鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置
【課題】鋼管矢板の本管と連結継手とのガスシールドアーク溶接装置において、トーチ周りのスペースが狭くても健全な溶接部が得られると共に本管長手方向に変形が生じない鋼管矢板を高能率に溶接することができる鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置を提供する。
【解決手段】鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを備え、先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【解決手段】鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを備え、先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置に関し、具体的には、鋼管矢板の本管と連結継手とのガスシールドアーク溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管矢板は、外径５００〜２０００ｍｍ、板厚９〜２５ｍｍのスパイラル鋼管からなる本管と、この本管の両側の長手方向に溶接された板厚９ｍｍまたは１１ｍｍの各種継手材とから構成される。鋼管矢板はＪＩＳ Ａ５５３０（１９８８）に規定されており、図４（ａ）に示すＰ−Ｐ形連結継手は本管１に外径１６５．２ｍｍの鋼管１２を溶接し、後工程でスリット加工をして製造される。図４（ｂ）に示すＰ−Ｔ形連結継手の鋼管１２はＰ−Ｐ形連結継手と同一で、Ｔ形鋼１３は高さおよび幅ともに１２５ｍｍのＴ形鋼１３を本管１に溶接して製造される。図４（ｃ）に示すＬ−Ｔ形連結継手は高さ７６ｍｍで幅が８５ｍｍのＴ形鋼１４および１辺が６５ｍｍまたは７５ｍｍの山形鋼１５を同様に溶接して製造される。
【０００３】
従来、鋼管矢板の各種連結継手鋼の溶接は高能率に溶接するために、例えば特公平２−２３２６９号公報（特許文献１）に本管と鋼管の間にスタビリテイバーを挟んでサブマージアーク溶接方法で溶接して製造するという技術がある。しかし、特許文献１に記載の溶接はサブマージアーク溶接であるので、溶接後に生成したスラグの除去作業に多大の時間を要するという問題がある。
【０００４】
一方、特開２０００−２６３２３３号公報（特許文献２）には２電極のガスシールドアーク溶接が、特開２０００−２６３２３１号公報（特許文献３）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管と鋼管のフレア継手溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。
【０００５】
また、特開２０００−２６３２３２号公報（特許文献４）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管とＴ形鋼または山形鋼のすみ肉溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。
【０００６】
特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の２〜４電極ガスシールドアーク溶接方法は、高速回転アーク溶接トーチを用いるためにトーチ周りのスペースが必要となり、特に本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼の溶接においては溶接トーチがＴ形鋼に接触しやすく溶接ワイヤの狙い位置がずれて良好なビードが得られないという問題があった。
【０００７】
また、本管の両側の長手方向に溶接される継手材が異なる場合には、溶接入熱量の差から生じる本管長手方向への変形で、後工程における手直しに多大な時間を要するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平２−２３２６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３２３３号公報
【特許文献３】特開２０００−２６３２３１号公報
【特許文献４】特開２０００−２６３２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、鋼管矢板の本管と連結継手とのガスシールドアーク溶接装置において、トーチ周りのスペースが狭くても健全な溶接部が得られると共に本管長手方向に変形が生じない鋼管矢板を高能率に溶接することができる鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は、
（１）鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを備え、該２電極溶接トーチの先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（２）前記２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを有することを特徴とする（１）に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（３）前記２電極溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（４）前記鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（５）溶接のスタート時は溶接電流値を２段階に上昇させるとともに、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に移動台車を停止させる制御手段を有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置によれば、トーチ周りのスペースが狭くても健全な溶接部が得られ、鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管の溶接金属が健全で、目標とする溶接金属のビード幅およびビード厚が高能率に得られる。また、鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼、鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼および山形鋼のすみ肉溶接金属が健全であり、本管長手方向に変形が生じない鋼管矢板を高能率に溶接することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のガスシールドアーク溶接装置の実施形態を例示する平面図および側面図である。
【図２】本発明のガスシールドアーク溶接装置の実施形態を例示する正面図である。
【図３】本発明のガスシールドアーク溶接装置の溶接トーチ近傍の実施形態を例示する側面図である。
【図４】（ａ）はＰ−Ｐ形連結継手、（ｂ）はＰ−Ｔ形連結継手、（ｃ）はＬ−Ｔ形連結継手を示す。
【図５】Ｐ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管の溶接施工方法の模式図を示す。
【図６】Ｐ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。
【図７】Ｌ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。
【図８】Ｌ−Ｔ形連結用山形鋼の溶接施工方法の模式図を示す
【図９】本発明に用いる電極の好ましいチップを例示する断面図である。
【図１０】本発明に用いる倣いセンサの動作説明図である。
【図１１】本発明に用いる溶接開始時の電流値パターンを例示する図である。
【図１２】本発明に用いる溶接終了時の電流値パターンを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態について、図１〜図１２を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図１２において、１は本管、２はレール、３、３´は走行台車、４はシールドガスノズル、５はチップ、６は溶接ワイヤ、７は倣いセンサ、８はカットワイヤ供給ノズル、９はカメラ、１０はガスバーナ、１１はカットワイヤタンク、１２は連結継手用の鋼管、１３はＰ−Ｌ形連結継手のＴ形鋼、１４はＬ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼、１５は山形鋼、１６は鋼粒または鉄粉、１７はターニングロール、Ｌは先行電極、Ｔは後行電極、θ１は先行電極トーチ角度、θ２は 後行電極トーチ角度、ｈ１、ｈ２は本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向への距離、ｌ１、ｌ２は本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から連結鋼の本管から離れる方向への距離を示す。
【００１５】
図１、図２および図３は、本発明の溶接装置の実施形態を例示する平面図、側面図および正面図であり、図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【００１６】
図１、図２および図３に示すように、本発明の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置は、鋼管矢板の本管１と連結継手１２、１３、１４、１５とを、複数の走行台車３、３´のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを用いて溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、先行電極Ｌの前方および後行電極Ｔの後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズル４を有することを特徴とする。
【００１７】
図１に示すように、複数の走行台車３、３´のそれぞれに1対の２電極ガスシールドアーク溶接機が設置されており、走行台車３は本管１の後端部から中央方向に、走行台車３´は本管１の中央から先端部の方向に移動を開始することにより、１台の走行台車を用いる場合に比べて半分の時間で溶接を完了することができ、溶接能率を著しく向上させることができる。
【００１８】
図２に示すように、走行台車３にはそれぞれに1対の２電極溶接トーチを備えているので、本管１の両サイドの連結継手１２，１３（図２はＰ−Ｔ形連結継手）は、同一の溶接速度で溶接され溶接開始および終了が同時となるので、後工程の溶接部の検査などが直ちにできるので溶接能率を著しく向上させることができる。 本発明のガスシールドアーク溶接装置は、ソリッドワイヤを用いた２電極溶接トーチにより、１つの溶融池を形成する２電極１プール溶接を行うことにより入熱量を大きくすることができ、溶接金属の溶け込みが良好で溶接ビードが広がり易くすることができる。
【００１９】
また、本発明においては比較的狭隘な箇所を溶接するので、溶接ノズルは溶接チップとガス噴き出し口とが一体になった従来の溶接ノズルを使用することができない。したがって、先行電極Ｌの前方および後行電極Ｔの後方に、シールドガスの噴出し口が本管１の長さ方向に扁平な形状（好ましくは噴出し口の長さ/幅が５〜２０）のシールドガスノズル４を有することにより、トーチ周辺のスペースが狭くても健全な溶接部を高能率に溶接することができ、Ｐ−Ｐ形、Ｐ−Ｔ形、Ｌ−Ｔ形の全ての連結継手の溶接を行うことができる。なお、シールドガスは、ＣＯ2やＡｒ−ＣＯ2混合ガスを用いるが、ガス流量はワイヤ突き出し長さが長く溶接速度が速いので４０〜１００リットル／分とすることが好ましい。
【００２０】
図３に示すように、２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを設けることによりコイル状に収納された溶接ワイヤの巻き癖を矯正ガイド内で塑性変形させて解消することができ、溶接ワイヤの狙い位置を正確にコントロールすることができる。なお、矯正ガイドは、半径５０〜１００ｍｍの屈曲を設けて溶接ワイヤを塑性変形させる。
【００２１】
また、図３に示すように、鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することにより、図２および図４（ｂ）に示すＰ−Ｔ形連結継手のように本管１の両サイドの溶接入熱量が異なる（鋼管１２側：約３０ｋＪ／ｃｍ、Ｔ形鋼１３側：約２４ｋＪ／ｃｍ）場合であっても、溶接入熱量の低いＴ形鋼１３側の溶接入熱量とガスバーナとの入熱量を加えて入熱量を鋼管１２側と均一化することができるので、本管１の長手方向への曲がり変形を防止することができる。
【００２２】
また、Ｐ−Ｐ形の連結継手の場合には、溶接部に必要とされる金属量が多いため、カットワイヤタンク１１からカットワイヤ供給ノズル８を介してカットワイヤなどの鋼粒または鋼粉を溶接部に供給することにより、溶接能率を向上させることができる。
【００２３】
図３に示すカメラ９は、溶接スタート部を撮像し、オペレータのいる操作室に送ることにより、オペレータが遠隔操作により、適正な溶接狙い位置を正確に決定することができる。
【００２４】
また、溶接中の溶接トーチ位置のコントロールは、図３に示す接触式の倣いセンサ７により溶接位置を検出して、その位置に溶接トーチの先端を合せる方法が好ましい。
【００２５】
鋼管矢板の本管と各種連結継手に求められる溶接金属のビード幅、ビード厚およびすみ肉溶接金属の脚長は、連結継手種類によって異なる。したがって、連結継手の種類に応じて溶接条件を設定する必要がある。
【００２６】
以下、本管に連結する各種継手に応じて高能率に溶接可能な溶接速度（台車走行速度）１〜１．２ｍ／ｍｉｎでの好ましい溶接施工条件について詳細に説明する。
【００２７】
図５にＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管１２の溶接施工方法の模式図を示す。本管１と鋼管１２のフレア継手部に鋼粒または鉄粉１６をフレア開先幅ｗの１０〜１２ｍｍとなる高さまで充填する。鋼粒または鉄粉１６の充填量がフレア開先幅ｗの１０ｍｍ未満であると、溶接金属のビード幅が目標である８ｍｍに満たなくなる。一方、鋼粒または鉄粉１６の充填量がフレア開先幅ｗの１２ｍｍを超えると、ビード止端部のなじみが不良となる。
【００２８】
電極トーチを鋼管方向に先行電極トーチ角度θ１：０〜２５°、後行電極トーチ角度θ２：０〜１０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が０°未満および／または後行電極トーチ角度θ２が０°未満であると本管１側のビード厚（溶接金属底部から溶接金属表面までの距離）が目標である８ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１が２５°超および／または後行電極トーチ角度θ２が１０°を超えると本管１側に片寄ったビードとなり、鋼管１２側のビード厚が８ｍｍ未満となる。
【００２９】
電極間距離を先行電極Ｌおよび後行電極Ｔのワイヤ間で１５〜４０ｍｍとする。電極間距離が１５ｍｍ未満であると先行電極Ｌと後行電極Ｔのアークが干渉してアークが不安定でビード外観が不良となる。一方、電極間距離が４０ｍｍを超えると溶融池が２プールになりビードが広がらず凸ビードになる。
【００３０】
なお、電極間距離は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼１５の溶接においても同様となる。したがって、電極間距離はいずれの溶接施工においても１５〜４０ｍｍとする。
【００３１】
溶接電流は、先行電極電流：４９０〜５８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５６０Ａとする。先行電極電流が４９０Ａ未満および／または後行電極電流が４６０Ａ未満であるとビード幅が８ｍｍ未満で本管１側および鋼管１２側のビード厚が８ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流が５８０Ａ超および／または後行電極電流が５６０Ａを超えると溶融金属が先行しアークが不安定になる。
【００３２】
ワイヤ径は、前述の溶接電流においてもアークが安定するように公称１．６ｍｍ径とする。なお、ワイヤ径は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼１５の溶接においてもアークを安定にするために公称径を１．６ｍｍとする。
【００３３】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌおよび後行電極Ｔともにビードが本管１または鋼管１２へ片寄らないようにフレア開先のほぼ中央（±２ｍｍ以内）とする。
【００３４】
図６にＰ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼１３の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極トーチ角度θ１：３５〜５０°、後行電極トーチ角度θ２：２０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が３５°未満であると本管１側の目標脚長である６ｍｍに満たなくなる。先行電極トーチ角度θ１が５０°を超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極トーチ角度θ２が２０°未満であると凸ビードとなる。一方、後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えるとＴ形鋼１３側の目標脚長である６ｍｍに満たなくなる。
【００３５】
溶接電流は、先行電極電流：４１０〜４８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５４０Ａとする。先行電極電流が４１０Ａ未満であると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。先行電極電流が４８０Ａを超えると本管１側にビードの片寄り、またアンダーカットが生じる。後行電極電流が４６０Ａ未満であるとＴ形鋼１３側の脚長が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼１３側にビードの片寄り、またビードが凸になる。
【００３６】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１〜２ｍｍ、後行電極Ｔを本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１ｍｍ未満であると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１と連Ｔ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ２ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼１３側の脚長が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に４ｍｍを超えると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。図７にＬ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼１４の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ型鋼１４方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに１０〜２０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が１０°未満であると本管１側の目標脚長である９ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が２０°を超えると溶接トーチがＴ型鋼１４に接触する場合がある。
【００３７】
溶接電流は、先行電極電流および後行電極電流ともに４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流および／または後行電極電流が４８０Ａ未満であると本管１側の脚長およびＴ形鋼１４側の脚長ともに９ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流および／または後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼１４の板厚が９ｍｍの場合溶け落ちが生じる。
【００３８】
ワイヤの狙い位置を、先行電極Ｌは本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に１〜２ｍｍ、後行電極Ｔは本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に１ｍｍ未満および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼１４側の脚長が９ｍｍ未満となる。一方、先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に２ｍｍ超および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に４ｍｍ超であると本管１側の脚長が９ｍｍ未満となる。
【００３９】
図８にＬ−Ｔ形連結用山形鋼１５の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチを山形鋼１５方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに３０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が３０°未満であると本管１側の目標脚長である８ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。
【００４０】
溶接電流は、先行電極電流：３４０〜４１０Ａ、後行電極電流：４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流が３４０Ａ未満であると本管１側の脚長が８ｍｍ未満となる。先行電極電流が４１０Ａを超えると本管１の板厚が１２ｍｍ以下の場合本管１側に溶け落ちが生じる。後行電極電流が４８０Ａ未満であると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えると山形鋼１５側にビードの片寄り、またビードが凸になる。
【００４１】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２〜４ｍｍ、後行電極Ｔを本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１〜２ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２ｍｍ未満であると本管１側の脚長が８ｍｍ未満となる。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に４ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１ｍｍ未満であるとビードが凸になる。一方、後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に２ｍｍを超えると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。
【００４２】
ワイヤ突き出し長さは３０〜４５ｍｍとする。ワイヤ突き出し長さが３０ｍｍ未満であると溶着量が不足してビード幅または脚長が不足する。一方、ワイヤ突き出し長さが４５ｍｍを超えるとワイヤ狙い位置が不安定になりビードが蛇行しやすくなる。また、先行電極と後行電極のワイヤ突き出し長さが異なることが好ましい。
【００４３】
図９は、本発明に用いる溶接トーチの好ましいチップを例示する断面図である。
【００４４】
溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することにより、溶接電流が高くスパッタ発生量が多くなってもスパッタがチップ先端に付着しにくくすることができるので、スパッタ付着による溶接停止を防止することができる。
【００４５】
図１０は、本発明に用いる倣いセンサの動作説明図である。
【００４６】
図１０に示すように、倣いセンサは溶接トーチ前方（距離：Ｌ）に配置されている。溶接中は倣いセンサにより溶接線を追従しているが、倣いセンサと溶接トーチとは距離L離れているため倣いセンサの移動と同時に溶接トーチが移動すると正しい狙い位置にトーチ位置を合せることができない。そこで、倣いセンサが移動した上下、左右方向の移動量を記憶させ、溶接速度と距離Ｌとから演算された時間だけ遅れて溶接トーチを移動させることにより溶接トーチ位置を正しい狙い位置に合せることができる。同様に、溶接開始時にも倣いセンサを最初に移動させて移動量を記憶させることが好ましい。
【００４７】
図１１および図１２は、本発明に用いる溶接開始時および溶接終了時の電流値パターンを例示する図である。
【００４８】
溶接開始時にいきなり前述の本条件からスタートすると本条件の電流が高い場合、アークスタートが不安定となったり、溶融金属が垂れ下がったり、抜け落ちなどのトラブルが発生することが多い。そこで、図１１に示すように、溶接のスタート時は本条件の７０〜８０％の溶接電流とし、一定時間溶接後（２〜３秒）に本条件に移行して、溶接電流値を２段階に上昇させることにより、アークスタートを安定化させることができる。
【００４９】
また、溶接電流値が高い溶接においては、溶接終了時にクレーター処理を行っていても走行台車が停止していると、溶接ワイヤが溶融池に突っ込んだ状態になることが多く、次の工程のためには溶融池に突っ込んだ溶接ワイヤを切断する作業が必要になる。そこで、図１２に示すように、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に、一定時間（５〜１０秒）遅れて移動台車を停止させることにより、溶接ワイヤが溶融池に突っ込むトラブルを防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 本管
２ レール
３、３´ 走行台車
４ シールドガスノズル
５ チップ
６ 溶接ワイヤ
７ 倣いセンサ
８ カットワイヤ供給ノズル
９ カメラ
１０ ガスバーナ
１１ カットワイヤタンク
１２ 連結継手用の鋼管
１３ Ｐ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼
１４ Ｌ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼
１５ Ｌ−Ｔ形連結継手の山形鋼
１６ 鋼粒または鉄粉
１７ ターニングロール
Ｌ 先行電極
Ｔ 後行電極
θ１ 先行電極トーチ角度
θ２ 後行電極トーチ角度
ｈ１、ｈ２ 本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向への距離
ｌ１、ｌ２ 本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から連結鋼の本管から離れる方向への距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置に関し、具体的には、鋼管矢板の本管と連結継手とのガスシールドアーク溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管矢板は、外径５００〜２０００ｍｍ、板厚９〜２５ｍｍのスパイラル鋼管からなる本管と、この本管の両側の長手方向に溶接された板厚９ｍｍまたは１１ｍｍの各種継手材とから構成される。鋼管矢板はＪＩＳ Ａ５５３０（１９８８）に規定されており、図４（ａ）に示すＰ−Ｐ形連結継手は本管１に外径１６５．２ｍｍの鋼管１２を溶接し、後工程でスリット加工をして製造される。図４（ｂ）に示すＰ−Ｔ形連結継手の鋼管１２はＰ−Ｐ形連結継手と同一で、Ｔ形鋼１３は高さおよび幅ともに１２５ｍｍのＴ形鋼１３を本管１に溶接して製造される。図４（ｃ）に示すＬ−Ｔ形連結継手は高さ７６ｍｍで幅が８５ｍｍのＴ形鋼１４および１辺が６５ｍｍまたは７５ｍｍの山形鋼１５を同様に溶接して製造される。
【０００３】
従来、鋼管矢板の各種連結継手鋼の溶接は高能率に溶接するために、例えば特公平２−２３２６９号公報（特許文献１）に本管と鋼管の間にスタビリテイバーを挟んでサブマージアーク溶接方法で溶接して製造するという技術がある。しかし、特許文献１に記載の溶接はサブマージアーク溶接であるので、溶接後に生成したスラグの除去作業に多大の時間を要するという問題がある。
【０００４】
一方、特開２０００−２６３２３３号公報（特許文献２）には２電極のガスシールドアーク溶接が、特開２０００−２６３２３１号公報（特許文献３）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管と鋼管のフレア継手溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。
【０００５】
また、特開２０００−２６３２３２号公報（特許文献４）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管とＴ形鋼または山形鋼のすみ肉溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。
【０００６】
特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の２〜４電極ガスシールドアーク溶接方法は、高速回転アーク溶接トーチを用いるためにトーチ周りのスペースが必要となり、特に本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼の溶接においては溶接トーチがＴ形鋼に接触しやすく溶接ワイヤの狙い位置がずれて良好なビードが得られないという問題があった。
【０００７】
また、本管の両側の長手方向に溶接される継手材が異なる場合には、溶接入熱量の差から生じる本管長手方向への変形で、後工程における手直しに多大な時間を要するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平２−２３２６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３２３３号公報
【特許文献３】特開２０００−２６３２３１号公報
【特許文献４】特開２０００−２６３２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、鋼管矢板の本管と連結継手とのガスシールドアーク溶接装置において、トーチ周りのスペースが狭くても健全な溶接部が得られると共に本管長手方向に変形が生じない鋼管矢板を高能率に溶接することができる鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は、
（１）鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを備え、該２電極溶接トーチの先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（２）前記２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを有することを特徴とする（１）に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（３）前記２電極溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（４）前記鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
（５）溶接のスタート時は溶接電流値を２段階に上昇させるとともに、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に移動台車を停止させる制御手段を有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置によれば、トーチ周りのスペースが狭くても健全な溶接部が得られ、鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管の溶接金属が健全で、目標とする溶接金属のビード幅およびビード厚が高能率に得られる。また、鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼、鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼および山形鋼のすみ肉溶接金属が健全であり、本管長手方向に変形が生じない鋼管矢板を高能率に溶接することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のガスシールドアーク溶接装置の実施形態を例示する平面図および側面図である。
【図２】本発明のガスシールドアーク溶接装置の実施形態を例示する正面図である。
【図３】本発明のガスシールドアーク溶接装置の溶接トーチ近傍の実施形態を例示する側面図である。
【図４】（ａ）はＰ−Ｐ形連結継手、（ｂ）はＰ−Ｔ形連結継手、（ｃ）はＬ−Ｔ形連結継手を示す。
【図５】Ｐ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管の溶接施工方法の模式図を示す。
【図６】Ｐ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。
【図７】Ｌ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。
【図８】Ｌ−Ｔ形連結用山形鋼の溶接施工方法の模式図を示す
【図９】本発明に用いる電極の好ましいチップを例示する断面図である。
【図１０】本発明に用いる倣いセンサの動作説明図である。
【図１１】本発明に用いる溶接開始時の電流値パターンを例示する図である。
【図１２】本発明に用いる溶接終了時の電流値パターンを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態について、図１〜図１２を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図１２において、１は本管、２はレール、３、３´は走行台車、４はシールドガスノズル、５はチップ、６は溶接ワイヤ、７は倣いセンサ、８はカットワイヤ供給ノズル、９はカメラ、１０はガスバーナ、１１はカットワイヤタンク、１２は連結継手用の鋼管、１３はＰ−Ｌ形連結継手のＴ形鋼、１４はＬ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼、１５は山形鋼、１６は鋼粒または鉄粉、１７はターニングロール、Ｌは先行電極、Ｔは後行電極、θ１は先行電極トーチ角度、θ２は 後行電極トーチ角度、ｈ１、ｈ２は本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向への距離、ｌ１、ｌ２は本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から連結鋼の本管から離れる方向への距離を示す。
【００１５】
図１、図２および図３は、本発明の溶接装置の実施形態を例示する平面図、側面図および正面図であり、図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【００１６】
図１、図２および図３に示すように、本発明の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置は、鋼管矢板の本管１と連結継手１２、１３、１４、１５とを、複数の走行台車３、３´のそれぞれに設置した1対の２電極溶接トーチを用いて溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、先行電極Ｌの前方および後行電極Ｔの後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズル４を有することを特徴とする。
【００１７】
図１に示すように、複数の走行台車３、３´のそれぞれに1対の２電極ガスシールドアーク溶接機が設置されており、走行台車３は本管１の後端部から中央方向に、走行台車３´は本管１の中央から先端部の方向に移動を開始することにより、１台の走行台車を用いる場合に比べて半分の時間で溶接を完了することができ、溶接能率を著しく向上させることができる。
【００１８】
図２に示すように、走行台車３にはそれぞれに1対の２電極溶接トーチを備えているので、本管１の両サイドの連結継手１２，１３（図２はＰ−Ｔ形連結継手）は、同一の溶接速度で溶接され溶接開始および終了が同時となるので、後工程の溶接部の検査などが直ちにできるので溶接能率を著しく向上させることができる。 本発明のガスシールドアーク溶接装置は、ソリッドワイヤを用いた２電極溶接トーチにより、１つの溶融池を形成する２電極１プール溶接を行うことにより入熱量を大きくすることができ、溶接金属の溶け込みが良好で溶接ビードが広がり易くすることができる。
【００１９】
また、本発明においては比較的狭隘な箇所を溶接するので、溶接ノズルは溶接チップとガス噴き出し口とが一体になった従来の溶接ノズルを使用することができない。したがって、先行電極Ｌの前方および後行電極Ｔの後方に、シールドガスの噴出し口が本管１の長さ方向に扁平な形状（好ましくは噴出し口の長さ/幅が５〜２０）のシールドガスノズル４を有することにより、トーチ周辺のスペースが狭くても健全な溶接部を高能率に溶接することができ、Ｐ−Ｐ形、Ｐ−Ｔ形、Ｌ−Ｔ形の全ての連結継手の溶接を行うことができる。なお、シールドガスは、ＣＯ2やＡｒ−ＣＯ2混合ガスを用いるが、ガス流量はワイヤ突き出し長さが長く溶接速度が速いので４０〜１００リットル／分とすることが好ましい。
【００２０】
図３に示すように、２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを設けることによりコイル状に収納された溶接ワイヤの巻き癖を矯正ガイド内で塑性変形させて解消することができ、溶接ワイヤの狙い位置を正確にコントロールすることができる。なお、矯正ガイドは、半径５０〜１００ｍｍの屈曲を設けて溶接ワイヤを塑性変形させる。
【００２１】
また、図３に示すように、鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することにより、図２および図４（ｂ）に示すＰ−Ｔ形連結継手のように本管１の両サイドの溶接入熱量が異なる（鋼管１２側：約３０ｋＪ／ｃｍ、Ｔ形鋼１３側：約２４ｋＪ／ｃｍ）場合であっても、溶接入熱量の低いＴ形鋼１３側の溶接入熱量とガスバーナとの入熱量を加えて入熱量を鋼管１２側と均一化することができるので、本管１の長手方向への曲がり変形を防止することができる。
【００２２】
また、Ｐ−Ｐ形の連結継手の場合には、溶接部に必要とされる金属量が多いため、カットワイヤタンク１１からカットワイヤ供給ノズル８を介してカットワイヤなどの鋼粒または鋼粉を溶接部に供給することにより、溶接能率を向上させることができる。
【００２３】
図３に示すカメラ９は、溶接スタート部を撮像し、オペレータのいる操作室に送ることにより、オペレータが遠隔操作により、適正な溶接狙い位置を正確に決定することができる。
【００２４】
また、溶接中の溶接トーチ位置のコントロールは、図３に示す接触式の倣いセンサ７により溶接位置を検出して、その位置に溶接トーチの先端を合せる方法が好ましい。
【００２５】
鋼管矢板の本管と各種連結継手に求められる溶接金属のビード幅、ビード厚およびすみ肉溶接金属の脚長は、連結継手種類によって異なる。したがって、連結継手の種類に応じて溶接条件を設定する必要がある。
【００２６】
以下、本管に連結する各種継手に応じて高能率に溶接可能な溶接速度（台車走行速度）１〜１．２ｍ／ｍｉｎでの好ましい溶接施工条件について詳細に説明する。
【００２７】
図５にＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管１２の溶接施工方法の模式図を示す。本管１と鋼管１２のフレア継手部に鋼粒または鉄粉１６をフレア開先幅ｗの１０〜１２ｍｍとなる高さまで充填する。鋼粒または鉄粉１６の充填量がフレア開先幅ｗの１０ｍｍ未満であると、溶接金属のビード幅が目標である８ｍｍに満たなくなる。一方、鋼粒または鉄粉１６の充填量がフレア開先幅ｗの１２ｍｍを超えると、ビード止端部のなじみが不良となる。
【００２８】
電極トーチを鋼管方向に先行電極トーチ角度θ１：０〜２５°、後行電極トーチ角度θ２：０〜１０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が０°未満および／または後行電極トーチ角度θ２が０°未満であると本管１側のビード厚（溶接金属底部から溶接金属表面までの距離）が目標である８ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１が２５°超および／または後行電極トーチ角度θ２が１０°を超えると本管１側に片寄ったビードとなり、鋼管１２側のビード厚が８ｍｍ未満となる。
【００２９】
電極間距離を先行電極Ｌおよび後行電極Ｔのワイヤ間で１５〜４０ｍｍとする。電極間距離が１５ｍｍ未満であると先行電極Ｌと後行電極Ｔのアークが干渉してアークが不安定でビード外観が不良となる。一方、電極間距離が４０ｍｍを超えると溶融池が２プールになりビードが広がらず凸ビードになる。
【００３０】
なお、電極間距離は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼１５の溶接においても同様となる。したがって、電極間距離はいずれの溶接施工においても１５〜４０ｍｍとする。
【００３１】
溶接電流は、先行電極電流：４９０〜５８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５６０Ａとする。先行電極電流が４９０Ａ未満および／または後行電極電流が４６０Ａ未満であるとビード幅が８ｍｍ未満で本管１側および鋼管１２側のビード厚が８ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流が５８０Ａ超および／または後行電極電流が５６０Ａを超えると溶融金属が先行しアークが不安定になる。
【００３２】
ワイヤ径は、前述の溶接電流においてもアークが安定するように公称１．６ｍｍ径とする。なお、ワイヤ径は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼１４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼１５の溶接においてもアークを安定にするために公称径を１．６ｍｍとする。
【００３３】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌおよび後行電極Ｔともにビードが本管１または鋼管１２へ片寄らないようにフレア開先のほぼ中央（±２ｍｍ以内）とする。
【００３４】
図６にＰ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼１３の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極トーチ角度θ１：３５〜５０°、後行電極トーチ角度θ２：２０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が３５°未満であると本管１側の目標脚長である６ｍｍに満たなくなる。先行電極トーチ角度θ１が５０°を超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極トーチ角度θ２が２０°未満であると凸ビードとなる。一方、後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えるとＴ形鋼１３側の目標脚長である６ｍｍに満たなくなる。
【００３５】
溶接電流は、先行電極電流：４１０〜４８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５４０Ａとする。先行電極電流が４１０Ａ未満であると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。先行電極電流が４８０Ａを超えると本管１側にビードの片寄り、またアンダーカットが生じる。後行電極電流が４６０Ａ未満であるとＴ形鋼１３側の脚長が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼１３側にビードの片寄り、またビードが凸になる。
【００３６】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１〜２ｍｍ、後行電極Ｔを本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１ｍｍ未満であると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１と連Ｔ形鋼１３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ２ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼１３側の脚長が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼１３を突合せたコーナー部からＴ形鋼１３の本管１から離れる方向ｌ１に４ｍｍを超えると本管１側の脚長が６ｍｍ未満となる。図７にＬ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼１４の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ型鋼１４方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに１０〜２０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が１０°未満であると本管１側の目標脚長である９ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が２０°を超えると溶接トーチがＴ型鋼１４に接触する場合がある。
【００３７】
溶接電流は、先行電極電流および後行電極電流ともに４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流および／または後行電極電流が４８０Ａ未満であると本管１側の脚長およびＴ形鋼１４側の脚長ともに９ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流および／または後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼１４の板厚が９ｍｍの場合溶け落ちが生じる。
【００３８】
ワイヤの狙い位置を、先行電極Ｌは本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に１〜２ｍｍ、後行電極Ｔは本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に１ｍｍ未満および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼１４側の脚長が９ｍｍ未満となる。一方、先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ１に２ｍｍ超および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼１４を突合せたコーナー部からＴ形鋼１４の本管１から離れる方向ｌ２に４ｍｍ超であると本管１側の脚長が９ｍｍ未満となる。
【００３９】
図８にＬ−Ｔ形連結用山形鋼１５の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチを山形鋼１５方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに３０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が３０°未満であると本管１側の目標脚長である８ｍｍに満たなくなる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。
【００４０】
溶接電流は、先行電極電流：３４０〜４１０Ａ、後行電極電流：４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流が３４０Ａ未満であると本管１側の脚長が８ｍｍ未満となる。先行電極電流が４１０Ａを超えると本管１の板厚が１２ｍｍ以下の場合本管１側に溶け落ちが生じる。後行電極電流が４８０Ａ未満であると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えると山形鋼１５側にビードの片寄り、またビードが凸になる。
【００４１】
ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２〜４ｍｍ、後行電極Ｔを本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１〜２ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２ｍｍ未満であると本管１側の脚長が８ｍｍ未満となる。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に４ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１ｍｍ未満であるとビードが凸になる。一方、後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼１５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に２ｍｍを超えると山形鋼１５側の脚長が８ｍｍ未満となる。
【００４２】
ワイヤ突き出し長さは３０〜４５ｍｍとする。ワイヤ突き出し長さが３０ｍｍ未満であると溶着量が不足してビード幅または脚長が不足する。一方、ワイヤ突き出し長さが４５ｍｍを超えるとワイヤ狙い位置が不安定になりビードが蛇行しやすくなる。また、先行電極と後行電極のワイヤ突き出し長さが異なることが好ましい。
【００４３】
図９は、本発明に用いる溶接トーチの好ましいチップを例示する断面図である。
【００４４】
溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することにより、溶接電流が高くスパッタ発生量が多くなってもスパッタがチップ先端に付着しにくくすることができるので、スパッタ付着による溶接停止を防止することができる。
【００４５】
図１０は、本発明に用いる倣いセンサの動作説明図である。
【００４６】
図１０に示すように、倣いセンサは溶接トーチ前方（距離：Ｌ）に配置されている。溶接中は倣いセンサにより溶接線を追従しているが、倣いセンサと溶接トーチとは距離L離れているため倣いセンサの移動と同時に溶接トーチが移動すると正しい狙い位置にトーチ位置を合せることができない。そこで、倣いセンサが移動した上下、左右方向の移動量を記憶させ、溶接速度と距離Ｌとから演算された時間だけ遅れて溶接トーチを移動させることにより溶接トーチ位置を正しい狙い位置に合せることができる。同様に、溶接開始時にも倣いセンサを最初に移動させて移動量を記憶させることが好ましい。
【００４７】
図１１および図１２は、本発明に用いる溶接開始時および溶接終了時の電流値パターンを例示する図である。
【００４８】
溶接開始時にいきなり前述の本条件からスタートすると本条件の電流が高い場合、アークスタートが不安定となったり、溶融金属が垂れ下がったり、抜け落ちなどのトラブルが発生することが多い。そこで、図１１に示すように、溶接のスタート時は本条件の７０〜８０％の溶接電流とし、一定時間溶接後（２〜３秒）に本条件に移行して、溶接電流値を２段階に上昇させることにより、アークスタートを安定化させることができる。
【００４９】
また、溶接電流値が高い溶接においては、溶接終了時にクレーター処理を行っていても走行台車が停止していると、溶接ワイヤが溶融池に突っ込んだ状態になることが多く、次の工程のためには溶融池に突っ込んだ溶接ワイヤを切断する作業が必要になる。そこで、図１２に示すように、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に、一定時間（５〜１０秒）遅れて移動台車を停止させることにより、溶接ワイヤが溶融池に突っ込むトラブルを防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 本管
２ レール
３、３´ 走行台車
４ シールドガスノズル
５ チップ
６ 溶接ワイヤ
７ 倣いセンサ
８ カットワイヤ供給ノズル
９ カメラ
１０ ガスバーナ
１１ カットワイヤタンク
１２ 連結継手用の鋼管
１３ Ｐ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼
１４ Ｌ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼
１５ Ｌ−Ｔ形連結継手の山形鋼
１６ 鋼粒または鉄粉
１７ ターニングロール
Ｌ 先行電極
Ｔ 後行電極
θ１ 先行電極トーチ角度
θ２ 後行電極トーチ角度
ｈ１、ｈ２ 本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向への距離
ｌ１、ｌ２ 本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から連結鋼の本管から離れる方向への距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した１対の２電極溶接トーチを備え、該２電極溶接トーチの先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項２】
前記２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを有することを特徴とする請求項１に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項３】
前記２電極溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項４】
前記鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項５】
溶接のスタート時は溶接電流値を２段階に上昇させるとともに、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に移動台車を停止させる制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項１】
鋼管矢板の本管と連結継手とを溶接するガスシールドアーク溶接装置であって、複数の走行台車のそれぞれに設置した１対の２電極溶接トーチを備え、該２電極溶接トーチの先行電極の前方および後行電極の後方に、シールドガスの噴出し口が扁平形状のシールドガスノズルを有することを特徴とする鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項２】
前記２電極溶接トーチに供給する溶接ワイヤの矯正ガイドを有することを特徴とする請求項１に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項３】
前記２電極溶接トーチのチップ先端にくぼみを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項４】
前記鋼管矢板への入熱量を補足するガスバーナを有することを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【請求項５】
溶接のスタート時は溶接電流値を２段階に上昇させるとともに、溶接終了時には溶接電流を先に停止した後に移動台車を停止させる制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか一項に記載の鋼管矢板用ガスシールドアーク溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１０１８９２（Ｐ２０１１−１０１８９２Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５７５６７（Ｐ２００９−２５７５６７）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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