特許 6354401 溶接装置及び溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6354401

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】溶接装置及び溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/095 510D

   B23K9/095 510A

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-140880(P2014-140880)

(22)【出願日】2014年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-33722(P2015-33722A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2017年1月13日

(31)【優先権主張番号】特願2013-143063(P2013-143063)

(32)【優先日】2013年7月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000100768

【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 真吾

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−２１２５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−８３３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２２４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６７６６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／００ − ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接装置であって、
溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定手段と、
前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベースと、
前記データベースに格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定手段により測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、
前記溶接条件設定手段により設定された前記溶接条件である前記ワークを把持する治具の前記ワークに対するチャック位置に従って溶接を実行する溶接実行手段と、
を備えることを特徴とする溶接装置。

【請求項2】

２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接装置であって、
溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定手段と、
前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベースと、
前記データベースに格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定手段により測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、
前記溶接条件設定手段により設定された前記溶接条件に従って溶接を実行する溶接実行手段と、
前記溶接実行手段による溶接の実行後に該溶接の結果を測定する溶接後測定手段と、
前記溶接後測定手段により測定された溶接の結果に基づいてワーク品質の良否を判定する品質判定手段と、
前記溶接前測定手段により測定された前記ワークばらつきと前記溶接後測定手段により測定された溶接の結果との比較結果に基づいて、溶接を行ううえでの異常有無を判別する異常判別手段と、
を備えることを特徴とする溶接装置。

【請求項3】

前記品質判定手段によりワーク品質が不良であると判定された場合に、該溶接の結果が再溶接可能なものであるか否かを判別する再溶接判別手段を備え、
前記溶接実行手段は、前記再溶接判別手段により溶接の結果が再溶接可能なものであると判別される場合に、再溶接を行ううえで用いるべき再溶接条件に従って溶接を実行することを特徴とする請求項２記載の溶接装置。

【請求項4】

前記データベースは、また、溶接の結果と再溶接条件との関係を表す再溶接データを格納していると共に、
前記再溶接判別手段により溶接の結果が再溶接可能なものであると判別される場合に、前記データベースに格納されている前記再溶接データを用いて、該溶接の結果に対する前記再溶接条件を設定する再溶接条件設定手段を備えることを特徴とする請求項３記載の溶接装置。

【請求項5】

前記再溶接判別手段により溶接の結果が再溶接可能なものでないと判別される場合に、溶接不良が生じたと判定する溶接不良判定手段を備えることを特徴とする請求項３又は４記載の溶接装置。

【請求項6】

前記ワークばらつきとしての項目は、前記ワークと該ワークに熱を加えるトーチとの離間距離、前記ワークの母材断面積、及び一方の前記ワークの前記継手部分の先端と他方の前記ワークの前記継手部分の先端との段差の大きさのうちの少なくとも何れか一を含むことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項記載の溶接装置。

【請求項7】

前記溶接条件としての項目は、溶接電流、溶接時間、前記ワークを把持する治具の前記ワークに対するチャック位置、及び前記ワークに熱を加えるトーチの前記ワークに対するトーチ位置のうちの少なくとも何れか一を含むことを特徴とする請求項６記載の溶接装置。

【請求項8】

前記関係における前記溶接電流は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、大きくされることを特徴とする請求項７記載の溶接装置。

【請求項9】

前記関係における前記溶接時間は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、長くされることを特徴とする請求項７記載の溶接装置。

【請求項10】

前記関係における前記チャック位置は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、前記トーチから遠ざかる方向に移動されることを特徴とする請求項７記載の溶接装置。

【請求項11】

前記関係における前記トーチ位置は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、前記ワークに近づく方向に移動されることを特徴とする請求項７記載の溶接装置。

【請求項12】

２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接方法であって、
溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定工程と、
前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベースに格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定工程において測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定工程と、
前記溶接条件設定工程において設定された前記溶接条件である前記ワークを把持する治具の前記ワークに対するチャック位置に従って溶接を実行する溶接実行工程と、
を備える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、溶接装置及び溶接方法に係り、特に、２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接装置及び溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばモータコイル同士の接合をＴＩＧ溶接などで行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、アーク溶接は、空気（気体）中の放電現象（アーク放電）を利用して同じ金属同士を接合する溶接手法であって、母材（ワーク）と電極（トーチ）との間にアークを発生させ、そのアークにより生ずる高熱で母材を溶融させて母材同士を一体化して接合するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−４７０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記した溶接の結果は、ワークのばらつき（例えば、ワークとトーチとの離間距離や，ワークの断面積，一方のワークの継手部分の先端と他方のワークの継手部分の先端との段差の大きさなど）に応じた影響を受ける。溶接の結果への影響が十分に小さくなるように、ワークのばらつきを小さくすることは困難である。このため、ワークのばらつきに関係なく一律に溶接が実施されると、例えば溶接による溶接部分の溶融面積等の品質がＮＧとなって不良廃却が生じ易く、また、その不良廃却を回避するうえでワーク継手部分を大型化することで溶融部分を大きくして溶接の結果の影響を吸収することが必要であるなどの不都合が生じていた。

【0005】

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ワークの大型化を招くことなく、溶接後の品質をワークばらつきによる影響を受けない良好なものに維持することが可能な溶接装置及び溶接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】

【0006】

本発明の一態様は、２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接装置であって、溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定手段と、前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベースと、前記データベースに格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定手段により測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定手段と、前記溶接条件設定手段により設定された前記溶接条件である前記ワークを把持する治具の前記ワークに対するチャック位置に従って溶接を実行する溶接実行手段と、を備える溶接装置である。

【0007】

また、本発明の一態様は、２つのワークの継手部分に熱を加えることで両ワークを溶接する溶接方法であって、溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定工程と、前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベースに格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定工程において測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定工程と、前記溶接条件設定工程において設定された前記溶接条件である前記ワークを把持する治具の前記ワークに対するチャック位置に従って溶接を実行する溶接実行工程と、を備える溶接方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ワークの大型化を招くことなく、溶接後の品質をワークばらつきによる影響を受けない良好なものに維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施例である２つのワークを溶接する溶接装置の構成図である。

【図2】本実施例の溶接装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

【図3】本実施例の溶接装置に情報格納される溶接前のワークばらつきと溶接条件との関係を表した図である。

【図4】本実施例の溶接装置においてワークの溶接後に測定されるワークばらつきを模式的に表した図である。

【図5】本発明の変形例である溶接装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

【図6】本変形例の溶接装置におけるワークの溶接後の溶融サイズと再溶接可範囲との関係、及び、その溶融サイズと再溶接条件との関係を表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて、本発明に係る溶接装置及び溶接方法の具体的な実施の形態について説明する。

【0011】

図１は、本発明の一実施例である２つのワーク１０，１２を溶接する溶接装置１４の構成図を示す。本実施例において、２つのワーク１０，１２は、例えば、断面が矩形状に形成される平角導線からなるモータ用コイルなどの導電性部材である。２つのワーク１０，１２は、対向面同士を水平方向に対面させたうえで、その先端部が溶接により継手となるものである（拝み継手）。溶接装置１４は、２つのワーク１０，１２の先端にある継手部分に電気的に熱を加えて両ワーク１０，１２を溶融させて互いに繋ぎ合わせて接合する電気溶接装置である。

【0012】

溶接装置１４は、溶接対象のワーク１０，１２を把持する位置決め治具１６を備えている。位置決め治具１６は、隙間を空けて平行に延びる２つの棒状部１８，２０を有している。２つの棒状部１８，２０は、水平に延びており、２つのワーク１０，１２が対向面同士を合わせて並ぶ方向に互いに離間している。位置決め治具１６は、２つの棒状部１８，２０の間に２つのワーク１０，１２を配置してそれら２つの棒状部１８，２０にそれら２つのワーク１０，１２を挟持させることで両ワーク１０，１２を同時に把持する。

【0013】

溶接装置１４は、また、ワーク１０，１２の先端に熱を加えるトーチ２２を備えている。トーチ２２は、位置決め治具１６（特に、その位置決め治具１６が２つのワーク１０，１２を把持した位置）に対して上方に離間して配置されており、下方に向いたノズル２４を有している。ノズル２４内には負極電極が収容されている。上記した位置決め治具１６には、正極電極が接続されている。溶接装置１４は、トーチ２２側の負極電極と、ワーク１０，１２を把持した位置決め治具１６側の正極電極との間に電圧を印加して両電極間の空間においてアーク放電を施すことで、ワーク１０，１２同士を一体化するように接合させる。

【0014】

溶接装置１４は、また、カメラなどの画像認識装置２６を備えている。画像認識装置２６は、溶接対象のワーク１０，１２（特に、ワーク１０，１２同士が溶接される先端の継手部分）を画像認識するための装置であって、主にそれらのワーク１０，１２に生じているばらつきを示す画像情報を取得する。

【0015】

上記した溶接対象のワーク１０，１２に生じているばらつき（ワークばらつき）としての項目は、ワーク１０，１２の先端の継手部分の位置などである。例えば、ワーク１０，１２の母材断面積（すなわち、２つの棒状部１８，２０が挟むワーク１０，１２の、それらの棒状部１８，２０が延在する方向の幅と、それらの棒状部１８，２０が離間する方向の奥行きと、の乗算値）や，ワーク１０，１２の出代（すなわち、ワーク１０，１２が位置決め治具１６に位置決めされている場合におけるそのワーク１０，１２の、位置決め治具１６によるチャック上端から先端までの長さ），２つのワーク１０，１２の各出代の差（すなわち、ワーク１０の先端とワーク１２の先端との高さ位置の差；段差の大きさ），溶接後の継手部分の棒状部１８，２０が延在する方向の幅（溶融幅），溶接後の継手部分の棒状部１８，２０が離間する方向の奥行き（溶融奥行き），溶接後の継手部分の高さ方向の長さ（溶融高さ），色などである。

【0016】

尚、画像認識装置２６による画像認識によりワークばらつきとして測定される項目は、上記したワーク１０，１２の母材断面積、出代、段差の大きさ、溶融幅、溶融奥行き、溶融長さ、及び色のうちの何れか一を含むものであればよく、そのうちの一つであってもまた複数であってもよい。また、上記のワークばらつきとして測定される項目は、上記したもの以外の項目を含むものであってもよい。以下、本実施例において、画像認識装置２６による画像認識によりワークばらつきとして測定される項目は、ワーク１０，１２の母材断面積、出代、及び段差の大きさとする。

【0017】

画像認識装置２６には、コントローラ３０が電気的に接続されている。画像認識装置２６により取得された画像情報は、コントローラ３０に供給される。コントローラ３０は、画像認識装置２６からの画像情報に基づいてワーク１０，１２に生じているワークばらつきを測定する。コントローラ３０は、溶接前にワークばらつきを測定すると、後に詳述する如く、その測定結果に基づいてワーク１０，１２を溶接する条件を設定する。そして、その設定した溶接条件に従って溶接を実行させる。具体的には、トーチ２２側の負極電極と位置決め治具１６側の正極電極との間に電圧を印加して電流を流すことにより両電極間にアークを発生させる。

【0018】

上記した位置決め治具１６は、移動機構（図示せず）により少なくとも昇降することが可能である。コントローラ３０は、この移動機構に電気的に接続されており、この移動機構に対して指令を行うことで位置決め治具１６がワーク１０，１２を把持する上下方向位置（以下、チャック位置と称す。）を決定することが可能である。位置決め治具１６は、コントローラ３０の指令により決定されたチャック位置でワーク１０，１２を把持する。

【0019】

また、上記したトーチ２２は、移動機構（図示せず）により少なくとも昇降することが可能である。コントローラ３０は、この移動機構に電気的に接続されており、この移動機構に対して指令を行うことでトーチ２２がワーク１０，１２又は位置決め治具１６に対して上下方向に離間する距離（或いは位置；以下、トーチ位置と称す。）を決定することが可能である。トーチ２２は、ワーク１０，１２又は位置決め治具１６に対してコントローラ３０の指令により決定された離間距離だけ上方向に離れたトーチ位置でトーチ２２を位置させる。

【0020】

以下、図２〜図４を参照して、本実施例の溶接装置１４により行われる溶接方法について説明する。図２は、本実施例の溶接装置１４においてコントローラ３０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３は、本実施例の溶接装置１４に情報格納される溶接前のワークばらつきと溶接条件との関係を表した図を示す。また、図４は、本実施例の溶接装置１４においてワーク１０，１２の溶接後に測定されるワークばらつきを模式的に表した図を示す。

【0021】

本実施例において、ワーク１０，１２は、溶接前、対向面同士を合わせた状態で溶接装置１４の２つの棒状部１８，２０に挟持されることで位置決め治具１６により把持される。この位置決め治具１６によるワーク１０，１２の把持は、ワーク１０，１２の出代が所定範囲内に収まるように行われると共に、ワーク１０，１２の先端がトーチ２２に対して離間する距離が所定範囲内に収まるように行われる。

【0022】

溶接前においてワーク１０，１２が位置決め治具１６により把持されると、次に、その把持状態で画像認識装置２６を用いてワーク１０，１２の先端の継手部分が画像認識され、その画像認識結果に基づいてコントローラ３０が溶接前のワーク１０，１２のワークばらつきを測定する（ステップ１００）。この際に測定されるワークばらつきとしての項目は、主にワーク１０，１２の母材断面積、出代、及び段差の大きさである。

【0023】

コントローラ３０は、データベース３２を有している。データベース３２には、溶接前の各ワークばらつきの項目に対してワーク１０，１２の溶接を適切に行うことのできる範囲（溶接可範囲）を示す情報が予め定められて格納されている。具体的には、ワーク１０，１２の溶接が適切に行うことのできる溶接可範囲としては、ワーク１０，１２の母材断面積や出代，段差の各範囲が定められている。コントローラ３０は、上記ステップ１００において溶接前のワークばらつきを測定すると、次に、データベース３２に予め定められている格納情報を参照して、その測定した溶接前のワークばらつきがワーク１０，１２の溶接が適切に行うことのできる溶接可範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１０２）。

【0024】

コントローラ３０は、上記ステップ１０２における判別の結果、溶接前のワークばらつきが溶接可範囲内にない場合は、ワーク１０，１２の溶接が不可能であると判定し（ステップ１０４）、ワーク１０，１２の溶接不可を作業者に知らせるべく、例えば溶接不可表示などの処理を実行する。一方、溶接前のワークばらつきが溶接可範囲内にある場合は、次に、そのワークばらつきに対してワーク１０，１２の溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する（ステップ１０６）。

【0025】

この溶接条件としての項目は、例えば、溶接を実施するうえでの溶接電流の大きさや、溶接時間の長さ，トーチ２２がワーク１０，１２又は位置決め治具１６に対して離間する位置（トーチ位置），位置決め治具１６がワーク１０，１２を把持する位置（チャック位置）などである。尚、上記ステップ１０６において設定される溶接条件としての項目は、上記した溶接電流の大きさ、溶接時間の長さ、トーチ位置、及びチャック位置のうちの何れか一を含むものであればよく、そのうちの一つであってもまた複数であってもよい。また、上記の溶接条件としての項目は、上記したもの以外の項目を含むものであってもよい。

【0026】

コントローラ３０のデータベース３２には、溶接前のワークばらつきと溶接条件との関係を表した情報が予め定められて格納されている。この関係は、溶接前にワークばらつきが発生しても溶接条件を変えることでワーク１０，１２の溶接をある程度均一な品質に保つことができるものを示す関係である。

【0027】

ワーク１０，１２の出代が長いと、ワーク１０，１２の先端がトーチ２２に近づいた側に位置してワーク１０，１２の先端とトーチ２２との離間距離が短くなるので、ワーク１０，１２の溶接時における入熱量が増えると共に、ワーク１０，１２の先端が位置決め治具１６によるチャック位置から遠くなるので、ワーク１０，１２の溶接時における放熱量が小さくなる。この点、ワーク１０，１２の出代が長いほど溶接時の溶融量が大きくなる。

【0028】

従って、ワーク１０，１２の出代の大きさによらず溶接の品質を均一にするうえでは、ワーク１０，１２の出代が長いほど、すなわち、ワーク１０，１２の先端とトーチ２２との離間距離が短いほど、溶接電流を小さくし、溶接時間を短くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６から離す側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２がある先端側とすることにより、ワーク１０，１２の溶接時における入熱量を減らしつつ放熱量を大きくしてワーク１０，１２を溶融し難くすることが有効である。

【0029】

また、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいと、ワーク１０，１２の質量・体積・表面積が増えるので、ワーク１０，１２の溶接時に温度が上昇し難くなると共に、放熱量が大きくなる。この点、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいほど溶接時の溶融量が小さくなる。

【0030】

従って、ワーク１０，１２の母材断面積の大きさによらず溶接の品質を均一にするうえでは、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいほど、溶接電流を大きくし、溶接時間を長くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側とすることにより、ワーク１０，１２の溶接時における温度を上昇し易くしつつ放熱量を小さくしてワーク１０，１２を溶融し易くすることが有効である。

【0031】

また、ワーク１０，１２の段差の大きさが大きいと、トーチ２２に近い側のワーク１０，１２が溶け易くかつトーチ２２から遠い側のワーク１２，１０が溶け難くなるので、ワーク１０，１２の溶接が全体として不安定となる。

【0032】

従って、ワーク１０，１２の段差の大きさによらず溶接の品質を均一にするうえでは、ワーク１０，１２の段差が大きいほど、溶接電流を大きくし、溶接時間を長くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側とすることにより、ワーク１０，１２を溶融し易くしてより多くの面積を溶融することが有効である。

【0033】

そこで、コントローラ３０に情報格納される上記の溶接前のワークばらつきと溶接条件との関係は、図３に示す如く、例えば、ワーク１０，１２の出代が長いほど、溶接電流が小さく、溶接時間が短く、トーチ位置がワーク１０，１２や位置決め治具１６から離す側とされ、又は、チャック位置がワーク１０，１２のトーチ２２がある先端側とされるものである。また、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいほど、溶接電流が大きく、溶接時間が長く、トーチ位置がワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とされ、又は、チャック位置がワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側とされるものである。また、ワーク１０，１２の段差が大きいほど、溶接電流が大きく、溶接時間が長く、トーチ位置がワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とされ、又は、チャック位置がワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側とされるものである。

【0034】

コントローラ３０は、上記ステップ１０６においてワークばらつきに対する溶接条件を設定すると、次に、その溶接条件に従って溶接を実行させる（ステップ１０８）。例えば、ワーク１０，１２の出代が長いほど、溶接電流を小さくし、溶接時間を短くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６から離す側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２がある先端側としたうえで、溶接を実行させる。また、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいほど、溶接電流を大きくし、溶接時間を長くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側としたうえで、溶接を実行させる。また、ワーク１０，１２の段差が大きいほど、溶接電流を大きくし、溶接時間を長くし、トーチ位置をワーク１０，１２や位置決め治具１６に近づける側とし、又は、チャック位置をワーク１０，１２のトーチ２２から離れた側としたうえで、溶接を実行させる。

【0035】

尚、溶接条件は、溶接電流、溶接時間、トーチ位置、及びチャック位置のうちの少なくとも何れか一が変更されるものとすればよく、そのうちの一が変更されるものでもまた複数が変更されるものであってもよい。また、複数が変更される場合は、各変更が同時に行われるものであってもよい。

【0036】

かかる溶接時の処理によれば、ワーク１０，１２の出代が長くてワーク１０，１２の先端がトーチ２２に近づいた側に位置するほど、溶接条件を上記の如く変更することで、ワーク１０，１２の溶接時における入熱量を減らしつつ放熱量を大きくして、ワーク１０，１２をトーチ２２からの入熱により溶融し難くすることができる。また、ワーク１０，１２の母材断面積が大きいほど、溶接条件を上記の如く変更することで、ワーク１０，１２の溶接時における温度を上昇し易くしつつ放熱量を小さくして、ワーク１０，１２をトーチ２２からの入熱により溶融し易くすることができる。また、ワーク１０，１２の段差が大きいほど、溶接条件を上記の如く変更することで、ワーク１０，１２をトーチ２２からの入熱により溶融し易くして、ワーク１０，１２に対して多くの面積を溶融することができる。

【0037】

このため、本実施例の溶接装置１４及び溶接手法によれば、溶接前にワーク１０，１２の先端の継手部分についてのワークばらつきが生じていても、そのワークばらつきに応じてワーク１０，１２を溶接するうえでの溶接条件を変更することで、ワーク１０，１２の溶接をある程度均一な品質に保って安定化させることができる。この場合は、ワーク１０，１２の溶接品質を良好に保つために、ワーク１０，１２の継手部分を大型化することは不要である。従って、本実施例によれば、ワーク１０，１２の大型化を招くことなく、ワーク１０，１２の溶接後の品質をワークばらつきによる影響を受けない良好なものに維持することができる。

【0038】

本実施例において、コントローラ３０が上記ステップ１０８において溶接条件に従った溶接を実行すると、その後、画像認識装置２６を用いて溶接後のワーク１０，１２の先端の継手部分が画像認識され、その画像認識結果に基づいてコントローラ３０が溶接後のワーク１０，１２のワークばらつきを測定する（ステップ１１０）。この際に測定されるワークばらつきとしての項目は、主に、図４に示す如き、ワーク１０，１２の溶融後に生じた溶接部分４０の溶融幅、溶融高さ、溶融奥行き、溶融面積、及び色である。尚、この際にワークばらつきとして測定される項目は、上記したもののうちの何れか一を含むものであればよく、そのうちの一つであってもまた複数であってもよい。また、上記したもの以外の項目を含むものであってもよい。

【0039】

コントローラ３０のデータベース３２には、溶接後の各ワークばらつきの項目に対してワーク１０，１２の溶接部分４０の溶接品質が良好である範囲（品質ＯＫ範囲）を示す情報が予め定められて格納されている。具体的には、ワーク１０，１２の溶接品質が良好である品質ＯＫ範囲としては、ワーク１０，１２の溶接部分の溶融幅や溶融高さ，溶融奥行きなどの各範囲が定められている。コントローラ３０は、上記ステップ１１０において溶接後のワークばらつきを測定すると、次に、データベース３２に予め定められている格納情報を参照して、その測定した溶接後のワークばらつきが溶接品質が良好である品質ＯＫ範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１１２）。

【0040】

コントローラ３０は、上記ステップ１１２における判別の結果、溶接後のワークばらつきが品質ＯＫ範囲内にない場合は、ワーク１０，１２の溶接品質が悪いと判定し、ワーク１０，１２の溶接品質の悪化を作業者に知らせるべく、例えば溶接ＮＧ表示などの溶接異常処理を実行する（ステップ１１４）。

【0041】

一方、溶接後のワークばらつきが品質ＯＫ範囲内にある場合は、次に、品質ＯＫ範囲内にあるワークばらつきについて溶接前後の測定データを比較することで、溶接装置１４自体やその他の異常が生じているか否かを判別する（ステップ１１６）。尚、この溶接前後の測定データの比較は、例えばＭＴシステムなどのパターン認識の手法を用いて行われるものとしてもよい。上記ステップ１１６における判別の結果、上記の異常が生じていない場合は、以後の処理を終了する一方、上記の異常が生じている場合は、その異常を作業者に知らせるべく、例えば溶接プロセスＮＧの表示などの警告処理を実行する（ステップ１１８）。

【0042】

かかる溶接後の処理によれば、ワーク１０，１２の溶接品質の良否を判定することができるので、溶接されたワーク１０，１２の品質保証を確保することができる。また、ワーク１０，１２の溶接品質が良好であっても、溶接前後のデータ比較に基づいて溶接装置１４自体やその他の異常の有無を判定して、異常発生時にその異常を作業者に知らせることができるので、ワーク１０，１２を溶接するうえでのプロセス保証を確保することができる。

【0043】

尚、上記の実施例においては、コントローラ３０が溶接前にワーク１０，１２の継手部分のワークばらつきを測定することが特許請求の範囲に記載した「溶接前測定手段」及び「溶接前測定工程」に、コントローラ３０がデータベース３２に格納されている溶接前のワークばらつきと溶接条件との関係を参照して、測定したワークばらつきに対してワーク１０，１２の溶接を行ううえでの溶接条件を設定することが特許請求の範囲に記載した「溶接条件設定手段」及び「溶接条件設定工程」に、コントローラ３０が設定された溶接条件に従って溶接を実行することが特許請求の範囲に記載した「溶接実行手段」及び「溶接実行工程」に、それぞれ相当している。

【0044】

また、上記の実施例においては、コントローラ３０が溶接後にワーク１０，１２の継手部分のワークばらつきを測定することが特許請求の範囲に記載した「溶接後測定手段」に、コントローラ３０が測定した溶接後のワークばらつきが溶接品質が良好である品質ＯＫ範囲内にあるか否かを判別することが特許請求の範囲に記載した「品質判定手段」に、コントローラ３０が品質ＯＫ範囲内にあるワークばらつきについて溶接前後の測定データを比較して溶接装置１４自体やその他の異常が生じているか否かを判別することが特許請求の範囲に記載した「異常判別手段」に、それぞれ相当している。

【0045】

ところで、上記の実施例においては、ワーク１０，１２の先端の継手部分に生じているばらつきを測定するうえで、カメラなどの画像認識装置２６を用いることとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ワーク１０，１２に直接的に接触してそのバラツキを測定するものを用いてもよいし、また、ワーク１０，１２に対して非接触でそのバラツキを測定するものを用いてもよい。

【0046】

また、上記の実施例においては、トーチ２２を移動させる移動機構を用いてトーチ位置を上下方向に可変することが可能である。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、移動機構を用いて、トーチ位置を上下方向だけでなく更に前後方向に可変すること、すなわち、トーチ２２をワーク１０，１２が位置決め治具１６に把持される位置に対して平面方向に移動させることが可能であってもよい。また、トーチ２２を移動させる移動機構を設けることなく、ワーク１０，１２又は位置決め治具１６に対するトーチ２２の上下方向の離間距離（トーチ位置）を、位置決め治具１６を移動させる移動機構を用いて可変することとしてもよい。

【0047】

また、上記の実施例においては、溶接する２つのワーク１０，１２と位置決め治具１６とトーチ２２との位置関係を図１に示す如きものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、それら位置関係を図１に示す如きもの以外のものに適用することとしてもよい。

【0048】

また、上記の実施例においては、コントローラ３０が、溶接後のワークばらつきが品質ＯＫ範囲内にないと判別した場合に、ワーク１０，１２の溶接品質が悪いと判定して、溶接異常処理を実行する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、コントローラ３０が、溶接後のワークばらつきが品質ＯＫ範囲内にないと判別した場合に、そのワーク１０，１２の溶接の結果が再溶接可能なものであるか否かを判別し、そして、再溶接可能なものであるときはそのワーク１０，１２に対して再溶接を実行し、一方、再溶接可能なものでないときはワーク１０，１２の溶接品質が悪いと判定して溶接異常処理を実行することとしてもよい。

【0049】

かかる変形例において、コントローラ３０は、上記図２に示すルーチンに代えて、図５に示すルーチンを実行する。尚、図５において、上記図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。

【0050】

具体的には、コントローラ３０は、上記ステップ１１２において溶接後のワークばらつきが品質ＯＫ範囲内にないと判別した場合は、まず、そのワーク１０，１２の溶接の結果が再溶接可能なものであるか否かを判別する（ステップ２００）。尚、溶接の結果が再溶接可能なものであるか否かの判別は、画像認識装置２６を用いた画像認識結果に基づいて測定される、溶接後のワーク１０，１２の溶接部分４０の溶融サイズ（すなわち、その溶接部分４０の大きさ；具体的には、溶融幅、溶融高さ、及び溶融奥行きのうちの何れか一以上であればよく、望ましくはそれらのすべて）に基づいて行われるものとすればよい。コントローラ３０のデータベース３２には、溶融サイズと、品質ＯＫ範囲、ワーク１０，１２の再溶接を適切に行うことのできる再溶接可範囲、及びワーク１０，１２の再溶接を適切に行うことのできない再溶接不可範囲との関係を示す情報が予め定められて格納されている（図６参照）。

【0051】

そして、コントローラ３０は、上記ステップ２００において、溶接部分４０の溶融サイズが、品質ＯＫ範囲内にある（尚、このときは、溶融サイズ以外の項目で溶接品質が悪いものが存在する。）又はその品質ＯＫ範囲よりも大きい再溶接が不可能な範囲（再溶接不可範囲）内にあると判別した場合は、その溶融サイズが再溶接が可能な範囲内にないとして、ワーク１０，１２の溶接品質が悪いと判定し、溶接不良が生じたとして溶接異常処理を実行する（ステップ１１４）。

【0052】

一方、コントローラ３０は、上記ステップ２００において、溶接部分４０の溶融サイズが、品質ＯＫ範囲よりも小さい再溶接が可能な範囲（再溶接可範囲）内にあると判別した場合は、次に、前回溶接（前回溶接が再溶接である場合も含む。）が行われたワーク１０，１２の更なる溶接（再溶接）を行ううえで用いるべき再溶接条件を設定する（ステップ２０２）。そして、かかるステップ２０２において再溶接条件を設定すると、次に、その再溶接条件に従って溶接を実行させる（ステップ１０８）。

【0053】

上記の再溶接条件としての項目は、上記した溶接条件としての項目と同じであってもよく、溶接電流の大きさ、溶接時間の長さ、トーチ位置、及びチャック位置のうちの何れか一以上を含むものであればよい。コントローラ３０のデータベース３２には、溶融サイズと再溶接条件との関係を示す情報が定められて格納されている。尚、この関係は、前回溶接時における溶接条件（前回溶接が再溶接である場合はそのときの再溶接条件を含む。）を基準にして定められるものとしてもよく、また、前回溶接後の溶融サイズの大きさに応じて溶接条件が変更されるものとしてもよい。具体的には、前回溶接後の溶融サイズが再溶接可範囲内にあるとき、今回の再溶接条件は、前回溶接時に用いた溶接条件よりも、ワーク１０，１２の溶接部分４０の溶融サイズが大きくなるように設定される。例えば、溶接電流が前回溶接時よりも大きくされ、溶接時間が前回溶接時よりも長くされる。また、前回溶接後の溶融サイズが品質ＯＫ範囲に対して小さいほど、ワーク１０，１２の再溶接の溶接部分４０の溶融サイズが大きくなるように再溶接条件が定められる。例えば、前回溶接後の溶融サイズが品質ＯＫ範囲に対して小さいほど、溶接電流が大きくされ、溶接時間が長くされる。

【0054】

かかる変形例の処理によれば、一旦行われた溶接の結果としてのワーク１０，１２の溶接品質が品質ＯＫ範囲内にない不良であっても、その溶接後の溶接部分４０の溶融サイズが再溶接可範囲内にあるときは、そのワーク１０，１２の再溶接を実行させることができる。従って、溶接後のワーク１０，１２の溶接品質が所望の品質ＯＫ範囲内になくかつその溶接後の溶接部分４０の溶融サイズが再溶接可範囲内にあるときに、直ちにワーク１０，１２の溶接品質が悪いと判定されて溶接異常処理が実行されるのを防止することができ、溶接されたワーク１０，１２が溶接品質ＯＫを得られなかったときに直ちに廃棄されるのを回避することができる。

【0055】

また、上記の変形例においては、溶融サイズと再溶接条件との関係が、前回溶接時における溶接条件を基準にして定められ、具体的には、前回溶接後の溶融サイズが再溶接可範囲内にあるとき、今回の再溶接条件が、前回溶接時に用いた溶接条件よりも、ワーク１０，１２の溶接部分４０の溶融サイズが大きくなるように設定される。このため、ワーク１０，１２の再溶接を、溶接部分４０の溶融サイズが確実に大きくなるように実行することができる。

【0056】

また、上記の変形例においては、溶融サイズと再溶接条件との関係が、前回溶接後の溶融サイズの大きさに応じて再溶接条件が変更されるものとし、具体的には、前回溶接後の溶融サイズが品質ＯＫ範囲に対して小さいほど、ワーク１０，１２の再溶接の溶接部分４０の溶融サイズが大きくなるように今回の再溶接条件が設定される。このため、ワーク１０，１２の再溶接を、一律な再溶接条件によらず、前回溶接後の溶融サイズに応じた再溶接条件に従って実行するので、再溶接後の溶融サイズを所望の品質ＯＫ範囲内に収める確実性を向上させることができる。

【0057】

更に、上記の実施例においては、溶接装置１４が、トーチ２２側の負極電極と位置決め治具１６側の正極電極との間にアーク放電を施してワーク１０，１２を溶接する電気溶接装置である。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の溶接手法でワーク１０，１２の溶接を行うものに適用することとしてもよい。

【0058】

尚、以上の実施例に関し、更に以下を開示する。

【0059】

［１］２つのワーク（１０，１２）の継手部分に熱を加えることで両ワーク（１０，１２）を溶接する溶接装置（１４）であって、溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定手段（３０）と、前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベース（３２）と、前記データベース（３２）に格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定手段（３０）により測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定手段（３０）と、前記溶接条件設定手段（３０）により設定された前記溶接条件に従って溶接を実行する溶接実行手段（３０）と、を備える溶接装置（１４）。

【0060】

上記［１］記載の構成によれば、溶接前に２つのワークの継手部分についてワークばらつきが生じていても、そのワークばらつきに応じて溶接条件を変更するので、２つのワークの溶接をある程度均一な品質に保って安定化させることができる。このため、ワークの溶接品質を良好に保つためにワークの継手部分を大型化することは不要である。従って、ワークの大型化を招くことなく、溶接後の品質をワークばらつきによる影響を受けない良好なものに維持することができる。

【0061】

［２］上記［１］記載の溶接装置（１４）において、前記ワークばらつきとしての項目は、前記ワーク（１０，１２）と該ワーク（１０，１２）に熱を加えるトーチ（２２）との離間距離、前記ワーク（１０，１２）の母材断面積、及び一方の前記ワーク（１０，１２）の前記継手部分の先端と他方の前記ワーク（１０，１２）の前記継手部分の先端との段差の大きさのうちの少なくとも何れか一を含む溶接装置（１４）。

【0062】

［３］上記［２］記載の溶接装置（１４）において、前記溶接条件としての項目は、溶接電流、溶接時間、前記ワーク（１０，１２）を把持する治具の前記ワーク（１０，１２）に対するチャック位置、及び前記ワーク（１０，１２）に熱を加えるトーチ（２２）の前記ワーク（１０，１２）に対するトーチ位置のうちの少なくとも何れか一を含む溶接装置（１４）。

【0063】

［４］上記［３］記載の溶接装置（１４）において、前記関係における前記溶接電流は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、大きくされる溶接装置（１４）。

【0064】

［５］上記［３］記載の溶接装置（１４）において、前記関係における前記溶接時間は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、長くされる溶接装置（１４）。

【0065】

［６］上記［３］記載の溶接装置（１４）において、前記関係における前記チャック位置は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、前記トーチ（２２）から遠ざかる方向に移動される溶接装置（１４）。

【0066】

［７］上記［３］記載の溶接装置（１４）において、前記関係における前記トーチ位置は、前記離間距離が長いほど、前記母材断面積が大きいほど、又は前記段差の大きさが大きいほど、前記ワーク（１０，１２）に近づく方向に移動される溶接装置（１４）。

【0067】

［８］上記［１］乃至［７］の何れか一項記載の溶接装置（１４）において、前記溶接実行手段（３０）による溶接の実行後に該溶接の結果を測定する溶接後測定手段（３０）と、前記溶接後測定手段（３０）により測定された溶接の結果に基づいてワーク品質の良否を判定する品質判定手段（３０）と、を備える溶接装置（１４）。

【0068】

上記［８］記載の構成によれば、溶接後のワーク品質の良否を判定することができる。

【0069】

［９］上記［８］記載の溶接装置（１４）において、前記品質判定手段（３０）によりワーク品質が不良であると判定された場合に、該溶接の結果が再溶接可能なものであるか否かを判別する再溶接判別手段（３０）を備え、前記溶接実行手段（３０）は、前記再溶接判別手段（３０）により溶接の結果が再溶接可能なものであると判別される場合に、再溶接を行ううえで用いるべき再溶接条件に従って溶接を実行する溶接装置（１４）。

【0070】

上記［９］記載の構成によれば、溶接後のワーク品質が不良であっても、その溶接の結果が再溶接可能なものであるときは、ワークの再溶接を実行することができる。

【0071】

［１０］上記［９］記載の溶接装置（１４）において、前記データベース（３２）は、また、溶接の結果と再溶接条件との関係を表す再溶接データを格納していると共に、前記再溶接判別手段（３０）により溶接の結果が再溶接可能なものであると判別される場合に、前記データベース（３２）に格納されている前記再溶接データを用いて、該溶接の結果に対する前記再溶接条件を設定する再溶接条件設定手段（３０）を備える溶接装置（１４）。

【0072】

上記［１０］記載の構成によれば、再溶接後の溶融サイズを所望の品質ＯＫ範囲内に収める確実性を向上させることができる。

【0073】

［１１］上記［９］又は［１０］記載の溶接装置（１４）において、前記再溶接判別手段（３０）により溶接の結果が再溶接可能なものでないと判別される場合に、溶接不良が生じたと判定する溶接不良判定手段（３０）を備える溶接装置（１４）。

【0074】

上記［１１］記載の構成によれば、溶接後のワーク品質が不良でありかつその溶接の結果が再溶接可能なものでないときに、溶接不良が生じたと判定することができる。

【0075】

［１２］上記［８］乃至［１１］の何れか一項記載の溶接装置（１４）において、前記溶接前測定手段（３０）により測定された前記ワークばらつきと前記溶接後測定手段（３０）により測定された溶接の結果との比較結果に基づいて、溶接を行ううえでの異常有無を判別する異常判別手段（３０）を備える溶接装置（１４）。

【0076】

上記［１２］記載の構成によれば、ワーク品質以外の溶接を行うための溶接装置自体やその他の異常の有無を判定することができるので、溶接を行ううえでのプロセス保証を確保することができる。

【0077】

［１３］２つのワーク（１０，１２）の継手部分に熱を加えることで両ワーク（１０，１２）を溶接する溶接方法であって、溶接前に前記継手部分のワークばらつきを測定する溶接前測定工程と、前記ワークばらつきと溶接条件との関係を表すデータを格納するデータベース（３２）に格納されている前記データを用いて、前記溶接前測定工程において測定された前記ワークばらつきに対して溶接を行ううえで用いるべき溶接条件を設定する溶接条件設定工程と、前記溶接条件設定工程において設定された前記溶接条件に従って溶接を実行する溶接実行工程と、を備える溶接方法。

【0078】

上記［１３］記載の構成によれば、溶接前に２つのワークの継手部分についてワークばらつきが生じていても、そのワークばらつきに応じて溶接条件を変更するので、２つのワークの溶接をある程度均一な品質に保って安定化させることができる。このため、ワークの溶接品質を良好に保つためにワークの継手部分を大型化することは不要である。従って、ワークの大型化を招くことなく、溶接後の品質をワークばらつきによる影響を受けない良好なものに維持することができる。

【符号の説明】

【0079】

１０，１２ワーク
１４ 溶接装置
１６ 位置決め治具
２２ トーチ
２６ 画像認識装置
３０ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】