(57)【要約】【課題】三次元ワーク(三次元曲面を有するワーク)に対して溶接姿勢を一定に維持できて、溶接条件の選定が容易で、多種のワークに対応することができる溶接装置を提供する。【解決手段】肉盛用トーチ３をスタンド２に固定し、ワークＷをロボットアーム４に把持させる。溶接時には、肉盛用トーチ３とワークＷの位置姿勢を変化させながら溶接を行う。ワークＷを取付けたワーク装着治具６を複数個備える。ワーク装着治具６のロボットアーム４に対する自動交換を可能とした。ワーク装着治具６に、溶接前のワークＷへの予熱及び溶接後のワークＷへの温度保持が可能な加熱手段４５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉盛用トーチ（３）をスタンド（２）に固定し、ワーク（Ｗ）をロボットアーム（４）に把持させ、上記ワーク（Ｗ）の位置姿勢を変化させながら溶接を行うことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
ワーク（Ｗ）を取付けたワーク装着治具（６）を複数個備え、ワーク装着治具（６）のロボットアーム（４）に対する自動交換を可能としたことを特徴とする請求項１の溶接装置。
【請求項３】
上記ワーク装着治具（６）に、溶接前のワーク（Ｗ）への予熱及び溶接後のワーク（Ｗ）への温度保持が可能な加熱手段（４５）を設けたことを特徴とする請求項２の溶接装置。
【請求項４】
上記加熱手段（４５）が輻射式ヒータ（Ｈ１）（Ｈ２）であることを特徴とする請求項３の溶接装置。
【請求項５】
上記ワーク装着治具（６）に温度検出器（７２）を配置して、この温度検出器（７２）の温度に基づいてワーク温度を制御することを特徴とする請求項３又は請求項４の溶接装置。
【請求項６】
上記温度検出器（７２）の温度が規定値を越えるまで溶接を行わないことを特徴とする請求項５の溶接装置。
【請求項７】
タッチセンシング用治具（９１）と、上記肉盛用トーチ（３）とタッチセンシング用治具（９１）との相対位置関係を記憶する記憶手段（９４）とを備え、予熱完了後溶接前にワーク（Ｗ）の形状をタッチセンシング用治具（９１）にて測定し、ワーク予熱歪みによる肉盛用トーチ位置での目標位置に対する位置ずれを補正しつつ溶接を行うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの溶接装置。
【請求項８】
タッチセンシング用治具（９１）にてワーク（Ｗ）の複数個所のエッジ点を検知し、これらのエッジ点において予め記憶された目標位置を補正することを特徴とする請求項７の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接装置に関し、特に粉体肉盛溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの後段では、水蒸気が水滴化して高速回転するタービン翼の前縁に衝突することで、翼が摩耗することがある。このため、翼の前縁にステライト合金板材をろう付け接合するようにして、翼本体の損傷を防止していた。すなわち、ステライト合金は耐熱性及び耐食性を有する高硬度合金であり、対摩耗材やエロージョンシールド材として適している。しかし、タービン翼のような複雑な曲面形状への高硬度のステライト合金板材のろう付けは、熟練作業者の技能によるところが多く、自動化が困難であった。
【０００３】
そこで、ステライト合金のワイヤへの伸線加工が困難であるため、ろう付けにかわる粉体肉盛溶接にてステライト合金板材を接合することが考えられる。そして、従来からロボットを使用した粉体肉盛溶接装置がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された粉体肉盛溶接装置は、ロボットのアームに溶接トーチ（肉盛用トーチ）を装着し、ロボットのアームを制御して溶接トーチを移動させることになる。この際、ワークは回転テーブル等に配置され、回転テーブルを回転させることによって、ワークを回転させている。
【特許文献１】特開平８−１４１７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、上記特許文献１に記載された粉体肉盛溶接装置では、ワークとトーチの両者を移動させることになる。このため、１台のロボットでは、溶接及びワークのハンドリングを行わせることができず、自動化するには複数台のロボットが必要となり、コスト高となると共に、ロボットを制御するためのプログラムも複雑化する欠点がある。また、ワークを固定して、ロボットのアームに溶接トーチを装着した場合、三次元ワーク（三次元曲面を有するワーク）に対して三次元曲面上での溶接姿勢が変動するため溶接条件の調整が困難である。
【０００５】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、三次元ワークに対して溶接姿勢を一定に維持できて、溶接条件の選定が容易で、多種のワークに対応す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】
【０００６】
そこで請求項１の溶接装置は、肉盛用トーチ３をスタンド２に固定し、ワークＷをロボットアーム４に把持させ、上記ワークＷの位置姿勢を変化させながら溶接を行うことを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の溶接装置では、肉盛用トーチ３をスタンド２に固定し、ワークＷをロボットアーム４に把持させるので、肉盛用トーチ３を固定して、ワークＷの姿勢を変動させることになり、ワークＷに対する溶接個所を例えば常に上方に向けることができる。また、一台のロボットにて、溶接時のワークの姿勢変動（姿勢変更）、及び溶接位置へのワーク供給のためのハンドリングが行える。
【０００８】
請求項２の溶接装置は、ワークＷを取付けたワーク装着治具６を複数個備え、ワーク装着治具６のロボットアーム４に対する自動交換を可能としたことを特徴としている。
【０００９】
上記請求項２の溶接装置では、ワーク装着治具６のロボットアーム４に対する自動交換を可能としたので、ワーク装着治具６を順次自動的に交換することができる。
【００１０】
請求項３の溶接装置は、上記ワーク装着治具６に、溶接前のワークＷへの予熱及び溶接後のワークＷへの温度保持が可能な加熱手段４５を設けたことを特徴としている。
【００１１】
上記請求項３の溶接装置では、加熱手段４５によるワークＷの加熱によって、溶接前のワークＷへの予熱及び溶接後の温度保持が可能となる。
【００１２】
請求項４の溶接装置は、上記加熱手段４５が輻射式ヒータＨ１、Ｈ２であることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項４の溶接装置では、加熱手段４５が輻射式ヒータＨ１、Ｈ２であるので、溶接部９９とヒータＨ１とを非接触として、ワークＷを赤外線により加熱することで予熱を行うことができる。
【００１４】
請求項５の溶接装置は、上記ワーク装着治具６に温度検出器７２を配置して、この温度検出器７２の温度に基づいてワーク温度を制御することを特徴としている。
【００１５】
上記請求項５の溶接装置では、ワーク温度を制御することができ、ワークＷに対して安定した予熱温度を維持できる。
【００１６】
請求項６の溶接装置は、上記温度検出器７２の温度が規定値を越えるまで溶接を行わないことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項６の溶接装置では、温度検出器７２の温度が規定値を越えるまで溶接を行わないので、ワークＷに対して予熱が十分行われていないときに、溶接が行われない。
【００１８】
請求項７の溶接装置は、タッチセンシング用治具９１と、上記肉盛用トーチ３とタッチセンシング用治具９１との相対位置関係を記憶する記憶手段９４とを備え、予熱完了後溶接前にワークＷの形状をタッチセンシング用治具９１にて測定し、ワーク予熱歪みによる肉盛用トーチ位置での目標位置に対する位置ずれを補正しつつ溶接を行うことを特徴としている。
【００１９】
上記請求項７の溶接装置では、予熱完了後溶接前にワークＷの形状をタッチセンシング用治具９１にて測定し、ワーク予熱歪みによる肉盛用トーチ位置での目標位置に対する位置ずれを補正しつつ溶接を行うので、被溶接部に対して安定した溶接を行うことができる。
【００２０】
請求項８の溶接装置は、タッチセンシング用治具９１にてワークＷの複数個所のエッジ点を検知し、これらのエッジ点において予め記憶された目標位置を補正することを特徴としている。
【００２１】
上記請求項８の溶接装置では、タッチセンシング用治具９１にてワークＷの複数個所のエッジ点を検知して、これらのエッジ点において予め記憶された目標位置を補正するので、被溶接部に対して一層安定した溶接を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の溶接装置によれば、ワークに対する溶接個所を例えば常に上方に向けることができるので、三次元曲面を有するワークに対しても、溶接姿勢が一定で溶接条件の選定が容易となる。このため、多種のワークに対応することができる。また、一台のロボットにて、溶接時のワークの姿勢変動（姿勢変更）、及び溶接位置へのワーク供給のためのハンドリングが行え、複雑な周辺装置（ポジショナー等）を必要としない。このため、低コスト化及び省スペース化を達成できる。さらに、ワークポジショニング（ワークの姿勢変動）をロボットで行うため、ワークポジショニング範囲が広く、ワーク形状の変化に対する柔軟性が高い。
【００２３】
請求項２の溶接装置によれば、ワーク装着治具を順次自動的に交換することができるので、複数のワークに対して自動的に順次溶接していくことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００２４】
請求項３の溶接装置によれば、加熱手段によるワークの加熱によって、溶接前のワークＷへの予熱及び溶接後の温度保持が可能となるので、作業時間の短縮を図ることができると共に、溶接品質を高位に確保することができる。また、加熱手段を設けるための周辺機器を別途必要としない。
【００２５】
請求項４の溶接装置によれば、溶接部とヒータとを非接触として、ワークを赤外線により加熱することで予熱を行うことができるので、短時間で予熱を効率よく行うことができる。また、溶接部とヒータとが非接触であるので、溶接アークおよび溶接部からの伝熱によりヒータが損傷しない。
【００２６】
請求項５の溶接装置によれば、ワーク予熱温度を制御することができ、ワークに対して安定した予熱温度を維持できる。これにより、高品質の溶接を行うことができる。また、ワーク毎に温度検出器を取付る等の作業を必要とせず、作業効率の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項６の溶接装置によれば、ワークに対して予熱が十分行われていないときに、溶接が行われないので、溶接品質の低下を防止することができる。
【００２８】
請求項７の溶接装置によれば、被溶接部に対して安定した溶接を行うことができるので、高品質の製品を提供することができる。ワークの固体差によらず正確なならい位置の決定が可能なため溶接品質が安定する。特に、３Ｄ−ＣＡＤの面法線方向算出機能を用いることで、粗教示データが容易に作成できる。
【００２９】
請求項８の溶接装置によれば、被溶接部に対して一層安定した溶接を行うことができるので、一層高品質の製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、この発明の溶接装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの溶接装置の簡略図である。この溶接装置は、図１に示すように、例えば蒸気タービンに使用されるタービン翼１の前縁部に肉盛溶接（プラズマ粉体肉盛溶接）を行うものである。この溶接装置は、スタンド２に固定される肉盛用トーチ３と、ワークＷ（タービン翼１）をそのロボットアーム４で把持するロボット５とを備え、ワークＷはワーク装着治具６に取付られ、このワーク装着治具６がロボットアーム４に把持される。
【００３１】
肉盛用トーチ３は、図１１に示すように、シールドガスをこの肉盛用トーチ３の先端から流出させるシールドガス流路７と、溶接材料をこの肉盛用トーチ３の先端から流出させる材料流路８とが設けられている。すなわち、肉盛用トーチ３の先端部は、外周壁部９と中周壁部１０と内周壁部１１とを有し、外周壁部９と中周壁部１０との間の隙間をもって上記シールドガス流路７とされ、中周壁部１０と内周壁部１１との間の隙間をもって上記材料流路８とされる。また、内周壁部１１内には電極１２が内有され、内周壁部１１と電極１２との間の隙間をもって動作ガス流路１３とされる。そして、外周壁部９と中周壁部１０と内周壁部１１とは、それぞれ先端側が先端に向かって縮径している。この場合、図１に示すように、シールドガス流路７にはシールドガス供給装置１４が接続され、材料流路８には溶接材料供給装置（粉体供給装置）１５が接続され、動作ガス流路１３には動作ガス供給装置１６が接続されている。
【００３２】
すなわち、この溶接装置は、図１に示すように、動作ガスとしてのアルゴンガスが蓄えられたＡｒガスボンベ１７と、粉体供給ガスとしてのヘリウムガスが蓄えられたＨｅガスボンベ１８と、これら各ボンベ１７、１８が接続されるガス分配器１９とを備え、このガス分配器１９からヘリウムガスが溶接材料供給装置１５を介して肉盛用トーチ３に供給され、このガス分配器１９からアルゴンガスが肉盛用トーチ３に供給される。このため、シールドガス供給装置１４及び動作ガス供給装置１６としては、ガス分配器１９等を含むことになる。
【００３３】
また、肉盛用トーチ３は溶接電源装置２０に接続されるが、この場合、図１１に示すように、マイナス側がケーブル２１を介して電極１２に接続され、そのプラス側がケーブル２２を介して母材（ワークＷ）に接続される。また、マイナス側のケーブル２１には高周波のマイナス側が接続され、このパイロット電源のプラス側が肉盛用トーチ３にケーブル２３を介して接続されている。
【００３４】
次に、ロボット５は、図１に示すように、ロボット本体２５と、このロボット本体２５に付設される上記ロボットアーム４とを備える。また、ロボットアーム４は、ロボット本体２５に枢結軸（肩軸）２６（図３参照）を介して枢結される第１アーム４ａと、第１アーム４ａに枢結軸（ひじ軸）２７を介して枢結される第２アーム４ｂと、第２アーム４ｂに枢結軸２８を介して枢結される手先４ｃとを有する。そして、このロボットアーム４の手先４ｃにワーク装着治具６が取付られる。
【００３５】
ワーク装着治具６は、図４〜図７に示すように、基板２９上に立設されるワーク先端支持部３０とワーク基端支持部３１とを備え、基端側には、ロボットアーム４の手先４ｃに取付られる連結基部３２が設けられている。この場合、ワークＷが上記したように図１０に示すようなタービン翼１であるので、各ワーク先端支持部３０とワーク基端支持部３１とは、それぞれタービン翼１の形状に対応するものとなっている。すなわち、タービン翼１は、翼本体１ａと、この翼本体１ａの先端面に突設される突起部１ｂと、この翼本体１ａの基端側に連設される基部１ｃとからなる。そして、ワーク先端支持部３０は基板２９上に立設される支持片３４を有し、この支持片３４にてタービン翼１の突起部１ｂが支持される。
【００３６】
また、ワーク基端支持部３１は上記タービン翼１の基部１ｃを挟持するものである。すなわち、ワーク基端支持部３１は基板２９に固定されてタービン翼１の基部１ｃを受ける受け部材３５と、この受け部材３５に取付られてタービン翼１の基部１ｃを押える押え部材３６とを備える。受け部材３５には凹溝３７が形成され、この凹溝３７にタービン翼１の基部１ｃが嵌合する。この場合、凹溝３７は、第１部３７ａと第２部３７ｂとを有し、第１部３７ａにタービン翼１の基部１ｃが載置される。また、押え部材３６は、押えブロック３８と、押えブロック３８に付設される押えロッド３９とを備える。押えブロック３８は受け部材３５にボルト部材４０を介して連結されて上下方向（鉛直方向）に延びる第１部３８ａと、この第１部３８ａから水平方向に延びる第２部３８ｂとを有する略Ｌ字状ブロックからなる。
【００３７】
押えロッド３９は、押えブロック３８の第２部３８ｂに装着されるボルト部材４１と、ボルト部材４１が螺合するナット部材４２とを備え、ボルト部材４１の頭部４１ａにキャップ４３が装着されている。このため、受け部材３５の凹溝３７にタービン翼１の基部１ｃを嵌合した状態で、押えロッド３９のキャップ４３にてタービン翼１の基部１ｃを押えることになる。
【００３８】
また、ワーク先端支持部３０とワーク基端支持部３１との間に加熱手段４５が設けられている。加熱手段４５は輻射式ヒータＨ１、Ｈ２から構成される。輻射式ヒータＨ１は、図６と図８に示すように、第１部材４７と、第２部材４８とを備える。第１部材４７は、基板２９に固定される基台５０と、この基台５０に取付られるセラミックヒータ５１とを有する。この場合、セラミックヒータ５１は、断面が略扁平Ｖの字状となって、その幅方向中央部に長手方向にそって形成される折れ曲り部を有する。そして、裏面側に設けられる連結部５３を介して基台５０の上壁５４に連結される。この上壁５４は傾斜壁であり、セラミックヒータ５１が水平面に対して傾斜している。また、第２部材４８は、一対の支持フレーム５５、５５と、この支持フレーム５５、５５に揺動フレーム５７が枢結軸５６を介して連結されている。揺動フレーム５７は、枢結軸５６を介して支持フレーム５５、５５に連結される基部５７ａと、この基部５７ａに連結されるヒータ支持枠５７ｂとを有する。そして、このヒータ支持枠５７ｂに上記セラミックヒータ５１に対向するセラミックヒータ５８が、連結部５９を介して取付られる。この際のセラミックヒータ５８も上記セラミックヒータ５１と同様、断面が略扁平Ｖの字状となって、その幅方向中央部に長手方向にそって形成される折れ曲り部を有する。このため、第２部材４８の揺動フレーム５７を枢結軸５６を中心に第１部材４７側に揺動させれば、第１部材４７のセラミックヒータ５１と、第２部材４８のセラミックヒータ５８とで、タービン翼１の翼本体１ａの先端側の前端部が遊嵌状となる隙間６０が形成される。すなわち、ワークＷに対して被接触となる輻射式ヒータＨ１を構成することになる。
【００３９】
次に、輻射式ヒータＨ２は、図６と図９等に示すように、第１部材６１と、第２部材６２とを備える。第１部材６１は、基板２９に固定される基台６３と、この基台６３に取付られるセラミックヒータ６４とを有する。この場合、セラミックヒータ６４は、上記セラミックヒータ５１と同様、断面が略扁平Ｖの字状となっている。そして、この場合も、裏面側に設けられる連結部６５を介して基台６３の傾斜壁である上壁６６に取付られる。このため、セラミックヒータ６４が水平面に対して傾斜している。また、第２部材６２は、一対の支持フレーム６７、６７と、この支持フレーム６７、６７に揺動フレーム６８が枢結軸６９を介して連結されている。すなわち、揺動フレーム６８は、枢結軸６９を介して支持フレーム６７、６７に連結される基部６８ａと、この基部６８ａに連結されるヒータ支持枠６８ｂとを有する。そして、このヒータ支持枠６８ｂに上記セラミックヒータ６４に対向するセラミックヒータ７０が、連結部５２を介して取付られる。この際のセラミックヒータ７０も上記セラミックヒータ６４と同様、断面が略扁平Ｖの字状となっている。このため、第２部材６２の揺動フレーム６８を第１部材６１側に揺動させれば、第１部材６１のセラミックヒータ６４と、第２部材６２のセラミックヒータ７０とで、タービン翼１の翼本体１ａが遊嵌状となる隙間７１が形成される。すなわち、ワークＷに対して被接触となる輻射式ヒータＨ２を構成する。
【００４０】
また、輻射式ヒータＨ１の支持フレーム５５、５５には、図５と図６に示すように、温度検出器７２を構成する熱電対７３の本体部７３ａが支持されている。この場合、熱電対７３の先端検出部７３ｂが上記ワーク先端支持部３０に配置され、ワーク先端支持部３０は、このワーク先端支持部３０の温度を検出することができる。さらに、ワーク先端支持部３０には、その支持片３４に、いわゆるカートリッジ式のヒータ７４が付設されている。ここで、カートリッジ式のヒータ７４とはワーク先端支持部３０に対して着脱可能であるヒータであり、ワーク先端支持部３０に装着された際には、このワーク先端支持部３０を加熱することができる。
【００４１】
そして、上記連結基部３２にはロボットアーム４の手先４ｃが着脱自在に連結される。この場合、連結基部３２の基端面には手先４ｃの先端部が嵌入される孔部（図示省略）が設けられている。このため、ロボットアーム４の手先４ｃがこの連結基部３２の孔部に嵌入されることによって、ワーク装着治具６がロボットアーム４に連結される。
【００４２】
ところで、図１と図２に示すように、ロボット５の近傍には、複数のワーク装着治具６が載置される予熱ステージ７５が設けられる。この場合、各ワーク装着治具６にはそれぞれワークＷが取付られている。すなわち、ロボット５はロボットコントローラ７６にて制御され、ロボットアーム４を揺動させることによって、予熱ステージ７５上のワーク装着治具６がロボットアーム４に装着される。また、ロボットコントローラ７６には制御盤７７が接続され、この制御盤７７にはロボット側温度調整器７８と、予熱ステージ側温度調整器７９とが接続されている。すなわち、ロボットコントローラ７６と制御盤７７とは接続線８０にて接続され、制御盤７７とロボット側温度調整器７８とが接続線８１にて接続され、制御盤７７と予熱ステージ側温度調整器７９とが接続線８２にて接続され、ロボット側温度調整器７８とロボット５とが接続線８３にて接続され、予熱ステージ側温度調整器７９とワーク装着治具６とが接続線８４にて接続され、ワーク装着治具６とエア源８５とがエアライン８６にて接続され、エア源８５とロボット５とはエアライン８７にて接続されている。また、ロボットコントローラ７６と溶接電源装置２０とは接続線８８にて接続され、さらに、溶接電源装置２０とトーチ３とが接続線８９にて接続され、溶接電源装置２０とガス分配器１９とが接続線９０にて接続されている。
【００４３】
ところで、図３に示すスタンド２は、上記したように、肉盛用トーチ３が固定されるが、この場合、スタンド２は、基台２ａと、この基台２ａから立設される支柱２ｂと、この支柱２ｂから突設される支持アーム２ｃと、粉体供給装置１５が載置される受け部２ｄとを備える。そして、支持アーム２ｃの一端部に肉盛用トーチ３が取付られ、支持アーム２ｃの他端部にタッチセンシング用治具９１が付設されている。このタッチセンシング用治具９１は針状治具であって、ワークＷにその先端を接触させることによって（タッチセンシング）、ワークＷの形状を測定することができる。この場合、タッチセンシング用治具９１には、タッチセンシング用治具９１からのデータを受けるタッチセンシングユニット９２が接続線９３を介して接続される。
【００４４】
このため、この溶接装置では、トーチ３とタッチセンシング用治具９１の相対位置関係を記憶手段９４（ロボットコントローラ７６等にて構成される）に記憶させ、予熱完了後溶接前にタッチセンシング用治具９１がワーク形状をタッチセンシングにより測定し、ワーク予熱歪みによるトーチ位置での目標位置（ねらい位置）のずれを補正しつつ溶接を行うことになる。すなわち、タッチセンシング用治具９１にてタッチセンシングを行い、予め記憶されたタッチセンシング用治具９１とトーチ３との三次元位置関係値をロボット５の教示位置をシフトするものである。
【００４５】
次にこの溶接装置を使用した具体的な溶接方法を説明する。この溶接装置は、上記したように、ワークＷとしてタービン翼１を使用し、この翼本体１ａの先端側の前縁部に肉盛溶接を行うものである。この際、肉盛溶接を行う被溶接部９８は、図１３に示すような断面形状であって、その溶接部９９は第１層９５と第２層９６とが形成される。また、第１層（内層）９５には、部位Ａ１、部位Ｂ１、部位Ｃ１、部位Ｄ１があり、第２層（外層）９６には、部位Ａ２、部位Ｂ２、部位Ｃ２、部位Ｄ２がある。そして、溶接順序としては、第１層９５においては、Ａ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｂ１であり、第２層９６においては、Ａ２→Ｄ２→Ｃ２→Ｂ２である。なお、タービン翼１はＳＵＳ４１０Ｊ１であり、溶接材料はステライトの粉体である。また、図１３において、背側はタービン翼１の表面側であり、腹側はタービン翼１の裏面側である。
【００４６】
ところで、教示位置算出方法としては、タッチセンシングにて得られた位置にベース座標系のシフト量を加え教示位置を求める。タッチセンシングは、溶接時と同じ翼軸廻りの回転角度で、溶接位置と同じＸ座標で行う。部位Ａ１、Ａ２では、図１４（ａ）に示すように、Ｙシフト量及びＺシフト量に対して教示位置を検出する。また、部位Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２では、図１４（ｂ）に示すように、教示位置に対して、Ｙシフト量及びＺシフト量を検出する。そして、被溶接部９８を図１２に示すように、例えば、その長手方向（Ｘ方向）に複数に分割し、各分割部位にタッチセンシングを行いＹシフト量及びＺシフト量を加えて教示位置を求めることになる。具体的には、１〜７までは２０ｍｍピッチとし、７〜８は１５ｍｍとする。なお、Ｘ座標のＸ軸とはタービン翼１の長手方向に沿った軸であり、Ｙシフト量とは、上記Ｘ軸と相互に直交するＹ軸に沿ったシフト量であり、Ｚシフト量とは、上記Ｘ軸とＹ軸とに相互に直交するＺ軸に沿ったシフト量である。
【００４７】
次に、図１５に第1層（１層目）のＹシフト量の具体例を示し、図１６に第1層（１層目）のＺシフト量の具体例を示し、図１７は第２層（２層目）のＹシフト量の具体例を示し、図１８は第２層（２層目）のＺシフト量の具体例を示す。すなわち、これらの場合において、横軸は図１２のＸ軸を示し、図１５と図１７の縦軸はＹ方向のシフト量（Ｙシフト量）を示し、図１６と図１８の縦軸はＺ方向のシフト量（Ｚシフト量）を示している。
【００４８】
ところで、この溶接装置を使用して溶接を行う場合、加熱手段４５を備えているので、予熱ステージ７５においてワークＷを予熱することになる。すなわち、ワークＷ（タービン翼１）の先端側においては、図８に示すように、輻射式ヒータＨ１のセラミックヒータ５１とセラミックヒータ５８とで形成される隙間６０にタービン翼１の先端側の前縁部を遊嵌状に嵌合させると共に、タービン翼１の中間部においては、図９に示すように、輻射式ヒータＨ２のセラミックヒータ６４とセラミックヒータ７０とで形成される隙間７１にタービン翼１の中間部を遊嵌状に嵌合させる。これによって、ワークＷを予熱することができる。この場合、予熱ステージ７５には複数のワーク装着治具６が配置され、所定温度に予熱されたワークＷが装着されているワーク装着治具６をロボット５のロボットアーム４が把持することになる。そして、ワーク装着治具６を、肉盛用トーチ３による肉盛溶接開始位置まで搬送する。その後は、ロボットコントローラ７６にてロボットアーム４を制御しつつ、求めた教示位置に従って溶接することになる。すなわち、予熱完了後溶接前にワークＷの形状をタッチセンシング用治具９１にて測定し、ワーク予熱歪みによる肉盛用トーチ位置での目標位置に対する位置ずれを補正しつつ溶接を行う。この際、タッチセンシング用治具９１にてワークＷの複数個所のエッジ点を検知して、これらのエッジ点において予め記憶された目標位置を補正することになる。
【００４９】
また、上記ワーク装着治具６のワーク先端支持部３０に温度検出器７２が設けられ、この温度検出器７２にて予熱温度を制御することができる。又、ワーク溶接部の温度と温度検出器７２にて検出した温度の相対関係を調査し、それにより制御することもできる。このため、ワークＷを安定した予熱温度に維持した状態で溶接することができる。さらに、この温度検出器７２にて検出した温度が規定値を越えるまで溶接を行わないようにしている。すなわち、温度検出器７２にて検出した温度が規定値（例えば、３６０度）を越えているときには、ロボットプログラムにおいて「ＯＮ」する信号が出力するようにし、溶接動作開始直前にこの信号が「ＯＮ」していることを確認して溶接動作を行う。そして、溶接動作開始直前にこの信号が「ＯＮ」していなければ、溶接を実施しないようにする。なお、ワーク先端支持部３０にヒータ７４が設けられているので、このワーク先端支持部３０の温度を高めることができ、これによって、ワークＷ先端側からのワーク装着治具６への熱放散が抑制され、規定予熱温度を安定して維持することができる。
【００５０】
溶接が終了すれば、その溶接が終了したワーク装着治具６を再び予熱ステージ７５に戻すことになる。その後は、次に予熱状態となっているワークＷが装着されたワーク装着治具６をロボットアーム４が把持して、このワーク装着治具６のワークＷに、上記したように溶接することになる。そして、予熱ステージ７５に戻ってきたワーク装着治具６においては、加熱手段４５にて溶接後の温度保持を行うことになる。その後は、溶接が完了したワークＷが予熱ステ−ジ７５から搬出され、溶接を行うべきワークＷがワーク装着治具６に装着されることになる。
【００５１】
上記溶接装置によれば、肉盛用トーチ３をスタンド２に固定し、ワークＷをロボットアーム４に把持させるので、肉盛用トーチ３を固定して、ワークＷの姿勢を変動させることになり、ワークＷに対する溶接個所を例えば常に上方に向けることができる。このため、三次元曲面を有するワークＷに対しても、溶接姿勢が一定で溶接条件の選定が容易となり、多種のワークＷに対応することができる。また、一台のロボットにて、溶接時のワークＷの姿勢変動（姿勢変更）、及び溶接位置へのワーク供給のためのハンドリングが行え、複雑な周辺装置（ポジショナー）を必要としない。このため、低コスト化及び省スペース化を達成できる。さらに、ワークポジショニング（ワークＷの姿勢変動）をロボット５で行うため、ワークポジショニング範囲が広く、ワーク形状の変化に対する柔軟性が高い。
【００５２】
ワーク装着治具６のロボットアーム４に対する自動交換を可能としたので、ワーク装着治具６を順次自動的に交換することができる。このため、複数のワークＷに対して自動的に順次溶接していくことができ、作業性の向上を図ることができる。さらに、ワーク装着治具６に加熱手段４５を設けたので、溶接前のワークＷへの予熱及び溶接後の温度保持が可能となる。このため、作業時間の短縮を図ることができると共に、溶接品質を高位に確保することができる。また、加熱手段４５を設けるための周辺機器を別途必要としない。
【００５３】
加熱手段４５が輻射式ヒータＨ１、Ｈ２であるので、ワークＷを赤外線により加熱することで予熱を行うことができるので、短時間で予熱を効率よく行うことができる。また、溶接部９９とヒータとが非接触であるので、溶接アークおよび溶接部９９からの伝熱によりヒータが損傷しない。（これに対して、ワークを直接的に加熱するヒータ（ジャケット式のヒータ）では、ワークＷが高温になり易く、また、溶接アークによる熱の伝熱によりヒータが損傷するおそれがある。）また、ワーク温度を制御することができ、ワークＷに対して安定した予熱温度を維持できる。これにより、高品質の溶接を行うことができる。（これに対して、温度センサとしての熱電対を、直接にワークに取付けることも可能であるが、このように直接に温度センサを取付ければ、ワーク毎に取替え作業を必要として、作業時間が大となる。）また、ワーク毎に温度検出器７２を取付る等の作業を必要とせず、作業効率の向上を図ることができる。さらに、温度検出器７２の温度が規定値を越えるまで溶接を行わないので、ワークＷに対して予熱が十分行われていないときに、溶接が行われない。このため、溶接品質の低下を防止することができる。
【００５４】
予熱完了後溶接前にワークＷの形状をタッチセンシング用治具９１にて測定し、ワーク予熱歪みによる肉盛用トーチ位置での目標位置に対する位置ずれを補正しつつ溶接を行うので、被溶接部９８に対して安定した溶接を行うことができ、高品質の製品を提供することができる。特に、他種ワークの新規教示の際は、３Ｄ−ＣＡＤ（三次元ＣＡＤ）の面法線方向算出機能を用いることで、粗教示データが容易に作成できる。また、ワークＷの固体差によらず正確なならい位置の決定が可能なため溶接品質が安定する。さらに、タッチセンシング用治具９１にてワークＷの複数個所のエッジ点を検知して、これらのエッジ点において予め記憶された目標位置を補正するので、被溶接部９８に対して一層安定した溶接を行うことができ、一層高品質の製品を提供することができる。
【００５５】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、ワークＷとしては、タービン翼１に限るものではなく、図１１に示すような肉盛用トーチ３を使用することができ、しかも、ロボット５のロボットアーム４にて、直接的またワーク装着治具等を介して把持できるものであれば、種々のものを使用することができる。また、ワークＷがタービン翼１である場合でも、溶接部９９を１層構造としても３層構造以上としてもよく、各層での溶接範囲（各部位Ａ・・）の区分数の増減も任意である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の溶接装置の実施の形態を示す簡略図である。
【図２】上記溶接装置のロボットの平面図である。
【図３】上記溶接装置のロボットの側面図である。
【図４】上記溶接装置のワーク装着状態のワーク装着治具の側面図である。
【図５】上記ワーク装着治具の側面図である。
【図６】上記ワーク装着治具の平面図である。
【図７】上記ワーク装着治具の要部断面図である。
【図８】上記ワーク装着治具の加熱手段を示す断面図である。
【図９】上記ワーク装着治具の加熱手段の他の部位を示す断面図である。
【図１０】上記溶接装置にて肉盛溶接を行うワークの平面図である。
【図１１】上記溶接装置の肉盛用トーチの簡略断面図である。
【図１２】上記溶接装置にて肉盛溶接を行うワークの被溶接部を示す平面図である。
【図１３】上記溶接装置にて肉盛溶接の溶接順序を示す簡略図である。
【図１４】教示位置算出方法を示し、（ａ）は部位Ａの位置をセンシングする場合の説明図であり、（ｂ）は部位Ｂ、Ｃ、Ｄの位置をセンシングする場合の説明図である。
【図１５】溶接１層目のＹシフト量を示すグラフ図である。
【図１６】溶接１層目のＺシフト量を示すグラフ図である。
【図１７】溶接２層目のＹシフト量を示すグラフ図である。
【図１８】溶接２層目のＺシフト量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５７】
２・・スタンド、３・・肉盛用トーチ、４・・ロボットアーム、６・・ワーク装着治具、４５・・加熱手段、７２・・温度検出器、９１・・タッチセンシング用治具、９４・・記憶手段、Ｈ１、Ｈ２・・輻射式ヒータ、Ｗ・・ワーク
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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