JPH05138347A - 溶接方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型軽量で簡単な構成に基づき、一時裏あて
材としての機能を十分に発揮して、精度が高く経済的に
もすぐれた溶接を実施できる。また、簡単な操作によっ
て裏波部の形状を任意に設定することができる。 【構成】 一時裏あて材が配置される箇所で転動を可能
に設けた転動ローラー９の外周部分によって一時裏あて
材を構成させ、開先裏面４に向かって押し付けた状態の
転動ローラー９を、溶接アーク８の相対移動とともに、
同一方向に等速で相対移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接方法および装置に
関するもので、特に、一時裏あて材を用いて行う裏波溶
接の方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一時裏あて材を用いて行う裏波溶接は、
従来から種々の方法のものが行われている。その一例を
図面によって説明すると、図３は、対向して置かれた２
個の材料Ａ，Ｂを、それぞれの端部に形成した開先１の
部分において、溶接金属２により、開先表面３の側から
の片面溶接法によって裏波溶接を行う要領を示す。

【０００３】裏波溶接とは、上記のようにして開先裏面
４の側にはみ出した溶接金属２により、裏面側に裏波模
様を表した裏波部が形成される溶接方法であり、その簡
便さのために比較的よく使われる溶接方法である。図例
の方法では、溶接金属２が開先１の間から過度に開先裏
面４の側に流れ出て落下するのを防ぐとともに、突き合
わされる両材料の相互間の配置を揃えるための手段とし
て、一時裏あて材５ならびに裏あてフラックス６が用い
られている。

【０００４】一時裏あて材５は、一時的にバッキングの
用に充てられるもので、作業終了後は取り外されるもの
であり、ふつう銅板などの、溶接される材料とは異種の
金属によって作られている。また、裏あてフラックス６
を使用したのは、溶接線の途中に開先の形状あるいは広
さなどに関する変動箇所が介在していても、それによっ
て裏ビードのばらつきの発生を防ぐことができ、美しい
ビードが得られるようにするためである。さらに本例で
は、一時裏あて材５を、適度の押付力で開先裏面４に向
かって押し付けるための手段として、エアホース７が設
けられている。エアホース７に送給する注入エアを加減
することによって、前記押付力の調節が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来方法は、そ
れ以前のものに比べて、種々の点で改良されたものでは
あるが、なお次のような問題点がある。

【０００６】ａ）材料ＡないしＢの溶接箇所の形状は、
溶接中ある程度の変形の生じることは不可避であり、ま
た溶接前からすでに変形を生じていることも十分にあり
うるが、このような変動の発生しやすい材料の形状に対
し、材料との間に均一な隙間を保持する状態に一時裏あ
て材５を成形しておくことは、かなり困難なことであ
る。

【０００７】また、仮に要求通りの形状の一時裏あて材
５が用意できたとしても、これはいわゆる特別注文品で
あり、他の作業に流用することは勿論不可能で、その点
ではきわめて不経済なものというべきである。

【０００８】ｂ）溶接箇所が、たとえば輪切状の部材を
つぎつぎに継ぎ合わせて一本のドラムを作るときのよう
に、平面でなく曲面の場合（図３のような場合）、一時
裏あて材５を材料に対して適正な関係位置に配置し、し
かもその配置を安定して保持させるためには、多数の補
助部材を使ってドラムなどの材料と一時裏あて材５との
間を連結し、両者間の均一な隙間を曲面上の溶接線の全
長に亙って維持する必要があるが、きわめて煩雑な作業
となり、満足できる状態を得ることは非常に困難で、こ
のような曲面に沿った溶接箇所に対して正常な裏波溶接
を実施することは、従来の方法による限り非常に困難で
ある。

【０００９】ｃ）裏波溶接に用いられる一時裏あて材
は、溶接金属との融着・接合等によって頻繁に取り替え
の必要が生じるが、一時裏あて材の大きさは、溶接線の
長さに応じるだけの長大なものが必要であり、そのため
取り替えごとに少なからぬ経費を必要とする。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
かんがみてなされたもので、 イ）一時裏あて材を小型で軽量な構成とし、取替作業の
簡易化と取替経費の節減を図る、また、材料の開先付近
の形状が変形したり、または不規則な形状のものであっ
ても、一時裏あて材として十分に対応することができ、
一時裏あて材としてのすぐれた機能を発揮する、 ロ）溶接線が平面上にある場合も曲面上にある場合も、
一時裏あて材と材料との間に常に適正な関係位置を維持
し、かつその位置を維持するための手段を、簡単な構成
と容易な操作とによって実現するとともに、その関係位
置の維持を高精度のもとに行う、 ハ）溶接アークの作業位置に対応する開先裏面と転動ロ
ーラー周面との間のすきまを調整することによって、開
先裏面に形成される裏波部に対して任意の形状を付与す
る、 ニ）一時裏あて材を構成する部材の表面形状を利用し
て、両面溶接のために有効とされる溶接金属の一次溶接
作業時の溶込形状を、きわめて容易に、かつ任意に開先
部分に対して形成させ、あるいは開先裏面に形成される
溶接金属の盛り上がり形状を所望の形状に形成させる、
ことのできる溶接方法および装置を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的達成のために
本発明の溶接方法は、ａ）一時裏あて材を用いて行う裏
波溶接方法において、ｂ）溶接される材料の開先裏面に
転動ローラーを押し当て、ｃ）溶接作業のために溶接ア
ークを開先線に沿って開先表面上を相対移動させると
き、転動ローラーもその開先線に沿って開先裏面上を溶
接アークと等速で相対移動させ、ｄ）開先裏面と接触し
て転動する転動ローラーの外周部分を一時裏あて材とし
て適用して溶接作業を行うものである。

【００１２】あるいは、ｅ）開先線上で溶接アークによ
る溶接作業が行われる位置と、開先線に沿って開先裏面
上を転動する転動ローラーが開先裏面と当接する接点位
置との間の、開先線上における両位置間の間隔を任意の
寸法に保持した状態で溶接作業を行ってもよい。

【００１３】また本発明の溶接装置は、Ａ）一時裏あて
材を用いて溶接を行う裏波溶接装置であって、Ｂ）一時
裏あて材が配置される箇所において転動を可能に設けた
転動ローラーの外周部分によって一時裏あて材を構成
し、Ｃ）転動ローラーを溶接作業中の開先裏面に対して
押し付ける手段、溶接アークを溶接作業のために開先線
に沿って開先表面上で相対移動させる手段、ならびに溶
接アークの相対移動に応じ溶接アークと等速のもとに前
記転動ローラーを開先線に沿って開先裏面上で相対移動
させる手段のそれぞれをそなえる。

【００１４】あるいは、Ｄ）転動ローラーの外周面にリ
ング状の***またはリング状の溝を設けると効果的であ
る。

【００１５】

【作用】一時裏あて材としての機能をもつ転動ローラー
を設けてこれを材料の開先裏面に向かって押し付け、溶
接アークが溶接作業のために開先線に沿って開先表面上
を相対移動するのに合わせて、転動ローラーもその開先
線に沿って開先裏面上を相対移動させて溶接作業を行
う。

【００１６】相対移動中の転動ローラーは、開先裏面に
向かって押し付けられた状態のもとに、開先裏面に沿っ
て転動させられる。それによって、従来の一時裏あて材
が、開先裏面にあって溶接金属の侵入に対応し、開先裏
面の側に裏波を形成させるのと全く同様の作用を、転動
ローラーによって実現することができる。

【００１７】また、転動ローラーは、前記の状態のもと
に相対移動するので、面上に不規則な凹凸があっても、
正確にその凹凸に沿って面上を転動する。したがって、
溶接アークによる溶接作業が行われる開先線上の位置
と、開先線に沿って開先裏面上を転動する転動ローラー
が開先裏面と当接する接点位置との間の、開先線上にお
ける両位置間の間隔を所定の寸法に保持した状態で溶接
作業を行うと、溶接アークの作用位置における開先裏面
と転動ローラー周面との間のすきまが、作業期間を通じ
て常に正確に一定寸法に規制され、開先裏面に形成され
る裏波部の高さないしは裏波の形状が任意の寸法のもと
に正確に揃えられる。

【００１８】溶接アークが溶接作業のために開先線に沿
って開先表面上を相対移動する時、転動ローラーもその
開先線に沿って開先裏面上を相対移動させられるが、材
料の大きさあるいは形状等により、前記相対移動の作動
態様として、「溶接アークを移動・材料を固定」、ある
いは「溶接アークを固定・材料を移動」のいずれかの方
法が選ばれる。いずれの場合においても、転動ローラー
は常に溶接アークとともに同一状態の作動（移動または
固定）を行わせられる。

【００１９】転動ローラーの外周面にリング状の***を
設けることにより、開先内に溶け込む溶接金属の侵入を
その***によって任意の深さに制限することができる。
これにより、両面溶接を行う場合に有効に機能する溶接
金属の一次溶接作業時の溶込形状を、開先の内部に形成
させることが可能となる。

【００２０】また、転動ローラーの外周面にリング状の
溝を設けることにより、開先裏面に突出して形成される
裏波部の高さないしは形状を、所望の高さないしは形状
に規制するのに役立つ。

【００２１】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１には、材料Ａと、これに対向する材料Ｂ（図示しな
い）との間に形成された開先１に対し、溶接アーク８に
よって溶接金属２が供給され、それによって両材料Ａ，
Ｂの間に裏波溶接が行われる要領が示されている。

【００２２】９は転動ローラーで、ローラー軸１０によ
ってレバー１１の一端に回動自在に支持される。レバー
１１は支持台１２によって支持軸１３のまわりの回動を
可能に支持され、その他端に流体シリンダ１４のロッド
端をピン１５によって係止している。流体シリンダ１４
に対して流体を出入りさせることにより、レバー１１を
通じて転動ローラー９を開先裏面４に向かって押し付
け、あるいは押付力を緩めることができる。

【００２３】図例では、材料が湾曲していてその端部に
設けられた開先１も曲線を呈しており、このような材料
Ａ，Ｂを回転用のコロ１６および１７で支持し、コロ１
６に動力を供給してコロ１６を強制回転させることによ
って、材料Ａ，Ｂを一体的に回転させながら溶接作業を
行う例が示される。材料Ａ，Ｂの回転につれて、その表
面に押し付けられた状態の転動ローラー９は、その位置
にあって転動を強制される。したがって、この場合は、
溶接アーク８の位置および転動ローラー９の回転中心位
置は、互いに所定の位置に固定されて両者間の関連配置
が変動することのない状態のもとに溶接作業が行われ、
前記の「溶接アークを固定・材料を移動」の方法による
溶接作業の例として示される。

【００２４】溶接される材料の移動が困難な場合などに
は、「溶接アークを移動・材料を固定」の方法が取られ
て、材料を靜置し、溶接アークと転動ローラーとをセッ
トの状態で一体的に組み合わせ、組み合わせたものをレ
ールと移動車などよりなる移動手段によって、開先線の
方向に沿って移動しながら溶接作業を行う。この方法
は、とくに溶接作業の行われる面が平面の場合に効果的
である。

【００２５】転動ローラー９を開先裏面４に向かって押
し付ける力は、ふつうには軽く圧着する程度の力でよ
い。圧着手段として、図１の例では、流体シリンダ１４
を用いる例が示されるが、このほかバネを用いるもの、
あるいはピン１５の位置に重量の増減が可能な重錘をぶ
ら下げ、この点にＷ方向の力を作用させることにより、
両面の圧着を図るものなどがある。

【００２６】転動ローラー９は、作業中はその外周面が
開先裏面４と常に圧着の状態で転動を続けている。この
場合、転動ローラー９の外周面上の圧着点は、周面上を
周期的に移動して一箇所に固定しているものではない
が、圧着点から溶接金属の保有熱を周期的に伝達され、
その結果転動ローラー全体が次第に加熱される。この状
態の転動ローラー９に対し、冷却用の水を噴射して転動
ローラーを冷却することは、転動ローラー自身の過熱を
防止するうえに役立つばかりでなく、転動ローラーの圧
着点を介してこれと圧着の関係にある材料の側の溶接金
属あるいはその周辺部分を冷却するための熱伝達を促進
する上からも効果のあることであり、このような冷却方
法は必要に応じて実施される。

【００２７】図１において、溶接アーク８の位置を、転
動ローラー９が開先裏面４と当接する接点位置より距離
ｄだけ後流側に位置させ、接点位置を距離ｄだけ通り過
ぎた地点で溶接アーク８による溶接が行われるような配
置にしておくと、開先裏面４と転動ローラー９の外周面
との間のすきまが、接点位置では零であったものが、距
離ｄだけ通り過ぎた地点では、すきまがｔとなる。した
がって、距離ｄを任意の寸法に設定することによって、
前記すきまの広さの中に形成される裏波部２０の高さを
自由に選定することが可能となる。

【００２８】しかし、距離ｄをあまり大きく設定する
と、すきまｔが開き過ぎて、溶接金属の垂れ落ちが発生
するおそれがあり、そのため溶接作業中の相対移動の速
度とも関連させて、距離ｄを設定する必要がある。な
お、図１は、材料Ａ，Ｂが湾曲していて、端部に形成さ
れた開先１も曲線を呈する場合の例を示すものである
が、前記の距離ｄとすきまｔとの関係は、本図例の構成
に限るものではなく、材料の表面が平坦で開先線が直線
である場合にも成立し、適合できるものである。

【００２９】図２は、本発明に使用される転動ローラー
のそれぞれ異なる実施例の外形を示している。図におい
て、（ａ）は、外周面が平坦な形状の転動ローラー９を
示す。

【００３０】（ｂ）は、転動ローラー９ｂの外周面に、
深さｙのリング状の溝１８を設けた例を示す。このよう
な溝１８を設けておくと、図１に示す距離ｄが零とされ
ている場合であっても、開先裏面４の側に高さがｙの裏
波部を形成させることができて、その裏波部の形状を、
溝１８の形状によって任意の形状に規制することが可能
である。

【００３１】（ｃ）は、転動ローラー９ｃの外周面に、
リング状の***１９を設けた例を示す。***１９の形状
を適切に選定することによって、両面溶接を行う場合に
有効とされる溶接金属の一次溶接作業時の溶込形状を、
***１９の先端部によって溶接金属の進入が適度の位置
で阻止されることによって、開先部分に対して形成させ
ることが可能である。すなわち、転動ローラー９ｃは、
特に厚鋼板の溶接において、開先形状がＸ形の鋼板溶接
の場合に適用して好適なものである。

【００３２】一般に、鋼板溶接において、Ｘ形開先を適
用すると、肉盛りのために使われる溶接金属の使用量が
比較的少なくてすみ、効率のよい溶接を実施できるもの
とされている。この傾向は、適用される鋼板が厚鋼板の
場合に特に顕著に現れるが、一次溶接作業時の溶接金属
の溶込形状、とくに溶接金属の溶込量を、転動ローラー
９ｃによって適当な量に規制し、そのあと反対側から二
次溶接をすると、二回に亙っての肉盛量のアンバランス
の発生が防がれて、バランスのよい作業が行われ、溶接
作業の精度の向上とともに能率のよい、しかも経済的に
もすぐれた製品を得ることができる。この点に関して、
転動ローラー９ｃが両面溶接の技術分野において貢献す
るところは、決して少なくない。

【００３３】なお、本発明において、一時裏あて材とし
て適用される転動ローラーの外周部分の代わりに、無端
チェーンを開先裏面に押し当てて転動させ、該チェーン
の外周面を一時裏あて材として適用することも可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の溶接方法および装置は以上のよ
うに構成されるので、次のような効果がある。

【００３５】（ア）溶接される材料の開先裏面に転動ロ
ーラーを押し当て、溶接作業のために溶接アークを開先
線に沿って開先表面上を相対移動させるとき、転動ロー
ラーもその開先線に沿って開先裏面上を溶接アークと等
速で相対移動させ、開先裏面と接触して転動する転動ロ
ーラーの外周部分を一時裏あて材として適用して溶接作
業を行うようにしたので、材料の開先付近の形状が変形
していたり、または不規則な形状のものであっても、一
時裏あて材として十分に対応することができ、一時裏あ
て材としてのすぐれた機能を発揮する。また溶接線が平
面上にある場合も曲面上にある場合も、一時裏あて材と
材料との間に常に適正な関係位置を維持することがで
き、しかもそのための手段を、簡単な構成と容易な操作
とによって実現することができる。さらに、一時裏あて
材を小型で軽量な構成とすることができ、その取替作業
の簡易化と取替経費の節減を図ることができる。

【００３６】（イ）請求項２の構成により、溶接アーク
の位置と、転動ローラーが開先裏面と当接する接点位置
との間の間隔を任意に選ぶことによって、開先裏面に形
成される裏波部に対し、任意の高さないしは形状を付与
することができる。

【００３７】（ウ）請求項４の構成により、転動ローラ
ーの外周面にリング状の***を設けることによって、両
面溶接のために有効とされる溶接金属の一次溶接作業時
の溶込形状を、きわめて容易にかつ任意に開先部分に対
して形成させることができ、その結果、肉盛量のアンバ
ランスの発生が防がれて、バランスのよい溶接作業が行
われ、溶接作業の精度の向上とともに能率のよい、しか
も経済的にもすぐれた作業を行うことができる。

【００３８】また、同じく請求項４の構成により、転動
ローラーの外周面にリング状の溝を設けることによっ
て、開先裏面に形成される溶接金属の盛り上がり形状
を、所望の特定形状に形成させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法および装置の一実施例における要部
の説明図である。

【図２】本発明装置の転動ローラーのそれぞれ異なる実
施例の外形図である。

【図３】従来装置を破断して示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 開先 ２ 溶接金属 ３ 開先表面 ４ 開先裏面 ８ 溶接アーク ９，９ｂ，９ｃ 転動ローラー １４ 流体シリンダ １８ 溝 １９ *** ２０ 裏波部 Ａ，Ｂ 材料 ｄ 距離 ｔ すきま ｙ 深さ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一時裏あて材を用いて行う裏波溶接方法
   において、 溶接される材料の開先裏面に転動ローラーを押し当て、 溶接作業のために溶接アークを開先線に沿って開先表面
   上を相対移動させるとき、転動ローラーもその開先線に
   沿って開先裏面上を溶接アークと等速で相対移動させ、 開先裏面と接触して転動する転動ローラーの外周部分を
   一時裏あて材として適用して溶接作業を行うことを特徴
   とする溶接方法。
2. 【請求項２】 開先線上で溶接アークによる溶接作業が
   行われる位置と、開先線に沿って開先裏面上を転動する
   転動ローラーが開先裏面と当接する接点位置との間の、
   開先線上における両位置間の間隔を任意の寸法に保持し
   た状態で溶接作業を行う請求項１記載の溶接方法。
3. 【請求項３】 一時裏あて材を用いて溶接を行う裏波溶
   接装置であって、 一時裏あて材が配置される箇所において転動を可能に設
   けた転動ローラーの外周部分によって一時裏あて材を構
   成し、 転動ローラーを溶接作業中の開先裏面に対して押し付け
   る手段、 溶接アークを溶接作業のために開先線に沿って開先表面
   上で相対移動させる手段、 ならびに溶接アークの相対移動に応じ溶接アークと等速
   のもとに前記転動ローラーを開先線に沿って開先裏面上
   で相対移動させる手段、のそれぞれをそなえることを特
   徴とする溶接装置。
4. 【請求項４】 転動ローラーの外周面にリング状の***
   またはリング状の溝を設けた請求項３記載の溶接装置。