JP2018058078A - 溶接方法及び溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドレールに取り付けられる溶接ロボットを用いて、多様な形状の多角形鋼管を効率的に溶接することができる溶接方法及び溶接システムを提供する。【解決手段】直線部と曲線部とを有したコーナユニット３１を用いたガイドレール３０を、溶接対象の角形鋼管１０の外周に取り付ける。ガイドレール３０に、溶接ロボット４０を摺動可能に設ける。制御装置５０の制御部５１は、溶接ロボット４０により溶接する溶接部分の曲率中心の位置と、コーナユニット３１において、溶接部分を溶接するときの溶接ロボット４０が所在する位置の曲率中心の位置とが異なる場合に、溶接ロボット４０による単位時間あたりの溶接部分の長さ（溶接速度）が一定となるように、溶接ロボット４０の移動速度を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、柱や梁等に用いられる多角形鋼管を、ガイドレールに取り付けられる溶接ロボットにより溶接する溶接方法及び溶接システムに関する。

従来、鉄骨を用いた建物の建設現場においては、技能者による溶接作業が行なわれている。更に、建設現場における溶接作業において、溶接ロボットの利用が検討されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

この特許文献１には、現場での設置作用性を向上させたアーク溶接ロボットが記載されている。このアーク溶接ロボットは、ロボット本体とロボットコントローラを接続している駆動電力用ケーブルに、溶接用制御ケーブルとワイヤ送給装置センサー用ケーブルを内蔵する。

更に、特許文献２に記載の溶接システムは、溶接トーチを把持する把持部と、溶接トーチの先端部を駆動させるための駆動装置とを有する駆動体と、溶接電力線を介して溶接トーチにアーク放電発生用の溶接電力を供給する溶接電源と、溶接トーチの先端部に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置とを備える。更に、この溶接システムは、駆動体に駆動電力を供給し、制御信号を送受信する駆動装置を制御する制御装置と、溶接ワイヤを収容するコンジットケーブルと、を備えている。コンジットケーブルは、動力線と溶接電力線とを相互に絶縁を保ちながら収容される。

特開２００６−７２４２号公報 特許第５９４８５２１号公報

上述した溶接ロボットを用いて鋼管同士を溶接する場合には、鋼管にガイドレールを取り付け、このガイドレールに溶接ロボットを摺動可能に取り付ける。この場合、通常、鋼管の外形状に沿う形状のガイドレールを用い、それぞれ溶接ロボットを一定速度で移動させる。

ところで、建設現場で用いられている角形鋼管の角は、円弧形状を有している。この円弧形状の大きさは、角形鋼管の大きさ、板厚及び種類（ロール成形又はプレス成形）によって異なる。このため、建設現場において角形鋼管を溶接ロボットで溶接する場合、通常、角形鋼管の円弧と同心円となる円弧形状のガイドレールを準備している。特に、建設現場において複数種類の角形鋼管を用いる場合、各角形鋼管の角の円弧と同心円となる多様なガイドレールを準備する必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ガイドレールに取り付けられる溶接ロボットを用いて、多様な形状の多角形鋼管を効率的に溶接することができる溶接方法及び溶接システムを提供することにある。

・上記課題を解決する溶接方法は、ガイドレール上を移動する溶接ロボットを用いて、多角形鋼管を溶接する溶接方法であって、前記ガイドレールは、直線部と曲線部とを有し、前記多角形鋼管の外周に配置され、前記溶接ロボットにより溶接する溶接部分の曲率中心の位置と、溶接時の前記溶接ロボットの所在位置の曲率中心の位置とが異なる場合に、単位時間あたりの前記溶接部分の長さが一定となるように、前記溶接ロボットの移動速度を制御する。これにより、単位時間あたりの溶接部分の長さ（溶接速度）を一定にして、効率的に溶接することができる。例えば、多角形鋼管の外周と相似形でないガイドレールを用いる場合にも、一定速度で溶接を行なうことができる。従って、多様な形状の多角形鋼管に対して、曲線部のガイドレールを兼用することができる。このため、ガイドレールの汎用性を高めることができ、少ない種類のガイドレールを準備すれば足りるので、施工性を向上させることができる。

・上記溶接方法において、前記曲線部における前記多角形鋼管との距離が、前記直線部における前記多角形鋼管との距離と異なる配置において、前記曲線部で単位時間あたりの前記溶接部分の長さが、前記直線部で前記単位時間あたりの前記溶接部分の長さと同じになるように、前記溶接ロボットの移動速度を制御することが好ましい。これにより、ガイドレールの直線部と同じ溶接速度で、曲線部を溶接することができる。

本発明によれば、ガイドレールに取り付けられる溶接ロボットを用いて、多様な形状の多角形鋼管を効率的に溶接することができる。

実施形態における溶接システムの概念図。 実施形態における溶接システムの説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。 実施形態におけるガイドレールを説明する上面図。 実施形態における溶接ロボットの速度を決定する方法を説明する説明図であって、（ａ）はＲ部距離が平行部距離と等しい配置関係（α）の場合、（ｂ）はＲ部距離が平行部距離より小さい配置関係（β）の場合、（ｃ）はＲ部距離が平行部距離より大きい配置関係（γ）の場合を示す。 実施形態における溶接ロボットの速度算出に用いるガイドレール中心から溶接ワイヤの先端までの距離を示す説明図。 実施形態における速度算出処理の処理手順を説明する流れ図。 実施形態における角形鋼管の具体的な溶接手順を説明する説明図であって、（ａ）は前半の溶接手順、（ｂ）は後半の溶接手順を示す。 変更例における溶接ロボットの速度を決定する方法を説明する説明図であり、（ａ）は配置関係（α）の場合、（ｂ）は配置関係（β）の場合、（ｃ）は配置関係（γ）の場合を示す。

以下、図１〜図７を用いて、溶接方法及び溶接システムを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、柱として用いるために、２つの角形鋼管１０端部同士を、上下方向に溶接する場合を想定する。本実施形態で溶接する角形鋼管１０は、１／４円の円弧形状の四つ角を有する環状の鋼管（断面四角形状）である。

図１は、溶接システム２０の概念図である。溶接システム２０は、ガイドレール３０、溶接ロボット４０及び制御装置５０を備えている。溶接ロボット４０は、摺動可能にガイドレール３０に取り付けられている。溶接ロボット４０としては、ＭＨＩソリューションテクノロジーズ株式会社の「多層盛溶接ロボット石松」を用いる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、ガイドレール３０及び溶接ロボット４０の上面図、正面図である。
図２（ａ）に示すように、ガイドレール３０は、溶接対象である角形鋼管１０の外周を囲う環形状を有している。具体的には、ガイドレール３０は、角形鋼管１０の各角に対応する４つのコーナユニット３１を備えている。各コーナユニット３１は、角形鋼管１０の角に対応する１／４円の円弧形状の曲線部３１ａと、この曲線部３１ａの両端部にそれぞれ接続する２つの直線部３１ｂとを有している。

図３に示すように、本実施形態では、１種類のコーナユニット３１と形状（長さ）が異なる直線ユニット３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとを組み合わせることにより、ガイドレール３０の環外周の大きさを変更する。直線ユニット（３２ａ〜３２ｄ）は、４つのコーナユニット３１の端部同士を連結するために用いる。なお、各鋼管が小さい場合（辺の長さが短い場合）には、図１及び図２に示すように、４つのコーナユニット３１の端部同士を直接、連結する。本願発明では、このような環外周の大きさを変更したガイドレール３０により、多様な形状や大きさの角形鋼管１０の溶接に適用する。そして、溶接対象の角形鋼管１０の外周から所定距離内（溶接ロボットの可動範囲内）にガイドレール３０が配置されるように、コーナユニット３１、直線ユニット（３２ａ〜３２ｄ）を組み合わせる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ガイドレール３０の各コーナユニット３１には、各直線部３１ｂの内側に、取付部３５が設けられている。各取付部３５は、上部及び下部にネジ孔が形成された板部材３５ａと、この板部材３５ａのネジ孔に挿入されたボルト３５ｂとを備えている。ガイドレール３０は、ボルト３５ｂが締め付けられることにより、ボルト３５ｂの先端を角形鋼管１０の外周面に押し付けて、角形鋼管１０の外周に取り付けられる。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態で用いる溶接ロボット４０は、台車４１、制御ケーブル４２、コンジットケーブル４４及び溶接トーチ４５を備えている。台車４１は、ガイドレール３０に取り付けられており、駆動部及び測定部を備えている。台車４１は、制御ケーブル４２を介して供給された制御装置５０からの制御信号に応じて、ガイドレール３０を摺動する。更に、台車４１の測定部は、角形鋼管１０において溶接する溶接部分までの距離を測定する。

溶接ロボット４０のコンジットケーブル４４内には、溶接ワイヤが貫通されており、送出される溶接ワイヤを溶接トーチ４５に供給している。溶接トーチ４５は、先端が、ガイドレール３０の下方に位置する溶接部分に対向するように配置されており、溶接部分において溶接ワイヤを用いて溶接を行なう。

図１に示すように、溶接ロボット４０の台車４１には、制御ケーブル４２を介して、制御装置５０からの制御信号が供給される。
制御装置５０は、制御部５１と、角形鋼管情報記憶部５２とを備えている。制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、後述する処理（速度設定段階、溶接制御段階等の各処理）を行なう。そのための溶接プログラムを実行することにより、制御部５１は、速度設定部５１１、溶接制御部５１２として機能する。

速度設定部５１１は、溶接ロボット４０の移動速度を算出して、メモリに記憶し、記憶した移動速度に応じて台車４１の移動を制御する。この速度設定部５１１は、コーナユニット３１の曲線部３１ａの円弧の半径Ｒを記憶している。

溶接制御部５１２は、溶接ロボット４０の溶接トーチ４５の位置を制御して溶接を行なう。この場合、溶接制御部５１２は、台車４１の測定部を用いて、溶接ロボット４０から角形鋼管１０の溶接部分までの距離を測定する。更に、溶接制御部５１２は、溶接開始前に、予め定めたセンシング位置において角形鋼管１０の溶接部分までの距離を測定する。

角形鋼管情報記憶部５２は、角形鋼管１０に関する角形鋼管情報を記憶している。この角形鋼管情報は、大きさ（外形寸法等）、板厚及び種類（ロール成形又はプレス成形）に関連付けて、角形鋼管の直線部や曲線部等の寸法（大きさや中心位置等）と、使用するガイドレール３０の直線ユニット（３２ａ〜３２ｄ）及びコーナユニット３１の曲線部３１ａの寸法（大きさや中心位置等）が記録されている。

（溶接ロボット４０の速度制御方法）
上述したように本実施形態の溶接方法では、角形鋼管１０の大きさ、板厚及び種類に関係なく、４つのコーナユニット３１を備えたガイドレール３０を用いる。この場合、角形鋼管１０の形状とガイドレール３０の形状とによって、以下の３つの配置関係が生じる。

（α）角形鋼管１０、ガイドレール３０の円弧領域（曲線部３１ａ）、直線領域（直線部３１ｂ）がそれぞれ対応している場合。
（β）角形鋼管１０の直線領域に、ガイドレール３０の円弧領域（曲線部３１ａ）がはみ出している場合。
（γ）角形鋼管１０の直線領域が、ガイドレール３０の円弧領域（曲線部３１ａ）からはみ出している場合。

図４（ａ）は、上述した配置関係（α）を示す。具体的には、曲線部３１ａにおける台車４１と溶接部分との距離（Ｒ部距離）が、ガイドレール３０の直線部３１ｂにおける台車４１と溶接部分との距離（平行部距離）と同じになる。この場合、曲線部３１ａの円弧の中心位置Ｇｃと、溶接部分の曲部の円弧の中心位置Ｗｃとが一致する同心円状態になる。

図４（ｂ）は、上述した配置関係（β）を示す。具体的には、Ｒ部距離が平行部距離よりも短くなる。この場合、曲線部３１ａの円弧の中心位置Ｇｃが、溶接部分の曲部の円弧の中心位置Ｗｃよりも、角形鋼管１０の中心側に位置する。

図４（ｃ）は、上述した配置関係（γ）を示す。具体的には、Ｒ部距離が平行部距離よりも長くなる。この場合、曲線部３１ａの円弧の中心位置Ｇｃよりも、溶接部分の曲部の円弧の中心位置Ｗｃが、角形鋼管１０の中心側に位置する。

本実施形態では、曲線部３１ａの円弧におけるセンシング位置（Ｒ部センシング位置）を基準として、台車４１の速度を制御する。ここで、センシング位置として、ガイドレール３０の曲線部３１ａ（１／４円の円弧）を４等分した５つの位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を用いる。本実施形態では、各センシング位置（Ｐ１〜Ｐ５）における具体的な速度は、下記の（１）式によって算出される。

ｖ(n)＝Ｒ／Ｌ(n)×ｖ …（１）
ここで、「ｖ(n)」は、ｎ番目のＲ部センシング位置における速度（mm/min）、「Ｒ」は曲線部３１ａの円弧の半径、「ｖ」は平行部台車速度である。

また、図５に示すように、「Ｌ(n)」は、ｎ番目のＲ部センシング位置における曲線部３１ａの円弧の中心位置Ｇｃから、溶接ワイヤの先端の溶接部分（溶接アーク）までの距離である。本実施形態では、角形鋼管１０の板厚が薄いため、「Ｌ(n)」として、Ｒ部センシング位置における曲線部３１ａの円弧の中心位置Ｇｃから、角形鋼管１０の外周面までの距離を用いる。

この（１）式は、溶接領域において、単位時間あたりに溶接される長さ（台車４１の進行方向（角形鋼管１０の周方向）の長さ）が一定になるように、移動速度が決められる。ここで、単位時間あたりに溶接される長さを溶接速度と呼ぶ。この場合、溶接ロボット４０の溶接トーチ４５は、角形鋼管１０の周方向（台車４１の進行方向）には伸縮しないため、溶接領域とガイドレール３０との形状関係に応じて、ガイドレール３０において溶接ロボット４０が単位時間あたりに走行する距離（移動速度）を調整する。

（速度算出処理）
次に、図６を用いて、上述した制御部５１が、台車４１の速度を特定して制御するための速度算出処理について説明する。この処理は、溶接開始時に実行される。

溶接前には、接合する角形鋼管１０同士を上下に並べ、角形鋼管１０の直線部３１ｂの中央の端部同士をエレクションピースで仮固定する。そして、角形鋼管１０の大きさに応じて、外周を囲む大きさのガイドレール３０を角形鋼管１０に取り付ける。更に、ガイドレール３０に溶接ロボット４０を取り付ける。

そして、管理者によって溶接実行が指示された場合、制御装置５０の制御部５１は、溶接対象の角形鋼管の特定処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、溶接対象入力画面をディスプレイに表示する。この溶接対象入力画面には、角形鋼管１０の情報（大きさ、板厚、種類等）を入力する入力欄が含まれている。そして、管理者によって入力欄に入力されると、速度設定部５１１は、入力欄に入力された情報に応じた角形鋼管情報を、角形鋼管情報記憶部５２から抽出する。

次に、制御装置５０の制御部５１は、平行部（直線部３１ｂ）の溶接量に応じた直線速度の決定処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、抽出した角形鋼管情報を用いて、使用するガイドレール３０の寸法と、溶接対象の角形鋼管１０の寸法と、平行部（直線部３１ｂ）の溶接量とに応じて直線速度（平行部台車速度）を決定する。この場合、制御部５１は、溶接部分に十分な溶接量の溶接材料を供給でき、かつ上限速度以下の最高速度を、平行部台車速度として特定する。

そして、制御装置５０の制御部５１は、センシング位置毎に、溶接速度に応じた移動速度の算出処理（ステップＳ１−３）を繰り返して実行する。ここでは、溶接速度（単位時間あたりの溶接トーチ４５による溶接部分の周方向の長さ）が同じとなるように、溶接ロボット４０の移動速度を算出する。具体的には、制御部５１の溶接制御部５１２は、ガイドレール３０に取り付けた溶接ロボット４０を走行させて、各センシング位置（Ｐ１〜Ｐ５）における角形鋼管１０の溶接部分までの距離を、測定部を用いて取得する。そして、速度設定部５１１は、溶接制御部５１２が取得した各センシング位置（Ｐ１〜Ｐ５）における溶接部までの距離と、角形鋼管情報における使用するガイドレール３０の寸法を用いて、距離Ｌ(n)を算出する。そして、速度設定部５１１は、算出した距離Ｌ(n)と、ステップＳ１−２で算出した平行部台車速度と、記憶している曲線部３１ａの円弧の半径Ｒを、式（１）に代入して、各センシング位置における各速度ｖ(n)を算出する。

次に、制御装置５０の制御部５１は、曲線部最高速度が上限速度以下か否かの判定処理を実行する（ステップＳ１−４）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、算出した各速度の中で曲線部最高速度を特定する。そして、制御部は、特定した曲線部最高速度と、溶接ロボット４０の上限速度とを比較し、曲線部最高速度が上限速度以下か否かを判定する。

ここで、曲線部最高速度が上限速度以下でないと判定した場合（ステップＳ１−４において「ＮＯ」の場合）、制御装置５０の制御部５１は、上限速度に基づいて曲線部最高速度の調整処理を実行する（ステップＳ１−５）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、曲線部最高速度を上限速度にまで減速させた場合の減速率を算出する。そして、曲線部最高速度を、上限速度となるように設定する。

そして、制御装置５０の制御部５１は、各部の移動速度の再計算処理を実行する（ステップＳ１−６）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、算出した減速率を、各部の移動速度に乗算して、各部の移動速度を再計算する。

一方、曲線部最高速度が上限速度以下であると判定した場合（ステップＳ１−４において「ＹＥＳ」の場合）、又は各部の移動速度の再計算処理を実行した場合（ステップＳ１−６）、制御装置５０の制御部５１は、各部の移動速度の決定処理を実行する（ステップＳ１−７）。具体的には、制御部５１の速度設定部５１１は、各部（各センシング位置）における台車４１の移動速度をメモリに記憶する。以上のようにして、溶接ロボット４０の移動速度が決定される。

（溶接処理）
そして、図７（ａ）の矢印に示すように、溶接ロボット４０を用いて、角形鋼管１０の曲線部を含む部分を溶接する。この場合、制御装置５０の制御部５１は、ガイドレール３０に沿って移動する溶接ロボット４０の所在位置を特定し、メモリから所在位置における移動速度を読み出し、台車４１の移動を制御する。なお、ガイドレール３０に、４つの溶接ロボット４０を取り付けて、同時に、４つの溶接ロボット４０で曲線部を溶接してもよい。その後、曲線部を含む部分の溶接が終了した後で、エレクションピース６０を切断する。
次に、図７（ｂ）の矢印に示すように、各エレクションピース６０が中央に設けられていた角形鋼管１０の辺をなす直線部を溶接して、角形鋼管１０の外周すべてを溶接する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態において、制御装置５０の制御部５１は、曲線部３１ａを移動する際の溶接ロボット４０の溶接速度が一定となるように制御する。これにより、ガイドレール３０のコーナユニット３１の曲線部３１ａが、角形鋼管１０の溶接部分の円弧と大きさや中心位置（Ｇｃ，Ｗｃ）が異なっていても、的確に溶接を行なうことができる。従って、角形鋼管１０の大きさ等に依存することなく、角形鋼管１０の角を囲う曲線部３１ａを有するコーナユニット３１を兼用することができる。また、溶接対象の角形鋼管１０と同心円となる曲線部を備えた複数のコーナユニットを準備しなくてもよく、施工性を向上させることができる。

（２）本実施形態では、制御部５１は、曲線部３１ａにおける溶接速度が、直線部３１ｂにおける溶接速度と同じとなるように、溶接ロボット４０の速度を決定する。これにより、角形鋼管１０の直線部の溶接部分を溶接するときと同様な速度で、角形鋼管１０の曲部（円弧）の溶接部分を溶接することができる。

（３）本実施形態では、制御部５１は、算出した移動速度のうち曲線部最高速度が、溶接ロボット４０の上限速度以下でない場合（ステップＳ１−４において「ＮＯ」の場合）、上限速度に基づいて曲線部最高速度の調整処理及び各部の移動速度の再計算処理を実行する（ステップＳ１−５，Ｓ１−６）。これにより、溶接ロボット４０の性能を考慮した溶接速度で溶接することができる。

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、センシング位置として、１／４円の円弧を４等分した５つの位置（Ｐ１〜Ｐ５）を用いた。センシング位置は、これに限定されない。例えば、センシング位置を更に増やしてもよいし、減らしてもよい。また、センシング位置は、等間隔に配置しなくても、円弧上の位置であればよい。この場合、ガイドレール３０のコーナユニット３１及び角形鋼管１０は、１／４円の円弧形状を有するため、コーナユニット３１の円弧の曲率中心及び角形鋼管１０の円弧の曲率中心を通る線の左右で加速度及び減速度を左右対称に制御するようにしてもよい。

・上記実施形態においては、制御装置５０の制御部５１は、各センシング位置（Ｐ１〜Ｐ５）における角形鋼管１０の溶接部分までの距離を、測定部を用いて取得し、この距離と、ガイドレール３０との寸法を用いて、距離Ｌ(n)を算出する。溶接ロボット４０の移動速度の算出は、実際に測定した溶接部分までの距離を用いずに、溶接対象の角形鋼管１０の寸法を用いて計算により算出してもよい。具体的には、制御部５１は、角形鋼管情報の溶接対象の角形鋼管１０の寸法とガイドレール３０の寸法とを用いて、配置図面上で距離Ｌ(n)を算出する。この場合には、各センシング位置（Ｐ１〜Ｐ５）における角形鋼管１０の溶接部分までの距離の測定を省略することができる。

・上記実施形態においては、制御装置５０の制御部５１は、各センシング位置における速度ｖ(n)を算出し、各センシング位置に到着した際に、算出した速度ｖ(n)となるように制御した。溶接ロボット４０による溶接部分の移動速度を一定にすることができれば、この算出方法による制御に限定されない。例えば、コーナユニット３１の曲線部３１ａの円弧の曲率中心の位置と、角形鋼管１０の溶接部分の曲部（円弧）の曲率中心の位置に応じて、溶接ロボット４０の移動速度を決定してもよい。この場合には、制御部５１に、ガイドレールの配置に基づいて、直線速度、等角速度、第１〜第４加速度及び第１〜第４減速度を予め保持させておく。

具体的には、上述した図４（ａ）に示した配置関係（α）の場合には、図８（ａ）に示す以下の処理を実行する。
まず、溶接トーチ４５によって溶接している個所（溶接個所）が角形鋼管１０の曲部（円弧）に至るまでは直線速度（平行部台車速度）で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ２−１）。そして、溶接ロボット４０の台車４１がガイドレール３０の曲線部３１ａに到着し、かつ溶接個所が角形鋼管１０の曲部（円弧）に到着した場合には、等角速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ２−２）。そして、台車４１がガイドレール３０の曲線部３１ａを過ぎて直線部３１ｂに到着し、かつ溶接個所が角形鋼管１０の曲部を通過して直線部に到着した場合には、直線速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ２−３）。

また、上述した図４（ｂ）に示した配置関係（β）の場合には、図８（ｂ）に示す以下の処理を実行する。
まず、溶接ロボット４０の台車４１がガイドレール３０の曲線部３１ａに到着するまでは直線速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−１）。そして、台車４１が曲線部３１ａに到着したが、溶接個所が角形鋼管１０の直線部に位置している場合には、第１加速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−２）。ここで、第１加速度は、直線速度より早く、曲線部３１ａと溶接個所との位置関係に応じて徐々に加速する速度である。その後、溶接個所が角形鋼管１０の曲部（円弧）に到着した後には、第２加速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−３）。この第２加速度は、第１加速度より早く、曲線部３１ａと溶接個所との位置関係に応じて徐々に加速する移動速度である。そして、曲線部３１ａの円弧の曲率中心と角形鋼管１０の曲部（円弧）の溶接部分の曲率中心とを通る線（対称線）上に、台車４１及び溶接個所が到着した場合には、第２減速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−４）。この第２減速度は、曲線部３１ａと溶接個所の位置関係に応じて徐々に減速する移動速度であり、対称線からの距離に対して、第２加速度と絶対値が同じ減速度になる。そして、溶接個所が角形鋼管１０の直線部に到着したが、台車４１が直線部３１ｂにまだ到着していない場合には、第１減速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−５）。この第１減速度は、対称線からの距離に対して、第１加速度と絶対値が同じ減速度になる。そして、台車４１が曲線部３１ａを過ぎて直線部３１ｂに到着した場合には、直線速度にまで減速させて溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ３−６）。

更に、上述した図４（ｃ）に示した配置関係（γ）の場合には、図８（ｃ）に示す以下の処理を実行する。
まず、溶接個所が角形鋼管１０の円弧の溶接部分に到着するまでは直線速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ４−１）。そして、溶接個所が角形鋼管１０の曲部（円弧）に到着したが、台車４１が直線部３１ｂに位置している場合には、第３減速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ４−２）。ここで、第３減速度は、直線速度より減速させた速度である。そして、台車４１が曲線部３１ａに到着した後には、第４加速度で溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ４−３）。この第４加速度は、曲線部３１ａと溶接個所の位置関係に応じて徐々に加速する移動速度である。そして、左右対称線上に台車４１及び溶接個所が到着した場合には、第４減速度で移動させる（ステップＳ４−４）。この第４減速度は、曲線部３１ａと溶接個所の位置関係に応じて徐々に減速する速度であり、対称線からの距離に対して、第４加速度と絶対値が同じ減速度になる。その後、台車４１が直線部３１ｂに到着したが、溶接個所が角形鋼管１０の直線の溶接部分に到着していない場合には、第３加速度で移動させる（ステップＳ４−５）。この第３加速度は、対称線からの距離に対して、第３減速度と絶対値が同じ加速度になる。そして、溶接個所が角形鋼管１０の直線の溶接部分に到着した場合には、直線速度に減速させて溶接ロボット４０を移動させる（ステップＳ４−６）。
これにより、ガイドレール３０の円弧の中心位置と、角形鋼管１０の溶接部分の円弧の中心位置の関係に応じて、溶接速度を一定として溶接するので、より的確に溶接を行なうことができる。

・上記実施形態において、上限速度に基づいて曲線部最高速度の調整処理（ステップＳ１−５）において、制御装置５０の制御部５１は、曲線部最高速度を上限速度にまで減速させた場合の減速率を算出し、曲線部最高速度を上限速度に設定した。曲線部最高速度を上限速度以下に調整する調整処理は、これに限らず、例えば、曲線部最高速度を一定速度減速することを繰り返して、上限速度以下となるようにしてもよい。

・上記実施形態において、ガイドレール３０は、溶接対象の角形鋼管１０の外周に取り付けた。ガイドレール３０の配置は、これに限定されず、角形鋼管１０の外周を囲むように配置できれば、角形鋼管１０に直接取り付けなくてもよく、例えば、ガイドレール３０を、支持装置等によって支持することにより配置してもよい。

・上記実施形態においては、断面が四角形状で、円弧の角を有する角形鋼管１０の溶接方法について説明した。溶接対象の角形鋼管１０は、この形状に限定されず、例えば、断面が三角形状や五角形状等の多角形で、円弧の角を有する鋼管であればよい。

・上記実施形態においては、柱を構成する角形鋼管１０の溶接方法について説明した。溶接対象の角形鋼管１０は、柱を構成するものに限らない。例えば、梁等、建設現場において用いる角形鋼管の溶接であればよい。

Ｇｃ，Ｗｃ…中心位置、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５…位置、１０…角形鋼管、２０…溶接システム、３０…ガイドレール、３１…コーナユニット、３１ａ…曲線部、３１ｂ…直線部、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…直線ユニット、３５…取付部、３５ａ…板部材、３５ｂ…ボルト、４０…溶接ロボット、４１…台車、４２…制御ケーブル、４４…コンジットケーブル、４５…溶接トーチ、５０…制御装置、５１…制御部、５２…角形鋼管情報記憶部、６０…エレクションピース、５１１…速度設定部、５１２…溶接制御部。

Claims (3)

1. ガイドレール上を移動する溶接ロボットを用いて、多角形鋼管を溶接する溶接方法であって、
   前記ガイドレールは、直線部と曲線部とを有し、前記多角形鋼管の外周に配置され、
   前記溶接ロボットにより溶接する溶接部分の曲率中心の位置と、溶接時の前記溶接ロボットの所在位置の曲率中心の位置とが異なる場合に、単位時間あたりの前記溶接部分の長さが一定となるように、前記溶接ロボットの移動速度を制御することを特徴とする溶接方法。
2. 前記曲線部における前記多角形鋼管との距離が、前記直線部における前記多角形鋼管との距離と異なる配置において、前記曲線部で単位時間あたりの前記溶接部分の長さが、前記直線部で前記単位時間あたりの前記溶接部分の長さと同じになるように、前記溶接ロボットの移動速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
3. ガイドレール上を移動する溶接ロボットと、前記溶接ロボットを制御する制御部とを備え、多角形鋼管を溶接する溶接システムであって、
   前記ガイドレールは、直線部と曲線部とを有し、前記多角形鋼管の外周に配置され、
   前記制御部が、前記溶接ロボットにより溶接する溶接部分の曲率中心の位置と、溶接時の前記溶接ロボットの所在位置の曲率中心の位置とが異なる場合に、単位時間あたりの前記溶接部分の長さが一定となるように、前記溶接ロボットの移動速度を制御することを特徴とする溶接システム。

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