JPS6384776A - 多層溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多層溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

多層溶接の自動化は難しい、継手形状、板厚、開先角度
令幅等のワーク条件、使用溶接電流、電圧、溶接速度等
の溶接条件およびトーチねらい位置により各層のビード
形状が大きく変化するので各層の適正なトーチねらい位
置をオフラインプログラミング的に予め予測することが
難しいからである。そのため、自動化がなかなか進まず
、溶接熟練工の経験とカンに基づく各層のトーチねらい
位置と各層のビード形状の予測により次層のトーチねら
い位置を決めているのが現状である。

ロポー、トを使った多層溶接方法においても、各層のト
ーチねらい位置、即ち初層の教示軌跡からのオフセット
位置を手動教示し、プレイバック溶接をくり返し、その
情報をもとにオペレータが試行錯誤的に各層のトーチね
らい位置（オフセット位置）を修正することにより各層
の適正トーチねらい位置を得るという手法が一般にとら
れている。この手法は熟練オペレータが前層までのビー
ド形状の結果から、次層の溶接完了後の望ましいビード
形状を予測した形でトーチねらい位置（オフセット位置
）を決定しなければならないという難しい教示作業を伴
い、長時間の教示時間を要するのみならず前記ワーク条
件の変動に柔軟に対応できないという欠点がある。

このような難しい多層溶接の積層法の自動化の一つとし
て「特公昭５８−２８０３２Ｊが提案されている０本提
案は埋めるべき溶接空間の幾何学的望域を、あらかじめ
決められた溶接条件で充填できる断面分割単位で分割し
１個々の分割断面空間の溶接トーチ位置、角度および溶
接速度を演算制御しながら自動積層（多層）溶接を行な
うものである。しかし、本提案の方式には、アーク熱源
により溶融された母材と溶滴移行された消耗電極で形成
される溶融池に作用するアーク力、重力１表面張力の影
響が一切考慮されておらず、溶融池の凝固プロセスを経
た形成ビードが演算上得られた個々の四角形分割断面を
充填できるという前提での自動ａ層法を提案しているに
過ぎない、溶融池に作用するアーク力、重力、表面張力
のバランスで冷却凝固する溶接ビード形状は、本提案の
ように四角形にならず複雑な曲線形状断面を示すのは公
知の事実であり、各層、各ステップでのビード形状予測
をしていないための積層洗上での大きな誤差を含んでい
るという欠点を有している。また、トーチねらい位置も
各層、各ステップの前回までのビード形状がすみ内的形
状を形成しているという前提で「すみ３部をねらう方式
（特公昭５８−２８０３２の第３図）もあるが、前回ま
でのビード形状が四角形ではなく、複雑曲線断面を示す
という公知の事実から考え、多層溶接積層上の適正なト
ーチねらい位置とは云い難いという欠点も有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、これらの欠点を解決すべくなされたもので、
与えられた溶接条件のもとにおいて、前記ワーク条件に
応じた各層、各ステップのビード形状を予測し、その予
測ビード形状に応じた決定することにより、オフライン
プログラミング的に積層法を決定する自動多層溶接方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の多層溶接方法は、平板溶接の溶接結果からビー
ドオンプレートのビード形状近似関数ｙｔ＝ｆｒ（Ｘ）
を求めると同時に傾斜板溶接の溶接結果からワーク形状
変化を記述する中間関数７ｎ　＝ｆｎ　　（７ｒ　＊　
Ｘ）を求め、前記Ｙｒ＝ｆｘ（り関数の余盛断面と等し
いビードが形成されるという条件のもとで各層のビード
形状予測関数ｙ＝ｆ（ｙ、）を求めることにより、各層
のトーチねらい位置を決定するものである。

〔作用〕

以下、本発明を図面により詳細に説明する。なり、ワー
ク条件のうち継手形状については、説明の容易さのため
Ｖ型開先または下向き隅肉を例にとり説明する。

第１図は平板上へのビードオンプレート溶接の平板１上
のトーチねらい位置を点０とし、この点を原点として平
板１と平行な方向をＸ軸、垂直な方向をｙ軸とする。溶
接方向は点０を通り紙面に垂直な方向となる。ビード断
面２はアーク力、重力、溶融池の表面張力のバランスに
よって形成されるビード断面であり、このビード断面形
状２を近似する関数（以下、ビードオンプレートのビー
ド形状近似関数ｙ！と称する）が求まれば。

この関数はアーク力、重力、溶融池表面張力を加味した
関数であるということができる。このビード形状近似”
Ｍ数ｙ！を次式で定義する。

ここに、Ａ　、　Ｂはビード断面２の実測より求まる定
数、ｈはビード断面の高さ 定数Ａ、Ｂ、ｈの値はビード断面２の表面の点（ｘ＋、
ｙ＋）を実測することに求まる。溶接条件が決まるとビ
ードの形状が決まるので定数Ａ。

Ｂ、ｈはあるばらつき幡を有する一定値となる。

近似精度を上げるために測定点（ｘ＋　＊　ｙ　ｔ　）
を増やし、最小二乗法による回帰計算等によりこれらＡ
、Ｂ、ｈの値を決定するのが望ましい。実験結果による
と、溶接電流４００Ａ　、電圧３３Ｖ、溶接速度ｆｌｏ
Ｏｍｍ／ｗｉｎのときにはＡ　；　１．２（±）、Ｂ＝
−４．３．　ｈ＝３．５（ＩＩｌｍ）　、また溶接速度
を３００ｍ５／ｗｉｎと半減したときにはＡ；０．７９
−→、　Ｂニー４．７゜ｈ　＝　３．８（＋＋ａ）とい
う値になる。

第２図（ａ）、（ｂ）は実測ビード形状と近似関数ｙ！
の比較を示す図で、同図（ａ）は溶接速度が３００ｍｍ
／ｗｉｎのとき、同図（ｂ）は８００ｍｍ／ｗｉｎのと
きであり、いずれも−・−印および−・−印が実測値、
　−一一一印が近似関数ｙ！の計算値である。なお、Ｖ
ｔの計算に用いた定数Ａ、Ｈの値は第２図中の実測・点
データを使い、前記回帰計算により求めたものである。

ｙ！の近似度がよいことと。

測定点（ｘ＋、ｙ＋）はＸｉを３ｍｍピッチ位で増減さ
せる程度で実用的な近似精度を得ることができる。また
、同時にビードオンプレート溶接におけるビードの余盛
断面積（ビード断面の面積）ＳＤＩ　を　（２）式に準
じて計算しておく。

ＳＤＩ　　＝ｆ　”Ｉｔ　　ｄｘ＝ΣＴｒｉΔｘ　　　
・・−・−（２）ここらφＸは単位増分量 第２図（ａ）　ノ例ではＳＤＩ　＝４５（ａｍ’）　、
同図（ｂ）の例ではＳＤｒ　＝２５（ａ＋ｒｎ’）であ
る、Ｖ開先や下向き隅肉溶接を行う場合、ビード形状は
傾斜壁板（例えば第３，５図の３．４）の影響を受け、
（１）式とは当然具なったものになる。つぎに、その影
響を考慮した近似関数について説明する。

第３図（ａ）、（ｂ）は傾斜壁板を有する母材の溶接で
傾斜、すなわち溶接方向に垂直な母材の断面形状を定義
するための説明図である。

この母材１゛は水平部と２つの傾斜壁板３，４からなる
。ＨＩは母材１°のトーチねらい位置０（Ｍ毎に異なる
）を通るＸ軸から母材表面までの高さくｙ軸方向距離）
である、その極性は同図（ａ）においてＸｉ＞Ｐｉまた
はｘｌ＜ｐ２の領域ではＨＩ＞０１Ｐ２≦Ｘ＋りＰ＋テ
はＨ，＝Ｏとなる。また、同図（ｂ）においてＸｉ　＞
ＯまたはＸｉ＜Ｐ３の領域ではＨＩ＞０１Ｐ３＜ｘ＋＜
０ではＨＩく０となる。後述するように、前層、前ステ
ップの溶接の結果、母材上にビードが形成された状態で
次層、次ステツプの溶接を行なう場合には、母材表面に
既に盛られたビード表面を前記母材表面と同等に考えＨ
ｉを全く同じように定義する。第４図はその例で１１〜
１４は第１層〜第４層のビードで、第５層目のトーチね
らい位置が０点のときの高さＨｉ　を図示している。す
なわち、高さＨ，は母材および前層、前ステップまでの
ビード表面形状を定義する変数である。この変ａＨ＋に
よる次層、次ステツプのビード形状予測のための中間関
数として関数Ｖｎを定義する。関数Ｙ＋＋は高さＨ，の
影響を特徴的に表わす関数として定義するものであり、
Ｈ＋＝ＯのときはＶｎ＝Ｖｒ　とビードオンプレートの
ビード形状近似関数ｙ！と等しくおき、Ｈｉ＃０のとき
のみｙ！から一次近似値ＣＨ＋Ｖ！　を減じるよう（３
）式で表現できる中間関数Ｖ　ｎを考える。

ｙｏ　＝　７！　−ＣＨｉＹｔ　＝　Ｖ！（Ｉ　　ＣＨ
，）・−・（３）ここで、Ｃは溶接条件により決る定数 ｙ曹■くＯのときＶｎ＝Ｏとする。

この関数の定性的意味を第５図（ａ）　、　（ｂ）で説
明する。

第５図（ａ）、（ｂ）は第３図（ａ）、（ｂ）のトーチ
ねらい位置に対応したＨ、の影響を定性的に説明するた
めの図である。間数ｙ■よりも図示の関数ｙ■””　Ｈ
ｉ　＋　’Ｉｎ　　　　・・・・・・（４）を考えた方
が傾斜壁板（以下簡単に側壁とも言う）断面形状の影響
と重力、溶融池表面張力の相互作用によるビード形状の
側壁面へのかけ上りおよび重力方向へのだれをより明瞭
に理解できる。

この関数Ｖｎ’の形状傾向の妥出性は溶接技術にたずさ
れる当業者ならば容易に理解できる。しかし、第５図に
示す関数Ｙｕ’はトーチねらい位置、ＨＩ　の変化によ
るビード表面形状の定性的傾向を示しているに過ぎず、
溶接条件より決まるアーク力、重力、溶融池の表面張力
を考慮したトーチねらい位置とＨ，の変化によるビード
表面形状の定量的表現には必ずしもなっていない、その
ために、これら３つの力の影響を適正に表現する　（３
）式の定数Ｃを重力、表面張力の相互作用が最も顕著に
発生するワーク側壁傾斜部で使用溶接条件によりあらか
じめ実験的に求め、定量化をはからねばならない。

定数Ｃの決定法を説明する前に、中間関数”Ｉｎから最
終ビード形状予測関数ｙを求める関係式について説明す
る。第１図、第２図で説明したビードオンプレートのビ
ード形状近似関数１ｒ　　と同一の溶接条件と溶着効率
をとる限り、（２）式で与えられるビードオンプレート
の余盛断面積ＳＤＩ　　と第５図（ａ）　、（ｂ）の余
盛断面積は等しくなければならない、すなわち、 ｆ　（Ｙｎ’−ＨＩ）ｄｘ　＝　Ｉ　’ｌ　ｎ　ｄｘ＝
　ＳＯｘ・・・”・（４）’が成り立たねばならない。

しかし、（３）式をみればわかるようにＨ＋＝Ｏのとき
にはこの（４）°式を常に満足するが、ＨＩ　４０のと
きにはＨＩ　の正負にかかわらず、ｆ　（ｙ■°−旧）
　ｄｘ＃ｓＤ！　となる、このことは（０式で与えられ
るＶｎ”が最終ビード形状予測間数ｙにはなり得ないと
いうことを意味する。ｙは、与えられた溶接条件から決
まる定数Ｃに対しく５）式の値を求め、得られたＳ、と
ＳＯｘの比をｙｒ＋に乗じた（８）式によって与えられ
ることになる。

ｆＶ　ｎ　ｄｘ＝ΣＹｎｌΔｘ　＝　５ｒＩ−−−−−
−（５）ここにΔＸは単位増分量 関係を満たす。

（３）式の定数Ｃは、第１図で説明した定数Ａ。

Ｂ、ｈ、ＳＯ工の値を使い、例えば第５図（ｂ）のよう
なワーク形状でのトーチねらい位置で実溶接を行ない、
そのビード表面の実測値（Ｘｔ　ｌ　Ｙ！　）で（１）
式、（３）式、（５）式、（８）式を解くことにより得
られる。第１図で説明した定数Ａ、Ｂ、ｈの決定と同様
に近似精度を上げるため、Ｘｔ　に関し３■ピツチ毎（
Δｘ　＝　３　ｍｍ）程度のピッチでＶ＋　を実測し、
求めるべき定数Ｃに対する　（８）式の計算解ｙ１と実
測値ｙｌ　との誤差を最小にするような例えば公知の最
小二乗法による回帰計算等を使用し、定数Ｃを決定する
。第１図で説明した溶接条件下では溶接速度３００ｍｍ
／ｓｉｎのときＣ＝０出（ｉ）　、　８００ｉ＋ｎ／ｗ
ｉｎのときＣ：０．１８（Ａ）程度の値となる０以上で
５つの定数Ａ、Ｂ、ｈ。

ＳＯ，、Ｃが全て求まり、前層、前ステップまでのビー
ド表面形状に対するトーチねらい位置が決まればビード
表面形状に対応する変数Ｈ，が決まり、そのトーチねら
い位置に対する次層、次ステツプのビード形状予測間数
ｙが（１）、（３）、（５）。

（６）式より一義的に求められることになる。

第６図は、前層、前ステップの種々の形状に対する次層
１次ステップ溶接のためのトーチねらい位置を説明する
ための図である。前層、前ステップまでのビード形状が
第６図（ａ）のようにＹ　ｆｆｉ＆！−Ｖａｉｎ＞ｅ＋
　　（ε１は実験的にないしは経験的に求められる）な
らＶａｉｎ点を次層、次ステツプのトーチねらい位置と
する。また、第６図（ｂ）のようにｙＩｌａｘ　−ｙＩ
ｌｉｎ≦ε！なら前層、前ステップビードと左右どちら
かの壁面との交点０°を次層、次ステツプのトーチねら
い位置とする０図中０は前層、前ステップのトーチねら
い位置を示している。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第７図（ａ）は本発明の多層溶接方法の一実施例が適用
された溶接装置の斜視図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）
のＸ部の拡大図、第８図はそのブロック図である。

この装置は、溶接機７から給電ケーブル８で給電される
溶接電極６を保持する電極ホルダ９をＸ軸方向に移動さ
せるＸ軸移動ねじ４５、Ｘ軸モータ４４、電極ホルダ９
をｙ軸方向に移動させるｙ軸移動ねじ４７．ｙ軸モータ
４Ｂ、溶接線方向に平行な走行レール４１、走行ローラ
４２、走行ローラ４２の駆動モータ４３、母材１°（裏
あて材５で裏あてされている）の板厚ｔ、ルートギャッ
プ（開先幅）Ｇ、開先角度θおよび第６図で説明したε
ｌおよび後述のきざみ量ΔＸの設定器５０、定数Ａ、Ｂ
、Ｃ。

ｈ　、　ＳＯ，の設定器５１、マイクロプロセッサによ
り構成されたＣＰＵ５２、メモリ５３、（１）式、（３
）式、（５）式、（８）式を解く演算器５４、Ｘ軸モー
タ４４、ｙ軸モータ４８の位置決めおよび走行モータ４
３の速度制御を行なう公知のサーボ回路５５で構成され
ている。メモリ５３には、ＣＰＵ５２の指令によりｔ　
、Ｇ、θ、（１、Δｘ　、　Ａ　、　Ｂ　、　Ｃ、ｈ　
、　ＳＤｒの値を格納すると同時に第３図〜第５図で説
明した各層、各ステップのトーチねらい位置０の座標お
よびそのねらい位置Ｏを原点とするＶｎ＋Ｖ、Ｈｉの値
をΔχきざみ毎のデータとして格納する。

第一９図はメモリ５３の構成を示す図である。０１は初
層のトーチねらい位置の座標であり、０２゜・・・、Ｏ
ｎ、・・・、は初層を除く各層、各ステップのトーチね
らい位置のＯｌに対する相対座標を示す、各層、各ステ
ップのｘＨ＝ｉΔｘ（ｉｍｏ、±１．±２゜・・・）に
対する中間関数Ｖｎとビード形状予測間数ｙはメモリを
共有し、　（１）、（３）式の各Ｘ１に対するＹｎｉを
全てメモリ５３に格納後、（５）式、（６）式の各Ｘｉ
　に対する解ｙ＋が求められる毎に７ｎｉをｙ＋に置き
替える。Ａ、Ｂ、Ｃ，・・・、ΔＸは初期設定されると
途中で内容変更のないメモリ領域であり、　０１，０□
、・・・、Ｏｎ、・・・アドレスは各層、各ステップの
トーチねらい位置（Ｘ　Ｏ＋Ｔｌ＋Ｉ　＋　ｙ□＋１＋
１＞が計算される毎にその計算結果が格納される番地で
ある。第（ｎ−１）層、ステップのＨ，グループと第ｎ
層、ステップのｙグループメモリは各層、ステップの計
算毎に更新、変更される。

第１０図は本実施例による積層例を示す図である０図中
実線は串印点０１＋　０２＋　０３＋・・・をトーチね
らい位置としたときの計算値による各層、各ステップの
ビード形状を示し、点線は同一トーチねらい位置におけ
る実際の多層溶接のビード結果である。（１）式、（３
）式、（５）式、（６）式の計算結果は暦数、ステップ
数が増すに従い誤差の累積を示していない、かなりよい
近似度を示し、実用的に十分使用できることが実証され
ている。１１゜１２、１３．１４．・・・はトーチねら
い位置０１＋　０２＋　０３＋０４、・・・に対応する
各層、各ステップのビード形状である。初層１１のトー
チねらい位置は、前回のビードがないため第６図（１＋
）に類する例で、トーチねらい位置は左右の両壁とルー
ト部との交点で与えられる。第１０図は右方向の交点０
１　を採用した例である。初層１１以外の他層１２．１
３．１４．・・・、ステップは全て第６図（ａ）に示す
ｙｗｉｎ点をトーチねらい位置とする例である。

つぎに、トーチねらい位置０２＋　０３＋・・・の決定
法について説明する。

第１１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）　、
第１２図はその決定法を示すフローチャートである。第
１１図（ａ）は初層１１のビード形状予測関数を求める
ための変数Ｈ＋　データテーブル（第９図）を求める処
理を示すフローチャートである。単純なフローチャート
で説明の要はない、第１１図（ｂ）は第ｎ層、ステップ
の”Ｉｎグループデータテーブル（第９図）の作成処理
を示すフローチャートである。ｙＩＩＩくＯなるデータ
は第５図で説明したようにＶ１１＋＝０とする。第１１
図（Ｃ）は第ｎ層、ステップのｙグループデータテーブ
ル（第９図）の作成処理を示すフローチャートである。

第１１図（ｅ）の最終ステップに記されているようにｙ
ｒＩＩ＝Ｏのアドレスの内容をｙｒ　＝　　Ｈｌ　とす
るのではなく、特別のインデックスマーク（例えば第９
図中の×印）で他のｙＩデータと区別しておく、これは
、後続フロー中のｙ　ｗａｘを求める際、実際の予測ビ
ード表面形状中のｙｆｆｉａ！の代りに未溶接部である
ワーク面がｙｌＩＩａｘとなることを防ぐための計算上
のテクニックである。第１１図（ｄ）は次層、次ステツ
プのトーチねらい位置Ｏｎ＋１の０．に対する相対座標
を決定する処理のフローチャートである。第６図（ｂ）
のような場合にはワーク右壁点をトーチねらい位置０□
１　とする、第１１図（ｅ）は求まったトーチねらい位
置Ｏｎ＋１　を原点とする座標系（ｘ　、　ｙ）での次
層１次ステップのビード形状予測関数ｙを求めるための
データ変換処理を説明するフローチャートである。各層
、各ステップのトーチねらい位置Ｏｎの座標は初層のね
らい位置０１　に対する相対座標の形で第９図のメモリ
テーブルに格納しておき、実溶接時の各層、各ステップ
のトーチ位置決めシフト動作を容易ならしめる。一方、
各層、各ステップのビード形状予測関数ｙの記述は、第
３図、第４図で説明したように各層、各ステップのトー
チねらい位置Ｏｎを原点とした座標系（ｘ、ｙ）で行な
われているので、第１１図（ｅ）のようなデータ変換が
必要となる。次層、次ステツプの変数Ｈ，は今回求めた
インデックスマーク以外のｙ関数そのものであるから、
第ｎ層、ステップのｙグループメモリテーブルｙｒ　　
（第９図）を第（ｎ−１）層、ステップのＨ，グループ
（第９図）に移し替える必要がある。そのために、（１
）今回の層、ステップのトーチねらい位置Ｏｎ座標と第
１１図（ｄ）で求められた次層、次ステツプのトーチね
らい位置Ｏｎ＋１座標のオフセット分の補正と （２）インデックスマークで定義されているワーク壁面
のＨｌへの組み入れが必要となる。

この（１）のために、第１１図（ｅ）のステップ１００
とステップ１０１が用意されている。第９図（ｂ）はス
テップ１００のｋを５としたときにステップ１０１が実
行された例を示している。Ｘ印はインデックスマークで
ある。このメモリシフトにより有効情報が消滅しないだ
けのメモリ容量（第９図）が用意されている。第１２図
は上記（２）および第１１図（ｅ）のステップ１０２の
フローチャートである。（１）と同様、第９図（３）に
ステップ１０２の実行例が示されている。

以上、本実施例の動作をほぼ説明したが、補足的に第７
図、第８図、第１０図、第１１図、第１２図を使い動作
説明を続行する６本実施例の全体の動きを総括するＣＰ
Ｕ５２は既にメモリ５３に格納されている５つの定数Ａ
、Ｂ、Ｃ，ｈ、ＳＤ、とワーク条件ｔ　、Ｇ、θおよび
経験値ε１．ΔＸを多層溶接開始に先だって演算器５４
に転送する。ＣＰＵ５２と演算器５４は層数、ステップ
数ｎ＝ｏとおき第１１図（ａ）の処理を行ない初層１１
のＨ，データをメモリ５３に転送格納する。つぎに、第
１１図（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）の処理を行ない
第２層１２のトーチねらい位置０２の座標データ（Ｘｏ
＋２　＋　”１６＋２　）をメモリ５３に転送格納する
。つぎに、その０２を原点としたときの第２層、ステッ
プの旧聞数テーブルを第１１図（ｆ）、第１２図の処理
によりメモリ５３上に作成する。つぎに、ｎをインクリ
メントし、第１１図のフローに従って順次各層、各ステ
ップのトーチねらい位置ＯＴｌ＋１の座標データ（Ｘ　
Ｏｒ　１１＋　Ｉ　＋Ｙｏ＋ｎ＋１）が決定され、メモ
リ５３に格納される。

第１１図（ｅ）に示す７ｏ＋ｎ＋＋≧ｔの条件、即ち次
層、次ステツプのトーチねらい位置のｙ座標値Ｙｏ＋ｎ
＋＋が板厚ｔを超えると積層計算が完了したと判断し、
演算を終了する。この演算終了後。

ＣＰＵ５２はサーボ回路５５で駆動されるＸ軸モータ４
４、ｙ軸モータ４６、走行モータ４３を図示しない手動
ボックス等で初層トーチねらい位ａｌｌ　に電極６の先
端が位置決めされるよう制御命令を出す。

この位置決め完了後、ＣＰＵ５２は走行モータ４３の駆
動指令を出力し、初層溶接が実行される。初層溶接完了
後、ＣＰＵ５２はメモリ５３から０□点の座標（Ｋ　Ｏ
ｒ２　＋　ｙＯ＋２　）を読出し、位置偏差（ｘＯ＋２
　　ＸＯ＋＋　）＋　（Ｖ　Ｏｒ２　　”／　Ｏｗｌ　
）をサーボ回路５５に出力しＸ軸モータ４４、ｙ軸モー
タ４Ｂを駆動し、電極６先端を所望の第２層目トーチね
らい位置０２に位置決めさせる。２層目溶接完了後の３
層目溶接も同様に位置偏差（ＸＯ＋３−Ｘ　Ｏ！２　）
　＋　　（Ｖ　Ｏ＋３　　　Ｖ　Ｏ＋２）により電極６
の先端を所望のトーチねらい位置に位置決めさせ、走行
モータ制御により溶接施行される。以下同様に位置偏差
（Ｘ　Ｏ＋ＴＴ＋　ｌ　　Ｘ　Ｏ＋ｎ　Ｌ　（Ｖ　Ｏ＋
ｆｌ＋１−ｙＯ＋ｎ）分だけ各層溶接に先だって電極６
の先端を位置決めし、多層溶接を実行する。

なお、本発明の詳細説明はＶ型開先、下向き隅肉の例で
行なったが、トーチねらい方向が重力方向と一致しない
水平隅肉継手の場合でもビード形状予測関数の若干の変
更のみで自動多層溶接が可能となるので、本発明はワー
クの継手形状に制約を受けないことを付記しておく。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、２つの単純な形状の試し
溶接（ビードオンプレートと任意の傾斜ワークの溶接）
を−度行なうだけで、前記種々のワーク条件の変化に即
対応できる実用的なビード形状予測関数が定義でき、複
雑な多層溶接の自動積層法が簡単な装置で得られる経済
効果は太きく、とかく問題になっている多種少量生産用
厚板溶接の自動化に寄与するところは大きく、また溶接
条件の変更に対しても２つの単純形状の試し溶接により
５つの定数のみをテーブル化するだけで溶接条件の変更
に即対応できるという多層溶接自動化上の問題を解決し
た効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は平板上へのビードオンプレート溶接のビード断
面形状を示す図、第２図（ａ）、（ｂ）は実”測ビード
形状と近似関数ｙ！の比較を示す図、第３図（ａ）、（
ｂ）は傾斜壁板を有する母材の溶接で溶接方向に垂直な
母材の断面形状を定義するための説明図、第４図は母材
上にビードが形成された状態で１次層、次ステツプの溶
接を行なう場合のＨ。 を定義する説明図、第５図（ａ）、（ｂ）は第３図（ａ
）。 （ｂ）のトーチねらい位置に対応したＨ、の影響を定性
的に説明するための図、第６図は前層、前ステップの種
々の形状に対する次層、次ステツプのためのトーチねら
い位置を説明するための図、第７図（ａ）、（ｂ）は本
発明の多層溶接方法が適用された溶接装置の斜視図とそ
のＸ部の拡大図、第８図はそのブロック図、第９図はメ
モリ５３の構成を示す図、第１０図は本実施例による積
層例を示す図、第１１図（ａ）〜（ｅ）はトーチねらい
位置の決定法を示すフローチャート、第１２図は第１１
図（ｅ）のステップ１０２の詳細フローチャートである
。 １゛・・・母材、　　　　　２・・・ビード断面、３．
４・・・傾斜壁板、　　６・・・溶接電極、７・・・溶
接機、　　　　　８・・・溶接ケーブル。 ９・・・電極ホルダ、　　　１１〜２３・・・溶接層、
４１・・・走行レール、　　　４２・・・走行ローラ、
４３・・・走行ローラ４２の駆動モータ、４４・・・Ｘ
軸モータ、　　　４５・・・Ｘ軸移動ねじ、４６・・・
ｙ軸モータ、　　　　５０．５１・・・設定器、５２・
・・ＣＰＵ、　　　　　　５３・・・メモリ、５４・・
・演算器、５５・・・サーボ回路、１００〜１０２・・
・ステップ。 特許出願人　　株式会社安川電機製作所第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 （ａ） 第３図 第４図 （ａ） 第５図 （ａ） 第６図 （ａ） ■ 第７図 第８図 第１０図 第１１図（ｃ） 第１１図（ｄ） 第１１図（ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平板溶接の溶接結果からビードオンプレートのビー
   ド形状近似関数ｙ＿ I ＝ｆ＿ I （ｘ）を求めると同時
   に傾斜板溶接の溶接結果からワーク形状変化を記述する
   中間関数ｙ＿II＝ｆ＿II（ｙ＿ I 、ｘ）を求め、前記
   ｙ＿ I ＝ｆ＿ I （ｘ）関数の余盛断面と等しいビード
   が形成されるという条件のもとで各層のビード形状予測
   関数ｙ＝ｆ（ｙ＿II）を求めることにより、各層のトー
   チねらい位置を決定する多層溶接方法。 ２、ｙ＿ I ＝ｆ＿ I （ｘ）、ｙ＿II＝ｆ＿II（ｙ＿
   I 、ｘ）およびｙ＝ｆ（ｙ＿II）の関数形を各溶接条件
   で決まる５つの定数で定義する特許請求範囲第１項記載
   の多層溶接方法。 ３、ｙ＿ I ＝（ｈ）／（１＋ｅ＾（＾Ａ＾｜＾Ｘ＾｜
   ＾＋＾Ｂ＾））′ｙ＿II＝ｙ＿ I （１−Ｃ・Ｈｉ）、
   ｙ＝Ｈｉ＋ｙ＿II（ＳＤ＿ I ）／（Σｙ＿II＿ｉΔｘ
   ）とする（ただし、ｈはビードオンプレート溶接のビー
   ド断面の高さ、Ａ、Ｂは高さｈより決まる定数、Ｃは溶
   接条件に決まる定数、ＳＤ＿ I は余盛断面積、Ｈｉは
   各層におけるトーチねらい位置から前層、前ステップま
   でのビード表面形状を定義する変数）特許請求範囲第２
   項記載の多層溶接方法。 ４、前記ビード形状予測関数ｙの最大値と最小値をある
   変動幅内で比較し、その差が前記変動幅以上に大きい場
   合には前記ｙの最小値を示す場所を次層のトーチねらい
   位置とし、その差が前記変動幅以下の場合には前記関数
   ｙとワーク面との交点を次層のトーチねらい位置とする
   特許請求範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の
   多層溶接方法。 ５、Ｖ型開先、下向き隅肉に適用する特許請求範囲第４
   項記載の多層溶接方法。