(57)【要約】【課題】ロボットを使用して、複雑かつ高度な溶接を効率的かつ高品質に施工できる溶接方法、溶接制御装置および溶接システムを提供する。【解決手段】ロボットコントローラ４と干渉チェック装置５とを備えた溶接制御装置３により、ロボット１および溶接機２を制御して多層溶接をなすもので、開先形状の測定を溶接開始前と所定数の層の溶接が終了した時点毎になし、その開先形状により得られた開先形状データに基づいて設定溶接条件を補正し、その補正された溶接条件による溶接においてワークＷ１，Ｗ２と、溶接トーチ１ａおよびロボット１とが干渉しないかをチェックした後に溶接をなすものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層溶接に適用される溶接方法であって、
開先形状を測定する手順と、
得られた開先形状に基づいて開先形状データを作成する手順と、
得られた開先形状データに基づいて溶接条件を補正する手順
とを含み、
前記開先形状の測定が、溶接開始前と、所定数の層の溶接が終了した時点毎になされることを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
補正された溶接条件による補正量が許容範囲を超える場合、前記補正量を複数層に振り分けて溶接をなすことを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
振り分けられた補正量が許容値を超えている場合、溶接を中止することを特徴とする請求項２記載の溶接方法。
【請求項４】
溶接条件の補正が、得られた開先形状データを用いて実溶着断面積を算出し、その実溶着断面積に対応する溶着量を得るように溶接速度を設定することを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項５】
溶接条件の補正において、ねらい位置の補正をなすことを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項６】
補正された溶接条件による溶接において、干渉が生じないかのチェックをシミュレーションによりなすことを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項７】
ロボットを用いた多層溶接に適用される溶接制御装置であって、
前記溶接制御装置が、ロボットコントローラと、干渉チェック装置とを備え、
前記ロボットコントローラが、溶接条件記憶部と、該溶接条件記憶部に記憶されている設定溶接条件を補正する溶接条件補正部とを有してなる
ことを特徴とする溶接制御装置。
【請求項８】
溶接条件補正部が、測定された開先形状に基づいて設定溶接条件を補正するよう構成されてなることを特徴とする請求項７記載の溶接制御装置。
【請求項９】
干渉チェック装置が、ワーク形状情報記憶部と、ロボット形状・動作プログラム記憶部と、前記ワーク形状情報記憶部およびロボット形状・動作プログラム記憶部に記憶されているデータに基づいて干渉チェックをなす干渉チェック処理部とを有してなることを特徴とする請求項７記載の溶接制御装置。
【請求項１０】
多層溶接に適用される溶接システムであって、
前記溶接システムが、溶接手段を有するロボットと、溶接機と、前記ロボットおよび溶接機を制御する溶接制御装置とを備え、
前記溶接制御装置が、請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の溶接制御装置とされてな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、溶接制御装置および溶接システムに関する。さらに詳しくは、自動溶接、特にロボットを使用した自動溶接における組立誤差等に起因する不具合を解消しながら溶接をなす溶接方法、溶接制御装置および溶接システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ロボットを使用して自動溶接を実施するためのロボット制御では例えばＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ；コンピュータによる設計支援システム）により作成される設計データ、形状データを用いて溶接線の位置、溶接条件および動作プログラムを制御装置に教示するオフラインティーチングが実施されている。
【０００３】
ところが、実際の溶接構造物、特に大型の溶接構造物においては、組立誤差などにより実際の開先寸法が設計寸法と異なることがあり、これに対処せずに溶接を実行した場合、あらかじめ設定された溶接条件が不適切なものとなって、溶着量の過不足やねらい位置不良による溶込み不良といった溶接欠陥が生じやすい。
【０００４】
このため、ロボットによる溶接の施工開始前に、ゲージなどの測定装置を用いて実際の開先寸法を測定し、溶接条件を再検討し、修正を加えた上で溶接条件を再教示する必要があり、教示作業が煩雑なものとなるといった問題がある。
【０００５】
この問題に関し、従来、各種提案がなされているが（例えば、特開２００１−１０５１３７号公報、特開平３−１５１１６５号公報、特開２００１−１０５１３７号公報、特開平９−１０９３８号公報参照）、例えば厚板に多層盛り溶接を施す場合のように、溶接パス、溶接条件の微妙な調整を要する高度の溶接作業については、実用レベルでの適用が可能な提案は未だなされてはいない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ロボットを使用して、複雑かつ高度な溶接を効率的かつ高品質に施工できる溶接方法、溶接制御装置および溶接システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶接方法は、多層溶接に適用される溶接方法であって、開先形状を測定する手順と、得られた開先形状に基づいて開先形状データを作成する手順と、得られた開先形状データに基づいて溶接条件を補正する手順とを含み、前記開先形状の測定が、溶接開始前と、所定数の層の溶接が終了した時点毎になされことを特徴とする。
【０００８】
本発明の溶接方法においては、補正された溶接条件による補正量が許容範囲を超える場合、前記補正量を複数層に振り分けて溶接をなすのが好ましい。その場合、振り分けられた補正量が許容値を超えているときは、溶接を中止するのがさらに好ましい。
【０００９】
また、本発明の溶接方法においては、溶接条件の補正が、得られた開先形状データを用いて実溶着断面積を算出し、その実溶着断面積に対応する溶着量を得るように溶接速度を設定するのが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の溶接方法においては、溶接条件の補正において、ねらい位置の補正をなすのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の溶接方法においては、補正された溶接条件による溶接において、干渉が生じないかのチェックをシミュレーションによりなすのが好ましい。
【００１２】
本発明の溶接制御装置は、ロボットを用いた多層溶接に適用される溶接制御装置であって、前記溶接制御装置が、ロボットコントローラと、干渉チェック装置とを備え、前記ロボットコントローラが、溶接条件記憶部と、該溶接条件記憶部に記憶されている設定溶接条件を補正する溶接条件補正部とを有してなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の溶接制御装置においては、溶接条件補正部が、測定された開先形状に基づいて設定溶接条件を補正するよう構成されてなるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の溶接制御装置においては、干渉チェック装置が、ワーク形状情報記憶部と、ロボット形状・動作プログラム記憶部と、前記ワーク形状情報記憶部およびロボット形状・動作プログラム記憶部に記憶されているデータに基づいて干渉チェックをなす干渉チェック処理部とを有してなるのが好ましい。
【００１５】
本発明の溶接システムは、多層溶接に適用される溶接システムであって、前記溶接システムが、溶接手段を有するロボットと、溶接機と、前記ロボットおよび溶接機を制御する溶接制御装置とを備え、前記溶接制御装置が前記いずれかの溶接制御装置とされてなることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の溶接方法は、前記の如く構成されているので、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に自動的に補正して溶接がなし得る。
【００１７】
本発明の溶接制御装置は、前記の如く構成されているので、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に補正し、その補正した溶接条件に対応するようにロボットおよび溶接機を制御できる。
【００１８】
本発明の溶接システムは、前記の如く構成されているので、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に自動的に補正して自動溶接がなし得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態に係る溶接方法が適用された溶接制御装置を備えてなる溶接システムの概略構成をブロック図で示す。
【００２１】
溶接システム（以下、単にシステムともいう）Ａは、例えば多関節型ロボットからなるロボット（マニピュレータ）１と、アーク溶接を実施するための補器類からなる溶接機２と、例えばＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ；コンピュータによる設計支援システム）により作成される設計データ、形状データなどを利用し、各種形状および寸法のワークＷ１、Ｗ２（図２参照）を、あらかじめ設定される溶接条件にしたがって自動的に溶接するようロボット１および溶接機２を制御する溶接制御装置３と、を主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２２】
ロボット１は、溶接手段として溶接トーチ１ａが装着され、これを溶接制御装置３からの動作指令（各軸指令値）に従って運棒するマニピュレータとして構成される。また、ロボット１は、実際の開先形状を測定するための形状センサ１ｂを有してなるものとされる。
【００２３】
形状センサ１ｂは、ワイヤ（溶加材）の接触によりワークＷ表面の位置を検出するタッチセンシングを行うものとされ、図２に示すような、開先角度θＧおよび開先幅ＤＧといった、開先形状データを直接的に測定する。また、開先底の高さＨＢ、開先底幅ＤＢ、ルートギャップＲＧといった、形状センサ１ｂが直接的に測定することが不可能な開先形状データについては、直接的に測定可能な開先形状データおよび予め記憶されている開先形状データ（板厚など）を用いて算出する。なお、形状センサとしてはタッチセンシングなどの接触式センサに限定されるものではなく、レーザセンサやＣＣＤカメラなどの非接触式センサを用いることもできる。
【００２４】
溶接機２は、溶接制御装置３からの制御指令に従って、溶接トーチ１ａに溶接電流を供給する電源装置、ワイヤを送給するワイヤ送給装置、およびシールドガスの供給流量を調整するガス流量調整器（いずれも不図示である）を含むものとされる。
【００２５】
溶接制御装置３は、ロボットコントローラ４と干渉チェック装置５とを含む。
【００２６】
ロボットコントローラ４は、ロボット制御部１１と、溶接線の位置に関わる情報（以下、溶接線位置情報という）を記憶する溶接線位置記憶部１２と、溶接条件に関わる情報（以下、溶接条件情報という）を記憶する溶接条件記憶部１３と、後掲する溶接条件補正処理を実施する溶接条件補正部１４とから構成される。
【００２７】
ロボット制御部１１は、溶接線位置記憶部１２に記憶されている溶接線位置情報を、溶接トーチ１ａの動作軌跡情報として受け取り、これに基づいて動作指令（各軸指令値）を生成し、ロボット１に送出する。
【００２８】
また、ロボット制御部１１は、溶接条件記憶部１３から溶接条件情報を受け取り、これに基づいて制御指令を生成し、溶接機２に送出する。
【００２９】
溶接線位置記憶部１２は、メインメモリとしてのＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ；データの随時読み出し・書き換えが可能なメモリ）内の一つの領域から構成され、設計データに基づく溶接線位置情報を記憶し、記憶している溶接線位置情報をロボット制御部１１からの要求に応じて送出する。
【００３０】
溶接条件記憶部１３は、メインメモリとしてのＲＡＭ内の他の一つの領域から構成され、溶接線位置情報と対応付けてあらかじめ設定される、設計データに基づく溶接条件情報（以下、設定溶接条件情報という）を記憶するとともに、溶接条件補正処理により補正された溶接条件情報（以下、補正溶接条件情報という）を記憶する。例えば多層盛り溶接の場合は各層の各溶接パス毎の溶接条件情報（設定溶接条件情報および補正溶接条件情報）を記憶する。また、溶接条件記憶部１３は、記憶された溶接条件情報（設定溶接条件情報および補正溶接条件情報）をロボット制御部１１からの要求に応じて送出する。
【００３１】
溶接条件補正部１４は、例えばソフトウェアとしてロボットコントローラ４に組み込まれるものとされ、形状センサ１ｂにより測定された開先形状データ（以下、実開先形状データという）をロボット制御部１１を介して受け取り、これに基づいて設定溶接条件情報を補正する溶接条件補正処理を実施し、その処理結果である補正溶接条件情報を溶接条件記憶部１３に送出する。この溶接条件補正処理については後で詳しく説明する。
【００３２】
干渉チェック装置４は、オフラインティーチングを実施するために一般に用いられるいわゆるロボットシミュレータから構成され、ワーク形状データ記憶部２１と、ロボット形状・動作プログラム記憶部２２と、干渉チェック処理部２３とを有するものとされる。
【００３３】
ワーク形状データ記憶部２１は、例えばＣＡＤにより作成されるワークＷの形状を模するデータ、すなわち干渉チェック処理部２３により取り扱われる仮想空間にワークＷの精確なモデルを配置することができるように、ワークＷの外形をポリゴン（多角形）等を用いて表すようにしたデータ（以下、ワーク形状データという）を記憶する。
【００３４】
ロボット形状および動作プログラム記憶部２２は、ロボット１の形状を模したワーク形状データと同様のデータ（以下、ロボット形状データという）を記憶するとともに、例えばワーク形状データおよびロボット形状データを利用したオフラインティーチングにより入力されるロボット１の動作プログラムを記憶する。なお、ロボット形状データは溶接トーチ１ａの形状データを含むものとされる。
【００３５】
干渉チェック処理部２３は、補正溶接条件情報の下で溶接を実行した場合に、ワークＷと溶接トーチ１ａとの間に新たな干渉が起こらないかをチェックする干渉チェック処理を実施する。
【００３６】
この干渉チェック処理においては、測定された開先形状データを反映したワーク形状データとロボット形状データとを用い、補正溶接条件情報の下で動作プログラムに従って溶接施工のシミュレーションを実施し、動作中に干渉が起こらないかを確認する。
【００３７】
以下、図３を参照しながら溶接条件補正処理を説明する。
【００３８】
なお、図３は溶接条件補正処理の手順を示す流れ図であって、溶接条件補正処理が多層盛り溶接に適用される場合を示す。また、図中の符号Ｓ１〜Ｓ１１はステップ番号を示す。
【００３９】
ステップＳ１：初期センシングを実施する。すなわち、溶接の施工開始時に形状センサ１ｂによって実際の溶接線の位置および開先形状データを測定する。この測定結果を用いて溶接線位置記憶部１２に記憶された溶接線位置情報を修正し、ステップＳ２に進む。
【００４０】
ステップＳ２：多層盛り溶接を実施する場合に、今回溶接を施工する層（以下、今回施工層という）が溶接条件の補正を実行する層（以下、補正実行層という）であるか否かを判定する。ただし、補正実行層は３層毎というようにしてあらかじめ設定される。
【００４１】
ここで、今回施工層が補正実行層ではない場合は、ステップＳ８の干渉チェック処理に進み、補正実行層である場合はステップＳ３に進む。
【００４２】
ステップＳ３：今回施工層が１層目であるか否かを判定する。１層目である場合には、初期センシングにおいて測定された開先形状データを用いるものとしてそのままステップＳ５の溶接速度補正処理に進み、１層目ではない場合には、ステップＳ４に進む。
【００４３】
ステップＳ４：形状センサ１ｂにより改めて開先形状データを測定し、ステップＳ５に進む。
【００４４】
ステップＳ５：溶接速度補正処理を実施し、ステップＳ６に進む。溶接速度補正処理については後で詳細に説明する。
【００４５】
ステップＳ６：溶接条件を補正することによって、溶接作業を実施していくことが可能であるか否かを判定する。すなわち、後掲する分割補正量δＤが許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、分割補正量δＤが許容範囲内であれば、溶接条件を補正して溶接を実施するものとしてステップＳ７に進み、許容範囲外であれば、何らかの異常があるものとして処理を停止する。なお、分割補正量δＤおよび許容範囲については、後で詳細に説明する。
【００４６】
ステップＳ７：ねらい位置補正処理およびトーチ角度補正処理を実施し、その処理結果および前記ステップＳ５の溶接速度補正処理の処理結果を用いて、溶接条件記憶部１３に記憶された設定溶接条件情報を修正し、補正溶接条件情報として溶接条件記憶部１３に送出する。
【００４７】
ステップＳ８：補正溶接条件情報を用いて干渉チェック装置５が干渉チェック処理を実施し、ステップＳ９に進む。
【００４８】
ステップＳ９：干渉チェック処理の処理結果から補正溶接条件情報の下で、ロボット１の各部およびワークＷの間で干渉が起こらないか否かを判定する。その判定により干渉が起こるとされた場合は、何らかの異常があるものとして処理を停止する。一方、干渉が起こらないとされた場合は、ステップＳ１０に進む。
【００４９】
ステップＳ１０：今回施工層の溶接を実行し、ステップＳ１１に進む。
【００５０】
ステップＳ１１：全ての層の溶接が終了したか否かを判定する。全ての層の溶接が終了していない場合は、ステップＳ２に戻る。一方、全ての層の溶接が終了している場合は、本処理を終了する。
【００５１】
以下、図４〜図７を参照しながら、前記ステップＳ５の溶接速度補正処理を説明する。
【００５２】
なお、図４に溶接速度補正処理の手順を示し、図５に理論開先底高さＨＢＴおよび実開先底高さＨＢＲの定義を示し、図６に補正量δの定義を示し、図７に補正量δの複数施工層への割り振りの様子を示す。図４中、符号Ｓ２１〜Ｓ２８はステップ番号を示す。
【００５３】
ステップＳ２１：設定溶接条件情報に基づいて、前回施工層の溶接終了時における開先形状データの理論値、すなわち理論開先底高さＨＢＴ、理論開先角度、理論開先幅、および理論開先底幅を算出する。なお、理論開先底高さＨＢＴは、今回施工層に属する溶接パス群のねらい位置から求める。
【００５４】
ステップＳ２２：形状センサ１ｂの測定結果に基づいて、前回施工層の溶接終了時における実際の開先形状データ、すなわち実開先底高さＨＢＴ、実開先角度、実開先幅、および実開先底幅を算出する。
【００５５】
ステップＳ２３：図６に示すように、理論開先底高さＨＢＴと実開先底高さＨＢＲとを比較し、下記式１により補正量δを算出する。
【００５６】
δ＝ＨＢＲ−ＨＢＴ                                              （１）
【００５７】
すなわち、今回施工層の施工後における実開先底高さＨＢＲを、理論開先底高さＨＢＴと一致させるように補正量δが設定される。
【００５８】
ステップＳ２４：補正量δが許容範囲内であるか否かを判定する。すなわち、各施工層の層厚は溶接速度と相関し、理論層厚ＬＴ（設定溶接条件情報による層厚、図６（ａ）参照）は、溶接速度が良好な溶接結果を得ることができる所定速度となるように設定される。このため、補正量δの絶対値が過大となり補正後の層厚（以下、補正層厚という）ＬＲ（図６（ｂ）参照）と理論層厚ＬＴとの差異が大きくなると、補正後の溶接速度と適正な溶接速度との差が大きくなり、溶接欠陥が発生する可能性が増大する。
【００５９】
例えば、補正層厚ＬＲが理論層厚Ｌよりも大きくなり過ぎる場合には、溶接速度が適正な溶接速度よりも低すぎることになり、溶融池が先行し、融合不良、溶け込み不良が発生する。逆に、補正層厚ＬＲが薄過ぎる場合には、溶接速度が過大となり、アンダーカットが発生する可能性が増大する。
【００６０】
この点を考慮して補正量δに対して予め許容範囲を設定し、前記式１により算出される補正量δが、この許容範囲内にあるか否かを判定するものとされる。
【００６１】
ここで、補正量δが許容範囲内にあれば、ステップＳ２５に進む一方、補正量δが許容範囲内になければ、ステップＳ２７に進む。なお、このような許容範囲は、−２≦δ≦２というようにして設定される。
【００６２】
ステップＳ２５：今回施工層（第ｎ層とする。ただし、ｎ：ｎ＝１，２，…）の層厚を決定する。すなわち、下記式２により今回施工層の層厚（補正層厚）ＬＲを算出する。
【００６３】
ＬＲ＝ＬＴ＋δ                                                （２）
【００６４】
ステップＳ２６：今回施工層（第ｎ層）に属する全ての溶接パスにおける溶接速度を補正する。以下、溶接速度の補正について説明する。
【００６５】
図６（ａ）における四角形ａｂｃｄは、設計データに基づく今回施工層の断面形状（以下、理論断面形状という）を表し、この四角形ａｂｃｄの面積（以下、理論溶着断面積という）を定数ＳＴで表すものとする。また、図６（ｂ）における四角形ｐｑｒｓは測定データに基づく今回施工層の断面形状（実断面形状という）を表し、四角形ｐｑｒｓの面積（以下、実溶着断面積という）を定数ＳＲで表す。
【００６６】
ここで、溶接速度の補正は、実溶着断面積ＳＲを満たすように行うものとされる。すなわち、前記ステップＳ２２において形状センサ１ｂにより測定された開先形状データを用いて実溶着断面積ＳＲを算出し、これに対応する溶着量Ｑを得るように溶接速度Ｖを設定する。具体的には、一般に溶接速度Ｖ、溶着量Ｑおよび理論溶着断面積Ｓの間にはＶ＝Ｑ／Ｓの関係があり、また溶接電流を補正しない場合は溶着量Ｑが一定であることから、補正後の溶接速度（以下、補正溶接速度という）ＶＲは下記式３により算出される。
【００６７】
ＶＲ＝ｋｘＶＴ                                                （３）
【００６８】
ただし、ｋは下記式４により算出される補正係数である。
【００６９】
ｋ＝ＳＴ／ＳＲ                                                （４）
【００７０】
ここで、前記式３および式４を用いて今回施工層に属する全ての溶接パスの補正溶接速度を算出し、処理を終了する。
【００７１】
ステップＳ２７：前記ステップＳ２４において補正量δが許容範囲内にない場合は、今回補正層（第ｎ層）のみで補正を行うのではなく、後に続く複数の層に補正量δを振り分けるようにして、１層あたりの補正量（以下、分割補正量という）δＤが許容範囲内に収まるように調整し、各施工層の層厚を設定する。
【００７２】
図７は、補正量δを今回施工層（第ｎ層）と次回施工層（第（ｎ＋１）層）の２層に振り分けるようにして、１層あたりの補正量が許容範囲内に収まるように適正化したときの各施工層の断面形状を示す。図７（ａ）は設計データに基づく断面形状を示し、同（ｂ）は測定データに基づく断面形状を示す。
【００７３】
図７の場合、今回施工層の補正層厚ＬＲ１および次回施工層の補正層厚ＬＲ２はそれぞれ下記式５、６により算出される。
【００７４】
ＬＲ１＝ＬＴ１−δ／２                                          （５）
【００７５】
ＬＲ２＝ＬＴ２−δ／２                                          （６）
【００７６】
ただし、ＬＴ１：今回施工層（第ｎ層）の理論層厚、ＬＴ２：次回施工層（第（ｎ＋１）層）の理論層厚、である。
【００７７】
すなわち、補正量δを各層に均等に振り分けるように、補正量δを層数ｉ（＝２，３，…）で除した値（以下、分割補正量という）δＤ（＝δ／ｉ）を各施工層の理論層厚ＬＴから減算するようにして補正層厚ＬＲを算出する。ただし、層数ｉは、分割補正量δＤを前掲した許容範囲内の値とすることが可能な最小の整数とされる。
【００７８】
ステップＳ２８：前記ステップＳ２７において算出される各施工層（第ｎ層、第（ｎ＋１）層、…）の補正層厚ＬＲ１、ＬＲ２、…に基づいて各施工層の実溶着断面積を算出し、これを用いて各施工層に属する全ての溶接パスの補正溶接速度を算出し、処理を終了する。
【００７９】
図８〜図１０に、実際の開先形状と設計上の開先形状との相違に起因して発生する各種溶接欠陥を示す。
【００８０】
すなわち、図８に示すように、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の開先角度が狭い場合（同図（ｂ）参照）は、各施工層の溶着断面積が想定よりも小さくなるので溶接速度を補正、つまり増速しないと余盛過大となり、オーバラップが発生する。
【００８１】
反対に、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の開先角度が広い場合（同図（ｃ）参照）は、各施工層の溶着断面積が想定よりも大きくなるので溶接速度を補正、つまり減速しないと溶着量不足が発生する。
【００８２】
また、図９に示すように、下盛りが施されるときに、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の下盛りの高さが高い場合（同図（ｂ）参照）は、溶接速度を補正つまり増速しないと余盛過大となり、オーバラップが発生する。
【００８３】
反対に、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の下盛りの高さが低い場合（同図（ｃ）参照）は、溶接速度を補正、つまり減速しないと溶着量不足が発生する。
【００８４】
また、図１０に示すように、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の開先底高さが低い場合（同図（ｂ）参照）は、溶接トーチ１ａのねらい位置が想定したものよりも低くなり、開先底幅が狭くなるので、開先面を過度に溶融し、これにより開先形状が乱れて、次の層の溶接を実施する際に溶け込み不良やスラグ巻き込みなどの溶接欠陥が生じやすくなる。
【００８５】
反対に、設計上の開先形状（同図（ａ）参照）と比較して実際の開先底高さが高い場合（同図（ｃ）参照）は、溶接トーチ１ａのねらい位置が想定したものよりも高くなり、開先底幅が広くなるので、開先面の溶融が不十分となり、溶け込み不良や融合不良などの溶接欠陥が生じやすくなる。
【００８６】
以下、図１１〜図１３を参照してねらい位置補正処理を説明する。図１１にねらい位置補正処理の手順を示す。図１１中、符号Ｓ３１〜Ｓ３５はステップ番号を示す。
【００８７】
ステップＳ３１：今回施工層（第ｎ層）に属する全ての溶接パスについて第１パスから順次選択していく。
【００８８】
ステップＳ３２：溶接の施工においてウィービングを行うか否かを判定する。ウィービングを行う場合は、ステップＳ３３に進む一方、ウィービングを行わない場合は、ステップＳ３４に進む。
【００８９】
ステップＳ３３：ウィービングを行う場合は、以下のようにしてねらい位置を補正する。
【００９０】
図１２において、線分（ＡＴ，ＢＴ）、（ＢＴ，ＣＴ）、および（ＣＴ，ＤＴ）により設計データに基づく開先形状（以下、理論開先という）を示し、線分（ＡＲ，ＢＲ）、（ＢＲ，ＣＲ）、および（ＣＲ，ＤＲ）により測定データに基づく開先形状（以下、実開先という）を示し、線分（ＥＴ，ＦＴ）により設計データに基づく開先底（以下、理論開先底という）を示し、線分（ＥＲ，ＦＲ）により測定データに基づく開先底（以下、実開先底という）を示す。
【００９１】
ここで、理論開先における第ｎ層、第ｍパスのねらい位置（以下、理論ねらい位置という）を点ＰＴとすると、ウィービング幅からウィービング動作の両端点ＥＴＷ、ＦＴＷの位置が求まる。このとき、線分（ＰＴ，ＥＴＷ）および線分（ＰＴ，ＦＴＷ）の長さ、つまり点ＰＴを中心とするウィービング幅は等しいものとされる。
【００９２】
このとき、補正後のねらい位置（以下、補正ねらい位置という）ＰＲは、以下の条件１，２，３を同時に満たすようにして決定される。
【００９３】
条件１：溶接施工時に適切なワイヤ突き出し長を確保するように、補正ねらい位置ＰＲは実開先底（ＥＲ，ＦＲ）上の点とする。
【００９４】
条件２：適切な溶け込みとビード形状を得るようウィービング時の開先底端点ＥＲ、ＦＲとウィービング端点ＥＲＷ、ＦＲＷとの距離を設計データ上の対応する距離と等しくする。つまり線分（ＥＲ，ＥＲＷ）の長さが線分（ＥＴ，ＥＴＷ）と一致し、かつ線分（ＦＲ，ＦＲＷ）の長さが線分（ＦＴ，ＦＴＷ）の長さと一致するようにウィービング端点ＥＲＷ、ＦＲＷが決められる。ここで、線分（ＥＲ，ＥＲＷ）の長さおよび線分（ＥＴ，ＥＴＷ）長さは例えば２ｍｍとされ、線分（ＦＲ，ＦＲＷ）の長さおよび線分（ＦＴ，ＦＴＷ）の長さは例えば１．５ｍｍとされる。
【００９５】
条件３：線分（ＰＲ，ＥＲＷ）の長さと線分（ＰＲ，ＦＲＷ）の長さを一致させる。つまり、補正ねらい位置ＰＲは線分（ＥＲＷ、ＦＲＷ）の中点とされる。
【００９６】
ステップＳ３４：ウィービングを行わない場合は、以下のようにしてねらい位置を補正する。
【００９７】
図１３において、線分（ＡＴ，ＢＴ）、（ＢＴ，ＣＴ）、および（ＣＴ，ＤＴ）により理論開先を示し、線分（ＡＲ，ＢＲ）、（ＢＲ，ＣＲ）、および（ＣＲ，ＤＲ）により実開先を示し、線分（ＥＴ，ＦＴ）により理論開先底を示し、線分（ＥＲ，ＦＲ）により実開先底を示す。また、点ＰＴにより設計データ上のねらい位置（以下、理論ねらい位置という）を示し、点ＰＲにより補正後のねらい位置（以下、補正ねらい位置という）を示す。
【００９８】
ここで、補正ねらい位置ＰＲは、以下の条件４，５，６を同時に満たすようにして決定される。
【００９９】
条件４：溶接施工時に適切なワイヤ突き出し長を確保し、かつ適切な溶け込みとビード形状を得るように、補正ねらい位置ＰＲは実開先底（ＥＲ，ＦＲ）上の点とする。
【０１００】
条件５：各線分（ＥＴ，ＰＴ）、（ＰＴ，ＦＴ）、（ＥＲ，ＰＲ）、（ＰＲ，ＦＲ）の間に下記関係式７が成り立つ。
【０１０１】
（ＥＴ，ＰＴ）：（ＰＴ，ＦＴ）＝（ＥＲ，ＰＲ）：（ＰＲ，ＦＲ）      （７）
【０１０２】
すなわち、理論ねらい位置ＰＲが線分（ＥＲ，ＦＲ）を内分する比と同一の比により、補正ねらい位置ＰＲが線分（ＥＲ，ＦＲ）を内分するように補正ねらい位置ＰＲが決められる。
【０１０３】
ステップＳ３５：今回施工層（第ｎ層）に属する全ての溶接パスについてステップＳ３２〜ステップＳ３４の手順を実施したかを判定し、実施していない溶接パスがあれば、ステップＳ３１に戻る一方、実施していない溶接パスがなければ、処理を終了する。
【０１０４】
次に、図１４を参照しながらトーチ角度補正処理を説明する。
【０１０５】
このトーチ角度補正処理においては、溶接条件補正部１４により、形状センサ１ｂにより測定される開先形状データから算出される溶接トーチ１ａの中心軸と、開先中心線ＩＣＲとのなす角θＰＲ（同図（ｂ）参照）が、設計データにおける溶接トーチ１ａの中心軸と開先中心線ＩＣＴとのなす角θＰＴと等しくなるようにトーチ角度が補正される。
【０１０６】
このように、実施形態の装置Ａにおいては、溶接を実施する際に例えばタッチセンシングにより開先形状データを測定しながら、測定された実際の開先形状データに基づいて溶接条件情報を補正し、補正された溶接条件の下で新たな干渉が起こらないかをチェックし、干渉が起こらない場合に補正溶接条件に従って溶接を施工するものとされる。このため、大型かつ複雑不定な各種形状のワークに多層盛り溶接を施すような場合にも、ワークの組立誤差による影響および溶接の施工に伴う溶接歪みによる影響をも排除して、良好な溶接結果を得ることができるように溶接条件を補正しつつ溶接を施工することが可能となる。
【０１０７】
これにより、溶接施工時に開先形状を測定し、設計上の開先形状との差異を考慮して溶接条件を修正し、再教示するといった煩雑な作業を行うことなく、常に良好な溶接条件の下で溶接を実施することができ、高品質の溶接を施工することが可能となる。
【０１０８】
また、タッチセンシングにより開先形状データを測定するものとされるので、機構が簡素化され、例えば視覚センサを別に設ける場合のように、センサと溶接ワイヤとの位置関係の調整に苦慮するといった煩雑さを解消することが可能となる。
【０１０９】
さらに、干渉チェック処理を実施しつつ溶接を施工していくので、溶接トーチ損傷等の事故の発生を回避することができる。これによって、施工途中に機器が損傷して施工続行不能状態に陥るといった事態を回避することが可能となる。
【０１１０】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。
【０１１１】
例えば、実施形態ではアーク溶接を例に取り説明されているが、本発明の適用はアーク溶接に限定されるものではなく、各種溶接に適用できる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の溶接方法によれば、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に自動的に補正して溶接がなし得るという優れた効果が得られる。
【０１１３】
本発明の溶接制御装置によれば、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に補正し、その補正した溶接条件に対応するようにロボットおよび溶接機を制御できるという優れた効果が得られる。
【０１１４】
本発明の溶接システムによれば、実際の開先形状が設計上の開先形状と異なっていても、当初に設定された溶接条件を実際の開先形状に応じた溶接条件に自動的に補正して自動溶接がなし得るという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】開先形状データの定義を示す模式図である。
【図３】溶接条件補正処理の手順を示す流れ図である。
【図４】溶接速度補正処理の手順を示す流れ図である。
【図５】開先底高さの定義を示す模式図であり、同（ａ）は理論開先底高さの定義を示し、同（ｂ）は実開先底高さの定義を示す。
【図６】溶接速度補正処理における補正量の定義を示す模式図であり、同（ａ）は設計データに基づく理論開先形状を示し、同（ｂ）は測定データに基づく実開先形状を示す。
【図７】溶接速度補正処理における補正量割り振りの様子を示す模式図であり、同（ａ）は設計データに基づく理論開先形状を示し、同（ｂ）は測定データに基づく実開先形状を示す。
【図８】開先角度の誤差に起因して生ずる溶接不良を示す模式図であって、同（ａ）は溶接欠陥のない場合を示し、同（ｂ）はオーバーラップが生じた場合を示し、同（ｃ）は溶着量不良を示す。
【図９】下盛り高さの誤差に起因して生ずる溶接不良を示す模式図であって、同（ａ）は溶接欠陥のない場合を示し、同（ｂ）はオーバーラップが生じた場合を示し、同（ｃ）は溶着量不良を示す。
【図１０】開先底高さの誤差に起因して生ずる溶接不良を示す模式図であって、同（ａ）は溶接欠陥のない場合を示し、同（ｂ）は開先面が過度に溶融された場合を示し、同（ｃ）は溶融不良を示する。
【図１１】ねらい位置補正処理の手順を示す流れ図である。
【図１２】ウィービングを行う場合の補正ねらい位置を示す模式図である。
【図１３】ウィービングを行わない場合の補正ねらい位置を示す模式図である。
【図１４】トーチ角度補正処理の原理を示す模式図であって、同（ａ）はトーチが理論角度とされている場合を示し、同（ｂ）はトーチが理論角度からずれている場合を示す。
【符号の説明】
Ａ      溶接システム
Ｗ      ワーク
１      ロボット
２      溶接機
３      溶接制御装置
４      ロボットコントローラ
５      干渉チェック装置
１１      ロボット制御部
１２      溶接位置記憶部
１３      溶接条件記憶部
１４      溶接条件補正部
２１      ワーク形状情報記憶部
２２      ロボット形状・動作プログラム記憶部
２３      干渉チェック処理部
【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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