繰り返すようにしたものである。

【０００９】

【作用】以上のような構成において、ロボット溶接が第
１継手部の一方の対角位置、第１継手部の他方の対角位
置、第２継手部の一方の対角位置、第２継手部の他方の
対角位置へと上方に向かって交互に行われ、さらに一方
の対角位置でのロボット溶接時には、これと同じ段ある
いは下段におけるロボット溶接の終了した他方の対角位
置で超音波探傷検査などの後処理が行われ、交互の対角
位置でのロボット溶接を追いかけるように後処理作業が
交互に対角位置で行われ、ロボット溶接作業および後処
理作業が連続して行われる。

【００１０】ロボット溶接作業は、対角位置で交互に行
われるため、上下で同時に溶接作業が行われることがな
く、さらに下段の対角位置での表面処理作業が終了した
のち、対応する上段の対角位置でロボット溶接が行われ
るようにすることで、上下で同時に溶接作業と表面処理
作業が行われることがなく、安全な作業が可能となる。
また、対角位置で同時溶接することは、溶接収縮による
建方精度への悪影響を最小限に抑える効果を併せて有し
ている。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て説明する。これは、本発明者らが開発した溶接ロボッ
トによる自動溶接と、溶接後の後処理を連続して自動的
に行う後処理システム装置を使用した例である。図１は
本発明に係る建方工法の手順を示す概略平面図であり、
図２は溶接ロボットと溶接後の後処理を行う各種の自動
後処理装置を示す概略側面図である。

【００１２】図２に示すように、鉄塔の主柱材１同士
は、エレクションピース２とスプライスプレート３によ
り仮接合されており、その継手部４の下部に足場５が取
付けられ、継手部４の上方外周に走行レール６が継手部
４と平行に取付けられる。走行レール６は二つ割りリン
グ状であり、マグネット式レール取付治具８により主柱
材１に取付けられ、主柱材１に簡単に着脱できるように
されている。また、この走行レール６には、走行台車７
が走行車輪により主柱材１の周方向に走行可能に取付け
られている。

【００１３】このような足場５，走行レール６および走
行台車７を使用して、溶接ロボット１０により継手部４
の自動溶接を行い、さらに自動ガス切断装置１１，自動
超音波探傷装置１２，自動ブラスト処理装置１３および
自動溶射・塗装装置１４により各種の後処理を自動的に
行う。

【００１４】溶接ロボット１０は、走行台車７に着脱可
能に取付けられるロボット本体１０ａと、継手部４の開
先に炭酸ガスアーク溶接で溶接を行う溶接トーチ１０ｂ
などから構成されている。ロボット本体１０ａは走行レ
ール６の下端に設けられたラックと、ロボット本体１０
ａに設けられたピニオン・モータとにより、自動走行可
能とされている。なお、ロボット本体１０ａと走行台車
７とは、ロボット本体１０ａに設けた係合突起と、走行
台車７に設けた係合ピンにより、簡単に着脱できるよう
にされ、また、調整ねじによりロボット本体１０ａを走
行台車７に固定できるようにされている。

【００１５】自動ガス切断装置１１は、エレクションピ
ース２をスプライスプレート３が連結されたままの状態
で自動切断する装置であり、切断トーチ１１ａが搭載さ
れた切断機本体１１ｂと、この切断機本体１１ｂを主柱
材１の軸方向に移動自在に案内支持する縦レール部材１
１ｃなどから構成されている。縦レール部材１１ｃは、
上端部内面を走行台車７の外面に着脱自在に取付け、下
端部を走行方向に一対の水平マグネットローラ１１ｄあ
るいはガイドレールとガイドローラにより案内支持し、
主柱材１の表面から所定の距離をおいた状態で主柱材１
の円周方向に走行可能としている。

【００１６】また、切断機本体１１ｂの縦移動は、縦レ
ール部材１１ｃに設けたラックと、切断機本体１１ｂに
設けたピニオンによる方式とされている。なお、縦レー
ル部材１１ｃの走行は、溶接ロボット１０と同様のラッ
クとピニオン方式とし、また、走行台車７と縦レール部
材１１ｃの取付けも、係合突起と係合ピンによる簡易着
脱方式とし、調整ねじによる固定方式としている。

【００１７】このような自動ガス切断装置１１におい
て、継手部４の全周の１／２程度の長さの溶接が終了し
て主柱材１同士が強固に接合された後、自動ガス切断装
置１１を走行台車７にセットし、切断機本体１１ｂを水
平方向に移動させ、エレクションピース２の位置で上下
方向に縦移動させてエレクションピース２の根元を自動
的にガス切断する。ここで、エレクションピース２は主
柱材１の表面から５〜１０ｍｍ残るように切断し、母材
への損傷、切断面の欠陥を防ぎ、仕上げを容易に行える
ようにしている。

【００１８】自動超音波探傷装置１２は、走査機構部と
しての探傷装置本体１２ａと、この探傷装置本体１２ａ
内を貫通して主柱材１の軸方向に移動可能に取付けられ
た縦レール部材１２ｂと、この縦レール部材１２ｂの下
端側に取付けられた２台の探触子１２ｃなどから構成さ
れている。

【００１９】探傷装置本体１２ａは、溶接ロボット１０
と同様に、走行台車７に係合突起・係合ピン・調整ねじ
により容易に着脱可能とされ、またラックとピニオンに
より主柱材１の円周方向に移動可能とされている。縦レ
ール部材１２ｂはラックとピニオン方式などにより上下
方向に縦移動可能に支持されている。

【００２０】探傷装置本体１２ａと縦レール部材１２ｂ
は、自動走行制御装置によりそれぞれＸ軸，Ｙ軸方向に
移動制御され、２台の探触子１２ｃが全周にわたって所
定のパターンで自動的に走査される。２台の探触子１２
ｃより溶接部の上下両側から反射法で欠陥が全周にわた
って自動検出される。探傷結果は、２チャンネル超音波
探傷装置のデータ収録装置の記憶媒体に自動的に記録さ
れ、プリンターあるいはディスプレイにより表示され
る。

【００２１】溶接面、エレクションピース切断部分およ
びこれらの近傍の溶融亜鉛めっき処理が施されていない
不めっき部分には、後工程において金属溶射した場合の
溶射金属が付着し易いように、自動ブラスト処理装置１
３を使用し、鋼球をエアで吹き付けて表面を荒らすと同
時に鉄素地を現すブラスト処理を行う。

【００２２】この自動ブラスト処理装置１３は、走行台
車７に着脱可能に取付けられるＸ軸駆動装置１３ａと、
このＸ軸駆動装置１３ａから垂下する縦レール部材１３
ｂと、この縦レール部材１３ｂに沿ってＹ軸方向に移動
自在の可動ヘッド１３ｃと、この可動ヘッド１３ｃに取
付けられたブラストノズル１３ｄなどから構成されてい
る。

【００２３】Ｘ軸駆動装置１３ａは、溶接ロボット１０
と同様に、係合突起・係合ピンにより簡単に着脱でき、
また調整ねじにより走行台車７に固定できる構成とさ
れ、さらにラック・ピニオン方式によりＸ軸方向に移動
可能とされている。縦レール部材１２ｂの下端部は、一
対の水平マグネットローラ１３ｅあるいはガイドレール
とガイドローラにより案内支持されている。可動ヘッド
１３ｃは電動シリンダ等により縦レール部材１３ｂに沿
って移動可能とされている。

【００２４】このような自動ブラスト処理装置１３にお
いて、Ｘ軸・Ｙ軸駆動操作盤によりＸ軸駆動装置１３ａ
とＹ軸用電動シリンダが制御され、ブラストノズル１３
ｄがＹ軸方向に往復移動しつつＸ軸方向に移動し、鋼球
とエアがブラストノズル１３ｄから吹き出され、溶接部
を挟んだ所定範囲が全周にわたって自動的にブラスト処
理される。

【００２５】自動溶射・塗装装置１４は、ブラスト処理
が終了すると、ブラスト面に亜鉛，アルミ合金等の溶射
を行い、さらに、この亜鉛，アルミ合金溶射面はミクロ
的にみて空隙が非常に多く存在しているため、この溶射
面にエポキシ系等の塗料を吹き付け、溶射面の空隙を塞
ぐ封孔処理を施し、溶射面の耐候性（耐腐食性）を向上
させるものである。

【００２６】この自動溶射・塗装装置１４は、走査機構
部としての装置本体１４ａと、この装置本体１４ａ内を
貫通して主柱材１の軸方向に移動可能に取付けられた縦
レール部材１４ｂと、この縦レール部材１４ｂの下端に
着脱可能に取付けられる溶射ガン１４ｃおよび塗装ガン
１４ｄから構成されている。

【００２７】装置本体１４ａは、溶接ロボット１０と同
様に、走行台車７に係合突起・係合ピン・調整ねじによ
り容易に着脱可能とされ、またラックとピニオンにより
主柱材１の円周方向に移動可能とされている。縦レール
部材１４ｂはラックとピニオン方式などにより上下方向
に移動可能に支持されている。

【００２８】装置本体１４ａと縦レール部材１４ｂは、
自動走行制御装置によりそれぞれＸ軸，Ｙ軸方向に移動
制御され、アーク溶射装置と溶射ガン１４ｃによりブラ
スト処理面に全周にわたって亜鉛等が自動的に溶射さ
れ、次いでコンプレッサー付きのエア・塗装ユニットと
塗装ガン１４ｄにより溶射面が全周にわたって自動的に
封孔処理される。

【００２９】以上のような構成において、次のような手
順で主柱材の現場溶接作業と後処理作業が行われる（図
１参照）。なお、以下において現場ロボット溶接Ｗ₁ ・
Ｗ₂は、溶接ロボット１０による１／２溶接，自動ガス
切断装置１１によるエレクションピース切断，溶接ロボ
ット１０による残り１／２溶接の一連の作業工程であ
り、表面処理Ｓはブラスト処理，溶射・塗装処理の作業
工程である。

【００３０】(1) 鉄塔四本柱の最下節における第１継手
部に対して、一方の対角位置で第１の足場の段取りＰ₁
と現場ロボット溶接Ｗ₁ および第２の足場の段取りＰ₂
と現場ロボット溶接Ｗ₂ を行う。

【００３１】(2) 前記一方の対角位置での第１および第
２の溶接が終了すると、同じく第１継手部に対して、他
方の対角位置で第３足場の段取りＰ₁ と現場ロボット溶
接Ｗ₁および第４の足場の段取りＰ₂ と現場ロボット溶
接Ｗ₂ を行う。これと同時に、全周溶接の終了している
第１および第２の足場上では、超音波探傷Ｕおよび表面
処理Ｓを行う。

【００３２】(3) 前記他方の対角位置での第３および第
４の溶接が終了すると、上段の第２継手部に対して、一
方の対角位置、即ち第１および第２の継手部の上で、第
５の段取りＰ₁ と現場ロボット溶接Ｗ₁ および第６の足
場の段取りＰ₂ と現場ロボット溶接Ｗ₂ を行う。これと
同時に、全周溶接の終了している下段の第３および第４
の足場上では、超音波探傷Ｕおよび表面処理Ｓを行う。

【００３３】なお、第２継手部における第５の段取りＰ
₁ と現場ロボット溶接Ｗ₁ および第６の足場の段取りＰ
₂ と現場ロボット溶接Ｗ₂ は、その下段の第１継手部に
おける第１および第２の足場上での超音波探傷Ｕおよび
表面処理Ｓが終了してから行うようにし、上下で同時作
業が行われないようにする。

【００３４】(4) 前記一方の対角位置での第５および第
６の溶接が終了すると、同じく第２継手部に対して、他
方の対角位置で第７の足場の段取りＰ₁ と現場ロボット
溶接Ｗ₁ および第８の足場の段取りＰ₂ と現場ロボット
溶接Ｗ₂ を行う。これと同時に、全周溶接の終了してい
る同じ段の第５および第６の足場上では、超音波探傷Ｕ
および表面処理Ｓを行う。

【００３５】なお、ここでも第７および第８の足場での
溶接作業と、その下段の第１継手部での第３および第４
の足場での後処理作業が同時に行われないようにする。

【００３６】(5) 第３継手以降についても、同様の作業
を繰り返す。なお、足場５は、現場ロボット溶接Ｗが終
了しても取り外さず、続いて行われる超音波探傷Ｕおよ
び表面処理Ｓが完了した後に取り外すようにすることは
いうまでもない。

【００３７】これにより、継手部１／２のロボット溶接
作業，エレクションピースの切断，残り部分の溶接作業
からなる現場ロボット溶接Ｗが同じ段の一方の対角位置
から他方の対角位置、この他方の対角位置から上段の一
方の対角位置へと交互に行われる。さらに、超音波探傷
検査Ｕとブラスト処理，溶射・封孔処理からなる表面処
理Ｓは、一方の対角位置でのロボット溶接時に、これと
同じ段あるいは下段におけるロボット溶接の終了した他
方の対角位置で行われ、交互の対角位置での現場ロボッ
ト溶接Ｗを追いかけるように後処理作業が交互に対角位
置で行われ、ロボット溶接作業および後処理作業が手待
ち時間を生じることなく連続して行われる。

【００３８】現場ロボット溶接Ｗは、対角位置で交互に
行われるため、上下で同時に溶接作業が行われることが
なく、また下段の対角位置での表面処理作業が終了した
のち、対応する上段の対角位置でロボット溶接が行われ
るので、上下で同時に溶接作業と表面処理作業が行われ
ることがなく、安全な作業が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】前述の通り、この発明に係る四角鉄塔の
建方工法は以上のような構成からなるので、ロボット溶
接作業および後処理作業を鉄塔の下部から上部に向かっ
て連続して行うことができ、作業待ちを解消することが
でき、作業能率を大幅に向上させることができ、作業能
率の向上による工期短縮およびコストの低減を図ること
ができる。しかも、上下での同時作業がなく、安全な作
業が可能となる。また、対角位置で同時溶接すること
は、溶接収縮による建方精度への悪影響を最小限に抑え
る効果を併せて有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る四角鉄塔の建方工法の手順を示
す概略平面図である。

【図２】この発明に係る溶接ロボットおよび各種の自動
後処理装置を示す概略側面図である。

【図３】従来の鉄塔の建方工法であり、（ａ）は鉄塔の
概略側面図，（ｂ）は溶接作業と後処理作業を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

Ｐ₁ ，Ｐ₂ …足場の段取り Ｗ₁ ，Ｗ₂ …現場ロボット溶接 Ｕ…超音波探傷検査 Ｓ…表面処理 １…主柱材 ２…エレクションピース ３…スライスプレート ４…継手部 ５…足場 ６…走行レール ７…走行台車 ８…マグネット式レール取付治具 １０…溶接ロボット １１…自動ガス切断装置 １２…自動超音波探傷装置 １３…自動ブラスト処理装置 １４…自動溶射・塗装装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 12/10 E04G 21/14 - 21/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎上に構築される四本柱で構成された
   送電用鉄塔を現場溶接で建設する建方工法において、四
   本柱の最下端節の継手部から順次上方へ溶接作業を進め
   るに際し、先ず、四本柱の最下端節の第１継手部に対し
   て、一方の対角位置で第１の足場段取りとロボット溶接
   および第２の足場段取りとロボット溶接を行い、次に他
   方の対角位置で第３の足場段取りとロボット溶接および
   第４の足場段取りとロボット溶接を行い、この第３およ
   び第４の足場上でのロボット溶接時には、前記同じ段の
   第１および第２の足場上では少なくとも超音波探傷検査
   が行われており、次いで第３および第４の足場上でのロ
   ボット溶接が完了した後は、前記第１継手部の上段の第
   ２継手部に対して、第１および第２の足場に対応する対
   角位置で第５の足場段取りとロボット溶接および第６の
   足場段取りとロボット溶接を行い、この第５および第６
   の足場上でのロボット溶接時には、前記下段の第３およ
   び第４の足場上では少なくとも超音波探傷検査が行われ
   ており、以後、前述の作業が上方へ向けて順次繰り返さ
   れることを特徴とする四角鉄塔の建方工法。