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RC橋脚板巻き補強溶接方法とその装置 - 川崎製鉄株式会社
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発明の名称 RC橋脚板巻き補強溶接方法とその装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−34342
公開日 平成10年(1998)2月10日
出願番号 特願平8−199213
出願日 平成8年(1996)7月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小杉 佳男 (外1名)
発明者 福原 昇 / 塩田 啓介
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 RC橋脚を板巻き補強溶接するに当たり、走行型溶接ロボットのトーチに防風覆いを施すと共に溶接部を監視するCCDカメラを装着し、遠隔操作により溶接施工することを特徴とするRC橋脚板巻き補強溶接方法。
【請求項2】 溶接トーチ及び少なくともアーク発生位置を内包する局所防風箱を取り付けた走行型溶接ロボットからなることを特徴とするRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項3】 前記局所防風箱が溶接ロボットに固定された部分と、着脱可能な部分とで構成された局所防風箱であることを特徴とする請求項2記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項4】 さらに、アーク発生位置を撮影できる部位にCCDカメラをを取り付けたことを特徴とする請求項2記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項5】 アーク発生位置を監視できる部位に溶接用遮光ガラスを取り付けたことを特徴とする請求項2記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項6】 局所防風箱本体と被溶接材との間隙を遮蔽する弾力性及び耐熱性のある材料を配設したことを特徴とする請求項2記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項7】 前記CCDカメラと被写体の間に光学フィルタを設けたことを特徴とする請求項2記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項8】 前記光学フィルタが遠隔操作移動自在であることを特徴とする請求項7記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
【請求項9】 さらにアーク発生位置近傍に照明手段を設けたことを特徴とする請求項7記載のRC橋脚板巻き補強溶接装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はRC橋脚板巻き補強溶接方法とその装置に関するものである。さらに詳しくは、走行型溶接ロボットを用いて遠隔操作により溶接施工する技術に関し、防風装置及び監視装置を設け、作業負荷の軽減及び安全確保を達成し、ブローホール等の溶接欠陥を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】阪神大震災で高速道路や鉄道の高架橋が甚大な被害を被ったことに対する反省から、既存RC橋脚を早急に補強することになった。全国にまたがる補強対象橋脚は1万本を超すといわれており、その溶接量は膨大なものである。機関紙「鉄構技術1996.4」記載の「PICOMAX−2ZHによる橋脚補強溶接の自動化」、「自動溶接装置による橋脚の補修・補強”UNI−OSCON法”と”VEGA−VB法”」、「橋脚補強板巻き工事用自動溶接機器・ロボット溶接材料について、」、「RC橋脚補強工事コストダウンの決めて」、「橋脚耐震補強工事用自動溶接キャリッジの開発について」、等に見られる通り、数社の溶接機器メーカそれぞれが自動溶接法を開発している。しかしそのいずれもが1台の溶接機に1人の溶接工あるいは1人のオペレータが張り付いて施工する方式である。その問題点は以下の通りである。
(1)1人/1台では作業能率が悪い。
(2)オペレータが10m前後もある橋脚の下から上まで、溶接機とともに足場の上を幾度も昇降するのは、安全上及び肉体的負担の点から問題である。
(3)RC橋脚板巻き補強溶接工事に使用する溶接法はガスシールド溶接法なので防風施設が必須である。
【0003】しかし、制約された現場環境下では完全な防風施設を設けることは困難であるために、ブローホール等の欠陥が多発し易い。
(4)地下鉄駅構内の柱溶接の場合、夜間作業であっても溶接ヒュームや匂いがホームにこもるため、翌朝の乗客に与える影響が懸念され、これを防止しなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が解決すべき課題は次のとおりである。
(a)複数台の溶接機にアーク撮影カメラを取り付け、これらのモニタを1か所に集約して1人のオペレータが遠隔監視及び操作する溶接施工法を確立し、労働生産性を高める。
(b)溶接機にアーク撮影用カメラを取り付け、オペレータが橋脚下部等で遠隔監視及び操作することによって、作業負荷の軽減及び安全の確保を図る。
(c)溶接機のトーチ近傍を覆う局所防風箱を設け、風によるブローホール発生を防止する。
(d)上記局所防風箱に脱臭剤付きの集塵機(フュームコレクター)を接続し、地下鉄ホームへのフューム及び匂いの拡散を抑制する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために開発されたもので、次の技術手段を構成とするものである。すなわち、本発明は、RC橋脚を板巻き補強溶接するに当たり、走行型溶接ロボットのトーチに防風覆いを施すと共に、溶接部を監視するCCDカメラを装着し、遠隔操作により溶接施工することを特徴とするRC橋脚板巻き補強溶接方法を提供する。
【0006】上記方法を好適に実施することができる本発明の装置は、溶接トーチ及び少なくともアーク発生位置を内包する局所防風箱を取り付けた走行型溶接ロボットからなることを特徴とするRC橋脚板巻き補強溶接装置である。この場合、前記局所防風箱が溶接ロボットに固定された部分と、着脱可能な部分とで構成された局所防風箱とすると好ましく、さらに、アーク発生位置を撮影できる部位にCCDカメラをを取り付けるとよく、アーク発生位置を監視できる部位に溶接用遮光ガラスを取り付けた走行型溶接ロボットが好ましい。局所防風箱本体と被溶接材との間隙を弾力性及び耐熱性のある材料で遮蔽すると、防風効果を容易に達成することができ、前記CCDカメラと被写体の間に光学フィルタを設けることによって、監視性能が向上する。また、前記光学フィルタを遠隔操作で移動できるようにすると好ましく、アーク発生位置近傍を照らす照明手段を設けるとモニタの監視が容易となる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の溶接方法の概念を示す説明図である。溶接ロボット1は溶接線32に沿って配設されたレール33上を走行する。また、溶接ロボット1は溶接電源44、制御盤43、発電機42及びガスボンベ41に接続され、制御盤43及び溶接電源は発電機42に接続され電源を供給される。さらに制御盤43にはリモコンボックス45が接続されており、オペレータ51はモニタ46を監視しながらリモコンボックス45を操作することによって、溶接ロボット1を遠隔操作することができる。
【0008】図2に示すように本溶接ロボット1は上下2、左右3、走行4の3軸から構成される直交型ロボットである。軸の先端には溶接トーチ5を把持し、溶接トーチ5は局所防風箱6で覆われている。防風箱6の4面図を図3に示した。図3(a)は防風箱6の正面図、(b)は側面図、(c)は背面図、(d)は平面図である。防風箱6には、トーチ5が内蔵されており、アーク撮影用のITV(カメラ)14が組み込まれている。防風箱6は、固定板11、着脱箱12、スカート13からなり、トーチ5を内蔵し、トーチ5を監視するテレビカメラ14を備え、トーチ5の入口にはゴムのれん15が設けられている。オペレータ51は図1に示すように、モニタ46を見ながらリモコンボックス45を操作して、溶接を遠隔制御することができる。
【0009】図3に示すように局所防風箱は軽量な金属製であり、防風箱6の1面をなす固定板11が溶接ロボットにねじ等で固定され、着脱箱12はパッチン金具(錠締め構造の金具)等で容易に固定板11に着脱可能になっている。したがって、溶接チップやノズルの清掃・交換が容易である。また防風箱6が被溶接部材(補強鋼板)21、22と摺動する部分にはスカート13を設けた。スカート13は弾力性及び耐熱性のある部材(ゴム等)でつくられている。防風箱6と被溶接部材21、22との間隙を容易に遮蔽することができる。また、防風箱6の内部の溶接状況を監視するためのITV(CCDカメラ)14が取り付け可能になっている。このITV(CCDカメラ)14は容易に着脱可能で、かつITV(CCDカメラ)14を取り外した時には溶接用の遮光ガラスを簡単に取り付けられる構造になっている。さらに、適当な位置にプラスチック板等を嵌め込んだ覗窓15や集塵機の吸入ホースを接続する口金(図示せず)、場合によっては箱上部に煙抜き用の複数孔(図示せず)を設けることもできる。
【0010】カメラの先端にはアーク直視に適した、かつ遠隔で着脱操作可能な光学フィルタを設けたので、アーク発生(溶接)中及び溶接前後の箱内状況を遠方で監視することができる。
【0011】
【実施例】図4に示す橋脚補強鋼板の溶接に本発明を適用した実施例を示す。
(1)鋼板寸法橋脚の断面は約4m角、橋脚高さは約10m、鋼板(被溶接材21、22)の厚さは12mm、開先角度24は60°のV形、裏当て金23の厚さは3mm、ルート幅は2mmである。
(2)溶接条件表1に示すとおりである。
(3)溶接時間2本の鉛直溶接線を1人のオペレータが2台のロボットを同時に遠隔操作して溶接した。
【0012】鉛直溶接線(10m)の溶接時間はロボット1台につき次のとおりである。
1パス:10m*100/15.3cm/min=65min戻り:2.5min2パス:10m*100/15.0cm/min=67min戻り:2.5min3パス:10m*100/13.0cm/min=77min戻り:2.5min計 216.5min(3.6hr)
従来は、上記鉛直溶接線2本の溶接に2日間(16hr)を要していた。本発明の溶接方法では、溶接ロボットや走行レールの取り付けに約1.5hrと上記溶接時間3.6時間を合わせて5.1時間となった。したがって、16/5.1=3.1倍の能率向上になった。
【0013】また従来法では溶接工が足場上を頻繁に昇り降りする必要があったが、本溶接法は地上での遠隔操作が可能なので、労働負荷が軽くかつ安全である。
【0014】
【表1】

【0015】
【発明の効果】本発明によれば、複数台の溶接機を1人のオペレータが遠隔監視及び操作することができ、労働生産性が著しく高くなった。また、トーチ近傍を覆う局所防風箱を設け、風によるブローホール発生を効果的に防止することができる。




 

 


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