(57)【要約】【課題】溶接の状況と装置の状況を同時に記録することにより、溶接不具合の原因の追跡および解析が容易となるサブマージアーク溶接装置および片面溶接装置を提供する。【解決手段】サブマージアーク溶接装置は、溶接トーチ２５と、溶接走行台車２０と、走行レール１０と、溶接電源２７と、センサ２６と、溶接制御手段２１と、走行駆動手段２２と、倣い駆動手段２３とを備え、溶接制御手段２１が、走行駆動手段２２に対して溶接走行台車２０の開先長さ方向への駆動を指示するとともに、センサ２６が検出した開先位置に従って倣い駆動手段２３に対して溶接走行台車２０の開先幅方向への駆動を指示する駆動指示部２１２と、走行距離と溶接電流および溶接電圧の測定値とを関連付けて書き込むとともに、走行距離と倣い位置とを関連付けて書き込む書き込み部２１５と、を備える。【選択図】図２
2012125813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材を突き合わせた開先を溶接するサブマージアーク溶接装置であって、
前記開先に対してワイヤを供給する溶接トーチと、
前記溶接トーチを支持する溶接走行台車と、
前記溶接走行台車を走行可能に支持する走行レールと、
前記溶接トーチおよび前記被溶接部材に電力を供給するとともに、溶接電流および溶接電圧を検出する溶接電源と、
前記溶接走行台車によって支持されるとともに、前記溶接トーチに先行して開先位置を検出するセンサと、
前記溶接走行台車の移動を制御する溶接制御手段と、
前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先長さ方向における移動量を示す走行距離を検出する走行駆動手段と、
前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向と直交する方向である開先幅方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先幅方向における移動量を示す倣い位置を検出する倣い駆動手段と、を備え、
前記溶接制御手段は、
前記走行駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先長さ方向への駆動を指示するとともに、前記センサが検出した前記開先位置に従って前記倣い駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先幅方向への駆動を指示する駆動指示部と、
前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、溶接電源が検出した溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて書き込むとともに、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、前記倣い駆動手段が検出した倣い位置と、を関連付けて書き込む書き込み部と、
を備えることを特徴とするサブマージアーク溶接装置。
【請求項２】
被溶接部材を突き合わせた開先を片面から溶接する片面溶接装置であって、
前記開先に対してワイヤを供給する溶接トーチと、
前記溶接トーチを支持する溶接走行台車と、
前記溶接走行台車を走行可能に支持する走行レールと、
前記溶接トーチおよび前記被溶接部材に電力を供給するとともに、溶接電流および溶接電圧を検出する溶接電源と、
前記溶接走行台車によって支持されるとともに、前記溶接トーチに先行して開先位置を検出するセンサと、
前記溶接走行台車の移動を制御する溶接制御手段と、
前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先長さ方向における移動量を示す走行距離を検出する走行駆動手段と、
前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向と直交する方向である開先幅方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先幅方向における移動量を示す倣い位置を検出する倣い駆動手段と、
前記開先の裏側に配設された裏当装置と、を備え、
前記溶接制御手段は、
前記走行駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先長さ方向への駆動を指示するとともに、前記センサが検出した前記開先位置に従って前記倣い駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先幅方向への駆動を指示する駆動指示部と、
前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、溶接電源が検出した溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて書き込むとともに、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、前記倣い駆動手段が検出した倣い位置と、を関連付けて書き込む書き込み部と、
を備えることを特徴とする片面溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板等の被溶接部材を溶接するためのサブマージアーク溶接装置および片面溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接時における溶接不具合（溶接欠陥）を解析する手法としては、当該溶接不具合が生じた時点における溶接電流や溶接電圧等の溶接状況を事後的に解析する手法が用いられていた。例えば、特許文献１では、溶接電流または溶接電圧等の検出信号を保存するデータ保存手段と、ロボットの動作軌跡を記憶する動作軌跡記憶手段と、を備え、溶接ワークの溶接線情報に対して、溶接電流または溶接電圧等の検出データがどのように対応しているのかを容易に把握することができるアーク溶接モニタが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係るアーク溶接モニタはアーク溶接用ロボット用のものであり、サブマージアーク溶接の際には溶接電流または溶接電圧等の溶接状況は記録していなかった。従って、サブマージアーク溶接の分野においては、溶接後に溶接不具合が発見された場合であっても、当該溶接不具合が生じた時点における溶接状況を確認することができなかった。
【０００５】
また、サブマージアーク溶接の分野においても、溶接電流または溶接電圧等の溶接状況のロギング機能を備える溶接電源は存在するものの、溶接電源では溶接装置の位置等の装置状況までは検出および記録することはできない。従って、例えば溶接不具合の原因が装置状況にある場合は、溶接不具合の原因を追跡および解析することができないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、溶接電流および溶接電圧等の溶接状況と、溶接装置の位置等の装置状況を同時に記録することにより、溶接不具合の原因の追跡および解析が容易となるサブマージアーク溶接装置および片面溶接装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するために本発明に係るサブマージアーク溶接装置は、被溶接部材を突き合わせた開先を溶接するサブマージアーク溶接装置であって、前記開先に対してワイヤを供給する溶接トーチと、前記溶接トーチを支持する溶接走行台車と、前記溶接走行台車を走行可能に支持する走行レールと、前記溶接トーチおよび前記被溶接部材に電力を供給するとともに、溶接電流および溶接電圧を検出する溶接電源と、前記溶接走行台車によって支持されるとともに、前記溶接トーチに先行して開先位置を検出するセンサと、前記溶接走行台車の移動を制御する溶接制御手段と、前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先長さ方向における移動量を示す走行距離を検出する走行駆動手段と、前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向と直交する方向である開先幅方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先幅方向における移動量を示す倣い位置を検出する倣い駆動手段と、を備え、前記溶接制御手段が、前記走行駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先長さ方向への駆動を指示するとともに、前記センサが検出した前記開先位置に従って前記倣い駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先幅方向への駆動を指示する駆動指示部と、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、溶接電源が検出した溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて書き込むとともに、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、前記倣い駆動手段が検出した倣い位置と、を関連付けて書き込む書き込み部と、を備える構成とした。
【０００８】
このような構成からなるサブマージアーク溶接装置は、溶接電流および溶接電圧の測定値等からなる溶接状況のデータと、溶接走行台車の走行距離や倣い位置等からなる装置状況のデータと、を同時にかつ関連付けて記録することができる。
【０００９】
また、本発明に係る片面溶接装置は、被溶接部材を突き合わせた開先を片面から溶接する片面溶接装置であって、前記開先に対してワイヤを供給する溶接トーチと、前記溶接トーチを支持する溶接走行台車と、前記溶接走行台車を走行可能に支持する走行レールと、前記溶接トーチおよび前記被溶接部材に電力を供給するとともに、溶接電流および溶接電圧を検出する溶接電源と、前記溶接走行台車によって支持されるとともに、前記溶接トーチに先行して開先位置を検出するセンサと、前記溶接走行台車の移動を制御する溶接制御手段と、前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先長さ方向における移動量を示す走行距離を検出する走行駆動手段と、前記溶接制御手段の指示に従って前記溶接走行台車を前記開先長さ方向と直交する方向である開先幅方向に駆動させるとともに、前記溶接走行台車の前記開先幅方向における移動量を示す倣い位置を検出する倣い駆動手段と、前記開先の裏側に配設された裏当装置と、を備え、前記溶接制御手段が、前記走行駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先長さ方向への駆動を指示するとともに、前記センサが検出した前記開先位置に従って前記倣い駆動手段に対して前記溶接走行台車の前記開先幅方向への駆動を指示する駆動指示部と、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、溶接電源が検出した溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて書き込むとともに、前記走行駆動手段が検出した前記走行距離と、前記倣い駆動手段が検出した倣い位置と、を関連付けて書き込む書き込み部と、を備える構成とした。
【００１０】
このような構成からなる片面溶接装置は、溶接電流および溶接電圧の測定値等からなる溶接状況のデータと、溶接走行台車の走行距離や倣い位置等からなる装置状況のデータと、を同時にかつ関連付けて記録することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るサブマージアーク溶接装置および片面溶接装置によれば、溶接電流および溶接電圧の測定値等からなる溶接状況のデータと、溶接走行台車の走行距離や倣い位置等からなる装置状況のデータと、を同時にかつ関連付けて記録することができるため、サブマージアーク溶接を行った後に仮に溶接不具合を発見した場合であっても、当該溶接不具合の原因の追跡および解析を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る片面溶接装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る片面溶接装置が備える溶接制御手段およびその周囲の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る片面溶接装置によって通常の金属板を溶接した場合の実施例を説明するための図であって、（ａ）は、異常時の溶接状況データを示すグラフ、（ｂ）は、異常時の装置状況データを示すグラフ、である。
【図４】本発明の実施形態に係る片面溶接装置によって通常の金属板を溶接した場合の実施例を説明するための図であって、（ａ）は、正常時の溶接状況データを示すグラフ、（ｂ）は、正常時の装置状況データを示すグラフ、である。
【図５】本発明の実施形態に係る片面溶接装置と同様の構成（裏当装置を除く）を備えるＢＯＸ柱の角溶接装置によってＢＯＸ柱の角を溶接した場合の実施例を示す図であって、（ａ）は、異常時の溶接状況データを示すグラフ、（ｂ）は、異常時の装置状況データを示すグラフ、である。
【図６】本発明の実施形態に係る片面溶接装置と同様の構成（裏当装置を除く）を備えるＢＯＸ柱の角溶接装置によってＢＯＸ柱の角を溶接した場合の実施例を示す図であって、（ａ）は、正常時の溶接状況データを示すグラフ、（ｂ）は、正常時の装置状況データを示すグラフ、である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態に係るサブマージアーク溶接装置について、図面を参照しながら説明する。サブマージアーク溶接装置は、開先上にあらかじめ粒状のフラックスを散布しておき、その中にワイヤを自動的に送り込むことで、フラックス中においてワイヤと被溶接部材との間にアークを発生させて溶接する装置である。ここで、サブマージアーク溶接装置には、種々の構成のものが含まれるが、以下の説明では、片面溶接装置を例にとって説明する。
【００１４】
片面溶接装置１００は、例えば大板の板継溶接において、複数の被溶接部材１を突き合わせた開先Ｖを片面から溶接する装置である。片面溶接装置１００は、図１に示すように、走行レール１０の長さ方向に沿って走行する溶接走行台車２０を主な構成として備えている。また、片面溶接装置１００は、走行レール１０上において被溶接部材１の開先Ｖの裏側にフラックスを押し当てる裏当装置３０をさらに備えている。また、片面溶接装置１００は、被溶接部材１の溶接点に対してフラックスを供給するフラックス供給装置と、溶接終了後に残存したフラックスを吸引して回収するフラックス回収装置と、を備えているが、図１では図示を省略している。
【００１５】
走行レール１０は、溶接走行台車２０が走行するためのものである。走行レール１０は、被溶接部材１の開先Ｖの長さ方向である開先長さ方向に沿って架設される。また、走行レール１０は、図１に示すように、断面矩形状に形成されており、例えば剛性の高い金属素材から構成されている。
【００１６】
溶接走行台車２０は、走行レール１０の長さ方向に走行しながら、被溶接部材１の開先Ｖを溶接するものである。溶接走行台車２０は、図１に示すように、走行駆動手段２２を介して走行レール１０の長さ方向に走行可能なように、走行レール１０に吊り下げ支持されている。
【００１７】
溶接走行台車２０は、ここでは図１に示すように、台車本体２０ａと、当該台車本体２０ａの下部に一端が固定され、他端が被溶接部材１まで伸びたヘッドフレーム２０ｂと、から構成される。また、台車本体２０ａは、図１に示すように、溶接制御手段２１と、走行駆動手段２２と、倣い駆動手段２３と、ワイヤ送給装置２４と、を備え、ヘッドフレーム２０ｂは、溶接トーチ２５と、センサ２６と、を備えている。以下、台車本体２０ａおよびヘッドフレーム２０ｂが備える各要素について、詳細に説明する。
【００１８】
溶接制御手段２１は、溶接走行台車２０の移動を制御するものである。溶接制御手段２１は、ここでは図２に示すように、補正量算出部２１１と、駆動指示部２１２と、信号生成部２１３と、電流電圧制御部２１４と、書き込み部２１５と、記録部２１６と、を備えている。なお、溶接制御手段２１は、ここでは図１に示すように、台車本体２０ａの内部に設けられているが、台車本体２０ａの外部に設けてもよい。
【００１９】
補正量算出部２１１は、溶接走行台車２０を開先幅方向に移動させる補正量を算出するものである。すなわち、補正量算出部２１１は、溶接進行方向に対して開先Ｖが傾いている場合に、溶接走行台車２０を開先幅方向に移動させて当該開先Ｖに倣わせるための倣い補正量を算出するものである。補正量算出部２１１は、具体的には、センサ２６が検出した開先位置と溶接走行台車２０の溶接進行方向との差をとることで開先Ｖのズレを算出するとともに、当該開先Ｖのズレに対応した補正量を算出する。なお、ここでの開先Ｖのズレとは、より具体的には、開先位置と溶接進行方向との間における開先幅方向の距離のことを意味している。
【００２０】
補正量算出部２１１には、図２に示すように、センサ２６から、開先位置が入力される。そして、補正量算出部２１１は、前記した手法によって補正量を算出し、図２に示すように、これを駆動指示部２１２に出力する。
【００２１】
駆動指示部２１２は、溶接走行台車２０の各駆動手段２２，２３に対して、駆動指示を行うものである。駆動指示部２１２は、例えばサーボアンプ等で構成され、走行駆動手段２２に対して溶接走行台車２０を開先Ｖの長さ方向（以下、開先長さ方向という）に駆動させるように指示するとともに、倣い駆動手段２３に対して溶接走行台車２０を開先Ｖの長さ方向と直交する方向（以下、開先幅方向という）に駆動させるように指示する。
【００２２】
駆動指示部２１２は、具体的には、被溶接部材１の溶接条件などを考慮して予め設定された移動量に従って、溶接走行台車２０を開先長さ方向に駆動させる走行駆動指示を生成し、これを走行駆動手段２２に出力することで、溶接走行台車２０を開先長さ方向に駆動させる。また、駆動指示部２１２は、補正量算出部２１１が算出する補正量（倣い補正量）に従って、溶接走行台車２０を開先幅方向に駆動させる倣い駆動指示を生成し、これを倣い駆動手段２３に出力することで、溶接走行台車２０を開先幅方向に駆動させる。
【００２３】
また、駆動指示部２１２は、片面溶接装置１００が溶接を開始した際に信号生成部２１３が生成する動作フラグＯＮ信号を倣い駆動手段２３に出力することで、溶接走行台車２０の倣い動作を開始させる。一方、駆動指示部２１２は、溶接走行台車２０が開先Ｖの終端に達した際に信号生成部２１３が生成する動作フラグＯＦＦ信号を倣い駆動手段２３に出力することで、溶接走行台車２０の倣い動作を終了させる。
【００２４】
駆動指示部２１２は、図２に示すように、走行駆動指示を生成し、これを走行駆動手段２２に出力する。また、駆動指示部２１２には、図２に示すように、補正量算出部２１１から、補正量が入力される。そして、駆動指示部２１２は、前記した手法によって倣い駆動指示を生成し、図２に示すように、これを倣い駆動手段２３を出力する。
【００２５】
また、駆動指示部２１２には、図２に示すように、走行駆動手段２２から溶接走行台車２０の走行距離が入力されるとともに、倣い駆動手段２３から溶接走行台車２０の倣い位置が入力される。そして、駆動指示部２１２は、図２に示すように、これらを書き込み部２１５に出力する。
【００２６】
信号生成部２１３は、センサ２６が動作しているか否かの信号と、溶接走行台車２０が倣い動作を行っているか否かの信号と、を生成するものである。信号生成部２１３は、具体的には、片面溶接装置１００が溶接を開始した際に、動作フラグＯＮ信号を生成し、図２に示すように、当該動作フラグＯＮ信号を、駆動指示部２１２を介して倣い駆動手段２３に出力することで、溶接走行台車２０の倣い動作を開始させる。一方、信号生成部２１３は、センサ２６から入力される終端信号に従って、動作フラグＯＦＦ信号を生成し、図２に示すように、当該動作フラグＯＦＦ信号を、駆動指示部２１２を介して倣い駆動手段２３に出力することで、溶接走行台車２０の倣い動作を終了させる。なお、終端信号とは、センサ２６が被溶接部材１の開先Ｖの終端を検出した際に生成する信号のことを意味している。
【００２７】
また、信号生成部２１３は、溶接を開始した際に、センサＯＮ信号を生成し、図２に示すように、書き込み部２１５を介して、当該センサＯＮ信号を記録部２１６に出力する。一方、信号生成部２１３は、センサ２６から入力される終端信号に従って、センサＯＦＦ信号を生成し、図２に示すように、書き込み部２１５を介して、当該センサＯＦＦ信号を記録部２１６に出力する。
【００２８】
信号生成部２１３は、動作フラグＯＮ信号とセンサＯＮ信号とを生成し、図２に示すように、動作フラグＯＮ信号を駆動指示部２１２と書き込み部２１５に出力し、センサＯＮ信号を書き込み部２１５に出力する。
【００２９】
また、信号生成部２１３には、図２に示すように、センサ２６から、終端信号が入力される。そして、信号生成部２１３は、前記した手法によって動作フラグＯＦＦ信号とセンサＯＦＦ信号とを生成し、図２に示すように、動作フラグＯＦＦ信号を駆動指示部２１２と書き込み部２１５とに出力し、センサＯＦＦ信号を書き込み部２１５に出力する。
【００３０】
電流電圧制御部２１４は、溶接電流および溶接電圧を制御するものである。電流電圧制御部２１４には、図２に示すように、設定値入力手段４０から、溶接電流および溶接電圧の設定値が入力されるとともに、溶接電源２７から溶接電流および溶接電圧の測定値（フィードバック電流およびフィードバック電圧）がそれぞれ所定のサンプリング間隔（例えば５０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ）で入力される。
【００３１】
そして、電流電圧制御部２１４は、溶接電流および溶接電圧が前記した設定値と一致するように、溶接電流を増減させる指示、あるいは溶接電圧を増減させる指示を生成し、これらを溶接電源２７に出力することで、溶接電流および溶接電圧を制御する。また、電流電圧制御部２１４は、図２に示すように、書き込み部２１５に対して、溶接電源２７から入力された溶接電流および溶接電圧の測定値を随時出力する。なお、設定値入力手段４０は、例えば片面溶接装置１００の外部に設けられた操作パネル等であり、操作者（ユーザ）によって、溶接電流および溶接電圧の設定値が入力されるものである。
【００３２】
書き込み部２１５は、溶接制御手段２１内の各部、あるいは溶接制御手段２１の周囲の各手段および各装置が生成または検出した値を記録部２１６に書き込むものである。書き込み部２１５は、具体的には、図２に示すように、信号生成部２１３が生成したセンサ信号（センサＯＮ信号およびセンサＯＦＦ信号）および動作フラグ信号（動作フラグＯＮ信号および動作フラグＯＦＦ信号）と、走行駆動手段２２が検出した溶接走行台車２０の走行距離と、倣い駆動手段２３が検出した溶接走行台車２０の倣い位置と、溶接電源２７が検出した溶接電流および溶接電圧の測定値と、ワイヤ送給装置２４が検出したワイヤ送給速度と、を記録部２１６に書き込む。なお、ここでの走行距離とは、溶接走行台車の開先長さ方向における移動量を意味し、ここでの倣い位置とは、溶接走行台車２０の開先幅方向における移動量を意味するものである。
【００３３】
また、書き込み部２１５は、記録部２１６への書き込みの際に、少なくとも走行距離と溶接電流および溶接電圧の測定値とを関連付けて書き込むとともに、走行距離と倣い位置とを関連付けて書き込む。すなわち、書き込み部２１５は、走行距離ごとの溶接電流および溶接電圧の測定値と、走行距離ごとの倣い位置と、を記録部２１６に書き込む。
【００３４】
記録部２１６は、溶接制御手段２１において、種々の値の記録を行うものである。記録部２１６は、書き込み部２１５によって、少なくとも走行距離と溶接電流および溶接電圧の測定値とが関連付けて書き込まれるとともに、走行距離と倣い位置とが関連付けて書き込まれる。すなわち、記録部２１６は、走行距離ごとの溶接電流および溶接電圧の測定値と、走行距離ごとの倣い位置と、を記録する。
【００３５】
記録部２１６は、具体的には、データを記憶することができるメモリ、ハードディスク等で具現される。そして、記録部２１６は、図２に示すように、書き込み部２１５から入力された種々の値を記録し、かつ、これらを必要に応じてＰＣ５０に出力できるように構成されている。なお、記録部２１６は、図２に示すように、溶接制御手段２１の内部に設けられているが、当該溶接制御手段２１の外部に設けてもよい。
【００３６】
記録部２１６には、図２に示すように、書き込み部２１５から、センサ信号と、動作フラグ信号と、溶接走行台車２０の走行距離と、溶接走行台車２０の倣い位置と、溶接電流および溶接電圧の測定値と、ワイヤ送給速度と、が入力される。また、記録部２１６には、書き込み部２１５から、少なくとも走行距離と溶接電流および溶接電圧の測定値とが関連付けられて入力されるとともに、走行距離と倣い位置とが関連付けられて入力される。そして、記録部２１６は、図２に示すように、これらを必要に応じてＰＣ５０に出力する。以下、溶接走行台車２０の他の構成について、説明する。
【００３７】
走行駆動手段２２は、溶接走行台車２０を走行レール１０に沿って開先長さ方向に駆動させるものである。走行駆動手段２２は、具体的には、開先長さ方向に駆動する図示しないモータと、当該モータの駆動量、すなわち溶接走行台車２０の走行距離を検出する図示しないエンコーダと、から構成されている。そして、走行駆動手段２２は、駆動指示部２１２から入力される走行駆動指示に従って、前記したモータによって溶接走行台車２０を開先長さ方向に駆動させるとともに、前記したエンコーダによって溶接走行台車２０の走行距離を所定のサンプリング周期ごとに検出する。
【００３８】
走行駆動手段２２には、図２に示すように、駆動指示部２１２から、走行駆動指示が入力される。また、走行駆動手段２２は、図２に示すように、駆動指示部２１２に対して、図示しないエンコーダが検出した溶接走行台車２０の走行距離を出力する。
【００３９】
倣い駆動手段２３は、溶接走行台車２０（溶接トーチ２５）を開先幅方向に駆動させるものである。倣い駆動手段２３は、具体的には、開先幅方向に駆動する図示しないモータと、当該モータの駆動量、すなわち溶接走行台車２０の倣い位置を検出する図示しないエンコーダと、から構成されている。そして、倣い駆動手段２３は、駆動指示部２１２から入力される倣い駆動指示に従って、前記したモータによって溶接走行台車２０を開先幅方向に駆動させるとともに、前記したエンコーダによって溶接走行台車２０の倣い位置を所定のサンプリング周期ごとに検出する。また、倣い駆動手段２３は、駆動指示部２１２から入力される動作フラグＯＮ信号に従って、溶接走行台車２０の倣い動作を開始するとともに、駆動指示部２１２から入力される動作フラグＯＦＦ信号に従って、溶接走行台車２０の倣い動作を終了する。
【００４０】
倣い駆動手段２３には、図２に示すように、駆動指示部２１２から、倣い駆動指示と、動作フラグ信号（動作フラグＯＮ信号および動作フラグＯＦＦ信号）と、が入力される。また、倣い駆動手段２３は、図２に示すように、駆動指示部２１２に対して、図示しないエンコーダが検出した溶接走行台車２０の倣い位置を出力する。
【００４１】
ワイヤ送給装置２４は、ワイヤＷを溶接トーチ２５に送給するための装置である。ワイヤ送給装置２４は、ここでは図１に示すように、台車本体２０ａに支持されている。また、ワイヤ送給装置２４は、ワイヤ送給速度を所定のサンプリング間隔（例えば５０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ）で検出し、図２に示すように、これを書き込み部２１５に出力する。
【００４２】
溶接トーチ２５は、被溶接部材１に対してワイヤＷを供給するためのものである。溶接トーチ２５は、図１に示すように、溶接走行台車２０の台車本体２０ａの先端に支持されており、複数の被溶接部材１を突き合わせた開先Ｖに対して、ワイヤＷを供給する。なお、図１では、溶接走行台車２０の台車本体２０ａに溶接トーチ２５を１つのみ図示したが、当該台車本体２０ａに溶接トーチ２５を複数備えてもよい。
【００４３】
センサ２６は、開先位置と開先Ｖの終端とを検出するためのものである。センサ２６は、具体的には、レーザ光を用いた検出器、ＣＣＤカメラ、検出用探針等で構成され、図１に示すように、溶接時に溶接トーチ２５に先行して開先Ｖ内を移動し、開先位置を検出するとともに、開先Ｖの終端を検出して終端信号を生成する。そして、センサ２６は、図２に示すように、開先位置を補正量算出部２１１に出力するとともに、終端信号を信号生成部２１３に出力する。なお、センサ２６は、ここでは開先位置と開先Ｖの終端の両方を検出可能なものとして紹介したが、例えば開先位置を検出する開先位置検出センサと、開先Ｖの終端（開先長さ方向の被溶接部材１の終端）を検出する終端検出センサと、を別々に備える構成としてもよい。
【００４４】
溶接電源２７は、ワイヤＷおよび被溶接部材１に対して電力を供給し、両者間にアークを発生させるためのものである。溶接電源２７は、内部に図示しない溶接電流検出部と溶接電圧検出部とを備えており、溶接時における溶接電流および溶接電圧を所定のサンプリング間隔（例えば５０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ）で検出する。
【００４５】
溶接電源２７には、図２に示すように、電流電圧制御部２１４から、溶接電流を増減させる指示、あるいは溶接電圧を増減させる指示が入力される。また、溶接電源２７は、前記したように、溶接電流および溶接電圧を検出し、これらを電流電圧制御部２１４に出力する。
【００４６】
裏当装置３０は、被溶接部材１の開先Ｖの裏側に配置されるとともに、当該開先Ｖの裏側にフラックスを押し当てるための装置である。裏当装置３０は、開先Ｖの裏側からフラックスを押し当てるための裏当部３１と、裏当部３１を被溶接部材１の厚さ方向に昇降するための昇降手段３２と、被溶接部材１が載置されるとともに、当該被溶接部材１を開先幅方向に移動するためのパネル移動ローラ３３、補助ローラ３４，３４と、被溶接部材１を吸着して固定するためのマグネット機構３５と、これらの部材を支持する基材となる梁部材３６と、を備えている。また梁部材３６には、被溶接部材１の長さ方向に平行に延びる移動レール６０に係合する車輪３７，３７が設けられている。
【００４７】
以上のような構成を備える片面溶接装置１００は、溶接電流および溶接電圧の測定値等からなる溶接状況のデータと、溶接走行台車２０の走行距離や倣い位置等からなる装置状況のデータと、を同時にかつ関連付けて記録することができるため、サブマージアーク溶接を行った後に仮に溶接不具合を発見した場合であっても、当該溶接不具合の原因の追跡および解析を容易に行うことができる。
【００４８】
以下、実施形態に係る片面溶接装置１００の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。まず、裏当装置３０の上部に被溶接部材１を載置し、パネル移動ローラ３３および補助ローラ３４，３４によって被溶接部材１を横方向に移動し、開先Ｖの裏面の直下に裏当部３１が位置するように、位置調整を行なう。そして、位置調整が完了したら、マグネット機構３５によって被溶接部材１を吸着し、固定する。
【００４９】
次に、倣い駆動手段２３によって、溶接トーチ２５およびセンサ２６が開先Ｖの直上に位置するように位置調整を行なう。そして、位置調整が完了した後、溶接制御手段２１によって、溶接走行台車２０を走行レール１０に沿って駆動させ、開先長さ方向に当該溶接走行台車２０を移動させながら溶接を行なう。
【００５０】
そしてその際、溶接制御手段２１は、溶接状況（溶接電流および溶接電圧の測定値、ワイヤ送給速度）のデータと、装置状況（走行距離、倣い位置、動作フラグＯＮ信号、動作フラグＯＦＦ信号、センサＯＮ信号、センサＯＦＦ信号）のデータと、同時に検出あるいは生成し、書き込み部２１５はこれらを関連付けて書き込む。従って、仮に溶接後に溶接不具合を発見した場合であっても、その原因の追跡および解析を容易に行うことができる。
【００５１】
なお、前記した実施形態では、開先Ｖが平面視において直線状で走行レール１０の長さ方向に平行であり、倣い駆動手段２３が溶接走行台車２０を開先幅方向に駆動させる構成としている。しかし、実施形態に係る片面溶接装置１００の変形例として、溶接走行台車２０を開先の高さ方向（以下、開先高さ方向という）に駆動させる構成としてもよい。
【００５２】
この場合、前記した補正量算出部２１１において、溶接走行台車２０を開先幅方向に移動させる補正量（横補正量）に加えて、溶接走行台車２０を開先高さ方向に移動させる補正量（縦補正量）を算出し、駆動指示部２１２において、当該２つの補正量から横方向の倣い駆動指示と高さ方向の倣い駆動指示をそれぞれ生成し、これらを倣い駆動手段２３に出力する。そして、倣い駆動手段２３は、これらの倣い駆動指示に従って溶接走行台車２０を開先幅方向および開先高さ方向に駆動させ、かつ、駆動指示部２１２に対して、図示しないエンコーダが検出した溶接走行台車２０の開先幅方向における倣い位置（横倣い位置）と、開先高さ方向における倣い位置（縦倣い位置）と、を出力する。
【００５３】
また、前記した実施形態では、サブマージアーク溶接装置の具体例として片面溶接装置１００について説明したが、当該片面溶接装置１００における裏当装置３０以外の構成を、ＢＯＸ柱の角溶接装置に適用することも可能である。すなわち、前記した片面溶接装置１００の溶接制御手段２１、走行駆動手段２２、倣い駆動手段２３、ワイヤ送給手段２４、溶接トーチ２５、センサ２６、溶接電源２７をＢＯＸ柱の角溶接装置に適用し、溶接電流および溶接電圧の測定値等からなる溶接状況のデータと、走行距離や倣い位置等からなる装置状況のデータと、を同時にかつ関連付けて記録することもできる。ここで、ＢＯＸ柱の角溶接装置は、ＢＯＸ柱等の製作工程において、被溶接部材１の角部分の隅肉溶接を行うものである。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施形態に係る片面接装置および当該片面溶接装置と同様の構成を備えるＢＯＸ柱の角溶接装置が奏する効果を確認する実験例について、図３〜図６を参照しながら説明する。なお、「片面溶接装置と同様の構成を備えるＢＯＸ柱の角溶接装置」とは、前記したように、片面溶接装置における裏当装置以外の構成を、ＢＯＸ柱の角溶接装置に適用したものを意味している。
【００５５】
［第１の実験例］
第１の実験例では、本発明の変形例に係る片面溶接装置を用いて、被溶接部材として金属板を自動運転で溶接した。そして、走行距離１７ｍ付近で裏ビードの消失が発生した状況下において、その原因の追跡および解析を行った。本実験例では、溶接の最中に、溶接状況として溶接電流および溶接電圧の測定値を、装置状況として溶接走行台車の走行距離と、溶接走行台車の倣い位置（横倣い位置および縦倣い位置）と、ワイヤ送給速度と、を溶接制御手段の記録部に記録した。また、記録部において、溶接走行台車の走行距離と、溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて溶接状況データとして記録するとともに、溶接走行台車の走行距離と、溶接走行台車の倣い位置（横倣い位置および縦倣い位置）と、ワイヤ送給速度と、を関連付けて装置状況データとして記録した。
【００５６】
次に、ＰＣを溶接制御手段の記録部に接続し、前記した溶接状況データを取得して図３（ａ）のようにグラフ化した。図３（ａ）において、横軸は溶接走行台車の走行距離［ｍｍ］であり、縦軸は溶接電流［Ａ］および溶接電圧［Ｖ］である。また、同様に、前記した装置状況データを取得して図３（ｂ）のようにグラフ化した。図３（ｂ）において、横軸は溶接走行台車の走行距離［ｍｍ］であり、縦軸は溶接走行台車の倣い位置［ｍｍ］およびワイヤ送給速度［ｒｐｍ］である。
【００５７】
図３（ａ）を確認すると、正常時の安定した波形である図４（ａ）と比較して、所定区間における波形が大幅に乱れていることがわかる。すなわち、図３（ａ）では、走行距離が１７０００ｍｍ〜１７１００ｍｍ付近で溶接電流が上昇するとともに溶接電圧が低下して短絡現象が発生するとともに、その後の電流が低下している。
【００５８】
また、図３（ｂ）を確認すると、正常時の安定した波形である図４（ｂ）と比較して、所定区間における波形が大幅に乱れていることがわかる。すなわち、図３（ｂ）では、走行距離が１７０００ｍｍ〜１７１００ｍｍ付近でワイヤ送給速度が上昇している。
【００５９】
従って、このような点を勘案すると、第１の実験例における溶接不具合は、ワークの溶接不良の位置と短絡現象が発生した走行距離の位置とがほぼ一致しており、その位置で短絡現象が発生した後に電流が低下したため、発生したと推測できる。
【００６０】
［第２の実験例］
第２の実験例では、本発明の実施形態に係る片面溶接装置と同様の構成（裏当装置を除く）を備えるＢＯＸ柱の角溶接装置を用いて、ＢＯＸ柱の角を自動運転で溶接し、終端部でビードの欠けが発生した状況下において、その原因の追跡および解析を行った。本実験例では、溶接の最中に、溶接状況として溶接電流および溶接電圧の測定値を、装置状況として溶接走行台車の走行距離と、溶接走行台車の倣い位置と、センサＯＮ信号およびセンサＯＦＦ信号と、動作フラグＯＮ信号および動作フラグＯＦＦ信号と、を溶接制御手段の記録部に記録した。また、記録部において、溶接走行台車の走行距離と、溶接電流および溶接電圧の測定値と、を関連付けて溶接状況データとして記録するとともに、溶接走行台車の走行距離と、センサＯＮ信号およびセンサＯＦＦ信号と、動作フラグＯＮ信号および動作フラグＯＦＦ信号と、を関連付けて装置状況データとして記録した。
【００６１】
次に、ＰＣを溶接制御手段の記録部に接続し、前記した溶接状況データを取得して図５（ａ）のようにグラフ化した。図５（ａ）において、横軸は溶接走行台車の走行距離［ｍｍ］であり、縦軸は溶接電流［Ａ］および溶接電圧［Ｖ］である。また、同様に、前記した装置状況データを取得して図５（ｂ）のようにグラフ化した。図５（ｂ）において、横軸は溶接走行台車の走行距離［ｍｍ］であり、縦軸は溶接走行台車の倣い位置［ｍｍ］である。
【００６２】
また、図５（ｂ）では、縦軸の１の目盛と０の目盛を用いて、センサのＯＮ／ＯＦＦと、動作フラグのＯＮ／ＯＦＦと、を示している。すなわち、縦軸の１の目盛の場合、センサＯＮ信号が入力されてセンサがＯＮとなっている状態、あるいは、動作フラグＯＮ信号が入力されて動作フラグがＯＮとなっている状態である。また、縦軸の０の目盛の場合、センサＯＦＦ信号が入力されてセンサがＯＦＦとなっている状態、あるいは、動作フラグＯＦＦ信号が入力されて動作フラグがＯＦＦとなっている状態である。
【００６３】
図５（ａ）に示す溶接状況データを参照すると、正常時の安定した波形である図６（ａ）と比較しても、溶接電流、溶接電圧ともに大きな変化がないことが確認できる。次に、図５（ｂ）に示す装置状況データを参照すると、正常時の安定した波形である図６（ｂ）と比較すると、倣い位置が溶接開始時から溶接終了までマイナス側へ動き続けていることが確認できる。また、動作フラグがＯＦＦとなり、溶接走行台車の倣い動作が停止していることがわかる。
【００６４】
従って、このような点を勘案すると、第２の実験例における溶接不具合は、ワークが斜めにセットされていたことで、倣い動作が停止した後に溶接線が開先からずれてしまったことが原因であると推測できる。
【００６５】
以上、本発明に係るサブマージアーク溶接装置、片面溶接装置およびＢＯＸ柱の角溶接装置について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００６６】
例えば、片面溶接装置１００は、前記した溶接電流および溶接電圧の測定値、溶接走行台車２０の走行距離、溶接走行台車２０の倣い位置、動作フラグＯＮ信号、動作フラグＯＦＦ信号、センサＯＮ信号、センサＯＦＦ信号、ワイヤ送給速度以外にも、溶接電流および溶接電圧の設定値や、種々のセンサの入力、動作フラグを記録部２１６に記録することができる。また、例えば開先の形状を検出する装置を付加することで、記録部２１６に開先の形状も記録することができる。従って、溶接不具合の原因の追跡および解析を様々な観点から行うことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  被溶接部材
１０  走行レール
２０  溶接走行台車
２０ａ  台車本体
２０ｂ  ヘッドフレーム
２１  溶接制御手段
２２  走行駆動手段
２３  倣い駆動手段
２４  ワイヤ送給装置
２５  溶接トーチ
２６  センサ
２７  溶接電源
３０  裏当装置
３１  裏当部
３２  昇降手段
３３  パネル移動ローラ
３４  補助ローラ
３５  マグネット機構
３６  梁部材
３７  車輪
４０  設定値入力手段
５０  ＰＣ
６０  移動レール
１００  片面溶接装置
２１１  補正量算出部
２１２  駆動指示部
２１３  信号生成部
２１４  電流電圧制御部
２１５  書き込み部
２１６  記録部
Ｖ  開先
Ｗ  ワイヤ
【図１】
2012125813.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012125813.tif 000005
【図４】
2012125813.tif 000006
【図５】
2012125813.tif 000007
【図６】
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