サブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法
【課題】サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工する。
【解決手段】本発明のサブマージアーク溶接装置１０は、開放する側部において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受け１２と、フラックス受け１２にフラックスを供給するフラックス供給手段２４と、その先端が上記のフラックスが保持される領域内に配置され被溶接物１に向けて溶接ワイヤ３４を供給する溶接トーチ３２と、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２１を被溶接物１の溶接線２の方向に沿って移動させる移動機構３６と、を備える。
【解決手段】本発明のサブマージアーク溶接装置１０は、開放する側部において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受け１２と、フラックス受け１２にフラックスを供給するフラックス供給手段２４と、その先端が上記のフラックスが保持される領域内に配置され被溶接物１に向けて溶接ワイヤ３４を供給する溶接トーチ３２と、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２１を被溶接物１の溶接線２の方向に沿って移動させる移動機構３６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立向き姿勢でのサブマージアーク溶接を施工することができるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サブマージアーク溶接法は、粉状のフラックスをあらかじめ被溶接物（母材）の上に散布しておき、その中に溶接ワイヤを送給し、溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させ、このアーク熱によって被溶接物および溶接ワイヤを溶融接合する溶接法である。溶接中はアークが見えないので潜弧溶接法とも言われる。
【０００３】
このようなサブマージアーク溶接法は、（１）大電流が使用できるので溶着速度が大きく高能率である、（２）溶け込みが深い、（３）アークがフラックスで覆われているため遮光が不要であり、また、溶接ヒュームがほとんど発生しないので、作業環境が良好である、（４）ビード外観が美しい、といった利点を有する。
【０００４】
サブマージアーク溶接法に関する先行技術文献として、例えば、下記特許文献１〜４がある。
特許文献１及び特許文献２に開示された方法は、水平姿勢で設置された被溶接物の上にフラックスを散布し、被溶接物の上側から溶接トーチを対向させてサブマージアーク溶接を行なうものである。
特許文献３に開示された方法は、水平姿勢で設置された被溶接物の下側に、伸縮可能な筒状ホッパータンクを配置し、筒状ホッパータンクにフラックスを充填し、筒状ホッパータンクの底部を押し上げて、下方より被溶接物の溶接部にフラックスを供給し、サブマージアーク溶接を行なうものである。
特許文献４に開示された方法は、鉛直姿勢で設置されて溶接線が水平方向に延びる被溶接物（例えば、円筒形タンクの側板）に対して、溶接トーチを横向き姿勢で対向させて、サブマージアーク溶接を行なうものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８１４３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２００６８号公報
【特許文献３】特開平１１−３４７７３５号公報
【特許文献４】特開昭６３−６３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、原油タンクやＬＰＧタンクなどの製造においては、現地で立向き姿勢での溶接が必要な場合がある。なお、溶接における「立向き姿勢」とは、溶接線が高さ方向に延びるような被溶接物を溶接する場合の姿勢をいう。
しかしながら、従来のサブマージアーク溶接法は、被溶接物の継手部（突合せ継手、開先継手、重ね合わせ継手、隅肉継手など）にフラックスを滞留させる必要上、溶接姿勢が、下向き姿勢（特許文献１及び特許文献２の方法）、上向き姿勢（特許文献３の方法）および横向き姿勢（特許文献４の方法）に限定されており、立向き姿勢には適用できなかった。
このため、立向き姿勢での溶接が必要な場合、立向き姿勢での溶接も可能な被覆アーク溶接法やガスシールドアーク溶接法により、溶接を行なっていた。サブマージアーク溶接法は、高能率である等の種々の利点を有することから、立向き姿勢への適用が強く要望されていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置は、立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置であって、側部が開放し、該開放する側部において前記被溶接物に当接したときに自身と前記被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受けと、前記フラックス受けにフラックスを供給するフラックス供給手段と、その先端が前記領域内に配置され前記被溶接物に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、前記フラックス受けを前記被溶接物に当接させながら、前記フラックス受け及び前記溶接トーチを前記被溶接物の溶接線の方向に沿って移動させる移動機構と、を備える。
【０００９】
このように、フラックス受けが、側面が開放し、この開放する側面において被溶接物に当接したときに自身と被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されているので、フラックス供給手段から供給されるフラックスを保持しておくことができる。また、溶接トーチが、上記の領域内に配置されているので、フラックス中でアークを発生させることができる。
このため、移動機構により、フラックス受けを被溶接物に当接させながら、フラックス受けと溶接トーチを高さ方向に延びる溶接線の方向に沿って移動させるとともに、フラックスの中で溶接トーチから供給される溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させることにより、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができる。
【００１０】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス受けは、フラックスを保持する本体部と、該本体部の前記開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段とを有する。
【００１１】
このように、本体部の開放側に柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段を有するので、フラックス受けが被溶接物に当接する際に、柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段が適度に変形することにより、フラックス受けの開放側の端部と被溶接物との接触性がよくなり、両者の間からのフラックスの漏れを低減することができる。
【００１２】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス漏れ止め手段は、開放側に向って前記被溶接物の面に対して左右外側及び下側に広がる柔軟性のあるスカート部と、該スカート部を弾性的に支持する弾性部材とからなる。
【００１３】
フラックス漏れ止め手段が、上記のように構成されたスカート部と弾性部材とからなるので、フラックス受けが被溶接物に当接する際に、弾性部材の作用によりスカート部が被溶接物に対して弾性的に押し付けられる。このため、スカート部と被溶接物との接触性がよくなり、両者の間からのフラックスの漏れを低減することができる。
【００１４】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記弾性部材は、前記スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、前記被溶接物の面に対して左右方向の複数位置において前記スカート部を弾性的に支持するものである。
【００１５】
このように、弾性部材が、スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、被溶接物の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部を弾性的に支持するものであるので、溶接ビードなどの被溶接物の表面の凹凸に対応してスカート部が変形する。したがって、スカート部と被溶接物との間からのフラックスの漏れを効果的に低減することができる。
【００１６】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス受けは、前記フラックス漏れ止め手段が前記被溶接物に当接したときに該被溶接物に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラを有する。
【００１７】
フラックス受けは被溶接物に当接しながら移動するが、このような受けローラを有するので、フラックス漏れ止め手段によりフラックスの漏れを低減しつつ、フラックス受けの移動を円滑に行なうことができる。
【００１８】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記移動機構は、前記フラックス受けを前記被溶接物に対して押圧する押圧装置を有する。
【００１９】
このような押圧装置により、フラックス受けを被溶接物に対して押し付けるので、被溶接物に対してフラックス受けを位置付けした後も、適度の押付け力でもってフラックス受けを被溶接物に対して押し付けることができる。
【００２０】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記溶接トーチは、前記フラックス受けのうち前記開放側とは反対側の側部を貫通して設けられている。
【００２１】
このように、溶接トーチをフラックス受けのうち開放側とは反対側の側部を貫通して設けることにより、溶接トーチを大きく曲げずに、フラックス受けを無駄に大きくすることなく、先端部がフラックス保持する領域内に位置するように溶接トーチを配置することができる。
【００２２】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記移動機構は、前記溶接トーチの先端部を前記溶接線と交差する方向に往復動させるオシレート装置を有し、前記フラックス受けは、前記溶接トーチの往復動に伴う当該フラックス受けと当該溶接トーチとの相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもつ。
【００２３】
このようなオシレート装置を設けた場合、溶接トーチの往復動に伴ってフラックス受けと溶接トーチとの相対位置が変化するが、フラックス受けがその変化を許容できる程度の柔軟性をもつので、フラックス受けと溶接トーチとの間からのフラックスの漏れを防止しつつ溶接トーチの往復動を制限することなく円滑に行なわせることができる。
【００２４】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法は、立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、前記被溶接物に溶接トーチを対向させるとともに、前記被溶接物と前記溶接トーチとの間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、前記溶接トーチを前記溶接線の方向に沿って移動させて溶接を行なう、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
図１及び図２は、本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０を示す図である。図１は左側面図であり、図２は正面図である。
このサブマージアーク溶接装置１０は、立向き姿勢で設置されて溶接線２が高さ方向に延びる被溶接物（母材）１に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置である。ここで、「高さ方向」とは、鉛直方向のみならず鉛直方向と傾斜する方向をも含む概念である。したがって、本実施形態では図２に示すように、被溶接物１の溶接線２は鉛直方向に延びているが、本発明はこれに限られず、溶接線２が鉛直方向に対して傾斜する方向に延びる被溶接物の溶接に対しても適用することができる。
【００２８】
このサブマージアーク溶接装置１０は、フラックス受け１２と、フラックス供給手段２４と、溶接トーチ３２と、移動機構３６を、主たる構成要素として備えている。
図３は図２におけるフラックス受け１２のＩ−Ｉ線断面図であり、図４はフラックス受け１２の斜視図である。以下、図１及び図２に加え、この図３及び図４も参照して説明する。
【００２９】
フラックス受け１２は、一方の側部（被溶接物１に当接させる側部）が開放し、この開放する側部において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックス１１を受け入れて保持するよう構成されている。すなわち、図３に示すように、フラックス受け１２がその開放側の側部で被溶接物１に当接したときに、フラックス受け１２の開放側が被溶接物１で閉じられることにより、供給されるフラックス１１を内部に保持し、被溶接物１の継手部（本実施形態では開先２の部分）に滞留させておくことができる。
なお、フラックスは、被溶接物および溶加材の酸化物等の有害物を除去し、被溶接物表面を保護し、又は溶接金属の精錬を行なう目的で用いる粉状の材料である。
【００３０】
フラックス受け１２は、フラックスを保持する本体部１３と、本体部１３の開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７とを有する。
本体部１３は耐熱性に優れる材料からなるのが良く、本実施形態では、グラスウールやアラミド繊維で編まれた耐熱布、金属製網などからなる。
本体部１３の上部は開放しており、上部からフラックス供給手段２４から供給されるフラックスを受け入れ可能になっている。また、本体部１３は、フレーム１６に取り付けられており、このフレーム１６で支持されることにより、その基本的な形状が保持されている。
【００３１】
フラックス漏れ止め手段１７は、スカート部１８と弾性部材１９とからなる。
スカート部１８は、開放側に向って被溶接物１の面に対して左右外側及び下側に広がっている。以下、スカート部１８のうち、本体部１３の側部両側から広がる部分を「側部スカート部」と呼び、本体部１３の下側から広がる部分を「下部スカート部」と呼ぶ。また、左右方向といった場合、被溶接物１の面に対して左右方向を意味するものとする。
【００３２】
スカート部１８は、耐熱性に優れる材料からなるのが良く、本実施形態では、グラスウールやアラミド繊維で編まれた耐熱布からなる。
弾性部材１９は、スカート部１８を弾性的に支持する部材である。より具体的には、弾性部材１９は、フラックス受け１２が被溶接物１に押し当てられたときに、スカート部１８が被溶接物１側から受ける力を弾性的に支持する部材である。本実施形態では、弾性部材１９は、側部スカート部を支持する側部弾性部材１９ａと、下部スカート部を支持する下部弾性部材１９ｂとからなる。
【００３３】
側部弾性部材１９ａは、本実施形態では、フレーム１６のうちフラックス受け１２の両側かつ開放側寄りで高さ方向に延びる部分に、高さ方向に間隔を置いて取り付けられた複数のコイルバネからなる。
下部弾性部材１９ｂは、本実施形態では、フレーム１６の下部に設けられた左右方向に延びる固定片２０に、左右方向に間隔を置いて取り付けられた複数のコイルバネからなる。このように構成された下部弾性部材１９ｂは、下部スカート部において、被溶接物１の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部１８を弾性的に支持する。
【００３４】
なお、本発明における弾性部材１９は、上述した形状及び配置に限られず、フラックス受け１２が被溶接物１に押し当てられたときに、スカート部１８が被溶接物１側から受ける力を弾性的に支持するという機能を達成できる範囲で種々の形状及び配置を採用できる。
【００３５】
また、フラックス受け１２は、フラックス漏れ止め手段１７（ここではスカート部１８）が被溶接物１に当接したときに被溶接物１に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラ２１を有する。本実施形態では、受けローラ２１は、フレーム１６のうち側部弾性部材１９ａが取り付けられた部分の上端部にそれぞれ設けられている。
【００３６】
なお、本実施形態では、本体部１３とスカート部１８は、別々に製作した後に互いの端部を縫い合わせ連結したものであるが、当初から一体のものとして製作してもよい。
【００３７】
フラックス供給手段２４は、フラックス受け１２にフラックスを供給するものであり、本実施形態では、フラックス受け１２の上方に配置されフラックスの供給源となるフラックスホッパー２５と、上端がフラックスホッパー２５に接続され下端がフラックス受け１２に臨むフラックス供給管２６とからなる。
【００３８】
フラックスホッパー２５は後述する移動機構３６の走行台車３８にホッパー固定具２７を介して固定されており、走行台車３８の移動に伴って移動する。
フラックス供給管２６の下端部は、管固定具２８によってその位置が固定されている。管固定具２８は、後述するオシレート装置４６に固定されている。
また、管固定具２８には、フラックス受け１２の開放側に向って先端が尖った開先ならいピン３０が取り付けられている。この開先ならいピン３０は、溶接トーチ３２の位置調節を行なう際に、溶接トーチ３２の先端部を開先３の位置に合わせ易くするためのものである。
【００３９】
溶接トーチ３２は、被溶接物１に向けて溶接ワイヤ３４を供給するものであり、その先端が、フラックス受け１２と被溶接物１とによってその内部に形成される領域に配置されている。溶接トーチ３２は管状のトーチボディー３３を備えており、その他端に接続された図示しないワイヤ送給装置により供給される溶接ワイヤ３４をトーチボディー３３の内部を通して被溶接物１の継手部に供給する。
溶接トーチ３２は、本実施形態では、フラックス受け１２のうち開放側とは反対側の側部を貫通している。本体部１３における溶接トーチ３２が貫通する部分には、溶接トーチ３２を軸方向に所定長さに亘って被覆するよう本体部１３から外側に突出する突出部１３ａが設けられている。この突出部１３ａにより、貫通部分からのフラックスの漏れが防止される。
【００４０】
移動機構３６は、本実施形態では、溶接線２に沿った方向に敷設された走行レール３７と、走行レール３７上を自動走行する走行台車３８と、走行台車３８に設置された位置調節機構３９と、フラックス受け１２を被溶接物１に対して押圧する押圧装置４３と、溶接トーチ３２の先端部を溶接線２と交差する方向に往復動させるオシレート装置４６とを備えている。
【００４１】
本実施形態では、走行レール３７はＨ型鋼であり、走行台車３８はＨ型鋼のフランジをレールとして走行するようになっている。
位置調節機構３９は、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２の左右方向（図２で左右方向）の位置を調節する左右スライド４０と、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２と被溶接物１との距離を調節する上下スライド４１とからなる。上下スライドの調節方向は、図１の左右方向である。
左右スライド４０及び上下スライド４１は、それぞれ調節つまみ４０ａ，４１ａを有し、調節つまみ４０ａ，４１ａを回転させることで位置調整を行なうことができる。
【００４２】
押圧装置４３とオシレート装置４６は、ともに連結部材４８に固定されており、連結部材４８は位置調節機構３９に固定されている。押圧装置４３の先端部はフレーム１６に固定されている。このように構成されているため、フラックス受け１２を被溶接物１に対して適度の押し付け力でもって押し付けることができる。なお、本実施形態では、押圧装置４３はスプリング４４の弾性力を用いたものであるが、エアシリンダ装置又は油圧シリンダ装置であってもよい。
【００４３】
オシレート装置４６は、溶接線２と平行な軸線ａを中心に首を振るように回動するヘッド部４６ａを有する。溶接トーチ３２はこのヘッド部４６ａに固定されている。このようにオシレート装置４６が構成されているため、溶接トーチ３２を揺動させてその先端部を溶接線２と交差する方向（図２で左右方向）に往復動（オシレート）させることができる。溶接トーチ３２の往復動に伴って、フラックス受け１２と溶接トーチ３２との相対位置が変化するが、耐熱布からなるフラックス受け１２は、上記の相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもっているため、溶接トーチ３２の動きの弊害とはならない。
【００４４】
なお、ヘッド部４６ａは回動するものに限られず、左右方向に水平に往復動するものであってもよい。また、オシレート装置４６は、必要性に応じて選択的に装備されるものである。したがって、オシレート装置４６を装備せず、溶接トーチ３２を往復動させない構成であってもよい。
【００４５】
以下、本実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０の動作について説明する。
位置調節機構３９の左右スライド４０の調節つまみ４０ａを回して、溶接トーチ３２の先端が溶接線２を向く位置にくるように調節する。このとき、開先ピン３０の先端が溶接線２を指すように調整すると、容易かつ正確に左右方向の位置を調節できる。また、上下スライド４１の調節つまみ４１ａを回して、フラックス受け１２が被溶接物１に当接するようにフラックス受け１２の位置を調節する。このとき、ある程度の押付け力でもってフラックス受け１２が被溶接物１に押し付けられるように調節する。こうすると、弾性部材１９の作用によりスカート部１８が被溶接物１に対して弾性的に押し付けられるため、スカート部１８と被溶接物１との接触性がよくなる。
【００４６】
フラックス供給手段２４からフラックス受け１２にフラックスが供給されると、フラックス受け１２と被溶接物１とによって内部に形成された領域にフラックスが保持される。このとき、スカート部１８が弾性部材１９により弾性的に支持され、被溶接物１に対して接触性よく押し付けられているので、スカート部１８と被溶接物１の間からのフラックスの漏れが低減される。したがって、サブマージアーク溶接を施工するのに十分な量のフラックスを被溶接物１の継手部（本実施形態では開先３の部分）に滞留させておくことができる。
【００４７】
そして、移動機構３６により、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２と溶接トーチ３２を高さ方向に延びる溶接線２の方向に沿って移動させる。本実施形態では上方に移動させる。このとき、オシレート装置４６により溶接トーチ３２の先端を上述したように往復動させる。これとともに、フラックスの中で溶接トーチ３２から供給される溶接ワイヤ３４と被溶接物１との間でアークを発生させ、溶接を行なう。
【００４８】
このように、サブマージアーク溶接装置１０により、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法を実施することができる。すなわち、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法は、立向き姿勢で設置されて溶接線２が高さ方向に延びる被溶接物１に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、被溶接物１に溶接トーチ３２を対向させるとともに、被溶接物１と溶接トーチ３２との間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、溶接トーチ３２を溶接線２の方向に沿って移動させて溶接を行なうものである。
【００４９】
以下、本実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０の作用・効果について説明する。
本実施形態によれば、フラックス受け１２が、側面が開放し、この開放する側面において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックス１１を受け入れて保持するよう構成されているので、フラックス供給手段２４から供給されるフラックス１１を保持しておくことができる。また、溶接トーチ３２が、上記の領域内に配置されているので、フラックス１１中でアークを発生させることができる。
このため、移動機構３６により、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２と溶接トーチ３２を高さ方向に延びる溶接線２の方向に沿って移動させるとともに、フラックス１１の中で溶接トーチ３２から供給される溶接ワイヤ３４と被溶接物１との間でアークを発生させることにより、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、本体部１３の開放側の端部に柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７を有するので、フラックス受け１２が被溶接物１に当接する際に、柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７が適度に変形することにより、フラックス受け１２の開放側の端部と被溶接物１との接触性がよくなり、両者の間からのフラックス１１の漏れを低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、フラックス漏れ止め手段１７が、上記のように構成されたスカート部１８と弾性部材１９とからなるので、フラックス受け１２が被溶接物１に当接する際に、弾性部材１９の作用によりスカート部１８が被溶接物１に対して弾性的に押し付けられる。このため、スカート部１８と被溶接物１との接触性がよくなり、両者の間からのフラックス１１の漏れを低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、弾性部材１９が、スカート部１８のうち本体部１３の下側に設けられた部分において、被溶接物１の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部１８を弾性的に支持するものであるので、溶接ビードなどの被溶接物１の表面の凹凸に対応してスカート部１８が変形する。したがって、スカート部１８と被溶接物１との間からのフラックス１１の漏れを効果的に低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、フラックス受け１２は被溶接物１に当接しながら移動するが、上記のような受けローラ２１を有するので、フラックス漏れ止め手段１７によりフラックス１１の漏れを低減しつつ、フラックス受け１２の移動を円滑に行なうことができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、押圧機構によりフラックス受け１２を被溶接物１に対して押し付けるので、被溶接物１に対してフラックス受け１２を位置付けした後も、適度の押付け力でもってフラックス受け１２を被溶接物１に対して押し付けることができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、溶接トーチ３２をフラックス受け１２のうち開放側とは反対側の側部を貫通して設けることにより、溶接トーチ３２を大きく曲げずに、フラックス受け１２を無駄に大きくすることなく、先端部がフラックス１１を保持する領域内に位置するように溶接トーチ３２を配置することができる。
【００５６】
また、上記のようなオシレート装置４６を設けた場合、溶接トーチ３２の往復動に伴ってフラックス受け１２と溶接トーチ３２との相対位置が変化するが、本実施形態によれば、フラックス受け１２がその変化を許容できる程度の柔軟性をもつので、フラックス受け１２と溶接トーチ３２との間からのフラックスの漏れを防止しつつ溶接トーチ３２の往復動を制限することなく円滑に行なわせることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、被溶接物１の継手形状として、開先継手のものを対象としたが、本発明はこれに限られず、その他の継手形状（突合せ継手、重ね継手、隅肉継手）にも適用することができる。この場合、フラックス受け１２の形状は、その機能を達成できるように、適用しようとする継手形状に適合するものとする必要がある。つまり、フラックス受け１２は、被溶接物に当接したときに自身と被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成する必要がある。
【００５８】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置の左側面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置の正面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置におけるフラックス受けの斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 被溶接物
２ 開先
３ 溶接線
１０ サブマージアーク溶接装置
１２ フラックス受け
１３ 本体部
１７ フラックス漏れ止め手段
１８ スカート部
１９ 弾性部材
２４ フラックス供給手段
３２ 溶接トーチ
３４ 溶接ワイヤ
３６ 移動機構
３９ 位置調節機構
４３ 押圧装置
４６ オシレート装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立向き姿勢でのサブマージアーク溶接を施工することができるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サブマージアーク溶接法は、粉状のフラックスをあらかじめ被溶接物（母材）の上に散布しておき、その中に溶接ワイヤを送給し、溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させ、このアーク熱によって被溶接物および溶接ワイヤを溶融接合する溶接法である。溶接中はアークが見えないので潜弧溶接法とも言われる。
【０００３】
このようなサブマージアーク溶接法は、（１）大電流が使用できるので溶着速度が大きく高能率である、（２）溶け込みが深い、（３）アークがフラックスで覆われているため遮光が不要であり、また、溶接ヒュームがほとんど発生しないので、作業環境が良好である、（４）ビード外観が美しい、といった利点を有する。
【０００４】
サブマージアーク溶接法に関する先行技術文献として、例えば、下記特許文献１〜４がある。
特許文献１及び特許文献２に開示された方法は、水平姿勢で設置された被溶接物の上にフラックスを散布し、被溶接物の上側から溶接トーチを対向させてサブマージアーク溶接を行なうものである。
特許文献３に開示された方法は、水平姿勢で設置された被溶接物の下側に、伸縮可能な筒状ホッパータンクを配置し、筒状ホッパータンクにフラックスを充填し、筒状ホッパータンクの底部を押し上げて、下方より被溶接物の溶接部にフラックスを供給し、サブマージアーク溶接を行なうものである。
特許文献４に開示された方法は、鉛直姿勢で設置されて溶接線が水平方向に延びる被溶接物（例えば、円筒形タンクの側板）に対して、溶接トーチを横向き姿勢で対向させて、サブマージアーク溶接を行なうものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８１４３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２００６８号公報
【特許文献３】特開平１１−３４７７３５号公報
【特許文献４】特開昭６３−６３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、原油タンクやＬＰＧタンクなどの製造においては、現地で立向き姿勢での溶接が必要な場合がある。なお、溶接における「立向き姿勢」とは、溶接線が高さ方向に延びるような被溶接物を溶接する場合の姿勢をいう。
しかしながら、従来のサブマージアーク溶接法は、被溶接物の継手部（突合せ継手、開先継手、重ね合わせ継手、隅肉継手など）にフラックスを滞留させる必要上、溶接姿勢が、下向き姿勢（特許文献１及び特許文献２の方法）、上向き姿勢（特許文献３の方法）および横向き姿勢（特許文献４の方法）に限定されており、立向き姿勢には適用できなかった。
このため、立向き姿勢での溶接が必要な場合、立向き姿勢での溶接も可能な被覆アーク溶接法やガスシールドアーク溶接法により、溶接を行なっていた。サブマージアーク溶接法は、高能率である等の種々の利点を有することから、立向き姿勢への適用が強く要望されていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置及びサブマージアーク溶接方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置は、立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置であって、側部が開放し、該開放する側部において前記被溶接物に当接したときに自身と前記被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受けと、前記フラックス受けにフラックスを供給するフラックス供給手段と、その先端が前記領域内に配置され前記被溶接物に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、前記フラックス受けを前記被溶接物に当接させながら、前記フラックス受け及び前記溶接トーチを前記被溶接物の溶接線の方向に沿って移動させる移動機構と、を備える。
【０００９】
このように、フラックス受けが、側面が開放し、この開放する側面において被溶接物に当接したときに自身と被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されているので、フラックス供給手段から供給されるフラックスを保持しておくことができる。また、溶接トーチが、上記の領域内に配置されているので、フラックス中でアークを発生させることができる。
このため、移動機構により、フラックス受けを被溶接物に当接させながら、フラックス受けと溶接トーチを高さ方向に延びる溶接線の方向に沿って移動させるとともに、フラックスの中で溶接トーチから供給される溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させることにより、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができる。
【００１０】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス受けは、フラックスを保持する本体部と、該本体部の前記開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段とを有する。
【００１１】
このように、本体部の開放側に柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段を有するので、フラックス受けが被溶接物に当接する際に、柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段が適度に変形することにより、フラックス受けの開放側の端部と被溶接物との接触性がよくなり、両者の間からのフラックスの漏れを低減することができる。
【００１２】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス漏れ止め手段は、開放側に向って前記被溶接物の面に対して左右外側及び下側に広がる柔軟性のあるスカート部と、該スカート部を弾性的に支持する弾性部材とからなる。
【００１３】
フラックス漏れ止め手段が、上記のように構成されたスカート部と弾性部材とからなるので、フラックス受けが被溶接物に当接する際に、弾性部材の作用によりスカート部が被溶接物に対して弾性的に押し付けられる。このため、スカート部と被溶接物との接触性がよくなり、両者の間からのフラックスの漏れを低減することができる。
【００１４】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記弾性部材は、前記スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、前記被溶接物の面に対して左右方向の複数位置において前記スカート部を弾性的に支持するものである。
【００１５】
このように、弾性部材が、スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、被溶接物の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部を弾性的に支持するものであるので、溶接ビードなどの被溶接物の表面の凹凸に対応してスカート部が変形する。したがって、スカート部と被溶接物との間からのフラックスの漏れを効果的に低減することができる。
【００１６】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記フラックス受けは、前記フラックス漏れ止め手段が前記被溶接物に当接したときに該被溶接物に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラを有する。
【００１７】
フラックス受けは被溶接物に当接しながら移動するが、このような受けローラを有するので、フラックス漏れ止め手段によりフラックスの漏れを低減しつつ、フラックス受けの移動を円滑に行なうことができる。
【００１８】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記移動機構は、前記フラックス受けを前記被溶接物に対して押圧する押圧装置を有する。
【００１９】
このような押圧装置により、フラックス受けを被溶接物に対して押し付けるので、被溶接物に対してフラックス受けを位置付けした後も、適度の押付け力でもってフラックス受けを被溶接物に対して押し付けることができる。
【００２０】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記溶接トーチは、前記フラックス受けのうち前記開放側とは反対側の側部を貫通して設けられている。
【００２１】
このように、溶接トーチをフラックス受けのうち開放側とは反対側の側部を貫通して設けることにより、溶接トーチを大きく曲げずに、フラックス受けを無駄に大きくすることなく、先端部がフラックス保持する領域内に位置するように溶接トーチを配置することができる。
【００２２】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接装置では、前記移動機構は、前記溶接トーチの先端部を前記溶接線と交差する方向に往復動させるオシレート装置を有し、前記フラックス受けは、前記溶接トーチの往復動に伴う当該フラックス受けと当該溶接トーチとの相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもつ。
【００２３】
このようなオシレート装置を設けた場合、溶接トーチの往復動に伴ってフラックス受けと溶接トーチとの相対位置が変化するが、フラックス受けがその変化を許容できる程度の柔軟性をもつので、フラックス受けと溶接トーチとの間からのフラックスの漏れを防止しつつ溶接トーチの往復動を制限することなく円滑に行なわせることができる。
【００２４】
また、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法は、立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、前記被溶接物に溶接トーチを対向させるとともに、前記被溶接物と前記溶接トーチとの間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、前記溶接トーチを前記溶接線の方向に沿って移動させて溶接を行なう、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
図１及び図２は、本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０を示す図である。図１は左側面図であり、図２は正面図である。
このサブマージアーク溶接装置１０は、立向き姿勢で設置されて溶接線２が高さ方向に延びる被溶接物（母材）１に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置である。ここで、「高さ方向」とは、鉛直方向のみならず鉛直方向と傾斜する方向をも含む概念である。したがって、本実施形態では図２に示すように、被溶接物１の溶接線２は鉛直方向に延びているが、本発明はこれに限られず、溶接線２が鉛直方向に対して傾斜する方向に延びる被溶接物の溶接に対しても適用することができる。
【００２８】
このサブマージアーク溶接装置１０は、フラックス受け１２と、フラックス供給手段２４と、溶接トーチ３２と、移動機構３６を、主たる構成要素として備えている。
図３は図２におけるフラックス受け１２のＩ−Ｉ線断面図であり、図４はフラックス受け１２の斜視図である。以下、図１及び図２に加え、この図３及び図４も参照して説明する。
【００２９】
フラックス受け１２は、一方の側部（被溶接物１に当接させる側部）が開放し、この開放する側部において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックス１１を受け入れて保持するよう構成されている。すなわち、図３に示すように、フラックス受け１２がその開放側の側部で被溶接物１に当接したときに、フラックス受け１２の開放側が被溶接物１で閉じられることにより、供給されるフラックス１１を内部に保持し、被溶接物１の継手部（本実施形態では開先２の部分）に滞留させておくことができる。
なお、フラックスは、被溶接物および溶加材の酸化物等の有害物を除去し、被溶接物表面を保護し、又は溶接金属の精錬を行なう目的で用いる粉状の材料である。
【００３０】
フラックス受け１２は、フラックスを保持する本体部１３と、本体部１３の開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７とを有する。
本体部１３は耐熱性に優れる材料からなるのが良く、本実施形態では、グラスウールやアラミド繊維で編まれた耐熱布、金属製網などからなる。
本体部１３の上部は開放しており、上部からフラックス供給手段２４から供給されるフラックスを受け入れ可能になっている。また、本体部１３は、フレーム１６に取り付けられており、このフレーム１６で支持されることにより、その基本的な形状が保持されている。
【００３１】
フラックス漏れ止め手段１７は、スカート部１８と弾性部材１９とからなる。
スカート部１８は、開放側に向って被溶接物１の面に対して左右外側及び下側に広がっている。以下、スカート部１８のうち、本体部１３の側部両側から広がる部分を「側部スカート部」と呼び、本体部１３の下側から広がる部分を「下部スカート部」と呼ぶ。また、左右方向といった場合、被溶接物１の面に対して左右方向を意味するものとする。
【００３２】
スカート部１８は、耐熱性に優れる材料からなるのが良く、本実施形態では、グラスウールやアラミド繊維で編まれた耐熱布からなる。
弾性部材１９は、スカート部１８を弾性的に支持する部材である。より具体的には、弾性部材１９は、フラックス受け１２が被溶接物１に押し当てられたときに、スカート部１８が被溶接物１側から受ける力を弾性的に支持する部材である。本実施形態では、弾性部材１９は、側部スカート部を支持する側部弾性部材１９ａと、下部スカート部を支持する下部弾性部材１９ｂとからなる。
【００３３】
側部弾性部材１９ａは、本実施形態では、フレーム１６のうちフラックス受け１２の両側かつ開放側寄りで高さ方向に延びる部分に、高さ方向に間隔を置いて取り付けられた複数のコイルバネからなる。
下部弾性部材１９ｂは、本実施形態では、フレーム１６の下部に設けられた左右方向に延びる固定片２０に、左右方向に間隔を置いて取り付けられた複数のコイルバネからなる。このように構成された下部弾性部材１９ｂは、下部スカート部において、被溶接物１の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部１８を弾性的に支持する。
【００３４】
なお、本発明における弾性部材１９は、上述した形状及び配置に限られず、フラックス受け１２が被溶接物１に押し当てられたときに、スカート部１８が被溶接物１側から受ける力を弾性的に支持するという機能を達成できる範囲で種々の形状及び配置を採用できる。
【００３５】
また、フラックス受け１２は、フラックス漏れ止め手段１７（ここではスカート部１８）が被溶接物１に当接したときに被溶接物１に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラ２１を有する。本実施形態では、受けローラ２１は、フレーム１６のうち側部弾性部材１９ａが取り付けられた部分の上端部にそれぞれ設けられている。
【００３６】
なお、本実施形態では、本体部１３とスカート部１８は、別々に製作した後に互いの端部を縫い合わせ連結したものであるが、当初から一体のものとして製作してもよい。
【００３７】
フラックス供給手段２４は、フラックス受け１２にフラックスを供給するものであり、本実施形態では、フラックス受け１２の上方に配置されフラックスの供給源となるフラックスホッパー２５と、上端がフラックスホッパー２５に接続され下端がフラックス受け１２に臨むフラックス供給管２６とからなる。
【００３８】
フラックスホッパー２５は後述する移動機構３６の走行台車３８にホッパー固定具２７を介して固定されており、走行台車３８の移動に伴って移動する。
フラックス供給管２６の下端部は、管固定具２８によってその位置が固定されている。管固定具２８は、後述するオシレート装置４６に固定されている。
また、管固定具２８には、フラックス受け１２の開放側に向って先端が尖った開先ならいピン３０が取り付けられている。この開先ならいピン３０は、溶接トーチ３２の位置調節を行なう際に、溶接トーチ３２の先端部を開先３の位置に合わせ易くするためのものである。
【００３９】
溶接トーチ３２は、被溶接物１に向けて溶接ワイヤ３４を供給するものであり、その先端が、フラックス受け１２と被溶接物１とによってその内部に形成される領域に配置されている。溶接トーチ３２は管状のトーチボディー３３を備えており、その他端に接続された図示しないワイヤ送給装置により供給される溶接ワイヤ３４をトーチボディー３３の内部を通して被溶接物１の継手部に供給する。
溶接トーチ３２は、本実施形態では、フラックス受け１２のうち開放側とは反対側の側部を貫通している。本体部１３における溶接トーチ３２が貫通する部分には、溶接トーチ３２を軸方向に所定長さに亘って被覆するよう本体部１３から外側に突出する突出部１３ａが設けられている。この突出部１３ａにより、貫通部分からのフラックスの漏れが防止される。
【００４０】
移動機構３６は、本実施形態では、溶接線２に沿った方向に敷設された走行レール３７と、走行レール３７上を自動走行する走行台車３８と、走行台車３８に設置された位置調節機構３９と、フラックス受け１２を被溶接物１に対して押圧する押圧装置４３と、溶接トーチ３２の先端部を溶接線２と交差する方向に往復動させるオシレート装置４６とを備えている。
【００４１】
本実施形態では、走行レール３７はＨ型鋼であり、走行台車３８はＨ型鋼のフランジをレールとして走行するようになっている。
位置調節機構３９は、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２の左右方向（図２で左右方向）の位置を調節する左右スライド４０と、フラックス受け１２及び溶接トーチ３２と被溶接物１との距離を調節する上下スライド４１とからなる。上下スライドの調節方向は、図１の左右方向である。
左右スライド４０及び上下スライド４１は、それぞれ調節つまみ４０ａ，４１ａを有し、調節つまみ４０ａ，４１ａを回転させることで位置調整を行なうことができる。
【００４２】
押圧装置４３とオシレート装置４６は、ともに連結部材４８に固定されており、連結部材４８は位置調節機構３９に固定されている。押圧装置４３の先端部はフレーム１６に固定されている。このように構成されているため、フラックス受け１２を被溶接物１に対して適度の押し付け力でもって押し付けることができる。なお、本実施形態では、押圧装置４３はスプリング４４の弾性力を用いたものであるが、エアシリンダ装置又は油圧シリンダ装置であってもよい。
【００４３】
オシレート装置４６は、溶接線２と平行な軸線ａを中心に首を振るように回動するヘッド部４６ａを有する。溶接トーチ３２はこのヘッド部４６ａに固定されている。このようにオシレート装置４６が構成されているため、溶接トーチ３２を揺動させてその先端部を溶接線２と交差する方向（図２で左右方向）に往復動（オシレート）させることができる。溶接トーチ３２の往復動に伴って、フラックス受け１２と溶接トーチ３２との相対位置が変化するが、耐熱布からなるフラックス受け１２は、上記の相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもっているため、溶接トーチ３２の動きの弊害とはならない。
【００４４】
なお、ヘッド部４６ａは回動するものに限られず、左右方向に水平に往復動するものであってもよい。また、オシレート装置４６は、必要性に応じて選択的に装備されるものである。したがって、オシレート装置４６を装備せず、溶接トーチ３２を往復動させない構成であってもよい。
【００４５】
以下、本実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０の動作について説明する。
位置調節機構３９の左右スライド４０の調節つまみ４０ａを回して、溶接トーチ３２の先端が溶接線２を向く位置にくるように調節する。このとき、開先ピン３０の先端が溶接線２を指すように調整すると、容易かつ正確に左右方向の位置を調節できる。また、上下スライド４１の調節つまみ４１ａを回して、フラックス受け１２が被溶接物１に当接するようにフラックス受け１２の位置を調節する。このとき、ある程度の押付け力でもってフラックス受け１２が被溶接物１に押し付けられるように調節する。こうすると、弾性部材１９の作用によりスカート部１８が被溶接物１に対して弾性的に押し付けられるため、スカート部１８と被溶接物１との接触性がよくなる。
【００４６】
フラックス供給手段２４からフラックス受け１２にフラックスが供給されると、フラックス受け１２と被溶接物１とによって内部に形成された領域にフラックスが保持される。このとき、スカート部１８が弾性部材１９により弾性的に支持され、被溶接物１に対して接触性よく押し付けられているので、スカート部１８と被溶接物１の間からのフラックスの漏れが低減される。したがって、サブマージアーク溶接を施工するのに十分な量のフラックスを被溶接物１の継手部（本実施形態では開先３の部分）に滞留させておくことができる。
【００４７】
そして、移動機構３６により、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２と溶接トーチ３２を高さ方向に延びる溶接線２の方向に沿って移動させる。本実施形態では上方に移動させる。このとき、オシレート装置４６により溶接トーチ３２の先端を上述したように往復動させる。これとともに、フラックスの中で溶接トーチ３２から供給される溶接ワイヤ３４と被溶接物１との間でアークを発生させ、溶接を行なう。
【００４８】
このように、サブマージアーク溶接装置１０により、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法を実施することができる。すなわち、本発明にかかるサブマージアーク溶接方法は、立向き姿勢で設置されて溶接線２が高さ方向に延びる被溶接物１に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、被溶接物１に溶接トーチ３２を対向させるとともに、被溶接物１と溶接トーチ３２との間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、溶接トーチ３２を溶接線２の方向に沿って移動させて溶接を行なうものである。
【００４９】
以下、本実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置１０の作用・効果について説明する。
本実施形態によれば、フラックス受け１２が、側面が開放し、この開放する側面において被溶接物１に当接したときに自身と被溶接物１とによってその内部に形成される領域にフラックス１１を受け入れて保持するよう構成されているので、フラックス供給手段２４から供給されるフラックス１１を保持しておくことができる。また、溶接トーチ３２が、上記の領域内に配置されているので、フラックス１１中でアークを発生させることができる。
このため、移動機構３６により、フラックス受け１２を被溶接物１に当接させながら、フラックス受け１２と溶接トーチ３２を高さ方向に延びる溶接線２の方向に沿って移動させるとともに、フラックス１１の中で溶接トーチ３２から供給される溶接ワイヤ３４と被溶接物１との間でアークを発生させることにより、サブマージアーク溶接を立向き姿勢で施工することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、本体部１３の開放側の端部に柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７を有するので、フラックス受け１２が被溶接物１に当接する際に、柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段１７が適度に変形することにより、フラックス受け１２の開放側の端部と被溶接物１との接触性がよくなり、両者の間からのフラックス１１の漏れを低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、フラックス漏れ止め手段１７が、上記のように構成されたスカート部１８と弾性部材１９とからなるので、フラックス受け１２が被溶接物１に当接する際に、弾性部材１９の作用によりスカート部１８が被溶接物１に対して弾性的に押し付けられる。このため、スカート部１８と被溶接物１との接触性がよくなり、両者の間からのフラックス１１の漏れを低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、弾性部材１９が、スカート部１８のうち本体部１３の下側に設けられた部分において、被溶接物１の面に対して左右方向の複数位置においてスカート部１８を弾性的に支持するものであるので、溶接ビードなどの被溶接物１の表面の凹凸に対応してスカート部１８が変形する。したがって、スカート部１８と被溶接物１との間からのフラックス１１の漏れを効果的に低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、フラックス受け１２は被溶接物１に当接しながら移動するが、上記のような受けローラ２１を有するので、フラックス漏れ止め手段１７によりフラックス１１の漏れを低減しつつ、フラックス受け１２の移動を円滑に行なうことができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、押圧機構によりフラックス受け１２を被溶接物１に対して押し付けるので、被溶接物１に対してフラックス受け１２を位置付けした後も、適度の押付け力でもってフラックス受け１２を被溶接物１に対して押し付けることができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、溶接トーチ３２をフラックス受け１２のうち開放側とは反対側の側部を貫通して設けることにより、溶接トーチ３２を大きく曲げずに、フラックス受け１２を無駄に大きくすることなく、先端部がフラックス１１を保持する領域内に位置するように溶接トーチ３２を配置することができる。
【００５６】
また、上記のようなオシレート装置４６を設けた場合、溶接トーチ３２の往復動に伴ってフラックス受け１２と溶接トーチ３２との相対位置が変化するが、本実施形態によれば、フラックス受け１２がその変化を許容できる程度の柔軟性をもつので、フラックス受け１２と溶接トーチ３２との間からのフラックスの漏れを防止しつつ溶接トーチ３２の往復動を制限することなく円滑に行なわせることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、被溶接物１の継手形状として、開先継手のものを対象としたが、本発明はこれに限られず、その他の継手形状（突合せ継手、重ね継手、隅肉継手）にも適用することができる。この場合、フラックス受け１２の形状は、その機能を達成できるように、適用しようとする継手形状に適合するものとする必要がある。つまり、フラックス受け１２は、被溶接物に当接したときに自身と被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成する必要がある。
【００５８】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置の左側面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置の正面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるサブマージアーク溶接装置におけるフラックス受けの斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 被溶接物
２ 開先
３ 溶接線
１０ サブマージアーク溶接装置
１２ フラックス受け
１３ 本体部
１７ フラックス漏れ止め手段
１８ スカート部
１９ 弾性部材
２４ フラックス供給手段
３２ 溶接トーチ
３４ 溶接ワイヤ
３６ 移動機構
３９ 位置調節機構
４３ 押圧装置
４６ オシレート装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置であって、
側部が開放し、該開放する側部において前記被溶接物に当接したときに自身と前記被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受けと、
前記フラックス受けにフラックスを供給するフラックス供給手段と、
その先端が前記領域内に配置され前記被溶接物に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、
前記フラックス受けを前記被溶接物に当接させながら、前記フラックス受け及び前記溶接トーチを前記被溶接物の溶接線の方向に沿って移動させる移動機構と、を備える、サブマージアーク溶接装置。
【請求項２】
前記フラックス受けは、フラックスを保持する本体部と、該本体部の前記開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段とを有する、請求項１に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項３】
前記フラックス漏れ止め手段は、開放側に向って前記被溶接物の面に対して左右外側及び下側に広がる柔軟性のあるスカート部と、該スカート部を弾性的に支持する弾性部材とからなる、請求項２に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、前記被溶接物の面に対して左右方向の複数位置において前記スカート部を弾性的に支持するものである、請求項３に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項５】
前記フラックス受けは、前記フラックス漏れ止め手段が前記被溶接物に当接したときに該被溶接物に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラを有する、請求項２又は３に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項６】
前記移動機構は、前記フラックス受けを前記被溶接物に対して押圧する押圧装置を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項７】
前記溶接トーチは、前記フラックス受けのうち前記開放側とは反対側の側部を貫通して設けられている、請求項１に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記溶接トーチの先端部を前記溶接線と交差する方向に往復動させるオシレート装置を有し、前記フラックス受けは、前記溶接トーチの往復動に伴う当該フラックス受けと当該溶接トーチとの相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもつ、請求項７に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項９】
立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、
前記被溶接物に溶接トーチを対向させるとともに、前記被溶接物と前記溶接トーチとの間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、前記溶接トーチを前記溶接線の方向に沿って移動させて溶接を行なう、ことを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
【請求項１】
立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なうための装置であって、
側部が開放し、該開放する側部において前記被溶接物に当接したときに自身と前記被溶接物とによってその内部に形成される領域にフラックスを受け入れて保持するよう構成されたフラックス受けと、
前記フラックス受けにフラックスを供給するフラックス供給手段と、
その先端が前記領域内に配置され前記被溶接物に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、
前記フラックス受けを前記被溶接物に当接させながら、前記フラックス受け及び前記溶接トーチを前記被溶接物の溶接線の方向に沿って移動させる移動機構と、を備える、サブマージアーク溶接装置。
【請求項２】
前記フラックス受けは、フラックスを保持する本体部と、該本体部の前記開放側に設けられた柔軟性のあるフラックス漏れ止め手段とを有する、請求項１に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項３】
前記フラックス漏れ止め手段は、開放側に向って前記被溶接物の面に対して左右外側及び下側に広がる柔軟性のあるスカート部と、該スカート部を弾性的に支持する弾性部材とからなる、請求項２に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記スカート部のうち前記本体部の下側に設けられた部分において、前記被溶接物の面に対して左右方向の複数位置において前記スカート部を弾性的に支持するものである、請求項３に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項５】
前記フラックス受けは、前記フラックス漏れ止め手段が前記被溶接物に当接したときに該被溶接物に当接する位置に設けられた回転自在の受けローラを有する、請求項２又は３に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項６】
前記移動機構は、前記フラックス受けを前記被溶接物に対して押圧する押圧装置を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項７】
前記溶接トーチは、前記フラックス受けのうち前記開放側とは反対側の側部を貫通して設けられている、請求項１に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記溶接トーチの先端部を前記溶接線と交差する方向に往復動させるオシレート装置を有し、前記フラックス受けは、前記溶接トーチの往復動に伴う当該フラックス受けと当該溶接トーチとの相対位置の変化を許容できる程度の柔軟性をもつ、請求項７に記載のサブマージアーク溶接装置。
【請求項９】
立向き姿勢で設置されて溶接線が高さ方向に延びる被溶接物に対しサブマージアーク溶接を行なう方法であって、
前記被溶接物に溶接トーチを対向させるとともに、前記被溶接物と前記溶接トーチとの間に形成される空間にフラックスを保持した状態で、前記溶接トーチを前記溶接線の方向に沿って移動させて溶接を行なう、ことを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３０７５７０（Ｐ２００７−３０７５７０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３７２５２（Ｐ２００６−１３７２５２）
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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