JP4040076B1

JP4040076B1 - 基礎杭溶接装置

Info

Publication number: JP4040076B1
Application number: JP2007052137A
Authority: JP
Inventors: 晃一仲
Original assignee: 美和産業株式会社
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: JP2008212964A

Abstract

【課題】下杭上端と上杭下端とを自走架台に搭載した溶接トーチで溶接する基礎杭溶接装置において、自走架台を一定速度で確実に移動させられるようにする。
【解決手段】溶接装置１０は、下杭１の上部に取りつけられる走行ガイド２０と、走行ガイド２０に支持されて下杭１と上杭２の周りを周回し、搭載した溶接トーチ７０で下杭１の上端と上杭２の下端を溶接する自走架台４０を備える。走行ガイド２０はブロック１００ａとブロック１００ｂに分割され、両者を組み合わせて１個の円環構造を形成する。円環構造となった走行ガイド２０をチェーン２６が取り巻く。チェーン２６は走行ガイド２０に移動不能に連結される。自走架台４０にはチェーン２６にかみ合うスプロケット４９と、それを回転させる電動機４７が設けられており、スプロケット４９が回転することにより自走架台４０は走行ガイド２０に対し移動する。
【選択図】図３

Description

本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭の溶接装置に関する。

建物の基礎杭は、工業生産される既製杭にあっては、トレーラーで輸送可能な７ｍから１５ｍといった長さとするのが普通である。ところがこの程度の長さでは地下の支持層には届かないケースがある。そのような場合には基礎杭を継ぎ足して必要な長さの延伸基礎杭を形成する。

コンクリート製の基礎杭の端の部分には鋼鉄製のリングが取り付けてあり、このリング同士を連結して継ぎ足しを行う。連結には溶接継手、無溶接継手、ボルト継手などが用いられる。溶接継手の場合、まず下側の基礎杭に玉掛けをして建て込み穴の中に吊り下げておき、その上にクレーンで支持した上側の基礎杭を重ねて溶接する。この溶接継手の溶接作業を自動化する提案は以前からなされており、その例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１記載の溶接装置は、杭頭溶接部に近接してガイド用環体を設置し、このガイド用環体に自走溶接機を架設し、溶接棒を所定位置に支持しつつ繰り出して電気溶接を行う。特許文献２記載の溶接装置も基本的な仕組みは特許文献１記載のものと同じである。
特開平８−２８１４８３号公報特開２００５−３３４９１６号公報

溶接トーチを搭載した自走架台により基礎杭の溶接を行う場合、自走架台が走行ガイドに沿い一定速度で走行する必要があるが、上記特許文献１、２記載の装置は、一定速度の確保という面で次のような問題があった。

特許文献１記載の装置では、ガイドレールに接触する駆動輪を回転させて自走溶接機を移動させる。ガイドレールに油が付着したりすると、駆動輪が空回りして自走溶接機が移動できない可能性がある。移動はできるにせよ、その速度が違ってくれば、所期の溶接結果が得られなくなる。

特許文献２記載の装置も、ガイドレールに接触する車輪で自走架台を移動させる。滑りを防止するＯリングが設けられてはいるものの、油が付着した場合の推進力低下は如何ともしがたい。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、下杭上端と上杭下端とを、それらの周りを周回する自走架台に搭載した溶接トーチで溶接する基礎杭溶接装置において、自走架台を一定速度で確実に移動させられるようにすることを目的とする。また、溶接トーチが溶接ラインを正確に辿って移動するようにすることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、下杭上端と上杭下端とを、それらの周りを周回する自走架台に搭載した溶接トーチで溶接する基礎杭溶接装置において、前記下杭または上杭には前記自走架台を支持する走行ガイドが取り付けられるものであり、前記走行ガイドは複数のブロックに分割され、それらを組み合わせて１個の円環構造を形成するものであり、前記走行ガイドを取り巻き、且つ走行ガイドに移動不能に連結されたチェーンを設け、前記チェーンにかみ合うスプロケットと、それを回転させる電動機を前記自走架台に設け、前記スプロケットの回転で自走架台を移動させると共に、前記下杭または上杭に、前記走行ガイドよりも下の位置で固定される落下防止リングを設け、前記落下防止リングは２個の半円形バンドをヒンジで連結し、前記ヒンジから１８０°隔たった開放端を閉じて締め付けることにより前記下杭または上杭に固定されるものであり、前記落下防止リングは複数のボルトからなる水平度調節手段を介して前記走行ガイドを支えることを特徴としている。

この構成によると、走行ガイドに移動不能に連結されたチェーンにかみ合うスプロケットを回転させて自走架台を移動させるものであるから、スリップということがあり得ず、自走架台を着実に一定速度で移動させることができる。これにより、肉盛りにむらのない溶接部を得ることができる。

また、落下防止リングにより走行ガイドの落下を防ぐことができる。落下防止リングは２個の半円形バンドをヒンジで連結したものであり、前記ヒンジから１８０°隔たった開放端を閉じて締め付ければ前記下杭または上杭に固定される。

落下防止リングは複数のボルトからなる水平度調節手段を介して前記走行ガイドを支えるから、走行ガイドの水平度を調節して、溶接トーチが溶接ラインを正確に辿るようにすることができる。

（２）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接装置において、前記落下防止リングの内面に摩擦係数の高い物質のライニングを施したことを特徴としている。

この構成によると、落下防止リングは摩擦力で杭にしっかりと保持される。

（３）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接装置において、前記自走架台は前記溶接トーチを角度可変に支持する支持部を備え、この支持部において、前記溶接トーチは前記走行ガイドの半径方向にスライドするスライダに支持され、このスライダはばねにより前記走行ガイドの中心方向に押されると共に、前記下杭または上杭に接触してスライダの移動を止めるローラが前記スライダに設けられていることを特徴としている。

この構成によると、基礎杭と溶接トーチの距離が一定に保たれ、アークを安定して発生させることができる。

本発明によると、走行ガイドに移動不能に連結されたチェーンにかみ合うスプロケットを回転させて自走架台を移動させるものであるから、自走架台に搭載された溶接トーチを着実に一定速度で移動させることができる。また走行ガイドの落下を防ぎ、さらに走行ガイドの水平度を調節して、溶接トーチに溶接ラインを正確に辿らせることができる。

本発明の実施形態を図１−１０に示す。図１は溶接装置の全体構造を示す側面図、図２は溶接装置の全体構造を示す上面図、図３は要部を断面した溶接装置の拡大側面図、図４は溶接装置の正面図、図５はチェーン端連結部の部分拡大上面図、図６はチェーン端連結部の部分拡大正面図、図７は下杭と上杭を整列させる状況を示す側面図、図８は下杭と上杭の整列と仮溶接に用いる整列ガイドの側面図、図９は整列ガイドの上面図、図１０は整列ガイドの部分拡大断面図である。

図１、３、７、１０に２本の杭がそれぞれ一部ずつ実線あるいは仮想線で示されている。２本とも同一種類のコンクリート既製杭であるが、本明細書では、下に位置するものを下杭、上に位置するものを上杭と呼称し、下杭には１、上杭には２の符号を付すこととする。下杭１は両端に鋼鉄製リング３を有し、上杭２は両端に鋼鉄製リング４を有する。下杭１の上端の鋼鉄製リング３と上杭２の下端の鋼鉄製リング４を合わせると所定の開先形状が形成される。このリング３、４を溶接するのに用いられるのが溶接装置１０である。

下杭１は地面の穴から所定高さ突き出した状態で玉掛けによって保持されている。穴は建て込み用の本穴であっても良いし、溶接作業専用の仮穴であっても良い。溶接装置１０は、下杭１の上部に取り付けられる走行ガイド２０と、走行ガイド２０に支持される自走架台４０と、自走架台４０に搭載される溶接トーチ７０を主な構成要素とする。以下、それらの詳細構造を順次説明する。

走行ガイド２０は鋼鉄の板材同士を溶接して、あるいはボルト・ナット等の締結要素で連結して構成した円環状の構造物であり、下杭１の外周面にほぼ密着するハブ２１と、ハブ２１に複数のスポーク２２を介して連結されたリム２３を備える。ハブ２１もリム２３も主たる平面を垂直に立てる配置となっている。走行ガイド２０は複数のブロックに分割され、それらを組み合わせて１個の円環構造を形成する。本実施形態では、軸心を含む垂直面で走行ガイド２０を二分割し、ブロック数を２としている。ブロック同士の連結には図示しないボルト・ナットを用いる。

走行ガイド２０は下杭１の天面から所定距離下がった位置に固定する。固定には六角穴付き止めネジ２４（図３参照）を用いる。六角穴付き止めネジ２４は上下２本を一組として所定の角度間隔で配置され、それぞれ先端が下杭１の側面に面する形でハブ２１にねじ込まれている。図示しない六角レンチで六角穴付き止めネジ２４を回し、下杭１を圧迫することにより、走行ガイド２０は固定される。六角穴付き止めネジ２４を十分に締め込んだ後、緩み止めナット２５で六角穴付き止めネジ２４の緩み止めを行う。

六角穴付き止めネジ２４だけでは走行リング２０がずり落ちるおそれがあるので、走行ガイド２０の下にさらに落下防止リング３０を配置する。落下防止リング３０は鋼鉄製の半円形バンド３１を２個、ヒンジ３２（図１参照）で連結した構造であり、ヒンジ３２から１８０°隔たった位置の開放端を閉じて図示しないボルトで締め付ければ、落下防止リング３０は下杭１に固定される。摩擦力で下杭１にしっかりと保持されるよう、落下防止リング３０の内面にゴムなど摩擦係数の高い物質のライニングを施しておくとよい。

落下防止リング３０には走行ガイド２０の水平度調節手段が設けられる。水平度調節手段を構成するのは落下防止リング３０に所定の角度間隔で配置された複数のボルト３３である。ボルト３３は軸線を垂直にする形で落下防止リング３０にねじ込まれており、各々先端を走行ガイド２０の下面に当ててこれを支える。ボルト３３を回して上下させればその位置における走行ガイド２０の高さが変化する。高さ調整の必要な箇所のボルト３３を回すことにより、走行ガイド２０を下杭１の天面（あるいは上杭２の底面）と平行にすることができる。

下杭１の周囲に走行ガイド２０のブロックを配置し、組み合わせる作業を終えた後、リム２３を取り巻く形でチェーン２６を水平に取り付ける。チェーン２６は両端を連結して無端形状とする。連結は、図５に示すＵ字形の連結金具２７によって行う。チェーン２６には、所々のリンク板に、上または下に向かって突き出すブラケット２８が形成されており、このブラケット２９の貫通穴２９を通じ図示しないビスをリム２３にねじ込むことにより、走行ガイド２０に移動不能に連結される。

自走架台４０も、鋼鉄の板材同士を溶接して、あるいはボルト・ナット等の締結要素で連結して、所定のフレーム構造を形成する。自走架台４０は複数のローラでリム２３を抱えるようにして走行ガイド２０に走行自在に取り付けられる。そのローラとは、リム２３を上下から挟むローラ４１、４２と、リム２３の上端を表と裏から挟むローラ４３、４４と、同じくリム２３の下端を表と裏から挟むローラ４５、４６である。これら３組のローラは、２セットが図４に示すように自走架台４０の左右位置に対称的に設けられる。自走架台４０の重量を支えるのはローラ４１である。

自走架台４０は縦軸の電動機４７を支持する。電動機４７は減速機を一体に組み合わせたものであり、減速機部分から上向きに突き出した出力軸４８にはスプロケット４９が固定されている。スプロケット４９はチェーン２６にかみ合うものであり、スプロケット４９が回転するとそれはチェーン２６を手繰り寄せようとするが、チェーン２６が走行ガイド２０に移動不能に連結されているので、自らがチェーン２６に対して移動する。これが自走架台４０の動きとなる。

自走架台４０は、溶接トーチ７０を角度可変に支持する支持部５０をその上面に搭載している。以下、支持部５０の構造を説明する。

支持部５０の基礎をなすのは直線動案内部材５１である。直線動案内部材５１は自走架台４０に固定されたベース５１ａと、その上に載置されたスライダ５１ｂを備える。スライダ５１ｂは走行ガイド２０の半径方向にスライドする。圧縮コイルばね５２がスライダ５１ｂを走行ガイド２０の中心方向へ押す。圧縮コイルばね５２は、自走架台４０の上面から立ち上がるブラケット５３に水平にねじ込まれたスタッドボルト５４に一端をからませており、スタッドボルト５４上のナット５５を回すことによりスライダ５１ｂに及ぼす圧力を変えられるようになっている。

スライダ５１ｂの上面からは支柱５６が立ち上がる。支柱５６はブラケット５７、５８を支持する。ブラケット５７、５８は各々支柱５６を挟むすり割り部を有し、ブラケット５７にあってはボルト５９を、ブラケット５８にあってはボルト６０を、それぞれ締め付けることにより、支柱５６に固定される。ボルト５９、６０を緩めればブラケット５７、５８の水平面内での角度あるいは支柱５６に対する高さを変えることができる。

ブラケット５７にはブラケット６１が固定される。ブラケット６１にもすり割り部が設けられ、ここに溶接トーチホルダ７１が挿入される。ボルト６２を締め付ければ溶接トーチホルダ７１は固定される。

ブラケット５８からは上杭２に向けアーム６３が突き出す。アーム６３は２枚の鋼板を望遠鏡式に伸縮可能に継ぎ合わせたものであり、２枚の板を連結するボルト６４を緩めれば、両者をずらして全体の長さを調節することができる。

アーム６３の先端にはローラ６５が取り付けられる。ローラ６５は算盤玉形状をしており、アーム６３に固定された垂直軸６６に回転自在に支持されている。圧縮コイルばね５２で押されてきたスライダ５１ｂは、ローラ６５が上杭２に当たることによりそれ以上移動しなくなる。これにより、溶接トーチホルダ７１の上杭２に対する距離が一定化する。

自走架台４０には、溶接箇所から飛散するスパッタが作業者の方向や重要構成要素方向に飛んでくるのを防止するため、上下１対のカバー６７、６８が設けられる。カバー６７、６８はいずれもいずれも鋼板製で、カバー６７はブラケット５８に固定され、カバー６８は自走架台４０自体に固定されている。

溶接トーチホルダ７１が保持する溶接トーチ７０は、市販の自動溶接機の一部分をなすものであり、図示しない自動溶接機本体が、溶接ワイヤ７２の自動繰り出しと、溶接電流の供給を行う。

溶接ワイヤ７２の先端高さが溶接ライン（リング３、４の合わせ目）に一致するようにブラケット５７の高さを調節し、また溶接ワイヤ７２から溶接箇所までの距離が所定値になるようにアーム６３の長さを調節した後、電動機４７と自動溶接機をＯＮにする。すると自走架台４０は一方向にゆっくりと移動し、溶接トーチ７０は溶接ラインに沿って溶接を行う。溶接ワイヤ７２は所定速度で自動的に繰り出される。自動溶接機本体は手押し車あるいは自走車両等に搭載しておき、自走架台４０からあまり離れないように追随させるのがよい。

走行ガイド２０に移動不能に連結されたチェーン２６にかみ合うスプロケット４９を回転させて自走架台４０を移動させるものであるから、自走架台４０はスリップと無縁の移動を行う。このため、自走架台４０に搭載された溶接トーチ７０を着実に一定速度で移動させることができる。また、走行ガイド２０の水平度を予め調節しておくことにより、溶接トーチ７０に溶接ラインを正確に辿らせることができる。これらが相まって、良好な溶接結果を得ることができる。

下杭１と上杭２の周囲を自走架台４０が一巡すれば溶接作業は終了する。自動溶接機をＯＦＦにしてアークを消し、電動機４７をＯＦＦにして自走架台４０の移動を止める。以後、チェーン２６を走行ガイド２０から取り外し、走行ガイド２０を２個のブロックに分割して下杭１から分離する。落下防止リング３０も下杭１から取り外す。そして新たな下杭１と上杭２に溶接装置１０をセットし、次の溶接作業を開始する。

溶接装置１０による本格的な溶接作業に入る前に、下杭１と上杭２を整列状態にして仮溶接しておく必要がある。その作業に用いる整列ガイドの一例を図７−１０に基づき説明する。

整列ガイド１００は、鋼板を筒形に加工したものであるが、単純な円筒形ではなく、下から上へと順次直径が大きくなるよう、４段の筒部を積み上げた形になっている。最下段の筒部１０１は円筒形であり、下杭１の外径より少し大きい内径を有する。その上の筒部１０２は上向きに広がるテーパ形状をなし、最小直径部の直径は筒部１０１の直径に等しい。その上の筒部１０３は筒部１０２の最大直径部と同じ直径の円筒形である。最上段の筒部１０４は上向きに広がるテーパ形状をなし、最小直径部の直径は筒部１０３の直径に等しい。なお筒部１０３の下部には横長の窓１０５が所定間隔で複数形成されている。窓１０５は下杭１と上杭２の整列状況の目視確認及びリング３、４の仮溶接作業に用いられる。

整列ガイド１００は軸心を含む垂直面で二分割され、第１ブロック１００ａと第２ブロック１００ｂに分かれる。第１ブロック１００ａと第２ブロック１００ｂは複数のアイボルト１０６で連結される。第１ブロック１００ａと第２ブロック１００ｂには、それぞれ筒部１０３の箇所に２個ずつのハンドル１０７が固定される。計４個のハンドル１０７は、図９に示すように９０°間隔で並ぶ。

筒部１０１には下杭１を圧迫する六角穴付き止めネジ１０８が１２０°間隔で３個ねじ込まれる。個数が３個なので、第１ブロック１００ａに２本、第２ブロック１００ｂに１本という配分になる。走行ガイド２０の六角穴付き止めネジ２４と同様、六角穴付き止めネジ１０８を回して下杭１を圧迫し、整列ガイド１００を固定するが、それだけでは整列ガイド１００がずり落ちるおそれがある。そこで、走行ガイド２０に対し使用するのと同じ落下防止リング３０をこの場合も用いる。ボルト３３は整列ガイド１００の下面を支えるものであり、ボルト３３を回すことにより整列ガイド１００の高さ及び水平度を調節できる。下杭１の天面が窓１０５の上下方向中央に来るように整列ガイド１００の高さを調節する。

筒部１０３には、上杭２を下杭１に対し整列させる六角穴付き止めネジ１０９が１２０°間隔で３個ねじ込まれる。個数が３個なので、六角穴付き止めネジ１０８と同様、第１ブロック１００ａに２本、第２ブロック１００ｂに１本という配分にする。六角穴付き止めネジ１０９は先端に回転自在な当てコマ１１０（図１０参照）を有し、当てコマ１１０を介して上杭２を圧迫する。当てコマ１１０は上杭２に対し回転しないので、上杭２の表面に六角穴付き止めネジ１０９の回転痕が残らない。

上杭２を迎えるとき、六角穴付き止めネジ１０９は図１０に示す後退位置に置かれるのであるが、それでも、上杭２が当たって当てコマ１１０がもげるおそれなしとしない。そこで、当てコマ１１０を上から覆うテーパ状の庇部材１１１を筒部１０３の内面に溶接する。庇部材１１１は上杭２の挿入ガイドともなる。

図７のように下杭１の上部に整列ガイド１００を固定した後、図示しないクレーンで吊り下げた上杭２を上方から整列ガイド１００に挿入する。テーパ状の筒部１０４により整列ガイド１００の上端が大きく広がっているので、挿入は容易である。なお上杭２を吊り下げる仕組みとして、天秤１２０を用いた玉掛けを採用すれば、上杭２を垂直に吊ることができ、整列ガイド１００への挿入に苦労しない。

上杭２の底面を下杭１の天面に載置した後、吊り下げ状態を保ったままで六角穴付き止めネジ１０９を回し、上杭２を下杭１に整列させる。整列完了後、窓１０５から溶接トーチを差し入れ、溶接ラインの数カ所に仮溶接を行う。それが済んだら整列ガイド１００を分解して取り外す。この場所で引き続き本溶接を行う場合は、落下防止リング３０を走行ガイド２０に適合する高さに合わせて固定し、溶接装置１０をセットする。

上記実施形態では走行ガイド２０は下杭１に取り付けられるが、上杭２に走行ガイド２０を取り付ける構成も可能である。その場合は自走架台４０から垂下する支柱に溶接トーチ７０が支持されることになる。

以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭を継ぎ足す溶接装置に広く利用可能である。

溶接装置の全体構造を示す側面図溶接装置の全体構造を示す上面図要部を断面した溶接装置の拡大側面図溶接装置の正面図チェーン端連結部の部分拡大上面図チェーン端連結部の部分拡大正面図下杭と上杭を整列させる状況を示す側面図下杭と上杭の整列と仮溶接に用いる整列ガイドの側面図整列ガイドの上面図整列ガイドの部分拡大断面図

符号の説明

１下杭
２上杭
１０溶接装置
２０走行ガイド
２６チェーン
３０落下防止リング
３３ボルト（水平度調節手段）
４０自走架台
４７電動機
４９スプロケット
５０支持部
７０溶接トーチ

Claims

下杭上端と上杭下端とを、それらの周りを周回する自走架台に搭載した溶接トーチで溶接する基礎杭溶接装置において、
前記下杭または上杭には前記自走架台を支持する走行ガイドが取り付けられるものであり、
前記走行ガイドは複数のブロックに分割され、それらを組み合わせて１個の円環構造を形成するものであり、
前記走行ガイドを取り巻き、且つ走行ガイドに移動不能に連結されたチェーンを設け、
前記チェーンにかみ合うスプロケットと、それを回転させる電動機を前記自走架台に設け、
前記スプロケットの回転で自走架台を移動させると共に、
前記下杭または上杭に、前記走行ガイドよりも下の位置で固定される落下防止リングを設け、
前記落下防止リングは２個の半円形バンドをヒンジで連結し、前記ヒンジから１８０°隔たった開放端を閉じて締め付けることにより前記下杭または上杭に固定されるものであり、
前記落下防止リングは複数のボルトからなる水平度調節手段を介して前記走行ガイドを支えることを特徴とする基礎杭溶接装置。
前記落下防止リングの内面に摩擦係数の高い物質のライニングを施したことを特徴とする請求項１に記載の基礎杭溶接装置。
前記自走架台は前記溶接トーチを角度可変に支持する支持部を備え、この支持部において、前記溶接トーチは前記走行ガイドの半径方向にスライドするスライダに支持され、このスライダはばねにより前記走行ガイドの中心方向に押されると共に、前記下杭または上杭に接触してスライダの移動を止めるローラが前記スライダに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の基礎杭溶接装置。