(57)【要約】 【課題】  厚鋼板の片面サブマージアーク溶接と、薄鋼板の片面ガスシールドアーク溶接とを、選択的に実施できる溶接装置を提供。【解決手段】  ｙ方向に延びる開先の裏面に、裏フラックス５ｒｆを散布した裏当銅板２１を当てる裏当て支持装置１４；ｙ走行溶接台車３；および、台車３に装備したｚ昇降機構５３およびｘ駆動機構５２で支持され、ｘ，ｚ方向に駆動される溶接ヘッド基台４；該基台で支持された開先検知器；および、開先検知に基づいて該基台を開先に対して所定ｘ，ｚ位置に制御する倣い制御手段；を備える溶接装置において、該基台で、溶加剤散布装置，ガスシールド溶接トーチ保持具６１，表フラックス散布ノズルおよび複数のサブマージ溶接トーチを、ｙ方向に並べて支持し；台車３に、ガスシールド溶接ワイヤ６９，フラックスホッパ７３およびサブマージ溶接ワイヤ７２、を装備した。【選択図】  図６
2006297459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象鋼材の水平ｙ方向に延びる開先の裏面に、裏フラックスを散布した裏当材を当てる裏当て支持装置；水平ｙ方向に走行する溶接台車；該溶接台車に装備した昇降機構および水平ｘ駆動機構で支持され、垂直ｚおよび水平ｘ方向に駆動される溶接ヘッド基台；該溶接ヘッド基台で支持された開先検知器；および、該開先検知器の開先検知に基づいて前記昇降機構および水平ｘ駆動機構を駆動して前記溶接ヘッド基台を開先に対して所定の高さおよび水平ｘ位置に制御する倣い制御手段；を備えるアーク溶接装置において、
前記溶接ヘッド基台で、溶加剤散布装置,ガスシールドアーク溶接トーチ保持具，サブマージアーク溶接用の表フラックス散布ノズルおよび複数のサブマージアーク溶接トーチを、水平ｙ方向に並べて支持し；前記溶接台車に、前記ガスシールドアーク溶接トーチ保持具に保持されるガスシールドアーク溶接トーチにガスシールドアーク溶接ワイヤを供給する手段，前記表フラックス散布ノズルにフラックスを供給する手段、および、前記サブマージアーク溶接トーチのそれぞれにサブマージアーク溶接ワイヤを供給する手段、を装備した；ことを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
前記溶接ヘッド基台に、溶接の進行方向に関して先頭から、前記開先検知器，溶加剤散布装置，ガスシールドアーク溶接トーチ保持具、および、サブマージアーク溶接用の表フラックス散布ノズルと複数のサブマージアーク溶接トーチ、をこの順に配列した；請求項１に記載のアーク溶接装置。
【請求項３】
前記複数のサブマージアーク溶接トーチの中の最先頭の第１のサブマージアーク溶接トーチの直前に第１の表フラックス散布ノズルがあり、第１のサブマージアーク溶接トーチの後に第２のサブマージアーク溶接トーチがあり、第２のサブマージアーク溶接トーチの後に第２の表フラックス散布ノズルがあり、第２の表フラックス散布ノズルの後に第３のサブマージアーク溶接トーチがある；請求項２に記載のアーク溶接装置。
【請求項４】
前記溶接ヘッド基台で支持されたフラックス回収手段が、溶接の進行方向ｙに関して最下流の位置にある；請求項２又は３に記載のアーク溶接装置。
【請求項５】
更に、前記ガスシールドアーク溶接トーチ保持具を支持し開先幅方向ｘに揺動駆動する、前記溶接ヘッド基台で支持された揺動装置を備える；請求項１乃至４のいずれか１つに記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面にフラックスを散布した裏当て部材を、片面溶接対象の鋼板間の板継ぎ開先部の下面に、下方から上駆動して裏当て支持し、開先には溶加材（例えばカットワイヤ）を散布して、表フラックスで開先を覆って片面サブマージアーク溶接する、あるいはその代わりに、シールドガスで開先を覆って片面ガスシールドアーク溶接する溶接装置に関する。この溶接装置は、例えば１０ｍｍ〜３５ｍｍの比較的に厚い鋼板の片面サブマージアーク溶接に使用でき、また、例えば６ｍｍ〜９ｍｍの比較的に薄い鋼板の片面ガスシールドアーク溶接に使用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、厚鋼板の高能率溶接方法として、片面サブマージアーク溶接方法が造船を中心に盛んに適用されている。片面サブマージアーク溶接装置の裏当て支持装置は、裏当て部材が数１０ｍの長さに及ぶので、フラックスの散布，回収の作業を自動化するために、フラックス散布／回収車が用いられる。裏当て支持装置で裏当て部材を退避位置に下げてから、フラックス散布／回収車が裏当て部材上を走行して溶接工程を経た残留フラックス，スラグを排除する。そして、新規フラックスを裏当て部材の上面に散布する。散布が終わるとフラックス散布／回収車は退避位置に移動し、裏当て支持装置が、裏当て部材を上駆動して板継ぎ鋼板パネルの板継ぎ部にフラックスを押し付ける。そして板継ぎ溶接が開始される。この溶接が終了すると裏当て支持装置が、裏当て部材を退避位置に下げる。そしてフラックス散布／回収車が裏当て部材上を走行して残留フラックス，スラグを排除する。
【０００３】
【特許文献１】特開平  １０−１２８５４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２１３８号公報
【特許文献３】特開平    ６−２５４６８３号公報
【特許文献４】特開平    ８−  ９９１７８号公報
【特許文献５】特開平    ５−３３７６５１号公報。
【０００４】
特許文献１は、裏当て銅板上を走行して溶接に使用した残留フラックス，スラグを裏当て銅板から除去し回収し、銅板上面に新規フラックスを散布するフラックス散布／回収装置を記載している。特許文献２は、裏当て銅板を支持し、フラックス散布／回収車が裏当て銅板から排除したフラックスを排出搬送するチェーンコンベアあるいはスクリューコンベアを備える、裏当て銅板支持装置を記載している。コンベアは裏当て銅板の下方にあって裏当て銅板の長手方向に延びている。
【０００５】
近年さらに溶接の効率化の要求は高くなり、フラックスを裏当に使用した３電極以上の電極を用いて、溶接速度が１００ｃｍ／ｍｉｎ以上の高速度で溶接可能な技術が開発されている。例えば特許文献３においては、第１電極に直流電流を流し低電圧としてアークを集中させ、第２電極の電圧を高くして安定且つ健全な裏ビードを形成する。また特許文献４においては、各電極のワイヤ径、第１電極と第２電極の溶接電流，電極間距離および裏当てフラックスの散布厚と嵩密度を限定して高速溶接で裏ビードの幅および高さが安定した滑らかな裏ビードを得ている。さらに特許文献５には、４電極で、各電極のワイヤ径，各電極の溶接電流，電極間距離，裏フラックス成分，表フラックス成分およびワイヤのＣ量を限定して欠陥のない溶接金属を得る技術の開示がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フラックス銅裏当て方式の多電極片面サブマージアーク溶接は、溶接速度が速く能率の良い溶接方法で多くの造船所で使用されており、溶接能率を上げるため、溶接ワイヤに４．８ｍｍφ，６．４ｍｍφの太径ワイヤを使用すると共に、鋼板裏面より裏当銅板上に５〜６ｍｍ程度に散布した裏フラックスを押当て、裏ビードの凹凸を少なくする。しかしながら、散布フラックスの厚みが薄いと、溶接熱による鋼板歪みが発生した場合には、裏からのフラックス押付け力が減少したり、最悪の場合は開先直下に空間が発生し裏ビード形成ができなくなる（湯滴れ，抜け落ち等）。
【０００７】
従って、６〜１０ｍｍの薄板溶接では溶接熱による鋼板歪み（曲がり）が発生し、良好な裏ビード形成ができない。そこで薄板溶接ではＣＯ２シールドアーク溶接が行われている。しかしＣＯ２シールドアーク溶接などのガスシールドアーク溶接では、裏ビード形成用に固形裏当材を使用するなど、装置が大型で複雑になった。
【０００８】
本発明は、例えば１０ｍｍ〜３５ｍｍの比較的に厚い鋼板の片面サブマージアーク溶接と、例えば６ｍｍ〜９ｍｍの比較的に薄い鋼板の片面ガスシールドアーク溶接とを、選択的に実施できる溶接装置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】
【０００９】
（１）溶接対象鋼材の水平ｙ方向に延びる開先の裏面に、裏フラックス(5rf)を散布した裏当材(21)を当てる裏当て支持装置(14:21s〜27)；水平ｙ方向に走行する溶接台車(3)；該溶接台車(3)に装備した昇降機構(53)および水平ｘ駆動機構(52)で支持され、垂直ｚおよび水平ｘ方向に駆動される溶接ヘッド基台(4)；該溶接ヘッド基台(4)で支持された開先検知器(54,55)；および、該開先検知器(54,55)の開先検知に基づいて前記昇降機構(53)および水平ｘ駆動機構(52)を駆動して前記溶接ヘッド基台(4)を開先に対して所定の高さおよび水平ｘ位置に制御する倣い制御手段(90)；を備えるアーク溶接装置において、
前記溶接ヘッド基台(4)で、溶加剤散布装置(58,59),ガスシールドアーク溶接トーチ保持具(61)，サブマージアーク溶接用の表フラックス散布ノズル(70,75)および複数のサブマージアーク溶接トーチ(71,74,76)を、水平ｙ方向に並べて支持し；前記溶接台車(3)に、前記ガスシールドアーク溶接トーチ保持具(61)に保持されるガスシールドアーク溶接トーチ(60)にガスシールドアーク溶接ワイヤを供給する手段(69)，前記表フラックス散布ノズル(70,75)にフラックスを供給する手段(73)、および、前記サブマージアーク溶接トーチ(71,74,76)のそれぞれにサブマージアーク溶接ワイヤを供給する手段(72)、を装備した；ことを特徴とするアーク溶接装置。
【００１０】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素の符号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
【発明の効果】
【００１１】
これによれば、複数のサブマージアーク溶接トーチ(71,74,76)を使用する比較的に厚い鋼板のサブマージ溶接を行うことができるのは勿論、ガスシールドアーク溶接トーチ保持具(61)にガスシールドアーク溶接トーチ(60)を保持して比較的に薄い鋼板のガスシールドアーク溶接をも、択一的に実施することができ、いずれの溶接でも、良好な裏ビード形成が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（２）前記溶接ヘッド基台(4)に、溶接の進行方向(y)に関して先頭から、前記開先検知器(54,55)，溶加剤散布装置(58,59)，ガスシールドアーク溶接トーチ保持具(61)、および、サブマージアーク溶接用の表フラックス散布ノズル(70,75)と複数のサブマージアーク溶接トーチ(71,74,76)を、この順に配列した；上記（１）に記載のアーク溶接装置。
【００１３】
（３）前記複数のサブマージアーク溶接トーチ(71,74,76)の中の最先頭の第１のサブマージアーク溶接トーチ(71)の直前に第１の表フラックス散布ノズル(70)があり、第１のサブマージアーク溶接トーチ(71)の後に第２のサブマージアーク溶接トーチ(74)があり、第２のサブマージアーク溶接トーチ(74)の後に第２の表フラックス散布ノズル(75)があり、第２の表フラックス散布ノズル(75)の後に第３のサブマージアーク溶接トーチ(76)がある；上記（２）に記載のアーク溶接装置。
【００１４】
（４）前記溶接ヘッド基台(4)で支持されたフラックス回収手段(77)が、溶接の進行方向(y)に関して最下流の位置にある；上記（２）又は（３）に記載のアーク溶接装置。
【００１５】
（５）更に、前記ガスシールドアーク溶接トーチ保持具(61)を支持し開先幅方向ｘに揺動駆動する、前記溶接ヘッド基台で支持された揺動装置(63)を備える；上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のアーク溶接装置。
【００１６】
（６）前記裏当て支持装置(14:21s〜27)は、前記裏当材(21)を支持する昇降フレーム(22)および該昇降フレームを上駆動する駆動手段を備え；前記昇降フレーム(22)より、水平ｘ方向に延びて、該昇降フレーム(22)が昇降する空間の、ｘ方向で両側の外にそれぞれが突出した複数の支持アーム(24,25)、および、該支持アームのそれぞれを上駆動する複数の駆動手段(26,27)、を備えた；上記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載のアーク溶接装置。
【００１７】
（７）前記昇降フレーム(22)の下方に、裏当て部材(21)から落下したフラックスを回収する、ｙ方向に延びるチェーンコンベア(28)を設置した；上記（６）に記載のアーク溶接装置。
【００１８】
（８）前記駆動手段(26,27)は、複数段式の油圧ジャッキである、上記（６）又は（７）に記載の裏当て支持装置。
【００１９】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例１】
【００２０】
図１に本発明の１実施例を装備した大板溶接設備の一部概要を示す。図１紙面に垂直な水平ｘ方向に延びるレール１に門型台車２が乗っており、レール１上を水平ｘ方向に走行することができる。門型台車２の水平ｙ方向に延びる梁には、水平ｙ方向に走行する溶接台車３が装着されており、該溶接台車３で、溶接ヘッド基台４が支持されている。基台４には、複数電極の片面サブマージアーク溶接装置を装備し、また、片面ガスシールドアーク溶接装置を装備している。
【００２１】
複数の鋼板を仮付け溶接により連接した大板５は、図示しない搬送ローラで、図１に示す高さ（ｚ位置）で水平ｘ方向に搬送される。なお、片面溶接装置４は、水平ｙ方向（矢印ｙの矢印と逆方向）に駆動されて、大板５の、水平ｘ方向に分布する、仮付け溶接で連接した２鋼板間の板継ぎ溶接部をサブマージアーク溶接又はガスシールドアーク溶接する。そのときは、裏当て銅板２１は上方向ｚに上昇して、その上面に散布されたフラックスを介して大板５の裏面の板継ぎ溶接部に圧接している。
【００２２】
床面（ピット底面）には、水平ｙ方向に数１０ｍに渡って、水平ｘ方向に延びる複数のレール６〜９，・・・が敷設されており、これらのレールに、裏当て銅板台車１１が載っている。この台車１１に、複数の裏当て支持装置１２〜１６，・・・が組付けられている。
【００２３】
図２に、裏当て支持装置１４を拡大して示す。台車１１には垂直ブロック４２，４３があり、その上に大板搬送ローラ４４，４５および板継ぎ部の高さ調整のための下支え固定ローラ４６および下支え昇降調整ローラ４７がある。板継ぎ部は裏当て銅板２１の真上に位置し、板継ぎ部の、図２上で左方の鋼板はローラ４６で下支持されるが、右方の鋼板はローラ４７の昇降調整によって左方の鋼板と高さが揃えられる。
【００２４】
ブロック４２と４３で昇降フレーム２２が上下ｚに移動可に案内されている。昇降フレームの上面には、裏当て銅板台車２３が左右方向ｘに移動可能に乗っており、この台車２３上に裏当て銅板２１がある。
【００２５】
昇降フレーム２２には、左右に突出するアーム２４，２５があり、これらのアーム２４，２５を、２段シリンダ式の油圧ジャッキ２６，２７が、下支持している。油圧ジャッキ２６，２７は、裏当て銅板台車１１で下支持されている。昇降フレーム２２が昇降する空間の下方には、チェーンコンベア２８があり、裏当て銅板台車１１で支持されている。
【００２６】
チェーンコンベア２８のエンドレスチェーン３０，３１は、スプロケットホイール３２（図１）に噛み合って張架されており、紛体搬送用の多数の掻き脚をムカデの脚のようにチェーンの両側（ｘ方向）に突き出したものである。上側のチェーン３０の掻き脚は、ｙ方向に延びる溝板２９に摺接し、これがｙ方向に移動することにより、裏当て銅板２１から排除されて落下し溝板２９に落ち込んだ、溶接後の残留フラックス，スラグが、ｙ方向に搬送されて、図１に示す、ｘ方向に延びるベルトコンベア４８に落下してベルトコンベア４８によってｘ方向に搬出される。
【００２７】
裏当て銅板２１上の、溶接後残留フラックス，スラグを、フラックス散布／回収車４９で除去してチェーンコンベア２８上に落とす回収時、ならびに、次の溶接のために新規フラックスを裏当て銅板２１上に散布するときには、裏当て銅板２１は、図２に実線で示す下退避位置（ｚ位置）に置かれる。次の溶接用の新規フラックスを散布した裏当て銅板２１は、２段シリンダ式の油圧ジャッキ２６，２７に圧油を注入してピストンロッドを突き出すことにより、図２に２点鎖線で示す位置（ｚ位置）に押し上げられる。このように板継ぎ部に新規フラックスを散布した裏当て銅板２１を押し付けた状態を図３の（ａ）に示す。
【００２８】
図３の（ａ）に示す５ｒｆが、裏当て銅板２１上に散布された裏フラックスである。油圧ジャッキ２６，２７による裏当て銅板２１の上駆動は、裏当て銅板２１の上面が、溶接対象材である大板５の下面から２ｃｍ前後下の位置になったときに止められる。ついで、消防用の高圧送水用ホースを転用したエアーホース２１ｈに高圧エアーが送給され、ホース２１ｈが円形になるように膨らみ、これによって銅板支持台２１ｓが上駆動されて、裏当て銅板２１を上駆動し、裏当て銅板２１上に５ｍｍ厚程度に散布された裏フラックス５ｒｆが大板５の下面に圧接する。この状態で、溶接ヘッド基台４にある複数台のサブマージアーク溶接機又は一台のガスシールドアーク溶接機がｙ方向に走行しながら板継ぎ部を溶接する。溶接中には、大板５の開先にカットワイヤ５ｃｗが送給され、サブマージアーク溶接のときには、図３の（ｂ）に示すように、カットワイヤ５ｃｗの上に表フラックス５ｆｆが散布されその中で、溶接ワイヤＥｗのアークがカットワイヤ５ｃｗを溶かす。ガスシールドアーク溶接のばあいには表フラックスの散布はなく、溶接トーチから吹き出すシールドガスで溶融プールが包まれる。ｙ方向の全長の溶接が終わると、裏当て銅板２１は、図２に実線で示す下退避位置（ｚ位置）に戻される。
【００２９】
チェーンコンベア２８は、昇降フレーム２２の下方にあって昇降フレーム２２とは分離し台車１１で固定支持するので、昇降フレーム２２を下支持する油圧ジャッキの負荷とはならない。従来は、油圧ジャッキをチェーンコンベア又はスクリューコンベアの下方に置いて昇降フレーム２２を上駆動するので、大板下面（溶接中の裏当て銅板の上面位置）から油圧ジャッキの下底までの深さ（ｚ距離）が深く（長く）、裏当て銅板台車１１を設置する深いピットが必要である。
【００３０】
しかし、図２に示すように、昇降フレーム２２が昇降する空間の、ｘ方向で両側の外に支持アーム２４，２５を突き出し、これらの支持アーム２４，２５を２段シリンダ式の油圧ジャッキ２６，２７で下支持するので、大板５の下面から油圧ジャッキ２６，２７の下底までの深さ（ｚ距離）を浅く（短く）して、裏当て銅板台車１１を設置するピットの所要深さを浅くすることができる。すなわち、浅いピットにも、裏当て支持装置を装備し、残留フラックス排出用のコンベアを装備することができる。
【００３１】
図４および図５に、溶接ヘッド基台４の支持構造を示す。溶接台車３から、垂直フレーム５０が垂下しており、このフレーム５０に昇降フレーム５１が、上下方向ｚに昇降自在に支持され、かつ、昇降モータ５３を含む昇降機構により上下方向ｚに昇降駆動される。この昇降フレーム５１に水平方向ｘに水平移動自在に溶接ヘッド基台４が吊り下げ支持されており（図５）、昇降フレーム５１上の、図示を省略した水平駆動モータを含む水平ｘ駆動機構５２（図５）により水平方向ｘすなわち開先を横切る方向（開先の幅方向）に駆動される。
【００３２】
図６に示すように、溶接ヘッド基台４には、開先検知器の倣いローラ５４，該倣いローラ５４の水平ｘ方向（開先の幅方向）および垂直ｚ方向（開先の深さ方向）の変位を検出して開先のｘ，ｚ位置ずれを検出する開先位置センサ５５、および、これらを支持し倣いローラ５４を開先の幅中心とするようにｘ，ｚ方向に位置調整（設定）する手動調整機構５６があり、該機構５６を支持する吊り脚５７が溶接ヘッド基台４に固着されている。溶接時には、開先位置センサ５５の、開先のｘ，ｚ位置ずれ信号に基づいて、制御盤９０（図５）にある倣い制御器が、開先に対して溶接ヘッド基台４が予め設定された所定の高さｚおよびｘ位置になるように、昇降機構の昇降モータ５３および水平ｘ駆動機構５２の水平駆動モータを駆動する。
【００３３】
溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記倣いローラ５４の後方には、カットワイヤ散布装置５８の散布ノズルがある。該カットワイヤ散布装置５８は、手動調整機構１００で支持されている。このカットワイヤ散布装置５８には、溶接ヘッド基台４に装着したカットワイヤホッパ５９に収納したカットワイヤが供給される。
【００３４】
ガスシールドアーク溶接をする使用態様では、溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記カットワイヤ散布ノズルの後方に、ガスシールドアーク溶接トーチ６０が配置され保持具６１に装着され、トーチ６０側のケーブルコネクタが、溶接ヘッド基台４で支持された本体側ケーブルのコネクタに接続される。保持具６１はガスシールドアーク溶接トーチ６０を脱着自在である。サブマージアーク溶接をする使用態様では、ガスシールドアーク溶接トーチ６０が保持具６１から外されて、トーチ６０側の図示しないケーブルコネクタが、溶接ヘッド基台４で支持された本体側ケーブルのコネクタから外されて、溶接トーチ６０は溶接ヘッド基台４から分離される。トーチ６０側のケーブルおよび本体側ケーブルには、シールドガス供給ホースおよび溶接ワイヤ案内パイプがあり、本体側ケーブル内のシールドガス供給ホースには溶接台車３上の図示を省略したガスボンベからシールドガスが供給される。本体側ケーブル内の溶接ワイヤ案内パイプには、溶接台車３上のペールパック６９（図４，図５）から払い出されるガスシールド溶接ワイヤが送給される。ガスシールド溶接態様では、本体側ケーブル内の溶接ワイヤ案内パイプを通り、ケーブルコネクタを通ってトーチ側ケーブル内の溶接ワイヤ案内パイプを通つた溶接ワイヤがトーチ６０の下端から開先に向けて繰り出される。シールドガスは本体側ケーブル内のシールドガス供給ホースを通ってトーチ側ケーブル内のシールドガス供給ホースを通つたシールドガスがトーチ６０の下端から開先に向けて吹き出す。
【００３５】
保持具６１は中継脚６２の下端に固着しており、該中継脚６２の上端が、開先幅方向の揺動装置６３の揺動アーム６４の先端に固着されている。揺動装置６３は吊り脚６８で支持され、該吊り脚６８が溶接ヘッド基台４に固着されている。
【００３６】
溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記ガスシールドアーク溶接トーチ６０の後方となる位置に、第１のフラックス散布ノズル７０が、その後方に第１のサブマージアーク溶接トーチ７１（Ｌ）があって、フラックス散布ノズル７０はサブマージアーク溶接トーチ７１の基幹で支持されている。サブマージアーク溶接トーチ７１の基幹は、溶接ヘッド基台４で支持されている。サブマージアーク溶接トーチ７１には、溶接台車３上の３台のワイヤーコイルの１つ７２（図４）から溶接ワイヤが払い出される。第１のフラックス散布ノズル７０には、フラックスホッパ７３（図４，図５）からフラックスが供給される。
【００３７】
溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記第１のサブマージアーク溶接トーチ７１（Ｌ）の後方となる位置に、第２のサブマージアーク溶接トーチ７４（Ｔ１）があり、その基幹が溶接ヘッド基台４で支持されている。サブマージアーク溶接トーチ７４には、溶接台車３上の３台のワイヤーコイルの１つから溶接ワイヤが払い出される。溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記第２のサブマージアーク溶接トーチ７４（Ｔ１）の後方となる位置に、第２のフラックス散布ノズル７５が、その後方に第３のサブマージアーク溶接トーチ７６（Ｔ２）があって、第２のフラックス散布ノズル７５は第３のサブマージアーク溶接トーチ７６の基幹で支持されている。サブマージアーク溶接トーチ７６の基幹は、溶接ヘッド基台４で支持されている。サブマージアーク溶接トーチ７６には、溶接台車３上の３台のワイヤーコイルの１つから溶接ワイヤが払い出される。フラックス散布ノズル７５には、フラックスホッパ７３からフラックスが供給される。
【００３８】
溶接ヘッド基台４の溶接時移動方向ｙで前記第３のサブマージアーク溶接トーチ７６（Ｔ２）のかなり後方となる位置に、フラックス回収器（吸引ノズル）７７があり、その基幹が溶接ヘッド基台４で支持されている。フラックス回収器７７は、溶接後の開先周りに残留するフラックスを吸引してフラックスホッパ７３（図４，図５）に戻す。
【００３９】
図７に、ガスシールド溶接トーチ６０の支持構造部を拡大して示す。揺動装置６３の揺動アーム６４を開先幅方向ｘに往復駆動する揺動機構は、減速機６５を介して電気モータ６６が駆動する。電気モータ６６が減速機６５の入力軸を回転駆動し、減速機６５の出力軸が揺動機構６４の偏心カムを回転駆動し、偏心カムがクランクをｘ方向に往復駆動する。クランクには揺動中心（振り中心）をシフトして揺動幅を変える揺動幅調節機構があり、該機構に結合した摘子６７を廻して揺動幅を手動調整できる。
【００４０】
図８に、図７のＦ８−Ｆ８線拡大断面を示す。図８の（ａ）は図７および図６に示すように保持具６１にガスシールドアーク溶接トーチ６０を装着した状態を示す。保持具６１は一対の押さえアーム８１，８２を蝶番８３で開閉自在に結合したものである。アーム８１，８２の先端部には、ｙ，ｚ平面（図７紙面）で横向きの凹型となる切欠があり、そこにねじ棒８４が嵌まり込んでいる。ねじ棒８４の一端はｘ方向に延びるピンでアーム８１の先端部に、該ピンを中心に回動自在に結合している。ねじ棒８４の他端側の雄ねじには、スリーブ８７付きの雌ねじ摘子８６が螺合して該摘子８６のねじ締めにより、摘子８６のスリーブの端面がアーム８２の外面（ｘ，ｙ面）に圧接し、これによりアーム８１，８２がトーチ６０挟持を挟持している。摘子８６をねじ棒８４に対してねじ結合を外す（緩める）方向に廻して、図８の（ｂ）に示すようにねじ棒８４を時計方向に廻すことにより、アーム８２がねじ棒８４から外れて、図８の（ｃ）に示すように、アーム８２を開いてガスシールドアーク溶接トーチ６０を保持具６１から取り外すことができる。そして、ガスシールドアーク溶接ケーブルの本体側コネクタからトーチ側コネクタを外すことにより、ガスシールドアーク溶接トーチ６０を溶接ヘッド基台４から分離することができる。
【００４１】
次に、図１〜図８に示し上述した、アブマージアーク溶接およびガスシールドアーク溶接に兼用の溶接設備の使用態様と試験溶接結果を示す。
１．サブマージアーク溶接
上記溶接設備のガスシールドアーク溶接トーチ６０を溶接ヘッド基台４から分離して、上記溶接設備によりるサブマージアーク溶接を実施して、溶接品質に対する開先ギャップおよび薄板の目違いの影響について検討を行った。供試材料を、表１〜表５に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
【表２】
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【００４４】
【表３】
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【００４５】
【表４】
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【００４６】
【表５】
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【００４７】
図９の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、表１に示す化学成分の溶接対象鋼板を、幅５００ｍｍ，長さ１５００ｍｍ，開先角度４０°とし、Ｖ型開先でギャップが開きあるいは目違いであるため、仮付け部開先裏面に裏当材を貼り付けて、仮付け溶接した。これによって鋼板の裏面に貫通した裏ビードをグラインダで研削し、開先裏面を平滑にした。図９の（ａ）には仮付け溶接箇所を示す。
【００４８】
溶接条件は、次の表６および表７に示すものとした。表７上の溶接Ｎｏ．１，４は、裏側開先ギャップが０の例である。溶接Ｎｏ．２は、裏側開先ギャップが３ｍｍの例である。溶接Ｎｏ．３は、裏側開先ギャップが５ｍｍの例である。溶接Ｎｏ．４は、図９の（ｃ）に示すように板厚９ｍｍと組合せ、裏側開先ギャップ０で３ｍｍ差の目違い開先としたものである。
【００４９】
【表６】
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【００５０】
【表７】
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【００５１】
図１０に、表７の溶接条件によるサブマージアーク溶接で得られた開先部断面形状（マクロ断面）およびビード外観（平面）を示す。図１０上のマクロ断面の欄の上段が定常部の断面、下段が仮付け部の断面である。ビード外観の欄の上段が表ビード、下段が裏ビードである。図１０から明らかなように、裏側開先ギャップ０〜５ｍｍ、目違い３ｍｍにおいても、良好な溶接結果がえられた。なお、別途実施した板厚１０ｍｍおよび３５ｍｍの場合は裏側開先ギャップ０〜５ｍｍで、板厚１６ｍｍの場合と同様に良好な結果が得られた。
２．ガスシールドアーク溶接
上記溶接設備のガスシールドアーク溶接トーチ６０を溶接ヘッド基台４に装着して、フラックス銅裏当てによる片面ガスシールドアーク溶接により、薄板を片面溶接して、溶接品質に対する開先ギャップおよび目違いの影響について検討した。溶接材料を、表８〜表１０に示す。なお、裏フラックスは、表４に示すものと同一である。
【００５２】
【表８】
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【００５３】
【表９】
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【００５４】
【表１０】
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【００５５】
表１０に示す板厚６ｍｍの鋼板（幅２５０ｍｍ，長さ７５０ｍｍ）を、図１３に示す４０°Ｖ型開先年、裏側開先ギャップを０〜５ｍｍとした。表１１に溶接条件を示す。なお、溶接時のシールドガスは、炭酸ガス（３０リットル／ｍｉｎ）を用いた。その結果も表１１に示す。
【００５６】
【表１１】
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【００５７】
図１２および図１３に、表１１の溶接条件によるＣＯ２シールドアーク溶接で得られた開先部断面形状（マクロ断面）およびビード外観（平面）を示す。
【００５８】
開先角度４０°のＶ型開先における板厚６ｍｍのガスシールド片面溶接に際し、開先内にカットワイヤを散布し、１．４ｍｍφの溶接ワイヤと裏当てフラックスとの組合せによる表１１のフラックス鋼裏当てＣＯ２片面溶接の結果、裏側開先ギャップ０〜５ｍｍにおいて、薄板の良好な溶接が得られた。ただし、目違い３ｍｍでは表ビードの上板側の余盛り高さが微小になることと、裏フラックスの密着性が緩慢で裏ビード形状がやや劣る。
【００５９】
別途実施した板厚９ｍｍの溶接結果においても、同様に良好な結果が得られた。
【００６０】
上述のように、フラックス銅裏当て使用の多電極サブマージアーク溶接装置と１電極ガスシールドアーク溶接装置を、１台の台車３に吊り下げ、台車３上にはサブマージアーク溶接に必要なワイヤ，表フラックスと、ガスシールドアーク溶接に必要な細径（１．０ｍｍφ〜２．４ｍｍφ）ワイヤのペールパックと、両溶接に共用の溶加剤（カットワイヤ又は鉄粉）散布装置を同時に搭載する。裏当て支持装置と裏フラックス散布用台車も両溶接で共用使用し、厚板をサブマージアーク溶接し、薄板はガスシールドアーク溶接する。両溶接共に、開先はＶ開先とし、開先内に溶加剤を散布する。ヘッド部のトーチその他の配置は先頭側より、開先検知器（５４：図６）−カットワイヤ散布装置５８−ガスシールドアーク溶接トーチ６０−サブマージアーク溶接用の第１の表フラックス散布ノズル７０−第１のサブマージアーク溶接トーチ７１−第２のサブマージアーク溶接トーチ７４−サブマージアーク溶接用の第２の表フラックス散布ノズル７５−第３のサブマージアーク溶接トーチ７６−必要であれば第４のサブマージアーク溶接トーチ−表フラックス回収器７７、とするのが好ましい。ガスシールドアーク溶接トーチ６０をサブマージアーク溶接トーチの後方に配置することは可能だが、ガスシールドアーク溶接ワイヤが細径で、ビードが小さい場合は特にワイヤ狙い位置を開先中央としたいために、ガスシールドアーク溶接トーチ６０は、開先検知器（５４）に近い配置が有利と考える。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の１実施例のアーク溶接装置である大板溶接設備の一部分の概要を示すブロック図である。
【図２】図１に示す裏当て支持装置１４の拡大側面図である。
【図３】図２に示す裏当て銅板支持構造部分の拡大側面図であり、（ａ）は裏当て銅板２１上に裏フラックス５ｒｆを散布した直後の状態を示し、（ｂ）は裏フラックス５ｒｆを大板５の裏面に圧接したサブマージアーク溶接の状態を示す。
【図４】図１に示す溶接台車３に吊り下げられた溶接ヘッド基台４の拡大正面図である。
【図５】図１に示す溶接台車３に吊り下げられた溶接ヘッド基台４の支持構造の概要を示す拡大側面図である。
【図６】図４の溶接ヘッド基台４を更に拡大して示す拡大正面図である。
【図７】図６に示すガスシールドアーク溶接トーチ６０および揺動装置６３を拡大して示す拡大正面図である。
【図８】図７のＦ８−Ｆ８線拡大断面図であり、（ａ）は保持具６１でガスシールドアーク溶接トーチ６０を保持した図７に示す状態を示し、（ｂ）はトーチ６０を保持具６１から取り外すために摘子８６のねじ棒８４に対するねじ締めを緩めた状態を示し、（ｃ）は、アーム８２を開いてトーチ６０を保持具６１から取り外した状態を示す。
【図９】（ａ）は、図１に示す大板溶接設備を使用してサブマージアーク溶接する試験材の、溶接前の仮付け溶接位置を示す平面図であり、（ｂ）〜（ｃ）は、試験材の、開先形状を示す右側面図である。
【図１０】サブマージ溶接した試験材の、表裏面ビードおよび溶接部（開先部）横断面の写真像を示す図表である。
【図１１】図１に示す大板溶接設備を使用してガスシールドアーク溶接する試験材の開先を示す右側面図である。
【図１２】ＣＯ２シールドアーク溶接した試験材の、表裏面ビードおよび溶接部（開先部）横断面の写真像を示す図表である。
【図１３】ＣＯ２シールドアーク溶接した試験材の、表裏面ビードおよび溶接部（開先部）横断面の写真像を示す図表である。
【符号の説明】
【００６２】
１：レール
２：門型台車
３：溶接台車
４：溶接ヘッド基台
５：大板
５ｒｆ：裏フラックス
５ｆｆ：表フラックス
５ｃｗ：カットワイヤ
Ｅｗ：サブマージアーク溶接ワイヤ
６〜９：レール
１１：裏当て銅板台車
１２〜１６：裏当て支持装置
２１：裏当て銅板
２１ｓ：銅板支持台
２１ｈ：エアーホース
２２：昇降フレーム
２３：裏当て銅板台車
２４，２５：アーム
２６，２７：２段シリンダ式油圧ジャッキ
２８：チェーンコンベア
２９：溝板
３０，３１：エンドレスチェーン
３２：スプロケットホイール
４１：車輪
４２，４３：垂直ブロック
４４，４５：大板搬送ローラ
４６：固定ローラ
４７：昇降調整ローラ
４８：ベルトコンベア
４９：フラックス散布／回収車
５０：垂直フレーム
５１：昇降フレーム
５２：水平ｘ駆動機構
５３：昇降モータ
５４：開先検知器の倣いローラ
５５：開先位置センサ
５６：ｘ，ｚ方向位置の手動調整機構
５７：吊り脚
５８：カットワイヤ散布装置
５９：カットワイヤホッパ
６０：ガスシールドアーク溶接トーチ
６１：保持具
６２：中継脚
６３：揺動装置
６４：揺動アーム
６５：減速機
６６：電気モータ
６７：摘子
６８：吊り脚
６９：ペールパック
７０：第１のフラックス散布ノズル
７１：第１のサブマージアーク溶接トーチ（Ｌ）
７２：ワイヤーコイル
７３：フラックスホッパ
７４：第２のサブマージアーク溶接トーチ（Ｔ１）
７５：第２のフラックス散布ノズル
７６：第３のサブマージアーク溶接トーチ（Ｔ２）
７７：フラックス回収器
８１，８２：アーム
８３：蝶番
８４：ねじ棒
８５：ピン
８６：摘子
８７：スリーブ
９０：制御盤
１００：手動調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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