(57)【要約】【課題】強度及び変形量（変形角度）の双方を満足するＴ形継手構造材Ｗを容易に算出可能な溶接条件設定方法、溶接条件設定方法装置、溶接システムを提供すること。【解決手段】Ｔ形継手構造材Ｗを形成するための溶接条件設定方法であって、第１の板材と第２の板材の材質及び板厚と前記Ｔ形継手構造材Ｗに要求される要求強度とを入力手段を介して演算部に入力する工程Ｓ１と、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と前記要求強度とに基づいて、前記第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率を前記演算部が算出する工程Ｓ２と、前記脚長及び前記溶込み率を形成するための溶接条件を前記演算部が算出する工程Ｓ３と、前記溶接条件に基づいて溶接した場合に前記Ｔ形継手構造材Ｗにおいて生じる前記第１の板材の変形角度を前記演算部が算出する工程Ｓ４とを備えることを特徴とする。【選択図】図７
2010099711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板材と、該第１の板材に略直交配置された第２の板材と、を溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件設定方法であって、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度とを入力手段を介して演算部に入力する工程と、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度と、に基づいて、前記第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率を前記演算部が算出する工程と、
前記脚長及び前記溶込み率を形成するための溶接条件を前記演算部が算出する工程と、
前記溶接条件に基づいて溶接した場合に前記Ｔ形継手構造材において生じる前記第１の板材の変形角度を前記演算部が算出する工程と、
を備えることを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接条件設定方法であって、
前記変形角度が許容範囲内であるかどうかを前記演算部が判定する変形角度判定工程を備えることを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接条件設定方法であって、
前記変形角度が許容範囲外である場合に、前記変形角度が許容範囲内となるまで、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質と板厚と前記要求強度とに基づいて、前記演算部が前記脚長及び溶込み率から前記変形角度を算出することを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項４】
第１の板材と該第１の板材に略直交配置された第２の板材とを溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件を設定する溶接条件設定装置であって、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度とを入力する入力手段と、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度と、前記Ｔ形継手構造材における前記第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率の相関関係データを有する第１のデータベースと、
前記脚長及び前記溶込み率と、前記脚長及び前記溶込み率を形成するための入熱量及び溶接条件の相関関係データを有する第２のデータベースと、
前記溶接条件と、前記溶接条件により溶接した場合に前記Ｔ形継手構造材において前記第１の板材に生じる変形角度の相関関係データを有する第３のデータベースと、
を備え、
入力された前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度とを、前記第１のデータベース、前記第２のデータベース及び前記第３のデータベースと対照して前記Ｔ形継手構造材における前記第１の板材の変形角度を算出するように構成されている演算部を備えていることを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の溶接条件設定装置であって、
前記演算部は、
前記変形角度が、予め設定された変形角度の許容値の範囲内であるかどうかを判定する変形角度判定部を備えることを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接条件設定装置であって、
前記演算部は、
前記変形角度判定部による前記変形角度の判定が、
許容範囲外である場合には、前記変形角度が許容範囲内となるまで、前記第１の板材と前記第２の板材の材質と板厚と前記要求強度とに基づいて、前記脚長及び溶込み率を変化させながら前記変形角度を算出することを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項７】
第１の板材と、該第１の板材に略直交配置された第２の板材と、を溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件設定方法であって、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度とを入力手段を介して演算部に入力する工程と、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記変形角度と、に基づいて、前記演算部が前記第１の板材と第２の板材の入熱パラメータを算出する工程と、
前記入熱パラメータから溶接条件及び対応する溶接形状パターンを前記演算部が算出する工程と、
前記溶接形状パターンに基づいて前記Ｔ形継手構造材において得られる強度を前記演算部が算出する工程と、
を備えることを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の溶接条件設定方法であって、
前記強度が許容範囲内であるかどうかを前記演算部が判定する強度判定工程を備えることを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の溶接条件設定方法であって、
前記強度が許容範囲外である場合に、前記強度が許容範囲内となるまで、
前記入熱パラメータに基づいて、前記溶接形状パターンを前記演算部が算出することを特徴とする溶接条件設定方法。
【請求項１０】
第１の板材と該第１の板材に略直交配置された第２の板材とを溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件を設定する溶接条件設定装置であって、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度とを入力する入力手段と、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度と、前記Ｔ形継手構造材における変形角度と入熱パラメータとの相関関係データを有する入熱パラメータデータベースと、
前記入熱パラメータと溶接条件及び対応する溶接形状パターンの相関関係データを有する溶接形状パターンデータベースと、
前記溶接形状パターンと、前記Ｔ形継手構造材において得られる強度の相関関係データを有する強度データベースと、
を備え、
入力された前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度とを、前記入熱パラメータデータベース、前記溶接形状パターンデータベース及び前記強度データベースと対照して前記Ｔ形継手構造材において得られる強度を算出するように構成されている演算部を備えていることを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の溶接条件設定装置であって、
前記演算部は、
前記強度が、予め設定された強度の許容値の範囲内であるかどうかを判定する強度判定部を備えることを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の溶接条件設定装置であって、
前記演算部は、
前記強度判定部による前記強度の判定が、
許容範囲外である場合には、前記強度が許容範囲内となるまで、入熱パラメータに係る要因を変化させながら前記強度を算出することを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項１３】
請求項４から請求項６又は請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の溶接条件設定装置であって、
得られた結果が、前記許容値の範囲以内である場合には溶接工程に移行させることを特徴とする溶接条件設定装置。
【請求項１４】
請求項４から請求項７又は請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の溶接条件設定装置を備えることを特徴とする溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＴ形継手構造材に適用され、Ｔ形継手構造材に生じる角変形を効率的に抑制することが可能な溶接条件設定方法、溶接条件設定装置及び溶接システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平板状に形成された第１の板材の加工面に略直交して配置された第２の板材を隅肉溶接して構成されるＴ形継手構造材は、構造物において重要な継手構造とされ、種々の外力を支持する場合に一般的に用いられている。例えば、橋梁、船舶などの大型構造物を構成するブロックを溶接して組み立てる際には、溶接姿勢を確保するため、溶接する構造物同士の位置関係を確定した後で溶接が行なわれている。
ところが、かかるＴ形継手構造材は、溶接時の熱等により変形（溶接変形）が生じるため、指示通りの溶接が行なわれた場合でも完成形状に変形が生じたり、複数の溶接工程の中間段階において構造物の形状に変形が生じる場合があり、その結果、Ｔ形継手構造材としての強度が低下する場合がある。
【０００３】
従来、このような溶接変形の対策として、溶接変形を予め予測し、これを見越して構造物の製作を行う、拘束治具を用いて変形を防止する、溶接線の裏面を加熱して局部的な熱収縮や温度差の発生を抑止する等の方策が採られており、溶接変形を予測する技術としては、例えば特許文献１が提供されている。
また、さらに、溶接条件、施工者、設備、施工方法等、種々の複数の因子における変形の予測精度を向上するために、例えば特許文献２が提供されている。
【特許文献１】特開２００３−８０３９３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｔ形継手構造材を構造物に用いる場合、溶接変形が許容範囲内であることが重要であるとともに、Ｔ形継手構造材が使用される条件において受ける引張、せん断等の荷重に対する強度が確保されていることが必要とされ、上記従来の技術では、溶接による変形が許容範囲を超えた場合には、強度が確保可能な脚長、溶け込み率等を再び決定して変形量をシミュレーションする必要があり、強度と、変形量の双方を満足するＴ形継手構造材を効率的に設計したいという技術的要請があった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、強度及び変形量（変形角度）の双方を満足するＴ形継手構造材を容易に算出可能な溶接条件設定方法、溶接条件設定方法装置、溶接システム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】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１に記載の発明は、第１の板材と、該第１の板材に略直交配置された第２の板材と、を溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件設定方法であって、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度とを入力手段を介して演算部に入力する工程と、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度と、に基づいて、前記第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率を前記演算部が算出する工程と、前記脚長及び前記溶込み率を形成するための溶接条件を前記演算部が算出する工程と、前記溶接条件に基づいて溶接した場合に前記Ｔ形継手構造材において生じる前記第１の板材の変形角度を前記演算部が算出する工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る溶接条件設定方法によれば、第１の板材及び第２の板材の材質及び板厚と、Ｔ形継手構造材に要求される強度とに基づき、これらを溶接する場合の溶接条件からＴ形継手構造材において生じる第１の板材の変形角度を算出するので、要求強度を満足させたＴ形継手構造材における変形角度を容易に得ることができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、第１の板材と該第１の板材に略直交配置された第２の板材とを溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件を設定する溶接条件設定装置であって、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度とを入力する入力手段と、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される要求強度と、前記Ｔ形継手構造材における前記第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率の相関関係データを有する第１のデータベースと、前記脚長及び前記溶込み率と、前記脚長及び前記溶込み率を形成するための入熱量及び溶接条件の相関関係データを有する第２のデータベースと、前記溶接条件と、前記溶接条件により溶接した場合に前記Ｔ形継手構造材において前記第１の板材に生じる変形角度の相関関係データを有する第３のデータベースとを備え、入力された前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度とを、前記第１のデータベース、前記第２のデータベース及び前記第３のデータベースと対照して前記Ｔ形継手構造材における前記第１の板材の変形角度を算出するように構成されている演算部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る溶接条件設定装置によれば、第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、Ｔ形継手構造材に要求される要求強度とを、第１のデータベースに対照することでＴ形継手構造材における第１の板材と第２の板材の脚長及び溶込み率を算出し、この脚長及び溶込み率を第２のデータベースと対照することによりの入熱量及び溶接条件を算出し、この溶接条件を第３のデータベースと対照することによりＴ形継手構造材において生じる第１の板材の変形角度を算出する。第１から第３のデータベースを用いて変形角度を算出するので、溶接における種々の複雑な因子による影響を考慮してＴ形継手構造材における変形角度を容易に得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接条件設定方法であって、前記変形角度が許容範囲内であるかどうかを前記演算部が判定する変形角度判定工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の溶接条件設定装置であって、前記演算部は、前記変形角度が、予め設定された変形角度の許容値の範囲内であるかどうかを判定する変形角度判定部を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る溶接条件設定方法及び溶接条件設定装置によれば、要求強度を満足させてＴ形継手構造材を形成する場合に、その溶接条件により溶接した場合に生じるＴ形継手構造材における第１の板材の変形角度が許容範囲であるかどうか容易に確認できる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、第１の板材と、該第１の板材に略直交配置された第２の板材と、を溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件設定方法であって、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度とを入力手段を介して演算部に入力する工程と、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記変形角度と、に基づいて、前記演算部が前記第１の板材と第２の板材の入熱パラメータを算出する工程と、前記入熱パラメータから溶接条件及び対応する溶接形状パターンを前記演算部が算出する工程と、前記溶接形状パターンに基づいて前記Ｔ形継手構造材において得られる強度を前記演算部が算出する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、第１の板材と該第１の板材に略直交配置された第２の板材とを溶接してＴ形継手構造材を形成するための溶接条件を設定する溶接条件設定装置であって、
前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度とを入力する入力手段と、前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記Ｔ形継手構造材に要求される変形角度と、前記Ｔ形継手構造材における変形角度と入熱パラメータとの相関関係データを有する入熱パラメータデータベースと、前記入熱パラメータと溶接条件及び対応する溶接形状パターンの相関関係データを有する溶接形状パターンデータベースと、前記溶接形状パターンと、前記Ｔ形継手構造材において得られる強度の相関関係データを有する強度データベースとを備え、入力された前記第１の板材と前記第２の板材の材質及び板厚と、前記要求強度とを、前記入熱パラメータデータベース、前記溶接形状パターンデータベース及び前記強度データベースと対照して前記Ｔ形継手構造材において得られる強度を算出するように構成されている演算部を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る溶接条件設定方法及び溶接条件設定装置によれば、第１の板材及び第２の板材の材質及び板厚と、Ｔ形継手構造材に要求される変形角度とに基づいて、変形角度を満足したＴ形継手構造材における強度を容易に得ることができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の溶接条件設定方法であって、前記強度が許容範囲内であるかどうかを前記演算部が判定する強度判定工程を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の溶接条件設定装置であって、前記演算部は、前記強度が、予め設定された強度の許容値の範囲内であるかどうかを判定する強度判定部を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る溶接条件設定方法及び溶接条件設定装置によれば、変形角度を満足するＴ形継手構造材を形成する場合に第１の板材の強度が許容範囲であるかどうか容易に確認できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶接条件設定方法であって、前記変形角度が許容範囲外である場合に、前記変形角度が許容範囲内となるまで、前記第１の板材と前記第２の板材の材質と板厚と前記要求強度とに基づいて、前記演算部が前記脚長及び溶込み率から前記変形角度を算出することを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の溶接条件設定装置であって、前記演算部は、前記変形角度判定部による前記変形角度の判定が、許容範囲外である場合には、前記変形角度が許容範囲内となるまで、前記第１の板材と前記第２の板材の材質と板厚と前記要求強度とに基づいて、前記脚長及び溶込み率を変化させながら前記変形角度を算出することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の溶接条件設定方法であって、前記強度が許容範囲外である場合に、前記強度が許容範囲内となるまで、前記入熱パラメータに基づいて、前記溶接形状パターンを前記演算部が算出することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の溶接条件設定装置であって、前記演算部は、前記強度判定部による前記強度の判定が、許容範囲外である場合には、前記強度が許容範囲内となるまで、入熱パラメータに係る要因を変化させながら前記強度を算出することを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る溶接条件設定方法及び溶接条件設定装置によれば、Ｔ形継手構造材において要求強度及び変形角度を満足する脚長及び溶け込み率を容易に得ることができる。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、請求項４から請求項６又は請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の溶接条件設定装置であって、得られた結果が、前記許容値の範囲以内である場合には溶接工程に移行させることを特徴とする。
【００２５】
この発明に係る溶接条件設定装置によれば、得られた結果が許容範囲である場合に溶接工程に移行するように構成されているので、溶接条件を算出した後に自動で溶接を開始することが可能とされる。また、得られた結果が要件を満足しない場合には溶接を開始されることが抑制される。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、溶接システムであって、請求項４から請求項７又は請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の溶接条件設定装置を備えることを特徴とする。
【００２７】
この発明に係る溶接システムによれば、要求強度と変形角度の双方を満足する溶接条件が容易に得られるのでＴ形継手構造材を効率的に溶接、製作することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る溶接条件設定方法及び溶接条件設定装置によれば、要求強度と、変形角度とを満足するＴ形継手構造材を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の第１の実施形態に係る溶接システムを、図１から図７を参照して説明する。図１は、溶接システムの概略を示す図であり、符号１は溶接システムを示している。
溶接システム１は、溶接装置２と、制御装置３と、制御装置３に接続され溶接装置３の溶接条件を設定する溶接条件設定装置４とを備えておりＴ形継手構造材Ｗを溶接、製作の対象としている。
【００３０】
Ｔ形継手構造材Ｗは、図３（Ａ）に示すように、第１の板材ＰＡと第１の板材ＰＡに略直交に配置された第２の板材ＰＢとを、その角部を隅肉溶接することにより構成されている。
図３（Ａ）において、符号ＳＳは第１の板材ＰＡの脚長を、符号ＳＲは第２の板材ＰＢの脚長を、符号ｄｓは第１の板材ＰＡの板厚との比率において溶込み率を、符号ｄｒは第２の板材ＰＢの板厚との比率において溶込み率を表しており、これらのすべて又はいずれかによってＴ形継手構造材Ｗの溶込み形状パターンを表している。
【００３１】
溶接装置２は、例えば、ロボット等の駆動部を有する駆動装置本体２１と、溶接トーチ２２と、溶接トーチ２２により第１、２の板材ＰＡ、ＰＢを溶接・接合する溶接機２３とを有し、駆動装置本体２１と溶接機２３とは、インターフェイスＩＦにより制御装置３と接続され制御装置３からの制御信号により制御されるようになっている。
【００３２】
0
溶接機２３は、例えば、溶接トーチ２２からアルゴンガス等（不活性ガス）を噴出して周囲を不活性ガス雰囲気にするとともに溶接トーチ２２から溶接用ワイヤ（図示せず）を供給し、この溶接用ワイヤ、第１、２の板材ＰＡ、ＰＢとの間にアークを発生させて第１、２の板材ＰＡ、ＰＢ及び溶接用ワイヤを溶融して溶接するＭＩＧ溶接機と、この溶接用ワイヤが供給される位置にレーザ光を照射して溶接時の溶込深さを向上させるためのレーザ溶接機とを備えたレーザ・アークハイブリッド溶接機とされている。
なお、レーザ・アークハイブリッド溶接機に代えて、レーザ溶接機、ＭＩＧ溶接機、ＴＩＧ溶接機等、他の溶接機による溶接に適用してもよい。
【００３３】
制御装置３は、例えばコンピュータにより構成され、溶接装置２を駆動させるとともに、溶接条件設定装置４から送信された溶接条件に基づいて溶接機２３を制御して第１、２の板材ＰＡ、ＰＢからＴ形継手構造材Ｗを形成するようになっている。
【００３４】
溶接条件設定装置４は、図２に示すように、入力部（入力手段）４１と、メモリ４２と、演算部４３と、ハードディスク装置４４と、出力部４６と、通信線４７とを備え、演算部４３、メモリ４２、入力部４１、ハードディスク装置４４、出力部４６は通信線４７により相互にデータ等を通信可能に接続され、ハードディスク装置４４にはデータベース４５が格納されている。
【００３５】
入力部４１は、例えば、キーボード等のデータ入力機器により構成され、例えば、第１の板材ＰＡと第２の板材ＰＢの材質及び板厚、Ｔ形継手構造材に要求される要求強度等を演算部４３に出力するようになっている。
【００３６】
変形角度δは、図３（Ｂ）に示すように、Ｔ形継手構造材Ｗにおいて、第１の板材ＰＡが、第２の板材ＰＢが延在する側に溶接時の熱で歪曲した場合に、歪がなかった場合の第１の板材ＰＡに対する角度で表されるようになっている。
【００３７】
また、Ｔ形継手構造材Ｗには、例えば、図３（Ｂ）に示すような第２の板材ＰＢを第１の板材ＰＡから離間させる方向の引張力Ｔ１、Ｔ２、隅肉溶接が伸びる方向に沿って第１の板材ＰＡ及び第２の板材ＰＢに作用するせん断力Ｓ１、Ｓ２が代表的に作用するが、この実施の形態における要求強度は引張力Ｔ１、Ｔ２を対象としている。
【００３８】
演算部４３は、例えば、メモリ４２のＲＯＭに格納されたプログラムを読み込んで、入力部４１からの入力に基づいて第１の板材ＰＡの材質及び板厚と、第２の板材ＰＢの材質及び板厚を決定し、データベース４５と対照してＴ形継手構造材Ｗにおける第１の板材ＰＡの変形角度が許容範囲内となる溶接条件を算出し、出力部４６に出力するようになっている。
また、出力部４６は溶接条件を制御装置３に出力可能とされている。
【００３９】
データベース４５は、第１のデータベース４５ａと、第２のデータベース４５ｂと、第３のデータベース４５ｃとを備え、演算部４３が第１のデータベース４５ａ、第２のデータベース４５ｂ、第３のデータベース４５ｃと順次対照することにより、入力された第１の板材ＰＡと第２の板材ＰＢの材質及び板厚、要求強度に基づいてＴ形継手構造材Ｗにおける第１の板材ＰＡの変形角度δを算出可能に構成されている。
【００４０】
第１のデータベース４５ａには、第１の板材ＰＡの材質及び板厚と、第２の板材ＰＢの材質及び板厚と、Ｔ形継手構造材Ｗに要求される要求強度とが、第１の板材ＰＡ及び第２の板材ＰＢからＴ形継手構造材Ｗを形成する場合の第１、第２の板材ＰＡ、ＰＢの脚長及び溶込み率の相関関係データとして格納されている。
【００４１】
図４は、第１のデータベース４５ａに格納される相関関係データの一例を示す図であり、例えば、図４（Ａ）に示すように、第１の板材ＰＡの板厚（板厚１、２、・・・）と材質（材質１、２、３・・・）、及び第２の板材ＰＢの板厚（板厚１、２、・・・）と材質（材質１、２、３・・・）からなるデータテーブルを有している。
【００４２】
また、第１のデータベース４５ａは、図４（Ａ）に示した第１の板材ＰＡの板厚と材質、及び第２の板材ＰＢの板厚と材質からなるデータテーブルにおいて組み合わせ可能とされるデータごとに、図４（Ｂ）のグラフにおいて曲線により示したように「非溶け込み率」と「引張強度」とを対比したグラフに基づくデータテーブル（図示せず）を有している。そして、これらデータテーブルは、図４（Ｃ）に示すような、第１の板材ＰＡの板厚と材質、及び第２の板材ＰＢの板厚と材質に対応する溶込み形状パターン（第１の板材ＰＡの脚長ＳＳ、第２の板材ＰＢの脚長ＳＲ、第１の板材ＰＡの溶込み率ｄｓ、第２の板材ＰＢの溶込み率ｄｒ）を取得することができるように構成されている。
なお、図４（Ｂ）に示す非溶け込み率と引張強度に関するグラフにおいて、引張強度は引張り強さに対する引張強度の比を指標としており、例えば、実験、有限要素法を用いた構造解析等により取得される。なお、非溶込み率は、例えば、図３の場合には（（第２の板材ＰＢの板厚−２ｄｒ）／第２の板材ＰＢの板厚）で示され、第２の板材側溶込みが左右で異なる場合には、（（第２の板材ＰＢの板厚うち溶込みがされていない部分の幅）／第２の板材ＰＢの板厚）が非溶込み率とされる。
【００４３】
第２のデータベース４５ｂには、Ｔ形継手構造材Ｗを形成する場合の第１、第２の板材ＰＡ、ＰＢの脚長及び溶込み率と入熱量の関係と、この脚長及び溶込み率を形成するための溶接条件との相関関係データが格納されている。
【００４４】
図５は、第２のデータベース４５ｂに格納される相関関係データの一例を示す図である。
第２のデータベース４５ｂは、図５（Ａ）に例示するような溶込み率（１−非溶込み率）に対応する溶込み形状パターン（図の斜線で示した部分）と入熱量の関係を示す表と、図５（Ｂ）に例示するような各溶け込み形状に対応する溶接条件表とを備えており、第１のデータベース４５ａで算出した非溶込み率に基づき、それに対応する溶込み形状パターンにおける入熱量、溶接条件を算出できるようになっている。
なお、図５（Ａ）では、識別が容易なＮｏ．１からＮｏ．３の３パターンの溶込み形状パターンと対応する溶接条件の一部を例示しているが、データベース化する溶込み形状パターンは、要求強度及び変形角度δの大きさに基づいて任意に設定可能である。
なお、図５（Ｂ）に示したデータは、広義の溶接条件であり、母材加工、溶接材料等を含んで示しているが、これら条件のうち予め定められている場合には、定められていない溶接条件について取得することが可能であることはいうまでもない。
【００４５】
第３のデータベース４５ｃには、図６のグラフにおいて曲線により示したように、例えば、上記溶接条件によりＴ形継手構造材Ｗを溶接して形成した場合の溶接条件に係る入熱パラメータと、この入熱パラメータに対応するＴ形継手構造材Ｗにおいて第１の板材ＰＡに生じる変形角度δの相関関係データが格納されている。
なお、この実施形態における入熱パラメータは、（（ΣＱ／２）／ｔ２）（Ｊ／ｍｍ３）（Ｑは入熱量、ｔは第１の板材ＰAの板厚）としたが、これに代えて他のパラメータを用いてもよい。
【００４６】
次に、図７を参照して、Ｔ形継手構造材Ｗを溶接するための溶接条件を溶接条件設定装置４により設定する手順（溶接条件設定方法）について説明する。
図７は、第１の実施形態に係る溶接条件設定手順を実行するためのプログラムの一例を示すフロー図である。
【００４７】
溶接条件の設定は、例えば、以下の手順で行なわれる。
１）まず、演算部４３は、入力部４１を介して入力された第１の板材ＰＡの材質及び板厚と、第２の板材ＰＢの材質及び板厚と、第１の板材ＰＡ及び第２の板材ＰＢにより構成されるＴ形継手構造材Ｗの要求強度とを決定する。（Ｓ１）
このとき、変形角度δの許容範囲に関しても入力部４１を介して入力されるようにし、演算部４３が変形角度δの許容範囲についても決定するように構成してもよい。
２）次に、演算部４３は、決定した第１の板材ＰＡの材質及び板厚、第２の板材ＰＢの材質及び板厚、要求強度に基づき、第１のデータベース４５ａの図４（Ｂ）で示したグラフ及び図４（Ｃ）で示した表と対応するデータと対照してＴ形継手構造材における第１の板材ＰＡと第２の板材ＰＢの脚長及び溶込み率を算出する。（Ｓ２）
具体的には、例えば、図４（Ｂ）から、要求強度を満足可能な非溶込み率の限界値を導出し、その限界値に対応する第１の板材側溶込み及び第２の板材側溶込みを算出する。
例えば、図４（Ｂ）に示した例では、非溶込み率が約０．８、すなわち８０％を超えると要求強度が満足できないことを示している。
３）次いで、演算部４３は、第１のデータベース４５ａと対照して得た第１の板材ＰＡと第２の板材ＰＢの脚長及び溶込み率を、第２のデータベース４５ｂの図５（Ａ）で示した対応表と対照して入熱量を求めるとともに、図５（Ｂ）に示されるようなその溶込み形状パターンにおける溶接条件を算出する。（Ｓ３）
溶接条件の算出は、例えば、強度の確保に有利な、非溶け込み率が小さいほうから選択してゆき、図５（Ａ）の例では、Ｎｏ３の溶込み形状パターンに係る溶接条件を選択する。
ここで算出した溶接条件を、例えば、メモリ４２に一時的に格納する。
４）次に、演算部４３は、Ｓ３において算出した溶接条件を第３のデータベース４５ｃと対照して、この溶接条件でＴ形継手構造材Ｗを形成した場合にＴ形継手構造材Ｗにおいて生じる第１の板材ＰＡの変形角度δを算出する。（Ｓ４）
５）演算部４３は、プログラムのＳ５（変形角度判定部）を実行して変形角度δが予め設定した許容範囲内であるかどうかを判定する。
変形角度δが許容範囲内である場合には、プログラムを終了して溶接条件を決定する。
このとき、Ｓ３においてメモリ４２に格納した溶接条件をモニタ等の出力手段に表示してもよい。また、前記溶接条件のうち、電流、電圧、トーチ速度、トーチ角度、ワイヤ突出し量等の溶接条件に関するデータを制御装置３に転送して次工程（例えば、溶接工程）で使用してもよい。
６）また、Ｓ５を実行して得た変形角度δの判定結果が、許容範囲外の場合には、Ｓ２で算出した非溶込み率の限界値の範囲内において別の形状パターンを変更（Ｓ６）してＳ２を実行する。第１の実施形態では、Ｎｏ．３の溶込み形状パターンに次いで有利なＮｏ２の溶込み形状パターンを選択する。
演算部４３は、変形角度δが許容範囲内となるまでプログラムを繰り返して実行する。また、第１の板材ＰＡの脚長と第２の板材ＰＢの脚長及び溶け込み率を変更する場合、変形角度δの大きさ等を考慮して数値変更することが好適である。
【００４８】
溶接システム１及び溶接条件設定装置４によれば、演算部４３が、第１のデータベース４５ａから第３のデータベース４５ｃと対照して要求強度及び変形角度δを満足する溶接条件を算出するので、多くの因子が関連する場合、又これら因子が段階的に影響しあう場合であっても、溶接条件を正確かつ容易に算出することができる。
【００４９】
溶接システム１及び溶接条件設定装置４によれば、変形角度δが満足されるまで溶接条件を算出するので、Ｔ形継手構造材Ｗにおいて要求強度及び変形角度を満足する脚長及び溶け込み率を効率的に得ることができる。
【００５０】
溶接システム１及び溶接条件設定装置４によれば、変形角度が許容範囲である場合に溶接工程に移行するように構成されているので、要求強度及び変形角度δを満足する溶接条件が得られた場合、自動で溶接作業に移行することが可能とされる。また、変形角度を満足しない場合に誤って溶接作業を開始することが抑制される。
【００５１】
溶接システム１によれば、溶接条件設定装置４により要求強度、変形角度δの双方を満足する溶接条件を容易に得られるので、Ｔ形継手構造材Ｗを効率的に製造することができる。
【００５２】
次に、この本発明の第２の実施形態に係る溶接システムについて説明する。
図８は、第２の実施形態に係る溶接条件設定手順を実行するためのプログラムの一例を示すフロー図である。
第２の実施形態に係る溶接システム１が第１の実施形態と異なるのは、ハードディスク装置４４にデータベース４５に代えてデータベース１４５が格納されていて、第１の実施形態に係る溶接システム１では、第１の板材ＰＡの材質及び板厚と、第２の板材ＰＢの材質及び板厚と、第１の板材ＰＡ及び第２の板材ＰＢにより構成されるＴ形継手構造材Ｗの要求強度に基づいて、Ｔ形継手構造材Ｗにおいて生じる第１の板材ＰＡの変形角度δを算出する構成とされていたのに対して、第２の実施形態では、Ｔ形継手構造材Ｗにおいて生じる第１の板材ＰＡの変形角度δに基づいて要求強度を算出し、要求強度が満足された場合に溶接条件設定装置による算出を完了するようになっている点である。また、入力部４１には、Ｔ形継手構造材Ｗに要求される要求強度に代えて変形角度δを入力部４１から入力するようになっている。
【００５３】
また、データベース１４５は、入熱パラメータデータベース１４５ａと、溶接形状パターンデータベース１４５ｂと、強度データベース１４５ｃとを備えており、入熱パラメータデータベース１４５ａ、溶接形状パターンデータベース１４５ｂ、強度データベース１４５ｃには、それぞれ第１の実施形態における第３のデータベース４５ｃ、第２のデータベース４５ｂ、第１のデータベース４５ａに相当する数値データが格納されている。
その他は、第１の実施形態に係る溶接条件設定装置４と同様であるので同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５４】
次に、図８を参照して、Ｔ形継手構造材Ｗを溶接するための溶接条件を溶接条件設定装置４により設定する手順（溶接条件設定方法）の一例について説明する。
図８は、第２の実施形態に係る溶接条件設定手順を実行するためのプログラムの一例を示すフロー図である。
【００５５】
１）まず、演算部４３は、入力部４１を介して入力された第１の板材ＰＡの材質及び板厚と、第２の板材ＰＢの材質及び板厚と、第１の板材ＰＡ及び第２の板材ＰＢにより構成されるＴ形継手構造材Ｗの変形角度δとを決定する。（Ｓ１１）
このとき、要求強度の許容範囲に関しても入力部４１を介して入力されるようにし、演算部４３が変形角度δの許容範囲についても決定するように構成してもよい。
２）次に、演算部４３は、第１の板材ＰＡの変形角度δを、入熱パラメータデータベース１４５ａの図６で示したグラフに対応するデータと対照して入熱パラメータを算出する。（Ｓ１２）
３）次いで、演算部４３は、入熱パラメータデータベース１４５ａと対照して得た入熱パラメータに基づいて溶接形状パターンデータベース１４５ｂと対照して、図５で示した溶込み形状パターン及び溶接条件を算出する。（Ｓ１３）
ここで算出した溶接条件を、例えば、メモリ４２に一時的に格納する。
４）次に、演算部４３は、Ｓ１３において算出した溶込み形状パターンに係る非溶込み率を強度データベース１４５ｃの図４（Ｂ）で示したグラフと対照して、Ｓ１３で算出した溶接条件により形成するＴ形継手構造材Ｗの強度を算出する。（Ｓ１４）
５）演算部４３は、Ｓ１５（強度判定部）を実行することにより得た強度が予め設定した許容範囲内であるかどうかを判定する。
強度が許容範囲内である場合には、プログラムを終了して溶接条件を決定する。
このとき、Ｓ１３においてメモリ４２に格納した溶接条件をモニタ等の出力手段に表示してもよい。また、溶接条件のうち、電流、電圧、トーチ速度、管理項目等の溶接条件に関するデータを制御装置３に転送して次工程（例えば、溶接工程）で使用してもよい。
６）また、Ｓ１５を実行して得た強度の判定結果が、許容範囲外の場合には、Ｓ１２で算出した入熱パラメータの限界値の範囲内において別の形状パターンに変更（Ｓ１６）し、Ｓ１３を実行する。
演算部４３は、強度が許容範囲内となるまでプログラムを繰り返して実行する。
【００５６】
第２の実施形態に係る溶接条件設定装置４によれば、変形角度δを満足するＴ形継手構造材Ｗを形成する場合に第１の板材ＰＡの強度が許容範囲であるかどうか容易に確認することができる。
【００５７】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、データベース４５が、Ｔ形継手構造材Ｗを構成する第２の板材ＰＢを、第２の板材ＰＢが第１の板材ＰＡに溶接された面に垂直にこの面から離間する方向に引っ張る場合の引張り強度に関するデータを有している場合について説明したが、例えば、Ｔ形継手構造材Ｗを構成する際に第２の板材ＰＢと第１の板材ＰＡとを隅肉溶接部が伸びる方向に沿ってせん断力を与えるせん断強度に関する相関関係データを有する構成としてもよいし、これら相関関係データを複数有していて対照可能な構成としてもよい。
【００５８】
また、溶接システム１及び溶接条件設定装置４が対象とする第１、第２の板材ＰＡ、PＢの材質については、鋼材、ステンレス鋼、アルミ又はアルミ合金等、種々の材質を対象としてもよい。
また、上記実施の形態においては、溶接条件設定装置４が溶接システム１に設けられる場合について説明したが、溶接条件設定装置４を溶接システム１の一部としてオンラインで用いるか、又は溶接システム１と独立してオフラインで用いるかは自在に設定可能である。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、データベース４５、１４５がハードディスク装置４４に格納されている場合について説明したが、ハードディスク以外にも、例えば、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等に格納してもよい。
また、第１のデータベース４５ａから第３のデータベース４５ｃのすべて又はいずれかを別々のハードディスクに格納し又は別の記憶媒体に格納してもよい。また、入熱パラメータデータベース１４５ａ、溶接形状パターンデータベース１４５ｂ、強度データベース１４５ｃに関しても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶接システムの概略を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る溶接条件設定装置の概略構成を示す図である。
【図３】（Ａ）はＴ形継手構造材の隅肉溶接部が延在する方向と直交する断面を、（Ｂ）はＴ形継手構造材が受ける力と変形角度を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る第１のデータベースの構成を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る第２のデータベースの構成を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る第３のデータベースの構成を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る溶接条件設定方法の手順を示すフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る溶接条件設定方法の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００６１】
δ    変形角度
ＰＡ  第１の板材
ＰＢ  第２の板材
ＳＳ、ＳＲ  脚長
ｄｓ、ｄｒ  溶込み深さ（溶込み率）
Ｗ  Ｔ形継手構造材
Ｓ５  変形角度判定部
Ｓ１５  強度判定部
１  溶接システム
２  溶接装置
４  溶接条件設定装置
４１  入力部（入力手段）
４３  演算部
４５、１４５  データベース
４５ａ  第１のデータベース
４５ｂ  第２のデータベース
４５ｃ  第３のデータベース
１４５ａ  入熱パラメータデータベース
１４５ｂ  溶接形状パターンデータベース
１４５ｃ  強度データベース
【図１】
2010099711.tif 000003
【図２】
2010099711.tif 000004
【図３】
2010099711.tif 000005
【図４】
2010099711.tif 000006
【図５】
2010099711.tif 000007
【図６】
2010099711.tif 000008
【図７】
2010099711.tif 000009
【図８】
2010099711.tif 000010