特開 2023-38567 鋼床版の溶接部補修方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023038567

(43)【公開日】2023-03-17

(54)【発明の名称】鋼床版の溶接部補修方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20230310BHJP

   B23K 37/08 20060101ALI20230310BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 K

B23K37/08 E

B23K31/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021145368

(22)【出願日】2021-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】509338994

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩインフラシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110001863

【氏名又は名称】弁理士法人アテンダ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村田 眞司

(57)【要約】      （修正有）

【課題】トラフリブ内に人が侵入することなくトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修することのできる鋼床版の溶接部補修方法及び補修装置を提供する。
【解決手段】カメラ２６を搭載した自走型の検査装置をトラフリブ３の長手方向に沿ってトラフリブ３内を走行させるとともに、検査装置のカメラ２６によって撮像されるトラフリブ３内の溶接部の映像を外部のモニタに出力し、モニタによって確認された溶接部の裏抜けの位置を測定するとともに、裏抜けの位置に自走型の削り取り装置２０を移動させ、裏抜けした溶接ビード４ａを削り取り装置２０によって削り取るようにした。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼床版のデッキプレートに溶接されるトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修する鋼床版の溶接部補修方法において、
カメラを搭載した自走型の検査装置をトラフリブの長手方向に沿ってトラフリブ内を走行させるとともに、
前記カメラによって撮像されるトラフリブ内の溶接部の映像を外部のモニタに出力し、
モニタによって確認された溶接部の裏抜け部分の位置を測定するとともに、
裏抜け部分の位置に自走型の削り取り装置を移動させて裏抜けした溶接ビードを削り取り装置によって削り取る
ことを特徴とする鋼床版の溶接部補修方法。

【請求項2】

一端を前記検査装置に接続された測定具を用い、トラフリブの長手方向所定位置から検査装置までの距離を測定具によって測定することにより溶接部の裏抜け部分の位置を測定する
ことを特徴とする請求項１記載の鋼床版の溶接部補修方法。

【請求項3】

前記トラフリブの内面に当接する保持装置により削り取り装置をトラフリブ内に保持しながら前記溶接ビードを削り取り装置によって削り取る
ことを特徴とする請求項１または２記載の鋼床版の溶接部補修方法。

【請求項4】

前記トラフリブの内面とデッキプレートとのなす角度と同等の刃先角度を有する回転刃を用いて前記溶接ビードを削り取る
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の鋼床版の溶接部補修方法。

【請求項5】

鋼床版のデッキプレートに溶接されるトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修する鋼床版の溶接部補修装置において、
カメラを搭載し、トラフリブの長手方向に沿ってトラフリブ内を走行する自走型の検査装置と、
トラフリブの外部に配置され、前記カメラによって撮像されるトラフリブ内の溶接部の映像を出力するモニタと、
モニタによって確認された溶接部の裏抜け部分の位置を測定する位置測定手段と、
位置測定手段によって測定された裏抜け部分の位置に移動して裏抜けした溶接ビードを削り取る自走型の削り取り装置とを備えた
ことを特徴とする鋼床版の溶接部補修装置。

【請求項6】

前記位置測定手段は、一端を検査装置に接続された測定具からなり、トラフリブの長手方向所定位置から検査装置までの距離を測定具によって測定することにより溶接部の裏抜け部分の位置を測定する
ことを特徴とする請求項５記載の鋼床版の溶接部補修装置。

【請求項7】

前記トラフリブの内面に当接することにより削り取り装置をトラフリブ内に保持する保持装置を備えた
ことを特徴とする請求項５または６記載の鋼床版の溶接部補修装置。

【請求項8】

前記削り取り装置は、トラフリブの内面とデッキプレートとのなす角度と同等の刃先角度を有する回転刃を有する
ことを特徴とする請求項５、６または７記載の鋼床版の溶接部補修装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、橋梁の鋼床版に溶接されるトラフリブにおいて、トラフリブ内における溶接部の裏抜けを補修する鋼床版の溶接部補修方法及び装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、橋梁に用いられる床版として、鋼板からなる平板状のデッキプレートの下面に補強用の鋼製のトラフリブを溶接してなる鋼床版が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

トラフリブは略Ｕ字状に形成され、デッキプレートの鋼板に隅肉溶接により接合される。溶接に際しては、トラフリブの接合端面にレ型開先を形成し、トラフリブの外側からトラフリブの長手方向に沿って溶接するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－３０７５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、トラフリブの外側から隅肉溶接を行う際、溶接部に裏抜け（メルトスルー）を生ずる場合がある。このような場合、裏抜けした溶接ビードがトラフリブの内側に残存するが、トラフリブ内には長手方向複数箇所に隔壁が設けられていて密閉構造となっているため、裏抜けした溶接ビードを溶接時または溶接後に外部から目視で確認することができなかった。

【0006】

一方、近年では、トラフリブ内に隔壁を設けず、空気乾燥システムによってトラフリブ内を換気するようにした鋼床版が普及し始めている。このような鋼床版のトラフリブでは内部が隔壁で密閉されていないので、長手方向一端の開口部からトラフリブ内の全体を検査することも可能と考えられる。しかしながら、トラフリブの開口部は人が侵入できる大きさではなく、その全長も長いため（例えば２５ｍ）、トラフリブ内の溶接部を人手によって検査及び補修することは困難であるという問題点があった。

【0007】

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トラフリブ内に人が侵入することなくトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修することのできる鋼床版の溶接部補修方法及び補修装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は前記目的を達成するために、鋼床版のデッキプレートに溶接されるトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修する鋼床版の溶接部補修方法において、カメラを搭載した自走型の検査装置をトラフリブの長手方向に沿ってトラフリブ内を走行させるとともに、前記カメラによって撮像されるトラフリブ内の溶接部の映像を外部のモニタに出力し、モニタによって確認された溶接部の裏抜け部分の位置を測定するとともに、裏抜け部分の位置に自走型の削り取り装置を移動させて裏抜けした溶接ビードを削り取り装置によって削り取るようにしている。

【0009】

また、本発明は前記目的を達成するために、鋼床版のデッキプレートに溶接されるトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修する鋼床版の溶接部補修装置において、カメラを搭載し、トラフリブの長手方向に沿ってトラフリブ内を走行する自走型の検査装置と、トラフリブの外部に配置され、前記カメラによって撮像されるトラフリブ内の溶接部の映像を出力するモニタと、モニタによって確認された溶接部の裏抜け部分の位置を測定する位置測定手段と、位置測定手段によって測定された裏抜け部分の位置に移動して裏抜けした溶接ビードを削り取る自走型の削り取り装置とを備えている。

【0010】

これにより、検査装置によってトラフリブ内に裏抜けした溶接ビードの有無が検査され、裏抜けした溶接ビードが削り取り装置によって削り取られることから、トラフリブ内に人が侵入することなくトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修することが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、トラフリブ内に人が侵入することなくトラフリブ内の溶接部の裏抜けを検査及び補修することができるので、内部に隔壁を有しないトラフリブ３内における溶接部の裏抜けの検査及び補修を工場または既設橋梁において効率よく行うことができ、鋼床版の品質及び耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態を示す鋼床版の部分斜視図

【図2】下面を上方に向けた鋼床版の部分斜視図

【図3】鋼床版の要部正面図

【図4】鋼床版の要部正面断面図

【図5】検査装置の平面図

【図6】検査装置のブロック図

【図7】削り取り装置の平面図

【図8】回転刃の平面図

【図9】回転刃の要部拡大側面図

【図10】削り取り装置のブロック図

【図11】検査装置の動作を示す平面図

【図12】モニタの画面を示す図

【図13】削り取り装置の動作を示す平面図

【図14】溶接ビードの切削工程を示す要部正面断面図

【図15】溶接ビードの切削工程を示す要部正面断面図

【図16】溶接ビードの切削工程を示す要部正面断面図

【図17】削り取り装置の他の実施形態を示す要部正面断面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１乃至図１は本発明の一実施形態を示すもので、鋼床版のトラフリブ内における溶接部の裏抜けを検査及び補修する溶接部補修方法及びこれに用いる装置を示すものである。

【0014】

同図に示す鋼床版１は、鋼板からなる平板状のデッキプレート２を有し、デッキプレート２の下面には補強用の複数のトラフリブ３が溶接されている。トラフリブ３は略Ｕ字状に形成された鋼材からなり、図２及び図３に示すように工場等において鋼床版１を上下反対向きにした状態でデッキプレート２に溶接される。その際、トラフリブ３の接合端面にレ型開先を形成し、トラフリブ３の外側から長手方向に沿って溶接される。

【0015】

トラフリブ３の外側から隅肉溶接を行う際、溶接部４がトラフリブ３の内側に裏抜け（メルトスルー）を生ずる場合がある。このような場合、図４に示すように裏抜けした溶接ビード４ａがトラフリブ３の内側に残存する。

【0016】

本実施形態の補修装置は、トラフリブ３内に裏抜けした溶接ビード４ａの有無を検査するための自走型の検査装置１０と、トラフリブ３内の溶接ビード４ａを削り取る自走型の削り取り装置２０とから構成されている。

【0017】

検査装置１０は、トラフリブ３内に侵入可能な装置本体１１と、装置本体１１を走行させる走行装置１２と、走行装置１２を遠隔操作する操作部１３と、装置本体１１に搭載されたカメラ１４と、カメラ１４の映像を出力するモニタ１５と、装置本体１１の位置を測定する位置測定手段としての測定具１６とを備えている。

【0018】

走行装置１２は、図示しない駆動機構、操舵機構、バッテリ等からなり、装置本体１１に取り付けられた車輪１１ａを駆動して装置本体１１を走行させるようになっている。

【0019】

操作部１３は走行装置１２に無線または有線によって接続され、装置本体１１の前進、後退、操舵等の走行装置１２の操作をオペレータが行うようになっている。

【0020】

カメラ１４は装置本体１１の前方の映像を撮像する周知の高画質カメラからなり、撮像した映像を録画する機能を備えたものが用いられる。

【0021】

モニタ１５はカメラ１４に無線または有線によって接続され、操作部１３とともにオペレータ側に配置されている。

【0022】

測定具１６は、周知の巻き尺に用いられる帯状のメジャーからなり、その一端を装置本体１１の後端に接続され、その他端側はトラフリブ３の外部に配置される。

【0023】

削り取り装置２０は、トラフリブ３内に侵入可能な装置本体２１と、装置本体２１を走行させる走行装置２２と、装置本体２１をトラフリブ３内に保持可能な保持装置２３と、トラフリブ３内に裏抜けした溶接ビード４ａを削り取る切削機２４と、走行装置２２、保持装置２３及び切削機２４を遠隔操作する操作部２５と、切削機２４に搭載されたカメラ２６と、カメラ２６の映像を出力するモニタ２７とを備えている。

【0024】

走行装置２２は、図示しない駆動機構、操舵機構、バッテリ等からなり、装置本体２１に取り付けられた車輪２１ａを駆動して装置本体２１を走行させるようになっている。

【0025】

保持装置２３は、装置本体２１の両側面にそれぞれ設けられた一対の保持部２３ａを有し、各保持部２３ａは図示しないシリンダ等の駆動機構によって装置本体２１の幅方向に移動可能に設けられている。また、各保持部２３ａにはトラフリブ３の内面に当接するガイドローラ２３ｂが設けられている。

【0026】

切削機２４は、装置本体２１に回動可能に設けられたアーム２４ａと、アーム２４ａの先端に設けられた切削ヘッド２４ｂと、切削ヘッド２４ｂに取り付けられた回転刃２４ｃとを備え、アーム２４ａによって切削ヘッド２４ｂを切削位置に移動し、回転刃２４ｃによって切削対象物を削り取るようになっている。回転刃２４ｃは、図８に示すように回転軸２４ｄを中心に周方向４箇所に等間隔で設けられ、図示しないモータ等の駆動機構によって回転軸２４ｄを中心に水平方向に回転するようになっている。また、回転刃２４ｃは、図９に示すように刃先角度θがトラフリブ３の内面とデッキプレート２とのなす角度と同等の角度を有するように形成されている。回転刃２４ｃの上方にはトラフリブ３の内面に当接するガイド部２４ｅが設けられ、ガイド部２４ｅの当接面と回転刃２４ｃがトラフリブ３の内面に対して互いに面一になるように形成されている。

【0027】

操作部２５は走行装置２２、保持装置２３及び切削機２４に無線または有線によって接続され、装置本体２１の前進、後退、操舵等の走行装置１２の操作と、各保持部２３ａの移動等の保持装置２３と、アーム２４ａの回動、回転刃２４ｃの回転等の切削機２４の操作とをオペレータが行うようになっている。

【0028】

カメラ２６は周知の高画質カメラからなり、切削機２４の切削位置の映像を撮像するようになっている。

【0029】

モニタ２７はカメラ２６に無線または有線によって接続され、操作部２５とともにオペレータ側に配置されている。

【0030】

以下、本実施形態における溶接部の補修方法について、検査装置１０による検査工程と、削り取り装置２０による削り取り工程とを説明する。

【0031】

まず、検査工程では、検査装置１０の装置本体１１をトラフリブ３内の一端側に配置し、図１１に示すようにトラフリブ３内の他端側に向かって走行させる。その際、カメラ１４によって装置本体１１の前方を撮像しながら走行させ、その映像がモニタ１５に出力されるとともに、図示しない記憶装置に動画として録画される。モニタ１５には、図１２に示すように画面１５ａにデッキプレート２とトラフリブ３の内面が映し出され、オペレータがモニタ１５の映像を見ながら装置本体１１を走行させる。また、走行する装置本体１１とともに測定具１６がトラフリブ３内に繰り出される。

【0032】

ここで、モニタ１５の映像から、デッキプレート２とトラフリブ３の境界部分にトラフリブ３内に裏抜けした溶接ビード４ａが発生していることをオペレータが確認すると、溶接ビード４ａの位置で装置本体１１を停止させ、測定具１６によって溶接ビード４ａの位置を測定する。この場合、図１１に示すように、装置本体１１からトラフリブ３の一端までの距離Ｌを測定具１６の目盛りを読み取ることによって測定し、溶接ビード４ａの位置として測定距離を記録しておく。

【0033】

次に、削り取り工程では、トラフリブ３内の一端側に削り取り装置２０の装置本体２１を配置し、装置本体２１をトラフリブ３内の他端側に向かって走行させて溶接ビード４ａの位置まで移動する。その際、前記検査工程では、トラフリブ３の一端から溶接ビード４ａまでの測定距離Ｌが記録されているので、その距離Ｌに基づいて装置本体２１を溶接ビード４ａの位置まで移動する。また、カメラ１４によって録画された映像により、溶接ビード４ａの位置や状態の確認を行う。図１３に示すように装置本体２１を切削作業位置まで移動させた後は、保持装置２３の各保持部２３ａを幅方向外側に向かって移動してトラフリブ３の内側面に当接させ、装置本体２１を幅方向に動かないように保持する。その際、装置本体２１の各保持部２３ａはガイドローラ２３ｂを介してトラフリブ３の内側面に当接しているので、装置本体２１は前後方向（トラフリブ３の長手方向）への移動が可能な状態で保持される。

【0034】

続いて、削り取り装置２０の切削機２４により溶接ビード４ａを削り取る。即ち、図１４に示すようにアーム２４ａによって切削ヘッド２４ｂを切削位置に移動し、図１５に示すように回転刃２４ｃを溶接ビード４ａに押し当てながら回転させることにより溶接ビード４ａを切削する。その際、走行装置２２によって装置本体２１を前後方向に移動させながらデッキプレート２とトラフリブ３の境界部分に沿って溶接ビード４ａを切削する。また、回転刃２４ｃの刃先角度θがトラフリブ３の内面とデッキプレート２とのなす角度と同等の角度を有することから、溶接ビード４ａがトラフリブ３の内面と面一になるように切削されるとともに、切削時にガイド部２４ｅがトラフリブ３の内面に当接することにより、回転刃２４ｃの刃先の移動がトラフリブ３の内面位置で規制される。このような切削作業においては、切削箇所がカメラ２６によってモニタ２７に映し出され、その映像を見ながらオペレータが切削機２４及び走行装置２２を操作して切削作業が行われる。このようにして溶接ビード４ａを削り取ることにより、図１６に示すようにトラフリブ３の内面における裏抜け部分が他の部分と面一になるように補修される。

【0035】

このように、本実施形態によれば、カメラ１４を搭載した自走型の検査装置１０をトラフリブ３の長手方向に沿ってトラフリブ３内を走行させるとともに、検査装置１０のカメラによって撮像されるトラフリブ３内の溶接部の映像を外部のモニタ１５に出力し、モニタ１５によって確認された溶接部の裏抜けの位置を測定するとともに、裏抜けの位置に自走型の削り取り装置２０を移動させ、裏抜けした溶接ビード４ａを削り取り装置２０によって削り取るようにしたので、トラフリブ３内に人が侵入することなくトラフリブ３内の溶接部の裏抜けを検査及び補修することができる。これにより、内部に隔壁を有しないトラフリブ３内における溶接部の裏抜けの検査及び補修を工場または既設橋梁において効率よく行うことができ、鋼床版の品質及び耐久性の向上を図ることができる。

【0036】

また、一端を検査装置１０の装置本体１１に接続された測定具１６を用い、トラフリブ３の長手方向所定位置（一端）から装置本体１１までの距離Ｌを測定具１６によって測定することにより溶接部の裏抜け部分の位置を測定するようにしたので、複雑な構造を用いることなく容易に裏抜け部分の位置を測定することができる。

【0037】

更に、トラフリブ３の内面に当接することにより削り取り装置２０の装置本体２１をトラフリブ３内に保持する保持装置２３を備えているので、切削時に装置本体２１をトラフリブ３内に保持することにより、切削作業を安定して行うことができる。

【0038】

また、削り取り装置２０は、トラフリブ３の内面とデッキプレート２とのなす角度と同等の刃先角度θを有する回転刃２４ｃを有しているので、溶接ビード４ａをトラフリブ３の内面と面一になるように切削することができ、裏抜けした溶接ビード４ａをほぼ完全に除去ずることができる。

【0039】

更に、回転刃２４ｃの近傍にトラフリブ３の内面に当接するガイド部２４ｅを設け、切削時にガイド部２４ｅをトラフリブ３の内面に当接させることにより、回転刃２４ｃの刃先の移動をトラフリブ３の内面位置で規制するようにしたので、回転刃２４ｃによる過剰な切削を防止することができ、裏抜けした溶接ビード４ａの切削を正確に行うことができる。

【0040】

尚、前記実施形態では、裏抜けした溶接ビード４ａを回転刃２４ｃにより切削することにより削り取るようにしたものを示したが、前記削り取り装置２０の切削機２４に代えて、図１７に示す他の実施形態のようにグラインダー２８を用い、グラインダー２８の先端に設けられた球状の砥石２８ａを回転させながら溶接ビード４ａに押し当てることにより、裏抜けした溶接ビード４ａを研削して削り取るようにしてもよい。

【0041】

また、前記実施形態は本発明の一実施例であり、検査装置１０及び削り取り装置２０の構成は前記実施形態に記載されたものに限定されない。

【符号の説明】

【0042】

１…鋼床版、２…デッキプレート、３…トラフリブ、４…溶接部、４ａ…溶接ビード、１０…検査装置、１１…装置本体、１２…走行装置、１３…操作部、１４…カメラ、１５…モニタ、２０…削り取り装置、２１…装置本体、２２…走行装置、２３…保持装置、２４…切削機、２５…操作部、２６…カメラ、２７…モニタ、２８…グラインダー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】