(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶接部を同時に溶接し得る複数の溶接ロボットが設けられた自動溶接装置における溶接方法であって、
各溶接部の断面形状に応じて溶接条件を決定する際に、溶接条件が溶接速度および溶接電流に関する場合で且つ各溶接部にコーナ部が含まれている場合であって、
各溶接部におけるコーナ部での溶接具の回し半径位置に応じて溶接速度を決定するとともに、各溶接部のコーナ部における回し溶接の開始動作が同期して行われるように、当該各コーナ部手前における直線部での溶接速度を決定し、且つ溶接速度に応じて溶接電流を決定することを特徴とする自動溶接装置における溶接方法。
【請求項２】
溶接条件に溶接パス数が含まれている場合、各溶接部の全体断面積を予め設定された基準断面積にて除することにより溶接パス数を求めるとともに、この溶接パス数に基づき、溶接層およびこれら各溶接層における溶接パス数を決定することを特徴とする請求項１に記載の自動溶接装置における溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動溶接装置における溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動溶接装置の中には、複数の溶接ロボットにより複数の溶接部を同時に溶接して溶接作業の効率化を図るようにしたものがあり、各溶接部を同時に溶接する場合、各溶接ロボットにて同一の溶接動作が行われている。
【０００３】
ところで、本来、各溶接部について、それぞれの開先部の断面形状は同一にされているはずではあるが、部材そのものの加工精度、例えば角柱部材のコーナ部の板厚精度または開先部の加工誤差により、同一形状でない場合がある。
【０００４】
しかし、従来、開先部の断面形状が同一でない場合でも、同一の溶接条件、例えば同一の溶接パス数および同一の溶接速度にて溶接が行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、開先部の断面形状が同一でない場合でも、同一の溶接条件にて溶接が行わていたため、一方の溶接部については、最適な溶接を行い得たとしても、他方の溶接部については、最適な溶接条件にて溶接を行うことができなかった。例えば、溶接パス数について説明すると、開先部の断面積が異なる場合であっても溶接パス数が同一であるため、各溶接部における開先部での１パスによる溶着断面積が大きく異なってしまい、両溶接部を最適な溶接条件にて溶接することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の溶接部において、開先部の断面形状が同一でない場合でも、最適な溶接条件にて溶接を行い得る自動溶接装置における溶接方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る自動溶接装置における溶接方法は、各溶接部の断面形状に応じて溶接条件を決定する際に、溶接条件が溶接速度および溶接電流に関する場合で且つ各溶接部にコーナ部が含まれている場合であって、
各溶接部におけるコーナ部での溶接具の回し半径位置に応じて溶接速度を決定するとともに、各溶接部のコーナ部における回し溶接の開始動作が同期して行われるように、当該各コーナ部手前における直線部での溶接速度を決定し、且つ溶接速度に応じて溶接電流を決定する方法である。
【０００８】
また、請求項２に係る自動溶接装置における溶接方法は、請求項１に係る溶接方法において、溶接条件に溶接パス数が含まれている場合、各溶接部の全体断面積を予め設定された基準断面積にて除することにより溶接パス数を求めるとともに、この溶接パス数に基づき溶接層数およびこれら各溶接層における溶接パス数を決定する方法である。
【００１０】
上記の溶接方法によると、複数の溶接ロボットにて複数の溶接部を同時に溶接する際に、被溶接物そのものの製作誤差、または溶接部における開先部の加工誤差などにより、各溶接部における開先部の断面形状が異なっている場合でも、その断面形状に応じて溶接条件を決定するため、最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。
【００１１】
例えば、開先部の断面積が異なっている場合でも、基準断面積を用いて適正な全体溶接パス数を求めるとともに、この全体溶接パス数に基づき溶接層数および各溶接層における溶接パス数を決定するようにしているので、最適な溶接条件にて溶接を行い得る。
【００１２】
また、溶接部にコーナ部がある場合には、コーナ部における開先部の断面積を考慮して、すなわち回し溶接における回し半径位置に応じて溶接速度を決定するとともに、コーナ部での回し溶接の開始位置についても、コーナ部手前の直線部での溶接速度が調整されて、回し溶接の開始位置が同一となるようにしているため、やはり、最適な溶接条件にて溶接を行い得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る自動溶接装置における溶接方法を、図１〜図６に基づき説明する。
【００１４】
まず、自動溶接装置の概略構成について説明する。
この自動溶接装置は、図１に示すように、平面視が矩形状の支持フレーム１と、この支持フレーム１上に立設された門型フレーム２と、この門型フレーム２に沿って支持フレーム１側に設けられた一対の案内レール３と、この案内レール３の一端側に固定されて被溶接物の一端側を保持する固定側保持体４と、案内レール３上を移動可能配置されて被溶接物の他端側を保持する可動側保持体５と、上記門型フレーム２の水平部２ａに移動自在に設けられた前後一対の移動体６と、これら各移動体６に設けられた２台の溶接ロボット７とから構成されている。
【００１５】
そして、上記両保持体４，５により両端部が保持された被溶接物Ｃにおける複数、例えば前後２箇所の溶接部Ｗを、２台の溶接ロボット７により、自動的に且つ同時に溶接を行い得るようにされている。勿論、各溶接ロボット７のアーム先端部には、溶接用電極、溶接トーチなどの溶接具７ａが設けられている。
【００１６】
さらに、この自動溶接装置には、図３に示すように、各溶接部における開先部の断面形状（例えば、厚さ、開先角度など）を入力することにより（アーム先端で検出して自動的に入力することもできる）、各溶接部での溶接条件を最適な値に決定し得る溶接条件決定装置１１が具備されている。
【００１７】
以下、溶接条件決定装置１１について説明するが、被溶接物Ｃに２個の溶接部Ｗが存在するとともに、これら両溶接部Ｗにおける開先部の断面形状が、被溶接物自身の製作誤差（例えば、角柱部材におけるコーナ部の厚さの相違、すなわち曲率半径の相違）、組立誤差、開先部の加工誤差などにより、少し異なっている場合に適用して説明する。
【００１８】
この溶接条件決定装置１１には、溶接部における開先部の全体断面積の大きさに応じて溶接パス数を決定するパス数決定部１２と、溶接部がコーナ部である場合にその溶接ロボット７の溶接具７ａをコーナ部に沿って回転移動させて回し溶接を行う際にその回し速度すなわち回転角速度が一定となるように溶接速度を決定するコーナ部速度決定部１３と、両溶接部のコーナ部における溶接開始位置（回し角度位置）が同一となるように当該コーナ部手前における直線部での溶接速度を決定する直線部速度決定部１４と、これら各決定部１３，１４にて決定された溶接速度に応じてその溶着量が一定量（適正量）となるように溶接電流を決定する溶接電流決定部１５とが設けられている。
【００１９】
次に、各決定部１２〜１５における決定手順を、図４に基づき、例えば角柱部材（コラム）Ｋにフランジ材Ｆを接続する場合に適用して説明する。
まず、パス数決定部１２によるパス配置状態の決定手順について説明する。
【００２０】
溶接部における開先部の全体断面積Ｓを基準断面積（１回のパスにて溶接し得る適正な断面積である）Ｔで除する（割る）ことにより、全体のパス数Ｐ（＝Ｓ／Ｔ）を求めた後、この求められたパス数Ｐに基づき最適な溶接パスの配置状態、すなわち溶接層数および各溶接層におけるパス数が決定される。
【００２１】
例えば、加工誤差により両溶接部における開先部の全体断面積が異なる場合でのパス配置状態を、図４（ａ）および（ｂ）に示す。なお、図４（ａ）に加工誤差が発生していない正規の開先部断面積（以下、正規断面積といい、その場合の溶接物を正規溶接物という）を示し、図４（ｂ）は加工誤差が発生して、その開先部断面積が正規断面積より大きい（または小さい）面積（以下、非正規断面積といい、その場合の溶接物を非正規溶接物という）を示している。
【００２２】
図４（ａ）の正規断面積の場合では、４層で且つ第４層目については２パスであるのに対し、図４（ｂ）の非正規断面積の場合では、同じ４層ではあるが、第３層目と第４層目とがそれぞれ２パスにされている。すなわち、全体溶接パス数が１つ増加するとともに、第３層目にパスが増加される。また、各溶接層の厚さについても、１パスでの断面積がほぼ一定となるように、開先部の幅に応じて増減されている。例えば、このパス数の決定方法としては、非正規断面積での溶接層数が正規断面積と同一数にされるとともに、上層側から順番にパスが増加されていく。
【００２３】
なお、図４（ｃ）および（ｄ）に、比較例として従来の方法によるパス配置状態を示す。すなわち、図４（ｄ）に示すように、非正規断面積の場合でも、図（ｃ）にて示される正規断面積におけるパス配置状態と同一にされており、全体的に溶接パスが幅方向に拡大されるだけであり、最適な溶接条件が得られていないのが分かる。
【００２４】
また、このようにして決定されたパス配置状態に基づき、現時点における各パスでの断面積が求められ、そしてこれら各パスにおける断面積に応じて、使用される電流値の範囲が求められる。
【００２５】
上記手順を図５のフローチャートに示しておく。
このように、溶接部における開先部の全体断面積を基準断面積、すなわち１回のパスにて溶接し得る適正な断面積で除することにより、全体の溶接パス数を求めた後、この求められたパス数から、最適な溶接パスの配置状態、すなわち溶接層数および各溶接層におけるパス数を決定し、さらにこのパス配置状態に基づき現時点での断面積を求めた後、この断面積に基づき溶接電流値の範囲を求めるようにしているので、たとえ各溶接部における開先部の断面積が異なっている場合でも、各溶接部を最適な溶接条件にて溶接することができる。
【００２６】
次に、コーナ部速度決定部１３によるコーナ部での溶接速度の決定手順について説明する。
上記パス数決定部１２にて決定された最適な溶接パスの配置状態によると、両溶接部における溶接パスの位置が互いに少しづつ異なっているため、特にコーナ部においては、溶接具７ａによる回し溶接を行う際の回転半径位置（回し半径位置）が異なり、両溶接ロボット７の溶接具７ａを同一速度で回転移動させると、溶接開始位置（角度位置）および／または溶接終了位置（角度位置）が互いにずれてしまう。これを回避するために、内側位置での溶接速度よりも外側位置での溶接速度が早くなるように、すなわち両溶接ロボット７における溶接具７ａの回転角速度が一致するように溶接速度が決定される。
【００２７】
次に、直線部速度決定部１４による決定手順について説明する。図６に示すように、製作誤差により、非正規溶接部（実線にて示す）におけるコーナ部での溶接開始位置Ｍが、正規溶接部（破線にて示す）の溶接開始位置Ｍ′に比べて、外側にずれている場合には、すなわち溶接開始動作が遅くなるような場合には、両溶接部の回し溶接における溶接開始位置が一致（同期）するように、言い換えれば、溶接開始動作が同期して行われるように、直線部での溶接速度が調整される。例えば、正規溶接部に対して外側にずれている場合には、溶接速度が早められる（具体的には、直線部速度決定部１２により、溶接開始位置までの直線部を移動する時間が同一となるように溶接速度が調整される）。
【００２８】
次に、溶接電流決定部１５による溶接電流の決定手順について説明する。
上記コーナ部速度決定部１３および直線部速度決定部１４にて決定された溶接速度に応じて、すなわち溶着量が一定量（適正量）となるように、溶接ロボット７における溶接電流の範囲が決定される。したがって、溶接速度が早い場合には溶接電流が大きくされ、溶接速度が遅い場合には、溶接電流が小さくされる。
【００２９】
このように、コーナ部についても、両開先部の断面積を考慮して、すなわち回し溶接における回転半径位置（回し半径位置）に応じて溶接速度を決定するとともに、コーナ部での回し溶接の開始位置についても、コーナ部手前の直線部での溶接速度が調整されて、回し溶接の開始位置が一致するようにしているため、やはり、最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。
【００３０】
勿論、各溶接ロボットによる溶接時に、その溶接速度に応じて溶接電流が決定されるているので、上記同様に、最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。なお、上記説明においては、溶接条件として、溶接パス数、並びにコーナ部および直線部での溶接速度および溶接電流として別個に説明したが、勿論、被溶接物の形状に応じて、適宜、これらの各条件が組み合わせられて溶接が行われる。
【００３１】
ところで、上記実施の形態においては、被溶接物として角柱部材である場合について説明したが、例えば断面が円形のパイプである場合にも適用することができる。このパイプの場合には、例えば両溶接部において、それぞれの断面積に応じて溶接パス数が決定されるとともに、これら決定された各溶接パスの断面積に応じて溶接電流が決定されることになる。
【００３２】
また、上記説明においては、複数の溶接部同士が、製作誤差などに起因して互いにずれがある場合に適用して説明したが、複数の溶接部同士が異なる寸法でもって製作されている場合にでも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明の溶接方法によると、複数の溶接ロボットにて複数の溶接部を同時に溶接する際に、被溶接物そのものの製作誤差、または溶接部における開先部の加工誤差などにより、各溶接部における開先部の断面形状が異なっている場合でも、その断面形状に応じて溶接条件を決定するため、最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。
【００３４】
例えば、開先部の断面積が異なっている場合でも、基準断面積を用いて適正な全体溶接パス数を求めるとともに、この全体溶接パス数に基づき溶接層数および各溶接層における溶接パス数を決定するようにしているので、各溶接部を最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。
【００３５】
また、溶接部にコーナ部がある場合には、コーナ部における開先部の断面積を考慮して、すなわち回し溶接における回し半径位置に応じて溶接速度を決定するとともに、コーナ部での回し溶接の開始位置についても、コーナ部手前の直線部での溶接速度が調整されて、回し溶接の開始動作が同期して行われるようにしているため、やはり、最適な溶接条件にて溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動溶接装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】同自動溶接装置における溶接条件決定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】溶接部における溶接パス数の配置状態を示す断面図で、（ａ）および（ｂ）は本実施の形態に係る場合を示し、（ｃ）および（ｄ）は従来例の場合を示す。
【図５】本発明の実施の形態に係る溶接方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】溶接部のコーナ部における溶接開始位置を示す図である。
【符号の説明】
１      自動溶接装置
７      溶接ロボット
１１      溶接条件決定装置
１２      パス数決定部
１３      コーナ部速度決定部
１４      直線部速度決定部
１５      溶接電流決定部
【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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