溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラム
【課題】鉄骨構造物の溶接の際、溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生せず、オペレータの安全性が確保されると共に、溶接作業の自動化が可能となる溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラムを提供する。
【解決手段】溶接装置１を制御するために用いられる溶接制御装置８において、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを溶接装置１に送信する計測プログラム選定手段８Ａと、送信された計測プログラムによってセンサ７で計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段８Ｅと、寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを溶接装置１に送信する溶接プログラム修正手段８Ｆとを備える。
【解決手段】溶接装置１を制御するために用いられる溶接制御装置８において、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを溶接装置１に送信する計測プログラム選定手段８Ａと、送信された計測プログラムによってセンサ７で計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段８Ｅと、寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを溶接装置１に送信する溶接プログラム修正手段８Ｆとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル建築等の柱構造として用いられる鉄骨構造物を溶接して組み立てるための溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨構造物の溶接には、以下のような構成の溶接装置が用いられている。例えば、特許文献１に記載された溶接装置は、鉄骨構造物（特許文献１では連結コラムコア）の両端を保持する一対のポジショナと、ポジショナに保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、溶接ロボットに備えられた鉄骨構造物の位置ずれ等を計測するセンサと、オペレータによって入力される鉄骨構造物の寸法データ、溶接ロボットの溶接動作についてのティーチングデータおよびセンサで計測された計測データに基づいて溶接ロボットを制御するコントローラとを備えている。
【０００３】
そして、溶接装置の溶接制御方法としては、以下の手順が記載されている。（１）オペレータによって鉄骨構造物（特許文献１では連結コラムコア）の寸法データ（第２のデータ）をコントローラに入力する。（２）入力された寸法データに基づいて、あらかじめコントローラに記憶されているティーチングデータ（第１のデータ）を修正し、鉄骨構造物の位置ずれを計測する計測プログラム（第１のジョブ）をコントローラで作成をする。（３）コントローラで作成された計測プログラムに基づいて、センサ（溶接ロボット）を用いて鉄骨構造物の位置ずれ等を計測する。（４）センサの計測結果（計測データ）に基づいて、鉄骨構造物を溶接させるための溶接プログラム（第２のジョブ）をコントローラで作成する。（５）コントローラで作成された溶接プログラムに基づいて、溶接ロボットを動作させて、鉄骨構造物を溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２８５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の溶接制御方法においては、鉄骨構造物の寸法データの入力をオペレータが行う必要がある。そのため、寸法データの入力間違いによる溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生しやすいという問題がある。また、寸法データの入力は、通常では鉄骨構造物の図面を参照して行われるが、オペレータによっては鉄骨構造物の実物計測によって行うことがある。このような実物計測においては、溶接ロボットの安全柵内に立ち入って行われるため、溶接ロボットの誤動作、鉄骨構造物のポジショナからの落下等によって、オペレータが傷つけられることがあり、安全性が十分ではないという問題がある。加えて、溶接作業を自動化できないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題を解決するために創案されたもので、その目的は、鉄骨構造物の溶接の際、溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生せず、オペレータの安全性が確保されると共に、溶接作業の自動化が可能となる溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る溶接制御装置は、ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置において、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段と、前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段と、前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記構成によれば、計測プログラム選定手段で選定された計測プログラムによって、センサで鉄骨構造物の複数の位置を計測する。そして、計測された計測データからデータ算出手段で鉄骨構造物の寸法データを算出し、その寸法データに基づいて溶接プログラム修正手段で溶接プログラムが修正される。そして、修正された溶接プログラムによって、溶接ロボットで鉄骨構造物を溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【０００９】
本発明の係る溶接制御方法は、前記溶接制御装置を用いて鉄骨構造物の溶接を制御する溶接制御方法において、前記計測プログラム選定手段にあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する第１ステップと、前記第１ステップで送信された計測プログラムによって、前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして前記センサで計測する第２ステップと、前記第２ステップで計測された計測データを前記データ算出手段で受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造体の寸法データを算出する第３ステップと、前記３ステップで算出された前記寸法データに基づいて、前記溶接プログラム修正手段にあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する第４ステップと、前記第４ステップで送信された溶接プログラムによって前記溶接装置で前記鉄骨構造物を溶接する第５ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記手順によれば、第１ステップで選定された計測プログラムに基づいて、第２ステップで鉄骨構造物の位置をセンサで計測する。そして、第３ステップで鉄骨構造物の計測データを寸法データに変換し、その寸法データに基づいて、第４ステップで溶接プログラムを修正する。そして、修正された溶接プログラムに基づいて、第５ステップで鉄骨構造物を溶接ロボットで溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【００１１】
本発明に係る溶接システムは、前記溶接制御装置と、その溶接制御装置で制御される溶接装置とを備える溶接システムにおいて、前記溶接装置が、鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記ポジショナで保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットに備えられ前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサと、前記溶接ロボットを制御するコントローラとを備えることを特徴とする。また、本発明に係る溶接システムは、前記溶接装置が、前記溶接ロボットを前記ポジショナで保持された鉄骨構造物の軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させる移動手段をさらに備えてもよい。
【００１２】
前記構成によれば、前記溶接制御装置を備えることによって、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【００１３】
本発明に係る溶接制御プログラムは、ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために、コンピュータを、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段、前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置での座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段、前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段、として機能させることを特徴とする。
【００１４】
前記構成によれば、計測プログラム選定手段で選定された計測プログラムによって、センサで鉄骨構造物の複数の位置を計測する。そして、計測された計測データからデータ算出手段で鉄骨構造物の寸法データを算出し、その寸法データに基づいて溶接プログラム修正手段で溶接プログラムが修正される。そして、修正された溶接プログラムによって、溶接ロボットで鉄骨構造物を溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラムによれば、鉄骨構造物の溶接の際、溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生せず、オペレータの安全性が確保されるように溶接装置を制御できると共に、溶接作業の自動制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶接制御装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る溶接装置および溶接システムの構成を示す斜視図である。
【図３】角型鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図である。
【図４】円形鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図である。
【図５】鉄骨構造物における開先部を示し、図３または図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】本発明に係る溶接制御方法の手順を示すフローである。
【図７】計測プログラム選定手段の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る溶接制御装置の表示画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る溶接制御装置について、図面を参照して説明する。ここで、図１は溶接制御装置のブロック図、図２は、溶接装置および溶接システムの構成を示す斜視図、図３は角型鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図、図４は円形鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図、図５は鉄骨構造物における開先部を示し、図３または図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１８】
本発明に係る溶接制御装置を説明する前に、溶接制御装置で制御される溶接装置について説明する。図２に示すように、溶接装置１は、ポジショナ２で保持された鉄骨構造物Ｗを計測するセンサ７を備えた溶接ロボット３で鉄骨構造物Ｗを溶接するものである。また、溶接装置１は、溶接ロボット３を制御するコントローラ９を備え、溶接ロボット３全体を移動させる移動手段１１、１２をさらに備えてもよい。さらに、溶接装置１は、図示しないが、溶接ロボット３に電力を供給する溶接電源を備えている。以下、各構成について説明する。
【００１９】
鉄骨構造物（以下、ワークと称す）Ｗは、例えば、図３〜図５に示すようなコアＷである。図３に示すように、コアＷは、所定長さの角型鋼管２１と、この角型鋼管２１両端のダイアフラム２２、２２とから構成され、角型鋼管２１の両端にはダイアフラム２２、２２が組み立て溶接によりそれぞれ取り付けられている。また、図５に示すように、コアＷは、角型鋼管２１の内側に裏当て材２７が取り付けられ、角型鋼管２１とダイアフラム２２との間に所定形状の開先部２３が形成されている。
【００２０】
図４に示すように、コアＷは、角型鋼管２１の代わりに円形鋼管２４を用い、円形鋼管２４の両端にダイアフラム２５、２５が取り付けられたものであってもよい。なお、図５に示すように、角型鋼管２１の場合と同様に、円形鋼管２４とダイアフラム２５との間に所定形状の開先部２６が形成されている。また、図示しないが、コアＷは、複数のコアＷ、Ｗ・・・を仮組みして仮止め溶接されたもの、または、連結治具により連結されたものであってもよい。
【００２１】
ポジショナ２は、ワークＷを保持して、ワークＷを軸方向に固定する面板である。また、ポジショナ２は、ワークＷの溶接の際に、ワークＷを周方向に旋回させる回転駆動部（図示せず）を備える。なお、図２ではワークＷの片端を保持する片持ち方式のポジショナ２が記載されているが、ワークＷの両端を保持する両持ち方式のポジショナ（図示せず）でもよい。
【００２２】
溶接ロボット３は、ポジショナ２で保持されたワークＷの各種溶接継手を溶接施工できる各種機能を有するものであればよく、アーク溶接ロボットが好ましい。そして、溶接ロボット３は、多関節のアーム４と、アーム４によって支持される溶接トーチ５と、溶接トーチ５の先端に備えられた溶接ワイヤ６とを備えている。
【００２３】
センサ７は、溶接ロボット３に備えられ、溶接ロボット３を移動させることによって、ワークＷにおけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するものである。センサ７は、ワークＷの座標を計測データとして計測できるものであればよく、レーザ等の非接触式位置検出用センサ、タッチセンサ等の接触式位置検出用センサ等を用いることができる。また、センサ７で計測される計測データは、検出位置以外の位置での座標を含んでいてもよい。そして、検出位置は、ワークＷの形状によって決定され、例えば、図３、図５に示すように、ワークＷが角型鋼管２１で構成されている場合にはＰ１〜Ｐ６およびＰ７〜Ｐ１０、図４、図５に示すように、ワークＷが円形鋼管２４で構成されている場合にはＰ１１〜Ｐ１６およびＰ７〜Ｐ１０である。
【００２４】
コントローラ９は、後記する計測プログラム選定手段８Ａで選定された計測プログラム、および、溶接プログラム修正手段８Ｆで修正された溶接プログラムによって溶接ロボット３を制御するものである。具体的には、選定された計測プログラムによって溶接ロボット３を移動させることによって、溶接ロボット３に備えられたセンサ７でワークＷにおける検出位置の座標を計測データとして計測する。また、修正された溶接プログラムによって溶接ロボット３を移動させることによって、ワークＷの溶接を行う。
【００２５】
移動手段１１、１２は、溶接ロボット３をポジショナ２に保持されたワークＷの軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させるものである。具体的には、移動手段（台車）１２は、ポジショナ２の回転軸に平行な移動手段（レール）１１に沿って走行移動することによって、台車１２上に載置された溶接ロボット３をワークＷの軸方向に対して平行に移動させる。また、台車１２をレール１１に直交する方向に移動可能に構成することによって、台車１２上に載置された溶接ロボット３をワークＷの軸方向に対して直交方向に移動させる。
【００２６】
＜溶接制御装置＞
次に、本発明に係る溶接制御装置について説明する。図１に示すように、溶接制御装置８は、前記溶接装置を制御するために用いられるもので、計測プログラム選定手段８Ａと、データ算出手段８Ｅと、溶接プログラム修正手段８Ｆとを備える。また、溶接制御装置８は、前記した溶接装置１（センサ７）の計測プログラム選定、および、溶接装置１（溶接ロボット３）の溶接プログラム修正を行うもので、溶接装置１（コントローラ９）に接続されたマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等である。なお、前記した溶接装置１のコントローラ９のＣＰＵ能力に十分な余裕がある場合には、溶接制御装置８として使用してもよい。
【００２７】
計測プログラム選定手段８Ａでは、ワークＷにおけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとしてセンサ７で計測する計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。具体的には、計測プログラム選定手段８Ａでは、オペレータによって溶接装置１の開始命令が入力され、計測プログラム選定手段８Ａにあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターン（図７（ａ）参照）の中からワークＷの形状（例えば、角型鋼管２１または円形鋼管２４）に応じた計測プログラムが選定される。そして、選定された計測プログラムは溶接装置１（コントローラ９）に送信される。また、図７（ｂ）に示すように、計測プログラムは、オペレータによって入力されたワークＷの所定情報に基づいて、所定の演算、算出処理を行うものであってもよい。ここで、図７（ａ）、（ｂ）は計測プログラム選定手段の構成を示す図である。
【００２８】
データ算出手段８Ｅでは、溶接装置１（コントローラ９）に送信された計測プログラムによってセンサ７で計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を所定の変換手順で変換してワークＷの寸法データを算出し、算出した寸法データを溶接プログラム修正手段８Ｆに送信する。
【００２９】
具体的には、データ算出手段８Ｅでは、受信した計測データの中から検出位置（例えば、図３〜図５のＰ１〜Ｐ１６）の座標を計測データ（検出位置データ）として取り出し、その検出位置データから、所定手順で変換して、ワークＷの寸法データを算出する。
そして、図３〜図５に示すように、寸法データは、ワークＷの長さＬ、コーナ部半径Ｒ（Ｄ）、板厚（Ｔ）、ルートギャップＶ等である。また、本発明においては、ワークＷの高さＨも寸法データに含まれるものとする。さらに、データ算出手段８Ｅには、検出位置、および、寸法データ算出手順に関する情報をあらかじめテーブルとして登録しておく。
なお、寸法データは、図８に示すように、溶接制御装置８（パソコン）の表示画面上に表示されるため、オペレータが寸法データの確認を行うことも可能である。また、オペレータによって、寸法データの補正を行うことも可能である。ここで、図８は、溶接制御装置の表示画面を示す図である。
【００３０】
溶接プログラム修正手段８Ｆでは、算出した寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆにあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。具体的には、溶接プログラム修正手段８Ｆでは、寸法データに基づいて、溶接ロボット３の移動軌跡、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィーピングの有無等の溶接データを生成する。
【００３１】
本発明に係る溶接制御装置８は、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅおよび溶接プログラム修正手段８Ｆに加えて、プログラムおよびデータを記憶する記憶手段８Ｂと、プログラムおよびデータを送受信するプログラム送受信手段８Ｃと、計測または記憶した計測データから検出位置データを取り出す検出位置取り出し手段８Ｄとをさらに備えてもよい。なお、記憶手段８Ｂには、選定された計測プログラム、計測データ、検出位置データ、寸法データ、および、修正された溶接プログラムが記憶されている。また、検出位置取り出し手段８Ｄには、検出位置に関する情報があらかじめ登録されている。
【００３２】
このような構成の溶接制御装置８は、以下のように機能する。すなわち、計測プログラム選定手段８Ａで選定された計測プログラムは、記憶手段８Ｂに記憶され、プログラム送受信手段８Ｃから溶接装置１（コントローラ９）に送信される。次に、センサ７で計測された計測データは、プログラム送受信手段８Ｃで受信され、記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された計測データから検出位置取り出し手段８Ｄによって検出位置データが取り出され、取り出された検出位置データは記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された検出位置データから、データ算出手段８Ｅで寸法データが算出され、算出された寸法データは記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆで溶接プログラムが修正され、記憶手段８Ｂに記憶される。そして、記憶された溶接プログラムは、プログラム送受信手段８Ｃから溶接装置１（コントローラ９）に送信される。
【００３３】
なお、溶接制御装置８において、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅ、溶接プログラム修正手段８Ｆおよび検出位置取り出し手段８Ｄはマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等の処理演算装置、記憶手段８ＢはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（ハードディスク）等の記憶媒体、プログラム送受信手段８Ｃはネットワーク通信等で構成することができる。
【００３４】
＜溶接システム＞
次に、本発明に係る溶接システムについて説明する。
図２に示すように、溶接システム１００は、溶接制御装置８と、その溶接制御装置８で制御される溶接装置１とを備える。そして、溶接装置１は、ポジショナ２と、溶接ロボット３と、センサ７と、コントローラ９とを備える。また、溶接装置１は、移動手段１１、１２、溶接電源（図示せず）を備えてもよい。なお、各構成については前記と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】
＜溶接制御プログラム＞
次に、本発明に係る溶接制御プログラムについて説明する。
図１に示すように、溶接制御プログラムは、前記溶接装置を制御するために、コンピュータを、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅ、溶接プログラム修正手段８Ｆ、として機能させることを特徴とする。また、溶接制御プログラムは、コンピュータを、前記手段に加えて、記憶手段８Ｂ、プログラム送受信手段８Ｃ、検出位置取り出し手段８Ｄ、として機能させてもよい。なお、各手段については前記溶接制御装置と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
＜溶接制御方法＞
次に、本発明に係る溶接制御方法について、図面を参照して説明する。ここで、図６は溶接制御方法の手順を示すフローである。
溶接制御方法は、前記溶接制御装置を用いて鉄骨構造物（ワーク）の溶接を制御するもので、図６に示すように、以下のステップで行われる。なお、溶接制御装置（溶接装置）の各構成については図１〜図５を参照する。
【００３７】
（第１ステップ：ステップ１〜２）
ステップ１（ＳＩ）では、オペレータによって、計測プログラム選定手段８Ａにあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターン（図７（ａ）参照）の中から、ワークＷの形状（例えば、角型鋼管２１または円形鋼管２４）に応じた計測プログラムが選定される。また、図７（ｂ）に示すように、計測プログラムは、オペレータによって入力されたワークＷの所定情報に基づいて、所定の演算、算出処理を行うものであってもよい。
【００３８】
ステップ２（Ｓ２）では、ステップ１（Ｓ１）で選定された計測プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。この際、図１に示すように、選定された計測プログラムを記憶手段８Ｂに記憶してもよい。また、選定または記憶された計測プログラムの送信は、プログラム送受信手段８Ｃで行ってもよい。
【００３９】
（第２ステップ：ステップ３〜４）
ステップ３（Ｓ３）では、第１ステップで送信された計測プログラムによって溶接装置１（溶接ロボット３）を稼動（スタート）し、溶接ロボット３に備えられたセンサ７によるワークＷの位置計測を開始する。なお、ポジショナ２の回転中心Ｐ０を計測原点として用い、溶接装置１の据付時に回転中心Ｐ０を計測し、計測プログラムにあらかじめ登録しておく。
ステップ４（Ｓ４）では、センサ７が終了位置に達したかどうかを判断し、終了位置に達した時点でセンサ７での計測を終了する。なお、終了位置については、あらかじめ計測プログラムに登録しておく。
【００４０】
（第３ステップ：ステップ５〜７）
ステップ５（Ｓ５）では、第２ステップで計測された計測データをデータ算出手段８Ｅで受信する。ステップ６（Ｓ６）では、受信した計測データから、あらかじめ設定された検出位置の座標を計測データ（検出位置データ）として取り出す。ステップ７（Ｓ７）では、取り出された検出位置データを、あらかじめ登録された所定の変換手順で変換して、ワークＷの寸法データ（高さＨ、長さＬ、コーナ部半径Ｒ（Ｄ）、板厚（Ｔ）、ルートギャップＶ等）を算出する。
【００４１】
図３、図５に示すように、角型鋼管２１で構成されたワークＷでの寸法データへの変換手順は、以下のとおりである。検出位置Ｐ１の検出位置データを変換して、計測原点（回転中心Ｐ０）からのワークＷの高さＨを算出する。検出位置Ｐ２、Ｐ３の検出位置データを変換してワークＷの長さＬを算出する。検出位置Ｐ４、Ｐ５およびＰ６の検出位置データを変換してワークＷのコーナ部半径Ｒを算出する。検出位置Ｐ７、Ｐ８の検出位置データを変換してワークＷの板厚Ｔを算出する。検出位置Ｐ９、Ｐ１０の検出位置データを変換してワークＷのルートギャップＶを算出する。
【００４２】
ここで、コーナ部半径Ｒについては、角型鋼管２１に形成されている４つのコーナ部で算出する。また、ルートギャップＶについては、溶接開始点と４つのコーナ部での開先部２３で算出し、コーナ部の開先部２３では、コーナ部入口（検出位置Ｐ４）、コーナ部出口（検出位置Ｐ５）およびコーナ部頂点（検出位置Ｐ６）の３箇所で算出する。結果的に、１３箇所でルートギャップＶが算出される。なお、コーナ部頂点等の任意の部分を除いて算出してもよい。
【００４３】
図４、図５に示すように、円形鋼管２４で構成されたワークＷでの寸法データへの変換手順は、以下のとおりである。検出位置Ｐ１１の検出位置データを変換して、計測原点（回転中心Ｐ０）からのワークＷの高さＨを算出する。検出位置Ｐ１２、Ｐ１３の検出位置データを変換してワークＷの長さＬを算出する。検出位置Ｐ１４、Ｐ１５およびＰ１６の検出位置データを変換してワークＷのコーナ部半径Ｄを算出する。なお、ルートギャップＶについては、角型鋼管２１と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
なお、第３ステップでは、図１に示すように、計測データの受信をプログラム送受信手段８Ｃで行い、受信した計測データを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した計測データから検出位置データの取り出しを検出位置取り出し手段８Ｄで行い、取り出した検出位置データを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した検出位置データからデータ算出手段８Ｅで寸法データを算出し、算出された寸法データを記憶手段８Ｂに記憶してもよい。
【００４５】
（第４ステップ：ステップ８〜９）
ステップ８（Ｓ８）では、第３ステップで算出された寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆにあらかじめ登録された溶接プログラムを修正する（溶接データを生成する）。ステップ９（Ｓ９）では、修正された溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。なお、第４ステップでは、作成された溶接プログラムを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）にプログラム送受信手段８Ｃを介して送信してもよい。
【００４６】
（第５ステップ：Ｓ１０〜１１）
ステップ１０（Ｓ１０）では、第４ステップで送信された溶接プログラムによって、溶接装置１（溶接ロボット３）を稼動（スタート）し、ワークＷの溶接を開始する。ステップ１１（Ｓ１１）では、溶接が終了したかどうかを判断し、溶接が終了したら溶接ロボット３の稼動を終了する。なお、溶接が終了したかどうかの判断は、溶接トーチ５（溶接ワイヤ６）が終了位置に達したかどうかで判断され、終了位置の計測はセンサ７で行う。また、終了位置については、あらかじめ溶接プログラムに登録しておく。
【符号の説明】
【００４７】
１ 溶接装置
２ ポジショナ
３ 溶接ロボット
７ センサ
８ 溶接制御装置
８Ａ 計測プログラム選定手段
８Ｅ データ算出手段
８Ｆ 溶接プログラム修正手段
９ コントローラ
１００ 溶接システム
Ｗ 鉄骨構造物（コア、ワーク）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル建築等の柱構造として用いられる鉄骨構造物を溶接して組み立てるための溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨構造物の溶接には、以下のような構成の溶接装置が用いられている。例えば、特許文献１に記載された溶接装置は、鉄骨構造物（特許文献１では連結コラムコア）の両端を保持する一対のポジショナと、ポジショナに保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、溶接ロボットに備えられた鉄骨構造物の位置ずれ等を計測するセンサと、オペレータによって入力される鉄骨構造物の寸法データ、溶接ロボットの溶接動作についてのティーチングデータおよびセンサで計測された計測データに基づいて溶接ロボットを制御するコントローラとを備えている。
【０００３】
そして、溶接装置の溶接制御方法としては、以下の手順が記載されている。（１）オペレータによって鉄骨構造物（特許文献１では連結コラムコア）の寸法データ（第２のデータ）をコントローラに入力する。（２）入力された寸法データに基づいて、あらかじめコントローラに記憶されているティーチングデータ（第１のデータ）を修正し、鉄骨構造物の位置ずれを計測する計測プログラム（第１のジョブ）をコントローラで作成をする。（３）コントローラで作成された計測プログラムに基づいて、センサ（溶接ロボット）を用いて鉄骨構造物の位置ずれ等を計測する。（４）センサの計測結果（計測データ）に基づいて、鉄骨構造物を溶接させるための溶接プログラム（第２のジョブ）をコントローラで作成する。（５）コントローラで作成された溶接プログラムに基づいて、溶接ロボットを動作させて、鉄骨構造物を溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２８５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の溶接制御方法においては、鉄骨構造物の寸法データの入力をオペレータが行う必要がある。そのため、寸法データの入力間違いによる溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生しやすいという問題がある。また、寸法データの入力は、通常では鉄骨構造物の図面を参照して行われるが、オペレータによっては鉄骨構造物の実物計測によって行うことがある。このような実物計測においては、溶接ロボットの安全柵内に立ち入って行われるため、溶接ロボットの誤動作、鉄骨構造物のポジショナからの落下等によって、オペレータが傷つけられることがあり、安全性が十分ではないという問題がある。加えて、溶接作業を自動化できないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題を解決するために創案されたもので、その目的は、鉄骨構造物の溶接の際、溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生せず、オペレータの安全性が確保されると共に、溶接作業の自動化が可能となる溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る溶接制御装置は、ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置において、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段と、前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段と、前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記構成によれば、計測プログラム選定手段で選定された計測プログラムによって、センサで鉄骨構造物の複数の位置を計測する。そして、計測された計測データからデータ算出手段で鉄骨構造物の寸法データを算出し、その寸法データに基づいて溶接プログラム修正手段で溶接プログラムが修正される。そして、修正された溶接プログラムによって、溶接ロボットで鉄骨構造物を溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【０００９】
本発明の係る溶接制御方法は、前記溶接制御装置を用いて鉄骨構造物の溶接を制御する溶接制御方法において、前記計測プログラム選定手段にあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する第１ステップと、前記第１ステップで送信された計測プログラムによって、前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして前記センサで計測する第２ステップと、前記第２ステップで計測された計測データを前記データ算出手段で受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造体の寸法データを算出する第３ステップと、前記３ステップで算出された前記寸法データに基づいて、前記溶接プログラム修正手段にあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する第４ステップと、前記第４ステップで送信された溶接プログラムによって前記溶接装置で前記鉄骨構造物を溶接する第５ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記手順によれば、第１ステップで選定された計測プログラムに基づいて、第２ステップで鉄骨構造物の位置をセンサで計測する。そして、第３ステップで鉄骨構造物の計測データを寸法データに変換し、その寸法データに基づいて、第４ステップで溶接プログラムを修正する。そして、修正された溶接プログラムに基づいて、第５ステップで鉄骨構造物を溶接ロボットで溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【００１１】
本発明に係る溶接システムは、前記溶接制御装置と、その溶接制御装置で制御される溶接装置とを備える溶接システムにおいて、前記溶接装置が、鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記ポジショナで保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットに備えられ前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサと、前記溶接ロボットを制御するコントローラとを備えることを特徴とする。また、本発明に係る溶接システムは、前記溶接装置が、前記溶接ロボットを前記ポジショナで保持された鉄骨構造物の軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させる移動手段をさらに備えてもよい。
【００１２】
前記構成によれば、前記溶接制御装置を備えることによって、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【００１３】
本発明に係る溶接制御プログラムは、ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために、コンピュータを、あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段、前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置での座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段、前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段、として機能させることを特徴とする。
【００１４】
前記構成によれば、計測プログラム選定手段で選定された計測プログラムによって、センサで鉄骨構造物の複数の位置を計測する。そして、計測された計測データからデータ算出手段で鉄骨構造物の寸法データを算出し、その寸法データに基づいて溶接プログラム修正手段で溶接プログラムが修正される。そして、修正された溶接プログラムによって、溶接ロボットで鉄骨構造物を溶接する。その結果、従来のように、鉄骨構造物を溶接する際、オペレータが寸法データを入力する必要がないため、入力間違いが発生しない。また、寸法データの実測のためにオペレータが溶接ロボットの安全柵内に立ち入ることもなくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る溶接制御装置、その溶接制御方法および溶接システムならびに溶接制御プログラムによれば、鉄骨構造物の溶接の際、溶接ロボットと鉄骨構造物との衝突が発生せず、オペレータの安全性が確保されるように溶接装置を制御できると共に、溶接作業の自動制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶接制御装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る溶接装置および溶接システムの構成を示す斜視図である。
【図３】角型鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図である。
【図４】円形鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図である。
【図５】鉄骨構造物における開先部を示し、図３または図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】本発明に係る溶接制御方法の手順を示すフローである。
【図７】計測プログラム選定手段の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る溶接制御装置の表示画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る溶接制御装置について、図面を参照して説明する。ここで、図１は溶接制御装置のブロック図、図２は、溶接装置および溶接システムの構成を示す斜視図、図３は角型鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図、図４は円形鋼管で構成された鉄骨構造物を示す斜視図、図５は鉄骨構造物における開先部を示し、図３または図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１８】
本発明に係る溶接制御装置を説明する前に、溶接制御装置で制御される溶接装置について説明する。図２に示すように、溶接装置１は、ポジショナ２で保持された鉄骨構造物Ｗを計測するセンサ７を備えた溶接ロボット３で鉄骨構造物Ｗを溶接するものである。また、溶接装置１は、溶接ロボット３を制御するコントローラ９を備え、溶接ロボット３全体を移動させる移動手段１１、１２をさらに備えてもよい。さらに、溶接装置１は、図示しないが、溶接ロボット３に電力を供給する溶接電源を備えている。以下、各構成について説明する。
【００１９】
鉄骨構造物（以下、ワークと称す）Ｗは、例えば、図３〜図５に示すようなコアＷである。図３に示すように、コアＷは、所定長さの角型鋼管２１と、この角型鋼管２１両端のダイアフラム２２、２２とから構成され、角型鋼管２１の両端にはダイアフラム２２、２２が組み立て溶接によりそれぞれ取り付けられている。また、図５に示すように、コアＷは、角型鋼管２１の内側に裏当て材２７が取り付けられ、角型鋼管２１とダイアフラム２２との間に所定形状の開先部２３が形成されている。
【００２０】
図４に示すように、コアＷは、角型鋼管２１の代わりに円形鋼管２４を用い、円形鋼管２４の両端にダイアフラム２５、２５が取り付けられたものであってもよい。なお、図５に示すように、角型鋼管２１の場合と同様に、円形鋼管２４とダイアフラム２５との間に所定形状の開先部２６が形成されている。また、図示しないが、コアＷは、複数のコアＷ、Ｗ・・・を仮組みして仮止め溶接されたもの、または、連結治具により連結されたものであってもよい。
【００２１】
ポジショナ２は、ワークＷを保持して、ワークＷを軸方向に固定する面板である。また、ポジショナ２は、ワークＷの溶接の際に、ワークＷを周方向に旋回させる回転駆動部（図示せず）を備える。なお、図２ではワークＷの片端を保持する片持ち方式のポジショナ２が記載されているが、ワークＷの両端を保持する両持ち方式のポジショナ（図示せず）でもよい。
【００２２】
溶接ロボット３は、ポジショナ２で保持されたワークＷの各種溶接継手を溶接施工できる各種機能を有するものであればよく、アーク溶接ロボットが好ましい。そして、溶接ロボット３は、多関節のアーム４と、アーム４によって支持される溶接トーチ５と、溶接トーチ５の先端に備えられた溶接ワイヤ６とを備えている。
【００２３】
センサ７は、溶接ロボット３に備えられ、溶接ロボット３を移動させることによって、ワークＷにおけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するものである。センサ７は、ワークＷの座標を計測データとして計測できるものであればよく、レーザ等の非接触式位置検出用センサ、タッチセンサ等の接触式位置検出用センサ等を用いることができる。また、センサ７で計測される計測データは、検出位置以外の位置での座標を含んでいてもよい。そして、検出位置は、ワークＷの形状によって決定され、例えば、図３、図５に示すように、ワークＷが角型鋼管２１で構成されている場合にはＰ１〜Ｐ６およびＰ７〜Ｐ１０、図４、図５に示すように、ワークＷが円形鋼管２４で構成されている場合にはＰ１１〜Ｐ１６およびＰ７〜Ｐ１０である。
【００２４】
コントローラ９は、後記する計測プログラム選定手段８Ａで選定された計測プログラム、および、溶接プログラム修正手段８Ｆで修正された溶接プログラムによって溶接ロボット３を制御するものである。具体的には、選定された計測プログラムによって溶接ロボット３を移動させることによって、溶接ロボット３に備えられたセンサ７でワークＷにおける検出位置の座標を計測データとして計測する。また、修正された溶接プログラムによって溶接ロボット３を移動させることによって、ワークＷの溶接を行う。
【００２５】
移動手段１１、１２は、溶接ロボット３をポジショナ２に保持されたワークＷの軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させるものである。具体的には、移動手段（台車）１２は、ポジショナ２の回転軸に平行な移動手段（レール）１１に沿って走行移動することによって、台車１２上に載置された溶接ロボット３をワークＷの軸方向に対して平行に移動させる。また、台車１２をレール１１に直交する方向に移動可能に構成することによって、台車１２上に載置された溶接ロボット３をワークＷの軸方向に対して直交方向に移動させる。
【００２６】
＜溶接制御装置＞
次に、本発明に係る溶接制御装置について説明する。図１に示すように、溶接制御装置８は、前記溶接装置を制御するために用いられるもので、計測プログラム選定手段８Ａと、データ算出手段８Ｅと、溶接プログラム修正手段８Ｆとを備える。また、溶接制御装置８は、前記した溶接装置１（センサ７）の計測プログラム選定、および、溶接装置１（溶接ロボット３）の溶接プログラム修正を行うもので、溶接装置１（コントローラ９）に接続されたマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等である。なお、前記した溶接装置１のコントローラ９のＣＰＵ能力に十分な余裕がある場合には、溶接制御装置８として使用してもよい。
【００２７】
計測プログラム選定手段８Ａでは、ワークＷにおけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとしてセンサ７で計測する計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。具体的には、計測プログラム選定手段８Ａでは、オペレータによって溶接装置１の開始命令が入力され、計測プログラム選定手段８Ａにあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターン（図７（ａ）参照）の中からワークＷの形状（例えば、角型鋼管２１または円形鋼管２４）に応じた計測プログラムが選定される。そして、選定された計測プログラムは溶接装置１（コントローラ９）に送信される。また、図７（ｂ）に示すように、計測プログラムは、オペレータによって入力されたワークＷの所定情報に基づいて、所定の演算、算出処理を行うものであってもよい。ここで、図７（ａ）、（ｂ）は計測プログラム選定手段の構成を示す図である。
【００２８】
データ算出手段８Ｅでは、溶接装置１（コントローラ９）に送信された計測プログラムによってセンサ７で計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を所定の変換手順で変換してワークＷの寸法データを算出し、算出した寸法データを溶接プログラム修正手段８Ｆに送信する。
【００２９】
具体的には、データ算出手段８Ｅでは、受信した計測データの中から検出位置（例えば、図３〜図５のＰ１〜Ｐ１６）の座標を計測データ（検出位置データ）として取り出し、その検出位置データから、所定手順で変換して、ワークＷの寸法データを算出する。
そして、図３〜図５に示すように、寸法データは、ワークＷの長さＬ、コーナ部半径Ｒ（Ｄ）、板厚（Ｔ）、ルートギャップＶ等である。また、本発明においては、ワークＷの高さＨも寸法データに含まれるものとする。さらに、データ算出手段８Ｅには、検出位置、および、寸法データ算出手順に関する情報をあらかじめテーブルとして登録しておく。
なお、寸法データは、図８に示すように、溶接制御装置８（パソコン）の表示画面上に表示されるため、オペレータが寸法データの確認を行うことも可能である。また、オペレータによって、寸法データの補正を行うことも可能である。ここで、図８は、溶接制御装置の表示画面を示す図である。
【００３０】
溶接プログラム修正手段８Ｆでは、算出した寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆにあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。具体的には、溶接プログラム修正手段８Ｆでは、寸法データに基づいて、溶接ロボット３の移動軌跡、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィーピングの有無等の溶接データを生成する。
【００３１】
本発明に係る溶接制御装置８は、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅおよび溶接プログラム修正手段８Ｆに加えて、プログラムおよびデータを記憶する記憶手段８Ｂと、プログラムおよびデータを送受信するプログラム送受信手段８Ｃと、計測または記憶した計測データから検出位置データを取り出す検出位置取り出し手段８Ｄとをさらに備えてもよい。なお、記憶手段８Ｂには、選定された計測プログラム、計測データ、検出位置データ、寸法データ、および、修正された溶接プログラムが記憶されている。また、検出位置取り出し手段８Ｄには、検出位置に関する情報があらかじめ登録されている。
【００３２】
このような構成の溶接制御装置８は、以下のように機能する。すなわち、計測プログラム選定手段８Ａで選定された計測プログラムは、記憶手段８Ｂに記憶され、プログラム送受信手段８Ｃから溶接装置１（コントローラ９）に送信される。次に、センサ７で計測された計測データは、プログラム送受信手段８Ｃで受信され、記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された計測データから検出位置取り出し手段８Ｄによって検出位置データが取り出され、取り出された検出位置データは記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された検出位置データから、データ算出手段８Ｅで寸法データが算出され、算出された寸法データは記憶手段８Ｂに記憶される。次に、記憶された寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆで溶接プログラムが修正され、記憶手段８Ｂに記憶される。そして、記憶された溶接プログラムは、プログラム送受信手段８Ｃから溶接装置１（コントローラ９）に送信される。
【００３３】
なお、溶接制御装置８において、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅ、溶接プログラム修正手段８Ｆおよび検出位置取り出し手段８Ｄはマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等の処理演算装置、記憶手段８ＢはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（ハードディスク）等の記憶媒体、プログラム送受信手段８Ｃはネットワーク通信等で構成することができる。
【００３４】
＜溶接システム＞
次に、本発明に係る溶接システムについて説明する。
図２に示すように、溶接システム１００は、溶接制御装置８と、その溶接制御装置８で制御される溶接装置１とを備える。そして、溶接装置１は、ポジショナ２と、溶接ロボット３と、センサ７と、コントローラ９とを備える。また、溶接装置１は、移動手段１１、１２、溶接電源（図示せず）を備えてもよい。なお、各構成については前記と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】
＜溶接制御プログラム＞
次に、本発明に係る溶接制御プログラムについて説明する。
図１に示すように、溶接制御プログラムは、前記溶接装置を制御するために、コンピュータを、計測プログラム選定手段８Ａ、データ算出手段８Ｅ、溶接プログラム修正手段８Ｆ、として機能させることを特徴とする。また、溶接制御プログラムは、コンピュータを、前記手段に加えて、記憶手段８Ｂ、プログラム送受信手段８Ｃ、検出位置取り出し手段８Ｄ、として機能させてもよい。なお、各手段については前記溶接制御装置と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
＜溶接制御方法＞
次に、本発明に係る溶接制御方法について、図面を参照して説明する。ここで、図６は溶接制御方法の手順を示すフローである。
溶接制御方法は、前記溶接制御装置を用いて鉄骨構造物（ワーク）の溶接を制御するもので、図６に示すように、以下のステップで行われる。なお、溶接制御装置（溶接装置）の各構成については図１〜図５を参照する。
【００３７】
（第１ステップ：ステップ１〜２）
ステップ１（ＳＩ）では、オペレータによって、計測プログラム選定手段８Ａにあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターン（図７（ａ）参照）の中から、ワークＷの形状（例えば、角型鋼管２１または円形鋼管２４）に応じた計測プログラムが選定される。また、図７（ｂ）に示すように、計測プログラムは、オペレータによって入力されたワークＷの所定情報に基づいて、所定の演算、算出処理を行うものであってもよい。
【００３８】
ステップ２（Ｓ２）では、ステップ１（Ｓ１）で選定された計測プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。この際、図１に示すように、選定された計測プログラムを記憶手段８Ｂに記憶してもよい。また、選定または記憶された計測プログラムの送信は、プログラム送受信手段８Ｃで行ってもよい。
【００３９】
（第２ステップ：ステップ３〜４）
ステップ３（Ｓ３）では、第１ステップで送信された計測プログラムによって溶接装置１（溶接ロボット３）を稼動（スタート）し、溶接ロボット３に備えられたセンサ７によるワークＷの位置計測を開始する。なお、ポジショナ２の回転中心Ｐ０を計測原点として用い、溶接装置１の据付時に回転中心Ｐ０を計測し、計測プログラムにあらかじめ登録しておく。
ステップ４（Ｓ４）では、センサ７が終了位置に達したかどうかを判断し、終了位置に達した時点でセンサ７での計測を終了する。なお、終了位置については、あらかじめ計測プログラムに登録しておく。
【００４０】
（第３ステップ：ステップ５〜７）
ステップ５（Ｓ５）では、第２ステップで計測された計測データをデータ算出手段８Ｅで受信する。ステップ６（Ｓ６）では、受信した計測データから、あらかじめ設定された検出位置の座標を計測データ（検出位置データ）として取り出す。ステップ７（Ｓ７）では、取り出された検出位置データを、あらかじめ登録された所定の変換手順で変換して、ワークＷの寸法データ（高さＨ、長さＬ、コーナ部半径Ｒ（Ｄ）、板厚（Ｔ）、ルートギャップＶ等）を算出する。
【００４１】
図３、図５に示すように、角型鋼管２１で構成されたワークＷでの寸法データへの変換手順は、以下のとおりである。検出位置Ｐ１の検出位置データを変換して、計測原点（回転中心Ｐ０）からのワークＷの高さＨを算出する。検出位置Ｐ２、Ｐ３の検出位置データを変換してワークＷの長さＬを算出する。検出位置Ｐ４、Ｐ５およびＰ６の検出位置データを変換してワークＷのコーナ部半径Ｒを算出する。検出位置Ｐ７、Ｐ８の検出位置データを変換してワークＷの板厚Ｔを算出する。検出位置Ｐ９、Ｐ１０の検出位置データを変換してワークＷのルートギャップＶを算出する。
【００４２】
ここで、コーナ部半径Ｒについては、角型鋼管２１に形成されている４つのコーナ部で算出する。また、ルートギャップＶについては、溶接開始点と４つのコーナ部での開先部２３で算出し、コーナ部の開先部２３では、コーナ部入口（検出位置Ｐ４）、コーナ部出口（検出位置Ｐ５）およびコーナ部頂点（検出位置Ｐ６）の３箇所で算出する。結果的に、１３箇所でルートギャップＶが算出される。なお、コーナ部頂点等の任意の部分を除いて算出してもよい。
【００４３】
図４、図５に示すように、円形鋼管２４で構成されたワークＷでの寸法データへの変換手順は、以下のとおりである。検出位置Ｐ１１の検出位置データを変換して、計測原点（回転中心Ｐ０）からのワークＷの高さＨを算出する。検出位置Ｐ１２、Ｐ１３の検出位置データを変換してワークＷの長さＬを算出する。検出位置Ｐ１４、Ｐ１５およびＰ１６の検出位置データを変換してワークＷのコーナ部半径Ｄを算出する。なお、ルートギャップＶについては、角型鋼管２１と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
なお、第３ステップでは、図１に示すように、計測データの受信をプログラム送受信手段８Ｃで行い、受信した計測データを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した計測データから検出位置データの取り出しを検出位置取り出し手段８Ｄで行い、取り出した検出位置データを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した検出位置データからデータ算出手段８Ｅで寸法データを算出し、算出された寸法データを記憶手段８Ｂに記憶してもよい。
【００４５】
（第４ステップ：ステップ８〜９）
ステップ８（Ｓ８）では、第３ステップで算出された寸法データに基づいて、溶接プログラム修正手段８Ｆにあらかじめ登録された溶接プログラムを修正する（溶接データを生成する）。ステップ９（Ｓ９）では、修正された溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）に送信する。なお、第４ステップでは、作成された溶接プログラムを記憶手段８Ｂに記憶し、記憶した溶接プログラムを溶接装置１（コントローラ９）にプログラム送受信手段８Ｃを介して送信してもよい。
【００４６】
（第５ステップ：Ｓ１０〜１１）
ステップ１０（Ｓ１０）では、第４ステップで送信された溶接プログラムによって、溶接装置１（溶接ロボット３）を稼動（スタート）し、ワークＷの溶接を開始する。ステップ１１（Ｓ１１）では、溶接が終了したかどうかを判断し、溶接が終了したら溶接ロボット３の稼動を終了する。なお、溶接が終了したかどうかの判断は、溶接トーチ５（溶接ワイヤ６）が終了位置に達したかどうかで判断され、終了位置の計測はセンサ７で行う。また、終了位置については、あらかじめ溶接プログラムに登録しておく。
【符号の説明】
【００４７】
１ 溶接装置
２ ポジショナ
３ 溶接ロボット
７ センサ
８ 溶接制御装置
８Ａ 計測プログラム選定手段
８Ｅ データ算出手段
８Ｆ 溶接プログラム修正手段
９ コントローラ
１００ 溶接システム
Ｗ 鉄骨構造物（コア、ワーク）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置において、
あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段と、
前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段と、
前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段と、
を備えることを特徴とする溶接制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された溶接制御装置を用いて鉄骨構造物の溶接を制御する溶接制御方法において、
前記計測プログラム選定手段にあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する第１ステップと、
前記第１ステップで送信された計測プログラムによって、前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして前記センサで計測する第２ステップと、
前記第２ステップで計測された計測データを前記データ算出手段で受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造体の寸法データを算出する第３ステップと、
前記３ステップで算出された前記寸法データに基づいて、前記溶接プログラム修正手段にあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する第４ステップと、
前記第４ステップで送信された溶接プログラムによって前記溶接装置で前記鉄骨構造物を溶接する第５ステップと、
を含むことを特徴とする溶接制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載された溶接制御装置と、その溶接制御装置で制御される溶接装置とを備える溶接システムにおいて、
前記溶接装置が、鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記ポジショナで保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットに備えられ前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサと、前記溶接ロボットを制御するコントローラとを備えることを特徴とする溶接システム。
【請求項４】
前記溶接装置が、前記溶接ロボットを前記ポジショナで保持された鉄骨構造物の軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の溶接システム。
【請求項５】
ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために、コンピュータを、
あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段、
前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置での座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段、
前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段、
として機能させることを特徴とする溶接制御プログラム。
【請求項１】
ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために用いられる溶接制御装置において、
あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段と、
前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段と、
前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段と、
を備えることを特徴とする溶接制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された溶接制御装置を用いて鉄骨構造物の溶接を制御する溶接制御方法において、
前記計測プログラム選定手段にあらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する第１ステップと、
前記第１ステップで送信された計測プログラムによって、前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして前記センサで計測する第２ステップと、
前記第２ステップで計測された計測データを前記データ算出手段で受信し、その計測データの検出位置の座標を変換して前記鉄骨構造体の寸法データを算出する第３ステップと、
前記３ステップで算出された前記寸法データに基づいて、前記溶接プログラム修正手段にあらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する第４ステップと、
前記第４ステップで送信された溶接プログラムによって前記溶接装置で前記鉄骨構造物を溶接する第５ステップと、
を含むことを特徴とする溶接制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載された溶接制御装置と、その溶接制御装置で制御される溶接装置とを備える溶接システムにおいて、
前記溶接装置が、鉄骨構造物を保持するポジショナと、前記ポジショナで保持された鉄骨構造物を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットに備えられ前記鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサと、前記溶接ロボットを制御するコントローラとを備えることを特徴とする溶接システム。
【請求項４】
前記溶接装置が、前記溶接ロボットを前記ポジショナで保持された鉄骨構造物の軸方向に対して平行方向および直交方向の少なくとも１方向に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の溶接システム。
【請求項５】
ポジショナで保持された鉄骨構造物におけるあらかじめ設定された検出位置の座標を計測データとして計測するセンサを備えた溶接ロボットで前記鉄骨構造物を溶接する溶接装置を制御するために、コンピュータを、
あらかじめ登録された複数の計測プログラムのパターンの中から、前記鉄骨構造物の形状に応じた計測プログラムを選定し、選定された計測プログラムを前記溶接装置に送信する計測プログラム選定手段、
前記溶接装置に送信された計測プログラムによって前記センサで計測された計測データを受信し、その計測データの検出位置での座標を変換して前記鉄骨構造物の寸法データを算出するデータ算出手段、
前記寸法データに基づいて、あらかじめ登録された溶接プログラムを修正し、修正された溶接プログラムを前記溶接装置に送信する溶接プログラム修正手段、
として機能させることを特徴とする溶接制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６２５５４（Ｐ２０１０−１６２５５４Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４６２（Ｐ２００９−４４６２）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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