JP2017196630A - 溶接装置および溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手間を要することなく容易に設置が可能で、かつ溶接接合部を均質に仕上げることの可能な溶接装置および溶接装置を用いた溶接方法を提供する【解決手段】自走可能な走行体と、溶接トーチを把持するトーチ把持部と、該トーチ把持部と前記走行体を連結するアーム部材と、を備える溶接装置であって、前記走行体に、該走行体の底部を磁力による吸引力が生じる状態と生じない状態に切り替えることが可能な磁石装置を内包する。【選択図】図２

Description

本発明は、互いに対向して開先を形成する鋼材の突合せ部を溶接接合するための溶接装置および溶接方法に関する。

従来より、工事現場等にて鋼材どうしの突合せ部を溶接接合する方法として、アーク溶接や半自動アーク溶接等の溶接方法が広く知られている。これらの溶接方法は、いずれも溶接工が手作業にて行うことから、溶接技術の熟練工が激減する中、溶接工の技術や経験等によりその品質に大きな差が生じる。

このような中、例えば特許文献１には、鋼管杭どうしを溶接接合するための溶接装置が開示されている。特許文献１の溶接装置は、鋼管杭の周面に取付けられるガイドレールと、アーク発生部材を備えた自走装置からなり、ガイドレールの表面には、周方向に凹状部が形成され、また、自走装置には、ガイドレールの凹状部に沿って移動するガイドロールと、モーターにより駆動し鋼管杭の周面を移動する車輪が備えられている。自走装置にはさらに、鋼管杭の周面を移動する補助車輪がアームの先端に設置されており、車輪と補助車輪は、鋼管杭を挟むことができる位置に配置されている。

上記の溶接装置は、アーク発生部材を備えた自走装置が、ガイドレールに案内されながらモーターにより駆動する車輪によって鋼管杭の周面を自走するから、溶接作業を一定速度で安定して実施することができる。

特開２０１２−３５３０９号公報

しかし、上記の溶接装置は、車輪と補助車輪により鋼管杭を挟持することにより自走装置を鋼管に据え付ける構造であることから、先端に補助車輪を備えたアームを自走装置に設置しなければならない。このため、母材が大径な鋼管杭である場合には、装備が大掛かりになるだけでなく重量も嵩むこととなり、取り付け作業が煩雑となりやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、手間を要することなく容易に設置が可能で、かつ溶接接合部を均質に仕上げることの可能な溶接装置および溶接装置を用いた溶接方法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の溶接装置は、自走可能な走行体と、溶接トーチを把持するトーチ把持部と、該トーチ把持部と前記走行体を連結するアーム部材と、を備える溶接装置であって、前記走行体に、該走行体の底部が磁力による吸引力が生じた状態と生じない状態に切り替えることが可能な磁石装置を内包することを特徴とする。

上記の溶接装置によれば、磁石装置により走行体の底部を磁力による吸引力が生じた状態にして磁力作用面とすることで、金属よりなる走行面に走行体を引き寄せることができるため、安定して走行面に溶接装置を据え付けることができ、また、磁石装置により走行体の底部を磁力による吸引力が生じない状態に切り替えるのみで、容易に溶接装置を走行面から撤去できる。

これにより、溶接装置を鋼板や鋼矢板、鋼管等いずれの形状をなす部材に対しても設置でき、また、溶接装置の据え付けもしくは撤去に要する作業時間を大幅に短縮し、作業効率を向上することが可能となる。

また、走行体の底部に磁力作用面を形成しつつ、走行体を自走させることができるため、トーチ把持部に把持させた溶接トーチを利用して、鋼管杭の溶接継手だけでなく既設の鉄筋コンクリート橋脚に巻き立てた補強鋼板の溶接接合等、溶接工による手作業では品質確保が困難な現場環境において、溶接工の技能によることなく溶接接合部を効率よく均質に仕上げることが可能となる。

本発明の溶接装置は、前記走行体に備える車輪が、前記吸引力が生じた状態の底部が走行面と干渉することなく、かつ、前記走行面に吸引力を作用させることの可能な距離に配置されるよう、調整された径に設定されていることを特徴とする。

上記の溶接装置によれば、走行面が鋼管杭のような凸面形状をなす場合であっても、その曲率に応じて、走行体の底部に形成される磁力作用面と走行面との距離を調整できるため、走行体を確実に走行面に引き寄せ、溶接装置を安定して据え付けることが可能となる。

本発明の溶接装置は、前記走行面に設置され、前記走行体の自走方向をガイドするガイドレールと、前記走行体に備えられ、前記ガイドレールに接触するレール接触部を備えることを特徴とする。

上記の溶接装置によれば、ガイドレールを用いて走行体の自走方向をより正確に案内することができるため、走行体のトーチ把持部に把持させた溶接トーチを利用して溶接作業を実施するにあたり、溶接接合部に位置ずれを生じることなくより高精度に仕上げることが可能となる。

本発明の溶接方法は、本発明の溶接装置を用いて鋼管どうしの突合せ部を溶接するための溶接方法であって、前記鋼管の周面に、前記底部が磁力による吸引力が生じた状態の走行体を配置し、前記鋼管の周面を走行面にして、前記トーチ把持部に溶接トーチを把持させた前記走行体を、前記底部に吸引力を維持させつつ溶接方向に沿って自走させることを特徴とする。

上記の溶接方法によれば、走行体を一定速度で自走させることができるため、あらかじめ品質確保に最適な速度を設定しておくことにより、鋼管の溶接継手にアンダーカットやオーバーラップ等の溶接欠陥が生じることを抑止し、溶接接合部を健全な状態に仕上げることが可能となる。

本発明によれば、走行体に磁石装置を内包するのみの簡略でコンパクトな設備にできるため、走行体の底部に形成される磁力作用面を利用して、いずれの形状の走行面に対しても溶接装置を容易に据え付けることができ、設置および撤去等の作業効率を大幅に向上できるとともに、走行体の底部に磁力作用面を形成した状態で走行面を自走でき、溶接工による手作業では品質確保が困難な現場環境において、溶接接合部を溶接工の技能によることなく均質に仕上げることが可能となる。

本発明の溶接装置の据え付け状況を示す図である。 本発明の溶接装置の概略を示す図である。 本発明の溶接装置における走行体の磁石装置の詳細を示す図である。 本発明の溶接装置における走行体の磁石装置の他の事例を示す図である。 本発明の溶接装置を用いた溶接作業の詳細を示す図である。 本発明の溶接装置に用いるガイド部材を示す図である。 本発明のガイド部材の概略を示す図である。 本発明の溶接装置をコンクリートパイルに適用した事例を示す図である。 本発明の車輪の径により走行体の床パネルと走行面との距離を調整する様子を示す図である。 本発明の溶接装置を既設橋脚の補強工事に適用した事例を示す図である。 本発明のガイド部材及び走行体に備えるレール接触部の詳細を示す図である。

図１で示すように、鋼管よりなる上杭１０と下杭１１の突合せ部を接合するに際し、突合せ部に溶接継手を施工する溶接装置１は、走行体２と、溶接トーチ９を把持するトーチ把持部７と、トーチ把持部７と走行体２を連結するアーム部材６を備えている。

走行体２は、図２及び図３で示すように、４体の車輪３、車輪３を駆動するモーター等の駆動源４、駆動源４を作動させる作動スイッチ２１、走行体２の前進移動または後退移動を切替える方向切替えスイッチ２２、走行体２の自走速度を調整する速度調整ダイヤル２３、および駆動源４に電力を供給するための電源プラグ２４、及び磁石装置５を備えている。

磁石装置５は、走行体２の床パネル２５の下面に磁力作用面を形成するものであり、図３で示すように、複数の永久磁石５１と継鉄板５２ａ、５２ｂを備えている。永久磁石５１は、走行体２の床パネル２５と平行な方向（図３中の左右方向）に間隔を有して、互いに磁極を逆向きにした状態、つまりＳ極どうしおよびＮ極どうしが対向する状態で配置されるとともに、その間に継鉄板５２ａが配置されている。また、複数の永久磁石５１各々と走行パネル２５の間にも、複数の継鉄板５２ｂが永久磁石５１の配置間隔と同じ間隔を有して配置されている。

このような構成の磁石装置５において、走行パネル２５の上面に配置した継鉄板５２ｂの位置が、図３（ａ）で示すように、永久磁石５１と揃って配置された状態では磁力線Ｍが継鉄板５２ｂ内に留まり、床パネル２５は磁力による吸引力が生じない状態となる。一方、床パネル２５の上面に配置した継鉄板５２ｂの位置が、図３（ｂ）で示すように、永久磁石５１に対してずれて配置された状態では、磁力線Ｍが継鉄板５２ｂを経由して走行体２の床パネル２５を超える範囲にまで到達し、床パネル２５は磁力による吸引力が生じた状態となる。

つまり、磁石装置５は、床パネル２５の上面に配置した継鉄板５２ｂと永久磁石５１との配置を、揃って配置された状態もしくはずれて配置された状態に変更することにより、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態もしくは磁力による吸引力が生じない状態に切り替えることができる。そこで、本実施の形態では、図２で示すように走行体２の表面にレバー５３を設置し、レバー５３の操作により永久磁石５１もしくは床パネル２５の上面に設置した継鉄板５２ｂの位置を、互いに揃って配置された状態もしくはずれて配置された状態に切り替わるよう構成した。

こうすると、図１で示すように、溶接装置１を上杭１に据え付けたい場合には、レバー５３を操作して走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態に切り替えることにより、床パネル２５に磁力作用面を形成して走行体２を上杭１に引き寄せ、車輪３を上杭１の周面に当接させることができる。そして、作動スイッチ２１にて駆動源４を作動させることにより、走行体２を上杭１に引き寄せつつ、上杭１０の周面を走行面として自走することが可能となる。

なお、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態もしくは磁力による吸引力が生じない状態に切り替える操作は、レバー５３に限定されるものではなく、いずれの切り替え手段を採用してもよい。また、磁石装置５を構成する永久磁石５１と継鉄板５２ａ、５２ｂの数量や配置、磁力による吸引力が生じた状態および磁力による吸引力が生じない状態を切り替えるための動作も、上記の構成に限定されるものではない。

例えば、図４（ａ）で示すように、床パネル２５の上面にこれと平行な方向に２体の継鉄板５２ｂを間隔を有して配置するとともに、これら２体の継鉄板５２の上面を跨ぐように永久磁石５１を配置してもよい。こうすると、図４（ａ）で示すように、永久磁石５１のＮ極とＳ極がともに２体の継鉄板５２に跨っている状態では、磁力線Ｍが走行体２の床パネル２５にまで到達せず、床パネル２５は磁力による吸引力が生じない状態となる。

しかし、永久磁石５１を２体の継鉄板５２ｂの上面と平行な方向に回転移動し、図４（ｂ）で示すように、永久磁石５１のＮ極が一方の継鉄板５２ｂの上面に位置する一方で、Ｓ極が他方の継鉄板５２ｂの上面に位置する状態では、磁力線Ｍが継鉄板５２ｂを経由して走行体２の床パネル２５を超える範囲まで到達し、床パネル２５は磁力による吸引力が生じた状態となる。このように、床パネル２５の上面に配置した継鉄板５２ｂに対して、永久磁石５１を回転移動させることにより、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態もしくは磁力による吸引力が生じない状態に切り替える構成としてもよい。

アーム部材６は、図２で示すように、略Ｓ字状に屈曲された棒状材よりなり、先端部近傍６１が走行体２の自走方向と直交するとともに、床パネル２５に対して平行に延在するよう配置されるとともに、基端部近傍６２が走行体２の走行方向に位置する側面に設置され、この側面に対して床パネル２５と直交する方向に移動自在な構造となっている。

また、アーム部材６の先端部近傍６１には、溶接トーチ９を保持するためのトーチ把持部７が設置されている。トーチ把持部７は、アーム部材６が挿通される筒部７１と、筒部７１の外周面に設置された挟持体７２よりなり、筒部７１には外周面と内周面を貫通する締め付けボルト７１１が備えられている。これにより、トーチ把持部７は、締め付けボルト７１１を緩めるとアーム部材６の周面を回動するとともに、アーム部材６に沿って走行体２の自走方向と直交し床パネル２に対して平行な方向に移動し、所望の位置で締め付けボルト７１１を締め付けると、アーム部材６に対して固定される。また、挟持体７２は、２枚の板材の間に溶接トーチ９を挟んで挟持ボルト７２１で締め付けることにより、溶接トーチ９が挟持可能に構成されており、挟持ボルト７２１を緩めると、溶接トーチ９のノズル９１をアーム部材６の先端部近傍６１が延在する方向と平行な面内で回転させることができる。

これにより、図１で示すように上杭１の周面に走行体２を配置した状態において、トーチ把持部７をアーム部材６に沿って移動することにより、溶接トーチ９のノズル９１を開先１２近傍に移動できる。また、挟持体７２に対して溶接トーチ９を回転させる、もしくはアーム部材６に対して筒部７１を回転させることにより、開先１２に対するノズル９１の向きを調整できる。さらに、アーム部材６の基端部近傍６２を走行体２に対して移動させることにより、ノズル９１と開先１２との距離を自在に調整できる。

上述する構成の溶接装置１を用いて、鋼管よりなる上杭１０と下杭１１の突合せ部に溶接継手を施工する際には、以下の手順にて行う。まず、図１で示すように、走行体２の自走方向を、上杭１０と下杭１１の突合せ部と平行な方向、つまり溶接方向と平行な方向に向けるとともに、アーム部材６の先端部近傍６１が上杭１０と下杭１１の突合せ部を跨ぐようにして、走行体２を上杭１の周面に配置する。この後、レバー５３を操作して、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態に切り替えて磁力作用面とし、走行体２を上杭１０に引き寄せる。これにより、走行体２の車輪３が上杭１０の周面に当接することとなり、溶接装置１は上杭１０に据え付けられる。

次に、ノズル９１が上杭１０の周面と対向するようにしてトーチ把持部７に溶接トーチ９を把持させた上で、ノズル９１が上杭１０と下杭１１の突合せ部に形成された開先１２の所望の高さ位置に配置されるよう、アーム部材６に沿ってトーチ把持部７の位置調整を行う。そして、挟持体７２に対する溶接トーチ９の回転もしくはアーム部材６に対する筒部７１の回転により、開先１２に対するノズル９１の向きを調整するとともに、走行体２に対してアーム部材６の基端部近傍６２を移動させ、ノズル９１と開先１２との距離が最適な間隔となるよう調整する。

このように、走行体２の自走方向を溶接方向と平行な方向に向けるとともに、アーム部材６の先端部近傍が突合せ部を跨ぐようにして走行体２を上杭１の周面に配置し、溶接装置１を据え付けるのみで、アーム部材６およびトーチ把持部７による位置調整により、溶接トーチ９のノズル９１を開先１２に対して精度よく配置することが可能となる。

この後、走行体２の作動スイッチ２１を作動させて走行体２を一定速度で自走させるとともに、図示しない溶接電源に電力を供給し、図５（ａ）で示すように、溶接作業を開始する。なお、走行体２の自走速度はあらかじめ試験施工を実施し、上杭１０と下杭１１の溶接継手に必要な品質を確保するべく、最適な速度を決定しておくと、アンダーカットやオーバーラップ等の溶接欠陥を抑止することが可能である。

こうして、走行体２を上杭１０周りに自走させつつ溶接作業を行い、走行体２が上杭１０を一周したところで、一旦溶接電源への電力供給を中断するとともに走行体２の走行を停止させる。そして、図５（ｂ）で示すように、溶接トーチ９のノズル９１が２層目の２パス目の予定位置に配置されるよう、アーム部材６に沿ってトーチ把持部７の位置調整を行ったうえで、溶接電源への電力の供給を再開するとともに走行体２を走行させ、２層目の溶接作業を再開する。

この時、走行体２の方向切替えスイッチ２２を操作して、走行体２を後退方向に自走させると、溶接用ケーブル９２や図示しない溶接ワイヤ、電源ケーブル２６等の線類が上杭１０や下杭１１に巻きついたり、周辺設備等に絡まることなく、効率よく作業を実施することが可能となる。上記の手順に従って、図５（ｂ）で示すように、２層目の３パス目以降も同様に溶接作業を行えばよい。

ところで、図１で示すような立設する上杭１０の周面を走行体２の走行面とする場合、当然ながら走行体２に重力が作用するため、自走方向が下方に移動しやすく、溶接方向と平行な方向に維持できない場合が生じる。そこで、図６で示すように、走行体２の自走方向をガイドするガイド部材８を用いて溶接作業を行ってもよい。

ガイド部材８は、図６で示すように、断面視円弧形状の半割部材よりなる一対のガイド本体８１が、蝶番８３を介して連結されて、閉状態ではその内径が上杭１０の外径と略同径を有する開閉自在なリングとなるように形成されている。また、ガイド本体８１には、閉状態において外方に突出する鍔状のガイドレール８２が設けられており、走行体２の車輪３をレール接触部とし、車輪３の側面をガイドレール８２に接触させつつ走行させることにより、走行体２は常に、このガイドレール８２をガイドにして重力等の影響を受けることなく、溶接方向に平行を維持しつつ周回することが可能となる。

このように、ガイドレール８２を用いて走行体２の自走方向をより正確に案内することができるため、走行体２のトーチ把持部７に把持させた溶接トーチ９を利用して溶接作業を実施するにあたり、溶接接合部に位置ずれを生じることなくより高精度に仕上げることが可能となる。

このようなガイド部材８は、上杭１０に巻き回して閉状態とした後、締付具８４を介して上杭１０に締め付け固定するものであり、本実施の形態では図７（ａ）で示すように、締付具８４としてフック８４１とフック８４１に係止するエビ金ハンドル８４２を採用している。しかし、ガイド部材８は必ずしも上記の構成に限定されるものではない。例えば、図７（ｂ）で示すように、半割部材よりなる一対のガイド本体８１を向かい合せた際の隣り合う端部同士それぞれに、ボルト８４３およびナット８４４よりなる締付具８４を設置し、ボルト８４３およびナット８４４の締結により、上杭１０に対してガイド部材を締付け固定してもよい。

上述する構成のガイド部材８は、走行体２の自走方向をガイドする機能だけでなく、例えば図８で示すように、コンクリート杭１４に設置すると、走行体２をコンクリート杭１４に引き寄せるための治具としても機能する。このように機能させる際には、ガイド本体８１の幅を少なくとも走行体２の車幅より大きく形成しておくとよい。

こうすると、図８で示すようなコンクリート杭１４の端板どうしを突き合せて溶接継手を施工する場合に、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態に切り替えて磁力作用面とすると、走行体２がガイド本体８１に引き寄せられて車輪３がガイド本体８１の周面に当接する。したがって、溶接装置１をガイド部材８を介してコンクリート杭１４に据え付けることができ、走行体２はガイド本体８１の周面を走行面として自走できる。

なお、コンクリート杭１４の端板１４１近傍には一般に、鋼製の補強バンド１４１が巻き回されている。したがって、走行体２の車幅が補強バンド１４１の幅内に収まる場合には、必ずしも上記のガイド部材８を用いることなく、補強バンド１４１を利用して走行体２をコンクリート杭１４の周面に引き寄せ、溶接装置１を据え付けてもよい。

また、溶接装置１は、走行体２の床パネル２５と走行面との距離を、互いに干渉することなく、かつ、磁力による吸引力を作用させることの可能な程度に保持するよう、径の異なる車輪３を複数準備しておき、杭体の断面径に応じて最適な径を有する車輪３を使用している。具体的には、走行体２の床パネル２５と上杭１０との距離が磁力による吸引力を作用させる最適な距離Ｌとなるよう、大径の上杭１０に使用する場合には図９（ａ）のような径の小さい車輪３ａを採用する。また、小径の上杭１０に使用する場合には、図９（ｂ）のような径の大きい車輪３ｂを採用する。

このように、径の異なる車輪３を複数準備しておくことにより、溶接作業を行おうとする上杭１０の杭径に応じて適宜車輪３を交換するのみの簡略な構成で、確実に走行体２を上杭１０に引き寄せ、安定して溶接装置１を上杭１０に据え付けることが可能となる。なお、径の異なる車輪３を複数備えることに限定されるものではなく、走行体１の床パネル２５と走行面との距離を調整する手段は、いずれを採用してもよい。

さらに、溶接装置１を据え付ける構造物は、必ずしも杭体のような柱状体に限定されるものではない。例えば、コンクリート造の橋脚１５を補強するべく、橋脚１５に巻き回された補強鋼板１６における高さ方向に延在する端面の突き合せ部や周方向に延在する端面の突き合せ部等を溶接接合する際にも、溶接装置１を採用できる。そして、周方向に延在する端面の突き合せ部等を溶接接合する際には、前述した杭体の突合せ部に溶接継手を施工する場合と同様の手順で溶接装置１を据え付ければよい。

一方、図１０で示すように、高さ方向に延在する端面の突き合せ部を溶接接合する際には、走行体２の自走方向を、補強鋼板１６における端面の突き合せ部１６ａの延在方向と平行な方向に向けるとともに、アーム部材６の先端部近傍６１が端面の突き合せ部１６ａを跨ぐようにして、橋脚１５に巻き回された補強鋼板１６に走行体２を配置する。この後、レバー５３を操作して、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態に切り替えて磁力作用面とし、走行体２を補強鋼板１６に引き寄せる。

これにより、走行体２の車輪３が補強鋼板１６の表面に当接することとなり、溶接装置１は補強鋼板１６を介して橋脚１５に据え付けられる。この状態で、走行体２を端面の突合せ部１６ａと平行に自走させることにより、補強鋼板１６における端面の突合せ部１６ａに溶接接合部を施工することが可能となる。

このとき、必ずしもガイド部材８は採用しなくてもよいが、採用する場合には図１０で示すように、ガイド部材８を長尺な板材よりなるガイド本体８１と、ガイド本体８１に直交して立設するガイドレール８２により構成するとよい。また、走行体２には、ガイドレール８２に係合可能な係合部材１７を設け、これをレール接触部とするとよい。

具体的には、図１１で示すように、ガイド部材８のガイドレール８２を断面Ｔ字状に形成するとともに、走行体２に備えた係合部材１７をガイドレール８２に嵌合可能な断面Ｃ字状に形成する。こうすると、走行体２はガイド部材８にガイドされながら、補強鋼板１６における端面の突合せ部に対して常に平行に自走することが可能となる。
るものでもよい。

上記のとおり、走行体２に磁石装置５を備えた溶接装置１によれば、走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じた状態にして磁力作用面とすることで、金属よりなる走行面に走行体２を引き寄せて、安定して走行面に溶接装置１を据え付けることができ、また、磁石装置５により走行体２の床パネル２５を磁力による吸引力が生じない状態に切り替えるのみで、容易に溶接装置１を走行面から撤去できる。

これにより、走行面が鋼板や鋼矢板、鋼管等の部材、または構造物の天井や壁等のいずれの表面であっても、溶接装置１の据え付けもしくは撤去に要する作業時間を大幅に短縮し、作業効率を向上することが可能となる。

また、走行体２の床パネル２５に磁力作用面を形成しつつ、走行体２を自走させることができる。このため、トーチ把持部７に把持させた溶接トーチ９を利用して、鋼管よりなる上杭１０および下杭１１の溶接継手だけでなく、コンクリート造の橋脚１５に巻き立てた補強鋼板１６の溶接接合、構造物の天井部や壁部における溶接接合等、溶接工による手作業では品質確保が困難な現場環境においても、溶接工の技能によることなく溶接接合部を効率よく均質に仕上げることが可能となる。

なお、本発明の溶接装置１および溶接装置１を用いた溶接方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施の形態では、走行体２の底部として床パネル２５を設けてその上方に磁石装置５を設置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、磁石装置５の継鉄板５２ｂを走行体２の底部としてもよい。

また、溶接装置１を上杭１０に据え付けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、下杭１１に据え付けてもよい。ただし、溶接装置１を上杭１０に据え付けると、溶接作業時に飛散するスパッタにより溶接装置１が損傷することを回避でき、より効率よく溶接作業を実施できることはいうまでもない。

さらに、溶接装置１に溶接作業を制御する制御装置を設け、溶接作業を行いながら走行体２が上杭１０を一周したところで、走行体２の自走を一旦停止するとともに溶接作業を中断し、溶接トーチ９のノズル９１が次のパスの予定位置に配置されるようアーム部材６に対するトーチ把持部７の位置調整を行ったうえで、走行体２の後退方向の自走と溶接作業の再開という一連の作業を自動化させてもよい。

１ 溶接装置
２ 走行体
２１ 作動スイッチ
２２ 方向制御スイッチ
２３ 速度調整ダイヤル
２４ 電源プラグ
２５ 床パネル
２６ 電源ケーブル
３ 車輪
４ 駆動源
５ 吸着装置
５１ 永久磁石
５２ａ 継鉄板
５２ｂ 継鉄板
５３ レバー
６ アーム部材
７ トーチ把持部
７１ 筒部
７１１ 締付けボルト
７２ 挟持体
７２１ 挟持ボルト
８ ガイド部材
８１ ガイド本体
８２ ガイドレール
８３ 蝶番
８４ 締付具
８４１ フック
８４２ エビ金ハンドル
８４３ 締結ボルト
８４４ ナット
９ 溶接トーチ
９１ ノズル
９２ 溶接ワイヤー
１０ 上杭
１１ 下杭
１２ 開先
１３ 裏当て金
１４ コンクリート杭
１４１ 補強バンド
１４２ 端板
１５ 橋脚
１６ 補強鋼板
１６ａ 突合せ部
１７ レール接触部

かかる目的を達成するため本発明の溶接装置は、自走可能な走行体と、溶接トーチを把持するトーチ把持部と、該トーチ把持部と前記走行体を連結するアーム部材と、を備える溶接装置であって、前記走行体に、該走行体の底部が磁力による吸引力が生じた状態と生じない状態に切り替えることが可能な磁石装置を内包され、前記アーム部材は、前記走行体の前記底部と直交する方向に移動自在となるよう、前記走行体に設置され、前記トーチ把持部は、前記走行体の自走方向に直交し前記底部に対して平行な方向に移動自在となるよう、前記アーム部材に設置されることを特徴とする。また、前記アーム部材は、屈曲部を有する棒状材を備え、前記先端部近傍が、前記走行体の自走方向に直交するとともに前記底部に対して平行に延在し、前記基端部近傍が、前記走行体の側面に設置されており、前記トーチ把持部は、筒部と、該筒部の外周面に設置された前記溶接トーチを挟持する挟持体を備え、前記筒部が、前記アーム部材に沿って移動可能、かつ周面に対して回動自在に、前記先端部近傍に挿通されることを特徴とする。

さらに、走行面が鋼管杭のような凸面形状をなす場合であっても、その曲率に応じて、走行体の底部に形成される磁力作用面と走行面との距離を調整できるため、走行体を確実に走行面に引き寄せ、溶接装置を安定して据え付けることが可能となる。

本発明の溶接装置は、走行面に設置され、前記走行体の自走方向をガイドするガイドレールと、前記走行体に備えられ、前記ガイドレールに接触するレール接触部を備えることを特徴とする。

本発明の溶接方法は、本発明の溶接装置を用いて鋼管どうしの突合せ部を溶接するための溶接方法であって、前記鋼管の周面に、前記底部が磁力による吸引力が生じた状態の走行体を配置し、前記溶接トーチのノズルが、前記突合せ部に形成された開先の位置に配置されるよう、前記トーチ把持部を前記アーム部材に沿って移動させて位置調整を行うとともに、該ノズルと前記開先との距離が最適な間隔となるよう、前記走行体に対して前記アーム部材を移動させて間隔調整したのち、前記鋼管の周面を走行面にして、前記トーチ把持部に溶接トーチを把持させた前記走行体を、前記底部に吸引力を維持させつつ溶接方向に沿って自走させることを特徴とする。

かかる目的を達成するため本発明の溶接装置は、自走可能な走行体と、溶接トーチを把持するトーチ把持部と、該トーチ把持部と前記走行体を連結するアーム部材と、を備える溶接装置であって、前記走行体に、該走行体の底部を磁力による吸引力が生じる状態と生じない状態に切り替えることが可能な磁石装置が内包され、前記アーム部材は棒状材を備え、該棒状材の先端部近傍が、前記走行体の自走方向に直交するとともに前記底部に対して平行に延在し、該棒状材の基端部近傍が、前記走行体の前記底部と直交する方向に移動自在となるよう、前記走行体に設置され、前記トーチ把持部は、筒部と、該筒部の外周面に設置された前記溶接トーチを挟持する挟持体を備え、前記走行体の自走方向に直交し前記底部に対して平行な方向に移動自在となるよう、前記筒部が、前記棒状材に沿って移動可能、かつ該棒状材の周面に対して回動自在に、前記棒状材の前記先端部近傍に挿通されることを特徴とする。

Claims (4)

1. 自走可能な走行体と、溶接トーチを把持するトーチ把持部と、該トーチ把持部と前記走行体を連結するアーム部材と、を備える溶接装置であって、
   前記走行体に、該走行体の底部を磁力による吸引力が生じる状態と生じない状態に切り替えることが可能な磁石装置を内包することを特徴とする溶接装置。
2. 請求項１に記載の溶接装置において、
   前記走行体に備える車輪が、前記吸引力が生じた状態の底部が走行面と干渉することなく、かつ、前記走行面に吸引力を作用させることの可能な距離に配置されるよう、調整された径に設定されていることを特徴とする溶接装置。
3. 請求項１または２に記載の溶接装置において、
   前記走行面に設置され、前記走行体の自走方向をガイドするガイドレールと、
   前記走行体に備えられ、前記ガイドレールに接触するレール接触部を備えることを特徴とする溶接装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接装置を用いて鋼管どうしの突合せ部を溶接するための溶接方法であって、
   前記鋼管の周面に、前記底部が磁力による吸引力が生じた状態の走行体を配置し、
   前記鋼管の周面を走行面にして、前記トーチ把持部に溶接トーチを把持させた前記走行体を、前記底部に吸引力を維持させつつ溶接方向に沿って自走させることを特徴とする溶接方法。

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