(57)【要約】【課題】少なくとも２回のＢＯＢ溶接で裏波ビードを繋ぐ場合、片側開先側からのアーク溶接によって開先側とその裏側の突合せ部に隅肉ビードを安定的に形成し、良好な形状で繋ぐことができる溶接方法と溶接システムを提供する。【解決手段】この溶接方法では、片側開先を有する第１の母材１を第２の母材２にＴ字型に当て、第１の母材１と第２の母材２で形成される開先溶接部に溶接ワイヤ６を臨ませ、溶接ワイヤ６を溶接方向１０３に移動させながら、溶接ワイヤからのアーク１０２によって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードＢ４を形成し、それにより形成された裏波ビードＢの終端部Ｋをグラインダ３１で所定の肉厚まで除去する。【選択図】　　　図７
2004009095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側開先を有する第１の母材を第２の母材にＴ字型に当て、前記第１の母材と前記第２の母材で形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、前記溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、前記溶接ワイヤからのアークによって前記開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記裏波ビードの前記終端部に開先側から前記溶接ワイヤを再び臨ませ、前記溶接ワイヤを前記終端部から溶接方向に移動させながら、前記溶接ワイヤからのアークによって前記開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、裏波ビードを形成することを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記終端部をクレータ処理したことを特徴とする請求項１または２記載の溶接方法。
【請求項４】
片側開先を有する第１の母材を第２の母材にＴ字型に当てるステップと、
前記第１の母材と前記第２の母材で形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、前記溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、所定の溶接範囲について前記溶接ワイヤからのアークによって前記開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し第１裏波ビードを形成する第１の溶接ステップと、
前記第１裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去するステップと、
前記終端部に対応する前記開先溶接部に溶接ワイヤを再び臨ませ、前記溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、次の所定の溶接範囲について前記溶接ワイヤからのアークによって前記開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し前記第１裏波ビードに続く第２裏波ビードを形成する第２の溶接ステップと、
から成ることを特徴とする溶接方法。
【請求項５】
Ｔ字型に当てられた片側開先を有する第１の母材と第２の母材との間に形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、前記溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、前記溶接ワイヤからのアークによって前記開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、裏波ビードを形成する溶接装置と、
前記裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去する切削装置と、
から成ることを特徴とする溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接方法と溶接システムに関し、特に、片側開先を有するＴ継手で裏当て材を用いずかつルートギャップなしで裏波ビードを形成する溶接方法で、溶接範囲が長く少なくとも２回の溶接作業で溶接を行うとき裏波ビードの繋ぎ部分の溶接状態を良好にした溶接方法と、この溶接方法を実施する溶接システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の鉄骨構造、橋梁、産業機械、建設機械等のあらゆる溶接構造物において、溶接継手として、Ｔ字型の継手（Ｔ継手）を採用する場合が多い。このＴ継手では、一般的に、片側開先（レ形開先）を有する一方の部材（縦板）と他方の部材（横板）の間で、一方の部材を他方の部材に突き合せて、これらの部材をＴ字型に配置する。次に、一方の部材と他方の部材とによって形成される開先側からアークを与えて溶融し、ビードを形成し、これらの部材を接合する。この種の公知例として、特開平８−３３２５６７号公報あるいは特開平６−２３５４４号公報に記載された溶接方法がある。
【０００３】
特開平８−３３２５６７号公報に開示される溶接方法は、開先ルート部の溶け落ちを防止するため、２つの部材によって形成される片側開先の裏側に予めビードを設けるものである。また特開平６−２３５４４号公報に開示される溶接方法は、溶接金属の突き抜け、未溶着部残留を防止するために、２つの部材によって形成される開先の裏側に、それぞれ予めビードを設けるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術は、いずれも、片側開先を有する一方の部材と当該片側開先が突き合わされる他方の部材との間において、接合部での開先ルート部の溶け落ちを防止するために、接合部における溶接箇所の反対側に、予め裏ビードとなるビードを設けている。
【０００５】
しかし、溶接継手構造および溶接構造の形状によっては、片側開先の裏側に予め裏ビードとなるビードを設けることが、ビードの位置精度やルートギャップの維持など実際の溶接施工上難しい場合がある。
【０００６】
また、片側開先を有する一方の部材と片側開先が突き合わされる他方の部材との間の溶接において、２つの部材が比較的に長い形状を有するもので、その結果溶接範囲が長くなる場合、溶接作業を例えば２回に分けて行う必要が生じることがある。このような事態が生じる場合としては、例えば、作業者による人為的な作業で人の手の動く範囲が制限を受ける場合、あるいは溶接ロボットの溶接作業の可動範囲が制限を受ける場合等がある。上記のように溶接作業を２回に分ける場合、溶接作業の途中で一旦溶接作業を終了し、その後、終了した部分から２回目の溶接作業を開始する。その際、ビード繋ぎ部分では、再溶接した部分において、溶融金属が片側開先の裏側まで押し出されず、その結果、裏波ビードが連続できないという問題が起きる。裏波ビードの不連続部分では、未溶着の部分が疲労破壊の起点となり、継手強度として品質低下の原因となる。
【０００７】
本発明の目的は、片側開先の裏側に予め裏ビードとなるビードを設けることなく、片側開先側からのアーク溶接によって片側開先側とその裏側の突合せ部に隅肉ビードを安定的に形成することができる溶接方法と溶接システムを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、溶接作業における施工上の都合等によって少なくとも２回の溶接作業により裏波ビードを繋ぐ場合でも、片側開先側からのアーク溶接によって開先側とその裏側の突合せ部に隅肉ビードを、安定的に形成し、かつ良好な形状で繋ぐことができる溶接方法と溶接システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る溶接方法と溶接システムは、上記目的を達成するため、次の通り構成される。
【００１０】
第１の溶接方法（請求項１に対応）は、片側開先を有する第１の母材を第２の母材にＴ字型に当て、第１の母材と第２の母材で形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、溶接ワイヤからのアークによって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去する方法である。
【００１１】
上記の第１の溶接方法では、片側開先（レ形開先）を有するＴ継手を形成する第１母材（縦板）と第２母材（横板）のアーク溶接において裏当て材を用いずかつルートギャップなしで溶融物を開先側から開先裏側へ押し出して裏ビードを形成して裏波ビードを形成する溶接方法（ＢＯＢ（Ｂｕｌｌｄｏｚｅｄ−Ｏｕｔ　Ｂｅａｄ）溶接法）において、形成された裏波ビードの終端部を所定肉厚までに除去するようにした。ここで「所定肉厚」とは、例えば、その後に、最初に形成された裏波ビードに続いて再びＢＯＢ溶接によって裏波ビードを形成するとき、先と後の裏波ビードの繋ぎ部分が欠陥のない良好な形状に形成することができる厚みである。裏波ビードで良好な繋ぎ部分を形成するためには、後のＢＯＢ溶接において最初の部分で溶融物が開先側から開先裏側へ良好に押し出されることが必要である。そのような押出し状態が生じるように先に形成された裏波ビードの終端部が所定厚みまで切削で除去される。また溶接ワイヤの移動させる溶接方向は、第１母材と第２母材の間の直線状の接触部に沿う方向である。
【００１２】
第２の溶接方法（請求項２に対応）は、第１の溶接方法において、好ましくは、裏波ビードの終端部に開先側から溶接ワイヤを再び臨ませ、溶接ワイヤを終端部からこれを始点として溶接方向に移動させながら、溶接ワイヤからのアークによって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、もって裏波ビードを形成することを特徴とする。この溶接方法では、最初のＢＯＢ溶接の後に引き続いてＢＯＢ溶接が行われる。このとき後のＢＯＢ溶接では先のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終点部を始点として溶接が開始される。Ｔ継手を形成する第１および第２の母材が比較的に長く、溶接作業による溶接範囲が制限を受けて１回の溶接作業で完了できない場合、溶接作業が少なくとも２回行われることになる。このようなＢＯＢ溶接の例を想定して、溶接作業の全体が複数回の作業によって行われる場合に、ＢＯＢ溶接の繋ぎ部分を欠陥の生じない良好なものにすること可能となる。
【００１３】
第３の溶接方法（請求項３に対応）は、上記の各溶接方法において、好ましくは、終端部をクレータ処理したことで特徴づけられる。これによって裏波ビードの繋ぎ目部分で欠陥をより少なくすることが可能となる。
【００１４】
第４の溶接方法（請求項４に対応）は、片側開先を有する第１の母材を第２の母材にＴ字型に当てるステップと、第１の母材と第２の母材で形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、所定の溶接範囲について溶接ワイヤからのアークによって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し第１裏波ビードを形成する第１の溶接ステップと、第１裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去するステップと、終端部に対応する開先溶接部に溶接ワイヤを再び臨ませ、溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、次の所定の溶接範囲について溶接ワイヤからのアークによって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し第１裏波ビードに続く第２裏波ビードを形成する第２の溶接ステップとから成る方法である。
【００１５】
上記の第４の溶接方法では、Ｔ継手を形成する第１および第２の母材が長尺であり溶接作業全体に係る溶接範囲が長くなり、溶接装置等においてＴ継手の溶接方向に関して予め設定された所定溶接範囲の溶接作業によれば１回の溶接作業ではできない場合において、溶接範囲全体を所定溶接範囲ごとに少なくとも２回に分け、第１と第２の溶接作業（ＢＯＢ溶接）で全体の溶接作業を完了する。このとき、第１のＢＯＢ溶接で形成される先の裏波ビードと、第２のＢＯＢ溶接で形成された後の裏波ビードの繋ぎ部分は、先の裏波ビードの終端部を前述のごとき所定肉厚となるように除去されているために欠陥のない裏波ビード部分として形成される。
【００１６】
本発明に係る溶接システム（請求項５に対応）は、Ｔ字型に当てられた片側開先を有する第１母材と第２母材との間に形成される開先溶接部に溶接ワイヤを臨ませ、溶接ワイヤを溶接方向に移動させながら、溶接ワイヤからのアークによって開先溶接部を開先側から溶融しかつ溶融物を開先裏側へ押し出して裏ビードを形成して裏波ビードを形成する溶接装置と、裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去する切削装置とを備えるように構成される。溶接装置によって溶接部の全体作業を少なくとも２回のＢＯＢ溶接で完了するとき、先のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部における開先側部分を所定量除去し、かつ当該終端部を後のＢＯＢ溶接で形成される裏波ビードの始端部とすることにより、２つの裏波ビードの繋ぎ部分を良好にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００１９】
本発明に係る溶接方法と溶接装置を説明するために、ＢＯＢ溶接法について説明する。
【００２０】
ＢＯＢ溶接法とは、片側開先を有する第１の母材（縦材）と第２の母材（横材）とをＴ字型に突き合せ、第１の母材の先端面を第２の母材の面に接触させ、２つの母材の開先側接触部（開先溶接部）に対して開先側から溶接ワイヤの先端部を臨ませ、溶接ワイヤからアークを発生させて、アークで接触部付近の２つの母材部分を溶融させ、その溶融物または溶融プールを開先側から開先裏側へ押し出して裏ビードを形成し、裏波ビードを形成する溶接法である。
【００２１】
図１はＢＯＢ溶接法を適用する片側開先突合せによる溶接前のＴ継手部分の断面図、図２はＢＯＢ溶接法により溶接されたＴ継手部分の斜視図を示す。
【００２２】
図１において、第１の母材１はその突合せ端部にルートフェイス１ａを有するように片側開先面（レ形開先形成面）１ｂが設けられている。第２の母材２は第１の母材１のルートフェイス１ａと接触する平坦面２ａを有している。第１の母材１と第２の母材２とによりＴ継手を形成する。図１で、第１の母材１の上側部分、第２の母材２の左右部分の図示は省略されている。５は溶接トーチ、６は溶接トーチ５に保持された不図示の送給装置によって軸方向の外方に向かって送給される溶接ワイヤである。なお好ましくは溶接トーチ５からは一定流量のシールドガス１０１が吐出されている。
【００２３】
図１において、Ｒｆはルートフェイス１ａの厚さ方向の寸法、Ｐ１は第１の母材１の開先面１ｂの端部と第２の母材２の平坦面２ａとの接する接触位置、Ｐ２はアーク中心の狙い位置、ｄは接触位置Ｐ１からアーク中心の狙い位置Ｐ２までの距離を示す。さらにθは開先角度、δはアーク１０２（溶接ワイヤ６）の中心線（Ａ）と第２の母材２の平坦面２ａとが形成する傾斜角度、Ａはアーク１０２の中心線を示す。
【００２４】
次にＢＯＢ溶接法を母材１，２が鋼材であるＴ継手に適用した場合の一例を具体的に説明する。ルートフェイス１ａの寸法Ｒｆは１．０〜３．０ｍｍ、ルートギャップは０ｍｍ（ルートフェイス１ａが接触状態）、開先角度θは３０〜６０度に設定される。この状態で溶接装置によりアーク溶接が行われる。溶接条件は、平均電流は２５０〜３１０Ａ、平均電圧は２５〜３３Ｖ、移動速度２０〜４５ｃｍ／分である。
【００２５】
以上の条件下で、溶接ワイヤ６（アーク中心）の狙い位置Ｐ２を接触位置Ｐ１から０〜３ｍｍとし、第２の母材２はほぼ水平に置いてその平坦面２ａと溶接ワイヤ６のなす傾斜角度δを１５〜３５度としたとき、第１の母材１の開先裏側面１ｃと第２の母材２の平坦面２ａとの突合せ部に２〜８ｍｍの隅肉ビードを安定的に溶着することができた。
【００２６】
その溶接結果を図２に示す。この図２において、Ｂ４は第１の母材１の開先側と反対側（開先裏側）の面１ｃと第２の母材２の平坦面２ａとの間に溶着された隅肉ビード（裏ビード）、Ｂ５は第２の母材２の平坦面２ａを溶融しながら再凝固したビード、Ｂ６は溶接ワイヤ６自身の溶融とが加わって隅肉ビードＢ４を形成した後の開先側のビードである。
【００２７】
なお上記の具体的数値は、母材１，２の材質および板厚、突合せ部の形状等種々の条件が考慮されて決定される。
【００２８】
上述したＢＯＢ溶接法によるＴ継手の溶接ビードの形成過程は次の通りである。溶接開始前の溶接ワイヤ６の設定状態は図１に示されるごとくであり、溶接ワイヤ６の先端部を第２の母材２の所定の狙い位置Ｐ２に臨ませる。所定の狙い位置Ｐ２は、第１の母材１と第２の母材２との接触部近傍を溶融させるときに、第１の母材１の端部の溶け落ちが生ぜず、かつ開先裏側に裏ビード（Ｂ４）が形成されるような位置となるように開先面１ｂの端部と平坦面２ａの接触位置Ｐ１に対して溶接ワイヤ側に少し離れた位置に設定される。溶接ワイヤ６の軸方向は、熱容量の大きい第２の母材２の平坦面２ａに対し傾斜角度δで傾斜されている。この溶接ワイヤ６を臨ませる所定の狙い位置Ｐ２はこの実施形態においても同様である。
【００２９】
図３に示すごとく上記の第１および第２の母材１，２は長尺の形状を有している。図２に示されるように、上記のＴ継手のＢＯＢ溶接では、第１の部材１と第２の部材２の接触部は直線状であり、溶接ワイヤ６は直線状の接触部に沿って移動しながら溶接を行う。溶接ワイヤ６の移動方向１０３が溶接方向である。図３に示されるように母材１，２は長尺な形状を有しているので、溶接装置の溶接可能範囲の関係上、ＢＯＢ溶接の作業は１回では終了せず、途中で中断することにより、少なくとも２回のＢＯＢ溶接によって完了される。
【００３０】
次に、図４を参照してＴ継手に対してＢＯＢ溶接を行う溶接装置の構成および動作を説明する。図４において、先に説明した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
【００３１】
１００はＢＯＢ溶接の対象である溶接前のＴ継手部分を示す。Ｔ継手１００は前述の通り第１と第２の母材１，２から成っている。第１の母材１の突き合せの接触部には片側開先が形成されている。Ｔ継手１００は紙面に垂直な方向に長尺な形状で形成されている。
【００３２】
上記Ｔ継手１００に対して、第１と第２の母材１，２の開先側の位置に溶接用ロボット本体３が配置されている。ロボット本体３は、平行リンク部３Ａとロボットアーム３Ｂを備える。ロボット本体３は、平行リンク部３Ａとロボットアーム３Ｂの各種動作、旋回動作、およびＴ継手１００の長手方向の移動動作等が行えるように設けられている。ロボット本体３の各種動作はロボット制御装置４によって制御される。ロボット制御装置４は指令信号に基づきロボットアーム３Ｂを互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に駆動制御される。なお図４においてロボット本体３をＴ継手１００の長手方向に沿って移動させる移動装置の構成の図示は省略されている。
【００３３】
ロボット制御装置４は、種々の制御設定値等を入力・記憶するための入力部４Ａと、ロボットアーム３Ｂの位置・姿勢制御のための位置制御部４Ｂと、溶接速度を制御するための速度制御部４Ｃ等から構成されている。
【００３４】
ロボットアーム３Ｂの先端部には溶接トーチ５が設けられる。溶接トーチ５には溶接ワイヤ６が保持される。溶接ワイヤ６はワイヤ送給装置８によって送給される。９は溶接電源である。溶接電源９は、ケーブル７Ａ，７Ｂによって溶接ワイヤ６と母材１，２のそれぞれに接続される。ケーブル７Ａには電圧検出器１０と電流検出器１１が付設される。電圧検出器１０は溶接電源９によって溶接ワイヤ６と母材１，２との間に印加される溶接電圧を検出する。電流検出器１１は溶接電源９から溶接ワイヤ６に供給される溶接電流を検出する。
【００３５】
溶接電源９の制御系として、平均電圧設定器１２、電圧制御器１３、平均電流設定器１４、電流制御器１５、出力制御器２２、電力診断装置２３が設けられている。
【００３６】
平均電圧設定器１２は溶接ワイヤ６に印加される平均電圧値を設定する。電圧制御器１３は、平均電圧設定器１２に設定された平均電圧と、電圧検出器１０で検出された電圧に基づき電力診断装置２３を介して取り出された実平均電圧値とを比較して、電圧制御信号を出力する。
【００３７】
平均電流設定器１４は溶接ワイヤ６に供給される平均電流値を設定する。電流制御器１５は、平均電流設定器１４に設定された平均電圧と、電流検出器１１で検出された電流に基づき電力診断装置２３を介して取り出された実平均電流値とを比較して、電流制御信号を出力する。
【００３８】
出力制御器２２は、電圧制御器１３からの電圧制御信号と電流制御器１５からの電流制御信号が入力され、これらの制御信号に基づいて溶接電源９から供給される電力を制御するための制御信号を出力する。
【００３９】
電力診断装置２３は入力部２３Ａと比較部２３Ｂと出力部２３Ｃから構成されている。入力部２３Ａは、平均電圧設定器１２で設定される平均電圧より高い第１電圧設定値、当該平均電圧より低い第２電圧設定値、および平均電流設定器１４で設定される平均電流より高い電流設定値を設定する。比較部２３Ｂは、電圧検出器１０から与えられる実電圧値と、第１および第２の電圧設定値とを比較して、位置制御信号をロボット制御装置４に対して出力すると共に、電流検出器１１から与えられる実電流値と電流設定値とを比較して、位置制御信号をロボット制御装置４に出力する。出力部２３Ｃは、電圧検出器１０や電流検出器１１から検出された実電圧値および実電流値をそれぞれ電圧制御器１３および電流制御器１５に出力する。
【００４０】
次に溶接装置の動作を説明する。溶接トーチ５はロボットアーム３Ｂに取り付けられている。溶接ワイヤ６は溶接トーチ５に保持されながら、溶接トーチ５の先端から所定長さで突き出されている。溶接ワイヤ６はワイヤ供給装置８で送給される。溶接ワイヤ６の先端部は、母材１，２の開先溶接部の開先側に所定傾斜角度δだけ傾けられてかつ所定の狙い位置で臨むように設けられている。このような設定および制御は、ロボット制御装置４の入力部４Ａと位置制御部４Ｂによって行われる。またロボット本体３の移動経路や溶接速度はロボット制御装置４において入力部４Ａから速度制御部４Ｃに与えられ、図４中紙面に垂直な方向（溶接方向）に向けて移動を行う。
【００４１】
電力診断装置２３の入力部２３Ａからは予め第１および第２の電圧設定値と電流設定値が入力され、比較部２３Ｂに記憶される。
【００４２】
上記の設定状態の下で溶接ワイヤ６からのアークに基づくＢＯＢ溶接が開始される。溶接が始まると、電圧検出器１０と電流検出器１１はそれぞれケーブル７Ａを経由して実電圧値および実電流値を検出する。溶接中にロボット本体３の振動や母材の位置ずれなどで溶接ワイヤ６が例えば母材１の開先側に寄りすぎると、熱容量の小さい開先端部が溶け落ちる。開先端部が溶け落ちると、アークが母材１の裏側に抜け、実電圧値が大きくなる。そうすると、電力診断装置２３の比較部２３Ｂで実電圧が第１電圧設定値を超えるという比較・判断が行われ、溶接ワイヤ６を第２の母材２側に移動するように位置制御信号を位置制御部４Ｂに出力する。その結果、溶接ワイヤ６は第１の母材１の開先側から第２の母材２側に近づくように移動される。
【００４３】
上記とは反対に、溶接ワイヤ６と母材１，２との相対的位置関係が母材２側に寄ってしまう場合には、開先側への入熱が少なくなり、溶接物が開先裏側に押し出されなくなり、開先側にビードが溜まってくる。そうすると、溶接ワイヤ６の突き出し長さが短くなるので、実電圧値は小さくなり、実電流値は大きくなる。このため、電力診断装置２３の比較部２３Ｂで実電圧が第２電圧設定値より小さくなるという比較・判断が行われ、溶接ワイヤ６を第１の母材１の開先側に移動するように位置制御信号を位置制御部４Ｂに出力する。その結果、溶接ワイヤ６は第２の母材２の側から第１の母材１の開先側に近づくように移動される。なおこの場合、実電流値と電流設定値の比較を用いて同様な位置制御を行うことも可能である。
【００４４】
一方、電力診断装置２３の出力部２３Ｃは、電圧検出部１０と電流検出部１１から検出された実電圧値と実電流値をそれぞれ電圧制御器１３と電流制御器１５に出力する。電圧制御器１３では、予め設定されている平均電圧値と実電圧値を比較し、実電圧値が平均電圧となるように電圧制御指令信号を出力制御部２２に出力する。また電流制御器１５は、予め設定されている平均電流値と実電流値を比較し、実電流値が平均電流になるように電流制御指令信号を出力制御部２２に出力される。
【００４５】
出力制御部２２は、入力された電圧制御指令信号と電流制御指令信号に基づいて、溶接電源９から供給する電圧と電流を調整する制御信号を溶接電源９に出力し、供給電力が設定値になるように調整される。
【００４６】
上記のごとく、第１母材１と第２母材２から成るＴ継手１００を開先側から溶接ワイヤ６からのアーク溶接だけで、開先裏側に裏ビードＢ４を形成しながら、安定した裏波ビードＢを形成するＢＯＢ溶接を行うことができる。
【００４７】
本実施形態に係る溶接方法では、上記の溶接装置によるＴ継手のＢＯＢ溶接において、母材１，２の長さがロボット本体３で規定された溶接方向における溶接範囲よりも長尺であることから、ＢＯＢ溶接による溶接作業が途中で中断され、少なくとも２回のＢＯＢ溶接作業に分けて行われる。このとき、先のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードと後のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードとの繋がり部分を欠陥なく繋げるように、後述のごとく、先のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部の肉厚を所定肉厚まで除去される。この除去作業のために上記溶接装置に対してグラインダ装置を付設される。図４において、グラインダ装置の図示は省略されているが、グラインダ装置はロボット本体３に対して併設されるように設けられている。
【００４８】
次に図５〜図１１を参照して本実施形態に係る溶接方法を説明する。
【００４９】
図５で最初に行われるＢＯＢ溶接における（Ａ）はＴ継手の端面図、（Ｂ）は開先側の側面図であり、図６で中断の後に再び行われる後のＢＯＢ溶接における（Ａ）はＴ継手の反対側から見た端面図、（Ｂ）は開先裏側の側面図である。
【００５０】
先に行われる最初のＢＯＢ溶接では、溶接ワイヤ６を母材１，２の開先接合部に向けかつ開先接合部の溶接始点に対応して配置された溶接ワイヤ６と当該母材１，２との間に前述の通りアークを発生させ、溶接ワイヤ６からのアークで開先溶接部を溶融する。その後、所定の移動速度で溶接方向１０３に溶接ワイヤ６を移動させながらＢＯＢ溶接を継続する。このＢＯＢ溶接が溶接装置で制限された溶接範囲に至ったとき、ＢＯＢ溶接を中断し、最初のＢＯＢ溶接が終了する。ただし、この時点では、母材１，２の開先接合部の中間までＢＯＢ溶接が行われたことになる。上記の最初のＢＯＢ溶接によって第１の裏波ビードＢ−１が形成される。図５でＢ６−１は裏波ビードＢ−１の開先側ビードであり、図６でＢ４−１は裏波ビードＢ−１の裏ビードである。
【００５１】
裏波ビードＢ−１の形成において終端部Ｋではクレータ処理が行われる。クレータ処理は、供給される溶接電流を落とすことにより欠陥の発生を防止する処理である。この場合、裏波ビードＢ−１の終端部における内側の肉厚は小さくならない。
【００５２】
次に、最初のＢＯＢ溶接に基づく母材１，２の溶接部が十分に冷却された後に裏波ビードＢ−１の終端部Ｋの開先側の肉厚が所定肉厚になるように除去される。すなわち、裏波ビードＢ−１の終端部Ｋ近傍にＬで示す範囲（例えば３０〜５０ｍｍ）を、図７に示すようにグラインダ３１で切削する。グラインダ３１によって開先内部におけるビードＢ６−１の余盛分を除去する。その結果、第１の裏波ビードＢ−１の終端部Ｋの開先側ビードの肉厚の状態（長さｌ）は図８に示すようになる。最初のＢＯＢ溶接により形成された裏波ビードＢ−１の終端部Ｋにおける余盛を切削により除去することによって、母材１の開先裏側の面１ｃより開先内ビードの外端までの距離ｌは、好ましくは、１．０〜３．０ｍｍになるまで減少される。
【００５３】
次に、溶接用ロボット本体３を溶接方向に所定距離移動させて２回目のＢＯＢ溶接が開始される。図９に示すごとく、２回目のＢＯＢ溶接において、溶接ワイヤ６の先端部は、最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードＢ−１の終端部Ｋに臨ませる。２回目のＢＯＢ溶接は終端部Ｋを始点として行われる。図１０と図１１は２回目のＢＯＢ溶接によって形成された第２の裏波ビードＢ−２を示す。図１０は上記図５に対応する図であり、図１１は上記図６に対応する図である。図１０では裏波ビードＢ−２の開先側ビードＢ６−２を示し、図１１では裏波ビードＢ−２の裏ビードＢ４−２を示している。
【００５４】
最初のＢＯＢ溶接による裏波ビードＢ−１と２回目のＢＯＢ溶接による裏波ビードＢ−２の繋ぎ部分では、上記終端部ｋにおいて除去作業によって所定肉厚に設定された結果、２回目のＢＯＢ溶接で開先側から開先裏側へ溶融物が押し出され、良好な裏波ビードを作ることができた。そのため、欠陥のない良好な繋ぎ部分を形成することができた。
【００５５】
最初に形成される裏波ビードＢ−１と２回目に形成される裏波ビードＢ−２との繋ぎにおいて、仮に終端部Ｋで上記の除去作業が行われないとすると、終端部Ｋの肉厚が大きいままであるので、終端部Ｋでの２回目のＢＯＢ溶接で溶融物を開先裏側に押し出すことができず、図１２に示すごとく未溶着部分が残ることになる。これに対して本実施形態による溶接方法によれば、終端部Ｋに関して所定肉厚にするための除去工程を設けることにより、かかる問題の発生を防止することができる。
【００５６】
最初のＢＯＢ溶接で形成された第１の裏波ビードＢ−１の終端部Ｋの肉厚の除去する手段としては、グラインダ３１の代わりに、図１３に示すごとくガウジング装置３２を用いることができる。ガウジング装置は消耗用電極３３を有し、酸素ガス等を供給して、電極３３により終端部Ｋ近傍の所定範囲の余盛部を切削することができる。なお終端部Ｋの余盛部の除去には同様な作用を生じる任意の装置を用いることができる。
【００５７】
次に図１４〜図１９を参照して溶接用ロボット本体３による溶接作業とグラインダ３１を備えたグラインダロボット４１による切削作業の実施態様を説明する。
【００５８】
この例では、被加工物４２は４枚の鋼板４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを突き合せて構成されている。突き合せ部で片側開先を有するＴ継手部分が形成され、４箇所のＴ継手部分が形成されている。図示された状態では、鋼板４２ａと鋼板４２ｂとの間の突き合せ部であるＴ継手部分に対して２回のＢＯＢ溶接が行われる。被加工物４２に対しては、その長手方向の移動範囲４３の両端にロボット本体３とグラインダロボット４１が配置されている（図１４）。図１４において、ロボット本体３とグラインダロボット４１は共に待機状態にある。
【００５９】
最初にロボット本体３が初期位置に移動して所定の溶接範囲に基づき最初のＢＯＢ溶接が行われる（図１５の状態）。４４は鋼板４２ａ，４２ｂの間の突き合せ部に形成された裏波ビードである。このときグラインダロボット４１は待機中である。最初のＢＯＢ溶接が終了すると、ロボット本体３は待機位置に戻る（図１６の状態）。その後、グラインダロボット４１が移動し、グラインダロボット４１によって裏波ビード４４の終端部の開先側ビードが切削され、所定肉厚になるように余盛部が除去される（図１７の状態）。終端部の開先側ビードが除去された後、グラインダロボット４１は待機位置へ戻り、再び溶接用ロボット本体３の裏波ビード４４の終端部の位置へ移動させ、当該終端部を始点として２回目のＢＯＢ溶接が行われる（図１８の状態）。４５は２回目のＢＯＢ溶接による裏波ビードである。次に２回目のＢＯＢ溶接が終了した後、ロボット本体３は待機位置に戻る（図１９の状態）。以上のごとくして長尺な鋼板４２ａ，４２ｂによって形成されるＴ継手部分のＢＯＢ溶接が行われる。最初と２回目のＢＯＢ溶接によって形成される裏波ビード４４，４５の間の繋ぎ部分４６は、前述の通り、良好に形成される。
【００６０】
前述の溶接方法では複数回のＢＯＢ溶接を行う適用例を溶接装置の設備上の溶接範囲の制約を理由としたが、その他、作業者による人為的なＢＯＢ溶接で溶接範囲が制限を受ける場合にも適用することができる。さらに、溶接作業中に何らかのトラブルでアーク切れが生じてＢＯＢ溶接が中断され、例えば２回目のＢＯＢ溶接を行わなければならない場合にも適用することができる。この場合にも溶接の繋ぎ目の問題を解消することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、次の効果を奏する。
【００６２】
請求項１および請求項２に係る本発明によれば、片側開先を有するＴ継手の開先側からのＢＯＢ溶接によって裏波ビードを形成するときその終端部を所定肉厚まで除去するようにしたため、その後に引き続きＢＯＢ溶接を再開する場合には、先のＢＯＢ溶接による裏波ビードと後のＢＯＢ溶接による裏波ビードの繋ぎ部分が欠陥のない良好な状態で形成される。
【００６３】
請求項３に係る本発明によれば、終端部にクレータ処理を施すようにしたため、裏波ビードの繋ぎ部分の欠陥を少なくすることができる。
【００６４】
請求項４に係る本発明によれば、片側開先を有するＴ継手の開先側からの少なくとも２回のＢＯＢ溶接によって裏波ビードを形成してＴ継手の溶接を行うとき、最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部を所定肉厚まで除去するようにしたため、先のＢＯＢ溶接による裏波ビードと後のＢＯＢ溶接による裏波ビードの繋ぎ部分が欠陥のない良好な状態で形成される。
【００６５】
請求項５に係る本発明によれば、ＢＯＢ溶接を行う溶接装置と裏波ビードの所定箇所を除去する切削装置とを併設するようにしたため、本発明に係る溶接方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶接方法（ＢＯＢ溶接法）が適用されるＴ継手部分（溶接前）の断面図である。
【図２】本発明に係る溶接方法（ＢＯＢ溶接法）が適用されたＴ継手部分（溶接後）を開先側から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る溶接方法が適用される実際のＴ継手（長尺なＴ継手）の平面図である。
【図４】本発明に係る溶接装置の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図５】本発明に係る溶接方法が適用される実際のＴ継手において最初のＢＯＢ溶接が行われた後の端面図（Ａ）と開先側から見た側面図（Ｂ）である。
【図６】図５においてＴ継手の反対側の端面図（Ａ）と開先裏側から見た側面図（Ｂ）である。
【図７】本発明に係る溶接方法で最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部の切削作業の状態を示す斜視図である。
【図８】最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部を切削した結果形成された終端部の裏波ビードの肉厚状態を示すＴ継手の断面図である。
【図９】本発明に係る溶接方法で後（２回目）のＢＯＢ溶接を開始する時の溶接ワイヤの始点位置の状態を示すＴ継手の断面図である。
【図１０】本発明に係る溶接方法が適用される実際のＴ継手において溶接中段後の２回目のＢＯＢ溶接が行われた後の端面図（Ａ）と開先側から見た側面図（Ｂ）である。
【図１１】図１０においてＴ継手の反対側の端面図（Ａ）と開先裏側から見た側面図（Ｂ）である。
【図１２】最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部を切削しない場合の終端部での裏波ビードの肉厚状態を示すＴ継手の断面図である。
【図１３】最初のＢＯＢ溶接で形成された裏波ビードの終端部を除去する他の装置の例を示す斜視図である。
【図１４】本発明に係る溶接方法の具体例における溶接前の状態図である。
【図１５】本発明に係る溶接方法の具体例における第１の溶接中の状態図である。
【図１６】本発明に係る溶接方法の具体例における第１の溶接終了後の状態図である。
【図１７】本発明に係る溶接方法の具体例における繋ぎ部分処理中の状態図である。
【図１８】本発明に係る溶接方法の具体例における第２の溶接中の状態図である。
【図１９】本発明に係る溶接方法の具体例における第２の溶接終了後の状態図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　第１の母材
２　　　　　　　第２の母材
３　　　　　　　溶接用ロボット本体
５　　　　　　　溶接トーチ
６　　　　　　　溶接ワイヤ
８　　　　　　　ワイヤ供給装置
９　　　　　　　溶接電源
３１　　　　　　グラインダ
４１　　　　　　グラインダロボット
Ｂ　　　　　　　裏波ビード
Ｂ−１　　　　　第１の裏波ビード
Ｂ−２　　　　　第２の裏波ビード
Ｂ４　　　　　　隅肉ビード（裏ビード）
Ｋ　　　　　　　終端部
【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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【図１９】
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