控制方法、控制装置、焊接系统、控制程序和焊接方法与流程

本发明涉及控制方法、控制装置、焊接系统、控制程序和焊接方法。

背景技术：

1、近年来，液化天然气(以下，也称为“lng”。)作为清洁燃料受到注目，生产量、使用量增加。由于贮存该lng的储罐(以下，也称为“lng储罐”。)的需求增大，所以需要大容量化，并且要求施工周期短，自然而然地造成大容量的lng储罐的焊接量变得巨大。此外，如果是地上式lng储罐，则一般为金属制的内罐与外罐的双重结构。该内罐的焊接中，通常作为被焊接材料(以下，也称为“母材”、“工件”或简称为“钢板”。)应用9％ni钢的钢板，作为焊接材料(以下，也称为“焊丝”。)应用ni基合金系的焊接材料，其在焊接的状态下能够确保与母材同等的韧性和强度。还有，用于内罐材料的钢板，通常是9％ni钢，但近年来，也有削减ni量的动作，在5～12％的范围含有ni的钢板，作为用于内罐材料的钢板成为对象。

2、在内罐的焊接中，由于钢板与焊接材料的组成不同，所以各种物性不同，因此非常困难，需要高水平的焊接技术。因此，在要求优异的焊接品质的内罐的焊接中，需要熟练的焊工通过手焊细致地进行焊接，焊接作业效率变低。如上述，除了大容量化且焊接量大以外，还因为焊接作业效率低，所以lng储罐的制造，越是大容量工期变得越长。因此，作为在达成大容量化的同时又实现短工期化的手段，一直以来是要求改善焊接作业效率。

3、在焊接作业效率的改善中，焊接自动化可谓是一种有力手段，自动焊接的研究及应用也适用于lng储罐的内罐焊接。例如，在专利文献1中提供了一种适宜利用移动平台装置和自动控制装置，可以短工期而高效率建造的平板圆筒储罐的内罐侧板建造方法，其中公开有在内罐的立焊工序中，采取使用药芯焊丝的气体保护电弧焊用的自动控制装置，在水平焊接工序中，应用埋弧焊用的自动控制装置。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2018－3461号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、除了专利文献1所述的gmaw(gas metal arc welding)、saw(submerged arcwelding)的焊接自动化以外，传统上还会使用gtaw(gas tungsten arc welding)的自动焊接。但是，如上述，内罐的焊接中，由于钢板与焊接材料的组成不同，所以焊接非常困难，需要高水平的焊接技术。

3、例如，作为焊接材料的ni基合金的熔点，比9％的ni钢的熔点低100℃以上。其结果是，存在发生熔融部的下垂、焊道外观不良、或坡口难以熔透而造成未熔合这样焊接品质降低的风险。因此，对各种焊接方法进行焊接自动化时，为了确保高品质的焊接，需要考虑牺牲焊接速度等来降低焊接作业效率。

4、另外，在自动焊接中，不能像手焊和半自动焊接这样，根据焊接状况来进行如调整运条(以下，也称为“摆动”。)或调整焊接速度这样的焊接条件的优化，由于焊接条件的选定非常困难，所以可能因焊接条件偏差而引起焊接品质的降低。这里，在专利文献1中，关于确保优异的焊接品质和改善焊接效率两者如何兼顾没有任何记载，特别是未考虑到焊接品质。另外，gmaw与saw和gtaw相比，是一种不论哪种焊接姿势都具有出色熔敷效率的焊接方法，但为了既维持优异的熔敷效率，又确保优异的焊接品质，需要高度的焊接技能，因此事实上，在焊接现场，特别是在立焊姿势等困难姿势的焊接中，实际情况是焊工进行半自动焊接。

5、这样，在焊接作业效率高gmaw中难以自动化的要因是，钢板与焊接材料的物性差异导致焊接操作困难，因此根本性的课题为，钢板与焊接材料的物性不同的情况，即，钢板与焊接材料的组成不同的情况。另外，焊丝有含ni的量越多，熔点越降低的倾向，若使用含有5％以上的ni的焊丝，则这一课题变得显著。因此，希望可以实现一种自动焊接，即使钢板与焊接材料的组成不同，并且焊丝是含有5％以上的ni的焊丝时，也能够确保优异的焊接品质。还有，作为用途，除了上述的lng储罐的焊接以外，还可列举液化乙烯气储罐(以下，也称为“leg储罐”。)和液化co2储罐等的焊接，无论是哪种用途的情况，都有使用含有5％以上的ni的焊丝的情况。另外，当如钢板为fe基和焊接材料为ni基这样基础金属为不同的组合时，因为钢板与焊接材料的物性差异大，所以作为课题是困难的。另外，假设是leg储罐、lng储罐的、含有5～12％的ni的钢板与含ni高于钢板的ni钢或ni基合金的焊接材料的组合，作为课题是更加困难的，当然，在任何用途中，都为本发明所解决的课题。

6、因此，本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供一种控制方法、控制装置、焊接系统、控制程序及焊接方法，在被焊接材料上设有坡口，被焊接材料与焊丝的组成不同，并且使用含有5％以上的ni的焊丝时的焊接中，即使运用熔敷效率高的gmaw方法，也能够取得优异的焊接品质。

7、解决问题的手段

8、因此，本发明的上述目的由下述[1]的结构达成。

9、[1]一种焊接机器人或控制装置的控制方法，其特征在于，是涉及在被焊接材料上设有坡口，所述被焊接材料与焊丝的组成不同，并且所述焊丝含有5％以上的ni时的gmaw的焊接机器人或控制装置的控制方法，其中，具有如下工序：

10、施工信息设定工序，设定包括板厚、坡口深度和估定焊接金属高度之中的至少一个、和间隙和预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度之中的至少一个的施工信息；

11、焊接条件设定修正工序，在焊接前或焊接中，基于所述施工信息计算摆动宽度，进行至少包括所述摆动宽度的焊接条件的设定或修正。

12、另外，本发明的上述目的由下述[2]的结构达成。

13、[2]一种控制装置，其特征在于，是涉及在被焊接材料上设有坡口，所述被焊接材料与焊丝的组成不同，并且所述焊丝含有5％以上的ni时的gmaw的控制焊接机器人的控制装置，其具有如下功能：

14、施工信息设定功能，设定包括板厚、坡口深度和估定焊接金属高度之中的至少一个、和间隙和预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度之中的至少一个的施工信息；

15、焊接条件设定修正功能，在焊接前或焊接中，基于所述施工信息计算摆动宽度，进行至少包括所述摆动宽度的焊接条件的设定或修正。

16、另外，本发明的上述目的由下述[3]的结构达成。

17、[3]一种焊接系统，其特征在于，是涉及在被焊接材料上设有坡口，所述被焊接材料与焊丝的组成，并且所述焊丝含有5％以上的ni时的gmaw的控制焊接机器人的焊接系统，其中，

18、至少包括控制装置和焊接电源，

19、所述控制装置具有如下功能：

20、施工信息设定功能，设定包括板厚、坡口深度和估定焊接金属高度之中的至少一个、和间隙和预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度之中的至少一个的的施工信息；

21、焊接条件设定修正功能，在焊接前或焊接中，基于所述施工信息计算摆动宽度，进行至少包括所述摆动宽度的焊接条件的设定或修正。

22、另外，本发明的上述目的由下述[4]的结构达成。

23、[4]一种控制程序，其特征在于，是涉及在被焊接材料上设有坡口，所述被焊接材料与焊丝的组成不同，并且所述焊丝含有5％以上的ni时的gmaw的控制焊接机器人的控制程序，其中，具有如下功能：

24、施工信息设定功能，设定包括板厚、坡口深度和估定焊接金属高度之中的至少一个、和间隙和预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度之中的至少一个的施工信息；

25、焊接条件设定修正功能，在焊接前或焊接中，基于所述施工信息计算摆动宽度，进行至少包括所述摆动宽度的焊接条件的设定或修正。

26、另外，本发明的上述目的由下述[5]的结构达成。

27、[5]一种焊接方法，其特征在于，是涉及在被焊接材料上设有坡口，所述被焊接材料与焊丝的组成不同，并且所述焊丝含有5％以上的ni时的gmaw的焊接方法，其中，具有如下工序：

28、施工信息设定工序，设定包括板厚、坡口深度和估定焊接金属高度之中的至少一个、和间隙和预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度之中的至少一个的的施工信息；

29、焊接条件设定修正工序，在焊接前或焊接中，基于所述施工信息计算摆动宽度，进行至少包括所述摆动宽度的焊接条件的设定或修正，

30、在所述焊接条件设定修正工序中，

31、当所述间隙的值或所述预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度的值小于所述焊丝的线径时，基于预设值计算摆动宽度，

32、当所述间隙的值或所述预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度的值大于所述焊丝的线径时，以表示所述摆动宽度的w与表示间隙的值或所述预先计算的层高度的中央位置的坡口宽度的值的g的比率w/g为第一值以下且第二值以上的方式计算摆动宽度。

33、其中，所述第一值和所述第二值，是基于坡口深度、估定焊接金属高度－余高高度、或者板厚的值。

34、发明的效果

35、根据本发明，可以进行gmaw方法的自动焊接，在被焊接材料上设有坡口，被焊接材料与焊丝的组成不同，并且使用含有5％以上的ni的焊丝时的焊接中，即使采用熔敷效率高的gmaw方法，也能够获得优异的焊接品质和焊接作业效率。