JP4401238B2

JP4401238B2 - 片面溶接装置

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Publication number: JP4401238B2
Application number: JP2004141730A
Authority: JP
Inventors: 宣正大久保
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2005319512A

Description

本発明は、互いに異なる特性を有する２方式の裏当装置を有し、溶接対象物の性状等によって裏当装置を使い分けることにより、適正な片面サブマージアーク溶接を行うことができる２方式の裏当装置を搭載した片面溶接装置に関する。

従来から片面溶接装置の裏当装置として、例えばレジン・フラックス（ＲＦ）方式及びフラックス・カッパー・バッキング（ＦＣＢ）方式のものが知られている。

ＲＦ方式の裏当装置は、フラックスベルト又はフラックス袋内に設けられた下敷きフラックス上に熱硬化性樹脂を含んだ粉末状の裏当フラックスを収容して裏当フラックス層を形成し、この裏当フラックス層を、その下方に配置されたエアホースを膨張させることによって開先線の裏面に押し当てる装置であり、開先の表面側から一度に裏ビードを形成しながら片面サブマージアーク溶接が行われる。

図５はＲＦ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置における鋼板の突合せ溶接部分の断面を示す模式図である。被溶接材である一対の鋼板１１１の突合せ部にＶ型開先１１２が設けられている。Ｖ型開先１１２の開先線の裏面にはフラックス袋１１４及びエアホース１１５が収容された裏当治具１１６が配置されている。下敷きフラックス１１３を収容したフラックス袋１１４の上部には裏当フラックス１１７が敷き詰められている。

裏当フラックス１１７は、エアホース１１５に空気を導入してこれを膨張させることにより、フラックス袋１１４を介して開先線の裏面に押し当てられる。裏側の溶接金属１１８はスラグ１１９によって覆われており、このスラグ１１９は裏当フラックス１１７によって覆われている。またＶ型開先１１２の表面には溶接金属１２０が形成されている。溶接金属１２０はスラグ１２１によって覆われており、このスラグ１２１は、表フラックス１２２に覆われている。

一方、ＦＣＢ方式は、例えば銅板の上にバッキングフラックスを一定厚さに散布し、これをエアホースにより被溶接鋼板の接合部開先線の裏面に押し当てるものであり、開先表面から片面溶接が行われる。

図６はＦＣＢ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置における鋼板の突合せ溶接部分の断面を示す模式図である。被溶接材である一対の鋼板１０１の突合せ部にＶ型開先１０２が設けられている。Ｖ型開先１０２の裏面には裏当フラックス１０６が載置された銅板１０３が配置されている。この銅板１０３はエアホース１０４によって支持されており、エアホース１０４内のエアー量を可変することにより、開先線裏面への押しつけ力を調整する。裏側の溶接金属１０５はスラグ１０７によって覆われており、このスラグ１０７は銅板１０３に載置された裏当フラックス１０６によって覆われている。Ｖ型開先１０２の表面には溶接金属１０８が形成されている。溶接金属１０８はスラグ１０９によって覆われており、このスラグ１０９は表フラックス１１０に覆われている。

ＲＦ方式の裏当装置及びこれを採用した片側溶接方法に関する従来技術として、例えば特許文献１及び２が挙げられる。特許文献１には、フラックスを均一に散布するとともに散布高さを自由に調整でき、溶接終了後のフラックスを自動で回収することができるようにしたフラックス回収装置が開示されている（特許文献１、図１及び図２）。また、特許文献２には、未固化フラックスと固化フラックスとの流れを粗分離する分離帯を、その上端部がフラックスベルト上のフラックス中に突っ込むように配置した裏当フラックス回収装置が開示されている（特許文献２、図２）。

一方、ＦＣＢ方式の裏当装置又はこれを採用した片面溶接方法に関する先行技術として、例えば特許文献３乃至６が挙げられる。特許文献３には、溶接ワイヤ、溶接ユニット、フラックス散布回収器を２以上の独立した走行台車に分離して搭載し、各台車の走行を独立に行えるようにし、これによって装置のノッキング等を解消する技術が開示されている（特許文献３、第１図等）。特許文献４には、被溶接鋼板のクランプ位置を変更することにより、薄板を溶接する薄板溶接モードと、厚板を溶接する厚板溶接モードを切替え可能とした技術が開示されている（特許文献４、図１及び図２）。特許文献５には、裏当てフラックス散布回収手段を昇降手段により被溶接鋼板と干渉しないように退避させ、又被溶接鋼板の搬送後には裏当部まで裏当フラックス散布回収手段を進出できるようにした片面溶接装置が記載されている（特許文献５、図３乃至図５）。また、特許文献６には、被溶接鋼板を拘束する手段が第１クランプ及び第２クランプからなり、第１クランプ及び第２クランプが、被溶接鋼板上に夫々配置される第１及び第２磁性体と、これら磁性体の直下に配置され前記各被溶接鋼板及び各磁性体を吸着自在な磁気吸着装置とで構成した片側溶接装置が記載されている（特許文献６、図１及び図２）。

上記ＲＦ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置には、溶接開始前は裏当フラックスが粉末状であることから、鋼板裏面の歪、目違い、板厚差等に対する順応性がよいという利点があり、また、例えば８乃至３５ｍｍの鋼板を溶接することができることから比較的薄板まで片面溶接を行うことができるという利点を有している。更に、ＲＦ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置には、溶接が開始されると、裏当フラックスはアーク直下で鋼板裏面に密着したまま固化するので、裏ビードの高さ及び幅が均一になり易いという利点もある。一方、ＦＣＢ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置には、例えば１２乃至４０ｍｍまでの厚さの鋼板を溶接することができることから厚板の溶接に適しており、裏ビードの高さが揃いやすいという利点がある。

即ち、上記２方式の裏当装置を採用した片面溶接装置には、夫々他方にはない利点及び欠点があり、一方の裏当て方式のみで全ての溶接物に対応できるというものではない。従って、被溶接鋼板の性状に応じて裏当装置を使い分けられるように、１つの溶接装置が上記ＦＣＢ方式及びＲＦ方式の２つの裏当装置を備えていることが好ましい。

従来、このような２方式の裏当装置を有する片面溶接装置の開発が行われていた。図７は、ＲＦ方式の裏当装置及びＦＣＢ方式の裏当装置を有する従来の片面溶接装置の正面図である。フレーム２０１上に、第１裏当装置としてのＲＦ方式の裏当装置２１０及び第２裏当装置としてのＦＣＢ方式の裏当装置２２０が並設されている。第１裏当装置２１０の頂部には裏当フラックスが収容されるフラックスコンベア２１１が配置されている。フラックスコンベア２１１の下方にはエアホース２１２が配置されており、このエアホース２１２に、例えば加圧空気を導入することによってフラックスコンベア２１１内の裏当フラックスが開先の裏面に当接するように配置される。第１裏当装置２１０の下方には、この第１裏当装置２１０全体を上下方向に昇降するためのエアー式昇降装置２１３が設けられており、その下方のフレーム２０１内には、第１裏当装置２１０全体を水平方向に平行移動させるための位置調整装置２１４が設けられている。

一方、第２裏当装置２２０の頂部には裏当フラックスを支持するための銅板２２１が配置されている。銅板２２１の下方にはエアホース２２２が配置されており、このエアホース２２２に、例えば加圧空気を導入することによって銅板２２１上の裏当フラックス層が図示省略した被溶接材の開先の裏面に当接される。第２裏当装置２２０の下部には、この第２裏当装置２２０全体を上下方向に昇降するための油圧式昇降装置２２３が設けられており、この油圧式昇降装置２２３の直上部には銅板２２１、エアホース２２２を一体に水平方向に移動させるための位置調整装置２２４が設けられている。第１裏当装置２１０と第２裏当装置２２０の間及びその両側には、夫々フレーム２１０上に柱材２０２が立設されており、この柱材２０２の上面に被溶接材を水平方向に移動させるためのパネル移動ローラ２０３が固定されている。

この片面溶接装置によれば、被溶接材の性状等に基づいて第１裏当装置２１０と第２裏当装置２２０とを使い分けて適正な片面サブマージアーク溶接が行われる。

実公昭４９−８９１９号公報特公昭５４−４０３８２号公報特公昭５１−７１３６号公報特開平１０−１２８５８１号公報特開平１１−３３７２８号公報特開２０００−２８８７８５号公報

しかしながら、上記従来の２種類の裏当装置を備えた片面溶接装置は、フレーム上に単に２つの裏当装置を並設しただけのものであり、各裏当装置が夫々装置全体の昇降装置及び水平方向の位置調整装置を有していたために装置構造が複雑になり、メンテナンス性が悪く、故障頻度が高いという問題点があった。また、装置の占有空間が非常に大きくなり、適用範囲が限定されるという問題点もあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、装置構造を簡素化して装置全体を小型化し、占有面積及び体積を狭小化して適用範囲を拡大させることができる２種類の裏当装置を搭載した片面溶接装置を提供することを目的とする。

本願発明に係る片面溶接装置は、仮止めされた複数個の被溶接材をその開先の裏面に裏当材を配置して上面から溶接する片面溶接装置において、相対的に水平方向に移動可能な第１フレーム及び第２フレームからなるフレームと、前記第１フレームを前記第２フレームに対して相対的に水平方向に移動させる位置調整装置と、前記第１フレーム上に配置された第１及び第２の裏当装置と、この第１及び第２の裏当装置にフラックスを供給するフラックス供給装置と、前記第２フレーム上に搭載され前記第１の裏当装置からのフラックスを回収する第１の回収部と、前記第２フレーム上に搭載され前記第２の裏当装置からのフラックスを回収する第２の回収部と、前記第１及び第２の裏当装置の上方で前記被溶接材を水平の一方に移動させる移動装置と、を有し、前記第１の裏当装置は、溶接線に沿って延びる桶状をなしフラックスを貯留するフラックス容器と、前記フラックス容器を前記フレームに相対的に上昇させる第１の上昇装置と、を有し、前記第２の裏当装置は、溶接線に沿って延びその上にフラックスが供給される銅板と、前記銅板を前記フレームに相対的に上昇させる第２の上昇装置と、を有し、前記フラックス容器からあふれ出たフラックスが前記第１の回収部に回収され、前記銅板上から落下したフラックスが前記第２回収部に回収され、前記第１の裏当装置における裏当フラックスによる片面溶接と、前記第２の裏当装置における銅板に裏打ちされた裏当フラックスによる片面溶接との双方の機能を備えることを特徴とする。

本発明において、前記フレームを昇降させる昇降装置を有することが好ましい。

本発明において、第１及び第２の上昇装置は、例えば、夫々前記フラックス容器及び前記銅板の下部に配置された第１及び第２エアホースを有し、この第１及び第２エアホース内の気体圧力を上昇させることにより、夫々前記フラックス容器及び前記銅板を上昇させるものである。

本発明において、一の移動装置は、例えば、前記被溶接材をその溶接線に垂直の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置と、を有する。

また、本発明において、他の移動装置は、例えば、前記被溶接材をその溶接線の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置と、を有する。

更に、本発明において、フラックス供給装置は、例えば、フラックスを貯留したホッパであり、このホッパを前記フラックス容器又は銅板の長手方向に沿って移動させることにより、フラックスを前記フラックス容器内及び銅板上に散布するものである。

本願発明に係る片面溶接装置によれば、第１の裏当装置及び第２の裏当装置を有することにより、被溶接材の厚さ、歪の有無、目違いの有無等に合わせて裏当装置を使い分けて適正条件で片面溶接を行うことができるので、片面溶接装置の適用範囲が広がる。

また、本願発明に係る片面溶接装置によれば、第１及び第２の裏当装置をフレームごと昇降させる昇降装置を有することにより、装置構造が簡素化し、メンテナンス性が向上し、故障頻度を低減させることができる。

更に、本発明に係る片面溶接装置によれば、フレームが相対的に水平方向に移動可能な第１フレーム及び第２フレームからなり、第１及び第２裏当装置は前記第１フレーム上に搭載され、第１及び第２回収部は前記第２フレーム上に搭載されていて、前記第１フレームを前記第２フレームに対して相対的に水平方向に移動させる位置調整装置を有することにより、第１及び第２裏当装置におけるフラックス容器及び銅板の開先線に対する相対位置の微調整を行うことができる。

本発明に係る片面溶接装置によれば、第１及び第２上昇装置が、第１及び第２エアホースを有することにより、前記第１及び第２エアホース内の気体圧力を上昇させることによってフラックス容器又は銅板を被溶接材の開先線裏面に対して上昇させ、裏当てフラックスを開先線裏面に配置することができる。

また、本発明に係る片面溶接装置によれば、一の移動装置が、被溶接材をその溶接線に垂直の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置とを有することにより、被溶接材を溶接線と直行する方向に移動させる横流れ方式の片面溶接を行うことができる。

更に、本発明に係る片面溶接装置によれば、他の移動装置が、被溶接材をその溶接線の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置とを有することにより、被溶接材を溶接線と同一方向に移動させる縦流れ方式の片面溶接を行うことができる。

本発明に係る片面溶接装置によれば、フラックス供給装置が、フラックスを貯留したホッパであり、このホッパをフラックス容器又は銅板の長手方向に沿って移動させることにより、一のフラックス供給装置を共用してフラックス容器及び銅板上に必要量の裏当てフラックスを散布し、供給することもできる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る装置は、被溶接材の開先部分の裏面に裏当フラックスを配置する２方式の裏当装置を有し、この裏当装置の水平方向の位置調整装置と上下方向の昇降装置を共通に設けたものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る片面溶接装置を示す正面図である。この片面溶接装置は被溶接材を溶接線に直交する方向に移動させる横流れ方式の片面溶接を行うものである。

走行レール１上に対をなす車輪２を有する台車７０が搭載されている。台車７０は走行レール１に沿って水平に設けられた枠体７１と、この枠体７１上に搭載された箱体７２とを有している。箱体７２は枠体７１上に固定された水平の柱材７３とこの柱材７３上に均等に設けられた３本の垂直の柱材７４、７５、７６を有している。柱材７４、７５及び７６の上部には後述する被溶接材を支持し水平方向の一方に移動させるパネル移動ローラ３、補助ローラ８及び／又は被溶接材を磁気によって吸引し、固定する磁気マグネット装置７が必要に応じて設けられている。両側の垂直の柱材７４、７６間には中央の垂直柱材７５を貫通させるように第２フレーム４０が配置されており、この第２フレーム４０は台車７０の下部に固定された油圧式昇降装置８０によって昇降自在に支持されている。第２フレーム４０はその上端部に水平に張り渡された板材４４及び４５を有している。水平の板材４４、４５上には台車７０の垂直柱材７５を貫通させるように第１のフレーム３０が搭載されており、この第１フレーム３０上に走行レール１の長さ方向に沿って第１裏当装置１０及び第２裏当て装置２０が並設されている。

第１裏当装置１０は、溶接線に沿って延びる桶状のフラックス容器１１と、このフラックス容器１１の下方に設けられフラックス容器１１を上方に向かって押し上げるエアホース１２を有している。一方、第２裏当装置２０は溶接線に沿って延びる銅板２１と、この銅板２１の下方に配置され銅板２１を上方に向かって押し上げるエアホース２２を有している。

第１裏当装置１０の下方の第２フレーム４０の水平の板材４４には第１裏当装置１０のフラックス容器１１から溢れたフラックスを受けて回収するためホッパ状のフラックス回収部１３が設けられ、第２裏当て装置２０の下方の第２フレーム４０の水平の板材４５には第２裏当て装置２０の銅板２１から溢れたフラックスを受けて回収するためホッパ状のフラックス回収部２３が設けられている。ホッパ状の回収部１３及び２３の底部には夫々回収したフラックスを系外に排出するスクリューコンベア１４及び２４が設けられている。

２つの裏当装置１０及び２０が搭載された第１フレーム３０とその下方の第２フレーム４０との間には第１フレーム３０を第２フレーム４０に対して相対的に水平方向に移動させるためギヤ装置の組み合わせとその駆動モータとからなる位置調整装置５が設けられており、この位置調整装置５によって２つの裏当装置１０及び２０のフラックス容器１１又は銅板２１の溶接線に対する相対的位置を微調整する。

第１裏当装置１０のフラックス容器１１の上方及び第２裏当装置２０の銅板２１の上方には溶接線に沿って移動可能にホッパ状のフラックス供給装置６が配置されており、このフラックス供給装置６をフラックス容器１１又は銅板２１の上方まで移動させた後、溶接線に沿って移動させることによってフラックス容器１１又は銅板２１上に裏当てフラックスが散布され、裏当フラックス層が形成される。

次に、上記構成の第１実施形態に係る横流れ方式の片面溶接装置の動作について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、横流れ方式の片面溶接装置における被溶接材と裏当装置のフラックス容器との位置関係を示す模式図である。図２（ａ）において仮止めされた４枚の被溶接材５０に対し、その溶接線５１、５２、５３と同一方向に縦長のフラックス容器１１が配置されている。

横流れ方式の片面溶接においては、第１の溶接線を溶接した後、第２の溶接線を溶接する必要があるので、第１溶接線を溶接した後も裏当装置の上方には被溶接材が存在し、開放されない。従って、フラックス容器１１内に裏当フラックスを供給する際、被溶接材が邪魔になる、そこで本実施形態においては、装置全体を台車７０に搭載し、第１及び第２裏当装置を第２フレーム４０ごと上下方向に昇降する昇降装置８０を有する。

実際の溶接操作を開始する前に、被溶接材の板厚、目違いの有無等を考慮して使用する裏当装置を決定する。例えば、被溶接材が比較的薄く、目違いがある場合はＲＦ方式の第１の裏当装置１０を使用する。

図１の片面溶接装置において、まず、裏当装置１０の上方のフラックス供給装置６をフラックス容器１１の上部まで移動し、フラックス容器１１内に裏当てフラックスを均一に散布してフラックス層を形成する。

次に、パネル移動ローラ３及び補助ローラ８を駆動し、仮止めされた被溶接材５０を裏当装置１０の上部のパネルライン６０に沿って移動し、第１溶接線５１が裏当装置１０のフラックス容器１１と重なる位置で停止する（図２（ｂ）参照）。このとき、第１フレーム３０と第２フレーム４０との間に設けられた位置調整装置５によって被溶接材５０の第１溶接線５１に対するフラックス容器１１の相対位置を微調整する。

第１溶接線５１に対するフラックス容器１１の相対位置を決定した後、フラックス容器１１の下方に設けられたエアホース１２に加圧空気を導入しエアホース１２を膨張させ、これによりフラックス容器１１内の裏当てフラックス層を被溶接材５０の第１溶接線５１の下面に押しつけるように配置する。このとき磁気マグネット装置７を起動し、上方に押し上げられるように付勢された被溶接材５０を磁気によって下方に引きつけて固定する。なお、磁気マグネット装置の上面と被溶接材とは直接接触しておらず、その間には若干の隙間が設けられている。

第１溶接線５１の裏面に対する裏当てフラックスの配置及び被溶接材５０の固定が終了した後、図示省略した溶接トーチを使用して、例えばＶ形開先の上方から片面サブマージアーク溶接を施して第１溶接線５１を溶接する。

第１溶接線５１の溶接が終了した後、被溶接材５０を溶接線５１に直交する方向（図２中右方向）に移動し、次の第２溶接線５２がフラックス容器１１と重なる位置で停止する。この状態で、昇降装置８０を駆動して第１裏当装置１０及び第２裏当装置２０をフレーム４０ごと下降させ、被溶接材５０、即ち、パネルライン６０と裏当装置１０の上部との間に所定の空間を設ける。被溶接材５０と裏当装置１０との間に空間を設けた後、フラックス供給装置６をフラックス容器１１の上方まで移動し、フラックス容器１１内に裏当フラックスを散布して新しい裏当フラックス層を形成する。このようにして、新しいフラックス層を形成した後、フラックス供給装置６を水平移動してフラックス容器１１及び溶接線から遠ざける。

次いで、昇降装置８０によって第１裏当装置１０及び第２裏当装置２０を第２フレーム４０ごと上方向に移動させ、第１裏当装置１０のフラックス容器１１を被溶接材５０の第２溶接線５２の裏面近傍で停止する。次に、エアホース１２に加圧空気を導入してこれを膨張させ、その上部のフラックス容器１１内の裏当フラックス層を第２溶接線５２の裏面に当接させて配置して、同様に第２溶接線５２に対して片面サブマージアーク溶接を施す。その後、同様の操作を繰り返して第３溶接線に対して片面サブマージアーク溶接を施して、被溶接材５０の３つの溶接線の片面サブマージアーク溶接を終了する。

一方、本実施形態において、被溶接材が比較的厚く、目違いがない場合はＦＣＢ方式の第２の裏当装置２０を使用する。図１の片面溶接装置において、先ず、フラックス供給装置６を第２裏当装置２０の銅板２１の上部まで移動し、銅板２１上に裏当フラックスを均一に散布してフラックス層を形成する。このとき、銅板２１からこぼれ落ちたフラックスは下方のフラックス回収部２３によって回収され、スクリューコンベア２４によって系外に排出される。

次に、パネル移動ローラ３及び補助ローラ８を駆動させ、仮止めされた被溶接材５０を裏当装置２０の上部のパネルライン６０に沿って移動し、第１溶接線５１が裏当装置２０の銅板２１と重なる位置で停止する。このとき、第１フレーム３０と第２フレーム４０との間に設けられた位置調整装置５によって被溶接材５０の第１溶接線５１に対する銅板２１の相対位置を微調整する。

第１溶接線５１に対する銅板２１の相対位置を決定した後、銅板２１の下方に設けられたエアホース２２に加圧空気を導入してエアホース２２を膨張させ、これにより銅板２１上に形成され、この銅板２１で裏打ちされた裏当てフラックス層を被溶接材５０の第１溶接線５１の下面に押しつけるように配置する。このとき磁気マグネット装置７を起動し、上方に押し上げられるように付勢された被溶接材５０を磁気によって下方に引きつけて固定する。

第１溶接線５１の裏面に対する裏当てフラックスの配置及び被溶接材５０の固定が終了した後、第１裏当装置１０を用いた場合と同様にして、開先表面から片面サブマージアーク溶接を施して第１溶接線５１を溶接する。以下、第１裏当装置１０を使用した場合に準じて第２溶接線５２及び第３溶接線５３を溶接し、第２裏当装置２０を用いた一連の片面サブマージアーク溶接を終了する。

本実施形態によれば、片面溶接装置に第１（ＲＦ方式）の裏当装置と第２（ＦＣＢ方式）の裏当装置とを並設したことにより、被溶接材の形態及び性状等に応じて裏当て装置を使い分けることができるので、片面溶接装置の適用範囲が大幅に拡大する。

また、２方式の裏当装置を一のフレーム上に並設し、これを水平方向に微調整する位置調整装置５を共通に設けるとともに、昇降装置を共通に設けたことにより装置全体がコンパクトになり、故障頻度が減少しメンテナンス性が向上する。

本実施形態によれば、第１及び第２裏当装置を搭載した第１フレーム３０を第２フレーム４０ごと昇降させる昇降装置８０を設けたことにより、第１溶接線の溶接が終了した後、フレーム４０ごと下降させて被溶接材５０と裏当装置１０との間に空間を設け、この空間を利用してフラックス供給装置６によってフラックス容器１１内に新しいフラックス層を形成することができるので、横流れ方式の片面サブマージアーク溶接を連続して行うことができる。

本実施形態において、第２フレーム４０の外周部に第１裏当装置のフラックス容器１１及び第２裏当装置の銅板２１の近傍の高さまで達する板塀を設けることが好ましい。これによって、フラックス容器１１又は銅板２１から落下した裏当フラックスを散乱させることなく下方のフラックス回収部１３又は１４に導いて回収することができる。

本実施形態において、フラックス供給装置６は、例えば溶接線に沿って設けられた第１裏当装置１０のフラックス容器１１又は第２裏当装置２０の銅板２１の長さ方向に沿って設けられた無端チェーンに支持され、これを駆動することによりフラックス容器１１又は
銅板２１の長さ方向に移動可能に設けられている。

次に、本発明の第２実施形態に係る片面溶接装置について図３を参照して説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る片面溶接装置の正面図である。この片面溶接装置は縦流れ方式の溶接に使用するものである。

図３において、第２フレーム４０上に第１フレーム３０を相対的に水平移動可能に設け、第１フレーム３０上に第１裏当装置１０及び第２裏当装置２０を並設した点は図１の装置と同様であり、同一の符号を付した部分は同一の作用を有するので説明を省略する。

本実施形態装置が図１の装置と相違するところは、台車７０及び油圧式昇降装置８０を省略し、第２フレーム４０の下部に直接車輪２を設けて走行レール１上に載置した点である。なお、これに伴って第２フレーム４０の各柱材の上部に電磁マグネット装置７、パネル移動ローラ３及びその駆動モータ４が設けられている。

次に、このような構成の第２実施形態に係る片面溶接装置の作用を第１実施形態に係る装置の作用との相違点に着目して説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る縦流れ方式の片面溶接装置における被溶接材と裏当装置のフラックス容器との位置関係を示す模式図である。図４（ａ）において、仮止めされた２枚の被溶接材５０に対し、溶接線５１と同一方向にフラックス容器１１が配置されており、被溶接材５０は溶接線５１と同一の方向に移動する。

実際の溶接操作を開始する前に、被溶接材の板厚、目違いの有無等を考慮して使用する裏当装置を決定する点は上記実施形態の場合と同様である。被溶接材が比較的薄く、目違いがある場合はＲＦ方式の第１の裏当装置１０を使用する。

溶接を開始するに際し、裏当て装置１０の上方に設けられたフラックス供給装置６を用いてフラックス容器１１内に裏当てフラックスを均一に散布してフラックス層を形成する。

次に、パネル移動ローラ３によって被溶接材５０をパネルライン６０に沿って移動し、被溶接材５０の溶接線５１をフラックス容器１１と重なる位置で停止する（図４（ｂ））。このとき、位置調整装置５によってフラックス容器１１の溶接線５１に対する位置を微調整する。

溶接線５１に対するフラックス容器１１の相対位置の微調整が終了した後、エアホース１２に加圧空気を導入してこれを膨張させてフラックス容器１１内のフラックス層を溶接線の裏面に配置し、以下、第１実施形態と同様にして溶接線５１に対して片面サブマージアーク溶接を施す。溶接線５１の溶接が終了した後、被溶接材５０を溶接線５１と同一方向（図４中右方向）に移動させることにより溶接装置から外して片面サブマージアーク溶接を終了する。

本実施形態において、被溶接材が比較的厚く、目違いがない場合はＦＣＢ方式の第２の裏当装置２０を使用する。溶接を開始するに際し、裏当て装置２０の上方に設けられたフラックス供給装置６を用いて銅板２１上に裏当てフラックスを均一に散布してフラックス層を形成する。

次に、パネル移動ローラ３によって被溶接材５０をパネルライン６０に沿って移動し、被溶接材５０の溶接線５１を銅板２１と重なる位置で停止する。このとき、位置調整装置５によって銅板２１の溶接線５１に対する位置を微調整する。

溶接線５１に対する銅板２１の相対位置の微調整が終了した後、エアホース２２に加圧空気を導入してこれを膨張させ、銅板２１上に形成され、この銅板２１で裏打ちされたフラックス層を溶接線５１の裏面に配置し、以下、第１裏当装置１０を用いた場合に準じて溶接線５１に対して片面サブマージアーク溶接を施す。

本実施形態によれば、第１（ＲＦ方式）裏当装置と第２（ＦＣＢ方式）裏当装置とを並設したことにより、被溶接材の形態、性状等に応じて裏当て装置を使い分けて縦流れ方式の片面溶接を行うことができるので、片面溶接装置の適用範囲が大幅に拡大する。

また、２方式の裏当装置を一のフレーム上に並設し、これを水平方向に微調整する位置調整装置５を共通に設けたことにより装置全体がコンパクトになり、故障頻度が減少し、メンテナンス性が向上する。

上記各実施形態においては、第１裏当装置１０と第２裏当装置２０が夫々１台づつ搭載された片面溶接装置について説明したが、本願発明において、片面溶接装置に搭載される第１及び第２裏当装置の数は特に限定されるものではなく、被溶接材の溶接線数、採用する溶接方式、例えば縦流れ方式又は横流れ方式等によって設置台数が決定され、夫々２もしくは３台づつ又はそれ以上搭載することもできる。

第１裏当装置と第２裏当装置とを有し、第１裏当装置における裏当フラックスによる片面溶接と、第２の裏当装置における銅板に裏打ちされた裏当フラックスによる片面溶接との双方の機能を備えた本発明の片面溶接装置は、被溶接材の性状、採用する溶接方式等によって裏当装置を使い分けられるので、適用範囲が拡大し、片面サブマージアーク溶接の分野で特に有用である。

本発明の第１実施形態に係る片面溶接装置を示す正面図である。横流れ方式の片面溶接における被溶接材とフラックス容器との関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る片面溶接装置を示す正面図である。縦流れ方式の片面溶接における被溶接材とフラックス容器との関係を示す図である。ＲＦ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置の開先部分の断面図である。ＦＣＢ方式の裏当装置を採用した片面溶接装置の開先部分の断面図である。従来技術を示す正面図である。

符号の説明

１：走行レール
２：車輪
３：パネル移動ローラ
４：モータ
５：位置調整装置
６：フラックス供給装置
７：電磁マグネット装置
８：補助ローラ
１０：第１裏当装置
１１：フラックス容器
１２：エアホース
１３：フラックス回収部
１４：スクリューコンベア
２０：第２裏当装置
２１：銅板
２２：エアホース
２３：フラックス回収部
２４：スクリューコンベア
３０：第１フレーム
４０：第２フレーム
４１：柱材
４２：柱材
４３：柱材
４４：板材
４５：板材
５０：被溶接材
５１：（第１）溶接線
５２：第２溶接線
５３：第３溶接線
６０：パネルライン
７０：台車
７１：枠体
７２：箱体
７３：水平の柱材
７４：垂直の柱材
７５：垂直の柱材
７６：垂直の柱材
８０：昇降装置
１０１：鋼板
１０２：Ｖ形開先
１０３：銅板
１０４：エアホース
１０５：溶接金属
１０６：裏当フラックス
１０７：スラグ
１０８：溶接金属
１０９：スラグ
１１０：表フラックス
１１１：鋼板
１１２：Ｖ形開先
１１３：下敷きフラックス
１１４：フラックス袋
１１５：エアホース
１１６：裏当治具
１１７：裏当フラックス
１１８：溶接金属
１１９：スラグ
１２０：溶接金属
１２１：スラグ
１２２：表フラックス
２０１：フレーム
２０２：柱材
２０３：パネル移動ローラ
２１０：第１裏当装置
２１１：フラックスコンベア
２１２：エアホース
２１３：エアー式昇降装置
２１４：位置調整装置
２２０：第２裏当装置
２２１：銅板
２２２：エアホース
２２３：油圧式昇降装置
２２４：位置調整装置

Claims

仮止めされた複数個の被溶接材をその開先の裏面に裏当材を配置して上面から溶接する片面溶接装置において、
相対的に水平方向に移動可能な第１フレーム及び第２フレームからなるフレームと、
前記第１フレームを前記第２フレームに対して相対的に水平方向に移動させる位置調整装置と、
前記第１フレーム上に配置された第１及び第２の裏当装置と、
この第１及び第２の裏当装置にフラックスを供給するフラックス供給装置と、
前記第２フレーム上に搭載され前記第１の裏当装置からのフラックスを回収する第１の回収部と、
前記第２フレーム上に搭載され前記第２の裏当装置からのフラックスを回収する第２の回収部と、
前記第１及び第２の裏当装置の上方で前記被溶接材を水平の一方に移動させる移動装置と、を有し、
前記第１の裏当装置は、溶接線に沿って延びる桶状をなしフラックスを貯留するフラックス容器と、前記フラックス容器を前記フレームに相対的に上昇させる第１の上昇装置と、を有し、
前記第２の裏当装置は、溶接線に沿って延びその上にフラックスが供給される銅板と、前記銅板を前記フレームに相対的に上昇させる第２の上昇装置と、を有し、
前記フラックス容器からあふれ出たフラックスが前記第１の回収部に回収され、
前記銅板上から落下したフラックスが前記第２回収部に回収され、
前記第１の裏当装置における裏当フラックスによる片面溶接と、前記第２の裏当装置における銅板に裏打ちされた裏当フラックスによる片面溶接との双方の機能を備えることを特徴とする片面溶接装置。
前記フレームを昇降させる昇降装置を有することを特徴とする請求項１に記載の片面溶接装置。
前記第１及び第２の上昇装置は、夫々前記フラックス容器及び前記銅板の下部に配置された第１及び第２エアホースを有し、この第１及び第２エアホース内の気体圧力を上昇させることにより、夫々前記フラックス容器及び前記銅板を上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の片面溶接装置。
前記移動装置は、前記被溶接材をその溶接線に垂直の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の片面溶接装置。
前記移動装置は、前記被溶接材をその溶接線の方向に移動させるローラと、このローラを回転駆動する駆動装置と、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の片面溶接装置。
前記フラックス供給装置は、フラックスを貯留したホッパであり、このホッパを前記フラックス容器又は銅板の長手方向に沿って移動させることにより、フラックスを前記フラックス容器内及び銅板上に散布することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の片面溶接装置。