JP6186855B2

JP6186855B2 - 溶接方法

Info

Publication number: JP6186855B2
Application number: JP2013095576A
Authority: JP
Inventors: 全興藁科; 春記大津; 忠中津; 征夫田嶋
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP2014213377A

Description

本発明は、溶接方法に関する。

建設現場において、鉄筋や鉄骨等の接合にアーク溶接が採用されている。アーク溶接では、例えば、溶接対象である鉄筋や鉄骨等の母材に、アースケーブルが接続されたアースクランプが取り付けられ、また、溶接棒側に電圧供給ケーブルが接続された状態で、母材と溶接棒との間に溶接電流（大電流）を流してアークを発生させることにより、母材の溶接部と溶接棒とを溶融して溶接が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２００２６７号公報

上記のアーク溶接等のように電気エネルギーを用いて行う電気溶接では、火花の発生は避けられない。特に、母材の表面は、凹凸形状であったり、埃や錆、塗装片等の異物が付着していたりする場合が多いため、母材とアースクランプとの接触が悪く、火花が発生し易い。この溶接時に発生する火花が周囲に飛散すると、作業者の火傷や作業現場の火災に繋がり危険である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溶接時に発生する火花の飛散を抑制することを目的とする。

かかる目的を達成するための本発明の溶接方法は、アースケーブルに接続された挟持部材で溶接対象部材の両側面を挟持して前記溶接対象部材をアースし、且つ、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの一方側の面と前記挟持部材との間に絶縁体を介在させた状態で、電気溶接を行い、
前記挟持部材は、締付けボルトと、当該締付けボルトを通す孔が設けられた受け部材と、を有し、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの他方側の面と当接する前記受け部材に対して、前記溶接対象部材の前記一方側の面に前記絶縁体を介して当接する前記締付けボルトを締付けることにより、前記溶接対象部材を挟持し、
前記他方側の面と前記受け部材との当接部位を、耐火性シートで覆った状態で、電気溶接を行うことを特徴とする溶接方法である。

かかる溶接方法であって、結束バンドにより前記耐火性シートを前記受け部材に固定することを特徴とする溶接方法である。

また、本発明の溶接方法は、アースケーブルに接続された挟持部材で溶接対象部材の両側面を挟持して前記溶接対象部材をアースし、且つ、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの一方側の面と前記挟持部材との間に絶縁体を介在させた状態で、電気溶接を行い、
前記挟持部材は、第一クリップ片と、第二クリップ片と、を有し、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの他方側の面と当接する前記第一クリップ片と、前記溶接対象部材の前記一方側の面に前記絶縁体を介して当接する前記第二クリップ片とで、前記溶接対象部材を挟持し、
前記他方側の面と前記第一クリップ片との当接部位を、耐火性シートで覆った状態で、電気溶接を行うことを特徴とする溶接方法である。

かかる溶接方法であって、結束バンドにより前記耐火性シートを前記第一クリップ片に固定することを特徴とする溶接方法である。

本発明によれば、溶接時に発生する火花の飛散を抑制することができる。

図１Ａは被覆材で覆われた建築部材にピン部材を溶接する溶接方法を示す図であり、図１Ｂは比較例におけるアースクランプの取り付け方法を示す図である。アースクランプにキャップを設けた状態を示す図である。アースクランプに耐火性パテを設けた状態を示す図である。アースクランプに耐火性シートを設けた状態を示す図である。アースクランプの別の取り付け方法を示す図である。図６Ａから図６Ｃはクリップタイプのアースクランプの説明図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１Ａは、被覆材２１で覆われた建築部材２０にピン部材２２を溶接する溶接方法を示す図であり、図１Ｂは、比較例におけるアースクランプ３０の取り付け方法を示す図である。図２は、アースクランプ３０にキャップ３３を設けた状態を示す図である。図３は、アースクランプ３０に耐火性パテ３４を設けた状態を示す図である。図４は、アースクランプ３０に耐火性シート３５を設けた状態を示す図である。例えば、建物における鉄筋や鉄骨、空調ダクト等の建築部材２０の表面を、耐火断熱材や保温材、防音材等の被覆材２１で覆うことがある。本実施形態では、建築部材２０を覆う被覆材２１にピン部材２２の脚部を差し込み、溶接装置１によりピン部材２２と建築部材２０とを溶接することにより、建築部材２０に対して被覆材２１を固定する実施形態を例に挙げる。なお、ピン部材２２は、導電性の材料から構成され、例えば、円盤状の頭部に取り付けられた脚部の先端がやり状に尖鋭されたもの等が挙げられる。

また、本実施形態では、溶接装置１をコンデンサ放電式の溶接装置とし、溶接装置１は、スタッドガン１０と、電源装置２と、アースケーブル３と、電圧供給ケーブル４と、アースクランプ３０と、を有する。アースケーブル３の一端はアースクランプ３０に接続され、他端は電源装置２におけるアースに繋がる端子に接続される。電圧供給ケーブル４の一端はスタッドガン１０に接続され、他端は電源装置２における電圧供給回路（コンデンサ）に繋がる端子に接続される。

スタッドガン１０は、ガン形状の本体部１１と、ピン部材２２を保持するプラグ１２と、本体部１１内から突出した端部がプラグ１２に接続される保持ロッド１３と、を有する。保持ロッド１３は、軸方向に往復移動可能であり、本体部１１内にて不図示のコイルばねに挿通されており、保持ロッド１３が軸方向の後側（本体部１１側）に移動すると、コイルばねにより軸方向の前側（建築部材２０側）に向かう付勢力が保持ロッド１３に掛かる。よって、プラグ１２に保持されたピン部材２２を建築部材２０に圧接することができる。また、プラグ１２は円柱状の永久磁石であり、プラグ１２にピン部材２２の頭部が着脱自在に吸着される。保持ロッド１３は導電性の材料から構成され、電源装置２から電圧供給ケーブル４によりスタッドガン１０の本体部１１内に供給された溶接電流（大電流）が、保持ロッド１３及びプラグ１２を介して、ピン部材２２に供給される。

アースクランプ３０は、建築部材２０の両側面２０ａ，２０ｂを挟持し、建築部材２０からアースをとるために導電性材料から構成されたものであり、略Ｃ字状の受け部材３１と、押圧部材３２と、を有する。押圧部材３２は、ネジ山が形成されたボルト部３２１と、ボルト部３２１の下側の端部に取り付けられたハンドル３２２と、を有する。受け部材３１は、凹部３１１と、押圧部材３２を通すボルト孔３１２（孔）と、を有する。比較例におけるアースクランプ３０の取り付け方法では、図１Ｂに示すように、まず、受け部材３１の凹部３１１に建築部材２０の端部を入れ、受け部材３１のうちボルト孔３１２が設けられた側壁と対向する上側の側壁の端面３１ａであり平坦な端面３１ａを、建築部材２０の上面２０ａに当接させる。そして、受け部材３１のボルト孔３１２に押圧部材３２のボルト部３２１を通してハンドル３２２を回転させ、ボルト部３２１の上側の端面３２１ａが建築部材２０の下面２０ｂを圧接するまで、押圧部材３２を締付ける。その結果、建築部材２０は、受け部材３１と押圧部材３２とにより、上下方向の両側からしっかりと挟持される。

建築部材２０にアースクランプ３０を取り付けた後は、スタッドガン１０のプラグ１２にピン部材２２を装着し、コイルばねの付勢力によりピン部材２２の先端を建築部材２０に圧接した状態で、スタッドガン１０のスイッチをオンする。そうすると、電源装置２からの溶接電流がピン部材２２の先端と建築部材２０との間に流れてアークが発生し、ピン部材２２と建築部材２０との接触箇所が溶融し、ピン部材２２が建築部材２０に対して立設した状態で溶接される。よって、ピン部材２２により被覆材２１が建築部材２０に固定される。

このように、電気エネルギーを用いて溶接を行う場合、火花の発生は避けられない。特に、建築部材２０の表面は、凹凸形状であったり、埃や錆、塗装片等の異物が付着していたりする場合が多く、建築部材２０とアースクランプ３０との接触が悪くなり易い。そのため、図１Ｂに示す比較例のように、建築部材２０にアースクランプ３０を単に取り付けるだけでは、アースクランプ３０の取り付け箇所にて激しく火花が発生してしまう。その火花が飛散すると、作業者の火傷や作業現場の火災に繋がり危険である。

そこで、本実施形態では、図２に示すように、アースケーブル３に接続されたアースクランプ３０（挟持部材）で建築部材２０（溶接対象部材）の両側面２０ａ，２０ｂを挟持して建築部材２０をアースし、且つ、建築部材２０の両側面２０ａ，２０ｂのうちの一方側の面とアースクランプ３０との間に絶縁体であるキャップ３３を介在させた状態で、溶接を行う。詳しくは、押圧部材３２のボルト部３２１の端部に有底円筒状のキャップ３３を被せ、その後、建築部材２０の上面２０ａと当接する受け部材３１に対して、建築部材２０の下面２０ｂにキャップ３３を介して当接する押圧部材３２（締付けボルト）を締付けることにより、建築部材２０にアースクランプ３０を取り付ける。つまり、アース電流を流す面を１箇所とする。

そうすることで、建築部材２０から受け部材３１に電流を流してアースをとりつつ、建築部材２０から押圧部材３２への電流の流れを遮断し、建築部材２０の下面２０ｂと押圧部材３２との間での火花の発生をなくすことができる。よって、溶接時の火花の発生量を低減でき、火花の飛散を抑制することができる。なお、絶縁体のキャップ３３としては、例えば、硬質ポリ塩化ビニルで構成されたもの等が挙げられる。また、絶縁体の形状は、キャップ形状のものに限らず、例えば、平板形状のものでもよい。

また、一般的に、ボルトの端面は平坦ではなく湾曲しており、受け部材３１の平坦な端面３１ａに比べて、押圧部材３２のボルト部３２１の端面３２１ａの方が、建築部材２０との接触面積が小さく、建築部材２０との接触が不安定となる。そのため、キャップ３３を設けない場合には、受け部材３１と建築部材２０との当接部位に比べて、押圧部材３２と建築部材２０との当接部位の方が、激しく火花が発生する。従って、本実施形態のように押圧部材３２と建築部材２０との間にキャップ３３を設ける方が、受け部材３１と建築部材２０との間にキャップ３３を設ける場合に比べて、溶接時の火花の発生量を一層低減することができ、火花の飛散をより抑制することができる。但し、これに限らず、受け部材３１と建築部材２０との間に絶縁体を設けてもよい。

また、本実施形態では、キャップ３３を介在させてアースクランプ３０を取り付けた後に、図３に示すように、建築部材２０の両側面２０ａ，２０ｂのうちキャップ３３が設けられていない方の面（他方側の面）である上面２０ａと、その上面２０ａと当接する受け部材３１の端面３１ａ（当接部）と、の間を密閉する耐火性パテ３４（難燃性又は不燃性のパテ）を設ける。具体的には、受け部材３１の端部の側面３１ｂの全周に亘って耐火性パテ３４が密着するように、建築部材２０の上面２０ａ上に耐火性パテ３４を盛る。

更に、図４に示すように、建築部材２０の両側面２０ａ，２０ｂのうちキャップ３３が設けられていない上面２０ａと受け部材３１との当接部位を、耐火性シート３５（難燃性又は不燃性のシート）で覆う。具体的には、耐火性パテ３４が盛られた部位が露出しないように、上から耐火性シート３５を被せると共に、受け部材３１に耐火性シート３５を巻き付ける。なお、耐火性シート３１としては、例えば、スター電器製造株式会社のスパシャッタ（スパッタシート）等を挙げることができる。また、結束バンド３６により耐火性シート３５を受け部材３１に固定するとよい。

そして、アースクランプ３０が図４に示すように取り付けられている状態で溶接を行う。そうすることで、建築部材２０の上面２０ａと受け部材３１との間で発生する火花が、建築部材２０の上面２０ａと受け部材３１の端面３１ａと耐火性パテ３４とで形成される密閉空間内に閉じ込められるため、火花の飛散を抑制することができる。更に、耐火性パテ３４では抑制しきれなかった火花が、耐火性シート３５内に閉じ込められるため、火花の飛散を一層抑制することができる。よって、作業者の火傷や作業現場の火災を防止でき、安全な溶接を行うことができ、周囲の養生も簡略化できる。なお、耐火性パテ３４や耐火性シート３１に火花が付着しても燃焼の虞がなく安全である。また、建築部材２０の上面２０ａや受け部材３１の端面３１ａから異物を除去した後に、アースクランプ３０を取り付けることが好ましく、そうすることで、溶接時の火花の発生量を更に低減することができる。

以上のように、本実施形態の溶接方法では、アースクランプ３０にキャップ３３や耐火性パテ３４、耐火性シート３５を設けるだけであるため、既存のアースクランプ３０においても火花の飛散を容易に抑制することができる。

以上、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

図５は、アースクランプ３０の別の取り付け方法を示す図である。上記実施形態では、図４に示すように、キャップ３３を介在させてアースクランプ３０を取り付け、耐火性パテ３４及び耐火性シート３５を設けた状態で、溶接を行うとしているが、これに限らない。例えば、図５に示すように、キャップ３３を介在させてアースクランプ３０を取り付けた後に、受け部材３１と建築部材２０との当接部位を覆う耐火性シート３５を設けただけの状態で、溶接を行ってもよい。また、図２に示すように、キャップ３３を介在させてアースクランプ３０を取り付けただけの状態で溶接を行ってもよいし、図３に示すように、キャップ３３を介在させてアースクランプ３０を取り付けた後に、受け部材３１と建築部材２０との間を密閉する耐火性パテ３４を設けただけの状態で、溶接を行ってもよい。これらの場合にも、比較例（図１Ｂ）に比べて、溶接時の火花の発生量を低減でき、火花の飛散を抑制することができる。

図６Ａから図６Ｃは、クリップタイプのアースクランプ４０の説明図である。上記実施形態では、万力タイプのアースクランプ３０を例に挙げているが、これに限らず、例えば、図６に示すように、クリップタイプのアースクランプ４０（挟持部材）でもよい。このアースクランプ４０は、第１クリップ片４１と、それに対向する第２クリップ片４２と、両者４１，４２を開閉自在に軸支する軸部４３と、を有し、第１クリップ片４１の後端部４１ｂにはアースケーブル３が接続され、軸部４３を構成するバネの付勢力により各クリップ片の先端部４１ａ，４２ａが閉じた状態となる。そして、建築部材２０に取り付ける際には、各クリップ片の後端部４１ｂ，４２ｂを把持して先端部４１ａ，４２ａを開き、その先端部４１ａ，４２ａに建築部材２０を挟持させる。この場合にも、図６Ａに示すように、建築部材２０の下面２０ｂと第２クリップ片の先端部４２ａとの間に絶縁体３３’を介在させた状態で溶接を行ったり、図６Ｂに示すように、建築部材２０の上面２０ａと第１クリップ片の先端部４１ａとの間を密閉する耐火性パテ３４を設けた状態で溶接を行ったり、図６Ｃに示すように、建築部材２０の上面２０ａと第１クリップ片の先端部４１ａとの当接部位を耐火性シート３５で覆った状態で溶接を行ったりするとよい。そうすることで、溶接時の火花の発生量を低減でき、また、火花の飛散を抑制することができる。

また、上記実施形態では、被覆材２１で覆われた建築部材２０にピン部材２２を溶接する溶接方法を例に挙げているが、これに限らず、例えば、被覆材２１で覆われていない建築部材２０にボルト等を立設する溶接方法でもよいし、２枚の金属板を接合する溶接方法でもよい。また、アーク溶接に限らず、例えば、抵抗溶接でもよく、溶接対象部材をアースし、電気エネルギーを用いて行う電気溶接であれば、本発明が有効となる。

１溶接装置、２電源装置、３アースケーブル、４電圧供給ケーブル、
１０スタッドガン、１１本体部、１２プラグ、１３保持ロット、
２０建築部材（溶接対象部材）、２１被覆材、２２ピン部材、
３０アースクランプ（挟持部材）、３１受け部材、３１１凹部、
３１２ボルト孔（孔）、３２押圧部材（締付けボルト）、
３２１ボルト部、３２２ハンドル、３３キャップ（絶縁体）、
３４耐火性パテ、３５耐火性シート、３６結束バンド、
４０アースクランプ（挟持部材）、４１第１クリップ片、
４２第２クリップ片、４３軸部

Claims

アースケーブルに接続された挟持部材で溶接対象部材の両側面を挟持して前記溶接対象部材をアースし、且つ、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの一方側の面と前記挟持部材との間に絶縁体を介在させた状態で、電気溶接を行い、
前記挟持部材は、締付けボルトと、当該締付けボルトを通す孔が設けられた受け部材と、を有し、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの他方側の面と当接する前記受け部材に対して、前記溶接対象部材の前記一方側の面に前記絶縁体を介して当接する前記締付けボルトを締付けることにより、前記溶接対象部材を挟持し、
前記他方側の面と前記受け部材との当接部位を、耐火性シートで覆った状態で、電気溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
請求項１に記載の溶接方法であって、
結束バンドにより前記耐火性シートを前記受け部材に固定することを特徴とする溶接方法。
アースケーブルに接続された挟持部材で溶接対象部材の両側面を挟持して前記溶接対象部材をアースし、且つ、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの一方側の面と前記挟持部材との間に絶縁体を介在させた状態で、電気溶接を行い、
前記挟持部材は、第一クリップ片と、第二クリップ片と、を有し、前記溶接対象部材の前記両側面のうちの他方側の面と当接する前記第一クリップ片と、前記溶接対象部材の前記一方側の面に前記絶縁体を介して当接する前記第二クリップ片とで、前記溶接対象部材を挟持し、
前記他方側の面と前記第一クリップ片との当接部位を、耐火性シートで覆った状態で、電気溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
請求項３に記載の溶接方法であって、
結束バンドにより前記耐火性シートを前記第一クリップ片に固定することを特徴とする溶接方法。