"溶接ロボットに取り付けられる溶接トーチおよび形状センサと、前記形状センサでの計測データから、溶接対象の輪郭を表す形状データを抽出する形状データ抽出部と、前記形状センサの位置および姿勢に基づいて、前記形状データを補正するための座標変換データを算出する変換データ算出部と、前記座標変換データに基づいて、前記形状データを補正する形状データ補正部と、前記補正された形状データに基づいて、前記溶接対象の開先の傾斜角度を算出する角度算出部と、前記開先の傾斜角度に基づいて、前記溶接トーチの位置と姿勢を決定する溶接位置姿勢決定部と、を具備する溶接装置。前記角度算出部が、前記補正された形状データの変化点を抽出する変化点抽出部と、前記抽出された変化点に基づいて、開先面を抽出する開先面抽出部と、この開先面の傾斜角度を算出する角度算出部と、を有する請求項1記載の溶接装置。前記溶接対象と前記形状センサの3次元形状データに基づき、前記溶接対象と前記形状センサが干渉しない前記形状センサの位置、姿勢を表す位置姿勢データを生成する位置姿勢データ生成部と、をさらに具備する請求項1記載の溶接装置。前記複数の軸は、第1の直線方向の軸と、前記第1の直線方向と異なる第2の方向の軸と、及び回転軸と、を有する請求項1記載の溶接装置。前記形状センサは、照明装置と撮像装置を有する請求項1記載の溶接装置。複数の軸を有するスライダ装置と、前記決定される溶接位置と姿勢に基づき、前記スライダ装置を制御する制御装置と、を具備し、前記溶接ロボットが、前記複数の軸のいずれかに設置される請求項1記載の溶接装置。位置姿勢データに基づいて、溶接対象に対する形状センサの位置および姿勢を制御するステップと、前記位置姿勢データに基づいて、位置および姿勢を制御された形状センサでの計測データから、前記溶接対象の輪郭を表す形状データを抽出するステップと、前記位置姿勢データに基づいて、前記形状データを補正するための座標変換データを算出するステップと、前記座標変換データを用いて、前記形状データを補正するステップと、前記補正された形状データから、形状の変化点を複数抽出するステップと、前記補正された形状データから、ビードの端部に対応する、複数の形状の変化点を抽出するステップと、前記補正された形状データおよび前記複数の形状の変化点に基づいて、前記ビードの幅と、開先面の傾斜角度とを算出するステップと、前記ビードの幅と、前記開先面の傾斜角度に基づいて、溶接条件、前記溶接トーチの位置および姿勢を決定するステップと、前記溶接条件、前記溶接トーチの位置および姿勢に基づいて、溶接するステップと、を具備する溶接方法。前記溶接対象の3次元形状データを用いて、溶接線の鉛直面上、かつ一対の開先面間の角度の中心を通る、溶接装置の形状センサおよび溶接トーチの、位置および姿勢を表す第3の位置姿勢データを決定するステップと、前記第3の位置姿勢データに対応して、前記形状センサおよび前記溶接トーチを配置したときの、前記溶接装置と前記溶接対象の干渉の有無を確認するステップと、前記干渉が確認された場合に、前記溶接装置と前記溶接対象とが干渉しない、前記形状センサおよび前記溶接トーチの、位置および姿勢を表す位置姿勢データを決定するステップと、をさらに具備する請求項7記載の溶接方法。本発明は、溶接ロボットを走行させるレールが不要で、かつ高品質の自動溶接を可能とする溶接装置および溶接方法を提供することを目的とする。実施形態の溶接装置は、溶接ロボットに取り付けられる溶接トーチおよび形状センサと、前記形状センサでの計測データから、溶接対象の輪郭を表す形状データを抽出する形状データ抽出部と、前記形状センサの位置および姿勢に基づいて、前記形状データを補正するための座標変換データを算出する変換データ算出部と、前記座標変換データに基づいて、前記形状データを補正する形状データ補正部と、前記補正された形状データに基づいて、前記溶接対象の開先の傾斜角度を算出する角度算出部と、前記開先の傾斜角度に基づいて、前記溶接トーチの位置と姿勢を決定する溶接位置姿勢決定部と、を有する。また、実施形態の溶接方法は、位置姿勢データに基づいて、溶接対象に対する形状センサの位置および姿勢を制御するステップと、前記位置姿勢データに基づいて、位置および姿勢を制御された形状センサでの計測データから、前記溶接対象の輪郭を表す形状データを抽出するステップと、前記位置姿勢データに基づいて、前記形状データを補正するための座標変換データを算出するステップと、前記座標変換データを用いて、前記形状データを補正するステップと、前記補正された形状データから、形状の変化点を複数抽出するステップと、前記補正された形状データから、ビードの端部に対応する、複数の形状の変化点を抽出するステップと、前記補正された形状データおよび前記複数の形状の変化点に基づいて、前記ビードの幅と、開先面の傾斜角度とを算出するステップと、前記ビードの幅と、前記開先面の傾斜角度に基づいて、溶接条件、前記溶接トーチの位置および姿勢を決定するステップと、前記溶接条件、前記溶接トーチの位置および姿勢に基づいて、溶接するステップと、を有する。本発明の溶接装置および溶接方法によれば、溶接ロボットを走行させるレールが不要で、かつ高品質の自動溶接が可能となる。以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。第1の実施形態第1の実施の形態の溶接装置について図1を用いて説明をする。この溶接装置は、スライダ装置1と、スライダ装置1からデータを受信する形状センサ処理装置6と、形状センサ処理装置6と相互にデータを送受信するロボット制御装置5と、を有する。ロボット制御装置5は、教示データ記憶装置14と動作軸制御装置15を有する。教示データ記憶装置14は、形状センサ処理装置6へ計測教示データを送信する。動作軸制御装置15は、スライダ装置1と後述する溶接ロボット2の動作を制御する。スライダ装置1は、台座B1、支柱B2、B3、B4、ベース7を有する。支柱B2は、台座B1に対して、上下方向の軸を旋回軸として、矢印Aで示される回転が可能である。支柱B3は、支柱B2に対して、上下方向矢印Bの移動直動が可動である。支柱B4は、支柱B3に対して、前後方向矢印Cの移動直動が可能である。ベース7は支柱B4の前方に取り付けられている。即ち、ベース7は、上下方向の軸に対する回転、上下方向および前後方向の移動が可能である。ベース7に溶接ロボット2が設置される。溶接ロボット2は、多関節での多軸回転が可能なアームを有する。例えば、6つの関節での6軸の回転が可能である。この場合、第1~第6の関節それぞれに第1~第6のリンクサブアームが配置される。即ち、第1の関節、第1のリンク、第2の関節、第2のリンク、...、第6の関節、第6のリンクが順に配置される。第1の関節がベース7に配置される。第jの関節が第j-1のリンクの先端に配置される1<j≦6。第6のリンクの先端が、アームの先端に対応する。このアームの先端に、互いに対応するように例えば、溶接トーチ3と形状センサ4の相対的な位置距離が固定、溶接トーチ3と形状センサ4が取り付けられている。形状センサ4から形状センサ処理装置6に計測データが出力される。後述のように、形状センサ4は、照射装置と撮像装置の組み合わせによって構成できる。図2を用いて、溶接装置の動作を説明する。溶接装置の動作は、ロボット制御装置5での処理工程ステップS1、S2および形状センサ処理装置6での処理工程ステップS3~S9に区分される。教示データ記憶工程ステップS1では、教示データ記憶装置14に教示データが記憶される。例えば、ロボット制御装置5に設けられた操作装置を用いて溶接トーチ3または形状センサ4を教示点に移動し、その位置と姿勢を記憶する機能を選択する。この結果、教示データが入力され、教示データ記憶装置14に記憶される。教示データは、溶接ロボット2のアームの先端に取り付けられた溶接トーチ3および形状センサ4の位置姿勢を表す位置姿勢データと溶接条件とを含む動作命令で構成される。教示データは、溶接トーチ3での溶接に用いられる溶接教示データ、および形状センサ4での計測に用いられる計測教示データに区分できる。位置姿勢データは、溶接予定線溶接対象に形成されるビードの軸を表す線分に対応する。即ち、溶接トーチ3の位置正確には、溶接トーチ3で熔接されるポイントが溶接線上に配置される。また、一般には、溶接線の鉛直面上、一対の開先面の傾斜角度の中心を通る向きに溶接トーチ3を配置するのが好ましい正規の位置および姿勢。通常、このような位置および姿勢に対応して、位置姿勢データが設定される。但し、溶接装置と溶接対象の干渉の関係で、正規の位置および姿勢を選択できない場合がある。この場合、溶接装置と溶接対象が干渉しないように、溶接トーチ3の位置および姿勢が変更される。本実施形態では、ロボット制御装置5に設けられた操作装置を用いて、スライダ装置1と溶接ロボット2を操作することで、人的に干渉を回避できる。同様に、形状センサ4の位置、姿勢も溶接予定線に対応する。形状センサ4が照射装置と撮像装置の組み合わせによって構成されるとする。この場合、溶接線の鉛直面に沿って、照射装置から光が照射されることが好ましい。例えば、後述の照射面S0が溶接線の鉛直面S1と一致することが好ましい。但し、溶接装置と溶接対象が干渉しないように、形状センサ4の位置および姿勢が適宜に変更される。このようにして、教示データ記憶工程ステップS1において、溶接装置と溶接対象とが干渉しないような、教示データ位置姿勢データが入力される。溶接トーチ3での溶接および形状センサ4での計測それぞれで、異なる位置姿勢データを用いることができる溶接トーチ3および形状センサ4の位置、姿勢の少なくとも一方が異なる。但し、溶接トーチ3および形状センサ4の位置、姿勢を一致させても良い。位置姿勢データは、溶接ロボット2の取り付け位置ベース7を表す基準座標と、基準座標からの溶接トーチ3等の相対的な変位を表す相対座標ロボット座標系に区分できる。基準座標、相対座標はそれぞれ、スライダ装置1および溶接ロボット2の動作の制御に用いられる。動作軸制御工程ステップS2では、教示データ記憶工程ステップS1で記憶された教示データ計測教示データに基づいて、スライダ装置1と溶接ロボット2の動作軸が制御される。教示データ中の基準座標、相対座標それぞれによって、スライダ装置1と溶接ロボット2の動作が制御される。即ち、位置姿勢データに基づいて、形状センサ4の位置姿勢が制御される。この制御後に、形状センサ4による計測がなされる。座標変換データ算出工程ステップS3では、ロボット制御装置5から出力される教示データ計測教示データに基づいて、形状データ補正用の座標変換データ後述の変換行列Cn,Cn’,Cn等が算出される。この工程で算出された座標変換データは、ステップS5、ステップS8、ステップS9で用いられる。なお、座標変換データの算出の詳細は後述する。形状データ抽出工程ステップS4では、動作軸制御工程ステップS2で形状センサ4から出力される計測データからノイズ除去と二値化を行うことで、溶接対象の輪郭を表す形状データが抽出される。後述のように、溶接対象物に対する形状センサ4の位置、姿勢によっては、この形状データに歪みが生じる。センサ姿勢補正工程ステップS5では、座標変換データ算出工程ステップS3で算出された座標変換データを用いて、形状データ抽出工程ステップS4で抽出された形状データが補正される。即ち、形状データの歪みが低減される。変化点抽出工程ステップS6では、センサ姿勢補正工程ステップS5で補正された形状データから形状の変化点が抽出される。この変化点は、例えば、溶接対象物の上面と開先面との境界、溶接ビードと開先面の境界溶接ビードの端部に対応する。即ち、複数の面例えば、上面、開先面、ビード面の境界では、その輪郭の角度が急激に変化する。このため、形状データで表される輪郭での局所的な勾配微分量の絶対値が大きい箇所として、変化点が抽出される。なお、この詳細は後述する。開先ビード面抽出工程ステップS7では、変化点抽出工程ステップS6で抽出された変化点からビード端部が抽出される。さらに、ビード面と開先面が特定される。既述のように、変化点には、溶接ビードの端部溶接ビードと開先面の境界が含まれる。第3の実施形態で示すように、前回の溶接今回の溶接層の下層での溶接前後での形状データを比較し、形状の変化量が大きいポイントをビード端部として抽出できる。溶接ビードの2つの端部の間での形状データがビード面に対応する。また、この2つの端部の両側での形状データが一対の開先面に対応する。なお、この詳細は後述する。溶接条件算出工程ステップS8では、開先ビード面抽出工程ステップS7で特定されたビードの幅と一対の開先面の傾斜角度から、溶接条件、溶接ねらい位置熔接時の溶接トーチ3の位置、溶接トーチ姿勢熔接時の溶接トーチ3の姿勢向きが決定される。ビードの幅は、溶接ビードの2つの端部間の距離に対応する。溶接位置姿勢算出工程ステップS9では、溶接条件算出工程ステップS8で算出された溶接ねらい位置および溶接トーチ姿勢をロボット座標系上の位置および姿勢として算出される。算出された位置データは教示データ記憶装置14に教示データ溶接教示データとして記憶される。この溶接教示データに基づいて、溶接装置による溶接がなされる。一例として、水車ランナの溶接について説明をする。図3に示すように、クレーン図示なしで、水車ランナ16を起立状態で吊り上げ、ターニングローラ17上に設置する。スライダ装置1と溶接ロボット2で構成される溶接装置が水車ランナ16の開口部51の横に設置される。ターニングローラ17を回転させることで、水車ランナ16を連動して回転させる。羽根18溶接対象となる部材の開先部開先面に対応する部位53図6参照が溶接装置の前方に位置する角度で、水車ランナ16の回転を停止させる。その状態で、ロボット制御装置5に設けられた動作軸制御装置15によって、スライダ装置1と溶接ロボット2が操作される。溶接ロボット2のアーム先端に取り付けられた形状センサ4によって、開先部53の形状が計測される。水車ランナ16の部材である羽根18、クラウン19およびバンド20はそれぞれが3次元曲面を有する。図4および図5に、羽根18の開先の傾斜角度と溶接線の勾配の一例を示す。図4の縦軸が開先の傾斜角度を示す。図4の横軸が、入口水車ランナ16外周側に配置される、水を取り込む箇所から出口水車ランナ16中央に配置される、水を放出する箇所に向かう方向での距離を示す。また、図5の縦軸が基準点からの高さを示す。図5の横軸が入口から出口に向かう方向での距離を示す。この傾斜角度と溶接線の勾配が、連続的に変化していることが分かる。本実施形態では、3次元曲面のような複雑な形状の溶接が可能である。以下、一例として、図6に示すような形状センサ4を使用する場合について説明する。この形状センサ4は、照射装置であるレーザスリット光照射器21と撮像装置であるCCDカメラ22とで構成される。レーザスリット光照射器21は、スリット状のレーザ光スリット光を照射する。溶接対象である羽根18に向かうスリット光は、照射面スリット光によって形成される面S0と交わる線状の部位照射ラインLRに照射される。照射ラインLRは、溶接対象の輪郭に対応する形状を有する。照射ラインLRの画像が、CCDカメラ22で計測データとして取り込まれる。既述のように、形状データ抽出工程ステップS4において、この計測データから、スリット光の形状照射ラインLRの形状が形状データとして抽出される。正確には、次のように形状データが生成される。まず、CCDカメラ22で得られた画像計測データから溶接対象に当たったスリット光の画素照射ラインLRが抽出される。そして、光照射器21とCCDカメラ22との相対位置および相対姿勢向きに基づき、抽出された各画素の位置照射ラインLRを光照射器21から照射されるスリット光面照射面S0上の位置に変換する。この結果、形状データが生成される。抽出される形状データの精度を考慮すると、照射面S0が溶接予定線に対して鉛直であることが好ましい。即ち、照射面S0が溶接線と垂直になるように、溶接ロボット2を制御して、形状センサ4の位置、姿勢が決定される。既述のように、形状センサ4の位置、姿勢が制限され、照射面S0と溶接線とを鉛直とできない場合があり得る。即ち、形状センサ4の位置、姿勢によっては、水車ランナの部材と、溶接トーチ3および形状センサ4とが干渉する接触する可能性がある。この場合、形状センサ4の姿勢を変更して、干渉を回避する必要がある。照射面S0と溶接線が鉛直でない場合、形状データ抽出工程ステップS4で抽出される形状データに、姿勢変更分の歪が含まれることになる。このため、形状データの補正が必要となる。ここで、姿勢変更分の歪は、スリット光の照射面S0が溶接線に対して鉛直な場合での形状データからのずれを意味する。なお、他の検出方式の形状センサを使用した場合でも、一般に歪が発生し、補正が必要となる。この姿勢変更分の補正には、照射面S0の位置および方向溶接線の鉛直面に対する形状センサ4の姿勢のデータが必要である。このため、計測教示データ位置姿勢データが教示データ記憶装置14から形状センサ処理装置6へ送られる。図7を用いて姿勢変更分の補正について説明をする。計測教示点ここでは、溶接予定線上の点Pnに対応する形状データを補正することを考える。座標変換データ算出工程ステップS3において、計測教示点Pnおよびその前後の計測教示点Pn-1、Pn1を含む、3つの計測教示点Pn-1、Pn、Pn1を通る円弧ACを想定する。この円弧ACに教示点Pnで接する接線ベクトルXn’を求める。この接線ベクトルXn’は、教示点Pnにおける溶接線方向を表わす。次に教示点Pnを含み、ベクトルXn’を法線ベクトルとする溶接線の鉛直面S1を求める。前記教示データ記憶装置14から入力された計測教示データの計測教示点の位置姿勢データから形状センサ4のレーザスリット光照射器21の軸方向を表わすベクトルZnを求める。ベクトルZnを前記鉛直面に投影したベクトルZn’を求める。接線ベクトルXn’の単位ベクトルNとし、Nに垂直な平面S1へ射影する射影行列をPnとする。このとき、次のような関係が成り立つ。Pn=I-NNTここで、I:単位行列、NT:単位ベクトルNを転置した転置ベクトル以上からZn’は以下の式で算出できる。Zn’=PnZn上記で得られたベクトルXn’とZn’に直交するベクトルYn’を求める。Yn’=Zn’×Xn’ここで、×はベクトルの外積を表すこれらのベクトルXn’、Yn’、Zn’を座標軸とし、教示点Pnを座標原点とするロボット座標系から見た鉛直面S1の座標系を表す行列変換行列Cn’が算出される。次に、変換行列Cnの算出につき説明する。既述のように、形状センサ4および溶接トーチ3は、例えば、6つの関節を有する、溶接ロボット2のアームに取り付けられる。このため、6つの関節の動作に応じて、形状センサ4の位置および姿勢方向が定まる。ここで、第1~第6の関節に接続される第1~第6のリンクの先端それぞれでの相対的な位置、姿勢を行列Aiで表すことができる。即ち、行列Aiは、ロボット座標を基準とする第1リンクの先端の位置姿勢を表す。行列Aiは、第i-1のリンクの先端を基準とする第iリンクの先端の位置姿勢を表す。このようにすると、ロボット2のアームの先端形状センサ4の位置および方向照射面S0の位置及び方向計測教示データの教示点の位置と姿勢を表す行列T6は、次のように行列A1~A6の積によって、表現できる。T6=A1A2A3A4A5A6......式1行列Aiには、並進成分、回転成分の双方が含まれて良い。並進成分は、第i-1のリンクの先端に対する、第iのリンクの先端の並進移動による座標変換の成分を表す。回転成分は、第i-1のリンクの先端に対する、第iのリンクの先端の回転移動による座標変換の成分を表す。並進成分は、教示点Pnの位置に対応する。これは、計測教示データが各関節軸の角度で記憶されている場合は、運動学方程式を解くことで得られる。教示点Pnの教示データに対応する式1から並進成分が算出される。回転成分につき説明する。ベクトルXn’,Yn’,Zn’のそれぞれの単位ベクトルをN=[Nx,Ny,Nz,0]T、O=[Ox,Oy,Oz,0]T、A=[Ax,Ay,Az,0]Tとする。また、Z軸まわりの回転をΔr、Y軸まわりの回転をΔp、X軸まわりの回転をΔyとするロールピッチヨーの回転。この場合の回転変換は、以下のように表されることが知られている。Δr=atan2Ny,NxおよびΔr=Δr180°Δp=atan2-Nz,cosΔrNx-sinΔrNyΔy=atan2sinΔrAx-cosΔrAy,-sinΔrOxcosΔrOyベクトルXn、Yn、Znを座標軸とし、教示点Pnを座標原点とするロボット座標系から見た照射面S0の座標系を表す行列変換行列Cnは、式1と同様の式2によって表される。Cn=A1A2A3A4A5A6......式2但し、行列Aiの内容は、式1、2で必ずしも一致しない溶接ロボット2のアームの状態が異なる。以上で算出された変換行列Cn’,Cnは、座標変換データを意味する。座標変換データは、センサ姿勢補正工程ステップS5、溶接条件算出工程ステップS8、溶接位置姿勢算出工程ステップS9で用いられる。センサ姿勢補正工程ステップS5では、形状データ抽出工程ステップS4で抽出された形状データが補正される。即ち、形状データ上の点照射ラインLR上の点に対応する位置行列Tnから、補正後の形状データに対応する位置行列Tn’が算出される。具体的には、次の式3によって、位置行列Tn’が算出される。Tn’=Cn’-1CnTn......式3ここで、Cn’-1は、行列Cn’の逆行列を表す。次に、式3による位置行列Tnからの位置行列Tn’の算出Cn’-1Cnによる座標変換の意味を説明する。図8に、この座標変換の内容を模式的に表す。照射面S0上の位置データ形状データが、鉛直面S1上の形状データに変換される座標変換。照射面S0上の点Paの鉛直面S1への射影を点Pbとする。点Pa、Pbをそれぞれ、ベクトルVa=[Xa,Ya,Za,1]T、Vb=[Xb’,Yb’,Zb’,1]Tで表す。ベクトルVa,Vbはそれぞれ、照射面S0上の座標Xa,Ya,Za]、鉛直面S1の座標Xb’,Yb’,Zb’で表されている。このとき、ベクトルVbは次のように、ベクトルVaから算出される。Vb=Cn’-1CnVa以上から判るように、Cn’-1Cnによる座標変換は、照射面S0上の点から鉛直面S1上への射影に対応する。この座標変換を用いて、補正後の形状データ上の点に対応する位置行列Tn’が算出される式3。形状データの各点照射ラインLR上の点座標それぞれに対応する複数の位置行列Tnから、補正後の形状データの各点補正された照射ラインLR上の点それぞれに対応する複数の位置行列Tn’が算出される。補正後の形状データ位置行列Tn’は、変化点抽出工程ステップS6で利用される。即ち、図9に示すように、形状データの各ポイント補正後の照射ラインLR上の点を繋いだベクトル間での角度変化角度差の大きいポイントが、変化点として抽出される。開先ビード面抽出工程S7では、次のような処理がなされる。まず、抽出されたポイント変化点から開先端部となる二つのポイントが抽出される。その2点間にあるポイントがビード端部と特定される。クラウン19側またはバンド20側の開先端部とビード端部の位置から、溶接線の鉛直面S1上での開先面の角度が算出される。また、ビード端部同士の距離からビード幅が算出される。溶接条件算出工程ステップS8では、次のような処理がなされる。まず、開先ビード面抽出工程ステップS7で算出された溶接線鉛直面S1上での開先面の角度と、座標変換データ算出工程ステップS3で算出された鉛直面S1の位置と姿勢を表わす変換行列Cn’から、ロボット座標系での開先面の傾斜角度が算出される。これら開先の傾斜角度と溶接線の勾配と、開先ビード面抽出工程ステップS7で算出されたビード幅に基づいて、溶接条件と、溶接線鉛直面上でのねらい位置とトーチ姿勢の最適値を求める。溶接条件は、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィービング周波数振幅方向で構成される。具体的には、形状センサ処理装置6内に条件分岐式を記憶させる。図10、図11は、条件分岐式の一例を表す。図9がビード幅による条件の組み合わせを表す。図10が溶接条件を表す。ここでは多層溶接を考慮している。ビード幅既存下層のビードの幅が第1の値12mm以下であれば、条件3が選択され、既存のビードの中央で溶接がなされ、より上層のビードが形成される。ビード幅が第1の値12mmより大きく第2の値19mm以下であれば、条件1、3が順に選択され、右側、左側の2箇所で溶接がなされる。また、ビード幅が第2の値19mmより大きければ、条件1、2、3が順に選択され、右側、中央、左側の3箇所で溶接がなされる。図11の条件2での先のビードの端部はこれから溶接しようとする層より下層のビードの端部を意味する。図11に示す条件1~3では、ねらい位置、トーチ姿勢、溶接条件アーク条件、ウィービング条件が設定されている。このように、開先ビード面抽出工程ステップS7で算出されたビード幅に合うねらい位置、トーチ姿勢、溶接条件が求められる。ここで、図10、図11の条件分岐において、条件1~3が適用される溶接線勾配の範囲が設定されているものとする。即ち、溶接線の勾配毎に、図10、図11のような条件分岐式が設定されているものとする。このようにすることで、ビード幅、溶接線の勾配が決まれば、ねらい位置、トーチ姿勢、溶接条件が求まる。なお、開先の傾斜角度は、トーチ姿勢の基準として用いられる。即ち、開先面を基準面として、トーチ姿勢が決定される。以上のねらい位置、トーチ姿勢、溶接条件は、一般に、開先鉛直面S1上の値として設定されている。このため、上記の式3では、形状データの座標を鉛直面S1上の座標に変換している。一方、座標変換データ算出工程ステップS3で溶接教示データの教示点溶接トーチ3の位置と姿勢を表わす変換行列Cnを求める。これは、計測教示点と同様に溶接ロボット2のアームの先端の位置と姿勢に対応することから、式2と同様、次の式4で表すことができる。Cn=A1A2A3A4A5A6......式4但し、行列Aiの内容は、式1、2、4で必ずしも一致しない溶接ロボット2のアームの状態が異なる。溶接位置姿勢算出工程S9では、算出された座標変換行列Cnを用いて、溶接線鉛直面S1上でのねらい位置とトーチ姿勢がロボット座標系でのねらい位置とトーチ姿勢に変換される。以下のように、溶接線鉛直面S1上での位置と姿勢を表わす行列Xdからロボット座標系で表した行列Xd’が算出される。Xd’=Cn-1Cn’Xdここで、行列Cn-1は、行列Cnの逆行列を表わす。次に、ロボット制御装置5では算出された溶接位置姿勢および溶接条件が教示データ記憶装置14に記憶される。以上を形状計測点毎に繰返すことで、溶接動作を教示し、溶接教示データを生成できる。この教示データを自動で再生することで、溶接作業が実行される。以上の結果より、本実施の形態によれば、スライダ装置1、溶接ロボット2、溶接トーチ3、形状センサ4で構成される溶接装置を用いることにより、溶接ロボットを走行させるレールが不要となる。また、ロボット制御装置5および形状センサ処理装置6を用いることにより、溶接ビード形状を計測するセンサの姿勢の自由度が向上する。この結果、高品質の自動溶接が可能な大型複雑構造物の自動溶接装置および溶接方法を提供可能となる。第2の実施形態次に、第2の実施の形態について図12を用いて説明する。なお第2の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図12に示すように本実施例では、製品設計用3次元CAD23およびオフラインティーチングシステム24を設ける。第2の実施の形態の溶接装置について図12を用いて説明をする。この溶接装置はスライダ装置1と、スライダ装置1からデータを受信する形状センサ処理装置26と、形状センサ処理装置26と相互にデータを送受信するロボット制御装置5と、を有する。ロボット制御装置5は教示データ記憶装置14と動作軸制御装置15を有する。教示データ記憶装置14は形状センサ処理装置6へ計測教示データを送信する。動作軸制御装置15は、スライダ装置1と溶接ロボット2の動作を制御する。第1の実施形態と重複することから、スライダ装置1、溶接ロボット2の説明は省略する。形状センサ4から出力されるデータは形状センサ処理装置26に出力される。形状センサ処理装置26は、図13で示すような工程を実行する。教示データ記憶工程ステップS41では、教示データ記憶装置14に教示データが記憶される。例えば、キーボード等の入力装置を用いて、教示データが入力される。動作軸制御工程ステップS42では、教示データ記憶工程ステップS41で記憶された教示データ計測教示データに基づいて、スライダ装置1と溶接ロボット2の動作軸が制御される。動作軸制御装置15がスライダ装置1および溶接ロボット2を駆動し、計測教示点に形状センサを移動する。そして、形状センサ4からの計測データが取得される。オフラインティーチングシステム24では、計測溶接教示工程ステップS43、姿勢変更工程ステップS44、変換データ算出工程ステップS45が実行される。計測溶接教示工程ステップS43では、コンピュータ上で教示データが作成される。姿勢変更工程ステップS44では、大型水車ランナなどの施工対象物と溶接装置との干渉が確認される。これらが干渉する場合、溶接トーチ3および形状センサ4の姿勢が変更される。変換データ算出工程ステップS45では、姿勢変更前の姿勢と変更後の姿勢の変換データが算出される。一方、形状センサ処理装置26では、形状データ抽出工程S46、センサ姿勢補正工程ステップS47、変化点抽出工程ステップS48、開先ビード面抽出工程ステップS49、溶接条件算出工程ステップS50、および溶接位置姿勢補正工程ステップS51が実行される。溶接位置姿勢補正工程ステップS51は、第1の実施の形態での溶接位置姿勢算出工程ステップS51の代替として設けられる。ステップS46~S51は第1の実施の形態におけるステップS4~ステップS8と対応し、それぞれ同様の工程を示す。ステップS51については後述する。本実施の形態では、水車ランナなどの施工対象物の3次元形状データが、製品設計用3次元CAD23を用いて作成され、オフラインティーチングシステム24、すなわち数値化装置に入力される。第1の実施の形態では、人が溶接ロボット2を操作して、データを入力していた。即ち、溶接対象および溶接装置の干渉を人的に回避していた。これに対し、本実施の形態では、製品設計用3次元CAD23、オフラインティーチングシステム24を用いて、数値化されたデータを溶接ロボット2に入力する。この結果、本実施形態では、姿勢変更工程ステップS44において、溶接対象および溶接装置の三次元データを用いて、干渉が自動的に回避される。計測溶接教示工程ステップS43では、入力された施工対象物の3次元形状データを、予め作成された溶接装置スライダ装置1、溶接ロボット2、溶接トーチ3、形状センサ4の3次元モデルとともに、コンピュータ上の仮想空間に配置する。そして、3次元形状データで表される施工対象物の開先部の溶接線の鉛直面S1上、かつ開先面間同士の角度の中心を通る位置および方向姿勢に形状センサおよび溶接トーチが配置されるように、教示データが算出される。さらに、この位置および姿勢へのアプローチ動作および退避動作の教示データを追加する。このように各々の教示点に動作命令を付加することで、計測教示データおよび溶接教示データが作成される。次に姿勢変更工程ステップS44において、上記計測および溶接教示データを用いて、施工対象物と溶接装置との干渉の有無を確認する。干渉がある場合は、教示データに含まれる溶接トーチ3および形状センサ4の姿勢が変更される。姿勢変更された溶接教示データは、溶接位置姿勢補正工程ステップS51において用いられる。また、計測教示データは、教示データ記憶装置14と変換データ算出機能27に出力される。変換データ算出工程ステップS45では、姿勢変更後から姿勢変更前への回転変換データが算出される。回転変換データの算出に、姿勢変更工程ステップS44で求められた姿勢変更後の計測教示データ内の計測教示点の姿勢データと、計測溶接教示工程ステップS43で求められた姿勢変更前の計測教示データ内の計測教示点の姿勢データが用いられる。センサ姿勢補正工程ステップS47では、回転変換データに基づき、形状データ抽出工程ステップS46で算出された形状データを変換することで、歪補正後の形状データが算出される。溶接位置姿勢補正工程ステップS51では、姿勢変更工程ステップS44で算出された溶接教示データ内の溶接教示点の位置姿勢データを補正する。この補正には、溶接条件算出工程ステップS50で算出された溶接条件と溶接線鉛直面上でのねらい位置、トーチ姿勢、および前記変換データ算出工程ステップS45で算出された回転変換データが用いられる。補正された位置姿勢データは、溶接教示データとして教示データ記憶装置14に記憶される。ロボット制御装置5では、教示データ記憶装置14に記憶された溶接教示データに基づき、動作軸制御装置15がスライダ装置1および溶接ロボット2を駆動し、自動溶接を行う。以上の結果より、本実施の形態によれば、スライダ装置1、溶接ロボット2、溶接トーチ3、形状センサ4で構成される溶接装置を用いることにより、溶接ロボットを走行させるレールが不要となる。また、ロボット制御装置5、形状センサ処理装置26、製品設計用3次元CAD23、オフラインティーチングシステム24を用いることにより、溶接ビード形状を計測するセンサの姿勢の自由度が向上する。この結果、高品質の自動溶接が可能な大型複雑構造物の自動溶接装置および溶接方法を提供可能となる。第3の実施形態第3の実施の形態を、図14を用いて説明する。なお、第1の実施の形態および第2の実施の形態と同一の工程には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。グラフ1、1-1、1-2、2、3はそれぞれ、形状データ、前回形状データ前回の溶接時の形状データを示す、今回形状データ今回の溶接時の形状を示す、今回形状データのベクトルの角度変化量、前回形状データと今回形状データとの差分を示す。形状データグラフ1は、前回形状データグラフ1-1と今回形状データグラフ1-2を含む。本実施の形態では、変化点抽出工程ステップS6、S48において、形状データのベクトルの角度変化量が大きい4つのポイントA、B、C、Dを、変化量の大きい順に抽出する。クラウンまたはバンド側開先面となる部分は、形状データ端部Eを開先面端部として抽出する。さらに前回形状データと今回形状データとの差分を算出する。この差分の変化量が大きいポイントb、dに対応する今回形状データのポイントB、Dをビード端部として抽出する。アーク溶接では、溶接ビードが溶け込み不良の原因となるオーバーラップ形状とならないように溶接条件、ねらい位置、トーチ姿勢が選定される。また、横向姿勢溶接では溶接ビードの下端形状が他の溶接姿勢に比べてなだらかになる傾向がある。この場合、形状データの角度変化量を抽出する場合に、ビード端部が抽出できない現象が発生する。本実施の形態では、前回形状データと今回形状データとの差分を求め、その変化量が大きいポイントを抽出してビード端部とする。溶接条件算出工程S8、S50ではこのビード端部の位置から求めたビード幅に対応する溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィービング周波数振幅方向で構成される溶接条件と、計測面上でのねらい位置とトーチ姿勢を決定する。以上の結果より、計測された形状データから確実にビード端部位置を求めることができる。これに基づいて、溶接条件、ねらい位置、トーチ姿勢を決定することで、高品質の自動溶接が可能となる。本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。"