JP6922545B2 - 溶接治具 - Google Patents

Description

本発明は、溶接治具に関し、特に、斜材の床面への溶接に適した溶接治具に関する。

例えば、特許文献１に記載されたように、タンク内を通行可能とする通路には安全柵が設置されることがある。かかる安全柵は、例えば、水平方向に沿って延びる柱状の手摺と、フェース（床面）と手摺とを連結する連結部材（支柱）と、連結部材に設けられた柱状のステー（斜材）と、を有している。一般に、支柱及び斜材は床面に溶接されている。

特開２００９−１７９１５９号公報

ところで、大型のタンクや通路の多いタンクでは、安全柵を張り巡らすために、数百本〜数千本もの支柱及び斜材を設置する必要がある。かかる大量の支柱及び斜材を床面に溶接するには膨大な作業量を必要とする。そこで、この溶接作業を自動化することが望まれている。通常、円筒形状の柱状部材を床面上に垂直に溶接するには、柱状部材に自動溶接装置を固定して柱状部材と床面との接続部に沿って溶接トーチを旋回させて溶接することが多い。

しかしながら、斜材に自動溶接装置を固定した場合には、溶接トーチを旋回させた際に溶接トーチと床面との距離が変化することから、斜材と床面との接続部に沿って溶接を行うことが困難である。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、自動溶接装置を用いて斜材を床面に溶接することができる溶接治具を提供することを目的とする。

本発明によれば、床面に配置されるパッドを備えた柱状部材の溶接時に用いられる溶接治具であって、前記パッド上に載置される略筒形状の本体部と、前記本体部を前記柱状部材に固定するための固定手段と、を含み、前記本体部は、下端に形成され前記パッドの肩部に係止可能な段差部と、側面に形成され前記柱状部材が前記床面に対して傾斜している場合に前記柱状部材を挿通する切欠部と、を備えていることを特徴とする溶接治具が提供される。

前記本体部の前記床面に平行な断面における外形は、前記パッドの前記床面に平行な断面における外形と略相似形状を有していてもよい。さらに、前記段差部は、前記パッドの軸心と前記本体部の軸心とを一致可能に構成されていてもよい。

また、前記段差部は、前記本体部の軸心方向に移動可能に構成されていてもよいし、前記本体部に対して着脱可能に構成されていてもよい。

また、前記本体部は、前記柱状部材が前記床面に対して垂直な場合に前記柱状部材を挿通する中空部を備えていてもよい。

また、前記本体部の側面は、前記パッドを溶接する自動溶接装置を設置する際における位置決め手段を構成していてもよい。

上述した本発明に係る溶接治具によれば、本体部をパッドに係止させて支柱部材に本体部を固定することにより、溶接治具を用いてパッドの芯出しを行うことができる。また、本体部には切欠部が形成されていることから、床面に対して傾斜した柱状部材の場合であっても、この切欠部に柱状部材を挿通させることにより、柱状部材と本体部との干渉を回避して、自動溶接することができる。

本発明の第一実施形態に係る溶接治具を示す断面図である。 図１に示した溶接治具を示す図であり、（ａ）はＡ方向の側面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図、である。 本体部の外形の変形例を示す断面図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、（ｃ）は第三変形例、を示している。 図１に示した溶接治具を用いて支柱を溶接する状態を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る溶接治具の設置方法を示す断面図であり、（ａ）は載置工程、（ｂ）は固定工程、（ｃ）は退避工程、を示している。 本発明の第三実施形態に係る溶接治具の設置方法を示す断面図であり、（ａ）は載置工程、（ｂ）は固定工程、（ｃ）は除去工程、を示している。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図６（ｃ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る溶接治具を示す断面図である。図２は、図１に示した溶接治具を示す図であり、（ａ）はＡ方向の側面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図、である。

本発明の第一実施形態に係る溶接治具１は、図１〜図２（ｂ）に示したように、床面２に配置されるパッド３１を備えた柱状部材３の溶接時に用いられる溶接治具であって、パッド３１上に載置される略筒形状の本体部１１と、本体部１１を柱状部材３に固定するための固定手段１２と、を含み、本体部１１は、下端に形成されパッド３１の肩部に係止可能な段差部１１ａと、側面に形成され柱状部材３が床面２に対して傾斜している場合に柱状部材３を挿通する切欠部１１ｂと、を備えている。

床面２は、例えば、タンク内に水平に配置されたウェブにより構成される。なお、床面２はかかるウェブに限定されるものではなく、溶接可能な鋼材により構成された面であればよい。

柱状部材３は、例えば、安全柵４を構成する部品である。安全柵４は、水平方向に配置された手摺４１と、床面２に対して垂直に配置された柱状部材３である支柱４２と、床面２に対して斜めに配置された柱状部材３である斜材４３と、を有している。柱状部材３は、例えば、鋼管であり、断面円形状を有する鋼材により構成されている。

支柱４２の上端には手摺４１が接続されており、支柱４２の下端には床面２に溶接されるパッド３１が接続されている。支柱４２は、パッド３１を床面２に溶接することにより、床面２に立設される。

また、斜材４３の上端は支柱４２の中間部に接続されており、斜材４３の下端には床面２に溶接されるパッド３１が接続されている。斜材４３は、パッド３１を床面２に溶接することにより、支柱４２を側面から支持する。

パッド３１は、支柱４２又は斜材４３を構成する柱状部材３よりも拡径した円柱形状を有している。パッド３１の上面に柱状部材３（支柱４２又は斜材４３）の下端が接続されている。また、パッド３１の下面は床面２に配置され、下端外周部に沿って溶接され、床面２に固定される。

本体部１１は、パッド３１よりも拡径した略円筒形状を有しており、軸心方向の中心部には中空部１１ｃが形成されている。本体部１１の高さは、本体部１１をパッド３１上に載置したときに、斜材４３を超える高さに設計されていることが好ましい。本体部１１の下端内面には、パッド３１の上面と側面上部とによって構成される肩部に係止可能な段差部１１ａが形成されている。

また、本体部１１の側面の一部は、上端から下端の全域に渡って切り欠かれた切欠部１１ｂを備えている。したがって、本体部１１は、全体として略円筒形状を備えつつ、具体的には、Ｃ字形状の断面を有している。また、切欠部１１ｂは、必ずしも本体部１１の上下全域に渡って形成する必要はなく、下端から斜材４３との干渉を回避可能な位置までの範囲に渡って部分的に上下方向に切り欠くようにしてもよい。なお、切欠部１１ｂの横幅は、挿通する柱状部材３（例えば、斜材４３）の径よりも大きく形成されている。

また、本体部１１の床面２に平行な断面における外形は、パッド３１の床面２に平行な断面における外形と略相似形状を有している。ここで、本明細書において「略相似形状」とは、本体部１１に切欠部１１ｂがない状態を想定した場合に、本体部１１の外形とパッド３１の外形とが相似形状であることを意味している。

また、本体部１１の外形の軸心と段差部１１ａの軸心とは一致するように構成されている。したがって、段差部１１ａをパッド３１の肩部に係止させると、パッド３１の軸心と本体部１１の軸心とが一致することとなる。すなわち、段差部１１ａは、パッド３１の軸心と本体部１１の軸心とを一致可能に構成されている。

固定手段１２は、本体部１１の段差部１１ａをパッド３１に係止させた状態で本体部１１を柱状部材３（図１では斜材４３）に固定するための手段である。固定手段１２は、例えば、斜材４３の中間部に固定される把持部材１２ａと、本体部１１の上面に当接する複数の当接部材１２ｂと、把持部材１２ａ及び当接部材１２ｂを連結するブラケット１２ｃと、を備えている。

把持部材１２ａは、例えば、二分割されたブロック体と、このブロック体を連結するボルト・ナット等の締結具と、を備えている。ブロック体は、略半円形状の切欠部を有し、締結具によって連結された状態で斜材４３の側面に当接可能な略円形状の空間を形成するように構成されている。また、把持部材１２ａは、締結具によってブラケット１２ｃに接続される。なお、把持部材１２ａの構成は、かかる構成に限定されるものではない。

当接部材１２ｂは、例えば、下端に配置されたゴムパッドと、ゴムパッドの上端に接続された軸部と、を備えている。軸部の周面にはネジ溝が切られており、ブラケット１２ｃに形成されたボルト孔に螺合可能に構成されている。ブラケット１２ｃは、鉛直断面が略Ｌ字形状を有する板材により構成されている。当接部材１２ｂは、図２（ａ）に示したように、本体部１１の上端の左右二点に当接するように配置されている。

上述した溶接治具１を図１に示したように斜材４３に設置する場合には、まず、切欠部１１ｂに斜材４３を挿通する。次に、斜材４３のパッド３１の肩部に本体部１１の段差部１１ａを係止させて、本体部１１をパッド３１上に載置する。次に、把持部材１２ａを斜材４３に固定する。このとき、当接部材１２ｂが本体部１１の上端に当接可能となるように、把持部材１２ａの位置を調節する。

次に、当接部材１２ｂを螺合させたブラケット１２ｃを把持部材１２ａに接続する。このとき、当接部材１２ｂのゴムパッドが本体部１１と干渉しないように退避させておく。続いて、当接部材１２ｂの軸部を回転させながらゴムパッドを本体部１１の上端に当接させる。このとき、本体部１１が溶接時に動かないようにゴムパッドを所定の圧力で本体部１１の上端に押し付けておく。

その後、溶接治具１の本体部１１を基準にして自動溶接装置５を設置する。自動溶接装置５は、例えば、パッド３１の外周に沿って旋回可能に配置された溶接トーチ５１と、溶接トーチ５１を旋回可能に支持する台座５２と、を備えている。台座５２は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したように、環状の台座本体５２ａと、台座本体５２ａを支持する脚部５２ｂと、台座本体５２ａを溶接治具１の本体部１１に沿わせるためのガイド部材５２ｃと、を備えている。

台座本体５２ａは、例えば、ヒンジを介して環状の一部を開閉できるように構成されており、台座本体５２ａを開いた状態で本体部１１を内部に挿通した後、台座本体５２ａを閉じることによって、本体部１１の外周に台座本体５２ａを配置する。台座本体５２ａの下面には溶接トーチ５１を旋回可能に支持するターンテーブルが配置されていてもよい。脚部５２ｂは、床面２に当接可能に配置された軸部材であり、台座本体５２ａに接続されたブラケット５２ｄにより高さ調節可能に支持されている。

ガイド部材５２ｃは、台座５２の位置決めをする部品である。ガイド部材５２ｃは、例えば、図２（ｂ）に示したように、環状の板材を放射状に分割した扇形形状を有しており、外縁部は台座本体５２ａに接続されており、内縁部は溶接治具１の本体部１１の側面に当接可能に構成されている。ガイド部材５２ｃは、少なくとも一対必要であるが、三個以上であってもよい。ガイド部材５２ｃによって構成される中心空間部の軸心は、溶接トーチ５１の旋回軸と一致するように構成されている。

したがって、ガイド部材５２ｃの内縁部を本体部１１の側面に当接させることによって、溶接トーチ５１の旋回軸と本体部１１の軸心とを一致させることができる。このとき、本体部１１の軸心はパッド３１の軸心と一致するように設置されていることから、溶接トーチ５１の旋回軸はパッド３１の軸心と一致することとなる。

すなわち、溶接トーチ５１を台座本体５２ａに沿って旋回させることによって、パッド３１の溶接部に対して等距離を保持したまま移動させることができる。換言すれば、本体部１１の側面は、パッド３１を溶接する自動溶接装置５を設置する際における位置決め手段を構成している。

上述した本実施形態に係る溶接治具１によれば、本体部１１をパッド３１に係止させて柱状部材３（例えば、斜材４３）に本体部１１を固定することにより、溶接治具１を用いてパッド３１の芯出しを行うことができ、溶接治具１を介して自動溶接装置５の芯出しを行うことができる。また、本体部１１には切欠部１１ｂが形成されていることから、柱状部材３が斜材４３の場合であっても、この切欠部１１ｂに斜材４３を挿通させることにより、斜材４３と本体部１１との干渉を回避して、自動溶接装置５を設置して、自動溶接することができる。

ここで、本体部１１の外形の変形例について、図３を参照しつつ説明する。図３は、本体部の外形の変形例を示す断面図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、（ｃ）は第三変形例、を示している。

図３（ａ）に示した第一変形例は、パッド３１が長丸形状（小判形状）を有するものである。このとき、本体部１１の床面２に平行な断面における外形は、パッド３１の長丸形状（小判形状）よりも僅かに大きい略相似形状を有している。なお、図示しないが、自動溶接装置５の台座５２もパッド３１と同様の長丸形状（小判形状）を有しており、溶接トーチ５１はパッド３１の外形に沿って移動できるように構成されている。

図３（ｂ）に示した第二変形例は、パッド３１が正方形状を有するものである。このとき、本体部１１の床面２に平行な断面における外形は、パッド３１の正方形状よりも僅かに大きい略相似形状を有している。なお、図示しないが、自動溶接装置５の台座５２もパッド３１と同様の正方形状を有しており、溶接トーチ５１はパッド３１の外形に沿って移動できるように構成されている。

図３（ｃ）に示した第三変形例は、パッド３１が長方形状を有するものである。このとき、本体部１１の床面２に平行な断面における外形は、パッド３１の長方形状よりも僅かに大きい略相似形状を有している。なお、図示しないが、自動溶接装置５の台座５２もパッド３１と同様の長方形状を有しており、溶接トーチ５１はパッド３１の外形に沿って移動できるように構成されている。

これらの変形例に示したように、本体部１１の外形は、パッド３１の外形に応じて個々に設計される。なお、図示した変形例は単なる一例であり、図示した形状に限定されるものではない。

続いて、図１に示した支柱４２のパッド３１を溶接する場合について、図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、図１に示した溶接治具を用いて支柱を溶接する状態を示す断面図である。

上述した溶接治具１は、斜材４３だけでなく支柱４２の溶接にも使用することができる。このとき、本体部１１は支柱４２に固定されることから、上述した固定手段１２とは異なる固定手段１３を使用する。固定手段１３は、例えば、図４（ｂ）に示したように、支柱４２の中間部に固定される把持部材１３ａと、本体部１１の上面に当接する複数の当接部材１３ｂと、を備えている。なお、固定手段１３は図示した構成に限定されるものではない。

把持部材１３ａは、例えば、二分割されたブロック体１３ｃ，１３ｄと、このブロック体１３ｃ，１３ｄを連結するボルト・ナット等の締結具１３ｅと、を備えている。ブロック体は、略半円形状の切欠部１３ｆを有し、締結具１３ｅによって連結された状態で支柱４２の側面に当接可能な略円形状の空間を形成するように構成されている。なお、把持部材１３ａの構成は、かかる構成に限定されるものではない。

当接部材１３ｂは、例えば、下端に配置されたゴムパッドと、ゴムパッドの上端に接続された軸部と、を備えている。軸部の周面にはネジ溝が切られており、ブロック体１３ｃ，１３ｄに形成されたボルト孔１３ｇに螺合可能に構成されている。当接部材１３ｂは、例えば、ブロック体１３ｃ，１３ｄにそれぞれ一つずつ配置されており、本体部１１の上端の左右二点に当接するように配置されている。

上述した溶接治具１を図４（ａ）に示したように支柱４２に設置する場合には、まず、
切欠部１１ｂから支柱４２を中空部１１ｃに挿通する。次に、支柱４２のパッド３１の肩部に本体部１１の段差部１１ａを係止させて、本体部１１をパッド３１上に載置する。

次に、把持部材１３ａを支柱４２に固定する。このとき、当接部材１３ｂが本体部１１の上端に当接可能となるように、把持部材１３ａの位置を調節する。また、当接部材１３ｂのゴムパッドが本体部１１と干渉しないように退避させておく。

続いて、当接部材１３ｂの軸部を回転させながらゴムパッドを本体部１１の上端に当接させる。このとき、本体部１１が溶接時に動かないようにゴムパッドを所定の圧力で本体部１１の上端に押し付けておく。

その後、溶接治具１の本体部１１を基準にして自動溶接装置５を設置する。自動溶接装置５の設置方法は、上述した斜材４３の溶接時と同じであることから、ここでは詳細な説明を省略する。このように、本実施形態に係る溶接治具１は、本体部１１の切欠部１１ｂ及び中空部１１ｃを利用することによって、柱状部材３が床面２に対して垂直な場合、すなわち、柱状部材３が支柱４２である場合にも使用することができる。

なお、溶接治具１を支柱４２の溶接と斜材４３の溶接とを兼用する場合には、中空部１１ｃに支柱４２を挿通する必要があることから、切欠部１１ｂは本体部１１の下端から上端の全域に渡って形成しておくことが必要である。

続いて、本発明の他の実施形態に係る溶接治具１について、図５（ａ）〜図６（ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の第二実施形態に係る溶接治具の設置方法を示す断面図であり、（ａ）は載置工程、（ｂ）は固定工程、（ｃ）は退避工程、を示している。図６は、本発明の第三実施形態に係る溶接治具の設置方法を示す断面図であり、（ａ）は載置工程、（ｂ）は固定工程、（ｃ）は除去工程、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る溶接治具１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示した第二実施形態に係る溶接治具１は、段差部１１ａを別部品によって構成し、本体部１１の軸心方向に移動可能に構成したものである。具体的には、本体部１１は、例えば、図５（ａ）に示したように、下端に配置された補助リング１１ｄを備えている。補助リング１１ｄは、本体部１１と同じ箇所に切欠部を有するＣ字形状を有しており、下端内面に段差部１１ａが形成されている。また、補助リング１１ｄは、ボルトやネジ等の締結具によって本体部１１に固定可能に構成されている。

本体部１１の下端周面には、補助リング１１ｄを挿通可能な凹部１１ｅが形成されている。凹部１１ｅは、補助リング１１ｄの高さよりも十分に大きく形成されており、補助リング１１ｄを挿通したまま上下にスライドできるように構成されている。床面２に溶接されるパッド３１の高さＨが低い場合には、本体部１１をパッド３１に係止させたときに、パッド３１の下端外周部に十分な隙間を確保することができない場合がある。

そこで、第二実施形態に係る溶接治具１では、本体部１１をパッド３１に係止させる部分を補助リング１１ｄによって構成し、溶接時に移動させることができるようにしている。具体的には、まず、補助リング１１ｄの先端を本体部１１の下端から突出させ、段差部１１ａと本体部１１の下面との位置を一致させた状態で、補助リング１１ｄを本体部１１に固定する。

次に、図５（ａ）に示したように、切欠部１１ｂに斜材４３を挿通する。続いて、斜材４３のパッド３１の肩部に段差部１１ａを係止させて、本体部１１をパッド３１上に載置する。次に、図５（ｂ）に示したように、固定手段１２により本体部１１を斜材４３に固定する。

続いて、図５（ｃ）に示したように、補助リング１１ｄを上方にスライドさせて本体部１１に固定する。かかる処理によって、パッド３１の下端外周部に溶接作業に必要な隙間を十分に確保することができる。なお、図示しないが、その後、本体部１１を基準にして自動溶接装置５を設置して、パッド３１の自動溶接を行う。

図６（ａ）〜（ｃ）に示した第三実施形態に係る溶接治具１は、段差部１１ａを別部品によって構成し、本体部１１に対して着脱可能に構成したものである。具体的には、本体部１１は、例えば、図６（ａ）に示したように、下端に配置された補助リング１１ｄを備えている。補助リング１１ｄは、基本的に第二実施形態に示したものと同じ構成を備えている。ただし、第三実施形態に係る補助リング１１ｄは、放射状に複数に分割可能又はヒンジを介して開閉可能に構成されている。

本体部１１の下端周面には、補助リング１１ｄを挿通可能な凹部１１ｅが形成されている。凹部１１ｅは、補助リング１１ｄを挿通したときに、段差部１１ａが本体部１１の下面と一致するように形成されている。

第三実施形態に係る溶接治具１では、まず、補助リング１１ｄを凹部１１ｅに挿通して本体部１１に固定する。次に、図６（ａ）に示したように、切欠部１１ｂに斜材４３を挿通する。続いて、斜材４３のパッド３１の肩部に段差部１１ａを係止させて、本体部１１をパッド３１上に載置する。次に、図６（ｂ）に示したように、固定手段１２により本体部１１を斜材４３に固定する。

続いて、図６（ｃ）に示したように、補助リング１１ｄを本体部１１から取り外す。かかる処理によって、パッド３１の下端外周部に溶接作業に必要な隙間を十分に確保することができる。なお、図示しないが、その後、本体部１１を基準にして自動溶接装置５を設置して、パッド３１の自動溶接を行う。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 溶接治具
２ 床面
３ 柱状部材
４ 安全柵
５ 自動溶接装置
１１ 本体部
１１ａ 段差部
１１ｂ 切欠部
１１ｃ 中空部
１１ｄ 補助リング
１１ｅ 凹部
１２，１３ 固定手段
１２ａ，１３ａ 把持部材
１２ｂ，１３ｂ 当接部材
１２ｃ ブラケット
１３ｃ，１３ｄ ブロック体
１３ｅ 締結具
１３ｆ 切欠部
１３ｇ ボルト孔
３１ パッド
４１ 手摺
４２ 支柱
４３ 斜材
５１ 溶接トーチ
５２ 台座
５２ａ 台座本体
５２ｂ 脚部
５２ｃ ガイド部材
５２ｄ ブラケット

Claims (6)

1. 床面に配置されるパッドを備えた柱状部材の溶接時に用いられる溶接治具であって、
   前記パッド上に載置される略筒形状の本体部と、
   前記本体部を前記柱状部材に固定するための固定手段と、を含み、
   前記本体部は、下端に形成され前記パッドの肩部に係止可能な段差部と、側面に形成され前記柱状部材が前記床面に対して傾斜している場合に前記柱状部材を挿通する切欠部と、を備えている、
   ことを特徴とする溶接治具。
2. 前記本体部の前記床面に平行な断面における外形は、前記パッドの前記床面に平行な断面における外形と略相似形状を有している、請求項１に記載の溶接治具。
3. 前記段差部は、前記パッドの軸心と前記本体部の軸心とを一致可能に構成されている、請求項２に記載の溶接治具。
4. 前記段差部は、前記本体部の軸心方向に移動可能又は前記本体部に対して着脱可能に構成されている、請求項１に記載の溶接治具。
5. 前記本体部は、前記柱状部材が前記床面に対して垂直な場合に前記柱状部材を挿通する中空部を備えている、請求項１に記載の溶接治具。
6. 前記本体部の側面は、前記パッドを溶接する自動溶接装置を設置する際における位置決め手段を構成している、請求項１に記載の溶接治具。
   

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