KR20230162702A - 다층 덧살올림 용접 방법, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법 - Google Patents

다층 덧살올림 용접 방법, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법 Download PDF

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Abstract

횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에 있어서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 수 있는 다층 덧살올림 용접 방법, 당해 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성되는 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법을 제공한다. 용접 금속(WL)은 모재의 이면(1B)으로부터 표면(1A)까지 복수의 층을 갖는다. 복수의 층은, 최종층(EL)을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층(FL)과, 마무리층(FL)을 형성하기 위한 토대층(GL)을 구비한다. 토대층(GL) 중 마무리층(FL)과 인접하는 층이 되는 경계층(BL)은, 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 모재의 표면(1A)에 가까워지도록 형성된다.

Description

다층 덧살올림 용접 방법, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법
본 발명은 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에 있어서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 수 있는, 다층 덧살올림 용접 방법, 당해 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성되는 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법에 관한 것이다.
구조물 제조시에 있어서의 용접 공정은 성인화(省人化) 또는 시공 능률 개선이 종래보다 요구되어, 최근, 용접 로봇의 적용이 증가하고 있다. 또한, 구조물의 대형화나 디자인에 특화된 강구조물이 증가하고 있으며, 건축 현장 등의 현장 용접에 있어서도 성인화 또는 시공 능률 개선을 촉진하기 위해, 가반형 용접 로봇이 이용되며, 여러 가지 용접 자세로 자동 시공되는 기회가 증가하고 있다. 또한, 여러 가지 용접 자세의 종류로서는, 하향 자세, 입향 자세, 횡향 자세 등이 있다. 이들 용접 자세 중 횡향 자세에서의 용접은, 기둥 이음 용접에서 실행되는 경우가 많지만, 다른 용접 자세에 비하면 용접 길이가 길어, 작업 부하가 높은 경향이 있다. 또한, 용융 금속이 늘어지기 쉬워, 외관 불량에 이르기 쉬운 특징이 있기 때문에, 횡향 자세의 용접은 난이도가 높다.
상기한 가반형 용접 로봇 중에서도, 특히, 건축 현장에서 많이 이용되고 있는 3축의 가반형 용접 로봇에 있어서는, 토치각 변경 기구를 구비하지 않는 것이 많고, 그 경우에는 토치각이 일정하게 용접되기 때문에, 횡향 자세에 있어서의 용접의 난이도가 보다 높아진다. 또한, 하판측에 개선 가공되어 있는 レ형이나 V형의 개선의 경우는 시공 상의 어려움으로 인해 하판측 부근에서 특히 비드 늘어짐이 발생하기 쉬워져, 더욱 난이도가 높아진다.
횡향 자세의 용접이 어려운 자세라고 일컬어지는 이유 중 하나로, 중력에 의한 영향으로 비드 늘어짐이 발생하기 쉬운 것을 들 수 있다. 한번 비드 늘어짐이 발생하면, 양호한 이음 외관을 얻기 어려워지기 때문에, 용접을 일단 중단하고, 그라인더 처리에 의해 비드 형상을 정돈하는 작업이 필요하다. 또한, 다층 덧살올림 용접에 있어서의 마무리층에서도 비드 늘어짐이 발생할 가능성은 높아, 표면 백킹재 설치 등의 대책을 필요로 하는 경우가 있다. 또한, 그라인더 처리나 표면 백킹재는 택트 타임이 증가하여, 시공 능률의 관점에서 바람직하지 않다.
여기에서, 특허문헌 1에는, 용접 와이어를 상하 방향으로 오실레이트 하면서 횡향 용접할 때, 용접 와이어의 상방향 이동 시간보다 하방향 이동 시간을 길게 하는 동시에, 용접 중의 용융지 내에 자계를 부여하여, 용융 금속을 밀어올리는 방향의 교반력을 발생하여 편평한 용접 비드를 형성하도록 한 용접 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 용접 헤드 내에 적어도 3조의 와이어 송급 부품을 와이어의 축선방향으로 나란하게 배치하고, 3조의 와이어 송급 부품 중 외측에 위치하는 2조의 와이어 송급 부품을 연결하는 축선에 대해, 중앙에 위치하는 와이어 송급 부품을 상하 방향으로 어긋나게 하는 것에 의해, 와이어에 상하 방향의 휘는 성질을 부가하면서 송급하여, 개선 이음 내의 상면 또는 하면을 용접하는 자동 용접 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 소63-108973 호 공보 일본 특허 공개 제 평8-309524 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 용접 방법에 의하면, 용융 금속에 밀어올리는 힘을 발생시키기 위한 전용의 자계 발생 장치나, 와이어에 상하 방향의 휘는 성질을 부가하면서 송급하기 위한 와이어 송급 장치 등, 별도 특별한 장치가 필요하게 되어, 장치를 설치하기 위한 작업 시간 증가, 설비 비용의 증가 등의 문제점이 있다. 또한, 자동기를 이용하는 경우에는, 장치가 대형화되기 때문에, 들어나르는 등의 운반성이나 조작성의 관점에서, 경량, 소형일수록 바람직하다고 여겨지는 가반형 용접 로봇, 대차를 이동 수단으로 하는 용접 장치 등에는 특별히 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에 있어서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 수 있는 다층 덧살올림 용접 방법, 당해 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성되는 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 및 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 다층 덧살올림 용접 방법에 따른 하기 [1]의 구성에 의해 달성된다.
[1] 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재에 대해, 횡향 자세의 다층 덧살올림 용접에 의해, 용접 금속을 형성하고 접합하기 위한 다층 덧살올림 용접 방법에 있어서,
상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
상기 복수의 층은,
최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까워지도록 상기 경계층을 형성하는, 다층 덧살올림 용접 방법.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음에 따른 하기 [2]의 구성에 의해 달성된다.
[2] 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재가, 다층 덧살올림 용접에 의해 형성된 용접 금속을 거쳐서 접합된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음에 있어서,
상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
상기 복수의 층은,
최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까운, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법에 따른 하기 [3]의 구성에 의해 달성된다.
[3] [1]에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법을 실행하기 위한 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법에 있어서,
적어도 개선 형상, 개선 각도, 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는 시공 정보와, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중, 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터 베이스를 구비하고,
상기 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 상기 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 결정하는 공정을 갖는 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법.
본 발명의 다층 덧살올림 용접 방법에 의하면, 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에 있어서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 다층 덧살올림 용접 방법이 이용되는 가반형 용접 로봇을 구비하는 용접 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 2는 가반형 용접 로봇의 개략 측면도이다.
도 3은 가반형 용접 로봇의 사시도이다.
도 4는 가반형 용접 로봇이 다각형 각형 강관에 장착된 경우의 사시도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음의 단면을 도시하는 매크로 사진이다.
도 6은 용접 패턴(1)에 의해 형성된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음의 토대층을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 용접 패턴(2)에 의해 형성된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음의 토대층을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 용접 패턴(3)에 의해 형성된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음의 토대층을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 일정한 토치각으로 횡향 자세의 개선을 용접하는 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 3층째에 있어서의 최종 패스, 즉, 상판 개선면에 접하는 용접 패스를 용접하기 직전의 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 다층 덧살올림 용접 방법의 일 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 가반형 용접 로봇을 이용한 본 실시형태는, 가장 본 발명의 효과를 발휘하는 일 예이며, 예를 들면, 대차를 이동 수단으로 하는 용접 장치, 6축의 산업용 로봇이나 작업자의 수동 용접에 의한 것이어도 좋다.
<1. 용접 시스템>
우선, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 가반형 용접 로봇(100)을 구비하는 용접 시스템(50)에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 용접 시스템(50)은 가반형 용접 로봇(100)과, 송급 장치(300)와, 용접 전원(400)과, 실드 가스 공급원(500)과, 제어 장치(600)를 구비하고 있다.
(1-1. 제어 장치)
제어 장치(600)는 로봇용 제어 케이블(620)에 의해 가반형 용접 로봇(100)과 접속되며, 전원용 제어 케이블(630)에 의해 용접 전원(400)과 접속되어 있다.
제어 장치(600)는 워크 정보, 가이드 레일 정보, 용접 대상이 되는 모재인 워크(Wo) 및 가이드 레일(120)의 위치 정보, 가반형 용접 로봇(100)의 동작 패턴, 용접 개시 위치, 용접 종료 위치, 용접 조건, 위빙 동작 등을 정한 티칭 데이터를, 미리 보지하는 데이터 보지부(601)를 갖는다. 그리고, 이 티칭 데이터에 기초하여 가반형 용접 로봇(100) 및 용접 전원(400)에 대해 지령을 보내, 가반형 용접 로봇(100)의 동작 및 용접 조건을 제어한다.
또한, 제어 장치(600)는 터치 센싱이나 시각 센서 등의 센싱에 의해 얻어지는 검지 데이터로부터 개선 형상 정보를 산출하는 개선 조건 산출부(602)와, 당해 개선 형상 정보를 기초로 상기 티칭 데이터의 용접 조건을 보정하여 용접 조건을 취득하는 용접 조건 산출부(603)를 갖는다. 또한, 가반형 용접 로봇(100)에 있어서, 후술하는 X방향, Y방향, Z방향으로 구동하기 위한 구동부를 제어하는 속도 제어부(604)와, 토치 위치를 판정하는 토치 위치 판정부(605) 및 가반형 용접 로봇(100)에 있어서의 토치 각도 구동부인 가동 아암부(116)를 제어하는 토치 각도 산출부(606)를 갖는다. 그리고, 상기 개선 조건 산출부(602), 용접 조건 산출부(603), 속도 제어부(604), 토치 위치 판정부(605) 및 토치 각도 산출부(606)를 포함하는 제어부(610)가 구성되어 있다. 또한, 토치 위치 판정부(605) 및 토치 각도 산출부(606)는 1개로 통합하여 구성할 수도 있다.
또한, 제어 장치(600)는 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러와 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러가 일체로 되어 형성되어 있다. 단, 제어 장치(600)는 이것으로 한정되는 것이 아닌, 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러 및 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러를 2개로 나누는 등, 역할에 의해 복수로 분할하여도 좋다. 또한, 가반형 용접 로봇(100) 내에 제어 장치(600)를 포함하여도 좋으며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가반형 용접 로봇(100)과는 별도로 제어 장치(600)를 독립시켜 마련하여도 좋다. 즉, 본 실시형태에서 설명하는 가반형 용접 로봇(100) 및 제어 장치(600)를 갖는 용접 시스템에 있어서는, 제어 장치(600)가 가반형 용접 로봇(100) 내에 포함되는 경우와, 가반형 용접 로봇(100)은 독립되어 마련된 경우의 어느 경우도 포함되는 것으로 한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 로봇용 제어 케이블(620) 및 전원용 제어 케이블(630)을 이용하여 신호가 보내지고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 무선으로 송신하여도 좋다. 또한, 용접 현장에서의 사용성의 관점에서, 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러와 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러의 2개로 나누는 것이 바람직하다.
(1-2. 용접 전원)
용접 전원(400)은 제어 장치(600)로부터의 지령에 의해, 소모 전극(이후, "용접 와이어"라고도 칭함)(211) 및 워크(Wo)에 전력을 공급하는 것에 의해, 용접 와이어(211)와 워크(Wo) 사이에 아크를 발생시킨다. 용접 전원(400)으로부터의 전력은, 파워 케이블(410)을 거쳐서 송급 장치(300)에 이송되고, 송급 장치(300)로부터 콘딧 튜브(420)를 거쳐서 용접 토치(200)에 이송된다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(200) 선단의 콘택트 팁을 거쳐서, 용접 와이어(211)에 공급된다. 또한, 용접 작업시의 전류는 직류 또는 교류 중 어느 것이어도 좋으며, 또한, 그 파형은 특별히 문제삼지 않는다. 따라서, 전류는 직사각형파나 삼각파 등의 펄스여도 좋다.
또한, 용접 전원(400)은, 예를 들면 파워 케이블(410)이 플러스(+) 전극으로서 용접 토치(200)측에 접속되고, 파워 케이블(430)이 마이너스(-) 전극으로서 워크(Wo)에 접속된다. 또한, 이것은 역극성으로 용접을 실행하는 경우이며, 정극성으로 용접을 실행하는 경우는 플러스의 파워 케이블을 거쳐서 워크(Wo)측에 접속되고, 마이너스의 파워 케이블을 거쳐서, 용접 토치(200)측과 접속되어 있으면 좋다.
(1-3. 실드 가스 공급원)
실드 가스 공급원(500)은, 실드 가스가 봉입된 용기 및 밸브 등의 부대 부재로 구성된다. 실드 가스 공급원(500)으로부터, 실드 가스가, 가스 튜브(510)를 거쳐서 송급 장치(300)로 이송된다. 송급 장치(300)에 이송된 실드 가스는 콘딧 튜브(420)를 거쳐서 용접 토치(200)에 이송된다. 용접 토치(200)에 이송된 실드 가스는 용접 토치(200) 내를 흘러, 노즐(210)에 가이드되고, 용접 토치(200)의 선단측으로부터 분출된다. 본 실시형태에서 이용하는 실드 가스로서는, 예를 들면 아르곤(Ar)이나 탄산 가스(CO2) 또는 이들 혼합 가스를 이용할 수 있다.
(1-4. 송급 장치)
송급 장치(300)는 용접 와이어(211)를 조출하여 용접 토치(200)에 이송한다. 송급 장치(300)에 의해 이송되는 용접 와이어(211)는 특별히 한정되지 않으며, 워크(Wo)의 성질이나 용접 형태 등에 의해 선택되며, 예를 들면, 솔리드 와이어나 플럭스 코어드 와이어 전극이 사용된다. 또한, 용접 와이어(211)의 재질도 문제삼지 않으며, 예를 들면 연강이어도 좋으며, 스테인리스, 알루미늄, 티탄과 같은 재질이어도 좋다. 또한, 용접 와이어(211)의 선경도 특별히 문제삼지 않지만, 본 실시형태에 있어서 바람직한 선경은 상한은 1.6㎜이며, 하한은 0.9㎜이다.
본 실시형태에 따른 콘딧 튜브(420)는 튜브의 외피측에 파워 케이블로서 기능하기 위한 도전로가 형성되고, 튜브의 내부에 용접 와이어(211)를 보호하는 보호관이 배치되며, 실드 가스의 유로가 형성되어 있다. 단, 콘딧 튜브(420)는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 용접 토치(200)에 용접 와이어(211)를 송급하기 위한 보호관을 중심으로 하여, 전력 공급용 케이블이나 실드 가스 공급용의 호스를 묶은 것을 이용할 수도 있다. 또한, 예를 들면 용접 와이어(211) 및 실드 가스를 이송하는 튜브와, 파워 케이블을 개별적으로 설치할 수도 있다.
(1-5. 가반형 용접 로봇)
가반형 용접 로봇(100)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(120)과, 가이드 레일(120) 상에 설치되며, 당해 가이드 레일(120)을 따라서 이동하는 로봇 본체(110)와, 로봇 본체(110)에 탑재된 토치 접속부(130)를 구비한다. 로봇 본체(110)는 주로, 가이드 레일(120) 상에 설치되는 하우징부(112)와, 이 하우징부(112)에 장착된 고정 아암부(114)와, 이 고정 아암부(114)에 화살표(R1) 방향으로 회전 가능한 상태로 장착된 가동 아암부(116)로 구성된다.
토치 접속부(130)는 용접 토치(200)를 용접선 방향, 즉, X방향으로 가동하는 가동부인 크랭크(170)를 거쳐서, 가동 아암부(116)에 장착되어 있다. 토치 접속부(130)는 용접 토치(200)를 고정하는 토치 클램프(132) 및 토치 클램프(134)를 구비하고 있다. 또한, 하우징부(112)에는 용접 토치(200)가 장착되는 측과는 반대 측에, 송급 장치(300)와 용접 토치(200)를 연결하는 콘딧 튜브(420)를 지지하는 케이블 클램프(150)가 마련되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 워크(Wo)와 용접 와이어(211) 사이에 전압을 인가하여, 용접 와이어(211)가 워크(Wo)에 접촉했을 때에 생기는 전압 강하 현상을 이용하여, 워크(Wo) 상의 개선(10)의 표면 등을 센싱하는, 터치 센서를 검지 수단으로 한다. 검지 수단은, 본 실시형태의 터치 센서로 한정되지 않으며, 화상 센서 즉, 시각 센싱, 혹은 레이저 센서, 즉 레이저 센싱 등, 또는 이들 검지 수단의 조합을 이용하여도 좋지만, 장치 구성의 간편성으로 인해 본 실시형태의 터치 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
로봇 본체(110)의 하우징부(112)는 도 2의 화살표(X)로 나타내는 바와 같이, 지면에 대해 수직 방향, 즉 로봇 본체(110)가 가이드 레일(120)을 따라서 이동하는 X방향으로 구동하는, 도시하지 않은 로봇 구동부를 구비한다. 또한, 하우징부(112)는 X방향에 대해 수직이 되는 개선(10)의 깊이 방향으로 이동하는 Z방향으로도 구동 가능하다. 또한, 고정 아암부(114)는 하우징부(112)에 대해, 슬라이드 지지부(113)를 거쳐서, X방향에 대해 수직이 되는 개선(10)의 폭방향인 Y방향으로 구동 가능하다.
또한, 용접 토치(200)가 장착된 토치 접속부(130)는 크랭크(170)가 도 3의 화살표(R2)로 나타내는 바와 같이 회동하는 것에 의해, X방향에 있어서 전후방향, 즉 용접선 방향으로 좌우 회전 구동 가능하다. 또한, 가동 아암부(116)는 화살표(R1)로 나타내는 바와 같이, 고정 아암부(114)에 대해 회전 가능하게 장착되어 있으며, 최적인 각도로 조정하여 고정할 수 있다.
이상과 같이, 로봇 본체(110)는 그 선단부인 용접 토치(200)를 3개의 자유도로 구동 가능하다. 단, 로봇 본체(110)는 이것으로 한정되는 것이 아니며, 용도에 따라서, 임의의 수의 자유도로 구동 가능하여도 좋다.
이상과 같이 구성되어 있는 것에 의해, 토치 접속부(130)에 장착된 용접 토치(200)의 선단부는 임의의 방향을 향할 수 있다. 또한, 로봇 본체(110)는 가이드 레일(120) 상을, 도 2에 있어서, X방향으로 구동 가능하다. 용접 토치(200)는 Y방향으로 왕복 이동하면서, 로봇 본체(110)가 X방향으로 이동하는 것에 의해, 위빙 용접을 실행할 수 있다. 또한, 크랭크(170)에 의한 구동에 의해, 예를 들면, 전진각 또는 후퇴각을 마련하는 등의 시공 상황에 따라서, 용접 토치(200)를 비스듬하게 할 수 있다. 또한, 크랭크(170)의 구동에 의해 용접 토치(200)를 X방향으로 비스듬하게 하는 것에 의해, 도 4에서 도시하는 바와 같은, 다각형 각형 강관과 같은 워크(Wo)의 코너부(WC)와 가이드 레일(120)의 곡선부(122)의 곡률이 상이한 경우 등에 의해 생기는 토치 각도의 변화, 즉 전진각 또는 후퇴각을 보정할 수 있다.
가이드 레일(120)의 하방에는, 예를 들면 자석 등의 장착 부재(140)가 마련되어 있으며, 가이드 레일(120)은, 장착 부재(140)에 의해 워크(Wo)에 대해 착탈이 용이하게 구성되어 있다. 가반형 용접 로봇(100)을 워크(Wo)에 세트하는 경우, 오퍼레이터는 가반형 용접 로봇(100)의 양측 손잡이(160)를 잡는 것에 의해, 가반형 용접 로봇(100)을 워크(Wo) 상에 용이하게 세트할 수 있다.
<2. 횡향 자세의 다층 덧살올림 용접 방법>
다음에, 상기 가반형 용접 로봇(100)을 이용한 횡향 자세의 다층 덧살올림 용접 방법에 대해 설명한다.
일반적인 횡향 자세에 있어서의 용접의 경우, 기본적으로 첫번째층은 제외하고 "스트레이트 운봉"으로 용접된다. 여기에서, 스트레이트 운봉은, 위빙을 실행하는 일이 없이 직선 형상으로 용접하는 운봉 조작을 가리킨다. 또한, 비드 늘어짐 방지의 관점에서, 저입열 시공이 일반적이다. 그러나, 저입열로 스트레이트 운봉을 실시하면, 볼록 비드 형상이 되기 쉽기 때문에, 각 패스에서 최적인 토치 각도가 설정되어 용접되는 것이 일반적이며, 볼록한 형상의 마무리 형상이 된다. 임의의 토치 각도를 설정 가능한 용접 수법으로서는, 예를 들면, 숙련공에 의한 용접이나, 6축 이상의 산업용 로봇을 이용한 용접을 들 수 있다.
한편, 가반형 용접 로봇(100)은 일반적으로 토치각 변경 기구를 구비하지 않으므로, 도 9에 도시하는 바와 같이, 횡향 자세에서의 용접이어도, 상판측의 토치 각도 및 하판측의 토치 각도의 모든 패스에 있어서 일정한 토치각(α)으로 용접되게 되고, 일정한 토치각(α)으로의 용접에서는 횡향 자세에서의 용접의 어려움에 부가하여, 상황에 따라서 토치각을 최적인 조건으로 설정할 수 없기 때문에, 보다 비드 늘어짐이 발생하기 쉬워진다. 또한, 하판측에 개선 가공되어 있는 レ형이나 V형의 개선(이후, 총칭하여 "하부 개선"이라고도 칭함)의 경우는 시공상의 어려움으로 인해 하판측 부근에서 특히 비드 늘어짐이 발생하기 쉬워진다.
이 때문에, 본 실시형태에서는 어려운 자세인 횡향 자세의 경우 뿐만이 아닌, 더욱 비드 늘어짐이 발생하기 쉬워지는 일정한 토치각(α)에서의 용접이나 개선 형상이 レ형 또는 V형이었다고 해도, 이음 외관을 양호하게 하기 위해, 후술하는 "마무리층", 특히 "최종층"에 있어서의 비드 늘어짐을 고려하여, 그 전단층인 "토대층"에서의 비드 형상을 적절히 형성하는 것이 필요하다. 이하, 토대층을 형성할 때의 3개의 용접 패턴에 대해 설명한다.
(2-1. 용접 패턴(1))
도 5는 용접 패턴(1)에 의한 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음(20)의 단면 매크로 사진이다. 또한, 도 6은 용접 패턴(1)에 따른 다층 덧살올림 용접 방법에 의해 형성되는 토대층(GL)의 단면 모식도이다.
도 5에 도시하는 용접 이음(20)은 판 두께가 25㎜이며 재질이 SM490A로 이루어지는 모재로서의 하판(1L) 및 상판(1U)을, 하부 개선의 횡향 자세로 배치하고, 덧대기 쇠(2)를 이용하여 7층으로 이루어지는 용접 금속(WL)에 의해 횡향 용접이 실시되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 하부 개선은, 구체적으로는 하판측에 개선 가공되어 있는 レ형이 된다. 상세하게는 도 5에서 동그라미 숫자의 1 내지 5로 나타내는 5층으로 이루어지는 토대층(GL)과, 동그라미 숫자의 6 및 7로 나타내는 2층으로 이루어지는 마무리층(FL)에 의해 용접 금속(WL)이 형성되어 있다. 또한, 도 5에 있어서의 각 층 중의 파선은, 각 패스의 경계를 모식적으로 나타내고 있다. 각 패스는 원칙으로서 하판(1L)에 가까운 측의 패스로부터 상판(1U)을 향하여 순서대로 적층된다.
이와 같은, 하부 개선 또한 횡향 자세에서의 용접에서는 비드 늘어짐이 발생하기 쉬워, 이음 외관에 큰 영향을 미칠 우려가 있다.
또한, 이하의 설명에서는 복수의 층은, 최종층(EL)을 포함하는 적어도 2층을 마무리층(FL)으로 하고, 마무리층(FL)의 토대가 되는 층을 토대층(GL)으로 하고, 토대층(GL) 중 마무리층(FL)과 인접하는 층을 경계층(BL)으로 하여 설명한다. 또한, 여기서 말하는 "복수의 층"은 도 5에 도시하는 실시형태에서는 7층이며, "경계층(BL)"은 5층째가 된다.
또한, 각 층에 있어서의 상판(1U)측의 용착부의 위치를 PU(n), 하판(1L)측의 용착부의 위치를 PL(n)로 한다. 단, n은 층수를 나타낸다. 구체적으로, 도 5는 n=3의 경우를 나타내고 있으며, 도 6은 n=4의 경우를 나타내고 있다.
또한, 용착부의 위치는, 각 층에 있어서의 상판(1U) 또는 하판(1L)과, 용접 금속(WL)의 경계 부분에서 가장 표면 부근의 위치를 의미한다. 따라서, 5층째가 경계층(BL)이 되는 경우는 경계층(BL)의 상판측 용착부의 위치 PUB=PU(5)이며, 경계층(BL)의 하판측 용착부의 위치 PLB=PL(5)이 된다.
또한, 도 5에 있어서 모재인 상판(1U) 및 하판(1L)의 표면(1A)은 우측면이며, 이면(1B)은 좌측면이다.
본 실시형태의 용접 이음(20)에 있어서는 경계층(BL)의 상판측 용착부의 위치(PUB)는 경계층(BL)의 하판측 용착부의 위치(PLB)보다, 모재의 표면(1A)에 가까워지도록 형성되어 있다.
구체적으로는, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위이며, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위이다. 또한, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)와 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)의 차이인 DLB-DUB가, 1㎜ 이상 10㎜ 이하가 되도록 형성되어 있다.
이와 같이 거리(DLB)가 DUB보다 큰 경사를 갖는 경계층(BL)을 형성하는 것에 의해, 비드 늘어짐이 발생하기 쉬운 횡향 자세에서의 용접에서 비드 늘어짐이 발생했다고 하여도, 상판(1U)측보다 큰 공간이 하판(1L)측에 확보되어 있으므로, 당해 공간에 용융 금속을 수용할 수 있다. 따라서, 용접 금속의 표면 형상이 양호하게 되어, 외관이 뛰어난 마무리층(FL)을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 마무리층(FL)은 1층이어도 좋지만, 2층 이상의 복수층으로서 점차 경사를 수정하는 것에 의해, 양호한 외관의 마무리층(FL)이 형성되기 쉬워져, 2층 이상으로 하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시하는 용접 패턴(1)에서의 용접은, 경계층(BL)에 관하여, 개선 형상, 개선 각도 및 모재의 판 두께(X) 등의 시공 정보와, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 위치 정보, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 위치 정보, 및 하판측 용착부의 위치(PLB)와 상판측 용착부의 위치(PUB) 사이의 상대 위치 정보의 관계를 실험 등에 의해 미리 구해 두고, 예를 들면, 하기 표 1과 같은 표를 작성해두면 좋다.
개선 형상 개선 각도 PLB의 위치 정보 PUB의 위치 정보

レ형		 5°내지 20° X-(4㎜ 내지 8㎜) X-(2㎜ 내지 6㎜)
20°내지 40° X-(6㎜ 내지 12㎜) X-(3㎜ 내지 9㎜)
40°내지 60° X-(6㎜ 내지 16㎜) X-(4㎜ 내지 12㎜)
단, X는 모재의 판 두께(㎜)이다.그리고, 시공 정보에 기초하여, 상기 표 1로부터 인력에 의해 하판측 용착부의 위치(PLB)의 위치 정보, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 위치 정보, 및 하판측 용착부의 위치(PLB)와 상판측 용착부의 위치(PUB) 사이의 상대 위치 정보 중, 적어도 2개의 위치 정보를 구하는 것에 의해 목표로 하는 경계층(BL)의 형상을 결정한다.
용접에 의해, 이와 같은 형상의 경계층(BL)을 얻기 위해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 용접 패턴(1)에 의한 용접에 있어서는 토대층(GL)의 각 층이, 하판측 용착부의 위치(PL(n))에 있어서의 모재의 표면(1A)으로부터의 거리(DL(n))와, 상판측 용착부의 위치(PU(n))에 있어서의 모재의 표면(1A)으로부터의 거리(DU(n))의 차이인 DL(n)-DU(n)가 경계층(BL)에 달할 때까지 순서대로 커지도록 적층한다. 결함이 없는 토대층(GL)을 형성하려면, 토대층(GL)의 각 층이, 1층으로부터 5층을 향하여, 점차 경계층(BL)의 경사에 가까워지도록 경사를 조정하는 것이 좋다. 이와 같은 조정에 의해, 상판측 용접 패스의 용융부가 중력의 영향으로 늘어지기 쉬워지는 것이 원인으로 제작이 곤란한 경계층(BL)의 경사를, 보다 간편하게 제작 가능해진다. 또한, 적층 수 n 및 패스 수는 시공 정보에 기초하여 인력에 의해 결정되면 좋다.
또한, 상기한 적층 수 n, 패스 수, 토대층(GL)의 각 층 및 경계층(BL)의 결정은, 인력에 의하지 않고 자동으로 결정하도록 하여도 좋다. 즉, 적층 수 n은 개선 형상, 개선 각도, 및 모재의 판 두께(X) 등의 시공 정보를, 미리 결정되어 있는 연산식에 입력하여 적층 수 n을 구한다. 그리고, 시공 정보와 경계층(BL)의 하판측 용착부의 위치(PLB)의 위치 정보, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 위치 정보, 및 하판측 용착부의 위치(PLB)와 상판측 용착부의 위치(PUB) 사이의 상대 위치 정보 중 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터를 축적하는 데이터 베이스에 기초하여, 경계층(BL)의 위치를 포함하는 각 적층 패턴을 결정한다. 또한, 적층 수 n으로부터 패스 수를 구하는 다른 연산식에 입력하여 각 층의 패스 수를 구한다.
예를 들면, 연산식으로부터 적층 수 n이 8층으로 구해진 경우, 8층 중, 몇층 째가 경계층(BL)이 되는지를, 데이터 베이스에 기초하여 구한다. 5층째가 경계층(BL)으로 구해진 경우, 5층째를 경계층(BL)으로 하고, 토대층(GL) 및 마무리층(FL)의 용접 패턴, 및 각 층에서의 패스 수를 결정한다. 그리고, 토대층(GL), 경계층(BL) 및 마무리층(FL)은 각각 구해진 형상을 만족하도록, 후술하는 위빙, 용접 속도, 와이어 선단의 목적 위치 등을 조정하여 각 층을 형성한다.
또한, 모재의 표면(1A)으로부터의 거리(DL(n))와 DU(n)의 차이인 DL(n)-DU(n)가 경계층(BL)에 달할 때까지 순서대로 커지는 용접 패턴(1)에 의하면, 적층 수 n 및 패스 수를 구하는 연산식이 단순하게 되어, 적층 조건을 용이하게 산출할 수 있다.
또한, 상술한 다층 덧살올림 용접 방법은, 도 5에 도시하는 レ형 개선으로 한정되는 것은 아니며, I형 개선, V형 개선 등의 다른 형상의 개선에도 적용할 수 있다.
(2-2. 용접 패턴(2))
도 7에 도시하는 바와 같이, 용접 패턴(2)에 의한 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접 방법에 있어서도, 경계층(BL)의 상판측 용착부의 위치(PUB)는 경계층(BL)의 하판측 용착부의 위치(PLB)보다, 모재의 표면(1A)에 가까워지도록 형성된다. 구체적으로는, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위이며, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위에 있도록 설정된다. 또한, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)와, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)의 차이인 DLB-DUB가, 1㎜ 이상 10㎜ 이하가 되도록 형성된다. 또한, 도 7은 n=4의 예를 도시한다.
또한, 용접 패턴(2)의 용접에서는 각 토대층(GL)은 소정의 층 즉, 도 7에서는 2층째로부터 경계층(BL)에 달할 때까지, 하판측 용착부의 위치(PL(n))에 있어서의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DL(n))와, 상판측 용착부의 위치(PU(n))에 있어서의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DU(n))의 차이인 DL(n)-DU(n)가 정(正)인 복수의 층이 연속적으로 형성된다. 각 토대층(GL)을 이와 같이 형성하는 것에 의해, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 때에, 소망하는 형상인 경계층(BL)을 형성하기 쉬워진다. 또한, 용접 패턴(2)에 의하면, 최초층으로부터 상판(1U)측에 용착 금속의 두께량을 많이 마련하여, 조기에 목표로 하는 경계층(BL)의 경사의 각도를 달성할 수 있기 때문에, 경사의 각도 조정이 보다 용이해진다.
(2-3. 용접 패턴(3))
도 8에 도시하는 바와 같이, 용접 패턴(3)에 의한 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접 방법에 있어서도, 경계층(BL)의 상판측 용착부의 위치(PUB)는 경계층(BL)의 하판측 용착부의 위치(PLB)보다, 모재의 표면(1A)에 가까워지도록 형성된다. 구체적으로는, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위에 있으며, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위에 있도록 형성된다. 또한, 하판측 용착부의 위치(PLB)의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DLB)와, 상판측 용착부의 위치(PUB)의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DUB)의 차이인 DLB-DUB가, 1㎜이상, 10㎜ 이하가 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 8은 n=3의 예를 도시한다.
또한, 용접 패턴(3)에 의한 각 토대층(GL)은 각 층에 있어서의, 하판측 용착부의 위치(PL(n))에 있어서의 하판(1L)의 표면(1A)으로부터의 거리(DL(n))와, 상판측 용착부의 위치(PU(n))에 있어서의 상판(1U)의 표면(1A)으로부터의 거리(DU(n))의 차이인 DL(n)-DU(n)이 경계층(BL)에 달할 때까지, 교대로 정부가 되도록 적층되어 있다. 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 토대층(GL)의 2층째 및 4층째 하판측 용착부의 위치(PL(n))가 상판측 용착부의 위치(PU(n))보다 모재인 하판(1L)의 표면(1A)에 가깝게 형성되며, 3층째 및 5층째 하판측 용착부의 위치(PL(n))가 상판측 용착부의 위치(PU(n))보다 모재인 하판(1L)의 표면(1A)으로부터 먼 위치에 형성되어 있다.
각 토대층(GL)을 이와 같이 형성하는 것에 의해, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 때에, 소망하는 형상인 경계층(BL)을 형성하기 쉬워진다. 또한, 용접 패턴(3)에 의하면, 후술하는 바와 같은, 각 층의 최종 패스, 즉, 상판 개선면에 접하는 용접 패스의 공간이 확보하기 쉬워, 외관과 용접 품질이 양립하기 쉬워진다.
이상으로, 용접 패턴(1 내지 3) 중 어느 하나에 의해 소망하는 형상의 경계층(BL)을 형성하는 것에 의해, 마무리층을 용접했을 때에 중력에 의한 비드 형상으로의 영향에 의해, 하판측의 용착부에서는, 판두께 방향의 크기가 상판측의 용착부보다 커지고, 그 결과, 최종층에서의 용접 금속의 표면 형상이 양호해지며, 외관이 뛰어난 용접 이음을 형성할 수 있다.
또한, 상술한 용접 패턴을 형성하는데, 각 층의 형상이나, 각 패스의 용착량을 조정하는 방법의 일 예로서, 이하에 나타내는 (A) 내지 (C)의 각 인자를 들 수 있다.
(A) 위빙
주파수 1Hz 내지 3Hz, 위빙 폭 0.5㎜ 내지 1.5㎜, 위빙 정지 시간 0sec 내지 0.5sec를 마련하는 것에 의해, 이음 형상을 정돈하기 쉬운 양호한 비드를 형성할 수 있다.
(B) 와이어 선단 목적 위치 및 용접의 공간 확보
각 층의 최종 패스, 즉 상판 개선면에 접하는 용접 패스에 있어서의 와이어 선단 목적 위치는, 모재인 상판의 개선면으로부터 2㎜ 내지 5㎜ 정도 이격되어 있는 것이 바람직하다. 여기에서, 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 10은 3층째에 있어서의 최종 패스, 즉, 상판 개선면에 접하는 용접 패스를 용접하기 직전 상태를 도시하고 있다. 여기에서, 상기 와이어 선단 목적 위치가, 상판(1U)의 개선면(1UA)으로부터 2㎜ 미만, 예를 들면, 0㎜ 내지 1㎜의 범위가 되는 정도까지 개선면(1UA)에 너무 가까우면, 아크가 개선면(1UA)측에 형성되기 쉬워지기 때문에, 아크 길이가 안정되지 않는다는 현상이 일어날 수 있다. 또한, 아크 길이 변동이 일어나면, 스패터의 다량 발생이나 이음 외관을 해치는 요인이 된다. 한편, 상기 와이어 선단 목적 위치가, 개선면(1UA)으로부터 5㎜ 초과, 예를 들면, 6㎜ 이상의 범위가 되는 정도까지 개선면(1UA)으로부터 지나치게 멀면, 아크가 모재의 상판(1U)에 맞지 않아, 융합 불량 등의 용접 결함의 요인이 될 수 있다.
또한, 최종 패스를 용접하기 직전의 적층 폭(LW)은 최종 패스를 위한 공간의 확보에 영향을 미친다. 예를 들면, 적층 폭(LW)이 너무 크면, 최종 패스를 용접하기 위한 공간이 좁아지는 한편, 적층 폭(LW)이 너무 작으면, 최종 패스의 용착량을 많게 할 필요가 있다. 따라서, 최종 패스 직전의 적층 폭(LW)의 크기는 오버랩이나 비드 늘어짐 등을 일으키는 요인이 되기 때문에, 적정한 높이로 할 필요가 있다. 또한, 상기한 적층 폭(LW)은 하판(1L)의 개선면(1LA)으로부터, 최종 패스를 용접하기 직전에 용접된 용접 패스에 있어서의 가장 개선면(1LA)으로부터 이격된 위치까지의 폭을 말한다.
또한, 각 층의 개시 패스, 즉 하판 개선면에 접하는 용접 패스에 있어서의 와이어 선단 목적 위치는 모재인 하판(1L)의 개선면(1LA)으로부터 1㎜ 내지 3㎜ 정도 이격되어 있는 것이 바람직하다. 가반형 용접 로봇(100)에서는 토치각(α)의 변경이 곤란하기 때문에, 횡향 용접 자세에서 비드 늘어짐이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 와이어 선단 목적 위치가 개선면(1LA)으로부터 1㎜ 내지 3㎜ 정도 이격되어 있는 것에 의해, 오버랩의 발생을 억제할 수 있다. 오버랩은 비드 지단부와 모재의 친밀성이 나쁜 상태의 부분을 나타내며, JIS Z 3001-4에서는 "용접 금속(WL)이 지단에서 모재에 융합되지 않고 중첩된 부분"으로 정의되어 있으며, 친밀성을 양호하게 하기 위해서는 용접 속도의 적정화나, 위빙에 의해서도 개선 효과를 기대할 수 있다.
(C) 적층 수 및 패스 수
적층 수 및 패스 수는 상술한 토대층(GL) 및 마무리층(FL)의 최적 형상의 설계에 부가하여, 용접하는 공간을 조정하는 의미에서 가장 중요한 인자이다.
이상, 본 발명에 따른 다층 덧살올림 용접 방법의 일 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 적절히, 변형, 개량 등이 가능하다.
예를 들면, 본 발명의 다층 덧살올림 용접 방법은, 본 실시형태의 가반형 용접 로봇(100)을 구비하는 용접 시스템(50)에 있어서 매우 바람직하게 이용되지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 6축 용접 로봇을 구비하는 용접 시스템에서도 적용 가능하다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.
(1) 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재에 대해, 횡향 자세의 다층 덧살올림 용접에 의해, 용접 금속을 형성하고 접합하기 위한 다층 덧살올림 용접 방법에 있어서,
상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
상기 복수의 층은,
최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까워지도록, 상기 경계층을 형성하는, 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에 있어서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 수 있다.
(2) 시공 정보에 기초하여, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중, 적어도 2개의 위치 정보를 결정하는 공정을 가지며,
상기 시공 정보는 적어도 개선 형상, 개선 각도, 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는, (1)에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 소정의 시공 정보에 기초하여 경계층을 설계할 수 있다.
(3) 적어도 개선 형상, 개선 각도, 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는 시공 정보와, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중, 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터 베이스를 구비하고,
상기 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 상기 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 결정하는 공정을 갖는, (1) 또는 (2)에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 시공 정보와 소정의 위치 정보가 관련지어진 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 자동적으로 결정할 수 있다.
(4) 상기 모재의 표면으로부터 상기 PUB까지의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위가 되고, 또한, 상기 모재의 표면으로부터 상기 PLB까지의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위가 되는 동시에,
상기 DUB와 상기 DLB의 차이가 1㎜ 이상 10㎜ 이하가 되도록, 상기 경계층을 형성하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 이 경계층의 표면측에 마무리층을 형성하는 것에 의해, 적은 마무리층 수로 양호한 이음 외관을 얻을 수 있다.
(5) n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 순서대로 커지도록, 상기 토대층을 형성하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 때에, 소망하는 형상인 경계층을 형성하기 쉬워진다. 또한, 적층 수 및 패스 수를 구하는 연산식이 단순하게 되어, 적층 조건을 용이하게 산출할 수 있다.
(6) n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가 정인 복수의 층을, 상기 토대층에 있어서의 소정의 층으로부터 상기 경계층에 달할 때까지 연속적으로 형성하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 때에, 소망하는 형상인 경계층을 형성하기 쉬워진다. 또한, 최초층으로부터 상판측에 용착 금속의 두께량을 많이 마련할 수 있다.
(7) n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 교대로 정부가 되도록, 상기 토대층을 형성하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법.
이 구성에 의하면, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 형성할 때에, 소망하는 형상인 경계층을 형성하기 쉬워진다. 또한, 개선측의 공간을 확보하기 쉬워, 외관 품질과 용접 품질이 양립하기 쉬워진다.
(8) 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재가, 다층 덧살올림 용접에 의해 형성된 용접 금속을 거쳐서 접합된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음에 있어서,
상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
상기 복수의 층은,
최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까운, 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음.
이 구성에 의하면, 횡향 자세에서의 다층 덧살올림 용접에서도, 비드 늘어짐의 발생을 최소한으로 억제하여, 용접 금속의 표면이 양호한 용접 이음을 얻을 수 있다.
(9) 상기 모재의 표면으로부터 상기 PUB까지의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위이며, 또한, 상기 모재의 표면으로부터 상기 PLB까지의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위인 동시에,
상기 DUB와 상기 DLB의 차이가 1㎜ 이상 10㎜ 이하인, (8)에 기재된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음.
이 구성에 의하면, 적은 마무리층 수로 외관 성능이 뛰어난 용접 이음을 얻을 수 있다.
(10) (3)에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법을 실행하기 위한 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법에 있어서,
적어도 개선 형상, 개선 각도, 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는 시공 정보와, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중, 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터 베이스를 구비하고,
상기 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 상기 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 결정하는 공정을 갖는, 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법.
이 구성에 의하면, 시공 정보와 소정의 위치 정보가 관련지어진 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 자동적으로 결정할 수 있다.
이상, 도면을 참조하면서 각종 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예를 고안할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합하여도 좋다.
또한, 본 출원은 2021년 7월 29일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2021-124523 호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1A: 모재의 표면 1B: 모재의 이면
1L: 모재로서의 하판 1U: 모재로서의 상판
20: 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음 BL: 경계층
DL(n): 모재의 표면으로부터 PL(n)까지의 거리
DLB: 모재의 표면으로부터 PLB까지의 거리
DU(n): 모재의 표면으로부터 PU(n)까지의 거리
DUB: 모재의 표면으로부터 PUB까지의 거리
EL: 최종층 FL: 마무리층
GL: 토대층 n: 적층 수
PL(n): n층째에 있어서의 하판측 용착부의 위치
PLB: 경계층에 있어서의 하판측 용착부의 위치
PU(n): n층째에 있어서의 상판측 용착부의 위치
PUB: 경계층에 있어서의 상판측 용착부의 위치
WL: 용접 금속 X: 모재의 판 두께

Claims (17)

  1. 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재에 대해, 횡향 자세의 다층 덧살올림 용접에 의해, 용접 금속을 형성하고 접합하기 위한 다층 덧살올림 용접 방법에 있어서,
    상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
    상기 복수의 층은,
    최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
    상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
    상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까워지도록, 상기 경계층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시공 정보에 기초하여, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중 적어도 2개의 위치 정보를 결정하는 공정을 가지며,
    상기 시공 정보는 적어도 개선 형상, 개선 각도 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 개선 형상, 개선 각도 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는 시공 정보와, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 상기 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 결정하는 공정을 갖는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PUB까지의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위가 되며, 또한, 상기 모재의 표면으로부터 상기 PLB까지의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위가 되는 동시에,
    상기 DUB와 상기 DLB의 차이가 1㎜ 이상 10㎜ 이하가 되도록, 상기 경계층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  5. 제 3 항에 있어서
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PUB까지의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위가 되며, 또한, 상기 모재의 표면으로부터 상기 PLB까지의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위가 되는 동시에,
    상기 DUB와 상기 DLB의 차이가 1㎜ 이상 10㎜ 이하가 되도록 상기 경계층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 순서대로 커지도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 순서대로 커지도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n)의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 순서대로 커지도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가 정인 복수의 층을, 상기 토대층에 있어서의 소정의 층으로부터 상기 경계층에 달할 때까지 연속적으로 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가 정인 복수의 층을, 상기 토대층에 있어서의 소정의 층으로부터 상기 경계층에 달할 때까지 연속적으로 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가 정인 복수의 층을, 상기 토대층에 있어서의 소정의 층으로부터 상기 경계층에 달할 때까지 연속적으로 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 교대로 정부가 되도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  13. 제 3 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할 때까지 교대로 정부가 되도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  14. 제 4 항에 있어서,
    n층째에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치를 PU(n)로 하고, n층째에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치를 PL(n)로 하는 경우에,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PL(n)까지의 거리(DL(n))와 상기 모재의 표면으로부터 상기 PU(n)까지의 거리(DU(n))의 차이(DL(n)-DU(n))가, 상기 경계층에 달할때까지 교대로 정부가 되도록, 상기 토대층을 형성하는
    다층 덧살올림 용접 방법.
  15. 개선을 형성하도록 배치된 상판 및 하판으로 이루어지는 한쌍의 모재가, 다층 덧살올림 용접에 의해 형성된 용접 금속을 거쳐서 접합된 다층 덧살올림 맞댐 용접 이음에 있어서,
    상기 용접 금속은 상기 모재의 이면으로부터 표면까지 복수의 층을 가지며,
    상기 복수의 층은,
    최종층을 포함하는 적어도 2층을 갖는 마무리층과,
    상기 마무리층보다 상기 모재의 이면측에 위치하며, 상기 마무리층과 인접하는 층이 되는 경계층을 포함하는 토대층을 구비하고,
    상기 경계층에 있어서의 상기 상판측 용착부의 위치(PUB)가, 상기 경계층에 있어서의 상기 하판측 용착부의 위치(PLB)보다 상기 모재의 표면에 가까운
    다층 덧살올림 맞댐 용접 이음.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 모재의 표면으로부터 상기 PUB까지의 거리(DUB)가 2㎜ 내지 12㎜의 범위이며, 또한, 상기 모재의 표면으로부터 상기 PLB까지의 거리(DLB)가 4㎜ 내지 16㎜의 범위인 동시에,
    상기 DUB와 상기 DLB의 차이가 1㎜ 이상 10㎜ 이하인
    다층 덧살올림 맞댐 용접 이음.
  17. 제 3 항에 기재된 다층 덧살올림 용접 방법을 실행하기 위한 다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법에 있어서,
    적어도 개선 형상, 개선 각도 및 상기 모재의 판 두께의 정보를 포함하는 시공 정보와, 상기 PUB의 위치 정보, 상기 PLB의 위치 정보, 및 상기 PUB와 상기 PLB 사이의 상대 위치 정보 중 적어도 2개의 위치 정보를 관련지은 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 데이터 베이스에 기초하여, 적층 수 및 상기 경계층의 위치를 포함하는 적층 패턴을 결정하는 공정을 갖는
    다층 덧살올림 용접의 적층 패턴 산출 방법.
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