(57)【要約】  大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部における上面側のＵ開先Ｗｕに沿って走行するガントリーローダ本体２３と、ガントリーローダ本体２３に搭載されてＵ開先Ｗｕ上に距離をおいて並べて配置された３本の溶接トーチ２６を備え、ガントリーローダ本体２３の走行により同時に移動する３本の溶接トーチ２６のうちの先頭の溶接トーチ２６は大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部の下面側に裏波ビードＢを形成するための裏波溶接を行い、これに続く溶接トーチ２６はＵ開先Ｗｕに肉Ｂ２を盛るための肉盛り溶接を行い、最後尾の溶接トーチ２６はＵ開先Ｗｕに外観を整えるための肉Ｂ３を盛る溶接を行う。アルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせ接合するに際して、被溶接材の反転作業をなくし、溶接作業時間の短縮及び溶接変形の低減を実現し得る。
2020054309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に支持されたアルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせて接合する突き合わせ溶接台車において、
前記被溶接材間の突き合わせ部における上面側に形成された上向き開先に沿って走行する台車本体と、
前記台車本体に搭載されて前記被溶接材間の突き合わせ部における前記上向き開先上に距離をおいて並べて配置された２つ以上の溶接トーチを備え、
前記台車本体の走行により前記上向き開先に沿って同時に移動する前記２つ以上の溶接トーチのうちの先頭の溶接トーチは前記被溶接材間の突き合わせ部における下面側に裏波ビードを形成するための裏波溶接を行い、前記先頭の溶接トーチに続く溶接トーチは前記上向き開先に肉を盛るための肉盛り溶接を行い、２つ以上の溶接トーチのうちの最後尾の溶接トーチは前記上向き開先に外観を整えるための肉を盛る溶接を行う突き合わせ溶接台車。
【請求項２】
水平に支持されたアルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせて接合する突き合わせ溶接方法において、
前記被溶接材間の突き合わせ部における上面側に形成された上向き開先に対して下向き溶接を行うに際して、
前記被溶接材間の突き合わせ部における前記上向き開先上に距離をおいて並べて配置した２つ以上の溶接トーチを下向き溶接台車に搭載して前記上向き開先に沿って同時に移動させ、
前記２つ以上の溶接トーチのうちの先頭の溶接トーチには、前記被溶接材間の突き合わせ部における下面側に裏波ビードを形成するための裏波溶接を行わせ、前記先頭の溶接トーチに続く溶接トーチには、前記上向き開先に肉を盛るための肉盛り溶接を行わせ、前記２つ以上の溶接トーチのうちの最後尾の溶接トーチには、前記上向き開先に外観を整えるための肉を盛る溶接を行わせる突き合わせ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、大型構造物、例えば、タンカーに搭載される自立角型タンク（Self-supporting, Prismatic-shape IMO type B（自立角型IMOタイプBタンク））を製造する際に用いられる突き合わせ溶接台車及び突き合わせ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した自立角型タンクとしては、船体の形状に合わせて製造されるアルミ合金製のタンクがあり、このような自立角型タンクは、個々に製造された多数のブロックから構成されている。多数のブロック個々における最初の製造工程は、その大半がアルミ合金製の大型パネル（例えば１６ｍ角の大型パネル；被溶接材）同士を突き合わせてＭＩＧ溶接により接合する突き合わせ溶接工程である。【０００３】
従来において、上記したように、アルミ合金製の大型パネル同士を突き合わせ溶接する場合には、まず、大型パネルを水平支持可能な冶具上に２枚の大型パネルを並べて載置し、両パネル同士の突き合わせ部分に下向き溶接を行って、両パネルの上面側を接合する。
この際、大型パネルの素材であるアルミ合金（アルミニウム）は、線膨張係数が高くて変形しやすいので、両パネルの上面側から下向き姿勢で片面裏波溶接のみで対応しようとすると、溶接トーチを移動させる回数分だけ、加熱及び冷却が繰り返されることとなり、冷却の際には溶接変形が生じてしまう。【０００４】
そこで、従来にあっては、突き合わせ部分の上面側が接合された両パネルをクレーン等によって反転させ、上面側と同様に、両パネル同士の突き合わせ部分に溶接を行って、両パネルの下面側を接合することで、大型パネル同士を突き合わせ接合するようにしていた。このようなパネル同士の突き合わせ溶接には、例えば、非特許文献１に記載されたＭＩＧ溶接が採用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第２版  溶接・接合便覧  社団法人  溶接学会編  第257頁〜第278頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したような従来における大型パネルの突き合わせ溶接において、突き合わせ部分の上面側が接合された両パネルをクレーン等によって反転させなくてはならないので、この大型パネルの反転に多くの時間を費やさなくてはならないという問題があった。【０００７】
また、大型パネルの板厚寸法が大きい場合には、両パネルの上面側及び下面側のそれぞれで溶接トーチを複数回ずつ移動させて溶接を行うことで、両パネル間の開先に肉を盛る必要があり、加熱冷却を複数回繰り返す分だけ、接合に要する時間が長くかかるうえ、冷却の際に溶接変形が生じるのを抑えきれないという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。【０００８】
本開示は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、例えば、アルミ合金製の大型の被溶接材同士を突き合わせ溶接する場合において、必要とされていた被溶接材の反転作業をなくしたうえで、突き合わせ溶接作業時間の短縮及び溶接変形の低減を実現することが可能である突き合わせ溶接台車及び突き合わせ溶接方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の態様は、水平に支持されたアルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせて接合する突き合わせ溶接台車において、前記被溶接材間の突き合わせ部における上面側に形成された上向き開先に沿って走行する台車本体と、前記台車本体に搭載されて前記被溶接材間の突き合わせ部における前記上向き開先上に距離をおいて並べて配置された２つ以上の溶接トーチを備え、前記台車本体の走行により前記上向き開先に沿って同時に移動する前記２つ以上の溶接トーチのうちの先頭の溶接トーチは前記被溶接材間の突き合わせ部における下面側に裏波ビードを形成するための裏波溶接を行い、前記先頭の溶接トーチに続く溶接トーチは前記上向き開先に肉を盛るための肉盛り溶接を行い、２つ以上の溶接トーチのうちの最後尾の溶接トーチは前記上向き開先に外観を整えるための肉を盛る溶接を行う構成としている。【００１０】
本開示の第１の態様に係る突き合わせ溶接台車において、例えば、冶具上に並べて載置したアルミ合金製の２つの被溶接材を突き合わせて接合する場合、被溶接材間の上向き開先上に距離をおいて並ぶ２つ以上の溶接トーチを搭載した台車本体を上向き開先に沿って走行させると、進行方向の先頭に位置する溶接トーチは裏波溶接を行って被溶接材間の突き合わせ部の下面側に裏波ビードを形成する。【００１１】
そして、先頭の溶接トーチに続く溶接トーチは肉盛り溶接を行って上向き開先に肉を盛り、最後尾の溶接トーチも肉盛り溶接を行って上向き開先に外観を整えるための肉を盛る。
つまり、この突き合わせ溶接台車によって、２つの被溶接材の突き合わせ部における上面側及び下面側に対する溶接を冶具上に載置したまま行い得ることとなり、両被溶接材をクレーン等によって反転させなくても済むので、その分だけ、溶接作業時間の短縮が図られることとなる。【００１２】
この際、本開示の第１の態様に係る突き合わせ溶接台車では、２つ以上の溶接トーチを搭載した台車本体の１回の移動で２つの被溶接材の突き合わせ接合が完了することとなり、例えば、１つの溶接トーチで繰り返し突き合わせ溶接を行う場合と比較して、溶接作業時間のより一層の短縮が図られることとなる。【００１３】
加えて、溶接を繰り返し行う必要がないので、加熱冷却の回数が減ることとなり、その分だけ溶接変形の低減も図られることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係る突き合わせ溶接台車において、例えば、アルミ合金製の大型の被溶接材同士を突き合わせ溶接する場合において、必要とされていた被溶接材の反転作業をなくしたうえで、突き合わせ溶接作業時間の短縮及び溶接変形の低減を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の一実施例に係る突き合わせ溶接台車により接合される被溶接材を示す斜視説明図である。
【図２Ａ】本開示の一実施例に係る突き合わせ溶接台車の側面説明図である。
【図２Ｂ】本開示の一実施例に係る突き合わせ溶接台車の正面説明図である。
【図３】図２Ａ，図２Ｂの突き合わせ溶接台車を用いて突き合わせ溶接を行った際の被溶接材間の開先における肉盛状況を示す拡大断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示を図面に基づいて説明する。
図１は、本開示の一実施例に係る突き合わせ溶接台車により接合されるアルミ合金製の大型パネル（被溶接材）を示しており、図２Ａ，図２Ｂは、本開示の一実施例に係る突き合わせ溶接台車を示している。
【００１７】
図１に示すように、水平に並べて冶具J上に載置されたアルミ合金製の大型パネルＷ，Ｗ（被溶接材）間の突き合わせ部において、上面側（図示上側）にはＵ開先Ｗｕ（上向き開先）が形成され、下面側（図示下側）にはギャップＷｇが形成されている。そして、大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部の両端（一端側のみ示す）には、Ｕ開先Ｗｕに連続する溝Ｗｍを有するタブ板ＷＴが装着されている。
【００１８】
図２Ａ，図２Ｂに示すように、上記大型パネルＷ，Ｗ間に形成されたＵ開先Ｗｕに対して溶接を行う下向き溶接台車（突き合わせ溶接台車）２１はガントリータイプのＭＩＧ溶接台車である。この下向き溶接台車２１は、先端にローラ２２ａを有する２本の懸垂腕２２を具備したガントリーローダ本体（台車本体）２３と、このガントリーローダ本体２３に搭載された駆動力伝達機構２４と、Ｕ開先Ｗｕに沿って設置したガイド梁２５を備えている。
【００１９】
ガイド梁２５には，ガントリーローダ本体２３における懸垂腕２２，２２の各ローラ２２ａ，２２ａを移動可能に吊り下げ保持するローラ受２５ａが設けてあり、下向き溶接台車２１は、駆動力伝達機構２４が具備する駆動ローラ２４ａの回転力をガイド梁２５のローラ受２５ａに伝えることでガイド梁２５に沿って走行する。
【００２０】
また、この下向き溶接台車２１は、ガントリーローダ本体２３の側面方向（図２Ｂ右方向）に張り出して配置されて３本の溶接トーチ２６，２６，２６を斜め下向きに支持するトーチ支持部２７と、３本の溶接トーチ２６，２６，２６それぞれに設けられてこれらの溶接トーチ２６，２６，２６に図示しないワイヤリールからの溶接ワイヤ２８を個々に送るワイヤ矯正器３０，３０，３０を備えている。
【００２１】
この場合、３本の溶接トーチ２６，２６，２６は、アルミ合金製の大型パネルＷ，Ｗ間のＵ開先Ｗｕ上で距離をおいて配置してある。ガントリーローダ本体２３の走行により同時に移動する３本の溶接トーチ２６，２６，２６のうちの図２Ａ左端に位置する先頭の溶接トーチ２６は、図３に示すように、Ｕ開先Ｗｕの下面側に裏波ビードＢを形成するための裏波溶接を行う。これに続く中間の溶接トーチ２６は、Ｕ開先Ｗｕに肉Ｂ２を盛るための肉盛り溶接を行う。図２Ａ右端の最後尾に位置する溶接トーチ２６はＵ開先Ｗｕに外観を整えるための肉Ｂ３を盛る溶接を行うものとしている。
【００２２】
ここで、３本の溶接トーチ２６，２６，２６の間隔は、先頭の溶接トーチ２６により盛られた肉が完全に凝固してから後続の溶接トーチ２６による肉盛りが行われる間隔としてあり、下向き溶接台車２１の走行速度（溶接速度）に応じて決定する。
【００２３】
トーチ支持部２７は、ガントリーローダ本体２３上に配置されたガントリーローダ本体２３の走行方向と直交する方向（図２Ｂ左右方向）のレール２７ａと、移動用モータ２７ｅからの出力によりレール２７ａに沿って往復移動するスライド体２７ｂと、このスライド体７ｂに接続する垂直方向の昇降ガイド２７ｃと、昇降用モータ２７ｆからの出力により昇降ガイド２７ｃに沿って昇降するトーチホルダ２７ｄを具備している。
【００２４】
さらに、この下向き溶接台車２１は、ガントリーローダ本体２３に配置された開先倣いローラ３１と、図外の制御部を備えている。
開先倣いローラ３１は、大型パネルＷ，Ｗ間のＵ開先Ｗｕに溶接トーチ２６に先行して係合することで、３本の溶接トーチ２６，２６，２６のふらつきを抑えつつ３本の溶接トーチ２６，２６，２６をＵ開先Ｗｕに沿って移動させるようになっている。
【００２５】
さらにまた、この下向き溶接台車２１は、ガントリーローダ本体２３の前後端部にそれぞれ配置されてガントリーローダ本体２３の梁部分の撓みを吸収する車輪３３，３３備えていると共に、３本の溶接トーチ２６，２６，２６のそれぞれに対してシールドガスを吹き付けるガスノズル３４，３４，３４を備えている。
【００２６】
なお、図２Ｂにおける符号３５は裏当て材である。この裏当て材３５は、支持台３６との間に挟み込んだ消防用ホース３７の圧力により、大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部における下面側に押し付けられるようになっている。
【００２７】
そこで、上記下向き溶接台車２１を用いて、冶具J上に載置されたアルミ合金製の大型パネルＷ，Ｗ同士を突き合わせ接合する要領を説明する。
【００２８】
まず、冶具J上に載置されたアルミ合金製の大型パネルＷ，Ｗ同士を複数個所で溶接により仮付けすると共に、大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部の両端（一端側のみ示す）にタブ板ＷＴを装着する。
【００２９】
この仮付けの後、大型パネルＷ，Ｗ間の上面側のＵ開先Ｗｕに対して下向き溶接台車２１によって下向き溶接を実施する。
【００３０】
この下向き溶接台車２１による下向き溶接において、Ｕ開先Ｗｕに沿って移動する３本の溶接トーチ２６，２６，２６のうちの図２Ａ左端に位置する先頭の溶接トーチ２６には、図３に示すように、Ｕ開先Ｗｕの下面側に裏波ビードＢを形成するべく肉Ｂ１を盛る裏波溶接を行わせる。
【００３１】
そして、これに続く中間の溶接トーチ２６には、Ｕ開先Ｗｕに肉Ｂ２を盛るための肉盛り溶接を行わせ、図２Ａ右端に位置する最後尾の溶接トーチ２６には、Ｕ開先Ｗｕに外観を整えるための肉Ｂ３を盛る溶接を行わせるようにしている。
【００３２】
この下向き溶接において、３本の溶接トーチ２６，２６，２６の１回の移動（１パス）でＵ開先Ｗｕに肉を盛り切れない場合は、下向き溶接台車２１を溶接開始位置に戻して、Ｕ開先Ｗｕに肉を盛り切るまで下向き溶接を繰り返す。
【００３３】
本実施例に係る突き合わせ溶接方法において、上記したように、冶具Ｊ上に並べて載置したアルミ合金製の２枚の大型パネルＷ，Ｗを突き合わせて接合する場合には、下向き溶接台車２１によって、２枚の大型パネルＷ，Ｗの突き合わせ部における上面側及び下面側に対する溶接を冶具Ｊ上に載置したまま行い得ることとなる。その結果、２枚の大型パネルＷ，Ｗをクレーン等によって反転させなくても済むので、その分だけ、溶接作業時間の短縮が図られることとなる。
【００３４】
また、本実施例に係る下向き溶接台車２１において、大型パネルＷ，Ｗ間の突き合わせ部の溶接を行う際には、３本の溶接トーチ２６，２６，２６を搭載したガントリーローダ本体２３の１回の移動で２枚の大型パネルＷ，Ｗの突き合わせ接合が完了することとなる。例えば、１つの溶接トーチで繰り返し突き合わせ溶接を行う場合と比較して、溶接作業時間のより一層の短縮が図られることとなる。
【００３５】
加えて、溶接を繰り返し行う必要がないので、加熱冷却の回数が減ることとなり、その分だけ溶接変形の低減も図られることとなる。
【００３６】
なお、上記した実施例では、本開示に係る突き合わせ溶接台車及び突き合わせ溶接方法により、アルミ合金製の大型パネル（被溶接材）同士を接合する場合を例に挙げて説明したが、パネル同士の突き合わせ接合に限定しない。
【００３７】
また、上記した実施例では、下向き溶接を実施する上向き開先がＵ開先Ｗｕである場合を例に挙げて説明したが、この上向き開先はＶ開先であってもよい。
【００３８】
本開示に係る突き合わせ溶接台車及び突き合わせ溶接方法の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではない。
【００３９】
本開示の第１の態様は、水平に支持されたアルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせて接合する突き合わせ溶接台車において、前記被溶接材間の突き合わせ部における上面側に形成された上向き開先に沿って走行する台車本体と、前記台車本体に搭載されて前記被溶接材間の突き合わせ部における前記上向き開先上に距離をおいて並べて配置された２つ以上の溶接トーチを備え、前記台車本体の走行により前記上向き開先に沿って同時に移動する前記２つ以上の溶接トーチのうちの先頭の溶接トーチは前記被溶接材間の突き合わせ部における下面側に裏波ビードを形成するための裏波溶接を行い、前記先頭の溶接トーチに続く溶接トーチは前記上向き開先に肉を盛るための肉盛り溶接を行い、２つ以上の溶接トーチのうちの最後尾の溶接トーチは前記上向き開先に外観を整えるための肉を盛る溶接を行う構成としている。
【００４０】
本開示の第１の態様に係る突き合わせ溶接台車において、例えば、冶具上に並べて載置したアルミ合金製の２つの被溶接材を突き合わせて接合する場合、被溶接材間の上向き開先上に距離をおいて並ぶ２つ以上の溶接トーチを搭載した台車本体を上向き開先に沿って走行させると、進行方向の先頭に位置する溶接トーチは裏波溶接を行って被溶接材間の突き合わせ部の下面側に裏波ビードを形成する。
【００４１】
そして、先頭の溶接トーチに続く溶接トーチは肉盛り溶接を行って上向き開先に肉を盛り、最後尾の溶接トーチも肉盛り溶接を行って上向き開先に外観を整えるための肉を盛る。
つまり、この突き合わせ溶接台車によって、２つの被溶接材の突き合わせ部における上面側及び下面側に対する溶接を冶具上に載置したまま行い得ることとなり、両被溶接材をクレーン等によって反転させなくても済むので、その分だけ、溶接作業時間の短縮が図られることとなる。
【００４２】
この際、本開示の第１の態様に係る突き合わせ溶接台車では、２つ以上の溶接トーチを搭載した台車本体の１回の移動で２つの被溶接材の突き合わせ接合が完了することとなり、例えば、１つの溶接トーチで繰り返し突き合わせ溶接を行う場合と比較して、溶接作業時間のより一層の短縮が図られることとなる。
【００４３】
加えて、溶接を繰り返し行う必要がないので、加熱冷却の回数が減ることとなり、その分だけ溶接変形の低減も図られることとなる。
【００４４】
一方、本開示の第２の態様は、水平に支持されたアルミ合金製の被溶接材同士を突き合わせて接合する突き合わせ溶接方法において、前記被溶接材間の突き合わせ部における上面側に形成された上向き開先に対して下向き溶接を行うに際して、前記被溶接材間の突き合わせ部における前記上向き開先上に距離をおいて並べて配置した２つ以上の溶接トーチを下向き溶接台車に搭載して前記上向き開先に沿って同時に移動させ、前記２つ以上の溶接トーチのうちの先頭の溶接トーチには、前記被溶接材間の突き合わせ部における下面側に裏波ビードを形成するための裏波溶接を行わせ、前記先頭の溶接トーチに続く溶接トーチには、前記上向き開先に肉を盛るための肉盛り溶接を行わせ、前記２つ以上の溶接トーチのうちの最後尾の溶接トーチには、前記上向き開先に外観を整えるための肉を盛る溶接を行わせる構成としている。
【００４５】
本開示の第２の態様に係る突き合わせ溶接方法において、例えば、冶具上に並べて載置したアルミ合金製の２つの被溶接材を突き合わせて接合する場合、被溶接材間の上向き開先上に距離をおいて並ぶ２つ以上の溶接トーチを下向き溶接台車に搭載して上向き開先に沿って同時に移動させると、進行方向の先頭に位置する溶接トーチが裏波溶接を行って被溶接材間の突き合わせ部の下面側に裏波ビードを形成する。
【００４６】
そして、先頭の溶接トーチに続く溶接トーチが肉盛り溶接を行って上向き開先に肉を盛り、最後尾の溶接トーチも肉盛り溶接を行って上向き開先に外観を整えるための肉を盛る。
つまり、この突き合わせ溶接方法によって、２つの被溶接材の突き合わせ部における上面側及び下面側に対する溶接を冶具上に載置したまま行い得ることとなり、両被溶接材をクレーン等によって反転させなくても済むので、その分だけ、溶接作業時間の短縮が図られることとなる。
【００４７】
この際、本開示の第２の態様に係る突き合わせ溶接方法では、２つ以上の溶接トーチを搭載した下向き溶接台車の１回の移動で２つの被溶接材の突き合わせ接合が完了することとなり、例えば、１つの溶接トーチで繰り返し突き合わせ溶接を行う場合と比較して、溶接作業時間のより一層の短縮が図られることとなる。
【００４８】
加えて、溶接を繰り返し行う必要がないので、加熱冷却の回数が減ることとなり、その分だけ溶接変形の低減も図られることとなる。
【符号の説明】
【００４９】
２１    下向き溶接台車（突き合わせ溶接台車）
２３    ガントリーローダ本体（台車本体）
２６    溶接トーチ
Ｂ      裏波ビード
Ｂ１〜Ｂ３  肉
Ｗ    アルミ合金製の大型パネル（被溶接材）
Ｗｕ  Ｕ開先（上向き開先）
【図１】
2020054309.tif 000003
【図２Ａ】
2020054309.tif 000004
【図２Ｂ】
2020054309.tif 000005
【図３】
2020054309.tif 000006
【国際調査報告】
2020054309.tif 000007
2020054309.tif 000008