JPH0639548A

JPH0639548A - 自動溶接方法

Info

Publication number: JPH0639548A
Application number: JP21854192A
Authority: JP
Inventors: Iwao Shimizu; 巖清水; Norimitsu Baba; 則光馬場; Hiroshi Tachikawa; 博立川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】中途姿勢の開先部でも、自動で溶接を行うこ
とができる自動溶接方法を提供する。【構成】ステップＳ１０で、設定されたティーチング
プログラムを呼び出し、これにより溶接電流・溶接電圧
・溶接速度等の溶接条件が設定され、また本実施例の場
合開先部の形状に応じて、第１溶接層から第３溶接層ま
では、第１溶接方法を用いて溶接し、第４溶接層から第
７溶接層までは、第２溶接方法を用いて溶接することが
設定される。ステップＳ１１では、第１溶接層から第３
溶接層までを溶接するために、第１溶接方法のプログラ
ムが呼び出され、第４溶接層から第７溶接層までを溶接
するために、ステップＳ１２で第２溶接方法のプログラ
ムが呼び出される。このようにティーチングデータに基
づいて２つの溶接方法を切り換えて使用することによ
り、中途姿勢の開先部を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚板の自動溶接方法に
関し、特に開先部の形状の変化に対応して、開先部を自
動で溶接する自動溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、厚板の開先部を溶接する種々
の溶接方法が提案されている。図２３は開先部の形状及
び姿勢を示す図である。実際の溶接では、例えば球状の
ガスタンクを溶接するときのように、図２３に示す全て
の姿勢の開先部を溶接する必要がある。図２３に示す開
先部の姿勢のうち、（イ）で示す下向き姿勢の開先部、
（ロ）で示す上向き姿勢の開先部、及び（ハ）や（ニ）
で示す横向き姿勢の開先部については従来の溶接方法で
自動で溶接を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、例えば図２２の（ホ）や（ヘ）で示すよう
に、横向き姿勢から下向き姿勢に変わる途中の中途姿勢
の開先部、及び図２２の（ト）や（チ）で示すように、
横向き姿勢から上向き姿勢に変わる途中の中途姿勢の開
先部を溶接するときには、自動溶接装置の操作者が判断
して溶接条件の設定を変更する必要があった。例えば、
中途姿勢の開先部（ト）を溶接する場合、第３層目まで
は、両端に開先壁部があり、第４層以降は一方の端は開
先壁部であるが、他方の端は開先開放部となる。このた
め、操作者は第３層目までは、両端に開先壁部がある場
合に適した溶接条件を設定して溶接を行い、第４層目以
降は一方が開先開放部である場合に適した溶接条件に変
更して溶接を行っていた。このように、従来の溶接方法
では、中途姿勢の開先部を溶接する場合、自動で溶接す
ることができないという問題があった。

【０００４】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、中途姿勢の開先部でも、自動で溶接を行うこと
ができる自動溶接方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の自動溶接方法は、溶接継手部の開先形状を
指示して、溶接トーチの移動を制御することにより開先
部の各溶接層を１又は複数のパスにより溶接する自動溶
接方法において、両端が開先壁部である開先部を溶接す
る第１溶接方法と、一端が開先壁部で他端が開先開放部
である開先部を溶接する第２溶接方法とを具備し、前記
指示のあった開先形状に応じて、前記各溶接層を前記第
１溶接方法及び第２溶接方法のうちの一方又は双方を用
いて溶接することを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は前記の構成によって、溶接継手部の開
先形状がテーチィングされたときに、各溶接層を第１溶
接方法若しくは第２溶接方法、又は第１溶接方法と第２
溶接方法の双方を用いて溶接するので、中途姿勢の開先
部を溶接する場合でも、例えば、初めは第１溶接方法を
使用し、後に第２溶接方法を使用することにより、人手
を煩わすことなく、自動で溶接方法を切り換えて、溶接
を行うことができる。また、ある一の溶接層の前半部分
を第１溶接方法て溶接し、後半部分を第２溶接方法で溶
接することもできる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の第１実施例を図１乃至図９を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例である自
動溶接方法を実施するための自動溶接装置の概略図であ
る。図１に示す自動溶接装置は、溶接機１０と制御装置
１００とからなり、溶接機１０はレール部１１と、その
レール部１１に沿って移動自在に構成された台車部２０
と、台車部２０に設けられた伸縮自在な伸縮腕３０を介
して取着された溶接トーチ支持部４０と、溶接トーチ支
持部４０によって支持された溶接トーチ５０とを備え
る。

【０００８】制御装置１００は、モータＭ_xにより伸縮
腕３０の伸縮を制御して溶接トーチ５０のｘ軸方向にお
ける移動を調整するｘ軸方向移動制御部６０と、モータ
Ｍ_yにより台車部２０を移動することにより溶接トーチ
５０のｙ軸方向（溶接方向）における移動を調整するｙ
軸方向移動制御部６２と、モータＭ_zにより溶接トーチ
支持部４０のｚ軸方向における移動を制御することによ
り溶接トーチ５０のｚ軸方向における移動を調整するｚ
軸方向移動制御部６４と、モータＭ_rにより溶接トーチ
５０の姿勢を制御する姿勢制御部６６と、装置全体を制
御する主制御部７０と、溶接に必要なデータを記憶する
メモリ７１及び共有メモリ７２と、操作用のスイッチや
ティーチングデータを入力するための入力部等を有する
操作部８０とを備える。尚、ｘ，ｙ，ｚは各々空間直行
座標軸を表している。また、７４はＩ／Ｏポートであ
る。

【０００９】図示しない溶接用ワイヤ供給装置によって
送られた溶接用のワイヤは、溶接トーチ５０から送りだ
され、溶融されて開先部に積層される。本実施例では図
２３の（ト）で示す中途姿勢の開先部を自動で溶接する
場合について説明する。図２は図２３の（ト）で示す中
途姿勢の開先部の概略斜視図である。一般に厚板の開先
部を溶接する場合には、多層溶接になる。

【００１０】本実施例の方法で溶接するには、予め開先
部の始端のＡ、Ｂ、Ｃの３点をティーチングし、また終
端のＤ、Ｅ、Ｆの３点をティーチングして開先形状を認
識させる。また、このとき図２３に示す開先部の傾斜角
度αやβを入力してもよい。これらの情報は操作部より
入力する。また、これらの情報の入力は手動で行っても
よいし、自動計測して入力してもよい。主制御部７０
は、これらの情報に基づいて、ＡＤ間、ＢＥ間、ＣＦ間
を直線補完することにより開先部の形状の変化を認識
し、更に溶接方向、溶接層数、溶接層の厚さを設定す
る。なお、開先部の始端と終端とが曲線状に変化してい
る場合には、その旨を指示することにより、ＡＤ間、Ｂ
Ｅ間、ＣＦ間を円弧補完することも可能である。尚、図
２３では開先部を７層に分けた例を示しているが、これ
は、開先部の形状に応じて、例えば１０層以上に分けて
溶接してもよい。また、開先部の形状が一定の場合は、
終端のＤ、Ｅ、Ｆはいずれか一点のみをティーチングす
れば足りる。

【００１１】図３は本実施例の方法の主手順を示す図で
ある。ステップＳ１０で、上記のように設定したティー
チングプログラムを呼び出し、これにより溶接電流・溶
接電圧・溶接速度等の溶接条件が設定され、また本実施
例の場合開先部の形状に応じて、第１溶接層から第３溶
接層までは、第１溶接方法を用いて溶接し、第４溶接層
から第７溶接層までは、第２溶接方法を用いて溶接する
ことが設定される。ステップＳ１１では、第１溶接層か
ら第３溶接層までを溶接するために、第１溶接方法のプ
ログラムが呼び出され、第４溶接層から第７溶接層まで
を溶接するために、ステップＳ１２で第２溶接方法のプ
ログラムが呼び出される。

【００１２】次に、第１溶接層から第３溶接層までを溶
接する第１溶接方法について、詳述する。第１溶接層か
ら第３溶接層までの各溶接層は、両端に開先壁部がある
開先部を溶接する場合であるので、説明の都合上、図４
に示す、両端に開先壁部がある開先部を用いて説明す
る。

【００１３】図５は本実施例の第１溶接方法の手順を示
す図である。上記のように設定したティーチングプログ
ラムを呼び出し、溶接電流・溶接電圧・溶接速度等の溶
接条件を設定した後、ステップＳ１０２で、溶接トーチ
５０を溶接の始端に移動し、シールドガスを供給してア
ーク溶接を開始し、ｘ軸方向移動制御部６０により溶接
トーチ５０を溶接方向に直角な方向（Ｘ方向）に移動す
る（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０４では、実際
に溶接しているときの溶接電流の値を検知し、その値を
積算して平均値を算出する。一般に、開先部の中央部に
比べて開先壁部では、溶接電流が大きくなるので、溶接
電流が前記の平均値より予め定めた一定値以上に大きく
なったときにこれを検知する（ステップＳ１０５）。溶
接電流が一定値以上大きくなったことを検知しなけれ
ば、ステップＳ１０４に戻って、Ｘ方向の溶接を続行
し、検知すれば、ステップＳ１０６に移行する。

【００１４】ステップＳ１０６で、溶接電流の大きくな
った位置が、予め入力した終端であるか否かを判断す
る。終端でなければ、ステップＳ１０６１に移行して、
溶接条件を変更する。本実施例の場合は、開先壁部を検
知しているので、溶接電流（又は溶接電圧）を上げ、溶
接速度を速くして熱量を増やした後、ｙ軸方向移動制御
部６２により溶接トーチ５０を溶接方向（Ｙ軸方向）に
溶接幅の分だけステップ状に移動する（ステップＳ１０
７）。これにより、開先壁部における溶け込み不足を防
止する。ステップＳ１０７１ではステップＳ１０６１で
変更した溶接条件を元に戻し、ステップＳ１０８で、ｘ
軸方向移動制御部６０により、溶接方向に直角な方向で
あってステップＳ１０３での移動方向とは逆の方向に移
動する。以下、ステップＳ１０４からステップＳ１０８
の動作を繰り返して開先部の溶接を行う。そして、ステ
ップＳ１０６で溶接電流の大きくなった位置が、予め定
めた終端であると判断すれば、クレータ処理をした後、
アークを止め、シールドガスを止め（ステップＳ１０
９）、待拠位置に移動する（ステップＳ１１０）。ステ
ップＳ１１１で次に溶接する層があるか否か判断し、溶
接する層があれば、溶接を開始する始端に溶接トーチを
移動し（ステップＳ１１２）、更にステップＳ１０３に
戻って上記の手順を繰り返して次の層の溶接を行う。ま
た、ステップＳ１１１で次に溶接する層がなければ、第
２溶接方法のプログラムに移行する。

【００１５】上記の第１溶接方法によれば、開先壁部で
は、溶接条件を変更し熱量を増やして溶接するので、開
先壁部における溶け込みの安定化を図ることができ、ま
た溶接ビードの形状を一定にすることができる。溶接条
件を変更する際に溶接速度をも変更して速くしたのは、
溶ける金属量を一定にするためである。また、第１溶接
方法によれば、溶接電流の値を検知することにより、開
先壁部を検出して、溶接の方向を変えているので、リア
ルタイムで溶接を制御することができ、したがって開先
部の形状が図６に示すように変化する場合でも、従来の
１サイクル遅れの制御に比べて、より確実に開先壁部ま
で、溶接を行うことができる。

【００１６】第１溶接方法によれば、図４及び図６に示
すように、ウィービング軌跡が矩形波状となる。すなわ
ち、第１溶接方法では、溶接速度の制御がＸ軸方向又は
Ｙ軸方向の速度の制御となり、Ｘ軸方向とＹ軸方向の双
方について同時に速度を制御していた従来の方法に比べ
て、溶接速度の制御が容易となる。更に、従来の方法で
は、予めウィービングの中心及びその幅を設定して溶接
を行っていたが、本方法では、このような設定は不要と
なり、ティーチングが容易になる。

【００１７】また、上記の方法によれば、ウィービング
軌跡が矩形波となるので、従来のウィービング軌跡がサ
イン波形状又は鋸刃状となる場合に比べて、より溶接面
を平坦に仕上げることができる。

【００１８】なお、上記の第１溶接方法では、溶接電流
の値を検知することにより、開先壁部の位置を検知して
いたが、溶接電圧の値を検知するか、あるいは溶接電流
と溶接電圧の双方の値を同時に検知することにより、開
先壁部の位置を検知するようにしてもよい。また、開先
部の形状は、上記のＶ字状に限らず、逆Ｖ字状、Ｉ字
状、レ字状等であってもよい。

【００１９】次に、第４溶接層から第７溶接層までを溶
接する第２溶接方法について、詳述する。第４溶接層か
ら第７溶接層までの各溶接層は、一方の端に開先壁部が
あり、他方の端に開先開放部がある開先部を溶接する場
合であるので、説明の都合上、図７及び図８に示す、一
端が開先壁部、他端が開先開放部である開先部を用いて
説明する。

【００２０】図９は本実施例の第２溶接方法の手順を示
す図である。上記のようにして第１溶接方法のプログラ
ムが終了した後、ティーチングプログラムに基づき、溶
接電流・溶接電圧・溶接速度等の溶接条件を設定し、ス
テップＳ４０２で、溶接トーチ５０を溶接の始端、本実
施例では第４溶接層の始端に移動し、シールドガスを供
給してアーク溶接を開始し、ｘ軸方向移動制御部６０に
より溶接トーチ５０を溶接方向に直角な方向（ｘ軸方
向）、すなわちＢ４点側に向かって移動する（ステップ
Ｓ４０３）。ステップＳ４０４では、実際に溶接してい
るときの溶接電流の値を検知し、その値を積算して平均
値を算出する。一般に、開先部の中央部に比べて開先壁
部では、溶接電流が大きくなるので、溶接電流が前記の
平均値より予め定めた一定値以上に大きくなったか否か
を検知する（ステップＳ４０５）。溶接電流が一定値以
上大きくなったことを検知しなければ、ステップＳ４０
４に戻って、ｘ軸方向の溶接を続行し、検知すれば、ス
テップＳ４０６に移行する。

【００２１】ステップＳ４０６で、溶接電流の大きくな
った位置が、予め入力した溶接の終端であるか否かを判
断する。終端でなければ、ステップＳ４０６１で溶接条
件を変更した後、ｙ軸方向移動制御部６２により溶接ト
ーチ５０を溶接方向（ｙ軸方向）に溶接幅の分だけステ
ップ状に移動する（ステップＳ４０７）。この場合は開
先壁部を検知しているのであるから、例えば溶接電流
（又は溶接電圧）を上げ、溶接速度を速くし、熱量を増
やして溶接を行うことにより、開先壁部における溶け込
みの不足を防止する。そして、ステップＳ４０７１に移
行し、ステップＳ４０６１で変更した溶接条件をもとに
戻した後、ステップＳ４０８で、ｘ軸方向移動制御部６
０により、溶接方向に直角な方向であってステップＳ４
０３での移動方向とは逆の方向に移動する。

【００２２】次に、主制御部７０は前述したティーチン
グに基づいて開先開放部の位置を認識して記憶している
ので、溶接トーチが開先開放部に到達したか否かを判断
する（ステップＳ４０９）。到達していなければ、ステ
ップＳ４０８に戻って前述の方向に移動し、到達してい
れば、ステップＳ４０９１で溶接条件を変更した後、ス
テップＳ４１０に移行してｙ軸方向移動制御部６２によ
り溶接トーチ５０を溶接方向（ｙ軸方向）に溶接幅の分
だけステップ状に移動する。この場合は、開先開放部に
到達しているので、例えば溶接電流（又は溶接電圧）を
低くし、溶接速度を遅くし、熱量を増やして溶接を行う
ことにより開先開放部における溶け落ちを防止する。ス
テップＳ４１１では、ステップＳ４１０で移動した位置
が溶接の終端であるか否かを判断する（ステップＳ４１
１）。終端でなければ、ステップＳ４１１１に移行し、
ステップＳ４０９１で変更した溶接条件をもとに戻した
後、ステップＳ４１２でステップＳ４０３と同じ移動方
向に溶接トーチを移動して溶接を行い、以下、ステップ
Ｓ４０４からステップＳ４１２の動作を繰り返して開先
部の溶接を行う。

【００２３】そして、ステップＳ４０６で溶接電流の大
きくなった位置が、予め定めた終端であると判断したと
き、又はステップＳ４１１で終端と判断したときには、
クレータ処理をした後、アークを止め、シールドガスを
止め（ステップＳ４１３）、待拠位置に移動する（ステ
ップＳ４１４）。ステップＳ４１５で次に溶接する層が
あるか否か判断し、溶接する溶接層があれば、次の溶接
層の溶接を開始する始端に溶接トーチを移動し（ステッ
プＳ４１６）、更にステップＳ４０３に戻って上記の手
順を繰り返して次の溶接層の溶接を行う。また、ステッ
プＳ４１５で次に溶接する溶接層がなければ、溶接を終
了する。

【００２４】上記の第２溶接方法によれば、溶接トーチ
の折り返し点では、溶接条件を変更し熱量を制御して溶
接するので、開先壁部における溶け込みの安定化を図る
ことができ、また開先開放部における溶け落ちを防止す
ることができる。これにより溶接ビードの形状を一定に
することができる。溶接条件を変更する際に溶接速度を
も変更したのは、溶ける金属量を一定にするためであ
る。また、本方法によれば、溶接電流の値を検知するこ
とにより、開先壁部を検出して、溶接の方向を変えてい
るので、リアルタイムで溶接を制御することができ、し
たがって開先部の開先壁部の形状が急激に変化する場合
でも、確実に開先壁部まで、自動で溶接を行うことがで
きる。

【００２５】本発明者等は、２５ｍｍ厚のＳＰＶ−５０
Ｑ鋼板を、１．６ｍｍφの溶接ワイヤを用いて、シール
ドガスとしてＣＯ₂ガスを２５ｌ／ｍｉｎ流し、各溶接
層（各パス）の溶接条件を表１に示すように設定して、
自動溶接を行った結果、良好な溶接結果を得ることがで
きた。

【００２６】

【表１】

【００２７】第２溶接方法によれば、図７に示すよう
に、ウィービング軌跡が矩形波状となり、各溶接層を一
のパスにより溶接することができる。したがって、従来
の多層多パス溶接の方法に比べて、パス間に欠陥が出に
くくなり、しかも自動化が容易になる。

【００２８】なお、上記の方法では、溶接電流の値を検
知することにより、開先壁部の位置を検知していたが、
溶接電圧の値を検知するか、あるいは溶接電流と溶接電
圧の双方の値を同時に検知することにより、開先壁部の
位置を検知するようにしてもよい。

【００２９】また、上記の第２溶接方法では、開先開放
部は開先部のティーチングデータに基づいて計算により
検知したが、開先開放部は機械的センサ、画像処理装
置、光レーザセンサ等を用いて検知してもよい。更に、
溶接トーチが開先開放部にきたときには、溶接電流の値
が中央部の平均値よりも小さくなるので、たとえば溶接
電流を検知することにより、開先開放部の位置を検知し
てもよい。特に、第５溶接層以降では、前の溶接層の溶
接ビードの形状が開先開放部で傾斜するので、開先開放
部の検知が容易になる。したがって、第５溶接層以降の
み溶接電流の値を検知することにより開先開放部を検知
してもよい。

【００３０】次に、本発明の第１溶接方法の他の例につ
いて図１０及び図１１をも参照して説明する。本方法で
は、両端に開先壁部があるが、図１０に示すように開先
壁部が一様でなく、一部にＡ２で示す凹部（図２では一
点鎖線で示す部分）がある開先部を溶接する場合につい
て説明する。

【００３１】図１１は本方法の手順を示す図である。上
述した第１溶接方法と同様にしてティーチングプログラ
ムを呼び出し、溶接電流・溶接電圧・溶接速度等の溶接
条件を設定した後、ステップＳ２０２で溶接トーチ５０
を溶接の始端に移動し、シールドガスを供給してアーク
溶接を開始し、ｘ軸方向移動制御部６０により溶接トー
チ５０を溶接方向に直角な方向（Ｘ方向）に移動する
（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０４では、実際に
溶接しているときの溶接電流の値を検知し、その値を積
算して平均値を算出する。一般に、開先部の中央部に比
べて開先壁部では、溶接電流が大きくなるので、溶接電
流が前記の平均値より予め定めた一定値以上に大きくな
ったときにこれを検知する（ステップＳ２０５）。溶接
電流が一定値以上大きくなったことを検知しなければ、
ステップＳ２０６に移行する。

【００３２】ステップＳ２０６では、現在の溶接位置が
開先壁部の推定値を越えたか否かを判断する。ここで、
開先壁部の推定値とは、予め入力された開先部の開先角
度から現在溶接している層の開先壁部の位置を予め算出
したものである。この開先壁部の推定値は各層毎に双方
の壁について算出される。また、この開先壁部の推定値
は、過去２回の層を溶接した際に得た開先壁部の情報に
基づいて現在溶接している層の開先壁部の位置を推定し
てもよい。尚、この推定値を決定する際には、溶接ビー
ドの高さを考慮することにより、より正確な推定値を得
ることができる。ステップＳ２０６で現在の溶接位置が
開先壁部の推定値を越えていなければ、ステップＳ２０
３に戻ってＸ方向の溶接を続行し、もし越えていれば、
ステップＳ２０７１に移行する。この後の処理について
は後述する。

【００３３】ステップＳ２０５で溶接電流が一定値以上
大きくなったことを検知し、開先壁部を検知すれば、そ
の位置を記憶し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０
７１に移行して、溶接条件を変更する。この場合は、開
先壁部を検知しているので、溶接電流（又は溶接電圧）
を上げ、溶接速度を速くして熱量を増やした後、ｙ軸方
向移動制御部６２により溶接トーチをＹ軸方向にステッ
プ状に移動する（ステップＳ２０８）。これにより開先
壁部における溶け込み不足を防止する。ステップＳ２０
９では、その検知した位置が予め入力した終端であるか
否かを判断し、その位置が終端でなければ、その位置が
前層の溶接をしたときに前層の推定値を越えたか否かを
判断する（ステップＳ２１０）。前層の溶接をしたとき
に前層の推定値を越えた溶接をしていなければ、ステッ
プＳ２１０１でステップＳ２０７１で変更した溶接条件
をもとに戻し、Ｘ軸方向に移動して溶接を行い（ステッ
プＳ２１１）、ステップＳ２０３に戻り溶接電流の値を
検知する。以下、上述したステップＳ２０３からステッ
プＳ２１１までの各ステップの処理を行うことにより開
先部の溶接を行う。そして、ステップＳ２０９で、溶接
している位置が予め設定した終端にくれば、これを検知
してクレータ処理をした後、アークを止め、シールドガ
スを止め（ステップＳ２１２）、待拠位置に移動する
（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１４で、次に溶接
する層があるか否か判断し、溶接する層があれば、溶接
を開始する始端に溶接トーチを移動し（ステップＳ２１
５）、ステップＳ２１６で、溶接を開始する始端が前層
で推定値を越えて溶接したか否かを判断する。推定値を
越えて溶接していれば、ステップＳ２１７に移行してＹ
軸方向にステップ状に移動した後、ステップＳ２１６で
その位置が前層で推定値を越えて溶接したか否かが判断
される。そして、前層で推定値を越えて溶接しなかった
位置まで、溶接トーチを移動した後、ステップＳ２０３
に戻って上記の手順を繰り返し、次の層の溶接を行う。

【００３４】ところで、例えば図１０に示すように、開
先部の一部（Ａ２部分）の高さが他の部分に比べて低い
場合、Ａ２部分の溶接層の溶接を行っているときに、ス
テップＳ２０５で開先壁部を検知できないので、このま
までは、このＡ２部分のＸ軸方向の移動を停止すること
ができない。この場合、ステップＳ２０６でこの溶接層
（図１０の場合第５層目）のＡ２部分の溶接を行う際に
溶接位置が上述した推定値を越えたか否かを判断し、推
定値を越えた場合は、その推定値より一定値（数ミリ）
だけ移動した後、ステップＳ２０７１に移行して溶接条
件を変更する。この場合、開先壁部ではないので、熱量
があまり上昇しないように溶接電流（又は溶接電圧）を
若干低くし、溶接速度を遅くして溶接を行いながら、Ｙ
軸方向にステップ状に移動する。以下同様にして、開先
壁部を検知しない場合でも、Ａ２部分の溶接を自動で行
うことができる。

【００３５】そして、次の溶接層（図１０では６層目）
の溶接を行うときには、溶接位置がＡ２部分にくると、
ステップＳ２１０で前層（図１０では５層目）で推定値
を越えたか否かが判断され、この場合、Ａ２部分は前層
で推定値を越えて溶接しているので、Ａ２部分での溶接
を行わずに、つまりステップＳ２１１に移行せずに、ス
テップＳ２０８に移行してもう一度、Ｙ軸方向にステッ
プ状に溶接トーチを移動する。移動した位置が、溶接終
端ではなく、しかもまだＡ２部分であれば、再びステッ
プＳ２０８に移行して、Ｙ軸方向にステップ状に移動す
る。このようにして、次の溶接層（図１０の６層目）の
溶接を行うときには、Ａ２部分の溶接を行うことなく、
他の部分だけを溶接することができる。

【００３６】なおＡ２部分が、たとえば溶接を開始する
始端であるときには、上述したようにステップＳ２１６
でこれを検知して、その始端の溶接を行わずに、Ｙ軸方
向のステップ状の移動を繰り返し、Ａ２部分を溶接する
ことなく、Ａ２部分の次の部分から次の溶接層（図１０
の６層目）の溶接を行う。

【００３７】上記の方法によれば、溶接トーチの折り返
し点では、溶接条件を変更し熱量を制御して溶接するの
で、開先壁部における溶け込みの安定化を図ることがで
き、また開先壁部のない折り返し点でも、溶け込み量を
一定にすることができる。これにより溶接ビードの形状
を一定にすることができる。溶接条件を変更する際に溶
接速度をも変更したのは、溶ける金属量を一定にするた
めである。また、上記の方法によれば、例えば部分的な
板厚の違い、目違い、裏当てとの隙間、仮付けビード、
クロスビードの処理状況等が原因で、開先部の高さが場
所により異なる場合でも、その高さに応じた溶接層数の
溶接を自動で行うことができる。

【００３８】また、上記の方法によれば、溶接電流の値
を検知することにより、開先壁部を検出して、溶接の方
向を変えているので、リアルタイムで溶接を制御するこ
とができ、したがって開先部の形状が図４に示すように
変化する場合でも、従来の１サイクル遅れの制御に比べ
て、より確実に開先壁部まで、溶接を行うことができ
る。その他の作用・効果は、上述の第１溶接方法と同様
である。尚、第２溶接方法についても、第１溶接方法の
他の例と同様に処理を行うことにより、開先部の高さが
場所により異なる場合でも、その高さに応じた溶接層数
の溶接を自動で行うことができる。

【００３９】次に、本発明の第２実施例について図１２
乃至図２０をも参照して説明する。第２実施例では、特
殊な高級鋼を自動で溶接する場合について説明する。本
実施例でも、図２に示すような中途姿勢の開先部を７層
に分けて溶接する場合を例に挙げて説明する。尚、本実
施例においても、図１に示す自動溶接装置を使用するも
のとする。

【００４０】特殊な高級鋼、例えば低温用鋼や高張力鋼
の場合、８００°Ｃから５００°Ｃのときの冷却速度を
制御する必要がある。このため、溶接入熱の上限やパス
間の温度が指定される。溶接入熱と他の溶接条件とは次
式で示す関係を持っている。ｖ＝６０ＩＥ／Ｑ但し、Ｉ：溶接電流（Ａ）Ｅ：溶接電圧（Ｖ）Ｑ：溶接入熱（Ｊ）ｖ：溶接方向における速度（溶接速度）（ｃｍ／分）ところで、溶接時に溶接電流や溶接電圧を変えると、溶
接プールの大きさが変わり、ビード形状が平滑でなくな
るので、これらの溶接条件は変えることができない。本
実施例では、各溶接層の各パスのウィービング幅を制限
することにより、溶接速度を制御し、これにより溶接入
熱を制御することとしている。尚、上式で求められる溶
接速度ｖは、下限値であり、これ以上溶接速度ｖが小さ
くなると、溶接入熱Ｑが大きくなってしまう。

【００４１】本実施例の方法で溶接するには、予め開先
部の始端、終端、開先形状（例えば高さ２４ｍｍのＶ字
状）等の情報を操作部より入力する。これらの値の入力
は手動で行ってもよいし、自動計測して入力してもよ
い。主制御部７０は、これらの情報に基づいて溶接層数
や溶接層の厚さ、及び各溶接層におけるパス数を決定
し、更に前記溶接入熱の上限に基づいて、各溶接層のパ
ス数及び、溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移動す
るときの速度（ｘ軸方向の移動速度）を算出する。そし
て、これらの値に基づいて各溶接層の各パスの溶接を行
う。

【００４２】以下、中途姿勢の開先部であって、且つ開
先部の平面形状が図１２に示すように広く、またその開
先幅が一定でない高級鋼を自動溶接する場合の手順につ
いて説明する。第１実施例と同様にして、開先形状のテ
ィーチングを行う。次に、図３に示すステップＳ１０
で、設定したティーチングプログラムを呼び出し、これ
により溶接電流・溶接電圧・溶接速度等の溶接条件が設
定され、また本実施例の場合開先部の形状に応じて、第
１溶接層から第３溶接層までは、第１溶接方法を用いて
溶接し、第４溶接層から第７溶接層までは、第２溶接方
法を用いて溶接することが設定される。更に、本実施例
の場合、予め各溶接層を幾つのパスで行うかを設定する
こともできる。ステップＳ１１では、第１溶接層から第
３溶接層までを溶接するために、第１溶接方法のプログ
ラムが呼び出され、第４溶接層から第７溶接層までを溶
接するために、ステップＳ１２で第２溶接方法のプログ
ラムが呼び出される。

【００４３】次に、本実施例の第１溶接方法について詳
述する。図１３乃至図１５は本実施例の第１溶接方法の
手順を示す図である。ティーチングデータに基づいて、
溶接電流・溶接電圧・ｘ軸方向における移動速度等の溶
接条件を設定した後、ステップＳ３０２で、溶接トーチ
５０を溶接の始端に移動し、シールドガスを供給してア
ーク溶接を開始し、ｘ軸方向移動制御部６０により溶接
トーチ５０を開先壁部Ａ３の始端から溶接方向に直角な
方向（ｘ軸方向）に移動して（ステップＳ３０３）第１
パスの溶接を行う。ステップＳ３０４では、ｘ軸方向の
移動が予め定めた移動量の上限値であるか否かを判断す
る。移動した地点が上限値であれば、その位置の座標を
記憶し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０５１で溶
接条件を変更した後、ｙ軸方向移動制御部６２により溶
接トーチ５０を溶接方向（ｙ軸方向）に溶接幅の分だけ
ステップ状に移動する（ステップＳ３０６）。この場
合、折り返し位置は開先壁部ではないので、溶接条件を
変更することにより、例えば溶接電流（又は溶接電圧）
を上げ、溶接速度を速くすることにより、熱量を増やし
て図１６（ａ）に示すように折り返し位置における溶接
ビードの形状を滑らかにし、次のパスにおける溶接ビー
ドとの馴染みを良くする。或いは、溶接電流（又は溶接
電圧）を下げ、溶接速度を遅くして溶接を行うことによ
り、熱量を減らして図１６（ｂ）に示すように折り返し
位置における溶接ビードの形状を段差状とし、次のパス
における、前のパスの折り返し位置の検知を容易にす
る。このように折り返し位置における溶接条件を変更す
ることにより、溶接ビードの形状を所望の形状に制御す
ることができる。ステップＳ３０７では、その移動した
位置がそのパス、この場合は第１パスの終了端であるか
否かを判断する。終了端でなければ、ステップＳ３０７
１に移行して溶接条件をもとに戻した後、更にステップ
Ｓ３０８で、ｘ軸方向移動制御部６０により、溶接方向
に直角な方向であってステップＳ３０３での移動方向と
は逆の方向に移動して溶接を行う。

【００４４】ステップＳ３０４の判断で移動量が上限値
でなければ、実際に溶接しているときの溶接電流の値を
検知し、その値を積算して平均値を算出する（ステップ
Ｓ３０９）。一般に、開先部の中央部に比べて開先壁部
では、溶接電流が大きくなるので、溶接電流が前記の平
均値より予め定めた一定値以上に大きくなったか否かを
検知する（ステップＳ３１０）ことにより開先壁部Ｂ３
を検知する。溶接電流が一定値以上大きくなったことを
検知しなければ、ステップＳ３０４に戻って、ｘ軸方向
の溶接を続行して移動量の上限値を検知する。なお、例
えば第２パスの溶接を行っているときに、ステップＳ３
１０で、溶接電流が一定値以上大きくなったことを検知
すれば、現在溶接している溶接層の図１２の開先壁部Ｂ
３を検知したことになり、したがって、その部分につい
てこれ以上溶接を行わないようにするために、その部分
の溶接層の溶接が終了したことと、その部分の位置の座
標を記憶する（ステップＳ３１１）。尚、ステップＳ３
１０で開先壁部Ｂ３を検知してステップＳ３０５１に移
行したときには、溶接電流（又は溶接電圧）を上げ、溶
接速度を速くし、熱量を増やして溶接を行い、開先壁部
への溶け込み不足を防止する。

【００４５】次に、ステップＳ３１２では、現在の溶接
が第１パスであるか否かを判断する。今は第１パスの溶
接を行っているので、ステップＳ３１３に移行してステ
ップＳ３０９と同様にして溶接電流を検知することによ
り、溶接位置が図１２の開先壁部Ａ３に到達したか否か
を判断する（ステップＳ３１４）。開先壁部Ａ３に到達
していなければ、ステップＳ３０８に戻ってｘ軸逆方向
移動を続け溶接を行い、開先壁部Ａ３に到達していれ
ば、ステップＳ３１４１で溶接条件を変更した後、ｙ軸
方向移動制御部６２により溶接トーチ５０を溶接方向
（ｙ軸方向）に溶接幅の分だけステップ状に移動する
（ステップＳ３１５）。この場合、開先壁部に到達して
いるので、例えば溶接電流（又は溶接電圧）を上げ、溶
接速度を速くし、熱量を増やして溶接を行うことによ
り、開先壁部への溶け込み不足を防止する。ステップＳ
３１６では、その移動した位置がそのパス、この場合は
第１パスの終了端であるか否かを判断する。終了端でな
ければ、ステップＳ３１６１に移行し、ステップＳ３１
４１で変更した溶接条件をもとに戻した後、ステップＳ
３１７で、ｘ軸方向移動制御部６０により、溶接方向に
直角な方向であってステップＳ３０３での移動方向と同
方向に溶接トーチを移動して溶接を行う。

【００４６】以下、上述したステップＳ３０４からステ
ップＳ３１７まで処理を繰り返して溶接を行うことによ
り第１パスの溶接を行う。ステップＳ３０７か又はステ
ップＳ３１６において第１パスの溶接が終了したことを
検知すれば、ステップＳ３１８に移行して、クレータ処
理をした後、アークを止め、シールドガスを止め（ステ
ップＳ３１８）、待拠位置に移動する（ステップＳ３１
９）。

【００４７】ステップＳ３２０では、次のパスがあるか
否かを判断する。これは、例えばステップＳ３１１で当
該溶接部分についてその溶接層の溶接が終了している
か、終了していないかを判断して記憶しているので、ま
だ、その溶接層の溶接が終了していなければ、次のパス
があることになる。次のパスがあれば、ステップＳ３２
１に移行して第２パスの溶接位置に移動する。次のパス
への移動位置は、ステップＳ３０５の処理で、おり返し
た位置の座標を記憶しているので、この座標を基準にし
て決定することができる。なお、ステップＳ３０５で
は、単に折り返し位置の座標を記憶するだけでなく、各
折り返し地点の間を直線補完した情報をも記憶すること
により、第２パスの溶接を行っているときに、溶接トー
チが第１パスの一の折り返し地点と、次の折り返し地点
との間の中間点に戻ってきた場合でも、前記直線補完し
た情報に基づいてその中間点から折り返して溶接を行う
ことができる。また、例えば図１２に示す第４パスの場
合、溶接の開始位置はＣ３地点となる。この位置はステ
ップＳ３１１の処理で、開先壁部Ｂ３を検知して、おり
返した位置の座標を記憶しているので、この情報に基づ
き第３パスでまだ開先壁部Ｂ３を検知していない最初の
点Ｃ３の位置の座標を決定する。なお、予め入力された
開先部の開先形状の情報に基づいて、各溶接層毎のパス
数を算出し、算出したパス数では開先部の開先壁部Ｂ３
を検出できない部分については、さらにパス数を増加さ
せ、また算出したパス数よりも少ないパス数で開先壁部
Ｂ３を検出した部分については、以後のパスでその部分
の溶接を行わないことにより、各溶接層の溶接を行うよ
うにしてもよい。これにより、各溶接層の終了をより確
実なものとすることができる。

【００４８】第２パス以降の溶接も、第１パスとほぼ同
様にして溶接を行う。第２パスの溶接が第１パスの溶接
と異なる点は、図１２に示すように第１パスでは、開先
端部Ａ３と移動量の上限値の位置との間で折り返して溶
接を行っているのに対して、第２パス以降では前のパス
の溶接端部、第２パスの場合Ｄ３Ｅ３曲線から第２パス
の移動量の上限値までの間を折り返して溶接する点が異
なる。このため、ステップＳ３１２で第１パスの溶接か
否かを判断し、第２パス以降の場合、第１パスのステッ
プＳ３１４の代わりに、ステップＳ３２２に移行してス
テップＳ３０５で記憶した前のパスの折り返し位置、す
なわち溶接端部に到達したか否かを判断する。到達して
いれば、ステップＳ３１４１で溶接条件を変更した後、
ステップＳ３１５に移行してその位置から折り返し、以
下前述の第１パスと同様にして溶接を行う。なおこの場
合、開先壁部ではないが、溶接条件を変更することによ
り、例えば溶接電流（又は溶接電圧）を上げ、溶接速度
を速くして溶接を行うことにより、前のパスの溶接部分
をも溶かして溶接ビードの形状を一定にすることができ
る。

【００４９】各パスの溶接が全て終了すると、ステップ
Ｓ３２０からステップＳ３２３に移行し、次の溶接層が
あれば、次の溶接層の溶接始端に溶接トーチを移動し、
以下上述の手順に従って、次の溶接層の各パスを順次溶
接し、第２溶接層及び第３溶接層の各溶接層の溶接を終
了したときに、ステップＳ３２３でこれを判断し、第２
溶接方法のプログラムを実行する。

【００５０】また、高級鋼の場合、パス間の温度が指定
されることがある。この場合、あるパスを溶接した後、
そのパスの溶接部分の温度が一定以下に下がらなけれ
ば、次のパスの溶接を行うことができない。このように
パス間の温度が指定された場合は、溶接部分の温度を測
定する手段を設け、各パスの溶接終了後に、ステップＳ
３２１で次のパスのスタート地点に移動する前又は後
に、前のパスで行った溶接部分の温度が指定された温度
以下に下がっているか否かを判断する処理ステップを挿
入することにより、容易に対応することができる。

【００５１】上記の本実施例によれば、溶接トーチの折
り返し点では、溶接条件を変更し熱量を制御して溶接す
るので、開先壁部における溶け込みの安定化を図ること
ができ、また開先壁部のない折り返し点でも、溶け込み
量を制御することができる。これにより溶接ビードの形
状を一定にすることができる。溶接条件を変更する際に
溶接速度をも変更したのは、溶ける金属量を一定にする
ためである。また、本実施例によれば、溶接入熱が指定
された場合でも、ｘ軸方向の移動速度を制御して溶接速
度を制御することにより、指定された溶接入熱の上限値
で溶接を行うことができる。

【００５２】また、本実施例の第１溶接方法では、第２
パス以降は、各パスの溶接端部の位置の座標を記憶する
ことにより、その記憶情報に基づいて折り返して溶接し
ていたが、溶接端部の情報を記憶する代わりに、溶接電
流及び溶接電圧のうち一方又は双方を検知してその値が
所定値に変化するのを検知することにより、前のパスの
溶接端部を検知してもよい。その他の作用・効果は第１
実施例の第１溶接方法と同様である。

【００５３】次に第２実施例の第２溶接方法について詳
述する。図１７は第４溶接層から第７溶接層までを溶接
するときの開先部の平面形状であり、図１２と同様にそ
の平面形状が一定でない場合を示す図である。図１８乃
至図２０は本実施例の第２溶接方法の手順を示す図であ
る。上記のようにして第１溶接方法のプログラムが終了
した後、ティーチングプログラムに基づき、溶接電流・
溶接電圧・溶接速度等の溶接条件を設定し、ステップＳ
５０２で、溶接トーチ５０を溶接の始端、この場合第４
溶接層の溶接開始端（開先開放部Ａ側）に移動し（ステ
ップＳ５０２）、シールドガスを供給してアーク溶接を
開始し、ｘ軸方向移動制御部６０により溶接トーチ５０
を溶接方向に直角な方向（ｘ軸方向）、すなわち開先壁
部Ｂに向かって移動して（ステップＳ５０３）第１パス
の溶接を行う。ステップＳ５０４では、ｘ軸方向の移動
が予め定めた移動量の上限値であるか否かを判断する。
移動した地点が上限値であれば、その位置の座標を記憶
し（ステップＳ５０５）、ステップＳ５０５１で溶接条
件を変更した後、ｙ軸方向移動制御部６２により溶接ト
ーチ５０を溶接方向（ｙ軸方向）に溶接幅の分だけステ
ップ状に移動する（ステップＳ５０６）。この場合、折
り返し位置は開先壁部でも、開先開放部でもなく、単に
折り返すだけであるので、溶接条件を変更することによ
り、例えば溶接電流（又は溶接電圧）を上げ、溶接速度
を速くし、熱量を増やして溶接することにより、第１溶
接方法と同様に図１６（ａ）に示すように折り返し位置
における溶接ビードの形状を滑らかにし、次のパスにお
ける溶接ビードとの馴染みを良くする。或いは、溶接電
流（又は溶接電圧）を下げ、溶接速度を遅くし、熱量を
減らして溶接を行うことにより、図１６（ｂ）に示すよ
うに折り返し位置における溶接ビードの形状を段差状と
し、次のパスにおける、前のパスの折り返し位置の検知
を容易にする。このように折り返し位置における溶接条
件を変更することにより、溶接ビードの形状を所望の形
状に制御することができる。ステップＳ５０７では、そ
の移動した位置がそのパス、この場合は第１パスの終了
端であるか否かを判断する。終了端でなければ、ステッ
プＳ５０７１に移行し、ステップＳ５０５１で変更した
溶接条件をもとに戻した後、ステップＳ５０８で、ｘ軸
方向移動制御部６０により、溶接方向に直角な方向であ
ってステップＳ５０３での移動方向とは逆の方向に移動
して溶接を行う。

【００５４】ステップＳ５０４の判断で移動量が上限値
でなければ、実際に溶接しているときの溶接電流の値を
検知し、その値を積算して平均値を算出する（ステップ
Ｓ５０９）。一般に、開先部の中央部に比べて開先壁部
では、溶接電流が大きくなるので、溶接電流が前記の平
均値より予め定めた一定値以上に大きくなったか否かを
検知する（ステップＳ５１０）ことにより開先壁部を検
知する。溶接電流が一定値以上大きくなったことを検知
しなければ、ステップＳ５０４に戻って、ｘ軸方向の溶
接を続行して移動量の上限値を検知する。なお、例えば
図１７に示す第２パスの溶接を行っているときに、ステ
ップＳ５１０で、溶接電流が一定値以上大きくなったこ
とを検知すれば、現在溶接している溶接層の開先壁部を
検知したことになり、したがって、その部分についてこ
れ以上溶接を行わないようにするために、その部分の溶
接層の溶接が終了したことと、その部分の位置の座標を
記憶する（ステップＳ５１１）。尚、ステップＳ５１０
で開先壁部を検知した後にステップＳ５０５１に移行し
たときには、溶接条件の変更は、例えば溶接電流（又は
溶接電圧）を上げ、溶接速度を速くして熱量を増やす。
このように溶接条件を変更して溶接を行うことにより開
先壁部への溶け込み不足を防止する。ステップＳ５１２
では、現在の溶接が第１パスであるか否かを判断する。
今は第１パスの溶接を行っているので、ステップＳ５１
４に移行する。

【００５５】次に、主制御部７０は、前述したティーチ
ングに基づいて開先開放部の位置を認識して記憶してい
るので、溶接トーチが開先開放部に到達したか否かを判
断する（ステップＳ５１４）。開先開放部に到達してい
なければ、ステップＳ５０８に戻ってｘ軸逆方向移動を
続け溶接を行い、開先開放部に到達していれば、ステッ
プＳ５１４１で溶接条件を変更した後、ｙ軸方向移動制
御部６２により溶接トーチ５０を溶接方向（ｙ軸方向）
に溶接幅の分だけステップ状に移動する（ステップＳ５
１５）。この場合、開先開放部に到達しているので、例
えば溶接電流（又は溶接電圧）を低くし、溶接速度を遅
くし、熱量を減らして溶接を行うことにより、開先開放
部における溶け落ちを防止することができる。ステップ
Ｓ５１６では、その移動した位置がそのパス、この場合
は第１パスの終了端であるか否かを判断する。終了端で
なければ、ステップＳ５１６１に移行し、ステップＳ５
１４１で変更した溶接条件をもとに戻した後、ステップ
Ｓ５１７で、ｘ軸方向移動制御部６０により、溶接方向
に直角な方向であってステップＳ５０３での移動方向と
同方向に溶接トーチを移動して溶接を行う。

【００５６】以下、上述したステップＳ５０４からステ
ップＳ５１７まで処理を繰り返して溶接を行うことによ
り第１パスの溶接を行う。ステップＳ５０７か又はステ
ップＳ５１６において第１パスの溶接が終了したことを
検知すれば、ステップＳ５１８に移行して、クレータ処
理をした後、アークを止め、シールドガスを止め（ステ
ップＳ５１８）、待拠位置に移動する（ステップＳ５１
９）。

【００５７】ステップＳ５２０では、次のパスがあるか
否かを判断する。これは、例えばステップＳ５１１で当
該溶接部分についてその溶接層の溶接が終了している
か、終了していないかを判断して記憶しているので、ま
だ、その溶接層の溶接が終了していなければ、次のパス
があることになる。次のパスがあれば、ステップＳ５２
１に移行して第２パスの溶接位置に移動する。次のパス
への移動位置は、ステップＳ５０５の処理で、折り返し
た位置の座標を記憶しているので、この座標を基準にし
て決定することができる。なお、ステップＳ５０５で
は、単に折り返し位置の座標を記憶するだけでなく、各
折り返し地点の間を直線補完した情報をも記憶すること
により、第２パスの溶接を行っているときに、溶接トー
チが第１パスの一の折り返し地点と、次の折り返し地点
との間の中間点に戻ってきた場合でも、前記直線補完し
た情報に基づいてその中間点から折り返して溶接を行う
ことができる。また、例えば図１７に示す第４パスの場
合、溶接の開始位置はＣ５地点となる。この位置はステ
ップＳ５１１の処理で、開先壁部を検知して折り返した
位置の座標を記憶しているので、この情報に基づいてＣ
５地点の座標を決定することができる。なお、予め入力
された開先部の開先形状の情報に基づいて、各溶接層毎
のパス数を算出し、算出したパス数では開先部の開先壁
部を検出できない部分については、さらにパス数を増加
させ、また算出したパス数よりも少ないパス数で開先壁
部を検出した部分については、以後のパスでその部分の
溶接を行わないことにより、各溶接層の溶接を行うよう
にしてもよい。これにより、各溶接層の終了をより確実
なものとすることができる。

【００５８】第２パス以降の溶接も、第１パスとほぼ同
様にして溶接を行う。第２パスの溶接が第１パスの溶接
と異なる点は、図１７に示すように第１パスでは、開先
開放部と移動量の上限値の位置との間で折り返して溶接
を行っているのに対して、第２パス以降では前のパスの
溶接端部、第２パスの場合、Ｄ５Ｅ５曲線から第２パス
の移動量の上限値までの間を折り返して溶接する点が異
なる。このため、ステップＳ５１２で第１パスの溶接か
否かを判断し、第２パス以降の場合、第１パスのステッ
プＳ５１４の代わりに、ステップＳ５２２に移行してス
テップＳ５０５で記憶した第１パスの折り返し位置、す
なわち溶接端部に到達したか否かを判断する。到達して
いれば、ステップＳ５１４１で溶接条件を変更した後、
ステップＳ５１５に移行してその位置から折り返して溶
接を行う。この場合、前のパスの溶接ビードをも溶かし
て溶接を行うために、例えば溶接電流（又は溶接電圧）
を若干上げ、溶接速度も若干速くし、熱量を若干増やし
て溶接を行うことにより前のパスとの繋ぎを確実に行う
ことができる。以下、前述の第１パスと同様にして溶接
を行う。

【００５９】各パスの溶接が全て終了すると、ステップ
Ｓ５２０からステップＳ５２３に移行し、次の溶接層が
あれば、次の溶接層の溶接始端に溶接トーチを移動し、
以下上述の手順に従って、第５溶接層から第７溶接層ま
での各溶接層の各パスを順次溶接し、第７溶接層の溶接
を終了したときに、ステップＳ５２３でこれを判断し、
自動溶接を終了する。

【００６０】ところで、高級鋼の場合、パス間の温度が
指定されることがある。この場合、あるパスを溶接した
後、そのパスの溶接部分の温度が一定以下に下がらなけ
れば、次のパスの溶接を行うことができない。このよう
にパス間の温度が指定された場合は、溶接部分の温度を
測定する手段を設け、各パスの溶接終了後に、ステップ
Ｓ５２１で次のパスのスタート地点に移動する前又は後
に、前のパスで行った溶接部分の温度が指定された温度
以下に下がっているか否かを判断する処理ステップを挿
入することにより、容易に対応することができる。

【００６１】上記の第２溶接方法によれば、溶接トーチ
の折り返し点では、溶接条件を変更し熱量を制御して溶
接するので、開先壁部における溶け込みの安定化を図る
ことができ、また開先開放部における溶け落ちを防止す
ることができ、更に開先壁部や開先開放部以外の折り返
し位置における溶け込み量を制御することができる。こ
れにより溶接ビードの形状を一定にすることができる。
溶接条件を変更する際に溶接速度をも変更したのは、溶
ける金属量を一定にするためである。また、本方法によ
れば、溶接入熱が指定された場合でも、ｘ軸方向の移動
速度を制御して溶接速度を制御することにより、指定さ
れた溶接入熱の上限値で溶接を行うことができる。

【００６２】本発明者等は、２５ｍｍ厚のＳＰＶ−５０
Ｑ鋼板を、１．６ｍｍφの溶接ワイヤを用いて、シール
ドガスとしてＣＯ₂を２５ｌ／ｍｉｎ流し、自動溶接を
行った結果、良好な溶接結果を得ることができた。

【００６３】上記の第２溶接方法によれば、溶接電流の
値を検知することにより、開先壁部を検出して、溶接の
方向を変えているので、リアルタイムで溶接を制御する
ことができ、したがって開先部の形状が図１８に示すよ
うに変化する場合でも、確実に開先壁部まで、溶接を行
うことができる。その他の作用・効果は第１実施例の第
２溶接方法と同様である。

【００６４】尚、上記の第１及び第２実施例では、開先
開放部から開先壁部に向かって溶接する場合について説
明するが、逆に開先壁部から開先開放部に向かって溶接
する場合も同様にして溶接することができる。

【００６５】本発明は上記の実施例に限定されるもので
はなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、開先部の形状は、図２１又は図２２に示すよう
な形状であってよい。図２２に示すように当て板２００
を設けて溶接する場合は、例えば始端では、Ａ４，Ｂ
４，Ｂ’４，Ｃ４の４点をティーチングする。また図２
２に示すＫ字状の開先部の場合、例えば始端では、Ａ
４，Ｂ４，Ｃ４，Ａ’４，Ｂ’４，Ｃ’４の６点をティ
ーチングする。また、上記の実施例では、各溶接層を第
１溶接方法又は第２溶接方法で溶接する場合について説
明したが、例えば或る一の溶接層の前半部分を第１溶接
方法で、後半部分を第２溶接方法で溶接し、一の溶接層
を双方の方法を用いて溶接してもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１溶接方法と第２溶接方法とを具備し、開先部の形状に
応じて、両溶接方法を切り換えて、溶接を行うことによ
り、中途姿勢の開先部を溶接する場合でも、自動で溶接
を行うことができ、したがって特に厚板の溶接に好適な
自動溶接方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である自動溶接方法を実施する
ための自動溶接装置の概略図である。

【図２】本実施例の自動溶接方法により溶接を行う中途
姿勢の開先部の斜視図である。

【図３】本発明の実施例の主手順を示す図である。

【図４】両端に開先壁部がある開先部の斜視図である。

【図５】第１実施例の第１溶接方法の手順を示す図であ
る。

【図６】第１実施例の第１溶接方法で溶接する開先部の
１例を示す平面図である。

【図７】一方の端が開先壁部であり、他方の端が開先開
放部である開先部の斜視図である。

【図８】一方の端が開先壁部であり、他方の端が開先開
放部である開先部の正面図である。

【図９】第１実施例の第２溶接方法の手順を示す図であ
る。

【図１０】第１実施例の第１溶接方法の他の例で溶接す
る開先部の斜視図である。

【図１１】第１溶接方法の他の例の手順を示す図であ
る。

【図１２】第２実施例の第１溶接方法で溶接する開先部
の平面図である。

【図１３】第２実施例の第１溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図１４】第２実施例の第１溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図１５】第２実施例の第１溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図１６】第２実施例の折り返し位置の溶接ビードの形
状を示す概略部分拡大断面図である。

【図１７】第２実施例の第２溶接方法で溶接する開先部
の平面図である。

【図１８】第２実施例の第２溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図１９】第２実施例の第２溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図２０】第２実施例の第２溶接方法の手順を示す図で
ある。

【図２１】開先部の他の例を示す正面図である。

【図２２】開先部の他の例を示す正面図である。

【図２３】開先部の形状及び姿勢を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０溶接機５０溶接トーチ６０ｘ軸方向移動制御部６２ｙ軸方向移動制御部６４ｚ軸方向移動制御部７０主制御部８０操作部１００制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０８Ｂ 7920−4Ｅ５０９Ａ 7920−4ＥＤ 7920−4ＥＥ 7920−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接継手部の開先形状を指示して、溶接
トーチの移動を制御することにより開先部の各溶接層を
１又は複数のパスにより溶接する自動溶接方法におい
て、両端が開先壁部である開先部を溶接する第１溶接方
法と、一端が開先壁部で他端が開先開放部である開先部
を溶接する第２溶接方法とを具備し、前記指示のあった
開先形状に応じて、前記各溶接層を前記第１溶接方法及
び第２溶接方法のうちの一方又は双方を用いて溶接する
ことを特徴とする自動溶接方法。
【請求項２】前記第１溶接方法は、前記開先部の溶接
を開始する始端から溶接方向に直角な方向に溶接トーチ
を移動し、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方を
検知してその値が所定値に変化したときに、その変化を
検知する毎に、溶接トーチを溶接方向に移動した後、検
知前の移動方向とは逆方向に移動することにより開先部
の溶接を行うものである請求項１記載の自動溶接方法。
【請求項３】前記第１溶接方法は、前記変化を検知し
てから溶接トーチを逆方向に移動するまでの間は、溶接
条件を変更して熱量を制御するものである請求項２記載
の自動溶接方法。
【請求項４】前記第１溶接方法は、前記溶接電流及び
溶接電圧のうち一方又は双方を検知することにより、開
先部の開先壁部又は開先開放部のうち少なくとも一方を
検知するものである請求項２記載の自動溶接方法。
【請求項５】前記第１溶接方法は、前記開先部の溶接
を開始する始端から溶接方向に直角な方向に溶接トーチ
を移動し、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方を
検知してその検知値が所定値に変化したときに、その変
化を検知する毎に、その変化した位置から溶接トーチを
溶接方向に移動した後、検知前の移動方向とは逆方向に
移動して溶接を行い、且つ前記変化した位置を記憶して
おき、該変化した位置に関する情報と、前記開先部の開
先角度とから今回の層で前記検知値が変化する位置を推
測し、その推測した位置を越えて溶接しても前記検知値
が変化しない場合には、推測した位置に対して一定値進
んだ位置で溶接トーチを溶接方向に移動した後、溶接ト
ーチを逆方向に移動して溶接を行い、更に次の層では前
層で前記検知値が変化しなかった位置に対応する部分に
ついては溶接をしないように溶接トーチの移動を制御す
るものである請求項１記載の自動溶接方法。
【請求項６】前記第１溶接方法は、前記検知値が所定
値に変化した位置から前記溶接トーチを逆方向に移動す
るまでの間、及び前記一定値進んだ位置から前記溶接ト
ーチを逆方向に移動するまでの間は、溶接条件を変更し
て熱量を制御するものである請求項５記載の自動溶接方
法。
【請求項７】前記第１溶接方法は、前記開先部の開先
角度が前記指示された開先形状のティーチングデータか
ら算出されたものである請求項５記載の自動溶接方法。
【請求項８】前記第１溶接方法は、前記開先部の開先
角度が過去２回の層における前記変化した位置に関する
情報から算出されたものである請求項５記載の自動溶接
方法。
【請求項９】前記第１溶接方法は、前記推測した位置
が余盛ビードの高さをも考慮したものである請求項５，
６，７又は８記載の自動溶接方法。
【請求項１０】前記第１溶接方法は、前記溶接電流及
び溶接電圧のうち一方又は双方を検知することにより、
開先部の開先壁部又は開放部のうち少なくとも一方を検
知するものである請求項５，６，７，８又は９記載の自
動溶接方法。
【請求項１１】前記第１溶接方法は、溶接電流及び溶
接電圧のうち一方又は双方の値が所定値に変化するのを
検知する検知手段により前記開先部の開先壁部の位置を
検知し、且つ予め溶接入熱の上限値から溶接速度を算出
し、その溶接速度に基づいて溶接方向に直角な方向の移
動量の上限値を算出し、前記各パスを溶接するときに始端から溶接方向に直角な
方向に溶接トーチを移動し、第１パスは溶接トーチが前記移動量の上限値又は前記開
先部の一方の開先壁部に到達する毎に、溶接トーチを溶
接方向に移動した後、前記溶接方向に直角な方向の移動
を逆にして溶接を行い、第２パス以降のパスは溶接トーチが自己パスの前記移動
量の上限値又は前のパスの溶接端部に到達する毎に、溶
接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方向に直角
な方向の移動を逆にして溶接を行い、前記各パスで溶接を行っているときに前記検知手段によ
り前記開先部の他方の開先壁部を検知したときにはその
位置で溶接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方
向に直角な方向の移動を逆にして溶接を行うものである
請求項１記載の自動溶接方法。
【請求項１２】前記第１溶接方法は、前記開先壁部の
位置を検知してから前記溶接トーチの移動を逆にするま
での間、及び前記移動量の上限値に到達してから前記溶
接トーチの移動を逆にするまでの間は、溶接条件を変更
して熱量を制御するものである請求項１１記載の自動溶
接方法。
【請求項１３】前記第１溶接方法は、前記移動量の上
限値が下式ｖ＝６０ＩＥ／Ｑ但し、Ｉ：溶接電流（Ａ）Ｅ：溶接電圧（Ｖ）Ｑ：被溶接鋼材の継手性能確保可能な上限溶接入熱
（Ｊ）ｖ：溶接方向における速度（溶接速度）（ｃｍ／分）により算出されるものである請求項１１又は１２記載の
自動溶接方法。
【請求項１４】前記第１溶接方法は、前記各パスの溶
接端部の位置を記憶し、その位置情報に基づいて次のパ
スの溶接を行うものである請求項１１，１２又は１３記
載の自動溶接方法。
【請求項１５】前記第１溶接方法は、前記各パスの溶
接端部を、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方を
検知してその値が所定値に変化するのを検知することに
より検知するものである請求項１１、１２，１３又は１
４記載の自動溶接方法。
【請求項１６】前記第１溶接方法は、予め入力された
前記開先部の開先形状の情報に基づいて、各溶接層毎の
パス数を算出し、算出したパス数では前記開先部の他方
の開先壁部を検出できない部分については、さらにパス
数を増加させ、また算出したパス数よりも少ないパス数
で前記他方の開先壁部を検出した部分については、以後
のパスでその部分の溶接を行わないものである請求項１
１，１２，１３，１４又は１５記載の自動溶接方法。
【請求項１７】前記第２溶接方法は、溶接電流及び溶
接電圧のうち一方又は双方の値が所定値に変化するのを
検知する第１検知手段により前記開先部の開先壁部を検
知し、且つ前記開先部の開先開放部の位置を検知する第
２検知手段により前記開先開放部を検知し、前記開先部の溶接を開始する開先壁部又は開先開放部の
始端から溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移動し、
前記第１検知手段により前記開先壁部を検知した後、又
は第２検知手段により前記開先開放部を検知した後は、
その検知をする毎に、溶接トーチを溶接方向に移動した
後、検知前の移動方向とは逆方向に移動することにより
前記開先部の溶接を行うものである請求項１記載の自動
溶接方法。
【請求項１８】前記第２溶接方法は、前記第１検知手
段により前記開先壁部を検知してから前記溶接トーチを
逆方向に移動するまでの間、及び前記第２検知手段によ
り前記開先開放部を検知してから前記溶接トーチを逆方
向に移動するまでの間は、溶接条件を変更して熱量を制
御するものである請求項１７記載の自動溶接方法。
【請求項１９】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が溶接開始位置の開先形状と溶接終了位置の開先形状
のティーチングデータに基づき途中を直線補完、又は曲
線補完することにより前記開先部の開先開放部の位置を
検知するものである請求項１７又は１８記載の自動溶接
方法。
【請求項２０】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が機械的センサ、画像処理装置又は光センサを用いて
前記開先部の開先開放部の位置を検知するものである請
求項１７又は１８記載の自動溶接方法。
【請求項２１】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方の値が
所定値に変化することを検知することにより前記開先部
の開先開放部の位置を検知するものである請求項１７又
は１８記載の自動溶接方法。
【請求項２２】前記第２溶接方法は、溶接電流及び溶
接電圧のうち一方又は双方の値が所定値に変化するのを
検知する第１検知手段により前記開先部の開先壁部の位
置を検知し、前記開先部の開先開放部の位置を検知する
第２検知手段により前記開先開放部を検知し、且つ予め
溶接入熱の上限値から溶接速度を算出し、その溶接速度
に基づいて溶接方向に直角な方向の移動量の上限値を算
出し、前記各パスを溶接するときに前記開先開放部の始端から
溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移動し、第１パスは溶接トーチが前記移動量の上限値又は前記開
先部の開先開放部に到達する毎に、溶接トーチを溶接方
向に移動した後、前記溶接方向に直角な方向の移動を逆
にして溶接を行い、第２パス以降のパスは溶接トーチが自己パスの前記移動
量の上限値又は前のパスの溶接端部に到達する毎に、溶
接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方向に直角
な方向の移動を逆にして溶接を行い、前記各パスで溶接を行っているときに前記第１検知手段
により前記開先部の開先壁部を検知したときにはその位
置で溶接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方向
に直角な方向の移動を逆にして溶接を行うものである請
求項１記載の自動溶接方法。
【請求項２３】前記第２溶接方法は、前記第１検知手
段が前記開先壁部を検知してから前記溶接トーチの移動
を逆にするまでの間、前記第２検知手段が前記開先開放
部を検知してから前記溶接トーチの移動を逆にするまで
の間、及び前記溶接トーチが前記移動量の上限値に到達
してから前記溶接トーチの移動を逆にするまでの間は、
溶接条件を変更して熱量を制御するものである請求項２
２記載の自動溶接方法。
【請求項２４】前記第２溶接方法は、溶接電流及び溶
接電圧のうち一方又は双方の値が所定値に変化するのを
検知する第１検知手段により前記開先部の開先壁部の位
置を検知し、前記開先部の開先開放部の位置を検知する
第２検知手段により前記開先開放部を検知し、且つ予め
溶接入熱の上限値から溶接速度を算出し、その溶接速度
に基づいて溶接方向に直角な方向の移動量の上限値を算
出し、前記各パスを溶接するときに前記開先壁部の始端
から溶接方向に直角な方向に溶接トーチを移動し、第１パスは溶接トーチが前記移動量の上限値又は前記開
先部の開先壁部に到達する毎に、溶接トーチを溶接方向
に移動した後、前記溶接方向に直角な方向の移動を逆に
して溶接を行い、第２パス以降のパスは溶接トーチが自己パスの前記移動
量の上限値又は前のパスの溶接端部に到達する毎に、溶
接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方向に直角
な方向の移動を逆にして溶接を行い、前記各パスで溶接を行っているときに前記第２検知手段
により前記開先部の開先開放部を検知したときにはその
位置で溶接トーチを溶接方向に移動した後、前記溶接方
向に直角な方向の移動を逆にして溶接を行うものである
請求項１記載の自動溶接方法。
【請求項２５】前記第２溶接方法は、前記第１検知手
段が前記開先壁部を検知してから前記溶接トーチの移動
を逆にするまでの間、前記第２検知手段が前記開先開放
部を検知してから前記溶接トーチの移動を逆にするまで
の間、及び前記溶接トーチが前記移動量の上限値に到達
してから前記溶接トーチの移動を逆にするまでの間は、
溶接条件を変更して熱量を制御するものである請求項２
４記載の自動溶接方法。
【請求項２６】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が、溶接開始位置の開先形状と溶接終了位置の開先形
状のティーチングデータに基づき途中を直線補完、又は
曲線補完することにより前記開先部の開先開放部の位置
を検知するものである請求項２２，２３，２４又は２５
記載の自動溶接方法。
【請求項２７】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が機械的センサ、画像処理装置又は光センサを用いて
前記開先部の開先開放部の位置を検知するものである請
求項２２，２３，２４又は２５記載の自動溶接方法。
【請求項２８】前記第２溶接方法は、前記第２検知手
段が溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方の値が所
定値に変化することを検知することにより前記開先部の
開先開放部の位置を検知するものである請求項２２，２
３，２４又は２５記載の自動溶接方法。
【請求項２９】前記第２溶接方法は、前記移動量の上
限値が下式ｖ＝６０ＩＥ／Ｑ但し、Ｉ：溶接電流（Ａ）Ｅ：溶接電圧（Ｖ）Ｑ：被溶接鋼材の継手性能確保可能な上限溶接入熱
（Ｊ）ｖ：溶接方向における速度（溶接速度）（ｃｍ／分）により算出されるものであることを特徴とする請求項２
２，２３，２４，２５，２６，２７又は２８記載の自動
溶接方法。
【請求項３０】前記第２溶接方法は、前記各パスの溶
接端部の位置を記憶し、その位置情報に基づいて次のパ
スの溶接を行うものである請求項２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８又は２９記載の自動溶接方法。
【請求項３１】前記第２溶接方法は、前記各パスの溶
接端部を、溶接電流及び溶接電圧のうち一方又は双方を
検知してその値が所定値に変化するのを検知することに
より検知するものである請求項２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８，２９又は３０記載の自動溶接方
法。
【請求項３２】前記第２溶接方法は、予め入力された
前記開先部の開先形状の情報に基づいて、各溶接層毎の
パス数を算出し、算出したパス数では前記開先部の他方
の開先壁部を検出できない部分については、さらにパス
数を増加させ、また算出したパス数よりも少ないパス数
で前記他方の開先壁部を検出した部分については、以後
のパスでその部分の溶接を行わないことを特徴とする請
求項２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２
９，３０又は３１記載の自動溶接方法。