WO2011162140A1 - 片面アーク溶接装置 - Google Patents

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WO2011162140A1
WO2011162140A1 PCT/JP2011/063672 JP2011063672W WO2011162140A1 WO 2011162140 A1 WO2011162140 A1 WO 2011162140A1 JP 2011063672 W JP2011063672 W JP 2011063672W WO 2011162140 A1 WO2011162140 A1 WO 2011162140A1
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welding
welded
power source
backing member
end side
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PCT/JP2011/063672
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Inventor
正晴 幸村
茂 木幡
哲也 中尾
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the present invention relates to a single-sided arc welding apparatus that performs welding from the upper surface by running a welding machine along welding lines of a plurality of steel plates to be welded held on a backing device.
  • a single-sided submerged arc welding device (hereinafter referred to as “single-sided arc welding device”) prevents the molten metal from dripping by placing a backing device below the weld line where the side edges of a pair of steel plates to be welded face each other.
  • it is an apparatus for arc-welding one side of a welded steel plate of a welding line by a welding machine that travels along the welding line.
  • this single-sided arc welding device for example, a flux backing device and / or a copper plate backing device is extended in the welding direction, and a panel on which a plurality of steel plates to be welded are temporarily attached onto the backing device is conveyed. And is arranged so that its weld line coincides with the backing device. Then, the single-sided arc welding apparatus sends a welding wire from the welding torch of the welding machine toward the vicinity of the welding line, and forms an arc by applying a voltage between the welding wire and the steel plate to be welded while welding. The welding groove is welded by causing the machine to travel on the welder beam (support beam).
  • the first current collecting method is a method in which an earth cable is directly connected to a steel plate to be welded. In the case of this current collection method, each time a panel is conveyed, an earth cable is connected to the steel plate to be welded by a vise.
  • the second current collecting method is a method of connecting a ground cable of a welding power source to a support device that supports a steel plate to be welded.
  • the third current collecting method is a method of installing a plurality of earth current collecting devices on a supporting device for a steel plate to be welded. In order to cope with conveying the steel plate to be welded by a roller, the earth current collector contacts the steel plate to be welded by moving the current collecting contact toward the steel plate to be welded with a hydraulic cylinder or the like. Device.
  • a method of grounding by connecting a power ground terminal to a steel plate to be welded is known (for example, see Patent Document 1).
  • the first to third ground current collecting methods have the following problems.
  • the arc state changes depending on whether the ground current collecting position is on the welding start end side, the welding end side, or the intermediate position. For this reason, there exists a problem that a welding arc state becomes unstable by the current collection position of an earth current. This phenomenon is generally referred to as “arc blow” and is particularly noticeable when the welding current is a direct current. For this reason, there exists a problem that a favorable weld bead cannot be obtained.
  • the magnetic blowing phenomenon is caused when the current path becomes plural on the steel plate to be welded, and the magnetic field generated in each current is repelled or attracted so that the arc is not directed straight to the steel plate to be welded.
  • the steel plates to be welded before welding are merely connected by the tacking portions scattered in the weld line direction at the weld groove portion. For this reason, it cannot be predicted in which direction the ground current flows through which of the steel plates to be welded. Since the current flowing in the arc is orthogonal to the direction and direction of the current flowing through the welded steel plate, the arc receives an electromagnetic force in a direction perpendicular to the arc direction by the current flowing through the welded steel plate.
  • the ground cable when the ground cable is directly connected to the steel plate to be welded, the ground cable becomes heavy when the welding current is large, and the ground cable is welded in a vise every time the panel is replaced. Work to attach to or remove from the steel plate is required. For this reason, it takes time for the preparation work before performing the welding work, and there are problems that the number of work steps increases and the work becomes complicated. In addition, when replacing the panel, if the user forgets to remove the ground cable, an unexpected accident may occur in which the ground cable is disconnected. Further, when the size of the steel plate to be welded changes, the mounting position of the ground cable also changes. Therefore, it is necessary to carry a heavy ground cable to a new mounting position each time, and there is a problem that workability is poor.
  • the steel plate support device receives a steel plate to be welded by a plurality of rollers or a support member such as a support base, and an earth current returns from the steel plate to be welded to the welding power source through the support member.
  • the steel plate to be welded may have rust, dirt, dust, or the like on the surface thereof, not all support points are always in close contact with or in contact with the steel plate support device.
  • the bend of the steel plate to be welded and the support height of the support member are not uniform, the contact point is unstable. For this reason, the ground current does not always flow in the same state, and there is a problem that the arc is unstable.
  • the third current collecting method has the following problems.
  • pre-grounding in which a grounding cable is provided on the welding end (end) side of the welding line is said to be preferable for suppressing magnetic blowing.
  • This earth current collector is a method in which an earth current collector contact is brought into contact with a welding end portion to which welding of a steel plate to be welded proceeds.
  • the welding end position of the welding line is not always accurate depending on the size and placement of the welded steel sheet. Absent. Therefore, when the position where the current collecting contact comes into contact is closer to the welding end position of the weld line of the steel plate to be welded, even if welding can be performed up to that position, the contact position of the current collecting contact After passing through, a magnetic blow may occur in the welding arc. For this reason, the earth current collector has a problem in that it cannot reliably prevent magnetic blowing throughout.
  • the mechanism of the ground current collector is a device that presses the current collector contact against the steel plate to be welded with a hydraulic cylinder or the like. For this reason, when the steel plate to be welded is thin and light, the steel plate to be welded is lifted by the pressing force of the hydraulic cylinder, and the contact pressure of the current collector contact with the steel plate to be welded is not sufficiently transmitted, resulting in poor contact. There is a problem.
  • the single-side welding apparatus adsorbs a backing member extending in the welding direction, and a plurality of steel plates arranged in the longitudinal direction of the backing member at the side of the backing member, and magnetically adsorbed steel plates positioned on the backing member.
  • the single-side welding apparatus described in Patent Document 2 uses a so-called pre-ground, in which a ground current collector is provided at a welding end (end) of a weld line, and via a power ground terminal connected to a plurality of magnetic adsorption members.
  • a ground current collector is provided at a welding end (end) of a weld line, and via a power ground terminal connected to a plurality of magnetic adsorption members.
  • a good single-sided welding result has been obtained.
  • the backside bead shape of single-sided welding is disturbed. In that case, on-site repairs were forced each time, and it was urgently needed to clarify the cause of the disturbance of the backside bead shape and to take countermeasures.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a single-sided arc welding apparatus that can perform welding so that the welding defect does not occur.
  • a first aspect of the single-sided arc welding apparatus includes a backing member extending in the welding direction, and a plurality of longitudinal members in the longitudinal direction of the backing member at the side of the backing member.
  • a plurality of magnetic adsorption members that magnetically adsorb and restrain the steel plates to be welded arranged and positioned on the backing member; and a welding torch that moves along a welding line of the steel plates to be welded and delivers a welding wire;
  • a single-sided arc welding apparatus having a welding power source for supplying an electric current to the welding wire to generate an arc between the welding wire and the steel plate to be welded, wherein the welding power source is the welding line Are installed on the welding start end side of the welding power source, and the grounding current is connected to the power supply ground terminal of the welding power source so that a ground current is generated on the welding start end side of the plurality of magnetic adsorption members and the welding line.
  • the plurality of magnetic adsorption members are arranged in a plurality in the longitudinal direction of the backing member on both sides in the width direction of the backing member. It is preferable that the magnetic adsorption member is electrically connected to the power supply ground terminal.
  • the single-sided arc welding apparatus has a plurality of magnetic adsorption members arranged on both sides in the width direction of the backing member, and all the magnetic adsorption members are connected to the power supply ground terminal. It is possible to improve the reliability of the electrical connection at the connection point of the current path through which the current flows.
  • the ground member comprises at least a gantry frame that supports the magnetic adsorption member or the welding machine.
  • the single-sided arc welding apparatus can be grounded without providing a special grounding member by using the gantry frame as the grounding member.
  • the second aspect of the single-sided arc welding apparatus includes a backing member extending in the welding direction, and a plurality of the backing members arranged in the longitudinal direction of the backing member at a side portion of the backing member.
  • a plurality of magnetic adsorption members that magnetically attract and restrain the welded steel plate positioned above, a welding torch that moves along the weld line of the welded steel plate and sends out the welding wire, and an electric current to the welding wire
  • a single-sided arc welding apparatus having a welding power source for generating an arc between the welding wire and the steel plate to be welded, wherein the welding power source is installed on a welding end side of the welding line
  • an earth current is installed on the welding start end side of the plurality of magnetic adsorption members and the welding line.
  • the welding power supply via the power supply ground connection terminal and the ground cable connected from the welding start end side to the welding end side of the welding line and connected to the power supply ground connection terminal and the power supply ground terminal. It is characterized by having returned to.
  • the single-sided arc welding apparatus welds the steel plate to be welded from the welding start end side to the welding end side by arranging the ground cable from the welding start end side to the welding end side of the welding line, The ground current always flows through the welding start end side of the ground cable and returns to the welding power source.
  • the single-sided arc welding apparatus has the following excellent effects.
  • a plurality of magnetic adsorption members arranged on the side of the backing member can be used for fixing the steel plate to be welded, and the ground current is supplied from the steel plate to be welded. Can also be used as a current path for conducting the current and returning it to the welding power source.
  • a plurality of the magnetic adsorption members are arranged in the longitudinal direction of the backing member, the welding power source is installed on the welding start end side, and the respective magnetic adsorption members and the power supply ground terminal of the welding power source are electrically connected, so that a welding current is generated. It is always grounded later in the direction of travel, and a stable arc can be obtained. As a result, it is possible to perform high-quality welding that does not cause welding defects due to arc fluctuations.
  • the influence of variations in contact electric resistance caused by the plurality of current collecting members is reduced, and It is possible to suppress the occurrence of turbulence due to various causes of the sequential distribution of the ground current of the magnetic attracting member. As a result, good single-sided arc welding can be obtained.
  • the gantry frame is an earth member
  • the earth can be grounded without providing a special earth member, and thus the wiring for passing the earth current is simplified. can do.
  • the single-sided arc welding apparatus In the single-sided arc welding apparatus according to the second aspect of the present invention, even when a welding power source is installed on the welding end side of the welding line, an earth cable is connected from the ground terminal collected at the welding start end side to the welding power source ground terminal.
  • the welding current always becomes the back ground with respect to the traveling direction, and a stable arc can be obtained.
  • the shape of the weld bead is also stabilized, and the occurrence of weld defects can be prevented.
  • the longitudinal direction is a direction parallel to the weld line 3 of the steel plates 1 and 2 to be welded
  • the width direction is a direction orthogonal to the weld line 3.
  • a single-sided arc welding apparatus 100 is a submerged arc welding apparatus that welds steel plates 1 and 2 to each other using a flux F while moving a welding machine 40 along a welding line 3.
  • a single-sided arc welding apparatus 100 includes a welding machine 40, a welding power source 6 (6A, 6B, 6C), a gantry frame 101, a workpiece conveying device 23, and a magnetic adsorption member, which will be described later. 27, 28, 29, a backing device 20, an elevating device (not shown), a flux collecting and conveying device 16 (see FIG. 1), and a collecting and dispersing device 19 (see FIG. 1).
  • the steel plates 1 and 2 to be welded are steel plates having a large area that are used in ships and the like, and are made of, for example, a flat plate having a length of 10 to 30 m on one side.
  • the welded steel plates 1 and 2 are formed by welding and joining the weld lines 3 of the large welded steel plates 1 and 2 with a welding machine 40.
  • the side end portions of the steel plates 1 and 2 to be welded are butted against each other, and the weld line 3 is formed at the butted end portion.
  • the weld groove portion M is tack welded and is dotted with a plurality of tack portions along the weld line 3.
  • the panel is arranged such that the welding line 3 is conveyed to a position on the flux backing member 21.
  • a welder 40 is disposed on the weld line 3, and the welder 40 travels along the weld line 3 on the welder beam 102.
  • the welding machine 40 is an arc welding machine that is disposed above the backing device 20 and welds the steel plates 1 and 2 to be welded from the front side (upper side) of the welding line 3. As shown in FIG. 2, the welding machine 40 is extended along the longitudinal direction of the flux backing member 21 (see FIG. 1) of the backing device 20 or the copper plate backing member 22 (see FIG. 1).
  • a welding machine traveling carriage 41 (see FIG. 2) for traveling the welder beam (supporting beam) 102, an adjustment jig (not shown) movably attached to the welding machine traveling carriage 41, and an adjustment jig.
  • Welding torch 4 (4A, 4B, 4C).
  • the welding machine traveling carriage 41 shown in FIG. 2 is a carriage that moves the welding torch 4 (4A to 4C) in the width direction when a rail (not shown) provided in an adjustment jig (not shown) moves in the width direction. It is.
  • three welding torches 4 (4A to 4C) extend downward, and the tips of the welding torches 4 (4A to 4C) are positioned immediately above the welding line 3. Placed in.
  • each welding wire 5 is fed toward the welding groove portion M. An arc is generated and arc welding is performed between each welding wire 5 and the steel plates 1 and 2 to be welded by applying a voltage from each welding power source 6 (6A to 6C).
  • each welding power source 6 (6A to 6C) feeds a large current to the welding wire 5 of each welding torch 4 (4A to 4C), respectively.
  • Each welding power source 6 (6A to 6C) includes an output terminal 6a and a power supply ground terminal 6b.
  • Each welding power source 6 (6A to 6C) is installed on the welding start end side of the welding line 3, and each magnetic adsorption member 27, 28, 29 and each welding power source 6 (6A to 6C) are connected to a power source ground terminal 6b. Is conducting.
  • the earth current grounded from each welding power source 6 (6A to 6C) through the welding torches 44A to 4C) and the steel plates 1 and 2 to be welded is welded from the magnetic adsorption members 27 to 29 and the welding start end side of the welding wire 3.
  • a current circuit for ground current so that the entire welding current is collected via the welding start end side of the gantry frame 101 (ground member) arranged up to the end side, and distributed and returned to each welding power source 6 (6A to 6C). Is configured.
  • the power cables 8, 8, and 8 from the plurality of welding power sources 6 (6A to 6C) installed corresponding to the plurality of welding wires 5 to the welding wires 5 are connected to the individual welding power sources 6 (6A to 6C). One end thereof is connected to the output terminal 6 a and the other end is connected to the welding wire 5 of the welding machine 40.
  • the ground cable 7 is composed of three conductive wires capable of supplying a large current, and one end side is connected to a power source ground connection terminal 101a installed on the welding start end side of the welding wire 3 and the other end side branches into three.
  • the power supply ground terminals 6b of the welding power supplies 6 (6A to 6C) are respectively connected.
  • the gantry frame 101 is a skeleton frame that forms a substantially entire framework of the single-sided arc welding apparatus 100, and includes a welder beam 102, a beam traveling guide 103, and a base frame 140, and is configured to be movable in the width direction. Has been.
  • the gantry frame 101 is made of a conductive metal frame, and forms a part of the current path of the ground current.
  • a power supply ground connection terminal 101a for connecting the ground cable 7 is installed on the welding start end side of the gantry frame 101.
  • the base frame 140 is a frame formed so as to form a concave shape in a cross-sectional view by framing a steel square member in a state where the upper side is opened, and a back surface supported on the inside thereof. It extends along the longitudinal direction of the device 20.
  • the base frame 140 is provided with two main beams 140a arranged in parallel along the longitudinal direction, a connection beam 140b connected at a right angle between the main beams 140a and 140a, and a standing beam perpendicular to the connection beam 140b.
  • the base frame 140 is provided with a carriage part 108 below the connecting beam 140b, and the carriage part 108 moves on a plurality of rails 107 arranged in parallel in the longitudinal direction of the backing device 20 at a predetermined interval. By doing so, the backing device 20 moves in the width direction.
  • the welded material transfer device 23 is a device that is disposed above the auxiliary beam 140 d of the base frame 140 and horizontally moves the welded steel plates 1 and 2 above the backing device 20.
  • the welding material transport device 23 includes panel moving rollers 24 and 24 and motors 26 and 26 for rotating the panel moving rollers 24 and 24.
  • an auxiliary roller device 30 is disposed on the upper portion of the base frame 140 (cantilever 140e). Yes.
  • the panel moving rollers 24 and 24 are, for example, devices for moving the panel in the longitudinal direction of the backing device 20, and are rotationally driven by motors 26 and 26, respectively.
  • the direction of the panel moving rollers 24 and 24 and the rollers 25 and 25 can be changed according to the direction in which the panel is moved. Note that the panel moving rollers 24 and 24 and the rollers 25 and 25 shown in FIG. 2 show a case where the panel is moved in the longitudinal direction.
  • the backing device 20 is a device that presses the flux F against the back surface of the weld line 3 that abuts the steel plates 1 and 2 to be welded, and is placed on the backing device traveling carriage 17. It extends in the welding direction on the support structure.
  • the backing device 20 includes two rows of backing members in which a flux backing member 21 and a copper plate backing member 22 are provided in parallel, and an air hose 15 as a lifting device for raising and lowering the two backing members, respectively. And. Either the flux backing member 21 or the copper plate backing member 22 is selectively used by a welding method.
  • FIG. 1 is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows a state when using the flux backing member 21 for welding. On these backing devices 20, a panel temporarily attached with the steel plates 1 and 2 to be welded is conveyed and arranged.
  • the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22 are portions that press the flux F against the back surface of the welding line 3 where the welded steel plates 1 and 2 are abutted.
  • the flux backing member 21 is a trough type member that presses the flux F stored in a trough 21 a having a U-shaped cross section supported by a trough frame against the back surface of the welding line 3.
  • the copper plate backing member 22 is of a so-called copper plate type that presses the flux F sprayed on the backing copper plate 22a against the back surface of the welding line 3.
  • a plurality of magnetic attracting members 29 are arranged in a line in the longitudinal direction.
  • welded material transfer devices 23 and 23 and magnetic adsorption members 27 and 28 are arranged on the left and right outer sides of the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22 in the width direction.
  • the flux backing member 21 prevents the molten metal from dripping during welding by pressing the flux F dispersed and stored in the trough 21a against the lower surface of the weld groove M.
  • the flux backing member 21 is provided with an air hose 15 at the lower portion thereof, and when the compressed air is supplied to the air hose 15, the air hose 15 swells, and the flux F is welded to the weld groove portions of the steel plates 1 and 2 to be welded. It presses against the lower surface of M.
  • the copper plate backing member 22 like the flux backing member 21, is provided with the air hose 15, and when compressed air is supplied to the air hose 15, the air hose 15 swells and the copper plate backing member 22 rises.
  • the flux F is pressed against the lower surfaces of the welded steel plates 1 and 2. Below these flux backing member 21 and copper plate backing member 22, a flux collecting and conveying device 16 for collecting the used flux F is disposed.
  • the magnetic attracting members 27, 28, and 29 attract the panel disposed above the backing device 20 with a magnetic force from below, so that the steel plates 1 and 2 to be welded are It is a device for fixing so as not to float, and is composed of an electromagnetic magnet formed in a substantially cylindrical shape.
  • the magnetic attracting members 27 to 29 are respectively mounted on the support portion 18 installed at the upper end of the welding apparatus traveling carriage 14 (see FIG. 1), and set in the longitudinal direction along the backing apparatus 20 in advance. Each of them is arranged in a row in the longitudinal direction.
  • the magnetic attracting members 27 to 29 are configured to attract the panels disposed above them, that is, the steel plates 1 and 2 to be welded by a magnetic force, and restrain the steel plates 1 and 2 to be welded. All of the magnetic attracting members 27 to 29 are provided so as to be electrically connected to the power supply ground terminal 6b (not shown) of each welding power source 6 (6A to 6C).
  • a plurality of magnetic attracting members 27 are arranged on the outside of the flux backing member 21 in the longitudinal direction along with the panel moving roller 24 and the roller 25.
  • the magnetic attracting members 27 are adjacent to the front and rear of the plurality of panel moving rollers 24, respectively.
  • the magnetic adsorption member 28 includes a plurality of panel moving rollers 24 and rollers 25 that are rotationally driven by a motor 26 in a row in the longitudinal direction outside the copper plate backing member 22. ing.
  • the magnetic attracting members 28 are adjacent to each other before and after the plurality of panel moving rollers 24.
  • the magnetic attracting members 29 are arranged in a line in the longitudinal direction between the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22 with the support rollers 10 interposed therebetween. As shown in FIG. 1, the magnetic attracting member 29 is fixed on the support portion 18, and the support portion 18 is installed on the base 13 mounted on the upper end of the backing device traveling carriage 17. .
  • the magnetic attracting member 29 when the magnetic attracting member 29 is not energized to the electromagnetic magnet, the distance between the common tangent L (part indicated by a two-dot chain line) on the upper side of the pair of support rollers 10 and the magnetic attracting member 29.
  • X that is, the magnetic attracting member 29 is below the common tangent L so that the distance X between the lower surface of the welded steel plates 1 and 2 supported on the pair of support rollers 10 and the magnetic attracting member 29 is about 10 mm. Is located.
  • the electromagnetic magnet When the electromagnetic magnet is energized with the welded steel plates 1 and 2 positioned above the magnetic attracting member 29, the magnetic attracting member 29 is guided by the guide bolt 50 and attracted to the welded steel plates 1 and 2. Be jumped up.
  • the amount of jumping is limited to, for example, 12 mm by the guide bolt 50. Therefore, even if the steel plates 1 and 2 to be welded are further lifted due to thermal distortion or the like, the magnetic attracting member 29 is clamped and welded. Limit deformation and lifting of the steel plates 1 and 2.
  • the magnetic attracting member 29 corrects the upward bending of the welded steel plates 1 and 2 by attracting and fixing the welded steel plates 1 and 2 with magnetic force, and the welded steel plates 1 and 2 due to distortion during welding. Can be prevented from bending and moving.
  • Such a magnetic adsorption member 29 is arranged between the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22, and a plurality of magnetic adsorption members 29 are arranged in the longitudinal direction of the backing device 20.
  • a plurality of magnetic attracting members 27 and 28 having the same configuration as the magnetic attracting member 29 are also provided near the panel moving roller 24 and the roller 25 disposed outside the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22 (see FIG. 2 and FIG. 3). Accordingly, the magnetic attracting members 29, 27, and 28 are disposed on both sides of each backing device 20.
  • all of these magnetic attracting members 27 to 29 are connected to the power source ground terminal 6b of each welding power source 6 (6A to 6C) via the frame frame 101 such as the welding machine beam 102 and the base frame 140.
  • the frame frame 101 such as the welding machine beam 102 and the base frame 140.
  • the connection terminal 12 and the magnetic adsorption member 29 (27, 28) are connected to each other by the cable 11.
  • the magnetic attracting member 29 (27, 28) includes the cable 11, the connection terminal 12, the base 13, and the iron mount frame 101 (welding apparatus traveling carriage 14, backing apparatus traveling carriage 17, or welder beam 102, etc. ), And connected to the power ground terminal 6b of each welding power source 6 (6A to 6C) arranged on the welding start end side via the power ground terminal 101a and the ground cable 7 (see FIG. 5).
  • the support roller 10 is arranged with its rotation axis oriented in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the backing device 20, and the bottom surfaces of the steel plates 1 and 2 to be welded on the panel. Rolls in contact with.
  • the support roller 10 is disposed so as to support the steel plates 1 and 2 to be welded from the lower side with the magnetic attraction member 29 disposed in the vicinity of the support roller 10.
  • the left and right panel moving rollers 24, 24 and rollers 25, 25 (see FIG. 3) arranged outside the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22 have their rotation axes orthogonal to the longitudinal direction of the backing device 20. It is installed in the direction to do.
  • the panel moving rollers 24 and 24 move the panel in the longitudinal direction of the backing device 20 when being driven to rotate by the motors 26 and 26, respectively.
  • auxiliary roller device 30 a plurality of rollers 31 are arranged along the longitudinal direction (panel transport direction) of the backing device 20.
  • Each roller 31 is arranged so that the rotation axis thereof is orthogonal to the longitudinal direction of the flux backing member 21 and the copper plate backing member 22, and is rotated by a motor 32. Move in the direction.
  • the welding apparatus traveling carriage 14 is mounted with a flux backing member 21, a copper plate backing member 22, a magnetic adsorption member 29, and welded material transfer devices 23, 23 for moving in the width direction. It is a trolley.
  • the backing device traveling carriage 17 is a carriage for mounting and moving the flux backing member 21, the magnetic adsorption member 29, and the copper plate backing member 22, and the longitudinal direction of the backing device 20 on the welding device traveling carriage 14. It is possible to run in a direction orthogonal to the direction. For this reason, the position of the flux backing member 21, the magnetic adsorption member 29, and the copper plate backing member 22 in the width direction can be finely adjusted by the movement of the backing device traveling carriage 17.
  • the operation of the single-sided arc welding apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
  • the position of the welding line 3 between the steel plates 1 and 2 to be welded is determined by the flux backing member 21 or the copper plate backing member 22.
  • the welding apparatus traveling carriage 14 is moved to adjust the position, and the backing apparatus traveling carriage 17 is moved to precisely finely adjust the position.
  • the magnetic attracting members 27 to 29 (see FIG. 2 and FIG. 3) are energized to attract and restrain the welded steel plates 1 and 2 with magnetic force.
  • the welded steel plates 1 and 2 come into contact with the magnetic attracting members 27 to 29 and the like.
  • the steel plates 1 and 2 to be welded are attracted by the magnetic attracting members 27 to 29, they can be reliably in contact and electrically connected.
  • compressed air is supplied to the air hose 15 of the flux backing member 21, the air hose 15 is expanded, the trough 21a is raised, and the flux F in the trough 21a is transferred to the weld groove portion M of the steel plates 1 and 2 to be welded. Press against the bottom.
  • a voltage from each welding power source 6 (6A to 6C) is applied between each welding wire 5 fed out from each welding torch 4 (4A to 4C) and welding groove portion M of steel plates 1 and 2 to be welded.
  • an arc current flows to generate an arc and welding is performed.
  • each welding power source 6 (6A to 6C) shown in FIG. 5 The supply current from the output terminal 6a of each welding power source 6 (6A to 6C) shown in FIG. 5 is supplied via power cables 8, 8, and 8 for each welding power source 6 (6A to 6C) installed for each welding wire 5. From each welding wire 5, an arc current enters the welded steel plates 1 and 2 and flows from the welded steel plates 1 and 2 to the magnetic attracting members 27 to 29, respectively, and the cable 11 and the connection terminal 12 (FIG. 4B).
  • Each of the welding power sources 6 (6A to 6C) via the base 13 (see FIG. 4B), the backing device traveling carriage 17, the gantry frame 101, the power supply ground connection terminal 101a, and the ground cable 7. It flows to the power supply ground terminal 6b.
  • a large number of magnetic attracting members 27 to 29 are arranged along the weld line 3 on both sides of the weld line 3.
  • the magnetic attracting members 29 and 27 are positioned near both sides of the weld line 3.
  • the copper plate backing member 22 is used, the magnetic attracting members 29 and 28 are located in the vicinity of both sides of the weld line 3. In this way, since a large number of magnetic attracting members 27 to 29 are arranged on both sides of the weld line 3 along the weld line 3, the ground current that enters the welded steel plates 1 and 2 from the arc point is not greatly biased. It always flows through the magnetic attracting members 27 to 29 and returns to each welding power source 6 (6A to 6C).
  • the welding current flowing from the welding wire 5 to the welded steel plates 1 and 2 through the generation of an arc is returned to each welding power source 6 (6A to 6C) via the plurality of magnetic attracting members 29 (27, 28).
  • the earth current flowing through the plurality of magnetic attracting members 29 (27, 28) is measured by means of an ammeter called a so-called “togometer”.
  • the amount of current of the magnetic attracting members 29 (27, 28) arranged in the vicinity of the welding start end side that has flowed a lot first is large. It has been found.
  • the contact electrical resistance between the magnetic attracting member 29 (27, 28) once conducted and the steel plates 1 and 2 to be welded is small, and even when the arc moves to the welding end side, the first magnetic attracting conducted. It has been found that there is a tendency to flow a relatively large amount between the member 29 (27, 28) and the steel plates 1 and 2 to be welded.
  • the magnetic attracting member 29 (27, 28) at the welding start end portion that normally flowed in the early stage of welding even in the latter half of welding. Turned out to be flowing.
  • the main earth current may flow through the magnetic adsorption member 29 (27, 28) in the vicinity of the welding end, and when this current path changes greatly, It was found that the weld defect occurs. This is because the contact electric resistance of the magnetic attracting member 29 (27, 28) in the vicinity of the welding start end, which is first conducted, and the current through the magnetic attracting member 29 (27, 28) in the vicinity of the welding end side are reduced.
  • the change in the earth flow path occurs in balance with the small electrical resistance of the circuit, and the earth current circuit through the first magnetic attracting member 29 (27, 28) is the welding start side (rear) ground.
  • the welded part does not lead to a welding defect even in this ground current state.
  • the current path of the ground current fluctuates from a state in which it flows through the magnetic adsorption member 29 (27, 28) on the welding start end side in the initial stage of welding. Therefore, it is possible to prevent the deflection of the arc and to prevent the occurrence of a sudden welding defect during the welding due to the change of the earth flow path.
  • the power supply ground terminal 6b of each welding power source 6 is connected to the welding start end portion, when welding reaches the end portion, the magnetic attracting member 29 (27, 28) positioned closer to the end side than that end. Since there is no flow path through which the ground current flows through the post-ground state, the rear ground state does not suddenly become the pre-ground state, and welding defects that sometimes occurred can be prevented.
  • the magnetic blowing phenomenon occurs remarkably when the welding current is a direct current, and when the welded steel plates 1 and 2 are only temporarily attached, the horizontality of the welded steel plates 1 and 2 It is also known that the earth current does not always flow in the same state because the degree of adsorption is inaccurate, and that the current path becomes unstable due to sudden changes in the earth current flow, and it occurs remarkably. Therefore, the present invention is particularly beneficial in single-sided arc welding, particularly when the preceding first electrode uses a direct current and the flux backing member 21 is used as the backing member.
  • FIG. 6 is a view showing a modified example of the single-sided arc welding apparatus according to the embodiment of the present invention, and is a schematic view of the main part showing the arrangement of the backing member, the magnetic adsorption member and the welding power source.
  • the welding power sources 6 (6A to 6C) are installed on the welding start end side, the magnetic adsorption members 27 to 29, and the power sources of the welding power sources 6 (6A to 6C).
  • the ground current is collected to the welding start end side via the magnetic attracting members 27 to 29, and is connected to each welding power source 6 (6A to 6C) via each current ground terminal 6b.
  • the current circuit is formed so as to return, it is not limited to this.
  • each welding power source 6 (6A to 6C) is installed on the welding end side of the welding line 3 and each magnetic adsorption member 27 to 29 is installed.
  • the power supply ground terminals 6b of the welding power supplies 6 (6A to 6C) may be electrically connected to each other.
  • the gantry frame 101 is installed from the welding start end side to the welding end side of the welding line 3, and one power ground connection terminal 101 a is provided on the welding start end side of the welding line 3.
  • the welding cable 3 is branched into three from one power ground connection terminal 101a on the welding start end side, and a ground cable 7A is connected to each power ground terminal 6b of each welding power source 6 (6A to 6C).
  • the welding power sources 6 (6A to 6C) are supplied to the welding machine 40.
  • the ground currents are connected to the welding power sources 6 (each of the respective magnetic adsorption members 27 to 29, the cable 11, the welding apparatus traveling carriage 14, and the welding power source connection terminal 101a on the welding start end side from each ground cable 7A. Return to the power supply ground terminal 6b). For this reason, the path of the earth current flow is stabilized, and a uniform arc is generated over the entire weld line 3 during welding, the shape of the weld bead is stabilized, and welding defects are Occurrence can be prevented.
  • the magnetic adsorption device has been described in which the magnetic adsorption members 27 to 29 are arranged in three rows.
  • a plurality of welding apparatus traveling carriages 14 are arranged, and a backing apparatus 20 (flux backing member 21 or copper plate backing member 22) is arranged below the plurality of welding lines 3. Then, a plurality of welding lines 3 may be welded simultaneously by a plurality of welding machines 40, 40 (see FIG. 2).
  • the type including the flux backing device 21 and the copper plate backing device 22 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the backing device The type of the device 20 is not particularly limited.
  • the backing device 20 may be of a type including only the flux backing device 21 or may be of a type including only the copper plate backing device 22.

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Abstract

　片溶接欠陥が発生しないように溶接することができる片面アーク溶接装置（１００）は、溶接方向に延びる裏当部材（２１，２２）と、裏当部材の側部にて裏当部材の長手方向に配列され裏当部材上に位置した被溶接鋼板（１，２）を磁気的に吸着する磁気吸着部材（２７－２９）と、被溶接鋼板の溶接線（３）に沿って移動し溶接ワイヤ（５）を送出する溶接トーチ（４）と、溶接ワイヤに電流を給電して溶接ワイヤと被溶接鋼板との間にアークを生成するための溶接電源（６）と、を有する。溶接電源は、溶接線の溶接始端側または溶接終端側に設置すると共に、各磁気吸着部材と溶接電源の電源アース端子（６ｂ）とを架台フレーム（１０１）の溶接始端側に設置された電源アース接続端子（１０１ａ）を介して接続し、アース電流が、複数の磁気吸着部材と、溶接線の溶接始端側から溶接終端側まで配置された架台フレームの溶接始端側と、を経由して溶接電源に戻る。

Description

片面アーク溶接装置
　本発明は、裏当装置上に保持した複数の被溶接鋼板の溶接線に沿って溶接機を走行させることにより、上面から溶接を行う片面アーク溶接装置に関する。
　片面サブマージアーク溶接装置（以下、「片面アーク溶接装置」という）は、一対の被溶接鋼板の側端同士を突き合わせた溶接線の下部に裏当装置を配置して溶融金属の垂れ落ちを防止しながら、溶接線に沿って走行する溶接機によって溶接線の被溶接鋼板の片面をアーク溶接する装置である。
　この片面アーク溶接装置においては、例えば、フラックス裏当装置及び／又は銅板裏当装置が溶接方向へ延設されて、この裏当装置上に複数の被溶接鋼板が仮付けされたパネルが搬送されて来て、その溶接線が裏当装置に一致するように配置される。そして、片面アーク溶接装置は、溶接機の溶接トーチから溶接線の近傍に向けて溶接ワイヤを送出し、溶接ワイヤと被溶接鋼板との間に電圧を印加することによってアークを形成しながら、溶接機に溶接機ビーム（支持梁）上を走行させることにより溶接開先部を溶接する。
　アークを形成するためには、溶接ワイヤと被溶接鋼板との間に溶接電流を流して、被溶接鋼板から溶接電流のアース電流を集電する必要がある。従来、そのアース電流の集電方法としては、次のような３つの集電方法が主に行われている。
　その第１の集電方法は、被溶接鋼板に直接アースケーブルを接続する方法である。この集電方法の場合は、パネルが搬送されて来る都度、その被溶接鋼板にアースケーブルを万力等により接続している。
　第２の集電方法は、被溶接鋼板を支持する支持装置に、溶接電源のアースケーブルを接続する方法である。
　第３の集電方法は、被溶接鋼板の支持装置にアース集電装置を複数設置する方法である。そのアース集電装置は、被溶接鋼板をローラで搬送するのに対処させるために、集電接触子を、油圧シリンダ等で被溶接鋼板に向けて進退移動させることによって、被溶接鋼板に接触させる装置である。
　その他、片面溶接装置に使用されるものではないが、被溶接鋼板に電源アース端子を接続してアースする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、前記第１～３のアース電流の集電方法には、次のような問題点がある。
　先ず、第１の集電方法では、アース電流の集電位置を溶接始端側にするか、溶接終端側にするか、又は、中間位置にするかによって、アークの状態が変化する。このため、アース電流の集電位置により溶接アーク状態が不安定になるという問題点がある。この現象は、一般的に「磁気吹き（arc blow）」といわれ、溶接電流が直流である場合に、特に、著しく現れる。このため、良好な溶接ビードを得ることができないという問題点がある。
　前記磁気吹き現象は、電流経路が被溶接鋼板上で複数になった場合に、各電流に発生する磁界が反発したり、吸い寄せられたりして、アークが真っ直ぐに被溶接鋼板に向かないで偏向することをいう。溶接前の被溶接鋼板同士は、溶接開先部で溶接線方向に点在する仮付け部により連結されているにすぎない。このため、アース電流がいずれの被溶接鋼板をどの方向に通流して行くのか予想がつかない。この被溶接鋼板を流れる電流の方向と向きに対して、アーク中を流れる電流が直交しているので、被溶接鋼板を流れる電流により、アークがアーク方向と垂直の方向に電磁力を受ける。このため、被溶接鋼板を流れる電流の経路が安定しない場合には、アークが所望の方向を向かず、不安定になるという問題点がある。特に、アークが後方向を向いた場合には、溶接ビードが溶接線の裏面側に形成されないという問題点がある。
　又、集電部と被溶接鋼板との接触が不安定である場合には、アーク状態も不安定になり、接触が不安定な被溶接鋼板と接触部との間でスパークが生じ、被溶接鋼板及び集電部にアーク痕が生じるという問題点がある。
　特に、第１の集電方法は、被溶接鋼板に直接アースケーブルを接続した場合、溶接電流が大きいときに、アースケーブルが重くなると共に、パネルを交換する都度、アースケーブルを万力で被溶接鋼板に取り付けたり、取り外したりする作業が必要となる。このため、溶接作業を行う前の準備作業に時間がかかると共に、作業工数が、増えて作業が煩雑になるという問題点がある。
　又、パネルを交換するときに、アースケーブルの取り外しを忘れた場合には、アースケーブルが切断してしまうという不慮の事故が発生することもある。さらに、パネルの被溶接鋼板の大きさが変わる場合には、アースケーブルの取付位置も変わるため、重いアースケーブルをその都度新しい取付位置まで運ぶ必要があり、作業性が悪いという問題点がある。
　又、第２の集電方法では、次のような問題点がある。
　鋼板支持装置は、複数のローラ、又は、支持台等の支持部材で被溶接鋼板を受けて、アース電流が、被溶接鋼板から支持部材を通って溶接電源に戻るようになっている。しかし、被溶接鋼板は、その表面に錆や汚れや塵埃等があることがあるため、全ての支持点が、常に、鋼板支持装置に密着又は接触しているわけではない。又、被溶接鋼板の曲がり及び支持部材の支持高さも不均一になっているため、接触点が不安定である。このため、アース電流は、いつも同じ状態に流れるとは限らず、アークが不安定であるという問題点がある。
　さらに、溶接中は、溶接熱により被溶接鋼板に歪みが発生し、接触していた箇所が溶接中に離れてスパークが発生することがある。
　又、接触点が移動することによって、アース電流の良好な集電状態が崩れ、磁気吹きが発生することがある。特に、被溶接鋼板が薄くて、単位面積あたりの質量が軽い場合には、被溶接鋼板が動き易いので、前記した全ての問題点が起きる可能性がある。
　さらに、ローラで被溶接鋼板を支持する場合は、ローラ内の軸受ベアリングにアース電流が流れるため、ベアリングを損傷させるという問題点がある。ベアリングにかかる荷重が大きい場合には、電流の通過抵抗が小さいが、荷重が小さい場合は、通過抵抗が大きくなり、損傷を促進させるという問題点がある。
　さらに、第３の集電方法においては、次のような問題点がある。
　アース集電装置は、アースケーブルを溶接線の溶接終端（エンド）側に設けるいわゆる前アースが、磁気吹きの抑制に好ましいといわれていた。このアース集電装置は、被溶接鋼板における溶接が進行する先の溶接終端部分にアース集電接触子を接触させる方法である。
　しかしながら、このアース集電装置の集電接触子を溶接線の溶接終端位置に接触させたとしても、被溶接鋼板の大きさ及び置き方によっては、正確に溶接線の溶接終端位置になるとは限らない。従って、集電接触子が接触する位置が被溶接鋼板の溶接線の溶接終端位置よりも手前になった場合、その位置までは溶接が良好にできたとしても、その集電接触子の接触位置を通過した後に、溶接アークに磁気吹きが発生することがある。このため、アース集電装置は、全体に亘って、磁気吹きを確実に防止することはできないという問題点がある。
　又、アース集電装置の機構は、前記したように、集電接触子を油圧シリンダ等で被溶接鋼板に押し付ける装置である。このため、被溶接鋼板が薄くて軽い場合には、油圧シリンダによる押付力で被溶接鋼板を持ち上げてしまい、被溶接鋼板に対する集電接触子の接触圧力が十分に伝わらず、接触不良となるという問題点がある。
　そのような前記第１～３のアース電流の集電方法の問題点を解消すべく開発されたものとしては、例えば、特許文献２に開示された片面溶接装置がある。
　その片面溶接装置は、溶接方向に延びる裏当部材と、この裏当部材の側部にて裏当部材の長手方向に複数配列され、裏当部材上に位置した被溶接鋼板を磁力で吸着して拘束する複数の磁気吸着部材と、被溶接鋼板の溶接線に沿って移動して溶接ワイヤを送出する溶接トーチと、溶接ワイヤに給電して溶接ワイヤと被溶接鋼板との間にアークを生成させる溶接電源と、を備えて、各磁気吸着部材と溶接電源の電源アース端子とを接続することにより、アース電流が、複数の磁気吸着部材を介して溶接電源に戻るようにしている。
実開昭５０－５３４３０号公報 特許第４４０１３２４号公報
　前記特許文献２に記載の片面溶接装置は、アース集電装置が、溶接線の溶接終端（エンド）に設けられるいわゆる前アースが用いられ、複数の磁気吸着部材に接続された電源アース端子を介している場合にあっては、通常、良好な片面溶接結果が得られとされていた。ところが、時として片面溶接の裏面ビード形状が乱れることがあった。その場合、その都度、現場補修を余儀なくされ、裏面ビード形状が乱れる原因の解明と対策が急務とされていた。
　この場合、裏面ビード形状が乱れたときには、溶接施工上の異常が生じたものと判断され、その都度の現場対応として溶接条件を調節すること等により対処していた。その溶接条件の調節作業は、片面アーク溶接装置を停止して作業が行われる。このため、裏面ビード形状の乱れの原因の究明に時間がかかった場合には、片面アーク溶接装置が何ヶ月も立ち上がらない状態になることもあり、検査コストや製作コストがアップすると共に、製品の納期等にも過大な影響を与えることもあった。
　しかしながら、複数の溶接ワイヤに関する個々の溶接条件を調節された後においても、相変わらず、時として裏面ビード形状が乱れる溶接欠陥が発生することから、その原因が施工上の異常ではなく、装置面から原因の究明と根絶が急務となった。なお、その溶接欠陥は、往々にして溶接線裏面の溶接箇所の形状欠陥となる。その溶接欠陥を補修は、現場の狭隘な裏面サイドからの上向き溶接によって補修することが要求されることもあり、その溶接欠陥の発生頻度が少なくても、被溶接鋼板の裏面側の補修作業は大変な作業であり、大きな問題点となる。
　このため、前記した諸問題を究明して改善し、溶接欠陥が発生しない片面アーク溶接装置の開発が要望されていた。
　本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、前記溶接欠陥が発生しないように溶接することができる片面アーク溶接装置を提供することを課題とする。
　前記した課題を解決するために、本発明による片面アーク溶接装置の第１の態様は、溶接方向に延びる裏当部材と、当該裏当部材の側部にて当該裏当部材の長手方向に複数配列され前記裏当部材上に位置した被溶接鋼板を磁気的に吸着して拘束する複数の磁気吸着部材と、前記被溶接鋼板の溶接線に沿って移動し、溶接ワイヤを送出する溶接トーチと、前記溶接ワイヤに電流を給電して前記溶接ワイヤと前記被溶接鋼板との間にアークを生成するための溶接電源と、を有する片面アーク溶接装置であって、前記溶接電源は、前記溶接線の溶接始端側に設置されると共に、前記各磁気吸着部材と当該溶接電源の電源アース端子とを導通させたことにより、アース電流が、前記複数の磁気吸着部材と、前記溶接線の溶接始端側から溶接終端側まで配置されたアース部材の溶接始端側と、前記アース部材の溶接始端側と前記電源アース端子とに接続されたアースケーブルと、を経由して当該溶接電源に戻るようにしたことを特徴とする。
　かかる構成によれば、片面アーク溶接装置は、溶接する際に、電流が、溶接電源から溶接ワイヤ、被溶接鋼板、複数の磁気吸着部材を介して溶接電源の電源アース端子に流れて、溶接ワイヤと被溶接鋼板との間にアークを生成する。この場合、磁気吸着部材と電源アース端子とは、接続されているため、溶接欠陥が発生することがない。
　また、本発明の第１の態様の片面アーク溶接装置において、前記複数の磁気吸着部材は、前記裏当部材の幅方向の両側に、当該裏当部材の長手方向に複数配列されると共に、全ての前記磁気吸着部材が前記電源アース端子に導通されていることが好ましい。
　かかる構成によれば、片面アーク溶接装置は、磁気吸着部材が、裏当部材の幅方向の両側に複数配列されて、全ての磁気吸着部材が電源アース端子に接続されているので、溶接のアース電流が流れる電流経路の接続箇所の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
　また、本発明の第１の態様の片面アーク溶接装置において、前記アース部材は、少なくとも前記磁気吸着部材又は溶接機を支持する架台フレームからなることが好ましい。
　かかる構成によれば、片面アーク溶接装置は、架台フレームをアース部材としたことによって、特別なアース部材を設けることなく、アースすることができる。
　また、本発明による片面アーク溶接装置の第２の態様は、溶接方向に延びる裏当部材と、前記裏当部材の側部にて当該裏当部材の長手方向に複数配列され、当該裏当部材上に位置した被溶接鋼板を磁気的に吸着して拘束する複数の磁気吸着部材と、前記被溶接鋼板の溶接線に沿って移動し、溶接ワイヤを送出する溶接トーチと、前記溶接ワイヤに電流を給電して前記溶接ワイヤと前記被溶接鋼板との間にアークを生成するための溶接電源と、を有する片面アーク溶接装置であって、前記溶接電源は、前記溶接線の溶接終端側に設置されると共に、前記各磁気吸着部材と当該溶接電源の電源アース端子とを導通させたことにより、アース電流が、前記複数の磁気吸着部材と、前記溶接線の溶接始端側に設置され前記複数の磁気吸着部材に導通した電源アース接続端子と、前記溶接線の溶接始端側から溶接終端側に配置されると共に、前記電源アース接続端子と前記電源アース端子とに接続されたアースケーブルと、を経由して当該溶接電源に戻るようにしたことを特徴とする。
　かかる構成によれば、片面アーク溶接装置は、溶接線の溶接始端側から溶接終端側にアースケーブルを配置したことにより、被溶接鋼板を溶接始端側から溶接終端側に亘って溶接するときに、アース電流が、常に、アースケーブルの溶接始端側を介して流れて溶接電源に戻るようになる。
　本発明に係る片面アーク溶接装置は、次のような優れた効果を奏する。
　本発明の第１の態様の片面アーク溶接装置は、裏当部材の側部に配列された複数の磁気吸着部材を、被溶接鋼板の固定に使用することができると共に、被溶接鋼板からアース電流を導通し溶接電源に戻すための電流経路としても兼用することができる。この磁気吸着部材は、裏当部材の長手方向に複数配列し、溶接電源は溶接始端側に設置し、前記各磁気吸着部材と当該溶接電源の電源アース端子とを導通することにより、溶接電流が常に進行方向に対して後アースとなり、安定したアークが得られる。その結果、アーク変動による溶接欠陥が発生しない高品質の溶接を行うことができる。
　本発明の第１の態様の１つの好ましい形態では、磁気吸着部材を通してアーク電流を集電する際に、複数の集電部材に起因する接触電気抵抗のばらつきの影響を軽減し、かつ、複数の磁気吸着部材のアース電流の順次分配の諸原因に基づく乱れの発生を抑制することができる。その結果、良好な片面アーク溶接を得ることができる。
　本発明の第１の態様の他の好ましい形態では、架台フレームをアース部材としたことによって、特別なアース部材を設けることなく、アースすることができるため、アース電流を流すための配線を簡素化することができる。
　本発明の第２の態様の片面アーク溶接装置は、溶接線の溶接終端側に溶接電源を設置した場合であっても、溶接始端側に集電したアース端子から溶接電源アース端子にアースケーブルを配置したことにより、被溶接鋼板を溶接始端側から溶接終端側に亘って溶接するときに、溶接電流が常に進行方向に対して後アースとなり、安定したアークが得られる。その結果、溶接ビードの形状も安定化され、溶接欠陥の発生を防止することができる。
本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置を示す裏当部材に垂直方向の要部拡大縦断面図である。 本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置の裏当部材及び磁気吸着部材の配置を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置の磁気吸着部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置の裏当部材、磁気吸着部材及び溶接電源の配置を示す要部概略図である。 本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置の変形例を示す図であり、裏当部材、磁気吸着部材及び溶接電源の配置を示す要部概略図である。
　以下、本発明の実施形態について図１～図５を参照して説明する。
　なお、実施形態の説明において、長手方向は被溶接鋼板１，２の溶接線３に平行な方向、幅方向は溶接線３に直交する方向とする。
≪片面アーク溶接装置の構成≫
　図１に示すように、片面アーク溶接装置１００は、被溶接鋼板１，２同士を溶接線３に沿って溶接機４０を移動させながらフラックスＦを用いて片面溶接するサブマージアーク溶接装置である。図２に示すように、片面アーク溶接装置１００は、それぞれ後記する溶接機４０と、溶接電源６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）と、架台フレーム１０１と、被溶接材搬送装置２３と、磁気吸着部材２７，２８，２９と、裏当装置２０と、昇降装置（図示省略）と、フラックス回収搬送装置１６（図１参照）と、回収散布装置１９（図１参照）と、を備えている。
≪被溶接鋼板の構成≫
　図１に示すように、被溶接鋼板１，２は、船舶等で用いられる大きな面積を有する鋼板等であり、例えば、１辺が１０～３０ｍの長さの平板材からなる。この被溶接鋼板１，２は、溶接機４０により大きな被溶接鋼板１，２の溶接線３を溶接して繋ぎ合わせて形成される。被溶接鋼板１，２の側端部は、相互に突き合わされて、突き合わせ端部に溶接線３が形成されている。溶接開先部Ｍは、仮付け溶接され、溶接線３に沿って複数の仮付け部が点在している。パネルは、溶接線３がフラックス裏当部材２１の上に位置に搬送されて配置されている。そして、この溶接線３の上には、溶接機４０が配置され、溶接機４０が溶接機ビーム１０２上を溶接線３に沿って走行するようになっている。
≪溶接機の構成≫
　図１に示すように、溶接機４０は、裏当装置２０の上方に配置され、溶接線３の表側（上側）から被溶接鋼板１，２を溶接するアーク溶接機である。図２に示すように、溶接機４０は、裏当装置２０のフラックス裏当部材２１（図１参照）、又は、銅板裏当部材２２（図１参照）の長手方向に沿って延設される溶接機ビーム（支持梁）１０２を走行させる溶接機走行台車４１（図２参照）と、溶接機走行台車４１に移動可能に取り付けられた調整治具（図示省略）と、調整治具に取り付けられた溶接トーチ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）と、を備えている。
　図２に示す溶接機走行台車４１は、不図示の調整治具に設けられたレール（図示省略）が幅方向に移動することによって、溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）を幅方向へ移動させる台車である。
　そして、溶接機４０には、例えば、３つの溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）が下方に向けて延在し、各溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）の先端が溶接線３の直上に位置するように配置される。複数の溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）からは、各溶接ワイヤ５が溶接開先部Ｍに向けて送出される。各溶接ワイヤ５と被溶接鋼板１，２との間には、それぞれの溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）から電圧が印加されることにより、アークが生成されてアーク溶接が行われる。
≪溶接電源の構成≫
　図５に示すように、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）は、各溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）の溶接ワイヤ５にそれぞれ大電流を給電して溶接ワイヤ５と被溶接鋼板１，２との間にアークを生成させるための電源であり、例えば、３つからなる。各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）は、出力端子６ａと、電源アース端子６ｂと、を備えている。各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）は、溶接線３の溶接始端側に設置されると共に、各磁気吸着部材２７，２８，２９と各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）は、電源アース端子６ｂとに導通している。各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）から溶接トーチ４４Ａ～４Ｃ）、被溶接鋼板１，２を介してアースされるアース電流は、磁気吸着部材２７～２９と、溶接線３の溶接始端側から溶接終端側まで配置された架台フレーム１０１（アース部材）の溶接始端側とを介して全溶接電流が集電されて各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）に配分されて戻るようにアース電流の電流回路が構成されている。
＜電源ケーブル及びアースケーブルの構成＞
　複数の溶接ワイヤ５毎に対応して設置した複数の溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）から各溶接ワイヤ５への電源ケーブル８，８，８は、個々の溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）毎に、その一端が、出力端子６ａに接続され、他端が、溶接機４０の溶接ワイヤ５に接続されている。
　アースケーブル７は、大電流が供給可能な３本の電導線からなり、一端側が、溶接線３の溶接始端側に設置された電源アース接続端子１０１ａに接続され、他端側が、３つに分岐されて各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂにそれぞれ接続されている。
≪架台フレームの構成≫
　架台フレーム１０１は、片面アーク溶接装置１００の略全体の骨組みを形成する骨格フレームであり、溶接機ビーム１０２と、ビーム走行ガイド１０３と、土台フレーム１４０と、を備えて幅方向に移動可能に構成されている。架台フレーム１０１は、導電性の金属製フレームからなり、アース電流の電流経路の一部を形成している。架台フレーム１０１の溶接始端側には、アースケーブル７を接続するための電源アース接続端子１０１ａが設置されている。
≪土台フレームの構成≫
　図２に示すように、土台フレーム１４０は、上方が開放された状態に鋼製の角材を枠組みして、断面視して凹状を呈するように形成されたフレームであり、その内側に支持した裏当装置２０の長手方向に沿って延設されている。土台フレーム１４０は、長手方向に沿って並設された２本の主梁１４０ａと、主梁１４０ａ，１４０ａの間に直角に連結された連結梁１４０ｂと、連結梁１４０ｂに垂直に立設された連結梁１４０ｃと、主梁１４０ａ，１４０ａの上方で、それぞれ平行に設置された補助梁１４０ｄと、補助梁１４０ｄから裏当装置２０の反対側に向かって張出した片持梁１４０ｅと、を備えている。又、土台フレーム１４０は、連結梁１４０ｂの下方に台車部１０８が設置され、裏当装置２０の長手方向に所定の間隔をあけて並設された複数のレール１０７の上を台車部１０８が移動することによって、裏当装置２０の幅方向に移動する。
≪被溶接材搬送装置の構成≫
　被溶接材搬送装置２３は、土台フレーム１４０の補助梁１４０ｄの上部に配置され、裏当装置２０の上方で被溶接鋼板１，２を水平移動させる装置である。被溶接材搬送装置２３は、パネル移動ローラ２４，２４と、このパネル移動ローラ２４，２４を回転駆動させるモータ２６，２６等を備えて構成されている。又、被溶接材搬送装置２３による被溶接鋼板１，２の搬送を補助するために、土台フレーム１４０の上部（片持梁１４０ｅ）には、補助ローラ装置３０（図３参照）が配置されている。
　パネル移動ローラ２４，２４は、例えば、パネルを裏当装置２０の長手方向へ移動させるための装置であり、それぞれモータ２６，２６によって回転駆動される。なお、パネル移動ローラ２４，２４及びローラ２５，２５（図３参照）の向きは、パネルを移動させる方向に応じてその向きを変えることが可能になっている。なお、図２に示すパネル移動ローラ２４，２４及びローラ２５，２５は、パネルを長手方向に移動させる場合を示している。
≪裏当装置の構成≫
　図１に示すように、裏当装置２０は、前記被溶接鋼板１，２同士を突き合わせた溶接線３の裏面にフラックスＦを押し当てる装置であり、裏当装置走行台車１７に載設された支持構造体の上に溶接方向に延設されている。裏当装置２０は、フラックス裏当部材２１と銅板裏当部材２２とが並行に設けられた二列の裏当部材と、この二つの裏当部材をそれぞれ上昇及び下降させる昇降装置としてのエアホース１５と、を備えている。フラックス裏当部材２１と銅板裏当部材２２とは、溶接方法により、いずれかが選択的に使用される。
　なお、図１は、フラックス裏当部材２１を使用して溶接するときの状態を示す要部縦断面図である。これらの裏当装置２０の上には、被溶接鋼板１，２を仮付けしたパネルが搬送されて来て配置される。
　図１に示すように、フラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２は、被溶接鋼板１，２を突き合わせた溶接線３の裏面にフラックスＦを押し当てる部分である。フラックス裏当部材２１は、トラフフレームに支持された断面Ｕ字状のトラフ２１ａ内に収納したフラックスＦを溶接線３の裏面に押し当てるトラフタイプのものである。銅板裏当部材２２は、裏当銅板２２ａの上に散布されたフラックスＦを溶接線３の裏面に押し当てるいわゆる銅板タイプのものである。
　そして、これらのフラックス裏当部材２１と銅板裏当部材２２との間には、複数の磁気吸着部材２９が長手方向に１列に配置されている。フラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２の幅方向の左右外側には、被溶接材搬送装置２３，２３及び磁気吸着部材２７，２８が配置されている。
　フラックス裏当部材２１は、トラフ２１ａ内に散布されて貯留されたフラックスＦを溶接開先部Ｍの下面に押し当てることにより、溶接時の溶融金属の垂れ落ちを防止する。このフラックス裏当部材２１は、その下部にエアホース１５が配置されて、エアホース１５に圧縮空気が供給されることにより、エアホース１５が膨らんで、フラックスＦを被溶接鋼板１，２の溶接開先部Ｍの下面に押し当てるようになっている。
　一方、銅板裏当部材２２は、フラックス裏当部材２１と同様、エアホース１５が配置されて、エアホース１５に圧縮空気が供給されると、エアホース１５が膨らんで、銅板裏当部材２２が上昇し、フラックスＦを被溶接鋼板１，２の下面に押当てるようになっている。これらのフラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２の下方には、使用後のフラックスＦを回収するフラックス回収搬送装置１６が配置されている。
≪磁気吸着部材の構成≫
　図３に示すように、磁気吸着部材２７，２８，２９（磁気吸着装置）は、裏当装置２０の上方に配置されたパネルを下側から磁力で吸引して、被溶接鋼板１，２が浮き上がらないように固定する装置であり、略円柱形状に形成された電磁マグネットからなる。磁気吸着部材２７～２９は、溶接装置走行台車１４（図１参照）の上端に設置された支持部１８にそれぞれ載設されると共に、裏当装置２０に沿って長手方向に予め設定された間隔で、それぞれが１列に長手方向に多数配置されている。磁気吸着部材２７～２９は、通電することによりその上方に配置されたパネル、即ち、被溶接鋼板１，２を磁力で吸着し、被溶接鋼板１，２を拘束するようになっている。磁気吸着部材２７～２９は、その全てが各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂ（図示省略）に導通するように設けられている。
　磁気吸着部材２７は、フラックス裏当部材２１の外側に、パネル移動ローラ２４とローラ２５と共に長手方向に１列に複数配置されている。磁気吸着部材２７は、複数のパネル移動ローラ２４の前後にそれぞれ隣設されている。
　磁気吸着部材２８は、前記磁気吸着部材２７と同様に、銅板裏当部材２２の外側に、モータ２６によって回転駆動されるパネル移動ローラ２４とローラ２５とが、長手方向に１列に複数配置されている。磁気吸着部材２８は、複数のパネル移動ローラ２４の前後にそれぞれ隣設されている。
　図３に示すように、磁気吸着部材２９は、フラックス裏当部材２１と銅板裏当部材２２との間に、それぞれ支持ローラ１０を介在して長手方向に向けて１列に配置されている。図１に示すように、磁気吸着部材２９は、支持部１８の上に固定され、支持部１８は、裏当装置走行台車１７の上端に載設された基台１３の上に設置されている。
　図４（ｂ）に示すように、磁気吸着部材２９は、電磁マグネットに通電しない場合、一対の支持ローラ１０の上側の共通接線Ｌ（二点鎖線で示す部位）と磁気吸着部材２９との間隔Ｘ、即ち、一対の支持ローラ１０上に支持される被溶接鋼板１，２の下面と磁気吸着部材２９との間隔Ｘが、約１０ｍｍになるように、磁気吸着部材２９が共通接線Ｌより下方に位置している。そして、磁気吸着部材２９の上方に被溶接鋼板１，２が位置している状態で、電磁マグネットに通電すると、磁気吸着部材２９が、ガイドボルト５０に案内されて被溶接鋼板１，２に吸引されて飛び上がる。この飛び上がり量は、ガイドボルト５０によって、例えば、１２ｍｍに制限されているので、被溶接鋼板１，２が熱歪み等でそれ以上持ち上がろうとしても、磁気吸着部材２９がクランプして被溶接鋼板１，２の変形及び持ち上がりを制限する。
　これにより、図１に示すフラックス裏当部材２１が被溶接鋼板１，２の溶接開先部Ｍの下面に押し付けられて、被溶接鋼板１，２を上側へ力が作用しても、被溶接鋼板１，２が浮き上がるのが阻止されるようになっている。又、磁気吸着部材２９は、磁力で被溶接鋼板１，２を吸着固定することにより、被溶接鋼板１，２の上方向に曲がるのを矯正し、溶接中の歪みによる被溶接鋼板１，２の湾曲変形及び移動を防止することができる。
　このような磁気吸着部材２９がフラックス裏当部材２１と銅板裏当部材２２との中間に配置され、複数の磁気吸着部材２９が裏当装置２０の長手方向に配列されている。又、フラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２の外側に配置されたパネル移動ローラ２４及びローラ２５の近傍にも、磁気吸着部材２９と同様の構成の複数の磁気吸着部材２７，２８（図２及び図３参照）が配置されている。従って、各裏当装置２０の両側に前記磁気吸着部材２９，２７，２８が配置されている。
　これらの全ての磁気吸着部材２７～２９は、図５に示すように、溶接機ビーム１０２、土台フレーム１４０等の架台フレーム１０１を経由して各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂに導通するように電気的に接続されている。つまり、各磁気吸着部材２９（２７，２８）には、土台フレーム１４０に固定された図４（ｂ）に示す基台１３上に、板状の接続端子１２が立設されている。この接続端子１２と磁気吸着部材２９（２７，２８）とは、互いにケーブル１１によって接続されている。従って、磁気吸着部材２９（２７，２８）は、ケーブル１１、接続端子１２、基台１３、及び、鉄製の架台フレーム１０１（溶接装置走行台車１４、裏当装置走行台車１７あるいは溶接機ビーム１０２等）、電源アース接続端子１０１ａ、アースケーブル７を経由して溶接始端側に配置された各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂに接続されている（図５参照）。
　図１に示すように、前記支持ローラ１０は、回転軸を裏当装置２０の長手方向に直交する方向に向けて配置され、その上に搬送されて来るパネルの被溶接鋼板１，２の下面に当接して転動する。支持ローラ１０は、この支持ローラ１０の近傍に配置された磁気吸着部材２９とで、被溶接鋼板１，２を下側から支持するように配置されている。
　フラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２の外側に配置された左右のパネル移動ローラ２４，２４とローラ２５，２５（図３参照）は、その回転軸が裏当装置２０の長手方向に直交する方向に向けて設置されている。パネル移動ローラ２４，２４は、それぞれモータ２６，２６によって回転駆動されると、パネルを裏当装置２０の長手方向に移動させる。
≪補助ローラ装置の構成≫
　図３に示すように、補助ローラ装置３０は、複数のローラ３１が裏当装置２０の長手方向（パネル搬送方向）に沿って配置されている。各ローラ３１は、その回転軸が、フラックス裏当部材２１及び銅板裏当部材２２の長手方向に直交するように配置されて、モータ３２によって回転駆動されると、パネルを裏当装置２０の長手方向に移動させる。
≪溶接装置走行台車の構成≫
　図１に示すように、溶接装置走行台車１４は、フラックス裏当部材２１、銅板裏当部材２２，磁気吸着部材２９及び被溶接材搬送装置２３，２３を搭載して幅方向へ移動させるための台車である。
≪裏当装置走行台車の構成≫
　裏当装置走行台車１７は、フラックス裏当部材２１、磁気吸着部材２９及び銅板裏当部材２２を搭載して移動させるための台車であり、溶接装置走行台車１４上を裏当装置２０の長手方向に直交する方向に走行可能となっている。このため、フラックス裏当部材２１、磁気吸着部材２９及び銅板裏当部材２２は、裏当装置走行台車１７が移動することにより、幅方向の位置を微調整することができるようになっている。
≪片面アーク溶接装置の動作≫
　次に、図１～図５を参照して片面アーク溶接装置１００の動作について説明する。
　図１に示すように、パネルが裏当装置２０上に搬送されて来ると、被溶接鋼板１，２間の溶接線３の位置が、フラックス裏当部材２１、又は、銅板裏当部材２２の直上に位置決めされる。必要に応じて、溶接装置走行台車１４を移動させて位置調整し、さらに、裏当装置走行台車１７を移動させて位置を正確に微調整する。
　そして、磁気吸着部材２７～２９（図２及び図３参照）に通電し、被溶接鋼板１，２を磁力で吸着して拘束する。これにより、被溶接鋼板１，２は、磁気吸着部材２７～２９等に接触する。この場合、被溶接鋼板１，２は、磁気吸着部材２７～２９に吸引されているので、両者は、確実に接触して電気的に接続することができる。
　次に、フラックス裏当部材２１のエアホース１５に圧縮空気を供給して、エアホース１５を膨らませて、トラフ２１ａを上昇させトラフ２１ａ内のフラックスＦを被溶接鋼板１，２の溶接開先部Ｍの下面に押し当てる。その後、各溶接トーチ４（４Ａ～４Ｃ）から繰り出される各溶接ワイヤ５と被溶接鋼板１，２の溶接開先部Ｍとの間に、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）からの電圧を印加すると、アーク電流がそれぞれ流れてアークが生成され、溶接が行われる。
　図５に示す各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の出力端子６ａからの供給電流は、各溶接ワイヤ５毎に設置した溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）毎の電源ケーブル８，８，８を介して各溶接ワイヤ５からアーク電流となって被溶接鋼板１，２に入り、その被溶接鋼板１，２から磁気吸着部材２７～２９にそれぞれ流れ、ケーブル１１、接続端子１２（図４（ｂ）参照）、基台１３（図４（ｂ）参照）、裏当装置走行台車１７、架台フレーム１０１、電源アース接続端子１０１ａ、アースケーブル７を介して、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の各電源アース端子６ｂに流れる。
　そして、溶接機４０を溶接線３に沿って走行させ、各溶接ワイヤ５を溶接線３に沿って移動させると、各溶接ワイヤ５及び被溶接鋼板１，２の溶融及び溶接金属の凝固が溶接方向に連続的になされ、片面アーク溶接が行われる。
　この場合に、図１及び図２に示すように、磁気吸着部材２７～２９は、溶接線３の両側に、溶接線３に沿って多数配置されている。例えば、フラックス裏当部材２１を使用する場合には、溶接線３の両側近傍に、磁気吸着部材２９，２７が位置する。又、銅板裏当部材２２を使用する場合には、溶接線３の両側近傍に磁気吸着部材２９，２８が位置する。
　このように、溶接線３に沿って多数の磁気吸着部材２７～２９が溶接線３の両側に配置されているので、アーク点から被溶接鋼板１，２に入るアース電流は、大きな偏りなく、常に、磁気吸着部材２７～２９等を流れて各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）に戻る。
　図５に示すように、溶接始端側から溶接を開始して溶接終端側へ連続して被溶接鋼板１，２を溶接した場合、最初、溶接始端部の近傍に位置する磁気吸着部材２９（２７，２８）を溶接電流が流れるが、その後の溶接後半に至っても最初に流れた磁気吸着部材２９（２７，２８）を大部分のアース電流が流れる。
　つまり、溶接ワイヤ５からアーク発生を経て被溶接鋼板１，２に流れる溶接電流は、複数の磁気吸着部材２９（２７，２８）を介して各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）に還流される。しかしながら、複数の磁気吸着部材２９（２７，２８）を介して流れるアース電流は、その各部を流れる電流をいわゆるトグメータといわれている電流計で計測したところ、各磁気吸着部材２９（２７，２８）を均等に流れるのではなく、複数の磁気吸着部材２９（２７，２８）の内、最初に多く流れた溶接始端側の近傍に配置された磁気吸着部材２９（２７，２８）の電流量が多いことが判明した。つまり、一旦導通した磁気吸着部材２９（２７，２８）と被溶接鋼板１，２の間の接触電気抵抗は小さくなっており、溶接終端側にアークが移動しても、最初に導通した磁気吸着部材２９（２７，２８）と被溶接鋼板１，２の間に比較的多く流れる傾向があることが判った。
　従来から常識的に片面アーク溶接装置では、溶接終端側（前）アースが良いとされており、これまでの装置では溶接終端側（前）アースが採用されてきた。又、通常溶接ではこの溶接終端側（前）アースで安定した片面溶接が実現できてきた。しかしながら、通常、安定した溶接が得られる溶接終端側（前）アースであっても、前述のように、時として裏面ビード形状が乱れる溶接欠陥が発生することがあり、その原因究明を個々の磁気吸着部材２９（２７，２８）を介して流れるアース電流の分流解析を行った。その結果、溶接終端側（前）アースを装置的には実現しているにもかかわらず、通常は溶接後半になっても溶接初期に流れた溶接始端部の磁気吸着部材２９（２７，２８）を流れていることが判明した。ただし、時として、溶接終端側での溶接の際に、溶接終端近辺の磁気吸着部材２９（２７，２８）を主アース電流が流れることがあり、この電流経路の大きな変化が生じた場合に、前記溶接欠陥が生じることが判った。このことは、最初に導通した溶接始端側近傍の磁気吸着部材２９（２７，２８）の接触電気抵抗の小ささと、溶接終端側近傍の磁気吸着部材２９（２７，２８）を介しての電流回路の電気抵抗の少なさとのバランスでアース流路の変化が生じること、最初に導通した磁気吸着部材２９（２７，２８）を介してのアース電流回路は溶接始端側（後）アースとなっているが、このアース電流状態でも溶接した箇所が溶接欠陥に繋がるわけではないことが実験で判明した。
　又、これらの試験を通して、磁気吸着部材２９（２７，２８）と被溶接鋼板１，２との間の接触電気抵抗、あるいは、磁気吸着部材２９（２７，２８）の吸着面の錆や表面汚れ等に起因した外乱が影響することが判った。又、溶接初期に流れた溶接始端側近傍の磁気吸着部材２９（２７，２８）には、電流が流れ易い状態になっており、アーク点が移動した後も、溶接初期に流れた磁気吸着部材２９（２７，２８）を通して流れる電流が多く存在することも判った。従来、常識とされていた前アースでなくても、アース電流の流路が乱れない場合には、アース電流の流路に大きな変更がないので、良好な安定した片面溶接が得られることも判った。
　このようなことから、各溶接電源６の電源アース端子６ｂを溶接始端部に接続した片面アーク溶接装置１００では、溶接開始初期の良好な溶接状態が維持され、かつ、磁気吹きが発生しない。そして、磁気吸着部材２９（２７，２８）は、磁力により確実に被溶接鋼板１，２の下面に接触しているので、接触状態も良好である。又、溶接中の被溶接鋼板１，２の歪みにより、磁気吸着部材２９（２７，２８）との接触状態が悪化することもなく、アース電流は、確実に溶接初期の溶接始端側の磁気吸着部材２９（２７，２８）を大部分が通って流れる。
　よって、溶接始端側から溶接終端側に亘って溶接線３全体を溶接しても、アース電流の電流経路が、溶接初期の溶接始端側の磁気吸着部材２９（２７，２８）を流れる状態からふらつくことがなく安定しているので、アークの偏向を防止することができると共に、アース流路の変更による溶接の途中での突然の溶接欠陥が発生するのを防止することができる。なお、各溶接電源６の電源アース端子６ｂを溶接始端部に接続した場合にあっては、溶接が終端部に至った場合、それよりも終端側に位置する磁気吸着部材２９（２７，２８）を介してアース電流が流れる流路発生はないことから、後アース状態が突然前アース状態になることはなく、時として発生していた溶接欠陥は防止できた。
　一般に、磁気吹き現象は、溶接電流が直流電流である場合に顕著に発生する、又、被溶接鋼板１，２が仮付けされただけの状態の場合に、被溶接鋼板１，２の水平度や吸着度が不正確であるので、いつも同じ状態でアース電流が流れるとは限らず、突然アース電流の流れが変わることにより、電流経路が不安定になって著しく発生することも判っている。
　このため、本発明は、片面アーク溶接において、特に先行する第１電極が、直流電流を使用し、フラックス裏当部材２１を裏当部材として使用したときに、特に、有益である。
　さらには、複数の電極が交流大電流で実施される片面アーク溶接の場合にあっては、先行の第１電極以降の電極には、先行の電極から１２０°の位相差となる電源結線方法を用いた場合には、さらに好適な安定した溶接結果が得られる。
［変形例］
　以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
　図６は、本発明の実施形態に係る片面アーク溶接装置の変形例を示す図であり、裏当部材、磁気吸着部材及び溶接電源の配置を示す要部概略図である。
　前記実施形態では、図５に示すように、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）を溶接始端側に設置させると共に、各磁気吸着部材２７～２９と、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂとを接続することによって、アース電流が、磁気吸着部材２７～２９を経由して溶接始端側に集電され、各電流アース端子６ｂを介して各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）に戻るように電流回路が形成されているが、これに限定されるものではない。
　例えば、本発明に係る片面アーク溶接装置１００は、図６に示すように、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）を、溶接線３の溶接終端側に設置すると共に、各磁気吸着部材２７～２９と各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の各電源アース端子６ｂをそれぞれ導通させてもよい。この場合、架台フレーム１０１は、溶接線３の溶接始端側から溶接終端側に亘って設置されて、溶接線３の溶接始端側に一本の電源アース接続端子１０１ａが設けられている。その溶接線３の溶接始端側の一つの電源アース接続端子１０１ａから三つに分岐されて各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）の電源アース端子６ｂにアースケーブル７Ａがそれぞれ接続されている。
　このようにしても、前記実施形態と同様に、被溶接鋼板１，２を溶接始端側から溶接終端側に亘って溶接するときに、各溶接電源６（６Ａ～６Ｃ）から溶接機４０に供給された電流は、そのアース電流が、各磁気吸着部材２７～２９、ケーブル１１、溶接装置走行台車１４、溶接始端側の電源アース接続端子１０１ａを介して各アースケーブル７Ａから各溶接電源６（各電源アース端子６ｂ）に戻るようになる。
　このため、アース電流の流れの経路が安定化されて、溶接の際に、溶接線３の全体に亘って均一化されたアークが生成され、溶接ビードの形状も安定化されて、溶接欠陥の発生を防止することができる。
　又、前記実施形態では磁気吸着装置が、磁気吸着部材２７～２９を三列に配置した例を説明したが、二種類の裏当装置２０のフラックス裏当部材２１と、銅板裏当部材２２との間に、磁気吸着部材２９の１列のみを配置して、磁気吸着部材２９のみにアース電流を流すようにしても構わない。
　又、片面アーク溶接装置１００には、複数の溶接装置走行台車１４を配置すると共に、複数の溶接線３の下方に裏当装置２０（フラックス裏当部材２１又は銅板裏当部材２２）を配置して、複数の溶接機４０，４０（図２参照）により、複数の溶接線３を同時に溶接するようにしてもよい。
　前記実施形態では裏当装置２０の一例として、フラックス裏当装置２１と銅板裏当装置２２とを備えたタイプのものを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、裏当装置２０のタイプは特に限定されない。例えば、裏当装置２０は、フラックス裏当装置２１だけ備えたタイプのものでもよく、又、銅板裏当装置２２だけ備えたタイプのものでもよい。
　　１，２…被溶接鋼板
　　３…溶接線
　　４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…溶接トーチ
　　５…溶接ワイヤ
　　６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…溶接電源
　　６ｂ…電源アース端子
　　７，７Ａ，７Ｂ…アースケーブル
　　１１…ケーブル
　　１２…接続端子
　　１３…基台
　　１４，１７…台車
　　１５…エアホース
　　１６…回収部材
　　２０…裏当装置
　　２１…フラックス裏当部材（裏当部材）
　　２２…銅板裏当部材（裏当部材）
　　２７，２８，２９…磁気吸着部材
　　４０…溶接機
　　１００… 片面アーク溶接装置
　　１０１…架台フレーム（アース部材）
　　１０１ａ，１０１ｂ…電源アース接続端子
　　１４０…土台フレーム

Claims (4)

  1. 　溶接方向に延びる裏当部材と、当該裏当部材の側部にて当該裏当部材の長手方向に複数配列され、前記裏当部材上に位置した被溶接鋼板を磁気的に吸着して拘束する複数の磁気吸着部材と、前記被溶接鋼板の溶接線に沿って移動し、溶接ワイヤを送出する溶接トーチと、前記溶接ワイヤに電流を給電して前記溶接ワイヤと前記被溶接鋼板との間にアークを生成するための溶接電源と、を有する片面アーク溶接装置であって、
    　前記溶接電源は、前記溶接線の溶接始端側に設置されると共に、前記各磁気吸着部材と当該溶接電源の電源アース端子とを導通させたことにより、
    　アース電流が、前記複数の磁気吸着部材と、
    　前記溶接線の溶接始端側から溶接終端側まで配置されたアース部材の溶接始端側と、
    　前記アース部材の溶接始端側と前記電源アース端子とに接続されたアースケーブルと、
    　を経由して当該溶接電源に戻るようにしたことを特徴とする片面アーク溶接装置。
  2. 　前記複数の磁気吸着部材は、前記裏当部材の幅方向の両側に、当該裏当部材の長手方向に複数配列されると共に、全ての前記磁気吸着部材が前記電源アース端子に導通されていることを特徴とする請求項１に記載の片面アーク溶接装置。
  3. 　前記アース部材は、少なくとも前記磁気吸着部材又は溶接機を支持する架台フレームからなることを特徴とする請求項１に記載の片面アーク溶接装置。
  4. 　溶接方向に延びる裏当部材と、前記裏当部材の側部にて当該裏当部材の長手方向に複数配列され、当該裏当部材上に位置した被溶接鋼板を磁気的に吸着して拘束する複数の磁気吸着部材と、前記被溶接鋼板の溶接線に沿って移動し、溶接ワイヤを送出する溶接トーチと、前記溶接ワイヤに電流を給電して前記溶接ワイヤと前記被溶接鋼板との間にアークを生成するための溶接電源と、を有する片面アーク溶接装置であって、
    　前記溶接電源は、前記溶接線の溶接終端側に設置されると共に、前記各磁気吸着部材と当該溶接電源の電源アース端子とを導通させたことにより、
    　アース電流が、前記複数の磁気吸着部材と、
    　前記溶接線の溶接始端側に設置され前記複数の磁気吸着部材に導通した電源アース接続端子と、
    　前記溶接線の溶接始端側から溶接終端側に配置されると共に、前記電源アース接続端子と前記電源アース端子とに接続されたアースケーブルと、
    　を経由して当該溶接電源に戻るようにしたことを特徴とする片面アーク溶接装置。
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