JP2001252766A - 立向溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下側固形タブ１３を用いて溶接を行う際に、
少ない溶接材料および溶接時間で良好な溶接品質の溶接
を行うことができると共に、下側固形タブ１３を取り除
いたときに良好な美観を得ることができるようにする。 【解決手段】 立向姿勢にされたワーク開先の端部を下
側固形タブ１３で塞ぐと共にルート側を裏当金１２で塞
いだ後、溶接トーチ７のワイヤ先端をウィービングさせ
ながら上昇させることによって、ワーク開先を溶接する
ものである。ワーク開先を下側固形タブ１３側の端部領
域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、始端部領域に
おいては、下側固形タブ１３の溶接特性を考慮した溶接
条件を設定すると共に、ワーク１１の溶接線において少
なくとも一箇所以上でワーク１１の目違いを測定する目
違いセンシングを行い、そこで得た目違い量に基づいて
ワイヤ先端のウィービング位置を補正することにより溶
接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立向姿勢にされた
ワーク開先を溶接する立向溶接方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接ロボット等の自動溶接装置に
より立向姿勢の完全溶け込み継手溶接を行う場合におい
て、導電性材料で形成されたスチールタブを溶接継手の
端部に取り付けて溶接を行うと、スチールタブを溶接後
に取り外すときに手間がかかる。従って、近年において
は、セラミックス等の非導電性材料で形成された取り外
しの容易な固形タブをスチールタブの代わりに用いて溶
接する方法が注目されている。

【０００３】ところが、上記の固形タブは、非導電性材
料がアークを不安定化させ易いと共に湯流れを引き起こ
し易いという溶接特性を有しているため、溶接継手の端
部における溶接品質を十分に高いものにすることが困難
であるという問題がある。そこで、従来から、固形タブ
を用いた場合でも十分に高い溶接品質を得ることができ
るように、各種の方法や構成が提案されている。

【０００４】例えば特開昭５７−６８２８９号公報に
は、非導電性材料からなる固形フラックス層の表面に鉄
粉層を形成し、この鉄粉層の導電性によりアークの安定
化を図った固形タブが提案されている。また、固形タブ
の表面に鉄粉層を形成しただけでは、鉄粉層から蒸発す
る不純物によりアークが不安定化することによって、良
好な溶接品質を得ることが困難であるため、特開平１１
−９０６２６号公報においては、固形タブを開先を有す
るように形成し、この固形タブをワークに取り付けたと
きに、ワーク開先の両端部に固形タブによる開先を存在
させるようにする。そして、固形タブの開先を固形タブ
用の溶接条件で溶接し、ワーク開先をワーク用の溶接条
件で溶接することによって、固形タブにおける不純物の
発生を抑制し、ワーク開先の全域を良好な溶接品質でも
って溶接することを可能にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、ワークの両端部に固形タブによる開先を存
在させ、この開先を固形タブ用の溶接条件で溶接する方
法では、ワーク開先の溶接に加えて固形タブのタブ開先
に対する溶接も必要になるため、溶接材料および溶接時
間が余分に必要になるという問題がある。さらに、溶接
後に固形タブをワークから取り除いたときに、タブ開先
に形成された溶接部分がワーク側に残るため、このまま
では最終製品として美観が悪いという問題もある。

【０００６】従って、本発明は、固形タブを用いて溶接
を行う際に、少ない溶接材料および溶接時間で良好な溶
接品質の溶接を行うことができると共に、固形タブを取
り除いたときに良好な美観を得ることができる溶接方法
を提供するものである。

【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、請求項１の発明は、立向姿勢にされた突合せ継ぎ手
の溶接において、ワーク開先のルート側を裏当金で塞ぐ
と共に下端部を固形タブで塞いだ後、溶接トーチのワイ
ヤ先端をウィービングさせながら上昇させることによっ
て、該ワーク開先を溶接する立向溶接方法において、前
記ワーク開先を始端側の始端部領域および終端側の終端
部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、前記始端
部領域においては、前記固形タブの溶接特性を考慮した
溶接条件を設定すると共に、前記ワークの溶接線におい
て少なくとも一箇所以上でワークの目違いを測定する目
違いセンシングを行い、そこで得た目違い量に基づいて
前記ワイヤ先端のウィービング位置および溶接条件を補
正することにより溶接を行うことを特徴としている。

【０００８】上記の構成によれば、端部領域において
は、固形タブの溶接特性を考慮した溶接条件を設定する
ことによって、固形タブによる溶接品質の低下を防止す
ることができる。さらに、端部領域の溶接条件の品質保
証幅が固形タブの溶接特性により狭いものとなっていて
も、目違いセンシングで得た目違い量に基づいてワイヤ
先端のウィービング位置を補正することによって、この
狭い品質保証幅の範囲内に溶接条件を確実に存在させる
ことができる。これにより、端部領域および本溶接部領
域からなるワーク開先の全体を良好な品質で溶接するこ
とができる。そして、この場合における溶接は、ワーク
開先内の端部領域と本溶接部領域とで行われるため、従
来のようなワーク開先と共にタブ開先を溶接する場合と
比較して、溶接材料および溶接時間を低減することがで
きる。さらに、溶接後に固形タブを取り除いたときに、
従来のようなタブ開先の溶接部分が極めて少量しか残ら
ないため、良好な美観を得ることができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の立向溶
接方法であって、前記ウィービングによる運棒パターン
の１周期を１ループとし、前記ウィービングの軌跡中に
含まれる教示点の位置座標を、Ｘ軸（溶接始端から溶接
終端に向かう方向を＋、短い方のワーク鋼板の下端を
０）、Ｙ軸（溶接方向から開先を投影して開先面のある
方向を＋、ルートギャップの中心を０）、Ｚ軸（ルート
側から開先側に＋、裏当金面を０）で表し、固形タブの
溝深さをＤ（ｍｍ）としたとき、前記端部領域に含まれ
る教示点のうち、ワークと裏当金あるいは下層溶接ビー
ド表面と固形タブとの接点に最も近い教示点Ｐ１の位置
座標（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）および反対側のワーク
と裏当金と固形タブとの接点に最も近い教示点Ｐ２の位
置座標（ｘｐ２，ｙｐ２，ｚｐ２）におけるＸ座標（ｘ
ｐ１，ｘｐ２）の少なくとも一方の値が−Ｄ−２（ｍ
ｍ）以上かつ＋３（ｍｍ）以下であり、前記教示点Ｐ１
および教示点Ｐ２に対して、１９０Ａ〜２５０Ａの溶接
電流と０．２〜３．０ｓの停止時間が溶接条件として設
定されていることを特徴としている。上記の構成よれ
ば、ワークや裏当金に対する良好な溶け込みやなじみを
得ることができると共に、ビード形状の劣化や溶接トー
チのワークへの干渉を防止することができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の立向溶接方法であって、ワークに対して水平方向を前
後角０°とし、上向方向を＋、下向方向を−としたと
き、前記ワーク開先の始端部領域での最初のループにお
ける溶接トーチの前後角α１°と、前記本溶接部のルー
プ中の溶接トーチの前後角αｗ°との関係が、αｗ−１
０≦α１≦αｗであることを特徴としている。上記の構
成によれば、溶接トーチの固形タブへの接触を防止する
ことができると共に、良好な溶け込みを得ることができ
る。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の立向溶接方法であって、溶接始端側の
端部領域における開口部側に位置する少なくとも一つ以
上の教示点に対して、０．２ｓ〜２．５ｓのアーク停止
時間が溶接条件として設定されていることを特徴として
いる。上記の構成によれば、溶融池の熱量を放出させる
ことによって、開口部側のビードの垂れを防止し、フラ
ットな形状を得ることができる。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１ないし４の何
れか１項に記載の立向溶接方法であって、本溶接部領域
の開口部側の教示点が含まれる平面と、母材の開先面が
含まれる２平面と、該パスにおけるルート側の全教示点
のうち最も大きいＸ座標を有する教示点Ｅmax が含まれ
てＸ軸に直交する平面と、前記教示点Ｅmax が含まれて
ＸＺ平面に直交し、かつＸ軸に直交する平面とη（１５
°≦η＜６０°）の角度をなす平面の合計５面に囲まれ
た領域において、本溶接部領域におけるルート側教示点
のＺ座標の平均値をＺＲ、開口側教示点のＺ座標の平均
値をＺＫとしたとき、Ｚ座標がＺＲ＋（ＺＫ−ＺＲ）／
３以上ＺＫ以下を満たす教示点が、溶接終了点を除いて
少なくとも２つ以上含まれることを特徴としている。上
記の構成によれば、終端部領域で開先肩部の溶接残しを
発生させることなく、良好な形状を有する終端部溶接ビ
ードを形成することができる。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５に記載の立向
溶接方法であって、前記ワークに対して水平方向を前後
角０°とし、上向方向を＋、下向方向を−としたとき、
該教示点において溶接トーチの前後角αＥ°が、前記前
後角αＷ°に対して、αＷ−１５≦αＥ≦αＷ−５であ
るように設定され、かつ１１０Ａ〜１６０Ａの溶接電流
が溶接条件として設定されていることを特徴としてい
る。上記の構成によれば、ワークのアンダーカットを防
止し、ビード形状を整えると共に、スパッタの飛散を減
少させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図２０に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る
立向溶接方法は、例えば図１に示すように、開先壁１１
ａ・１１ａが左右に位置した立向き姿勢となるようにセ
ットされたワーク（母材）１１・１１の下面に下側固形
タブ１３を取り付けた状態でワーク１１の開先を溶接す
る立向溶接装置において実施される。

【００１５】上記の立向溶接装置は、複数の自由度を有
した多関節型の溶接ロボット１０と、図示しないロボッ
トコントローラおよびオフライン教示装置とを備えてい
る。溶接ロボット１０は、床面に固設されたベース１を
有している。ベース１には、基台２がθ₁ 方向に旋回可
能に設けられており、基台２には、第１アーム３がθ ₂
方向に揺動可能に縦設されている。第１アーム３は、主
アーム３ａおよび副アーム３ｂからなっており、主アー
ム３ａおよび副アーム３ｂは、自由端側において第２ア
ーム４をそれぞれθ₃ 方向に回動自在に軸支している。

【００１６】上記の第２アーム４の自由端側には、手首
部材５がθ₄ 方向およびθ₅ 方向に揺動可能および回動
可能に設けられている。手首部材５には、トーチブラケ
ット６を介して溶接トーチ７が設けられている。そし
て、溶接トーチ７は、上述の各方向θ₁ 〜θ₅ の揺動、
回転および旋回により任意の姿勢で任意の位置に移動さ
れるようになっている。

【００１７】上記の溶接ロボット１０には、このロボッ
ト１０の姿勢や動作を制御する図示しないロボットコン
トローラが接続されている。ロボットコントローラは、
溶接ロボット１０等の外部装置との信号を入出力する入
出力部を備えていると共に、この入出力部に信号バスを
介して接続された記憶部、演算部および通信部を有して
いる。記憶部は、ギャップセンシングプログラムや目違
いセンシングプログラム、溶接プログラム等の各種のプ
ログラムを記憶すると共に、ギャップセンシング結果や
目違いセンシング結果等の各種のデータを記憶する。ま
た、通信部は、教示ペンダントやオフライン教示装置に
着脱可能に接続されており、これらの装置との間で各種
のプログラムやデータを送受信可能にしている。

【００１８】上記のオフライン教示装置は、プログラム
作成ルーチン等のソフトウエアを実行可能になってい
る。このソフトウエアは、ワークデータや溶接条件デー
タに基づいてギャップセンシングプログラムを作成し、
このプログラムをロボットコントローラに送信した後、
ロボットコントローラからのギャップセンシング結果を
受け取る第１処理と、目違いセンシングプログラムを作
成し、このプログラムをロボットコントローラに送信し
た後、ロボットコントローラからの目違いセンシング結
果を受け取る第２処理と、ギャップセンシング結果およ
び目違いセンシング結果に基づいて溶接プログラムを作
成し、このプログラムをロボットコントローラに送信す
る第３処理とを実行可能にしている。

【００１９】ここで、ワークデータとは、ワーク寸法
（溶接長）・形状・板厚等のデータを意味する。溶接条
件データとは、各種板厚の継手において、パス数・パス
毎の運棒パターンおよび上昇速度・１ループに含まれる
教示点の数および各教示点の（基準開先における相対的
な）座標、各教示点または教示点間の移動中における溶
接電流・溶接電圧・移動速度・トーチ角度などのデータ
を意味する。尚、基準開先とは、例えば開先幅が６ｍ
ｍ、開先角度が３５°、レ型、目違いなし等のように、
或る一定の条件を前提としたワーク誤差を含まない開先
を意味する。

【００２０】また、ギャップセンシングとは、ワーク開
先の下端部（始端部）から上端部（終端部）におけるル
ートギャップを求める動作のことであり、このルートギ
ャップを溶接ロボット１０に求めさせるロボット軌跡・
制御プログラムをギャップセンシングプログラムと称
し、このプログラムの実行により得られたルートギャッ
プをギャップセンシング結果と称する。そして、このギ
ャップセンシング結果に基づいて溶接トーチ軌跡や溶着
金属量（溶接速度）を補正するように溶接プログラムを
作成する機能をギャップセンシング機能と称する。

【００２１】また、目違いセンシングとは、両方のワー
ク表面における板厚方向（Ｚ方向）の位置情報を計測
し、両方のワーク表面が面一の状態からどの程度ずれて
いるか（ワーク開先の目違い量）を求める動作のことで
あり、この目違い量を溶接ロボット１０に求めさせるロ
ボット軌跡・制御プログラムを目違いセンシングプログ
ラムと称し、このプログラムの実行により得られた目違
い量を目違いセンシング結果と称する。そして、この目
違いセンシング結果に基づいて溶接トーチ軌跡や溶着金
属量（溶接速度）を補正するように溶接プログラムを作
成する機能を目違いセンシング機能と称する。尚、この
目違いセンシングは、ワーク１１の溶接線において少な
くとも一箇所以上で行う必要があるが、溶接線の始端
部、中間部、終端部など複数箇所で行っても良いし、溶
接線の全線を連続的に行っても良い。

【００２２】上記のように構成された立向溶接装置によ
り溶接されるワーク１１の下面に取り付けられる下側固
形タブ１３は、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＣａＣ
Ｏ₃等を主成分とする非導電性材料により形成されてい
る。尚、下側固形タブ１３は、上記の非導電性材料のみ
からなっていても良いし、非導電性材料からなるコア部
と、コア部の表面に形成された導電性材料からなる表層
部とからなっていても良い。

【００２３】上記の下側固形タブ１３は、図３（ａ）・
（ｂ）にも示すように、平面視四角形の板状に形成され
ている。下側固形タブ１３の上面および下面には、ワー
ク１１の端面が当接される凸面部１３ａと、凸面部１３
ａに対して所定の溝深さＤ（ｍｍ）に設定された凹面部
１３ｂとが形成されている。そして、これらの凸面部１
３ａと凹面部１３ｂとの境界線は、ワーク１１の開先に
一致する傾斜角度に設定されている。

【００２４】尚、下側固形タブ１３は、凸面部１３ａお
よび凹面部１３ｂが固形タブ１３の上面および下面に同
一方向の傾斜角度の境界線を有するように形成されてい
ても良いし、図４（ａ）・（ｂ）に示すように、逆方向
の傾斜角度の境界線を有するように形成されていても良
い。さらに、下側固形タブ１３は、図５（ａ）・（ｂ）
に示すように、一対の凸面部１３ａ・１３ａが両端部に
左右対称に平行配置され、これらの凸面部１３ａ・１３
ａ間に凹面部１３ｂが存在するように形成されていても
良い。

【００２５】また、図１に示すように、ワーク１１の上
端面には、開先を延長させる上側固形タブ１４が取り付
けられている。上側固形タブ１４は、形状が長方体形状
であることを除いて上述の下側固形タブ１３と同一の構
成にされており、一端面１４ａがワーク１１の開先壁１
１ａに対して面一とされている。尚、一方のワーク１１
の上端面が他方のワーク１１の上端面よりも低い位置に
存在する場合には、一方のワーク１１の上端面に上側固
形タブ１４が取り付けられる。また、図２に示すよう
に、一方のワーク１１の上端面と他方のワーク１１の上
端面とが同一の高さ位置に存在する場合には、両ワーク
１１・１１の上端面に上側固形タブ１４・１４がそれぞ
れ取り付けられる。

【００２６】上記の構成において、立向溶接装置の動作
を通じて立向溶接方法について説明する。

【００２７】先ず、図１に示すように、溶接ロボット１
０の動作領域内にワーク（母材）１１・１１が搬入さ
れ、開先壁１１ａ・１１ａを左右に位置させた立向き姿
勢となるようにワーク１１・１１がセットされる。この
後、これらのワーク１１・１１の裏側に裏当金１２が押
し当てられることによって、両開先壁１１ａ・１１ａで
形成された開先のルート側が塞がれると共に、ワーク１
１・１１の下面に下側固形タブ１３が押し当てられるこ
とによって、上下方向に設定された開先の下端が塞がれ
る。さらに、ワーク１１・１１の上端面の高さ位置に違
いがあれば、高さ位置が低い方のワーク１１の上端面に
上側固形タブ１４が載置され、上側固形タブ１４の一端
面１４ａがワーク１１の開先壁１１ａに対して面一にさ
れることによって、開先が上方に延長される。

【００２８】尚、図２に示すように、ワーク１１・１１
の上端面の高さ位置が同一であれば、両ワーク１１・１
１の上端面に上側固形タブ１４・１４がそれぞれ載置さ
れ、各上側固形タブ１４の一端面１４ａが各ワーク１１
の開先壁１１ａに対して面一にされることによって、開
先が上方に延長される。

【００２９】次いで、初期設定として、各パス毎に溶接
速度・教示点の座標等の適切な条件が設定され、オフラ
イン教示装置に対してワークデータおよび溶接条件デー
タが入力される。これらのデータの入力が完了し、オフ
ライン教示装置においてソフトウエアが実行されると、
図６に示すように、運転条件データが読み込まれた後
（Ｓ１）、ソフトウエア中の第１処理が実行されること
によって、オフライン教示装置とロボットコントローラ
との間でギャップセンシング実行動作が行われる。

【００３０】即ち、オフライン教示装置においては、運
転条件データに基づいてギャップセンシングプログラム
を作成し、このプログラムをロボットコントローラに送
信した後、ロボットコントローラからのギャップセンシ
ング結果の受信を待つ。一方、ロボットコントローラに
おいては、受信したギャップセンシングプログラムを実
行し、溶接ロボット１０を作動させることによって、溶
接トーチ７のセンシングによりワーク開先の上端から下
端までのルートギャップを求め、ギャップセンシング結
果としてオフライン教示装置に送信する。そして、オフ
ライン教示装置は、ギャップセンシング結果を受信した
ときに、この結果を取り込んで記憶する（Ｓ２）。

【００３１】次に、オフライン教示装置においてソフト
ウエア中の第２処理が実行されることによって、オフラ
イン教示装置とロボットコントローラとの間で目違いセ
ンシング実行動作が行われる。

【００３２】即ち、オフライン教示装置においては、運
転条件データに基づいて目違いセンシングプログラムを
作成し、このプログラムをロボットコントローラに送信
した後、ロボットコントローラからの目違いセンシング
結果の受信を待つ。一方、ロボットコントローラにおい
ては、受信した目違いセンシングプログラムを実行し、
溶接ロボット１０を作動させることによって、溶接トー
チ７のセンシングによりワーク開先の目違い量を求め、
目違いセンシング結果としてオフライン教示装置に送信
する。そして、オフライン教示装置は、目違いセンシン
グ結果を受信したときに、この結果を取り込んで記憶す
る（Ｓ３）。

【００３３】次に、ソフトウエア中の第３処理が実行さ
れることによって、オフライン教示装置とロボットコン
トローラとの間で溶接プログラム実行動作が行われる。

【００３４】即ち、先ず、オフライン教示装置において
は、図７に示すように、溶接プログラム作成ルーチンを
実行し、前処理としてビード形成部の高さと、始端乗り
移り部の高さと、終端乗り移り部の高さとを計算する
（Ｓ１１）。この後、本処理を実行し、図８および図９
に示すように、ビード形成部におけるギャップ中央部・
底部およびトーチ角度を計算する。また、始端乗り移り
部、終端乗り移り部および本溶接部における上昇ピッ
チ、ギャップ中央部・底部およびトーチ角度を計算する
と共に、ギャップセンシング結果および目違いセンシン
グ結果に基づいてギャップ中央部・底部・幅を補正す
る。

【００３５】ここで、目違いセンシング結果に基づいて
始端乗り移り部および終端乗り移り部におけるギャップ
中央部・底部・幅を補正する理由は、下側固形タブ１３
との関係で最適な溶接条件（溶接速度や溶接トーチ軌跡
等）を得る必要があるからである。

【００３６】具体的には、ワーク１１の取り付け誤差等
により目違いが生じていると、図１０（ａ）〜（ｃ）に
示すように、ルートギャップＧが同一であっても、溶着
領域を構成する多角形の各頂点の相対的な位置関係が変
わると共に溶着断面積が増減する。そして、この状態で
下側固形タブ１３に接する部分の溶接を行うと、下側固
形タブ１３に対する溶接速度や溶接トーチ軌跡が正規の
位置から外れることによって、下側固形タブ１３への溶
着金属量が適正量に対して増減することになる。

【００３７】また、図８に示すように、下側固形タブ１
３は、スチールタブと比較したときに、溶着金属量が適
正量よりも多い場合に溶接ビードが垂れ落ち易い一方、
少ない場合に次のパスで適正な位置にアークが当たらず
に溶け込みやビードなじみの不足が発生したり、アンダ
ーカット等の不具合が発生し易いという溶接特性があ
る。また、スチールタブは、溶接後にタブ部を除去する
ため、始終端部の溶接ビード品質が悪くても特に問題は
ないが、下側固形タブ１３においては、タブ部を除去す
る作業を行わない点に特徴があるため、始終端部の溶接
ビード品質は極めて重要である。これにより、下側固形
タブ１３を使用する場合には、スチールタブを使用する
場合よりも溶着金属量を正確に制御して始終端部領域の
溶接ビード品質を良好にする必要があり、これを実現し
ようとすると、目違いセンシング結果に基づいて始終端
部領域におけるギャップ中央部・底部・幅を補正し、下
側固形タブ１３との関係で最適な溶接条件（溶接速度や
溶接トーチ軌跡等）を得ることが必要になるからである
（Ｓ１２）。

【００３８】この後、以上のようにして溶接プログラム
が完成されると、後処理が行われた後（Ｓ１３）、図６
に示すように、オフライン教示装置からロボットコント
ローラに送信される。そして、Ｓ４において、この溶接
プログラムがロボットコントローラに実行されることに
よって、溶接継手の１パス目の溶接が行われる。

【００３９】先ず、図１１に示すように、始端部の溶接
開始点に溶接トーチ７が移動された後、矩形状の運棒パ
ターンのウィービングでもってトーチ先端が移動されな
がら溶接方向に上昇される。これにより、運棒パターン
の１周期分の１ループ毎に板状のビードが溶接方向に積
層されることになる。尚、『運棒パターンの１周期分の
１ループ』とは、或る教示点から運棒を開始して開先に
対しての位置関係が上昇成分を除いて教示点と略同様に
対応している教示点に至るまでのことを意味する。

【００４０】この際、ビード形成部および始端乗り移り
部からなる溶接始端側の端部領域（始端部領域）の溶接
時においては、始端の下側固形タブ１３にとって最適な
溶接条件（溶接電流、溶接電圧、停止時間、次教示点へ
の移動速度、移動中の溶接電流、トーチ角度、アークの
ＯＮ／ＯＦＦ）が設定される。

【００４１】具体的には、始端部領域に含まれる教示点
のうち、ワーク１１の壁面（ワーク壁）と裏当金１２と
下側固形タブ１３との接点に最も近い教示点Ｐ１の位置
座標（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）および反対側のワーク
壁と裏当金１２と下側固形タブ１３との接点に最も近い
教示点Ｐ２の位置座標（ｘｐ２，ｙｐ２，ｚｐ２）にお
けるＸ座標（ｘｐ１，ｘｐ２）の少なくとも一方の値が
−Ｄ−２ｍｍ以上かつ＋３ｍｍ以下に設定される。この
理由は、Ｘ座標（ｘｐ１，ｘｐ２）が−Ｄ−２ｍｍ未満
であると、溶接トーチ７から突出された溶接ワイヤが下
側固形タブ１３に突っ込んでしまうことによって、始端
部領域のビード形状が劣化したり、溶接トーチ７がワー
ク１１等に干渉する危険性が高まるからである。一方、
Ｘ座標（ｘｐ１，ｘｐ２）が−Ｄ＋３ｍｍを越えると、
始端部領域のビードなじみが不十分になるからである。

【００４２】但し、教示点の位置座標は、図１２（ａ）
・（ｂ）に示すように、Ｘ軸（溶接始端から溶接終端に
向かう方向を＋、短い方のワーク鋼板の端部を０）、Ｙ
軸（溶接方向から開先を投影して開先面のある方向を
＋、ルートギャップの中心を０）、Ｚ軸（ルート側から
開先側に＋、裏当金面を０）で表されるものとする。ま
た、下側固形タブ１３が溝深さＤｍｍを有しているもの
とする。

【００４３】また、図１１に示すように、上記の教示点
Ｐ１・Ｐ２においては、溶接電流が１９０Ａ〜２５０Ａ
の範囲に設定される。これは、溶接電流が１９０Ａ未満
であると、溶け込みが不十分になる一方、２５０Ａを越
えると、裏当金１２等をアークで抜いてしまって溶け落
ち等が発生するという問題があるからである。尚、この
ような問題を確実に防止するには、溶接電流が２００Ａ
〜２４０Ａの範囲であることが望ましい。

【００４４】さらに、教示点Ｐ１・Ｐ２における溶接ト
ーチ７に対して０．２ｓ〜３．０ｓの停止時間が設けら
れる。これは、０．２ｓ未満であると、溶融池が十分に
形成されずにビード形状が不良になる一方、３．０ｓを
越えると、溶融池が大きくなって開口部側へのビードの
垂れ落ちが発生するからである。尚、このような問題を
確実に防止するには、０．５ｓ〜３．０ｓの停止時間で
あることが望ましい。

【００４５】また、始端部領域の最初のループは、図１
３に示すように、溶接トーチ７が前後角α１°に設定さ
れることによって、溶接トーチ７の下側固形タブ１３へ
の接触や溶け込み不良が防止される。一方、本溶接部領
域の他のループは、溶接トーチ７が前後角αｗに設定さ
れる。尚、前後角α１°と前後角αｗ°とは、αｗ−１
０°≦α１≦αｗ°の関係に設定されている。これは、
α１がαｗ−１０°未満であると、アークが下側固形タ
ブ１３を過度に溶かしてビード形状を劣化させるおそれ
がある一方、α１がαｗ°よりも大きいと、溶接トーチ
７が下側固形タブ１３に接触して下側固形タブ１３を外
してしまうおそれがあるからである。尚、ビード形状を
保ちながら、溶込みを確実に確保するには、αｗ−５°
≦α１≦αｗ−１．５°の関係にあることが望ましい。

【００４６】また、図１１に示すように、始端部領域に
含まれる少なくとも一つ以上の開口部側の教示点におい
ては、０．２ｓ〜２．５ｓのアーク停止時間が設けられ
ることによって、溶融池の熱量が放出される。この結
果、開口部側のビードの垂れが防止され、ビード面がフ
ラットな形状にされる。尚、アーク停止時間を０．２ｓ
〜２．５ｓに範囲に設定した理由は、０．２ｓ未満であ
ると、溶融池の放熱が不十分になる一方、２．５ｓを越
えると、溶融池が冷却されすぎて再アーク性が低下する
からである。

【００４７】次に、本溶接部領域において溶接を行う場
合には、図１４に示すように、１ループ中で最外縁に位
置する教示点のうち、ルート側のワーク１１の開先壁１
１ａに最も近い２点をＲ１：（ｘｒ１，ｙｒ１，ｚｒ
１）およびＲ２：（ｘｒ２，ｙｒ２，ｚｒ２）とし、開
先側のワーク１１の開先壁１１ａに最も近い２点をＫ
１：（ｘｋ１，ｙｋ１，ｚｋ１）およびＫ２：（ｘｋ
２，ｙｋ２，ｚｋ２）としたとき、下記の（１）式で定
義される面角度θが１５°以上６０°未満の範囲で適当
な値に設定される。これにより、溶融池と開先面との接
線が確保され、溶接金属に働く重力に対する開先面と溶
融池の表面張力が相対的に大きくされることによって、
溶接時における開先開口部側へのビードの垂れ落ちが防
止される。

【００４８】 θ＝tan ^-1([(xr1+xr2)/2-(xk1+xk2)/2]/[(zk1+zk2)/2-(xr1+xr2)/2]) ・・・（１）

【００４９】次に、上記の面角度θでもって本溶接部領
域における溶接を完了した後、ビード形成部および終端
乗り移り部からなる溶接終端側の端部領域（終端部領
域）において溶接を行うときに、面角度θを保ったまま
溶接を行うと、終端部領域で図１５に示すような開先肩
部の溶接残しが発生し易い。逆に、図１６に示すよう
に、溶接残しが発生しないように溶接長を長くすると、
ルート側のビード余盛りが過大となってビード形状を劣
化させたり、溶接材料および溶接時間が余分に必要にな
って不経済となる。さらにワーク１１の上端から裏当金
１２の突出しがあまり長くない場合は、ルート側のビー
ドが裏当金１２を越えて溢れてしまうという不都合が発
生する場合もある。

【００５０】そこで、図１４に示すように、終端部領域
の溶接は、面角度θを少なくしていく（開先側に溶接ビ
ードを多く形成する）ように設定された教示点に基づい
て行われる。これにより、終端部領域で開先肩部の溶接
残しを発生させることなく、良好な形状を有する終端部
溶接ビードが形成される。

【００５１】具体的には、図１７ないし図２０に示すよ
うに、本溶接部領域の開口部側の教示点が含まれる平面
と、母材の開先面が含まれる２平面と、該パスにおける
ルート側の全教示点のうち最も大きいＸ座標を有する教
示点Ｅmax が含まれてＸ軸に直交する平面と、前記教示
点Ｅmax が含まれてＸＺ平面に直交し、かつＸ軸に直交
する平面とη（１５°≦η＜６０°）の角度をなす平面
の合計５面に囲まれた領域Ｅにおいて、本溶接部領域に
おけるルート側教示点のＺ座標の平均値をＺＲ、開口側
教示点のＺ座標の平均値をＺＫとしたとき、Ｚ座標がＺ
Ｒ＋（ＺＫ−ＺＲ）／３以上ＺＫ以下を満たす教示点
が、溶接終了点を除いて少なくとも２つ以上含まれるよ
うに設定される。

【００５２】ここで、角度ηを１５°≦η＜６０°の範
囲に限定する理由は、終端部領域の境界を定義する斜平
面の角度ηを本溶接部における面角度θと同義にするた
めである。

【００５３】また、教示点のＺ座標をＺＧ／３以上ＺＧ
以下の位置に限定する理由は、本溶接部領域における開
口側教示点のＺ座標の平均値をＺＧ（ほぼビードの厚み
と考えて良い）としたとき、Ｚ座標がＺＧ／３以下であ
ると、開先側のビードが十分に形成されない一方、ＺＧ
を越えると、終端ビード形成が本溶接部に対してオーバ
ーハング気味となってビード形状を劣化させるからであ
る。但し、ＺＧが比較的に小さいとき（５ｍｍ未満）
は、Ｚ座標はＺＧ／２以上ＺＧ以下であっても良い。ま
た、上記の教示点が溶接終了点を除いて少なくとも２つ
以上含まれる必要がある理由は、両開先の近傍に教示点
を配置し、溶接残しを防止するためである。但し、ＺＧ
が５ｍｍ以上の場合は、少なくとも４つ以上含まれるこ
とが望ましい（両開先近傍に２つずつ配置）。

【００５４】尚、終端部領域においては、両開先の角部
分の溶け落ちやアンダーカットを確実に防止するため、
一時的にアークをＯＦＦにする処理やビード形状を整え
るための低い電流で停止する処理等が追加されても良
く、そのような処理が各教示点で行われると、教示点数
が合計１０個以上になる場合もある。

【００５５】さらに、終端部領域においては、下記の溶
接条件（溶接電流、溶接電圧、停止時間、次教示点への
移動速度、移動中の溶接電流、トーチ角度、アークのＯ
Ｎ／ＯＦＦ等）が設定される。即ち、ワーク１１に対し
て水平方向を前後角０°とし、上向方向を＋、下向方向
を−としたとき、教示点において溶接トーチ７の前後角
αＥ°が、前後角αＷ°に対して、αＷ−１５≦αＥ≦
αＷ−５であるように設定され、かつ１１０Ａ〜１６０
Ａの溶接電流が溶接条件として設定されることによっ
て、ワーク１１のアンダーカットが防止され、ビード形
状が整えられ、スパッタの飛散が減少される。

【００５６】ここで、αＥがαＷ°に対してαＷ−１５
≦αＥ≦αＷ−５となるように設定されるのは、以下の
理由による。即ち、立向溶接では溶接トーチ７の移動方
向によっては溶融池に対して極端な前進角がついてスパ
ッタが発生し易いが、溶融池近傍の開先が壁となるた
め、周囲へのスパッタ飛散は抑制される。しかし、終端
部領域では、溶融池の周囲に開先が残っていないため、
スパッタ飛散が増大する。そこで、αＥをαＷ°に対し
てαＷ−１５≦αＥ≦αＷ−５となるように設定するこ
とによって、溶融地に対する角度を適正に保ち、スパッ
タの発生を減じることでスパッタの飛散も減少させるよ
うにするためである。尚、この角度がαＷ−５°以上で
は上記の効果がなく、αＷ−１５°未満ではビードが垂
れ易くなる。

【００５７】また、溶接電流が１１０Ａ〜１６０Ａの範
囲に設定される理由は、１１０Ａであると、アーク安定
性が低下してビード形状が損なわれる一方、１６０Ａを
越えると、ワーク１１のアンダーカットが発生するから
である。尚、アンダーカットを確実に防止するために
は、１１０Ａ〜１５０Ａに設定することがより望まし
い。

【００５８】さらに、終端部領域の溶接時においては、
図１や図２に示すように、上側固形タブ１４により開先
が延長されているため、開先側の角の溶け落ちが確実に
防止されると共に、ビードなじみが良好にされる。

【００５９】この後、図６に示すように、以上のように
して１パス目の溶接が完了すると（Ｓ４）、次のパスが
存在するか否かが判定され（Ｓ５）、次のパスが存在す
れば（Ｓ５，ＹＥＳ）、上述のＳ４が再実行される。一
方、次のパスが存在しなければ（Ｓ５，ＮＯ）、次の継
手が存在するか否か否かが判定され（Ｓ６）、存在すれ
ば（Ｓ６，ＹＥＳ）、Ｓ２から再実行される。一方、次
の継手が存在しなければ（Ｓ６，ＮＯ）、全ての溶接が
完了したと判断されて運転が終了される。

【００６０】以上のように、本実施形態の立向溶接方法
は、図１に示すように、立向姿勢にされた突合せ継ぎ手
の溶接において、ワーク開先のルート側を裏当金１２で
塞ぐと共に下端部を下側固形タブ１３で塞いだ後、溶接
トーチ７のワイヤ先端をウィービングさせながら上昇さ
せることによって、ワーク開先を溶接するものであり、
ワーク開先を始端側の端部領域（始端部領域）および終
端側の端部領域（終端部領域）とこれ以外の本溶接部領
域とに区分し、始端部領域においては、下側固形タブ１
３の溶接特性を考慮した溶接条件を設定すると共に、ワ
ーク１１の溶接線において少なくとも一箇所以上でワー
ク１１の目違いを測定する目違いセンシングを行い、そ
こで得た目違い量に基づいてワイヤ先端のウィービング
位置ならびに溶接条件を補正することにより溶接を行う
ようになっている。

【００６１】これにより、端部領域においては、下側固
形タブ１３の溶接特性を考慮した溶接条件を設定するこ
とによって、下側固形タブ１３による溶接品質の低下を
防止することができる。さらに、端部領域の溶接条件の
品質保証幅が下側固形タブ１３の溶接特性により狭いも
のとなっていても、目違いセンシングで得た目違い量に
基づいてワイヤ先端のウィービング位置を補正すること
によって、この狭い品質保証幅の範囲内に溶接条件を確
実に存在させることができる。これにより、端部領域お
よび本溶接部領域からなるワーク開先の全体を良好な品
質で溶接することができる。そして、この場合における
溶接は、ワーク開先内の端部領域と本溶接部領域とで行
われるため、従来のようなワーク開先と共にタブ開先を
溶接する場合と比較して溶接材料および溶接時間を低減
することができる。さらに、溶接後に下側固形タブ１３
を取り除いたときに、従来のようなタブ開先の溶接部分
が残らないため、良好な美観を得ることができる。

【００６２】また、本実施形態においては、複数の自由
度を有した多関節型の溶接ロボット１０に適用した場合
について説明しているが、これに限定されるものではな
く、他の方式の自動溶接装置に適用することもできる。

【００６３】

【実施例】本実施形態の立向溶接方法について、表１お
よび表２の供試材料および基本溶接条件で実際に溶接を
行った場合を具体的に説明する。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】先ず、表３に示すように、各種の母材板厚
を有するワークを準備した後、レ型形状またはＶ型形状
に突き合わせ、Ｎｏ．１〜２１の母材板厚、開先角度お
よび積層条件でもって溶接を行った。

【００６７】

【表３】

【００６８】ここで、表３中における『ルートギャップ
Ｓ側』は、始端側のルートギャップを意味し、『ルート
ギャップＥ側』とは終端側のルートギャップを意味す
る。また、『目違い（ｍｍ）』の欄において、＋（プラ
ス）は＋Ｙ方向にあるワークが＋Ｚ方向にずれているこ
とを意味し、−（マイナス）は同ワークが−Ｚ方向にず
れていることを意味し、数値はずれ量（ｍｍ）を示す。

【００６９】また、『Ｄ（ｍｍ）』は、下側固形タブの
溝深さを示す。『面角度』は、（１）式で定義される面
角度θを示す。『ＺＲ』は、本溶接部領域のルート側の
教示点Ｚ座標の平均値を示し、『ＺＫ』は、本溶接部領
域の開先側の教示点Ｚ座標の平均値を示す。尚、これら
の値は、基準開先に対する相対座標であるため、ギャッ
プ変動により調整され、さらに後述の表４における『条
件補正：有り』の場合は、目違い量に応じても調整され
る。

【００７０】また、Ｎｏ．１〜２１の溶接時における各
パス毎の始終端溶接条件は、表４に示すようにした。

【００７１】

【表４】

【００７２】ここで、表４中における『ワーク条件』
は、板厚（ｍｍ）−パスＮｏ．を示す。また、『領域区
分』の欄は、ワーク開先を始端部領域、終端部領域、お
よび本溶接部領域に区分しているか否かを示すためのも
のであり、『あり』が各領域に区分していることを示
し、『なし』が各領域に区分していないことを示す。ま
た、『条件補正』の欄は、目違いセンシングによる目違
い量に基づいてウィービング位置および溶接条件を補正
しているか否かを示すためのものであり、『あり』が補
正していることを示し、『なし』が補正していないこと
を示す。

【００７３】『ＳＬＰ１』および『ＳＬＰ２』は、始端
部領域の第１ループに含まれる教示点のうち、ワークと
裏当金あるいは下層溶接ビード表面と下側固形タブとの
接点に最も近い教示点、および反対側のワークと裏当金
あるいは下層ビード表面と下側固形タブとの接点に最も
近い教示点を示す。尚、『Ｘ』は教示点のＸ座標値であ
り、『溶接電流』は停止時間中に設定されている溶接電
流である。

【００７４】『トーチ角度』は、溶接トーチの前後角を
示す。そして、『α１』は、始端部領域の第１ループに
おける溶接トーチの前後角を示し、『αＷ』は、本溶接
部領域における溶接トーチの前後角を示す。また、『始
端部のアークＯＦＦ処理』は、溶接中にアークを一時的
に停止する処理を示す。そして、『教示点数』は、アー
クの一時的に停止する処理が溶接条件として設定されて
いる教示点の数を示し、『処理時間』は、アークの停止
時間を示す。

【００７５】『終端部』の欄における『領域Ｅに含まれ
る教示点数』は、終端部に含まれる教示点のうち、下記
の関係式（２）〜（４）を満たす領域Ｅ内にある教示点
の数を示す。

【００７６】 Ｘmax −ｚｔａｎη≦ｘ≦Ｘmax ・・・（２） −3 ≦ｙ≦３＋ｚｔａｎ３５° ・・・（３） ＺＲ＋（ＺＫ−ＺＲ）／３≦ｚ≦ＺＫ ・・・（４）

【００７７】但し、上記の関係式（２）〜（４）中にお
ける『Ｘmax 』は、該パスにおけるルート側の全教示点
のうち、最も大きいＸ座標を有する教示点のＸ座標値で
ある。『（ｘ，ｙ，ｚ）』は、教示点の座標値である。
『η』は、表３の面角度である。『Ｚ』は、本溶接部領
域におけるルート側教示点のＺ座標値の平均である。
『ＺＫ』は、本溶接部領域における開口側教示点のＺ座
標値の平均である。

【００７８】さらに、Ｎｏ．２およびＮｏ．３の溶接時
における1 パス目の溶接施工条件は、表５〜表１１に示
すようにした。尚、表５は、始端部第１ループの溶接条
件（２５ｔ，１パス目）である。表６は、始端部第２ル
ープの溶接条件（２５ｔ，１パス目）である。表７は、
始端部第３ループの溶接条件（２５ｔ，１パス目）であ
る。表８は、溶接条件（２５ｔ，１パス目）である。表
９は、終端乗り移り部第１ループの溶接条件（２５ｔ，
１パス目）である。表１０は、終端乗り移り部第２ルー
プの溶接条件（２５ｔ，１パス目）である。表１１は、
終端部ループの溶接条件（２５ｔ，１パス目）である。

【００７９】

【表５】

【００８０】

【表６】

【００８１】

【表７】

【００８２】

【表８】

【００８３】

【表９】

【００８４】

【表１０】

【００８５】

【表１１】

【００８６】表５から表１１における『ブースト電流』
は、停止中の溶接電流である。尚、溶接電圧は、ロボッ
トコントローラから溶接電源への指示電圧であるため、
％表示としている。『移動速度』は、現在の教示点から
次教示点にアーク点が移動する速度である。『アークＯ
ＦＦ時間』は、一時的にアークを切っている時間を示
し、その値が０（ゼロ）の場合はアークが継続して出て
いることを示す。『α１』、『α２』、『αＥ』は溶接
トーチの前後角を示す。

【００８７】以上のＮｏ．１〜２１の溶接条件に基づい
て溶接を行うことによって、始端部のビード形状、なじ
み、および溶込みの状態を測定すると共に、終端部のビ
ード形状および耐アンダーカット性を測定し、合否を判
定した結果を表１２に示す。

【００８８】

【表１２】

【００８９】ここで、表１２中における『◎』は優、
『○』は良、『△』はやや不良、『×』は劣を示す。ま
た、『耐アンダーカット性』の欄において、『○』は合
格を示し、『×』は不合格を示す。尚、耐アンダーカッ
ト性の不合格は、深さが１．０ｍｍを越えるという第
１条件、０．５ｍｍ≦深さ≦１・０ｍｍであって、且
つ一つの長さが７．０ｍｍを越えるか両端面の合計長さ
が２１ｍｍを越えるという第２条件のうちの何れか一方
の条件・を満たすときに判定される。

【００９０】この結果、Ｎｏ．１〜７は、各種の板厚、
開先条件のワーク１１を対象に溶接しているが、始端部
のビード形状、なじみ、溶け込み、および終端部のビー
ド形状、耐アンダーカット性に関して極めて良好な結果
が得られており、本発明例である。

【００９１】Ｎｏ．８〜２１は、母材板厚２５ｍｍ、３
５°レ型開先の試験体を溶接したものである。そして、
Ｎｏ．８，９，１２，１４，１７，１８は、始端部のビ
ード形状、なじみ、溶け込み、および終端部のビード形
状、耐アンダーカット性に関して良好な結果が得られて
おり、本発明例である。また、Ｎｏ．１０は、目違いセ
ンシングおよび目違い量による条件補正を行い、ワーク
開先を始端部、終端部、本溶接部の各領域に区分して溶
接条件を設定している。１パス目および２パス目の教示
点SLP1のＸ座標値が−Ｄ−２（ｍｍ）よりも小さいため
に、始端部のビード形状がやや不良になっているが、合
格範囲（本発明例）である。

【００９２】Ｎｏ．１１は、目違いセンシングおよび目
違い量による条件補正を行い、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件等を設定し
ている。１パス目および２パス目の教示点SLP1のＸ座標
が３（ｍｍ）よりも大きいために、始端部のなじみがや
や不良であると共に溶け込みも少し浅めであったが、合
格範囲（本発明例）である。

【００９３】Ｎｏ．１３は、目違いセンシングおよび目
違い量による条件補正を行い、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件を設定して
いる。１パス目および２パス目の教示点SLP1の停止時間
が０．２秒未満であったために、始端部の溶け込みがや
や不良であったが、合格範囲（本発明例）である。

【００９４】Ｎｏ．１５は、目違いセンシングおよび目
違い量による条件補正を行い、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件を設定して
いる。１パス目の教示点SLP1の停止時間が３．０秒を越
えてるため、始端部のビード形状がやや不良であった
が、合格範囲（本発明例）である。

【００９５】Ｎｏ．１６は、目違いセンシングおよび目
違い量による条件補正を行い、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件を設定して
いる。１パス目の教示点SLP1ならびに教示点SLP2の停止
中の溶接電流が１９０Ａ未満に設定されているため、始
端部のなじみおよび溶込みが良ではなかったが、合格範
囲（本発明例）である。

【００９６】Ｎｏ．１９は、目違いセンシングおよび目
違い量による条件補正を行い、ワーク開先を始端部、終
端部、本溶接部の各領域に区分して溶接条件を設定して
いる。１パス目の教示点SLP1および教示点SLP2の停止中
の溶接電流が２５０Ａを越えて設定されているため、始
端部のビード形状がやや不良であったが、合格範囲（本
発明例）である。

【００９７】Ｎｏ．２０は、目違いセンシングを実施し
て目違い量に応じた条件補正を行ったものの、ワーク開
先を始端部、終端部、本溶接部の各領域に区分せず、全
て本溶接部の溶接条件で施工したため、全ての評価項目
で劣っており、不合格（比較例）である。

【００９８】Ｎｏ．２１は、ワーク開先を始端部、終端
部、本溶接部の各領域に区分してそれぞれの最適な施工
条件で溶接したものの、ワーク１１に＋１．４ｍｍの目
違いがあるにも拘わらず、目違いセンシングおよび目違
い量による条件補正を行わなかったため、ワイヤの狙い
位置や溶着量に狂いが生じたまま施工したため、全ての
評価項目で劣っており、不合格（比較例）である。

【００９９】

【発明の効果】請求項１の発明は、立向姿勢にされた突
合せ継ぎ手の溶接において、ワーク開先のルート側を裏
当金で塞ぐと共に下端部を固形タブで塞いだ後、溶接ト
ーチのワイヤ先端をウィービングさせながら上昇させる
ことによって、該ワーク開先を溶接する立向溶接方法に
おいて、前記ワーク開先を始端側の始端部領域および終
端側の終端部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分
し、前記始端部領域においては、前記固形タブの溶接特
性を考慮した溶接条件を設定すると共に、前記ワークの
溶接線において少なくとも一箇所以上でワークの目違い
を測定する目違いセンシングを行い、そこで得た目違い
量に基づいて前記ワイヤ先端のウィービング位置および
溶接条件を補正することにより溶接を行う構成である。

【０１００】上記の構成によれば、端部領域において
は、固形タブの溶接特性を考慮した溶接条件を設定する
ことによって、固形タブによる溶接品質の低下を防止す
ることができる。さらに、端部領域の溶接条件の品質保
証幅が固形タブの溶接特性により狭いものとなっていて
も、目違いセンシングで得た目違い量に基づいてワイヤ
先端のウィービング位置を補正することによって、この
狭い品質保証幅の範囲内に溶接条件を確実に存在させる
ことができる。これにより、端部領域および本溶接部領
域からなるワーク開先の全体を良好な品質で溶接するこ
とができる。そして、この場合における溶接は、ワーク
開先内の端部領域と本溶接部領域とで行われるため、従
来のようなワーク開先と共にタブ開先を溶接する場合と
比較して、溶接材料および溶接時間を低減することがで
きる。さらに、溶接後に固形タブを取り除いたときに、
従来のようなタブ開先の溶接部分が極めて少量しか残ら
ないため、良好な美観を得ることができる。

【０１０１】請求項２の発明は、請求項１記載の立向溶
接方法であって、前記ウィービングによる運棒パターン
の１周期を１ループとし、前記ウィービングの軌跡中に
含まれる教示点の位置座標を、Ｘ軸（溶接始端から溶接
終端に向かう方向を＋、短い方のワーク鋼板の下端を
０）、Ｙ軸（溶接方向から開先を投影して開先面のある
方向を＋、ルートギャップの中心を０）、Ｚ軸（ルート
側から開先側に＋、裏当金面を０）で表し、固形タブの
溝深さをＤ（ｍｍ）としたとき、前記端部領域に含まれ
る教示点のうち、ワークと裏当金あるいは下層溶接ビー
ド表面と固形タブとの接点に最も近い教示点Ｐ１の位置
座標（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）および反対側のワーク
と裏当金と固形タブとの接点に最も近い教示点Ｐ２の位
置座標（ｘｐ２，ｙｐ２，ｚｐ２）におけるＸ座標（ｘ
ｐ１，ｘｐ２）の少なくとも一方の値が−Ｄ−２（ｍ
ｍ）以上かつ＋３（ｍｍ）以下であり、前記教示点Ｐ１
および教示点Ｐ２に対して、１９０Ａ〜２５０Ａの溶接
電流と０．２〜３．０ｓの停止時間が溶接条件として設
定されている構成である。上記の構成よれば、ワークや
裏当金に対する良好な溶け込みやなじみを得ることがで
きると共に、ビード形状の劣化や溶接トーチのワークへ
の干渉を防止することができる。

【０１０２】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の立向溶接方法であって、ワークに対して水平方向を前
後角０°とし、上向方向を＋、下向方向を−としたと
き、前記ワーク開先の始端部領域での最初のループにお
ける溶接トーチの前後角α１°と、前記本溶接部のルー
プ中の溶接トーチの前後角αｗ°との関係が、αｗ−１
０≦α１≦αｗである構成である。上記の構成によれ
ば、溶接トーチの固形タブへの接触を防止することがで
きると共に、良好な溶け込みを得ることができる。

【０１０３】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れか１項に記載の立向溶接方法であって、溶接始端側の
端部領域における開口部側に位置する少なくとも一つ以
上の教示点に対して、０．２ｓ〜２．５ｓのアーク停止
時間が溶接条件として設定されている構成である。上記
の構成によれば、溶融池の熱量を放出させることによっ
て、開口部側のビードの垂れを防止し、フラットな形状
を得ることができる。

【０１０４】請求項５の発明は、請求項１ないし４の何
れか１項に記載の立向溶接方法であって、本溶接部領域
の開口部側の教示点が含まれる平面と、母材の開先面が
含まれる２平面と、該パスにおけるルート側の全教示点
のうち最も大きいＸ座標を有する教示点Ｅmax が含まれ
てＸ軸に直交する平面と、前記教示点Ｅmax が含まれて
ＸＺ平面に直交し、かつＸ軸に直交する平面とη（１５
°≦η＜６０°）の角度をなす平面の合計５面に囲まれ
た領域において、本溶接部領域におけるルート側教示点
のＺ座標の平均値をＺＲ、開口側教示点のＺ座標の平均
値をＺＫとしたとき、Ｚ座標がＺＲ＋（ＺＫ−ＺＲ）／
３以上ＺＫ以下を満たす教示点が、溶接終了点を除いて
少なくとも２つ以上含まれる構成である。上記の構成に
よれば、終端部領域で開先肩部の溶接残しを発生させる
ことなく、良好な形状を有する終端部溶接ビードを形成
することができる。

【０１０５】請求項６の発明は、請求項５に記載の立向
溶接方法であって、前記ワークに対して水平方向を前後
角０°とし、上向方向を＋、下向方向を−としたとき、
該教示点において溶接トーチの前後角αＥ°が、前記前
後角αＷ°に対して、αＷ−１５≦αＥ≦αＷ−５であ
るように設定され、かつ１１０Ａ〜１６０Ａの溶接電流
が溶接条件として設定されている構成である。上記の構
成によれば、ワークのアンダーカットを防止し、ビード
形状を整えると共に、スパッタの飛散を減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】立向溶接を行う状態を示す説明図である。

【図２】立向溶接を行う状態を示す説明図である。

【図３】固形タブを示すものであり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図４】固形タブを示すものであり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図５】固形タブを示すものであり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図６】オフライン教示装置とのロボットコントローラ
との動作状態を示すフローチャートである。

【図７】溶接プログラム作成ルーチンのフローチャート
である。

【図８】ビード形成部の状態を示す説明図である。

【図９】溶接過程を示す説明図である。

【図１０】目違い量の状態を示す説明図であり、（ａ）
は正規の状態、（ｂ）は一方のワークがずれた状態、
（ｃ）は他方のワークがずれた状態である。

【図１１】運棒パターンを示す説明図である。

【図１２】教示点の位置座標を示す説明図であり、
（ａ）は正面視した状態、（ｂ）は正面視した状態、
（ｃ）は側面視した状態である。

【図１３】溶接トーチの前後角を示す説明図である。

【図１４】溶接過程を示す説明図である。

【図１５】肩部の溶接残しの状態を示す説明図である。

【図１６】ルート部側の余盛過大の状態を示す説明図で
ある。

【図１７】終端部領域の教示点の位置関係を示す説明図
である。

【図１８】終端部領域の教示点の位置関係を示す説明図
である。

【図１９】終端部領域の教示点の位置関係を示す説明図
である。

【図２０】終端部領域の教示点の位置関係を示す説明図
である。

【符号の説明】

７ 溶接トーチ １０ 溶接ロボット １１ ワーク １２ 裏当金 １３ 下側固形タブ １４ 上側固形タブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定廣 健次 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 松村 浩史 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 内山 肇 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 脇中 秀人 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 4E081 AA09 BA40 BB04 CA09 DA05 DA09 DA20 DA28 DA36 DA40 DA62 DA72 EA24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立向姿勢にされた突合せ継ぎ手の溶接に
   おいて、ワーク開先のルート側を裏当金で塞ぐと共に下
   端部を固形タブで塞いだ後、溶接トーチのワイヤ先端を
   ウィービングさせながら上昇させることによって、該ワ
   ーク開先を溶接する立向溶接方法において、 前記ワーク開先を始端側の始端部領域および終端側の終
   端部領域とこれ以外の本溶接部領域とに区分し、 前記始端部領域においては、前記固形タブの溶接特性を
   考慮した溶接条件を設定すると共に、前記ワークの溶接
   線において少なくとも一箇所以上でワークの目違いを測
   定する目違いセンシングを行い、そこで得た目違い量に
   基づいて前記ワイヤ先端のウィービング位置および溶接
   条件を補正することにより溶接を行うことを特徴とする
   立向溶接方法。
2. 【請求項２】 前記ウィービングによる運棒パターンの
   １周期を１ループとし、 前記ウィービングの軌跡中に含まれる教示点の位置座標
   を、Ｘ軸（溶接始端から溶接終端に向かう方向を＋、短
   い方のワーク鋼板の下端を０）、Ｙ軸（溶接方向から開
   先を投影して開先面のある方向を＋、ルートギャップの
   中心を０）、Ｚ軸（ルート側から開先側に＋、裏当金面
   を０）で表し、 固形タブの溝深さをＤ（ｍｍ）としたとき、 前記端部領域に含まれる教示点のうち、ワークと裏当金
   あるいは下層溶接ビード表面と固形タブとの接点に最も
   近い教示点Ｐ１の位置座標（ｘｐ１，ｙｐ１，ｚｐ１）
   および反対側のワークと裏当金と固形タブとの接点に最
   も近い教示点Ｐ２の位置座標（ｘｐ２，ｙｐ２，ｚｐ
   ２）におけるＸ座標（ｘｐ１，ｘｐ２）の少なくとも一
   方の値が−Ｄ−２（ｍｍ）以上かつ＋３（ｍｍ）以下で
   あり、 前記教示点Ｐ１および教示点Ｐ２に対して、１９０Ａ〜
   ２５０Ａの溶接電流と０．２〜３．０ｓの停止時間が溶
   接条件として設定されていることを特徴とする請求項１
   記載の立向溶接方法。
3. 【請求項３】 ワークに対して水平方向を前後角０°と
   し、上向方向を＋、下向方向を−としたとき、前記ワー
   ク開先の始端部領域での最初のループにおける溶接トー
   チの前後角α１°と、前記本溶接部のループ中の溶接ト
   ーチの前後角αｗ°との関係が、αｗ−１０≦α１≦α
   ｗであることを特徴とする請求項１または２記載の立向
   溶接方法。
4. 【請求項４】 溶接始端側の端部領域における開口部側
   に位置する少なくとも一つ以上の教示点に対して、０．
   ２ｓ〜２．５ｓのアーク停止時間が溶接条件として設定
   されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか
   １項に記載の立向溶接方法。
5. 【請求項５】 本溶接部領域の開口部側の教示点が含ま
   れる平面と、母材の開先面が含まれる２平面と、該パス
   におけるルート側の全教示点のうち最も大きいＸ座標を
   有する教示点Ｅmax が含まれてＸ軸に直交する平面と、
   前記教示点Ｅmax が含まれてＸＺ平面に直交し、かつＸ
   軸に直交する平面とη（１５°≦η＜６０°）の角度を
   なす平面の合計５面に囲まれた領域において、本溶接部
   領域におけるルート側教示点のＺ座標の平均値をＺＲ、
   開口側教示点のＺ座標の平均値をＺＫとしたとき、Ｚ座
   標がＺＲ＋（ＺＫ−ＺＲ）／３以上ＺＫ以下を満たす教
   示点が、溶接終了点を除いて少なくとも２つ以上含まれ
   ることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記
   載の立向溶接方法。
6. 【請求項６】 前記ワークに対して水平方向を前後角０
   °とし、上向方向を＋、下向方向を−としたとき、該教
   示点において溶接トーチの前後角αＥ°が、前記前後角
   αＷ°に対して、αＷ−１５≦αＥ≦αＷ−５であるよ
   うに設定され、かつ１１０Ａ〜１６０Ａの溶接電流が溶
   接条件として設定されていることを特徴とする請求項５
   記載の立向溶接方法。