(57)【要約】【課題】片面自動溶接を行う際に、良好な溶接形状を得ることができる裏当装置および溶接方法を提供する。【手段】被溶接鋼板同士Ｅ，Ｅを接続するための片面溶接装置１で使用され、フラックスを用いて溶接を行う裏当装置１０であって、裏当装置１０の全長は被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍ以上かつ最小限度の長さの第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂを有し、第１裏当部材１１ａが、溶接開先部Ｍに沿って配置され前記フラックスを載置する裏当銅板１２と、裏当銅板１２を溶接開先部Ｍ方向に摺動可能に支持する支持フレームとからなり、裏当銅板１２は、所定長さを有する銅板片を連結部材により複数連結したものであり、第２裏当部材１１ｂが、溶接開先部Ｍに沿って配置されるトラフフレームおよびこのトラフフレームに固定されフラックスが収納されるトラフ４０であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接鋼板同士を接続するための片面溶接装置で使用され、フラックスを用いて溶接を行う裏当装置であって、
前記裏当装置の全長は前記被溶接鋼板の溶接開先部以上かつ最小限度の長さの第１裏当部材および第２裏当部材を有し、
前記第１裏当部材および第２裏当部材は、そのいずれか一方が前記溶接開先部の直下に配置されるものであり、
前記第１裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置され前記フラックスを載置する裏当銅板と、前記裏当銅板を溶接開先部方向に摺動可能に支持する支持フレームとからなり、前記裏当銅板は、所定長さを有する銅板片を連結部材により複数連結したものであり、
前記第２裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置されるトラフフレームおよびこのトラフフレームに固定されフラックスが収納されるトラフであることを特徴とする裏当装置。
【請求項２】
前記連結部材は、隣り合う前記銅板片の位置で当該銅板片を載置する連結金具と、前記連結金具と載置された銅板片とを予め形成されている貫通穴に挿通して連結する連結ピンとを備え、前記連結金具は、その下面に、前記支持フレームに沿って摺動可能な凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項３】
前記支持フレームが、前記裏当銅板の長手方向に沿って、当該裏当銅板の裏面側に配置された複数のレールと、前記レールを支持する支持板とを備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項４】
前記支持フレームと、当該支持フレームを支持する第１支持構造部との間に介在し、圧縮空気により膨張して前記裏当銅板に載置されたフラックスを前記被溶接鋼板の溶接開先部裏面に押し付けるエアホースを備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項５】
前記第１支持構造部を上昇下降させる昇降装置を備え、前記昇降装置で第１裏当部材を前記裏当銅板の上昇端まで上昇させたときに、前記第１裏当部材と前記被溶接鋼板との隙間が、前記エアホースの最大膨張時直径の７５％以下となるようにすると共に、前記エアホースのエア圧力を０．０５〜０．５ＭＰａの範囲としたこと特徴とする請求項４に記載の裏当装置。
【請求項６】
前記トラフと、当該トラフを固定するトラフフレームとの間に介在し、圧縮空気により膨張して前記フラックスを前記被溶接鋼板の溶接開先部の下面に押し付けるエアホースを備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項７】
前記トラフと、当該トラフを固定するトラフフレームとの間に介在するエアホースは、断面寸法の異なる２本のエアホースを上下に配置していることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項８】
前記トラフフレームを上昇下降させる昇降装置を備えると共に、前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間にエアホースを設け、前記昇降装置で前記第２裏当部材を前記トラフの上昇端まで上昇させたときに、前記第２裏当部材と前記被溶接鋼板との隙間が、前記エアホースの最大膨張時の直径の７５％以下となるようにすると共に、前記エアホースのエア圧力が０．０５〜０．５ＭＰａの範囲であること特徴とする請求項６に記載の裏当装置。
【請求項９】
前記トラフは、長手方向に直交する開口幅の長さが、５０〜２００ｍｍの範囲であることを特徴する請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１０】
前記フラックスは、前記被溶接鋼板に押当する裏当フラックスと、この裏当フラックスの層の下に敷かれる下敷フラックスの層とを前記トラフ内に積層していることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１１】
前記裏当装置は、前記トラフフレームを上昇下降させる昇降装置を備えると共に、前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間にエアホースを設け、
前記エアホースは、前記トラフと前記トラフフレームの上部との間に配置された第１エアホースと、
前記トラフと前記トラフフレームの上部との間で、前記第１エアホースと縦の配列となるように配置された前記第１エアホースより小径の第２エアホースと、
前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間に配置された第３エアホースと、を備え、
前記第１エアホース、前記第２エアホースおよび前記第３エアホースは、それぞれに圧縮空気を入れる加圧装置により内部圧力を個別に制御されることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１２】
前記支持フレームを支持する第１支持構造部および前記トラフフレームを支持する第２支持構造部の直下に配置された昇降フレームと、前記昇降フレームに配置され、前記第１裏当部材および前記第２裏当部材から落下させるフラックスを回収する１つのフラックス回収手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１３】
前記支持フレームを支持する第１支持構造部および前記トラフフレームを支持する第２支持構造部の直下に配置された昇降フレームと、前記昇降フレームに配置され、前記第１裏当部材から落下させるフラックスを回収する第１フラックス回収手段と、前記昇降フレームに配置され、前記第２裏当部材から落下させるフラックスを回収する第２フラックス回収手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１４】
前記支持フレームを支持する第１支持構造部と前記トラフフレームを支持する第２支持構造部とを連結する連結部を備えることを特徴とする請求項１に記載の裏当装置。
【請求項１５】
裏当装置が設置されている対応位置に被溶接鋼板を移動させて配置し、前記被溶接鋼板の溶接開先部に沿って前記裏当装置の第１裏当部材を押圧して溶接作業を行う溶接方法であって、
前記被溶接鋼板の溶接開先部に向かって前記溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有する裏当銅板を昇降装置により上昇させる第１工程と、
前記昇降装置により上昇した裏当銅板を支持する支持フレームと、その支持フレームを支持する第１支持構造部の間に設けたエアホースに圧縮空気を注入することで膨張させ、前記裏当銅板の表面に載置されたフラックスを前記溶接開先部の裏面に押圧する第２工程と、
前記片面溶接装置の溶接機により片面溶接を行う第３工程と、を含むことを特徴とする溶接方法。
【請求項１６】
裏当装置が設置されている対応位置に被溶接鋼板を移動させて配置し、前記被溶接鋼板の溶接開先部に沿って前記裏当装置の第２裏当部材を押当して溶接作業を行う溶接方法であって、
前記被溶接鋼板の溶接開先部に向かって前記溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有するトラフおよびトラフフレームを昇降装置により上昇させる第１工程と、
前記昇降装置により上昇した第２裏当部材を前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間に配置された第３エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させて前記トラフを前記溶接開先部の裏面に近接または押当させる第２工程と、
そのトラフおよび前記トラフフレームの間に配置された第１エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させて前記トラフ内のフラックスを前記溶接開先部の裏面に押圧する第３工程と、
前記片面溶接装置の溶接機により片面溶接を行う第４工程と、を含むことを特徴とする溶接方法。
【請求項１７】
前記第４工程による片面溶接の終了後、前記第１エアホースおよび第３エアホースを収縮させると共に、前記昇降装置を下降させ、次いで、前記トラフと前記トラフフレームの上部との間に配置された第２エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させ、前記トラフ内のフラックスを押し上げる工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮付けされた被溶接鋼板の溶接開先部に沿って片面自動溶接を行う際に、溶接開先部の裏面に裏当部材を押し当てるための裏当装置および溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶等で用いられる鋼板は、大きな鋼板面積を必要とすることから溶接によりある大きさの鋼板をつなぎ合わせて形成されている。前記した鋼板の溶接作業で使用される片面溶接装置は、仮付けされた被溶接鋼板の溶接開先部に沿って、鋼板裏面から裏当部材を押圧させる裏当装置を具備している。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されている片面溶接装置は、被溶接鋼板を突き合わせた溶接開先部の裏側にフラックスを押し当てるフラックスバッキング式第１裏当装置およびフラックスカッパーバッキング式第２裏当装置と、第１裏当装置および第２裏当装置を搭載する水平移動可能な第１フレームと、第１フレームの直下に配置された第２フレームとを備える。また、第２フレームの内部には、第１裏当装置から落下させるフラックスを回収する第１フラックス回収部と、第２裏当装置から落下させるフラックスを回収する第２フラックス回収部とを備える。また、片面溶接装置は、第１裏当装置および第２裏当装置の長手方向に沿って移動可能なフラックス供給装置を備える。
【０００４】
第１裏当装置は、フラックスを保持する樋状のフラックス容器と、フラックス容器を第１フレームに相対して昇降させる２本の第１エアホースを備える。第２裏当装置は、フラックスを保持する銅板と、銅板を第１フレームに相対して昇降させる２本の第２エアホースを備える。
【０００５】
このような構成からなる片面溶接装置は、第１フレームと第２フレームとの間に設けられた位置調整装置を用いて、第１フレームを第２フレームの上で移動させることで、第１裏当装置または第２裏当装置の位置調整を行い、溶接開先部の直下に第１裏当装置または第２裏当装置を配置する。そして、フラックス供給装置を長手方向に移動させて、フラックス容器または銅板の上にフラックスを供給する。その後、第１エアホースまたは第２エアホースに空気を導入して膨張させることにより、フラックス容器または銅板を溶接開先部に押し当て、溶接開先部の裏側にフラックスを押圧した状態として、溶接開先部の表側から溶接機で溶接を行なう。
【０００６】
また、例えば、特許文献２に記載されている片面溶接装置では、裏面の溶接ビードを形成するために、裏当フラックスを被溶接鋼板裏面に押し当てながら溶接が行われる。その裏当フラックスは、搬送装置によって搬送されて供給されている。その搬送装置としては、例えば、平板状のものを半円状の形に変形しながら進行するトラフベルトと、このトラフベルトの両端に設けられてトラフベルトを帳架する一対のプーリと、トラフベルトの幅方向両端部を支持する垂直ローラと、を備えて構成されたものが知られている。
【０００７】
特許文献２に記載された搬送装置（ベルトコンベア）のトラフベルトは、被溶接鋼板の下部に送られた際に、トラフベルトの両端部に形成した突起部を垂直ローラの一対の鍔部間に挿入されることによって支持されている。片面溶接装置では、トラフベルトの下部に配置された押圧体内に圧縮空気又は流体を充填して膨張させ、トラフベルトを上方に押し上げ、これによって上層フラックスを被溶接材の接合部分である溶接開先部の裏面に押し当て、搬送装置を裏当装置として利用して片面自動溶接が行われる。
【０００８】
溶接終了後は、トラフベルトを回転させ、溶接に使用したフラックスをコンベア端近傍に配置された篩い分け器上に落下させ、これによって固化フラックスを未使用フラックスから分別させて未使用フラックスを回収するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１９５１２号公報
【特許文献２】実公昭４９−８９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の片面溶接装置では、以下に示すような問題点が存在していた。
特許文献１に記載の片面溶接装置においては、片面溶接装置を構成する第２裏当装置（本発明においては裏当部材）では、長尺の銅板が裏当装置上部に固定された状態で保持されているため、溶接前にあった被溶接鋼板の曲がり変形や溶接過程での熱歪による上下方向の曲がりが生じている場合、被溶接鋼板下面への裏当装置の密着が不十分となり、裏ビード不良、さらに悪い場合には、溶落と言う重大欠陥が発生していた。
【００１１】
また、銅板が裏当装置上部に固定された状態であった時、溶接の際の熱により銅板が膨張することにより、銅板に「座屈」状態が発生する。その結果、銅板と被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じ、被溶接鋼板裏面への密着が不十分となり、裏ビード不良、さらに悪い場合には、溶落と言う重大欠陥の原因となる。
従って、従来の片面溶接装置では、良好な裏面溶接部形状が得られないという問題があった。
【００１２】
特許文献２に記載の片面溶接装置においては、裏当装置では、平板状のトラフベルトを一対のプーリ間で「Ｕ」字形に成型し、かつ、移動可能に支持するために、多数の垂直ローラを配置する必要がある。このような裏当装置は、トラフベルトを垂直ローラで支持する構造が複雑で、トラフベルトが損傷し易いという問題があった。
【００１３】
その垂直ローラが故障した場合には、トラフベルトが正常な形状を保てなくなる。その結果、トラフベルトと被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じ、トラフベルトによる被溶接鋼板の裏面への裏当フラックスの密着状態にもバラツキが生じて、裏当フラックスが被溶接鋼板に押し付けられる押圧力が弱くなり、裏当フラックスが溶接開先部の裏面にしっかりと押当しないことがあった。
それによって、従来の裏当装置では、良好な溶接裏ビード形状が得られないという問題があった。
【００１４】
このため、前記した垂直ローラでトラフベルトを支持するベルトコンベアからなる搬送装置に代わって、被溶接鋼板の溶接開先部の裏面にフラックスを適宜な押圧力で安定した状態で押し当てることができる裏当部材を備えた裏当装置が要望されていた。
【００１５】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたものであり、その課題は、片面自動溶接を行う際に、良好な裏面溶接部形状を得ることができる裏当装置および溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記した課題を解決するために、請求項１に記載の裏当装置は、被溶接鋼板同士を接続するための片面溶接装置で使用され、フラックスを用いて溶接を行う裏当装置であって、
前記裏当装置の全長は前記被溶接鋼板の溶接開先部以上かつ最小限度の長さの第１裏当部材および第２裏当部材を有し、前記第１裏当部材および第２裏当部材は、そのいずれか一方が前記溶接開先部の直下に配置されるものであり、前記第１裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置され前記フラックスを載置する裏当銅板と、前記裏当銅板を溶接開先部方向に摺動可能に支持する支持フレームとからなり、前記裏当銅板は、所定長さを有する銅板片を連結部材により複数連結したものであり、前記第２裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置されるトラフフレームおよびこのトラフフレームに固定されフラックスが収納されるトラフであることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、第１裏当部材が溶接開先部以上の長さを有し、複数の銅板片を連結した裏当銅板と、裏当銅板を摺動可能に支持する支持フレームとからなることによって、裏当銅板を被溶接鋼板に押圧した際、被溶接鋼板の曲がり変形があったり、溶接過程における裏当銅板の膨張があっても、裏当銅板が上下方向に曲がり、裏当銅板と被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じない。さらに、裏当銅板が裏当部材上部に固定されず摺動可能であるため、溶接の際に裏当銅板が正常な裏当位置に保持されて容易に膨張し、裏当銅板に座屈が生じず、裏当銅板と被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じない。その結果、溶接開先部の裏側へのフラックス、すなわち裏当フラックスの密着状態が良好なものとなる。
【００１８】
また、第２裏当部材が溶接開先部以上の長さを有し、その第２裏当部材が溶接開先部に沿って配置される簡易な形状、材料のトラフおよびフラックスからなることによって、溶接開先部全長に亘り充分な量のフラックスが供給される。また、裏当装置は、第２裏当部材が、溶接開先部に沿って配置されるトラフフレームおよびトラフフレームに固定されたトラフと、このトラフ内に収納されるフラックスと、を有していることによって、トラフの幅方向の両端をトラフフレームでしっかりと支持することができるため、トラフと被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じない。その結果、トラフとトラフ内のフラックスとで被溶接鋼板に適宜押圧することにより、被溶接鋼板の裏面にフラックスが押圧される。
【００１９】
請求項２に記載の裏当装置は、前記連結部材が、隣り合う前記銅板片の位置で当該銅板片を載置する連結金具と、前記連結金具と載置された銅板片とを予め形成されている貫通穴に挿通して連結する連結ピンとを備え、前記連結金具は、その下面に、前記支持フレームに沿って摺動可能な凸部を形成したことを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、連結部材が連結金具と連結ピンとを備え、連結金具の下面に凸部を形成したことによって、連結された銅板片の溶接開先部方向への摺動が容易になる。その結果、溶接中の銅板片の膨張によっても裏当銅板が屈曲することなく、溶接開先部の裏面への裏当フラックスの密着状態がさらに良好なものとなる。
【００２１】
請求項３に記載の裏当装置は、前記支持フレームが、前記裏当銅板の長手方向に沿って、当該裏当銅板の裏面側に配置された複数のレールと、前記レールを支持する支持板とを備えることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、支持フレームが、レールと、支持板とを備えることによって、裏当銅板の溶接開先部方向への摺動がさらに容易になる。その結果、溶接開先部の裏面への裏当フラックスの密着状態がさらに良好なものとなる。
【００２３】
請求項４に記載の裏当装置は、前記支持フレームと、当該支持フレームを支持する第１支持構造部との間に介在し、圧縮空気により膨張して前記裏当銅板に載置されたフラックスを前記被溶接鋼板の溶接開先部裏面に押し付けるエアホースを備えることを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、圧縮空気により膨張して裏当銅板に載置された裏当フラックスを溶接開先部裏面に押し付けるエアホースを備えることによって、裏当銅板と被溶接鋼板との隙間の調整が容易となる。しかも、圧縮空気による膨張を用いるため、エアホース内のエア圧力の調整によって押し付け力の調整が容易となる。その結果、溶接開先部の裏面への裏当フラックスの密着状態がさらに良好なものとなる。
【００２５】
請求項５に記載の裏当装置は、前記第１支持構造部を上昇下降させる昇降装置を備え、前記昇降装置で第１裏当部材を前記裏当銅板の上昇端まで上昇させたときに、前記第１裏当部材と前記被溶接鋼板との隙間が、前記エアホースの最大膨張時直径の７５％以下となるようにすると共に、前記エアホースのエア圧力を０．０５〜０．５ＭＰａの範囲としたこと特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、第１支持構造部を上昇下降させる昇降装置を備えることによって、被溶接鋼板が裏当装置上方に存在する状態であっても昇降装置を下降させておけば、裏当銅板上面への裏当フラックス散布が可能な空間が確保できる。また、裏当フラックスを散布した後、昇降装置を上昇させて、裏当銅板と被溶接鋼板との隙間が所定範囲内であって、エアホースのエア圧力が所定範囲内であることによって、裏当銅板上に載置された裏当フラックスの被溶接鋼板への押し付けが良好なものとなり、溶接開先部の裏面への裏当フラックスの密着状態がさらに良好なものとなる。
【００２７】
請求項６に記載の裏当装置は、前記トラフと、当該トラフを固定するトラフフレームとの間に介在し、圧縮空気により膨張して前記フラックスを前記被溶接鋼板の溶接開先部の下面に押し付けるエアホースを備えることを特徴とする。
【００２８】
かかる構成によれば、圧縮空気により膨張してフラックスを被溶接鋼板の溶接開先部の下面に押し付けるエアホースを備えていることによって、トラフと被溶接鋼板との隙間の調整が容易となる。しかも、圧縮空気による膨張を用いるため、エアホース内のエア圧力の調整による裏当フラックスの押付力の調整も容易となる。
【００２９】
請求項７に記載の裏当装置は、前記トラフと、当該トラフを固定するトラフフレームとの間に介在するエアホースは、断面寸法の異なる２本のエアホースを上下に配置していることを特徴とする。
【００３０】
かかる構成によれば、圧縮空気により膨張してフラックスを被溶接鋼板の溶接開先部の下面に押し付けるエアホースと、溶接後にトラフより使用済みフラックスを押し上げるエアホースとを上下に設け、その機能の各々に適したトラフ内のフラックスの押し上げができ、一連の片面溶接が適正に得られる。
【００３１】
請求項８に記載の裏当装置は、前記トラフフレームを上昇下降させる昇降装置を備えると共に、前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間にエアホースを設け、前記昇降装置で前記第２裏当部材を前記トラフの上昇端まで上昇させたときに、前記第２裏当部材と前記被溶接鋼板との隙間が、前記エアホースの最大膨張時の直径の７５％以下となるようにすると共に、前記エアホースのエア圧力が０．０５〜０．５ＭＰａの範囲であること特徴とする。
【００３２】
かかる構成によれば、トラフと被溶接鋼板との隙間が所定範囲内であって、エアホースのエア圧力が所定範囲内であることによって、フラックスの被溶接鋼板への押当状態を調整することができる。
【００３３】
請求項９に記載の裏当装置は、前記トラフは、長手方向に直交する開口幅の長さが、５０〜２００ｍｍの範囲であることを特徴する。
【００３４】
かかる構成によれば、トラフは、長手方向に直交する開口幅の長さが、５０〜２００ｍｍの長さにすることによって、溶接開先部の全長に亘って充分な量のフラックスが供給されるようになる。
【００３５】
請求項１０に記載の裏当装置は、前記フラックスが、前記被溶接鋼板に押当する裏当フラックスと、この裏当フラックスの層の下に敷かれる下敷フラックスの層とを前記トラフ内に積層していることを特徴とする。
【００３６】
かかる構成によれば、フラックスは、被溶接鋼板に押当する裏当フラックスと、この下に敷かれる下敷フラックスの層とをトラフ内に積層していることによって、溶接を行う際の裏当フラックスの使用量を少なくすることができる。
【００３７】
請求項１１に記載の裏当装置は、前記トラフフレームを上昇下降させる昇降装置を備えると共に、前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間にエアホースを設け、前記エアホースは、前記トラフと前記トラフフレームの上部との間に配置された第１エアホースと、前記トラフと前記トラフフレームの上部との間で、前記第１エアホースと縦の配列となるように配置された前記第１エアホースより小径の第２エアホースと、前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間に配置された第３エアホースと、を備え、前記第１エアホース、前記第２エアホースおよび前記第３エアホースは、それぞれに圧縮空気を入れる加圧装置により内部圧力を個別に制御されることを特徴とする。
【００３８】
かかる構成によれば、第１エアホース、第２エアホースおよび第３エアホースとは、それぞれに圧縮空気を入れる加圧装置により内部圧力を個別に制御されて、それぞれ設定された圧力の圧縮空気が送り込まれて膨張する。
【００３９】
請求項１２に記載の裏当装置は、前記支持フレームを支持する第１支持構造部および前記トラフフレームを支持する第２支持構造部の直下に配置された昇降フレームと、前記昇降フレームに配置され、前記第１裏当部材および前記第２裏当部材から落下させるフラックスを回収する１つのフラックス回収手段とを備えることを特徴とする。
【００４０】
かかる構成によれば、溶接開先部の溶接後にフラックスが掻き落とされた際に、このフラックスが回収される。
【００４１】
請求項１３に記載の裏当装置は、前記支持フレームを支持する第１支持構造部および前記トラフフレームを支持する第２支持構造部の直下に配置された昇降フレームと、前記昇降フレームに配置され、前記第１裏当部材から落下させるフラックスを回収する第１フラックス回収手段と、前記昇降フレームに配置され、前記第２裏当部材から落下させるフラックスを回収する第２フラックス回収手段とを備えることを特徴とする。
【００４２】
かかる構成によれば、溶接開先部の溶接後にフラックスが掻き落とされた際に、第１裏当部材から落下したフラックスと、第２裏当部材から落下したフラックスが混合されることなく、それぞれ個別に回収される。
【００４３】
請求項１４に記載の裏当装置は、前記支持フレームを支持する第１支持構造部と前記トラフフレームを支持する第２支持構造部とを連結する連結部を備えることを特徴とする。
【００４４】
かかる構成によれば、前記第１支持構造部と前記第２支持構造部とを連結する連結部を備えることによって、第１支持構造部および第２支持構造部の幅方向の剛性が高くなり、裏当装置を溶接開先部両端の位置に合わせたときに第１支持構造部および第２支持構造部が弓なりに変形することが阻止される。また、連結部は、第１裏当部材および第２裏当部材から落下させる使用済みのフラックスが、第１裏当部材と第２裏当部材との間で堆積し、フラックス回収手段に到達しないことがないように、第１裏当部材と第２裏当部材との間に所定の間隔である空間部を設けることができる。
【００４５】
請求項１５に記載の溶接方法は、裏当装置が設置されている対応位置に被溶接鋼板を移動させて配置し、前記被溶接鋼板の溶接開先部に沿って前記裏当装置の第１裏当部材を押圧して溶接作業を行う溶接方法であって、前記被溶接鋼板の溶接開先部に向かって前記溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有する裏当銅板を昇降装置により上昇させる第１工程と、前記昇降装置により上昇した裏当銅板を支持する支持フレームと、その支持フレームを支持する第１支持構造部の間に設けたエアホースに圧縮空気を注入することで膨張させ、前記裏当銅板の表面に載置されたフラックスを前記溶接開先部の裏面に押圧する第２工程と、前記片面溶接装置の溶接機により片面溶接を行う第３工程と、を含むことを特徴とする。
【００４６】
かかる手順によれば、裏当銅板を昇降装置により上昇させる第１工程と、エアホースを膨張させることによって裏当銅板及び裏当銅板上に載置された裏当フラックスを溶接開先部の裏面に押圧する第２工程を含むことによって、溶接開先部の裏側への裏当フラックスの密着状態が良好なものとなる。
【００４７】
請求項１６に記載の溶接方法は、裏当装置が設置されている対応位置に被溶接鋼板を移動させて配置し、前記被溶接鋼板の溶接開先部に沿って前記裏当装置の第２裏当部材を押当して溶接作業を行う溶接方法であって、前記被溶接鋼板の溶接開先部に向かって前記溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有するトラフおよびトラフフレームを昇降装置により上昇させる第１工程と、前記昇降装置により上昇した第２裏当部材を前記トラフフレームと前記昇降装置上の第２支持構造部との間に配置された第３エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させて前記トラフを前記溶接開先部の裏面に近接または押当させる第２工程と、そのトラフおよび前記トラフフレームの間に配置された第１エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させて前記トラフ内のフラックスを前記溶接開先部の裏面に押圧する第３工程と、前記片面溶接装置の溶接機により片面溶接を行う第４工程と、を含むことを特徴とする。
【００４８】
かかる手順によれば、第１工程によりトラフを昇降装置で上昇させ、第２工程により第３エアホースを膨張させることにより溶接開先部の裏面にトラフを近接または押当させ、第３工程により第１エアホースを膨張させてトラフ内のフラックスを押圧することを含むことによって、フラックスの被溶接鋼板への押当状態が良好になる。
【００４９】
請求項１７に記載の溶接方法は、前記第４工程による片面溶接の終了後、前記第１エアホースおよび第３エアホースを収縮させると共に、前記昇降装置を下降させ、次いで、前記トラフと前記トラフフレームの上部との間に配置された第２エアホースに圧縮空気を注入することで膨張させ、前記トラフ内のフラックスを押し上げる工程を含むことを特徴とする。
【００５０】
かかる手順によれば、トラフ内の使用済み裏当フラックスを選択的にトラフ外に押し上げ、次工程のフラックス回収台車による掻き取りにより、使用済み裏当フラックスを選択的に排除できるため、裏当フラックスの余分な消費を抑えられる経済効果が得られる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る裏当装置および溶接方法では、以下に示す優れた効果を奏する。
請求項１の発明は、第１裏当部材が溶接開先部以上の長さを有し、複数の銅板片を連結した裏当銅板と、裏当銅板を摺動可能に支持する支持フレームとからなることによって、片面自動溶接を行う際に、良好な裏面溶接部形状を得ることができる。
また、溶接開先部全長に亘り、特に溶接始端部および溶接終端部付近に充分な量のフラックスを押圧して、片面溶接を行う際に、良好な溶接形状を得ることができる。
さらに、裏当装置は、銅板やトラフと被溶接鋼板との間の隙間にバラツキが生じるのを抑制することができる。そして、裏当部材としてトラフを用いる場合、トラフとトラフ内のフラックスを被溶接鋼板に適宜な押圧して、常に、フラックスを適宜な押圧力で被溶接鋼板に押し付けた状態で密着させることができ、溶接不良が発生するのを抑制することができる。また、２つの裏当部材を備えることで、被溶接鋼板の形状や仕様に基づいて、異なる裏当方式を使い分けることができる。
【００５２】
請求項２、３の発明は、連結部材が下面に凸部が形成された連結金具と連結ピンとを備えること、支持フレームがレールと支持板とを備えることによって、片面自動溶接を行う際に、さらに良好な裏面溶接部形状を得ることができる。
【００５３】
請求項４、６の発明は、エアホースを備えていることによって、裏当銅板やトラフと被溶接鋼板との隙間の調整を容易にすることができると共に、圧縮空気による膨張を用いるため、エアホース内のエア圧力の調整も容易にすることができる。
【００５４】
請求項５、８の発明は、昇降装置を備えていることによって、裏当銅板やトラフの上昇作業を容易にすることができる。また、裏当銅板やトラフと被溶接鋼板との隙間と、その間のエア圧力とを所定範囲内にすることによって、フラックスの被溶接鋼板への密着状態および供給状態を良好にすることができる。その結果、フラックスの密着不良による溶接不良の発生を抑制して、良好な溶接形状を得ることができる。
【００５５】
請求項７の発明は、トラフと、当該トラフを固定するトラフフレームとの間に介在するエアホースは、断面寸法の異なる２本のエアホースを上下に配置することにより、裏当フラックスを被溶接鋼板の溶接開先部の裏面に押し付ける第１エアホースと、溶接後にトラフにより使用済みフラックスを押し上げる第２エアホースとを上下に重ねて設け、その機能の各々に適したトラフ内フラックスの押し上げができ、一連の片面溶接が適正に得られる。
【００５６】
請求項９の発明は、トラフの開口幅の長さが、５０〜２００ｍｍにすることによって、溶接開先部全線の巾に対して充分な量のフラックスが供給されるようにして、被溶接部全体を良好に溶接することができる。
【００５７】
請求項１０の発明は、フラックスは、裏当フラックスと下敷フラックスの層とをトラフ内に積層していることによって、溶接を行う際に、下敷フラックスを使用することにより、溶接作業の途中での裏当フラックスの使用量を少なくすることができ、経済的に溶接することができる。
【００５８】
請求項１１の発明は、トラフとトラフフレームの上部との間に配置された第１エアホースおよび第２エアホースと、トラフフレームと昇降装置上の第２支持構造部との間に配置された第３エアホース、を備え、第１エアホース、第２エアホースおよび第３エアホースとが、それぞれ圧縮空気を入れる加圧装置により内部圧力を個別に制御されることによって、各々の内部圧力を個別に制御することができる。このため、第１エアホース、第２エアホースおよび第３エアホースは、それぞれ予め設定された圧力の圧縮空気が送り込まれるので、フラックス等を上昇させるために必要な所望の大きさにそれぞれ膨張させることができる。
【００５９】
請求項１２の発明は、第１裏当部材および第２裏当部材から落下した使用済みフラックスを回収することができる。
【００６０】
請求項１３の発明は、第１裏当部材および第２裏当部材から落下した使用済みのフラックスを、個別に分離して回収することができる。
【００６１】
請求項１４の発明は、開先線両端の位置で第１支持構造部および第２支持構造部が弓なりに変形することを阻止することができ、溶接機のセンター合わせの精度を向上させることができる。また、連結部が第１裏当部材と第２裏当部材との間に所定の間隔（空間部）を設ける働きを有するため、前記空間部から使用済みのフラックスを落下させることができ、第１裏当部材および第２裏当部材から落下した使用済みのフラックスが、第１裏当部材と第２裏当部材との間で堆積し、フラックス回収手段に到達しないことを防止することができる。
【００６２】
請求項１５の発明は、裏当銅板を上昇させる第１工程と、エアホースを膨張させることによって裏当銅板上に載置された裏当フラックスを溶接開先部の裏面に押圧する第２工程を含むことによって、片面溶接を行う際に、良好な裏面溶接部形状を得ることができる。
【００６３】
請求項１６の発明は、トラフを昇降装置で上昇させる第１工程と、第３エアホースを膨張させることにより溶接開先部の裏面にトラフを近接または押当させる第２工程と、第１エアホースを膨張させてトラフ内のフラックスを押圧する第３工程を含むことによって、トラフ内のフラックスの量が適量よりも多少相違している場合であっても、フラックスの被溶接鋼板への押当状態を良好にして、溶接不良を解消させることができる。
【００６４】
請求項１７記載の発明は、トラフ内の使用済み裏当フラックスを選択的にトラフ外に押し上げ、次工程のフラックス回収台車による掻き取りにより、使用済み裏当フラックスを選択的に排除できるため、裏当フラックスの余分な消費を抑えられる経済効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る裏当装置および片面溶接装置（溶接機は図示せず）の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る裏当装置における第１裏当部材の斜視図である。
【図３】本発明に係る裏当装置における第１裏当部材の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る裏当装置における第１裏当部材の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明に係る裏当装置の第１裏当部材の昇降状態を示し、（ａ）は裏当銅板を被溶接鋼板に押圧する前の状態を示す概略図、（ｂ）は裏当銅板を被溶接鋼板に押圧した状態を示す概略図である。
【図６】本発明に係る裏当装置における第２裏当部材の斜視図である。
【図７】本発明に係る裏当装置の第２裏当部材の昇降状態を示し、（ａ）は第１エアホースおよび第２エアホースの設置状態を示す概略図、（ｂ）はフラックスを被溶接鋼板に押し当てる前の状態を示す概略図である。
【図８】本発明に係る裏当装置の第２裏当部材の昇降状態を示し、フラックスを被溶接鋼板に押し当てた状態を示す概略図である。
【図９】本発明に係る裏当装置の第２裏当部材の昇降状態を示し、使用済の裏当フラックスを回収するときの状態を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る裏当装置および片面溶接装置（溶接機は図示せず）において、フラックス回収手段を２つ設けた構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る裏当装置が設置された片面溶接装置の構成を示す斜視図（被溶接鋼板は図示せず）である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】本発明に係る裏当装置および片面溶接装置（溶接機は図示せず）の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
＜裏当装置＞
本発明に係る裏当装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態の説明において、長手方向とは被溶接鋼板の溶接開先部に平行な方向、幅方向は溶接開先部に直交し、裏当鋼板平面の方向とする。
【００６７】
図１に示すように、本発明の裏当装置１０は、例えば1辺が１０〜３０ｍの長さからなる被溶接鋼板同士Ｅ、Ｅを接続するための片面溶接装置１で使用され、フラックス、すなわち裏当フラックスを用いて溶接（例えば、片面サブマージアーク溶接）を行う装置である。
【００６８】
本発明の裏当装置１０は、第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂを有するものである。この第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂは、そのいずれか一方が溶接開先部Ｍの直下に配置され、第１裏当部材１１ａまたは第２裏当部材１１ｂが選択される。被溶接鋼板Ｅの板厚が比較的厚く、目違いがない場合には、第１裏当部材１１ａが使用され、被溶接鋼板Ｅの板厚が比較的薄く、目違いや板厚差がある場合には、第２裏当部材１１ｂが使用される。また、後記するように、昇降フレーム２７上を幅方向に水平移動することで、溶接位置が微調整される。
まず、裏当装置１０について、第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂの構成について説明した後、他の構成について説明する。
【００６９】
［第１裏当部材］
第１裏当部材１１ａは、被溶接鋼板Ｅを突き合わせた溶接開先部Ｍの裏面に裏当銅板上に載置された裏当フラックスを押し当てる部材である。図２に示すように、第１裏当部材１１ａの長さＬ１Ａは、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの長さＬ２Ａ以上かつ最小限度の長さである。そして、第１裏当部材１１ａがこのような長さＬ１Ａを有することによって、被溶接鋼板Ｅの溶接を行う際に、第１裏当部材１１ａが溶接開先部Ｍの全長に亘って裏当フラックスを供給することが可能となり、良好な裏面溶接部形状を得ることができる。
【００７０】
図２、図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１裏当部材１１ａは、裏当銅板１２と、支持フレーム１６とからなる。裏当銅板１２は、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍに沿って配置され、所定長さＬ３（例えば、１００〜５００ｍｍ）を有する銅板片１３を連結部材１４を介して複数連結したものである。
【００７１】
そして、連結部材１４は、隣り合う銅板片１３の端部で銅板片１３を載置する連結金具１４Ａと、連結金具１４Ａと載置された銅板片１３とを予め形成されている貫通穴１３ａ、１４Ａｃに挿通して連結する連結ピン１４Ｂとを備え、連結金具１４Ａの下面には支持フレーム１６に沿って摺動可能な凸部１４Ａｄが形成されていることが好ましい。
【００７２】
具体的には、銅板片１３は、隣り合う銅板片１３を連結させるために、その長手方向の両端部には幅方向に貫通する貫通穴１３ａが形成されている。そして、連結金具１４Ａは、隣り合う銅板片１３を載置する底部１４Ａａと、底部１４Ａａの両端側で立設する側部１４Ａｂとからなる。また、底部１４Ａａは銅板片１３の端部幅方向の長さにほぼ等しい長さを有する。そして、底部１４Ａａの下面には、後記する支持フレーム１６に裏当銅板１２が支持された際に複数のレール１７に対応する位置に複数の凸部１４Ａｄが形成され、凸部間の間隔はレール１７，１７間の外間隔Ｌ４よりやや広く設定する（例えば、凸部間の間隔：１３２ｍｍ、レール１７，１７間の外間隔Ｌ４：１３１ｍｍ、図３、５（ａ）、（ｂ）参照）。そして、凸部１４Ａｄは、レール１７と同数形成する。さらに、側部１４Ａｂは、銅板片１３の板厚にほぼ等しい高さを有すると共に、貫通穴１３ａに対応する貫通穴１４Ａｃが形成されている。
【００７３】
そして、隣り合う銅板片１３の端部同士を突き合わせ、その位置で銅板片１３の幅方向を連結金具１４Ａの底部１４Ａａに載置し、銅板片１３の貫通穴１３ａと連結金具１４Ａの側部１４Ａｂの貫通穴１４Ａｃに、銅板片１３の幅方向の長さにほぼ等しい長さを有する連結ピン１４Ｂを挿通することによって、銅板片１３が連結される。また、このように連結された銅板片１３は、支持フレーム１６に支持された際、連結金具１４Ａの凸部１４Ａｄがレール１７によって案内され、かつレール１７，１７から外れて脱落しないようになっているため、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部方向、すなわち連結された銅板片１３の長手方向に摺動可能となる。その結果、溶接の際に、連結された銅板片１３が溶接開先部方向に容易に移動し、良好な裏面溶接部形状を得ることが可能となる。
【００７４】
なお、裏当銅板１２の上面には、裏当フラックスが載置される。そして、裏当銅板１２の上面への裏当フラックスの供給は、裏当銅板１２の上方に配置され、無端チェーン等の駆動により裏当銅板１２の長手方向に移動可能なホッパ状のフラックス供給手段２９ａ（図１１参照）によって行われる。
【００７５】
支持フレーム１６は、前記したように、裏当銅板１２を溶接開先部方向に摺動可能に支持するもので、具体的には、裏当銅板１２を支持する所定の外間隔Ｌ４（例えば、５０〜３００ｍｍ）を隔てて配置された複数のレール１７と、レール１７を支持する支持板１９とを備えることが好ましい。
【００７６】
そして、レール１７は、前記したように、連結部材１４の凸部１４Ａｄを案内して、連結部材１４で連結された銅板片１３を溶接開先部方向に摺動可能としている。レール１７は、図３では２本のレールを記載したが、３本以上のレール１７を備えてもよい。さらに、支持板１９は、溶接開先部Ｍの全長に亘って形成される長尺板からなる。
【００７７】
このように、裏当銅板１２が複数の銅板片１３を連結したもので、裏当銅板１２が支持フレーム１６に固定されず摺動可能であるため、裏当銅板１２を被溶接鋼板Ｅに押圧した際、裏当銅板１２が溶接開先部方向に摺動し、裏当銅板１２と被溶接鋼板Ｅとの間の隙間にバラツキが生じない。さらに、溶接の際に裏当銅板１２が正常な裏当位置に保持されて容易に膨張し、裏当銅板１２に座屈が生じず、裏当銅板１２と被溶接鋼板Ｅとの間の隙間にバラツキが生じない。その結果、溶接開先部Ｍの裏側への裏当フラックスの密着状態が良好なものとなる。
【００７８】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の裏当装置は、前記支持フレーム１６と、支持フレーム１６を支持する第１支持構造部２０との間に介在するエアホース２５を備えることが好ましい。
【００７９】
エアホース２５は、支持フレーム１６の全長に亘って配置され、圧縮空気により膨張して、裏当銅板１２、具体的には支持フレーム１６を第１支持構造部２０に相対して上昇させ、裏当銅板１２の上部に載置された裏当フラックスを被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏面に押し付けるものである。また、図５（ａ）、（ｂ）では２本のエアホース２５を記載したが、裏当銅板１２を上昇させることができれば、エアホース２５の本数は２本に限定されない。
【００８０】
第１支持構造部２０は、その上部に第１裏当部材１１ａを搭載するフレームである。第１支持構造部２０は、例えば、第１裏当部材１１ａの長手方向に沿って延設する天板２３と、天板２３の幅方向の両側で立設される側板２２と、両側板２２、２２の間に連結される底板２１とから構成される。
【００８１】
天板２３は、第１裏当部材１１ａの長手方向全長に亘って延設し、その上部にエアホース２５が配置される。図１に示すように、底板２１は、後記する昇降フレーム２７の上部に配置された裏当ローラ部２７ａに支持される。したがって、底板２１は、長手方向全長に亘って設ける必要はなく、裏当ローラ部２７ａに支持される所定の長さを有していればよい。そして、第１支持構造部２０は、底板２１に係合する係合部を備えた駆動機構（図示せず）によって、裏当ローラ部２７ａの上を幅方向に水平移動する。
【００８２】
また、本発明の裏当装置では、エアホース２５による裏当銅板１２の上昇を安定化、具体的には水平状態を維持しながら支持板１９を上昇させるために、昇降ガイド２４を備えることが好ましい。
【００８３】
昇降ガイド２４は、第１支持構造部２０の上部に配置されたエアホース２５の長手方向に所定間隔で多数配置される。そして、２本のエアホース２５が２本配置された場合にはエアホース２５の間に配置され、１本のエアホース２５が配置された場合にはエアホース２５の幅方向の両側に配置される（図示せず）。
【００８４】
昇降ガイド２４は、その一端部が裏当銅板１２を支持する支持フレーム１６に固定され、他端部が第１支持構造部２０の天板２３に形成されたガイド穴を挿通する。そして、エアホース２５が膨張または収縮した際、支持板１９は、昇降ガイド２４にガイドされるため、水平状態を維持しながら昇降する。
【００８５】
昇降ガイド２４は、例えば、棒状部材からなり、その長さは、スライドして、裏当銅板１２に載置された裏当フラックスを溶接開先部Ｍの裏面に押圧させるのに十分な長さを有する。昇降ガイド２４は、その他端部に、ガイド穴より大径となるストッパを有してもよい（図示せず）。
【００８６】
［第２裏当部材］
第２裏当部材１１ｂは、被溶接鋼板Ｅを突き合わせた溶接開先部Ｍの裏面にフラックスＦを押し当てる部分である。図７（ｂ）に示すように、第２裏当部材１１ｂは、フラックスＦと、フラックスＦを保持するトラフ４０と、トラフフレーム４１とを備えている。
図６に示すように、第２裏当部材１１ｂは、この第２裏当部材１１ｂの全長Ｌ１Ｂが被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの長さＬ２Ｂ以上かつ最小限度の長さに形成され、被溶接鋼板Ｅの溶接始端から溶接終端に亘って溶接可能にしている。そして、第２裏当部材１１ｂがこのような長さＬ１Ｂを有し溶接開先部Ｍに沿って配置されることによって、被溶接鋼板Ｅの溶接を行う際に、溶接開先部Ｍの全長に渡って充分な量のフラックスＦが供給され、良好な溶接形状を得ることができる。
【００８７】
図７（ｂ）に示すフラックスＦは、溶接で生じる酸化物や有害物の除去、溶接部の大気遮断、溶接部形状の整形などの目的で使用される粉末状の材料である。このフラックスＦは、トラフ４０内に収納されて、被溶接鋼板Ｅの溶接部の裏面側に供給される。フラックスＦは、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏面に密着される裏当フラックスＦ１と、この裏当フラックスＦ１の層の下に敷かれる下敷フラックスＦ２の層とをトラフ４０内に積層して配置されている。
【００８８】
トラフ４０は、片面溶接装置１のフラックス供給手段２９ｂ（図１１参照）から供給されたフラックスＦが溶接開先部Ｍの下方の位置に供給されるように支持する長尺の容器状のものからなる。トラフ４０は、被溶接鋼板Ｅの下方に溶接開先部Ｍに沿って配置され、正面視して略Ｕ字状、平面視して略直線状の溝に形成されている。トラフ４０は、トラフフレーム４１の一対のトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａの両上端部内側に、このトラフ４０の上部両端部を介在して、固定プレート４１ｂを宛がった状態で固定プレート４１ｂと共に固定具４１ｃによって固定されることにより、そのトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａの両上端部間に掛け渡すように配置されている。トラフ４０は、その底部分が、その下方に配置された第１エアホース６２ａ、または、第２エアホース６２ｂの膨張により、上方向へ押し上げられたときに変形することができる素材で形成されている。
トラフ４０は、長手方向に直交する開口幅Ｄの長さが、５０〜２００ｍｍの範囲である。トラフ４０は、例えば、ある程度の剛性および耐熱性を有する弾性体で構成されている。トラフ４０は、例えば、外側が布からなり、内側がゴムからなる消防用ホースのようなものからなる。
【００８９】
図７（ｂ）に示すように、トラフフレーム４１は、縦断面視してＵ字状のトラフ４０の底面部（下端部）を支持板４２の上面から浮かした状態に、トラフ４０の左右端部を保持するフレーム部材である。トラフフレーム４１は、トラフ４０の左右両側に立設されたトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａと、このトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａにトラフ４０を固定するための固定プレート４１ｂ、４１ｂと、固定プレート４１ｂ、４１ｂをトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａに固定するための固定具４１ｃ、４１ｃと、前記トラフ支持フレーム４１ａ、４１ａを立設させる支持板４２と、支持板４２の下面中央部に垂下された昇降ガイド６１と、を一体に固定してなる。このトラフフレーム４１は、後記する第３エアホース６２ｃの膨張および収縮と、昇降装置２６との２種類の昇降手段によって、上昇および下降するように構成されている。
【００９０】
トラフ支持フレーム４１ａ、４１ａは、支持板４２の上面に垂直に設けられた一対の長尺の厚板部材であり、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍに沿って左右となる位置に延設されている。
固定プレート４１ｂ、４１ｂは、トラフ支持フレーム４１ａ、４１ａの左右内壁の上端部にトラフ４０を介在した状態で宛がうように配置される板状保持部材であり、トラフ支持フレーム４１ａ，４１ａの上部に沿って細長く形成されている。
固定具４１ｃ、４１ｃは、その固定プレート４１ｂ、４１ｂをトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａに締結するボルト等からなる。
【００９１】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、支持板４２は、トラフ支持フレーム４１ａ、斜面板４３、エアホース６２を載置して第２裏当部材１１ｂの長手方向に亘って形成される長尺板であって、第２支持構造部５７の上部に対して上下動可能な状態に水平に配置される厚板部材である。この支持板４２上のトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａ間には、第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂ、ホースバンド６２ｄおよびホースバンド固定用クリップ６２ｅが載置されている。支持板４２上のトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａの外側上方には、落下したフラックスＦをさらに下方に誘導するための斜面板４３が配置されている。支持板４２は、第３エアホース６２ｃが収縮している際に、下面の左右端部が第２支持構造部５７の側板５９、５９によって支持されている。図８に示すように、支持板４２は、第３エアホース６２ｃが膨張した際に、膨張した一対の第３エアホース６２ｃ、６２ｃによって押し上げられる。
【００９２】
昇降ガイド６１は、支持板４２が上昇下降するときに、支持板４２をガイドするものである。この昇降ガイド６１は、支持板４２の下面中央から垂下して設置され、第２支持構造部５７の天板６０および底板５８に上下動可能に挿入されて支持される支柱からなり、エアホース６２の長手方向に所定間隔で多数配置されている。昇降ガイド６１は、上端部が支持板４２に固定され、下端部側が天板６０および底板５８に形成されたガイド穴６７、６７を挿通して、第２支持構造部５７の側板５９に沿ってガイドされるように形成されている。
【００９３】
昇降ガイド６１は、例えば、棒状部材からなり、その長さは、上方向にスライドした際に、トラフフレーム４１に保持されたトラフ４０を溶接開先部Ｍの裏側に近接または当接させるのに十分な長さを有する。昇降ガイド６１は、この昇降ガイド６１の下端部に、ガイド穴６７、６７より大径に形成されて、昇降ガイド６１が上昇した際に、第２支持構造部５７の底板５８の下面に当接するストッパ６１ｃと、ストッパ６１ｃを昇降ガイド６１の所定位置に固定するためのナット等からなる固定部材６１ａと、を有している。
昇降ガイド６１は、第３エアホース６２ｃ、６２ｃの膨張または収縮によって、第３エアホース６２ｃの中央部側で、第２支持構造部５７のガイド穴６７、６７にガイドされてスライドし、支持板４２を水平状態で昇降させ、トラフフレーム４１の傾斜を阻止して、水平な状態を維持させている。
【００９４】
図８および図９に示すように、エアホース６２は、このエアホース６２内に送り込まれる圧縮空気による膨張または収縮によって高さが可変するホースであり、フラックスＦを収納したトラフ４０を直接または間接的に上昇下降させて、フラックスＦを被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏面に押し付けるための昇降手段の機能を果たす。エアホース６２は、１本の第１エアホース６２ａと、１本の第２エアホース６２ｂと、２本の第３エアホース６２ｃの合計４本で、三種類のホースからなる。第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂおよび第３エアホース６２ｃは、加圧装置（図示せず）にそれぞれ接続されて、圧縮空気が供給されるようになっている。
【００９５】
第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂ、ホースバンド６２ｄおよびホースバンド固定用クリップ６２ｅは、断面Ｕ字状のトラフ４０の下方に、断面視して凹状に形成されたトラフフレーム４１の内底上に載設されている。第１エアホース６２ａおよび第２エアホース６２ｂは、トラフ４０とトラフフレーム４１の上部との間で、第１エアホース６２ａより小径の第２エアホース６２ｂが第１エアホース６２ａと縦の配列となるように上下に重ねた状態で、トラフフレーム４１の長さ方向に沿って配置されている。
【００９６】
図８に示すように、第１エアホース６２ａは、膨張および収縮することによってフラックスＦを収納したトラフ４０を上昇下降させるものである。第１エアホース６２ａは、トラフ４０の下部とトラフフレーム４１の上部との間にトラフフレーム４１に沿って延在され、溶接を行う際に、加圧装置（図示せず）から圧縮空気が送り込まれて膨張すると、トラフ４０の底面を上方方向に押し上げて、フラックスＦを被溶接鋼板Ｅの裏面に押し付ける。図７（ａ）に示すように、第１エアホース６２ａの外径Ｄ１は、第２エアホース６２ｂの外径Ｄ２より大きく形成され、エアホース６２で中央部が押し上げられる際のトラフ４０の上下方向の最大ストローク幅となる。
【００９７】
図９に示すように、第２エアホース６２ｂは、膨張および収縮することによってフラックスＦを収納したトラフ４０を上昇下降させるものである。第２エアホース６２ｂは、第１エアホース６２ａの下部の支持板４２上に載設され、トラフ４０に沿って延在され、溶接後に固化した上層の使用済の裏当フラックスＦ１を回収する際に、加圧装置（図示せず）から圧縮空気が送り込まれて膨張するとトラフ４０の下端部を上方方向に押し上げる。第２エアホース６２ｂは、ホースバンド６２ｄと、ホースバンド固定用クリップ６２ｅとによって保持されている（図７（ａ）参照）。第２エアホース６２ｂは、溶接によって固化したフラックスＦをトラフフレーム４１の上端部よりも上方に持ち上げるだけの短いストロークがあればよいので、第１エアホース６２ａよりも小さい外径Ｄ２（図７（ａ）参照）のホースで構成されている。第２エアホース６２ｂの最大膨張時の直径Ｂ２は、外径Ｄ２が上下方向の最大ストローク幅である。
【００９８】
図８に示すように、第３エアホース６２ｃ、６２ｃは、膨張および収縮することによって支持板４２およびトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａを介在して、フラックスＦを収納したトラフ４０を上昇下降させるものである。第３エアホース６２ｃ、６２ｃは、トラフフレーム４１に沿って延在され、溶接を行う際に、加圧装置（図示せず）から圧縮空気が送り込まれて膨張すると、トラフフレーム４１の底面を上方方向に押し上げて、トラフフレーム４１に保持されたトラフ４０を被溶接鋼板Ｅの裏面に近接または当接させる。第３エアホース６２ｃ、６２ｃは、トラフフレーム４１の一部である支持板４２と、昇降装置２６（図１参照）の上に載設された第２支持構造部５７の天板６０との間において、その天板６０の中央部に配置された昇降ガイド６１を中心として左右に分けて載置された一対のホースからなる。
【００９９】
図７（ａ）に示すように、ホースバンド６２ｄは、第２エアホース６２ｂを凹部状のトラフフレーム４１の内底中央部に保持するための部材である。ホースバンド６２ｄは、ホースバンド固定用クリップ６２ｅに第２エアホース６２ｂの幅間隔で形成された一対の切欠部６２ｆ、６２ｆを通すようにして配置することによって、ホースバンド固定用クリップ６２ｅおよび第２エアホース６２ｂを抱持している。
【０１００】
ホースバンド固定用クリップ６２ｅは、このホースバンド固定用クリップ６２ｅにホースバンド６２ｄによって固定された第２エアホース６２ｂを、支持板４２上に保持するための部材である。このホースバンド固定用クリップ６２ｅは、凹部状のトラフフレーム４１の内底に設置または係合されている。
【０１０１】
前記加圧装置（図示せず）は、第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂおよび第３エアホース６２ｃにそれぞれチューブ（図示せず）を介して接続されて、それぞれに圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置であり、例えば、コンプレッサからなる。さらに、加圧装置と、第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂおよび第３エアホース６２ｃの間にはそれぞれ圧縮空気を送って膨張および収縮させるために、それぞれの内部圧力を個別に制御するエア供給制御装置（図示せず）がある。
【０１０２】
図８に示すように、第２支持構造部５７は、この第２支持構造部５７の上部に第２裏当部材１１ｂを搭載するフレームであって、第２裏当部材１１ｂの長手方向に沿って延設する天板６０と、天板６０の幅方向の両側で立設される側板５９と、両方の側板５９、５９の間に連結される底板５８とから構成されている。
【０１０３】
天板６０は、第２裏当部材１１ｂの長手方向全長に亘って延設し、その上部に第３エアホース６２ｃ、６２ｃが配置され、第３エアホース６２ｃ、６２ｃの幅方向の中央部側には昇降ガイド６１をガイドするガイド穴６７が形成されている。
図１に示すように、底板５８は、後記する昇降フレーム２７の上部に配置された裏当ローラ部２７ａに支持され、溶接開先部Ｍに対する第２裏当部材１１ｂの幅方向の位置を調整する。その底板５８には、上昇した際の昇降ガイド６１のストッパ６１ｃが底板５８に当接する。したがって、底板５８は、長手方向全長に亘って設ける必要はなく、裏当ローラ部２７ａに支持される所定の長さを有していればよい。そして、第２支持構造部５７は、底板５８に係合する係合部を備えた駆動機構（図示せず）によって、裏当ローラ部２７ａの上を幅方向に水平移動する。
【０１０４】
［その他の構成］
図１に示すように、本発明の裏当装置１０は、第１支持構造部２０を上昇下降させる昇降装置２６を備え、昇降装置２６で第１裏当部材１１ａを裏当銅板１２の上昇端１２ａまで上昇させたときに、第１裏当部材１１ａと被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ１が、エアホース２５の最大膨張時直径の７５％以下となるようにすると共に、エアホース２５のエア圧力が０．０５〜０．５ＭＰａの範囲であることが好ましい（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【０１０５】
また、本発明の裏当装置１０は、トラフフレーム４１を上昇下降させる昇降装置２６を備えると共に、トラフ４０と昇降装置２６上の第２支持構造部５７との間に前記エアホース６２からなる昇降手段を設けている。その裏当装置１０は、昇降装置２６で第２裏当部材１１ｂをその上昇端まで上昇させたときに、トラフフレーム４１の上面と被溶接鋼板Ｅの裏面との隙間Ｓ２（図７（ｂ）参照）が、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃが円筒状に膨張した最大膨張時の直径の７５％以下の高さＢ１、Ｂ３となるようにすると共に、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃのエア圧力が０．０５〜０．５ＭＰａの範囲であることが好ましい（図８参照）。
【０１０６】
昇降装置２６は、以下のような構成を持った昇降フレーム２７の内部に配置されていることが好ましい。そして、昇降フレーム２７は、第１支持構造部２０および第２支持構造部５７の直下に配置され、鉛直方向に昇降するフレームであって、昇降装置２６に支持されるとともに、上部に裏当ローラ部２７ａが配置されている。
【０１０７】
昇降フレーム２７は、形鋼および板材を接合して略箱状に枠組されており、幅方向に延設された下辺フレーム２７ｂと、下辺フレーム２７ｂの両端に梯子状に形成された側部フレーム２７ｃ、２７ｃと、側部フレーム２７ｃ、２７ｃの間に介設された一対の挟持板２７ｄ、２７ｄとを有する。一対の挟持板２７ｄ、２７ｄは、長手方向に所定の間隔で離間して、裏当ローラ部２７ａを挟持し、下端には昇降装置２６の上端が当接支持されている。また、一対の挟持板２７ｄ、２７ｄは、側部フレーム２７ｃの全長に亘って、所定の間隔をあけて複数個並設されている。さらに、下辺フレーム２７ｂには昇降装置２６が挿通されている。
【０１０８】
裏当装置１０において、昇降装置２６で第１裏当部材１１ａを裏当銅板１２の上昇端１２ａまで上昇させたときの裏当銅板１２と被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ１を規定した理由は、以下のとおりである。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ１がエアホース２５の最大膨張時直径の７５％を超える場合には、隙間Ｓ１が大きすぎて、エアホース膨張による溶接開先部Ｍへの裏当フラックスの押当力が小さいため、裏ビード不良、溶落が発生しやすくなる。したがって、隙間Ｓ１はエアホース２５の最大膨張時直径の７５％以下が好ましい。
【０１０９】
また、裏当装置１０において、エアホース２５の膨張時のエア圧力を規定した理由は、以下のとおりである。
エア圧力が０．０５ＭＰａ未満の場合には、溶接開先部Ｍへの裏当フラックスの押当力が小さいため、裏ビード不良、溶落が発生しやすくなる。エア圧力が０．５ＭＰａを超える場合には、裏当銅板１２の被溶接鋼板Ｅへの押し付けが過剰となり、被溶接鋼板Ｅの持ち上がりが発生するため、溶接割れが発生しやすくなる。したがって、エア圧力は０．０５〜０．５ＭＰａが好ましい。
【０１１０】
また、裏当装置１０において、昇降装置２６で第２裏当部材をトラフ４０の上昇端まで上昇させたときのトラフフレーム４１と被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ２を規定した理由は、以下のとおりである。
図７（ｂ）に示すように、フラックスＦ（第２裏当部材１１ｂ）と被溶接鋼板Ｅの裏面との隙間Ｓ２が第３エアホース６２ｃの最大膨張時の直径の７５％を超える場合には、隙間Ｓが大きすぎて、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃの膨張による溶接開先部ＭへのフラックスＦの供給量が少なく、押圧力が弱いため、裏ビード不良、溶落が発生しやすくなる。したがって、隙間Ｓ２は、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃの最大膨張時の直径の前記７５％以下が好ましい。
【０１１１】
また、裏当装置１０において、エアホース６２の膨張時のエア圧力を規定した理由は、以下のとおりである。
エア圧力が０．０５ＭＰａ未満の場合には、溶接開先部ＭへのフラックスＦの押当力が小さいため、裏ビード不良、溶落が発生しやすくなる。エア圧力が０．５ＭＰａを超える場合には、トラフ４０の被溶接鋼板Ｅの裏面への押し付けが過剰となり、被溶接鋼板Ｅの持ち上がりが発生するため、溶接割れが発生しやすくなる。したがって、エア圧力は前記０．０５〜０．５ＭＰａが好ましい。
【０１１２】
また図１１に示すように、裏当装置１０は、裏当銅板１２（図５参照）上面に裏当フラックスを供給するフラックス供給手段２９ａを備えている。このフラックス供給手段２９ａは、例えば、フラックスを供給するホッパと、裏当銅板１２上をその長さ方向に沿って無端チェーン等の駆動により移動することによって裏当フラックスを裏当銅板１２上に散布し、固化した裏当フラックスを掻き落として回収する台車と、からなる。
また、図１１に示すように、裏当装置１０は、トラフ４０（図７（ｂ）参照）にフラックスＦを供給するフラックス供給手段２９ｂを備えている。このフラックス供給手段２９ｂは、例えば、フラックスを供給するホッパと、トラフ４０上をその長さ方向に沿って無端チェーン等の駆動により移動することによって下敷フラックスＦ２（図７（ｂ）参照）および裏当フラックスＦ１をトラフ４０上に散布し、固化したフラックスＦを掻き落として回収する台車と、からなる。
【０１１３】
また、図１に示すように、本発明の裏当装置１０は、溶接開先部Ｍの溶接後に掻き落とされた使用済み裏当フラックスを回収するフラックス回収手段２８を備えることが好ましい。フラックス回収手段２８は、例えば、昇降フレーム２７の内部に配置され、昇降フレーム２７の上方に拡開したテーパ部２８ａと、回収した裏当フラックスを外部に排出するスクリュー状のコンベア部２８ｂとからなる。
【０１１４】
ここでは、１つのフラックス回収手段２８を備えるものとしているが図１０に示すように、第１裏当部材１１ａから落下させるフラックスを回収する第１フラックス回収手段２８Ａと、第２裏当部材１１ｂから落下させるフラックスを回収する第２フラックス回収手段２８Ｂと、の２つのフラックス回収手段を備える構成としてもよい。
このような構成とすることで、溶接開先部の溶接後にフラックスが掻き落とされた際に、第１裏当部材１１ａから落下したフラックスと、第２裏当部材１１ｂから落下したフラックスを、それぞれ個別に回収することができる。
【０１１５】
また、第１裏当部材１１ａの第１支持構造部２０と、第２裏当部材１１ｂの第２支持構造部５７とを連結する連結部Ｇを備えることが好ましい。
連結部Ｇは、第１支持構造部２０および第２支持構造部５７の幅方向の剛性を向上させるものであれば、特に限定されない。また、連結部Ｇは、長手方向に亘って、所定の間隔をあけて、複数個備えられている、すなわち、空間部Ｐを複数個備えることが好ましい。空間部Ｐを備えることによって、連結部Ｇに、第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂから掻き落とされた使用済みフラックスが溜まることを防止することができる。
【０１１６】
＜片面溶接装置＞
次に、本発明に係る片面溶接装置について説明する。
図１、図１１、図１２に示すように、片面溶接装置１は、裏当装置１０と、架台フレーム１０４と、搬送および固定手段１０５と、溶接機３０とを備えることが好ましい。以下、各構成について説明する。なお、裏当装置１０については、前記のとおりであるので、説明を省略する。
【０１１７】
図１に示すように、架台フレーム１０４は、鋼製の角材を枠組みして、断面視凹状を呈するように形成されており、上方が開放され内部に裏当装置１０が支持され、裏当装置１０の長手方向に沿って延設されるフレームである。架台フレーム１０４は、長手方向に沿って並設された２本の主梁１０４ａと、主梁１０４ａ、１０４ａの間に直角に連結された連結梁１０４ｂと、連結梁１０４ｂに垂直に立設された連結梁１０４ｃと、主梁１０４ａ、１０４ａの上方において、それぞれ平行に設置された補助梁１０４ｄ、１０４ｄと、補助梁１０４ｄ、１０４ｄから裏当装置１０の反対側に向かって張出した片持梁１０４ｅとを備える。また、架台フレーム１０４は、連結梁１０４ｂの下方に台車部１０８が設置され、裏当装置１０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（図１１参照）の上を台車部１０８が移動することによって、裏当装置１０の幅方向に移動する。
【０１１８】
図１に示すように、搬送および固定手段１０５は、架台フレーム１０４の補助梁１０４ｄ上に配置され、裏当装置１０の上方で被溶接鋼板Ｅを水平移動させるもので、パネル移動ローラ１０５ａ、マグネット装置１０５ｂ等で構成される。また、搬送手段１０５による被溶接鋼板Ｅの搬送を補助するために、架台フレーム１０４の片持梁１０４ｅには補助ローラ１０６が配置される。
【０１１９】
図１１、図１２に示すように、溶接機３０は、裏当装置１０の上方に配置され、溶接開先部Ｍの表側から被溶接鋼板Ｅを溶接するものである。溶接機３０は、裏当装置１０の第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂの長手方向に沿って延設される溶接機ビーム１０１を走行する走行台車３１と、走行台車３１に移動可能に取り付けられた調整治具３２と、調整治具３２に取り付けられた溶接トーチ３３とを備える。
【０１２０】
そして、走行台車３１にベアリング３１ａが固定され、固定されたベアリング３１ａを介して調整治具３２に設けられたレール３２ａが移動することによって、調整治具３２が第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂの幅方向に移動し、調整治具３２に取り付けられた溶接トーチ３３が移動する。なお、溶接機３０では、ベアリング３１ａが固定され、ベアリング３１ａを介して、レール３２ａと共に調整治具３２（溶接トーチ３３）が第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂの幅方向に移動する。そのため、レール３２ａと、溶接トーチ３３に供給する溶接ワイヤＷとが干渉することがない。
【０１２１】
＜溶接方法＞
次に、本発明に係る裏当装置を備えた片面溶接装置を用いた溶接方法について、図１〜図１２を参照して、説明する。ここでは、第１裏当部材１１ａを用いた場合の溶接方法を第１の動作手順とし、第２裏当部材１１ｂを用いた場合の溶接方法を第２の動作手順として説明する。
【０１２２】
[第１の動作手順]
本発明に係る溶接方法は、裏当装置１０が設置されている対応位置に被溶接鋼板Ｅを移動させて配置し、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏面に裏当装置１０の第１裏当部材１１ａを押圧して溶接作業を行うものである。具体的には、裏当銅板１２を上昇させる第１工程と、エアホース２５を膨張させることによって裏当銅板１２に載置された裏当フラックスを溶接開先部Ｍの裏面に押圧する第２工程と、溶接機３０によって片面溶接を行う第３工程を含むものである。以下、各工程について説明する。
【０１２３】
本発明の溶接方法においては、前記第１〜３工程に先立って、裏当フラックスの供給と被溶接鋼板Ｅの位置調整を行う準備工程を含むことが好ましい。
（準備工程）
図１、図１１に示すように、まず、第１裏当部材１１ａの上方に配置されたフラックス供給手段２９ａを支持する無端チェーン等（図示せず）を駆動し、フラックス供給手段２９ａを第１裏当部材１１ａの長手方向に移動させながら、裏当銅板１２上面に裏当フラックスを供給する。そして、パネル移動ローラ１０５ａおよび補助ローラ１０６により、仮付けされた被溶接鋼板Ｅを移動させ、裏当装置１０の上方に被溶接鋼板Ｅによって形成された溶接開先部Ｍを配置させる。そして、図示しない駆動装置を作動させて溶接開先部Ｍの直下に裏当銅板１２が位置するように第１裏当部材１１ａの幅方向の微調整を行う。具体的には、第１裏当部材１１ａを搭載した第１支持構造部２０を、第１支持構造部２０の直下に配置された昇降フレーム２７の上部に配置された裏当ローラ部２７ａの上で幅方向に水平移動させる。幅方向の微調整が終了したら、マグネット装置１０５ｂを起動させて、被溶接鋼板Ｅを、磁気によって下方に引き付けて固定する。
【０１２４】
（第１工程）
図１、図５（ａ）に示すように、昇降装置２６を駆動して、裏当フラックスが保持された裏当銅板１２を、予め設定された所定位置まで上昇させる。本発明において、所定位置とは、裏当銅板１２の上昇端１２ａの位置が、被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ１として、エアホース２５の最大膨張時直径の７５％以下の位置をいう。
【０１２５】
（第２工程）
図５（ｂ）に示すように、２本のエアホース２５、２５に圧縮空気を導入し、エアホース２５、２５を膨張させる。エアホース２５、２５の膨張によって、第１支持構造部２０の天板２３に設けられたガイド穴に挿入された昇降ガイド２４がスライドして、昇降ガイド２４の一端部に固定された支持フレーム１６を押し上げる。
【０１２６】
支持フレーム１６の押し上げによって、支持フレーム１６に支持された裏当銅板１２が溶接開先部Ｍの裏側に押圧し、溶接開先部Ｍの裏面に裏当フラックスが押し当てられる。
【０１２７】
（第３工程）
図１１、図１２に示すように、溶接機３０を溶接機ビーム１０１の上を所定速度で移動させながら、溶接開先部Ｍの表側から溶接トーチ３３によって片面溶接、例えば、片面サブマージアーク溶接を施して、被溶接鋼板Ｅを溶接する。
【０１２８】
次に、溶接開先部Ｍが複数ある場合には、エアホース２５内の空気を排出して、昇降ガイド２４、支持フレーム１６を降下させ、裏当銅板１２を被溶接鋼板Ｅの裏側から引き離す。次いで、昇降装置２６で昇降フレーム２７を降下させ、第１裏当部材１１ａを被溶接鋼板Ｅの裏側からさらに引き離す。次に、裏当銅板１２上面の使用済みフラックスの除去と新しい裏当フラックスの散布を合わせて行う機能を有する前記フラックス供給手段２９ａを、無端チェーン等（図示せず）を駆動して、裏当銅板１２上面の使用済みフラックスの除去を行い、合わせて裏当銅板１２上面に新しい裏当フラックスの供給を行う。その後、次の溶接開先部Ｍの直下に裏当銅板１２が位置するように前記準備工程による微調整を行い、前記第１〜第３工程を行う。このような動作を複数回行う。
【０１２９】
[第２の動作手順]
本発明に係る溶接方法は、裏当装置１０が設置されている位置に被溶接鋼板Ｅを移動させて配置し、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍに沿って裏当装置１０の第２裏当部材１１ｂを押当して溶接作業を行うものである。具体的には、トラフ４０を上昇させる第１工程と、第３エアホース６２ｃに圧縮空気を注入することで膨張させてトラフ４０の上端を溶接開先部Ｍの裏面に近接または当接する第２工程と、第１エアホース６２ａを膨張させトラフ４０内のフラックスＦを溶接開先部Ｍの裏面に押圧する第３工程と、片面溶接を行う第４工程を含むものである。以下、各工程について説明する。
【０１３０】
本発明の溶接方法においては、前記第１〜４工程に先立って、フラックスＦの供給と、被溶接鋼板Ｅの位置調整を行う準備工程を含むことが好ましい。
【０１３１】
（準備工程）
図１１に示すフラックス供給手段２９ｂから第２裏当部材１１ｂのトラフ４０内にフラックスＦを供給する。その際、第１エアホース６２ａ、第２エアホース６２ｂおよび第３エアホース６２ｃは、図７（ｂ）に示すように、収縮した状態にある。このため、フラックスＦを収納したトラフ４０は、下端部がフラックスＦの重さでトラフフレーム４１から垂れ下がった状態にある。また、トラフフレーム４１は、支持板４２が側板５９、５９の上端に載置されて下降した状態にする。
フラックスＦを供給するときは、フラックス供給手段２９ｂを支持する無端チェーン等（図示せす）を駆動し、フラックス供給手段２９ｂをトラフ４０の長手方向に沿って走行させながら、ホッパに収容された下敷フラックスＦ２および裏当フラックスＦ１を、順次散布して、第２裏当部材１１ｂ（トラフ４０）にフラックスＦを供給する。
【０１３２】
そして、図１に示すように、パネル移動ローラ１０５ａおよび補助ローラ１０６により、仮付けされた被溶接鋼板Ｅを移動させ、裏当装置１０の上方に被溶接鋼板Ｅによって形成された溶接開先部Ｍを位置させる。そして、図示しない駆動装置を作動させて溶接開先部Ｍの直下にトラフ４０が位置するように第２裏当部材１１ｂの幅方向の微調整を行う。
具体的には、第２裏当部材１１ｂを搭載した第２支持構造部５７を、この第２支持構造部５７の直下に配置された昇降フレーム２７の上部に配置された裏当ローラ部２７ａの上で幅方向に水平移動させる。
その幅方向の微調整が終了したら、マグネット装置１０５ｂを起動させて、被溶接鋼板Ｅを、磁気によって下方に引き付けて固定する。このとき、各エアホース６２は、前記同様、収縮した状態にある。このため、トラフ４０およびトラフフレーム４１は、下降した状態になっている。
【０１３３】
（第１工程）
図１に示すように、昇降装置２６を駆動させて、フラックスＦが保持され被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍに向かって溶接開先部Ｍの長さＬ２Ｂ以上かつ最小限度の長さＬ１Ｂを有するトラフ４０を、被溶接鋼板Ｅの近傍の所定位置まで上昇させる。
本発明において、所定位置とは、昇降装置２６で第２裏当部材１１ｂをトラフ４０の上昇端まで上昇させたときに、第２裏当部材１１ｂと被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｓ２が、第３エアホース６２ｃの最大膨張時の直径の７５％以下となる位置をいう。
【０１３４】
（第２工程）
図８に示すに示すように、トラフフレーム４１の支持板４２と昇降装置２６上の第２支持構造部５７の天板６０との間に配置された２本の第３エアホース６２ｃ、６２ｃを、加圧装置（図示せず）によって圧縮空気を注入することで膨張させる。第３エアホース６２ｃ、６２ｃの膨張に伴って、昇降ガイド６１が、第３エアホース６２ｃ、６２ｃの中央部側で、天板６０および底板５８のガイド穴６７、６７にガイドされながら上昇して、昇降ガイド６１の上端部に固定された支持板４２を高さＨ（図７（ｂ）参照）押し上げて、トラフフレーム４１全体が高さＨ上昇する。
そして、第３エアホース６２ｃの膨張は、昇降ガイド６１の下端部に設けられたストッパ６１ｃが、第２支持構造部５７の底板５８の下面に当接するまで行う。このとき、支持板４２の押し上げによって、支持板４２と一体のトラフ支持フレーム４１ａ、４１ａおよびトラフ４０が同時に上昇して、トラフ４０の上端が被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏側に近接または当接する位置まで上昇される。
つまり、トラフ４０内に収納したフラックスＦの量が多少少なく、トラフ４０からの盛り上りが無い場合、トラフ４０の上端が溶接開先部Ｍの裏側に押当する位置まで上昇する。
また、トラフ４０内に収納したフラックスＦの量が多少多く、トラフ４０からの盛り上りが大きい場合には、トラフ４０の上端が被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏側の近接した位置まで上昇させて、裏当フラックスＦ１が溶接開先部Ｍの裏側に押し付けた状態になる。
【０１３５】
（第３工程）
加圧装置（図示せず）によって第１エアホース６２ａに空気を導入し、第１エアホース６２ａを膨張させる。トラフ４０の下側に配置された第１エアホース６２ａの膨張によって、フラックスＦを収納したトラフ４０の下端部が押し上げられ、フラックスＦが被溶接鋼板Ｅに接触する高さまで完全に押し上げられて、フラックスＦが、適宜な押圧力で被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの裏側に押し当てられる。
【０１３６】
（第４工程）
そして、図１２に示すように、溶接機３０を溶接機ビーム１０１の上を所定速度で移動させながら、溶接開先部Ｍの表側から溶接トーチ３３によって片面溶接を施して、被溶接鋼板Ｅを溶接する。
【０１３７】
次に、溶接開先部Ｍが複数ある場合には、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃ内の空気を排出して、昇降ガイド６１、支持板４２およびトラフ４０を降下させ、フラックスＦを被溶接鋼板Ｅの裏側から引き離す。そして、昇降装置２６で昇降フレーム２７を降下させ、第２裏当部材１１ｂを被溶接鋼板Ｅの裏側からさらに下降させ、裏当フラックスＦ１を被溶接鋼板Ｅの裏面から引き離す。次に、トラフ４０上面の裏当フラックスＦ１の使用済み部分の除去を行い、次いで前記フラックス供給手段２９ｂに繋がる無端チェーン等（図示せず）を駆動して、トラフ４０の上面に新しい裏当フラックスＦ１の供給を行う。そして、次の溶接開先部Ｍの直下にフラックスＦおよびトラフ４０が位置するように微調整を行い（準備工程を行い）、前記第１〜第４工程を行う。このような動作を、溶接開先部Ｍがなくなるまで数回行う。
【０１３８】
（フラックスを回収する場合）
なお、溶接機３０で溶接した後、裏当フラックスＦ１は溶接熱により固化する。そして、次の溶接をするために、固化した裏当フラックスＦ１を除去し、トラフ４０内の上層に新しい裏当フラックスＦ１を補充する必要がある。このとき、下敷フラックスＦ２はそのまま使用されるので、固化した裏当フラックスＦ１を除去するときはできるだけ下敷フラックスＦ２を残しておくことよい。
【０１３９】
なお、トラフ４０から固化した裏当フラックスＦ１を除去するために、第１エアホース６２ａを膨らませてその裏当フラックスＦ１を掻き落とすこともできるが、多量の下敷フラックスＦ２を一緒に掻き落としてしまう場合がある。また、このような不都合を防止するために、第１エアホース６２ａを完全に膨らませるのではなく、半分程度膨らませる方法が考えられるが、この場合は、第１エアホース６２ａが膨れる程度が全長で一定せず、固化した裏当フラックスＦ１を十分に回収できない箇所や、下敷フラックスＦ２を多量に掻き落としてしまう箇所が生じることがある。
【０１４０】
そこで、図９に示すように、トラフ４０内のフラックスＦをトラフ４０の全長Ｌ１Ｂに亘って第１エアホース６２ａの半分程度の持ち上げ幅で均一に持ち上げることが可能な第２エアホース６２ｂを使用して、トラフ４０内のフラックスＦを持ち上げる。
【０１４１】
固化した使用済の裏当フラックスＦ１を回収する場合は、昇降装置２６によりトラフフレーム４１を下降させ、トラフ４０の上方に所定の空間を確保した後に行う。この場合、図９に示すように、第１エアホース６２ａおよび第３エアホース６２ｃ、２２ｃを収縮させてトラフフレーム４１全体を下降させた状態で、第２エアホース６２ｂに加圧装置（図示せず）から圧縮空気を送って膨張させ、フラックスＦを上昇させてから行う。
【０１４２】
そのフラックスＦを回収する際には、フラックス回収手段２８、第２裏当部材１１ｂのトラフ４０、トラフフレーム４１、第２エアホース６２ｂおよび第２支持構造部５７を使用する。
この場合、図９に示したように、使用済みとなった裏当フラックスＦ１は、第２エアホース６２ｂを膨張させることにより、トラフ４０の上面に盛り上がった状態となり、その盛り上がり部分をフラックス供給手段２９ｂに付属したフラックス掻き落とし器（図示せず）にて、裏当フラックスＦ１の表面を掻き落として一定高さにした後、フラックス供給手段２９ｂによって、新しい裏当フラックスＦ１を撒いて補充する。掻き落としたフラックスＦはフラックス回収手段２８によって回収する。
【０１４３】
固化したフラックスＦの回収が終了した後は、第２エアホース６２ｂから圧縮空気を抜き収縮した状態にする。その結果、トラフ４０には除去したフラックスＦに相当する窪みが生じるので、その部分に新しい裏当フラックスＦ１をフラックス供給手段２９ｂによりトラフ４０に供給する。なお、下敷フラックスＦ２は、溶接熱によって固化しないので、繰返し使用することができる。
【０１４４】
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。
【０１４５】
例えば、前記の裏当装置および片面溶接装置は、被溶接鋼板を幅方向（裏当装置の長手方向に直交する方向）に移動する場合を例にとって説明した。しかしながら、図１３に示すように、被溶接鋼板Ｅを長手方向に移動する場合であっても、前記裏当装置１０および片面溶接装置１（図１参照）と同一の構成からなる裏当装置１０Ａおよび片面溶接装置１Ａ（溶接機については図示せず）が使用できる。例えば、裏当装置１０Ａは、第１裏当部材１１ａと、第１支持構造部２０と、第２裏当部材１１ｂと、第２支持構造部５７と、フラックス回収手段２８とを備える。また、片面溶接装置１Ａは、裏当装置１０Ａと、架台フレーム１０４と、搬送および固定手段１０５と、溶接機（図示せず）とを備える。なお、図１３において、裏当装置１０、片面溶接装置１と同一の構成については、同一の符号を付した。そして、裏当装置１０Ａでは、第１裏当部材１１ａおよび第２裏当部材１１ｂを昇降させる昇降装置２６（図１参照）は必要ない。
そして、昇降ガイド２４は、棒状部材として説明したが、その形状は板状であっても構わない。
【０１４６】
また、溶接方法においても、各工程に悪影響を与えない範囲において、各工程の前後あるいは各工程の間に、他の工程を含めてもよい。他の工程とは、例えば、第１裏当部材を使用する場合、第３工程を終了した後に、溶接によって固化した裏当フラックスを裏当銅板の表面から掻き落とす工程等をいう。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１Ａ  片面溶接装置
１０、１０Ａ  裏当装置
１１ａ  第１裏当部材
１１ｂ  第２裏当部材
１２    裏当銅板
１２ａ  上昇端
１３    銅板片
１３ａ  貫通穴
１４    連結部材
１４Ａ  連結金具
１４Ａａ  底部
１４Ａｂ  側部
１４Ａｃ  貫通穴
１４Ａｄ  凸部
１４Ｂ  連結ピン
１６    支持フレーム
１７    レール
１９    支持板
２０    第１支持構造部
２１    底板
２２    側板
２３    天板
２４    昇降ガイド
２５    エアホース
２６    昇降装置
２７    昇降フレーム
２７ａ  裏当ローラ部
２７ｂ  下辺フレーム
２７ｃ  側部フレーム
２７ｄ  挟持板
２８    フラックス回収手段
２８ａ  テーパ部
２８ｂ  コンベア部
２９ａ、２９ｂ  フラックス供給手段
３０    溶接機
３１    走行台車
３１ａ  ベアリング
３２    調整治具
３２ａ  レール
３３    溶接トーチ
４０    トラフ
４１    トラフフレーム
５７    第２支持構造部
６２    エアホース
６２ａ  第１エアホース
６２ｂ  第２エアホース
６２ｃ  第３エアホース
１０１  溶接機ビーム
１０４  架台フレーム
１０４ａ  主梁
１０４ｂ  連結梁
１０４ｃ  連結梁
１０４ｄ  補助梁
１０４ｅ  片持梁
１０５  搬送および固定手段
１０５ａ  パネル移動ローラ
１０５ｂ  マグネット装置
１０６  補助ローラ
１０７  レール
１０８  台車部
Ｂ１    第１エアホースの膨張高さ
Ｂ２    第２エアホースの膨張高さ（最大膨張時の直径）
Ｂ３    第３エアホースの膨張高さ
Ｄ      トラフの開口幅の長さ
Ｄ１    第１エアホースの外径
Ｄ２    第２エアホースの外径
Ｆ      フラックス（裏当部材）
Ｆ１    裏当フラックス
Ｆ２    下敷フラックス
Ｅ      被溶接鋼板
Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂ、Ｌ３  長さ
Ｌ４    外間隔
Ｓ１、Ｓ２  隙間
Ｍ      溶接開先部
Ｗ      溶接ワイヤ
Ｇ      連結部
Ｐ      空間部
【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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