JP7282641B2

JP7282641B2 - 鉄筋用圧接治具

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Publication number: JP7282641B2
Application number: JP2019168328A
Authority: JP
Inventors: 成行林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: JP2021045760A; TW202117147A; WO2021054187A1

Description

本発明は、コンクリートに埋設する各種鉄筋を接続する圧接方法に用いられる鉄筋用圧接治具に関する。

コンクリート構造物の柱や梁等に埋設する各種鉄筋を軸方向に接続する方法として、ガス圧接方法が建築現場等で広く採用されている。

鉄筋のガス圧接方法は、互いに接続しようとする鉄筋を同軸に保持した状態で、両鉄筋の接続側端部を突き合わせて加熱する加熱工程と、加熱工程後の両鉄筋に軸方向の圧力を加えて両鉄筋の接続側端部どうしを接合する圧接工程とによって実施される。

このようなガス圧接方法において、鉄筋の接合部の強度を高めるために、予め、互いに接続しようとする鉄筋の一方に、管状でその中間部の内径が両端の鉄筋挿通孔よりも大きく形成された接続用被覆部材を外嵌しておき、加熱工程後の圧接工程では、両鉄筋の接続側端部を覆う位置に接続用被覆部材を移動させた状態で両鉄筋に軸方向の圧力を加えることにより、両鉄筋の接続側端部どうしを接合するとともに、その接合部を径方向外側へ拡大して接続用被覆部材の内部を充填する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記の接続用被覆部材を用いたガス圧接方法では、鉄筋の接続を行うごとに接続用被覆部材を消費することになるため、圧接作業にかかるコストが高くなるという問題がある。また、接続した鉄筋は、その接合部が接続用被覆部材で覆われて接合状態の良否を外部から目視確認することができない。さらに、その接合部の外径が接続用被覆部材の分だけ従来よりも大径となるので、配筋作業時にフープ筋やスターラップ筋の移動が困難になって作業性の低下をまねく場合がある。

これに対して、本発明者は、鉄筋のガス圧接方法において、加熱工程後に、上記の接続用被覆部材に代わる筒状の外径規制金具を用いて圧接工程を行い、その外径規制金具を圧接工程終了後に接続した鉄筋から取り外す方法を提案している（特許文献２参照。）。この方法によれば、外径規制金具を繰り返し使用できるので、従来の接続用被覆部材を用いる場合に比べて圧接作業のコストを抑えることができる。また、接続した鉄筋は、外径規制金具を取り除いた後に接合部を目視確認できるので、接合強度の信頼性を確保することができるし、接続用被覆部材を用いた場合よりも接合部の外径の拡大が抑えられるので、配筋作業の際に取り扱いやすいものとなる。

特許第２８２９８４４号公報特許第５９７０１６９号公報

ところで、上記特許文献２の圧接方法では、筒状の外径規制金具を軸方向に沿って二つ割り可能な構造とし、互いに接続しようとする鉄筋の一方への外嵌や、圧接工程終了後の鉄筋からの取り外しが自由にできるようにしている。具体的には、外径規制金具を一対の半割筒体に分割し、各半割筒体の周方向両端に径方向外側に広がる板状取付部を設け、各半割筒体の板状取付部どうしを対向させた状態でボルトとナットで結合する構造とし、その一方の半割筒体の周方向一端の板状取付部に把手を設けている。

しかしながら、この圧接方法で使用する外径規制金具は、接続対象の鉄筋の一方へ取り付ける際および圧接工程終了後に接続した鉄筋から取り外す際に、ボルトとナットの結合を緩めたり締めたりする必要がある。そして、この外径規制金具の取り付け、取り外しが作業者にとって非常に面倒で、圧接作業全体の効率を低下させる一因となっている。

そこで、本発明は、鉄筋を圧接する際に、鉄筋の接合強度の信頼性を確保し、かつ接合部の外径の拡大を抑えながら、圧接作業を低コストで効率よく行うことができるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、互いに接続しようとする鉄筋を同軸に保持し、その両鉄筋の接続側端部を突き合わせて加熱した後、両鉄筋に軸方向の圧力を加えることにより両鉄筋を接続する鉄筋の圧接方法に使用される鉄筋用圧接治具において、周方向の一箇所に前記鉄筋の外径よりも広い開口を有するＣ字状の外径規制部と、前記外径規制部の外周から径方向と平行に延びる把手とからなり、前記外径規制部は、前記両鉄筋に軸方向の圧力を加えて両鉄筋の接続側端部どうしを接合する際に、その接合部の径方向外側で保持されて接合部の拡径を規制する構成を採用したものである。

すなわち、鉄筋の圧接作業において、同軸に保持した両鉄筋の互いに対向する接続側端部を突き合わせて加熱する加熱工程の後、圧接工程で両鉄筋に軸方向の圧力を加える際に、本発明の鉄筋用圧接治具（以下、単に「圧接治具」とも称する。）の外径規制部を両鉄筋の接続側端部の径方向外側で保持して、両鉄筋の接合部の拡径を規制しながら接合を行い、圧接工程終了後に圧接治具を接続した鉄筋から取り外すようにすることにより、前述の外径規制金具を用いた場合と同様、接続した鉄筋の接合強度の信頼性を確保し、かつ接合部の外径の拡大を抑えることができ、圧接作業のコストも抑えられる。

しかも、本発明の圧接治具は、その外径規制部が鉄筋の外径よりも広い開口を有するＣ字状に形成されているので、圧接工程の前に鉄筋に対してその側方から容易に外嵌できるし、圧接工程終了後も鉄筋の接合部から軸方向にスライドさせることにより鉄筋の側方へ容易に取り外すことができ、前述の外径規制金具を用いた場合よりも圧接作業全体の効率を向上させることができる。

ここで、前記外径規制部の内周面を、少なくとも軸方向の一部が一端に向かって広がるテーパ面とすれば、圧接治具が圧接工程終了後の鉄筋の接合部から軸方向にスライドさせやすくなり、圧接治具の取り外し作業が一層容易に行えるようになる。

本発明の鉄筋用圧接治具は、上述したように、互いに接続しようとする鉄筋の外径よりも広い開口を有するＣ字状の外径規制部を有するものであるから、鉄筋の圧接作業の際には鉄筋に対してその側方から容易に外嵌でき、圧接工程終了後には接続した鉄筋から容易に取り外すことができる。すなわち、鉄筋の圧接方法において、本発明の圧接治具を用いることにより、鉄筋の接合強度の信頼性を確保し、接合部の外径の拡大を抑えながら、圧接作業を低コストで効率よく行えるようになる。

実施形態の圧接治具の要部の側面図図１の正面図図１のIII－III線に沿った断面図図１の圧接治具を用いた鉄筋の圧接方法における加熱工程を示す正面図圧接工程開始前の圧接治具の鉄筋への外嵌状態を示す正面図圧接治具を用いた圧接工程を示す正面図圧接工程終了後の圧接治具を取り外す過程を示す正面図接続した鉄筋の背面図

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。この鉄筋用圧接治具１は、図１乃至図３に示すように、周方向の一箇所に接続しようとする鉄筋Ｂの外径よりも広い開口２ａを有するＣ字状に形成された外径規制部２と、外径規制部２の外周から径方向と平行に延びる棒状の把手３とからなる。その外径規制部２の内周面は、軸方向の一端側部分が一端に向かって広がるテーパ面２ｂとなっており、そのテーパ面２ｂには多数の軸方向溝２ｃが形成されている。一方、外径規制部２の開口２ａは軸方向に一定の幅で延び、その両側壁は軸方向溝のない平坦面とされている。

前記外径規制部２の内径は、軸方向の他端側のストレート部分が開口２ａの広さと同じ寸法に形成され、テーパ面２ｂの最大径（一端における内径）が鉄筋Ｂの外径の１．１～１．３倍前後、好ましくは１．２倍前後に形成されている。

なお、鉄筋には異形鉄筋やストレート鉄筋等のいくつかの種類があり、その各種の鉄筋について外径の異なるものがあるため、圧接治具は、これら各鉄筋の外径に対応した内径のものを複数用意しておき、実際に接続しようとする鉄筋に応じたものを使用するようにすればよい。

次に、上記構成の圧接治具１と一般的なガス圧接装置およびバーナーを用いた鉄筋Ｂの圧接方法について説明する。そのガス圧接装置は、図示は省略するが、圧接装置本体となる外筒の一端側外部に一方の鉄筋を着脱自在に固定する固定クランプと、他端側外部に他方の鉄筋を着脱自在に固定する移動クランプと、外筒の内部に軸方向に移動可能となるよう収納した内筒とを備え、外筒の他端部に連結された油圧シリンダで内筒を押すことにより、移動クランプを固定クランプに接近させる構造のものである。

この圧接方法では、予め、接続しようとする鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部を鉄筋冷間直角切断機で切断するか端面を研削して平滑面としておく。そして、まず、一方の鉄筋Ｂをガス圧接装置の固定クランプに締め付けボルトで固定し、他方の鉄筋Ｂを移動クランプに締め付けボルトで固定して両鉄筋Ｂ、Ｂを同軸に保持し、バーナーで両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部を加熱する加熱工程を行う。バーナーでの加熱にはアセチレンガス、酸素ガス、天然ガス、水素ガス等が使用される。なお、バーナー加熱に代えて高周波加熱を採用することもできる。

加熱工程は、両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部どうしが近接する状態で加熱する第１加熱工程と、図４に示すように、第１加熱工程後の両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部どうしを突き合わせて、両鉄筋Ｂ、Ｂに軸方向の圧力を加えた状態で加熱する第２加熱工程とからなる。ここで、その両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部の加熱範囲は、各鉄筋Ｂ、Ｂの端面から鉄筋Ｂの外径の０．１５～０．３倍程度の長さまでの範囲とする。なお、第２加熱工程では、互いに突き合わされた両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部が、軸方向の圧力によってわずかに径方向外側へ拡大（拡径）する。

加熱工程によって両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部を軟化させた後、圧接治具１を用いた圧接工程を行う。この圧接工程では、まず、図５に示すように、一方の鉄筋Ｂの接続側端部の近傍位置に圧接治具１の外径規制部２を鉄筋Ｂの側方から外嵌し（図１参照）、その外径規制部２を両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部に向けてスライドさせる。

そして、図６に示すように、圧接治具１の外径規制部２を両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部の径方向外側で保持した状態で、ガス圧接装置の油圧シリンダの加圧力を高めて両鉄筋Ｂ、Ｂに軸方向の圧力を加えることにより、両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部どうしを接合して両鉄筋Ｂ、Ｂを接続する。このとき、接合部の径方向外側で保持された圧接治具１の外径規制部２が接合部の拡径を規制するので、接合部の拡径部分は互いに軸方向に加圧しあうことになり、この作用（鍛造効果）によって接続した鉄筋Ｂ、Ｂの接合強度が高まるようになっている。なお、外径規制部２の周方向の一箇所に開口２ａがあっても鍛造効果が生じて接合強度が高まることは、実験により確認されている。

圧接工程が終了すると、ガス圧接装置の油圧シリンダへの油圧の供給を停止して、図７に示すように、圧接治具１の外径規制部２を一方の鉄筋Ｂの側へスライドさせて両鉄筋Ｂ、Ｂの接合部から引き離した後、一方の鉄筋Ｂの側方へ取り外せばよい（図１参照）。このとき、圧接治具１は、外径規制部２の内周面のうち、両鉄筋Ｂ、Ｂの接合部の拡径を規制する部分が一端に向かって広がるテーパ面２ｂとなっているので、容易に接合部からスライドさせて取り外すことができる。そして、圧接治具１を取り外した後、接続した鉄筋Ｂ、Ｂの接合部の接合状態を目視確認することにより、圧接作業全体が完了する。

上述したように、この圧接治具１を用いた圧接方法では、加熱工程を実施した後、両鉄筋Ｂ、Ｂに軸方向の圧力を加えて両鉄筋Ｂ、Ｂの接続側端部どうしを接合する圧接工程において、その接合部の径方向外側に圧接治具１の外径規制部２を保持して接合部の拡径を規制し、圧接工程終了後に圧接治具１を取り外すようにしたので、両鉄筋Ｂ、Ｂの接合部の強度を鍛造効果で高めることができ、圧接治具１の繰り返し使用により圧接作業のコストを抑えることもできる。また、接続した鉄筋Ｂ、Ｂは、圧接治具１を取り除いた後に接合部を目視確認できるので、接合強度の信頼性を確保できるし、接合部の外径の拡大を抑えられるので、配筋作業の際に取り扱いやすいものとなる。

しかも、圧接治具１は、その外径規制部２が鉄筋Ｂの外径よりも広い開口２ａを有し、圧接工程の直前に鉄筋Ｂに対してその側方から容易に外嵌でき、また圧接工程終了後には接続した鉄筋Ｂ、Ｂから容易に取り外すことができるので、圧接作業全体の作業性を向上させることができる。

ここで、図８は、圧接治具１を取り外した後の鉄筋Ｂ、Ｂを背面側（圧接治具１の外径規制部２の開口２ａに臨む側と反対の側）から見たものである。接続した鉄筋Ｂ、Ｂの接合部には軸方向に延びる筋状の圧痕Ａが複数形成されている。この筋状の圧痕Ａは、圧接工程で圧接治具１の外径規制部２に囲まれていた接合部が、外径規制部２の内周面の軸方向溝２ｃどうしの間の凸部に押し付けられることによって形成されている。

したがって、建設現場等で予め接続された鉄筋を埋設しようとする際にその接続方法が不明の場合でも、鉄筋の接合部に筋状の圧痕が認められれば、その鉄筋が本発明の圧接治具を用いて接続されたもの、すなわち十分な接合強度を有するものであると推定できることになる。

なお、鉄筋の接続方法を判別するための接合部の外観は上述したような筋状の圧痕に限らず、例えば、圧接治具の外径規制部の内周面を正六角形や正八角形等の多角形の一部が欠けた形状として、鉄筋の接合部全体が略多角形状に形成されるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、圧接治具の外径規制部の内周面は、実施形態のように少なくとも一部をテーパ面とした方が圧接工程後の圧接治具の取り外しが容易になって好ましいが、全面を直円筒面とすることもできる。また、その外径規制部の内周面の軸方向溝を省略することもできる。

また、本発明の圧接治具は、鉄筋の圧接を対象としてなされたものであるが、鉄筋以外の棒状部材や筒状部材等の圧接にも使用することができる。

１圧接治具
２外径規制部
２ａ開口
２ｂテーパ面
２ｃ軸方向溝
３把手
Ａ圧痕
Ｂ鉄筋

Claims

互いに接続しようとする鉄筋を同軸に保持し、その両鉄筋の接続側端部を突き合わせて加熱した後、両鉄筋に軸方向の圧力を加えることにより両鉄筋を接続する鉄筋の圧接方法に使用される鉄筋用圧接治具において、
周方向の一箇所に前記鉄筋の外径よりも広い開口を有するＣ字状の外径規制部と、前記外径規制部の外周から径方向と平行に延びる把手とからなり、前記外径規制部は、前記両鉄筋に軸方向の圧力を加えて両鉄筋の接続側端部どうしを接合する際に、その接合部の径方向外側で保持されて接合部の拡径を規制するものであることを特徴とする鉄筋用圧接治具。
前記外径規制部の内周面は、少なくとも軸方向の一部が一端に向かって広がるテーパ面となっていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋用圧接治具。