特許 6619300 溶接装置

(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】6619300

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20191202BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20191202BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20191202BHJP

   B23K 9/127 20060101ALI20191202BHJP

   B23K 37/047 20060101ALI20191202BHJP

   B23K 35/30 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/095 501B

   B23K9/12 331K

   B23K9/00 501B

   B23K9/127 501B

   B23K9/12 331G

   B23K9/095 505B

   B23K9/095 501H

   B23K9/12 331J

   B23K37/047 501C

   B23K35/30 320A

【請求項の数】15

【全頁数】41

(21)【出願番号】特願2016-147868(P2016-147868)

(22)【出願日】2016年7月27日

(65)【公開番号】特開2018-15779(P2018-15779A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2018年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岸川 浩久

(72)【発明者】

【氏名】松村 浩史

(72)【発明者】

【氏名】高田 篤人

(72)【発明者】

【氏名】定廣 健次

(72)【発明者】

【氏名】泉谷 瞬

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１８６７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−３２８７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−３１４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

Ｂ２３Ｋ ９／００

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２３Ｋ ９／１２７

Ｂ２３Ｋ ３５／３０

Ｂ２３Ｋ ３７／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤを用いて、溶接ロボットで溶接ワークを自動で溶接する溶接装置であって、
前記溶接ロボットの動作および溶接作業を制御する溶接制御装置を備え、
前記溶接制御装置は、
前記溶接ワークの位置を検出するセンシング手段と、
前記センシング手段によって検出された、少なくとも一つの前記溶接ワーク表面からの設定開先深さに対する所定深さの検出開始位置から開先幅方向の両開先面の検出位置データと、前記設定開先深さと前記検出開始位置との差と、予め設定されている前記両開先面の角度とに従ってルートギャップを求めるルートギャップ算出手段と、
前記溶接ワイヤごとの送給速度に対する適正溶接電流のデータベースであるワイヤ溶融情報を有する記憶手段と、
を備え、
予め規定した入熱量以下となるように、前記ルートギャップ算出手段によって求められたルートギャップと前記ワイヤ溶融情報にしたがって、積層パターンおよび溶接条件を作成することを特徴とする溶接装置。

【請求項2】

前記ワイヤ溶融情報は、いずれの前記溶接ワイヤにおいても、１２≦｛適正溶接電流（Ａ）／送給速度（ｍ／ｍｉｎ）｝≦１２５の範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記ワイヤ溶融情報は、前記溶接ワイヤの直径、ワイヤ突き出し長さおよびシールドガスに関するガス情報を含み、且つ、
前記直径が１．０〜２．０ｍｍ、前記ワイヤ突き出し長さが１０〜３５ｍｍの範囲において、前記溶接ワイヤごとの送給速度に対する適正溶接電流のデータベースを有することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項4】

前記ワイヤ溶融情報に含まれる前記溶接ワイヤは、
前記溶接ワイヤの全重量に対し、
Ｃ：０．５０質量％以下（０％を含む）
Ｓｉ：０．１０〜２．００質量％
Ｍｎ：０．１０〜３．００質量％
Ｓ：０．０００１〜０．０５００質量％
Ｔｉ：０．８０質量％以下（０％を含む）
Ａｌ：０．８０質量％以下（０％を含む）
Ｍｏ：５．０質量％以下（０％を含む）
Ｃｒ：３０．０質量％以下（０％を含む）
Ｎｉ：２０．０質量％以下（０％を含む）
Ｃｕ：１．０質量％以下（０％を含む）
Ｂ：０．０１００質量％以下（０％を含む）
を含む組成情報を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接装置。

【請求項5】

前記溶接ワイヤに含まれるＳｉ、Ａｌ、Ｔｉの比率が、
０．１０≦Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の溶接装置。

【請求項6】

前記センシング手段は、
レーザーセンサによって前記溶接ワークの位置を検出する、又は、
所定突き出し長さに設定された前記溶接ワイヤを支持する溶接トーチと前記溶接ワークとの間にセンシング電圧を印加し、前記溶接ワイヤと前記溶接ワークとの接触による通電状態を検出して前記溶接ワークの位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項7】

前記溶接ワークの長手方向に移動可能に設けられ、当該溶接ワークを保持して回転させる一対の回転ポジショナと、前記一対の回転ポジショナの移動方向と平行な方向に移動可能に設けられた単数または複数の台車と、前記単数または複数の台車上において、前記回転ポジショナの移動方向と直交する方向に移動可能に設けられた前記溶接ロボットと、前記溶接ロボットの先端に設けられた溶接トーチと、を備え、
前記一対の回転ポジショナは、
前記溶接ワークが内部に収容され、複数の固定治具によって当該溶接ワークを保持する一対の環状保持部と、
前記一対の環状保持部の一方または双方を回転させる駆動部と、
を備え、
前記環状保持部は、前記溶接ワークを収容できるように環状部分の所定位置が分断されて当該環状部分の一部が開口して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項8】

同一の前記溶接ワークに存在する断面積と溶接長のいずれかもしくは両方が異なることで、溶接すべき体積の異なる複数の溶接継手を複数の前記溶接ロボットによって同時に溶接する場合に、基点から次の基点までの溶接時間を同じにするために、前記溶接ワイヤの送り量を変えるように制御することで、溶接すべき体積の違いを補うことを特徴とする請求項７に記載の溶接装置。

【請求項9】

前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲を設け、その範囲内での溶接を行い、その結果生じる溶着量の違いをそれ以降のパスで補うように制御することで、トータルの溶着量を所望の値内にすることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。

【請求項10】

前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲内での溶接が行えない場合において、少なくとも１つのパスを溶接継手ごとに個別に溶接するように制御することで、全体の肉量誤差を補うことを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。

【請求項11】

前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲内での溶接が行えない場合において、ワイヤ送給量の差を大きくするとともに、溶接電流が適正範囲外となることに対して当該溶接電流が所望の値となるように溶接ワイヤの突き出し長さを変えるように制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の溶接装置。

【請求項12】

前記溶接ロボットの先端に設置され、前記溶接ワークの溶接部に発生したスラグを除去するスラグ除去装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項13】

溶接トーチ先端に設けられたノズルを交換するノズル交換装置を備え、
前記ノズル交換装置は、
前記ノズルが挿入されるコイルバネと、
前記ノズルが挿入された前記コイルバネをその中心軸回りに回転駆動させることで、前記ノズルを前記溶接トーチのトーチ本体から取り外す回転駆動源と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項14】

前記溶接ワークにおける複数の溶接部を多層盛り溶接する場合において、
予め指定した順番に、積層ごとの溶接を前記複数の溶接部で分割して行うことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項15】

前記溶接制御装置は、
少なくとも、前記溶接ワークの寸法および溶接継手の形状のいずれかもしくは両方と、溶接実行可否の情報とが、作業者による入力あるいは前記溶接ワークのＣＡＤデータの入力によって入力される入力手段を備え、
前記溶接ワークの寸法および前記溶接継手の形状のいずれかもしくは両方に応じて予め用意された溶接ロボット軌跡および溶接条件に従って、溶接時における溶接ロボット動作軌跡および溶接条件を自動的に生成し、溶接させることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接ワイヤを用い、溶接ロボットで大型溶接ワークを自動溶接する溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄骨柱構造物等の大型溶接ワークは、溶接ロボットを用いて、複数の継手を自動溶接する方法が一般的である。これらの継手は通常、１本の溶接線を連続的に複数層にわたって溶接を行う多層盛り溶接を行い、溶接終了後に次継手に移動する工程を繰り返す。

【0003】

大型溶接ワークの自動溶接における溶接作業の効率化を図るために、特許文献１では、溶接制御装置の入力手段に入力された鉄骨構造物の寸法等の情報に基づいて、溶接ロボットの動作軌跡および溶接条件を自動的に生成することができるため、動作軌跡や溶接条件などのティーチングデータを個別に作成すること無しに、溶接作業を自動化することができ、溶接作業の効率化を図ることを可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２０２６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、多層盛り溶接は、溶接金属の機械的性能の低下や熱歪による変形等を防止するために厳密な入熱管理が必要であり、例えば、鉄骨構造物の溶接に関しては、入熱４０ｋＪ／ｃｍまたは３０ｋＪ／ｃｍに入熱制限するように規定される（鉄骨工事技術指針）。特許文献１に開示されている溶接装置は、入熱管理に対する手段を用いておらず、例えば、ルートギャップ変動が生じる場合において、溶接条件を自動生成した場合に規定の入熱制限を超える可能性がある。また、制御に溶接ワイヤの特性についても考慮していない。溶接ワイヤの特性は入熱に関する一要素であり、例えば、電気抵抗の異なる材料を用いた時、同じ速度で送給しても、出力する溶接電流は異なり、入熱量に大きく影響を及ぼす。一方、入熱を合わせ込み、溶接電流を一定とすると送給速度が異なるため、溶着量に影響を及ぼす。適正な溶着量で溶接しなければ、アンダーカット、ラップ、溶込不良といった溶接欠陥やビード外観不良、スパッタの発生が起こるため、溶接ワイヤの特性は溶接後の品質にも影響する。入熱制限越えによる機械的性能の低下や熱歪による変形、または粗悪な溶接品質の場合は、溶接やり直しや補修作業等が必要となり、溶接作業の効率が格段に低下する。

【0006】

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接ワイヤを用いた自動溶接において、溶接ワイヤの特性情報を用いた自動溶接制御方法によって、入熱管理の自動化および溶接後の品質を確保することで、溶接作業全体の効率化を図ることができる溶接装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 溶接ワイヤを用いて、溶接ロボットで溶接ワークを自動で溶接する溶接装置であって、
前記溶接ロボットの動作および溶接作業を制御する溶接制御装置を備え、
前記溶接制御装置は、
前記溶接ワークの位置を検出するセンシング手段と、
前記センシング手段によって検出された、少なくとも一つの前記溶接ワーク表面からの設定開先深さに対する所定深さの検出開始位置から開先幅方向の両開先面の検出位置データと、前記設定開先深さと前記検出開始位置との差と、予め設定されている前記両開先面の角度とに従ってルートギャップを求めるルートギャップ算出手段と、
前記溶接ワイヤごとの送給速度に対する適正溶接電流のデータベースであるワイヤ溶融情報を有する記憶手段と、
を備え、
予め規定した入熱量以下となるように、前記ルートギャップ算出手段によって求められたルートギャップと前記ワイヤ溶融情報にしたがって、積層パターンおよび溶接条件を作成することを特徴とする溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、ルートギャップ変動があったとしても、予め定められた入熱量を制限するように、ワイヤ溶融情報にしたがって溶接条件を制御でき、かつ適正な溶接品質を維持できる。

【0008】

（２） 前記ワイヤ溶融情報は、いずれの前記溶接ワイヤにおいても、１２≦｛適正溶接電流（Ａ）／送給速度（ｍ／ｍｉｎ）｝≦１２５の範囲に設定されることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
（３） 前記ワイヤ溶融情報は、前記溶接ワイヤの直径、ワイヤ突き出し長さおよびシールドガスに関するガス情報を含み、且つ、
前記直径が１．０〜２．０ｍｍ、前記ワイヤ突き出し長さが１０〜３５ｍｍの範囲において、前記溶接ワイヤごとの送給速度に対する適正溶接電流のデータベースを有することを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
（４） 前記ワイヤ溶融情報に含まれる前記溶接ワイヤは、
前記溶接ワイヤの全重量に対し、
Ｃ：０．５０質量％以下（０％を含む）
Ｓｉ：０．１０〜２．００質量％
Ｍｎ：０．１０〜３．００質量％
Ｓ：０．０００１〜０．０５００質量％
Ｔｉ：０．８０質量％以下（０％を含む）
Ａｌ：０．８０質量％以下（０％を含む）
Ｍｏ：５．０質量％以下（０％を含む）
Ｃｒ：３０．０質量％以下（０％を含む）
Ｎｉ：２０．０質量％以下（０％を含む）
Ｃｕ：１．０質量％以下（０％を含む）
Ｂ：０．０１００質量％以下（０％を含む）
を含む組成情報を有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の溶接装置。
（２）〜（４）の少なくとも一つの構成を備える溶接装置は、より精度の良い入熱管理の自動化が可能となり、規定した入熱量に対し、より溶接品質を高めることができる。

【0009】

（５） 前記溶接ワイヤに含まれるＳｉ、Ａｌ、Ｔｉの比率が、
０．１０≦Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝の範囲内であることを特徴とする（４）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、多層盛り溶接時のスラグ剥離が容易となり、より溶接品質を高めることができる。

【0010】

（６） 前記センシング手段は、
レーザーセンサによって前記溶接ワークの位置を検出する、又は、
所定突き出し長さに設定された前記溶接ワイヤを支持する溶接トーチと前記溶接ワークとの間にセンシング電圧を印加し、前記溶接ワイヤと前記溶接ワークとの接触による通電状態を検出して前記溶接ワークの位置を検出することを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、センシング手段によって溶接ワークの位置を検出することができ、この溶接ワークの位置に従ってルートギャップ算出手段によってルートギャップを算出することができる。

【0011】

（７） 前記溶接ワークの長手方向に移動可能に設けられ、当該溶接ワークを保持して回転させる一対の回転ポジショナと、前記一対の回転ポジショナの移動方向と平行な方向に移動可能に設けられた単数または複数の台車と、前記単数または複数の台車上において、前記回転ポジショナの移動方向と直交する方向に移動可能に設けられた前記溶接ロボットと、前記溶接ロボットの先端に設けられた溶接トーチと、を備え、
前記一対の回転ポジショナは、
前記溶接ワークが内部に収容され、複数の固定治具によって当該溶接ワークを保持する一対の環状保持部と、
前記一対の環状保持部の一方または双方を回転させる駆動部と、
を備え、
前記環状保持部は、前記溶接ワークを収容できるように環状部分の所定位置が分断されて当該環状部分の一部が開口して形成されていることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、一対の回転ポジショナによって溶接ワークを保持するとともに、例えば溶接ロボットによって溶接ワークの直線部分を溶接する場合は、当該溶接ワークを回転させずに溶接ロボットによって溶接することができ、また、溶接ロボットによって溶接ワークの円弧部分（コーナー部）を溶接する場合は、当該溶接ワークを回転させながら溶接することができる。これにより、溶接装置は、溶接ワークの直線部分のみならず、円弧部分においてもアークを切ることなく連続して溶接することができる。

【0012】

（８） 同一の前記溶接ワークに存在する断面積と溶接長のいずれかもしくは両方が異なることで、溶接すべき体積の異なる複数の溶接継手を複数の前記溶接ロボットによって同時に溶接する場合に、基点から次の基点までの溶接時間を同じにするために、前記溶接ワイヤの送り量を変えるように制御することで、溶接すべき体積の違いを補うことを特徴とする（７）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、複数の溶接ロボットによる溶接ワイヤの送り量を変えることで、複数の溶接ロボットによって、溶接すべき体積の異なる複数の溶接継手を同時に溶接することができる。

【0013】

（９） 前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲を設け、その範囲内での溶接を行い、その結果生じる溶着量の違いをそれ以降のパスで補うように制御することで、トータルの溶着量を所望の値内にすることを特徴とする（８）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、溶接の際に生じる肉量の違いを後のパスで補い、トータルの肉量を所望の値内にすることで、複数の溶接ロボットによって、複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正に溶接することができる。

【0014】

（１０） 前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲内での溶接が行えない場合において、少なくとも１つのパスを溶接継手ごとに個別に溶接するように制御することで、全体の肉量誤差を補うことを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、少なくとも１つのパスを溶接継手ごとに個別に溶接し、全体の肉量誤差を補うことで、溶接継手ごとで基点間の溶接すべき体積の差が大きくても、単数または複数の溶接ロボットによって、単数または複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正に溶接することができる。

【0015】

（１１） 前記溶接制御装置は、各パスで溶接可能な溶接電流範囲内での溶接が行えない場合において、ワイヤ送給量の差を大きくするとともに、溶接電流が適正範囲外となることに対して当該溶接電流が所望の値となるように溶接ワイヤの突き出し長さを変えるように制御することを特徴とする（９）または（１０）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、複数の溶接ロボットの溶接ワイヤの突き出し長さを変えることで、単数または複数の溶接ロボットによって単数または複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正な溶接電流を保って溶接することができる。

【0016】

（１２） 前記溶接ロボットの先端に設置され、前記溶接ワークの溶接部に発生したスラグを除去するスラグ除去装置を備えることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、溶接部に発生したスラグを除去することができるため、溶接不良や溶接欠陥を防止することができる。

【0017】

（１３） 溶接トーチ先端に設けられたノズルを交換するノズル交換装置を備え、
前記ノズル交換装置は、
前記ノズルが挿入されるコイルバネと、
前記ノズルが挿入された前記コイルバネをその中心軸回りに回転駆動させることで、前記ノズルを前記溶接トーチのトーチ本体から取り外す回転駆動源と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、コイルバネに対してノズルがずれて挿入された場合であっても、コイルバネの変形および撓みによってそのノズレに容易に追従することができるため、ノズルに熱変形や寸法誤差があってもノズルの交換を確実に行うことができる。

【0018】

（１４） 前記溶接ワークにおける複数の溶接部を多層盛り溶接する場合において、
予め指定した順番に、積層ごとの溶接を前記複数の溶接部で分割して行うことを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、入熱管理に加えて、パス間温度の管理も可能である。

【0019】

（１５） 前記溶接制御装置は、
少なくとも、前記溶接ワークの寸法および溶接継手の形状のいずれかもしくは両方と、溶接実行可否の情報とが、作業者による入力あるいは前記溶接ワークのＣＡＤデータの入力によって入力される入力手段を備え、
前記溶接ワークの寸法および前記溶接継手の形状のいずれかもしくは両方に応じて予め用意された溶接ロボット軌跡および溶接条件に従って、溶接時における溶接ロボット動作軌跡および溶接条件を自動的に生成し、溶接させることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
このような構成を備える溶接装置は、制御装置の入力手段に入力された溶接ワークの寸法等の情報に基づいて、溶接ロボットの動作軌跡および溶接条件を自動的に生成することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明にかかる溶接装置によれば、溶接ワイヤの特性情報に基づいて、入熱管理の自動化および溶接後の品質を確保することで、溶接作業全体の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係る溶接装置の全体構成を示す概略図である。

【図2A】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える回転ポジショナの構成および動作を説明するための概略図であって、環状保持部の円弧部分を開放した状態を示す図である。

【図2B】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える回転ポジショナの構成および動作を説明するための概略図であって、環状保持部内に鉄骨構造物を収容した状態を示す図である。

【図2C】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える回転ポジショナの構成および動作を説明するための概略図であって、環状保持部の円弧部分を閉鎖した状態を示す図である。

【図3A】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える回転ポジショナの構成および動作を説明するための概略図であって、環状保持部を停止させた状態を示す図である。

【図3B】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える回転ポジショナの構成および動作を説明するための概略図であって、環状保持部を回転させた状態を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る溶接装置が備えるノズル交換装置の構成を示す断面図である。

【図5A】本発明の実施形態に係る溶接装置が備えるノズル交換装置のノズル着脱機構の動作を示す図であって、ノズル着脱機構のコイルバネに溶接トーチ先端のノズルを挿入する前の状態を示す図である。

【図5B】本発明の実施形態に係る溶接装置が備えるノズル交換装置のノズル着脱機構の動作を示す図であって、ノズル着脱機構のコイルバネに溶接トーチ先端のノズルを挿入した状態を示す図である。

【図5C】本発明の実施形態に係る溶接装置が備えるノズル交換装置のノズル着脱機構の動作を示す図であって、ノズル着脱機構のコイルバネによって溶接トーチ先端のノズルを取り外した状態を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る溶接装置が備えるスラグ除去装置の構成を示す側面図である。

【図7】本発明の１実施形態および第４実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態に係る溶接装置によるギャップセンシングの手順を示す概略図である。

【図9】本発明の実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置の演算手段の構成を示すブロック図である。

【図10】溶接ワイヤの送給速度と実溶接電流の関係を示すグラフである。

【図11】本発明の第１実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御手段の処理手順を示すフローチャートである。

【図12】全パス一括によるパス分割機能を説明する図である。

【図13】パス分割によるパス分割機能を説明する図である。

【図14】１パス目のみ分割によるパス分割機能を説明する図である。

【図15】本発明の第２実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置の構成を示すブロック図である。

【図16】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置の構成を示すブロック図である。

【図17A】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図17B】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図17C】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図17D】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図17E】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図17F】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18A】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18B】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18C】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18D】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18E】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図18F】本発明の第３実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置によるインチング操作の手順を示す概略図である。

【図19】本発明の第４実施形態に係る溶接装置が備える溶接制御装置の演算手段の構成を示すブロック図である。

【図20A】実施例の溶接部を示す断面図である。

【図20B】実施例の溶接部の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明に係る溶接装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図面中で部材の大きさや形状を誇張して示している場合や、一部の構成の描写を省略している場合がある。

【0023】

［第１実施形態］
本発明の本実施形態に係る溶接装置について、図１〜図１４を参照しながら説明する。溶接装置１は、溶接用ワークである鉄骨構造物Ｗを、例えばガスシールドアーク溶接によって溶接するものである。溶接装置１は、図１に示すように、回転ポジショナ１０と、台車２０と、溶接ロボット３０と、ワイヤ供給容器４０と、ノズル交換装置５０と、ノズル清掃装置６０と、ワイヤ切断装置８０と、溶接制御装置９０と、を備えている。また、溶接装置１は、図１に示した構成以外にも、スラグ除去装置７０を備えている（図６参照）。

【0024】

（回転ポジショナ）
回転ポジショナ１０は、溶接の際に溶接ワークＷを保持するとともに回転させるものである。回転ポジショナ１０は、図１に示すように、一対で構成され、柱状の溶接ワークＷを、当該溶接ワークＷの長手方向における２点で保持する。回転ポジショナ１０は、例えば溶接ロボット３０によって溶接ワークＷの直線部分を溶接する場合は当該溶接ワークＷを回転させず、溶接ロボット３０によって溶接ワークＷの円弧部分（コーナー部）を溶接する場合は当該溶接ワークＷを回転させる。これにより、溶接装置１は、溶接ワークＷの直線部分のみならず、円弧部分においてもアークを切ることなく連続して溶接することができる。回転ポジショナ１０は、ここでは図１に示すように、環状保持部１１と、昇降アーム機構１２と、ブラケット１３と、レール台車１４と、を備えている。

【0025】

環状保持部１１は、溶接ワークＷを内部に収容して保持するものである。環状保持部１１の内側には、図１に示すように、溶接ワークＷを四方から保持するための複数の固定治具１１１が伸縮自在に設けられている。そして、環状保持部１１は、図１に示すように、これら複数の固定治具１１１によって、溶接ワークＷを四方から挟んで固定する。また、環状保持部１１の外周には、図２Ａに示すように、ギア１１ａが形成されており、後記するように、当該ギア１１ａがブラケット１３内部に設けられたピニオンギア１３１と噛み合うように構成されている（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。なお、図１では、一部（円周の右側のみ）を除いてギア１１ａの図示を省略している。

【0026】

昇降アーム機構１２は、環状保持部１１を分断して開閉するためのものである。昇降アーム機構１２は、図２Ａに示すように、環状保持部１１およびブラケット１３の側方（ここでは右側）に設けられ、一端側が環状保持部１１の上部に接続され、他端側がブラケット１３の側面（ここでは右側）に接続されている。

【0027】

昇降アーム機構１２は、具体的には図２Ａに示すように、環状保持部１１を所定位置で分断するように開放し、当該環状保持部１１の一部である円弧部分１１ｂを、環状保持部１１の残りの部分から離間させることで、溶接ワークＷを収容可能な状態とする。そして、昇降アーム機構１２は、図２Ｂに示すように、溶接ワークＷが収容されると、図２Ｃに示すように、円弧部分１１ｂを再び閉鎖し、環状保持部１１の内側に設けられた４つの固定治具１１１によって溶接ワークＷを挟んで保持させる。

【0028】

ブラケット１３は、図１に示すように、環状保持部１１を収容するものである。ブラケット１３は、図２Ａに示すように、環状保持部１１の下半分を収容し、環状保持部１１の上半分を露出させるような形状を呈している。また、ブラケット１３の内部には、図３Ａに示すように、環状保持部１１のギア１１ａと噛み合うように配置されたピニオンギア１３１と、当該ピニオンギア１３１を駆動させる駆動部１３２と、が設けられている。なお、この駆動部１３２は、一対の回転ポジショナ１０の少なくとも一方に設けられていればよく、一方の回転ポジショナ１０の回転に他方の回転ポジショナ１０が従動する構成であっても構わない。

【0029】

レール台車１４は、回転ポジショナ１０をポジショナ用移動レールＲ１に沿って移動可能とするものである。レール台車１４は、図１に示すように、回転ポジショナ１０の下部に一対で設けられ、当該回転ポジショナ１０を溶接ワークＷの長手方向に移動可能とする。

【0030】

回転ポジショナ１０は、前記したように、環状保持部１１の外周に形成されたギア１１ａと、ブラケット１３内部に設けられたピニオンギア１３１とが噛み合うように構成されている（図３Ａ参照）。従って、回転ポジショナ１０は、図３Ｂに示すように、駆動部１３２の駆動によって環状保持部１１を回転させることで、溶接作業中に溶接ワークＷを回転させることができる。

【0031】

（台車）
台車２０は、溶接装置１を構成する各機構を載置するものである。台車２０は、図１に示すように、平板状に形成されている。そして、台車２０の上部には、図１に示すように、溶接ロボット３０と、ワイヤ供給容器４０と、ノズル交換装置５０と、ノズル清掃装置６０と、ワイヤ切断装置８０と、溶接制御装置９０と、が載置されている。また、台車２０の上部には、図１に示すように、スラグ除去装置７０（図６参照）を載置するスラグ除去装置用載置台７０ａが載置されている。

【0032】

台車２０の下部には、図１に示すように、車輪２１が設けられており、台車２０は、当該車輪２１によって、台車用移動レールＲ２に沿って移動可能に構成されている。すなわち、台車２０は、図１に示すように、溶接ワークＷの長手方向であって、前記した回転ポジショナ１０の移動方向と平行な方向に移動可能に設けられている。

【0033】

台車２０の上部には、図１に示すように、スライダ機構２２が設けられており、当該スライダ機構２２の上部に溶接ロボット３０が載置されている。このスライダ機構２２は、回転ポジショナ１０の移動方向、すなわち溶接ワークＷの長手方向、と直交する方向に移動可能に構成されている。従って、当該スライダ機構２２の上部に載置された溶接ロボット３０は、溶接の際に、回転ポジショナ１０の移動方向と直交する方向に移動可能に構成されている。

【0034】

（溶接ロボット）
溶接ロボット３０は、溶接ワークＷを溶接するものである。溶接ロボット３０は、図１に示すように、アーム先端に溶接ワイヤを供給する溶接トーチ３１を備えている。この溶接トーチ３１は、図示しない溶接電源に接続されており、当該溶接トーチ３１を介して、溶接ワイヤに電力が供給されるように構成されている。溶接ロボット３０は、図１に示すように、スライダ機構２２を介して台車２０に載置されており、前記したように、回転ポジショナ１０の移動方向と直交する方向（溶接ワークＷの幅方向）に移動可能に設けられている。また、溶接ロボット３０は、図１に示すように、一対の回転ポジショナ１０の間もしくはその外側に配置されており、当該一対の回転ポジショナ１０の間の溶接継手を溶接する。

【0035】

（ワイヤ供給容器）
ワイヤ供給容器４０は、溶接トーチ３１に供給される溶接ワイヤが収容されるものである。ワイヤ供給容器４０は、図１に示すように、円筒状に形成されており、内部に溶接ワイヤがコイル状に巻かれながら収容されている。ワイヤ供給容器４０内の溶接ワイヤは、図示しないワイヤ送給装置によって溶接時には巻き解かれ、容器上部のテーパ状にすぼまったワイヤ引き出し治具を通り、図示しないコンジットチューブを介して溶接トーチ３１に供給される。

【0036】

（ノズル交換装置）
ノズル交換装置５０は、溶接トーチ３１先端に設けられたシールドガス供給用のノズルを交換するものである。例えば、溶接装置１を用いて開先の深い溶接継手を溶接する場合、その初層または２層目の溶接ではノズルと開先との干渉を防ぐために短いノズルを用い、それ以降の層の溶接ではシールド性を確保するために長いノズルを用いることがある。このような場合に、ノズル交換装置５０を用いることで、溶接の途中であってもノズルを交換することができるため、当該交換作業を自動化することができる。

【0037】

ノズル交換装置５０は、図１に示すように、台車２０上おける溶接ロボット３０の近傍に載置されている。ノズル交換装置５０は、具体的には図４に示すように、円筒状の基台５１と、当該基台５１上に配置された円筒状のノズル着脱機構５２と、基台５１上に配置された円筒状のチップ清掃機構５３と、ノズル着脱機構５２とチップ清掃機構５３とを接続する中間歯車５５と、を備えている。なお、ここでは図示を省略したが、ノズル着脱機構５２は、基台５１上に複数配置されている。

【0038】

ノズル着脱機構５２は、溶接トーチ３１先端のノズルを着脱するものである。ノズル着脱機構５２は、図４に示すように、ノズルが挿入されるコイルバネ５２１と、当該コイルバネを支持する筒部材５２２と、平歯車５２３を介してコイルバネ５２１を正回転または逆回転させる回転駆動源５２４と、を備えている。なお、平歯車５２３は、図４に示すように、中間歯車５５を介して平歯車５３４と接続されている。従って、ノズル交換装置５０は、図４に示すように、ノズル着脱機構５２側の平歯車５２３が回転すると、中間歯車５５を介して、その回転力がチップ清掃機構５３側の平歯車５３４にも伝達されるように構成されている。

【0039】

このような構成を備えるノズル着脱機構５２は、例えば以下のような手順によって溶接トーチ３１からノズルを取り外す。まず、ノズル着脱機構５２は、図５Ａに示すように、回転駆動源５２４により、バネ内径が広がる方向（ここでは左回り）にコイルバネ５２１を回転させる。次に、ノズル着脱機構５２は、図５Ｂに示すように、溶接トーチ３１が降下してコイルバネ５２１内にノズル３１１が挿入されると、図５Ｃに示すように、回転駆動源５２４により、バネ内径が縮まる方向（ここでは右回り）にコイルバネ５２１を回転させる。このような動作により、コイルバネ５２１のバネ内径が縮んでノズル３１１がコイルバネ５２１によって締め付けられることになる。従って、ノズル着脱機構５２は、図５Ｃに示すように、溶接トーチ３１を上昇させることで、トーチ本体３１２からノズル３１１を容易に取り外すことができる。なお、このようにノズル３１１を取り外した後に新たなノズル３１１をトーチ本体３１２に取り付ける場合は、図５Ａ〜図５Ｃに示した手順を逆から行えばよい。

【0040】

チップ清掃機構５３は、ノズル３１１が取り外された溶接トーチ３１先端のチップ３１３（図５Ａ〜図５Ｃ参照）を清掃するものである。すなわち、ノズル交換装置５０は、ノズル着脱機構５２によって溶接トーチ３１からノズル３１１を取り外した後、当該溶接トーチ３１先端のチップ３１３を清掃するように構成されている。

【0041】

チップ清掃機構５３は、図４に示すように、筒状の装置本体５３ａの上部に、溶接トーチ３１先端のチップ３１３（図５Ｃ参照）が挿入される貫通孔５３ｂが形成されている。また、装置本体５３ａの内部には、回転中心Ｏの方向に向かってばねで張力をかけ、負荷がかかった場合にはその回転半径が広がるように取り付けた複数のブラシが配置されている。そして、チップ清掃時は、回転中心Ｏの上方から、ノズル３１１が外され、チップ３１３およびオリフィスが装着された溶接トーチ３１を降下させて貫通孔５３ｂに挿入し、チップ３１３およびオリフィスに付着したスパッタを除去する。

【0042】

以上説明したようなノズル交換装置５０を備える溶接装置１は、コイルバネ５２１に対してノズル３１１がずれて挿入された場合であっても、コイルバネ５２１の変形および撓みによってそのズレに容易に追従することができるため、ノズル３１１に熱変形や寸法誤差があってもノズル３１１の交換を確実に行うことができる。

【0043】

（ノズル清掃装置）
ノズル清掃装置６０は、溶接トーチ３１先端のノズル３１１を清掃するものである。ノズル清掃装置６０の上部には、図１に示すように、溶接トーチ３１のノズル３１１が挿入される貫通孔（図示省略）が形成されている。そして、ノズル清掃装置６０は、当該貫通孔にノズル３１１が挿入された後、当該ノズル３１１に対してショット玉を吹きつけることで、ノズル３１１先端に付着しリング状になったスパッタを除去する。溶接装置１は、このようなノズル清掃装置６０を備えることで、ノズル３１１に付着するスパッタの増加に伴うシールド性の低下を防止することができる。

【0044】

（スラグ除去装置）
スラグ除去装置７０は、溶接ワークＷを溶接ロボット３０によって溶接する際に、溶接部に発生したスラグを除去するものである。スラグ除去装置７０は、溶接ロボット３０先端の溶接トーチ３１と取り替えて用いるタイプと、溶接トーチ３１に追加装着して用いるタイプとがあるが、以下では溶接トーチ３１と取り替えて用いるタイプについて説明する。

【0045】

スラグ除去装置７０は、溶接時においては、図１に示すスラグ除去装置用載置台７０ａに載置され、溶接中における予め用意された所定のパスごとに溶接トーチ３１と自動的に取り替えて溶接ロボット３０の先端に取り付けられて溶接部のスラグを除去するように構成されている。スラグ除去装置７０は、ここでは図６に示すように、タガネ機構７１と、スライド保持機構７２と、タガネ側着脱機構７３と、ロボット側着脱機構７４と、を備えている。また、スラグ除去装置７０は、図６に示すように、タガネ機構７１、スライド保持機構７２およびタガネ側着脱機構７３と、ロボット側着脱機構７４とが着脱可能に設けられている。

【0046】

タガネ機構７１は、溶接部に発生したスラグを打撃によって除去するものである。タガネ機構７１は、図６に示すように、例えば直径３ｍｍの複数のニードル７１１ａを束ねたニードル集合体７１１と、ニードル集合体７１１の前部を突出させながら保持し、タガネ作動用エアの供給によりニードル集合体７１１を例えば４０００回／分で進退移動させるニードル駆動体７１２と、を備えている。

【0047】

スプリング７２６は、図６に示すように、軸芯方向がニードル移動方向と一致しており、ニードル駆動体７１２をニードル移動方向において柔支持している。すなわち、スプリング７２６は、ニードル駆動体７１２が水平状態の姿勢にされているときに、圧縮力および引張力を発生していない中立位置でニードル駆動体７１２をニードル移動方向において柔支持している。そして、このスプリング７２６は、軸芯方向がニードル移動方向に一致されることによって、伸縮による圧縮力および引張力からなる弾性力でニードル駆動体７１２からのニードル移動方向の衝撃力を１／１０以下に効率良く減衰することができる。

【0048】

ここで、スプリング７２６のバネ定数は、例えば稼動部の重量が３．３ｋｇの場合、０．２０〜０．３５（ｋｇ／ｍｍ）の範囲であることが好ましい。バネ定数を当該範囲とする理由は、一般的にはスプリング７２６を柔らかくする方が振動を減衰させる効果が高いと考えられるものの、溶接継手の位置によってニードル駆動体７１２の姿勢が変化するため、あまり柔らかすぎると、ニードル駆動体７１２の姿勢変化によってスプリング７２６に付与される重量が変化してタガネ先端位置が大きく変化してしまうためである。また、スラグを良好に除去しようとする場合、ニードル駆動体７１２を所定以上の保持力で保持しなければ、スラグの除去に十分な衝撃力をビードおよびスラグに付与することができないためである。なお、スライド保持機構７２は、スプリング７２６と同等の機能を有するものであれば、当該スプリング７２６に代えて他の方式のショックダンパを採用しても良い。

【0049】

タガネ側着脱機構７３は、タガネ機構７１およびスライド保持機構７２をロボット側着脱機構７４に対して着脱可能とするものである。タガネ側着脱機構７３は、図６に示すように、一方がスライド保持機構７２のスライド支持部材７２５と接続されるとともに、他方がロボット側着脱機構７４のロボット側着脱部材７４１と接続されている。タガネ側着脱機構７３は、図６に示すように、スライド支持部材７２５の下面に連結された連結部材７３１と、当該連結部材７３１に接続され、スライド保持機構７２から伝達された衝撃力を検出するショックセンサ７３２と、当該ショックセンサ７３２を支持するツールプレート７３３と、当該ツールプレート７３３に固設されたツール側着脱部材７３４と、を備えている。

【0050】

ツール側着脱部材７３４の側周面には、図６に示すように、空気ポート７３４ａが形成されている。空気ポート７３４ａは、前記したニードル駆動体７１２にタガネ作動用エアを供給するように、図６に示すように、柔軟性を有した第１エア配管７３５ａを介して、ニードル駆動体７１２に連結されている。また、ツール側着脱部材７３４の側周面には、図示しない空気ポートに、図６に示すような第２エア配管７３５ｂが接続されている。この第２エア配管７３５ｂは、図６に示すように、開口端がニードル集合体７１１の先端部近傍に配置されており、開口端からブロー用エアをニードル集合体７１１の先端部前方に噴出することで、溶接部表面のスラグを吹き飛ばすように構成されている。

【0051】

また、ツール側着脱部材７３４には、図６に示すように、ロボット側着脱部材７４１が着脱用エアによって着脱可能に連結されている。そして、ツール側着脱部材７３４とロボット側着脱部材７４１とは、前記したショックセンサ７３２からのショック検出信号を伝達するように電気的に接続可能にされているとともに、タガネ作動用エアおよびブロー用エアを通過させるように空気路を形成できるように構成されている。

【0052】

ロボット側着脱部材７４１の側周面には、図６に示すように、第１空気ポート７４１ａおよび第２空気ポート７４１ｂが形成されているとともに、図示しない第３空気ポートが形成されている。この第１空気ポート７４１ａは、前記したツール側着脱部材７３４の空気ポート７３４ａに空気路を介して連通されているとともに、スラグ除去時にタガネ作動用エアを供給する図示しないタガネ作動用エア供給装置に接続されている。また、第２空気ポート７４１ｂは、着脱動作時に着脱用エアを供給する図示しない着脱用エア供給装置に接続されている。そして、第３空気ポートは、第２エア配管７３５ｂに空気路を介して連通されているとともに、スラグ除去時にブロー用エアを供給する図示しないブロー用エア供給装置に接続されている。なお、前記した３種類のエア供給装置（図示省略）は、所定のタイミングで開閉制御される３ポート分の開閉バルブと、各開閉バルブが接続された１台のエア送給装置とで構成しても構わない。

【0053】

なお、ここでは図６に示すように、スライド保持機構７２に対して、ショックセンサ７３２、ツールプレート７３３、ツール側着脱部材７３４、ロボット側着脱部材７４１、ブラケット７４２の順番で配置され、ツール側着脱部材７３４とロボット側着脱部材７４１とが着脱可能に構成されたスラグ除去装置７０について説明を行ったが、各構成の配置は図６に示すものに限定されない。例えばスラグ除去装置７０は、スライド保持機構７２に対して、ツールプレート７３３に類似したブラケット（図示省略）またはベースプレート（図示省略）を介して、ツール側着脱部材７３４、ロボット側着脱部材７４１、ツールプレート７３３、ショックセンサ７３２、ブラケット７４２の順番で配置され、ツール側着脱部材７３４とロボット側着脱部材７４１とが着脱可能に構成されたものであっても構わない。

【0054】

このような構成を備えるスラグ除去装置７０は、溶接トーチ３１による溶接時は、例えば図１に示すスラグ除去装置用載置台７０ａに載置されている。そして、予め用意された所定のパスが終了した後に、図６に示すように、溶接ロボット３０のアーム部先端３２に取り付けられて溶接部のスラグを除去する。なお、スラグ除去装置７０によってスラグを除去している間は、スラグ除去装置７０の代わりに、溶接トーチ３１がスラグ除去装置用載置台７０ａに載置されている。

【0055】

ここで、スラグ除去装置７０によってどの溶接パスでスラグを除去するのかは、予め教示データとして溶接制御装置９０に入力されている。例えば、溶接制御装置９０に第５パス目にスラグを除去する旨の教示データが入力されている場合、当該溶接制御装置９０は、第５パス目の溶接処理が終了し、教示データがスラグ除去処理を指示していると判断した場合には、溶接ロボット３０を作動させて溶接トーチ３１を前記したスラグ除去装置用載置台７０ａの方向に移動させる。

【0056】

次に、溶接制御装置９０は、スラグ除去装置用載置台７０ａに溶接トーチ３１を載置し、ツール側着脱部材７３４とロボット側着脱部材７４１との連結を解除し、溶接トーチ３１を溶接ロボット３０のアーム部先端３２から切り離す。次に、溶接制御装置９０は、スラグ除去装置用載置台７０ａに予め載置されているスラグ除去装置７０を溶接ロボット３０のアーム部先端３２に装着する。そして、溶接制御装置９０は、このように溶接トーチ３１とスラグ除去装置７０とを取り替えると、続いてスラグ除去用教示データを作成し、当該スラグ除去用教示データに基づいて溶接部のスラグを除去する。

【0057】

なお、前記したスラグ除去装置７０を溶接トーチ３１と取り替えて用いるのではなく、溶接トーチ３１に追加装着する場合は、例えば溶接トーチ３１の近傍にタガネ把持用のツール着脱部材を設けるか、エア膨張式把持機構等によってスラグ除去装置７０を把持する取付手段を設ける。そして、所定の溶接パスが終了した後に、溶接トーチ３１の取付手段にスラグ除去装置７０を追加装着してスラグを除去するように構成すればよい。

【0058】

以上説明したようなスラグ除去装置７０を備える溶接装置１は、溶接部に発生したスラグを除去することができるため、溶接不良や溶接欠陥を防止することができる。

【0059】

（ワイヤ切断装置）
ワイヤ切断装置８０は、溶接ワイヤを切断するものである。溶接ロボット３０は、後記するように、溶接位置や溶接ワークＷの位置の検出のため溶接ワイヤによるセンシング（３方向、ギャップセンシング等）を行うが、溶接ワイヤ先端にスラグが付着しているとセンシング時の通電性が悪くなり正確な位置検出ができない場合がある。そのため、溶接装置１は、ワイヤ切断装置８０によって溶接ワイヤの先端を切断してスラグを除去することでセンシング精度を上げる。

【0060】

ワイヤ切断装置８０は、図１に示すように、台車２０上において、溶接トーチ３１が届きやすい高さに配置されている。そして、ワイヤ切断装置８０は、例えば溶接ワイヤを切断する複数のカッターを備えており、当該カッターの刃先が例えばエアによって駆動し、複数の刃先を交差させることで溶接ワイヤを切断する。

【0061】

（溶接制御装置）
溶接制御装置９０は、回転ポジショナ１０、台車２０、溶接ロボット３０、ノズル交換装置５０、ノズル清掃装置６０、スラグ除去装置７０およびワイヤ切断装置８０の動作を制御するものである。溶接制御装置９０は、ここでは図７に示すように、入力手段９１と、センシング手段９２と、ルートギャップ算出手段９３と、演算手段９４と、記憶手段９５と、を備えており、さらに、記憶手段９５にはワイヤ溶融情報を含む。以下では、溶接制御装置９０が備える手段のうち、主に溶接ロボット３０の動作と入熱を制御するための手段について説明し、その他の装置（回転ポジショナ１０、台車２０、溶接ロボット３０、ノズル交換装置５０、ノズル清掃装置６０、スラグ除去装置７０およびワイヤ切断装置８０）の動作を制御するための手段については説明を省略する。

【0062】

入力手段９１は、マスターデータとしての設定電流、電圧、溶接速度等の溶接情報または溶接ワークＷの寸法および溶接継手に関する施工情報が入力されるものである。入力手段９１には、溶接情報と施工情報のいずれか、あるいはその両方と、溶接実行可否の情報とが、作業者による入力あるいは溶接ワークＷのＣＡＤデータの入力によって入力される。そして、入力手段９１は、図７に示すように、入力されたこれらの情報を演算手段９４に出力する。なお、入力手段９１には、作業者による入力あるいは溶接ワークＷのＣＡＤデータの入力によって、例えば溶接ワークＷのルートギャップや、溶接ワークＷの位置座標等が入力されても構わない。また、ロボットの動作軌跡等の教示データを入力しても良い。

【0063】

センシング手段９２は、溶接ワークＷの位置座標を検出するものである。センシング手段９２は、レーザーセンサによるもの、またはタッチセンシングによって溶接ワークＷの位置座標を検出する。尚、タッチセンシングとは所定突き出し長さに設定された溶接ワイヤを支持する溶接トーチ３１と溶接ワークＷとの間にセンシング電圧を印加し、溶接ワイヤと溶接ワークＷとの接触による通電状態を検出することで溶接ワークＷの位置を検出するものである。より具体的には、タッチセンシングを行った溶接トーチ３１から、溶接ワークＷに接触した際の通電検出信号が入力され、当該通電検出信号に基づいて溶接ワークＷの位置座標を検出する。

【0064】

以下、溶接トーチ３１によるタッチセンシングの手順の一例について説明する。なお、以下では、図８に示すように、溶接ワークＷが鉄骨構造物（コラム）Ｗ１および鉄骨構造物（ダイヤフラム）Ｗ２で構成されるとともに、両者の間にレ型の開先が形成され、さらにこの開先の底部に裏当部材ＢＭが配置された場合の例について説明する。

【0065】

まず、第１の手順として、図８に示すように、所定突き出し長さの溶接ワイヤを支持する溶接トーチ３１をセンシング開始位置ＰＳに位置決めし、溶接ワイヤと溶接ワークＷ１，Ｗ２との間にセンシング電圧を印加する。なお、センシング開始位置ＰＳは、図８に示すように、溶接ワークＷ１の表面Ｗ１ｂの検出を開始する検出開始位置Ｐ１から、表面Ｗ１ｂに平行に距離Ａだけ開先側に離れた位置に予め設定される。

【0066】

次に、第２の手順として、図８に示すように、センシング開始位置ＰＳから溶接ワークＷ１の表面Ｗ１ｂの検出を開始する検出開始位置Ｐ１まで、溶接トーチ３１を−Ｙ方向に移動させる。次に、第３の手順として、図８に示すように、検出開始位置Ｐ１から位置Ｐ２まで、溶接トーチ３１を＋Ｘ方向に移動させる。そして、溶接ワイヤを溶接ワークＷ１の表面Ｗ１ｂに接触させ、その通電検出信号を溶接トーチ３１からセンシング手段９２に出力する。これにより、センシング手段９２は、溶接ワークＷ１の表面Ｗ１ｂの位置Ｐ２の位置座標を検出する。

【0067】

次に、第４の手順として、図８に示すように、位置Ｐ２から予め用意された所定距離ｂ（例えば２ｍｍ）だけ−Ｘ方向に引き戻した位置Ｐ３に溶接トーチ３１を移動させる。次に、第５の手順として、図８に示すように、位置Ｐ３から位置Ｐ４まで、溶接トーチ３１を＋Ｙ方向に移動させる。次に、第６の手順として、図８に示すように、位置Ｐ４から位置Ｐ５まで、溶接トーチ３１を＋Ｘ方向に所定距離Ｄだけ移動させる。なお、この所定距離Ｄは、例えば図８に示すように、予め設定された設定開先深さＣと、溶接ワークＷ１の表面Ｗ１ｂの検知後の引き戻し距離ｂとから、開先深さＣの距離割合比に基づいて演算設定されたものを用いることができる。

【0068】

次に、第７の手順として、図８に示すように、位置Ｐ５から位置Ｐ６まで、溶接トーチ３１を＋Ｙ方向に移動させる。そして、溶接ワイヤを溶接ワークＷ２の開先面Ｗ２ａの位置Ｐ６に接触させ、その通電検出信号を溶接トーチ３１からセンシング手段９２に出力する。これにより、センシング手段９２は、開先面Ｗ２ａの位置Ｐ６の位置座標を検出する。次に、第８の手順として、図８に示すように、位置Ｐ６から位置Ｐ７まで、溶接トーチ３１を−Ｙ方向に移動させる。そして、溶接ワイヤを溶接ワークＷ１の開先面Ｗ１ａの位置Ｐ７に接触させ、その通電検出信号を溶接トーチ３１からセンシング手段９２に出力する。これにより、センシング手段９２は、開先面Ｗ１ａの位置Ｐ７の位置座標を検出する。

【0069】

次に、第９の手順として、図８に示すように、位置Ｐ７から位置Ｐ８まで、溶接トーチ３１を＋Ｙ方向に移動させる。なお、位置Ｐ８は、開先面Ｗ１ａの位置Ｐ６と開先面Ｗ２ａの位置Ｐ７との間の開先幅の中央位置のことであり、図示しない開先幅中央位置算出手段によって算出され、溶接ロボット３０に入力される。そして、これらのセンシングが溶接トーチ３１によって行われた後、センシング手段９２は、図７に示すように、算出した位置Ｐ２，Ｐ６，Ｐ７の位置座標をルートギャップ算出手段９３に出力する。

【0070】

ルートギャップ算出手段９３は、開先のルートギャップを算出するものである。ルートギャップ算出手段９３は、例えば図８の例では、センシング手段９２によって検出された開先面Ｗ１ａ，Ｗ２ａの検出位置データ、すなわち位置Ｐ６，Ｐ７の位置座標と、設定開先深さＣと検出開始位置Ｐ１との差と、予め設定された開先面Ｗ１ａ，Ｗ２ａの角度θ１，θ２とに基づいて、ルートギャップを算出する。すなわち、ルートギャップ算出手段９３は、図８に示すように、位置Ｐ６の位置座標と開先面Ｗ１ａの角度θ１（ここでは９０度）とから、開先ルート位置Ｑ１を算出する。また、ルートギャップ算出手段９３は、図８に示すように、位置Ｐ７の位置座標と開先面Ｗ２ａの角度θ２とから、開先ルート位置Ｑ２を算出する。そして、ルートギャップ算出手段９３は、開先ルート位置Ｑ１と開先ルート位置Ｑ２との距離ｒをルートギャップとして算出し、これを演算手段９４に出力する。

【0071】

演算手段９４は、溶接しようとする溶接情報および／または施工情報に対する積層パターンおよび溶接条件を自動生成して動作プログラムを作成するものである。演算手段９４は、ここでは図９に示すように、積層パターン決定手段９４１と、溶接条件決定手段９４２と、動作プログラム作成手段９４３と、を備えている。

【0072】

積層パターン決定手段９４１は、溶接しようとする溶接継手に対する積層パターンを決定するものである。積層パターン決定手段９４１は、具体的には、溶接しようとする溶接継手に対応して入力された溶接ワークＷの寸法（例えば板厚）、あるいは溶接ワークＷの寸法およびルートギャップに基づいて、記憶手段９５に予め記憶された積層パターンデータベースの中から、溶接しようとする溶接継手に応じた積層パターンを選択して決定する。すなわち、記憶手段９５には、溶接ワークＷの寸法ごと、あるいは溶接ワークＷの寸法およびルートギャップごとに、積層パターンがデータベースとして記憶されており、積層パターン決定手段９４１は、そのデータベースを参照して最適な積層パターンを決定する。なお、積層パターン決定手段９４１で用いられるルートギャップは、作業者によって入力手段９１を介して入力された溶接ワークＷのルートギャップでもよく、あるいは、センシングにより得られた溶接ワークＷのルートギャップ、すなわちセンシング手段９２およびルートギャップ算出手段９３を経て得られたルートギャップであっても構わない。

【0073】

溶接条件決定手段９４２は、溶接しようとする溶接継手に対する溶接条件を決定するものである。溶接条件決定手段９４２は、具体的には、溶接しようとする溶接継手に対応して入力された溶接ワークＷの寸法（例えば板厚）、あるいは溶接ワークＷの寸法、またはルートギャップと後述するワイヤ溶融情報に基づいて、記憶手段９５に予め記憶された溶接条件データベースの中から、溶接しようとする溶接継手に応じた溶接条件を選択して決定する。すなわち、記憶手段９５には、ワイヤ溶融情報ごと、溶接ワークＷの寸法ごと、あるいは溶接ワークＷの寸法 、またはルートギャップごとに、溶接情報がデータベースとして記憶されており、溶接条件決定手段９４２は、そのデータベースを参照して最適な溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィービング条件）を決定する。例えば、溶接条件は、板厚に応じてデータベース上に格納されており、予め入力（ＣＡＤ，もしくはビジョンセンサからでも良い）された板厚に応じた溶接条件を抽出し、ルートギャップの結果に応じて計算することで求められる。
なお、溶接条件決定手段９４２で用いられるルートギャップは、作業者によって入力手段９１を介して入力された溶接ワークＷのルートギャップでもよく、あるいは、センシングにより得られた溶接ワークＷのルートギャップ、すなわちセンシング手段９２およびルートギャップ算出手段９３を経て得られたルートギャップであっても構わない。

【0074】

動作プログラム作成手段９４３は、溶接ロボット３０の動作プログラムを作成するものである。動作プログラム作成手段９４３は、具体的には、積層パターン決定手段９４１で決定された積層パターンと、溶接条件決定手段９４２で決定された溶接条件とに応じて、溶接ロボット３０の動作軌跡を含むロボット動作プログラムを作成し、当該溶接ロボット３０に出力して設定する。すなわち、動作プログラム作成手段９４３は、溶接ロボット３０が本溶接処理を行う前に、溶接対象とする溶接継手の各パスのそれぞれの溶接に必要な手順を教示するプログラムを作成する。この教示プログラムは、溶接条件として、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ３１の突き出し長さ、ワイヤ送給速度に対応した電流値等の情報や、溶接ロボット３０の動作軌跡、アークＯＮ位置、本溶接開始位置、クレータ形成位置、継目処理の開始位置等の情報を含んでいる。

【0075】

記憶手段９５は、ワイヤ溶融情報、および溶接ワークＷの寸法ごと、あるいは溶接ワークＷの寸法およびルートギャップごとの積層パターンの施工情報、および溶接電流やアーク電圧、溶接速度等の溶接情報を記憶するものである。記憶手段９５は、具体的には、データを記憶することができるメモリ、ハードディスク等で具現される。なお、記憶手段９５は、ここでは図７に示すように、溶接制御装置９０の内部に設けられているが、溶接電源内部等の外部に設けても構わないし、内部と外部に分けて記憶手段を設けてもよい。例えば、ワイヤ溶融情報のみ溶接電源内部の記憶手段に記憶させてもよい。

【0076】

（ワイヤ溶融情報）
記憶手段９５に記憶されるワイヤ溶融情報は、図１０に示すように、ワイヤ組成（鋼種）ごとに、ワイヤ送給速度と適正溶接電流値の関係を導きだしたパラメータをデータベース化したものである。尚、適正溶接電流値とはワイヤ送給速度に対し、適正電圧で溶接した場合に出力する実溶接電流となる。送給速度と適正溶接電流の関係は［適正溶接電流／送給速度］の傾きとした場合、この傾きが１２以上であると溶接ワイヤはより溶け難い特性、即ちワイヤを溶かすために溶接電流を増大させる必要があるので、増大した溶接電流のエネルギーにより溶込みが確保しやすくなり溶接後の品質がより良好となる。一方、傾きが１２５以下であると、溶接ワイヤはより溶けやすい特性、即ち、ワイヤを溶かすために高い電流を必要としなくなるので、溶着量あたりの実溶接電流が低下し、規定した入熱以下の管理がより容易となる。したがって、１２≦適正溶接電流／送給速度≦１２５の範囲で規定することが好ましい。また、導き出すパラメータはパラメータの精度の観点から少なくとも３点以上の送給速度から導き出すことがより好ましい。

【0077】

また、ワイヤ組成（鋼種）ごとに加え、ガス種ごと、ワイヤ径ごと、ワイヤ突出し長さごとにワイヤ送給速度と適正溶接電流値の関係を導きだしたパラメータをデータベース化することが好ましく、ワイヤ経、ワイヤ突出し長さは、特にワイヤの溶融特性に寄与することから、ワイヤ溶融情報として、適正範囲に規定することがより好ましい。

【0078】

（ワイヤ径）
ワイヤ線径は電極と溶接ワーク間の電気抵抗に寄与し、溶着量を一定とした場合、線径が太い程、電気抵抗が低下し、出力する溶接電流が増加し、線径が細い程、電気抵抗が増加し、出力する溶接電流が低下する傾向となる。鉄骨構造物を対象とした場合、線径が１．０ｍｍ以上の場合、溶込みが確保しやすくなり溶接後の品質がより良好となる。一方、線径が２．０ｍｍ以下の場合、溶着量あたりの実溶接電流が低下し、規定した入熱以下の管理がより容易となる。

【0079】

（ワイヤ突出し長さ）
ワイヤ突出し長さもワイヤ線径と同様に電極と溶接ワーク間の電気抵抗に寄与し、溶着量を一定とした場合、ワイヤ突出し長さが長い程、ジュール熱によって電気抵抗が増加し、出力する溶接電流が低下し、ワイヤ突出し長さが短い程、電気抵抗が低下し、出力する溶接電流が増加する傾向となる。鉄骨構造物を対象とした場合、突出し長さが３５ｍｍ以下であれば、溶込みが確保しやすくなり溶接後の品質がより良好となる。一方、突出し長さが１０ｍｍ以上とすることで、溶着量あたりの実溶接電流を低下させることができ、規定した入熱以下の管理がより容易となる。

【0080】

（溶接ワイヤ）
溶接ワイヤの種類は特に問わず、ソリッドワイヤでも良いし、フラックスコアードワイヤであっても良い。尚、フラックスコアードワイヤは、筒状を呈する外皮と、その外皮の内側に充填されたフラックスとからなる。フラックス入り溶接ワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、ソリッドワイヤ、フラックスコアードワイヤ共にワイヤ表面（外皮の外側）に銅メッキを施されていても施されていなくてもよい。

【0081】

溶接ワイヤの化学組成は、電極とワーク間の電気抵抗に影響を及ぼし、溶着量を一定とした場合、電気抵抗が低いほど出力する溶接電流が増加し規定した入熱以下の管理が困難となる。一方、電気抵抗が高くなるほど、出力する溶接電流が低下し、溶込み不足、融合不良等の溶接欠陥が発生しやすくなり溶接後の品質に悪影響を及ぼすため、各元素の添加量は適正な範囲に規定することが好ましい。また、各元素の添加量によって、スラグ剥製性やスパッタといった溶接作業性に関しても影響する。以下、溶接ワイヤの成分量の好ましい数値範囲を、その限定理由と共に記載する。なお、成分量は、フラックスコアードワイヤの場合、外皮とフラックスにおける成分量の総和で表わし、ワイヤ（外皮及びフラックス）に含まれる各成分の質量をワイヤの全質量に対する割合で規定する。

【0082】

［Ｃ：０．５０質量％以下（０質量％を含む）］
溶接ワイヤ中のＣは、溶接金属の強度を高める上で一般的に添加される。Ｃの含有量が少量である場合、電気抵抗または溶接後の品質に悪影響を与えないため下限は設定しない。一方、Ｃの含有量が０．５０質量％を超えて多量に含まれると、溶接中に酸素と結合し、ＣＯガスとなって溶滴表面にバブルを発生させ、これが飛散することによって、スパッタを発生量が増え、溶接後の品質を劣化させる可能性がある。このため、Ｃの含有量は０．５０質量％以下にすることが好ましい。強度の確保のため、より好ましくは０．０１質量％を下限とし、０．０１〜０．５０質量％の範囲とする。

【0083】

［Ｓｉ：０．１０〜２．００質量％］
溶接ワイヤ中のＳｉは脱酸元素であり、溶接金属の強度や靱性を確保するために一般的に添加する元素である。Ｓｉは添加するほど溶接ワイヤの電気抵抗が増加する。また、Ｓｉの脱酸による発生するスラグはガラス質で剥離が容易なため、Ｓｉは０．１０質量％以上含むことが好ましい。また、２．００質量％以下に抑えることが好ましく、過度なスラグ発生によるスラグ巻き込みや過度な電気抵抗増加による溶け込み不良を抑制することができる。

【0084】

［Ｍｎ：０．１０〜３．００質量％］
溶接ワイヤ中のＭｎは、Ｓｉと同じく、脱酸剤あるいは硫黄捕捉剤としての効果を発揮し、溶接金属の強度や靱性を確保するために一般的に添加される元素である。Ｓｉと同様添加するほど溶接ワイヤの電気抵抗が増加するため、入熱管理の観点からＭｎは０．１０質量％以上含むことが好ましい。また、３．００質量％以下に抑えることが好ましく、過度なスラグ発生によるスラグ巻き込みや過度な電気抵抗増加による溶け込み不良を抑制することができる。

【0085】

［Ｓ：０．０５００質量％以下（０％を含む）］
Ｓは不純物元素であり、極力含有量を少量にすることが好ましく、このため下限は設定しない。Ｓが０．０５００質量％を超えて多量に存在すると、溶接金属の割れといった溶接欠陥が発生し、溶接後の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、Ｓの含有量は、０．０５００質量％以下（０％を含む）とすることが好ましい。

【0086】

［Ｔｉ：０．８０質量％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．８０質量％以下（０％を含む）］
Ｔｉ、Ａｌは強脱酸元素であり、溶接金属の強度や靱性を確保するために一般的に添加される元素である。Ｔｉ，Ａｌの含有量が少量である場合、電気抵抗または溶接後の品質に大きく悪影響を与えないため下限は設定しないが、０．８０質量％を超えるとスラグ剥離性が悪くなる傾向にある。このため、Ｔｉ，Ａｌの含有量は、いずれも０．８０質量％以下とすることが好ましい。

【0087】

［Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ、Ｂ］
さらに、溶接金属の強度または靭性向上のため、Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ、Ｂを添加してもよい。各元素の添加量は過剰に添加すると、割れが発生しやすくなるため、以下の上限範囲におさめることが好ましい。尚、Ｃｕは銅めっき分を含む。
Ｍｏ：５．００質量％以下
Ｎｉ：２０．００質量％以下
Ｃｒ：３０．００質量％以下
Ｂ：０．０１００質量％以下

【0088】

［０．１０≦Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝］
Ｓｉから発生するスラグはガラス質で剥離しやすいが、Ａｌ，Ｔｉから発生するスラグは剥離し難い。よってスラグを形成するＳｉ，Ｔｉ，Ａｌの比率としてＳｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝の値が大きい程剥離は容易となる。また、スラグ剥離性は入熱量に影響し、入熱量が高い程スラグ剥離性は悪化する傾向にある。スラグ剥製性に関連するワイヤ元素と入熱量の関係からＳｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝の値が０．１０以上であると、スラグ剥離性がより良好となり、スラグ除去工程が容易となることで溶接作業性の効率化を図ることができる。なお、Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝の値は、２．００以下とするのが好ましい。

【0089】

シールドガスの種類は特に問わず、一般的に適用される１００％ＣＯ_２ガスやＡｒ−２０％ＣＯ_２ガスでも良いし、その他、ＡｒやＣＯ_２ガスに酸素や窒素ガスを一定量含んだ組成のガスでも良い。

【0090】

（第１実施形態の処理手順）
溶接制御装置９０は、図７及び図１１を参照して、入力手段９１に対して、作業者による入力あるいは溶接ワークＷのＣＡＤデータの入力によって、溶接情報および／または溶接ワークＷの寸法や溶接継手の形状等の施工情報、溶接実行可否の情報が入力される（ステップＳ１）。この際、溶接情報として、基準となる入熱の値を入力する。入熱の値は式（１）で表すことができるため、設定溶接電流、設定アーク電圧、設定溶接速度の値の入力で代用しても良い。
入熱Ｈ＝（６０×アーク電圧Ｅ×溶接電流Ｉ）／溶接速度Ｖ・・・（１）

【0091】

次に、溶接制御装置９０は、センシング手段９２によって、溶接ワークＷの位置を検出する（ステップＳ２）。次に、溶接制御装置９０は、ルートギャップ算出手段９３によって、センシング手段９２によって検出された開先面Ｗ１ａ，Ｗ２ａの位置Ｐ６，Ｐ７の位置座標と、設定開先深さＣと検出開始位置Ｐ１との差と、予め設定された開先面Ｗ１ａ，Ｗ２ａの角度θ１，θ２と、に基づいてルートギャップを算出する（ステップＳ３）。

【0092】

次に、溶接制御装置９０は、演算手段９４によって、ルートギャップ算出手段９３によって求められたルートギャップ、及び記憶手段９５のワイヤ溶融情報を基に、予め決められた入熱量以下になるように溶接条件および積層パターンを自動生成し、動作プログラムを作成する（ステップＳ４）。そして、溶接制御装置９０は、演算手段９４によって作成された動作プログラムを溶接ロボット３０に出力して設定する（ステップＳ５）。以上のような処理手順を経て、溶接ロボット３０による溶接が開始される。

【0093】

（パス分割機能）
また、複数の溶接継手を多層盛り溶接する場合、入力手段９１に入力する溶接情報の一つとして、継手ごとに積層を設ける順番を変更できるパス分割設定ができることが好ましい。例えば、パス分割設定の方式としては、図１２に示す一つの継手を全パス溶接して次継手へ移動する「全パス一括」、図１３に示す１継手を１パスずつ順番に溶接していく「パス分割」、図１４に示す各継手の１パス目のみ分割して溶接する「１パス目のみ分割」が挙げられる。この設定により、パス間温度管理が容易となり、溶接作業性の効率化を図ることができる。即ち、「パス分割」方式によれば、１継手を１パスのみ溶接することで、パス間温度を下げることができる。また、スラグを手動で剥離する時にタイミングを合わせることが可能となる。また、「１パス目のみ分割」方式によれば、厚板の溶接では無人運転時に初層の溶接でビードが破断することがあるため、先に初層の溶接のみ実施することが出来る。

【0094】

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る溶接装置１Ａについて、図１５を参照しながら説明する。溶接装置１Ａは、図１および図１５に示すように、溶接制御装置９０の代わりに溶接制御装置９０Ａを備える以外は、第１実施形態に係る溶接装置１と同様の構成を備えている。従って、以下では、溶接装置１との相違点を中心に説明を行い、当該溶接装置１と重複する構成および溶接装置１Ａの処理手順については詳細説明を省略する。

【0095】

溶接制御装置９０Ａは、前記した溶接制御装置９０に対して、鉄骨構造物Ｗの偏心量に基づいて動作プログラムを修正する機能を追加したものである。溶接制御装置９０Ａは、図１５に示すように、入力手段９１、センシング手段９２、ルートギャップ算出手段９３、演算手段９４および記憶手段９５に加えて、中心位置算出手段９６と、偏心量算出手段９７と、修正手段９８と、をさらに備えている。

【0096】

中心位置算出手段９６は、鉄骨構造物Ｗの中心位置を算出するものである。中心位置算出手段９６は、具体的には図１５に示すように、入力手段９１から入力された鉄骨構造物Ｗの寸法と、センシング手段９２によって検出された鉄骨構造物Ｗの位置座標とから、鉄骨構造物Ｗの中心位置を算出する。そして、中心位置算出手段９６は、図１５に示すように、当該鉄骨構造物Ｗの中心位置を偏心量算出手段９７に出力する。

【0097】

偏心量算出手段９７は、鉄骨構造物Ｗの偏心量を算出するものである。偏心量算出手段９７は、具体的には、予め設定されている回転ポジショナ１０の回転中心位置の位置座標と、中心位置算出手段９６によって算出された鉄骨構造物Ｗの中心位置とから、回転ポジショナ１０の回転中心に対する鉄骨構造物Ｗのズレ量である偏心量を算出する。そして、偏心量算出手段９７は、図１５に示すように、当該鉄骨構造物Ｗの偏心量を修正手段９８に出力する。

【0098】

修正手段９８は、演算手段９４によって作成されたロボット動作軌跡を修正するものである。修正手段９８は、具体的には図７に示すように、偏心量算出手段９７によって算出された偏心量に従って、演算手段９４の動作プログラム作成手段９４３（図９参照）によって作成された動作プログラムに含まれるロボット動作軌跡を修正する。すなわち、演算手段９４に作成される動作プログラムは、回転ポジショナ１０の回転中心に対する鉄骨構造物Ｗの偏心量が０であることを前提として作成されているが、修正手段９８によって、偏心量に基づいて動作プログラムの補正を行うことができる。なお、修正手段９８による具体的なロボット動作軌跡の修正方法としては、例えば予め偏心量に応じたロボット動作軌跡の補正データを実験的に求めておき、偏心量算出手段９７によって算出された偏心量に応じて補正データを選択して適用する方法が挙げられる。そして、修正手段９８は、このようにして修正した動作プログラムを溶接ロボット３０に出力する。

【0099】

以上のような構成を備える溶接装置１Ａは、中心位置算出手段９６によって鉄骨構造物Ｗの中心位置を算出し、偏心量算出手段９７によって鉄骨構造物Ｗの偏心量を算出することができるため、回転ポジショナ１０によって偏心しながら回転する鉄骨構造物Ｗであっても正確に溶接を行うことができる。

【0100】

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る溶接装置１Ｂについて、図１６〜図１８Ｆを参照しながら説明する。溶接装置１Ｂは、図１および図１６に示すように、溶接制御装置９０の代わりに溶接制御装置９０Ｂを備える以外は、第１実施形態に係る溶接装置１と同様の構成を備えている。従って、以下では、溶接装置１との相違点を中心に説明を行い、当該溶接装置１と重複する構成および溶接装置１Ｂの処理手順については詳細説明を省略する。

【0101】

溶接制御装置９０Ｂは、前記した溶接制御装置９０に対して、鉄骨構造物Ｗに対するインチングの機能を追加したものである。溶接制御装置９０Ｂは、図１６に示すように、入力手段９１、センシング手段９２、ルートギャップ算出手段９３、演算手段９４および記憶手段９５に加えて、インチング手段１０１をさらに備えている。

【0102】

インチング手段１０１は、溶接トーチ３１から突き出された溶接ワイヤをインチングするものである。インチング手段１０１は、具体的には溶接トーチ３１の溶接開始位置で、センシング電圧を印加した溶接ワイヤを鉄骨構造物Ｗに対してインチング操作によって進出させる。次に、インチング手段１０１は、溶接ワイヤの先端が鉄骨構造物Ｗと接触した際の短絡を検出し、溶接ワイヤと鉄骨構造物Ｗとの通電を確認する。次に、インチング手段１０１は、溶接ワイヤを所定長さだけ逆方向にインチング操作する。そして、インチング手段１０１は、溶接トーチ３１の溶接開始位置で溶接ワイヤに所定の溶接電力を供給し、アークを点火して溶接を開始させる制御信号を生成し、図１６に示すように、当該制御信号を溶接ロボット３０に出力する。

【0103】

以下、インチング手段１０１によるインチング操作の一例について、図１７Ａ〜図１７Ｆおよび図１８Ａ〜図１８Ｆを参照しながら説明する。なお、以下では、図１７Ａ〜図１７Ｆおよび図１８Ａ〜図１８Ｆに示すように、鉄骨構造物Ｗが鉄骨構造物（コラム）Ｗ３および鉄骨構造物（ダイヤフラム）Ｗ４で構成されるとともに、両者の間にレ型の開先が形成され、さらにこの開先の底部に裏当部材ＢＭが配置された場合の例について説明する。

【0104】

まず、インチング手段１０１は、図１７Ａに示すような初期状態の溶接トーチ３１を、アークスタート位置である鉄骨構造物Ｗ３と鉄骨構造物Ｗ４との接合部であって、裏当部材ＢＭが配置された開先に到達させる前に、図１７Ｂに示すように、溶接ワイヤの切断または溶接ワイヤの逆インチング操作によって、溶接トーチ３１先端の溶接ワイヤの突き出し長さを溶接時の突き出し長さよりも短くする。なお、図１７Ａにおいて、θは開先角度であり、ｒはルートギャップである。

【0105】

次に、インチング手段１０１は、図１７Ｃに示すように、溶接トーチ３１先端の溶接ワイヤの長さを溶接時の突き出し長さよりも短くした溶接トーチ３１をアークスタート位置に移動させ、この状態で、溶接ワイヤにセンシング電圧を印加してワイヤインチング操作を行う。

【0106】

次に、インチング手段１０１は、溶接ワイヤのインチング操作中に、最大ワイヤインチング量、例えば２０ｍｍに達する前に、溶接ワイヤと鉄骨構造物Ｗ３，Ｗ４との間で、図１７Ｄに示すように、センシング電圧が低下することによって通電を検出し、これによって溶接開始位置を検出できた場合、図１７Ｅに示すように、溶接ワイヤが鉄骨構造物Ｗ３，Ｗ４から離れてセンシング電圧が上昇するまで逆方向にインチング操作する。そして、インチング手段１０１は、図１７Ｆに示すように、所定長さ、例えば５ｍｍだけ溶接ワイヤを逆方向インチング操作してアークスタート性を向上させた後、アークをスタートして溶接を開始する。

【0107】

ここで、最大ワイヤインチング量に達しても、溶接ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤと鉄骨構造物Ｗ３，Ｗ４との通電を検知できなかった場合であって、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回に満たない場合は、インチング手段１０１は、図１７Ｄに示すように、現在の位置で通電を検出できなかったとして異なる位置で再度検索を試みる。また、インチング手段１０１は、図１８Ａに示すように、所定距離、例えば５ｍｍだけ溶接トーチ３１を引き上げ、溶接ワイヤを逆方向に例えば１５ｍｍインチング操作し、図１８Ｂに示すように、ＸＹＺ方向のアークスタート位置を基準とした位置に溶接トーチ３１を引き上げる。

【0108】

次に、インチング手段１０１は、図１８Ｃに示したように、ＸＹＺ方向に所定距離シフトした前記溶接開始位置とは異なる位置、例えば溶接線進行方向のシフト量を０ｍｍ、溶接線左右シフト量を壁から１ｍｍ離れる位置まで移動し、この位置で図１８Ｄに示すように、再度センシング電圧を印加して通電性確認操作を実施する。ここで、図１８Ｅに示すように、この通電性確認操作によっても溶接ワイヤと鉄骨構造物Ｗ３，Ｗ４との導通を検出できなかった場合は、インチング手段１０１は、再度所定長さだけ溶接ワイヤを逆方向にインチング操作する。そして、インチング手段１０１は、図１８Ｆに示すように、溶接ワイヤの引き上げ処理を行い、通電が検出されるまで、または、予め設定した所定回数だけこの通電性確認操作を繰り返す。なお、前記した溶接開始位置とは異なる位置とは、前記溶接開始位置の近傍であって溶接開始位置以外の位置をいい、この位置から溶接を開始しても差し支えない位置のことを意味している。

【0109】

一方、最大ワイヤインチング量に達しても、溶接ワイヤのインチング操作中に溶接ワイヤと鉄骨構造物Ｗ３，Ｗ４との通電を検知できない場合であって、所定のアークスタート可能位置検索回数、例えば３回を超えた場合は、インチング手段１０１は、アークスタート開始位置を検出できなかったとしてエラー処理へ移行する。なお、このエラー処理の詳細についてはここでは説明を省略する。

【0110】

以上のような構成を備える溶接装置１Ｂは、インチング手段１０１を備えることで、溶接開始前にアーク発生の可不可を確認し、溶接開始位置で確実にアークをスタートすることができる。

【0111】

［第４実施形態］
また、溶接制御装置９０Ｃは、前記した図７に示すように、入力手段９１、センシング手段９２、ルートギャップ算出手段９３および記憶手段９５に加えて、演算手段９４Ｃを備えている。また、この演算手段９４Ｃは、図１９に示すように、積層パターン決定手段９４１、溶接条件決定手段９４２および動作プログラム作成手段９４３に加えて、溶接条件修正手段９４４を備えている。ここで、溶接制御装置９０Ｃにおける演算手段９４Ｃ以外の構成と、演算手段９４Ｃにおける溶接条件修正手段９４４以外の構成は既に説明済みであるため、説明を省略する。

【0112】

溶接条件修正手段９４４は、溶接条件決定手段９４２によって決定された溶接条件を修正するものである。溶接条件修正手段９４４は、具体的には、同一の溶接ワークＷに存在する断面積と溶接長のいずれかもしくは両方が異なることで、溶接すべき体積の異なる複数の溶接継手を２台の溶接ロボット３０によって同時に溶接する場合に、基点から次の基点までの溶接時間を同じにするため、溶接条件決定手段９４２によって決定された溶接条件に含まれる溶接ワイヤの送り量を変更する。これにより、溶接条件修正手段９４４は、複数の溶接継手における溶接すべき体積の違いを補うことができる。

【0113】

以下、溶接条件修正手段９４４における具体的な処理について説明する。ここで、溶接条件修正手段９４４における処理の前段階として、以下のような準備を行っておく。まず、所定突き出し長さにおけるワイヤ送り速度に対する溶接電流と適正アーク電圧との関係を予め求めておく。次に、突き出し長さを増減させた場合のワイヤ送り速度に対する溶接電流と適正アーク電圧との関係を求めておく。そして、所定突き出し長さおよび基準ルートギャップの場合において、板厚ごとの基準となる溶接条件（基準溶接条件、すなわち溶接電流、アーク電圧、溶接速度および狙い位置）を実験等から求めておき、さらに、その溶接パス（多層盛溶接を行う場合にはその各パス）について、変動可能な溶接電流範囲およびそれに対応したアーク電圧を求めておく（溶接電流範囲）。この場合、薄い板厚の積層パターン、溶接電流および溶接速度（各パスののど厚が同じになる）は、厚い板厚の途中までと同じ条件となるケースが多いと考えられるが、仕上げ付近のパスのように板厚個別の条件としても構わない。そして、これらの情報を記憶手段９５に格納し、図１９に示すように、溶接条件修正手段９４４に対して出力可能な状態とする。

【0114】

以上のような準備を行った上で、溶接条件修正手段９４４は、以下のような処理を行う。まず、溶接条件修正手段９４４は、２台の溶接ロボット３０で同時に溶接しようとするパスについて、このパス終了後の基準溶接条件におけるのど厚が同じ場合、すなわち積層パターン、溶接電流および溶接速度が同じである場合、各基準溶接条件とその溶接継手のルートギャップ、および、それ以前に溶接したパスがある場合はそれまでに溶接したのど厚から、基準溶接条件におけるのど厚を保つことを前提とした場合の基点間の溶接に必要な溶着金属量を求め、その平均値を目標とする溶着金属量（目標溶着金属量）として定める。

【0115】

次に、溶接条件修正手段９４４は、予め求めてあるワイヤ送り速度と溶接電流との関係から、このパスの基準溶接条件の電流値を使用した場合の目標溶着金属量となる溶接時間を求める。この場合、溶接条件修正手段９４４は、溶接ワークＷの直線部分については、基点間の溶接長から溶接速度を算出する。また、溶接条件修正手段９４４は、溶接ワークＷの円弧部分（コーナー部）については、溶接時間が回転ポジショナ１０の回転時間となることから、今回溶接する溶接位置に応じた溶接長を、それまでののど厚が異なっていることを考慮して求め、溶接速度（溶接ワークＷと溶接トーチ３１との相対速度）を算出する。次に、溶接条件修正手段９４４は、求めた溶接速度と各溶接継手の当パスで必要とする溶着金属量から、各溶接継手で必要なワイヤ送り速度を求め、ワイヤ溶融情報から、実電流値とそれに対応するアーク電圧を決定する。

【0116】

一方、複数の溶接ロボット３０で同時に溶接しようとするパスについて、このパス終了後の基準溶接条件におけるのど厚が異なる場合、すなわち積層パターン、溶接電流および溶接速度が異なる場合、溶接条件修正手段９４４は、各基準溶接条件とその溶接継手のルートギャップ、および、それ以前に溶接したパスがある場合はそれまでに溶接したのど厚からそれぞれの溶接継手について基準溶接条件におけるのど厚を保つことを前提とした場合の基点間の溶接に必要な溶着金属量を求め、その平均値を目標とする溶着金属量（目標溶着金属量）として定める。

【0117】

次に、溶接条件修正手段９４４は、各基準溶接条件から同時に溶接しようとするパスの電流値に対するワイヤ送り速度を求め、その平均値を求め、これをワイヤ平均送り速度とする。次に、溶接条件修正手段９４４は、目標溶着金属量とワイヤ平均送り速度から、この時の溶接時間を求める。この場合、溶接条件修正手段９４４は、溶接ワークＷの直線部分については、基点間の溶接長と溶接時間から溶接速度を算出する。また、溶接条件修正手段９４４は、溶接ワークＷの円弧部分（コーナー部）については、溶接時間が回転ポジショナ１０の回転時間となることから、今回溶接する溶接位置に応じた溶接長を、それまでののど厚が異なっていることを考慮して求め、溶接速度（溶接ワークＷと溶接トーチ３１との相対速度）を算出する。次に、溶接条件修正手段９４４は、求めた溶接速度と各溶接継手の当パスで必要とする溶着金属量から、各溶接継手で必要なワイヤ送り速度を求め、ワイヤ溶融情報から、実電流値とそれに対応するアーク電圧を決定する。このように、複数の溶接ロボット３０による溶接ワイヤの送り量を変えることで、複数の溶接ロボット３０によって、溶接すべき体積の異なる複数の溶接継手を同時に溶接することができる。

【0118】

ここで、溶接条件修正手段９４４は、各パスで溶接可能な適正溶接電流範囲を設け、その範囲内での溶接を行い、その結果生じる肉量の違いをそれ以降のパスで補うことにより、トータルの肉量を所望の値内とするように溶接条件を修正することが好ましい。すなわち、溶接電流を所定の溶接電流範囲内に変更し、肉量を変えて溶接した場合、各溶接継手の各パスにおける溶着金属量が所望の値にならなくなるが、この場合、その足りない溶着金属量または溢れた溶着金属量を次のパスに繰り越すこととする。また、今回のパスののど厚が０以下になった場合にも、下限値で溶接し、溢れた溶着金属量を次パスに繰り越すこととする。従って、溶接条件修正手段９４４は、繰り越しした溶着金属量の目標に対する誤差を加算したものをその溶接継手の次パスで必要とする溶着金属量とし、前記したものと同様の処理を行う。

【0119】

このように、第４実施形態に係る溶接装置は、溶接の際に生じる肉量の違いを後のパスで補い、トータルの肉量を所望の値内にすることで、複数の溶接ロボット３０によって、複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正に溶接することができる。

【0120】

また、溶接条件修正手段９４４は、各パスで溶接可能な適正溶接電流範囲内での溶接が行えない場合、少なくとも１つのパスを溶接継手ごとに個別に溶接することにより、全体の肉量誤差を補うように溶接条件を修正することが好ましい。すなわち、複数の溶接継手間の溶接金属量の差が大きくなると、全パス終了時の溶接結果において、各溶接継手の溶着金属量に誤差が生じ、所望の溶接品質を得られないケースが発生する。この場合、溶接条件修正手段９４４は、１つ以上のパスを同時溶接させないようにし、つまり、複数の溶接継手のうちの少なくとも１つの溶接継手を同時溶接させないようにし、再度、基準溶接条件の溶接電流を前提として、この時の回転ポジショナ１０の回転速度（溶接速度）をこのパスまでに必要な残りの溶着金属量に合わせて再計算する。そして、このように修正された溶接条件に基づいて溶接を行う。なお、この場合における残りの溶接継手は、この溶接継手の溶接前または溶接後に、このパスの溶接を行うものとする。

【0121】

このように、第４実施形態に係る溶接装置は、少なくとも１つのパスを溶接継手ごとに個別に溶接し、全体の肉量誤差を補うことで、溶接継手ごとで基点間の溶接すべき体積の差が大きくても、複数の溶接ロボット３０によって、複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正に溶接することができる。

【0122】

また、溶接条件修正手段９４４は、各パスで溶接可能な適正溶接電流範囲内での溶接が行えない場合、ワイヤ送給量の差を大きくし、その際、溶接電流が適正範囲外になることに対して当該溶接電流が所望の値となるように溶接ワイヤの突き出し長さを変えるように溶接条件を修正することが好ましい。すなわち、前記した溶接電流範囲は限られているため、溶接継手間の溶接金属量の差が大きくなると、同時溶接できないパスが増加することになる。そしてこのように同時溶接できないパスが増加すると、結局、個別に溶接するケースに稼動時間が近づき、同時溶接の効果が薄れてしまう。従って、溶接条件修正手段９４４は、電流値を上下限値にしても、溶着金属量を所望の値にできない場合には、ワイヤ突き出し長さを変えることで溶接電流を範囲内に保ちつつ、溶着量を所望の値にする。つまり、溶接条件修正手段９４４は、予め、突き出し長さの変化に対する溶接電流およびアーク電圧の相関関係の変化を実験等から求めておき、溶接速度と溶着金属量から決まるワイヤ送り量における溶接電流値が電流範囲内になるように突き出し長さを変えることで、適正な溶接条件を保ち、同時溶接を可能とする。

【0123】

このように、第４実施形態に係る溶接装置は、複数の溶接ロボット３０の溶接ワイヤの突き出し長さを変えることで、複数の溶接ロボット３０によって複数の溶接継手を同時に効率よく、かつ、適正な溶接電流を保って溶接することができる。

【0124】

溶接条件修正手段９４４は、以上のように修正した溶接条件を、図１９に示すように、動作プログラム作成手段９４３に出力する。そして、動作プログラム作成手段９４３は、積層パターン決定手段９４１で決定された積層パターンと、溶接条件修正手段９４４で修正された溶接条件とに応じて、溶接ロボット３０のロボット動作プログラムを作成し、当該溶接ロボット３０に出力して設定する。

【0125】

以上のような構成を備える第４実施形態に係る溶接装置１Ｃは、溶接制御装置９０Ｃの入力手段９１に入力された鉄骨構造物Ｗの寸法等の情報に基づいて、複数の溶接ロボット３０の動作軌跡および溶接条件を自動的に生成することができる。

【0126】

また、第４実施形態に係る溶接装置１Ｃは、一対の回転ポジショナ１０によって鉄骨構造物Ｗを保持するとともに、台車２０ごとに設けられた溶接ロボット３０によって鉄骨構造物Ｗの別々の直線部分を溶接する場合は、当該鉄骨構造物Ｗを回転させずに複数の溶接ロボット３０によって溶接することができ、また、台車２０ごとに設けられた溶接ロボット３０によって鉄骨構造物Ｗの別々の円弧部分（コーナー部）を溶接する場合は、当該鉄骨構造物Ｗを回転させながら複数の溶接ロボット３０によって溶接することができる。これにより、第４実施形態に係る溶接装置１Ｃは、鉄骨構造物Ｗの直線部分のみならず、円弧部分においてもアークを切ることなく連続して溶接することができる。

【0127】

以上、本発明に係る溶接装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

【0128】

例えば、ノズル清掃装置６０は、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、ノズル着脱機構５２が溶接トーチ３１のノズル３１１の着脱のみを行っていたが、例えば取り外したノズル３１１の内面（内周面）をワイヤブラシ等で自動清掃する構成を備えても構わない。これにより、ノズル３１１の内面に付着したスパッタを除去し、シールド性の低下をより効果的に防止することができる。

【0129】

また、図１１の処理方法は１台の溶接ロボット３０を備える場合について説明を行ったが、複数の溶接ロボット３０を備える場合であっても適用することができる。

【実施例】

【0130】

本発明の有効性を立証するため、シールドガス、溶接ワイヤ、溶接条件、ワイヤ溶融情報を変更した各種条件において、入熱３０ＫＪ／ｃｍ以下に入熱管理して溶接試験を行った。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、溶接部は、コラムＷ１およびダイヤフラムＷ２と、開先の底部に裏当部材ＢＭを設けた、レ型の開先が形成される構成とした。さらに、ルートギャップｒは、６〜８ｍｍに変化させた。

【0131】

溶接は、以下の実施手順に従って行った。
１）センシング手段及びルートギャップ算出手段によりルートギャップを検出する。
２）ワイヤ溶融情報および検出されたルートギャップに基づいて、適切な条件をデータベースから読み出す。なお、データベースには、使用される溶接ワイヤに対して、ルートギャップごとに３０ＫＪ／ｃｍを超えない溶接条件がデータベース化されており、入力された板厚、及びセンシングにより取得したルートギャップに応じてデータベースから溶接条件を抽出し、溶着量及び入熱量を計算する。例えば、ルートギャップ３ｍｍ時の溶接条件、ルートギャップ４ｍｍ時の溶接条件としてデータベースを構築し、３０ＫＪ／ｃｍを超える条件となる場合には、溶接は行われない。また、積層パターンを自動生成することで、溶着量が制御されるようにしても良い。なお、本実施例では、ルートギャップごとに適正条件が異なるため、積層パターンの説明については、省略する。
３．読み出されたデータベースに基づいて作成された条件（積層パターン及び溶接条件）に従って、自動溶接する。

【0132】

なお、本実施例のデータベースには、溶接ワイヤの組成、ワイヤ線径、ワイヤ突き出し長さ、適正電流／送給速度が、本実施形態で述べた適正範囲のものと、適正範囲外のものとが含まれる。

【0133】

溶接品質のビード外観は、溶接部のオーバーラップ、アンダーカット等の形状的な溶接欠陥について、目視により以下の評価基準で評価した。
アンダーカット：アンダーカット無し「〇」。欠陥と認められない程度（深さ０．５ｍｍ以下で且つ長さ２０ｍｍ以下）のアンダーカットあり「△」。
オーバーラップ：オーバーラップ無し「〇」。欠陥と認められない程度（深さ０．５ｍｍ以下で且つ長さ２０ｍｍ以下）のオーバーラップあり「△」。

【0134】

また、溶接品質として、スラグ剥離性、スパッタについても以下の評価基準で評価した。
スラグ剥離性：スラグ除去装置を用いて９０％以上のスラグが剥離「〇」。スラグ除去装置を用いて８０％以上のスラグが剥離「△」（従来レベル）。
スパッタ：鋼板に付着している１ｍｍ以上の大粒スパッタの付着なし「○」。１ｍｍ以上の大粒スパッタの数が１０個以下「△」（従来レベル）。

【0135】

なお、適正電流／送給速度の比率が高いと、電流値が高くなる。溶接電流や溶接速度を過度に増加した場合、アーク力で振り下げることが原因でアンダーカットが発生したり、スパッタが発生したりする。また、適正電流／送給速度の比率が低いと、電流値が低くなる。過剰な溶融金属が重力のために垂れ下がることが原因でラップが発生する。なお、適正電流／送給速度は、１５０Ａと３００Ａにおける送給速度の比率における平均とする。

【0136】

試験結果を、各溶接条件と共に表１及び表２に示す。なお、シールドガスとしては、試験Ｎｏ．１〜１３、１５〜４７、５０〜５１では、１００％ＣＯ_２ガス、試験Ｎｏ．１４では、９８％Ａｒ＋２％Ｏ_２ガス、試験Ｎｏ．４８、４９では、８０％Ａｒ＋２０％ＣＯ_２ガスが使用されている。また、電流波形は、試験Ｎｏ．１４、４９では、パルス方式で、その他の試験では、定電圧方式で行われた。さらに、試験Ｎｏ．１６、１７、５０では、フラックスコアードワイヤが使用され、その他の試験では、ソリッドワイヤが使用された。

【0137】

【表1】

【0138】

【表2】

【0139】

表１に示す、試験Ｎｏ．１〜１３では、同じ組成の溶接ワイヤを用いて、ワイヤ突き出し長さ、線径、及び適正電流／送給速度を変えて評価を行った。ワイヤ突き出し長さが１０〜３５ｍｍの範囲外である試験Ｎｏ．６、７では、ビード外観及びスパッタが共に「△」であった。また、ワイヤ線径が１．０〜２．０ｍｍの範囲外である試験Ｎｏ．１１、１３でも、ビード外観及びスパッタが共に「△」であった。なお、試験Ｎｏ．１３では、適正電流／送給速度も１２〜１２５の適正範囲外であった。
一方、試験Ｎｏ．１〜５、８〜１０、１２では、ワイヤ線径が１．０〜２．０ｍｍ、ワイヤ突き出し長さが１０〜３５ｍｍ、適正電流／送給速度が１２〜１２５と、いずれも適正範囲内であり、良好な溶接品質が得られた。

【0140】

また、ＳＵＳ系の溶接ワイヤが使用される試験Ｎｏ．１４〜１７のうち、試験Ｎｏ．１４〜１６では、良好な品質が得られたが、試験Ｎｏ．１７では、適正電流／送給速度が１２未満であり、ビード外観及びスパッタが共に「△」であった。

【0141】

また、試験Ｎｏ．２０では、Ｃが０．５０質量％を超えており、この場合、スパッタの評価が「△」であった。試験Ｎｏ．２２では、Ｓｉが含有されておらず、Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝が０となっており、この場合、スラグ剥離性が「△」であった。また、試験Ｎｏ．２４では、Ｓｉが２．１０質量％であり、２．００質量％を超え、止端部にスラグが密集することでスラグ剥離が困難になり、結果としてスラグ剥離性が「△」であった。

【0142】

試験Ｎｏ．２６では、Ｍｎが含有されておらず、この場合、スパッタの評価は「△」であった。また、試験Ｎｏ．２８では、Ｍｎが３．００質量％を超えており、スラグ剥離性が「△」であった。試験Ｎｏ．３０では、Ｓが０．０５００質量％を超えており、この場合、スパッタの評価及びスラグ剥離性が共に「△」であった。

【0143】

試験Ｎｏ．３２及びＮｏ．５１では、Ｔｉが０．８０質量％を超えており、この場合、スラグ剥離性が「△」であった。また、試験Ｎｏ．５１では、さらにＡｌが０．８０質量％を超え、且つＳｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝が０．１０未満であり、ビード外観（アンダーカット）及びスパッタも「△」であった。

【0144】

また、Ａｌが０．８０質量％を超える試験Ｎｏ．３６、Ｃｒが３０．０質量％を超える試験Ｎｏ．３８、Ｍｏが５．０質量％を超える試験Ｎｏ．４１、Ｎｉが２０．０質量％を超える試験Ｎｏ．４２は、いずれもスラグ剥離性が「△」であった。さらに、Ｂが０．０１００質量％を超える試験Ｎｏ．４７は、ビード外観（ラップ）及びスラグ剥離性が「△」であった。

【0145】

また、溶接ワイヤの組成は、適正範囲内である一方、Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝が０．１０未満の試験Ｎｏ３４では、スラグ剥離性が「△」であった。

【0146】

一方、溶接ワイヤの組成、Ｓｉ／｛１＋（Ａｌ＋Ｔｉ）｝、ワイヤ突き出し長さ、ワイヤ線径、適正電流／送給速度が適正範囲内の試験Ｎｏ．１〜５，８〜１０，１２，１４〜１６，１８，１９，２１，２３，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３７，３９，４０，４３〜４６，及び４８〜５０では、いずれも良好な結果であった。

【符号の説明】

【0147】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 溶接装置
１０ 回転ポジショナ
１１ 環状保持部
２０ 台車
３０ 溶接ロボット
３１ 溶接トーチ
５０ ノズル交換装置
６０ ノズル清掃装置
７０ スラグ除去装置
８０ ワイヤ切断装置
９０，９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ 溶接制御装置
９１ 入力手段
９２ センシング手段（レーザーセンサ）
９３ ルートギャップ算出手段
９５ 記憶手段
１１１ 固定治具
１３２ 駆動部
３１１ ノズル
５２１ コイルバネ
５２４ 回転駆動源
Ｃ 開先深さ
Ｈ 入熱量
ＰＳ センシング開始位置（検出開始位置）
ｒ 距離（ルートギャップ）
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 鉄骨構造物（溶接ワーク）
Ｗ１ａ，Ｗ２ａ 開先面
Ｗ１ｂ 表面（溶接ワーク表面）
θ１，θ２ 開先面の角度

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図17F】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図18E】

【図18F】

【図19】

【図20A】

【図20B】