JP5632120B2 - 溶接方法 - Google Patents

Description

この発明は、走行路の床版を構成するデッキプレート等を製作する場合に用いて好適な溶接方法であって、デッキプレートの本体に対し補強用リブを取り付ける場合等に適した狭隘部の溶接方法に関するものである。

周知のように、鋼板等の金属の溶接方法に関しては各種の溶接方法が知られているが、建築構造物や橋の走行路等に使用される金属鋼板の溶接には、地震や走行車両の荷重に耐え得るために強度の高い溶接方法が用いられる。
しかしながら、このような構造物を設計する場合には、所定の強度を得ようとしても必要な溶接部が構造物の各種構成部材に覆われるので、溶接が困難な箇所が生ずることが多い。従って、従来この種の構造物は、溶接強度を十分に得る等の観点から、構造物を溶接の行い易い形状に構成するようにしている。
例えば、下記に示す特許文献１の床版に対する溶接方法は、走行路の床版を構成するデッキプレートの下面に断面がチャンネル状のリブを溶接するに際して、アーク溶接等により外部から両者を溶接すると共に、チャンネル状のリブの開口部より内部から溶接するものである。
特開２００７−７７７４９号公報

ところで、上記特許文献１に記載される溶接方法は、リブの内部を溶接するために、開口部を溶接機や溶接棒を挿入配置可能な大きさ、形状とする必要があり、リブ全体を大形に構成しなければならなかった。換言すれば、上記の溶接方法は、狭隘な溶接箇所を有する構造物に適用し難いという問題を有しており、リブ全体を小形化した場合には、リブ内部の溶接を省略する等して溶接強度を犠牲にせざるを得ないという問題があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、溶接部が各種構造部材等に覆われる等狭隘な部分であっても、溶接の強度を容易に向上させることができる狭隘部の溶接方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
すなわち、この発明は、一方の部材に対して他方の部材を当接させ、これら部材の当接部を主溶接法により溶接する一方、当該主溶接法による溶接部の少なくとも一部が前記各部材又は第三の部材により囲まれて狭隘部内に位置する場合における前記一部の溶接方法であって、前記狭隘部内に露出する前記溶接部の少なくとも一部をレーザ溶接法により仕上げ溶接することを特徴とするものである。

また、請求項２に係る発明においては、前記仕上げ溶接により、前記一方の部材と他方の部材との間に隅肉部を形成することを特徴とするものである。

この発明によれば、一方の部材に対して他方の部材を溶接する一方、この場合の溶接部の少なくてもその一部が狭隘な部分に位置する場合にもその部分をレーザ溶接法によって仕上げ溶接するので、その一部が狭隘な部分に位置していてもレーザを的確に照射することができ、仕上げ溶接を良好に行うことができる。

また、一方の部材と他方の部材の狭隘部の仕上げ溶接を隅肉部が形成されるように溶接するので、一方の部材と他方の部材との溶接部について十分な強度を確実に得ることができる。

以下、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明による狭隘部の溶接方法を適用して溶接を行う溶接対象を示すものである。この溶接対象は、橋の走行路の床版を構成するデッキプレートＤであって、デッキプレート本体１の下面１ｂに複数のリブ２を備えたものである。デッキプレート本体１は、車両等が走行する際にデッキプレート本体１の上面１ａから相当量の負荷が加わるため、デッキプレート本体１の下面１ｂに補強用のリブ２が複数設けられて、デッキプレート本体１のたわみ・変形等が生じない構造とされている。

この場合、デッキプレート本体１の下面にリブ２を溶接する際には、各リブの間隔Ｌが狭いものとなっているので、各リブ間に形成される空間Ｓが狭隘な部分となっている。このため、空間Ｓ（狭隘部）におけるデッキプレート本体１とリブ２との間の溶接部に溶接棒等を至らせるのは困難であり、通常の溶接方法を用いることができないので、この発明による溶接方法を採用して溶接部に所定の強度を得ようとするものである。

図２は、この発明による溶接方法により、デッキプレート本体１にリブ２を溶接する場合の方法を示している。なお、上記図１に示すデッキプレートＤは床版に設置された状態を示しているが、この図２は、デッキプレートＤを製作する場合の図であって、デッキプレートＤについて図１と上下を逆にして示している。また、デッキプレートＤは、工場において予め製作されて工事現場に搬送されるものである。

図において、符号１０は、主溶接装置であり、符号２０は、副溶接装置である。
主溶接装置１０は、アーク溶接法を採用したものであり、溶接装置本体１１と溶接棒１２とを備え、溶接装置本体１１からリード線１３及び端子１４を介して溶接棒１２に電源を供給する構成となっており、本体１にはアース線１５が接続されている。
他方、副溶接装置２０は、空間Ｓにおけるデッキプレート本体１とリブ２との間を仕上げ溶接するものであって、レーザ溶接法を採用したものであり、レーザ光Ｂを発生させる光源２１と、レーザ光Ｂを集光する凸レンズ２２とを備える。

デッキプレート本体１に対してリブ２を溶接する際には、主溶接装置１０の溶接装置本体１１を起動してアークによって溶接棒１２を溶融させながら、それをデッキプレート本体１とリブ２との間に補給させ、デッキプレート本体１とリブ２とをアークによって溶融させ、デッキプレート本体１とリブ２との間に隅肉を形成させつつ、デッキプレート本体１とリブ２とを溶接する。

すなわち、溶接装置本体１１を起動させると、デッキプレート本体１と溶接棒１２に印加された電圧により、低電圧・高電流の放電現象（アーク）が形成され、局所的な高温を得ることにより、デッキプレート本体１とリブ２との間に溶融金属の溶湯ができ、この溶融部分が時間の経過と共に空間Ｓ側に順次浸透して行く。さらに、溶融した金属が固化してデッキプレート本体１とリブ２が一体となり、順次リブの長手方向に溶接棒１２を移動させることによって両者が完全に一体化する。

ここで、主溶接装置１０により溶接するのは、図３にＰ１で示すリブ２の一方の側であるが、この主溶接装置１０による溶融部はリブ２の他方の側Ｐ２にも形成され、これが固化して他方の側Ｐ２にも溶融部が形成される。但し、この場合、直接溶接されるのは、作業側だけであるので、隅肉部が得られるのはこの一方の側Ｐ１だけであり、反対側Ｐ２の強度は不十分な状態となっている。つまり、空間Ｓにおける溶接部には、アークが掛かってないのでビートの凹凸が激しい不自然な形状となるばかりでなく、強度的に不十分なものとなる。

次に、図２、図３に示すように、デッキプレート本体１や隣接するリブ２に囲まれる狭い空間（狭隘部）Ｓにおいて、この空間Ｓに露出する接続部をレーザ溶接法を採用した副溶接装置２０によって溶接する。すなわち、副溶接装置２０のレーザ光Ｂの発射部を各リブ２の開口付近に臨ませた状態からレーザ光Ｂをデッキプレート本体１とリブ２との間の角部における不十分な溶接部に照射して溶接するものである。
この副溶接装置２０により、デッキプレート本体１とリブ２との間を、主溶接装置１０と同様にリブ２の長手方向に順次溶接していく。ここでの溶接は仕上げ溶接であり、溶接時間等を適切にとることにより、デッキプレート本体１とリブ２との間の角部に図４に示すように隅肉部を形成する。これにより、ビートの不自然な形状（凹凸）が解消し、デッキプレート本体１とリブ２との間の強度は十分なものとなる。

そして、上記のように一つのリブ２をデッキプレート本体１に溶接した後に、そのリブ２と所定の間隔を空けた上で新たなリブ２をデッキプレート本体１の下面１ｂに当接させて、上記と同様に溶接することで必要な数のリブ２をデッキプレート本体１に順次溶接していくことが可能となる。

図５は、この発明の別の実施の形態を示す図である。
上記の実施の形態においては、主溶接装置１０と副溶接装置２０とを独立した各溶接装置として説明したが、主溶接装置１０と副溶接装置２０とを同期させて、連動して動作させるように構成することで、より迅速かつスムーズな溶接が可能となる。
なお、図５において、図１〜図４と同一の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、説明を省略する。

図に示す溶接装置３０は、主溶接装置１０と副溶接装置２０とを同期かつ連動して駆動させるように構成したものであり、デッキプレートＤを製造する際に、工場内においてこの溶接装置３０を駆動してデッキプレートＤを製造するものである。
この図に示す溶接装置３０は、主溶接装置１０と副溶接装置２０とがレール３１上を制御装置３２によって同期して走行し、かつ溶接状態が制御されるようになっている。すなわち、この溶接装置３０においては、主溶接装置１０が一定時間先行して溶接を開始し、これに遅れて副溶接装置２０が溶接を開始することにより、前述した実施の形態と同様に、一方が溶接された後に、他方がレーザ溶接されて順次仕上げが自動的になされるように、制御装置３２によって制御されるようになっている。

この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様の効果が得られる一方、主溶接装置１０と副溶接装置２０とが同期して、連動して動作するので、より迅速かつスムーズな溶接が可能となる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、主溶接装置１０がアーク溶接の場合について説明したが、アーク溶接に限られず、レーザ溶接方法、レーザ・アークハイブリッド溶接方法、プラズマ溶接方法、ガス溶接方法等他の溶接方法を用いることができる。さらに、主溶接装置１０がレーザ溶接方法を採用する場合には、この主溶接装置１０が副溶接装置２０を兼ねることにより、副溶接装置２０を省略することができる。
（２）上記実施形態では、リブ２間に狭隘部が形成される場合について説明したが、リブ２のみならずそれ以外の各種部材（第三の部材）で狭隘部が形成された場合にもこの発明を適用することができる。

この発明の一実施形態における溶接対象のデッキプレートＤを示す図である。 この発明の一実施形態におけるデッキプレート本体１にリブ２を溶接する場合の方法を示す図である。 この発明の一実施形態におけるデッキプレート本体１とリブ２とのレーザ溶接前の溶接状態を示す図である。 この発明の一実施形態におけるデッキプレート本体１とリブ２とのレーザ溶接後の溶接状態を示す図である。 この発明の別の実施形態に係る溶接装置３０の正面図である。

符号の説明

１…デッキプレート本体
２…リブ
１０…主溶接装置
２０…副溶接装置
Ｂ…レーザ
Ｄ…デッキプレート
Ｓ…空間

Claims (1)

1. 板状のデッキプレート本体の下面に対してリブを当接させ、これらの部材の当接部を主溶接法により溶接する一方、当該主溶接法による溶接部の少なくとも一部が、先に溶接されたリブ、前記デッキプレート本体及び後に溶接される前記リブにより囲まれて空間内に位置する場合における前記一部の溶接方法であって、
   前記主溶接法により溶接を行う主溶接装置とレーザ溶接法により仕上げ溶接を行う副溶接装置とをレール上を走行するように設け、
   前記主溶接装置が前記レールに沿って走行することにより前記主溶接法による溶接を行うと、前記副溶接装置が前記レールに沿って走行することにより前記空間内に露出する前記溶接部の表面近傍を溶融させることによりビードの凸凹を解消して隅肉を形成するように仕上げ溶接することを特徴とする溶接方法。

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