JPH03500622A - 上向きサブマージアーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 上向きサブマージアーク溶接装置 技術分野 本発明は、アーク溶接装置に関し、特に、上向きサブマージアーク溶接装置に関 する。

発明の背景 溶接構造物を製造する際の多数の作業は、中空構造物の回転可能な環状継手を溶 接する際、構造物の内部から溶接される継手への接近が限られた状態で、行われ ている。このような継手には、密閉容器の環状継手、パイプライン、タンク、ケ ーシング及び現場溶接の環状継手、船体の胴板シーム、溶接を容易にするために 位置決めできない大面積の工作物の縮方向継手がある。また、位置決め困難なウ ェブ、セグメント、三次元セクション及び平面セクション等がある。

上向きサブマージアーク溶接方法は、消耗溶極及び溶融池が下向きサブマージア ーク溶接と比較して１８０°回転している点に特徴がある。フラックス及び電極 （消耗溶極）は、例えば、天井に向かうように、底部から上方に送給され、電極 は固められたフラックスを通して送給される。

このため、以後、この溶接方法を上向きサブマージアーク溶接と呼ぶ。

この溶接方法は、また、アークが金属体内にあるという理由で上向きサブマージ アーク溶接という。

いわゆる上向き溶接部はこのような溶接の結果製造されたものである。

上向き溶接部は、例えば、溶込み上向き溶接部、漏れ止め上向き溶接部のような 異なった種類のものであってよい、また、単層上向き溶接部及び他の種類の上向 き溶接部であってもよい。

溶込み上向き溶接部は、継手を溶接する際最初に形成され、かつ電極の送給とは 反対の継手側で溶接されるセクションの頂部に位置した溶接部である。継手の次 の溶接、即ち、必要な次の溶接部の形成は、任意の適当な公知の方法で行われ、 電極は、例えば、容器、タンクの回転可能な環状継手の内部溶込み溶接部、船体 の胴板及び他の構造物の底部セクション間の継手の内部溶込み溶接部のような上 向き溶込み溶接部の溶接の場合には同一の側から送給される。

溶込み溶接部の上向きサブマージアーク溶接は、回転可能な環状溶接部を溶接す る際、容器の内部からの溶接作業を主になくし、天井とは反対側への接近が限ら れた状態で構造物の直線溶接部を形成する際狭い空間内での溶接をなくすことが できる。

漏れ止め上向き溶接部は、継手を溶接する際最初に形成され、；　かつ電極送給 に接近した側で溶接されるセクションの底部に位置した溶接部である０次の溶接 は任意の適当な公知の方法で行われ、溶接される継手の側への電極の送給は上向 き溶接で用いられたものとは反対向きに行われる。

実際上、溶込み上向き溶接部は、内部からの溶接される継手への接近が限られた 状態で、構造物の環状継手及び縦方向継手を溶接する際形成される。

漏れ止め溶接部は、例えば、セグメント及び他の工作物から作られた板構造物の ような位置決め困難な工作物の縦方向継手を溶接する際形成される。

単層上向き溶接部は溶接断面のすべてが薄厚の継手を溶接する際形成される溶接 部であり、継手をいずれの側からもさらに溶接することを必要としない。

漏れ止め及び単層溶接部の溶接には溶接終了部の面の形成に関する多数の問題が ある。

溶接される金属、電極材料及びフラックスの溶融によりアーク発生中に形成され た溶融池の金属は部分的に溶融した外殻によって保持され、さらに形成手段によ って保持される。形成手段は、種々の形状、寸法を有し、例えば、板、裏当て、 バー、スライダ及びその他の部材の形態で作られる。

フラックスは確実に溶接スポットに対して押し付けられて、フラックスが消費さ れるにつれて、その原料は絶えず補給される。

溶接部の上部を形成するために、フラックスは、溶接される工作物の端部の間の 隙間を通して底部から、及び充填されたフラックス層が形成されるように任意の 適当な公知の方法で頂部からの両方から供給されてもよい。特殊な形成用裏当て またはフラックス保持手段を用いることもできる。

特に高品質の溶接部が要求され、かつ製品が溶接作業中その軸線を中心に回転さ れねばならない場合、また、溶接を容易にする位置に置くことが極めて困難な大 面積の平らな製品を溶接する際、船体及びボイラー装置のような円筒状構造また は同様な構造の継手を溶接する際、多数の問題が生じる。

上向きサブマージアーク溶接装置（ソ連国特許第１３４８１１１号）が当技術分 野で公知であり、その装置は、フラックスを含み、ピボットピンに枢着され、か つ溶接される工作物に向いた開口部分を持つボウルを収納するホッパを有する。

ボウルは入口及び出口ボートを持つ供給パイプに連通し、また、パイプに設けら かつフラックスをボウルに供給しそのフラックスを工作物に押し付ける駆動装置 を持つオーガに連通している。消耗溶極を送給する溶接ノズルがボウルを通って 延びている。この装置は一対のならいホイールを有し、１つのホイールは溶接方 向でホッパの前部−に設けられており、他の１つは形成手段に整列している。ホ ッパは溶接ヘッドを支持している。ホッパはピボットピンに取付けられている。

同一のピボットピンが他のならいホイール及び形成手段を支持している。

この装置には、ピボットビンを中心にホッパを回転させる手段と、第２のならい ホイール及び形成手段を溶接される工作物に押し付ける手段とが設けられている 。

形成手段はノズルに接近して設けられてボウルの開口部分の縁の上方に配置され ている。

ホッパを支持するピボットビン、形成手段及び第２ならいホイールは、ならい部 材を持つ形成手段を溶接される工作物に押し付けるための手段を持つキャリジに 設けられたアームに取付けらており、その手段はキャリジを溶接される工作物に 向けて移動させるアクチュエータから成る。

先行技術の装置は、ボウル内のフラックス圧力の絶対値と形成手段を溶接される 工作物に押し付ける力の絶対値の両方、及びこれらの間の比を変えることができ るように、構成されている。

この装置により、高品質の上向きサブマージアーク溶接を行うことができ、広範 囲のプロセス能力でいずれの側にも溶接部を所望とうり形成でき、種々の製品を 溶接できる。

しかしながら、形成手段及び第２ならいホイールがこの装置では同一の１つのピ ボットビンに取付けられているので、形成手段は、溶接される継手が下側でかな りの凸状である場合、工作物から離れてしまう、この結果、溶接される工作物の 面に対するホッパ及びならいホイールの揺動軸線の位置にかなりの変化が生じる 。

ホッパの揺動軸線の位置の変化により、溶融池が形成される種々の箇所で（アー クの上流、アーク区域、溶融池区域及び溶融池の凝固箇所）、ボウル内のフラッ クスの所定の圧力のかなりの変動が生じ、即ち、全体として溶接の中断が生じ、 かくして、低品質の溶接継手となってしまう。

溶接される継手にかなりの凹状が工作物の下側にある場合には、形成手段は工作 物から離れ、その結果、かなりの余分な空間が形成手段と工作物の間に形成され て溶接を中断する。

さらに、継手に形状誤差及び組立誤差がある製品を溶接する際、ボウルと工作物 の間のすきまが工作物に接触している２つのならいホイールの間の区域で変動し 、ボウルと工作物の間で無視できないフラックス容積の変化が生じ、したがって 、ボウル内のフラックス圧力の変動が生じ、全体として溶接品質を低下させる。

上向きサブマージアーク溶接装置（西独特許第３４３０３９４号）がやはり当技 術分野で公知であり、その装置は、フラックスを含み、ボウルを収納する懸垂し て枢着したホッパを有し、ボウルは溶接される工作物に向いた開口部を有しかつ 入口及び出口ボートを持つフラックス供給バイブに連通しており、さらにバイブ に設けられて、フラックスをボウルに供給しそのフラックスを工作物に押し付け る駆動装置を持つオーガを有する。バイブ、オーガ、及びフラックスをボウルに 供給しそのフラックスを工作物に押し付ける駆動装置は、駆動式オーガフィーダ を形成している。

消耗溶極を送給する溶接ヘッドがボウルを通って延びている。

ならい部材が溶接区域に隣接して設けろており、溶接中玉作物の面に係合できる 。ボウルの開口部の縁の上方で溶接ノズルに隣接して設けられた形成手段が縦方 向及び横方向の平面内で揺動するように懸垂装置に取付けられいる。ホッパはそ のピボットビンを中心に回転するようにアームに枢着されている。

ホッパを支持するピボットビンは溶接される工作物に向かう力付はならいホイー ルの形態であり、ホッパを支持するビボットビは溶接ノズルに隣接して配置した 取付はアームの端部にある突がキャリジは、装置全体を溶接方向に移動させる駆 動式トロリーに、用するような形成手段の動作がない。

かくして、工作物の面の輪郭の変化によるホッパの望ましくない揺動をなくし、 フラックスの裏当ての厚み及び溶接区域内のフラックス圧力のような溶接パラメ ータを安定にする。

フラックスの裏当ては、固められて圧縮されたフラックス層の領域であり、この 領域はフラックスの裏当ての全領域にわたって分布した所定の圧力を持ち、かつ 溶接される工作物に向かうボウルの頂部と溶接される工作物の面の間の位置にあ り、溶接区域内で溶接される継手の面に局部的な圧力を加えるものである。

装置のこの構造により、突き上げや振動なしで、溶接される継手の面に対する形 成手段による滑らかなならい動作を行う条件が得られる。なお、この条件は、溶 融池及び溶融池が溶接される継手に沿って形成される区域に対して作用するフラ ックスの安定な所定の圧力値を維持するのに必要である。

先行技術の装置のこの構造により、また、溶接される継手の面に対する形成手段 による滑らかなならい動作と、溶接される工作物に対するホッパの位置の調節と を行う条件が得られる。この条件は異なった形状の製品の溶接を行うのに必要で ある。

この装置では、溶接される継手の形状誤差及び組立誤差のため生じる溶接中の形 成手段の位置の変化により、溶接される工作物の面に対するホッパを支持するピ ボットビンの位置に変化が生じない。

このような装置での溶接では、溶接される継手に沿った種々の箇所で（アークの 上流、アーク及び溶融池の区域、形成された溶接部に至る溶融池の下流の区域） フラックスの一定レベルの所定圧力が発生されて維持されるために、上向き溶接 部の溶接の自動動作と高品質の溶接継手の形成が保証される。

この装置により、溶接前に継手に大きな組立誤差（環状継手、例えば、ボイラ、 列車タンク及び同様な溶接構造物を溶接する際の板の溶接端の不整合、うねり、 凸状、凹状、底部のテーパ）がと溶接される継手の間のフラックスが充填された 空間）を、溶接の全期間にわたって自動上向きサブマージアーク溶接中、一定に 区域、並びに溶接部の凝固区域）、フラックスの一定の所定圧力を維持しかつ溶 接される継手のレベルに溶融池を保持する条件を中杉動する。即ち、オーガフィ ーダによってフラックスの所定の量がホッパからボウルに供給され、溶接に係わ らないフラックス（溶融していない）がボウルからこぼれ出て、次のサイクル中 にが変化し）、その結果、研究によると、オーガフィーダの能力が減少しく単位 時間当なりオーガによってボウルに供給されるフラックスの量が減少し）、この ため、もし縦方向継手を溶接する際のスラックス供給手段（オーガの回転）及び 駆動式トロリーの駆動装置、または製品を回転する回転駆動装置が一定速度の電 気モータ）を利用するときには、フラックスの裏当ての厚みが減少してしまう。

しかしながら、一定速度で細長い溶接部を溶接する際、即ち、前述の閉じたルー プ回路内のフラックスの多数回の通過と粉砕がオーガフィーダ内で生じる場合に 用いるとき、先行技術の装置では、フラックスの裏当ての厚みを一定に保つこと ができない。フラックスの粉砕とその粒度寸法の減少のため、フラックスの裏当 ての厚みが細長い溶接部が長くなるにつれて減少し、フラックスの閉じたループ 移動サイクルの数が増大する。フラックスの裏当ての厚みの減少により、溶接さ れる継手に沿った種々の箇所で溶接中フラックスの所定の圧力の変動が生じ、全 体として見ると、溶接の中断が生じることになる。

溶接はそのような場合停止しなければならず、装置も停止しなければならない、 粉砕したフラックスは最適の等級の組成の新しいフラックスと交換されねばなら ない、溶接部の端部の凹みはフラックスの交換後になおされ、その後にしか、細 長い継手の次の溶接が継続できない、このような継手の溶接の品質は、中断、な おされる区域の存在、その他の欠陥があるので、低下する。

さらに、この装置では、一定の溶接速度で細長い継手を溶接する際（例えば、列 車のタンク及び他の製品を作るときのような同一の継手に異なった板厚を持つ構 造物を溶接する際）、必要に応じて、フラックスの裏当ての所定の圧力を設定し たり変更したりすることができない、また、フラックスは他の等級または種類の フラックス（微細粒度、セラミック等）と交換できない。

いずれにしても、上向きサブマージアーク溶接のプロセスは複雑になる。

したがって、一定溶接速度で上向きサブマージアーク溶接のプロセスを高め、容 易に行うために、かつ溶接される継手の全長にわたって一定の高品質の溶接部を 形成するために、フラ・ンクスが閉じたループ移動サイクル後に粉砕されるにつ れて、一定速度での溶接中溶接区域に供給されるフラックスの量を変えないよう に、オーガフィーダによる溶接区域へのフラックスの供給を増大させる必要があ る。

フラックスの一定量をボウルに供給することにより、一定溶接速度で細長い溶接 部を溶接する際のフラックスの裏当ての一定の所定の厚みが保証される。なお、 この一定の厚みは高品質の上向きサブマージアーク溶接に必要なものである。

発明の要約 本発明の主な目的は、フラックスを供給しそのフラックスを工作物に押し付ける オーガの構造により、溶接継手の品質な改善し、かつ電極区域及び溶融池の凝固 箇所で、高品質の溶接部を形成するのに必要なフラックスの所定の圧力値を安定 にすることが、上向きサブマージアーク溶接の所定の一定速度溶接で溶接中得ら れるような、上向きサブマージアーク溶接装置を提供することにある。

この目的は、上向きサブマージアーク溶接装置であって、フラックスを含み、溶 接される工作物に向いた開口頂部を持ちかつフラックスを供給しそのフラックス を工作物に押し付けてフラ・ンクスの裏当てを形成する駆動式オーガフィーダに 連通するボウルを収納する懸垂されて枢着された回転可能なホッパと、ボウルを 通して延びる消耗溶極を送給する溶接ノズルと、ボウルの開口部の縁の上方に溶 接ノズルに隣接して設けられかつ縦方向及び横方向の平面内で揺動するように懸 垂装置に取付けられた形成手段と、を有する上向きサブマージアーク溶接装置に おいて、定速駆動式オーガのフィーダと、オーガの回転数を計数するカウンタと 、ボウルに供給されるフラックスの量を調節する手段と、を有し、カウンタ及び 調節手段は、オーガが所定の回転数を完了したとき、調節手段を作動させるため に互いに接続されている、ことを特徴とする上向きサブマージアーク溶接装置、 によって達成されることである。

フラックスをボウルに供給してそのフラックスを工作物に押し付ける駆動式オー ガフィーダが、オーガの回転数を計数するカウンタと、ボウルに供給されるフラ ックスの量を調節する手段と、を持ち、カウンタ及び調節手段は、オーガが所定 の回転数を完了したとき、調節手段を作動させるために互いに接続されているよ うな上向きサブマージアーク溶接装置のこの構造により、細長い継手を溶接中、 ホッパ内のフラックスが粉砕されるにつれて、即ち、閉じたループ移動サイクル が完了した後、ボウルへのフラックスの供給を調節する手段によりボウルへのフ ラックスの供給を増大させることができ、それによって、電極区域内及び溶融池 の凝固箇所で、高品質の溶接部を形成するに必要なフラックスの所定の一定圧力 値を安定にするため、フラックスの裏当ての所定の厚みを溶接中一定に保つかま たは必要に応じて調節する。

ボウルに供給されるフラックスの量を調節する手段は、好ましくは、ボートを遮 断するシャッタを有し、ホッパはオーガの回転数を計数するカウンタからの信号 に従ってボートの断面積を変えるように駆動式オーガフィーダにそのボートを通 して連通しており、また、調節手段はホッパに取付けられかつシャッタに作動状 態で接続されたアクチュエータをさらに有する。

オーガフィーダによって供給されるフラックスの量を調節する手段の種々の構造 上の実施例が知られている０例えば、一定速度（定速）で回転するオーガと供給 バイブの内面の間のすきまを調節して変えるダイヤスラムを用いたもの及びその 他の装置がある。

しかしながら、供給されるフラックスの量を調節する手段がボートを遮断するシ ャッタ及びアクチュエータの形態で作られており、ホッパはオーガの回転数を計 数するカウンタからの信号に従ってボートの断面積を変えるように駆動式オーガ フィーダにそのボートを通して連通しており、前記アクチュエータがホッパに取 付けられ、かつシャッタに作動状態で接続されているような、上向きサブマージ アーク溶接装置の構造が好ましい。その理由は、閉じたループ移動サイクルでの ホッパ内のフラックスの移動に対する最適条件が溶接中得られ、かつ上向き溶接 の品質を高めるように最適荷重でオーガの動作に対する最適条件が得られるから である。そして、品質の向上は長い継手を溶接する際特に著しい。

ホッパを供給パイプに連通させるボートはバイブの底部に配置されている。供給 パイプのこのボートの断面積（開口）がバイブ本体に沿ったシャッタの直線移動 中に変えらｔ′Ｌる。このような移動の量及びシャッタの移動時間は、溶接中一 定速度で回転するオーガの回転数に従って、溶接前に、予め決められ計算される 。オーガの所定の速度は、特定の溶接条件（プロセス条件、用いられるフラック ス、フラックスの組成の等級、溶接長さ等）に従って、交換用歯車を選んで交換 することによって、溶接前に調節される。

次に、シャッタの移動量及び移動時間を設定し、かつ一定溶接速度で溶接中、ボ ウルに供給されるフラックスの量を調節することにより、フラックスの裏当ての 所定の厚みを溶接される継手の全体に沿って一定であるように、プログラムする 。

継手の全長に沿ったフラックスの裏当ての厚みの調節及びプログラムは溶接パラ メータを訂正するため、及び溶接前また溶接中さらに、ボウルに供給されるフラ ックスの量を調節する手段のラックスの所定の圧力を安定にし上向き溶接部の品 質を高めるよ饗を受けず、全体的に、上向き溶接部の品質を実質的に高めること ができる。

図面の簡単な説明 本発明の特定の実施例を示す添付図面を参照して以下に本発明の詳細な説明する 。

第１図は、本発明の上向きサブマージアーク溶接装置の縦断面図を概略的に示す 。

第２図は、第１図の線Ｉ　Ｊ−Ｉ　Ｉに沿った断面図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の上向きサブマージアーク溶接装置の特定の実施例を示してボウル４に供 給される。

ボウル４は、フラックスの裏当てを形成させ、溶接終了部１１ヤのコイル１５か ら消耗溶極１４を送給する溶接ノズル１３を持ノズル１３はボウル４を通って延 びるようにホッパ１に取付けられており、ボウル４内に収納されたノズルの端部 は供給バイブ５に対してずらされている。

オーガフィーダの供給パイプらに対するノズルのこのずれた配アーク溶接のパラ メータの安定を保証するために、アーク区域内及び電極に隣接した区域内でフラ ックス２の均一圧力分布を得るのこの圧力の均一分布は、溶接される工作物３と 上向き溶接装置の相対運動の際発生される摩擦力からも得られる。

溶接に係わらない余分なフラックス２はボウルを通って溢れ出て自由落下してホ ッパに戻りボート１０に流れる。かくして、ホッパ１から溶接スポットへのフラ ックス２の循環が保証され、それによって、溶接のコスト効率が高められる。

を保証する。このバーは、例えば水、空気、または他の冷却材にのであってもよ い。スライダの形態の形成手段１６を設けることならい部材１８を支持している ピボットビン１７によって支持さボウル４を通って延びており、溶接方向で溶接 ノズルの後壁に隣働し、かつ形成手段を縮方向及び横方向の平面内で揺動するよ うに、その懸垂装置に取付けられている。

フラックス２を含むホッパ１及びならい部材１８を支持するピボットビン１７に より、ホッパ１は溶接される継手の平面内で実質的に揺動できる。形成手段１６ の懸垂装置は二重アームレバー２３の形態である。突がった当接部２４の形態の 形成手段の懸垂装置を支持するピボットビンは二重アームレバー２３の１つのア ームに取付けちでいる。

形成手段１６は、溶接される工作物３の面に対して自己位置決めするように、精 成され、懸垂装置の当接部に取付けられている。

二重アームレバー２３の他のアームはアクチュエータ２５（例えば、空圧シリン ダまたは油圧シリンダ）に連結されている。アクチュエータは、ばね手段、カウ ンタウェイト等の形態であってもよい、アクチュエータ２５は取付はアーム１つ に枢着されている。形成手段１６の懸垂装置のこの構造により、形成手段１６は 溶接される工作物３の面に対して特に滑らかで正確にならい動作を行うことがで きる。この懸垂装置は、また、溶接される工作物３が形成手段１６と協働する際 形成される京擦力を補償することを保証し、その結果、上向きサブマージアーク 溶接の所定のパラメータを安定にし、維持する条件が得られる。

例えば、ならいホイール１８の形態のならい部材は取付はアーム１９の端部でピ ボットビン１７に取付けらでいる。ならいホイール１８は、溶接される工作物３ の面からフラックス２を含むホッパ１を支持するピボットビン１７及び形成手段 １６の懸垂装置の揺動用のピボットビン２２までの距離を一定にすることを保証 するため、設けられたものである。

この一定の距離はフラックスの裏当てによって溶接される継手の面に加えられる 圧力を安定にするため、必要であり、それによって、上向きサブマージアーク溶 接のすべてのパラメータを安定にできる。

キャリジ２０は溶接される工作物３に向かう方向に移動するため、設けられたも のであり、この目的のために、キャリジ２０は適当なガイド部材、例えばガイド ロッド２１に取付けられている。

キャリジ２０にはなちい部材を溶接される工作物３に押し付ける手段が設けられ ており、その手段は溶接される工作物３に向かってキャリジを移動させるアクチ ュエータ２６（例えば、空圧または油圧シリンダ）の形態である。

溶接される工作物３に加えられるフラックスの裏当ての必要な圧力を得るため、 装置はそのピボットビン１７を中心にホッパ１を回転させる手段を持つ。ピボッ トビン１７を中心にホッパ１を回転させるこの手段は、ホッパ１及びキャリジ２ ０に枢着されたアクチュエータ２７（例えば、空圧または油圧シリンダ）から成 る。

ピボットビン１７はフラックス２を供給してそのフラックスを溶接される工作物 ３に押し付ける手段に対してずれた位置でホッパに取付けられてもよい。

この場合、ホッパ１は支持ピボットビン１７を中心にホッパ１を回転させる手段 とは反対側に連結されるのが好ましい。

ホッパ１のこの構造により、溶接される工作物３の面の輪郭の変化に反応する高 感度の装置が得られ、溶接区域内でフラックス２の必要な所定の圧力を維持する 条件が自動的に形成される。

形成手段１６の懸垂装置の二重アームレバー２３を突がった当接部２４に支持す ること、ピボットビン２２によって二重アームレバーをキャリジ２０の取付はア ーム１つに懸垂すること、ならいホイール１８を持つ取付はアーム１９によって キャリジ２０を溶接される工作物３に関連させることにより、溶接される工作物 ３に対する二重アームレバー２３の位置が、たとえ構造物の形状が一定の形状か ら変動しても、不規則な形状の構造物を溶接するとき、安定にされる。

二重アームレバー２３の位置のこの安定により、溶接中、溶接される工作物３の 面に対する形成手段の作用面の角度が一定に保持され、溶接スポットで溶接され る継手に沿った種々の箇所でフラックスの圧力分布を一定に保つ。

本発明の装置で、ボウル４にフラックスを供給してそのフラックスを工作物に押 し付けてフラックスの裏当てを形成するためのオーガフィーダの駆動装置９には 、オーガの回転数を計数するカウンタと、ボウル４に供給されるフラックス２の 量を調節する手段とが設けられており、これらの手段は、オーガ６が所定の回転 数を完了したとき、前記調節手段を作動させるように、互いに接続されている。

この構造により、微細粉末のフラックスが溶接中最も有効な場合で細長い継手を 溶接する際、ボウル４に付加的な量のフラックス２を供給できる。微細粉末のフ ラックスの場合では、一定のオーガの速度で一定速度の溶接を行うと、フラック スの裏当ての厚みが部分的に減少し、形成される溶接部の品質が低下する。その 理由は、厚みのこの減少により電極区域内のフラックスの圧力に変化が生じるか らである。上向きサブマージアーク溶接に必要な所定のフラックスの裏当ての厚 みを安定させることが、このため、行われ、その結果、フラックスの裏当ての厚 みは、長い溶接部を形成するのにこの装置で一定速度の溶接を行うとき、フラッ クス２の組成の等級の変化や圧縮の程度に影響されず、溶接継手の品質を高める 。

オーガ６の回転数を計数するカウンタは誘導ピックアップ２８及びそれに電気的 に接続されたリレー２９の形態に作られている。

パルスカウントリレー２９はフラックス２をボウル４に供給してそのフラックス を工作物に押し付ける駆動装置９に取付けらでいる。オーガ６の回転数を計数す る誘導カウンタ２８は一般にエンドタイプである。

ピックアップ２８は、パルスカウントリレー２９に取付けられており、溶接中手 径方向突起３０に協働し、この突起は、オーガ６のシャフトに設けられており、 エアギャップを通してピックアップ２８が影響する範囲内で回転する。

オーガの回転数の非接触ピックアップの形態のカウンタ（デコーダカウンタタイ プ）及びパルスカウント電子リレーのこの構造により、オーガ６の回転数を計数 するカウンタの性能と、特に高負荷動作条件の下での本発明の上向きサブマージ アーク溶接装置全体の性能が高められ、高品質の溶接継手が形成される。

本発明によると、ボウル４に供給されるフラックス２の量を調節する手段はシャ ッタ３１（第１図、第２図）の形態に作られ、このシャッタ３１は、ホッパが駆 動式オーガフィーダに連通するパイプ５の底部のボートを遮断してこのボートの 断面積を変え、かつオーガ６の回転数を計数するカウンタ及びホッパ１に取付け られシャッタ３１（第１図、第２図）に作動状態で連結されたアクチュエータ３ ２く第１図）からの信号に従う。

ボウル４（第１図）に供給されるフラックス２の量を調節する手段のこの構造に より、所定のプログラムに従ってフラックスの裏当ての厚みを安定させるように 、ボウル４に供給されるフラックス２の量の必要な調節が保証され、駆動式オー ガフィーダによって一定速度のオーガ６でフラックス２の供給を調節するように 設計された先行技術の従来装置の内で最も好ましものである。

本発明によると、オーガ６の回転数を計数するカウンタはプログラム装置３９に よってボウルに供給されるフラックスの量を調節する手段に電気的に接続されて おり（この接続は図示せず）、このプログラム装置は、装置全体の作動の所望の プログラムを設定し、装置全体は、オーガ６（または溶接時）の全回転数に従っ てフラックス２の通過のためにホッパ１が供給バイス５内の駆動式フィーダ（ボ ート１０）に連通ずるボートの開口量を決定するシャッタ３１（第１図、第２図 〉の位置を調節する機構及び制御回路と、特定の溶接条件（溶接される継手の形 状、用いられるフラックスの種類及び等級、溶接状態等）を含む。

電気的接続を行うことができる部品であるプログラム装置３９を設けることは、 フラックス２の粒子寸法の減少及び自己圧縮のようなファクタの存在がある場合 には、フラックス２を供給するための最適条件を迅速に調節できるという観点か ら好ましい。なお、自己圧縮は、一般に、長い継手を重量状態で溶接する際生じ 、フラックスの供給状態に影響を与えるものである。したがって、プログラム装 置を設けることによって、高品質の溶接をどちらの側にも形成することが、スラ ックスの裏当ての所定の厚みが安定しているなめ、保証される。

フラックスの裏当て用シャッタ３１は、ねじ部分を持つロッド３３によって、シ ャッタをフラックス２用の供給バイブ５を通して移動させるアクチュエータ３２ （第１図）に連結されている。

ロッド３３のねじ部分は、ロッド３３及びロッドに連結されたシャッタ３１の軸 線方向の移動を行うように、平歯車３４のねし穴に協働し、シャッタはアクチュ エータ３２のシャフトに取付けられた歯車３５を介してアクチュエータ３２と協 働する。

装置を溶接方向に移動させるために、装置には被動トロリー３６が設けられてお り、被動トロリー３６には、キャリジ２０のガイドロッド２１が固着されており 、キャリジ２０のアクチュエータ２６が枢着されている。被動トロリー３６は駆 動装置３７を持ち、軌道３７に沿って溶接方向に移動する。

トロリー３６は装置を溶接される継手に治って移動させるのに必要である。この 被動トロリー３６は溶接される継手に沿って装置全体を移動させるために設けら れたものであり、位置決め困難な平らなセクション及び板構造物、並びに他のｔ Ｎ構造物紺長い縮方向の継手を溶接するとき、特に、上向き溶接を行うとき、必 要である。

前述の装置の利点は、紺長い上向き溶込み、漏れ止め、及び単層溶接部の溶接を 行う際特に著しい。

前述の上向きサブマージアーク溶接装置は以下のように機能する。

溶接前にフラックス２をホッパ１（第１図）に充填する。フラックス２の等級別 の組成を予め作り、所定のメツシュ寸法（例えば、０．３１５＋ｎｏ、０．６３ ｏｎ、１．２５ｏｎ等）を持つふるいを通して選別することにより検査する。上 向きサブマージアーク用に作られたフラックス２の組成を溶接される構造物の材 料、継手の形状及び溶接条件に従って、主に選ぶ。

溶接用のフラックス２は、安定なアークｉ作、工作材料の溶融、溶融池の保護、 及び溶接終了部１１の形成を保証する、ＳｉＯ２、ＭｎＯ，Ｃａｂ、ＭｇＯ、Ａ ｌ１０Ｓ　−ＣａＦ２及び他の組成から主に成る。

溶接前に、上向きサブマージアーク溶接装置を溶接される工作物３の下に置く、 ２つの方法がこれを行うのに有効である。

大寸法の製品の細長い真っすぐな継手を溶接する際には、装置を溶接される継手 に沿って一般に移動させる。

回転構造物の環状継手を溶接する際には、装置を停止しておき、工作物をその軸 線を中心に回転させ、溶接される継手を電極１４の区域に置いたままにしておく 。

装置を溶接される工作物３の下に置いたとき、所定の製品を溶接するために調節 されたキャリジ２０のアクチュエータ２６を始動して、ガイドロッド２１に取付 けられたキャリジ２０及び取付はアーム１９を介して、溶接される工作物３にピ ボットビン１７に取付けらたならいホイール１８を押し付ける。このピボットビ ン１７は、また、ホッパ１の回転軸線を支持する。

圧力をすべての継手溶接期間の間ならいホイール１８に加える。

ならいホイール１８は溶接される工作物３の面に恒久的に接触したままである。

次に、形成手段１６の懸垂装置のアクチュエータ２５と、所定の工作Ｏ１３の溶 接のために調節されたホッパ回転用アクチュエータ２７を同時に始動する。形成 手段１６が溶接される継手の面に押し付けられ、自己位置決めされ、工作物３に 向かうボウル４の開口頂部を溶接される工作物３に対して押し付ける。

この圧力は、ピボットビン２２の頂部が溶接される工作物３の外面に接触し、形 成手段１６が溶接される継手のこの面に対して位置決めされるまで、ピボットビ ン２２によって支持された二重アームレバー２３によって形成手Ｆｉ１６に加え られる。

二重アームレバー２３に取付けられた当接部２４に取付けられた形成手段１６が 自己位置決めを行うとき、形成手段１６は、溶接される継手の形状及び構造に従 ってその縮方向及び横方向の平面内で揺動する。

同時に、ボウル４を溶接される工作物３の面に対して位置決めする。ボウルのこ の位置決めは、取付はアーム１９に取付けられた、ホッパ１を支持するピボット ビン１７を中心にボウルを回転することにより行われる。

次に、オーガ６の駆動装置９を始動し、かさ歯車７．８を介してオーガ６を回転 させる。オーガ６の回転動作中、フラックス２が供給バイブ５の底部及びパイプ ５を通してボウル４に供給される。ボウル４に供給されたフラックス２は溶接ス ボッ１−で溶接される継手の面に作用し、フラックスの裏当てを形成する。

次に、縮方向の継手を溶接する際には、トロリー３６の駆動装置３７を始動する 。環状継手を溶接する際には駆動装置３７を始動しないが、工作物を回転させる 回転駆動装置（図示せず）を始動し、トロリーを軌道３８に沿って移動させる。

電圧を消耗溶極（電極）１４に印加し、溶接ヘッド１２の送給手段を始動して消 耗溶極１４をコイル１５から溶接される継手に送給する。継手は一定の溶接速度 で溶接される。溶接終了部１１が形成される。

添付図面は、上向き溶接装置に関連して環状継手の上向き溶接の１実施例を示し 、簡略のため、縦方向継手は図示していない。

一定速度の溶接中、ボウル４へのフラックスの供給は、オーガ６の回転数及びフ ラックスの通路用ボート１０の開口度に主に依存するスラックスの流量で所定の プログラムに従ってプログラム装置３９の制御下Ｃ行われる。

なお、プログラム装置３９により、オーガ６の回転数に従ってフラックスの通過 用のボート１０の開口度を決定するシャッタ３１の位置を調節する回路を含む、 装置全体の動作が保証される。

シャッタ３１及びボート１０は特定の溶接用途に従って選ぶことができる任意の 他の形態であってもよい。

プログラム装置３つによって設定されるフラックス２の供給を調節するプログラ ムを、工作物の種類、プロセスパラメータ、用いられるフラックス、組成の等級 、及びそのその他の条件に従って、予め用意する。

溶接の始めに、ホッパ１内のフラックス２の組成の等級が最大粒度の寸法を持つ ときには、シャッタ３１は最大限にフラックス２の通路用ボート１０を覆おう。

溶接中、非接触誘導ピックアップ２８がその影響がある区域内での半径方向突起 ３０の回転により、オーガ６の回転を記録し、パルスカウントリレー２９を制御 する。所定の回転数がプログラム装置３９によって設定されたとうり得られたと き、リレー２９はプログラムによって予め設定された時間、ボウル４に供給され るフラックス２の量を調節する手段のアクチュエータ３２を始動するように作動 され、それによって、歯車３５及び３４を介するロッド３３の移動により、シャ ッタ３１がバイブ５に沿って移動し、フラックス２の通路用ボートの開口度（バ イブ５の入口ボートの断面積）を増大させ、かくして、ボウル４に供給されるフ ラックス２の量を増大させる。

フラックス２の通路用ボート１０の開口度（供給バイブ５の入口ボートの断面積 ）の調節は、フラックスが溶接中消費されるにつれて、所定のプログラムに従っ て行われ、それによって、フラックスの裏当ての所定の一定の厚み”ａ”が維持 される。

ボート１０の開口度（供給バイブ５の入口ボートの断面積）の調節を、フラック ス２を別の等級及び種類のフラックスに交換する場合には、溶接１０グラムの準 備中訂正する。

溶接後、溶接プロセスを、溶接ヘッド１２、駆動装置３７、アクチュエータ９． ２５．２７を連続して切り、停止させる。アクチュエータ３２は、オーガ６の停 止の際、ピックアップ２８及びリレー２９からの信号が消えるので自動的に止め られる。

前述の上向きサブマージアーク溶接装置でのフラックス２の通過用ボート１０の 開口度（供給バイブ５の入口ボートの断面積）の調節により、オーガを収納する バイブ５を通る閉じたループのフラックスの移動サイクルの数とは無関係に、即 ち、粉砕したフラックス２の組成の等級の変化とは無関係に、オーガ６によって ボウル４に供給されるフラックス２の一定の所定の量が保証される。かくして、 フラックスの裏当ての一定の所定の厚みが、例えば、工作物の１回転中ボイラー の両方の底板を同時に溶接する場合に、一定の溶接速度で溶接する際、作業者の 関与なしに、保証され、その結果、溶融池の凝固箇所で電極１４の区域内のフラ ックス２の所定圧力を安定にし、種々の溶接材料（フラックス及びワイヤ）で縮 方向及び横方向の両方の溶接部を形成する際、一定速度の溶接中粉砕したフラッ クス２を交換するために中断することなく、溶接される任意の長さの継手に対し て、上向き溶接を行うことができる。

溶接される工作物３に対する形成手段１６及びボウル４（フラックスの裏当てを 介する）の前述の作用で、高品質の面仕上げを持った上向き溶接を先行技術に比 較して形成できる。

この上向きサブマージアーク溶接装置により形成された溶接終了部は、たとえ継 手の端部及び形状に最大の許容誤差があったとしても、溶接部と溶接される工作 物の母材の開に滑らかな移行、良好な外観、高品質の面仕上げ、を有する。

本発明の上向きサブマージアーク溶接装置により、より速い速度の上向きサブマ ージアーク溶接で細長い上向き溶接を形成する際、一定速度の自動サブマージア ーク溶接を行うことができ、先行技術に比較して溶接のいずれの側でも高品質の 溶接が形成され、高品質の上向き溶接部を持った溶接継手を形成できる。

産業上の適用可能性 最大の利点として、上向きサブマージアーク溶接装置は、溶接される継手の外側 及び内側の両方から面に対する強化が強く要求されていることに関連して、また 、同一工作物の多数の継手の同時溶接の場合には、多数の上向きサブマージアー ク溶接（例えば、容器、ケーシング、ボイラー、バイブライン、タンクの環状継 手、大寸法の平らな及び三次元のセクション、セグメント及び他の溶接構造物の 細長い縦方向の溶接部）に関連して、高品質の溶接継手が要求されるときに、所 定の一定速度の細長い環状及び縦方向の裏当て、ルート及び単層溶接部を溶接す るのに用いることができる。

手続補正書（方式）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．上向きサブマージアーク溶接装置であって、フラックス（２）を含み、溶接 される工作物（３）に向いた開口頂部を持ちかつフラックス（２）を供給しその フラックスを工作物に押し付けてフラックスの裏当てを形成する駆動式オーガフ ィーダに連通するボウル（４）を収納する懸垂されて枢着された回転可能なホッ パ（１）と、ボウル（４）を通して延びる消耗溶極（１４）を送給する溶接ノズ ル（１３）と、ボウル（４）の開口部の縁の上方に溶接ノズル（１３）に隣接し て設けられかつ縦方向及び横方向の平面内で揺動するように懸垂装置に取付けら れた形成手段（１６）と、を有する上向きサブマージアーク溶接装置において、 定速駆動式オーガ（６）のフィーダと、オーガ（６）の回転数を計数するカウン タと、ボウル（４）に供給されるフラックス（２）の量を調節する手段と、を有 し、カウンタ及び調節手段は、オーガ（６）が所定の回転数を完了したとき、調 節手段を作動させるために互いに接続されている、ことを特徴とする上向きサブ マージアーク溶接装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、ボウル（４）に供給されるフラックス（２） の量を調節する手段は、ホッパを駆動式オーガのフィーダに連通しているポート を遮断してオーガ（６）の回転数を計数するカウンタ及びホッパ（１）に取付け られかつシヤッタ（３１）に作動状態で接続されたアクチュエータ（３２）から の信号に従ってボートの断面積を変えるシャッタ（３１）から成る、ことを特徴 とする装置。
3. ３．請求項１または２記載の装置において、オーガ（６）の回転数を計数するカ ウンタは、誘導ビックアッア（２８）と、該誘電ヒックアッアに電気的に接続さ れたパルスカウントリレー（２９）と、から成る、ことを特徴とする装置。
4. ４．請求項１記載の装置において、オーガの回転数を計数するカウンタは、プロ グラム装置（３９）によってボウル（４）に供給されるフラックス（２）の量を 調節する手段に電気的に接続されている、ことを特徴とする装置。