(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及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で使用され裏当フラックスを用いて溶接を行う裏当装置１０であって、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部以上かつ最小限度の長さの裏当部材１１を有し、裏当部材１１が、溶接開先部Ｍに沿って配置され裏当フラックスを載置する裏当銅板１２と、裏当銅板１２を溶接開先部方向に摺動可能に支持する支持フレーム１６とからなり、裏当銅板１２は、所定長さを有する銅板片１３を連結部材１４により複数連結したものであることを特徴とする。【選択図】図２
2011110582.tif 000002
【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、裏当フラックスを用いて溶接を行う裏当装置であって、
被溶接鋼板の溶接開先部以上かつ最小限度の長さの裏当部材を有し、
前記裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置され前記裏当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、前記支持フレームを支持する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裏当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】
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裏当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工程を含むことを特徴とする溶接方法。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
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。
【０００８】
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る。
【０００９】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたものであり、その目的は、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及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】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明に係る裏当装置は、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、裏当フラックスを用いて溶接を行う裏当装置であって、被溶接鋼板の溶接開先部以上かつ最小限度の長さの裏当部材を有し、前記裏当部材が、前記溶接開先部に沿って配置され前記裏当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ることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、裏当部材が溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有し、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裏当フラックスの密着状態が良好なものとなる。
【００１２】
また、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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、本発明に係る裏当装置は、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。
【００１５】
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。
【００１６】
また、本発明に係る裏当装置は、前記支持フレームと、前記支持フレームを支持する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裏当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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、本発明に係る裏当装置は、前記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。
【００１９】
かかる構成によれば、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。
【００２０】
さらに、本発明に係る溶接方法は、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裏当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工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る裏当装置では、裏当部材が溶接開先部以上かつ最小限度の長さを有し、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。
【００２３】
また、本発明に係る裏当装置では、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、エアホースを備えること、昇降シリンダ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。
【００２４】
本発明に係る溶接方法では、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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）。
【図７】図６の断面図である。
【図８】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】
【００２６】
＜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。
【００２７】
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、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。
【００２８】
本発明の裏当装置１０は、裏当部材１１を有するものである。裏当部材１１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、裏当部材１１の長さＬ１は、被溶接鋼板Ｅの溶接開先部Ｍの長さＬ２以上かつ最小限度の長さである。そして、裏当部材１１がこのような長さＬ１を有することによって、被溶接鋼板Ｅの溶接を行う際に、裏当部材１１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。
【００２９】
図２、図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、裏当部材１１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、レール間の外間隔Ｌ４：１３１ｍｍ、図３、図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。
【００３２】
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。
【００３３】
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２９（図６参照）によって行われる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
支持構造部２０は、その上部に裏当部材１１を搭載するフレームである。支持構造部２０は、例えば、裏当部材１１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。
【００４０】
天板２３は、裏当部材１１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、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。
【００４１】
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。
【００４２】
昇降ガイド２４は、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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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）。
【００４５】
図１に示すように、本発明の裏当装置１０は、前記支持構造部２０を上昇下降させる昇降装置２６を備え、昇降装置２６で裏当部材１１を裏当銅板１２の上昇端１２ａまで上昇させたときに、裏当部材１１と被溶接鋼板Ｅとの隙間Ｄ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）。
【００４６】
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、支持構造部２０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。
【００４７】
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。
【００４８】
裏当装置１０において、昇降装置２６で裏当部材１１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Ｄ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Ｄ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Ｄ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Ｄはエアホース２５の最大膨張時直径の７５％以下が好ましい。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
＜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６、図７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。
【００５２】
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６参照）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。
【００５３】
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。
【００５４】
図６、図７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の裏当部材１１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冶具３２と、調整冶具３２に取り付けられた溶接トーチ３３とを備える。
【００５５】
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を介して調整冶具３２に設けられたレール３２ａが移動することによって、調整冶具３２が裏当部材１１の幅方向に移動し、調整冶具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と共に調整冶具３２（溶接トーチ３３）が裏当部材１１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。
【００５６】
＜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７を参照して、説明する。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の裏当部材１１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。
【００５７】
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、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６に示すように、まず、裏当部材１１の上方に配置されたフラックス供給手段２９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２９を裏当部材１１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が位置するように裏当部材１１の幅方向の微調整を行う。具体的には、裏当部材１１を搭載した支持構造部２０を、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。
【００５８】
（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Ｄ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。
【００５９】
（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、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。
【００６０】
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。
【００６１】
（第３工程）
図６、図７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。
【００６２】
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、裏当部材１１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２９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。
【００６３】
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。
【００６４】
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８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、裏当部材１１と、支持構造部２０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８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、裏当部材１１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。
【００６５】
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】
【００６６】
１、１Ａ  片面溶接装置
１０、１０Ａ  裏当装置
１１      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      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
２９      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      調整冶具
３２ａ    レール
３３      溶接トーチ
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
Ｄ        隙間
Ｅ        被溶接鋼板
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  長さ
Ｌ４      外間隔
Ｍ        溶接開先部
Ｗ        溶接ワイヤ
【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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