(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送給される溶接ワイヤをチップから突き出してワイヤ先端と鋼管との間に溶接アークを発生して鋼管を溶接する溶接トーチを用いる、自動溶接ロボットによる鋼管の横向き多層盛り溶接に於いて、
溶接スタート時、低い初期電流・電圧で溶接アークを発生させ、次にそれよりも高く本電流・電圧よりも低い中間電流・電圧で溶接を行い、一定距離だけ進行後本電流・電圧で溶接を行い、パス終端部は、本電流より低いエンド電流・電圧で、又、本電流・電圧域よりも遅い一定の速度で該パスの始端部と一定距離ラップさせ、該パスの溶接を終了する、ことを特徴とする鋼管の横向き多層盛り溶接方法。
【請求項２】
各パスの始端ビ−ドと終端ビ−ドとの会合部を１パス毎に、設定範囲内で周方向にずらす、請求項１記載の鋼管の横向き多層盛り溶接方法。
【請求項３】
会合部を１パス毎にパス毎減少量ΔＬｏ分周方向にずらし、パス毎のずらし量の積算値がずらし移動量初期値Ｌｏを越えるとき、ずらし移動量初期値Ｌｏ程度のずらしを行なって、その後また１パス毎にパス毎減少量ΔＬｏ分周方向にずらす、請求項２記載の鋼管の横向き多層盛り溶接方法。
【請求項４】
第２パスは、第１パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ分周方向に会合部をずらして第１パスとは逆方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、第３パスは、第２パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ−パス毎減少量ΔＬｏ分周方向に会合部をずらして第１パスと同方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、第４パスは、第３パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ−パス毎減少量ΔＬｏ×２分周方向に会合部をずらして第１パスと逆方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、ずらし移動量Ｌａ＝Ｌｏ−ΔＬｏ×ｎが０以下かつｎが奇数となるパスでずらし移動量初期値Ｌｏ分周方向に会合部をずらし、次のパス以降ではまた順次にずらし移動量初期値Ｌｏをパス毎減少量ΔＬｏづつ減らす、請求項２記載の鋼管の横向き多層盛り溶接方法。
【請求項５】
鋼管を周回するリング状のレ−ル；
該レ−ルに装着されレ−ルに沿って鋼管を周回移動する溶接台車；
溶接台車に搭載された溶接ト−チ；
溶接台車に搭載された走行駆動機構；
該走行駆動機構を正，逆走行駆動する駆動手段；
鋼管に対する始終端での、溶接電流・電圧，ラップ距離Ｄ，ずらし移動量初期値Ｌｏ，パス毎減少量ΔＬｏ，外形Ｐ，管厚Ｔ，開先底面幅Ｇ，開先角度αおよびレール外径Ｒを入力するための入力手段；
入力された値に基づいて鋼管に対する各パスの会合部の位置，パス毎のずらし移動量Ｌａおよびト−チの周方向移動量に対応した溶接条件に切替える手段；および、
生成された各パスの会合部の位置，パス毎のずらし移動量Ｌａおよびト−チの周方向移動量対応の溶接条件に従って、溶接台車の走行および溶接条件を制御する溶接制御手段；を備える鋼管の横向き多層盛り溶接装置。
【請求項６】
更に、生成されたパススケジュ−ルを記憶する手段；を含む請求項５記載の鋼管の横向き多層盛り溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端面を突合せて立てた上，下鋼管の間の開先を、自動溶接ロボットにて鋼管を中心に溶接ト−チを旋回させて横向き多層盛り溶接する方法および該自動溶接ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼管の横向き多層盛り溶接に於いて、自動溶接ロボットにより形成する溶接ビードの始端と終端との会合部を、パス毎に周方向に一定距離づつ移動させることが行なわれている。各パスの始端では、溶接スタート時にアークの発生に対して溶接台車の溶接速度への昇速にタイムラグがあり、溶接ビード始端では溶接ワイヤの溶融が先行し溶接ビードが膨らむ。アークが発生する前に、溶接台車を動かして所定の位置に達したときに溶接を開始する方法もあるが、この方法では、溶接トーチのチップと母材間（エクステンション）のワイヤ（溶材）の長さにより溶接アークの発生位置が違ってくるので母材に対する溶接開始位置のばらつきが大きく、溶接ビ−ド会合部に溶接欠陥を生じ易い。
【０００３】
したがって溶接ア−ク発生に合せて溶接台車の走行を開始することが一般的であり、溶接ト−チが鋼管を一廻りして該始端の溶接ビ−ドに達すると、そこでクレ−タ処理に移り、所定時間のクレ−タ処理を終えるとそこで１パスの溶接を終える。この始端と後端処理の重なり部を会合部というが、上述のように会合部ではビ−ドが膨らむので、この膨らみを周方向に分散させるために、上述のように、会合部を、パス毎に周方向に一定距離づつ移動させることが行なわれている。
【０００４】
これにより、厚肉鋼管の場合にはパス数が多く、各パスの会合部が、開先内で螺旋状に分布することになる。すなわち、鋼管の周方向に溶接ビード会合部が広く散らばることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
溶接ビード会合部は、溶接ビードが高く、それに接する次パスの溶接でメタル垂れが生じやすく、溶接欠陥を生じ易い。したがって、溶接ビード会合部は、特別に品質検査，後加工又は後処理をする可能性が高いが、会合部が周方向に薄く広く分散することは、これらに手間を要することになる。
【０００６】
本発明は溶接ビード会合部のビードの高さを低くすることを第１の目的とし、溶接ビード会合部近辺でのメタル垂れを防止することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、送給される溶接ワイヤをチップから突き出してワイヤ先端と鋼管との間に溶接アークを発生して鋼管を溶接する溶接トーチを用いる、自動溶接ロボットによる鋼管の横向き多層盛り溶接に於いて、
溶接スタート時、低い初期電流・電圧で溶接アークを発生させ、次にそれよりも高く本電流・電圧よりも低い中間電流・電圧で溶接を行い、一定距離だけ進行後本電流・電圧で溶接を行い、パス終端部は、本電流より低いエンド電流・電圧で、又、本電流・電圧域よりも遅い一定の速度で該パスの始端部と一定距離ラップさせ、該パスの溶接を終了する、ことを特徴とする。
【０００８】
溶接スタート時の電流・電圧を、本電流・電圧より低くすることにより、溶接ビード会合部のビードの膨らみが小さくなる。パス溶接の始端と終端が重なるが、始端溶接時は低い初期電流・電圧および中間電流・電圧であるので始端ビ−ドが低く、該始端ビ−ドに重なる後端溶接時は、低いエンド電流・電圧であるので、溶接ビード会合部のビードの膨らみは小さい。後端溶接は、低速度のクレ−タ処理で終えるので、終端処理が確実かつ安定したものとなり、終端欠陥を生じない。
【０００９】
（２）各パスの始端ビ−ドと終端ビ−ドとの会合部を１パス毎に、設定範囲内で周方向にずらす。これにより会合部が設定範囲内となり、会合部が周方向に薄く広く分散することがなく、溶接ビード会合部の、品質検査，後加工又は後処理の手間が節約になる。
【００１０】
（３）会合部を１パス毎に小さい設定パス毎減少量ΔＬｏ分周方向にずらし、パス毎のずらし移動量Ｌａの積算値がずらし移動量初期値Ｌｏを越えるとき、ずらし移動量初期値Ｌｏのずらしを行なって、その後また１パス毎にパス毎減少量ΔＬｏ分周方向にずらす。これによれば、例えば会合部のラップ距離Ｄ＝０における図９および図１０に示すように、会合部（Ｓ，Ｅ）が逆三角形の２辺に交互に飛ぶように分布し、会合部の分布に重なりがなく、しかも比較的に限られた領域に集中するので、メタル垂れを生ずることがなく、しかも溶接ビード会合部の、品質検査，後加工又は後処理の手間が節約になる。
【００１１】
（４）第２パスは、第１パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ分周方向に会合部をずらして第１パスとは逆方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、第３パスは、第２パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ−パス毎減少量ΔＬｏ分周方向に会合部をずらして第１パスと同方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、第４パスは、第３パスの会合部に対してずらし移動量初期値Ｌｏ−パス毎減少量ΔＬｏ×２分周方向に会合部をずらして第１パスと逆方向に溶接ヘッドを駆動して溶接を行ない、ずらし移動量Ｌａ＝Ｌｏ−ΔＬｏ×ｎが０以下かつｎが奇数となるパスでずらし移動量初期値Ｌｏ分周方向に会合部をずらし、次のパス以降ではまた順次にずらし移動量初期値をパス毎減少量ΔＬｏ分づつ減らす。
【００１２】
すなわち、会合部のラップ距離Ｄ＝０における図９および図１０に示すように、会合部（Ｓ，Ｅ）が逆三角形の２辺に交互に飛ぶように分布し、会合部の分布に重なりがなくしかも比較的に限られた領域に集中するので、メタル垂れを生ずることがなく、しかも溶接ビード会合部の、品質検査，後加工又は後処理の手間が節約になる。
【００１３】
（５）鋼管(14)を周回するリング状のレ−ル(10)；
該レ−ル(10)に装着されレ−ル(10)に沿って鋼管(14)を周回移動する溶接台車(11)；
溶接台車(11)に搭載された溶接ト−チ(12)；
溶接台車(11)に搭載された走行駆動機構(2L,RL,ML)；
該走行駆動機構を正，逆走行駆動する駆動手段(4,3,1L)；
鋼管(13,14)に対する始終端での、溶接電流・電圧，ラップ距離Ｄ，ずらし移動量初期値Ｌｏ，パス毎減少量ΔＬｏ，外形Ｐ，管厚Ｔ，開先底面幅Ｇ，開先角度αおよびレール外径Ｒを入力するための入力手段(8)；
入力された値に基づいて鋼管(13,14)に対する各パス(i)の会合部の位置(r,z)，パス毎のずらし移動量(La)およびト−チ(12)の周方向移動量(L)に対応した溶接条件(電流・電圧,速度)に切替える手段(4,9)；および、
生成された各パス(i)の会合部の位置(r,z)，パス毎のずらし移動量(La)およびト−チ(12)の周方向移動量(L)対応の溶接条件(電流・電圧,速度)に従って、溶接台車(11)の走行および溶接条件を制御する溶接制御手段(4,3,1w)；
を備える鋼管の横向き多層盛り溶接装置。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号もしくは対応事項又はその記号を、参考までに付記した。
【００１４】
これによれば、オペレ−タが、鋼管(13,14)に対する各溶接パス(i)の位置(r,z)，溶接電流・電圧，ラップ距離Ｄ，ずらし移動量初期値Ｌｏおよびパス毎減少量ΔＬｏを入力することによって、各パスの、上記（１）〜（５）の多層盛り溶接を行なう各パスの溶接制御スケジュ−ルが自動生成され、溶接装置に対する各パラメ−タの設定が容易である。
【００１５】
（６）更に、生成されたパススケジュ−ルを記憶する手段；を含む鋼管の横向き多層盛り溶接装置。これによれば、同一の始終端条件，鋼管サイズおよびレール外径となる、同一仕様の上下鋼管対の複数のそれぞれに対して、入力は一度でよく、作業能率が高い。
【００１６】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００１７】
【実施例】
図１に本発明の一実施例の機構の外観を示す。高さ方向ｚに端面を合せて上下に配置された下鋼管１３と上鋼管１４の合せ端面には、レ型開先（図６）が形成されている。上鋼管１４には、それと同軸にリング状のレ−ル１０が固定されており、このレ−ル１０に溶接台車１１が装着されている。溶接台車１１には、レ−ル１０をその周方向には移動自在に、上下方向ｚおよび半径方向ｒには移動不可に保持するガイドロ−ラおよびレ−ルと噛み合う車輪があり、該車輪は、図示しない減速機を介して、周回駆動用の電気モ−タＭＬで、正，逆回転駆動され、正回転駆動されると溶接台車１１の基台は時計方向に、逆回転駆動されると反時計方向に回動する。すなわちレ−ル１０に沿って円運動する。電気モ−タＭＬにはロータリエンコーダＲＬが結合しておりこれが、キヤリッジ１１の所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。
【００１８】
溶接台車１１の、車輪を支持する基台には昇降機構が結合されており、昇降駆動用の電気モ−タＭｚにて該機構が駆動され、電気モ−タＭｚの正回転により、溶接台車１１の基台に対して昇降台１９が上昇し、逆回転により降下する。電気モ−タＭｚにはロータリエンコーダＲｚが結合しておりこれが、昇降台１９の所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。
【００１９】
昇降台１９には進退機構が結合されており、進退駆動用の電気モ−タＭｒにて該機構が駆動され、電気モ−タＭｒの正回転により、進退台２０が鋼管１４の中心に近付く方向に移動し、逆回転により中心より離れる方向に移動する。電気モ−タＭｒにはロータリエンコーダＲｒが結合しておりこれが、進退台２０の所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。
【００２０】
進退台２０には傾動機構が結合されており、傾動用の電気モ−タＭθにて該機構が駆動され、電気モ−タＭθの正回転によりト−チホルダ２１の、水平面に対する傾斜θが小さくなり、逆回転により大きくなる。電気モ−タＭθにはロータリエンコーダＲθが結合しておりこれが、ト−チホルダ２１の所定小角度の回転につき１パルスの電気パルスを発生する。
【００２１】
溶接ト−チ１２はト−チホルダ２１で支持され、水平面に対して角度θをなす。溶接ト−チ１２には、図示しないワイヤ送給装置より溶接ワイヤが供給される。
【００２２】
溶接台車１１には、電気ケ−ブルおよび流体ホ−スが接続されており、それらならびにワイヤ送給装置の配設上の制約から、多層盛り溶接のときには、大略で言うと、奇数番パスの溶接は例えば溶接台車１１を時計廻りに回動駆動して行なわれ、偶数番パスの溶接は反時計廻りに回動駆動して行なわれる。その逆であってもよい。なお後述するように、先行パスの溶接を終了すると、先行パスでの台車１１の移動方向と同方向に、次パスの会合部のずらし移動量分台車１１が回動駆動されて停止し、そして台車を先行パスでの回動方向と逆方向に駆動して次パスの溶接が開始される。
【００２３】
図２に、図１に示す溶接装置の電気要素の概要を示す。上述の昇降機構，進退機構および傾動機構には、それぞれに運動範囲を定める始端リミットスイッチＬｚｏ，Ｌｒｏ，Ｌθｏおよび終端リミットスイッチＬｚｅ，Ｌｒｅ，Ｌθｅが備わっており、ト−チ１２が各機構の始端相当位置にあるときに始端リミットスイッチが開、終端リミットスイッチは閉であり、ト−チ１２が始端相当位置と終端端相当位置の間にあるときには両スイッチ共に閉、ト−チ１２が各機構の終端相当位置にあるときに始端リミットスイッチは閉、終端リミットスイッチは開である。
【００２４】
上述の昇降機構，進退機構および傾動機構それぞれの電気モ−タＭｚ，Ｍｒ，およびＭθの回転軸には、ロータリエンコーダＲｚ，ＲｒおよびＲθが結合されており、これらは電気モ−タの所定小角度の回転につき１個の電気パルスを発生する。ト−チ１２を駆動しているとき、マイクロプロセッサを含むコントロ−ラ１ｚ，１ｒおよび１θが、電気モ−タＭｚ，ＭｒおよびＭθを正転付勢しているときにはロータリエンコーダが発生する電気パルスをカウントアップし、逆転付勢しているときにはロータリエンコーダが発生する電気パルスをカウントダウンし、始端リミットスイッチＬｚｏ，ＬｒｏおよびＬθｏが開のときにはカウント値をクリアする（カウントデ−タを０を示すものにする）。
【００２５】
例えば、コントロ−ラ１ｚは、それ自身に電源が投入されると、始端リミットスイッチＬｚｏが開（ト−チ１２の回転位置が始端位置）であるかをチェックし、それが閉（始端位置にない）であると、モ−タドライバ２ｚにモ−タ逆転付勢を指示し、モ−タドライバ２ｚが逆転通電回路を閉じる。この逆転通電回路に始端リミットスイッチＬｚｏが含まれておりそれが閉であるので、電気モ−タＭｚに逆転電流が流れ電気モ−タＭｚが逆回転する。この逆回転で始端リミットスイッチＬｚｏが開になると、逆転通電回路が開となって電気モ−タＭｚへの逆転電流が遮断されて電気モ−タＭｚが停止する。一方コントロ−ラ１ｚは、始端リミットスイッチＬｚｏが閉から開に切換わると、モ−タドライバ２ｚへの逆転指示を解除し、昇降位置レジスタ（マイクロプロセッサの内部ＲＡＭの１領域）をクリアする。ここでト−チ１２の昇降位置が昇降範囲の始端にあり、昇降位置レジスタのデ−タは０（基点）を示すものになっていることになる。
【００２６】
コントローラ１ｒおよび１θの動作も１ｚのものと同様であり、モータドライバ２ｒおよび２θの動作も２ｚのものと同様である。マイクロプロセッサ（以下ＣＰＵと記す）４は、オペレータの１番目の教示指令（図１１に示す開先底コーナー部Ｏの位置記憶）に応じてコントローラ１Ｌに走行距離レジスタのクリアを指示する。この走行位置が、走行範囲の始端となり、走行位置レジスタのデータは０（基点）を示すものになっていることになる。
【００２７】
コントローラ１ｗはＣＰＵ４の指示に応じて、トーチ１２が接続される溶接電源１６には、溶接電流・電圧およびオン（通電）／オフ（通電停止）を指定する信号を与え、流体供給装置１７にはオン（ガス供給）／オフ（供給停止）を指示する信号を与え、ワイヤ送給装置１８には供給速度およびオン（供給）／オフ（供給停止）を指示する信号を与える。ＣＰＵ４には、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート３を介してコントローラ１Ｌ，１ｚ，１ｒ，１θおよび１ｗ、ならびに操作／表示ボード８および不揮発メモリ９が選択的に接続される。この接続は、システムコントローラ５を介してＣＰＵ４が指定する。ＣＰＵ４のアドレスバス，データバスにはＲＯＭ６およびＲＡＭ７が接続されている。システムコントローラ５は、ＣＰＵ４が指示する制御信号をＲＯＭ６，ＲＡＭ７および操作／表示ボード８に与える。
【００２８】
図３に、図１および図２に示す本発明の実施例を使用するオペレータの作業概要を示し、図４に、ＣＰＵ４の制御動作を示す。オペレータは図１に示すようにレール１０および溶接台車１１を鋼板１４に装着し溶接台車１１は中心位置に位置決めする。そして始終端条件を、操作表示ボード８で入力し（図３のＡ）、鋼管外径等、鋼管の寸法およびレール外径を入力し（図３のＢ）、開先形状に対する開先底面幅Ｇ，開先角度α，鋼管の管厚Ｔを入力する。そして、図１１に示す開先底部のコーナー部Ｏにワイヤの先端を移動させ、教示位置Ｋ（Ｌ，ｒ，ｚ，θ）として各軸の位置を記憶させる。そして、ＣＰＵ４は、オペレータが、１番目の教示位置Ｋ１の指令に応じて、コントローラ１Ｌに走行距離レジスタのクリアを指示する。この位置が、走行範囲の始端となり、走行位置レジスタのデータは０（基点）を示すものになっていることになる。
【００２９】
この操作を鋼管１周に対し、ｎ個行う。この１番目の教示位置Ｋ１の（ｒ１，ｚ１，θ１）とｎ番目の教示位置Ｋｎの（ｒｎ，ｚｎ，θ１）は同じ位置とする。次に、ＣＰＵ４は、教示位置ＫｎのＬｎを０とし、教示位置Ｋ１からＫｎ−１のＬ１（＝０），Ｌ２，Ｌ３，・・・・，Ｌｎ−１を、Ｌｎ，Ｌｎ−Ｌ２，Ｌｎ−Ｌ３，・・・・，Ｌｎ−Ｌｎ−１に書替える。ここで、Ｌｎ−Ｌ１は、ずらし移動量Ｌａ＝０およびラップ距離Ｄ＝０のときレール上での１パスの溶接距離となる。これらのデータを図４のステップ２で読取り、使用するワイヤ径φ１．２ｍｍと、予めプログラムに固定値として書込んでいる、本溶接電流値のワイヤ送給量Ｖｆｗ，電圧値Ｖｗ，１層当たりの層高さＨ，１パス当たりのパス断面積Ｓから、「溶接条件生成」（ステップ３）で、データに対応したパススケジュールの生成を行い、各パスの溶接条件および溶接位置を演算生成する。
【００３０】
なお、溶接速度については、第１パスの溶接位置（ｒｓ１，ｚｓ１）、特に半径方向の位置ｒｓ１による速度ずれ分、溶接速度を補正している。例えば、同一の周速度で溶接台車１１を施回駆動した場合、トーチ先端（ワイヤ）が開先の底（裏当材１５（図６）に近い、パスＮｏ．ｉが小さいパスでは、トーチ先端の周速度が遅く、レールに近い、パスＮｏ．ｉが大きいパスでは、トーチ先端の周速度が速く、これらの速い，遅いが、溶接速度ずれとなり、レール取付け位置を基準とし、第ｉパスの溶接速度（台車移動速度）Ｖｗｉを、Ｖｗｉ×Ｒ／（Ｐ−（Ｔ−ｒｓｉ）×２）に書替える。ここで、Ｒはレール径，Ｐは外径，Ｔは管厚，ｒｓｉは第ｉパスのｒ位置である。
【００３１】
以下において、上記パス毎のデータ群をパススケジュールと称す。ここで、パスＮｏ．は、図６に示すように、一周１回の溶接を１パスとして実行順に番号を付けたものである。
【００３２】
又、溶接位置は、教示位置との相対距離で表示しているため、例えば、ＣＰＵ４がコントローラ１ｚに、パスＮｏ．ｉの高さｚｉのデータを与えると、コントローラ１ｚは、パスＮｏ．ｉの溶接位置（ｚｅ（ｅ番目の教示位置の昇降方向位置）＋ｚｉ）と昇降位置レジスタのデータが示す前パスの溶接位置（実高さ）ｚａ＝ｚｅ＋ｚｉ−１の偏差（ｚｉ−ｚｉ−１）の極性をチェックして、それが正であればモータドライバ２ｚに正転指示し、負であれば逆転を指示する。モータドライバ２ｚがこれに応答して、電気モータＭｚを正転通電又は逆転通電する。この通電により電気モータＭｚが回転し、ロータリエンコーダＲｚが１パルスを発生する毎に、コントローラ１ｚは、正転通電のときには昇降位置レジスタのデータを前の値より１大きい数値を示すものに更新し、逆転通電のときには前の値より１小さい数値を示すものに更新して、昇降位置レジスタのデータがパスＮｏ．ｉの溶接位置を示すものになったときに、モータドライバ２ｚへの正転指示又は逆転指示を解除（モータ停止指示）する。モータドライバ２ｚがこれに応答してモータＭｚの通電を遮断する。このようにして、ＣＰＵ４が指示する高さｚｉにトーチ１２の高さｚａが設定される。更に、各教示位置間は直線補完を行っている。
【００３３】
次に、オペレータが溶接スタートを入力すると、ＣＰＵ４は教示位置ＫｎからＫ１に向かって第１パスから溶接を開始する。第１パスの溶接が終了すると、順次パススケジュールに基づいて、第２パス以降の溶接を行う。第２パスは、第１パスとは逆方向に溶接台車１１を駆動して溶接を行う。第３パスは、第１パスと同方向に溶接台車１１を駆動して溶接を行う。第４パスは、第２パスと同方向に溶接台車１１を駆動して溶接を行う。このように溶接方向は、パス毎に溶接方向を逆転する往復溶接で行う。パススケジュールの最終パスの溶接を終了すると、溶接終了を報知する。オペレータは、溶接終了の報知があると、レール１０を鋼管１４から外し、次の溶接対象鋼管に装着する。次の溶接も同一仕様であるときには、ＣＰＵ４が不揮発メモリ９に書込んだ前回の始終端条件（図３のＡ）を利用することができる。
【００３４】
オペレ−タ入力の始終端条件は、次の通りである。
【００３５】
0003604120.tif 000002
なお、上記データは、オペレータの図３の「始終端条件初期設定」（Ａ）での入力を、ＣＰＵ４が図４の「入力読取り」（ステップ２）で読込んでセーブしているものである。ここで、（１），（２），（４），（５）のデータは、図７および図８に示すように、１パスの溶接の始終端部の溶接電流，電圧であり、このデータは全パス共通である。図７および図８に示す（３）のデータは、予めプログラム上に固定値として設定している。
【００３６】
なお、図７は溶接トーチ１２の円周移動を直線展開して示し、図８は管軸を中心にした円周移動をそのまま示す。
【００３７】
オペレータ入力の鋼管サイズおよびレール外形としては、外形Ｐ，管厚Ｔ，開先底面幅Ｇ（開先の底幅），開先角度αおよびレール外形Ｒである。
【００３８】
再度図５を参照する。ＣＰＵ４は「溶接条件生成」を行うと（図４のステップ３）、パスＮｏ．ｉを１に設定し、パス毎減少回数ｎを０に初期化して（ステップ２１）、教示データを読込む（ステップ２２）。そして、「溶接条件生成」で生成したパススケジュールに基づいて、各パスの溶接軌跡（周方向開始位置Ｌｓｉ，周方向終了位置Ｌｃｉ）を設定する。溶接軌跡、すなわち溶接台車１１の駆動範囲は、パスＮｏ．ｉが１であると、ずらし移動量Ｌａを０とする（ステップ２３〜２６）。そして、ｎ番目の教示位置ＫｎのＬｎ（＝０）と、ずらし移動量Ｌａ１（＝０）に基づいて、第１パスの周方向開始位置Ｌｓ１をＬｎ（＝０）に設定する。次に、溶接速度の補正と同様に、第１パスの溶接位置（ｒｓ１，ｚｓ１）、特に半径方向の位置ｒｓ１による距離ずれ分、ラップ距離Ｄを補正する（ステップ２８）。例えば、ある一定速度で溶接台車１１を旋回駆動した場合、ト−チ先端（ワイヤ）が開先の底（裏当材１５（図６））に近い、パスＮｏ．ｉが小さいパスでは、トーチ先端の移動距離が溶接台車１１の移動距離より短く、これが距離ずれとなる。ステップ２８では、レール取付け位置を基準とし、第ｉパスのラップ距離Ｄｉを、Ｄ×Ｒ／（Ｐ−（Ｔ−ｒｓｉ）×２）に書替える。ここで、Ｄはラップ距離，Ｒはレール径，Ｐは半径，Ｔは管厚，ｒｓｉは第１パスのｒ位置である。そして、１パスの溶接長Ｌｎ−Ｌ１と、ラップ距離Ｄｉに基づいて、周方向終了位置Ｌｃ１をＬｎ−Ｌ１＋Ｄｉに設定する。第２パスは、ＣＰＵ４が、ずらし移動量Ｌａ（第２パスのものはＬａ２）に、ずらし移動量初期値Ｌ０を設定し（ステップ２２，２３，３１）、第１パスの周方向終了位置Ｌｃ１にずらし移動量Ｌａ２＝Ｌ０を加えた和を算出して、それを周方向開始位置Ｌｓ２とする。次に、第２パスの半径方向位置ｒｓ２による距離ずれ分、ラップ距離Ｄ２を、Ｄ×Ｒ／（Ｐ−（Ｔ−ｒｓ２）×２）に書替え、第２パスの周方向開始位置Ｌｓ２にパスの溶接長Ｌｎ−Ｌ１と、ラップ距離Ｄ２の和を減算したＬａ２−（Ｌｎ−Ｌ１＋Ｄ）を周方向終了位置Ｌｃ２とする。
【００３９】
第３パスは、ＣＰＵ４が、パス毎減少回数ｎを１インクリメントして（ステップ２２，２３，３１）、ずらし移動量
Ｌａ３＝Ｌ０−１×ΔＬ０
を算出する（ステップ３２）。そしてＬａ３が負値（１パス毎にパス毎減少量のΔＬ０分のずらしをした積算値ｎ×ΔＬ０が、ずらし移動量初期値Ｌ０以上になった：再度Ｌ０分のずらし要）かをチェックして（ステップ３３）、正値であると、前パスである第２パスの終了位置Ｌｃ２より、算出したずらし移動量Ｌａ３を減算した差（Ｌａ３が負値であると実際には和）を算出して、それを周方向開始位置Ｌｓ３とする（ステップ２６）。次に、第３パスの半径方向位置ｒｓ３による距離ずれ分、ラップ距離Ｄ３を、Ｄ×Ｒ／（Ｐ−（Ｔ−ｒｓ３）×２）に書替え、第３パスの周方向開始位置Ｌｓ３に１パスの溶接長Ｌｎ−Ｌ１と、ラップ距離Ｄ３の和を算出して、それを周方向終了位置Ｌｃ３とする。
【００４０】
第４パスは、ＣＰＵ４が、パス毎減少回数ｎを１インクリメントして（ステップ２２，２３，３１）、ずらし移動量
Ｌａ４＝Ｌ０−２×ΔＬ０
を算出する（ステップ３２）。そしてＬａ４が負値かをチェックして（ステップ３３）、正値であると、前パスである第３パスの終了位置Ｌｃ３より、算出したずらし移動量Ｌａ４を加算した和（Ｌａ４が負値であると実際には差）を算出して、それを周方向開始位置Ｌｓ４とする（ステップ２６）。次に、第４パスの半径方向の位置ｒｓ４による距離ずれ分、ラップ距離Ｄ４を、Ｄ×Ｒ／（Ｐ−（Ｔ−ｒｓ３）×２）に書替え、第４パスの周方向開始位置Ｌｓ４に１パスの溶接長Ｌｎ−Ｌ１と、ラップ距離Ｄ４の和を算出して、それを周方向終了位置Ｌｃ４とする。
【００４１】
以下、第５パス以降の奇数番パスのパススケジュ−ルは、上記の第３パスと同様に生成し、第６パス以降の偶数番パスのパススケジュ−ルは、上記の第４パスと同様に生成する。
【００４２】
その過程で、算出したずらし移動量
Ｌａｉ＝Ｌ０−ｎ×ΔＬ０
が０以下の値となったときは、ｎが奇数であるかをチェックし（ステップ３４）、奇数であるとずらし移動量Ｌａｉにずらし移動量初期値Ｌ０を設定する（ステップ３０）。奇数でなかったら、次の奇数パスでこれを行なう。
【００４３】
オペレ−タが、溶接スタ−トを入力すると、ＣＰＵ４は図４のステップ３，ステップ４で生成したパススケジュールをディスプレイに表示して、パスＮｏ．レジスタｉに１を設定して（第１パスを指定して）、第ｉパスのパススケジュールに基づいて、第ｉパスの溶接を、図７および図８に示すように行なう。第１パスの溶接は、ト−チ位置および姿勢を（ｒｓ１，ｚｓ１，θｓ１）にして第１パスの周方向開始位置Ｌｓ１から開始するが、第２パスは、第１パスの終点Ｌｃ１でト−チ位置および姿勢を（ｒｓ２，ｚｓ２，θｓ２）にしそして第２パスの周方向開始位置Ｌｓ２にト−チを駆動してから開始する。第３パスは、第２パスの終点Ｌｃ２でト−チ位置および姿勢を（ｒｓ３，ｚｒｓ３，θｓ３）にし、そして第３パスの周方向開始位置Ｌｓ３にト−チを駆動してから開始する。以下同様である。いずれのパスにおいても、溶接速度，方向，溶接電流，電圧および電流，電圧の切換タイミングは、パススケジュールのデータに対応して定める（図４のステップ９〜１６）。
【００４４】
以上に説明した実施例によれば、溶接スタート時、（１）低い初期電流，電圧で溶接アークを発生させ、次にそれよりも高く本電流・電圧よりも低い（２）中間電流，電圧で行い、一定距離だけ進行後（３）本電流・電圧で溶接を行うことによりスタ−ト時のト−チ移動の遅れによる初期ビ−ドの膨らみが少く、各パスのビ−ド会合部の膨らみが少く、メタル垂れを生じない。
【００４５】
溶接ビード会合部（１パスの溶接始端と終端とのラップ部）は、本電流より低い（４）低電流，電圧で、又、本電流，電圧域よりも遅い一定の速度で一定距離Ｄラップさせ、その位置でクレータ溶接条件で終了するので、会合部に溶接欠陥を生じない。
【００４６】
溶接ビード会合部を１パス毎に移動させ、一定の距離範囲内で繰り返している。すなわち、ずらし移動量初期値Ｌｏを設定し、１パス毎のパス毎減少量ΔＬｏだけずらし移動量を減少して行きずらし移動量Ｌａ≦０になるときは、Ｌａ＝Ｌｏとする。減少回数ｎ＝Ｌｏ÷ΔＬｏ＝偶数、の場合は、もう一回継続する。これを繰り返すことにより、一定の距離範囲内に会合部が繰り返し現われる。このことにより特に欠陥が生じやすい溶接ビード会合部を一定の距離範囲内に納めることが出来る。図９および図１０に、パス間の溶接開始位置のずらし移動量を実線で示す。横軸が溶接ト−チ１２の周方向位置であり、０点が、第１パスの溶接開始時の周方向溶接位置（狙い位置）である。数値の単位はｍｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の機構外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す溶接装置の電気系システム構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す溶接装置を使用するオペレ−タの作業手順を示すフローチャートである。
【図４】図２に示すＣＰＵ４が行なう処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す「溶接軌跡生成」（４）の内容の一部を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す溶接対象の鋼管１３，１４の一部分の拡大縦断面図であり、多層盛り溶接を行なった開先の横断面を示す。
【図７】図１に示す溶接装置による１パスの溶接の間の溶接電流，電圧の変化と溶接速度の変化を示すグラフであり、横軸は、溶接ト−チ１２の周方向移動を直線展開した移動距離である。
【図８】図１に示す溶接装置による１パスの溶接の間の溶接電流，電圧の変更点を示す平面図である。
【図９】図１に示す溶接装置による多層盛り溶接の場合の、パス毎の溶接開始位置ずらし移動量の一例を実線で示すグラフであり、横軸は、溶接ト−チ１２の周方向移動を直線展開した移動距離である。
【図１０】図１に示す溶接装置による多層盛り溶接の場合の、パス毎の溶接開始位置ずらし移動量のもう１つの例を実線で示すグラフであり、横軸は、溶接ト−チ１２の周方向移動を直線展開した移動距離である。
【図１１】図１に示す溶接対象の鋼管１３，１４の一部の拡大縦断面であり、ワイヤ先端での教示位置を示す開先の横断面を示す。
【符号の説明】
１０：レ−ル        １１：溶接台車
１２：溶接ト−チ    １３，１４：鋼管
１９：昇降基台      ２０：進退基台
２１：ト−ルホルダ  ＭＬ，Ｍｚ，Ｍｒ，Ｍθ：電気モ−タ
ＲＬ，Ｒｚ，Ｒｒ，Ｒθ：ロータリエンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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