(57)【要約】【課題】溶接ビードの幅を自由に設定することができるアーク溶接方法及びアーク溶接装置を提供する。【解決手段】先端部に溶接電極３を備えた溶接トーチ２と、溶接トーチ２の移動を制御する図示しないロボットとを有しており、溶接電極３の先端部を母材５・５同士が接合される溶接線４に沿わせて移動させることにより溶接するアーク溶接装置１において、溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを溶接線４上の点Ｑ１に一致させ、溶接トーチ２を▲２▼の位置を中心として▲１▼の位置から▲３▼の位置までの間で傾動させた場合に、溶接トーチ２の先に設けられた溶接電極３が常に溶接線４上の点Ｑ１に向くようにロボットを制御する。【選択図】      図１
2004188463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接方法において、
前記溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ、溶接トーチを溶接電極又はその延長線側にある溶接線近傍の任意の点を中心に傾動させる動作を行うステップを有することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
前記溶接電極による溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接電極と前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定して、測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように溶接トーチの移動を制御するステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
測定した前記距離に基づいて、前記溶接トーチの溶接高さのずれを適切な高さに補正するように制御するステップを更に有することを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
前記任意の点が、前記溶接線と一致するか若しくは前記溶接線より溶接トーチの反対側に位置することを特徴とする請求項１〜３に記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
前記任意の点が、前記溶接線より溶接トーチ側又は溶接トーチの反対側に位置し、
前記任意の点が前記溶接線より溶接トーチ側であるか又は溶接トーチの反対側であるかを判断し、その判断結果に基づいて前記ずれに対応する制御信号を反転させるステップを更に有することを特徴とする請求項２または３に記載のアーク溶接方法。
【請求項６】
溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接方法において、
前記溶接トーチを、溶接線方向に移動させつつ、任意の点を中心に傾動させる動作を行うステップと、
前記溶接電極による溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接電極と前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定して、測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように溶接トーチの移動を制御するステップと、を有することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項７】
先端に溶接電極が設けられた溶接トーチと、
先端に前記溶接トーチを傾動自在に設け、前記溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ、溶接トーチを溶接電極又はその延長線側にある溶接線近傍の任意の点を中心に傾動させる動作を行うロボットと、
前記溶接電極による溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接電極と前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定する測定手段と、
前記ロボットを制御する制御手段と、を備え、前記溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、前記溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接装置であって、
前記制御手段は、前記測定手段で測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように前記ロボットを制御することを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項８】
前記ロボットは、垂直型多関節ロボットであることを特徴とする請求項７に記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接線を倣いながらアークによるアーク熱により溶接を行うアーク溶接方法及びアーク溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク溶接により複数の母材の溶接を行う際には、溶接電極を溶接方向に進ませつつ、溶接線の左右方向に正弦波ウィービング動作をさせながら溶接するウィービング溶接が採用されるようになっている。このウィービング溶接は、従来から、溶接トーチ自体を左右に揺動させるか、または溶接トーチ自体を中心として左右に傾動させることにより行っている。
【０００３】
例えば、溶接ワイヤ（溶接電極）をウィービングさせる技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１の技術においては、溶接トーチに保持される溶接ワイヤが母材の平坦面との傾斜角度を一定に保持しながら所定の振幅で揺動させる方法（特許文献１の図１０）と、溶接トーチに保持される溶接ワイヤが母材の平坦面との所定の傾斜角度を中心線として、溶接ワイヤの先端が円弧状に所定の角度触れるように溶接トーチ自体を中心として傾動させる方法（特許文献１の図１１）と、により溶接トーチを駆動制御するようにしている。
【０００４】
また、従来のウィービング溶接において、常に溶接電圧又は溶接電流を検知することにより溶接ワイヤ（溶接電極）と母材との高さ（以下、「溶接高さ」と略する。）を測定しており、ウィービングの中心と溶接方向とがずれた場合、溶接高さの変化からずれを検知することにより、溶接方向を修正するような駆動制御が行われている。
【０００５】
従来のアーク溶接装置の具体例として、図９に示すような、先端部に溶接電極１０３を備えた溶接トーチ１０２と、溶接トーチ１０２を上下方向、左右方向、及び前後方向の任意の方向及び任意の角度に移動させる図示しないロボットとを有しており、溶接電極１０３の先端部を母材１０５・１０５同士が接合される溶接線１０４に沿わせて移動させることにより溶接するようになっているアーク溶接装置１０１を用いて説明する。図１０に示すように、溶接トーチ１０２を▲２▼の位置を揺動の中心として▲１▼の位置から▲３▼の位置まで揺動させた場合、溶接高さが変化し、それに伴って図１１に示すように溶接電圧又は溶接電流も変化する。そして、図１２に示すように揺動の中心である▲２▼の位置と溶接方向とがずれた場合、▲１▼と▲３▼との位置における溶接高さが同じである図１０と比べて、▲１▼と▲３▼と位置で溶接高さの違いが生じ、図１３に示すように溶接電圧又は溶接電流に違いが生ずることによって、ずれを検知することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２３９７２３号公報（図１０、図１１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、母材が薄板の場合、アーク溶接を行う際にアークによるアーク熱によって母材の角が溶けてしまう場合がある。そして、図１４に示すように、母材の角（図示の一点鎖線の部分）が溶けてしまった場合、揺動の中心である▲２▼の位置と溶接方向とがずれたとしても、上述の図１２と比較してもわかるように、▲１▼の位置と母材１０５の角の位置にある▲３▼の位置との溶接高さの違いがなくなり、ずれを検知することができなくなってしまう。
【０００８】
従って、かかる場合にはアークによるアーク熱によって母材の角が溶けてしまうのを防ぐため、溶接ビードの幅を狭くしつつウィービング溶接を行う必要があるが、特許文献１に記載されている技術によれば、溶接トーチ自体を揺動または溶接トーチ自体を中心として傾動することにより、溶接トーチに保持されている溶接電極である溶接ワイヤが所定幅又は所定角度内の複数の向きに振れてしまい、溶接ビードの幅を最小限に抑えることが難しい。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、溶接ビードの幅を自由に設定することができる、アーク溶接方法及びアーク溶接装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１のアーク溶接方法は、溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接方法において、前記溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ、溶接トーチを溶接電極又はその延長線側にある溶接線近傍の任意の点を中心に傾動させる動作を行うステップを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項７のアーク溶接装置は、先端に溶接電極が設けられた溶接トーチと、先端に前記溶接トーチを傾動自在に設け、前記溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ、溶接トーチを溶接電極又はその延長線側にある溶接線近傍の任意の点を中心に傾動させる動作を行うロボットと、前記溶接トーチによる溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接トーチと前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定する測定手段と、前記ロボットを制御する制御手段と、を備え、前記溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、前記溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接装置であって、前記制御手段は、前記測定手段で測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように前記ロボットを制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項１、７によると、溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ溶接線近傍の任意の点を中心に傾動させて、溶接電極の向きを溶接線近傍の任意の点に固定して溶接電極の振れ幅を小さくしつつ、複数の母材をアーク溶接する。従って、溶接ビードの幅を自由に設定することができる。
【００１３】
請求項２のアーク溶接方法は、請求項１に記載のアーク溶接方法であって、前記溶接電極による溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接電極と前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定して、測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように溶接トーチの移動を制御するステップを更に有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２によると、溶接線近傍の任意の点と溶接トーチの傾動の中心とがずれた場合、溶接トーチの傾動の所定箇所における溶接電極と溶接線に沿った母材の溶接面との距離が変化し、測定される溶接電圧又は溶接電流に違いが生じる。従って、溶接線近傍の任意の点に対する溶接トーチの傾動の中心のずれを検知して補正することにより、溶接線近傍の任意の点を中心として溶接線を倣いながら溶接することができる。
【００１５】
請求項３のアーク溶接方法は、請求項２に記載のアーク溶接方法であって、測定した前記距離に基づいて、前記溶接トーチの溶接高さのずれを適切な高さに補正するように制御するステップを更に有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３によると、溶接電極と溶接線に沿った溶接面との距離（溶接高さ）の平均値が測定される。従って、溶接高さの平均値と比較することにより現時点の溶接高さのずれを検知することができ、適正な高さに補正することができる。
【００１７】
請求項４のアーク溶接方法は、請求項１〜３に記載のアーク溶接方法であって、前記任意の点が、前記溶接線と一致するか若しくは前記溶接線より溶接トーチの反対側に位置することを特徴とする。
【００１８】
請求項４によると、任意の点が溶接線と一致する場合には、溶接トーチを傾動させる動作を行わせることにより溶接電極の向きが溶接線上に固定され、溶接線を直線状に倣う。従って、溶接ビードの幅が最小となり、溶接ビードの幅を広くできない薄板に対しても適用することができる。また、アークによるアーク熱により母材を溶かしてしまうのを防止することができる。一方、任意の点が溶接線より溶接トーチの反対側に位置する場合には、溶接トーチを傾動させる動作を行わせることにより溶接電極の向きが溶接線の左右方向にも振れ、溶接線を跨ぎながら倣う。従って、ウィービング動作により溶接線を倣う必要がある場合にも適用することができる。また、溶接トーチの傾動の中心の位置を調整することにより、溶接ビードの幅を調整することができる。
【００１９】
請求項５のアーク溶接方法は、請求項２または３に記載のアーク溶接方法であって、前記任意の点が、前記溶接線より溶接トーチ側又は溶接トーチの反対側に位置し、前記任意の点が前記溶接線より溶接トーチ側であるか又は溶接トーチの反対側であるかを判断し、その判断結果に基づいて前記ずれに対応する制御信号を反転させるステップを更に有することを特徴とする。
【００２０】
請求項５によると、溶接トーチを傾動させる動作を行わせることにより溶接電極の向きが溶接線の左右方向にも振れるが、任意の点が溶接線より溶接トーチ側であるか又は溶接トーチの反対側であるかにより、傾動の所定箇所における溶接トーチと溶接線に沿った母材の溶接面との距離の高低が逆となり、制御信号の位相が逆転する。従って、いずれかの制御信号を反転させることにより、任意の点が溶接線より溶接トーチ側であるか又は溶接トーチの反対側であるかに関わらず、溶接トーチの傾動の中心のずれを適切に補正することができる。
【００２１】
請求項６のアーク溶接方法は、溶接トーチの先端に設けられた溶接電極のアークにより、溶接線を構成する複数の母材を溶融させるアーク溶接方法において、前記溶接トーチを、溶接線方向に移動させつつ、任意の点を中心に傾動させる動作を行うステップと、前記溶接電極による溶接電圧又は溶接電流により、前記溶接電極と前記溶接線に沿った前記母材の溶接面との距離を測定して、測定した前記距離の変化から検知した前記任意の点と前記溶接トーチの傾動の中心とのずれを補正するように溶接トーチの移動を制御するステップと、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６によると、溶接トーチの傾動の中心となる任意の点を変化させることにより、溶接電極の先端の振れ幅が変化する。従って、溶接ビードの幅を自由に設定しつつ、任意の点に対する溶接トーチの傾動の中心のずれを検知して補正することにより、任意の点を中心として溶接線を倣いながら溶接することができる。
【００２３】
請求項８のアーク溶接装置は、請求項７に記載のアーク溶接装置であって、前記ロボットは、垂直型多関節ロボットであることを特徴とする。
【００２４】
請求項８によると、垂直多関節型ロボットを制御することにより溶接トーチの動きが精度の高いものとなる。従って、複雑な溶接作業にも対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】
まず、本実施形態に係るアーク溶接方法について説明する。本実施形態に係るアーク溶接方法は、自動車や船舶、その他の設備機器などを製造する際に使用されるようになっている。
本実施形態に係るアーク溶接方法に用いられるアーク溶接装置１として、例えば、図１及び図３に示すように、開先Ｙの断面形状となるように、母材５・５同士を溶接する下方すみ肉溶接に適用した場合について説明する。アーク溶接装置１は、先端部に溶接電極３を備えた溶接トーチ２と、溶接トーチ２を上下方向、左右方向、及び前後方向の任意の方向及び任意の角度に移動させる図示しないロボットとを有しており、溶接電極３の先端部を母材５・５同士が接合される溶接線４に沿わせて移動させることにより溶接するようになっている。
【００２７】
溶接トーチ２は、溶接電極３又は溶接電極３の延長線側にある溶接線４近傍の任意の点を中心に、例えば円弧状にまたは左右に傾動されるようになっており、傾動による溶接トーチ２と母材５との距離の変化が溶接電圧または溶接電流を変化させることを利用して、アーク倣いにより補正されながら移動されるようになっている。尚、アーク倣いの一回当たりの補正量は、一般的に０．１〜０．２ｍｍ程度である。また、アーク倣いは、溶接電源の特性、傾動の速さ、溶接材料等を考慮することにより、溶接電圧または溶接電流を使用するかを決定する。
【００２８】
ここで、溶接トーチ２の傾動の方法について説明する。図１は、溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを、溶接線４上の点Ｑ１に一致させた例である。溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを、溶接線４上の点Ｑ１に一致させると、図１に示すように、溶接トーチ２を▲２▼の位置を中心として▲１▼の位置から▲３▼の位置までの間で傾動させた場合、溶接トーチ２の先に設けられた溶接電極３が、常に溶接線４上の点Ｑ１に向くことになる。従って、母材５に対する溶接ビードの幅を最小限に抑えつつ、溶接トーチ２を直線状にウィービング移動するようになっている。
この場合のアーク倣いは、溶接線４を挟んで傾動の右側の位置▲１▼と、傾動の中心の位置▲２▼と、傾動の左側の位置▲３▼における溶接電圧または溶接電流を比較することにより行われる。即ち、傾動の中心Ｐと溶接線４上の点Ｑ１とが一致している場合は、図１に示すように▲１▼と▲３▼の位置における溶接高さが同じため、溶接電圧または溶接電流がほぼ同じである。しかし、図２に示すように、傾動の中心Ｐと溶接線４上の点Ｑ１とがずれた場合、図１の場合と比較して、▲１▼と▲３▼の位置における溶接高さが異なるため、溶接電圧または溶接電流に違いが生じる。以上により、ずれを検知して、補正することができる。更に、▲１▼〜▲３▼の位置における溶接電圧または溶接電流の値と平均値（溶接高さの平均値）とを比較することにより、溶接トーチ２即ち溶接電極３が母材５側に近づいたり遠ざかったり場合の溶接高さのずれを検知して、適切な溶接高さを維持することができる。
【００２９】
また、図３は、溶接トーチの傾動の中心Ｐを、溶接線４の下方の点Ｑ２に設けた例である。溶接トーチの傾動の中心Ｐを、溶接線４の下方の点Ｑ２に設けると、図３に示すように、溶接トーチ２を▲２▼の位置を中心として▲１▼の位置から▲３▼の位置までの間で傾動させた場合、溶接トーチ２の先に設けられた溶接電極３が、常に溶接線４の下方の点Ｑ２に向くことになる。従って、所定の並進成分の振幅を有しながら、溶接線４に対して、溶接トーチ２を左右に傾動させた場合は正弦波を、溶接トーチ２を回転して傾動させた場合は螺旋を描きながらウィービング移動するようになっている。
この場合のアーク倣いも、上述と同様に行われる。但し、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを溶接線４の下方の点Ｑ２に設けた場合と溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを溶接線４の上方の点Ｑ３に設けた場合とで、傾動の中心Ｐが溶接線近傍の任意の点Ｑ２，Ｑ３からずれた（図示では左側にずれている）際の、溶接線４を挟んで傾動の右側の位置▲１▼及び左側の位置▲３▼における溶接高さの変化が逆になる。即ち、溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを溶接線４の下方の点Ｑ２に設けた場合に傾動の中心Ｐがずれると、図４（ａ）に示すように▲１▼の位置では▲３▼の位置と比較して溶接高さが長くなるのと比較し、溶接トーチ２の傾動の中心Ｐを溶接線４の上方の点Ｑ３に設けた場合に傾動の中心Ｐがずれると、図４（ｂ）に示すように▲１▼の位置では▲３▼の位置と比較して溶接高さが短くなる。従って、溶接トーチの傾動の中心が溶接線４の下方にあるか上方にあるかによって、アーク倣いの制御信号を逆転させる処理を行う。
【００３０】
次に、溶接トーチの傾動を制御するロボットについて、図５〜図９に基づいて説明する。
【００３１】
溶接トーチを傾動させるために、例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、溶接トーチ２を保持するとともに消耗電極である溶接ワイヤ（溶接電極）３を挿入することができる孔１１ａを有した円盤状の回転板１１と、回転板１１と同心であって中心に溶接ワイヤ３を挿入することができる孔１２ａが形成されている円環状のスライド板１２と、回転板１１の縁端と係合して回転板１１を回転させることができるモータ１４と廻動軸１４ａにより接続された廻動板１３と、から構成されたウィーバー１０が考えられる。尚、溶接トーチ２は、溶接ワイヤ３を回転板１１の孔１１ａ及びスライド板１２の孔１２ａに挿入するとともに、溶接に伴って消耗される溶接ワイヤ３を送り出すようになっている。
このウィーバー１０の動作を説明する。まず、モータ１４を制御することにより廻動板１３が回転させると回転板１１が回転し、同時に回転板１１に保持された溶接トーチ２も回転する。そして、溶接トーチ２から回転板１１の孔１１ａに挿入された溶接ワイヤ３が、回転板１１の回転に伴い、スライド板１２の孔１２ａに拘束されながら、スライド板１２の孔１２ａの外周に沿って動く。以上により、溶接トーチ２が、回転板１１及びスライド板１２の中心を結ぶ延長線上にある点Ａを中心として、傾斜角の振幅ΔＲａで回転（傾動）する。尚、溶接ワイヤ３の先端は、常に点Ａを向きながら円を描いて動くようになっている。
【００３２】
また、例えば、図６に示すように、溶接トーチ２の上端に溶接トーチ２と水平方向に延在した傾動板２１と、ボルト２１ａを介して傾動板２１の両端を傾動自在に把持した円環状のスライダー２２と、傾動軸２３ａを介して溶接トーチ２の上端部と連結される連結レバー２３と、ヒンジ軸２４ａを介して連結レバー２３と連結される水平レバー２４と、水平レバー２４を溶接トーチ２と水平の方向に移動させるアクチュエータ２５と、から構成されたウィーバー２０が考えられる。尚、アクチュエータ２５は、溶接トーチ２を所定の幅（溶接ワイヤ３の延長線上にある点Ｂを中心として傾斜角の振幅ΔＲｂとなる幅）でスライダー２２を左右に移動するように設定される。
このウィーバー２０の動作を説明する。まず、アクチュエータ２５を制御することにより水平レバー２４を溶接トーチ２と水平の方向に移動させると、水平レバー２４及び連結レバー２３を介して、スライダー２２に把持された傾動板２１の動きに従って、溶接トーチ２が所定の幅を持ってスライダー２２に左右に移動する。以上により、溶接トーチ２が、溶接ワイヤ３の延長線上にある点Ｂを中心として、傾斜角の振幅ΔＲｂで左右に移動（傾動）する。尚、溶接ワイヤ３の先端は、常に点Ｂを向きながら円弧を描いて動くようになっている。
【００３３】
更に、例えば、図７（ａ）に示すように、溶接トーチ２の上端に固定され、溶接トーチ２と垂直方向に延在した垂直レバー３１と、垂直レバー３１に連結された溶接トーチ軸位置変更機構３２と、垂直レバー３１に連結された溶接トーチ角度変更機構３７と、から構成されたウィーバー３０が考えられる。ここで、溶接トーチ軸位置変更機構３２は、垂直レバー３１の上端部に設けられ、駆動軸３３ａを介して垂直レバー３１と連結された傾動レバー３３と、ヒンジ軸３４ａを介して傾動レバー３３と接続された水平レバー３４と、水平レバー３４の動きに合わせて傾動レバー３３を並行にスライドさせるスライダー３５と、水平レバー３４を動作させる軸位置変更用アクチュエータ３６とから構成される。また、溶接トーチ角度変更機構３７は、垂直レバー３１の中央部に設けられたヒンジ軸３８ａを介して垂直レバー３１と連結された水平レバー３８と、ヒンジ軸３９ａを介して水平レバー３８と連結された連結レバー３９と、連結レバー３９を動作させる角度変更用アクチュエータ４０とから構成される。尚、角度変更用アクチュエータ４０は、軸位置変更用アクチュエータ３６による溶接トーチ２の軸の移動に合わせて、溶接トーチ２が所定の角度（溶接ワイヤ３の延長線上にある点Ｃを中心とした場合の傾斜角の振幅ΔＲｃ）となるような幅で移動するように設定される。
このウィーバー３０の動作を、図７（ｂ）に基づいて説明する。まず、軸位置変更用アクチュエータ３６を制御することにより水平レバー３４を左右方向に移動させると、スライダー３５により駆動レバー３３が左右方向にスライドし、垂直レバー３１を介して溶接トーチ２の軸が左右方向に移動（傾動）する。一方、角度変更用アクチュエータ４０を制御することにより連結レバー３９を左右方向に移動させると、水平レバー３８を介して溶接トーチ２が溶接ワイヤ３の延長線上にある点Ｃを中心とした場合の傾斜角の振幅ΔＲｃを保つようになる。以上により、溶接トーチ２が、溶接ワイヤ３の延長線上にある点Ｃを中心として、傾斜角の振幅ΔＲｃで左右に移動（傾動）する。尚、溶接ワイヤ３の先端は、常に点Ｃを向きながら円弧を描いて動くようになっている。
【００３４】
尚、溶接トーチを傾動させるロボットとしては、上述のウィーバー１０、２０、３０以外に、例えば、図８に示すような垂直多関節型ロボット（図示では、Ｊ１〜Ｊ６の６関節）５０が考えられる。図８に示すように、垂直多関節型ロボット５０は、Ｊ６の先端に溶接トーチ２が設けられ、溶接トーチ２から送りだされる溶接ワイヤ３によりアーク溶接が行われる。
この垂直多関節型ロボット５０は、点Ｐ１→点Ｐ２が溶接作業区間であって、この溶接線Ｐ１→Ｐ２方向に移動しつつ、溶接ワイヤ３又は溶接ワイヤ３の延長線側にある溶接線Ｐ１→Ｐ２近傍の任意の点を中心に、傾斜角の振幅ΔＲｘ［ｒａｄ］、周波数ｆで傾動するようにセットされている。尚、点Ｐ１、Ｐ２はロボットベース座標Σｂａｓｅから見た並進成分（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とロール・ピッチ・ヨー姿勢角（α，β，γ）で与えられる。また、並進成分の振幅ΔＷ[ｍｍ]は、傾動の中心点及び傾斜角の振幅ΔＲｘ［ｒａｄ］によって定まる。
【００３５】
このように、本実施形態のアーク溶接方法及びアーク溶接装置によれば、溶接トーチ２を溶接線４方向に移動させつつ溶接線４近傍の任意の点（図１のＱ１等）を中心に傾動させて、溶接電極３の向きを溶接線４近傍の任意の点（図１のＱ１等）に固定して溶接電極３の振れ幅を小さくしつつ複数の母材５をアーク溶接する。従って、溶接ビードの幅を自由に設定することができる。
【００３６】
また、溶接線４近傍の任意の点（図１のＱ１等）と溶接トーチの傾動の中心（図１のＰ等）とがずれた場合、溶接トーチ２の傾動の所定箇所（図１の▲１▼及び▲３▼の位置等）における溶接電極３と溶接線４に沿った母材５の溶接面との距離が変化し、測定される溶接電圧又は溶接電流に違いが生じる。従って、溶接線４近傍の任意の点（図１のＱ１等）に対する溶接トーチ２の傾動の中心（図１のＰ等）のずれを検知して補正することにより、溶接線４近傍の任意の点を中心（図１のＱ１等）として溶接線４を倣いながら溶接することができる。
【００３７】
また、溶接電極３と溶接線４に沿った溶接面との距離（溶接高さ）の平均値が測定される。従って、溶接高さの平均値と比較することにより現時点の溶接高さのずれを検知することができ、適正な高さに補正することができる。
【００３８】
また、溶接線４近傍の任意の点（図１のＱ１等）が溶接線４と一致する場合には、溶接トーチ２を傾動させる動作を行わせることにより溶接電極３の向きが溶接線４上に固定され、溶接線４を直線状に倣う。従って、溶接ビードの幅が最小となり、母材５が溶接ビードの幅を広くできない薄板である場合も適用することができる。また、アークによるアーク熱により母材５を溶かしてしまうのを防止することができる。一方、溶接線４近傍の任意の点（図３のＱ２等）が溶接線４より溶接トーチ２の反対側に位置する場合には、溶接トーチ２を傾動させる動作を行わせることにより溶接電極３の向きが溶接線４の左右方向にも振れ、溶接線４を跨ぎながら倣う。従って、ウィービング動作により溶接線４を倣う必要がある場合にも適用することができる。また、溶接トーチ２の傾動の中心の位置（図３のＰ等）を調整することにより、溶接ビードの幅を調整することができる。
【００３９】
また、溶接トーチ２を傾動させる動作を行わせることにより溶接電極３の向きが溶接線４の左右方向にも振れるが、溶接線４近傍の任意の点（図３のＱ２等）が溶接線４より溶接トーチ２側であるか又は溶接トーチ２の反対側であるかにより、傾動の所定箇所（図４（ａ）及び（ｂ）の▲１▼及び▲３▼の位置）における溶接トーチ２と溶接線４に沿った母材５の溶接面との距離の高低が逆となり、制御信号の位相が逆転する。従って、いずれかの制御信号を反転させることにより、溶接線４近傍の任意の点（図３のＱ２等）が溶接線４より溶接トーチ２側であるか又は溶接トーチ２の反対側であるかに関わらず、溶接トーチ２の傾動の中心（図３のＰ等）のずれを適切に補正することができる。
【００４０】
更に、溶接トーチを傾動させるロボットとして、垂直多関節型ロボット５０を用いることにより、溶接トーチ２の動きが精度の高いものとなる。従って、複雑な溶接作業にも対応することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００４２】
例えば、上述の溶接トーチの傾動を制御するロボットにおいては、溶接電極として消耗電極である溶接ワイヤを用いているが、それに限られない。即ち、溶接電極として非消耗電極を用いても良い。
【００４３】
また、上述のアーク溶接方法及びアーク溶接装置では、溶接トーチ２の傾動の中心を、溶接線４近傍の任意の点としているが、それに限られない。溶接トーチの２の傾動の中心を、溶接線４近傍に限らず、任意の点としても良い。
この場合、溶接トーチ２の傾動の中心となる任意の点を変化させることにより、溶接電極３の先端の振れ幅が変化する。従って、溶接ビードの幅を自由に設定しつつ、任意の点に対する溶接トーチ２の傾動の中心のずれを検知して補正することにより、任意の点を中心として溶接線４を倣いながら溶接することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、溶接トーチを溶接線方向に移動させつつ任意の点を中心に傾動させて溶接電極の振れ幅及び向きを調整することができるので、溶接ビードの幅を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接トーチが傾動する状態を示す説明図である。
【図２】溶接トーチの傾動の中心と溶接線近傍の任意の点がずれた場合に、溶接トーチが傾動する状態を示す説明図である。
【図３】溶接トーチが傾動する別の状態を示す説明図である。
【図４】溶接トーチの傾動の中心と溶接線近傍の任意の点がずれた場合に、溶接トーチが傾動する別の状態を示す説明図であり、（ａ）は溶接線近傍の任意の点が溶接線の下側にある例であり、（ｂ）は溶接線近傍の任意の点が溶接線の上側にある例である。
【図５】溶接トーチを傾動させるロボットとして、ウィーバーの一例を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面断面図である。
【図６】溶接トーチを傾動させるロボットとして、ウィーバーの別の一例を示す側面断面図である。
【図７】溶接トーチを傾動させるロボットとして、ウィーバーの別の一例を示す側面断面図であり、（ａ）は停止時の説明図であり、（ｂ）は傾動時の説明図である。
【図８】溶接トーチを傾動させるロボットの別の一例として、垂直多関節型ロボットの概要を示す概略図である。
【図９】従来のアーク溶接装置を示す側面断面図である。
【図１０】従来のアーク溶接方法により溶接トーチが揺動する状態を示す説明図である。
【図１１】図１０における溶接高さと時間との関係を示す図である。
【図１２】溶接トーチの揺動の中心と溶接線近傍の任意の点がずれた場合に、従来のアーク溶接方法により溶接トーチが揺動する状態を示す説明図である。
【図１３】図１２における溶接高さと時間との関係を示す図である。
【図１４】母材の角が溶け、且つ、溶接トーチの揺動の中心と溶接線近傍の任意の点がずれた場合に、従来のアーク溶接方法により溶接トーチが揺動する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  アーク溶接装置
２  溶接トーチ
３  溶接電極
４  溶接線
５  母材
【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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