JP2020138217A

JP2020138217A - Automatic rail welding device and enclose arc welding method for rail

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Publication number: JP2020138217A
Application number: JP2019035823A
Authority: JP
Inventors: 慎也中村; Shinya Nakamura; 健博北井; Takehiro Kitai; 元康八角; Motoyasu Hakkaku; 充藤井; Mitsuru Fujii
Original assignee: East Japan Railway Co; JFE Technos Co Ltd
Current assignee: East Japan Railway Co; JFE Technos Co Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: JP7152969B2

Abstract

To provide an automatic rail welding device capable of automatically welding a rail butting part in a short time.SOLUTION: An automatic rail welding device includes: a welding device body having a welding head for holding a welding torch in a suspending state, moving means capable of moving the welding head, rotation means for the welding torch and control means; a wire feeder for supplying a welding wire; a power supply device and an electric current control device for supplying an electric current to the welding head; and a welding jig for covering the periphery of a butting part of a rail and forming a shield gas atmosphere. The automatic rail welding device welds between rails by moving the welding head in three-axis directions with the welding torch inserted into a clearance of a butting face of the rail. The welding jig is composed of a first jig surrounding a rail bottom part and a second jig surrounding a belly part from a rail head part. The first jig has a backing member with a groove having a greater width than a width of the clearance between hood means and the butting face of the rail, and a pair of round bars installed between backing metal composed of soft steel installed in a groove and a bottom surface of the rail.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、アーク溶接による自動溶接装置に関し、特に鉄道レールの突合せ部の溶接を行う自動レール溶接装置およびレールのエンクローズアーク溶接方法に利用して有効な技術に関する。 The present invention relates to an automatic welding apparatus by arc welding, and more particularly to an automatic rail welding apparatus for welding a butt portion of a rail rail and a technique effective by utilizing it in an enclosed arc welding method for rails.

鉄道の軌道に敷設されるレールは、ロングレールと呼ばれる継ぎ目のないレールが多くなって来ている。かかるロングレールは、一般に軌道上で数１０ｍのレールの突合せ部を溶接することで形成されている。従来、ロングレール形成のためのレール溶接方法としては、フラッシュバット溶接やガス圧接溶接、エンクローズアーク溶接、テルミット溶接などがあり、施工条件に適した方法が採用され、実施されている。 As for the rails laid on the railroad tracks, the number of seamless rails called long rails is increasing. Such a long rail is generally formed by welding a butt portion of a rail of several tens of meters on the track. Conventionally, rail welding methods for forming long rails include flash butt welding, gas pressure welding, enclosed arc welding, thermite welding, and the like, and methods suitable for construction conditions have been adopted and implemented.

上記４種の溶接方法の中で、エンクローズアーク溶接法は、レールを動かさずに溶接でき、疲労強度などの継手性能が高いという利点がある。
しかし、エンクローズアーク溶接は、手作業による溶接方法であるため、技術者の技量の違いによって性能にバラツキが生じ、欠陥を完全に無くすことが困難であるとともに、作業効率が悪いという課題がある。 Among the above four types of welding methods, the enclosed arc welding method has an advantage that welding can be performed without moving the rail and the joint performance such as fatigue strength is high.
However, since enclosed arc welding is a manual welding method, there are problems that performance varies due to differences in the skills of engineers, it is difficult to completely eliminate defects, and work efficiency is poor. ..

従来、鉄道レールのエンクローズアーク溶接方法に関する発明としては、例えば特許文献１や２に開示されているものがある。このうち、特許文献１に記載されている溶接方法は、相対向するレールの突合せ継手部に所定幅の開先を設けた状態でこの開先の側面に当て材を配置し、開先内のレールの脚部から腹部を経て頭部に至るまでアーク溶接を施して溶融金属を充填させた溶接部を形成するレールのエンクローズアーク溶接方法であり、溶接部の表面に、レールの脚部から腹部にわたって仕上げ溶接を施すというものである。 Conventionally, inventions relating to an enclosed arc welding method for railway rails include those disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example. Of these, in the welding method described in Patent Document 1, a padding material is arranged on the side surface of the groove in a state where a groove having a predetermined width is provided in the butt joint portion of the rails facing each other, and the welding material is placed in the groove. This is a rail welded arc welding method in which arc welding is performed from the rail leg to the abdomen to the head to form a weld filled with molten metal. From the rail leg to the surface of the weld. Finish welding is performed over the abdomen.

また、特許文献２に記載されている溶接方法は、レールの底部から腹部の溶接を終えた後、頭部側面に当金を接触して溶接するレール頭部のエンクローズアーク多層溶接において、各層毎に、溶接アークを溶接進行方向と反対方向に向けた状態で溶接を実施し、生じた溶融状態のビード終端クレーター部で溶接アークを漸次溶接進行方向に移行させ、最後に当金と溶接部との間に溶接アークを当てながらクレーターの楕円形状が半円形状になるまで溶接し、しかる後溶接アークを停止するというものである。 Further, the welding method described in Patent Document 2 is used in the enclosed arc multi-layer welding of the rail head, in which the welding of the abdomen from the bottom of the rail is completed and then the metal fitting is brought into contact with the side surface of the head for welding. Each time, welding is performed with the welding arc facing in the direction opposite to the welding progress direction, the welding arc is gradually shifted to the welding progress direction at the bead end crater part in the molten state, and finally the deposit and the weld part. Welding is performed until the elliptical shape of the crater becomes a semi-circular shape while applying a welding arc between the and, and then the welding arc is stopped.

特開２００３−２６０５６４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-260564 特開平６−７１４３６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-71436 特開昭６１−１９９５８２号公報JP-A-61-199582 特開昭６１−２４９６７９号公報JP-A-61-249679

特許文献１や２に開示されている溶接方法は、複雑な条件の設定、作業を必要としており、溶接時間が長いという課題があるとともに、人手を必要としない全自動の溶接装置の実現の仕方については開示していない。
なお、特許文献１に開示されているようなエンクローズアーク溶接方法に関しては、溶接トーチの操作を人手で行い溶接ワイヤの送り出しは自動で行うようにした半自動方式が実用化されている。しかし、この方式でも、溶接しようとするレールの端面同士の遊間（開先）を狭めると、アークの狙い位置などとの関係で溶接作業の自由度が極度に悪化して欠陥が発生し易くなるため、遊間をあまり狭くすることができず、それによって溶接金属による埋設量（容積）が多くなり、溶接時間の短縮を妨げる要因になっていることが分かった。 The welding methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 require setting of complicated conditions and work, have a problem that the welding time is long, and a method of realizing a fully automatic welding device that does not require manpower. Is not disclosed.
As for the enclosed arc welding method as disclosed in Patent Document 1, a semi-automatic method in which the welding torch is manually operated and the welding wire is automatically sent out has been put into practical use. However, even with this method, if the clearance (groove) between the end faces of the rail to be welded is narrowed, the degree of freedom of welding work is extremely deteriorated in relation to the target position of the arc, and defects are likely to occur. Therefore, it was found that the clearance could not be narrowed so much, which increased the amount of burial (volume) by the weld metal, which hindered the shortening of the welding time.

一方、自動溶接装置に関する発明としては、例えば特許文献３や４に開示されているものがあり、特許文献３や４には、溶接部の位置（高さ）によって溶接方法（電圧、電流、速度等）を変える技術が記載されている。また、特許文献３や４には、レールを溶接チャンバ（ガスシールドチャンバ）で囲って所望のガス雰囲気を生成してアーク溶接を行うことが開示されている。さらに、特許文献３や４には、溶接ヘッドをレールと直交する水平方向へ移動するＸ軸移動ブロックと溶接ヘッドを鉛直方向へ移動するＹ軸移動ブロックとを設けて、溶接ヘッドを移動制御することや溶接ワイヤの先端を偏心して回転させながら溶接を行うことが記載されている。 On the other hand, as inventions relating to an automatic welding apparatus, for example, there are those disclosed in Patent Documents 3 and 4, and in Patent Documents 3 and 4, a welding method (voltage, current, speed) is provided depending on the position (height) of the welded portion. Etc.) are described. Further, Patent Documents 3 and 4 disclose that the rail is surrounded by a welding chamber (gas shielded chamber) to generate a desired gas atmosphere and perform arc welding. Further, Patent Documents 3 and 4 are provided with an X-axis moving block that moves the welding head in the horizontal direction orthogonal to the rail and a Y-axis moving block that moves the welding head in the vertical direction to control the movement of the welding head. It is described that welding is performed while rotating the tip of the welding wire eccentrically.

しかしながら、特許文献３と４に開示されているガスシールドチャンバ（溶接用治具）は、左右に分割されているものの、上下方向には分割されていないため、レール上部と底部それぞれの部位の溶接方法により適したガス雰囲気（溶接条件）を生成することができず、欠陥の少ない高品質の溶接部を得るには限界がある。また、特許文献３と４に開示されている自動溶接装置においては、溶接ヘッドをレールと直交する水平方向へ移動するＸ軸移動ブロックと溶接ヘッドを鉛直方向へ移動するＹ軸移動ブロックとを設けているが、レールと平行に水平方向へ移動する移動ブロックを持たないため、溶接ヘッドの最初の位置決めは自動で行うことができず、人手で行う必要があるという課題がある。 However, although the gas shield chamber (welding jig) disclosed in Patent Documents 3 and 4 is divided into left and right, it is not divided in the vertical direction, so that the upper and lower parts of the rail are welded. It is not possible to generate a more suitable gas atmosphere (welding conditions) by the method, and there is a limit to obtaining a high-quality welded portion with few defects. Further, in the automatic welding apparatus disclosed in Patent Documents 3 and 4, an X-axis moving block for moving the welding head in the horizontal direction orthogonal to the rail and a Y-axis moving block for moving the welding head in the vertical direction are provided. However, since it does not have a moving block that moves horizontally in parallel with the rail, there is a problem that the initial positioning of the welding head cannot be performed automatically and must be performed manually.

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、最初の溶接ヘッドの位置決めから溶接終了まで、手作業によらず全自動でレールの突合せ部の溶接を行うことができ、それによって欠陥の少ない高品質の溶接部を得ることができる自動レール溶接装置およびレールのエンクローズアーク溶接方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、途中で溶接ワイヤの種類を切り換えることなく所望の特性の溶接部を得ることができる自動レール溶接装置およびレールのエンクローズアーク溶接方法を提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to perform welding of a rail butt portion fully automatically from the initial positioning of the welding head to the end of welding without any manual work. It is an object of the present invention to provide an automatic rail welding apparatus and a rail enclosed arc welding method which can be performed, whereby a high quality welded portion with few defects can be obtained.
Another object of the present invention is to provide an automatic rail welding apparatus and a rail enclosed arc welding method capable of obtaining a welded portion having desired characteristics without switching the type of welding wire on the way.

上記課題を解決するため、本発明は、
溶接トーチを鉛直方向に垂下した状態で保持する溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドを少なくとも横方向および鉛直方向へ移動可能な移動手段と、前記溶接トーチを回転可能な回転手段と、前記移動手段および回転手段を制御する制御手段と、を備えた溶接装置本体と、
前記溶接ヘッドへ溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置と、
前記溶接ヘッドへ電流を供給する電源装置と、
前記電源装置を制御する電流制御装置と、
相対向するレールの突合せ部の周囲を覆いシールドガス雰囲気を形成する溶接用治具と、
を備え、レールの突合せ面の隙間に前記溶接トーチを挿入して前記溶接ヘッドを３軸方向へ移動させてレール間を溶接する自動レール溶接装置であって、
前記溶接トーチは、パイプ状をなす電極管内に溶接ワイヤが挿通され、前記電極管の下端はドーム状の壁体で閉塞され、前記壁体にはその中心から偏心した位置に細孔が形成され、前記細孔より前記溶接ワイヤの先端部が前記電極管の中心軸に対して所定の角度をなして突出され、
前記溶接用治具は、それぞれ内部にガス通路を有し、レールの底部を囲繞する第１治具とレールの頭部から腹部を囲繞する第２治具とからなり、
前記第１治具は、
レールの底部の上方を覆い内側空間をシールドガスで満たすための一対のフード手段と、
上面に前記レールの突合せ面の隙間の幅よりも広い幅を有する溝が形成されこの溝以外の部位がレール底面に接するように配設される裏当部材と、
前記溝内に設置される軟鋼からなるプレート状の裏当金と、
前記裏当金の縁部とレールの底面との間に設置される合金鋼からなる一対の丸棒と、
を備えているように構成した。 In order to solve the above problems, the present invention
A welding head that holds the welding torch in a vertically hanging state, a moving means that can move the welding head at least in the lateral and vertical directions, a rotating means that can rotate the welding torch, and the moving means and rotation. A welding apparatus main body including a control means for controlling the means, and
A wire feeder that supplies welding wires to the welding head,
A power supply that supplies an electric current to the welding head,
A current control device that controls the power supply device and
Welding jigs that cover the butt joints of the opposing rails to form a shield gas atmosphere,
An automatic rail welding device that inserts the welding torch into the gap between the butt surfaces of the rails and moves the welding head in the three axial directions to weld between the rails.
In the welding torch, a welding wire is inserted into a pipe-shaped electrode tube, the lower end of the electrode tube is closed by a dome-shaped wall body, and pores are formed in the wall body at a position eccentric from the center thereof. , The tip of the welding wire protrudes from the pores at a predetermined angle with respect to the central axis of the electrode tube.
Each of the welding jigs has a gas passage inside, and is composed of a first jig that surrounds the bottom of the rail and a second jig that surrounds the abdomen from the head of the rail.
The first jig is
A pair of hood means to cover the top of the bottom of the rail and fill the inner space with shield gas,
A backing member in which a groove having a width wider than the width of the gap between the butt surfaces of the rail is formed on the upper surface and a portion other than this groove is arranged so as to be in contact with the bottom surface of the rail.
A plate-shaped backing metal made of mild steel installed in the groove and
A pair of round bars made of alloy steel installed between the edge of the backing metal and the bottom surface of the rail,
It was configured to have.

上記のような構成の自動レール溶接装置によれば、最初の溶接ヘッドの位置決めから最後まで、手作業によらず全自動でレールの突合せ部の溶接を行うことができるとともに、途中で溶接ワイヤの種類を切り換えることなく所望の特性の溶接部を得ることができる。
また、溶接用治具が、レールの底部を囲繞する第１治具とレールの頭部から腹部を囲繞する第２治具とから構成されているため、レールの上部と下部それぞれの溶接条件により適したガス雰囲気を生成することができ、これによって欠陥の少ない高品質の溶接部を得ることができる。
さらに、第１治具を構成する一対の丸棒によりアークで生じた溶融池が横に広がるのを防止することができ、それによってレール底部における欠陥を減少させることができるとともに、軟鋼からなるプレート状の裏当金によりレール底部が粘り（延性）のある特性を保有するように溶接を実施することができる。 According to the automatic rail welding device having the above configuration, the rail butt portion can be welded fully automatically from the initial positioning of the welding head to the end without any manual work, and the welding wire can be welded in the middle. A welded portion having desired characteristics can be obtained without switching the type.
Further, since the welding jig is composed of a first jig that surrounds the bottom of the rail and a second jig that surrounds the abdomen from the head of the rail, it depends on the welding conditions of the upper and lower parts of the rail. A suitable gas atmosphere can be generated, which can result in a high quality weld with few defects.
Further, the pair of round bars constituting the first jig can prevent the molten pool generated by the arc from spreading laterally, thereby reducing defects at the bottom of the rail and a plate made of mild steel. Welding can be performed so that the bottom of the rail retains the property of stickiness (ductility) due to the shape of the backing metal.

ここで、望ましくは、前記第２治具は、主としてレールの腹部を覆う部位と、レールの頭頂部を覆う部位とに分割可能に構成され、
前記第２治具のレール頭頂部を覆う部位には、レールの突合せ面の隙間の幅とほぼ等しい間隔をおいてレール表面に接する一対の広がり防止材が設けられているように構成する。
かかる構成によれば、レール頭頂部の溶接においてもアークで生じた溶融池が横に広がるのを防止することができ、それによってレール頭頂部においても欠陥の少ない高品質の溶接部を得ることができる。 Here, preferably, the second jig is configured to be divisible into a portion mainly covering the abdomen of the rail and a portion covering the crown of the rail.
The portion of the second jig that covers the top of the rail is provided with a pair of anti-spreading materials that come into contact with the rail surface at intervals substantially equal to the width of the gap between the butt surfaces of the rail.
According to such a configuration, it is possible to prevent the molten pool generated by the arc from spreading laterally even in the welding of the top of the rail, thereby obtaining a high-quality weld with few defects even in the top of the rail. it can.

さらに、望ましくは、前記溶接装置本体は、前記移動手段として、前記溶接ヘッドを鉛直方向へ移動可能な第１直動ユニットと、前記溶接ヘッドを前後方向へ移動可能な第２直動ユニットと、前記溶接ヘッドを左右方向へ移動可能な第３直動ユニットと、を有するように構成する。
かかる構成によれば、溶接ヘッドを鉛直方向と前後方向と左右方向へ移動可能な３つの直動ユニットを備えるため、水平面内においてレールと直交する方向はもちろんのレールと平行な方向へも溶接ヘッドを移動させることができるため、最初の溶接ヘッドの位置決めから溶接終了まで、全自動で精度の高いレール溶接を実行することができる。 Further, preferably, the welding apparatus main body includes a first linear motion unit capable of moving the welding head in the vertical direction and a second linear motion unit capable of moving the welding head in the front-rear direction as the moving means. The welding head is configured to have a third linear motion unit that can move in the left-right direction.
According to this configuration, since the welding head is provided with three linear motion units capable of moving the welding head in the vertical direction, the front-back direction, and the left-right direction, the welding head is provided not only in the direction orthogonal to the rail in the horizontal plane but also in the direction parallel to the rail. Can be moved, so that highly accurate rail welding can be performed fully automatically from the initial positioning of the welding head to the end of welding.

また、本出願に係る他の発明は、
溶接トーチを鉛直方向に垂下した状態で保持する溶接ヘッドを有し前記溶接ヘッドを３軸方向へ移動可能な移動手段および前記溶接トーチを回転可能な回転手段と前記移動手段および回転手段を制御する制御手段とを備えた溶接装置本体と、
前記溶接ヘッドへ溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置と、
前記溶接ヘッドへ電流を供給する電源装置と、
前記電源装置を制御する電流制御装置と、
相対向するレールの突合せ部の周囲を覆いシールドガス雰囲気を形成する溶接用治具と、
を備え、溶接ワイヤの先端が電極管の外周延長面よりも外側に位置しかつレール端面に接触しないよう設定された所定の角度をなして突出された溶接トーチをレールの突合せ面の隙間に挿入して前記溶接ヘッドを３軸方向へ移動させてレール間を溶接する自動レール溶接装置を用いたエンクローズアーク溶接方法において、
前記電流制御装置は、
レールの底部から腹部にかけての部位を溶接する際には、レールの底部を溶接する際の電流よりも少ない電流を前記溶接ヘッドに供給するように前記電源装置を制御し、
レールの腹部を溶接する際には、レールの底部を溶接する際の電流よりも大きな電流を前記溶接ヘッドに供給するように前記電源装置を制御し、
レールの頭部を溶接する際には、レールの底部を溶接する際の電流とほぼ同一の電流を前記溶接ヘッドに供給するように前記電源装置を制御し、
前記制御手段は、
レールの底部から腹部にかけての部位を溶接する際には、レールの底部を溶接する際の回転速度よりも低い回転速度で前記溶接トーチを回転させるように前記回転手段を制御し、
レールの腹部を溶接する際には、レールの底部を溶接する際の回転速度よりも高い回転速度で前記溶接トーチを回転させるように前記回転手段を制御し、
レールの頭部を溶接する際には、レールの底部を溶接する際とほぼ同一の回転速度で前記溶接トーチを回転させるように前記回転手段を制御するようにしたものである。
上記のような方法によれば、最初の溶接ヘッドの位置決めから溶接終了まで、すべて手作業によらず全自動で行うことができるとともに、途中で溶接ワイヤの種類を切り換えることなく所望の特性の溶接部を得ることができ、それによって、欠陥の少ない高品質の溶接部を有するロングレールを短時間に形成することができる。 In addition, other inventions according to this application
It has a welding head that holds the welding torch in a vertically hanging state, and controls a moving means that can move the welding head in three axial directions, a rotating means that can rotate the welding torch, and the moving means and the rotating means. Welding equipment body with control means and
A wire feeder that supplies welding wires to the welding head,
A power supply that supplies an electric current to the welding head,
A current control device that controls the power supply device and
Welding jigs that cover the abutment of the opposing rails to form a shield gas atmosphere,
Insert the welding torch that protrudes at a predetermined angle so that the tip of the welding wire is located outside the outer peripheral extension surface of the electrode tube and does not come into contact with the rail end surface in the gap of the butt surface of the rail. In the enclosed arc welding method using an automatic rail welding device that welds between rails by moving the welding head in three axial directions.
The current control device is
When welding the portion from the bottom of the rail to the abdomen, the power supply device is controlled so as to supply a current smaller than the current for welding the bottom of the rail to the welding head.
When welding the abdomen of the rail, the power supply device is controlled so as to supply a current larger than the current for welding the bottom of the rail to the welding head.
When welding the head of the rail, the power supply device is controlled so as to supply the welding head with a current substantially the same as the current when welding the bottom of the rail.
The control means
When welding the portion from the bottom of the rail to the abdomen, the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at a rotation speed lower than the rotation speed at which the bottom of the rail is welded.
When welding the abdomen of the rail, the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at a rotation speed higher than the rotation speed when welding the bottom of the rail.
When welding the head of the rail, the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at substantially the same rotation speed as when welding the bottom of the rail.
According to the above method, everything from the initial positioning of the welding head to the end of welding can be performed fully automatically without manual work, and welding with desired characteristics can be performed without switching the type of welding wire in the middle. The part can be obtained, whereby a long rail having a high quality welded part with few defects can be formed in a short time.

ここで、望ましくは、上面に前記レールの突合せ面の隙間の幅よりも広い幅を有する溝が形成され、前記溝内に軟鋼からなるプレート状の裏当金を設置されるとともに、当該裏当金の縁部とレールの底面との間に合金鋼からなる一対の丸棒が設置された裏当部材を設置し、
レールの突合せ部の周囲を覆うように前記溶接用治具を設置した後に、
前記電流制御装置および前記制御手段による制御を開始して、前記溶接トーチを前記レールの突合せ面の隙間内に挿入させて溶接を行うようにする。
かかる方法によれば、レールの底面に設置された一対の丸棒によりアークで生じた溶融池が横に広がるのを防止することができるとともに、軟鋼からなるプレート状の裏当金によりレール底部が粘り（延性）のある特性を保有するように溶接を実施することができる。 Here, preferably, a groove having a width wider than the width of the gap between the butt surfaces of the rail is formed on the upper surface, and a plate-shaped backing metal made of mild steel is installed in the groove, and the backing is provided. A backing member with a pair of round bars made of alloy steel is installed between the edge of the gold and the bottom of the rail.
After installing the welding jig so as to cover the circumference of the rail butt portion,
Control by the current control device and the control means is started so that the welding torch is inserted into the gap of the butt surface of the rail to perform welding.
According to this method, a pair of round bars installed on the bottom surface of the rail can prevent the molten pool generated by the arc from spreading laterally, and a plate-shaped backing metal made of mild steel can prevent the bottom of the rail from spreading laterally. Welding can be performed so as to retain the tenacity (ductility) property.

本発明に係る自動レール溶接装置およびレールのエンクローズアーク溶接方法によれば、最初の溶接ヘッドの位置決めから溶接終了まで、手作業によらず全自動でレールの突合せ部の溶接を行うことができる。また、途中で溶接ワイヤの種類を切り換えることなく所望の特性の溶接部を得ることができる。さらに、第１治具を構成する一対の丸棒によりアークで生じた溶融池が横に広がるのを防止することができ、それによってレール底部における欠陥を減少させることができるとともに、軟鋼からなるプレート状の裏当金によりレール底部が粘り（延性）のある特性を保有するように溶接を実施することができるという効果がある。 According to the automatic rail welding apparatus and the rail enclosed arc welding method according to the present invention, the butt portion of the rail can be fully automatically welded from the initial positioning of the welding head to the end of welding without any manual work. .. Further, it is possible to obtain a welded portion having desired characteristics without switching the type of welding wire on the way. Further, the pair of round bars constituting the first jig can prevent the molten pool generated by the arc from spreading laterally, thereby reducing defects at the bottom of the rail and a plate made of mild steel. There is an effect that welding can be performed so that the bottom of the rail has a sticky (ductile) property due to the shape of the backing metal.

本発明の実施形態に係る自動レール溶接装置の全体構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the whole structure of the automatic rail welding apparatus which concerns on embodiment of this invention. 実施形態の自動レール溶接装置を構成する溶接装置本体の構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。The configuration of the welding apparatus main body constituting the automatic rail welding apparatus of the embodiment is shown, where (A) is a front view and (B) is a side view. 従来の被膜アーク溶接で使用されている溶接トーチ（溶接棒）と本実施形態における溶接トーチの相違を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference between the welding torch (welding rod) used in the conventional film arc welding and the welding torch in this embodiment. 従来の被膜アーク溶接や半自動炭酸ガス溶接で使用されている裏当銅板および裏当金と本実施形態における裏当銅板および裏当金の構造の相違を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は要部側面図である。It shows the difference in structure between the backing copper plate and backing metal used in the conventional film arc welding and semi-automatic carbon dioxide gas welding and the backing copper plate and backing metal in the present embodiment, and (A) is a plan view. (B) is a side view of a main part. 本実施形態におけるレール底部用の溶接用治具の構造を示すもので、（Ａ）は断面正面図、（Ｂ）は断面側面図である。The structure of the welding jig for the rail bottom in this embodiment is shown, where FIG. 3A is a front sectional view and FIG. 3B is a sectional side view. 本実施形態におけるレール腹部用の溶接用治具の構造を示すもので、（Ａ）は断面正面図、（Ｂ）は断面側面図である。The structure of the welding jig for the abdomen of the rail in this embodiment is shown, where (A) is a front sectional view and (B) is a side sectional view. 本実施形態におけるレール頭部用の溶接用治具の溶接時の使用状態を示すもので、（Ａ）は断面正面図、（Ｂ）は断面側面図である。The state of use at the time of welding of the welding jig for the rail head in this embodiment is shown, (A) is a front view of a cross section, and (B) is a side view of a cross section. 本実施形態におけるレール下部溶接時と上部溶接時における各溶接用治具の使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the use state of each welding jig at the time of rail lower part welding and the time of upper part welding in this embodiment. 本実施形態の全自動アーク溶接におけるレール溶接位置と溶接条件（電流と回転数）との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the rail welding position and welding condition (current and rotation speed) in the fully automatic arc welding of this embodiment. 本実施形態のアーク溶接における溶接トーチのレール幅方向への移動速度が速い場合と適正な場合と遅い場合における溶着金属の積層量の差異を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference of the laminated amount of the weld metal when the moving speed of the welding torch in the rail width direction in the arc welding of this embodiment is fast, appropriate, and slow. 本実施形態のアーク溶接における溶接トーチのＸ軸方向の移動速度と溶接電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the moving speed in the X-axis direction of the welding torch and the welding current in the arc welding of this embodiment.

以下、本発明に係る自動レール溶接装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１には、一実施形態に係る自動レール溶接装置の全体の概略構成が示されている。
図１に示すように、本実施形態の自動レール溶接装置は、溶接トーチ４０を保持しレールＲ上に設置される溶接装置本体１０と、溶接装置全体を統括的に制御する制御盤２１、溶接装置本体１０に対して溶接ワイヤを自動的に送り出すワイヤ送給装置２２、ワイヤ送給装置２２に対して電源を供給する溶接電源２３、上記制御盤２１および溶接電源２３に対する３相交流電源（例えばＡＣ２００Ｖ）を発生する発電機２４、溶接装置本体１０に対して溶接条件を教示するティーチペンダント（コントローラ）２５、溶接部を囲繞して熱を遮断するとともにシールドガス雰囲気を形成するための溶接用治具２６などから構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the automatic rail welding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of an automatic rail welding apparatus according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the automatic rail welding device of the present embodiment includes a welding device main body 10 that holds a welding torch 40 and is installed on the rail R, a control panel 21 that controls the entire welding device, and welding. A wire feeding device 22 that automatically sends a welding wire to the apparatus main body 10, a welding power supply 23 that supplies power to the wire feeding device 22, and a three-phase AC power supply for the control panel 21 and the welding power supply 23 (for example). A generator 24 that generates AC200V), a teach pendant (controller) 25 that teaches welding conditions to the welding device main body 10, and a welding cure that surrounds the weld to block heat and form a shield gas atmosphere. It is composed of tools 26 and the like.

なお、図示しないが、溶接用治具２６に対してシールドガスを供給するガス供給装置（ガスボンベやガス混合器）が設けられる。シールドガスとしては、アルゴンと炭酸との混ガス（例えば８０％アルゴン，２０％ＣＯ₂）などを用いることができる。また、溶接ワイヤには、ワイヤを送り出す自動送給装置を備えた従来の半自動エンクローズアーク溶接で使用されている径が１．２ｍｍの一般的な溶接ワイヤを使用することができる。 Although not shown, a gas supply device (gas cylinder or gas mixer) for supplying shield gas to the welding jig 26 is provided. As the shield gas, a mixed gas of argon and carbonic acid (for example, 80% argon, 20% CO ₂ ) or the like can be used. Further, as the welding wire, a general welding wire having a diameter of 1.2 mm, which is used in the conventional semi-automatic enclosed arc welding equipped with an automatic feeding device for feeding the wire, can be used.

制御盤２１と溶接電源２３との間はケーブル３１により、また制御盤２１と溶接装置本体１０との間はケーブル３２，３３により接続されており、制御盤２１は電流で溶接電源２３および溶接装置本体１０を制御する。また、溶接電源２３と溶接用治具２６との間にはキャプタイヤケーブル（−）３４が接続され、溶接電源２３とワイヤ送給装置２２との間にはキャプタイヤケーブル（＋）３５が接続されているとともに、溶接電源２３とワイヤ送給装置２２との間には制御ケーブル３６が接続されており、溶接電源２３からの電流によってワイヤ送給装置２２が制御されるように構成されている。なお、ワイヤ送給装置２２と溶接装置本体１０の溶接ヘッド１１との間にはトーチケーブル３７が接続され、トーチケーブル３７内に溶接ワイヤが挿通されている。 The control panel 21 and the welding power supply 23 are connected by a cable 31, and the control panel 21 and the welding apparatus main body 10 are connected by cables 32 and 33. The control panel 21 is connected by an electric current to the welding power supply 23 and the welding apparatus. Controls the main body 10. Further, a captire cable (-) 34 is connected between the welding power supply 23 and the welding jig 26, and a captire cable (+) 35 is connected between the welding power supply 23 and the wire feeder 22. At the same time, a control cable 36 is connected between the welding power supply 23 and the wire feeding device 22, and the wire feeding device 22 is controlled by the current from the welding power supply 23. A torch cable 37 is connected between the wire feeding device 22 and the welding head 11 of the welding device main body 10, and the welding wire is inserted into the torch cable 37.

図２（Ａ），（Ｂ）には上記実施形態の自動レール溶接装置を構成する溶接装置本体１０の詳細が示されている。このうち（Ａ）は溶接装置本体１０の正面図、（Ｂ）は側面図である。
図２に示すように、本実施形態の自動レール溶接装置における溶接装置本体１０は、溶接装置本体１０の下部に設けられ操作ハンドル１２ａ，１２ｂを回すことでクランパ１２ｃを移動させてクランパ１２ｃとクランプピン１２ｄとでレールＲを挟み込んで本体をレールＲ上に固定するためのレールクランプ装置１２と、レールクランプ装置１２上に固定された基台１３、基台１３上に載置された制御中継箱１４、この制御中継箱１４上に載置された制御操作ボックス１５を備える。 2 (A) and 2 (B) show details of the welding apparatus main body 10 constituting the automatic rail welding apparatus of the above embodiment. Of these, (A) is a front view of the welding apparatus main body 10, and (B) is a side view.
As shown in FIG. 2, the welding device main body 10 in the automatic rail welding device of the present embodiment is provided at the lower part of the welding device main body 10 and moves the clamper 12c by turning the operation handles 12a and 12b to move the clamper 12c and clamp the clamper 12c. A rail clamp device 12 for sandwiching the rail R with the pin 12d and fixing the main body on the rail R, a base 13 fixed on the rail clamp device 12, and a control relay box mounted on the base 13. 14. A control operation box 15 mounted on the control relay box 14 is provided.

また、溶接装置本体１０は、上記制御操作ボックス１５の前面に装着された鉛直軸方向直動ユニット（以下、Ｚ軸ユニット）１６、Ｚ軸ユニット１６を前後方向（レール長手方向）に移動させる前後方向直動ユニット（以下、Ｙ軸ユニット）１７、Ｙ軸ユニット１７を左右方向（レール幅方向）に移動させる左右方向直動ユニット（以下、Ｘ軸ユニット）１８を備え、Ｘ軸ユニット１８の可動側に溶接ヘッド１１が結合されている。
特に限定されるものでないが、この実施形態においては、Ｚ軸ユニット１６はチェーン移送方式、Ｙ軸ユニット１７とＸ軸ユニット１８は送りネジ方式である。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各直動ユニット１６〜１８は、それぞれモータを備えており、制御操作ボックス１５からの制御信号に従ってモータが駆動制御され、溶接ヘッド１１をＸ，Ｙ，Ｚ軸へ移動させる。なお、溶接ヘッド１１を移動させる機構は、図２に示されているものに限定されず、３軸方向に移動可能なものであれば、ラック・ピニオン方式などどのような機構であっても良い。 Further, the welding device main body 10 moves the vertical axis direction linear motion unit (hereinafter, Z axis unit) 16 and the Z axis unit 16 mounted on the front surface of the control operation box 15 in the front-rear direction (rail longitudinal direction). A directional linear motion unit (hereinafter, Y-axis unit) 17 and a left-right direction linear motion unit (hereinafter, X-axis unit) 18 for moving the Y-axis unit 17 in the left-right direction (rail width direction) are provided, and the X-axis unit 18 is movable. A welding head 11 is coupled to the side.
Although not particularly limited, in this embodiment, the Z-axis unit 16 is a chain transfer type, and the Y-axis unit 17 and the X-axis unit 18 are a feed screw type. Each of the linear motion units 16 to 18 on the X, Y, and Z axes is provided with a motor, and the motor is driven and controlled according to a control signal from the control operation box 15, and the welding head 11 is moved to the X, Y, and Z axes. Let me. The mechanism for moving the welding head 11 is not limited to the one shown in FIG. 2, and any mechanism such as a rack and pinion method may be used as long as it can move in the three axial directions. ..

溶接ヘッド１１の下部には、溶接トーチ４０を垂下するホルダ１１ａと、ホルダ１１ａを保持する回転ヘッド１１ｂ、回転ヘッド１１ｂを鉛直軸回りに回転させる回転ユニット１１ｃ、回転ヘッド１１ｂ上に設けられた溶接ワイヤの誘導機構部１１ｄ、回転ヘッド１１ｂおよび誘導機構部１１ｄを支持するフレーム１１ｆが設けられ、フレーム１１ｆが結合ブロック１１ｅによって、Ｘ軸ユニット１８の可動側に結合されている。なお、図２（Ａ）においては、回転ユニット１１ｃの図示が省略されている。 At the lower part of the welding head 11, a holder 11a for hanging the welding torch 40, a rotating head 11b for holding the holder 11a, a rotating unit 11c for rotating the rotating head 11b around a vertical axis, and welding provided on the rotating head 11b. A frame 11f for supporting the wire guiding mechanism portion 11d, the rotating head 11b, and the guiding mechanism portion 11d is provided, and the frame 11f is coupled to the movable side of the X-axis unit 18 by the coupling block 11e. Note that in FIG. 2A, the rotation unit 11c is not shown.

本実施形態の自動レール溶接装置における溶接トーチ４０は、端面が相対向する２本のレールの比較的狭い開先（遊間）内に挿入された状態で良好なアーク溶接が行えるようにするために工夫がなされている。ここで、本実施例における溶接トーチ４０の工夫された構成について、従来の被膜アーク溶接で使用されている溶接トーチ（溶接棒）と比較しながら説明する。
図３には、従来の被膜アーク溶接で使用されている溶接トーチ（溶接棒）と本実施例における溶接トーチが示されている。図３において、左側（Ａ）に示されているのが従来の溶接トーチ４０’、右側（Ｂ）に示されているのが本実施例における溶接トーチ４０である。 The welding torch 40 in the automatic rail welding apparatus of the present embodiment is used to enable good arc welding while being inserted into a relatively narrow groove (gap) of two rails having opposite end faces. It has been devised. Here, the devised configuration of the welding torch 40 in this embodiment will be described while comparing it with the welding torch (welding rod) used in the conventional coating arc welding.
FIG. 3 shows a welding torch (welding rod) used in conventional coating arc welding and a welding torch in this embodiment. In FIG. 3, the conventional welding torch 40'is shown on the left side (A), and the welding torch 40 in the present embodiment is shown on the right side (B).

図３（Ａ）に示すように、従来の溶接トーチ４０’は、溶接材からなる直径約４ｍｍの心線４１の外周が厚さ約１．５ｍｍの被膜材４２で被覆した溶接棒であり、溶接の進行と共に心線４１および被膜材４２が減少するというものであった。そして、従来の被膜アーク溶接では、溶接トーチ自身は作業者によって扱われており、溶接棒を０〜２°の範囲で傾けて溶接作業を実施していた。
そのため、溶接作業に熟練を要するとともに、溶接しようとするレールの端面同士の開先を狭めると、熟練者にとっても、アークの狙い位置などとの関係で溶接作業の自由度が極度に悪化して作業がしずらく欠陥が発生し易くなるので、遊間をあまり狭くすることができず、開先幅Ｗ’は１４ｍｍ以下にできないとされており、開先幅を１４〜２０ｍｍに設定してアーク溶接を実施するのが一般的であった。 As shown in FIG. 3A, the conventional welding torch 40'is a welding rod in which the outer circumference of a core wire 41 having a diameter of about 4 mm and made of a welding material is covered with a coating material 42 having a thickness of about 1.5 mm. The core wire 41 and the coating material 42 decreased as the welding progressed. In the conventional film arc welding, the welding torch itself is handled by the operator, and the welding work is performed by tilting the welding rod in the range of 0 to 2 °.
Therefore, skill is required for welding work, and if the groove between the end faces of the rail to be welded is narrowed, the degree of freedom of welding work is extremely deteriorated even for the skilled worker in relation to the target position of the arc. Since it is difficult to work and defects are likely to occur, the play space cannot be narrowed so much, and it is said that the groove width W'cannot be 14 mm or less, and the groove width is set to 14 to 20 mm for arcing. Welding was common.

これに対し、図３（Ｂ）に示す本実施形態の自動レール溶接装置においては、装置の全自動化を行うとともに、溶接トーチ４０として、外径が６〜７ｍｍのパイプ状をなす銅電極管からなるコンタクトチップ４３内に径が約１．２ｍｍの溶接ワイヤ４４を挿通したものを使用することとした。さらに、コンタクトチップ４３は鉛直姿勢となるように保持するとともに、先端（下端）をドーム状（半球状）の壁体４３ａで閉塞し、ドーム状壁体４３ａの中心から少しずれた位置（偏心した位置）に溶接ワイヤ４４を突出させる細孔を形成し、コンタクトチップ４３の中心軸に対して約１０〜１５°の角度をなして溶接ワイヤ４４が突出する構成とした。なお、溶接ワイヤ４４の壁体４３ａからの突出量は、レール開先幅の１／２以上である。 On the other hand, in the automatic rail welding apparatus of the present embodiment shown in FIG. 3B, the apparatus is fully automated, and the welding torch 40 is made of a pipe-shaped copper electrode tube having an outer diameter of 6 to 7 mm. It was decided to use a contact tip 43 in which a welding wire 44 having a diameter of about 1.2 mm was inserted. Further, the contact tip 43 is held so as to be in a vertical posture, and the tip (lower end) is closed by a dome-shaped (hemispherical) wall body 43a, and the position is slightly deviated from the center of the dome-shaped wall body 43a (eccentricity). A pore is formed in the position) to project the welding wire 44, and the welding wire 44 projects at an angle of about 10 to 15 ° with respect to the central axis of the contact tip 43. The amount of protrusion of the welding wire 44 from the wall body 43a is ½ or more of the rail groove width.

上記のような設定の下において、溶接トーチ４０を回転させながら移動させると、溶接ワイヤ４４の先端が螺旋を描きつつ移動することで、溶融池が規則的に撹拌されて平滑な溶接ビード形状が形成されるようになり、良好な溶接品質を保証できるようになった。さらに、本実施形態の自動レール溶接装置においては、溶接ヘッド１１によって溶接トーチ４０を鉛直方向に正確に垂下させて保持することで、レールの開先幅Ｗを８〜１３ｍｍに設定してアーク溶接を実施することができるため、溶接による埋設量（容積）を少なくすることができ、それによって溶接時間を大幅に短縮することができるようになった。 When the welding torch 40 is moved while rotating under the above settings, the tip of the welding wire 44 moves while drawing a spiral, so that the molten pool is regularly agitated and a smooth welding bead shape is formed. It has come to be formed, and good welding quality can be guaranteed. Further, in the automatic rail welding apparatus of the present embodiment, the welding head 11 accurately hangs and holds the welding torch 40 in the vertical direction, so that the groove width W of the rail is set to 8 to 13 mm for arc welding. Since the above can be carried out, the amount of burial (volume) by welding can be reduced, and thereby the welding time can be significantly shortened.

なお、溶接ワイヤ４４の突出する角度を１０〜１５°としたのは、突出角度が１０°よりも小さいと溶接ワイヤ４４の先端がレールの端面から離れすぎて、アークがふらついて開先幅全体にわたって隙間なく溶接金属で埋めることが困難になる一方、１５°よりも大きいとワイヤの先端がレール端面に近づき過ぎて、アークの偏向現象が生じて多量のスパッタが発生してしまい、良好な溶接仕上がりが得られなくなるためである。なお、溶接ワイヤ４４の突出角度の１０〜１５°は、レールの開先幅が８〜１３ｍｍで、溶接トーチ４０の外径が６〜７ｍｍの場合に好適な範囲であり、開先幅または溶接トーチの外径等が変われば好適な範囲も変わる。つまり、所定長さ突出させた際に当該溶接ワイヤの先端が前記電極管の外周延長面よりも外側に位置しかつレール端面に接触しないように角度を設定する。 The reason why the protruding angle of the welding wire 44 is 10 to 15 ° is that if the protruding angle is smaller than 10 °, the tip of the welding wire 44 is too far from the end face of the rail, and the arc fluctuates and the entire groove width is widened. While it becomes difficult to fill with weld metal without gaps over the rail, if the temperature is larger than 15 °, the tip of the wire gets too close to the end face of the rail, causing an arc deflection phenomenon and a large amount of spatter, resulting in good welding. This is because the finish cannot be obtained. The protrusion angle of the welding wire 44 is 10 to 15 °, which is a suitable range when the groove width of the rail is 8 to 13 mm and the outer diameter of the welding torch 40 is 6 to 7 mm, and the groove width or welding is performed. If the outer diameter of the torch changes, the suitable range also changes. That is, the angle is set so that the tip of the welding wire is located outside the outer peripheral extension surface of the electrode tube and does not come into contact with the rail end surface when the welding wire is projected by a predetermined length.

さらに、本実施形態の自動レール溶接装置においては、裏当金および裏当銅板の形状やシールドガスを供給する溶接用治具の構造についても、以下に述べるような工夫がなされている。
先ず、図４を用いて、本実施形態における裏当金の構造について、従来の被膜アーク溶接や半自動炭酸ガス溶接で使用されている裏当金と比較しながら説明する。図４において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はレール下部を示す側面図である。また、図４において、左側のものは従来の被膜アーク溶接で使用されている裏当銅板を、真ん中のものは従来の半自動炭酸ガス溶接で使用されている裏当金および裏当銅板を、右側のものは本実施形態で使用されている裏当金および裏当銅板を、それぞれ示している。 Further, in the automatic rail welding apparatus of the present embodiment, the shapes of the backing metal and the backing copper plate and the structure of the welding jig for supplying the shield gas are also devised as described below.
First, with reference to FIG. 4, the structure of the backing metal in the present embodiment will be described in comparison with the backing metal used in the conventional coating arc welding and semi-automatic carbon dioxide gas welding. In FIG. 4, (A) is a plan view, and (B) is a side view showing a lower part of the rail. Further, in FIG. 4, the one on the left side is the backing copper plate used in the conventional film arc welding, and the one in the middle is the backing metal and the backing copper plate used in the conventional semi-automatic carbon dioxide gas welding. Indicates the backing metal and the backing copper plate used in the present embodiment, respectively.

図４に示されているように、従来の被膜アーク溶接（図４の左側の図）で使用されている裏当銅板５１は、レールの開先（遊間）に対向する部位に浅い溝５１ａが表面に形成され、溝５１ａの中央には凹み５１ｂが形成されていた。また、従来の被膜アーク溶接では、軟鋼からなる溶接開始用捨金５２が使用されていた。
一方、従来の半自動炭酸ガス溶接（図４の中央の図）では、裏当銅板５１の表面に形成された浅い溝５１ａ内に軟鋼からなるプレート状の裏当金５３が設置されるとともに、レールの開先の両端部にコの字状の溶融金属流出防止捨金５４Ａ，５４Ｂが設置された状態で溶接が開始されるようになっていた。 As shown in FIG. 4, the backing copper plate 51 used in the conventional coating arc welding (the figure on the left side of FIG. 4) has a shallow groove 51a at a portion facing the groove (clearance) of the rail. It was formed on the surface, and a recess 51b was formed in the center of the groove 51a. Further, in the conventional coating arc welding, a welding start waste 52 made of mild steel has been used.
On the other hand, in the conventional semi-automatic carbon dioxide gas welding (center view of FIG. 4), a plate-shaped backing metal 53 made of mild steel is installed in a shallow groove 51a formed on the surface of the backing copper plate 51, and a rail. Welding was started with U-shaped molten metal outflow prevention wastes 54A and 54B installed at both ends of the groove.

これに対して、本実施形態（図４の右側の図）では、裏当銅板５１の表面に半自動炭酸ガス溶接（中央）の場合よりも少し深い溝５１ａが形成され、該溝５１ａ内に軟鋼からなる厚さが例えば２〜３ｍｍのプレート状の裏当金５３が設置されるとともに、裏当金５３の縁部とレールＲの底面との間に合金鋼からなる直径２〜４ｍｍの丸棒５５Ａ，５５Ｂが設置されている。このような工夫を行うことで、従来方法に比べて、溶接開始時に溶接金属が外側に広がるのを抑えることができるとともに、レール底面付近の溶接金属へ裏当金５３の軟鋼成分が混入することにより、溶接ワイヤを交換する（溶接材料を変える）ことなく溶接継手として要求される特性（レール底部の粘り）を実現することができる。なお、裏当銅板５１と裏当金５３および丸棒５５Ａ，５５Ｂは、溶接用治具２６Ａとともに治具を構成しているとみなすことができる。 On the other hand, in the present embodiment (the figure on the right side of FIG. 4), a groove 51a slightly deeper than in the case of semi-automatic carbon dioxide gas welding (center) is formed on the surface of the backing copper plate 51, and mild steel is formed in the groove 51a. A plate-shaped backing metal 53 having a thickness of, for example, 2 to 3 mm is installed, and a round bar having a diameter of 2 to 4 mm made of alloy steel is provided between the edge of the backing metal 53 and the bottom surface of the rail R. 55A and 55B are installed. By taking such measures, it is possible to prevent the weld metal from spreading outward at the start of welding as compared with the conventional method, and the mild steel component of the backing metal 53 is mixed into the weld metal near the bottom surface of the rail. As a result, the characteristics (stickiness of the rail bottom) required for a welded joint can be realized without replacing the welding wire (changing the welding material). The backing copper plate 51, the backing metal 53, and the round bars 55A and 55B can be regarded as forming a jig together with the welding jig 26A.

次に、図５〜図８を用いて、本実施形態における溶接用治具２６の構造について説明する。このうち図５はレール底部の溶接の際に使用される溶接用治具２６Ａを、図６はレール腹部の溶接の際に使用される溶接用治具２６Ｂを、図７はレール頭部の溶接の際に使用される溶接用治具２６Ｃを示す。また、図８（Ａ）は図５の溶接用治具２６Ａの溶接時の使用状態を示す斜視図、図８（Ｂ）は図６および図７の溶接用治具２６Ｂ，２６Ｃの溶接時の使用状態を示す斜視図である。なお、溶接用治具２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、レールＲを挟んで対称的な形状に形成されているので、以下、片側半分の治具に着目して説明し、反対側については説明を省略する。 Next, the structure of the welding jig 26 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 8. Of these, FIG. 5 shows a welding jig 26A used when welding the bottom of the rail, FIG. 6 shows a welding jig 26B used when welding the abdomen of the rail, and FIG. 7 shows welding of the head of the rail. The welding jig 26C used at the time of is shown. 8 (A) is a perspective view showing a state of use of the welding jig 26A of FIG. 5 during welding, and FIG. 8 (B) is a perspective view of the welding jigs 26B and 26C of FIGS. 6 and 7 during welding. It is a perspective view which shows the use state. Since the welding jigs 26A, 26B, and 26C are formed in a symmetrical shape with the rail R in between, the jigs on one side will be described below, and the explanation on the other side will be omitted. To do.

溶接用治具２６Ａは、図５（Ａ）に示すように、レール外側方に位置する垂直壁６１Ａと垂直壁６１Ａの上端からレール腹部中央に向かって上昇するように傾斜した傾斜壁６１Ｂを有する金属製のフードフレーム６１と、フードフレーム６１の上方を覆うように傾斜壁６１Ｂの上面に接合された絶縁プレート６２と、内側面および下面がレールＲの腹部から底部上面に対応した形状を有しフードフレーム６１の内側に配設された銅側板６３とにより構成されている。銅側板６３の内部にはシールドガスを誘導する３段のガス通路６３ａ，６３ｂ，６３ｃが形成されているとともに、フードフレーム６１の垂直壁６１Ａの外側面には上記ガス通路６３ａ，６３ｂと連通されシールドガス供給パイプが接続される口金としてのガス供給管６４ａ，６４ｂが設けられている。ガス通路６３ｃは、銅側板６３内部でガス通路６３ｂに連通されている。 As shown in FIG. 5A, the welding jig 26A has a vertical wall 61A located on the outer side of the rail and an inclined wall 61B inclined so as to rise from the upper end of the vertical wall 61A toward the center of the abdomen of the rail. It has a metal hood frame 61, an insulating plate 62 joined to the upper surface of the inclined wall 61B so as to cover the upper part of the hood frame 61, and an inner side surface and a lower surface corresponding to the abdomen to the bottom upper surface of the rail R. It is composed of a copper side plate 63 arranged inside the hood frame 61. Three-stage gas passages 63a, 63b, 63c for guiding the shield gas are formed inside the copper side plate 63, and the outer surface of the vertical wall 61A of the hood frame 61 communicates with the gas passages 63a, 63b. Gas supply pipes 64a and 64b are provided as a base to which the shield gas supply pipe is connected. The gas passage 63c is communicated with the gas passage 63b inside the copper side plate 63.

また、溶接用治具２６Ａの中央には、図８（Ａ）に示すように、上方から溶接トーチ４０を挿入することができるよう、レールの開先（遊間）に対応した幅のスリット６５が設けられている。そして、図５（Ｂ）に示すように、銅側板６３には、前記ガス通路６３ａ，６３ｂ，６３ｃと連通されスリット６５に面する部位に向けて開口された複数のガス噴出孔６６が形成され、スリット６５の内部空間をシールドガスで満たすことができるように構成されている。
従来の半自動炭酸ガス溶接（図４の中央の図）では、レールのフランジ部上面にて溶接金属が図５（Ｂ）における左右方向に広がり、その直下に欠陥が発生し易かったが、本実施形態では、レールの開先を狭めるとともに銅側板６３の下部までガス噴出孔６６を形成したことによって、溶接金属が左右方向に広がるのを防止し、欠陥が発生するのを回避することができるようになった。 Further, in the center of the welding jig 26A, as shown in FIG. 8A, a slit 65 having a width corresponding to the groove (clearance) of the rail is provided so that the welding torch 40 can be inserted from above. It is provided. Then, as shown in FIG. 5 (B), the copper side plate 63 is formed with a plurality of gas ejection holes 66 which are communicated with the gas passages 63a, 63b, 63c and are opened toward the portion facing the slit 65. , The internal space of the slit 65 is configured to be filled with the shield gas.
In the conventional semi-automatic carbon dioxide gas welding (center view of FIG. 4), the weld metal spreads in the left-right direction in FIG. 5 (B) on the upper surface of the flange portion of the rail, and defects are likely to occur immediately below the weld metal. In the form, the groove of the rail is narrowed and the gas ejection hole 66 is formed to the lower part of the copper side plate 63, so that the weld metal can be prevented from spreading in the left-right direction and defects can be avoided. Became.

次に、図６を用いてレール腹部の溶接の際に使用される溶接用治具２６Ｂについて説明する。溶接用治具２６Ｂは、図６（Ａ）に示すように、溶接用治具２６Ｂは、内部にシールドガス室６７ａを有する銅製の治具本体６７と、治具本体６７の外側面に固着され内部に冷却水室６８ａを有する鋼製のカバー６８とを備える。治具本体６７のレールＲの腹部と対向する内壁面には、シールドガス室６７ａに連通された複数のガス噴出孔６９が形成されている。
また、図６（Ｂ）に示すように、治具本体６７の後壁には内部のシールドガス室６７ａに連通されシールドガス供給パイプが接続される口金としてのガス供給管６７ｂが設けられ、カバー６８の後壁には内部の冷却水室６８ａに連通され冷却水循環パイプが接続される口金としての冷却水循環配管６８ｂが設けられている。 Next, the welding jig 26B used when welding the abdomen of the rail will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, the welding jig 26B is fixed to a copper jig body 67 having a shield gas chamber 67a inside and an outer surface of the jig body 67. It is provided with a steel cover 68 having a cooling water chamber 68a inside. A plurality of gas ejection holes 69 communicated with the shield gas chamber 67a are formed on the inner wall surface of the jig body 67 facing the abdomen of the rail R.
Further, as shown in FIG. 6B, a gas supply pipe 67b as a base for communicating with the internal shield gas chamber 67a and connecting the shield gas supply pipe is provided on the rear wall of the jig body 67 to cover it. A cooling water circulation pipe 68b is provided on the rear wall of the 68 as a mouthpiece that communicates with the internal cooling water chamber 68a and connects the cooling water circulation pipe.

さらに、治具本体６７の底壁中央には、レール底部上面に形成される溶接の余盛り（ビード）との干渉を回避するための切欠き６７ｃが設けられており、これにより腹部溶接開始前にレール底部上面の余盛りを研削することなく溶接用治具２６ＢをレールＲに装着できるようになっている。その結果、溶接作業の途中でレール底部上面の余盛りを研削して除去する作業を実施する必要をなくし、作業時間の短縮を図ることができる。
また、治具本体６７の内壁面がレールＲの頭部側面に近接するように構成しても溶接は可能であるが、本実施形態においては、レール頭部側面の余盛り幅を大きくすることで欠陥を減少させることができるように、治具本体６７の内壁面とレールＲの頭部側面との間に比較的余裕のある隙間が設けられている（図６(Ａ)）。 Further, in the center of the bottom wall of the jig body 67, a notch 67c for avoiding interference with the welding surplus (bead) formed on the upper surface of the bottom of the rail is provided, thereby before the start of abdominal welding. The welding jig 26B can be mounted on the rail R without grinding the surplus on the upper surface of the bottom of the rail. As a result, it is not necessary to grind and remove the excess ridge on the upper surface of the rail bottom during the welding work, and the work time can be shortened.
Further, welding is possible even if the inner wall surface of the jig body 67 is configured to be close to the side surface of the head surface of the rail R, but in the present embodiment, the extra width of the side surface of the rail head surface is increased. A relatively large gap is provided between the inner wall surface of the jig body 67 and the side surface of the head of the rail R so that defects can be reduced in the above (FIG. 6 (A)).

次に、図７を用いてレール頭部の溶接の際に使用される溶接用治具２６Ｃについて説明する。溶接用治具２６Ｃは、図７（Ｂ）に示すように、レールの開先を挟んで互いに対向するように配置されレールＲの頭部上面に接触する一対の台形状の溶接金属整形用銅側板７１Ａ，７１Ｂと、該銅側板７１Ａ，７１Ａの両側に配置された一対の直方体状の保護用銅側板７２Ａ，７２Ｂと、これらの銅側板７１Ａ，７１Ｂおよび７２Ａ，７２Ｂの側面および上面を囲むように形成された箱状をなす鋼製のフードフレーム７３と、銅側板７１Ａ，７１Ｂの上方の空間内に配設されたガス導入管７４と、フードフレーム７３の上壁上面に接合された絶縁プレート７５とを備える。 Next, the welding jig 26C used when welding the rail head will be described with reference to FIG. 7. As shown in FIG. 7B, the welding jig 26C is arranged so as to face each other across the groove of the rail, and is a pair of trapezoidal copper for shaping weld metal in contact with the upper surface of the head of the rail R. Surrounding the side plates 71A and 71B, a pair of rectangular protective copper side plates 72A and 72B arranged on both sides of the copper side plates 71A and 71A, and the side surfaces and upper surfaces of these copper side plates 71A, 71B and 72A, 72B. A box-shaped steel hood frame 73 formed in the above, a gas introduction pipe 74 arranged in the space above the copper side plates 71A and 71B, and an insulating plate joined to the upper surface of the upper wall of the hood frame 73. It includes 75.

フードフレーム７３の上壁と絶縁プレート７５には、溶接トーチを挿入可能なレール幅方向に長い開口７３ａと７５ａが形成されている。また、ガス導入管７４は、２本の平行管７４Ａ，７４Ｂを備え、これらの平行管７４Ａ，７４Ｂが上記開口７３ａ，７５ａと並行するように配設されている。さらに、ガス導入管７４は、図７（Ａ）に示すように、平行管７４Ａ，７４Ｂの両端部がフードフレーム７３の外側に突出するとともに、平行管７４Ａ，７４Ｂには、内向きすなわち互いに対向する向きに複数のガス噴出孔７４ａが形成されており、これらのガス噴出孔７４ａからシールドガスが噴出されることで、開口７３ａ，７５ａからの外気の侵入を防止するエアーカーテンを形成可能に構成されている。 The upper wall of the hood frame 73 and the insulating plate 75 are formed with openings 73a and 75a long in the rail width direction into which a welding torch can be inserted. Further, the gas introduction pipe 74 includes two parallel pipes 74A and 74B, and these parallel pipes 74A and 74B are arranged so as to be parallel to the openings 73a and 75a. Further, as shown in FIG. 7A, in the gas introduction pipe 74, both ends of the parallel pipes 74A and 74B project to the outside of the hood frame 73, and the parallel pipes 74A and 74B face inward, that is, face each other. A plurality of gas ejection holes 74a are formed in the direction in which the gas is ejected, and by ejecting the shield gas from these gas ejection holes 74a, it is possible to form an air curtain that prevents outside air from entering through the openings 73a and 75a. Has been done.

また、ガス導入管７４の平行管７４Ａ，７４Ｂの一方の端部（図７(Ｂ)では右側端部）には、口金として機能するガス供給管７４Ｃが結合され、該ガス供給管７４Ｃにシールドガス供給パイプが接続可能に構成されている。フードフレーム７３の側壁は、保護用銅側板７２Ａ，７２Ｂの下端よりも下方へ突出する高さを有するように形成され、図７（Ａ）に示すように、保護用銅側板７２Ａ，７２Ｂの両側方に、前記レール腹部用の溶接用治具２６Ｂの頭部が係合可能な空部７６Ａ，７６Ｂが形成されている。 Further, a gas supply pipe 74C functioning as a base is coupled to one end of the parallel pipes 74A and 74B of the gas introduction pipe 74 (the right end in FIG. 7B), and the gas supply pipe 74C is shielded. The gas supply pipe is configured to be connectable. The side walls of the hood frame 73 are formed so as to have a height protruding downward from the lower ends of the protective copper side plates 72A and 72B, and as shown in FIG. 7A, both sides of the protective copper side plates 72A and 72B. On the side, empty portions 76A and 76B with which the head of the welding jig 26B for the abdomen of the rail can be engaged are formed.

上記のような構成を有するレール頭部用の溶接用治具２６Ｃは、図８（Ｂ）に示すように、レール腹部用の溶接用治具２６Ｂの頭部が係合された状態で、レールＲの頭部上面に載置されて装着される。なお、図８（Ｂ）において、符号７７が付されているのは、溶接用治具２６Ｂへのシールドガス供給パイプである。溶接用治具２６Ｂへの冷却水循環パイプと溶接用治具２６Ｃへのシールドガス供給パイプの図示は省略されている。
図７に示す実施例の溶接用治具２６Ｃにあっては、台形状の溶接金属整形用銅側板７１Ａ，７１Ｂを設けない構成も可能であるが、溶接金属整形用銅側板７１Ａ，７１Ｂを設けることによって、図７（Ｂ）から分かるように、レール頭頂面の溶接の際に溶接金属が横に広がるのを防止することができ、それによって欠陥の発生を抑制することができる。 As shown in FIG. 8B, the welding jig 26C for the rail head having the above configuration is a rail in a state where the head of the welding jig 26B for the abdomen of the rail is engaged. It is mounted on the upper surface of the head of R. In FIG. 8B, reference numeral 77 is a shield gas supply pipe to the welding jig 26B. The illustration of the cooling water circulation pipe to the welding jig 26B and the shield gas supply pipe to the welding jig 26C is omitted.
The welding jig 26C of the embodiment shown in FIG. 7 may not be provided with the trapezoidal copper side plates 71A and 71B for shaping the welding metal, but the copper side plates 71A and 71B for shaping the welding metal are provided. As a result, as can be seen from FIG. 7B, it is possible to prevent the weld metal from spreading laterally during welding of the top surface of the rail, thereby suppressing the occurrence of defects.

次に、本実施形態の自動レール溶接装置を用いた溶接作業の条件および制御内容について、図９〜図１２を用いて説明する。
図９は、本実施形態の自動レール溶接装置を用いたレール溶接作業における溶接部位と溶接ヘッド１１への供給電流およびヘッド回転速度との関係を示す。図９に矢印で示されているように、レールＲの底部から開始して腹部、頭部の順に下から上へ溶接作業が実施される。図９において、実線は比較的大きな電流を流しつつ溶接ヘッドを比較的高い回転速度で回転させるように制御することを意味し、点線は比較的小さな電流を流しつつ溶接ヘッドを比較的低い回転速度で回転させるように制御することを意味している。また、破線は中程度の電流を流しつつ溶接ヘッドを中程度の回転速度で回転させるように制御することを意味している。 Next, the conditions and control contents of the welding work using the automatic rail welding apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
FIG. 9 shows the relationship between the welded portion, the current supplied to the welding head 11, and the head rotation speed in the rail welding work using the automatic rail welding apparatus of the present embodiment. As shown by the arrows in FIG. 9, the welding work is performed from the bottom to the top of the rail R in the order of the abdomen and the head. In FIG. 9, the solid line means controlling the welding head to rotate at a relatively high rotation speed while passing a relatively large current, and the dotted line means controlling the welding head to rotate at a relatively low rotation speed while passing a relatively small current. It means to control to rotate with. Further, the broken line means that the welding head is controlled to rotate at a medium rotation speed while passing a medium current.

従って、図９は、レールＲの底部の溶接を中程度の電流で中程度の回転速度で開始して、高電流・高回転に移行し、下首下部では中電流で中回転で溶接を実行する。また、下首上部では低電流・低回転に移行し、レールの腹部から上首部では高電流・高回転で溶接を実行する。そして、レール頭部では中電流・中回転に移行し、最後の頭頂部では低電流・低回転で溶接を実行することを表わしている。なお、レール底部の溶接は、最初から最後まで中電流・中回転で実施しても良い。
また、レール底部から下首上部にかけての溶接は底部用の溶接用治具（２６Ａ）をレールに装着した状態で実行し、レール腹部から頭頂部までの溶接は上部用の溶接用治具（２６Ｂ，２６Ｃ）をレールに装着した状態で実行する。 Therefore, FIG. 9 shows that welding of the bottom of the rail R is started at a medium current at a medium rotation speed, shifts to a high current / high rotation, and welding is performed at a medium current at a medium rotation at the lower part of the lower neck. To do. In addition, the upper part of the lower neck shifts to low current and low rotation, and welding is performed from the abdomen of the rail to the upper neck with high current and high rotation. Then, the rail head shifts to medium current and medium rotation, and the final crown indicates that welding is performed at low current and low rotation. The bottom of the rail may be welded at medium current and medium rotation from the beginning to the end.
Welding from the bottom of the rail to the upper part of the lower neck is performed with the welding jig (26A) for the bottom attached to the rail, and welding from the abdomen to the crown of the rail is performed with the welding jig (26B) for the upper part. , 26C) is mounted on the rail.

さらに、設定した溶接トーチのＸ軸方向（レール幅方向）への移動速度が速すぎると図１０（Ａ）に示すように溶融金属が少なく溶着金属の積層不足が生じ、逆に設定した移動速度が遅いと図１０（Ｃ）に示すように溶融金属が多くなり溶着金属の積層過多となる。そこで、本実施形態の自動レール溶接装置においては、溶接トーチのＸ軸方向（レール幅方向）への移動速度と溶接電流との関係が、図１１に示すように、Ｘ軸方向の下限速度では溶接電流が少なくされ、速度が速くなるに従って溶接電流が増加するように制御係数（グラフの傾き）を設定することとした。
上記のような条件および制御を実行することで、図１０（Ｂ）に示すように溶融金属の量が適正となり、欠陥が少ない良好な品質の溶接部が形成されかつ短い所要時間でレールの溶接作業を完了することができるようになった。 Further, if the set moving speed of the welding torch in the X-axis direction (rail width direction) is too fast, as shown in FIG. 10 (A), there is little molten metal and insufficient lamination of the weld metal occurs, and conversely, the set moving speed If the speed is slow, the amount of molten metal increases as shown in FIG. 10 (C), resulting in an excessive number of weld metals. Therefore, in the automatic rail welding apparatus of the present embodiment, the relationship between the moving speed of the welding torch in the X-axis direction (rail width direction) and the welding current is as shown in FIG. 11 at the lower limit speed in the X-axis direction. It was decided to set the control coefficient (slope of the graph) so that the welding current increases as the welding current decreases and the speed increases.
By executing the above conditions and controls, the amount of molten metal becomes appropriate as shown in FIG. 10B, a good quality weld with few defects is formed, and the rail is welded in a short time. You can now complete the work.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、溶接ヘッドをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向へそれぞ移動させる３個のアクチュエータ（モータ等）を設けたが、例えばＸ軸方向に関しては手動で溶接ヘッド（溶接トーチ）を移動させることができるように構成してもよい。
また、上記実施形態の自動レール溶接装置では、溶接の開始から完了まで同一の溶接ワイヤを溶接ヘッドに供給するようにしているが、例えば溶接用治具の切換えのタイミングに合わせて溶接ワイヤの種類（径や材質等）を切り換えるように構成しても良い。さらに、溶接金属の成分組成や組織形態を変化させるため、シールドガスの種類や混合比を切り替えるようにしても良い。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, three actuators (motors, etc.) for moving the welding head in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are provided. For example, in the X-axis direction, the welding head (for example, is manually used. It may be configured so that the welding torch) can be moved.
Further, in the automatic rail welding apparatus of the above embodiment, the same welding wire is supplied to the welding head from the start to the end of welding. For example, the type of welding wire is matched with the timing of switching the welding jig. It may be configured to switch (diameter, material, etc.). Further, in order to change the composition and structure of the weld metal, the type and mixing ratio of the shield gas may be switched.

１０溶接装置本体
１１溶接ヘッド
１２レールクランプ装置
１４制御中継箱
１５制御操作ボックス
１６鉛直軸方向直動ユニット（Ｚ軸ユニット）
１７前後方向直動ユニット（Ｙ軸ユニット）
１８左右方向直動ユニット（Ｘ軸ユニット）
２１制御盤
２２ワイヤ送給装置
２３溶接電源
２４発電機
２５ティーチペンダント（コントローラ）
２６溶接用治具
３１〜３７ケーブル
４０溶接トーチ
５１裏当銅板（裏当部材）
５３裏当金
５５Ａ，５５Ｂ丸棒（広がり防止材）
６１フードフレーム（フード手段）
６３銅側板
７１Ａ，７１Ｂ側板（広がり防止材） 10 Welding device body 11 Welding head 12 Rail clamp device 14 Control relay box 15 Control operation box 16 Vertical axial linear motion unit (Z-axis unit)
17 Front-back direction linear motion unit (Y-axis unit)
18 Left-right direction linear motion unit (X-axis unit)
21 Control panel 22 Wire feeder 23 Welding power supply 24 Generator 25 Teach pendant (controller)
26 Welding jig 31-37 Cable 40 Welding torch 51 Backing copper plate (backing member)
53 Backing metal 55A, 55B Round bar (spread prevention material)
61 Food frame (food means)
63 Copper side plates 71A, 71B Side plates (spread prevention material)

Claims

Controls a welding head that holds the welding torch in a vertically hanging state, a moving means that can move the welding head in three axial directions, a rotating means that can rotate the welding torch, and the moving means and the rotating means. Welding equipment body equipped with a control means to
A wire feeder that supplies welding wires to the welding head,
A power supply that supplies an electric current to the welding head,
A current control device that controls the power supply device and
Welding jigs that cover the butt joints of the opposing rails to form a shield gas atmosphere,
An automatic rail welding device that inserts the welding torch into the gap between the butt surfaces of the rails and moves the welding head in the three axial directions to weld between the rails.
In the welding torch, a welding wire is inserted into a pipe-shaped electrode tube, the lower end of the electrode tube is closed by a dome-shaped wall body, and pores are formed in the wall body at a position eccentric from the center thereof. , The tip of the welding wire protrudes from the pores at a predetermined angle with respect to the central axis of the electrode tube.
Each of the welding jigs has a gas passage inside, and is composed of a first jig that surrounds the bottom of the rail and a second jig that surrounds the abdomen from the head of the rail.
The first jig is
A pair of hood means to cover the top of the bottom of the rail and fill the inner space with shield gas,
A backing member in which a groove having a width wider than the width of the gap between the butt surfaces of the rail is formed on the upper surface and a portion other than this groove is arranged so as to be in contact with the bottom surface of the rail.
A plate-shaped backing metal made of mild steel installed in the groove and
A pair of round bars made of alloy steel installed between the edge of the backing metal and the bottom surface of the rail,
An automatic rail welding device characterized by being equipped with.

The second jig is configured to be divisible mainly into a portion covering the abdomen of the rail and a portion covering the crown of the rail.
A portion of the second jig that covers the top of the rail is provided with a pair of anti-spreading materials that come into contact with the rail surface at intervals substantially equal to the width of the gap between the butt surfaces of the rail. Item 1. The automatic rail welding apparatus according to item 1.

The welding device main body serves as the means of transportation.
A first linear motion unit capable of moving the welding head in the vertical direction and
A second linear motion unit capable of moving the welding head in the front-rear direction and
A third linear motion unit capable of moving the welding head in the left-right direction and
The automatic rail welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the automatic rail welding apparatus is provided.

It has a welding head that holds the welding torch in a vertically hanging state, and controls a moving means that can move the welding head in three axial directions, a rotating means that can rotate the welding torch, and the moving means and the rotating means. Welding equipment body with control means and
A wire feeder that supplies welding wires to the welding head,
A power supply that supplies an electric current to the welding head,
A current control device that controls the power supply device and
Welding jigs that cover the butt joints of the opposing rails to form a shield gas atmosphere,
Insert the welding torch that protrudes at a predetermined angle so that the tip of the welding wire is located outside the outer peripheral extension surface of the electrode tube and does not come into contact with the rail end surface in the gap of the butt surface of the rail. An enclosed arc welding method using an automatic rail welding device that moves the welding head in three axial directions to weld between rails.
The current control device is
When welding the portion from the bottom of the rail to the abdomen, the power supply device is controlled so as to supply a current smaller than the current for welding the bottom of the rail to the welding head.
When welding the abdomen of the rail, the power supply device is controlled so as to supply a current larger than the current for welding the bottom of the rail to the welding head.
When welding the head of the rail, the power supply device is controlled so as to supply the welding head with a current substantially the same as the current when welding the bottom of the rail.
The control means
When welding the portion from the bottom of the rail to the abdomen, the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at a rotation speed lower than the rotation speed at which the bottom of the rail is welded.
When welding the abdomen of the rail, the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at a rotation speed higher than the rotation speed when welding the bottom of the rail.
When welding the head of the rail, the rail enclose arc welding is characterized in that the rotating means is controlled so as to rotate the welding torch at substantially the same rotation speed as when welding the bottom of the rail. Method.

A groove having a width wider than the width of the gap between the butt surfaces of the rail is formed on the upper surface, and a plate-shaped backing metal made of mild steel is installed in the groove, and the edge of the backing metal and the rail. A backing member with a pair of round bars made of alloy steel installed between it and the bottom surface of the
After installing the welding jig so as to cover the circumference of the rail butt portion,
The rail enclosure arc according to claim 4, wherein control by the current control device and the control means is started, and the welding torch is inserted into the gap of the butt surface of the rail to perform welding. Welding method.