KR19980042270A - 곡판의 편면 용접장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

곡면워크의 개선의 자동모방용접, 용접의 생산성의 향상, 용접작업성, 내균열성의 향상, 뒷면비드의 호적화, 건전동시에 고인성의 용접부의 형성; X 주행대(Y1): 그 위의 Y 주행대(4); 거기에 수하되어 수직 Z축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 베이스(2), 이들 Z방향으로 승강구동하는 기구 12; 베이스(2)를 Z축 중심으로 회전구동하는 θ선회기구(10); 베이스(2)에 지지되어, 개선의 Z위치 및 θ방향의 어긋남을 검출하는 2축 포텐셔메터(P3); 이것보다 전방에 있어서 같은 개선의 Z위치 및 θ방향의 어긋남을 검출하는 2축 포텐셔메터(P2); 및 베이스(2)에 지지되어 개선을 용접토치(30L, 30T)를 구비한다. P2, P3의 검출치에 따라 개선의 θ방향의 굽음 및 전후 경사 α를 산출하여 이들에 대응하여 베이스(2)를, θ 선회기구 및 Z 승강구동, 더욱이 토치 각 γ 조정기구 M7로 θ 대응으로 γ를 자동조정, 워크의 좌우경사 β를 P5, P4로 검지하고 오실레이트 중심위치를 조정.

개선각도를 30~65°로 하고, 개선, 이면에 뒤붙임재를 대고, 개선내에 강립 또는 철분을 피용접재 판두께의 1/4~2/3의 높이까지 충전되고, 선행 용접전극와이어를 40~150회/분, 후행 용접전극와이어를 30~120회/분으로 요동하고, 선행전극의 용접전류밀도를 200A/mm²이상, 후행 전극의 용접전류밀도를 150/mm²이상으로 동시에 선행 및 후행 전극의 극간거리를 100~600mm로 용접한다.

Description

곡판의 편면 용접장치 및 방법

본 발명은 곡면상의 피용접재에 의하여 형성된 개선을 3차원적으로 모방하여 용접하는 장치 및 이 장치를 사용하여 용접시의 스패터 발생량이 적고, 동시에 내균열성 및 비드 외관이 양호하고 고인성의 용접비드를 형성하는 고능률한 2전극 편면 가스시일드 아크 용접방법에 관한 것이다. 특히 이에 한정하는 의도는 아니지만, 선체의 선수 혹은 선미 등의 외판에 충당되는 곡면철강패널끼리의 부딪치는 부의 편면 용접에 관한다.,

예를들면 조선에 있어서는 여러매의 철강패널(예:15×20m)을 부딪치게 하여 편면 용접하고, 선체의 외판을 제조한다. 그런데 선수 또는 선미 둥의 외판과 같이 용접후의 형상이 곡면으로되는 부분에 충당되는 철강패널끼리를 용접하는 경우에는 각 패널을 소요의 곡율로 되도록 유압잭으로 아래에서 지지한 채로, 서로 부딪치게 하여 그 부딪친 부분 즉 개선을 상방에서 용접한다. 이 경우의 개선은 형성되는 외판의 곡면에 따라 늘어남, 3차원적인 구부러짐을 갖는다. 이와 같은 개선을 용접하는 경우, 직선상의 개선을 용접하는 것이 전제인 자동용접장치는 사용할 수 없으므로, 종래는 일손에 의한 용접작업이 많다.

3차원적으로 구부러진 개선의 일손에 의한 용접작업은 작업자의 발판의 확보, 용접기기의 배설 등에 시간과 스페이스를 요하고, 또 직선 개선의 용접의 경우 보다도 용접 작업시간이 걸리고 용접작업의 생산성이 낮다. 개선의 구부러짐 정도나 용접작업자의 기량의 우열에 의하여 용접품질에 분산이 생기기 쉽고, 나머지 손질에 많은 노력을 요한다. 따라서 용접코스트가 높다.

근년, 각종 용접 구조물의 건조에 있어서, 용접코스트 저감 및 고능률화가 도모되는 것으로부터 가스시일드 아크 용접법의 적용이 각 분야에 있어서 급속히 증대하고 있다. 그 중에서도 맞댐 용접의 비율이 높은 조선이나 교량 등의 분야에서의 적용이 현저하다. 그러나, 용접의 토털 코스트 저감의 관점에서 단척에서 장척의 편면 용접의 고속화가 큰 과제로 되어있다.

편면 용접방법으로서는 종래부터 서브머지드 아크 용접법이 조선의 판계 용접으로서 항상 연구되어 있다. 예를들면 일본특공소 60-59072호 공보에 제시된 서브머지드 아크 용접법은 특히 전극요동에 동반하는 용접비드 용해 깊이의 감소 및 비드외관 형상의 열화를 방지하고, 초층 비드에 있어서 균열방지까지도 함께 실현하려고 하는 것이다. 그러나, 이 서브머지드 아크용접법은 실시 설비가 대규모로 되고 단척 용접에서는 번잡하고 적용할 수 없는 등의 문제가 있다.

또, 일본 특공소 61-49027호 공보에 제시한 플럭스들이 와이어를 사용하여 고전류 밀도의 가스시일드 하향용접법은 세경 복합와이어를 사용하고, 와이어 밀어냄 길이를 대로 한군데 더하여 대전류의 고용접 속도로 하향용접을 고능률로 행하고 용접코스트를 저감하고 있다. 그러나 와이어 밀러냄 길이가 35~70mm로 길므로 실드불량이나 와이어 구부림 습관에 의한 표적위치의 어긋남, 더욱이 편면용접시의 초층 균열 등의 문제가 있다.

일본국 특공소 50-7543호 공보에는 뒤붙임재를 당접한 개선내에 강립 또는 철분을 적량으로 충전하고, 세경와이어를 요동시키면서 용접하는 것이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은 개선 간극을 설치하지 않으면 양호한 용접을 할 수 없고 개선 각도도 큰 것으로 개선 단면적이 크고 판이음 작업능률면에 문제가 있다.

또, 상기 어느 방법도 곡면상의 피용접재에 의하여 형성된 개선의 용접의 자동화 및 실용화에 이르지 못하고 있다.

본 발명은 구부러진 개선의 용접작업을 자동화하는 것은 제1의 목적으로 하고, 3차원적으로 구부러진 개선의 용접생산성을 높이는 것을 제2의 목적으로 하고, 3차원적으로 구부러진 개선의 용접을 고품질, 저코스트로 하는 것을 제3의 목적으로 한다. 곡면상의 용접재의 단척에서 장척의 용접구조물의 편면용접의 용접작업성, 내균열성 및 뒷면 비드를 양호하게 하여 건전하고 고인성의 용접부를 얻는 것을 제4의 목적으로 한다.

도 1은 본 발명을 일양태로 실시하는 용접장치(1)를 비스듬한 상방에서 내려 본 사시도이고, 기구요소는 간략화하여 도시한다.

도 2는 도 1에 도시하는 용접장치(1)를 도 1에 도시한 1점 쇄선 화살표 2A방향에서 본 측면도이고, 일부분은 단면을 도시한다.

도 3은 도 1에 도시하는 용접장치(1)를 도 1에 도시한 1점쇄선 화살표 3A방향에서 본 정면도이고, 일부분은 단면을 도시한다.

도 4는 도 2 상당의 축소 측면도이고, 각종 기구를 구동하는 전기모터와 센서인 포텐셔메터(P1~P5, P7) 및 로터리 인코더(P6)의 개략위치를 간략화하여 도시한다.

도 5는 도 3에 도시하는 워크 좌우경사 β와 오실레이트 중심의 소요 어긋남 양 d× β를 도시하는 도면이고, 워크(W1,W2)는 개선을 가로지르는 방향의 단면을 도시한다.

도 6은 도 1에 도시하는 W1, W2의 사시도이고, 도 4에 도시하는 포텐셔메터(P2~P5)의 워크(W1,W2)에 대한 검출방향을 도시한다.

도 7은 도 1에 대한 센서베이스(2)의 이동방향 및 이동속도(용접속도) V와 개선(b)과의 위치관계를 도시하는 평면도이다.

도 8은 도 1에 도시하는 워크(W1,W2)의 개관을 도시하는 사시도이다.

도 9는 도 3에 도시하는 제어회로(8)의 제어동작을 나타내는 플로우 차아트(메인루틴)이다.

도 10은 도 9에 도시하는 스텝(4)의 「용접」내용(서브루틴)을 도시하는 플로우 차아트이다.

도 11은 도 2에 도시하는 용접토치(30L)에 장비된 2중시일드(20)의 확대 종단면도이다.

도 12a는 도 1에 도시하는 피용접재 W1, W2간의 V 개선을 도시하는 확대정면도.

도 12b는 피용접재 W1, W2가 Y개선의 경우의 그 개선을 도시하는 확대정면도이다.

도 13은 표 3에 도시하는 용접조건으로 수종의 판두께의 피용접재의 개선을 용접하였을때의 판두께와 강립산포 높이와의 조합의 분포를 도시하는 그래프이고, 조합점에 뒷면비드 형상의 양부를 도시하는 기호를 붙였다.

도 14는 도 2에 도시하는 용접장치(1)의 선행전극 와이어(wa1)와 후행전극와 이어(wa2)와의 사이의 거리 즉 극간거리 Dw를 도시하는 측면도이다.

도 15는 용접전류치와 스패터 발생량과의 관계를 도시하는 그래프이고, 종래법은 단일 시일드의 경우를 도시한다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:용접장치2:센서베이스

3:토치지지프레임4:Y주행대차

4a~d:차륜5:와이어 공급장치

6:용접칩8:제어회로

9:펜던트10:선회축

12:승강판13a~c:레일

14:관14a:배출구

W:이중시일드21:어태치먼트

22:내노즐23:외노즐

30L,30T:용접토치31a:회전축

b:개선F:수평상면

M1~M11:모터M4s:나사봉

X1,X2:X방향레일RX:X레일대

Y1,Y2:X주행대Yz:지지기둥

RY:Y방향레일O:회전중심선

P1~P5,P7:포텐셔메터P6:로터리 인코더

W1,W2:워크(피용접재)wa1,wa2:용접전극와이어

wp:와이어팩

본 발명의 곡판의 편면용접장치는, X 통전지령에 따라 구동되는 X 주행 모터(M1)를 구비하고, 수평 X방향으로 주행하는 X주행대(Y1, Yz, RY, Y2); X 주행대(Y1, Yz, RY, Y2)에 지지되어, Y 통전지령에 따라 구동되는 Y 주행모터(M2)를 구비하고, X 주행대에 대하여, X 방향과 직각인 Y 방향으로 주행하는 Y 주행대(4); Y주행대(4)에 수직 Z방향으로 승강 가능하게 및 수직 Z축(0)을 중심으로 회전가능하게 지지된 베이스(2); Z 통전지령에 따라 구동되어 상기 베이스(2)를 수직 Z방향으로 승강 구동하는 승강모터(M4)를 포함하는 Z승강기구(12); θ 통전지령에 따라 구동되어 상기 베이스(2)를 수직 Z축(0)을 중심으로 회전 구동하는 제1회전모터(M3)를 포함하는 θ 선회기구(10); 상기 베이스(2)에 지지되어, 그 회전중심축(0)의 연장선상의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직한 방향의 위치를 검출하는 제1검출수단(P3); 상기 베이스(2)에 지지되고, 그 회전중심축(0)로부터 소정거리 떨어진 위치의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직한 방향의 위치를 검출하는 제2검출수단(P2); 및 상기 베이스에 지지된 개선을 용접하기 위한 용접토치(30L,30T)를 구비한다.

더구나, 이해를 용이하게 하기 위하여 괄호내에는 도면에 도시하고 후술하는 실시예의 대응 요소 또는 상당부분의 기호를 참고로 부기하였다.

이에 의하면 수평 X방향으로 주행하는 X주행대(RY), Y방향으로 주행하는 Y주행대(4) 및 Z승강기구(12)에 의하여, 베이스(2)의 3차원(X,Y,Z)의 위치를 정하고 또는 조정할 수가 있다. 그러나, 이 베이스(2)는 용접토치를 지지한 경우, 용접토치를 개선의 3차원 분포에 따라 용접토치(베이스)를 구동할 수는 있지만, 개선에 대한 용접토치의 자세가 개선의 구부림에 의하여 기본자세로부터 어긋나는 경우가 있다. 본 발명의 용접장치는 베이스(2)를 수직 Z축(0)을 중심으로 회전 구동하는 θ선회기구(10)를 구비하므로, 이 θ선회기구(10)를 사용하여 개선의 구부림에 대응하여 개선에 대하여 항상 용접토치가 기준자세를 유지하도록 용접토치(베이스)를 선회시킬 수가 있다.

본 발명에서는 더욱이, 이 제1 및 제2검출수단(P3,P2)의 검출치로부터 피용접재(W1,W2)의 개선(b)이 연장되는 방향을 가로지르는 방향의 개선의 구부림 θ'과 개선이 연장하는 방향의 수평면에 대한 경사 α를 제1 및 제2검출수단의 검출치로부터 산출하여, 구부림 θ'에 대응하여 θ선회기구(10)를 통하여 베이스(2)를 선회 구동하고 경사 α에 대응하여 Z승강기구(12)를 통하여 베이스(2)를 승강구동할 수가 있다. 이로써 개선의 구부림 θ'(선회방향) 및 전후 경사 α에 용접토치가 바방방모방한 곡면 자동모방의 용접이 실현한다.

[발명의 실시형태]

상기 베이스(2)에 수평 X축을 중심으로 회전가능하게 지지되어, 용접토치(30L,30T)를 지지하는 토치지지프레임(3); 및 γ 통전지령에 따라 토치지지프레임(3)을 수평축(31a)을 중심으로 회전 구동하는 제2회전모터(M7)를 포함하는 γ회전기구를 다시 구비한다. 이에 의하면, 전구 경사 α에 대응하여 γ 회전기구를 통하여 토치지지프레임(3)을 회전구동하여 피용접재(W1,W2)에 대한 토치의 전후 각 γ을, 피점접재의 전후방향의 구부러짐에도 불구하고 실질상 일정하게 유지할 수가 있다.

토치지지프레임(3)은 용접토치(30L,30T)를 피용접재(W1,W2)에 대하여 접리 가능하게 지지하고, 장치는 더욱이 접리 통전지령에 응하여 용접토치(30L, 30T)를 접리구동하는 토치 상하모터(M8,M10)를 포함하는 토치상하기구를 구비한다. 이에 의하면, 경사 α에 대응하여 토치 상하모터(M8,M10)를 통하여 용접토치(30L,30T)를 접리 구동하여 용접토치를 개선에 대하여 정한거리로 유지할 수 있다. 토치 지지프레임(3)은 제1검출수단(P3)과 제2검출수단(P2)을 연결하는 종선과 직교하는 방향으로 용접토치(30L,30T)를 치용접재(W1,W2)에 대하여 왕복이동 가능하게 지지하고, 장치는 더욱이, 상기 베이스(2)에 지지되어 상기 종선과 직교하는 방향으로 상대적으로 떨어져 각각이 개선을 제1의 용접재(W1) 및 제2피용접재(W2)의 표면의 Z위치를 검출하는 제3검출수단(P5) 및 제4검출수단(P4); 및 오실레이트 통전지령에 따라 용접토치(30L,30T)를 왕복구동하는 오실레이트 모터(M9,M11)를 포함하는 오실레이트기구를 구비한다. 이에 의하면 개선(b)이 연장하는 방향과 직교하는 방향의 피용접재의 수형면에 대한 경사 β를 제3 및 제4검출수단(P5,P4)의 검출치로부터 산출하고, 경사 β에 대응하여 오실레이트기구(M9,M11)에 의한 용접토치(30L,30T)의 오실레이트 왕복구동의 진폭중심을 비키어 놓아 진폭중심을 개선중심으로 모방시킬 수가 있다.

장치는 더욱이 제어수단(8)을 구비하고; 이 제어수단(8)이, 피용접재(W1,W2)의 개선(b)이 연장하는 방향을 가로지르는 방향의 개선의 구부림 θ'와 개선이 연장하는 방향의 수평면에 대한 경사 α를, 제1 및 제2검출수단(P3, P2)의 검출치로부터 산출하고, 개선(b)이 연장하는 방향과 직교하는 방향의 피용접재(W1,W2)의 수평면에 대한 경사 β를 제3 및 제4검출수단(P5,P4)의 검출치로부터 산출하고, 구부러짐 θ'에 대응하여 θ 선회기구(10)를 통하여 상기 베이스(2)를 선회구동하고, 경사 α에 대응하여 Z 승강기구(12)를 통하여 상기 베이스(2)를 승강 구동하고, 경사 α에 대응하여 γ회전기구(M7)를 통하여 토치지지프레임(3)을 회전구동하고, 경사 α에 대응하여 토치상하기구(M8,M10)을 통하여 용접토치(30L,30T)을 접리 구동하고, 경사 β에 대응하여 오실레이트기구(M9,M11)에 의한 용접토치(30L,30T)의 오실레이트 왕복구동의 진폭중심을 비키어 놓는다.

이에 의하면, 개선의 구부러짐 θ'(선회방향) 및 전후 경사 α에 용접토치(30L,30T)가 모방되고, 피용접재(W1,W2)에 대한 토치의 전후각 γ이, 피용접재의 전후방향의 구부러짐(α)에도 불구하고 실질상 일정하게 유지되어 경사 α에 대응하여 용접토치(30L,30T)가 개선에 대하여 접리하여 용접토치가 개선에 대하여 정한 거리에 유지되고, 동시에 경사 β에 대응하여 오실레이트기구(M9,M11)에 의한 용접토치(30L,30T)의 오실레이트 왕복구동의 진폭중심이 개선중심을 모방한다. 즉 곡면자동모방 용접이 실현한다.

따라서, 3차원적으로 구부러진 개선의 일손에 의한 용접작업을 위한 작업자의 발판의 확보, 용접기기의 배설등이 불필요되고, 이들에 요하는 시간과 스페이스가 절약으로 된다. 개선의 구부러짐 형편이나, 용접작업자의 기량의 우열에 의한 용접품질의 분산이 저감하고, 나머지 손질의 노력이 저감한다. 따라서 용접코스트가 저감한다.

본 발명의 곡판의 편면용접방법은 상술의 곡판의 편면용접장치를 사용하여 곡면상의 피용접재 사이의 개선을 1쌍의 용접토치로 모방용접함에 있어서, 곡면상의 피용접재의 내면을 임시붙임한 V 또는 Y 형상의 개선의 개선각도를 30~65°로 하고, 개선이면 뒤붙임재를 대고, 그 개선내에 강립 또는 철분을 피용접재 판두께의 1/4 이상 2/3 이하의 높이까지 충전하고, 선행 및 후행의 용접전극 와이어 극간거리를 100mm 이상 600mm 이하로 하고, 선행하여 용접하는 전극와이어의 용접전류밀도를 200A/mm²이상, 동시에 후행하여 용접하는 전극와이어의 용접전류밀도를 150A/mm²이상으로 하고 동시에 선행의 전극와이어를 40회/분 이상 150회/분 이하, 후행의 전극와이어를 30회/분 이상 120회/분 이하로 요동구동한다는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 양태의 후행용접전극 와이어는 와이어 전중량에 대하여 중량%로;

TiO₂:2.5% 이상 7.0% 이하

ZrO₂:0.4% 이상 1.0% 이하

Al₂O₃:0.1% 이상 1.0% 이하

Si:0.2% 이상 1.2% 이하

Mn:1.0% 이상 4.0% 이하

Mg:0.1% 이상 1.0% 이하

를 함유하고, 더욱이 Na 및 K의 1종 또는 2종의 합계가 9.3% 이상 0.3% 이하인 플럭스를 충전한 플럭스들이 와이어이다.

바람직한 실시양태의 후행 용접 전극와이어는 더욱이, 와이어 전중량에 대하여 중량%로;

Ni:0.3% 이상 3.0% 이하

Ti:0.02% 이상 0.2% 이하

B:0.002% 이상 0.015% 이하

를 함유하는 플럭스를 충전한 플럭스들이 와이어이다.

바람직한 실시양태에 있어서는 적어도 선행전극 와이어를 제1시일드가스 및 제2시일드 가스로 2중 시일드하다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

[실시예]

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시에 사용한 편면 가스시일드아크 용접장치의 개요를 설명한다. 도 1~도 3에 있어서, Z 화살표 방향이 상방향이고 X 화살표 및 Y 화살표 방향은 수평방향이다. 이하의 설명에서의 Y 화살표 방향의 앞방향과, X 화살표 방향을 우방향으로 표현한다. 도 1은 용접장치(1)를 비스듬한 상방에서 내려다본 사시도 상당의 기구개요를 표시하는 간략도이다. 워크(피용접재)(W1,W2)는 도 5 및 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 서로 마주보는 가장자리를 부딪친 상태로 작업상면 F상에 설치된 도시하지 않는 복수의 유압잭에 의하여 아래로 지지되어 각 잭의 지지고의 조정에 의하여 소망의 곡면형상으로 되어 있다. 즉 3차원적으로 구부러져 있다. 워크(W1,W2)의 부딪친 가장자리와 가장자리 사이에 생긴 개선(b)은 워크(W1,W2)가 소요의 각도로 3차원적으로 구부러져 있으므로 도시예에 있어서는 워크는 좌전방의 높은 오름 경사로 되어 있다. 이와 같은 곡면형상을 유지하기 위하여 개선내면은 임시붙임용접에 의하여 임시붙임되어 있다. 도 1에 있어서, 마루면(F)상에는 수평 X방향으로 연장하는 X방향레일(X1)이 부설되어 있고, 그 레일(X1) 보다도 전방상방에(마루면 F에서 떨어져서), 레일(X1)과 평행인 X방향레일(X2)이, 도시하지 않는 지지주에 의하여 지지되어 있다. 2개의 래일(X1과 X2)을 X레일대(RX)로 한다. 레일(X1)에 X 주행대(Y1)가, 레일(X2)에 X주행대(Y2)가 놓여있고, 이들의 X주행대(Y1과 Y2)가 지지주(Yz) 및 Y방향 레일(RY)를 지지하고 있다. 지지주(Yz) 및 Y방향레일(RY)은 직교하고 일체 연속이다. X주행대(Y1)의 구동차륜은 X주행대(Y1)에 탑재된 모터(M1)에 의하여 도시하지 않는 감속기구를 통하여 회전구동된다. 모터(M1)가 통전되고, X주행대(Y1)의 구동차륜이 회전구동되어 X주행대(Y1)가 레일(X1)상을 주행하고, 지지주(Yz) 및 Y방향 레일(RY)이 레일(X1,X2)에 따라 Y축에 평행한 상태에서 X방향 좌 또는 우로 이동한다.

Y방향 레일(RY)에 용접장치(1)의 주행대치(Y 주행대)(4)의 차륜(4a~d)이 놓여져 있다. 주행대차(4)의 차륜(4a~d)의 회전축에는 도시하지 않는 스프로킷 휠이 일체 굳게 붙임되어 있고, 그 스프로킷 휠에 레일(RY)에 따라 배설된 바퀴모양의 도시하지 않는 체인 벨트가 맞물린다. 체인벨트는 주행 대차(4)에 재치된 모터(M2)에 의하여 회전구동되어 그에 동반하여 주행대차(4)가 RY 상을 Y 방향으로 이동한다.

도 2에 용접장치(1)를 도 1에 도시한 1점 쇄선화살표 2A 방향에서 본 도면을 도시하고, 도 3에는 용접장치(1)를 도 1에 도시한 1점 쇄선화살표 3A방향에서 본 도면을 도시한다. 주행대차(4)의 중앙부에는 상하로 관통하는 구멍이 열려있고, 이 구멍을 중공으로 주상의 승강관(12)이 Z방향으로 승강이 자유롭게 관통하고 있다. 승강관(12)의 외면에는 각각 Z 방향으로 연장하는 레일(13a~c)이 장착되어 있고, 그들은 그것과 대향하는 주행대차(4)의 구멍의 내면에 설치된 슬라이더에 Z방향으로 승강자유롭게 끼워져 있다. 승강관(12)의 하부의 외벽에는 Z방향으로 연장하는 나사봉(M4s)을 회전 구동하는 승강모터(M4)가 굳게 붙여 지지되어 DLtEK.

주행대차(4)에는 대차부를 Z방향으로 관통하는 나사구멍에 있고, 이 나사구멍과 나사봉(M4s)이 나사 결합하고 있다. 여기서 주행대차(4)는 Y레일(RY)로 아래로 지지되어 있으므로, 승강모터(M4)가 나사봉(M4S)을 회전구동하면, 주행대차(4)에 대하여 승강관(12)이 Z방향으로 승강한다.

승강관(12)의 축심을 Z방향으로 연장하는 중공의 선회축(10)이 수평회전 자유롭게 관통한다. 주행대차(4)의 상면에서 돌출하는 승강관(12)의 위 개구 근처의 외벽에 회전모터(M3)가 굳게 붙임 지지되어 있다. 회전모터(M3)의 회전축에는 평기어가 고착되어 있고, 수평방향으로 회전한다. 선회축(10)의 위개구의 가장자리에는 평기어가 일체로 되어 있고, 이 기어에 회전모터(M3)의 평기어가 맞물리고 있다. 회전모터(M3)가 통전되면, 그 회전축에 일체의 평기어가 회전되고, 기어를 통하여 선회축(10)이 승강관(12)에 대하여 회전중신선 0을 중심으로 회전한다.

선회축(10)의 하단부에는 센서베이스(2)가 지지되어 있다. 선회축(10)의 회전에 동반하여 센서베이스(2)가 수평방향으로 회전한다. 회전모터(M3)의 회전축에는 포텐셔메터(P1)의 회전축이 연결되어 있고, 포텐셔메터(P1)는 선회축(10)의 선회각 θ를 나타내는 전기신호를 발생한다.

센서베이스(2)의 하부의 회전중심선 0의 위치에는 이 중심선 0과 직교하는 수평방향(도 2에서는 지면과 수직한 방향, 도 3에서는 X방향)과 Z방향으로 이동자유로운 제1의 개선모방 롤러가 있고, 이 제1개선모방 롤러에 2축형의 포텐셔메터(P3)가 결합되어 있다. 포텐셔메터(P3)는 제1의 개선모방롤러를 회전 자유롭게 지지하는 지지간의 수평방향 위치를 검출하는 포텐셔메터와, 이 지지간의 Z위치를 검출하는 포텐셔메터를 갖고, 회전 중심선 0의 위치에서의 센서베이스(2)에 대한 개선의 수평방향위치 및 Z위치를 나타내는 전기신호를 발생한다(도 2).

센서베이스(2)의 하부의 회전중심선 0으로부터 소정거리 떨어진 위치에는 수평방향(도 2에서는 지면과 수직한 방향, 도 3에서는 X방향)과 Z방향에 이동 자유로운 제2의 개선모방 롤러가 있고, 이 제2의 개선 모방롤러에 2축형의 포텐셔메터(P2)가 결합되어 있다. 포텐셔메터(P2)도, 제2의 개선 모방롤러를 회전 자유롭게 지지하는 지지간의 수평방향위치를 검출하는 포텐셔메터와, 이 지지간의 Z 위치를 검출하는 포텐셔메터를 갖고, 회전중심축 0으로부터 소정거리 떨어진 위치에서의 센서베이스(2)에 대한 개선의 수평방향위치 및 Z방향을 나타내는 전기신호를 발생한다(도 2).

포텐셔메터(P3와 P2)가 검출한 수평방향위치의 차는 센서베이스(2)(수평한 기준선)에 대한 개선의 수평방향의 구부러짐(비스듬한 각)에 대응하고, 포텐셔메터(P3와 P2)가 검출한 Z위치의 차는 수평면에 대한 개선선의 경사각(전후각) α(도 2)에 대응한다.

센서베이스(2)의 하부의 제1 및 제2의 개선모방롤러(P3,P2)를 연결하는 종산과 회전중심선 0에서 소정거리 떨어진 위치에 제1의 워크모방 롤러가 있고, 이 롤러를 회전자유롭게 지지하는 지지간의 Z위치를 포텐셔메터(P5)가 검출하고, 이 Z위치를 나타내는 전기신호를 발생한다(도 3). 도, 센서베이스(2)의 하부의 상기 종선과 직교하고, 회전중심선 0으로부터 소정거리 떨어지고 동시에 회전중심선 0에 관하여 제1의 워크모방롤러와 대향하는 위치에 제2의 워크모방롤러가 있고, 이 롤러를 회전자유롭게 지지하는 지지간의 Z위치를 포텐셔메터(P4)가 검출하고, 이 Z위치를 나타내는 전기신호를 발생한다(도 3). 포텐셔메터(P5와 P4)가 검출한 Z위치의 차는 수평면에 대한 워크의 경사각(좌우) β(도 3)에 대응한다.

제1의 워크모방롤러(P5)에는 로터리 인코더(P6)가 결합되어 있고, 이 롤러(P5)의 소정소 각도의 회전에 대하여 1펄스의 전기신호를 발생한다. 이 펄스를 카운트함으로서 센서베이스(2)의 개선에 따른 이동량을 알 수 있고, 소정시간 사이의 카운트업치는 센서베이스(2)의 개선에 따른 이동의 속도 V(용접속도)를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 제1 및 제2의 워크모방롤러(P5,P4)의 배열방향(도 2의 지면에 수직한 방향)으로 연장하는 회전축(31a)의 센서베이스(2)의 대략 중앙을 회전 자유롭게 관통하고 있다. 센서베이스(2)에는 모터(M7)가 있고, 그 출력축을 감속기구를 통하여 회전축(31a)에 연결되고 모터(M7)에 통전이 있으면, 모터(M7)의 회전축의 회전은 감속기구에 의하여 감속되어 회전축(31a)에 전달된다. 회전축(32a)에는 토치지지프레임(3)이 고착되어 있다. 회전축(31a)의 회전에 동반하여 토치지지프레임(3)이 회전축(31a)을 중심으로 회전운동하고, 프레임(3)으로 지지된 용접토치(30L,30T)의 워크에 대한 전후각 γ가 변한다. 회전축(31a)의 회전각도를 나타내는 전기신호를 포텐셔메터(P7)가 발생한다.

용접토치(30L)는 토치의 밀어냄, 끌어들임(접리) 구동을 행하는 모터(M8)를 포함하는 접리기구, 및 용접토치(30L)를 개선의 폭방향으로 오실레이트(요동) 구동하는 오실레이트 모터(M9)를 포함하는 오실레이트 기구를 통하여 토치지지프레임(3)으로 개선의 길이방향으로 승강(접리)가능 및 개선의 폭방향으로 오실레이트 가능하게 지지되어 있다. 용접토치(30T)도 토치의 밀어냄, 끌어들임(접리) 구동을 행하는 모터(M10)를 포함하는 접리기구, 및 용접토치(30T)를 개선의 폭방향으로 오실레이트 구동하는 오실레이트 모터(M11)를 포함하는 오실레이트 기구를 통하여 토치지지프레임(3)로 개선의 길이방향으로 승강(접리) 가능하게 및 개선의 폭방향으로 오실레이트 가능하게 지지되어 있다.

센서베이스(2)에는 더욱이, 와이어 공급장치(5)가 있다. 와이어 공급장치(5)는 2조의 와이어 피더와 그들을 구동하는 모터(M5,M6)로 이루어진다. 2개의 용접와이어(wa1,wa2)는 주행대차(4)의 상부에 재치되어 있는 와이어 팩(wp)으로부터 선회축(10)의 축심부를 Z방향으로 관통하는 관(14) 내를 지나, 관(14)의 배출구(14a)로부터 와이어 공급장치(5)에 공급되어 그중의 와이어 피더를 지나, 용접토치(30L,30T)에 각각 공급된다.

용접이 개시되면, 모터(M5,M6)가 와이어 피더를 구동하고, 와이어(wa2,wa1)를 와이어 팩(wp)으로부터 용접토치(30L,30T)에 각각 공급한다. 용접토치(30L)의 모터(M8)는 용접토치(30L)의 돌출길이(개선(b)과의 거리)를 소정치(후술하는 제어회로로부터의 통전지령에 의거한다)로 조정하고, 모터(M9)가 용접속도(V)에 따른 속도로 용접토치(30L)를 오실레이트 구동한다. 또, 용접토치(30T)의 모터(M10)는 용접토치(30T)의 돌출길이(개선(b)과의 거리)를 소정치(후술하는 제어회로부터의 통전지령에 의거한다)로 조정하고, 모터(M11)가 용접속도(V)에 따른 속도로 용접토치(30T)를 오실레이트 구동한다.

도 4에 상술한 각 모터(M1~M11), 포텐셔메터(P1~P5, P7) 및 로터리 인코더(P6Z)의 배치 및 기능을 정리하여 도시한다. 또 표 1에는 상술한 모터(M1~M11)의 구동대상을 표시하고, 표 2에는 상술한 포텐셔메터(P1~P5,P7) 및 로터리 인코더(P6)의 검지대상을 표시한다. 표 15상의 A~D는 작업판경에 의하여 조정하는 값이다.

[표 1]

[표 2]

각 모터(M1~M11)의 정, 역 회전의 통전제어는 센서베이스(2)의 근방에 떼어냄 가능하게 장치할 수 있는 펜던트 9(도 3)을 통하여 초기 설정일때에는 작업자가 행하지만, 용접을 개시하면, 펜던트(9)내의 제어회로(8)가 P1~P7의 검출치를 참조하면서 자동으로 행하는 센서베이스(2)내에는 각 모터를 각각 구동하는 모터 드라이버가 있고, 펜던트(9)로부터 부여된 통전지령은 이들의 모터 드라이버에 전달되어, 각 모터 드라이버는 펜던트(9)로부터 부여된 통전지령에 따라 각각에 접속되어 있는 모터를 구동한다.

제어회로(8)는 용접 스타트가 부여되면 그때까지 펜던트(9)로부터 입력된 정보와, 포텐셔메터(P1~P5, P7) 및 로터리 인코더(P6)의 검출치에 따라 개선(b)에 용접토치를 모방시켜, 동시에 개선에 대하여 용접토치를 설정된 자세 및 표적위치로 제어하고, 용접속도를 설정속도로 하는 X주행대(Y1, Tz, RY, Y2), Y 주행대(4)의 주행속도제어, 센서베이스(2)의 θ회전제어, 토치지지프레임(3)의 γ 회전제어, 토치의 밀어냄(접리) 및 오실레이트 폭 중심의 개선모방 제어를 행한다.

도 9에는 제어회로(8)의 제어동작을 나타내는 메인루틴을 도시한다. 제어회로(8)는 전원이 투입되면, 스텝 1에 있어서, 내부메모리, 카운터 등을 모두 클리어 한다. 그리고, 펜던트(9)상의 램프(도시하지 않음)을 점등하여 메모리의 초기화가 종료한 것을 나타내고, 작업자의 입력 대기로 된다(초기화). 이때, 각 모터(M1~M11)는 펜던트(9)이 제어반(도시하지 않음)싱의 키조작에 따라 작업자가 구동할 수 있다. 이후의 도 9 및 도 10의 설명에 있어서, 괄호내에는 「스텝」이라는 단어를 생략하여 스텝 No. 숫자만을 도시한다.

작업자는 펜던트(9)상의 램프의 점등에 의하여 초기화가 종료한 것을 확인하면, 펜던트(9)의 제어반(도시하지 않음)상의 키이를 조작하여 모터(M1~M11)를 선택적으로 구동(통전)하여 용접토치(30L,30T)의 개선(b)에 대한 자세 및 거리를 결정한다. 상세히 설명하면,

1. 모터(M1~M11)를 구동하여 회전중심선 0를 개선(b)상의 센싱개시점(0p)(도 1,2,3)으로 이동시켜 모터(M4)을 구동하여 센서베이스(2)를 내리고, 제1의 개선모방롤러(P3)를 이 센싱 개시점(개선내)에 놓는다. 센싱개시점은 개선선의 양단부중, Z위치(높이)가 낮은쪽의 단부이다. 더구나 워크(W1,W2)는 개선선이 Y축과 대략으로 평행되도록 마루면(F)에 배치되어 있다.

2. 모터(M3)를 구동하여 선회축 10 (센서베이스 2)를 선회시켜 제2의 개선모방롤러(P2)를 제1의 개선모방롤러(P3)에 대하여 용접방향 전방의 개선(b) 내에 둔다.

3. 모터(M4)를 구동하여 센서베이스(2)를 승강하여 제1 및 제2의 개선모방롤러(P3,P2)가 개선내에 있고, 그들의 Z위치가 Z위치 이동범위의 중앙가까이에 있고, 게다가 제1 및 제2의 워크모방롤러(P5, P4)가 워크에 부딪쳐 그들의 Z위치가 Z위치 이동범위의 중앙 가까이 있도록 센서베이스(2)의 높이를 조절한다.

4. 개시자세 설정을 지시한다. 제어회로(8)는 개시자세설정 지시에 응답하여 그때의 포텐셔메터(P3,P2)의 전기신호를 디지털 변환하여 판독된다. 그리고, 포텐셔메터(P3,P2)의 수평방향 위치(도 2의 지면에 수직한 방향)가 중립점(수평방향 위치어긋남 영)이 되도록 모터(M3)로 센서베이스(2)를 회전구동한다. 이로써 제1의 개선모방롤러(P3) 및 제2의 개선 모방롤러(P2)의 수평방향위치가 센서베이스(2)에 대하여 기준위치(수평방향 위치어긋남 없음)로 되고, 양롤러(P3,P2)를 연결하는 종선상에 용접토지(30L,30T)가 위치한다.

5. 모터(M7)를 구동하여 용접헤드(3)를 γ회전 구동하고, 용접토지(30T,30L)의 개선(b)에 모방하는 방향의 각도(전후각 γ)를 적당하게 조정한다.

6. 모터(M5,M6)를 구동하여 용접토지(30T,30L)에 용접와이어(wa2.wa2)를 공급한다.

7. 모터(M9,M11)를 구동하여 용접토치(30T,30L)을 오실레이트시켜 개선(b)에 대하여 직교하는 방향의 오실레이트폭 및 오실레이트폭 중심위치로 조정한다.

8. 모터(M8,M10)를 구동하여 용접토치(30T,30L)의 밀어냄 길이 즉, 개선(b)과 토치선단부와의 거리를 조정한다.

상기 1. ~7.의 수순은 초기 설정의 수순의 일예이고, 순서는 필요에 따라 변경, 반복 또는 생략하면 좋다. 더욱이, 작업자는 펜던트(9)상의 조작반상의 키이를 통하여 소요의 용접속도 Vs를 입력한다. 작업자는 초기설정이 완료하면, 펜던트(9)의 조작반상에서 초기 설정이 완료한 것을 나타내는 키이 조작을 행한다.

제어회로(8)는 입력이 있던 용접속도 Vs를 레지스터로 세이브하고, 초기설정완료의 입력이 있으며, 이때의 포텐셔메터(P1~P5, P7)의 전기신호를 디지털 변환하여 판독하고, 동시에 오실레이트폭 및 오실레이트폭 중심위치를 레지스터에 세이브한다. 그리고, 포텐셔메터(P3,P2)의 수평방향위치(도 2의 지면에 수직한 방향)가 중립점(수평방향위치 어긋남명)이 아닐때에는 상기 4. 와 꼭같이 모터(M3)로 센서베이스(2)로 회전구동하고, 이를 마치면, 상기 5.~8.의 조정을 촉구하는 알림을 한다. 포텐셔메터(P3,P2)의 수평방향위치(도 2의 지면에 수직한 방향)가 중립점에 있고, 게다가 포텐셔메터(P1)가 나타내는 회전각도 θ, 포텐셔메터(P7)가 나타내는 회전각도( γ:수평면에 대한 토치전후각), 토치의 돌출길이(접리거리), 오실레이트폭 및 오실레이트폭 중심위치가 각각 적당한 값인가를 각각이 각 설정범위내에 있는가를 체크함으로서 판정하고, 적당한 값이면 용접스타트 가함을 알린다. 적당한 값이 아니면, 적당한 값이 아닌것의 재조정을 촉구하는 알림을 발생한다.

용접스타트 가함을 알리면, 제어회로(8)는 작업자의 키이조작에 의한 용접개시지시가 도래할때까지 대기하고, 용접개시지시가 도래하면 용접을 개시한다(3).

더구나, 용접을 중단하고 싶은 경우에는 작업자는 역시 펜던트(9)의 조작키이의 키이 조작에 의하여 「용접정지」를 입력한다. 「용접정지」에 대하여 후술한다.

도 10에 스텝 4의 「용접」의 서브루틴을 도시한다. 여기서 제어회로(8)는 로터리 인코더(P6)가 1펄스 발생할 때마다 그것을 카운트업하고, 소정주기로 카운트 업치를 읽고 용접속도 V를 산출하여 레지스터에 세이브하여 카운트업 치를 초기화(클리어)합(41)과 동시에 포텐셔메터(P1~P5,P7)의 전기신호를 디지털 변환하여 판독한다(42). 그리고 다음의 상태 정보를 연산한다(43).

개선의 구부러짐 θ':회전 θ방향의 센서베이스(2)에 대한 개선(b)의 구부러짐( θ')의 산출. 포텐셔메터(P3와 P2)가 검출한 수평방향의 위치의 차로부터 산출한다. 개선의 전후각 α:센서베이스(2) 직하의 개선선의 수평각과의 이루는 각 α(도 2)의 산출. 포텐셔메터(P3와 P2)가 검출한 Z위치의 차로부터 산출한다.

워크의 좌우경사 β:개선을 가로지르는 방향의 워크의 경사각 β(도 3)의 산출, 포텐셔메터(P5와 P4)가 검출한 Z 위치의 차로부터 산출한다.

이리하여 상태정보 θ', α 및 β를 산출하면 제어회로(8)은 센서베이스(2)에 대한 개선의 구부러짐 θ'을 영으로 하기 위한 센서베이스(2)의 θ 회전의 목표 각도= θ +θ'를 산출하여

X 주행목표속도 Vsx=Vs cos

Y 주행목표속도 Vsy=Vs sin

X 주행속도 Vx=V cos

Y 주행속도 Vy=V sin

를 산출한다(44). θ는 포텐셔메터(P1)의 검출치이다.

도 7에는 센서베이스(2)의 이동방향 및 이동속도(용접속도) V와, 개선선과의 관계를 도시한다. 이동속도 V의 X방향 성분을 V cos, Y 방향성분은 V sin로 된다.

제어회로(8)는 다음에 목표치를 산출한다(45). 여기서는 우선 X주행목표속도 Vsx에 대한 X 주행속도 Vx의 편차를 산출하고, PID 연산에 의하여 이 편차를 영으로 하기 위한 모터(M1)의 통전전류를 목표치를 산출한다. 꼭같이 Y주행목표속도 Vsy에 대한 Y주행속도 Vy의 편차를 산출하고, PID 연산에 의하여 이 편차를 영으로 하기 위한 모터(M2)의 통전전류 목표치를 산출하다. 더욱이, 초기 설정을 완료하였을때에 판독한 포텐셔메터(P2~P5, P7)의 검출데이터 및 오실레이트폭, 오실레이트폭 중심위치 및 토치돌출길이(접리거리)와 금회판독한 포텐셔메터(P2~P5, P7)의 검출데이터에 의거하여 초기 설정일때와 실질상 동일의 개선/토치간의 상대위치 및 자세를 유지하기 위한 토치전후각 γ의 목표치, 토치돌출길이 목표치, 오실레이트폭 목표치 및 오실레이트폭 중심위치 목표치를 산출한다.

도 5에는 워크의 좌우 경사 β에 대응한 오실레이트폭 중심위치의 소요어긋남량 d×β를 도시한다. 초기설정일때의 소요어긋남양에 대한 금회 산출한 소요어긋남양 d×β의 편차분, 초기설정일때의 오실레이트폭 중심위치데이터를 시프트한 값을 오실레이트폭 중심위치 목표치로 한다.

다음에 제어회로(8)는 산출한 목표치에 의거하어 M1~M11을 구동한다(46). 즉 최신의 목표치에 따라 모터구동을 행한다. 여기서, 제어회로(8)는 포텐셔메터(P3)가 검출한 Z위치가 초기설정을 완료하였을때의 Z 위치로 되도록 모터(M4)를 구동하여 센서베이스(2)를 승강구동하고, 포텐셔메터(P1)의 검출각도 θ가 목표각도로 되도록 모터(M3)를 구동하고, 토치전후각 γ, 토치돌출길이, 오실레이트폭 및 오실레이트폭 중심위치를 각각 목표치에 맞도록 모터(M7~M11)를 구동한다. 또, X 주행속도 Vx 및 Y주행속도 Vy가 각각 목표치 Vsx 및 Vsy에 합치하도록 모터(M1 및 M2)를 가감속한다.

그리고 제어회로(8)는 작업자가 펜던트(9)상의 조작키를 통하여 「용접정지」지시를 입력하였는가, 또는 제2의 개선모방롤러(포텐셔메터 P2)가 개선(b)의 종단에 도달하였는가를 체크하여(47), 그 어느쪽이면 도 9의 스텝 5으로 되돌아간다. 그러나 어느 것도 성립하지 않을때에는 제어주기를 정하는 타이머의 타임오버를 기대여 스텝(41)으로 진행하고, 다음의 제어 사이클을 개시한다.

「용접정지」지시가 입력되는가 또는 포텐셔메터(2)의 전기신호가 개선종단을 나타내는 것으로 되면 제어회로(8)는 스텝 5(도 9)의 종료처리를 실행하여 용접토치(30L,30T)의 용접을 정지하여 각 모터를 정지한다.

용접토치(30L 및 30T)(도 2)의 각각의 선단에는 2중 시일드(20)가 장착되어 있다. 도 11에 용접토치(30L)에 장착되어 있는 2중 시일드(20)의 종단면을 확대하여 도시한다. 용접토치(30L)는 그 선단의 용접칩(6)에서 용접와이어(wa1)를 개선내에 급송하고 동시에 시일드가스를 내뿜는 것이다. 이 용접토치(30L)에 2중 시일드(20)가 장착되어 있다. 2중 시일드(20)는 용접토치(30L)에 고착된 어태치먼트(21), 이 어태치먼트(21)에 고착되어 있는 내노즐(22) 및 외노즐(23)을 포함한다. 내노즐(22)은 용접칩(6)을 포위하고 용접토치(30L)로부터 내뿐어지는 시일드가스(제1시일드가스)을 칩(6)에 따라 하방으로 안내한다. 이 제1시일드가스는 내노즐(22)의 하단개구로부터 칩(6)의 외방으로 노출하는 용접와이어(wa1)의 주변에 내뿜는다. 외노즐(23)은 하반분이 원주통상으로 넓어진 것이고, 이 외노즐(23)에 용접토치(30L)의 외부로부터 제2시일드가스(G)가 공급되고, 이것이 내노즐(23)의 외주면에 따라 하단 개구로부터 제1시일드가스의 외측으로 뿜어내어진다. 용접와 이어(wa1) 직하의 용융부는 제1시일드가스와 제2시일드가스로 2중으로 시일드된다.

이하에서 제1시일드가스에 의하여 제2시일드가스까지도 내뿜는 양태를 「2중 시일드」라 칭하고, 제1시일드가스만을 내뿜는 양태를 「2중시일드 있음」 또는 「단일 시일드」라 칭한다.

다음에 연속적으로 용접선 방향(Y방향)으로 경사하고, 그것과 직교하는 직각방향(X방향)으로 경사한 곡면상의 위크(W1,W2)(피용접재)의 상술의 용접장치(1)를 사용한 편면용접을 설명한다. 더구나 용접선방향(Y방향)의 워크의 경사를 슬로프라 칭하고, 직각방향(X방향)의 위크의 경사를 로테이션이라 한다.

워크(W1,W2)가 형성하는 개선은 도 12에 도시하는 바와 같이 개선각도 30~65°의 V(도 12a) 또는 Y(도 12b의) 형상으로 하고, 용접중에 개선 어긋남을 일으키지 않도록 개선내면을 임시붙임을 용접에 의하여 임시 붙임한다. 개선의 이면에는 뒤붙임재(BP)를 대고, 개선내에 강립 또는 철분을 판두께의 1/4 이상 2/3 이하의 높이로 산포하고, 선행용접 전극와이어(wal)(토치 30L)에 40회/분 이상 150회/분 이하, 후행용접 전극와이어(wa2)(토지 30T)에 30회/분 이상 120회/분 이하의 요동을 부여한다. 이 요동의 1단위 즉 일회는 일왕복운동이다.

선행 용접전극와이어(wa1)의 용접전류밀도를 와이어 단면적당 200A/mm²이상, 후행용접 전극와이어(wa2)의 용접전류밀도를 와이어 단면적당 150A/mm²이상으로 하고 선행(L극) 및 후행(T극)의 용접전류 와이어(wa1,wa2)의 극간거리 Dw를 100mm 이상 600mm 이하로 하여 2전극편면 가스시일드 아크용접을 행함으로서, 아크가 안정하고 내균열성 및 양호한 표, 이 비드가 얻어짐과 동시에 고능율의 용접을 할 수 있다. 더구나, 극간거리 Dw는 도 14에 도시하는 바와 같이 워크에 따라서 선행용접 전극와이어(wa1)와 후행용접 전극와이어(wa2)와의 거리이다.

도 13에 수종의 판두께의 다전극 편면 가스시일드 아크 용접에 있어서 강립 산포높이와 뒷면 비드의 형상의 관계를 도시한다. 그때의 용접제 조건을 표 3에 표시한다. 실험에 임해서는 각판 두께에 따라 전류, 요동폭 오실레이트 폭), 요동회수(오실레이트 회수; 회/분)을 변화시킨다. 더구나 표 3상의 「루트갭」은 개선 횡단면에서의 상대향 워크(W1,W2) 간의 최단거리를 의미한다. 도 12b에 루트 갭을 도시한다.

[표 3]

더구나 도 13상의 동그라미 기호는 뒷면 비드형상 양호를 의미하고, 3각 기호는 뒷면비드형상 불량을 의미하고, X 기호는 뒷면비드형상 또는 녹아 떨어짐이 발생한 것을 의미한다.

도 13에서 각 판두께의 개선내에 강립을 판두께의 1/4 이상 2/3 이하의 높이로 산포하여 용접함으로서 뒷면 비드형상의 양호하게 됨을 알 수 있다. 산포높이가 판두께의 2/3을 초과하면 뒷면 비드 형상이 나쁘다던가, 뒷면 비드가 형성되지 않는다. 도 1/4에서는 녹아 떨어짐이 발생하였다.

더구나, 강립 또는 철분의 입도분포는 입경 1.5mm 이하인 것이 아크의 안정성 및 뒷면비드의 형상을 양호하게 하므로 바람직하다. 또 성분은 주로 Fe로 되지만, 내균열성으로 고려해서 C는 0.10% 이하, S 및 P는 0.020% 이하가 바람직하고, 다른 성분은 용접 금속의 강도인성을 고려하여 Si, Mn, Mo을 그외에 탈상제나 합금제를 함유시킬수도 있다. 이상의 입도와 성분을 만족하면 각종 사이즈의 강와이어를 컷한 입상체도 좋다.

개선각도 30°미만에서는 뒷면비드의 균일성이 나뻐지고 개선각도가 65°를 초과하면 개선 단면적이 크게되므로 용접능률이 저하한다.

개선 내면을 미리 임시 붙임하여 둠으로서 용접중의 갭변동을 적게할 수가 있다. 또 뒤붙임재(BP)로서 세라믹 고형 뒤붙임재를 사용하는 경우는 피용접부이면에 뒤붙임재(BP)를 접합시키는 것만의 약한 지지력으로 피용접재에 대하여 뒤붙임재(BP)를 지지하면 좋고, 마그넷이나 구속용 지그를 사용할 필요가 없어진다.

따라서, 노력의 저감이 도모된다. 뒤붙임재(BP)는 세라믹 고형 뒷붙임재 외에 글라스 테이프 병용의 동판 뒤붙임재 또는 플럭스동 뒤붙임재의 어느 것을 사용하여도 같은 효과가 얻어진다.

더구나, 개선 내면의 임시붙임은 용접장 전선 또는 부분적으로 좋다. 또 임시붙임비드의 높이는 뒷면비드를 안정하게 내기위하여 7mm 이하로 동시에 임시붙임을 완전히 하기 위하여 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또 루트갭은 5mm 이하, Y개선에서의 루프페이스(도 12b의 참조)는 3mm 이하인 것이 판이음 용접의 안이성 및 뒷면 비드가 안정하여 나오므로 바람직하다. 루트 갭이 5mm를 초과하면 개선 단면적이 넓어지므로 용접능률이 저하한다.

선행용접 전극와이어(wa1)의 와이어 단면적당의 용접전류밀도가 200A/mm²미만에서는 안정한 뒷면 비드를 얻을 수 있다.

특히 임시붙임부에서의 미용융부가 발생한다.

후생용접 전극와이어(wa2)의 와이어 단면적당의 용접전류밀도가 150A/mm²미만에서는 용해분량이 발생한다.

더구나 선행 용접 전극와이어(wa1)는 JIS Z 3312 및 Z 3325에 규정되는 연강 및 고장력강용, 저온용강용의 솔리드 와이어의 어느 것에 있어서도 양호한 결과가 얻어졌지만, 특히 용접금속에 높은 인성을 요구하는 경우는 JIS Z 3325에 규정되는 저온용 강용 솔리드 와이어를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 와이어 직경은 와이어 단면적당의 용접전류밀도가 높은 것으로 용접작업성 및 뒷면비드 형상을 양호하게 하기 위하여 선행전극와이어(wa1)에서는 1.4mm 이상 2.0mm 이하, 후행전극와이어(wa2)에서는 1.2mm 이상 2.0mm 이하인 것이 바람직하다.

선행전극와이어(wa1)(토치 30L)의 요동회수(회/분)는 뒷면 비드 형성을 양호하게 하기 위하여 40회/분 이상 150회/분 이하로 한다. 40회/분 미만에서는 비드 파형의 거칠게 되고 양호한 뒷면비드형상을 얻을 수 있다. 150회/분 초과로서는 아크가 불안정으로 되고 양호한 뒷면비드형상을 얻을 수 있다. 또 후행전극와이어(wa2)의 요동회수(회/분)는 표면비드형상을 양호하게 하기 위하여 30회/분 이상 120회/분 이하로 한다. 30회/분 미만에서는 비드파형이 거칠어지고, 양호한 표면비드형상을 얻을 수 없다. 120회/분 초과에서는 아크가 불안정으로 되고 양호한 표면비드형상을 얻을 수 있다.

전극 요동폭(오실레이트폭)은 비드표면을 양호하게 하는 목적으로 판두께에 따라 단계적으로 변화시킨다. 판두께 10mm 정도에서는 선행 전극와이어(wa1)의 요동폭은 4mm, 후행전극와이어(wa2)의 요동폭을 6mm로 하는 것이 바람직하고, 판두께 25mm 정도에서는 선행 전극와이어(wa1)의 요동폭을 10mm, 후행전극와이어(wa2)의 요동폭을 15mm로 하는 것이 바람직하다.

선행(L극)과 후행전극(T극)의 전극간거리 Dw(도 8)는 100mm 미만에서는 아크가 불안정으로 되고, 동시에 뒷면 비드가 지나치게 나오거나, 600mm를 초과하면, 인성 개선에는 효과가 있다하더라도 장치가 크게되므로 바람직하지 않다. 더구나 용접속도는 판두께에 따라 결정되지만 판두께 10mm 정도의 40cm/분 이상 45cm/분 이하, 판두께 25mm 정도에서는 15cm/분 이상 20cm/분 이하로 양호한 용접이 가능하게 된다.

전극(와이어 wa1, wa2)의 요동은 용접선과 직각방향 동시에 피용접재 판면과 평행 또는 용접선과 직각방향 동시에 수평면과 평행의 어느 것으로 하더라도 같은 효과가 얻어진다.

판면에 대한 와아어 진입각도 γ(도 2)는 선행 및 후행전극 모두 수직 또는 전진각 15°정도까지 양호한 비드형상이 얻어진다.

다음에 후행 전극와이어(wa2)에 사용하는 플러스들이 와이어의 성분의 의의를 설명한다.

TiO₂:2.5% 이상 7.0% 이하:

TiO₂는 용접비드에 대한 슬러그 형성제 및 아크안정제로서의 성질을 나타내지만 와이어 전중량에 대하여 2.5% 미만에서는 양호한 표면비드형상을 얻을 수 있다. 또, 7.0%를 초과하면 용접금속중에 산소량이 증가하고, 대형의 비금속 개재물이 증가하기 때문에 미크로조직이 미세화되지 않고, 인성이 저하하므로 그 범위를 2.5% 이상, 7.0% 이하로 하였다.

ZrO₂:0.4 이상 1.0% 이하:

ZrO₂는 슬래그의 응고속도와 용융금속의 슬래그 피포성을 높이고 비드외관을 양호하게 한다. 또 TiO₂와 마찬가지로 고온에서의 증기압이 낮고 용적의 세립화에도 효과가 있고 스패터가 감소한다. 그러나, 0.4% 미만에서는 이 효과를 얻을 수 없고, 표면비드 외관이 불량하게 됨과 동시에 스패터 발생량이 많아진다.

또 1.0% 초과하면 응고온도가 높기 때문에 슬래그 흡입 등의 결함이 발생하기 쉬워지므로 그 범위를 0.4 이상 1.0% 이하로 하였다.

Al₂O₃:0.1% 이상 1.0% 이하:

Al₂O₃는 ZrO₂와 같은 슬래그의 응고속도와 용융금속의 슬래그 피포성을 높이고 비드외관을 양호하게 한다. 그러나, 0.1% 미만에서는 이 효과를 얻을 수 있다. 또 1.0%를 초과하면 슬래그 흡입 등의 결함이 발생하고, 슬래그의 박리성이 저하하므로 그 범위를 0.1% 이상, 1.0% 이하로 하였다.

Si:0.2 이상 1.2% 이하:

Si는 탈산제로서 작용하고, 용접금속의 산소량을 저감시키는 점에서 효과가 있다. 그러나 0.2% 미만에서는 탈산력이 부족하고 블로홀이 발생하고, 또, 1.2%를 초과하면 페라이트를 고용 경화시켜 인성을 저하시키므로 그 범위를 0.2 이상 1.2% 이하로 하였다.

Mn:1.0 이상 4.0% 이하:

Mn는 탈산을 보조하고 용융금속의 유동성을 높이고, 비드형상을 개선함과 동시에 강도인성을 개선하는 점에서 효과가 있다. 그러나, 1.0% 미만에서는 탄산부족으로되고 용접결합이 발생하기 쉽고, 또 4.0%를 초과하면 용접금속이 탈산과잉으로 되고 피트나 블로홀이 발생하기 쉬워지므로 그 범위를 1.0 이상 4.0% 이하로 하였다.

Mg:0.1 이상 1.0% 이하:

Mg는 고온의 아크중에 있어서 산소와 반응하고, 와이어 선단의 용적의 단계로 탈산반응이 행해진다. 그 결과 탈산 생성물이 용융지내에 잔류하지 않는 것, 더욱이 용융지내에서 반응하는 Si, Mn의 탈산반응을 돕고, 용접금속의 산소량을 감소시켜 인성을 향상하는 점에서 효과가 있다. 그러나 0.1% 미만에서는 상기 효과가 부족하고, 또 1.0%를 초과하면 아크 길이가 과대로 되고 비드형상의 나빠지므로 그 범위를 0.1 이상 1.0% 이하로 하였다.

Na, K:Na, K의 1종 또는 2종의 합계로 0.003 이상 0.3% 이하:

Na, K는 아크안정성을 높여 모재의 파고들어옴을 완화하는 효과가 있다. 그러나 0.03% 미만에서는 상기 효과를 얻을 수 없다. 또 0.3%를 초과하면 아크길이가 지나치게 길어지고 스패터량퓸 양이 증가한다.

또, 저온에 있어서 인성이 요구되는 경우는 상기 플럭스들이 와이어에 더욱이 Ni, Ti 및 B를 하기의 범위에서 첨가한다.

Ni:0.3 이상 3.0% 이하:

Ni는 강도, 저온인성을 확보하기 위하여 첨가하지만, 0.3% 미만에서는 충분한 인성개선효과를 얻을 수 없고, 또 3.0%를 초과하면 고온 균열이 발생하기 쉬워지므로 0.3 이상 3.0%로 하였다.

Ti:0.02 이상 0.2% 이하:

Ti는 강탈산제이고, 용접금속의 산화를 방지하고, 동시에 Ti 산화물의 생성에 의하여 용접금속의 미크로 조직을 미세화하고, 인성개선에 효과가 있다. 그러나, 0.02% 미만에서는 미크로 조직의 미세화에 의한 인성개선효과를 얻을 수 없고, 또 0.2%를 초과하면 탄화물이 현저하게 형성하고 인성을 손상하므로 그 범위를 0.02 이상 0.2% 이하로 하였다.

B:0.002 이상 0.015% 이하:

B는 용접금속의 미크로 조직을 미세화하고, 인성개선에 효과가 있다. 그러나, 0.002% 미만에서는 미크로 조직의 미세화에 의한 인성개선효과는 얻을 수 없으며 또 0.015%를 초과하면 내균열성이 열화함과 동시에 탄화물을 형성하고 현저히 인성을 손상하므로 그 범위를 0.002 이상 0.015% 이하로 하였다.

더구나, 용접금속의 미크로조직을 더욱이 미세로하여 인성을 개선하기 위하여 Al:0.30% 이하, Zr:0.20% 이하의 범위로 첨가할 수 있다. 또, 용접금속의 강도의 조정으로서, Cr를 2.5% 이하, Mo를 2% 이하로 첨가할 수 있다.

개선내에 강립 또는 철분을 산포하기 위하여 선행 전극와이어(wa1)에는 플럭스들의 와이어에 비하여 용해가 깊은 강와이어를 사용하였지만, 와이어 단면적당의 전류밀도를 높이하고, 더욱이 전극와이어를 요동하기 위한 스패터의 발생량이 많다. 따라서 시일드효과가 높고 스패터 발생량을 적게하기 위하여 적어도 선행 전극와이어(wa1)를 2중 시일드 한다.

표 4에 표시하는 용접제 조건에 의하여 특히 스패터 발생량이 많은 선행 용접에 있어서 스패터 발생량을 조사하였다.

[표 4]

전류를 300A, 400A, 500A의 3단계로 변화시켜 종래법(단일시일드)와 2중 시일드로 하였을 경우의 스패터 발생량을 조사하였다. 통상, 종래법에서 스패터 발생량은 전류를 높임에 따라 증가하지만, 2.0~5.0g/분 정도이므로 그 이하를 양호로 평가하였다.

도 15에 용접전류와 스패터 발생량의 관계를 도시한다. 2중시일드하면 종래법(단일 시일드)에 비하여 전류의 변화에 관계없고, 스패터 발생량은 2.0g/분 이하였다.

이하 실시예와 비교예를 설명한다.

[실시예]

표 5에 표시하는 강재와 표 6에 표시하는 선행전극(wa1)용 강와이어 및 표 7에 표시하는 후행전극(wa2)용의 플럭스들이 와이어와를 조합하여 표 8~표 13에 표시하는 개선형상, 강립 또는 철분의 산포, 곡면상태 및 용접조건으로 용접길이 1500mm의 2전극 편면 가스시일드 아크 용접을 행하였다. 용접속도는 판두께에 따라 15m/분 이상 450m/분 이하로 행하였다.

더욱이, 개선내면의 임시붙임은 피복아크 용접봉을 사용하여 300mm 간격으로 30mm 길이로 6개소 행하였다.

용접후에 표면, 뒷면 비드외관, 균열의 유무 및 충격치를 조사하였다. 충격치는 용접후의 시험체의 판두께 중앙부로부터 JIS Z2202 4호의 충격시험편을 채취하여 0℃에서 그 충격치를 측정하였다.

더구나 균율의 유무는 침투 탐상 시험 및 마크로 단면에서 조사하였다. 그들의 결과도 표 8~표 13에 정리하여 표시한다.

더구나 표 8~표 13은 하나의 큰 표를 6분할한 것이고, 그들의 표를 다음의 배열로서;

표 8표 10표 12

표 9표 11표 13

서로 이웃하는 표중의 중복 표기부를 포개어 맞추어서 동일면상으로 나열함으로서, 하나의 큰 표가 나타난다.

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표 9]

[표 10]

[표 11]

[표 12]

[표 13]

표 8~13의 No. 1~8의 본 발명에 의한 용접방법의 실시예, No. 9~28은 비교예이다. 본 발명의 실시예인 No. 1~8은 개선형성, 강립 또는 또는 철분의 산포높이, 전극의 요동회수, 용접전류밀도 및 후행전극(wa2)의 와이어 성분이 적정으로 게다가 적어도 선행용접 전극와이어(wa1)를 이중시일드하였으므로 표면, 뒷면비드 외관 모두 양호하고, 고온균열 등의 결합도 없고 충격치도 극히 양호한 결과였다.

비교예 중 No. 9는 개선각도가 좁으므로 뒷면비트가 불균일로 되고, 후행전극와이어(wa2)(표 7상의 F5)의 Si 및 Mn가 낮으므로 블로홀이 발생하였다.

No. 10은 개선이 넓고 용접에 의한 부풀어오름이 적고, 또 뒷면비드가 지나치게 나왔다. 더욱이 후행전극와이어(wa2)(F6)의 Si가 높으므로 인성이 낮고, 또 Mg가 높으므로 표면비드의 외관이 가지런하지 않았다. No. 11은 강립의 산포량이 낮으므로 용융금속이 녹아떨어짐이 발생하였다. No. 12는 강립의 산포량의 높으므로 뒷면비드가 나오지 않았다. No. 13은 후행전극와이어(wa2)(F7)의 Mn이 높으므로 블로홀이 발생하였다. 또 Na, K의 합계량이 많으므로 스패터 발생량이 많아졌다.

No. 14는 후행전극와이어(wa2)(F8)의 Mg가 적으므로 인성이 낮고 또 Na, K의 합계량이 적으므로 아크가 불안정으로 되었다.

No. 15는 선행전극와이어(wa1)의 용접전류밀도가 낮으므로 뒷면비드가 나오지 않았다.

No. 16는 후행전극와이어(wa2)의 용접전류밀도가 낮으므로 표면비드의 외관이 불량하였다.

No. 17 선행전극와이어(wa1)의 요동회수가 적으므로 뒷면비드가 가지런하지 않았다.

No. 18은 후행전극와이어(wa2)의 요동회수가 적으므로 표면비드 외관이 불량하였다.

No. 19는 선행전극와이어(wa1)의 요동회수가 많으므로 아크가 불안정으로 하고 뒷면비드가 가지런하지 않았다.

No. 20은 후행전극와이어(wa2)의 요동회수가 많으므로 아크가 불안정으로 되고 표면비드가 불량하였다.

No. 21은 선행 및 후행전극와이어(wa1, wa2)의 극간거리 Dw가 작으므로 아크가 불안정으로 되고 또 용접 금속의 녹아떨어짐이 발생하였다.

No. 22은 후행전극와이어(wa2)(F9)의 TiO₂가 적으므로, 표면비드의 외관이 불량하였다.

No. 23은 후행전극와이어(wa2)(F10) 중의 TiO₂가 많으므로 인성이 낮았다.

No. 24은 후행전극와이어(wa2)(F11)의 ZrO₂가 적으므로 용융금속의 슬래그 피표면성이 나쁘고, 비드외관이 불량으로 스패터 발생량도 많아졌다.

No. 25은 후행전극와이어(wa2)(F12)의 Zr₂가 많으므로 슬래그 물러들어감이 발생하였다.

No. 26은 후행전극와이어(wa2)(F13)의 Al₂O₃가 적으므로 용접금속의 슬래드 피포성이 나쁘고 표면비드외관이 불량하였다.

No. 27은 후행전극와이어(wa2)(F14)의 Al₂O₃가 많으므로 슬래드 물러들어감·결함이 발생하고 동시에 슬래그 박리가 나쁘게 되었다.

No. 28은 이중시일드하고 있지 않으므로 스패터 발생량이 많아졌다.

[실시예 2]

표 14에 표시하는 저온용 강재와 표 6에 표시하는 강와이어 및 표 15에 표시하는 플럭스들이 와이어를 조합하고 실시예 1과 같은 2전극 편면 가스시일드 아크용접을 행하였다. 더구나 각 시험 모두 선행 및 후행전극와이어(wa1,wa2)를 이중시일드하였다. 또 인성의 평가는 -20℃에서의 충격치를 조사하였다. 이들의 결과를 표 16, 표 17, 표 18에 정리하여 표시한다. 더구나 표 16~표 18은 하나의 큰 표를 3분할한 것이고, 이들의 표를 다음의 배열로서;

표 16표 17표 18

서로 이웃하는 표중의 중복 표기부를 포개어 맞추어서 동일면상으로 나열함으로서, 하나의 큰 표가 나타난다.

[표 14]

[표 15]

[표 16]

[표 17]

[표 18]

표 16~18 중의 No. 29~33이 본 발명에 의한 용접방법의 실시예는 No. 34~39이 비교예이다. 본 발명예인 No. 29~33은 개선형상 강립 또는 철분의 산포높이, 전극의 요동회수, 용접전류밀도 및 후행전극와이어(wa2)(F15~F18:표 15)의 충전플럭스 성분이 적정하고, 게다가 선행 및 후행 용접전극와이어(wa1,wa2)를 2중 시일드하고 있으므로 표면, 이면비드 외관 모두 양호하고 고온균열 등의 결함도 없고, 인성도 극히 양호한 결과였다.

비교예 중 No. 34는 후행전극와이어(wa2)(F19)의 Ni가 적으므로 인성이 낮았다.

No. 35는 후행전극와이어(wa2)(F20)의 Ni가 많으므로 고온균열이 발생하였다.

No. 36는 후행전극와이어(wa2)(F21)의 Ti가 적으므로 인성이 낮았다.

No. 37는 후행전극와이어(wa2)(F22)의 Ti가 많으므로 인성이 낮았다.

No. 38는 후행전극와이어(wa2)(F23)의 B가 적으므로 인성이 낮았다.

No. 39는 후행전극와이어(wa2)(F24) 중의 B가 많으므로 인성이 낮았다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 단척에서 장척의 곡면상의 용접구조물의 편면용접을 용접작업성, 내균열성 및 이면, 표면비드가 양호하고, 건전하고 고인성의 용접부가 얻어짐과 동시에 개선단면적을 작게할 수 있어, 용접중에 복잡한 조작을 필요로 하지 않는 1라인 용접 때문에 판이음 작업능율을 안이하게 대폭으로 향상할 수 있다.

Claims (12)

1. X통전지령에 따라 구동되는 X주행모터를 구비하고, 수평 X방향으로 주행하는 X주행대;

   X주행대에 지지되어, Y 통전지령에 따라 구동되는 Y 주행모터를 구비하고, X주행대에 대하여, X방향과 직각인 수평 Y방향으로 주행하는 Y주행대;

   Y주행대에 수직 Z방향으로 승강 가능하게 및 수직 Z축을 중심으로 회전가능하게 지지된 베이스;

   Z통신지령에 따라 구동되어 상기 베이스를 수직 Z방향으로 승강 구동하는 승강모터를 포함하는 Z승강기구;

   θ 통전지령에 따라 구동되어 상기 베이스를 수직 Z축을 중심으로 회전 구동하는 제1회전모터를 포함하는 θ선회기구;

   상기 베이스에 지지되어, 그 회전중심축의 연장선상의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직한 방향의 위치를 검출하는 제1검출수단;

   상기 베이스에 지지되고, 그 회전중심축으로부터 소정거리 떨어진 위치의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직한 방향의 위치를 검출하는 제2검출수단; 및

   상기 베이스에 지지된 개선을 용접하기 위한 용접토치;

   를 구비하는 곡판의 편면 용접장치.
2. 제1항에 있어서, 피용접재의 개선이 연장되는 방향을 가로지르는 방향의 개선의 구부러짐 θ'과 개선이 연장하는 방향의 수평면에 대한 경사 α를, 제1 및 제2검출수단의 검출치로부터 산출하여, 구부러짐 θ'에 대응하여 θ선회기구를 통하여 상기 베이스를 선회 구동하고 경사 α에 대응하여 Z승강기구를 통하여 상기 베이스를 승강구동하는 제어수단을 더욱이 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 베이스에 수평 X축을 중심으로 회전가능하게 지지되어, 용접토치를 지지하는 토치지지프레임; 및 γ 통전지령에 따라 토치지지프레임을 수평축을 중심으로 회전 구동하는 제2회전모터를 포함하는 γ회전기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
4. 제3항에 있어서, 피용접재의 개선이 연장하는 방향을 가로지르는 방향의 개선에 구부림 θ'와 개선이 연장하는 방햐으이 수평면에 대한 경사 α를 제1 및 제2검출수단의 검출로부터 산출하고,

   구부러짐 θ'에 대응하여 θ선회기구를 통하여 상기 베이스를 선회 구동하고,

   경사 α에 대응하여 Z승강기구를 통하여 상기 베이스를 승강 구동하고,

   경사 α에 대응하여 γ회전기구를 통하여 토치지지프레임을 회전구동하는 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
5. 제3항에 있어서, 토치지지프레임은 용접토치를 피용접재에 대하여 접리 가능하게 지지하고; 장치는 더욱이 접리통전지면에 응하여 용접토치를 접리구동하는 토치 상하모터를 포함하는 토치상하기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
6. 제5항에 있어서, 피용접재의 개선이 영장하는 방향을 가로지르는 방향의 개선의 구부러짐 θ'와, 개선이 연장되는 방향의 수평면에 대한 경사 α을, 제1 및 제2검출수단의 검출치로부터 산출하고, 구부러짐 θ'에 대응하여 θ선회기구를 통하여 상기 베이스를 선회구동하고, 경사 α에 대응하여 Z승강기구를 통하요 상기 베이스를 승강 구동하고, 경사 α에 대응하여 토치상하 기구를 통하여 용접토치를 접리구동하는 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
7. 제3항에 있어서, 토치지지프레임은 제1검출수단과 제2검출수단을 연결하는 종선과 직교하는 방향에 용접토치를 피용접재에 대하여 왕복이동가능하게 지지하고, 장치는 또한,

   상기 베이스에 지지되어 상기 종선과 직교하는 방향으로 상대적으로 떨어져 각각이 상기 개선을 구성하는 제1피용접재 및 제2피용접재의 표면의 Z위치를 검출하는 제3검츨수단 및 제4검출수단; 및

   오실레이트 통전지령에 따라 용접토치를 왕복구동하는 오실레이트 모터를 포함하는 오실레이트 기구;

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
8. 제7항에 있어서, 피용접재의 개선이 연장하는 방향을 가로지르는 방향의 개선의 구부러짐 θ'와 개선이 연장하는 방향의 수평면에 대한 경사 α를 제1 및 제2검출수단의 검출치로부터 산출하고, 구부러짐 θ'에 대응하여 θ선회기구를 통하여 상기 베이스를 선회구동하고, 경사 α에 대응하여 Z승강기구를 통하여 상기 베이스를 승강 구동하고, 개선이 연장하는 방향과 직교하는 방향의 피용접재의 수평면에 대한 경사 β를 제3 및 제4검출수단의 검출치로부터 산출하고, 경사 β에 대응하여 오실레이트 기구에 대한 용접토치의 오실레이트 왕복구동의 진폭중심을 비켜놓는 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접장치.
9. 수평 X방향으로 주행하는 X주행대, 이 X주행대로 지지되고 X방향과 직각인 수평 Y방향으로 수행하는 Y주행대, 이 Y주행대에 수직 Z방향으로 승강이 가능하고 수직 Z축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 베이스, 이 베이스를 수직 Z방향으로 승강구동하는 Z승강기구, 상기 베이스를 수직 Z축을 중심으로 회전구동하는 θ선회기구, 상기 베이스에 지지되어 그 회전중심축의 연장선상의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직한 방향의 위치를 검출하는 제1검출수단, 상기 베이스에 지지되어 그 회전 중심축에서 소정거리 떨어진 위치의 개선의 Z위치 및 Z방향과 수직인 방향의 위치를 검출하는 제2검츨수단 및 상기 베이스에 지지되어 상기 개선을 용접하는 1쌍의 가스시일드 아크 용접토치를 포함하는 편면 용접장치를 사용하여 곡면상의 피용접재 사이의 개선을 상기 1쌍의 용접토치로 모방용접함에 있어서,

   상기 곡면상의 용접재의 내면을 임시 붙임한 V 또는 Y 형상의 개선의 개선각도를 30~65°로 하고,

   개선이면에 뒤붙임재로 대고, 이 개선의 강립 또는 철분을 피용접재 판두께의 1/4 이상 2/3 이하의 높이까지 충전하고,

   상기 1쌍의 가스시일드 아크 용접토치의 전극와이어의 극간거리를 100mm 이상 600mm 이하로 하고,

   선행하여 용접하는 전극와이어의 용접전류밀도를 200A/mm²이상, 동시에 후행하여 용접하는 전극와이어의 용접전류밀도를 150A/mm²이상으로 하고, 동시에 선행의 전극와이어를 40회/분 이상 150회/분 이하, 후행의 전극와이어를 30회/분 이상 120회분 이하로 요동 구동하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접방법.
10. 제9항에 있어서, 후행의 전극와이어는 와이어 전중량에 대하여 중량%로,

    TiO₂:2.5% 이상 7.0% 이하

    ZrO₂:0.4% 이상 1.0% 이하

    Al₂O₃:0.1% 이상 1.0% 이하

    Si:0.2% 이상 1.2% 이하

    Mn:1.0% 이상 4.0% 이하

    Mg:0.1% 이상 1.0% 이하

    를 함유하고, 더욱이 Na 및 K의 1종 또는 2종의 합계가 0.03% 이상 0.3% 이하인 플럭스를 충전한 플럭스들이 와이어인 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접방법.
11. 제10항에 있어서, 후행의 전극와이어는 더욱이 와이어 전중량에 대하여 중량%로

    Ni:0.3 이상 3.0% 이하

    Ti:0.02% 이상 0.2% 이하

    B:0.002% 이상 0.015% 이하

    를 함유하는 플럭스를 충전한 플러스들이 와이어인 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접방법.
12. 제9항에 있어서, 적어도 선행의 전극와이어를 제1시일드가스 및 제2시일드가스로 2중 시일드하는 것을 특징으로 하는 곡판의 편면 용접방법.