特開 2017-226002 溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-226002(P2017-226002A)

(43)【公開日】2017年12月28日

(54)【発明の名称】溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20171201BHJP

   B23K 9/16 20060101ALI20171201BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20171201BHJP

   B23K 9/022 20060101ALI20171201BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20171201BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/095 501F

   B23K9/16 J

   B23K9/00 501L

   B23K9/022 Z

   B23K9/12 305

   B23K9/12 350D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-124675(P2016-124675)

(22)【出願日】2016年6月23日

(71)【出願人】

【識別番号】516144108

【氏名又は名称】三菱重工船舶海洋株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】今川 雄三

(72)【発明者】

【氏名】榊原 紀幸

(72)【発明者】

【氏名】児玉 克

(72)【発明者】

【氏名】井上 弘法

(72)【発明者】

【氏名】辻井 浩

【テーマコード（参考）】

4E001

4E081

【Ｆターム（参考）】

4E001BB08

4E001CA01

4E001CA03

4E001CB01

4E001DA03

4E001DD02

4E001DD03

4E001DF04

4E001EA08

4E001QA01

4E001QA02

4E081BA03

4E081BA08

4E081BA40

4E081BB15

4E081CA08

4E081DA20

4E081DA48

4E081DA63

4E081YL04

4E081YL07

4E081YL08

4E081YX11

4E081YX13

4E081YY19

(57)【要約】

【課題】コストを抑えつつ、開先部における溶け込みを十分に確保して、溶接品質の低減を抑制する。
【解決手段】溶接装置のコントローラーは、溶接ワイヤの先端が開先幅方向における往復動の中央位置Ｐ１に位置するときに溶接ワイヤに供給する電流の大きさを電流値Ｒ１とし、往復動の両端部Ｐ２，Ｐ３に位置するときに溶接ワイヤに供給する電流の大きさを電流値Ｒ１よりも高い電流値Ｒ２とし、溶接ワイヤに供給する電流を電流値Ｒ１から電流値Ｒ２に上昇させるときに中央位置Ｐ１から両端部Ｐ２，Ｐ３に向かって電流を漸次増加させるとともに、電流値Ｒ２から電流値Ｒ１に下降させるときに、両端部Ｐ２，Ｐ３から中央位置Ｐ１に向かって電流の大きさを漸次減少させ、漸次増減する電流の大きさに応じて溶接ワイヤの送給速度を増減させる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤを送り出すワイヤ送給部と、
前記ワイヤ送給部によって送り出された前記溶接ワイヤの先端を、溶接すべき母材の開先部に沿って変位させながら前記開先部が連続する方向に対して交差する開先幅方向に繰り返し往復動させることが可能なトーチ本体と、
前記溶接ワイヤに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部により前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさ及び前記ワイヤ送給部により前記溶接ワイヤを送り出す速度をそれぞれ制御するコントローラーと、を備え、
前記コントローラーは、
前記溶接ワイヤの先端が前記開先幅方向における前記往復動の中央部に位置するときに前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを第一電流値とし、
前記トーチ本体が前記往復動の両端部に位置するときに前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを前記第一電流値よりも高い第二電流値とし、
前記溶接ワイヤに供給する電流を前記第一電流値から前記第二電流値に上昇させるときに前記中央部から前記両端部に向かって前記電流を漸次増加させるとともに、前記第二電流値から前記第一電流値に下降させるときに、前記両端部から前記中央部に向かって前記電流の大きさを漸次減少させ、
漸次増減する前記電流の大きさに応じて前記溶接ワイヤの送給速度を増減させる溶接装置。

【請求項2】

前記トーチ本体は、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する位置検出部を備え、
前記コントローラーは、前記位置検出部によって前記溶接ワイヤの先端位置が前記中央部から前記両端部の何れか一方に向かって移動したことが検出された場合に、前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを漸次増加させる請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記トーチ本体は、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する位置検出部を備え、
前記コントローラーは、前記位置検出部によって前記溶接ワイヤの先端位置が前記両端部の何れか一方から前記中央部に向かって移動したことが検出された場合に、前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを漸次減少させる請求項１又は２に記載の溶接装置。

【請求項4】

前記溶接ワイヤの先端部と前記開先部との間にシールドガスとしてアルゴンのみを供給するシールドガス供給部をさらに備える請求項１から３の何れか一項に記載の溶接装置。

【請求項5】

トーチ本体により溶接ワイヤの先端を溶接すべき母材の開先部に沿って変位させながら前記開先部が連続する方向に対して交差する開先幅方向に往復動させながら前記開先部を溶接する溶接方法であって、
前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する工程と、
前記溶接ワイヤの先端が、前記開先幅方向における前記往復動の中央部に位置すると判定されたときに、第一電流値で前記溶接ワイヤに対し電流を供給する工程と、
前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端の位置が前記中央部から変位したか否かを判定し、前記溶接ワイヤの先端の位置が前記中央部から変位した場合に前記溶接ワイヤに対して供給する電流の大きさを所定の変化率で漸次増加させる工程と、
前記溶接ワイヤの先端が、前記開先幅方向における前記往復動の両端部の何れか一方に位置するか否かを判定する工程と、
前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方に位置すると判定されたときに、前記第一電流値よりも高い第二電流値で前記溶接ワイヤに対し電流を供給する工程と、
前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方の位置から離脱したか否かを判定し、前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方の位置から離脱したと判定された場合に、前記溶接ワイヤに対して供給する電流の大きさを所定の変化率で漸次減少させる工程と、
を含む溶接方法。

【請求項6】

球形状をなすタンクの製造方法であって、
前記タンクを構成する複数枚の板材の端部同士を突き合わせて開先部を形成し、
請求項５に記載の溶接方法によって前記開先部を溶接するタンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の液化ガスを収容するタンクは、球形状をなしている。このようなタンクは、複数枚のアルミニウム合金製の板を溶接することで形成されている。
アルミニウム合金をはじめとする金属製の板同士をアーク溶接する場合、板の端部同士を突き合わせた開先部に溶接ワイヤを対向させて、シールドガス中で溶接ワイヤに電流を流す。すると、溶接ワイヤの先端と開先部との間にアークが生じ、このアークの熱によって溶接ワイヤが溶融して板同士の溶接がなされる。

【0003】

このような溶接を行う際、溶接欠陥の発生を抑えるために、開先部への溶接金属の溶け込みを効率良くかつ確実に行うことが要求される。
例えば、特許文献１には、開先部に沿って立向継手溶接を行う際、開先部が連続する方向に対して交差する方向である開先幅方向に溶接ワイヤを揺動させる溶接方法が開示されている。さらに、この特許文献１においては、開先幅方向の溶け込みを深くするために、溶接ワイヤの揺動範囲の両端部で、溶接ワイヤに供給する溶接電流を大きくする溶接方法が開示されている。
この特許文献１に記載された技術においては、溶接ワイヤの揺動範囲の両端部で溶接電流を大きくすることで、揺動範囲の両端部において入熱が大きくなり、溶接金属の溶け込みを良好にすることが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公平１−５５０７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された溶接方法は、揺動範囲の両端部で溶接電流を大きくしたときに、溶接ワイヤの溶融速度が高まる。そのため、溶接電流の増加に伴い溶接ワイヤの送給速度を高める必要がある。溶接ワイヤの送給速度は、溶接ワイヤを送り出すローラを駆動するモータの回転数を上昇させることで高められる。このとき、溶接電流の変動は、コントローラー側からの出力信号に基づいて直ちに行われるのに対し、モータ回転数の変更には、時間が掛かってしまう場合が多い。さらに、モータの回転数が即座に上昇して溶接ワイヤの送給速度が高まっても、溶接ワイヤが挿通されるコンジットケーブル等の筒状のシース内で弛む等して、溶接ワイヤの送給速度の変動が溶接ワイヤの先端部に伝播するまでにタイムラグが生じることがある。
その結果、溶接ワイヤの送給が追いつかずに溶接ワイヤの先端と開先部との間隔が大きく開き、アークが不安定となって開先部への溶接金属の溶け込みが不足してしまう場合がある。

【0006】

アルミニウム合金の溶接を行う際には、シールドガスとして、アルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）とを混合させたものが用いられる場合が多い。これは、アルゴンとヘリウムとを混合したシールドガスを用いた場合、アルゴン単体で用いた場合よりも溶接金属の溶け込みが良くなるためである。より具体的には、アルゴンとヘリウムとを混合したシールドガスを用いた場合、アークの集中性が高まってアークによる熱をより多く母材に供給することができる。そのため、この母材への入熱により溶接金属の十分な溶け込み深さを確保することが可能となっている。
しかしながら、アルゴンにヘリウムを混合させる手法では、ヘリウムの入手性が悪く高価であるという課題がある。そこで、シールドガスのコスト削減のため、例えばヘリウムの使用をやめると、開先部への溶け込みが浅くなり、十分な溶接品質を確保できないことが想定される。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コストを抑えつつ、開先部における溶接金属の溶け込みを十分に確保して、溶接品質の低下を抑制することができる溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、溶接装置は、溶接ワイヤを送り出すワイヤ送給部と、前記ワイヤ送給部によって送り出された前記溶接ワイヤの先端を、溶接すべき母材の開先部に沿って変位させながら前記開先部が連続する方向に対して交差する開先幅方向に繰り返し往復動させることが可能なトーチ本体と、前記溶接ワイヤに電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部により前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさ及び前記ワイヤ送給部により前記溶接ワイヤを送り出す速度をそれぞれ制御するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記溶接ワイヤの先端が前記開先幅方向における前記往復動の中央部に位置するときに前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを第一電流値とし、前記トーチ本体が前記往復動の両端部に位置するときに前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを前記第一電流値よりも高い第二電流値とし、前記溶接ワイヤに供給する電流を前記第一電流値から前記第二電流値に上昇させるときに前記中央部から前記両端部に向かって前記電流を漸次増加させるとともに、前記第二電流値から前記第一電流値に下降させるときに、前記両端部から前記中央部に向かって前記電流の大きさを漸次減少させ、漸次増減する前記電流の大きさに応じて前記溶接ワイヤの送給速度を増減させる。

【0008】

このように構成することで、第一電流値から第二電流値、第二電流値から第一電流値へ電流の大きさを変化させる際に、電流の大きさが急激に変化しない。そのため、溶接ワイヤに供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤの送給速度を増減させる際に、溶接ワイヤの供給が追いつかなくなったり、溶接ワイヤの供給が過剰になったりすることを抑制できる。溶接ワイヤの先端と開先部との間隔が大きく開いたり、溶接ワイヤの先端と開先部とが接触したりして、アークが不安定となって溶け込み深さが不足してしまうことを抑制できる。
さらに、溶接金属の十分な溶け込みが確保されるため、シールドガスに高価なヘリウムを混合させなくとも、十分な溶接品質を確保することが可能となる。
したがって、コストを抑えつつ、開先部における溶接金属の溶け込みを十分に確保して、溶接品質の低下を抑制することができる。

【0009】

この発明の第二態様によれば、溶接装置は、第一態様において、前記トーチ本体は、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する位置検出部を備え、前記コントローラーは、前記位置検出部によって前記溶接ワイヤの先端位置が前記中央部から前記両端部の何れか一方に向かって移動したことが検出された場合に、前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを漸次増加させるようにしてもよい。
このように構成することで、溶接ワイヤに供給する電流の大きさは、溶接ワイヤの先端位置が往復動の中央部から往復動の両端部の何れか一方に向かって移動する間に、漸次増加する。したがって、溶接ワイヤに供給する電流の大きさが急激に増加しないので、溶接ワイヤへ供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤの送給速度を増加させる際に、溶接ワイヤの供給が電流の増加に追いつかなくなることを抑えることができる。

【0010】

この発明の第三態様によれば、溶接装置は、第一又は第二態様において、前記トーチ本体は、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する位置検出部を備え、前記コントローラーは、前記位置検出部によって前記溶接ワイヤの先端位置が前記両端部の何れか一方から前記中央部に向かって移動したことが検出された場合に、前記溶接ワイヤに供給する電流の大きさを漸次減少させるようにしてもよい。
このように構成することで、溶接ワイヤに供給する電流の大きさは、溶接ワイヤの先端位置が往復動の両端部の何れか一方から往復動の中央部に向かって移動する間に、漸次減少する。したがって、溶接ワイヤに供給する電流の大きさが急激に減少しないので、溶接ワイヤへ供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤの送給速度を減少させる際に、溶接ワイヤの供給が過剰になることを抑制できる。

【0011】

この発明の第四態様によれば、溶接装置は、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記溶接ワイヤの先端部と前記開先部との間にシールドガスとしてアルゴンのみを供給するシールドガス供給部をさらに備えるようにしてもよい。
上記したように、溶接ワイヤの送給が溶接ワイヤに供給される電流の変化に追従できなくなって、溶接金属の溶け込みが不足してしまうことを抑制できるため、シールドガスにアルゴンのみを用いて、低コストで且つ溶接品質を低下させることなく溶接を行うことができる。

【0012】

この発明の第五態様によれば、溶接方法は、トーチ本体により溶接ワイヤの先端を溶接すべき母材の開先部に沿って変位させながら前記開先部が連続する方向に対して交差する開先幅方向に往復動させながら前記開先部を溶接する溶接方法であって、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端位置を検出する工程と、前記溶接ワイヤの先端が、前記開先幅方向における前記往復動の中央部に位置すると判定されたときに、第一電流値で前記溶接ワイヤに対し電流を供給する工程と、前記開先幅方向における前記溶接ワイヤの先端の位置が前記中央部から変位したか否かを判定し、前記溶接ワイヤの先端の位置が前記中央部から変位した場合に前記溶接ワイヤに対して供給する電流の大きさを所定の変化率で漸次増加させる工程と、前記溶接ワイヤの先端が、前記開先幅方向における前記往復動の両端部の何れか一方に位置するか否かを判定する工程と、前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方に位置すると判定されたときに、前記第一電流値よりも高い第二電流値で前記溶接ワイヤに対し電流を供給する工程と、前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方の位置から離脱したか否かを判定し、前記溶接ワイヤの先端が、前記両端部の何れか一方の位置から離脱したと判定された場合に、前記溶接ワイヤに対して供給する電流の大きさを所定の変化率で漸次減少させる工程と、を含む。
このように構成することで、第一電流値から第二電流値に電流を増加させる際、及び第二電流値から第一電流値に電流を減少させる際に溶接ワイヤに供給される電流の大きさが急激に変化しない。これにより、溶接ワイヤに供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤの送給速度を増減させる際に、溶接ワイヤの供給が追いつかなくなったり、溶接ワイヤの供給が過剰になったりすることを抑制できる。したがって、溶接ワイヤの先端と開先部との間隔が大きく開いたり、溶接ワイヤの先端と開先太が接触したりして、アークが不安定となって溶接金属の溶け込みが不足してしまうのを抑えることができる。

【0013】

この発明の第六態様によれば、タンクの製造方法は、球形状をなすタンクの製造方法であって、前記タンクを構成する複数枚の板材の端部同士を突き合わせて開先部を形成し、第五態様の溶接方法によって前記開先部を溶接する。
このように構成することで、アークが不安定となって溶け込みが不足してしまうことを抑制できるため、コスト低減を図りつつタンクの品質低下を抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

上記溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法によれば、コストを抑えつつ、開先部における溶け込みを十分に確保して、溶接品質の低減を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この実施形態の溶接装置の概略構成を示す図である。

【図2】トーチ本体を揺動させて開先部を溶接する様子を示す断面図である。

【図3】トーチ本体を揺動させて開先部を溶接する様子を示す斜視図である。

【図4】溶接動作時における溶接ワイヤの先端の移動軌跡を示す図である。

【図5】溶接動作時における電流供給部で供給する電流値の変化を示す図である。

【図6】上記溶接装置を用いて製作する球形状のタンクの一例を示す斜視図である。

【図7】上記溶接装置における溶接方法のフローチャートである。

【図8】電流値が低い状態で溶接を行っている状態での開先部の溶け込み深さを示す図である。

【図9】電流値が高い状態で溶接を行っている状態での開先部の溶け込み深さを示す図である。

【図10】溶接ワイヤの先端部と開先部との間隔が開いた状態における開先部の溶け込み状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、この発明の一実施形態における溶接装置、溶接方法、タンクの製造方法を図面に基づき説明する。
図１は、この実施形態の溶接装置の概略構成を示す図である。図２は、トーチ本体を揺動させて開先部を溶接する様子を示す断面図である。図３は、トーチ本体を揺動させて開先部を溶接する様子を示す斜視図である。
図１に示すように、この実施形態の溶接装置１０は、ワイヤ送給部２０と、トーチ４０と、電流供給部５０と、コントローラー６０と、を備えている。

【0017】

ワイヤ送給部２０は、溶接ワイヤＷを送給する。ワイヤ送給部２０は、溶接ワイヤＷが巻き回されたワイヤドラム２１と、ワイヤドラム２１から繰り出される溶接ワイヤＷを送り出す送給ローラ２２と、を備えている。
送給ローラ２２は、モータ２４によって回転駆動される。送給ローラ２２により送り出される溶接ワイヤＷは、コンジットケーブル等の筒状のシース２３内を通り、トーチ４０へと送給される。ここで、溶接ワイヤＷの送給量（送給速度）は、コントローラー６０の制御によりモータ２４の回転数を変動させることで調整可能となっている。

【0018】

トーチ４０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを、溶接すべき板（母材）１０１に形成された開先部１０２に沿って開先部１０２が連続する方向に変位させることが可能となっている。さらに、トーチ４０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを、開先部１０２が連続する方向に対して交差する開先幅方向に溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを繰り返し往復動させることが可能となっている。トーチ４０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを、開先部１０２に沿って移動させながら、開先幅方向へ往復動させることが可能となっている。

【0019】

図２、図３に示すように、トーチ４０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが挿通されるトーチ本体４１と、トーチ本体４１を揺動させる揺動動作部（図示せず）と、トーチ本体４１を開先部１０２が連続する方向に移動させる倣い動作部（図示せず）と、を備えている。
トーチ本体４１は、支軸４２（図２参照）を介して支軸４２の中心軸回りに揺動可能に設けられている。このトーチ本体４１の揺動により、この実施形態における溶接ワイヤＷの先端Ｗｓは、開先幅方向に繰り返し往復動させることが可能となっている。

【0020】

揺動動作部（図示せず）は、トーチ本体４１を支軸４２回りに揺動させ、所定の角度範囲内で揺動させる。
倣い動作部（図示せず）は、トーチ本体４１を、揺動動作部（図示せず）で揺動させつつ、開先部１０２が連続する方向Ｘに移動させる。倣い動作部（図示せず）は、トーチ４０に設けても良い。また、倣い動作部は、溶接装置１０全体を開先部１０２が連続する方向Ｘに移動させることで機能的に実現してもよい。

【0021】

トーチ４０は、トーチ本体４１の外周を覆うように設けられたシールドガス供給ノズル（シールドガス供給部）４８からシールドガスを供給する。この実施形態では、シールドガスとして、アルゴン（Ａｒ）のみを、所定の流量で供給する。

【0022】

このトーチ本体４１には、トーチ本体４１の揺動位置を検出するエンコーダ（位置検出部）４５が設けられている。エンコーダ４５は、検出したトーチ本体４１の揺動位置をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は、エンコーダ４５により検出されたトーチ本体４１の揺動位置によって、トーチ本体４１により変位させる溶接ワイヤＷの先端Ｗｓの位置を認識する。

【0023】

電流供給部５０は、トーチ本体４１を介して溶接ワイヤＷに電流を供給する。この実施形態における電流供給部５０は、電源（図示せず）から溶接ワイヤＷに電流を供給する。電流供給部５０における溶接ワイヤＷへの電流供給量は、コントローラー６０の制御により調整可能となっている。

【0024】

コントローラー６０は、トーチ本体４１が支持する溶接ワイヤＷによって溶接を行う際に、エンコーダ４５からの出力信号に基づいて、送給ローラ２２を駆動するモータ２４と、トーチ本体４１を動作させる揺動動作部（図示せず）及び倣い動作部（図示せず）と、電流供給部５０と、をそれぞれ制御する。

【0025】

図４は、溶接動作時におけるトーチ本体の移動軌跡を示す図である。
図４に示すように、コントローラー６０は、溶接の際、倣い動作部（図示せず）でトーチ本体４１を開先部１０２が連続する方向Ｘに移動させつつ、揺動動作部（図示せず）でトーチ本体４１を開先部１０２が連続する方向Ｘに交差する開先部１０２の幅方向である開先幅方向Ｙに揺動動作させる。さらに、コントローラー６０は、トーチ本体４１により支持された溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの両端部の端部位置Ｐ２，Ｐ３のそれぞれで一定時間停止するよう、揺動動作部（図示せず）を制御する。

【0026】

コントローラー６０は、トーチ本体４１を揺動動作部（図示せず）により上記のようにして動作させながら、電流供給部５０からトーチ本体４１で保持した溶接ワイヤＷに電流を供給する。この電流の供給により、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓと開先部１０２との間でアークＡ（図３参照）が発生し、このアークＡの熱によって溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが溶融して開先部１０２に溶け込み、開先部１０２の両側の板（母材）１０１，１０１同士の溶接がなされる。
コントローラー６０は、エンコーダ４５で検出される開先幅方向Ｙにおけるトーチ本体４１の位置、言い換えれば、開先幅方向Ｙにおける溶接ワイヤＷの先端Ｗｓの位置に基づき、電流供給部５０で供給する電流の大きさを変化させる。

【0027】

図５は、溶接動作時における電流供給部で供給する電流値の変化を示す図である。
図５に示すように、コントローラー６０は、トーチ本体４１により支持された溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１に位置しているときに、電流供給部５０により溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさが電流値（第一電流値）Ｒ１となるように電流供給部５０を制御する。さらに、コントローラー６０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの両端部の端部位置Ｐ２，Ｐ３に位置しているときに、電流供給部５０により溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさが電流値（第二電流値）Ｒ２となるように電流供給部５０を制御する。ここで、電流値Ｒ２は、電流値Ｒ１よりも高い電流値に設定されている。
コントローラー６０は、トーチ本体４１により支持された溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１から端部位置Ｐ２又はＰ３に移動するときに、中央位置Ｐ１から端部位置Ｐ２又はＰ３に向かって溶接ワイヤＷに供給する電流を漸次増加させる。さらに、コントローラー６０は、トーチ本体４１により支持された溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの端部位置Ｐ２又はＰ３から中央位置Ｐ１に移動するときに、端部位置Ｐ２又はＰ３から中央位置Ｐ１に向かって溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさを漸次減少させる。この実施形態におけるコントローラー６０は、中央位置Ｐ１から端部位置Ｐ２又はＰ３へ移動するとき及び端部位置Ｐ２又はＰ３から中央位置Ｐ１へ移動するときに、電流供給部５０で供給する電流の大きさを、図５に示す中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３とを結ぶ直線の傾きである一定の変化率ｄで変動させる。

【0028】

コントローラー６０は、電流供給部５０で供給する電流の大きさを増減させるのと連動して、ワイヤ送給部２０でトーチ本体４１に送給する溶接ワイヤＷの送給量（送給速度）を増減させる。より具体的には、コントローラー６０は、送給ローラ２２を駆動するモータ２４の回転数を変動させることで、溶接ワイヤＷの送給量を増減させている。すなわち、溶接ワイヤＷの送給量は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３との間を移動する際には、漸次増減する。この実施形態においては、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３との間を移動する際の溶接ワイヤＷの送給量が、溶接ワイヤＷに供給される電流の増減に応じた一定の変化率で変動することとなる。

【0029】

以下、上記溶接装置による溶接方法について説明する。
図６は、上記溶接装置を用いて製作する球形状のタンクの一例を示す斜視図である。図７は、上記溶接装置における溶接方法のフローチャートである。
図６に示すように、この実施形態では、ＬＮＧ等の液化ガスを収容する球形状のタンク１００を製作するに際し、上記したような溶接装置１０を用い、タンク１００を構成する複数枚のアルミ合金製の板１０１，１０１同士を溶接するものとする。

【0030】

図２、図３に示すように、溶接すべき板１０１，１０１には、その端部同士を突き合わせた位置に断面Ｖ字溝状の開先部１０２を形成しておく。なお、開先部１０２の形状は断面Ｖ字状に限られず、Ｉ字状等であっても良い。
開先部１０２の溶接を行うには、まず、トーチ本体４１で保持した溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを、開先部１０２に対向させる。この実施形態においては、溶接を開始する際に、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを開先幅方向の中央位置Ｐ１に配置させる場合を一例にして説明する。しかし、溶接を開始する際の先端Ｗｓの位置は、中央位置Ｐ１に限られない。

【0031】

次に、コントローラー６０は、電流供給部５０によって溶接ワイヤＷへの電流供給と、シールドガスの供給とを開始させて、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓと開先部１０２との間にアークを発生させる。この際、溶接ワイヤＷへ供給する電流の大きさは、アークを発生させるために必要な所定の電流値とされる。
さらに、コントローラー６０は、倣い動作部（図示せず）を制御して溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを開先部１０２に沿って開先部１０２が連続する方向に移動させつつ、揺動動作部（図示せず）を制御してトーチ本体４１の揺動動作を開始する。

【0032】

図７に示すように、コントローラー６０は、トーチ本体４１の揺動動作を開始する際に、エンコーダ４５からの出力信号に基づいて、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この実施形態においては、先端Ｗｓが中央位置Ｐ１に配置されるため、コントローラー６０は、電流供給部５０を制御して溶接ワイヤＷへ供給する電流の大きさを電流値Ｒ１とする（ステップＳ１０２）。

【0033】

コントローラー６０は、トーチ本体４１が中央位置Ｐ１から端部位置Ｐ２又はＰ３に移動するときには、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１から離脱したか否かを、エンコーダ４５からの出力信号で判断する（ステップＳ１０３）。

【0034】

溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１を離脱したら、電流供給部５０で供給する電流の大きさを電流値Ｒ１から一定の変化率ｄで増加させる（ステップＳ１０４）。
ここで、コントローラー６０は、電流供給部５０で供給する電流の大きさを変化率ｄで漸次増加させるのと連動して、ワイヤ送給部２０でトーチ本体４１に送給する溶接ワイヤＷの送給量（送給速度）を変化率ｄに応じた変化率で漸次増加させる。この際、コントローラー６０は、送給ローラ２２を駆動するモータ２４の回転数を漸次上昇させる。

【0035】

トーチ本体４１が端部位置Ｐ２又はＰ３に到達したら、予め設定した電流値Ｒ２で電流を供給する（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。
このように電流を増減させるときの変化率ｄは、中央位置Ｐ１と、端部位置Ｐ２又はＰ３との間の移動に要する時間ｔと、予め設定された電流値Ｒ１と電流値Ｒ２との差ΔＲ（＝Ｒ２−Ｒ１）とに基づいて、ｄ＝ΔＲ／ｔと設定することができる。

【0036】

溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが、端部位置Ｐ２又はＰ３で停止し、予め設定した一定時間が経過したら、コントローラー６０は、トーチ本体４１を揺動させて溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを端部位置Ｐ２又はＰ３から離脱させ、中央位置Ｐ１に向かって移動させる。
コントローラー６０は、エンコーダ４５からの出力信号に基づき、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの端部位置Ｐ２又はＰ３から離脱したことを検出したら、電流供給部５０で供給する電流の大きさを電流値Ｒ２から一定の変化率ｄで減少させる（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。そして、コントローラー６０は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが中央位置Ｐ１に到達したら、電流供給部５０から予め設定した電流値Ｒ１で溶接ワイヤＷに電流を供給させる。
コントローラー６０は、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさを漸次増加させるときと同様に、電流供給部５０から溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさを漸次減少させるのと連動して、ワイヤ送給部２０でトーチ本体４１に送給する溶接ワイヤＷの送給量（送給速度）を、漸次低下させる。
ここで、変化率ｄが一つの場合について説明したが、トーチ本体４１に供給する電流を増加させるときと減少させるときとで、互いに異なる変化率を用いるようにしてもよい。

【0037】

開先部１０２の溶接が終了するまでの間は、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０９を繰り返し、トーチ本体４１を開先部１０２が連続する方向Ｘに沿って一定の速度で移動しながら、開先幅方向Ｙに揺動させて、開先部１０２の溶接を継続する。
開先部１０２の溶接が終了したら（ステップＳ１０９）、トーチ本体４１の揺動、及び電流供給を停止する（ステップＳ１１０）。

【0038】

したがって、上述した実施形態によれば、溶接ワイヤＷに供給する電流を開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１における電流値Ｒ１から開先幅方向Ｙの端部位置Ｐ２又はＰ３における電流値Ｒ２に上昇させるとき、及び電流値Ｒ２から電流値Ｒ１に下降させるときには、電流の大きさを漸次増減することによって、溶接ワイヤＷに供給される電流の大きさが急激に変化しない。そのため、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤＷの送給速度を増減させる際に、溶接ワイヤＷの供給が追いつかなくなることを抑制できる。これにより、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓと開先部１０２との間隔が大きく開いたり、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先部１０２に接触したりして、アークＡが不安定となって溶接金属の溶け込みが不足してしまうことを抑制できる。
さらに、このようにすることで、入手性が悪く高価なヘリウムをシールドガスに混合させず、アルゴンガスのみを供給しても、十分な溶け込みを確保できる。
その結果、コストを抑えつつ、溶接品質の低下を抑制することが可能となる。

【0039】

さらに、コントローラー６０は、エンコーダ４５の検出結果に基づいて溶接ワイヤＷの先端Ｗｓの位置が開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１から開先幅方向Ｙの何れか一方の端部位置Ｐ２又はＰ３に向かって移動したことを検知した場合に、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさが変化率ｄで漸次増加する。この溶接ワイヤＷに供給する電流の増加は、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓが開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１から開先幅方向Ｙの何れか一方の端部位置Ｐ２又はＰ３に向かって移動する間に行われる。
また、コントローラー６０は、開先幅方向Ｙの何れか一方の端部位置Ｐ２又はＰ３からエンコーダ４５の検出結果に基づいて溶接ワイヤＷの先端Ｗｓの位置が開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１に向かって移動したことを検知した場合に、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさが変化率ｄで漸次減少する。この溶接ワイヤＷに供給する電流の減少は、開先幅方向Ｙの何れか一方の端部位置Ｐ２又はＰ３から開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１に向かって移動する間に行われる。
その結果、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさに応じて溶接ワイヤＷの送給速度を増減させる際に、溶接ワイヤＷの供給が追いつかなくなったり過剰になったりすることを抑制できる。

【0040】

さらに、シールドガス供給ノズル４８からは、シールドガスとしてアルゴンガスのみが供給される。そのため、シールドガスに入手性が悪く高価なヘリウムを混合させる必要が無い。

【0041】

（実施例）
上記実施形態で示した溶接方法を用い、実際に溶接を行い、その品質確認を行った。
ここで、溶接動作は、トーチ本体４１を開先部１０２が連続する方向に移動させながら、幅方向に揺動させた。揺動範囲の両端部では、溶接ワイヤＷに供給する電流値を高めて開先部１０２の溶接を行った。

【0042】

上記実施形態のように電流を増減するに際し、図５中に実線Ｌ１で示したように、電流値の変化率ｄを予め定めた基準以下に抑えて溶接を行った場合（実施例）と、図５中に二点鎖線Ｌ２で示したように、電流の変化率を抑えずに、矩形パルス状に電流値を変化させて溶接を行った場合（比較例）とで比較を行った。ここで、実施例、比較例の何れにおいても、溶接ワイヤＷと開先部１０２との間の電圧は、所定の電圧値となるように定電圧制御としている。

【0043】

図８は、電流値が低い状態で溶接を行った場合の開先部の溶け込み状態を示す図である。図９は、電流値が高い状態で溶接を行った場合の開先部の溶け込み状態を示す図である。図１０は、溶接ワイヤの先端部と開先部との間隔が開いた状態における開先部の溶け込み状態を示す図である。
溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさを増減するときに、電流の大きさを変化率ｄで徐々に増加および減少させて溶接を行った実施例では、開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１における電流値Ｒ１に対して、開先幅方向Ｙの両端部位置Ｐ２又はＰ３において溶接ワイヤＷに供給される電流の大きさを電流値Ｒ２に高めた結果、図８に示す開先幅方向Ｙの中央位置Ｐ１における開先部１０２の溶け込み深さＺ１よりも、図９に示す開先幅方向の両端部の端部位置Ｐ２，Ｐ３における開先部１０２の溶け込み深さＺ２が大きくなった。

【0044】

また、溶接ワイヤＷに供給する電流の大きさを増減させる際に、矩形パルス状にて電流値を急峻に変化させて溶接を行った比較例では、図１０に示すように、溶接ワイヤＷに供給する電流の増加に溶接ワイヤＷの送給が追いつかず、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓと開先部１０２との間隔が大きく開き、アークが不安定となって溶け込み深さが不足した。

【0045】

（その他の変形例）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、中央位置Ｐ１、端部位置Ｐ２又はＰ３から移動を開始すると同時に電流を増減させる場合について説明した。しかし、この構成に限らず、例えば、トーチ本体４１が中央位置Ｐ１を通過、端部位置Ｐ２又はＰ３から離脱してから、所定の時間が経過してから電流の増減を開始するようにしてもよい。

【0046】

さらに、上述した実施形態においては、トーチ本体４１の揺動により溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを往復動させる場合について説明した。しかし、溶接ワイヤＷの先端Ｗｓを往復動させる方法は、トーチ本体４１の揺動に限られない。

【0047】

また、上述した実施形態においては、溶接により球形状のタンクを製造する場合を例示した。しかし、上述した実施形態の溶接装置、溶接方法によって製造されるタンクは球形状に限られず、また、製造されるものはタンクにも限られない。
さらに、上述した実施形態においては、溶接する母材がアルミニウム合金の場合について説明した。しかし、母材はアルミニウム合金に限られず、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼等であっても良い。

【0048】

さらに、シールドガスとしてアルゴンのみを用いる場合について説明したが、ヘリウム以外のガスを含んでいても良い。

【0049】

さらに、上述した実施形態においては、中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３との間における溶接ワイヤＷに供給する電流の増減を、図５に示すように、中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３とを直線で繋ぐように一定の変化率で行う場合について説明した。しかし、この電流の増減は、漸次増減すればよく、直線状となるように一定の変化率で行うものに限られない。例えば、中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３との間を曲線等で繋ぐように、電流値を増減させても良い。つまり、電流の変化率を、中央位置Ｐ１と端部位置Ｐ２又はＰ３との間で変化させるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ 溶接装置
２０ ワイヤ送給部
２１ ワイヤドラム
２２ 送給ローラ
２３ シース
２４ モータ
４０ トーチ
４１ トーチ本体
４２ 支軸
４５ エンコーダ（位置検出部）
４８ シールドガス供給ノズル（シールドガス供給部）
５０ 電流供給部
６０ コントローラー
１００ タンク
１０１ 板（母材）
１０２ 開先部
Ａ アーク
Ｐ１ 中央位置（中央部）
Ｐ２ 端部位置
Ｐ３ 端部位置
Ｒ１ 電流値（第一電流値）
Ｒ２ 電流値（第二電流値）
Ｗ 溶接ワイヤ
Ｗｓ 先端
Ｚ１ 溶け込み深さ
Ｚ２ 溶け込み深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】