(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィビング機構を備えたトーチを用いて自動でアーク溶接を行う溶接機に備えられていて、溶接対象となる新規母材の溶着部の断面形状に応じた溶接条件をオフラインで導出する溶接条件導出装置において、
前記溶接条件導出装置には、「溶接条件データ」が蓄積されたデータベースと、前記新規母材の開先・継手形状に対する溶接条件を算出する溶接条件算出部と、を有していて、
前記溶接条件算出部は、前記データベースから抽出された、前記新規母材の開先・継手形状に類似した過去の「溶接条件データ」と、前記溶接機の仕様に関する「入力データ」とを基に、前記新規母材に形成される溶着部の断面積を考慮し、且つ前記新規母材に形成される溶着部のビード高さ、前記新規母材への入熱量、前記トーチのウィビング条件の少なくとも１つ以上を考慮した上で、前記新規母材の「溶接条件データ」を導出し、
前記溶接条件算出部において、前記新規母材に形成される溶着部のビード高さを考慮するに際しては、前記新規母材のビード高さが所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されていて、
前記溶接条件算出部は、前記新規母材のビード高さを考慮すべく、前記過去母材の「溶接条件データ」から、前記過去母材のビード高さを抽出し、抽出した前記過去母材のビード高さを前記新規母材のビード高さとし、その上で、前記過去母材の溶着部の断面積を算出し、算出された前記過去母材の溶着部の断面積を用いて、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つである溶接速度を導出する
ことを特徴とする溶接条件導出装置。
【請求項２】
前記溶接条件算出部において、前記新規母材への入熱量を考慮するに際しては、前記新規母材への入熱量が所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接条件導出装置。
【請求項３】
前記溶接条件算出部において、前記ウィビング条件とされる、前記新規母材に対するウィビング振幅及びウィビング波の波長であるウィビングピッチを考慮するに際しては、前記新規母材に対するウィビング振幅及びウィビングピッチが所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接条件導出装置。
【請求項４】
前記溶接条件算出部は、前記新規母材への入熱量を考慮すべく、導出された前記溶接速度を用いて前記新規母材への入熱量を算出し、
算出された前記過去母材への入熱量を用いて、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つである溶接電流を導出する
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接条件導出装置。
【請求項５】
前記溶接条件算出部は、前記新規母材に対するウィビング振幅を考慮すべく、前記過去母材の「溶接条件データ」から、前記過去母材に対するウィビング振幅、及び前記過去母材におけるビード幅を抽出し、
前記過去母材に対するウィビング振幅に、前記過去母材におけるビード幅と前記新規母材におけるビード幅との差分を加算して、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つであるウィビング振幅とする
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の溶接条件導出装置。
【請求項６】
前記溶接条件算出部は、前記新規母材に対するウィビングピッチを考慮すべく、算出された前記溶接速度を基に、前記ウィビングピッチの上限値及び下限値の範囲内になるようにウィビング周波数を調整して、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つであるウィビングピッチを導出する
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接条件導出装置。
【請求項７】
前記溶接条件算出部は、前記溶接機の仕様に関する「入力データ」を用いて、設定された前記新規母材の各「溶接条件データ」の各上限値及び各下限値を再計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の溶接条件導出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動溶接機または溶接ロボットを用いてアーク溶接を行う際に、溶接条件を自動で導出する溶接条件導出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接は、船舶、橋梁などの構造物や建築物、自動車等を製造する際に広く用いられている。
特に、中厚板のアーク溶接においては、対象継手に複数の溶接ビードを重ねる「多層盛り溶接」が用いられている。
「多層盛り溶接」とは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ３００１）で規定されているように、一つ又はそれ以上のパスからなる溶接金属の層を盛るように溶接することを指し、溶接継手に沿って行う１回の溶接操作のことをパスと呼ぶ。また、そのパスを複数回行ってできた溶接の層をビードと定義されている。
【０００３】
上記した多層盛溶接を行うには、以下に示す項目を含む溶接条件を各パス毎に予め求めておく必要がある。
（１）トーチの位置・姿勢：開先に対する狙い位置、狙い角、前進・後退角等
（２）溶接出力値：溶接電流、ワイヤ送給速度、溶接電圧等
（３）トーチ運棒方法：溶接速度とウィビングパターン等
そして、対象ワークにおける良好な溶接品質を得るためには、予めテストピースを用いて実溶接試験を繰り返し行い、適切な（１）〜（３）の溶接条件を算出する必要がある。
【０００４】
適切な施工条件は、溶接対象（例えば、継手種類(Ｖ型、レ型、Ｔ型・・・)と板厚、開先角度、対象ワークの材質等）、溶接関連機器（例えば、溶接電源の特性、シールドガスの種類、溶接ワイヤの材質・直径・トーチ先端からの突出し長さ等）毎に異なる。そのため、溶接対象、溶接機器毎に上記した実溶接実験を行う必要がある。
また、近年、溶接工程のロボット化・自動化に伴い、上記の溶接条件は数値化されており、その数値化された溶接条件を別の溶接工程で再度利用できるように、データベースなどに記憶されている。
【０００５】
しかしながら、溶接条件を適切に導出することは、現状では特定溶接技能者しか行えていない。また、溶接対象・溶接関連機器毎に適切な溶接条件を求めることは、膨大な数の実溶接実験を行う必要があり、現実的に不可能である。
上記の問題を解決する技術が、特許文献１〜特許文献３に開示されている。
特許文献１には、溶接トーチ部の溶接速度を制御して所定溶接長の開先部を溶接する自動溶接装置において、前記溶接長を複数の領域に区分して、溶接開始部と溶接終了部における前記開先部の開先底面幅、開先角度及び開先部の高さに基づいて、前記各領域における各溶接層の断面積を算出し、更に該断面積に応じて前記各領域の各溶接層毎に前記溶接トーチ部の溶接速度を算出する算出手段と、該算出手段によって算出された情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記各領域の各溶接層毎に情報を読み出して前記溶接トーチ部の溶接速度を制御する速度制御手段とを設けた自動溶接装置が開示されている。
【０００６】
つまり、特許文献１は、溶接対象が建築用の鉄骨部材であり、その鉄骨部材の開先部の高さ・底面幅・開先角度に基づいて、溶接断面をパス毎に分割し、各パス毎の溶着断面積に応じて溶接速度を算出する技術である。また、特許文献１は、対象ワークである鉄骨部材の加工誤差により開先角度が異なっていても、既存条件を自動的に調整することで、溶接層の肉厚を一定にして溶接を行うようになっている。
【０００７】
特許文献２には、所定の教示データによって任意の継手形状のアーク溶接が可能な自動溶接装置を用いてすみ肉継手の多層盛溶接を行う方法において、前記自動溶接装置の制御および多層盛溶接パスプランの自動演算処理を行う演算処理装置を設け、この演算処理装置による前記多層盛溶接パスプランの自動演算に当っては、少なくとも溶接の継手形状、所定の溶着金属を満たすべき溶接脚長、継手部のギャップ、初層から最終層まで同一の溶接電流と溶接トーチのシフト量を初期条件として入力し、この入力値に基づいて、溶接電
圧、ワイヤ溶融速度、溶接脚長を満たすのに必要な全溶着断面積と溶接の層数、初層から最終層までの溶接パス数、溶接速度とパス単位当りの溶着断面積、初層溶接のビード高さと幅、積層溶接に伴う累計ビード高さと幅などをそれぞれ演算し、この演算結果に基づいて初層から最終層まで各溶接パス毎のパス座標と溶接トーチの位置座標とを演算して、これら一連の演算結果を表示するとともに、前記自動演算によって、多層盛溶接に必要な初層から最終層まで各溶接パス毎の最適な溶接条件とパス座標および溶接トーチの位置座標とから構成したパスプランデータを作成し、また、多層盛溶接を行うべきすみ肉継手に対する必要な教示データとしては、初層の溶接線および溶接トーチ位置を前記自動溶接装置に初期条件として入力したのちに前記演算処理装置に送信して、この教示データと前記作成したパスプランデータとにより、初層から最終層まで各パス毎の最適な溶接線および溶接トーチ位置座標と最適溶接条件とを決定して教示する教示パスプランデータを前記演算処理装置で自動作成したのち、前記自動溶接装置に送信し、この教示パスプランデータに基づいて初層から最終層までの各溶接パスを順次実行するすみ肉継手の多層盛溶接方法が開示されている。
【０００８】
つまり、特許文献２は、溶接対象であるすみ肉継手の形状・脚長・ギャップ長に対して、各パスにおいて「同一の溶接電流」を供給することを前提とし、この前提の基で、初層〜最終層までの各パス毎における溶接トーチの狙い位置座標、パス数、及び溶接電圧などの溶接条件を計算する技術である。
特許文献３には、複数の溶接部を同時に溶接し得る複数の溶接ロボットが設けられた自動溶接装置における溶接方法であって、各溶接部の断面形状に応じて溶接条件を決定する際に、溶接条件が溶接速度および溶接電流に関する場合で且つ各溶接部にコーナ部が含まれている場合であって、各溶接部におけるコーナ部での溶接具の回し半径位置に応じて溶接速度を決定するとともに、各溶接部のコーナ部における回し溶接の開始動作が同期して行われるように、当該各コーナ部手前における直線部での溶接速度を決定し、且つ溶接速度に応じて溶接電流を決定する自動溶接装置における溶接方法が開示されている。
【０００９】
つまり、特許文献３は、溶接部の全体断面積を予め設定された基準断面積にて除算し、溶接パス数を求める技術である。例えば、基準断面積を「１回のパスで溶接し得る断面積」とし、基準の開先より幅が広い開先を用いた場合には、自動的にパス数を増加させるようになっている。
以上、特許文献１〜特許文献３の技術は、各パス毎に溶着断面積を事前に計算し、その各溶着断面積を基に、既存の溶接条件の一部を変更するようになっており、溶接対象である継手などの形状が異なった場合でも、新たな溶接条件を自動計算することができる技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平８−１５６６５号公報
【特許文献２】特許２８０６７３３号公報
【特許文献３】特許４２４２１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した特許文献１〜特許文献３の技術は、以下に示す（１）〜（３）の項目が考慮されずに、溶接条件が導出されている。
（１）溶接品質に大きな影響を与える、母材への「入熱量」について、考慮されていない。
特許文献１〜特許文献３の技術は、主に操作する溶接条件が「溶接速度」であり、各パス毎の溶着断面積を所定の目標値にするために溶接速度ｖを調整（増減）しているが、溶接品質で最も重要となる「溶け込み」の確保に必要とされる項目の一つである母材への入熱量Ｑが考慮されていない。
【００１２】
具体的には、入熱量Ｑ［Ｊ／ｃｍ］ は、以下に示す式（１）から算出される。
【００１３】
【数１】
0005859065.tif 000002
【００１４】
溶接電圧Ｅ、溶接電流Ｉが一定で、且つ溶接速度ｖが速い場合の入熱量Ｑは、不足することとなり、「溶け込み」が不良となる虞がある。それ故、融合不良や割れ等の欠陥が発生し、母材の溶接品質が悪化する虞がある。
一方で、溶接電圧Ｅ、溶接電流Ｉが一定で、且つ溶接速度ｖが遅い場合の入熱量Ｑは、過多となり、引張強度や耐衝撃性等の機械的特性が劣化する虞がある。
【００１５】
以上より、本願発明者らは、製品として最も重要である溶接品質を保証するための「溶け込み」を確保するためには、溶接速度ｖの算出及び変更時に、入熱量Ｑを所定範囲内となるように考慮する必要があると知見した。
（２）トーチのウィビング条件について、考慮されていない。
特許文献１〜特許文献３の技術には、中厚板を溶接する際の溶接条件として必要とされるトーチの「ウィビング条件」の算出方法、及び調整方法について、明確に開示されていない。
【００１６】
溶接対象となる母材の開先形状が異なった場合には、ウィビング振幅Ｗを変更・調整するだけでなく、溶接速度ｖに応じたウィビング周波数Ｆも変更・調整する必要がある。
例えば、過去に溶接した母材の開先と比べて、より幅の狭い開先の場合、その幅狭の開先の両端におけるワイヤの狙い位置を正確に求めるために、幅狭の開先幅に合わせてウィビング幅Ｗを減少させる必要がある。
【００１７】
さらに、溶着断面積を保つため溶接速度ｖを増速させた場合には、ウィビング周波数Ｆも調整が必要である。一般的には、溶接速度ｖが速いほど、ウィビング周波数Ｆを高周波にする必要があり、アンダカット、溶込み不足等の溶接欠陥防止および、良好なビード外観を得るためには、溶接速度ｖとウィビング周波数Ｆで決定するウィビングピッチｄＬ(＝ウィビング１周期で進む距離、すなわちウィビング波の波長)を適切な範囲に調整する必要がある。
【００１８】
また、溶け込みを確保するために、ウィビング幅Ｗやワイヤ向き（アークの当たる方法）、特にウィビング時の狙い位置＋トーチ角度(＝アーク方向) などのウィビング条件を考慮する必要がある。
以上より、本願発明者らは、種々の開先形状ごとに溶接条件を導出するためには、ウィビング周波数Ｆを調整すると共に、ウィビング幅Ｗを所定範囲内となるように、ウィビング条件を考慮する必要があると知見した。
【００１９】
（３）各パス毎におけるビード高さ(ビード肉厚)について、考慮されていない。
定性的には、各パス毎の溶着断面の高さ（ビード高さｄ）が所定値以上（ビード高さ大）となると、溶着部の溶融プールが過大となり、アークが不安定となるばかりでなく、アークが直接母材へ届かなくなる。その結果、入熱量が不足となる虞がある。つまり、溶融プール（溶着量）の過多は、「溶融プールの先行現象」を引き起こし、「溶け込み不足」となる。
【００２０】
特許文献１〜特許文献３の技術には、入熱量の不足を解消するため方法、つまりビード高さｄを所定値以下にする方法について、明確に開示されていない。
特に、特許文献３においては、幅広の開先幅の場合、パス数を増加させることが開示されているが、パス数を増加させたとき、溶着断面高さ（ビード高さｄ）が増加することとなり（特許文献３の図４参照）、溶接品質を劣化させる溶接条件を算出する虞がある。
【００２１】
以上より、本願発明者らは、多数の実溶接実験において、熟練の溶接技能者が溶接品質として「良好」と判断した母材を検証し、その母材の大部分が「各パス毎の溶着断面の高
さ(＝ビード高さｄ)」が所定値以内となっていることを見出し、首記ビード肉厚ｄが溶接品質上、最重要なパラメータの一つであると知見した。
首記ビード肉厚ｄが適切範囲になるよう考慮されず導出された溶接条件を用いてアーク溶接を行うと、「溶け込み」が不良となったり、溶融プールが過大となったりして、融合不良や割れ等の欠陥が発生し、母材の溶接品質が悪化する問題が生じることとなる。
【００２２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、母材の開先や継手の形状に関する情報に加えて、入熱量、ウィビング動作パターン、ビード肉厚ｄ等の溶接品質に影響をする条件を考慮してアーク溶接の溶接条件を自動で導出することができる溶接条件導出装置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】
【００２３】
上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる溶接条件導出装置は、ウィビング機構を備えたトーチを用いて自動でアーク溶接を行う溶接機に備えられていて、溶接対象となる新規母材の溶着部の断面形状に応じた溶接条件を自動で導出する溶接条件導出装置において、前記溶接条件導出装置には、「溶接条件データ」が蓄積されたデータベースと、前記新規母材の開先・継手形状に対する溶接条件を算出する溶接条件算出部と、を有していて、前記溶接条件算出部は、前記データベースから抽出された、前記新規母材の開先・継手形状に類似した過去の「溶接条件データ」と、前記溶接機の仕様に関する「入力データ」とを基に、前記新規母材に形成される溶着部の断面積を考慮し、且つ前記新規母材に形成される溶着部のビード高さ、前記新規母材への入熱量、前記トーチのウィビング条件の少なくとも１つ以上を考慮した上で、前記新規母材の「溶接条件データ」を導出することを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、前記溶接条件算出部において、前記新規母材に形成される溶着部のビード高さを考慮するに際しては、前記新規母材のビード高さが所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されているとよい。
好ましくは、前記溶接条件算出部において、前記新規母材への入熱量を考慮するに際しては、前記新規母材への入熱量が所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されているとよい。
【００２５】
好ましくは、前記溶接条件算出部において、前記ウィビング条件とされる、前記新規母材に対するウィビング振幅及びウィビング波の波長であるウィビングピッチを考慮するに際しては、前記新規母材に対するウィビング振幅及びウィビングピッチが所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されているとよい。
好ましくは、前記溶接条件算出部は、前記新規母材のビード高さを考慮すべく、前記過去母材の「溶接条件データ」から、前記過去母材のビード高さを抽出し、抽出した前記過去母材のビード高さを前記新規母材のビード高さとし、その上で、前記過去母材の溶着部の断面積を算出し、算出された前記過去母材の溶着部の断面積を用いて、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つである溶接速度を導出するとよい。
【００２６】
好ましくは、前記溶接条件算出部は、前記新規母材への入熱量を考慮すべく、導出された前記溶接速度を用いて前記新規母材への入熱量を算出し、算出された前記過去母材への入熱量を用いて、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つである溶接電流を導出するとよい。
好ましくは、前記溶接条件算出部は、前記新規母材に対するウィビング振幅を考慮すべく、前記過去母材の「溶接条件データ」から、前記過去母材に対するウィビング振幅、及び前記過去母材におけるビード幅を抽出し、前記過去母材に対するウィビング振幅に、前記過去母材におけるビード幅と前記新規母材におけるビード幅との差分を加算して、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つであるウィビング振幅とするとよい。
【００２７】
好ましくは、前記溶接条件算出部は、前記新規母材に対するウィビングピッチを考慮すべく、算出された前記溶接速度を基に、前記ウィビングピッチの上限値及び下限値の範囲内になるようにウィビング周波数を調整して、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つであるウィビングピッチを導出するとよい。
好ましくは、前記溶接条件算出部は、前記溶接機の仕様に関する「入力データ」を用いて、設定された前記新規母材の各「溶接条件データ」の各上限値及び各下限値を再計算するように構成されているとよい。
なお、本発明の溶接条件導出装置の最も好ましい形態は、ウィビング機構を備えたトーチを用いて自動でアーク溶接を行う溶接機に備えられていて、溶接対象となる新規母材の溶着部の断面形状に応じた溶接条件をオフラインで導出する溶接条件導出装置において、前記溶接条件導出装置には、「溶接条件データ」が蓄積されたデータベースと、前記新規母材の開先・継手形状に対する溶接条件を算出する溶接条件算出部と、を有していて、前記溶接条件算出部は、前記データベースから抽出された、前記新規母材の開先・継手形状に類似した過去の「溶接条件データ」と、前記溶接機の仕様に関する「入力データ」とを基に、前記新規母材に形成される溶着部の断面積を考慮し、且つ前記新規母材に形成される溶着部のビード高さ、前記新規母材への入熱量、前記トーチのウィビング条件の少なくとも１つ以上を考慮した上で、前記新規母材の「溶接条件データ」を導出し、前記溶接条件算出部において、前記新規母材に形成される溶着部のビード高さを考慮するに際しては、前記新規母材のビード高さが所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されてい
て、前記溶接条件算出部は、前記新規母材のビード高さを考慮すべく、前記過去母材の「溶接条件データ」から、前記過去母材のビード高さを抽出し、抽出した前記過去母材のビード高さを前記新規母材のビード高さとし、その上で、前記過去母材の溶着部の断面積を算出し、算出された前記過去母材の溶着部の断面積を用いて、前記新規母材の「溶接条件データ」の一つである溶接速度を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の溶接条件導出装置によれば、母材の開先や継手の形状に関する情報に加えて、入熱量、ウィビング動作パターン、ビード肉厚ｄ等を考慮する事で、良好な溶接品質となるようなアーク溶接の溶接条件を自動で導出することができる。また、導出した溶接条件は、表示器等に表示可能であり、この溶接条件に基づいて、オペレータへの細かい指示・示唆をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の溶接条件導出装置が備えられる溶接ロボットシステムを示した図である。
【図１Ｂ】トーチに備えられているウィビング機構の動作を模式的に示した図である。
【図２】本発明の溶接条件導出装置の構成をブロック図にて示した図である。
【図３Ａ】過去母材の開先を模式的に示した図である。
【図３Ｂ】新規母材の開先を模式的に示した図である。
【図４Ａ】過去母材の開先に形成される溶着部の断面積を算出する方法を示した図である。
【図４Ｂ】新規母材の開先に形成される溶着部の断面積を算出する方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる溶接条件導出装置について、図面に基づき詳しく説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。従って、それらについての詳細な説明は繰返さない。
まず、本発明の溶接条件導出装置１を説明する前に、その溶接条件導出装置１が備えられた垂直多関節型の溶接ロボットシステム４の概要について、図１Ａ、図１Ｂに基づき説明する。
【００３１】
図１Ａは、本発明の溶接条件導出装置１が備えられる溶接ロボットシステム４を示した図である。図１Ｂは、トーチ７に備えられているウィビング機構の動作を模式的に示した図である。
図１Ａに示すように、この溶接ロボットシステム４は、溶接ロボット５と、教示ペンダント９を備えた制御装置８と、パソコン１０とを有している。
【００３２】
加えて、本実施形態の溶接ロボットシステム４には、溶接条件導出装置１（詳細は後述）が備えられている。
溶接ロボット５は、垂直多関節型の複数軸（例えば、６軸）の産業用ロボットであり、その先端に溶接トーチ７（以降、単にトーチと呼ぶこともある）が備えられている溶接ヘッド６などから構成される溶接ツールが設けられている。加えて、溶接ロボット５には、図示はしないが、電源を供給する溶接電源装置と、トーチ７に溶接ワイヤ１１（溶接電極）を送給するワイヤ送給装置と、を有している。なお、この溶接ロボット５は、それ自体を移動させるスライダ（図示せず）に搭載されていてもよい。
【００３３】
図１Ｂに示すように、この溶接ロボット５には、トーチ７の先端（ノズル）を溶接方向に沿うように一定溶接速度にて動作させ、溶接方向に対してトーチ７をほぼ直角に揺動させるウィビング機構が備えられている。
なお、本実施形態の母材Ｗの開先・継手の形状としては、様々なものが想定されるが、例えば、図３Ａ、図３Ｂに例示するように、左右対称のＶ型（向き合う左右面が共に同じ角度で傾斜）の開先Ｚａを例に挙げて説明する。
【００３４】
なお、母材Ｗの開先Ｚａの形状としては、左右非対称のレ型（向き合う一方側が傾斜面で、他方側が垂直面）、左右非対称のＪ型（向き合う一方側が湾曲面で、他方側が垂直面）、左右対称のＩ型（向き合う左右面が共に垂直面）、左右対称のＵ型（向き合う左右面が共に湾曲面）、２つ以上の母材Ｗを垂直に突き合わせたＴ型(すみ肉溶接)などが挙げら
れ、本実施形態はいずれの開先Ｚａであっても適用可能である。
【００３５】
ウィビング動作をするトーチ７を用いて、母材Ｗ（対象ワーク）に対してアーク溶接を行うにあたっては、制御装置８にて、調整されたトーチ７の位置（以降、トーチ７の狙い位置と呼ぶ）や母材Ｗａ，Ｗｂの開先形状Ｚａ，Ｚｂなど、予め教示した溶接条件（プログラム）に従って、溶接ロボット５の制御が行われている。
この溶接条件は、制御装置８に接続された教示ペンダント９を使用して設定される場合や、パソコン１０を利用して設定される場合などがある。いずれの場合であっても、この溶接条件は、実際に行われるアーク溶接の前に予め設定される。
【００３６】
上記のようにして設定された溶接条件は、記憶媒体等を介して制御装置８に受渡しされたり、データ通信により制御装置８に転送されたりする。
ところで、溶接条件に基づいて、新たに溶接対象となる母材Ｗａに対して自動溶接を行う指令を出しているが、この新規母材Ｗａの開先形状Ｚａが過去において溶接を行った実績がある母材Ｗｂと同じ開先形状Ｚｂであれば、溶接ロボットシステム４に備えられたデータベース２などに予め蓄積されている溶接条件のデータから、同一の溶接条件を抽出して、その同一の溶接条件に基づいた自動溶接を行う指令を出せばよい。
【００３７】
しかしながら、実溶接では、新たにアーク溶接の対象となる母材Ｗａの開先形状Ｚａが、過去に溶接履歴がある母材Ｗｂと類似した開先形状Ｚｂ（母材Ｗｂの材質なども含む）であるとは限らない。
このような、前歴のない開先形状Ｚａを有する新規母材Ｗａに対してアーク溶接を行う場合には、抽出した新規母材Ｗａの開先形状Ｚａに類似した過去母材Ｗｂの溶接条件を基に、新規母材Ｗａの溶接条件を計算して導出することが必要となる。
【００３８】
そこで、本願発明者らは、新規母材Ｗａの開先形状Ｚａに類似した過去母材Ｗｂの溶接条件と、新規母材Ｗａの開先形状Ｚａに関する情報とに加えて、新規母材Ｗａに形成される溶着部に関する情報、トーチ７に関する情報を考慮して、新規母材Ｗａの溶接条件を自動で導出することができる溶接ロボットシステム４の溶接条件導出装置１を開発した。
溶接条件導出装置１は、上記した溶接ロボットシステム４に備えられていて、溶接対象となる新規母材Ｗａの断面形状に応じた溶接条件を自動で導出するものである。
【００３９】
図２は、本発明の溶接条件導出装置１の構成をブロック図にて示した図である。
図２に示すように、溶接条件導出装置１は、「溶接条件データ」が蓄積されたデータベース２と、新規母材Ｗａに対する溶接条件を算出する溶接条件算出部３と、を有している。
データベース２に蓄積された「溶接条件データ」は、過去に溶接履歴がある母材Ｗｂの溶接条件（過去母材Ｗｂの溶接条件）、当該過去母材Ｗｂの溶接条件を基に物理モデル化し、その物理モデルから得られた溶接条件、これまでに導出した経験のある溶接条件（実際に採用された溶接条件、適した条件であるが、何らかの理由で不採用となった溶接条件）などが含まれている。
【００４０】
本発明の特徴である溶接条件算出部３は、データベース２から抽出された、新規母材Ｗａに類似した過去母材Ｗｂの「溶接条件データ」と、溶接ロボット５の仕様に関する「入力データ」とを基に、新規母材Ｗａに形成される溶着部の断面積Ｓを考慮し、更には新規母材Ｗａに形成される溶着部のビード高さｄ、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ、トーチ７のウィビング条件の少なくとも１つ以上を考慮した上で、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」を導出する。
【００４１】
なお、本実施形態の溶接条件算出部３は、データベース２から抽出された、新規母材Ｗａに類似した過去母材Ｗｂの「溶接条件データ」と、溶接ロボット５の仕様に関する「入力データ」とを基に、新規母材Ｗａへの溶着部の断面積Ｓ’ ｎのパラメータと、新規母材Ｗａに形成される溶着部のビード高さｄ’ ｎを考慮し、その上で新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’ ｎ、トーチ７のウィビング条件を考慮して、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」を導出するものである。
【００４２】
「入力データ」とは、溶接ロボット５のスペックを基に設定されたデータであり、例えば、溶接電圧Ｅ、溶接電流Ｉ、溶接ワイヤ１１の送給速度ＶＷ（Ｉ）、溶接ワイヤ１１の
半径Ｒ、ウィビング周波数Ｆなどである。
詳しくは、この溶接条件算出部３は、新規母材Ｗａのビード高さｄ’ｎを考慮すべく、過去母材Ｗｂの「溶接条件データ」から、過去母材Ｗｂのビード高さｄｎを抽出し、抽出した過去母材Ｗｂのビード高さｄｎを新規母材Ｗａのビード高さｄ’ｎとし、その上で、過去母材Ｗｂの溶着部の断面積（開先断面積）Ｓｎを算出し、算出された過去母材Ｗｂの溶着部の断面積Ｓｎを用いて、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」の一つである溶接速度ｖ’１を導出する。
【００４３】
また、溶接条件算出部３は、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１を考慮すべく、導出された溶接速度ｖ’１を用いて新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１を算出し、算出された過去母材Ｗｂへの入熱量Ｑ１を用いて、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」の一つである溶接電流Ｉ’１を導出する。
さらには、溶接条件算出部３は、新規母材Ｗａに対するウィビング振幅Ｗ’１を考慮すべく、過去母材Ｗｂの「溶接条件データ」から、過去母材Ｗｂに対するウィビング振幅Ｗ１、及び過去母材Ｗｂにおけるビード幅(脚長)Ａ１を抽出し、過去母材Ｗｂに対するウィビング振幅Ｗ１に、過去母材Ｗｂにおけるビード幅Ａ１と新規母材Ｗａにおけるビード幅Ａ’１との差分（ビード幅Ａ’１の増加分）ΔＷを加算して、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」の一つであるウィビング振幅Ｗ’１とする（Ｗ’ １＝Ｗ１＋ΔＷ）。
【００４４】
また、溶接条件算出部３は、新規母材Ｗａに対するウィビングピッチ（＝ウィビング端点間の距離）ｄＬ’１を考慮すべく、算出された溶接速度ｖ’１を基に、ウィビングピッチ  ｄＬ’１の上限値及び下限値の範囲［Ｐｎ±ΔＰ（ｎ＝１）］内になるようにウィビング周波数Ｆ’１を調整して、新規母材Ｗａの「溶接条件データ」の一つであるウィビングピッチｄＬ’１を導出する。
【００４５】
以上まとめると、溶接条件算出部３は、入力条件の溶接速度ｖとワイヤ送給速度Ｖとから、溶着部の断面積Ｓ’ｎを算出し、算出された断面積Ｓ’ｎを用いて、ビード高さｄ’ｎ、入熱量Ｑ’ｎを算出する。
そして、算出された各パス毎のビード高さｄ’ｎと入熱量Ｑ’ｎとが、過去母材Ｗｂの溶接条件のビード高さｄｎ、 入熱量Ｑｎから大きく変化しないように、つまり、ビード高さｄ’ｎを（ｄｎ±Δｄ）の範囲内に、且つ入熱量Ｑ’ｎを（Ｑｎ±ΔＱ）の範囲内となるように調整する。
【００４６】
続いて、その調整されたビード高さｄ’ｎを用いて、新たな溶接速度ｖ’ ｎを導出すると共に、調整された入熱量Ｑ’ｎを用いて、新たなワイヤ送給速度Ｖ’ ｎ（＝溶接電流Ｉ’ ｎ）を導出する。
なお、上記した溶接条件算出部３は、溶接ロボット５の仕様に関する「入力データ」を用いて、設定された新規母材Ｗａの各「溶接条件データ」の上限値及び各下限値を再計算するように構成されていてもよい。
【００４７】
次に、本発明の溶接条件導出装置１を用いて、新規母材Ｗａの溶接条件を導出する方法、すなわち本発明の特徴である溶接条件算出部３の動作（溶接条件の導出過程）について、Ｖ型開先Ｚａの「多層盛り溶接」を例に挙げて詳細に説明する。
図３Ａは、過去母材Ｗｂの開先Ｚｂを模式的に示した図であり、図３Ｂは、新規母材Ｗａの開先Ｚａを模式的に示した図である。また、図４Ａは、過去母材Ｗｂの開先Ｚｂに形成される溶着部の断面積を算出する方法を示した図である。図４Ｂは、新規母材Ｗａの開先Ｚａに形成される溶着部の断面積を算出する方法を示した図である。
【００４８】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、本実施形態では、新たにアーク溶接を行う対象をＶ型の開先Ｚａを有する新規母材Ｗａとする。また、過去母材Ｗｂの開先角度をθとし、ギャップ幅をｇとする。一方、新規母材Ｗａの開先角度をθ’とし、ギャップ幅をｇ’とする。
なお、開先角度については、（θ＞θ’）とし、ギャップ幅については、（ｇ＞ｇ’）とする。つまり、新規母材Ｗａの開先角度θ’及びギャップ幅ｇ’のほうが、過去母材Ｗｂのそれ（θ、ｇ）より、狭いものであるとする。
【００４９】
また、図３Ａ、図３Ｂに示すように、本実施形態の「多層盛り溶接」では、アーク溶接のパス数を５パスとし、層数を４層としている。
まず、本実施形態の溶接条件導出装置１（溶接ロボット５）には、以下に示す溶接条件、
１）パス数：ｎ（ｎ＝１，２・・・）
２）各パス毎に、
・溶接ロボット５への出力指令として、溶接電流Ｉ、溶接電圧Ｅ
・トーチ７の先端の狙い位置Ｐ、狙い角度・前進角 、溶接時の速度ｖ
・ウィビング動作(正弦波)パラメータ：振幅Ｗ・周波数Ｆ
が教示データとして、データベース２に記憶されているとする。
【００５０】
また、本実施形態の溶接条件導出装置１には、予め行った実溶接実験にて、良好な溶接品質となることが確認された溶接条件（過去母材Ｗｂの溶接条件）を、データベース２に記憶させてあるとする。
表１に、過去母材Ｗｂの溶接条件の一例を示す。
【００５１】
【表１】
0005859065.tif 000003
【００５２】
また、表２に示すように、溶接条件導出装置１には、本実施形態にて使用する溶接電源Ｉや、溶接ワイヤ１１の種類（例えば、半径Ｒ）や、溶接ロボット５の性能限界で決定する特性（例えば、溶接ワイヤ１１の送給速度ＶＷ（Ｉ）、標準電圧値ＥＳ（Ｉ）、ウィビング周波数Ｆなど）などがデータベース２に記憶されている。
【００５３】
【表２】
0005859065.tif 000004
【００５４】
また、表３に示すように、本実施形態において溶接品質を確保するための溶接条件の制限値として、溶接条件導出装置１には、過去母材Ｗｂの入熱量Ｑｎ、ビード高さｄｎ、トーチ７のウィビング条件（例えば振幅Ｗｎ、ピッチｄＬｎ）などもデータベース２に記憶されている。
【００５５】
【表３】
0005859065.tif 000005
【００５６】
なお、上記した溶接条件の各制限値は、所定の上限値及び下限値の範囲内なるように設定されている。
例えば、溶接条件算出部３において、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’ｎを考慮するに際しては、過去母材Ｗｂへの入熱量Ｑｎより、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’ｎが所定の上限値Ｑｍａｘ及び下限値Ｑｍｉｎの範囲内となるように設定されている。
【００５７】
また、溶接条件算出部３において、新規母材Ｗａに形成される溶着部のビード高さｄ’ｎを考慮するに際しては、過去母材Ｗｂのビード高さｄｎより、新規母材Ｗａのビード高さｄ’ｎが所定の上限値ｄｍａｘ及び下限値ｄｍｉｎの範囲内となるように設定されている。
さらには、溶接条件算出部３において、ウィビング条件とされる、新規母材Ｗａに対するウィビング振幅Ｗ’ｎを考慮するに際しては、過去母材Ｗｂに対するウィビング振幅Ｗｎより、新規母材Ｗａに対するウィビング振幅Ｗ’ｎが所定の上限値Ｗｍａｘ及び下限値Ｗｍｉｎの範囲内なるように設定されている。また、ウィビングピッチ (＝ウィビング波の波長)ｄＬ’ｎを考慮するに際しては、過去母材Ｗｂに対するウィビングピッチｄＬｎより、ウィビングピッチｄＬ’ｎが所定の上限値ｄＬｍａｘ及び下限値ｄＬｍｉｎの範囲内なるように設定されている。
【００５８】
なお、本実施形態では、オペレータは、溶接ロボット５に備えられた教示ペンダント９を用いて、データベース２に、上記した各種データの設定や教示データの記憶、並びに新規母材Ｗａの溶接条件の設定（詳細は後述）などを行っている。
次に、図３Ｂに示すように、オペレータは、今回の溶接対象である「新規母材Ｗａ（新たな継手）」の開先形状Ｚａのパラメータ（開先角度θ’、ギャップ幅ｇ’）を入力して、溶接条件算出部３（溶接条件の自動算出機能）を起動させる。
【００５９】
溶接条件算出部３は、溶接ロボット制御用ＣＰＵにより、以下に示す処理ステップ（ステップ１、ステップ２）を行う。
まず、ステップ１において、過去母材Ｗｂの溶接条件からビード形状と入熱量を求める。
具体的には、表１に示す［過去母材Ｗｂの溶接条件データ］、表２に示す［入力条件（溶接ロボット５のスペック）］から、過去母材Ｗｂの溶接条件で形成されるビードの積層図(図４Ａ参照)における各パス毎の溶着部の断面形状パラメータ、および、各パスの溶着部への入熱量Ｑｎを算出する。
【００６０】
なお、本実施形態においては、各パス毎のビード断面を「台形」状と見なし、例えば、ｎパス目（ｎ＝１，２・・・）のビード幅をＡｎ、ビード（開先Ｚｂ）の断面積をＳｎ、ビード高さをｄｎ、入熱量をＱｎとする。
図４Ａに示すように、過去母材Ｗｂの溶接条件のｎパス目（本実施形態では、ｎ＝１〜５）の条件、すなわち溶接電流Ｅｎ［Ｖ］、溶接電圧Ｉｎ［Ａ］、速度ｖｎ［ｍｍ／ｓ］、トーチ７の狙い位置Ｐｎ、ウィビング振幅Ｗｎ［ｍｍ］、周波数Ｆｎ［Ｈｚ］などから、ｎパス目における開先Ｚｂの断面積Ｓｎ［ｍｍ２］、溶着部のビード幅Ａｎ［ｍｍ］、
ビード高さｄｎ［ｍｍ］、ｎパス目の入熱量Ｑｎ［Ｊ／ｍｍ］を算出する。
【００６１】
まず、１パス目〜３パス目（ｎ＝１〜３）の過去母材Ｗｂの溶接条件について、導出する。
溶接ワイヤ１１の溶着量を基に、１パス目〜３パス目における各溶着部の断面積（ビード断面積）Ｓｎ［ｍｍ２］を、以下に示す式（２）より算出する。
【００６２】
【数２】
0005859065.tif 000006
【００６３】
そして、１パス目〜３パス目におけるビード高さｄｎを、式（３）を式（４）に変形して算出する。
【００６４】
【数３】
0005859065.tif 000007
【００６５】
【数４】
0005859065.tif 000008
【００６６】
さらに、１パス目〜３パス目におけるビード幅Ａｎ[ｍｍ]を、以下に示す式（５）より算出する。
【００６７】
【数５】
0005859065.tif 000009
【００６８】
続いて、１パス目〜３パス目における入熱量Ｑｎ［Ｊ／ｍｍ］を、以下に示す式（６）より算出する。
【００６９】
【数６】
0005859065.tif 000010
【００７０】
次に、４パス目、５パス目（ｎ＝４，５）の過去母材Ｗｂの溶接条件について、導出する。
４パス目、５パス目における各ビード断面積Ｓｎを、以下に示す式（７）より算出する。
【００７１】
【数７】
0005859065.tif 000011
【００７２】
そして、４パス目、５パス目における各ビード高さｄｎを、式（８）を式（９）に変形して算出する。
【００７３】
【数８】
0005859065.tif 000012
【００７４】
【数９】
0005859065.tif 000013
【００７５】
さらに、４パス目、５パス目におけるビード幅Ａｎ[ｍｍ]を、以下に示す式（１０）より算出する。
【００７６】
【数１０】
0005859065.tif 000014
【００７７】
続いて、４パス目、５パス目における入熱量Ｑｎ［Ｊ／ｍｍ］を、以下に示す式（１１）より算出する。
【００７８】
【数１１】
0005859065.tif 000015
【００７９】
なお、本実施形態では、計算によって、過去母材Ｗｂにおけるビード断面積Ｓｎ、ビード幅Ａｎ、ビード高さｄｎ、入熱量Ｑｎを算出したが、実溶接実験時に各パス毎にビード形状や実電流・電圧等を計測し、それら計測結果をアーク溶接の実データとして、データベース２に記憶しておいてもよい。
次に、ステップ２において、過去母材Ｗｂの溶接条件から、新規母材Ｗａ（新たな溶接継手）のビード形状（断面積Ｓ’ ｎ及びビード高さｄ’ｎなど）のパラメータと、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’ｎを算出し、算出された新規母材Ｗａのビード形状のパラメータと、入熱量Ｑ’ｎとを基に、新規母材Ｗａの溶接条件を導出する。
【００８０】
なお、図４Ａ、図４Ｂに示すように、新規母材Ｗａの開先角度をθ’とし、ギャップ幅をｇ’とし、過去母材Ｗｂの開先角度をθとし、ギャップ幅をｇとしている。また、開先角度を（θ＞θ’）とし、ギャップ幅ｇを（ｇ＞ｇ’） としている。
まず、新規母材Ｗａへの１層目（１パス目）のアーク溶接に対する溶接条件を導出する。
【００８１】
なお、本実施形態では、ビード高さ（厚み）ｄ’ｎが過去母材Ｗｂの溶接条件からでき
るだけ変化しない、すなわち過去母材Ｗｂの溶接条件に略類似するように、新規母材Ｗａの溶接条件を導出する。その理由としては、「発明が解決しようとする課題」で詳説したように、本願発明者らが、溶接品質にビード高さｄ’ｎが大きく影響するとの知見をしたからである。
【００８２】
具体的には、１パス目のビード高さｄ’１が過去母材Ｗｂの溶接条件における１パス目のビード高さｄ１と一致する（ｄ’１＝ｄ１）ように、溶接速度ｖ’１を調整する。
まず、１パス目におけるビード断面積Ｓ’１［ｍｍ２］を、以下に示す式（１２）より算出する。
【００８３】
【数１２】
0005859065.tif 000016
【００８４】
そして、新たな溶接速度ｖ’１を、以下に示す式（１３）より算出する。
【００８５】
【数１３】
0005859065.tif 000017
【００８６】
なお、本実施形態においては、新規母材Ｗａの開先形状Ｚａが過去母材Ｗｂの開先形状Ｚｂより狭くなった場合であるので、新規母材Ｗａの溶接速度ｖ’１は過去母材Ｗｂの溶接速度ｖ１より遅くなる（ｖ’１＜ｖ１）。一方で、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１は、過去母材Ｗｂへの入熱量Ｑ１より増加することとなる（Ｑ’１＞Ｑ１）。
そして、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１を算出するに際し、その算出された新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１を所定範囲になるように調整を行う。
【００８７】
このときに用いる各閾値は、表３に示す［溶接条件の制限値］、
・入熱量Ｑ          下限値  Ｑｍｉｎ［Ｊ／ｍｍ］、上限値  Ｑｍａｘ［Ｊ／ｍｍ］
調整時の許容変化閾値  ΔＱ［Ｊ／ｍｍ］
・ビード高さｄ      下限値  ｄｍｉｎ［ｍｍ］、上限値  ｄｍａｘ［ｍｍ］
調整時の許容変化閾値  Δｄ［ｍｍ］
を用いる。なお、これら上限値及び下限値は、予め求められている設計値、あるいは、溶接施工時のノウハウとして算出されるものである。
【００８８】
新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１が上限値Ｑｍａｘを上回った場合（Ｑ’１＞Ｑｍａｘ）、あるいは、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１と過去母材Ｗｂへの入熱量Ｑ１との差が、調整時の許容変化閾値ΔＱより上回った場合（Ｑ’１−Ｑ１ ＞ΔＱ）、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１が上限値Ｑｍａｘとなる、あるいは、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１が過去母材Ｗｂへの入熱量Ｑ１に調整時の許容変化閾値ΔＱを加算した値（Ｑ１+ΔＱ）となるように、以下に示す式（１４）より算出し、溶接電流Ｉ’１を、以下に示す式（１５）より算出する。
【００８９】
【数１４】
0005859065.tif 000018
【００９０】
【数１５】
0005859065.tif 000019
【００９１】
算出された新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’１を基に、溶接電流Ｉ’１を調整した(本実施形態においては、溶接電流Ｉ’１を減少させることになった)結果、新規母材Ｗａへの溶着量が変化するので、新規母材Ｗａのビード高さｄ’１も変化するようになる。
新規母材Ｗａのビード高さｄ’１は、以下に示す式（１６）、 式（１７）より算出す
る。
【００９２】
【数１６】
0005859065.tif 000020
【００９３】
【数１７】
0005859065.tif 000021
【００９４】
本実施形態では、算出した新規母材Ｗａのビード高さｄ’１と過去母材Ｗｂの溶接条件のビード高さｄ１との差の絶対値が、調整時の許容変化閾値Δｄ以下、すなわち以下に示す式（１８）を満たすか否かを確認する。
【００９５】
【数１８】
0005859065.tif 000022
【００９６】
例えば、仮に、以下に示す式（１９）のように、算出された新規母材Ｗａのビード高さｄ’１と過去母材Ｗｂの溶接条件のビード高さｄ１との差の絶対値が、調整時の許容変化閾値Δｄ以上、すなわち式（１８）を満たさない場合、ビード高さｄ’１が大きく変化したこととなる。
このように、ビード高さｄ’１が大きく変化した（閾値以上となった）場合、教示ペンダント９を介してオペレータに通達してもよい。
【００９７】
【数１９】
0005859065.tif 000023
【００９８】
以上のようにして算出された溶接電流Ｉ’１を用いて、１層目のビード幅Ａ’1を、以下に示す式(２０）より算出する。
【００９９】
【数２０】
0005859065.tif 000024
【０１００】
算出された１層目のビード幅Ａ’1を、２パス目（２層目）の溶接条件の導出に用いる。
以降、上記した新規母材Ｗａの溶接条件の導出を、最終層（４層目の５パス目）まで繰り返し行う。
特に、４層目の４パス目、５パス目においては、最終ビードが開先Ｚａ全域を埋めるように、ビード高さｄ’４（＝ｄ’５）を、以下に示す式（２１）のようにする。
【０１０１】
【数２１】
0005859065.tif 000025
【０１０２】
ビード断面積Ｓ’４を、以下に示す式（２２）より計算する。
【０１０３】
【数２２】
0005859065.tif 000026
【０１０４】
そして、算出されたビード断面積Ｓ’４を用いて、式(２３) より溶接速度ｖ’４を算出する。続いて、その算出された溶接速度ｖ’４を用いて、式(２４)より溶接電流Ｉ’４を計算する。
【０１０５】
【数２３】
0005859065.tif 000027
【０１０６】
【数２４】
0005859065.tif 000028
【０１０７】
そして、オペレータは、上記のように本発明の溶接条件導出装置１により導出され、教示ペンダント９に表示された新規母材Ｗａの溶接条件を参照して、新規母材Ｗａの溶接条件を設定する。
以上述べたように、新規母材Ｗａに類似した過去母材Ｗｂの「溶接条件データ」と、溶接ロボット５の仕様に関する「入力データ」とを基に、新規母材Ｗａに形成される溶着部の断面積Ｓ’ｎを考慮し、且つ新規母材Ｗａに形成される溶着部のビード高さｄ’ｎ、新規母材Ｗａへの入熱量Ｑ’ｎ、トーチ７のウィビング条件（振幅Ｗ’ｎ、ピッチｄＬ’ｎなど）の少なくとも１つ以上を考慮することで、アーク溶接に関する情報が十分に満足した状態で、これまで溶接実績のない新規母材Ｗａの溶接条件を導出することができる。
また、本発明の溶接条件導出装置１は、過去実績のある溶接条件に対する入熱量Ｑｎの変化が適正範囲になることを最優先に、新規母材Ｗａの溶接条件を自動的に調整することにより、入熱量Ｑ’ｎの不足乃至は過多による融合不良や機械的特性の劣化等の溶接欠陥を防止することができる。
【０１０８】
また、本発明の溶接条件導出装置１は、上記した新規母材Ｗａの溶接条件の導出過程を経る、特にビード高さｄ’ｎが所定値の範囲（ｄｍａｘ〜ｄｍｉｎ）内となる、すなわちビード高さｄ’ｎをｄｎからできるだけ変化させないようにすることで、「溶け込み」不足を防止することができる。
また、本発明の溶接条件導出装置１は、溶接速度ｖ’に加えて、溶接ワイヤ１１の送給速度ＶＷ（Ｉ）（＝溶接電流Ｉ）なども調整対象とすることで、新規母材Ｗａの溶接条件を導出する際の調整可能範囲をより広範囲とすることができ、種々の開先形状Ｚａ，Ｚｂの新規母材Ｗａに対応することができる。
【０１０９】
また、前述のように、新規母材Ｗａの溶接条件を導出する際の調整可能範囲を広範囲としているので、予めデータベース２に蓄積しておく過去母材Ｗｂの溶接条件を必要最小限にすることができる。それ故、予めデータベース２に蓄積しておくための過去母材Ｗｂの溶接条件を導出する実溶接実験の回数も少なくすることができる。
また、アーク溶接に使用する溶接ロボット５の特性・性能限界（入熱量Ｑ’／ビード高さｄ’等、溶接施工での「限界値」だけでなく、その溶接ロボット５の限界値(ワイヤ送給速度ＶＷ（Ｉ）の上限値、溶接ロボット５の溶接速度ｖの限界、ウィビング周波数Ｆ毎の振幅Ｗ上限値など）を考慮して新規母材Ｗａの溶接条件を導出していることから、算出された新規模材の溶接条件は確実に溶接ロボット５にて実行することできる。それ故、溶接条件変更後における溶接ロボット５の事前の確認運転が不要となる。
【０１１０】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、本実施形態においては、溶接条件導出装置１により導出された新規母材Ｗａの溶接条件を基に、オペレータが教示ペンダント９を用いて、新規母材Ｗａの溶接条件の設定操作を行う説明を行ったが、溶接条件導出装置１により導出された新規母材Ｗａの溶接条件をパソコン１０などの表示器（モニタ）に表示し、キーボードまたはマウスなど入力装置を用いて、新規母材Ｗａの溶接条件を設定してもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、自動でアーク溶接を行う溶接機として、トーチ７をウィビング動作させる多関節の溶接ロボット５を例に挙げて説明したが、この多関節の溶接ロボット５は一つの例であり、自動溶接が行えるウィビング動作が可能な溶接機であれば特に限定しない。例えば、ウィビング機能を有する直線移動型の簡易自動溶接機であってもよい。
また、本実施形態は、アーク溶接を行う方法として、対象継手に複数の溶接ビードを重ねる「多層盛り溶接」を例に挙げて説明したが、「一層、１パスの溶接」でも適用可能である。また、本発明は、「すみ肉継手溶接」にも適用可能である。
【０１１２】
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【０１１３】
１  溶接条件導出装置
２  データベース
３  溶接条件算出部
４  溶接ロボットシステム
５  溶接ロボット
６  溶接ヘッド
７  トーチ
８  制御装置
９  教示ペンダント
１０  パソコン
１１  溶接ワイヤ（溶接電極）
Ｗａ  新規母材（対象ワーク）
Ｗｂ  過去母材
Ｚａ  新規母材の開先（開先形状）
Ｚｂ  過去母材の開先（開先形状）
【図１Ａ】
0005859065.tif 000029
【図１Ｂ】
0005859065.tif 000030
【図２】
0005859065.tif 000031
【図３Ａ】
0005859065.tif 000032
【図３Ｂ】
0005859065.tif 000033
【図４Ａ】
0005859065.tif 000034
【図４Ｂ】
0005859065.tif 000035