JP2000246439A - スケジュ−ルに従がう溶接装置および溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続姿勢変化の開先線を均一品質で自動溶
接。ビ−ド厚みを均一にする。開先形状検出サンプリン
グ数が少くても緻密に開先形状に追従した溶接条件自動
切換を行なう。 【解決手段】 予定軌跡の複数箇所の、基準開先形状用
の溶接条件をメモリ上に定め；該軌跡の複数点において
開先形状を検出してメモリに書込み；前記複数箇所の切
換点の中の開先形状を検出していない切換点の前後の開
先形状に基づいて補間法により該切換点の開先形状を算
出し、切換点および複数点を区間の区切り点とし、与え
られた総ブロック数を区間それぞれに、各区間の軌跡長
に対応して比例配分し、配分したブロック数で各区間の
軌跡長を等分に分割し、各区間の開始区切り点および終
了区切り点の開先形状と区間内のブロック位置に従って
補間法により各ブロック位置の開先形状を算出してその
箇所の基準開先形状に対するずれに対応して、溶接条件
を修正してブロック位置対応でスケジュ−ルメモリに書
込み；それに従って溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接対象材の開先
を、コンピュ−タに設定された溶接スケジュ−ルに従っ
て溶接する自動溶接に関し、特に、これに限定する意図
ではないが、端面を突合せて連続にした２鋼管の間の開
先を、自動溶接ロボットにて鋼管を中心に溶接ト−チを
旋回させて多層盛り溶接する装置および溶接方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】溶接中に溶接条件を変更する必要がある
一連の溶接予定軌跡の溶接は、予め溶接条件切換点毎に
溶接条件を定めた溶接スケジュ−ルを作成してメモリに
登録し、溶接時には、溶接の進行に合せてメモリから順
次に溶接条件を読み出して溶接条件を切換える、メモリ
上のスケジュ−ルに従った自動溶接を行なうのが好まし
い。

【０００３】水平面（又は垂直面）に対する開先の向き
である開先姿勢（水平，垂直，４５度，××度）が溶接
予定軌跡上で変化する場合には、それに応じて溶接条件
を変更しなければならない。例えば、最も代表的な例で
は、端面を突合せて連続にした水平２鋼管の間のリング
状の開先（円周方向に延びる開先）の全周溶接では、上
向き溶接，横向き溶接および下向き溶接を連続的に行な
うことになり、周溶接中に、溶接条件の少しづつの変更
が必要となる。

【０００４】特開昭６２−２５９６７３号公報には、水
平２鋼管の間のリング状の開先を溶接するために、全周
を８等分に区間分割して、各区間に対して、開先寸法デ
−タと今回パスにて形成しようとするビ−ド厚さを与え
て、これらに基づいて今回パスのビ−ド幅と単位長当り
の所要溶接金属量を算出し、そして算出値と指定溶接電
流に基づいて更にウィ−ビング幅と溶接速度を演算し
て、溶接電流，溶接速度およびウィ−ビング幅を溶接ス
ケジュ−ルの中の、該当区間宛ての溶接条件に定め、そ
して溶接スケジュ−ルに従って溶接を実行する、自動溶
接方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、水平鋼
管の全周の８分割では、１区間の間の溶接ト−チの姿勢
変化が大きいので、区間内同一溶接条件では、溶接条件
の制御が粗過ぎる。また、開先形状が溶接条件に対する
パラメ−タであるが、１区間内に１つの開先形状を与え
るのも、実際の開先形状との解離が大きいと推察され
る。したがって、固定的な大区分を外し、区分数や区間
長の設定を任意とし、かつ、開先形状も周方向に高密度
（多点）で与えて、開先線に沿っての溶接条件の制御を
細密にするのが好ましい。

【０００６】ところで、溶接予定軌跡（開先線）上の、
主に開先姿勢の変化に対応する、溶接条件の切換わり点
と、開先形状が与えられた点（開先形状付与点；例えば
開先形状検出点）とが同じであると、開先形状に基づい
て調整又は修正した溶接条件の信頼度は高い。しかし異
なる場合があり、その場合でも、開先形状に正しく対応
した溶接条件を設定するのが好ましい。

【０００７】本発明は、開先をそれが延びる方向に均一
な品質で自動溶接することを第１の目的とし、連続して
姿勢が変化する開先線を、自動的かつビ−ド厚みを均一
に溶接することを第２の目的とし、比較的に少い数の開
先形状検出サンプリング数でも緻密に開先線各部の開先
形状に追従した溶接条件自動切換を行なうことを第３の
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）溶接予定軌跡(リ
ング状の開先)の複数箇所のそれぞれにおける、開先の
基準形状(表1上の板厚,ル-ト幅,開先角度)対応の溶接条
件(表1)を定めるための基準条件設定手段(40;図5)；溶
接予定軌跡の複数点のそれぞれにおける開先形状(検出
形状)を入力する手段(8〜12,30)；前記複数箇所の箇所
間の切換点の中の開先形状(検出形状)が入力されていな
い切換点の前後の開先形状に基づいて補間法により該切
換点の開先形状を算出し、前記溶接予定軌跡に与えられ
た総ブロック数を前記複数箇所のそれぞれに、各箇所の
溶接予定軌跡長に対応して比例配分し、配分したブロッ
ク数で各箇所の溶接予定軌跡長を等分に分割し、各箇所
の開始部および終了部の切換点の前記開先形状と箇所内
のブロック位置に従って補間法により各ブロック位置の
開先形状を算出してその箇所の基準形状に対する、算出
した開先形状のずれに対応して、前記溶接条件を修正し
てブロック位置対応で溶接スケジュ−ルに定める、溶接
条件演算手段(40;図6〜8)；および、前記溶接スケジュ
−ルに従って溶接予定軌跡を溶接する手段(8〜12,16〜1
8,30)；を備える、スケジュ−ルに従がう溶接装置。

【０００９】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号又は対
応事項を、参考までに付記した。以下も同様である。

【００１０】これによれば、溶接条件の切換点に開先形
状が与えられない場合でも、その前後の開先形状の間の
開先形状が補間法により与えられ、この開先形状の信頼
性が高く、したがって溶接スケジュ−ルの信頼性が高
い。また、開先形状付与点（例えば開先形状検出点）を
格別に多くしなくても、溶接条件の切換点を多くするこ
とができると共に、溶接条件の切換点と開先形状付与点
とが同一位置とならなくても、溶接条件の切換点の開先
形状と合致する開先形状が与えられ、信頼性が高い溶接
スケジュ−ルを得ることができる。

【００１１】各箇所の溶接予定軌跡長を等分にブロック
分割し、各箇所の開始部および終了部の切換点の前記開
先形状と箇所内のブロック位置に従って補間法により各
ブロック位置の開先形状を算出し、これに基づいて各ブ
ロック位置の溶接条件を定め、溶接施工中はブロック単
位で溶接条件を切換えるので、溶接予定軌跡に沿っての
溶接条件の制御が緻密になり、比較的に少い数の開先形
状検出サンプリング数でも緻密に開先線各部の開先形状
に滑らかに追従した溶接条件自動切換を行なうことがで
きる。これにより、より均一な品質の自動溶接を実現し
うる。 （２）溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおける、開
先の基準形状対応の溶接条件を定めるための基準条件設
定手段(40;図5)；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにお
ける開先形状を入力する手段(8〜12,30)；前記溶接予定
軌跡に与えられた総ブロック数を前記複数点の間の区間
のそれぞれに、各区間の溶接予定軌跡長に対応して比例
配分し、配分したブロック数で各区間の溶接予定軌跡長
を等分に分割し、各区間の開始点および終了点の前記開
先形状と区間内のブロック位置に従って補間法により各
ブロック位置の開先形状を算出してその箇所の基準形状
に対する、算出した開先形状のずれに対応して、前記溶
接条件を修正してブロック位置対応で溶接スケジュ−ル
に定める、溶接条件演算手段(40;図6〜8)；および、前
記溶接スケジュ−ルに従って溶接予定軌跡を溶接する手
段(8〜12,16〜18,30)；を備える、スケジュ−ルに従が
う溶接装置。

【００１２】これによれば、開先形状を抽出又は与えた
点に対して溶接条件が定められ、溶接スケジュ−ルは、
開先形状を抽出又は与えた点の連なりに対する溶接条件
の連なりとなり、開先形状を抽出又は与える点を任意と
することができる。溶接条件切換点を格別に多くしなく
ても、開先形状付与点（例えば開先形状検出点）を多く
して細密な溶接スケジュ−ルを得ることができる。

【００１３】開先形状を抽出又は与えた点(開先形状検
出点)の間の区間の溶接予定軌跡長を等分にブロック分
割し、各区間の開始部および終了部の位置(各開先形状
検出点)の前記開先形状と区間内のブロック位置に従っ
て補間法により各ブロック位置の開先形状を算出し、こ
れに基づいて各ブロック位置の溶接条件を定め、溶接施
工中はブロック単位で溶接条件を切換えるので、溶接予
定軌跡に沿っての溶接条件の制御が緻密になり、比較的
に少い数の開先形状検出サンプリング数でも緻密に開先
線各部の開先形状に滑らかに追従した溶接条件自動切換
を行なうことができる。これにより、より均一な品質の
自動溶接を実現しうる。 （３）溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおける、開
先の基準形状対応の溶接条件を定めるための基準条件設
定手段(40;図5)；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにお
ける開先形状を入力する手段(8〜12,30)；前記複数箇所
の箇所間の切換点の中の開先形状が入力されていない切
換点の前後の開先形状に基づいて補間法により該切換点
の開先形状を算出し、前記切換点および複数点を区間の
区切り点とし、前記溶接予定軌跡に与えられた総ブロッ
ク数を前記区間のそれぞれに、各区間の溶接予定軌跡長
に対応して比例配分し、配分したブロック数で各区間の
溶接予定軌跡長を等分に分割し、各区間の開始区切り点
および終了区切り点の前記開先形状と区間内のブロック
位置に従って補間法により各ブロック位置の開先形状を
算出してその箇所の基準形状に対する、算出した開先形
状のずれに対応して、前記溶接条件を修正してブロック
位置対応で溶接スケジュ−ルに定める、溶接条件演算手
段(40;図6〜7)；および、前記溶接スケジュ−ルに従っ
て溶接予定軌跡を溶接する手段(8〜12,16〜18,30)；を
備える、スケジュ−ルに従がう溶接装置。

【００１４】これによれば、上記（１）および（２）の
作用，効果が同時に得られる。 （４）溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおける、開
先の基準形状対応の溶接条件をメモリ上に定め(図5の2,
11〜19)；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにおいて開
先形状を検出して位置対応でメモリに書込み(図4の5)；
前記複数箇所の箇所間の切換点の中の開先形状が入力さ
れていない切換点の前後の開先形状に基づいて補間法に
より該切換点の開先形状を算出し、前記切換点および複
数点を区間の区切り点とし、前記溶接予定軌跡に与えら
れた総ブロック数を前記区間のそれぞれに、各区間の溶
接予定軌跡長に対応して比例配分し、配分したブロック
数で各区間の溶接予定軌跡長を等分に分割し、各区間の
開始区切り点および終了区切り点の前記開先形状と区間
内のブロック位置に従って補間法により各ブロック位置
の開先形状を算出してその箇所の基準形状に対する、算
出した開先形状のずれに対応して、前記溶接条件を修正
してブロック位置対応でスケジュ−ルメモリに書込み
(図6〜8)；前記スケジュ−ルメモリ上の溶接条件に従っ
て溶接予定軌跡を溶接する(図4の9〜10)；メモリ上のス
ケジュ−ルに従がう溶接方法。

【００１５】これによれば、上記（１）および（２）の
作用，効果が同時に得られる。 （５）溶接機構は、鋼管(14)を周回するリング状のレ−
ル(10)，該レ−ル(10)に装着されレ−ル(10)に沿って鋼
管(14)を周回移動する溶接台車(11)，溶接台車(11)に搭
載された溶接ト−チ(12)，溶接台車(11)に搭載された走
行駆動機構(2L,RL,ML)、および、該走行駆動機構を正，
逆走行駆動する駆動手段(4,3,1L)、を含む。

【００１６】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の一実施例の機構の外観を示
す。端面を合せて水平に配置された右鋼管１３と左鋼管
１４の突合せ端面には、レ型開先（図１２）が形成され
ている。左鋼管１４には、それと同軸にリング状のレ−
ル１０が固定されており、このレ−ル１０に溶接台車１
１が装着されている。溶接台車１１には、レ−ル１０を
その周方向には移動自在に、水平方向ｘおよび半径方向
ｒには移動不可に保持するガイドロ−ラおよびレ−ルと
噛み合う車輪があり、該車輪は、図示しない減速機を介
して、周回駆動用の電気モ−タＭｙで、正，逆回転駆動
され、正回転駆動されると溶接台車１１の基台は時計方
向に、逆回転駆動されると反時計方向に回動する。すな
わちレ−ル１０に沿って円運動する。電気モ−タＭｙに
はロ−タリエンコ−ダＲｙが結合しておりこれが、キヤ
リッジ１１の所定短距離の移動につき１パルスの電気パ
ルスを発生する。

【００１８】溶接台車１１の、車輪を支持する基台には
ｘ移動機構が結合されており、ｘ移動駆動用の電気モ−
タＭｘにて該機構が駆動され、電気モ−タＭｘの正回転
により、溶接台車１１の基台に対してｘ移動台１９が左
移動し、逆回転により右移動する。電気モ−タＭｘには
ロ−タリエンコ−ダＲｘが結合しておりこれが、ｘ移動
台１９の所定短距離の移動につき１パルスの電気パルス
を発生する。

【００１９】ｘ移動台１９には進退機構が結合されてお
り、進退駆動用の電気モ−タＭｒにて該機構が駆動さ
れ、電気モ−タＭｒの正回転により、進退台２０が鋼管
１４の中心に近付く方向に移動し、逆回転により中心よ
り離れる方向に移動する。電気モ−タＭｒにはロ−タリ
エンコ−ダＲｒが結合しておりこれが、進退台２０の所
定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生す
る。

【００２０】進退台２０には傾動機構が結合されてお
り、傾動用の電気モ−タＭθにて該機構が駆動され、電
気モ−タＭθの正回転によりト−チホルダ２１の、水平
面に対する傾斜θが小さくなり、逆回転により大きくな
る。電気モ−タＭθにはロ−タリエンコ−ダＲθが結合
しておりこれが、ト−チホルダ２１の所定小角度の回転
につき１パルスの電気パルスを発生する。

【００２１】溶接ト−チ１２はト−チホルダ２１で支持
され、水平面に対して角度θをなす。溶接ト−チ１２に
は、ワイヤ送給装置１８（図２）より溶接ワイヤが供給
される。

【００２２】図１に示す溶接機構は、図２に示す溶接シ
ステムの一部であり、中継箱３０の電気装置によって駆
動される。中継箱３０の電気装置にはホストとしてパソ
コン４１が接続されており、このパソコン４１が、溶接
スケジュ−ルに従って溶接条件を中継箱３０の電気装置
に与える。

【００２３】図３に、中継箱３０の電気要素の概要を示
す。上述のｘ移動機構，進退機構および傾動機構には、
それぞれに運動範囲を定める始端リミットスイッチＬｘ
ｏ，Ｌｒｏ，Ｌθｏおよび終端リミットスイッチＬｘ
ｅ，Ｌｒｅ，Ｌθｅが備わっており、ト−チ１２が各機
構の始端相当位置にあるときに始端リミットスイッチが
開、終端リミットスイッチは閉であり、ト−チ１２が始
端相当位置と終端相当位置の間にあるときには両スイッ
チ共に閉、ト−チ１２が各機構の終端相当位置にあると
きに始端リミットスイッチは閉、終端リミットスイッチ
は開である。

【００２４】上述のｘ移動機構，進退機構および傾動機
構それぞれの電気モ−タＭｘ，Ｍｒ，およびＭθの回転
軸には、ロ−タリエンコ−ダＲｘ，ＲｒおよびＲθが結
合されており、これらは電気モ−タの所定小角度の回転
につき１個の電気パルスを発生する。ト−チ１２を駆動
しているとき、マイクロプロセッサを含むコントロ−ラ
１ｘ，１ｒおよび１θが、電気モ−タＭｘ，Ｍｒおよび
Ｍθを正転付勢しているときにはロ−タリエンコ−ダが
発生する電気パルスをカウントアップし、逆転付勢して
いるときにはロ−タリエンコ−ダが発生する電気パルス
をカウントダウンし、始端リミットスイッチＬｘｏ，Ｌ
ｒｏおよびＬθｏが開のときにはカウント値をクリアす
る（カウントデ−タを０を示すものにする）。

【００２５】例えば、コントロ−ラ１ｘは、それ自身に
電源が投入されると、始端リミットスイッチＬｘｏが開
（ト−チ１２の回転位置が始端位置）であるかをチェッ
クし、それが閉（始端位置にない）であると、モ−タド
ライバ２ｘにモ−タ逆転付勢を指示し、モ−タドライバ
２ｘが逆転通電回路を閉じる。この逆転通電回路に始端
リミットスイッチＬｘｏが含まれておりそれが閉である
ので、電気モ−タＭｘに逆転電流が流れ電気モ−タＭｘ
が逆回転する。この逆回転で始端リミットスイッチＬｘ
ｏが開になると、逆転通電回路が開となって電気モ−タ
Ｍｘへの逆転電流が遮断されて電気モ−タＭｘが停止す
る。一方コントロ−ラ１ｘは、始端リミットスイッチＬ
ｚｏが閉から開に切換わると、モ−タドライバ２ｘへの
逆転指示を解除し、ｘ移動位置レジスタ（マイクロプロ
セッサの内部ＲＡＭの１領域）をクリアする。ここでト
−チ１２のｘ移動位置がｘ移動範囲の始端にあり、ｘ移
動位置レジスタのデ−タは０（基点）を示すものになっ
ていることになる。

【００２６】コントローラ１ｒおよび１θの動作も１ｘ
のものと同様であり、モータドライバ２ｒおよび２θの
動作も２ｘのものと同様である。

【００２７】コントローラ１ｗはＣＰＵ４の指示に応じ
て、トーチ１２が接続される溶接電源１６には、溶接電
流・電圧およびオン（通電）／オフ（通電停止）を指定
する信号を与え、流体供給装置１７にはオン（ガス供
給）／オフ（供給停止）を指示する信号を与え、ワイヤ
送給装置１８には供給速度およびオン（供給）／オフ
（供給停止）を指示する信号を与える。ＣＰＵ４には、
入出力（Ｉ／Ｏ）ポート３を介してコントローラ１ｙ，
１ｘ，１ｒ，１θおよび１ｗ、ならびに操作／表示ボー
ド８が選択的に接続される。この接続は、システムコン
トローラ５を介してＣＰＵ４が指定する。ＣＰＵ４のア
ドレスバス，データバスにはＲＯＭ６およびＲＡＭ７が
接続されている。システムコントローラ５は、ＣＰＵ４
が指示する制御信号をＲＯＭ６，ＲＡＭ７および操作／
表示ボード８に与える。

【００２８】再度図２を参照する。パソコン４１には２
次元ディスプレイ４２ならびにキ−ボ−ドおよびマウス
４３が接続されており、これら全体のコンピュ−タシス
テムが制御盤として構成され、パソコン４１に、オペレ
−タ入力に対応して溶接スケジュ−ルを生成し、溶接ス
ケジュ−ルに従って溶接機構を駆動し溶接を行なうプロ
グラムが格納されている。

【００２９】図４に、該プログラムによって実現する機
能を、オペレ−タの作業フロ−に従って示す。制御盤４
０に電源が投入されてパソコン４１が電源オン応答の初
期化を終えると、該プログラムが起動されて、ディスプ
レイに、溶接作業メニュ−が表示される。該メニュ−上
の主な項目は、 溶接条件作成編集（溶接条件作成，溶接条件編集） 教示 溶接スケジュ−ル作成（スケジュ−ル生成，スケジュ−
ル編集） 溶接作業 である。オペレ−タは、パソコン４１の表示メニュ−の
「溶接条件作成編集」を選択して、その中のサブメニュ
−の「溶接条件作成」又は「溶接条件編集」で溶接条件
を生成又は編集して今回の溶接作業用に登録し、次に
「教示」を選択して、操作ペンダント８の入力キ−を操
作して開先に対する溶接ト−チ位置を順次に定めて各点
で開先形状の検出を行ない、今回の溶接作業用に登録す
る。そして「溶接スケジュ−ル作成」を選択して溶接ス
ケジュ−ルを確定して登録し、次に「溶接作業」を選択
して、パソコン４１に溶接スケジュ−ルを実行させる。

【００３０】図５に、「溶接条件作成編集」２の概要を
示す。これが選択されるとパソコン４１は、「溶接条件
作成編集」のサブメニュ−を表示する。このサブメニュ
−の主要な項目は、「溶接条件作成」および「溶接条件
編集」であり、オペレ−タが「溶接条件編集」を指定す
ると、パソコン４１は、これまでに登録されている溶接
条件テ−ブルのリストをディスプレイ４２に表示する
（ステップ１１，１６，１７）。オペレ−タが、リスト
の中の１つの溶接条件テ−ブルを指定すると、それがデ
ィスプレイ４２に表示される（ステップ１８）。その一
例を表１に示す。なお、本書において「テ−ブル」と
は、メモリ上の記憶領域，そこの情報群又はそこから読
出してディスプレイ４２に表示したデ−タ表を意味す
る。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１上の「板厚（３２）」，「ル−ト幅
（６）」および「開先角度（３５）」が、基準開先形状
デ−タであり、板厚は図１０のＴの値（ｍｍ）、ル−ト
幅は図１２の開先の底の幅Ｇの値（ｍｍ）および開先角
度は図１２の開先斜辺の傾斜角度α（°）である。デ−
タＮｏ．の「１５」は、１５組のデ−タセット（デ−タ
の縦列）があることを意味する。表１にはＮｏ．１〜９
のデ−タセットのみを示すが、左スクロ−ルすることに
より残りのデ−タＮｏ．１０〜１５のデ−タが順次に画
面上に現われる。

【００３３】表１上の「距離」の欄の０．０は、鋼管１
３，１４上の周方向位置の基点を意味し、後述する教示
デ−タの編集６の終了後の最初の点の、鋼管１３，１４
に対する溶接ト−チ１２の位置が、距離の基点０．０
（溶接ト−チの基点位置）である。デ−タＮｏ．２の
「距離」の欄の「１００」は、溶接ト−チ１２が基点
０．０から、周方向で円弧長１００ｍｍ分回動移動した
位置を意味する。デ−タＮｏ．１〜１５は、鋼管１３，
１４の間のリング状の開先の全体又は一部分の、周方向
１５点を溶接条件切換点に定めたことを意味し、デ−タ
Ｎｏ．１のデ−タは、溶接ト−チが距離０．０（基点）
にあるときに設定すべき溶接条件である。デ−タＮｏ．
２のデ−タは、溶接ト−チ１２が、先行の点（デ−タＮ
ｏ．１）から距離（円弧長）１００ｍｍ進んだ位置で切
換える溶接条件である。

【００３４】オペレ−タは、不要なデ−タＮｏ．を消去
し、不足のデ−タＮｏ．を追加し、デ−タＮｏ．を連続
に振り直し、かつ、各溶接条件値を、今回必要な値に変
更する。そして、所望の溶接条件の設定（編集）を終え
ると、今回溶接用のものとしてパソコン４１に登録する
（ステップ１８，１９，１５）。

【００３５】上述の「溶接条件編集」ではなく「溶接条
件作成」をオペレ−タが指定したときには、パソコン４
１は、表１の溶接条件テ−ブルと同様ではあるが、デ−
タ値が空欄、表１上の「溶接条件編集画面」の代りに
「溶接条件入力画面」を表示し、かつ、「＊編集条件を
編集して下さい。」の代りに「＊溶接条件を入力して下
さい。」を表示した、溶接条件作成テ−ブルを、ディス
プレイ４２に表示する。そのテ−ブル上にオペレ−タは
まず基準開先形状（板厚，ル−ト幅＆開先角度）を入力
する（ステップ１２）。すなわち、今回の溶接の基本開
先形状の、板厚Ｔ，ル−ト幅Ｇ＆開先角度α（図１２を
参照）を入力する。

【００３６】そして各セット（デ−タＮｏ．）の溶接条
件を入力する。所要デ−タを入力した後のオペレ−タお
よびパソコン４１の処理は、上述の「溶接条件編集」の
場合と同様である。デ−タ入力および編集を終えると、
作成したテ−ブルを今回の溶接用に、パソコン４１に登
録する（ステップ１５）。

【００３７】登録が完了するとパソコン４１は、ディス
プレイ４２に初期メニュ−画面を表示する。オペレ−タ
は次に「教示」を指定し、操作ペンダント８の溶接機構
操作キ−および制御入力用キ−を操作して、溶接ト−チ
１２を基点０．０から順次に周方向に位置を移して複数
の点でティ−チングを行なう。ここでの基点０，０は、
鋼管１３，１４上の周方向位置の基点を意味し、図２に
示すシステム全体の動作電圧が印加され、各部が正常な
待機状態になったときの、鋼管１３，１４に対する溶接
ト−チ１２の位置が基点０，０（溶接ト−チの基点位
置）である。またティ−チングとは、開先形状の検出＆
登録である。すなわち、オペレ−タは、操作ペンダント
８の溶接機構操作キ−を操作して複数の点のそれぞれに
溶接ト−チ１２を駆動し、開先形状計測指示キ−を押
す。

【００３８】すると中継箱３０のＣＰＵ４が、溶接ト−
チ１２を、所定シ−ケンスで、開先形状検出用の溶接ト
−チ駆動を行ない、鋼管１３の表面位置ｒ１，裏面位置
（）ｒ２および開先壁面の４点〜（図１２）の位
置を、計測する。この開先形状検出用の溶接ト−チ駆動
は、図１２を参照すると、まず溶接ト−チ１２を、鋼管
１３の外表面に溶接ワイヤの先端が対向する位置に位置
決めして鋼管１３の中心に向けて溶接ト−チ１２をｒ方
向に駆動し、溶接ワイヤが鋼管１３の表面に当るとその
ときの溶接ト−チ１２のｒ位置ｒ１をセ−ブし、そして
溶接ト−チ１２を開先を横切る方向ｙに駆動して溶接ワ
イヤの先端が鋼管１３から外れて開先底幅（Ｇ）の略中
間となる位置で停止し、そしてｒ方向に、ワイヤの先端
が裏当板１５に接触するまで、すなわち図１２のの位
置まで、溶接ト−チ１２を駆動する。接触すると、そこ
で停止して溶接ト−チのｒ位置ｒ２をセ−ブする。そし
てＴ＝ｒ１−ｒ２と算出する。

【００３９】次に、ａ・Ｔ（ａは定数、例えば１／４）
までｒ方向に溶接ト−チ１２を駆動し、そして溶接ワイ
ヤの先端が鋼管１３の開先壁面（図１２の）に当るま
で、ｘ駆動し、溶接ワイヤが鋼管１３に接触したときの
ｘ位置ｘ１をセ−ブする。そして今度はｘ方向に戻し駆
動し溶接ワイヤが鋼管１４に接触したときのｘ位置ｘ２
（図１２の）をセ−ブする。

【００４０】次にｂ・Ｔ（ｂは定数、例えば３／４）ま
でｒ方向に溶接ト−チ１２を駆動し、そして溶接ワイヤ
の先端が鋼管１３の開先壁面（図１２の）に当るま
で、ｘ駆動し、溶接ワイヤが鋼管１３に接触したときの
ｘ位置ｘ３をセ−ブする。そして今度はｘ方向に戻し駆
動し溶接ワイヤが鋼管１４に接触したときのｘ位置ｘ４
（図１２の）をセ−ブする。

【００４１】そしてＣＰＵ４は、この開先形状検出を終
了し、オペレ−タが登録指示を入力すると、Ｔおよびｘ
１〜ｘ４を、周方向位置デ−タ（開先形状検出点のｙ位
置デ−タ）と共に、パソコン４１に転送する。パソコン
４１は、ｘ１〜ｘ４で規定される２直線＋／＋
が、裏当板１５と交わる点の点間距離Ｇ（ル−ト幅）お
よび２直線がなす角度α（開先角度）を算出して、Ｔ，
Ｇおよびαを、開先形状（検出した開先形状）とし、開
先形状（Ｔ，Ｇ，α）を、教示点（周方向位置ｙ）対応
で、今回の溶接用のティ−チングデ−タテ−ブルに書込
む。

【００４２】オペレ−タが教示の終了を入力するとパソ
コン４１は、教示デ−タの編集６を実行する。その内容
を図６に示す。ここでパソコン４１は、ティ−チングデ
−タテ−ブルのデ−タを、最初の点を最後の点とし、最
後の点を最初の点とするように順番（溶接の進行に伴っ
て読出す順番）を入れ替える（ステップ２１）。この過
程を図９の（ａ）および（ｂ）に示す。これによって最
初となった点を基点０．０とするように、ティ−チング
点のｙ位置デ−タを書直す（ステップ２２）。この過程
を図１０の（ｃ）に示す。

【００４３】次に、今回の溶接用の溶接条件テ−ブル
（表１）の各デ−タＮｏ．を割り付ける周方向ｙ位置
（距離の欄のデ−タ）とティ−チングデ−タテ−ブルの
ティ−チング点ｙ位置とを対比して、溶接条件テ−ブル
の各デ−タＮｏ．に、そのｙ位置と同一位置の、ティ−
チングデ−タテ−ブル上のデ−タ（検出した開先形状）
を割り付ける。ティ−チングデ−タテ−ブル上に同一位
置のデ−タが存在しないと、そのデ−タＮｏ．のｙ位置
の前と後のティ−チングデ−タテ−ブル上のデ−タ（検
出した開先形状）に基づいて該ｙ位置の開先形状を補間
法により算出して、該デ−タＮｏ．に割り付ける（ステ
ップ２５，２６）。そしてこの算出した開先形状を、テ
ィ−チングデ−タテ−ブルの、対応ｙ位置に書込む（２
７，２８）。この過程を図１０の（ｄ）に示す。

【００４４】以上により、実際に検出した各点の開先形
状と、それに基づいて補間法によって算出した開先形状
がティ−チングデ−タテ−ブル上に整い、溶接条件テ−
ブル（表１）の各デ−タＮｏ．の位置のすべてに宛てる
開先形状（検出値，算出値）がティ−チングデ−タテ−
ブル上にあることになる。

【００４５】次にパソコン４１は、溶接予定軌跡の「ブ
ロック分割」ＢＬＤを実行する。その内容を図７に示
す。ここでパソコン４１は、各パス（Ｐ）の溶接予定軌
跡全長（溶接始点Ｓ〜終点Ｅ）を表示して、各パスのブ
ロック分割数（総ブロック数）の入力を求める。オペレ
−タが各パス宛てのブロック分割数の入力をすべて終え
るとパソコン４１は、第１パス（Ｐ＝１）から各パスを
注目パスとして（５１）、溶接予定軌跡のブロック分割
を行なう。すなわち、注目パスの溶接予定軌跡全長を該
パスのブロック分割数で除して、１ブロック当りの溶接
長を算出し（５２，５３）、この溶接長／ブロックで該
パスの各区間を除して、例えば図１１の（ｅ）に示すよ
うに、各区間のブロック数を算出する。すなわち、該パ
スのブロック分割数（総ブロック数）を、各区間に比例
配分する。図１１の（ｅ）には、１区間にはブロック数
１０を、２区間にはブロック数１５を、３区間にはブロ
ック数５を、また４区間にはブロック数２０を配分して
いる。そして、各区間を配分ブロック数にブロック区分
し、各ブロックに番号Ｂを付ける（５４〜５９）。図１
１の（ｅ）に示す例では、１ブロックを４ｍｍの溶接長
としているので、該パスの溶接予定軌跡全長が４ｍｍピ
ッチで区切られ、すなわちブロック化されて、ブロック
番号Ｂが付される。以上の１パスの各区間のブロック化
を、全パスに実施する（６１，６２−５２〜６０）。

【００４６】全パスのブロック化を終えるとパソコン４
１は、メインメニュ−を表示する。オペレ−タが、溶接
スケジュ−ル作成のサブメニュ−である「スケジュ−ル
生成」を指定すると、パソコン４１は、「溶接軌跡・条
件作成」７に進む。その内容を図８に示す。ここでパソ
コン４１は、今回の溶接用の溶接条件テ−ブル（表１）
と、今回の溶接用のティ−チングデ−タテ−ブルならび
に上述のブロック化に基づいて、各パスの各区間の各ブ
ロックの溶接条件および溶接軌跡を、表１上の溶接条件
と、基準開先形状（表１上の板厚，ル−ト幅，開先角
度）に対する、ブロック位置の検出開先形状（又は補間
法によって算出した開先形状）のずれ量、に従って算出
し、算出した溶接条件および溶接軌跡を、ブロック位置
（ｙ位置）対応で、溶接スケジュ−ルテ−ブルに書込む
（３７〜４２）。

【００４７】ここではまず、ティ−チングデ−タテ−ブ
ル上の開先形状計測点および切換点、すなわち図１１の
（ｅ）に示す１点目〜４点目の計測位置および１〜４区
間の境界位置、に該当するブロックにつき、ティ−チン
グデ−タテ−ブル上の該位置に宛てた検出又は算出開先
形状の、基準形状（表１上の板厚(32),ル-ト幅(6),開先
角度(35)）に対するずれに基づいて、該ブロックの該当
箇所（表１上のデ−タＮｏ．とパスＮｏ．）に宛てられ
た溶接条件（表１上）を補正し、これに対応してブロッ
ク内溶接軌跡を算出して、算出した溶接条件および溶接
軌跡を、溶接スケジュ−ルテ−ブルの、該ブロックの番
号Ｂのアドレスに書込む（３１〜３７）。

【００４８】次に、開先形状計測点および切換点のいず
れにも該当しない各ブロックについては、ティ−チング
デ−タテ−ブル上に開先形状が存在しないので、注目ブ
ロックの両側直近の、上述のように溶接条件および溶接
軌跡を算出して溶接スケジュ−ルテ−ブルに書込んだ処
理済ブロック（開先形状計測点又は切換点）の溶接条件
と、処理済ブロックで区画される区間内での注目ブロッ
クの位置に基づいて、補間法により注目ブロックの溶接
条件を算出し、これに対応して注目ブロック内溶接軌跡
を算出して、算出した溶接条件および溶接軌跡を、溶接
スケジュ−ルテ−ブルの、注目ブロックの番号Ｂのアド
レスに書込む（３８〜４２）。

【００４９】パソコン４１は、以上の処理を、各パスの
各区間の各ブロックにつき、実行する。

【００５０】オペレ−タが、溶接スケジュ−ル作成のサ
ブメニュ−である「スケジュ−ル編集」を指定したとき
には、パソコン４１は、パソコン４１に登録されている
溶接スケジュ−ルテ−ブルのリストを、ディスプレイ４
２に表示する。オペレ−タがその１つを指定すると、そ
のテ−ブルの内容をディスプレイ４２に表示する。オペ
レ−タは、そのデ−タに変更を加えて、パソコン４１に
更新登録又は別スケジュ−ルとして新規登録することが
できる。

【００５１】溶接スケジュ−ル作成の終了が入力される
とパソコン４１は、メインメニュ−をディスプレイ４２
に表示する。オペレ−タが「溶接作業」を指定すると、
パソコン４１は、「溶接作業」用の入力画面を表示す
る。オペレ−タはこの画面上で溶接スケジュ−ルテ−ブ
ルを指定して溶接開始を指示し、またその他の指示やデ
−タ入力を行なうことができる。パソコン４１は、溶接
開始が指示されると、溶接スケジュ−ル上の第１位置
（溶接条件テ−ブル（表１）上のデ−タＮｏ．１の位置
に対応）の溶接条件に基づいて溶接を開始し、溶接の進
行に伴って順次に溶接スケジュ−ルテ−ブルから溶接ト
−チのｙ位置（ブロックＮｏ．Ｂ）に対応付けられてい
る溶接条件を読出して、それに従って溶接を行なう。

【００５２】以上に説明した実施例では、溶接条件テ−
ブル（表１）上の全デ−タＮｏ．の位置（溶接条件切換
点）および教示によって開先形状を検出した点、のすべ
てに対して、基準開先形状（表１上の板厚，ル−ト幅，
開先角度）に対する、検出した開先形状又はそれに基づ
いて補間法によって算出した開先形状、のずれ量、に対
応して補正した溶接条件が定められ、これに基づいて溶
接が実行される。したがって、溶接条件の切換わり点
（表１上の各デ−タＮｏ．の割り宛てｙ位置）の開先形
状が検出されていない場合でも、その前後の開先形状の
間の開先形状が補間法により与えられ、この開先形状の
信頼性が高く、したがって溶接スケジュ−ルの信頼性が
高い。均一な品質の自動溶接が実現する。また、開先形
状検出点（教示点）を格別に多くしなくても、溶接条件
の切換わり点を多くすることができると共に、溶接条件
の切換わり点と開先形状検出点とが同一位置とならなく
ても、溶接条件の切換わり点の開先形状と合致する開先
形状が与えられ、信頼性が高い溶接スケジュ−ルを得る
ことができる。

【００５３】更には、各箇所（図１１の（ｅ）の各区
間）の溶接予定軌跡長を等分にブロック分割し、各箇所
の開始部および終了部の切換点の前記開先形状と箇所内
のブロック位置に従って補間法により各ブロック位置の
開先形状を算出し、これに基づいて各ブロック位置の溶
接条件を定め、溶接施工中はブロック単位で溶接条件を
切換えるので、溶接予定軌跡に沿っての溶接条件の制御
が緻密になり、比較的に少い数の開先形状検出サンプリ
ング数でも緻密に開先線各部の開先形状に滑らかに追従
した溶接条件自動切換が行なわれる。これにより、より
均一な品質の自動溶接が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の機構外観を示す斜視図で
ある。

【図２】 本発明の一実施例のシステム構成を示すブロ
ック図である。

【図３】 図１に示す中継箱３０内の電気回路構成を示
すブロック図である。

【図４】 図２に示すパソコン４１の、オペレ−タ指示
に応答して実現する溶接スケジュ−ルの生成および該ス
ケジュ−ルに基づいた溶接動作の概要を示すフロ−チャ
−トである。

【図５】 図４に示す「溶接条件作成編集」２の内容を
示すフロ−チャ−トである。

【図６】 図４に示す「教示デ−タの編集」６の内容を
示すフロ−チャ−トである。

【図７】 図４に示す「ブロック分割」ＢＬＤの内容を
示すフロ−チャ−トである。

【図８】 図４に示す「溶接軌跡・条件作成」７の内容
を示すフロ−チャ−トである。

【図９】 図６に示す「教示デ−タの編集」６での、教
示デ−タの配列変更の過程を示す図表である。

【図１０】 図６に示す「教示デ−タの編集」６での、
検出開先形状が欠落している位置への開先形状の補間の
過程を示す図表である。

【図１１】 図７に示す「ブロック分割」ＢＬＤによっ
て各区間に割当てたブロック数を示す図表である。

【図１２】 図１に示す溶接対象鋼管１３，１４の一部
の拡大縦断面であり、開先の横断面とワイヤ先端の教示
位置を示す。

【符号の説明】

１０：レ−ル １１：溶接台車 １２：溶接ト−チ １３，１４：鋼管 １９：昇降基台 ２０：進退基台 ２１：ト−ルホルダ Ｍｙ，Ｍｘ，Ｍｒ，Ｍθ：電気モ
−タ Ｒｙ，Ｒｘ，Ｒｒ，Ｒθ：ロ−タリエンコ−ダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおけ
   る、開先の基準形状対応の溶接条件を定めるための基準
   条件設定手段；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにおけ
   る開先形状を入力する手段；前記複数箇所の箇所間の切
   換点の中の開先形状が入力されていない切換点の前後の
   開先形状に基づいて補間法により該切換点の開先形状を
   算出し、前記溶接予定軌跡に与えられた総ブロック数を
   前記複数箇所のそれぞれに、各箇所の溶接予定軌跡長に
   対応して比例配分し、配分したブロック数で各箇所の溶
   接予定軌跡長を等分に分割し、各箇所の開始部および終
   了部の切換点の前記開先形状と箇所内のブロック位置に
   従って補間法により各ブロック位置の開先形状を算出し
   てその箇所の基準形状に対する、算出した開先形状のず
   れに対応して、前記溶接条件を修正してブロック位置対
   応で溶接スケジュ−ルに定める、溶接条件演算手段；お
   よび、 前記溶接スケジュ−ルに従って溶接予定軌跡を溶接する
   手段；を備える、スケジュ−ルに従がう溶接装置。
2. 【請求項２】溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおけ
   る、開先の基準形状対応の溶接条件を定めるための基準
   条件設定手段；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにおけ
   る開先形状を入力する手段；前記溶接予定軌跡に与えら
   れた総ブロック数を前記複数点の間の区間のそれぞれ
   に、各区間の溶接予定軌跡長に対応して比例配分し、配
   分したブロック数で各区間の溶接予定軌跡長を等分に分
   割し、各区間の開始点および終了点の前記開先形状と区
   間内のブロック位置に従って補間法により各ブロック位
   置の開先形状を算出してその箇所の基準形状に対する、
   算出した開先形状のずれに対応して、前記溶接条件を修
   正してブロック位置対応で溶接スケジュ−ルに定める、
   溶接条件演算手段；および、 前記溶接スケジュ−ルに従って溶接予定軌跡を溶接する
   手段；を備える、スケジュ−ルに従がう溶接装置。
3. 【請求項３】溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおけ
   る、開先の基準形状対応の溶接条件を定めるための基準
   条件設定手段；溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにおけ
   る開先形状を入力する手段；前記複数箇所の箇所間の切
   換点の中の開先形状が入力されていない切換点の前後の
   開先形状に基づいて補間法により該切換点の開先形状を
   算出し、前記切換点および複数点を区間の区切り点と
   し、前記溶接予定軌跡に与えられた総ブロック数を前記
   区間のそれぞれに、各区間の溶接予定軌跡長に対応して
   比例配分し、配分したブロック数で各区間の溶接予定軌
   跡長を等分に分割し、各区間の開始区切り点および終了
   区切り点の前記開先形状と区間内のブロック位置に従っ
   て補間法により各ブロック位置の開先形状を算出してそ
   の箇所の基準形状に対する、算出した開先形状のずれに
   対応して、前記溶接条件を修正してブロック位置対応で
   溶接スケジュ−ルに定める、溶接条件演算手段；およ
   び、 前記溶接スケジュ−ルに従って溶接予定軌跡を溶接する
   手段；を備える、スケジュ−ルに従がう溶接装置。
4. 【請求項４】溶接予定軌跡の複数箇所のそれぞれにおけ
   る、開先の基準形状対応の溶接条件をメモリ上に定め；
   溶接予定軌跡の複数点のそれぞれにおいて開先形状を検
   出して位置対応でメモリに書込み；前記複数箇所の箇所
   間の切換点の中の開先形状が入力されていない切換点の
   前後の開先形状に基づいて補間法により該切換点の開先
   形状を算出し、前記切換点および複数点を区間の区切り
   点とし、前記溶接予定軌跡に与えられた総ブロック数を
   前記区間のそれぞれに、各区間の溶接予定軌跡長に対応
   して比例配分し、配分したブロック数で各区間の溶接予
   定軌跡長を等分に分割し、各区間の開始区切り点および
   終了区切り点の前記開先形状と区間内のブロック位置に
   従って補間法により各ブロック位置の開先形状を算出し
   てその箇所の基準形状に対する、算出した開先形状のず
   れに対応して、前記溶接条件を修正してブロック位置対
   応でスケジュ−ルメモリに書込み；前記スケジュ−ルメ
   モリ上の溶接条件に従って溶接予定軌跡を溶接する；メ
   モリ上のスケジュ−ルに従がう溶接方法。