JPS63281784A - 鉄筋等のガス圧接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野； 本発明は、鉄筋等のガス圧接を確実に実施するために、
接合部〈おける被接合材の圧縮変位量を検出して圧接状
態を確認し、正確なガス圧接作業が行える方法に関する
。

従来技術と問題点： 鉄筋のガス圧接工法については、既に多く技術が知られ
ている。そしてその多くは、圧接作業者の経験による感
覚でもって圧接作業が行われるために、接合部が不均質
忙圧接されることが多かった。

そこで、この欠点を改善すると共和、合理化する手段と
して、圧接時の接合部の変位量を検出し、接合が正しく
行われているか否かを判断できるようにする考えに基づ
いた技術が知られている。

たとえば加圧用シリンダラムの移動量を直接検出する手
段として、油圧シリンダーのラムに直接的にワイヤーを
接いで、その移動量を検出する方式（たとえば特開昭４
９−８３６４８号公報や実公昭５７−９０３３号公報な
どで開示）がある。この方式ではリードワイヤーがその
外側を覆うアウターケーブルとの間隙により、彎曲状態
での使用と直線状態での使用とで誤差が生じ、また両者
の擦れ合いなどで故障する率が高い欠点がある。また、
油圧シリンダラムの移動量を間接的に検出する手段とし
ては、加圧用シリンダへの供給圧油を分岐して検出する
ような方式（たとえば特開昭５７−１５２３８７号公報
、特公昭５８−２３１９２号公報など）によって知られ
ている。この方式では唯、圧力変化を検出するようなも
ので、この場合圧力計を油圧回路中に取付けて、この計
器から変位量を読み取るようになっているから、作業者
の監視が必要となる。

そして定置型の圧接装置では作業性が比較的良好である
が、直接作業現場、殊に高所位置で作業する可搬式の圧
接装置を使用する現場では、加圧操作と加熱操作とを同
時に、しかも同一作業者が行うために、被圧接材の圧接
端面の酸化や加圧タイミングのずれが生じ易く、圧接状
態が不均等になりやすい。

そこで、本発明者は加圧に伴なう圧接接合部の圧縮量を
、加圧ポンプの吐出圧を電気信号に変換して、設定（ｉ
ｔの幅内で加圧用ラムシリンダの移動量から検出し、所
要値に達すると作業停止の指示を出すようにし、作業者
が加熱作業のみに専念することにより接合の均質化を図
り、圧接接手の信頼性を高め得る方法として、先願発明
（特開昭６１−６３３８６号公報により開示）を完成し
たのである。しかし乍ら、この先願発明においては、加
圧用ポンプの吐出側に接いだ圧力スイッチで、断続的に
供給される給油時間を検知し、そのスイッチのオン拳オ
フにおけるオン信号と制御機構にての基準時間発生パル
スとをゲート信号として、計算回路のカウンターで積算
計数し、予め算定した圧接用シリンダの１１当りの移動
に要する吐出所要時間による数値と比較して圧接状＝Ｖ
　？検知する方式であδため、作業現場におけるポンプ
駆＠電源の条件が正常時と比較して悪条件（たとえば周
囲の電力消費量が過大になったり、リード線が長くなっ
て、電圧低下するなど）Ｋなった場合、プログラム通り
に作動しなくなり、誤作動することが判った。

解決しようとする問題点： ガス圧接における加圧操作は、継手性能に及ぼす影響が
多大であり、任意の場所に移動して行うガス圧接作業で
の加圧操作を自動化することによって、圧接技能者の技
量差を無くシ、継手の信頼性を向上させる。その加圧操
作のうち最も重要な点は、被接合材の圧接面における酸
化層の拡散を良好にするための密着度を高めることであ
る。そのために、被接合材の突き合わせ部が密接した時
点より少なくとも２〜３廟の圧縮が必要である。

したがって加圧操作を自動化する場合、加圧によつ°Ｃ
生じる圧縮量を抑圧移動量として検出し、これを基準と
して、加圧操作を自動制御しようとする方法であり、マ
イクロコンピュータにより、予め設定した値に、加圧ポ
ンプの吐出渣から検出した加圧シリンダの移動量が合致
すると、加圧を停止するようにした制御方式を採用する
。

問題点を解決する手段： 本発明は、ガス圧接装置を作動する油圧ユニットには、
圧接装置の加圧用シリンダへの電動油圧ポ／グ吐出側に
繋いだ圧力−電気変換器と、紋油圧ポンプの駆動モータ
に取り付は九ロータリーセンサーとから、それぞれの検
出信号が該油圧ユニットに付属する電気制御機構のマイ
クロコンピュータに送られるようにしておき、被接合材
のサイズ選択による初期設定により、前記両検出信号と
、マイクロコンピュータ内に登録しておいた被接合材す
・ｆズに対応する加圧の上限圧と下限圧・全圧縮変位波
・圧縮変位量検出定数のプログラムデータとを、比較演
算して電動油圧ポンプの作ｔＪＪを制御し、被接合材の
接合面？密着させる工程では高い圧力で、接合成形工程
では密着工種よりやや低い圧力で、それぞれ作動油を加
圧部知送り、所定圧縮変位量に達すると加圧シリンダ内
の圧力解放してポンプを停止すると共に、作業終了を報
知するようにしたことにちる。

しかして、本発明方法を実施するにあたり、制御の基本
となる圧縮変位量の検出手段としては、第１図に示すよ
うに、電動油圧ポンプ（プランジャ・−ポンプ）の全吐
出油量を漏らすことなく加圧用シリンダに注入すると、
該シリンダのピストン杆の押し出し長さは、ポンプの作
動油吐出量に正比例し、即ち圧縮変位量であるとみなし
得る。したがって、ポンプの吐出量を検出すれば、圧縮
変位量が検出できることになる。

このプランジャーポンプの吐出ｉｔＱは、プランジャー
の断面積ａ１作動ストローク１１効率η、プランジャー
の作動回数ｘ１の相乗積として、次式で表わすことがで
きる。

Ｑ＝−（（ａｘ／）ｘｘ）ｘη ａｘｊＦは一定であるから、ａＸＩ！＝ＢとするとＱ＝
　（ＢＸＸ）Ｘη・・・・・−・・＜１）また作動回数
Ｘは、ポンプ惠動モータの回転数Ｒと、濾速機の減速比
ｄとより、 ｘ＝Ｒ＋ｄ・・・・・・：・・・・・（２）加圧用シリ
ンダのピスト／杆押し出し長さく圧縮変位量）Ｌは、ラ
ムシリンダの断面ｆＪｊＡと、ポンプの吐出量Ｑとより
、 Ｌ　＝Ｑ＋Ａ　　・・・・・・・・・（３）ここで、（
３）式に（１）　（２）式を代入して、この式をＲにつ
いて変形すると （５）式中のＡ、（１，Ｂけ−にであるから、王給変位
量りは、モータの回転数Ｒによって算出することができ
る。効率ηについては、使用する圧力によって可成り変
化するので、これを第４１て示す要領で、各圧力に対す
る吐出量を実測して、第５図で示すグラフにより補正係
数として決定する。

作　　　用： 本発明は、予め被接合材の寸法に対応する圧縮変位量デ
ータ敬が得られて、その定数のほかフノロ王時の上限圧
・下限圧、全圧縮変位量をプログラムデーターとして、
予め電気制御部のマイクロコンピュータの読み出し専用
メモリーに記憶させたものを使用し、このマイクロコン
ピュータと被接合材の選択スイッチとが組み込まれた電
気制御部を油圧ユニットに付属させ、たとえば可搬式の
圧接装置として使用するに際し、電気制御部で、被接合
材の寸法に対応して選択スイッチを入れ、初期設定した
後、起動スイッチを入れること（より、先に準備しであ
る圧接装置の働きにより、ガスバーナーによる被接合材
の接合部が加熱されるにつれ、まづ作動油の圧力が上昇
し、この圧力を圧力−電気変換器によって検知すると、
電気制御部のデジタル電圧変換器でデジタル信号だ変換
して、マイクロコンピュータの演算部に送り、上限圧と
比較演算して両者の値が一致するとモータを停止させる
。被接合材が加熱されて硬度低下するにともない可塑化
して圧縮されるため、作動油の圧力が下降する。この下
限圧が検知されると演算部で設定値と比較演算され、両
者の値が一致した時点でモータを作動させ、圧力を高め
る。以後この操作を繰返し、この間にモータの回転数を
パルス信号として検出し、これをマイクロコンピュータ
て入力することで、圧縮変位量検出定数と比較し、一致
するごとに密着工程の圧縮変位量データから減算する。

その結果ＯＫなると、密着工程の終了を報知し、プログ
ラムにしたがって圧縮成形工程に切換えられ、前記密着
工程と同要領で、密着工程よりも低い加圧力を作動油に
与えて、油圧ポンプのモータをオン・オフし、圧縮変位
量のカウントの減算を繰返し、圧縮変位量の被減算数が
０になるまで加圧操作を行う。その最終点に達すると圧
接操作の終了を報知し、併せてモータの停止並びに油圧
回路中の開放弁を開き、待機の状態に復帰させる。

本発明方法は建設工事等で用いられる鉄筋のみならず、
中空材や軌条、その他圧接による接続が可能な寸法の被
接合材の場合でも採用し得る。

また、本発明の主要部を構成する油圧ポンプの制御手段
については、これを圧接のみならず、遂次押圧力を加え
て作業する分野にも採用し得る。

もちろん作動油によシ操作されて目的作業を行う加圧シ
リンダとこれに付属する機器等の構造建ついては所要の
条件に対応するものを組合せ得る。

実施例： 以下本発明方法を鉄筋の圧接作業における実施例につい
て図により詳述すれば、次の通りである。

第１図に示すのは本発明方法を実施する制御機構の概要
図である。周知構造の鉄筋圧接装置（１）における加圧
用シリンダ（２）に対して、作動油を供給する電動油圧
ポンプ（プラ／ジャーポング）（３）から、前記加圧用
シリンダ（２）への供給管路＜４）ｅＦ−圧力スイッチ
（圧力−電気変換器）（５）ｔ−配し、該圧力スイッチ
（５）の電気作動側を電子制御部（１）の直流増幅器（
財）を介してデジタル電圧変換器＠に接続する。油圧ポ
ンプ（３）のモータ（減速機を含む）（６）にはロータ
リーセンサー（７）を取り付け、このロータリーセンサ
ー（７）によりモータ（６）の回転数をパルス信号とし
て検出し、このパルス信号が、ｉイクロコンビュ−１（
ＭＰＵ）　　（以下単Ｋ　ＭＰＵと表示する）に入力さ
れるようＶｃｍ続する。これら油圧ポンプユニットＱＯ
（電動油圧ポンプ（３）、オイルタンク（８）、電磁開
放弁（９）、とロータリーセンサー（７）及び圧力スイ
ッチ（５）とでなる）は可搬構造のものである。

この油圧ポンプユニットＱＯＫ付属するようにして電子
制御部（１）をユニットにしたものが取り付けられる。

電子制御部翰としては、第２図に示すようにＭＰＵ内に
、表ＩＫて示すような、取り扱う鉄筋の記憶させた読み
出し専用メモ＋３−　（ＲＯＭ）　　（以下単にＲＯＭ
と表示する）と、随時読み取り書き込みメモリー（ＲＡ
Ｍ）（以下単ＫＲＡＭと表示する）と、演算処理部（Ｃ
ＰｔＪ）（以下単Ｋ　ＣＰｔＪと表示する）とを備える
。このＭＰＵの入力ポート（ＩＰＩ　）には、スタート
スイッチ（ＳＷ２　）と、接合時の被接合材の接合隙間
設定スイッチ（ＳＷ３　）被接合材（鉄筋）のサイズ選
定用ブツシュスイッチ（ＳＷ４　）（こＯ実施例では６
連プツシ二スイツチで、鉄筋直径１９ｍ≠、２２１＋１
１１φ、２５　ａｒｍ　ｌＧ、２９闘φ、３２鱈ｆ、３
５ｔｍ−に分別しであるが、これに限定されるものでは
ない）がそれぞれ接続され、また入カポ−）（ＩＦ５）
にはデジタル電圧変換器（２）の出力側か接続され、入
カポ−）、（ＩＦ５）Ｋは、油圧ポンプ（３）Ｋ動モー
タ（６）直結のロータリーセンサー（７）からのパルス
信号を受は入れるよう接続しである。

出力ボート（ＯＰＩ　）　　（ＯＦ２　）は、被接合材
の圧縮移＠蓋を表示する発光ダイオード表示器（ＬＥＤ
　）Ｋ接続する。また出カポ−）（ＯＦ３）のターミナ
ル“０″は油圧ポンプモータ（６）の起動停止を行う交
流無接点スイッチ（ＳＳＲＩ）に、ターミナル“１″′
は圧力開放弁（９）の作動・停止を行う交流無接点スイ
ッチ（５ＳＲ２）に、ターミナル″２＆１は加圧操作終
了を知らせるブザー＠に１それぞれ接続する。（ＳＷＩ
　）けリセットスイッチである。

このような構成をもり圧接装置の駆動制御機構により、
作業を行うには、まづ電子制御部翰のサイズ選定用ブツ
シュスイッチ（ＳＷ４　）で、被接合材のサイズを選定
する。この選定サイズをＤ２５（呼び径２５ａｌ−の鉄
筋、以下このサイズについて説明）とし、そのスイッチ
を入れる。次に圧接装置（１）にセットする鉄筋の突合
わせ部の隙間状態（具体例では広・狭２通りに設定し、
広：隙間３〜６−１狭：隙間３鱈となっている）をスイ
ッチ（ＳＷ３）　Ｋて設定する。次Ｋ［源スイッチを入
れる。

（この状態で第３図のＡ点、以下筒３図Ｋｊ：！Ｄ各部
の状態を示す。）すると電子制御部（１）のＭＰＵは該
ＭＰＵ内＋７）　ＣＰＵ　Ｋ：　、入カポ−）（ＩＰＩ
）から、外部設定した鉄筋サイズ選定と隙間設定との信
号が入力され、突合わせ部の隙間は狭、鉄筋のサイズは
Ｄ２５であることを判定し、密着工程（第３図の８〜０
間）の圧縮変位量、Ｄ２５に対応する高部圧ＰＲ１低部
圧ＰＬ、全圧縮変位１：Ｌ、圧縮変位量検出定数ＫＳｔ
−ＲＯＭから選び出して、ＲＡＭ忙移し、ＰＨ＋１０￥
Ａを第３図の高部上限圧（ＰＨＩ）　、　ＰＨ−１０Ｕ
ｔ−第３図の高部下限圧（ＰＨＬ　）として、またＰＬ
＋　１０／　ｔ−低部上限圧（ＰＬＨ）　、ＰＬ　−１
ｏ％を低部下１ａＥ　（ＰＬＬ）　トＬ、Ｌ　−４（コ
（７）場合Ｈ２５−４＝２１）を第３図のＣ〜Ｄ間の圧
縮変位量として、各各演算し、ＲＡＭ内に設定し、初期
設定を完了しく第３図Ｂ点）、起動待機状態となろう 圧接部での鉄筋接合部加熱開始と同時罠、スタートスイ
ッチ（ＳＷ２）’ｒ入れる。すると、ＣＰＵはスイッチ
（ＳＷ２　）の入力信号を判定して化カポ−）（ＯＰ、
３）の“０′″へ信号を出力し、スイッチ（ＳＳＲＩ　
）をオンにして油圧ポンプ（３）のモータ（６）を作動
させる。すると、作動油の圧力はＢ点から■へと上昇す
る。この作動油の圧力は王カー電気変換器（夕）８−＋
にて検出され、右流増巾器旬により直湾電圧に変換され
て、さらくデジタル電圧変換器（イ）和よりデジタル信
号に変換され、入力ボート（ＩＦ５）からＣＰＵに入力
される。ＣＰＵは軸内に設定された高部上限圧（Ｐｎ）
データと比較演算して、両者が一致すると、ＭＰＵの出
力ポート（ＯＰ３　）の“０＆１に出力していた信号を
停止し、スイッチ（ＳＳＲＩ）をオフにし、モータ（６
）の駆動を止めて油圧ポンプ（３）を停止させる。作動
油の圧力は、この状態で上昇圧が０点まで上昇する（０
点が高部上限圧（ＰＨＨ）線より上〈あるのは、モータ
の惰性回転による上昇分である）。この０点まで上昇し
た圧力は、鉄筋が加熱による硬度低下に伴なう可塑化に
より圧縮されるため（常時加圧状態にあるので）、■点
へ下降する。この間に圧力変化は圧力スイッチ伍カー電
気変換器）（５）−直流増巾器（２）−デジタル電圧変
換器（イ）−人力ポート　（ＩＦ５　）を経てＣＰＵに
入力され、ＲＡＭ内の高部下限圧（ＰＨＬ　）値と比較
され、一致した時点で化カポ−）（ＯＰ３）の“０″′
へ（ｆｉ号が出力され、スイッチ（ＳＳＲＩ）をオンに
してモータ（６）を作動させると同時に、ロータリーセ
ンサー（７〕〒でモータの回転数をパルス信号として％
分周器Ｑ４を通り入力ボート（ＩＦ３　）よしＣＰＵに
入力し、該ＣＰＵでカウントシ、部Ｗ内の圧縮変位量検
出定数にと比較し、一致するごとに出力ポート（ＯＰＩ
、２）Ｋ出力して、圧縮変位量を薦巣位で表示？５（Ｌ
ＥＤ　）にてデジタル表示すると共に、幻田内の密着工
ｍＦＥ縮変位量（この場合４顕）データーより減算する
つ高部上限圧（ＰＨＨ）　、下限圧（ＰＨＬ　）と、圧
力データーとの比較、モータ（６）のオン嗜オフ、圧縮
変位量のカウント減算を繰返し、減算結果が０になるど
（０点）、プログラムによって圧力データーの比較対照
を低部主眼ＦＥ（ＰＬＨ）と下限圧（ＰＬＬ）とに切換
えられ、圧縮変位量の対照をＬ−４に切換えると同時く
、出力ポート（ＯＰ３　）の“２”へ信号を出力して、
ブザー鴫を作動させ、密着工程の終了を報知する。加圧
力が第３図の０点まで降下すると（圧力データと低部下
限圧（ＰＬＬ　）とが一致する時点）　　（：ｐｕは再
び出力ポート（０Ｐ３）の“０″へ信号を出し、スイッ
チ（５ＳＲＩ　）を介してモータ（６）を作動させ、油
圧ポンプ（３）をｌＫｆ！ｈする。そしてモータ（６〕
の回転数のカウント、圧力データの低部上限圧（ＰＬＨ
）との比較、圧縮変位量の減算を繰返し、圧縮変位量の
被減算数（Ｌ−４＝２１）が０になる点（第３図のＤ点
）に到るまで作動を続けろ。かくして第３図り点に達す
ると、ＣＰＵは出力ポート（ＯＰ３　）の“２１へ信号
を出力して、成形工程の終了を報知する。この時点で加
熱操作は終る。（加圧力は低下してＥ点に達する）その
後でＣＰＵ　Ｆｉ出カポ−）（ＯＰ３）の“１″′へ信
号を出力して、スイッチ（５ＳＲ２）を介し電磁開放弁
（９）のソレノイド（山を作動させる（約５秒間）。こ
れによって作動油の加圧力を開放させると、Ｆ点ｒｃ達
し、その後則動的にＡ点へ復帰する。

なお、上記したような実施例で取扱う電子刊御部翰に、
予め設定するプログラムデーターの具体例を、表１に示
した。このデーター表に示すＦＥ縮変位量検出定数には
、圧接用ラムシリンダのラム直径を４０囚φとし、その
移動量ｌ闘当り必要量が１．２５００として計算、補正
した数値の３雀の値である。

上記した要領で各１寸法の鉄筋を圧等した実験結果を表
２に示す。

表１ 注：ＰＨＨ，Ｐ）ＩＬはｐＨ±１ｏ％　　　　Ｋ：計算
、補正した談議のｂＰ　Ｌ　Ｈ、Ｐ　Ｌ　Ｌ　ａ　Ｐ　
Ｌ　＝ｌ：ｌ　Ｏ￥Ｊ！Ｉ２ 発明の効果： 本発明方法によれば、可搬式の圧接装置に採用して、外
部からの影響を受けることなく、加圧操作をプログラム
通りに自動化でき、圧接技能者の技量差を無くして、作
業足場条件の悪い場所でも継手の接合状態に信頼性の高
い圧接作業が確実に実施できるようになった。

この方法は高所での作業はもちろん、地上部での作業に
ても同様に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する制御機構の概要図、第２
＠は制御機構の電子制御部を示す図、第３図は圧接時の
加圧態様を曲線で表わした図、第４図はポンプの作動油
吐出量測定要領を示す図、第５図はポンプの吐出＠ｌ／
Ｃ関する補正値を求めたグラフである。 （１）・・・圧接装置　　　　（２）・・・加圧用シリ
ンダ（３）・・・電動油圧ポンプ　　　（４）・・・供
給管路（５）・・・圧力スイッチ（圧力−電気変換器）
（６）・・・モ　−　タ　　　　　（７）・・・ロータ
リーセンナ！（９）・・・電磁開放弁　　　　（６）・
・・開放弁のソレノイドＯＱ・・・油圧ポンプユニット
　（１）・・・電子制御部（財）・・・直流増巾器　　
　　（イ）・・・デジタル電圧変換器（至）・・・Ａ　
分周器　　　　　　Ｑ／ＩＰＵ′）・・・マイクロコン
ピュータ（ＩＰＩ）　（ＩＦ５）　（ＩＦ５）・・・入
力ボートΩＰｉ）　（ＯＦ２）■Ｐ３）・・・出力ボー
ト（ＳＷＩ）・・・リセットスイッチ（ＳＷ２）・・・
スタートスイッチ（ＳＷ３）・・・接合隙間設定スイッ
チ６Ｗ４）・・・被接合材のサイズ選定用ブツシュスイ
ッチ（ＳＳＲＩ）・・・油圧ポンプモータの起動・停止
を行う交流無接点スイッチ （ＳＳＲ２）・・・圧力開放弁の作動−停止を行う交流
無接点スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガス圧接装置を作動する油圧ユニットには、圧接装置の
   加圧用シリンダへの電動油圧ポンプ吐出側に繋いだ圧力
   −電気変換器と、該油圧ポンプの駆動モータに取り付け
   たロータリーセンサーとから、それぞれの検出信号が該
   油圧ユニットに付属する電気制御機構のマイクロコンピ
   ュータに送られるよりにしておき； 電気制御機構での被接合材サイズ選択による初期設定で
   、マイクロコンピュータに設定済の被接合材サイズに対
   応する加圧の上限圧と下限圧・全圧縮変位量・圧縮変位
   量検出定数のプログラムデータと、前記両検出信号とを
   、比較演算して電動油圧ポンプの作動を制御し、被接合
   材の接合面密着工程では高い圧力で、成形工程では前工
   程よりやや低い圧力で、それぞれ作動油をシリンダに送
   り、所定圧縮変位量に達すると加圧シリンダ内の圧力解
   放とポンプを停止し、作業終了を報知することを特徴と
   する鉄筋等のガス圧接方法。