JPH07240594A - 磁気シールドケーブルピット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建築物等において鉄骨にスタッドボルトを溶
接する時に、スタッドボルト溶接用キャブタイヤケーブ
ルに大電流が流れることによって、鉄骨等の強磁性材が
磁化するのを防止する磁気シールドケーブルピットを提
供する。 【構成】 スタッドボルト溶接用キャブタイヤケーブル
４を内包した複数の磁気ケーブルピットユニット１と、
同ユニットの継手とよりなり、磁気シールドケーブルユ
ニットは強磁性体からなる磁気シールド層７、スタッド
ボルト溶接用キャブタイヤケーブル４を前記磁気シール
ド層のほぼ中央に固定する装置、及び任意位置に移動す
る自在キャスター３より構成され、ケーブルユニット継
手は２次元平面で回転可能な蛇腹継手２、回転に追随す
る磁気シールド層と、同層がラップ代を有して２つのケ
ーブルピットユニット端部が連結ボルト１２で緊結され
て磁気シールド層の連続性を保持する連結装置より構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物等において、鉄骨
にスタッドボルトを溶接する時に、スタッドボルト溶接
用キャブタイヤケーブルに大電流が流れることによって
鉄骨等の強磁性材が磁化するのを防止するために用いる
磁気シールドケーブルピットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のインテリジェントビルを代表とす
る事務所ビルや、クリーンルームを設置した精密工場等
に設置される機器には、磁気に対して敏感なものが多く
なってきている。例えば、コンピユーター用のＣＲＴ
は、１Ｇ（ガウス）程度の直流磁場で画面が歪んだり色
ずれが生じたりする。また、磁気情報により走行が制御
されるタイプの無人搬送車は、１〜２Ｇ程度の磁気が誤
動作の原因になり得る。

【０００３】次に実際の磁気障害事例として、無人搬送
車の誤動作について述べる。これは、精密工場のクリー
ンルームに設置された光学式誘導方式の無人搬送車が、
ある一定の場所で異常停止するというものである。この
搬送車は、床面に連続で貼られた反射テープのガイドに
沿って走行しており、ポイント毎に床面に貼られた磁石
シートの磁気番地情報により、右折・左折・停止等の走
行制御がなされている。誤動作の原因は、床面から発生
している磁気を磁石シートからの停止情報と誤って認識
したためであった。

【０００４】図１は、現地測定による床面から２５ｍｍ
の高さにおける磁気の平面分布図である。磁気は床上に
不規則に分布しているが、搬送車上の磁気センサーが通
るラインにある３Ｇ以上のポイントと異常停止箇所は一
致していた。この他にも、搬送車の走行ライン以外の場
所で直接問題にはならなかったが、大きい磁気が床面上
に観測された。

【０００５】一般に、建物内の床面上に存在する磁気の
発生源としては、以下の５項目の要素が考えられる。 （イ） 建築構造材である鉄骨・鉄筋・ボルト等の強磁
性体の残留磁気 （ロ） 動力線等の電力設備から発生する磁気 （ハ） 階下の変電室や機械室から漏洩する磁気 （ニ） 誤ってコンクリート中に埋め込まれた永久磁石
から発生する磁気 （ホ） 設備機器中の永久磁石やコイルから発生する磁
気 このうち、（ロ）乃至（ホ）は発生源の存在が明らかに
限定される特殊なケースであり、かつ永久的に磁気を発
生するため、これに対処するには発生源を取り除くか、
発生源から遠ざけるか、あるいは磁気シールドを施す手
段しかない。

【０００６】しかし、一般的な床面においては、（イ）
の強磁性体の残留磁気が磁気発生源であることが多く、
どこででも起こり得る身近な問題として、今後その対策
が重要になるものと考えられる。前に挙げた精密工場の
ケースもこれに該当していた。ここで、鉄、コバルト、
ニッケルの如き磁化され易い強磁性材の残留磁気の問題
について調査した結果を挙げる。

【０００７】図２は、本工場の床内部に存在する強磁性
体の断面配置図を示し、図に示す鉄骨ａ、鉄筋ｂ、スタ
ッドボルトｃ及びハイテンションボルトｄの４種の材料
について残留磁気の可能性を以下にまとめる。なお、図
中ｅはスラブ、ｆは柱である。 （イ′）鉄骨ａは、製造工場において残留磁気を帯びて
いる。 （ロ′）鉄筋ｂは、ハンドリング用の電磁石により残留
磁気を帯びている。

【０００８】切断加工時にも磁化されるが、そのレベル
は小さい。 （ハ′）スタッドボルトｃは、溶接時の大電流によりボ
ルト自体が磁化される。溶接時にキャブタイヤケーブル
を流れる大電流により周辺の強磁性体が磁化される。 （ニ′）ハイテンションボルトｄは、最終工程で熱処理
を施されるので全く問題ない。

【０００９】図３は、施工中の鉄骨鉄筋コンクリート造
（ＳＲＣ造）の事務所ビルにおけるコンクリート打設前
の鉄骨梁周辺の強磁性体表面における磁気の分布図であ
る。鉄骨天端、スタッドボルト天端、及び鉄筋天端とも
ばらつきがあるが、大きな残留磁気を帯びていることが
わかる。また、図中、スタッドボルト溶接前の鉄骨天端
の値も示しているが、溶接前後で大きな差があることが
わかる。

【００１０】以下に示す表１は、スタッドボルト溶接時
に発生する磁気の測定値である。電流値は１，７００Ａ
で、通電時間０．６秒中のピーク値である。これから、
キャブタイヤケーブルの横で大きな磁気が発生している
こと、及びその影響で周辺の強磁性体が磁化されている
ことがわかる。このように、強磁性体の残留磁気の問
題、特にスタッドボルト溶接時のキャブタイヤケーブル
を流れる大電流による周辺強磁性体の磁化の問題は、ク
リーンな磁気環境が要求される高度情報化社会に向けて
解決すべき重要な課題である。

【００１１】

【表１】

【００１２】この問題が事前に分っていて、設計時点で
対策を考えるのであれば、床面に磁気シールドを施す等
の手段がある。磁気シールドは、パーマロイ、アモルフ
ァス、珪素鋼板、純鉄板等の強磁性体材料で床面を覆
い、侵入磁場を吸い取る形で磁気の侵入を防ぐものであ
る。また本発明者は前記問題の解決策として、特開平５
−１３５９４８号公報において、床面を走行する無人搬
送車に磁気センサー、消磁用コイル、同コイルに交流電
流を流す交流電源と、前記磁気センサーによる床面から
の磁気検知信号を入力して前記交流電源を制御する制御
装置を装架した「床面の自動消磁装置」を提案した。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者の方
法は多大の手間を必要とし、コストが嵩み、必ずしも最
善の解決策とはいえない。また後者の方法は、建物完成
後に床面を全面消磁しようとするものであるが、鉄等の
保磁力の大きい材料に関しては、必ずしも完全な消磁が
できず、一部残留磁気が生じる可能性がある。

【００１４】残留磁気を完全になくすには、建物完成か
ら遡って製造工場及び施工時点で強磁性材に残留磁気を
残さない対策を講じることが肝要である。前述の残留磁
気の可能性に対応して対策を講じると、鉄骨ａと鉄筋ｂ
に関しては、ハンドリング時に電磁石を使用しないよう
にするとともに、製造工場において出荷時に脱磁作業を
行えば解決できる。これは製造時点の問題である。これ
に対してスタッドボルトｃの溶接は施工時の問題であっ
て、この問題を解決すれば、建物完成時に床面から磁気
が発生する可能性は大幅に減少される。

【００１５】本発明はこのような状況に鑑みて提案され
たものであって、その目的とする処は、スタッドボルト
溶接用キャブタイヤに大電流が流れることによって、鉄
骨等の強磁性材が磁化することを防止するために用いる
磁気シールドケーブルピットを提供する点にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を解決するた
め、本発明に係る磁気シールドケーブルピットは、スタ
ッドボルト溶接用キャブタイヤケーブルを内包した複数
の磁気シールドケーブルユニットと、同ケーブルユニッ
トの継手とよりなり、前記磁気シールドケーブルユニッ
トは強磁性体からなる磁気シールド層、スタッドボルト
溶接用キャブタイヤケーブルを前記磁気シールド層のほ
ぼ中央に固定する装置、及び前記ケーブルピットユニッ
トを任意の位置に移動する移動部材より構成され、前記
ケーブルユニットの継手は２次元平面上で任意の角度に
回転可能な回転装置と、回転に追随する磁気シールド層
と、同磁気シールド層がラップ代を有して２つのケーブ
ルピットユニット端部に緊結されて磁気シールド層の連
続性を確保する連結装置とにより構成されている。

【００１７】

【作用】スタッドボルトは、鉄骨とコンクリートを一体
化するために鉄骨天端に溶着されるものであって、柱・
梁鉄骨にプラス電極を設け、スタッドボルトと母材間に
マイナス電極を設けてアークを発生させ、ボルトを溶着
する。マイナス電極を発生させる固定部の溶接機と、ス
タッドボルトを所定の場所に溶着する移動部のガンを結
ぶキャブタイヤケーブル、及びスタッドボルトには直流
の大電流が流れ、その大きさは１，５００Ａ〜１，６０
０Ａ、通電時間は１秒前後である。直流電流が流れると
き、その回りには電流の方向に対して右ねじ方向に同心
円状に直流磁場が発生する。その大きさは、電流を無限
長直線と仮定すると、 Ｈ（磁場の強さ）＝Ｉ／（２・π・ｄ） Ｉ：電流（Ａ） ｄ：距離（ｍ） これが、十分に距離減衰する前に強磁性材に接するか、
あるいは強磁性材が周辺に存在すると、磁気誘導により
強磁性材は磁化され、磁場を取り除いても残留磁気が残
ることになる。これが、本発明で対象にしているスタッ
ドボルト溶接キャブタイヤケーブルによる鉄骨等の強磁
性材の磁化現象である。

【００１８】本発明はキャブタイヤケーブルの周辺に磁
気シールド層を設けて漏洩する磁場を遮蔽し、強磁性材
への磁化の影響を取り除くためのスタッドボルト溶接用
キャブタイヤケーブルの磁気シールドケーブルピットを
提供するものである。ケーブルピット内部には、強磁性
体からなる磁気シールド材が配設される。磁気シールド
材は、キャブタイヤケーブルに近すぎると、強磁場によ
り磁気飽和現象が生じて、所期の性能が期待できなくな
るため、キャブタイヤケーブルと適当な距離を離して設
置する必要がある。そのため、ケーブルピット内部には
キャブタイヤケーブルを前記磁気シールド層のほぼ中央
に固定する装置を具えている。

【００１９】磁気シールド材としては、電流方向に直交
する同心円状の磁気を想定すると、方向性珪素鋼板の如
き透磁率の高い圧延方向を磁場方向、即ちキャブタイヤ
ケーブルと直交方向に合わせて貼ることが相応しい。磁
気シールド層は、四方を完全に囲む形にすることが望ま
しいが、キャブタイヤケーブルを挿入する目的から上部
を欠截した形状でもよい。この場合、上端部に折り返し
を設ければ磁気シールド効果が上がる。なお、珪素鋼板
の如き磁気シールド材を磁場の強さに応じて必要枚数を
積層する。

【００２０】なお、磁気シールド層は、継ぎ目があると
磁気の漏洩が生じるため、できるだけ隙間なく連続であ
ることが望ましい。但し、磁性材料は長さが有限である
ため、必然的に継ぎ目が生じる。そこで、積層タイプで
あれば千鳥状の張り合わせ、一枚物であれば継ぎ目に当
て板を施す処置等が必要になる。なお、磁気シールド材
に関しては、アモルファスや純鉄板等の材料でも所期の
効果が得られれば適用可能である。

【００２１】また、スタッドボルトは鉄骨の大梁・小梁
天端に溶着されるもので、同スタッドボルトの溶接作業
には、広範囲に渡って移動部であるガンを移動させる必
要がある。それに伴い、キャブタイヤケーブルは容易に
移動できなければならない。従って、キャブタイヤケー
ブルが通るケーブルピットは、２次元平面で種々の形状
に対応して変化することが可能でなければならない。そ
のため、ケーブルピットは、複数個のケーブルピットユ
ニットと、同ピット間を自在に繋ぐケーブルピット継ぎ
手から構成され、スタッドボルト溶接点の移動に対して
自在に対応可能なものとする。

【００２２】ケーブルピットユニットは、それ自体は剛
な構造であり、ユニットを任意の位置に平行移動する自
在キャスターの如き移動部材を具えている。なお、ユニ
ットの長さは、操作性を考えて適当な長さに決定される
ものとする。また、ケーブルピット継手は、２つのケー
ブルピットユニットを繋ぐもので、任意の角度に回転可
能な蛇腹継手等の回転装置を有し、剛なケーブルピット
ユニットを種々の角度に２次元平面上で回転させるもの
である。そして、その回転に追随可能なアモルファスフ
レーク・アモルファス粉末等からなる磁気シールド層を
内装する。また、ケーブルピットユニットとの磁気シー
ルド層の連続性を保持しうるように、磁気シールド層の
適当なラップ代を有しケーブルピットユニット端部に緊
結可能な連結装置を有するものとする。

【００２３】

【実施例】以下本発明を図示の実施例について説明す
る。図４は、磁気シールドケーブルピットの構成図であ
って、複数個の磁気ケーブルピットユニット１と、その
間を繋ぐ蛇腹継手２から構成される。前記ケーブルピッ
トユニット底部の自在キャスター３よりなる移動部材
と、蛇腹継手２によって構成された水平回転機構によ
り、スタッドボルト溶接用のキャブタイヤケーブル４を
内包する磁気シールドケーブルピット１は、自在に形状
を２次元的に変化させ、溶接点の移動に対応する。キャ
ブタイヤケーブル４の一端は溶接機５（固定部）に、他
端はガン６（移動部）に接続される。

【００２４】図５は、ケーブルピットユニットの詳細を
示す断面図で、本実施例では、磁気シールド層のサイズ
は２００ｍｍ角とし、上部はキャブタイヤケーブル挿入
用欠截部８を具え、端部は５０ｍｍの折り返し部を有す
る。磁気シールド層７は方向性珪素鋼板より構成され、
厚さ０．３５ｍｍの部材を５枚重ねている。キャブタイ
ヤケーブル４から漏洩する磁場の方向は同心円状であ
り、磁気シールド層７を構成する方向性珪素鋼板の透磁
率が高い圧延方向を磁場の方向に合わせている。

【００２５】また、キャブタイヤケーブル４から漏洩す
る磁場の強さは、距離に反比例するものであり、スタッ
ドボルト溶接時の大電流に対して磁気飽和を抑えるに
は、キャブタイヤケーブル４と磁気シールド層７の距離
を適当に離隔せしめる必要がある。従って、キャブタイ
ヤケーブル４を磁気シールド層７のほぼ中央に配設する
とともに、磁気シールド層７の養生を兼ねた絶縁体及び
非磁性材からなる内部緩衝材９を磁気シールド層７の内
部に配設している。同緩衝材９に設けた欠截部８の底部
に溝１０を切っておくことにより、同溝１０にキャブタ
イヤケーブル４を落とし込むことで容易にキャブタイヤ
ケーブル４を内部緩衝材９に固定することができる。な
お、溝１０が前記したキャブタイヤケーブル４を磁気シ
ールド層７のほぼ中央に固定する装置を構成するもので
ある。また、磁気シールド層７を貼り付けるとともにケ
ーブルピットを形成する外部筐体１１は絶縁体及び非磁
性材からなり、その底部に４ヶ所に前記自在キャスター
３が配設されている。

【００２６】図６は、蛇腹継手２の横断面図で、継手を
蛇腹継手で構成することにより相隣るケーブルピットユ
ニット１は水平方向を２次元的に回転することが可能に
なる。蛇腹内部には、磁気シールド層７を構成する高透
磁率材料であるアモルファスフレークやアモルファス粉
末が装填され、磁気シールド効果を付加している。これ
ら高透磁率材料は形を自在に変えられるため、蛇腹部の
回転にも追随できる。

【００２７】また、蛇腹継手２の端部は、ケーブルピッ
トユニット１の端部と磁気的連続性をもって接続固定さ
れる。このため前記磁気シールド層同士を５０ｍｍ程度
のラップ代で重合接触させる必要があり、この重合接触
部を連結ボルト１２で緊結すれば磁気の漏洩が抑えられ
る。図７は本実施例において、電流を１，５００Ａとし
たときの数値解析結果による本発明の効果を示してい
る。横軸は、キャブタイヤケーブルの中央からの距離、
縦軸は磁場の強さを示しているが、本発明によると漏洩
磁場が５Ｇ以下に抑えられ、強磁性材の磁化の心配がな
くなることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る磁気シールドケーブルピッ
トは、スタッドボルト溶接用タイヤケーブルを内包し、
移動部材を具えた複数の磁気シールドケーブルユニット
を、２次元平面上で任意の角度で回転可能な回転装置を
具えた継手で接続し、前記磁気シールドケーブルユニッ
ト内の強磁性体からなる磁気シールド層のほぼ中央にス
タッドボルト溶接用タイヤケーブルを固定してなり、前
記継手には前記回転装置に追随する磁気シールド層と、
同磁気シールド層がラップ代を有して２つのケーブルピ
ットユニット端部に緊結され、磁気シールド層の連続性
を保持する連続装置とを設けたことによって、床面に磁
気シールドを施す従来技術に比して、本発明によれば施
工時点で発生源の存在自体をなくすものであり、床面か
らの磁気の発生源が強磁性体の残留磁気だけであるなら
ば、床面から発生する磁気を完全に消去することができ
る。また本発明の磁気シールドケーブルピットは仮設と
して転用されるもので、常設の磁気シールド層を床面に
施す従来装置とは違い、コストを大幅に低減しうるもの
である。

【００２９】また既述の特開平５−１３５９４８号公報
に開示された床面の自動消磁装置に比して、強磁性材の
磁化自体を小さく抑えるため、鉄等の保磁力が大きくて
消磁しにくい材料でも、残留磁気の残る惧れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】現地測定による床面から２５ｍｍの高さにおけ
る磁気の平面分布図である。

【図２】工場の床内部に存在する強磁性体の配置を示す
断面図である。

【図３】施工中の鉄骨鉄筋コンクリート造の事務所ビル
におけるコンクリート打設前の鉄骨梁周辺の磁気の分布
図である。

【図４】本発明に係る磁気シールドケーブルピットの一
実施例を示す平面図である。

【図５】図４の拡大縦断面図である。

【図６】ケーブルピットユニットにおける磁気シールド
層の連結装置を示す拡大断面図である。

【図７】磁場の強さと距離の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 磁気ケーブルピットユニット ２ 蛇腹継手 ３ 自在キャスター ４ キャブタイヤケーブル ５ 溶接機 ６ ガン ７ 磁気シールド層 ８ 欠截部 ９ 内部緩衝材 １０ 溝 １１ 外部筐体 １２ 連結ボルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタッドボルト溶接用キャブタイヤケー
   ブルを内包した複数の磁気シールドケーブルユニット
   と、同ケーブルユニットの継手とよりなり、前記磁気シ
   ールドケーブルユニットは強磁性体からなる磁気シール
   ド層、スタッドボルト溶接用キャブタイヤケーブルを前
   記磁気シールド層のほぼ中央に固定する装置、及び前記
   ケーブルピットユニットを任意の位置に移動する移動部
   材より構成され、前記ケーブルユニットの継手は２次元
   平面上で任意の角度に回転可能な回転装置と、回転に追
   随する磁気シールド層と、同磁気シールド層がラップ代
   を有して２つのケーブルピットユニット端部に緊結され
   て磁気シールド層の連続性を確保する連結装置とより構
   成されたことを特徴とする磁気シールドケーブルピッ
   ト。