(57)【要約】【課題】溶接欠陥を抑制し、溶接の信頼性の向上を図ること。【解決手段】母材に対してアーク放電を行う溶接トーチと、溶接トーチを駆動する駆動装置と、この駆動装置の動作及びアーク放電の状態を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、あらかじめ記憶部に記憶された溶接トーチの動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて溶接トーチを溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する溶接装置において、制御装置が、接合溶接の対象である複数の母材の溶接箇所における板厚に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に対してアーク放電を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを駆動する駆動装置と、この駆動装置の動作及び前記アーク放電の状態を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、あらかじめ記憶部に記憶された前記溶接トーチの動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて前記溶接トーチを溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する溶接装置において、
前記制御装置が、接合溶接の対象である複数の母材の溶接箇所における板厚に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記制御装置が、前記複数の母材の板厚に応じて前記溶接トーチにおけるアーク放電時の電流量を制御して溶接を行うことを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項３】
前記制御装置が、前記溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも電流量を少なくして溶接を行うことを特徴とする請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
前記制御装置が、前記複数の母材の板厚に応じて前記溶接トーチの移動速度を制御して溶接を行うことを特徴とする請求項１，２又は３記載の溶接装置。
【請求項５】
前記制御装置が、前記溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも移動速度を速くして溶接を行うことを特徴とする請求項４記載の溶接装置。
【請求項６】
前記溶接トーチが、プラズマアーク放電を発するトーチであると共に、
前記制御装置が、前記複数の母材の板厚に応じて前記溶接トーチにおけるアーク放電時のプラズマガス流量を制御して溶接を行うことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の溶接装置。
【請求項７】
前記制御装置が、前記溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりもプラズマガス流量を少なくして溶接を行うことを特徴とする請求項６記載の溶接装置。
【請求項８】
前記制御装置にて動作を制御されることにより前記溶接箇所に溶加材を供給する溶加材供給ノズルを備え、
前記制御装置が、前記複数の母材の板厚に応じて前記溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を制御して溶接を行うことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の溶接装置。
【請求項９】
前記制御装置が、前記溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも前記溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を多くして溶接を行うことを特徴とする請求項８記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記制御装置が、母材の溶接箇所における形状に基づいて前記溶接トーチが溶接時に立体的なウィービング動作を行うよう制御することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記制御装置が、前記溶接トーチが母材とほぼ同一の距離を保ってウィービング動作を行うことを特徴とする請求項１０記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記溶接動作データは、母材の接合時における溶接線近辺の形状に対応した立体的なウィービング動作の軌跡に関するデータであることを特徴とする請求項１０又は１１記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記溶接動作データは、溶接線から逸れるウィービング動作の開始時点と終了時点とを溶接線上の同一位置として、ウィービング動作と溶接線上の溶接動作とを繰り返すよう前記溶接トーチを動作させる、当該溶接トーチの軌跡に関するデータであることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２記載の溶接装置。
【請求項１４】
前記溶接動作データは、一回の溶接線上の溶接動作の距離が、一回の溶接線から逸れるウィービング動作において形成される溶接部の溶接線上における距離よりも長くなるよう前記溶接トーチを動作させる、当該溶接トーチの軌跡に関するデータであることを特徴とする請求項１３記載の溶接装置。
【請求項１５】
母材に対してアーク放電を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを駆動する駆動装置と、この駆動装置の動作及び前記アーク放電の状態を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、あらかじめ記憶部に記憶された前記溶接トーチの動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて前記溶接トーチが溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する溶接装置において、
前記制御装置が、母材の溶接箇所における形状に基づいて前記溶接トーチが溶接時に立体的なウィービング動作を行うよう制御することを特徴とする溶接装置。
【請求項１６】
母材に対してアーク放電を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを駆動する駆動装置と、この駆動装置の動作及び前記アーク放電の状態を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、あらかじめ記憶部に記憶された前記溶接トーチの動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて前記溶接トーチを溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する溶接装置において、
前記制御装置が、接合溶接の対象である複数の母材の材質に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御することを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接装置にかかり、特に、溶接トーチがウィービング動作を行うことにより溶接を行う溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接における溶接トーチの運行法であるウィービング（Ｗｅａｖｉｎｇ）動作は、手溶接、自動溶接共に、実用上不可欠な技術とされており、様々なウィービング動作を実現するための装置、方法などが研究、開発されてきた。このウィービングの形状、寸法、速度などは、母材の溶接箇所の形状、姿勢、材質、寸法などによって経験的に決められることが多く、その溶接箇所に最適なウィービングであるかは、不明確なことが多いのも事実である。図７（ａ）〜（ｄ）に、ウィービング動作の例を示す。この図に示すように、矢印Ａ１００方向に向かって溶接を行うが、それぞれ、溶接線Ｌ１０１〜Ｌ１０４上を挟んで左右に溶接トーチを往復運動させて、溶接箇所をウィービング動作させる。そして、この図に示すように、ウィービング動作の動作軌跡形状は、直線的なものや、略円弧状のものなど様々である（矢印Ａ１０１〜Ａ１０４参照）。
【０００３】
そして、このようなウィービング動作を可能とする溶接装置の一例を、図８に示す。この図に示す溶接装置１０１は、特許文献１に記載されているものである。この図において、符号１０２、１０２’は基台１０３上に左右離間かつ対向して据え付けた１対のワーク取付具で、互いに向き合う側に円板上のワーク取付板１０２ａ、１０２’ａを備えている。符号１０４、１０４’は、ワーク取付具１０２、１０２’の後方において基台１０３上に左右離間して立設した柱で、当該両柱１０４、１０４’間には梁１０５が架設される。符号１０６は、梁１０５に跨って設置され当該梁１０５に沿って左右水平（矢印Ｘ方向）に移動可能とした左右移動体、符号１０７は移動体１０６の上部に嵌め込まれて前後方向（矢印Ｙ方向）に移動可能とした前後移動体、符号１０８は前後移動体１０７の前部に嵌め込まれて垂直方向（矢印Ｚ方向）に上下移動可能とした上下移動体、符号１０９は上下移動体１０８の下端に固定して前方に延びる水平腕、符号１１０は水平腕１０９の前端に取り付けて垂直軸線の回りに回転可能としたトーチ取付具、符号１１１はトーチ取付具１１０の先端に取り付けたトーチ、符号１１２は左側の柱１０４の前面に取り付けたトーチノズル用の清浄装置である。また、符号１１３はトーチ１１１の電極ｗに電圧を印加する電源装置、符号１１４、１１５はそれぞれ電源装置１１３に付設した電極供給ロールと１対の電極送給ローラであり、電極ｗは可とう性チューブ１１６内を通ってトーチ１１１に供給される。符号１１７はガスボンベ１１８に貯蔵されるシールドガスをトーチ１１１に送給するガス管である。符号１１９はワークＫとトーチ１１１の相対位置等を制御する制御手段である。そして、この制御手段１１９にて、符号１０６，１０７，１０８，１１０などの駆動手段を制御して、トーチ１１１の位置を制御することで、図７に示すようなウィービング動作を実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２２０５７０号公報（第２図）
【０００５】
さらに、ウィービング動作を実現する溶接装置として、図９に示すものもある。この図に示す溶接装置は（図９（ａ）参照）、トーチ１５１内で、偏心させた先端を有するインサートチップ１５２でプラズマアークＰＡを曲げ、当該インサートチップ１５２をモータ１５３等によって回転させるというものである（矢印Ａ１５１参照）。これにより、トーチ自体をＸＹ面において移動させることなく、図９（ｂ）に示す矢印Ａ１５２、Ａ１５３のように、インサートチップ１５２を回転させることのみによってアークを円運動させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例には以下のような不都合があった。すなわち、母材に対してアーク放電を行って接合溶接する方法では、ウィービングによる溶接を行ってもアーク放電量に偏りが生じ、良好な溶接が困難であるという問題が生じていた。例えば、板厚の異なる母材の突き合わせ溶接の場合には、薄い板と厚い板とでは溶接に必要な熱エネルギー量が異なる。かかる場合に両板に均等に放電を行うと、薄い板の方に加えられる熱量が過剰となり、溶け落ちが発生したり、一方厚い板では熱量が不足する場合も生じ、良好な溶接が困難となる。
【０００７】
また、突き合わせ時の形状すなわち溶接箇所の形状が山型になったり谷型になったり、立体的になっている場合には、母材の溶接箇所とトーチとの距離を一定に保つことが困難であり、トーチからのアークを均一に放出することができないという問題が生じる。また、特に、谷型の場合には、ウィービング動作時にトーチが母材に当接してしまうことがあり、溶接自体が困難となる問題が生じる。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、溶接欠陥を抑制し、溶接の信頼性の向上を図ることができる溶接装置を提供すること、をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、母材に対してアーク放電を行う溶接トーチと、溶接トーチを駆動する駆動装置と、この駆動装置の動作及びアーク放電の状態を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、あらかじめ記憶部に記憶された溶接トーチの動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて溶接トーチを溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する溶接装置において、制御装置が、接合溶接の対象である複数の母材の溶接箇所における板厚に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御する、という構成を採っている。
【００１０】
例えば、制御装置が、複数の母材の板厚に応じて溶接トーチにおけるアーク放電時の電流量を制御して溶接を行う。具体的には、制御装置が、溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも電流量を少なくして溶接を行う。
【００１１】
このようにすることにより、板厚の異なる母材を突き合わせて溶接を行う際に、ウィービング動作時にトーチに近接したいずれか一方の母材に対してアーク放電を行うこととなるが、アーク放電の対象となる各母材の板厚に応じて、当該ウィービング動作の状態が制御される。すなわち、この場合はアーク放電時の電流量があらかじめ記憶された溶接動作データに基づいて制御装置にて制御される。従って、従来例のように、母材の板厚を考慮せずにウィービング動作の状態を一定として、例えば、アーク放電時の電流量を変化させずに溶接を行った場合には、薄い母材では溶け落ちが生じたり、厚い母材では溶接不良が生じるが、このような問題が発生することを抑制することができる。すなわち、薄い母材に対してはアーク放電の強さを他の箇所よりも弱くし、厚い母材に対しては強くし、結果として溶接箇所の各母材に適した熱エネルギーを加えることができ、均一な、信頼性の高い溶接を実現することができる。
【００１２】
また、制御装置が、複数の母材の板厚に応じて溶接トーチの移動速度を制御して溶接を行うこととしてもよい。具体的には、溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも移動速度を速くして溶接を行う。このようにしても、アーク放電の対象となる各母材の板厚に応じて、当該ウィービング動作の状態、この場合には、アーク放電を行うトーチの移動速度があらかじめ記憶された溶接動作データに基づいて制御装置にて制御される。従って、薄い母材に対してはアーク放電時のトーチの移動速度を他の母材のときよりも速くし、当該薄い母材に加えられる熱エネルギー量を抑制し、厚い母材に対しては遅くして、当該厚い母材に加えられる熱エネルギー量を多くする。すると、結果として各母材の厚さに適した熱エネルギーを加えることができ、均等な溶接を実現することができる。すなわち、母材の板厚に関わらずウィービング動作の状態を変化させずに、例えば、アーク放電時のトーチの移動速度を変えずに溶接を行った場合には、薄い母材には過大な熱エネルギーが加えられることとなり、溶け落ちが生じたり、厚い母材では逆に熱エネルギーが不足して溶接不良が生じるが、上記同様、このような問題が発生することを抑制することができる。
【００１３】
また、溶接トーチが、プラズマアーク放電を発するトーチである場合には、制御装置が、複数の母材の板厚に応じて溶接トーチにおけるアーク放電時のプラズマガス流量を制御して溶接を行うこととしてもよい。具体的には、溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりもプラズマガス流量を少なくして溶接を行う。これにより、板厚の薄い母材に対しては、プラズマガス流量が少なくされるため、アーク放電により加えられる熱エネルギー量が過剰となることを抑制することができる。従って、各母材の厚さに適した熱エネルギーを加えることができるため、均等な溶接を実現し、溶接状態が良好となる。
【００１４】
また、溶接装置が、制御装置にて動作を制御されることにより溶接箇所に溶加材を供給する溶加材供給ノズルを備えている場合には、制御装置が、複数の母材の板厚に応じて溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を制御して溶接を行うこととしてもよい。具体的には、溶接トーチにて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を多くして溶接を行う。これにより、板厚の薄い母材に対してアーク溶接時に溶加材が他の箇所よりも多く供給されるため、溶加材不足による接合不良を抑制することができ、良好な溶接を実現することができる。
【００１５】
さらに、上記構成において、制御装置が、母材の溶接箇所における形状に基づいて溶接トーチが溶接時に立体的なウィービング動作を行うよう制御することとすると望ましい。具体的には、溶接トーチが母材とほぼ同一の距離を保ってウィービング動作を行うことにより、均一な溶接を行うことができ、溶接の信頼性の向上を図ることができる。そして、このとき、溶接動作データは、母材の接合時における溶接線近辺の形状に対応した立体的なウィービング動作の軌跡に関するデータであるとなお望ましい。これにより、三次元軌跡データがあらかじめ記憶されており、溶接時にこれを読み出して当該データに従ってトーチの動作制御が行われる。従って、溶接動作中に複雑な三次元の軌跡を算出する処理が不要となり、円滑にトーチを駆動制御でき、良好な溶接を実現できる。
【００１６】
また、溶接動作データは、溶接線から逸れるウィービング動作の開始時点と終了時点とを溶接線上の同一位置として、ウィービング動作と溶接線上の溶接動作とを繰り返すよう溶接トーチを動作させる、当該溶接トーチの軌跡に関するデータであると望ましい。これにより、溶接トーチを溶接線上を移動させて当該溶接線上を溶接しつつ、溶接線上付近でウィービング動作をも行うことができるため、円滑なウィービング動作が可能となると共に、溶接線上付近も溶接されるため、溶接の信頼性の向上を図ることができる。また、ウィービング動作と直進動作の繰り返しであることから、基本的な動作パターンとなる溶接動作データを記憶するのみでよいため、制御の容易化を図ることができる。
【００１７】
さらに、溶接動作データが、ウィービング動作と溶接線上の溶接動作とを繰り返すよう溶接トーチを動作させるような上記のデータである場合において、溶接動作データは、一回の溶接線上の溶接動作の距離が、一回の溶接線から逸れるウィービング動作において形成される溶接部の溶接線上における距離よりも長くなるよう溶接トーチを動作させる、当該溶接トーチの軌跡に関するデータであるとなお望ましい。これにより、ウィービングにより溶接の信頼性を維持しつつ、ウィービング動作間を長く取ることで溶接の高速化を図ることができる。
【００１８】
また、上述した制御装置によるウィービング動作の制御は、接合溶接の対象である複数の母材の材質に応じて実行してもよい。これにより、溶け落ちやすい材質のものや、熱を吸収しにくい材質の母材に応じて、上記電流量やトーチの移動速度などを制御することで、各母材に適した熱エネルギー量を供給でき、均等な溶接を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施形態〉
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本実施形態における溶接時の様子を示す模式図である。図２は、ウェービング動作の例を示す説明図である。図３は、溶接時の動作を示すフローチャートである。
【００２０】
（構成）
本実施形態における溶接装置は、母材Ｍ１，Ｍ２に対してアーク放電を行う溶接トーチ１と、溶接トーチ１を駆動する駆動装置（図示せず）と、この駆動装置の動作及びアーク放電の状態を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。そして、この制御装置が、あらかじめ記憶部（図示せず）に記憶された溶接トーチ１の動作軌跡を表す溶接動作データに基づいて溶接トーチ１を溶接箇所にてウィービング動作するよう制御して複数の母材を接合溶接する、というものである。
【００２１】
例えば、本実施形態における溶接装置は、金属材料（母材）と電極との間に電気放電を発生させ、その熱を利用して行うアーク溶接であり、特に、アーク溶接の中でも、母材（ワーク）に溶加材（フィラー）を溶接用トーチの外部から供給して、アーク時の火花の発熱によって溶加材を溶接部にて溶融し、その凝固と共に接合部を接合するプラズマ溶接である。但し、本発明における溶接装置はプラズマ溶接装置に限定されず、例えば、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、被覆溶接棒等の溶接を行う溶接装置であってもよい。
【００２２】
ここで、プラズマ溶接におけるウィービングについて簡単に説明する。上記従来の技術の欄でも説明したように、溶接箇所である溶接線上に沿って溶接トーチを移動させ、当該溶接線上のみを溶接する場合であっても溶接は可能であるが、母材間に隙間があったりする場合には、確実にビードを形成することが困難である場合がある。このような場合に、特にウィービングは有効であり、具体的には、図７に示すようにアーク放電箇所を溶接線（Ｌ１０１〜Ｌ１０４）上付近で左右に揺動させながら進み（矢印Ａ１０１〜Ａ１０４）、ビードを幅の広いものとするからである。これにより、上述した各母材間の隙間を塞ぐことができ、適切な強度を有する溶接を実現することができる。
【００２３】
次に、溶接装置の各構成について詳述する。上述した溶接トーチ１は、高周波発生器を使って、タングステン電極と、水冷された拘束ノズルとの間に低電流のアーク（パイロットアークと呼ぶ）を発生させるものであり、ノズル内にある不活性ガス（動作ガスと呼ばれ、通常、アルゴンを用いる）は、このアーク熱によってイオン化し、アーク電流の良導体となるため、タングステン電極と母材間でエネルギー密度の高いアークを発生させることができる。また、アーク外部から溶接部に対して溶加材（フィラー）を供給する必要があり、この溶加材を供給するための溶加材供給ノズル（図示せず）が溶接トーチに備えられている。なお、溶加材供給ノズルは、一般的な溶接装置に備えられているものを用いるため、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
また、溶接トーチ１は、母材上方空間を自在に移動できるよう、少なくとも三軸からなる駆動装置（図示せず）にて保持されている。例えば、駆動装置は、上述した図８に示すようなＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動可能な駆動装置である。また、必要に応じて、溶接トーチ１を微小な円軌跡にて回転させる駆動部や、さらにトーチ１の微調整を可能とする別の駆動部を備えていてもよい。
【００２５】
そして、上記駆動装置は、コンピュータからなる制御装置にて駆動制御される。すなわち、制御装置から駆動装置には信号線が接続されていて、当該制御装置からの指令が駆動装置に伝達し、かかる指令に基づいて駆動装置は駆動するようになっている。このとき、駆動装置の駆動源は例えばステッピングモータであり、このモータを駆動する信号はパルス信号である。
【００２６】
また、制御装置は、コンピュータであることから、所定の演算処理を行うＣＰＵと、所定の記憶容量を有するメモリとを備えている。メモリには、あらかじめ溶接トーチ１の動作、実際には駆動装置の動作を制御するプログラムが記憶されており、このプログラムがＣＰＵに組み込まれることにより、トーチの動作制御を行うことができる。
【００２７】
さらに、メモリには、溶接動作データが記憶されており、このデータを参照してＣＰＵが駆動装置に指令を発することにより、溶接トーチ１のウィービング動作が実現される。このとき、溶接動作データには、基本的なウィービング動作軌跡に関するデータが記憶されている。例えば、図２（ａ）に示すように、溶接線Ｌ１上のスタート点Ｓから、点Ｐ１から点Ｐ４そしてスタート点Ｓへと溶接トーチ１を移動させ、ウィービングの基本動作となる円運動を行い（矢印Ａ１からＡ２参照）、その後、矢印Ａ５に示すように溶接を行いながら溶接線上を点Ｐ５まで移動させ、再度円運動を行うというように、円運動を繰り返し行いながら進むという、母材の位置に対応した三次元座標によって表される軌跡のデータである。
【００２８】
但し、ウィービング動作は、図２（ａ）のものに限定されず、図２（ｂ）、（ｃ）に示すような軌跡であってもよい。すなわち、溶接線上から逸れる基本的なウィービングが、単純な円軌跡でなく、三日月形状の軌跡（図２（ｂ）参照）や、二重の円形状の軌跡（図２（ｃ）参照）であってもよい。さらに詳述すると、図２（ｂ）に示す軌跡は、点Ｓからウィービングを開始し、矢印Ａｂ１，Ａｂ２，Ａｂ３，Ａｂ４と進み、溶接線上を直線的に矢印Ａｂ５のように進む。そして、再び、矢印Ａｂ６に示すように、ウィービングを開始するとい軌跡である。また、図２（ｃ）に示す軌跡は、点Ｓからウィービングを開始し、矢印Ａｃ１，Ａｃ２，Ａｃ３，Ａｃ４と進み、溶接線上を直線的に矢印Ａｃ５のように進む。そして、再び、矢印Ａｃ６に示すように、ウィービングを開始するという軌跡である。これにより、図２（ｂ）の軌跡では、溶接の重複を抑制することができ、効率よく溶接することができる。また、図２（ｃ）の軌跡では、溶接の信頼性を高めることができる。そして、これらのウィービング軌跡は、溶接する母材間の隙間や板厚などの条件に応じて作業者によって設定される。
【００２９】
ちなみに、ウィービング動作中の溶接トーチ１の母材に対する距離は、ほぼ一定である。そして、本実施形態における母材はほぼ同一平面上にて突き合わせられているので、図２に示すようなトーチのウィービング動作軌跡は、母材と所定の距離を隔てたほぼ同一平面上で行われることとなる。
【００３０】
また、溶接動作データには、溶接時のウィービング動作の軌跡に関する情報のみでなく、当該ウィービング動作時の溶接トーチ１の状態に関する他の情報をも記憶しており、これに基づいてＣＰＵが溶接トーチ１の状態を制御している。例えば、溶接動作データは、アーク放電時の電流量や、トーチの移動速度、プラズマガス流量、溶加材供給ノズルから供給される溶加材供給量に関する制御データを含んでいる。また、溶接対象である母材の板厚に関するデータまでも含んでおり、当該母材の板厚に適した、電流量などのデータが記憶されている。そして、これらのデータは、ユーザが制御装置であるコンピュータに入力することにより、変更可能である。ここで、上記母材の板厚に関するデータとは、本実施形態では、図１に示すように、２枚の母材Ｍ１，Ｍ２を突き合わせた状態にあるものの板厚をいい、特に各母材の板厚が異なる場合に記憶される。ここでは、図１の左側の母材Ｍ１の板厚が薄く、右側の母材Ｍ２の板厚が厚い場合を例示し、かかる板厚に関するデータが溶接動作データ内に記憶されている。
【００３１】
そして、本実施形態における制御装置であるＣＰＵは、特に、溶接動作データ内の接合溶接の対象である複数の母材の溶接箇所における板厚に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御する機能を有している。具体的には、上記溶接動作データ内の突き合わせた状態にある母材Ｍ１，Ｍ２の板厚データ及び電流量に関するデータを参照して、溶接トーチ１におけるアーク放電時の電流量を制御して溶接を行う。さらに詳述すると、溶接トーチ１にて溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも電流量を少なくして溶接を行う。
【００３２】
また、ＣＰＵは、上記溶接動作データを参照して、母材Ｍ１，Ｍ２の板厚に応じて溶接トーチの移動速度を制御し溶接を行う。具体的には、溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも移動速度を速くして溶接を行う。
【００３３】
さらに、ＣＰＵは、上記同様に溶接動作データを参照して、母材Ｍ１，Ｍ２の板厚に応じて溶接トーチ１におけるアーク放電時のプラズマガス流量を制御し、具体的には、溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりもプラズマガス流量を少なくして溶接を行う。また、母材Ｍ１，Ｍ２の板厚に応じて溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を制御して、具体的には、溶接箇所の板厚が薄い箇所にアーク放電を行う際に他の箇所よりも溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を多くして溶接を行う。
【００３４】
ここで、上述した板厚に応じてその量が制御される対象（電流量、トーチの移動速度、プラズマガス流量、溶加材供給量）は、一つであってもよく、同時に複数の量を調整してもよい。
【００３５】
（動作）
次に、本実施形態における溶接時の動作について、図１の模式図及び図２のウィービングの軌跡図さらには図３のフローチャートを参照して説明する。なお、図３は、溶接装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、図１（ａ）に示すように、作業者は、接合溶接する板厚の異なる母材Ｍ１，Ｍ２を突き合わせて溶接装置にほぼ同一平面上に配置する。そして、これら母材Ｍ１，Ｍ２の配置と板厚に関するデータを、溶接装置の制御装置に入力する。すると、これを受け付けた制御装置は（ステップＳ１で肯定判断）、内蔵されている記憶部であるメモリに溶接動作データとして、板厚やその配置を記憶する。例えば、左側の母材が厚さ１ｍｍで、右側の母材が厚さ２ｍｍと、記憶する（ステップＳ２）。その後、溶接開始の指示が作業者から入力されるまで待機する（ステップＳ３）。一方、板厚データの入力がない場合であっても（ステップＳ１で否定判断）、溶接開始の指示の待機状態となる（ステップＳ３）。例えば、前回の溶接時の板厚データが制御装置に記憶された状態になっていて、かかるデータを再度用いる場合にはそのままでもよい。
【００３７】
続いて、溶接開始の指示の待機時に母材の板厚データの入力がある場合には（ステップＳ３で否定判断）、上記ステップＳ１，Ｓ２の処理を繰り返す。そして、溶接開始の指示があったときには（ステップＳ３で肯定判断）、制御装置は記憶部から溶接動作データを読み出す（ステップＳ４）。特に、その中から、ウィービングの軌跡に関するデータや、軌跡上における母材の板厚に関するデータ、さらには、板厚に対応するアーク放電時の電流量に関するデータなど、溶接時に溶接トーチ１の軌跡やアーク放電の強さなどの動作を制御するために必要なデータを選択する。
【００３８】
このようにして溶接準備が整うと、溶接が開始される（ステップＳ５）。すると、制御装置は溶接トーチ１による溶接箇所が、図２（ａ）に示すような軌跡を描くよう、駆動装置の動作を制御すると共に、トーチ１からのアーク放電における電力量や、トーチ１の移動速度を制御する。また、これと同時に溶加材供給ノズルから溶加材Ｆを供給する。図１（ａ）の符号Ｆに示す溶加材は、溶加材供給ノズルから供給されたものである。
【００３９】
そして、溶接が開始されると、制御装置は、今現在、溶接トーチ１はいずれの母材、すなわち、板厚の薄い母材Ｍ１上の溶接を行っているのか、あるいは、板厚の厚い母材Ｍ２上の溶接を行っているのかということを、あらかじめ記憶したウィービング軌跡データや、母材の板厚データ、その配置状況に関するデータを参照して所定のサンプリングタイム毎に判断する（ステップＳ６）。そして、その時の溶接箇所の板厚を認識した後に、あらかじめ記憶されている板厚と電流量との関係を表すデータを参照して、当該板厚に対応した電流量に設定してアーク放電を行う。これにより、板厚が薄い方の母材Ｍ１上である場合には、アーク放電時の電流量を通常の電流量（基準値）よりも小さく設定し（ステップＳ７）、逆に板厚が厚い方の母材Ｍ２上である場合は、電流量を大きく設定する（ステップＳ８）。この溶接状態については後に詳述する。
【００４０】
ちなみに、上記判断は、溶接実行中に逐次実行されてもよいが、あらかじめＣＰＵにて実行されてその処理結果が記憶され、これに基づいて溶接トーチ１の制御が行われてもよい。例えば、処理結果としては、円運動の前半は大きい電流量、後半は小さい電流量でアーク放電を行うという電流値の制御情報や、前半は高速、後半は低速にトーチを移動させるというトーチ移動速度の制御情報である。このようにすることで、円滑な溶接を実現することができる。
【００４１】
そして、溶接処理は、あらかじめ定められた距離の溶接が終了するまで繰り返し行われる（ステップＳ９）。
【００４２】
ここで、図２（ａ）を参照してウィービング動作による溶接を詳述説明する。この図に示すように、まずスタート点から円運動であるウィービング動作をする。このとき、円運動の前半（点Ｐ１及び点Ｐ２が含まれる部分）は、板厚が厚い（大）側であるので、この範囲におけるアーク放電は、通常の電流量（基準値）よりも電流量を大きく設定して行う。一方、円運動の半分が終わり、円運動の後半（点Ｐ３及び点Ｐ４が含まれる部分）に差し掛かると、板厚が薄い（大）側になるので、この範囲におけるアーク放電は、通常の電流量よりも電流量を小さく設定して行う。そして、スタート地点Ｓに戻ると、次の円運動の開始時点である点Ｐ５に、溶接トーチ１を移動する。このとき、直線移動する部分は溶接線Ｌ１上であるので、溶接は実行され続け、例えば、その中間の電流量（通常の電流量）でアーク放電が実行されている。そして、再び、円運動のウィービングが行われ、これが繰り返される。
【００４３】
このようにすることにより、ウィービング動作にて板厚の薄い母材Ｍ１側に対してアーク放電している際には、その電流量が低く設定されるため、この熱容量の少ない薄い母材Ｍ１に過剰な量の熱エネルギーが加えられることが抑制される。従って、例えば、板厚の厚い母材Ｍ２にとって適度な熱エネルギー量のアーク放電をする際の電流量にて薄い母材Ｍ１にもアーク放電した場合には、母材Ｍ１自体が溶け落ちてしまうという問題が生じるが、このような事態を抑制することができる。これは、厚い板と薄い板とでは、溶接に必要な熱エネルギー量が異なり、母材自体の熱容量が異なるためである。逆に、板厚の厚い母材Ｍ２に対しては、電流量を大きくしてアーク放電を行うため、溶接に必要となるだけの十分な熱エネルギーを供給することができ、当該エネルギーの不足による溶接不良の発生を抑制することができる。そして、図１（ｂ）に示すような良好なビードを形成することができ、溶接の信頼性を高めることができる。
【００４４】
ここで、上記動作説明においてアーク放電時の電流量の調整に関してのみ説明したが、同様にアーク放電箇所の板厚に応じて溶接トーチの移動速度を制御して溶接を行うこととしてもよい。例えば、図３のステップＳ６で、溶接箇所の母材の板厚が薄い場合には、一定の距離あるいは一定時間、あらかじめ定めた速度値（基準速度）よりも溶接トーチ１の移動速度を速く設定して溶接を行うよう制御し、これにより結果として板厚が薄い箇所では常に高速で溶接が行われる。逆に板厚が厚い場合には、基準速度よりもトーチ１の移動速度を遅くして溶接を行うよう制御する。ちなみに、溶接線上を溶接する際には、基準速度で移動したり、あるいは、これよりもさらに速い速度で移動しながら溶接を行うよう、あらかじめ移動速度データに記憶しておいてもよい。このようにすることで、薄い母材に対してはトーチの移動速度が速いため、母材の単位面積当たりのアーク放電を受ける時間が短くなり、加えられる熱エネルギー量の抑制を図ることができ、過剰な熱エネルギーによる母材の溶け落ちを抑制することができる。一方、厚い母材に対してはトーチの移動速度が遅いため、当該厚い母材に加えられる熱エネルギー量が多くなり、当該熱エネルギーの不足による溶接不良を抑制することができる。すると、結果として各母材の厚さに適した熱エネルギーを加えることができ、均等な溶接を実現することができる。
【００４５】
また、アーク放電箇所の板厚に応じて、溶接トーチにおけるアーク放電時のプラズマガス流量を制御して溶接を行うこととしてもよい。例えば、図３のステップＳ６で、溶接箇所の母材の板厚が薄い場合には、一定の距離あるいは一定時間、あらかじめ定めたプラズマガスの流量（基準流量）よりも少ない流量で溶接を行い、結果として板厚が薄い箇所では常に低量で溶接を行うよう制御する。逆に板厚が厚い場合には、基準流量よりも多い流量で溶接を行うよう制御する。ちなみに、溶接線上を移動して溶接する際には、基準流量で行ってもよく、その流量の値は限定されない。これにより、板厚の薄い母材に対しては、プラズマガス流量が少なくされるため、アーク放電により加えられる熱エネルギー量が過剰となることを抑制することができ、厚い母材に対して溶接に十分な熱エネルギー量を加えることができる。従って、各母材の厚さに適した熱エネルギーを加えることができるため、均等な溶接を実現し、溶接状態が良好となる。
【００４６】
さらに、アーク放電箇所の板厚に応じて、溶加材供給ノズルからの溶加材供給量を制御して溶接を行うこととしてもよい。例えば、図３のステップＳ６で、溶接箇所の母材の板厚が薄い場合には、一定の距離あるいは一定時間、あらかじめ定めた溶加材の供給量（基準供給量）よりも多い量の溶加材を供給して溶接を行い、結果として板厚が薄い箇所では常に多量の溶加材が供給される。逆に板厚が厚い場合には、基準供給量よりも少量の溶加材が供給される。ちなみに、溶接線上を移動して溶接する際には、基準供給量で行ってもよく、その流量の値は限定されない。これにより、板厚の薄い母材に対してアーク溶接時に溶加材が他の箇所よりも多く供給されるため、溶加材不足による接合不良を抑制することができ、良好な溶接を実現することができる。
【００４７】
ここで、本実施形態における溶接動作データに含まれる溶接トーチの軌跡に関するデータは、溶接線から逸れるウィービング動作の開始時点と終了時点とを溶接線上の同一位置として、ウィービング動作と溶接線上の溶接動作とを繰り返すよう溶接トーチを動作させる、という軌跡データである。すなわち、かかるデータを参照して図２（ａ）に示すようなウィービング動作軌跡にてトーチ１が作動するよう制御されるが、ウィービング動作である円運動のスタートと、その終了点とが、溶接線上の同一の点Ｓに位置するようになっている。これにより、溶接トーチ１を溶接線Ｌ１上を移動させて当該溶接線上を溶接しつつ、溶接線上付近でウィービング動作をも行うことができるため、円滑なウィービング動作が可能となると共に、溶接線上付近も溶接されるため、溶接の信頼性の向上を図ることができる。そして、このようにすることで、複雑なウィービング動作をさせる場合であっても、ウィービング動作中の誤差の累積等による位置ずれを溶接線上で修正することができ、安定したウィービング動作を実現することができる。また、上記ウィービング動作の開始点であり終了点でもある同一の点（スタート点Ｓ）の間隔を変更するようトーチの動作軌跡データを変更することのみによって、ウィービング動作の基本パターンのデータを変更することなく、ウィービング動作による溶接箇所の間隔を任意に設定することができ、容易にビードの形状を任意に変更することができる。
【００４８】
さらに、溶接トーチの軌跡に関するデータは、一回の溶接線上の溶接動作の距離が一回のウィービング動作において形成される溶接部の溶接線上の距離よりも長くなるよう溶接トーチを動作させる、という軌跡データでもある。すなわち、図２（ａ）のウィービング動作の軌跡に示すよう、溶接線Ｌ１上における溶接処理部分が、ある程度の距離を有することとなる。そして、その距離、すなわち矢印Ａ５に示す距離がさらに長くなってもよい。このようにしても、円軌跡であるウィービング動作時点において確実な溶接が行われているため、ウィービングにより溶接の信頼性を確保しつつ、直線移動距離が増加することにより溶接の高速化を図ることができる。
【００４９】
〈第２の実施形態〉
次に、本発明の第２の実施形態について、図４乃至図６を参照して説明する。図４乃至図５は、第２の実施形態における溶接時の様子を示す模式図である。図６は、ウィービング動作の軌跡を示す図である。
【００５０】
本実施形態における溶接装置は、特に、溶接対象である突き合わされている母材Ｍ３，Ｍ４が、Ｖ字型になっている場合に有効である。例えば、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すようにＶ字型に突き合わされた母材Ｍ３，Ｍ４である。
【００５１】
（構成）
そして、本実施形態における溶接装置の構成は、上述した第１の実施形態における溶接装置とほぼ同一である。但し、本実施形態では、溶接トーチ１が溶接対象である母材の形状に応じて立体的なウィービング動作をする点で異なる。
【００５２】
すなわち、制御装置であるＣＰＵが、母材Ｍ３，Ｍ４の溶接箇所における形状に基づいて溶接トーチ１が溶接時に立体的なウィービング動作を行うよう制御する機能を備えている。このとき、ＣＰＵは、トーチを移動させる各駆動装置にパルス列からなる駆動信号を送信し、これに基づいて、ステッピングモータを駆動源とする各駆動装置が作動し、溶接トーチ１の位置が母材上を移動するよう制御され、溶接が行われる。特に、本実施形態では、溶接トーチ１が母材と常にほぼ同一の距離を保って移動するよう制御され、ウィービング動作中においても同様である。このようにすることで、後述するように均一な溶接処理を実行することができ、溶接の信頼性の向上を図ることができる。
【００５３】
このとき、溶接トーチ１と母材Ｍ３，Ｍ４との間の距離は、制御装置の記憶部にあらかじめ溶接動作データの一部として記憶されており、かかるデータをＣＰＵが読み出して、その距離に溶接トーチ１の動作を制御することで、実現できる。このとき、あらかじめ母材Ｍ３，Ｍ４の溶接時の溶接線付近の形状データ、すなわち、突き合わせ状態に関するデータであって、例えば、板状の２つの母材Ｍ３，Ｍ４がなす角度や、母材の形状を含んだ三次元座標を記憶しており、かかるデータから、制御装置が立体的な円運動となるウィービング動作の軌跡を算出し、当該算出結果に基づいてウィービング動作を実現する。但し、動作中に計算したのでは、制御装置の性能によっては軌跡の算出処理が動作に追いつかないこともあり得るため、本実施形態では、あらかじめ軌跡自体を算出して記憶しておき、この軌跡データを基にトーチを制御する。このように、立体的な軌跡は算出するのに複雑な計算となるが、あらかじめ算出しておき、その結果を参照しながら、すなわち、読み出しながらウィービング動作制御を行うことで、トーチの制御を円滑に行うことができる。
【００５４】
これをさらに詳述すると、三次元のウィービング軌跡の計算は、三角関数等、多くの複雑な計算式を組み合わせて行っている。さらに、軌道計算の後は、駆動装置であるＸ，Ｙ，Ｚ軸モータの動作パルスに変換する必要がある。しかし、溶接時には、溶接トーチを必要とする溶接速度で連続的に溶接のための軌道に沿って動かさなければならない。すると、現実的には、ウィービング軌跡をリアルタイムで計算し、これをＸ，Ｙ，Ｚ軸モータの動作パルスに変換しながら溶接速度調整をすることはほぼ不可能である。このため、上述のように、あらかじめウィービング軌跡を算出しておくことにより、高速な溶接速度にも対応することができ、また、高性能な制御装置を用いる必要もなく、当該制御装置の処理負担の抑制も図ることができる。さらに、溶接中に制御装置に他の制御処理を実行させることができ、上述したトーチの電流量、移動速度、溶加材供給量、プラズマガス供給量などの制御を実現することができる。
【００５５】
ちなみに、上記溶接トーチ１の制御は、当該溶接トーチ１の先端部近傍に備えられた母材までの距離を測定する距離センサを用い、この測定値をＣＰＵにてフィードバックして駆動装置すなわち溶接トーチの位置を制御することで、一定に保つようにしてもよい。
【００５６】
（動作）
次に、本実施形態における溶接装置の動作、特に、溶接トーチ１の動作について説明する。まず図４（ｂ）を参照して、Ｖ字型に突き合わせられた母材Ｍ３，Ｍ４を、谷側から溶接する場合を説明する。
【００５７】
まず、溶接トーチ１は、制御装置のＣＰＵによって制御されて移動されるが、かかる手順及び処理は、上述した第１の実施形態における動作と同様である。従って、母材の溶接時の形状に関するデータを入力し、溶接指示をすることにより、その形状に応じたウィービング動作をしながら、溶接が実行される。
【００５８】
ここで、プラズマ溶接においては、母材Ｍ３，Ｍ４との距離を接触寸前まで近づけて溶接を行うが、図４（ｂ）に示すように、溶接箇所がＶ字型である場合には、溶接トーチ１を一平面上でウィービング動作させると（矢印Ｒ１１，Ｒ１２参照）、トーチ自体が母材Ｍ３，Ｍ４に当接してしまう恐れがあり、その動作を実現できない場合が生じる。また、プラズマアーク放電は、母材に最も近い箇所に放電するため、適切な溶接箇所に放電がされないという問題も生じる。さらには、ウィービング動作時には、トーチと母材との距離が位置により変動するため、均一な溶接を実行することができないという問題もある。
【００５９】
従って、矢印Ｒ２１，Ｒ２２に示すように、溶接トーチ１は母材Ｍ３，Ｍ４の突き合わせ形状に沿って、すなわち、母材との距離を一定に保ちつつウィービング動作を行い、これにより、均一な溶接を実行することができる。
【００６０】
そして、その動作軌跡の斜視図を図４（ａ）に示す。この図に示すように、溶接トーチ１は、溶接線Ｌ２上に位置するスタート時点Ｓから、あらかじめ算出された、ゆがんだ円運動の軌跡を移動する。すなわち、点Ｐ１１から点Ｐ１４を通り、スタート地点に戻る（矢印Ａ１１からＡ１５参照）。そして、その後は溶接線Ｌ２上を点Ｐ１５まで進み（矢印Ａ１６参照）、かかる点Ｐ１５が新たなスタート点Ｓとなって再び円運動のウィービング動作が始まる。ここで、ウィービング動作である円運動は、平面上に形成すると円形状であるものを母材Ｍ３，Ｍ４と同じ角度にて曲折させた形状である。
【００６１】
次に、図５（ｂ）を参照して、Ｖ字型に突き合わせられた母材Ｍ３，Ｍ４を、山側から溶接する場合を説明する。この図に示すように、溶接トーチ１を一平面上にてウィービング動作させた場合には（矢印Ｒ１１，Ｒ１２参照）、上述したようにトーチと母材Ｍ５，Ｍ６との距離が、溶接箇所によって変化してしまうため、均一な溶接を実行することができない。しかし、かかる場合も、矢印Ｒ３１，Ｒ３２に示すように、溶接トーチ１は母材Ｍ５，Ｍ６の突き合わせ形状に沿って、すなわち、母材との距離を一定に保ちつつウィービング動作を行い、これにより、均一な溶接を実行することができる。
【００６２】
そして、その動作軌跡の斜視図を図５（ａ）に示す。上述したのと同様に、溶接トーチ１は、溶接線Ｌ３上に位置するスタート時点Ｓから、あらかじめ算出された、ゆがんだ円運動の軌跡を移動する（矢印Ａ２１からＡ２５参照）。すなわち、このゆがんだ円軌跡は、平面上に形成すると円形状であるものを母材Ｍ５，Ｍ６と同じ角度にて曲折させた形状のものである。そして、その後は溶接線Ｌ３上を点Ｐ２５まで進み（矢印Ａ２６参照）、かかる点Ｐ２５が新たなスタート点Ｓとなって再び円運動のウィービング動作が始まる。
【００６３】
また、本実施形態において、制御装置が溶接トーチ１を立体的に移動させる制御を行うと共に、上記第１の実施形態において説明したアーク放電時の電流量などの制御も行ってもよい。例えば、図４（ｂ）、図５（ｂ）においては、突き合わせられた各母材の板厚がそれぞれ異なるため、上述したように薄い母材Ｍ３，Ｍ５では溶け落ちを抑制し、厚い母材Ｍ４，Ｍ６では溶接不良を抑制すべく、母材の板厚及び配置データをあらかじめ制御装置に記憶し、これらと電流量との関係のデータやウィービング軌跡とに基づいて、溶接時の溶接箇所における電流量等を制御する。具体的に、図４（ａ）の場合に、軌跡中の点Ｐ１１，Ｐ１２が含まれている側が薄い母材Ｍ３上であるとすると、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間は通常の電流量（基準値）よりも電流量が少なくなるよう制御され、母材Ｍ３に加えられる熱エネルギー量が少なくなる。また、点Ｐ１３からＰ１４までの間は、電流量を多く設定し、母材Ｍ３に加えられる熱エネルギー量が多くなる。ちなみに、点Ｓから点Ｐ１１まで、点Ｐ１２からＰ１３まで、点Ｐ１４から点ＰＳまで、さらには、点Ｓから点Ｐ１５までの間は、上記各電流量の中間の値（基準値）に設定される。これにより、上記同様の効果を得ることができ、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示すように、良好に接合された溶接部材を得ることができる。
【００６４】
ここで、本実施形態におけるトーチの軌跡データは、第１の実施形態においても述べたように、溶接線から逸れるウィービング動作の開始時点と終了時点とを溶接線上の同一位置として、ウィービング動作と溶接線上の溶接動作とを繰り返すよう溶接トーチを動作させる、というデータである。さらに、一回の溶接線上の溶接動作の距離が一回のウィービング動作において形成される溶接部の溶接線上の距離よりも長くなるよう溶接トーチを動作させる、トーチの軌跡に関するデータでもある。これにより、図６に示すように、ウィービング箇所が所定の間隔を設けて形成されると共に、その間（符号Ｄ参照）は溶接線に沿ったビードが形成される。このとき、このウィービング箇所は略円形状であって所定の面積を有しており、加えられる熱エネルギー量が多いことから、ビードが広くかつ深く形成されている。一方、溶接線上のビードは、直線状にしかも高速で溶接を行っているだけであるので、狭く浅い溶接となっている。換言すると、ウィービングと溶接線上の移動を繰り返すので、つまり、母材を深く溶かして溶接する部分と、浅く溶接する部分が繰り返されるので、連続して深く溶かして溶接すると溶け落ちが生じてしまうような事態を抑制でき、深く溶かした溶接が可能となる。このように、ウィービング箇所が所定の間隔毎に形成されていることから、その強度は十分であり、溶け落ちが生じにくく、信頼性の高い溶接を実現できる。そして、溶接線上を直線移動する際に高速移動させることで、溶接の高速化すなわち溶接時間の短縮化を図ることができる。これは、特に重ね溶接をする場合、効果があり、溶接線上の移動速度を早くすると、スポット溶接のような溶接も可能となる。但し、溶接トーチの軌跡は、上記のような軌跡形状であることに限定はされない。
【００６５】
〈第３の実施形態〉
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態では、上述した第１及び第２の実施形態とほぼ同一の構成を採っているが、制御装置が、接合溶接の対象である複数の母材の厚さではなく、その材質に応じて接合時のウィービング動作の状態を制御する点で異なる。
【００６６】
すなわち、制御装置内の記憶部に記憶されている動作軌跡データには、母材の材質に関するデータが含まれていると共に、これに対応した上述したアーク放電時における電流量や、トーチの移動速度、プラズマガス流量に関するデータが含まれている。ちなみに、母材の材質に関するデータなどの上記データは、作業者にて制御装置に入力されることにより、更新可能である。
【００６７】
そして、例えば、溶接トーチのアーク放電時の電流量データは、母材の材質が溶融しやすい材質、すなわち熱容量が低い材質である場合には、基準となる通常の電流量よりも小さい値の電流量でアーク放電するよう設定されている。また、移動速度は基準速度よりも速くなるよう設定され、プラズマガス流量は基準流量よりも少なく設定されている。すなわち、板厚が薄い箇所に溶接を行う際のトーチの状態と、ほぼ同一の状態で溶融しやすい材質箇所において溶接が実行されるよう、設定されている。
【００６８】
これにより、ウィービング動作時に、溶融しやすい材質の箇所を溶接するときに、当該箇所に加えられる熱エネルギー量が抑制されるため、かかる箇所での母材の溶け落ちなどが抑制され、信頼性の高い溶接を行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、ウィービング動作時の溶接箇所における母材の板厚に応じて溶接の状態が自動的に制御されるため、特に、板厚の薄い母材側ではアーク放電時の電流量が低く設定され、熱容量の少ない薄い母材に過剰な量の熱エネルギーが加えられることが抑制されるので、母材自体が溶け落ちてしまうという不都合を抑制することができ、一方で、板厚の厚い母材に対しては、電流量を大きくしてアーク放電が行われ、溶接に必要となるだけの十分な熱エネルギーが供給され、当該エネルギーの不足による溶接不良の発生を抑制することができ、これにより、均一な溶接を実現して溶接の信頼性を高めることができる、という従来にない優れた効果を有する。
【００７０】
また、母材の板厚に応じて制御する対象を、トーチの移動速度や、プラズマ溶接におけるプラズマガス流量、さらには、溶加材供給量とすることにより、上記同様に特に板厚の薄い部分における溶け落ちを抑制して、均一で良好なビードを得ることができる。特に、ウィービングにより、溶接線となる母材間に形成された隙間を塞ぐようビードが形成されるため、信頼性の高い溶接を行うことができる。
【００７１】
また、母材の溶接箇所における形状に基づいて溶接トーチが溶接時に立体的なウィービング動作を行うよう制御することとし、特に、溶接トーチが母材とほぼ同一の距離を保ってウィービング動作を行うことにより、母材に対して常に同一の条件で適したアーク放電を行うことができ、安定した溶接を実現することができる。また、母材の溶接箇所の形状によってトーチの動作すなわちウィービング動作が制限されることを回避することができる。
【００７２】
また、上述した溶接トーチの軌跡データを、あらかじめ算出して記憶しておくことで、溶接時にこれを読み出して当該データに従ってトーチの動作制御を行うことができ、溶接動作中に複雑な軌跡を算出する処理が不要となり、円滑にトーチを駆動制御でき、良好な溶接を実現できる。特に、トーチの軌跡が三次元の軌跡である場合には、その効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態における溶接時の様子を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、ウェービング動作の例を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態における溶接時の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における溶接時の様子を示す模式図である。図４（ａ）は、ウィービング動作の軌跡を示し、図４（ｂ），（ｃ）は、溶接時の様子を示す図である。
【図５】第２の実施形態における溶接時の様子を示す模式図である。図５（ａ）は、ウィービング動作の軌跡を示し、図５（ｂ），（ｃ）は、溶接時の様子を示す図である。
【図６】ウィービング動作の例を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、ウィービング動作軌跡の例を示す説明図である。
【図８】ウィービング動作を可能とする溶接装置の一例を示す斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、従来例における溶接装置の一例を示す断面図であり、図９（ｂ）は、その動作例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　溶接トーチ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６　母材
Ｆ　溶加材（フィラー）
【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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